(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを処理する方法であって、
（ａ）ウエハを処理するためのシステムのウエハ処理チャンバの中にウエハを配置するステップと、
（ｂ）ウエハ処理チャンバの中に配置されるウエハの上にシリコン層を形成するステップと、
（ｃ）ウエハをウエハ処理チャンバからシステムのロードロックチャンバまで移送するステップと、
（ｄ）処理チャンバとロードロックチャンバの間の連通を分離するステップと、  （ｅ）ウエハを、ロードロックチャンバの中に配置されたままでオゾンガスに曝露するステップと、及び
（ｆ）ロードロックチャンバからウエハを取り出しシステムの外に出すステップと
を有する方法。
【請求項２】
該システムが、ロードロックチャンバに連結された移送チャンバと、移送チャンバに連結された複数のウエハ処理チャンバとを有し、ウエハが、ウエハ処理チャンバから移送チャンバを介してロードロックチャンバに移送される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該システムが、（ｇ）ロードロックチャンバ内に複数のウエハを搬入するステップを更に有し、
ステップ（ａ）が、処理チャンバのそれぞれの一つにロードロックチャンバからそれぞれのウエハを移送するステップを有し、
ステップ（ｂ）が、それぞれのウエハのそれぞれの上でシリコン層を形成するステップを有し、ここではシリコン層がチャンバの１つの中でウエハの１つの上に形成され、シリコン層がチャンバの他の１つ中でウエハの他の１つの上に形成され、
ステップ（ｃ）が、ロードロックチャンバに複数のウエハを移送するステップを有し、
ステップ（ｄ）が、ロードロックチャンバと移送チャンバの間の連通を切り離すステップを有し、
ステップ（ｅ）が、これらウエハをロードロックチャンバの中に配置したままでオゾンガスに一緒に曝露するステップを有し、
ステップ（ｆ）が、ロードロックチャンバから複数のウエハを取り出しシステムの外に出すステップを有する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ａ）が始まりステップ（ｄ）が完了されるまで要する時間が、ステップ（ｄ）が始まりステップ（ｆ）が完了されるまでの時間の少なくとも２倍である請求項３に記載の方法。
【請求項５】
該ロードロックチャンバが第１のロードロックチャンバであり、該複数のウエハが第１の複数のウエハであり、該方法は更に、
（ｈ）第２のロードロックチャンバの中に第２の複数のウエハを配置するステップと、
（ｉ）処理チャンバのそれぞれの一つに第２のロードロックチャンバからそれぞれのウエハを移送するステップと、
（ｊ）チャンバの１つの中に配置される第２の複数のウエハのそれぞれの上にシリコン層を形成するステップと、
（ｋ）第２の複数のウエハを第２のロードロックチャンバへ移送するステップと、
（ｌ）第２のロードロックチャンバと移送チャンバの間の連通を切り離すステップと、
（ｍ）第２の複数のウエハを、第２のロードロックチャンバ内に配置しつつ、オゾンガスに一緒に曝露するステップと、
（ｎ）第２のロードロックチャンバから第２の複数のウエハを取り出しシステムの外に出すステップと
を有する請求項３に記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｄ）、ステップ（ｅ）及びステップ（ｆ）の全体が、ステップ（ｉ）が始まってからステップ（ｌ）が完了されるまでの時間内に実施される請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ステップ（ｅ）が実施される際、第１のロードロックチャンバ内の圧力が移送チャンバの圧力より低い請求項５に記載の方法。
【請求項８】
ウエハがオゾンガスに曝露される間、ロードロックチャンバ内の圧力が移送チャンバ内の圧力よりも低くとどまる請求項２に記載の方法。
【請求項９】
該システムがクールダウンチャンバを有し、ウエハが、ウエハ処理チャンバからクールダウンチャンバまで、そしてクールダウンチャンバからロードロックチャンバまで移送される請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
それぞれの上に形成されるシリコン層を有する複数のウエハがロードロックチャンバの中に配置され、該複数のウエハがオゾンガスに同時に曝露される請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ロードロックチャンバの外側からオゾンガスをロードロックチャンバに導入するステップを有する請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
オゾンガスを発生させるステップを有する請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ウエハを処理する方法であって、
（ａ）システムのウエハ処理チャンバの中にウエハを配置するステップと、
（ｂ）ウエハを処理チャンバ内に配置したままで、ウエハ上にシリコン層を形成するステップと、
