JP2008078548A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の排気管を接続する排気下流側接続部のメンテナンスを容易にする。
【解決手段】筐体を備えた基板処理装置であって、基板を処理する処理室２０１を内側に有する反応容器２０７と、該反応容器２０７の外周側から前記基板を加熱する加熱装置と、前記反応容器２０７の下端を閉塞する蓋体と、前記反応容器内にガスを供給するガス供給管２３０と、前記加熱装置と前記蓋体との間の前記反応容器２０７の側壁に一体成形され該反応容器２０７内を排気する複数の排気管２３１とを筐体内に有し、前記複数の排気管２３１の排気下流側接続部を、前記筐体一側面に面するメンテナンスエリア側に配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は基板処理装置に係り、例えば半導体製造装置において用いられる基板処理装置に関する。

図７に、従来の基板処理装置に用いられている縦型処理炉の断面図を示す。
縦型処理炉３０２は図示しない筐体内に設けられる。この縦型処理炉３０２は、ヒータユニット３０６と、ヒータユニット３０６内に挿入される反応容器３０７とから構成される。反応容器３０７は、反応管３０３と反応管３０３を支持する炉口フランジ３０９とから構成される。反応管３０３は、アウターチューブ３０５と、アウターチューブ３０５内に設けられるインナーチューブ３０４から構成される。炉口フランジ３０９は、ガス供給管（図示せず）と排気管３３１とを備える。炉口フランジ３０９は金属製である（例えば、特許文献１参照）。インナーチューブ３０４の内側に、複数枚のウェーハ２００を多段に装填したボート３１７が挿入される。ボート３１７を支持するシールキャップ３１９によって炉口フランジ３０９が閉じられる。
ガス供給管から反応管３０３内にガスを供給しつつ、反応後の残ガス等を排気管３３１から排気させる過程でボート３１７に装填された複数枚のウェーハ２００が処理される。

このような縦型処理炉３０２を組立てるには、縦型処理炉３０２の下部スペースを利用して、縦型処理炉３０２への反応管３０３の挿脱を行う必要がある。縦型処理炉３０２への反応容器３０７の挿脱は、図示しないボートエレベータ、及び着脱装置により行われている（例えば、特許文献２参照）。ヒータベース３５１に固定されたヒータユニット３０６の下部に開口された開口部から反応容器３０７を装着する。反応容器３０７は、排気管３３１が突出されているため、排気管３３１より上側までをヒータユニット３０６内に挿入することになり、反応容器３０７の一部はヒータユニット３０６からはみ出すことになる。排気管３３１はガスの流れを考慮し、円筒状で口径が大きいことが望ましい。しかし、排気管３３１の口径が大きいと、反応容器３０７のヒータユニット３０６からはみ出す部分が長くなり、縦型処理炉３０２自体が上方向に大きくなる。一方、反応容器３０７の上下方向の長さを小さくすることによって、縦型処理炉３０２を小さくすることは可能であるが、反応容器３０７の上下方向の長さを小さくすると、ウェーハ処理枚数が減少し、生産能力が落ちるので好ましくない。

また、上述した排気管はガス供給管にくらべ管径が大きく、接続クランプ等、接続、取外しの際に、作業スペースを多く必要とする。また、排気管は筐体の一側面に面するメンテナンスエリア側を向いていない。

特開平８−１２０４５３号公報 特開平１１−６７６７９号公報

上述した従来技術ではつぎのようなことがいえる。
（１）炉口フランジが金属製であるため、金属汚染の原因になっていた。
（２）基板処理能力を落とさずに、排気能力を高くするために排気管の管径を大きすると、反応容器の上下方向の長さが長くなるため、その分装置の高さが高くなってしまう。また、反応容器をヒータユニットから挿脱する際に下部スペースを利用するが、排気管の管径を大きくすると、下部スペースも当該挿脱スペースを確保するよう上下方向に長くする必要があり、結果として装置高さが高くなり、装置が顧客のクリーンルームに入らなくなってしまうおそれもある。
（３）ガス供給管にくらべ排気管は管径が大きく、接続クランプ等、接続、取外しの際に、作業スペースを多く必要とするため、排気管の排気管下流側接続部のメンテナンスに手間がかかる上、排気管がメンテナンスエリア側を向いていないため、排気管内の副生成物の清掃作業が大変である。

