JPWO2005069359A1 - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

コストアップを抑制しつつ良好な耐圧強度を発揮する耐圧構造体を提供する。ウエハＷが配置される第一空間９３と、ヒータ８１、８２が設置された第二空間９４と、第一空間９３と第二空間９４とに仕切る仕切パネル９５を備え、仕切パネル９５は内部が中空の中空体９６と、少なくとも第二空間９４側の部分には固着しない状態で中空体９６の中空部内に収容された耐圧支持体９７とから構成され、中空体９６の中空部は第一空間９３の圧力よりも低圧に減圧されている。中空体９６の第一空間９３に接する上側壁９６ａにも上側壁９６ａを耐圧支持体９７の上面に押接する力Ｆｃが作用するので、中空体９６は耐圧支持体９７で補強され、仕切パネル９５は所期の耐圧強度を発揮する。

Description

本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、耐圧構造体の改良技術に係り、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に成膜やアニール、酸化膜成長および拡散等の各種の熱処理（ｔｈｅｒｍａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）を施すのに利用して有効なものに関する。

ＩＣの製造方法において成膜やアニール、酸化膜成長および拡散等の各種の熱処理を施す基板処理装置は、真空容器を備えているのが一般的である。
従来のこの種の真空容器としては、壁面部材に平板形状のハニカム構造体の両面を一対の平板で挟んだ構造のハニカムパネルを使用した真空容器、がある。例えば、特許文献１参照。
特開平１０−７４８２７号公報

しかしながら、ハニカム構造体の両面を一対の平板で挟んだ構造のハニカムパネルにおいては、ハニカム構造体の両面に一対の平板を溶接等によって固着することが困難であるために、実用化にはコストアップを招くという問題点がある。

本発明の目的は、コストアップを抑制しつつ良好な耐圧強度を発揮する耐圧構造体を備えた基板処理装置を提供することにある。

第一の手段に係る基板処理装置は、被処理基板が配置される第一の空間と、被処理基板を加熱するヒータが設置された第二の空間と、前記第一の空間と前記第二の空間とを仕切る仕切パネルとを備えており、前記仕切パネルは内部が中空の中空体と、少なくとも前記第二の空間側の部分には固着しない状態で、前記中空体の中空部内に収容された耐圧支持体とから構成されており、前記中空体の中空部内は前記第二の空間の圧力よりも低い圧力に減圧されていることを特徴とする。

第二の手段に係る基板処理装置は、被処理基板を収容し減圧される処理室を形成した耐圧筐体を備えている基板処理装置であって、前記耐圧筐体の壁は、内部が中空の中空体と、少なくとも前記処理室と反対側の部分には固着しない状態で、前記中空体の中空部内に収容された耐圧支持体とから構成されており、前記中空体の中空部内は減圧されていることを特徴とする。

第一の手段によれば、中空体と第二の空間との圧力差による力は中空体における第二の空間に接する側の壁面部材を耐圧支持体に押接させる方向に作用するために、少なくとも第二の空間に接する側の壁面部材は耐圧支持体に固着せずに済む。仕切パネルの製造に際して、中空体と耐圧支持体とを固着しないと、溶接等の加工はきわめて簡便になるために、製造コストを低減することができる。また、中空体の壁面部材を厚くせずに済むので、光の減衰および仕切パネル自体の熱蓄積を低減することができ、熱効率を向上させることができる。
仮に、耐圧支持体の中空体の第一の空間側の部分が固着されていない場合であって、中空体の中空部の圧力が第一の空間よりも高い場合であっても、第一の空間と中空体との間の圧力差は第一の空間と第二の空間との間の圧力差程には大きくならないので、中空体の壁面部材の厚さはそれ程大きく設定しなくても済む。したがって、光の減衰および仕切パネル自体の熱蓄積を低減することができるので、熱効率を向上させることができ、しかも、仕切パネルの強度を確保することができる。

第二の手段によれば、処理室内外の圧力差による力は中空体における処理室側の壁面部材を耐圧支持体に押接させる方向に作用するために、少なくとも処理室と反対側の壁面部材は耐圧支持体に固着せずに済む。耐圧筐体の製造に際して、中空体と耐圧支持体とを固着しないと、溶接等の加工はきわめて簡便になるために、製造コストを低減することができる。また、中空体の壁面部材を厚くせずに済むので、光の減衰および仕切パネル自体の熱蓄積を低減することができ、熱効率を向上させることができる。
仮に、耐圧支持体の中空体の処理室側の部分が固着されていない場合であって、中空体の中空部の圧力が処理室よりも高い場合であっても、処理室と中空体の中空部との間の圧力差は中空体の中空部と処理室の外部空間との間の圧力差程には大きくならないので、中空体の壁面部材の厚さはそれ程大きく設定しなくても済む。したがって、光の減衰および仕切パネル自体の熱蓄積を低減することができるので、熱効率を向上させることができ、しかも、耐圧筐体の強度を確保することができる。

本発明の一実施の形態であるマルチチャンバ型処理装置を示す一部切断平面図である。 ＲＴＰ装置を示す側面断面図である。 ＲＴＰ装置の仕切パネルを示す斜視図である。 中空体を示す一部切断斜視図である。 耐圧支持体を示す斜視図である。 仕切パネルの作用を示す各正面断面図であり、（ａ）は内部が減圧されていない場合を示しており、（ｂ）は内部が減圧されている場合を示している。 二枚葉式熱処理装置を示す側面断面図である。 中空体を示しており、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。 耐圧支持体を示す斜視図である。 プロセスチューブの作用を示す各正面断面図であり、（ａ）は内部が減圧されていない場合を示しており、（ｂ）は内部が減圧されている場合を示している。

