JP2011204735A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

基板処理装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板処理装置のクリーニングを実施しても、基板を処理するスループットの低下を抑制できる技術を提供する。
【解決手段】本発明における基板処理装置STによれば、基板処理装置ST内に予備室PREと隔離された隔離室SPを設け、クリーニングする必要のあるボートを、予備室PREから隔離室SPを介して外部空間へ搬出するように構成している。これにより、本発明における基板処理装置STでは、予備室PRE内の清浄度を保って、基板処理装置STの稼動状態を維持しながら、クリーニングを必要とするボートを外部空間に搬出することができる。したがって、基板処理装置STでの処理におけるスループットの低下を抑制することができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造技術に関するものである。
特開平07−235508号公報(特許文献1)には、予備室(移載室)とは別に、ボートを収納可能な隔離室を備える基板処理装置の構成が記載されている。さらに、特許文献1に記載された基板処理装置では、隔離室の予備室側とは異なる側壁にドアを設けることが記載されている。
国際公開WO2006−006377号パンフレット(特許文献2)には、基板処理装置の外部から直接予備室(移載室)内にアクセス可能とするメンテナンス用扉を基板処理装置に設けることが記載されている。
特開2002−43398号公報(特許文献3)には、基板処理装置内に2つのボートを搭載するための2つの載置台(待機ステージおよび冷却ステージ)を基板処理装置内に設けることが記載されている。
特開平07−235508号公報 国際公開WO2006−006377号パンフレット 特開2002−43398号公報
基板の処理工程においては、基板に成膜処理を施す基板処理装置が広く使用されている。この基板処理装置では、例えば、基板処理装置の処理室内に配置された基板を加熱し、かつ、処理室内に原料ガスを導入することにより、基板上に膜を形成する。このとき、基板処理装置では、例えば、基板保持体に複数の基板を搭載することにより、複数の基板に一括して膜を形成することが行われる。このような基板処理装置では、基板上に膜が形成されるだけでなく、処理室の内壁や基板保持体にも膜が形成される。したがって、同一の基板保持体を使用して複数回の成膜処理を実施すると、処理室の内壁や基板保持体に形成される膜の膜厚が厚くなり、処理室の内壁や基板保持体から膜剥がれが生じる。膜剥がれが生じると、剥がれた膜が異物となり、この異物が基板に付着すると基板の歩留まりが低下することになる。
そこで、通常の基板処理装置では、複数回の成膜処理を実施した後、処理室内のクリーニングが実施される。具体的に、このクリーニングは、処理室内にクリーニングガスを導入して堆積した膜をドライエッチングすることにより行われる。ここで、処理室内に基板保持体を配置したままクリーニング(ドライエッチング)を実施すると、このクリーニングによって基板保持体が劣化する。このことから、通常、基板処理装置の稼動を停止し、処理室から基板保持体を取り出した後、処理室内のクリーニングを実施する。そして、取り出した基板保持体は、別途、ダメージが加わりにくいウェットエッチングなどによって付着した膜の除去が行われる。
このように基板処理装置では、処理室の内壁および基板保持体のクリーニングが必要であり、クリーニングを実施するために、従来の基板処理装置では稼動を停止する必要がある。具体的には、基板処理装置の稼動を停止した後、処理室から予備室へ基板保持体を搬送し、さらに、予備室を開放して基板保持体を回収することになる。このため、開放した予備室の清浄度が劣化することから、再び、基板処理装置を稼動するために、予備室の清浄度を回復させる必要があり、基板を処理するスループットが低下する問題点が発生する。つまり、基板処理装置のクリーニングを実施する際、従来技術では、予備室を開放する必要があるため、基板を処理するスループットが低下する問題点が発生する。
本発明の目的は、基板処理装置のクリーニングを実施しても、基板を処理するスループットの低下を抑制できる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
上述した課題を解決するため、本発明に係る基板処理装置は、基板保持体に保持された前記基板を処理する処理室と、前記処理室に隣設され、前記基板を保持した前記基板保持体を待機させる予備室と、前記予備室に隣設され、前記基板保持体を収納可能に構成される隔離室とを有する。さらに、前記隔離室と前記予備室との間を隔離する隔壁であって、前記予備室との間で前記基板保持体を搬送可能な第一開口部を有する第一隔壁と、前記第一開口部を開閉する第一開閉体とを有する。そして、前記隔離室の前記第一隔壁とは異なる第二隔壁であって、前記基板処理装置内外に前記基板保持体を搬送可能な第二開口部を有する第二隔壁と、前記第二開口部を開閉する第二開閉体とを有する。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
基板処理装置のクリーニングを実施しても、基板を処理するスループットの低下を抑制できる。
本発明の実施の形態1における基板処理装置の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態1における基板処理装置の構成を示す上面図である。 実施の形態1における基板処理装置の制御システムを示すブロック図である。 実施の形態1における基板処理装置の処理炉と、処理炉周辺の概略構成図である。 ボートにウェハが搭載されたサセプタを装填する様子を示す平面図である。 ウェハが搭載されたサセプタがボートに装填されている様子を示す断面図である。 ウェハが搭載されたサセプタがボートに装填されている他の構成例を示す断面図である。 実施の形態1における基板処理装置の動作を示す上面図である。 図8に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図9に続く基板処理装置の動作を示す図であり、図9の矢印の方向から見た概略構成図である。 図10に続く基板処理装置の動作を示す図であり、図9の矢印の方向から見た概略構成図である。 図11に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図12に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図13に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図14に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図15に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図16に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図17に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図18に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図19に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 実施の形態2における基板処理装置の動作を示す上面図である。 図21に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図22に続く基板処理装置の動作を示す図であり、図22の矢印の方向から見た概略構成図である。 図23に続く基板処理装置の動作を示す図であり、図22の矢印の方向から見た概略構成図である。 図24に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図25に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図26に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図27に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図28に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図29に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 図30に続く基板処理装置の動作を示す上面図である。 実施の形態3における基板処理装置の構成を示す上面図である。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
(実施の形態1)
本発明を実施するための実施の形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置(IC等)の製造方法に含まれる様々な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。以下の説明では、半導体基板(ウェハ)にエピタキシャル成長法による成膜処理、CVD(Chemical Vapor Deposition)法による成膜処理、あるいは、酸化処理や拡散処理などを行なう縦型の基板処理装置に本発明の技術的思想を適用した場合について述べる。特に、本実施の形態では、複数の基板を一度に処理するバッチ方式の基板処理装置を対象にして説明する。
まず、本実施の形態1における基板処理装置について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施の形態1における基板処理装置STの概略構成を示す斜視図である。図1において、本実施の形態1における基板処理装置STは、直方体形状を有する筐体CSを備えている。この筐体CSの内部に基板処理装置STの主要な構成要素が配置されている。そして、筐体CSに隣接するようにポッドステージPSが配置されており、このポッドステージPS上にポッドPDが配置されている。ポッドステージPSは、ポッドPDを配置するための台座であり、このポッドステージPS上に配置されるポッドPDは、ウェハを搬送するための搬送容器である。ポッドPDには、例えば、複数枚のウェハが収納されている。
次に、筐体CSの内部に配置されている基板処理装置STの主要な構成要素について説明する。ポッドステージPS上に配置されたポッドPDと相対するように、筐体CS内にウェハ移載装置WLが配置されている。このウェハ移載装置WLは、ポッドPDに収納されているウェハを基板処理装置ST内へ移載することができるように構成されている。具体的に、ウェハ移載装置WLはエレベータEL1に搭載されており、ウェハ移載装置WLはエレベータEL1によって上下方向に移動可能なようになっている。これにより、ウェハ移載装置WLは、ポッドPDに積層して収納されているウェハを順次、取り出せるように構成されている。
このウェハ移載装置WLのさらに内部側には、ボートBTを載置するボート載置台BS1が配置されている。ボートBTとは、サセプタに搭載したウェハを複数収納することができる構成要素であり、複数のウェハを搭載したボートBTを処理室PUに搬入することにより、ボートBTに収納している複数のウェハに対して一括して処理を実施するものである。ボート載置台BS1は、ボートBTを配置するための台座であり、このボート載置台BS1にボートBTを配置した状態で、ボートBTへウェハを収納したり、ボートBTから処理済みのウェハを取り出すようになっている。
具体的に、ボートBTにウェハを搬入する場合は、ボートBTをボート載置台BS1上に配置し、ウェハ移載装置WLによって、ポッドPDから取り出したウェハをサセプタに搭載した後、サセプタに搭載されたウェハをウェハ移載装置WLでボートBTへ収納する。同様に、ボートBTから処理済みのウェハを搬出する場合は、ボートBTをボート載置台BS1に配置し、ウェハ移載装置WLによって、ボートBTからウェハが搭載されたサセプタを取り出し、その後、ウェハ移載装置WLによってウェハがポッドPDに収納される。
