(57)【要約】 【課題】  より小型の、マイクロエレクトロニクス産業のマルチチャンバシステムに適合する、半導体ウエハを製造するための分子線を用いての材料蒸着装置、及び半導体ウエハに対して堆積及び処理ステップの全てをそのままの場所で行うために使用できる半導体ウエハ製造装置を提供すること。【解決手段】  本発明は、複数の横ポート（３）を有する中央搬送モジュール（２）を備え、１０−８を超える真空圧条件下で機能できる、分子線を用いての材料蒸着装置（６）及び半導体ウエハ製造装置に関する。半導体ウエハ製造装置はローディングモジュール（５）と、１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件下で機能し、それぞれが前記中央搬送モジュール（２）の前記ポート（３）の一つに接続された一つ以上の基板処理モジュール（７）とを備える。本発明によれば、前記製造装置は１０−８Ｔｏｒｒ未満の真空圧条件下で動作する、分子線を用いての蒸発による少なくとも一つの材料蒸着モジュール（６）を備え、前記分子線蒸着モジュール（６）は前記中央搬送モジュール（２）の前記ポート（３）の一つに接続され、その処理面（Ａ）に材料の層を堆積させるために前記基板（１）を受容できる。【選択図】        図１
2012531059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの材料層で覆われ、処理面（Ａ）と非処理面（Ｂ）を備える基板（１）をそれぞれ備える半導体ウエハを製造する半導体ウエハ製造装置において、
・複数の横ポート（３）、及び一つの横ポート（３）から別の横ポート（３）に前記基板（１）を搬送できる搬送手段（４）を備え、１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件下で機能できる中央搬送モジュール（２）と、
・前記中央搬送モジュール（２）の一つ以上のポート（３）に接続され、一つ以上の基板（１）を受容できるローディングモジュール（５）と、
・１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件下で機能して前記基板を処理する一つ以上の処理モジュール（７）であって、それぞれが前記中央搬送モジュール（２）の前記ポート（３）の一つに接続され、その処理面（Ａ）に対し処理工程を実行するために前記基板（１）を受容でき、その少なくとも一つが材料を堆積させるシステムを備える一つ以上の処理モジュール（７）と
を備える半導体ウエハ製造装置であって、
・１０−８Ｔｏｒｒ未満の真空圧条件下で機能する分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる少なくとも一つの分子線蒸着モジュール（６）であって、前記中央搬送モジュール（２）の前記ポート（３）の一つに接続され、その処理面（Ａ）に材料の層を堆積させるために前記基板（１）を受容できる少なくとも一つの分子線蒸着モジュール（６）を備える
ことを特徴とする半導体ウエハ製造装置。
【請求項２】
分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる前記モジュール（６）はそれを前記中央搬送モジュール（２）の前記ポート（３）の一つに接続する気密室（８）を含み、前記気密室（８）は、分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる前記モジュール（６）と前記中央搬送モジュール（２）の間の圧力が適合するようにし、弁により閉鎖できるその外側端のそれぞれにある開口（１０ａ、１０ｂ）と、前記気密室（８）内に１０−８Ｔｏｒｒ未満の真空圧条件と１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件を提供できるポンプ手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウエハ製造装置。
【請求項３】
分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる前記モジュール（６）において、前記基板（１）の前記処理面（Ａ）は前記モジュール（６）の下方部分（２２）に向いており、前記基板処理モジュール（７）において、前記基板（１）の前記処理面（Ａ）は前記処理モジュール（７）の上方部分に向いており、前記半導体ウエハ製造装置は、前記基板（１）が処理モジュール（７）に移送されようとするときは前記基板（１）の前記処理面（Ａ）を上に、前記基板（１）が分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール（６）に移送されようとするときは前記基板（１）の前記処理面（Ａ）を下に反転できる反転モジュール（９）を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体ウエハ製造装置。
【請求項４】
前記反転モジュール（９）は前記中央搬送モジュール（２）に組み入れられることを特徴とする請求項３に記載の半導体ウエハ製造装置。
【請求項５】
前記反転モジュール（９）は前記中央搬送モジュール（２）の前記ポート（３）の一つと、前記基板処理モジュール（７）の一つとの間に配置されることを特徴とする請求項３に記載の半導体ウエハ製造装置。
【請求項６】
