JP2005175053A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】破損や汚染、ウオータマークの発生を防止しウエハの自然酸化膜を除去する。
【解決手段】酸化膜除去装置１０は、ウエハ１を保持具２０によって保持して自然酸化膜を除去する除去室１２と、保持具２０に保持されたウエハ１にエッチング液およびリンス液を供給する薬液ノズル２４と、保持具２０に保持されたウエハ１にスチームを吹き付けるスチームノズル２７と、ウエハ１に吹き付けられたスチームの大部分を排気する排気ダクト３２とを備えている。スピン乾燥に比べてウエハ１を低速回転で乾燥できるので、ウエハの破損や汚染およびウオータマークの発生を防止しつつウエハ１基板の自然酸化膜を除去できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置に関し、特に、基板の洗浄乾燥技術に係り、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。

ＩＣの製造方法においてウエハにＣＶＤ膜を形成する基板処理装置としては、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）とを備えた縦型拡散・ＣＶＤ装置、がある（例えば、特許文献１参照）。
この縦型拡散・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。そこで、酸化膜除去装置としての洗浄乾燥装置を縦型拡散・ＣＶＤ装置に設置することにより、ロードロック室に搬入される直前にウエハに形成された自然酸化膜を除去することが考えられる。
従来のこの種の洗浄乾燥装置としては、弗酸（ＨＦ）等のエッチング液をウエハに滴下して洗浄した後に、ウエハを高速で回転させて乾燥させるものがある（例えば、非特許文献１参照）。
特公平７−１０１６７５号公報 「電子材料２００２年１１月号別冊」，株式会社工業調査会，２００２年１１月２７日，ｐ．８１−８５

しかしながら、前記した洗浄乾燥装置においては、次のような問題点がある。
（１）乾燥に際して、ウエハの中心部は回転による遠心力が零であるために、高速回転してもエッチング液が残り易く、その結果、ウオータマークが発生する。
（２）ウエハが高速で回転するために、ウエハの破損やチッピングが発生する。
（３）高速回転によってウエハが帯電するために、ウエハの表面にパーティクルが静電吸着する。
（４）遠心力で振り切ったエッチング液が処理室の壁面に当たって跳ね返り、乾燥したウエハに再付着することにより、ウオータマークが発生する。
（５）ウエハを回転させる回転軸にエッチング液の侵入を防止するために、シールリングが敷設されるが、摺動部からの発塵によるウエハの汚染が発生し、また、シール性能の確保のために、シールリングの定期的交換等のメンテナンスが必要になる。
（６）トレンチやコンタクトホールに侵入したエッチング液は除去し難いために、ウオータマークが発生する。

本発明の目的は、基板の破損や汚染およびウオータマークの発生を防止しつつ基板の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、基板を保持具によって保持して処理する処理室と、前記保持具に保持された前記基板に乾燥用ガスを吹き付けるノズルと、前記基板に吹き付けられた前記乾燥用ガスの大部分を排気する排気ダクトとを備え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）基板を保持具によって保持して処理する処理室と、前記保持具に保持された前記基板に乾燥用ガスを吹き付けるノズルと、前記基板に吹き付けられた前記乾燥用ガスの大部分を排気する排気口とを備えていることを特徴とする酸化膜除去装置。
（２）前記ノズルはヒータを備えている。
（３）前記ノズルは少なくとも内面に耐薬品表面処理が施されている。
（４）前記保持具は回転するように構成され、前記ノズルおよび排気ダクトは前記基板の主面に対して平行移動するように構成されている。
（５）基板を処理する処理室と、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て設置された酸化膜除去装置とを備えており、前記酸化膜除去装置は前記基板を保持具によって保持して処理する酸化膜除去室と、前記基板に乾燥用ガスを吹き付けるノズルと、前記基板に吹き付けられた前記乾燥用ガスの大部分を排気する排気ダクトとを備えていることを特徴とする基板処理装置。
（６）前記（５）を使用する半導体装置の製造方法であって、前記基板に乾燥用ガスを前記ノズルによって吹き付けるステップと、前記基板に吹き付けられて前記基板で反射した前記乾燥用ガスを前記排気ダクトによって排気するステップと、前記酸化膜除去装置によって処理された前記基板を前記処理室で処理するステップと、を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。

