JP4278128B2

JP4278128B2 - 基板処理装置および基板の処理方法

Info

Publication number: JP4278128B2
Application number: JP2001191228A
Authority: JP
Inventors: 秀宏柳川; かおり井田; 秀人立野
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2001-06-25
Filing date: 2001-06-25
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2021-06-25
Also published as: JP2003007802A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反応室内にて基板を処理する基板処理装置および基板の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の基板処理装置においては、基板支持部材であるボートを移載するボート移載室（ボートローディングエリア）において、基板表面への自然酸化膜の生成を防止するため、酸素濃度を通常２０ｐｐｍ以下に保っている。この酸素濃度を保つためには、４００ｌ（リットル）／ｍｉｎ程度の窒素（Ｎ_２）を常時供給していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、従来の基板処理装置においては、Ｎ_２消費量が多く、省エネルギーの観点で問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、Ｎ_２等のパージガス（不活性ガス）の消費量を低減し、省エネルギーに貢献できる基板処理装置および基板の処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、基板を基板支持部材に載置した状態で反応室内にて処理する基板処理装置において、前記反応室は不活性ガス雰囲気の気密室に連接され、前記基板の前記反応室内での処理中と、前記処理中以外の時とで、前記気密室内に導入する前記不活性ガスの流量を可変させる手段を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明の基板処理装置では、上記構成により、Ｎ_２等の不活性パージガスの消費量を低減し、省エネルギーに貢献できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【０００８】
図１は本発明の実施の形態の基板処理装置の全体構成斜視図である。
【０００９】
本実施の形態の基板処理装置は、基板（ウェーハ。図示省略）の加熱手段を備えた反応室（反応炉）１と、反応室１へ反応ガスを導入する反応ガス導入手段２と、反応室１内の反応ガスを排気する反応ガス排気手段３と、基板の支持手段であり、基板を処理するために反応室１に収納されるボート（基板支持部材）４と、ボート移載室（ボートローディングエリア）５と（図１中、斜線を引いた部分）、ボート移載室５へ不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段６と、不活性ガスの流量を可変させる例えばマスフロコントローラ（ガス流量を制御するためのコントローラ）等からなる不活性ガス流量可変手段７と、ボート移載室５内の不活性ガスを排気する不活性ガス排気手段８と、未処理基板を収納した基板収納容器を保管するための基板収納容器格納部９と、ボート４を反応室１内に挿入し、あるいは引き出すためのボート昇降機（ボートエレベータ）１０と、基板を収納する基板収納容器１１と、基板をボート４へ移載し、あるいは処理後の基板をボート４から移載するために、基板収納容器１１の蓋を開閉する基板収納容器開閉手段１２と、基板を整列させる基板整列手段１３と、ボート４と基板収納容器開閉手段１２あるいは基板整列手段１３との間で基板の移載を行う基板移載機１４と、基板収納容器ロードポート１５と、基板収納容器ロードポート１５と基板収納容器開閉手段１２あるいは基板収納容器格納部９との間で基板収納容器１１の搬送を行う基板収納容器搬送手段１６と、カセットステージ１７とを備えている。
【００１０】
図２は本発明の実施の形態の基板処理装置において不活性ガス（パージガス）としてＮ_２ガスを導入するシーケンスを示す図である。
【００１１】
本実施の形態では、ボート４（図１参照）を２個使用する２ボートシステムの場合を示す。また、プロセス時間（ボート４が反応室１に対し、ロードされ、アンロードされるまでの時間）が６００分の場合を示す。なお、プロセス条件により、各工程（イベント）の時間は変動する。
【００１２】
本実施の形態では、ボートロード（ボートアップ）時とボートアンロード（ボートダウン）時におけるボート４が、ボートローディングエリアの雰囲気にさらされるとき、すなわち、ボート移載室５内にあるときのみ、ボートローディングエリアを所定の酸素濃度以下にする。ボート４がロードされ、反応室１内に入ると、ボートローディングエリアへ供給されるＮ_２ガスの流量を減らすか、またはＮ_２ガスの導入を止める。ここでは、図２に示すように、Ｎ_２ガスの流量を２００ｌ／ｍｉｎに減らしている。次に、ボート４がアンロードの所定時間前にＮ_２ガスを大量に流し、酸素濃度を下げる。ここでは、図２に示すように、アンロードの３０分前にＮ_２ガスの流量を９００ｌ／ｍｉｎに流し、酸素濃度を２０ｐｐｍ以下に下げる。このようにＮ_２ガスを大量に流す時間は３０分である。この時間は、プロセスレシピ（プロセス仕様）において入力されている時間に基いて自動的に計算、制御させることが可能である。所定の酸素濃度（２０ｐｐｍ以下）になったら、Ｎ_２ガスの流量を９００ｌ／ｍｉｎから４００ｌ／ｍｉｎに減らし、２０ｐｐｍ以下の所定の酸素濃度を保つ。
【００１３】
この酸素濃度が２０ｐｐｍ以下に保たれている間に、ボート４のアンロードを行う。また、次のバッチのボート４のロードを行う。導入されるＮ_２パージの流量が、マスフロコントローラにより可変となっており、Ｏ_２濃度が高いときには、Ｎ_２流量を最大値で流し、Ｏ_２濃度が所定の値以下において最小限のＮ_２流量で制御可能になっている。
【００１４】