前記反転モジュール（９）は前記中央搬送モジュール（２）の前記ポート（３）の一つと、分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる前記モジュール（６）の一つとの間に配置され、前記反転モジュール（９）は前記気密室（８）に組み入れられることを特徴とする請求項３に記載の半導体ウエハ製造装置。
【請求項７】
前記反転モジュール（９）は反転手段（１１）と、前記反転モジュール（９）の前記開口（１０ａ、１０ｂ）の一つと前記反転手段（１１）との間に配置された縦方向移動手段（１２）とを備え、前記縦方向移動手段（１２）は、前記基板（１）を支持できるとともに前記反転手段（１１）により前記基板（１）をアンロード又はロードする位置と前記反転モジュールの前記開口（１０ａ、１０ｂ）の一つを介して前記基板（１）を排出又は受容する位置との間を移動できる支持体（１３）を備え、前記反転手段（１１）は前記縦方向移動手段の前記支持体（１３）上に配置された前記基板（１）を持ち上げ、水平軸の周りに軸回転して前記基板（１）を反転させ、それを別の支持体（１５ａ）上にアンロードすることができることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の半導体ウエハ製造装置。
【請求項８】
前記反転手段（１１）は前記基板を反転させる軸回転手段（１６）と、前記基板（１）を持ち上げて解放する把持手段（１７）とを備え、前記把持手段（１７）はトングを形成する二つの半円形アーム（１８ａ、１８ｂ）と、前記反転手段（１１）が前記基板（１）をロード又はアンロードする位置にあるときは前記半円形アーム（１８ａ、１８ｂ）を締め付け又は緩めることを可能にする関節手段（１９）とを備えることを特徴とする請求項７に記載の半導体ウエハ製造装置。
【請求項９】
前記基板処理モジュール（７）は少なくとも一つのエッチングモジュール、あるいはＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、又はＭＯＣＶＤを行う蒸着モジュールを備えることを特徴とする請求項１ないし８の何れか一つに記載の半導体ウエハ製造装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの材料層で覆われようとする基板（１）を備える半導体ウエハを製造するための分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる装置（６）において、前記基板（１）は処理面（Ａ）と非処理面（Ｂ）を備え、
・上方部分（２１）と下方部分（２２）を備える反応室（２０）と、
・前記反応室の下方部分（２２）に配置され、その上方部分（２１）に向いた少なくとも一つの材料源（２３）と、
・前記反応室の上方部分（２１）に配置され、前記基板の前記処理面（Ａ）が前記材料源（２３）に向くように前記基板（１）を支持できるサンプルキャリヤ（２４）と、
・前記反応室（２０）内に１０−８未満の真空圧条件を提供できるポンプ手段と
を備える分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる装置（６）であって、
・前記反応室（２０）と連通する反転モジュール（９）であって、１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件下で機能するとともに前記基板（１）の前記処理面（Ａ）が前記モジュールの上方部分に向く一つ以上の基板処理モジュール（７）を備える半導体ウエハ製造装置集合に密封式に接続でき、１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件化で機能する半導体ウエハ製造装置集合に前記基板（１）が移送されようとするときは前記基板（１）の前記処理面（Ａ）を反転できる反転手段（１１）を備える反転モジュール（９）
を備える
ことを特徴とする分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる装置（６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロエレクトロニクスの分野に関する。
【０００２】
より詳細には、それは半導体ウエハ製造装置、及び半導体ウエハを製造するための分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
磁気メモリ、ＣＭＯＳ回路、プロセッサ等の電子及びマイクロ電子部品の大多数は非常に高純度の材料の薄膜の積層の助けを借りて製造される。堆積材料は例えば導体（金属）、半導体（例えばシリコン、ゲルマニウム、III族−V族又はII族−VI族タイプの化合物）又は絶縁体（例えば酸化物、窒化物）である。それらはシリコン、ゲルマニウム又は他の材料の基板上に堆積する。前記基板は２００ｍｍ（ミリメートル）又は３００ｍｍの直径を有する円板状をしている。他の基板形状も可能である。
【０００４】
各基板は、一つ以上の材料層の堆積、熱処理、又はエッチング等の複数の処理ステップを経る。多数の電子部品を得るために逐次処理された半導体円板又はウエハがこのように製造される。
【０００５】