続いて、筐体CSの内部には、E軸シールキャップESCが配置されており、このE軸シールキャップESCは、エレベータEL2に搭載されて上下方向に移動可能なように構成されている。このE軸シールキャップESCには、図示しないボート移載装置によってボートBTが搭載可能なようになっている。つまり、図示しないボート移載装置によって、ボートBTは、E軸シールキャップESCとボート載置台BS1の間を移動できるようになっている。
E軸シールキャップESCの上方には、ウェハの処理を実施するための処理室PUが設けられている。この処理室PUは下部(底部)が開口された円柱形状をしている。そして、E軸シールキャップESC上にボートBTを搭載した状態で、E軸シールキャップESCをエレベータEL2で上方に移動させることにより、ボートBTを開口されている処理室PUの底部から処理室PUの内部へ搬入することができる。このとき、E軸シールキャップESCは、処理室PUの底部を開口している開口部を塞ぐように構成されている。これにより、E軸シールキャップESCで封止された処理室PU内にボートBTを配置することができる。このように、E軸シールキャップESCは、ボートBTを搭載する機能と、処理室PUの底部を密閉する機能を有していることがわかる。
さらに、筐体CSの内部には、隔離室SPが設けられている。ここで、図1に示す基板処理装置STは、処理室PUと、隔離室SPと、予備室PREとから構成されているとする。予備室PREとは、筐体CSの内部領域であって、処理室PUや隔離室SP以外の領域として定義される。具体的に、図1において、予備室PREは、エレベータEL1、EL2、ウェハ移載装置WLおよびボート載置台BS1が配置されている領域(空間)として定義される。なお、予備室PREの隔離室SPが設けられている背面に隣接して、予備室PRE内外へ作業者が直接移動できる開口を開閉する開閉扉YMDが設けられていてもよい。
本実施の形態1における基板処理装置STの特徴は、筐体CSの内部に隔離室SPを設けている点にある。この隔離室SPは、予備室PREから隔離することができる空間(領域)であり、内部にボート載置台BS2が配置されている。このボート載置台BS2は、ボートBTを搭載できるようになっている。本実施の形態1における基板処理装置STの概略構成は図1に示すようになっており、以下に、さらに詳細な構成について、図2を参照しながら説明する。
図2は、本実施の形態1における基板処理装置STの構成を示す上面図である。図2に示すように、本実施の形態1における基板処理装置STは、筐体CSを有しており、この筐体CSの内部に基板処理装置STを構成する複数の構成要素が配置されている。まず、筐体CSと隣接するように、ポッドステージPSが配置されており、このポッドステージPS上にポッドPDが搭載されている。ポッドPDには、複数のウェハが収納されている。そして、ポッドPDと相対する筐体CSの内部には、ウェハ移載装置WLが配置されている。ウェハ移載装置WLはエレベータEL1によって上下方向に移動できるようになっている。
筐体CSの内部にはボートを配置するボート載置台BS1が配置され、さらに、ボート載置台BS1の奥には、ボート載置台BS1へボートを移動させるためのボート移載装置BC(搬送機)が配置されている。このボート移載装置BCには、アームA1とアームA2が設けられており、ボート移載装置BCは、これらのアームA1とアームA2とを回転させることができるように構成されている。そして、アームA1およびアームA2は、ボートを保持することができるようになっている。したがって、ボート移載装置BCに設けられているアームA1やアームA2によってボートを移動させることができる。具体的に、アームA1やアームA2を有するボート移載装置BCによって、ボートをボート載置台BS1とE軸シールキャップESCとの間で移動させることができる。なお、E軸シールキャップESCは、エレベータEL2によって、上下方向に移動することができる。
続いて、筐体CSのさらに奥には、隔離室SPが形成されている。この隔離室SPは、予備室PREと隔壁によって隔離されている。隔離室SPと予備室PREとの間に形成されている隔壁には、開口部が設けられており、この開口部にゲートバルブGVが設けられている。すなわち、ゲートバルブGVを開閉することにより、隔離室SPと予備室PREとは、互いに空間を隔離したり、互いに空間を共有することができるようになっている。
この隔離室SPの内部には、ボート載置台BS2が設けられており、ゲートバルブGVを開くと、ボート移載装置BCのアームA2を隔離室SPの内部へ入れることができるように構成されている。したがって、隔離室SPのゲートバルブGVを開くことにより、隔離室SPに設けられているボート載置台BS2と、予備室PREに配置されているE軸シールキャップESCやボート載置台BS1との間でボートを移動させることができる。
さらに、隔離室SPには、ゲートバルブが形成されている隔壁と相対する隔壁にメンテナンス扉MDが形成されている。このメンテナンス扉MDは開閉することができるように構成されており、メンテナンス扉MDを開くと、隔離室SPと外部空間とがつながるようになる。つまり、メンテナンス扉MDを開閉することにより、隔離室SPと外部とは、互いに空間を隔離したり、互いに空間を共有することができるようになっている。
隔離室SPには、ガス検知器GDおよび圧力計PG1が備えられている。ガス検知器GDは、隔離室SP内に導入されるガスを検知できるように構成されており、圧力計PG1は、隔離室SP内の圧力を計測できるように構成されている。したがって、隔離室SPに、ガス検知器GDと圧力計PG1を設けることにより、隔離室SP内の圧力を調整することができるようになっていることがわかる。なお、予備室PREにも圧力計PG2が設けられており、この圧力計PG2により、予備室PRE内の圧力を計測することができるようなっている。
また、隔離室SPには、クリーンユニットCUTが配置されている。クリーンユニットCUTは、供給ファンと粉塵や有機物などの汚染物を捕集するフィルタから構成される。このクリーンユニットCUTにより、隔離室SP内に清浄化された空気を導入することができる。そして、隔離室SPには、排気ファンEFが設けられており、クリーンユニットCUTと排気ファンEFとを組み合わせることで、隔離室SP内に清浄化された空気を循環させることができるように構成されている。なお、クリーンユニットCUTにより隔離室SP内を充分に清浄化することができるとともに、空気を充分に循環させることができるのであれば、排気ファンEFを設けずに排気口のみを設けるようにしてもよい。
以上のことから、本実施の形態1における基板処理装置STは、基板保持体であるボートに保持された基板(ウェハ)を処理する処理室と、処理室に隣設され、ウェハを保持したボートを待機させる予備室と、予備室に隣設され、ボートを収納可能に構成される隔離室とを有していることがわかる。この基板処理装置STは、隔離室と予備室との間を隔離する隔壁であって、予備室との間でボートを搬送可能な第一開口部を有する第一隔壁と、第一開口部を開閉する第一開閉体であるゲートバルブとを有する。そして、隔離室の第一隔壁とは異なる第二隔壁であって、基板処理装置内外にボートを搬送可能な第二開口部を有する第二隔壁と、第二開口部を開閉する第二開閉体であるメンテナンス扉とを有していることがわかる。
このように構成されている基板処理装置STは、コンピュータによって制御されている。図3は、本実施の形態1における基板処理装置STの制御システムを示すブロック図である。この図3に示す制御システムは、例えば、基板処理装置STに内蔵されているコンピュータによって構成されている。
図3に示すように、本実施の形態1における基板処理装置STは、コンピュータによって構築された主制御部239を有しており、この主制御部239には、圧力制御部101、ゲートバルブ制御部102、アームA1制御部103、アームA2制御部104、および、ウェハ移載制御部105が接続されている。主制御部239に接続されている各ユニットもコントローラとしてのコンピュータで構成されている。
具体的に、圧力制御部101は、圧力計PG1や圧力計PG2と接続されており、これらの圧力計PG1や圧力計PG2の出力に基づいて、隔離室SPや予備室PRE内の圧力を調整することができるように構成されている。また、ゲートバルブ制御部102は、隔離室SPと予備室PREとの間の隔壁に設けられているゲートバルブGVの開閉を制御するように構成されている。
アームA1制御部103やアームA2制御部104は、ボート移載装置BCに設けられているアームA1やアームA2の動作を制御するように構成されており、これらのアームA1制御部103やアームA2制御部104による制御によって、ボート載置台BS1、E軸シールキャップESCおよびボート載置台BS2の間でボートを移動させることができるようになっている。
ウェハ移載制御部105は、ウェハ移載装置WLを制御するように構成されており、ウェハ移載制御部105の制御によって、ウェハ移載装置WLが動作して、ポッドPDとボートの間でウェハのやり取りができる。
なお、図3には図示されていないが、主制御部239には、エレベータEL1やエレベータEL2を制御するユニットなども接続されている。このように本実施の形態1における基板処理装置STでは、主制御部239に圧力制御部101、ゲートバルブ制御部102、アームA1制御部103、アームA2制御部104、および、ウェハ移載制御部105が接続されており、これらのユニットと主制御部239が協働することにより基板処理装置STが動作する。
次に、本実施の形態1における基板処理装置STの処理炉202(処理室PU)について、図面を参照しながら説明する。図4は、本実施の形態1における基板処理装置STの処理炉202と、処理炉202周辺の概略構成図であり、縦断面図として示されている。
図4に示すように、処理炉202は高周波電流を印加することにより加熱するための誘導加熱装置206を有する。この誘導加熱装置206は円筒状に形成されており、誘導加熱部としてのRFコイル2061と壁体2062と冷却壁2063により構成されている。RFコイル2061は高周波電源(図示せず)に接続されており、この高周波電源により、RFコイル2061には高周波電流が流れるようになっている。
壁体2062は、ステンレス材等の金属から構成されている。この壁体2062は、円筒形状であり、内壁側にRFコイル2061が設けられている。RFコイル2061は、コイル支持部(図示せず)で支持される。コイル支持部は、RFコイル2061と壁体2062との間において、半径方向に所定の隙間を持って、壁体2062に支持される。
壁体2062の外壁側には、この壁体2062と同心円状に、冷却壁2063が設けられている。壁体2062の上端には、その中央に開口部2066が形成されている。開口部2066の下流側には、ダクトが接続されており、このダクトの下流側には冷却装置としてのラジエータ2064と、排気装置としてのブロア2065が接続されている。
冷却壁2063には、内部に冷却媒体として、例えば、冷却水が流通可能なように冷却壁2063のほぼ全域に冷却媒体流路が形成されている。冷却壁2063には、冷却媒体(図示せず)を供給する冷却媒体供給部と冷却媒体を排気する冷却媒体排気部とが接続されている。冷却媒体供給部から冷却媒体流路に冷却媒体を供給し、冷却媒体排気部から排気することにより、冷却壁2063が冷却され、熱伝導により、壁体2062および壁体2062の内部が冷却される。
RFコイル2061の内側には、誘導加熱装置206と同心円状に反応容器を構成する反応管としてのアウターチューブ205が設けられている。アウターチューブ205は、耐熱材料としての石英(SiO)材で構成されており、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状をしている。アウターチューブ205の内側には、処理室201が形成されている。処理室201には、半導体基板としてのウェハ200がボート217および被誘導体としてのサセプタ218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納されている。
