JPS61150321A - 気相成長などの処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば半導体基板（以下ウェハと呼ぶ）にエ
ピタキシャル成長させるだめの気相成長や不純物を添加
するだめの拡散などのように処理室内で多数の工程（シ
ーケンス）からなる処理プロセスを施こす必要のある処
理方法に関するものである。

〔従来技術〕

従来、シリコン等のウェハ表面に該ウェハと同じ結晶方
位を有する結晶薄膜を成長させるいわゆるエピタキシャ
ル成長に用いられる装置としては横型、縦型、シリンダ
型と呼ばれる３つの代表的な方式が実用化されている。

これらの装置は、それぞれ特命がありすぐれたものであ
るが、生産性の向上が望まれていること、さらにウェハ
の大径化（５インチ、６インチ化）が進められているこ
と等から、ウェハの載置されるサセプタの大型化（従っ
て反応室の大型化）が進められている。しかし、サセプ
タの大型化は、高価になるばかりか、製造技術上の問題
があり、限界がある。また、反応室を構成している石英
ベルジャ等の石英部品も大型化しなければならず、石英
部品の大型化は、こわれやすく高価となるので大きな問
題となっていた。

さらに、エピタキシャル層に要求される特性として、膜
厚および膜抵抗の均一性が重要なポイントとなっている
が、大型化に伴いバッチ内のバラツキを小さくすること
が難しくなっている。

また、１バツチ毎の処理枚数を増やすと、処理中にトラ
ブルが生じた場合、そのバッチ全品が不良品となり損害
は太きい。さらに、エピタキシャル成長には、爆発性の
ガスや腐食性、あるいは毒性のガスを用いるので、大型
化は好ましくない方向といえる。しかも反応室の各項が
大きいので反応室内”を例えばＮ２ガス雰囲気にするの
に長時間を要する等のため１つのプロセスの合計所要時
間はかなり長いものとなっている。このような問題は気
相成長装置に限らず、拡散装置、蒸着装置、ならびにエ
ツチング装置などにおいてもほぼ同様である。

バッチ処理に代るものとして、処理プロセスの一連のシ
ーケンスに従った処理部をライン化し、このラインに沿
ってウェハを流すことにより連続処理する方式が種々提
案されているが、このようにライン化した連続処理にお
いては、爆発性のガスや毒性のガスを用いる場合、ガス
の確実なシールなど実用化に当って種々の問題がある。

これに対し、本願発明者は、処理プロセスの一連のシー
ケンスを個々の処理室内でそれぞれ実行する複数の処理
室を用い、前記複数の処理室でのシーケンスを所定時間
順次ずらせてプロセスを実行することによシ、各処理室
から所定時間毎に処理された物品を順次得る処理装置を
提案した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記本願発明者による処理装置は、処理プロセスの処理
条件が同一のものを繰り返し行なう場合には、それぞれ
の処理室における処理が所定時間ずつずれて円滑に行な
われるが、気相成長層の膜厚は最終製品である半導体装
置の種類などにより異なるため、処理プロセスの処理条
件が常に一定とは限らず、ロフトによって変化すること
があり、この場合、処理室間のシーケンスの時間的なず
れが乱れ、同一時間に同一シーケンスの同一時間帯の処
理が２以上の処理室で行なわれるようになってしまうこ
とがある。このように２以上の処理室で重複が生ずると
、装置の能力によっては、処理が不可能になることがあ
る。すなわち、例えばそれぞれの処理室へのウェハの搬
入搬出を１台の搬出入装置によって行なう装置において
、２以上の処理室で搬出入工程が同時に来てしまうと、
搬出入できない処理室が生じ、これによってシーケンス
が乱れ、制御不能になってしまう。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、前述したように処理条件の異なるプロセスの
処理を挿入する場合、同一時間に同一シーケンスの同一
時間帯の処理が２以上の処理室で行なわれないように、
新らたな条件による処理プロセスの開始時期を制御する
ようにしたものである。

〔作用〕

新らたな条件による処理プロセスの開始時期は、先行し
ている処理プロセスのシーケンス（時間的要素を含む）
と、新らたな条件による処理プロセスの７−ケンスとを
比較することによって決定され、先行している処理プロ
セスの後に挿入する新らたな条件の処理プロセスが先行
している処理プロセスに対し、同一時間に同一シーケン
スの同一時間帯の処理が行なわれないようにする。なお
、新らだな条件による処理を引続いて行なう場合。

次の処理の開始は先行している処理プロセスと同一まだ
は新らたな処理プロセスに応じて定めた所定時間だけ時
間をずらせて行なう。このようにすれば、すべての処理
室に訃けるシーケンスの実行が、必ず互いＫある時間の
ずれを持って行なわれ重複によるシーケンスの乱れは生
じない。

