JP2010073860A

JP2010073860A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2010073860A
Application number: JP2008239077A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Yamamoto; 克彦山本
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2010-04-02

Abstract

【課題】反応炉に投入する基板を変更した場合でも、シリコンの膜の成長レートを一定に保てるようにする。
【解決手段】基板処理装置は、基板を処理する処理室と、処理室内に収納され、複数枚の基板を保持するよう構成された基板保持部と、基板保持部に基板を移載する移載機と、移載機を制御する制御部と、を備える。制御部が、絶縁物及びシリコンが表面において露出した第１の基板の生産枚数を入力するとともに、第１の基板の表面の全面積に対するシリコンの露出面積の割合を入力し、入力した生産枚数及びシリコンの露出面積の割合から、シリコンが表面全体に露出した第２の基板の枚数を計算し、入力した生産枚数の第１の基板を基板保持部に移載する動作を移載機に行わせ、計算により算出した枚数の第２の基板を基板保持部に移載する動作を移載機に行わせる。
【選択図】図３

Description

本発明は基板処理装置に関し、特に、基板の表面の一部にシリコンを選択成長させる基板処理装置に関する。

ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）の高集積化及び高性能化に伴い、半導体デバイス特性の向上と微細化の両立が要求されている。この両立を実現するために、ＭＯＳＦＥＴのソース／ドレインの課題として、リーク電流低減及び低抵抗化などが求められており、これらの問題を解決する方法の一つとしてソース／ドレイン上にシリコンエピタキシャル膜を選択成長させる方法がある。選択成長方法においては、シリコン窒化物等の絶縁物及びシリコンが基板の表面において露出され、シリコンの表面上にのみ選択的に膜を成長させる。

ところで、基板を反応炉に投入する際に自然酸化膜が増加したり、不純物の付着によって半導体が劣化したりする問題を解決すべく、反応炉の前に設置された待機室に基板を一旦投入し、その待機室内で酸素及び水分等を十分に除去するとともにその待機室内に窒素を充填し、その後待機室内の基板を反応炉に投入する方法が用いられている。図６は、そのような基板処理装置を示した図である。図７は、この基板処理装置の反応炉等を示した概略図である。

この基板処理装置においては、反応炉９０１の下部に待機室９０６が設置され、待機室９０６の周囲にカセット９０８が設けられ、移載機９０７が待機室９０６とカセット９０８との間に設置され、希フッ酸等によって洗浄された複数の基板９０９がカセット９０８に収容されている。待機室９０６は真空引きが可能なように密閉構造となっており、待機室９０６内にはボート９０５及び回転機構９１０が設けられている。反応炉９０１の下部開口にシールキャップ９１５が設けられ、回転機構９１０及びボート９０５が昇降機構によって上下動するよう設けられている。反応炉９０１は、インナーチューブ９２１と、インナーチューブ９２１の外側に設けられたアウターチューブ９２２と、アウターチューブ９２２の下側に設けられたベース９２３とを有する。反応炉９０１の周囲にはヒータ９０２が設けられ、反応炉９０１の気体が真空排気装置９０４によって排気されて反応炉９０１が真空状態にされるよう構成されている。

ボート９０５が下降して待機室９０６内で待機した状態にあっては、基板９０９が移載機９０７によって待機室９０６内に移載されてボート９０５に搭載される。その後、待機室９０６内に対する真空引き及び窒素導入が繰り返されることで、酸素及び水分等が除去される。その後、ボート９０５及び回転機構９１０が昇降機構によって上昇し、ボート９０５が反応炉９０１内に入り込む。ガス供給部９０３によって反応ガス及びキャリアガスが配管９２４を通ってベース９２３内に供給され、供給されたガスがインナーチューブ９２１内を流れ、更にインナーチューブ９２１とアウターチューブ９２２との間を通って排気される。これにより基板９０９の表面上にシリコン等が堆積される。

また、反応炉９０１の密閉性を高めるべく、回転機構９１０とシールキャップ９１５との間にＯリング９１２が設けられている。同様に、Ｏリング９１２がシールキャップ９１５とベース９２３との間に設けられ、Ｏリング９１４がアウターチューブ９２２とベース９２３との間に設けられている。また、配管９２４がベース９２３を貫通した箇所にもＯリング９１３によって封止されている。

ところで、所定の枚数の基板が反応炉内に投入された場合に、膜が最適な成長レートでシリコンの表面上にのみ選択的に成長するよう基板処理装置の設定がなされている。例えば、一度に投入可能な最大限の枚数の基板が反応炉内に投入された場合、成長レートが最適となる。ところが、反応炉内に投入される基板の枚数が最適な枚数でないと、膜の成長レートが変動してしまい、強いては、いわゆる選択破れという現象が生じることもある。選択破れとは、ＳｉＯ_２又はＳｉＮが露出している領域（非成長領域）にまでＳｉ核が成長する現象をいい、選択破れが生じるとシリコンの膜を所望形状に成長させることができない。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、反応炉に投入する基板を変更した場合でも、シリコンの膜の成長レートを一定に保てるようにすることである。

本発明によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に収納され、複数枚の基板を保持するよう構成された基板保持部と、
前記基板保持部に基板を移載する移載機と、
前記移載機を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、
絶縁物及びシリコンが表面において露出した第１の基板の生産枚数を入力するとともに、前記第１の基板の表面の全面積に対するシリコンの露出面積の割合を入力し、
前記入力した生産枚数及び前記シリコンの露出面積の割合から、シリコンが表面全体に露出した第２の基板の枚数を計算し、
前記入力した生産枚数の前記第１の基板を前記基板保持部に移載する動作を前記移載機に行わせ、
前記計算により算出した枚数の前記第２の基板を前記基板保持部に移載する動作を前記移載機に行わせる基板処理装置が提供される。

