基板処理装置
【課題】エネルギ効率の良好な基板処理装置を提供する。
【解決手段】マイクロ波を閉じ込めるシールドの上中下段に導入ポート５３を穿設し、各導入ポート５３に導波管５４の一端を接続し、導波管５４の他端にマイクロ波を供給するマイクロ波源５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃを接続する。シールド５２内に保温チューブ３６を設置し、保温チューブ３６は複数枚のウエハを保持したボート４２を搬入搬出可能に形成する。３本の熱電対が挿入されたカスケード温度センサ５７を保温チューブ３６内に敷設し、各熱電対の熱接点にシリコンからなる測温片をそれぞれ固着する。熱電対の温度測定器をマイクロ波源５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃのコントローラ５６に接続する。３個の導入ポート５３近傍にマイクロ波エネルギによって加熱されたウエハの熱を逃がさず、かつ、ウエハの温度分布を均一化する反射板６２を設ける。
【解決手段】マイクロ波を閉じ込めるシールドの上中下段に導入ポート５３を穿設し、各導入ポート５３に導波管５４の一端を接続し、導波管５４の他端にマイクロ波を供給するマイクロ波源５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃを接続する。シールド５２内に保温チューブ３６を設置し、保温チューブ３６は複数枚のウエハを保持したボート４２を搬入搬出可能に形成する。３本の熱電対が挿入されたカスケード温度センサ５７を保温チューブ３６内に敷設し、各熱電対の熱接点にシリコンからなる測温片をそれぞれ固着する。熱電対の温度測定器をマイクロ波源５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃのコントローラ５６に接続する。３個の導入ポート５３近傍にマイクロ波エネルギによって加熱されたウエハの熱を逃がさず、かつ、ウエハの温度分布を均一化する反射板６２を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関する。
例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に熱処理（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の製造方法においてウエハに熱処理を施すのに、バッチ式縦型ホットウオール形熱処理装置が広く使用されている。
バッチ式縦型ホットウオール型熱処理装置は処理炉を備えており、処理炉は、処理室を形成したプロセスチューブと、処理室を排気する排気管と、処理室へ処理ガスを供給するガス供給管と、プロセスチューブ外に設置されて処理室内を全体にわたって均一に加熱するヒータユニットとから構成されている。
処理炉の真下近傍にはボートエレベータが設置されており、ボートエレベータのアームにはシールキャップが水平に支持されている。シールキャップ上にはボートが垂直に立脚されており、ボートは複数枚のウエハの中心を備えて水平に保持する。
そして、ボートがボートエレベータによって上昇されるのに伴って、複数枚のウエハが処理室に搬入され、処理室内において処理炉による熱処理を施される。
【０００３】
従来のこの種の処理炉のヒータユニットは、抵抗発熱体と断熱筒とによって形成されているのが、一般的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヒータユニットが抵抗発熱体と断熱筒とによって構成されたバッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置においては、エネルギ効率が低いという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、エネルギ効率の良好な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】
【０００６】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
基板を収容するシールドと、
該シールド内に電磁波を導入する複数の導波管と、
該導波管に電磁波を供給する電磁波供給源と、
前記シールドと前記基板との間の空間に設けられた保温チューブと、
を有する基板処理装置。
【発明の効果】
【０００７】
前記した手段によれば、シールドと基板との間に設けられた保温チューブにより、電磁波エネルギによって熱せられた基板の熱を逃がさず、かつ、基板の温度を均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ウエハに各種の熱処理を施すバッチ式熱処理装置として構成されている。
【００１０】
図１および図２に示されているように、バッチ式熱処理装置１０においては、基板であるウエハ１を収納して搬送するためのウエハキャリアとしては、ＦＯＵＰ（以下、ポッドという。）２が使用されている。
バッチ式熱処理装置１０は筐体１１を備えている。
筐体１１の正面壁１１ａの正面前方部には正面メンテナンス口１２が開設されている。正面メンテナンス口１２はメンテナンス作業を実施するための開口である。正面メンテナンス口１２は正面メンテナンス扉１３、１３によって開閉される。
筐体１１の正面壁１１ａにはポッド搬入搬出口１４が筐体１１の内外を連通するように開設されている。ポッド搬入搬出口１４はフロントシャッタ１５によって開閉される。
ポッド搬入搬出口１４の正面前方側にはロードポート１６が設置されている。ロードポート１６はポッド２を載置されて位置合わせする。
ポッド２はロードポート１６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１６上から搬出される。
【００１１】
筐体１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚１７が設置されており、回転式ポッド棚１７は複数個のポッド２を保管する。
すなわち、回転式ポッド棚１７は支柱１８および複数枚の棚板１９を備えている。支柱１８は水平面内で間欠回転される。複数枚の棚板１９は支柱１８に上中下段の各位置に配置され、放射状に支持されている。複数枚の棚板１９はポッド２を複数個宛それぞれ載置した状態で保持する。
【００１２】
筐体１１内におけるロードポート１６と回転式ポッド棚１７との間には、ポッド搬送装置２０が設置されている。ポッド搬送装置２０はポッドエレベータ２０ａおよびポッド搬送機構２０ｂを備えている。ポッド搬送装置２０はポッドエレベータ２０ａとポッド搬送機構２０ｂとの連続動作により、ロードポート１６と回転式ポッド棚１７とポッドオープナ２１との間でポッド２を搬送する。
【００１３】
ポッドオープナ２１はポッド２を載置する載置台２２、２２と、ポッド２のキャップを着脱するキャップ着脱機構２３、２３とを備えている。ポッドオープナ２１は載置台２２に載置されたポッド２のキャップをキャップ着脱機構２３によって装着したり外したりする。これにより、ポッド２のウエハ出し入れ口は開いたり閉じたりされる。
【００１４】
筐体１１内には前後方向略中央部下部に、サブ筐体２４が後端まで構築されている。サブ筐体２４の正面壁２４ａには一対のウエハ搬入搬出口２５、２５が垂直方向に上下二段に並べられて開設されている。上下段のウエハ搬入搬出口２５、２５には一対のポッドオープナ２１、２１がそれぞれ設置されている。ウエハ搬入搬出口２５はウエハ１をサブ筐体２４内に搬入したり、ウエハ１をサブ筐体２４内から搬出するための出し入れ口（ゲート）である。
【００１５】
サブ筐体２４はポッド搬送装置２０および回転式ポッド棚１７の設置空間から流体的に隔絶された移載室２６を構成している。移載室２６は前側領域にウエハ移載機構２７を設置されている。
