JP2007250653A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
副生成物を反応室外に排出可能として、副生成物が溜った場合でも、基板上に副生成物が落下することを防止し、又副生成物の付着物の拭取り、分解洗浄作業の時間を短縮し、或は斯かる保守作業の回数を減少させ、基板処理装置の稼働率の向上を図る。
【解決手段】
基板を処理する反応管２２と、該反応管が支持されるアダプタ２５とを有し、該アダプタに、前記反応管に付着した液化副生成物を回収する溝２７を形成し、該溝を介して前記液化副生成物を反応管外部に排出可能とした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成処理、拡散処理、熱処理等の基板処理を行う基板処理装置に関するものである。

半導体装置を製造する工程の一部に基板に薄膜の生成処理、拡散処理、熱処理等を行う基板処理がある。又、基板処理を行う基板処理装置としては、基板（ウェーハ）を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置と、所要枚数のウェーハを一度に処理するバッチ式の基板処理装置とがあり、更にバッチ式の処理装置の１つとして、縦型処理炉を有し、処理炉中に基板（ウェーハ）を水平姿勢で上下方向に多段に保持して処理する縦型処理装置がある。

縦型処理装置に於いて、ポリイミド系材料が塗布されたウェーハを熱処理する場合、ポリイミド系材料から発生した副生成ガスが処理炉の処理室内壁に副生成物として付着する。基板処理を繰返す度に副生成ガスが処理室内壁に付着堆積し、付着する副生成物は増加する。この副生成物は、２００℃〜３００℃以上の温度では固体であり、それより低い温度では液体となる。

従って、処理室の温度が低い場所、例えば放熱が多く、温度が低い反応室下部では副生成物は、液体の状態で反応室内壁に付着し、或は流下して反応室の下部の窪み、隙間等に溜る。この為、処理が繰返されると、窪み、隙間に溜った副生成物が溢れて、熱処理前又は、熱処理後のウェーハ上に落下してウェーハを汚染するという問題があった。

従来は、所定時間毎に、或は所定処理回数毎に、反応室の付着物の拭取り、反応室を分解して洗浄を行う等して、付着した副生成物を除去していた。

然し乍ら、付着物の拭取り、分解洗浄は、多くの時間を要し、基板処理装置を長く停止させなければならず、稼働率の低下の原因となっていた。

本発明は斯かる実情に鑑み、液化副生成物を反応室外に排出可能として、液化副生成物が溜った場合でも、基板上に液化副生成物が落下することを防止し、又液化副生成物の付着物の拭取り、分解洗浄作業の時間を短縮し、或は斯かる保守作業の回数を減少させ、基板処理装置の稼働率の向上を図るものである。

本発明は、基板を処理する反応管と、該反応管が支持されるアダプタとを有し、該アダプタに、前記反応管に付着した液化副生成物を回収する溝を形成し、該溝を介して前記液化副生成物を反応管外部に排出可能とした基板処理装置に係るものである。

本発明によれば、基板を処理する反応管と、該反応管が支持されるアダプタとを有し、該アダプタに、前記反応管に付着した液化副生成物を回収する溝を形成し、該溝を介して前記液化副生成物を反応管外部に排出可能としたので、反応管に付着した液化副生成物により基板が汚染されることが回避でき、又付着した液化副生成物を除去する為の反応管洗浄作業が省略、或は回数を減少させることができると共に洗浄作業に伴う反応管の分解組立て作業が省略でき、基板処理装置を停止する時間を大幅に短縮でき、稼働率の向上が図れるという優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１は本発明が実施される縦型基板処理装置の一例を示している。

図中、１は筐体を示し、該筐体１の正面には基板収納容器授受ステージであるポッド授受ステージ２が配設され、該ポッド授受ステージ２に密閉式の基板収納容器であるポッド３が搬送される。該ポッド３は所定枚数、例えば２５枚の基板（ウェーハ）を収納し、開閉可能な蓋（図示せず）を具備している。

前記筐体１の内部で、前記ポッド授受ステージ２に対向する位置にはポッドオープナ４が設けられ、該ポッドオープナ４に隣接して基板枚数検出器５が設けられ、前記ポッドオープナ４の上方にはポッド格納棚６が配設されている。前記ポッドオープナ４、前記ポッド格納棚６と前記ポッド授受ステージ２の間にはポッド搬送装置７が設けられている。

