JP2004241566A

JP2004241566A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2004241566A
Application number: JP2003028462A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Inokuchi; 泰啓井ノ口; Atsushi Moriya; 敦森谷; Akinori Ishii; 昭紀石井; Motonari Takebayashi; 基成竹林
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【目的】本発明は、処理室にてウエハ処理が行われていない間、排気配管に付着した副生成物によるパーティクルが、処理室内に逆流するという問題を解決し、排気配管からの逆流物質による歩留まりの低下を低減する基板処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】基板を収容して処理する処理室と前記処理室に連結された排気管を有し、処理室内の雰囲気を排気する排気装置を有する基板処理装置において、前記排気管に第１のバルブを設け、前記第１のバルブをバイパスするバイパスラインを設け、前記バイパスラインに第２のバルブを設け、前記処理室にて、基板処理が行われていない間、前記第２のバルブを開き、前記排気管内の雰囲気を排気する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はウエハ等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置に関するものであり、特にその排気システムに関わるものである。
【０００２】
【従来技術】
半導体製造装置などの基板処理装置は、基板への異物混入を防止するため真空状態で基板処理が実施されており、そのため前記基板処理装置には、処理室内の雰囲気を排気する排気システムが設けられている。図５は従来の基板処理装置の排気システムの概略図である。
【０００３】
図５において、排気システム３は、基板を処理する処理室２０１に接続される排気管２３１と、前記排気管２３１を開閉するバルブ２と、前記バルブ２の下流に設けた真空ポンプ２４６と、前記バルブ２の上流の排気管２３１に接続された大気圧ベントライン６と、前記大気圧ベントライン６を開閉するバルブ７と、前記バルブ２をバイパスするスロー排気ライン８と、前記スロー排気ライン８を開閉するバルブ９などから構成されている。ここで、処理室２０１の雰囲気が排気される方向に従って、処理室２０１側を上流と呼び、真空ポンプ２４６側を下流と呼ぶ。
【０００４】
処理室２０１にて基板処理が行われていない間、処理室２０１内へのパーティクルの混入や大気成分の混入を防止し、処理室２０１内の汚染を防止するために、処理室２０１は密閉され、図示しないガス供給ポートから不活性ガスが処理室２０１内に供給される。このとき、バルブ２及びバルブ９は閉じられ、バルブ７が開かれているので、ガス供給ポートから供給された不活性ガスは、不活性ガスの供給流量に従って、真空ポンプ２４６が接続されてない大気圧ベントライン６から排出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の排気システム３では、処理室２０１内を大気圧状態で不活性ガスにてパージし、前記不活性ガスは大気圧ベントライン６に向かって押し流されることになるので、大気圧ベントライン６や排気管２３１、スロー排気ライン８などの排気配管に付着した副生成物などによるパーティクルが、排気管２３１を通じて処理室２０１内に逆流して、処理室内を汚染し、基板の歩留まりを悪化させる問題があった。即ち、前記大気圧ベントライン６からの不活性ガスの排出では、処理室から排気配管に向かう積極的なガスの流れが生じないので、排気配管に付着した副生成物などによるパーティクルが、排気管２３１を通じて処理室２０１内に逆流しやすくなる。