本発明によれば、基板を低速回転で乾燥することができるので、基板の破損や汚染およびウオータマークの発生を防止しつつ基板の自然酸化膜を除去することができる。

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形成された自然酸化膜を除去する酸化膜除去装置として構成されている。図１および図２に示されているように、本実施の形態に係る酸化膜除去装置１０は、酸化膜除去室（以下、除去室という。）１２を形成した筐体（以下、除去室筐体という。）１１を備えている。除去室筐体１１は上下面が閉塞した円筒形状の中空体に形成されており、除去室１２の表面は弗素樹脂のコーティング処理によって撥水性の良好な表面に構成されている。除去室筐体１１の側壁における正面部分にはウエハ搬入搬出口１３が開設されており、ウエハ搬入搬出口１３はウエハ１を除去室１２に対して搬入搬出し得るように構成されている。ウエハ搬入搬出口１３にはゲートバルブ１４が設置されており、ゲートバルブ１４はウエハ搬入搬出口１３を摺動を伴わずに開閉するように構成されている。なお、除去室筐体１１には不活性ガスを除去室１２に供給する不活性ガス供給装置４４が接続されているとともに、除去室１２を排気する排気装置４５が接続されている。

除去室筐体１１の中央部の下方には、回転数を低速領域から高速領域まで制御可能なモータ１５が垂直方向上向きに設置されており、モータ１５の出力軸１６には回転軸１８がカップリング１７によって連結されている。回転軸１８は除去室筐体１１の底壁を貫通して除去室１２に挿入されており、シール機構付き軸受装置１９によって回転自在に支承されている。回転軸１８の上端にはウエハ１を水平に保持する保持具２０が連結されている。保持具２０はウエハ１よりも若干大径の円盤形状に形成されており、上面に突設された複数本の把持ピン２１によってウエハ１を着脱自在に把持するように構成されている。保持具２０の下面における周辺部には切頭円錐筒形状のスカート２２が同心円に垂下されており、スカート２２はエッチング液等が回転軸１８の方向に侵入するのを防止するメカニカルシールを構成している。

除去室筐体１１の底壁における周辺部には、薬液としてのエッチング液および超純水を滴下する薬液ノズル（以下、単に、ノズルという。）２４が挿通されており、除去室筐体１１の底壁におけるノズル２４の周囲はシール装置２３によってシールされている。ノズル２４は滴下口２４ａが保持具２０の中心線上に配置するように構成されて、エッチング液および超純水をウエハ１の中心に滴下するようになっている。ノズル２４には給液配管２５の一端がそれぞれ接続されており、給液配管２５の他端には洗浄液としての弗酸等のエッチング液およびリンス液としての超純水を供給する薬液供給装置２６が接続されている。

除去室筐体１１の底壁の周辺部におけるノズル２４から１８０度離れた位置には、乾燥用ガスとしての水蒸気（スチーム）を吹き出すノズル（以下、スチームノズルという。）２７が挿通されており、スチームノズル２７はその吹出口２７ａが保持具２０の中心線上に位置するように構成されている。スチームノズル２７には給気管２８の一端が接続されており、給気管２８の他端には乾燥用ガスとしてのスチーム（Ｈ₂ Ｏ）を供給するスチーム供給装置２９が、上流側からスチーム供給弁３０およびフィルタ３１を介して接続されている。スチームノズル２７には温度センサ（図示せず）が設けられている。スチームノズル２７はその内面に耐薬品表面処理が施されている。

除去室筐体１１の底壁におけるスチームノズル２７の位置には、スチームを排気する排気ダクト３２が挿通されており、スチームノズル２７は排気ダクト３２の中空部の中心線上に敷設されている。排気ダクト３２はエルボパイプ形状に形成されており、排気ダクト３２の一端開口にはスチームを吸い込む吸込口３３が、スチームノズル２７の滴下口２４ａを取り囲むようにフード形状に形成されている。排気ダクト３２は吸込口３３およびスチームノズル２７の吹出口２７ａを水平面内で旋回させるアームを兼ねるように構成されている。すなわち、排気ダクト３２は除去室筐体１１の底壁を貫通して除去室１２に挿入されて、シール機構付き軸受装置３４によって回転自在に支承されており、旋回駆動装置３５によって旋回されるように構成されている。排気ダクト３２には排気配管３６の一端が接続されており、排気配管３６の他端には排気装置３７が、スチームを冷却して水分を捕捉するトラップ３８を介して接続されている。トラップ３８には回収タンク３９がドレン弁４０を介して接続されている。排気ダクト３２の筒壁の内部にはヒータ４１（図３参照）が敷設されており、排気ダクト３２の中空部の表面は弗素樹脂のコーティング処理によって耐薬品性で撥水性の良好な表面に構成されている。

以下、前記構成に係る酸化膜除去装置１０を使用したＩＣの製造方法における酸化膜除去工程を説明する。

処理すべきウエハ１が酸化膜除去装置１０に搬送されて来ると、ウエハ搬入搬出口１３がゲートバルブ１４によって開放される。次いで、ウエハ１がウエハ移載装置（図示せず）によって除去室１２にウエハ搬入搬出口１３を通じて搬入され、保持具２０へ移載される。保持具２０に移載されたウエハ１は把持ピン２１によって把持される。ウエハ１が保持されると、ウエハ搬入搬出口１３がゲートバルブ１４によって閉じられる。

