(57)【要約】【課題】処理基板上への異物の付着を抑制できる熱処理装置を提供する。反応副生成物の反応室壁面への付着を抑制する基板処理装置を提供する。【解決手段】基板移載機２６に備えられたガス吹出し部３４は、基板支持具３０に向かって、ウエハ積載方向と平行方向にガスを噴射する。排気処理装置３８は、基板支持具３０をガス吹出し部３４とで挟むように配置され、ガス吹出し部３４から噴射された気体及びこの気体によって吹き飛ばされた異物を回収し、排気できるように構成されている。異物の除去は、ガス吹出し部３４が移動することで、基板支持具３０の異物が蓄積した個所に接近させ、異物に対し正確に位置制御してガスを噴射することによって行われる。【選択図】図２
2010147144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
基板を支持し、前記処理室内へ支持した基板を搬送する基板支持具と、
前記基板支持具に基板を搬送する移載機と、
前記移載機に設けられ前記基板支持具に清浄気体を噴射する噴射部と、
を有する熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来装置では、ウエハーカセットに収納されたウエハは、移載機によってボート上に搬送された後、ヒータ室にロードされ熱処理が行われる。熱処理が終了すると、ウエハが移載されたボートはアンロードされる。ウエハは十分冷却された後、移載機によってボートからウエハーカセットに搬送され戻される。
この一連の動作を行う際、熱処理時のウエハ変形及び伸び等によって、ボート溝部とウエハが擦れる。このため、この動作を繰り返すことで、擦れによって発生した異物が、ボート溝上、ダミーウエハ上、断熱板上又は炉口シールキャップ上等に散乱、蓄積し、生産ウエハに影響を及ぼす。
【０００３】
そこで従来は、生産ウエハに影響を及ぼす前に、ダミーウエハ交換やボート洗浄、異物のふき取り等の装置メンテナンスを行うことで対処している。
しかし、この方法では、ボートやウエハの洗浄工程等による交換メンテナンス時間を確保する必要があり、装置の稼働率の低下につながる。また、従来方法では、過去の異物発生頻度の実績からメンテナンス周期を決定しているため、この周期の判断によっては、生産ウエハにおいて異物が発生する場合がある。
【０００４】
このような問題に対し、例えば特許文献１では、被処理体を支持する支持ボートから剥がれ落ちそうな不要な薄膜を清浄気体の強い噴射流で強制的に剥離させて除去するために、待機空間全域に対して清浄気体を一方向に向けて流して循環させる清浄気体循環手段を備えた基板処理装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９３１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、異物の蓄積箇所へ的確に気体が噴射されていないため、効率が悪く、異物の剥離も十分でない。
【０００７】
本発明は、基板支持具溝上等に蓄積した異物に対し、位置制御して清浄気体を噴射することによって効率よく十分に異物を除去し、処理基板上への異物の付着を抑制できる熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、メンテナンス周期を長くすることが可能となることにより、稼働率が向上される半導体装置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】
【０００９】
上記目的を達成するために基板を処理する処理室と、基板を支持し、前記処理室内へ支持した基板を搬送する基板支持具と、前記基板支持具に基板を搬送する移載機と、前記移載機に設けられ前記基板支持具に清浄気体を噴射する噴射部と、
を有する。これにより、基板支持具の基板支持溝上等に蓄積した異物に対し、位置制御して清浄気体を噴射することができ効率よく十分に異物が除去される。
【００１０】
好適には、前記基板支持具は回転自在に設置されている。これにより前記基板支持具の全円周方向を、前記気体噴出部に接近させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る熱処理装置１０の一例の斜視図を示す。図２は、熱処理装置１０の一例の側面断面図を示す。この熱処理装置１０は、バッチ式縦型熱処理装置であり、主要部が配置される筺体１２を有する。この筺体１２の正面側には、ポッドステージ１４が接続されており、このポッドステージ１４にポッド１６が搬送される。ポッド１６には、例えば２５枚の被処理基板としてのウエハ５４が収納され、蓋が閉じられた状態でポッドステージ１４にセットされる。
【００１２】
