基板処理装置
【課題】急激な圧力変動に伴うガス流量制御器の制御異常を解決し、大流量のＮ2ガス等によりウェーハを冷却することでスループットの向上を図る。
【解決手段】基板を処理する処理室５４と、該処理室に隣設された予備室３６と、該予備室にガスを供給するガス供給ライン４１と、該ガス供給ラインに設けられ、設定圧力値に基づき前記予備室に流すガスの圧力を調整する減圧弁７９と、前記ガス供給ラインに於ける前記減圧弁と前記予備室との間に設けられ、前記予備室に流すガスの流量を調整するガス流量調整弁５８と、前記ガス供給ラインからガスを前記予備室に供給する際に、前記減圧弁の設定圧力を可変させる制御部８２とを有する。
【解決手段】基板を処理する処理室５４と、該処理室に隣設された予備室３６と、該予備室にガスを供給するガス供給ライン４１と、該ガス供給ラインに設けられ、設定圧力値に基づき前記予備室に流すガスの圧力を調整する減圧弁７９と、前記ガス供給ラインに於ける前記減圧弁と前記予備室との間に設けられ、前記予備室に流すガスの流量を調整するガス流量調整弁５８と、前記ガス供給ラインからガスを前記予備室に供給する際に、前記減圧弁の設定圧力を可変させる制御部８２とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に、薄膜を生成し、或は不純物の拡散、エッチング、アニール処理等の処理を行う基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハ等の基板から半導体装置を製造する工程に、熱ＣＶＤ法による薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング、アニール処理等の基板処理が有り、斯かる基板処理を行うものとして基板処理装置が有る。
【０００３】
該基板処理装置は、基板を加熱処理する処理炉を具備し、該処理炉はヒータと該ヒータ内に設けられ、基板を収納する処理室とから構成され、該処理室で基板が加熱状態で処理される様になっており、処理後は基板を所定温度迄冷却している。
【０００４】
基板処理に於いては、シリコンウェーハ等の被処理基板（以下、ウェーハと称す）を処理室直下の退避位置に降下したボートに装填し、ボート昇降機構を用いて処理室に装入する（ローディング）。その後、前記ウェーハに所定の膜を堆積し、成膜完了後には前記ボートを再び退避位置に引出しする（アンローディング）。その後、ウェーハ搬送機構を用いてボート上から前記ウェーハを搬出する。
【０００５】
引出し直後の前記ウェーハは、上記の成膜時の熱影響により高温状態、例えば３００℃程度となっている。このままの高温状態で前記ウェーハ搬送機構により前記ウェーハを搬送すると、該ウェーハからの放熱の影響により、前記ウェーハ搬送機構に熱劣化を生じさせる、或は高温化された前記ウェーハと冷えた前記ウェーハ搬送機構の基板支持具の接触によって起こる応力、歪みにより前記ウェーハが破損してしまう等の問題があった。
【０００６】
前記ウェーハ搬送機構の熱劣化や前記ウェーハの破損を防ぐ為、前記ウェーハ引出し後、前記ウェーハ搬送機構による前記ウェーハの搬送迄の間に放熱時間（遅延時間）を設けている。放熱時間を設けることにより、熱せられた前記ウェーハからの放熱が前記ウェーハ搬送機構に熱劣化を生じさせない温度迄前記ウェーハの温度を低下させることができる。前記ウェーハ搬送機構への熱劣化が生じにくくなる温度、例えば前記ウェーハの温度を１００℃以下迄下げた後に前記ウェーハ搬送機構により前記ボートから払出している。
【０００７】
又、スループットの向上を図る為には、放熱時間を短縮する必要があり、時間の短縮化に於いては、如何にアンローディング後のウェーハを素早く冷却するかが課題となっている。この課題を解決する手段の１つとして、大量のＮ2 ガス等の冷却ガスをアンローディング後のウェーハに供給するものがある。
【０００８】
然し乍ら、大量の冷却ガスをウェーハに供給する為には、ガスの上流側の１次圧を高く設定する必要があり、１次圧が高い状態でガス流量制御器（以下、ＭＦＣと称す）の上流側のエアバルブ（以下、ＡＶと称す）を開けた際には、前記ＭＦＣが急激な圧力変動に耐えきれず、一瞬無制御状態に陥ることで、大量の過流ガスを流してしまう（図６参照）。この際、圧力条件によっては前記ＭＦＣのフルスケール値迄流れる虞れがある。
【０００９】
この様な急激なガスの流れは、ウェーハを振動させてしまい、ウェーハの振動によるウェーハとボートのウェーハ載置部とのこすれ等によりパーティクルを発生させる。更に、前記ボート上のウェーハを移動させウェーハ載置位置がずれてしまい、その後のウェーハ搬送を行う際に前記ウェーハ搬送機構との干渉を引起こす、或は予期せぬ接触を引起こす等ウェーハの搬送に支障をきたす虞れがあった。
【００１０】
上記の問題を解決する為、従来では２系統以上のガス供給管を具備し、系統毎に流量範囲と圧力を設定し、順次系統を切換えていくという方法がある。２系統以上のガス供給管それぞれに電磁弁が取付けられ、切換え可能に設けられている。又、前記ガス供給管にはレギュレータとＭＦＣが取付けられている為、ガスの減圧と流量制御が可能となっている。
【００１１】
例えば、２本のガス供給管を用いる場合、第２の電磁弁をＯＦＦにしたまま第１の電磁弁をＯＮにすることで、ガスは第１のガス供給管へと送られる。該第１のガス供給管に設けられた前記レギュレータで真空よりもいくらか高い程度の圧力迄減圧され、前記ＭＦＣによって所定の時間、冷却ガスがウェーハに供給される。その後、前記第１の電磁弁をＯＦＦにし、前記第２の電磁弁をＯＮにすることで、ガスは第２のガス供給管へと送られる。該第２のガス供給管では、ガスが大気圧よりも高い圧力に設定され、前記ＭＦＣによってウェーハに供給される。
【００１２】
この様に、２段階のガス供給を行うことによって、処理室内の圧力上昇速度を緩やかにさせることができる。
【００１３】
然し乍ら、上記の方法でも、第２のガス供給管側では２系統以上のガス供給管を具備しない場合と同条件の為、急激な圧力変動が発生して無制御状態となる。又、高価な部品が複数取付くことによるコスト面、設置スペース増加によるスペース面等の問題があった。
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−８８３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は斯かる実情に鑑み、急激な圧力変動に伴うガス流量制御器の制御異常を解決し、大流量の冷却ガス等によりウェーハを冷却することでスループットの向上を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、基板を処理する処理室と、該処理室に隣設された予備室と、該予備室にガスを供給するガス供給ラインと、該ガス供給ラインに設けられ、設定圧力値に基づき前記予備室に流すガスの圧力を調整する減圧弁と、前記ガス供給ラインに於ける前記減圧弁と前記予備室との間に設けられ、前記予備室に流すガスの流量を調整するガス流量調整弁と、前記ガス供給ラインからガスを前記予備室に供給する際に、前記減圧弁の設定圧力を可変させる制御部とを有する基板処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板を処理する処理室と、該処理室に隣設された予備室と、該予備室にガスを供給するガス供給ラインと、該ガス供給ラインに設けられ、設定圧力値に基づき前記予備室に流すガスの圧力を調整する減圧弁と、前記ガス供給ラインに於ける前記減圧弁と前記予備室との間に設けられ、前記予備室に流すガスの流量を調整するガス流量調整弁と、前記ガス供給ラインからガスを前記予備室に供給する際に、前記減圧弁の設定圧力を可変させる制御部とを有するので、大流量の冷却ガスでウェーハを冷却しスループットの向上を図ることができ、又、エアーバルブを開放した直後のガス流量制御器の制御異常によって大流量のガスが流出することが無く、パーティクルの発生や搬送時の不具合を抑制できるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１９】
