JP2007116089A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】待機室の下部領域における澱みの発生を防止する。
【解決手段】ウエハ１を処理する処理室２３と、ウエハ１を保持して処理室２３に搬入するボート２１と、ボート２１が処理室２３への搬入に待機する待機室１６と、待機室１６に清浄な窒素ガス３０を供給するクリーンユニット４０Ａ、４０Ｂとを備えた熱処理装置１０において、ボート２１に対向する位置に配置されるクリーンユニット４０Ｂにバッファダクト部５１および澱み防止ダクト部５４を設置し、澱み防止ダクト部５４の吹出口５６にスリットプレート５７およびフィン５９を設置する。バッファダクト部５１からの窒素ガス３０を澱み防止ダクト部５４の吹出口５６から待機室１６におけるシールキャップ２０の下方空間に流して、この下方空間の雰囲気を押し流すことにより、澱みの発生を防止する。
【選択図】図５

Description

本発明は、基板処理装置に関し、特に、自然酸化膜の発生を防止する技術に係り、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半導体素子を含む半導体集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に熱処理（thermal treatment ）を施す熱処理装置（furnace ）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絶縁膜や金属膜等のＣＶＤ膜を形成したり不純物を拡散したりする熱処理工程には、熱処理装置が広く使用されている。
従来のこの種の熱処理装置としては、自然酸化膜がウエハに大気中の酸素（Ｏ₂ ）によって形成されるのを防止するために、ウエハが露出した状態になる待機室に不活性ガスとしての窒素ガスを循環させるための循環路と、循環路からの窒素ガスを排出するクリーンユニットとを備えているものがある。例えば、特許文献１参照。
特開２００４−１１９８８８号公報

しかし、窒素ガスが待機室で循環される熱処理装置においては、次のような問題点がある。
1) クリーンユニットの排出面がウエハ領域に限られているために、待機室の下部領域に窒素ガスが殆ど流れず、待機室の下部領域に澱みが発生する。
その結果、待機室内の有機物が滞留し、ウエハにおける有機物汚染の要因になる。また、ウエハ面内の膜厚均一性の劣化につながる。
なお、有機物汚染源としてはボートエレベータの昇降軸のグリースやケーブル類およびウエハ移載装置等が挙げられる。これらが熱処理後にアンローディングされたボートによって熱せられることにより有機物を発生する。
2) 窒素ガスを待機室の下部領域にまで流通させ得る大型のクリーンユニットを設置する場合には、熱処理装置全体の設計変更が必要になるばかりでなく、熱処理装置の幅を拡大しなければならず、熱処理装置のフットプリントが拡大してしまう。
3) 窒素ガスを待機室の下部領域にまで流通させるための部品を追加する場合には、待機室内に取り付けるスペース的余裕が無いために、待機室内におけるメンテナンス等のための作業スペースが狭くなってしまう。

本発明の目的は、フットプリントの拡大化および作業スペースの狭小化を回避しつつ、待機室の下部領域における澱みの発生を防止することができる基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１） 基板を基板保持具に保持しつつ処理する処理室と、
前記処理室の下方に連設し前記基板保持台が待機する待機室と、
前記待機室に清浄化した雰囲気を供給するように設けられた送風機と、
前記送風機と対向する位置に第一開口率をもって設けられ、前記送風機から送風された雰囲気を前記待機室に供給するように前記待機室の一側面に面して設けられた第一風速平均化部と、
前記送風機と対向しない位置に前記第一開口率よりも大きい第二開口率をもって設けられ、前記送風機から送風された雰囲気を前記待機室に供給するように前記待機室の一側面に面して設けられた第二風速平均化部と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。
（２） 基板を基板保持具に保持しつつ処理する処理室と、
前記処理室の下方に連設し前記基板保持台が待機する待機室と、
前記待機室に清浄化した雰囲気を供給するように設けられた送風機と、
前記送風機から送風された雰囲気を前記待機室に供給するように前記待機室の一側面に面して設けられた第一風速平均化部と、
前記送風機から送風された雰囲気を前記待機室に供給するように前記待機室の一側面に面して設けられ、前記第一風速平均化部から供給される雰囲気の風速よりも大きい風速で供給する第二風速平均化部と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。
（３） 待機室内で基板を基板保持具に装填するステップと、
前記基板を装填した前記基板保持具を前記待機室から処理室に搬入するステップと、
前記処理室内で前記基板を処理するステップと、
処理後の前記基板を装填した前記基板保持具を前記処理室から前記待機室に搬出するステップと、
前記待機室内で処理後の前記基板を前記基板保持具から取り出すステップと、を有し、
前記各ステップでは、前記待機室の一側面の一部から前記待機室内に清浄化した雰囲気を第一の風速で供給するとともに、前記待機室の一側面の他の一部から前記待機室内に清浄化した雰囲気を前記第一の風速よりも大きい第二の風速で供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。

