JP2007088177A - Substrate processing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板処理装置に係り、特に処理室の下方の待機室をN2(窒素)等の不活性雰囲気から大気に戻すために、待機室に清浄な大気を供給する大気置換機構を備えた基板処理装置に関するものである。 The present invention relates to a substrate processing apparatus, and in particular, includes an air replacement mechanism that supplies clean air to the standby chamber in order to return the standby chamber below the processing chamber from the inert atmosphere such as N 2 (nitrogen) to the atmosphere. The present invention relates to a substrate processing apparatus.
一般に、半導体デバイスの製造工程における熱拡散工程や成膜工程にて使用される基板処理装置として、無塵化及び省スペース化等を図ることができる縦形拡散・CVD装置が用いられている。 In general, a vertical diffusion / CVD apparatus capable of reducing dust and space is used as a substrate processing apparatus used in a thermal diffusion process and a film formation process in a semiconductor device manufacturing process.
この縦形拡散・CVD装置にあっては、図5に示すように、円筒状の処理容器を囲んで設けられたヒーター及び断熱材等からなる処理炉202が、ほぼ矩形状の筐体111内の上部に垂直に設けられている。この筐体111内の処理炉202の下部には、被処理体である多数の半導体ウエハを載置したボート217を待機させる待機空間として、ロードロック室141が設けられており、このボート217をボートエレベータのごとき昇降手段により熱処理炉内へ搬出入し得るようになっている。
In this vertical diffusion / CVD apparatus, as shown in FIG. 5, a
また上記ロードロック室141とポッド室(図2のポッド室109参照)との間に移載室124を有する。ポッド室は、ウエハが装填されたポッド(図2のポッド110参照)を授受し、且つ、一時保持する為のポッド棚(図3のポッド棚105参照)等を備えた構造となっている。移載室124は、ポッド室内のポッドとロードロック室141内のボート217との間でウエハを移載するウエハ移載機構125を有する。また移載室124には、ケミカルフィルタ136及びガスフィルタ137を具備する移載室クリーンユニット134を通して、クリーンルーム内の雰囲気(大気)が導入される構成となっている。
Further, a
そして、移載室124とロードロック室141との間、およびロードロック室141と処理室201(処理炉202)との間は、それぞれゲートバルブ(仕切弁)143、147で気密に仕切られて接続されている。
The
ウエハが洗浄空気と接触することを可能な限り制限するため、ロードロック室141を真空排気せずに、窒素ガスによりロードロック室141内の雰囲気を置換することが行われている。
In order to limit the contact of the wafer with cleaning air as much as possible, the atmosphere in the
例えば、特開2003−92329号公報(特許文献1)では、ロードロック室141を形作る耐圧筐体140の底壁に、ロードロック室141を大気圧未満に排気するための排気管と、ロードロック室141へ窒素(N2)ガスを給気するための給気管とを接続し、ロードロックされた状態で、ロードロック室141を排気管によって真空に排気し、続いて、窒素ガスを給気管を通じて供給することにより、内部の酸素や水分を真空排気及び窒素ガスパージにより除去している。
ところで、上記ロードロック室141は、ウエハの搬入搬出時には一旦大気に戻される。すなわち、処理室201でウエハの処理を行うために、ウエハ移載機構125を介してウエハをポッド室のポッドからボート217に搬送するが、その際、ゲートバルブ143を解放するために、ロードロック室141は一旦大気に戻される。
By the way, the
ウエハ搬送後、ロードロック室141のゲートバルブ143を閉じ、真空排気装置により真空排気を行うと同時に、窒素(N2)ガスを導入し、ロードロック室141の雰囲気置換を行う。これにより酸素や水分等の濃度を低減した後、炉口ゲートバルブ147を開いて、ボート217と共にウエハを処理室201内に搬送する。N2置換ゆえに酸素濃度は比較的短時間で1ppm以下となる。
After the wafer is transferred, the
処理炉202で処理されたウエハを処理室201よりロードロック室141中に取り出した後、上記N2雰囲気下(酸素濃度1ppm以下)にあるロードロック室141を大気状態(酸素濃度18%程度)に戻す。その際、従来はロードロック室141のゲートバルブ(通称LGV)143を開くことで、移載室124内の雰囲気(酸素)をロードロック室141に取り込み、酸素を供給していた。
After the wafer processed in the
しかしながら、この大気置換機構の下では、移載室124に設置されたクリーンユニット134を通した大気が、ロードロック室141内に取り込まれる。つまり、クリーンユニット134の上流側(一次側)のケミカルフィルタ136によって酸系/アルカリ系/有機系のガス成分が除去され、次いで、クリーンユニット134に内蔵されたテフロンフィルタから成るガスフィルタ137によって粉塵(パーティクル)が除去された清浄な大気(酸素)が、移載室124を通過した後にロードロック室141内に取り込まれる。
However, under this atmosphere replacement mechanism, the atmosphere through the
ところが、移載室124内には、グリースを塗布されたボールネジ/リニアシャフトといった直動軸を搭載した搬送系ユニットが設置されており、また有機系のガスを発生させる部品(接着剤付きパッキン、各種ケーブル保護用ビニール、その他)が存在し、これらからの発塵により移載室124内の雰囲気が汚染される。従って、この汚染された移載室124内の雰囲気をロードロック室141内に取り込むと、これによりロードロック室141内における雰囲気やウエハも汚染される。
However, in the
