基板収容容器及び基板処理方法
【課題】基板の再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制でき、更にパーティクルの数量を低減可能にする基板収容容器と、該基板収容容器を用いて再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制でき、更にパーティクルの数量を低減可能な基板処理方法とを提供する。
【解決手段】ＦＯＵＰ１０は、複数のウェハＳの各々の処理面Ｓａを平行にして各ウェハＳを収容するシェル１１と、シェル１１の前方に設けられた開口を開閉する蓋体１２と、シェル１１の後方に搭載されてシェル１１の内部を目標圧力に減圧するパージ機構１３とを有する。ＦＯＵＰ１０のパージ機構１３は、複数のウェハＳの各々の面方向に沿って、不活性ガスを導入し、シェル１１の内部にある気体を排気する。
【解決手段】ＦＯＵＰ１０は、複数のウェハＳの各々の処理面Ｓａを平行にして各ウェハＳを収容するシェル１１と、シェル１１の前方に設けられた開口を開閉する蓋体１２と、シェル１１の後方に搭載されてシェル１１の内部を目標圧力に減圧するパージ機構１３とを有する。ＦＯＵＰ１０のパージ機構１３は、複数のウェハＳの各々の面方向に沿って、不活性ガスを導入し、シェル１１の内部にある気体を排気する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板収容容器及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、所望のデバイス特性を得るために、基板に対する各種の表面処理工程が実施される。例えば、シリコン基板の表面に形成される自然酸化膜は、不純物領域とコンタクトプラグとの間のコンタクト抵抗の低抵抗化を図るために、コンタクトプラグを形成する前にシリコン基板の表面から化学的に除去される。
【０００３】
自然酸化膜の除去方法としては、フッ素系の反応ガスを自然酸化膜の表面に吸着させて自然酸化膜を化学的にエッチングする方法が知られている。特許文献１は、三フッ化窒素（NF3 ）等の反応ガスと水素ラジカルとを用い、水素ラジカルで反応ガスを還元することにより、シリコン基板表面に中間生成物であるエッチャント（例えば、NHXFY ：ｘ、ｙは任意の整数）を生成する。中間生成物であるエッチャントは、シリコン酸化膜と反応することにより反応生成物（例えば、アンモニア錯体）を生成する。反応生成物は、ウェハの加熱によって熱分解されて、アンモニアガス（NH3 ）、フッ化水素ガス（HF ）、四フッ
化シリコン（SiF4 ）等の揮発性の熱分解ガスとして排気される。
【０００４】
エッチングを行うとエッチャントは処理室の内壁にも付着する。従って、エッチングを複数回繰り返すと、処理室の内壁に付着するエッチャントが厚くなり、それが処理室内壁から外れることでパーティクルを発生させてしまう。そこで、特許文献１は、基板を加熱して反応生成物を熱分解するときに、処理空間に不活性ガスを導入する。これによれば、生成される熱分解ガスが不活性ガスの流れに乗って排気されるため、熱分解ガスと処理被膜との反応が抑制されて、パーティクルの数量を低減させることができる。
【０００５】
自然酸化膜を除去する処理装置において、処理前及び処理後のシリコン基板は、外部環境からの汚染を防ぐため、一般的に、前方開放型の基板収容容器（ＦＯＵＰ：Front Opening Unified Pod ）に収容されて外部に移載される。上記処理装置は、ＦＯＵＰの前方を開放するためのＦＯＵＰオープナを有し、ＦＯＵＰオープナは、ＦＯＵＰ内の環境と処理装置内の環境とを外部環境に曝すことなく連通させる。ＦＯＵＰオープナにおいては、自然酸化膜除去処理後の基板再酸化を抑制するために、ＦＯＵＰ内の雰囲気を酸化性の雰囲気から不活性ガスの雰囲気に置換する提案がなされている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００５−２０３４０９号公報
【特許文献２】特開２００６−５１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基板処理においては、自然酸化膜除去後、次の工程（例えば、成膜工程）までに１〜２時間程要する場合がある。上記処理装置では、ＦＯＵＰ内の雰囲気を不活性ガスに置換した後、不活性ガスの導入を止めてしまうので、ＦＯＵＰ内の酸素濃度が徐々に増加し、基板が再酸化してしまうという問題があった。また、一般的に、生産性を向上させるために、複数の基板を同時に処理するバッチ式が採用される。バッチ式の処理装置は、複数の基板の処理面をそれぞれ平行にした状態で複数の基板を多段に積層し、複数の基板に対する自然酸化膜の除去処理を、共通する一つの処理室で同時に実行する。このため、バッチ式の処理装置においては、処理室に不活性ガスを導入する場合であっても、対向する基板間の空間が狭いために十分なパージ効果を得難く、基板間や各基板の周辺に熱分解ガスや反応生成物を残留させてしまう。
【０００７】
熱分解ガスやエッチングの反応過程で生成される反応生成物は、基板の温度が低下するに連れて基板上への吸着確率を増大させる。上記処理後の各基板は、それぞれ十分に降温した状態でないため、ＦＯＵＰ内に収容された後に、残留する反応生成物の固化や該反応生成物と大気との反応等により大量のパーティクルを生成してしまう。
【０００８】
こうした問題は、処理空間にある各基板を不活性ガスの雰囲気の下で十分に降温させることにより解決可能と考えられる。しかし、基板温度を十分に降温させるためには、多大な時間を要し、自然酸化膜の除去処理の処理能力を著しく低下させてしまう。
【０００９】
本願発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制でき、更にパーティクルの数量を低減可能にする基板収容容器と、該基板収容容器を用いて再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制でき、更にパーティクルの数量を低減可能な基板処理方法とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の基板収容容器は、基板を収容する基板収容容器であって、前記複数の基板を収容する容器本体と、前記容器本体の開口を開閉する蓋体と、前記容器本体と前記蓋体のいずれか一方に設けられた不活性ガス導入容器を有することを要旨とする。
【００１１】
請求項１に記載の基板収容容器は、不活性ガス導入容器から基板収容容器へ不活性ガスを導入することから、容器中の酸化源の濃度を継続的に低く抑えることができ、容器内における基板の再酸化を防止できる。
【００１２】
請求項２に記載の基板収容容器は、請求項１に記載の基板収容容器であって、前記不活性ガス導入容器は窒素タンクであることを要旨とする。
請求項２に記載の基板収容容器は、不活性ガス導入容器から基板収容容器へ窒素ガスを導入することから、容器中の酸化源の濃度を継続的に低く抑えることができ、容器内における基板の再酸化を防止できる。また、窒素は不活性ガスの中でアルゴン等の他の不活性ガスよりも廉価で、かつ、基板表面の水素終端化し易いことから、容器内における基板の再酸化を、より低いコストで確実に防止できる。
【００１３】
請求項３に記載の基板収容容器は、請求項２に記載の基板収容容器であって、前記容器本体が、前記複数の基板の各々の処理面が平行になるように前記複数の基板を収容し、前記容器本体の前記開口と対向する側から前記基板の処理面に沿って前記容器本体の内部に不活性ガスを導入することを要旨とする。
【００１４】
請求項３に記載の基板収容容器は、基板間にある酸化源が不活性ガスによって円滑に排気されることから、容器内における基板の再酸化を、より確実に低減できる。
請求項４に記載の基板収容容器は、請求項３に記載の基板収容容器であって、前記容器本体と前記蓋体のいずれか一方に設けられて前記容器本体の内部を減圧状態で維持する減圧部を有することを要旨とする。
【００１５】
請求項４に記載の基板収容容器は、減圧部が基板の酸化源を排気し続けることから、容器中の酸化源の濃度を継続的に、さらに低く抑えることができ、容器内における基板の再酸化を、より確実に防止できる。また、不活性ガスを導入しつつ減圧を行うので、基板間に残留する反応生成物を排気することができる。結果、パーティクルの数量を確実に低減することができる。
【００１６】
請求項５に記載の基板収容容器は、請求項４に記載の基板収容容器であって、前記基板収容容器が金属で構成されていることを要旨とする。
請求項５に記載の基板収容容器は、前記容器内部の気体を排気する場合に、前記容器の機械的な破損を回避できることから、基板収容容器内の圧力範囲を拡大できる。
【００１７】
