JP2009147110A - 基板の熱処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板の搬出入に伴うチャンバ内への外気の流入を簡単な構成で確実に防止することができる基板の熱処理装置を提供する。
【解決手段】加熱媒体である処理ガスが内部に導入されるチャンバ1と、処理の対象となるウェハ6が載置されるようにチャンバ1の内部に配設されている基板載置台4と、チャンバ1の内部と外部とを仕切るようチャンバ1に開閉可能に設けられたシャッタ7と、チャンバ1の内部のシャッタ7に隣接する部位に吸気口9a、10aが臨んでチャンバ1の処理ガスを外部に排出する排気管路9,10と、チャンバ1内が陽圧となるように処理ガスの供給を制御するとともに、少なくともシャッタ7が開放されるウェハのチャンバ1に対する搬出入の際には吸気口9a,10aが負圧になるように加熱処理ガスの排気圧を制御する制御装置12とを有する。
【選択図】 図1
【解決手段】加熱媒体である処理ガスが内部に導入されるチャンバ1と、処理の対象となるウェハ6が載置されるようにチャンバ1の内部に配設されている基板載置台4と、チャンバ1の内部と外部とを仕切るようチャンバ1に開閉可能に設けられたシャッタ7と、チャンバ1の内部のシャッタ7に隣接する部位に吸気口9a、10aが臨んでチャンバ1の処理ガスを外部に排出する排気管路9,10と、チャンバ1内が陽圧となるように処理ガスの供給を制御するとともに、少なくともシャッタ7が開放されるウェハのチャンバ1に対する搬出入の際には吸気口9a,10aが負圧になるように加熱処理ガスの排気圧を制御する制御装置12とを有する。
【選択図】 図1
Description
本発明は基板の熱処理装置に関し、特にウェハ上に形成した半導体素子を熱処理する場合に適用して有用なものである。
半導体やデバイスの製造においては、シリコンウェハ(以下、ウェハという)の酸化,拡散,CVD等の熱処理が行われる。特に最近のLSIデバイスの微細化、集積度の増加に伴い、たとえば、ウェハ表面に酸化膜を形成してレジストを塗布後、酸化膜をエッチングして取り除く際に、エッチングを精度良く行うこと等のために、均一な膜厚で極薄膜を形成する技術が要求される。
従来、1枚乃至数枚のウェハを短時間で繰り返し処理する装置として、ハロゲンランプ等の加熱源を備えたランプアニールが用いられている。この装置は、チャンバ内に酸化,拡散等に応じた処理ガスを導入しながら、加熱源によってチャンバ内を加熱することによりチャンバ内に搬入したウェハの熱処理を行うようになっている(例えば、特許文献1参照)。
かかる熱処理装置においては、チャンバ内へのウェハの出し入れを行うためにチャンバの一端に開口部が形成されており、この開口部を介してチャンバ内にウェハを出し入れするようになっている。この結果、チャンバに対するウェハの搬入・搬出の際、開口部を介してチャンバ内に外気が流入しやすい。ここで、チャンバ内は常に加熱されている。したがって、流入した外気によりウェハ表面に不要な酸化膜が形成される。かかる外気の流入による初期酸化が、例えばゲート酸化膜やキャパシタ絶縁膜形成においては、LSIの品質を大きく低下させる虞がある。さらに、近年のウェハの大口径化に伴い、チャンバの開口部を大きくしなければならなくなり、ますます外気が流入し易い構造となってきている。
従来技術に係る外気の流入を防止する装置として、ガスカーテン式のものが知られている。このガスカーテン式の装置は、前記開口部の前部に、不活性ガスを噴出するガス導出装置と、開口部を挟んでガス導出装置と対向する排気装置とが設けられており、ガス導出装置が、開口部の全体にわたり、排気装置に向けて不活性ガスを噴出することにより、チャンバの内部と外部を遮断してチャンバ内への外気の流入を防止している。
さらに、真空前室式(ロードロックタイプ)の装置として、チャンバの開口部に真空前室を設けたものがある。この装置は、ウェハを一旦真空前室に入れ、真空前室を吸引して真空にするとともに、真空にした状態で、真空前室と予め真空状態にしてあるチャンバとの間の扉を開きウェハをチャンバ内に挿入するようになっている。
しかしながら、上述の如き従来技術の場合には、次のような問題がある。すなわち、ガスカーテン式の装置では、処理ガス導入口から導入された処理ガスとガス導出装置から噴出された不活性ガスとが開口部付近で衝突して3次元的な複雑な流れとなって渦が発生する。この結果、前記渦によって、外気がチャンバ内に巻き込まれ、完全には外気の流入を防止することができない。この結果、基板上の温度分布が均一でなくなり、加熱処理による素子の品質のばらつき等を生起してしまう。また、真空前室式の装置は、ウェハが真空前室を介してチャンバ内に挿入されるので、外気の流入を完全に防止することができるが、真空前室や真空吸引源等の装置が必要となるので、構成が複雑となり、コストが高騰するという問題がある。
