(57)【要約】【課題】処理モジュールで処理済みの基板を、処理モジュールを構成する真空処理室とロードロック室との間に設けられる真空搬送室で搬送するにあたり、基板の被処理面の面内全体で酸化を抑えること。【解決手段】前記処理モジュールと、真空雰囲気と常圧雰囲気との間で雰囲気を切り替えるためのロードロック室と、前記真空処理室とロードロック室との間に仕切り弁を介して設けられ、真空処理室とロードロック室との間で基板が搬送される真空搬送室と、前記処理が行われた処理済みの基板の搬送領域に沿って、当該搬送領域の幅全体に亘って、基板の被処理面側に不活性ガスを供給するように前記真空搬送室に設けられる不活性ガス供給部と、前記真空搬送室に設けられた排気口と、を備えるように装置を構成する。それにより、基板の被処理面全体において真空搬送室中の水分の付着が抑えられ、被処理面の面内全体で酸化を防ぐことができる。【選択図】図２
2016004834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空雰囲気下で基板に対して処理を行う真空処理室を含む処理モジュールと、
真空雰囲気と常圧雰囲気との間で雰囲気を切り替えるためのロードロック室と、
前記真空処理室とロードロック室との間に仕切り弁を介して設けられ、基板搬送機構により真空処理室とロードロック室との間で基板が搬送される真空搬送室と、
前記処理が行われた処理済みの基板の搬送領域に沿って、当該搬送領域の幅全体に亘って、基板の被処理面側に不活性ガスを供給するように前記真空搬送室に設けられる不活性ガス供給部と、
前記真空搬送室に設けられた排気口と、を備えたことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記不活性ガス供給部は、前記処理済みの基板の搬送領域に対向して設けられていることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記不活性ガス供給部は、不活性ガスをシャワー状に基板に供給する多孔質部を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記不活性ガス供給部による基板の搬送領域上のガス供給領域の面積は、処理済みの基板の搬送領域全体の面積の７０％以上であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記排気口は、処理済みの基板における被処理面とは反対側に設けられ、
前記排気口に臨む領域に、排気を分散して行うために複数の開口部を有する緩衝板が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の真空処理装置。
【請求項６】
前記処理モジュールは、処理ガスを用いて基板に成膜処理を行うように構成され、
前記不活性ガスは、基板に残留している成膜原料の酸化を防ぐために供給されるものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の真空処理装置。
【請求項７】
前記基板に成膜処理を行うための処理ガスは、ハロゲン化合物を含むことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一つに記載の真空処理装置。
【請求項８】
前記ロードロック室には、不活性ガスを基板の被処理面全体にシャワー状に供給する多孔質部が設けられていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の真空処理装置。
【請求項９】
前記ロードロック室には、基板の被処理面と反対側に排気口が設けられ、
前記排気口に臨む領域に、排気を分散して行うために複数の開口部を有する緩衝板が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空雰囲気で基板に成膜を行う真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造プロセスでは、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）に、真空雰囲気で各種の処理が行われる。この各種の処理を行う真空処理装置としては例えば、真空雰囲気に構成される真空搬送室と、ロードロック室と、常圧雰囲気に構成される常圧搬送室と、処理モジュールと、を備えるように構成され、処理モジュールで処理されたウエハは、真空搬送室、ロードロック室、常圧搬送室の順に搬送されて、搬送容器に格納される。特許文献１、２にはこのような真空処理装置について示されている。
【０００３】
処理モジュールは、薄膜の原料を含む処理ガスを加熱したウエハに供給して当該薄膜を形成する、いわゆるＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を行う成膜モジュールとして構成される場合がある。処理ガスとしては、例えばハロゲン化合物を含むガスであるＴｉＣｌ４（四塩化チタン）ガスが用いられ、ウエハＷにＴｉＮ（窒化チタン）膜が形成される場合がある。
【特許文献１】特開２００１−３４５２７９