該ポッド搬送装置７によって前記ポッドオープナ４、前記ポッド格納棚６、前記ポッド授受ステージ２の間で前記ポッド３が搬送される。前記ポッドオープナ４は、載置された前記ポッド３の蓋を開閉するものであり、前記基板枚数検出器５は前記ポッドオープナ４に載置されたポッド３内に収納されているウェーハの枚数を検出する。

前記筐体１の内部で、前記ポッド格納棚６の背面側には処理炉８が設けられ、該処理炉８の下方には基板保持具昇降手段であるボートエレベータ９が配設されている。該ボートエレベータ９と前記ポッドオープナ４間には基板移載機１３が配設され、該基板移載機１３に対峙して基板姿勢整合手段であるノッチアライナ１４が設けられている。

前記ボートエレベータ９は前記処理炉８の下端開口部（炉口部）を気密に閉塞する炉口蓋１１を具備し、該炉口蓋１１には基板保持具であるボート１２が載置され、前記ボートエレベータ９は前記炉口蓋１１を昇降させることで、前記ボート１２を前記処理炉８に装脱可能であり、前記ボート１２の装入状態で前記炉口蓋１１は前記炉口部を気密に閉塞する。

前記基板移載機１３は前記ポッドオープナ４に載置された前記ポッド３と前記ノッチアライナ１４と降下状態の前記ボート１２との間でウェーハ１５の移載を行い、前記ノッチアライナ１４は前記ウェーハ１５に形成されたノッチ、又はオリエンテーションフラットを検出して前記ウェーハ１５の姿勢を一定に整合するものである。

前記ボート１２は、前記基板移載機１３によって１バッチ分の前記ウェーハ１５が水平姿勢で多段に装填され、前記ボートエレベータ９によって前記ボート１２内に装入されることで前記ウェーハ１５は前記ボートエレベータ９に保持された状態で処理される。

図２に於いて、前記処理炉８の一例を説明する。

炉体ベース１７に円筒状の加熱装置１８が立設され、該加熱装置１８内には石英製の有天筒状の外部反応管１９、該外部反応管１９内部に上下が開口された筒状の石英製内部反応管２１が同心多重に配設されている。前記外部反応管１９、前記内部反応管２１は反応管２２を構成し、前記内部反応管２１内部は処理室２３を画成し、前記外部反応管１９と前記内部反応管２１との間には円筒状空間２４が画成される。

前記炉体ベース１７には前記加熱装置１８と同心にアダプタ２５が支持され、該アダプタ２５は内面所要位置に内フランジ２６が形成されている。該内フランジ２６は内周部が盛上り、高さの異なる内周側フラット面２６ａと外周側フラット面２６ｂが形成され、前記内周側フラット面２６ａは前記内部反応管２１の板厚より幅広となっており、前記内周側フラット面２６ａと前記外周側フラット面２６ｂとは傾斜面によって連続している。前記外部反応管１９は前記アダプタ２５の上端面に立設され、前記内部反応管２１は前記内フランジ２６の上端面（内周側フラット面２６ａ）に立設されている。前記外部反応管１９、前記アダプタ２５は反応容器１６を構成する。

前記内フランジ２６の前記内周側フラット面２６ａには前記内部反応管２１の外側に、該内部反応管２１と同心円の回収溝２７が形成される。該回収溝２７は、全周連続しており、所要の一点に向って下り傾斜しており、最下位置の前記一点に生成物排出導路２８が連通している。該生成物排出導路２８は前記アダプタ２５より外部に延出し、生成物貯溜装置であるトラップボックス２９に接続されている。尚、前記生成物排出導路２８は前記アダプタ２５、前記トラップボックス２９に気密に接続されている。前記生成物排出導路２８、前記トラップボックス２９等は、生成物回収手段３０を構成する。

尚、前記回収溝２７は傾斜した円弧状の溝が集合して形成されてもよく、この場合、該円弧状の溝の最下位置にそれぞれ前記生成物排出導路２８が連通する。又、前記トラップボックス２９は前記生成物排出導路２８に対して着脱可能に取付けられていることが好ましい。又、前記回収溝２７の上面は前記内部反応管２１が設置されている面より下方であることが好ましい。又、前記回収溝２７は前記外周側フラット面２６ｂに設けられてもよい。

