(57)【要約】  【課題】金属汚染の発生を防止する。  【解決手段】アニール装置１０は、ウエハ１を処理する処理室３３を形成する炭化シリコン製のプロセスチューブ３１と、処理室３３のウエハ１を１２００℃以上に加熱するヒータユニット３０と、プロセスチューブ３１の下に配置されたマニホールド４０と、マニホールド４０の炉口４１を閉塞する金属製のシールキャップ５１とを備えている。マニホールド４０は不透明石英によって形成し、マニホールド４０を固定する押さえリング３６には冷却水流路３７を設ける。シールキャップ５１の内部には冷却水流路５２を設け、シールキャップ５１の上面は石英製のカバー５３で被覆する。マニホールド４０のプロセスチューブ３１との合わせ面にはシール用ガス流通溝４３とバキューム用溝４６とを内外に同心円に敷設する。  【選択図】図３
2005209813.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室を形成する炭化シリコン製のプロセスチューブと、前記処理室の前記基板を１２００℃以上に加熱するヒータユニットと、前記プロセスチューブの下に配置されたマニホールドと、前記マニホールドの下端開口部を閉塞する金属製のシールキャップとを備えており、前記マニホールドの少なくとも前記プロセスチューブ側の一部は不透明石英によって形成されており、前記マニホールドを固定する押さえリングには冷却機構が設けられており、前記シールキャップには冷却機構が設けられており、前記シールキャップの前記プロセスチューブ側の主面は石英製のカバーによって被覆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、基板を処理室に収容して加熱下で処理を施す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。）が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）にアニールやリフロー、酸化、拡散および熱ＣＶＤ反応による成膜等の熱処理（thermal treatment ）に使用される熱処理装置（furnace ）に利用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの製造方法において、ウエハにアニールを施すのに、熱処理装置の一例であるバッチ式縦形ホットウオール形アニール装置が、広く使用されている。バッチ式縦形ホットウオール形アニール装置（以下、アニール装置という。）は、処理室を形成し垂直に設置されたプロセスチューブと、処理室を排気する排気管および処理室にガスを供給するガス供給管が接続されたマニホールドと、プロセスチューブの外に敷設されて処理室を加熱するヒータユニットと、複数枚のウエハを垂直方向に整列させて保持して処理室に搬入するボートとを備えており、複数枚のウエハを保持したボートが処理室に下端の炉口から搬入（ボートローディング）され、処理室にアニール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、ウエハの上にアニールを施すように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３２４１０６公報
【０００３】
従来のアニール装置として、プロセスチューブが炭化シリコン（ＳｉＣ）によって形成され、マニホールドが透明石英によって形成されているものがある。透明石英製のマニホールドは、炭化シリコン製のプロセスチューブとのシール面が透明石英によって構成されているので、透明石英製のマニホールドの外周には輻射熱の透過を防止するための酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）から成る断熱クロスが巻き付けられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記したアニール装置においては、断熱クロスの主成分は重金属であるために、アニール後のウエハに金属汚染が発生するという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、金属汚染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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る基板処理装置は、基板を処理する処理室を形成する炭化シリコン製のプロセスチューブと、前記処理室の前記基板を１２００℃以上に加熱するヒータユニットと、前記プロセスチューブの下に配置されたマニホールドと、前記マニホールドの下端開口部を閉塞する金属製のシールキャップとを備えており、前記マニホールドの少なくとも前記プロセスチューブ側の一部は不透明石英によって形成されており、前記マニホールドを固定する押さえリングには冷却機構が設けられており、前記シールキャップには冷却機構が設けられており、前記シールキャップの前記プロセスチューブ側の主面は石英製のカバーによって被覆されていることを特徴とする。
