JP4456727B2

JP4456727B2 - 半導体装置の製造方法および基板処理装置

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Publication number: JP4456727B2
Application number: JP2000157939A
Authority: JP
Inventors: 晃弘大坂; 幸一能戸; 建久松永
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2000-05-29
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2020-05-29
Also published as: JP2001338889A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理方法に関し、特に、処理が施される基板の酸化や汚染防止技術に係り、例えば、半導体装置の製造工程において半導体ウエハにアニール処理や酸化膜形成処理、拡散処理および成膜処理等の熱処理を施すのに利用して有効なものに関する。
【０００２】
一般に、半導体装置の製造工程において半導体ウエハ（以下、ウエハという。）にアニール処理や酸化膜形成処理、拡散処理および成膜処理等の熱処理を施すのにバッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置 (furnace 。以下、熱処理装置という。）が、広く使用されている。
【０００３】
従来のこの種の熱処理装置として、特許第２６８１０５５号公報に記載されているものがある。この熱処理装置においては、ウエハ移載装置とプロセスチューブの真下空間との間にボート交換装置が配置されており、ボート交換装置の回転テーブルの上に一対（二台）のボートが載置され、回転テーブルを中心として一対のボートが１８０度ずつ回転することにより、未処理のボートと処理済みのボートとが交換されるようになっている。すなわち、この熱処理装置においては、ウエハ群を保持した一方のボート（第一ボート）がプロセスチューブの処理室で処理されている間に、他方のボート（第二ボート）に新規のウエハをウエハ移載装置によって移載されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、熱処理装置が処理する膜の種類によっても異なるが、熱処理装置の成膜処理時間は、１時間〜２時間である。他方、ボートに新規のウエハをウエハ移載装置によって移載するのに要する時間は、１５０枚で約１２分である。したがって、前記した熱処理装置においては、第二ボートに移載された新規のウエハ群は第一ボートの処理が終了するまでの約１時間〜２時間の長期間、処理室の外部で待機することになる。
【０００５】
しかしながら、第二ボートに移載された新規のウエハ群が処理室外の大気雰囲気中に長期間晒されると、制御上意図しない酸化膜（以下、自然酸化膜という。）がウエハの表面に大気中の酸素や水分によって形成されてしまう。この自然酸化膜はウエハに処理される膜厚のばらつきに影響を及ぼしたり、接触抵抗を増加させたりするため、ウエハによって製造された半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の高集積化や品質（精度や寿命等）、性能（演算速度等）および信頼性に対して悪影響を及ぼす。
【０００６】
本発明の目的は、大気雰囲気中での待機時間を短縮して自然酸化膜の発生を防止することができる基板処理方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理方法は、処理室を形成したプロセスチューブと、前記処理室に出入りして複数枚の基板を搬入搬出するボートと、前記複数枚の基板を前記ボートに対して前記処理室の外部において授受する基板移載装置とを備えた基板処理装置が使用される基板処理方法であって、少なくとも二台のボートが順次使用される基板処理方法において、
処理中の一台のボートの次に処理される前記他のボートへの前記基板移載装置による前記基板の移載開始時点が、前記他方のボートへの前記基板移載時間と前記一方のボートの処理経過時間とに基づいて算出されることを特徴とする。
【０００８】
前記した手段によれば、ボートへの基板移載開始時点を処理経過時間に対応して自動的に割り出すことにより、大気雰囲気中での基板の待機時間を最も短く設定することができるため、自然酸化膜の発生を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１０】