前記アダプタ２５の前記内フランジ２６の下側にガス導入管３１が連通され、前記アダプタ２５の前記内フランジ２６の上側に排気管３２が連通されている。前記ガス導入管３１は処理ガス供給源、パージガス供給源等のガス供給源（図示せず）に接続され、前記排気管３２は真空ポンプ等を具備する排気装置（図示せず）に接続されている。

前記ボート１２は石英製であり、断熱部３４を介して前記炉口蓋１１に載置され、前記断熱部３４には石英製の断熱板が所要数装填されている。尚、前記断熱部３４は前記ボート１２の一部として該ボート１２の下部に設けられてもよい。

以下、上記基板処理装置の作用及び該基板処理装置を用いた基板処理方法について説明する。

ウェーハ１５を収納した前記ポッド３が前記ポッド授受ステージ２に搬入され、前記ポッド搬送装置７により前記ポッド３が前記ポッド格納棚６に搬送され、該ポッド格納棚６に格納される。格納された前記ポッド３は前記ポッド搬送装置７によって前記ポッドオープナ４に搬送され、該ポッドオープナ４によって前記ポッド３の蓋が開けられると共に前記基板枚数検出器５によって、前記ポッド３に収納されたウェーハ１５の枚数が検出される。

前記ポッドオープナ４でウェーハ１５の枚数が検出された後、前記基板移載機１３によって前記ノッチアライナ１４に移載され、該ノッチアライナ１４でウェーハ１５の姿勢が整合される。整合されたウェーハ１５は前記基板移載機１３によって降下状態の前記ボート１２に移載される。該ボート１２へのウェーハ１５の移載は、１バッチ分の処理枚数に達する迄実行される。

前記処理炉８は、設定された温度、例えば２００℃に加熱されており、該処理炉８に前記ボートエレベータ９によって前記ボート１２が装入される。前記処理炉８の炉口部は前記炉口蓋１１によって気密に閉塞され、前記加熱装置１８によって炉内温度が処理温度、例えば３２０℃に加熱される。前記ガス導入管３１より前記処理室２３に処理ガスが供給される。処理ガスとしては、窒素ガスが使用される。供給された処理ガスは前記処理室２３、前記円筒状空間２４を経て前記排気管３２から前記排気装置（図示せず）により排気され、又該排気装置は前記処理室２３を所定圧力に維持する。

ウェーハ１５の処理が完了すると、炉内温度を所定温度、例えば２００℃程度の温度に降温し、前記ボートエレベータ９により前記ボート１２を降下させる。該ボート１２を降下した状態で、保持されたウェーハ１５を所定温度迄冷却する。冷却後、前記基板移載機１３により前記ボート１２のウェーハ１５を前記ポッドオープナ４に載置された空のポッド３に移載する。所定枚数（２５枚）のウェーハ１５が前記ポッド３に移載されると、前記ポッド搬送装置７により前記ポッド格納棚６に搬送して一時保管し、或は前記ポッド授受ステージ２に搬送し、該ポッド授受ステージ２に搬送されたポッド３は外部搬送装置（図示せず）により基板処理装置から搬出される。

而して、上記ウェーハの搬入、処理、搬出が繰返され、基板処理が繰返し実行される。

上記基板処理を実行する過程で、処理されるウェーハがポリイミド系材料が塗布されたウェーハであった場合、塗布された溶剤から副生成ガス発生する。副生成ガスは、前記処理室２３から前記円筒状空間２４を通って前記排気管３２から排出されるが、排出過程で、温度の低い、前記内部反応管２１の下部、外周面に液状となって付着する。液化した副生成ガス（以下液化副生成物）は、前記内部反応管２１の外周面を流下し、前記回収溝２７に溜り、更に前記生成物排出導路２８より前記外部反応管１９外部に排出される。

又、前記生成物排出導路２８より排出された液化副生成物は、前記トラップボックス２９に貯溜される。

基板処理が繰返され、前記トラップボックス２９に貯溜された液化副生成物が所定量に達すると、或は所定期間経過後、前記トラップボックス２９が空のトラップボックス２９に交換され、或は洗浄されたトラップボックス２９に交換される。而して、前記液化副生成物の除去、洗浄に前記処理炉８の分解、組立て作業を伴わないので、保守時間が大幅に短縮できる。