本願において開示されるその他の発明のうち代表的なものは、次の通りである。
前記マニホールドの前記プロセスチューブとのシール面には、二重の環状溝が敷設されており、内側の環状溝は真空排気され、外側の環状溝には処理ガスが供給されるように構成されていることを特徴とする基板処理装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、マニホールドを不透明石英によって形成することにより、輻射熱の透過を防止することができるので、金属汚染の原因になる断熱クロスを廃止することができる。断熱クロスを廃止することにより、金属汚染の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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、ＩＣの製造方法におけるアニール工程を実施するアニール装置（バッチ式縦形ホットウオール形アニール装置）として構成されている。図１および図２に示されているように、アニール装置１０は略直方体の箱形状に形成された筐体１１を備えている。筐体１１の正面壁の内側にはカセットステージ１２が設置されており、カセットステージ１２にはウエハ１を収納して搬送するカセット２が工程内搬送装置（図示せず）によって供給されるようなっている。筐体１１の内部のカセットステージ１２の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１３が設けられており、カセットエレベータ１３には搬送手段としてのカセット移載装置１４が取り付けられている。カセットエレベータ１３の後側にはカセット２を保管するカセット棚１５が設けられており、カセットステージ１２の上方には予備カセット棚１６が設けられている。予備カセット棚１６の上方にはクリーンユニット１７が設けられており、クリーンユニット１７はクリーンエアを筐体１１の内部に流通させるように構成されている。筐体１１の内部のカセット棚１５の後側には移載エレベータ１８が垂直に設置されており、移載エレベータ１８にはウエハ１を移載するウエハ移載装置１９が設置されている。
【００１０】
筐体１１の内部の移載エレベータ１８の後側にはモータ駆動方式の送りねじ軸装置等によって構築されたボートエレベータ２０が設置されており、ボートエレベータ２０の昇降台２１にはアーム２２やシールキャップ等を介してボート２３が支持されている。ボート２３は上下で一対の端板２４および２５と、両端板２４、２５間に垂直に配設された複数本の保持部材２６とを備えており、各保持部材２６には複数条の保持溝２７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２７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２３に保持されるようになっている。ボート２３の下側には断熱キャップ２８が形成されている。
【００１１】
筐体１１の上部にはヒータユニット３０が、中心線が垂直になるように縦に設置されている。ヒータユニット３０の内部にはプロセスチューブ３１が同心円に設置されている。プロセスチューブ３１は炭化シリコンが使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、プロセスチューブ３１の外周の下端には、円形リング形状のフランジ部３２が水平に突設されている。プロセスチューブ３１の筒中空部はボート２３によって保持された複数枚のウエハが搬入される処理室３３を形成しており、処理室３３を形成するプロセスチューブ３１の内径は、取り扱うウエハの最大外径（例えば、三百ｍｍ）よりも大きくなるように設定されている。
【００１２】
