(57)【要約】【課題】  基板処理装置において、汚染された移載室の雰囲気を待機室内に取り込むことを回避し、且つ、タクト延伸とならずに、清浄な雰囲気（大気）をロードロック室内に取り込むことを可能にする。【解決手段】  基板処理装置における基板を処理する処理室２０１と、該処理室の下方に配置される待機室（ロードロック室１４１）と、該待機室にゲートバルブ１４３を介して隣接し前記基板が搬送される移載室１２４と、前記待機室（ロードロック室１４１）に前記基板処理装置外から大気１６を導入する導入路１５と、該導入路内に少なくとも有機系ガス、および／ないし酸性ガス、および／ないしアルカリ性ガス除去フィルタ（ケミカルフィルタ２０）と除塵フィルタ（ガスフィルタ３０）とを備える構成とする。【選択図】        図１
2007088177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理装置における基板を処理する処理室と、
該処理室の下方に配置される待機室と、
該待機室にゲートバルブを介して隣接し前記基板が搬送される移載室と、
前記待機室に前記基板処理装置外から大気を導入する導入路と、
該導入路内に少なくとも有機系ガス、または酸性ガス、もしくはアルカリ性ガス除去フィルタと除塵フィルタとを備え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、基板処理装置に係り、特に処理室の下方の待機室をＮ2（窒素）等の不活性雰囲気から大気に戻すために、待機室に清浄な大気を供給する大気置換機構を備えた基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスの製造工程における熱拡散工程や成膜工程にて使用される基板処理装置として、無塵化及び省スペース化等を図ることができる縦形拡散・ＣＶＤ装置が用いられている。
【０００３】
この縦形拡散・ＣＶＤ装置にあっては、図５に示すように、円筒状の処理容器を囲んで設けられたヒーター及び断熱材等からなる処理炉２０２が、ほぼ矩形状の筐体１１１内の上部に垂直に設けられている。この筐体１１１内の処理炉２０２の下部には、被処理体である多数の半導体ウエハを載置したボート２１７を待機させる待機空間として、ロードロック室１４１が設けられており、このボート２１７をボートエレベータのごとき昇降手段により熱処理炉内へ搬出入し得るようになっている。
【０００４】
また上記ロードロック室１４１とポッド室（図２のポッド室１０９参照）との間に移載室１２４を有する。ポッド室は、ウエハが装填されたポッド（図２のポッド１１０参照）を授受し、且つ、一時保持する為のポッド棚（図３のポッド棚１０５参照）等を備えた構造となっている。移載室１２４は、ポッド室内のポッドとロードロック室１４１内のボート２１７との間でウエハを移載するウエハ移載機構１２５を有する。また移載室１２４には、ケミカルフィルタ１３６及びガスフィルタ１３７を具備する移載室クリーンユニット１３４を通して、クリーンルーム内の雰囲気（大気）が導入される構成となっている。
【０００５】
そして、移載室１２４とロードロック室１４１との間、およびロードロック室１４１と処理室２０１（処理炉２０２）との間は、それぞれゲートバルブ（仕切弁）１４３、１４７で気密に仕切られて接続されている。
【０００６】
ウエハが洗浄空気と接触することを可能な限り制限するため、ロードロック室１４１を真空排気せずに、窒素ガスによりロードロック室１４１内の雰囲気を置換することが行われている。
【０００７】
例えば、特開２００３−９２３２９号公報（特許文献１）では、ロードロック室１４１を形作る耐圧筐体１４０の底壁に、ロードロック室１４１を大気圧未満に排気するための排気管と、ロードロック室１４１へ窒素（Ｎ2）ガスを給気するための給気管とを接続し、ロードロックされた状態で、ロードロック室１４１を排気管によって真空に排気し、続いて、窒素ガスを給気管を通じて供給することにより、内部の酸素や水分を真空排気及び窒素ガスパージにより除去している。
【特許文献１】特開２００３−９２３２９号公報（段落００１１、００２８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記ロードロック室１４１は、ウエハの搬入搬出時には一旦大気に戻される。すなわち、処理室２０１でウエハの処理を行うために、ウエハ移載機構１２５を介してウエハをポッド室のポッドからボート２１７に搬送するが、その際、ゲートバルブ１４３を解放するために、ロードロック室１４１は一旦大気に戻される。
【０００９】
ウエハ搬送後、ロードロック室１４１のゲートバルブ１４３を閉じ、真空排気装置により真空排気を行うと同時に、窒素（Ｎ2）ガスを導入し、ロードロック室１４１の雰囲気置換を行う。これにより酸素や水分等の濃度を低減した後、炉口ゲートバルブ１４７を開いて、ボート２１７と共にウエハを処理室２０１内に搬送する。Ｎ2置換ゆえに酸素濃度は比較的短時間で１ｐｐｍ以下となる。
【００１０】
処理炉２０２で処理されたウエハを処理室２０１よりロードロック室１４１中に取り出した後、上記Ｎ2雰囲気下（酸素濃度１ｐｐｍ以下）にあるロードロック室１４１を大気状態（酸素濃度１８％程度）に戻す。その際、従来はロードロック室１４１のゲートバルブ（通称ＬＧＶ）１４３を開くことで、移載室１２４内の雰囲気（酸素）をロードロック室１４１に取り込み、酸素を供給していた。
