JP6876020B2 - 基板処理装置および半導体装置の製造方法並びにプログラム - Google Patents

基板処理装置および半導体装置の製造方法並びにプログラム Download PDF

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Description

本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法並びにプログラムに関する。
処理室と移載室とが連接された基板処理装置は、基板の自然酸化を防止するため、移載室内は不活性ガス雰囲気に置換されている（例えば特許文献１参照）。
しかし、プロセスの種別や形成される膜種によっては、処理前や処理後の自然酸化膜の影響が小さいものがある。この場合、移載室を不活性ガス雰囲気にするよりも大気雰囲気にするのが好ましい場合がある。
特開２００９−０６５１１３号公報
本発明は、移載室の雰囲気をプロセスの種別や形成される膜種によって変更することが可能な構成を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、
基板の処理を行う処理室に連接される移載室に大気を吸気する吸気口に連通する吸気ダンパ及び吸気ファンと、
移載室に不活性ガスを供給する不活性ガス導入管のバルブと、
移載室に設けられた排気ファン及び排気バルブと、
移載室の雰囲気を大気雰囲気にする大気モードと、該移載室の雰囲気を不活性ガス雰囲気にするパージモードのうちどちらか一方のモードを選択する切替手段と、
該吸気ダンパ及び吸気ファンと、該不活性ガス導入管のバルブと、該排気ファン及び排気バルブのそれぞれを制御することにより、大気モードとパージモードのうちどちらか一方のモードを実行するように構成されている制御手段と、
を備えた構成が提供される。
本発明によれば、移載室の雰囲気をプロセスの種別や形成される膜種によって変更することが可能となる。
本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の斜視図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置を示す側面透視図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置を示す上面断面図である。 （Ａ）は、移載室を大気雰囲気にする場合のサブ筐体の装置右側の一部断面図であって、（Ｂ）は、移載室を大気雰囲気にする場合のサブ筐体の装置左側の一部断面図である。 （Ａ）は、移載室を不活性ガス雰囲気にする場合のサブ筐体の装置右側の一部断面図であって、（Ｂ）は、移載室を不活性ガス雰囲気にする場合のサブ筐体の装置左側の一部断面図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のパージモードと大気モードの切替え動作を説明するフローを示す図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の移載室内の動作の一例（パターン１）を説明する図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の移載室内の動作の一例（パターン２）を説明する図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の移載室内の動作の一例（パターン３）を説明する図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の移載室内の動作の一例（パターン４）を説明する図である。
＜本発明の一実施形態＞
以下に本発明の一実施形態について説明する。
（１）基板処理装置の構成
図１及び図２に示すように、本実施の形態に係る基板処理装置１０は、基板処理装置本体として用いられる筐体１１１を備えている。筐体１１１内では、シリコン等からなる基板としてのウエハ２００を所定の枚数収容し、収容容器として用いられるウエハキャリアとしてフープ（ＦＯＵＰ、ＰＯＤとも称される。以下ポッドという。）１１０が使用される。なお、図１及び図２において、後述するメンテナンス扉１０４側を装置前方、待機部１２６側を装置後方として定義し、他の図面においても装置に対する前後方向と説明する場合は、同一の定義によって説明を行う。同様に、装置前方に向かって右側を装置右側、装置前方に向かって左側を装置左側として定義し、説明を行う。
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、搬入搬出部として用いられるロードポート１１４が設置されており、ロードポート１１４はポッド１１０が載置され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ＯＨＴ（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｈｏｉｓｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）等の図示しない工程内搬送装置によって搬入、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、ポッド棚（収容棚）１０５が設置されている。ポッド棚１０５は垂直に立設される支持部１１６と、支持部１１６に対して例えば上中下段の各位置において垂直方向にそれぞれ独立して移動可能に保持された複数段の載置部１１７とを備えており、ポッド棚１０５は、複数段の載置部１１７にポッド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。すなわち、ポッド棚１０５は、例えば２つのポッド１１０を一直線上に同一方向を向いて配置して垂直方向に複数段に複数個のポッド１１０を収容する。