前記した（１）（２）（３）の手段によれば、送風機から送風された雰囲気を第一風速平均化部によって待機室の送風機と対向する領域に供給し、第二風速平均化部によって待機室の送風機と対向しない領域に供給することにより、フットプリントの拡大化および作業スペースの狭小化を回避しつつ、待機室の下部領域における澱みの発生を防止することができる。

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、熱処理装置１０として図１〜図４に示されているように構成されている。
ところで、ウエハを収容して搬送するためのキャリア（搬送治具）としては、互いに対向する一対の面が開口された略立方体の箱形状に形成されているオープンカセットと、一つの面が開口された略立方体の箱形状に形成され開口面にキャップが着脱自在に装着されているＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）とがある。
ウエハのキャリアとしてポッドが使用される場合には、ウエハが密閉された状態で搬送されることになるため、周囲の雰囲気にパーティクル等が存在していたとしてもウエハの清浄度（クリーン度）は維持することができる。
そこで、本実施の形態においては、ウエハ１のキャリアとしてはポッド２が使用されている。

本実施の形態に係る熱処理装置１０は気密構造に構築された筐体１１を備えている。
筐体１１の正面壁には取付板１２が垂直に立設されており、取付板１２にはウエハ１をローディングおよびアンローディングするためのポート（以下、ウエハローディングポートという。）１３が、上下で一対設定されている。
ウエハローディングポート１３に対応する位置にはウエハ１を出し入れするためのウエハ搬入搬出口１４が開設されており、ウエハ搬入搬出口１４にはポッド２のキャップ３を着脱してポッド２を開閉するポッドオープナ１５が設置されている。

取付板１２の後方の空間には、ボート２１が処理室２３への搬入搬出に対して待機する待機室１６が設定されており、待機室１６の前側の空間にはウエハ移載装置（wafer transfer equipment )１７が設置されている。
ウエハ移載装置１７はウエハ移載装置エレベータ１８によって昇降されるように構成されており、ウエハローディングポート１３とボート２１との間でウエハ１を搬送してポッド２およびボート２１に受け渡すようになっている。
待機室１６の後側の空間にはボートエレベータ１９が垂直に設置されており、ボートエレベータ１９はボート２１を支持したシールキャップ２０を垂直方向に昇降させるように構成されている。すなわち、シールキャップ２０はマニホールド２５を介してプロセスチューブ２４をシール可能な円盤形状に形成されており、シールキャップ２０の中心線上にはボート２１が垂直に立脚されている。
ボート２１は被処理基板としてのウエハ１を多数枚、中心を揃えて水平に配置した状態で保持するように構成されている。ボート２１はシールキャップ２０のボートエレベータ１９による昇降によってプロセスチューブ２４の処理室２３に対して搬入搬出されるようになっている。

筐体１１の後端部における上部にはプロセスチューブ設置室２２が設定されており、プロセスチューブ設置室２２には処理室２３を形成するプロセスチューブ２４がマニホールド２５を介して垂直に立脚されて待機室１６の上に設置されている。
図１に示されているように、マニホールド２５には処理室２３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２６と、処理室２３を真空排気するための排気管２７が接続されている。
プロセスチューブ２４の外側にはヒータユニット２８が同心円に配されて筐体１１に支持されており、ヒータユニット２８は処理室２３を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱するように構成されている。
処理室２３の下端部にある開口（炉口）はシャッタ２９によって開閉されるようになっている。

