JP2004241703A

JP2004241703A - 処理装置

Info

Publication number: JP2004241703A
Application number: JP2003031018A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kobayashi; 林保男小; Masao Yoshioka; 岡正雄吉; Kenichi Nishizawa; 澤賢一西
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2004-08-26

Abstract

【課題】装置をすみやかに冷却することができる処理装置を提供する。
【解決手段】この処理装置１１は、ウエハを収納するとともにこのウエハに対して温度が異なる第１の処理と第２の処理とを行う処理チャンバ１９を画成する石英チューブ１７と、処理チャンバ１９を冷却するガス供給管３７とを備えている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理体表面に形成された除去対称となる膜を除去する処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ウエハに形成された自然酸化膜を有効に除去する方法としては、例えば次のような表面処理方法がある。
【０００３】
すなわち、Ｎ２ガスとＨ２ガスの混合ガスをプラズマによって活性化して活性ガス種を形成し、この活性ガス種のダウンフローにＮＦ３ガスを添加してＮＦ３ガスを活性化する。その後、この活性化されたＮＦ３ガスをウエハ表面の自然酸化膜と反応させて生成膜を形成し、この生成膜をウエハを所定の温度に加熱することによって昇華させて除去する。
【０００４】
このような自然酸化膜の除去方法は、例えば、縦型プロセスチューブで行われる（使用目的は異なるが、縦型プロセスチューブが開示されている文献としては例えば、特許文献１及び特許文献２がある。）。この縦型プロセスチューブは、石英チューブを有しており、この石英チューブの内部には、複数枚のウエハを保持する石英ボートが設けられ、石英チューブの外側にはこの石英チューブを加熱する筒状のヒータが設けられている。そして、まず石英ボートに保持されたウエハに常温で活性化されたＮＦ３を供給して、生成膜を形成する。次いで、ヒータでウエハを２００℃に加熱してウエハに形成された生成膜を昇華させる。その後、処理済みウエハを取り出すと共に、装置全体を４０℃以下に冷却して、次に処理する未処理のウエハを石英ボートに装填する。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１９６３２１号公報
【特許文献２】
特開平７−９９１６４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような処理装置にあっては、処理済みウエハを取り出した後の冷却を自然冷却で行っているため、冷却に時間がかかるという問題点があった。特に自然冷却の場合、２００℃を下回ると、急激に冷却速度が遅くなり４０℃以下にするのに多大の時間がかかる。このため装置全体のスループットが大幅に低下する。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、装置をすみやかに冷却することができ、スループットを向上させることができる処理装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、被処理体を収納するとともにこの被処理体に対して温度が異なる第１の処理と第２の処理とを行う処理室を画成する処理容器と、前記処理室を冷却する処理室冷却装置とを備えたことである。
【０００９】
本発明の第２の特徴は、前記冷却装置が前記処理室を冷却するために供給する流体が不活性ガスであることである。
【００１０】
本発明の第３の特徴は、前記冷却装置が前記処理室を冷却するために供給する流体が水であることである。
【００１１】
本発明の第４の特徴は、前記冷却装置が前記処理室を冷却するために供給する流体が液体窒素であることである。
【００１２】
本発明の第５の特徴は、前記被処理体を保持するとともに前記処理室に挿抜される保持具を冷却する冷却装置をさらに備えていることである。
【００１３】
本発明の第６の特徴は、前記第１の処理は、自然酸化膜に活性化された反応ガスを反応させ反応生成膜を形成する処理であり、前記第２の処理は、前記反応生成膜を加熱して昇華する処理であることである。
【００１４】
本発明の第７の特徴は、前記反応ガスは、活性化されたＮＦ３であることである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１ないし図３を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態である処理装置１１を示す。この処理装置１１は、第１の筐体１３とこの第１の筐体の下側に設けられた第２の筐体１５とを有している。この第１の筐体１３には、真空引きができるようになされた石英チューブ１７が設けられている。そして、石英チューブ１７内の空間である処理チャンバ１９と、第１の筐体１３と石英チューブとの間の空間である第１チャンバ２１と、第２の筐体１５内の空間である第２チャンバ２３とが形成されている。
【００１７】
