JP5885945B2 - 基板処理装置、及び半導体装置の製造方法、並びにプログラム - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハ等の基板を処理する基板処理装置や、該基板処理装置を用いて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法に関するものである。

図１に、基板処理装置の斜視図を示す。図１は本発明の実施形態に係る基板処理装置の斜視図であるが、以下、従来装置との共通点について説明する。図１に示す基板処理装置は、複数のウェハ（基板）を収容する基板収容器であるポッド１１０を一時的に保管する回転棚１０５と、ポッド１１０を搬送するポッド搬送装置１１８と、ウェハを積層するように搭載するボート２１７と、回転棚１０５に搭載されたポッド１１０とボート２１７との間でウェハの移載を行うウェハ移載機構１２５と、ボート２１７を処理炉２０２内に搬入及び搬出するボートエレベータ１１５と、ヒータ（不図示）を備えた処理炉２０２と、基板処理装置の動作を制御する制御部（不図示）とを備えている。そして、制御部が、プロセスレシピに基づき、熱処理等のウェハ処理を実行する。

図３に、処理炉２０２の垂直断面図を示す。図３は本発明の実施形態に係る処理炉の垂直断面図であるが、以下、従来装置との共通点について説明する。
図３に示すように、処理炉２０２は、縦形のアウタチューブ２２１とインナチューブ２２２を備えている。インナチューブ２２２内には、ボート２１７によって水平姿勢で多段に積層された複数枚のウェハ２００を収容して処理する処理室２０４が形成される。
インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１の下端部は、マニホールド２０６によって支えられ、マニホールド２０６には、マニホールド２０６の下端開口を閉塞するシールキャップ２１９が、垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９は、ボートエレベータ１１５によって、垂直方向に昇降されるように構成されている。

ウェハ２００を処理する処理ガスは、マニホールド２０６の側壁に設けられたガスノズル２２４ａにより、処理室２０４内に供給される。処理室２０４内に供給された処理ガスは、排気管２２７内を通って処理炉２０２外へ排出される。
排気管２２７には、上流から順に、大気圧センサ４１、処理室２０４内の圧力を検出する圧力センサ４２、処理室２０４内の圧力を調整するＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ４４、真空ポンプ２４６が設けられている。
大気圧センサ４１の上流には、排気管２２７から分岐して大気排気管（ベント排気管）２２８が設けられている。大気排気管２２８には排気バルブ４３が設けられており、排気バルブ４３が開くと、処理室２０４内の雰囲気と処理室２０４外の大気雰囲気とが連通する。

次に、従来の基板処理装置の動作概要について説明する。
載置台１２２に載置されたポッド１１０内のウェハ２００は、ウェハ移載機構１２５によって、ボート２１７へ移載される。予め指定された枚数のウェハ２００がボート２１７に装填されると、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されて、シールキャップ２１９に支持されたボート２１７が、処理炉２０２内へ搬入（ローディング）される。

ローディング後は、処理室２０４内が、所定の処理温度に昇温され、また、所定の処理圧力に減圧される。この状態で、処理ガス供給管２２４からインナチューブ２２２内へ処理ガスが供給され、処理室２０４内にてウェハ２００に熱処理が実施される。処理ガスは、インナチューブ２２２内の下部から上部へ流れ、アウタチューブ２２１とインナチューブ２２２の間の排気路２０９を通って、排気管２２７へ排気される。

熱処理後は、処理室２０４内が、所定の温度に降温され、また処理室２０４外の圧力である大気圧に復帰される。詳しくは、ＡＰＣバルブ４４の開度を調整して、処理室２０４内の圧力を徐々に大気圧に近づけ、差圧計である大気圧センサ４１が、処理室２０４内の圧力が処理室２０４外の大気圧力になったことを検出すると、ＡＰＣバルブ４４を閉じて真空ポンプ２４６による真空排気動作を停止し、排気バルブ４３を開けて処理室２０４内を処理室２０４外と連通させ、処理室２０４内外を完全に同圧にする。
処理室２０４内が、所定の温度に降温され、また処理室２０４外の圧力である大気圧に復帰された後、上述の逆の手順で、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が引き出され、ボート２１７からウェハ２００がポッド１１０へ搬送される。

従来の基板処理装置においては、上述したように、熱処理後の大気圧復帰動作において、大気圧センサ４１が処理室２０４内の圧力が処理室２０４外の大気圧力になったことを検出すると、排気バルブ４３を開けて処理室２０４内を処理室２０４外と連通させるようにしている。
したがって、大気圧センサ４１が異常動作、例えば、処理室２０４内の圧力が処理室２０４外の大気圧力よりも低いにも拘らず、誤って処理室２０４外の大気圧力と同圧力になったと判断すると、排気バルブ４３を開けることにより、処理室２０４外の大気が処理室２０４内に逆流し、処理室２０４内を汚染してしまう。このような大気圧センサ４１の異常動作は、台風の接近等により、大気圧が１気圧よりも低圧になった場合に発生し易い。