本実施の形態において、本発明に係る基板処理方法は、図１に示されているバッチ式縦形ホットウオール形拡散，ＣＶＤ装置（以下、拡散ＣＶＤ装置という。）を使用して実施されるものとして構成されており、基板としてのウエハにアニール処理や酸化膜形成処理、拡散処理および成膜処理等の拡散，ＣＶＤ処理を施すのに使用される。
【００１１】
図１に示されているように、本実施の形態に係る拡散ＣＶＤ方法が実施される拡散ＣＶＤ装置１は平面視が長方形の直方体の箱形状に形成された筐体２を備えている。筐体２の左側側壁の後部（左右前後は図１を基準とする。）にはクリーンユニット３が設置されており、クリーンユニット３は筐体２の内部にクリーンエアを供給するようになっている。筐体２の内部における後部の略中央には熱処理ステージ４が設定され、熱処理ステージ４の左脇の前後には空のボートを仮置きして待機させる待機ステージ（以下、待機ステージという。）５および処理済みボートを仮置きして冷却するステージ（以下、冷却ステージという。）６が設定されている。筐体２の内部における前部の略中央にはウエハローディングステージ７が設定されており、その手前にはポッドステージ８が設定されている。ウエハローディングステージ７の左脇にはノッチ合わせ装置９が設置されている。以下、各ステージの構成を順に説明する。
【００１２】
図５および図６に示されているように、熱処理ステージ４の上部には石英ガラスが使用されて下端が開口した円筒形状に一体成形されたプロセスチューブ１１が、中心線が垂直になるように縦に配されている。プロセスチューブ１１の筒中空部はボートによって同心的に整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室１２を形成しており、プロセスチューブ１１の下端開口は被処理基板としてのウエハを出し入れするための炉口１３を構成している。したがって、プロセスチューブ１１の内径は取り扱うウエハの最大外径よりも大きくなるように設定されている。
【００１３】
プロセスチューブ１１の下端面はマニホールド１４の上端面にシールリング１５を挟んで当接されており、マニホールド１４が筐体２に支持されることにより、プロセスチューブ１１は垂直に支持された状態になっている。マニホールド１４の側壁の一部には排気管１６が処理室１２に連通するように接続されており、排気管１６の他端は処理室１２を所定の真空度に真空排気するための真空排気装置（図示せず）に接続されている。マニホールド１４の側壁の他の部分にはガス導入管１７が処理室１２に連通するように接続されており、ガス導入管１７の他端は原料ガスや窒素ガス等のガスを供給するためのガス供給装置（図示せず）に接続されている。
【００１４】
プロセスチューブ１１の外部にはヒータユニット１８がプロセスチューブ１１を包囲するように同心円に設備されており、ヒータユニット１８は筐体２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いる。ヒータユニット１８は処理室１２内を全体にわたって均一に加熱するように構成されている。
【００１５】
熱処理ステージ４におけるプロセスチューブ１１の真下にはプロセスチューブ１１の外径と略等しい円盤形状に形成されたキャップ１９が同心的に配置されており、キャップ１９は送りねじ機構によって構成されたエレベータ２０によって垂直方向に昇降されるようになっている。キャップ１９は中心線上にボート２１を垂直に立脚して支持するようになっている。本実施形態において、ボート２１は二台が使用される。
【００１６】
図５および図６に示されているように、二台のボート２１、２１はいずれも、上下で一対の端板２２、２３と、両端板２２、２３間に架設されて垂直に配設された複数本（本実施の形態では三本）の保持部材２４とを備えており、各保持部材２４に長手方向に等間隔に配されて互いに同一平面内において開口するようにそれぞれ刻設された複数条の保持溝２５間にウエハＷを挿入されることにより、複数枚のウエハＷを水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するように構成されている。
【００１７】