本発明の目的は、排気能力を落とさず、装置の高さを抑えることが可能な基板処理装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、複数の排気管を接続する排気下流側接続部のメンテナンスを容易にすることが可能な基板処理装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、排気管を複数にした場合の排気管の強度を増すことが可能な基板処理装置を提供することにある。

本発明の一の態様によれば、筐体を備えた基板処理装置であって、基板を処理する処理室を内側に有する反応容器と、該反応容器の外周側から前記基板を加熱する加熱装置と、前記反応容器の下端を閉塞する蓋体と、前記反応容器内にガスを供給するガス供給管と、前記加熱装置と前記蓋体との間に位置する前記反応容器の側壁に一体成形され該反応容器内を排気する複数の排気管と、を筐体内に有し、前記複数の排気管の排気下流側接続部を、前記筐体一側面に面するメンテナンスエリア側に配置する基板処理装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、基板を処理する処理室を内側に有する反応容器と、該反応容器の外周側から前記基板を加熱する加熱装置と、前記反応容器の下端を閉塞する蓋体と、前記反応容器内にガスを供給するガス供給管と、前記加熱装置と前記蓋体との間に位置する前記反応容器の側壁に一体成形され該反応容器内を排気する複数の排気管と、該複数の排気管を併合するよう該排気管に一体成形される排気下流側接続部とを備える基板処理装置が提供される。

本発明の一態様によれば、排気能力を落とさず、装置の高さを抑えることが可能になる。また、他の態様によっては、複数の排気管を接続する排気下流側接続部のメンテナンスを容易にすることができる。さらに、他の態様によっては、排気管を複数にした場合の排気管の強度を増すことができる。

本発明を実施するための最良の形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置（ＩＣ）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。尚、以下の説明では、半導体製造装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行なう縦型の半導体製造装置（以下、単に処理装置という）に適用した場合について述べる。図３は、本発明の実施の形態に適用される処理装置の斜透視図として示されている。また、図４は図３に示す処理装置の側面透視図である。

図３および図４に示されているように、シリコン等からなるウェーハ（基板）２００を収納したウェーハキャリアとしてフープ（基板収容器、以下ポッドという。）１１０が使用されている本実施の形態の処理装置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。
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。

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に上中下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。

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。

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にはウェーハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウェーハ搬入搬出口（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、上下段のウェーハ搬入搬出口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。

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のウェーハ出し入れ口を開閉するように構成されている。

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の前側領域にはウェーハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウェーハ移載機構１２５は、ウェーハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウェーハ移載装置（基板移載装置）１２５ａおよびウェーハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウェー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。図３に模式的に示されているようにウェーハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧の筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の移載室１２４前方領域右端部との間に設置されている。これら、ウェーハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウェーハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウェーハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウェーハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウェーハ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。

移載室１２４の後側領域には、ボート２１７を収容して待機させる待機部１２６が構成されている。待機部１２６の上方には、縦型処理炉２０２が設けられている。縦型処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（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。

図３に模式的に示されているように、耐圧の筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の待機部１２６右端部との間にはボート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の昇降台に連結された連結具としてのアーム１２８（図４参照）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、縦型処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
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）のウェーハ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。

図３に模式的に示されているように移載室１２４のウェーハ移載装置エレベータ１２５ｂ側およびボートエレベータ１１５側と反対側である左側端部には、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１３３を供給するよう供給フアンおよび防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４が設置されており、ウェーハ移載装置１２５ａとクリーンユニット１３４との間には、図示はしないが、ウェー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。

クリーンユニット１３４から吹き出されたクリーンエア１３３は、ノッチ合わせ装置１３５およびウェーハ移載装置１２５ａ、待機部１２６にあるボート２１７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。

次に、本実施の形態の処理装置の動作について説明する。

図３および図４に示されているように、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。

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のウェーハ搬入搬出口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１３３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１３３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。

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におけるウェーハ搬入搬出口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、ウェーハ出し入れ口を開放される。

ポッド１１０がポッドオープナ１２１によって開放されると、ウェーハ２００はポッド１１０からウェーハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウェー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にてウェーハを整合した後、移載室１２４の後方にある待機部１２６へ搬入され、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウェーハ２００を受け渡したウェーハ移載装置１２５ａはポッド１１０に戻り、次のウェーハ２００をボート２１７に装填する。

この一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１におけるウェーハ移載機構１２５によるウェーハのボート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によって搬送されて移載され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。