先ず、本発明が実施される基板処理装置の構成について説明する。
【００２０】
尚、以下に説明する基板処理装置の一例は、縦型炉を有し、該縦型炉内に処理室が形成され、該処理室に連設された気密な予備室を有する基板処理装置１を示している。又、該基板処理装置１では、ウェーハ２は密閉式の基板収納容器（以下、ポッドと称す）３に収納され、保管、搬送される様になっている。
【００２１】
図１、図２中、４は気密な筐体を示し、該筐体４の正面壁５の下部にはメンテナンス用の正面メンテナンス口６が開設され、該正面メンテナンス口６は正面メンテナンス扉７，７によって開閉される様になっている。
【００２２】
前記正面壁５の、前記正面メンテナンス扉７の上側にはポッド授受ステージ（基板収納容器渡し台）８が設けられ、該ポッド授受ステージ８と前記筐体４内部とは、ポッド搬入搬出口（基板収納容器搬入搬出口）９を介して連通し、該ポッド搬入搬出口９はフロントシャッタ（基板収納容器搬入搬出開閉機構）１１によって開閉される様になっている。
【００２３】
前記ポッド授受ステージ８に対しては外部搬送装置（図示せず）により、前記ポッド３の搬送、授受が行われる様になっている。
【００２４】
前記筐体４内の前後方向の略中央部に於ける上部には、回転式ポッド棚（基板収納容器載置棚）１２が設置されており、該回転式ポッド棚１２は複数個の前記ポッド３を保管する様に構成されている。
【００２５】
前記回転式ポッド棚１２は、垂直に立設されて間欠回転される支柱１３と、該支柱１３に上中下段の各位置に於いて放射状に設けられた複数枚の棚板（基板収納容器載置台）１４とを備えており、該複数枚の棚板１４には前記ポッド３が複数個宛それぞれ載置される様に構成されている。
【００２６】
前記ポッド授受ステージ８と前記回転式ポッド棚１２との間には、ポッド搬送装置（基板収納容器搬送装置）１５が設置されており、該ポッド搬送装置１５は、前記ポッド３を保持して昇降可能なポッドエレベータ（基板収納容器昇降機構）１６と進退可能な搬送機構としてのポッド搬送機構（基板収納容器搬送機構）１７とで構成されており、前記ポッド搬送装置１５は前記ポッドエレベータ１６とポッド搬送機構１７との協働により、前記ポッド授受ステージ８、前記回転式ポッド棚１２、後述するポッドオープナ（基板収納容器蓋体開閉機構）１８との間で、前記ポッド３を搬送する様に構成されている。
【００２７】
前記筐体４内の前後方向の略中央部に於ける下部には、気密な筐体から構成される内部筐体１９が後端に亘って設けられている。該内部筐体１９の正面壁２１にはウェーハ２を前記内部筐体１９内に対して搬入搬出する為のウェーハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）２２，２２が垂直方向に上下二段に開口されており、該ウェーハ搬入搬出口２２，２２にはポッドオープナ１８，１８がそれぞれ設置されている。
【００２８】
該ポッドオープナ１８は前記ポッド３を載置する載置台２３，２３と、前記ポッド３のキャップ（蓋体）を着脱するキャップ着脱機構（蓋体着脱機構）２４，２４とを備えている。前記ポッドオープナ１８は前記載置台２３に載置された前記ポッド３のキャップを前記キャップ着脱機構２４によって着脱することにより、前記ポッド３のウェーハ出入り口を開閉する様に構成されている。
【００２９】
前記内部筐体１９は気密な移載室２５を構成し、該移載室２５の前側領域にはウェーハ移載機構（基板移載機構）２６が設置されており、該ウェーハ移載機構２６は、ウェーハ２を水平方向に回転、進退可能なウェーハ移載装置（基板移載装置）２７及び該ウェーハ移載装置２７を昇降させる為のウェーハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）２８とで構成されている。
【００３０】
前記ウェーハ移載機構２６は、前記ウェーハ搬入搬出口２２に対峙して設けられ、前記ウェーハ移載装置エレベータ２８及び前記ウェーハ移載装置２７の協働により、該ウェーハ移載装置２７のツイーザ（基板保持体）２９でウェーハ２をボート（基板保持具）３１に対して装填（チャージング）及び脱装（ディスチャージング）する様に構成されている。該ボート３１は、ウェーハ２を所定枚数、例えば５０枚〜１２５枚程度、水平姿勢で多段に保持する様になっている。
【００３１】
前記ウェーハ移載装置エレベータ２８と対向し、前記移載室２５に清浄化した雰囲気又は不活性ガスであるクリーンエア３２を供給する様供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット３３が設置されており、該クリーンユニット３３と前記ウェーハ移載装置２７との間には、ウェーハ２の円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置３４が設置されている。
【００３２】
前記クリーンユニット３３から吹出されたクリーンエア３２は、前記ノッチ合わせ装置３４及び前記ウェーハ移載機構２６に流通された後に、図示しないダクトにより吸込まれて、前記筐体４の外部に排気されるか、若しくは前記クリーンユニット３３の吸込み側で
ある一次側（供給側）に循環され、再び前記クリーンユニット３３によって、前記移載室２５に吹出される様に構成されている。
【００３３】
該移載室２５の後側領域には、大気圧未満の圧力（以下、負圧と称す）を維持可能な気密性能を有する耐圧筐体３５が設置されており、該耐圧筐体３５により前記ボート３１を収容可能な容積を有し、処理室で処理したウェーハ２の放熱を行うロードロック方式の予備室であるロードロック室３６が、前記処理室に隣接して形成されている。
【００３４】
前記耐圧筐体３５の正面壁３７にはウェーハ搬入搬出開口（基板搬入搬出開口）３８が開設されており、該ウェーハ搬入搬出開口３８はゲートバルブ（基板搬入搬出開口開閉機構）３９によって開閉される様になっている。前記耐圧筐体３５の一対の側壁には前記ロードロック室３６へ窒素ガスを給気する為のガス供給管４１と、前記ロードロック室３６を負圧に排気する為の排気管４２とがそれぞれ接続されている。
【００３５】
前記ロードロック室３６上方には、処理炉４３が設けられている。該処理炉４３下端の炉口部は炉口ゲートバルブ（炉口開閉機構）４４により開閉される様に構成されている。前記正面壁３７の上端部には、炉口部開放時に前記炉口ゲートバルブ４４を収納する炉口ゲートバルブカバー４５が取付けられている。
【００３６】
前記ロードロック室３６には前記ボート３１を昇降させる為のボートエレベータ（基板保持具昇降機構）４６が設置されている。該ボートエレベータ４６は水平方向に延出するアーム４７を有し、該アーム４７には蓋体としてのシールキャップ４８が水平に設けられており、該シールキャップ４８は前記ボート３１を垂直に支持し、前記炉口部を閉塞可能な様に構成されている。
【００３７】
次に本発明が実施される基板処理装置の作用について説明する。
【００３８】
前記ポッド３が前記ポッド授受ステージ８に供給されると、前記ポッド搬入搬出口９が前記フロントシャッタ１１によって開放され、前記ポッド授受ステージ８の上の前記ポッド３は前記ポッド搬送装置１５によって前記筐体４の内部へ前記ポッド搬入搬出口９から搬入される。
【００３９】
搬入された前記ポッド３は前記回転式ポッド棚１２の指定された前記棚板１４へ前記ポッド搬送装置１５によって搬送されて載置され、一時的に保管された後、前記棚板１４から一方の前記ポッドオープナ１８に搬送されて前記載置台２３に移載されるか、若しくは直接前記ポッドオープナ１８に搬送されて前記載置台２３に移載される。この際、前記ウェーハ搬入搬出口２２は前記キャップ着脱機構２４によって閉じられており、前記移載室２５にはクリーンエア３２が流通され、充満されている。例えば、前記移載室２５にはクリーンエア３２として窒素ガスが充満することにより、酸素濃度が２０ｐｐｍ以下と、前記筐体４の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遙かに低く設定されている。