請求項６に記載の基板処理方法は、基板上の薄膜を除去する基板処理方法であって、基板収容容器の蓋体を開放して前記基板収容容器に収容された複数の基板を処理室へ搬送する工程と、前記処理室に反応ガスを導入して前記基板上の前記薄膜と前記反応ガスとを反応させることにより反応生成物を生成する工程と、前記処理室にある前記基板を加熱して前記反応生成物を前記処理室から排気する工程と、前記処理室にある前記基板を前記基板収容容器へ収容して前記基板収容容器に蓋体を取り付けると共に、前記基板収容容器に装着された不活性ガス導入容器から前記基板収容容器内へ不活性ガスを導入する工程とを有することを要旨とする。
【００１８】
請求項６に記載の基板処理方法は、基板収容容器内の雰囲気が不活性ガスの雰囲気になることから、自然酸化膜の除去工程から後続する他の工程までの間に、多大な時間が空いてしまう場合であっても、基板収容容器に収容した基板の再酸化を防止できる。
【００１９】
請求項７に記載の基板処理方法は、請求項６に記載の基板処理方法であって、複数の前記基板の各々の処理面が平行になるように前記複数の基板を前記基板収容容器に収容し、前記不活性ガス導入容器から不活性ガスを導入すると共に、前記基板の処理面に沿って前記基板収容容器の内部にある気体を排気することを要旨とする。
【００２０】
請求項７に記載の基板処理方法は、基板収容容器内を減圧する分だけ、酸化源の濃度を継続的に低くできることから、容器内における基板の再酸化を、より確実に防止できる。
請求項８に記載の基板処理方法は、前記基板収容容器から前記処理室への基板の搬送を、ロードロック室を介して行うことを要旨とする。
【００２１】
請求項８に記載の基板処理方法は、ロードロック室を介する分だけ、処理室で生成された反応生成物の基板収容容器への汚染を軽減できる。したがって、請求項８に記載の基板処理方法は、パーティクルの数量を低減できる。
【発明の効果】
【００２２】
上記したように、本発明の基板収容容器と基板処理方法によれば、再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制することができる。またパーティクルの数量も低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。図１は、基板収容容器（以下単に、ＦＯＵＰ１０（Front Opening Unified Pod ）という。）を模式的に示す斜視図であり、図２は、ＦＯＵＰ１０の内部を示す側断面図である。
【００２４】
（ＦＯＵＰ１０）
図１において、ＦＯＵＰ１０は、基板としてのウェハＳを収容する容器であって、移載中のウェハＳを外気中の異物から保護するための容器である。ＦＯＵＰ１０は、一つの方向（以下単に、前方という。）を開放する箱体状に形成された容器本体としてのシェル１１と、シェル１１の前方を開閉する蓋体１２と、シェル１１の後方に搭載されるパージ機構１３とを有する。シェル１１は、シェル１１の機械的強度を向上させ、シェル１１の内部の圧力範囲を拡張させるため、金属からなる容器であっても良い。
【００２５】
シェル１１の前方には、ウェハＳを出し入れするための開口が設けられ、その開口の内縁には、シール１１ａが配設されている。シェル１１の開口は、蓋体１２に閉ざされて、シール１１ａと蓋体１２の内壁とが密着することにより、シェル１１の内部の気密性を保持する。
【００２６】
シェル１１の内部には、前後方向に沿ってウェハＳを挿入可能にする２５個のスロット１１ｂが上下方向に沿って等間隔に設けられている。なお、図１及び図２では、ウェハＳの配置を説明する便宜上、スロット１１ｂ及びウェハＳの数量を削減して示す。各スロット１１ｂは、それぞれウェハＳが挿入されるとき、各ウェハＳの縁の一部を支持することにより、各ウェハＳを互いに等間隔に離間させて、上下方向に沿って多段に積層する。また、各スロット１１ｂは、各ウェハＳの縁の一部を支持することにより、各ウェハＳの処理面Ｓａを実質的に一つの面方向（例えば、水平方向）に沿って配置する。
【００２７】
図２において、シェル１１の後側（図２における左側）には、シェル１１の内部とパージ機構１３との間を連通する複数の連通孔（導入孔１４及び排気孔１５）が形成されている。各導入孔１４の開口は、それぞれ各スロット１１ｂに挿入された各ウェハＳの間の空間に向けて配設されている。パージ機構１３は、不活性ガス導入容器としてのタンク１６と、減圧部としてのポンプ１７とを有する。
【００２８】
タンク１６は、不活性ガスを貯留するタンクであり、各導入孔１４に連結され、各導入孔１４を介して、シェル１１の内部へ不活性ガス（例えば、窒素ガス）を所定の供給圧で導入する。ポンプ１７は、各排気孔１５に連結され、シェル１１の内部にある気体を外部に排気する。ポンプ１７は、一次電池又は二次電池を搭載することにより、自身の駆動電源を得る構成であっても良く、あるいは外部電源に接続されることにより、自身の駆動電源を得る構成であっても良い。
【００２９】
パージ機構１３は、例えばパージ動作を実行するためのスイッチ１３ａを有し、スイッチ１３ａが押される度に、パージ動作の開始と停止を繰り返す構成であっても良く、あるいは、外部からの所定の駆動信号を受けることにより、パージ動作の開始と停止とを実行する構成であっても良い。
【００３０】
パージ機構１３は、シェル１１の開口を蓋体１２で閉じてパージ動作を実行するとき、ポンプ１７を駆動して、シェル１１の内部ある気体を、各排気孔１５からシェル１１の外部へ排気する。また、パージ機構１３は、パージ動作を実行するとき、タンク１６を駆動して、隣接するウェハＳの間の間隙（以下単に、スロット間という。）に向けて各導入孔１４からの不活性ガスを導入し、ウェハＳの処理面Ｓａに停滞する気体を不活性ガスで置換する。パージ機構１３は、このパージ動作によって、ＦＯＵＰ１０内における酸化源（例えば、水や酸素ガス）の分圧を所定圧力（以下単に、目標圧力という。）以下に減圧する。
【００３１】
パージ動作によって到達する酸化源の分圧は、タンク１６からの不活性ガスの供給量、ポンプ１７の排気能力、シェル１１や蓋体１２の気密性等に従って決定される。そのため、パージ機構１３の排気容量、排気速度、シェル１１、シール１１ａ、及び蓋体１２の形状や材質等は、上記目標圧力に基づいて設定される。
【００３２】
なお、目標圧力とは、予め各種試験に基づいて設定される圧力であって、ＦＯＵＰ１０の内部での基板の再酸化を防止できる分圧の上限値である。所定処理後のウェハＳの表面は、酸化源と反応する（再酸化）ことによって、コンタクト抵抗を増大させてしまう。目標圧力とは、密閉状態のＦＯＵＰ１０の内部における酸化源の濃度を所定濃度以下に抑える圧力であり、処理後のウェハＳにおける再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制でき
る内部圧力である。
【００３３】
これによって、ＦＯＵＰ１０は、自身の内部圧力が目標圧力以下に維持されることにより、ＦＯＵＰ内部での基板の再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制することができる。
【００３４】
（熱処理システム２０）
次に、ＦＯＵＰ１０に収容されるウェハＳ上の自然酸化膜を除去する基板処理について以下に説明する。まず、基板処理方法に用いる熱処理システムについて以下に説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ熱処理システム２０を模式的に示す平面図及び側面図である。
【００３５】
図３において、熱処理システムは、ＦＯＵＰストッカ２１と、ＦＯＵＰオープナ２２と、熱処理装置２３とを有する。各ＦＯＵＰ１０は、それぞれ熱処理前のウェハＳ、あるいは熱処理後のウェハＳを収容する。ＦＯＵＰストッカ２１は、熱処理前のウェハＳを収容するＦＯＵＰ１０を、熱処理システムの外部から一旦収容し、ＦＯＵＰオープナ２２へ移載する。ＦＯＵＰストッカ２１は、熱処理後のウェハＳを収容するＦＯＵＰ１０を、ＦＯＵＰオープナ２２から一旦収容し、熱処理システムの外部へ移載する。
【００３６】
ＦＯＵＰストッカ２１では、熱処理後のウェハＳを収容する各ＦＯＵＰ１０が、それぞれパージ機構１３を駆動し、シェル１１の内部へ不活性ガスを導入しながら同シェル１１の内部を排気し、各ＦＯＵＰ１０内における酸化源の分圧を目標圧力以下に維持する。
【００３７】
ＦＯＵＰオープナ２２は、ＦＯＵＰ１０の蓋体１２を開閉する開閉装置２４と、ウェハＳを搬送する搬送装置２５とを有する。開閉装置２４は、ドア２４Ａと、パージポート２４Ｂとを有する。ドア２４Ａは、ドア駆動部２４Ｃに連結され、ドア駆動部２４Ｃが駆動するとき、蓋体１２をシェル１１から取外す、あるいは、取外した蓋体１２をシェル１１の前方に取付ける。パージポート２４Ｂは、ポート駆動部２４Ｄに連結され、ポート駆動部２４Ｄが駆動するとき、パージポート２４Ｂをシェル１１の前方へ配置し、不活性ガスをシェル１１の内部へ噴きつける。
