(57)【要約】【課題】ボートの柱部と断熱板の端との間隔の差やばらつきを抑制でき、膜厚均一性と生産性を向上させることが可能な基板処理装置を提供する。【解決手段】複数の基板が収容される基板収容器と、複数の断熱板が保管される断熱板保管部と、複数の基板と断熱板が積載されるボートと、複数の基板と断熱板が積載されたボートを収容し、前記ボート上の複数の基板を処理する処理室と前記基板収容器と前記ボートとの間で基板の移載を行い、前記断熱板保管部と前記ボートとの間で断熱板の移載を行う基板移載装置とを備えるように、基板処理装置を構成する。【選択図】図１
2012023198.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板が収容される基板収容器と、
複数の断熱板が保管される断熱板保管部と、
複数の基板と断熱板が積載されるボートと、
複数の基板と断熱板が積載されたボートを収容し、前記ボート上の複数の基板を処理する処理室と
前記基板収容器と前記ボートとの間で基板の移載を行い、前記断熱板保管部と前記ボートとの間で断熱板の移載を行う基板移載装置と、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、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウェハ（以下、ウェハという。）等の基板を処理する基板処理装置に関し、特に、絶縁膜や金属膜および半導体膜等を成膜する縦形装置において、基板支持具としてのボートへ断熱板を移載する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
縦形半導体製造装置の処理炉内において、垂直方向（縦方向）に配列したウェハ配列領域内の温度を均一にするために、処理炉内の熱逃げ防止や処理炉の炉口部の高温化抑制などの効果をねらい、ボートのウェハ設置位置よりも下方に例えば石英製の断熱板が設置されている。
断熱板の設置態様は、成膜プロセスの種類や炉内温度によって異なる。例えば、高温の成膜プロセスでは、断熱板の枚数を多く使用し、低温の成膜プロセスでは、断熱板の枚数を少なく使用する。
【０００３】
従来、ウェハの設置は、下記の特許文献１に開示されているように、ウェハ移載装置により自動で行われていた。特許文献１には、ウェーハを収納するカセットとボートとの間で、ウェーハを一度に一枚ずつ移載する枚葉移載用プレートと、一度に複数枚のウェーハを移載する複数枚のプレートから成るウェーハ移載装置が開示されている。
一方、断熱板の設置は、ボートの設置されている移載室を大気開放して手作業で行われていたため、作業者により設置態様が異なり、また、作業毎に設置位置のずれが生じていた。例えば、断熱板設置態様例を図９に示す。図９（ａ）は、ボート２１７を示す。図９の例では、ボート２１７は、３本の支柱３１７を有する。図９（ｂ）の拡大図に示すように、支柱３１７は、柱部３１７ａと、ウェハや断熱板３１１を支えるための支え部３１７ｂを有する。矢印３１８は、柱部３１７ａと断熱板３１１の端との間隔である。
【０００４】
図９（ｃ）と図９（ｄ）は、ボート２１７の平面図であり、図９（ｃ）は、３本の支柱３１７における上記間隔３１８が等しい場合であり、図９（ｄ）は、中央の支柱３１７における上記間隔３１８をゼロとし、すなわち、中央の支柱３１７の柱部３１７ａと断熱板３１１の端を接触させ、両側の支柱３１７における上記間隔３１８を等しくした場合である。
【０００５】
上記間隔３１８の距離の違いによるボート２１７の下部（ボトム領域）の膜厚均一性の評価結果を、図１０に示す。図１０は、断熱板３１１の設置態様による膜厚均一性変動を示す図である。図１０において、縦軸は、膜厚均一性（％）であり、平均値からのズレの度合いを示す。横軸は、ボート２１７の垂直方向の位置を示し、ＴＯＰはボート２１７の上部、ＣＥＮは中央部、ＢＴＭは下部を示す。図１０において、３２１は図９（ｃ）の場合であり、３２２は図９（ｄ）の場合である。
上記２種類の断熱板設置態様において、それぞれ、減圧ＣＶＤ法を用いてジクロロシランガスとアンモニアガスを同時に供給して、低温条件にてシリコン基板上に窒化珪素膜を形成した。このときのプロセス条件は、それぞれ、処理温度６８０℃、処理圧力３２．２５Ｐａ、ガス種とガス供給流量は、ジクロロシランを７５ｓｃｃｍ、アンモニアガスを７５０ｓｃｃｍとした。
図１０の評価結果は、図９（ｃ）と図９（ｄ）に示す２種類の断熱板位置態様における、ボート２１７の上部（ＴＯＰ領域）、中央部（ＣＥＮ領域）、下部（ＢＴＭ領域）の膜厚均一性を示す。図１０の評価結果によれば、断熱板設置態様の違いによって、ボトム（ＢＴＭ）領域の膜厚均一性に約０．５％の差が生じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３４３１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、従来の断熱板設置においては、柱部と断熱板の端との間隔の差やばらつきが原因となり、例えばボートのボトム領域の膜厚均一性が悪化するという課題があった。また、従来の断熱板設置においては、移載室を大気開放して手作業で行うため、装置内のパーティクルや汚染レベルの回復に長い時間を必要とすることで生産性が低下するという課題があった。