ボート２１の下側端板２３の下には断熱キャップ部２６が形成されており、断熱キャップ部２６の下面には断熱キャップ部２６の外径よりも小径の円柱形状に形成された支柱２７が垂直方向下向きに突設されている。断熱キャップ部２６の下面における支柱２７の下面には後記するボート移送装置のアームが挿入されるスペースが形成されており、支柱２７の下面における外周辺部によってアームを係合するための係合部２８が構成されている。支柱２７の下面にはベース２９が水平に設けられている。
【００１８】
図１に示されているように、待機ステージ５と冷却ステージ６との間にはボート２１を熱処理ステージ４と待機ステージ５および冷却ステージ６との間で移送するボート移送装置３０が設備されている。図７に示されているように、ボート移送装置３０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、水平面内で約９０度ずつ往復回動する一対の第一アーム３１および第二アーム３２を備えている。第一アーム３１および第二アーム３２はいずれも円弧形状に形成されており、ボート２１の支柱２７の外側に挿入された状態で断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することにより、ボート２１全体を垂直に支持するようになっている。
【００１９】
図１および図７に示されているように、待機ステージ５にはボート２１を垂直に支持する待機台３３が設置されており、第一アーム３１はボート２１を待機台３３と熱処理ステージ４のキャップ１９との間で移送するように構成されている。冷却ステージ６には冷却台３４が設置されており、第二アーム３２はボート２１を冷却台３４と熱処理ステージ４のキャップ１９との間で移送するように構成されている。
【００２０】
図１に示されているように、筐体２内にクリーンエア３５を供給するクリーンユニット３はクリーンエア３５を待機ステージ５および冷却ステージ６に向けて吹き出すように構成されている。すなわち、図８に示されているように、クリーンユニット３はクリーンエア３５を吸い込む吸込ダクト３６を備えており、吸込ダクト３６の下端部には吸込ファン３７が設置されている。吸込ファン３７の吐出口側には吹出ダクト３８が前後方向に延在するように長く敷設されており、吹出ダクト３８の筐体２の内側面における吸込ダクト３６の前後の両脇にはクリーンエア３５を待機ステージ５および冷却ステージ６にそれぞれ向けて吹き出す吹出口３９、３９が大きく開設されている。
【００２１】
他方、図１に示されているように、筐体２の内部における後側の右隅には排気用ファン４０が設置されており、排気用ファン４０はクリーンユニット３の吹出口３９、３９から吹き出されたクリーンエア３５を吸い込んで筐体２内の外部に排出するようになっている。
【００２２】
図１〜図４に示されているように、ウエハローディングステージ７にはスカラ形ロボットによって構成されたウエハ移載装置４１が設置されており、ウエハ移載装置４１はウエハＷをポッドステージ８と待機ステージ５との間で移送してポッドとボート２１との間で移載するように構成されている。
【００２３】
すなわち、図９に示されているように、ウエハ移載装置４１はベース４２を備えており、ベース４２の上面にはベース４２に対して旋回するターンテーブル４３が設置されている。ターンテーブル４３の上にはリニアガイド４４が設置されており、リニアガイド４４はその上に設置された移動台４５を水平移動させるように構成されている。移動台４５の上には取付台４６が移動台４５によって水平移動されるように設置されており、取付台４６にはウエハＷを下から支持するツィーザ４７が複数枚（本実施の形態においては五枚）、等間隔に配置されて水平に取り付けられている。図１〜図４に示されているように、ウエハ移載装置４１は送りねじ機構によって構成されたエレベータ４８によって昇降されるようになっている。
【００２４】
ポッドステージ８にはウエハＷを搬送するためのキャリア（収納容器）としてのＦＯＵＰ（front opning unified pod。以下、ポッドという。）５０が一台ずつ載置されるようになっている。ポッド５０は一つの面が開口した略立方体の箱形状に形成されており、開口部にはドア５１が着脱自在に装着されている。ウエハのキャリアとしてポッドが使用される場合には、ウエハが密閉された状態で搬送されることになるため、周囲の雰囲気にパーティクル等が存在していたとしてもウエハの清浄度は維持することができる。したがって、拡散ＣＶＤ装置が設置されるクリーンルーム内の清浄度をあまり高く設定する必要がなくなるため、クリーンルームに要するコストを低減することができる。そこで、本実施の形態に係る拡散ＣＶＤ装置においては、ウエハのキャリアとしてポッド５０が使用されている。なお、ポッドステージ８にはポッド５０のドア５１を開閉するためのドア開閉装置（図示せず）が設置されている。