また移載室124内もN2雰囲気下に管理するようにした装置では、移載室124内をいったん大気に復帰させた後、移載室124から大気(酸素)をロードロック室141内に取り込むことは、移載室124の雰囲気を一度大気雰囲気に戻す必要があり、ポッドの搬入から搬出までの時間が長くなる、いわゆる「タクト延伸」となる、という課題もあった。
In the apparatus in which the inside of the
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、汚染された移載室の雰囲気を待機室内に取り込むことを回避し、且つ、タクト延伸とならずに、清浄な雰囲気(大気)をロードロック室内に取り込むことのできる大気置換機構を備えた基板処理装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, avoid taking a contaminated transfer chamber atmosphere into the standby chamber, and load lock a clean atmosphere (atmosphere) without tact extension. An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus provided with an atmospheric substitution mechanism that can be taken into a room.
本発明に係る基板処理装置は、基板処理装置における基板を処理する処理室と、該処理室の下方に配置される待機室と、該待機室にゲートバルブを介して隣接し前記基板が搬送される移載室と、前記待機室に前記基板処理装置外から大気を導入する導入路と、該導入路内に少なくとも有機系ガス、および/ないし酸性ガス、および/ないしアルカリ性ガス除去フィルタと除塵フィルタとを備えることを特徴とする。 A substrate processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber for processing a substrate in the substrate processing apparatus, a standby chamber disposed below the processing chamber, and the standby chamber being adjacent to the standby chamber via a gate valve to transfer the substrate. A transfer chamber, an introduction path for introducing air into the standby chamber from outside the substrate processing apparatus, and at least an organic gas and / or an acid gas and / or an alkaline gas removal filter and a dust filter in the introduction path. It is characterized by providing.
本発明の基板処理装置は、次のような態様を含む。 The substrate processing apparatus of the present invention includes the following aspects.
(1)N2雰囲気下にあるロードロック室内を大気状態(酸素濃度18%もしくは所定の酸素濃度レベル状態)に戻すための大気導入経路として、酸系/アルカリ系/有機系のガス体除去を目的としたケミカルフィルタと、粉塵(パーティクル)除去を目的としたガスフィルタを備えた供給系配管設備を設置する。
(1) Acid / alkaline / organic gas body removal as an air introduction path for returning the load lock chamber under the N 2 atmosphere to the atmospheric state (
(2)上記供給系配管設備を通して、大気もしくはドライエアを、待機室、つまりロードロック室(待機室)もしくはウエーハが存在する空間(待機空間)に供給する。 (2) Air or dry air is supplied to the standby chamber, that is, the load lock chamber (standby chamber) or the space where the wafer exists (standby space) through the supply system piping facility.
(3)上記供給系配管設備を通して、大気もしくはドライエアを、ロードロック室(待機室)もしくはウエハが存在する空間(待機空間)に供給する際に、吸引方法(排気方法)として真空ポンプを利用する。 (3) A vacuum pump is used as a suction method (exhaust method) when air or dry air is supplied to the load lock chamber (standby chamber) or the space where the wafer exists (standby space) through the supply system piping facility. .
本発明によれば、基板処理装置外から導入路により大気を導入し、有機物除去フィルタと除塵フィルタを通して待機室に導くことにより、清浄な大気(酸素)を取り込んで、待機室をN2雰囲気(酸素濃度1ppm以下)から大気(酸素濃度18%程度)に戻すことが可能になる。 According to the present invention, the atmosphere is introduced from the outside of the substrate processing apparatus through the introduction path, and is guided to the standby chamber through the organic substance removal filter and the dust filter, so that clean atmosphere (oxygen) is taken in and the standby chamber is filled with the N 2 atmosphere ( It is possible to return from the oxygen concentration of 1 ppm or less to the atmosphere (oxygen concentration of about 18%).
