WO2005069359A1

WO2005069359A1 - 基板処理装置および半導体装置の製造方法

Info

Publication number: WO2005069359A1
Application number: PCT/JP2004/018253
Authority: WO
Inventors: Kenji Shinozaki
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc.
Priority date: 2004-01-13
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2005-07-28
Also published as: JP4679369B2; JPWO2005069359A1

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

基板処理装置および半導体装置の製造方法

技術分野

[0001] 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ェハ（以下、ウェハという。 )に成膜ゃァニール、酸ィ匕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。

背景技術

[0002] ICの製造方法にお、て成膜ゃァニール、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、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。

特許文献 1：特開平 10— 74827号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、ハ-カム構造体の両面を一対の平板で挟んだ構造のハ-カムパネルにおいては、ハ-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。

[0004] 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。

課題を解決するための手段

[0005] 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、圧力に減圧されて、ることを特徴とする。

[0006] 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、ることを特徴とする。

発明の効果

[0007] 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、な、場合であつて、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。したがつて、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。

[0008] 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、な、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、し力も、耐圧筐体の強度を確保することができる。図面の簡単な説明

[0009] [図 1]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。

[図 2]RTP装置を示す側面断面図である。

[図 3]RTP装置の仕切パネルを示す斜視図である。

[図 4]中空体を示す一部切断斜視図である。

[図 5]耐圧支持体を示す斜視図である。

[図 6]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。

[図 7]二枚葉式熱処理装置を示す側面断面図である。

[図 8]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]耐圧支持体を示す斜視図である。

[図 10]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

[0010] W…ウェハ (基板)、 P…ポッド (基板キャリア）、 10· ··負圧移載室 (基板移載室）、 1 1…負圧移載室筐体、 12· ··負圧移載装置 (ウェハ移載装置)、 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（ウェハ移載室)、 41···正圧移載室筐体、 42···正圧移載装置 (ウェハ移載装置)、 45···ノッチ合わせ装置、 47、 48、 49···ウェハ搬入搬出口、 50···ポッドオーブナ、 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···ウェハ搬入搬出口、 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^気口、 76·· 気口、 77···ウェハ搬人搬出口、 78···ゲートノノレブ、 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···レフアレンスランプ、 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···仕切ノネル、 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···ウェハ搬入搬出口、 124…ゲートノレブ、 125···開口、 126···ドア、 127、 128···ガス供給管、 129、 130···排気管、 1 31···上ヒータ、 132···下ヒータ、 133···断熱。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

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ェハに酸ィ匕シリコンゃ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ィ匕させるためのァ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ェ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）に耐えるロード口ツクチャンバ構造に構成された第一のウェハ移載室 (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ェハ Wを移載するウェハ移載装置 (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)【こよって構成れ飞おり、負 H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。

[0012] 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口ツクチャンバ構造に構成されて、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 2 2、 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 3 0には搬出室用仮置き台 35が設置されて、る。

[0013] 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ェハ移載室 (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には正圧下でウェハ Wを移載する第二のウェハ移載装置（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つてウェハを搬送し得るように構成されて、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、リニアァ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、る。

[0014] 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。

[0015] 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ェハ搬入搬出口 47、 48、 49力左右方向に並べられて開設されており、これらのウェハ搬入搬出口 47、 48、 49はウェハ 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。ウェハ搬入搬出口 47、 48、 49にはポッドオーブナ 50がそれぞれ設置されている。

ポッドオーブナ 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のゥェハ出し入れ口を開閉するようになって!/、る。ポッドオーブナ 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、ることになる。

[0016] 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、ずれも処理済みのウェハ Wを冷却するように構成されている。

[0017] 図 2に示されて!/ヽるように、 RTP装置 70はウェハ 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 72 a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、ウェハ Wを処理室 7 1に搬入搬出するためのウェハ搬入搬出口 77が開設されており、ウェハ搬入搬出口 77はゲートバルブ 78によって開閉されるようになって!/、る。

[0018] 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、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 力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！ヽる。

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は第一ゾーン一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を挿通して外部に弓 I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やコントローラ等力も成るヒータアッセンプリは、放射ピークが 0. 95 m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。

[0019] 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！、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がゥエノ、 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、ウェハ 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ェハ 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。

[0020] 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ヽる。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 9 6の中空部内に収容されて構成されて!、る。仕切パネル 95の中空体 96の中空部内は処理空間 93の圧力よりも低ヽ圧力に予め減圧されて!ヽる。中空体 96および耐圧支持体 97は石英 (SiO )が使用されて透明に形成されており、中空体 96と耐圧支

2

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はウェハ 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、る。

[0021] 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。

[0022] これ力成膜すべきウェハ 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、るように、搬送されて来たポッド Pはポッドオーブナ 50の載置台 51 の上に工程内搬送装置力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のウェハ出し入れ口が開放される。

ポッド Pがポッドオーブナ 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はウェハ搬入搬出口 47を通してポッド Pからウェハ 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（ウェハローデイング）し、ウェハ 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。

ウェハ 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。

[0023] 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のウェハ搬入搬出口 65およびウェハ搬入搬出口 77 (図 2参照）がゲートバルブ 78 (図 2参照）によつて開かれる。

