JP4304354B2 - 半導体装置の処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置のウェーハ等の基板に所定の処理を施すための基板処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、半導体装置のウェーハに所定の処理を施すウェーハ処理装置は、密閉された処理空間に処理用ガスを供給することにより、この処理空間に配設された基板に所定の処理を施すようになっている。
【0003】
このようなウェーハ処理装置として、例えば、熱酸化装置がある。この熱酸化装置は、密閉された反応空間に酸素または水分子を供給することにより、熱酸化によってウェーハの表面に酸化膜を形成するようになっている。
【0004】
この熱酸化装置としては、常圧熱酸化装置がある。この常圧熱酸化装置は、1気圧付近の気圧下で、酸化膜を形成する装置である。
【0005】
この常圧熱酸化装置では、障害等の非常事態が発生した場合、装置を安全な状態に設定する必要がある。
【0006】
この要望に応えるため、従来の常圧熱酸化装置では、障害等の非常事態が発生した場合、反応空間を不活性ガスで高速に浄化するようになっていた。
【0007】
このような構成によれば、障害等の非常事態が発生した場合、反応空間に溜まっているガスによる爆発等の事故の発生を防止することができる。これにより、装置を安全な状態に設定することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成では、反応空間からガスが漏れてしまう危険性があるという問題があった。
【0009】
すなわち、反応空間に溜まっているガスを排出するガス排出ラインには、通常、自動圧力制御バルブ(以下「APC(Auto Pressure Control)バルブ」という。)が挿入されている。この場合、このバルブの開度が狭いと、その部分で加圧状態が発生する。これにより、反空空間の内圧が上昇する。その結果、反応空間の内圧が外圧より高くなる。その結果、反応空間からガスが漏れてしまうことがある。
【0010】
そこで、本発明は、処理空間を不活性ガスで高速に浄化する場合、APCバルブで加圧状態が発生してしまうことを防止することができる基板処理装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために第1の発明の基板処理装置は、処理容器と、ガス供給ラインと、ガス排出ラインと、排ガス圧力制御手段と、バイパスラインとを備えたことを特徴とする。
【0012】
ここで、処理容器は、基板に対して所定の処理を施すための処理空間を提供する手段である。また、ガス供給ラインは、上記処理空間にガスを供給する手段である。ガス排出ラインは、上記処理空間のガスを排出する手段である。排ガス圧力制御手段は、ガス排出ラインの排ガス圧力を制御する手段である。この排ガス圧力制御手段は、ガス排出ラインに挿入されている。バイパスラインは、装置の非常停止状態が発生したときに導通状態に設定される手段である。このバイパスラインは、上記ガス排出ラインに排ガス圧力制御手段と並列に接続されている。
【0013】
上記構成では、障害等の非常事態が発生すると、処理空間が不活性ガスにより高速で浄化される。また、この場合、装置が非常停止状態に設定される。これにより、バイパスラインが導通状態に設定される。その結果、処理空間からガス排出ラインにより排出されるガスの一部が、排ガス圧力制御手段の手前でバイパスラインに流れる。これにより、排ガス圧力制御手段で加圧状態が発生することを防止することができる。その結果、処理空間の内圧が上昇することを防止することができる。これにより、処理空間の内圧が外圧より高くなることを防止することができる。その結果、処理空間からガスが漏れてしまうことを防止することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0015】
図1は、本発明の一実施の形態の構成を示す図である。なお、以下の説明では、本発明の基板処理装置を、水蒸気を使ってウェーハの表面に所定の酸化膜を形成する縦型の常圧熱酸化装置に適用した場合を代表として説明する。
【0016】