また本発明によれば、移載室124内もN2雰囲気下に管理するようにした装置であっても、移載室124内をいったん大気に復帰させる必要なしに、移載室124から大気(酸素)をロードロック室141内に取り込むことができるので、タクト延伸となるのを避けることができる。
Further, according to the present invention, even if the
また、既存装置の標準構成を変えることなく、その用途に必要な部品を付け加えるだけで性能向上を図ることが可能になる。例えば、大気導入量を増やしたい場合は、分岐ポートを追加して、大気導入路を構成する配管を増加させることだけで達成することができる。また、大気に含まれる水分も除去したい場合は、ピュリファイヤのような活性炭等を充填した乾燥器を、大気導入路の配管途中に増設すればよい。 In addition, it is possible to improve the performance by simply adding parts necessary for the application without changing the standard configuration of the existing apparatus. For example, when it is desired to increase the air introduction amount, it can be achieved only by adding a branch port and increasing the number of pipes constituting the air introduction path. In addition, when it is desired to remove moisture contained in the atmosphere, a drier filled with activated carbon such as purifier may be added in the middle of the piping of the air introduction path.
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on the illustrated embodiments.
図1は本発明に係る縦型拡散・CVD装置の概略図であり、前提となる構造は、従来(図5)のものと基本的に同じである。すなわち、円筒状の処理容器を囲んで設けられたヒーター及び断熱材等からなる処理炉202が、ほぼ矩形状の筐体111内上部に垂直に設けられている。この筐体111内の処理炉202の下部には、被処理体である多数の半導体ウエハを載置したボート217を待機させる待機空間として、ロードロック室141が設けられており、このボート217をボートエレベータのごとき昇降手段により、熱処理炉202内へ搬出入し得るようになっている。また上記ロードロック室141に隣接する移載室124内には、図2に示すポッド室109内のポッド110とロードロック室141内のボート217との間でウエハを移載するウエハ移載機構125が設けられている。そして、移載室124とロードロック室141との間はゲートバルブ143を介して、またロードロック室141と処理室201(処理炉202)との間はゲートバルブ147を介して接続されている。
FIG. 1 is a schematic view of a vertical diffusion / CVD apparatus according to the present invention, and the presupposed structure is basically the same as that of the conventional (FIG. 5). That is, a
しかし、従来(図5)とは次のように異なっている。 However, it differs from the prior art (FIG. 5) as follows.
図1において、筐体111の上部には、処理炉202から筐体111の正面側に離れた位置にて大気導入口10が形成され、ここから分岐ポート11を経て、移載室124の導入口14まで大気導入ダクト12が配設されている。大気導入口10には、酸系/アルカリ系/有機系のガス体の除去を目的としたケミカルフィルタ10が設けてあり、これを通過したクリーンエア13は、大気導入ダクト12を経て、導入口14より移載室124へ導入される。移載室124の導入口14には、ガスフィルタ137のみを具備する移載室クリーンユニット134が設けてあり、そのガスフィルタ137を通して、クリーンルーム内の雰囲気(大気)が導入される構成となっている。
In FIG. 1, the atmosphere introduction port 10 is formed at a position away from the
このようにして上記大気導入口10からロードロック室141へと続く大気導入経路が構成されるが、このうち、ケミカルフィルタ10から移載室用クリーンユニット34までは、清浄なステンレス製のダクトにより接続して、清浄空気として送り込むようにしている。
In this way, an atmosphere introduction path is formed from the atmosphere introduction port 10 to the
一方、待機室たるロードロック室141に基板処理装置外から大気を導入するための導入路が、次のように構成されている。
On the other hand, the introduction path for introducing the atmosphere from the outside of the substrate processing apparatus to the
上記大気導入口10に設けた分岐ポート11に、ロードロック室141へ向かう大気導入配管15を設け、この大気導入配管15により、ロードロック室141を形成する耐圧筐体140の下部に設けた導入口18まで接続する。この大気導入配管15には、内面が清浄な配管、例えば内面が研磨されたステンレス製又はテフロン(登録商標)製の配管を用いる。また大気導入配管15の配管の仕方としては、大気導入配管15を、筐体111内の上部を通して筐体111の正面側から処理炉202より上方を越えて背面側にまで導き、更に筐体111内の背面壁に沿って耐圧筐体140の下部の導入口18まで導くように配置する。
The branch port 11 provided in the atmosphere introduction port 10 is provided with an
上記大気導入配管15の接続配管途中には、導入口18の近くにおいて、粉塵(パーティクル)除去を目的としたガスフィルタ30及び開閉弁17を介設する。この結果、上記大気導入口10からロードロック室141へ向かう大気導入路は、その途中に、少なくともケミカルフィルタ20から成る有機系ガス、または/ないし酸性ガス、もしくは/ないしアルカリ性ガス除去フィルタと、ガスフィルタ30から成る除塵フィルタとを備えることになる。なお、ロードロック室141を形成している耐圧筐体140の一端には、真空ポンプへ続く排気管145が接続されている。
A
上記ガスフィルタ30のメディア(捕集部材)には、ステンレス製、ニッケル製、テフロン(登録商標)製のメディアが使用できる。またガスフィルタ30の性能としては、熱置換にかかる時間を短くする上で、できるだけ流量の多くとれるものが好ましい。ロードロック室141の容積を916リットル、大気導入配管15の直径を約12.7cm(1/2インチ)とし、ガスフィルタ30の性能としては、差圧5kPaで500L/min以上の流量性能を持つもので、かつ捕集効率として例えば「0.003μm以上の粒子を99.9999999%以上捕集」する性能をもったガスフィルタを使用することが最適である。しかし、具体的に適切な性能はロードロック室の用途(プロセス)によって決められる。
