JPWO2019064384A1 - 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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Abstract

製品基板とダミー基板を含む複数枚の各種基板を保持する基板保持具と、各種基板を基板保持具に装填する移載機構と、該基板保持具に載置可能な基板枚数と、該基板保持具に載置される製品基板の枚数とを取得し、取得した製品基板の枚数から製品基板を複数の基板群に分割し、取得した製品基板の枚数と基板保持具に載置可能な基板枚数、及び製品基板の基板群の数に基づいてダミー基板を複数の基板群に分割し、該製品基板の基板群と該ダミー基板の基板群を組合せて、基板保持具の複数の領域に製品基板を分散させて載置する基板配置データを作成し、作成された基板配置データに応じて、各種基板を移載機構に基板保持具に移載させる制御部と、を備えた構成が提供される。

Description

本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラムに関する。
基板処理装置の一種である半導体製造装置では、加熱手段としてのヒータにより所定温度に加熱された炉内に、基板としてのウエハが装填された基板保持具としてのボートが炉内に装入され、炉内が真空引きされ、反応ガス導入管より反応ガスが導入されてウエハ表面に処理が行われ、排気ガスは排気管より排気される。また、ボートは、複数本の支柱を有し、該支柱に刻設された溝(以後、スロットともいう)で複数のウエハを水平に保持する。
近年、少ロット(製品基板が２０枚以上１００枚以下、例えば、２５枚や５０枚）での処理が主流となっている。少ロットの場合、これまで特許文献１にあるように、ボート上に製品基板を配置する際、製品基板が、ボート上の基板載置部としてのスロットの数よりも少ない場合、製品基板をボートの一部に寄せて移載していた。また、特許文献２にあるように、キャリア単位で製品基板をボートに搬送していた。しかしながら、このような場合、炉内のガス消費が不均一となり基板間の成膜差が大きくなる事象が生じている。
また、製品基板をボート上に分散させて配置する手法としては、製品基板を数スロット置きに移載する手法があるが、製品基板を１枚ずつ移載するため、搬送時間が長くなる。
特開平１０−２５６３４１号 特開平１０−１２５７６１号
本発明の目的は、製品基板の少ロット生産において、ボート上に基板を適切に配置する構成を提供することにある。
本発明の一態様によれば、 製品基板とダミー基板を含む複数枚の各種基板を保持する基板保持具と、各種基板を基板保持具に装填する移載機構と、該基板保持具に載置可能な基板枚数と、該基板保持具に載置される製品基板の枚数とを取得し、取得した製品基板の枚数から製品基板を複数の基板群に分割し、取得した製品基板の枚数と基板保持具に載置可能な基板枚数、及び製品基板の基板群の数に基づいてダミー基板を複数の基板群に分割し、該製品基板の基板群と該ダミー基板の基板群を組合せて、基板保持具の複数の領域に製品基板を分散させて載置する基板配置データを作成し、作成された基板配置データに応じて、各種基板を移載機構に基板保持具に移載させる制御部と、を備えた構成が提供される。
本発明によれば、ボート上に基板を適切に配置することにより、炉内の製品基板の膜厚均一性を改善し、基板品質の低下を抑制できる。
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側面透視図である。 本発明の実施形態に係る基板処理装置の処理炉の平面図である。 図１のＡ−Ａ線における垂直断面図である。 本発明の実施形態に係るコントローラ構成の図示例である。 本発明の実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。 本発明の実施形態に係る基板処理シーケンスを示すフロー図である。 本発明の実施形態に係る基板配置プログラムを示すフロー図である。 本発明の実施形態に係るモニタウエハの移載パターンを説明するための図である。 本発明の実施形態に係る基板配置プログラムの具体例を示す図である。 本発明の実施形態に係る基板配置プログラムの実施例を示す図である。 本発明の実施形態に係る基板配置プログラムの実施例を示す図である。 本発明の実施形態に係る基板処理シーケンスにおける効果を示す図である。
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。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
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や図２に示すように、本実施形態の基板処理装置１００は、シリコン等からなるウエハ（基板）２００を収納する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。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。
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、ウエハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口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、上下段のウエハ搬入搬出口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のウエハ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、ウエハ移載機構１２５が設置されている。
ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００をツィーザ１２５ｃに載置して水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置１２５ａ、およびウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとで構成されている。これら、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウエハ移載装置１２５ａの連続動作により、ボート２１７に対して、ウエハ２００を装填および脱装する。図に示すように、本実施形態におけるツィーザ１２５ｃは、５枚であり、ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を５枚一括、若しくは１枚ずつ搬送可能に構成されている。
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、内部に処理室（不図示）を備え、該処理室の周囲には、処理室内を加熱するヒータ（不図示）を備える。処理炉２０２の下端部は、炉口ゲートバルブ１４７により開閉される。
