基板処理装置
【課題】処理室内の雰囲気を排気する真空ポンプが動作する際に、排気管内に存在する大気が、処理室内に拡散や逆流することを抑制し、処理室内を汚染することを抑制することのできる基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板を収容し処理する処理室と、処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給管と、処理室内から処理ガスを排気する排気管と、基板処理を制御する制御部とを備えた基板処理装置であって、前記排気管には、処理ガスの排気される方向において、上流側より順に、開閉弁と、排気管内の圧力を検出する圧力計と、処理室内の雰囲気を排気する排気装置とが設けられ、前記制御部は、前記圧力計の検出値が所定の閾値以下であり、かつ、排気装置が動作中である場合に、前記開閉弁を開放可能とするよう制御する。
【解決手段】基板を収容し処理する処理室と、処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給管と、処理室内から処理ガスを排気する排気管と、基板処理を制御する制御部とを備えた基板処理装置であって、前記排気管には、処理ガスの排気される方向において、上流側より順に、開閉弁と、排気管内の圧力を検出する圧力計と、処理室内の雰囲気を排気する排気装置とが設けられ、前記制御部は、前記圧力計の検出値が所定の閾値以下であり、かつ、排気装置が動作中である場合に、前記開閉弁を開放可能とするよう制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板等の基板処理技術に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造装置や製造方法において、半導体集積回路が作り込まれる半導体基板（例えば、半導体ウエハ）に酸化膜、ポリシリコン膜、シリコン窒化膜等を堆積（デポジション）して成膜等の処理を行ううえで有効な基板処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの製造において、例えば、ウエハに酸化膜、ポリシリコン膜、シリコン窒化膜等のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）膜をデポジションするため、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）が、広く使用されている。例えば、従来のこの種のＣＶＤ装置においては、縦形に設置されたプロセスチューブと、複数枚のウエハを保持してプロセスチューブ内に搬入するボートと、プロセスチューブ内に原料ガスを導入するガス導入ノズルと、プロセスチューブ内を排気して減圧する排気管と、プロセスチューブ外に敷設されてプロセスチューブ内を加熱するヒータユニットとを備えている。
【０００３】
排気管には、排気方向の上流から順に、圧力センサ、圧力調整バルブであるＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ、真空ポンプが設けられている。真空ポンプは、プロセスチューブ内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気するように構成されている。
【０００４】
上記のＣＶＤ装置においては、複数枚のウエハがボート上に水平姿勢で多段に積層されて保持された状態で、大気圧状態のプロセスチューブ内に搬入（ボートローディング）される。その後、真空ポンプが動作するとともにＡＰＣバルブが開き、プロセスチューブ内が減圧状態になり、原料ガスがガス導入ノズルによってプロセスチューブ内に導入されるとともに、ヒータユニットによってプロセスチューブ内が加熱されることにより、ウエハにＣＶＤ膜がデポジションされる。その際、ガス導入ノズルから供給された原料ガスは、ボート上に水平、かつ多段に保持されたウエハの間を流れてウエハの表面に接触し、排気管から外部に排気される。
ＣＶＤ膜のデポジションが終了すると、原料ガスの供給が停止され、プロセスチューブ内の残留ガスが排気された後、真空ポンプが停止されＡＰＣバルブが閉じられて、プロセスチューブ内が大気圧状態に戻される。続いて、ウエハが積層されたボートが、プロセスチューブ外に搬出される。
次に、再び未処理ウエハが積層されたボートが、大気圧状態のプロセスチューブ内に搬入（ボートローディング）された後、真空ポンプが動作するとともにＡＰＣバルブが開き、プロセスチューブ内が減圧状態になり、原料ガスがガス導入ノズルによってプロセスチューブ内に導入され、基板処理が行われる。このとき、真空ポンプが動作する前は、排気管内は大気圧状態であるので、ＡＰＣバルブが開くタイミングが早いような場合、ＡＰＣバルブと真空ポンプの間の排気管内に存在する大気が、プロセスチューブ内に拡散、逆流し、その結果、プロセスチューブ内を汚染する恐れがあった。
【０００５】
下記の特許文献１には、処理室排気管から処理室へのガスの逆流を抑制するため、処理ガス供給管に、処理ガスを排気するための処理ガス排気ラインを設け、該処理ガス排気ラインに、逆止弁と、逆止弁よりも排気方向下流側の圧力を測定する圧力ＳＷとを設け、処理室排気管に、逆止弁よりも排気方向上流側の圧力を測定する圧力計を設け、圧力ＳＷの検出値（下流側の圧力）が圧力計の検出値（上流側の圧力）よりも、しきい値を超えて低くなったときに、基板処理を中断又は停止させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２９４１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、処理室内の雰囲気を排気する真空ポンプが動作する際に、排気管内に存在する大気等の雰囲気が、処理室内に拡散や逆流することを抑制し、処理室内を汚染することを抑制することのできる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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明においては、排気管には、排気方向の上流から順に、開閉バルブ、圧力センサ、真空ポンプを設け、前記圧力センサの検出値が所定の閾値以下であって、かつ、真空ポンプが動作中である場合に、前記開閉バルブを開放可能とするものである。本発明に係る基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
基板を収容し、該基板を処理する処理室と、
前記処理室内に基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給管と、
前記処理室内から処理ガスを排気する排気管と、
前記処理室内での基板処理を制御する制御部とを備えた基板処理装置であって、
前記排気管には、処理ガスの排気される方向において、上流側より順に、前記排気管内のガス流を開閉する開閉弁と、前記排気管内の圧力を検出する圧力計と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置とが設けられ、
前記制御部は、前記圧力計の検出値が所定の閾値以下であり、かつ、前記排気装置が動作中である場合に、前記開閉弁を開放可能とするよう制御する基板処理装置。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成により、処理室内の雰囲気を排気する真空ポンプが動作する際に、排気管内に存在する雰囲気が、処理室内に拡散や逆流することを抑制し、処理室内を汚染することを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例における基板処理装置の斜透視図である
【図２】本発明の実施例における基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。
【図３】本発明の実施例における基板処理装置の処理炉の水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態において、半導体装置（ＩＣ）の製造工程の１工程としての基板処理工程を実施する基板処理装置の構成例について、図１を用いて説明する。なお、以下の説明では、基板処理装置としてＣＶＤ処理を行う縦型の基板処理装置に適用した場合について述べるが、他の基板処理装置に適用することもできる。
図１は、本発明が適用される基板処理装置の斜透視図である。図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置１０は、筐体１０１を備え、シリコン等からなる基板であるウェハ２００を筐体１０１内外へ搬送するために、ウェハキャリア（基板収容器）としてカセット１１０が使用される。
【００１２】
筐体１０１の正面前方側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１０５が設置されている。カセット１１０は、筐体１０１外の工程内搬送装置（図示せず）によって、カセットステージ１０５上に搬入、載置され、また、カセットステージ１０５上から筐体１０１外へ搬出されるように構成されている。