アウターチューブ205の下方には、アウターチューブ205と同心円状にマニホールド209が配設されている。マニホールド209は、例えば、石英(SiO)若しくはステンレス等からなり、上端および下端が開口した円筒形状をしている。このマニホールド209はアウターチューブ205を支持するように設けられている。なお、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Oリング309が設けられている。このマニホールド209が保持体(図示せず)に支持されることにより、アウターチューブ205は垂直に据え付けられた状態となっている。このようにアウターチューブ205とマニホールド209により反応容器が形成される。ここで、マニホールド209は、特に、アウターチューブ205と別体で設ける場合に限定されず、アウターチューブ205と一体として、個別にマニホールド209を設けないようにしてもよい。
アウターチューブ205の側内壁には、処理室201内に配置されているそれぞれのウェハ200に側方からガスを供給するために、石英(SiO)材で形成されたガス供給室2321と、処理室201内に配置されているそれぞれのウェハ200を通過したガスを側方から排気する石英(SiO)材で形成されたガス排気口2311が形成されている。
ガス供給室2321は、アウターチューブ205の側内壁に溶着して設けられており、上端が閉塞し、側壁に多数のガス供給口2322が設けられている。このとき、ガス供給室2321は、ボート217に載置される複数のウェハ200のそれぞれに均一にガスを供給することができるように、複数個所に設けることが望ましい。さらには、複数設けられたガス供給室2321のそれぞれのガス供給口2322からのガス供給方向が平行となるように設けることが望ましい。また、ガス供給室2321をウェハ200の中心に対して線対称の位置に複数設けるとよい。ガス供給口2322は、ボート217に載置される複数のウェハ200のそれぞれに対して均一にガスを供給することができるように、それぞれのウェハ200上にある間隙にウェハ200の上面の高さから所定の高さの位置にそれぞれ設けるとよい。
アウターチューブ205の下方の外側壁には、ガス排気口2311と連通するガス排気管231と、ガス供給室2322と連通するガス供給管232とが設けられている。なお、ガス排気管231はアウターチューブ205の下方の外側壁でなくても、例えば、マニホールド209の側壁に設けてもよい。また、ガス供給室2322とガス供給管232の連通部はアウターチューブ205の下方の側壁でなくても、例えば、マニホールド209の側壁に設けてもよい。
ガス供給管232は、上流側で3つに分かれており、バルブ177、178、179とガス流量制御装置としてのMFC183、184、185を介して第1のガス供給源180、第2のガス供給源181、第3のガス供給源182にそれぞれ接続されている。MFC183、184、185およびバルブ177、178、179には、ガス流量制御部235が電気的に接続されており、このガス流量制御部235によって、供給するガスの流量が所望の流量となるよう所望のタイミングにて制御されるようになっている。
ガス排気管231の下流側には、圧力検出器としての圧力センサ(図示せず)および圧力調整器としてのAPCバルブ242を介して真空ポンプ等の真空排気装置246が接続されている。圧力センサおよびAPCバルブ242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、圧力センサにより検出された圧力に基づいてAPCバルブ242の開度を調節することにより、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構成されている。
マニホールド209の下方には、マニホールド209の下端開口を気密に閉塞するための炉口蓋体として、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、例えば、ステンレス等の金属で構成されており、円盤状に形成されている。シールキャップ219の上面には、ロードロック室141の天板251の下面と当接するシール部材としてのOリング301が設けられている。なお、ロードロック室141の天板251の炉口161の開口径を大きくして、シールキャップ219の上面とマニホールド209の下端とをOリング301を介して直接当接するように構成してもよい。
このシールキャップ219には、回転機構254が設けられている。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、処理炉202の外側に設けられた昇降機構としての昇降モータ248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および昇降モータ248には、駆動制御部237が電気的に接続されており、駆動制御部237は、回転機構254および昇降モータ248が所望の動作をするように所望のタイミングにて制御するようになっている。
次に、誘導加熱装置206には、螺旋状に形成されたRFコイル2061が上下複数の領域(ゾーン)に分割されて設けられている。例えば、図4に示すように、下方側のゾーンから、RFコイルL、RFコイルCL、RFコイルC、RFコイルCU、RFコイルUというように5つのゾーンに区分けして設けられている。これらの5つのゾーンに区分けされたRFコイルは独立して制御されるようになっている。
誘導加熱装置206の近傍には、処理室201内の温度を検出する温度検出体としての放射温度計263が、例えば、4箇所に設置されている。この放射温度計263は、少なくとも一つ設置されていればよいが、複数個の放射温度計263を設置することで温度制御性を向上させることができる。
誘導加熱装置206および放射温度計263には、電気的に温度制御部238が接続されており、放射温度計263により検出された温度情報に基づいて、誘導加熱装置206への通電状態を調節することができるようになっている。そして、温度制御部238によって、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されるようになっている。
さらに、ブロア2065にも、温度制御部238が電気的に接続されている。温度制御部238は、予め設定された操作レシピに従って、ブロア2065の動作を制御するように構成されている。ブロア2065が動作することにより、壁体2062とアウターチューブ205との間隙にある雰囲気を開口部2066から排出する。開口部2066から雰囲気を排出した後、ラジエータ2064を通して冷却し、ブロア2065の下流側で設備に排出される。すなわち、温度制御部238による制御に基づいて、ブロア2065が動作することにより、誘導加熱装置206およびアウターチューブ205を冷却することができる。
冷却壁2063に接続されている冷却媒体供給部と冷却媒体排気部は、冷却壁2063への冷却媒体の流量を所望の冷却具合となるように所定のタイミングにてコントローラ240にて制御されるように構成されている。なお、冷却壁2063を設けたほうが、処理炉202外部への放熱を抑制しやすくなり、アウターチューブ205がより一層冷却しやすくなるため、より望ましいが、ブロア2065の冷却による冷却具合が、所望の冷却具合として制御可能であれば、冷却壁2063は設けなくてもよい。
また、壁体2062の上端には、開口部2066とは別に、爆発放散口と、この爆発放散口を開閉する爆発放散口開閉装置2067が設けられている。壁体2062内で水素ガスと酸素ガスとが混合して爆発が生じた際、壁体2062に所定の大きな圧力が加わることになる。このため、比較的強度の弱い箇所、例えば、壁体2062を形成するボルトやネジ、パネル等が破壊や飛散することになり、被害が増大してしまう。この被害を最小限に留めるべく、爆発放散口開閉装置2067は、壁体2062内で爆発が生じた際の所定の圧力以上で、爆発放散口を開き、内部圧力を放散するように構成されている。
続いて、本実施の形態1における処理炉202周辺の構成について、図4を参照しながら説明する。ロードロック室141の外面に下基板245が設けられる。下基板245には昇降台249と嵌合するガイドシャフト264および昇降台249と螺合するボール螺子244が設けられる。下基板245に立設したガイドシャフト264およびボール螺子244の上端に上基板247が設けられる。ボール螺子244は上基板247に設けられた昇降モータ248により回転される。ボール螺子244が回転することにより昇降台249が昇降するように構成されている。
昇降台249には中空の昇降シャフト250が垂直方向に設置され、昇降台249と昇降シャフト250の連結部は気密となっている。昇降シャフト250は昇降台249と共に昇降するようになっている。昇降シャフト250はロードロック室141の天板251を貫通する。昇降シャフト250が貫通する天板251の貫通穴は昇降シャフト250に対して接触することがないように充分な余裕がある。ロードロック室141と昇降台249との間には昇降シャフト250の周囲を覆うように伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ265がロードロック室141を気密に保つために設けられている。ベローズ265は昇降台249の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、ベローズ265の内径は昇降シャフト250の外形に比べ充分に大きく、ベローズ265の伸縮で接触することがないように構成されている。
昇降シャフト250の下端には昇降基板252が水平に固着される。昇降基板252の下面にはOリング等のシール部材を介して駆動部カバー253が気密状態で取付けられている。昇降基板252と駆動部カバー253とで駆動部収納ケース256が構成されている。この構成により、駆動部収納ケース256の内部はロードロック室141内の雰囲気と隔離される。
また、駆動部収納ケース256の内部にはボート217の回転機構254が設けられており、回転機構254の周辺部は、冷却機構257により冷却される。
さらに、電力供給ケーブル258が昇降シャフト250の上端から昇降シャフト250の中空部を通って回転機構254に導かれて接続されている。そして、冷却機構257およびシールキャップ219には冷却流路259が形成されており、冷却流路259には冷却水を供給する冷却水配管260が接続され、昇降シャフト250の上端から昇降シャフト250の中空部を通っている。
昇降モータ248を駆動してボール螺子244が回転することにより、昇降台249および昇降シャフト250を介して駆動部収納ケース256が昇降する。
駆動部収納ケース256が上昇することにより、昇降基板252に気密に設けられるシールキャップ219が処理炉202の開口部である炉口161を閉塞し、ウェハ処理が可能な状態となる。駆動部収納ケース256が下降することにより、シールキャップ219とともにボート217が降下されて、ウェハ200を外部に搬出できる状態となる。
ガス流量制御部235、圧力制御部236、駆動制御部237、および、温度制御部238は、操作部や入出力部を構成し、基板処理装置ST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、および、主制御部239は、コントローラ240として構成されている。以上のようにして、本実施の形態1における基板処理装置STの処理炉202と、処理炉202周辺の構造体が構成されている。
続いて、ボート217にウェハ200が搭載されたサセプタ218を装填する構成について説明する。図5は、ボート217にウェハ200が搭載されたサセプタ218を装填する様子を示す平面図である。まず、ボート217は、サセプタ218を保持する保持体として機能し、ボート217は、円盤状の底板217a(図4)と、円盤状の天板217b(図4)と、底板と天板とを連結する石英からなる3本あるいは4本の支柱から構成されている。図5に示すように、複数の支柱PRのそれぞれには、ウェハ200を搭載する支持体としてのサセプタ218を保持する保持部HU1が形成されている。この保持部HU1は、支柱PRのそれぞれからボート217の中心軸側に向けて突き出すように形成されている。