マイクロエレクトロニクス産業において、そのようなステップは、従来は真空下の（およそ１０−７Ｔｏｒｒに至る）マルチチャンバシステム内で行われる。各プロセスステップは別個のチャンバ又はモジュール内で行われる。各チャンバは材料層の堆積、熱処理、又はエッチングの工程に関連する。真空チャンバ内に配置されたロボットアームがあるチャンバから別のチャンバに基板を搬送する。
【０００６】
電子部品の規模を縮小して電気消費と速度に関して集積回路の性能を改善する技術的要件は、それがより高純度又は構造（結晶）品質を有する新規材料を用いてより薄い材料層を製造するために必須になりつつあることを意味する。
【０００７】
III族−V族又はII族−VI族タイプの半導体等の半導体合金の使用と高品質材料から形成された数原子層厚の材料堆積層の使用はこれらの要求を満たす。
【０００８】
分子線エピタキシー蒸着（ＭＢＥ）又は分子線蒸着（ＭＢＤ）タイプの技術等の分子線を用いて材料を蒸着させる既知の技術は前記性能の達成を可能にする。
【０００９】
そのような技術は、基板、種々の層、及び種々の界面の汚染を回避するために超真空圧条件、すなわち１０−９Ｔｏｒｒ未満の反応室内圧力を必要とする。
【００１０】
分子線を用いて材料を蒸着し、次いで基板をマイクロエレクトロニクス産業で使用されるマルチチャンバシステムである別の装置に移送して他の堆積物を作り出し、あるいは他の処理を行う装置を使用して基板上への薄膜の堆積は構想されてきた。しかしながら、各堆積間又は各処理間に層又は界面を高真空、中性大気又は空気に曝すことは電子デバイスの最終品質に対して悪影響を与える。
【００１１】
分子線を用いて材料を蒸着させる既知の技術はマイクロエレクトロニクス産業で使用される在来のマルチチャンバシステムに適合できない。
【００１２】
分子線を用いて材料を蒸着させる技術は多くの材料及び合金、例えばドープされ、あるいはされないＡｓＧａ、ＩｎＧａＡｓ、又はＩｎＰを堆積できる単一の堆積チャンバを一般的に使用するが、マイクロエレクトロニクス産業で使用されるマルチチャンバシステムは複数の反応室を必要とし、そこでは、一つ又はしばしばもっと多くの材料又は合金が堆積されるが、異物汚染を回避するためにその数はやはり限定される。
【００１３】
さらに、シリコン産業の製造ラインに使用できるように、マルチチャンバシステムはＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）規格に準拠しなければならない。詳細には、前記システムは真空圧力又は１０−８Ｔｏｒｒを超える圧力条件下で機能しなければならない。基板サイズは規格化されている（直径が２００ｍｍ、３００ｍｍ又は４５０ｍｍ）。チャンバ寸法、電子部品、及び種々の装置（例えばロボット、蒸発源）を制御するソフトウェアに関する制約もある。
【００１４】
ＭＢＥ又はＭＢＤシステムは一般的に、フィラメントによる加熱により、あるいは電子衝撃により真空下で蒸発する、るつぼに入れられた固形物（又は蒸発源）を使用する。材料の大多数は蒸発の間は液体状態にあり、従って、るつぼは一般的に反応室の底におよそ垂直に置かれる。基板はるつぼの上方に置かれ、処理面は蒸発源に向いている、すなわち下に向いている。
【００１５】
対照的に、マイクロエレクトロニクス産業で使用されるマルチチャンバシステムでは、基板はその処理される面を上に向けて配置される。
【００１６】
さらに、ＭＢＥ又はＭＢＤシステムの反応器は多数の蒸発源を使用し、直径５００ｍｍに至る大きい表面積にわたり１原子層に至り得る高精度の厚さを有する堆積物を作るために大きい蒸発源／基板形状をもち、したがって大型の反応器が要求されるので、それらはかさばる。それらを変更せずにマイクロエレクトロニクス産業に使用されるマルチチャンバシステムに組み入れることは不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従って、本発明の一つの目的は、より小型の、マイクロエレクトロニクス産業のマルチチャンバシステムに適合する、半導体ウエハを製造するための分子線を用いての材料蒸着装置を提供することである。
【００１８】
本発明のもう一つの目的は、半導体ウエハに対して堆積及び処理ステップの全てをそのままの場所で行うために使用できる半導体ウエハ製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、少なくとも１つの材料層で覆われ、処理面Ａと非処理面Ｂを備える基板をそれぞれ備える半導体ウエハを製造する半導体ウエハ製造装置であって、
・複数の横ポート、及び一つの横ポートから別の横ポートに前記基板を搬送可能な搬送手段を備え、１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件下で機能できる中央搬送モジュールと、
・前記中央搬送モジュールの一つ以上のポートに接続され、一つ以上の基板を受容できるローディングモジュールと、
・１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件下で機能して前記基板を処理する一つ以上の処理モジュールであって、それぞれが前記中央搬送モジュールの前記ポートの一つに接続され、その処理面Ａに対し処理工程を実行するために前記基板を受容できる一つ以上の処理モジュールと
を備える半導体ウエハ製造装置に関する。
【００２０】
本発明によれば、前記製造装置は、