また、一般的に、配管内のガスの流速は、管の中心部分に比べて管の内壁部分が遅いため、大気圧ベントライン６の内壁に堆積した副生成物によるパーティクルが処理室側に逆流する可能性がさらに高くなり、パーティクルの処理室２０１への逆流がさらに増大する要因となっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、処理室にてウエハ処理が行われていない間、排気配管に付着した副生成物によるパーティクルが、処理室２０１内に逆流するという問題を解決し、排気配管からの逆流物質による歩留まりの低下を低減する基板処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するため、本発明は、基板を収容して処理する処理室と前記処理室に連結された排気管を有し、処理室内の雰囲気を排気する排気装置を有する基板処理装置において、前記排気管に第１のバルブを設け、前記第１のバルブをバイパスするバイパスラインを設け、前記バイパスラインに第２のバルブを設け、前記処理室にて、基板処理が行われていない間、前記第２のバルブを開き、前記排気管内の雰囲気を排気することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の基板処理装置の構成を図面を用いて説明する。尚、以下の説明では、基板処理装置として基板に拡散処理やＣＶＤ処理などを行なう縦型の装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。図３は、本発明に適用される処理装置の外観斜視図である。尚、この図は透視図として描かれている。また、図４は図３に示す処理装置の側面図である。
【０００９】
本発明の処理装置は、シリコン等からなるウエハ（基板）２００を収納したポッド（基板収納容器）１００を、外部から筐体１０１内へ挿入するため、およびその逆に筐体１０１内から外部へ払出すためのＩ／Ｏステージ（保持具授受部材）１０５が筐体１０１の前面に付設され、筐体１０１内には挿入されたポッド１００を保管するためのカセット棚（載置手段）１０９が敷設されている。また、ウエハ２００の搬送エリアであり、後述のボート（基板保持手段）２１７のローディング、アンローディング空間となるＮ_２パージ室（気密室）１０２が設けられている。ウエハ２００に処理を行なうときのＮ_２パージ室１０２の内部は、ウエハ２００の自然酸化膜を防止するためにＮ_２ガスなどの不活性ガスが充満されるように、Ｎ_２パージ室１０２は密閉容器となっている。
【００１０】
上述したポッド１００としては、現在ＦＯＵＰというタイプが主流で使用されており、ポッド１００の一側面に設けられた開口部を蓋体（図示せず）で塞ぐことで大気からウエハ２００を隔離して搬送でき、蓋体を取り去る事でポッド１００内へウエハ２００を入出させることができる。このポッド１００の蓋体を取外し、ポッド内の雰囲気とＮ_２パージ室１０２の雰囲気とを連通させるために、Ｎ_２パージ室１０２の前面側には、ポッドオープナ（開閉手段）１０８が設けられている。ポッドオープナ１０８、カセット棚１０９、およびＩ／Ｏステージ１０５間のポッド１００の搬送は、カセット移載機１１４によって行なわれる。このカセット移載機１１４によるポッド１００の搬送空間には、筐体１０１に設けられたクリーンユニット（図示せず）によって清浄化した空気をフローさせるようにしている。
【００１１】
Ｎ_２パージ室１０２の内部には、複数のウエハ２００を多段に積載するボート２１７と、ウエハ２００のノッチ（又はオリエンテーションフラット）の位置を任意の位置に合わせる基板位置合わせ装置１０６と、ポッドオープナ１０８上のポッド１００と基板位置合わせ装置１０６とボート２１７との間でウエハ２００の搬送を行なうウエハ移載機（搬送手段）１１２とが設けられている。また、Ｎ_２パージ室１０２の上部にはウエハ２００を処理するための処理炉２０２が設けられており、ボート２１７はボートエレベータ（昇降手段）１１５によって処理炉２０２へローディング、又は処理炉２０２からアンローディングすることができる。
【００１２】
次に、本発明の処理装置の動作について説明する。先ず、ＡＧＶやＯＨＴなどにより筐体１０１の外部から搬送されてきたポッド１００は、Ｉ／Ｏステージ１０５に載置される。Ｉ／Ｏステージ１０５に載置されたポッド１００は、カセット移載機１１４によって、直接ポッドオープナ１０８上に搬送されるか、または、一旦カセット棚１０９にストックされた後にポッドオープナ１０８上に搬送される。ポッドオープナ１０８上に搬送されたポッド１００は、ポッドオープナ１０８によってポッド１００の蓋体を取外され、ポッド１００の内部雰囲気がＮ２パージ室１０２の雰囲気と連通される。
【００１３】
次に、ウエハ搬送機１１２によって、Ｎ_２パージ室１０２の雰囲気と連通した状態のポッド１００内からウエハ２００を取出す。取出されたウエハ２００は、基板位置合わせ装置１０６によって任意の位置にノッチが定まる様に位置合わせが行なわれ、位置合わせ後、ボート２１７へ搬送される。
