(57)【要約】【課題】スループット低下を防止しボート下降初期の振動発生を防止する。【解決手段】ウエハ１を処理する処理室１４を形成したプロセスチューブ１１と、処理室１４でウエハ１群を保持するボート３０と、処理室１４の炉口１６を開閉するシールキャップ２３と、ボート３０とシールキャップ２３を共に昇降させるボートエレベータ６と、シールキャップ２３と炉口１６との接触面をシールするシールリング３７とを備えているＣＶＤ装置において、ボートエレベータ６はボート３０が処理後に下降を開始しシールリング３７が接触面からの剥離前の下降速度ＶＬ  が離れた後の下降速度ＶＨ  よりも遅くなるように、制御される。【効果】シールリングが接触面から剥離する位置まではボートは低速度で下降するので、シールリングの剥離時の振動は発生しない。剥離後はボートを高速度で下降させることにより、スループットの低下を防止できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容して処理する処理室と、この処理室内で前記基板を保持するボートと、前記処理室の炉口を開閉するシールキャップと、前記ボートおよび前記シールキャップを共に昇降させるボートエレベータと、前記シールキャップと前記処理室の炉口との接触面をシールするシールリングと、
前記ボートが処理後に下降を開始し前記シールリングと前記接触面から離れる前の移動速度が離れた後の移動速度よりも小さくなるように制御するコントローラと、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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法に使用されるＣＶＤ装置や拡散装置、酸化装置およびアニール装置等の熱処理装置（ｆｕｒｎａｃｅ  ）に利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造方法において、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に窒化シリコン（Ｓｉ３  Ｎ４  ）や酸化シリコンおよびポリシリコン等のＣＶＤ膜を形成するのに、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置が広く使用されている。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。）は、ウエハが搬入されるインナチューブおよびインナチューブを取り囲むアウタチューブから構成されて縦形に設置されたプロセスチューブと、プロセスチューブによって形成された処理室に処理ガスとしての成膜ガスを供給するガス供給管と、処理室を真空排気する排気管と、プロセスチューブ外に敷設されて処理室を加熱するヒータユニットと、ボートエレベータによって昇降されて処理室の炉口を開閉するシールキャップと、シールキャップの上に垂直に設置されて複数枚のウエハを保持するボートとを備えており、複数枚のウエハがボートによって垂直方向に整列されて保持された状態で処理室に下端の炉口から搬入（ボートローディング）され、シールキャップによって炉口が閉塞された状態で、処理室に成膜ガスがガス供給管から供給されるとともに、ヒータユニットによって処理室が加熱されることにより、ウエハの上にＣＶＤ膜が堆積するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。従来のこの種のＣＶＤ装置においては、シールキャップと処理室の炉口との接触面には接触面間をシールするシールリングが敷設されており、このシールリングは耐熱性樹脂によって形成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−１５８０８１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記したＣＶＤ装置においては、処理後にシールキャップが下降される際に、シールリングが接触面に貼り付いた状態で下降を開始することにより、シールリングが接触面から剥がれる時に振動が発生するために、ウエハが損傷したり、ボートから落下したりする場合がある。この振動の発生を防止するためにボートの下降速度を遅く設定することが考えられるが、この場合には、ボートが下限に達する迄に長時間が浪費されてしまうために、スループットが低下するという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、スループットの低下を防止しつつボートの下降初期における振動の発生を防止することができる基板処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理装置は、基板を収容して処理する処理室と、この処理室内で前記基板を保持するボートと、前記処理室の炉口を開閉するシールキャップと、前記ボートおよび前記シールキャップを共に昇降させるボートエレベータと、前記シールキャップと前記処理室の炉口との接触面をシールするシールリングと、
前記ボートが処理後に下降を開始し前記シールリングと前記接触面から離れる前の移動速度が離れた後の移動速度よりも小さくなるように制御するコントローラと、を有することを特徴とする。
【０００７】