このシーケンスにより、Ｎ_２ガスを常に大量に流すことなく、Ｎ_２雰囲気でのボート４のロード、アンロードが可能となる。すなわち、基板がボートローディングエリアの雰囲気に晒される際のみ所望の低Ｏ_２濃度となっていれば良いため、Ｎ_２ガスをボート４のロード、アンロードの前にのみ大量に流し、ボート４が反応室１内に入って基板の処理中は、Ｎ_２ガスの流量を減らすか、またはＮ_２ガスの導入を止めることにより、従来Ｎ_２ガスを常時４００ｌ／ｍｉｎ流していた場合と比較してＮ_２ガスの消費量を大幅に低減することができる。また、Ｎ_２雰囲気でボート４のロード、アンロードを行うことにより、基板への自然酸化膜の堆積を抑制することができる。
【００１５】
このように、本実施の形態では、基板を基板支持部材であるボート４に載置した状態で反応室１内にて処理する基板処理装置において、反応室１は不活性ガスであるＮ_２ガス雰囲気の気密室であるボート移載室５に連接され、基板の反応室１内での処理中と、この処理中以外の時とで、ボート移載室５内に導入するＮ_２ガスの流量を可変させる不活性ガス流量可変手段７を有する。この構成により、Ｎ_２ガスの消費量を大幅に低減でき、したがって、省エネルギーに貢献することができる。
【００１６】
図３はＮ_２パージシステムの制御方法を示す図である。
【００１７】
図３のパラメータテーブルに示すように、方式（モード）としては、自動、手動、Ｎ_２パージ処理なしが選択可能である。Ｎ_２パージ方式は、全自動シーケンス、半自動シーケンスが選択可能である。Ｏ_２濃度チェックは、例えばボート移載室（ボートローディングエリア）５で行うか、カセット開閉手段（図５の３１参照）のところで行う。また、Ｎ_２パージシーケンス手動方式では、パラメータにより、任意のバルブを開閉可能とすることができる。
【００１８】
図４はＮ_２パージ炉の全体構成斜視図である。
【００１９】
２１、２２、２３は循環ダクト、２４はクリーンユニット（ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)フィルタ）、２５はＮ_２冷却ノズルである。なお、循環ダクト２１、２２、２３にはそれぞれ、ブロワと科学フィルタと放熱器が設けられている。
【００２０】
図４に示すように、Ｎ_２循環式とすることにより、Ｎ_２使用料を低減することが可能である。
【００２１】
図５はＮ_２パージシステム（Ｎ_２導入部）を示す図である。
【００２２】
３１はカセット開閉手段、１０はボート昇降機、３９はボートが反応室に対し、ロード、アンロードされる位置、３２はボートへの基板移載位置、３３は処理後の基板冷却を行うためのボート待機位置、３４はブロワ、３５、３６はバルブ、３７はフィルタ、３８はファン、２５はボート待機位置３３にあるボートおよび基板を冷却するためのＮ_２ライン、４０はボートが反応室にロード、アンロードされる際に反応室下方でボートに対し、Ｎ_２シャワーを施すＮ_２ラインである。
【００２３】
ボート移載室（ボートローディングエリア）５へは、基板冷却、Ｎ_２シャワーの３箇所からＮ_２が導入される。
【００２４】
図６はＮ_２パージシーケンス（動作制限事項）を示す図である。
【００２５】
図６に示すように、▲１▼カセット投入、払い出し、カセットからの基板放出においては、ボート移載室（ボートローディングエリア）５内を任意に設定可能な所定のＯ_２濃度以下で、カセット開閉手段３１が動作可能になっている。また、▲２▼ボート４のロード、アンロードにおいては、ボート移載室５内を任意に設定可能な所定のＯ_２濃度以下で、ボートのロード、アンロード動作が可能になっている。また、▲３▼基板の処理時においては、ボート移載室５内を任意に設定可能な所定のＯ_２濃度以下では、Ｎ_２の流量をマスフロコントローラにより、図２の９００ｌ／ｍｉｎ→４００ｌ／ｍｉｎのように流量を下げて、ボートのアンロードを可能とし、所定のＯ_２濃度より高いときは、Ｎ_２流量を最大にして、ボートのアンロードを禁止するようにしている。
【００２６】
図７はＮ_２パージが可能なエリアを示す図表である。
【００２７】
図８は本実施の形態により取得したＯ_２濃度の推移データ（Ｎ_２パージ評価データ）を示す図である。すなわち、Ｎ_２流量によるＯ_２濃度の時間的変化をプロットしたデータを示す。
【００２８】
このように、基板との接触部分をＮ_２雰囲気にすることにより、基板への自然酸化膜の堆積を抑制することが可能になる。
【００２９】
以上本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上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において種々変更可能であることは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基板処理装置および基板の処理方法によれば、Ｎ_２等の不活性パージガスの消費量を低減することができ、その結果、省エネルギーに貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の基板処理装置の全体構成斜視図である。
【図２】本実施の形態の基板処理装置において不活性ガス（パージガス）としてＮ_２ガスを導入するシーケンスを示す図である。
【図３】Ｎ_２パージシステムの制御方法を示す図である。
【図４】Ｎ_２パージ炉の全体構成斜視図である。
【図５】Ｎ_２パージシステム（Ｎ_２導入部）を示す図である。
【図６】Ｎ_２パージシーケンスを示す図である。
【図７】Ｎ_２パージが可能なエリアを示す図表である。
【図８】本実施の形態により取得したＯ_２濃度の推移データ（Ｎ_２パージ評価データ）を示す図である。
【符号の説明】
１…反応室、２…反応ガス導入手段、３…反応ガス排気手段、４…ボート、５…ボート移載室、６…不活性ガス導入手段、７…不活性ガス流量可変手段、８…不活性ガス排気手段、９…基板収納容器格納部、１０…ボート昇降機、１１…基板収納容器、１２…基板収納容器開閉手段、１３…基板整列手段、１４…基板移載機、１５…基板収納容器ロードポート、１６…基板収納容器搬送手段、１７…カセットステージ、２１、２２、２３…循環ダクト、２４…クリーンユニット、２５…Ｎ_２冷却ノズル（Ｎ_２ライン）、３１…カセット開閉手段、３２…ボートの基板移載位置、３３…ボート待機位置、３４…ブロワ、３５、３６…バルブ、３７…フィルタ、３８…ファン、３９…ボートが反応室に対し、ロード、アンロードされる位置、４０…Ｎ_２ライン。