【００２５】
図１０は拡散ＣＶＤ装置の制御システムを示すブロック図である。図１０に示されている制御システム６０はいずれもコンピュータによって構築されたメインコントローラと複数のサブコントローラとによって構成されている。サブコントローラとしては、処理室の温度を制御する温度制御サブコントローラ６１と、処理室の圧力を制御する圧力制御サブコントローラ６２と、原料ガスやキャリアガスおよびパージガス等のガス流量を制御するガス制御サブコントローラ６３と、各種のエレベータやボート移送装置およびウエハ移載装置等の機械を制御する機械制御サブコントローラ６４とが構築されており、これらサブコントローラはメインコントローラ６６に制御ネットワーク６５によって接続されている。
【００２６】
メインコントローラ６６には表示手段および入力手段（ユーザ・インタフェース）としてのコンソール（制御卓）６７およびレシピ等を記憶する記憶装置６８が接続されている。コンソール６７はディスプレイとキーボードおよびマウスとを備えており、ディスプレイにレシピの内容（項目名や制御パラメータの数値等）表示するとともに、キーボードやマウスによって作業者の指令を伝達するように構成されている。
【００２７】
本実施の形態において、メインコントローラ６６にはウエハチャージ（移載）開始時点算出部７０が構築（プログラミング）されており、ウエハチャージ開始時点算出部７０は後述するウエハチャージ移載開始時点算出方法を実行するように構成されている。
【００２８】
以下、前記構成に係る拡散ＣＶＤ装置を使用した本発明の一実施の形態である拡散ＣＶＤ処理方法を、一対のボートの運用方法を主体にして図１１に示されているタイムチャートに沿って説明する。なお、図１１中、Ｋ１〜Ｋ１１は後述する各工程を示しており、ｔ₁ 〜ｔ₁₁は各工程Ｋ１〜Ｋ１１の各所要時間をそれぞれ示している。
【００２９】
以下の拡散ＣＶＤ処理方法は予め指定された成膜プロセスのレシピを実行する制御シーケンスによって実施されるものであり、指定されたレシピが記憶装置６８からメインコントローラ６６のＲＡＭ等に展開されて、各サブコントローラ６２〜６４に指令されることにより実施される。
【００３０】
まず、図１１にＫ１で示されている第一ボートのウエハチャージ工程において、ポッド５０に収納されたウエハＷが一対のボート２１、２１のうちの一方のボート（以下、第一ボート２１Ａという。）にウエハ移載装置４１によって移載（チャージ）される。ウエハチャージ工程Ｋ１の所要時間ｔ₁ は、ウエハチャージ枚数が１５０枚の場合には約１２分である。
【００３１】
ウエハチャージ工程Ｋ１において、図１に示されているように、複数枚のウエハＷが収納されたポッド５０はポッドステージ８に供給され、図２に示されているように、ポッドステージ８に供給されたポッド５０はドア５１をドア開閉装置によって開放される。他方、図１および図２に示されているように、待機ステージ５の待機台３３には第一ボート２１Ａが載置されて、ウエハチャージ工程Ｋ１の実行に待機した状態になっている。
【００３２】
そして、図９において、（ａ）に示された状態から（ｂ）に示されているように、移動台４５および取付台４６がポッド５０の方向に移動されてツィーザ４７がポッド５０内に挿入され、ポッド５０内のウエハＷを受け取る。続いて、ツィーザ４７は（ａ）に示された位置に後退する。次に、ターンテーブル４３が反転し、移動台４５および取付台４６が待機ステージ５の方向に移動されて、ツィーザ４７が保持したウエハＷを第一ボート２１Ａの保持溝２５に受け渡す。ウエハＷを第一ボート２１Ａに移載したウエハ移載装置４１は移動台４５および取付台４６を一度後退させた後に再び反転して、ツィーザ４７をポッド５０側に向けた図９（ａ）の状態になる。
【００３３】
この際、ウエハ移載装置４１は五枚のツィーザ４７を備えているため、一回の移載作動で五枚のウエハＷをポッド５０の五段の保持溝から第一ボート２１Ａの五段の保持溝２５に移載することができる。ここで、第一ボート２１Ａがバッチ処理するウエハＷの枚数（本実施の形態においては、１５０枚）は、一台のポッド５０に収納されたウエハＷの枚数（同じく２５枚）よりも多いため、ウエハ移載装置４１は複数台のポッド５０から所定枚数のウエハＷを第一ボート２１Ａにエレベータ４８によって昇降されて移載することになる。
【００３４】
次いで、図１１にＫ２で示されているボート移送工程が実施される。ボート移送工程Ｋ２の所要時間ｔ₂ は約０．５分である。
