(57)【要約】【課題】基板処理時に生成する副生成物がロードロック室に残留する水分と接触し化学反応することを抑制することができる基板処理装置を提供する。【解決手段】処理室２０１と、開口１６１と開口（ウエハ搬送口）１２５とを有したロードロック室１０２であって、開口１６１を介し処理室２０１と連通し、ウエハ搬送口１２５を介し大気雰囲気空間と連通するロードロック室と、ロードロック室内の水分濃度を測定するセンサ３０１と、開口１６１を気密に閉塞するシールキャップ２１９およびゲートバルブ２４４とウエハ搬送口１２５を気密に閉塞するロードロックドア１２３と、センサ３０１の測定結果が予め定めた規定値以下になった際に、シールキャップ２１９またはゲートバルブ２４４を制御して処理室２０１とロードロック室とを連通させるように制御する制御装置１６２とを備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
その内部に所望の処理ガスを供給し、基板に所望の処理を実行する処理室と、
第１と第２の開口を有した気密室であって、前記第１の開口を介し前記処理室と連通し、前記第２の開口を介し大気雰囲気空間と連通する前記気密室と、
前記気密室内の水分濃度を測定するセンサと、
前記第１の開口及び第２の開口をそれぞれ気密に閉塞する第１と第２の閉塞手段と、を備え、
前記基板の処理によって副生成物が前記処理室内に生成され、前記副生成物は水分と反応することで、有害又は腐食性ガスを生成する前記副生成物であって、
前記センサの測定結果が予め定めた規定値以下になった際に、前記第１の閉塞手段を制御し、前記処理室と気密室とを連通させる制御手段を有す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、基板処理装置に関し、特に、基板処理室に連接した気密室としてのロードック室を備える基板処理装置であって、原料ガスとしてジクロールシラン、塩化水素等の腐食性ガスを使用する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスを製造する工程おいては、減圧ＣＶＤ法（減圧化学気相成長法）によって、半導体シリコン基板（ウエハ）上に薄膜を形成することが行われている。近年、基板処理室にウエハを導入する際の自然酸化膜の増加や、不純物の付着等の問題を解決するために、処理室の直前に気密室としてのロードロック室を設置し、ロードロック室を減圧することによってロードロック室内で十分に酸素、水分、有機物等を除去し、ロードロック室内を窒素置換した後、ウエハを処理室内に導入する方法が用いられている。また、処理室内においては、多様な化学反応を用いてウエハ上に薄膜を形成することが行われており、原料ガスとしてジクロールシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、塩化水素（ＨＣｌ）等の腐食性ガスを使用する場合がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなロードロック室を備える基板処理装置では、ウエハは、大気雰囲気のウエハ搬送空間からロードロック室内に移載され、その後、処理室に搬入され、処理室で成膜処理が行われる。処理室にて成膜処理が行われた後は、逆の手順により、処理室からロードロック室を経て大気雰囲気のウエハ搬送空間に送られ、その後、基板処理装置外に搬出される。
【０００４】
このように、ロードロック室は、ロードロック室へのウエハの搬入時もしくはロードロック室からのウエハの搬出時に、大気雰囲気下にあるウエハの搬送空間と連通するため、この時ロードロック室も大気雰囲気下におかれる。この際、大気雰囲気中の水分がロードロック室の内壁面に付着等し、残留する。
【０００５】
一方では、原料ガスとしてジクロールシラン、塩化水素等の腐食性ガスを使用し、または反応ガスの一部としてこういった腐食性ガスを使用してウエハに成膜処理を連続して行うと、処理室内に副生成物が徐々に溜まる。
【０００６】
このような状態で、ロードロック室へのウエハの搬入時もしくはロードロック室からのウエハの搬出時に、処理室とローロック室との間を連通すると、この副生成物はロードロック室の残留水分と反応してＨＣｌガスを放出し、処理室とローロック室との間に設けられるゲートバルブの部品等に錆を生じさせ、さらに基板処理装置の付近はＨＣｌガスの放出で人体に危険な状態となるおそれもある。
【０００７】
従って、本発明の主な目的は、基板処理時に生成する副生成物がロードロック室に残留する水分と接触し化学反応することを抑制することが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】
本発明によれば、
その内部に所望の処理ガスを供給し、基板に所望の処理を実行する処理室と、
