(57)【要約】【課題】基板の処理において、処理室の内壁への反応副生成物の付着を防止し、基板への不純物の混入を避ける。【解決手段】基板処理装置１０は、基板４５を処理する反応管５０と、反応管５０を支持するアダプタ４２と、反応管５０内を加熱するヒータ４３と、反応管５０内に処理ガスを導入する導入管４６と、反応管５０内を排気する排気管４７と、を有し、反応管５０は、前記アダプタ４２に支持される部分よりも下方へ延出し、前記アダプタ４２の内壁面を覆うように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する反応管と、
前記反応管を支持するアダプタと、
前記反応管内を加熱するヒータと、
前記反応管内に処理ガスを導入する導入口と、
前記反応管内を排気する排気口と、を有し、
前記反応管は、前記アダプタに支持される部分よりも下方へ延出し、前記アダプタの内壁面を覆うように構成されていることを特徴とする基板処理装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する基板処理装置、特に半導体基板を熱処理する熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面に金属又は層間絶縁膜材料が成膜された基板に対して熱処理を行う縦型熱処理炉としては、図３に示すような反応炉４０が一般的である。反応炉４０は石英製の反応管４１及び金属製のアダプタ４２等を有する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
反応炉４０を用いて所定の処理温度で基板の加熱処理を行うと、基板上に形成された金属膜又は層間絶縁膜材料が揮発、昇華し、反応炉４０内に反応副生成物が発生する場合がある。この反応副生成物は、主として反応炉４０内の低温部であるアダプタ４２等に固体又は粉末となって付着する。
アダプタ４２に付着した反応副生成物は、反応炉４０内の温度変化、圧力変化、反応炉４０内へ供給するガスの種類、基板の出し入れ及びメンテナンス作業等により反応炉４０内で分散してしまい、基板処理時に基板に異物が混入するという問題が生じていた。
【０００４】
このような問題を回避する手段として、基板処理終了後にアダプタ４２に付着した副生成物をふき取ること、あるいは、装置を分解して副生成物の付着した部品を洗浄することなどが考えられる。ところがそのような解決手段では、装置を長く停止させなければならないという別の問題が生ずる。
【０００５】
そこで本発明の課題は、基板の処理において、装置内への反応副生成物の付着を防止し、基板処理の効率を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、基板を処理する反応管と、
前記反応管を支持するアダプタと、
前記反応管内を加熱するヒータと、
前記反応管内に処理ガスを導入する導入口と、
前記反応管内を排気する排気口と、を有し、
前記反応管は、前記アダプタに支持される部分よりも下方へ延出し、前記アダプタの内壁面を覆うように構成されていることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ヒータによって加熱された反応管の一部がアダプタの内壁面を覆っているので、その部分に反応副生成物が付着するのを防止し、基板処理を効率良く実施できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いる反応炉を示す縦断面図である。
【図３】従来の基板処理装置に用いる反応炉を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための好ましい形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態に限定するものではない。
【００１０】
図１及び図２を参照して本実施形態における基板処理装置及び基板処理方法について説明する。図１は基板処理装置１０の概略斜視図、図２は基板処理装置１０内に設けられている反応炉４０の縦断面図である。基板処理装置１０はバッチ式の縦型熱処理装置である。
【００１１】
