JP2014067979A - 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】移載室内の熱の澱み部を減らし、熱対策に重点を置いたエアフローを備えた基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】基板９５を処理する処理室と、基板保持具が基板９５を前記処理室への搬入する前に基板９５を保持して待機する移載室１２と、移載室１２に不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方を循環させる循環路と、前記循環路に設置され前記循環路を開閉する循環路開閉弁と、前記循環路に前記不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方を供給する供給路と、前記循環路から前記不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方を排出する排出路と、前記排出路に設置され前記排出路を開閉する排出路開閉弁と、前記移載室内の上部に設置された前記排出路とは異なる排気路とを備える。
【選択図】図１０

Description

本発明は、基板処理装置に関し、特に基板処理室内のエアフローによる熱対策技術に係る基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法に関するものである。

基板処理装置として、所定枚数の基板を一度に処理するバッチ式の基板処理装置があり、該バッチ式の基板処理装置では所定枚数の基板を搬送室にて基板保持具に移載し、基板を保持した該基板保持具を搬送室から処理炉内に搬入し、基板を加熱した状態で処理炉内に処理ガスを導入して所要の処理が行われる。基板上の薄膜にゴミ（パーティクル）や不純物が付着したり、有機汚染が発生したりすると、薄膜の特性に悪影響を及ぼす。そのため、搬送室内は清浄に保つ必要がある。

外部から移載室へのパーティクルの侵入を防ぐため、メンテナンス用ドアの開放時に筐体外部の雰囲気がメンテナンス用出入口から筐体の内部に流入するのを防止する技術としては、特許文献１に示されるものがある。

特開２００３−３３２３２５号公報

従来の基板処理装置では搬送室内にエアを供給してエアフローを構築し、パーティクル対策を行ってきた。しかしながら、基板処理後の加熱された基板保持具及び基板が搬送室に搬出されると、基板保持具及び基板に温められた雰囲気による上昇気流が生じ、エアフローが乱れて搬送室内に澱みが生じてしまう問題があった。また、澱み部分には熱がこもり、この熱が電装品の故障や有機汚染とを発生させるという問題もあった。

本発明の目的は、前記従来の基板処理装置の課題を解決するため、パーティクル対策及び熱対策を効果的に行えるようなエアフローを構築することが可能な基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、前記基板を保持して前記処理室に搬入する基板保持具と、前記基板保持具が前記基板を前記処理室への搬入する前に前記基板を保持して待機する移載室と、前記移載室に不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方を循環させる循環路と、前記循環路に設置され前記循環路を開閉する循環路開閉弁と、前記循環路に前記不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方を供給する供給路と、前記循環路から前記不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方を排出する排出路と、前記排出路に設置され前記排出路を開閉する排出路開閉弁と、前記移載室内の上部に設置された前記排出路とは異なる排気路とを備える基板処理装置に係るものである。

また、本発明の他の態様によれば、基板保持具にて保持した基板を処理室へ搬入する工程と、処理室にて処理された基板を移載室に搬出する工程と、移載室に不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方を循環する循環路に設置された前記循環路を開閉する循環路開閉弁を開閉する工程と、前記循環路に前記不活性ガスを供給する工程と、循環路から前記不活性ガスを排出路へ排出する工程と、前記排出路に設置され前記排出路を開閉する工程と、前記移載室内の上部であって、前記排出路とは異なる排気路から処理室内の雰囲気を排出する工程とを有する基板処理方法に係るものである。

また、本発明のさらに他の態様によれば、基板保持具にて保持した基板を処理室へ搬入する工程と、処理室にて処理された基板を移載室に搬出する工程と、移載室に不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方を循環する循環路に設置された前記循環路を開閉する循環路開閉弁を開閉する工程と、前記循環路に前記不活性ガスを供給する工程と、循環路から前記不活性ガスを排出路へ排出する工程と、前記排出路に設置され前記排出路を開閉する工程と、前記移載室内の上部であって、前記排出路とは異なる排気路から処理室内の雰囲気を排出する工程と、を有する半導体装置の製造方法に係るものである。

本発明によれば、パーティクル対策及び熱対策を効果的に行えるようなエアフローを構築することが可能な基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法が提供される。

本発明の実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の縦断面概略図 本発明の実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の移載室の横断面概略図 常温時の移載室内のエアフロー流れを示す図 基板処理後のボートダウン時の移載室内のエアフロー流れを示す図 本発明の実施の形態で好適に用いられる説明するための基板処理装置の縦断面概略図 一部切断正面図 移載室を示す平面断面図 図７のＡ−Ａ線に沿う側面断面図 本発明を実施した基板処理装置の縦断面概略図 本発明を実施した基板処理装置の移載室の横断面概略図 熱対流を考慮したエアフロー解析のモデル図 熱の澱み部発生解析図

