WO2006049055A1

WO2006049055A1 - 基板処理装置および半導体デバイスの製造方法

Info

Publication number: WO2006049055A1
Application number: PCT/JP2005/019670
Authority: WO
Inventors: Seiyo Nakashima; Tomoshi Taniyama; Kenichi Suzaki; Yoshikazu Takashima
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc.
Priority date: 2004-11-01
Filing date: 2005-10-26
Publication date: 2006-05-11
Also published as: KR20070044497A; US20080134977A1; TW200620427A; JP4498362B2; CN101019213A; US7731797B2; KR100859602B1; TWI329891B; JPWO2006049055A1; CN100456435C

Abstract

　ロードロック方式の予備室におけるガスの流れを改善する。　ロードロック方式の基板処理装置は、基板（１）を収容して処理する処理室（３４）と、処理室（３１）に連設された予備室（２３）と、複数枚の基板（１）を保持した基板保持具（５０）を処理室（３１）に搬入および搬出する基板保持具用機構部（４０）と、予備室（２３）に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口（６１）と、不活性ガス供給口（６１）よりも上側となるように予備室（２３）に設けられて不活性ガスを排気する第一の排気口（７１）と、予備室（２３）を真空引きする第二の排気口（８１）と、第二の排気口（８１）により真空引きした予備室（２３）内を昇圧してから所定圧力に維持する際に、不活性ガス供給口（６１）から供給された不活性ガスを第一の排気口（７１）からのみ排気するように制御する制御部（１００）と、を備えている。

Description

基板処理装置および半導体デバイスの製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、基板処理装置および半導体デバイスの製造方法に関し、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 ICが作り込まれる半導体ゥェハ (以下、ウェハという。）に酸ィ匕膜や金属膜等の CVD膜を形成するための成膜ェ程に利用して有効なものに関する。

背景技術

[0002] ウェハに窒化シリコン（Si N )や酸化シリコン（SiOx)およびポリシリコン等を堆積（

3 4

デポジション)する ICの製造方法の成膜工程にぉ、ては、ノツチ式縦形ホットウォール形減圧 CVD装置が広く使用されて、る。

このバッチ式縦形ホットウォール形減圧 CVD装置は、ウェハを収容して熱 CVD反応によって成膜する処理室を形成したプロセスチューブと、複数枚のウェハを整列された状態で保持し処理室に対して搬入および搬出するボートと、プロセスチューブの真下に形成されてボートが処理室に対する搬入搬出を待機する待機室と、ボートを昇降させて処理室に搬入搬出するボートエレベータとを備えている。

従来のこの種の CVD装置として、待機室を大気圧未満の圧力に耐える真空容器 ( ロードロックチャンバと称されて、る。 )で形成したロードロック方式のバッチ式縦形ホットウォール形減圧 CVD装置（以下、ロードロック式 CVD装置という。）がある。例えば、特許文献 1および特許文献 2参照。

なお、ロードロック方式とは、ゲートバルブ等の隔離バルブを用いて処理室と予備室 (待機室)とを隔離し、処理室への空気の流入を防止したり、温度や圧力等の外乱を小さくして処理を安定化させる方式、である。

特許文献 1 :特開 2003— 151909号公報

特許文献 2 :特開平 09— 298137号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0003] 一般に、ロードロック式 CVD装置における予備室としての待機室においては、真空排気を行う際に用いる真空用排気口（排気ポート)やパージガス供給口（供給ポート）および大気圧以上の圧力になって力排気する排気口であるベント用排気口（ベントポート）の配置につ!、て充分に配慮されて!ヽな、ために、ボートエレベータから発生する異物を処理室に巻き込んだり、待機室の底部に沈殿したパーティクルを巻き上げたりすることにより、製造歩留りが低下してしまうという問題点がある。

[0004] 本発明の目的は、ロードロック方式の予備室におけるガスの流れを改善することができる基板処理装置および半導体デバイスの製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0005] 本願において開示される発明のうち代表的なものは、次の通りである。

(1)基板を収容して処理する処理室と、

前記処理室に連設された予備室と、

複数枚の基板が積層される基板保持具を前記処理室に搬入および Zまたは搬出する基板保持具用機構部と、

前記予備室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口と、

前記不活性ガス供給口よりも上側となるように前記予備室に設けられて前記不活性ガスを排気する第一の排気口と、

前記予備室を真空引きする第二の排気口と、

前記第二の排気口により真空排気された前記予備室内を昇圧して力所定圧力に維持する際に、前記不活性ガス供給口から供給された不活性ガスが前記第一の排気口からのみ排気されるように制御する制御部と、

を備えて、る基板処理装置。

(2)基板を収容して処理する処理室と、

前記処理室に連設された予備室と、

複数枚の基板が積層保持される基板保持具を前記処理室に搬入および Zまたは搬出する基板保持具用機構部と、

前記基板保持具に基板が積層保持される基板保持領域よりも下側となるように前記予備室に設けられて前記予備室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口と、前記基板保持領域よりも上側となるように前記予備室に設けられて前記不活性ガスを排気する第一の排気口と、

を備えて、る基板処理装置。

(3)前記予備室が前記基板保持領域の上端よりも下側に前記第一の排気口とは別の排気口を有し、複数枚の基板が積層保持された前記基板保持具を前記予備室から前記処理室へ搬入および Zまたは前記処理室から前記予備室へ搬出する際に、前記不活性ガス供給口カゝら供給した不活性ガスが、前記基板保持領域よりも下側から前記基板保持領域よりも上側に向かって流れて、前記予備室が有する複数の排気口のうち、前記基板領域よりも上側にある第一の排気口からのみ排気されるよう制御する制御部を備えて、る前記（2)に記載の基板処理装置。

(4)前記第一の排気口とは別に、前記基板保持領域よりも下側となるように前記予備室に設けられた第二の排気口を有し、前記第一の排気口から排気する時の前記予備室内の圧力よりも、前記第二の排気口力も排気する時の前記予備室内の圧力の方が低圧となるように制御する制御部を備えて、る前記（2)に記載の基板処理装置