基板処理装置１０は筺体１２を有し、筺体１２の正面側外面にはポッドステージ１４が設けられている。ポッドステージ１４の上面にはポッド１６が載置される。ポッド１６は図示しない蓋で閉じられることにより、内部に基板４５（例えば、２５枚）を収納する容器である。基板４５を基板処理装置１０内に搬入する場合には、基板４５をポッド１６に収容し、これをポッドステージ１４に載置することとなる。
なお、基板４５の表面にはＣＶＤ膜や塗布膜やＣｕ膜その他の金属膜が形成されている。この金属膜はメッキ又はスパッタ等で形成される。また、基板４５にはノッチ又はオリフラが形成されている。
【００１２】
筺体１２内部の正面側には、ポッド搬送装置１８が設けられており、その近傍にはポッド棚２０及びポッドオープナ２２が設けられている。ポッド搬送装置１８は、ポッドステージ１４に載置されたポッド１６をポッド棚２０又はポッドオープナ２２に搬送する搬送手段である。ポッド棚２０は基板処理装置１０内に搬入された複数のポッド１６を保管でき、ポッドオープナ２２はポッドオープナ２２にセットされたポッド１６の蓋を開放する。ポッドオープナ２２の近傍には基板枚数検知器２４が隣接して設けられている。基板枚数検知器２４は蓋が開放されたポッド１６内の基板４５の枚数を検知する部材である。
【００１３】
筺体１２内部の中央部には、アーム（ツイーザ）３２を有する基板移載機２６が配置されている。基板移載機２６は、基板４５をポッドオープナ２２、ノッチアライナ２８及び基板支持具３０のそれぞれに移動させる移載手段である。ノッチアライナ２８は基板４５に形成されたノッチ又はオリフラを検出してこれを一定の位置に揃えるもので、基板支持具（ボート）３０は複数枚の基板４５を略水平状態で隙間をもって多段状に支持するものである。基板支持具３０の下面には炉口シールキャップ４８が取り付けられ、基板支持具３０とともに昇降可能に構成されている。
【００１４】
筺体１２内部の後方上部には反応炉４０が設けられる。基板支持具３０は基板処理開始前には反応炉４０の下方に位置し、図１はその状態を示している。基板の処理を開始するときには、基板４５を支持した基板支持具３０が上昇して反応炉４０内に搬入される。
【００１５】
図２を参照して反応炉４０について説明する。図２は基板支持具３０が反応炉４０内に搬入された後の状態を示している。反応炉４０は、アダプタ４２、ヒータ４３、導入管（導入口）４６、排気管（排気口）４７及び反応管５０等により構成され、反応管５０、アダプタ４２及び炉口シールキャップ４８により処理室４９が形成されている。
【００１６】
反応管５０は上端が閉塞し下端が開放した円筒状に形成され、その下端にはフランジ部５０ａが設けられている。フランジ部５０ａは、反応管５０の下端から周方向内側及び外側に向かって突出して、リング状に設けられている。このフランジ部５０ａには、フランジ部５０ａの下面から下方に向かって延出し、反応管５０に対して同心円状に配置される円筒形状の延出部５１が設けられている。延出部５１は上端及び下端が開放して形成され、その内側の空間と反応管５０の内側の空間は連通する。反応管５０、フランジ部５０ａ及び延出部５１は一体として形成され、石英その他の耐熱性材料からなる。
【００１７】
反応管５０の下方にはアダプタ４２が配置されている。アダプタ４２は、上端及び下端が開放した円筒状に形成され、その上端にはフランジ部４２ａ、下端にはフランジ部４２ｂが形成されている。このフランジ部４２ａの上に反応管５０のフランジ部５０ａが載置され、これにより、反応管５０がアダプタ４２に支持されている。反応管５０及びアダプタ４２は同心円状に配置され、アダプタ４２の内径は延出部５１の外径よりも僅かに大きい。また、アダプタ４２はステンレス（ＳＵＳ）その他の金属からなる。
延出部５１はアダプタ４２の内側に挿入されており、延出部５１がアダプタ４２の内壁面に沿うようにして配置されている。これによりアダプタ４２の内壁面が延出部５１によって覆われている。
【００１８】
アダプタ４２には導入管４６が設けられている。導入管４６はアダプタ４２の外側からアダプタ４２及び延出部５１を貫通して、処理室４９内まで配管され、反応管５０の内壁面に沿って処理室４９内の頂部まで立ち上がっている。導入管４６の上端にはノズル４６ａが形成されており、ノズル４６ａは石英その他の耐熱性材料からなる。