本発明の目的は、大気圧センサが誤動作した場合にも処理室外の大気が処理室内に逆流することを抑制することが可能な基板処理装置あるいは半導体装置の製造方法を提供することにある。

前記課題を解決するための、本発明の基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内の圧力を検出する圧力センサと、
前記処理室内の圧力が前記処理室外の大気圧と同圧になると、大気圧検出信号を出力する大気圧センサと、
前記処理室内を前記処理室外の大気と連通する大気排気管と、
前記大気排気管に設けられた排気バルブと、
前記大気圧センサが前記大気圧検出信号を出力し、かつ、前記圧力センサの検出値が所定値以上となった場合に、前記排気バルブを開けて前記処理室内を前記処理室外と連通させる制御部とを備えた基板処理装置。

上記の構成によれば、大気圧センサが異常動作した場合にも処理室外の大気が処理室内に逆流することを抑制することができる。

本発明の実施形態に係る基板処理装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係る基板処理装置の垂直断面図である。 本発明の実施形態に係る処理炉の垂直断面図である。 本発明の実施形態に係る制御部の機能ブロック図である。 本発明の実施形態に係る制御部の処理フローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態における基板処理装置を説明する。本実施形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置（ＩＣ：Integrated Circuit）の製造方法における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。なお、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理などを行うバッチ式縦型半導体製造装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。図１は、本発明が適用される処理装置の透視図であり、斜視図として示されている。また、図２は図１に示す処理装置の側面透視図である。

処理装置１００では、シリコン等からなるウェハ（基板）２００を収納したウェハキャリアとしてポッド（基板収容器）１１０が使用される。図２に示されているように、処理装置１００は、筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部には、メンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が開設され、この正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４、１０４がそれぞれ建て付けられている。
筐体１１１の正面壁１１１ａには、ポッド搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が、筐体１１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１１２は、フロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側には、ロードポート（基板収容器受渡し台）１１４が設置されており、ロードポート１１４は、ポッド１１０を載置して位置合わせするように構成されている。ポッド１１０は、ロードポート１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ロードポート１１４上から搬出されるようになっている。

筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、回転棚１０５は、複数個のポッド１１０を保管するように構成されている。すなわち、回転棚１０５は、垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１１６と、支柱１１６に上下３段の各位置において放射状に支持された複数枚（この例では３枚）の棚板（基板収容器載置台）１１７とを備えており、複数枚の棚板１１７は、ポッド１１０を複数個それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
図２に示すように、筐体１１１内におけるロードポート１１４と回転棚１０５との間には、ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。ポッド搬送装置１１８は、ポッド１１０を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａと、水平搬送機構としてのポッド搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、ポッド搬送装置１１８は、ポッドエレベータ１１８ａとポッド搬送機構１１８ｂとの連続動作により、ロードポート１１４、回転棚１０５、ポッドオープナ（基板収容器蓋体開閉機構）１２１との間で、ポッド１１０を搬送するように構成されている。

図２に示すように、筐体１１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１１９が後端にわたって構築されている。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａには、ウェハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウェハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１２０が１対、垂直方向に上下２段に並べられて開設されており、上下段のウェハ搬入搬出口１２０、１２０には１対のポッドオープナ１２１、１２１がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ１２１は、ポッド１１０を載置する載置台１２２、１２２と、ポッド１１０のキャップ（蓋体）を着脱するキャップ着脱機構（蓋体着脱機構）１２３、１２３とを備えている。ポッドオープナ１２１は、載置台１２２に載置されたポッド１１０のキャップをキャップ着脱機構１２３によって着脱することにより、ポッド１１０のウェハ出し入れ口を開閉するように構成されている。載置台１２２は、基板を移載する際に基板収容器が載置される移載棚である。

図２に示すように、サブ筐体１１９は、ポッド搬送装置１１８や回転棚１０５の設置空間の雰囲気と隔絶された移載室１２４を構成している。移載室１２４の前側領域には、ウェハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されている。ウェハ移載機構１２５は、ウェハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウェハ移載装置（基板移載装置）１２５ａ、およびウェハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウェハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。これら、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウェハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウェハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウェハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対して、ウェハ２００を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。

図１に示されているように、移載室１２４のウェハ移載装置エレベータ１２５ｂ側と反対側である左側端部には、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア１３３を供給するよう、供給フアンおよび防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４が設置されており、ウェハ移載装置１２５ａとクリーンユニット１３４との間には、ウェハの円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置１３５（不図示）が設置されている。
クリーンユニット１３４から吹き出されたクリーンエア１３３は、ノッチ合わせ装置１３５およびウェハ移載装置１２５ａに流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気がなされるか、もしくはクリーンユニット１３４の吸い込み側である一次側（供給側）にまで循環され、再びクリーンユニット１３４によって、移載室１２４内に吹き出されるように構成されている。

移載室１２４の後側領域には、ボート２１７を収容して待機させる待機部１２６があり、待機部１２６の上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。

図１に示されているように、サブ筐体１１９内には、ボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５に連結された連結具としてのアーム１２８には、蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９は、ボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。ボート２１７の詳細については、後述する。