図１に示すように、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の下端部を閉塞可能なように構成されている。
次に、本実施形態の基板処理装置の動作について説明する。 図１、図２に示すように、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、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、回転棚１０５の指定された棚板１１７へ、ポッド搬送装置１１８によって、自動的に搬送されて受け渡される。
ポッド１１０は回転棚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のウエハ搬入搬出口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。
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のウエハ出し入れ口が開放される。また、ウエハ２００は、ポッド１１０からウエハ移載機構１２５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にウエハ２００を受け渡したウエハ移載機構１２５は、ポッド１１０に戻り、次のウエハ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におけるウエハ移載装置１２５ａによるウエハ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エハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部が炉口ゲートバルブ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内の処理室へ搬入されて行く。搬入後は、処理室内でウエハ２００に任意の処理が実施される。処理後は、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が引き出され、その後は、概上述の逆の手順で、ウエハ２００およびポッド１１０は筐体１１１の外部へ払出される。
＜処理炉の構成＞ 図３および図４に示す通り、処理炉２０２にはウエハ（基板）２００を加熱するための加熱部であるヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応容器（処理容器）を構成する反応管２０３が配設されている。反応管２０３は例えば石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。
反応管２０３の下端には、例えばステンレス等から製作されたマニホールド２０９が取り付けられる。マニホールド２０９は筒状に形成され、その下端開口は蓋体であるシールキャップ２１９により気密に閉塞される。反応管２０３とマニホールド２０９とシールキャップ２１９の間には、それぞれＯリング２２０が設けられる。これら反応管２０３、マニホールド２０９およびシールキャップ２１９により、処理室２０１が形成される。シールキャップ２１９にはボート支持台２１８を介して基板保持部であるボート２１７が立設される。
ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平姿勢で縦方向に多段に積載される。そして、ボート２１７は、ボートエレベータ１１５により反応管２０３に対し昇降することができるようになっている。ボート支持台２１８の下端部には、処理の均一性を向上するためにボート２１７を回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。
処理室２０１内には、ノズル４１０（第１のノズル４１０）、ノズル４２０（第２のノズル４２０）、ノズル４３０（第３のノズル４３０）が反応管２０３の下部を貫通するように設けられている。ノズル４１０、ノズル４２０、ノズル４３０には、ガス供給ラインとしてのガス供給管３１０（第１のガス供給管３１０）、ガス供給管３２０（第２のガス供給管３２０）、ガス供給管３３０（第３のガス供給管３３０）が、それぞれ接続されている。このように、反応管２０３には３本のノズル４１０、４２０、４３０と、３本のガス供給管３１０、３２０、３３０とが設けられており、処理室２０１内へ複数種類、ここでは３種類のガス（処理ガス）を供給することができるように構成されている。
ガス供給管３１０には上流側から順に流量制御装置（流量制御部）であるマスフローコントローラ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、略称：ＭＦＣ）３１２および開閉弁であるバルブ３１４が設けられている。ガス供給管３１０の先端部にはノズル４１０が連結されている。ノズル４１０は、Ｌ字型のロングノズルとして構成されており、その水平部はマニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられている。ノズル４１０の垂直部は、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間に形成される円弧状の空間に、反応管２０３の内壁に沿って上方（ウエハ２００の積載方向）に向かって立ち上がるように（つまりウエハ配列領域の一端側から他端側に向かって立ち上がるように）設けられている。すなわち、ノズル４１０は、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うように設けられている。
ノズル４１０の側面にはガスを供給するガス供給孔４１０ａが設けられている。ガス供給孔４１０ａは反応管２０３の中心を向くように開口している。このガス供給孔４１０ａは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられ、それぞれ同一または、大きさに傾斜をつけた開口面積を有し、更に同じ開口ピッチで設けられている。主に、ガス供給管３１０、ＭＦＣ３１２、バルブ３１４、ノズル４１０により第１のガス供給系が構成される。
また、ガス供給管３１０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５１０が接続されている。主に、キャリアガス供給管５１０、ＭＦＣ５１２、バルブ５１４により第１のキャリアガス供給系が構成される。
ガス供給管３２０には上流側から順に流量制御装置（流量制御部）としてのＭＦＣ３２２および開閉弁であるバルブ３２４が設けられている。ガス供給管３２０の先端部にはノズル４２０が連結されている。ノズル４２０は、ノズル４１０と同様のＬ字型ロングノズルとして構成されている。ノズル４２０の水平部及び垂直部の構成も、ノズル４１０と同様の構成である。
ノズル４２０の側面にはガスを供給するガス供給孔４２０ａが設けられている。ガス供給孔４２０ａは、ガス供給孔４１０ａと同様な構成で設けられている。主に、ガス供給管３２０、ＭＦＣ３２２、バルブ３２４、ノズル４２０により第２のガス供給系が構成される。