本発明の目的は、ボートの柱部と断熱板の端との間隔の差やばらつきを抑制でき、膜厚均一性と生産性を向上させることが可能な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】
前記課題を解決するため、本発明においては、基板処理装置が、断熱板を自動移載する構成とするものである。
前記課題を解決するための、本発明の代表的な構成は、次のとおりである。
複数の基板が収容される基板収容器と、
複数の断熱板が保管される断熱板保管部と、
複数の基板と断熱板が積載されるボートと、
複数の基板と断熱板が積載されたボートを収容し、前記ボート上の複数の基板を処理する処理室と
前記基板収容器と前記ボートとの間で基板の移載を行い、前記断熱板保管部と前記ボートとの間で断熱板の移載を行う基板移載装置と、を備えることを特徴とする基板処理装置。
【発明の効果】
【０００９】
上記の基板処理装置によれば、基板移載装置で断熱板を自動移載することにより、柱部と断熱板の端との間隔の差やばらつきを抑制し、また、移載作業時に移載室を大気開放せずに作業実施可能となる。これにより、膜厚均一性と生産性を向上し、また、作業の容易化やメンテナンス時間短縮の効果が得られる。
また、柱部と断熱板の端との間隔の差やばらつきを抑制できるので、例えば、社内評価機での評価条件、製品機納入先の工場での装置環境条件を同一とでき、装置間で良好な再現性が得られる。
また、断熱板を自動移載できるので、生産稼働中である基板処理装置において、成膜プロセスの切り替え時、例えば、断熱板が多く必要な高温プロセスから断熱板が少数枚必要である低温プロセスへの切り替え時に、断熱板枚数や設置位置を最適な状態へ変更することが短時間で可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例に係る基板処理装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線における垂直断面図である。
【図３】本発明の実施例に係る熱処理炉の垂直断面図である。
【図４】本発明の実施例に係る基板移載装置の斜視図である。
【図５】本発明の実施例に係る基板移載装置の斜視図である。
【図６】本発明の実施例に係る基板移載装置の斜視図である。
【図７】本発明の実施例に係る基板移載装置の斜視図である。
【図８】本発明の他の実施例に係る基板移載装置の斜視図である。
【図９】断熱板の設置態様を示す図である。
【図１０】断熱板の設置態様による膜厚均一性変動を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施例における基板処理装置を説明する。実施例における基板処理装置は、一例として、半導体装置（ＩＣ：Integrated Circuit）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。なお、以下の説明では、基板処理装置として、基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理などを行うバッチ式縦型半導体製造装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。図１は、本発明が適用される処理装置の平面透視図である。また、図２は図１に示す処理装置の側面透視図であり、図１のＡ−Ａ線における垂直断面図である。
【００１２】
図１および２に示されているように、シリコン等からなるウェハ（基板）２００を収納したウェハキャリアとしてＦＯＵＰ（基板収容器。以下ポッドという。）１１０が使用されている本発明の処理装置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。
筐体１１１の正面壁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。
【００１３】
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。
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。
【００１４】
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にはウェハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウェハ搬入搬出口（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、上下段のウェハ搬入搬出口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。
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のウェハ出し入れ口を開閉するように構成されている。
【００１５】