【００４０】
前記載置台２３に載置された前記ポッド３はその開口部側面端が前記ウェーハ搬入搬出口２２の開口縁辺部に押付けられ、前記ポッド３のキャップは前記キャップ着脱機構２４によって取外され、ウェーハ出入り口が開放される。
【００４１】
又、前記ロードロック室３６が大気圧状態とされていた前記耐圧筐体３５の前記ウェーハ搬入搬出開口３８が前記ゲートバルブ３９によって開放される。
【００４２】
前記ポッド３が前記ポッドオープナ１８によって開放され、前記ウェーハ搬入搬出開口３８が開放されると、前記ウェーハ２は前記ポッド３から前記ツイーザ２９によってウェーハ出入れ口を通じてピックアップされ、前記ノッチ合わせ装置３４により整合された後、前記ウェーハ搬入搬出開口３８を通して前記ロードロック室３６に搬入される。該ロードロック室３６では、予め前記ボートエレベータ４６により前記ボート３１が降下（アンロード）され、待機状態となっており、該ボート３１に前記ウェーハ２が前記ウェーハ移載装置２７により装填される。
【００４３】
前記ボート３１に前記ウェーハ２を装填した前記ウェーハ移載装置２７は前記ポッド３に戻り、次のウェーハ２を前記ボート３１に装填する。
【００４４】
上段又は下段の一方のポッドオープナ１８のウェーハ２が前記ウェーハ移載機構２６により装填されている作業中に、他方（下段又は上段）のポッドオープナ１８には前記回転式ポッド棚１２から別のポッド３が前記ポッド搬送装置１５によって搬送され、前記ポッドオープナ１８による前記ポッド３の開放作業が同時進行される。
【００４５】
予め指定された枚数のウェーハ２が前記ボート３１に装填されると、前記ウェーハ搬入搬出開口３８が前記ゲートバルブ３９によって閉じられ、前記ロードロック室３６は前記排気管４２から真空引されることで減圧される。
【００４６】
前記ロードロック室３６が前記処理炉４３の処理室と同圧に減圧されると、炉口部が前記炉口ゲートバルブ４４によって開放され、該炉口ゲートバルブ４４は前記炉口ゲートバルブカバー４５に収納される。前記ボートエレベータ４６により前記ボート３１が上昇され、前記処理室に装入（ロード）される。該ボート３１が装入されると、前記炉口部は前記シールキャップ４８により気密に閉塞される。
【００４７】
ローディング後は、前記処理炉４３により、後述する様に、ウェーハ２に対して所要の処理が実施される。
【００４８】
処理後は、前記ノッチ合わせ装置３４でのウェーハ２の整合工程を除き、上述の逆の手順で、前記ウェーハ２及び前記ポッド３は前記筐体４の外部へ払出される。
【００４９】
次に、図３により、前記処理炉４３及び基板処理について説明する。尚、以下は処理炉の一例として減圧ＣＶＤ処理炉について説明する。
【００５０】
外管（以下、アウタチューブと称す）４９は、例えば石英（ＳｉＯ2 ）等から成り、上端が閉塞され、下端に開口部を有する円筒形状をしている。内管（以下、インナチューブと称す）５１は、上端及び下端の両端に開口部を持つ円筒形状であり、前記アウタチューブ４９内に同心に配置されている。該アウタチューブ４９と前記インナチューブ５１の間には筒状空間５２が形成され、前記インナチューブ５１の上部開口から上昇したガスは、前記筒状空間５２を降下して排気管５３から排気される様になっている。前記アウタチューブ４９、前記インナチューブ５１によって反応管が構成され、該反応管の内部に処理室５４が画成される。
【００５１】
前記アウタチューブ４９及び前記インナチューブ５１の下端には、例えばステンレス等より成るマニホールド５５が係合され、該マニホールド５５に前記アウタチューブ４９及び前記インナチューブ５１が保持されている。前記マニホールド５５は所要の保持手段によりヒータベース５６に固定される。前記アウタチューブ４９の下端部及び前記マニホールド５５の上端開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフランジ間にはＯリング等のシール部材が挾設され、両者の間が気密にシールされている。
【００５２】
前記マニホールド５５の下端開口部は炉口部を構成し、例えばステンレス等より成る前記シールキャップ４８がＯリング等のシール部材を介して気密シール可能に開閉する。前記シールキャップ４８には、処理ガスを供給するガス供給管５７が貫通する様設けられている。該ガス供給管５７はガスの流量調整弁（以下、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）と称す）５８に連結されており、該ＭＦＣ５８はガス流量制御部６１に接続されており、供給するガスの流量を所定の量に制御し得る。
【００５３】
尚、図中６２は、温度制御部６３、前記ガス流量制御部６１、圧力制御部６４、駆動制御部６５等のサブ制御部から構成される主制御部であり、基板処理装置全体を統括している。
【００５４】
前記マニホールド５５の上部には、前記排気管５３に接続され該排気管５３の下流側に向って圧力調節器（例えばＡＰＣ（自動排気圧コントロールシステム）、Ｎ2 バラスト制御器があり、以下ここではＡＰＣと称す）６６及び、排気装置（以下、真空ポンプと称す）６７が接続されており、前記アウタチューブ４９と前記インナチューブ５１との間の前記筒状空間５２を流れるガスを排出し、前記アウタチューブ４９内を前記ＡＰＣ６６で圧力を制御することにより、所定の圧力の減圧雰囲気にする様圧力検出手段（以下、圧力センサと称す）６８により検出し、前記圧力制御部６４により制御する。
【００５５】
前記シールキャップ４８には、回転手段６９が設けられ、該回転手段６９の回転軸７１を介してボート載置台７２が連結されており、該ボート載置台７２には前記ボート３１が載置される様になっている。前記回転手段６９により、前記ボート載置台７２を介して前記ボート３１、及び該ボート３１に保持されているウェーハ２を回転させる。又、前記シールキャップ４８は前記アーム４７を介して前記ボートエレベータ４６に連結されている。
【００５６】
前記回転手段６９、前記ボートエレベータ４６は、前記駆動制御部６５により所定のスピードで駆動する様に制御される。
【００５７】
前記アウタチューブ４９の外周には加熱手段（以下、ヒータ７３と称す）が前記アウタチューブ４９と同心に配設されている。前記ヒータ７３は、前記アウタチューブ４９内の温度を所定の処理温度にする様温度検出手段（以下、熱電対７４と称す）により温度を検出し、温度制御部６３によって制御する。
【００５８】
上記した処理炉４３による減圧ＣＶＤ処理方法の一例を説明すると、先ず、前記ボートエレベータ４６により前記ボート３１を前記ロードロック室３６に下降させる。前記ウェーハ移載装置２７により、前記ボート３１に所定枚数のウェーハ２を装填する。次いで、前記ヒータ７３により加熱しながら、前記アウタチューブ４９内の温度を所定の処理温度にする。
【００５９】
前記ＭＦＣ５８により予め前記アウタチューブ４９内を不活性ガスで充填しておき、前記ボートエレベータ４６により、前記ボート３１を上昇させて前記処理室５４に装入し、該処理室５４の温度を所定の処理温度に維持する。該処理室５４を所定の真空状態迄排気した後、前記回転手段６９により、前記ボート３１及び該ボート３１に保持されているウェーハ２を回転させる。同時に前記ガス供給管５７から処理用のガスを供給する。供給されたガスは、前記インナチューブ５１内を上昇し、ウェーハ２に対して均等に供給される。
【００６０】
減圧ＣＶＤ処理中の前記アウタチューブ４９内は、前記排気管５３を介して処理ガスが排気され、所定の真空状態になる様前記ＡＰＣ６６により圧力が制御され、所定時間減圧ＣＶＤ処理を行う。
【００６１】
この様にして、減圧ＣＶＤ処理が終了すると、前記アウタチューブ４９内を不活性ガスで置換すると共に、圧力を常圧にし、その後、前記ボートエレベータ４６により前記ボート３１を下降させ、該ボート３１及び処理済みのウェーハ２を前記処理室５４から前記ロードロック室３６に取出す。前記処理室５４から取出された前記ボート３１上の処理済みのウェーハ２は、前記ロードロック室３６で所要の温度迄冷却される。
【００６２】