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。

本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、熱処理装置１０として図５〜図８に示されているように構成されている。
ところで、ウエハ（基板）を収容して搬送するためのキャリア（搬送治具）としては、互いに対向する一対の面が開口された略立方体の箱形状に形成されているオープンカセットと、一つの面が開口された略立方体の箱形状に形成され開口面にキャップが着脱自在に装着されているＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ−Ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ。以下、ポッド（ＰＯＤ）という。）とがある。
ウエハのキャリアとしてポッドが使用される場合には、ウエハが密閉された状態で搬送されることになるため、周囲の雰囲気にパーティクル等が存在していたとしてもウエハの清浄度（クリーン度）は維持することができる。
そこで、本実施の形態においては、ウエハ１のキャリアとしてはポッド２が使用されている。

本実施の形態に係る熱処理装置１０は、大気圧程度の気密性能を有する気密構造に構築された筐体１１を備えており、筐体１１は基板保持具が処理室への搬入に対して待機する待機室（移載室ともいう）１２を構成している。
筐体１１はフレームやパネルが組み合わせられることにより構築されており、パネル同士の召し合わせ面間や重ね合わせ面間等は、筐体１１内から外部への、または、外部から筐体１１内への雰囲気の漏洩源となる極微小の隙間を形成する可能性がある。
筐体１１の正面壁には取付板１３が当接されて締結されている。この筐体１１と取付板１３との当接面は、筐体１１内から外部への、または、外部から筐体１１内への雰囲気の漏洩源となる極微小の隙間を形成する可能性がある。
取付板１３にはウエハ１をローディング（搬入）およびアンローディング（搬出）するためのポート（以下、ウエハローディングポートという。）１４が、上下で一対開設されている。ウエハローディングポート１４、１４に対応する位置には、ポッド２のキャップ３（図５参照）を着脱してポッド２を開閉するポッドオープナ１５が設置されている。

筐体１１の背面壁にはメンテナンス口１６が開設されており、メンテナンス口１６にはメンテナンス扉１７が開閉可能に取り付けられている。メンテナンス口１６の開口縁辺部の筐体１１の背面とメンテナンス扉１７との当接面は、筐体１１内から外部への、または、外部から筐体１１内への雰囲気の漏洩源となる極微小の隙間を形成する可能性がある。

移載室１２の前側の空間にはウエハ移載装置（wafer transfer equipment )１８Ａを昇降させるエレベータ１８が設置されている。ウエハ移載装置１８Ａはウエハ移載装置エレベータ１８によって昇降されることにより、ウエハローディングポート１４とボート２１との間でウエハ１を搬送してポッド２およびボート２１に受け渡すようになっている。

移載室１２の後側の空間には、基板保持具エレベータであるボートエレベータ１９が垂直に設置されており、ボートエレベータ１９は基板保持具としてのボート２１を支持したシールキャップ２０を垂直方向に昇降させるように構成されている。
シールキャップ２０は円盤形状に形成されており、シールキャップ２０の中心線上にはボート２１が垂直に立脚されている。
ボート２１は基板としてのウエハ１を多数枚、中心を揃えて水平に配置した状態で保持するように構成されている。

筐体１１の後端部における上部にはヒータユニット２２が同心円に配されており、ヒータユニット２２は筐体１１に支持されている。
ヒータユニット２２内にはアウタチューブ２３およびインナチューブ２４が同心円に設置されている。アウタチューブ２３は石英または炭化シリコン等の耐熱性材料から形成されており、内径がインナチューブ２４の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ２４は石英または炭化シリコン等の耐熱性材料から形成されており、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。
インナチューブ２４の筒中空部には処理室２５が形成されており、ボート２１を収容可能に構成されている。

アウタチューブ２３の下方には、アウタチューブ２３と同心円状にマニホールド２６が配設されている。マニホールド２６はステンレス等から形成されており、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２６はアウタチューブ２３とインナチューブ２４とに係合しており、これらを支持するように構成されている。
マニホールド２６の下端部開口（炉口）はシャッタ２７によって開閉されるようになっている。

マニホールド２６の側壁部には処理室２５を真空排気するための排気管２８が、アウタチューブ２３とインナチューブ２４との間の空間に連通するように接続されている。
シールキャップ２０にはガス導入部としてのガス供給管２９が処理室２５内に連通するように接続されている。

筐体１１には移載室１２に不活性ガスとしての窒素ガス３０を循環させる循環路３１を構成した循環ダクト３２が、図５〜図８に示されているように敷設されている。
循環ダクト３２は吸込側ダクト部３４を備えており、吸込側ダクト部３４は吸込口３３がボートエレベータ１９のアーム１９ｄおよびウエハ移載装置エレベータ１８のアームの昇降移動範囲に開設されている。吸込側ダクト部３４は移載室１２における一方の側面である右側面にウエハ移載装置エレベータ１８およびボートエレベータ１９を移載室から隔離するように（但し、両方のアームが可動する部分は連通している。）、かつ、略全体面にわたって垂直に延在するように敷設されている。