【００３８】
ＦＯＵＰオープナ２２は、ＦＯＵＰストッカ２１のＦＯＵＰ１０が開閉装置２４へ移載されるとき、開閉装置２４を駆動して、蓋体１２を取り外し、搬送装置２５を駆動して、ＦＯＵＰ１０の内部にある熱処理前のウェハＳを熱処理装置２３へ搬出する。また、ＦＯＵＰオープナ２２は、熱処理装置２３が熱処理動作を終了するとき、搬送装置２５を駆動して、熱処理後のウェハＳをＦＯＵＰ１０のスロットへ挿入し、開閉装置２４を駆動して、蓋体１２をシェル１１に取付ける。
【００３９】
熱処理装置２３は、熱処理前のウェハＳを搬入して熱処理後のウェハＳを搬出するロードロック室（以下単に、ＬＬ室３１という。）と、ウェハＳに熱処理を施す処理室３２とを有する。ＬＬ室３１は、外部からのウェハＳを搬入して熱処理後のウェハＳを搬出するための真空槽である。
【００４０】
ＬＬ室３１と処理室３２はそれぞれ開口部を有し、ＬＬ室３１の開口部は下側に向けられている。処理室３２の開口部は上側に向けられ、処理室３２の開口部とＬＬ室３１の開口部とは、Ｏリングを挟んだ状態で密着し、位置だしピンＰによって固定されている。処理室３２の開口部とＬＬ室３１の開口部とは、ＬＬ室３１の内部空間３１Ｓ及び処理室３２の内部空間３２Ｓの気密を保つ。
【００４１】
ＬＬ室３１の開口部には仕切りバルブＶが設けられ、仕切りバルブＶを開けた状態にお
いて、ＬＬ室３１の内部空間３１Ｓと処理室３２の内部空間３２Ｓとが接続される。これにより、ＬＬ室３１の内部空間３１Ｓと処理室３２の内部空間３２Ｓとの間で、ウェハＳの搬出入が可能になる。
【００４２】
ＬＬ室３１と処理室３２とには、それぞれ図示しない真空排気系が接続され、真空排気系の排気動作によって、ＬＬ室３１と処理室３２の内部空間３１Ｓ，３２Ｓに所定圧力の真空雰囲気が形成される。ＬＬ室３１の内部空間３１Ｓには、複数枚のウェハＳを収容するボート３３が昇降可能に設置されている。仕切りバルブＶを開けた状態でボート３３を下降し、ボート３３がＬＬ室３１から処理室３２に移動するとき、ボート３３の上端部である蓋部３３ａが処理室３２の開口部に嵌り、処理室３２の内部空間３２ＳがＬＬ室３１の内部空間３１Ｓから遮断される。
【００４３】
ＬＬ室３１のＦＯＵＰオープナ２２の側にはゲートバルブ３４が設けられ、そのゲートバルブ３４と対向する側には、ＬＬ室３１の内部空間３１Ｓへ不活性ガスを供給する図示しないベントガス供給系が接続されている。ＬＬ室３１は、ベントガス供給系が駆動するとき、ベントガス供給系からのベントガスを受け、内部空間３１Ｓを大気圧へ昇圧する。ＬＬ室３１は、内部空間３１Ｓが大気圧になるとき、ゲートバルブ３４を開放して、ＬＬ室３１とＦＯＵＰオープナ２２との間を連通させ、ウェハＳの搬出及び搬入を可能にする。ＬＬ室３１は、ゲートバルブ３４が閉じるとき、ＬＬ室３１とＦＯＵＰオープナ２２との間を遮断して、ＬＬ室３１における各種のプロセス処理を実行可能にする。
【００４４】
処理室３２の内部空間３２Ｓは、ラジカル供給系３６に連結され、ラジカル供給系３６が駆動するとき、ラジカル供給系３６からの水素ラジカルが供給される。処理室３２の内部空間３２Ｓは、反応ガス供給系３７に連結され、反応ガス供給系３７が駆動するとき、反応ガス供給系３７からの反応ガスが供給される。処理室３２は、内部空間３２Ｓを加熱するためのヒータ３８を有し、ヒータ３８が駆動するとき、ヒータ３８からの熱量によって内部空間３２ＳにあるウェハＳを加熱する。
【００４５】
熱処理として自然酸化膜（シリコン酸化膜）をエッチングする場合、反応ガスとしては、フッ化物ガスを用いることができる。フッ化物ガスとしては、炭素と酸素を有しないものを用いることが好ましく、例えば三フッ化窒素（NF3 ）を用いることができる。また、反応ガスは、１種類を単独で用いても良く、２種類以上の反応ガスを混合して用いても良い。また、反応ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム等のキャリアガスと混合して処理室３２に導入されても良い。
【００４６】
（熱処理方法）
次に、上記熱処理システムを用いた基板処理方法について以下に説明する。図４は、基板処理方法の各工程を示すフローチャートであり、図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ基板処理方法におけるＦＯＵＰオープナ２２の動作を示す工程図である。
【００４７】
図４において、熱処理システム２０は、まず、熱処理前のウェハＳを収容したＦＯＵＰ１０を、ＦＯＵＰストッカ２１からＦＯＵＰオープナ２２へ移載する（移載工程：ステップＳ１）。次いで熱処理システム２０は、開閉装置２４を駆動し、ＦＯＵＰ１０の蓋体１２をドア２４Ａによって取り外し、搬送装置２５、及びＬＬ室３１を駆動し、ＦＯＵＰ１０の内部にある各ウェハＳをＬＬ室３１へ搬入する（搬入工程：ステップＳ２）。
【００４８】
続いて、熱処理システム２０は、ＬＬ室３１及び処理室３２を駆動し、ＬＬ室３１にある各ウェハＳを処理室３２へ搬送する。そして、熱処理システム２０は、ラジカル供給系３６及び反応ガス供給系３７を駆動し、反応ガスとラジカル状態のガスを各ウェハＳの表面の全体にわたり均一に供給する。反応ガスとラジカル状態のガスは、各ウェハＳの表面
に中間生成物を生成する。ウェハＳの表面上の中間生成物は、各ウェハＳ上の自然酸化膜と反応して、反応生成物、例えばアンモニア錯体を生成する。熱処理システム２０は、反応ガスの供給から所定の反応時間を経過すると、反応ガス及びラジカル状態のガスの供給を停止する。熱処理システム２０は、各ガスの供給を停止した状態で処理室３２の排気し、処理室３２の内部から反応ガス、ラジカル状態のガス、反応生成物等を排気する（供給工程：ステップＳ３）。
【００４９】
熱処理システム２０は、供給工程を終了すると、ヒータ３８を駆動し、処理室３２の内部を加熱し、これにより、各ウェハＳを所定のプロセス温度（例えば、１３０℃）に昇温する（加熱工程：ステップＳ４）。
【００５０】
プロセス温度に維持されたウェハＳの表面では、反応生成物の熱分解反応が進行し、ウェハＳの表面からフッ化水素（HF ）や四フッ化ケイ素（SiF4 ）等の熱分解ガスが放出される。ウェハＳの表面から放出される熱分解ガスは、各ウェハＳの間の空間が狭いために、各ウェハＳに吸着し続けたり、各ウェハＳの間の空間に停滞したりする。また、分解されることなく残存する反応生成物も、各ウェハＳの間の空間に停滞したり、ウェハＳの表面に吸着したりする。そのため、反応生成物や熱分解ガスは、それぞれウェハＳやウェハＳの周辺に残留し続ける。
【００５１】
熱処理システム２０は、加熱工程を終了すると、ヒータ３８を停止して各ウェハＳの温度を搬送可能な室温近傍へ降温させる。反応生成物や熱分解ガスは、それぞれウェハＳや処理室３２の降温にともない吸着確率を増大させて、ウェハＳの表面やその周辺、処理室３２の内壁等の各部に残留し続ける（冷却工程：Ｓ５）。
【００５２】
熱処理システム２０は、冷却工程を終了すると、処理室３２とＬＬ室３１を駆動し、処理室３２にある各ウェハＳをＬＬ室３１へ搬送する（搬送工程：ステップＳ６）。熱処理システム２０は、搬送工程を終了すると、ＬＬ室３１、及び搬送装置２５を駆動し、ＬＬ室３１にある各ウェハＳをＦＯＵＰ１０の各スロットへ挿入する（搬出工程：ステップＳ７）。
【００５３】
熱処理システム２０は、搬出工程を終了すると、基板の再酸化を抑制するため、また、ウェハＳやウェハＳの周辺に残留する熱分解ガスや反応生成物を除去するため、ＦＯＵＰオープナ２２の開閉装置２４及びパージ機構１３を駆動し、各スロットにあるウェハＳの周辺を不活性ガスで置換し、ＦＯＵＰ１０の開口を蓋体１２によって閉じる（パージ工程：ステップＳ８）。
【００５４】
すなわち、熱処理システム２０は、図５（ａ）に示すように、搬出工程を終了すると、開閉装置２４のポート駆動部２４Ｄを駆動し、パージポート２４Ｂの噴き出し口をシェル１１の前に配置する。次いで、熱処理システム２０は、図５（ｂ）に示すように、パージポート２４Ｂの前方にカバーＣを配置し、パージポート２４Ｂを含むシェル１１の前方全体をカバーＣで覆う。そして、熱処理システム２０は、ポート駆動部２４Ｄを駆動し、パージポート２４Ｂからの不活性ガスをシェル１１の内部へ噴きつける。これにより、ＦＯＵＰ内は不活性雰囲気に置換され、基板の再酸化を防止できる。また、パージポート２４Ｂからの不活性ガスは、ウェハＳの面方向に沿ってスロット間に流れ、各ウェハＳの周辺に残留する熱分解ガスや反応生成物排気することができる。なお、この際、ＦＯＵＰ１０は、ポンプ１７を駆動し、ＦＯＵＰ１０の内部を排気することによって、スロット間におけるパージ効果を向上させても良い。
【００５５】