次に、本実施形態における処理炉２０２の構成について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態における基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。本実施形態においては、処理炉２０２は、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ用の処理炉として構成されている。

処理炉２０２は、その内側に、縦形のアウタチューブ（外管）２２１を備えている。アウタチューブ２２１は、上端が閉塞され下端が開口された略円筒形状をしており、開口された下端が下方を向くように、かつ、筒方向の中心線が垂直になるように縦向きに配置されている。アウタチューブ２２１の内側には、インナチューブ（内管）２２２が設けられている。インナチューブ２２２およびアウタチューブ２２１はいずれも、本例では、石英（ＳｉＯ_２）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料によって、それぞれ略円筒形状に一体成形されており、両者でプロセスチューブを構成している。

インナチューブ２２２は、上端と下端が開口した略円筒形状に形成されている。インナチューブ２２２内には、基板保持具としてのボート２１７によって水平姿勢で多段に積層された複数枚のウェハ２００を収容して処理する処理室２０４が形成される。インナチューブ２２２の内径は、ウェハ２００群を保持するボート２１７の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
アウタチューブ２２１は、インナチューブ２２２より大きく、かつ、インナチューブ２２２と略相似形状であり、インナチューブ２２２の外側を取り囲むように同心円状に被せられている。

インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１の下端部は、それぞれ、その水平断面が略円形リング形状であるマニホールド２０６によって気密に封止されている。マニホールド２０６が筐体１１１に支持されることにより、プロセスチューブは、筐体１１１に垂直に据え付けられた状態になっている。マニホールド２０６の下端開口は、ウェハ２００群を保持したボート２１７を出し入れするための炉口２０５を構成している。

マニホールド２０６には、マニホールド２０６の下端開口を閉塞するシールキャップ２１９が、垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９はアウタチューブ２２１の外径と同等以上の外径を有する円盤形状に形成されており、アウタチューブ２２１の外部に垂直に設備されたボートエレベータ１１５によって、前記円盤形状を水平姿勢に保った状態で垂直方向に昇降されるように構成されている。
シールキャップ２１９上には、ウェハ２００を保持する基板保持具としてのボート２１７が垂直に支持されるようになっている。ボート２１７は、上下で一対の端板と、両端板間に渡って垂直に設けられた複数本、本例では３本のボート支柱（ウェハ保持部材）とを備えている。端板及びボート支柱は、例えば、石英（ＳｉＯ_２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料から構成される。

各ボート支柱には、水平方向に刻まれた多数条の保持溝が、長手方向にわたって等間隔に設けられている。各ボート支柱は、保持溝が互いに対向し、各ボート支柱の保持溝の垂直位置（垂直方向の位置）が一致するように設けられている。ウェハ２００の周縁が、複数本のボート支柱における同一の段の保持溝内に、それぞれ挿入されることにより、複数枚のウェハ２００は、水平姿勢、かつ互いにウェハの中心を揃えた状態で多段に積載されて保持されるように構成されている。

また、ボート２１７とシールキャップ２１９との間には、保温筒２１０が設けられている。保温筒２１０は、例えば、石英（ＳｉＯ_２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料から構成されている。保温筒２１０によって、後述するヒータユニット２０８からの熱が、マニホールド２０６側に伝わるのを抑止する。

シールキャップ２１９の下側（処理室２０４と反対側）には、ボート２１７を回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７のボート回転軸は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７を下方から支持している。ボート回転軸を回転させることにより、処理室２０４内にてウェハ２００を回転させることが可能となる。シールキャップ２１９は、上述のボートエレベータ１２１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２０４内外に搬送することが可能となっている。
ボート回転機構２６７及びボートエレベータ１１５は、制御部２８０、詳しくは後述の駆動制御部１４に電気的に接続されている。駆動制御部１４は、ボート回転機構２６７及びボートエレベータ１２１が所望のタイミングにて所望の動作をするように制御する。

アウタチューブ２２１の外部には、プロセスチューブ１内を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱する加熱機構としてのヒータユニット２０８が、アウタチューブ２２１を包囲するように設けられている。ヒータユニット２０８は、基板処理装置１００の筐体１１１に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっており、例えば、カーボンヒータ等の抵抗加熱ヒータにより構成されている。
インナチューブ２２２内には、温度検出器としての図示しない温度センサが設置されている。ヒータユニット２０８と温度センサは、制御部２８０、詳しくは後述の温度制御部１３に電気的に接続されている。温度制御部１３は、処理室２０４内の温度が所望のタイミングにて所望の温度分布となるように、前記温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータユニット２０８への通電量を制御する。

図３に示すように、処理室２０４内に処理ガスを供給するガスノズル２２４ａが、マニホールド２０６の側壁を貫通して設けられている。ガスノズル２２４ａには、処理ガス供給管２２４が接続されている。処理ガス供給管２２４には、上流から順に、処理ガス供給源（不図示）、流量制御装置であるＭＦＣ（不図示）、及び開閉バルブ（不図示）が設けられる。
ＭＦＣ及び開閉バルブは、制御部２８０、詳しくは後述のガス流量制御部１２に電気的に接続されている。ガス流量制御部１２は、処理室２０４内に供給するガスの種類が所望のタイミングにて所望のガス種となるよう、また、供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の流量となるよう、ＭＦＣ及び開閉バルブを制御する。