ウエハ移載機構２７はウエハ移載装置２７ａ、ウエハ移載装置エレベータ２７ｂおよびツィーザ２７ｃを備えている。ウエハ移載装置２７ａは水平面内において回転または直動する。ウエハ移載装置エレベータ２７ｂはウエハ移載装置２７ａを昇降させる。ツィーザ２７ｃはウエハ移載装置２７ａに支持されており、ウエハ１を水平に保持する。
ウエハ移載装置エレベータ２７ｂおよびウエハ移載装置２７ａの連続動作により、ツィーザ２７ｃによって保持したウエハ１を後記するボートに搬送して装填（チャージング）したり、ボートに装填されたウエハ１をツィーザ２７ｃによって受け取る。
図１に想像線で示されているように、ウエハ移載装置エレベータ２７ｂは筐体１１の右側端部とサブ筐体２４の移載室２６の前方領域右端部との間に設置されている。
【００１６】
移載室２６の後側領域には待機部２８が構成されている。待機部２８はボートを収容して待機させる予備室である。待機部２８の天井面には炉口シャッタ２９が設けられており、炉口シャッタ２９は後記する処理炉の炉口を開閉する。
【００１７】
図１に想像線で示されているように、筐体１１の右側端部とサブ筐体２４の待機部２８の右端部との間には、ボートエレベータ３０が設置されている。ボートエレベータ３０のアーム３１にはシールキャップ３２が水平に据え付けられている。アーム３１はボートエレベータ３０の昇降台に連結された連結具である。シールキャップ３２は処理炉の炉口を閉塞する蓋体である。
【００１８】
図１に示されているように、ウエハ移載装置エレベータ２７ｂ側およびボートエレベータ３０側と反対側である移載室２６左側端部には、クリーンユニット３３が設置されている。クリーンユニット３３は供給フアンおよび防塵フィルタによって構成されている。クリーンユニット３３は清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア３４（図１の矢印参照）を供給する。
図示はしないが、ウエハ移載装置２７ａとクリーンユニット３３との間にはノッチ合わせ装置が設置されている。ノッチ合わせ装置はウエハの円周方向の位置を整合させる。
クリーンユニット３３から吹き出されたクリーンエア３４は、ノッチ合わせ装置、ウエハ移載装置２７ａおよびボートを流通する。その後に、クリーンエア３４は図示しないダクトにより吸い込まれる。吸い込まれたクリーンエア３４は筐体１１の外部に排気がなされるか、または、クリーンユニット３３の吸い込み側である一次側（供給側）に戻されて、クリーンユニット３３から移載室２６内に再び吹き出される。
【００１９】
図１および図２に示されているように、筐体１１の後側上部には処理炉３５が垂直に設置されている。
図３に示されているように、処理炉３５は保温チューブ３６を備えている。保温チューブ３６は石英が使用されて一端開口で他端閉塞の円筒形状に形成されており、保温チューブ３６は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。
保温チューブ３６の筒中空部は複数枚のウエハ１が収容される処理室３７を形成しており、保温チューブ３６の内径は取り扱うウエハ１の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
保温チューブ３６の下端部には炉口フランジ３８が設置されている。炉口フランジ３８は処理炉３５の炉口３９を形成している。炉口フランジ３８がサブ筐体２４に支持された状態で、保温チューブ３６は垂直に据え付けられた状態になっている。
【００２０】
図３に示されているように、ボートエレベータ３０は処理炉３５の真下近傍に設置されている。ボートエレベータ３０のアーム３１に支持されたシールキャップ３２は炉口３９を閉塞する。すなわち、シールキャップ３２は炉口フランジ３８の外径と略等しい円盤形状に形成されており、ボートエレベータ３０によって上昇されることにより、炉口３９を気密シールする。
【００２１】
保温チューブ３６の下端部の側壁には排気管４０の一端が接続されており、排気管４０の他端は排気装置（図示せず）に接続されている。排気装置は排気管４０を介して処理室３７を排気する。
保温チューブ３６の排気管４０と異なる位置には、処理室３７へ処理ガスを供給するためのガス供給管４１の一端が接続されている。
【００２２】
シールキャップ３２上にはボート４２が垂直に立脚されて支持されている。ボート４２は複数枚のウエハ１を保持して、処理室３７内に搬入（ボートローディング）したり、処理室３７外へ搬出（ボートアンローディング）したりする。
ボート４２は石英等の誘電体が使用されて形成されている。
ボート４２は上下で一対の端板４３、４４と、３本の保持柱４５、４５、４５とを備えている。３本の保持柱４５、４５、４５は両端板４３、４４間に垂直に架橋されている。３本の保持柱４５、４５、４５には複数の保持溝４６が、上下方向に等間隔に配置されてそれぞれ形成されており、同一段の保持溝４６、４６、４６は同一平面を構成している。すなわち、ボート４２は同一段の保持溝４６、４６、４６によってウエハ１の外周縁部を保持することにより、複数枚のウエハ１を中心を揃えて整列させた状態で保持する。
ボート４２の下部には複数枚の断熱板４７が配置されている。断熱板４７は処理室３７からの熱の放射を抑制する。
シールキャップ３２下面の中央にはロータリーアクチュエータ４８が設置されている。ロータリーアクチュエータ４８の回転軸４９はボート４２を支持する。すなわち、ロータリーアクチュエータ４８は回転軸４９によってボート４２を回転させる。
【００２３】
保温チューブ３６の外部にはベース５１が水平に配置されており、ベース５１上にはシールド５２が保温チューブ３６と同心円状に設置されている。シールド５２は上端が閉塞した四角形筒形状、もしくは他の多角形筒状に形成されており、保温チューブ３６よりも大きい。シールド５２は保温チューブ３６の外側を取り囲んで電磁波を閉じ込め、かつまた、反射させる。
シールド５２は電磁波の外部への漏洩を効果的に防止可能な導電性材料によって形成されている。例えば、このような導電性材料としては、銅、アルミニウム、ステンレス、白金、銀等を挙げることができる。
但し、シールド５２は導電性材料のみによって形成するに限らない。シールド５２は多層シールド材料によって形成してもよい。例えば、多層シールド材料は、導電性材料からなる基材の保温チューブ３６側表面に、電磁波を反射する反射面および電磁波を吸収する吸収層を形成することにより、構築することができる。
【００２４】
シールド５２の側壁は上中下段の３箇所に、電磁波導入ポート５３を穿設されている。各電磁波導入ポート５３にはシールド５２内に電磁波を供給するための導波管５４の一端がそれぞれ接続されている。各導波管５４の他端には電磁波であるマイクロ波を供給する電磁波供給源（以下、マイクロ波源という。）５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃがそれぞれ接続されている。
マイクロ波源５５は０．５〜５０ＧＨｚのマイクロ波を導波管５４に供給する。マイクロ波源５５は基板であるウエハを加熱するマイクロ波加熱源を構成している。
各マイクロ波源５５にはコントローラ５６が接続されている。コントローラ５６は供給するマイクロ波の周波数を増減して調整する調整部を構成している。
マイクロ波は波長１ｍ以下の電波で極超短波とも称される。マイクロ波には遠赤外部に接する１ｍｍ以下のサブミリ波まで含まれる。
【００２５】
図３および図４に示されているように、処理室３７内にはカスケード温度センサ（以下、温度センサという。）５７が垂直方向に敷設されており、温度センサ５７の下端部は保温チューブ３６およびシールド５２を貫通して外部に引き出されている。温度センサ５７は図５に示されているように構成されている。