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の前側領域にはウェハ移載装置構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウェハ移載装置構１２５は、ウェハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウェハ移載装置（基板移載装置）１２５ａおよびウェハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウェ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、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウェハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウェハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウェハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウェハ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。
【００１６】
ウェハ移載装置１２５ａの近くには、断熱板を複数収容可能な断熱板保管部３０１が設けられる。断熱板保管部３０１は、ボート２１７が複数のウェハを垂直方向に積層するのと同様に、複数の断熱板を垂直方向に積層するものである。ウェハ移載装置１２５ａは、後述する断熱板移載アーム３０２等を備え、ボート（基板保持具）２１７に対して断熱板を装填（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。
【００１７】
図１に示されているように移載室１２４のウェ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１３３を供給するよう供給フアンおよび防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４が設置されている。
クリーンユニット１３４から吹き出されたクリーンエア１３３は、ウェハ移載装置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。
【００１８】
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筐体（以下、耐圧筐体という。）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。
耐圧筐体１４０の正面壁１４０ａにはウェハ搬入搬出開口（基板搬入搬出開口）１４２が開設されており、ウェハ搬入搬出開口１４２はゲートバルブ（基板搬入搬出口開閉機構）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、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。
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。
【００１９】
図１に示されているように、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。
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）のウェハ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。
【００２０】
次に、本発明の処理装置の動作について説明する。
図１および図２に示されているように、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。
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のウェハ搬入搬出口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１３３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１３３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。
【００２１】
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におけるウェハ搬入搬出口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のウェ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のウェハ搬入搬出開口１４２がゲートバルブ１４３の動作により開放されると、ウェハ２００はポッド１１０からウェハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウェ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（不図示）にてウェハを整合した後、ウェハ搬入搬出開口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（ウェハチャージング）される。ボート２１７にウェハ２００を受け渡したウェハ移載装置１２５ａはポッド１１０に戻り、次のウェハ１１０をボート２１７に装填する。