吸込側ダクト部３４下端部の筐体前側にはメイン連絡ダクト部３５の吸込側端が接続されており、メイン連絡ダクト部３５は移載室１２の外部におけるポッドオープナ１５の下方を横切るように水平に敷設されている。メイン連絡ダクト部３５の移載室１２に面する側壁には吸込口３６が横長に大きく開設されている。
吸込側ダクト部３４の下端部における略中央位置には、サブ連絡ダクト部３７の吸込側ダクト３４側端が接続されており、サブ連絡ダクト部３７は移載室１２内の底面上で左右方向に横切るように敷設されている。

メイン連絡ダクト部３５およびサブ連絡ダクト部３７の各吹出側ダクト３９側端には、吹出側ダクト部３９の下端部がそれぞれ接続されており、吹出側ダクト部３９には吹出口３８が略全面にわたって大きく開設されている。吹出側ダクト部３９は移載室１２における吸込側ダクト部３４の反対側である左側面に垂直に敷設されている。

吹出側ダクト部３９の吹出口３８には、クリーンエア４０もしくは不活性ガスを供給するクリーンユニット４１が設けられている。
クリーンユニット４１はパーティクルを捕集するフィルタ４２と、清浄化したクリーンエア４０を送風する複数の送風機４３とを備えており、フィルタ４２が移載室１２に露出するとともに、送風機４３群の下流側になるように構成されている。

図６に示されているように、吹出側ダクト部３９のクリーンユニット４１よりも上流側には、新鮮なエアを供給する新鮮エア供給管４４が接続されており、新鮮エア供給管４４には開閉弁としてのダンパ４５が介設されている。
また、吹出側ダクト部３９には循環路３１に不活性ガスを供給する不活性ガス供給路としての窒素ガス供給管４６が接続されており、窒素ガス供給管４６には流量制御弁としてのダンパ４７が介設されている。

図６に示されているように、吹出側ダクト部３９の下端部には、冷却器４８が筐体１１の前後方向に延在するように敷設されており、冷却器４８はメイン連絡ダクト部３５およびサブ連絡ダクト部３７から吹出側ダクト部３９に回収された雰囲気を冷却するように構成されている。
本実施の形態においては、冷却器４８は水冷式熱交換器によって構成されている。
冷却器４８の下流側には流量制御弁としてのダンパ５７が介設されており、ダンパ５７はメイン連絡ダクト部３５およびサブ連絡ダクト部３７から吹出側ダクト部３９のクリーンユニット４１の上流側に循環させる循環路３１を開閉するように構成されている。

図７および図８に示されているように、吸込側ダクト部３４の後端部には、移載室１２および循環路３１から窒素ガス３０およびクリーンエア４０を排出する排出路４９が形成されている。
吸込側ダクト部３４と排出路４９との間および移載室１２と排出路４９との間には、排出口５８がそれぞれ上下方向に複数個開設されており、これら排出口５８は吸込側ダクト部３４および移載室１２から排出口５８を経由して、窒素ガス３０およびクリーンエア４０を排出路４９に排出するように構成されている。
なお、図８に示されているように、吸込側ダクト部３４と排出路４９との間には３個の排出口５８が形成されており、上側の排出口５８の最上端は吸込側ダクト部３４の最上端と略同じ高さとなるように形成されている。
また、移載室１２と排出路４９との間には２個の排出口５８が形成されており、上側の排出口５８の最上端は移載室１２の最上端と略同じ高さとなるように形成されている。
図８に示されているように、排出路４９の上端には排出ダクト５０が接続されており、排出ダクト５０の下流側端部にはメイン排出路５１が形成されている。メイン排出路５１には開閉弁としてのダンパ５２が介設されている。
メイン排出路５１にはダンパ５２を迂回するバイパス路５３が接続されており、バイパス路５３の流量はメイン排出路５１の流量よりも少なくなるように設定されている。
なお、バイパス路５３には流量計やニードル弁等の流量調整手段を設けるようにし、バイパス路５３の流量を調整することができるようにしてもよい。

図６〜図８に示されているように、ボートエレベータ１９は垂直に立脚されて回転自在に支承された送りねじ軸１９ａと、送りねじ軸１９ａを正逆回転させる駆動装置としてのモータ１９ｂと、送りねじ軸１９ａに螺合して正逆回転に伴って昇降する昇降台１９ｃと、昇降台１９ｃに片持ち支持されて先端部にボート２１がシールキャップ２０を介して設置されたアーム１９ｄとを備えている。
図７および図８に示されているように、ウエハ移載装置エレベータ１８は垂直に立脚されて回転自在に支承された送りねじ軸１８ａと、送りねじ軸１８ａを正逆回転させる駆動装置としてのモータ１８ｂと、送りねじ軸１８ａに螺合して正逆回転に伴って昇降する昇降台１８ｃと、昇降台１８ｃに片持ち支持されてウエハ移載装置１８Ａが設置されたアーム１８ｄとを備えている。