次いで、保持具２０によって保持されたウエハ１がモータ１５によって回転される。続いて、除去室１２にはエッチング液が薬液供給装置２６から給液配管２５を通じてノズル２４に供給され、ノズル２４の滴下口２４ａからウエハ１の中心に滴下される。この際、排気ダクト３２は図２に実線で示された位置に退避されている。ウエハ１の中心に滴下されたエッチング液は、回転するウエハ１の遠心力によって周辺部に均一に拡散することにより、ウエハ１の表面に全体的に均一に接触するので、ウエハ１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エッチングして除去する。ウエハ１によって振り切られた余分のエッチング液は除去室１２の底部によって回収される。予め、設定された時間が経過すると、エッチング液の供給が停止される。次いで、リンス液としての超純水が薬液供給装置２６から給液配管２５を通じてノズル２４に供給され、ノズル２４の滴下口２４ａからウエハ１の中心に滴下される。ウエハ１の中心に滴下された超純水は、回転するウエハ１の遠心力によって周辺部に拡散することにより、ウエハ１に残ったエッチング液を洗い流す。

リンス後に、除去室１２にはスチーム４２（図３参照）がスチーム供給装置２９から給気管２８を通じてスチームノズル２７にそれぞれ供給され、スチームノズル２７の吹出口２７ａからウエハ１に吹き付けられるとともに、排気ダクト３２が排気装置３７により排気配管３６を通じて排気されることにより、スチーム４２が吸込口３３から吸い込まれて排気される。ウエハ１に接触したスチーム４２はウエハ１の表面に残ったリンス液としての超純水を加熱して気化させることにより、ウエハ１を乾燥させる。スチーム４２としては、超純水を加熱した２００℃前後の高温スチームが使用される。但し、好ましくは２００℃前後であるが、１００℃以上であればよい。

このとき、図３に示されているように、スチームノズル２７の吹出口２７ａからウエハ１の表面に吹き付けられたスチーム４２は、ウエハ１の上面において鋭角に反射して排気ダクト３２の吸込口３３に直ちに吸い込まれるために、液化することなくスチーム状態（ガス状態）のままで吸い込まれる。つまり、ウエハ１を乾燥させたスチーム４２が液化して水滴となり、この水滴がウエハ１に再付着することによってウオータマークの原因になる現象が発生するのを未然に防止することができる。

また、排気ダクト３２がヒータ４１によって２００℃前後に加熱されているので、排気ダクト３２を流通するスチーム４２は水滴とならずにガス状態のままで排気されて行く。しかも、排気ダクト３２の中空部の表面は弗素樹脂のコーティング処理によって撥水性の良好な表面に構成されているので、スチーム４２は排気ダクト３２の中空部に付着したり停滞することなく、スチーム状態のままで適正に流下して行く。排気ダクト３２の加熱温度は超純水を加熱した２００℃前後の高温スチームを維持することができる温度が好ましいが、１００℃以上であればよい。

ちなみに、ガス状態のままで排気配管３６に排気されたスチーム４２は、トラップ３８において冷却されて凝縮されることにより、液体の形で回収される。この廃液にはエッチング液の成分が含まれるので、回収タンク３９によって回収して廃棄処分することが好ましい。トラップ３８におけるスチームの冷却は、自然空冷や冷却ファンを使用した強制空冷、工場給水を使用した水冷、ペルチェ素子を使用した固体冷却等によって実施することができる。また、スチーム４２を排気する排気装置３７としては、エッチング液に対して耐蝕性を有し、かつ、水分を含んだガスを排気することができる弗素樹脂製のダイアフラムを使用したダイアフラムポンプを使用することが望ましい。

以上のスチームの吹き付けステップおよび排気ステップに際して、スチームノズル２７および排気ダクト３２は共に旋回駆動装置３５によって旋回される。スチームノズル２７の吹出口２７ａから吹き出されたスチーム４２は、ウエハ１が回転されていることとあいまってウエハ１の表面に全体的に均一に接触するので、ウエハ１の表面は均一に乾燥される。この際、ウエハ１はスチーム４２による気化力によって乾燥されるので、ウエハ１は高速で回転させる必要はなく、スチーム４２がウエハ１に均一に吹き付けられる程度の低速で回転させればよい。乾燥後、必要に応じて処理室１２内の雰囲気を不活性ガス（例えば、窒素ガス）により置換する。

その後、ウエハ搬入搬出口１３がゲートバルブ１４によって開放される。続いて、保持具２０に保持された自然酸化膜除去および乾燥済みのウエハ１がウエハ移載装置によってピックアップされて、ウエハ搬入搬出口１３を通じて搬出される。

以降、前述した作動が繰り返されることにより、ウエハ１について自然酸化膜除去工程が一枚ずつ実施されて行く。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) ウエハを低速回転で乾燥させることにより、ウエハ上に付着したエッチング液の遠心力が小さくなるために、ウエハから飛び出した水滴の除去室の壁面からの跳ね返りを低減することができる。その結果、除去室のミストの浮遊を抑制することができるので、ウエハへの再付着を防止することができ、ウオータマークの発生を防止することができる。