第１と第２の開口を有した気密室であって、前記第１の開口を介し前記処理室と連通し、前記第２の開口を介し大気雰囲気空間と連通する前記気密室と、
前記気密室内の水分濃度を測定するセンサと、
前記第１の開口及び第２の開口をそれぞれ気密に閉塞する第１と第２の閉塞手段と、を備え、
前記基板の処理によって副生成物が前記処理室内に生成され、前記副生成物は水分と反応することで、有害又は腐食性ガスを生成する前記副生成物であって、
前記センサの測定結果が予め定めた規定値以下になった際に、前記第１の閉塞手段を制御し、前記処理室と気密室とを連通させる制御手段を有す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】
【０００９】
本発明によれば、基板処理時に生成する副生成物がロードロック室に残留する水分と接触し化学反応することを抑制することができる基板処理装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の好ましい実施例を説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は本実施例におけるホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置を説明するための概略構造縦断面図であり、図２は本実施例におけるホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置の処理炉を説明するための概略構造縦断面図であり、図３は本実施例における減圧ＣＶＤ装置を説明するための概略斜視図である。
【００１２】
図３に示すように、筐体１０１内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット１００の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ１０５が設けられ、カセットステージ１０５の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１１５が設けられ、カセットエレベータ１１５には搬送手段としてのカセット移載機１１４が取りつけられている。カセットエレベータ１１５の後側には、カセット１００の載置手段としてのカセット棚１０９が設けられ、カセット棚１０９はスライドステージ１２２上に横行可能に設けられている。又、カセット棚の上方にはカセット１００の載置手段としてのバッファカセット棚１１０が設けられている。更に、バッファカセット棚１１０の後側にはクリーンユニット１１８が設けられ、クリーンエアを筐体１０１の内部を流通させるように構成されている。
【００１３】
筐体１０１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。この処理炉２０２内には、ウエハ２００に所定の処理を行う処理室２０１が形成されている。処理炉２０２の下側には、気密室としてのロードロック室１０２が仕切弁としてのゲートバルブ２４４により連接され、ロードロック室１０２の前面にはカセット棚１０９と対向する位置に仕切手段としてのロードロックドア１２３が設けられている。ロードロック室１０２内には、基板としてのウエハ２００を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート２１７を、処理室２０１とロードロック室１０２との間で昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ１２１が内設され、ボートエレベータ１２１には蓋体としてのシールキャップ２１９が取りつけられボート２１７を垂直に支持している。ロードロック室１０２とカセット棚１０９との間には図示しない昇降手段としての移載エレベータが設けられ、移載エレベータには搬送手段としてのウエハ移載機１１２が取りつけられている。
【００１４】
カセット移載機１１４等の搬送動作は、搬送制御手段１２４により制御される。
【００１５】
図１、２に示すように、処理炉２０２は、ロードロック室の天井板１０６上に設けられたマニホールド２０９と、アウターチューブ２０５と、その内部に設けられたインナーチューブ２０４と、アウターチューブ２０５の外部に設けられたヒータ２０７と、ヒータ２０７とアウターチューブ２０５を覆って設けられた断熱材２０８とを備えている。ヒータ２０７と断熱材２０８とによりアウターチューブ２０５内部全体を加熱する。アウターチューブ２０５はマニホールド２０９の上部フランジ２１１上に設けられ、インナーチューブ２０４はマニホールド２０９の中程で内側に向かって突きだしたフランジ２１２上に設けられている。
【００１６】