このように構成されているボート217に搭載されるサセプタ218は、図5に示すように、ウェハ200よりも大径の円盤状に形成されており、円盤の主面に凹部が形成されている。すなわち、サセプタ218には、高さの異なる周縁部218aと中央部218bが形成されており、周縁部218aの厚みよりも中央部218bの厚みが小さくなるように形成されている。したがって、周縁部218aと中央部218bの境界には段差部218cが形成されている。段差部218cの内側に形成されている中央部218bは、ウェハ200の直径よりも若干大きい直径で形成されており、この中央部218b内にウェハ200が内包されるように搭載される。このように構成されているサセプタ218は、炭化シリコン(SiC)で表面が被覆された導電性材料(カーボンやカーボングラファイト)から形成されている。好適には、サセプタ218は、導電性材料の表面を炭化シリコン(SiC)等のコーティング材で被覆してもよい。これにより、導電性材料から不純物が放出することを抑制することができる。
なお、サセプタ218は、ウェハ200を周方向において均一に加熱しやすいため、円盤形状で形成されているほうが望ましいが、サセプタ218の主面が楕円で形成された板形状であっても、サセプタ218の主面が多角形で形成された板形状であってもよい。
次に、ウェハ200が搭載されたサセプタ218をボート217に装填する側面方向から見た構成について説明する。図6は、ウェハ200が搭載されたサセプタ218がボート217に装填されている様子を示す断面図である。図6に示すように、ボート217は、ボート217の延在方向(図6の上下方向)に延在する複数の支柱PRと、複数の支柱PRのそれぞれに対して、延在方向に等間隔で設けられた複数の保持部HU1を有している。そして、この保持部HU1は、複数の支柱PRで互いに同じ高さに設けられており、互いに同じ高さに設けられた、例えば3つの保持部HU1でサセプタ218の両端を保持している。したがって、3つの保持部HU1で保持されたサセプタ218は、水平状態を維持するように配置される。具体的に、図6に示すように、ボート217には、延在方向に所定間隔で配置された保持部HU1のそれぞれにサセプタ218が搭載されている。したがって、ボート217には、複数のサセプタ218が、ボート217の延在方向に所定間隔を置いて積層配置されていることになる。このようにサセプタ218は、支柱PRとは独立して設けられており、ボート217へのサセプタ218の装填、および、ボート217からのサセプタ218の脱装が可能なように構成されている。
ここで、サセプタ218を保持する保持部HU1は、支柱PRから突き出ている形態に限らず、例えば、図7に示すように、支柱PRのそれぞれに溝DITを形成することにより、サセプタ218を保持するように構成してもよい。すなわち、支柱PRの延在方向に等間隔で並ぶように複数の溝DITを形成する。この溝DITは、複数の支柱PRで互いに同じ高さに設けられており、互いに同じ高さに設けられた、例えば3つの溝DITでサセプタ218の両端を保持するように構成することができる。この場合、3つの溝DITで保持されたサセプタ218は、水平状態を維持するように配置される。具体的に、図7に示すように、ボート217には、延在方向に所定間隔で配置された溝DITのそれぞれにサセプタ218が搭載されている。したがって、支柱PRに溝DITを形成する場合も、複数のサセプタ218が、ボート217の延在方向に所定間隔を置いて積層配置されるようにボート217を構成することができる。
なお、図4に示すように、ボート217の下部には、例えば、耐熱性材料としての石英(SiO)で構成される円筒形状の断熱筒216が配置されており、この断熱筒216により、誘導加熱装置206による誘導加熱で生じた熱がマニホールド209側に伝わりにくくなるように構成されている。この断熱筒216は、ボート217と別体として設けずに、ボート217と一体として設けてもよい。また、断熱筒216に代えて、ボート217の下部に複数枚の断熱板を設けるように構成してもよい。
ボート217は、図4に示すように、処理室201内でのウェハ200上への成膜処理時における膜中への不純物の混入を抑制するために、高純度で汚染物を放出しない材料であることが望ましい。また、ボート217の材料として、熱伝導率の高い材料を用いた場合、ボート217の下部にある石英製の断熱筒216を熱劣化させてしまうため、熱伝導率の低い材料であることが望ましい。さらに、サセプタ218に載置されるウェハ200へのボート217からの熱影響は抑制したほうがよいので、誘導加熱装置206により誘導加熱されない材料であることが望ましい。これらの条件を満足するように、ボート217の材料として石英材を使用している。
次に、本実施の形態1における基板処理装置STを使用してウェハ200上に膜を形成する成膜動作について、図4を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置ST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。まず、図4に示すように、処理炉202内にはボート217が搬入されているものとする。この状態で、誘導加熱装置206に高周波電流を流す。すると、処理炉202の内部に高周波電磁界が発生し、この高周波電磁界によって、被誘導体であるサセプタ218に渦電流が発生する。このサセプタ218では、渦電流によって誘導加熱が起こり、サセプタ218が加熱される。具体的に、渦電流は、被誘導体であるサセプタ218の周縁部で生じるため、誘導加熱装置206による誘導加熱では、主にサセプタ218の周縁部が加熱される。そして、周縁部が加熱されたサセプタ218では、熱伝導によってサセプタ218の周縁部からサセプタ218の中央部へ熱が流れ、サセプタ218の全体(周縁部と中央部)が加熱される。このようにしてサセプタ218が加熱されると、サセプタ218に搭載されているウェハ200に熱伝導で熱が伝わり、ウェハ200が加熱される。
このように本実施の形態1における基板処理装置STでは、誘導加熱方式でウェハ200を加熱する方式を採用している。このとき、誘導加熱装置206に高周波電流を流すことによって発生する高周波電磁界によって、ウェハ200を直接誘導加熱しても加熱量が足りないことが多い。したがって、本誘導加熱方式では、効率的に誘導加熱で加熱できるように被誘導体であるサセプタ218を使用しているのである。つまり、誘導加熱方式の基板処理装置STでは、効率的に誘導加熱によって加熱されるようにサセプタ218を使用している。そして、このサセプタ218を効率的に誘導加熱で加熱処理した後、加熱されたサセプタ218上のウェハ200を、サセプタ218からの熱伝導によって加熱しているのである。このことから、サセプタ218は、ウェハ200を搭載する機能を有しているとともに、その重要な機能として、高周波電磁界によって誘導加熱される性質を有していることがわかる。
このようにしてウェハ200を加熱した後、処理炉202内に原料ガスを導入する。具体的に、図4に示すように、第1の処理ガスは、第1のガス供給源180から供給され、MFC183でその流量が調節される。その後、第1の処理ガスは、バルブ177を介して、ガス供給管232を経て、ガス供給室2321へ導入され、ガス供給口2322から処理室201内に導入される。第2の処理ガスは、第2のガス供給源181から供給され、MFC184でその流量が調節される。その後、第2の処理ガスは、バルブ178を介して、ガス供給管232を経て、ガス供給室2321へ導入され、ガス供給口2322から処理室201内に導入される。第3の処理ガスは、第3のガス供給源182から供給され、MFC185でその流量が調節される。その後、第3の処理ガスは、バルブ179を介して、ガス供給管232を経て、ガス供給室2321に導入され、ガス供給口2322から処理室201内に導入される。
以上のようにして、処理室201に導入された第1の処理ガス、第2の処理ガス、および、第3の処理ガスは、ボート217に装填されたサセプタ218上に搭載されているウェハ200の表面に供給され、加熱されているウェハ200の表面で反応してウェハ200上に膜が成膜される。その後、処理室201内のガスは、ガス排気口2311からガス排気管231を経て、真空排気装置246によって排気される。
図6は、ウェハ200が搭載されたサセプタ218がボート217に装填されている様子を示す断面図である。図6に示すように、処理室201内に搬入されているボート217には、ウェハ200を搭載したサセプタ218が支柱PRの延在方向に積層して配置されている。このことから、本実施の形態1における基板処理装置STでは、複数のウェハ200に対して一度に膜を成膜することができることがわかる。
ここで、図6に示すように、被誘導体であるサセプタ218においては、周縁部218aと中央部218bの間に段差部218cが形成されており、凹んでいる中央部218bにウェハ200が搭載されている。この利点について説明する。
例えば、サセプタの周縁部と中央部との間に段差部がなく、サセプタの周縁部と中央部に渡ってフラットであるサセプタ上にウェハを配置する場合を考える。この場合、サセプタのフラットな主面上に厚みのあるウェハが配置されることになることから、ウェハを配置した分だけサセプタの表面とウェハの表面との間に段差部が形成されることになる。この場合、サセプタの側方から流入するガスがサセプタの表面とウェハの表面との間に形成されている段差部にぶつかって乱流や澱みが発生しやすくなる。すると、ウェハの表面に対して均一にガスが供給されないこととなる結果、ウェハの表面全体に均一な膜を形成することが困難になるおそれがある。
また、ウェハが高温で処理される場合、ウェハ自体の熱変形などの影響や、ボート217が回転していることの影響などにより、サセプタ上に配置されているウェハの位置ずれが生じやすくなる。つまり、フラットなサセプタ上に配置されたウェハは固定されていないため、位置ずれを起こしやすくなる。位置ずれが生じると、複数のサセプタに搭載されたウェハごとに位置が多少ずれることになり、複数のウェハ間で成膜された膜の膜厚などにばらつきが生じるおそれがある。
さらに、サセプタの周縁部と中央部に渡ってフラットであるサセプタ上にウェハを配置すると、ウェハの裏面の端部にもガスが導入されやすくなり、ウェハの裏面側へ回り込むように膜が形成されやすくなる。
これに対し、図6に示すように、サセプタ218において、周縁部218aと中央部218bの間に段差部218cを形成し、凹んでいる中央部218bにウェハ200が搭載されるように構成する場合は上述した不都合を回避することができる。
好ましくは、サセプタ218の周縁部218aと、サセプタ218の中央部218bの間に形成される段差部218cは、ウェハ200が載置されると、サセプタ218の周縁部218aとウェハ200の上面とが水平方向にフラットとなるように形成するとよい。これにより、サセプタ218の側方から流入するガスが周縁部218aを通り、乱流や澱みの発生を抑制しつつ、スムースにウェハ200の表面に到達させることができる。この結果、ウェハの表面に対して均一にガスが供給されることになり、ウェハの表面全体に均一な膜を形成することができる。
また、ウェハ200が高温で処理されると、熱変形などの影響により、ウェハ200が位置ずれを起こしやすいが、段差部218cにウェハ200が保持されているので確実にウェハ200の位置ずれを抑制することができる。したがって、複数のサセプタ218に搭載されたウェハ200ごとに位置がずれることを抑制することができ、複数のウェハ間で成膜された膜の膜厚などにばらつきが生じることを防止できる。
さらに、サセプタ218の周縁部218aの表面よりも低い中央部218bの表面にウェハ200の裏面が密着し、かつ、サセプタ218の周縁部218aとウェハ200の上面とが水平方向にフラットとなるように形成する場合には、特に、ガスがウェハ200の裏面に回りこみにくくなる。このため、ウェハ200の裏面での膜の堆積を抑制することができる。
以上のことから、被誘導体であるサセプタ218においては、周縁部218aと中央部218bの間に段差部218cが形成されており、凹んでいる中央部218bにウェハ200が搭載されるように構成されている。