以下１本発明を気相成長に適した一実施例を８八 照して説明する。第１図中、１１は処理室すなわち気相
成長のための反応室で、この反応室１１はべ一ヌプレー
ト２と、このベースプレート２に対し昇降（開閉）可能
に載置された石英製のベルジャ３１とによって構成され
ている。また、上記反応室１１内には、サセプタ４が設
けられ、このサセプタ４上には被処理物であるウニ・・
５が載置されている。

前記サセプタ４は回転軸らによって支持され、この回転
軸６は歯車７．８を介してモータ９１により回転を与え
られるようになっている。

また、ベルジャ３１にはガス供給管１０．が接続され、
開閉弁１１．を介してガスユニット１２からノく一ジガ
スや反応ガスなどの気相成長の工程に必要な種々のガス
を供給されるようになっている。ベース２にはガス排出
管１３１が接続され、開閉弁１４゜を介して図示しない
排ガス処理部へ連通されるようになっている。

また、ベルジャ３．の上面部には、ウエノ・５およびサ
セプタ４を加熱するだめの赤外線ランプ１５゜が設けら
れ、スイッチ１６．を介して加熱ユニット１７から電力
を供給されるようになっている。なお、この供給電力は
ウェハ５−！たはサセプタ４の温度検出器（図示せず）
からの出力に応じて加熱ユニット１７により制御される
ようになっている。

ベース２上には、前記ベルジャ３．と同様のベルジャ３
２．３．・・・箱が後述するような数だけ直線上あるい
は円周上に配列されている。各々のベルジャ３１　＋３
２　＋　３５・°・・３ｎ　　には、前記モータ９１と
同様のモータ’？２．９．・・・９ｎや、前記ガス供給
用の開閉弁１１．と同様の開閉弁Ｉ＋２１１１３・・・
１１ｎ１　　ガス排出用の開閉弁１４．と同様の開閉弁
１４□、１４３・・・・１４ｎ１ならびに赤外線ランプ
＋５２１１５．・・・＋５ｎとそのスイッチ１６２　＊
　ＩＪ・・・１６ｎがそれぞれ設けられており、これら
はプロセス制御装置１８にて作動されるようになってい
る。

しかして、気相成長させる場合には１反応室１゜内にガ
ス供給管１０．から反応ガスが供給されるとともに、赤
外線ランプ１５．により加熱され、さらに、モータ９１
の作動によりサセプタ４が回転される。反応室１．内に
供給された反応ガスは赤外線を吸収して電子的に励起し
て解離化合し、さらに、加熱されたウェハ５の熱エネル
ギーを受けてウェハ５にエピタキシャル膜を成長させる
。

ところで、上記反応室１．ないし１ｎの個数ｎはユーザ
ーにおけるエピタキシャル成長プロセスのシーケンスの
選択と、１つの反応室１１等で処理できるウェハ５の枚
数ならびに一定時間当りにどれだけ生産したいかで決定
されている。すなわち、仮にエピタキシャル成長のプロ
セスの合計所要時間　　　−が３０分で、１時間当り６
０枚のウェハ５を処理したい場合に、一つの反応室で一
枚のウエノ・５を処理するとすると、所定時間単位を１
分と決め、反応室１の個数ｎは３０個になされている。

第１表は、一般的なエピタキシャルのプロセスの一例を
示すもので、シーケンス肩とシーケンス名およびシーケ
ンス同各、ならびに各シーケンスの所要時間が表示され
ている。この第１表の場合。

所定時間単位を１分と決めると１合計所要時間が２８分
であるため、２８個の反応室１１ないし１２８によって
構成されることになる。なお、前記所定時間単位の１分
は、各シーケンスの区切れる時間に一致する必要はなく
、シーケンス４２．３ならびに８，９に示すように、所
定時間単位に対して第　　　１　　　表 途中で切換ってもよい。

第２図は、本発明の説明を簡澤にするため、第１表に示
したような処理プロセスを単純にモデル化し、Ａ６１な
いし４１０の１０個の反応室１１ないしｌ＋ｏにおいて
それぞれ実行される処理プロセスのタイムチャートを示
すものである。この第２図に示した例は、処理プロセス
の合計所要時間が１０分から８分に変更される例を示し
ており、所定時間単位は１分である。また、処理プロセ
スは、太線および白抜きの矢印の上に示した１ないしら
のシーケンスからなっている。