筐体１０１内の前後方向における略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１１４が設置されている。カセット棚１１４は、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１１４の一部として、移載棚１２３が設けられ、移載棚１２３には、後述するウェハ移載機構１１２の搬送対象となるカセット１１０が収納される。
カセットステージ１０５とカセット棚１１４との間には、カセット搬送装置（基板収容器搬送装置）１１５が設置されている。カセット搬送装置１１５は、カセットステージ１０５、カセット棚１１４、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送することができる。
【００１３】
カセット棚１１４の後方には、ウェハ移載機構（基板移載機構）１１２が設置されている。ウェハ移載機構１１２は、ウェハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用保持具）を備えており、ウェハ２００を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして、後述するボート（基板保持具）２１７へ装填（チャージング）したり、ウェハ２００をボート２１７から脱装（ディスチャージング）して、移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりすることができる。
【００１４】
筐体１０１の後側上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１１６により開閉可能なように構成されている。処理炉２０２の構成については後述する。
【００１５】
処理炉２０２の下方には、ボート２１７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送する機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１２１が設置されている。ボートエレベータ１２１には、昇降台としてのアーム１２２が設置されている。アーム１２２上には、シールキャップ２１９が水平姿勢で設置されている。シールキャップ２１９は、ボート２１７を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１２１によりボート２１７が上昇したときに、処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する蓋体として機能するものである。
ボート２１７は、複数本のウェハ保持部材（支柱）を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウェハ２００を水平姿勢で、かつ、その中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて、多段に積層して保持するように構成されている。ボート２１７の詳細な構成については後述する。
【００１６】
（基板処理装置の動作概要）
次に、本発明に係る基板処理装置１０の動作概要について、図１を用いて説明する。なお、基板処理装置１０は、後述するコントローラ２８０により制御されるものである。まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、カセットステージ１０５上に載置される。
カセットステージ１０５上のカセット１１０は、カセット搬送装置１１５によって、カセット棚１１４の指定された位置へ自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、再びカセット搬送装置１１５によって、前記カセット棚１１４の保管位置から移載棚１２３に搬送される。あるいは、カセットステージ１０５上のカセット１１０は、カセット搬送装置１１５によって、直接、移載棚１２３に搬送される。
【００１７】
カセット１１０が移載棚１２３に搬送されると、ウェハ２００は、ウェハ移載装置１１２によって、カセット１１０のウェハ出し入れ口からピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウェハ２００を受け渡したウェハ移載装置１１２は、カセット１１０側に戻り、次のウェハ２００をカセット１１０からピックアップしてボート２１７に装填する。
【００１８】
予め指定された枚数のウェハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタ１１６が開放動作され、処理炉２０２の下端部の開口が開放される。続いて、ボート２１７を載置したシールキャップ２１９がボートエレベータ１２１によって上昇されることにより、処理対象のウェハ２００群を保持したボート２１７が、処理炉２０２内へ搬入（ボートローディング）される。ボートローディング後は、シールキャップ２１９により処理炉２０２の下端部開口が閉じられ、処理炉２０２内が所定の圧力に減圧され、ウェハ２００に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。
【００１９】
処理後は、ウェハ２００およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で、筐体１０１の外部へ払い出される。すなわち、処理炉２０２内が大気圧状態に戻された後、ボート２１７を載置したシールキャップ２１９がボートエレベータ１２１によって下降され、ボート２１７上のウェハ２００がウェハ移載機構１１２によってピックアップされて、移載棚１２３上のカセット１１０へ受け渡される。移載棚１２３上のカセット１１０は、カセット搬送装置１１５によって、カセット棚１１４に一時的に保管された後、カセットステージ１０５に搬送されるか、あるいは、カセット搬送装置１１５によって、直接、カセットステージ１０５に搬送される。カセットステージ１０５上のカセット１１０は、工程内搬送装置により、筐体１０１の外部へ払い出される。
【００２０】
（処理炉の構成）
次に、本実施形態に係る処理炉２０２の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。本実施形態の例においては、処理炉２０２は、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ用の処理室として構成されている。
【００２１】
（プロセスチューブ）
処理炉２０２は、その内側に、縦形のアウタチューブ（外管）２２１を備えている。アウタチューブ２２１は、上端が閉塞され下端が開口された略円筒形状をしており、開口された下端が下方を向くように、かつ、筒方向の中心線が垂直になるように縦向きに配置され、筐体１０１によって固定的に支持されている。アウタチューブ２２１の内側には、インナチューブ（内管）２２２が設けられている。インナチューブ２２２およびアウタチューブ２２１はいずれも、本例では、石英（ＳｉＯ２）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料によって、それぞれ略円筒形状に一体成形されており、両者でプロセスチューブを構成している。
インナチューブ２２２は、上端が閉塞し下端が開口した略円筒形状に形成されている。インナチューブ２２２内には、基板保持具としてのボート２１７によって水平姿勢で多段に積層された複数枚のウェハ２００を収容して処理する処理室２０４が形成される。インナチューブ２２２の下端開口は、ウェハ２００群を保持したボート２１７を出し入れするための炉口２０５を構成している。したがって、インナチューブ２２２の内径は、ウェハ２００群を保持するボート２１７の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
アウタチューブ２２１は、インナチューブ２２２より大きく、かつ、インナチューブ２２２と略相似形状であり、上端が閉塞し下端が開口した略円筒形状に形成されており、インナチューブ２２２の外側を取り囲むように同心円状に被せられている。
インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１の下端部は、それぞれ、その水平断面が略円形リング形状であるマニホールド２０６によって気密に封止されている。インナチューブ２２２およびアウタチューブ２２１は、その保守点検作業や清掃作業のために、マニホールド２０６に着脱自在に取り付けられている。マニホールド２０６が筐体１０１に支持されることにより、プロセスチューブは、筐体１０１に垂直に据え付けられた状態になっている。
【００２２】
（排気ライン）
