JP2007217762A - 処理装置及び処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッチ式であっても、処理するウエハの枚数に応じた最小限の処理ガス量で処理を可能にした処理装置とする。
【解決手段】仕切板２１をチャンバ１の上下方向に移動させることで、処理するウエハ８の枚数に応じた一方側の領域４ａを設定し、３方弁１３により、一方側の領域４ａの処理室４に開口する供給配管１１から処理ガスを供給し、他方側の領域４ｂの処理室４に開口する供給配管１１からＮ_２ガスを供給し、処理する枚数のウエハ８に応じた量の処理ガスを使用して処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハに対して熱処理等の処理を施すためのバッチ式の処理装置及び処理方法に関し、処理するウエハの枚数に応じた最小限の処理ガス量で処理を可能にしたものである。

半導体の製造工程においては、複数枚のウエハに対して成膜処理や酸化処理、拡散処理等の熱処理を一括して行うバッチ式の熱処理装置が知られている。バッチ式の熱処理装置は、ボートと呼ばれる保持具に多数のウエハを棚状に積層して処理室内にウエハを配置している（例えば、特許文献１及び２参照）。処理室内に多数のウエハを配置して一括処理するため、多数枚のウエハに対して所定の処理を一度に施すことができる。

従来から知られているバッチ式の処理装置では、処理ガスを一つの供給口から供給したり、複数の供給口から分割して処理室内に均一に供給することで、処理室内に所定の濃度の処理ガスを満たすようにしている。少ない枚数のウエハをバッチ式の処理装置で処理する場合、ダミーとなるウエハを処理室内に配置し、処理室内に所定の濃度の処理ガスを満たすことで対応している。

このため、従来から知られているバッチ式の処理装置では、処理するウエハの枚数に拘わらず処理室の容積に応じた量の処理ガスが用いられ、処理するウエハが多くても少なくても材料費が同じだけ必要になっていた。

特開２００３−５９８３７号公報 特開２００１−３５５０７１号公報

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、バッチ式であっても、処理するウエハの枚数に応じた最小限の処理ガス量で処理を可能にした処理装置及び処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の第１の態様は、内部に処理室が形成される反応容器を備え、処理室内に反応用の処理ガス及びパージガスを選択的に供給するガス供給手段を反応容器の長手方向に複数設け、処理室内を二分する仕切板を反応容器の長手方向に移動自在に備え、仕切板で仕切られた一方側の領域の処理室にウエハが収容されたときに、一方側の領域の処理室に開口するガス供給手段から処理ガスの供給を選択すると共に、他方側の領域の処理室に開口するガス供給手段からパージガスの供給を選択する選択手段を備えたことを特徴とする処理装置にある。
かかる第１の態様では、仕切板を反応容器の長手方向に移動させることで処理するウエハの枚数に応じた一方側の領域を設定し、選択手段により、一方側の領域の処理室に開口するガス供給手段から処理ガスを供給し、他方側の領域の処理室に開口するガス供給手段からパージガスを供給することで、処理する枚数のウエハに応じた量の処理ガスを使用して処理を行うことができる。

上記課題を解決するための本発明の第２の態様は、内部に処理室が形成される反応容器を備え、処理室内に反応用の処理ガス及びパージガスを選択的に供給するガス供給手段を反応容器の長手方向に複数設け、処理室内の排気を行う排気手段をガス供給手段に対応して反応容器の長手方向に複数設け、処理室内の長手方向に複数枚のウエハを所定の間隔で積層状態に保持する長尺状の保持具を備え、保持具を貫通して反応容器の内壁に沿う状態で処理室内を二分する仕切板を反応容器の長手方向に移動自在に備え、仕切板で仕切られた一方側の領域の処理室の保持具にウエハが保持されたときに、一方側の領域の処理室に開口するガス供給手段から処理ガスの供給を選択すると共に、他方側の領域の処理室に開口するガス供給手段からパージガスの供給を選択する選択手段を備えたことを特徴とする処理装置にある。
かかる第２の態様では、仕切板を反応容器の長手方向に移動させることで処理するウエハの枚数に応じた一方側の領域を設定し、選択手段により、一方側の領域の処理室に開口するガス供給手段から処理ガスを供給し、他方側の領域の処理室に開口するガス供給手段からパージガスを供給し、ガス供給手段に対応した排気手段により処理ガス及びパージガスの排気を行うことで、処理する枚数のウエハに応じた量の処理ガスを使用して処理を行うことができる。

本発明の第３の態様は、第１または第２の態様の処理装置において、ガス供給手段は、反応容器の長手方向に複数接続される供給配管と、供給配管の基端部に切換え手段を介して接続される処理ガスの処理ガス配管及びパージガスのパージガス配管とからなり、選択手段は、切換え手段を切り換えることにより処理ガス配管もしくはパージガス配管の供給配管への接続状態を選択する手段であることを特徴とする処理装置にある。
かかる第３の態様では、切換え手段を切り換えることにより、供給配管から処理ガス及びパージガスを選択的に供給することができる。