As the medium (collecting member) of the
上記のようにして、ケミカルフィルタ20を通して酸系/アルカリ系/有機系のガス体の除去を行い、かつガスフィルタ30を通して粉塵(パーティクル)の除去を行なう大気導入経路が構成される。そして、この大気導入経路から大気(もしくはドライエア)が供給されるが、これはロードロック室141の排気管145に接続された真空ポンプの排気によって吸引されるか、または上流から加圧を利用して大気(もしくはドライエア)を供給することで行われる。その際、供給される大気は、従来のようにウエハ移載機構125を備える移載室124を通過したものではないので、汚染されていない清浄な大気16がロードロック室141に供給される。
As described above, an air introduction path is formed in which acid / alkaline / organic gas bodies are removed through the
よって、ロードロック室141内をN2(窒素)等の不活性雰囲気状態から大気(酸素濃度18%程度)に戻す際に、移載室124を通過しない清浄な大気16をロードロック室141内に供給することができる。
Therefore, when the inside of the
この実施形態では、大気導入配管15を1本のみ有する構成としたが、大気導入量を増やしたい場合は、分岐ポート11を追加して、大気導入路を構成する大気導入配管15を増加させることができる。
In this embodiment, it is configured to have only one
また、この実施形態では、大気導入配管15の途中にケミカルフィルタ20とガスフィルタ30のみを設けたが、大気に含まれる水分も除去したい場合は、ピュリファイヤのような活性炭等を充填した乾燥器を大気導入配管15の途中に増設することができる。
Further, in this embodiment, only the
次に、本発明の基板処理装置を、より具体的な実施例にて説明する。図2は本実施例に係る縦型拡散・CVD装置の平面透視図、また、図3はその側面透視図である。なお、このバッチ式CVD装置1においてはウエハ搬送用のキャリアとしてはフープ(FOUP:front opening unified pod。以下、ポッドという。)が使用されている。 Next, the substrate processing apparatus of the present invention will be described in more specific examples. FIG. 2 is a plan perspective view of the vertical diffusion / CVD apparatus according to this embodiment, and FIG. 3 is a side perspective view thereof. In the batch type CVD apparatus 1, a FOUP (front opening unified pod) is used as a carrier for transferring wafers.
図2および図3に示すように、シリコン等からなるウエハ(基板)200を収納したウエハキャリアとしてポッド(基板収容器)110が使用されている本発明の基板処理装置100は、筐体111を備えている。筐体111の正面壁111aの正面前方部にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口103が開設され、この正面メンテナンス口103を開閉する正面メンテナンス扉104、104がそれぞれ建て付けられている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
筐体111の正面壁111aにはポッド搬入搬出口(基板収容器搬入搬出口)112が筐体111の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口112はフロントシャッタ(基板収容器搬入搬出口開閉機構)113によって開閉されるようになっている。ポッド搬入搬出口112の正面前方側にはロードポート(基板収容器受渡し台)114が設置されており、ロードポート114はポッド110を載置されて位置合わせするように構成されている。ポッド110はロードポート114上に工程内搬送装置(図示せず)によって搬入され、かつまた、ロードポート114上から搬出されるようになっている。
A pod loading / unloading port (substrate container loading / unloading port) 112 is opened on the front wall 111a of the
筐体111内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚(基板収容器載置棚)105が設置されており、回転式ポッド棚105は複数個のポッド110を保管するように構成されている。すなわち、回転式ポッド棚105は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱116と、支柱116に上下四段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板(基板収容器載置台)117とを備えており、複数枚の棚板117はポッド110を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
A rotary pod shelf (substrate container mounting shelf) 105 is installed at an upper portion of the
筐体111内におけるロードポート114と回転式ポッド棚105との間には、ポッド搬送装置(基板収容器搬送装置)118が設置されており、ポッド搬送装置118は、ポッド110を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ(基板収容器昇降機構)118aと搬送機構としてのポッド搬送機構(基板収容器搬送機構)118bとで構成されており、ポッド搬送装置118はポッドエレベータ118aとポッド搬送機構118bとの連続動作により、ロードポート114、回転式ポッド棚105、ポッドオープナ(基板収容器蓋体開閉機構)121との間で、ポッド110を搬送するように構成されている。
A pod transfer device (substrate container transfer device) 118 is installed between the
筐体111内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体119が後端にわたって構築されている。サブ筐体119の正面壁119aにはウエハ200をサブ筐体119内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口(基板搬入搬出口)120が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口120、120には一対のポッドオープナ121、121がそれぞれ設置されている。
A sub-housing 119 is constructed across the rear end of the lower portion of the