筺体１２内の正面側であって、ポッドステージ１４に対向する位置には、ポッド搬送装置１８が配置されている。また、このポッド搬送装置１８の近傍には、ポッド棚２０、ポッドオープナ２２及び基板枚数検知器２４が配置されている。ポッド棚２０はポッドオープナ２２の上方に配置され、基板枚数検知器２４はポッドオープナ２２に隣接して配置される。ポッド搬送装置１８は、ポッドステージ１４とポッド棚２０とポッドオープナ２２との間でポッド１６を搬送する。ポッドオープナ２２は、ポッド１６の蓋を開けるものであり、この蓋が開けられたポッド１６内のウエハ５４の枚数が基板枚数検知器２４により検知される。
【００１３】
筺体１２内には、基板移載機２６、基板支持具（ボート）３０及びノッチアライナ２８が配置されている。基板移載機２６は、アーム（ツイーザ）３２及びガス吹出し部３４を有し、また図示しない駆動手段により上下回転動作が可能な構造となっている。アーム３２は、例えば５枚のウエハ５４を取り出すことができ、このアーム３２を動かすことにより、ポッドオープナ２２の位置に置かれたポッド、ノッチアライナ２８及び基板支持具３０間でウエハ５４を搬送する。ガス吹出し部３４は、図示しないガス供給系に接続されており、基板支持具３０に向かって、ウエハ積載方向と平行方向にガスを噴射する。このガスとしては、清浄な空気及び清浄なＮ２等の不活性ガスが用いられる。
また、基板支持具３０に回転軸３６を設け回転自在とすることで、この基板支持具３０のウエハ支持溝、天板、断熱板等の全円周方向をガス吹出し部３４に接近させることができる構成となる。
ノッチアライナ２８は、ウエハ５４に形成されたノッチまたはオリフラを検出してウエハ５４のノッチまたはオリフラを一定の位置に揃えるものである。
【００１４】
筺体１２内の背面側下部には、図示しない排気系に接続された排気処理装置３８が配置されている。この排気処理装置３８とガス吹出し部３４は、基板支持具３０を挟むように配置されており、ガス吹出し部３４から噴射された気体及びこの気体によって吹き飛ばされた異物は、排気処理装置３８により回収され、排気できるように構成されている。
【００１５】
筺体１２内の背面側上部には反応炉４０が配置されている。この反応炉４０内に、複数枚のウエハ５４を装填した基板支持具３０が搬入され熱処理が行われる。
【００１６】
図３に反応炉４０の一例を示す。この反応炉４０は、炭化珪素（ＳｉＣ）製の反応管４２を有する。この反応管４２は、上端部が閉塞され下端部が開放された円筒形状をしており、開放された下端部はフランジ状に形成されている。この反応管４２の下方には反応管４２を支持するよう石英製のアダプタ４４が配置される。このアダプタ４４は上端部と下端部が開放された円筒形状をしており、開放された上端部と下端部はフランジ状に形成されている。アダプタ４４の上端部フランジの上面に反応管４２の下端部フランジの下面が当接している。この反応管４２とアダプタ４４により反応容器４３が形成されている。また、反応容器４３のうち、アダプタ４４を除いた反応管４２の周囲には、ヒータ４６が配置されている。また、反応炉４０の下端部は炉口シャッタ６４により開閉されるように構成されている（図２参照）。
【００１７】
反応管４２とアダプタ４４により形成される反応容器４３の下部は、基板支持具３０を挿入するために開放され、この開放部分（炉口部）は炉口シールキャップ４８がＯリングを挟んでアダプタ４４の下端部フランジの下面に当接することにより密閉されるようにしてある。炉口シールキャップ４８は基板支持具３０を支持し、基板支持具３０と共に昇降可能に設けられている。炉口シールキャップ４８と基板支持具３０との間には、例えば石英製の第１の断熱部材５２と、この第１の断熱部材５２の上部に配置された炭化珪素（ＳｉＣ）製の第２の断熱部材５０とが設けられている。基板支持具３０は、多数枚、例えば２５〜１００枚のウエハ５４を略水平状態で隙間をもって多段に支持し、反応管４２内に装填される。
【００１８】
１２００℃以上の高温での処理を可能とするため、反応管４２は炭化珪素（ＳｉＣ）製のものを用いる。このＳｉＣ製の反応管４２を炉口部まで延ばし、この炉口部をＯリングを介して炉口シールキャップ４８でシールする構造とすると、ＳｉＣ製の反応管を介して伝達された熱によりシール部まで高温となり、シール材料であるＯリングを溶かしてしまうおそれがある。Ｏリングを溶かさないようＳｉＣ製の反応管４２のシール部を冷却すると、ＳｉＣ製の反応管４２が温度差による熱膨張差により破損してしまう。そこで、反応容器４３のうちヒータ４６による加熱領域をＳｉＣ製の反応管４２で構成し、ヒータ４６による加熱領域から外れた部分を石英製のアダプタ４４で構成することで、ＳｉＣ製の反応管４２からの熱の伝達を和らげ、Ｏリングを溶かすことなく、また反応管４２を破損することなく炉口部をシールすることが可能となる。また、ＳｉＣ製の反応管４２と石英製のアダプタ４４とのシールは、双方の面精度を最適にすることにより、ＳｉＣ製の反応管４２はヒータ４６の加熱領域に配置されているため温度差が発生せず、等方的に熱膨張する。よって、ＳｉＣ製の反応管４２下端部のフランジ部分は平面を保つことができ、アダプタ４４との間に隙間が生じないため、ＳｉＣ製の反応管４２を石英製のアダプタ４４に載せるだけでシール性を確保することができる。