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からウェハ 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はウェハ Wを第一処理ユニット 61のウェハ搬入搬出口 65に搬送し、ウェハ搬入搬出口 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 (ウェハローデイング)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。

[0024] 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。

[0025] ウェハ搬入搬出口 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によつて搬送されて来たウェハ 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にウエノ、 Wを受け渡した負圧移載装置 12が後退すると、ウェハ搬入搬出口 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においてウェハ 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。

[0026] 他方、支持ピン 100に保持されたウェハ 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ノ、 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力も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!、て測定温度の校正が実施される。

ウェハ 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つて均一に加熱される。ここで、処理ガスのウェハ Wとの反応による成膜レート (成膜速度）はウェハ Wの面内温度分布に依存するため、ウェハ Wの面内温度分布が全面にわたって均一であれば、ウェハ Wに形成される成膜の面内膜厚分布はウェハ Wの全面にわたって均一になる。

[0027] 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、ウェハ搬入搬出口 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ェハ Wは負圧移載装置 12によってピックアップされ、ウェハ搬入搬出口 77から処理室 71の外部へ搬出される。

[0028] 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。

[0029] 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 9 4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の上面力も押し離す力 Faが作用するために、上側壁 96aの破損が発生する。

[0030] 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、なヽが、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ヽるために、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 9 4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。しカゝも、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。

[0031] 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、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、成膜済みのウェハ Wは第一処理ユニット 6 1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 1 0に第一処理ユニット 61のウェハ搬入搬出口 65から搬出（ウェハアンローデイング）される。

処理済みのウェハ 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のウェハ搬入搬出口 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から搬出したウェハ Wを、第一ク一リングユニット 63の処理室 (冷却室)へウェハ搬入搬出口 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。

ウェハ 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の処理室のウェハ搬入搬出口 67がゲートバルブ 67Aによって閉じられる。ウェハ搬入搬出口 67が閉じられると、第一クーリングュ-ット 63に搬入された成膜済みのウェハは冷却される。

[0032] 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、冷却済みのウェハ 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。

冷却済みのウェハ 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から搬出したウェハ 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。

冷却済みのウェハ 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。

[0033] 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に対応したウェハ搬入搬出口 48がポッドオーブナ 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ブナ 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からウェハ 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のゥェハ搬入搬出口 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ェハ Wのポッド Pへの収納が完了すると、ポッド Pのキヤップがポッドオーブナ 50のキャップ着脱機構 52によってウェ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の上力も次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。 [0034] 以上の作動が繰り返されることにより、ウェ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。

[0035] 前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

[0036] 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。

[0037] 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、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、ウェ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。

[0038] 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力りでなぐそれらの制御システムを簡略ィ匕することができる。 [0039] 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。

[0040] 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。

[0041] 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 1 14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 11 3の筒部の中空部内に収容されて、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 )が使用されて透明に形成されており、中空体 113

2

と耐圧支持体 114とは固着されて、な、。

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）力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に示されてヽるように、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、るために、中空体 11 3の内部は全体にわたって減圧することができる。

[0042] プロセスチューブ 112の処理室 111には二枚のウェハ 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-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、う。） 121にはウェハ搬入搬出口 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、ウェハ搬入搬出口 123はゲートバルブ 1 24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、後側フランジとヽう。 ) 122の開口 125ίまドア 126【こよって閉塞されて!ヽる。

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 1 29、 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、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。

[0043] 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。

[0044] ウェハ搬入搬出口 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ノ、 Wが保持台 120に受け渡される。保持台 120にウエノ、 Wを受け渡した負圧移載装置 12が後退すると、ウェハ搬入搬出口 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ェハ 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。

[0045] 他方、保持台 120に保持されたウェハ Wは上ヒータ 131および下ヒータ 132によつて加熱される。この際、ウェハ 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、処理ガスのウェハ Wとの反応による成膜レート (成膜速度）はウェハ Wの面内温度分布に依存するため、ウェハ Wの面内温度分布が全面にわたって均一であれば、ウェハ Wに形成される成膜の面内膜厚分布はウェハ

Wの全面にわたって均一になる。

[0046] 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、ウェハ搬入搬出口 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ェハ Wは、負圧移載装置 12によってピックアップされ、ゥェハ搬入搬出口 123から処理室 111の外部へ搬出される。

[0047] 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!、な!/、プロセスチューブ 11 2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 11 3aの破損が発生する。

[0048] 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、な、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!/、るために、中空体 113の破損は発生しな、。

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。しカゝも、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。

[0049] 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、ウェハの大径ィ匕とともに、プロセスチューブの口径が大きくなつ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力にされた。

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を超えてしまうば力りでなぐヒータの熱線を減衰させたり、ウェハの昇温降温レートを悪ィ匕させるという問題点がある。

[0050] 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 11 3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、ために、高温の熱処理下にお、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。

ウェ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。

[0051] なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなぐ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。

[0052] 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、圧力に減圧してもよヽ。

[0053] 基板はウェハに限らず、 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、。

[0054] 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

請求の範囲

[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!ヽ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

Vヽなヽ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ヽ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!/ヽ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。