熱処理システム２０は、図５（ｃ）に示すように、開閉装置２４のポート駆動部２４Ｄを駆動し、パージポート２４Ｂをシェル１１の前方から退避させる。また、熱処理システ
ム２０は、開閉装置２４のドア駆動部２４Ｃを駆動し、ドア２４Ａに吸引された状態の蓋体１２をシェル１１の開口に取付ける。
【００５６】
シェル１１が密閉されると、ＦＯＵＰ１０は、パージ機構１３を駆動し、パージ動作を開始する。すなわち、ＦＯＵＰ１０は、ポンプ１７を駆動し、シェル１１の内部ある気体を外部へ排気すると共に、タンク１６を駆動し、スロット間へ向けて不活性ガスを導入する。そして、ＦＯＵＰ１０は、シェル１１の内部における酸化源の分圧を目標圧力以下に減圧する。ここで、ポンプ１７は駆動せず、タンク１６のみを駆動しても良い。
【００５７】
熱処理システム２０は、パージ動作を開始すると、図５（ｄ）に示すように、ドア駆動部２４Ｃを駆動し、ドア２４ＡをＦＯＵＰ１０の前方から退避させ、ＦＯＵＰ１０を移載可能にする。熱処理システム２０は、パージ工程を終了すると、熱処理後のウェハＳを有したＦＯＵＰ１０をＦＯＵＰストッカ２１へ移載する（移載工程：ステップＳ９）。ＦＯＵＰストッカ２１へ移載されたＦＯＵＰ１０は、後続する処理工程、例えば成膜工程に移行するまで、パージ機構１３を駆動し、シェル１１の内部における酸化源の分圧を目標圧力以下に維持する。
【００５８】
上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）上記実施形態において、ＦＯＵＰ１０は、複数のウェハＳの各々の処理面Ｓａを平行にして各ウェハＳを収容するシェル１１と、シェル１１の前方に設けられた開口を開閉する蓋体１２と、シェル１１の後方に搭載されてシェル１１の内部へ不活性ガスを導入するパージ機構１３とを有する。したがって、ＦＯＵＰ１０は、シェル１１の内部への不活性ガスの導入によって、シェル１１の内部における酸化源の濃度を継続的に低くできる。この結果、ＦＯＵＰ１０は、シェル１１で待機するウェハＳの再酸化を防止できる。
【００５９】
（２）上記実施形態において、ＦＯＵＰ１０が不活性ガスとして窒素を用いる。窒素は、アルゴン等の他の不活性ガスを用いる場合に比べて、より廉価で、かつ、ウェハＳの表面の水素終端化し易い。したがって、ＦＯＵＰ１０は、シェル１１の内部におけるウェハＳの再酸化を、より低いコストで確実に防止できる。
【００６０】
（３）上記実施形態において、ＦＯＵＰ１０は、複数のウェハＳの各々の処理面Ｓａが互いに平行になるように複数のウェハＳを収容する。したがって、ＦＯＵＰ１０は、スロット間に停滞する熱分解ガスや反応生成物を、不活性ガスによって円滑に排気できる。
【００６１】
（４）上記実施形態において、ＦＯＵＰ１０は、シェル１１の内部を排気するためのポンプ１７を搭載し、酸化源の分圧を目標圧力に減圧する。したがって、ＦＯＵＰ１０は、熱処理後のウェハＳを長期間にわたって収容する場合であっても、各ウェハＳの再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制できる。また、不活性ガスを導入しつつ減圧を行うので、基板間に残留する熱分解ガスや反応生成物を排気することができる。結果、パーティクルの数量を確実に低減することができる。
【００６２】
尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態において、１つのシェル１１が１つのパージ機構１３を搭載する構成であるが、これに限らず、１つのシェル１１が２つ以上のパージ機構１３を搭載する構成であっても良く、蓋体１２が１つ以上のパージ機構１３を搭載する構成であっても良い。この構成によれば、ＦＯＵＰ１０が目標圧力の範囲を拡張することができる。
【００６３】
・上記実施形態においては、導入孔１４及び排気孔１５がそれぞれ外気中の異物を除去するためのフィルターを有する構成であっても良い。この構成によれば、外気がパージ機構１３を介してＦＯＵＰ１０の内部へ逆流する場合であっても、ＦＯＵＰ１０の内部への
異物の混入を回避できる。
【００６４】
・上記実施形態において、熱処理システム２０は、開閉装置２４にパージポート２４Ｂを設け、ＦＯＵＰ１０にある熱処理後のウェハＳに対してパージ処理を施す。これに加えて、熱処理システム２０は、処理室３２にパージポートを設け、処理室３２にある熱処理後のウェハＳに対してパージ処理を施しても良く、さらにＬＬ室３１にパージポートを設け、ＬＬ室３１にある熱処理後のウェハＳに対してパージ処理を施しても良い。この構成によれば、処理室３２やＬＬ室３１でパージ処理を実行する分だけ、ウェハＳの周辺に残留する熱分解ガスや反応生成物を確実に排気できる。
【００６５】
・上記実施形態においては、基板をウェハＳとして具体化したが、これに限らず、例えば、基板を、液晶装置に用いるパネル基板として具体化しても良い。
・上記実施形態において、熱処理システム２０は、ＬＬ室３１と処理室３２を有する。これに限らず、熱処理システム２０は、処理室３２のみを有し、ＦＯＵＰオープナ２２から搬送されるウェハＳを処理室３２へ直接搬入する構成であっても良い。
【００６６】
・上記実施形態において、熱処理システム２０は、加熱したウェハＳを処理室３２で冷却する。これに限らず、熱処理システム２０は、加熱したウェハＳを冷却するための冷却室を別途搭載し、処理室３２で加熱したウェハＳを冷却室で冷却する構成であっても良い。この構成によれば、処理室３２で生成された反応生成物のＦＯＵＰ１０への汚染を、より確実に抑えられる。
【００６７】
・上記実施形態において、熱処理システム２０は、反応ガスとラジカル状態のガスをウェハＳに向けて供給した後、該ウェハＳを処理室３２で加熱する。これに限らず、熱処理システム２０は、ウェハＳを加熱するための加熱室を別途搭載し、処理室３２からのウェハＳを加熱室で加熱する構成であっても良い。この構成によれば、処理室３２で生成された反応生成物のＦＯＵＰ１０への汚染を、より確実に抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】基板収容容器を示す斜視図。
【図２】基板収容容器を示す側断面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ熱処理装置を示す平面図及び側面図。
【図４】熱処理工程の各工程を示す工程図。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ熱処理の各工程を示す工程図。
【符号の説明】
【００６９】
Ｓ…基板としてのウェハ、１０…基板収容容器としてのＦＯＵＰ、１１…容器本体としてのシェル、１２…蓋体としてのドア、１３…減圧部としてのポンプ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板収容容器及び基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、所望のデバイス特性を得るために、基板に対する各種の表面処理工程が実施される。例えば、シリコン基板の表面に形成される自然酸化膜は、不純物領域とコンタクトプラグとの間のコンタクト抵抗の低抵抗化を図るために、コンタクトプラグを形成する前にシリコン基板の表面から化学的に除去される。
【０００３】
自然酸化膜の除去方法としては、フッ素系の反応ガスを自然酸化膜の表面に吸着させて自然酸化膜を化学的にエッチングする方法が知られている。特許文献１は、三フッ化窒素（NF3 ）等の反応ガスと水素ラジカルとを用い、水素ラジカルで反応ガスを還元することにより、シリコン基板表面に中間生成物であるエッチャント（例えば、NHXFY ：ｘ、ｙは任意の整数）を生成する。中間生成物であるエッチャントは、シリコン酸化膜と反応することにより反応生成物（例えば、アンモニア錯体）を生成する。反応生成物は、ウェハの加熱によって熱分解されて、アンモニアガス（NH3 ）、フッ化水素ガス（HF ）、四フッ
化シリコン（SiF4 ）等の揮発性の熱分解ガスとして排気される。
【０００４】
エッチングを行うとエッチャントは処理室の内壁にも付着する。従って、エッチングを複数回繰り返すと、処理室の内壁に付着するエッチャントが厚くなり、それが処理室内壁から外れることでパーティクルを発生させてしまう。そこで、特許文献１は、基板を加熱して反応生成物を熱分解するときに、処理空間に不活性ガスを導入する。これによれば、生成される熱分解ガスが不活性ガスの流れに乗って排気されるため、熱分解ガスと処理被膜との反応が抑制されて、パーティクルの数量を低減させることができる。
【０００５】