【００１１】
しかしながら、この大気置換機構の下では、移載室１２４に設置されたクリーンユニット１３４を通した大気が、ロードロック室１４１内に取り込まれる。つまり、クリーンユニット１３４の上流側（一次側）のケミカルフィルタ１３６によって酸系／アルカリ系／有機系のガス成分が除去され、次いで、クリーンユニット１３４に内蔵されたテフロンフィルタから成るガスフィルタ１３７によって粉塵（パーティクル）が除去された清浄な大気（酸素）が、移載室１２４を通過した後にロードロック室１４１内に取り込まれる。
【００１２】
ところが、移載室１２４内には、グリースを塗布されたボールネジ／リニアシャフトといった直動軸を搭載した搬送系ユニットが設置されており、また有機系のガスを発生させる部品（接着剤付きパッキン、各種ケーブル保護用ビニール、その他）が存在し、これらからの発塵により移載室１２４内の雰囲気が汚染される。従って、この汚染された移載室１２４内の雰囲気をロードロック室１４１内に取り込むと、これによりロードロック室１４１内における雰囲気やウエハも汚染される。
【００１３】
また移載室１２４内もＮ2雰囲気下に管理するようにした装置では、移載室１２４内をいったん大気に復帰させた後、移載室１２４から大気（酸素）をロードロック室１４１内に取り込むことは、移載室１２４の雰囲気を一度大気雰囲気に戻す必要があり、ポッドの搬入から搬出までの時間が長くなる、いわゆる「タクト延伸」となる、という課題もあった。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、汚染された移載室の雰囲気を待機室内に取り込むことを回避し、且つ、タクト延伸とならずに、清浄な雰囲気（大気）をロードロック室内に取り込むことのできる大気置換機構を備えた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】
【００１５】
本発明に係る基板処理装置は、基板処理装置における基板を処理する処理室と、該処理室の下方に配置される待機室と、該待機室にゲートバルブを介して隣接し前記基板が搬送される移載室と、前記待機室に前記基板処理装置外から大気を導入する導入路と、該導入路内に少なくとも有機系ガス、および／ないし酸性ガス、および／ないしアルカリ性ガス除去フィルタと除塵フィルタとを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の基板処理装置は、次のような態様を含む。
【００１７】
（１）Ｎ2雰囲気下にあるロードロック室内を大気状態（酸素濃度１８％もしくは所定の酸素濃度レベル状態）に戻すための大気導入経路として、酸系／アルカリ系／有機系のガス体除去を目的としたケミカルフィルタと、粉塵（パーティクル）除去を目的としたガスフィルタを備えた供給系配管設備を設置する。
【００１８】
（２）上記供給系配管設備を通して、大気もしくはドライエアを、待機室、つまりロードロック室（待機室）もしくはウエーハが存在する空間（待機空間）に供給する。
【００１９】
（３）上記供給系配管設備を通して、大気もしくはドライエアを、ロードロック室（待機室）もしくはウエハが存在する空間（待機空間）に供給する際に、吸引方法（排気方法）として真空ポンプを利用する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、基板処理装置外から導入路により大気を導入し、有機物除去フィルタと除塵フィルタを通して待機室に導くことにより、清浄な大気（酸素）を取り込んで、待機室をＮ2雰囲気（酸素濃度１ｐｐｍ以下）から大気（酸素濃度１８％程度）に戻すことが可能になる。
【００２１】
また本発明によれば、移載室１２４内もＮ2雰囲気下に管理するようにした装置であっても、移載室１２４内をいったん大気に復帰させる必要なしに、移載室１２４から大気（酸素）をロードロック室１４１内に取り込むことができるので、タクト延伸となるのを避けることができる。
【００２２】
また、既存装置の標準構成を変えることなく、その用途に必要な部品を付け加えるだけで性能向上を図ることが可能になる。例えば、大気導入量を増やしたい場合は、分岐ポートを追加して、大気導入路を構成する配管を増加させることだけで達成することができる。また、大気に含まれる水分も除去したい場合は、ピュリファイヤのような活性炭等を充填した乾燥器を、大気導入路の配管途中に増設すればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００２４】
図１は本発明に係る縦型拡散・ＣＶＤ装置の概略図であり、前提となる構造は、従来（図５）のものと基本的に同じである。すなわち、円筒状の処理容器を囲んで設けられたヒーター及び断熱材等からなる処理炉２０２が、ほぼ矩形状の筐体１１１内上部に垂直に設けられている。この筐体１１１内の処理炉２０２の下部には、被処理体である多数の半導体ウエハを載置したボート２１７を待機させる待機空間として、ロードロック室１４１が設けられており、このボート２１７をボートエレベータのごとき昇降手段により、熱処理炉２０２内へ搬出入し得るようになっている。また上記ロードロック室１４１に隣接する移載室１２４内には、図２に示すポッド室１０９内のポッド１１０とロードロック室１４１内のボート２１７との間でウエハを移載するウエハ移載機構１２５が設けられている。そして、移載室１２４とロードロック室１４１との間はゲートバルブ１４３を介して、またロードロック室１４１と処理室２０１（処理炉２０２）との間はゲートバルブ１４７を介して接続されている。