筐体１１には待機室１６に不活性ガスとしての窒素ガス３０を循環させる循環路３１を構成した循環ダクト３２が、図１〜図４に示されているように敷設されている。
循環ダクト３２は吸込口３３がボートエレベータ１９とウエハ移載装置エレベータ１８の昇降移動範囲にそれぞれ縦長に大きく開設された吸込側ダクト部３４を備えている。
吸込側ダクト部３４は待機室１６における一方の側面である右側面に、ボートエレベータ１９とウエハ移載装置エレベータ１８とを隔離するように略全体面にわたって垂直に延在するように敷設されている。
吸込側ダクト部３４の下端部における前端には、メイン連絡ダクト部３５の吸込側端が接続されており、メイン連絡ダクト部３５は待機室１６の外部におけるウエハローディングポート１３の下方を横切るように水平に敷設されている。メイン連絡ダクト部３５の待機室１６に面する側壁には、吸込口３６が横長に大きく開設されている。
吸込側ダクト部３４の下端部における略中央位置には、サブ連絡ダクト部３７の吸込側端が接続されており、サブ連絡ダクト部３７は待機室１６内の底面上で左右方向に横切るように敷設されている。

メイン連絡ダクト部３５およびサブ連絡ダクト部３７の各吹出側端には、吹出口３８が略全面にわたって大きく開設された吹出側ダクト部３９の下端部がそれぞれ接続されており、吹出側ダクト部３９は待機室１６における吸込側ダクト部３４の反対側である左側面に垂直に敷設されている。
吹出側ダクト部３９の吹出口３８には、待機室１６に清浄化した雰囲気を供給するクリーンユニット４０Ａと４０Ｂとが建て込まれている。
クリーンユニット４０Ａは待機室１６の前側の空間の左側面に配置され、パーティクルを捕集するフィルタ４１Ａと、清浄化した雰囲気を送風する送風機４２Ａとを備えており、フィルタ４１Ａが待機室１６に露出するとともに、送風機４２Ａの下流側になるように構成されている。
また、クリーンユニット４０Ｂは待機室１６の後側の空間の左側面に配置され、パーティクルを捕集するフィルタ４１Ｂと、上下２ケ所に配設され、清浄化した雰囲気を送風する送風機４２Ｂ、４２Ｃとを備えており、フィルタ４１Ｂが送風機４２Ｂ、４２Ｃの下流側になるように構成されている。

図１に示されているように、循環ダクト３２のメイン連絡ダクト部３５の吹出側端部には循環路３１に窒素ガス３０を供給する供給路としての供給管４３が接続されている。
図３に示されているように、メイン連絡ダクト部３５の吸込側端部には、循環路３１から窒素ガス３０を排出する排出路としての排出管４４が接続されており、排出管４４には開閉弁４５が介設されている。
そして、ボート２１が処理室２３から搬出される際には、待機室１６から排出管４４によって排出される所定の流量の窒素ガス３０を待機室１６に供給管４３から供給し、ボート２１が処理室２３に搬入されている際には、窒素ガス３０を待機室１６に循環路３１によって循環させるような制御が可能なように、開閉弁４５は構成されている。
また、図３に示されているように、循環ダクト３２の吹出側ダクト部３９の上端には、クリーンエアを導入するクリーンエア導入管４６が接続されており、クリーンエア導入管４６には止め弁４７が介設されている。

図２に示されているように、吹出側ダクト部３９の下端部には、吹出側ダクト部３９に回収された雰囲気を冷却するための冷却器４８が前後方向に延在するように敷設されている。本実施の形態において、冷却器４８は水冷式熱交換器によって構成されている。