温度センサ５７は保護管５８と３本の熱電対５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃと３個の測温片６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃとを備えている。保護管５８は石英が使用されて上端が閉塞したエルボ管に形成されており、保護管５８の下端部が保温チューブ３６およびシールド５２に挿通されて固定されることにより、温度センサ５７は垂直に支持されている。３本の熱電対５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃの熱接点５９ａには各測温片６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃがそれぞれ固着されており、３本の熱電対５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃは保護管５８内に、３個の測温片６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃが上中下段の３箇所に位置するように挿入されている。
図３および図４に示されているように、シールド５２外において、温度センサ５７は温度測定器６１に接続されており、温度測定器６１は３本の熱電対５９の温度をコントローラ５６に送信する。コントローラ５６は温度測定器６１からの測定結果に基づいて、最適制御を実施する。
【００２６】
図３および図４に示されているように、シールド５２内の電磁波導入ポート（以下、導入ポートという。）５３に対向する位置には、マイクロ波エネルギがウエハに直接照射するのを防止するための反射板（バッファ板または拡散板とも称される。）６２が垂直方向に敷設されており、反射板６２は図６に示されているように構成されている。
反射板６２は長方形の平板形状に形成された分割板（板状金網、パンチングパネル等によって形成されている。）６３を一対備えている。反射板６２の回転軸上の上端部および下端部には一対のロッド６４、６４がそれぞれ直角に突設されており、一対のロッド６４、６４がその軸線方向に進退させることにより、反射板６２はマイクロ波導入口（導入ポート５３）との距離を可変するように構成されている。
図３および図４に示されているように、一対のロッド６４、６４はシールド５２の上段の導入ポート５３および下段の導入ポート５３の延長線上に進退自在に挿通されており、一対のロッド６４、６４のシールド５２の外側端部には位置調整ナット６５、６５がそれぞれ螺合されている。一対のロッド６４、６４の径方向の位置は位置調整ナット６５、６５によって調整することができ、この調整により、反射板６２とマイクロ波導入口（導入ポート５３）との距離を調整することができる。
【００２７】
次に、前記構成に係るバッチ式熱処理装置１０を用いる本発明の一実施形態であるＩＣの製造方法の熱処理工程を説明する。
【００２８】
図１および図２に示されているように、ポッド２がロードポート１６に供給されると、フロントシャッタ１５はポッド搬入搬出口１４を開放する。
ポッド搬入搬出口１４が開放すると、ポッド搬送装置２０はロードポート１６上のポッド２を筐体１１内へポッド搬入搬出口１４から搬入する。ポッド搬送装置２０は搬入したポッド２を回転式ポッド棚１７の指定された棚板１９へ搬送して受け渡す。
ポッド２を棚板１９に一時的に保管した後、ポッド搬送装置２０はポッド２を棚板１９から一方のポッドオープナ２１に搬送し、載置台２２に移載する。
なお、ポッド搬送装置２０はロードポート１６上のポッド２を回転式ポッド棚１７に搬送せずに、ポッドオープナ２１に直接搬送する場合もある。
【００２９】
ポッド２搬送中、キャップ着脱機構２３はポッドオープナ２１のウエハ搬入搬出口２５を閉じている。クリーンユニット３３は移載室２６にクリーンエア３４を流通させて循環させる。
クリーンユニット３３が移載室２６にクリーンエア３４として窒素ガスを循環させることにより、移載室２６内の酸素濃度は筐体１１内（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遥かに低く（例えば、２０ｐｐｍ以下）維持される。
【００３０】
ポッドオープナ２１は載置台２２に載置されたポッド２の開口側端面をサブ筐体正面壁２４ａの搬入搬出口２５開口縁辺部に押し付ける。キャップ着脱機構２３はポッド２のキャップを取り外し、ウエハ出し入れ口を開放させる。
ポッド２が開放されると、ウエハ移載装置２７ａはツィーザ２７ｃによってウエハ１をポッド２からウエハ出し入れ口を通じてピックアップしノッチ合わせ装置に搬送する。
ノッチ合わせ装置がウエハ１のノッチを合わせると、ウエハ移載装置２７ａはウエハ１をノッチ合わせ装置からピックアップし、移載室２６の後方にある待機部２８へ搬入し、ボート４２に装填（チャージング）する。
ボート４２にウエハ１を受け渡したウエハ移載装置２７ａはポッド２に戻り、次のウエハ１をピックアップし、再び、ボート４２に搬送し、ボート４２に装填する。
この一方（上段または下段）のポッドオープナ２１からボート４２へのウエハ１の装填作業中に、ポッド搬送装置２０は回転式ポッド棚１７から別のポッド２を他方（下段または上段）のポッドオープナ２１に搬送し移載する。ポッドオープナ２１はポッド２を開放する。すなわち、ウエハ移載装置２７ａによるウエハ装填作業と、ポッド搬送装置２０およびポッドオープナ２１によるポッド開放作業とが、同時進行される。
【００３１】
ボートエレベータ３０は所定枚数のウエハ１が移載されたボート４２を上昇させ、図４に示されているように、処理炉３５の処理室３７に搬入（ボートローディング）する。
ボート４２が上限に達すると、シールキャップ３２が炉口３９をシール状態に閉塞するので、処理室３７は気密に閉じられた状態になる。
【００３２】
気密に閉じられると、排気管４０は処理室３７を排気する。
マイクロ波源５５はウエハ１を所定温度（例えば、２００℃程度）に昇温させる。すなわち、マイクロ波源５５はマイクロ波を導波管５４を経由してシールド５２内に供給する。シールド５２内に供給されたマイクロ波は保温チューブ３６およびウエハ１に入射して効率的に吸収されるために、保温チューブ３６およびウエハ１をきわめて効果的に昇温させる。このとき、保温チューブ３６は全長にわたって均一に発熱することにより、ボート４２上のウエハ１群を全長にわたって均等に加熱する。
ウエハ１が所定の温度に昇温すると、ロータリーアクチュエータ４８がボート４２を回転させながら、ガス供給管４１が所定処理ガス（図示せず）を所定時間だけ供給する。
【００３３】
予め設定された処理時間が経過すると、ボート４２の回転、処理ガスの供給、マイクロ波の供給および排気管４０の排気が停止する。
その後に、ボートエレベータ３０はシールキャップ３２を下降させることにより、炉口３９を開口するとともに、ボート４２を炉口３９から処理室３７の外部に搬出（ボートアンローディング）する。
【００３４】
ウエハ移載機構２７はボート４２のウエハ１をポッド２内に、前述した作動とは逆の手順により収める。
以上の作動が繰り返されることにより、複数枚のウエハ１がバッチ処理される。
【００３５】
ところで、シールド５２の材質は熱伝導率が高い材料で作られているために、マイクロ波加熱されたウエハ１の熱がシールド５２外に逃げ易くなる。
本実施形態においては、シールド５２とボート４２すなわちウエハ１群との間に、石英からなる保温チューブ３６が設けられているので、マイクロ波加熱されたウエハ１の熱がシールド５２外に逃げるのを保温チューブ３６によって防止することができるとともに、保温チューブ３６が全長にわたって均一に発熱することにより、ボート４２上のウエハ１群を全長にわたって均等に加熱することができる。
【００３６】
前述した熱処理工程において、マイクロ波の周波数は３〜１０ＧＨｚの範囲内で最も加熱効率が高い値に設定される。このマイクロ波の最適周波数は、実験やコンピュータシミュレーションおよび過去の実績データの活用のような経験的手法によって求めることができるが、このような経験的手法によってマイクロ波の最適周波数を求めるには、時間や手間がかかるという問題点がある。
また、処理炉３５のセットアップの仕方やボート４２の回転およびボート４２の傾き等によってシールド５２内の条件が大きく変動することにより、最適周波数の値が変動するために、バッチ相互間で処理時間が変動してしまうという問題点がある。