【００１４】
ボート２１７へのウエハ２００の搬送が完了したならば、処理室２０１を密閉する炉口シャッタ１１６を開けて、ボートエレベータ１１５の昇降動作によりウエハ２００を搭載したボート２１７を処理室内にローディングする。
その後、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施され、処理後は上述の逆の手順で、ウエハ２００およびポッド１００は筐体１０１の外部へ払出される。
【００１５】
次に、本発明で用いる処理装置の処理炉２０２の詳細を図２に示す。
【００１６】
図２に示すように、処理炉２０２は、アウタチューブ２０５よりなる反応管と、排気管２３１およびガス供給管２３２、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４が設けられたマニホールド２０９と、マニホールド２０９の下端部（炉口１６１）を蓋し処理室２０１を密閉するシールキャップ２１９と、ウエハを多段に保持するウエハ保持体としてのボート２１７と、ボート２１７の回転機構１５６と、図示しないヒータ素線又は断熱部材よりなりウエハ２００を加熱する加熱・断熱手段２０７と、各種バルブの開閉及び各種ガス流量制御手段等を制御する制御装置１６２等から構成される。
【００１７】
この処理炉２０２の構成において、第１の処理ガスは、第１のガス供給源１８０から供給され、ガス流量制御手段としてのＭＦＣ１８３、ＭＦＣ１８４、ＭＦＣ１８５、ＭＦＣ１８６、ＭＦＣ１８７でその流量が調節された後、ガス供給管１７０、１７１、１７２、１７３、１７４より処理室２０１に導入される。第２の処理ガスは、第２のガス供給源１８１、第３のガス供給源１８２から供給され、ガス流量制御手段としてのＭＦＣ１８８、ＭＦＣ１８９でその流量が調節された後、ガス供給管２３２より処理室２０１に導入される。また、処理室２０１内の雰囲気は、前記排気管２３１に接続された排気装置（例えば真空ポンプ２４６）により、処理室２０１から排気される。
【００１８】
次に図１において、本発明で用いる基板処理装置の排気システム４を説明する。
【００１９】
図１において、排気システム４は、基板を処理する処理室２０１に接続される排気管２３１と、前記排気管２３１を開閉するバルブ２と、前記バルブ２の下流に設けた真空ポンプ２４６と、前記バルブ２の上流の排気管２３１に接続された大気圧ベントライン６と、前記大気圧ベントライン６を開閉するバルブ７と、前記バルブ２をバイパスするスロー排気ライン８と、前記スロー排気ライン８を開閉するバルブ９と、前記バルブ２をバイパスするバイパスライン１０と、前記バイパスライン１０を開閉するバルブ１１などから構成されている。
【００２０】
次に本発明で用いる基板処理装置による基板処理の一例を説明する。
【００２１】
本発明は基板処理の一例として、ウエハなどの基板に、ｐｏｌｙ−ＳｉＧｅ膜を成膜する場合を説明する。
【００２２】
未処理のウエハを保持したボート２１７は、前記ボート２１７の昇降動作により、処理室２０１に挿入される。次に、制御装置１６２からの命令によりバルブ９を開けて、処理室２０１内の雰囲気をスロー排気ライン８から徐々に排気し、処理室内圧力の急激な変化によるパーティクルの巻き上げを防止する。処理室２０１内が所定の圧力になった後、制御装置１６２からの命令により、バルブ２を開けて、処理室２０１の圧力を０．１Ｐａ程度に減圧する。そして、前記制御装置１６２により加熱・断熱手段２０７を制御し、処理室２０１内の温度、ひいてはウエハ２００の温度を５００℃程度に維持する。その後、前記制御装置１６２からの命令により、前記回転機構１５６が駆動され、前記ボート２１７を所定の回転数で回転する。
【００２３】
第１のガス供給源１８０、第２のガス供給源１８１、第３のガス供給源１８２には、処理ガスとして、それぞれＧｅＨ_４、Ｈ_２、ＳｉＨ_４が封入されており、それぞれのガス供給源にはＭＦＣ１８３、ＭＦＣ１８４、ＭＦＣ１８５、ＭＦＣ１８６、ＭＦＣ１８７、ＭＦＣ１８８、ＭＦＣ１８９が設けられている。前記制御装置１６２からの命令で、前記ＭＦＣ１８３、ＭＦＣ１８４、ＭＦＣ１８５、ＭＦＣ１８６、ＭＦＣ１８７、ＭＦＣ１８８、ＭＦＣ１８９の開度が調節された後、ガス供給管を開閉するバルブ１９０、１９１、１９２、１９３、１９４、１９５、１９６が開かれる。処理ガスとしてＨ_２又はＨｅ希釈したＳｉＨ４ガスをガス供給管２３２から処理室２０１に供給し、ＧｅＨ_４ガスをガス供給管１７０、１７１、１７２、１７３、１７４から処理室２０１に供給し、５０Ｐａ程度の成膜圧力で、ウエハ２００にｐｏｌｙ−ＳｉＧｅ膜を成膜する。
