JP6906559B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム Download PDF

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Description

半導体基板等の基板に、例えば熱処理等の処理を施す基板処理装置に関する。
ＩＣの製造工程では、基板に絶縁膜や金属膜や半導体膜等を形成する、あるいは不純物を拡散する等の熱処理を行うために、例えば、複数枚の基板をボートに搭載して、複数枚の基板に対して同時にバッチ処理を行う縦型処理装置が使用されている。
この縦型処理装置には、ボートに搭載した複数枚の基板を処理する処理室と、処理の前においてボートに基板を移載する移載室とを備えている。移載室には不活性ガスとして例えば窒素ガスを充満させることにより、移載室内の酸素濃度を低下させて基板を酸素から遮断し、自然酸化膜が基板に形成されることを抑制するものがある（特許文献１参照）。
しかしながら、従来の縦型処理装置においては、移載室内の酸素濃度を低減しようとすると移載室の圧力制御が不安定となり、これが装置のスループットを向上させるうえで課題となっている。
ＷＯ２０１４／０５０４６４
本開示の目的は、筐体内の酸素濃度の低減と、移載室の安定した圧力制御を実現する技術を提供することにある。
ボートに搭載した基板を処理する処理室と、前記ボートに前記基板を移載する移載室と、前記移載室に隣接するポッド搬送室と、前記ポッド搬送室に設けられた搬送室系排気部と、前記搬送室を構成する筐体の壁に沿って設けられ、前記壁との間に第一の閉じ込め空間が形成される補強構造と、前記筐体内の空間と前記第一の閉じ込め空間とが連通するよう前記補強構造に設けられた連通孔と、前記筐体内にて複数の補強構造が接続され、複数の前記第一の閉じ込め空間と連通する第二の閉じ込め空間を有する集合管と、前記移載室を構成する筐体内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、前記ポッド搬送室にて前記集合管に接続され、前記移載室の圧力＞前記第一の閉じ込め空間の圧力＞前記第二の閉じ込め空間の圧力＞前記ポッド搬送室の圧力となるよう調整する圧力調整部とを有する技術が提供される。
本開示によれば、筐体内の酸素濃度の低減と、移載室の安定した圧力制御を実現できる。
基板処理装置の斜視図である。 基板処理装置の垂直断面図である。 補強構造を説明する図である。 補強構造を説明する図である。 補強構造と圧力調整部を説明する図である。 補強構造と圧力調整部を説明する図である。 圧力調整部を説明する図である。 処理炉を説明する図である。 コントローラを説明する図である。 圧力調整部を説明する図である。
（第一の実施形態）
図面を参照して第一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。図１は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。図３から図７は、移載室の補強構造の詳細を説明する説明図である。図８は基板処理装置を制御するコントローラを説明する説明図である。図９は、処理炉２０２の詳細を説明する説明図である。
基板処理装置１００は、シリコン等からなる基板２００を収納する基板キャリアとしてポッド１１０を使用し、筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａには、ポッド搬入搬出口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１１３によって開閉される。ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側には、ロードポート１１４が設置されており、ロードポート１１４は、ポッド１１０を載置する。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。
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１０５が設置されており、回転棚１０５は、支柱１１６を中心に回転し、棚板１１７に複数個のポッド１１０を保管する。
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１１８ａと、水平搬送機構としてのポッド搬送機構１１８ｂとで構成されており、ロードポート１１４、回転棚１０５、ポッドオープナ１２１との間で、ポッド１１０を搬送する。ポッド搬送装置１１８が配された部屋をポッド搬送室１２６と呼ぶ。
筐体１１１の天井には、クリーンエアユニット１３１が設けられる。クリーンエアユニット１３１からは浄化された不活性ガスであるクリーンエアが供給され、筐体１１１内での粉塵発散を抑えている。筐体１１１の底には、排気部１３２が設けられる。排気部１３２は、搬送室系排気部とも呼ぶ。クリーンエアユニット１３１から供給された不活性ガスや後述する閉じ込め空間の雰囲気を排気する。