上記課題を解決するための本発明の第４の態様は、ウエハが保持された部位の領域とウエハが保持されていない領域との二つの領域に処理室を分割し、ウエハが保持された部位の領域に反応用の処理ガスを供給すると共に、ウエハが保持されていない領域にパージガスを供給してウエハに処理を施すことを特徴とする処理方法にある。
かかる第４の態様では、ウエハが保持された部位の領域にのみ反応用の処理ガスを供給することにより、処理する枚数のウエハに応じた量の処理ガスを使用して処理を行うことができる。

本発明の第５の態様は、第４の態様の処理方法において、二つの領域は保持されるウエハの枚数に応じて可変とされ、処理ガス及びパージガスは共通の供給口から選択的に供給されることを特徴とする処理方法にある。
かかる第５の態様では、ウエハの枚数に応じて処理ガスを供給する領域を可変にし、共通の供給口から選択的に処理ガスを供給することができる。

図１には本発明の一実施形態例に係る処理装置の概略断面、図２には図１中のＩＩ−ＩＩ線矢視を示してある。

図に示すように、中心軸が垂直方向に延びて配される反応容器としての筒状のチャンバ（例えば、セラミックス製）１が備えられ、チャンバ１の底部は底板（例えば、セラミックス製）２で塞がれ、チャンバ１の天井部は天井部材（例えば、セラミックス製）３で塞がれている。底板２及び天井部材３で塞がれたチャンバ１の内部に処理室４が形成される。

処理室４の内部にはボート５が配置されている。ボート５は、底板２側に備えられる基台６と、基台６の上に上下方向に延びて配される４本の支柱７とを備えている。支柱７には円盤状のウエハ８の外周縁が嵌合する溝部が多数形成され、溝部にウエハ８の外周縁を嵌合させることで、ウエハ８が水平に保持され、ウエハ８はボート５に所定の間隔で上下方向に積層された状態に保持される。

チャンバ１にはガス供給手段としての供給配管１１が接続され、供給配管１１はチャンバ１の長手方向（上下方向）に複数（図示例では６箇所）接続されている。即ち、チャンバ１には上下に６箇所の供給配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆが接続されている。供給配管１１に対応して処理室４内の排気を行う排気手段としての排気管１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆが接続されている。

供給配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆの基端部には、それぞれ切換え手段としての３方弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆが設けられている。３方弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆには、それぞれ、処理ガス配管１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆが接続されると共に、パージガス配管１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆが接続されている。

処理ガス配管１４には流量調整手段１６を介して処理ガスが送られ、パージガス配管１５には流量調整手段１７を介してパージガスとしてのＮ_２ガスが送られる。３方弁１３を切り換えることにより、供給配管１１への接続が処理ガス配管１４またはパージガス配管１５とされる（選択手段）。つまり、供給配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆは処理ガスの供給もしくはＮ_２ガスの供給が個別に選択されるようになっている。

尚、パージガスとしては、Ｎ_２ガスに限らず、Ａｒガス等の他の不活性ガスを用いることも可能である。

一方、４本の支柱７が貫通してチャンバ１の内壁に沿う状態の円盤状の仕切板２１が昇降自在に備えられ、基台６を貫通して昇降する昇降桿２２の先端に仕切板２１が固定されている。昇降桿２２を介して仕切板２１を任意の位置に昇降させることにより、ウエハ８が保持される領域４ａ（図１では上側の領域）とウエハ８が保持されていない領域４ｂとに処理室４を二分することができる。

即ち、図１の例では、供給配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及び排気管１２ａ、１２ｂ、１２ｃが開口してウエハ８が保持されている上側の領域４ａと、供給配管１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ及び排気管１２ｄ、１２ｅ、１２ｆが開口してウエハ８が保持されていない下側の領域４ｂとに処理室４が二分されている。

尚、仕切板２１の形状としては、４本の支柱７が貫通する円盤状の形状に限らず、４本の支柱７の部位が切り欠かかれた形状の仕切板を適用することも可能である。

上述した処理装置では、ウエハ８の保持状況に応じて、即ち、処理するウエハ８の枚数に応じて仕切板２１を処理室４の長手方向に移動させ、ウエハ８の枚数に応じた一方側の領域（上側の領域４ａ）を設定する。供給配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃの３方弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃを操作して、供給配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃと処理ガス配管１４ａ、１４ｂ、１４ｃを連通状態にする。また、他方側の領域（下側の領域４ｂ）の供給配管１１ｄ、１１ｅ、１１ｆの３方弁１３ｄ、１３ｅ、１３ｆを操作して、供給配管１１ｄ、１１ｅ、１１ｆとパージガス配管１５ｄ、１５ｅ、１５ｆを連通状態にする。