前記ウェーハ移載装置２７により、処理済みウェーハ２が払出され、更に未処理ウェーハ２が前記ボート３１に装填される。再度前述と同様にして前記処理室５４内に前記ボート３１が上昇され、減圧ＣＶＤ処理がなされる。
【００６３】
尚、一例迄、本実施例の処理炉４３にて処理される処理条件は、窒化膜の成膜に於いて、ウェーハ温度７５０℃、ガス種供給量はＤＣＳ（ジクロロシラン）、０．５ＳＬＭ、ＮＨ3 （アンモニア）、１．０ＳＬＭ、処理圧力は２０Ｐａである。
【００６４】
次に、本発明におけるウェーハ２の冷却装置について、図４を参照して説明する。尚、図４中、インナチューブ５１、ボートエレベータ４６等は図示を省略している。又、図４中、図１〜図３で示したものと同一のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
前記耐圧筐体３５には、１壁面に沿って上下方向に延びるガス供給ノズル７５が設けられ、該ガス供給ノズル７５は前記ロードロック室３６の高さと同等な長さを有し、所要間隔で図示しないガス噴出孔が穿設されている。前記ガス供給ノズル７５には前記ガス供給管４１を介してガス供給システム７６が接続されている。
【００６６】
該ガス供給システム７６は、Ｆ（フィルタ）７７、前記ＭＦＣ（ガス流量調整弁）５８、ＡＶ７８、前記圧力センサ６８、レギュレータ（減圧弁）７９、ガス供給源８１、シーケンサ（制御部）８２とを具備し、前記ガス供給源８１は窒素ガス等の清浄な不活性ガスを供給する様になっている。
【００６７】
前記ガス供給管４１には、上流側から前記レギュレータ７９、前記ＡＶ７８、前記ＭＦＣ５８、前記Ｆ７７が設けられ、前記レギュレータ７９と前記ＡＶ７８の間には前記圧力センサ６８が接続されている。又、前記シーケンサ８２は前記レギュレータ７９と前記ＡＶ７８と前記ＭＦＣ５８とに接続されている。
【００６８】
前記耐圧筐体３５の内部で前記ガス供給ノズル７５と対向する位置には、ガス排気ノズル８３が設けられ、該ガス排気ノズル８３は前記排気管４２に接続され、該排気管４２は図示しない排気ポンプ等を具備する排気手段に接続されている。又、前記ガス排気ノズル８３には所要間隔で図示しない吸引孔が穿設されている。
【００６９】
前記ＭＦＣ５８によるガス流量制御、前記ＡＶ７８の開閉、前記レギュレータ７９による圧力設定は前記ガス供給システム７６の制御部である前記シーケンサ８２によって行われ、該シーケンサ８２に各ガス流量範囲夫々応じた圧力を予め設定しておく。
【００７０】
ガス流量と設定圧力との一例を図５に示す。
【００７１】
前記シーケンサ８２は、前記ＡＶ７８の開信号を元に、予め設定した設定値に合わせて徐々に圧力を上昇させ、圧力の上昇と連動させてガス流量を増量させる。
【００７２】
又、前記ガス供給ノズル７５から不活性ガスを供給している状態で、前記ガス排気ノズル８３から排気することで、前記ロードロック室３６に平行なガス流れが形成される。
【００７３】
以下ウェーハ２の冷却作用について説明する。
【００７４】
前記処理室５４でウェーハ２の処理が行われている間に、前記ロードロック室３６は減圧工程を含めた窒素ガス置換が行われ、該ロードロック室３６の水分（酸素）濃度が低減される。
【００７５】
ウェーハ２の処理が終わると、前記ボート３１を前記処理室５４から前記ロードロック室３６へとアンローディングする。前記ボート３１を完全に前記ロードロック室３６へとアンローディングした段階で、前記ＭＦＣ５８の上流側に設けられた前記ＡＶ７８を開放する。
【００７６】
その後、該ＡＶ７８の開信号を元に、前記ＭＦＣ５８で制御する設定ガス流量を０ＳＬＭから徐々に予め定めた所定のガス流量に増量させると共に、前記レギュレータ７９の設定圧力を０ＭＰａから徐々に所定の圧力迄上昇させる。
【００７７】
圧力及び流量を制御された冷却ガスは、前記ガス供給ノズル７５から噴出され、前記ボート３１、ウェーハ２を横断して前記ガス排気ノズル８３から排気される。
【００７８】
上記の様に、前記ＭＦＣ５８、前記ＡＶ７８、前記レギュレータ７９を自動制御し、ガス流量とガス圧の変化を連動させることで、急激な流量や圧力の変化を防止することができる。又、急激な変化を防止することで、前記ＡＶ７８を開いた直後の前記ＭＦＣ５８の制御異常を抑制することができる為、大流量の冷却ガスを供給した際に前記ＭＦＣ５８が制御異常を起こし、大流量のガスが流れ出してパーティクルを発生させたり振動によりウェーハ２を破損させたりすることがない。
【００７９】
その為、ウェーハ２に制御可能な大流量の冷却ガスを吹付けることができ、又大流量の冷却ガスをウェーハ２に吹付けることでウェーハ２が急速に冷却され、降温速度が大幅に増大する。
【００８０】
尚、前記ＭＦＣ５８に取付けられた流量センサによるガス流量の検出結果をフィードバックして該ＭＦＣ５８のガス流量を微調整し、前記圧力センサ６８の検出結果をフィードバックして前記レギュレータ７９の制御圧力を微調整することで、実流量や実圧力を測定しつつ制御可能となるので、より緻密な制御が可能となる。
【００８１】
又、上述の流量毎に段階的に圧力を設定する制御方法ではなく、流量と圧力の関係を式で表し、連続した制御を行うことで更に緻密な制御が可能となることは言う迄もない。
【００８２】
尚、本発明では前記ＭＦＣ５８、前記ＡＶ７８、前記レギュレータ７９の制御を前記シーケンサ８２で行うこととしたが、前記ＭＦＣ５８、前記ＡＶ７８、前記レギュレータ７９の制御は前述した主制御部６２を構成するサブ制御部で行ってもよい。
【００８３】
（付記）
又、本発明は以下の実施の態様を含む。
【００８４】
（付記１）基板を処理する処理室と、該処理室に隣設された予備室と、該予備室にガスを供給するガス供給ラインと、該ガス供給ラインに設けられ、設定圧力値に基づき前記予備室に流すガスの圧力を調整する減圧弁と、前記ガス供給ラインに於ける前記減圧弁と前記予備室との間に設けられ、前記予備室に流すガスの流量を調整するガス流量調整弁と、前記ガス供給ラインからガスを前記予備室に供給する際に、前記減圧弁の設定圧力を可変させる制御部とを有することを特徴とする基板処理装置。
【００８５】
（付記２）前記ガス流量調整弁は、設定流量に基づき前記予備室に流すガスの流量を調整する様に設定されており、前記制御部は、予め設定された前記設定圧力と前記設定流量との相関関係に基づき、前記減圧弁と前記ガス流量調整弁とを制御する付記１の基板処理装置。
【００８６】
（付記３）処理室で基板を処理する工程と、前記処理室から基板を予備室に搬出した後、減圧弁及びガス流量調整弁を有するガス供給ラインから前記予備室内にガスを供給しつつ、前記減圧弁の設定圧力を可変させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の側断面概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の基板処理装置に於ける処理炉の一例を示す断面概略図。
【図４】本発明の実施の形態を示す基板処理装置の概略図である。
【図５】本発明のガス流量とガス設定圧力の関係を示す説明図である。
【図６】従来のＭＦＣの流量特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８８】
１ 基板処理装置
２ ウェーハ
３ ポッド
１２ 回転式ポッド棚
１８ ポッドオープナ
２６ ウェーハ移載機構
２７ ウェーハ移載装置
３１ ボート
３５ 耐圧筐体
３６ ロードロック室
４３ 処理炉
５４ 処理室
５８ ＭＦＣ
７５ ガス供給ノズル
７６ ガス供給システム
７８ ＡＶ
７９ レギュレータ
８１ ガス供給源
８２ シーケンサ
８３ ガス排気ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に、薄膜を生成し、或は不純物の拡散、エッチング、アニール処理等の処理を行う基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハ等の基板から半導体装置を製造する工程に、熱ＣＶＤ法による薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング、アニール処理等の基板処理が有り、斯かる基板処理を行うものとして基板処理装置が有る。