更にガス供給管３２０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５２０が連結されている。主に、キャリアガス供給管５２０、ＭＦＣ５２２、バルブ５２４により第２のキャリアガス供給系が構成される。
ガス供給管３３０には上流側から順に流量制御装置（流量制御部）としてのＭＦＣ３３２および開閉弁であるバルブ３３４が設けられている。ガス供給管３３０の先端部にはノズル４３０が連結されている。ノズル４３０は、ノズル４１０と同様に、Ｌ字型のロングノズルとして構成されている。ノズル４３０の水平部及び垂直部の構成も、ノズル４１０，４２０と同様の構成である。
ノズル４３０の側面にはガスを供給するガス供給孔４３０ａが設けられている。ガス供給孔４３０ａは、ガス供給孔４１０ａ、４２０ａと同様な構成で設けられている。主に、ガス供給管３３０、ＭＦＣ３３２、バルブ３３４、ノズル４３０により第３のガス供給系が構成される。
更にガス供給管３３０にはキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給管５３０が連結されている。主に、キャリアガス供給管５３０、ＭＦＣ５３２、バルブ５３４により第３のキャリアガス供給系が構成される。
このように、本実施形態におけるガス供給の方法は、反応管２０３の内壁と、積載された複数枚のウエハ２００の端部とで定義される円弧状の縦長の空間内に配置したノズル４１０、４２０、４３０を経由してガスを搬送し、ノズル４１０、４２０、４３０にそれぞれ開口されたガス供給孔４１０ａ、４２０ｂ、４３０ｃからウエハ２００の近傍で初めて反応管２０３内にガスを噴出させており、反応管２０３内におけるガスの主たる流れをウエハ２００の表面と平行な方向、すなわち水平方向としている。このような構成とすることで、各ウエハ２００に均一にガスを供給でき、各ウエハ２００に形成される薄膜の膜厚を均一にできる効果がある。なお、反応後の残ガスは、排気口、すなわち、後述する排気管２３１の方向に向かって流れるが、この残ガスの流れの方向は、排気口の位置によって適宜特定され、垂直方向に限ったものではない。
ガス供給管３１０からは、第１の金属元素を含む原料ガスとして、例えば少なくともチタン（Ｔｉ）元素を含むＴｉ含有原料である四塩化チタン（ＴｉＣｌ４）がＭＦＣ３１２、バルブ３１４、ノズル４１０を介して処理室２０１内に供給される。なお、ＴｉＣｌ４のように常温常圧下で液体状態である液体材料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、Ｔｉ含有ガスであるＴｉＣｌ４ガスとして供給することとなる。
ガス供給管３２０からは、炭素、および、第２の金属元素を含む原料ガスとして、例えば少なくとも炭素（Ｃ）元素とアルミニウム（Ａｌ）元素とを含むＴＭＡ（トリメチルアルミニウム。（ＣＨ３）３Ａｌ）がＭＦＣ３２２、バルブ３２４、ノズル４２０を介して処理室２０１内に供給可能に構成される。なお、ＴＭＡのように液体状態である液体材料を用いる場合は、液体原料を気化器やバブラ等の気化システムにより気化して、ＣおよびＡｌ含有ガスとして供給することとなる。
ガス供給管３３０からは、窒素元素を含む原料ガスとして、例えばアンモニア（ＮＨ３）がＭＦＣ３３２、バルブ３３４、ノズル４３０を介して処理室２０１内に供給される。
キャリアガス供給管５１０、５２０および５３０からは、例えば窒素（Ｎ２）ガスが、それぞれＭＦＣ５１２、５２２および５３２、バルブ５１４、５２４および５３４、ノズル４１０、４２０および４３０を介して処理室２０１内に供給される。
反応管２０３には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１は、マニホールド２０９においてノズル４１０，４２０，４３０と対抗する位置に、マニホールド２０９の側壁を貫通するように設けられる。この構成により、ガス供給孔４１０ａ、４２０ａ、４３０ａから処理室２０１内のウエハ２００の近傍に供給されたガスは、水平方向、すなわちウエハ２００の表面と平行な方向に向かって流れた後、下方に向かって流れ、排気管２３１より排気されることとなる。
排気管２３１には、上流側から順に、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２４５、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４３、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４３は、排気バルブであり、圧力調整部として機能する。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４３、圧力センサ２４５により、排気系すなわち排気ラインが構成される。なお、真空ポンプ２４６を排気系に含めて考えてもよい。
なお、ＡＰＣバルブ２４３は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されている。
反応管２０３内には温度検出器としての温度センサ２６３が設置されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０７への通電量を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。温度センサ２６３は、ノズル４１０、４２０および４３０と同様にＬ字型に構成されており、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
図５に示されているように、制御部としてのコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶部としての記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バスを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。制御部１２１には、例えばタッチパネル等として構成された操作部としての入出力装置１２２が接続されている。
記憶部１２１ｃ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。記憶部１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラム、例えば、基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。また、本実施形態における後述する基板配置プログラムが格納されている。なお、これらプロセスレシピ等は、例えば、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ１２１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場合がある。また、ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムや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。