【特許文献２】特開２００７−１６５６４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の真空処理装置を用いて形成するＴｉＮ膜の厚さを５ｎｍ以下にする場合、ウエハの面内におけるＴｉＮ膜の抵抗値の分布について、比較的ばらつきが大きくなった。分析の結果、ばらつきが大きくなる原因については、以下のように考えられている。  
【０００５】
上記の成膜モジュールでは、ＴｉＣｌ４ガスの供給後にパージガスが供給され、ウエハの周囲の雰囲気がＴｉＣｌ４ガス雰囲気からパージガス雰囲気に置換される。しかし、この置換を完全に行うことは困難であり、成膜モジュールから真空搬送室に搬送されるウエハの表面は、ＴｉＮ膜が形成されていると共に当該ＴｉＮ膜にＴｉＣｌ４の分子が残留した状態となっている。また、成膜処理中にウエハは加熱されているため、成膜モジュールから真空搬送室に搬送される際のウエハの温度は比較的高い。その一方で真空搬送室は上記のように真空雰囲気とされるが、雰囲気中には微量の水分が含まれる。
【０００６】
上記のようにウエハの温度が高いため、真空搬送室内の水分がわずかであってもウエハ表面のＴｉＣｌ４と、水分との間で下記の式１に示すように反応が起こり、ＴｉＣｌ４中のチタン原子が酸化され、異物としてＴｉＯ２（酸化チタン）が生成してしまう。ウエハの面内でこのような酸化が不均一に起きたことで、上記の抵抗値のばらつきが発生したものと考えられる。
２ＴｉＣｌ４＋２Ｈ２Ｏ→ＴｉＯ２＋４ＨＣｌ・・・式１
【０００７】
既述の特許文献１においては、真空搬送室にＮ２ガスを供給することが示されているが、これは真空ポンプからのオイルの拡散を防ぐために行うとされており、上記のような酸化の問題には着眼されていない。さらに特許文献１の各図において、真空搬送室にＮ２ガスが局所的に供給されると共に、真空搬送室においてこのＮ２ガスの排気が局所的に行われることが示されているが、そうなると真空搬送室内の各所でウエハと水分との接触具合がばらつくため、ウエハの面内各部で酸化具合にばらつきが生じてしまう。つまり、特許文献１は、上記の問題を解決できるものではない。また、特許文献２の真空処理装置においては、常圧搬送室とロードロック室との間でこれら各室の雰囲気を仕切るために、多数のガス噴出口と多数の排気口とを備えたエアカーテン形成部が形成されている。しかし、特許文献２においても上記のような真空搬送室で起きる酸化の問題には着眼されておらず、当該問題を解決する動機付けとなるものは無い。
【０００８】
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、処理モジュールで処理済みの基板を、処理モジュールを構成する真空処理室とロードロック室との間に設けられる真空搬送室で搬送するにあたり、基板の被処理面の面内全体で酸化を防ぐことができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の真空処理装置は、真空雰囲気下で基板に対して処理を行う真空処理室を含む処理モジュールと、
真空雰囲気と常圧雰囲気との間で雰囲気を切り替えるためのロードロック室と、
前記真空処理室とロードロック室との間に仕切り弁を介して設けられ、基板搬送機構により真空処理室とロードロック室との間で基板が搬送される真空搬送室と、
前記処理が行われた処理済みの基板の搬送領域に沿って、当該搬送領域の幅全体に亘って、基板の被処理面側に不活性ガスを供給するように前記真空搬送室に設けられる不活性ガス供給部と、
前記真空搬送室に設けられた排気口と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、真空搬送室において、前記処理が行われた処理済みの基板の搬送領域に沿って、基板の被処理面側に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部が設けられる。被処理面が不活性ガスに曝されながら基板が搬送されるので、当該被処理面全体において水分の付着が抑えられ、結果として被処理面全体で酸化が抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る真空処理装置の横断平面図である。
【図２】真空処理装置の縦断側面図である。
【図３】真空処理装置を構成する第２の搬送室に設けられるシャワープレートの上面図である。
【図４】真空処理装置を構成するロードロック室に設けられるシャワープレートの上面図である。
【図５】真空処理装置を構成する成膜モジュールの縦断側面図である。
【図６】真空処理装置におけるウエハの搬送を示す説明図である。
【図７】真空処理装置におけるウエハの搬送を示す説明図である。
【図８】真空処理装置におけるウエハの搬送を示す説明図である。
【図９】真空処理装置におけるウエハの搬送を示す説明図である。
【図１０】搬送中のウエハを示す模式図である。
【図１１】比較例の真空搬送装置の第２の搬送室及びロードロック室の縦断側面図である。
【図１２】真空処理装置のガスシャワープレートに適用される円板の平面図である。
【図１３】他の第２の搬送室を示す平面図である。