【００２５】
しかし、従来（図５）とは次のように異なっている。
【００２６】
図１において、筐体１１１の上部には、処理炉２０２から筐体１１１の正面側に離れた位置にて大気導入口１０が形成され、ここから分岐ポート１１を経て、移載室１２４の導入口１４まで大気導入ダクト１２が配設されている。大気導入口１０には、酸系／アルカリ系／有機系のガス体の除去を目的としたケミカルフィルタ１０が設けてあり、これを通過したクリーンエア１３は、大気導入ダクト１２を経て、導入口１４より移載室１２４へ導入される。移載室１２４の導入口１４には、ガスフィルタ１３７のみを具備する移載室クリーンユニット１３４が設けてあり、そのガスフィルタ１３７を通して、クリーンルーム内の雰囲気（大気）が導入される構成となっている。
【００２７】
このようにして上記大気導入口１０からロードロック室１４１へと続く大気導入経路が構成されるが、このうち、ケミカルフィルタ１０から移載室用クリーンユニット３４までは、清浄なステンレス製のダクトにより接続して、清浄空気として送り込むようにしている。
【００２８】
一方、待機室たるロードロック室１４１に基板処理装置外から大気を導入するための導入路が、次のように構成されている。
【００２９】
上記大気導入口１０に設けた分岐ポート１１に、ロードロック室１４１へ向かう大気導入配管１５を設け、この大気導入配管１５により、ロードロック室１４１を形成する耐圧筐体１４０の下部に設けた導入口１８まで接続する。この大気導入配管１５には、内面が清浄な配管、例えば内面が研磨されたステンレス製又はテフロン（登録商標）製の配管を用いる。また大気導入配管１５の配管の仕方としては、大気導入配管１５を、筐体１１１内の上部を通して筐体１１１の正面側から処理炉２０２より上方を越えて背面側にまで導き、更に筐体１１１内の背面壁に沿って耐圧筐体１４０の下部の導入口１８まで導くように配置する。
【００３０】
上記大気導入配管１５の接続配管途中には、導入口１８の近くにおいて、粉塵（パーティクル）除去を目的としたガスフィルタ３０及び開閉弁１７を介設する。この結果、上記大気導入口１０からロードロック室１４１へ向かう大気導入路は、その途中に、少なくともケミカルフィルタ２０から成る有機系ガス、または／ないし酸性ガス、もしくは／ないしアルカリ性ガス除去フィルタと、ガスフィルタ３０から成る除塵フィルタとを備えることになる。なお、ロードロック室１４１を形成している耐圧筐体１４０の一端には、真空ポンプへ続く排気管１４５が接続されている。
【００３１】
上記ガスフィルタ３０のメディア（捕集部材）には、ステンレス製、ニッケル製、テフロン（登録商標）製のメディアが使用できる。またガスフィルタ３０の性能としては、熱置換にかかる時間を短くする上で、できるだけ流量の多くとれるものが好ましい。ロードロック室１４１の容積を９１６リットル、大気導入配管１５の直径を約１２．７ｃｍ（１／２インチ）とし、ガスフィルタ３０の性能としては、差圧５ｋＰａで５００Ｌ／ｍｉｎ以上の流量性能を持つもので、かつ捕集効率として例えば「０．００３μｍ以上の粒子を９９．９９９９９９９％以上捕集」する性能をもったガスフィルタを使用することが最適である。しかし、具体的に適切な性能はロードロック室の用途（プロセス）によって決められる。
【００３２】
上記のようにして、ケミカルフィルタ２０を通して酸系／アルカリ系／有機系のガス体の除去を行い、かつガスフィルタ３０を通して粉塵（パーティクル）の除去を行なう大気導入経路が構成される。そして、この大気導入経路から大気（もしくはドライエア）が供給されるが、これはロードロック室１４１の排気管１４５に接続された真空ポンプの排気によって吸引されるか、または上流から加圧を利用して大気（もしくはドライエア）を供給することで行われる。その際、供給される大気は、従来のようにウエハ移載機構１２５を備える移載室１２４を通過したものではないので、汚染されていない清浄な大気１６がロードロック室１４１に供給される。
【００３３】
よって、ロードロック室１４１内をＮ2（窒素）等の不活性雰囲気状態から大気（酸素濃度１８％程度）に戻す際に、移載室１２４を通過しない清浄な大気１６をロードロック室１４１内に供給することができる。
【００３４】
この実施形態では、大気導入配管１５を１本のみ有する構成としたが、大気導入量を増やしたい場合は、分岐ポート１１を追加して、大気導入路を構成する大気導入配管１５を増加させることができる。
【００３５】
また、この実施形態では、大気導入配管１５の途中にケミカルフィルタ２０とガスフィルタ３０のみを設けたが、大気に含まれる水分も除去したい場合は、ピュリファイヤのような活性炭等を充填した乾燥器を大気導入配管１５の途中に増設することができる。
【実施例１】
【００３６】
