JP7154325B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム - Google Patents

Description

基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラムに関する。

半導体デバイスを製造する装置として、基板を処理する処理室と、その処理室に基板を搬送するロボットが設けられる搬送室とを有する装置が存在する。搬送室中に、基板処理と関連しない物質、例えば水分が存在すると、それが歩留まりの低下につながる恐れがある。そのため搬送室中の異物を少なくすることが求められる。これに関しては、例えば特許文献１に記載されている。ここでは、搬送室全体を加熱し、水分を除去している。

特開２００１―３３８９６７号公報

水分は、搬送室中の低温領域で多く発生することがある。そうすると、従来のように搬送室全体を処理しようとした場合、どうしても水分を除去しきれない場合がある。

本技術は、搬送室を有する基板処理装置において、低温領域の水分量を低減させることを目的とする。

ヒータを有する処理室と、ロードロック室と、前記処理室と前記ロードロック室との間に設けられ、前記処理室側の第一領域と、前記第一領域よりも前記ロードロック室側であって、前記第一領域よりも低い温度である第二領域とを有する搬送室と、前記搬送室での水分量を検出する検出部と、前記搬送室の内部にて、前記第二領域に向かって不活性ガスを供給可能な不活性ガス供給部とを有する技術を提供する。

搬送室を有する基板処理装置において、低温領域の水分量を低減させることを目的とする。

第一の実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第一の実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第一の実施形態に係る分散部を説明する説明図である。 第一の実施形態に係るＲＣを説明する説明図である。 第一の実施形態に係るガス供給部を説明する説明図である。 第一の実施形態に係る基板処理装置のコントローラを説明する説明図である。 第二の実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第二の実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第三の実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第四の実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。 第四の実施形態に係る基板処理装置を説明する説明図である。

以下に、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

［第一の実施形態］
第一の実施形態を説明する。
（１）基板処理装置の構成
図１から図６を用いて、基板処理装置の構成を説明する。
なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面上の各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。

図１、図２は基板処理装置の概略を説明する説明図であり、図３は搬送室に設けられる不活性ガス供給部の分散部を説明する説明図である。図４、図５は基板処理装置が有するＲＣ（リアクタ）を説明する説明図である。図６は基板処理装置のコントローラを説明する説明図である。以下に、各構成を具体的に説明する。

基板処理装置の概要構成を、図１、図２を用いて説明する。図１は基板処理装置の構成例を示す横断面図である。図２は、図１α－α’における縦断面図である。

基板処理装置２００は基板１００を処理するもので、ＩＯステージ１１０、大気搬送室１２０、ロードロック室１３０、真空搬送室１４０、プロセスモジュールＰＭ（以下ＰＭと呼ぶ）、コントローラ４００で主に構成される。次に各構成について具体的に説明する。

（大気搬送室・ＩＯステージ）
基板処理装置２００の手前には、ＩＯステージ（ロードポート）１１０が設置されている。ＩＯステージ１１０上には複数のポッド１１１が搭載されている。ポッド１１１はシリコン（Ｓｉ）基板などの基板１００を搬送するキャリアとして用いられる。

ポッド１１１内には、ロット管理される複数の基板１００が格納される。例えば、ｎ枚の基板１００が格納される。

ポッド１１１にはキャップ１１２が設けられ、ポッドオープナ１２１によって開閉される。ポッドオープナ１２１は、ＩＯステージ１１０に載置されたポッド１１１のキャップ１１２を開閉し、基板出し入れ口を開放・閉鎖することにより、ポッド１１１に対する基板１００の出し入れを可能とする。ポッド１１１は図示しないＡＭＨＳ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｈａｎｄｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ、自動ウエハ搬送システム）によって、ＩＯステージ１１０に対して、供給および排出される。

ＩＯステージ１１０は大気搬送室１２０に隣接する。大気搬送室１２０は、ＩＯステージ１１０と異なる面に、後述するロードロック室１３０が連結される。大気搬送室１２０内には基板１００を移載する大気ロボット１２２が設置されている。

大気搬送室１２０の筐体１２７の前側には、基板１００を大気搬送室１２０に対して搬入搬出するための連通孔１２８と、ポッドオープナ１２１とが設置されている。大気搬送室１２０の筐体１２７の後ろ側には、基板１００をロードロック室１３０に搬入搬出するための連通孔１２９が設けられる。連通孔１２９は、ゲートバルブ１３３によって開放・閉鎖することにより、基板１００の出し入れを可能とする。