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、基板の搬出入に伴うチャンバ内への外気の流入を簡単な構成で確実に防止することができる基板の熱処理装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成する本発明の態様は、加熱媒体である処理ガスが内部に導入されるチャンバと、処理の対象となる基板が載置されるように前記チャンバの内部に配設されている基板載置台と、前記チャンバの内部と外部とを仕切るよう前記チャンバに開閉可能に設けられたシャッタと、前記チャンバの内部の前記シャッタに隣接する部位に吸気口が臨んで前記チャンバ内の前記処理ガスを外部に排出する排気手段と、前記チャンバ内が陽圧となるように前記処理ガスの供給を制御するとともに、少なくとも前記シャッタが開放される前記基板の前記チャンバに対する搬出入の際には前記吸気口が負圧になるように前記加熱処理ガスの排気圧を制御する制御手段とを有することを特徴とする基板の熱処理装置にある。
本態様によれば、シャッタを閉じた状態でチャンバ内に供給される処理ガスにより基板載置台に載置された基板が加熱される。この結果、所定の加熱が良好に行われる。一方、チャンバに対する基板の搬出入の際には、チャンバ内が陽圧であると同時に、排気の吸気口が負圧になっているので、シャッタが開かれてもチャンバ内の処理ガスとともに外気も排気手段に流入する。この結果、冷たい外気がチャンバ内に流入することはなく、外気が基板を冷却することもない。したがって、基板の均一加熱状態は阻害されることなく、そのまま維持される。
本態様によれば、シャッタを閉じた状態でチャンバ内に供給される処理ガスにより基板載置台に載置された基板が加熱される。この結果、所定の加熱が良好に行われる。一方、チャンバに対する基板の搬出入の際には、チャンバ内が陽圧であると同時に、排気の吸気口が負圧になっているので、シャッタが開かれてもチャンバ内の処理ガスとともに外気も排気手段に流入する。この結果、冷たい外気がチャンバ内に流入することはなく、外気が基板を冷却することもない。したがって、基板の均一加熱状態は阻害されることなく、そのまま維持される。
この際、前記基板載置台は発熱体であるホットプレートで形成するのが望ましい。この場合には、処理ガスによる加熱だけでなく基板載置台自体も熱源となりその分迅速な加熱が可能になる。
また、前記チャンバ内において前記基板載置台の上方に、前記基板載置台と平行な平板である整流板を配設しても良い。この場合には、チャンバ内において基板の上方の空間に処理ガスをより均一に分布させることができる。この結果、基板の全面に亘る均一な加熱に資することができる。
ここで、前記整流板を発熱体であるホットプレートで形成しても良い。この場合には、処理ガスによる加熱だけでなく整流板自体も熱源となりその分迅速な加熱が可能になる。
前記処理ガスは不活性ガスが好適である。この場合には、基板の安定的な加熱を行うことができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
図1は本発明の実施の形態に係る熱処理装置を概念的に示す説明図である。同図に示すように、チャンバ1はその内部に加熱媒体である処理ガスを供給するためのガス供給口1a、1bを有している。すなわち、ガス供給口1aがチャンバ1の天井板の中央部に、またガス供給口1bが底板の中央部にそれぞれ配設されている。ガス供給口1a,1bを介してチャンバ1内に供給される不活性ガスとしての処理ガスは、本形態の場合加熱窒素ガスである。ただし、この不活性ガスの処理ガスはこの態様に限定されない。すなわち、窒素ガス供給部2から供給される窒素ガスを熱源3で所定温度に加熱した後、流量調整弁4a,4bを介してチャンバ1内に供給するようになっている。ここで、チャンバ1内に供給される加熱窒素ガスはチャンバ1内を陽圧にするような高圧ガスとして窒素ガス供給部2に充填されている。