筐体１１１内におけるロードポート１１４とポッド棚１０５との間には、ポッド搬送装置（収容容器搬送機構）１１８が設置されている。ポッド搬送装置１１８は、ポッド１１０を保持したまま垂直方向に昇降可能な軸部としてのポッドエレベータ１１８ａとポッド１１０を載置して水平方向に搬送する搬送部としてのポッド搬送部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とポッド搬送部１１８ｂとの連続動作により、ロードポート１１４、ポッド棚１０５、ポッドオープナ１２１との間で、ポッド１１０を搬送するように構成されている。
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、例えば垂直方向に上下二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には一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、密閉部材として用いられるポッド１１０のキャップを着脱するキャップ着脱機構（不図示）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ように構成されている。
サブ筐体１１９はポッド搬送装置１１８やポッド棚１０５の設置空間から流体的に隔絶された移載室（予備室）１２４を構成している。ポッド搬送装置１１８やポッド棚１０５の設置空間と移載室１２４は、移載棚ゲートバルブ１２３を介して連接されている。
移載棚ゲートバルブ１２３は、ウエハ搬入搬出口１２０を塞ぎ、移載室１２４を密閉空間にしている。つまり、キャップ着脱機構によりポッド１１０のウエハ出し入れ口が開閉され、移載棚ゲートバルブ１２３が開かれることにより、ポッド１１０からウエハ２００の出し入れが可能となる。なお、移載棚ゲートバルブ１２３がキャップ着脱機構を兼ねてもよい。移載室１２４は、ウエハ２００の搬送エリアとして、また、後述のボート（基板保持具）２１７のローディング、アンローディング空間として用いられる。
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が構成されている。待機部１２６の上方には反応炉２０２が設けられ、反応炉２０２の下部は、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る。反応炉２０２内には処理室２０１が形成される。
＜移載室＞
次に移載室１２４内の構成について、図３〜図５に基づいて詳細に説明する。
移載室１２４は、基板を処理する処理室２０１の減圧に対応する密閉容器となっている。移載室１２４は、移載棚ゲートバルブ１２３が閉じられた状態で移載室１２４の雰囲気を大気雰囲気にしたり、不活性ガス雰囲気にすることができるように構成されている。図３は、基板処理装置１０の上面断面図である。図４（Ａ）は、移載室１２４を大気雰囲気にする場合のサブ筐体１１９の装置右側の一部断面図であって、図４（Ｂ）は、移載室１２４を大気雰囲気にする場合のサブ筐体１１９の装置左側の一部断面図である。図５（Ａ）は、移載室１２４を不活性ガス雰囲気にする場合のサブ筐体１１９の装置右側の一部断面図であって、図５（Ｂ）は、移載室１２４を不活性ガス雰囲気にする場合のサブ筐体１１９の装置左側の一部断面図である。
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を水平方向に回転乃至直動可能なウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置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。これらのウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ及びウエハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ツイーザ１２５ｃによりボート２１７へのウエハ２００の装填（チャージ）及び脱装（ディスチャージ）が実施される。
また、移載室１２４の後側領域には、ボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ１１５が設置される。ボートエレベータ１１５の昇降台に連結された連結具としてのエレベータアーム１２８には前記シールキャップ２１９が水平に据え付けられる。シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、反応炉２０２の下部を開閉する蓋体として構成されている。このシールキャップ２１９は、ボートエレベータ１１５のエレベータアーム１２８に支持されている。
サブ筐体１１９の後面壁（背面壁）１１９ｂには、開口部１１が移載室１２４の内外を連通するように開設されており、開口部１１は移載室ドア１３によって開閉されるように構成されている。
また、サブ筐体１１９の後面壁１１９ｂには、移載室１２４内に不活性ガス（パージガス）を供給する不活性ガス導入管（パージガス導入管）２２が接続されている。不活性ガス導入管２２は、大流量の不活性ガスを導入する不活性ガス導入管２２ａと不活性ガス導入管２２ａよりも小流量の不活性ガスを導入する不活性ガス導入管２２ｂが接続されている。不活性ガス導入管２２ａと不活性ガス導入管２２ｂには、開閉弁であるバルブ２４ａ，２４ｂがそれぞれ設けられている。つまり、移載室１２４には、バルブ２４ａ，２４ｂの開閉により、複数の流量パターンで不活性ガスを供給することができる。
また、移載室１２４の右側領域上部であって、移載室１２４のウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ側及びボートエレベータ１１５側と反対側には、サブ筐体１１９の後面壁１１９ｂに形成された吸気口１２に連通する吸気ダクト１４が形成されている。吸気ダクト１４は、吹出し口１５に連通するように構成されている。吹出し口１５には、クリーンユニット１３４が取り付けられている。クリーンユニット１３４は、８つの吸気ファン１８とフィルタ２０で構成されている。また、吸気ダクト１４には、開閉弁である吸気ダンパ１６が取り付けられている。