(5)前記基板保持具用機構部は駆動部と、この駆動部に接続する基板保持具設置部とからなり、前記予備室は仕切り板によって、前記駆動部が設置される領域と、前記基板保持具設置部に前記基板保持具が設置される領域とに仕切られており、前記第一の排気口は前記駆動部が設置される領域に連通するよう設けられており、前記不活性ガス供給口は前記基板保持具が設置される領域に連通するよう設けられている前記（1)に記載の基板処理装置。

(6)前記基板保持具用機構部は駆動部と、この駆動部に接続する基板保持具設置部とからなり、前記予備室は仕切り板によって、前記駆動部が設置される領域と、前記基板保持具設置部に前記基板保持具が設置される領域とに仕切られており、前記第一の排気口は前記駆動部が設置される領域に連通するよう設けられており、前記不活性ガス供給口は前記基板保持具が設置される領域に連通するよう設けられて V、る前記（2)に記載の基板処理装置。

(7)前記不活性ガス供給口には、多孔質部材が設けられており、前記不活性ガスは該不活性ガス力も前記予備室に供給される前記（1) (2) (3) (4) (5) (6)のいずれかに記載の基板処理装置。

(8)前記所定圧力は、大気圧付近の圧力である前記（1)に記載の基板処理装置。

(9)前記予備室の側壁と前記仕切り板との間には、隙間が設けられている前記 (5) ( 6) Vヽずれかに記載の基板処理装置。

(10)基板を収容して処理する処理室と、前記処理室に連設された予備室と、複数枚の基板が積層される基板保持具を前記処理室に搬入および Zまたは搬出する基板保持具用機構部と、前記予備室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口と、前記不活性ガス供給口よりも上側となるように前記予備室に設けられて前記不活性ガスを排気する第一の排気口と、前記予備室を真空引きする第二の排気口と、前記第二の排気口により真空排気された前記予備室内を昇圧して力所定圧力に維持する際に前記不活性ガス供給口カゝら供給された不活性ガスが前記第一の排気口からのみ排気されるよう制御する制御部とを備えている基板処理装置を使用する半導体デバイスの製造方法であって、

前記予備室に前記不活性ガス供給ロカゝら供給された不活性ガスが上側に向かつて流れて第一の排気口からのみ排気しながら、前記複数枚の基板が積層保持された基板保持具を前記予備室から前記処理室へ搬入および Zまたは前記処理室から前記予備室に搬出するステップと、

前記処理室において前記基板を処理するステップと、

を備えて!/、る半導体デバイスの製造方法。

(11)前記 (2) (3) (4) (5) (6)のいずれかに記載の基板処理装置を使用する半導体デバイスの製造方法であって、前記予備室に前記不活性ガス供給口から供給された不活性ガスが前記基板保持領域よりも下側から前記基板保持領域よりも上側に向かつて流れて前記第一の排気口カゝら排気しながら、前記複数枚の基板が積層保持された基板保持具を前記予備室から前記処理室へ搬入および Zまたは前記処理室から前記予備室へ搬出するステップと、前記処理室にぉ、て前記基板を処理するステップとを備えて、る半導体デバイスの製造方法。

発明の効果 [0006] 前記した手段（1)によれば、不活性ガス供給ロカゝら供給された不活性ガスは、基板保持具に積層状態で保持された基板の領域よりも下側から、基板保持具に積層状態で保持された基板の領域よりも上側に向カゝつて流れて、排気口（第一の排気口）から排気する。この流れおよび排気により、機構部から発生した異物をベント用排気口力排気させることができる。

また、基板保持具ロードおよび基板保持具アンロードの際には、予備室は処理室と連通されて予備室および予備室の雰囲気が加熱されるので、加熱された雰囲気は下から上に向力ことになる。したがって、不活性ガス供給ロカも第一の排気口（ベント用排気口）に向力つて下力も上へ流れる不活性ガスの流れを乱さずにパージすることが可能になる。その結果、異物をより一層効果的に排気することができ、予備室の基板保持具領域、処理室およびウェハの汚染を効果的に防止することができる。図面の簡単な説明

[0007] [図 1(a)]本発明の一実施の形態であるロードロック式 CVD装置の全体を示す一部省略斜視図である。

[図 1(b)]同じくサイドクリーンユニットを示す一部省略斜視図である。

[図 2]その主要部を示す背面断面図である。

[図 3]図 2の ΠΙ-ΠΙ線に沿う断面図である。

[図 4]不活性ガス供給口の止め弁、ベント用排気口の止め弁および真空用排気口の止め弁の開閉を示すタイムチャートである。

[図 5]ボート搬入時を示す一部省略背面断面図である。

[図 6]比較例を示すロードロック式 CVD装置におけるガスの流れを示す線図である。

[図 7]本実施の形態のガスの流れを示す線図である。

符号の説明

[0008] 1…ウェハ（基板）、 2…カセット、 10· ··ロードロック式 CVD装置（基板処理装置）、 1 1· ··筐体、 12…カセット授受ユニット、 13…カセットステージ、 14…カセットエレべ一タ、 15· ··カセット移載装置、 16· ··スライドステージ、 17· ··カセット棚、 18· ··バッファ力セット棚、 19· ··クリーンユニット、 19A…サイドクリーンユニット、 20· ··ウェハ移載装置、 21· ··移載室、 22…耐圧筐体 (容器)、 23…待機室、 24· ··ウェハ搬入搬出口、 25 …ロードロックドア、 26···フランジ、 27···ボート搬入搬出口、 28···シャツタ、 29···ヒータユニット設置室、 30…ヒータユニット、 31···プロセスチューブ、 32···ァウタチューブ、 33···インナチューブ、 34…処理室、 35···排気路、 36···マ-ホールド、 37···排気管、 38···ガス導入管、 40···ボー卜エレベータ、 40a…送りねじ軸、墨…ガイドシャフト、 40c…昇降ベース、 40d…モータ、 41···アーム、 42···ベース、 43···シールキヤップ、 43a…シールリング、 44···ボー卜回転駆動用モータ、 45· "回転軸、 46···ボー卜受け台、 47···仕切板、 47a…縦溝、 47b…冷却水配管、 48···隙間、 49···仕切板、 5 0…ボート、 51、 52···端板、 53···保持部材、 54···保持溝、 61···不活性ガス供給口、 62···不活性ガス供給ライン、 63···止め弁、 64…不活性ガス供給装置、 65、 66··· 比較例の不活性ガス供給ノズル、 67···ブレイクフィルタ、 71···ベント用排気口、 72 …ベントライン、 73···止め弁、 74···排気ダクト装置、 75、 76、 77···比較例のベント用排気口、 78…圧力計、 81···真空用排気口、 82···排気ライン、 83···止め弁、 84··· 排気装置、 91、 92···不活性ガスの流れ線、 100···コントローラ。