予め指定された枚数のウェーハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた縦型処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１４７によって、開放される。続いて、ウェーハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、縦型処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されて行く。

ローディング後は、縦型処理炉２０２にてウェーハ２００に任意の処理が実施される。処理後は、ノッチ合わせ装置１３５でのウェーハの整合工程を除き、上述の逆の手順で、ウェーハ２００およびポッド１１０は筐体１１１の外部へ払出される。

次に、上述した縦型処理炉２０２の詳細について説明し、さらにヒータユニット２０６から反応容器２０７を着脱する着脱装置について説明する。

［処理炉］
上述した処理炉について詳細に説明する。
図１は本発明の実施の形態で好適に用いられる処理装置の縦型処理炉２０２の概略構成図であり、縦断面図として示されている。

図１に示されているように、縦型処理炉２０２は加熱装置としてのヒータを有するヒータユニット２０６を備える。ヒータユニット２０６は有天円筒形状をしており、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。

ヒータユニット２０６は、有天円筒形状の断熱部材２７１、該断熱部材２７１を覆う金属板のヒータカバー２７２、及び前記断熱部材２７１の内面に沿って立設された発熱線支持柱２７３、該発熱線支持柱２７３により支持されコイル状に成形されたヒータとしての発熱線２７４から主に構成されている。

ヒータユニット２０６の内側には、ヒータユニット２０６と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管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、インナーチューブ２０４内でウェーハ２００を処理する際に、上端内フランジ２８６の上面に載置される。このインナーチューブ２０４は、非金属であって耐熱耐食性を有する材料、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る。上端および下端が開口して、下端にフランジ２８１を有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、基板としてのウェーハ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、非金属であって耐熱耐食性を有する材料、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て、下端にフランジ２８３を有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。

アウターチューブ２０５の下方には、アウターチューブ２０５と同心円状に連結され、反応管２０３の下端を保持する保持具としてのインレットマニホールド２０９が配設されている。インレットマニホールド２０９は、耐熱耐食性を有する材料、例えばステンレス等からなり、上端および下端が開口して、上端に外フランジ２８５および内フランジ２８６を、下端にフランジ２８７を有した円筒形状に形成されている。インレットマニホールド２０９は、その内フランジ２８６がインナーチューブ２０４のフランジ２８１に係合しており、その外フランジ２８５がアウターチューブ２０５のフランジ２８３に係合しており、インナーチューブ２０４、アウターチューブ２０５をそれぞれ支持するように設けられている。
なお、インレットマニホールド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図示しないＯリングが設けられている。インレットマニホールド２０９はヒータベース２５１に支持される。インレットマニホールド２０９がヒータベース２５１に支持されることにより、反応管２０３は垂直に据え付けられた状態となっている。

インレットマニホールド２０９にはガス導入部としての単数または複数のガス供給管２３０が処理室２０１内に連通するように接続されている。ガス供給管２３０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。

インレットマニホールド２０９の下方には、インレットマニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な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はインレットマニホールド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の上面にはインレットマニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２８９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２１７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ェーハ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は反応管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。

ヒータユニット２０６とシールキャップ２１９との間に位置する反応容器２０７の側壁、例えばアウターチューブ２０５の側壁に、反応容器２０７内を排気する複数の排気管２３１が一体成形されている。本実施の形態では、複数の排気管２３１は、円筒直管形状をしており、ヒータユニット２０６の下端から外部に露出しているアウターチューブ２０５の下部に一体的に設けられている。

上述した反応管２０３とインレットマニホールド２０９により反応容器２０７が形成される。

図２に示すように、複数の排気管２３１、複数例えば２つの排気管２３１は、アウターチューブ２０５の周方向に隣接して同一高さ位置に設けられている。また、複数の排気管２３１は管軸を同方向、例えば水平方向に向けて設けられている。それらの方向は、ともに筐体１１１の一側面、例えば背面側に面する後述するメンテナンスエリア２１０側に向けられている。

複数の排気管２３１のインレットマニホールド２０９との接続側と反対側である排気下流側には、排気下流側接続部が設けられている。この排気下流側接続部は、複数の排気管２３１を併合するよう排気管２３１に一体成形され、複数の排気管２３１の上下左右位置を保持するようになっている。排気下流側接続部は、実施の形態によっては、図示するように、補強及び接続用となるよう共通フランジ２７５で形成されている。排気下流側接続部を共通フランジ２７５で形成することにより、例えば金属材からなる排気ダクト２７６（図１参照）と接続するための接続クランプ等、接続、取外しを容易にしている。