符号の説明

Ｗ…ウエハ（基板）、Ｐ…ポッド（基板キャリア）、１０…負圧移載室（基板移載室）、１１…負圧移載室筐体、１２…負圧移載装置（ウエハ移載装置）、１３…エレベータ、２０…搬入室（搬入用予備室）、２１…搬入室筐体、２２、２３…搬入口、２４…ゲートバルブ、２５…搬入室用仮置き台、２６、２７…搬入口、２８…ゲートバルブ、３０…搬出室（搬出用予備室）、３１…搬出室筐体、３２、３３…搬出口、３４…ゲートバルブ、３５…搬出室用仮置き台、３６、３７…搬出口、３８…ゲートバルブ、４０…正圧移載室（ウエハ移載室）、４１…正圧移載室筐体、４２…正圧移載装置（ウエハ移載装置）、４５…ノッチ合わせ装置、４７、４８、４９…ウエハ搬入搬出口、５０…ポッドオープナ、５１…載置台、５２…キャップ着脱機構、６１…第一処理ユニット（第一処理部）、６２…第二処理ユニット（第二処理部）、６３…第一クーリングユニット（第三処理部）、６４…第二クーリングユニット（第四処理部）、６５、６７…ウエハ搬入搬出口、６７Ａ…ゲートバルブ、７０…ＲＴＰ装置（基板処理装置）、７１…処理室、７２…筐体、７２ａ…カップ、７２ｂ…トッププレート、７２ｃ…ボトムプレート、７２ｄ…押さえリング、７３…空冷ガス供給口、７４…空冷ガス排気口、７６…排気口、７７…ウエハ搬入搬出口、７８…ゲートバルブ、７９…支持筒、８０…反射プレート、８１…第一加熱ランプ群、８２…第二加熱ランプ群、８３…第一支柱、８４…第二支柱、８５…電力供給電線、８６…原料ガス供給管、８７…不活性ガス供給管、８８…放射温度計（温度測定装置）のプローブ、８９…放射率測定装置、９０…レファレンスプローブ、９１…レファレンスプローブ用モータ、９２…レファレンスランプ、９３…処理空間（第一の空間）、９４…ヒータアッセンブリ設置空間（第二の空間）、９５…仕切パネル、９６…中空体、９６ａ…上側壁、９６ｂ…下側壁、９７…耐圧支持体、９８…板状部材、９９…連結孔、１００…支持ピン、１１０…二枚葉式熱処理装置、１１１…処理室、１１２…プロセスチューブ、１１３…中空体、１１３ａ…内側壁、１１３ｂ…外側壁、１１４…耐圧支持体、１１５…板状部材、１１６…連通孔、１１７…大気、１２０…保持台、１２１、１２２…ガス導入フランジ、１２３…ウエハ搬入搬出山１２４…ゲートバルブ、１２５…開口、１２６…ドア、１２７、１２８…ガス供給管、１２９、１３０…排気管、１３１…上ヒータ、１３２…下ヒータ、１３３…断熱槽。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、図１に示されているように、マルチチャンバ型処理装置（以下、処理装置という。）として構成されており、この処理装置はＩＣの製造方法にあってウエハに酸化シリコンや窒化シリコン等の絶縁膜を成膜したり、金属とシリコンの合金膜を形成したり、膜中に打ち込まれた不純物原子を活性化させるためのアニール処理を行う工程に使用されるようになっている。
なお、本実施の形態においてはウエハ搬送用のキャリアとしては、ＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ ｏｐｅｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ。以下、ポッドという。）が使用されている。
また、以下の説明において、前後左右は図１を基準とする。すなわち、図１が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後は紙面の上、左右は紙面の左右とする。
図１に示されているように、処理装置は大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一のウエハ移載室（以下、負圧移載室という。）１０を備えており、負圧移載室１０の筐体（以下、負圧移載室筐体という。）１１は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
負圧移載室１０の中央部には負圧下でウエハＷを移載するウエハ移載装置（以下、負圧移載装置という。）１２が設置されており、負圧移載装置１２はスカラ形ロボット（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｒｏｂｏｔ ａｒｍ ＳＣＡＲＡ）によって構成されており、負圧移載室筐体１１の底壁に設置されたエレベータ１３によって気密シールを維持しつつ昇降するように構成されている。

負圧移載室筐体１１の六枚の側壁のうち正面側に位置する二枚の側壁には、搬入用予備室（以下、搬入室という。）２０と搬出用予備室（以下、搬出室という。）３０とがそれぞれ隣接して連結されている。搬入室２０の筐体（以下、搬入室筐体という。）２１と搬出室３０の筐体（以下、搬出室筐体という。）３１とは、それぞれ平面視が大略四角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されているとともに、負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。
互いに隣接した搬入室筐体２１の側壁および負圧移載室筐体１１の側壁には、搬入口２２、２３がそれぞれ開設されており、負圧移載室１０側の搬入口２３には搬入口２２、２３を開閉するゲートバルブ２４が設置されている。また、互いに隣接した搬出室筐体３１の側壁および負圧移載室筐体１１の側壁には、搬出口３２、３３がそれぞれ開設されており、負圧移載室１０側の搬出口３３には搬出口３２、３３を開閉するゲートバルブ３４が設置されている。搬入室２０には搬入室用仮置き台２５が設置され、搬出室３０には搬出室用仮置き台３５が設置されている。