【図１４】他の第２の搬送室の縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態に係る真空処理装置１について、図１の横断平面図と図２の縦断側面図とを参照しながら説明する。この真空処理装置１は、ウエハＷにＴｉ（チタン）膜とＴｉＮ膜とからなる積層膜を形成する。真空処理装置１は、第１の搬送室（常圧搬送室）１１、アライメント室２０、ロードロック室３１、３２、第２の搬送室（真空搬送室）４１及び成膜モジュール７１〜７４を備える。第１の搬送室１１は、ロードロック室３１、３２を介して第２の搬送室４１に接続されている。第２の搬送室４１は、成膜モジュール７１〜７４に接続されている。成膜モジュール７１、７２はウエハＷにＴｉＮ膜を形成し、成膜モジュール７３、７４はウエハＷにＴｉ膜を形成する。
【００１３】
第１の搬送室１１は、真空処理装置１に対してウエハＷの搬入及び搬出を行うローダモジュールを構成し、平面視長方形に構成されている。第１の搬送室１１の長さ方向を左右方向とすると、当該第１の搬送室１１の前方側には載置台１２が設けられており、複数枚のウエハＷを収納する搬送容器であるキャリアＣが載置される。第１の搬送室１１の正面壁には、載置台１２に載置されたキャリアＣに設けられる蓋（図示は省略している）と一緒に開閉される開閉ドア１３が設けられている。第１の搬送室１１内は常圧雰囲気とされ、当該第１の搬送室１１内には、多関節アームである第１のウエハ搬送機構１４が設けられている。
【００１４】
図２に示すように、第１のウエハ搬送機構１４の上方には、ファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１６が設けられ、下方に向けて清浄化されたＮ２（窒素）ガスを供給する。第１の搬送室１１内の底部には排気口１７が開口している。図中１８は、排気口１７にその一端が接続される排気管であり、排気管１８の他端は排気ファンなどにより構成される排気機構１９を介してＦＦＵ１６に接続される。ＦＦＵ１６から第１の搬送室１１内に供給されたＮ２ガスは、排気機構１９により排気口１７から排気された後、ＦＦＵ１６に供給される。そして、ＦＦＵ１６にて清浄化された後、再度、第１の搬送室１１内の下方へ供給される。つまり、Ｎ２ガスは、排気管１８及び第１の搬送室１１内を循環する。
【００１５】
図１に示すように、載置台１２から第１の搬送室１１を見て、第１の搬送室１１の左側壁には、アライメント室２０が接続されている。アライメント室２０は、ウエハＷの向きや偏心の調整を行う。上記の第１のウエハ搬送機構１４は、当該アライメント室２０と、キャリアＣと、ロードロック室３１、３２との間でウエハＷの受け渡しを行うことができる。
【００１６】
第１の搬送室１１の後方にはロードロック室３１、３２が、左右に夫々配置される。ロードロック室３１、３２は、ウエハＷを待機させた状態で、内部の雰囲気を常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切り替える。図２では、代表してロードロック室３２を示しているが、ロードロック室３１も同様に構成される。ロードロック室３１、３２については、後にさらに詳しく説明する。
【００１７】
ロードロック室３１、３２の後方には、平面視六角形に構成された第２の搬送室４１が設けられる。第２の搬送室４１内は、真空雰囲気とされる。図中４２は第２のウエハ搬送機構であり、多関節アームとして構成される。第２のウエハ搬送機構４２は、第２の搬送室４１内にてウエハＷを搬送すると共に、第２の搬送室４１と成膜モジュール７１〜７４との間、及び第２の搬送室４１とロードロック室３１、３２との間で各々ウエハＷを受け渡すことができる。
【００１８】
図２に示すように、第２の搬送室４１内の天井部には、ガスの供給口４３が開口しており、この供給口４３には、第２の搬送室４１の外側からガス供給管４４の一端が接続されている。ガス供給管４４の他端はＮ２ガス供給源４５に接続されており、Ｎ２ガス供給源４５から供給口４３に不活性ガスであるＮ２ガスが供給される。また、第２の搬送室４１内には円形のシャワープレート５１と、シャワープレート５１を水平に支持する支持部５２と、が設けられている。支持部５２はシャワープレート５１の側周を囲み、シャワープレート５１を第２の搬送室４１内を搬送されるウエハＷの表面（被処理面）に対向するように第２の搬送室４１内に支持する。シャワープレート５１及び支持部５２により、第２の搬送室４１内が上下に仕切られ、シャワープレート５１及び支持部５２の上方は、供給口４３から供給されたＮ２ガスが拡散する拡散空間４６を形成する。
【００１９】
図中５３は、不活性ガス供給部であるシャワープレート５１の厚さ方向に穿孔された孔である。孔５３は当該シャワープレート５１の面内全体に分散して多数形成されており、拡散空間４６にて拡散されたＮ２ガスを、シャワープレート５１の下方領域全体に供給できるように設けられている。図３はシャワープレート５１の上面を示している。シャワープレート５１は、いわゆるパンチングプレートであり、このようなパンチングプレートは多数の孔を備えるため、本明細書では多孔質部とする。
【００２０】