自然酸化膜を除去する処理装置において、処理前及び処理後のシリコン基板は、外部環境からの汚染を防ぐため、一般的に、前方開放型の基板収容容器（ＦＯＵＰ：Front Opening Unified Pod ）に収容されて外部に移載される。上記処理装置は、ＦＯＵＰの前方を開放するためのＦＯＵＰオープナを有し、ＦＯＵＰオープナは、ＦＯＵＰ内の環境と処理装置内の環境とを外部環境に曝すことなく連通させる。ＦＯＵＰオープナにおいては、自然酸化膜除去処理後の基板再酸化を抑制するために、ＦＯＵＰ内の雰囲気を酸化性の雰囲気から不活性ガスの雰囲気に置換する提案がなされている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特開２００５−２０３４０９号公報
【特許文献２】特開２００６−５１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
基板処理においては、自然酸化膜除去後、次の工程（例えば、成膜工程）までに１〜２時間程要する場合がある。上記処理装置では、ＦＯＵＰ内の雰囲気を不活性ガスに置換した後、不活性ガスの導入を止めてしまうので、ＦＯＵＰ内の酸素濃度が徐々に増加し、基板が再酸化してしまうという問題があった。また、一般的に、生産性を向上させるために、複数の基板を同時に処理するバッチ式が採用される。バッチ式の処理装置は、複数の基板の処理面をそれぞれ平行にした状態で複数の基板を多段に積層し、複数の基板に対する自然酸化膜の除去処理を、共通する一つの処理室で同時に実行する。このため、バッチ式の処理装置においては、処理室に不活性ガスを導入する場合であっても、対向する基板間の空間が狭いために十分なパージ効果を得難く、基板間や各基板の周辺に熱分解ガスや反応生成物を残留させてしまう。
【０００７】
熱分解ガスやエッチングの反応過程で生成される反応生成物は、基板の温度が低下するに連れて基板上への吸着確率を増大させる。上記処理後の各基板は、それぞれ十分に降温した状態でないため、ＦＯＵＰ内に収容された後に、残留する反応生成物の固化や該反応生成物と大気との反応等により大量のパーティクルを生成してしまう。
【０００８】
こうした問題は、処理空間にある各基板を不活性ガスの雰囲気の下で十分に降温させることにより解決可能と考えられる。しかし、基板温度を十分に降温させるためには、多大な時間を要し、自然酸化膜の除去処理の処理能力を著しく低下させてしまう。
【０００９】
本願発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制でき、更にパーティクルの数量を低減可能にする基板収容容器と、該基板収容容器を用いて再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制でき、更にパーティクルの数量を低減可能な基板処理方法とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の基板収容容器は、基板を収容する基板収容容器であって、前記複数の基板を収容する容器本体と、前記容器本体の開口を開閉する蓋体と、前記容器本体と前記蓋体のいずれか一方に設けられた不活性ガス導入容器を有することを要旨とする。
【００１１】
請求項１に記載の基板収容容器は、不活性ガス導入容器から基板収容容器へ不活性ガスを導入することから、容器中の酸化源の濃度を継続的に低く抑えることができ、容器内における基板の再酸化を防止できる。
【００１２】
請求項２に記載の基板収容容器は、請求項１に記載の基板収容容器であって、前記不活性ガス導入容器は窒素タンクであることを要旨とする。
請求項２に記載の基板収容容器は、不活性ガス導入容器から基板収容容器へ窒素ガスを導入することから、容器中の酸化源の濃度を継続的に低く抑えることができ、容器内における基板の再酸化を防止できる。また、窒素は不活性ガスの中でアルゴン等の他の不活性ガスよりも廉価で、かつ、基板表面の水素終端化し易いことから、容器内における基板の再酸化を、より低いコストで確実に防止できる。
【００１３】
請求項３に記載の基板収容容器は、請求項２に記載の基板収容容器であって、前記容器本体が、前記複数の基板の各々の処理面が平行になるように前記複数の基板を収容し、前記容器本体の前記開口と対向する側から前記基板の処理面に沿って前記容器本体の内部に不活性ガスを導入することを要旨とする。
【００１４】
請求項３に記載の基板収容容器は、基板間にある酸化源が不活性ガスによって円滑に排気されることから、容器内における基板の再酸化を、より確実に低減できる。
請求項４に記載の基板収容容器は、請求項３に記載の基板収容容器であって、前記容器本体と前記蓋体のいずれか一方に設けられて前記容器本体の内部を減圧状態で維持する減圧部を有することを要旨とする。
【００１５】
請求項４に記載の基板収容容器は、減圧部が基板の酸化源を排気し続けることから、容器中の酸化源の濃度を継続的に、さらに低く抑えることができ、容器内における基板の再酸化を、より確実に防止できる。また、不活性ガスを導入しつつ減圧を行うので、基板間に残留する反応生成物を排気することができる。結果、パーティクルの数量を確実に低減することができる。
【００１６】
請求項５に記載の基板収容容器は、請求項４に記載の基板収容容器であって、前記基板収容容器が金属で構成されていることを要旨とする。
請求項５に記載の基板収容容器は、前記容器内部の気体を排気する場合に、前記容器の機械的な破損を回避できることから、基板収容容器内の圧力範囲を拡大できる。
【００１７】
請求項６に記載の基板処理方法は、基板上の薄膜を除去する基板処理方法であって、基板収容容器の蓋体を開放して前記基板収容容器に収容された複数の基板を処理室へ搬送する工程と、前記処理室に反応ガスを導入して前記基板上の前記薄膜と前記反応ガスとを反応させることにより反応生成物を生成する工程と、前記処理室にある前記基板を加熱して前記反応生成物を前記処理室から排気する工程と、前記処理室にある前記基板を前記基板収容容器へ収容して前記基板収容容器に蓋体を取り付けると共に、前記基板収容容器に装着された不活性ガス導入容器から前記基板収容容器内へ不活性ガスを導入する工程とを有することを要旨とする。
【００１８】
請求項６に記載の基板処理方法は、基板収容容器内の雰囲気が不活性ガスの雰囲気になることから、自然酸化膜の除去工程から後続する他の工程までの間に、多大な時間が空いてしまう場合であっても、基板収容容器に収容した基板の再酸化を防止できる。
【００１９】
請求項７に記載の基板処理方法は、請求項６に記載の基板処理方法であって、複数の前記基板の各々の処理面が平行になるように前記複数の基板を前記基板収容容器に収容し、前記不活性ガス導入容器から不活性ガスを導入すると共に、前記基板の処理面に沿って前記基板収容容器の内部にある気体を排気することを要旨とする。
【００２０】
請求項７に記載の基板処理方法は、基板収容容器内を減圧する分だけ、酸化源の濃度を継続的に低くできることから、容器内における基板の再酸化を、より確実に防止できる。
請求項８に記載の基板処理方法は、前記基板収容容器から前記処理室への基板の搬送を、ロードロック室を介して行うことを要旨とする。
【００２１】
請求項８に記載の基板処理方法は、ロードロック室を介する分だけ、処理室で生成された反応生成物の基板収容容器への汚染を軽減できる。したがって、請求項８に記載の基板処理方法は、パーティクルの数量を低減できる。
【発明の効果】
【００２２】
上記したように、本発明の基板収容容器と基板処理方法によれば、再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制することができる。またパーティクルの数量も低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。図１は、基板収容容器（以下単に、ＦＯＵＰ１０（Front Opening Unified Pod ）という。）を模式的に示す斜視図であり、図２は、ＦＯＵＰ１０の内部を示す側断面図である。
【００２４】
（ＦＯＵＰ１０）
図１において、ＦＯＵＰ１０は、基板としてのウェハＳを収容する容器であって、移載中のウェハＳを外気中の異物から保護するための容器である。ＦＯＵＰ１０は、一つの方向（以下単に、前方という。）を開放する箱体状に形成された容器本体としてのシェル１１と、シェル１１の前方を開閉する蓋体１２と、シェル１１の後方に搭載されるパージ機構１３とを有する。シェル１１は、シェル１１の機械的強度を向上させ、シェル１１の内部の圧力範囲を拡張させるため、金属からなる容器であっても良い。
【００２５】
シェル１１の前方には、ウェハＳを出し入れするための開口が設けられ、その開口の内縁には、シール１１ａが配設されている。シェル１１の開口は、蓋体１２に閉ざされて、シール１１ａと蓋体１２の内壁とが密着することにより、シェル１１の内部の気密性を保持する。
【００２６】