2) ウエハを低速で回転させることにより、シールリング等の摩耗を低減することができるので、高速で回転させるスピン乾燥に比べて、メンテナンスサイクル（シールリングの交換サイクル）時間を延長することができる。

3) ウエハを低速で回転させることにより、回転機構部からの発塵量を低減することができ、また、シール構造を簡単化することができる。

4) ウエハを低速で回転させることにより、静電気の発生を抑制することができるので、ウエハの表面にパーティクルが付着するのを防止することができる。

5) ウエハを低速で回転させることにより、高速回転させるスピン乾燥に比べてウエハを保持する保持具の構造を簡単化することができる。

6) ウエハを低速で回転させることにより、ウエハの破損やチッピングの発生を防止することができるので、歩留りやスループットを向上させることができる。

7) 乾燥ステップに際して、高温のスチームをウエハに吹き付けることにより、ウエハの乾燥と同時にウエハに付着した有機物をスチームの熱によって分解させて除去することができる。

8) 乾燥ステップに際して、高温のスチームをウエハに吹き付けることにより、トレンチやコンタクトホール等の微細な凹部に付着した水分も、スチームの熱によって気化させて除去することができる。

9) 洗浄中および乾燥中にウエハを回転させることにより、エッチング液やリンス液およびスチームをウエハにより一層均一に接触させることができるので、ウエハをウオータマーク等のむらを発生することなく、より一層均一に洗浄および乾燥することができる。

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、スチームノズルを排気ダクト内に敷設するに限らず、図４に示されているように、スチームノズル２７Ａと排気ダクト３２Ａとを別々に配管し、スチームノズル２７Ａの吹出口２７ａと排気ダクト３２Ａの吸込口３３Ａとをウエハ１の中心線に対して左右対称形に配置してもよい。また、ヒータ４１Ａをスチームノズル２７Ａに敷設してもよい。

図５、図６および図７は本発明の第二の実施の形態を示している。

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型拡散・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。本実施の形態に係るバッチ式ＣＶＤ装置５０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５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８１側が後側、ボートエレベータ１００側が左側、その反対側であるシールキャップ１０３側が右側とする。

図５および図６に示されているように、バッチ式ＣＶＤ装置５０は大気圧以上の圧力（以下、正圧という。）を維持可能なフロント筐体５１を備えており、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２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２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の間でポッド２を搬送するように構成されている。

フロント筐体５１の背面壁にはポッドオープナ室６０を形成する筐体（以下、ポッドオープナ筐体という。）６１が隣接して設置されており、ポッドオープナ室６０の背面壁にはウエハ搬入搬出口７３を開閉するゲートバルブ６２が設置されている。ポッドオープナ筐体６１の側壁にはポッドオープナ室６０へ窒素（Ｎ₂ ）ガスを給気するためのガス供給管６３と、ポッドオープナ室６０を負圧に排気するための排気管６４とがそれぞれ接続されている。なお、窒素ガスの供給はガス供給管６３による供給を設けず、ゲートバルブ６２の開放により移載室内に充満された窒素ガスが流れ込むようにすることとしてもよいし、排気管６４を設けず、ポッド２とポッドオープナ室筐体の隙間から排気するように構成しもよい。ポッドオープナ筐体６１の正面壁にはウエハ搬入搬出口６５が開設されており、ポッドオープナ筐体６１の正面のウエハ搬入搬出口６５の下端辺にはポッド２を載置する載置台６６が水平に突設されている。ポッドオープナ室６０の内部には載置台６６に載置されたポッド２のキャップを着脱するキャップ着脱機構６７が設置されており、載置台６６に載置されたポッド２のキャップをキャップ着脱機構６７によって着脱することにより、ポッド２のウエハ出し入れ口を開閉するようになっている。

ポッドオープナ筐体６１の背面壁には、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耐圧筐体７１が連設されており、ウエハ移載室７２が耐圧筐体（以下、移載室筐体という。）７１によって形成されている。ウエハ移載室７２にはウエハ搬入搬出口７３が開設されており、ウエハ搬入搬出口７３はゲートバルブ６２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７２には負圧下でウエハ１を移載するウエハ移載装置７４が水平に設置されており、ウエハ移載装置７４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７２および待機室８２に侵入するのを防止するために、ウエハ移載装置７４の駆動部であるモータ７５はウエハ移載室７２の底壁の外部に設置されている。移載室筐体７１の側壁にはウエハ移載室７２を負圧に排気するための排気管７６が接続されている。ウエハ移載室７２には圧力調整装置および圧力センサ（図示せず）が接続されており、圧力調整装置は、圧力センサの検出に基づいてウエハ移載室７２の圧力を調整するように構成されている。