次に、本発明の基板処理装置を、より具体的な実施例にて説明する。図２は本実施例に係る縦型拡散・ＣＶＤ装置の平面透視図、また、図３はその側面透視図である。なお、このバッチ式ＣＶＤ装置１においてはウエハ搬送用のキャリアとしてはフープ（ＦＯＵＰ：front opening unified pod。以下、ポッドという。）が使用されている。
【００３７】
図２および図３に示すように、シリコン等からなるウエハ（基板）２００を収納したウエハキャリアとしてポッド（基板収容器）１１０が使用されている本発明の基板処理装置１００は、筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が開設され、この正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４、１０４がそれぞれ建て付けられている。
【００３８】
筐体１１１の正面壁１１１ａにはポッド搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側にはロードポート（基板収容器受渡し台）１１４が設置されており、ロードポート１１４はポッド１１０を載置されて位置合わせするように構成されている。ポッド１１０はロードポート１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ロードポート１１４上から搬出されるようになっている。
【００３９】
筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、回転式ポッド棚１０５は複数個のポッド１１０を保管するように構成されている。すなわち、回転式ポッド棚１０５は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１１６と、支柱１１６に上下四段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板（基板収容器載置台）１１７とを備えており、複数枚の棚板１１７はポッド１１０を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
【００４０】
筐体１１１内におけるロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間には、ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されており、ポッド搬送装置１１８は、ポッド１１０を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａと搬送機構としてのポッド搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、ポッド搬送装置１１８はポッドエレベータ１１８ａとポッド搬送機構１１８ｂとの連続動作により、ロードポート１１４、回転式ポッド棚１０５、ポッドオープナ（基板収容器蓋体開閉機構）１２１との間で、ポッド１１０を搬送するように構成されている。
【００４１】
筐体１１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１１９が後端にわたって構築されている。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａにはウエハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口１２０、１２０には一対のポッドオープナ１２１、１２１がそれぞれ設置されている。
【００４２】
ポッドオープナ１２１はポッド１１０を載置する載置台１２２、１２２と、ポッド１１０のキャップ（蓋体）を着脱するキャップ着脱機構（蓋体着脱機構）１２３、１２３とを備えている。ポッドオープナ１２１は載置台１２２に載置されたポッド１１０のキャップをキャップ着脱機構１２３によって着脱することにより、ポッド１１０のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。
【００４３】
サブ筐体１１９はポッド搬送装置１１８や回転式ポッド棚１０５の設置空間から流体的に隔絶された移載室１２４を構成している。移載室１２４の前側領域にはウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａおよびウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。これら、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウエハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウエハ２００を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
【００４４】
図２に示すように、移載室１２４のウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ側と反対側である右側端部には、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア３３を供給するよう、供給ファンおよび防塵フィルタで構成されたクリーンユニット３４が設置されており、ウエハ移載装置１２５ａとクリーンユニット３４との間には、ウエハの円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置１３５が設置されている。