ポッドオープナ121はポッド110を載置する載置台122、122と、ポッド110のキャップ(蓋体)を着脱するキャップ着脱機構(蓋体着脱機構)123、123とを備えている。ポッドオープナ121は載置台122に載置されたポッド110のキャップをキャップ着脱機構123によって着脱することにより、ポッド110のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。
The
サブ筐体119はポッド搬送装置118や回転式ポッド棚105の設置空間から流体的に隔絶された移載室124を構成している。移載室124の前側領域にはウエハ移載機構(基板移載機構)125が設置されており、ウエハ移載機構125は、ウエハ200を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置(基板移載装置)125aおよびウエハ移載装置125aを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ(基板移載装置昇降機構)125bとで構成されている。これら、ウエハ移載装置エレベータ125bおよびウエハ移載装置125aの連続動作により、ウエハ移載装置125aのツイーザ(基板保持体)125cをウエハ200の載置部として、ボート(基板保持具)217に対してウエハ200を装填(チャージング)および脱装(ディスチャージング)するように構成されている。
The sub-housing 119 constitutes a
図2に示すように、移載室124のウエハ移載装置エレベータ125b側と反対側である右側端部には、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア33を供給するよう、供給ファンおよび防塵フィルタで構成されたクリーンユニット34が設置されており、ウエハ移載装置125aとクリーンユニット34との間には、ウエハの円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置135が設置されている。
As shown in FIG. 2, a supply fan is provided so that a clean atmosphere or an inert gas
クリーンユニット34には、図1で説明した大気導入ダクト13を通して清浄空気が導入され、クリーンユニット34から吹き出されたクリーンエア33は、ノッチ合わせ装置135およびウエハ移載装置125aに流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体111の外部に排気がなされるか、もしくはクリーンユニット134の吸い込み側である一次側(供給側)にまで循環され、再びクリーンユニット134によって、移載室124内に吹き出されるように構成されている。
Clean air is introduced into the
移載室124の後側領域には、大気圧未満の圧力(以下、負圧という。)を維持可能な機密性能を有する耐圧筐体140が設置されており、この耐圧筐体140によりボート217を収容可能な容積を有するロードロック方式の待機室であるロードロック室141が形成されている。
In the rear region of the
耐圧筐体140の正面壁140aにはウエハ搬入搬出開口(基板搬入搬出開口)142が開設されており、ウエハ搬入搬出開口142はゲートバルブ143によって開閉されるようになっている。耐圧筐体140の一対の側壁にはロードロック室141へ窒素ガスを給気するためのガス供給管144と、図1で説明した大気導入配管15と、ロードロック室141を負圧に排気するための排気管145とがそれぞれ接続されている。
A wafer loading / unloading opening (substrate loading / unloading opening) 142 is opened on the
また、この耐圧筐体140の側壁には、ロードロック室141へ大気を導入するため、図1で説明したケミカルフィルタ20及びガスフィルタ30を備えた大気導入配管15が接続され、ロードロック室141の排気管145に接続した真空ポンプによって吸引排気することにより、大気導入配管15から清浄な大気16又はドライエアを導入できるようになっている。よって、ロードロック室141内をN2(窒素)等の不活性雰囲気状態から大気(酸素濃度18%程度)に戻す際に、移載室124を通過しない清浄な大気16をロードロック室141内に供給することができる。
In addition, the side wall of the pressure-
このロードロック室141上方には、処理炉202が設けられている。処理炉202の下端部は炉口ゲートバルブ(炉口開閉機構)147により開閉されるように構成されている。耐圧筐体140の正面壁140aの上端部には、炉口ゲートバルブ147を処理炉202の下端部の開放時に収容する炉口ゲートバルブカバー149が取り付けられている。
A
図2に示すように、耐圧筐体140にはボート217を昇降させるためのボートエレベータ(基板保持具昇降機構)115が設置されている。ボートエレベータ115に連結された連結具としてのアーム128には蓋体としてのシールキャップ219が水平に据え付けられており、シールキャップ219はボート217を垂直に支持し、処理炉202の下端部を閉塞可能なように構成されている。尚、ボートエレベータ115やアーム128は、ベローズ等に収容され、ロードロック室141内に有機系のガスを発生させないように、ロードロック室141内と隔離されて設けられている。
As shown in FIG. 2, a boat elevator (substrate holder lifting mechanism) 115 for raising and lowering the
ボート217は複数本の保持部材を備えており、複数枚(例えば、50枚〜125枚程度)のウエハ200をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
The
図4に処理炉202の概略構成を示す。
FIG. 4 shows a schematic configuration of the
図4に示すように、処理炉202は加熱機構としてのヒータ206を有する。ヒータ206は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース251に支持されることにより垂直に据え付けられている。
As shown in FIG. 4, the
ヒータ206の内側には、ヒータ206と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ203が配設されている。プロセスチューブ203は内部反応管としてのインナーチューブ204と、その外側に設けられた外部反応管としてのアウターチューブ205とから構成されている。インナーチューブ204は、例えば石英(SiO2)または炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナーチューブ204の筒中空部には処理室201が形成されており、基板としてのウエハ200を後述するボート217によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。アウターチューブ205は、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、内径がインナーチューブ204の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナーチューブ204と同心円状に設けられている。