そこで、本実施の形態においては、ボート４２の上段、中段および下段における温度を温度センサ５７の３本の熱電対５９Ａ、５Ｂ９、５９Ｃによってそれぞれ測定し、測定した温度に基づきそれぞれの熱電対の位置に対応した３箇所のマイクロ波源５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃをフィードバック制御するものとした。例えば、熱電対５９Ａの測定温度に基づきマイクロ波源５５Ａを制御する。
【００３７】
ここで、熱電対５９が保護管５８によって保護されたのみの従来のカスケード温度センサにおいては、急速に変化するウエハ１の温度を精度良く測定することができない。
本実施形態においては、シリコンからなる測温片６０が熱電対５９の熱接点５９ａに固着されていることにより、熱電対５９はシリコンからなるウエハ１の温度変化に追従するシリコンからなる測温片６０の温度を測定することになるので、急速に変化するウエハ１の温度を精度良く測定することができる。
したがって、コントローラ５６は３箇所のマイクロ波源５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃをより一層精度良くフィードバック制御することができる。
【００３８】
また、導入ポート５３近傍はマイクロ波エネルギが高いために、図７（ａ）に示されているように、反射板６２が無い場合には、ウエハ１における導入ポート５３側周辺部の温度が著しく高くなる問題点がある。
本実施形態においては、図７（ｂ）示されているように、導入ポート５３近傍に敷設された反射板６２によりマイクロ波エネルギが拡散され、特定の部分に集中するのを防止することができるので、ウエハ１における導入ポート５３側周辺部の温度が著しく高くなるのを防止することができる。
しかも、反射板６２とマイクロ波導入口（導入ポート５３）との距離をナット６５によって調整することにより、マイクロ波エネルギの拡散程度を調整することができるので、ウエハ１における温度分布をより一層均一化することができる。
【００３９】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００４０】
1) マイクロ波によってウエハを加熱することにより、ウエハを直接的に加熱することができるので、ウエハをエネルギ効率よく加熱することができ、また、低温領域での温度を適正かつ精密に制御することができる。
【００４１】
2) 複数枚のウエハをマイクロ波によって一律に加熱することにより、ウエハのボート全長および各ウエハ面内の温度を均一に分布させることができるため、ウエハの熱処理状況をウエハ面内および各ウエハ相互間のいずれにおいても均一化することができる。
【００４２】
3) 複数枚のウエハを一括してバッチ処理することにより、ウエハを一枚ずつ枚葉処理する場合に比べて、スループットを大幅に向上させることができる。
【００４３】
4) シールドとウエハ群との間に石英からなる保温チューブを設けることにより、マイクロ波加熱されたウエハの熱がシールド外に逃げるのを保温チューブによって防止することができるとともに、保温チューブが全長にわたって均一に発熱することにより、ウエハ群を全長にわたって均等に加熱することができる。
【００４４】
5) ボートの上段、中段および下段における温度を温度センサの３本の熱電対によってそれぞれ測定することにより、３箇所のマイクロ波源をフィードバック制御することができるので、各ウエハ相互間の温度分布をより一層均一化することができる。
【００４５】
6) シリコンからなる測温片を熱電対の熱接点に固着することにより、熱電対は急速に変化するウエハの温度を精度良く測定することができるので、コントローラは３箇所のマイクロ波源をより一層精度良くフィードバック制御することができる。
【００４６】
7) マイクロ波導入ポート近傍に敷設された反射板によりマイクロ波エネルギを拡散し、特定の部分に集中するのを防止することができるので、ウエハにおける導入ポート側周辺部の温度が著しく高くなるのを防止することができる。
【００４７】
8) 反射板とマイクロ波導入口（導入ポート５３）との距離を調整することにより、マイクロ波エネルギの拡散程度を調整することができるので、ウエハにおける温度分布をより一層均一化することができる。
【００４８】
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。
【００４９】
なお、導入ポートはシールドの３箇所に配置するに限らず、２または４箇所以上に配置してもよい。
【００５０】
本発明に係るバッチ式熱処理装置は、拡散装置や減圧ＣＶＤ装置およびアニール装置等の基板処理装置全般に使用することができる。特に、本発明に係る基板処理装置は、減圧下で低温領域の熱処理を施す場合に優れた効果を奏する。
【００５１】
また、被処理基板はウエハに限らず、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。
【００５２】
本発明の好ましい態様を付記する。
（１）基板を収容するシールドと、
該シールド内に電磁波を導入する複数の導波管と、
該導波管に電磁波を供給する電磁波供給源と、
前記シールドと前記基板との間の空間に設けられた保温チューブと、
を有する基板処理装置。
（２）前記保温チューブ内に複数の熱電対が挿入されたカスケード温度センサを敷設し、前記複数の熱電対の熱接点に前記基板と同質の測温片をそれぞれ固着することを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。
（３）前記複数の導波管の近傍にマイクロ波エネルギによって加熱された前記基板の熱を逃がさず、かつ、前記基板の温度を均一化する反射板を設けることを特徴とする前記（１）（２）に記載の基板処理装置。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施の形態であるバッチ式熱処理装置を示す一部省略斜視図である。
【図２】側面断面図である。
【図３】処理炉を通る正面断面図である。
【図４】処理ステップにおける処理炉部分を示す正面断面図である。
【図５】温度センサを示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部を示す斜視図である。
【図６】反射板を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ矢視図である。
【図７】反射板の作用を示す各模式図であり、（ａ）は反射板が無い場合を示し、（ｂ）は反射板が有る場合を示している。
【符号の説明】
【００５４】
１…ウエハ（基板）、２…ポッド、
１０…バッチ式熱処理装置（基板処理装置）、１１…筐体、１１ａ…正面壁、１２…正面メンテナンス口、１３…正面メンテナンス扉、１４…ポッド搬入搬出口、１５…フロントシャッタ、１６…ロードポート、
１７…回転式ポッド棚、１８…支柱、１９…棚板、
２０…ポッド搬送装置、２０ａ…ポッドエレベータ、２０ｂ…ポッド搬送機構、
２１…ポッドオープナ、２２…載置台、２３…キャップ着脱機構、
２４…サブ筐体、２４ａ…正面壁、２５…ウエハ搬入搬出口、２６…移載室、
２７…ウエハ移載機構、２７ａ…ウエハ移載装置、２７ｂ…ウエハ移載装置エレベータ、２７ｃ…ツィーザ、
２８…待機部、２９…炉口シャッタ、
３０…ボートエレベータ、３１…アーム、３２…シールキャップ、
３３…クリーンユニット、３４…クリーンエア、
３５…処理炉、３６…保温チューブ、３７…処理室、３８…炉口フランジ、３９…炉口、４０…排気管、４１…ガス供給管、
４２…ボート（搬送治具）、４３、４４…端板、４５…保持柱、４６…保持溝、４７…断熱板、４８…ロータリーアクチュエータ、４９…回転軸、
５１…ベース、５２…シールド、５３…導入ポート（電磁波導入ポート）、５４…導波管、５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ…マイクロ波源（電磁波波供給源）、５６…コントローラ（調整部）、