・１０−８Ｔｏｒｒ未満の真空圧条件下で機能する分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる少なくとも一つの分子線蒸着モジュールであって、前記中央搬送モジュールの前記ポートの一つに接続され、その処理面Ａに材料の層を堆積させるために前記基板を受容できる少なくとも一つの分子線蒸着モジュール
を備える。
【００２１】
種々の実施形態において、本発明の装置はまた以下の特徴により定義されてもよく、これらの特徴は単独で、あるいはそれらの技術的に可能な組合せで考慮されてもよく、個々の特有の利点を提供する。すなわち、
・分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる前記モジュールはそれを前記中央搬送モジュールの前記ポートの一つに接続する気密室を含み、前記気密室は、分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる前記モジュールと前記中央搬送モジュールの間の圧力が適合するようにし、弁により閉鎖できるその外側端のそれぞれにある開口と、前記気密室内に１０−８Ｔｏｒｒ未満の真空圧条件と１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件を提供できるポンプ手段とを含み、
・分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる前記モジュールにおいて、前記基板の前記処理面Ａは前記モジュールの下方部分に向いており、前記基板処理モジュールにおいて、前記基板の前記処理面Ａは前記処理モジュールの上方部分に向いており、前記半導体ウエハ製造装置は、前記基板が処理モジュールに移送されようとするときは前記基板の前記処理面Ａを上に、前記基板が分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュールに移送されようとするときは前記基板の前記処理面Ａを下に反転できる反転モジュールを含み、
・前記反転モジュールは前記中央搬送モジュールに組み入れられ、
・前記反転モジュールは前記中央搬送モジュールの前記ポートの一つと、前記基板処理モジュールの一つ又は分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる前記モジュールの一つとの間に配置され、
・前記反転モジュールは前記気密室に組み入れられ、
・前記反転モジュールは反転手段と、前記反転モジュールの前記開口の一つと前記反転手段との間に配置された縦方向移動手段とを備え、前記縦方向移動手段は、前記基板を支持できるとともに前記反転手段により前記基板をアンロード又はロードする位置と前記反転モジュールの前記開口の一つを介して前記基板を排出又は受容する位置との間を移動できる支持体を備え、前記反転手段は前記縦方向移動手段の前記支持体上に配置された前記基板を持ち上げ、水平軸の周りに軸回転して前記基板を反転させ、それを別の支持体上にアンロードすることができ、
・前記反転手段は前記基板を反転させる軸回転手段と、前記基板を持ち上げて解放する把持手段とを備え、前記把持手段はトングを形成する二つの半円形アームと、前記反転手段が前記基板をロード又はアンロードする位置にあるときは前記半円形アームを締め付け又は緩めることを可能にする関節手段とを備え、
・前記基板処理モジュールは少なくとも一つのエッチングモジュール、あるいはＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＰＶＤ、又はＭＯＣＶＤを行う蒸着モジュールを備える。
【００２２】
本発明は従って、ある装置から別の装置に基板を移送することなくそのままの場所でかつ真空下で半導体ウエハに対して堆積及び処理のステップの全てを行うために使用できる小型の半導体ウエハ製造装置を提供する。
【００２３】
この多重のチャンバ配置は、基板をＭＢＥ蒸着システム等の別の外部システムに搬送することなく諸ステップが相次いで行われるので、高生産性を得るためにも使用できる。
【００２４】
同じ装置において超真空圧条件下でエピタキシャル半導体材料（単結晶の）、金属（多結晶の）、及び絶縁体（非晶質の）を堆積させることが可能である。
【００２５】
界面を極めて清浄に保ちながら積層を作ることが可能であり、新規な積層も作ることが可能である。
【００２６】
シリコン／ゲルマニウム層上に例えばIII族−V族（ＡｓＧａ）又はII族−VI族タイプで構成された材料の積層を堆積させることにより高性能トランジスタを作り、次いで高透磁率のゲート酸化物（例えばＬａ２Ｈｆ２Ｏ７）、及び二元合金（例えばＴａＮタイプの）を作ることが可能である。
【００２７】
得られた材料の薄膜は小さい厚さ（数原子層ないし単原子層）を有し、単原子層以内に分解される界面と、大面積にわたる厚さ、組成又はドーピングの実質的な均質性とを有する。
【００２８】
この半導体ウエハ製造装置は金属による汚染を防止するためにも使用できる。
【００２９】
本発明はまた、少なくとも１つの材料層で覆われようとする基板を備える半導体ウエハを製造するための分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる装置又はモジュールに関し、前記基板は処理面Ａと非処理面Ｂを備え、分子線を用いて材料を蒸着させる前記装置は、
・上方部分と下方部分を備える反応室と、
・前記反応室の下方部分に配置され、その上方部分に向いた少なくとも一つの材料源と、