図１〜図３に示されているように、クリーンユニット４０Ｂのフィルタ４１Ｂの吹出面における処理室２３に搬入前および搬出後の待機状態であって、ウエハ移載装置１７によりウエハ１を受け渡し可能なように降下された状態のボート２１に対向する領域には、送風機４２Ｂ、４２Ｃから送風された雰囲気を待機室１６に供給するように送風機４２Ｂ、４２Ｃおよびフィルタ４１Ｂと対向する位置であって、待機室１６の一側面に面して設けられた清浄雰囲気供給部としてのバッファダクト部５１がクリーンユニット４０Ｂに対し所定の間隔Ｇ１（図４参照）をもって敷設されている。
バッファダクト部５１には、送風機４２Ｂ、４２Ｃから送風された雰囲気を待機室１６に供給するように待機室１６の一側面に面して設けられた風速平均化部５２Ａ、５２Ｂが構成されている。
風速平均化部５２Ａ、５２Ｂには、それぞれ小径の円形形状に形成された吹出孔５３Ａ、５３Ｂが多数個、それぞれ略全面にわたって均等に配置されて開設されている。
このとき、風速平均化部５２Ａより風速平均化部５２Ｂの開口率を小さくするように構成される。すなわち、吹出孔５３Ａ、５３Ｂのそれぞれの開設数は変えずに吹出孔５３Ａより吹出孔５３Ｂの大きさを小さくしたり、反対に吹出孔５３Ａ、５３Ｂの大きさは変えずに吹出孔５３Ａより吹出孔５３Ｂの開設数を少なくしたりするように構成される。
なお、好ましくは、風速平均化部５２Ａの開口率は約２０％とし、風速平均化部５２Ｂの開口率は約１０％に設定するとよい。
なお、風速平均化部５２Ａ、５２Ｂはバッファダクト部５１に直接的に吹出孔５３Ａ、５３Ｂを開設して構成してもよいし、吹出孔５３Ａ、５３Ｂが開設された所謂パンチングプレートにて建て付けて構成してもよい。また、吹出孔５３の形状は、長方形形状でも、多角形形状でもよい。

図４に示されているように、送風機４２Ｂ、４２Ｃと対向しない位置であるバッファダクト部５１の下端には、送風機４２Ｂ、４２Ｃから送風された雰囲気を待機室１６に供給するように待機室１６の一側面に面して設けられた清浄雰囲気供給部としての澱み防止ダクト部５４が連設されている。澱み防止ダクト部５４とフィルタ４１Ｂとの第二間隔Ｇ２は、バッファダクト部５１のフィルタ４１Ｂとの第一間隔Ｇ１よりも大きくなるように設定されている。
澱み防止ダクト部５４の第二間隔Ｇ２が構成した空間における待機室１６に面する一側面には、風速平均化部５２Ａ、５２Ｂから供給される雰囲気の風速よりも大きい風速で雰囲気を供給する風速平均化部５５が構成されている。

風速平均化部５５は吹出口５６が大きく開設されており、吹出口５６にはスリットプレート５７が張設されている。スリットプレート５７には垂直方向に延在するスリット５８が多数本、水平方向に等間隔に整列されて開設されており、スリット５８群の開口率は風速平均化部５２Ｂより大きい開口率となるように設定されている。
なお、好ましくは、スリット群の開口率は約５０％に設定するとよい。
スリットプレート５７の表側面には上下で一対のフィン５９、５９がそれぞれ水平方向に延在するように敷設されており、上下のフィン５９、５９はスリット５８から吹き出す雰囲気を下方に整流するように設定されている。
なお、スリットプレート５７および一対のフィン５９、５９は澱み防止ダクト部５４の側壁にボルト（図示せず）によって締結されている。

次に、前記構成に係る熱処理装置の作用を説明する。

図１〜図３に示されているように、ウエハローディングポート１３の載置台に移載されたポッド２は、ポッドオープナ１５によってキャップ３（図１参照）を外されることにより開放される。
ウエハローディングポート１３においてポッド２が開放されると、ポッド２に収納された複数枚のウエハ１はウエハ移載装置１７によってボート２１に移載されて装填（チャージング）される。
予め指定された枚数のウエハ１が装填されると、ボート２１はボートエレベータ１９によって上昇されることにより、プロセスチューブ２４の処理室２３に搬入（ボートローディング）される。
ボート２１が上限に達すると、ボート２１を保持したシールキャップ２０の上面の周辺部がプロセスチューブ２４の下面にシール状態に当接するために、処理室２３は気密に閉じられた状態になる。

プロセスチューブ２４の処理室２３は気密に閉じられた状態で、所定の真空度に排気管２７によって真空排気されるとともに、ヒータユニット２８によって所定の温度に加熱される。
次いで、所定の処理ガスが処理室２３にガス導入管２６から所定の流量だけ供給される。
これにより、所望の熱処理がウエハ１に施される。