５７…温度センサ（カスケード温度センサ）、５８…保護管、５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ…熱電対、５９ａ…熱接点、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ…測温片、６１…温度測定器、
６２…反射板、６３…分割板、６４…ロッド、６５…位置調整ナット。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関する。
例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に熱処理（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の製造方法においてウエハに熱処理を施すのに、バッチ式縦型ホットウオール形熱処理装置が広く使用されている。
バッチ式縦型ホットウオール型熱処理装置は処理炉を備えており、処理炉は、処理室を形成したプロセスチューブと、処理室を排気する排気管と、処理室へ処理ガスを供給するガス供給管と、プロセスチューブ外に設置されて処理室内を全体にわたって均一に加熱するヒータユニットとから構成されている。
処理炉の真下近傍にはボートエレベータが設置されており、ボートエレベータのアームにはシールキャップが水平に支持されている。シールキャップ上にはボートが垂直に立脚されており、ボートは複数枚のウエハの中心を備えて水平に保持する。
そして、ボートがボートエレベータによって上昇されるのに伴って、複数枚のウエハが処理室に搬入され、処理室内において処理炉による熱処理を施される。
【０００３】
従来のこの種の処理炉のヒータユニットは、抵抗発熱体と断熱筒とによって形成されているのが、一般的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヒータユニットが抵抗発熱体と断熱筒とによって構成されたバッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置においては、エネルギ効率が低いという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、エネルギ効率の良好な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】
【０００６】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
基板を収容するシールドと、
該シールド内に電磁波を導入する複数の導波管と、
該導波管に電磁波を供給する電磁波供給源と、
前記シールドと前記基板との間の空間に設けられた保温チューブと、
を有する基板処理装置。
【発明の効果】
【０００７】
前記した手段によれば、シールドと基板との間に設けられた保温チューブにより、電磁波エネルギによって熱せられた基板の熱を逃がさず、かつ、基板の温度を均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ウエハに各種の熱処理を施すバッチ式熱処理装置として構成されている。
【００１０】
図１および図２に示されているように、バッチ式熱処理装置１０においては、基板であるウエハ１を収納して搬送するためのウエハキャリアとしては、ＦＯＵＰ（以下、ポッドという。）２が使用されている。
バッチ式熱処理装置１０は筐体１１を備えている。
筐体１１の正面壁１１ａの正面前方部には正面メンテナンス口１２が開設されている。正面メンテナンス口１２はメンテナンス作業を実施するための開口である。正面メンテナンス口１２は正面メンテナンス扉１３、１３によって開閉される。
筐体１１の正面壁１１ａにはポッド搬入搬出口１４が筐体１１の内外を連通するように開設されている。ポッド搬入搬出口１４はフロントシャッタ１５によって開閉される。
ポッド搬入搬出口１４の正面前方側にはロードポート１６が設置されている。ロードポート１６はポッド２を載置されて位置合わせする。
ポッド２はロードポート１６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１６上から搬出される。
【００１１】
筐体１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚１７が設置されており、回転式ポッド棚１７は複数個のポッド２を保管する。
すなわち、回転式ポッド棚１７は支柱１８および複数枚の棚板１９を備えている。支柱１８は水平面内で間欠回転される。複数枚の棚板１９は支柱１８に上中下段の各位置に配置され、放射状に支持されている。複数枚の棚板１９はポッド２を複数個宛それぞれ載置した状態で保持する。
【００１２】
筐体１１内におけるロードポート１６と回転式ポッド棚１７との間には、ポッド搬送装置２０が設置されている。ポッド搬送装置２０はポッドエレベータ２０ａおよびポッド搬送機構２０ｂを備えている。ポッド搬送装置２０はポッドエレベータ２０ａとポッド搬送機構２０ｂとの連続動作により、ロードポート１６と回転式ポッド棚１７とポッドオープナ２１との間でポッド２を搬送する。
【００１３】
ポッドオープナ２１はポッド２を載置する載置台２２、２２と、ポッド２のキャップを着脱するキャップ着脱機構２３、２３とを備えている。ポッドオープナ２１は載置台２２に載置されたポッド２のキャップをキャップ着脱機構２３によって装着したり外したりする。これにより、ポッド２のウエハ出し入れ口は開いたり閉じたりされる。
【００１４】
筐体１１内には前後方向略中央部下部に、サブ筐体２４が後端まで構築されている。サブ筐体２４の正面壁２４ａには一対のウエハ搬入搬出口２５、２５が垂直方向に上下二段に並べられて開設されている。上下段のウエハ搬入搬出口２５、２５には一対のポッドオープナ２１、２１がそれぞれ設置されている。ウエハ搬入搬出口２５はウエハ１をサブ筐体２４内に搬入したり、ウエハ１をサブ筐体２４内から搬出するための出し入れ口（ゲート）である。
【００１５】
サブ筐体２４はポッド搬送装置２０および回転式ポッド棚１７の設置空間から流体的に隔絶された移載室２６を構成している。移載室２６は前側領域にウエハ移載機構２７を設置されている。
ウエハ移載機構２７はウエハ移載装置２７ａ、ウエハ移載装置エレベータ２７ｂおよびツィーザ２７ｃを備えている。ウエハ移載装置２７ａは水平面内において回転または直動する。ウエハ移載装置エレベータ２７ｂはウエハ移載装置２７ａを昇降させる。ツィーザ２７ｃはウエハ移載装置２７ａに支持されており、ウエハ１を水平に保持する。
ウエハ移載装置エレベータ２７ｂおよびウエハ移載装置２７ａの連続動作により、ツィーザ２７ｃによって保持したウエハ１を後記するボートに搬送して装填（チャージング）したり、ボートに装填されたウエハ１をツィーザ２７ｃによって受け取る。
図１に想像線で示されているように、ウエハ移載装置エレベータ２７ｂは筐体１１の右側端部とサブ筐体２４の移載室２６の前方領域右端部との間に設置されている。
【００１６】
移載室２６の後側領域には待機部２８が構成されている。待機部２８はボートを収容して待機させる予備室である。待機部２８の天井面には炉口シャッタ２９が設けられており、炉口シャッタ２９は後記する処理炉の炉口を開閉する。
【００１７】
図１に想像線で示されているように、筐体１１の右側端部とサブ筐体２４の待機部２８の右端部との間には、ボートエレベータ３０が設置されている。ボートエレベータ３０のアーム３１にはシールキャップ３２が水平に据え付けられている。アーム３１はボートエレベータ３０の昇降台に連結された連結具である。シールキャップ３２は処理炉の炉口を閉塞する蓋体である。
【００１８】