搬入室２０および搬出室３０の前側には、大気圧以上の圧力（正圧）を維持可能な構造に構成された第二のウエハ移載室（以下、正圧移載室という。）４０が隣接して連結されており、正圧移載室４０の筐体（以下、正圧移載室筐体という。）４１は、平面視が横長の長方形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
正圧移載室４０には正圧下でウエハＷを移載する第二のウエハ移載装置（以下、正圧移載装置という。）４２が設置されており、正圧移載装置４２はスカラ形ロボットによってウエハを搬送し得るように構成されている。正圧移載装置４２は正圧移載室４０に設置されたエレベータによって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータによって左右方向に往復移動されるように構成されている。

互いに隣接した搬入室筐体２１の側壁および正圧移載室筐体４１の側壁には搬入口２６、２７がそれぞれ開設されており、正圧移載室４０側の搬入口２７には搬入口２６、２７を開閉するゲートバルブ２８が設置されている。互いに隣接した搬出室筐体３１の側壁および正圧移載室筐体４１の側壁には搬出口３６、３７がそれぞれ開設されており、正圧移載室４０側の搬出口３７には搬出口３６、３７を開閉するゲートバルブ３８が設置されている。正圧移載室４０の左側にはノッチ合わせ装置４５が設置されている。

図１に示されているように、正圧移載室筐体４１の正面壁には三つのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９が、左右方向に並べられて開設されており、これらのウエハ搬入搬出口４７、４８、４９はウエハＷを正圧移載室４０に対して搬入搬出し得るように設定されている。ウエハ搬入搬出口４７、４８、４９にはポッドオープナ５０がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ５０はポッドＰを載置する載置台５１と、載置台５１に載置されたポッドＰのキャップを着脱するキャップ着脱機構５２とを備えており、載置台５１に載置されたポッドＰのキャップをキャップ着脱機構５２によって着脱することにより、ポッドＰのウエハ出し入れ口を開閉するようになっている。ポッドオープナ５０の載置台５１に対してはポッドＰが、図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって供給および排出されるようになっている。したがって、載置台５１によってキャリアステージとしてのポッドステージが構成されていることになる。

図１に示されているように、負圧移載室筐体１１の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の側壁には、第一処理部としての第一処理ユニット６１と、第二処理部としての第二処理ユニット６２とがそれぞれ隣接して連結されている。第一処理ユニット６１および第二処理ユニット６２はいずれも枚葉式減圧ＲＴＰ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）装置（以下、ＲＴＰ装置という。）によってそれぞれ構成されている。
また、負圧移載室筐体１１における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第三処理部としての第一クーリングユニット６３と、第四処理部としての第二クーリングユニット６４とがそれぞれ連結されており、第一クーリングユニット６３および第二クーリングユニット６４はいずれも処理済みのウエハＷを冷却するように構成されている。

図２に示されているように、ＲＴＰ装置７０はウエハＷを処理する処理室７１を形成した筐体７２を備えており、筐体７２は上下面が開口した筒形状に形成されたカップ７２ａと、カップ７２ａの上面の開口部を閉塞する平盤形状のトッププレート７２ｂと、カップ７２ａの下面の開口部を閉塞する平盤形状のボトムプレート７２ｃとが組み合わされて、箱形状に構築されている。筐体７２は様々な金属によって形成することができる。図示しないが、筐体７２は周知の循環式冷水フローシステムによって室温程度まで水冷されるように構成されている。
カップ７２ａの側壁の中間部には空冷ガス供給口７３が開設されており、空冷ガス供給口７３の反対側には空冷ガス排気口７４が開設されている。筐体７２のカップ７２ａの側壁の上部には排気口７６が開設されており、排気口７６には処理室７１を大気圧未満（以下、負圧という。）に排気し得る排気装置が接続されている。
筐体７２のカップ７２ａの側壁の排気口７６と反対側の位置には、ウエハＷを処理室７１に搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口７７が開設されており、ウエハ搬入搬出口７７はゲートバルブ７８によって開閉されるようになっている。

ボトムプレート７２ｃの上面には支持筒７９が突設されており、支持筒７９の上端面の上には反射プレート８０が水平に架設されている。反射プレート８０の上方には複数本の加熱ランプによって構成された第一加熱ランプ群８１および第二加熱ランプ群８２が、下から順に配置されてそれぞれ水平に架設されている。第一加熱ランプ群８１および第二加熱ランプ群８２は、第一支柱８３および第二支柱８４によってそれぞれ水平に支持されている。第一加熱ランプ群８１および第二加熱ランプ群８２は加熱源としての加熱ランプ（タングステン−ハロゲン直線ランプ）が複数本、互いに平行に配列されて水平にそれぞれ架設されて構成されている。
第一加熱ランプ群８１および第二加熱ランプ群８２には四つのゾーンが、両端から中央にかけてそれぞれ設定されている。第一加熱ランプ群８１および第二加熱ランプ群８２は第一ゾーン〜第四ゾーン毎に制御器に並列に接続されており、制御器は後記する放射温度計が接続されたコントローラ（図示せず）によってフィードバック制御されるように構成されている。第一加熱ランプ群８１および第二加熱ランプ群８２の電力供給電線８５は、第一支柱８３および第二支柱８４を挿通して外部に引き出されている。
なお、第一加熱ランプ群８１および第二加熱ランプ群８２やコントローラ等から成るヒータアッセンブリは、放射ピークが０．９５μｍの波長の放射熱線（光）を照射し、多くの熱を中央部ゾーンよりも周辺部のゾーンに加える加熱プロファイルを呈するように設定されている。また、第一加熱ランプ群８１および第二加熱ランプ群８２の電極部の冷却特性は大気圧雰囲気の方が有利なため、加熱ランプ群８１、８２の寿命を考慮して、ヒータアッセンブリ設置空間９４は大気圧に設定されている。