シェル１１の内部には、前後方向に沿ってウェハＳを挿入可能にする２５個のスロット１１ｂが上下方向に沿って等間隔に設けられている。なお、図１及び図２では、ウェハＳの配置を説明する便宜上、スロット１１ｂ及びウェハＳの数量を削減して示す。各スロット１１ｂは、それぞれウェハＳが挿入されるとき、各ウェハＳの縁の一部を支持することにより、各ウェハＳを互いに等間隔に離間させて、上下方向に沿って多段に積層する。また、各スロット１１ｂは、各ウェハＳの縁の一部を支持することにより、各ウェハＳの処理面Ｓａを実質的に一つの面方向（例えば、水平方向）に沿って配置する。
【００２７】
図２において、シェル１１の後側（図２における左側）には、シェル１１の内部とパージ機構１３との間を連通する複数の連通孔（導入孔１４及び排気孔１５）が形成されている。各導入孔１４の開口は、それぞれ各スロット１１ｂに挿入された各ウェハＳの間の空間に向けて配設されている。パージ機構１３は、不活性ガス導入容器としてのタンク１６と、減圧部としてのポンプ１７とを有する。
【００２８】
タンク１６は、不活性ガスを貯留するタンクであり、各導入孔１４に連結され、各導入孔１４を介して、シェル１１の内部へ不活性ガス（例えば、窒素ガス）を所定の供給圧で導入する。ポンプ１７は、各排気孔１５に連結され、シェル１１の内部にある気体を外部に排気する。ポンプ１７は、一次電池又は二次電池を搭載することにより、自身の駆動電源を得る構成であっても良く、あるいは外部電源に接続されることにより、自身の駆動電源を得る構成であっても良い。
【００２９】
パージ機構１３は、例えばパージ動作を実行するためのスイッチ１３ａを有し、スイッチ１３ａが押される度に、パージ動作の開始と停止を繰り返す構成であっても良く、あるいは、外部からの所定の駆動信号を受けることにより、パージ動作の開始と停止とを実行する構成であっても良い。
【００３０】
パージ機構１３は、シェル１１の開口を蓋体１２で閉じてパージ動作を実行するとき、ポンプ１７を駆動して、シェル１１の内部ある気体を、各排気孔１５からシェル１１の外部へ排気する。また、パージ機構１３は、パージ動作を実行するとき、タンク１６を駆動して、隣接するウェハＳの間の間隙（以下単に、スロット間という。）に向けて各導入孔１４からの不活性ガスを導入し、ウェハＳの処理面Ｓａに停滞する気体を不活性ガスで置換する。パージ機構１３は、このパージ動作によって、ＦＯＵＰ１０内における酸化源（例えば、水や酸素ガス）の分圧を所定圧力（以下単に、目標圧力という。）以下に減圧する。
【００３１】
パージ動作によって到達する酸化源の分圧は、タンク１６からの不活性ガスの供給量、ポンプ１７の排気能力、シェル１１や蓋体１２の気密性等に従って決定される。そのため、パージ機構１３の排気容量、排気速度、シェル１１、シール１１ａ、及び蓋体１２の形状や材質等は、上記目標圧力に基づいて設定される。
【００３２】
なお、目標圧力とは、予め各種試験に基づいて設定される圧力であって、ＦＯＵＰ１０の内部での基板の再酸化を防止できる分圧の上限値である。所定処理後のウェハＳの表面は、酸化源と反応する（再酸化）ことによって、コンタクト抵抗を増大させてしまう。目標圧力とは、密閉状態のＦＯＵＰ１０の内部における酸化源の濃度を所定濃度以下に抑える圧力であり、処理後のウェハＳにおける再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制でき
る内部圧力である。
【００３３】
これによって、ＦＯＵＰ１０は、自身の内部圧力が目標圧力以下に維持されることにより、ＦＯＵＰ内部での基板の再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制することができる。
【００３４】
（熱処理システム２０）
次に、ＦＯＵＰ１０に収容されるウェハＳ上の自然酸化膜を除去する基板処理について以下に説明する。まず、基板処理方法に用いる熱処理システムについて以下に説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ熱処理システム２０を模式的に示す平面図及び側面図である。
【００３５】
図３において、熱処理システムは、ＦＯＵＰストッカ２１と、ＦＯＵＰオープナ２２と、熱処理装置２３とを有する。各ＦＯＵＰ１０は、それぞれ熱処理前のウェハＳ、あるいは熱処理後のウェハＳを収容する。ＦＯＵＰストッカ２１は、熱処理前のウェハＳを収容するＦＯＵＰ１０を、熱処理システムの外部から一旦収容し、ＦＯＵＰオープナ２２へ移載する。ＦＯＵＰストッカ２１は、熱処理後のウェハＳを収容するＦＯＵＰ１０を、ＦＯＵＰオープナ２２から一旦収容し、熱処理システムの外部へ移載する。
【００３６】
ＦＯＵＰストッカ２１では、熱処理後のウェハＳを収容する各ＦＯＵＰ１０が、それぞれパージ機構１３を駆動し、シェル１１の内部へ不活性ガスを導入しながら同シェル１１の内部を排気し、各ＦＯＵＰ１０内における酸化源の分圧を目標圧力以下に維持する。
【００３７】
ＦＯＵＰオープナ２２は、ＦＯＵＰ１０の蓋体１２を開閉する開閉装置２４と、ウェハＳを搬送する搬送装置２５とを有する。開閉装置２４は、ドア２４Ａと、パージポート２４Ｂとを有する。ドア２４Ａは、ドア駆動部２４Ｃに連結され、ドア駆動部２４Ｃが駆動するとき、蓋体１２をシェル１１から取外す、あるいは、取外した蓋体１２をシェル１１の前方に取付ける。パージポート２４Ｂは、ポート駆動部２４Ｄに連結され、ポート駆動部２４Ｄが駆動するとき、パージポート２４Ｂをシェル１１の前方へ配置し、不活性ガスをシェル１１の内部へ噴きつける。
【００３８】
ＦＯＵＰオープナ２２は、ＦＯＵＰストッカ２１のＦＯＵＰ１０が開閉装置２４へ移載されるとき、開閉装置２４を駆動して、蓋体１２を取り外し、搬送装置２５を駆動して、ＦＯＵＰ１０の内部にある熱処理前のウェハＳを熱処理装置２３へ搬出する。また、ＦＯＵＰオープナ２２は、熱処理装置２３が熱処理動作を終了するとき、搬送装置２５を駆動して、熱処理後のウェハＳをＦＯＵＰ１０のスロットへ挿入し、開閉装置２４を駆動して、蓋体１２をシェル１１に取付ける。
【００３９】
熱処理装置２３は、熱処理前のウェハＳを搬入して熱処理後のウェハＳを搬出するロードロック室（以下単に、ＬＬ室３１という。）と、ウェハＳに熱処理を施す処理室３２とを有する。ＬＬ室３１は、外部からのウェハＳを搬入して熱処理後のウェハＳを搬出するための真空槽である。
【００４０】
ＬＬ室３１と処理室３２はそれぞれ開口部を有し、ＬＬ室３１の開口部は下側に向けられている。処理室３２の開口部は上側に向けられ、処理室３２の開口部とＬＬ室３１の開口部とは、Ｏリングを挟んだ状態で密着し、位置だしピンＰによって固定されている。処理室３２の開口部とＬＬ室３１の開口部とは、ＬＬ室３１の内部空間３１Ｓ及び処理室３２の内部空間３２Ｓの気密を保つ。
【００４１】
ＬＬ室３１の開口部には仕切りバルブＶが設けられ、仕切りバルブＶを開けた状態にお
いて、ＬＬ室３１の内部空間３１Ｓと処理室３２の内部空間３２Ｓとが接続される。これにより、ＬＬ室３１の内部空間３１Ｓと処理室３２の内部空間３２Ｓとの間で、ウェハＳの搬出入が可能になる。
【００４２】
ＬＬ室３１と処理室３２とには、それぞれ図示しない真空排気系が接続され、真空排気系の排気動作によって、ＬＬ室３１と処理室３２の内部空間３１Ｓ，３２Ｓに所定圧力の真空雰囲気が形成される。ＬＬ室３１の内部空間３１Ｓには、複数枚のウェハＳを収容するボート３３が昇降可能に設置されている。仕切りバルブＶを開けた状態でボート３３を下降し、ボート３３がＬＬ室３１から処理室３２に移動するとき、ボート３３の上端部である蓋部３３ａが処理室３２の開口部に嵌り、処理室３２の内部空間３２ＳがＬＬ室３１の内部空間３１Ｓから遮断される。
【００４３】
ＬＬ室３１のＦＯＵＰオープナ２２の側にはゲートバルブ３４が設けられ、そのゲートバルブ３４と対向する側には、ＬＬ室３１の内部空間３１Ｓへ不活性ガスを供給する図示しないベントガス供給系が接続されている。ＬＬ室３１は、ベントガス供給系が駆動するとき、ベントガス供給系からのベントガスを受け、内部空間３１Ｓを大気圧へ昇圧する。ＬＬ室３１は、内部空間３１Ｓが大気圧になるとき、ゲートバルブ３４を開放して、ＬＬ室３１とＦＯＵＰオープナ２２との間を連通させ、ウェハＳの搬出及び搬入を可能にする。ＬＬ室３１は、ゲートバルブ３４が閉じるとき、ＬＬ室３１とＦＯＵＰオープナ２２との間を遮断して、ＬＬ室３１における各種のプロセス処理を実行可能にする。
【００４４】
処理室３２の内部空間３２Ｓは、ラジカル供給系３６に連結され、ラジカル供給系３６が駆動するとき、ラジカル供給系３６からの水素ラジカルが供給される。処理室３２の内部空間３２Ｓは、反応ガス供給系３７に連結され、反応ガス供給系３７が駆動するとき、反応ガス供給系３７からの反応ガスが供給される。処理室３２は、内部空間３２Ｓを加熱するためのヒータ３８を有し、ヒータ３８が駆動するとき、ヒータ３８からの熱量によって内部空間３２ＳにあるウェハＳを加熱する。
【００４５】