この状態で、処理ガス配管１４から処理ガスを供給すると共に、パージガス配管１５からＮ_２ガスを供給することにより、ウエハ８が保持された上側の領域４ａの処理室４内に処理ガスが供給され、ウエハ８が保持されていない下側の領域４ｂの処理室４内にＮ_２ガスが供給される。上側の領域４ａに開口する排気管１２ａ、１２ｂ、１２ｃから上側の領域４ａ内の排気が実施され、下側の領域４ｂに開口する排気管１２ｄ、１２ｅ、１２ｆから下側の領域４ｂ内の排気が実施される。

これにより、上側の領域４ａだけにウエハ８が保持された場合であっても、処理室４の全体に処理ガスを供給する必要がなく、領域に応じた量の処理ガスを供給することができる。

ウエハ８の枚数が変更になった場合、ウエハ８の枚数に応じて仕切板２１を処理室４の長手方向に移動させ、ウエハ８が保持された領域に開口する供給配管１１から処理ガスが供給されると共に、ウエハ８が保持されていない領域に開口する供給配管１１からＮ_２ガスが供給されるように３方弁１３を操作し、ウエハ８が保持された領域だけに処理ガスを供給する。

このため、ウエハ８の枚数に拘わらずウエハ８が保持された領域だけに処理ガスを供給して熱処理等の処理を施すことができ、バッチ式であっても、処理するウエハ８の枚数に応じた最小限の処理ガス量で処理が可能になり、材料費の低減を図ることが可能になる。

上述した実施形態例の処理装置は、例えば、熱拡散処理を行う熱拡散装置として適用され、この場合、図示しない加熱手段が備えられる。また、プラズマを発生させて成膜処理を行う成膜装置等、処理ガスを用いて処理を行う他のバッチ式の処理装置に適用することも可能である。

本発明の一実施形態例に係る処理装置の概略断面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線矢視図である。

符号の説明

１ チャンバ、 ２ 底板、 ３ 天井部材、 ４ 処理室、 ５ ボート、 ６ 基台、 ７ 支柱、 ８ ウエハ、 １１ 供給配管、 １２ 排気管、 １３ ３方弁、 １４ 処理ガス配管、 １５ パージガス配管、 １６、１７ 流量調整手段、 ２１ 仕切板、 ２２ 昇降桿

Claims (5)

1. 内部に処理室が形成される反応容器を備え、
   処理室内に反応用の処理ガス及びパージガスを選択的に供給するガス供給手段を反応容器の長手方向に複数設け、
   処理室内を二分する仕切板を反応容器の長手方向に移動自在に備え、
   仕切板で仕切られた一方側の領域の処理室にウエハが収容されたときに、一方側の領域の処理室に開口するガス供給手段から処理ガスの供給を選択すると共に、他方側の領域の処理室に開口するガス供給手段からパージガスの供給を選択する選択手段を備えた
   ことを特徴とする処理装置。
2. 内部に処理室が形成される反応容器を備え、
   処理室内に反応用の処理ガス及びパージガスを選択的に供給するガス供給手段を反応容器の長手方向に複数設け、
   処理室内の排気を行う排気手段をガス供給手段に対応して反応容器の長手方向に複数設け、
   処理室内の長手方向に複数枚のウエハを所定の間隔で積層状態に保持する長尺状の保持具を備え、
   保持具を貫通して反応容器の内壁に沿う状態で処理室内を二分する仕切板を反応容器の長手方向に移動自在に備え、
   仕切板で仕切られた一方側の領域の処理室の保持具にウエハが保持されたときに、一方側の領域の処理室に開口するガス供給手段から処理ガスの供給を選択すると共に、他方側の領域の処理室に開口するガス供給手段からパージガスの供給を選択する選択手段を備えた
   ことを特徴とする処理装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の処理装置において、
   ガス供給手段は、反応容器の長手方向に複数接続される供給配管と、供給配管の基端部に切換え手段を介して接続される処理ガスの処理ガス配管及びパージガスのパージガス配管とからなり、
   選択手段は、切換え手段を切り換えることにより処理ガス配管もしくはパージガス配管の供給配管への接続状態を選択する手段である
   ことを特徴とする処理装置。
4. ウエハが保持された部位の領域とウエハが保持されていない領域との二つの領域に処理室を分割し、ウエハが保持された部位の領域に反応用の処理ガスを供給すると共に、ウエハが保持されていない領域にパージガスを供給してウエハに処理を施すことを特徴とする処理方法。
5. 請求項４に記載の処理方法において、二つの領域は保持されるウエハの枚数に応じて可変とされ、処理ガス及びパージガスは共通の供給口から選択的に供給されることを特徴とする処理方法。
   
   

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