【００２２】
この一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１におけるウェハ移載装置１２５ａによるウェハのボート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の開放作業が同時進行される。
【００２３】
予め指定された枚数のウェハ２００がボート２１７装填されると、ウェハ搬入搬出開口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。
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。
続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５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。
【００２４】
ローディング後は、処理炉２０２にてウェハ２００に任意の処理が実施される。
処理後は、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が引き出され、更に、ロードロック室１４１内部を大気圧に復圧させた後にゲートバルブ１４３が開かれる。その後は、ノッチ合わせ装置１３５でのウェハの整合工程を除き、概上述の逆の手順で、ウェハ２００およびポッド１１０は筐体１１１の外部へ払出される。
【００２５】
以下に本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。
図３は本発明の実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の処理炉２０２の概略構成図であり、縦断面図として示されている。
図３http://sgpat2.head.hitachi.co.jp/pat_www/fpic?AA04304128/000003.gifに示されているように、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。
【００２６】
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、基板としてのウェハ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。
【００２７】
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により反応容器が形成される。
【００２８】
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。
【００２９】
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および圧力調整装置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。圧力調整装置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整装置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。
【００３０】
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ェハ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。
【００３１】
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、複数枚のウェハ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。
【００３２】
プロセスチューブ２０３内には、温度検査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に所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００３３】
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、図示しない操作部、入出力部とともに、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。
【００３４】
次に、上記構成に係る処理炉２０２を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ＣＶＤ法によりウェハ２００上に薄膜を形成する方法について説明する。尚、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２４０により制御される。
【００３５】
複数枚のウェハ２００がボート２１７に装填（ウェハチャージ）されると、図３に示されているように、複数枚のウェハ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。