マニホールド２０６の側壁の一部には、処理室２０４内の雰囲気を排気する排気ラインとしての排気管２０７ａが接続されている。マニホールド２０６と排気管２０７ａとの接続部には、処理室２０４内の雰囲気を排気する排気口２０７が形成されている。排気管２０７ａ内は、排気口２０７を介して、インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１との間に形成された隙間からなる排気路２０９内に連通している。この排気路２０９の水平断面形状は、略一定幅の円形リング形状となっている。排気管２０７ａには、上流から順に、処理室２０４内の圧力を検知するための圧力センサ２１１、開閉弁であり圧力調整バルブとしてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ２５５、排気管２０７ａ内の圧力を検知するための圧力計である圧力センサ２１２、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。圧力センサ２１２は、ＡＰＣバルブ２５５と真空ポンプ２４６との間における排気管２０７ａ内の圧力をモニタするものである。真空ポンプ２４６は、処理室２０４内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気しうるように構成されている。真空ポンプ２４６、ＡＰＣバルブ２５５、および圧力センサ２１１、圧力センサ２１２は、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０４内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力センサ２１１により検出された圧力値に基づいてＡＰＣバルブ２５５の開度を制御するように構成されている。また、制御部２８０は、真空ポンプ２４６の停止状態ではＡＰＣバルブ２５５を閉じるよう制御し、ＡＰＣバルブ２５５を閉じた状態から開放する場合は、圧力センサ２１２の検出値が所定の閾値以下、つまり、ＡＰＣバルブ２５５と真空ポンプ２４６との間における排気管２０７ａ内の圧力が所定の圧力以下であり、かつ、真空ポンプ２４６が動作中である場合に、ＡＰＣバルブ２５５を開放可能とするよう制御する。
【００２３】
（基板保持具）
マニホールド２０６には、マニホールド２０６の下端開口を閉塞するシールキャップ２１９が、垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９はアウタチューブ２２１の外径と同等以上の外径を有する円盤形状に形成されており、アウタチューブ２２１の外部に垂直に設備されたボートエレベータ１２１によって、前記円盤形状を水平姿勢に保った状態で垂直方向に昇降されるように構成されている。
シールキャップ２１９上には、ウェハ２００を保持する基板保持具としてのボート２１７が垂直に支持されるようになっている。ボート２１７は、上下で一対の端板と、両端板間に渡って垂直に設けられた複数本、本例では３本のウエハ保持部材（ボート支柱）とを備えている。端板及びウエハ保持部材は、例えば、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料から構成される。
各ウエハ保持部材には、水平方向に刻まれた多数条の保持溝が、長手方向にわたって等間隔に設けられている。各ウエハ保持部材は、保持溝が互いに対向し、各ウエハ保持部材の保持溝の垂直位置（垂直方向の位置）が一致するように設けられている。ウェハ２００の周縁が、複数本のウエハ保持部材における同一の段の保持溝内に、それぞれ挿入されることにより、複数枚のウェハ２００は、水平姿勢、かつ互いにウエハの中心を揃えた状態で多段に積層されて保持されるように構成されている。
【００２４】
また、ボート２１７とシールキャップ２１９との間には、ボート支持台２１０が設けられている。ボート支持台２１０は、例えば、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料から構成されている。ボート支持台２１０によって、後述するヒータユニット２０８からの熱が、マニホールド２０６側に伝わるのを抑止する。
【００２５】
シールキャップ２１９の下側（処理室２０４と反対側）には、ボート２１７を回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７のボート回転軸は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７を下方から支持している。ボート回転軸を回転させることにより、処理室２０４内にてウェハ２００を回転させることが可能となる。シールキャップ２１９は、上述のボートエレベータ１２１によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これにより、ボート２１７を処理室２０４内外に搬送することが可能となっている。
ボート回転機構２６７及びボートエレベータ１２１は、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、ボート回転機構２６７及びボートエレベータ１２１が所望のタイミングにて所望の動作をするように制御する。
【００２６】
（ヒータユニット）
アウタチューブ２２１の外部には、プロセスチューブ内を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱する加熱機構としてのヒータユニット２０８が、アウタチューブ２２１を包囲するように設けられている。ヒータユニット２０８は、基板処理装置１０の筐体１０１に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっており、例えば、カーボンヒータ等の抵抗加熱ヒータにより構成されている。
インナチューブ２２２内には、温度検出器としての図示しない温度センサが設置されている。ヒータユニット２０８と温度センサは、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０４内の温度が所望のタイミングにて所望の温度分布となるように、前記温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータユニット２０８への通電量を制御する。
【００２７】
（ガス供給系）
ガス供給系について、図２を用いて説明する。図２に示すように、処理室２０４内に処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル２２３が、マニホールド２０６の側壁を貫通して、インナチューブ２２２の内壁（すなわち、処理室２０４の内壁）に沿うように垂直方向に、また、ウェハ２００の積層方向に延在するように設けられている。図２の例では、処理ガス供給ノズルは１本だが、複数用いることもできる。
また、処理室２０４内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ノズル２３１（図３参照）が、処理ガス供給ノズル２２３と同様に、マニホールド２０６の側壁を貫通して、インナチューブ２２２の内壁（すなわち、処理室２０４の内壁）に沿うように垂直方向に、また、ウェハ２００の積層方向に延在するように設けられている。不活性ガスとしては、Ｎ２（窒素）、Ａｒ（アルゴン）、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）、Ｈ２（水素）等を用いることができる。
【００２８】
図２に示すように、処理ガス導入ノズル２２３には、処理ガス供給ラインとしての処理ガス供給管２２４が接続されている。処理ガス供給管２２４には、上流から順に、例えば、ＳｉＨ４（モノシラン）等の処理ガスを供給する処理ガス供給源２４０ａ、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１ａ、及び開閉バルブ２４３ａがそれぞれ設けられている。
また、不活性ガス導入ノズル２３１には、不活性ガス供給ラインとしての不活性ガス供給管２２５が接続されている。不活性ガス供給管２２５には、上流から順に、例えば、Ｎ２（窒素）等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給源２４０ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、及び開閉バルブ２４３ｂがそれぞれ設けられている。
【００２９】
ＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ、及び開閉バルブ２４３ａ、２４３ｂは、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０４内に供給するガスの種類が所望のタイミングにて所望のガス種となるよう、また、供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の流量となるよう、ＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ及び開閉バルブ２４３ａ、２４３ｂを制御する。
【００３０】
図２や図３に示すように、処理室２０４内における処理ガス供給ノズル２２３の筒部には、複数個の噴出口２２３ａが垂直方向に配列するように設けられている。また、不活性ガス供給ノズル２３１の筒部には、それぞれ、複数個の噴出口２３１ａが垂直方向に配列するように設けられている。噴出口２２３ａや２３１ａの個数は、例えば、ボート２１７に保持されたウェハ２００の枚数と一致するように形成されている。各噴出口２２３ａ、２３１ａの高さ位置は、例えば、ボート２１７に保持された上下で隣合うウェハ２００間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。なお、各噴出口２２３ａ、２３１ａの口径は、各ウェハ２００へのガスの供給量が均一になるように、それぞれ上下方向で異なる大きさに設定されていてもよい。
【００３１】
処理ガス供給ノズル２２３、不活性ガス供給ノズル２３１から処理室２０４内に供給されたガスは、インナーチューブ２２２の上側開放端から排気路２０９内へ流れた後、排気口２０７を介して排気管２０７ａ内に流れ、処理炉２０２外へ排出されるように構成されている。
【００３２】
（コントローラ）