つまり、吸気ダンパ１６の開閉により、吸気口１２から吸気された大気が吸気ダクト１４、吹出し口１５、クリーンユニット１３４を介して移載室１２４に供給されたり、供給が停止されたりする。すなわち、このクリーンユニット１３４を介して、吸気口１２から吸気された大気が清浄化され、清浄化されたクリーンエア１３３が移載室１２４内に供給される。
また、サブ筐体１１９の後面壁１１９ｂの移載室１２４の左側領域側には、移載室１２４内の雰囲気を筐体１１１外（サブ筐体１１９外）へ排気する排気ファン２６と排気ダクト２８が設けられている。排気ファン２６は、上下方向に３つ設けられている。排気ダクト２８には、開閉弁である排気バルブ３０が設けられている。すなわち、この排気バルブ３０の開閉により、排気ファン２６、排気ダクト２８を介して移載室１２４内の雰囲気が筐体１１１外へ排気されたり、排気が停止されたりする。
ボートエレベータ１１５の上部には、移載室１２４内の不活性ガスを排気するガス排気口３１が形成されている。ガス排気口３１には、開閉のために開閉弁である排気バルブ３２が設けられている。つまり、排気バルブ３２の開閉により、不活性ガス導入管２２から移載室１２４に導入された不活性ガスが、ウエハ移載装置１２５ａ、待機部１２６にあるボート２１７に流通された後、ガス排気口３１を介して移載室１２４外に排気されたり、排気が停止されたりする。
また、移載室１２４には、移載室１２４の酸素濃度を計測する酸素濃度計３４が設けられている。
＜制御部の構成＞
図６に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、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１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａ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１２１には、入出力装置１２２が接続されている。入出力装置１２２として、タッチパネル等の表示手段等が用いられる。
記憶装置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。記憶装置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や、後述する成膜処理の手順や条件等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。プロセスレシピは、後述する成膜処理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、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。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。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、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、それらの両方を含む場合がある。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、上述のポッド搬送装置１１８、ウエハ移載機構１２５、ボートエレベータ１１５、移載棚ゲートバルブ１２３、吸気ダンパ１６、吸気ファン１８、バルブ２４ａ，２４ｂ、排気ファン２６、排気バルブ３０，３２、酸素濃度計３４等に接続されている。
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ポッド搬送装置１１８によるポッド１１０搬送動作、ウエハ移載機構１２５によるウエハ移載動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、移載棚ゲートバルブ１２３の開閉動作、バルブ２４ａ，２４ｂの開閉動作、吸気ダンパ１６の開閉動作、吸気ファン１８、排気ファン２６の動作、排気バルブ３０，３２の開閉動作、酸素濃度計３４の有効、無効の設定動作、酸素濃度計３４により検出された酸素濃度に基づくバルブ２４ａ，２４ｂの開閉動作、等を制御するように構成されている。
コントローラ１２１は、外部記憶装置１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。外部記憶装置１２３は、例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ等を含む。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置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ている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。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１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３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。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
入出力装置１２２は、移載室１２４を大気雰囲気にする第１機能としての大気モードと、移載室１２４を不活性ガス雰囲気にする第２機能としてのパージモードとの切替えを行う設定画面を表示する。そして、この設定画面では、大気モードとパージモードの切替えを行うための切替手段である切替スイッチが表示されている。この切替スイッチのオンオフ状態を設定することにより、ユーザは、入出力装置１２２に表示された設定画面を介して大気モードとパージモードの切替えを行うことができるようになっている。
