JP2008084960A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ウエハ1の下面に面接触してウエハ1を保持するウエハホルダ70をボート60に多数段装着しておき、多数段のウエハホルダ70にウエハ1をそれぞれチャージしてた状態で、処理室43内にボートローディングし、ウエハ1のアニール処理後にボートアンローディングする。ボート60の多数段のウエハホルダ70からウエハ1をディスチャージする際に、ボート60の最上段領域Uのウエハホルダ70からウエハ1Aをディスチャージし、その後に、最下段領域Bに向かってウエハ1をディスチャージして行く。取り出そうとしているウエハ1から落下した異物は下側のウエハ1に付着するので、異物が下側のウエハホルダに付着するのは防止でき、ウエハホルダに付着した異物による次回のウエハ1でのスリップや反り等の弊害の発生を未然に防止できる。
【選択図】図5
Description
従来のこの種の熱処理装置として、ウエハと面接触する支持プレート(治具)によってウエハを直接的に支持することにより、ウエハに熱ストレスが急激に加わった際に、接触面の引張応力や自重応力の関係から結晶欠陥(スリップ)が発生したりウエハが反ったりするという問題点の解決を図ったものがある。例えば、特許文献1参照。
(1)複数の基板を略水平に載置する治具を備えた基板保持具に移載した後に、この基板保持具を反応炉に搬入して密閉し、この反応炉内を所定の温度および圧力に維持して所定のガスを供給することにより前記基板に処理を施し、この処理後に、前記基板保持具を前記反応炉から搬出し、この基板保持具から前記基板を取り出す基板処理装置において、
前記基板保持具から基板を取り出す際に、前記基板保持具の最も上側の治具に載置されている前記基板から取り出し、その後に、下側の治具に向かって載置されている前記基板を取り出して行くことを特徴とする基板処理装置。
(2)複数の基板を略水平に載置する治具を備えた基板保持具に移載した後に、この基板保持具を反応炉に搬入して密閉し、この反応炉内を所定の温度および圧力に維持して所定のガスを供給することにより前記基板に処理を施し、この処理後に、前記基板保持具を前記反応炉から搬出し、この基板保持具から前記基板を取り出す半導体装置の製造方法において、
前記基板保持具から基板を取り出す際に、前記基板保持具の最も上側の治具に載置されている前記基板から取り出し、その後に、下側の治具に向かって載置されている前記基板を取り出して行くことを特徴とする半導体装置の製造方法。
なお、基板表面に付着する異物は、次の工程の酸化膜除去工程において、酸化膜といっしょに除去されるので何等問題とはならない。
この熱処理装置10はバッチ式縦型熱処理装置であり、主要部が配置される筺体12を有する。この筺体12の正面側にはポッドステージ14が接続されており、このポッドステージ14にはFOUP(front opening unified pod 。以下、ポッドという。)16が搬送される。
ポッド16には基板としてのウエハ1が、例えば、25枚収納されている。ポッド16は図示しない蓋が閉じられた状態で、ポッドステージ14にセットされる。
このポッド搬送装置18の近傍には、ポッド棚20、ポッドオープナ22および基板枚数検知器24が配置されている。ポッド棚20はポッドオープナ22の上方に配置されており、基板枚数検知器24はポッドオープナ22に隣接して配置されている。
ポッド搬送装置18はポッドステージ14とポッド棚20とポッドオープナ22との間で、ポッド16を搬送する。ポッドオープナ22はポッド16の蓋(図示せず)を開けるものであり、この蓋が開けられたポッド16内のウエハ1の枚数が基板枚数検知器24により検知される。
基板移載機26は、例えば、5枚のウエハ1を保持して搬送することができるアーム(ツィーザ)27を有する。基板移載機26はアーム27を動かすことによって、ポッドオープナ22の位置に置かれたポッド16、ノッチアライナ28およびボート60間でウエハ1を搬送する。
ノッチアライナ28はウエハ1に形成されたノッチまたはオリエンテーションフラットを検出して、ウエハ1のノッチまたはオリエンテーションフラットを一定の位置に揃えるものである。
反応炉40は炭化珪素(SiC)製の反応管42を有する。反応管42は上端部が閉塞され下端部が開放された円筒形状に形成されており、反応管42の開放された下端部は、フランジ形状に形成されている。
反応管42の下方には石英製のアダプタ44が、反応管42を支持するように配置されている。アダプタ44は上端部と下端部が開放された円筒形状に形成されており、アダプタ44の開放された上端部および下端部はそれぞれフランジ形状に形成されている。アダプタ44の上端部フランジの上面には、反応管42の下端部フランジの下面が当接している。
