(57)【要約】【課題】マルチチャンバ設置におけるＣＶＤ反応装置、特にＭＯＣＶＤ反応装置を統合するための手段を供給する。【解決手段】低圧又は大気圧の工程が少なくとも１つの処理チャンバ（４）の中において行われた後、移送チャンバ（２）には処理チャンバと接続した結合扉が開放される前に不活性ガスが注がれ、処理チャンバ（４）と移送チャンバ（２）の両方が、結合扉（８）が開放される前に予め設定された圧力で一定に維持されたそれぞれの不活性ガスにより浄化され、結合扉が開放された時に移送チャンバ（２）の圧力が処理チャンバの圧力よりもわずかに高いことにより、移送チャンバ（２）からのガス流が処理チャンバ（４）へと流れ、その流れが処理チャンバへ半導体基板をロードする間保持されるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティング未処理半導体基板がロードロック（１）を経て処理装置に供給され、前記ロードロック（１）は移送チャンバ（２）に隣接しており、移送チャンバ（２）からは順次複数の処理チャンバ（３、４、５）に処理される半導体基板をロードすることが可能であり、前記用途のためまず第一に、移送チャンバ（２）と処理チャンバ（３）が排気され、移送チャンバ（２）と処理チャンバ（３）の間の結合扉（７）が開放される半導体基板処理方法であって、低圧又は大気圧の工程が少なくとも１つの処理チャンバ（４）の中において行われた後、移送チャンバ（２）には処理チャンバ（４）と接続した結合扉（８）が開放される前に不活性ガスが注がれ、処理チャンバ（４）と移送チャンバ（２）の両方が、結合扉（８）が開放される前に予め設定された圧力で一定に維持されたそれぞれの不活性ガスにより浄化され、結合扉が開放された時に移送チャンバ（２）の圧力が処理チャンバの圧力よりもわずかに高いことにより、移送チャンバ（２）からのガス流が処理チャンバ（４）へと流れ、その流れが処理チャンバへ半導体基板をロードする間保持されるようにしたことを特徴とした半導体基板の処理方法。
【請求項２】
圧力差が、排気力を変えることにより調整されるようにしたことを特徴とした請求項１に記載の半導体基板処理方法。
【請求項３】
低圧または大気圧の処理チャンバ（４）がロード時やアンロード時の間に熱を維持し、特に工程温度が維持される熱プロセスチャンバを備えるようにしたことを特徴とした請求項１又は２に記載の半導体基板処理方法。
【請求項４】
半導体基板のコーティング処理が低圧または大気圧の処理チャンバ（４）にて特にガス相に供給した反応ガスによって実施されるようにしたことを特徴とした請求項１から３のいずれかに記載の半導体基板処理方法。
【請求項５】
低圧または大気圧の処理チャンバ（４）にてＭＯＣＶＤ工程が実施されるようにしたことを特徴とした請求項１から４のいずれかに記載の半導体基板処理方法。
【請求項６】
コーティング未処理半導体基板がロードロック（１）を経て処理装置に供給され、前記ロードロック（１）は移送チャンバ（２）に隣接しており、前記移送チャンバからは１個もしくはそれ以上の処理チャンバ（３、４、５）に、処理される半導体基板をロードすることが可能であり、前記用途のため移送チャンバ（２）と処理チャンバ（３）の間の結合扉（７）が開放される半導体基板処理方法であって、低圧または大気圧工程が少なくとも１個の処理チャンバ（４）にて行われた後、移送チャンバ（２）にこの処理チャンバ（４）と連携する結合扉（８）が開けられる前に不活性ガスが注がれ、移送チャンバ（２）と処理チャンバ（４）の間の圧力差は、一方では移送チャンバ（２）へのガスの流れ、及び他方では処理チャンバ（４）へのガスの流れが一定に保たれると共に、移送チャンバ（２）及び／または処理チャンバ（４）の圧力が排気力を変えることによって制御されることにより維持されることを特徴とする半導体基板処理方法。
【請求項７】
結合扉が開放される前に安定した圧力が移送チャンバ（２）と処理チャンバ（４）に設定され、圧力差により移送チャンバ（２）の圧力を処理チャンバ（４）よりも高くするようにしたことを特徴とした請求項６に記載の半導体基板処理方法。
【請求項８】
圧力差が０．１から５ｍｂａｒ程度であるようにしたことを特徴とした請求項６または７のいずれかに記載の半導体基板処理方法。
【請求項９】