本発明によれば、シリコンが表面で露出した第２の基板が基板保持部に移載される枚数は、第１の基板のシリコン露出面積の割合及び生産枚数に応じた枚数であるから、第１の基板に堆積するシリコンの成長レートを一定に保つことができる。

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

＜第１の実施の形態＞
図１は、基板処理装置の概略を示した斜視図である。
この基板処理装置は、筐体１と、筐体１の内側に設置された各種機構とを備える。筐体１の内側に設置されている機構について図１及び図２を用いて具体的に説明する。図２は、筐体１の内側の機構を示した側面図である。

図１、図２に示すように、筐体１の内部の前側にはカセットローダ２が設けられている。筐体１の内側であってカセットローダ２の後方には、カセット棚３が設けられている。カセット棚３は複数個のカセット２３を複数段複数列にて保持し、カセット２３内のウエハを出し入れ可能となるように配置されている。カセット棚３の上方にバッファカセット棚４が設けられている。バッファカセット棚４は、カセット２３を複数段複数列にて保持し、カセット２３内のウエハを出し入れ可能となるように配置されている。

ウエハが装填されたカセット２３が外部搬送装置によって筐体１内のカセットローダ２に搬送され、そのカセット２３がカセットローダ２によってカセット棚３又はバッファカセット棚４の所要位置に収納される。そのようなことが繰り返されることで、複数のカセット２３がカセット棚３及びバッファカセット棚４に順次収納されていく。カセットローダ２には駆動制御部２３７が電気的に接続されている。駆動制御部２３７は、カセットローダ２に所定の動作をさせるよう所定のタイミングにてカセットローダ２を制御するよう構成されている。

カセット棚３及びバッファカセット棚４に収納された複数のカセット２３のなかには、製品用のウエハ（以下、プロダクトウエハという。）が装填されたカセット２３、製品にならないウエハ（以下、ダミーウエハという。）が装填されたカセット２３、成膜レート補償用のウエハ（以下、補償用ウエハという。）が装填されたカセット２３及び穴埋め用のウエハ（以下、穴埋め用ウエハという。）が装填されたカセット２３がある。プロダクトウエハとは、絶縁物（例えば、シリコン窒化物又はシリコン酸化物）及びシリコン（例えば、多結晶シリコン又は単結晶シリコン）が表面において露出したものである。補償用ウエハとは、シリコン（例えば、多結晶シリコン又は単結晶シリコン）が表面全体で露出したものである。穴埋め用ウエハとは、絶縁物（例えば、シリコン窒化物又はシリコン酸化膜）が表面全体で露出したものである。なお、プロダクトウエハが第１の基板に相当し、補償用ウエハが第２の基板に相当し、穴埋め用ウエハが第３の基板に相当する。

カセット棚３の後方には、移載機５が設置されている。移載機５は、進退機構部９、チャッキングヘッド１０及びツィザ１２を有する。進退機構部９は、筐体１に対して上下に昇降するとともに上下方向の軸回りに回転するよう構成されている。進退機構部９にチャッキングヘッド１０が設けられている。チャッキングヘッド１０は、進退機構部９に対して水平方向に移動するよう構成されている。チャッキングヘッド１０には、細長平板状の複数のツィザ１２が所要段取り付けられている。

移載機５の進退機構部９及びチャッキングヘッド１０には駆動制御部２３７が電気的に接続されている。駆動制御部２３７は、進退機構部９及びチャッキングヘッド１０に所定の動作をさせるよう進退機構部９及びチャッキングヘッド１０を所定のタイミングで制御するよう構成されている。

移載機５の後方には、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箱体１４０が設置されている。なお、図１では、筐体１の内部の各種機構を図示するために箱体１４０の図示を省略する。

この箱体１４０の内側に、待機室１４１が形成されている。箱体１４０の正面壁には搬送口１４２が開設されており、搬送口１４２は開閉機構１４３によって開閉されるようになっている。開閉機構１４３には駆動制御部２３７が電気的に接続されている。駆動制御部２３７は、開閉機構１４３に開閉動作をさせるよう開閉機構１４３を所定のタイミングで制御するよう構成されている。

箱体１４０にはガス供給管及び排気管が接続されており、窒素ガス等の不活性ガスがガス供給源からガス供給管を通って箱体１４０内に供給されるとともに、箱体１４０内の気体が排気管を通って排気されて待機室１４１が負圧にされる。

箱体１４０の上側には、処理炉２０２が設けられている。また、移載機５の後側にはボート７及びエレベータ６が設けられている。詳細については後述するが、エレベータ６は、ボート７を箱体１４０の内側から処理炉２０２の内側に又はその逆に移動させるよう構成されている。

ボート７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる。ボート７は、基板保持部であって、複数枚のウエハ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。ボート７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、ボート７が処理室２０１内に位置した場合に、アウターチューブ２０５内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。

ボート７に上部の段と下部の段にはダミーウエハが保持されるが、その他の部分の段（上部と下部の間の部分の段）に保持可能なウエハの枚数が限られている。以下、ボート７の上部の段と下部の段の間に最大限保持可能なウエハの枚数を最大限保持枚数という。