ガスノズル２２４ａから処理室２０４内に供給された処理ガスは、インナチューブ２２２の上側開放端から排気路２０９内へ流れた後、排気口２２７ａを介して排気管２２７内に流れ、処理炉２０２外へ排出される。
排気管２２７には、上流から順に、大気圧センサ４１、処理室２０４内の圧力を検出する圧力検出器としての圧力センサ４２、処理室２０４内の圧力を調整する圧力調整器としてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ４４、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。真空ポンプ２４６は、処理室２０４内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気しうるように構成されている。
大気圧センサ４１は、処理室２０４内の圧力が処理室２０４外の大気圧と同圧になると、大気圧検出信号を出力する差圧計である。

大気圧センサ４１の上流には、排気管２２７から分岐して大気排気管（ベント排気管）２２８が設けられている。大気排気管２２８には排気バルブ４３が設けられており、排気バルブ４３が開くと、処理室２０４内の雰囲気と処理室２０４外の大気雰囲気とが連通する。
ＡＰＣバルブ４４と圧力センサ４２と大気圧センサ４１と排気バルブ４３は、制御部２８０、詳しくは圧力制御部１１に電気的に接続されている。圧力制御部１１については後述する。

次に、図４を参照して、基板処理装置における制御部２８０の機能ブロック構成について説明する。
図４に示されるように、制御部２８０は、処理制御部１０、圧力制御部１１、ガス流量制御部１２、温度制御部１３、駆動制御部１４、記憶部２０、操作部３１、表示部３２等の各構成部から構成される。
処理制御部１０には、上述の各構成部が電気的に接続されており、処理制御部１０は、成膜プロセス等の制御シーケンスであるプロセスレシピ２１を、記憶部２０から読み込んで基板処理を実行するもので、そのために上述の各構成部を制御する。処理制御部１０等の各制御部１０〜１４は、ハードウエア構成としては、それぞれ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と各制御部の動作プログラム等を格納するメモリを備えており、各ＣＰＵは、各動作プログラムに従って動作する。

圧力制御部１１は、処理室２０４内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力センサ４２により検出された圧力値に基づいてＡＰＣバルブ４４の開度を制御する。
また、圧力制御部１１は、処理室２０４内の圧力が処理室２０４外の大気圧と同圧になったときに大気圧センサ４１から出力される大気圧検出信号を受信し、かつ、圧力センサ４２の検出値が所定値（後述の大気圧チェック値２２）以上となった場合に、ＡＰＣバルブ４４を閉じ排気バルブ４３を開けて処理室２０４内を処理室２０４外と連通させるベント排気動作を行う。

ガス流量制御部１２は、基板処理室２０４内へ処理用ガス等を供給し、また供給流量を調整する。温度制御部１３は、反応炉２０２を加熱するヒータ２０８を所定の目標温度に加熱制御する。駆動制御部１４は、ボート２１７とポッド１１０との間でウェハを移載するウェハ移載機１２５や、ボートエレベータ１１５等の駆動機構の駆動制御を行う。
操作部３１は、操作員が基板処理装置に対し行う各種操作を受け付ける。表示部３２は、基板処理装置を操作するための操作画面などを表示する。

記憶部２０は、基板処理を行うためのプロセスレシピ（基板処理のシーケンス）２１や、後述する大気圧チェック値２２を記憶する。プロセスレシピ２１には、プロセス処理の制御を行うためのプロセスシーケンス及び制御パラメータ（温度，圧力，ガス流量等の制御目標値）が、複数のイベントとして実行順に記述されている。
大気圧チェック値２２は、圧力制御部１１が前述したベント排気動作を行う際に、圧力センサ４２の検出値が所定値以上であるか否かをチェックするためのもので、例えば、１気圧（７７６Ｔｏｒｒ）よりも低い７１４Ｔｏｒｒに設定される。大気圧チェック値２２は、操作部３１から操作員により入力設定することができる。
記憶部２０は、ハードディスクや半導体メモリ等から構成することができる。

次に、本実施形態の処理装置の動作について説明する。この処理装置の動作は、制御部２８０により制御される。
図１、図２に示されているように、ポッド１１０がロードポート１１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放され、ロードポート１１４上のポッド１１０が、ポッド搬入搬出口１１２から搬入される。

搬入されたポッド１１０は、ポッド搬送装置１１８によって、回転棚１０５の指定された棚板１１７へ自動的に搬送されて受け渡され、回転棚１０５で一時的に保管された後、棚板１１７から一方のポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載されるか、もしくは、ロードポート１１４から直接、ポッドオープナ１２１に搬送されて、載置台１２２に移載される。この際、ポッドオープナ１２１のウェハ搬入搬出口１２０は、キャップ着脱機構１２３によって閉じられており、移載室１２４にはクリーンエア１３３が流通され、充満されている。例えば、移載室１２４には、クリーンエア１３３として窒素ガスが充満することにより、酸素濃度が２０ｐｐｍ以下になるよう、筐体１１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遥かに低く設定されている。