発明を実施するための最良の形態

[0009] 以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

[0010] 本実施の形態にぉ、て、本発明に係る基板処理装置は、ロードロック式 CVD装置

(ロードロック方式のバッチ式縦形ホットウォール形減圧 CVD装置）として構成されている。このロードロック式 CVD装置は、 ICの製造方法にあって被処理基板であるゥェハに CVD膜を形成する成膜工程に使用されるものとして構成されている。

[0011] 図 1(a)に示されているように、ロードロック式 CVD装置 10は筐体 11を備えている。

筐体 11の前面にはカセット授受ユニット 12が設備されている。カセット授受ユニット 1 2はウェハ 1のキャリアであるカセット 2を二台載置することができるカセットステージ 1 3を備えている。

カセットステージ 13には外部搬送装置（図示せず）によって搬送されて来たカセット 2が、カセットステージ 13に垂直姿勢 (カセット 2に収納されたウェハ 1が垂直になる状態)で載置されるようになっている。カセット 2が垂直姿勢に載置されると、カセットステージ 13は 90度回転することにより、カセット 2を水平姿勢に変換させるようになつている。カセットステージ 13の後側にはカセットエレベータ 14が設置されており、カセットェレベータ 14はカセット移載装置 15を昇降させるように構成されて、る。

カセットエレベータ 14の後側にはスライドステージ 16によって横行されるカセット棚 17が設置されており、カセット棚 17の上方にはバッファカセット棚 18が設置されている。

カセット棚 17の後側にはウェハ移載装置（wafer transfer equipment )20が、回転および昇降可能に設備されている。ウェハ移載装置 20はウェハ 1を複数枚一括して、または、一枚ずつ移載することができるように構成されて、る。

筐体 11内のウェハ移載装置 20が設置されて動作可能とされた空間は、移載室 21 である。

ノッファカセット棚 18の後側には、クリーンエアを筐体 11の内部に流通させるタリーンユニット 19が設置されている。

また、図 1 (b)に示されているように、筐体 11の側壁には、クリーンエアを移載室 21 に流通させるサイドクリーンユニット 19Aが設置されて、る。

[0012] 筐体 11の後端部の下部には耐圧筐体 22が設置されている。耐圧筐体 22は大気圧 (約 10万 Pa)未満の圧力（以下、負圧と!/、う。 )に耐える構造の筐体に形成されて V、る。耐圧筐体 22はロードロック方式の予備室である待機室 23を形成して、る。耐圧筐体 22の前面壁にはウェハ搬入搬出口 24が開設されており、ウェハ搬入搬出口 24はロードロックドア 25によって開閉されるようになって、る。

図 2に示されているように、耐圧筐体 22の天井壁にはフランジ 26が設けられており、フランジ 26には基板保持具であるボートの搬入搬出するボート搬入搬出口 27が開設されている。ボート搬入搬出口 27はロードロック方式の仕切弁であるシャツタ 28によって開閉されるようになって!/、る。

[0013] 耐圧筐体 22の上にはヒータユニット設置室 29が筐体 11によって構築されており、ヒータユニット設置室 29には加熱手段であるヒータユニット 30が垂直方向に設置されている。

詳細な説明および図示は省略するが、ヒータユニット 30は断熱材によって円筒形状に形成された断熱層と、抵抗発熱体によって形成されて断熱層の内周面に配置されたヒータとを備えている。ヒータユニット 30はコントローラ 100によって制御されることにより、内側空間を全長にわたって均一または所定の温度分布例えば 500°C以上に制御するように構成されて、る。

[0014] ヒータユニット 30の内部にはプロセスチューブ 31が同心円に設置されて!、る。

プロセスチューブ 31は互ヽに同心円に配置されたァウタチューブ 32とインナチューブ 33とを備えている。

ァウタチューブ 32は石英 (SiO )や炭化シリコン (SiC)が使用されて、上端が閉塞

2

し下端が開口した円筒形状に一体成形されている。

インナチューブ 33は石英や炭化シリコンが使用されて、上下両端が開口された円筒形状に形成されている。

インナチューブ 33の筒中空部は処理室 34を形成しており、処理室 34はボートによつて同心的に積層した状態に保持された複数枚のウェハを搬入することができるように構成されている。インナチューブ 33の下端開口はウェハの最大外径よりも大きな口径に設定されている。

ァウタチューブ 32とインナチユーブ 33との隙間によって、円形環状の排気路 35が形成されている。

[0015] 図 5に示されているように、ァウタチューブ 32の下端にはマ-ホールド 36がァウタチユーブ 32と同心円に配設されて、る。マ-ホールド 36はステンレス鋼が使用されて上下両端開口の短尺円筒形状に形成されている。

マ-ホールド 36が耐圧筐体 22に設けられたフランジ 26に支持されることによって、ァウタチューブ 32は垂直に支持された状態になっている。

マ-ホールド 36の側壁の上側部分には、大口径の排気管 37の一端が接続されており、排気管 37の他端は真空排気装置（図示せず）に接続されている。排気管 37はァウタチューブ 32とインナチューブ 33との隙間によって形成された排気路 35を排気するようになっている。

処理室 34の下側空間にはガス導入管 38が処理室 34内に連通するように挿入されており、ガス導入管 38の他端は原料ガスや窒素ガス等の不活性ガスを供給するガス供給装置（図示せず)や、ウェハ 1を処理する処理ガスを供給するガス供給装置（図示せず）に接続されている。

待機室 23に設けられた基板保持具用機構部は、駆動部と、この駆動部に接続されたボート設置部とを備えている。ボート設置部にはボートが設置されている。

図 2および図 3に示されているように、駆動部は待機室 23に送りねじ軸 40a、ガイドシャフト 40b、昇降ベース 40cおよびモータ 40d等によって構成されたボートエレべ一タ 40である。送りねじ軸 40aはモータ 40dによって駆動される。