図８に示されているように、吸込側ダクト部３４の真上にはモータ設置室５４が設定されており、モータ設置室５４にはボートエレベータ１９のモータ１９ｂとウエハ移載装置エレベータ１８のモータ１８ｂとが設置されている。モータ設置室５４はモータ１９ｂおよびモータ１８ｂよりも充分に大きな容積を有する直方体の箱形状に形成されている。
モータ設置室５４と移載室１２とを隔てる隔壁５５には、連通口５６がモータ設置室５４内と吸込側ダクト部３４の内部とを連通させるように開設されている。
この隔壁５５や連通口５６およびモータ設置室５４は、漏洩源となる極微小の隙間を形成する可能性がある。

次に、前記構成に係る熱処理装置の作用を説明する。

図５〜図７に示されているように、ウエハ搬入ステップでは、ポッドオープナ１５の載置台に移載されたポッド２は、ポッドオープナ１５によってキャップ３（図５参照）を外されることにより開放される。
ポッドオープナ１５によってポッド２が開放されると、ポッド２に収納された複数枚のウエハ１はウエハ移載装置１８Ａによってボート２１に移載されて装填（チャージング）される。
予め指定された枚数のウエハ１が装填されると、ボート２１はボートエレベータ１９によって上昇されることにより、処理室２５に搬入（ボートローディング）される。
ボート２１が上限に達すると、ボート２１を保持したシールキャップ２０の上面の周辺部がマニホールド２６の下面にシール状態に当接するために、処理室２５は気密に閉じられた状態になる。

処理室２５は気密に閉じられた状態で、所定の真空度に排気管２８によって真空排気されるとともに、ヒータユニット２２によって所定の温度に加熱される。
次いで、所定の処理ガスが処理室２５にガス供給管２９から供給される。
これにより、所望の熱処理がウエハ１に施される。

このウエハ搬入ステップに先立って、移載室１２および循環路３１を窒素ガス３０雰囲気に置換しておき、その後、ウエハ搬入ステップおよび熱処理中に、窒素ガス３０のうちの大半が移載室１２に循環路３１によって循環されている。
すなわち、窒素ガス供給管４６から循環路３１に供給された窒素ガス３０のうちの大半、例えば、窒素ガス供給管４６から循環路３１に供給された窒素ガス３０量の約８０％は、図６に示されているように、循環ダクト３２における吹出側ダクト部３９に設けられたクリーンユニット４０から移載室１２に吹き出し、循環路３１の一部である移載室１２を流通して吸込口３３から吸込側ダクト部３４に吸い込まれる。
吸込側ダクト部３４に吸い込まれた窒素ガス３０は、メイン連絡ダクト部３５およびサブ連絡ダクト部３７を経由して吹出側ダクト部３９に戻り、クリーンユニット４０から移載室１２に再び吹き出す。
以降、窒素ガス３０は以上の流れを繰り返すことにより、移載室１２と循環路３１とを循環する。
一方、移載室１２および吸込側ダクト部３４から排出口５８を経由して排出路４９に流れた少量（例えば、窒素ガス供給管４６から循環路３１に供給された窒素ガス３０量の約１５％）の窒素ガス３０は、排出ダクト５０を経由し、バイパス路５３を流れて排出される。
また、微量（例えば、窒素ガス供給管４６から循環路３１に供給された窒素ガス３０量の約５％）の窒素ガス３０は、筐体１１や筐体１１と取付板１３との当接面や筐体１１とメンテナンス扉１７との当接面等の隙間から筐体１１外へ排出される。
このとき、バイパス路５３および筐体１１等の隙間から排出される窒素ガス３０の流量分に相当する窒素ガス３０の流量が、窒素ガス供給管４６から補給される。
この窒素ガス３０の循環ステップにおいては、メイン排出路５１のダンパ５２および新鮮エア供給管４４のダンパ４５は閉じられており、窒素ガス供給管４６のダンパ４７および循環路３１にあるダンパ５７は開かれている。

そして、予め設定された処理時間が経過すると、ボート２１がボートエレベータ１９によって下降されることにより、処理済みウエハ１を保持したボート２１が移載室１２における元の待機位置に搬出（ボートアンローディング）される。
ボート２１が処理室２５から搬出されると、処理室２５はシャッタ２７によって閉じられる。

処理済みのウエハ１を保持したボート２１が搬出される際（ボートアンローディングステップ時）には、メイン排出路５１のダンパ５２が開かれることにより、移載室１２および循環路３１の殆どの窒素ガス３０、例えば、窒素ガス供給管４６から循環路３１に供給された窒素ガス量の約９５％が、排出口５８を経由して排出路４９に流れ、その後、排出ダクト５０を経由し、メイン排出路５１およびバイパス路５３によって排出される。
また、微量（例えば、窒素ガス供給管４６から循環路３１に供給された窒素ガス量の約５％）の窒素ガス３０は、筐体１１や筐体１１と取付板１３との当接面や筐体１１とメンテナンス扉１７との当接面等の隙間から筐体１１外へ排出される。このとき、メイン排出路５１およびバイパス路５３および筐体１１等の隙間から排出される窒素ガス３０の流量分に相当する窒素ガス３０の流量が、窒素ガス供給管４６から補給される。
すなわち、窒素ガス供給管４６によって循環路３１に供給された窒素ガス３０は、吹出側ダクト部３９に建て込まれたクリーンユニット４０から移載室１２に吹き出し、移載室１２を流通して吸込側ダクト部３４の吸込口３３を通じ排出口５８を経由して排出路４９に流れ、その後、排出ダクト５０を経由し、メイン排出路５１およびバイパス路５３および筐体１１等の隙間によって排出される。