（ｃ）ウエハを処理チャンバからシステムのロードロックチャンバに移送するステップと、
（ｄ）処理チャンバとロードロックチャンバの間の連通を切り離すステップと、  （ｅ）ウエハをロードロックチャンバの中に配置したままで、オゾンガスにウエハを露出するステップと、
（ｆ）ロードロックチャンバからオゾンを取り除くステップと、
（ｇ）ロードロックチャンバからウエハを取り出しシステムの外に出すステップとを有し、ステップ（ｅ）とステップ（ｆ）の間、ロードロックチャンバ内の圧力が処理チャンバ内の圧力より低くとどまる方法。
【請求項１４】
ステップ（ｆ）が始まりステップ（ｇ）が終了するまでの所与の時間に水素ガスが処理チャンバ内に存在する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ（ｅ）とステップ（ｆ）の間、ロードロックチャンバ内の圧力が大気圧より低くとどまる請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
オゾンガスへの曝露の前に、シリコン層の上に酸化物層を実質的に形成しない請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
半導体ウエハを処理するためのシステムであって、
ロードロックチャンバと、
ロードロックチャンバの中のウエハホルダと、
ウエハ処理チャンバと、
ウエハがウエハ処理チャンバからロードロックチャンバに移送される事が可能になる第１のポジションと、クロージャ部材がロードロックチャンバ及びウエハ処理チャンバの間の連通を実質的に切り離す第２のポジションとの間で可動であるクロージャ部材と、
低圧側がロードロックチャンバに接続されるポンプと、ウエハがロードロックチャンバ内に配置されるときウエハが曝露されるオゾンガスを生成するオゾンソースと
を備えるシステム。
【請求項１８】
ロードロックチャンバに連結された移送チャンバと、移送チャンバに連結された複数のウエハ処理チャンバとを有し、ウエハは、ウエハ処理チャンバから移送チャンバを通してロードロックチャンバに移送される請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
ロードロックチャンバが、第１のロードロックチャンバであり、
ウエハホルダが、複数のウエハを保持することができる第１のウエハカセットであり、
クロージャ部材は第１のクロージャ部材であり、
システムが、
第２のロードロックチャンバと、
第２のロードロックチャンバの中にあり複数のウエハを保持することができる第２のウエハカセットと、
第２のクロージャ部材であって、ウエハが、ウエハ処理チャンバから移送チャンバを通じて第２のロードロックチャンバに移送できるようにする第１のポジションと、第２のクロージャ部材が、第２のロードロックチャンバと移送チャンバの間の連通を実質的に切り離す第２のポジションの間で可動である第２のクロージャ部材と
を有する請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
該ウエハカセットのそれぞれの上に配置することが可能なウエハの数が、ロードロックチャンバ、移送チャンバ、及びウェハ処理チャンバの総数の少なくとも３倍である請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
該システムがクールダウンチャンバを有し、ウエハがウエハ処理チャンバからクールダウンチャンバを介してロードロックチャンバに移動可能である請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
該オゾンソースがロードロックチャンバの外に配置されてかつこれに接続される請求項１７に記載のシステム。
【請求項２３】
該オゾンソースがオゾン発生器を有し、該オゾン発生器が、少なくとも１つの紫外線ランプと、放射される紫外線がその壁を介して容器に入るように紫外線ランプが配置される、紫外線を伝達する壁を有する少なくとも１つの容器と、酸素含有ガスが該容器に進入することができる入口と、そこからオゾンガスが容器を残すこ
とができて及びロードロックチャンバに流れる出口とを有し、酸素含有ガスが紫外線によって少なくとも部分的にオゾンガスに変換される請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
該容器がチューブであり、該オゾン発生器が複数のチューブを有し、紫外線がチューブを進入することができるよう該チューブのそれぞれが紫外線伝達可能な壁を有し、該入口が、各チューブが酸素含有ガスを有する事ができるようにし、該出口が、各チューブからオゾンガスが外に出ることができるようにする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
該オゾン発生器が、チューブ内から出口へのオゾンガスの流出を制限する少なくとも一つの開口部を有し、該開口部の前のオゾンガスの圧力が該開口部の後よりも高い請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