【００３６】
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、ウェハ２００が回転される。
【００３７】
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ェハ２００の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウェハ２００の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。
【００３８】
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。
【００３９】
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、処理済ウェハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンローディング）される。その後、処理済ウェハ２００はボート２１７より取出される（ウェハディスチャージ）。
【００４０】
なお、本実施の形態の処理炉にてウェハを処理する際の処理条件としては、例えば、窒化珪素膜の成膜においては、処理温度６００〜８００℃、処理圧力１０〜１０００Ｐａ、ガス種とガス供給流量は、ジクロロシランが５０〜２００ｓｃｃｍ、アンモニアガスが５００〜２０００ｓｃｃｍであり、それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウェハに処理がなされる。
【００４１】
次に、本発明の実施例に係る基板移載装置１２５ａを説明する。図４と図５は、本発明の実施例に係る基板移載装置（ウェハ移載装置）１２５ａの基本部の斜視図である。図４、図５で示すものは、本実施例に係るウェハ移載装置１２５ａの、特にウェハ把持部１８の基本部を示しており、該ウェハ把持部１８は、ウェハ移載装置構１２５の回転台（不図示）上に半径方向に進退可能に設けられるものである。なお、本発明の実施例に係る基板移載装置（ウェハ移載装置）１２５ａについては、図６〜図８を用いて後述する。
【００４２】
以下、前記把持部１８の基本部について説明する。
図４に示すように、ベースプレート１９に垂直基板２０を固着すると共に図示しない支柱を介して上基板２１を固着する。該上基板２１にガイドブロック２２を固着し、該ガイドブロック２２に左右各１対のスライダ２３、２４、２５、２６を摺動自在に取付ける。該スライダ２３、２４、２５、２６は前記上基板２１に回転自在に設けたスクリューロッド２７、２８にそれぞれ螺合し、該スクリューロッド２７、２８の上端には被動ギア２９、３０を嵌着する。
【００４３】
該両被動ギア２９、３０の間にピッチ変更モータ３１を取付け、該ピッチ変更モータ３１の出力軸に嵌着した駆動ギア３２を前記両被動ギア２９、３０に噛合させる。
【００４４】
前記スライダ２３、２４、２５、２６にはそれぞれ逆Ｌ字状のプレートホルダ３４、３５、３６、３７を固着し、該プレートホルダ３４、３５、３６、３７の先端にウェハ支持プレート３９、４０、４１、４２を取付ける。各ウェハ支持プレート３８、３９、４０、４１、４２の上面にはウェハを載置可能な凹部４３が形成されている。又、前記プレートホルダ３４、３５、３６、３７は、前記ウェハ支持プレート３９、４０、４１、４２を上下方向に適当な間隔をもって支持し得る形状となっており、且つ前記プレートホルダ３４、３５、３６、３７が固着されているスライダ２３、２４、２５、２６と前記スクリューロッド２７、２８との螺合関係は、下から２段目の支持プレート３９を支持するプレートホルダ３４が固着されているスライダ２３が螺合している螺子ピッチに対して、下から３段目の支持プレート４０を支持するプレートホルダ３５が固着されているスライダ２４が螺合している部分の螺子ピッチは２倍、同様に４段目のスライダ２５の螺子ピッチは３倍、５段目のスライダ２６ の螺子ピッチは４倍となっており、前記ピッチ変更モータ３１を駆動した場合、前記スクリューロッド２７、２８を介して前記スライダ２３、２４、２５、２６が、各ウェハ支持プレート３８、３９、４０、４１、４２間のピッチが等しいという関係を保持して、ピッチの拡大、縮小を行い得る様になっている。
【００４５】
図５に示すように、最下段である１段目の支持プレート（枚葉支持プレート）３８は進退機構４４に取付けられたプレートホルダ３３に固着され、上下方向の変位がなく、前進、後退される様になっている。
【００４６】
以下、進退機構４４について説明する。
前記垂直基板２０に平行揺動リンク４５、４６を枢着し、該平行揺動リンク４５、４６にそれぞれ遊動平行リンク４７、４８の中途部を枢着する。該遊動平行リンク４７、４８の上端を前記１段目のプレートホルダ３３に枢着し、前記遊動平行リンク４７、４８の下端は滑動子４９に枢着する。該滑動子４９はガイド５０を介して前記垂直基板２０に摺動自在に設ける。
【００４７】
而して、前記平行揺動リンク４５、４６の回転半径と遊動平行リンク４７、４８の前記プレートホルダ３３の枢着点についての回転半径を等しくし、両平行リンク４５、４６、４７、４８の回転動により上下方向の変位が相殺される様にする。