反応管42とアダプタ44とにより、処理室43を構成する反応容器41が形成されている。反応容器41のうちアダプタ44を除いた反応管42の周囲には、ヒータ46が配置されている。
炉口シールキャップ48はボート60を支持し、ボート60と共に昇降可能に設けられている。
炉口シールキャップ48とボート60との間には、石英製の下側の断熱部材52と、下側の断熱部材52の上方に配置された炭化珪素(SiC)製の上側の断熱部材50とが設けられている。
このSiC製の反応管42を炉口部まで延ばし、この炉口部をOリングを介して炉口シールキャップ48でシールする構造とすると、SiC製の反応管42を介して伝達された熱によりシール部まで高温となるために、シール材料であるOリングを溶かしてしまう危惧がある。
Oリングを溶かさないように、SiC製の反応管42のシール部を冷却すると、SiC製の反応管42が温度差による熱膨張差により破損してしまう。
そこで、反応容器41のうちヒータ46による加熱領域をSiC製の反応管42で構成し、ヒータ46による加熱領域から外れた部分を石英製のアダプタ44で構成することで、SiC製の反応管からの熱の伝達を和らげることができるため、Oリングを溶かすことなく、かつ、反応管42を破損することなく、炉口部をシールすることが可能となる。
また、SiC製の反応管42と石英製のアダプタ44とのシールは、双方の面精度を良くすれば、SiC製の反応管42はヒータ46の加熱領域に配置されているために、温度差が発生せず、等方的に熱膨張する。
よって、SiC製の反応管42の下端部のフランジ部分は平面を保つことができ、アダプタ44との間に隙間が形成されないために、SiC製の反応管42を石英製のアダプタ44に載せるだけで充分なシール性能を確保することができる。
このノズル取付孔はガス供給口56およびガス導入経路58と連通している。このノズル取付孔にはノズル59が挿入され固定されている。すなわち、アダプタ44の上面にはノズル59が接続されている。
この構成により、ノズル接続部は熱で変形しにくく、また破損しにくくなる。
また、ノズル59とアダプタ44の組立て解体が容易になるというメリットもある。
ガス導入管57からガス供給口56に導入された処理ガスは、アダプタ44の側壁部に設けられたガス導入経路58、ノズル59を介して反応管42内に供給される。
なお、ノズル59は反応管42の側壁に沿ってウエハ配列領域の上端よりも上方、すなわち、ボート60の上端よりも上方まで延びるように構成されている。
ボート60は円板形状の上板61と、円板形状の下板63と、上板61と下板63とを接続する例えば3本の支柱65、65、65と、これら支柱65、65、65から延びる支持片67、67、67とを有する。
図3に示されているように、支柱65、65、65は、互いに90度ずつ隔てて配置されているとともに、2本はツィーザ27が挿入される側に180度隔てて配置され、1本はツィーザ27の反挿入側に配置されている。
3個の支持片67、67、67は3本の支柱65、65、65から水平方向に延びている。図2で参照されるように、これらの支持片67、67、67は垂直方向に一定間隔てて3本の支柱65、65、65に多数形成され、この多数の支持片67、67、67には、ウエハ1を面接触にて支持する治具(以下、ウエハホルダという。)70がそれぞれ支持されている。
ウエハホルダ70の外径はウエハ1の外径より小さい。すなわち、ウエハホルダ70の上面はウエハ1の下面である平坦面の面積より小さな面積を有し、ウエハ1はその周縁部を残して(周縁部とは接触することなく)ウエハホルダ70に支持される。
ウエハホルダ70自体の熱容量を低減するために、ウエハホルダ70の裏面(下面)における支持片67、67、67の先端部よりも内側の部分には、図3に示されているように、ザグリ(spot facing)70aがウエハホルダ70と同心円状に設けられている。
すなわち、ザグリ70aの内径は3個の支持片67、67、67の先端が構成する円形の直径以下に設定されている。ザグリ70aの深さはウエハホルダ70の厚さの半分程度に設定されている。ザグリ70aはウエハホルダ70のウエハ1との接触面に及ばない範囲に設けるのが好ましい。
酸素イオンを注入されたウエハ1を複数枚収納したポッド16は、熱処理装置10に工程内搬送装置によって搬送されて、ポッドステージ14にセットされる。
次いで、ポッドオープナ22はポッド16の蓋を開く。このとき、筐体12内は窒素ガスでパージされているので、ポッド16は窒素ガス雰囲気に連通した状態になる。