図２に示すように、載置台１２２に載置されたポッド１１０は、その開口側端面が、サブ筐体１１９の正面壁１１９ａにおけるウェハ搬入搬出口１２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップが、キャップ着脱機構１２３によって取り外され、ポッド１１０のウェハ出し入れ口が開放される。ウェハ２００は、ポッド１１０からウェハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって、ウェハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ノッチ合わせ装置１３５にてウェハを整合した後、ボート２１７へ移載されて装填（ウェハチャージング）される。ボート２１７にウェハ２００を受け渡したウェハ移載装置１２５ａは、ポッド１１０に戻り、次のウェハ１１０をボート２１７に装填する。

この一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１におけるウェハ移載装置１２５によるウェハ２００のボート２１７への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１には、回転棚１０５ないしロードポート１１４から別のポッド１１０がポッド搬送装置１１８によって搬送され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。

予め指定された枚数のウェハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部が炉口シャッタ１４７によって開放される。
続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されて、シールキャップ２１９に支持されたボート２１７が、処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されて行く。

ローディング後は、処理室２０４内が、所定の処理温度に昇温され、また、圧力センサ４２の検出値に基づき所定の処理圧力に減圧される。この状態で、処理ガス供給管２２４からインナチューブ２２２内へ処理ガスが供給され、処理室２０４内にてウェハ２００に任意の熱処理が実施される。処理ガスは、インナチューブ２２２内の下部から上部へ流れ、アウタチューブ２２１とインナチューブ２２２の間の排気路２０９を通って、排気管２２７へ排気される。このとき、炉口２０５付近や排気路２０９内の特に下部には、多少なりとも反応副生成物が堆積される。

熱処理後は、処理室２０４内が不活性ガス、例えば窒素ガスに置換されるとともに、所定の温度に降温され、また処理室２０４外の圧力である大気圧に復帰される。大気圧復帰手順は、詳しくは次の通りである。まず、ＡＰＣバルブ４４の開度を調整して、圧力センサ４２の検出値、つまり、処理室２０４内の圧力を徐々に大気圧に近づける。大気圧センサ４１は、処理室２０４内の圧力が処理室２０４外の大気圧と同圧になったことを検出すると、大気圧検出信号を出力する。圧力制御部１１は、大気圧センサ４１からの大気圧検出信号を受信し、かつ、圧力センサ４２の検出値が記憶部２０に記憶した所定の大気圧チェック値２２以上となった場合に、ＡＰＣバルブ４４を閉じて真空ポンプ２４６による真空排気動作を停止し、排気バルブ４３を開けて処理室２０４内を処理室２０４外と連通させる。
処理室２０４内を処理室２０４外と連通させることにより、処理室２０４内外が完全に同圧となるので、次の工程において処理室２０４内からボート２１７が引き出されるときに、処理室２０４内外の圧力差により炉口２０５付近の反応副生成物が巻上げられることを抑制できる。

本実施形態では、少なくとも処理室２０４内外を連通させるとき、詳しくは、少なくとも処理室２０４内外を連通させる前から連通させた後にかけて、処理ガス供給管２２４からインナチューブ２２２内へ窒素ガスを供給しながら、排気路２０９と排気管２２７を経て大気排気管２２８から排気するようにしている。これにより、処理室２０４外の大気が処理室２０４内へ逆流することを抑制し、また、炉口２０５付近や排気路２０９内に堆積された反応副生成物が、処理室２０４内へ逆流しウェハ２００に付着して汚染することを抑制する。このように、本実施形態では、排気バルブ４３を開けて処理室２０４内を処理室２０４外と連通させると、インナチューブ２２２内へ供給される窒素ガスにより、処理室２０４内の雰囲気が大気排気管２２８から処理室２０４外の大気中へ押し出されて排気されるベント排気動作が行われる。

圧力制御部１１は、大気圧センサ４１からの大気圧検出信号を受信しても、圧力センサ４２の検出値が記憶部２０に記憶した所定の大気圧チェック値２２、例えば７１４Ｔｏｒｒ以上とならない場合は、排気バルブ４３を開けることがない。したがってこの場合、大気圧センサ４１が誤動作を行ったとしても、つまり、処理室２０４内の圧力が処理室２０４外の大気圧力未満の状態にも拘らず大気圧検出信号を出力したとしても、排気バルブ４３が開き処理室２０４内外が連通することがない。したがって、処理室２０４外の雰囲気が処理室２０４内へ逆流することを抑制できる。

なお、大気圧センサ４１の誤動作は、例えば台風が接近した場合等、大気圧が変動したときに生じやすい。なぜなら、大気圧センサ４１は、１気圧で大気圧検出信号を出力するのではなく、実際の大気圧を検出して大気圧検出信号を出力するためである。

