JP2005142478A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハの表面に成長した自然酸化膜を処理直前に除去する。
【解決手段】ウエハＷをボート２４で保持して処理する処理室１１と、処理室１１に隣接した待機室４と、待機室４に隣接しウエハＷを搬送するウエハ移載装置３０が設置された移載室２７と、移載室２７に隣接しウエハＷを回転させるターンテーブル７６を有しウエハＷの自然酸化膜を除去する酸化膜除去装置６０と、移載室２７に設置されボート２４が保持可能な最大枚数以上の枚数のウエハＷを保持可能な一対のストッカ３３Ａ、３３Ｂとを備えており、ボート２４とターンテーブル７６と一対のストッカ３３Ａ、３３Ｂとは、ウエハ移載装置３０がウエハＷを移載可能な位置に配されている。ウエハの自然酸化膜を酸化膜除去装置によって除去した後に、ウエハを待機室に搬送して処理室に搬入することにより、ウエハへの界面酸素濃度を低減できるので、良好な処理を確保できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置に関し、特に、被処理基板の酸化膜防止技術に係り、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、ＩＣが作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に不純物を拡散したり絶縁膜や金属膜等のＣＶＤ膜を形成したりするのに利用して有効なものに関する。

従来のこの種の基板処理装置が述べられた文献としては、例えば、特許文献１がある。この特許文献１には次の縦型拡散・ＣＶＤ装置が開示されている。すなわち、この縦型拡散・ＣＶＤ装置は、複数枚のウエハを収納したカセット（ウエハキャリア）を収納しウエハを出し入れする気密構造のカセット室と、このカセット室内のカセットとボートとの間でウエハを移載するウエハ移載装置を有するロードロック室（ウエハ移載室）と、このロードロック室内のボートが搬入搬出される反応室（処理室）とを備えており、カセット室とロードロック室との間およびロードロック室と反応室との間がそれぞれ仕切弁を介して接続されており、ロードロック室は真空排気せずに窒素ガスによりロードロック室内の雰囲気が置換されるように構成されている。
特公平７−１０１６７５号公報

前記した縦型拡散・ＣＶＤ装置においては、ロードロック室に搬入される前にウエハが大気に触れることが避けられないために、ウエハに自然酸化膜が形成されてしまうという問題点がある。

本発明の目的は、基板の表面に成長した自然酸化膜を除去することができる基板処理装置を提供することにある。

本発明に係る基板処理装置は、基板を基板保持具に保持して処理する処理室と、この処理室に隣接した予備室と、この予備室に隣接し前記基板を搬送する基板移載装置が設置された基板移載室と、この基板移載室に隣接し前記基板を載置する基板載置部を有し基板の自然酸化膜を除去する酸化膜除去装置と、前記予備室または前記移載室に設置され前記基板保持具が保持可能な最大枚数以上の枚数の前記基板を保持可能な基板仮置き具とを備えており、前記基板保持具と前記基板載置部と前記基板仮置き具とは、前記基板移載装置が前記基板を移載可能な位置に配されていることを特徴とする。
本願において開示されるその他の発明のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）酸化膜除去装置は薬液を使用して酸化膜を除去するように構成されている。
（２）前記した基板処理装置を使用した半導体装置の製造方法であって、
前記基板を前記基板仮置き具から前記基板載置部に搬送するステップと、前記基板を前記酸化膜除去装置で処理するステップと、前記基板を前記酸化膜除去装置から前記基板仮置き具へ搬送するステップと、前記基板を前記基板仮置き具から前記予備室の基板保持具に搬送するステップと、を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。

基板の酸化膜を酸化膜除去装置によって除去した後に、基板を予備室に搬送して処理室に搬入することにより、基板への界面酸素濃度を低減することができるので、良好な処理を確保することができる。特に、処理室付近は熱を帯びているために、基板への界面酸素濃度を低減することができ、この効果がより一層顕著になる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ＩＣの製造方法にあってウエハに不純物を拡散したり絶縁膜や金属膜等のＣＶＤ膜を形成したりする工程に使用されるバッチ式縦形拡散・ＣＶＤ装置（以下、バッチ式ＣＶＤ装置という。）として構成されている。このバッチ式ＣＶＤ装置１においてはウエハ搬送用のウエハキャリアとしてはＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）が使用されている。なお、以下の説明において、前後左右は図１を基準とする。すなわち、フロント筐体５１側が前側、その反対側である耐圧筐体３側が後側、ボートエレベータ２０側が左側、その反対側であるシールキャップ２３側が右側とする。

図１に示されているように、バッチ式ＣＶＤ装置１は大気圧未満の圧力（以下、負圧という。）を維持可能な気密性能を有する筐体（以下、耐圧筐体という。）３を備えており、この耐圧筐体３によりボートを収納可能な容積を有するロードロック方式の予備室である待機室４が形成されている。なお、ロードロック方式とは、ゲートバルブ等の仕切弁を用いて処理室と予備室とを隔離し、処理室への空気の流入を防止したり、温度や圧力等の外乱を小さくして処理を安定化させる方式、である。耐圧筐体３の前面壁にはウエハ搬入搬出口５が開設されており、耐圧筐体３の一対の側壁には待機室４へ窒素（Ｎ₂ ）ガスを給気するためのガス供給管６と、待機室４を負圧に排気するための排気管７とがそれぞれ接続されている。