この処理中には、窒素ガス３０が待機室１６に循環路３１によって循環されている。
すなわち、供給管４３から循環路３１に供給された窒素ガス３０は、図２に示されているように、循環ダクト３２の吹出側ダクト部３９に建て込まれたクリーンユニット４０Ａ、４０Ｂから待機室１６に吹き出し、待機室１６を流通して吸込口３３から吸込側ダクト部３４に吸い込まれる。吸込側ダクト部３４に吸い込まれた窒素ガス３０は、メイン連絡ダクト部３５およびサブ連絡ダクト部３７を経由して吹出側ダクト部３９に戻り、クリーンユニット４０から待機室１６に再び吹き出す。以降、窒素ガス３０は以上の流れを繰り返すことにより、待機室１６と循環路３１とを循環する。
ちなみに、この窒素ガス３０の循環ステップにおいては、排出管４４の開閉弁４５およびクリーンエア導入管４６の止め弁４７は閉じられている。

そして、予め設定された処理時間が経過すると、ボート２１がボートエレベータ１９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２１が待機室１６における元の待機位置に搬出（ボートアンローディング）される。
ボート２１が処理室２３から搬出されると、処理室２３はシャッタ２９によって閉じられる。

処理済みのウエハ１を保持したボート２１が搬出される際（ボートアンローディングステップ時）には、開閉弁４５が開かれることにより、循環路３１の窒素ガス３０が排出管４４によって排出されるとともに、排出管４４から排出される窒素ガス３０の流量分に相当する窒素ガス３０の流量が供給管４３から補給される。
すなわち、供給管４３によって循環路３１に供給された窒素ガス３０は循環ダクト３２の吹出側ダクト部３９に建て込まれたクリーンユニット４０Ａ、４０Ｂから待機室１６に吹き出し、待機室１６を流通して吸込側ダクト部３４の吸込口３３を通じて排出管４４によって排気される。
待機室１６を流通する間に、窒素ガス３０は熱処理されて高温になったウエハ１群およびこれを保持したボート２１に接触して熱交換することにより、これらを冷却する。
この際に、窒素ガス３０は供給管４３によって供給された直後の冷えた新鮮な窒素ガス３０であるので、ウエハ１群およびボート２１を高い熱交換効率をもって冷却することができる。
また、ウエハ１群およびボート２１を冷却して温度が上昇した窒素ガス３０は、排出管４４によって循環路３１から一部は直ちに排気され、一部は循環路３１に介設された冷却器４８により冷却された後に、クリーンユニット４０Ａ、４０Ｂを通過することとなるため、クリーンユニット４０Ａ、４０Ｂを温度上昇させることはない。したがって、クリーンユニット４０Ａ、４０Ｂから有機汚染物質が発生することもない。
さらに、高温になったウエハ１に接触するのは不活性ガスである窒素ガス３０であるので、ウエハ１の表面に自然酸化膜が生成されることはない。
ちなみに、クリーンエア導入管４６の止め弁４７は閉じられている。

待機室１６に搬出されたボート２１の処理済みウエハ１は、ボート２１からウエハ移載装置１７によってピックアップされて搬送され、ウエハローディングポート１３に予め搬送されてキャップ３を外されて開放された空のポッド２に収納される。
ポッド２が処理済みウエハ１によって満たされると、ポッド２はポッドオープナ１５によってキャップ３を装着されて閉じられた後に、ウエハローディングポート１３から他の場所へ移送される。

以降、前述した作用が繰り返されることにより、ウエハ１が熱処理装置１０によってバッチ処理されて行く。

ところで、図６に示されているように、クリーンユニット４０Ｂにバッファダクト部５１および澱み防止ダクト部５４が設置されていない場合には、窒素ガス３０の循環ステップにおいて、クリーンユニット４０Ｂから吹き出した窒素ガス３０は主として、吸込側ダクト部３４の吸込口３３に向かって直進してしまうために、例えば、待機室１６におけるシールキャップ２０の下方空間に澱み６０が形成されてしまう。
また、待機室１６におけるシールキャップ２０の下方空間は、待機室１６のウエハ移載装置１７側の領域からサブ連絡ダクト部３７によって隔離された状態になっているために、澱み６０が特に形成されてしまい易い。