【００４８】
前記プレートホルダ３３には最下段の枚葉ウェハ支持プレート３８が取付けてある。
【００４９】
前記平行揺動リンクのうち一方の４６に固着された枢軸５１は前記垂直基板２０を貫通して突出しており、この突出端にプーリ５２を固着する。前記垂直基板２０の反平行揺動リンク側にモータ支持金具５３を介して進退モータ５４を固着し、該進退モータ５４の出力軸には駆動プーリ５５を嵌着し、該駆動プーリ５５と前記プーリ５２とをタイミングベルト５６で連結する。
【００５０】
而して、前記進退モータ５４の正逆回転で枚葉ウェハ支持プレート３８を前進、後退させることができ、又該枚葉ウェハ支持プレート３８の前進量は、前記上側のウェハ支持プレート３９、４０、４１、４２より完全に突出するものとする。
【００５１】
尚、図中５７、５８は前記遊動平行リンク４７、４８の行程端を検出するセンサ、５９、６０は該センサ４７、４８を作動させる為の検知片である。
【００５２】
以下、作動を説明する。
全てのウェハ支持プレート３８、３９、４０、４１、４２で一度にウェハを支持して移載する場合は、該ウェハ支持プレート３８、３９、４０、４１、４２を図５中、実線の位置とする。
【００５３】
次に、５枚以下のウェハ１を移送する端数処理を行う場合は、前記進退モータ５４を駆動し、駆動プーリ５５、タイミングベルト５６、プーリ５２を介して前記平行揺動リンク４５、４６を図５中時計方向に揺動させる。該平行揺動リンク４５、４６の揺動により、前記遊動平行リンク４７、４８は下方へ下りながら、反時計運動の回動をして、プレートホルダ３３を送出す。前記センサ５７が遊動平行リンク４７、４８の行程端を検出したところで進退モータ５４が停止される。
【００５４】
而して、最下段の枚葉ウェハ支持プレート３８のみがウェハを移載できる状態となり（図５中二点鎖線で示す）、ウェハを１枚ずつ移載することが可能となる。
【００５５】
端数処理が完了し、再びウェハ１を５枚同時に移載する場合には、前記進退モータ５４を逆転駆動し、最下段の枚葉ウェハ支持プレート３８を後退させ図５中実線の位置に戻す。
【００５６】
次に、ウェハのサイズによりウェハ収納時のウェハ間のピッチが異なるが、この場合前記ウェハ支持プレート３８、３９、４０、４１、４２のピッチ調整を行う。
【００５７】
前記ピッチ変更モータ３１を駆動し、駆動ギア３２、被動ギア２９、３０を介し、前記スクリューロッド２７、２８を回転する。該スクリューロッド２７、２８の回転により、プレートホルダが固着されている前記スライダ２３、２４、２５、２６が移動する。該スライダ２３、２４、２５、２６が螺合している部分は、前記した様に螺子ピッチが等倍で変化しているので、最下段の枚葉ウェハ支持プレート３８を基準に上側のウェハ支持プレート３９、４０、４１、４２が等間隔の関係を維持して移動し、ピッチ調整がなされる。
【００５８】
尚、上記実施例ではウェハカセットに収納されるウェハの枚数が２５枚であることを考慮し、支持プレートの枚数を“２５”の約数である“５”としたが、支持プレートの枚数を２５枚としてもよい。
【００５９】
更に、ウェハ支持プレートを真空吸着法で行なうプレートとする等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。
【００６０】
次に、本発明の実施例に係るウェハ移載装置１２５ａを用いた断熱板移載について、図６と図７により説明する。図６と図７は、本発明の実施例に係るウェハ移載装置１２５ａの斜視図であり、図４と図５に示したウェハ移載装置１２５ａの基本部を改良し、断熱板移載を可能にするものである。
【００６１】
図６に示すように、単独動作可能である最下段の枚葉移載用プレートホルダ３０３の両側部に、２本の断熱板移載用アーム３０２が、垂直方向に延伸するように取り付けられている。断熱板移載用アーム３０２は、プレートホルダ３０３の両側部を支点として、垂直方向に回転可能な可動式アームである。断熱板移載時には、図７に示すように、断熱板移載用アーム３０２は、ウェハ支持プレート３８と平行位置に回転移動し、枚葉移載用プレートホルダ３０３が前方に突出した状態で、ウェハ把持部１８が回転台３０６上を水平方向に進退することにより、ボート２１７と断熱板保管部３０１（図１参照）との間で断熱板を移載する。また、ウェハ移載時などの断熱板移載非実施時には、図６に示すように、断熱板移載用アーム３０２は、枚葉移載用プレートホルダ３０３が後方に引っ込んだ状態で、ウェハ支持プレート３８と垂直な方向に回転移動し、断熱板移載非実施時の収納位置に収納される。
このように、断熱板移載用アーム３０２を収納可能アームとすることで、ウェハ移載時において、前記収納した状態の断熱板移載用アーム３０２とウェハが接触することがなく、該接触によるウェハ破損が防止できる。
【００６２】
断熱板はウェハよりも数倍重い。例えば、直径３００ｍｍの石英断熱板は、直径３００ｍｍのシリコンウェハに比べ約６倍重い。そのため少なくとも断熱板移載用アーム３０２を支えるプレートホルダ３０３は、図４に示すプレートホルダ３３に比べ、補強もしくは材質変更や肉厚化を行ったものである。前記補強もしくは材質変更や肉厚化よって、断熱板移載の場合に、断熱材の落下やブレを防ぐことができる。さらに、遊動平行リンク４７、４８およびガイド５０をそれぞれ補強もしくは材質変更や肉厚化を行うことが必要である。その理由は、前記プレートホルダ３０３のみの補強の場合に比べ、さらに断熱材落下やブレを防ぐことができるためである。