前記した手段によれば、シールリングが接触面から完全に剥がれる位置までは、ボートは低速度で下降するために、シールリングが接触面から剥がれる際の振動は発生しない。シールリングが接触面から完全に剥がれた後は、ボートをシールリングが接触面から剥がれる位置までの速度よりも高速である通常の速度で下降させることにより、スループットの低下を防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置はＣＶＤ装置（バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置）として、図１および図２に示されているように構成されている。図１に示されているように、ＣＶＤ装置はプロセスチューブ設置室３とボート搬入搬出室４とを有する筐体２を備えており、ボート搬入搬出室４にはウエハ移載装置５およびモータ駆動の送りねじ軸装置によって構成されたボートエレベータ６が設置されている。ボートエレベータ６のモータ６ａはメカコントローラ７によって制御されるようになっており、メカコントローラ７は操作部９によって操作可能なメインコントローラ８によって制御されるようになっている。１０はウエハキャリアである。
【００１０】
図１に示されているように、筐体２のプロセスチューブ設置室３には図２に示されたプロセスチューブ１１が、中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に設置されている。図２に示されているように、プロセスチューブ１１は互いに同心円に配置されたアウタチューブ１２とインナチューブ１３とを備えており、アウタチューブ１２は石英ガラスが使用されて上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されており、インナチューブ１３は石英ガラスまたは炭化シリコンが使用されて上下両端が開口された円筒形状に形成されている。インナチューブ１３の筒中空部はボート３０によって同心的に整列した状態に保持された複数枚のウエハ１が搬入される処理室１４を形成しており、インナチューブ１３の内径は被処理基板としてのウエハ１の最大外径よりも大きく設定されている。
【００１１】
図１および図２に示されているように、プロセスチューブ１１の下端には上下両端が開口した短尺の円筒形状に形成されたマニホールド１５が、インナチューブ１３の下端部と同心円に配設されており、処理室１４の炉口１６がマニホールド１５の下端開口によって形成されている。マニホールド１５の上下両端の外周には各鍔部が径方向外向きにそれぞれ突設されており、マニホールド１５が筐体２に支持されることにより、プロセスチューブ１１は垂直に支持された状態になっている。マニホールド１５の内周の中間部には円形リング形状の隔壁１７が水平に突設されており、隔壁１７はマニホールド１５の内側空間を上下に仕切っている。図２および図３に示されているように、マニホールド１５の側壁には他端が排気装置（図示せず）に接続された排気管１８が、隔壁１７が仕切ったマニホールド１５の内側空間のうち上側空間に連通するように接続されており、排気管１８はアウタチューブ１２とインナチューブ１３との隙間によって形成された排気路１９を排気するようになっている。マニホールド１５の側壁の下端部には成膜ガスやクリーニングガスを供給するガス供給管２０が、隔壁１７が仕切ったマニホールド１５の内側空間のうち炉口１６側である下側空間に連通するように接続されており、ガス供給管２０の他端は原料ガスや窒素ガスおよびクリーニングガスのガスを供給するガス供給装置（図示せず）に接続されている。
【００１２】
図１〜図３に示されているように、ＣＶＤ装置はマニホールド１５の炉口１６を開閉する隔離バルブとしての炉口開閉装置２１を備えており、この炉口開閉装置２１はマニホールド１５の中心線の延長線と同心円に配置されてボートエレベータ６によって昇降されるように構成されている。炉口開閉装置２１はボートエレベータ６によって垂直に昇降されるベース２２と、マニホールド１５の外径と略等しい円盤形状に形成されてマニホールド１５の下端面に密着して炉口１６をシールするシールキャップ２３とを備えており、シールキャップ２３はベース２２の真上に若干の隙間をとって平行に配置されて、ベース２２にベローズ２４を介して水平に支持されている。ベース２２の中心線上には回転軸２５が垂直方向に挿通されて軸受装置２６によって回転自在に支承されており、回転軸２５はベース２２の下面に据え付けられたロータリーアクチュエータ（図示せず）によって回転駆動されるように構成されている。回転軸２５の上端には支持板２７が水平に固定されており、支持板２７にはボート３０が垂直に立脚されてボート押さえによって固定されるようになっている。
【００１３】
図２に示されているように、ボート３０は上下で一対の端板３１および３２と、両端板３１、３２間に垂直に配設された複数本の保持部材３３とを備えており、各保持部材３３には複数条の保持溝３４が長手方向に等間隔に配されて互いに同一平面内において開口するようにそれぞれ刻設されている。そして、ウエハ１は複数条の保持溝３４間に外周辺部が挿入されることにより、水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列されてボート３０に保持されるようになっている。
【００１４】