ウエハ移載室７２のウエハ移載装置７４と反対側には、基板仮置き具としての一対のストッカ７７Ａ、７７Ｂが前後に並べられて設置されている。両ストッカ７７Ａ、７７Ｂは後記するボートと同様な構造に構成されており、ボートが保持可能な最大枚数以上の枚数のウエハ１を保持可能なように構成されている。ウエハ移載室７２の前側ストッカ７７Ａと後側ストッカ７７Ｂとの間には、遮蔽手段としての遮蔽板７８が垂直に設置されており、遮蔽板７８は前側ストッカ７７Ａと後側ストッカ７７Ｂ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７７Ａおよび後側ストッカ７７Ｂのウエハ移載装置７４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７９Ａと後側ガス吹出管７９Ｂとが設置されており、前側ガス吹出管７９Ａおよび後側ガス吹出管７９Ｂは前側ストッカ７７Ａおよび後側ストッカ７７Ｂ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。

図５に示されているように、移載室筐体７１の後側には負圧を維持可能な気密性能を有する耐圧筐体８１が隣接して設置されており、この耐圧筐体８１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８２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（以下、待機室筐体という。）８１の前面壁および移載室筐体７１の背面壁にはウエハ搬入搬出口８３およびウエハ搬入搬出口８０がそれぞれ開設されており、これらのウエハ搬入搬出口８３、８０はゲートバルブ８４によって開閉されるように構成されている。待機室筐体８１の一対の側壁には待機室８２へ窒素（Ｎ₂ ）ガスを給気するためのガス供給管８５と、待機室８２を負圧に排気するための排気管８６とがそれぞれ接続されている。

図６および図７に示されているように、待機室８２の天井壁にはボート搬入搬出口８７が大きく開設されており、ボート搬入搬出口８７は仕切弁としてのシャッタ８８によって開閉されるように構成されている。待機室筐体８１の上に構築された筐体８９の内部にはヒータユニット９０が垂直方向に設置されており、ヒータユニット９０の内部には処理室９１を形成するプロセスチューブ９２が設置されている。プロセスチューブ９２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９３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９４とを備えており、アウタチューブ９３がインナチューブ９４に同心円に被せられている。アウタチューブ９３とインナチューブ９４との間には環状の排気路９５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９２は待機室筐体８１の天井壁の上にマニホールド９６を介して支持されており、マニホールド９６はボート搬入搬出口８７に同心円に配置されている。マニホールド９６には処理室９１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９７と、プロセスチューブ９２の内部を排気するための排気管９８とがそれぞれ接続されており、排気管９８は排気路９５に連通するようになっている。なお、プロセスチューブ９２には熱電対９９が挿入されており、熱電対９９の側温によってヒータユニット９０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８２にはボートを昇降させるためのボートエレベータ１００が設置されており、ボートエレベータ１００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１００の昇降台１０１の側面にはアーム１０２が水平に突設されており、アーム１０２の先端にはシールキャップ１０３が水平に据え付けられている。シールキャップ１０３はプロセスチューブ９２の炉口になる待機室筐体８１のボート搬入搬出口８７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１０４を垂直に支持するように構成されている。ボート１０４は複数枚（例えば、２５枚、５０枚、１００枚、１２５枚、１５０枚ずつ等）のウエハ１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１００によるシールキャップ１０３の昇降に伴ってプロセスチューブ９２の処理室９１に対して搬入搬出するように構成されている。ボート１０４はシールキャップ１０３に設置されたロータリーアクチュエータ１０５によって回転されるように構成されている。

図５に示されているように、移載室筐体７１の右側には酸化膜除去装置１０Ａが設置されている。移載室筐体７１の右側壁にはウエハ搬入搬出口１３Ａが開設されており、ウエハ搬入搬出口１３Ａはウエハ１をウエハ移載室７２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７１の右脇には酸化膜除去装置１０Ａの除去室筐体１１Ａが隣接して設置されており、除去室筐体１１Ａの左側壁にはウエハ搬入搬出口１３が開設されている。ウエハ搬入搬出口１３Ａ、１３はゲートバルブ１４によって開閉されるようになっている。本実施の形態に係る酸化膜除去装置１０Ａが前記実施の形態に係る酸化膜除去装置１０と異なる点は、除去室筐体１１Ａが略立方体形状に形成されている点である。

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２に収納された二十五枚以内のウエハ１をバッチ処理（一括処理）する場合について説明する。

成膜すべきウエハ１は二十五枚以内がポッド２に収納された状態で、バッチ式ＣＶＤ装置５０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２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。