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、基板２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するための基板搬入搬出口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、上下段の基板搬入搬出口１２０には１対のポッドオープナ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の基板出し入れ口を開閉する。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１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内の前側領域には、ポッド１１０に格納されている基板を基板保持具としてのボート２１７に移載する基板移載機構１２５が設置されている。基板移載機構１２５は、基板移載手段としての基板移載機を構成する。基板移載機構１２５は、基板２００をツイーザ１２５ｃに載置して水平方向に回転ないし直動可能な基板移載装置１２５ａ、および基板移載装置１２５ａを昇降させるための基板移載装置エレベータ１２５ｂとで構成されている。これら、基板移載装置エレベータ１２５ｂおよび基板移載装置１２５ａの連続動作により、ボート２１７に対して、基板２００を装填および脱装する。
移載室１２４内には、清浄化した不活性ガスであるクリーンエア１３３を供給するよう、供給ファ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が設置されている。クリーンユニット１３４は不活性ガス供給部、あるいは移載室系不活性ガス供給部とも呼ぶ。
クリーンユニット１３４は、移載室１２４に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部を構成する。また、移載室１２４には、移載室１２４内の雰囲気を移載室１２４外へ排出する排気部１２７が設けられている。排気部１２７は、移載室１２４外へ排出する雰囲気の一部をクリーンユニット１３４へ戻して循環させ、残りを基板処理装置１００外へ排出するように構成されている。排気部１２７は移載室系排気部とも呼ぶ。
図２に示すように、ボート２１７の上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２は、内部に後述する反応管２０１を備え、反応管２０１の周囲には、反応管２０１内を加熱するヒータ２１１を備える。処理炉２０２の下端部は、炉口キャップ１４７により開閉される。処理炉２０２の詳細は後述する。
図１に示されているように、移載室１２４内には、ボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５は、基板保持具搬送手段としての基板保持具（ボート）搬送機を構成する。ボートエレベータ１１５に連結されたアーム１２８には、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の下端部を密閉可能なように構成されている。
ボート２１７は、複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１２５枚程度）の基板２００を、その中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
また、本実施形態にかかる基板処理装置１００は、制御手段としてのコントローラ３００（後述）を有している。コントローラ３００は、基板処理装置１００における処理炉２０２へのガス流量制御や、処理炉２０２内の圧力制御や、処理炉２０２のヒータの温度制御や、ボートエレベータ１１５や基板移載機構１２５等の駆動制御など、基板処理装置１００全体を制御するように構成されている。
続いて、図３から図７を用いて本実施形態における補強構造とその周囲の構造を説明する。なお、図３から図６におけるα、α’は、図１のαの方向、α’の方向を示している。
サブ筐体１１９は、上述したように、移載室１２４を構成する。移載室１２４は、本実施形態では反応炉２０２に隣接している。移載室１２４は、ボート２１７とポッド１１０との間で基板２００を移載する移載室であり、基板２００を搭載したボート２１７を処理室へ搬入し、また処理室から搬出するために用いる搬送室でもある。移載室１２４は、基板２００への自然酸化膜の形成を防止するための密閉空間となっており、不活性ガス、例えば窒素（Ｎ２）ガスで満たされる構造である。したがって、サブ筐体１１９は、大気圧より５０Ｐａ程度の陽圧に保たれるような気密構造に構築されている。
移載室１２４はボート２１７、クリーンエアユニット１３４、基板移載装置２１５等を内包するため容積が大きくなるが、その加重を軽量化するためステンレス等の板を組み合わせた構造としている。そのため、移載室１２４の壁には、補強構造１４１が設けられている。