Claims

基板を基板支持部材に載置した状態で処理する反応室と、
前記反応室に連接される不活性ガス雰囲気の気密室と、
前記反応室で基板を処理中に、前記気密室内に導入する前記不活性ガスの流量を、第一のガス流量とするか、または前記気密室内に導入する前記不活性ガスの導入を止めるかし、前記反応室で処理された基板を前記反応室から前記気密室へアンロードする所定時間前に、前記気密室内に導入する不活性ガスの流量を、第二のガス流量に増やし、前記気密室の酸素濃度を所定の酸素濃度以下にし、前記気密室の酸素濃度が該所定の酸素濃度以下になったら、前記不活性ガスの流量を前記第二のガス流量から、前記第一のガス流量より大きい第三のガス流量に減らし、前記気密室の酸素濃度を前記所定の酸素濃度以下に保つことで前記アンロードすることが可能となるように制御する不活性ガス流量可変手段とを有することを特徴とする基板処理装置。
不活性ガス流量可変手段が気密室内に導入する不活性ガスの流量を第一のガス流量とするか、または前記気密室内に導入する前記不活性ガスの導入を止めつつ、基板を基板支持部材に載置した状態で反応室内にて処理する工程と、
前記反応室で処理された基板を前記反応室から気密室にアンロードする所定時間前に、不活性ガス流量可変手段が前記気密室内に導入する不活性ガスの流量を第二のガス流量に増やし、前記気密室の酸素濃度を所定の酸素濃度以下にし、前記気密室の酸素濃度が該所定の酸素濃度以下になったら、前記不活性ガスの流量を前記第二のガス流量から、前記第一のガス流量より大きい第三のガス流量に減らし、前記気密室の酸素濃度を前記所定の酸素濃度以下に保つ工程と、
前記反応室で処理された基板を前記反応室から前記所定の酸素濃度以下に保たれた前記気密室にアンロードするアンロード工程と、
を有することを特徴とする基板の処理方法。
前記アンロード工程前に、前記気密室内の酸素濃度が所定の酸素濃度以下であるか否かをチェックし、該酸素濃度が前記所定の酸素濃度よりも高いときは、前記アンロードすることを禁止することを特徴とする請求項２記載の基板の処理方法。
基板を基板支持部材に載置した状態で気密室から反応室へロードするロード工程と、
基板を基板支持部材に載置した状態で前記反応室内にて処理する基板処理工程と、
前記反応室で処理された基板を前記反応室から前記気密室にアンロードするアンロード工程とを有し、
前記基板処理工程では、不活性ガス流量可変手段が前記気密室内に導入する不活性ガスの流量を第一のガス流量とするか、または前記気密室内に導入する前記不活性ガスの導入を止めた状態から、前記不活性ガス流量可変手段が前記気密室内に導入する不活性ガスの流量を第二のガス流量に増やし、前記気密室の酸素濃度が所定の酸素濃度以下になったら、前記不活性ガスの流量を前記第二のガス流量から、前記第一のガス流量より大きい第三のガス流量に減らし、前記気密室の酸素濃度を前記所定の酸素濃度以下に保つことで前記ロード工程およびアンロード工程を可能とすることを特徴とする基板の処理方法。