本実施の形態1における基板処理装置STは上記のように構成されており、以下に、基板処理装置STの動作について、ボートBTの動きに着目した観点から説明する。まず、図8に示すように、隔離室SPと外部空間(クリーンルーム)との間に設けられているメンテナンス扉MDを開ける。そして、このメンテナンス扉MDを介して基板処理装置ST外である外部空間から隔離室SPの内部へボートBTを搬入する。具体的に、搬入されるボートBTは新品あるいはクリーニング済みのボートであり、このボートBTが隔離室SP内に設けられているボート載置台BS2上に配置される。このとき、隔離室SPと予備室PREとの間に設けられているゲートバルブGVは閉まっており、隔離室SPと予備室PREとは隔離されている。したがって、この段階では、外部空間と隔離室SP内は清浄度の低い雰囲気になっているのに対し、隔離室SPから隔離されている予備室PRE内は清浄度の高い雰囲気を維持している。
次に、図9に示すように、メンテナンス扉MDを閉じる。これにより、外部空間から隔離室SPが隔離される。この状態で、隔離室SP内に設けられているクリーンユニットCUTと排気ファンEFとを稼動させる。これにより、隔離室SP内には清浄度の高い空気が循環し、隔離室SP内の清浄度が向上する。クリーンユニットCUTと排気ファンEFは、隔離室SP内の清浄度が予備室PRE内の清浄度と同程度になるまで充分に稼動させる。このとき、隔離室SP内の圧力は所定の圧力になるように制御される。具体的に、予備室PREに設けられている圧力計PG2の出力と、隔離室SPに設けられている圧力計PG1の出力に基づいて、本実施の形態1における基板処理装置STは、予備室PRE内の圧力>隔離室SP内の圧力>外部空間の圧力となるように制御する。これにより、予備室PRE内の圧力が隔離室SP内の圧力よりも高くなっていることから、隔離室SPから予備室PREへの異物の侵入を防止することができる。同様に、隔離室SPの圧力が外部空間の圧力よりも高くなっていることから、外部空間から隔離室SPへの異物の侵入を防止することができる。つまり、予備室PRE内の圧力>隔離室SP内の圧力>外部空間の圧力となるように制御することにより、ボートBTを搬入する際、外部空間から隔離室SPを介して予備室PREへ異物が侵入して予備室PRE内の雰囲気の清浄度が低下することを抑制することができる。
このようにして、隔離室SP内の雰囲気の清浄度が予備室PRE内の雰囲気の清浄度と同程度になると、隔離室SP内に配置されているボートBTを予備室PRE内に搬入する動作を開始する。具体的に、図10と図11とを使用して説明する。図10と図11は、例えば、図9の矢印の方向から見た概略構成図である。まず、図10に示すように、ボート移載装置BCに取り付けられているアームA2を上昇させて、アームA2の高さとボート載置台BS2上に配置されているボートBTの底部の高さとを合わせる。その後、図11に示すように、隔離室SPと予備室PREとの間に設けられているゲートバルブGVを開く。そして、アームA2を水平方向に所定角度として、例えば、90度回転させて、アームA2を予備室PREから隔離室SPの内部に移動させる。隔離室SP内に移動させたアームA2により、隔離室SPのボート載置台BS2に搭載されたボートBTを支持する。さらに、ボートBTを掴んだ状態を維持してアームA2を再び90度回転させる。つまり、ボートBTを掴んだアームA2を、開いているゲートバルブGVを介して、隔離室SPから予備室PRE内に移動させる。このとき、ゲートバルブGVが開いているので、隔離室SPと予備室PREとは雰囲気を共有することになるが、隔離室SP内の清浄度はクリーンユニットCUTで予備室PRE内と同程度に清浄化されているので、ゲートバルブGVを開いても、予備室PRE内の清浄度が低下することはない。
以上のように、ボート移載装置BCのアームA2によって支持された状態でボートBTを隔離室SPから予備室PRE内へ搬入することができる。そして、図12に示すように、予備室PRE内に搬入されたボートBTは、アームA2で支持された状態で、ボート載置台BS1へ運ばれる。これにより、ボートBTを予備室PRE内のボート載置台BS1上に配置することができる。なお、ボートBTを予備室PRE内のボート載置台BS1上に配置した後、予備室PREと隔離室SPとの間に設けられているゲートバルブGVを閉じる。
次に、ボート載置台BS1上に配置されているボートBT内にウェハを収納する。具体的に、ポッドPDからウェハ移載装置WLによってウェハを取り出し、取り出したウェハをサセプタに搭載した後、ウェハを搭載したサセプタをボート載置台BS1上に配置されているボートBT内に収納する。この動作を繰り返すことにより、ボートBT内に複数のウェハが収納されることになる。
続いて、ボートBTへのウェハの収納が完了すると、図13に示すように、アームA2によってボートBTを支持して移動させることにより、ボートBTをE軸シールキャップESC上に配置する。その後、図14に示すように、アームA2をE軸シールキャップESCからボート載置台BS1へ移動させる。
次に、E軸シールキャップESCをエレベータEL2によって上昇させる。これにより、E軸シールキャップESC上に配置されているボートBTもE軸シールキャップESCとともに上昇する。E軸シールキャップESCの上方には、ウェハの処理を実施するための処理室が設けられているので、E軸シールキャップESC上にボートBTを搭載した状態で、E軸シールキャップESCをエレベータEL2で上方に移動させることにより、ボートBTを開口されている底部から処理室の内部へ搬入することができる。このとき、E軸シールキャップESCは、処理室の底部を開口している開口部を塞ぐ。以上のようにして、E軸シールキャップESCで封止された処理室内にボートBTを配置することができる。
その後、ボートBTを搬入した処理室内で、ボートBTに収納されているウェハに対してエピタキシャル成長処理が実施される。以下に、このウェハに対して行われるエピタキシャル成長処理について、図4を参照しながら説明する。
まず、処理室201内が所望の圧力となるように真空排気装置246によって排気される。この際、処理室201内の圧力は、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づきAPCバルブ(圧力調節器)242がフィードバック制御される。例えば、13300Paから0.1MPa付近までの圧力のうちの所定の圧力が選択される。そして、ブロア2065が動作され、誘導加熱装置206とアウターチューブ205との間でガス若しくはエアが流通し、アウターチューブ205の側壁、ガス供給室2321、ガス供給口2322、および、ガス排気口2311が冷却される。ラジエータ2064、冷却壁2063には、冷却媒体として冷却水が流通し壁体2062を介して、誘導加熱装置206内が冷却される。また、ウェハ200が所望の温度となるように誘導加熱装置206に高周波電流を印加し、サセプタ218に誘導電流(渦電流)を生じさせる。
具体的に、誘導加熱装置206にて処理炉202内の少なくともボート217に保持された複数枚のサセプタ218を誘導加熱して、サセプタ218に収納されたウェハ200を加熱する。
この際、処理室201内が所望の温度分布となるように放射温度計263が検出した温度情報に基づき誘導加熱装置206への通電具合がフィードバック制御される。なお、この際、ブロア2065は、アウターチューブ205の側壁、ガス供給室2321、ガス供給口2322、ガス排気口2311の温度がウェハ200上で膜成長させる温度より遥かに低い例えば600℃以下に冷却されるように予め設定された制御量で制御される。ウェハ200は、例えば1100℃に加熱される。また、ウェハ200は、700℃〜1200℃内で選択される処理温度のうち、一定の温度で加熱されるが、その際、いずれの処理温度においても、ブロア2065は、アウターチューブ205の側壁、ガス供給室2321、ガス供給口2322、ガス排気口2311の温度がウェハ200上で膜成長させる温度より遥かに低い、例えば600℃以下に冷却されるように予め設定された制御量にて制御される。
続いて、回転機構254により、ボート217が回転することで、サセプタ218、および、このサセプタ218に載置されているウェハ200が回転する。
次に、第1のガス供給源180、第2のガス供給源181、第3のガス供給源182には、Si系およびSiGe系の処理ガスとして、SiH、Si、SiHCl、SiHCl、SiCl等と、ドーピングガスとしては、B、BCl、PH等と、キャリアガスとして、水素(H)がそれぞれ封入されている。ウェハ200の温度が安定したところで、第1のガス供給源180、第2のガス供給源181、第3のガス供給源182からそれぞれの処理ガスが供給される。そして、所望の流量となるようにMFC183、184、185の開度が調節された後、バルブ177、178、179が開かれる。これにより、それぞれの処理ガスがガス供給管232を流通して、ガス供給室2321に流入される。ガス供給室2321の流路断面積は、複数あるガス供給口2322の開口面積に比べて十分に大きいため、処理室201より大きい圧力となり、それぞれのガス供給口2322から噴出されるガスが均一な流量、流速で処理室201に供給される。処理室201に供給されたガスは、処理室201内を通り、ガス排気口2311に排出され、その後、ガス排気口2311からガス排気管231へ排気される。処理ガスは、サセプタ218間の間隙を通過する際に上下に隣接するそれぞれのサセプタ218から加熱されるとともに、加熱されたウェハ200と接触し、ウェハ200の表面上にエピタシャル成長によってシリコン(Si)などの半導体膜が形成される。
予め設定された時間が経過すると、不活性ガス供給源(図示せず)から不活性ガスが供給され、処理室201内が不活性ガスで置換されると共に、処理室201内の圧力が常圧に復帰される。
以上のようにして、ウェハへの処理が完了すると、図15に示すように、E軸シールキャップESCをエレベータEL2によって下降させる。これにより、E軸シールキャップESC上に配置されているボートBTもE軸シールキャップESCとともに下降する。そして、ボート載置台BS1に配置されているアームA2をE軸シールキャップESC上に移動させて、E軸シールキャップESC上に配置されているボートBTを支持する。
その後、図16に示すように、ボートBTを支持しているアームA2をE軸シールキャップESCからボート載置台BS1へ移動させて、処理済みのウェハが収納されているボートBTをボート載置台BS1上に配置する。そして、ボート載置台BS1上に配置されたボートBTから処理済みのウェハを回収する。具体的には、ウェハ移載装置WLによって、ボートBTから処理済みのウェハが搭載されたサセプタを取り出し、さらに、このサセプタに搭載されている処理済のウェハを取り出す。取り出されたウェハは、ウェハ移載装置WLによってポッドPDへ収納される。このようにして、ウェハ移載装置WLにより、ボートBTに収納されているウェハをすべて回収し、回収したウェハをポッドPDに収納する。
その後は、ボートBTへ未処理のウェハを再び収納した後、アームA2によって、ボートBTをボート載置台BS1からE軸シールキャップESC上に移動させる。そして、ボートBTを搭載したE軸シールキャップESCをエレベータEL2により上昇させて、処理室内にボートBTを搬入する。ボートBTが処理室内に搬入されると、処理室内でウェハに対する処理が実施される。処理室内でのウェハの処理が終了すると、E軸シールキャップESCを下降させて、処理済のウェハが収納されているボートBTをアームA2によって、E軸シールキャップESCからボート載置台BS1上に移動させる。そして、ボート載置台BS1上に配置されたボートBTから処理済みのウェハを回収する。
このような動作を繰り返すことにより、本実施の形態1における基板処理装置STを稼動させることができる。上述した基板処理装置STでは、1つのボートBTをウェハの処理で何回も使用するが、ウェハの成膜処理を実施する場合、ウェハ上に膜が成膜されるだけでなく、ボートBTにも膜が形成される。したがって、同一のボートBTを使用して複数回の成膜処理を実施すると、処理室の内壁やボートBTに形成される膜の膜厚が厚くなり、処理室の内壁やボートBTから膜剥がれが生じる。膜剥がれが生じると、剥がれた膜が異物となり、この異物が基板に付着すると基板の歩留まりが低下することになる。