図２および図３に示されているように、待機室４の天井壁にはボート搬入搬出口８が大きく開設されており、ボート搬入搬出口８は仕切弁としてのシャッタ９によって開閉されるように構成されている。耐圧筐体３の上に構築された筐体２の内部にはヒータユニット１０が垂直方向に設置されており、ヒータユニット１０の内部には処理室１１を形成するプロセスチューブ１２が設置されている。プロセスチューブ１２は石英（ＳｉＯ₂ ）が使用されて上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されたアウタチューブ１３と、石英または炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて上下両端が開口した円筒形状に形成されたインナチューブ１４とを備えており、アウタチューブ１３がインナチューブ１４に同心円に被せられている。アウタチューブ１３とインナチューブ１４との間には環状の排気路１５が両者の間隙によって形成されている。プロセスチューブ１２は耐圧筐体３の天井壁の上にマニホールド１６を介して支持されており、マニホールド１６はボート搬入搬出口８に同心円に配置されている。マニホールド１６には処理室１１に原料ガスやパージガス等を導入するためのガス導入管１７と、プロセスチューブ１２の内部を排気するための排気管１８とがそれぞれ接続されており、排気管１８は排気路１５に連通するようになっている。なお、プロセスチューブ１２には熱電対１９が挿入されており、熱電対１９の側温によってヒータユニット１０のフィードバック制御が実施されるようになっている。

待機室４にはボートを昇降させるためのボートエレベータ２０が設置されており、ボートエレベータ２０は送りねじ装置やベローズ等によって構成されている。ボートエレベータ２０の昇降台２１の側面にはアーム２２が水平に突設されており、アーム２２の先端にはシールキャップ２３が水平に据え付けられている。シールキャップ２３はプロセスチューブ１２の炉口になる耐圧筐体３のボート搬入搬出口８を気密シールするように構成されているとともに、基板保持具であるボート２４を垂直に支持するように構成されている。ボート２４は複数枚（例えば、２５枚、５０枚、１００枚、１２５枚、１５０枚ずつ等）のウエハＷをその中心を揃えて水平に支持した状態で、ボートエレベータ２０によるシールキャップ２３の昇降に伴ってプロセスチューブ１２の処理室１１に対して搬入搬出するように構成されている。ボート２４はシールキャップ２３に設置されたロータリーアクチュエータ２５によって回転されるように構成されている。

耐圧筐体３の前面壁の中間高さには負圧を維持可能な気密性能を有する第二の耐圧筐体２６が連設されており、この第二の耐圧筐体（以下、移載室筐体という。）２６によってウエハ移載室２７が形成されている。ウエハ移載室２７にはウエハ搬入搬出口２８が待機室４側のウエハ搬入搬出口５に対応するように開設されており、ウエハ搬入搬出口２８およびウエハ搬入搬出口５はゲートバルブ２９によって開閉されるように構成されている。ウエハ移載室２７には負圧下でウエハＷを移載するウエハ移載装置３０が水平に設置されており、ウエハ移載装置３０はスカラ形ロボット（selective compliance assembly robot arm 。ＳＣＡＲＡ）によって構成されている。異物がウエハ移載室２７および待機室４に侵入するのを防止するために、ウエハ移載装置３０の駆動部であるモータ３１はウエハ移載室２７の底壁の外部に設置されている。移載室筐体２６の側壁にはウエハ移載室２７を負圧に排気するための排気管３２が接続されている。

ウエハ移載室２７のウエハ移載装置３０と反対側には、基板仮置き具としての一対のストッカ３３Ａ、３３Ｂが前後に並べられて設置されている。両ストッカ３３Ａ、３３Ｂはボート２４と同様な構造に構成されており、ボート２４が保持可能な最大枚数以上の枚数のウエハＷを保持可能なように構成されている。ウエハ移載室２７の前側ストッカ３３Ａと後側ストッカ３３Ｂとの間には、遮蔽手段としての遮蔽板３４が垂直に設置されており、遮蔽板３４は前側ストッカ３３Ａと後側ストッカ３３Ｂとの間の熱を遮断するように構成されている。前側ストッカ３３Ａおよび後側ストッカ３３Ｂのウエハ移載装置３０と反対側の近傍のそれぞれには、窒素ガスを吹き出す前側ガス吹出管３５Ａと後側ガス吹出管３５Ｂとが設置されており、前側ガス吹出管３５Ａおよび後側ガス吹出管３５Ｂは前側ストッカ３３Ａおよび後側ストッカ３３Ｂに窒素ガスをそれぞれ吹き付けるように構成されている。

移載室筐体２６の正面壁にはウエハ搬入搬出口３６が開設されており、ウエハ搬入搬出口３６はウエハＷをウエハ移載室２７に対して搬入搬出し得るように構成されている。移載室筐体２６の正面壁にはポッドオープナ室４０を形成する筐体４１が隣接して設置されており、ポッドオープナ室４０にはウエハ搬入搬出口３６を開閉するゲートバルブ４２が設置されている。筐体４１の側壁にはポッドオープナ室４０へ窒素（Ｎ₂ ）ガスを給気するためのガス供給管４３と、ポッドオープナ室４０を負圧に排気するための排気管４４とがそれぞれ接続されている。筐体４１の正面壁にはウエハ搬入搬出口４５が開設されており、筐体４１の正面のウエハ搬入搬出口４５の下端辺にはポッドＰを載置する載置台４６が水平に突設されている。ポッドオープナ室４０の内部には載置台４６に載置されたポッドＰのキャップを着脱するキャップ着脱機構４７が設置されており、載置台４６に載置されたポッドＰのキャップをキャップ着脱機構４７によって着脱することにより、ポッドＰのウエハ出し入れ口を開閉するようになっている。