シールキャップ２１９上にはボート２１７が搭載されている。ボート２１７を搭載したシールキャップ２１９がロードロック室１０２の天井板１０６の開口１６１から挿入され、シールキャップ２１９が上昇してシールキャップ２１９によって開口１６１が閉じられるとボート２１７がインナーチューブ２０４内に位置する。シールキャップ２１９は、ロードロック室１０２の天井板１０６の開口１６１を気密に閉塞する閉塞手段となる。ボート２１７は回転機構１５６によって回転される。ボート２１７には複数のウエハ２００が垂直方向に積層されて搭載されている。インナーチューブ２０４内がウエハ２００を処理する処理室２０１となる。ボート下部のマニホールド２０９に相当する高さの部分には、断熱板２１０が搭載されている。
【００１７】
マニホールド２０９の側壁には、排気管２３１が取り付けられており、排気管２３１の途中には排気バルブ１７５が設けられており、排気管２３１は真空排気装置（図示せず。）に接続されている。マニホールド２０９の側壁には、ガス供給管２３２が設けられている。ガス供給管２３２は、ガス供給装置２２０に接続されている。原料ガスとしてのジクロールシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、塩化水素（ＨＣｌ）等が、ガス供給装置２２０より供給管２３２を介してインナーチューブ２０４の下部から導入される。その後、インナチューブ２０４内を上昇し、その後、アウタチューブ２０５とインナチューブ２０４との間の隙間を通って、ガス排気管２３１に接続された真空排気装置（図示せず。）により排気される。
【００１８】
気密室としてのロードロック室１０２の前面の側壁１０３にはウエハ搬送口１２５が開口し、ウエハ搬送口１２５を気密に閉鎖するように、閉塞手段としてのロードロックドア１２３が設けられている。また、ロードロック室１０２の前面の側壁１０３の上部には水分濃度測定センサ３０１がロードロック室１０２に連通して設けられている。
【００１９】
ロードロック室１０２の後面の側壁１０４の上部にはパージノズル２３４がロードロック室１０２に連通して設けられ、側壁１０４の下部には排気管２３６がロードロック室１０２に連通して設けられている。パージノズル２３４にはバルブ１７７が設けられ、排気管２３６には、バルブ２３７が設けられている。排気管２３６は真空排気装置（図示せず。）に接続されている。パージノズル２３４からは、不活性ガスとしての窒素ガスがロードロック室１０２内に供給される。
【００２０】
ロードロック室１０２には、ボートエレベータ１２１（図３参照。）が設けられ、ボート２１７を搭載したシールキャプ２１９を上昇させてシールキャップ２１９が開口１６１を閉塞し、ウエハ処理が可能な状態とする。ウエハの処理が完了すると、ボートエレベータ１２１（図３参照。）により、シールキャップ２１９およびボート２１７をロードロック室１０２内に降下する。シールキャップ２１９を下降して、ボート２１７をインナーチューブ２０４から搬出した後は、ゲートバルブ１１７（図１参照）によって、開口１６１を閉じる。ゲートバルブ１１７は、ロードロック室１０２の天井板１０６の開口１６１を気密に閉塞する閉塞手段となる。図１を参照すれば、このようにしてロードロック室１０２内に搬出されたボート２１７とウエハカセット１００との間で移載機１１２によってウエハ２００は移載される。
【００２１】
ヒータ２０７、回転機構１５６、ガス供給装置２２０、真空排気装置（図示せず。）、バルブ１７５、２３４、２３７、ロードロックドア１２３、ゲートバルブ２４４、移載機１１２、ボートエレベータ１２１（図３参照。）、水分濃度測定センサ３０１等は制御装置１６２によって制御され、ウエハ２００を搭載したボート２１７の処理室２０１とローロック室１０２との間の昇降、ゲートバルブ２４４やロードロックドア１２３の開閉、処理炉２０２内の温度制御、処理室２０１内への処理ガスの供給および処理室２０１の排気、ロードロック室１０２への不活性ガスとしての窒素ガスの供給、ロードロック室１０２の排気、ロードロック室１０２内の水分濃度の測定等が制御装置１６２によって制御される。
【００２２】
次に、本実施例の基板処理装置であるホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置における半導体ウエハ２００の処理の一例として、半導体シリコンウエハに、ジクロールシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）および塩化水素（ＨＣｌ）を用いてエピタキシャルＳｉ膜を成膜する場合を説明する。
【００２３】
図示しない外部搬送装置から搬送されたカセット１００は、カセットステージ１０５に載置され、カセットステージ１０５でカセット１００の姿勢を９０°変換され、更に、カセットエレベータ１１５の昇降動作、横行動作及び、カセット移載機１１４の進退動作の協働によりカセット棚１０９又は、バッファカセット棚１１０に搬送される。
【００２４】