本実施形態では、大気圧チェック値２２を、処理室２０４外の大気が逆流することなく、処理ガス供給管２２４から処理室２０４へ供給される窒素ガスにより、処理室２０４内の雰囲気が大気排気管２２８から大気中へ押し出されるように、例えば７１４Ｔｏｒｒに設定しているので、台風の接近等により大気圧が１気圧よりも低くなり、大気圧センサ４１の誤動作が生じたとしても、処理室２０４内の圧力が大気圧チェック値２２よりも低い状態では処理室２０４内外を連通させない。そして、処理室２０４内の圧力が大気圧チェック値２２以上の状態に上昇すると、処理室２０４内外を連通させる。
このように、処理室２０４内の圧力が大気圧チェック値２２よりも低い状態では処理室２０４内外を連通させないので、処理室２０４内の圧力と大気圧との圧力差が大きい状態において、処理室２０４内外を連通させることがない。したがって、処理室２０４外の雰囲気が処理室２０４内へ逆流することを抑制できる。

また、本実施形態では、大気圧チェック値２２を、大気圧センサ４１を誤動作させるような大気圧の圧力範囲よりも大きい値に設定している。
一方、処理室２０４内の圧力が大気圧チェック値２２（例えば７１４Ｔｏｒｒ）以上である状態では、処理室２０４外の大気圧の圧力は大気圧チェック値２２よりも高い。したがって、この場合は、大気圧センサ４１の動作は正常であるので、大気圧センサ４１からの大気圧検出信号を受信すると処理室２０４内外を連通させるようにしても、処理室２０４外の雰囲気が処理室２０４内へ逆流することはない。
一方、処理室２０４内の圧力が大気圧チェック値２２よりも低い状態では、処理室２０４内外を連通させないので、処理室２０４外の雰囲気が処理室２０４内へ逆流することを抑制できる。

処理室２０４内が、所定の温度に降温され、また処理室２０４外の圧力である大気圧に復帰された後、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が引き出される。その後は、ノッチ合わせ装置１３５でのウェハの整合工程を除き、上述の逆の手順で、ウェハ２００がボート２１７からポッド１１０へ移載され、ウェハ２００を収容したポッド１１０が筐体１１１の外部へ搬出される。

次に、本実施形態における排気ガス逆流防止処理シーケンスを、図５を用いて説明する。図５は、本実施形態に係る制御部２８０の処理フローチャートである。この排気ガス逆流防止処理シーケンスは、制御部２８０により制御される。
まず、制御部２８０は、通常のプロセスレシピ処理を、本実施形態の排気ガス逆流防止処理に切り替える（ステップＳ１）。また、炉内圧力値、つまり処理室２０４内の圧力値を、圧力センサ４２から受信する（ステップＳ２）。また、大気圧チェック値２２を、記憶部２０から読み出し受信する（ステップＳ３）。

次に、制御部２８０は、排気ガス逆流防止機能が有効か否か、つまり、排気ガス逆流防止処理を行うように設定されているか否かを判定し（ステップＳ４）、排気ガス逆流防止処理を行うように設定されていない場合は（ステップＳ４でＮｏ）、「大気圧エラーポート」のビットをＯＦＦにして（ステップＳ８）、プロセスレシピ処理中において排気バルブ４３を開けることを可能とし（ステップＳ９）、本処理を終了する。なお、排気ガス逆流防止処理を行うか否かは、操作部３１から操作員により設定可能となっている。

排気ガス逆流防止処理を行うように設定されている場合は（ステップＳ４でＹｅｓ）、大気圧センサ４１がＯＮか否か、つまり、大気圧センサ４１から大気圧検出信号を受信したか否かを判定し（ステップＳ５）、大気圧センサ４１から大気圧検出信号を受信していない場合（ステップＳ５でＮｏ）は、「大気圧エラーポート」のビットをＯＦＦにして（ステップＳ８）、プロセスレシピ処理中において排気バルブ４３を開けることを可能とし（ステップＳ９）、本処理を終了する。

大気圧センサ４１から大気圧検出信号を受信していた場合は、（ステップＳ５でＹｅｓ）、ステップＳ２で受信した炉内圧力値（処理室２０４内の圧力値）と、ステップＳ３で受信した大気圧チェック値２２とを比較し（ステップＳ６）、炉内圧力値が大気圧チェック値２２以上である場合は（ステップＳ６でＮｏ）、「大気圧エラーポート」のビットをＯＦＦにして（ステップＳ８）、プロセスレシピ処理中において排気バルブ４３を開けることを可能とし（ステップＳ９）、本処理を終了する。

炉内圧力値が大気圧チェック値２２よりも小さい場合は（ステップＳ６でＹｅｓ）、「大気圧エラーポート」のビットをＯＮにして（ステップＳ８）、プロセスレシピ処理中において排気バルブ４３を開けることを不可とし（ステップＳ９）、本処理を終了する。
制御部２８０は、通常のプロセスレシピ処理において、「大気圧エラーポート」のビットがＯＮである場合は、大気圧センサ４１から大気圧検出信号を受信したとしても、排気バルブ４３を開けることがない。
このように、大気圧センサ４１から大気圧検出信号を受信したとしても、炉内圧力値が大気圧チェック値２２よりも小さい場合は、排気バルブ４３を開けることがないので、処理室２０４外の雰囲気が処理室２０４内へ逆流することを抑制できる。