ところで、後述するように、成膜モジュール７１または７２で処理済みのウエハＷは、第２の搬送室４１を介してロードロック室３１または３２に搬送される。この搬送時における第２の搬送室４１内のウエハＷの搬送領域を５４として、図２、図３中に鎖線で囲んで示している。図３に示すように搬送領域５４の大部分に亘って、ウエハＷの表面全体にＮ２ガスを供給できるようにシャワープレート５１が構成されている。つまり、このシャワープレート５１は、第２の搬送室４１内のウエハＷの搬送領域５４に沿って、当該搬送領域５４の幅全体に亘って、当該搬送領域５４を搬送されるウエハＷの表面にＮ２ガスを供給できるように構成されている。このような構成とすることで、搬送領域５４を搬送中のウエハＷの表面全体にＮ２ガスを供給し、それによって当該ウエハＷの表面全体で水分が付着することが抑えられる。結果として、ウエハＷの表面全体で酸化を抑えることができる。
【００２１】
さらに詳しく搬送領域５４とシャワープレート５１との関係について述べる。上記のウエハＷの表面全体で酸化を抑える効果を得るために、搬送領域５４全体の面積に対する、シャワープレート５１によって搬送領域５４内においてガスを供給できる領域（搬送領域上のガス供給領域）の面積は、例えば７０％以上、好ましくは８０％以上となるように構成される。上記のように、シャワープレート５１はその下方領域全体にガスを供給できるため、この例では搬送領域上のガス供給領域の面積とは、シャワープレート５１の面積である。
【００２２】
図２に戻って説明を続ける。第２の搬送室４１内の底部には、排気口４７が開口しており、この排気口４７には、第２の搬送室４１の外側から排気管４８の一端が接続されている。排気管４８の他端は、排気機構であるドライポンプ４９に接続されている。ウエハＷの搬送領域５４の下方、且つ排気口４７の上方には、バッフルプレート（緩衝板）５５と支持部５６とが設けられている。このバッフルプレート５５は、第２のウエハ搬送機構４２の下部側を囲むように水平な円形のリング状に構成されている。バッフルプレート５５は、シャワープレート５１と同じくパンチングプレートであり、厚さ方向に穿孔された多数の孔５７がプレートの面内全体に分散して形成されている。支持部５６はバッフルプレート５５の側周を囲み、バッフルプレート５５を水平に支持している。バッフルプレート５５及び支持部５６により、第２の搬送室４１内が上下に仕切られ、バッフルプレート５５及び支持部５６の下方は、排気空間５８を構成する。
【００２３】
上記のドライポンプ４９により排気空間５８が排気され、それによってバッフルプレート５５の各孔５７から第２の搬送室４１内が排気される。つまり、排気口４７により排気が可能な領域（排気口に臨む領域）において、排気が分散して行われる。このように分散して排気を行う構成とするのは、シャワープレート５１によりウエハＷの搬送領域５４内の比較的広い範囲に供給されたＮ２ガスが、局所的に排気されることを防ぐためである。さらに詳しく説明すると、このように局所的な排気を防ぐのは、ウエハＷの搬送領域５４の各部においてＮ２ガスの流量及び流速に偏りが生じてしまうことを防ぎ、それによってＮ２ガスの気流の分布にばらつきが発生することを抑えるためである。この気流の分布のばらつきを抑えることで、ウエハＷ表面内における水分の付着が均一性高く抑えられ、酸化の抑制度合が揃う。
【００２４】
続いて、ロードロック室３１、３２の説明に戻る。これらロードロック室３１、３２も、第２の搬送室４１と同様に、ウエハＷの搬送領域に均一性高くＮ２ガスの気流を形成できるように構成される。上記したようにロードロック室３１、３２は互いに同様に構成されるので、ここでは代表して図２に示すロードロック室３２について説明する。図中３３は、その表面にウエハＷが載置されるステージである。図中３４は昇降ピンであり、ステージ３３の表面において突没して、第１のウエハ搬送機構１４及び第２のウエハ搬送機構４２と、ステージ３３との間でウエハＷを受け渡す。図中３５は、ロードロック室３２内の天井部に開口したガスの供給口である。３６はＮ２ガス供給源であり、ガス供給管３７を介して供給口３５に接続される。３８はシャワープレートであり、第２の搬送室４１のシャワープレート５１と同様に構成され、ロードロック室３２内を搬送されるウエハＷの表面全体にＮ２ガスを供給して、酸化を抑えるために設けられる。３９はシャワープレート３８の孔である。
【００２５】
図４は、シャワープレート３８の上面を示している。また、図４では、ロードロック室３２内におけるウエハＷの搬送領域６１を鎖線で囲って示している。この搬送領域６１は、上記のように第２の搬送室４１からロードロック室３２に搬送される際のウエハＷの搬送領域である。このシャワープレート３８は、シャワープレート５１と同様に搬送領域６１に沿って、当該搬送領域６１の幅全体に亘って当該搬送領域６１を搬送されるウエハＷの表面にＮ２ガスを供給できるように構成されている。ウエハＷの面内全体の酸化を抑える効果を得るために、搬送領域６１全体の面積に対する、シャワープレート３８によって搬送領域６１内においてガスを供給できる領域の面積は例えば、７０％以上、好ましくは８０％以上となるように構成される。シャワープレート３８は、シャワープレート５１と同様、その下方全体にガスを供給できるため、この例では搬送領域６１内においてガスを供給できる領域の面積とは、シャワープレート３８の面積である。