そこで、基板処理装置STでは、複数回の成膜処理を実施した後、処理室内のクリーニングが実施される。具体的に、このクリーニングは、処理室内にクリーニングガスを導入して堆積した膜をドライエッチングすることにより行われる。ここで、処理室の内壁に付着した膜とボートBTに付着した膜とを一度に除去するため、処理室内にボートBTを搬入した状態でドライエッチングを実施することが考えられる。ところが、処理室内にボートBTを配置したままクリーニング(ドライエッチング)を実施すると、このクリーニングによってボートBTが劣化してしまうのである。つまり、ボートBTおよびボートBTに挿入されているサセプタに対してドライエッチングを施すと、ボートBTおよびサセプタの寿命が短くなってしまう。ボートBTやサセプタは高価であるため、コスト低減の観点から、なるべく、クリーニングによるボートBTやサセプタの劣化を抑制する必要がある。
このことから、従来の基板処理装置では、基板処理装置の稼動を停止し、処理室からボートを取り出した後、処理室内のクリーニングを実施する。そして、取り出したボートは、さらに予備室から基板処理装置の外部へ取り出され、別途、ダメージが加わりにくいウェットエッチングなどによって付着した膜の除去が行われる。
このように基板処理装置では、処理室の内壁およびボートのクリーニングが必要であり、クリーニングを実施するために、従来の基板処理装置では稼動を停止する必要がある。具体的には、基板処理装置の稼動を停止した後、処理室から予備室へボートを搬送し、さらに、予備室を開放してボートを回収することになる。このため、開放した予備室の清浄度が劣化することから、再び、基板処理装置を稼動するために、予備室の清浄度を回復させる必要があり、ウェハを処理するスループットが低下する問題点が発生する。つまり、基板処理装置のクリーニングを実施する際、従来技術では、予備室を開放する必要があるため、ウェハを処理するスループットが低下する問題点が発生する。
そこで、本実施の形態1における基板処理装置STでは、上述した問題点を解決する工夫を施している。具体的に、本実施の形態1における基板処理装置STでは、基板処理装置ST内に、予備室PREと隔離できる隔離室SPを設けている。そして、ボートBTのクリーニングを実施するために、基板処理装置STの予備室PRE内から外部へボートBTを搬出する際、本実施の形態1では、隔離室SPを介してボートBTを搬出することに特徴がある。本実施の形態1では、このように構成することにより、基板処理装置STにおいてウェハを処理するスループットが低下することを抑制することができるのである。
以下に、本実施の形態1における基板処理装置STにおいて、予備室PREから隔離室SPを介してボートBTを外部空間へ搬出する動作について説明する。図16に示すように、ボート載置台BS1に搭載されたボートBTから処理済みのウェハを回収する。このボート載置台BS1上に配置されたボートBTは、何回もウェハの成膜処理に使用されていると仮定する。したがって、ボートBTにはかなりの膜が付着しており、クリーニングする必要があるため、外部空間へ搬出する必要がある。
まず、図16において、隔離室SP内に設けられているクリーンユニットCUTと排気ファンEFを稼動させることにより、隔離室SP内の清浄度を予備室PRE内の清浄度と同程度とする。その後、図17に示すように、隔離室SPと予備室PREとの間に設けられているゲートバルブGVを開く。これにより、隔離室SPと予備室PREは雰囲気を共有することになるが、隔離室SPの雰囲気は既にクリーンユニットCUTと排気ファンEFによって清浄化されているので、ゲートバルブGVを開いても予備室PREの清浄度が低下することはない。
さらに、予備室PREに設けられている圧力計PG2の出力と、隔離室SPに設けられている圧力計PG1の出力に基づいて、本実施の形態1における基板処理装置STは、予備室PRE内の圧力>隔離室SP内の圧力>外部空間の圧力となるように制御する。これにより、予備室PRE内の圧力が隔離室SP内の圧力よりも高くなっていることから、隔離室SPから予備室PREへの異物の侵入を防止することができる。
次に、図18に示すように、アームA2を移動させることにより、ボートBTを予備室PREに設けられているボート載置台BS1から、隔離室SPに設けられているボート載置台BS2へ移動させる。つまり、予備室PREと隔離室SPの間に設けられているゲートバルブGVを開くことにより、アームA2は、隔離室SP内へ移動することができるので、アームA2により、ボートBTを、隔離室SP内に設けられているボート載置台BS2上に配置することができる。
続いて、図19に示すように、アームA2を隔離室SP内に設けられているボート載置台BS2から予備室PRE内のE軸シールキャップESCの配置位置まで退避させた後、ゲートバルブGVを閉じる。これにより、隔離室SPと予備室PREとは隔離されることになる。その後、図20に示すように、隔離室SPと外部空間との間に設けられているメンテナンス扉MDを開けて、隔離室SP内のボート載置台BS2上に配置されているボートBTを搬出する。以上のようにして、予備室PREから隔離室SPを介してボートBTを外部空間へ搬出することができる。
本実施の形態1における基板処理装置STによれば、基板処理装置ST内に予備室PREと隔離された隔離室SPを設け、クリーニングする必要のあるボートBTを、予備室PREから隔離室SPを介して外部空間へ搬出するように構成している。このため、予備室PRE内の清浄度を維持しながら、クリーニングする必要のあるボートBTを外部空間へ搬出することができる。このことは、基板処理装置STにある予備室PRE内の雰囲気を開放することなく、ボートBTを搬出することができることを意味している。つまり、本実施の形態1における基板処理装置STでは、予備室PRE内の清浄度を保って、基板処理装置STの稼動状態を維持しながら、クリーニングを必要とするボートBTを外部空間に搬出することができるので、基板処理装置STでの処理におけるスループットの低下を抑制することができるのである。
例えば、隔離室SPを設けない場合、直接予備室PREから外部空間へクリーニングを必要とするボートBTを搬出することになる。このとき、予備室PREは開放されるため、予備室PREの雰囲気は、外部空間の雰囲気(外気)と接触することになる。したがって、予備室PREの雰囲気の清浄度は低下することになる。このことは、クリーニングを必要とするボートBTを搬出した後、再び、予備室PREの清浄度を向上する処理を実施する必要があることを意味している。つまり、ボートBTを搬出した後、再び、基板処理装置ST内で処理を開始する前に、予備室PREの清浄度を向上させる必要がある。このことから、ボートBTを搬出した後、基板処理装置STを再稼動させるための時間が長くなる。すなわち、隔離室SPを設けない場合には、基板処理装置STのスループットが低下するのである。
これに対し、本実施の形態1における基板処理装置STでは、基板処理装置ST内に予備室PREと隔離された隔離室SPを設け、クリーニングする必要のあるボートBTを、予備室PREから隔離室SPを介して外部空間へ搬出するように構成している。このため、予備室PRE内の清浄度を維持しながら、クリーニングする必要のあるボートBTを外部空間へ搬出することができる。このことから、本実施の形態1によれば、予備室PRE内の清浄度を保って、基板処理装置STの稼動状態を維持しながら、クリーニングを必要とするボートBTを外部空間に搬出することができるので、基板処理装置STでの処理におけるスループットの低下を抑制することができるという顕著な効果を得ることができる。
なお、本実施の形態1では、エピタキシャル成長法を使用して膜を形成する例について説明しているが、本発明の技術的思想は、これに限らず、例えば、ALD法やCVD法を使用して膜を形成する場合などにも適用することができる。例えば、膜をCVD(Chemical Vapor Deposition)法で形成する場合、原料ガスとして、トリクロロシラン(SiHCl)などを用いることができるし、ドーパントガスとして、例えば、ボロン含有ガスであるジボラン(B)ガスなどを用いることができる。さらに、キャリアガスとして、水素(H)を使用することができる。
また、本実施の形態1では、隔離室SP内のボート載置台BS2を、外部空間と隔離室SPとの間でのボートBTの搬入搬出に使用する形態として説明したが、特開2002−43398号公報に開示されているように冷却台として用いるようにしてもよい。この場合、外部空間と隔離室SPとの間でのボートBTの搬入搬出に関する上述した工程以外では、ゲートバルブGVを開いた状態により、予備室PREおよび隔離室SPを1つの共有空間にし、ボートBTを2つ用いて基板を処理するように構成してもよい。
また、予備室PREおよび隔離室SPを通し、1つのボートBTのみを用いる場合には、ボート載置台BS1およびアームA1を設けないように構成してもよい。この場合、ウェハ移載装置WLは、E軸シールキャップESC上にあるボートBTに対してサセプタないしウェハを移載すればよい。
また、本実施の形態1では、本発明の技術的思想を誘導加熱方式の基板処理装置STに適用する例について説明しているが、本発明の技術的思想は、これに限らず、例えば、抵抗加熱方式の基板処理装置にも適用することができる。抵抗加熱方式の基板処理装置の場合には、サセプタ218を設けずに、ボート217へ直接ウェハ200を載置するようにし、誘導加熱装置206を抵抗加熱装置に代えるように構成するとよい。
(実施の形態2)
本実施の形態2では、誘導加熱方式の基板処理装置内に設けられている処理室内をクリーニングする例について説明する。
基板処理装置では、1つのボートをウェハの処理で何回も使用するが、ウェハの成膜処理を実施する場合、ウェハ上に膜が成膜されるだけでなく、ボートにも膜が形成される。したがって、同一のボートを使用して複数回の成膜処理を実施すると、処理室の内壁やボートに形成される膜の膜厚が厚くなり、処理室の内壁やボートから膜剥がれが生じる。膜剥がれが生じると、剥がれた膜が異物となり、この異物が基板に付着すると基板の歩留まりが低下することになる。
そこで、基板処理装置では、複数回の成膜処理を実施した後、処理室内のクリーニングが実施される。具体的に、このクリーニングは、処理室内にクリーニングガスを導入して堆積した膜をドライエッチングすることにより行われる。ここで、処理室の内壁に付着した膜とボートに付着した膜とを一度に除去するため、処理室内にボートを搬入した状態でドライエッチングを実施することが考えられる。ところが、処理室内にボートを配置したままクリーニング(ドライエッチング)を実施すると、このクリーニングによってボートが劣化してしまうのである。
このため、前記実施の形態1で説明したように、膜が付着したボートは、隔離室を介して予備室から基板処理装置の外部空間へ取り出された後、別途、ダメージが加わりにくいウェットエッチングなどによって付着した膜の除去が行われる。
一方、基板処理装置内の処理室では、処理室の内壁に付着した膜をドライエッチングで除去することが行われる。このドライエッチングでは、処理室を加熱することが要求される。ここで、誘導加熱方式の基板処理装置では、ボートに搭載されているサセプタが被誘導体となって加熱されることにより、サセプタ上に配置されているウェハが加熱される。つまり、誘導加熱方式の基板処理装置では、ボートに搭載されているサセプタが熱源となってウェハの処理が実施される。これに対し、処理室のクリーニングは、処理室の内部にボートやサセプタが存在しない状態で行われる。このことは、処理室をクリーニングする際、熱源となる被誘導体(サセプタ)が存在しないことを意味し、この状態では、処理室を加熱することができなくなる。しかし、処理室のクリーニングは、加熱状態でのドライエッチングで行われるので、処理室を何らかの方法で加熱する必要がある。
そこで、処理室のクリーニングを実施する際、処理室内に被誘導体から構成されるクリーニング用治具を配置することが行われる。クリーニング用治具は被誘導体から構成されているので、誘導加熱により加熱される。したがって、クリーニング用治具は、処理室をドライエッチングでクリーニングする際の熱源として機能する。以上のように、誘導加熱方式の基板処理装置においては、処理室のクリーニングを実施するために、被誘導体から構成されるクリーニング用治具を処理室内に搬入する必要があることがわかる。