ポッドオープナ室４０を形成した筐体４１の前側には大気圧を維持可能な気密性能を有するフロント筐体５１が構築されており、フロント筐体５１によってポッド保管室５２が形成されている。フロント筐体５１の正面壁にはポッド搬入搬出口５３が開設されており、フロント筐体５１のポッド搬入搬出口５３の手前にはポッドステージ５４が構築されている。ポッドステージ５４にはポッドＰがＲＧＶ等の工程内搬送装置によって供給および排出されるようになっている。フロント筐体５１内の上部には前側ポッド棚５５と後側ポッド棚５６とがそれぞれ設置されており、これらポッド棚５５、５６は複数台のポッドＰを一時的に保管し得るように構成されている。フロント筐体５１の前側部分にはリニアアクチュエータやエレベータおよびスカラ形ロボット等によって構成されたポッド搬送装置５７が設置されており、ポッド搬送装置５７はポッドステージ５４、前後のポッド棚５５、５６およびポッドオープナ４０の載置台４６の間でポッドＰを搬送するように構成されている。

図１に示されているように、移載室筐体２６の右側には酸化膜除去装置６０が設置されている。すなわち、移載室筐体２６の右側壁にはウエハ搬入搬出口６１が開設されており、ウエハ搬入搬出口６１はウエハＷをウエハ移載室２７に対して搬入搬出し得るように構成されている。移載室筐体２６の右脇には酸化膜除去室（以下、除去室という。）６２を形成した筐体（以下、除去室筐体という。）６３が隣接して設置されており、除去室筐体６３の左側壁にはウエハ搬入搬出口６４が開設されている。移載室筐体２６のウエハ搬入搬出口６１および除去室筐体６３のウエハ搬入搬出口６４はゲートバルブ６５によって開閉されるようになっている。除去室筐体６３の側壁には除去室６２へ窒素（Ｎ₂ ）ガスを給気するためのガス供給管６６と、除去室６２を負圧に排気するための排気管６７とがそれぞれ接続されている。図示しないが、除去室６２の内面は薬液による腐食防止対策として、弗素樹脂の表面によって構成されている。弗素樹脂の表面は弗素樹脂コーティングや弗素樹脂ライニング等の表面処理や、除去室筐体６３自体を弗素樹脂によって構築する方法によって構成することができる。

図４に示されているように、除去室６２の中央部には取付台７０が底面から浮かされて水平に設置されており、取付台７０は上側取付部７０ａと下側取付部７０ｂと両者を連結したフランジ７０ｃとを備えている。下側取付部７０ｂにはモータ７１が垂直方向上向きに支持されており、モータ７１の出力軸７２には回転軸７４がカップリング７３を介して連結されている。回転軸７４の上端部は上側取付部７０ａに回転自在に支承されており、オイルシール７５によってシールされている。オイルシール７５は弗素樹脂によって形成することが好ましい。回転軸７４の上端にはウエハＷを保持して回転させる基板載置部としてのターンテーブル７６が直交するように配置されて連結されており、ターンテーブル７６はウエハ搬入搬出口６４に対向した位置において回転軸７４によって水平回転されるようになっている。除去室筐体６３の一側壁の上部には機械室７７を形成した機械室筐体７８が設置されており、機械室７７にはサーボモータ７９が垂直方向上向きに設置されている。サーボモータ７９の出力軸８０には原動側プーリー８１が固定されており、原動側プーリー８１に巻き掛けられたタイミングベルト８２は従動側プーリー８３に巻き掛けられている。機械室筐体７８の除去室６２の上端部に突出した部分には軸受８４が垂直に設置されており、軸受８４には旋回軸８５が水平面内で旋回自在に支承されている。旋回軸８５の上端部には従動側プーリー８３が固定されており、旋回軸８５は原動側プーリー８１、タイミングベルト８２および従動側プーリー８３を介してサーボモータ７９によって旋回駆動されるようになっている。旋回軸８５の下端部には旋回アーム８６が直交するように配置されて連結されており、旋回アーム８６は水平面内で旋回軸８５によって往復旋回されるようなっている。旋回アーム８６の先端部にはノズル８７が垂直方向下向きに設置されており、ノズル８７はターンテーブル７６に保持されたウエハＷの中心に垂直に対向するように配置されている。ノズル８７には図５に示された薬液供給装置８８が接続されている。図示はしないが、薬液にて酸化膜除去後に、純水をウエハＷに液下してリンスする機構や、リンス後にウエハＷおよび除去室を乾燥させる機構を設備してもよい。