ボートエレベータ 40の昇降ベース 40cにはアーム 41が接続され、このアーム 41にはベース 42が設けられて!/、る。このベース 42の上にはシールキャップ 43が水平に支持されている。

このシールキャップ 43の外側周囲にはシールリング 43aが配されている。また、シールキャップ 43はフランジ 26の外径と略等しい円盤形状に形成されている。

シールキャップ 43はフランジ 26の下端面をシールリング 43aを介して閉じ、ボート搬入搬出口 27をシールするように構成されて！、る。

ベース 42の中心線上には回転軸 45が垂直方向に揷通されており、回転軸 45は軸受装置（図示せず）によって回転自在に支承されている。回転軸 45はボート回転駆動用モータ 44によって回転されるように構成されて、る。

回転軸 45の上端にはボート受け台 46が水平に配されて固定されており、ボート受け台 46の上にはボート 50が垂直に立脚されている。

このアーム 41、ベース 42、シールキャップ 43、ボート回転駆動用モータ 44、回転軸 45、ボート受け台 46およびシールリング 43a等によって、基板保持具用機構部にボート 50を設置するためのボート設置部が形成されている。

なお、回転機構に関するボート回転駆動用モータ 44は省略可能である。この場合には、回転軸 45は回転しない固定された軸となる。

ボート 50は上下で一対の端板 51および 52と、両端板 51、 52間に垂直に配設された複数本の保持部材 53とを備えている。各保持部材 53には複数条の保持溝 54が長手方向に等間隔に配されてそれぞれ刻設されている。各保持部材 ₅₃の保持溝 ₅₄ 同士は、互いに同一平面内において開口するように配置されている。

そして、複数条の保持溝 54間にウェハ 1の外周辺部が挿入されることにより、ゥェノ、 1は水平にかつ互いに中心をほぼ揃えた状態に整列されて、ボート 50に積層状態で保持されるようになってヽる。

[0017] 図 2および図 3に示されているように、待機室 23には待機室 23を二つに分ける仕切板 47が垂直に立設されている。仕切板 47は待機室 23を基板保持具用機構部の駆動部であるボートエレベータ 40の設置領域 (以下、ボートエレベータ領域と称す。）と、基板保持具用機構部に基板保持具であるボート 50が設置される領域 (以下、ボート設置領域と称す。）とに仕切るように配置されている。

仕切板 47の両脇には垂直方向に細長い隙間 48がー対、待機室 23の側壁内面との間にそれぞれ形成されており、両隙間 48、 48はアーム 41の昇降を許容し得る範囲内で可及的に狭く設定されている。すなわち、アーム 41は間隔が広く横幅が小さい二股形状に形成されており、両隙間 48、 48にそれぞれ挿入されている。

図 3に示されてヽるように、仕切板 47の中間部には複数条の縦溝 47aが形成されており、これら縦溝 47aに沿って冷却水配管 47bがそれぞれ敷設されている。

これら冷却水配管 47bにより、ボートアンロード時等において、ヒータユニット 30からの熱の影響を小さくすることができるようになって、る。

なお、縦溝 47aは省略してもよい。

[0018] 耐圧筐体 22のボート設置領域におけるボート 50に積層状態で保持された複数枚のウェハ (基板)の領域 (以下、基板保持領域と称す)よりも下側には、不活性ガス供給口 61が開設されており、不活性ガス供給口 61は待機室 23に窒素ガス等の不活性ガスを供給するようになって!/ヽる。

不活性ガス供給口 61には不活性ガス供給ライン 62が接続されてヽる。不活性ガス供給ライン 62には止め弁 63を介してガス流量調整が可能な不活性ガス供給装置 64 が接続されている。

不活性ガス供給装置 64および止め弁 63はコントローラ 100によって制御されるようになっている。

なお、図 2に示されているように、不活性ガス供給ライン 62をシールキャップ 43の側方付近まで伸ばし、その先端にブレイクフィルタ 67を設けてもよい。このブレイクフィルタ 67は多孔質部材であり、その多孔質部材を通る不活性ガスが多孔質部材から待機室 23内へ多方向に供給される。

[0019] 耐圧筐体 22のボートエレベータ設置領域における基板保持領域よりも上側には、待機室 23の不活性ガスを排気する第一の排気口であるベント用排気口 71が開設されており、ベント用排気口 71にはベントライン 72が接続されている。ベントライン 72には IC製造工場の排気ダクト装置 74が止め弁 73を介して接続されるようになって、る待機室 23と止め弁 73との間のベントライン 72には圧力計 78が介されている。圧力計 78は大気圧以上であることを検出すると、コントローラ 100へ大気圧以上になったことを連絡する。これにより、止め弁 73が開くことが可能な条件が整うので、コントローラ 100からの開信号を受けると、止め弁 73が開く。

圧力計 78が大気圧以下であることを検出すると、止め弁 73を開く条件が整わないために、コントローラ 100から開信号が発せられず、止め弁 73が閉まる。または、コントローラ 100から閉信号が発せられ、止め弁 73が閉まる。

なお、ベントライン 72には IC製造工場の排気ダクト装置 74を接続する代わりに、排気流量調整器を介して、真空ポンプに接続することも可能である。

[0020] さらに、図 2および図 3に示されているように、耐圧筐体 22の下端部における一方の隙間 48に対向する位置には、待機室 23を真空引きする真空用排気口（第二の排気口） 81が開設されており、真空用排気口 81には排気ライン 82が接続されている。排気ライン 82には真空ポンプによって構成された排気装置 84が止め弁 83を介して接続されている。排気装置 84および止め弁 83はコントローラ 100によって制御されるようになっている。

真空用排気口 81を耐圧筐体 22の下端部すなわち基板保持領域より下側に設ける理由は、待機室 23内を真空排気する際に、待機室 23下部に重力により溜まったパ一ティクルをウェハ 1まで巻き上げないで排気するためである。

真空排気する場合は大気圧付近での排気と異なり、排気初期における排気量が大きぐまた、排気中における排気される気体の流速が速ぐパーティクルを巻き上げる影響が極めて大きい。

[0021] 次に、前記構成に係るロードロック式 CVD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] 複数枚のウェハ 1が収納されたカセット 2は、カセット授受ユニット 12のカセットステージ 13に外部搬送装置によって供給される。供給されたカセット 2はカセットステージ 13が 90度回転することにより水平姿勢になる。