ここで、例えば、基板処理装置内に隔離室を設けない場合、直接外部空間から予備室内へクリーニング用治具を搬入することになる。このとき、予備室は開放されるため、予備室の雰囲気は、外部空間の雰囲気(外気)と接触することになる。したがって、予備室の雰囲気の清浄度は低下することになる。このことは、予備室内にクリーニング用治具を搬入した後、再び、予備室の清浄度を向上する処理を実施する必要があることを意味している。つまり、クリーニング用治具を搬入した後、基板処理装置の処理室内でクリーニングを開始する前に、予備室の清浄度を向上させる必要がある。このことから、隔離室を設けない場合には、基板処理装置のスループットが低下してしまう。
そこで、本実施の形態2における基板処理装置STでは、基板処理装置ST内に予備室PREと隔離された隔離室SPを設け、クリーニング用治具を、外部空間から隔離室SPを介して予備室PREへ搬入するように構成している。以下に、本実施の形態2における基板処理装置STにおいて、外部空間から隔離室SPを介してクリーニング用治具を予備室PRE内へ搬入する動作、および、予備室PREから隔離室SPを介してクリーニング用治具を外部空間へ搬出する動作について図面を参照しながら説明する。
図21に示すように、処理室内で処理されたウェハが搭載されたボートBTをボート載置台BS1に移動させる。そして、ボート載置台BS1に搭載されたボートBTから処理済みのウェハを回収する。このとき、処理室内では、何度もウェハへの成膜処理が実施されていると仮定する。したがって、処理室の内壁には厚い膜が付着していると考えられるため、処理室のクリーニングを実施する。このため、まず、基板処理装置ST内にクリーニング用治具を搬入する必要がある。
図21に示すように、隔離室SPと外部空間(クリーンルーム)との間に設けられているメンテナンス扉MDを開ける。そして、このメンテナンス扉MDを介して外部空間から隔離室SPの内部へクリーニング用治具DCTを搬入する。具体的に、搬入されるクリーニング用治具DCTは中空円筒形の形状をしており、このクリーニング用治具DCTが隔離室SP内に設けられているボート載置台BS2上に配置される。好ましくは、クリーニング用治具DCTは、天板を設けた有天中空円筒形の形状とするとよい。これにより、アウターチューブ205の側内壁を均一に加熱することができる。このとき、隔離室SPと予備室PREとの間に設けられているゲートバルブGVは閉まっており、隔離室SPと予備室PREとは隔離されている。したがって、この段階では、外部空間と隔離室SP内は清浄度の低い雰囲気になっているのに対し、隔離室SPから隔離されている予備室PRE内は清浄度の高い雰囲気を維持している。
次に、図22に示すように、メンテナンス扉MDを閉じる。これにより、外部空間から隔離室SPが隔離される。この状態で、隔離室SP内に設けられているクリーンユニットCUTと排気ファンEFとを稼動させる。これにより、隔離室SP内には清浄度の高い空気が循環し、隔離室SP内の清浄度が向上する。クリーンユニットCUTと排気ファンEFは、隔離室SP内の清浄度が予備室PRE内の清浄度と同程度になるまで充分に稼動させる。このとき、隔離室SP内の圧力は所定の圧力になるように制御される。具体的に、予備室PREに設けられている圧力計PG2の出力と、隔離室SPに設けられている圧力計PG1の出力に基づいて、本実施の形態2における基板処理装置STは、予備室PRE内の圧力>隔離室SP内の圧力>外部空間の圧力となるように制御する。これにより、予備室PRE内の圧力が隔離室SP内の圧力よりも高くなっていることから、隔離室SPから予備室PREへの異物の侵入を防止することができる。同様に、隔離室SPの圧力が外部空間の圧力よりも高くなっていることから、外部空間から隔離室SPへの異物の侵入を防止することができる。つまり、予備室PRE内の圧力>隔離室SP内の圧力>外部空間の圧力となるように制御することにより、クリーニング用治具DCTを搬入する際、外部空間から隔離室SPを介して予備室PREへ異物が侵入して予備室PRE内の雰囲気の清浄度が低下することを抑制することができる。
このようにして、隔離室SP内の雰囲気の清浄度が予備室PRE内の雰囲気の清浄度と同程度になると、隔離室SP内に配置されているクリーニング用治具DCTを予備室PRE内に搬入する動作を開始する。具体的に、図23と図24とを使用して説明する。図23と図24は、例えば、図22の矢印の方向から見た概略構成図である。まず、図23に示すように、ボート移載装置BCに取り付けられているアームA2を上昇させて、アームA2の高さとボート載置台BS2上に配置されているクリーニング用治具DCTの底部の高さとを合わせる。その後、図24に示すように、隔離室SPと予備室PREとの間に設けられているゲートバルブGVを開く。そして、アームA2を水平方向に、所定角度として、例えば、90度回転させて、アームA2を予備室PREから隔離室SPの内部に移動させる。隔離室SP内に移動させたアームA2により、隔離室SPのボート載置台BS2に搭載されたクリーニング用治具DCTを支持する。さらに、クリーニング用治具DCTを掴んだ状態を維持してアームA2を再び90度回転させる。つまり、クリーニング用治具DCTを掴んだアームA2を、開いているゲートバルブGVを介して、隔離室SPから予備室PRE内に移動させる。このとき、ゲートバルブGVが開いているので、隔離室SPと予備室PREとは雰囲気を共有することになるが、隔離室SP内の清浄度はクリーンユニットCUTで予備室PRE内と同程度に清浄化されているので、ゲートバルブGVを開いても、予備室PRE内の清浄度が低下することはない。
以上のように、ボート移載装置BCのアームA2によって支持された状態でクリーニング用治具DCTを隔離室SPから予備室PRE内へ搬入することができる。そして、図25に示すように、予備室PRE内に搬入されたクリーニング用治具DCTは、アームA2で支持された状態で、E軸シールキャップESC上へ運ばれる。これにより、クリーニング用治具DCTを予備室PRE内のE軸シールキャップESC上に配置することができる。なお、クリーニング用治具DCTを予備室PRE内のE軸シールキャップESC上に配置した後、予備室PREと隔離室SPとの間に設けられているゲートバルブGVを閉じる。その後、図26に示すように、アームA2をE軸シールキャップESCから、E軸シールキャップESCとボート載置台BS1との間の位置へ移動させる。
次に、図27に示すように、E軸シールキャップESCをエレベータEL2によって上昇させる。これにより、E軸シールキャップESC上に配置されているクリーニング用治具DCTもE軸シールキャップESCとともに上昇する。E軸シールキャップESCの上方には、ウェハの処理を実施するための処理室が設けられているので、E軸シールキャップESC上にクリーニング用治具DCTを搭載した状態で、E軸シールキャップESCをエレベータEL2で上方に移動させることにより、クリーニング用治具DCTを開口されている底部から処理室の内部へ搬入することができる。このとき、E軸シールキャップESCは、処理室の底部を開口している開口部を塞ぐ。以上のようにして、E軸シールキャップESCで封止された処理室内にクリーニング用治具DCTを配置することができる。
その後、クリーニング用治具DCTを搬入した処理室内で、処理室内のクリーニング(ドライエッチング)が実施される。以下に、この処理室に対して行われるドライエッチングについて説明する。まず、処理室の外側にある誘導加熱装置により、被誘導体であるクリーニング用治具DCTを誘導加熱する。このとき、クリーニング用治具DCTは円筒形状をしているため、処理室の内部を均一に加熱することができる。特に、最も膜が堆積しやすいアウターチューブ205の内壁(側面)を均一に加熱することができる。そして、処理室内にクリーニングガスとしてフッ素系ガス(ClF、NF、Fなど)を供給する。すると、処理室の内壁に付着している膜とクリーニングガスが反応して、処理室の内壁から膜が除去される。これにより、処理室内のクリーニングが実施される。
以上のようにして、処理室のクリーニングが完了すると、図28に示すように、E軸シールキャップESCをエレベータEL2によって下降させる。これにより、E軸シールキャップESC上に配置されているクリーニング用治具DCTもE軸シールキャップESCとともに下降する。そして、ボート載置台BS1に配置されているアームA2をE軸シールキャップESC上に移動させて、E軸シールキャップESC上に配置されているボートBTを支持する。
次に、隔離室SP内に設けられているクリーンユニットCUTと排気ファンEFを稼動させることにより、隔離室SP内の清浄度を予備室PRE内の清浄度と同程度とする。その後、図28に示すように、隔離室SPと予備室PREとの間に設けられているゲートバルブGVを開く。これにより、隔離室SPと予備室PREは雰囲気を共有することになるが、隔離室SPの雰囲気は既にクリーンユニットCUTと排気ファンEFによって清浄化されているので、ゲートバルブGVを開いても予備室PREの清浄度が低下することはない。
さらに、予備室PREに設けられている圧力計PG2の出力と、隔離室SPに設けられている圧力計PG1の出力に基づいて、本実施の形態2における基板処理装置STは、予備室PRE内の圧力>隔離室SP内の圧力>外部空間の圧力となるように制御する。これにより、予備室PRE内の圧力が隔離室SP内の圧力よりも高くなっていることから、隔離室SPから予備室PREへの異物の侵入を防止することができる。
次に、図29に示すように、アームA2を移動させることにより、クリーニング用治具DCTを予備室PREに設けられているE軸シールキャップESCから、隔離室SPに設けられているボート載置台BS2へ移動させる。つまり、予備室PREと隔離室SPの間に設けられているゲートバルブGVを開くことにより、アームA2は、隔離室SP内へ移動することができるので、アームA2により、クリーニング用治具DCTを、隔離室SP内に設けられているボート載置台BS2上に配置することができる。
続いて、図30に示すように、アームA2を隔離室SP内に設けられているボート載置台BS2から、予備室PRE内のE軸シールキャップESCとゲートバルブGVの間の位置まで退避させた後、ゲートバルブGVを閉じる。これにより、隔離室SPと予備室PREとは隔離されることになる。その後、図31に示すように、隔離室SPと外部空間との間に設けられているメンテナンス扉MDを開けて、隔離室SP内のボート載置台BS2上に配置されているクリーニング用治具DCTを搬出する。このとき、予備室PRE内では、ボート載置台BS1に配置されているボートBTに、ウェハ移載装置WLにより、ウェハが収納され、さらに、アームA1によって、ウェハが収納されたボートBTは、ボート載置台BS1からE軸シールキャップESC上に移動される。その後、E軸シールキャップESC上に配置されているボートBTを処理室に搬入してウェハの処理が行われる。以上のようにして、予備室PREから隔離室SPを介してクリーニング用治具DCTを外部空間へ搬出することができる。
本実施の形態2における基板処理装置STによれば、基板処理装置ST内に予備室PREと隔離された隔離室SPを設け、クリーニング用治具DCTを、外部空間から隔離室SPを介して予備室PREへ搬入したり、予備室PREから隔離室SPを介して外部空間へ搬出するように構成している。このため、予備室PRE内の清浄度を維持しながら、クリーニング用治具DCTを搬入出することができる。このことは、基板処理装置STにある予備室PRE内の雰囲気を開放することなく、クリーニング用治具DCTを搬入出することができることを意味している。つまり、本実施の形態2における基板処理装置STでは、予備室PRE内の清浄度を保って、基板処理装置STの稼動状態を維持しながら、クリーニング用治具DCTを搬入出することができるので、基板処理装置STでの処理におけるスループットの低下を抑制することができる。