筐体１１のプロセスチューブ３１の下側には吊り具３４を介して支持リング３５が水平に吊持されており、支持リング３５はマニホールド４０を下から支持している。図３に示されているように、支持リング３５の上にはマニホールド４０を押さえる押さえリング３６が装着されている。押さえリング３６の内部には冷却水流路３７が同心円に敷設されており、冷却水流路３７には冷却水が通水されるようになっている。マニホールド４０は不透明石英が使用されて上下両端が開口した短尺の略円筒形状に形成されており、マニホールド４０の下端開口によって炉口４１が形成されている。マニホールド４０の外周の下端には円形リング形状のフランジ部４２が水平に突設されている。支持リング３５はフランジ部４２の下端面の周縁部に下から係合することにより、マニホールド４０およびプロセスチューブ３１を支持している。押さえリング３６はマニホールド４０のフランジ部４２の上面に当接することにより、マニホールド４０を冷却水流路３７を流通する冷却水によって強制的に冷却するようになっている。
【００１３】
図３に示されているように、マニホールド４０の上端面にはプロセスチューブ３１のフランジ部３２の下端面が当接されており、プロセスチューブ３１はマニホールド４０の上に垂直に支持された状態になっている。マニホールド４０の上端面であるプロセスチューブ３１とのシール面にはシール用ガスを流通させるためのシール用ガス流通溝４３が同心円に敷設されており、シール用ガス流通溝４３にはガス導入管４４が接続されている。シール用ガス４５としては処理ガスと同一のガスが使用されるように構成されている。マニホールド４０の上端面のシール用ガス流通溝４３の外側にはバキューム用溝４６が同心円に敷設されており、バキューム用溝４６にはバキューム管４７が接続されている。
【００１４】
図２に示されているように、マニホールド４０の側壁には他端が真空排気装置（図示せず）に接続された大口径の排気管４８が処理室３３に連通するように接続されており、排気管４８は処理室３３を排気するようになっている。マニホールド４０の側壁の他の場所にはガス供給管４９が処理室３３に連通するように接続されており、ガス供給管４９の他端はアニール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。
【００１５】
図１および図２に示されているように、筐体１１の内部のマニホールド４０の近傍には炉口４１を開閉するシャッタ５０が設置されており、シャッタ５０はボート２３が処理室３３から搬出されている時に炉口４１を閉塞するように構成されている。ボート２３が処理室３３に搬入されている時には、炉口４１はシールキャップ５１によって閉塞されるように構成されている。シールキャップ５１はステンレス鋼等の金属材料が使用されて、炉口４１よりも大径の円板形状に形成されている。シールキャップ５１の内部には冷却水流路５２が蛇行形状に敷設されており、冷却水流路５２には冷却水が流通されるようになっている。
【００１６】
シールキャップ５１の上面には石英（ＳｉＯ2 ）によって形成されたカバー５３が被着されており、カバー５３の上面における周縁部にはシールリング収納溝５４が同心円に没設されており、シールリング収納溝５４には炉口４１をシールするシールリング５５が収納されている。
【００１７】
次に、前記構成に係るアニール装置によるアニール工程について説明する。
【００１８】
ウエハ１が装填されたカセット２はカセットステージ１２にウエハ１が上向きの姿勢で工程内搬送装置によって搬入され、カセットステージ１２によってウエハ１が水平姿勢となるように９０度回転させられる。さらに、カセット２はカセットエレベータ１３の昇降動作、横行動作およびカセット移載装置１４の進退動作、回転動作の協働により、カセットステージ１２からカセット棚１５または予備カセット棚１６に搬送される。カセット棚１５にはウエハ移載装置１９の搬送対象となるカセット２が収納される移載棚が設定されており、ウエハ１が移載に供されるカセット２はカセットエレベータ１３、カセット移載装置１４により移載棚に移載される。
【００１９】
カセット２が移載棚に移載されると、ウエハ１は移載棚からボート２３へ、ウエハ移載装置１９の進退動作、回転動作および移載エレベータ１８の昇降動作の協働により移載される。複数枚のウエハ１はボート２３に互いに平行で中心線が揃った状態にウエハ移載装置１９によって装填（ウエハチャージング）される。
【００２０】
所定の枚数のウエハ１が装填されると、ボート２３はシールキャップ５１のボートエレベータ２０による上昇に伴ってマニホールド４０の炉口４１から処理室３３に搬入（ボートローディング）されて行き、図３に示されているように、シールキャップ５１に支持されたままの状態で処理室３３に存置される。この状態で、シールキャップ５１は炉口４１を気密シールした状態になる。すなわち、シールキャップ５１に被着されたカバー５３の周縁部のシールリング５５が、マニホールド４０の下端面に密着することにより、炉口４１が気密封止される。