【００３５】
ボート移送工程Ｋ２において、待機ステージ５にて指定の枚数のウエハＷを移載された第一ボート２１Ａは、待機ステージ５から熱処理ステージ４へボート移送装置３０の第一アーム３１によって図４に示されているように移送され、キャップ１９の上に移送される。すなわち、第一アーム３１は第一ボート２１Ａの支柱２７の外側に挿入して断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって第一ボート２１Ａを垂直に支持した状態で、約９０度回動することによって、第一ボート２１Ａを待機ステージ５から熱処理ステージ４へ移送しキャップ１９の上に受け渡す。そして、第一ボート２１Ａをキャップ１９に移載した第一アーム３１は待機ステージ５に戻る。
【００３６】
次に、図１１にＫ３で示されているボート搬入工程が実施される。ボート搬入工程Ｋ３の所要時間ｔ₃ は約２分である。
【００３７】
ボート搬入工程Ｋ３においては、図５に示されているように、キャップ１９に垂直に支持された第一ボート２１Ａはエレベータ２０によって上昇されてプロセスチューブ１１の処理室１２に搬入される。第一ボート２１Ａが上限に達すると、キャップ１９の上面の外周辺部がマニホールド１４の下面にシールリング１５を挟んで着座した状態になってマニホールド１４の下端開口をシール状態に閉塞するため、処理室１２は気密に閉じられた状態になる。
【００３８】
処理室１２がキャップ１９によって気密に閉じられると、図１１にＫ４で示されている昇温・温度安定工程が実施される。すなわち、処理室１２が所定の真空度に排気管１６によって真空排気され、ヒータユニット１８によって所定の処理温度（例えば、８００〜１０００℃）をもって全体にわたって均一に加熱される。
【００３９】
処理室１２の温度が安定すると、図１１にＫ５で示されている成膜工程が実施される。すなわち、成膜工程Ｋ５において、処理ガスが処理室１２にガス導入管１７を通じて所定の流量供給される。これによって、所定の成膜処理が施される。
【００４０】
所定の成膜処理が終了すると、図１１にＫ６で示されている窒素（Ｎ₂ ）ガスパージ工程が実施される。すなわち、窒素ガスパージ工程Ｋ６において、窒素ガスがガス導入管１７を通じて所定の流量および時間（ｔ₆ ）だけ供給されて処理室１２が窒素ガスで置き換えられるとともに温度が下げられる。
【００４１】
そして、取り扱う膜種によって異なるが、昇温・温度安定工程Ｋ４、成膜工程Ｋ５および窒素ガスパージ工程Ｋ６の所要時間（ｔ₄ ＋ｔ₅ ＋ｔ₆ ）は約１時間〜２時間である。つまり、いずれの膜種にせよ、昇温・温度安定工程Ｋ４、成膜工程Ｋ５および窒素ガスパージ工程Ｋ６の所要時間（ｔ₄ ＋ｔ₅ ＋ｔ₆ ）は、ウエハチャージ工程Ｋ１の所要時間ｔ₁ の約１２分に比べて遙に長期間になる。
【００４２】
なお、この第一ボート２１Ａの熱処理の間に、一対のボート２１、２１の他方のボート（以下、第二ボート２１Ｂという。）が待機ステージ５の待機台３３の上に移送されて待機した状態になっている。
【００４３】
その後、図１１にＫ７で示されているボート搬出工程が実施される。ボート搬出工程Ｋ７の所要時間ｔ₇ は約２分である。
【００４４】
すなわち、ボート搬出工程Ｋ７においては、図６に示されているように、第一ボート２１Ａを支持したキャップ１９がエレベータ２０によって下降されて、第一ボート２１Ａがプロセスチューブ１１の処理室１２から搬出される。第一ボート２１Ａが搬出されたプロセスチューブ１１の処理室１２の炉口１３はシャッタ（図示せず）によって閉鎖され、処理室１２の高温雰囲気が逃げるのを防止される。処理室１２から搬出された第一ボート２１Ａ（保持されたウエハＷ群を含む）は高温の状態になっている。
【００４５】
続いて、図１１にＫ８で示されているボート移送工程が実施されて、高温状態の第一ボート２１Ａが熱処理ステージ４から冷却ステージ６に移送される。ボート移送工程Ｋ８の所要時間ｔ₈ は約０．５分である。
【００４６】
すなわち、図３に示されているように、処理室１２から搬出された高温状態の処理済みの第一ボート２１Ａはプロセスチューブ１１の軸線上の熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ、ボート移送装置３０の第二アーム３２によって直ちに移送されて仮置きされる。この際、第二アーム３２は処理済みの第一ボート２１Ａの支柱２７の外側に挿入して断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって処理済みの第一ボート２１Ａを垂直に支持した状態で、約９０度回動することにより、処理済みの第一ボート２１Ａを熱処理ステージ４のキャップ１９の上から冷却ステージ６の冷却台３４の上へ移送し載置する。