ウエハ移載機１１２によりカセット棚１０９からボート２１７へウエハ２００が移載される。ボート２１７へウエハ２００を移載する準備として、ボート２１７がボートエレベータ１２１により降下され、ゲートバルブ２４４により処理室２０１が閉塞され、更にロードロック室１０２の内部にパージノズル２３４から窒素ガスのパージガスが導入される。ロードロック室１０２が大気圧に復圧された後、ロードロックドア１２３が開かれる。
【００２５】
水平スライド機構１２２はカセット棚１０９を水平移動させ、移載の対象となるカセット１００をウエハ移載機１１２に対峙する様に位置決めする。ウエハ移載機１１２は昇降動作、回転動作の協働によりウエハ２００をカセット１００よりボート２１７へと移載する。ウエハ２００の移載はいくつかのカセット１００に対して行われ、ボート２１７へ所定枚数ウエハの移載が完了した後、ロードロックドア１２３が閉じられ、ロードロック室１０２が排気管２３６を介して真空引きされる。
【００２６】
真空引き完了後にガスパージノズル２３４より純度の高い不活性ガスである窒素ガスをフィルタ等を通してロードロック室１０２内に導入し、ロードロック室１０２内部を窒素ガスにより大気圧に復圧する。この際、ロードロック室１０２内の水分濃度を水分濃度測定センサ３０１で測定し、ロードロック室１０２内の水分濃度が規定値以下（１００ppm以下が望ましい）になった場合のみゲートバルブ２４４が開放できるように、制御装置１６２で制御するようにしている。このように制御することにより、処理室２０１内の副生成物がロードロック室１０２内の残留水分に触れることなく安全なウェハ２００処理を行うことが可能となる。なお、ロードロック室１０２の水分濃度は、ロードロック室に純度の高い不活性ガスをフィルタ等を通して供給することで下げることができる。
【００２７】
このようにゲートバルブ２４４が開かれた後は、ボートエレベータ１２１によりボート２１７が処理室２０１内に挿入され、シールキャップ２１９により処理炉２０２の開口部である炉口１６１を閉塞することによって処理室２０１を閉塞する。ロードロック室１０２は、ウエハ２００の処理が終了して再びボート２１７がロードロック室１０２に下降してくるまでは窒素ガスによりほぼ大気圧に保たれている。
【００２８】
次に、排気バルブ１７５を開けて、処理室２０１内の雰囲気を排気し、処理室２０１を減圧する。そして、制御装置１６２によりヒータ２０７を制御し、処理室２０１内の温度を所定の温度に維持する。その後、回転機構１５６が駆動してボート２１７を所定の回転数で回転する。
【００２９】
ガス供給装置２２０より、ジクロールシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、塩化水素（ＨＣｌ）およびキャリアガスとしての水素をガス供給管２３２を通じて、処理室２０１に供給し、一方では、ガス排気管２３１によって排気することによって処理室２０１内の圧力を所定の圧力に保って、減圧ＣＶＤ法により、ウエハ２００にエピタキシャルＳｉ膜を成膜する。
【００３０】
処理室２０１内でウエハ２００に所定の成膜処理がなされた後、処理室２０１内をパージガスとしての窒素ガスで置換する。すなわち、成膜後、（１）処理室２０１内をガス排気管２３１を介して減圧し、その後窒素ガス（Ｎ２）をガス供給管２３２より処理室２０１内に流して処理室２０１内をパージし、その後、（２）窒素ガスを止めて、再度処理室２０１内をガス排気管２３１を介して減圧し、その後窒素ガスをガス供給管２３２より処理室２０１内に流して処理室２０１内をパージする。この（１）、（２）の操作を所定回数繰り返す。その後ガス供給管２３２より窒素ガスを処理室２０１内に導入し、窒素ガスで処理室２０１内をほぼ大気圧まで戻す。なお、ロードロック室１０２は、上述のとおり、窒素ガスによりほぼ大気圧に保たれている。
【００３１】
この状態で、ロードロック室１０２内の水分濃度を水分濃度測定センサ３０１で測定し、ロードロック室１０２内の水分濃度が規定値以下（１００ppm以下が望ましい）になった場合のみ、ボートエレベータ１２１によりシールキャップ２１９およびボート２１７の下降を開始し、シールキャップ２１９を開放し、ウエハ２００を搭載したボート２１７が処理室２０１からロードロック室１０２内に下降するように、制御装置１６２で制御するようにしている。このように制御することにより、処理室２０１内の副生成物がロードロック室１０２内の残留水分に触れることなく安全なウェハ２００処理を行うことが可能となる。
【００３２】
その後、排気管２３６を介してロードロック室１０２内を１０Ｔｏｒｒ以下まで真空引きし、その後、窒素ガスをパージノズル２３４より処理室２０１内に導入してロードロック室１０２内を大気圧まで窒素ガスで戻す。
【００３３】
その後、ロードロックドア１２３を開き、処理後のウエハ２００は上記した操作の逆の手順によりボート２１７からカセット棚１０９を経てカセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装置により搬出される。