該システムが複数の開口部を有し、各開口部がそれぞれのチューブ及び出口の間に配置されている請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
該オゾン発生器が、チューブのまわりにハウジングを有する請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
該システムがハウジングに接続するパージガスソースを有し、該パージガスソースがハウジング内及び容器のまわりの領域にパージガスを提供することができるようにする請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
ロードロックチャンバ内に配置され、複数のウエハを保持することができるカセットを該システムが有する請求項１７に記載のシステム。
【請求項３０】
該システムが、ポンプ及びオゾンソースを制御するプロセッサが実行可能なコードを有するコントローラを有する請求項１７に記載のシステム。
【請求項３１】
該プロセッサ実行可能なコードが、ウエハがオゾンガスに曝露される時は必ず、ロードロックに向かい合うクロージャ部材の側よりも低い圧力にロードロックを維持する請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
該プロセッサ実行可能なコードが、ウエハがオゾンガスに曝露される時は必ず大気圧のより低い圧力にロードロックを維持する請求項３１に記載のシステム。
【請求項３３】
該プロセッサ実行可能なコードが、
（ｉ）クロージャ部材を開けることによってクロージャ部材を制御し、
（ｉｉ）ロボットがウエハ処理チャンバからロードロックチャンバにウエハを移送するようロボットを制御し、
（ｉｉｉ）その後、クロージャ部材を閉じ、
（ｉｖ）ウエハが、ウエハ処理チャンバの中に配置されときにオゾンガスにウエハを曝露するようにオゾンソースを制御する
請求項３１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハの上に形成されるエピタキシャルシリコン層をシールするシステムの方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路は、シリコンその他の半導体ウエハに又は半導体ウエハの上に形成される。ウエハは、シリコンバスからインゴットを押し出しこのインゴットを切断して多数のウエハとすることにより作られる。シリコンの場合、ウエハの材料は単結晶である。次いで、エピタキシャルシリコン層が、ウエハの単結晶の材料の上に形成される。エピタキシャルシリコン層は典型的には、ボロンドープであり、立法センチメートル当たり約１ｘ１０16原子のドーパント濃度を有する。代表的なエピタキシャルシリコン層は、厚さ約５ミクロンである。エピタキシャルシリコン層の材料は、そこに、そして、その上に半導体デバイスを形成する目的のための単結晶シリコンより良好な制御された性質を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一旦エピタキシャルシリコン層が形成された後、ウエハはウエハ処理チャンバから取り出され、雰囲気空気に曝露される。空気は、露出されたエピタキシャルシリコン層を酸化し、自然酸化物層を形成する。エピタキシャルシリコン層と自然酸化物層は、空気中に汚染物質に露出されて、通常不純物と粒子で満たされる。不純物で満たされる面の上に半導体デバイスが形成される場合、電子デバイスはたびたび故障する。
【０００４】
エピタキシャルシリコン層をオゾンガスに曝露することが、エピタキシャルシリコン層に非常に純粋な酸化物層を形成するために有効なプロセスを提供することが示唆された。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明の１の側面に従い、ウエハを処理する方法が提供される。ウエハは、ウエハを処理するためのシステムのウエハ処理チャンバ内に配置される。ウエハがウエハ処理チャンバに配置さたままで、エピタキシャルシリコン層がウエハ上に次いで形成される。ウエハは次いで、ウエハ処理チャンバからシステムのロードロックチャンバまで移送される。処理チャンバとロードロックチャンバの間の連絡は、切り離される。次いで、ウエハはロードロックチャンバ内に配置されたままで、オゾンガスに曝露され、その後、ウエハはロードロックチャンバから取り出されシステムの外に出される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明は、シリコンウエハ上に形成されたエピタキシャルシリコン層が、オゾンガス曝露により形成される酸化物でシールされる方法に関する。複数のウエハが、ロードロックチャンバの中にバッチで配置され、制御された条件の下でオゾンガスに曝露される。オゾンガスは、各ウエハのエピタキシャルシリコン層上に安定で清浄な酸化物層を形成する。この酸化物層が後に取り除かれ、エピタキシャルシリコン層が露出され不純物を実質的に有しない。ウエハの処理に対する特定の利点が、ロードロックチャンバにある。１の利点は、既存のプロセス中の１つのステップのために指定される別のチャンバが、ウエハをオゾンガスに曝露するための専用である必要はないということである。別の利点は、このようなシステムが比較的安全であるということであり、何故なら、オゾンガスがシステム内で水素ガスと混合され爆発を引き起こす可能性が実質的に低くなるからであり、特に、ロードロックチャンバ内の圧力が、水素ガスを用いるシステムのチャンバより低いからである。また、このシステムは安全であり、何故なら、オゾンガスがロードロックチャンバ内にある場合に、ロードロックチャンバ内の圧力が常に、ロードロックチャンバのまわりの領域の雰囲気圧より低いので、オゾンガスが周囲の領域に漏れて爆発を引き起こすという可能性が、低くなるからである。別の利点は、ウエハを処理するための所要時間が維持されるということである。