また、記憶装置１２１ｃは、切替スイッチのオンオフ状態をパラメータ設定ファイルとして記憶している。
また、ＣＰＵ１２１ａは、通常は、切替スイッチがオフ設定で、酸素濃度計３４により検出された移載室１２４内の酸素濃度が例えば２０ｐｐｍ以下の不活性ガス雰囲気下で、ボートロード、ボートアンロードを実行する。しかし、上述した切替スイッチがオン設定の場合には、酸素濃度計３４を無効にして移載室１２４内の酸素濃度の計測をしないように設定する。
すなわち、切替スイッチがオフ設定の場合には、酸素濃度計３４が有効にされ、移載室１２４内の酸素濃度が一定濃度であって例えば２０ｐｐｍ以下の不活性ガス雰囲気の状態で保持される。また、切替スイッチがオン設定の場合には、酸素濃度計３４が無効にされ、移載室１２４内の不活性ガスの供給が停止されて、移載室１２４内は大気雰囲気の状態にされる。
すなわち、このパージモードと大気モードとの切替えは、ボートロード時又は／及びボートアンロード時における切替スイッチのオンオフにより決定される。
具体的には、ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読みだして実行し、ボートロード又は／及びボートアンロード実行前に、記憶装置１２１ｃに記憶されたパラメータ設定ファイルに応じて、吸気ダンパ１６及び吸気ファン１８と、不活性ガス導入管２２のバルブ２４ａ，２４ｂと、排気ファン２６及び排気バルブ３０，３２の設定内容によって制御することにより、後述するパージモードと大気モードのうちどちらか一方を選択して実行するように構成されている。すなわち、移載室１２４内の雰囲気を、図４（Ａ），（Ｂ）に示されているような大気雰囲気や、図５（Ａ），（Ｂ）に示されているような不活性ガス雰囲気のうちどちらか一方に、レシピ上で切替えることが可能な構成となっている。
例えばボートロード又は／及びボートアンロード時にウエハ２００に自然酸化膜を形成したくない場合等には、切替スイッチをオフ設定にしてパージモードを選択して実行し、ボートロード又は／及びボートアンロード時にウエハ２００に意図的に自然酸化膜を形成してデバイスの特性を向上させたいような場合や、自然酸化膜の影響が小さい場合等には、切替スイッチをオン設定にして大気モードを選択して実行するようにすることができる。
＜大気モード（第１機能）＞
大気モードを選択して実行する場合には、酸素濃度計３４を無効に設定する。そして、不活性ガス導入管２２のバルブ２４ａ，２４ｂを閉じ、不活性ガスの移載室１２４への導入を停止する。そして、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されているように、吸気ダンパ１６を開いて、吸気ファン１８をオンに設定し、動作させる。つまり、吸気口１２から吸気された大気が吸気ダクト１４、吹出し口１５、クリーンユニット１３４を介して移載室１２４内に取り込まれる。また、排気バルブ３０を開いて、排気ファン２６をオンに設定する。このとき、排気バルブ３２を閉じている。すなわち、大気モードでは、排気ファン２６、排気ダクト２８を介して大気の吸排を行う。結果として、移載室１２４が大気で循環されて、筐体１１１外へ排出され、移載室１２４を大気雰囲気にすることができる。このようにすると、クリーンルーム内の大気が導入され、移載室１２４の雰囲気が大気雰囲気となる。
＜パージモード（第２機能）＞
パージモードを選択して実行する場合には、酸素濃度計３４を有効に設定する。そして、不活性ガス導入管２２のバルブ２４ａ又は／及びバルブ２４ｂを開き、不活性ガス導入管２２からパージガスを移載室１２４に導入する。そして、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示されているように、吸気ダンパ１６を閉じて、吸気ファン１８をオフに設定する。また、排気バルブ３０を閉じて、排気ファン２６をオフに設定し、排気バルブ３２を開いて、パージガスを、ガス排気口３１から排出する。これにより、移載室１２４にパージガスが循環され、移載室１２４を不活性雰囲気にすることができる。すなわち、移載室内の酸素濃度が低下して、移載室１２４内でのウエハ２００表面の自然酸化が防止される。
（２）基板処理工程
次に、上述した構成を用いた基板処理装置１０の動作について図７〜図１１に基づいて説明する。
尚、以下の説明において、基板処理装置１０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。本実施形態によれば、ボートロード、アンロード時に、切替スイッチのオンオフを割り当てて大気モードとパージモードとを切替え制御することにより、レシピ上で下記パターン１〜４の４パターンの制御が可能となる。
＜パターン１＞
パターン１では、ボートロード時の切替スイッチがオフ、ボートアンロード時の切替スイッチがオフに設定されている場合、すなわち移載室１２４内をボートロード時に不活性ガス雰囲気、ボートアンロード時に不活性ガス雰囲気とする場合を例にして説明する。
図１及び図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の上のポッド１１０はポッド搬送装置１１８によって筐体１１１の内部へポッド搬入搬出口１１２から搬入される。搬入されたポッド１１０はポッド棚１０５の指定された載置部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、一時的に保管された後、ポッド棚１０５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は移載棚ゲートバルブ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。