処理チャンバ（４）及び／または移送チャンバ（２）の不活性ガスの流れの水準が、相当するチャンバ（２、４）の総圧によって増加し、さらに予め定められた関数関係に従うか若しくは、電子制御ユニット内のテーブルの値として格納されるようにしたことを特徴とした請求項６から８のいずれかに記載の半導体基板処理方法。
【請求項１０】
移送チャンバ（２）に隣接するロードロック（１）を備え、特に移送チャンバは排気されることが可能であり、半導体基板処理用に少なくとも１個の処理チャンバ（３）を備える半導体基板処理装置であって、少なくとも１個の処理チャンバ（４）が低圧または大気圧において、半導体基板の処理を行うように構成されていて、前記チャンバ（４）にロードするための移送チャンバ（２）が相応な位置で不活性ガスにより浄化されることができると共に、ロードの間に圧力差により処理チャンバ（４）へガス流が流れるようにしたことを特徴とする半導体基板処理装置。
【請求項１１】
低圧または大気圧での処理チャンバ（４）が熱プロセスチャンバによるＭＯＣＶＤ反応装置であるようにしたことを特徴とした請求項１０に記載の半導体基板処理装置。
【請求項１２】
処理チャンバ（４）と移送チャンバ（２）の両方にそれぞれの不活性ガスの流れを設定し、処理チャンバ（４）と移送チャンバ（２）の圧力を調整する制御要素を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導体基板処理装置。
【請求項１３】
それぞれ１個の処理チャンバ（４）と繋がる排気手段（１７）と移送チャンバ（２）と連携する排気手段（１３）であり、制御要素により制御される前記排気手段（１３、１７）を有することを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載の半導体基板処理装置。
【請求項１４】
不活性ガスの出口（１１、１５）は、前記排気手段（１３、１７）と繋がる排気管（１２、１６）よりも結合扉（７）の近くにあるようにしたことを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載の半導体基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コーティング未処理半導体基板がロードロックを経て処理装置に供給され、前記ロードロックは移送チャンバに隣接しており、移送チャンバからは順次複数の処理チャンバに処理される半導体基板をロードすることが可能であり、前記用途のためまず第一に、移送チャンバと処理チャンバが排気され、移送チャンバと処理チャンバの間の結合扉が開放される半導体基板処理方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先行技術においては、マルチチャンバ設備（クラスタツール）として知られているものが特に半導体工程に関連したシリコン技術にて実施されている。半導体基板における特定の処理段階が、多数のチャンバのそれぞれで実施されている。とりわけ、コーティング段階、エッチング段階、調整段階、拡散段階などがその中で実施される。半導体基板はある処理チャンバから、移送チャンバに配置された少なくとも１個のロボットアームによって他の処理チャンバへ移される。処理チャンバは、圧力とガスを漏らさない結合扉によって、移送チャンバと仕切られている。この結合扉は、移送チャンバと該当する処理チャンバが排気された後にのみ開放される。
【０００３】
真空または超真空にて行う処理工程においては、移送チャンバのみが排気されるか真空が維持されなければならない。大気圧または低圧にて行う処理工程の場合には、処理チャンバが排気されなければならない。この排気段階は特にコーティング段階が処理チャンバ内で行われる場合には不利である。この形のＣＶＤ工程では、例えばプロセスチャンバの壁面への寄生的堆積作用が避けられないことが多々ある。また排気に関連した温度的、機械的負荷が寄生的なコーティングを薄片として落下させ、この粒子の結合形成物が問題の原因となる。この粒子は移送チャンバに入り込み、また基板層表面に有害に作用する。さらにはこの動的圧力工程は、工程温度に保たれるかまたはロードとアンロードの間にわずかに冷却されるのみであるべきプロセスチャンバ内の温度プロファイルに影響を及ぼす。特に工程圧力が１ミリバール以上の場合には、排気が熱伝導効果へかなり影響を及ぼす。サイクルタイムは平衡状態を達成するために必要な時間に依存するところが大きい。