【００２１】
続いて、プロセスチューブ３１の内部が所定の真空度（数十〜数万Ｐａ）に排気管４８によって排気される。また、プロセスチューブ３１の内部がヒータユニット３０によって所定の温度（１２００℃以上）に均一に加熱される。この際、冷却水が押さえリング３６の冷却水流路３７およびシールキャップ５１の冷却水流路５２にそれぞれ流通され、マニホールド４０およびシールキャップ５１が冷却されてこれらの温度が所定値に維持される。プロセスチューブ３１の内部の温度や圧力が安定すると、アルゴン（Ａｒ）等のアニールガスが処理室３３にガス供給管４９によって供給される。
【００２２】
予め設定された処理時間が経過すると、シールキャップ５１が下降されて炉口４１が開口されるとともに、ボート２３に保持された状態でウエハ１群が炉口４１からプロセスチューブ３１の真下の待機室に搬出（ボートアンローディング）される。ボート２３が搬出されると、シャッタ５０が炉口４１を気密封止する。
【００２３】
処理済みのウエハ１は前述した作動の逆の手順により、ボート２３から移載棚のカセット２に移載され、カセット２はカセット移載装置１４により移載棚からカセットステージ１２に移載され、工程内搬送装置によって筐体１１の外部に搬出される。
【００２４】
ところで、以上のアニール処理においては、処理温度が１２００℃以上に加熱されるために、熱のマニホールド４０からの逃げが大きくなる。しかし、本実施の形態においては、マニホールド４０が不透明石英によって形成されているので、熱のマニホールド４０からの逃げを抑制することができる。すなわち、不透明石英は透明石英中に気泡を形成することにより製作されたものであるので、マニホールド４０に入射した熱線は気泡において乱反射することにより、外部に逃げるのを阻止される。したがって、熱線を反射させて逃げるのを防止する断熱クロスをマニホールド４０の外周に敷設しなくても済む。その結果、断熱クロスの重金属がマニホールド４０を透過することによる金属汚染の発生を未然に回避することができる。
【００２５】
ここで、不透明石英は透明石英中に気泡を形成して製作するものであるから、不透明石英製のマニホールド４０のプロセスチューブ３１とのシール面にシール用ガス流通溝４３を研磨加工や切削加工によって形成すると、気泡が潰れて凹凸面が形成されることにより、シール用ガス流通溝４３の表面に微細な連通路が形成されてしまうために、マニホールド４０とプロセスチューブ３１とのシール面を気密シールすることができない。マニホールド４０とプロセスチューブ３１とのシール面におけるシール用ガス流通溝４３の外側にシールリングを敷設することが、一般的に考えられる。しかし、マニホールド４０とプロセスチューブ３１とのシール面はきわめて高温度になるために、シールリングは使用することができない。
【００２６】
本実施の形態においては、シール用ガス流通溝４３の外側にバキューム用溝４６を敷設することにより、シール用ガス流通溝４３によるマニホールド４０とプロセスチューブ３１との気密シールを確保している。すなわち、シール用ガス流通溝４３内の圧力は処理室３３内の圧力よりも高いので、処理室３３のアニールガス等の雰囲気が処理室３３の外部に漏洩するのを防止することができる。シール用ガス流通溝４３から漏洩したシール用ガス４５はバキューム用溝４６に吸引されて捕捉されるので、処理室３３の外部に漏洩するのは防止されることになる。万一、シール用ガス流通溝４３のシール用ガス４５が処理室３３に漏洩したとしても、シール用ガスとしてアニールガスと同一のガス（例えば、アルゴンガス）を使用することにより、シール用ガスの処理室３３への漏洩によるアニール処理での弊害の発生は防止することができる。このようにして、本実施の形態によれば、マニホールド４０とプロセスチューブ３１との気密シールを確保することができるので、マニホールド４０を不透明石英によって形成することができる。
【００２７】
ところで、石英は金属を透過させ易いのに対して、炭化シリコンは金属が透過するのを抑制することができる（石英の数千分の一）。したがって、マニホールド４０を炭化シリコンによって形成することが、一般的に考えられる。しかし、次のような理由によって、マニホールド４０を炭化シリコンによって形成することができないために、マニホールド４０は石英によって形成する必要がある。