図1は本発明の実施の形態に係る熱処理装置を概念的に示す説明図である。同図に示すように、チャンバ1はその内部に加熱媒体である処理ガスを供給するためのガス供給口1a、1bを有している。すなわち、ガス供給口1aがチャンバ1の天井板の中央部に、またガス供給口1bが底板の中央部にそれぞれ配設されている。ガス供給口1a,1bを介してチャンバ1内に供給される不活性ガスとしての処理ガスは、本形態の場合加熱窒素ガスである。ただし、この不活性ガスの処理ガスはこの態様に限定されない。すなわち、窒素ガス供給部2から供給される窒素ガスを熱源3で所定温度に加熱した後、流量調整弁4a,4bを介してチャンバ1内に供給するようになっている。ここで、チャンバ1内に供給される加熱窒素ガスはチャンバ1内を陽圧にするような高圧ガスとして窒素ガス供給部2に充填されている。
チャンバ1の内部には基板載置台4と整流板5とが配設されている。ここで、基板載置台4は処理の対象となる基板であるウェハ6を載置するものである。一方、整流板5はチャンバ1内において基板載置台4の上方に、これに平行に配設された平板である。したがって、本形態におけるウェハ6は基板載置台4に載置された状態で、整流板5の下方の空間に占位することになる。ここで、整流板5はガス供給口1aを介してその上面に向けて噴射される加熱窒素ガスを面方向に拡散させる機能を有する。同様に、基板載置台4はガス供給口1bを介してその下面に向けて噴射される加熱窒素ガスを面方向に拡散させる機能を有する。このように、整流板5及び基板載置台4により加熱窒素ガスはチャンバ1内で均一になるように拡散される。
ここで、基板載置台4及び/又は整流板5を加熱源であるホットプレートとして構成しても良い。この場合には、整流板としての機能と熱処理のための熱源としての機能を兼備させることができる。
シャッタ7はチャンバ1の一側面を開閉するように構成してある。すなわち、このシャッタ7でチャンバ1の内部と外部とを仕切るようになっている。ウェハ6はシャッタ7を開いた状態でチャンバ1からの搬入乃至搬出が行われる。ちなみに、搬入時には搬送アーム8にウェハ6を載置した状態でシャッタ7を開き、搬送アーム8を前方に伸長させることによりウェハ6をチャンバ1内に搬入する。さらに詳言すると、このとき基板載置台4の表面からは複数本のピン(図示せず)が上方に突出するようになっており、突出した状態のピンで一旦ウェハ6を支持し、搬送アーム8を退避させた後、ピンを下降させることによりウェハ6を基板載置台4に載置させる。ウェハ6の搬出の際には逆の動作を行わせる。
排気管路9,10はチャンバ1の内部のシャッタ7に隣接する部位に吸気口9a,10aが臨んでチャンバ1内の処理ガスである加熱窒素ガスを外部に排出するものである。ここで、吸気口9a,10aは常にチャンバ1内よりも相対的な低圧部となっている。また、吸気口9a,10aはシャッタ7が開いた状態でチャンバ1の開口部の上端及び下端位置に臨ませて設けてある。そして、少なくともシャッタ7の開放時には外気圧よりも低圧になるように制御されている。この結果、シャッタ7の開放時、外気はチャンバ1内に流入することなく加熱窒素ガスとともに吸気口9a,10aから排気管路9,10内へ吸引される。排気管路9,10は流量調整弁11の上流で合流させてあり、図示しない排気ポンプにより吸引して外部に排出される。
制御装置12は熱源3の温度とともに流量調整弁4a,4b,11の開度を制御するもので、この制御によりチャンバ1内が陽圧となるように加熱窒素ガスの量を調整するとともに、少なくともシャッタ7の開放時には吸気口9a,10aが負圧になるように排気圧を調整する。
図2は本発明の実施の形態に係る装置の動作を説明するタイミングチャートで、同図(a)にチャンバ1内に供給する加熱窒素ガスの流量を示し、(b)にチャンバ1内から排出する加熱窒素ガスの流量を示してある。両図に示すように、加熱処理中には供給窒素ガスの流量f1に対しこれより遥かに少ない流量f2(<f1)となるように排出窒素ガスの流量を調整する。このことにより、チャンバ1内には加熱窒素ガスが滞留した状態となり、チャンバ1の全体に加熱窒素ガスが充満されて基板載置台4上に載置されたウェハ6が均一に加熱される。
所定の加熱処理が終了した時点で供給窒素ガスを流量f3(>f1)に増加させる。同時に、排出窒素ガスも流量f3に増加させる。この結果、チャンバ1内には大きなガス流が発生しウェハ6の上方に浮遊するコンタミ等を含め異物を良好に排出することができ、良好な熱処理を行うことができる。
最後にシャッタ7を開いて処理したウェハ6をチャンバ1から搬出する際には、供給窒素ガスは流量f3に維持してチャンバ1内を大きな陽圧に維持する一方、排出窒素ガスは流量f2に絞って吸気口9a,10aを負圧にする。この結果、チャンバ1内では吸気口9a,10aに向かうガス流が形成され、シャッタ7が開かれてもチャンバ1内の供給窒素ガスとともに外気も排気管路9,10に流入される。この結果、冷たい外気がチャンバ1内に流入することはなく、外気がウェハ6を冷却することもない。なお、搬入に際しシャッタ7を開放する際にも同様の制御が行われる。