ボート７が箱体１４０の内側に収容された状態にあっては、移載機５が駆動制御部２３７によって制御されて一連の動作をすることによって、カセット２３内のウエハがボート７に移載される。具体的には、チャッキングヘッド１０が後退し、進退機構部９が回転すると、ツィザ１２が進退機構部９より突出しない状態でチャッキングヘッド１０がカセット棚３のカセット２３に対峙する。その後、チャッキングヘッド１０が前進してツィザ１２がカセット２３内に挿入され、進退機構部９が若干上昇すると、ウエハが各ツィザ１２上に載置される。その状態で、チャッキングヘッド１０が後退し、ツィザ１２が進退機構部９より突出しない状態として進退機構部９が回転すると、チャッキングヘッド１０がボート７の所要位置に対峙する。チャッキングヘッド１０が前進することで各ツィザ１２がボート７内に挿入される。そして、進退機構部９が若干下降することで、ウエハがボート７に保持される。以上が移載機５の一連の動作であり、上記一連の動作が繰り返されることによって、複数のウエハが順次ボート７に保持されていくことになる。

処理炉２０２は加熱機構としてのヒータ２０６、アウターチューブ２０５及びマニホールド２０９等を有する。ヒータ２０６は円筒形状であり、ヒータ素線とその周囲に設けられた断熱部材より構成され、図示しない保持体に支持されることにより垂直に据え付けられている。

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アウターチューブ２０５が配設されている。アウターチューブ２０５は、石英（ＳｉＯ_２）または炭化シリ
コン（ＳｉＣ）等の耐熱材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。アウターチューブ２０５の内側の筒中空部には、処理室２０１が形成されている。

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、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。このマニホールド２０９はアウターチューブ２０５を支持するように設けられている。このマニホールド２０９が図示しない保持体に支持されるとともにマニホールド２０９が箱体１４０の上壁の上に設置されていることにより、アウターチューブ２０５は垂直に据え付けられた状態となっている。このアウターチューブ２０５とマニホールド２０９により反応容器が形成される。尚、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リングが設けられ、マニホールド２０９と箱体１４０との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。

マニホールド２０９には、ガス排気管２３１が設けられると共に、ガス供給管２３２が貫通するよう設けられている。ガス供給管２３２は、上流側で３つに分かれており、バルブ１７７、１７８、１７９とガス流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）１８３、１８４、１８５を介して第１のガス供給源１８０、第２のガス供給源１８１、第３のガス供給源１８２にそれぞれ接続されている。ＭＦＣ１８３、１８４、１８５及びバルブ１７７、１７８、１７９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流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。ガス排気管２３１の下流側には、図示しない圧力検出器としての圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ２４２を介して真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ２４２には、圧力制御部２３６が電気的に接続されている。圧力制御部２３６は、圧力センサにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ２４２の開度を調節することにより、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構成されている。

エレベータ６は、ボート７を昇降させるものである。図２に示すように、エレベータ６は、ボール螺子２４４、下基板２４５、上基板２４７、昇降モータ２４８、ガイドシャフト２６４、昇降シャフト２５０、ベローズ２６５、昇降基板２５２及び駆動部カバー２５３等を有する。

下基板２４５が箱体１４０の外面に設けられている。下基板２４５にはガイドシャフト２６４及びボール螺子２４４が取り付けられ、ガイドシャフト２６４及びボール螺子２４４が立てた状態に設けられている。ガイドシャフト２６４が昇降台２４９を上下に貫通し、昇降台２４９がガイドシャフト２６４に対して上下に摺動可能に設けられている。ガイドシャフト２６４の上端に上基板２４７が設けられ、この上基板２４７に昇降モータ２４８が設けられている。この昇降モータ２４８にボール螺子２４４が連結され、ボール螺子２４４が昇降モータ２４８によって回転される。ボール螺子２４４が昇降台２４９に螺合し、ボール螺子２４４の回転によって昇降台２４９が上下に移動するよう構成されている。

昇降モータ２４８には駆動制御部２３７が電気的に接続されている。駆動制御部２３７は、昇降モータ２４８に所定の動作をさせるよう昇降モータ２４８を所定のタイミングで制御するよう構成されている。

昇降台２４９には昇降シャフト２５０が設けられている。昇降シャフト２５０が昇降台２４９から垂下した状態に設けられ、昇降台２４９と昇降シャフト２５０の連結部は気密になっている。また、昇降シャフト２５０は、管状に設けられている。

昇降シャフト２５０が箱体１４０の上壁２５１を上下に貫通している。昇降シャフト２５０の貫通した上壁２５１の貫通穴は昇降シャフト２５０に対して接触することがない様充分な余裕があり、昇降シャフト２５０が上壁２５１に対して遊嵌している。

ベローズ２６５が中空状に設けられている。ベローズ２６５に昇降シャフト２５０が通され、ベローズ２６５の上端が昇降台２４９の下面に密着され、ベローズ２６５の下端が箱体１４０の上壁２５１に密着されている。昇降シャフト２５０の貫通した上壁２５１の貫通穴はベローズ２６５の内側にあり、昇降シャフト２５０の周囲がベローズ２６５によって覆われることによって、箱体１４０が気密に保たれている。ベローズ２６５は伸縮可能に設けられ、昇降台２４９の上下動に伴ってベローズ２６５が伸縮する。ベローズ２６５は昇降台２４９の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、ベローズ２６５の内径は昇降シャフト２５０の外径に比べ充分に大きくベローズ２６５の伸縮で接触することがないように構成されている。

箱体１４０内には昇降基板２５２及び駆動部カバー２５３が収容されている。昇降基板２５２は、水平に保持された状態で昇降シャフト２５０の下端に固着されている。駆動部カバー２５３が上方で開口した箱状に設けられ、駆動部カバー２５３の開口が昇降基板２５２によって閉塞され、昇降基板２５２と駆動部カバー２５３とで駆動部収納ケース２５６が構成されている。この構成により、駆動部収納ケース２５６内部が、箱体１４０内の雰囲気と隔離される。駆動部カバー２５３と昇降基板２５２との間にはＯリングが挟持され、これにより気密性が保たれている。なお、昇降シャフト２５０の中空は駆動部収納ケース２５６内に通じている。