【０００４】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は前述の問題を解決し、マルチチャンバ設置におけるＣＶＤ反応装置、特にＭＯＣＶＤ反応装置を統合するための手段を供給することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は請求項に特定された内容によって達成される。まず第一に、低圧または大気圧工程が少なくとも処理チャンバのいずれかにおいて行われる。そしてこの処理チャンバと連携して結合扉が開放される前に移送チャンバに不活性ガスが注入される手段を提供する。この手段によると処理チャンバは工程圧力で維持される。また工程のガスは単に停止されるのみである。
【０００６】
本発明の改良においては、結合扉が開放時、移送チャンバの圧力が処理チャンバの圧力よりもわずかに高くなるという手段が提供される。ガス流の方向は、結合扉を通じて処理チャンバへと向けられ、残存ガスが処理チャンバから移送チャンバに漏れてくるのを防ぐ。この方向へのガスの物質移動は、実体としては拡散によって発生する場合のみである。この結果隣接するチャンバのガス中の雑汚染もまた防止される。
【０００７】
さらに本発明の改良として、熱を保持し、特にロード又はアンロードの間に工程温度で維持される熱プロセスチャンバを備える低圧または大気圧処理チャンバを提供する。
【０００８】
処理チャンバが、リン含有半導体層を特に第ＩＩＩ−Ｖ族基板上に堆積させるＭＯＣＶＤ反応装置の場合には、堆積した半導体層からリン成分が蒸発することを防ぐために、基板のロード時やアンロード時のためにプロセスチャンバの温度を低下させることが可能である。ＭＯＣＶＤ工程を実施するため、ガス相に反応ガスに相当するものが供給される。ヒ素またはホスフィンは、第Ｖ族として使用される。金属有機化合物に相当するＧａ、Ｉｎ、やＡｌは、第ＩＩＩ族元素として使用される。
【０００９】
本発明はまた、１個または複数の低圧または大気圧処理チャンバが移送チャンバと結合する装置や方法に関するものである。結合扉が開放された状態において、移送チャンバから処理チャンバへの定められたガスの流れを確実なものとするため、本発明では結合扉が開放される前と開放中に移送チャンバへ流れる浄化ガス流と処理チャンバへ流れる浄化ガス流の両方を提供する。従って一定のガス流が常に移送チャンバと処理チャンバへ流れることとなる。
【００１０】
移送チャンバから処理チャンバへ流れるガス流は、移送チャンバと処理チャンバの圧力差によって予め決定される。処理チャンバの圧力は、連結されたポンプの排気力に影響する制御可能なバルブによって設定される。移送チャンバの圧力は、同様に移送チャンバと連結されるポンプの排気力に影響するバルブによって制御される。
【００１１】
本発明は、この圧力バランスを設定することができる制御方法に関するものである。本発明においては、移送チャンバの圧力または処理チャンバの圧力が予め定められる。さらにこのチャンバに流れる浄化ガス流も予め定められる。浄化ガス流はチャンバ内の総圧力に依存する。もし総圧力が低い場合には、流れる浄化ガス流は少ない。また総圧力が高い場合には、相応に多くの浄化ガス流が流れる。第２の予め定められるパラメータは他方のチャンバに対する圧力差である。この圧力差は、総圧力に依存させてもよい。
【００１２】
工程制御要素（これは大体コンピュータであるが）は、２つのパラメータから他方のチャンバの圧力を決定する。この圧力の関数としてこのチャンバに設定される浄化ガスの流れを決定する。そして浄化ガス流と圧力を設定する。もし処理チャンバと移送チャンバの双方で安定した圧力状態が確立されれば結合扉が開放される。処理チャンバの圧力が予め定められることが好ましいので、移送チャンバの圧力は、圧力差と処理チャンバの圧力とによって定める。移送チャンバと処理チャンバの圧力差は、０．１から５ｍｂａｒの間が好ましい。移送チャンバの圧力及び／または処理チャンバの圧力は１ｍｂａｒから数１００ｍｂａｒの間が好ましい。従って移送チャンバまたは処理チャンバへの浄化ガス流は、１００から５００ｓｃｃｍとなる。この流れも処理チャンバ内の方を大きくしてよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の代表的具体例を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１の装置は、移送チャンバ２を中心部の構成要素としている。移送チャンバ２にはロボットアーム１０が装備されている。移送チャンバ２にはロードロック１を使用してロードされる。マガジンの中にある半導体基板（ウェハ）は、このロードロック１に導入される。これらのウェハは、コーティングされていないが前処理は行われていてもよい。ロードロック１は、気体（ガス）を漏らさず圧力を維持する仕切り壁の形態をした結合扉６により移送チャンバ２と分離されている。典型的な具体例では、移送チャンバ２は処理チャンバ３，４及び５に隣接しており、これらの処理チャンバは開放可能な結合扉７，８，９を経て移送チャンバ２にそれぞれ接続される。