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ３１２，３２２，３３２，５１２，５２２，５３２、バルブ３１４，３２４，３３４，５１４，５２４，５３４、ＡＰＣバルブ２４３、圧力センサ２４５、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。
ＣＰＵ１２１ａは、記憶部１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、操作部１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピに従って、ＭＦＣ３１２、３２２、３３２、５１２、５２２、５３２による各種ガスの流量調整動作、バルブ３１４、３２４、３３４、５１４、５２４、５３４の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作およびＡＰＣバルブ２４３による圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作等を制御するように構成されている。
制御部１２１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部としての外部記憶装置（例えば、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ等）１２３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により、本実施形態に係る制御部１２１を構成することができる。
コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶部１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶部１２３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、記憶部１２１ｃや外部記憶部１２３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、記憶部１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶部１２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
（２）基板処理工程 次に、金属膜の成膜工程について説明する。金属膜の成膜工程は、上述した基板処理装置１００の処理炉２０２を用いて、半導体装置の製造工程の一工程として実行される。
図４は、金属膜（本実施形態ではＴｉＮ膜）の形成工程例を示す処理フロー図である。以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ１２１により制御される。
（ウエハチャージおよびボートロード） 複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填されると、図３に示されているように、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に搬入される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０を介して反応管２０３の下端開口を閉塞した状態となる。
（圧力調整および温度調整） 処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づき、ＡＰＣバルブ２４３がフィードバック制御される（圧力調整）。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電量がフィードバック制御される（温度調整）。続いて、回転機構２６７によりボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。
なお、少なくともウエハ２００に対する処理が完了するまでの間、真空ポンプ２４６は常時作動させた状態が維持され、ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱及び回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は継続して行われる。
続いて、ＴｉＮ層を形成する工程（ステップ１１からステップ１４）を実行する。 （ＴｉＣｌ４ガス供給） ガス供給管３１０のバルブ３１４を開き、ガス供給管３１０内に第１の原料としてのＴｉＣｌ４ガスを流す。ガス供給管３１０内を流れたＴｉＣｌ４ガスは、ＭＦＣ３１２により流量調整される。流量調整されたＴｉＣｌ４ガスは、ノズル４１０のガス供給孔４１０ａから処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＴｉＣｌ４ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ５１４を開き、キャリアガス供給管５１０内にＮ２ガス等の不活性ガスを流す。キャリアガス供給管５１０内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ５１２により流量調整される。流量調整されたＮ２ガスはＴｉＣｌ４ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。このとき、ノズル４２０、ノズル４３０内へのＴｉＣｌ４ガスの侵入を防止するために、バルブ５２４、５３４を開き、キャリアガス供給管５２０、キャリアガス供給管５３０内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管３２０、ガス供給管３３０、ノズル４２０、ノズル４３０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
このときＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば0.1〜6650Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３１２で制御するＴｉＣｌ４ガスの供給流量は、例えば100〜2000ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ５１２、５２２、５３２で制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば100〜30000ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＴｉＣｌ４ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば0.01〜20秒の範囲内の時間とする。このときヒータ２０７の温度は、ウエハ２００の温度が、例えば250〜550℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。ＴｉＣｌ４ガスの供給により、ウエハ２００上に、例えば１原子層未満のＴｉ含有層が形成される。