【００４５】
クリーンユニット３４には、図１で説明した大気導入ダクト１３を通して清浄空気が導入され、クリーンユニット３４から吹き出されたクリーンエア３３は、ノッチ合わせ装置１３５およびウエハ移載装置１２５ａに流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気がなされるか、もしくはクリーンユニット１３４の吸い込み側である一次側（供給側）にまで循環され、再びクリーンユニット１３４によって、移載室１２４内に吹き出されるように構成されている。
【００４６】
移載室１２４の後側領域には、大気圧未満の圧力（以下、負圧という。）を維持可能な機密性能を有する耐圧筐体１４０が設置されており、この耐圧筐体１４０によりボート２１７を収容可能な容積を有するロードロック方式の待機室であるロードロック室１４１が形成されている。
【００４７】
耐圧筐体１４０の正面壁１４０ａにはウエハ搬入搬出開口（基板搬入搬出開口）１４２が開設されており、ウエハ搬入搬出開口１４２はゲートバルブ１４３によって開閉されるようになっている。耐圧筐体１４０の一対の側壁にはロードロック室１４１へ窒素ガスを給気するためのガス供給管１４４と、図１で説明した大気導入配管１５と、ロードロック室１４１を負圧に排気するための排気管１４５とがそれぞれ接続されている。
【００４８】
また、この耐圧筐体１４０の側壁には、ロードロック室１４１へ大気を導入するため、図１で説明したケミカルフィルタ２０及びガスフィルタ３０を備えた大気導入配管１５が接続され、ロードロック室１４１の排気管１４５に接続した真空ポンプによって吸引排気することにより、大気導入配管１５から清浄な大気１６又はドライエアを導入できるようになっている。よって、ロードロック室１４１内をＮ2（窒素）等の不活性雰囲気状態から大気（酸素濃度１８％程度）に戻す際に、移載室１２４を通過しない清浄な大気１６をロードロック室１４１内に供給することができる。
【００４９】
このロードロック室１４１上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は炉口ゲートバルブ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。耐圧筐体１４０の正面壁１４０ａの上端部には、炉口ゲートバルブ１４７を処理炉２０２の下端部の開放時に収容する炉口ゲートバルブカバー１４９が取り付けられている。
【００５０】
図２に示すように、耐圧筐体１４０にはボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５に連結された連結具としてのアーム１２８には蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。尚、ボートエレベータ１１５やアーム１２８は、ベローズ等に収容され、ロードロック室１４１内に有機系のガスを発生させないように、ロードロック室１４１内と隔離されて設けられている。
【００５１】
ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１２５枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
【００５２】
図４に処理炉２０２の概略構成を示す。
【００５３】
図４に示すように、処理炉２０２は加熱機構としてのヒータ２０６を有する。ヒータ２０６は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース２５１に支持されることにより垂直に据え付けられている。
【００５４】
ヒータ２０６の内側には、ヒータ２０６と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ２０３が配設されている。プロセスチューブ２０３は内部反応管としてのインナーチューブ２０４と、その外側に設けられた外部反応管としてのアウターチューブ２０５とから構成されている。インナーチューブ２０４は、例えば石英（ＳｉＯ2）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナーチューブ２０４の筒中空部には処理室２０１が形成されており、基板としてのウエハ２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。アウターチューブ２０５は、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、内径がインナーチューブ２０４の外径よりも大きく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、インナーチューブ２０４と同心円状に設けられている。
【００５５】