【００４７】
冷却ステージ６の冷却台３４に移載された高温状態の処理済み第一ボート２１Ａは、図１１にＫ９で示されている冷却工程を実施される。冷却工程Ｋ９の所要時間ｔ₉ は約１０分である。
【００４８】
冷却工程Ｋ９において、図４に示されているように、冷却ステージ６はクリーンユニット３のクリーンエア吹出口３９の近傍に設定されているため、冷却ステージ６の冷却台３４に移載された高温状態の第一ボート２１Ａはクリーンユニット３の吹出口３９から吹き出すクリーンエア３５によってきわめて効果的に冷却される。この際、図４に示されているように、クリーンユニット３の吹出口３９から吹き出したクリーンエア３５の流れは、吹出口３９から見ると待機ステージ５とは反対方向である筐体２の後部右隅に配置された排気用ファン４０に向かうため、熱処理ステージ４および待機ステージ５の方向には向かわない。したがって、処理済みの第一ボート２１Ａに接触したクリーンエア３５が熱処理ステージ４および待機ステージ５に流れることにより、熱処理ステージ４および待機ステージ５の第二ボート２１Ｂに保持されたウエハＷ群を汚染することは防止することができる。
【００４９】
その後、冷却台３４の第一ボート２１Ａは図１１にＫ１０で示されているボート移送工程を実施される。ボート移送工程Ｋ１０の所要時間ｔ₇ は約０．５分である。ボート移送工程Ｋ１０は次のように実行される。この際、処理済みの第一ボート２１Ａは充分に冷却されて、例えば、１５０℃以下になっている。
【００５０】
すなわち、ボート移送装置３０の第二アーム３２は第一ボート２１Ａの支柱２７の外側に挿入して断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって第一ボート２１Ａを垂直に支持した状態で、約９０度回動することにより、第一ボート２１Ａを冷却ステージ６から熱処理ステージ４へ移送する。第一ボート２１Ａが熱処理ステージ４に移送されると、ボート移送装置３０の第一アーム３１が約９０度回転されて熱処理ステージ４に移動され、熱処理ステージ４の第一ボート２１Ａを受け取る。第一ボート２１Ａを受け取ると、第一アーム３１は元の方向に約９０度逆回転して第一ボート２１Ａを熱処理ステージ４から待機ステージ５に移送して、待機台３３に移載する。待機台３３に移載された状態において、第一ボート２１Ａの三本の保持部材２４はウエハ移載装置４１側が開放した状態になる。
【００５１】
次に、図１１にＫ１１で示されているディスチャージ工程がウエハ移載装置４０によって実施される。ディスチャージ工程Ｋ１１の所要時間ｔ₁₁は約１２分である。ディスチャージ工程Ｋ１１は図７について前述した作動に準ずるウエハ移載装置４１の作動により実施される。
【００５２】
すなわち、ウエハ移載装置４１は待機ステージ５の第一ボート２１Ａから処理済みのウエハＷを受け取ってポッドステージ８のポッド５０に移載して行く。この際、第一ボート２１Ａがバッチ処理した処理済みウエハＷの枚数は一台のポッド５０に収納されるウエハＷの枚数よりも多いため、ウエハ移載装置４１はエレベータ４８によって昇降されながら、ポッドステージ８に入れ換えられる複数台のポッド５０にウエハＷを所定枚数ずつ収納して行くことになる。
【００５３】
全ての処理済みウエハＷがポッド５０に戻されると、待機台３３の上の第一ボート２１Ａには、次に処理すべき新規のウエハＷがウエハ移載装置４１によって移載（チャージ）されて行くウエハチャージ工程Ｋ１が、実行されることになる。但し、本実施の形態に係る拡散ＣＶＤ処理方法においては、ウエハチャージ工程Ｋ１は後述するウエハチャージ開始時点算出方法よって算出されたタイミングをもって開始されることになる。これは第二ボート２１Ｂについても同様である。
【００５４】
以降、前述した作用が第一ボート２１Ａと第二ボート２１Ｂとの間で交互に繰り返されることにより、多数枚のウエハＷが拡散ＣＶＤ装置１によってバッチ処理されて行く。
【００５５】
ところで、ディスチャージ工程Ｋ１１が完了した後に続いてウエハチャージ工程Ｋ１が実施される従来例の場合には、ウエハチャージ工程Ｋ１を実施された一方のボート（第一ボートまたは第二ボート）に移載の新規ウエハ群は熱処理ステージ４での他方のボート（第一ボートまたは第二ボート）の処理が終了するまでの約１時間〜２時間の長期間にわたって大気雰囲気の待機ステージ５において待機することになる。このように新規のウエハ群が大気雰囲気中に長期間晒されると、自然酸化膜がこれから処理しようとするウエハＷの表面に大気中の酸素や水分によって形成されてしまう。