【００１５】
移送チャンバ２を水素や窒素やアルゴンといった不活性ガスで満たすための不活性ガス供給管１１は、移送チャンバ２内に開口している。さらに排気管１２は、移送チャンバ２から導出され真空ポンプへと繋がる。処理チャンバ３は、超高真空チャンバでもよく、例えばＲＴＰ（ｒａｐｉｄ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：高速熱処理）工程では、１０−６ｍｂａｒにて実施される。ＭＯＣＶＤ工程は、処理チャンバ４にて実施する。この工程は、１ｍｂａｒ以上の圧力にて実施する。処理チャンバ５では真空工程、低圧工程、大気圧工程のいずれかが実施される。
【００１６】
工程によるが、円板状のウェハーでシリコン、ガリウムヒ素又はインジウムリンからなる基板を、処理チャンバ３ないし５の１つから他の処理チャンバに、またはロードロック１から若しくはロードロック１へ移動するため、移送チャンバ２は、開放した結合扉７ないし９を経て処理チャンバ３ないし５へそれぞれ入ることができるロボットアーム１０を備える。
【００１７】
ＵＨＶ処理チャンバ３に基板をロードまたはアンロードするため、まず第一に移送チャンバ２が排気される。そのために不活性ガス供給管１１が閉じられ、真空ポンプに繋がる管１２が開放される。移送チャンバ２が十分な高真空状態に達した後、結合扉７が開放されロードまたはアンロード操作が開始可能となる。
【００１８】
ＵＨＶ処理チャンバ３から離脱された基板は、一時的に移送チャンバ２またはロードロック１のいずれかに格納される。その後、結合扉７は再び閉じられる。低圧または大気圧の処理チャンバ４にロードまたはアンロードするために、圧力が低圧または大気圧であるプロセスチャンバ４よりも少し高い圧力が移送チャンバ２の中に作られるまで、不活性ガス供給管１１経由で例えばアルゴンや窒素や水素などの不活性ガスが移送チャンバ２に注入される。注入中並びにロード時及びアンロード時、移送チャンバ２は窒素やアルゴンなどの不活性ガスにより浄化される。この少し高い圧力となった時、連結した結合扉８が開放される。超過圧力は、移送チャンバ２から、低圧または大気圧の処理チャンバへ一定の流れが確立されるだけの僅かなものとなるように選択される。
【００１９】
ＭＯＣＶＤ工程は、低圧または大気圧の処理チャンバ４にて実行することができる。この目的のための処理チャンバ４は、従来技術として知られており、必要な工程ガスが供給されるプロセスチャンバを含む。
【００２０】
プロセスチャンバは加熱され、ロード中とアンロード中に工程温度に保たれる。リン含有層が堆積させられた後にのみ、リンの表面からの蒸発を防ぐため、プロセスチャンバ温度を少し低下させなければならない場合もある。
【００２１】
移送チャンバ２と処理チャンバ４間の圧力差は、移送チャンバからプロセスチャンバへという定められた流れの方向が確立されるように選定される。ただしガスの流れは、大幅な冷却、もしくは流れにともなう壁面からの粒子の分離を引き起こすほどのものではなく、流れの方向を一定にすることは、移送中の移送チャンバの汚染を妨げることに大いに有効である。
【００２２】
他の処理チャンバ３，５において前処理がなされている基板は、ＭＯＣＶＤ反応装置により形成される処理チャンバ４にてコーティングを行うことができる。さらに処理チャンバ４にてコーティング処理された基板には、他の処理チャンバ３または５のいずれかにて、例えば超高真空もしくは、低圧または大気圧での熱処理などの後処理を行うことができる。
【００２３】
合わせて３つの処理チャンバ３，４，５のみが、典型的具体例として説明されている。しかしながら本発明はまた、かなり多数の処理チャンバが連結されたようなマルチチャンバ設備も含む。
【００２４】