第２図に示すように、合計所要時間が１０分の太線で示
す処理プロセスは、４１の反応室すなわち第１図におい
て反応室１１から開始され、反応室１２での処理は１分
遅れて開始され、以下同様に１分ずつ遅れて反応室１５
から１．。まで順次処理が実行される。こうして、反応
室１１での処理開始から１０分経過すると、この反応室
１．での処理プロセスの一連のシーケンスが終了し、最
終のシーケンスらにおいてウェハ５が図示しない搬出入
装置により取出される。次いで、゛反応室１．は、１１
分目すなわち２回目の１分目に入ると、再びシーケンス
１に戻り、ウェハ５が反応室１．に搬入され％　２回目
の処理プロセスが実行される。また、２回目の１分目で
は、反応室１２において最終シーケンス６すなわちウェ
ハ５の搬出が行なわれ、以下１分毎に反応室１５％　１
４・・・　から処理されたウェハ５が順次搬出され、次
のウエノ・５が搬入される。

第２図から明かなように、慮１ないし４１０の反応室に
おいて、同一時間に行なわれているシーケンスは、それ
ぞれ１分ずつずれており、この１分すなわち所定時間単
位を基準にして各反応室１．ないし１．。に対するガス
ユニット１２からのガスの供給や加熱ユニット１７から
の給電が制御され、装置全体が秩序を保って円滑に運転
される。

ところが、第２図の／１６５の反応室の欄に白抜きの線
で示すように、合計所要時間が８分の処理プロセスを挿
入する必要が生じた場合、太線で示す１回目の処理プロ
セスが終了した後、直ちにこの白抜き線で示す処理プロ
セスを開始してしまうと。

この処理プロセスの最終シーケンス６は、２つ前を先行
している／１６３の反応室における最終シーケンス６と
重なってしまう。この最終シーケンス６が前記のように
ウェハ５の搬出であるとすると、搬出個所が同時に２個
所生じ、１台の搬出入装置を各反応室１．ないし１１ｏ
に順次対応させて搬出する場合には、前記２個所の搬出
を行なうことができない。このような問題は、途中のシ
ーケンスにおけるガスや加熱のためのエネルギの供給の
場合においてもそれらの容量によって生ずることがある
。

しかして本発明は、第２図の腐５の反応室の欄に白抜き
線で示すように、その処理プロセスの開始を短縮された
時間すなわち２分だけ遅くらせるもので、このようにす
れば、同一時間に同一シーケンスの同一時間帯が互に重
なることを回避でき、しかも処理後のウェハ５の搬出は
、先行している処理プロセスに続いて１分毎に行なわれ
る。もちろん、この／１６５の反応室の欄における白抜
き線の処理プロセスの開始は、３分以上遅せてもよいが
、それは単に時間的ロスを生じるのみで好ましくない。

この白抜き線で示す処理プロセスが、その後も引続き行
なわれる場合は、第２図の４６ないし屑１０の反応室の
欄に、示すように、その開始時期は単に１分ずつずらせ
ればよい。

ただし、この場合は、最終シーケンス６と次の処理プロ
セスの開始との間に、処理を行なわない空白時間が、そ
れぞれの反応室において生ずる。

これは、合計所要時間が８分の処理プロセスを１０個の
反応室１．ないし１１ｏによって行なっているためであ
る。

第３図は、処理プロセスの合計所要時間が変化したとき
、実際に処理プロセスを実行する反応室の数を変えるよ
うにした例を示すものである。

すなわち、第３図の４６７の反応室の欄に白抜き線で示
すように、第２図では４５の反応室から開始した白抜き
線の処理プロセスを、４５の反応室の欄の先行する太線
の最終シーケンスらから２分だけ遅らせると共に、４５
．６の反応室の２つを飛び越え、Ａ６７の反応室の先行
する太線の最終シーケンス６の後に続けて行なう。、４
８以下の反応室の欄における白抜き線の処理プロセスの
開始は、１分ずつずらせばよいので、第３図に示すよう
に、先行する太線の最終シーケンスらの後に、空白時間
を置くことなく行なわれる。この白抜き線の処理プロセ
スが一巡して４４の反応室で処理が開始されたならば、
次の処理プロセスの実行は、腐５゜６の反応室を抜かし
て再び／１６７の反応室に移る。

すなわち、処理プロセスの実行は、４５．６の反応室を
除いた８個の反応室によって行なわれる。

この場合、実際に処理プロセスを実行する８個の反応室
は、空白時間を生ずることなく、稼動する。

なお、前記の処理プロセスの実行に参加しない／ｊ６５
，６の反応室は、点検や整備を行なうことができる。

処理プロセスの条件が、合計所要時間を増加する方向へ
変化する場合すなわち白抜き線から太線に変わる場合に
は、第２図および第３図の白抜き線と太線との関係から
明らかなように、先行する処理プロセスの最終シーケン
スらが終ったところで直ちに開始しても、同一時間に、
同一シーケンスの同一時間帯が重複することはない。