【００５６】
そこで、本実施の形態においては、ウエハチャージ工程Ｋ１の開始時点の最適値をウエハチャージ開始時点算出方法によって求め、算出されたタイミングをもってウエハチャージ工程Ｋ１を開始することにより、大気雰囲気の待機ステージ５での待機時間を最も短縮するものとする。
【００５７】
次に、本実施の形態に係るウエハチャージ開始時点算出方法を図１２について説明する。なお、図１２に示されているフローはメインコントローラ６６のウエハチャージ開始時点算出部７０において実行される。
【００５８】
図１２にＳ１で示されている第一ステップにおいて、第一ボートのボート搬出工程Ｋ７迄の累積時間が算出される。すなわち、累積時間をＴとすると、累積時間は、Ｔ＝ｔ₁ ＋ｔ₂ ＋ｔ₃ ＋ｔ₄ ＋ｔ₅ ＋ｔ₆ ＋ｔ₇ 、によって求められる。なお、ｔ₁ 〜ｔ₇ は前記各工程Ｋ１〜Ｋ７の所要時間である。
【００５９】
次に、図１２にＳ２で示されている第二ステップにおいて、「第一ボートのボート搬出工程Ｋ７迄の累積時間か」が判断される。累積時間でない場合（ＮＯ）には、第一ステップＳ１に戻り、第一ステップＳ１と第二ステップＳ２とが繰り返される。累積時間である場合（ＹＥＳ）には第三ステップＳ３に進む。
【００６０】
第三ステップＳ３において、第二ボートのウエハチャージ開始時点Ｔ’が算出される。すなわち、ウエハチャージ開始時点Ｔ’は、Ｔ’＝Ｔ−ｔ₁ 、によって求められる。
【００６１】
以上のようにして算出されたウエハチャージ開始時点に基づいて、メインコントローラ６６は図１３に示されているフローを実行する。
【００６２】
すなわち、図１３に示されている第一ステップＰ１において、「レシピの実行時間が第二ボートへのウエハチャージ開始時点になったか」を判断する。開始時点になっていない場合（ＮＯ）には、第一ステップＰ１を繰り返し、開始時点になっている場合（ＹＥＳ）には第二ステップＰ２に進む。
【００６３】
第二ステップＰ２において、第二ボートへのウエハチャージ工程Ｋ１を開始する。なお、以上の説明では第二ボートのウエハチャージ工程Ｋ１の開始時点を算出して実行する場合について述べたが、第一ボートと第二ボートとは交互に同じように運用されるため、第一ボートについても同様に算出されて実行される。
【００６４】
本実施の形態によれば、ウエハチャージ開始時点の最適値を予め求めて、次の処理に待機するウエハの待機時間を最小に短縮することにより、ウエハが大気雰囲気に晒される時間を最小限度に抑制することができるため、ウエハの表面に形成される自然酸化膜の増加を抑制することができる。
【００６５】
例えば、ウエハチャージ工程Ｋ１の所要時間ｔ₁ がウエハ１５０枚で約１２分、ボート搬出工程Ｋ７の所要時間ｔ₇ とボート移送工程Ｋ８の所要時間ｔ₈ との合計所要時間ｔ₇ ＋ｔ₈ が約４分、ボート移送工程Ｋ２の所要時間ｔ₂ が０．５分であると、待機中のウエハＷが大気雰囲気に晒される時間は、約１６．５分となる。
【００６６】
ここで、図１４は大気雰囲気に晒されたウエハの表面における自然酸化膜の増加特性を示すグラフである。図１４によれば、約１６．５分における自然酸化膜の厚さは、１Å以下、になる。この程度の厚さの自然酸化膜はウエハに処理される膜厚のばらつきに影響を及ぼしたり、接触抵抗を増加させたりすることはないため、ＩＣの高集積化や品質（精度等）、性能（演算速度等）および信頼性に対して悪影響を及ぼすことは未然に防止することができる。
【００６７】
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で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００６８】
例えば、第二ボートへのウエハチャージ工程の終了は第一ボートの搬出工程前迄に終了するように設定するに限らず、第一ボートのボート移送工程を完了する直前までに第二ボートへのウエハチャージ工程を終了させるように設定してもよい。この場合には、ウエハが大気雰囲気に晒される時間をより一層短縮することができるため、自然酸化膜の増加をより一層低減することができる。
【００６９】
筐体に供給する気体はクリーンエアに限らず、窒素ガス等の不活性ガスであってもよい。
【００７０】