また、駆動部収納ケース２５６の内部には回転機構２５４及び冷却機構２５７が設けられ、回転機構２５４の周辺が冷却機構２５７によって冷却される。駆動部収納ケース２５６の内部において回転機構２５４と駆動部収納ケース２５６の上壁との間にはＯリングが挟持されている。

駆動部収納ケース２５６の外側であってその上壁（昇降基板２５２）にはシールキャップ２１９が設けられ、シールキャップ２１９と駆動部収納ケース２５６の上壁との間にはＯリングが挟持されている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属よりなり、円盤状に形成されている。回転機構２５４の回転軸２５５が駆動部収納ケース２５６の上壁及びシールキャップ２１９を貫通し、回転軸２５５の先端部にボート７が接続されており、回転機構２５４によってボート７が回転するよう構成されている。

回転機構２５４及びシールキャップ２１９の上方において、炉口１６１が箱体１４０の上壁２５１を上下に貫通している。炉口１６１がマニホールド２０９の内側にあり、待機室１４１と処理室２０１が炉口１６１によって通じている。昇降モータ２４８の動作によって昇降シャフト２５０、昇降台２４９、駆動部収納ケース２５６、回転機構２５４、シールキャップ２１９及びボート７が上下動する。ボート７は、その上下動に伴って待機室１４１と処理室２０１との間を炉口１６１を通って移動するように構成されている。ボート７全体が処理室２０１内にある状態にあっては、シールキャップ２１９が炉口１６１の周囲において箱体１４０の上壁２５１に当接して、炉口１６１がシールキャップ２１９によって閉塞されている。なお、シールキャップ２１９の上面にＯリングが設けられ、シールキャップ２１９が箱体１４０の上壁２５１に当接した状態にあってはシールキャップ２１９と箱体１４０の上壁２５１との間にＯリングが挟持され、これにより気密性が保たれる。また、炉口１６１を開閉するゲートバルブが炉口１６１に設けられている。

また、電力供給ケーブル２５８が昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０の中空部を通って回転機構２５４に導かれて接続されている。冷却機構２５７、シールキャップ２１９には冷却流路２５９が形成されており、冷却流路２５９には冷却水を供給する冷却水配管２６０が接続され、昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０の中空部を通っている。

ヒータ２０６近傍には、処理室２０１内の温度を検出する温度検出体としての温度センサ（図示せず）が設けられる。ヒータ２０６及び温度センサには、電気的に温度制御部２３８が接続されている。温度制御部２３８は、温度センサにより検出された温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合を調節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。

この処理炉２０２の構成において、第１の処理ガスは、第１のガス供給源１８０から供給され、ＭＦＣ１８３でその流量が調節された後、バルブ１７７を介して、ガス供給管２３２により処理室２０１内に導入される。第２の処理ガスは、第２のガス供給源１８１から供給され、ＭＦＣ１８４でその流量が調節された後、バルブ１７８を介してガス供給管２３２により処理室２０１内に導入される。第３の処理ガスは、第３のガス供給源１８２から供給され、ＭＦＣ１８５でその流量が調節された後、バルブ１７９を介してガス供給管２３２より処理室２０１内に導入される。また、処理室２０１内のガスは、ガス排気管２３１に接続された排気装置としての真空排気装置２４６により、処理室２０１から排気される。

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。

この基板処理装置は、操作部２４１を有する。操作部２４１は、キーボード、マウス、タッチパネル、ポインティングデバイスその他の入力装置を備えて構成され、当該操作部２４１に対する操作に応じた信号を生成する。操作部２４１が主制御部２３９に電気的に接続されており、操作部２４１で生成された信号が主制御部２３９に出力される。

主制御部２３９はマイクロコンピュータ等を有し、内蔵されたプログラムによって以下のような手段として機能する。
即ち、主制御部２３９は、作業者による操作部２４１に対する操作に応じた信号を生産枚数及び面積割合として入力する入力手段として機能する。生産枚数とは、処理すべきプロダクトウエハの枚数をいう。面積割合とは、処理しようとするプロダクトウエハの表面の全体の面積に対する、そのプロダクトウエハの表面において露出したシリコンの面積の割合をいう。

また、主制御部２３９は、入力機能によって入力された生産枚数及び面積割合から補償枚数を演算する第一の演算手段として機能する。補償枚数とは、処理しようとするプロダクトウエハとともに導入しようとする補償用ウエハの枚数をいう。補償用ウエハの表面はポリシリコン又は単結晶シリコンで覆われている。具体的には、主制御部２３９は、次式に従って補償枚数を演算する。次式において、Ｍは補償枚数であり、Ｍ_maxは最大限保持可能生産枚数であり、Ｍ_productは実生産枚数であり、Ｐ_Siは面積割合である。
Ｍ＝（Ｍ_max−Ｍ_product）×Ｐ_Si …（１）
なお、主制御部２３９は、上記式において算出したＭが正数でない場合には、Ｍの小数第一位を四捨五入する。また、最大限保持可能生産枚数Ｍ_maxは上記のようにボート７の上部の段と下部の段との間に最大限保持可能なウエハの枚数であり、予め主制御部２３９にプログラミングされている。

また、主制御部２３９は、入力機能によって入力された生産枚数及び面積割合から穴埋め枚数を計算する第二の演算手段として機能する。穴埋め枚数とは、ボート７上のプロダクトウエハも補償用ウエハも載置しない部分に載置するウエハのことであり、処理しようとするプロダクトウエハとともに導入しようとする穴埋め用ウエハの枚数をいう。穴埋め用ウエハの表面はシリコン窒化物又はシリコン酸化物で覆われている。具体的には、主制御部２３９は、次式に従って穴埋め枚数を演算する。次式において、Ｎは穴埋め枚数である。
Ｎ＝Ｍ_max−Ｍ_product−Ｍ …（２）