（残留ガス除去）
Ｔｉ含有層が形成された後、ガス供給管３１０のバルブ３１４を閉じ、ＴｉＣｌ４ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ４ガスを処理室２０１内から排除する。なお、このときバルブ５１４、５２４、５３４は開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＴｉ含有層形成に寄与した後のＴｉＣｌ４ガスを処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
（ＮＨ３ガス供給） 処理室２０１内の残留ガスを除去した後、ガス供給管３３０のバルブ３３４を開き、ガス供給管３３０内にＮＨ３ガスを流す。ガス供給管３３０内を流れたＮＨ３ガスは、ＭＦＣ３３２により流量調整される。流量調整されたＮＨ３ガスは、ノズル４３０のガス供給孔４３０ａから処理室２０１内に供給される。処理室２０１内に供給されたＮＨ３ガスは熱で活性化された後、排気管２３１から排気される。このときウエハ２００に対して、熱で活性化されたＮＨ３ガスが供給されることとなる。このとき同時にバルブ５３４を開き、キャリアガス供給管５３０内にＮ２ガスを流す。キャリアガス供給管５３０内を流れたＮ２ガスは、ＭＦＣ５３２により流量調整される。Ｎ２ガスはＮＨ３ガスと一緒に処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。なお、このとき、ノズル４１０、４２０内へのＮＨ３ガスの侵入を防止するために、バルブ５１４、５２４を開き、キャリアガス供給管５１０、５２０内にＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ガス供給管３１０、３２０、ノズル４１０、ノズル４２０を介して処理室２０１内に供給され、排気管２３１から排気される。
ＮＨ３ガスを熱で活性化させて流すときは、ＡＰＣバルブ２４３を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば0.1〜6650Ｐａの範囲内の圧力とする。ＭＦＣ３３２で制御するＮＨ３ガスの供給流量は、例えば100〜20000ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。ＭＦＣ５１２、５２２、５３２で制御するＮ２ガスの供給流量は、それぞれ例えば100〜30000ｓｃｃｍの範囲内の流量とする。熱で活性化させたＮＨ３ガスをウエハ２００に対して供給する時間、すなわちガス供給時間（照射時間）は、例えば0.01〜30秒の範囲内の時間とする。このときのヒータ２０７の温度は、ステップ１１と同様、ウエハ２００の温度が、例えば250〜500℃の範囲内の温度となるような温度に設定する。
このとき処理室２０１内に流しているガスは、処理室２０１内圧力を高くすることで熱的に活性化されたＮＨ３ガスであり、この活性化されたＮＨ３ガスは、ステップ１１でウエハ２００上に形成されたＴｉ含有層の少なくとも一部と反応する。これによりＴｉ含有層は窒化されて、窒化チタン層（ＴｉＮ層）へと改質される。
（残留ガス除去） ＴｉＮ層を形成した後、ガス供給管３３０のバルブ３３４を閉じて、ＮＨ３ガスの供給を停止する。このとき、排気管２３１のＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＴｉＮ層形成に寄与した後のＮＨ３ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する。なお、このときバルブ５１４、５２４、５３４は開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留する未反応もしくはＴｉＮ層形成に寄与した後のＮＨ３ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排除する効果を高めることができる。
上記したステップ１１からステップ１４の処理を、予め設定されたＸ回（第１の所定回数）だけ実行する。すなわち、ステップ１１からステップ１４の処理を１セットとして、これらの処理をＸセットだけ実行する。このように、ＴｉＣｌ４ガス供給とＮＨ３ガス供給とを交互にＸ回行うことにより、所定の厚さのＴｉＮ層（第１の層）が形成される。
（パージおよび大気圧復帰） 所定の膜厚のＴｉＮ膜を形成する成膜処理がなされると、Ｎ２等の不活性ガスが処理室２０１内へ供給され、排気管２３１から排気されることで、処理室２０１内が不活性ガスでパージされる（ガスパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ） その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、反応管２０３の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ２００がボート２１７に支持された状態で反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出される。その後、処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取り出される。
次に、本実施形態における基板処理シーケンスについて図７を用いて説明する。本実施形態では基板処理(プロセスレシピ)まで実行されるように構成している。例えば、ボート２１７への基板移載処理まで実行するように構成してもよい。
(Ｓ１)少なくとも基板処理装置１００に所定枚数の製品基板２００が投入され、上位コンピュータまたは操作部１２２から製品基板２００を処理する指示を、制御部１２１が受け付けると、本実施形態における基板処理シーケンスを開始するように構成される。
(Ｓ２)制御部１２１は、ボート２１７へ基板を配置(レイアウト)するための各種データを記憶部１２１ｃから取得する。具体的には、ボートの全スロット数、製品基板、モニタウエハ、補充ダミーウエハ等の各種基板の枚数を含む情報を取得する。また、制御部１２１は、操作者から基板配置データの作成に必要なデータを取得するため、設定画面を操作部１２２に適宜表示するよう構成してもよい。
(Ｓ３) 制御部１２１は、取得したデータに基づき、後述する図８に示す基板配置プログラムを実行して、基板配置データを作成するように構成されている。制御部１２１は、この作成された基板配置データを記憶部１２１ｃに保存するように構成される。このましくは、製品基板２００を処理するプロセスレシピに関連付けて、この基板配置データを保存するように構成される。基板配置プログラムの詳細は後述する。
(Ｓ４) 制御部１２１は、Ｓ３で作成した基板配置データに基づきウエハ移載機構１２５等の搬送機構を動作させて、各種基板をボート２１７に搬送させる。