ウエハ１が収納されたポッド２は載置台６６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６０には窒素ガスがガス供給管６３によって供給されるとともに、排気管６４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６０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２のキャップがキャップ着脱機構６７によって取り外され、ポッド２のウエハ出し入れ口が開放される。窒素ガスがポッド２のウエハ出し入れ口にポッドオープナ室６０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２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２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７３がゲートバルブ６２によって開放される。この際、ウエハ移載室７２には窒素ガスが充満（窒素ガスパージ）されている。

ポッド２が開放されると、ウエハ１はポッド２からウエハ移載装置７４によってウエハ搬入搬出口７３を通してピックアップされ、ウエハ移載室７２に搬入される。ウエハ移載室７２に搬入されたウエハ１は、ウエハ移載室７２の一方のストッカである前側ストッカ７７Ａへウエハ移載装置７４によって移載される。ポッド２の全てのウエハ１が前側ストッカ７７Ａ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７３がゲートバルブ６２によって閉じられる。ウエハ搬入搬出口７３が閉じられると、ポッドオープナ室６０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２は載置台６６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。

次いで、ウエハ搬入搬出口１３Ａ、１３がゲートバルブ１４によって開放される。続いて、前側ストッカ７７Ａに装填されたウエハ１がウエハ移載装置７４によってピックアップされて、酸化膜除去装置１０Ａの除去室１２Ａにウエハ搬入搬出口１３Ａ、１３を通じて搬入され、保持具２０へ移載される。保持具２０に移載されたウエハ１は保持具２０によって保持される。ウエハ１が保持されると、ウエハ搬入搬出口１３Ａ、１３がゲートバルブ１４によって閉じられる。

その後、酸化膜除去装置１０Ａにおいて、ウエハ１の酸化膜除去ステップ（洗浄ステップ、リンスステップおよび乾燥ステップ）が、前記実施の形態と同様に実施される。ウエハ１の自然酸化膜除去ステップが終了すると、ウエハ搬入搬出口１３Ａ、１３がゲートバルブ１４によって開放される。続いて、保持具２０に保持された自然酸化膜除去済みのウエハ１がウエハ移載装置７４によってピックアップされて、ウエハ移載室７２にウエハ搬入搬出口１３Ａ、１３を通じて搬入され、前側ストッカ７７Ａに移載される。ウエハ１の移載が完了すると、ウエハ搬入搬出口１３Ａ、１３がゲートバルブ１４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７７Ａの全てのウエハ１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７７Ａの全てのウエハ１について完了される。

自然酸化膜除去ステップが前側ストッカ７７Ａの全てのウエハ１について完了すると、ウエハ移載室７２は排気管７６によって真空引きされることにより、ウエハ移載室７２の圧力が待機室８２の圧力と等しく減圧される。この際、ウエハ移載室７２の容積は待機室８２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７２が待機室８２と等しく減圧されると、ウエハ搬入搬出口８０、８３がゲートバルブ８４によって開放される。

続いて、前側ストッカ７７Ａに装填された自然酸化膜除去済みのウエハ１が、ウエハ移載装置７４によってピックアップされて、待機室８２にウエハ搬入搬出口８０、８３を通じて搬入され、待機室８２のボート１０４へ移載される。

以降、ウエハ１の前側ストッカ７７Ａからボート１０４へのウエハ移載装置７４による移載作業が繰り返される。この間、ウエハ移載室７２および待機室８２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１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８７がシャッタ８８によって閉鎖されることにより、プロセスチューブ９２の高温雰囲気が待機室８２に流入することは防止されている。したがって、移載途中のウエハ１および移載されたウエハ１が高温雰囲気に晒されることはなく、ウエハ１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７７Ａに装填された全てのウエハ１がボート１０４へ装填されると、ボート搬入搬出口８７がシャッタ８８によって開放される。続いて、シールキャップ１０３がボートエレベータ１００の昇降台１０１によって上昇されて、図７に想像線で示されているように、シールキャップ１０３に支持されたボート１０４がプロセスチューブ９２の処理室９１に搬入（ボートローディング）される。ボート１０４が上限に達すると、ボート１０４を支持したシールキャップ１０３の上面の周辺部がボート搬入搬出口８７をシール状態に閉塞するため、処理室９１は気密に閉じられた状態になる。このボート１０４の処理室９１への搬入に際して、待機室８２は負圧に維持されているため、ボート１０４の処理室９１への搬入に伴って外部の酸素や水分が処理室９１に侵入することは確実に防止される。また、前側ストッカ７７Ａのウエハ１をボート１０４に装填した後に、待機室８２を真空引きしたり窒素ガスパージしたりせずに、ボート１０４を処理室９１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９２の処理室９１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９８によって排気され、ヒータユニット９０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９７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１に形成される。