移載室１２を流通する間に、窒素ガス３０は熱処理されて高温になったウエハ１群およびこれを保持したボート２１に接触して熱交換することにより、これらを冷却する。
この際に、窒素ガス３０は窒素ガス供給管４６によって供給された直後の冷えた新鮮な窒素ガス３０であるので、ウエハ１群およびボート２１を高い熱交換効率をもって冷却することができる。

また、ウエハ１群およびボート２１を冷却して温度が上昇した殆どの窒素ガス３０は、排出口５８を経由して排出路４９に流れ、その後、排出ダクト５０を経由し、メイン排出路５１およびバイパス路５３によって循環路３１から直ちに排気されることにより、循環路３１に介設されたクリーンユニット４０を通過することがなくなるために、クリーンユニット４０を温度上昇させることはない。したがって、クリーンユニット４０から有機汚染物質が発生することもない。
さらに、高温になったウエハ１に接触するのは不活性ガスである窒素ガス３０であるので、ウエハ１の表面に自然酸化膜が生成されることはない。
このボートアンロードステップにおいては、メイン排出路５１のダンパ５２および窒素ガス供給管４６のダンパ４７は開かれており、新鮮エア供給管４４のダンパ４５および循環路３１にあるダンパ５７は閉じられている。
なお、循環路３１の温度上昇が少ない範囲では、温度が上昇した窒素ガス３０の一部を循環路３１で循環させてもよい。

移載室１２に搬出されたボート２１の処理済みウエハ１は、ボート２１からウエハ移載装置１８Ａによってピックアップされて、ウエハローディングポート１４に予め搬送されてキャップ３を外されて開放された空のポッド２に収納される。
ポッド２が処理済みウエハ１によって満たされると、ポッド２はポッドオープナ１５によってキャップ３を装着されて閉じられた後に、ウエハローディングポート１４から他の場所へ移送される。

以降、前述した作用が繰り返されることにより、ウエハ１が熱処理装置１０によってバッチ処理されて行く。

ところで、移載室１２に供給される窒素ガス３０の流量が一定であり、移載室１２から排気される窒素ガス３０の排気量が、移載室１２に供給される窒素ガス３０の流量と同じ量である場合には、移載室１２の雰囲気（窒素ガス）が漏洩すると、移載室１２内の圧力が低下してしまう。
移載室１２内の圧力が低下すると、移載室１２の外部の雰囲気（大気）が移載室１２内に流入し易くなるために、移載室１２内の酸素濃度が上昇してしまい、酸素濃度の制御が困難になってしまう。

本実施の形態においては、ウエハ搬入ステップおよび熱処理中といった窒素ガスを循環路３１にて循環させるステップでは、窒素ガス供給管４６からバイパス路５３および筐体１１等の隙間から排出される排気量と同じ量の窒素ガス３０を供給し、排出路４９によって窒素ガス３０を排出する際に、ダンパ５２によってメイン排出路５１を閉じて、バイパス路５３を通じて窒素ガス３０を排出することにより、移載室１２内の圧力が低下する現象が発生するのを防止する。
このように移載室１２内の圧力の低下を防止することにより、移載室１２の外部の雰囲気が移載室１２内に流入するのを防止することができるので、酸素濃度を一定に維持することができる。

さらに、上述した窒素ガスを循環路３１にて循環させるステップにおいて、バイパス路５３によって排気することにより、移載室１２と排出路４９との間の上下方向に設けられた複数の排出口５８、および吸込側ダクト部３４と排出路４９との間の上下方向に設けられた複数の排出口５８からも排出される窒素ガスの流れを確保することができるので、特に、排出口５８付近の移載室１２内の澱みや滞留を防ぐことができ、自然酸化膜を防止するだけでなく、パーティクルや有機物が移載室１２内に滞留するのを防止することができる。
このとき、移載室１２と排出路４９との間の排出口５８をクリーンユニット４１と対向するように上下方向に複数開設することにより、吸込側ダクト部３４に接続されたメイン連絡ダクト部３５およびサブ連絡ダクト部３７によってはスムーズに（澱みや滞留なしでは）排出することができない移載室１２内の窒素ガス３０を排出することができるので、適正なエアフローを形成することができる。