基板枚数検知器24はポッド16に収容されているウエハ1の枚数を検知する。
ノッチアライナ28はウエハ1を回転させながらノッチを検出し、検出した情報に基づいて複数枚のウエハ1のノッチを同じ位置に整列させる。
次いで、基板移載機26はノッチアライナ28からウエハ1を取り出し、ボート60に移載して行く。
なお、ウエハチャージステップおよびウエハディスチャージステップの説明では、サイドダミーウエハとフィルダミーウエハとが共用されるものとし、かつ、このダミーウエハ1Aはボート60の最上段領域と最下段領域とに装填(チャージ)されるものとする。
また、酸素イオンを注入されたウエハ1はプロダクトウエハ1という。
基板移載機26のツィーザ27が一度に移載するウエハ1の枚数は5枚とする。
基板移載機26はこのダミーウエハ1Aの移載作業を上方に向かって複数回繰り返して実施することにより、最下段領域Bに予め指定された枚数(例えば、5〜10枚)のダミーウエハ1Aを装填する。
図4(b)に示されているように、基板移載機26はプロダクトウエハ1の移載作業を上方に向かって複数回繰り返して実施することにより、プロダクトウエハ装填領域Cに予め指定された枚数(例えば、25〜100枚)のプロダクトウエハ1を装填する。
基板移載機26はこのダミーウエハ1Aの移載作業を上方に向かって複数回繰り返して実施することにより、最上段領域Uに予め指定された枚数(例えば、5〜10枚)のダミーウエハ1Aを装填する。
ボート60が上限に達すると、炉口シールキャップ48は処理室43内を密閉する。
次に、ヒータ46は炉内温度を熱処理温度まで昇温させる。
また、ガス導入管57はガス供給口56、ガス導入経路58およびノズル59を介して処理室43内に処理ガスを導入する。
本実施の形態においては、アルゴン(Ar)や酸素(O2 )雰囲気の下で、1300℃〜1400℃程度(例えば、1350℃以上)の高温をもってアニール処理される。
このアニール処理によって、酸化シリコン(SiO2 )層がウエハ1の内部に形成された(酸化シリコン層が埋め込まれた)SIMOXウエハが製造される。
ボート60に支持された全てのウエハ1が冷えるまで、ボート60は所定の位置で待機される。
基板移載機26はこのダミーウエハ1Aの移載作業を下方に向かって複数回繰り返して実施することにより、最上段領域Uに装填されたダミーウエハ1Aを全てディスチャージする。
図5(b)に示されているように、基板移載機26はこのプロダクトウエハ1の移載作業を下方に向かって複数回繰り返して実施することにより、プロダクトウエハ装填領域Cに装填されたプロダクトウエハ1を全てディスチャージする。
基板移載機26はこのダミーウエハ1Aの移載作業を下方に向かって複数回繰り返して実施することにより、図5(c)に示されているように、最下段領域Bに装填されたダミーウエハ1Aを全てディスチャージする。
以上の作動により、一連のバッチ処理が完了する。
そして、熱処理装置10でのバッチ処理が完了したら、次の酸化膜除去工程のために、処理済ウエハ1が収納された各ポッド16は、工程内搬送装置により別の処理装置へ搬送される。
そして、この酸化膜除去処理により、ウエハ1の表面のパーティクルも酸化膜とともに除去されることになる。
なお、図6中、70bは透孔である。
この場合には、ウエハ1を水素雰囲気中で、1200℃程度以上の高温をもってアニールすることになる。
これによって、ICが製造されるウエハ1の表面層の結晶欠陥を低減することができ、結晶の完全性を高めることができる。
この他には、エピタキシャルウエハの製造方法の熱処理工程にも、本発明を適用することができる。
特に、比較的に高い温度で実施される熱処理、例えば、ウエット酸化やドライ酸化、水素燃焼酸化(パイロジェニック酸化)および塩酸(HCl)酸化等の熱酸化工程、硼素(B)や燐(P)、砒素(As)およびアンチモン(Sb)等の不純物(ドーパント)を半導体薄膜に拡散する熱拡散工程、アニール工程等に適用するのが好ましい。
Claims (1)
- 複数の基板を略水平に載置する治具を備えた基板保持具に移載した後に、この基板保持具を反応炉に搬入して密閉し、この反応炉内を所定の温度および圧力に維持して所定のガスを供給することにより前記基板に処理を施し、この処理後に、前記基板保持具を前記反応炉から搬出し、この基板保持具から前記基板を取り出す基板処理装置において、
前記基板保持具から基板を取り出す際に、前記基板保持具の最も上側の治具に載置されている前記基板から取り出し、その後に、下側の治具に向かって載置されている前記基板を取り出して行くことを特徴とする基板処理装置。
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