他方、プロセスチューブ１１の外部にはヒータユニット３５がプロセスチューブ１１を包囲するように同心円に設備されており、ヒータユニット３５は筐体２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いる。ヒータユニット３５はプロセスチューブ１１の内部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ように構成されている。
【００１５】
図２および図３に詳しく示されているように、シールキャップ２３の上面における周辺部には環状溝３６が上面が開口された状態で同心円に没設されており、環状溝３６の内部には耐熱性樹脂によって形成されたシールリング３７が敷設されている。シールキャップ２３の内部におけるシールリング３７の真下には、シールリング３７を保護するための冷却水路３８が敷設されている。すなわち、シールキャップ２３の下面における周辺部には環状溝３９が下面が開口された状態で同心円に没設されており、シールキャップ２３の下面における周辺部には円形リング形状に形成されたカバー４０が環状溝３９を閉塞するように被せ付けられている。冷却水路３８には冷却水４１を供給して流通させるための冷却水供給装置４２が接続されている。
【００１６】
次に、前記構成に係るＣＶＤ装置を使用してウエハに窒化シリコン（Ｓｉ３  Ｎ４  ）を成膜する場合について説明する。
【００１７】
プロセスチューブ１１の真下のボート搬入搬出室４において、複数枚のウエハ１はボート３０に互いに平行で中心線が揃った状態にウエハ移載装置５によって装填される。複数枚のウエハ１が装填されたボート３０はシールキャップ２３の上にウエハ１群が並んだ方向が垂直になる状態で載置され、ボートエレベータ６によって上昇されてマニホールド１５の炉口１６から処理室１４に搬入（ボートローディング）されて行く。ボート３０が上限に達すると、シールキャップ２３に敷設されたシールリング３７はマニホールド１５の下面に押接し、炉口１６を気密シールした状態になる。この状態で、ボート３０はシールキャップ２３に支持されたまま処理室１４に存置される。
【００１８】
プロセスチューブ１１の内部が所定の真空度（例えば、数十〜数万Ｐａ）に排気管１８によって排気される。また、プロセスチューブ１１の内部がヒータユニット３５によって所定の温度（例えば、７００〜８００℃）に全体にわたって均一に加熱される。次いで、プロセスチューブ１１の内部の温度や圧力が安定すると、成膜ガス５１がインナチューブ１３の処理室１４にガス供給管２０によって供給される。図ではガス供給管２０は一本だけであるが、複数本あっても構わない。本実施の形態においては、成膜ガスとしては、ＳｉＨ２  Ｃｌ２  ガスとアンモニア（ＮＨ３  ）ガスとが使用される。また、処理中に、ボート３０がロータリーアクチュエータによって回転される。供給された成膜ガス５１はインナチューブ１３の処理室１４を上昇し、上端開口からインナチューブ１３とアウタチューブ１２との隙間によって形成された排気路１９に流出して排気管１８から排気される。成膜ガス５１は処理室１４を通過する際にウエハ１の表面に接触する。このウエハ１との接触に伴う成膜ガス５１による熱ＣＶＤ反応により、ウエハ１の表面にはＳｉ３  Ｎ４  膜が堆積（デポジション）する。
【００１９】
Ｓｉ３  Ｎ４  膜が所望の膜厚だけ堆積する予め設定された処理時間が経過すると、シールキャップ２３がボートエレベータ６によって後述する速度によって下降されることにより、炉口１６が開口されるとともに、ウエハ１群がボート３０に保持された状態で炉口１６からプロセスチューブ１１の真下のボート搬入搬出室４に搬出（ボートアンローディング）される。
【００２０】
ところで、ボート３０が上限に達すると、図４（ａ）に示されているように、シールキャップ２３に敷設されたシールリング３７はマニホールド１５に押接することにより、炉口１６を気密シールした状態になるが、この際、図４（ｂ）に示されているように、シールリング３７はヒータユニット３５の加熱によって高温度になって軟化し、かつ、マニホールド１５が熱膨張することにより、軟化したシールリング３７の一部がマニホールド１５の接触面に表面粗さによって形成された極微細な溝１５ａに流れ込むために、シールリング３７の所謂貼り付きが発生する。この状態で、シールリング３７がマニホールド１５に敷設された冷却水路３８の冷却水４１によって急冷されると、シールリング３７は形状を復元することなく流れ込んだ状態のまま固まって投錨（形状結合）してしまう。そして、シールキャップ２３が下降される際に、シールリング３７がマニホールド１５との接触面に貼り付いた状態で下降を開始することにより、シールリング３７が貼り付き面から剥がれる時に、振動がシールキャップ２３に発生するために、シールキャップ２３に支持されたボート３０上のウエハ１が損傷したり、ボート３０から落下したりする場合がある。このシールキャップ２３の振動の発生を防止するために、ボート３０の下降速度を下降範囲全体にわたって遅く設定することが考えられるが、この場合には、ボート３０が下限に達する迄に時間が浪費されてしまうために、ＣＶＤ装置全体のスループットが低下してしまう。
【００２１】