この石英チューブ１７にの頂部には、プラズマ源２５が設けられており、プラズマによって活性化されたＮ２、Ｈ２の活性ガス種を石英チューブ１７内の処理チャンバ１９に供給するようになっている。また、石英チューブ１７の底面外周側には、ＮＦ３供給ノズル２７が設けられており、ＮＦ３供給源２９から処理チャンバ１９にＮＦ３ガスを供給するようになっている。
【００１８】
このような第１の筐体１３の内側面には、石英チューブ１７の外周面と対向してヒータ３１が設けられている。このヒータ３１は、ウエハ上に形成された生成膜を加熱によって昇華させて除去するためのものである。また、石英チューブ１７の底部には、後述する石英ボートを石英チューブ１７内の処理チャンバ１９に出し入れするための石英ボート挿入孔３３が設けられている。この石英ボート挿入孔３３の下方には、石英ボート３５が昇降機構（図示せず）によって上下方向移動可能に配設されている。この石英ボート３５は、複数枚のウエハを載置して石英チューブ１７に挿入され、ウエハに所定の処理を施すようになっている。
【００１９】
このような処理装置１１には、Ｎ２、Ａｒ等の不活性ガスを第１の筐体１３及び第２の筐体１５内に供給して冷却するガス供給管３７が設けられている。このガス供給管３７は、第２の筐体の上部を水平に配設された主配管３９を有している。この主配管３９には、この主配管３９から上方に石英チューブ１７内に延びるチューブ内ノズル４１が設けられている。このチューブ内ノズル４１には、石英チューブ１７の内側面に向けて開口する開口部が形成されており、不活性ガスを石英チューブ１７の内側面に向けて吹き付け冷却するようになっている。
【００２０】
また、主配管３９には、この主配管３９から上方に石英チューブ１７とヒータ３１との間の空間に延びるチューブ外ノズル４３が設けられている。このチューブ外ノズル４３には、石英チューブ１７の外周面に向けて開口する開口部とヒータ３１の内周面に向けて開口する開口部が形成されており、不活性ガスを石英チューブ１７の外周面とヒータ３１の内周面に向かって吹き付け冷却するようになっている。なお、第１の筐体１３と第２の筐体１５との間には第１チャンバ２１と第２チャンバ２３とを連通する連通孔４５が設けられている。この連通孔４５は、チューブ外ノズル４３から第１チャンバ２１に吹き出された不活性ガスを第２チャンバ２３に流すためのものである。また、チューブ内ノズル４１から処理チャンバ１９に供給された不活性ガスは、石英ボート挿入孔３３を通って第２チャンバ２３に流れ込むようになっている。
【００２１】
さらに、主配管３９には、下方位置にある石英ボート３５の外側面に沿って下方に延びるボート冷却用ノズル４７が設けられている。このボート冷却ノズル４７には、石英ボート３５の外周面に向けて開口する開口部が形成されており、不活性ガスを石英ボートの外周面に向かって吹き付け冷却するようになっている。
【００２２】
また、第２の筐体１５には、この第２の筐体１５内のガスを外部に排気するための排気装置４９が設けられている。
【００２３】
このような処理装置１１を用いて自然酸化膜を除去する方法について以下説明する。
【００２４】
まず、被処理ウエハを石英ボート３５に載置する。このウエハの石英ボート３５への載置は、第２の筐体１５内で行ってもよいし、第２の筐体１５外で行ってもよい。
【００２５】
次に、ウエハを載置した石英ボート３５を上昇させ、石英チューブ１７内に配置する。
【００２６】
次いで、石英チューブ１７内を図示しない真空ポンプで真空引きする。
【００２７】
次に、室温状態で、プラズマ源２５を通してＨ２、Ｎ２の活性ガス種を石英チューブ１７内に供給するとともに、ＮＦ３供給ノズル２７を通してＮＦ３ガスを供給する。するとＮＦ３ガスが活性化される。そして、この反応性ガスである活性化されたＮＦ３ガスがウエハ表面の除去対称膜である自然酸化膜と反応して生成膜を形成する（室温でＮＯＲプロセスを行う。）。
【００２８】
その後ヒータ３１を作動させて、石英チューブ１７を加熱してウエハ温度を２００℃まで昇温させる。そして、反応生成物である生成膜を昇華して揮発させる（２００℃でＰＨＴを行う。）。
【００２９】
揮発処理が終わったら、石英ボート３５を下降させて第２の筐体１５内に移動させ、処理済みのウエハを石英ボートから取り出す。
【００３０】
その後、ガス供給管３７を通して冷却された不活性ガスを、石英チューブ１７内の処理チャンバ１９、第１の筐体１３と石英チューブ１７との間の空間である第１チャンバ２１、第２の筐体１５内の第２チャンバ２３にそれぞれ供給する。これによって、石英チューブ１７をその内周面と外周面の両面から冷却するとともに、ヒータ３１を冷却し、さらに、石英ボートをその外周側から冷却する。また、処理チャンバ１９に供給された不活性ガス、第１のチャンバ２１に供給された不活性ガスは、それぞれ石英ボート挿入孔３３、連通孔４５を通って第２の筐体１５内に流れ込み、石英ボート３５の冷却にも使用される。
【００３１】
このようにして、処理装置１１の各部及び石英ボート３５の冷却に使用された不活性ガスは、排気装置４９から外部に排出される。
【００３２】
その後、次の未処理ウエハを石英ボート３５に装填し、上記動作を繰り返す。
【００３３】