ここで、図３、図４、図５、図６を用いて補強構造１４１について説明する。図３は図２の点線α―α’における横断面図である。なお、クリーンエアユニット１３４等の構成は説明の便宜上省略している。図４は、図３の切り口を斜視図として表現した図である。図５、図６は、移載室１２４の側壁全体とその周囲の構造を示した図である。
補強構造１４１は、移載室１２４の壁１４０に沿って複数配される。配置の位置や数は、他に配される部品や移載室１２４の強度と関連して適宜調整される。図３、図４では、一例として二つの補強構造１４１が壁１４０に沿って配されている。図５に記載のように、補強構造１４１は移載室１２４の側方の壁１４０うち、垂直方向に延伸するよう配される。
移載室１２４には、図６に記載のように、さらに補強構造１４１の上方に集合管１５１を設ける。集合管１５１は、図５における上壁１４０ａに沿って設けられたものであり、水平方向に延伸するよう配される。なお、図６においては、説明の便宜上、一つの補強構造１４１を記載しているが、集合管１５１は他の補強構造１４１にも接続される。このように配することで、移載室１２４の強度を向上させる。
補強構造１４１は、強度を保つために、コの字状の主構造１４２とフランジ１４３を有する。フランジ１４３が壁１４０に溶接されることで、補強構造１４１は壁１４０に固定される。主構造１４２と壁１４０の間には、閉じ込め空間１４４が形成される。閉じ込め空間１４４は第一の閉じ込め空間とも呼ぶ。主構造１４２には連通孔１４５が設けられ、閉じ込め空間１４４と移載室１２４内の空間とを連通している。
閉じ込め空間１４４は集合管１５１内の閉じ込め空間１５３と連通される。集合管１５１は、例えば内部が空洞の筒状構造１５２で構成されている。筒状構造１５２の内部の空洞を閉じ込め空間１５３と呼び、閉じ込め空間１５３は閉じ込め空間１４４と連通する。閉じ込め空間１５３は第二の閉じ込め空間とも呼ぶ。なお、補強構造１４１と同様の主構造、フランジを用いて、補強構造として用いてもよい。
ところで、前述のように移載室１２４内の酸素成分を除去する必要がある。例えば、移載室１２４内の酸素濃度を、３ｐｐｍ以下にすることが望ましい。
酸素成分の多くは、クリーンユニット１３４から供給されるクリーンエア１３３によって除去される。ところが、閉じ込め空間１４４、閉じ込め空間１５３中の酸素成分は除去しにくいという問題がある。閉じ込め空間１４４は主構造１４２で覆われており、閉じ込め空間１５３は筒状構造１５２で覆われており、それぞれクリーンエア１３３が届きにくいためである。したがって、酸素成分を所望濃度以下とするには、多くの時間をかける必要がある。
また、酸素濃度を低減する別の方法として、閉じ込め空間１４４と移載室１２４の空間、閉じ込め空間１５２と移載室１２４の空間とを完全に隔離することも考えられる。しかしながら、フランジ１４３は壁１４０に溶接されるだけであるため、各閉じ込め空間から溶接部分を介して移載室１２３に酸素が侵入し、その結果移載室１２４の酸素濃度が高くなるという問題がある。したがって、溶接にて隔離しようとしても、酸素濃度を低くすることは困難である。
更には特許文献１のように、閉じ込め空間１４４とポンプを連通させる方法も考えられる。しかしながら、酸素成分濃度を早期に所望値以下にすることができるが、ポンプによって移載室１２４中の雰囲気も閉じ込め空間１４４を介して急速に排気されてしまい、移載室１２４の圧力調整が困難になるという問題がある。さらには、クリーンエア１３３が垂れ流しとなり、無駄に消費してしまうという問題がある。
そこで本技術においては、図５、図６に記載のように、閉じ込め空間１４４、閉じ込め空間１５３の圧力を制御する圧力調整部１６０を設けることとする。以下に、詳細を説明する。
図５、図６に記載のように、補強構造１４１の下方には貫通孔１４５が設けられる。補強構造１４１の上端は集合管１５１に接続され、閉じ込め空間１４４と閉じ込め空間１５３が連通する。後述するように、移載室１２４中の不活性ガスは、移載室から補強構造１４１、集合管１５１、圧力調整部１６０を介して、ポッド搬送室１２６に移動する。すなわち、貫通孔１４５は、補強構造１４１のうち、不活性ガス流れの上流側に設けられている。
集合管１５１は上壁１４０ａに沿ってポッド搬送室１２６方向に延伸される。ポッド搬送室１２６には圧力調整部１６０が設けられており、集合管１５１は圧力調整部１６０に接続される。これにより、閉じ込め空間１５３と圧力調整部１６０内のバッファ空間１６１が連通される。圧力調整部１６０には、連通孔１６２が設けられる。
図５、図７に記載のように、圧力調整部１６０には圧力調整構造１６３が設けられる。圧力調整構造１６３は内部に空間を有する箱状構造である。圧力調整構造１６３の内部空間は、連通孔１６２を介してバッファ空間１６１に連通される。
圧力調整構造１６３には孔１６５が設けられ、圧力調整構造１６３の内部空間とポッド搬送室１２６の雰囲気を連通させる。孔１６５の近傍にはスライド式の蓋１６６が設けられ、孔１６５の開度が制御可能なよう構成される。