【００３４】
次に、水平スライド機構１２２はカセット棚１０９を水平移動させ、次に移載の対象となるカセット１００をウエハ移載機１１２に対峙する様に位置決めする。ウエハ移載機１１２は昇降動作、回転動作の協働により次に処理の対象となるウエハ２００をカセット１００よりボート２１７へと移載する。ウエハ２００の移載はいくつかのカセット１００に対して行われ、ボート２１７へ所定枚数ウエハの移載が完了した後、ロードロックドア１２３が閉じられ、ロードロック室１０２が排気管２３６を介して真空引きされる。
【００３５】
真空引き完了後にガスパージノズル２３４より純度の高い不活性ガスである窒素ガスをフィルタ等を通してロードロック室１０２内に導入し、ロードロック室１０２内部を窒素ガスにより大気圧に復圧する。この際、ロードロック室１０２内の水分濃度を水分濃度測定センサ３０１で測定し、ロードロック室１０２内の水分濃度が規定値以下（１００ppm以下が望ましい）になった場合のみゲートバルブ２４４が開放できるように、制御装置１６２で制御するようにしている。
【００３６】
このようにゲートバルブ２４４が開かれた後は、ボートエレベータ１２１によりボート２１７が処理室２０１内に挿入され、以下、上記と同様にしてウエハ２００の処理が行われる。
【００３７】
以上説明したように、本実施例では、ロードロック室１０２に水分濃度を測定する水分濃度測定センサ３０１を取りつけ、ロードロック室１０２の水分濃度が規定値以下（１００ppm以下が望ましい）になった場合のみシールキャップ２１９やゲートバルブ２４４が開放できるように制御装置１６２で制御するようにした。その結果、原料ガスとしてジクロールシランおよび塩化水素の腐食性ガスを使用する本実施例のような場合でも、処理室２０１内の副生成物がロードロック室１０２内の残留水分に触れて、ＨＣｌガスを放出し、処理室２０１とローロック１１０２室との間に設けられるゲートバルブ２４４の部品等に錆を生じさせ、さらに基板処理装置の付近にＨＣｌガスが放出されるのを抑制することができるようになり、安全にウェハの処理を行うことができるようになった。
【００３８】
なお、本実施例では、ロードロック室１０２の開口１６１を閉塞する閉塞手段として、シールキャップ２１９およびゲートバルブ２４４が存在し、いずれを開放する場合においても、ロードロック室１０２内の水分濃度を水分濃度測定センサ３０１で測定し、ロードロック室１０２内の水分濃度が規定値以下になった場合のみシールキャップ２１９またはゲートバルブ２４４が開放できるように、制御装置１６２で制御するようにしているが、シールキャップ２１９およびゲートバルブ２４４一方を開放する場合には、ロードロック室１０２内の水分濃度が規定値以下であることがあきらかである場合等には、他方を開放する場合のみ、ロードロック室１０２内の水分濃度が規定値以下になった場合のみシールキャップ２１９またはゲートバルブ２４４が開放できるように、制御装置１６２で制御するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の好ましい実施例におけるホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置を説明するための概略構造縦断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施例におけるホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置の処理炉を説明するための概略構造縦断面図である。
【図３】本発明の好ましい実施例における減圧ＣＶＤ装置を説明するための概略斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００…カセット
１０１…筐体
１０２…ロードロック室
１０３、１０４…側壁
１０６…天井板
１０９…カセット棚
１１２…ウエハ移載機
１１８…クリーンユニット
１２１…ボートエレベータ
１２３…ロードロックドア
１２４…搬送制御手段
１２５…ウエハ搬送口
１５６…回転機構
１６１…開口
１６２…制御装置
１７５…排気バルブ
１７７…バルブ
１８０…ガス供給装置
２００…ウエハ
２０１…処理室
２０２…処理炉
２０４…インナーチューブ
２０５…アウターチューブ
２０７…ヒータ
２０８…断熱材
２０９…マニホールド
２１０…断熱板
２１１、２１２…フランジ
２１７…ボート
２１９…シールキャップ
２２０…ガス供給装置
２３１…排気管
２３２…ガス供給管
２３４…パージノズル
２３６…排気管
２３７…排気バルブ
２４４…ゲートバルブ
３０１…水分濃度測定センサ
【図１】
2006013215.tif 000003
【図２】
2006013215.tif 000004
【図３】
2006013215.tif 000005