【００２６】
図２に戻って、図中６２はシャワープレート３８を水平に支持する支持部であり、シャワープレート３８の側周を囲み、シャワープレート３８と共にロードロック室３２内を上下に仕切る。６３は、シャワープレート３８及び支持部６２の上側に形成されたＮ２ガスの拡散空間である。６４は排気口であり、ロードロック室３２内の底部に開口している。６５は、ドライポンプ６６と排気口６４とを接続する排気管であり、バルブＶ１が介設されている。
【００２７】
排気口６４の上方、且つウエハＷの搬送領域６１の下方にはパンチングプレートにより構成されるバッフルプレート６７が設けられている。図中６８は、バッフルプレート６７の孔を示す。バッフルプレート６７は第２の搬送室４１のバッフルプレート５５と同様、ウエハＷの搬送領域６１の各部を均一性高く排気して、Ｎ２ガスの気流の分布の均一性を高めるために設けられている。このバッフルプレート６７は、ステージ３３を囲むようにリング状に構成され、支持部６９によりその側周を囲まれて支持されている。バッフルプレート６７及び支持部６９により、ロードロック室３２内は上下に仕切られ、バッフルプレート６７及び支持部６９の下方は、排気口６４が開口する排気空間６０として構成される。ドライポンプ６６により排気管６５を介して排気空間６０が排気され、それによってバッフルプレート６７の各孔６８からロードロック室３２内が排気される。バッフルプレート６７からの排気量は、排気管６５のバルブＶ１の開度により調整され、この排気量が調整されることで、ロードロック室３２内が常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切り替えられる。
【００２８】
続いて成膜モジュール７１について、縦断側面図である図５を参照しながら説明する。成膜モジュール７１は、ＣＶＤの一種であるＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）によりウエハＷにＴｉＮ膜を成膜する。図中７０１は真空処理室を構成する処理容器であり、後述のゲートバルブＧにより開閉される。７０２はウエハＷの載置台であり、載置されたウエハＷを加熱するヒーター７１２を備える。図中７２２は、ウエハＷの載置領域の外周側、及び載置台７０２の側周面を、周方向に亘って覆うカバー部材である。図中７３２は載置台７０２の下方を支持する支持部材である。７４２は昇降部材であり、支持部材７３２を介して載置台７０２を、実線で示す上方位置と、鎖線で示す下方位置との間で昇降させる。下方位置は、ゲートバルブＧを介して処理容器７０１に進入した第２のウエハ搬送機構４２との間でウエハＷを受け渡す位置であり、上方位置は、ウエハＷに成膜を行う処理位置である。
【００２９】
図中７５２は、処理容器７０１内を気密に保つためのベローズであり、載置台７０２の昇降によって伸縮する。７６２は、３本（図では２本のみ表示）の昇降ピンであり、昇降機構７７２により昇降し、載置台７０２に設けられる孔７８２を介して、載置台７０２の表面にて突没する。昇降ピン７６２により、下方位置に位置する載置台７０２と、第２の搬送室４１における第２のウエハ搬送機構４２との間でウエハＷが受け渡される。図中７０３は、処理容器７０１の側壁の一部を構成する排気ダクトであり、上方位置における載置台７０２の周囲を囲むように円環状に構成される。排気ダクト７０３には、真空ポンプなどにより構成される排気部７１３が接続され、排気ダクト７０３の内周面に周方向に沿って形成された開口部７２３を介して、載置台７０２上から流れ出たガスを排気する。
【００３０】
図中７０４は、処理容器７０１を構成する天板部材であり、その下面には凹部が形成され、この凹部の中央側から外周側へ向けて末広がりの形状の傾斜面が形成されている。この傾斜面と、上方位置における載置台７０２の上面とによって囲まれた空間は、ウエハＷの処理空間７２４を構成する。傾斜面の外側には、載置台７０２のカバー部材７２２に対向するように平坦なリム７１４が設けられる。
【００３１】
天板部材７０４には、ガス供給路７３４、７４４が互いに区画されて設けられており、ガス供給路７３４、７４４の下流端は、処理空間７２４のウエハＷの中央部上に開口する。図中、７５４はウエハＷの中央部上に設けられる分散板であり、各ガス供給路７３４、７４４から供給されたガスと衝突する。分散板７５４に衝突したガスの一部は分散板７５４の下方に回り込んでウエハＷの中央部に到達し、残るガスは、分散板７５４に案内されて流れ方向を変え、処理空間７２４の天井部の傾斜面に案内されながら、天板部材７０４の中央部側から外周部側へ向け、径方向に沿って放射状に広がってウエハＷに供給される。上記のガス供給路７３４の上流端は分岐し、ＮＨ３（アンモニア）ガス供給源７０５、Ｎ２ガス供給源７１５に夫々接続される。また、上記のガス供給路７４４の上流端は分岐し、Ｎ２ガス供給源７１５、ＴｉＣｌ４ガス供給源７２５に夫々接続される。
【００３２】