アウターチューブ２０５の下方には、アウターチューブ２０５と同心円状にマニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス等からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９は、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５に係合しており、これらを支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９とアウターチューブ２０５との間にはシール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベース２５１に支持されることにより、プロセスチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ２０３とマニホールド２０９により処理容器が形成される。
【００５６】
後述するシールキャップ２１９にはガス導入部としてのノズル２３０が処理室２０１内に連通するように接続されており、ノズル２３０にはガス供給管２３２が接続されている。ガス供給管２３２のノズル２３０との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１を介して図示しない処理ガス供給源や不活性ガス供給源が接続されている。ＭＦＣ２４１には、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の量となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００５７】
マニホールド２０９には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１は、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０の下端部に配置されており、筒状空間２５０に連通している。排気管２３１のマニホールド２０９との接続側と反対側である下流側には圧力検出器としての圧力センサ２４５および圧力調節器２４２を介して真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。圧力調節器２４２および圧力センサ２４５には、圧力制御部２３６が電気的に接続されており、圧力制御部２３６は圧力センサ２４５により検出された圧力に基づいて圧力調節器２４２により処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００５８】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９はマニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面にはマニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられる。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、ボートを回転させる回転機構２５４が設置されている。回転機構２５４の回転軸２５５はシールキャップ２１９を貫通して、後述するボート２１７に接続されており、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９はプロセスチューブ２０３の外部に垂直に設備された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート２１７を処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、駆動制御部２３７が電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００５９】
基板保持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なおボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板２１６が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、ヒータ２０６からの熱がマニホールド２０９側に伝わりにくくなるよう構成されている。
【００６０】
プロセスチューブ２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。ヒータ２０６と温度センサ２６３には、電気的に温度制御部２３８が接続されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合を調整することにより処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００６１】
ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、主制御部２３９はコントローラ２４０として構成されている。
【００６２】
次に、本発明の処理装置の動作について説明する。
【００６３】
図２および図３に示すように、ポッド１１０がロードポート１１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放され、ロードポート１１４の上のポッド１１０はポッド搬送装置１１８によって筐体１１１の内部へポッド搬入搬出口１１２から搬入される。