【００１９】
アダプタ４２には排気管４７が設けられ、導入管４６に対向する位置に配置されている。延出部５１の排気管４７と対向する部分には、排気管４７の開口と、同等の大きさ、形状の開口部５１ａが設けられている。
【００２０】
ヒータ４３は上端が閉塞し下端が開口した円筒状に形成され、反応管５０の外側に同心円状に配置されている。ヒータ４３は処理室４９内の温度が所定の温度となるようにコントローラ５５により制御される。
【００２１】
基板支持具３０の下端には断熱板４４を挟んで炉口シールキャップ４８が設けられている。断熱板４４は石英その他の耐熱性材料からなる。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とともにコントローラ５５により昇降可能に構成されている。基板支持具３０が反応管５０内に搬入されると、炉口シールキャップ４８がＯリングを介してアダプタ４２のフランジ部４２ｂに当接し、処理室４９内を気密状態に保持するよう構成されている。また、同時に炉口シールキャップ４８は延出部５１の下端に当接し、これにより処理室４９内に導入される処理ガスがアダプタ４２の内壁には触れないこととなる。
【００２２】
次に上述した図１及び図２の構成の基板処理装置１０を用いて、半導体製造工程の一工程として、基板４５を熱処理する方法について説明する。以下に示す熱処理の方法は一般的に基板の熱処理方法として用いられる方法と同様である。なお、以下の説明において基板処理装置１０を構成する各部の動作はコントローラ５５により制御される。
【００２３】
まず、複数枚の基板４５を収容したポッド１６をポッドステージ１４にセットする。するとコントローラ５５がポッド搬送装置１８を動作させ、ポッド１６をポッドステージ１４からポッド棚２０に搬送し、ポッド棚２０にポッド１６をストックする。ポッド搬送装置１８はポッド棚２０にストックされたポッド１６をポッドオープナ２２へ搬送し、これをポッドオープナ２２にセットする。コントローラ５５がポッドオープナ２２を動作させ、セットされたポッド１６の蓋がポッドオープナ２２により開放され、ポッド１６内の基板４５の枚数を基板枚数検知器２４により検知する。次に、コントローラ５５が基板移載機２６を動作させ、蓋が開放したポッド１６から基板４５を取り出してノッチアライナ２８に移載する。更にコントローラ５５はノッチアライナ２８を動作させ、ノッチアライナ２８が回転しながら基板４５に形成されたノッチを検出し、検出した情報に基づいて基板４５を整列する。基板移載機２６は整列された基板４５をノッチアライナ２８から取り出し、基板支持具３０に移載する。
【００２４】
このようにして１バッチ分の基板４５が基板支持具３０に移載されると、コントローラ５５によって基板支持具３０及び炉口シールキャップ４８が上昇し、基板支持具３０が、ヒータ４３により例えば２００℃程度の温度に加熱された状態の処理室４９内に搬入される。炉口シールキャップ４８がフランジ部４２ｂに当接することにより処理室４９内が密閉される。
【００２５】
次に、コントローラ５５によりヒータ４３への電力供給量が制御されることによって処理室４９内が昇温され、熱処理温度（例えば、４００℃程度の温度）となるように調整される。その後もこの温度制御を継続し、処理室４９内が熱処理温度に保たれるようにする。
処理室４９内の温度が所定の温度に到達すると、コントローラ５５が導入管４６から所定の処理ガスの供給を開始する。導入管４６から処理室４９内に導入された処理ガスは、ノズル４６ａから処理室４９内の頂部に噴出される。処理ガスには窒素（Ｎ２）ガス、水素（Ｈ２）ガスその他のガスが用いられる。Ｎ２ガスを供給する場合の供給流量は、例えば、５〜２０ｓｌｍ程度であり、Ｈ２ガスを供給する場合の供給流量は、例えば、５〜２０ｓｌｍ程度の流量である。なお、Ｎ２ガスとＨ２ガスを同時供給してもよい。
処理室４９内に供給された処理ガスは、排気管４７から排気される。この排気は処理室４９内に処理ガスが供給されている間は継続して行われる。処理室４９内は所定の圧力となるようにコントローラ５５によって制御され、例えば、常圧〜１３３０Ｐａ程度となるように制御される。