図１に示すように、排気管２３１の下流側には圧力検出器としての圧力センサ２４５および圧力調整装置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。圧力調整装置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整装置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。

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、複数枚のウェーハ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、ヒータユニット２０６からの熱がインレットマニホールド２０９側に伝わりにくくなるよう構成されている。

反応管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。ヒータユニット２０６の特に発熱線２７４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ユニット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。

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。

次に、上記構成に係る縦型処理炉２０２を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ＣＶＤ法によりウェーハ２００上に薄膜を形成する方法について説明する。尚、以下の説明において、基板処理装置としての処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２４０により制御される。

複数枚のウェーハ２００がボート２１７に装填（ウェーハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウェーハ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２８９を介してインレットマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。

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整装置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ユニット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ユニット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、ウェーハ２００が回転される。

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に流出して複数の排気管２３１から排気される。ガスは処理室２０１内を通過する際にウェーハ２００の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウェーハ２００の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。

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ガス供給管２３０を介して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。

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、インレットマニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済ウェーハ２００がボート２１７に保持された状態でインレットマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンローディング）される。その後、処理済ウェーハ２００はボート２１７より取出される（ウェーハディスチャージ）。

［着脱装置］
ところで、このような縦型処理炉２０２を組立てるには、縦型処理炉２０２の下方に隣接して設けた予備室としての移載室１２４を利用して、縦型処理炉２０２への反応容器２０７の挿脱を行う必要がある。縦型処理炉２０２への反応容器２０７の着脱は、台車、ボートエレベータ１１５、及びシールキャップ２１９に載置される着脱治具を用いて行われる。
まず、筐体１１１のメンテナンスエリア２１０回りを説明し、次に反応容器着脱の概略的な説明をする。

図５に示すように、縦型処理炉２０２のうち、特に反応容器２０７の交換作業が適当な間隔で必要になる。縦型処理炉２０２の交換作業を行う場合は、ボートエレベータ１１５を利用して反応容器２０７を昇降させることにより、装置の背面下部の移載室１２４を通して反応容器２０７の交換を行う。こうすることにより、台車５００を用いて反応容器２０７の交換作業を行うことができる。
尚、反応容器２０７の交換作業は、反応容器２０７自体を新しく交換する作業に限らず、反応容器２０７に付着した反応生成物を縦型処理炉２０２外でウェット洗浄し、反応生成物が除去された反応容器を再び取り付ける作業も含まれる。

処理装置は、縦型処理炉２０２の下方側に連設される予備室としての移載室１２４と、移載室１２４の一側面に開口されるメンテナンス開口部２７８とを有する。メンテナンス開口部２７８は扉２７９を有し、扉２７９を開けることにより、移載室１２４の一側面に隣接するメンテナンスエリア２１０と連通可能に設けられる。また、このメンテナンス開口部２７８は、反応容器２０７の下端で反応容器２０７を支持部としての内フランジ２８６および着脱治具４００が反応容器２０７を支持した状態で、移載室１２４とメンテナンスエリア２１０との間で水平移動可能にしている。なお、メンテナンス開口部２７８は、排気管２３１に接続される接続クランプや排気ダクト２７６を配置する必要があるため、反応容器２０７の下端および着脱治具４００が反応容器２０７を支持した状態では、移載室１２４とメンテナンスエリア２１０との間で、容易には水平移動できないような大きさで開口されている。

［反応容器着脱の説明］
上述したボートエレベータ１１５、台車５００、及び着脱治具４００を用いて行う縦型処理炉２０２への反応容器２０７の着脱方法（主に装着方法）の説明を行う。

図６は反応容器２０７のうちのアウターチューブ２０５及びインレットマニホールド２０９を接合した反応容器本体２０８の組み込み手順を示す概略説明図である。

図６を用いて反応容器本体２０８組込み手順についてに説明する。ここで、着脱治具４００は、シールキャップ２１９に載置される共通治具用アダプタ４０１及び共通治具４０２と、台車５００上に設けられるスライドアーム５０５からシールキャップ２１９に移載されるアウター治具４０３とから構成される。