図２は、互いに仕切り８によって分けられた処理チャンバ２と処理チャンバ４を含め詳細に図式化した説明図である。仕切り８は開放可能である。不活性ガス供給管１１と排気管１２は移送チャンバ２内へ開口している。排気管１２は、真空ポンプ１３の上流側に接続された圧力調整バルブ１４を備える。処理チャンバはそれぞれ実質同一の構造である。不活性ガス供給管１５と排気管１６は同様に処理チャンバ４内に開口されている。この排気管１６もまた真空ポンプ１７の上流部に配置された圧力調整バルブ１８を備える。
【００２５】
移送チャンバ２と処理チャンバ４の間の結合扉８が開放される前に、処理チャンバ４の圧力よりもわずかに高い圧力が移送チャンバ２に設定されている。移送チャンバ２の圧力は処理チャンバ４に対して、１から５ｍｂａｒ程度高い圧力にするのが好ましい。図３は圧力調整工程の説明図であり、次のような方法で行われる。不活性ガス供給管１５を通過する浄化ガスの流れは、予め決められた固定値に設定される。この値は１から５００ｓｃｃｍである。さらに処理チャンバ４の圧力は予め定められている。圧力調整バルブ１８は、規定された圧力に応じてポンプ１７の排気力を調整する。
【００２６】
工程制御要素は、処理チャンバ４における予め決定された圧力と予め定められた圧力差を使用して、移送チャンバ２の圧力を決定する。制御要素は、移送チャンバの圧力の関数として、予め決められたテーブルの値または予め定められた関数関係に基づいて、供給管１１を通して流れる不活性ガスの流れを決定する。この場合も一定なガスの流れは、１００から５００ｓｃｃｍである。
【００２７】
ガス流を一定に維持するため、ポンプ１３の排気力に影響を及ぼす圧力調整バルブ１４によって圧力は調整される。処理チャンバ４と移送チャンバ２の圧力が安定した値となるとすぐに結合扉８は開く。処理チャンバ４と移送チャンバ２の圧力差により、ガス流は開放中の結合扉８を通過する。結合扉８を通過したガス流は、処理チャンバ４の壁面から粒子が離脱しないように十分小さくしなければならない。しかしながら、その大きさは、相互汚染を防ぐということに対しては十分である。扉８が開いたとき、処理チャンバ４と移送チャンバ２の圧力は、これらのチャンバと連携したポンプの排気力によって調整される。
【００２８】
図２において見られるように、供給管１１と１５は、結合扉８から離れている排気管１２や１６よりも結合扉８の近くに備えられる。
【００２９】
公開したすべての特徴は、（固有の）発明に関するものである。関連／追加先行文献（先行出願の写し）の公開内容は、これによって公開出願にそのまま組み込まれる。一部は現在の出願の請求項の中のこれらの文献の特徴を組み込むことを目的としている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
半導体基板処理装置の構成を示す図である。
【図２】
移送チャンバと処理チャンバの断面をガスの流れとともに示す図である。
【図３】
移送チャンバの圧力制御に関する流れ図である。
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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2004516678.tif 000024
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月29日(2003.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティング未処理半導体基板がロードロック（１）を経て処理装置に供給され、前記ロードロック（１）は移送チャンバ（２）に隣接しており、移送チャンバ（２）からは少なくとも１個の真空処理チャンバ（３）に処理される半導体基板をロードすることが可能であり、前記用途のためまず第一に、移送チャンバ（２）と真空処理チャンバ（３）が排気され、移送チャンバ（２）と真空処理チャンバ（３）の間の結合扉（７）が開放される半導体基板処理方法であって、低圧又は大気圧におけるＭＯＣＶＤ工程が少なくとも１つの加熱されたＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）の中において行われた後、移送チャンバ（２）には加熱されたＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）と接続した結合扉（８）が開放される前に不活性ガスが注がれ、加熱されたＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）と移送チャンバ（２）の両方が、結合扉（８）が開放される前にそれぞれ一定に維持された不活性ガスにより予め設定された圧力で各々浄化され、結合扉（８）が開放された時に、移送チャンバ（２）からのガス流が加熱されたＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）へ流れ、このガスの流れは移送チャンバ（２）の圧力が加熱されたＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）の圧力よりもわずかに高いことにより維持され、加熱されたＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）と移送チャンバ（２）の圧力はそれぞれのチャンバ（２、４）と連携するポンプ（１３、１７）の排気力によってもたされるようにしたことを特徴とした半導体基板の処理方法。
【請求項２】
ＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）と移送チャンバ（２）の間の結合扉（８）が開放される前に、移送チャンバ（２）とＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）のそれぞれに安定した圧力が設定され、圧力差により移送チャンバ（２）の圧力をＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）よりも高くするようにしたことを特徴とした請求項１に記載の半導体基板処理方法。
【請求項３】
圧力差が０．１から５ｍｂａｒ程度であるようにしたことを特徴とした請求項２に記載の半導体基板処理方法。
【請求項４】
ＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）及び／または移送チャンバ（２）の不活性ガスの流れの水準が、相当するチャンバ（２、４）の総圧によって増加し、さらに予め定められた関数関係に従うか若しくは、電子制御ユニット内のテーブルの値として格納されるようにしたことを特徴とした請求項１から３のいずれかに記載の半導体基板処理方法。
【請求項５】
移送チャンバ（２）に隣接するロードロック（１）を備え、移送チャンバは排気されることが可能であり、真空状態での半導体基板処理用に少なくとも１個の真空処理チャンバ（３）を備え、低圧または大気圧における半導体基板処理用に少なくとも１個のＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）を備え、真空処理チャンバ（３）へのロードのためとＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）にロードするための不活性ガスによる浄化のために、移送チャンバ（２）が排気されることができると共に、真空処理チャンバ（３）とＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）と移送チャンバ（２）のそれぞれがポンプ（１３、１４）を備え、真空処理チャンバ（３）の圧力を調整する工程制御要素を備え、ＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）と移送チャンバ（２）は、それぞれのチャンバと関連したポンプ（１３、１４）の排気力と不活性ガス流の設定により、ＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）へのロード中の間に一定を維持し、移送チャンバ（２）とＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）ではＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）へのロードの間に、移送チャンバ（２）との圧力差によりガス流がＭＯＣＶＤ工程チャンバ（４）へ流れるようにしたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の半導体基板処理装置。
【国際調査報告】
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