上記形態に係る熱処理装置では、整流板5を設けたが、これは必ずしも必要ではない。整流板5を設けない場合でも、処理ガスの供給量と排出量とを適切に制御することで、チャンバ内に十分長時間加熱窒素ガスを滞留させてウェハ6の熱処理に供することができるからである。また、ウェハ6は水平方向から出し入れする横型に限らず、垂直方向から出し入れする縦型の熱処理装置としても良い。
さらに、処理ガスの流路に熱電対を設置することで、最適な流量と温度を計算して、処理ガスの温度を制御するだけでなく、温度との関係を調整して熱源3等の温度を制御するようにしても良い。また、処理ガスは窒素に限るものではない。場合によっては、酸素でも構わない。この場合は、排気を絞ることで、内部気圧を3気圧以上にすることができ、基板の均一かつ緻密な酸化膜圧をえることができる。
1 チャンバ、 2 窒素ガス供給部、 3 熱源、 4 基板載置台、 5 整流板、6 ウェハ、 7 シャッタ、 9,10 排気管路、 9a,10a 吸気口、 12 制御装置
Claims (5)
- 加熱媒体である処理ガスが内部に導入されるチャンバと、
処理の対象となる基板が載置されるように前記チャンバの内部に配設されている基板載置台と、
前記チャンバの内部と外部とを仕切るよう前記チャンバに開閉可能に設けられたシャッタと、
前記シャッタに隣接する前記チャンバの開口部に吸気口が臨んで前記チャンバ内の前記処理ガスを外部に排出する排気手段と、
前記チャンバ内が陽圧となるように前記処理ガスの供給を制御するとともに、少なくとも前記シャッタが開放される前記基板の前記チャンバに対する搬出入の際には前記吸気口が負圧になるように前記加熱処理ガスの排気圧を制御する制御手段とを有することを特徴とする基板の熱処理装置。 - 請求項1に記載する基板の熱処理装置において、
前記基板載置台を発熱体であるホットプレートで形成したことを特徴とする基板の熱処理装置。 - 請求項1又は請求項2に記載する基板の熱処理装置において、
前記チャンバ内において前記基板載置台の上方に、前記基板載置台と平行な平板である整流板を配設したことを特徴とする基板の熱処理装置。 - 請求項3に記載する基板の熱処理装置において、
前記整流板を発熱体であるホットプレートで形成したことを特徴とする基板の熱処理装置。 - 請求項1乃至請求項4の何れか一つに記載する基板の熱処理装置において、
前記処理ガスは不活性ガスであることを特徴とする基板の熱処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007322873A JP2009147110A (ja) | 2007-12-14 | 2007-12-14 | 基板の熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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ID=40917383
Family Applications (1)
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014035862A (ja) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | Tokyo Electron Ltd | 被処理体のマイクロ波処理方法及びマイクロ波処理装置 |
KR101691013B1 (ko) * | 2015-09-22 | 2016-12-29 | 삼성중공업 주식회사 | 드레인포트 |
JP2018137378A (ja) * | 2017-02-23 | 2018-08-30 | 株式会社Screenホールディングス | 熱処理方法および熱処理装置 |
JP2018152405A (ja) * | 2017-03-10 | 2018-09-27 | 株式会社Screenホールディングス | 熱処理方法および熱処理装置 |
CN111383886A (zh) * | 2018-12-27 | 2020-07-07 | 中微半导体设备(上海)股份有限公司 | 防刻蚀气体供应管道腐蚀的系统及等离子反应器运行方法 |
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2007
- 2007-12-14 JP JP2007322873A patent/JP2009147110A/ja active Pending
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