（ａ）筐体１１１の一側面に面するメンテナンスエリア２１０側のメンテナンス開口部２７８の扉２７９を開く。ボートエレベータ１１５を最下位置迄降下させる（図５参照）。ボートエレベータ１１５に載置されるシールキャップ２１９上に、着脱治具としての共通治具用アダプタ４０１を固定し、この共通治具用アダプタ４０１に共通治具４０２を嵌合する。台車５００（図５参照）のスライドアーム５０５をメンテナンスエリア２１０に後退させた位置で、スライドアーム５０５に着脱治具としてのアウター治具４０３を載置する。

（ｂ）更にアウター治具４０３上に、アウターチューブ２０５及びインレットマニホールド２０９を接合した反応容器本体２０８を立設する。反応容器本体２０８をアウター治具４０３を介して立設したスライドアーム５０５を、台車５００のハンドル５０１を持って、メンテナンス開口部２７８を通って、ヒータユニット２０６の下方まで前進させ、反応容器本体２０８の中心をヒータユニット２０６の軸心に合わせる。このとき、排気管を複数としてので、反応容器本体２０８は、上下方向の長さを長くする必要がないため、メンテナンス開口２７８に対し、接触することもなく、ヒータユニット２０６の下方まで前進させることができる。

（ｃ）ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を介して共通治具用アダプタ４０１に嵌合している共通治具４０２を上昇させ、共通治具４０２上にアウター治具４０３を受載する。

（ｄ）アウター治具４０３がスライドアーム５０５から離反する迄上昇した位置で、前記スライドアーム５０５を後退させる。

（ｅ）更に、共通治具４０２を上昇させ、アウターチューブ２０５をヒータユニット２０６内に挿入する。インレットマニホールド２０９をヒータベース２５１に固着して、反応容器本体２０８をヒータユニット２０６に装着する。

（ｆ）シールキャップ２１９を最下位置迄降下させ、共通治具４０２上に受載したアウター治具４０３を取り去る。
これによりヒータユニット２０６への反応容器本体２０８の組込みが終わる。

反応容器本体２０８の取外しは前述した装着とは逆の手順で行われる。

ところで、排気管２３１の筒径を大きくした場合にも、排気能力は確保できるが、排気管２３１の筒径を大きくすると、アウターチューブ２０５をヒータユニット２０６に取り付けないし取り外す際に、ヒータユニット２０６に取り付け取り外すアウターチューブ２０５は、筐体１１１背面からメンテナンス開口部２７８を通って炉直下へ移動させるか、もしくは炉直下から水平移動させて筐体１１背面にあるメンテナンス開口部２７８より引き出す作業をする必要がある。このために、ヒータユニット２０６の垂直方向の長さを短くする、すなわちヒータユニット２０６の垂直方向の均熱エリアの長さを短くするか、もしくは／ないし、メンテナンス開口部２７８の上端よりアウターチューブ２０５の上端が低くなるよう、アウターチューブ２０５の垂直方向の長さを短くする必要がある。ヒータユニット２０６の均熱エリアや、アウターチューブ２０５等の垂直方向の長さを短くすると、ウエハの処理空間が短くなってしまうことになり、一度に処理するウェーハ枚数を減らすこととなってしまいスループットが悪化してしまう。

また、縦型装置全体の垂直方向の高さは極力低くした方が良い。すなわち、縦型装置全体の垂直方向の高さを高くすると、縦型装置を設置するクリーンルームの高さより大きくなってしまうので、クリーンルームに設置できなくなってしまう恐れが生じてしまう。

また、メンテナンス開口部２７８の上端直上には、排気管２３１の排気下流側接続部があるため、メンテナンス開口部２７８の上端をさらに上方に拡径することも容易にはできない。さらに、メンテナンス開口部２７８を上方に拡径するなると、反応容器２０７の着脱時には、排気管２３１の排気下流側接続部と接続される筐体１１１の外にある排気ダクト２７６を取外したりしなければならなくなる。
このような制約下において、ウェーハの大径化により反応容器も大容量化しているため、一度に処理できるウェーハ枚数を縦型装置で上げるためには、より高い排気能力が必要とされる。この場合、排気管の管径を大きくした場合でも排気能力は確保できる。しかし、単数の排気管でその管径を大きくすると、ヒータユニットとインレットマニホールドとの間隔が広くなり、ヒータユニット下部のエリアが広がり、装置高が高くなってしまう。