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におけるウエハ搬入搬出口１２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、ポッド１１０の開口部を閉塞しているキャップがキャップ着脱機構によって取り外され、ポッド１１０を開放する。
図８（Ａ）に示されるように、ポッド１１０がポッドオープナ１２１によって開放され、移載棚ゲートバルブ１２３が開かれると、図８（Ｂ）に示されるように、ウエハ２００はポッド１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによって排出され、移載室１２４の後方にある待機部１２６に待機しているボート２１７にチャージされる。ボート２１７に所定枚数のウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａはポッド１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７にチャージする。
このとき、他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１にはポッド棚１０５から別のポッド１１０がポッド搬送装置１１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時に行われる。なお、図８〜図１１においては、他方のポッドオープナ１２１の記載を省略している。
図８（Ｃ）に示されるように、予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７にチャージされると、図８（Ｄ）に示されるように、移載棚ゲートバルブ１２３は閉じられる。上記図８（Ａ）〜図８（Ｄ）の処理は、移載室１２４が大気雰囲気の状態で行われる。
そして、ボートロード実行前に（ステップＳ１０）、ボートロード時の切替スイッチがオンか否かが判定される（ステップＳ１１）。パターン１のように、ボートロード時の切替スイッチがオフである場合には（ステップ１１においてＮｏ）、上述したパージモードが選択されて（ステップＳ１３）、移載室１２４は、不活性ガス雰囲気の状態に切り替えられる。そして、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、図８（Ｅ）に示されるように、開放される。続いて、ウエハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、処理室２０１へ搬入（ボートロード）される。このように、移載室１２４が不活性ガス雰囲気の状態でボートロードを行うことで、成膜前に自然酸化膜が形成されるのを抑制することができる。
ボートロード後は、図８（Ｆ）に示されるように、移載室１２４が不活性ガス雰囲気に置換された状態で炉口シャッタ１４７が閉じられ、処理室２０１にてウエハ２００に成膜処理（基板処理）が実施される。
そして、成膜処理が終了すると、ボートアンロード実行前に（ステップＳ１４）、ボートアンロード時の切替スイッチがオンか否かが判定される（ステップＳ１５）。パターン１のように、ボートアンロード時の切替スイッチがオフである場合には（ステップ１５においてＮｏ）、上述したパージモードが選択されて（ステップＳ１７）、移載室１２４が不活性ガス雰囲気の状態で、図８（Ｇ）に示されるように、炉口シャッタ１４７が開放されて、ボート２１７は処理室２０１から移載室１２４へ搬出（ボートアンロード）される。このように、移載室１２４が不活性ガス雰囲気の状態でボートアンロードを行うことで、成膜後に自然酸化膜が形成されるのを抑制することができる。
そして、図８（Ｈ）に示されるように、ボートアンロード後に炉口シャッタ１４７が閉じられると、ウエハ２００の冷却中は、移載室１２４を不活性ガス雰囲気の状態にして自然酸化膜を抑制する。そして、ウエハ２００が冷却されたら大気戻しを行う。すなわち、排気バルブ３２を開いて、パージガスを、ガス排気口３１から排出する。大気戻しは、移載室１２４に不活性ガスが充満している環境下では、酸素濃度低下による酸欠等により人体に影響があるために行われる。
そして、酸素濃度計３４により移載室１２４の酸素濃度が人体に影響がない例えば１８．５％以上になったら、図８（Ｉ）に示されるように、移載棚ゲートバルブ１２３を開き、図８（Ｊ）に示されるように、ボート２１７からポッド１１０にウエハ２００が払い出され（ディスチャージ）、図８（Ｋ）に示されるように、ウエハ２００及びポッド１１０は筐体１１１の外部へ搬出される。その後、未処理のウエハ２００が収容された別のポッド１１０が搬送され、上述した処理が行われる。
＜パターン２＞
パターン２では、ボートロード時の切替スイッチがオン、ボートアンロード時の切替スイッチがオフに設定されている場合、すなわちボートロード時に大気雰囲気、ボートアンロード時に不活性ガス雰囲気とする場合を図９に基づいて説明する。なお、以下において、上述したパターン１と同様の部分は説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
パターン２では、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）に示されるように、移載室１２４が大気雰囲気の状態で、予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７にチャージされると、ボートロード実行前に（ステップＳ１０）、ボートロード時の切替スイッチがオンか否かが判定される（ステップＳ１１）。パターン２のように、ボートロード時の切替スイッチがオンである場合には（ステップ１１においてＹｅｓ）、図９（Ｄ）に示されるように、移載棚ゲートバルブ１２３が開かれた状態で、上述した大気モードが選択され（ステップＳ１２）、移載室１２４は、大気雰囲気の状態にされる。そして、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、開放され、ウエハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、処理炉２０２内へ搬入される。つまり、移載棚ゲートバルブ１２３が開のまま、大気雰囲気の状態でボート２１７が移載室１２４から処理室２０１に搬送される。このように、移載室１２４が大気雰囲気の状態でボートロードを行うことで、成膜前に自然酸化膜を意図的に生成させ、生産されるデバイスの特性を変化させることができる。