A process tube 203 as a reaction tube is disposed inside the heater 206 concentrically with the heater 206. The process tube 203 includes an inner tube 204 as an internal reaction tube and an outer tube 205 as an external reaction tube provided on the outer side thereof. The inner tube 204 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and is formed in a cylindrical shape having upper and lower ends opened. A
アウターチューブ205の下方には、アウターチューブ205と同心円状にマニホールド209が配設されている。マニホールド209は、例えばステンレス等からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド209は、インナーチューブ204とアウターチューブ205に係合しており、これらを支持するように設けられている。なお、マニホールド209とアウターチューブ205との間にはシール部材としてのOリング220aが設けられている。マニホールド209がヒータベース251に支持されることにより、プロセスチューブ203は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ203とマニホールド209により処理容器が形成される。
A manifold 209 is disposed below the outer tube 205 concentrically with the outer tube 205. The manifold 209 is made of, for example, stainless steel and is formed in a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. The manifold 209 is engaged with the inner tube 204 and the outer tube 205, and is provided so as to support them. An O-
後述するシールキャップ219にはガス導入部としてのノズル230が処理室201内に連通するように接続されており、ノズル230にはガス供給管232が接続されている。ガス供給管232のノズル230との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのMFC(マスフローコントローラ)241を介して図示しない処理ガス供給源や不活性ガス供給源が接続されている。MFC241には、ガス流量制御部235が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の量となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
A
マニホールド209には、処理室201内の雰囲気を排気する排気管231が設けられている。排気管231は、インナーチューブ204とアウターチューブ205との隙間によって形成される筒状空間250の下端部に配置されており、筒状空間250に連通している。排気管231のマニホールド209との接続側と反対側である下流側には圧力検出器としての圧力センサ245および圧力調節器242を介して真空ポンプ等の真空排気装置246が接続されており、処理室201内の圧力が所定の圧力(真空度)となるよう真空排気し得るように構成されている。圧力調節器242および圧力センサ245には、圧力制御部236が電気的に接続されており、圧力制御部236は圧力センサ245により検出された圧力に基づいて圧力調節器242により処理室201内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
The manifold 209 is provided with an exhaust pipe 231 that exhausts the atmosphere in the
マニホールド209の下方には、マニホールド209の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ219が設けられている。シールキャップ219はマニホールド209の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ219は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ219の上面にはマニホールド209の下端と当接するシール部材としてのOリング220bが設けられる。シールキャップ219の処理室201と反対側には、ボートを回転させる回転機構254が設置されている。回転機構254の回転軸255はシールキャップ219を貫通して、後述するボート217に接続されており、ボート217を回転させることでウエハ200を回転させるように構成されている。シールキャップ219はプロセスチューブ203の外部に垂直に設備された昇降機構としてのボートエレベータ115によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート217を処理室201に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構254及びボートエレベータ115には、駆動制御部237が電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
Below the manifold 209, a
基板保持具としてのボート217は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ200を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なおボート217の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板216が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、ヒータ206からの熱がマニホールド209側に伝わりにくくなるよう構成されている。
The
プロセスチューブ203内には、温度検出器としての温度センサ263が設置されている。ヒータ206と温度センサ263には、電気的に温度制御部238が接続されており、温度センサ263により検出された温度情報に基づきヒータ206への通電具合を調整することにより処理室201内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
A
ガス流量制御部235、圧力制御部236、駆動制御部237、温度制御部238は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部239に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部235、圧力制御部236、駆動制御部237、温度制御部238、主制御部239はコントローラ240として構成されている。
The gas flow
次に、本発明の処理装置の動作について説明する。 Next, the operation of the processing apparatus of the present invention will be described.