・前記反応室の上方部分に配置され、前記基板の前記処理面Ａが前記材料源に向くように前記基板を支持できるサンプルキャリヤと、
・前記反応室内に１０−８Ｔｏｒｒ未満の真空圧条件を提供できるポンプ手段と
を備える。
【００３０】
本発明によれば、分子線を用いての前記材料蒸着装置は、
・前記反応室と連通する反転モジュールであって、１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件下で機能するとともに前記基板の前記処理面Ａが前記モジュールの上方部分に向く一つ以上の基板処理モジュールを備える半導体ウエハ製造装置に密封式に接続でき、１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件下で機能する半導体ウエハ製造装置に前記基板が移送されようとするときは前記基板の前記処理面Ａを反転できる反転手段を備える反転モジュール
を備える。
【００３１】
本発明は、小型の、マイクロエレクトロニクス産業で使用されるマルチチャンバシステムに適合し、ＳＥＭＩ規格（特にＳＥＭＩ  Ｅ７２−０６００、ＳＥＭＩ  Ｅ６−０３０３、ＳＥＭＩ  Ｅ５１−０２００、ＳＥＭＩ  Ｅ７０−１１０３）に準拠する分子線蒸着装置又はモジュールを提供する。
【００３２】
本発明は以下の添付図面を参照してより詳細に述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一つの可能な実施形態による半導体ウエハ製造装置を示す。
【図２】本発明の一つの可能な実施形態による分子線蒸着装置又はモジュールの縦断面図である。
【図３】前記分子線蒸着装置又はモジュールの上面図である。
【図４】本発明のもう一つの実施形態による半導体ウエハ製造装置を示す。
【図５】第１の可能な配置による反転モジュールを示す。
【図６】第２の可能な配置による反転モジュールを示す。
【図７】第３の可能な配置による反転モジュールを示す。
【図８】本発明の一つの可能な実施形態による反転モジュールの詳細を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図２及び図３において、発明の理解に本質的でない要素には参照数字が与えられない。
【００３５】
図１は発明の一つの可能な実施形態による半導体ウエハ製造装置を示す。
【００３６】
用語「半導体ウエハ」は、少なくとも１つの材料層で覆われ、円板を得るために種々の工程を経て例えば磁気メモリ、論理回路（トランジスタ、マイクロプロッセサ、ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＤＲＡＭ））、赤外検出器、青色発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザダイオード、センサ、又は高周波（ＲＦ）コンポーネント等の多数の電子又はマイクロ電子デバイスを得るために処理される基板１を意味する。基板１は処理面Ａと非処理面Ｂを備える。
【００３７】
製造装置は、複数の横ポート３と、一つの横ポート３から別の横ポート３に基板１を搬送できる搬送手段４とを含む中央搬送モジュール２を含む複数のモジュール又はチャンバを備える。中央搬送モジュール２は真空圧又は１０−８Ｔｏｒｒを超える圧力の条件下で機能できる。中央搬送モジュール２はＳＥＭＩ規格に準拠する。
【００３８】
用語「横ポート３」は密封式にモジュールと連通できる開口を意味する。前記開口は好ましくはその形状は矩形であり、それらは弁により閉じられてもよい。
【００３９】
搬送手段４は、基板１を支持できるとともに回転運動ができる支持体１５ｂを備える。搬送手段４は中央搬送モジュール２の中心に配置される。支持体１５ｂは並進運動もできる。搬送手段４は選択されたポート３の正面に基板を位置決めするために使用できる。ポート３の弁は開かれ、そうして支持体はポート３に関連するモジュールに向かって並進運動してその中に基板１を置く。
【００４０】
図１の例において、中央搬送モジュール２はおよそ２ｘ１０−８Ｔｏｒｒの圧力に到達できる二次ポンプに接続される。
【００４１】
製造装置はまた中央搬送モジュール２の一つ以上のポート３に接続されたローディングモジュール５を備える。ローディングモジュール５は、例えば２００ｍｍ、３００ｍｍ、又は４５０ｍｍの直径を有するシリコン又はガリウムの一つ以上の基板１又は他の基板を、種々のモジュールに移送する前に、受容できる。ローディングモジュール５はＳＥＭＩ規格に準拠する。
【００４２】
製造装置は１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件下で機能する一つ以上の基板処理モジュール７を備える。各処理モジュール７は中央搬送モジュール２のポート３の一つに接続され、その処理面Ａに対して処理工程を実行するために基板１を受容できる。
【００４３】
各基板処理モジュール７は化学気相蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ励起化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）、物理気相蒸着（ＰＶＤ）、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）、熱処理、又はエッチング、又は他の処理のための少なくとも一つのシステムを備える。
【００４４】