前記制御部２８０は、図示しない操作部や入出力部を備え、基板処理装置１０の各構成部と電気的に接続されており、基板処理装置１０の各構成部を制御する。前記制御部２８０は、成膜プロセスの制御シーケンスを時間軸で示したレシピに基づく温度制御や圧力制御、流量制御および機械駆動制御を指令する。また、制御部２８０は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ（中央演算ユニット）と該ＣＰＵを動作させるプログラムが格納されるメモリとを備えるものである。
【００３３】
（基板処理方法）
次に、本発明に係る基板処理方法を、ＩＣの製造方法における成膜工程を例にして説明する。まず、ウエハチャージングステップにおいて、ウェハ２００はボート２１７に装填される。具体的には、ウェハ２００の円周縁の複数箇所が、複数のウエハ保持部材の保持溝にそれぞれ係合するように挿入され、該ウェハ２００の複数箇所の周縁部が各保持溝に係合されて、ウェハ２００の自重が支えられるように装填（チャージング）されて保持される。複数枚のウェハ２００は、ボート２１７におけるチャージング状態において、その中心を揃えられて互いに平行かつ水平、多段に積層され、整列されている。
【００３４】
次に、ボートローディングステップにおいて、複数枚のウェハ２００を積層、保持したボート２１７は、大気圧状態の処理室２０４に搬入（ボートローディング）される。具体的には、ウェハ２００を装填されたボート２１７は、ボートエレベータ１２１により垂直方向に上昇され、インナチューブ２２２内の処理室２０４に搬入され、図２に示されているように、処理室２０４に存置される。このとき、真空ポンプ２４６は停止し、ＡＰＣバルブ２５５は閉じられている。この状態において、シールキャップ２１９ は処理室２０４の下端をシールした状態になる。
続いて、減圧ステップにおいて、ＡＰＣバルブ２５５が閉じられた状態で真空ポンプ２４６が排気管２０７ａ内の減圧動作を開始し、圧力センサ２１２の検出値が所定の閾値以下になると、ＡＰＣバルブ２５５が開かれて、プロセスチューブ内の減圧を開始する。前記圧力センサ２１２の所定の閾値は、処理室２０４の圧力（本例では大気圧）、つまり、圧力センサ２１１の検出値よりも低く設定されている。これにより、真空ポンプ２４６とＡＰＣバルブ２５５との間の排気管２０７ａ内の雰囲気が、処理室２０４内へ逆流または拡散することを抑制することができる。
この減圧ステップにおいて、排気口２０７を介して真空ポンプ２４６により、プロセスチューブの内部が所定の真空度（例えば、２００Ｐａ）に減圧されるとともに、昇温ステップにおいて、ヒータユニット２０８により、プロセスチューブの内部が所定の温度（例えば、４００℃）に昇温される。
【００３５】
次に、成膜ステップにおいて、ボート２１７が回転されつつ、所定の原料ガスが、処理ガス導入ノズル２２３に供給され、複数個の噴出口２２３ａからインナチューブ２２２内の処理室２０４に導入される。例えば、シリコン酸化膜が成膜される場合において、原料ガスとして、モノシランが処理室２０４に導入される。また、図３に示すように、不活性ガスとしての窒素ガスが、キャリアガスや希釈ガスとして、窒素ガス供給用のガス導入ノズル２３１によって処理室２０４に供給される。
【００３６】
処理室２０４に導入された原料ガスや窒素ガスは、インナチューブ２２２の上端の開口部から、インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１の間の排気路２０９に流出して、マニホールド２０６に開設された排気口２０７から排気される。
このようにして、ウェハ２００の表面に接触しながら上下で隣合うウェハ２００と１０との間の空間を平行に流れて行く原料ガスのＣＶＤ反応によって、ウェハ２００の表面にはＣＶＤ膜が堆積する。
【００３７】
以上のようにして所望のＣＶＤ膜（例えば、シリコン酸化膜）が堆積された後に、原料ガスの供給が停止され処理室２０４内から残留ガスが排気された後、ＡＰＣバルブ２５５が閉じられ、次に真空ポンプ２４６が停止される。その後、不活性ガスにより、処理室２０４内が大気圧に復帰された後に、ボートアンローディングステップにおいて、シールキャップ２１９が下降されることによって処理室２０４の下端が開口され、ボート２１７に保持された状態で処理済みのウェハ２００群が処理室２０４から外部に搬出（ ボートアンローディング）される。
【００３８】
なお、本発明は前記実施例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。
前記実施の形態では処理がウエハに施される場合について説明したが、処理対象は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あるいは磁気ディスク等であってもよい。
また、前記実施の形態では、シリコン酸化膜の堆積について説明したが、本発明に係る半導体装置の製造方法は、ドープドポリシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等のＣＶＤ膜の成膜方法全般に適用することができ、さらに、酸化膜形成工程や拡散工程等の半導体装置の製造方法における減圧処理工程全般に適用することができる。
また、前記実施の形態ではバッチ式縦形ホットウオール形装置に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、バッチ式横形ホットウオール形装置や酸化膜形成装置および他の減圧処理装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００３９】
本明細書には、次の発明が含まれる。すなわち、第１の発明は、
基板を収容し、該基板を処理する処理室と、
前記処理室内に基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給管と、
前記処理室内から処理ガスを排気する排気管と、
前記処理室内での基板処理を制御する制御部とを備えた基板処理装置であって、
前記排気管には、処理ガスの排気される方向において、上流側より順に、前記排気管内のガス流を開閉する開閉弁と、前記排気管内の圧力を検出する圧力計と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置とが設けられ、
前記制御部は、前記圧力計の検出値が所定の閾値以下であり、かつ、前記排気装置が動作中である場合に、前記開閉弁を開放可能とするよう制御する基板処理装置。
このようにすると、処理室内の雰囲気を排気する真空ポンプが動作する際に、排気管内に存在する雰囲気が、処理室内に拡散や逆流することを抑制し、処理室内を汚染することを抑制することができる。
【００４０】
第２の発明は、
基板を処理する処理室と、前記処理室内に基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給管と、前記処理室内から処理ガスを排気する排気管とを備え、前記排気管に、処理ガスの排気される方向において、上流側より順に、前記排気管内のガス流を開閉する開閉弁と、前記排気管内の圧力を検出する圧力計と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置とが設けられた基板処理装置における基板処理方法であって、
基板を第１の圧力の状態にある処理室内に搬入する工程と、
前記開閉弁を閉じた状態で前記排気装置により前記排気管を排気する工程と、
前記圧力計の検出値が所定の閾値以下になると前記開閉弁を開けて、処理室内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力の状態にする工程と、
前記第２の圧力の処理室内に処理ガスを供給して基板を処理する工程と、
前記第２の圧力の処理室内を前記第１の圧力に戻す工程と、
前記第１の圧力の処理室内から基板を搬出する工程と、
を備える基板処理方法。
このようにすると、処理室内の雰囲気を排気する真空ポンプが動作する際に、排気管内に存在する雰囲気が、処理室内に拡散や逆流することを抑制し、処理室内を汚染することを抑制することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０ 基板処理装置、１００ カセット、１０１ 筐体、１０５ カセットステージ、１１２ ウエハ移載機構、１１４ カセット棚、１１５ カセット搬送装置、１１６ 炉口シャッタ、１２１ ボートエレベータ、１２３ 移載棚、２００ ウエハ（基板）、２０２ 処理炉、２０４ 処理室、２０５ 炉口、２０６ マニホールド、２０７ 排気口、２０７ａ 排気管、２０８ ヒータユニット、２０９ 排気路、２１０ ボート支持台、２１１ 圧力センサ、２１２ 圧力センサ、２１７ ボート、２１９ シールキャップ、２２１ アウタチューブ、２２２ インナチューブ、２２３ 処理ガス導入ノズル、２２３ａ 噴出口、２２４ 処理ガス導入管、２２５不活性ガス導入管、２３１ 不活性ガス導入ノズル、２３１ａ 噴出口、２４３ａ 開閉バルブ、２４３ｂ 開閉バルブ、２４１ａ ＭＦＣ、２４１ｂ ＭＦＣ、２４０ａ 原料ガス供給源、２４０ｂ 不活性ガス供給源、２４６ 真空ポンプ、２５５ ＡＰＣバルブ、２６７ ボート回転機構、２８０ コントローラ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板等の基板処理技術に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造装置や製造方法において、半導体集積回路が作り込まれる半導体基板（例えば、半導体ウエハ）に酸化膜、ポリシリコン膜、シリコン窒化膜等を堆積（デポジション）して成膜等の処理を行ううえで有効な基板処理技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの製造において、例えば、ウエハに酸化膜、ポリシリコン膜、シリコン窒化膜等のＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）膜をデポジションするため、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）が、広く使用されている。例えば、従来のこの種のＣＶＤ装置においては、縦形に設置されたプロセスチューブと、複数枚のウエハを保持してプロセスチューブ内に搬入するボートと、プロセスチューブ内に原料ガスを導入するガス導入ノズルと、プロセスチューブ内を排気して減圧する排気管と、プロセスチューブ外に敷設されてプロセスチューブ内を加熱するヒータユニットとを備えている。