（ロードロック室）
ロードロック室１３０は大気搬送室１２０に隣接する。ロードロック室１３０を構成する筐体１３１が有する面のうち、大気搬送室１２０と異なる面には、後述する真空搬送室１４０が配置される。

ロードロック室１３０内には基板１００を載置する載置面１３５を、少なくとも二つ有する基板載置台１３６が設置されている。基板載置面１３５間の距離は、後述するロボット１７０のアームが有するエンドエフェクタ間の距離に応じて設定される。

（真空搬送室）
基板処理装置２００は、負圧下で基板１００が搬送される搬送空間となる搬送室としての真空搬送室（トランスファモジュール）１４０を備えている。真空搬送室１４０は、単に搬送室と呼んでもよい。真空搬送室１４０を構成する筐体１４１は平面視が五角形に形成され、五角形の各辺には、ロードロック室１３０及び基板１００を処理するモジュール（以下ＰＭと呼ぶ。）であるＰＭ１～ＰＭ４が連結されている。真空搬送室１４０の略中央部には、負圧下で基板１００を移載（搬送）する搬送部としてのロボット１７０がフランジ１４４を基部として設置されている。

ロードロック室１３０と真空搬送室１４０は、連通孔１４２を介して連通されている。連通孔１４２は、ゲートバルブ１３４により開閉される。

真空搬送室１４０内に設置されるロボット１７０は、エレベータ１４５およびフランジ１４４によって真空搬送室１４０の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。ロボット１７０が有する二つのアーム１７２は昇降可能なよう構成されている。尚、図２においては、説明の便宜上、アーム１７２のエンドエフェクタを表示し、エンドエフェクタとフランジ１４４の間のリンク構造等は省略している。

真空搬送室１４２に隣接するＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３、ＰＭ４のそれぞれには、リアクタ（以下ＲＣと呼ぶ。）が設けられている。具体的には、ＰＭ１にはＲＣ１、ＲＣ２が設けられる。ＰＭ２にはＲＣ３、ＲＣ４が設けられる。ＰＭ３にはＲＣ５、ＲＣ６が設けられる。ＰＭ４にはＲＣ７、ＲＣ８が設けられる。

筐体1４１の側壁のうち、各ＲＣと向かい合う壁には連通孔１４８が設けられる。例えば、図２に記載のように、ＲＣ５と向かい合う壁には、連通孔１４８（５）が設けられる。更には、ゲートバルブ１４９がＲＣ毎に設けられる。例えば、ＲＣ５にはゲートバルブ１４９（５）が設けられる。なお、ＲＣ１からＲＣ４、ＲＣ６からＲＣ８もＲＣ５と同様の構成であるため、ここでは説明を省略する。

エレベータ１４５内には、アーム１７２の昇降や回転を制御するアーム制御部１７１が内蔵される。アーム制御部１７１は、アーム１７２の軸を支持する支持軸１７１ａと、支持軸１７１ａを昇降させたり回転させたりする作動部１７１ｂを主に有する。

作動部１７１ｂは、例えば昇降を実現するためのモータを含む昇降機構１７１ｃと、支持軸１７１ａを回転させるための歯車等の回転機構１７１ｄを有する。尚、エレベータ１４５内には、アーム制御部１７１の一部として、作動部１７１ｂに昇降・回転支持するための指示部１７１ｅを設けても良い。指示部１７１ｅはコントローラ４００に電気的に接続される。指示部１７１ｅはコントローラ４００の指示に基づいて、作動部１７１ｂを制御する。

アーム１７２は、軸を中心とした回転や延伸が可能である。前述のように、ロボット１７０の軸は筐体１４０のほぼ中心に配されるが、軸の中心から各ＲＣの基板載置台２１２（後述）までは、構造上の制約から距離が異なることがある。例えば、図１において、ロボット１７０の軸中心からＲＣ８（もしくはＲＣ７）の基板載置台２１２までの距離Ｌ１は、ロボット１７０の軸中心からＲＣ４（もしくはＲＣ３）の基板載置台２１２までの距離Ｌ２よりも短く構成される。

ロボット１７０が回転や延伸を行うことで、ＲＣとロボット１７０の軸間の距離が異なるそれぞれのＲＣに対しても、基板１００を搬送したり、ＲＣ内から基板１００を搬出したりできる。ロボット１７０は、例えばコントローラ４００の指示に応じて、ＲＣにウエハを搬送可能とする。