【０００３】
該基板処理装置は、基板を加熱処理する処理炉を具備し、該処理炉はヒータと該ヒータ内に設けられ、基板を収納する処理室とから構成され、該処理室で基板が加熱状態で処理される様になっており、処理後は基板を所定温度迄冷却している。
【０００４】
基板処理に於いては、シリコンウェーハ等の被処理基板（以下、ウェーハと称す）を処理室直下の退避位置に降下したボートに装填し、ボート昇降機構を用いて処理室に装入する（ローディング）。その後、前記ウェーハに所定の膜を堆積し、成膜完了後には前記ボートを再び退避位置に引出しする（アンローディング）。その後、ウェーハ搬送機構を用いてボート上から前記ウェーハを搬出する。
【０００５】
引出し直後の前記ウェーハは、上記の成膜時の熱影響により高温状態、例えば３００℃程度となっている。このままの高温状態で前記ウェーハ搬送機構により前記ウェーハを搬送すると、該ウェーハからの放熱の影響により、前記ウェーハ搬送機構に熱劣化を生じさせる、或は高温化された前記ウェーハと冷えた前記ウェーハ搬送機構の基板支持具の接触によって起こる応力、歪みにより前記ウェーハが破損してしまう等の問題があった。
【０００６】
前記ウェーハ搬送機構の熱劣化や前記ウェーハの破損を防ぐ為、前記ウェーハ引出し後、前記ウェーハ搬送機構による前記ウェーハの搬送迄の間に放熱時間（遅延時間）を設けている。放熱時間を設けることにより、熱せられた前記ウェーハからの放熱が前記ウェーハ搬送機構に熱劣化を生じさせない温度迄前記ウェーハの温度を低下させることができる。前記ウェーハ搬送機構への熱劣化が生じにくくなる温度、例えば前記ウェーハの温度を１００℃以下迄下げた後に前記ウェーハ搬送機構により前記ボートから払出している。
【０００７】
又、スループットの向上を図る為には、放熱時間を短縮する必要があり、時間の短縮化に於いては、如何にアンローディング後のウェーハを素早く冷却するかが課題となっている。この課題を解決する手段の１つとして、大量のＮ2 ガス等の冷却ガスをアンローディング後のウェーハに供給するものがある。
【０００８】
然し乍ら、大量の冷却ガスをウェーハに供給する為には、ガスの上流側の１次圧を高く設定する必要があり、１次圧が高い状態でガス流量制御器（以下、ＭＦＣと称す）の上流側のエアバルブ（以下、ＡＶと称す）を開けた際には、前記ＭＦＣが急激な圧力変動に耐えきれず、一瞬無制御状態に陥ることで、大量の過流ガスを流してしまう（図６参照）。この際、圧力条件によっては前記ＭＦＣのフルスケール値迄流れる虞れがある。
【０００９】
この様な急激なガスの流れは、ウェーハを振動させてしまい、ウェーハの振動によるウェーハとボートのウェーハ載置部とのこすれ等によりパーティクルを発生させる。更に、前記ボート上のウェーハを移動させウェーハ載置位置がずれてしまい、その後のウェーハ搬送を行う際に前記ウェーハ搬送機構との干渉を引起こす、或は予期せぬ接触を引起こす等ウェーハの搬送に支障をきたす虞れがあった。
【００１０】
上記の問題を解決する為、従来では２系統以上のガス供給管を具備し、系統毎に流量範囲と圧力を設定し、順次系統を切換えていくという方法がある。２系統以上のガス供給管それぞれに電磁弁が取付けられ、切換え可能に設けられている。又、前記ガス供給管にはレギュレータとＭＦＣが取付けられている為、ガスの減圧と流量制御が可能となっている。
【００１１】
例えば、２本のガス供給管を用いる場合、第２の電磁弁をＯＦＦにしたまま第１の電磁弁をＯＮにすることで、ガスは第１のガス供給管へと送られる。該第１のガス供給管に設けられた前記レギュレータで真空よりもいくらか高い程度の圧力迄減圧され、前記ＭＦＣによって所定の時間、冷却ガスがウェーハに供給される。その後、前記第１の電磁弁をＯＦＦにし、前記第２の電磁弁をＯＮにすることで、ガスは第２のガス供給管へと送られる。該第２のガス供給管では、ガスが大気圧よりも高い圧力に設定され、前記ＭＦＣによってウェーハに供給される。
【００１２】
この様に、２段階のガス供給を行うことによって、処理室内の圧力上昇速度を緩やかにさせることができる。
【００１３】
然し乍ら、上記の方法でも、第２のガス供給管側では２系統以上のガス供給管を具備しない場合と同条件の為、急激な圧力変動が発生して無制御状態となる。又、高価な部品が複数取付くことによるコスト面、設置スペース増加によるスペース面等の問題があった。
【００１４】
【特許文献１】特開２００７−８８３３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は斯かる実情に鑑み、急激な圧力変動に伴うガス流量制御器の制御異常を解決し、大流量の冷却ガス等によりウェーハを冷却することでスループットの向上を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、基板を処理する処理室と、該処理室に隣設された予備室と、該予備室にガスを供給するガス供給ラインと、該ガス供給ラインに設けられ、設定圧力値に基づき前記予備室に流すガスの圧力を調整する減圧弁と、前記ガス供給ラインに於ける前記減圧弁と前記予備室との間に設けられ、前記予備室に流すガスの流量を調整するガス流量調整弁と、前記ガス供給ラインからガスを前記予備室に供給する際に、前記減圧弁の設定圧力を可変させる制御部とを有する基板処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板を処理する処理室と、該処理室に隣設された予備室と、該予備室にガスを供給するガス供給ラインと、該ガス供給ラインに設けられ、設定圧力値に基づき前記予備室に流すガスの圧力を調整する減圧弁と、前記ガス供給ラインに於ける前記減圧弁と前記予備室との間に設けられ、前記予備室に流すガスの流量を調整するガス流量調整弁と、前記ガス供給ラインからガスを前記予備室に供給する際に、前記減圧弁の設定圧力を可変させる制御部とを有するので、大流量の冷却ガスでウェーハを冷却しスループットの向上を図ることができ、又、エアーバルブを開放した直後のガス流量制御器の制御異常によって大流量のガスが流出することが無く、パーティクルの発生や搬送時の不具合を抑制できるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１９】
先ず、本発明が実施される基板処理装置の構成について説明する。
【００２０】
尚、以下に説明する基板処理装置の一例は、縦型炉を有し、該縦型炉内に処理室が形成され、該処理室に連設された気密な予備室を有する基板処理装置１を示している。又、該基板処理装置１では、ウェーハ２は密閉式の基板収納容器（以下、ポッドと称す）３に収納され、保管、搬送される様になっている。
【００２１】
図１、図２中、４は気密な筐体を示し、該筐体４の正面壁５の下部にはメンテナンス用の正面メンテナンス口６が開設され、該正面メンテナンス口６は正面メンテナンス扉７，７によって開閉される様になっている。
【００２２】
前記正面壁５の、前記正面メンテナンス扉７の上側にはポッド授受ステージ（基板収納容器渡し台）８が設けられ、該ポッド授受ステージ８と前記筐体４内部とは、ポッド搬入搬出口（基板収納容器搬入搬出口）９を介して連通し、該ポッド搬入搬出口９はフロントシャッタ（基板収納容器搬入搬出開閉機構）１１によって開閉される様になっている。
【００２３】
前記ポッド授受ステージ８に対しては外部搬送装置（図示せず）により、前記ポッド３の搬送、授受が行われる様になっている。
【００２４】
前記筐体４内の前後方向の略中央部に於ける上部には、回転式ポッド棚（基板収納容器載置棚）１２が設置されており、該回転式ポッド棚１２は複数個の前記ポッド３を保管する様に構成されている。
【００２５】
前記回転式ポッド棚１２は、垂直に立設されて間欠回転される支柱１３と、該支柱１３に上中下段の各位置に於いて放射状に設けられた複数枚の棚板（基板収納容器載置台）１４とを備えており、該複数枚の棚板１４には前記ポッド３が複数個宛それぞれ載置される様に構成されている。