図５に示されているように、薬液供給装置８８は窒素ガス供給源（図示せず）に接続された窒素ガス供給管８９を備えており、窒素ガス供給管８９にはレギュレータ９０、圧力スイッチ９１、ニードル弁９２、エア弁９３、逆止弁９４、ガスフィルタ９５が上流側から順に介設されている。窒素ガス供給管８９の下流側端は圧送タンク９９に挿入されており、窒素ガス供給管８９の分岐管には逃がし弁９６、エア弁９７、逆止弁９８が上流側から順に介設されている。圧送タンク９９の内部には薬液容器１００が設置されており、薬液容器１００には薬液供給管１０１が挿入されている。薬液供給管１０１には薬液用フィルタ１０２、ニードル弁１０３、エア弁１０４が上流側から順に介設されており、薬液供給管１０１の下流側端はノズル８７に接続されている。圧送タンク９９はキャップ１０５によって密封されており、キャップ１０５には圧力スイッチ１０６が接続されている。

以下、前記構成に係るバッチ式ＣＶＤ装置を使用したＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。なお、本実施の形態においては、一台のポッドＰに収納された二十五枚以内のプロダクトウエハＷをバッチ処理（一括処理）する場合について説明する。

成膜すべきプロダクトウエハＷは二十五枚以内がポッドＰに収納された状態で、バッチ式ＣＶＤ装置１のポッドステージ５４へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。搬送されて来たポッドＰはポッドステージ５４から前側ポッド棚５５または後側ポッド棚５６の指定された場所にポッド搬送装置５７によって搬送されて保管される。

プロダクトウエハＷが収納されたポッドＰは載置台４６の上へポッド搬送装置５７によって搬送されて載置される。ポッドオープナ室４０には窒素ガスがガス供給管４３によって供給されるとともに、排気管４４によって排気されることにより、窒素ガスが充満（窒素ガスパージ）される。この時のポッドオープナ室４０の酸素濃度は２０ｐｐｍ以下であることが好ましい。載置されたポッドＰのキャップがキャップ着脱機構４７によって取り外され、ポッドＰのウエハ出し入れ口が開放される。窒素ガスがポッドＰのウエハ出し入れ口にポッドオープナ室４０に敷設された窒素ガス供給ノズルから吹き込まれ、ポッドＰのウエハ収納室の雰囲気が窒素ガスパージされる。この時のポッドＰのウエハ収納室の酸素濃度は２０ｐｐｍ以下であることが好ましい。その後、ウエハ搬入搬出口３６がゲートバルブ４２によって開放される。この際、ウエハ移載室２７には窒素ガスが充満（窒素ガスパージ）されている。

ポッドＰが開放されると、ウエハＷはポッドＰからウエハ移載装置３０によってウエハ搬入搬出口３６を通してピックアップされ、ウエハ移載室２７に搬入される。ウエハ移載室２７に搬入されたウエハＷは、ウエハ移載室２７の一方のストッカである前側ストッカ３３Ａへウエハ移載装置３０によって移載される。ポッドＰの全てのウエハＷが前側ストッカ３３Ａへ移載されて装填（ウエハチャージング）されると、ウエハ搬入搬出口３６がゲートバルブ４２によって閉じられる。ウエハ搬入搬出口３６が閉じられると、ポッドオープナ室４０への窒素ガスの供給は停止される。ちなみに、空になったポッドＰは載置台４６からポッド棚５５または５６にポッド搬送装置５７によって一時的に戻される。

ウエハ搬入搬出口３６がゲートバルブ４２によって閉じられると、除去室６２には窒素ガスがガス供給管６６によって供給されるとともに、排気管６７によって排気されることにより、窒素ガスパージされる。この時の除去室６２の酸素濃度は２０ｐｐｍ以下であることが好ましい。その後、ウエハ搬入搬出口６１、６４がゲートバルブ６５によって開放され、前側ストッカ３３Ａに装填されたウエハＷがウエハ移載装置３０によってピックアップされて、除去室６２にウエハ搬入搬出口６１、６４を通じて搬入され、除去室６２のターンテーブル７６へ移載される。なお、ゲートバルブ４２およびゲートバルブ６５を共に開いてウエハをポッドからターンテーブルに直接移載してもよい。ウエハＷが移載されると、ウエハ搬入搬出口６１、６４がゲートバルブ６５によって閉じられる。続いて、７６がモータ７１によって回転され、ノズル８７へ薬液供給装置８８から供給される薬液がウエハＷの上面の中心に滴下される。ウエハＷの中心に滴下された薬液は回転するウエハＷの遠心力によってウエハＷの上面全体に拡散し、ウエハＷの表面に形成された自然酸化膜を全体にわたって均一に除去する。

なお、ノズル８７から滴下する薬液の総流量は圧送タンク９９の内圧とエア弁１０４を開いている時間とによって定まる。圧送タンク９９の内圧が一定であれば、薬液の累積流量は時間に比例し増加する。ちなみに、代表的な圧力におけるエア弁１０４の開時間と薬液の流量とを予め測定して、その結果をデータテーブルとしてコントローラに記憶しておき、実際の必要流量と現在の圧送タンク９９の内圧とからエア弁１０４の開く時間を自動的に呼び出して流量を制御することができる。この制御方法は、滴下量が少量の場合に流量計による測定が困難であるため、特に有効である。