【００１９】
アダプタ４４には、このアダプタ４４と一体にガス供給口５６とガス排気口５８とが設けられている。ガス供給口５６にはガス導入管６０が、ガス排気口５８には排気管６２がそれぞれ接続されている。
【００２０】
アダプタ４４の内壁は反応管４２の内壁よりも内側にあり（突出しており）、アダプタ４４の側壁部（肉厚部）には、ガス供給口５６と連通し、垂直方向に向かうガス導入経路６４が設けられ、その上部にはノズル取付孔が上方に開口するように設けられている。このノズル取付孔は、反応管４２の内部におけるアダプタ４４の上端部フランジ側の上面に開口しており、ガス供給口５６およびガス導入経路６４と連通している。このノズル取付孔にはノズル６６が挿入され固定されている。すなわち、反応管４２内部におけるアダプタ４４の反応管４２の内壁よりも内側に突出した部分の上面にノズル６６が接続され、このアダプタ４４の上面によりノズル６６が支持されることとなる。この構成により、ノズル接続部は熱で変形しにくく、また破損しにくい。また、ノズル６６とアダプタ４４の組立て、解体が容易になるというメリットもある。ガス導入管６０からガス供給口５６に導入された処理ガスは、アダプタ４４の側壁部に設けられたガス導入経路６４、ノズル６６を介して反応管４２内に供給される。なお、ノズル６６は、反応管４２の内壁に沿って基板配列領域の上端よりも上方、すなわち基板支持具３０の上端よりも上方まで延びるように構成される。
【００２１】
次に上述したように構成された熱処理装置１０の作用について説明する。
なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ７０により制御される。
【００２２】
まず、ポッドステージ１４に複数枚のウエハ５４を収容したポッド１６がセットされると、ポッド搬送装置１８によりポッド１６をポッドステージ１４からポッド棚２０へ搬送し、このポッド棚２０にストックする。次に、ポッド搬送装置１８により、このポッド棚２０にストックされたポッド１６をポッドオープナ２２に搬送してセットし、このポッドオープナ２２によりポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器２４によりポッド１６に収容されているウエハ５４の枚数を検知する。
【００２３】
次に、基板移載機２６により、ポッドオープナ２２の位置にあるポッド１６からウエハ５４を取り出し、ノッチアライナ２８に移載する。このノッチアライナ２８においては、ウエハ５４を回転させながらノッチを検出し、検出した情報に基づいて複数枚のウエハ５４のノッチを同じ位置に整列させる。次に、基板移載機２６により、ノッチアライナ２８からウエハ５４を取り出し、基板支持具３０に移載する。
【００２４】
このようにして、１バッチ分のウエハ５４を基板支持具３０に移載すると、例えば６００℃程度の温度に設定された反応炉４０（反応容器４３）内に複数枚のウエハ５４を装填した基板支持具３０を装入し、炉口シールキャップ４８により反応炉４０内を密閉する。次に、炉内温度を熱処理温度まで昇温させて、ガス導入管６０からガス供給口５６、アダプタ４４側壁部に設けられたガス導入経路６４、及びノズル６６を介して反応管４２内に処理ガスを導入する。処理ガスには、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ２）、酸素（Ｏ２）等が含まれる。ウエハ５４を熱処理する際、ウエハ５４は例えば１２００℃程度以上の温度に加熱される。
【００２５】
ウエハ５４の熱処理が終了すると、例えば炉内温度を６００℃程度の温度に降温した後、熱処理後のウエハ５４を支持した基板支持具３０を反応炉４０からアンロードし、基板支持具３０に支持された全てのウエハ５４が冷えるまで、基板支持具３０を所定位置で待機させる。次に、待機させた基板支持具３０のウエハ５４が所定温度まで冷却されると、基板移載機２６により、基板支持具３０からウエハ５４を取り出し、ポッドオープナ２２にセットされている空のポッド１６に搬送して収容する。次に、ポッド搬送装置１８により、ウエハ５４が収容されたポッド１６をポッド棚２０、またはポッドステージ１４に搬送する。
【００２６】
ウエハ５４回収後、基板支持具３０及び基板移載機２６上にウエハ５４が存在せず、炉口シャッタ６８が閉められている状態で、異物の除去が行われる。