【０００７】
添付図面の図１は、半導体ウエハを処理するためのシステム１０を例示する。システム１０は、工場統合装置１２と、第１のバッチロードロック組立体１４Ａ及び第２のバッチロードロック組立体１４Ｂと、移送チャンバ１８と、第１のウエハ処理チャンバ２０Ａ、第２のウエハ処理チャンバ２０Ｂ、第３ウエハ処理チャンバ２０Ｃと、クールダウンチャンバ２２とを有している。
【０００８】
図２は、ロードロック組立体１４のうちの１を更に詳細に例示する。ロードロック組立体１４は、ロードロックチャンバ２４と、カセットエレベータ２６と、ウエハカセット２８と、ポンプ３０と、ロードロックチャンバ２４にガスを供給するための装置３２とを有している。
【０００９】
ロードロックチャンバ２４は、エンクロージャ３４を画し、一方の側にドア開口３６と、反対の側にスリットバルブ開口３８を有する。工場統合装置１２は、ドア開口３６の上方でロードロックチャンバ２４とかみ合う。ドア４０は、工場統合装置１２の領域がエンクロージャ３４と連通するよう、図２で示すようなドア４０がドア開口３６を閉じるポジションとドア開口３６が開くポジションの間で移動するため、ロードロックチャンバ２４に装備される。
【００１０】
移送チャンバ１８は、スリットバルブ開口３８の上方でロードロックチャンバ２４とかみ合う。
【００１１】
スリットバルブ４２は、エンクロージャ３４が移送チャンバ１８の領域と連通するよう、図２で示すような、スリットバルブ４２がスリットバルブ開口３８を閉じるポジションとスリットバルブ開口３８を開けるポジションとの間の移動のため、ロードロックチャンバ２４に装備される。
【００１２】
カセットエレベータ２６は、シャフト４４と支持板４６を有する。シャフト４４は、ロードロックチャンバ２４のベースの開口の中を延びる。シール（図示されず）が、ロードロックチャンバ２４のシャフト４４とベースの間に位置する。支持板４６が、シャフト４４の上端に固定される。
【００１３】
ウエハカセット２８は、フレームに置かれる複数のフィン５０を有するフレーム４８を有する。これらフィン５０は、共同でお互いの上方に合計２５のウエハの支持することができるよう、相対的な配置をとる。ウエハカセット２８は、支持板４６の上に置かれる。ウエハカセット２８は、ロードロックチャンバ２４にシャフト４４を伸ばすことにより上げることができ、ロードロックチャンバ２４からシャフト４４を格納することにより下げることができる。ウエハカセット２８を上げ下げすることにより、ウエハ５２のそれぞれの一つは、スリットバルブ開口３８に合わせることができ、スリットバルブ開口３８を通してロードロックチャンバ２４から取り出すことができる。
【００１４】
ポンプ３０は、低圧側５４と高圧側５６を有する。排気ライン５８は、ロードロックチャンバ２４のベースの開口に延びる一端と、ポンプ３０の低圧側５４に接続する反対の端部を有する。従って、ポンプ３０を、エンクロージャ３４からのガスをポンピングするために用いることができる。
【００１５】
装置３２は、窒素ソース６０と、酸素ソース６２と、オゾン発生器６４と、窒素サプライバルブ６８と、オゾンサプライバルブ７０とを有する。
【００１６】
窒素ソース６０は、窒素サプライバルブ６８に接続される。窒素サプライバルブ６８は、順番に、窒素供給ライン７４に接続される。窒素供給ライン７４の反対の端部は、ロードロックチャンバ２４の上側の壁の開口に延びる。バルブ６８が開いているとき、窒素ソース６０からの窒素ガスがエンクロージャ３４に供給される。ディフューザー（図示されず）が、窒素ガスの速度を減らすために窒素供給ライン７４の中に位置する。
【００１７】
酸素ソース６２は、例えば、実質的に純酸素ガスか、あるいは空気であってもよい。濾過された空気であっても、実質的に清浄な酸素ほど不純物フリーではないことが分かった。酸素は、典型的には約９９．９９９%純粋清浄である。実質的に純粋な酸素はこのようにむしろ好まれるだろう。オゾン発生器６４は、酸素ソース６２への連結である。
【００１８】
酸素ソース６２からの酸素ガスがオゾン発生器に供給されれば、オゾン発生器６４はオゾンガスを発生させる。オゾン発生器６４は、順番に、オゾン供給バルブ７０に接続される。オゾン供給ライン７６は、オゾン供給バルブ７０に接続される。オゾン供給ライン７６の反対の端部は、ロードロックチャンバ２４の上側の壁の開口に延びる。バルブ７０が開いているとき、オゾン発生器６４によって発生したオゾンガスをエンクロージャ３４に供給することができる。ディフューザー（図示されず）が、オゾンガスの速度を減らすためにオゾン供給ライン７６に位置する。