そこで、本実施の形態においては、ボートエレベータ６によるボート３０すなわちシールキャップ２３の下降速度を、図５のように制御する。図５はシールキャップ２３の下降速度と下降位置との関係を示すグラフであり、縦軸には下降速度（ｍｍ／分）が取られ、横軸には下降位置（ｍｍ）が取られている。図５において、Ｓｂはシールキャップ２３の下限位置であり、ＶＨ  はシールキャップ２３を下降させるために設定された通常の速度である。Ｓａはシールリング３７が貼り付き面から完全に剥離する位置（以下、剥離位置という。）であり、この剥離位置Ｓａの上限位置Ｓｕ  からの距離を、実験によって測定したところ、７ｍｍであった。ＶＬ  はシールリング３７が貼り付き面から剥離する際にシールキャップ２３に振動が発生しない最大速度（以下、振動防止速度という。）であり、この振動防止速度ＶＬ  を、実験によって測定したところ、４．６ｍｍ／分、であった。つまり、本実施の形態においては、ボートエレベータ６によるシールキャップ２３の下降速度は、成膜処理後に下降を開始しシールリング３７が貼り付き面から剥離する剥離位置Ｓａ（下降開始から７ｍｍ）までは振動防止速度ＶＬ  （４．６ｍｍ／分）に設定され、剥離位置Ｓａを過ぎると、通常の速度ＶＨ  に増速される。ちなみに、図５の下降速度と下降位置との関係は、ボートエレベータ６のモータ６ａをシーケンス制御するテーブルとして、操作部９によりメインコントローラ８を介してメカコントローラ７に入力される。なお、速度ＶＨ  はボートに保持されている処理済ウエハに影響しなければ、作業者が任意に設定することができる。
【００２２】
前記した実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００２３】
１）  シールリングが貼り付き面から完全に剥がれる位置までは、ボートすなわちシールキャップを低速度で下降させることにより、シールリングが貼り付き面から剥離する際のシールキャップすなわちボートの振動の発生を防止することができるので、ボートの振動によるウエハの損傷や脱落等の弊害の発生を未然に防止することができる。
【００２４】
２）  シールリングが貼り付き面から完全に剥がれた後は、ボートを高速度で下降させることにより、ＣＶＤ装置全体としてのスループットの低下を防止することができるので、ＣＶＤ装置の生産性を向上させることができる。
【００２５】
なお、本発明は前記実施の形態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。
【００２６】
例えば、シールリングはシールキャップ側に配するに限らず、マニホールド側に配してもよい。また、冷却水路は省略してもよい。
【００２７】
成膜する膜種はシリコン窒化膜に限らず、ポリシリコン膜やシリコン酸化膜等であってもよい。
【００２８】
ＣＶＤ装置はアウタチューブとインナチューブとからなるプロセスチューブを備えたバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置に限らず、アウタチューブだけのプロセスチューブを備えたもの等の他のＣＶＤ装置であってもよい。
【００２９】
さらに、基板処理装置はＣＶＤ装置に限らず、酸化処理や拡散だけでなくイオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフロー等にも使用される拡散装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シールリングが接触面から剥がれるときに振動が発生せず、シールリングが接触面から完全に剥がれた後は、作業者が指定した速度で降下するので、シールリングが接触面から剥がれるときの振動による処理済基板の脱落や損傷の発生を防止することができ、また、スループットの低下も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置を示す側面断面図である。
【図２】その主要部の一部省略正面断面図である。
【図３】シールキャップ近傍を示す正面断面図である。
【図４】シールキャップの貼り付き現象を説明する図であり、（ａ）はシールリングの気密シールの状態を示す断面図、（ｂ）は貼り付き現象を示す断面図である。
【図５】ボートの下降速度と下降位置との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ウエハ（被処理基板）、２…筐体、３…プロセスチューブ設置室、４…ボート搬入搬出室、５…ウエハ移載装置、６…ボートエレベータ、７…メカコントローラ、８…メインコントローラ、９…操作部、１０…ウエハキャリア、１１…プロセスチューブ、１２…アウタチューブ、１３…インナチューブ、１４…処理室、１５…マニホールド、１６…炉口、１７…隔壁、１８…排気管、１９…排気路、２０…ガス供給管、２１…炉口開閉装置、２２…ベース、２３…シールキャップ、２４…ベローズ、２５…回転軸、２６…軸受装置、２７…支持板、３０…ボート、３１、３２…端板、３３…保持部材、３４…保持溝、３５…ヒータユニット、３６…環状溝、３７…シールリング、３８…冷却水路、３９…環状溝、４０…カバー、４１…冷却水、４２…冷却水供給装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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