図示の常圧熱酸化装置は、反応炉11と、ボート12と、ヒータ13と、ガス供給ライン14と、ガス排出ライン15と、APCバルブ16と、バイパスライン17とを有する。
【0017】
ここで、反応炉11は、複数のウェーハWの表面に所定の酸化膜を形成するための密閉された反応空間Sを提供する手段である。また、ボート12は、成膜時、複数のウェーハWを保持する手段である。また、ヒータ13は、成膜時、ウェーハWを加熱する手段である。
【0018】
また、ガス供給ライン14は、反応炉11の内部、すなわち、反応空間Sに水蒸気や不活性ガスを供給する手段である。また、ガス排出ライン15は、反応空間Sに存在するガスを排出する手段である。
【0019】
APCバルブ16は、ガス排出ライン15の排ガス圧力を所望の値に制御する手段である。このAPCバルブ16は、ガス排出ライン15に挿入されている。バイパスライン17は、装置の非常停止状態の発生時に、導通状態になるガス排出ラインである。このバイパスライン17は、ガス排出ライン15にAPCバルブ16と並列に接続されている。
【0020】
上記ボート12は、反応炉11の下端部に形成された炉口111を介して出し入れされる。上記ヒータ13は、反応炉11を取り囲むように、この反応炉11の周囲に配設されている。
【0021】
上記ガス供給ライン14は、例えば、H2ガスを蓄積するガスタンク141(1)と、O2ガスを蓄積するガスタンク141(2)と、N2ガスを蓄積するガスタンク141(3)を有する。
【0022】
ここで、H2ガス用のガスタンク141(1)とO2ガス用のガスタンク141(2)は、それぞれガス供給配管142(1),142(2)を介して燃焼管147に接続されている。この燃焼管147は、反応炉11のガス導入部112に接続されている。また、N2ガス用のガスタンク141(3)は、ガス供給配管142(3)を介して、例えば、H2ガス用のガス供給配管142(1)の途中に接続されている。
【0023】
ガス供給配管142(1),142(2),142(3)には、それぞれハンドバルブ144(1),144(2),144(3)と、マスフローコントローラ145(1),145(2),145(3)と、エアバルブ146(1),146(2),146(3)が挿入されている。
【0024】
上記ガス排出ライン15は、ガス排出配管151を有する。このガス排出配管151の上流側端部は、反応炉11のガス排出部113に接続されている。このガス排出配管151には、ハンドバルブ152と、スクラバ153が挿入されている。この場合、これらは、例えば、上流側からこの順序で挿入されている。
【0025】
上記APCバルブ16は、ガス排出配管151に挿入されている。この場合、このAPCバルブ16は、例えば、ハンドバルブ152の上流に挿入されている。上記バイパスライン17は、バイパス配管171を有する。このバイパス配管171の上流側端部は、APCバルブ16の上流側で、ガス排出配管151に接続されている。また、下流側端部は、ハンドバルブ152の下流側で、ガス排出配管151に接続されている。このバイパス配管171には、エアバルブ172が挿入されている。
【0026】
このエアバルブ172としては、ノーマリオープン型のエアバルブが用いられる。すなわち、装置の電源がオフ状態に設定された場合に、開状態に設定されるエアバルブが用いられる。これにより、このエアバルブ172は、装置の非常停止状態が発生した場合に、開状態に設定される。その結果、バイパスライン17は、装置の非常停止状態が発生したときに導通状態に設定される。
【0027】
上記構成において、動作を説明する。まず、ウェーハWに所定の酸化膜を形成する場合の動作を説明する。
【0028】
この場合、まず、ボートロード処理が実行される。これにより、成膜すべき複数のウェーハWが収容されたボート12が反応炉11の炉口111を介してその内部、すなわち、反応空間Sに搬入される。
【0029】
このボートロード処理が終了すると、成膜処理が実行される。これにより、ガスタンク141(1),141(2)からガス供給配管142(1),142(2)を介して、燃焼管147にH2ガスとO2ガスが供給される。その結果、H2ガスとO2ガスが燃焼させられる。これにより、水蒸気が生成される。
【0030】