【００２６】
前記ポッド授受ステージ８と前記回転式ポッド棚１２との間には、ポッド搬送装置（基板収納容器搬送装置）１５が設置されており、該ポッド搬送装置１５は、前記ポッド３を保持して昇降可能なポッドエレベータ（基板収納容器昇降機構）１６と進退可能な搬送機構としてのポッド搬送機構（基板収納容器搬送機構）１７とで構成されており、前記ポッド搬送装置１５は前記ポッドエレベータ１６とポッド搬送機構１７との協働により、前記ポッド授受ステージ８、前記回転式ポッド棚１２、後述するポッドオープナ（基板収納容器蓋体開閉機構）１８との間で、前記ポッド３を搬送する様に構成されている。
【００２７】
前記筐体４内の前後方向の略中央部に於ける下部には、気密な筐体から構成される内部筐体１９が後端に亘って設けられている。該内部筐体１９の正面壁２１にはウェーハ２を前記内部筐体１９内に対して搬入搬出する為のウェーハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）２２，２２が垂直方向に上下二段に開口されており、該ウェーハ搬入搬出口２２，２２にはポッドオープナ１８，１８がそれぞれ設置されている。
【００２８】
該ポッドオープナ１８は前記ポッド３を載置する載置台２３，２３と、前記ポッド３のキャップ（蓋体）を着脱するキャップ着脱機構（蓋体着脱機構）２４，２４とを備えている。前記ポッドオープナ１８は前記載置台２３に載置された前記ポッド３のキャップを前記キャップ着脱機構２４によって着脱することにより、前記ポッド３のウェーハ出入り口を開閉する様に構成されている。
【００２９】
前記内部筐体１９は気密な移載室２５を構成し、該移載室２５の前側領域にはウェーハ移載機構（基板移載機構）２６が設置されており、該ウェーハ移載機構２６は、ウェーハ２を水平方向に回転、進退可能なウェーハ移載装置（基板移載装置）２７及び該ウェーハ移載装置２７を昇降させる為のウェーハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）２８とで構成されている。
【００３０】
前記ウェーハ移載機構２６は、前記ウェーハ搬入搬出口２２に対峙して設けられ、前記ウェーハ移載装置エレベータ２８及び前記ウェーハ移載装置２７の協働により、該ウェーハ移載装置２７のツイーザ（基板保持体）２９でウェーハ２をボート（基板保持具）３１に対して装填（チャージング）及び脱装（ディスチャージング）する様に構成されている。該ボート３１は、ウェーハ２を所定枚数、例えば５０枚〜１２５枚程度、水平姿勢で多段に保持する様になっている。
【００３１】
前記ウェーハ移載装置エレベータ２８と対向し、前記移載室２５に清浄化した雰囲気又は不活性ガスであるクリーンエア３２を供給する様供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット３３が設置されており、該クリーンユニット３３と前記ウェーハ移載装置２７との間には、ウェーハ２の円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置３４が設置されている。
【００３２】
前記クリーンユニット３３から吹出されたクリーンエア３２は、前記ノッチ合わせ装置３４及び前記ウェーハ移載機構２６に流通された後に、図示しないダクトにより吸込まれて、前記筐体４の外部に排気されるか、若しくは前記クリーンユニット３３の吸込み側で
ある一次側（供給側）に循環され、再び前記クリーンユニット３３によって、前記移載室２５に吹出される様に構成されている。
【００３３】
該移載室２５の後側領域には、大気圧未満の圧力（以下、負圧と称す）を維持可能な気密性能を有する耐圧筐体３５が設置されており、該耐圧筐体３５により前記ボート３１を収容可能な容積を有し、処理室で処理したウェーハ２の放熱を行うロードロック方式の予備室であるロードロック室３６が、前記処理室に隣接して形成されている。
【００３４】
前記耐圧筐体３５の正面壁３７にはウェーハ搬入搬出開口（基板搬入搬出開口）３８が開設されており、該ウェーハ搬入搬出開口３８はゲートバルブ（基板搬入搬出開口開閉機構）３９によって開閉される様になっている。前記耐圧筐体３５の一対の側壁には前記ロードロック室３６へ窒素ガスを給気する為のガス供給管４１と、前記ロードロック室３６を負圧に排気する為の排気管４２とがそれぞれ接続されている。
【００３５】
前記ロードロック室３６上方には、処理炉４３が設けられている。該処理炉４３下端の炉口部は炉口ゲートバルブ（炉口開閉機構）４４により開閉される様に構成されている。前記正面壁３７の上端部には、炉口部開放時に前記炉口ゲートバルブ４４を収納する炉口ゲートバルブカバー４５が取付けられている。
【００３６】
前記ロードロック室３６には前記ボート３１を昇降させる為のボートエレベータ（基板保持具昇降機構）４６が設置されている。該ボートエレベータ４６は水平方向に延出するアーム４７を有し、該アーム４７には蓋体としてのシールキャップ４８が水平に設けられており、該シールキャップ４８は前記ボート３１を垂直に支持し、前記炉口部を閉塞可能な様に構成されている。
【００３７】
次に本発明が実施される基板処理装置の作用について説明する。
【００３８】
前記ポッド３が前記ポッド授受ステージ８に供給されると、前記ポッド搬入搬出口９が前記フロントシャッタ１１によって開放され、前記ポッド授受ステージ８の上の前記ポッド３は前記ポッド搬送装置１５によって前記筐体４の内部へ前記ポッド搬入搬出口９から搬入される。
【００３９】
搬入された前記ポッド３は前記回転式ポッド棚１２の指定された前記棚板１４へ前記ポッド搬送装置１５によって搬送されて載置され、一時的に保管された後、前記棚板１４から一方の前記ポッドオープナ１８に搬送されて前記載置台２３に移載されるか、若しくは直接前記ポッドオープナ１８に搬送されて前記載置台２３に移載される。この際、前記ウェーハ搬入搬出口２２は前記キャップ着脱機構２４によって閉じられており、前記移載室２５にはクリーンエア３２が流通され、充満されている。例えば、前記移載室２５にはクリーンエア３２として窒素ガスが充満することにより、酸素濃度が２０ｐｐｍ以下と、前記筐体４の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遙かに低く設定されている。
【００４０】
前記載置台２３に載置された前記ポッド３はその開口部側面端が前記ウェーハ搬入搬出口２２の開口縁辺部に押付けられ、前記ポッド３のキャップは前記キャップ着脱機構２４によって取外され、ウェーハ出入り口が開放される。
【００４１】
又、前記ロードロック室３６が大気圧状態とされていた前記耐圧筐体３５の前記ウェーハ搬入搬出開口３８が前記ゲートバルブ３９によって開放される。
【００４２】
前記ポッド３が前記ポッドオープナ１８によって開放され、前記ウェーハ搬入搬出開口３８が開放されると、前記ウェーハ２は前記ポッド３から前記ツイーザ２９によってウェーハ出入れ口を通じてピックアップされ、前記ノッチ合わせ装置３４により整合された後、前記ウェーハ搬入搬出開口３８を通して前記ロードロック室３６に搬入される。該ロードロック室３６では、予め前記ボートエレベータ４６により前記ボート３１が降下（アンロード）され、待機状態となっており、該ボート３１に前記ウェーハ２が前記ウェーハ移載装置２７により装填される。
【００４３】
前記ボート３１に前記ウェーハ２を装填した前記ウェーハ移載装置２７は前記ポッド３に戻り、次のウェーハ２を前記ボート３１に装填する。
【００４４】
上段又は下段の一方のポッドオープナ１８のウェーハ２が前記ウェーハ移載機構２６により装填されている作業中に、他方（下段又は上段）のポッドオープナ１８には前記回転式ポッド棚１２から別のポッド３が前記ポッド搬送装置１５によって搬送され、前記ポッドオープナ１８による前記ポッド３の開放作業が同時進行される。
【００４５】