(Ｓ５) 本工程は、予め記憶部１２１ｃに保存されたプロセスレシピまたは後述する基板配置プログラムと関連付けられたプロセスレシピ等を実行する工程である。制御部１２１は、上述のようにプロセスレシピを実行して、製品基板２００に所定の処理を施す。尚、本実施の形態では、金属膜(ＴｉＮ膜)を形成するよう構成されている。
次に、本実施形態における基板配置プログラムについて図８を用いて説明する。図８によれば、ボート２１７に載置可能な基板枚数(以後、製品領域スロット数ともいう)と、ボート２１７に載置される製品基板の枚数から製品基板を複数の基板群(以後、第１ユニットともいう)に分割し、取得した製品基板の枚数とボート２１７に載置可能な基板枚数、及び製品基板の基板群(第１ユニット)の数に基づいてダミー基板を複数の基板群(以後、第３ユニットともいう)に分割し、製品基板の基板群(第１ユニット)とダミー基板の基板群(第３ユニット)を組合せて、ボート２１７の複数の基板載置領域に製品基板を分散させて載置するための基板配置データを、制御部１２１が作成するよう構成される。
(Ｓ１０１)制御部１２１は、図７のＳ２で取得した各種データに基づいて、基板配置の実行条件を確認する。
(Ｓ１０２)制御部１２１は、投入された製品基板２００をＮ(Ｎは自然数)枚単位で分割する。ここで、Ｎ枚数単位で分割した基板群をユニットと呼称し、ユニット群(ユニットの集合体)を配列と称する。分割した全ユニット数を算出し、製品基板２００だけの配列を作成する。ここで、Ｎのデフォルトは、５とする。これは、移載機構１２５のツィーザ１２５ｃの数に合せて、一度に基板を搬送可能な最大値としている。これにより、搬送時間短縮を図れるように構成されている。
また、製品基板２００の投入枚数がＮで割り切れないとき、製品基板２００は、Ｎ枚単位の基板群とＮ−１枚単位の基板群が作成され、Ｎ枚単位の基板群を大ユニット、Ｎ−１枚単位の基板群を小ユニットと称する。以後、モニタウエハでも同様である。
制御部１２１は、Ｓ１０１で確認した実行条件により、製品基板２００の全ユニット数、大ユニット数、大ユニット内の基板枚数がそれぞれ算出されるよう構成される。また、制御部１２１は、大ユニットの優先位置補正情報に従い、製品基板２００だけの配列を並べ替えるよう構成される。
(Ｓ１０３) 制御部１２１は、Ｓ１０１で確認した実行条件により、モニタウエハのユニット数を確認し、モニタウエハのユニット位置を算出し、Ｓ１０２で作成された製品基板２００の配列(第１の配列)にモニタウエハのユニットを結合して、製品基板２００とモニタウエハの配列を作成するよう構成される。以後、モニタウエハのユニットを第２ユニットと称する。
尚、モニタウエハの移載指定が無い場合、このＳ１０３は行われずに次のステップ(Ｓ１０４)へ移行する。ここで、第２ユニットの配置決定に関しては後述する図９で説明する。
(Ｓ１０４)制御部１２１は、補充ダミー基板２００のみの配列を作成する。制御部１２１は、ダミー枚数及び大間隔(後述する)の数を算出して配列を作成し、大間隔の優先位置補正情報に従い、配列を並べかえるように構成されている。ここで、補充ダミー基板のユニットを第３ユニットと称する。そして、制御部１２１は、補充ダミー基板のみで構成される第３ユニットを第１ユニット間、および第１ユニットと第２ユニットとのユニット間に割り込ませ、基板配置データの配列を作成する。
(Ｓ１０５) 制御部１２１は、Ｓ１０１で確認した実行条件に従い、上下サイドダミー基板とＳ１０４で作成した配列(第３の配列)の外側の間に第２ユニットを搬送する指定があれば、更に、第２ユニットを結合して基板配置データの配列の作成を完了する。
図９は、製品領域スロット数が１００、製品基板２００を載置する領域に製品基板ＰＤが５０枚(Ｎ＝５で第１ユニット数１０、全ユニットで製品基板５枚)のときに、モニタウエハ無し(一番左側)から移載パターン７(一番右側)までのモニタウエハを移載する設定例(図９下側)であり、それぞれの設定例に対して本実施形態における基板配置プログラムを実行して、基板配置データの配列を作成し、この基板配置データを利用して各種基板をボート２１７に搭載した時の移載状況を模式的に示す図である。尚、ＳＤはサイドダミー基板、ＦＤは補充ダミー基板、Ｍはモニタウエハを示し、ＳＤ５は、サイドダミー基板が５枚移載されていることを示す。また、製品領域スロット数とは、ボート２１７の全スロットのうち、上下サイドダミー基板を載置するスロットを除く各種基板が載置されるスロットのことである。
図９の点線で囲まれているところ部分が、モニタウエハを移載する移載パターンを設定するためのテーブルを示す図である。この設定テーブルは、上下サイドダミー基板側にモニタウエハを移載するか設定する項目(図９に上、下と記載)と上下サイドダミー基板に挟まれた製品基板２００を載置する領域に１箇所から４箇所までモニタウエハを配置できるようになっており、それぞれにモニタウエハの枚数を設定することができる。
図９に示す中(１)は、製品基板２００を載置する領域を二等分する領域(ボート２１７の中央部分)にモニタウエハを載置するときに設定される。この場合、製品基板２００を載置する領域に１箇所(１番目)にモニタウエハを移載することを示す(図９の移載パターン２及び移載パターン４)。また、中(２)は、製品基板２００を載置する領域を三等分する領域にモニタウエハを載置するときに設定され、製品基板２００を載置する領域に２箇所のうち上側から２番目にモニタウエハを移載することを示す(図９の移載パターン５)。
中(３)は、製品基板２００を載置する領域を四等分する領域にモニタウエハを載置するときに設定される。この場合、製品基板２００を載置する領域に３箇所のうち上側から３番目にモニタウエハを移載することを示す(図９の移載パターン６参照)。中(４)は、製品基板２００を載置する領域を五等分する領域にモニタウエハを載置するときに設定される。この場合、製品基板２００を載置する領域に４箇所のうち上側から４番目にモニタウエハを移載することを示す(図９の移載パターン７参照)。
尚、製品領域の途中に移載するモニタウエハの領域の数は、枚数１以上指定された領域を有効数としてカウントされる。つまり、制御部１２１は、枚数１以上指定された領域の数で、第1ユニット配列(製品基板の配列)を分割するように構成されている。よって、操作者が、仮に、中(１) ＝０、中(２)＝０、 中(３)＝１、と設定したとき、制御部１２１は、中(１) ＝０、中(２)＝０、 中(３)＝１、中(４)＝０の場合、必要な領域を中(１) ＝１のみと同じと解釈し、第1ユニット配列を二等分するようにモニタウエハはどのように配置するよう構成される(図９の移載パターン２と同様)。また、制御部１２１は、中(１) ＝０、中(２)＝２、 中(３)＝０、中(４)＝１の場合、必要な領域を中(１) ＝２、中(２)＝１と同じと解釈し、第1ユニット配列を三等分するようにモニタウエハはどのように配置するよう構成される(図９の移載パターン５参照)。