なお、前述した熱処理が繰り返して実施されると、ボート２１や処理室２５の表面に反応生成物等が堆積するため、ボート２１やアウタチューブ２３およびインナチューブ２４等について堆積した反応生成物の除去などを行うメンテナンス作業が定期または不定期に実施される。
このメンテナンス作業の安全性を確保するために、メンテナンス作業に際しては、移載室１２の窒素ガス３０は除去される。
すなわち、メンテナンス作業の前に、窒素ガス供給管４６からの窒素ガス３０の供給および循環路３１の循環は、ダンパ４７およびダンパ５７を閉じて停止され、新鮮エア供給管４４のダンパ４５が開かれて、新鮮なエアが新鮮エア供給管４４によって吹出側ダクト部３９に導入される。
吹出側ダクト部３９に導入された新鮮なエアはクリーンユニット４１を通って清浄化されて、クリーンエアとなって移載室１２に吹き出し、移載室１２を流通して吸込側ダクト部３４の吸込口３３および排出口５８等を通じて排出路４９によって排気される。これにより、移載室１２の窒素ガス３０は安全なクリーンエアに置換される。
この際には、メイン排出路５１のダンパ５２が全開されることにより、移載室１２内の窒素ガス３０はメイン排出路５１およびバイパス路５３によりクリーンエア４０に急速に置き換えられる。したがって、メンテナンス時の作業効率を高めることができる。

本発明の好適な実施例である縦型基板処理装置の縦断面概要図を図９に、横断面概図を図１０に示す。また、常温時のエアフロー解析結果を図３に、基板が６００℃に温められた状態でのボートダウン後のエアフロー解析結果を図４に示す。
発明者らは鋭意研究の結果、基板処理を行った後にボート９６をダウン（下降）した際、基板９５及びボート９６からの熱により上昇気流が移載室１２内に発生し、移載室１２内の上部にエアの澱みが発生してしまうことを見出した。
従来装置のエアフローはパーティクル対策に重点がおいて構築されており、エアの風速は０．１〜０．５ｍ／ｓ程度となっており、移載室１２内が常温であれば所望の流れとなっている（図３参照）。しかし、基板９５に熱処理を行った後、ボート９６が例えば６００℃の基板９５を載せて下降してくると、図４のように図中左方向からのエアフローが基板９５上を抜けた後、ボート９６や基板９５の熱による上昇気流により上昇し、上昇したエアフローは移載室上部で左方向に流れて渦を作り、澱みを生じている。この上昇気流の流れは、解析上１〜３ｍ／ｓとなっており、クリーンユニットを主とするエアフローだけでは待機室内の澱みを解消することが困難であった。また、上昇気流による澱みが発生した際の、図４中のＡ部の温度を解析したところ、１６０〜２１０℃という高温となっていた。基板処理装置の運用の際においても、この熱が電装品の故障や有機汚染といった問題の原因となっている。
この場合に備えて本実施例では、移載室１２内の上部に、エアの澱みを解消するための上部排気ダクト９１を設ける構成とした。また、移載室１２内の上部に不活性ガス吹き出し口９２を設けることにより、さらなる移載室上部に生じるエアの澱みを解消する構成とした。上部排気ダクト９１内には切り替えダンパ９３を設けている。基板９４搬送時には切り替えダンパ９３を閉じて上部排気ダクト９１からの排気を行わないように制御することで、従来と同じエアフローを構築できるため、移載室内のエアの澱み状況に応じて排気することが可能となるとともにパーティクル対策に対応することができる。

基板処理後のボート９６ダウン時にはメイン排出路５１のダンパ５２を開き、移載室１２および循環路３１の窒素ガス３０を、排出ダクト５０を経由して排気する。この際に、上部排気ダクト９１の切り替えダンパ９３も開くことで、移載室１２上部の雰囲気の澱みの排気を行う。さらに、窒素ガス供給管４６によって循環路３１に供給された窒素ガス３０は、クリーンユニット４０から移載室１２に吹き出し、移載室１２を流通した後、排出ダクト５０を経由して筐体外へ排出される。移載室１２を流通する間に、窒素ガス３０は熱処理されて高温になったウエハ１群およびこれを保持したボート２１に接触して熱交換することにより、これらを冷却する。窒素ガス３０は窒素ガス供給管４６によって供給された直後の冷えた新鮮な窒素ガス３０であるので、ウエハ１群およびボート２１を高い熱交換効率をもって冷却することができる。
このとき、上部排気ダクト９１の切り替えダンパ９３を開くとともに移載室１２内の上部に設置された不活性ガス吹き出し口９２から不活性ガス９４を流すことにより、基板９５を冷却してもよい。ボート９６ダウン中にボート９６及び基板９５を直接冷却し、熱交換によって温められた不活性ガス９４を上部排気ダクト９１により排気することで、さらに冷却速度を向上することが出来る。また、ボート９６及び基板９５を速やかに冷却することで、上昇気流を抑制し、エアの澱みを低減できる。なお、この上部排気ダクト９１は、図示してはいないが、図８に示す排出ダクト５０に連通する構成となっている。この排出ダクト５０のダンパ５２を開き、上部排気ダクト９１内のダンパ９３を開くことによって、移載室１２の上部の熱雰囲気を装置外部に排出することが可能となる。また、上部排気ダクト９１に図示しない上部排気ダクトバルブを設ける構成としても良い。ボート２１及びウエハ１群の温度により上昇気流の流速や移載室上部の澱み状態が変化する。例えば上部排気ダクトバルブを設置し、上部排気ダクトバルブの開度を制御することで、上部排気ダクト９１の排気量を制御することができる。