前記基板処理モジュール７はマイクロエレクトロニクス産業において従来使用されるモジュールであり、それらはＳＥＭＩ規格に準拠する。
【００４５】
前記基板処理モジュール７において、基板１はモジュールの底に配置され、その処理面Ａは上に向いている。
【００４６】
上記の種々のモジュールはマイクロエレクトロニクス産業で使用されるマルチチャンバシステムを形成する。
【００４７】
製造装置は１０−８Ｔｏｒｒ未満の真空圧条件下で機能する分子線を用いて材料を蒸着させる少なくとも一つのモジュール６を備える。分子線を用いて材料を蒸着させる各モジュール６は中央搬送モジュール２のポート３の一つに接続され、基板１の処理面Ａに材料の層を堆積するために基板１を受容できる。
【００４８】
分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる装置又はモジュール６のそれぞれはＭＢＥ又はＭＢＤ反応器３２を備える。
【００４９】
図２はＭＢＥ反応器３２を備える分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる１台の装置又はモジュール６の縦断面図である。
【００５０】
ＭＢＥ反応器３２は上方部分２１及び下方部分２２を備える反応室２０を備える。
【００５１】
ＭＢＥ反応器３２は、反応室の下方部分２２に配置されてその上方部分２１に向いた少なくとも一つの材料源２３を含む。材料源２３は被蒸発材料を蒸発させるためにフィラメントに囲まれたるつぼでも、電子衝撃を受けるようになっているるつぼでもよい。
【００５２】
ＭＢＥ反応器３２は、反応室の上方部分２１内に配置されて基板１の処理面Ａが材料源２３に向くように基板１を支持できるサンプルキャリヤ２４を含む。
【００５３】
材料の大多数は蒸発の間は液体状態にあり、従って、るつぼは反応室の底におよそ垂直に置かれる。
【００５４】
ＭＢＥ反応器３２は材料源２３を遮断するフラップ２５を含む。
【００５５】
ＭＢＥ反応器３２は反応室内に１０−８Ｔｏｒｒ未満の真空圧条件を提供できるポンプ手段（図示せず）を含む。反応室２２内の圧力は好ましくは１０−９Ｔｏｒｒ未満である。
【００５６】
分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール６は、それを中央搬送モジュール２のポート３の一つに接続する気密室８を含む。より正確には、図５に示されるように、気密室８は中央搬送モジュール２のポート３の一つを、分子線を用いて材料を蒸着させるモジュール６の反応室２０に接続する。
【００５７】
気密室８は分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール６の圧力を中央搬送モジュール２に適合させることができる。
【００５８】
図８に示されるように、気密室８はその外側端のそれぞれにある開口１０ａ、１０ｂと、それが１０−８Ｔｏｒｒ未満の真空圧条件又は１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件により諸モジュールに対して交互に開かれるようにするポンプ手段とを含む。前記ポンプ手段は一次及び二次ポンプを備える。圧力センサも設けられる。各開口１０ａ、１０ｂは弁により密封式に閉じられてもよく、好ましくはその形状は矩形である。
【００５９】
気密室８は、異なる圧力にある、分子線を用いて材料を蒸着させるモジュール６と連通して中央搬送モジュール２を配置するために使用できる。気密室８はＳＥＭＩ規格に準拠する。
【００６０】
半導体ウエハ製造装置は、基板１が処理モジュール７に移送されようとするときは基板１の処理面Ａを上に反転し、基板１が、分子線を用いて材料を蒸着させるモジュール６に移送されようとするときは下に反転できる反転モジュール９を含む。
【００６１】
本発明の一つの実施形態において、気密室８は図１、５及び８に示されるような反転モジュール９を含む。
【００６２】
分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール６において、基板１はモジュールの上方部分２１に配置され、基板１の処理面Ａは分子線を用いて材料を蒸着させるモジュール６の下方部分２２に向いている。しかしながら、基板処理モジュール７において、基板１の処理面Ａは処理モジュール７の上方部分に向いている。従って、反転モジュール９は処理面Ａに対して工程を実行するために使用されるモジュールに応じて基板１の処理面Ａを方向付けるために使用できる。
【００６３】
図８に示されるように、反転モジュール９は反転手段１１と、反転モジュール９の開口１０ａ、１０ｂの一つと反転手段１１との間に配置された縦方向移動手段１２とを備える。この開口１０ｂは分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール６の反応室２０と連通している。
【００６４】
縦方向移動手段１２は、基板１を支持でき、反転手段１１により基板１をロード又はアンロードする位置と反転モジュールの開口１０ａ、１０ｂの一つを介して基板１を排出又は受容する位置との間を移動できる支持体１３を含む。より正確には、この開口１０ａ、１０ｂは分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール６の反応室２０と連通する開口に対応する。
【００６５】