孔１６５の開度を制御することで、「移載室１２４の圧力＞閉じ込め空間１４４の圧力＞閉じ込め空間１５２の圧力＞ポッド搬送室１２６の圧力」というように、下流に向けて段階的に圧力が下がるよう調整する。ここではポンプのように圧力を急激に低減する装置を直接接続せずに対応しているので、ゆるやかな圧力勾配を実現できる。そのため、第一の閉じ込め空間および第二の閉じ込め空間の圧力を所定値に維持できる。したがって、それらと連通する移載室１２４の圧力調整が容易となる。
また、ポッド搬送室１２６の雰囲気と連通させているので、各閉じ込め空間内の酸素成分は排気部１３２から排出される。すなわち、基板処理装置１００の内部で排気処理を完了できる。移載室１２４の雰囲気が基板処理装置１００の外部に排出されることが無いので、基板処理装置１００の周囲に滞在する人の安全性をより確実に確保できる。
（処理炉）
続いて、上述した処理炉２０２の詳細について、図８を用いて説明する。
図８は基板処理装置に用いられる処理炉の構成例を示す縦断面図である。
処理炉２０２は、反応管で構成される反応管２０１を備えている。反応管２０１は、例えば石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料から構成され、上端部が閉塞され、下端部が開放された円筒形状となっている。下端部はマニホールド２０５によって支持される。反応管２０１とマニホールド２０５の内側に構成される空間を処理空間２０３と呼ぶ。また、反応管２０１とマニホールド２０５とをまとめて処理室と呼ぶ。
マニホールド２０５には炉口が形成される。炉口は、ボート２１７が処理空間２０３に挿入される際に通過する入出口である。マニホールド、炉口等をまとめて炉口部とも呼ぶ。
処理空間２０３には、ボート２１７によって水平姿勢に支持された基板２００が鉛直方向に多段に整列した状態で収容されるように構成されている。処理空間２０３に収容されるボート２１７は、回転機構２０４によって回転軸２０６を回転させることで、処理空間２０３内の気密を保持したまま、複数の基板２００を搭載した状態で回転可能に構成されている。
反応管２０１の下方には、この反応管２０１と同心円状にマニホールド２０５が配設される。マニホールド２０５は、例えばステンレス鋼等の金属材料から構成され、上端部および下端部が開放された円筒形状となっている。このマニホールド２０５により、反応管２０１は、下端部側から縦向きに支持される。つまり、処理空間２０３を形成する反応管２０１がマニホールド２０５を介して鉛直方向に立脚されて、処理炉２０２が構成されることになる。
炉口は、図示せぬボートエレベータが上昇した際に、シールキャップ２１９により気密に封止されるように構成されている。マニホールド２０５の下端部とシールキャップ２１９との間には、処理空間２０３内を気密に封止するＯリング等の封止部材２０７が設けられている。
また、マニホールド２０５には、処理空間２０３内に処理ガスやパージガス等を導入するためのガス導入管２０８と、処理空間２０３内のガスを排気するための排気部２１０とが、それぞれ接続されている。排気部２１０は排気管２１０ａとＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２１０ｂを有する。排気部２１０は処理室系排気部とも呼ぶ。
ガス導入管２０８はノズルである。ガス導入管２０８の下流側には複数のガス供給孔が設けられ、ガス導入管２０８の管内は反応管２０１に連通するよう構成される。処理ガス等は、ガス供給孔から処理空間２０３に供給される。
ガス導入管２０８はたとえば二本設けられる。この場合、一本は原料ガスを供給する第一ガス導入管２０８ａであり、他方の管は原料ガスと反応する反応ガスを供給する第二ガス導入管２０８ｂである。なお、ここでは二本の供給管について説明したが、それに限るものではなく、プロセスの種類によっては３本以上であってもよい。
ガス導入管２０８は上流側で処理ガス搬送管２０９に接続される。処理ガス搬送管２０９はガス源等からガス導入管２０８までガスを搬送するものである。第一ガス導入管２０８ａには第一処理ガス搬送管２０９ａが接続され、第二ガス導入管２０８ｂには第二処理ガス搬送管２０９ｂが接続される。ガス導入管２０８と処理ガス搬送管２０９の接続については後述する。
処理ガス搬送管２０９には不活性ガス搬送管２１３が接続される。不活性ガス搬送管２１３は、処理ガス搬送管２０９に不活性ガスを供給する。不活性ガスは、例えば窒素（Ｎ２）ガスであり処理ガスのキャリアガスとして、もしくは反応管２０１、ガス導入管２０８、処理ガス搬送管２０９のパージガスとして作用する。
第一処理ガス搬送管２０９ａには第一不活性ガス搬送管２１３ａが接続され、第二処理ガス搬送管２０９ｂには第二不活性ガス搬送管２１３ｂが接続される。
第一処理ガス搬送管２０９には、処理ガスの供給量を制御するマスフローコントローラ２３１、バルブ２３２が設けられる。第一処理ガス搬送管２０９ａにはマスフローコントローラ２３１ａ、バルブ２３２ａが設けられる。処理ガス搬送管２０９ｂにはマスフローコントローラ２３１ｂ、バルブ２３２ｂが設けられる。処理ガス搬送管２０９、処理ガス搬送管２０９ｂ、マスフローコントローラ２３１、バルブ２３２をまとめて処理ガス供給部と呼ぶ。