【００１９】
圧力検出部７２が、排気ライン５８に接続される。圧力検出部７２は、排気ライン５８内の圧力、従ってエンクロージャ３４内の圧力を、検出することができる。
【００２０】
図２に示されるポンプ３０（オゾン発生器６４）やバルブ６８及び７０をはじめとする図１に示されるシステム１０のさまざまな構成要素を制御するために、コントローラ８０が用いられる。以下に説明されるように、コントローラ８０は圧力検出部７２からの入力を受け取り、圧力検出部７２によって検出される圧力に基づく全ての構成要素や他の変量を制御する。コントローラ８０は典型的には、システム１０の全ての構成要素を制御するプログラムを実行するためにプログラムされるプロセッサを有するコンピュータである。プログラムは、プロセッサ実行可能なコードを有し、そして、典型的にはディスク又はその他のコンピュータ読み出し可能な媒体に保存され、それから、コンピュータのメモリにロードされ、そこからコンピュータのプロセッサが、システム１０の構成要素を制御するプログラムを読み取り実行する。以下の説明より、プログラムの特定の特徴とその構成方法は、当業者に明らかである。
【００２１】
再び図１を参照すれば、各ウエハ処理チャンバ２０Ａ、２０Ｂ又は２０Ｃが移送チャンバ１８から直接離れるようになることが分かるだろう。それぞれのスリットバルブ８２Ａ、８２Ｂ及び８２Ｃが、ウエハ処理チャンバ２０Ａ、２０Ｂ又は２０Ｃのそれぞれの一つと移送チャンバ１８の間で開放閉鎖の連通をとるよう装備される。
【００２２】
クールダウンチャンバ２２も移送チャンバ１８を離れるようになるが、移送チャンバ１８とクールダウンチャンバ２２の間で開放閉鎖の連通をとるためのスリットバルブは提供されない。
【００２３】
ロボット８４が、移送チャンバ１８内に位置する。ロボット８４は、ブレード８６を有し、これはロボット８４が運転される際ウエハをチャンバ２０、２２又は２４の１から他へ移送する。
【００２４】
サセプタ８８はチャンバ２０と２２のそれぞれに位置し、そこでは、ウエハはブレード８６のそばに配置されることが可能である。また、スリットバルブ８２とロボット８４は、図２に示されるコントローラ８０の制御下にある。
コントローラ８０がシステム１０を制御する方法の一例は、図１と図２に関して説明される。図３は、システム１０の運転方法を例示することを援助するフローチャートである。
【００２５】
移送チャンバ１８の領域がロードロックチャンバ２４と連通しないよう、スリットバルブ４２は最初に閉じられる。ロードロックチャンバ１８は、汚染物を取り除くために最初に排気される。次に、ロードロックチャンバ１８は、窒素等の不活性ガスでバックフィルされる。ウエハ処理チャンバ２０が移送チャンバ１８と連通するよう、スリットバルブ８２が開かれる。移送チャンバ１８、ウエハ処理チャンバ２０とクールダウンチャンバ２２は、窒素ガス等の不活性ガスで満たされ、大気圧の圧力にある。第１のロードロック組立体１４Ａのドア４０は、開いている。
【００２６】
次いで工場統合装置１２内に位置するロボット（図示されず）は、第１のロードロック組立体１４Ａのウエハカセット２８上の合計２５のウエハをロードする（ステップ１）。ウエハ５２がロードロックチャンバ２４内に隔離されるよう、ドア４０は次いで閉められる（ステップ２）。
【００２７】
空気がポンプ３０及び排気ライン５８を通過しエンクロージャ３４から出るよう、ポンプ３０のスイッチがオンにされる（ステップ３）。エンクロージャ３４が約５トールの圧力までポンプにより下げられるよう、バルブ６８及び７０は閉じられる。
【００２８】
ポンプ３０は、次いでスイッチオフにされる（ステップ４）。バルブ６８は、次いで開けられる（ステップ５）。次いで、エンクロージャ３４内の圧力が移送チャンバ１８内の圧力と実質的に同じとなるまで、窒素がエンクロージャ３４内に流入される。次いで、バルブ６８が閉じられる（ステップ６）。
【００２９】
次いで、スリットバルブ４２が開けられる（ステップ７）。ロボット８４は、次いで連続的にウエハカセット２８からウエハを３枚取り出し、１枚を第１のウエハ処理チャンバ２０Ａ内に、１枚を第２のウエハ処理チャンバ２０Ｂ内に、１枚を第３のウエハ処理チャンバ２０Ｃ内に、それぞれ配置する（ステップ８）。次いで、ウエハ処理チャンバ２０が移送チャンバ１８から隔離されるように、スリットバルブ８２が閉じられる（ステップ９）。次に、各処理チャンバ２０の中のウエハの上にエピタキシャルシリコン層が形成される（ステップ１０）。ガス混合物が、ウエハ処理チャンバ２０のそれぞれに導入される。これらガスのうちの１つは、水素を典型的に有する。これらガスの他の１つは、シラン、ジクロルシラン又はトリクロロシラン等のシリコンのソースである。シリコンのソースは水素と反応し、エピタキシャル層を形成する。これらガスの他の１つは、典型的には、エピタキシャルシリコン層に不純物を添加する目的のためにボロンを提供するＢ2Ｈ6である。加熱ランプ（示されない）は、ウエハ処理チャンバ２０内のウエハを６００℃〜１３００℃の温度に加熱する。
【００３０】