続いて、排気部１６０を説明する。筐体２４１の下方には、排気部１６０が設けられる。具体的には、例えば筐体２４１の底壁に排気管１６１が接続される。排気管１６１には、筐体２４１中の雰囲気を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１６２が設けられる。ＡＰＣ１６２は開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、コントローラ４００からの指示に応じて排気管１６１のコンダクタンスを調整する。また、排気管１６１にはバルブ１６３が設けられる。排気管１６１、ＡＰＣ１６２、バルブ１６３をまとめて搬送室排気部と呼ぶ。

さらに、排気管２７１の下流には、図示しないＤＰ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ。ドライポンプ）が設けられる。ＤＰは、排気管２７１を介して、筐体２４１の雰囲気を排気する。

真空搬送室１４０を構成する筐体１４１には、水分検出部１４６が設けられる。水分検出部１４６はコントローラ４００に電気的に接続される。水分検出部１４６は、真空搬送室１４０内の水分量を検出し、検出した水分量をコントローラ４００に送信する役割を有する。水分検出部１４６は単に検出部とも呼ぶ。

水分検出部１４６は、後述する理由により、真空搬送室１４０の水分量を検出可能な場所に設けられる。水分量検知可能な場所とは、低温部、例えば筐体１４１の天井１４７やロードロック室１３０側の側壁１４１ａ（後述）の近傍をいう。

天井１４７には、窓１５１が設けられる。窓１５１は、ロボット１７０の動作が正常かどうかを確認するために用いられる。窓１５１と天井１４７を構成する壁１４７ａとの間には、シール部材としてのＯリング１５２が配される。Ｏリング１５２は例えばゴム製である。これにより、真空搬送室１４０内の雰囲気を密閉する。窓１５１上には蓋体１５３が設けられる。

筐体１４１には、筐体１４１の温度を調整するチラー（媒体）や冷却水を流すための流路１５４が設けられてもよい。このような構造とすることで、筐体１４１がＲＣ内のヒータ２１３の影響を受けたとしても、過度な温度上昇を抑えることができる。

筐体１４１には、後述する低温部に不活性ガスを供給可能な不活性ガス供給部１８０が設けられる。図２においては、例えば天井１４７に設けられる。不活性ガス供給部１８０は、不活性ガス供給管１８１を有し、不活性ガス供給管１８１には、上流方向から順に、不活性ガス源１８２、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１８３、及び開閉弁であるバルブ１８４が設けられている。不活性ガス供給管１８１内に供給される不活性ガスを加熱する加熱部１８５を設けてもよい。

不活性ガス供給管１８１の先端には、分散部１８６が設けられる。分散部１８６は、筐体１４１内に不活性ガスを分散供給する。

主に、不活性ガス供給管１８１、ＭＦＣ１８３、バルブ１８４、分散部１８６により、不活性ガス供給部１８０が構成される。ヒータ１８５を不活性ガス供給部１８０に含めてもよい。なお、不活性ガス供給部１８０は搬送室１４０に不活性ガスを供給する構成でもあるので、搬送室系ガス供給部とも呼ぶ。

続いて、低温部と高温部について説明する。
高温部とは、例えばＲＣと隣接する壁１４１ｂである。基板１００を処理する際、ＲＣ内のヒータ２１３によって基板１００は加熱される。そのため、ＲＣと隣接する壁１４１ｂはヒータ２１３の影響を受けて、他の壁に比べて高温になる。このように、ヒータ２１３等、ＲＣが有する加熱部の影響によって高温になる部分を高温部と呼ぶ。高温部を有する領域は高温領域、あるいは第一領域とも呼ぶ。

低温部は高温部に比べて低い温度の部分をいう。低温部を有する領域は低温領域、あるいは第二領域とも呼ぶ。低温部は、例えば天井１４７や連通孔１４２を構成する搬送室１４０の壁１４１ａであり、それらを構成する領域である。また、Ｏリング１５２を配する領域も低温領域と呼ぶ。これらは、ＲＣから遠い位置にあるので、ＲＣ中に設けられたヒータ２１３の影響を受けにくい。したがって、壁１４１ｂに比べて温度が低い。更には、天井１４７等の低温部は、外郭が大気に晒されているため、水分が付着しやすい室温に近くなる。すなわち水分が付着容易な構成である。

高温部は、例えばヒータ２１３等、処理室内の加熱部と低温部との間に存在するともいえる。また、低温部は、高温部とロードロック室１３０の間にあるといえる。なお、本実施形態においては、低温とは搬送室１４０の中で、水分が付着容易な程度に低い温度（例えば１００℃未満）を示す。