不活性ガス搬送管２１３には、不活性ガスの供給量を制御するマスフローコントローラ２３３、バルブ２３４が設けられる。第一不活性ガス導入管２１３ａには、マスフローコントローラ２３３ａ、バルブ２３４ａが設けられる。第二不活性ガス導入管２１３ｂには、マスフローコントローラ２３３ｂ、バルブ２３４ｂが設けられる。
不活性ガス搬送管２１３、マスフローコントローラ２３１、バルブ２３４をまとめて処理室系不活性ガス供給部と呼ぶ。
処理ガス供給部と、処理室系不活性ガス供給部とをまとめて処理室系ガス供給部と呼ぶ。
反応管２０１の外周には、反応管２０１と同心円状に加熱手段（加熱機構）としてのヒータ２１１が配されている。ヒータ２１１は、処理空間２０３内が全体にわたって均一または所定の温度分布となるように、処理空間２０３内の雰囲気を加熱するように構成されている。
次に、上述した各部の動作を制御するコントローラ３００について、図９を用いて説明する。コントローラ３００は、基板処理装置１００の全体の動作を制御するためのものである。例えば搬送室系不活性ガス供給部、搬送室系排気部、移載室系不活性ガス供給部、移載室系排気部、処理室系ガス供給部、処理室系排気部、等、コントローラ３００によって基板処理装置の各部品が制御される。
図９は基板処理装置が有するコントローラの構成例を模式的に示すブロック図である。
コントローラ３００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３０２、記憶装置３０３、Ｉ／Ｏポート３０４を備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ３０２、記憶装置３０３、Ｉ／Ｏポート３０４は、内部バス３０５を介して、ＣＰＵ３０１とデータ交換可能なように構成されている。コントローラ３００には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置３１３や、外部記憶装置３１４が接続可能に構成されている。入出力装置３１３からは、コントローラ３００に対して情報入力を行い得る。また、入出力装置３１３は、コントローラ３００の制御に従って情報の表示出力を行うようになっている。さらに、コントローラ３００には、受信部３１１を通じてネットワーク３１２が接続可能に構成されている。このことは、コントローラ３００がネットワーク３１２上に存在するホストコンピュータ等の上位装置３２０とも接続可能であることを意味する。
記憶装置３０３は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置３０３内には、基板処理装置１００の動作を制御する制御プログラムや、基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ、基板２００への処理に用いるプロセスレシピを設定するまでの過程で生じる演算データや処理データ等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、基板処理工程における各手順をコントローラ３００に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ３０２は、ＣＰＵ３０１によって読み出されたプログラム、演算データ、処理データ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
演算部としてのＣＰＵ３０１は、記憶装置３０３からの制御プログラムを読み出して実行するとともに、入出力装置３１３からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置３０３からプロセスレシピを読み出すように構成されている。また、受信部３１１から入力された設定値と、記憶装置３０３に記憶されたプロセスレシピや制御データとを比較・演算して、演算データを算出可能に構成されている。また、演算データから対応する処理データ（プロセスレシピ）の決定処理等を実行可能に構成されている。そして、ＣＰＵ３０１は、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、基板処理装置１００における各部に対する動作制御を行うように構成されている。
なお、コントローラ３００は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）３１４を用意し、かかる外部記憶装置３１４を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ３００を構成することができる。ただし、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置３１４を介して供給する場合に限らない。例えば、ネットワーク３１２（インターネットや専用回線）等の通信手段を用い、外部記憶装置３１４を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶装置３０３や外部記憶装置３１４は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置３０３単体のみを含む場合、外部記憶装置３１４単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。