更に本発明の発明者らは、図１１に示すモデルにより、熱対流を考慮したエアフロー解析を行った。図１１（ａ）、（ｂ）において、右側にクリーンユニット１００１が配置し、ボート１００２を挟んで、左側に排気ダクト１００３を設けている。図１１（ｃ）に示すように、排気ダクト１００３のボート１００２を挟んだ反対側であり、クリーンユニット１００１の上部側のボート１００２との間付近のエリア１００４において熱の澱み部が発生していることが分かった。クリーンユニット１００１から出たエアは温度が低いため、下に流れる。排気ダクト１００３側に流れたエアは、ボート１００２と排気ダクト１００３との間の領域で上昇気流が強くなるため、上部へ流れる。その結果、ボートの上部付近で排気ダクト１００３から排気される流れと、ボート１００２と移載室の天井部との間において、クリーンユニット１００１側へ戻るエアの流れとが生じ、このエリア１００４（以降、熱の淀み部１００４と記載する）にて熱の澱みが発生する事が分かった。

更に、図１２に示すように、排気ダクト１００３の位置を変えて、熱の澱み部１００４の発生個所を解析した。図１２の（ａ）（ｂ）（ｃ）から分かるように、いずれの熱の澱み部１００４も、クリーンユニット１００１とボート１００２の間で、かつ、排気ダクト１００３との反対側に発生することが分かった。従って、この位置に上部排気ダクトを設け熱の澱み部の雰囲気を排出することにより、効果的に熱の澱み部１００４の発生を低減させることが可能となる。

上部排気ダクトは少なくとも移載室の上部に設ければ効果があるが、移載室内の熱だまり（澱み）部に設けるとなお良い。前記熱だまり部は、クリーンユニットとボートとの間の空間の移載室上部に発生するため、この移載室内上部に上部排気ダクトを設けることにより、さらに熱だまりを防ぐことができる。

このように、移載室の上部の雰囲気を排気したり、不活性ガスを流したりすることにより、移載室上部に新たなエア流れが生じ、従来問題となっていたエア澱みを低減することができた。この時のエアフロー解析結果によると、上昇気流によって上昇したエアが上部排気ダクト９１によって排気される流れが発生していることが分かった。この際、不活性ガス吹出し口９２を移載室上部に設置し、不活性ガスを供給するとより効果的にエアの流れを発生させることが出来る。また、この解析結果から熱の澱み部のエアの温度は１１０〜１４０℃程度となっており、大幅に低下していることが確認できた。また、ボートダウン時の駆動部分はボート昇降機構のみであるため、この部分の排気を残しておくことにより、パーティクル等の汚染にも対応可能となる。また、上記実施例においては移載室内に循環路を設ける構成としたが、循環路は設けなくても良い。

以上の通り、本発明の一実施の形態によれば、基板を基板保持具に移載している間や処理室に基板保持具を搬入搬出する際など、各イベントに適したエアフローを構築することができる。
すなわち、不活性ガス供給路から新しい不活性ガスを供給するとともに、排出路から移載室内の雰囲気を排気することにより、移載室内に澱みや滞留のない雰囲気の流れを確保することができ、パーティクルや有機物が大気室内に留まり、基板を汚染させることを防止できる。
さらに、熱対策が必要なイベント時には、前記排出路とは異なる排出路からも大気室内の雰囲気の排気を行うことにより、待機室内の澱みを低減することが出来る。
このように、本発明では排気路をイベントに応じて切り替えることで、各イベントに適したエアフローを構築し、大気室内に澱みや滞留のない雰囲気の流れを確保し続けることが出来るため、自然酸化膜を防止するだけでなく、パーティクルや有機物が移載室内に留まり、基板を汚染させることを防止することができる。

＜本発明の好ましい態様＞
次に、本発明の好ましい態様を付記する。

（付記１）
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を保持して前記処理室に搬入する基板保持具と、
前記基板保持具が前記基板を前記処理室へ搬入する前に前記基板を保持して待機する待機室と、
前記待機室に不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともいずれか一方、またはその両方からなる気体を循環させる循環路と、
前記循環路に設置され、前記気体を供給する供給路と、
前記循環路から前記気体を排出する排出路と、
前記排出路に設置され前記排出路を開閉する排出路開閉弁と、
前記移載室の上部に設置された、前記排出路とは異なる排気路と
を備える基板処理装置が提供される。

（付記２）
本発明の他の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を保持して前記処理室に搬入する基板保持具と、
前記基板保持具が前記基板を前記処理室へ搬入する前に前記基板を保持して待機する待機室と、
前記待機室に不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともいずれか一方、またはその両方からなる気体を循環させる循環路と、
前記循環路に設置され、前記気体を供給する第一供給路と、
前記循環路から前記気体を排出する第一排出路と、
前記第一排出路に設置され前記第一排出路を開閉する第一排出路開閉弁と、
前記移載室の上部に設置された、前記第一排出路とは異なる第二排気路と
を備える基板処理装置が提供される。