この異物の除去は、ガス吹出し部３４を備えた基板移載機２６が移動することで、このガス吹出し部３４を基板支持具３０の異物が蓄積した箇所に接近させ、異物に対し正確に位置制御してガスを噴射することによって行われる。また、基板支持具３０を回転させることで、この基板支持具３０の全円周方向をガス吹出し部３４に接近させることが可能となる。このようにして熱処理装置１０の一連の作用が完了する。
【００２７】
図４は他の実施形態を示す。この実施形態では、炉口シャッタ６８の近傍に、ガス吹出し部３４が設けられている。基板支持具３０が昇降及び回転することで、基板支持具３０の異物が蓄積した箇所をガス吹出し部３４へ接近させる構成となっている。
前述したようにウエハ５４に処理が行われ、このウエハ５４が回収された後、異物の除去が行われる。基板支持具３０の上昇にともなって、必要であれば炉口シャッタ６８は開かれ、この炉口シャッタ６８が開かれている状態であっても、異物の除去を行うことができる。
【００２８】
なお、以上の実施形態の説明においては、一度に複数枚のウエハ５４を熱処理するバッチ式の熱処理装置を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、枚葉式のものであってもよい。
【００２９】
本発明の熱処理装置は、基板の製造工程にも適用することができる。
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハの一種であるＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  Ｏｘｙｇｅｎ）ウエハの製造工程の一工程に本発明の熱処理装置を適用する例について説明する。
【００３０】
まずイオン注入装置等により単結晶シリコンウエハ内へ酸素イオンをイオン注入する。その後、酸素イオンが注入されたウエハを上記実施の形態の熱処理装置を用いて、例えばＡｒ、Ｏ２雰囲気のもと、１３００℃〜１４００℃、例えば１３５０℃以上の高温でアニールする。これらの処理により、ウエハ内部にＳｉＯ２層が形成された（ＳｉＯ２層が埋め込まれた）ＳＩＭＯＸウエハが作製される。
【００３１】
また、ＳＩＭＯＸウエハの他、水素アニールウエハやＡｒアニールウエハの製造工程の一工程に本発明の熱処理装置を適用することも可能である。この場合、ウエハを本発明の熱処理装置を用いて、水素雰囲気中もしくはＡｒ雰囲気中で１２００℃程度以上の高温でアニールすることとなる。これによりＩＣ（集積回路）が作られるウエハ表面層の結晶欠陥を低減することができ、結晶の完全性を高めることができる。また、この他、エピタキシャルウエハの製造工程の一工程に本発明の熱処理装置を適用することも可能である。
【００３２】
以上のような基板の製造工程の一工程として行う高温アニール処理を行う場合であっても、本発明の熱処理装置を適用することができる。
【００３３】
本発明の熱処理装置は、半導体装置（デバイス）の製造工程に適用することも可能である。
特に、比較的高い温度で行う熱処理工程、例えば、ウェット酸化、ドライ酸化、水素燃焼酸化（パイロジェニック酸化）、ＨＣｌ酸化等の熱酸化工程や、硼素（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）等の不純物（ドーパント）を半導体薄膜に拡散する熱拡散工程等に適用するのが好ましい。
【００３４】
このような半導体デバイスの製造工程の一工程としての熱処理工程を行う場合においても、本発明の熱処理装置を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態が適用される基板処理装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態が適用される基板処理装置を示す側面断面図である。
【図３】本発明の一実施形態が適用される基板処理装置に用いた反応炉を示す断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態が適用される基板処理装置を示す側面断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０    熱処理装置
１２    筺体
３０    基板支持具
３２    アーム
３４    気体吹出し部
３６    回転軸
３８    排気処理装置
４０    反応炉
４２    反応管
４３    反応容器
４４    アダプタ
４６    ヒータ
６８    炉口シャッタ
【図１】
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【図２】
2010147144.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010147144.tif 000006