上記の成膜モジュール７１における処理の流れを説明する。下方位置の載置台７０２に載置されたウエハＷは、ヒーター７１２によって加熱されると共に、載置台７０２が上方位置に移動し、処理空間７２４が排気されて圧力が調整された後、処理空間７２４へＴｉＣｌ４ガス、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガスの順にガス供給が行われる。処理空間７２４に供給されたＴｉＣｌ４ガスはウエハＷに吸着し、その後に処理空間７２４に供給されたＮＨ３ガスと反応して、ウエハＷにＴｉＮの分子層が形成される。ＴｉＣｌ４ガス、ＮＨ３ガスの各供給後に供給されるＮ２ガスは、処理空間７２４に残留するＴｉＣｌ４ガス、ＮＨ３ガスを除去して、処理空間７２４をこれらのガス雰囲気からＮ２ガス雰囲気に置換するパージガスである。上記のＴｉＣｌ４ガス、Ｎ２ガス、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガスの順にガスを供給することを１つのサイクルとすると、このガス供給のサイクルが複数回繰り返し行われ、ウエハＷにＴｉＮの分子層が積層されて、ＴｉＮ膜が形成される。
【００３３】
他の成膜モジュール７２〜７４について説明すると、成膜モジュール７２は、成膜モジュール７１と同様に構成されており、ＴｉＮ膜を形成する。また、成膜モジュール７３、７４は、ウエハＷに供給されるガスが成膜モジュール７１、７２とは異なることを除いて、成膜モジュール７１、７２と略同様に構成されており、ＣＶＤによりＴｉ膜を形成する。
【００３４】
成膜モジュール７１〜７４は、図１に示すように、上記の第２の搬送室４１を囲むように設けられる。各成膜モジュール７１〜７４を構成する処理容器７０１と第２の搬送室４１とは、仕切り弁であるゲートバルブＧを介して各々接続される。各ゲートバルブＧは互いに同様に構成され、代表して図２に示す成膜モジュール７１の処理容器７０１と第２の搬送室４１との間に介在するゲートバルブＧについて説明すると、ゲートバルブＧはバルブ本体Ｇ１を備え、バルブ本体Ｇ１が昇降することで、処理容器７０１と第２の搬送室４１とが互いに気密に区画された状態と、互いに連通した状態とが切り替えられる。図２では互いに気密に区画された状態を示している。
【００３５】
また、第２の搬送室４１とロードロック室３１、３２の各々とについてもゲートバルブＧを介して接続され、さらにロードロック室３１、３２の各々と、第１の搬送室１１とについてもゲートバルブＧを介して接続される。これらのゲートバルブＧも、上記の成膜モジュール７１と第２の搬送室４１との間に介在するゲートバルブＧと同様に、隣接する室間が互いに気密に区画された状態と、互いに連通した状態とを切り替える。
【００３６】
ところで真空処理装置１には、図１に示すように例えばコンピュータからなる制御部１０が設けられている。制御部１０は、プログラム、メモリ、ＣＰＵなどを備えていて、このプログラムには制御部１０から真空処理装置１の各部に制御信号を送り、後述するウエハＷの搬送及び成膜モジュール７１〜７４におけるウエハＷの処理を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。プログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）、メモリーカードなどの記憶媒体に格納されて制御部１０にインストールされる。
【００３７】
続いて、真空処理装置１全体のウエハＷの処理及び搬送経路について説明する。載置台１２に載置されたキャリアＣに格納されたウエハＷは、第１の搬送室１１→アライメント室２０→ロードロック室３１または３２→第２の搬送室４１→成膜モジュール７３または７４の順で搬送され、その表面にＴｉ膜が形成される。然る後、第２の搬送室４１→成膜モジュール７１または７２の順で搬送され、Ｔｉ膜上にＴｉＮ膜が積層される。ＴｉＮ膜が形成されたウエハＷは、第２の搬送室４１→ロードロック室３１または３２→第１の搬送室１１の順で搬送されて、キャリアＣに戻される。
【００３８】
上記のウエハＷの搬送経路において、ウエハＷが成膜モジュール７１からロードロック室３２へ向かって搬送されるときの様子を、図６〜図９を参照しながら説明する。図６〜図９では各室に形成されるＮ２ガスの気流を矢印で示している。第２の搬送室４１及びロードロック室３２においては、夫々Ｎ２ガスの供給と排気とが行われており、所定の圧力の真空雰囲気に保たれている。第２の搬送室４１の第２のウエハ搬送機構４２が成膜モジュール７１に進入し、成膜処理により比較的高い温度に加熱されたウエハＷを受け取り（図６）、当該ウエハＷが第２の搬送室４１に搬入されると、第２の搬送室４１と成膜モジュール７１との間に介在するゲートバルブＧが閉鎖される（図７）。
【００３９】
図１０は、そのように第２の搬送室４１に搬入されたウエハＷの模式図である。解決しようとする課題の項目で説明したように、ウエハＷの表面にはＴｉＮ膜２１が形成され、当該ＴｉＮ膜２１には成膜原料であるＴｉＣｌ４の分子２２が付着している。シャワープレート５１により、第２の搬送室４１のウエハＷの搬送領域５４内の大部分の領域にＮ２ガスが供給され、さらにバッフルプレート５５により下方の多数の箇所から搬送領域５４が均一性高く排気されているため、搬送領域５４内全体でＮ２ガスによる気流が均一性高く形成されている。ウエハＷは、その表面全体がこのような気流に曝されながら搬送される。そのため、当該ウエハＷの表面全体の各部では、ＴｉＣｌ４の分子２２が水の分子２３へ接触すること、及び水の分子２３がＴｉＣｌ４の分子２２に接触した状態で留まることが、均一性高く防がれる。つまり、ウエハＷ表面全体で水の分子２３による酸化が抑えられ、その抑制具合が揃うことになる。