水平姿勢になったカセット 2はカセット棚 17またはバッファカセット棚 18へカセット移載装置 15によって搬送されて移載される。

[0023] これ力も成膜すべきカセット 2に収納されたウェハ 1は待機室 23に、耐圧筐体 22のウェハ搬入搬出口 24を通してウェハ移載装置 20によって搬入されて、ボート 50に装填 (チャージング）される。

このチャージングステップにおいては、ウェハ搬入搬出口 24が開放されているので、図 4に示されているように、不活性ガス供給口 61の止め弁 63が閉じられて、不活性ガスの供給が停止され、ベント用排気口 71の止め弁 73が開かれて、待機室 23の雰囲気が排気 (ベント）される。真空用排気口 81の止め弁 83は閉じられて、真空引きは停止されている。よって、移載室 21の雰囲気がウェハ搬入搬出口 24を介して待機室 23に供給され、ベント用排気口 71から排気される。

移載室 21はサイドクリーンユニット 19Aからクリーンエアが供給されているので、タリーンエアが移載室 21に入っても汚染源とはならない。また、ボート 50の設置領域からボートエレベータ 40の設置領域に向かってクリーンエアの流れがあるので、ボートエレベータ 40から発生する異物やパーティクルがボート 50の設置領域に流れないようにして、汚染を抑制している。

なお、不活性ガスを不活性ガス供給口 61から供給し続けても、ボート 50の設置領域からボートエレベータ 40へのガス流れは維持することができるので、不活性ガスを供給し続けてもよい。

[0024] ちなみに、この際には、図 2に示されているように、ボート搬入搬出口 27がシャツタ 2

8によって閉鎖されることにより、処理室 34の高温雰囲気が待機室 23に流入することは防止されている。このため、装填途中のウェハ 1および装填されたウェハ 1が高温雰囲気に晒されることはなぐウェハ 1が高温雰囲気に晒されることによる自然酸化等の弊害の派生は防止されることになる。 [0025] 予め指定された枚数のウェハ 1がボート 50へ装填されると、ウェハ搬入搬出口 24 はロードロックドア 25によって閉鎖される。

次いで、図 4に示されているように、ベント用排気口 71の止め弁 73が閉じられ、真空用排気口 81の止め弁 83が開かれて排気装置 84によって真空引きされ、待機室 8 3が所定の圧力（例えば、 200Pa)まで減圧される（減圧ステップ)。

この際、不活性ガス供給口 61の止め弁 63は閉じられて、不活性ガスの供給は停止されている。但し、排気装置 (例えば、ターボ分子ポンプ）によっては、不活性ガスを極緩やかに供給してもよい。待機室 23の酸素（O )や水分はこの真空引きによって

2

除去される。

[0026] 待機室 23が所定の圧力に減圧された後に、図 4に示されているように、真空用排気口 81の止め弁 83が閉じられて、排気装置 84の真空引きが停止され、不活性ガス供給口 61の止め弁 63が開かれて不活性ガス（例えば、窒素ガスを 100〜200リットル毎分)が待機室 23に供給され、待機室 23の空気が不活性ガスによって追放される (不活性ガスパージステップ)。

待機室 23の雰囲気が不活性ガスによって置き換わり、かつ、待機室 23の圧力が大気圧に戻されたことを圧力計 78によって検知すると、ベント用排気口 71の止め弁 73 が開いて排気し、待機室 23を大気圧付近に維持する。これにより、ウェハ 1のボート 5 0への装填中に待機室 23に入った雰囲気は、待機室 23から排出される。

[0027] その後、処理室 34の炉口であるボート搬入搬出口 27はシャツタ 28が開くことによつて開放される。この際、処理室 34の雰囲気は不活性ガスによって予め置き換わっているとともに、圧力が待機室 23よりも若干高いので、待機室 23内の雰囲気が処理室 34へ侵入するのを防止することができる。

また、待機室 23の酸素や水分は予め除去されているので、ウェハ 1が処理室 34からの輻射熱に晒されても、ウェハ 1の表面に自然酸ィ匕膜が生成されることはない。

[0028] 続いて、ボートエレベータ 40のアーム 41にベース 42や回転軸 45およびボート受け台 46を介して支持されたボート 50力プロセスチューブ 31の処理室 34にボート搬入搬出口 27から搬入 (ボートローデイング)されて行く。

そして、図 5に示されているように、ボート 50が上限位置に達すると、シールキャップ 43の上面の周辺部のシールリング 43aがボート搬入搬出口 27をシール状態に閉塞するために、プロセスチューブ 31の処理室 34は気密に閉じられた状態になる。

このボートローデイングステップにおいては、図 4に示されているように、不活性ガス供給口 61の止め弁 63が開かれて、不活性ガス（窒素ガスが 100〜200リットル毎分）が供給され、ベント用排気口 71の止め弁 73が開かれて、待機室 23内の雰囲気が排気される。真空用排気口 81の止め弁 83は閉じられている。

また、処理室 34にもガス導入管 38から不活性ガス (例えば、窒素ガス 5〜50リットル毎分)が供給されている。そして、待機室 23および処理室 34が大気圧付近に維持される。

このボートローデイングステップにお、ては、不活性ガス供給口 61から供給される不活性ガスは、ボート 50に積層状態で保持された複数枚の基板の領域である基板保持領域より下側カゝら基板保持領域より上側に流れ、ベント用排気口 71 (第一の排気口）力も排気されて、る。この時、真空用排気口 81 (第二の排気口）は止め弁 83により排気が止められている。したがって、ベント用排気口 71からのみ排気され、基板保持領域の上側からのみ排気されており、基板保持領域より下側から基板保持領域より上側までの不活性ガスの流れを乱さな、ように整流されて、る。

ところで、処理室 34の炉ロはシャツタ 28が開いて開放されているので、ヒータュ- ット 30からの輻射熱が処理室 34の炉ロを介して待機室 23に輻射され、待機室 23および待機室 23の雰囲気が加熱されて高温になり、待機室 23内の雰囲気が下力も上に流れようとする作用が働く。