【０００３】
排気管には、排気方向の上流から順に、圧力センサ、圧力調整バルブであるＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ、真空ポンプが設けられている。真空ポンプは、プロセスチューブ内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気するように構成されている。
【０００４】
上記のＣＶＤ装置においては、複数枚のウエハがボート上に水平姿勢で多段に積層されて保持された状態で、大気圧状態のプロセスチューブ内に搬入（ボートローディング）される。その後、真空ポンプが動作するとともにＡＰＣバルブが開き、プロセスチューブ内が減圧状態になり、原料ガスがガス導入ノズルによってプロセスチューブ内に導入されるとともに、ヒータユニットによってプロセスチューブ内が加熱されることにより、ウエハにＣＶＤ膜がデポジションされる。その際、ガス導入ノズルから供給された原料ガスは、ボート上に水平、かつ多段に保持されたウエハの間を流れてウエハの表面に接触し、排気管から外部に排気される。
ＣＶＤ膜のデポジションが終了すると、原料ガスの供給が停止され、プロセスチューブ内の残留ガスが排気された後、真空ポンプが停止されＡＰＣバルブが閉じられて、プロセスチューブ内が大気圧状態に戻される。続いて、ウエハが積層されたボートが、プロセスチューブ外に搬出される。
次に、再び未処理ウエハが積層されたボートが、大気圧状態のプロセスチューブ内に搬入（ボートローディング）された後、真空ポンプが動作するとともにＡＰＣバルブが開き、プロセスチューブ内が減圧状態になり、原料ガスがガス導入ノズルによってプロセスチューブ内に導入され、基板処理が行われる。このとき、真空ポンプが動作する前は、排気管内は大気圧状態であるので、ＡＰＣバルブが開くタイミングが早いような場合、ＡＰＣバルブと真空ポンプの間の排気管内に存在する大気が、プロセスチューブ内に拡散、逆流し、その結果、プロセスチューブ内を汚染する恐れがあった。
【０００５】
下記の特許文献１には、処理室排気管から処理室へのガスの逆流を抑制するため、処理ガス供給管に、処理ガスを排気するための処理ガス排気ラインを設け、該処理ガス排気ラインに、逆止弁と、逆止弁よりも排気方向下流側の圧力を測定する圧力ＳＷとを設け、処理室排気管に、逆止弁よりも排気方向上流側の圧力を測定する圧力計を設け、圧力ＳＷの検出値（下流側の圧力）が圧力計の検出値（上流側の圧力）よりも、しきい値を超えて低くなったときに、基板処理を中断又は停止させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２９４１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、処理室内の雰囲気を排気する真空ポンプが動作する際に、排気管内に存在する大気等の雰囲気が、処理室内に拡散や逆流することを抑制し、処理室内を汚染することを抑制することのできる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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明においては、排気管には、排気方向の上流から順に、開閉バルブ、圧力センサ、真空ポンプを設け、前記圧力センサの検出値が所定の閾値以下であって、かつ、真空ポンプが動作中である場合に、前記開閉バルブを開放可能とするものである。本発明に係る基板処理装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
基板を収容し、該基板を処理する処理室と、
前記処理室内に基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給管と、
前記処理室内から処理ガスを排気する排気管と、
前記処理室内での基板処理を制御する制御部とを備えた基板処理装置であって、
前記排気管には、処理ガスの排気される方向において、上流側より順に、前記排気管内のガス流を開閉する開閉弁と、前記排気管内の圧力を検出する圧力計と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置とが設けられ、
前記制御部は、前記圧力計の検出値が所定の閾値以下であり、かつ、前記排気装置が動作中である場合に、前記開閉弁を開放可能とするよう制御する基板処理装置。
【発明の効果】
【０００９】
上記の構成により、処理室内の雰囲気を排気する真空ポンプが動作する際に、排気管内に存在する雰囲気が、処理室内に拡散や逆流することを抑制し、処理室内を汚染することを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例における基板処理装置の斜透視図である
【図２】本発明の実施例における基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。
【図３】本発明の実施例における基板処理装置の処理炉の水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明を実施するための形態において、半導体装置（ＩＣ）の製造工程の１工程としての基板処理工程を実施する基板処理装置の構成例について、図１を用いて説明する。なお、以下の説明では、基板処理装置としてＣＶＤ処理を行う縦型の基板処理装置に適用した場合について述べるが、他の基板処理装置に適用することもできる。
図１は、本発明が適用される基板処理装置の斜透視図である。図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る基板処理装置１０は、筐体１０１を備え、シリコン等からなる基板であるウェハ２００を筐体１０１内外へ搬送するために、ウェハキャリア（基板収容器）としてカセット１１０が使用される。
【００１２】
筐体１０１の正面前方側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１０５が設置されている。カセット１１０は、筐体１０１外の工程内搬送装置（図示せず）によって、カセットステージ１０５上に搬入、載置され、また、カセットステージ１０５上から筐体１０１外へ搬出されるように構成されている。
筐体１０１内の前後方向における略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１１４が設置されている。カセット棚１１４は、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１１４の一部として、移載棚１２３が設けられ、移載棚１２３には、後述するウェハ移載機構１１２の搬送対象となるカセット１１０が収納される。
カセットステージ１０５とカセット棚１１４との間には、カセット搬送装置（基板収容器搬送装置）１１５が設置されている。カセット搬送装置１１５は、カセットステージ１０５、カセット棚１１４、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送することができる。
【００１３】
カセット棚１１４の後方には、ウェハ移載機構（基板移載機構）１１２が設置されている。ウェハ移載機構１１２は、ウェハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用保持具）を備えており、ウェハ２００を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして、後述するボート（基板保持具）２１７へ装填（チャージング）したり、ウェハ２００をボート２１７から脱装（ディスチャージング）して、移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりすることができる。
【００１４】
筐体１０１の後側上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１１６により開閉可能なように構成されている。処理炉２０２の構成については後述する。
【００１５】