【００４０】
Ｎ２ガスの気流に曝されることでウエハＷの温度は次第に低下し、ＴｉＣｌ４分子２２の水の分子２３に対する反応性が低くなる。第２の搬送室４１におけるウエハＷの搬送が続けられる一方で、第２の搬送室４１とロードロック室３２との間に介在するゲートバルブＧが開き（図８）、ウエハＷがロードロック室３２内に搬送される（図９）。このときロードロック室３２のウエハＷの搬送領域６１の各部におけるＮ２ガスの気流の分布の均一性は、第２の搬送室４１のウエハＷの搬送領域５４と同様に高く、ウエハＷは表面全体がそのような気流に曝されながら搬送される。従って、第２の搬送室４１内での搬送時と同様、ロードロック室３２内の搬送時においても、ウエハＷの表面における水の分子２３の付着が、その面内全体で均一性高く抑えられる。
【００４１】
然る後、ロードロック室３２のステージ３３にウエハＷが載置され、ロードロック室３２から第２のウエハ搬送機構４２が退避し、ロードロック室３２と第２の搬送室４１との間に介在するゲートバルブＧが閉じられると、ロードロック室３２内の排気量が低下し、ロードロック室３２内の圧力が上昇する。その一方で、ウエハＷは引き続きＮ２ガスに曝されることでさらに温度が低下し、水の分子２３に対するＴｉＣｌ４の分子２２の反応性が更に低下する。ロードロック室３２が常圧雰囲気になると、既述のようにウエハＷは、第１の搬送室１１へと搬送される。
代表して、ウエハＷが成膜モジュール７１からロードロック室３２へ受け渡される場合の搬送を説明したが、ウエハＷが成膜モジュール７２、ロードロック室３１を各々通過して第１の搬送室１１へ戻される場合も上記の搬送と同様に、ウエハＷはＮ２ガスの気流に曝され、その表面全体の酸化が抑えられながら搬送される。
【００４２】
上記の第２の搬送室４１及びロードロック室３１、３２の効果を明確に示すために、比較例として第２の搬送室８１及びロードロック室８２を図１１に示して説明する。既述の第２の搬送室４１及びロードロック室３２との差異点としては、第２の搬送室８１及びロードロック室８２には、ガスシャワープレート及びバッフルプレートが設けられていないことが挙げられる。また、Ｎ２ガスの供給口４３、３５は、夫々第２の搬送室８１、ロードロック室８２の底部に開口し、Ｎ２ガスは、これらの供給口４３、３５に設けられたフィルタ８３を介して、室内に供給される。
【００４３】
図１１中、Ｎ２ガスの気流を図６〜図９と同様に矢印で示している。図１１に示すように、第２の搬送室８１及びロードロック室８２に局所的に供給されたＮ２ガスは、室内を上方へ向かった後、局所的に開口した排気口４７、６４により排気されて下方へ向かう。この図１１と、図６〜図９とを比較して明らかなように、第２の搬送室８１及びロードロック室８２においては、ウエハＷの表面にＮ２ガスを供給可能な領域は比較的小さく、従って、搬送中のウエハＷの表面にＮ２ガスが供給されない箇所と、Ｎ２ガスが供給される箇所とが形成されてしまう。ウエハＷの表面のＮ２ガスが供給されない箇所では、水の分子２３が付着してＴｉＣｌ４が酸化されるおそれがあるため、真空処理装置１のようにガスシャワープレート５１、３８及びバッフルプレート５５、６７を設けることが有効である。
【００４４】
上記の真空処理装置１によれば、第２の搬送室４１におけるウエハＷの搬送領域５４の大部分に亘って、当該搬送領域５４を搬送されるウエハＷの表面全体にＮ２ガスを供給するシャワープレート５１が設けられる。このシャワープレート５１により、ウエハＷの搬送領域５４の幅全体に亘って、ウエハＷの搬送領域５４におけるウエハＷの搬送方向に沿ってＮ２ガスが供給されるため、ウエハＷ表面全体においてＴｉＣｌ４の酸化によるＴｉＯ２の生成が抑えられる。結果として、ＴｉＮ膜の膜質を向上させることができる。
さらに、ウエハＷの裏面側の多数箇所から搬送領域５４を排気するためのバッフルプレート５５が設けられるので、ウエハＷの搬送領域５４の各所から均一性高く排気を行い、搬送領域５４に形成されるＮ２ガスの気流の均一性が高められる。結果として、ウエハＷの面内全体の各部において均一性高くＴｉＣｌ４の酸化を抑えることができる。結果として、ウエハＷから製造される半導体製品の歩留りの向上を図ることができる。
【００４５】
また、各ロードロック室３１、３２においてもシャワープレート３８が設けられ、ウエハＷの搬送領域６１にＮ２ガスが供給され、ウエハＷの表面全体に当該Ｎ２ガスが供給されるので、より確実にウエハＷ表面全体の酸化を抑えることができる。さらに各ロードロック室３１、３２においてもバッフルプレート６７が設けられ、ウエハＷの搬送領域６１の各部において形成されるＮ２ガスの気流の均一性を高くできるので、ウエハＷの面内各部においてＴｉＣｌ４の酸化をより均一性高く抑えることができる。
【００４６】