予め、設定された時間が経過すると、ターンテーブル７６の回転および薬液の供給が停止される。なお、薬液にて酸化膜除去後に、純水をウエハＷに液下してリンスするステップや、リンス後にウエハＷおよび除去室を乾燥させるステップを適宜取り入れるように設定することも可能である。続いて、窒素ガスが除去室６２にガス供給管６６によって供給されるとともに、排気管６７によって排気されることにより、除去室６２を窒素ガスパージ（好ましくは酸素濃度が２０ｐｐｍ以下とする。）された後に、ウエハ搬入搬出口６１、６４がゲートバルブ６５によって開放され、ターンテーブル７６に保持された自然酸化膜除去済みのウエハＷがウエハ移載装置３０によってピックアップされて、ウエハ移載室２７にウエハ搬入搬出口６１、６４を通じて搬入され、前側ストッカ３３Ａに移載される。移載が完了すると、ウエハ搬入搬出口６１、６４がゲートバルブ６５によって閉じられる。以降、前述した作動が繰り返されることにより、前側ストッカ３３Ａの全てのウエハＷについて自然酸化膜除去ステップが一枚ずつ実施されて、自然酸化膜除去ステップが前側ストッカ３３Ａの全てのウエハＷについて完了される。

ウエハ搬入搬出口６１、６４がゲートバルブ６５によって閉じられた状態で、自然酸化膜除去ステップが前側ストッカ３３Ａの全てのウエハＷについて完了すると、ウエハ移載室２７は排気管３２によって真空引きされることにより、ウエハ移載室２７の圧力が待機室４の圧力と等しく減圧される。この際、ウエハ移載室２７の容積は待機室４のそれに比べて小さいので、減圧時間は短くて済む。ウエハ移載室２７が待機室４と等しく減圧されると、ウエハ搬入搬出口２８、５がゲートバルブ２９によって開放される。続いて、前側ストッカ３３Ａに装填された自然酸化膜除去済みのウエハＷがウエハ移載装置３０によってピックアップされて、待機室４にウエハ搬入搬出口２８、５を通じて搬入され、待機室４のボート２４へ移載される。以降、ウエハＷの前側ストッカ３３Ａからボート２４へのウエハ移載装置３０による移載作業が繰り返される。この間、ウエハ移載室２７および待機室４は負圧に減圧されているので、自然酸化膜除去済みのウエハＷが移載途中で自然酸化される現象を防止することができる。また、ボート搬入搬出口８がシャッタ９によって閉鎖されることにより、プロセスチューブ１２の高温雰囲気が待機室４に流入することは防止されている。このため、移載途中のウエハＷおよび移載されたウエハＷが高温雰囲気に晒されることはなく、ウエハＷが高温雰囲気に晒されることによる自然酸化等の弊害の派生は防止されることになる。

前側ストッカ３３Ａに装填された全てのウエハＷがボート２４へ装填されると、ボート搬入搬出口８がシャッタ９によって開放される。続いて、シールキャップ２３がボートエレベータ２０の昇降台２１によって上昇されて、図３に想像線で示されているように、シールキャップ２３に支持されたボート２４がプロセスチューブ１２の処理室１１に搬入（ボートローディング）される。ボート２４が上限に達すると、ボート２４を支持したシールキャップ２３の上面の周辺部がボート搬入搬出口８をシール状態に閉塞するため、処理室１１は気密に閉じられた状態になる。このボート２４の処理室１１への搬入に際して、待機室４は負圧に維持されているため、ボート２４の処理室１１への搬入に伴って外部の酸素や水分が処理室１１に侵入することは確実に防止される。また、前側ストッカ３３ＡのウエハＷをボート２４に装填した後に、待機室４を真空引きしたり窒素ガスパージしたりせずに、ボート２４を処理室１１へ搬入することができるので、スループットを大幅に向上させることができる。

その後、プロセスチューブ１２の処理室１１は気密に閉じられた状態で、所定の圧力となるように排気管１８によって排気され、ヒータユニット１０によって所定の温度に加熱され、所定の原料ガスがガス導入管１７によって所定の流量だけ供給される。これにより、予め設定された処理条件に対応する所望の膜がウエハＷに形成される。

翻って、前側ストッカ３３Ａに装填された全てのウエハＷがボート２４へ装填されると、ウエハ搬入搬出口２８、５がゲートバルブ２９によって閉鎖され、ウエハ移載室２７がガス吹出管３５Ａ、３５Ｂによって窒素ガスパージされる。一方、次の（二番目の）バッチのプロダクトウエハＷが収納されたポッドＰは、載置台４６の上へポッド搬送装置５７によって搬送されて載置される。ポッドオープナ室４０は窒素ガスがガス供給管４３によって供給されるとともに排気管４４によって排気されることにより、窒素ガスパージされる。その後、載置されたポッドＰのキャップがキャップ着脱機構４７によって取り外され、ポッドＰのウエハ出し入れ口が開放される。続いて、窒素ガスがポッドＰのウエハ出し入れ口にポッドオープナ室４０に敷設された窒素ガス供給ノズルから吹き込まれ、ポッドＰのウエハ収納室の雰囲気が窒素ガスパージされる。その後に、ウエハ搬入搬出口３６がゲートバルブ４２によって開放される。この際、ウエハ移載室２７には窒素ガスが充満（窒素ガスパージ）されている。

ポッドＰが開放されると、ウエハＷはポッドＰからウエハ移載装置３０によってウエハ搬入搬出口３６を通してピックアップされ、ウエハ移載室２７に搬入される。ウエハ移載室２７に搬入されたウエハＷはウエハ移載室２７の後側ストッカ３３Ｂへウエハ移載装置３０によって移載される。ポッドＰの全てのウエハＷが後側ストッカ３３Ｂへ移載されて装填されると、ウエハ搬入搬出口３６がゲートバルブ４２によって閉じられる。ウエハ搬入搬出口３６が閉じられると、ポッドオープナ室４０への窒素ガスの供給は停止される。ちなみに、空になったポッドＰは載置台４６からポッド棚５５または５６にポッド搬送装置５７によって一時的に戻される。