処理炉２０２の下方には、ボート２１７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送する機構としてのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１２１が設置されている。ボートエレベータ１２１には、昇降台としてのアーム１２２が設置されている。アーム１２２上には、シールキャップ２１９が水平姿勢で設置されている。シールキャップ２１９は、ボート２１７を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１２１によりボート２１７が上昇したときに、処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する蓋体として機能するものである。
ボート２１７は、複数本のウェハ保持部材（支柱）を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウェハ２００を水平姿勢で、かつ、その中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて、多段に積層して保持するように構成されている。ボート２１７の詳細な構成については後述する。
【００１６】
（基板処理装置の動作概要）
次に、本発明に係る基板処理装置１０の動作概要について、図１を用いて説明する。なお、基板処理装置１０は、後述するコントローラ２８０により制御されるものである。まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、カセットステージ１０５上に載置される。
カセットステージ１０５上のカセット１１０は、カセット搬送装置１１５によって、カセット棚１１４の指定された位置へ自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、再びカセット搬送装置１１５によって、前記カセット棚１１４の保管位置から移載棚１２３に搬送される。あるいは、カセットステージ１０５上のカセット１１０は、カセット搬送装置１１５によって、直接、移載棚１２３に搬送される。
【００１７】
カセット１１０が移載棚１２３に搬送されると、ウェハ２００は、ウェハ移載装置１１２によって、カセット１１０のウェハ出し入れ口からピックアップされ、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウェハ２００を受け渡したウェハ移載装置１１２は、カセット１１０側に戻り、次のウェハ２００をカセット１１０からピックアップしてボート２１７に装填する。
【００１８】
予め指定された枚数のウェハ２００がボート２１７に装填されると、処理炉２０２の下端部を閉じていた炉口シャッタ１１６が開放動作され、処理炉２０２の下端部の開口が開放される。続いて、ボート２１７を載置したシールキャップ２１９がボートエレベータ１２１によって上昇されることにより、処理対象のウェハ２００群を保持したボート２１７が、処理炉２０２内へ搬入（ボートローディング）される。ボートローディング後は、シールキャップ２１９により処理炉２０２の下端部開口が閉じられ、処理炉２０２内が所定の圧力に減圧され、ウェハ２００に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。
【００１９】
処理後は、ウェハ２００およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で、筐体１０１の外部へ払い出される。すなわち、処理炉２０２内が大気圧状態に戻された後、ボート２１７を載置したシールキャップ２１９がボートエレベータ１２１によって下降され、ボート２１７上のウェハ２００がウェハ移載機構１１２によってピックアップされて、移載棚１２３上のカセット１１０へ受け渡される。移載棚１２３上のカセット１１０は、カセット搬送装置１１５によって、カセット棚１１４に一時的に保管された後、カセットステージ１０５に搬送されるか、あるいは、カセット搬送装置１１５によって、直接、カセットステージ１０５に搬送される。カセットステージ１０５上のカセット１１０は、工程内搬送装置により、筐体１０１の外部へ払い出される。
【００２０】
（処理炉の構成）
次に、本実施形態に係る処理炉２０２の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の処理炉の垂直断面図である。本実施形態の例においては、処理炉２０２は、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ用の処理室として構成されている。
【００２１】
（プロセスチューブ）
処理炉２０２は、その内側に、縦形のアウタチューブ（外管）２２１を備えている。アウタチューブ２２１は、上端が閉塞され下端が開口された略円筒形状をしており、開口された下端が下方を向くように、かつ、筒方向の中心線が垂直になるように縦向きに配置され、筐体１０１によって固定的に支持されている。アウタチューブ２２１の内側には、インナチューブ（内管）２２２が設けられている。インナチューブ２２２およびアウタチューブ２２１はいずれも、本例では、石英（ＳｉＯ２）や炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料によって、それぞれ略円筒形状に一体成形されており、両者でプロセスチューブを構成している。
インナチューブ２２２は、上端が閉塞し下端が開口した略円筒形状に形成されている。インナチューブ２２２内には、基板保持具としてのボート２１７によって水平姿勢で多段に積層された複数枚のウェハ２００を収容して処理する処理室２０４が形成される。インナチューブ２２２の下端開口は、ウェハ２００群を保持したボート２１７を出し入れするための炉口２０５を構成している。したがって、インナチューブ２２２の内径は、ウェハ２００群を保持するボート２１７の最大外径よりも大きくなるように設定されている。
アウタチューブ２２１は、インナチューブ２２２より大きく、かつ、インナチューブ２２２と略相似形状であり、上端が閉塞し下端が開口した略円筒形状に形成されており、インナチューブ２２２の外側を取り囲むように同心円状に被せられている。
インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１の下端部は、それぞれ、その水平断面が略円形リング形状であるマニホールド２０６によって気密に封止されている。インナチューブ２２２およびアウタチューブ２２１は、その保守点検作業や清掃作業のために、マニホールド２０６に着脱自在に取り付けられている。マニホールド２０６が筐体１０１に支持されることにより、プロセスチューブは、筐体１０１に垂直に据え付けられた状態になっている。
【００２２】
（排気ライン）
マニホールド２０６の側壁の一部には、処理室２０４内の雰囲気を排気する排気ラインとしての排気管２０７ａが接続されている。マニホールド２０６と排気管２０７ａとの接続部には、処理室２０４内の雰囲気を排気する排気口２０７が形成されている。排気管２０７ａ内は、排気口２０７を介して、インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１との間に形成された隙間からなる排気路２０９内に連通している。この排気路２０９の水平断面形状は、略一定幅の円形リング形状となっている。排気管２０７ａには、上流から順に、処理室２０４内の圧力を検知するための圧力センサ２１１、開閉弁であり圧力調整バルブとしてのＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ２５５、排気管２０７ａ内の圧力を検知するための圧力計である圧力センサ２１２、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が設けられている。圧力センサ２１２は、ＡＰＣバルブ２５５と真空ポンプ２４６との間における排気管２０７ａ内の圧力をモニタするものである。真空ポンプ２４６は、処理室２０４内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気しうるように構成されている。真空ポンプ２４６、ＡＰＣバルブ２５５、および圧力センサ２１１、圧力センサ２１２は、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０４内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力センサ２１１により検出された圧力値に基づいてＡＰＣバルブ２５５の開度を制御するように構成されている。また、制御部２８０は、真空ポンプ２４６の停止状態ではＡＰＣバルブ２５５を閉じるよう制御し、ＡＰＣバルブ２５５を閉じた状態から開放する場合は、圧力センサ２１２の検出値が所定の閾値以下、つまり、ＡＰＣバルブ２５５と真空ポンプ２４６との間における排気管２０７ａ内の圧力が所定の圧力以下であり、かつ、真空ポンプ２４６が動作中である場合に、ＡＰＣバルブ２５５を開放可能とするよう制御する。
【００２３】
（基板保持具）
マニホールド２０６には、マニホールド２０６の下端開口を閉塞するシールキャップ２１９が、垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９はアウタチューブ２２１の外径と同等以上の外径を有する円盤形状に形成されており、アウタチューブ２２１の外部に垂直に設備されたボートエレベータ１２１によって、前記円盤形状を水平姿勢に保った状態で垂直方向に昇降されるように構成されている。