これらウエハの１枚に対してエピタキシャルシリコン層の形成が完成した後、それぞれのチャンバ２０内の処理ガスがチャンバ２０をパージするための純粋な水素ガスと取り替えられる（ステップ１１）。次いで、それぞれのスリットバルブ８２が開けられる（ステップ１２）。ロボット８４を利用して、それぞれのウエハがクールダウンチャンバ２２に移送される（ステップ１３）。ウエハの移送は、約２０秒かかる。ウエハは、約６０秒間クールダウンチャンバ２２内にとどまる（ステップ１４）。次に、ロボット８４は、ウエハをクールダウンチャンバ２２からウエハカセット２８へ移す（ステップ１５）。ウエハはこのように、エピタキシャルシリコン層上に酸化物を形成する酸素やその他のガスに曝露されることなく、チャンバ２０からウエハカセット２８まで移される。
【００３１】
各ウエハの上でエピタキシャルシリコン層を形成するプロセスは、全てのウエハが同様の方法で処理され全てのウエハがウエハカセット２８に戻されるまで続けられる。各ウエハ上に５ミクロン厚さのエピタキシャルシリコン層を形成する場合、２５枚のウエハを処理するには１〜２時間を要する。第１のロードロック組立体１４Ａからのウエハが処理される間、第２のロードロック組立体１４Ｂのウエハカセット２８には更に多くのウエハを置くことができる。
【００３２】
ウエハが第１のロードロック組立体１４Ａのウエハカセット２８に置かれた後、そのスリットバルブ３８が閉じられる（ステップ１６）。次いで、ウエハ５２は典型的には１００℃未満の温度であるが、この温度はクールダウンチャンバ２２の中で費やされる時間に従い変化できる。
【００３３】
窒素ガスがエンクロージャ３４から流れるように、ポンプ３０がスイッチオンにされる（ステップ１７）。エンクロージャ３４はポンプ排気され、約５トールの圧力まで下げられる。そして、ポンプ３０はスイッチオフにされる（ステップ１８）。オゾン発生器６４は次いでスイッチオンにされ、そして、オゾンガスと酸素ガスの混合ガスがエンクロージャ３４の頂部に流入するようバルブ７０が開けられる（ステップ１９）。エンクロージャ３４内の圧力が約６００トールに達するまで、オゾンガスと酸素の混合ガスがエンクロージャ３４内に流入され続ける。バルブ７０は次いで閉じられ、オゾン発生器６４のスイッチがオフにされる（ステップ２０）。
【００３４】
これらウエハ５２は、エンクロージャ３４内で同時にオゾンガスに曝露される。ウエハ５２のエピタキシャルシリコン層が曝露されれば、エピタキシャルシリコン層の酸化が生じる。ウエハ５２は、１〜１５分の時間オゾンガスに曝露される。ウエハ５２はオゾンガス中に単に「ソークされ」、即ち、例えばプラズマを生成したり特定の光効果を形成するような、追加の励起ソースがないということである。酸化物層が、各ウエハのエピタキシャルシリコン層の上に形成し、約１５分のオゾンガスへの曝露に対して、多数波長エリプソメトリー手法による測定で約１０オングストローム〜約１５オングストロームの厚さを有する。ウエハ５２が曝露されるオゾンガスと酸素ガス混合ガスの清浄度をはじめとする、ウエハ５２が露出される制御された状態のため、ウエハ上に形成される酸化物層は、非常に純粋清浄である。
【００３５】
前述のように、水素がウエハ処理チャンバ２０内に用いられる。水素は、オゾンや酸素と混合させる場合に爆発性が高い。しかし、処理チャンバ２０内の水素がエンクロージャ３４内でオゾンと混合される場合は、システム１０は、多数の点で同時に故障するだろう。第１に、水素がウエハ処理チャンバ２０の１つの中に存在する必要がある。第２に、水素は関連するウエハ処理チャンバ２０のそれぞれのスリットバルブ８２を通して漏出するだろう。スリットバルブ８２がウエハ処理チャンバに十分シールをしない場合に又は、水素がウエハ処理チャンバ２０に導入されるときスリットバルブ８２は閉じられない場合に、スリットバルブ８２を通した水素の漏れは起こるだろう。第３に、オゾンがエンクロージャ３４内に存在することが必要である。第４に、オゾンはエンクロージャ３４から移送チャンバ１８に漏れ出すだろう。エンクロージャ３４が移送チャンバ１８の圧力よりも低い圧力に維持されるので、エンクロージャ３４から移送チャンバ１８へガスが流れる可能性が非常に低くなる。
【００３６】
更に、オゾンガスがエンクロージャ３４から周囲の領域へ漏れ出し人への曝露を引き起こす可能性を大きく減ずるように、エンクロージャ３４内の圧力を大気圧よりも決して大きくしない点に留意する必要がある。
【００３７】
また、説明される具体例では、オゾンは、オゾン発生器６４によって発生する場合はエンクロージャ３４がオゾンで充てんされる間だけ装置３２内に存在することに留意する必要がある。この場合、漏出して人への曝露を引き起こすオゾンや他の反応性ガスのソースが（ロードロックチャンバ２４の中以外に）存在しないことになる。オゾンガスは、このように使用の間際に発生される。
【００３８】
次いで、エンクロージャ３４内の圧力が約５トールまで減少するよう、ポンプ３０は再びスイッチオンにされる（ステップ２１）。ポンプ３０の中のオゾンガス流れが、システム１０から遠く離れる位置にポンプ輸送され、そこで、オゾンガスは中和される。オゾンガスは、例えば酸素を形成する化学品による処理によって中和されてもよく、また、シリカの流動層の中でスクラブされてもよく、あるいは他の液体システム内でスクラブされてもよい。