反転手段１１は、縦方向移動手段の支持体１３上に配置された基板１を持ち上げ、水平軸の周りに軸回転して基板１を反転し、それを固定支持体１５ａ上にアンロードすることができる。もう一つの縦方向可動支持体１５ｂは固定支持体１５ａから基板１を持ち上げることができる。この他方の縦方向可動支持体１５ｂは中央搬送モジュール２に取り付けられる。
【００６６】
反転手段１１は基板１を反転させる関節１６と、基板１を持ち上げて解放する把持手段１７とを備える。把持手段１７は、トングを形成する二つの半円形又はほぼ半円形のアーム１８ａ、１８ｂと、反転手段１１が基板１をロード又はアンロードする位置にあるときに半円形アーム１８ａ、１８ｂを締め付け又は緩めることを可能にする関節手段１９とを備える。
【００６７】
種々の支持体１３、１５ａ、及び１５ｂは２００ｍｍ又は３００ｍｍ、又は他の直径を有する基板１に合った寸法を有する。
【００６８】
図８はそのような反転モジュール９を備える分子線を用いて材料を蒸着させるモジュール又は装置６の例を示す。この分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール６は保護ケーシングに囲まれる。
【００６９】
反転モジュール９又は気密室８の動作例は以下に述べられる。
【００７０】
中央搬送モジュール２の支持体１５ｂ上にロードされた後、基板１は中央搬送モジュール２により分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール６に関連するポート３の正面にもたらされる。中央搬送モジュール２内の圧力は１０−７Ｔｏｒｒであり、基板の処理面Ａは上に向いている。
【００７１】
ポート３に関連する気密室８の弁は開かれ、基板１は可動支持体１５ｂを介して気密室８の中に移送され、分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール６の反応室２０に関連する気密室８の第２の弁は閉じられる。
【００７２】
可動支持体１５ｂは基板１を固定支持体１５ａ上に置く。可動支持体１５ｂは搬送モジュール２の中に戻る。ポート３に関連する気密室８の弁は閉じられる。気密室８のポンプ手段は１０−９Ｔｏｒｒ以下まで気密室８内の圧力を低下させる。
【００７３】
二つの半円形アーム１８ａ、１８ｂは固定支持体１５ａから基板１を持ち上げる。二つの半円形アーム１８ａ、１８ｂは縦方向移動手段１２の支持体１３上に基板１を反転させるために１８０°回転する。基板１の処理面Ａは下に向く、すなわち、縦方向移動手段１２の支持体１３に面する。
【００７４】
分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール６の反応室２０に関連する気密室８の弁は開かれ、基板１は、移動手段１２により縦方向に並進移動して、分子線を用いて材料を蒸着させるモジュール６のサンプルキャリヤ２４上に置かれる。基板１の処理面Ａは下に、すなわち分子線を用いて材料を蒸着させるモジュール６の反応室２０の下方部分２２に向く。移動手段１２は気密室８の中に並進移動する。
【００７５】
分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール６の反応室２０に関連する気密室８の弁は再び閉じられ、材料の層を堆積する工程が開始できる。
【００７６】
同様に、堆積が完了した後、基板１は逆の経路を辿り、反転モジュール９により反対側まで反転される。
【００７７】
気密室８内の圧力は中央搬送モジュール２の圧力に合わされ、２ｘ１０−８Ｔｏｒｒになる。
【００７８】
圧力に関して基板処理モジュール７と中央搬送モジュール２に適合し、１０−８Ｔｏｒｒを超える真空圧条件下で機能する分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール６が得られる。
【００７９】
反転モジュール９の配置に関して他の実施形態も可能である。
【００８０】
図７に示されるように、反転モジュール９は中央搬送モジュール２に組み入れられてもよい。
【００８１】
あるいは図６に示されるように、反転モジュール９は中央搬送モジュール２のポート３の一つと、基板処理モジュール７の一つとの間に配置されてもよい。
【００８２】
図１で分かるように、半導体ウエハ製造装置は分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる二つのモジュール６と、二つの基板処理モジュール７とを備えてもよい。
【００８３】
図４は、半導体ウエハ製造装置が第１の中央搬送モジュール２を備えるもう一つの実施形態を示し、第１の中央搬送モジュール２は複数の横ポート３と、中央搬送モジュール２のポート３の二つに接続されたローディングモジュール５とを含み、これは少なくとも１５枚の基板を収容可能である。これらの基板は２００ｍｍ又は３００ｍｍの直径を有する。
【００８４】
半導体ウエハ製造装置は、固体又は気体ヒ素、ガリウム、又はインジウム源からの半導体合金（III族−V族）層の堆積専用の反応室２０を有するモジュールを含む分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させる二つのモジュール６と、酸化物（絶縁及び誘電材料）層の堆積専用の反応室２０を有する一つのモジュールとを備える。このモジュールはプラズマ材料源を備え、金属を窒化又は酸化させる。