予め指定された枚数のウェーハ２が前記ボート３１に装填されると、前記ウェーハ搬入搬出開口３８が前記ゲートバルブ３９によって閉じられ、前記ロードロック室３６は前記排気管４２から真空引されることで減圧される。
【００４６】
前記ロードロック室３６が前記処理炉４３の処理室と同圧に減圧されると、炉口部が前記炉口ゲートバルブ４４によって開放され、該炉口ゲートバルブ４４は前記炉口ゲートバルブカバー４５に収納される。前記ボートエレベータ４６により前記ボート３１が上昇され、前記処理室に装入（ロード）される。該ボート３１が装入されると、前記炉口部は前記シールキャップ４８により気密に閉塞される。
【００４７】
ローディング後は、前記処理炉４３により、後述する様に、ウェーハ２に対して所要の処理が実施される。
【００４８】
処理後は、前記ノッチ合わせ装置３４でのウェーハ２の整合工程を除き、上述の逆の手順で、前記ウェーハ２及び前記ポッド３は前記筐体４の外部へ払出される。
【００４９】
次に、図３により、前記処理炉４３及び基板処理について説明する。尚、以下は処理炉の一例として減圧ＣＶＤ処理炉について説明する。
【００５０】
外管（以下、アウタチューブと称す）４９は、例えば石英（ＳｉＯ2 ）等から成り、上端が閉塞され、下端に開口部を有する円筒形状をしている。内管（以下、インナチューブと称す）５１は、上端及び下端の両端に開口部を持つ円筒形状であり、前記アウタチューブ４９内に同心に配置されている。該アウタチューブ４９と前記インナチューブ５１の間には筒状空間５２が形成され、前記インナチューブ５１の上部開口から上昇したガスは、前記筒状空間５２を降下して排気管５３から排気される様になっている。前記アウタチューブ４９、前記インナチューブ５１によって反応管が構成され、該反応管の内部に処理室５４が画成される。
【００５１】
前記アウタチューブ４９及び前記インナチューブ５１の下端には、例えばステンレス等より成るマニホールド５５が係合され、該マニホールド５５に前記アウタチューブ４９及び前記インナチューブ５１が保持されている。前記マニホールド５５は所要の保持手段によりヒータベース５６に固定される。前記アウタチューブ４９の下端部及び前記マニホールド５５の上端開口端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフランジ間にはＯリング等のシール部材が挾設され、両者の間が気密にシールされている。
【００５２】
前記マニホールド５５の下端開口部は炉口部を構成し、例えばステンレス等より成る前記シールキャップ４８がＯリング等のシール部材を介して気密シール可能に開閉する。前記シールキャップ４８には、処理ガスを供給するガス供給管５７が貫通する様設けられている。該ガス供給管５７はガスの流量調整弁（以下、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）と称す）５８に連結されており、該ＭＦＣ５８はガス流量制御部６１に接続されており、供給するガスの流量を所定の量に制御し得る。
【００５３】
尚、図中６２は、温度制御部６３、前記ガス流量制御部６１、圧力制御部６４、駆動制御部６５等のサブ制御部から構成される主制御部であり、基板処理装置全体を統括している。
【００５４】
前記マニホールド５５の上部には、前記排気管５３に接続され該排気管５３の下流側に向って圧力調節器（例えばＡＰＣ（自動排気圧コントロールシステム）、Ｎ2 バラスト制御器があり、以下ここではＡＰＣと称す）６６及び、排気装置（以下、真空ポンプと称す）６７が接続されており、前記アウタチューブ４９と前記インナチューブ５１との間の前記筒状空間５２を流れるガスを排出し、前記アウタチューブ４９内を前記ＡＰＣ６６で圧力を制御することにより、所定の圧力の減圧雰囲気にする様圧力検出手段（以下、圧力センサと称す）６８により検出し、前記圧力制御部６４により制御する。
【００５５】
前記シールキャップ４８には、回転手段６９が設けられ、該回転手段６９の回転軸７１を介してボート載置台７２が連結されており、該ボート載置台７２には前記ボート３１が載置される様になっている。前記回転手段６９により、前記ボート載置台７２を介して前記ボート３１、及び該ボート３１に保持されているウェーハ２を回転させる。又、前記シールキャップ４８は前記アーム４７を介して前記ボートエレベータ４６に連結されている。
【００５６】
前記回転手段６９、前記ボートエレベータ４６は、前記駆動制御部６５により所定のスピードで駆動する様に制御される。
【００５７】
前記アウタチューブ４９の外周には加熱手段（以下、ヒータ７３と称す）が前記アウタチューブ４９と同心に配設されている。前記ヒータ７３は、前記アウタチューブ４９内の温度を所定の処理温度にする様温度検出手段（以下、熱電対７４と称す）により温度を検出し、温度制御部６３によって制御する。
【００５８】
上記した処理炉４３による減圧ＣＶＤ処理方法の一例を説明すると、先ず、前記ボートエレベータ４６により前記ボート３１を前記ロードロック室３６に下降させる。前記ウェーハ移載装置２７により、前記ボート３１に所定枚数のウェーハ２を装填する。次いで、前記ヒータ７３により加熱しながら、前記アウタチューブ４９内の温度を所定の処理温度にする。
【００５９】
前記ＭＦＣ５８により予め前記アウタチューブ４９内を不活性ガスで充填しておき、前記ボートエレベータ４６により、前記ボート３１を上昇させて前記処理室５４に装入し、該処理室５４の温度を所定の処理温度に維持する。該処理室５４を所定の真空状態迄排気した後、前記回転手段６９により、前記ボート３１及び該ボート３１に保持されているウェーハ２を回転させる。同時に前記ガス供給管５７から処理用のガスを供給する。供給されたガスは、前記インナチューブ５１内を上昇し、ウェーハ２に対して均等に供給される。
【００６０】
減圧ＣＶＤ処理中の前記アウタチューブ４９内は、前記排気管５３を介して処理ガスが排気され、所定の真空状態になる様前記ＡＰＣ６６により圧力が制御され、所定時間減圧ＣＶＤ処理を行う。
【００６１】
この様にして、減圧ＣＶＤ処理が終了すると、前記アウタチューブ４９内を不活性ガスで置換すると共に、圧力を常圧にし、その後、前記ボートエレベータ４６により前記ボート３１を下降させ、該ボート３１及び処理済みのウェーハ２を前記処理室５４から前記ロードロック室３６に取出す。前記処理室５４から取出された前記ボート３１上の処理済みのウェーハ２は、前記ロードロック室３６で所要の温度迄冷却される。
【００６２】
前記ウェーハ移載装置２７により、処理済みウェーハ２が払出され、更に未処理ウェーハ２が前記ボート３１に装填される。再度前述と同様にして前記処理室５４内に前記ボート３１が上昇され、減圧ＣＶＤ処理がなされる。
【００６３】
尚、一例迄、本実施例の処理炉４３にて処理される処理条件は、窒化膜の成膜に於いて、ウェーハ温度７５０℃、ガス種供給量はＤＣＳ（ジクロロシラン）、０．５ＳＬＭ、ＮＨ3 （アンモニア）、１．０ＳＬＭ、処理圧力は２０Ｐａである。
【００６４】
次に、本発明におけるウェーハ２の冷却装置について、図４を参照して説明する。尚、図４中、インナチューブ５１、ボートエレベータ４６等は図示を省略している。又、図４中、図１〜図３で示したものと同一のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００６５】
前記耐圧筐体３５には、１壁面に沿って上下方向に延びるガス供給ノズル７５が設けられ、該ガス供給ノズル７５は前記ロードロック室３６の高さと同等な長さを有し、所要間隔で図示しないガス噴出孔が穿設されている。前記ガス供給ノズル７５には前記ガス供給管４１を介してガス供給システム７６が接続されている。
【００６６】
該ガス供給システム７６は、Ｆ（フィルタ）７７、前記ＭＦＣ（ガス流量調整弁）５８、ＡＶ７８、前記圧力センサ６８、レギュレータ（減圧弁）７９、ガス供給源８１、シーケンサ（制御部）８２とを具備し、前記ガス供給源８１は窒素ガス等の清浄な不活性ガスを供給する様になっている。
【００６７】