熱処理として自然酸化膜（シリコン酸化膜）をエッチングする場合、反応ガスとしては、フッ化物ガスを用いることができる。フッ化物ガスとしては、炭素と酸素を有しないものを用いることが好ましく、例えば三フッ化窒素（NF3 ）を用いることができる。また、反応ガスは、１種類を単独で用いても良く、２種類以上の反応ガスを混合して用いても良い。また、反応ガスは、窒素、アルゴン、ヘリウム等のキャリアガスと混合して処理室３２に導入されても良い。
【００４６】
（熱処理方法）
次に、上記熱処理システムを用いた基板処理方法について以下に説明する。図４は、基板処理方法の各工程を示すフローチャートであり、図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ基板処理方法におけるＦＯＵＰオープナ２２の動作を示す工程図である。
【００４７】
図４において、熱処理システム２０は、まず、熱処理前のウェハＳを収容したＦＯＵＰ１０を、ＦＯＵＰストッカ２１からＦＯＵＰオープナ２２へ移載する（移載工程：ステップＳ１）。次いで熱処理システム２０は、開閉装置２４を駆動し、ＦＯＵＰ１０の蓋体１２をドア２４Ａによって取り外し、搬送装置２５、及びＬＬ室３１を駆動し、ＦＯＵＰ１０の内部にある各ウェハＳをＬＬ室３１へ搬入する（搬入工程：ステップＳ２）。
【００４８】
続いて、熱処理システム２０は、ＬＬ室３１及び処理室３２を駆動し、ＬＬ室３１にある各ウェハＳを処理室３２へ搬送する。そして、熱処理システム２０は、ラジカル供給系３６及び反応ガス供給系３７を駆動し、反応ガスとラジカル状態のガスを各ウェハＳの表面の全体にわたり均一に供給する。反応ガスとラジカル状態のガスは、各ウェハＳの表面
に中間生成物を生成する。ウェハＳの表面上の中間生成物は、各ウェハＳ上の自然酸化膜と反応して、反応生成物、例えばアンモニア錯体を生成する。熱処理システム２０は、反応ガスの供給から所定の反応時間を経過すると、反応ガス及びラジカル状態のガスの供給を停止する。熱処理システム２０は、各ガスの供給を停止した状態で処理室３２の排気し、処理室３２の内部から反応ガス、ラジカル状態のガス、反応生成物等を排気する（供給工程：ステップＳ３）。
【００４９】
熱処理システム２０は、供給工程を終了すると、ヒータ３８を駆動し、処理室３２の内部を加熱し、これにより、各ウェハＳを所定のプロセス温度（例えば、１３０℃）に昇温する（加熱工程：ステップＳ４）。
【００５０】
プロセス温度に維持されたウェハＳの表面では、反応生成物の熱分解反応が進行し、ウェハＳの表面からフッ化水素（HF ）や四フッ化ケイ素（SiF4 ）等の熱分解ガスが放出される。ウェハＳの表面から放出される熱分解ガスは、各ウェハＳの間の空間が狭いために、各ウェハＳに吸着し続けたり、各ウェハＳの間の空間に停滞したりする。また、分解されることなく残存する反応生成物も、各ウェハＳの間の空間に停滞したり、ウェハＳの表面に吸着したりする。そのため、反応生成物や熱分解ガスは、それぞれウェハＳやウェハＳの周辺に残留し続ける。
【００５１】
熱処理システム２０は、加熱工程を終了すると、ヒータ３８を停止して各ウェハＳの温度を搬送可能な室温近傍へ降温させる。反応生成物や熱分解ガスは、それぞれウェハＳや処理室３２の降温にともない吸着確率を増大させて、ウェハＳの表面やその周辺、処理室３２の内壁等の各部に残留し続ける（冷却工程：Ｓ５）。
【００５２】
熱処理システム２０は、冷却工程を終了すると、処理室３２とＬＬ室３１を駆動し、処理室３２にある各ウェハＳをＬＬ室３１へ搬送する（搬送工程：ステップＳ６）。熱処理システム２０は、搬送工程を終了すると、ＬＬ室３１、及び搬送装置２５を駆動し、ＬＬ室３１にある各ウェハＳをＦＯＵＰ１０の各スロットへ挿入する（搬出工程：ステップＳ７）。
【００５３】
熱処理システム２０は、搬出工程を終了すると、基板の再酸化を抑制するため、また、ウェハＳやウェハＳの周辺に残留する熱分解ガスや反応生成物を除去するため、ＦＯＵＰオープナ２２の開閉装置２４及びパージ機構１３を駆動し、各スロットにあるウェハＳの周辺を不活性ガスで置換し、ＦＯＵＰ１０の開口を蓋体１２によって閉じる（パージ工程：ステップＳ８）。
【００５４】
すなわち、熱処理システム２０は、図５（ａ）に示すように、搬出工程を終了すると、開閉装置２４のポート駆動部２４Ｄを駆動し、パージポート２４Ｂの噴き出し口をシェル１１の前に配置する。次いで、熱処理システム２０は、図５（ｂ）に示すように、パージポート２４Ｂの前方にカバーＣを配置し、パージポート２４Ｂを含むシェル１１の前方全体をカバーＣで覆う。そして、熱処理システム２０は、ポート駆動部２４Ｄを駆動し、パージポート２４Ｂからの不活性ガスをシェル１１の内部へ噴きつける。これにより、ＦＯＵＰ内は不活性雰囲気に置換され、基板の再酸化を防止できる。また、パージポート２４Ｂからの不活性ガスは、ウェハＳの面方向に沿ってスロット間に流れ、各ウェハＳの周辺に残留する熱分解ガスや反応生成物排気することができる。なお、この際、ＦＯＵＰ１０は、ポンプ１７を駆動し、ＦＯＵＰ１０の内部を排気することによって、スロット間におけるパージ効果を向上させても良い。
【００５５】
熱処理システム２０は、図５（ｃ）に示すように、開閉装置２４のポート駆動部２４Ｄを駆動し、パージポート２４Ｂをシェル１１の前方から退避させる。また、熱処理システ
ム２０は、開閉装置２４のドア駆動部２４Ｃを駆動し、ドア２４Ａに吸引された状態の蓋体１２をシェル１１の開口に取付ける。
【００５６】
シェル１１が密閉されると、ＦＯＵＰ１０は、パージ機構１３を駆動し、パージ動作を開始する。すなわち、ＦＯＵＰ１０は、ポンプ１７を駆動し、シェル１１の内部ある気体を外部へ排気すると共に、タンク１６を駆動し、スロット間へ向けて不活性ガスを導入する。そして、ＦＯＵＰ１０は、シェル１１の内部における酸化源の分圧を目標圧力以下に減圧する。ここで、ポンプ１７は駆動せず、タンク１６のみを駆動しても良い。
【００５７】
熱処理システム２０は、パージ動作を開始すると、図５（ｄ）に示すように、ドア駆動部２４Ｃを駆動し、ドア２４ＡをＦＯＵＰ１０の前方から退避させ、ＦＯＵＰ１０を移載可能にする。熱処理システム２０は、パージ工程を終了すると、熱処理後のウェハＳを有したＦＯＵＰ１０をＦＯＵＰストッカ２１へ移載する（移載工程：ステップＳ９）。ＦＯＵＰストッカ２１へ移載されたＦＯＵＰ１０は、後続する処理工程、例えば成膜工程に移行するまで、パージ機構１３を駆動し、シェル１１の内部における酸化源の分圧を目標圧力以下に維持する。
【００５８】
上記実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）上記実施形態において、ＦＯＵＰ１０は、複数のウェハＳの各々の処理面Ｓａを平行にして各ウェハＳを収容するシェル１１と、シェル１１の前方に設けられた開口を開閉する蓋体１２と、シェル１１の後方に搭載されてシェル１１の内部へ不活性ガスを導入するパージ機構１３とを有する。したがって、ＦＯＵＰ１０は、シェル１１の内部への不活性ガスの導入によって、シェル１１の内部における酸化源の濃度を継続的に低くできる。この結果、ＦＯＵＰ１０は、シェル１１で待機するウェハＳの再酸化を防止できる。
【００５９】
（２）上記実施形態において、ＦＯＵＰ１０が不活性ガスとして窒素を用いる。窒素は、アルゴン等の他の不活性ガスを用いる場合に比べて、より廉価で、かつ、ウェハＳの表面の水素終端化し易い。したがって、ＦＯＵＰ１０は、シェル１１の内部におけるウェハＳの再酸化を、より低いコストで確実に防止できる。
【００６０】
（３）上記実施形態において、ＦＯＵＰ１０は、複数のウェハＳの各々の処理面Ｓａが互いに平行になるように複数のウェハＳを収容する。したがって、ＦＯＵＰ１０は、スロット間に停滞する熱分解ガスや反応生成物を、不活性ガスによって円滑に排気できる。
【００６１】
（４）上記実施形態において、ＦＯＵＰ１０は、シェル１１の内部を排気するためのポンプ１７を搭載し、酸化源の分圧を目標圧力に減圧する。したがって、ＦＯＵＰ１０は、熱処理後のウェハＳを長期間にわたって収容する場合であっても、各ウェハＳの再酸化によるコンタクト抵抗の増大を抑制できる。また、不活性ガスを導入しつつ減圧を行うので、基板間に残留する熱分解ガスや反応生成物を排気することができる。結果、パーティクルの数量を確実に低減することができる。
【００６２】
尚、上記実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態において、１つのシェル１１が１つのパージ機構１３を搭載する構成であるが、これに限らず、１つのシェル１１が２つ以上のパージ機構１３を搭載する構成であっても良く、蓋体１２が１つ以上のパージ機構１３を搭載する構成であっても良い。この構成によれば、ＦＯＵＰ１０が目標圧力の範囲を拡張することができる。