特に、図31に示すように、隔離室SPからクリーニング用治具DCTを搬出しながら、予備室PRE内でボートBTを処理室内へ移動させることができるので、基板処理装置STでのスループットを向上させることができる。
さらに、クリーニング用治具DCTを使用して処理室内のクリーニング(ドライエッチング)を実施する場合、隔離室SPが設けられていないと、処理済みのウェハが外気に触れて汚染されることを防止するため、予備室PRE内からポッドPDなどへすべての処理済みウェハを搬送した後に、クリーニング用治具DCTを予備室PREへ搬送しなければならず、スループットが低下する。
しかし、本実施の形態2では、隔離室SPが設けられているため、予備室PREが外気にさらされることがなく、予備室PREにある処理済みのウェハが外気に触れることはない。したがって、本実施の形態2によれば、処理済みのウェハが予備室PRE内に存在する状態であっても、クリーニング用治具DCTを搬入出することができる。このことから、クリーニング用治具DCTの搬入出とウェハの搬送とを同時に実施することができるため、本実施の形態2によれば、基板処理装置STでのスループットを向上させることができる。
なお、クリーニング用治具DCTは、好ましくは、天板を設けるように構成するとよい。すなわち、有天中空円筒形の形状とすることで、アウターチューブ205の天井側の内壁の加熱を促進することができる。
(実施の形態3)
前記実施の形態1では、図2に示すように、隔離室SPを筐体CSの一角に設けるように構成しているが、本実施の形態3では、隔離室SPを筐体CSの背面側(奥側)全面に設けるように構成してもよい。図32は、本実施の形態3における基板処理装置STの構成を示す上面図である。図32に示すように、本実施の形態3における基板処理装置STでは、隔離室SPを筐体CSの背面側(奥側)全面に設けている。このように隔離室SPを構成する場合、予備室PREにあるウェハ移載装置WL等をメンテナンスする際に、作業者が隔離室SPを通って予備室PREに入らなければならないものの、前記実施の形態1と一定レベルにおいて、同様の効果を得ることができる。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、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変更可能であることは言うまでもない。
前記実施の形態ではエピタキシャル装置を例示して説明したが、CVD装置、ALD装置、酸化装置、拡散装置、あるいは、アニール装置などその他の基板処理装置においても本発明における技術的思想を適用することができる。
本発明は少なくとも以下の実施の形態を含む。
〔付記1〕
基板を処理する基板処理装置であって、
基板保持体に保持された前記基板を処理する処理室と、
前記処理室に隣設され、前記基板を保持した前記基板保持体を待機させる予備室と、
前記予備室に隣設され、前記基板保持体を収納可能に構成される隔離室と、
前記隔離室と前記予備室との間を隔離する隔壁であって、前記予備室との間で前記基板保持体を搬送可能な第一開口部を有する第一隔壁と、
前記第一開口部を開閉する第一開閉体と、
前記隔離室の前記第一隔壁とは異なる第二隔壁であって、前記基板処理装置内外に前記基板保持体を搬送可能な第二開口部を有する第二隔壁と、
前記第二開口部を開閉する第二開閉体と、
を有する基板処理装置。
〔付記2〕
基板を処理する基板処理装置であって、
第一被誘導体および前記基板を保持する基板保持体を収納して前記第一被誘導体にて前記基板を加熱処理する処理室と、
前記処理室に隣設され、前記第一被誘導体および前記基板を保持した前記基板保持体を待機させる予備室と、
前記第一被誘導体および前記基板を保持した前記基板保持体を前記処理室から前記予備室に搬送した状態で前記処理室内に収納されて前記処理室を加熱する第二被誘導体を収納可能に構成される隔離室と、
前記隔離室と前記予備室との間を隔離する隔壁であって、前記予備室との間で前記基板保持体を搬送可能な第一開口部を有する第一隔壁と、
前記第一開口部を開閉する第一開閉体と、
前記隔離室の前記第一隔壁とは異なる第二隔壁であって、前記基板処理装置内外に前記基板保持体を搬送可能な第二開口部を有する第二隔壁と、
前記第二開口部を開閉する第二開閉体と、
を有する基板処理装置。
〔付記3〕
処理室にて基板保持体に保持された基板を処理する工程と、
前記処理室から前記基板保持体を前記処理室に隣設された予備室に搬送し、前記基板保持体に保持された前記基板を搬送する工程と、
前記予備室に隣設された隔離室と前記予備室との間を隔離する隔壁であって、前記予備室との間の第一隔壁にある第一開口部を第一開閉体にて開き、前記基板保持体を前記隔離室へ搬送する工程と、
前記第一開口部を前記第一開閉体にて閉じ、前記隔離室の前記第一隔壁とは異なる第二隔壁にある第二開口部を第二開閉体にて開く工程と、を有する半導体装置の製造方法。
〔付記4〕
処理室にて基板保持体に保持された基板を処理する工程と、
前記処理室にて前記基板保持体を前記処理室に隣設された予備室に搬送する工程と、
前記予備室に隣設された隔離室と前記予備室との間を隔離する隔壁であって、前記予備室との間の第一隔壁にある第一開口部を第一開閉体にて閉じた状態で、前記隔離室の前記第一隔壁とは異なる第二隔壁にある第二開口部を第二開閉体にて開き、処理室クリーニング用治具を前記隔離室へ搬送する工程と、
前記第二開閉体にて前記第二開口部を閉じる工程と、
前記第一開口部を前記第一開閉体にて開き、処理室クリーニング用治具を、前記予備室を経由して前記処理室に搬送し、前記処理室内に堆積した堆積物を除去する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
〔付記5〕
前記隔離室に少なくとも前記基板保持体を載置可能な載置台を備える付記1の基板処理装置。
〔付記6〕
前記隔離室に少なくとも前記基板保持体若しくは前記第二被誘導体(処理室クリーニング用治具)を設置可能な載置台を備える付記2の基板処理装置。
〔付記7〕
前記予備室と前記隔離室との間で前記基板保持体を搬送可能な搬送機を備える付記1の基板処理装置。
〔付記8〕
前記予備室と前記隔離室との間で前記第二被誘導体(処理室クリーニング用治具)を搬送可能な搬送機を備える付記2の基板処理装置。
〔付記9〕
前記搬送機は、前記予備室内にある前記基板保持体を保持しつつ前記処理室へ搬送する保持台と前記隔離室にある前記基板保持体を載置可能な載置台との間で前記基板保持体を搬送する付記8の基板処理装置。
〔付記10〕
前記搬送機は、前記予備室内にある前記基板保持体を保持しつつ前記処理室へ搬送する保持台と前記隔離室にある前記第二被誘導体(処理室クリーニング用治具)を載置可能な載置台との間で前記第二被誘導体(処理室クリーニング用治具)を搬送する付記9の基板処理装置。
本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。
101 圧力制御部
102 ゲートバルブ制御部
103 アームA1制御部
104 アームA2制御部
105 ウェハ移載制御部
161 炉口
177 バルブ
178 バルブ
179 バルブ
180 第1のガス供給源
181 第2のガス供給源
182 第3のガス供給源
183 MFC
184 MFC
185 MFC
200 ウェハ
201 処理室
202 処理炉
205 アウターチューブ
206 誘導加熱装置
209 マニホールド
216 断熱筒
217 ボート
218 サセプタ
218a 周縁部
218b 中央部
218c 段差部
219 シールキャップ
231 ガス排気管
232 ガス供給管
235 ガス流量制御部
236 圧力制御部
237 駆動制御部
238 温度制御部
239 主制御部
240 コントローラ
242 APCバルブ
244 ボール螺子
245 下基板
246 真空排気装置
247 上基板
248 昇降モータ
249 昇降台
250 昇降シャフト
251 天板
252 昇降基板
253 駆動部カバー
254 回転機構
255 回転軸
256 駆動部収納ケース
257 冷却機構
258 電力供給ケーブル
259 冷却流路
260 冷却水配管
263 放射温度計
264 ガイドシャフト
265 ベローズ
301 Oリング
309 Oリング
2061 RFコイル
2062 壁体
2063 冷却壁
2064 ラジエータ
2065 ブロア
2066 開口部
2067 爆発放散口開閉装置
2311 ガス排気口
2321 ガス供給室
2322 ガス供給口
A1 アーム
A2 アーム
BC ボート移載装置
BS1 ボート載置台
BS2 ボート載置台
BT ボート
C RFコイル
CL RFコイル
CS 筐体
CU RFコイル
CUT クリーンユニット
DCT クリーニング用治具
DIT 溝
EF 排気ファン
EL1 エレベータ
EL2 エレベータ
ESC E軸シールキャップ
GD ガス検知器
GV ゲートバルブ
HU1 保持部
HU2 保持部
L RFコイル
MD メンテナンス扉
PD ポッド
PG1 圧力計
PG2 圧力計
PR 支柱
PRE 予備室
PS ポッドステージ
PU 処理室
SP 隔離室
ST 基板処理装置
U RFコイル
WL ウェハ移載装置
YMD 開閉扉

Claims (3)

  1. 基板を処理する基板処理装置であって、
    基板保持体に保持された前記基板を処理する処理室と、
    前記処理室に隣設され、前記基板を保持した前記基板保持体を待機させる予備室と、
    前記予備室に隣設され、前記基板保持体を収納可能に構成される隔離室と、
    前記隔離室と前記予備室との間を隔離する隔壁であって、前記予備室との間で前記基板保持体を搬送可能な第一開口部を有する第一隔壁と、
    前記第一開口部を開閉する第一開閉体と、
    前記隔離室の前記第一隔壁とは異なる第二隔壁であって、前記基板処理装置内外に前記基板保持体を搬送可能な第二開口部を有する第二隔壁と、
    前記第二開口部を開閉する第二開閉体と、
    を有する基板処理装置。
  2. 基板を処理する基板処理装置であって、
    第一被誘導体および前記基板を保持する基板保持体を収納して前記第一被誘導体にて前記基板を加熱処理する処理室と、
    前記処理室に隣設され、前記第一被誘導体および前記基板を保持した前記基板保持体を待機させる予備室と、
    前記第一被誘導体および前記基板を保持した前記基板保持体を前記処理室から前記予備室に搬送した状態で前記処理室内に収納されて前記処理室を加熱する第二被誘導体を収納可能に構成される隔離室と、
    前記隔離室と前記予備室との間を隔離する隔壁であって、前記予備室との間で前記基板保持体を搬送可能な第一開口部を有する第一隔壁と、
    前記第一開口部を開閉する第一開閉体と、
    前記隔離室の前記第一隔壁とは異なる第二隔壁であって、前記基板処理装置内外に前記基板保持体を搬送可能な第二開口部を有する第二隔壁と、
    前記第二開口部を開閉する第二開閉体と、
    を有する基板処理装置。
  3. 処理室にて基板保持体に保持された基板を処理する工程と、
    前記処理室から前記基板保持体を前記処理室に隣設された予備室に搬送し、前記基板保持体に保持された前記基板を搬送する工程と、
    前記予備室に隣設された隔離室と前記予備室との間を隔離する隔壁であって、前記予備室との間の第一隔壁にある第一開口部を第一開閉体にて開き、前記基板保持体を前記隔離室へ搬送する工程と、
    前記第一開口部を前記第一開閉体にて閉じ、
    前記隔離室の前記第一隔壁とは異なる第二隔壁にある第二開口部を第二開閉体にて開く工程と、を有する半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013214726A (ja) * 2012-03-05 2013-10-17 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置及びその保守方法、基板移載方法並びにプログラム
CN108754458A (zh) * 2018-05-23 2018-11-06 上海华力微电子有限公司 一种化学气相淀积机台及处理机台报警的方法

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