【００６４】
搬入されたポッド１１０は回転式ポッド棚１０５の指定された棚板１１７へポッド搬送装置１１８によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、棚板１１７から一方のポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載されるか、もしくは直接ポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載される。この際、ポッドオープナ１２１のウエハ搬入搬出口１２０はキャップ着脱機構１２３によって閉じられており、移載室１２４にはクリーンエア３３が流通され、充満されている。例えば、移載室１２４にはクリーンエア３３として窒素ガスが充満することにより、酸素濃度が２０ｐｐｍ以下と、筐体１１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遥かに低く設定されている。
【００６５】
載置台１２２に載置されたポッド１１０はその開口側端面がサブ筐体１１９の正面壁１１９ａにおけるウエハ搬入搬出口１２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構１２３によって取り外され、ポッド１１０のウエハ出し入れ口が開放される。また、予め内部が大気圧状態とされていたロードロック室１４１のウエハ搬入搬出開口１４２がゲートバルブ１４３の動作により開放されると、ウエハ２００はポッド１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ノッチ合わせ装置１３５にてウエハを整合した後、ウエハ搬入搬出開口１４２を通じてロードロック室１４１に搬入され、ボート２１７へ移載されて装填（ウエハチャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａはポッド１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。
【００６６】
この一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１におけるウエハ移載装置１２５ａによるウエハのボート２１７への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１には回転式ポッド棚１０５ないしロードポート１１４から別のポッド１１０がポッド搬送装置１１８によって搬送され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時に進行される。
【００６７】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７装填されると、ウエハ搬入搬出開口１４２がゲートバルブ１４３によって閉じられ、ロードロック室１４１は排気管１４５から真空引きされることにより、減圧される。
【００６８】
ロードロック室１４１が処理炉２０２内の圧力と同圧に減圧されると、処理炉２０２の下端部が炉口ゲートバルブ１４７によって開放される。このとき、炉口ゲートバルブ１４７は炉口ゲートバルブカバー１４９の内部に搬入されて収容される。
【００６９】
続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５の昇降台によって上昇されて、シールキャップ２１９に支持されたボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されて行く。
【００７０】
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。ここでは、ＣＶＤ法によりウエハ２００上に薄膜を形成する場合について説明する。
【００７１】
基板処理装置を構成する各部の動作は図４のコントローラ２４０により制御される。複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、図４に示すように、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１に搬入（ボートローディング）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００７２】
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節器２４２が、フィードバック制御される。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０６によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合がフィードバック制御される。続いて、回転機構２５４により、ボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される。
【００７３】