図１に示されているように、ウエハ移載装置エレベータ２７ｂ側およびボートエレベータ３０側と反対側である移載室２６左側端部には、クリーンユニット３３が設置されている。クリーンユニット３３は供給フアンおよび防塵フィルタによって構成されている。クリーンユニット３３は清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア３４（図１の矢印参照）を供給する。
図示はしないが、ウエハ移載装置２７ａとクリーンユニット３３との間にはノッチ合わせ装置が設置されている。ノッチ合わせ装置はウエハの円周方向の位置を整合させる。
クリーンユニット３３から吹き出されたクリーンエア３４は、ノッチ合わせ装置、ウエハ移載装置２７ａおよびボートを流通する。その後に、クリーンエア３４は図示しないダクトにより吸い込まれる。吸い込まれたクリーンエア３４は筐体１１の外部に排気がなされるか、または、クリーンユニット３３の吸い込み側である一次側（供給側）に戻されて、クリーンユニット３３から移載室２６内に再び吹き出される。
【００１９】
図１および図２に示されているように、筐体１１の後側上部には処理炉３５が垂直に設置されている。
図３に示されているように、処理炉３５は保温チューブ３６を備えている。保温チューブ３６は石英が使用されて一端開口で他端閉塞の円筒形状に形成されており、保温チューブ３６は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持されている。
保温チューブ３６の筒中空部は複数枚のウエハ１が収容される処理室３７を形成しており、保温チューブ３６の内径は取り扱うウエハ１の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
保温チューブ３６の下端部には炉口フランジ３８が設置されている。炉口フランジ３８は処理炉３５の炉口３９を形成している。炉口フランジ３８がサブ筐体２４に支持された状態で、保温チューブ３６は垂直に据え付けられた状態になっている。
【００２０】
図３に示されているように、ボートエレベータ３０は処理炉３５の真下近傍に設置されている。ボートエレベータ３０のアーム３１に支持されたシールキャップ３２は炉口３９を閉塞する。すなわち、シールキャップ３２は炉口フランジ３８の外径と略等しい円盤形状に形成されており、ボートエレベータ３０によって上昇されることにより、炉口３９を気密シールする。
【００２１】
保温チューブ３６の下端部の側壁には排気管４０の一端が接続されており、排気管４０の他端は排気装置（図示せず）に接続されている。排気装置は排気管４０を介して処理室３７を排気する。
保温チューブ３６の排気管４０と異なる位置には、処理室３７へ処理ガスを供給するためのガス供給管４１の一端が接続されている。
【００２２】
シールキャップ３２上にはボート４２が垂直に立脚されて支持されている。ボート４２は複数枚のウエハ１を保持して、処理室３７内に搬入（ボートローディング）したり、処理室３７外へ搬出（ボートアンローディング）したりする。
ボート４２は石英等の誘電体が使用されて形成されている。
ボート４２は上下で一対の端板４３、４４と、３本の保持柱４５、４５、４５とを備えている。３本の保持柱４５、４５、４５は両端板４３、４４間に垂直に架橋されている。３本の保持柱４５、４５、４５には複数の保持溝４６が、上下方向に等間隔に配置されてそれぞれ形成されており、同一段の保持溝４６、４６、４６は同一平面を構成している。すなわち、ボート４２は同一段の保持溝４６、４６、４６によってウエハ１の外周縁部を保持することにより、複数枚のウエハ１を中心を揃えて整列させた状態で保持する。
ボート４２の下部には複数枚の断熱板４７が配置されている。断熱板４７は処理室３７からの熱の放射を抑制する。
シールキャップ３２下面の中央にはロータリーアクチュエータ４８が設置されている。ロータリーアクチュエータ４８の回転軸４９はボート４２を支持する。すなわち、ロータリーアクチュエータ４８は回転軸４９によってボート４２を回転させる。
【００２３】
保温チューブ３６の外部にはベース５１が水平に配置されており、ベース５１上にはシールド５２が保温チューブ３６と同心円状に設置されている。シールド５２は上端が閉塞した四角形筒形状、もしくは他の多角形筒状に形成されており、保温チューブ３６よりも大きい。シールド５２は保温チューブ３６の外側を取り囲んで電磁波を閉じ込め、かつまた、反射させる。
シールド５２は電磁波の外部への漏洩を効果的に防止可能な導電性材料によって形成されている。例えば、このような導電性材料としては、銅、アルミニウム、ステンレス、白金、銀等を挙げることができる。
但し、シールド５２は導電性材料のみによって形成するに限らない。シールド５２は多層シールド材料によって形成してもよい。例えば、多層シールド材料は、導電性材料からなる基材の保温チューブ３６側表面に、電磁波を反射する反射面および電磁波を吸収する吸収層を形成することにより、構築することができる。
【００２４】
シールド５２の側壁は上中下段の３箇所に、電磁波導入ポート５３を穿設されている。各電磁波導入ポート５３にはシールド５２内に電磁波を供給するための導波管５４の一端がそれぞれ接続されている。各導波管５４の他端には電磁波であるマイクロ波を供給する電磁波供給源（以下、マイクロ波源という。）５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃがそれぞれ接続されている。
マイクロ波源５５は０．５〜５０ＧＨｚのマイクロ波を導波管５４に供給する。マイクロ波源５５は基板であるウエハを加熱するマイクロ波加熱源を構成している。
各マイクロ波源５５にはコントローラ５６が接続されている。コントローラ５６は供給するマイクロ波の周波数を増減して調整する調整部を構成している。
マイクロ波は波長１ｍ以下の電波で極超短波とも称される。マイクロ波には遠赤外部に接する１ｍｍ以下のサブミリ波まで含まれる。
【００２５】
図３および図４に示されているように、処理室３７内にはカスケード温度センサ（以下、温度センサという。）５７が垂直方向に敷設されており、温度センサ５７の下端部は保温チューブ３６およびシールド５２を貫通して外部に引き出されている。温度センサ５７は図５に示されているように構成されている。
温度センサ５７は保護管５８と３本の熱電対５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃと３個の測温片６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃとを備えている。保護管５８は石英が使用されて上端が閉塞したエルボ管に形成されており、保護管５８の下端部が保温チューブ３６およびシールド５２に挿通されて固定されることにより、温度センサ５７は垂直に支持されている。３本の熱電対５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃの熱接点５９ａには各測温片６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃがそれぞれ固着されており、３本の熱電対５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃは保護管５８内に、３個の測温片６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃが上中下段の３箇所に位置するように挿入されている。
図３および図４に示されているように、シールド５２外において、温度センサ５７は温度測定器６１に接続されており、温度測定器６１は３本の熱電対５９の温度をコントローラ５６に送信する。コントローラ５６は温度測定器６１からの測定結果に基づいて、最適制御を実施する。
【００２６】
図３および図４に示されているように、シールド５２内の電磁波導入ポート（以下、導入ポートという。）５３に対向する位置には、マイクロ波エネルギがウエハに直接照射するのを防止するための反射板（バッファ板または拡散板とも称される。）６２が垂直方向に敷設されており、反射板６２は図６に示されているように構成されている。