拡散ＣＶＤ装置はアニール処理や酸化膜形成処理、拡散処理および成膜処理等の熱処理全般に使用することができる。
【００７１】
本実施の形態ではバッチ式縦形ホットウオール形拡散ＣＶＤ装置を使用する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、バッチ式横形ホットウオール形拡散ＣＶＤ装置等の基板処理方法全般に適用することができる。
【００７２】
前記実施の形態ではウエハに熱処理が施される場合について説明したが、被処理基板はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウエハが大気雰囲気に晒される時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である拡散ＣＶＤ処理方法に使用される拡散ＣＶＤ装置を示す平面断面図である。
【図２】その斜視図である。
【図３】処理済みボートの冷却中を示す斜視図である。
【図４】同じく平面断面図である。
【図５】熱処理ステージの処理中を示す縦断面図である。
【図６】同じくボート搬出後を示す縦断面図である。
【図７】ボート移送装置を示す斜視図である。
【図８】クリーンユニットを示す斜視図である。
【図９】ウエハ移載装置を示す各側面図であり、（ａ）は短縮時を示し、（ｂ）は伸長時を示している。
【図１０】制御システムを示すブロック図である。
【図１１】拡散ＣＶＤ処理方法を示すタイムチャートである。
【図１２】ウエハチャージ開始時点算出方法を示すフローチャートである。
【図１３】ウエハチャージ開始時点の実行フローを示すフローチャートである。
【図１４】大気雰囲気に晒されたウエハの表面における自然酸化膜の増加特性を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｗ…ウエハ（基板）、１…拡散ＣＶＤ装置（基板処理装置）、２…筐体、３…クリーンユニット、４…熱処理ステージ、５…待機ステージ、６…冷却ステージ、７…ウエハローディングステージ、８…ポッドステージ、９…ノッチ合わせ装置、１１…プロセスチューブ、１２…処理室、１３…炉口、１４…マニホールド、１５…シールリング、１６…排気管、１７…ガス導入管、１８…ヒータユニット、１９…キャップ、２０…エレベータ、２１…ボート、２１Ａ…第一ボート、２１Ｂ…第二ボート、２２…上側端板、２３…下側端板、２４…保持部材、２５…保持溝、２６…断熱キャップ部、２７…支柱、２８…係合部、２９…ベース、３０…ボート移送装置、３１…第一アーム、３２…第二アーム、３３…待機台、３４…冷却台、３５…クリーンエア、３６…吸込ダクト、３７…吸込ファン、３８…吹出ダクト、３９…吹出口、４０…排気用ファン、４１…ウエハ移載装置、４２…ベース、４３…ターンテーブル、４４…リニアガイド、４５…移動台、４６…取付台、４７…ツィーザ、４８…エレベータ、５０…ポッド、５１…ドア、６０…制御システム、６１…温度制御サブコントローラ、６２…圧力制御サブコントローラ、６３…ガス制御サブコントローラ、６４…機械制御サブコントローラ、６５…制御ネットワーク、６６…メインコントローラ、６７…コンソール（制御卓）、６８…記憶装置、７０…ウエハチャージ開始時点算出部。

Claims

処理室を形成したプロセスチューブと、前記処理室に出入りして複数枚の基板を搬入搬出するボートと、前記複数枚の基板を前記ボートに対して前記処理室の外部において授受する基板移載装置と、前記処理室の外部において前記ボートを仮置きするステージとを備え、少なくとも二台のボートが順次使用される半導体装置の製造方法において、
前記処理室での処理が終了し該処理室から搬出されたボートを前記ステージに移送するステップが完了する直前に前記ボートの次に処理される他のボートへの前記基板移載装置による前記基板の移載ステップを終了させるように設定されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
処理室を形成したプロセスチューブと、前記処理室に出入りして複数枚の基板を搬入搬出する少なくとも二台のボートと、前記複数枚の基板を前記ボートに対して前記処理室の外部において授受する基板移載装置と、前記処理室の外部において前記ボートを仮置きするステージと、前記処理室での処理が終了し該処理室から搬出されたボートを前記ステージに移送するステップが完了する直前に前記ボートの次に処理される他のボートへの前記基板移載装置による前記基板の移載ステップを終了させるように設定する制御システムとを備えた基板処理装置。