(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のロードロック室と該ロードロック室に気密に連設される石英製の反応管とを少なくとも具備し、前記ロードロック室と反応管とはロードロック室に穿設された炉口孔を通して連通され、ウェーハはボートに装填された状態で前記反応管に装入され処理される基板処理装置に於いて、前記ボートは石英製の石英キャップベースに設けられ、ボート装入時には石英キャップベースが前記反応管フランジに当接して反応管を閉塞し、ボート引出し時には炉口シャッタが前記ロードロック室に当接して前記炉口孔を閉塞することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１の基板処理装置を用いて基板を処理する基板処理方法であって、前記石英キャップベースが前記反応管フランジに当接して反応管を閉塞した状態で、前記反応管内で基板を処理することを特徴とする基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウェーハ表面に酸化膜、金属膜、不純物の拡散等の成膜処理を行う基板処理装置、特に縦型反応炉、ロードロック室を具備する基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ロードロック室を具備する従来の基板処理装置を図３に於いて説明する。
【０００３】
気密なロードロック室１の上面に炉口孔２上端が穿設され、該炉口孔２と同心に有天筒状の石英製の反応管３が気密に立設され、該反応管３の周囲にはヒータユニット４が設けられている。
【０００４】
前記ロードロック室１内にはボートエレベータ５が設けられ、該ボートエレベータ５は石英製のキャップ受座６を昇降可能に支持し、該キャップ受座６に石英製のボートキャップ７を介してボート８が立設される。該ボート８には水平姿勢でウェーハが多段に収納され、ウェーハはボート８に収納された状態で前記ボートエレベータ５により、前記反応管３内に装入される様になっている。
【０００５】
前記ボートエレベータ５が前記ボート８を前記反応管３内に装入した状態では、前記キャップ受座６が前記炉口孔２を気密に閉塞し、前記ボート８が完全に降下した状態では、前記炉口孔２は図示しない炉口シャッタにより気密に閉塞される様になっている。
【０００６】
先ず、基板処理について説明する。
【０００７】
前記ボート８が降下した状態では前記炉口孔２は前記炉口シャッタにより気密に閉塞されており、ロードロック室１に設けられているゲートバルブ（図示せず）が開放され、図示しない基板移載機によりウェーハがボート８に移載される。該ボート８への移載が完了すると前記ゲートバルブが閉塞され、ロードロック室１内が真空引される。
【０００８】
ロードロック室１内の真空引が完了すると、図示しない炉口シャッタが開放され、前記ボートエレベータ５が前記ボート８を上昇させ、所定温度に加熱されている前記反応管３内に装入する。前記キャップ受座６が炉口孔２を気密に閉塞した状態で、反応管３内に反応ガスが導入され、ウェーハ表面に所要の処理がなされる。
【０００９】
処理が完了し、図示しない炉口シャッタが開放され、前記ボートエレベータ５によりボート８が前記反応管３から引出され、ウェーハがロードロック室１内で冷却される。ボート８が引出されると前記炉口孔２は炉口シャッタにより再び閉塞される。ウェーハが所要温度迄冷却すると、前記ロードロック室１内が大気圧復帰され、図示しないゲートバルブが開かれ、図示しない基板移載機によりウェーハが搬出される。
【００１０】
上記した様に、ウェーハ処理中、前記炉口孔２はキャップ受座６により気密に閉塞され、ボート降下状態では遮熱と気密の為に図示しない炉口シャッタにより閉塞される様になっている。
【００１１】
図４、図５により従来の炉口部の構造を説明する。
【００１２】
前記ロードロック室１の前記炉口孔２に上方から金属製リング状のベースフランジ１０が嵌合し、該ベースフランジ１０上に金属製リング状の炉口フランジ１１が重合して設けられている。前記反応管３は前記炉口フランジ１１上に立設され、反応管フランジ１２が前記炉口フランジ１１とフランジ押え１３により挾持されている。
【００１３】
前記ベースフランジ１０と前記炉口フランジ１１間、又ロードロック室１の炉口孔２の周縁部と前記ベースフランジ１０間にはそれぞれシールリング１４、シールリング１５が挾設され、前記炉口フランジ１１と前記反応管フランジ１２間にはシールリング１６が挾設される。更に、前記ベースフランジ１０の下面にはシールリング１７が設けられ、該シールリング１７には前記キャップ受座６が当接可能となっている。