図３は、前記生成物回収手段３０を具備しない処理炉３６を示している。

図３中、図２中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略してある。

前記処理炉３６に於いて、基板処理中の副生成ガスを含むガスは前記処理室２３、円筒状空間２４を通って前記排気管３２より排出される。

排出される過程で副生成ガスは、温度の低い前記内部反応管２１の下部、外周面に液状となって付着する。付着した液化副生成物は、外周面に沿って流下し、前記内部反応管２１が立設されている前記内フランジ２６の上端面に溜る。溜った液化副生成物は前記内部反応管２１の下端と前記内フランジ２６の上端面間の隙間から前記処理室２３内に浸出し、更に前記処理室２３に落下する。この為、液化副生成物でウェーハ１５が汚染される虞れが生じる。

この為、前記処理炉３６では、該処理炉３６を分解し、前記内部反応管２１を取出して洗浄、或は拭掃除をしている。該内部反応管２１の洗浄、前記処理炉３６の拭掃除では分解組立て作業を伴い、多くの時間を要する。

又、前記ガス導入管３１より酸素ガスを流通させ、炉内を８００℃程度に加熱して、前記内部反応管２１、前記外部反応管１９に付着した液化副生成物を燃焼させ、燃焼ガスとして排気することも行われる。ところが、液化副生成物を燃焼する方法では、前記内部反応管２１の下部は温度が低くなり、液化副生成物が燃焼せず残ってしまうことがある。

上記した処理炉３６に対して本発明の処理炉８では、液化副生成物が前記処理室２３に浸出することはなく、更に前記反応管２２外部に液化副生成物を排出できるので、液化副生成物によりウェーハ１５が汚染されることがなく、又、前記内部反応管２１の拭取り、洗浄を行う必要がなくなる。

尚、前記アダプタ２５の内径を前記反応管２２の内径より小さくし、前記アダプタ２５の上端面に前記外部反応管１９の内側となる様に回収溝を形成し、前記外部反応管１９の内面に付着した液化副生成物を前記回収溝を介して前記反応管２２の外側に排出する様にしてもよい。

（付記）
又本発明は、下記の実施の態様を含む。

（付記１）基板を処理する反応管と、該反応管が支持されるアダプタとを有し、該アダプタに、前記反応管に付着した液化副生成物を回収する溝を形成し、該溝を介して前記液化副生成物を反応管外部に排出可能としたことを特徴とする基板処理装置。

（付記２）前記反応管は外部反応管と、外部反応管の内側に設けられた内部反応管とから構成され、前記溝は前記アダプタの前記内部反応管が支持される部分に設けられる付記１の基板処理装置。

（付記３）前記溝は傾斜している付記１の基板処理装置。

（付記４）前記溝はリング状に形成され傾斜している付記１の基板処理装置。

（付記５）前記溝に溜った液化副生成物を反応管外部に排出する排出手段を有する付記１の基板処理装置。

（付記６）前記排出手段は液化副生成物を貯溜し着脱可能な容器を有する付記５の基板処理装置。

（付記７）付記１の基板処理装置に於いて、前記反応管内に基板を搬入する工程と、前記反応管内で基板を処理する工程と、前記反応管より処理後の基板を搬出する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。

（付記８）付記１、付記７に於いて、前記処理とはポリイミド系材料が塗布された基板を熱処理する処理である。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置を示す概略斜視図である。 該基板処理装置に用いられる処理炉の一例を示す概略断面図である。 処理炉の他の例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 筐体
２ ポッド授受ステージ
３ ポッド
４ ポッドオープナ
６ ポッド格納棚
７ ポッド搬送装置
８ 処理炉
９ ボートエレベータ
１２ ボート
１３ 基板移載機
１５ ウェーハ
１９ 外部反応管
２１ 内部反応管
２２ 反応管
２３ 処理室
２４ 円筒状空間
２５ アダプタ
２６ 内フランジ
２７ 回収溝
２８ 生成物排出導路
２９ トラップボックス
３０ 生成物回収手段

Claims (1)

1. 基板を処理する反応管と、該反応管が支持されるアダプタとを有し、該アダプタに、前記反応管に付着した液化副生成物を回収する溝を形成し、該溝を介して前記液化副生成物を反応管外部に排出可能としたことを特徴とする基板処理装置。

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