図２に示されているように、トッププレート７２ｂには原料ガス供給管８６および不活性ガス供給管８７が処理室７１に連通するようにそれぞれ接続されている。
また、トッププレート７２ｂには温度測定装置としての放射温度計のプローブ８８がウエハＷの上面と対向するように挿入されており、放射温度計はプローブ８８が検出した光に基づく計測温度をコントローラに逐次送信するように構成されている。
トッププレート７２ｂの他の場所には、ウエハＷの放射率を非接触にて測定する放射率測定装置８９が設置されている。放射率測定装置８９はレファレンスプローブ９０を備えており、レファレンスプローブ９０はレファレンスプローブ用モータ９１によって垂直面内で回転されるように構成されている。レファレンスプローブ９０の上側には参照光を照射するレファレンスランプ９２が、レファレンスプローブ９０の先端に対向するように設置されている。レファレンスプローブ９０は光子密度測定器に光学的に接続されており、光子密度測定器はウエハＷからの光子密度と、レファレンスランプ９２からの参照光の光子密度とを比較することにより、計測温度を校正するようになっている。

処理室７１には処理室７１を第一の空間である処理空間９３と第二の空間であるヒータアッセンブリ設置空間９４とに仕切る仕切パネル９５が、その周辺部がカップ７２ａに押さえリング７２ｄによって固定された状態で水平に架設されている。
仕切パネル９５の外観形状は図３に示されているように正方形の平盤形状に形成されている。仕切パネル９５は図５に示された耐圧支持体９７が図４に示された中空体９６の中空部内に収容されて構成されている。仕切パネル９５の中空体９６の中空部内は処理空間９３の圧力よりも低い圧力に予め減圧されている。中空体９６および耐圧支持体９７は石英（ＳｉＯ_２）が使用されて透明に形成されており、中空体９６と耐圧支持体９７とは固着されていない。中空体９６の主面壁の厚さｔは、１０ｍｍ以上に設定されている。
仕切パネル９５の内部は中空体９６の排気口（図示せず）から真空引きした後に排気口を封緘することにより、減圧しておくことができる。真空引きした後に封緘して減圧状態を維持することにより、仕切パネル９５の内部をポンプ（図示せず）によって常時真空引きしなくても済む。
図５に示されているように、耐圧支持体９７は複数本の板状部材９８が井桁形状に組まれて連結されており、各板状部材９８の適当な箇所には連通孔９９が開設されている。耐圧支持体９７が中空体９６の中空部内に収容されることにより、仕切パネル９５の内部が板状部材９８によって複数の小区画に仕切られていても、各区画は連結孔９９によって互いに連通された状態になっているために、仕切パネル９５の内部は全体にわたって減圧することができる。
仕切パネル９５の上面の中央部には複数本の支持ピン１００（図２参照）が突設されており、これらの支持ピン１００はウエハＷを仕切パネル９５の上面から浮かせた状態で水平に支持するように設定されている。

前記構成に係る処理装置を使用した本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。

これから成膜すべきウエハＷは二十五枚がポッドＰに収納された状態で、成膜工程を実施する処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。
図１に示されているように、搬送されて来たポッドＰはポッドオープナ５０の載置台５１の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッドＰのキャップがキャップ着脱機構５２によって取り外され、ポッドＰのウエハ出し入れ口が開放される。
ポッドＰがポッドオープナ５０により開放されると、正圧移載室４０に設置された正圧移載装置４２はウエハ搬入搬出口４７を通してポッドＰからウエハＷをピックアップし、搬入室２０に搬入口２６、２７を通して搬入（ウエハローディング）し、ウエハＷを搬入室用仮置き台２５に移載して行く。この移載作業中において、負圧移載室１０側の搬入口２２、２３はゲートバルブ２４によって閉じられており、負圧移載室１０の負圧は維持されている。
ウエハＷの搬入室用仮置き台２５への移載が完了すると、正圧移載室４０側の搬入口２６、２７がゲートバルブ２８によって閉じられ、搬入室２０が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。

搬入室２０が予め設定された圧力値に減圧されると、負圧移載室１０側の搬入口２２、２３がゲートバルブ２４によって開かれるとともに、第一処理ユニット６１のウエハ搬入搬出口６５およびウエハ搬入搬出口７７（図２参照）がゲートバルブ７８（図２参照）によって開かれる。
続いて、負圧移載室１０の負圧移載装置１２は搬入口２２、２３を通して搬入室用仮置き台２５からウエハＷをピックアップして負圧移載室１０に搬入する。
負圧移載装置１２はウエハＷを第一処理ユニット６１のウエハ搬入搬出口６５に搬送し、ウエハ搬入搬出口６５、７７から第一処理ユニット６１であるＲＴＰ装置７０の処理室７１へ搬入（ウエハローディング）するとともに、処理室７１に架設された仕切パネル９５の支持ピン１００の上に移載する。