【００８５】
半導体ウエハ製造装置はまた表面解析モジュール２６を含む。
【００８６】
半導体ウエハ製造装置は、第２の搬送手段４’を備える基板処理モジュール２８集合と、中央搬送モジュール２の一つ以上の横ポート３に接続された複数の横ポート３’を備える第２の中央搬送モジュール２’とを備える。
【００８７】
第１と第２の搬送手段４、４’の横ポート３、３’は直径が２００ｍｍ又は３００ｍｍの基板１を手渡すように構成された矩形開口が設けられた矩形形状の接続インターフェースを有する。
【００８８】
第２の中央搬送モジュール２’は中間移送モジュール２９を介して少なくとも一つのＰＶＤモジュールとエッチングモジュールを含む複数の基板処理モジュール７と連通している。前記中間移送モジュール２９はある中央搬送モジュール２、２’から別の中央搬送モジュール２、２’に基板１を移送するために使用できる。
【００８９】
エッチングモジュールは酸化膜表面を処理するために使用できる。
【００９０】
ＰＶＤモジュールは金属膜を堆積して酸化膜の上に導電性電極を作るために使用できる。
【００９１】
特性評価を行うためにＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）、又は反射高速電子ビーム回折法（ＲＨＥＥＤ）、又は近接場原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）又は走査トンネル顕微鏡法（ＳＴＭ）の実行に使用する分析モジュールが設けられてもよい。
【００９２】
上記の配置は可能な一例であり、他の配置も可能である。
【００９３】
半導体ウエハ製造装置は例えばＳｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｌａ、Ｔｉ、Ａｓ、Ｇａ、Ｓｂ及びＩｎ等の元素を堆積させるために使用できる。例えばＴａＮ、ＴｉＮ、ＨｆＯ２を形成することにより反応性堆積物を作ることが可能である。
【００９４】
半導体ウエハを製造するための分子線蒸着モジュール又は装置６の寸法は既知の装置に比べて小さい。その高さは３．５ｍ（メートル）未満である。その長さは２．８ｍ未満であり、その幅は１.２ｍ未満である。その重さは６０００ｋｇ（キログラム）未満である。
【００９５】
分子線を用いての蒸発による材料蒸着モジュール６の寸法はＳＥＭＩ規格、より詳細にはＳＥＭＩ  Ｅ７２―０６００規格に準拠する。
【００９６】
図２及び３の例において、その保護ケーシングが設けられた分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール６は１８４４．５ｍｍの長さＬ１、１０００ｍｍの幅ｌ１及び２３６７ｍｍの高さＨ１を有する。
【００９７】
その保護ケーシングが設けられた反転モジュール９は９９８．５ｍｍの長さＬ２と５８２ｍｍの幅ｌ２を有する。
【００９８】
反転モジュール９は分子線蒸着モジュール６と連動することを目的とする反転モジュールの開口１０ｂを備える接続インターフェース３１を備える。前記接続インターフェース３１は４８０ｍｍの幅ｌ３を有する。
【００９９】
分子線蒸着モジュール６と反転モジュール９を備える装置はおよそ２７６３ｍｍの全長Ｌｔｏｔａｌを有する。
【０１００】
先行技術のシステムと比べて、本発明の分子線蒸着モジュール６は材料源２３と、モジュールの周りに様々に配列されたプレカーサーガスインジェクターのような他の要素とを提供する。
【０１０１】
種々の材料源２３は分子線蒸着モジュール６の反応室２０の周りに規則的に分布されない。
【０１０２】
反応室の周辺区域３０には、材料源２３や、気密室８へのアクセスを可能にし、材料源２３と気密室８に対する保守作業を容易にするための他の要素は設けられない。
【符号の説明】
【０１０３】
１  基板
２  中央搬送モジュール
３  横ポート
４  搬送手段
５  ローディングモジュール
６  分子線を用いての蒸発により材料を蒸着させるモジュール
７  処理モジュール
８  気密室
９  反転モジュール
１０ａ、１０ｂ  反転モジュールの開口
１１  反転手段
１２  縦方向移動手段
１３  支持体
１５ａ  固定支持体
１５ｂ  可動支持体
１６  関節
１７  把持手段
１８  半円形アーム
１９  関節手段
２０  反応室
２１  反応室の上方部分
２２  反応室の下方部分
２３  材料源
２４  サンプルキャリヤ
２５  フラップ
２６  表面分析モジュール
２９  中間移送モジュール
３０  反応室の周辺区域
３１  接続インターフェース
３２  ＭＢＥ反応器
【図１】
2012531059.tif 000003
【図２】
2012531059.tif 000004
【図３】
2012531059.tif 000005
【図４】
2012531059.tif 000006
【図５】
2012531059.tif 000007
【図６】
2012531059.tif 000008
【図７】
2012531059.tif 000009
【図８】
2012531059.tif 000010
【国際調査報告】
2012531059.tif 000011
2012531059.tif 000012
2012531059.tif 000013
2012531059.tif 000014
2012531059.tif 000015
2012531059.tif 000016