しかし、本実施の形態においては、クリーンユニット４０Ｂのボート２１に対向する待機室１６の後側の空間にはバッファダクト部５１および澱み防止ダクト部５４が設置されているために、例えば、待機室１６におけるシールキャップ２０の下方空間に澱み６０が形成されてしまう現象が発生するのを未然に防止することができる。
すなわち、図５に示されているように、窒素ガス３０はクリーンユニット４０の送風機４２Ａ、４２Ｂのフィルタ４１からバッファダクト部５１へ吹き出して拡散するとともに、風速平均化部５２Ｂの開口率を小さくしているので、その一部がバッファダクト部５１から澱み防止ダクト部５４内に流れ込む。
ちなみに、バッファダクト部５１において拡散した窒素ガス３０の大部分は、風速平均化部５２Ａの吹出孔５３Ａ群からボート２１に向かって均等に吹き出すとともに、風速平均化部５２Ｂの吹出孔５３Ｂ群からボート２１に向かって、均等に吹き出し、前述した循環路３１を経由して循環する。
澱み防止ダクト部５４内に流れ込んだ窒素ガス３０は、澱み防止ダクト部５４内で拡散するとともに、澱み防止ダクト部５４の吹出口５６に建て付けられた風速平均化部５２Ｂの開口率より大きい開口率の風速平均化部５５を構成するスリットプレート５７の各スリット５８から均等に吹き出す。すなわち、風速平均化部５２Ｂの開口率より大きくしているので、優先的に各スリット５８から風速平均化部５２Ｂより大きい風量、風速で吹き出させることができる。
各スリット５８から均等に吹き出した窒素ガス３０は、全てのスリット５８にわたって配置された上下のフィン５９、５９によって下方に流れるように制御されることにより、待機室１６におけるシールキャップ２０の下方空間に流れ込む。
なお、送風機４２Ｂの風量より、送風機４２Ｃの風量が大きくなるように設定すると、より一層優先的に澱み防止ダクト部５４内に窒素ガスが流れ込むようにすることができる。
待機室１６におけるシールキャップ２０の下方空間の雰囲気は、この下方空間に流れ込んだ窒素ガス３０によって強制的に押し流されるために、待機室１６におけるシールキャップ２０の下方空間に澱み６０が形成されてしまう現象が発生するのを未然に防止することができる。
シールキャップ２０の下方空間の澱み６０を押し流した窒素ガス３０は、吸込口３３から吸込側ダクト部３４に吸い込まれ、循環路３１を経由してクリーンユニット４０に戻り、フィルタ４１によって清浄化された後に、クリーンユニット４０から再び吹き出すか、もしくは、一部は循環路３１から直ちに排気されることとなる。

ちなみに、風速平均化部５２Ｂの吹出孔５３Ｂ群からの窒素ガス３０の吹き出し風速と、風速平均化部５５のフィン５９、５９からの吹き出し風速との関係を、次のように設定すると、待機室１６におけるシールキャップ２０の下方空間に澱み６０が形成されてしまう現象を確実に防止することができる。
バッファダクト部５１の吹出孔５３Ｂ群から吹き出す瞬間の窒素ガス３０の風速は２０〜３０ｃｍ毎秒。フィン５９、５９によって整流された直後の窒素ガス３０の水平方向の風速は６０ｃｍ毎秒。
つまり、澱み防止ダクト部５４のフィン５９、５９からの吹き出し風速は、バッファダクト部５１の吹出孔５３群からの吹き出し風速の二倍〜三倍程度に設定することが、望ましい。

ところで、ボート２１の近傍に敷設されたサブ連絡ダクト部３７にはボートアンローディング時に待機室１６の熱が伝わるために、サブ連絡ダクト部３７内を流通する窒素ガス３０も熱せられることになる。
他方、熱処理装置１０全体のサイズをコンパクトに構築するためには、循環路３１はできる限り迂回せずにコンパクトに構成した方がよい。
そこで、本実施の形態においては、サブ連絡ダクト部３７を流通して熱せられた窒素ガス３０を冷却するための冷却器４８は、サブ連絡ダクト部３７の吹出側端が接続された吹出側ダクト部３９の下端部であって、クリーンユニット４０の直前に設置されている。
すなわち、冷却器４８はコンパクトな構成をもって、サブ連絡ダクト部３７を流通して熱せられた窒素ガス３０を効率よく冷却することができる。