次に、本実施形態の基板処理装置１００の動作について説明する。この動作は、主にコントローラ３００により制御される。
載置台１２２にポッド１１０が載置されている。ポッドオープナ１２１の基板搬入搬出口１２０は、キャップ着脱機構１２３によって閉じられている。
事前に蓋１６６を調整して孔１６５の開度を調整し、移載室１２４をクリーンエア雰囲気とした際、「移載室１２４の圧力＞閉じ込め空間１４４の圧力＞閉じ込め空間１５２の圧力＞ポッド搬送室１２６の圧力」となるよう設定する。
まず、ボート２１７に基板２００を搭載していない状態で、クリーンエアユニット１３１および排気部１３２を起動すると共に、クリーンエアユニット１３４からクリーンエアを供給する。次に、クリーンエアユニット１３４から移載室１２４内にクリーンエア１３３を供給して、移載室１２４をクリーンエア１３３の雰囲気とする。
このとき、排気部１２７を停止する。排気部１２７を停止することで、「移載室１２４の圧力＞閉じ込め空間１４４の圧力＞閉じ込め空間１５２の圧力＞ポッド搬送室１２６の圧力」の関係を容易に達成できる。
したがって、閉じ込め空間１４４に供給されたクリーンエアは、図６の矢印１３５のように、移載室１２４、補強構造１４１、集合管１５１、圧力調整部１６０を介してポッド搬送室１２６に移動される。すなわち、閉じ込め空間１４４、閉じ込め空間１５２の酸素成分をポッド搬送室１２６に搬送する。このようにして閉じ込め空間１４４、閉じ込め空間１５２の残留酸素を排出する。
ポッド搬送室１２６に排出された酸素成分は、ポッド搬送室１２６の排気部１３２から排出される。閉じ込め空間１４４、閉じ込め空間１５２から酸素成分を排気し、所定濃度に到達したら、排気部１２７を起動し、移載室１２４の圧力を調整する。
ここでは、引き続き孔１６５の開度が維持されているので、補強構造１４１、集合管１５１はクリーンエアに満たされ、所定圧力が維持された状態である。したがって、移載室１２４の圧力を短時間で容易に調整できる。
ところで、仮に酸素成分を除去する間排気部１２７を稼働させた場合、次の問題が発生する恐れがある。排気部１２７を稼働させた場合、移載室１２４が低圧となり、ポッド搬送室１２６中の酸素成分が移載室１２４に移動してしまう。それが移載室１２４内に拡散し、酸素成分を除去できなくなる恐れがある。そのため、排気部１２７を停止することが望ましい。
ただし、「移載室１２４の圧力＞閉じ込め空間１４４の圧力＞閉じ込め空間１５２の圧力＞ポッド搬送室１２６の圧力」という関係を満たせれば、排気部１２７を稼働してもよい。排気部１２７を稼働した場合、移載室中１２４中の酸素成分を早期に除去できるという効果がある。
また、最初に排気部１２７を稼働させ、移載室１２４からある程度酸素成分を除去したら、排気部１２７を停止させてもよい。具体的には、排気部１２７を稼働させる間、移載室１２４中の酸素成分を移載室排気部から除去し、所定時間経過後、排気部１２７を停止して、閉じ込め空間１４４、閉じ込め空間１５２から各空間の残留酸素をポッド搬送室１２６に排出する。このようにすると、早期に酸素成分を除去可能にすると共に、閉じ込め空間からも確実に酸素成分が除去可能である。
次に、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の基板出し入れ口が開放される。また、基板２００は、ポッド１１０から基板移載装置１２５ａによってピックアップされ、ボート２１７へ移載されて装填される。ボート２１７に基板２００を受け渡した基板移載装置１２５ａは、ポッド１１０に戻り、次の基板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における基板移載装置１２５ａによる基板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基板２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部が炉口キャップ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内の反応管２０１へ搬入されて行く。
ボートローディング後は、反応管２０１内で基板２００に後述する基板処理が実施される。処理後は、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が反応管２０１から搬出（アンローディング）され、その後は、上述の逆の手順で、基板２００およびポッド１１０は筐体１１１の外部へ払出される。
続いて、処理炉２０２内で行われる基板処理について説明する。なお、本実施形態に係る基板処理工程は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて基板２００の表面に膜を形成する方法であり、半導体装置の製造工程の一工程として実施される。