この水蒸気は、反応炉11に供給される。この場合、ウェーハWは、ヒータ13によって加熱されている。さらに、反応炉11の内部に含まれるガスはガス排出ライン15により排出される。これにより、ウェーハWの表面に熱酸化処理により所定の酸化膜が形成される。
【0031】
この場合、水蒸気の流量は、マスフローコントローラ145(1),145(2)によってH2ガスとO2ガスの流量を制御することにより制御される。また、排気ガスの圧力は、APCバルブ16により制御される。
【0032】
この成膜処理が終了すると、アフタパージ処理が実行される。これにより、燃焼管147に対するH2ガスとO2ガスの供給が停止される。その結果、反応管11に対する水蒸気の供給が停止される。そして、その代わりに、N2ガス用のガスタンク141(3)からガス供給配管142(3),142(1)と、燃焼管147を介して反応炉11にN2ガスが供給される。また、反応炉11の内部のガスがガス排出ライン15を介して排出される。これにより、反応空間SがN2ガスにより浄化される。
【0033】
このアフタパージ処理が終了すると、ボートアンロード処理が実行される。これにより、ボート12が反応炉11から炉口111を介して搬出される。その結果、成膜された複数のウェーハWが反応炉11から炉口111を介して搬出される。
【0034】
以上が、ウェーハWに所定の酸化膜を形成する場合の動作である。なお、この場合、バイパスライン17のエアバルブ172は閉じられている。これは、この場合は、装置の電源がオン状態に設定されているからである。これにより、この場合は、反応空間Sのガスは、ガス排出ライン15のみを介して排出される。
【0035】
次に、障害等の非常事態が発生した場合に、反応空間Sを不活性ガスによって高速で浄化する場合の動作を説明する。なお、以下の説明では、成膜処理の実行中に、障害等の非常事態が発生した場合を代表として説明する。
【0036】
この場合、反応空間Sに対する水蒸気の供給が停止される。そして、その代わりに、反応空間Sには、N2ガスの供給される。また、この場合、ガス排出ライン15による排気処理は実行される。これにより、反応空間SがN2ガスで浄化される。その結果、反応空間Sに含まれるガスによる爆発等の事故の発生が防止される。
【0037】
しかしながら、この場合、反応空間Sに供給されるN2ガスの流量は、上述したアフタパージ処理期間に供給されるN2ガスの流量より多くなるように設定されている。これは、反応空間Sを高速で浄化するためである。これにより、ガス排出ライン15により排出されるガスの流量が多くなる。その結果、APCバルブ16の開度が小さいと、この部分で加圧状態が発生する。これにより、反応空間Sの内圧が上昇し、この反応空間Sからガスが漏れる危険性が生じる。
【0038】
しかしながら、本実施の形態では、障害等の非常事態が発生した場合、バイパスライン17のエアバルブ172が開状態に設定される。これは、この場合は、装置の電源がオフ状態に設定されるからである。これにより、この場合は、バイパスライン17が導通状態に設定される。その結果、この場合は、反応空間Sからガス供給配管151を介して排出されたガスの一部は、APCバルブ16の手前でバイパスライン17のバイパス配管171に流れる。
【0039】
これにより、APCバルブ16で加圧状態が発生することが防止される。その結果、反応空間Sの内圧が上昇することが防止される。これにより、反応空間Sの内圧が外圧より高くなることが防止される。その結果、反応炉11の炉口111からガスが漏れることが防止される。
【0040】
以上詳述したように本実施の形態では、ガス排出ライン15にAPCバルブ16と並列にバイパスライン17が接続されている。このバイパスライン17は、装置の非常停止状態が発生した場合に導通する。これにより、本実施の形態によれば、障害等の非常事態が発生した場合に、APCバルブ16が加圧状態になるのを防止することができる。その結果、障害等の非常事態が発生した場合に、反応空間Sからガスが漏れるのを防止することができる。
【0041】
以上、本発明の一実施の形態を詳細に説明したが、本発明は、上述したような実施の形態に限定されるものではない。
【0042】