なお、前述した熱処理が繰り返して実施されると、ボート２１や処理室２３の表面に反応生成物等が堆積するため、ボート２１やプロセスチューブ２４等について定期または不定期にメンテナンス作業が実施されることとなる。
このメンテナンス作業の安全性を確保するために、メンテナンス作業に際しては、待機室１６の窒素ガス３０は除去される。
すなわち、メンテナンス作業の前に、供給管４３からの窒素ガス３０の供給および循環路３１の循環は停止され、クリーンエア導入管４６の止め弁４７が開かれて、クリーンエアがクリーンエア導入管４６によって循環ダクト３２の吹出側ダクト部３９に導入される。吹出側ダクト部３９に導入されたクリーンエアはクリーンユニット４０から待機室１６に吹き出し、待機室１６を流通して吸込側ダクト部３４の吸込口３３を通じて排出管４４によって排気される。これにより、待機室１６の窒素ガス３０は安全なクリーンエアに置換される。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) 処理室に搬入搬出後の待機状態であってウエハ移載装置によりウエハを受け渡し可能なように降下された状態のボートに対向する位置に配置されるクリーンユニットにバッファダクト部および澱み防止ダクト部それぞれに風速平均化部を設置し、バッファダクト部の風速平均化部の開口率より澱み防止ダクト部の開口率を大きく、または／ないしバッファダクト部の風速平均化部から供給される雰囲気の風速より澱み防止ダクト部の風速平均化部から供給される雰囲気の風速を大きくすることにより、待機室における下方空間に澱みが形成されてしまう現象が発生するのを防止することができるので、澱みによる異物汚染や有機物汚染の発生を未然に防止することができる。

2) さらに、待機室における下方空間の澱みの発生を防止することにより、ウエハ面内の膜厚均一性をボートの全長にわたって向上可能なことが実験によって明らかになった。
表１はその実験結果を示すものである。
表１中、ＴＯＰ、ＣＥＮＴＥＲ、ＢＯＴＴＯＭとは、それぞれ、ボートの上部、中央部、下部を指している。
従来例とは図６の熱処理装置すなわちクリーンユニット４０Ｂにバッファダクト部５１、澱み防止ダクト部５４が設置されていない熱処理装置を用いて成膜した場合、本実施の形態とは図５の熱処理装置すなわちクリーンユニット４０Ｂにバッファダクト部５１、澱み防止ダクト部５４が設置されている熱処理装置を用いて成膜した場合を示している。
表１によれば、本実施の形態により、ウエハ面内の膜厚均一性がボートの全長にわたって改善されていることが検証されている。
なお、その実験における処理条件は次の通りである。
ウエハに成膜した膜は酸化膜であり、処理枚数は１２０枚、処理温度は８２０℃、処理圧力は１９５０Ｐａ、処理ガスはＯ₂ 、ガス流量は３０００ｓｃｃｍ、である。

3) 処理室に搬入搬出後の待機状態であってウエハ移載装置によりウエハを受け渡し可能なように降下された状態のボートに対向する位置に配置されるクリーンユニットにバッファダクト部および澱み防止ダクト部を設置することにより、大型のクリーンユニットを設置しなくても済むために、設計変更を抑制することができるとともに、熱処理装置のフットプリントの増加を回避することができる。

4) 増加するスペースはバッファダクト部および澱み防止ダクト部だけであるので、メンテナンス等のための作業スペースを充分に確保することができ、また、部品点数や組付工数の増加を抑制することができる。

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、清浄雰囲気としては、窒素ガスを使用するに限らず、クリーンエア等を使用してもよい。
クリーンユニットに設置されるフィルタは、パーティクルを捕集するタイプであればよいが、好ましくは、パーティクルを除去するタイプと有機物を捕集するタイプや酸・アルカリを捕集するタイプとを設置するとよい。