【００１４】
前記ベースフランジ１０内には冷却水路１８が形成され、該冷却水路１８に冷却水を流通することで前記シールリング１４、シールリング１７が冷却される。前記フランジ押え１３内には冷却水路１９が形成され、該冷却水路１９に冷却水を流通することで、反応管フランジ１２を介して前記シールリング１６が冷却される。
【００１５】
前記ボート８が炉口孔２内に装入された状態では、前記キャップ受座６がベースフランジ１０に密着し、前記反応管３内とロードロック室１内とは前記シールリング１７により気密にシールされる。又ロードロック室１内部と外部間は前記シールリング１５により気密にシールされ、反応管３内と外部とは前記シールリング１４、シールリング１６により気密にシールされる。
【００１６】
前記ボート８が引出された状態では、前記炉口孔２は炉口シャッタ２０により閉塞される。炉口シャッタ２０は前記ベースフランジ１０に密着し、該ベースフランジ１０と炉口シャッタ２０間は前記シールリング１７により気密にシールされる。而して、前記炉口シャッタ２０は反応管３からの熱輻射を遮断すると共にロードロック室１内を気密とする。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の炉口部構造では、前記キャップ受座６がベースフランジ１０の下面に当接し、反応管３内を気密に閉塞する構造であるので、金属製の前記ベースフランジ１０、炉口フランジ１１の内周面が反応管３内に露出している。反応ガスには腐食性ガスが使用されるので、前記ベースフランジ１０、炉口フランジ１１の内周面が腐食し、反応管３内が金属汚染されることがある。
【００１８】
金属汚染を防止する為、前記ベースフランジ１０，炉口フランジ１１の内側に石英リングを設けることもあるが、構造上間隙をなくすことはできないのでやはり同様の問題は避けられなかった。
【００１９】
本発明は、反応管内に金属面が露出しない様にし、反応管内の金属汚染を防止し、ウェーハの処理品質の向上を図るものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ロードロック室と該ロードロック室に気密に連設される反応管とを少なくとも具備し、前記ロードロック室と反応管とはロードロック室に穿設された炉口孔を通して連通され、ウェーハはボートに装填された状態で前記反応管に装入され処理される基板処理装置に於いて、前記ボートは石英製の石英キャップベースに設けられ、ボート装入時には石英キャップベースが前記反応管フランジに当接して反応管を閉塞し、ボート引出し時には炉口シャッタが前記ロードロック室に当接して前記炉口孔を閉塞することを基板処理装置に係るものであり、ウェーハ処理時には石英キャップベースで反応管を閉塞するので、反応管内には金属部分が露出せず、ウェーハの金属汚染が防止される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
図１はボート８が反応管３内に装入された状態を示し、図２はボート８が反応管３より引出され、炉口シャッタ２０により炉口孔２が閉塞された状態を示している。尚、図１、図２中、図４、図５中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００２３】
図１に於いて、反応管フランジ１２の外径より小さい内径を有するベースフランジ１０を上側から前記炉口孔２に嵌合し、ロードロック室１とベースフランジ１０間にはシールリング１５を挾設する。前記ベースフランジ１０の上面に該ベースフランジ１０と同一の内径を有する炉口フランジ１１を重合させ設け、前記ベースフランジ１０と前記炉口フランジ１１間にはシールリング１４を挾設する。
【００２４】
前記炉口フランジ１１の上面に反応管フランジ１２が乗載し、該反応管フランジ１２と前記炉口フランジ１１との重合代は該炉口フランジ１１と前記反応管フランジ１２との間にシールリング１６を挾設するに充分なものとする。
【００２５】
キャップ受座６の上面に石英キャップベース２１を前記キャップ受座６と同心に設け、該石英キャップベース２１にボートキャップ７を介してボート８を立設する。前記キャップ受座６はボートエレベータ５（図３参照）に昇降可能に支持され、前記ベースフランジ１０の内径より小さく、又前記石英キャップベース２１の外径は前記キャップ受座６の外径より更に小さくなっている。
【００２６】
前記石英キャップベース２１は前記反応管フランジ１２の下面内周縁部に当接可能であり、前記石英キャップベース２１にＯリング押え２２が外嵌し、該Ｏリング押え２２はフッ素樹脂等の合成樹脂製であり、前記キャップ受座６に固着されている。