以上説明した実施形態によれば、少なくとも次の（１）〜（２）の効果を得ることができる。
（１）大気圧センサ４１が大気圧検出信号を出力し、かつ、圧力センサ４２の検出値が所定値（大気圧チェック値２２）以上となった場合にのみ、排気バルブ４３を開けて処理室２０４内外を連通させるようにしているので、処理室２０４内の圧力が大気圧チェック値２２よりも低い状態、つまり、処理室２０４内外の圧力差が大きい状態では処理室２０４内外を連通させることがない。したがって、処理室２０４内外の圧力差が大きい状態において、処理室２０４外の雰囲気が処理室２０４内へ逆流することを抑制できる。
（２）大気圧チェック値２２を、大気圧センサ４１を誤動作させる大気圧の圧力範囲よりも大きい値に設定しているので、処理室２０４内の圧力が大気圧チェック値２２よりも低い状態、つまり、大気圧が、大気圧センサ４１の誤動作が生じるような低圧になった場合には、処理室２０４内外を連通させない。したがって、大気圧低下に起因する大気圧センサ４１の誤動作により、処理室２０４外の雰囲気が処理室２０４内へ逆流することを抑制できる。

なお、本発明は、前記実施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に変更が可能であることはいうまでもない。
前記実施形態では、処理室２０４内を大気圧に復帰させる際に、インナチューブ２２２内へ供給される窒素ガスにより、処理室２０４内の雰囲気が大気排気管２２８から処理室２０４外の大気中へ押し出されて排気されるベント排気動作が行われるようにしたが、インナチューブ２２２内への窒素ガス供給を行わず、ベント排気動作を行わないようにしてもよい。
本発明は、半導体製造装置だけでなく、ＬＣＤ製造装置のようなガラス基板を処理する装置や、他の基板処理装置にも適用できる。基板処理の処理内容は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、酸化膜、窒化膜、金属含有膜等を形成する成膜処理だけでなく、露光処理、リソグラフィ、塗布処理等であってもよい。

なお、本明細書には少なくとも、基板処理装置又は半導体装置の製造方法に関する次の発明が含まれる。すなわち、第１の発明は、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内の圧力を検出する圧力センサと、
前記処理室内の圧力が前記処理室外の大気圧と同圧になると、大気圧検出信号を出力する大気圧センサと、
前記処理室内を前記処理室外の大気と連通する大気排気管と、
前記大気排気管に設けられた排気バルブと、
前記大気圧センサが前記大気圧検出信号を出力し、かつ、前記圧力センサの検出値が所定値以上となった場合に、前記排気バルブを開けて前記処理室内を前記処理室外と連通させる制御部とを備えた基板処理装置。

第２の発明は、第１の発明の基板処理装置であって、
前記圧力センサが検出する所定値が、前記大気圧センサを異常動作させる大気圧の圧力範囲よりも大きい値である基板処理装置。

第３の発明は、
基板を処理室内へ搬入する搬入ステップと、
前記基板を搬入した状態で、前記処理室内の圧力を検出する圧力センサの検出値に基づき、前記処理室内の圧力を所定の処理圧力に減圧する減圧ステップと、
前記処理室内の基板を熱処理する熱処理ステップと、
前記熱処理ステップの後、前記処理室内の圧力を前記処理室外の大気圧へ復帰させる大気圧復帰ステップと、
前記熱処理した基板を処理室内から搬出する搬出ステップとを備えた半導体装置の製造方法であって、
前記大気圧復帰ステップにおいて、前記処理室内の圧力が前記処理室外の大気圧と同圧になると大気圧検出信号を出力する大気圧センサが前記大気圧検出信号を出力し、かつ、前記圧力センサの検出値が所定値以上となった場合に、前記処理室の内外を連通状態にする半導体装置の製造方法。

１０…処理制御部、１１…圧力制御部、１２…ガス流量制御部、１３…温度制御部、１４…駆動制御部、２０…記憶部、３１…操作部、３２…表示部、４１…大気圧センサ、４２…圧力センサ、４３…排気バルブ、４４…ＡＰＣバルブ、１００…基板処理装置、１０３…正面メンテナンス口、１０４…正面メンテナンス扉、１０５…回転棚、１１０…ポッド、１１１…筐体、１１１ａ…正面壁、１１２…ポッド搬入搬出口、１１３…フロントシャッタ、１１４…ロードポート、１１５…ボートエレベータ、１１６…支柱、１１７…棚板、１１８…ポッド搬送装置、１１９…サブ筐体、１２０…ウェハ搬入搬出口、１２１…ポッドオープナ、１２２…載置台、１２３…キャップ着脱機構、１２４…移載室、１２５…ウェハ移載機構、１２６…待機部、１２８…アーム、１３３…クリーンエア、１３４…クリーンユニット、１４２…ウェハ搬入搬出開口、１４７…炉口シャッタ、２００…基板、２０４…処理室、２０５…炉口、２０６…マニホールド、２０８…ヒータユニット、２０９…排気路、２１７…ボート、２１９…シールキャップ、２２１…アウタチューブ、２２２…インナチューブ、２２４…処理ガス供給管、２２４ａ…ガスノズル、２２７…排気管、２２７ａ…排気口、２２８…大気排気管、２４６…真空ポンプ、２６７…ボート回転機構、２８０…制御部。