また、天井１４７では、例えば水平方向における中央部は、各ＲＣから離れているためヒータ２１３の熱影響を受けにくい。連通孔１４２の近傍も同様にヒータ２１３の熱影響を受けにくい。したがってそれらの構成は低温となる。

更に、チラーを流している場合、筐体１４１は、例えばメンテナンス担当者が作業できる程度の温度（例えば室温）に維持される。したがって、安定して低温になるため、低温部にはより水分が付着しやすい。

このような低温部では、付着した水分量が多くなるという問題がある。低温部に付着した水分は基板１００、特に基板処理で加熱された処理済み基板１００に付着し、基板１００上では自然酸化膜の形成や、水分の成分（水素（Ｈ）や酸素（Ｏ））による意図しない改質をしてしまうことが考えられる。

前述のように、ＲＣとロボット１７０の軸までの距離は異なり、そうすると基板１００の搬送距離も異なることから、自然酸化膜の形成や意図しない膜の改質などの状態は、基板が処理されたＲＣごとに異なる。そのため、歩留まりの低下につながる恐れがある。

これに対して、従来技術のように筐体１４１を加熱して水分を除去することも考えられるが、そうすると例えば天井部分のＯリング１５２やロボット１７０を構成する部品が加熱により劣化する恐れがある。したがって搬送室を加熱することは困難である。

そこで、本実施形態ではそれぞれの低温部にて低温状態を維持しつつ、水分を除去する。それを実現するために、低温部に対して局所的に不活性ガスを供給する。具体的には、分散部１８６を用いて低温部に局所的に不活性ガスを供給する。

次に、分散部１８６の詳細構造について図３を用いて説明する。図３において、（ａ）はロボット１７０から壁１４１ｂの方向に向かって見た分散部１８６の図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ’における断面図である。

分散部１８６は、筒状の本体部１８６ａで主に構成される。本体部１８６ａには不活性ガス供給管１８１が接続される。本体部１８６ａの側方であって、ロボット１７０方向には、不活性ガス供給孔としての孔１８６ｂが設けらる。本体部１８６ａの下方には、不活性ガス供給孔としての孔１８６ｃが設けられてもよい。

孔１８６ｂの高さ方向の位置は、孔１８６ｂから排出された不活性ガスが天井１４７に衝突できる程度の高さであり、例えばロボット１７０のうち、最も高い位置に配されたアーム１７２と天井１４７の間の高さ位置に設けられる。

孔１８６ｂは、不活性ガスが天井１４７の内壁に衝突する方向に開放されてもよい。天井方向に不活性ガスを供給することで、天井１４７の内壁１４７ａに付着した水分と不活性ガスとが衝突するため、水分を物理的にはがすことができる。したがって、内壁１４７ａやロボット１７０の低温を維持した状態で内壁１４７ａに付着した水分を除去できる。

孔１８６ｂは、水平方向においては、例えばＯリング１５２に不活性ガス供給できるような幅で構成される。具体的には、Ｏリング１５２の径と同等以上の幅とする。このようにすることで、Ｏリング１５２の周囲に付着した水分と不活性ガスとが衝突し、水分を物理的にはがすことができる。したがって、Ｏリング１５２を熱変形させることなく水分を除去できる。なお、ここでは孔１８６ｂを一つのスリット状として説明したが、それに限るものではなく、複数の孔で構成されていてもよい。複数の孔で構成された場合、最も外側に設けられた孔同士の距離がＯリング１５２の径と同等以上の幅とする。

孔１８６ｃは本体部１８６ａの下方に設けられる。孔１８６ｃから供給された不活性ガスは、ロードロック室１３０に隣接する壁１４１ａに向かって供給される。ここで、壁１４１ａに不活性ガスを供給する理由を説明する。ポッドに保管された未処理の基板１００は工場内の様々な場所を移動するため、基板処理装置２００に到達する前に水分が付着されることがある。付着した水分は、ロードロック室１３０から真空搬送室１４０に移動した際、真空搬送室１４０内に拡散される。特に連通孔１４２の近傍に配される壁１４１ａに付着する可能性が高い。

これに対して、孔１８６ｃから供給された壁１４１ａに向かって不活性ガスを供給することで、壁１４１ａに付着した水分と不活性ガスとが衝突し、水分を物理的にはがすことができる。したがって、壁１４７ａやロボット１７０の低温を維持した状態で、水分量の多い壁１４７ａに付着した水分を効率よく除去できる。