本実施の形態では、排気管２３１の本数を複数本設けるようにしたので、排気管２３１の総排気量で、単数排気管とした従来例と同等のガスの流れを確保できるために、各排気管２３１の管径を大きくする必要がない。しかも、複数本の円筒状の排気管２３１を周方向同一高さ、同方向に向けるように配置するようにしている。このような構造とすることによって、排気管２３１の成形部分の高さを抑えるようにしたので、ヒータユニット２０６とインレットマニホールド２０９との間隔を狭くすることができ、ヒータユニット２０６下部のエリアを極力小さくすることが可能となる。したがって、装置全体高さを高くする等することなく、処理室２０１内の排気を同じ方向の排気経路でかつ同等の排気能力を確保できる。したがって、上述したような問題を解決することができる。

なお、排気管２３１を排気ダクト２７６と接続する排気管２３１の排気下流側接続部よりも下流側のエリアでは、排気管２３１の排気下流側接続部よりも上流側のエリアと比べて、鉛直方向にヒータユニット２０６が存在しないエリアとなるので、鉛直方向のエリアはそれほど小さくする必要性が少ない。

また、排気管２３１の配置は、成膜時にウェーハ２００上に成膜される薄膜の膜厚等に大きく影響する。そのため、排気管２３１の配置を変更すると、これまで大量に実績データとして蓄積されてきた成膜条件を変更することになり、その変更には多大な労力を必要とする。しかし、本発明の実施の形態では、排気管２３１の位置を従来例の排気管２３１の位置とほとんど変更することなく、同一方向とすることができるので、排気管２３１を複数本化する場合であっても、上記労力を最小限とすることができる。

なお、単数の排気管であっても、開口面積やコンダクタンスを同等にするよう考慮しつつ、排気管の形状を水平方向長尺な角型管や楕円管にすると、上記ヒータユニット２０６の下部のエリアを小さくすることは可能である。しかし、排気管に石英材を用いると、金属等と比べて強度的に劣ることになる。この点で本実施の形態では、排気管２３１を複数としたことにより、単数の場合にくらべて排気管２３１の強度を増すことができる。
また、排気管２３１を、金属製のインレットマニホールド２０９ではなく、非金属である石英製のアウターチューブ２０５に一体形成するようにして、排気管２３１およびその周辺を石英化している。このような構造とすることによって、処理室２０１内の金属露出部分を少なくし、金属汚染を低減することが可能な反応容器２０７を実現することができる。

また、複数の排気管２３１それぞれの排気下流側接続部として共通フランジ２７５を、筐体１１１の一側面に面するメンテナンスエリア２１０側に向けて同方向に配置するようにしている。このような構造とすることで、ガス供給管２３０にくらべ管径が大きく、接続クランプ等、接続、取外しの際に作業スペースを多く必要とする排気管２３１の排気管下流側接続部のメンテナンスが容易になる。また、排気管２３１内に副生成物が溜まったとしても排気下流側接続部がメンテナンスエリア２１０側に配置されていることによって、容易に清掃作業をすることができる。

また、複数の排気管２３１の排気下流側接続部を一つの共通フランジ２７５により一体成形することで、石英製にすることで弱くなってしまう排気管の強度を増すことができる。さらにー度の作業で複数の排気管２３１の排気下流側接続部に接続されている接続クランプ等を取付け取外しできるのでメンテナンスを容易にすることができる。
尚、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、反応容器本体はアウターチューブとインレットマニホールドとを一体的に形成して材質を石英材としたものでも良い。

以下に本発明の好ましい態様を付記する。

第１の態様は、基板を処理する処理室を内側に有する反応容器と、該反応容器の外周側から前記基板を加熱する加熱装置と、前記反応容器の下端を閉塞する蓋体と、
前記反応容器にガスを供給するガス供給管と、前記加熱装置と前記蓋体との間の前記反応容器の側壁に一体成形され該反応容器内を排気する複数の排気管とを筐体内に有し、前記複数の排気管の排気下流側接続部を、前記筐体一側面に面するメンテナンスエリア側に配置する基板処理装置である。

加熱装置と蓋体との間の反応容器の側壁に一体成形され反応容器内を排気する複数の排気管を筐体内に有することによって、従来の単数の排気管と同等の排気能力を確保できる。また、複数の排気管の排気下流側接続部を、筐体一側面に面するメンテナンスエリア側に配置することによって、ガス供給管にくらべ配管径が大きく、接続クランプ等、接続、取外しの際に作業スペースを多く必要とする排気管の排気管下流側接続部のメンテナンスが容易になる。また、排気管内に副生成物が溜まったとしても排気下流側接続部がメンテナンスエリア側に配置されていることによって、容易に清掃作業をすることができる。