Claims (8)

1. 基板を処理する処理室と、
   前記処理室内の圧力を検出する圧力センサと、
   前記処理室内の圧力が前記処理室外の大気圧と同圧になると、大気圧検出信号を出力する大気圧センサと、
   前記処理室内を前記処理室外の大気と連通する大気排気管と、
   前記大気排気管に設けられた排気バルブと、
   前記大気圧センサが前記大気圧検出信号を出力し、かつ、前記圧力センサの検出値が所定値以上となった場合に、前記排気バルブを開けて前記処理室内を前記処理室外と連通させる制御部と、
   を備えた基板処理装置。
2. 基板を処理室内へ搬入する搬入ステップと、
   前記基板を搬入した状態で、前記処理室内の圧力を検出する圧力センサの検出値に基づき、前記処理室内の圧力を所定の処理圧力に減圧する減圧ステップと、
   前記処理室内の基板を熱処理する熱処理ステップと、
   前記処理室内の圧力を前記処理室外の大気圧へ復帰させる大気圧復帰ステップと、
   前記熱処理した基板を処理室内から搬出する搬出ステップと、を備えた半導体装置の製造方法であって、
   前記大気圧復帰ステップにおいて、前記処理室内の圧力が前記処理室外の大気圧と同圧になると大気圧検出信号を出力する大気圧センサが前記大気圧検出信号を出力し、かつ、前記圧力センサの検出値が所定値以上となった場合に、前記処理室の内外を連通状態にする半導体装置の製造方法。
3. 排気ガス逆流防止処理を行うプログラムであって、
   処理室内の圧力の検出値を圧力センサから取得する処理と、
   前記検出値が大気圧であるかチェックする大気圧チェック値を取得する処理と、
   大気圧センサから、前記処理室内の圧力が前記処理室外の大気圧と同圧であることを示す大気圧検出信号を受信したか否かを判定する処理と、
   前記大気圧検出信号を受信していない場合、プロセスレシピ実行中に、前記処理室の内外を連通状態にする排気バルブを開けることを可能にする処理と、
   前記大気圧検出信号を受信していた場合、前記検出値と前記大気圧チェック値とを比較する処理と、
   前記検出値が前記大気圧チェック値以上の場合、前記排気バルブを開けることを可能にする処理と、
   前記検出値が前記大気圧チェック値より小さい場合、前記排気バルブを開けることを不可にする処理と、
   をコンピュータに実行させるプログラム。
4. 前記所定値が、前記大気圧センサを異常動作させる大気圧の圧力範囲よりも大きい値である請求項１記載の基板処理装置。
5. 前記所定値が、７１４Ｔｏｒｒ以上に設定される請求項１記載の基板処理装置。
6. 更に、水平姿勢で多段に積層された複数枚の前記基板を収容する基板保持具を有し、
   前記基板は、前記基板保持具に収容された状態で前記処理室に搬入される請求項１記載の基板処理装置。
7. 基板を処理室内へ搬入する搬入ステップと、
   前記基板を搬入した状態で、前記処理室内の圧力を検出する圧力センサの検出値に基づき、前記処理室内の圧力を所定の処理圧力に減圧する減圧ステップと、
   前記処理室内の基板を熱処理する熱処理ステップと、
   前記処理室内の圧力を前記処理室外の大気圧へ復帰させる大気圧復帰ステップと、
   前記熱処理した基板を前記処理室内から搬出する搬出ステップと、をコンピュータに実行させるプログラムであって、
   前記大気圧復帰ステップにおいて、前記処理室内の圧力が前記処理室外の大気圧と同圧になると大気圧検出信号を出力する大気圧センサが前記大気圧検出信号を出力し、かつ、前記圧力センサの検出値が所定の大気圧チェック値以上となった場合に、前記処理室の内外を連通状態にするプログラム。
8. 前記大気圧復帰ステップは、
   前記検出値を前記圧力センサから取得する処理と、
   前記大気圧チェック値を取得する処理と、
   前記大気圧センサから前記大気圧検出信号を受信したか否かを判定する処理と、
   前記大気圧検出信号を受信していない場合、前記処理室の内外を連通状態にする排気バルブを開けることを可能にする処理と、
   前記大気圧検出信号を受信していた場合、前記検出値と前記大気圧チェック値とを比較する処理と、
   前記検出値が前記大気圧チェック値以上の場合、前記排気バルブを開けることを可能にする処理と、
   前記検出値が前記大気圧チェック値より小さい場合、前記排気バルブを開けることを不可にする処理と、
   を含む請求項７記載のプログラム。

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