シールキャップ２１９上には、ウェハ２００を保持する基板保持具としてのボート２１７が垂直に支持されるようになっている。ボート２１７は、上下で一対の端板と、両端板間に渡って垂直に設けられた複数本、本例では３本のウエハ保持部材（ボート支柱）とを備えている。端板及びウエハ保持部材は、例えば、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い材料から構成される。
各ウエハ保持部材には、水平方向に刻まれた多数条の保持溝が、長手方向にわたって等間隔に設けられている。各ウエハ保持部材は、保持溝が互いに対向し、各ウエハ保持部材の保持溝の垂直位置（垂直方向の位置）が一致するように設けられている。ウェハ２００の周縁が、複数本のウエハ保持部材における同一の段の保持溝内に、それぞれ挿入されることにより、複数枚のウェハ２００は、水平姿勢、かつ互いにウエハの中心を揃えた状態で多段に積層されて保持されるように構成されている。
【００２４】
また、ボート２１７とシールキャップ２１９との間には、ボート支持台２１０が設けられている。ボート支持台２１０は、例えば、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性材料から構成されている。ボート支持台２１０によって、後述するヒータユニット２０８からの熱が、マニホールド２０６側に伝わるのを抑止する。
【００２５】
シールキャップ２１９の下側（処理室２０４と反対側）には、ボート２１７を回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７のボート回転軸は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７を下方から支持している。ボート回転軸を回転させることにより、処理室２０４内にてウェハ２００を回転させることが可能となる。シールキャップ２１９は、上述のボートエレベータ１２１によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これにより、ボート２１７を処理室２０４内外に搬送することが可能となっている。
ボート回転機構２６７及びボートエレベータ１２１は、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、ボート回転機構２６７及びボートエレベータ１２１が所望のタイミングにて所望の動作をするように制御する。
【００２６】
（ヒータユニット）
アウタチューブ２２１の外部には、プロセスチューブ内を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱する加熱機構としてのヒータユニット２０８が、アウタチューブ２２１を包囲するように設けられている。ヒータユニット２０８は、基板処理装置１０の筐体１０１に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっており、例えば、カーボンヒータ等の抵抗加熱ヒータにより構成されている。
インナチューブ２２２内には、温度検出器としての図示しない温度センサが設置されている。ヒータユニット２０８と温度センサは、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０４内の温度が所望のタイミングにて所望の温度分布となるように、前記温度センサにより検出された温度情報に基づいてヒータユニット２０８への通電量を制御する。
【００２７】
（ガス供給系）
ガス供給系について、図２を用いて説明する。図２に示すように、処理室２０４内に処理ガスを供給する処理ガス供給ノズル２２３が、マニホールド２０６の側壁を貫通して、インナチューブ２２２の内壁（すなわち、処理室２０４の内壁）に沿うように垂直方向に、また、ウェハ２００の積層方向に延在するように設けられている。図２の例では、処理ガス供給ノズルは１本だが、複数用いることもできる。
また、処理室２０４内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給ノズル２３１（図３参照）が、処理ガス供給ノズル２２３と同様に、マニホールド２０６の側壁を貫通して、インナチューブ２２２の内壁（すなわち、処理室２０４の内壁）に沿うように垂直方向に、また、ウェハ２００の積層方向に延在するように設けられている。不活性ガスとしては、Ｎ２（窒素）、Ａｒ（アルゴン）、Ｈｅ（ヘリウム）、Ｎｅ（ネオン）、Ｈ２（水素）等を用いることができる。
【００２８】
図２に示すように、処理ガス導入ノズル２２３には、処理ガス供給ラインとしての処理ガス供給管２２４が接続されている。処理ガス供給管２２４には、上流から順に、例えば、ＳｉＨ４（モノシラン）等の処理ガスを供給する処理ガス供給源２４０ａ、流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１ａ、及び開閉バルブ２４３ａがそれぞれ設けられている。
また、不活性ガス導入ノズル２３１には、不活性ガス供給ラインとしての不活性ガス供給管２２５が接続されている。不活性ガス供給管２２５には、上流から順に、例えば、Ｎ２（窒素）等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給源２４０ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、及び開閉バルブ２４３ｂがそれぞれ設けられている。
【００２９】
ＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ、及び開閉バルブ２４３ａ、２４３ｂは、制御部２８０に電気的に接続されている。制御部２８０は、処理室２０４内に供給するガスの種類が所望のタイミングにて所望のガス種となるよう、また、供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の流量となるよう、ＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ及び開閉バルブ２４３ａ、２４３ｂを制御する。
【００３０】
図２や図３に示すように、処理室２０４内における処理ガス供給ノズル２２３の筒部には、複数個の噴出口２２３ａが垂直方向に配列するように設けられている。また、不活性ガス供給ノズル２３１の筒部には、それぞれ、複数個の噴出口２３１ａが垂直方向に配列するように設けられている。噴出口２２３ａや２３１ａの個数は、例えば、ボート２１７に保持されたウェハ２００の枚数と一致するように形成されている。各噴出口２２３ａ、２３１ａの高さ位置は、例えば、ボート２１７に保持された上下で隣合うウェハ２００間の空間に対向するようにそれぞれ設定されている。なお、各噴出口２２３ａ、２３１ａの口径は、各ウェハ２００へのガスの供給量が均一になるように、それぞれ上下方向で異なる大きさに設定されていてもよい。
【００３１】
処理ガス供給ノズル２２３、不活性ガス供給ノズル２３１から処理室２０４内に供給されたガスは、インナーチューブ２２２の上側開放端から排気路２０９内へ流れた後、排気口２０７を介して排気管２０７ａ内に流れ、処理炉２０２外へ排出されるように構成されている。
【００３２】
（コントローラ）
前記制御部２８０は、図示しない操作部や入出力部を備え、基板処理装置１０の各構成部と電気的に接続されており、基板処理装置１０の各構成部を制御する。前記制御部２８０は、成膜プロセスの制御シーケンスを時間軸で示したレシピに基づく温度制御や圧力制御、流量制御および機械駆動制御を指令する。また、制御部２８０は、ハードウェア構成として、ＣＰＵ（中央演算ユニット）と該ＣＰＵを動作させるプログラムが格納されるメモリとを備えるものである。
【００３３】
（基板処理方法）
次に、本発明に係る基板処理方法を、ＩＣの製造方法における成膜工程を例にして説明する。まず、ウエハチャージングステップにおいて、ウェハ２００はボート２１７に装填される。具体的には、ウェハ２００の円周縁の複数箇所が、複数のウエハ保持部材の保持溝にそれぞれ係合するように挿入され、該ウェハ２００の複数箇所の周縁部が各保持溝に係合されて、ウェハ２００の自重が支えられるように装填（チャージング）されて保持される。複数枚のウェハ２００は、ボート２１７におけるチャージング状態において、その中心を揃えられて互いに平行かつ水平、多段に積層され、整列されている。
【００３４】
次に、ボートローディングステップにおいて、複数枚のウェハ２００を積層、保持したボート２１７は、大気圧状態の処理室２０４に搬入（ボートローディング）される。具体的には、ウェハ２００を装填されたボート２１７は、ボートエレベータ１２１により垂直方向に上昇され、インナチューブ２２２内の処理室２０４に搬入され、図２に示されているように、処理室２０４に存置される。このとき、真空ポンプ２４６は停止し、ＡＰＣバルブ２５５は閉じられている。この状態において、シールキャップ２１９ は処理室２０４の下端をシールした状態になる。
続いて、減圧ステップにおいて、ＡＰＣバルブ２５５が閉じられた状態で真空ポンプ２４６が排気管２０７ａ内の減圧動作を開始し、圧力センサ２１２の検出値が所定の閾値以下になると、ＡＰＣバルブ２５５が開かれて、プロセスチューブ内の減圧を開始する。前記圧力センサ２１２の所定の閾値は、処理室２０４の圧力（本例では大気圧）、つまり、圧力センサ２１１の検出値よりも低く設定されている。これにより、真空ポンプ２４６とＡＰＣバルブ２５５との間の排気管２０７ａ内の雰囲気が、処理室２０４内へ逆流または拡散することを抑制することができる。