第２の態様は、基板を処理する処理室を内側に有する反応容器と、該反応容器の外周側から前記基板を加熱する加熱装置と、前記反応容器の下端を閉塞する蓋体と、
前記反応容器にガスを供給するガス供給管と、前記加熱装置と前記蓋体との間の前記反応容器の側壁に一体成形される複数の排気管と、該複数の排気管を併合するよう該排気管に一体成形される排気下流側接続部とを備える基板処理装置である。

加熱装置と蓋体との間の反応容器の側壁に複数の排気管を一体成形することによって、従来の単数の排気管と同等の排気能力を確保できる。また、複数の排気管を併合するよう排気管に一体成形される排気下流側接続部を備えることによって、反応容器の側壁に複数の排気管を一体成形にすることで、反応容器に一体成形することにより弱くなってしまう排気管の強度を増すことができる。さらにー度の作業で、複数の排気管の排気下流側接続部に接続されている接続クランプ等を取付け取外しできるので、メンテナンスを容易にすることができる。

第３の態様は、第１の態様において、該複数の排気管を併合するよう該排気管に一体成形される排気下流側接続部とを有する基板処理装置である。
複数の排気管を併合するよう排気管に一体成形される排気下流側接続部を有することによって、反応容器の側壁に一体成形されるために弱くなってしまう排気管の強度を増すことができる。さらにー度の作業で、複数の排気管の排気下流側接続部に接続されている接続クランプ等を取付け取外しできるので、メンテナンスを容易にすることができる。

第４の態様は、第２、第３の態様において、前記排気下流側接続部は、フランジ形状である基板処理装置である。排気下流側接続部がフランジ形状であることによって、複数の排気管に排気下流側接続部を介して接続される排気ユニットの接続を容易にすることができる。

第５の態様は、第１、第２の態様において、前記反応容器は、側壁に前記複数の排気管が一体成形される反応管と、該反応管の下端を保持する保持具とで構成されている基板処理装置である。
反応容器が、側壁に複数の排気管が一体成形される反応管と、反応管の下端を保持する保持具とで構成されることによって、反応容器にガスを供給するガス供給管を保持具に設けることができる。

第６の態様は、第５の態様において、前記反応管は非金属であって耐熱耐食性を有する材料で形成されている基板処理装置である。反応管を非金属であって耐熱耐食性を有する材料で形成することによって、金属汚染を低滅できる。

第７の態様は、第５の態様において、前記反応管は石英材で形成されている基板処理装置である。反応管を石英材で形成することによって金属汚染を低滅できる。

第８の態様は、第１、第２の態様において、前記排気管は、円筒直管形状である基板処理装置である。排気管が円筒直管形状であることによって、排気コンダクタンスを大きくすることができるとともに、メンテナンスをより容易にすることができる。

第９の態様は、基板を処理する処理室を内側に有する反応管であって、該反応管の下方に複数の排気管が一体成形されるとともに前記複数の排気管の下流側接続部が併合されている反応管である。
反応管の下方に複数の排気管が一体成形されることによって、従来の単数の排気管と同等の排気能力を確保できる。また、複数の排気管の下流側接続部が併合されている反応管であることによって、反応容器に複数の排気管を一体成形にすることで、反応容器に一体成形することにより弱くなってしまう排気管の強度を増すことができる。さらにー度の作業で、複数の排気管の排気下流側接続部に接続されている接続クランプ等を取付け取外しできるので、メンテナンスを容易にすることができる。

第１０の態様は、第１の態様において、前記筐体内であって、前記処理室の下方に予備室を隣設して設け、該予備室の一側面には、該予備室とメンテナンスエリアとを連通可能にし、前記反応容器の下端を反応容器着脱治具で保持した状態で前記予備室と前記メンテナンスエリアとの間で水平移動可能に開口するメンテナンス開口部を有する基板処理装置である。
筐体内の処理室の下方に予備室を隣設して設け、予備室の一側面には、予備室とメンテナンスエリアとを連通可能にし、反応容器の下端を反応容器着脱治具で保持した状態で予備室とメンテナンスエリアとの間で水平移動可能に開口するメンテナンス開口部を有することによって、反応容器のメンテナンスが容易になる。