尚、図９の移載パターン６(右側から２番目)では、上、中(１) 、中(２)、 中(３)、下にそれぞれ４が設定されているので、上下サイドダミー基板と製品基板２００を載置する領域を四等分する領域(３か所)のそれぞれにモニタウエハが４枚ずつ移載されている。
このように、図９に示す点線で囲まれる設定テーブルに予めモニタウエハの移載パターンを設定されていると、本実施形態における基板配置プログラムを実行することにより、モニタウエハを所望な領域に移載することができるよう構成される。
また、図９に示すように、製品基板のユニット(第１ユニット)またはモニタウエハの領域(第２ユニット)の間には、必ずダミー基板のユニット(第３ユニット)が配置されており、第１ユニットは、第２ユニットと隣接しないよう構成される。
図１０により、図８に示す基板配置プログラムの具体例を説明する。制御部１２０が該基板配置プログラムを実行するときに、図１０中のＳ１０２等のステップは図８に示す各ステップに対応しつつ、制御部１２０が基板２００の配列を作成する手順を示す。ここで、製品ウエハＰＤ、補充ダミー基板ＦＤ、モニタウエハＭと称する。
尚、図１０は、製品基板ＰＤ＝２８、製品領域のスロットＮｏ＝５７、図９に示すモニタ移載パターンテーブルの設定が、上＝３、中(１)＝２、中(２)＝１、下＝１と設定されている場合の制御部１２０の基板配列を作成する手順である。また、製品基板について、大ユニットを下側に優先させて配置する指定、ダミー基板については大間隔(後述する)の両端に優先させて配置する指定がされている。これらの基板配置作成用の情報は、図８に示すＳ１０１で確認される。
(Ｓ１０１)製品基板ＰＤが２８枚なので、製品基板ＰＤのユニットが、５，５，５，５，４，４の６ユニット(配列)が作成される。ここで、第１ユニット(大)が５、第１ユニット(小)が４と称する。そして、製品基板ＰＤの優先配置情報により、必要に応じて並び替えてＳ１０１の工程が終了する。この場合、第１ユニット(小)がボート２１７の上側、第１ユニット(大)がボート２１７の下側に配置されるように配列が並び替えられる。これにより、第１の配列作成工程を終了して次のステップに移行する。
(Ｓ１０２)移載パターンの設定が図９に示す中(１)＝２、中(２)＝１となっているので、製品基板ＰＤの配列(６ユニット)を３等分するようにモニタウエハＭが配置される。従い、制御部１２０は、第１ユニット(小)４、第１ユニット(小)４、第２ユニット２、第１ユニット(大)５、第１ユニット(大)５、第２ユニット１、第１ユニット(大)５、第１ユニット(大)５とボート２１７の上側から配置されるような配列を作成するように構成される。これにより、第２の配列作成工程を終了して次のステップに移行する。
(Ｓ１０３)制御部１２０は、補充ダミー基板ＦＤだけの配列が作成するよう構成される。つまり、製品基板領域スロットから製品基板ＰＤ−モニタウエハＭを引いた残りのボート２１７のスロット数の割当を算出する。例えば、算出されたボート２１７のスロット数を、第１ユニット数+第２ユニット数+１で割り算し、残りのスロットを分割する。残りのスロット数が割り切れないときは、スロット数Ｓとスロット数Ｓ−１の組合せで間隔(スロット数)を決定する。このスロット数Ｓを大間隔、スロット数Ｓ−１を小間隔とする。
図１０では、製品領域スロット数―製品基板ＰＤ数―モニタウエハ数＝２２であり、そして、第１ユニット+第２ユニットの数が８であるため、制御部１２０は、全スロット数を９になるように、スロット数Ｓ＝３、スロット数Ｓ−１＝２、且つ、スロット数Ｓ＝４ユニット、スロット数Ｓ−１＝５ユニットをそれぞれ算出する。
ここで、大間隔をスロット数(大)、小間隔をスロット数(小)と称すると、このスロット数(大) 、スロット数(小)にフィルダミー基板ＦＤが補充されることを示す補充ダミー基板ＦＤの配列(第３ユニット)が作成され、更に、補充ダミー基板ＦＤの優先配置情報により、必要に応じて並び替えられる。この場合、スロット数(大)がボート２１７の両端側に配置されるように、補充ダミー基板ＦＤの配列が並び替えられる。
制御部１２０は、作成された補充ダミー基板ＦＤの配列(第３ユニット)をＳ１０２で作成された第２の配列(製品基板ＰＤとモニタウエハＭの配列)と結合させるよう構成されている。製品基板ＰＤのユニット(第１ユニット)間または製品基板ＰＤのユニット(第１ユニット)とモニタウエハＭ(第２ユニット)間に第３ユニットを配置する。つまり、第１ユニット間または第１ユニットと第２ユニット間が隣接しないように第３ユニットが配置される。
これにより、第３の配列作成工程を終了して次のステップに移行する。
(Ｓ１０４)モニタウエハＭの移載パターン設定が、予め指定されていると、第３の配列の外側に配置された第３ユニットとサイドダミー基板ＳＤの間にモニタウエハＭが配置される。
この場合、上＝３、下＝１の設定により、制御部１２０は、上側サイドダミー基板と上端に配置される第３ユニットの間にモニタウエハＭのユニット(３枚)と下側サイドダミー基板と下側に配置される第３ユニットの間にモニタウエハＭのユニット(１枚)がボート２１７に載置されるように配置し、基板配置データの作成を終了する。
(実施例１)
図１１は、製品領域スロット数が９５枚、製品基板ＰＤが２３枚、図９に示すモニタウエハＭの指定なしという条件で図８に示す基板配置プログラムを実行し、ボート２１７に各種基板を移載したときの様子を模式的に示す一例である。図１１は製品基板ＰＤのユニットがデフォルト(Ｎ＝５)で割り切れない場合、つまり、製品基板ＰＤが大ユニットと小ユニットの組合せになる場合を示す。尚、図１１に示す大ユニットの優先配置が上側、下側、両端の時をそれぞれ示す。
(実施例２)
図１２の移載条件は、製品領域スロット数が８４枚、製品基板ＰＤが２０枚、図９に示すモニタウエハＭの指定なしという条件で図８に示す基板配置プログラムを実行し、ボート２１７に各種基板を移載したときの様子を模式的に示す一例である。図１２はボート２１７の残りのスロット(製品領域スロット数と製品基板ＰＤの枚数の差)が割り切れない場合、つまりスロット数(大)とスロット数(小)の両方が存在するときを示す。尚、図１１に示すスロット数(大)の優先配置が上側、下側、両端の時をそれぞれ示す。
このように、本実施形態(実施例１または実施例２)によれば、製品領域スロット数に対して、製品基板ＰＤの枚数が少ないときに、製品基板ＰＤをボート２１７の基板処理領域内の複数の領域に分割して配置することができる。
また、本実施形態(実施例１または実施例２)によれば、製品基板ＰＤの枚数を移載機構１２５のツィーザ１２５ｃの数と同じにするように構成されている。これにより、製品領域スロット数に対して、製品基板ＰＤを搬送する際の時間を短縮することができる。
尚、本実施形態(実施例１または実施例２)において、製品領域スロット数に対して、製品基板ＰＤの枚数を２０枚以上にすると効果が顕著となる。枚数が少なすぎる(例えば、１０枚以下)となると、１枚ずつ搬送する場合と搬送時間があまり変わらないためである。また、１００枚以下若しくは８０枚以下の好ましく、枚数が多いと本実施形態における製品基板２００をユニット毎に分散させて配置する必要が無くなるためである。