次いで、処理ガス供給源から供給され、ＭＦＣ２４１にて所望の流量となるように制御されたガスは、ガス供給管２３２を流通してノズル２３０から処理室２０１内に導入される。導入されたガスは処理室２０１内を上昇し、インナーチューブ２０４の上端開口から筒状空間２５０に流出して排気管２３１から排気される。ガスは処理室２０１内を通過する際にウエハ２００の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウエハ２００の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。
【００７４】
予め設定された処理時間が経過すると、不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、処理室２０１内が不活性ガスに置換されるとともに、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される。と同時に図１に示した大気導入配管１５の開閉弁１７が開かれ、清浄な空気１６がロードロック室１４１内に供給されて、ロードロック室１４１内がＮ2（窒素）等の不活性雰囲気状態から大気（酸素濃度１８％程度）に戻される。ここで使用する清浄な空気１６は、移載室１２４を通過しない清浄な大気であり、従来のようにロードロック室１４１内の雰囲気が汚染されることはない。
【００７５】
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、ボートエレベータ１１５によりボート２１７がロードロック室１４０に搬出（ボートアンローディング）される。
尚、好ましくは、ウェハ２００の温度が常温（２５℃）より高く４００℃以下となっている際に上記ボートアンローディングがなされるようにすると良い。そうすることにより、清浄な雰囲気下で、熱処理後のウェハ２００に酸化膜を形成することができる。
【００７６】
ボートエレベータ１１５によりボート２１７が引き出されると、
【００７７】
上記によりロードロック室１４０内部を大気圧に復圧させた後、ゲートバルブ１４３が開かれる。その後は、ノッチ合わせ装置１３５でのウエハの整合工程を除き、上述の逆の手順で、ウエハ２００およびポッド１１０は筐体１１１の外部へ払出される。
【００７８】
上記実施例では、ＣＶＤ法によりウエハ２００上に薄膜を形成する場合一般について説明しているが、本発明は、特に、以下のようなＰＨ3アニール処理後の酸化膜を形成する際に有効である。
【００７９】
処理室２０１内にてガス供給管２３２からＰＨ3ガスを導入し、所望の温度圧力に維持しつつ基板をＰＨ3アニール処理し、ウエハ（基板）にＰ（リン）をドーピングさせる。また、ウエハをアンロードするのに先立って、予め真空状態であったロードロック室１４１に、クリーンルームから有機系ガス、ないし／もしくは酸性ガス、ないし／もしくはアルカリ性ガス除去のケミカルフィルタ２０と、大気導入配管１５および防塵フィルタたるガスフィルタ３０を経由して、大気を導入しておく。と同時に、ＰＨ3アニール処理後、処理室２０１内を不活性ガスに置換し、圧力を常圧復帰させる。また、ロードロック室１４１が、大気導入により大気圧まで復帰したならば、ＰＨ3アニール処理後のウエハを処理室２０１内からアンロードする。その際、ウエハに、大気との反応により保護膜として酸化膜を形成させることができる。これにより、純酸素を導入する際には、例えば１０ｐｐｍ程度の水分しか無いため、ウエハのリン濃度が安定化しにくいのに対し、クリーンルームの大気に含まれる０．５〜３％程度の水分により、ウエハのリン濃度を安定化することができる。また、酸化膜を保護膜として、形成させることで、リンドープ後のリンが放出することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の基板処理装置の構成の概要を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る縦型拡散・ＣＶＤ装置の平面透視図である。
【図３】図２に示す縦型拡散・ＣＶＤ装置のIII−IIIラインに沿った側面透視図である。
【図４】本発明の実施例に係る縦型拡散・ＣＶＤ装置における処理炉の概略構造を示す縦断面図である。
【図５】従来の基板処理装置の構成の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  大気導入口ケミカルフィルタ
１１  分岐ポート
１２  大気導入ダクト
１３  クリーンエア
１４  導入口
１５  大気導入配管
１６  清浄な大気
１７  開閉弁
１８  導入口
２０  ケミカルフィルタ
３４  クリーンユニット
３０  ガスフィルタ
１２４  移載室
１２５  ウエハ移載機構
１２８  アーム
１３３  クリーンエア
１３４  クリーンユニット
１３５  ノッチ合わせ装置
１３６  ケミカルフィルタ
１３７  ガスフィルタ
１４１  ロードロック室
１４３  ゲートバルブ
１４５  排気管
１４７  炉口ゲートバルブ
２０１  処理室
２０２  処理炉
２１７  ボート
【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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