翻って、前側ストッカ７７Ａに装填された全てのウエハ１がボート１０４へ装填されると、ウエハ搬入搬出口８３、８０がゲートバルブ８４によって閉鎖されて、ウエハ移載室７２がガス吹出管７９Ａ、７９Ｂによって窒素ガスパージされる。一方、次の（二番目の）バッチのウエハ１が収納されたポッド２は、載置台６６の上へポッド搬送装置５７により搬送されて載置される。ポッドオープナ室６０は窒素ガスがガス供給管６３によって供給されるとともに排気管６４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２のキャップがキャップ着脱機構６７によって取り外され、ポッド２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２のウエハ出し入れ口にポッドオープナ室６０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２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、ウエハ搬入搬出口７３がゲートバルブ６２によって開放される。この際、ウエハ移載室７２には窒素ガスが充満（窒素ガスパージ）されている。

ポッド２が開放されると、ウエハ１はポッド２からウエハ移載装置７４によってウエハ搬入搬出口７３を通してピックアップされ、ウエハ移載室７２に搬入される。ウエハ移載室７２に搬入されたウエハ１はウエハ移載室７２の後側ストッカ７７Ｂへウエハ移載装置７４によって移載される。ポッド２の全てのウエハ１が後側ストッカ７７Ｂへ移載されて装填されると、ウエハ搬入搬出口７３がゲートバルブ６２によって閉じられる。ウエハ搬入搬出口７３が閉じられると、ポッドオープナ室６０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２は載置台６６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。

そして、ウエハ搬入搬出口７３がゲートバルブ６２によって閉じられると、ウエハ搬入搬出口１３Ａ、１３がゲートバルブ１４によって開放され、後側ストッカ７７Ｂに装填されたウエハ１がウエハ移載装置７４によってピックアップされて、除去室１２にウエハ搬入搬出口１３Ａ、１３を通じて搬入され、保持具２０へ移載される。

以降、前側ストッカ７７Ａのウエハ１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７７Ｂの全てのウエハ１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７７Ｂの全てのウエハ１について実施される。この次のバッチのポッド２に対するウエハ１群の後側ストッカ７７Ｂへの装填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１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６および図７に示されているように、ボート１０４がボートエレベータ１００によって下降されることにより、処理済みウエハ１を保持したボート１０４が待機室８２に搬出（ボートアンローディング）される。

ボート１０４が待機室８２に排出されると、ボート搬入搬出口８７がシャッタ８８によって閉鎖され、ウエハ搬入搬出口８３、８０がゲートバルブ８４によって開放される。続いて、搬出されたボート１０４の処理済みウエハ１がウエハ移載装置７４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７２に搬入され、前側ストッカ７７Ａへ装填される。ボート１０４の全ての処理済みウエハ１が前側ストッカ７７Ａへウエハ移載装置７４によって装填されると、続いて、後側ストッカ７７Ｂに予め装填された次のバッチのウエハ１が、ボート１０４にウエハ移載装置７４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８２を窒素ガスパージせずに、処理室９１から待機室８２に搬出された処理済みウエハ１を待機室８２と同圧に減圧されたウエハ移載室７２へ待機室８２に搬出された直後に移送して前側ストッカ７７Ａに装填し、続いて、次のバッチのウエハ１をウエハ移載室７２の後側ストッカ７７Ｂから待機室８２のボート１０４に装填すると、大きな容量を有する待機室８２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７７Ｂに装填された次のバッチのウエハ１がボート１０４へ全て装填されると、ボート搬入搬出口８７がシャッタ８８によって開放される。続いて、シールキャップ１０３がボートエレベータ１００の昇降台１０１によって上昇されて、シールキャップ１０３に支持されたボート１０４がプロセスチューブ９２の処理室９１に搬入される。ボート１０４が上限に達すると、ボート１０４を支持したシールキャップ１０３の上面の周辺部がボート搬入搬出口８７をシール状態に閉塞するために、プロセスチューブ９２の処理室９１は気密に閉じられた状態になる。このボート１０４の処理室９１への搬入に際しても、待機室８２は負圧に維持されているために、ボート１０４の処理室９１への搬入に伴って外部の酸素や水分が処理室９１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７７Ｂのウエハ１をボート１０４に装填した後に、待機室８２を真空引きしたり窒素ガスパージしたりせずに、ボート１０４を処理室９１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、前回の（一番目の）バッチのウエハ１に対する場合と同様にして、プロセスチューブ９２の処理室９１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９８によって排気され、ヒータユニット９０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９７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１に対する処理条件に対応する所望の膜がウエハ１に形成される。