反射板６２は長方形の平板形状に形成された分割板（板状金網、パンチングパネル等によって形成されている。）６３を一対備えている。反射板６２の回転軸上の上端部および下端部には一対のロッド６４、６４がそれぞれ直角に突設されており、一対のロッド６４、６４がその軸線方向に進退させることにより、反射板６２はマイクロ波導入口（導入ポート５３）との距離を可変するように構成されている。
図３および図４に示されているように、一対のロッド６４、６４はシールド５２の上段の導入ポート５３および下段の導入ポート５３の延長線上に進退自在に挿通されており、一対のロッド６４、６４のシールド５２の外側端部には位置調整ナット６５、６５がそれぞれ螺合されている。一対のロッド６４、６４の径方向の位置は位置調整ナット６５、６５によって調整することができ、この調整により、反射板６２とマイクロ波導入口（導入ポート５３）との距離を調整することができる。
【００２７】
次に、前記構成に係るバッチ式熱処理装置１０を用いる本発明の一実施形態であるＩＣの製造方法の熱処理工程を説明する。
【００２８】
図１および図２に示されているように、ポッド２がロードポート１６に供給されると、フロントシャッタ１５はポッド搬入搬出口１４を開放する。
ポッド搬入搬出口１４が開放すると、ポッド搬送装置２０はロードポート１６上のポッド２を筐体１１内へポッド搬入搬出口１４から搬入する。ポッド搬送装置２０は搬入したポッド２を回転式ポッド棚１７の指定された棚板１９へ搬送して受け渡す。
ポッド２を棚板１９に一時的に保管した後、ポッド搬送装置２０はポッド２を棚板１９から一方のポッドオープナ２１に搬送し、載置台２２に移載する。
なお、ポッド搬送装置２０はロードポート１６上のポッド２を回転式ポッド棚１７に搬送せずに、ポッドオープナ２１に直接搬送する場合もある。
【００２９】
ポッド２搬送中、キャップ着脱機構２３はポッドオープナ２１のウエハ搬入搬出口２５を閉じている。クリーンユニット３３は移載室２６にクリーンエア３４を流通させて循環させる。
クリーンユニット３３が移載室２６にクリーンエア３４として窒素ガスを循環させることにより、移載室２６内の酸素濃度は筐体１１内（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遥かに低く（例えば、２０ｐｐｍ以下）維持される。
【００３０】
ポッドオープナ２１は載置台２２に載置されたポッド２の開口側端面をサブ筐体正面壁２４ａの搬入搬出口２５開口縁辺部に押し付ける。キャップ着脱機構２３はポッド２のキャップを取り外し、ウエハ出し入れ口を開放させる。
ポッド２が開放されると、ウエハ移載装置２７ａはツィーザ２７ｃによってウエハ１をポッド２からウエハ出し入れ口を通じてピックアップしノッチ合わせ装置に搬送する。
ノッチ合わせ装置がウエハ１のノッチを合わせると、ウエハ移載装置２７ａはウエハ１をノッチ合わせ装置からピックアップし、移載室２６の後方にある待機部２８へ搬入し、ボート４２に装填（チャージング）する。
ボート４２にウエハ１を受け渡したウエハ移載装置２７ａはポッド２に戻り、次のウエハ１をピックアップし、再び、ボート４２に搬送し、ボート４２に装填する。
この一方（上段または下段）のポッドオープナ２１からボート４２へのウエハ１の装填作業中に、ポッド搬送装置２０は回転式ポッド棚１７から別のポッド２を他方（下段または上段）のポッドオープナ２１に搬送し移載する。ポッドオープナ２１はポッド２を開放する。すなわち、ウエハ移載装置２７ａによるウエハ装填作業と、ポッド搬送装置２０およびポッドオープナ２１によるポッド開放作業とが、同時進行される。
【００３１】
ボートエレベータ３０は所定枚数のウエハ１が移載されたボート４２を上昇させ、図４に示されているように、処理炉３５の処理室３７に搬入（ボートローディング）する。
ボート４２が上限に達すると、シールキャップ３２が炉口３９をシール状態に閉塞するので、処理室３７は気密に閉じられた状態になる。
【００３２】
気密に閉じられると、排気管４０は処理室３７を排気する。
マイクロ波源５５はウエハ１を所定温度（例えば、２００℃程度）に昇温させる。すなわち、マイクロ波源５５はマイクロ波を導波管５４を経由してシールド５２内に供給する。シールド５２内に供給されたマイクロ波は保温チューブ３６およびウエハ１に入射して効率的に吸収されるために、保温チューブ３６およびウエハ１をきわめて効果的に昇温させる。このとき、保温チューブ３６は全長にわたって均一に発熱することにより、ボート４２上のウエハ１群を全長にわたって均等に加熱する。
ウエハ１が所定の温度に昇温すると、ロータリーアクチュエータ４８がボート４２を回転させながら、ガス供給管４１が所定処理ガス（図示せず）を所定時間だけ供給する。
【００３３】
予め設定された処理時間が経過すると、ボート４２の回転、処理ガスの供給、マイクロ波の供給および排気管４０の排気が停止する。
その後に、ボートエレベータ３０はシールキャップ３２を下降させることにより、炉口３９を開口するとともに、ボート４２を炉口３９から処理室３７の外部に搬出（ボートアンローディング）する。
【００３４】
ウエハ移載機構２７はボート４２のウエハ１をポッド２内に、前述した作動とは逆の手順により収める。
以上の作動が繰り返されることにより、複数枚のウエハ１がバッチ処理される。
【００３５】
ところで、シールド５２の材質は熱伝導率が高い材料で作られているために、マイクロ波加熱されたウエハ１の熱がシールド５２外に逃げ易くなる。
本実施形態においては、シールド５２とボート４２すなわちウエハ１群との間に、石英からなる保温チューブ３６が設けられているので、マイクロ波加熱されたウエハ１の熱がシールド５２外に逃げるのを保温チューブ３６によって防止することができるとともに、保温チューブ３６が全長にわたって均一に発熱することにより、ボート４２上のウエハ１群を全長にわたって均等に加熱することができる。
【００３６】
前述した熱処理工程において、マイクロ波の周波数は３〜１０ＧＨｚの範囲内で最も加熱効率が高い値に設定される。このマイクロ波の最適周波数は、実験やコンピュータシミュレーションおよび過去の実績データの活用のような経験的手法によって求めることができるが、このような経験的手法によってマイクロ波の最適周波数を求めるには、時間や手間がかかるという問題点がある。
また、処理炉３５のセットアップの仕方やボート４２の回転およびボート４２の傾き等によってシールド５２内の条件が大きく変動することにより、最適周波数の値が変動するために、バッチ相互間で処理時間が変動してしまうという問題点がある。
そこで、本実施の形態においては、ボート４２の上段、中段および下段における温度を温度センサ５７の３本の熱電対５９Ａ、５Ｂ９、５９Ｃによってそれぞれ測定し、測定した温度に基づきそれぞれの熱電対の位置に対応した３箇所のマイクロ波源５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃをフィードバック制御するものとした。例えば、熱電対５９Ａの測定温度に基づきマイクロ波源５５Ａを制御する。
【００３７】
ここで、熱電対５９が保護管５８によって保護されたのみの従来のカスケード温度センサにおいては、急速に変化するウエハ１の温度を精度良く測定することができない。
本実施形態においては、シリコンからなる測温片６０が熱電対５９の熱接点５９ａに固着されていることにより、熱電対５９はシリコンからなるウエハ１の温度変化に追従するシリコンからなる測温片６０の温度を測定することになるので、急速に変化するウエハ１の温度を精度良く測定することができる。
したがって、コントローラ５６は３箇所のマイクロ波源５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃをより一層精度良くフィードバック制御することができる。
【００３８】
また、導入ポート５３近傍はマイクロ波エネルギが高いために、図７（ａ）に示されているように、反射板６２が無い場合には、ウエハ１における導入ポート５３側周辺部の温度が著しく高くなる問題点がある。