ボートロード後は、図９（Ｅ）に示されるように、炉口シャッタ１４７と移載棚ゲートバルブ１２３が閉じられ、処理室２０１にてウエハ２００に成膜処理（基板処理）が実施される。そして、ボートアンロード実行前に切替スイッチがオンか否かが判定される（ステップＳ１５）。パターン２のように、ボートアンロード時の切替スイッチがオフである場合には（ステップＳ１５においてＮｏ）、上述したパージモードが選択されて（ステップＳ１７）、移載室１２４は大気モードからパージモードに切り替えられる。すなわち、図９（Ｆ）に示されるように、移載室１２４を大気雰囲気の状態から不活性ガス雰囲気の状態に置換する。
そして、成膜処理が終了すると、移載室１２４を不活性ガス雰囲気にした状態で、図９（Ｇ）に示されるように、炉口シャッタ１４７が開放されて、ボート２１７は処理室２０１から移載室１２４へ搬出される。このように、移載室１２４が不活性ガス雰囲気の状態でボートアンロードを行うことで、成膜後に自然酸化膜が形成されるのを抑制することができる。
そして、ボートアンロード後は、図９（Ｈ）に示されるように、炉口シャッタ１４７が閉じられると、排気バルブ３２が開かれて、ガス排気口３１を介して不活性ガスが排気されて大気戻しを行う。
そして、酸素濃度計３４により移載室１２４の酸素濃度が１８．５％以上になったら、図９（Ｉ）に示されるように、移載棚ゲートバルブ１２３を開き、図９（Ｊ）に示されるように、ボート２１７からポッド１１０にウエハ２００を払い出され（ディスチャージ）、図９（Ｋ）に示されるように、ウエハ２００及びポッド１１０は筐体の外部へ搬出される。
＜パターン３＞
パターン３では、ボートロード時の切替スイッチがオフ、ボートアンロード時の切替スイッチがオンに設定されている場合、すなわちボートロード時に不活性ガス雰囲気、ボートアンロード時に大気雰囲気とする場合を図１０に基づいて説明する。
図１０（Ａ）〜図１０（Ｄ）は、上述したパターン１の図８（Ａ）〜図８（Ｄ）と同様である。そして、ボートロード実行前に（ステップＳ１０）、ボートロード時の切替スイッチがオンか否かが判定され（ステップＳ１１）、パターン３のように、ボートロード時の切替スイッチがオフである場合には（ステップ１１においてＮｏ）、上述したパージモードが選択されて（ステップＳ１３）、移載室１２４は、不活性ガス雰囲気の状態に切り替えられる。そして、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、図１０（Ｅ）に示されるように、開放される。続いて、ウエハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、処理室２０１へ搬入される。このように、移載室１２４が不活性ガス雰囲気の状態でボートロードを行うことで、成膜前に自然酸化膜が形成されるのを抑制することができる。
ボートロード後は、図１０（Ｆ）に示されるように、移載室１２４が不活性ガス雰囲気下に置換された状態で炉口シャッタ１４７が閉じられ、処理室２０１にてウエハ２００に成膜処理（基板処理）が実施される。
そして、成膜処理が終了すると、ボートアンロード実行前に（ステップＳ１４）、ボートアンロード時の切替スイッチがオンか否かが判定される（ステップＳ１５）。パターン３のように、ボートアンロード時の切替スイッチがオンである場合には（ステップ１５においてＹｅｓ）、上述した大気モードが選択されて（ステップＳ１６）、移載室１２４はパージモードから大気モードに切り替えられる。すなわち、移載室１２４は、不活性ガス雰囲気の状態から大気雰囲気の状態に置換される。そして、図１０（Ｇ）に示されるように、炉口シャッタ１４７が開放されて、ボート２１７は処理室２０１から移載室１２４へ搬出される。このように、移載室１２４が大気雰囲気の状態でボートアンロードを行うことで、成膜後に自然酸化膜を意図的に生成させ、生産されるデバイスの特性を変化させることができる。
そして、ボートアンロード後は、図１０（Ｈ）に示されるように、炉口シャッタ１４７が閉じられて大気戻しを行う。
そして、酸素濃度計３４により移載室１２４の酸素濃度が１８．５％以上になったら、図１０（Ｉ）に示されるように、移載棚ゲートバルブ１２３を開き、図１０（Ｊ）に示されるように、ボート２１７からポッド１１０にウエハ２００が払い出され（ディスチャージ）、図１０（Ｋ）に示されるように、ウエハ２００及びポッド１１０は筐体１１１の外部へ搬出される。その後、未処理のウエハ２００が収容された別のポッド１１０が搬送され、上述した処理が行われる。
＜パターン４＞
パターン４では、ボートロード時の切替スイッチがオン、ボートアンロード時の切替スイッチがオンに設定されている場合、すなわちボートロード時もボートアンロード時も大気雰囲気とする場合を図１１に基づいて説明する。
パターン４では、図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）に示されるように、予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７にチャージされると、ボートロード実行前に（ステップＳ１０）、ボートロード時の切替スイッチがオンか否かが判定される（ステップＳ１１）。パターン４のように、ボートロード時の切替スイッチがオンである場合には（ステップ１１においてＹｅｓ）、図１１（Ｄ）に示されるように、移載棚ゲートバルブ１２３が開かれた状態で、上述した大気モードが選択される（ステップＳ１２）。そして、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、開放され、ウエハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、処理炉２０２内へ搬入（ボートロード）される。すなわち、移載棚ゲートバルブ１２３が開のまま、大気雰囲気の状態でボート２１７が移載室１２４から処理室２０１に搬送される。