ここで、前記構成に係るＲＴＰ装置７０の作用を詳細に説明する。

ウエハ搬入搬出口７７がゲートバルブ７８により開放されると、負圧移載装置１２によって搬送されて来たウエハＷが複数本の支持ピン１００の上端間に受け渡される。支持ピン１００にウエハＷを受け渡した負圧移載装置１２が後退すると、ウエハ搬入搬出口７７がゲートバルブ７８により閉じられる。処理室７１が閉じられると、処理室７１の処理空間９３が所定の圧力に排気口７６によって排気される。
その後、処理空間９３には原料ガスが原料ガス供給管８６によって供給されるとともに、窒素ガス等の不活性ガスが不活性ガス供給管８７によって供給される。原料ガス供給管８６から供給された処理ガスは処理空間９３においてウエハＷと反応する。残余のガスは排気口７６によって排出される。

他方、支持ピン１００に保持されたウエハＷは第一加熱ランプ群８１および第二加熱ランプ群８２によって加熱される。この際、ヒータアッセンブリ設置空間９４には窒素ガス等の空冷ガスが空冷ガス供給口７３および空冷ガス排気口７４によって流通される。この空冷ガスの流通により、第一加熱ランプ群８１および第二加熱ランプ群８２の電極部が冷却されるため、第一加熱ランプ群８１および第二加熱ランプ群８２の寿命を延長させることができる。
加熱中におけるウエハＷの温度は放射温度計のプローブ８８によって逐次計測され、コントローラへ逐次送信されている。コントローラは放射温度計からの計測結果に基づいてフィードバック制御を実行する。この際、放射率測定装置８９からのデータに基づいて測定温度の校正が実施される。
ウエハＷは第一加熱ランプ群８１および第二加熱ランプ群８２によって全体にわたって均一に加熱される。ここで、処理ガスのウエハＷとの反応による成膜レート（成膜速度）はウエハＷの面内温度分布に依存するため、ウエハＷの面内温度分布が全面にわたって均一であれば、ウエハＷに形成される成膜の面内膜厚分布はウエハＷの全面にわたって均一になる。

予め設定された所定の処理時間が経過すると、処理空間９３は排気口７６によって所定の負圧に排気される。続いて、ウエハ搬入搬出口７７がゲートバルブ７８により開放され、支持ピン１００に支持された処理済みのウエハＷは負圧移載装置１２によってピックアップされ、ウエハ搬入搬出口７７から処理室７１の外部へ搬出される。

前述した処理に際して、仕切パネル９５は処理室７１を上部の処理空間９３と下部のヒータアッセンブリ設置空間９４とに仕切っているために、処理空間９３が減圧されて、空冷ガスがヒータアッセンブリ設置空間９４に流通されると、仕切パネル９５には圧力差による力が作用する。

ところで、中空体９６と耐圧支持体９７とが固着されていない仕切パネル９５において、中空体９６が減圧されていない場合には、仕切パネル９５の破損が次のような理由で発生する。
すなわち、図６（ａ）に示されているように、中空体９６のヒータアッセンブリ設置空間９４に接する下側壁９６ｂには、下側壁９６ｂを耐圧支持体９７の下面に押接する力Ｆｂが作用するので、支障はない。これに対して、中空体９６の処理空間９３に接する上側壁９６ａには、上側壁９６ａを耐圧支持体９７の上面から押し離す力Ｆａが作用するために、上側壁９６ａの破損が発生する。

本実施の形態に係る仕切パネル９５においては、中空体９６と耐圧支持体９７とが固着されていないが、中空体９６の内圧が処理空間９３の圧力よりも低く減圧されているために、中空体９６の破損は発生しない。
すなわち、図６（ｂ）に示されているように、中空体９６のヒータアッセンブリ設置空間９４に接する下側壁９６ｂには、下側壁９６ｂを耐圧支持体９７の下面に押接する力Ｆｂが作用するので、支障はない。他方、中空体９６の内圧が処理空間９３の圧力よりも低く減圧されていることによって、中空体９６の処理空間９３に接する上側壁９６ａにも、上側壁９６ａを耐圧支持体９７の上面に押接する力Ｆｃが作用するので、同様に支障はない。
したがって、中空体９６は耐圧支持体９７によって適正に補強されるために、仕切パネル９５は所期の耐圧強度を発揮する。しかも、仕切パネル９５は中空体９６と耐圧支持体９７とを固着せずに構築することができるので、作業がきわめて困難である溶接等の加工を省略することができ、仕切パネル９５の製造コストを低減することができる。

以上のようにしてＲＴＰ装置７０すなわち第一処理ユニット６１において成膜ステップが終了すると、図１に示されているように、成膜済みのウエハＷは第一処理ユニット６１から負圧移載装置１２によってピックアップされて、負圧に維持された負圧移載室１０に第一処理ユニット６１のウエハ搬入搬出口６５から搬出（ウエハアンローディング）される。
処理済みのウエハＷが第一処理ユニット６１から負圧移載室１０に負圧移載装置１２によって搬出されると、第一クーリングユニット６３のウエハ搬入搬出口６７がゲートバルブ６７Ａによって開かれる。
続いて、負圧移載装置１２は第一処理ユニット６１から搬出したウエハＷを、第一クーリングユニット６３の処理室（冷却室）へウエハ搬入搬出口６７を通して搬入するとともに、冷却室の基板載置台に移載する。
ウエハＷの第一処理ユニット６１から第一クーリングユニット６３への移替え作業が完了すると、第一クーリングユニット６３の処理室のウエハ搬入搬出口６７がゲートバルブ６７Ａによって閉じられる。ウエハ搬入搬出口６７が閉じられると、第一クーリングユニット６３に搬入された成膜済みのウエハは冷却される。