基板搬入工程Ｓ１０を説明する。まず、前述のように複数枚の基板２００を支持したボート２１７を、ボートエレベータ１１５によって持ち上げて処理空間２０３内に搬入（ボートローディング）する。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２０７を介してマニホールド２０５の下端をシールした状態となる。
続いて、減圧及び昇圧工程Ｓ２０を説明する。処理空間２０３内が所望の圧力（真空度）となるように、処理空間２０３内の雰囲気を排気部２１０から排気する。この際、処理空間２０３内の圧力を測定して、この測定された圧力に基づき、排気部２１０に排気部２１０は処理室排気部とも呼ぶ。設けられたＡＰＣバルブ２１０ｂの開度をフィードバック制御する。また、処理空間２０３内が所望の温度となるように、ヒータ２１１によって加熱する。この際、処理空間２０３内が所望の温度分布となるように、温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ２１１への通電具合をフィードバック制御する。そして、回転機構２０４によりボート２１７を回転させ、基板２００を回転させる。
続いて、成膜工程Ｓ３０を説明する。成膜工程では、基板２００上にガスを供給して、所望の膜を形成する。
本実施形態においては、第一ガス導入管２０８ａから供給される第一の処理ガスとしてヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６。ＨＣＤＳとも呼ぶ。）を用い、第二ガス導入管２０８ｂから供給される第二の処理ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）ガスを用いた例を説明する。
第一処理ガス搬送管２０９ａ、第一ガス導入管２０８ａを介して、処理空間２０３にＨＣＤＳガスを供給する。更には、第二処理ガス搬送管２０９ｂ、第二ガス導入管２０８ｂを介して、処理空間２０３にＮＨ３ガスを供給する。
処理空間２０３に供給されたＨＣＤＳガスとＮＨ３ガスは互いに反応し、基板２００上にシリコン窒化膜を形成する。
続いて、昇圧工程Ｓ４０を説明する。成膜工程Ｓ３０が終了したら、ＡＰＣバルブ２１０ｂの開度を小さくし、処理空間２０３内の圧力が大気圧になるまで処理空間２０３内にパージガスを供給する。パージガスは、例えばＮ２ガスであり、不活性ガス搬送管２１３ａ、２１３を介して処理空間に供給される。
続いて基板搬出工程Ｓ５０を説明する。ここでは、基板搬入工程Ｓ１０と逆の手順により、成膜済の基板２００を処理空間２０３内から搬出する。
（第二の実施形態）
続いて、第二の実施形態を説明する。第二の実施形態は、圧力調整構造の構造が第一の実施形態と相違する。その他の構成は第一の実施形態と同様である。以下に相違点を中心に説明する。
本実施形態の圧力調整部１６０について図１０を用いて説明する。
本実施形態の圧力調整部１６０は、集合管１５１と連通する下方バッファ空間１７１を有する。下方バッファ空間１７１上には、上方バッファ空間１７２が設けられる。下方バッファ空間１７１と上方バッファ空間１７２の間には、孔１７３が設けられ、孔１７３を介して連通される。さらに、上方バッファ空間１７２には孔１７４が設けられる。上方バッファ空間は、孔１７４を介してポッド搬送室１２６に連通される。
孔１７３には調圧装置１７５が設けられる。調圧装置１７５は、軸１７５ａと弁体１７５ｂとおもり１７５ｃを有する。軸１７５ａは摺動自在に支持され、孔１７３を弁体１７５ｂが開閉するよう構成される。弁体１７５ｂの重量は、おもり１７５ｃの数や重さを変更することで増減できる。
この調圧装置１７５は下方バッファ空間１７１内の圧力を、弁体１７５ｂに予め設定された重量に対応する圧力に自己制御（セルフアライメント）的に調整することができる。
調圧装置１７５によって孔１７３の開度を調整することができるので、「移載室１２４の圧力＞閉じ込め空間１４４の圧力＞閉じ込め空間１５２の圧力＞ポッド搬送室１２６の圧力」と設定でき、下流に向けて段階的に圧力が下がるよう調整できる。ここではポンプのように圧力を急激に低減する装置を直接接続せずに対応しているので、ゆるやかな圧力勾配を実現できる。そのため、第一の閉じ込め空間および第二の閉じ込め区間の圧力を所定値に維持できる。したがって、それらと連通する移載室１２４の圧力調整が容易となる。
１００・・・基板処理装置
１２４・・・移載室
１２６・・・ポッド搬送室
１３２・・・排気部
１３４・・・クリーンユニット
１４１・・・補強構造
１４４・・・閉じ込め空間
１５１・・・集合管
１５２・・・閉じ込め空間
１６０・・・圧力調整部
２００・・・基板
２０２・・・処理炉
２１７・・・ボート

Claims (7)

  1. ボートに搭載した基板を処理する処理室と、
    前記ボートに前記基板を移載する移載室と、
    前記移載室に隣接するポッド搬送室と、
    前記ポッド搬送室に設けられた搬送室系排気部と、