ボートロード後は、図１１（Ｅ）に示されるように、炉口シャッタ１４７が閉じられ、処理室２０１にてウエハ２００に成膜処理（基板処理）が実施される。
そして、成膜処理が終了すると、ボートアンロード実行前に（ステップＳ１４）、ボートアンロード時の切替スイッチがオンか否かが判定される（ステップＳ１５）。パターン４のように、ボートアンロード時の切替スイッチがオンである場合には（ステップＳ１５においてＹｅｓ）、上述した大気モードが選択されて（ステップＳ１６）、移載室１２４を大気雰囲気にした状態で、図１１（Ｆ）に示されるように、炉口シャッタ１４７が開放されて、ボート２１７は処理室２０１から移載室１２４へ搬出（ボートアンロード）される。このように、移載室１２４が大気雰囲気の状態でボートロード及びボートアンロードを行うことで、成膜前と成膜後に自然酸化膜を意図的に生成させ、生産されるデバイスの特性を変化させることができる。
そして、ボートアンロード後は、図１１（Ｇ）に示されるように、炉口シャッタ１４７が閉じられ、ボート２１７からポッド１１０にウエハ２００を払い出され（ディスチャージ）、図１１（Ｈ）に示されるように、ウエハ２００及びポッド１１０は筐体の外部へ搬出される。
パターン４は、通常のオープン炉として運用することが可能な構成となっている。すなわち、オープン炉であっても、本実施形態におけるレシピにおける切替スイッチを切り替えて用いることが可能である。
（３）本実施形態による効果
本実施形態によれば、移載室の雰囲気をプロセスの種別や形成される膜種によって変更することが可能となる。また、自然酸化膜を形成させるか否かの選択も可能となる。
＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明した。しかしながら、本発明は上述の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変更可能である。
上記実施形態では、大気モードを選択して実行する場合には、酸素濃度計３４を無効に設定し、不活性ガス導入管２２のバルブ２４ａ，２４ｂを閉じ、不活性ガスの移載室１２４への導入を停止する例について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、大気モードで、酸素濃度計３４を無効に設定しないで、不活性ガス導入管２２のバルブ２４ａ又は／及びバルブ２４ｂを開いて、不活性ガスを供給することにより、ウエハ２００上に形成される自然酸化膜の量（膜厚）を制御するようにしてもよい。
また、基板処理に用いられるレシピは、処理内容に応じて個別に用意し、電気通信回線や外部記憶装置１２３を介して記憶装置１２１ｃ内に格納しておくことが好ましい。そして、基板処理を開始する際、ＣＰＵ１２１ａが、記憶装置１２１ｃ内に格納された複数のレシピの中から、処理内容に応じて適正なレシピを適宜選択することが好ましい。これにより、１台の基板処理装置で様々な膜種、組成比、膜質、膜厚の膜を、再現性よく形成することが可能となる。また、オペレータの負担を低減でき、操作ミスを回避しつつ、基板処理を迅速に開始できるようになる。
上述のレシピは、新たに作成する場合に限らず、例えば、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを変更することで用意してもよい。レシピを変更する場合は、変更後のレシピを、電気通信回線や当該レシピを記録した記録媒体を介して、基板処理装置にインストールしてもよい。また、既存の基板処理装置が備える入出力装置１２２を操作し、基板処理装置に既にインストールされていた既存のレシピを直接変更してもよい。
上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。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膜を形成する例について説明した。本発明は上述の実施形態に限定されず、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膜を形成する場合にも、好適に適用できる。
これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の実施形態と同様な処理手順、処理条件にて成膜処理を行うことができ、上述の実施形態と同様の効果が得られる。
また、上述の実施形態は、適宜組み合わせて用いることができる。このときの処理手順、処理条件は、例えば、上述の実施形態の処理手順、処理条件と同様とすることができる。

Claims (14)

  1. 基板の処理を行う処理室に連接される移載室に大気を吸気する吸気口に連通する吸気ダンパ及び吸気ファンと、
    前記移載室に不活性ガスを供給する不活性ガス導入管のバルブと、
    前記移載室に設けられた排気ファン及び排気バルブと、
    前記移載室の雰囲気を大気雰囲気にする大気モードと、前記移載室の雰囲気を不活性ガス雰囲気にするパージモードのうちどちらか一方のモードを選択する切替手段と、
    前記吸気ダンパ及び前記吸気ファンと、前記不活性ガス導入管のバルブと、前記排気ファン及び前記排気バルブのそれぞれを制御することにより、前記大気モードと前記パージモードのうちどちらか一方のモードを実行するように構成されている制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記パージモードを実行する場合、前記移載室の酸素濃度を計測する酸素濃度計を有効に設定し、前記吸気ダンパを閉じて前記吸気ファンをオフに設定し、前記排気バルブを閉じて前記排気ファンをオフに設定し、及び前記不活性ガス導入管のバルブを開に設定することにより、前記移載室の雰囲気を不活性ガス雰囲気にするように制御することが可能に構成されている基板処理装置。