前記ガス供給管４１には、上流側から前記レギュレータ７９、前記ＡＶ７８、前記ＭＦＣ５８、前記Ｆ７７が設けられ、前記レギュレータ７９と前記ＡＶ７８の間には前記圧力センサ６８が接続されている。又、前記シーケンサ８２は前記レギュレータ７９と前記ＡＶ７８と前記ＭＦＣ５８とに接続されている。
【００６８】
前記耐圧筐体３５の内部で前記ガス供給ノズル７５と対向する位置には、ガス排気ノズル８３が設けられ、該ガス排気ノズル８３は前記排気管４２に接続され、該排気管４２は図示しない排気ポンプ等を具備する排気手段に接続されている。又、前記ガス排気ノズル８３には所要間隔で図示しない吸引孔が穿設されている。
【００６９】
前記ＭＦＣ５８によるガス流量制御、前記ＡＶ７８の開閉、前記レギュレータ７９による圧力設定は前記ガス供給システム７６の制御部である前記シーケンサ８２によって行われ、該シーケンサ８２に各ガス流量範囲夫々応じた圧力を予め設定しておく。
【００７０】
ガス流量と設定圧力との一例を図５に示す。
【００７１】
前記シーケンサ８２は、前記ＡＶ７８の開信号を元に、予め設定した設定値に合わせて徐々に圧力を上昇させ、圧力の上昇と連動させてガス流量を増量させる。
【００７２】
又、前記ガス供給ノズル７５から不活性ガスを供給している状態で、前記ガス排気ノズル８３から排気することで、前記ロードロック室３６に平行なガス流れが形成される。
【００７３】
以下ウェーハ２の冷却作用について説明する。
【００７４】
前記処理室５４でウェーハ２の処理が行われている間に、前記ロードロック室３６は減圧工程を含めた窒素ガス置換が行われ、該ロードロック室３６の水分（酸素）濃度が低減される。
【００７５】
ウェーハ２の処理が終わると、前記ボート３１を前記処理室５４から前記ロードロック室３６へとアンローディングする。前記ボート３１を完全に前記ロードロック室３６へとアンローディングした段階で、前記ＭＦＣ５８の上流側に設けられた前記ＡＶ７８を開放する。
【００７６】
その後、該ＡＶ７８の開信号を元に、前記ＭＦＣ５８で制御する設定ガス流量を０ＳＬＭから徐々に予め定めた所定のガス流量に増量させると共に、前記レギュレータ７９の設定圧力を０ＭＰａから徐々に所定の圧力迄上昇させる。
【００７７】
圧力及び流量を制御された冷却ガスは、前記ガス供給ノズル７５から噴出され、前記ボート３１、ウェーハ２を横断して前記ガス排気ノズル８３から排気される。
【００７８】
上記の様に、前記ＭＦＣ５８、前記ＡＶ７８、前記レギュレータ７９を自動制御し、ガス流量とガス圧の変化を連動させることで、急激な流量や圧力の変化を防止することができる。又、急激な変化を防止することで、前記ＡＶ７８を開いた直後の前記ＭＦＣ５８の制御異常を抑制することができる為、大流量の冷却ガスを供給した際に前記ＭＦＣ５８が制御異常を起こし、大流量のガスが流れ出してパーティクルを発生させたり振動によりウェーハ２を破損させたりすることがない。
【００７９】
その為、ウェーハ２に制御可能な大流量の冷却ガスを吹付けることができ、又大流量の冷却ガスをウェーハ２に吹付けることでウェーハ２が急速に冷却され、降温速度が大幅に増大する。
【００８０】
尚、前記ＭＦＣ５８に取付けられた流量センサによるガス流量の検出結果をフィードバックして該ＭＦＣ５８のガス流量を微調整し、前記圧力センサ６８の検出結果をフィードバックして前記レギュレータ７９の制御圧力を微調整することで、実流量や実圧力を測定しつつ制御可能となるので、より緻密な制御が可能となる。
【００８１】
又、上述の流量毎に段階的に圧力を設定する制御方法ではなく、流量と圧力の関係を式で表し、連続した制御を行うことで更に緻密な制御が可能となることは言う迄もない。
【００８２】
尚、本発明では前記ＭＦＣ５８、前記ＡＶ７８、前記レギュレータ７９の制御を前記シーケンサ８２で行うこととしたが、前記ＭＦＣ５８、前記ＡＶ７８、前記レギュレータ７９の制御は前述した主制御部６２を構成するサブ制御部で行ってもよい。
【００８３】
（付記）
又、本発明は以下の実施の態様を含む。
【００８４】
（付記１）基板を処理する処理室と、該処理室に隣設された予備室と、該予備室にガスを供給するガス供給ラインと、該ガス供給ラインに設けられ、設定圧力値に基づき前記予備室に流すガスの圧力を調整する減圧弁と、前記ガス供給ラインに於ける前記減圧弁と前記予備室との間に設けられ、前記予備室に流すガスの流量を調整するガス流量調整弁と、前記ガス供給ラインからガスを前記予備室に供給する際に、前記減圧弁の設定圧力を可変させる制御部とを有することを特徴とする基板処理装置。
【００８５】
（付記２）前記ガス流量調整弁は、設定流量に基づき前記予備室に流すガスの流量を調整する様に設定されており、前記制御部は、予め設定された前記設定圧力と前記設定流量との相関関係に基づき、前記減圧弁と前記ガス流量調整弁とを制御する付記１の基板処理装置。
【００８６】
（付記３）処理室で基板を処理する工程と、前記処理室から基板を予備室に搬出した後、減圧弁及びガス流量調整弁を有するガス供給ラインから前記予備室内にガスを供給しつつ、前記減圧弁の設定圧力を可変させる工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の側断面概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】本発明の基板処理装置に於ける処理炉の一例を示す断面概略図。
【図４】本発明の実施の形態を示す基板処理装置の概略図である。
【図５】本発明のガス流量とガス設定圧力の関係を示す説明図である。
【図６】従来のＭＦＣの流量特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８８】
１ 基板処理装置
２ ウェーハ
３ ポッド
１２ 回転式ポッド棚
１８ ポッドオープナ
２６ ウェーハ移載機構
２７ ウェーハ移載装置
３１ ボート
３５ 耐圧筐体
３６ ロードロック室
４３ 処理炉
５４ 処理室
５８ ＭＦＣ
７５ ガス供給ノズル
７６ ガス供給システム
７８ ＡＶ
７９ レギュレータ
８１ ガス供給源
８２ シーケンサ
８３ ガス排気ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、該処理室に隣設された予備室と、該予備室にガスを供給するガス供給ラインと、該ガス供給ラインに設けられ、設定圧力値に基づき前記予備室に流すガスの圧力を調整する減圧弁と、前記ガス供給ラインに於ける前記減圧弁と前記予備室との間に設けられ、前記予備室に流すガスの流量を調整するガス流量調整弁と、前記ガス供給ラインからガスを前記予備室に供給する際に、前記減圧弁の設定圧力を可変させる制御部とを有することを特徴とする基板処理装置。
【請求項１】
基板を処理する処理室と、該処理室に隣設された予備室と、該予備室にガスを供給するガス供給ラインと、該ガス供給ラインに設けられ、設定圧力値に基づき前記予備室に流すガスの圧力を調整する減圧弁と、前記ガス供給ラインに於ける前記減圧弁と前記予備室との間に設けられ、前記予備室に流すガスの流量を調整するガス流量調整弁と、前記ガス供給ラインからガスを前記予備室に供給する際に、前記減圧弁の設定圧力を可変させる制御部とを有することを特徴とする基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−８６９８６（Ｐ２０１０−８６９８６Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５０８６５（Ｐ２００８−２５０８６５）
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【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１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２９日（２００８．９．２９）
【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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