第一クーリングユニット６３において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウエハＷは負圧移載装置１２によって第一クーリングユニット６３からピックアップされ、負圧に維持された負圧移載室１０に搬出される。
冷却済みのウエハＷが第一クーリングユニット６３から負圧移載室１０に搬出されると、搬出口３３がゲートバルブ３４によって開かれる。
続いて、負圧移載装置１２は第一クーリングユニット６３から搬出したウエハＷを負圧移載室１０の搬出口３３へ搬送し、搬出室３０に搬出口３３を通して搬出するとともに、搬出室用仮置き台３５に移載する。
冷却済みのウエハＷの第一クーリングユニット６３から搬出室３０への移替え作業が完了すると、搬出室３０の搬出口３２、３３がゲートバルブ３４によって閉じられる。

搬出室３０の搬出口３２、３３がゲートバルブ３４によって閉じられると、搬出室３０の正圧移載室４０側の搬出口３６、３７がゲートバルブ３８によって開けられて、搬出室３０のロードロックが解除される。搬出室３０のロードロックが解除されると、正圧移載室４０の搬出室３０に対応したウエハ搬入搬出口４８がポッドオープナ５０によって開かれるとともに、載置台５１に載置された空のポッドＰのキャップがポッドオープナ５０によって開かれる。
続いて、正圧移載室４０の正圧移載装置４２は搬出口３７を通して搬出室用仮置き台３５からウエハＷをピックアップして正圧移載室４０に搬出し、正圧移載室４０のウエハ搬入搬出口４８を通してポッドＰに収納（チャージング）して行く。
処理済みの二十五枚のウエハＷのポッドＰへの収納が完了すると、ポッドＰのキャップがポッドオープナ５０のキャップ着脱機構５２によってウエハ出し入れ口に装着され、ポッドＰが閉じられる。閉じられたポッドＰは載置台５１の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。

以上の作動が繰り返されることにより、ウエハが一枚ずつ順次に処理されて行く。
以上の作動は第一処理ユニット６１および第一クーリングユニット６３が使用される場合を例にして説明したが、第二処理ユニット６２および第二クーリングユニット６４が使用される場合についても同様の作動が実施される。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

１）仕切パネルの中空体の内圧を処理空間の圧力よりも低く減圧しておくことにより、中空体の処理空間に接する側壁には当該側壁を耐圧支持体に押接させる力が作用する状態になるので、中空体を耐圧支持体によって適正に補強させることができ、仕切パネルをして所期の耐圧強度を発揮させることができる。しかも、中空体の壁面部材の厚さを大きく設定しなくても済むので、光（熱線）の減衰および仕切パネル自体の熱蓄積を低減することができ、その結果、加熱ランプの熱効率を向上させることができる。

２）中空体と耐圧支持体とを固着しないで仕切パネルを構築することにより、作業が困難である溶接等の加工を省略することができるので、仕切パネルの製造コストを低減することができ、ＲＴＰ装置ひいては処理装置の製造コストを低減することができる。
なお、仕切パネルの中空部の圧力と処理空間の圧力との差が大きいことによる破損等の問題がある場合には、耐圧支持体の処理空間側の部分だけを中空体に固着してもよい。この場合でも、耐圧支持体の両側を中空体に固着させる場合に比べて仕切パネルの製造は遥かに容易になる。
また、ウエハに対する処理条件によっては、処理空間内の圧力が中空部の圧力よりも低くなる場合がある。この場合には、処理空間の圧力と中空部の圧力との圧力差が大きくなるために、中空体の上側壁９６ａが破損する等の危惧がある。したがって、この場合には、耐圧支持体の処理空間側の部分だけを中空体に固着すると、破損等を防止することができる。

３）仕切パネルの内部を真空引きした後に封緘して予め減圧しておくことにより、仕切パネルの内部を常時真空引きしなくて済むために、ＲＴＰ装置や処理装置ひいてはＩＣの製造方法のランニングコストを低減することができるばかりでなく、それらの制御システムを簡略化することができる。

図７は本発明の第二の実施の形態である処理装置に使用された二枚葉式熱処理装置を示す側面断面図である。図８はそのプロセスチューブの中空体を示しており、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。図９はその耐圧支持体を示す斜視図である。

本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、図１に示された処理装置における第一処理ユニット６１と第二処理ユニット６２がいずれも図７に示された二枚葉式熱処理装置によってそれぞれ構成されている点、である。

図７に示されているように、二枚葉式熱処理装置１１０は処理室１１１を形成するプロセスチューブ１１２を備えており、プロセスチューブ１１２は両端部に鍔部を有する偏平な四角形筒体に形成されて水平に架設されている。
プロセスチューブ１１２は図８に示された中空体１１３と、図９に示された耐圧支持体１１４とを備えている。図８に示されているように、中空体１１３は両端部に鍔部を有する偏平な四角形筒形状に形成されているとともに、その筒部が内外二重の中空形状に形成されている。図９に示されているように、耐圧支持体１１４の外観は中空体１１３の筒部に形成された中空形状と略等しく形成されている。耐圧支持体１１４は中空体１１３の筒部の中空部内に収容されている。耐圧支持体１１４が収容された中空体１１３の中空部内は、処理室１１１の圧力よりも低い圧力に減圧されている。中空体１１３および耐圧支持体１１４は石英（ＳｉＯ_２）が使用されて透明に形成されており、中空体１１３と耐圧支持体１１４とは固着されていない。
プロセスチューブ１１２の内部は中空体１１３の排気口（図示せず）から真空引きした後に排気口を封緘することにより、予め減圧しておくことができる。真空引きした後に封緘して減圧状態を維持することにより、プロセスチューブ１１２の内部をポンプ（図示せず）によって常時真空引きしなくても済む。
図９に示されているように、耐圧支持体１１４は複数本の板状部材１１５が井桁形状に組まれて連結されており、各板状部材１１５の適当な箇所には連通孔１１６が開設されている。中空体１１３の中空部内に耐圧支持体１１４が収容されることにより、プロセスチューブ１１２の内部が板状部材１１５によって複数の小区画に仕切られていても、各区画は連結孔１１６によって互いに連通された状態になっているために、中空体１１３の内部は全体にわたって減圧することができる。