図１３は、本実施形態による製品基板２００と比較例による製品基板２００のそれぞれをボート２１７に移載し、同条件で膜厚を測定した結果を示す。尚、図には分かり易くするために、製品基板(または製品基板群)２００のみを示す。本実施形態における製品基板２００の基板間の膜厚均一性が０．１５に対し、比較例では、０．５７となり、本実施形態による製品基板２００の測定結果が良好となった。
このように、本実施形態によれば、投入された製品基板枚数とボートのスロット数に応じて、製品基板をボート上に複数分散させて配置(移載)することができるので、炉内の製品基板間の膜厚均一性を改善し、基板品質の低下を抑制できる。
特に、本実施形態によれば、製品基板がパターンウエハの場合に効果が、更に顕著となる。通常のパターン無しのウエハと比較しパターンウエハは表面積が大きいため、パターンウエハ(群)周辺でのガスの消費量（成膜反応寄与量）が多くなり、ガス分圧が下がることによる成膜速度の低下を引き起こし、また、パターンウエハ(群)周辺での反応副生成物の発生量が多くなり、反応副生成物がウエハ表面に再付着し成膜阻害が起こり、成膜速度の低下を引き起こすためである。ここで、パターンウエハは、通常のウエハの表面により複雑且つ微細なパターンが形成されたウエハのことである。
本実施形態によれば、移載機構が一括に移載可能な枚数毎に、ボート上に分散させて配置(移載)することができるので、基板搬送時間を削減でき、生産効率が向上する。
本実施形態によれば、製品基板の投入数、モニタウエハの有無及び配置位置に応じて、装置オペレータが基板配置用のパラメータを選択する必要が無くなり、装置オペレータを介在しないで自動で基板配置を決定することができるので、装置オペレータの工数やミスが削減できる。
また、上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて薄膜を成膜する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて薄膜を成膜する場合にも、好適に適用できる。
また、本実施例に係る基板処理装置のような半導体ウエハを処理する半導体製造装置などに限らず、ガラス基板を処理するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）製造装置にも適用することができる。
複数の基板を搭載したボートを、処理炉内に収容して処理ガスを供給するとともに加熱し、基板に処理を行う基板処理装置に適用できる。
２００…ウエハ(基板) ２１７…ボート(基板保持具)

Claims (11)

  1. 製品基板とダミー基板を含む複数枚の各種基板を保持する基板保持具と、 前記各種基板を前記基板保持具に装填する移載機構と、 前記基板保持具に載置可能な基板枚数と、前記基板保持具に載置される前記製品基板の枚数とを取得し、取得した前記製品基板の枚数から前記製品基板を複数の基板群に分割し、取得した前記製品基板の枚数と前記基板保持具に載置可能な基板枚数、及び前記製品基板の基板群の数に基づいて前記ダミー基板を複数の基板群に分割し、前記製品基板の基板群と前記ダミー基板の基板群を組合せて、前記基板保持具の複数の領域に前記製品基板を分散させて載置する基板配置データを作成し、作成された基板配置データに応じて、前記各種基板を前記移載機構に前記基板保持具に移載させる制御部と、を備えた基板処理装置。
  2. 前記移載機構は、前記各種基板Ｎ枚を一括に搬送可能に構成されており、 前記制御部は、取得した前記製品基板の枚数に応じて、前記製品基板Ｎ枚と前記製品基板Ｎ−１枚の基板群に複数分割し、分割された基板群を前記基板保持部の複数の領域に移載するよう前記基板配置データを作成するよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記制御部は、前記基板保持具に載置可能な基板枚数と前記基板保持具に載置される前記製品基板の枚数から前記ダミー基板の枚数を算出し、算出された前記ダミー基板の枚数に基づき前記ダミー基板の基板群を作成するよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
  4. 前記制御部は、前記ダミー基板の基板群を前記製品基板の基板群の間に配置するように、前記基板配置データを作成するよう構成されている請求項３記載の基板処理装置。
  5. 前記制御部は、前記ダミー基板の基板群の数を、前記製品基板の基板群の数より多く作成するよう構成されている請求項３に記載の基板処理装置。
  6. 前記制御部は、前記製品基板の基板群のうち両端に配置された基板群の外側に、前記ダミー基板の基板群を配置するよう構成されている請求項３に記載の基板処理装置。
  7. 前記製品基板は、２０枚以上で１００枚以下である請求項１に記載の基板処理装置。
  8. 前記製品基板の基板群は、製品基板が５枚以下で構成される請求項２に記載の基板処理装置。
  9. 前記制御部は、 モニタ基板を前記基板保持具に装填する移載パターンを設定する設定画面を有し、 前記設定画面上で、前記基板保持具の上下端に装填する前記モニタ基板の枚数と、前記基板保持具の基板保持領域に装填する前記モニタ基板の枚数と、それぞれ設定可能に構成されている請求項１に記載の基板処理装置。
  10. 製品基板とダミー基板を含む複数枚の各種基板を保持する基板保持具に載置可能な基板枚数と、前記基板保持具に載置される前記製品基板の枚数とを取得し、取得した前記製品基板の枚数から前記製品基板を複数の基板群に分割し、取得した前記製品基板の枚数と前記基板保持具に載置可能な基板枚数、及び前記製品基板の基板群の数に基づいて前記ダミー基板を複数の基板群に分割し、前記製品基板の基板群と前記ダミー基板の基板群を組合せて、前記基板保持具の複数の領域に前記製品基板を分散させて載置する基板配置データを作成する工程と、 前記基板配置データに基づいて前記各種基板を前記基板保持具に移載する工程と、 前記基板保持具を炉内に装入して前記製品基板を処理する工程と、 を有する半導体装置の製造方法。
  11. 製品基板とダミー基板を含む複数枚の各種基板を保持する基板保持具と、 前記基板を前記基板保持具に装填する移載機構と、 前記各種基板を前記基板保持具に移載させるように前記移載機構を制御するよう構成されている制御部と、を備えた基板処理装置で実行されるプログラムあって、 前記制御部に、 前記基板保持具に載置可能な基板枚数と、前記基板保持具に載置される前記製品基板の枚数とを取得し、取得した前記製品基板の枚数から前記製品基板を複数の基板群に分割し、取得した前記製品基板の枚数と前記基板保持具に載置可能な基板枚数、及び前記製品基板の基板群の数に基づいて前記ダミー基板を複数の基板群に分割し、前記製品基板の基板群と前記ダミー基板の基板群を組合せて、前記基板保持具の複数の領域に前記製品基板を分散させて載置する基板配置データを作成させる手順と、 作成された前記基板配置データに応じて、前記基板を前記移載機構に移載させる手順と、を実行させるプログラム。
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