また、主制御部２３９は、駆動制御部２３７を介して移載機５を制御して、入力機能によって入力された生産枚数のプロダクトウエハをカセット２３からボート７に移載する動作を移載機５に行わせる第一の移載制御手段として機能する。

また、主制御部２３９は、駆動制御部２３７を介して移載機５を制御して、第一の演算機能によって演算された補償枚数の補償用ウエハをカセット２３からボート７に移載する動作を移載機５に行わせる第二の移載制御手段として機能する。

また、主制御部２３９は、駆動制御部２３７を介して移載機５を制御して、第二の演算機能によって演算された穴埋め枚数の穴埋め用ウエハをカセット２３からボート７に移載する動作を移載機５に行わせる第三の移載制御手段として機能する。

次に、基板処理装置の動作について説明するとともに、基板処理装置を用いた基板処理方法について説明する。

まず、プロダクトウエハが装填されたカセット２３、ダミーウエハが装填されたカセット２３、補償用ウエハが装填されたカセット２３及び穴埋め用ウエハが装填されたカセット２３がカセットローダ２によってカセット棚３及びバッファカセット棚４に収納される。なお、表面の自然酸化膜が除去され且つ表面を水素終端化させた状態のプロダクトウエハ、ダミーウエハ、補償用ウエハ及び穴埋め用ウエハがカセット２３に装填されている。

次に、作業者が操作部２４１を操作すると、生産枚数Ｍ_product及び面積割合Ｐ_Siが主制御部２３９に入力される。そして、主制御部２３９が生産枚数Ｍ_product及び面積割合Ｐ_Siから補償枚数Ｍ及び穴埋め枚数Ｎを計算する（式（１）及び（２）参照）。

次に、主制御部２３９が駆動制御部２３７を介して昇降モータ２４８を駆動すると、ボート７が下降して箱体１４０内に収容される。次に、主制御部２３９が駆動制御部２３７を介して開閉機構１４３を駆動すると、開閉機構１４３が開くとともに、炉口１６１に設けられたゲートバルブが閉じる。

次に、主制御部２３９が駆動制御部２３７を介して移載機５を駆動する。そうすると、移載機５が動作し、図３（ａ）に示すように、カセット２３に装填された所定枚数のダミーウエハ３０１がボート７の上部の段及び下部の段に移載される。

続いて、主制御部２３９が駆動制御部２３７を介して移載機５を駆動する。主制御部２３９が移載機５を駆動することによって移載機５が動作し、図３（ｂ）に示すように、カセット２３に装填されたプロダクトウエハ３０２がボート７に移載されていく。ここで、ボート７の空いた段のうち上から順にプロダクトウエハ３０２が載置されるよう、主制御部２３９が移載機５を制御する。こうして、所定生産枚数Ｍ_productのプロダクトウエハ３０２がボート７に移載されるまで主制御部２３９が移載機５を駆動し、生産枚数Ｍ_productのプロダクトウエハ３０２がボート７に移載されると、主制御部２３９が移載機５によるプロダクトウエハ３０２の移載を停止させる。

続いて、主制御部２３９が駆動制御部２３７を介して移載機５を駆動する。そうすると、移載機５が動作し、図３（ｃ）に示すように、カセット２３に充填された補償用ウエハ３０３がボート７に移載されていく。ここで、ボート７の空いた段のうち一段おきに上から順に補償用ウエハ３０３が載置されるよう、主制御部２３９が移載機５を制御する。こうして、所定補償枚数Ｍの補償用ウエハ３０３がボート７に移載されるまで主制御部２３９が移載機５を駆動し、補償枚数Ｍの補償用ウエハ３０３がボート７に移載されると、主制御部２３９が移載機５による補償用ウエハ３０３の移載を停止させる。

続いて、主制御部２３９が駆動制御部２３７を介して移載機５を駆動する。そうすると、移載機５が動作し、図３（ｄ）に示すように、カセット２３に充填された穴埋め用ウエハ３０４がボート７に移載されていく。ここで、補償用ウエハ３０３が一段おきに保持されているため、補償用ウエハ３０３が保持された段と段との間に穴埋め用ウエハ３０４が載置されるよう、主制御部２３９が移載機５を制御する。こうして、穴埋め枚数Ｎの穴埋め用ウエハ３０４がボート７に移載されるまで主制御部２３９が移載機５を駆動し、穴埋め枚数Ｎの穴埋め用ウエハ３０４がボート７に移載されると、主制御部２３９が移載機５による穴埋め用ウエハ３０４の移載を停止させる。こうして、ボート７に載置されるプロダクトウエハ３０２、補償用ウエハ３０３及び穴埋め用ウエハ３０４の総枚数が最大限保持可能生産枚数Ｍ_MAXになる。なお、主制御部２３９が、穴埋め用ウエハをカセット２３からボート７に移載する動作を移載機５に行わせなくてもよい。その場合には、ウエハの移載が、図３（ｃ）の状態で終了する。

次に、主制御部２３９が駆動制御部２３７を介して開閉機構１４３を駆動すると、開閉機構１４３が閉じる。そして、窒素ガス等の不活性ガスが箱体１４０内に供給されるとともに、箱体１４０内の気体が排気管を通って排気されて待機室１４１が負圧にされる。これにより、ボート７に搭載されたウエハ３０１〜３０４に付着した水分及び酸素等の不純物が除去される。

続いて、炉口１６１に設けられたゲートバルブが開き、主制御部２３９が駆動制御部２３７を介して昇降モータ２４８を駆動する。そうすると、昇降シャフト２５０、昇降台２４９、駆動部収納ケース２５６、回転機構２５４、シールキャップ２１９及びボート７が上昇され、ボート７が処理室２０１内に入り込み、炉口１６１がシールキャップ２１９によって閉塞される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング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。