    前記移載室を構成する筐体の壁に沿って設けられ、前記壁との間に第一の閉じ込め空間が形成される補強構造と、
    前記筐体内の空間と前記第一の閉じ込め空間とが連通するよう前記補強構造に設けられた連通孔と、
    前記筐体内にて複数の補強構造が接続され、複数の前記第一の閉じ込め空間と連通する第二の閉じ込め空間を有する集合管と、
    前記移載室を構成する筐体内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
    前記ポッド搬送室にて前記集合管に接続され、前記移載室の圧力＞前記第一の閉じ込め空間の圧力＞前記第二の閉じ込め空間の圧力＞前記ポッド搬送室の圧力となるよう調整する圧力調整部と、
    を有する基板処理装置。
  2. 前記補強構造はフランジを有し、前記補強構造は前記フランジと前記壁とを溶接にて接合することで前記壁に固定される請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記連通孔は、前記補強構造のうち、不活性ガスの流れに対して、上流側に設けられる請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記移載室には移載室系排気部が設けられ、
    前記移載室に基板が無い状態で、前記不活性ガス供給部は前記筐体に不活性ガスを供給すると共に、前記移載室系排気部の稼働を停止する請求項１から３のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記移載室には移載室系排気部が設けられ、
    前記移載室に基板が無い状態で、前記不活性ガス供給部は前記筐体に不活性ガスを供給しつつ前記移載室系排気部を稼働させ前記移載室から雰囲気を排気し、所定時間経過後、
    前記不活性ガス供給部が不活性ガスを供給しつつ、前記移載室系排気部は稼働を停止する請求項１から３のうち、いずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. ボートに搭載した基板を処理する処理室と、
    前記ボートに前記基板を移載する移載室と、
    前記移載室に隣接するポッド搬送室と、
    前記ポッド搬送室に設けられた排気部と、
    前記移載室を構成する筐体の壁に沿って設けられ、前記壁との間に第一の閉じ込め空間が形成される補強構造と、
    前記筐体内の空間と前記第一の閉じ込め空間とが連通するよう前記補強構造に設けられた連通孔と、
    前記筐体内にて複数の補強構造が接続され、複数の前記第一の閉じ込め空間と連通する第二の閉じ込め空間を有する集合管と、
    前記移載室を構成する筐体内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
    前記ポッド搬送室にて前記集合管に接続された圧力調整部と、
    を有する基板処理装置に対して、
    前記移載室に前記基板が無い状態で、前記不活性ガス供給部から前記移載室に不活性ガスを供給し、前記移載室の圧力＞前記第一の閉じ込め空間の圧力＞前記第二の閉じ込め空間の圧力＞前記ポッド搬送室の圧力に調整する工程と、
    前記調整後、前記移載室に配されたボートに基板を移載する工程と、
    前記基板を移載後、前記ボートを前記処理室に搬送して前記基板を処理する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  7. ボートに搭載した基板を処理する処理室と、
    前記ボートに前記基板を移載する移載室と、
    前記移載室に隣接するポッド搬送室と、
    前記ポッド搬送室に設けられた排気部と、
    前記移載室を構成する筐体の壁に沿って設けられ、前記壁との間に第一の閉じ込め空間が形成される補強構造と、
    前記筐体内の空間と前記第一の閉じ込め空間とが連通するよう前記補強構造に設けられた連通孔と、
    前記筐体内にて複数の補強構造が接続され、複数の前記第一の閉じ込め空間と連通する第二の閉じ込め空間を有する集合管と、
    前記移載室を構成する筐体内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部と、
    前記ポッド搬送室にて前記集合管に接続された圧力調整部と、
    を有する基板処理装置に対して、
    前記移載室に前記基板が無い状態で、前記不活性ガス供給部から前記移載室に不活性ガスを供給し、前記移載室の圧力＞前記第一の閉じ込め空間の圧力＞前記第二の閉じ込め空間の圧力＞前記ポッド搬送室の圧力に調整する手順と、
    前記調整後、前記移載室に配されたボートに基板を移載する手順と、
    前記基板を移載後、前記ボートを前記処理室に搬送して前記基板を処理する手順と、
    をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
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