【００２６】
ところで基板４５が加熱されると、基板４５に形成されているＣｕ膜等の金属膜や塗布膜又はＣＶＤ膜の成分の一部が揮発、昇華して処理室４９内に反応副生成物が発生する。
ここで、従来技術において仮に反応炉内の温度を３００℃に設定したとすると、アダプタ４２の内壁の表面温度は反応管５０よりも１５℃程度低くなる。このため、図３に示した従来技術においては、反応副生成物が低温部であるアダプタ４２へ付着することとなる。
これに対して本実施形態においては、延出部５１は反応管５０と同一素材により一体に形成されており、ヒータ４３により反応管５０が加熱され、反応管５０の温度が上昇し始めると、反応管５０と一体に形成されている延出部５１の温度も上昇し、反応管５０と延出部５１はほぼ同程度の温度となる。そしてこの延出部５１はアダプタ４２の全体をほぼ隙間なく覆うように構成されている。従って、処理室４９の内壁において特に温度が低い箇所は存在しないこととなり、特定箇所に反応副生成物が付着するのを防止できる。
【００２７】
所定時間経過後、処理室４９内への処理ガスの供給を終了する。コントローラ５５により処理ガスの供給を停止する。処理室４９内を常圧に復帰させ、処理室４９内の温度を２００℃程度の温度に降温させた後、コントローラ５５によって熱処理後の基板を支持した基板支持具３０及び炉口シールキャップ４８を下降させ、熱処理後の基板を支持した基板支持具３０を処理室４９内から搬出させる。そして基板支持具３０に支持された全ての基板４５が常温に降温するまで基板支持具３０を反応管５０の下方で待機させる。
基板４５の降温が終了したらコントローラ５５が基板移載機２６を動作させ、これらの基板４５が基板移載機２６によりポッドオープナ２２まで搬送され、ポッドオープナ２２にセットされている空のポッド１６に収容する。このポッド１６がポッド搬送装置１８によりポッド棚２０又はポッドステージ１４に搬送され、一連の処理を完了する。
【００２８】
以上、本発明によれば、反応管５０のフランジ部５０ａよりも下方へ延出する延出部５１がアダプタ４２の内壁面を覆うように構成されているので、処理室４９内の内壁全体を均一な高い温度に維持することができる。これにより処理室４９内に発生する反応副生成物が特定箇所に付着することがなく、反応副生成物の分散により基板処理において異物が混入することがない。更に、反応副生成物が処理室４９内に付着しないのでメンテナンス等を行う頻度を低下させることができ、作業性が良い。
【００２９】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の第１の態様によれば、
基板を処理する反応管と、
前記反応管を支持するアダプタと、
前記反応管内を加熱するヒータと、
前記反応管内に処理ガスを導入する導入口と、
前記反応管内を排気する排気口と、を有し、
前記反応管は、前記アダプタに支持される部分よりも下方へ延出し、前記アダプタの内壁面を覆うように構成されていることを特徴とする基板処理装置が提供される。
好ましくは、前記反応管と前記アダプタは材質が異なる。
また好ましくは、前記反応管は石英製であり、前記アダプタは金属製である。
また好ましくは、前記基板の表面には金属膜が形成されている。
【００３０】
本発明の第２の態様によれば、
筒状に設けられ、端部で開口したアダプタと、
筒状に設けられ、端部で開口するとともに、その開口を前記アダプタの開口に合わせて前記アダプタに接続された反応管と、
前記反応管の端部に連接し、筒状に設けられ前記アダプタの開口に挿入され、前記アダプタの内壁面を覆ったインナーカバーと、を備える反応管取付構造が提供される。
【符号の説明】
【００３１】
１０  熱処理装置
３０  基板支持具
４０  反応炉
４２  アダプタ
４３  ヒータ
４８  炉口シールキャップ
４４  断熱板
４５  基板
４６  導入管
４７  排気管
５０  反応管
５１  延出部
５５  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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