この減圧ステップにおいて、排気口２０７を介して真空ポンプ２４６により、プロセスチューブの内部が所定の真空度（例えば、２００Ｐａ）に減圧されるとともに、昇温ステップにおいて、ヒータユニット２０８により、プロセスチューブの内部が所定の温度（例えば、４００℃）に昇温される。
【００３５】
次に、成膜ステップにおいて、ボート２１７が回転されつつ、所定の原料ガスが、処理ガス導入ノズル２２３に供給され、複数個の噴出口２２３ａからインナチューブ２２２内の処理室２０４に導入される。例えば、シリコン酸化膜が成膜される場合において、原料ガスとして、モノシランが処理室２０４に導入される。また、図３に示すように、不活性ガスとしての窒素ガスが、キャリアガスや希釈ガスとして、窒素ガス供給用のガス導入ノズル２３１によって処理室２０４に供給される。
【００３６】
処理室２０４に導入された原料ガスや窒素ガスは、インナチューブ２２２の上端の開口部から、インナチューブ２２２とアウタチューブ２２１の間の排気路２０９に流出して、マニホールド２０６に開設された排気口２０７から排気される。
このようにして、ウェハ２００の表面に接触しながら上下で隣合うウェハ２００と１０との間の空間を平行に流れて行く原料ガスのＣＶＤ反応によって、ウェハ２００の表面にはＣＶＤ膜が堆積する。
【００３７】
以上のようにして所望のＣＶＤ膜（例えば、シリコン酸化膜）が堆積された後に、原料ガスの供給が停止され処理室２０４内から残留ガスが排気された後、ＡＰＣバルブ２５５が閉じられ、次に真空ポンプ２４６が停止される。その後、不活性ガスにより、処理室２０４内が大気圧に復帰された後に、ボートアンローディングステップにおいて、シールキャップ２１９が下降されることによって処理室２０４の下端が開口され、ボート２１７に保持された状態で処理済みのウェハ２００群が処理室２０４から外部に搬出（ ボートアンローディング）される。
【００３８】
なお、本発明は前記実施例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。
前記実施の形態では処理がウエハに施される場合について説明したが、処理対象は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あるいは磁気ディスク等であってもよい。
また、前記実施の形態では、シリコン酸化膜の堆積について説明したが、本発明に係る半導体装置の製造方法は、ドープドポリシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等のＣＶＤ膜の成膜方法全般に適用することができ、さらに、酸化膜形成工程や拡散工程等の半導体装置の製造方法における減圧処理工程全般に適用することができる。
また、前記実施の形態ではバッチ式縦形ホットウオール形装置に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、バッチ式横形ホットウオール形装置や酸化膜形成装置および他の減圧処理装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００３９】
本明細書には、次の発明が含まれる。すなわち、第１の発明は、
基板を収容し、該基板を処理する処理室と、
前記処理室内に基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給管と、
前記処理室内から処理ガスを排気する排気管と、
前記処理室内での基板処理を制御する制御部とを備えた基板処理装置であって、
前記排気管には、処理ガスの排気される方向において、上流側より順に、前記排気管内のガス流を開閉する開閉弁と、前記排気管内の圧力を検出する圧力計と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置とが設けられ、
前記制御部は、前記圧力計の検出値が所定の閾値以下であり、かつ、前記排気装置が動作中である場合に、前記開閉弁を開放可能とするよう制御する基板処理装置。
このようにすると、処理室内の雰囲気を排気する真空ポンプが動作する際に、排気管内に存在する雰囲気が、処理室内に拡散や逆流することを抑制し、処理室内を汚染することを抑制することができる。
【００４０】
第２の発明は、
基板を処理する処理室と、前記処理室内に基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給管と、前記処理室内から処理ガスを排気する排気管とを備え、前記排気管に、処理ガスの排気される方向において、上流側より順に、前記排気管内のガス流を開閉する開閉弁と、前記排気管内の圧力を検出する圧力計と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置とが設けられた基板処理装置における基板処理方法であって、
基板を第１の圧力の状態にある処理室内に搬入する工程と、
前記開閉弁を閉じた状態で前記排気装置により前記排気管を排気する工程と、
前記圧力計の検出値が所定の閾値以下になると前記開閉弁を開けて、処理室内を前記第１の圧力よりも低い第２の圧力の状態にする工程と、
前記第２の圧力の処理室内に処理ガスを供給して基板を処理する工程と、
前記第２の圧力の処理室内を前記第１の圧力に戻す工程と、
前記第１の圧力の処理室内から基板を搬出する工程と、
を備える基板処理方法。
このようにすると、処理室内の雰囲気を排気する真空ポンプが動作する際に、排気管内に存在する雰囲気が、処理室内に拡散や逆流することを抑制し、処理室内を汚染することを抑制することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１０ 基板処理装置、１００ カセット、１０１ 筐体、１０５ カセットステージ、１１２ ウエハ移載機構、１１４ カセット棚、１１５ カセット搬送装置、１１６ 炉口シャッタ、１２１ ボートエレベータ、１２３ 移載棚、２００ ウエハ（基板）、２０２ 処理炉、２０４ 処理室、２０５ 炉口、２０６ マニホールド、２０７ 排気口、２０７ａ 排気管、２０８ ヒータユニット、２０９ 排気路、２１０ ボート支持台、２１１ 圧力センサ、２１２ 圧力センサ、２１７ ボート、２１９ シールキャップ、２２１ アウタチューブ、２２２ インナチューブ、２２３ 処理ガス導入ノズル、２２３ａ 噴出口、２２４ 処理ガス導入管、２２５不活性ガス導入管、２３１ 不活性ガス導入ノズル、２３１ａ 噴出口、２４３ａ 開閉バルブ、２４３ｂ 開閉バルブ、２４１ａ ＭＦＣ、２４１ｂ ＭＦＣ、２４０ａ 原料ガス供給源、２４０ｂ 不活性ガス供給源、２４６ 真空ポンプ、２５５ ＡＰＣバルブ、２６７ ボート回転機構、２８０ コントローラ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容し、該基板を処理する処理室と、
前記処理室内に基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給管と、
前記処理室内から処理ガスを排気する排気管と、
前記処理室内での基板処理を制御する制御部とを備えた基板処理装置であって、
前記排気管には、処理ガスの排気される方向において、上流側より順に、前記排気管内のガス流を開閉する開閉弁と、前記排気管内の圧力を検出する圧力計と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置とが設けられ、
前記制御部は、前記圧力計の検出値が所定の閾値以下であり、かつ、前記排気装置が動作中である場合に、前記開閉弁を開放可能とするよう制御する基板処理装置。
【請求項１】
基板を収容し、該基板を処理する処理室と、
前記処理室内に基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給管と、
前記処理室内から処理ガスを排気する排気管と、
前記処理室内での基板処理を制御する制御部とを備えた基板処理装置であって、
前記排気管には、処理ガスの排気される方向において、上流側より順に、前記排気管内のガス流を開閉する開閉弁と、前記排気管内の圧力を検出する圧力計と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気装置とが設けられ、
前記制御部は、前記圧力計の検出値が所定の閾値以下であり、かつ、前記排気装置が動作中である場合に、前記開閉弁を開放可能とするよう制御する基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２２２６５６（Ｐ２０１１−２２２６５６Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８８６２４（Ｐ２０１０−８８６２４）
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【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２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月７日（２０１０．４．７）
【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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