1)  炭化シリコンは熱伝導率が高いために、マニホールド４０を炭化シリコンによって形成した場合には、マニホールド４０とシールキャップとの当接面間をシールするシールリングが熱で溶けてしまう。
2)  炭化シリコンは熱膨張率が高いため、また、マニホールド４０はヒータユニット３０によって加熱されない領域に配置されることにより、温度勾配がきわめて大きくなるために、マニホールド４０を炭化シリコンによって形成した場合には、マニホールド４０が割れてしまう。
【００２８】
本実施の形態においては、シールキャップ５１は金属によって形成されているが、シールキャップ５１の上面は石英から成るカバー５３によって被覆されているので、金属面が処理室３３に露出することはない。ここで、石英は金属を比較的に透過し易い（炭化シリコンの数千倍）が、シールキャップ５１は冷却水流路５２によって金属が透過するのを防止することができる温度（例えば、２００〜２５０℃）に強制的に冷却されるために、シールキャップ５１の金属成分のカバー５３の透過による処理室３３の金属汚染の発生は防止することができる。
【００２９】
前記した実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００３０】
1)  マニホールドを不透明石英によって形成することにより、マニホールドからの熱の逃げを防止することができるので、断熱クロスのマニホールド外周への敷設を省略することができる。その結果、断熱クロスの重金属のマニホールドの透過による処理室の金属汚染の発生を未然に防止することができる。
【００３１】
2)  シール用ガス流通溝の外側にバキューム用溝を敷設することにより、シール用ガス流通溝によるマニホールドとプロセスチューブとの気密シールを確保することができるので、マニホールドを不透明石英によって形成することができる。
【００３２】
3)  シール用流通溝を流すシール用ガスとしてアニールガスと同一のガス（例えば、アルゴンガス）を使用することにより、万一、シール用ガス流通溝のシール用ガスが処理室に漏洩したとしても、シール用ガスの処理室への漏洩によるアニール処理での弊害の発生は防止することができる。
【００３３】
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。
【００３４】
例えば、マニホールドは全体を不透明石英によって形成するに限らず、プロセスチューブ側の一部を不透明石英によって形成してもよい。
【００３５】
シール用ガス流通溝およびバキューム用溝は、マニホールド側に配設するに限らず、プロセスチューブ側または双方に配設してもよい。
【００３６】
プロセスチューブは炭化シリコンによって形成するに限らず、炭化シリコンとシリコン含浸材によって形成してもよい。
【００３７】
アニール装置に限らず、酸化処理や拡散処理、熱ＣＶＤ反応による成膜処理等にも使用される基板処理装置全般に適用することができる。
【００３８】
前記実施の形態ではウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態であるアニール装置を示す一部省略斜視図である。
【図２】側面断面図である。
【図３】主要部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…ウエハ（被処理基板）、２…カセット、１０…アニール装置（基板処理装置）、１１…筐体、１２…カセットステージ、１３…カセットエレベータ、１４…カセット移載装置、１５…カセット棚、１６…予備カセット棚、１７…クリーンユニット、１８…移載エレベータ、１９…ウエハ移載装置、２０…ボートエレベータ、２１…昇降台、２２…アーム、２３…ボート、２４、２５…端板、２６…保持部材、２７…保持溝、２８…断熱キャップ、３０…ヒータユニット、３１…プロセスチューブ、３２…フランジ部、３３…処理室、３４…吊り具、３５…支持リング、３６…押さえリング、３７…冷却水流路、４０…マニホールド、４１…炉口、４２…フランジ部、４３…シール用ガス流通溝、４４…ガス導入管、４５…シール用ガス、４６…バキューム用溝、４７…バキューム管、４８…排気管、４９…ガス供給管、５０…シャッタ、５１…シールキャップ、５２…冷却水流路、５３…カバー、５４…シールリング収納溝、５５…シールリング。
【図１】
2005209813.tif 000003
【図２】
2005209813.tif 000004
【図３】
2005209813.tif 000005