図2および図3に示すように、ポッド110がロードポート114に供給されると、ポッド搬入搬出口112がフロントシャッタ113によって開放され、ロードポート114の上のポッド110はポッド搬送装置118によって筐体111の内部へポッド搬入搬出口112から搬入される。
As shown in FIGS. 2 and 3, when the pod 110 is supplied to the
搬入されたポッド110は回転式ポッド棚105の指定された棚板117へポッド搬送装置118によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、棚板117から一方のポッドオープナ121に搬送されて載置台122に移載されるか、もしくは直接ポッドオープナ121に搬送されて載置台122に移載される。この際、ポッドオープナ121のウエハ搬入搬出口120はキャップ着脱機構123によって閉じられており、移載室124にはクリーンエア33が流通され、充満されている。例えば、移載室124にはクリーンエア33として窒素ガスが充満することにより、酸素濃度が20ppm以下と、筐体111の内部(大気雰囲気)の酸素濃度よりも遥かに低く設定されている。
The loaded pod 110 is automatically transported and delivered by the
載置台122に載置されたポッド110はその開口側端面がサブ筐体119の正面壁119aにおけるウエハ搬入搬出口120の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構123によって取り外され、ポッド110のウエハ出し入れ口が開放される。また、予め内部が大気圧状態とされていたロードロック室141のウエハ搬入搬出開口142がゲートバルブ143の動作により開放されると、ウエハ200はポッド110からウエハ移載装置125aのツイーザ125cによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ノッチ合わせ装置135にてウエハを整合した後、ウエハ搬入搬出開口142を通じてロードロック室141に搬入され、ボート217へ移載されて装填(ウエハチャージング)される。ボート217にウエハ200を受け渡したウエハ移載装置125aはポッド110に戻り、次のウエハ200をボート217に装填する。
The pod 110 mounted on the mounting table 122 has its opening-side end face pressed against the opening edge of the wafer loading / unloading
この一方(上段または下段)のポッドオープナ121におけるウエハ移載装置125aによるウエハのボート217への装填作業中に、他方(下段または上段)のポッドオープナ121には回転式ポッド棚105ないしロードポート114から別のポッド110がポッド搬送装置118によって搬送され、ポッドオープナ121によるポッド110の開放作業が同時に進行される。
During the loading operation of wafers into the
予め指定された枚数のウエハ200がボート217装填されると、ウエハ搬入搬出開口142がゲートバルブ143によって閉じられ、ロードロック室141は排気管145から真空引きされることにより、減圧される。
When a predetermined number of
ロードロック室141が処理炉202内の圧力と同圧に減圧されると、処理炉202の下端部が炉口ゲートバルブ147によって開放される。このとき、炉口ゲートバルブ147は炉口ゲートバルブカバー149の内部に搬入されて収容される。
When the
続いて、シールキャップ219がボートエレベータ115の昇降台によって上昇されて、シールキャップ219に支持されたボート217が処理炉202内へ搬入(ローディング)されて行く。
Subsequently, the
ローディング後は、処理炉202にてウエハ200に任意の処理が実施される。ここでは、CVD法によりウエハ200上に薄膜を形成する場合について説明する。
After loading, arbitrary processing is performed on the
基板処理装置を構成する各部の動作は図4のコントローラ240により制御される。複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、図4に示すように、複数枚のウエハ200を保持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201に搬入(ボートローディング)される。この状態で、シールキャップ219はOリング220bを介してマニホールド209の下端をシールした状態となる。
The operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the
処理室201内が所望の圧力(真空度)となるように真空排気装置246によって真空排気される。この際、処理室201内の圧力は、圧力センサ245で測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節器242が、フィードバック制御される。また、処理室201内が所望の温度となるようにヒータ206によって加熱される。この際、処理室201内が所望の温度分布となるように温度センサ263が検出した温度情報に基づきヒータ206への通電具合がフィードバック制御される。続いて、回転機構254により、ボート217が回転されることで、ウエハ200が回転される。
The
次いで、処理ガス供給源から供給され、MFC241にて所望の流量となるように制御されたガスは、ガス供給管232を流通してノズル230から処理室201内に導入される。導入されたガスは処理室201内を上昇し、インナーチューブ204の上端開口から筒状空間250に流出して排気管231から排気される。ガスは処理室201内を通過する際にウエハ200の表面と接触し、この際に熱CVD反応によってウエハ200の表面上に薄膜が堆積(デポジション)される。
Next, the gas supplied from the processing gas supply source and controlled to have a desired flow rate by the