【００３９】
次いで、エンクロージャ３４が窒素ガスで満たされるように、バルブ６８が開けられる（ステップ２２）。次に、ドア４０が開けられ、ウエハ５２はエンクロージャ３４から工場統合装置１２に移送される。工場統合装置１２は、空気で満たされる（ステップ２３）。オゾン曝露によって既に酸化物層が形成されているので、工場統合装置１２内の空気はエピタキシャルシリコン層の上に酸化物層を形成しない。
【００４０】
第１のロードロック組立体１４Ａ内でのウエハの処理は、スリットバルブ４２が閉じられてからウエハ５２がロードロックチャンバ２４から取り出されるまで測定した場合に、約２５分かかる。第１のロードロック組立体１４Ａにより２５枚のウエハを処理するに要する時間は、ウエハ処理チャンバ内２０内でウエハ２５枚を処理しクールダウンチャンバ２２内でウエハを冷却するに要する時間よりも短く、それはウエハがバッチで処理されるからである。図４に例示されるように、第１のロードロック組立体１４Ａがこのように、エピタキシャルシリコンサイクルに用いられ、そこでは、ウエハが、ウエハ処理チャンバ２０とクールダウンチャンバ２２に移送される。次いで、第１のロードロック組立体１４Ａは、ウエハがオゾンガスに露出される酸化物サイクルに用いられる。第１のロードロック組立体１４Ａが酸化物サイクルのために用いられると同時に、第２のロードロック組立体１４Ｂはエピタキシャルシリコンサイクルに用いられ、その後、第２のロードロック組立体１４Ｂは酸化物サイクルのために用いられることが可能である。第２のロードロック組立体１４Ｂが酸化物サイクルの中に用いられる場合、第１のロードロック組立体１４Ａはエピタキシャルシリコンサイクルに用いることができる。従って、酸化物サイクルがエピタキシャルシリコンサイクルより短いので、１のエピタキシャルシリコンサイクルから次のエピタキシャルシリコンサイクルまで時間的な中断がない。
【００４１】
図５は、本発明に従って処理されるウエハ１００を例示する。ウエハは、エピタキシャルシリコン層１０４が形成される単結晶の基板１０２を有する。二酸化ケイ素層１０６は、エピタキシャルシリコン層１０４の上に形成される。二酸化ケイ素層を後に取り除き、エピタキシャルシリコン層１０４が露出され実質的に不純物がないままにする。二酸化ケイ素層の除去は、例えば、フッ化水素の水溶液の中で行うことができる。
【００４２】
図６及び図７は、オゾン発生器６４を更に詳細に例示する。オゾン発生器６４は、ハウジング１２０と、２つの紫外線ランプ１２２と、４つクォーツ管１２４と、吸気管１２６と、出口管１２８を有する。
【００４３】
ハウジング１２０は、気密性及び耐ダスト性を有している。ミラー１２６は、ハウジング１２０の下面上にある。
【００４４】
紫外線ランプ１２２は、ハウジング１２０内のミラー１２６とは反対側に位置する。電気コネクタ１２８は、ハウジング１２０内に延びに紫外線ランプ１２２に至る。紫外線ランプ１２２は、ケーブル１２８を介して電気を供給することによりエネルギーが与えられる。ケーブルがハウジング１２０内に延びる場合、ハウジング１２０とケーブル１２８の間に気密性のインタフェースが存在する。
【００４５】
各パイプ１２６又は１２８が、ハウジング１２０の中まで延びる。また、パイプ１２６又は１２８がハウジング１２０内に延びる場合、各パイプ１２６又は１２８とハウジング１２０の間にも気密性のインタフェースが存在する。パイプ１２６及び１２８は、図７から理解されるように、ハウジング１２０の相対する両側に配置される。入口パイプ１２６は、そこに入口開口を有している。パイプ１２６は、チューブ１２４の端部を相互接続する。パイプ１２８は、パイプ１２６によって相互接続される端部に向かい合うチューブ１２４の端部を通して延びる。小さい開口１３０が、チューブ１２４内のパイプ１２８の中に形成される。各開口１３０は、典型的には直径が約２mmである。開口１３０は、チューブ１２６の中を流れるガスの流路から離れるような向きで配置され、各チューブ１２６内のフローチャンネルを防止し、また各チューブ１２６の中を流れるガスの混合を確実にする。
【００４６】
酸素ソース６２は、調整弁１３２を介して入口チューブ１２６に接続される。調整弁１３２は、入口チューブ１２６にフローを制御するために調整されることが可能である。
【００４７】
窒素ソース１３２は、ハウジング１２０に接続している。また、パージガス出口１３４がハウジング１２０の外側に提供される。
【００４８】
窒素源１３２からの窒素は、ハウジング１２０の中のチューブ１２４のまわりの領域の中を流れる。紫外線ランプ１２２は、ケーブル１２８を通して電気を提供することによってスイッチオンにされる。酸素ソース６２からの酸素は、調整弁１３２及びパイプ１２６の中を流れ、チューブ１２４へ至る。紫外線が、紫外線ランプ１２２によって送られる。紫外線がチューブ１２４に進入するよう、チューブ１２４のクォーツは伝達性を有している。紫外線ランプのうちの１つは、チューブ１２４の２つの上方に位置し、紫外線ランプ１２２の他の１つは、チューブ１２４の他の２つの上方に位置する。これらチューブ１２４の上のこれらランプ１２２のスペーシングが実質的に均等であるため、チューブ１２４に進入する紫外線の量は実質的に等しい。より多くの紫外線の光が、ミラー１２６より反射し、反対側からチューブ１２４に進入する。紫外線により、チューブ１２４内に酸素ガスの一部が変化してオゾンガスになる。酸素ガスとオゾンガスの混合物は、パイプ１２８のまわりを流れ、開口１３０を介してチューブ１２４を離れ、そこから、この混合物はパイプ１２８の中を流れハウジング１２０の外に出る。