このように、上記処理装置１１にあっては、ウエハを収納するとともに、このウエハに対して常温でＮＯＲプロセスを行う処理と２００℃でＰＨＴを行う処理とを行う処理チャンバ１９に、不活性ガスを直接供給するチューブ内ノズル４１を設けているから、石英チューブの内側から処理チャンバ１９と直接冷却することができ、処理チャンバ１９及び石英チューブ１７の冷却を短時間に行うことがでる。従って、処理の迅速を図ると共に、スループットの向上を実現することができる。また、ガス供給管３３は、石英チューブ１７とヒータ３１との間の第１チャンバ２１に、チューブ外ノズル４３を有し、第２チャンバ２３内にボート冷却ノズル４７を有しているから、処理装置１１の各部を同時に速やかに冷却することができる。さらに、処理チャンバ１９に供給された不活性ガスは石英ボート挿入孔３３を通って第２チャンバ２３に流れ、第１チャンバ２１に供給された不活性ガスは連通孔４５を通って第２チャンバ２３に流れ込むようにしているから、第２の筐体内に位置する石英ボートをより効率的に冷却することができる。
【００３４】
次に、第２の実施の形態について説明する。図２は、第２の実施の形態である処理装置５１を示している。この処理装置５１が、図１に示す第１の実施の形態である処理装置１１と異なるのは、図１においてガス供給管３３であったものが、図２においては水のミストを供給するミスト供給管５３であること、供給されたミストを受けるドレンパン５５が第２の筐体１５の底部に設けられていること、このドレンパン５５に排水バルブ５７が設けられていることである。
【００３５】
この処理装置５１にあっては、不活性ガスに替えて水のミストを処理チャンバ１９，第１チャンバ２１，第２チャンバ２３内の石英ボート３５に供給するようにしている。従って、不活性ガスを使用する場合に比して、冷却効率をかなり向上させることができる。なお、水のミストは通常は冷却過程において水蒸気となり、不活性ガスと同様に排気装置４９から排気される。しかしながら、ミストが液体のまま回収された場合を考慮してドレンパン５５を設けている。このドレンパン５５は、処理チャンバ１９，第１チャンバ２１，第２チャンバ２３からのミストを受け、このドレンパン５５内に所定量の水がたまり次第、バルブ５７を開放して水を排出できるようになっている。
【００３６】
次に、第３の実施の形態について説明する。図３は、第３の実施の形態である処理装置６１を示している。この処理装置６１が、図１に示す第１の実施の形態である処理装置１１と異なるのは、図１においてガス供給管３３であったものが、図３においては液体窒素を供給する液体窒素供給管６３であることである。
【００３７】
この処理装置５１にあっては、不活性ガスに替えて液体窒素を処理チャンバ１９，第１チャンバ２１，第２チャンバ２３内の石英ボート３５に供給するようにしている。従って、不活性ガスを使用する場合に比して、冷却効率を格段に向上させることができる。
【００３８】
なお、上記第１，第２，第３の実施の形態においては、冷却流体として、それぞれ不活性ガス、水ミスト、液体窒素を採用しているが、これに限る必要はなく、上記不活性ガス、水ミスト、液体窒素を適宜組み合わせてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の処理装置にあっては、被処理体を収納するとともにこの被処理体に対して温度が異なる第１の処理と第２の処理とを行う処理室を画成する処理容器と、前記処理室を冷却する処理室冷却装置とを備えているから、処理容器内の処理室を直接冷却することができ、処理装置を効率よく冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である処理装置の概略を示す断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態である処理装置の概略を示す断面図。
【図３】本発明の第３の実施の形態である処理装置の概略を示す断面図。
【符号の説明】
１１処理装置
１７石英チューブ
１９処理チャンバ
３５石英ボート
３７ガス供給管
４１チューブ内ノズル
４７ボート冷却用ノズル
５１処理装置
５３ミスト供給管
６１処理装置
６３液体窒素供給管

Claims

被処理体を収納するとともにこの被処理体に対して温度が異なる第１の処理と第２の処理とを行う処理室を画成する処理容器と、
前記処理室を冷却する処理室冷却装置と、
を備えたことを特徴とする処理装置。
前記冷却装置が前記処理室を冷却するために供給する流体が不活性ガスであることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
前記冷却装置が前記処理室を冷却するために供給する流体が水であることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
前記冷却装置が前記処理室を冷却するために供給する流体が液体窒素であることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
前記被処理体を保持するとともに前記処理室に挿抜される保持具を冷却する冷却装置をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
前記第１の処理は、自然酸化膜に活性化された反応ガスを反応させ反応生成膜を形成する処理であり、前記第２の処理は、前記反応生成膜を加熱して昇華する処理であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載の処理装置。
前記反応ガスは、活性化されたＮＦ３であることを特徴とする請求項６に記載の処理装置。