しかし、本実施の形態においては、排気力による流れ方向と、待機室 23の加熱された雰囲気の流れ方向とが実質的にほぼ同じ方向であるために、加熱された雰囲気の流れが、排気力による気流を乱すことはない。

仮に、不活性ガスが待機室 23の上から下に向けて流れようとすると、この不活性ガスの流れと実質的にほぼ反対の向きに、熱せられた待機室 23の雰囲気が流れようとするので、結果的に、待機室 23の排気力による気流を乱すことになり、待機室 23のボートエレベータ 40からの異物をボートエレベータ領域からボート設置領域に運びゥェハ 1を汚染することになる。しかし、本実施の形態によれば、このような問題を効果的に抑制することができ、基板保持領域全域においてウェハ 1を清浄に維持することができる。

し力も、このとき、不活性ガス供給口 61はボート設置領域に設けられ、ベント用排気口 71はボートエレベータ領域に設けられているので、不活性ガスはボート設置領域力ボートエレベータ領域に流れるようになっており、ボートエレベータ 40からの異物がボート設置領域に運ばれてウェハ 1を汚染することを防止している。

[0030] その後、プロセスチューブ 31の処理室 34は気密に閉じられた状態で、所定の圧力となるように排気管 37によって排気され、ヒータユニット 30によって所定の温度にカロ熱され、所定の原料ガスがガス導入管 38によって所定の流量だけ供給される。

これにより、予め設定された処理条件に対応する熱処理がウェハ 1に施される。この際、ボート 50がボート回転駆動用モータ 44によって回転されることにより、原料ガスがウェハ 1の表面に均一に接触されるため、ウェハ 1には CVD膜が均一に形成される。

この間には、図 4に示されているように、不活性ガス供給口 61の止め弁 63が引き続き開かれ、ベント用排気口 71の止め弁 73も引き続き開かれて、待機室 23の雰囲気力 S排気され、また、真空用排気口 81の止め弁 83も引き続き閉じられて、待機室 23が大気圧付近の圧力を維持して、る。

[0031] 予め設定された処理時間が経過すると、ボートエレベータ 40のアーム 41にシールキャップ 43を介して支持されたボート 50力プロセスチューブ 31の処理室 34カも搬出（ボートアンローデイング)される。

そして、このボートアンローデイングステップにおいては、図 4に示されているように、不活性ガス供給口 61の止め弁 63が開かれて、不活性ガス（窒素ガス 100〜200リツトル毎分)が供給され、ベント用排気口 71の止め弁 73が開かれて、待機室 23の雰囲気が排気される。真空用排気口 81の止め弁 83は閉じられている。

また、処理室 34にもガス導入管 38から不活性ガス（窒素ガス 5〜50リットル毎分）が供給されている。そして、待機室 23および処理室 34が大気圧に維持される。

[0032] このボートアンローデイングステップにお、ては、不活性ガス供給口 61から供給される不活性ガスは、基板保持領域より下側カゝら基板保持領域より上側に流れ、ベント用排気口 71 (第一の排気口）から排気されて!、る。この時、真空用排気口 81 (第二の排気口）は止め弁 83により排気が止められている。したがって、ベント用排気口 71 からのみ排気され、基板保持領域の上側からのみ排気されており、基板保持領域より下側から基板保持領域より上側までの不活性ガスの流れを乱さないように整流されている。

ところで、処理室 34の炉ロはシールキャップ 43が開いて開放されているので、ヒータユニット 30からの輻射熱が処理室 34の炉口を介して待機室 23に輻射される。さらに、処理室 34でヒータユニット 30により加熱（例えば 500°C以上）されていたボート 5 0およびウェハ 1も処理室 34力も搬出されているので、このボート 50およびウェハ 1からの熱輻射や熱対流により待機室 23および待機室 23の雰囲気が加熱されて高温になる。しかも、基板保持具用駆動機構のアーム 41が待機室 23の底部付近まで降ろされた状態（ボートアンロードが完了した位置）では、この加熱されたボート 50およびウェハ 1は待機室 23の下部側まで運ばれているので、加熱された待機室 23内の雰囲気の流れが待機室 23の下部側カゝら上部側 (待機室の天井板側)へと流れようとする作用がボートローデイングステップよりも極めて大きくなる。

例えば、基板保持領域より下側に加熱されたボート受台 46や回転軸 45等があるので、基板保持領域より下側カゝら基板保持領域より上側まで待機室 23の雰囲気が流れようとする。

しかし、本実施の形態においては、排気力による流れ方向と、待機室 23の加熱された雰囲気の流れ方向が、少なくとも基板保持領域の全域に亘つて実質的にほぼ同じ方向なので、少なくとも基板保持領域においては不活性ガスの気流を乱すことはない。

仮に、不活性ガスが待機室 23の上から下に流れようとすると、上部から下部に不活性ガスの流れと実質的にほぼ反対の向きに加熱された待機室 23の雰囲気が流れようとする作用が、ボートローデイングの時よりも極めて大きくなり、結果的に、待機室 23 の不活性ガスの排気力による気流を大きく乱すことになり、待機室 23のボートエレべータ 40からの異物をボートエレベータ 40領域からボート設置領域、および処理室 34 に運び、ウェハ 1への汚染量が増大することになる。しかし、本実施の形態によれば、このような問題を効果的に抑制することができ、基板保持領域全域においてウェハ 1を清浄に維持することができる。

し力も、このとき、不活性ガス供給口 61はボート設置領域に設けられ、ベント用排気口 71はボートエレベータ領域に設けられているので、不活性ガスはボート設置領域力ボートエレベータ領域に流れるように排気されており、ボートエレベータ 40からの異物がボート設置領域に運ばれて、ウェハ 1を汚染することを防止している。

[0033] ボート 50が処理室 34から待機室 23に搬出されると、ボート搬入搬出口 27がシャツタ 28によって閉鎖される。

続いて、図 4に示されているように、ベント用排気口 71の止め弁 73が引き続き開かれ、不活性ガス供給口 61の止め弁 63も引き続き開かれて、不活性ガスが待機室 23 に供給される。この待機室 23に流通される新鮮な不活性ガスにより、高温度になった処理済みのウェハ 1群が効果的に冷却される。