ウエハ搬入搬出口３６がゲートバルブ４２によって閉じられると、除去室６２には窒素ガスがガス供給管６６によって供給されるとともに排気管６７によって排気されることにより、窒素ガスパージされる。この時の除去室６２の酸素濃度は２０ｐｐｍ以下であることが好ましい。その後、ウエハ搬入搬出口６１、６４がゲートバルブ６５によって開放され、後側ストッカ３３Ｂに装填されたウエハＷがウエハ移載装置３０によってピックアップされて、除去室６２にウエハ搬入搬出口６１、６４を通じて搬入され、除去室６２のターンテーブル７６へ移載される。以降、前側ストッカ３３ＡのウエハＷについて前述した自然酸化膜除去ステップの作業が繰り返されることにより、後側ストッカ３３Ｂの全てのウエハＷについて自然酸化膜除去ステップが実施されて行き、自然酸化膜除去ステップが後側ストッカ３３Ｂの全てのウエハＷについて完了される。この次のバッチのポッドＰに対するウエハＷ群の後側ストッカ３３Ｂへの装填ステップ、窒素ガスパージステップおよび自然酸化膜除去ステップは、前回のバッチの成膜ステップと同時進行することができるので、スループットの低下を防止することができる。

他方、前回のバッチに対するウエハＷに対しての成膜ステップについて設定された処理時間が経過すると、図２および図３に示されているように、ボート２４がボートエレベータ２０によって下降されることにより、処理済みウエハＷを保持したボート２４が待機室４に搬出（ボートアンローディング）される。

ボート２４が待機室４に排出されると、ボート搬入搬出口８がシャッタ９によって閉鎖され、ウエハ搬入搬出口５、２８がゲートバルブ２９によって開放される。続いて、搬出されたボート２４の処理済みウエハＷがウエハ移載装置３０によって脱装（ディスチャージング）されて、予め減圧されたウエハ移載室２７に搬入され、前側ストッカ３３Ａへ装填される。ボート２４の全ての処理済みウエハＷが前側ストッカ３３Ａへウエハ移載装置３０によって装填されると、続いて、後側ストッカ３３Ｂに予め装填された次のバッチのウエハＷが、ボート２４にウエハ移載装置３０によって移載されて装填される。このようにして、大きな容量を有する待機室４を窒素ガスパージせずに、処理室１１から待機室４に搬出された処理済みウエハＷを待機室４と同圧に減圧されたウエハ移載室２７へ待機室４に搬出された直後に移送して前側ストッカ３３Ａに装填し、続いて、次のバッチのウエハＷをウエハ移載室２７の後側ストッカ３３Ｂから待機室４のボート２４に装填すると、大きな容量を有する待機室４を窒素ガスパージする時間を省略することができるので、スループットを大幅に高めることができる。

後側ストッカ３３Ｂに装填された次のバッチのウエハＷがボート２４へ全て装填されると、ボート搬入搬出口８がシャッタ９によって開放される。続いて、シールキャップ２３がボートエレベータ２０の昇降台２１によって上昇されて、シールキャップ２３に支持されたボート２４がプロセスチューブ１２の処理室１１に搬入される。ボート２４が上限に達すると、ボート２４を支持したシールキャップ２３の上面の周辺部がボート搬入搬出口８をシール状態に閉塞するために、プロセスチューブ１２の処理室１１は気密に閉じられた状態になる。このボート２４の処理室１１への搬入に際しても、待機室４は負圧に維持されているために、ボート２４の処理室１１への搬入に伴って外部の酸素や水分が処理室１１に侵入することは確実に防止される。さらに、後側ストッカ３３ＢのウエハＷをボート２４に装填した後に、待機室４を真空引きしたり窒素ガスパージしたりせずに、ボート２４を処理室１１へ搬入することができるので、スループットを大幅に向上させることができる。

その後に、前回の（一番目の）バッチのウエハＷに対する場合と同様にして、プロセスチューブ１２の処理室１１は気密に閉じられた状態で、所定の圧力となるように排気管１８によって排気され、ヒータユニット１０によって所定の温度に加熱され、所定の原料ガスがガス導入管１７によって所定の流量だけ供給される。これにより、前回のバッチと同様にウエハＷに対する処理条件に対応する所望の膜がウエハＷに形成される。

他方、後側ストッカ３３Ｂに装填された全てのウエハＷがボート２４へ装填されると、ウエハ搬入搬出口２８、５がゲートバルブ２９によって閉鎖され、冷却媒体としての冷えた新鮮な窒素ガスが前側ストッカ３３Ａに装填された処理済みウエハＷにガス吹出管３５Ａによって直接的に吹き付けられる。この窒素ガスの吹き付けにより、前側ストッカ３３Ａに装填された高温のウエハＷはきわめて効果的に強制冷却される。前側ストッカ３３Ａに装填された処理済みウエハＷに対する強制冷却時間は、次の（二番目の）バッチに対する成膜ステップの処理時間に対応して充分に確保することができるので、（一番目の）処理済みウエハＷを充分に冷却することができる。しかも、この処理済みウエハＷの強制冷却ステップは次の（二番目の）バッチのウエハＷについての成膜ステップと同時に進行されていることにより、冷却待ち時間は吸収されることになるため、バッチ式ＣＶＤ装置１の全体としてのスループットを低下させることにはならない。