場合によっては、冷却器は省略してもよい。

前記実施の形態ではバッチ式縦形熱処理装置の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、バッチ式縦形拡散装置等の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熱処理装置を示す側面断面図である。 一部切断正面図である。 待機室を示す一部省略一部切断斜視図である。 主要部を示す一部省略一部切断分解斜視図である。 澱み防止作用を説明するための拡大部分断面図である。 同じく比較例を示す拡大部分断面図である。

符号の説明

１…ウエハ（基板）、２…ポッド（ウエハキャリア）、３…キャップ、１０…熱処理装置（基板処理装置）、１１…筐体、１２…取付板、１３…ウエハローディングポート、１４…ウエハ搬入搬出口、１５…ポッドオープナ、１６…待機室、１７…ウエハ移載装置、１８…ウエハ移載装置エレベータ、１９…ボートエレベータ、２０…シールキャップ、２１…ボート（基板保持台）、２２…プロセスチューブ設置室、２３…処理室、２４…プロセスチューブ、２５…マニホールド、２６…ガス導入管、２７…排気管、２８…ヒータユニット、２９…シャッタ、３０…窒素ガス（清浄雰囲気）、３１…循環路、３２…循環ダクト、３３…吸込口、３４…吸込側ダクト部、３５…メイン連絡ダクト部、３６…吸込口、３７…サブ連絡ダクト部、３８…吹出口、３９…吹出側ダクト部、４０Ａ、４０Ｂ…クリーンユニット、４１Ａ、４１Ｂ…フィルタ、４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃ…送風機、４３…供給管（供給路）、４４…排出管（排出路）、４５…開閉弁、４６…クリーンエア導入管、４７…止め弁、４８…冷却器、５１…バッファダクト部（清浄雰囲気供給部）、Ｇ１…第一間隔、５２Ａ、５２Ｂ…風速平均化部、５３Ａ、５３Ｂ…吹出孔、５４…澱み防止ダクト部（清浄雰囲気供給部）、Ｇ２…第二間隔、５５…風速平均化部、５６…吹出口、５７…スリットプレート、５８…スリット、５９…フィン、６０…澱み。

Claims (3)

1. 基板を基板保持具に保持しつつ処理する処理室と、
   前記処理室の下方に連設し前記基板保持台が待機する待機室と、
   前記待機室に清浄化した雰囲気を供給するように設けられた送風機と、
   前記送風機と対向する位置に第一開口率をもって設けられ、前記送風機から送風された雰囲気を前記待機室に供給するように前記待機室の一側面に面して設けられた第一風速平均化部と、
   前記送風機と対向しない位置に前記第一開口率よりも大きい第二開口率をもって設けられ、前記送風機から送風された雰囲気を前記待機室に供給するように前記待機室の一側面に面して設けられた第二風速平均化部と、
   を備えていることを特徴とする基板処理装置。
2. 基板を基板保持具に保持しつつ処理する処理室と、
   前記処理室の下方に連設し前記基板保持台が待機する待機室と、
   前記待機室に清浄化した雰囲気を供給するように設けられた送風機と、
   前記送風機から送風された雰囲気を前記待機室に供給するように前記待機室の一側面に面して設けられた第一風速平均化部と、
   前記送風機から送風された雰囲気を前記待機室に供給するように前記待機室の一側面に面して設けられ、前記第一風速平均化部から供給される雰囲気の風速よりも大きい風速で供給する第二風速平均化部と、
   を備えていることを特徴とする基板処理装置。
3. 待機室内で基板を基板保持具に装填するステップと、
   前記基板を装填した前記基板保持具を前記待機室から処理室に搬入するステップと、
   前記処理室内で前記基板を処理するステップと、
   処理後の前記基板を装填した前記基板保持具を前記処理室から前記待機室に搬出するステップと、
   前記待機室内で処理後の前記基板を前記基板保持具から取り出すステップと、を有し、
   前記各ステップでは、前記待機室の一側面の一部から前記待機室内に清浄化した雰囲気を第一の風速で供給するとともに、前記待機室の一側面の他の一部から前記待機室内に清浄化した雰囲気を前記第一の風速よりも大きい第二の風速で供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。

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