【００２７】
前記石英キャップベース２１の上端外周縁が欠切され、前記Ｏリング押え２２との間に溝が形成され、該溝にはＯリング２３が嵌設されている。
【００２８】
図２で示される様に、前記炉口シャッタ２０の外径は、前記シールリング１７の外径よりも充分に大きく、前記炉口シャッタ２０がベースフランジ１０に接合した状態で前記シールリング１７が前記ベースフランジ１０と前記炉口シャッタ２０間を気密にシールする様になっている。
【００２９】
本実施の形態でのウェーハの処理については上記従来例と同様であるので説明を省略し、炉口部についての作用について説明する。
【００３０】
ウェーハの処理中は前記石英キャップベース２１が前記反応管フランジ１２の下面内周縁部に当接する。前記石英キャップベース２１と反応管フランジ１２間は前記Ｏリング２３により気密シールされ、前記反応管３内は気密が保持される。
【００３１】
又、前記ロードロック室１と前記ベースフランジ１０間は前記シールリング１５により、前記ベースフランジ１０と前記炉口フランジ１１間は前記シールリング１４により、前記炉口フランジ１１と前記反応管フランジ１２間は前記シールリング１６によりそれぞれシールされるので、前記ロードロック室１内も気密が保持される。
【００３２】
更に、前記冷却水路１９に冷却水を流通することで、前記シールリング１６、Ｏリング２３は共に前記反応管フランジ１２を介して冷却される。尚、特に図示していないが、前記ベースフランジ１０には冷却水路が形成されており、該冷却水路に冷却水を流通することで、前記シールリング１４、シールリング１７が冷却される。
【００３３】
石英キャップベース２１で前記反応管３下端を閉塞した状態では、反応管３内には石英製の石英キャップベース２１が面し、前記ベースフランジ１０、炉口フランジ１１は反応管３内には露出しない。従って、反応管３内には金属の露出する箇所がなく、反応管３内、或は処理中のウェーハが金属汚染されることがない。
【００３４】
前記ボート８が引出され、前記炉口シャッタ２０により反応管３が閉塞された状態では、前記炉口シャッタ２０が前記ベースフランジ１０に当接し、該ベースフランジ１０と前記炉口シャッタ２０との間は前記シールリング１７により気密にシールされる。而して、前記反応管３内、ロードロック室１内は独立して真空排気、大気圧復帰がなされ、前述した様なウェーハの搬出、搬入が行われる。前記ボートが引出された状態で前記ベースフランジ１０、炉口フランジ１１は反応管３内に露出することになるが、非処理状態では反応管３内に腐食性ガスは導入しないので、前記ベースフランジ１０、炉口フランジ１１は腐食されることがない。従って、ベースフランジ１０、炉口フランジ１１の材質は耐腐食材を使用する必要がなくなる。
【００３５】
尚、前記ベースフランジ１０はロードロック室１を構成する部材であり、耐腐食材とする必要がないのでロードロック室１に一体化してもよく、又前記ベースフランジ１０と炉口フランジ１１は一体化してもよい。更に、前記炉口シャッタ２０にスプリング等を介して石英製の炉口内蓋を取付け、炉口シャッタ２０による炉口孔２の閉塞時に、前記炉口内蓋により、前記反応管３下端部が気密に閉塞される様にしてもよい。斯くの如くすると、ボート引出し時にも金属面が反応管３内に露出することがない。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、ウェーハ処理時に反応室内に金属部分の露出がないので、反応室内、ウェーハが金属汚染されることが防止でき、高品質の処理が可能となり、炉口部を構成する材質として耐腐食材を使用する必要がなくなるので、材料費の低減を図ることができる等の種々の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の要部を示す立断面図である。
【図２】本発明の実施の形態の要部を示す立断面図である。
【図３】基板処理装置の全体概略図である。
【図４】従来例の要部を示す立断面図である。
【図５】従来例の要部を示す立断面図である。
【符号の説明】
１          ロードロック室
２          炉口孔
３          反応管
７          ヒータユニット
８          ボート
２０        炉口シャッタ
２１        石英キャップベース
【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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