【００２４】
上述のような基板処理が終了し、処理室２０１にて基板処理が行われていない間、処理室２０１内へのパーティクルの混入や大気成分の混入を防止し、処理室２０１内の汚染を防止するために、処理室２０１は炉口シャッタ１１６又はシールキャップ２１９により密閉され、図示しないガス供給ポートから不活性ガスが処理室２０１内に供給される。このとき、制御装置１６２からの命令により、バルブ２、バルブ９、バルブ７を閉じ、バルブ１１を開くようにするので、ガス供給ポートから供給された不活性ガスは、真空ポンプ２４６により吸引され、排気管２３１を通じて排気される。それゆえ、排気管２３１内に圧力勾配が形成され、処理室から排気配管に向かう不活性ガスの流れが生じるので、大気圧ベントライン６や排気管２３１、スロー排気ライン８などの排気配管に付着した副生成物などによるパーティクルを処理室外へ排出できると共に、副生成物などによるパーティクルが、排気管２３１を通じて逆流し、処理室２０１内を汚染することを防止できる。
【００２５】
また、本発明によれば、処理室２０１にて基板処理が行われていない間、処理室２０１内へのパーティクルの逆流を防止できるので、処理室内を清浄な雰囲気のままで維持でき、次回の基板処理に先立って、処理室内のパーティクルの排出処理を行う必要がなく、結果として、装置のスループットが向上する。
【００２６】
なお、処理室２０１内の圧力は、ガス供給ポートから供給される不活性ガスの流量を制御して、大気圧、または若干の陰圧、若干の陽圧にしても良く、処理室２０１から排気管２３１へ向かう圧力勾配があればよい。また、バイパスライン１０の管径は、使用条件により異なるが、不活性ガスの消費量の削減や処理室内のパーティクルの巻き上げなどを考慮し、排気コンダクタンスの小さな直径３ｍｍ程度のものを使用し、微量の排気量にて排気を行ってもよい。また、バイパスライン１０には、排気コンダクタンスを調整するためのニードルバルブやオリフィス等の流量調節部材を設置し、圧力勾配を調整して、排気配管内に付着した副生成物などによるパーティクルが逆流しない程度の排気量に調節しても良い。また、ボートのローディングやアンローディングの際は、処理室２０１、Ｎ_２パージ室１０２ともに略大気圧となっており、これら処理室２０１、Ｎ_２パージ室１０２間の圧力差に起因するパーティクルの巻き上げを防止するため、処理室２０１へは微量の不活性ガスを供給（例えば１ｓｌｍ）し、バイパスライン１０からの排気量も微量としている。また、大気圧ベントライン６は、比較的大きな管径を持っているため、例えば、装置メンテナンス時に処理室２０１内に大気が進入した後に処理室内を不活性ガスでパージする場合など、比較的大流量（例えば１０ｓｌｍ）の不活性ガスを用いて処理室内をパージするときに使用する。
【００２７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、基板を収容して処理する処理室と前記処理室に連結された排気管を有し、処理室内の雰囲気を排気する排気装置を有する基板処理装置において、前記排気管に第１のバルブを設け、前記第１のバルブをバイパスするバイパスラインを設け、前記バイパスラインに第２のバルブを設け、前記処理室にて、基板処理が行われていない間、前記第２のバルブを開き、前記排気管内の雰囲気を排気するようにしたので、排気管内に圧力勾配を形成でき、排気配管に付着した副生成物などによるパーティクルの逆流を防止し、処理室内の汚染を防止できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【符号の説明】
２バルブ
６大気圧ベントライン
７バルブ
８スロー排気ライン
９バルブ
１０バイパスライン
１１バルブ
２０１処理室
２０２処理炉
２３１排気管
２４６真空ポンプ

Claims

基板を収容して処理する処理室と
前記処理室に連結された排気管を有し、処理室内の雰囲気を排気する排気装置を有する基板処理装置において、
前記排気管に第１のバルブを設け、
前記第１のバルブをバイパスするバイパスラインを設け、
前記バイパスラインに第２のバルブを設け、
前記処理室にて、基板処理が行われていない間、前記第２のバルブを開き、前記排気管内の雰囲気を排気すること
を特徴とする基板処理装置。