[0034] 処理済みのウェハ 1群が所定の温度 (例えば、ウェハ 1の表面への自然酸化膜の生成を防止することができる温度）に下がると、待機室 23のウェハ搬入搬出口 24がロードロックドア 25によって開放される。

この際、図 4に示されているように、不活性ガス供給口 61の止め弁 63が閉じられて、ベント用排気口 71の止め弁 73が開かれたままに維持される。これにより、待機室 2 3は大気圧に維持されたままになり、待機室 23にはクリーンユニット 19からのクリーンエアがウェハ搬入搬出口 24から導入されて、ベント用排気口 71から排気される。なお、不活性ガスは不活性ガス供給口 61から待機室 23へ供給し続けてもょヽ。

[0035] 続いて、ボート 50の処理済みウェハ 1はウェハ移載装置 20によって脱装（ディスチヤージング）されるとともに、空のカセット 2に収納される。

所定枚数の処理済のウェハ 1が収納されたカセット 2はカセット授受ユニット 12に力セット移載装置 15によって移載される。

このウェハデイスチャージングステップが終了すると、カセット 2から次回のバッチのウェハ 1がボート 50にウェハ移載装置 20によってウェハチャージングされる。

[0036] 以降、前述した作用が繰り返されることによって、例えば、 25枚、 50枚、 75枚、 100 枚、 150枚ずつ、ウェハ 1がロードロック式 CVD装置 10によってバッチ処理されて行 <o

[0037] 図 6は従来装置の待機室 23での不活性ガスの流れを説明する図である。

待機室 23のボート設置領域には不活性ガス供給ノズル 65、 66が設けられており、この不活性ガス供給ノズル 65、 66から不活性ガスが供給される。この不活性ガス供給ノズル 65、 66は多孔ノズルとなっており、高さ方向に沿って複数のガス供給孔が設けられている。待機室 23の雰囲気を排気するのは、ボートエレベータ領域の上、中、下段に設けられたベント用排気口 75、 76、 77である。

また、ボート設置領域とボートエレベータ設置領域に仕切る仕切板 49が設けられ、この仕切板 49には一対の隙間 48、 48が中央部に隣合わせに設けられている。そして、不活性ガス供給ノズル 66の上方部の 2箇所からのみ不活性ガスを供給した場合の不活性ガスの流れは、流れ線 91で示されており、仕切板 49の一対の隙間 48 、 48を通って、ボート設置領域力ボートエレベータ設置領域に不活性ガスが流れるベント用排気口 76から一部の不活性ガス力排気されるが、排気されな力つた不活性ガスは流下して、再び、一対の隙間 48、 48を通って、ボートエレベータ設置領域力ボート領域に流れ込む。

このように、不活性ガス供給ノズル 66の上方部の 2箇所からのみ不活性ガスを供給した場合を見ただけでも、ボートエレベータ領域の雰囲気がボート領域に流れ込んでしま、、ボートエレベータ 40から発生するパーティクルやグリース力の蒸気に起因する汚染物質によりウェハ 1を汚染させてしまうことが、わかる。

また、この汚染物質が処理室 34に巻き込まれることにより、ウェハの処理環境を汚染し、さらに、ウェハ 1への汚染量を増大させていた。

[0038] 図 7は本実施の形態における待機室 23での不活性ガスの流れを説明する図である待機室 23のボート設置領域下端部には不活性ガス供給口 61が設けられており、この不活性ガス供給口 61から不活性ガスが供給される。待機室 23の雰囲気を排気するのは、ボートエレベータ領域の上端部に設けられたベント用排気口 71である。また、ボート設置領域とボートエレベータ設置領域に仕切る仕切板 47が設けられており、待機室 23の側壁と仕切板 47左右端との間には一対の隙間 48、 48が設けられている。

不活性ガス供給口 61から不活性ガスを流すと、不活性ガスは流れ線 92で示されているように流れる。すなわち、不活性ガスはボート領域底部力も一端上昇し、ボート 5 0の下部側でボート領域の水平方向に流れて仕切板 47に到達すると、仕切板 47〖こ沿って流下し、仕切板 47の下側と待機室 23側壁との間に設けられた隙間 48を通つて、ボート領域力ボートエレベータ領域に流れる。そして、ボートエレベータ領域では、ボートエレベータ領域の上端に設けられたベント用排気口 71に向力つて上方に流れ、ベント用排気口 71から排気される。

このように、本実施の形態によれば、図 6で示した従来の装置と異なり、ボートエレベータ領域力もボート領域への不活性ガスの流れがなくなる。このため、ボートエレベータ 40から発生するパーティクルやグリースからの蒸気に起因する汚染物質によりウェハ 1が汚染されることがなくなる。また、汚染物質が処理室 34に巻き込まれることもなくなり、ウェハ 1の処理環境を清浄ィ匕することができる。

なお、待機室 23の底部に自重によって沈殿したパーティクルが巻き上げられることも考えられるので、図 2に示されているように、ブレイクフィルタ 67によって、不活性ガスをシールキャップ 43の側方から流すとよ!/、。

ブレイクフィルタ 67は多孔質部材であり、不活性ガスを多方向に供給することができるため、不活性ガスの流速をより一層抑えながら、より一層多量の不活性ガスを供給することができるようになり、待機室 23の底部に自重によって沈殿したパーティクルを巻き上げるガス流れを、効果的に抑制することができる。

なお、図 6と図 7とでは、隙間 48、 48を設けた位置が異なる力その理由は次の通りである。

すなわち、図 6の従来装置では、中央部に一対の隙間 48、 48を設けているので、ボートエレベータ領域力ボート領域に不活性ガスの流れがあった場合には、汚染物質を含んだ不活性ガスがボート 50に載置されているウェハ 1に直接吹き力かることになり、より一層汚染することが、考えられる。

そこで、例えボートエレベータ領域力もボート領域に不活性ガスの流れがあった場合であっても、汚染物質を含んだ不活性ガスがウェハ 1に直接吹き力かることがな!ヽようにして、ウェハへの汚染を極力抑制するために、本実施の形態においては、図 7 に示されているように一対の隙間 48、 48を仕切板 47の最も外側となるように、仕切板 47と待機室 23の側壁との間に設けた。