本実施形態においては、図７（ｂ）示されているように、導入ポート５３近傍に敷設された反射板６２によりマイクロ波エネルギが拡散され、特定の部分に集中するのを防止することができるので、ウエハ１における導入ポート５３側周辺部の温度が著しく高くなるのを防止することができる。
しかも、反射板６２とマイクロ波導入口（導入ポート５３）との距離をナット６５によって調整することにより、マイクロ波エネルギの拡散程度を調整することができるので、ウエハ１における温度分布をより一層均一化することができる。
【００３９】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００４０】
1) マイクロ波によってウエハを加熱することにより、ウエハを直接的に加熱することができるので、ウエハをエネルギ効率よく加熱することができ、また、低温領域での温度を適正かつ精密に制御することができる。
【００４１】
2) 複数枚のウエハをマイクロ波によって一律に加熱することにより、ウエハのボート全長および各ウエハ面内の温度を均一に分布させることができるため、ウエハの熱処理状況をウエハ面内および各ウエハ相互間のいずれにおいても均一化することができる。
【００４２】
3) 複数枚のウエハを一括してバッチ処理することにより、ウエハを一枚ずつ枚葉処理する場合に比べて、スループットを大幅に向上させることができる。
【００４３】
4) シールドとウエハ群との間に石英からなる保温チューブを設けることにより、マイクロ波加熱されたウエハの熱がシールド外に逃げるのを保温チューブによって防止することができるとともに、保温チューブが全長にわたって均一に発熱することにより、ウエハ群を全長にわたって均等に加熱することができる。
【００４４】
5) ボートの上段、中段および下段における温度を温度センサの３本の熱電対によってそれぞれ測定することにより、３箇所のマイクロ波源をフィードバック制御することができるので、各ウエハ相互間の温度分布をより一層均一化することができる。
【００４５】
6) シリコンからなる測温片を熱電対の熱接点に固着することにより、熱電対は急速に変化するウエハの温度を精度良く測定することができるので、コントローラは３箇所のマイクロ波源をより一層精度良くフィードバック制御することができる。
【００４６】
7) マイクロ波導入ポート近傍に敷設された反射板によりマイクロ波エネルギを拡散し、特定の部分に集中するのを防止することができるので、ウエハにおける導入ポート側周辺部の温度が著しく高くなるのを防止することができる。
【００４７】
8) 反射板とマイクロ波導入口（導入ポート５３）との距離を調整することにより、マイクロ波エネルギの拡散程度を調整することができるので、ウエハにおける温度分布をより一層均一化することができる。
【００４８】
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。
【００４９】
なお、導入ポートはシールドの３箇所に配置するに限らず、２または４箇所以上に配置してもよい。
【００５０】
本発明に係るバッチ式熱処理装置は、拡散装置や減圧ＣＶＤ装置およびアニール装置等の基板処理装置全般に使用することができる。特に、本発明に係る基板処理装置は、減圧下で低温領域の熱処理を施す場合に優れた効果を奏する。
【００５１】
また、被処理基板はウエハに限らず、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。
【００５２】
本発明の好ましい態様を付記する。
（１）基板を収容するシールドと、
該シールド内に電磁波を導入する複数の導波管と、
該導波管に電磁波を供給する電磁波供給源と、
前記シールドと前記基板との間の空間に設けられた保温チューブと、
を有する基板処理装置。
（２）前記保温チューブ内に複数の熱電対が挿入されたカスケード温度センサを敷設し、前記複数の熱電対の熱接点に前記基板と同質の測温片をそれぞれ固着することを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。
（３）前記複数の導波管の近傍にマイクロ波エネルギによって加熱された前記基板の熱を逃がさず、かつ、前記基板の温度を均一化する反射板を設けることを特徴とする前記（１）（２）に記載の基板処理装置。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施の形態であるバッチ式熱処理装置を示す一部省略斜視図である。
【図２】側面断面図である。
【図３】処理炉を通る正面断面図である。
【図４】処理ステップにおける処理炉部分を示す正面断面図である。
【図５】温度センサを示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部を示す斜視図である。
【図６】反射板を示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は（ｂ）のｃ矢視図である。
【図７】反射板の作用を示す各模式図であり、（ａ）は反射板が無い場合を示し、（ｂ）は反射板が有る場合を示している。
【符号の説明】
【００５４】
１…ウエハ（基板）、２…ポッド、
１０…バッチ式熱処理装置（基板処理装置）、１１…筐体、１１ａ…正面壁、１２…正面メンテナンス口、１３…正面メンテナンス扉、１４…ポッド搬入搬出口、１５…フロントシャッタ、１６…ロードポート、
１７…回転式ポッド棚、１８…支柱、１９…棚板、
２０…ポッド搬送装置、２０ａ…ポッドエレベータ、２０ｂ…ポッド搬送機構、
２１…ポッドオープナ、２２…載置台、２３…キャップ着脱機構、
２４…サブ筐体、２４ａ…正面壁、２５…ウエハ搬入搬出口、２６…移載室、
２７…ウエハ移載機構、２７ａ…ウエハ移載装置、２７ｂ…ウエハ移載装置エレベータ、２７ｃ…ツィーザ、
２８…待機部、２９…炉口シャッタ、
３０…ボートエレベータ、３１…アーム、３２…シールキャップ、
３３…クリーンユニット、３４…クリーンエア、
３５…処理炉、３６…保温チューブ、３７…処理室、３８…炉口フランジ、３９…炉口、４０…排気管、４１…ガス供給管、
４２…ボート（搬送治具）、４３、４４…端板、４５…保持柱、４６…保持溝、４７…断熱板、４８…ロータリーアクチュエータ、４９…回転軸、
５１…ベース、５２…シールド、５３…導入ポート（電磁波導入ポート）、５４…導波管、５５Ａ、５５Ｂ、５５Ｃ…マイクロ波源（電磁波波供給源）、５６…コントローラ（調整部）、
５７…温度センサ（カスケード温度センサ）、５８…保護管、５９Ａ、５９Ｂ、５９Ｃ…熱電対、５９ａ…熱接点、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ…測温片、６１…温度測定器、
６２…反射板、６３…分割板、６４…ロッド、６５…位置調整ナット。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容するシールドと、
該シールド内に電磁波を導入する複数の導波管と、
該導波管に電磁波を供給する電磁波供給源と、
前記シールドと前記基板との間の空間に設けられた保温チューブと、
を有する基板処理装置。
【請求項１】
基板を収容するシールドと、
該シールド内に電磁波を導入する複数の導波管と、
該導波管に電磁波を供給する電磁波供給源と、
前記シールドと前記基板との間の空間に設けられた保温チューブと、
を有する基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−８０５３７（Ｐ２０１０−８０５３７Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４４７７６（Ｐ２００８−２４４７７６）
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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