第１１の態様は、反応容器の内側に有する処理室を蓋体にて閉塞し前記反応容器の外周側から加熱装置により基板を加熱する工程と、前記反応容器内にガスを供給する工程と、前記加熱装置と前記蓋体との間の前記反応容器の側壁に一体成形される複数の排気管から前記反応容器内を排気する工程と、前記筐体一側面に面するメンテナンスエリア側に配置される前記複数の排気管の排気下流側接続部から前記複数の排気管内を排気する工程とを有する半導体装置の製造方法である。

筐体一側面に面するメンテナンスエリア側に配置される複数の排気管の排気下流側接続部から複数の排気管内を排気することによって、従来の単数の排気管と同等の排気能力を確保できる。また、筐体一側面に面するメンテナンスエリア側に配置される複数の排気管の排気下流側接続部から複数の排気管内を排気することによって、ガス供給管にくらべ配管径が大きく、接続クランプ等、接続、取外しの際に作業スペースを多く必要とする排気管の排気管下流側接続部のメンテナンスが容易になる。また、排気管内に副生成物が溜まったとしても排気下流側接続部がメンテナンスエリア側に配置されていることによって、容易に清掃作業をすることができる。

第１２の態様は、反応容器の内側に有する処理室を蓋体にて閉塞し前記反応容器の外周側から加熱装置により基板を加熱する工程と、前記加熱装置と前記蓋体との間の前記反応容器の側壁に一体成形される複数の排気管から前記反応容器内を排気する工程と、該複数の排気管を併合するよう該排気管に一体成形される排気下流側接続部から前記複数の排気管内を排気する工程とを有する半導体装置の製造方法である。

加熱装置と蓋体との間の反応容器の側壁に一体成形される複数の排気管から反応容器内を排気することによって、従来の単数の排気管と同等の排気能力を確保できる。
また、複数の排気管を併合するよう排気管に一体成形される排気下流側接続部から複数の排気管内を排気することによって、反応容器の側壁に複数の排気管を一体成形にすることで、反応容器に一体成形することにより弱くなってしまう排気管の強度を増すことができる。さらにー度の作業で、複数の排気管の排気下流側接続部に接続されている接続クランプ等を取付け取外しできるので、メンテナンスを容易にすることができる。

本発明の一実施の形態による基板処理装置の処理炉の構成を示す概略縦断面である。 本発明の一実施の形態による複数の排気管を設けたアウターチューブの要部を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態による処理装置の斜透視図である。 本発明の一実施の形態による処理装置の側面透視図である。 本発明の一実施の形態による処理装置の別な側面から見た透視図である。 本発明の一実施の形態による反応容器本体の組み込み手順を示す概略説明図、 従来例による基板処理装置の処理炉の構成を示す概略縦断面である。

符号の説明

１１１ 筐体
２００ ウェーハ（基板）
２０１ 処理室
２０７ 反応容器
２０６ ヒータユニット（加熱装置）
２０９ メンテナンスエリア
２１９ シールキャップ（蓋体）
２３０ ノズル（ガス供給管）
２３１ 排気管
２７５ 共通フランジ（排気下流側接続部）

Claims (2)

1. 筐体を備えた基板処理装置であって、
   基板を処理する処理室を内側に有する反応容器と、
   該反応容器の外周側から前記基板を加熱する加熱装置と、
   前記反応容器の下端を閉塞する蓋体と、
   前記反応容器内にガスを供給するガス供給管と、
   前記加熱装置と前記蓋体との間に位置する前記反応容器の側壁に一体成形され該反応容器内を排気する複数の排気管と、
   を前記筐体内に有し、
   前記複数の排気管の排気下流側接続部を、前記筐体一側面に面するメンテナンスエリア側に配置する基板処理装置。
2. 基板を処理する処理室を内側に有する反応容器と、
   該反応容器の外周側から前記基板を加熱する加熱装置と、
   前記反応容器の下端を閉塞する蓋体と、
   前記反応容器内にガスを供給するガス供給管と、
   前記加熱装置と前記蓋体との間に位置する前記反応容器の側壁に一体成形され該反応容器内を排気する複数の排気管と、
   該複数の排気管を併合するよう該排気管に一体成形される排気下流側接続部とを備える基板処理装置。

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