予め設定された処理時間が経過すると、不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、処理室201内が不活性ガスに置換されるとともに、処理室201内の圧力が常圧に復帰される。と同時に図1に示した大気導入配管15の開閉弁17が開かれ、清浄な空気16がロードロック室141内に供給されて、ロードロック室141内がN2(窒素)等の不活性雰囲気状態から大気(酸素濃度18%程度)に戻される。ここで使用する清浄な空気16は、移載室124を通過しない清浄な大気であり、従来のようにロードロック室141内の雰囲気が汚染されることはない。
When a preset processing time has passed, an inert gas is supplied from an inert gas supply source, the inside of the
その後、ボートエレベータ115によりシールキャップ219が下降されて、マニホールド209の下端が開口されるとともに、ボートエレベータ115によりボート217がロードロック室140に搬出(ボートアンローディング)される。
尚、好ましくは、ウェハ200の温度が常温(25℃)より高く400℃以下となっている際に上記ボートアンローディングがなされるようにすると良い。そうすることにより、清浄な雰囲気下で、熱処理後のウェハ200に酸化膜を形成することができる。
Thereafter, the
Preferably, the boat unloading is performed when the temperature of the
ボートエレベータ115によりボート217が引き出されると、
When the
上記によりロードロック室140内部を大気圧に復圧させた後、ゲートバルブ143が開かれる。その後は、ノッチ合わせ装置135でのウエハの整合工程を除き、上述の逆の手順で、ウエハ200およびポッド110は筐体111の外部へ払出される。
After the inside of the
上記実施例では、CVD法によりウエハ200上に薄膜を形成する場合一般について説明しているが、本発明は、特に、以下のようなPH3アニール処理後の酸化膜を形成する際に有効である。
In the above embodiment, a general description is given of the case where a thin film is formed on the
処理室201内にてガス供給管232からPH3ガスを導入し、所望の温度圧力に維持しつつ基板をPH3アニール処理し、ウエハ(基板)にP(リン)をドーピングさせる。また、ウエハをアンロードするのに先立って、予め真空状態であったロードロック室141に、クリーンルームから有機系ガス、ないし/もしくは酸性ガス、ないし/もしくはアルカリ性ガス除去のケミカルフィルタ20と、大気導入配管15および防塵フィルタたるガスフィルタ30を経由して、大気を導入しておく。と同時に、PH3アニール処理後、処理室201内を不活性ガスに置換し、圧力を常圧復帰させる。また、ロードロック室141が、大気導入により大気圧まで復帰したならば、PH3アニール処理後のウエハを処理室201内からアンロードする。その際、ウエハに、大気との反応により保護膜として酸化膜を形成させることができる。これにより、純酸素を導入する際には、例えば10ppm程度の水分しか無いため、ウエハのリン濃度が安定化しにくいのに対し、クリーンルームの大気に含まれる0.5〜3%程度の水分により、ウエハのリン濃度を安定化することができる。また、酸化膜を保護膜として、形成させることで、リンドープ後のリンが放出することを防ぐことができる。
PH 3 gas is introduced from the
10 大気導入口ケミカルフィルタ
11 分岐ポート
12 大気導入ダクト
13 クリーンエア
14 導入口
15 大気導入配管
16 清浄な大気
17 開閉弁
18 導入口
20 ケミカルフィルタ
34 クリーンユニット
30 ガスフィルタ
124 移載室
125 ウエハ移載機構
128 アーム
133 クリーンエア
134 クリーンユニット
135 ノッチ合わせ装置
136 ケミカルフィルタ
137 ガスフィルタ
141 ロードロック室
143 ゲートバルブ
145 排気管
147 炉口ゲートバルブ
201 処理室
202 処理炉
217 ボート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Atmospheric inlet chemical filter 11
Claims (1)
該処理室の下方に配置される待機室と、
該待機室にゲートバルブを介して隣接し前記基板が搬送される移載室と、
前記待機室に前記基板処理装置外から大気を導入する導入路と、
該導入路内に少なくとも有機系ガス、または酸性ガス、もしくはアルカリ性ガス除去フィルタと除塵フィルタとを備えることを特徴とする基板処理装置。 A processing chamber for processing a substrate in the substrate processing apparatus;
A standby chamber disposed below the processing chamber;
A transfer chamber which is adjacent to the standby chamber via a gate valve and in which the substrate is transferred;
An introduction path for introducing air into the standby chamber from outside the substrate processing apparatus;
A substrate processing apparatus comprising at least an organic gas, an acid gas, or an alkaline gas removing filter and a dust removing filter in the introduction path.
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-
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