プロセスチューブ１１２の処理室１１１には二枚のウエハＷを保持する保持台１２０が設置されており、プロセスチューブ１１２の両端にはマニホールドとしてのガス導入フランジ１２１、１２２がそれぞれ当接されている。一方のガス導入フランジ（以下、前側フランジという。）１２１にはウエハ搬入搬出口１２３が処理室１１１と図１に示された負圧移載室１０とを連絡するように開設されており、ウエハ搬入搬出口１２３はゲートバルブ１２４によって開閉されるようになっている。他方のガス導入フランジ（以下、後側フランジという。）１２２の開口１２５はドア１２６によって閉塞されている。
前側フランジ１２１および後側フランジ１２２には、ガス供給管１２７、１２８と、排気管１２９、１３０とがそれぞれ接続されている。図示しないが、ガス供給管１２７、１２８には処理室１１１に供給するガスの流量を制御する流量制御装置が介設されており、排気管１２９、１３０には処理室１１１の圧力を制御する圧力制御装置が介設されている。
プロセスチューブ１１２の上下には上ヒータ１３１および下ヒータ１３２がそれぞれ敷設されており、上ヒータ１３１および下ヒータ１３２は温度コントローラ（図示せず）の制御によって処理室１１１を均一または所定の温度勾配をもって加熱するように構成されている。上ヒータ１３１および下ヒータ１３２の外側は断熱槽１３３によって被覆されている。

次に、本発明の第二の実施の形態に係るＩＣの製造方法における成膜工程を、前記構成に係る二枚葉式熱処理装置の作用を主体にして説明する。

ウエハ搬入搬出口１２３がゲートバルブ１２４により開放されると、負圧移載装置１２によって搬送されて来た二枚のウエハＷが保持台１２０に受け渡される。保持台１２０にウエハＷを受け渡した負圧移載装置１２が後退すると、ウエハ搬入搬出口１２３がゲートバルブ１２４によって閉じられる。続いて、処理室１１１が所定の圧力に排気管１２９、１３０によって排気される。
その後、処理室１１１には処理ガスが供給管１２７、１２８によって供給される。供給管１２７、１２８から処理室１１１へ供給された処理ガスはウエハＷと反応し、残余のガスは排気管１２９、１３０によって排出される。

他方、保持台１２０に保持されたウエハＷは上ヒータ１３１および下ヒータ１３２によって加熱される。この際、ウエハＷは上ヒータ１３１および下ヒータ１３２によって全体にわたって均一に加熱される。ここで、処理ガスのウエハＷとの反応による成膜レート（成膜速度）はウエハＷの面内温度分布に依存するため、ウエハＷの面内温度分布が全面にわたって均一であれば、ウエハＷに形成される成膜の面内膜厚分布はウエハＷの全面にわたって均一になる。

予め設定された所定の処理時間が経過すると、処理室１１１は排気管１２９、１３０によって所定の負圧に排気される。
続いて、ウエハ搬入搬出口１２３がゲートバルブ１２４によって開放され、保持台１２０に支持された処理済みのウエハＷは、負圧移載装置１２によってピックアップされ、ウエハ搬入搬出口１２３から処理室１１１の外部へ搬出される。

前述した処理に際して、プロセスチューブ１１２は処理室１１１を内外に仕切っているために、処理室１１１が減圧されると、プロセスチューブ１１２には大気圧との圧力差による力が作用する。
ところで、中空体１１３と耐圧支持体１１４とが固着されていないプロセスチューブ１１２において、中空体１１３が減圧されていない場合には、プロセスチューブ１１２の破損が次のような理由で発生する。
すなわち、図１０（ａ）に示されているように、中空体１１３の大気１１７に接する外側壁１１３ｂには、外側壁１１３ｂを耐圧支持体１１４の下面に押接させる力Ｆｂが作用するために支障はない。これに対して、中空体１１３の処理室１１１に接する内側壁１１３ａには、内側壁１１３ａを耐圧支持体１１４から押し離す力Ｆａが作用するために、内側壁１１３ａの破損が発生する。

本実施の形態に係るプロセスチューブ１１２においては、中空体１１３と耐圧支持体１１４とが固着されていないが、中空体１１３の内圧が処理室１１１の圧力よりも低く減圧されているために、中空体１１３の破損は発生しない。
すなわち、図１０（ｂ）に示されているように、中空体１１３の大気１１７に接する外側壁１１３ｂには外側壁１１３ｂを耐圧支持体１１４に押接させる力Ｆｂが作用するので、支障はない。他方、中空体１１３の内圧が処理室１１１の圧力よりも低く減圧されていることにより、中空体１１３の処理室１１１に接する内側壁１１３ａにも、内側壁１１３ａを耐圧支持体１１４の外面に押接する力Ｆｃが作用するので、同様に支障はない。
したがって、中空体１１３は耐圧支持体１１４によって適正に補強されるために、プロセスチューブ１１２は所期の耐圧強度を発揮する。しかも、プロセスチューブ１１２は中空体１１３と耐圧支持体１１４とを固着せずに構築することができるので、作業がきわめて困難である溶接等の加工を省略することができ、プロセスチューブ１１２の製造コストを低減することができる。
また、プロセスチューブ１１２の壁面部材の厚さを大きく設定しなくても済むので、光（熱線）の減衰およびプロセスチューブ１１２自体の熱蓄積を低減することができ、その結果、上ヒータ１３１および下ヒータ１３２の熱効率を向上させることができる。