【００４９】
オゾンがチューブ１２４内で形成される一方、チューブ１２４の周囲の領域の窒素は、チューブ１２４の外でのオゾン生成を抑制する。これは、人へのオゾンの曝露を低減するので、オゾン発生器６４を安全に運転できるようにし、また、チューブ１２４の外に位置するオゾン発生器６４の構成要素のオゾン劣化の確立を低減する。
【００５０】
開口１３０は、酸素の混合物及びチューブ１２４に残っているオゾンの経路の制限となる。開口１２０によって与えられる制限のため、チューブ１２４の中のガスの自由流れは制限される。開口１２０によって与えられる制限のため、ガスはより長くチューブ１２４内にとどまり、そのガスの流れはこれらチューブ１２４の間で均一に分配される。また、チューブ１２４内の混合物の滞在時間は増加される。
【００５１】
図８は、オゾン生成のグラフである。図８の水平軸は、ロードロックチャンバが満たされる速度であり、毎分当たりのトールで表される。水平軸の値が大きいほど、ロードロックチャンバの充填はより高速でなされる。例えば、毎分６０トールのバックフィル速度ということは、ロードロックチャンバが１０分内に６００トールに満たされることを意味する。スループットを維持するため、ロードロックは２０分内に６００トールに満たされることが好ましく、即ち、水平軸の上の速度は少なくとも３０であることが好ましい。
【００５２】
図８グラフの垂直軸は、オゾン濃度をｐｐｍで表したものである。ロードロックチャンバの充填率が低い場合はオゾン濃度が高いことが、グラフから理解することができる。さらに、充填速度が５０よりも低い場合に、オゾン濃度にかなりの増加が見られる（すなわち充填時間が１２分以上）。従って、充填速度は、図８に関する説明の目的のために２０トール／分〜５０トール／分であることが好ましい。
【００５３】
図９は、オゾンガス内に形成される酸化物によるウエハの封止のグラフである。図９グラフの水平軸は、オゾン濃度をｐｐｍで表し、垂直軸は、単一波長のエリプソメトリー手法で測定される酸化物厚さを表す。ウエハはおよそ室温に維持され、空気とオゾンガスの混合ガスに１２分間曝露される。オゾン濃度がおよそ４００ｐｐｍまでは、オゾン濃度に対して酸化物厚さが増加する。十分な厚さに酸化物厚さを得るため、オゾン濃度は、少なくとも２５０ｐｐｍであることが好ましい。オゾン濃度は２５０ｐｐｍ〜３５０ｐｐｍであることが好ましいことが、図９から推測される。再び図８を参照すれば、このようなオゾン濃度が毎分３３トール〜毎分４５トールの充填速度を必要とすることが分かる。少なくとも２５０ｐｐｍのオゾン濃度とかなりの酸化物厚さを維持する目的で、ロードロックは、毎分およそ４５トールの速度で満たされることが好ましい。
【００５４】
特定の典型的な具体例を説明し、添付の図面の中に示してきたが、このような具体例は単に例示的でありこの発明を制限するものではないことが理解され、また、この発明は、図示及び説明された特定の構造及び配列に制限されず、何故なら当業者には修正が可能であるからである。他の具体例としては、例えば、オゾンソースは、ロードロックチャンバの外に位置するオゾンの含有ソースであってもよい。他の具体例では、例えば、オゾン発生器等のオゾンソースは、ロードロックチャンバ内に位置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ウエハを処理するためのシステムの平面図である。
【図２】図２は、システムの部分を形成しているロードロック組立体の線図であって、区分された側面図にそのロードロックチャンバを例示する。
【図３】図３は、システムの作動方法のフローチャートである。
【図４】図４は、システムの作動方法のタイムチャートである。
【図５】図５は、本発明によって処理されるウエハの側面断面図である。
【図６】図６は、ロードロック組立体に用いるオゾン発生器の端面断面図である。
【図７】図７は、オゾン発生器の側面断面図である。
【図８】図８は、バックフィル速度に対するオゾン濃度のグラフである。
【図９】図９は、オゾン濃度に対する酸化物形成のグラフである。
【符号の説明】
１０…システム、１２…工場統合装置、１４Ａ…第１のバッチロードロック組立体、１４Ｂ第２のバッチロードロック組立体、１８…移送チャンバ、２０Ａ…第１のウエハ処理チャンバ、２０Ｂ…第２のウエハ処理チャンバ、２０Ｃ…第３ウエハ処理チャンバ、２２…ールダウンチャンバ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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