前側ストッカ３３Ａに装填された処理済みウエハＷが窒素ガスの吹き付けによって強制的に冷却されて、ポッドＰに収納可能な温度（例えば、室温の２５℃）に降温したところで、ウエハ搬入搬出口３６がゲートバルブ４２によって開放される。このとき、ウエハ移載室２７およびポッドオープナ室４０は窒素ガスパージされている。続いて、載置台４６に載置された空のポッドＰがキャップ着脱機構４７によって取り外され、ポッドＰのウエハ出し入れ口が開放される。空のポッドＰが開放されると、窒素ガスがポッドＰのウエハ出し入れ口にポッドオープナ室４０に敷設された窒素ガス供給ノズルから吹き込まれ、ポッドＰのウエハ収納室の雰囲気が窒素ガスパージされる。続いて、前側ストッカ３３Ａの処理済みのウエハＷが載置台４６の空のポッドＰにウエハ移載装置３０によって収納される。この際、処理済みウエハＷはポッドＰに収納可能な温度に降温されているため、ポッドＰが樹脂によって製作されている場合であっても、処理済みウエハＷをポッドＰに安全に収納することができる。

前側ストッカ３３Ａに装填された処理済みウエハＷがポッドＰに全て収納されると、ポッドＰはキャップ着脱機構４７によってキャップを装着された後に、載置台４６から前側ポッド棚５５または後側ポッド棚５６にポッド搬送装置５７によって搬送される。この際、ウエハ搬入搬出口４５はキャップ着脱機構４７によって閉じられた状態になっている。処理済みウエハＷを収納したポッドＰが載置台４６から搬送されると、次の（三番目の）バッチのポッドＰが載置台４６へポッド搬送装置５７によって搬送される。以降、前述した作動が繰り返されることにより、次の（三番目の）バッチのウエハＷについて前述した成膜が施されることになる。

他方、前々回の（一番目の）バッチの処理済みウエハＷを収納したポッドＰは、前側ポッド棚５５または後側ポッド棚５６からポッドステージ５４に搬送され、ポッドステージ５４から次の処理工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。この処理済みウエハＷの空のポッドＰへの収納作業は、後続のバッチのウエハＷに対する成膜ステップの間に同時に進行することができる。

以降、前述した作用が繰り返されて、ウエハＷが例えば２５枚ずつ、バッチ式ＣＶＤ装置１によってバッチ処理されて行く。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) ウエハの自然酸化膜を酸化膜除去装置によって除去した後に、ウエハを待機室に搬送して処理室に搬入することにより、ウエハへの自然酸化膜を低減することができるので、良好な処理を確保することができる。

2) ストッカが一バッチ分以上のウエハを保持することができるので、ストッカからボートへ効率よく搬送することができる。

3) 待機室とウエハ移載室とをゲートバルブを介して別室とし、ウエハが移載室内に有る時にウエハ移載室だけが大気および減圧置換される構成の場合、特に、移載室内にウエハ一バッチ分置けるストッカを有するようになっていることにより、効率的に大気および減圧置換をすることができ、すなわち、大気および減圧置換時間を短縮することができるので、バッチ式ＣＶＤ装置のスループットを大幅に高めることができる。

4) ウエハの自然酸化膜を酸化膜除去装置によって除去した後に、ウエハが待機室に搬送される際に、待機室に窒素ガスを供給し続けて大気圧に維持したり、または、一旦減圧した後に窒素ガスを供給して大気圧に戻すのとは違い、待機室を減圧した状態とすることにより、待機室に付着した水分や酸素、雰囲気中にある酸素を除去して低濃度にすることができる。これにより、ウエハへの界面酸素濃度を低減することができるので、より一層の良好な処理を確保することができる。特に、処理室付近は熱を帯びているために、ウエハへの界面酸素濃度を低減することができ、この効果がより一層顕著になる。

5) ウエハ移載室に一対のストッカを設置することにより、処理後のウエハをボートから一方のストッカへ移載した後に、他方のストッカの処理前のウエハをボートへ移載することができるので、スループットをより一層向上させることができる。

6) ウエハ移載室のストッカに対するウエハの装填および脱装を前回のバッチのウエハに対する成膜ステップと同時に進行させることにより、ウエハの装填時間、脱装時間および冷却待ち時間を吸収させることができるので、バッチ式ＣＶＤ装置のスループットの低下を防止することができる。

7) ポッドから不活性ガス雰囲気中でウエハを酸化膜除去装置に直接搬送することができるので、効率の良い搬送が可能となる。

8) 一バッチ分はウエハを保有することができるストッカを水平方向に二つウエハ移載室に並べることにより、自然酸化膜除去装置やボートおよびポッドとのウエハの受け渡しを効率良く実行することができる。

9) ストッカ、ボート、酸化膜除去装置（基板載置部）等との間でウエハを一つのウエハ移載機にて搬送することができるため、効率の良い搬送が可能となる。また、ウエハ移載室の容量も小さく設定することができ、大気減圧置換時間を短縮することができ、製作コストやランニングコストを低減することができる。