他方、後側ストッカ７７Ｂに装填された全てのウエハ１がボート１０４へ装填されると、ウエハ搬入搬出口８０、８３がゲートバルブ８４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７７Ａに装填された処理済みウエハ１に前側ガス吹出管７９Ａ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７７Ａに装填された高温のウエハ１はきわめて効果的に強制冷却される。前側ストッカ７７Ａに装填された処理済みウエハ１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１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１の強制冷却ステップは次の（二番目の）バッチのウエハ１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５０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７７Ａに装填された処理済みウエハ１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２に収納可能な温度（例えば、８０℃以下）に降温したところで、ウエハ搬入搬出口７３がゲートバルブ６２によって開放される。このとき、ウエハ移載室７２およびポッドオープナ室６０は窒素ガスパージされている。続いて、載置台６６に載置された空のポッド２のキャップがキャップ着脱機構６７によって取り外され、ポッド２のウエハ出し入れ口が開放される。空のポッド２が開放されると、窒素ガスがポッド２のウエハ出し入れ口にポッドオープナ室６０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２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７７Ａの処理済みのウエハ１が載置台６６の空のポッド２にウエハ移載装置７４によって収納される。この際、処理済みウエハ１はポッド２に収納可能な温度に降温されているため、ポッド２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１をポッド２に安全に収納することができる。

前側ストッカ７７Ａに装填された処理済みウエハ１がポッド２に全て収納されると、ポッド２はキャップ着脱機構６７によってキャップを装着された後に、載置台６６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６５はキャップ着脱機構６７によって閉じられた状態になっている。処理済みウエハ１を収納したポッド２が載置台６６から搬送されると、次の（三番目の）バッチのポッド２が載置台６６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１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１を収納したポッド２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１の空のポッド２への収納作業は、後続のバッチのウエハ１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１が例えば２５枚ずつ、バッチ式ＣＶＤ装置５０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、前記実施の形態に加えて、次の効果が得られる。

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、ウエハへの自然酸化膜を低減することができたり、不純物が再付着することを低減することができる。したがって、良好な処理を確保することができる。例えば、高品質な容量膜の形成や容量絶縁膜の耐圧劣化の抑制等が可能となる。

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。

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酸化膜除去装置を示す正面断面図である。 その平面断面図である。 主要部の拡大断面図である。 主要部の他の実施の形態を示す拡大断面図である。 本発明の第二の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５のVII-VII 線に沿う断面図である。

符号の説明

１…ウエハ（基板）、２…ポッド（ウエハキャリア）、１０、１０Ａ…酸化膜除去装置（基板処理装置）、１１、１１Ａ…除去室筐体、１２、１２Ａ…酸化膜除去室（処理室）、１３、１３Ａ…ウエハ搬入搬出口、１４…ゲートバルブ、１５…モータ、１６…出力軸、１７…カップリング、１８…回転軸、１９…シール機構付き軸受装置、２０…保持具、２１…把持ピン、２２…スカート、２３…シール装置、２４…ノズル（薬液ノズル）、２４ａ…滴下口、２５…給液配管、２６…薬液供給装置、２７、２７Ａ…スチームノズル（乾燥用ガスノズル）、２７ａ…吹出口、２８…給気管、２９…スチーム供給装置、３０…スチーム供給弁、３１…フィルタ、３２、３２Ａ…排気ダクト、３３、３３Ａ…吸込口、３４…シール機構付き軸受装置、３５…旋回駆動装置、３６…排気配管、３７…排気装置、３８…トラップ、３９…回収タンク、４０…ドレン弁、４１、４１Ａ…ヒータ、４２…スチーム（乾燥用ガス）、４４…不活性ガス供給装置、４５…排気装置、５０…バッチ式ＣＶＤ装置（基板処理装置）、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…ポッドオープナ室、６１…ポッドオープナ筐体（耐圧筐体）、６２…ゲートバルブ、６３…ガス供給管、６４…排気管、６５…ウエハ搬入搬出口、６６…載置台、６７…キャップ着脱機構、７１…移載室筐体（耐圧筐体）、７２…ウエハ移載室、７３…ウエハ搬入搬出口、７４…ウエハ移載装置、７５…モータ、７６…排気管、７７Ａ、７７Ｂ…ストッカ（基板保持具）、７８…遮蔽板（遮蔽手段）、７９Ａ、７９Ｂ…ガス吹出管（ガス吹出手段）、８０…ウエハ搬入搬出口、８１…待機室筐体（耐圧筐体）、８２…待機室（予備室）、８３…ウエハ搬入搬出口、８４…ゲートバルブ、８５…ガス供給管、８６…排気管、８７…ボート搬入搬出口、８８…シャッタ、８９…筐体、９０…ヒータユニット、９１…処理室、９２…プロセスチューブ、９３…アウタチューブ、９４…インナチューブ、９５…排気路、９６…マニホールド、９７…ガス導入管、９８…排気管、９９…熱電対、１００…ボートエレベータ、１０１…昇降台、１０２…アーム、１０３…シールキャップ、１０４…ボート（基板保持具）、１０５…ロータリーアクチュエータ。

Claims (1)

1. 基板を保持具によって保持して処理する処理室と、前記保持具に保持された前記基板に乾燥用ガスを吹き付けるノズルと、前記基板に吹き付けられた前記乾燥用ガスの大部分を排気する排気ダクトとを備えていることを特徴とする基板処理装置。

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