ところで、図１２は円板８４の平面図である。この円板８４は、例えば酸化アルミニウムや炭化ケイ素などのセラミックスにより構成された多孔質部であり、その表面及び内部に微細な孔が形成され、その表面側から裏面側へ通気することができる。この多孔質の円板８４を、上記のシャワープレート５１、３８の代わりに用いてもよい。円板８４もシャワープレート５１、３８と同様に下方領域全体にガスを供給することができるので、例えばその面積は、ウエハＷの搬送領域５４、６１の面積に対して、夫々７０％以上好ましくは８０％以上とされる。
また、円板８４を構成する上記の各材質によりリング状のプレートを形成し、このリング状のプレートをバッフルプレート５５、６７の代わりに用いてもよい。
【００４７】
また、第２の搬送室４１において、ウエハＷの搬送領域５４における気流の分布の均一性を高くするためには、当該ウエハＷの搬送領域５４の下方に多孔質部を設けることには限られない。図１３、図１４は、そのように多孔質部が設けられていない第２の搬送室４１の横断平面図、縦断側面図を夫々示している。この第２の搬送室４１においては、その底面に複数の排気口４７が分散して開口している。図１４に示すように各排気口４７に排気管４８の一端が接続され、各排気管４８の他端は合流して、ドライポンプ４９に接続されている。つまり、排気管４８はマニホールドとして構成されている。このようなマニホールドを備える構成としても、ウエハＷの搬送領域５４の各部において排気量のばらつきが抑えられることで、シャワープレート５１から供給されたＮ２ガスが均一性高く排気され、Ｎ２ガスの気流の偏りを抑えることができるので、バッフルプレート５５を設けた場合と同様の効果が得られる。ロードロック室３１、３２についても、マニホールドを備えるように構成してよい。なお、このように排気口４７を複数設けた場合、ドライポンプ４９も複数設け、各排気口４７を各ドライポンプ４９に個別に接続し、各ドライポンプ４９により互いに同じ排気量で排気してもよい。
【００４８】
ところで、一般にハロゲン化合物は水との反応性が比較的高いため、既述のようにウエハＷに残留した場合、酸化されて異物を生じやすいので、この酸化を抑えるために第２の搬送室４１及びロードロック室３１、３２を上記の構成とすることが有効である。しかし、ハロゲン化合物以外の化合物がウエハＷ表面に残留した場合も、第２の搬送室４１及びロードロック室３１、３２により、当該化合物の酸化を抑えられる。つまり、成膜モジュール７１、７２で使用される処理ガスとしては、ハロゲン化合物を含むガスに限られない。
【００４９】
また、ＴｉＣｌ４に比べると反応性は低いがＴｉＮ膜も下記の式２で示すように水に対して反応し、ＴｉＮ中のＴｉが酸化されてＴｉＯ２を生成する。従って、上記の真空処理装置１は、第２の搬送室４１及びロードロック室３１、３２において、ＴｉＣｌ４の他にＴｉＮ膜の酸化を防ぐ効果もある。
２ＴｉＮ＋４Ｈ２Ｏ→２ＴｉＯ２＋ＮＨ３＋Ｈ２・・・式２
【００５０】
このようにＴｉＮの酸化も防ぐことができるため、第２の搬送室４１に接続する処理モジュールとしては、ＣＶＤを行う成膜モジュールに限られない。例えば、ドライエッチングを行うエッチングモジュールを第２の搬送室４１に接続したものとする。このエッチングモジュールによる処理で、その表面にＴｉＮ膜が露出したウエハＷを第２の搬送室４１、ロードロック室３１、３２を介してキャリアＣに搬送する場合に、第２の搬送室４１及びロードロック室３１、３２においてウエハＷ表面全体でＴｉＮ膜の酸化を抑えることができる。
【００５１】
さらに、第２の搬送室４１に成膜モジュール７１の代わりにＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）によってＴｉＮ膜を形成する成膜モジュールを接続した場合にも、第２の搬送室４１、ロードロック室３１、３２において、ウエハＷの表面全体で当該ＴｉＮ膜の酸化を抑えることができるので、上記の真空処理装置１の構成が有効である。また、上記の真空処理装置１において、ＴｉＮ膜形成後の後処理を行う後処理モジュールを第２の搬送室４１に接続し、成膜モジュール７１でＴｉＮ膜を形成したウエハＷは、第２の搬送室４１から当該後処理モジュールへ搬送するようにしてもよい。その場合もウエハＷが第２の搬送室４１に搬送されてから、後処理モジュールへ搬送されるまでの間、ウエハＷの表面全体で酸化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５２】
Ｇ                  ゲートバルブ
Ｗ                  ウエハ
１１                第１の搬送室
１４                第１の搬送機構
３１、３２          ロードロック室
４１                第２の搬送室
４２                第２の搬送機構
７１〜７４          成膜モジュール
３８、５１          シャワープレート
５５、６７          バッフルプレート
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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