10) 成膜処理直前に自然酸化膜を除去することができ、除去後も、大気等の酸素や不純物が多量に含まれている雰囲気にウエハが触れることがないので、自然酸化膜が再形成されたり、不純物が再付着したりすることなく、成膜することができる。このことにより、高品質な容量膜の形成や容量絶縁膜の耐圧劣化の抑制が可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、薬液供給装置は図６に示されているように構成してもよい。図６に示された薬液供給装置８８Ａが前記実施の形態と異なる点は、ノズル８７の直前に圧電素子を用いたピエゾ弁１０７が介設されている点、である。本実施の形態によれば、ピエゾ弁１０７の圧電素子への電圧を制御することにより、薬液のノズル８７からの滴下量を容易に制御することができる。

さらに、薬液供給装置は電動式ピペットを使用して、予めピペット内に充填した薬液をコントローラの制御によって一定量ずつ滴下するように構成してもよい。

一対のストッカは交互に使用するように設定するに限らず、一方を処理前専用のストッカに使用し、他方を処理後専用のストッカに使用するように設定してもよい。また、ストッカには製品となる所謂プロダクトウエハだけを装填するに限らず、製品とならない所謂ダミーウエハをも装填してもよい。

前記実施の形態ではバッチ式ＣＶＤ装置の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、基板処理装置全般に適用することができる。

本発明の一実施の形態であるバッチ式ＣＶＤ装置を示す平面断面図である。 その一部省略側面断面図である。 図１のIII-III 線に沿う断面図である。 図１のIV−IV線に沿う断面図である。 薬液供給装置を示す回路図である。 薬液供給装置の他の実施の形態を示す回路図である。

符号の説明

Ｗ…ウエハ（基板）、１…バッチ式ＣＶＤ装置（基板処理装置）、２…筐体、３…待機室筐体（耐圧筐体）、４…待機室（予備室）、５…ウエハ搬入搬出口、６…ガス供給管、７…排気管、８…ボート搬入搬出口、９…シャッタ、１０…ヒータユニット、１１…処理室、１２…プロセスチューブ、１３…アウタチューブ、１４…インナチューブ、１５…排気路、１６…マニホールド、１７…ガス導入管、１８…排気管、１９…熱電対、２０…ボートエレベータ、２１…昇降台、２２…アーム、２３…シールキャップ、２４…ボート（基板保持具）、２５…ロータリーアクチュエータ、２６…移載室筐体（耐圧筐体）、２７…ウエハ移載室、２８…ウエハ搬入搬出口、２９…ゲートバルブ、３０…ウエハ移載装置、３１…モータ、３２…排気管、３３Ａ、３３Ｂ…ストッカ（基板保持具）、３４…遮蔽板（遮蔽手段）、３５Ａ、３５Ｂ…ガス吹出管（ガス吹出手段）、３６…ウエハ搬入搬出口、４０…ポッドオープナ室、４１…ポッドオープナ室筐体（耐圧筐体）、４２…ゲートバルブ、４３…ガス供給管、４４…排気管、４５…ウエハ搬入搬出口、４６…載置台、４７…キャップ着脱機構、５１…フロント筐体、５２…ポッド保管室、５３…ポッド搬入搬出口、５４…ポッドステージ、５５、５６…ポッド棚、５７…ポッド搬送装置、６０…酸化膜除去装置、６１…ウエハ搬入搬出口、６２…除去室（酸化膜除去室）、６３…除去室筐体、６４…ウエハ搬入搬出口、６５…ゲートバルブ、６６…ガス供給管、６７…排気管、７０…取付台、７０ａ…上側取付部、７０ｂ…下側取付部、７０ｃ…フランジ、７１…モータ、７２…出力軸、７３…カップリング、７４…回転軸、７５…オイルシール、７６…ターンテーブル（基板載置部）、７７…機械室、７８…機械室筐体、７９…サーボモータ、８０…出力軸、８１…原動側プーリー、８２…タイミングベルト、８３…従動側プーリー、８４…軸受、８５…旋回軸、８６…旋回アーム、８７…ノズル、８８、８８Ａ…薬液供給装置、８９…窒素ガス供給管、９０…レギュレータ、９１…圧力スイッチ、９２…ニードル弁、９３…エア弁、９４…逆止弁、９５…ガスフィルタ、９６…逃がし弁、９７…エア弁、９８…逆止弁、９９…圧送タンク、１００…薬液容器、１０１…薬液供給管、１０２…薬液用フィルタ、１０３…ニードル弁、１０４…エア弁、１０５…キャップ、１０６…圧力スイッチ、１０７…ピエゾ弁。

Claims (1)

1. 基板を基板保持具に保持して処理する処理室と、この処理室に隣接した予備室と、この予備室に隣接し前記基板を搬送する基板移載装置が設置された基板移載室と、この基板移載室に隣接し前記基板を載置する基板載置部を有し基板の自然酸化膜を除去する酸化膜除去装置と、前記予備室または前記移載室に設置され前記基板保持具が保持可能な最大枚数以上の枚数の前記基板を保持可能な基板仮置き具とを備えており、前記基板保持具と前記基板載置部と前記基板仮置き具とは、前記基板移載装置が前記基板を移載可能な位置に配されていることを特徴とする基板処理装置。

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