  2. 前記制御手段は、前記大気モードを実行する場合、前記移載室の酸素濃度を計測する酸素濃度計を無効に設定し、前記吸気ダンパを開いて前記吸気ファンをオンに設定し、前記排気バルブを開いて前記排気ファンをオンに設定し、及び前記不活性ガス導入管のバルブを閉に設定することにより、前記移載室の雰囲気を大気雰囲気にするように制御する請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記制御手段は、前記移載室で前記基板を基板保持具にチャージ或いはディスチャージし、前記基板がチャージされた状態で前記基板保持具を前記処理室にロードして前記基板を処理した後、前記基板保持具を前記移載室にアンロードするよう構成されており、
    前記ロード時及び／又は前記アンロード時に、前記吸気ダンパ及び前記吸気ファンと、前記不活性ガス導入管のバルブと、前記排気ファン及び前記排気バルブのそれぞれを制御するように構成されている請求項１に記載の基板処理装置。
  4. 更に、前記移載室は、当該移載室の酸素濃度を計測する酸素濃度計と、前記移載室を密閉空間にするゲートバルブと、基板保持具を前記処理室にロードして前記基板を処理した後に前記移載室にアンロードする基板保持具昇降機構の上部に設けられた排気バルブと、を有するように構成されている請求項１記載の基板処理装置。
  5. 前記制御手段は、前記大気モードと前記パージモードのうちどちらか一方のモードを選択する際に用いられる前記切替手段のオン／オフ状態を決定するように構成されている請求項１記載の基板処理装置。
  6. 前記制御手段は、前記切替手段のオン／オフ状態をパラメータ設定ファイルとして記憶手段に記憶するよう構成されている請求項５記載の基板処理装置。
  7. 前記制御手段は、前記切替手段のオン／オフ状態を設定する設定画面を表示手段に表示するよう構成されている請求項５記載の基板処理装置。
  8. 前記制御手段は、前記切替手段がオン設定の場合に、前記大気モードを選択して実行しつつ、ゲートバルブが開の状態で基板保持具を前記移載室から前記処理室に搬送するように構成されている請求項５記載の基板処理装置。
  9. 前記制御手段は、前記切替手段がオン設定の場合に、前記大気モードを選択して実行しつつ、ゲートバルブが閉の状態で前記移載室の雰囲気を不活性ガス雰囲気から大気雰囲気に置換するよう構成されている請求項５記載の基板処理装置。
  10. 前記制御手段は、前記ロード時及び前記アンロード時に前記切替手段がオン設定の場合に、前記大気モードを選択して実行しつつ、前記基板を前記基板保持具にチャージする工程から前記基板を前記基板保持具からディスチャージする工程まで、前記ゲートバルブを開の状態にするよう構成されている請求項４記載の基板処理装置。
  11. 前記ロード時及び前記アンロード時に前記切替手段がオン設定の場合に、
    前記制御手段は、前記ゲートバルブが開の状態で前記基板保持具を前記処理室にロードして基板を処理するよう構成されている請求項１０記載の基板処理装置。
  12. 前記ロード時及び前記アンロード時に前記切替手段がオン設定の場合に、
    前記制御手段は、前記ゲートバルブが開の状態で前記基板保持具を前記処理室から前記移載室にアンロードするよう構成されている請求項１０記載の基板処理装置。
  13. 移載室で基板を基板保持具にチャージする工程と、前記基板がチャージされた状態で前記基板保持具を処理室にロードする工程と、前記処理室内で前記基板を処理した後、前記基板保持具を前記移載室にアンロードする工程と、前記基板保持具から前記基板をディスチャージする工程と、を有し、
    前記ロードする工程及び/又は前記アンロードする工程では、前記移載室に大気を吸気する吸気口に連通する吸気ダンパ及び吸気ファンと、前記移載室に不活性ガスを供給する不活性ガス導入管のバルブと、前記移載室に設けられた排気ファン及び排気バルブのそれぞれを予め設定された内容に応じて制御することにより、前記移載室の雰囲気を大気雰囲気にする大気モードと、前記移載室の雰囲気を不活性ガス雰囲気にするパージモードのうちどちらか一方のモードを実行する半導体装置の製造方法であって、
    前記パージモードを実行する場合、前記移載室の酸素濃度を計測する酸素濃度計を有効に設定し、前記吸気ダンパを閉じて前記吸気ファンをオフに設定し、前記排気バルブを閉じて前記排気ファンをオフに設定し、及び前記不活性ガス導入管のバルブを開に設定することにより、前記移載室の雰囲気を不活性ガス雰囲気にする半導体装置の製造方法。
  14. 移載室で基板を基板保持具にチャージする手順と、前記基板がチャージされた状態で前記基板保持具を処理室にロードする手順と、前記処理室内で前記基板を処理した後、前記基板保持具を前記移載室にアンロードする手順と、前記基板保持具から前記基板をディスチャージする手順と、をコンピュータにより基板処理装置に実行させるプログラムであって、
    前記ロードする手順及び/又は前記アンロードする手順では、前記移載室に大気を吸気する吸気口に連通する吸気ダンパ及び吸気ファンと、前記移載室に不活性ガスを供給する不活性ガス導入管のバルブと、前記移載室に設けられた排気ファン及び排気バルブのそれぞれを予め設定された内容に応じて動作させることにより、前記移載室の雰囲気を大気雰囲気にする大気モードと、前記移載室の雰囲気を不活性ガス雰囲気にするパージモードのうちどちらか一方のモードを前記基板処理装置に実行させる手順を更に有し、
    前記パージモードを実行させる手順では、前記移載室の酸素濃度を計測する酸素濃度計を有効に設定し、前記吸気ダンパを閉じて前記吸気ファンをオフに設定し、前記排気バルブを閉じて前記排気ファンをオフに設定し、及び前記不活性ガス導入管のバルブを開に設定することにより、前記移載室の雰囲気を不活性ガス雰囲気にするよう構成されているプログラム。
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