ところで、プロセスチューブの外面に補強リブを一体的に突設して耐圧強度を増強することが一般的に考えられる。しかし、ウエハの大径化とともに、プロセスチューブの口径が大きくなって大型化することにより、高温の熱処理における熱応力によってプロセスチューブの破損が発生するという問題点があることが本発明者によって明らかにされた。
そこで、プロセスチューブの壁の肉厚を大きく設定することにより、リブ無しで耐圧強度を確保することが考えられる。しかし、この場合には、肉厚が大きくなることにより、プロセスチューブの重量が例えば４０ｋｇを超えてしまうばかりでなく、ヒータの熱線を減衰させたり、ウエハの昇温降温レートを悪化させるという問題点がある。

これらに対して、本実施の形態に係るプロセスチューブ１１２においては、中空体１１３と耐圧支持体１１４とが固着されていないことにより、中空体１１３には過度の熱応力が作用しないために、高温の熱処理下においてもプロセスチューブ１１２が破損することはない。
また、中空体１１３が耐圧支持体１１４によって補強されることにより、中空体１１３の壁の肉厚は薄く設定することができるので、プロセスチューブ１１２の重量の増加を低減することができるとともに、ヒータの熱線の減衰や昇温降温レートの悪化を未然に回避することができる。
ウエハに対する処理条件によっては、プロセスチューブの処理室内の圧力がプロセスチューブの中空体の中空部の圧力よりも低くなる場合がある。この場合には、処理室の圧力と中空部内の圧力との圧力差が大きくなるために、中空体の内側壁１１３ａが破損する等の危惧がある。したがって、この場合には、耐圧支持体の処理室側の部分だけを中空体に固着すると、破損等を防止することができる。

なお、本発明は前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、種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、負圧移載室筐体の壁を中空体と耐圧支持体とから構成し、中空体の中空部を負圧移載室の圧力よりも低い圧力に減圧してもよい。

基板はウエハに限らず、ＬＣＤ装置（液晶表示装置）の製造工程におけるガラス基板やアレイ基板等の基板であってもよい。

前記実施の形態においては枚葉式減圧ＲＴＰ装置および二枚葉式熱処理装置に構成した場合について説明したが、本発明は、その他の熱処理装置やプラズマ処理装置、ドライエッチング装置等の基板処理装置全般に適用することができる。

Claims (11)

1. 被処理基板が配置される第一の空間と、被処理基板を加熱するヒータが設置された第二の空間と、前記第一の空間と前記第二の空間とを仕切る仕切パネルとを備えており、前記仕切パネルは内部が中空の中空体と、少なくとも前記第二の空間側の部分には固着しない状態で、前記中空体の中空部内に収容された耐圧支持体とから構成されており、前記中空体の中空部内は前記第二の空間の圧力よりも低い圧力に減圧されていることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記耐圧支持体は前記第一の空間側の部分においても前記中空体と固着されていないことを特徴とする基板処理装置。
3. 前記中空体の中空部内は前記第一の空間の圧力以下に減圧されていることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記耐圧支持体は前記第一の空間側の部分において前記中空体と固着されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
5. 前記第一の空間の圧力は前記中空体の中空部内の圧力よりも低い圧力に減圧されていることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記ヒータはランプによって構成され、前記第一の空間は原料ガスが流入されるように構成され、前記第二の空間は冷却ガスが流入され、かつ、大気圧に維持されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
7. 前記中空体および前記耐圧支持体は石英から形成されており、前記中空体の壁の厚さは１０ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
8. 前記耐圧支持体は複数の板状部材が集合されて形成されており、これらの板状部材には連通孔が開設されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
9. 被処理基板を収容し減圧される処理室を形成した耐圧筐体を備えている基板処理装置であって、前記耐圧筐体の壁は、内部が中空の中空体と、少なくとも前記処理室と反対側の部分には固着しない状態で前記中空体の中空部内に収容された耐圧支持体と、から構成されており、前記中空体の中空部内は減圧されていることを特徴とする基板処理装置。
10. 前記耐圧支持体は複数の板状部材が集合されて形成されており、これらの板状部材には連通孔が開設されていることを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
11. 被処理基板が配置される第一の空間と、被処理基板を加熱するヒータが設置された第二の空間と、前記第一の空間と前記第二の空間とを仕切る仕切パネルとを備えており、前記仕切パネルは内部が中空の中空体と、少なくとも前記第二の空間側の部分には固着しない状態で前記中空体の中空部内に収容された耐圧支持体と、から構成されており、前記中空体の中空部内は前記第二の空間の圧力よりも低い圧力に減圧されている基板処理装置を使用する半導体装置の製造方法であって、
    前記被処理基板の処理に際して、前記第一の空間の圧力が前記第二の空間の圧力よりも低く維持されることを特徴とする半導体装置の製造方法。

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