主制御部２３９が圧力制御部２３６を介して真空排気装置２４６を駆動すると、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、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づきＡＰＣバルブ２４２が主制御部２３９及び圧力制御部２３６によって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により加熱される。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が検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合が主制御部２３９及び温度制御部２３８によってフィードバック制御される。続いて、主制御部２３９が駆動制御部２３７を介して回転機構２５４を駆動することによって、回転機構２５４が動作し、これによりよってボート７が回転される。これによりボート７に搭載されたウエハ３０１〜３０４も回転される。

第１のガス供給源１８０、第２のガス供給源１８１、第３のガス供給源１８２には、処理ガスとして、それぞれ例えばＳｉＨ_４又はＳｉ_２Ｈ_６、Ｃｌ_２、Ｈ_２が封入されており、次いで、これら処理ガス供給源１８０〜１８２からそれぞれの処理ガスが供給される。それぞれの処理ガスの流量が所望の流量となるようにＭＦＣ１８３、１８４、１８５の開度が主制御部２３９及びガス流量制御部２３５によって調節された後、バルブ１７６、１７７、１７８が主制御部２３９及びガス流量制御部２３５によって開かれる。こうして、それぞれの処理ガスがガス供給管２３２を流通して、処理室２０１の上部から処理室２０１内に導入される。導入されたガスは、処理室２０１内を通り、ガス排気管２３１から排気される。

処理室２０１内に処理ガスが導入されると、プロダクトウエハ３０２の表面のうちシリコンが露出した部分にはシリコンが堆積されていき、絶縁物が露出した部分にはシリコンが堆積されない。この際、補償用ウエハ３０３の表面にもシリコンが堆積される。そして、プロダクトウエハ３０２のシリコン露出面積の割合（面積割合Ｐ_Si）に応じた枚数の補償用ウエハ３０３がボート７に搭載されているから、プロダクトウエハ３０２におけるシリコンの膜の成長レートが一定に保たれる。一方、穴埋め用ウエハ３０４の表面にはシリコンが堆積されない為、穴埋め用ウエハ３０４をボート７に搭載しなくても問題ない。

なお、一例までに処理条件としては、Ｅｐｉ−Ｓｉ膜の成膜において、ウエハ３０１〜３０４の反応炉２０２への導入時温度が２００℃以上であり、成膜処理温度が５００〜７００℃であり、処理圧力が１〜５０００Ｐａであり、例えばＳｉＨ_４のガス供給流量が１０〜５００ｓｃｃｍであり、Ｃｌ_２のガス供給流量が１０〜５００ｓｃｃｍであり、Ｈ２のガス供給流量が１００〜２００００ｓｃｃｍである。

予め設定された時間が経過すると、図示しない不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、処理室２０１内が不活性ガスで置換されると共に、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される。

その後、主制御部２３９が駆動制御部２３７を介して昇降モータ２４８を駆動すると、昇降モータ２４８によりシールキャップ２１９及びボート７が下降して、マニホールド２０９の下端が開口されると共に、ウエハ３０１〜３０４がボート７に保持された状態でアウターチューブ２０５から炉口１６１を通って箱体１４０内に搬出される。その後、処理済のウエハ３０１〜３０４は、ボート７より取出される。

なお、上記実施形態では、図１、図２に示したような縦型ＣＶＤ装置を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、複数枚の基板を同時に処理する装置全般、例えばサセプタを用いるタイプ又はバレルタイプの装置にも適用することができる。

また、上記実施形態では、基板上にエピタキシャル膜を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、ポリシリコン膜若しくはアモルファス膜又はドーピングされたエピタキシャル膜、ポリシリコン膜若しくはアモルファス膜においても適用することができる。

＜第２の実施の形態＞
第２実施形態におけるプロダクトウエハ３０２等の搭載位置が、第１実施形態におけるプロダクトウエハ３０２等の搭載位置と異なる。第２実施形態の基板処理装置は第１実施形態の基板処理装置と構成が同一であり、ウエハをボートに搭載する動作だけが異なる。

ボート７の上部の段及び下部の段にダミーウエハ３０１が搭載されるまでの基板処理装置の動作は、第１実施形態の場合と同一である。

ボート７にダミーウエハ３０１が搭載された後、主制御部２３９が移載機５を駆動することによって移載機５が動作し、図４（ｂ）に示すように、カセット２３に装填されたプロダクトウエハ３０２がボート７に移載されていく。ここで、ボート７の空いた段のうち中央部から順にプロダクトウエハ３０２が載置されるよう、主制御部２３９が移・BR>レ機５を制御する。こうして、生産枚数Ｍ_productのプロダクトウエハ３０２がボート７に移載されるまで主制御部２３９が移載機５を駆動し、所定生産枚数Ｍ_productのプロダクトウエハ３０２がボート７に移載されると、主制御部２３９が移載機５によるプロダクトウエハ３０２の移載を停止させる。

続いて、主制御部２３９が移載機５を駆動することによって、移載機５が動作し、図４（ｃ）に示すように、カセット２３に充填された補償用ウエハ３０３がボート７に移載されていく。ここで、ボート７の空いた段のうち一段おきに補償用ウエハ３０３が載置されるよう、主制御部２３９が移載機５を制御する。こうして、所定補償枚数Ｍの補償用ウエハ３０３がボート７に移載されるまで主制御部２３９が移載機５を駆動し、補償枚数Ｍの補償用ウエハ３０３がボート７に移載されると、主制御部２３９が移載機５による補償用ウエハ３０３の移載を停止させる。