上記の移載機改良により、断熱板移載用アーム３０２による断熱板移載が可能となる。
【００６３】
次に、別の実施例に係るウェハ移載装置１２５ａを用いた断熱板移載について、図８により説明する。図８は、本発明の別の実施例に係るウェハ移載装置１２５ａの斜視図であり、図４と図５に示したウェハ移載装置１２５ａの基本部を改良し、断熱板移載を可能にするものである。
図８に示すウェハ移載装置１２５ａにおいては、図４と図５に示した、単独動作可能であるプレートホルダ３３およびプレートホルダ３３に接続されているウェハ支持プレート３８の補強もしくは材質変更や肉厚化を行うものである。前述したように、断熱板はウェハよりも数倍重いが、プレートホルダ３３とウェハ支持プレート３８の補強もしくは材質変更や肉厚化よって、断熱板移載の場合に、断熱材の落下やブレを防ぐことができる。さらに、遊動平行リンク４７、４８およびガイド５０をそれぞれ補強もしくは材質変更や肉厚化することが必要である。その理由は、前記プレートホルダ３３のみの補強の場合に比べさらに断熱材落下やブレを防ぐことができるためである。
図８に示すウェハ移載装置１２５ａにより、ウェハ支持プレートでの断熱板移載を可能とする。
【００６４】
前述したように、断熱板の自動移載を行うために、使用しない断熱板を収容し保管する断熱板保管部３０１を移載室１２４内のウェハ移載装置１２５ａの近傍に設置する。
断熱板保管部３０１をウェハ移載装置１２５ａの近傍に設置することで、ボート２１７から断熱板保管部３０１へ断熱板を移載する際のウェハ移載装置１２５ａの稼動範囲を小さくすることができ、移載時間が短縮される。
【００６５】
次に、断熱板を移載するウェハ移載装置１２５ａの使用例について説明する。
（使用例１：半導体製造装置のメンテナンス時）
半導体製造装置の運用時に、半導体製造装置製造元や半導体製造装置使用元が規定するメンテナンス周期などに従い装置メンテナンスを行う。前記メンテナンスとは、例えば、薄膜形成装置の反応室内に処理ガスを供給して被処理体に薄膜を形成した時に、装置内部に付着した付着物を除去する工程を意味する。このとき、ボート上にはウェハが搭載されていないが断熱板が搭載されている状態である。前記メンテナンス作業実施前に、断熱板の一部を本発明の断熱板移載機を使用して、ボートから断熱板保管部３０１に自動移載する。その後、装置メンテナンス作業を実施し、断熱板を本発明の断熱板移載機を使用して、断熱板保管部３０１からボートに戻す。
このように、生産稼働中である基板処理装置内の断熱板枚数や設置位置を、最適な状態へ変更することが短時間で可能である。
【００６６】
（使用例２：半導体製造装置を使用した成膜プロセスの温度変更時）
以下に、例として成膜プロセスでの高温プロセスから低温プロセスへの切り替え時について示す。
半導体製造装置において、断熱板が多く必要である高温領域の成膜プロセスで運用している断熱板設置枚数および設置位置を、必要な断熱板が少ない低温領域の成膜プロセスで運用している断熱板設置枚数および設置位置に、本発明の断熱板移載機を使用し自動変更する。断熱板の枚数および設置位置を変更後、低温領域の成膜プロセスで運用を開始する。
このように、生産稼働中である基板処理装置内の断熱板枚数や設置位置を、最適な状態へ変更することが短時間で可能である。
【００６７】
上記使用例から得られる効果について説明する。
（１）本発明の断熱板移載機により、様々な条件、例えば、社内評価機での評価条件、製品機納入先の工場での装置環境条件などにおいて、柱部と断熱板の端との間隔の差やばらつきを抑制できる。これにより、装置間で良好な再現性が得られる。
（２）本発明の断熱板移載機により、断熱板移載作業時に移載室を大気開放せずに作業実施可能となる。これにより、作業の容易化やメンテナンス時間短縮の効果が得られる。
（３）断熱板を保管する断熱板保管部３０１を移載室１２４内に設置することで、ボートから断熱板を移載する際のウェハ移載装置稼動範囲を小さくすることができ、断熱板移載時間が短縮される。
【００６８】
なお、本発明は、前記各実施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。
【符号の説明】
【００６９】
１８…ウェハ把持部、３３…プレートホルダ、３８…ウェハ支持プレート、１１０…基板収容器（ポッド）、１１１…筐体、１１５…ボートエレベータ、１１６…支柱、１１７…棚板、１１８…ポッド搬送装置、１２４…移載室、１２５…基板移載機構、１２５ａ…基板移載装置、２００…ウェハ、２０１…処理室、２０２…熱処理炉、２１７…ボート、３０１…断熱板保管部、３０２…断熱板移載用アーム、３０３…プレートホルダ、３０６…回転台、３１１…断熱板、３１７…ボート支柱、３１７ａ…柱部、３１７ｂ…支え部、３１８…柱部と断熱板の端との間隔。
【図１】
2012023198.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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