（付記３）
付記２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第二排出路は、前記基板保持具を挟んで前記第一供給路と反対側であり、かつ、前記基板保持具と前記第一排出路との間の位置に備えられている基板処理装置が提供される。

（付記４）
付記２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第一供給路と前記第一排出路は対向する位置に設置されている基板処理装置が提供される。

（付記５）
付記２乃至４の基板処理装置であって、好ましくは、
前記移載室の上部に前記第一供給路とは異なる前記待機室に不活性ガスを供給する第二供給路をさらに備えている基板処理装置が提供される。

（付記６）
付記５の半導体製造装置であって、好ましくは、
前記第二供給路は前記第二排出路と対向する位置に設置されている基板処理装置が提供される。

（付記７）
付記２乃至６の半導体製造装置であって、好ましくは、
前記第二排出路に設置された前記第二排出路を開閉する第二排出路開閉弁をさらに備えている基板処理装置が提供される。

（付記８）
付記７の半導体製造装置であって、好ましくは、
前記基板保持具が前記処理室から搬出されるときに、前記第二排出路開閉弁を開とする基板処理装置が提供される。

（付記９）
本発明のさらに他の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記基板を保持して前記処理室に搬入する基板保持具と、前記基板保持具が前記基板を前記処理室へ搬入する前に、前記基板を保持して待機する待機室と、前記待機室に設けられた不活性ガスまたはクリーンエアを前記待機室に供給するガス供給部と、前記移載室上部に設けられた前記移載室のガスを排気するガス排気部と、を有し、前記ガス排気部は前記基板保持具を挟んだ前記ガス供給部の反対側に位置する基板処理装置が提供される。

（付記１０）
本発明のさらに他の一態様によれば、
基板保持具にて保持した基板を処理室へ搬入する工程と、
処理室にて処理された基板を移載室に搬出する工程と、
移載室に不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方を循環する循環路に設置された前記循環路を開閉する循環路開閉弁を開閉する工程と、
前記循環路に前記不活性ガスを第一供給部より供給する工程と、
前記循環路から前記不活性ガスを第一排出路へ排出する工程と、
前記第一排出路に設置され前記第一排出路を開閉する工程と、
前記移載室内の上部に設置された第二排出路へ前記不活性ガスを排出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。

（付記１１）
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記基板を保持して前記処理室に搬入する基板保持具と、
前記基板保持具が前記基板を前記処理室へ搬入する前に前記基板を保持して待機する待機室と、
前記待機室に不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方の気体を供給する供給部と、
前記待機室から前記気体を排出する第一排出部と、
前記排出路に設置され前記排出路を開閉する排出路開閉弁と、
前記移載室の上部に設置された、前記第一排出部とは異なる第二排気部と
を備える基板処理装置が提供される。

１２・・・移載室
９１・・・・・・上部排気ダクト
９２・・・・・・不活性ガス吹き出し口
９３・・・・・・切り替えダンパ
９５・・・・・・基板
９６・・・・・・ボート（基板保持具）
１００１・・・・クリーンユニット
１００２・・・・ボート（基板保持具）
１００１・・・・排気ダクト

Claims (3)

1. 基板を処理する処理室と、
   前記基板を保持して前記処理室に搬入する基板保持具と、
   前記基板保持具が前記基板を前記処理室への搬入する前に前記基板を保持して待機する移載室と、
   前記移載室に不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方を循環させる循環路と、
   前記循環路に設置され前記循環路を開閉する循環路開閉弁と、
   前記循環路に前記不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方を供給する供給路と、
   前記循環路から前記不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、
   または両方を排出する排出路と、
   前記排出路に設置され前記排出路を開閉する排出路開閉弁と、
   前記移載室内の上部に設置された前記排出路とは異なる排気路と
   を備える基板処理装置。
2. 基板保持具にて保持した基板を処理室へ搬入する工程と、
   処理室にて処理された基板を移載室に搬出する工程と、
   移載室に不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方を循環する循環路に設置された前記循環路を開閉する循環路開閉弁を開閉する工程と、
   前記循環路に前記不活性ガスを供給する工程と、
   循環路から前記不活性ガスを排出路へ排出する工程と、
   前記排出路に設置され前記排出路を開閉する工程と、
   前記移載室内の上部であって、前記排出路とは異なる排気路から処理室内の雰囲気を排出する工程と
   を有する基板処理方法。
3. 基板保持具にて保持した基板を処理室へ搬入する工程と、
   処理室にて処理された基板を移載室に搬出する工程と、
   移載室に不活性ガスまたはクリーンエアの少なくともどちらか一方、または両方を循環する循環路に設置された前記循環路を開閉する循環路開閉弁を開閉する工程と、
   前記循環路に前記不活性ガスを供給する工程と、
   循環路から前記不活性ガスを排出路へ排出する工程と、
   前記排出路に設置され前記排出路を開閉する工程と、
   前記移載室内の上部であって、前記排出路とは異なる排気路から処理室内の雰囲気を排出する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
   
   
   

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