続いて、主制御部２３９が移載機５を駆動することによって移載機５が動作し、図４（ｄ）に示すように、カセット２３に充填された穴埋め用ウエハ３０４がボート７に移載されていく。ここで、補償用ウエハ３０３が一段おきに保持されているため、補償用ウエハ３０３が保持された段と段との間に穴埋め用ウエハ３０４が載置されるよう、主制御部２３９が移載機５を制御する。こうして、穴埋め枚数Ｎの穴埋め用ウエハ３０４がボート７に移載されるまで主制御部２３９が移載機５を駆動し、所定穴埋め枚数Ｎの穴埋め用ウエハ３０４がボート７に移載されると、主制御部２３９が移載機５による補償用ウエハ３０３の移載を停止させる。なお、主制御部２３９が、穴埋め用ウエハをカセット２３からボート７に移載する動作を移載機５に行わせなくてもよい。その場合には、ウエハの移載が、図４（ｃ）の状態で終了する。

その後の動作は、第１実施形態の場合と同様である。
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、プロダクトウエハ３０２のシリコン露出面積の割合（面積割合Ｐ_Si）に応じた枚数の補償用ウエハ３０３がボート７に搭載されているから、その後の選択成長工程においてプロダクトウエハ３０２におけるシリコンの膜の成長レートが一定に保たれる。

＜第３の実施の形態＞
第３実施形態におけるプロダクトウエハ３０２等の搭載位置が、第１実施形態におけるプロダクトウエハ３０２等の搭載位置と異なる。第３実施形態の基板処理装置は第１実施形態の基板処理装置と構成が同一であり、ウエハをボートに搭載する動作だけが異なる。

ダミーウエハ３０１の搭載後、主制御部２３９が移載機５を駆動することによって移載機５が動作し、図５（ｂ）に示すように、カセット２３に装填されたプロダクトウエハ３０２がボート７に移載されていく。ここで、ボート７の空いた段のうち下から順にプロダクトウエハ３０２が載置されるよう、主制御部２３９が移載機５を制御する。こうして、生産枚数Ｍ_productのプロダクトウエハ３０２がボート７に移載されるまで主制御部２３９が移載機５を駆動し、所定生産枚数Ｍ_productのプロダクトウエハ３０２がボート７に移載されると、主制御部２３９が移載機５によるプロダクトウエハ３０２の移載を停止させる。

続いて、主制御部２３９が移載機５を駆動することによって移載機５が動作し、図５（ｃ）に示すように、カセット２３に充填された補償用ウエハ３０３がボート７に移載されていく。ここで、ボート７の空いた段のうち一段おきに補償用ウエハ３０３が載置されるよう、主制御部２３９が移載機５を制御する。こうして、補償枚数Ｍの補償用ウエハ３０３がボート７に移載されるまで主制御部２３９が移載機５を駆動し、所定補償枚数Ｍの補償用ウエハ３０３がボート７に移載されると、主制御部２３９が移載機５による補償用ウエハ３０３の移載を停止させる。
続いて、主制御部２３９が移載機５を駆動することによって移載機５が動作し、図５（ｄ）に示すように、カセット２３に充填された穴埋め用ウエハ３０４がボート７に移載されていく。ここで、補償用ウエハ３０３が一段おきに保持されているため、補償用ウエハ３０３が保持された段と段との間に穴埋め用ウエハ３０４が載置されるよう、主制御部２３９が移載機５を制御する。こうして、所定穴埋め枚数Ｎの穴埋め用ウエハ３０４がボート７に移載されるまで主制御部２３９が移載機５を駆動し、穴埋め枚数Ｎの穴埋め用ウエハ３０４がボート７に移載されると、主制御部２３９が移載機５による補償用ウエハ３０３の移載を停止させる。なお、主制御部２３９が、穴埋め用ウエハをカセット２３からボート７に移載する動作を移載機５に行わせなくてもよい。その場合には、ウエハの移載が、図５（ｃ）の状態で終了する。

以上に本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明の実施形態によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に収納され、複数枚の基板を保持するよう構成された基板保持部と、
前記基板保持部に基板を移載する移載機と、
前記移載機を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、
絶縁物及びシリコンが表面において露出した第１の基板の生産枚数を入力するとともに、前記第１の基板の表面の全面積に対するシリコンの露出面積の割合を入力し、
前記入力した生産枚数及び前記シリコンの露出面積の割合から、シリコンが表面全体に露出した第２の基板の枚数を計算し、
前記入力した生産枚数の前記第１の基板を前記基板保持部に移載する動作を前記移載機に行わせ、
前記計算により算出した枚数の前記第２の基板を前記基板保持部に移載する動作を前記移載機に行わせる第１の基板処理装置が提供される。

好ましくは、第１の基板処理装置において、
前記基板保持部が基板を段状に保持するものであり、
前記制御部が、前記計算により算出した枚数の第２の基板を１段おきに前記基板保持部に移載する動作を前記移載機に行わせる第２の基板処理装置が提供される。

好ましくは、第１又は第２の基板処理装置において、
前記制御部が、
前記入力した生産枚数及び前記シリコンの露出面積の割合から、絶縁物が表面全体に露出した第３の基板の枚数を計算し、
前記計算した枚数の前記第３の基板を前記基板保持部に移載する動作を移載機に行わせる第３の基板処理装置が提供される。

好ましくは、第２の基板処理装置において、
前記制御部が、
前記入力した生産枚数及び前記シリコンの露出面積の割合から、絶縁物が表面全体に露出した第３の基板の枚数を計算し、
前記計算した枚数の前記第３の基板と前記計算した枚数の前記第２の基板を互い違いに前記基板保持部に移載する動作を移載機に行わせる第４の基板処理装置が提供される。