(1)例えば、先の実施の形態では、本発明を、縦型の常圧熱酸化装置に適用する場合を説明した。しかしながら、本発明は、横型の常圧熱酸化装置にも適用することができる。また、本発明は、このようなバッチ式の常圧熱酸化装置だけでなく、枚葉式の常圧熱酸化装置にも適用することができる。
【0043】
(2)また、先の実施の形態では、本発明を常圧熱酸化装置に適用する場合を説明した。しかしながら、本発明は、高圧熱酸化装置にも適用することができる。また、本発明は、減圧熱酸化装置にも適用することができる。これは、減圧熱酸化装置であっても、例えば、反応空間の内圧と外圧の設定の仕方によっては、APCバルブで加圧状態が発生したとき、反応空間の内圧が外圧より高くなることがあるからである。
【0044】
(3)また、先の実施の形態では、本発明を熱酸化装置に適用する場合を説明した。しかしながら、本発明は、熱酸化装置以外の酸化装置(例えば、プラズマ陽極酸化装置等)にも適用することができる。また、本発明は、酸化装置以外の成膜装置(例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)装置、PVD(Physical Vapor Deposition)装置、エピタキシャル成長装置等)にも適用することができる。さらに、本発明は、成膜装置以外のウェーハ処理装置にも適用することができる。また、本発明は、半導体デバイスのウェーハ以外の固体デバイスの基板(液晶表示デバイスのガラス基板等)を処理する基板処理装置にも適用することができる。
【0045】
(4)この他にも、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論である。要は、本発明は、ガス排出ラインに排ガス圧力制御手段を有するとともに、障害等の非常事態の発生時に、基板の処理空間を不活性ガスで高速に浄化する基板処理装置一般に適用することができる。
【0046】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項1記載の基板処理装置では、ガス排出ラインに排ガス圧力制御手段と並列に、装置の非常停止状態の発生時に導通状態に設定されるバイパスラインが接続されている。これにより、この装置によれば、障害等の非常事態の発生時に、排ガス圧力制御手段で加圧状態が発生するのを防止することができる。これにより、処理空間からガスが漏れるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の構成を示す図である。
【符号の説明】
11…反応炉、111…炉口、112…ガス導入部、113…ガス排出部、12…ボート、13…ヒータ、14…ガス供給ライン、141(1),141(2),141(3)…ガスタンク、142(1),142(2),142(3)…ガス供給配管、144(1),144(2),144(3)…ハンドバルブ、145(1),145(2),145(3)…マスフローコントローラ、146(1),146(2),146(3)…エアバルブ、147…燃焼管、151…ガス排出配管、152…ハンドバルブ、153…スクラバ、16…APCバルブ、171…バイパス配管、172…エアバルブ。
Claims (1)
- 基板処理装置を用いて処理する半導体装置の処理方法であって、
基板に対して所定の処理を施すための処理空間を提供する処理容器にガス供給ラインからガスを供給する工程と、
前記処理空間にて前記基板に対して所定の処理を施す工程と、
ガス排出ラインに挿入される排ガス圧力制御手段により排ガス圧力を制御しつつ前記ガス排出ラインから前記処理空間のガスを排出する工程と、
前記ガス排出ラインに前記排ガス圧力制御手段と並列に接続されるバイパスラインに挿入されるエアバルブを、前記基板処理装置の電源がオン状態に設定されているときに閉状態にして、前記ガス排出ラインのみを介して前記処理空間のガスを排出する工程と、
前記バイパスラインに挿入されるエアバルブを、前記基板処理装置の電源がオフ状態に設定されているときに開状態にして、前記処理空間から排出された前記ガスの一部を前記バイパスラインに流しつつ前記ガス排出ラインから前記ガスを排出する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の処理方法。
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