また、第３図から明かなように、合計所要時間が８分か
ら１０分に戻った場合には、４５．６の反応室を再び処
理プロセスの実行に参加させる。

第４図は、太線で示すように合計所要時間が１０分の処
理プロセスを１０個の反応室で行なっているときに、反
応室の数を増加させずに合計所要時間が長くなる処理プ
ロセスを挿入する場合の例を示すものである。すなわち
、肩５の反応室の欄における２回目の白抜き線で示すよ
うに処理プロセスの合計所要時間が１２分になる場合を
示すもので、この場合、処理プロセスの開始時期は、Ａ
６５の反応室において先行している処理プロセスの最終
シーケンスらが終った直後でよい。ただし、第４図に示
す例は、合計所要時間が増加しても反応室の数を増加し
ていないため、腐４と４５の反応室の欄における最下段
の最終シーケンス６をそれぞれ比較すると明らかなよう
に、最終シーケンス６の時間のずれが合計所要時間が増
加した分だけ長くなる。これは、各反応室における処理
の終了時期の間隔が変わることを意味するが、これによ
って処理不能となることはない。また、肩６以下の反応
室においても同様に合計所要時間が１２分の処理プロセ
スを実行すれば、以後の処理終了時期の間隔は所定時間
単位である１分に戻る。ただし１合計所要時間が１２分
の処理プロセスが続き、４４の反応室を経て４５の反応
室に一巡すると。

この両反応室の間の処理終了時期の間隔は再び長くなり
、以下同様の繰返しとなる。

前述した実施例は、処理プロセスの合計所要時間が所定
時間単位で増減した例を示したが、この増減時間は必ず
しも所定時間単位である必要はなく、例えば前述したよ
うに所定時間単位が１分の場合、１０秒とか２０秒の増
減であってもよい。

この場合には、新らたな処理プロセスの開始は、この増
減時間に応じて制御すればよいが、たとえ１０秒であっ
ても所定時間の（単位を要するものとし、所定時間単位
毎の制御としてもよい。まだ所定時間単位は、常に一定
とは限らず、処理プロセスの合計所要時間や反応室の数
などにより変化させてもよい。

さらに、前述した実施例は、気相成長を例にとって説明
したが、本発明は１つの処理室内で多数のシーケンスに
より処理プロセスを実行する拡散、蒸着、エツチングな
どの種々の処理に適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、処理プロセスの一
連のシーケンスを個々の処理室内でそれぞれ実行する複
数の処理室を用い、各処理室でのシーケンスを所定時間
順次ずらせてプロセスを実行する場合、処理条件の異な
るプロセスの処理を挿入しても、各処理室でのシーケン
スが錯綜することなく、処理できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するだめの処理装置の一例を示す
一部省略一部破断概要構成図、第２図ないし第４図は処
理条件が変化した場合の各処理室におけるシーケンスの
進行状態のそれぞれ異なる例を示すタイムチャートであ
る。 １１〜１ｎ・・・処理室（反応室）、 ５・・・被処理物（ウェハ）、 １２　・１ガスユニツト、 １７・・・加熱ユニット、 １８・・・プロセス制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、処理プロセスの一連のシーケンスを個々の処理室内
   でそれぞれ実行する複数の処理室を用い、前記複数の処
   理室でのシーケンスを所定時間順次ずらせてプロセスを
   実行するようにした気相成長などの処理方法において、
   処理条件の異なるプロセスの処理を挿入する場合、同一
   時間に同一シーケンスの同一時間帯の処理が２以上の処
   理室で行なわれないように、新らたな条件による処理プ
   ロセスの開始時期を制御することを特徴とする気相成長
   などの処理方法。 ２、新らたな条件による処理プロセスの合計所要時間が
   、先行している処理プロセスの合計所要時間より短かい
   場合、新らたな条件による処理プロセスがスタートする
   処理室での開始時期を前記の短かくなつた時間以上遅ら
   せることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気相
   成長などの処理方法。 ３、新らたな条件による処理プロセスの合計所要時間が
   、先行している処理プロセスの合計所要時間より短かい
   場合、実際に処理を行なう処理室の数を短かくなつた時
   間に相当する数だけ減少させることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項記載の気相成長などの処理方法。 ４、新らたな条件による処理プロセスの合計所要時間が
   、先行している処理プロセスの合計所要時間より長い場
   合、新らたな条件による処理プロセスがスタートする処
   理室での開始時期を従前どおりとすることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の気相成長などの処理方法。 ５、新らたな条件による処理プロセスの合計所要時間が
   、先行している処理プロセスの合計所要時間より長い場
   合、実際に処理を行なう処理室の数を長くなつた時間に
   相当する数だけ増加させることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載の気相成長などの処理方法。