【００６３】
・上記実施形態においては、導入孔１４及び排気孔１５がそれぞれ外気中の異物を除去するためのフィルターを有する構成であっても良い。この構成によれば、外気がパージ機構１３を介してＦＯＵＰ１０の内部へ逆流する場合であっても、ＦＯＵＰ１０の内部への
異物の混入を回避できる。
【００６４】
・上記実施形態において、熱処理システム２０は、開閉装置２４にパージポート２４Ｂを設け、ＦＯＵＰ１０にある熱処理後のウェハＳに対してパージ処理を施す。これに加えて、熱処理システム２０は、処理室３２にパージポートを設け、処理室３２にある熱処理後のウェハＳに対してパージ処理を施しても良く、さらにＬＬ室３１にパージポートを設け、ＬＬ室３１にある熱処理後のウェハＳに対してパージ処理を施しても良い。この構成によれば、処理室３２やＬＬ室３１でパージ処理を実行する分だけ、ウェハＳの周辺に残留する熱分解ガスや反応生成物を確実に排気できる。
【００６５】
・上記実施形態においては、基板をウェハＳとして具体化したが、これに限らず、例えば、基板を、液晶装置に用いるパネル基板として具体化しても良い。
・上記実施形態において、熱処理システム２０は、ＬＬ室３１と処理室３２を有する。これに限らず、熱処理システム２０は、処理室３２のみを有し、ＦＯＵＰオープナ２２から搬送されるウェハＳを処理室３２へ直接搬入する構成であっても良い。
【００６６】
・上記実施形態において、熱処理システム２０は、加熱したウェハＳを処理室３２で冷却する。これに限らず、熱処理システム２０は、加熱したウェハＳを冷却するための冷却室を別途搭載し、処理室３２で加熱したウェハＳを冷却室で冷却する構成であっても良い。この構成によれば、処理室３２で生成された反応生成物のＦＯＵＰ１０への汚染を、より確実に抑えられる。
【００６７】
・上記実施形態において、熱処理システム２０は、反応ガスとラジカル状態のガスをウェハＳに向けて供給した後、該ウェハＳを処理室３２で加熱する。これに限らず、熱処理システム２０は、ウェハＳを加熱するための加熱室を別途搭載し、処理室３２からのウェハＳを加熱室で加熱する構成であっても良い。この構成によれば、処理室３２で生成された反応生成物のＦＯＵＰ１０への汚染を、より確実に抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】基板収容容器を示す斜視図。
【図２】基板収容容器を示す側断面図。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ熱処理装置を示す平面図及び側面図。
【図４】熱処理工程の各工程を示す工程図。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ熱処理の各工程を示す工程図。
【符号の説明】
【００６９】
Ｓ…基板としてのウェハ、１０…基板収容容器としてのＦＯＵＰ、１１…容器本体としてのシェル、１２…蓋体としてのドア、１３…減圧部としてのポンプ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容する基板収容容器であって、
前記複数の基板を収容する容器本体と、
前記容器本体の開口を開閉する蓋体と、
前記容器本体と前記蓋体のいずれか一方に設けられた不活性ガス導入容器を有することを特徴とする基板収容容器。
【請求項２】
請求項１に記載の基板収容容器であって、
前記不活性ガス導入容器は窒素タンクであることを特徴とする基板収容容器。
【請求項３】
請求項２に記載の基板収容容器であって、
前記容器本体は、前記複数の基板の各々の処理面が互いに平行になるように前記複数の基板を収容し、前記容器本体の前記開口と対向する側から前記基板の処理面に沿って前記容器本体の内部に不活性ガスを導入することを特徴とする基板収容容器。
【請求項４】
請求項３に記載の基板収容容器であって、
前記容器本体と前記蓋体のいずれか一方に設けられて前記容器本体の内部を減圧状態で維持する減圧部を有することを特徴とする基板収容容器。
【請求項５】
請求項４に記載の基板収容容器であって、
前記基板収容容器が金属で構成されていることを特徴とする基板収容容器。
【請求項６】
基板上の薄膜を除去する基板処理方法であって、
基板収容容器の蓋体を開放して前記基板収容容器に収容された複数の基板を処理室へ搬送する工程と、
前記処理室に反応ガスを導入して前記基板上の前記薄膜と前記反応ガスとを反応させることにより反応生成物を生成する工程と、
前記処理室にある前記基板を加熱して前記反応生成物を前記処理室から排気する工程と、
前記処理室にある前記基板を前記基板収容容器へ収容して前記基板収容容器に蓋体を取り付けると共に、前記基板収容容器に装着された不活性ガス導入容器から前記基板収容容器内へ不活性ガスを導入する工程とを有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載の基板処理方法であって、
複数の前記基板の各々の処理面が平行になるように前記複数の基板を前記基板収容容器へ収容し、前記不活性ガス導入容器から前記基板収容容器内へ不活性ガスを導入すると共に、前記基板の処理面に沿って前記基板収容容器の内部にある気体を排気することを特徴とする基板処理方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の基板処理方法であって、
前記基板収容容器から前記処理室への基板の搬送を、ロードロック室を介して行うことを特徴とする基板処理方法。
【請求項１】
基板を収容する基板収容容器であって、
前記複数の基板を収容する容器本体と、
前記容器本体の開口を開閉する蓋体と、
前記容器本体と前記蓋体のいずれか一方に設けられた不活性ガス導入容器を有することを特徴とする基板収容容器。
【請求項２】
請求項１に記載の基板収容容器であって、
前記不活性ガス導入容器は窒素タンクであることを特徴とする基板収容容器。
【請求項３】
請求項２に記載の基板収容容器であって、
前記容器本体は、前記複数の基板の各々の処理面が互いに平行になるように前記複数の基板を収容し、前記容器本体の前記開口と対向する側から前記基板の処理面に沿って前記容器本体の内部に不活性ガスを導入することを特徴とする基板収容容器。
【請求項４】
請求項３に記載の基板収容容器であって、
前記容器本体と前記蓋体のいずれか一方に設けられて前記容器本体の内部を減圧状態で維持する減圧部を有することを特徴とする基板収容容器。
【請求項５】
請求項４に記載の基板収容容器であって、
前記基板収容容器が金属で構成されていることを特徴とする基板収容容器。
【請求項６】
基板上の薄膜を除去する基板処理方法であって、
基板収容容器の蓋体を開放して前記基板収容容器に収容された複数の基板を処理室へ搬送する工程と、
前記処理室に反応ガスを導入して前記基板上の前記薄膜と前記反応ガスとを反応させることにより反応生成物を生成する工程と、
前記処理室にある前記基板を加熱して前記反応生成物を前記処理室から排気する工程と、
前記処理室にある前記基板を前記基板収容容器へ収容して前記基板収容容器に蓋体を取り付けると共に、前記基板収容容器に装着された不活性ガス導入容器から前記基板収容容器内へ不活性ガスを導入する工程とを有することを特徴とする基板処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載の基板処理方法であって、
複数の前記基板の各々の処理面が平行になるように前記複数の基板を前記基板収容容器へ収容し、前記不活性ガス導入容器から前記基板収容容器内へ不活性ガスを導入すると共に、前記基板の処理面に沿って前記基板収容容器の内部にある気体を排気することを特徴とする基板処理方法。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の基板処理方法であって、
前記基板収容容器から前記処理室への基板の搬送を、ロードロック室を介して行うことを特徴とする基板処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１４１０１５（Ｐ２００９−１４１０１５Ａ）
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３１３８５７（Ｐ２００７−３１３８５７）
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月２５日（２００９．６．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月４日（２００７．１２．４）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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