[0040] 前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

[0041] 1) 不活性ガス供給口を待機室のボート設置領域の下端部に配置し、ベント用排気口を待機室のボートエレベータ設置領域の上端部に配置することにより、ボートエレベータ力発生するパーティクルやグリースからの蒸気等の異物を処理室に巻き込んだり、待機室の底部に自重によって沈殿したパーティクルを巻き上げる現象を防止することができるため、処理室がボートエレベータ力の異物によって汚染されるのを防止することができ、また、パーティクルがウェハに付着するのを防止することができる。

[0042] 2) 処理室がボートエレベータ力もの異物によって汚染されるのを防止し、また、パーティクルがウェハに付着するのを防止することにより、ロードロック式 CVD装置の製造歩留りを向上させることができるため、成膜工程ひ!、ては ICの製造方法の製造歩留りを向上させることができる。

[0043] 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で種々に変更が可能であることは、うまでもな!/、。

[0044] 例えば、不活性ガス供給口やベント用排気口および真空用排気口は、単数ずつ配置するに限らず、複数ずつ配置してもよい。

[0045] 待機室 23を真空状態から大気圧まで昇圧する際に、不活性ガス供給量よりも排気量の方が少量となるように調整すれば、当該昇圧の際にも不活性ガスでパージすることが可能である。

この場合、待機室 23を真空排気するのは、第二の排気口からであり、前述したように、待機室 23の底部に溜まったパーティクルを巻き上げないようにしている。

また、不活性ガスで排気しながら昇圧する際に使用するのは、第一の排気口である。この場合でも、第一の排気口で排気している時の待機室 23の圧力よりも、第二の排気口で排気して、る時の待機室 23の圧力の方が低くなるように使用する。 [0046] 前記実施の形態ではロードロック式 CVD装置の場合について説明したが、本発明はロードロック式の酸化装置や拡散装置およびァニール装置等の基板処理装置全般に適用することができる。

[0047] 前記実施の形態では ICの製造方法にぉ、て、ウェハに CVD膜を成膜する成膜ェ程について説明したが、本発明は、酸化工程や拡散工程、リフロー工程、ァユーリング工程のような熱処理 (thermal treatment )工程等の半導体デバイスの製造方法の各種の工程全般に適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 基板を収容して処理する処理室と、

前記処理室に連設された予備室と、

前記予備室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口と、

前記予備室を真空引きする第二の排気口と、

を備えて、る基板処理装置。

[2] 基板を収容して処理する処理室と、

前記処理室に連設された予備室と、

を備えて、る基板処理装置。

[3] 前記予備室が前記基板保持領域の上端よりも下側に前記第一の排気口とは別の排気口を有し、複数枚の基板が積層保持された前記基板保持具を前記予備室から前記処理室へ搬入および Zまたは前記処理室から前記予備室へ搬出する際に、前記不活性ガス供給口カゝら供給した不活性ガスが、前記基板保持領域よりも下側から前記基板保持領域よりも上側に向カゝつて流れて、前記予備室が有する複数の排気口のうち、前記基板領域よりも上側にある第一の排気口からのみ排気されるよう制御する制御部を備えて、る請求項 1に記載の基板処理装置。

[4] 前記第一の排気口とは別に、前記基板保持領域よりも下側となるように前記予備室に設けられた第二の排気口を有し、前記第一の排気口から排気する時の前記予備室内の圧力よりも、前記第二の排気口力も排気する時の前記予備室内の圧力の方が低圧となるように制御する制御部を備えて、る請求項 2に記載の基板処理装置。

[5] 前記基板保持具用機構部は駆動部と、この駆動部に接続する基板保持具設置部とからなり、前記予備室は仕切り板によって、前記駆動部が設置される領域と、前記基板保持具設置部に前記基板保持具が設置される領域とに仕切られており、前記第一の排気口は前記駆動部が設置される領域に連通するよう設けられており、前記不活性ガス供給口は前記基板保持具が設置される領域に連通するよう設けられて!/、る請求項 1に記載の基板処理装置。

[6] 前記基板保持具用機構部は駆動部と、この駆動部に接続する基板保持具設置部とからなり、前記予備室は仕切り板によって、前記駆動部が設置される領域と、前記基板保持具設置部に前記基板保持具が設置される領域とに仕切られており、前記第一の排気口は前記駆動部が設置される領域に連通するよう設けられており、前記不活性ガス供給口は前記基板保持具が設置される領域に連通するよう設けられた請求項 2に記載の基板処理装置。

[7] 前記不活性ガス供給口には、多孔質部材が設けられており、前記不活性ガスは該不活性ガス力前記予備室に供給される請求項 1、 2、 3、 4、 5、 6のいずれかに記載の基板処理装置。

[8] 前記所定圧力は、大気圧付近の圧力である請求項 1に記載の基板処理装置。

[9] 前記予備室の側壁と前記仕切り板との間には、隙間が設けられている請求項 5、 6 の!、ずれかに記載の基板処理装置。

[10] 基板を収容して処理する処理室と、前記処理室に連設された予備室と、複数枚の基板が積層される基板保持具を前記処理室に搬入および,または搬出する基板保持具用機構部と、前記予備室に不活性ガスを供給する不活性ガス供給口と、前記不活性ガス供給口よりも上側となるように前記予備室に設けられて前記不活性ガスを排気する第一の排気口と、前記予備室を真空引きする第二の排気口と、前記第二の排気口により真空排気された前記予備室内を昇圧して力所定圧力に維持する際に前記不活性ガス供給口カゝら供給された不活性ガスが前記第一の排気口からのみ排気されるよう制御する制御部とを備えている基板処理装置を使用する半導体デバイスの製造方法であって、

前記処理室において前記基板を処理するステップと、

を備えて!/、る半導体デバイスの製造方法。

請求項 2、 3、 4、 5、 6のいずれかに記載の基板処理装置を使用する半導体デバイスの製造方法であって、前記予備室に前記不活性ガス供給口から供給された不活性ガスが前記基板保持領域よりも下側から前記基板保持領域よりも上側に向カゝつて流れて前記第一の排気口から排気しながら、前記複数枚の基板が積層保持された基板保持具を前記予備室から前記処理室へ搬入および Zまたは前記処理室から前記予備室へ搬出するステップと、前記処理室にお!、て前記基板を処理するステップとを備えて!/、る半導体デバイスの製造方法。