好ましくは、第１から第４の基板処理装置の何れかにおいて、
前記第２の基板の表面に露出したシリコンがポリシリコン又は単結晶シリコンである第５の基板処理装置が提供される。

好ましくは、第３又は第４の基板処理装置において、
前記第３の基板の表面に露出した絶縁物がシリコン窒化物又はシリコン酸化物である第６の基板処理装置が提供される。

好ましくは、第１から第６の基板処理装置の何れかにおいて、
前記制御部が、
前記基板保持部に最大限保持可能な基板の枚数から入力された生産枚数を減じて得た値に入力された露出面積の割合を乗じて得た値を、第２の基板の枚数とする第７の基板処理装置が提供される。

本発明の他の実施形態によれば、
絶縁物及びシリコンが表面において露出した第１の基板を処理する処理室と、
前記処理室内で基板を保持する基板保持部と、
前記第１の基板の表面の全面積に対するシリコンの露出面積の割合と前記第１の基板の枚数とに応じて前記基板保持部に保持される枚数が決定され、表面全体にシリコンが露出した第２の基板と、を備える第８の基板処理装置が提供される。

好ましくは、第８の基板処理装置において、
前記第１の基板の表面の全面積に対する前記シリコンの露出面積の割合と前記第１の基板の枚数とに応じて前記基板保持部に保持される枚数が決定され、表面全体に絶縁物が露出した第３の基板を備えることを特徴とする第９の基板処理装置が提供される。

好ましくは、第９の基板処理装置において、
前記第２の基板と前記第３の基板が互い違いになって前記基板保持部に保持される第１０の基板処理装置が提供される。

好ましくは、第８から第１０の基板処理装置の何れかにおいて、
前記第１の基板の表面のうち前記シリコンが露出した部分にシリコンを選択成長させる第１１の基板処理装置が提供される。

本発明の他の実施形態によれば、
処理室内に収容された基板保持部に保持された基板に選択成長処理を行う基板処理方法であって、
絶縁物及びシリコンが表面において露出した１枚又は複数枚の第１の基板を前記基板保持部に保持させ、
シリコンが表面全体に露出した第２の基板の枚数を、前記第１の基板の表面の全面積に対する前記シリコンの露出面積の割合と、前記第１の基板の生産枚数とから計算し、
前記計算した枚数の第２の基板を前記基板保持部に保持させる第１の基板処理方法が提供される。

好ましくは、第１の基板処理方法において、
前記計算した枚数の前記第２の基板を１段おきに前記基板保持部に保持させる第２の基板処理方法が提供される。

好ましくは、第１又は第２の基板処理方法において、
絶縁物が表面全体に露出した第３の基板の枚数を、前記第１の基板の表面の全面積に対する前記シリコンの露出面積の割合と、前記第１の基板の生産枚数とから枚数を計算し、
前記計算した枚数の第３の基板を前記基板保持部に保持させる第３の基板処理方法が提供される。

好ましくは、第２の基板処理方法において、
絶縁物が表面全体に露出した第３の基板の枚数を、前記第１の基板の表面の全面積に対するシリコンの露出面積の割合と、前記第１の基板の生産枚数とから枚数を計算し、
前記計算した枚数の第３の基板と前記計算した枚数の第２の基板を互い違いに前記基板保持部に保持させる第４の基板処理方法が提供される。

好ましくは、第１から第４の基板処理方法の何れかにおいて、
前記第２の基板の表面に露出したシリコンがポリシリコン又は単結晶シリコンである第５の基板処理方法が提供される。

好ましくは、第３又は第４の基板処理方法において、
前記第３の基板の表面に露出した絶縁物がシリコン窒化物又はシリコン酸化物である第６の基板処理方法が提供される。

好ましくは、第１から第６の基板処理装置の何れかにおいて、
前記基板保持部に最大限保持可能な基板の枚数から前記第１の基板の生産枚数を減じて得た値に、前記第１の基板の表面の面積に対するシリコンの露出面積の割合を乗じて得た値を、前記第２の基板の枚数とする第７の基板処理方法が提供される。

本発明の好ましい実施形態に係る基板処理装置の概略的な構成を示す斜透視図である。本発明の好ましい実施形態に係る基板処理装置の概略的な内部構成を示した縦断面図である。本発明の好ましい実施形態において基板保持部に基板を搭載する工程を示した概略図である。本発明の好ましい実施形態において基板保持部に基板を搭載する工程を示した概略図である。本発明の好ましい実施形態において基板保持部に基板を搭載する工程を示した概略図である。従来の基板処理装置の概略的な構成を示す概略図である。従来の基板処理装置で使用される縦型の処理炉とそれに付随する部材との概略構成図である。

符号の説明

５移載機
７ボート
２０２処理炉
２３７駆動制御部
２３９主制御部
２４０コントローラ
３０１プロダクトウエハ
３０２ダミーウエハ
３０３補償用ウエハ
３０４穴埋め用ウエハ

Claims

基板を処理する処理室と、
前記処理室内に収納され、複数枚の基板を保持するよう構成された基板保持部と、
前記基板保持部に基板を移載する移載機と、
前記移載機を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、
絶縁物及びシリコンが表面において露出した第１の基板の生産枚数を入力するとともに、前記第１の基板の表面の全面積に対するシリコンの露出面積の割合を入力し、
前記入力した生産枚数及び前記シリコンの露出面積の割合から、シリコンが表面全体に露出した第２の基板の枚数を計算し、
前記入力した生産枚数の前記第１の基板を前記基板保持部に移載する動作を前記移載機に行わせ、
前記計算により算出した枚数の前記第２の基板を前記基板保持部に移載する動作を前記移載機に行わせる基板処理装置。