孔１８６ｃのうち、壁１４１と平行する側の幅は、連通孔１４２の幅と同等か、あるいはより大きくすることが望ましい。ロードロック室１３０を通過した未処理基板１００に付着した水分は、連通孔１４２を中心に拡散されるためである。そこで、孔１８６ｃの幅を連通孔１４２の幅と同等とすることで、壁１４１ａの内の連通孔１４２の周囲の壁に付着した水分に対して、不活性ガスを確実に供給できる。また、連通孔１４２の幅より大きくすることで、壁１４１ａのうち連通孔１４１の側方部分の壁に付着した水分に対して、不活性ガスを確実に供給できる。

なお孔１８６ｃのうち、壁１４１ａと平行する方向の幅の最大は、壁１４１ａに隣接する搬送室１４０の向かい合う壁間の距離とする。より良くは壁１４１ａの幅とする。

分散部１８６から供給される不活性ガスは、より良くはヒータ１８５で加熱されることが望ましい。不活性ガスを加熱することで、水分の除去効率を高めることができる。また、不活性ガスを供給する際には、不活性ガスの供給と停止を繰り返してもよい。繰り返し水分と不活性ガスとを衝突させることで、より効率よく物理的に除去することができる。

（プロセスモジュール）
次に、ＰＭについてＲＣを中心に説明する。なお、ＰＭ１～ＰＭ４はそれぞれ同様の構成であるため、ここではＰＭとして説明する。また、ＲＣ１～ＲＣ８もそれぞれ同様の構成であるため、ここではＲＣとして説明する。

ＰＭに設けられる二つのＲＣは、後述する処理空間２０５の雰囲気が混在しないよう、ＲＣの間に隔壁を設け、各処理空間２０５が独立した雰囲気となるよう構成されている。

図４、図５を用いてＲＣの詳細を説明する。なお、隣接するＲＣも同様の構成であるため、ここでは一つのＲＣを説明する。図４に記載のように、ＲＣは容器２０２を備えている。容器２０２は、例えば横断面が円形であり扁平な密閉容器として構成されている。また、容器２０２は、例えばアルミニウム（Ａｌ）やステンレス（ＳＵＳ）などの金属材料により構成されている。容器２０２内には、シリコンウエハ等の基板１００を処理する処理空間２０５を構成する処理室２０１と、基板１００を処理空間２０５に搬送する際に基板１００が通過する搬送空間を有する搬送室２０６とが形成されている。容器２０２は、上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂで構成される。上部容器２０２ａと下部容器２０２ｂの間には仕切り板２０８が設けられる。

下部容器２０２ｂの側面には、ゲートバルブ１４９に隣接した連通孔１４８が設けられており、基板１００は連通孔１４８を介して真空搬送室１４０との間を移動する。下部容器２０２ｂの底部には、リフトピン２０７が複数設けられている。

処理空間２０５には、基板１００を支持する基板支持部２１０が配される。基板支持部２１０は、基板１００を載置する基板載置面２１１と、基板載置面２１１を表面に持つ基板載置台２１２、基板載置台２１２内に設けられた加熱部としてのヒータ２１３を主に有する。基板載置台２１２には、リフトピン２０７が貫通する貫通孔２１４が、リフトピン２０７と対応する位置にそれぞれ設けられている。

ヒータ２１３には、電力を供給するための配線２２２が接続される。配線２２２はヒータ制御部２２３に接続される。ヒータ制御部２２３はコントローラ４００に電気的に接続されている。コントローラ４００は、ヒータ制御部２２３を制御してヒータ２１３を稼働させる。

基板載置台２１２は、シャフト２１７によって支持される。シャフト２１７は、容器２０２の底部を貫通しており、さらに容器２０２の外部で昇降部２１８に接続されている。

昇降部２１８を作動させてシャフト２１７および基板載置台２１２を昇降させることにより、基板載置台２１２は、載置面２１１上に載置される基板１００を昇降させることが可能となっている。

処理室２０１は、例えば後述するバッファ構造２３０と基板載置台２１２とで構成される。なお、処理室２０１は基板１００を処理する処理空間２０５を確保できればよく、他の構造により構成されてもよい。

基板載置台２１２は、基板１００の搬送時には、基板載置面２１１が連通孔１４８に対向する搬送ポジションＰ０まで下降し、基板１００の処理時には、図１で示されるように、基板１００が処理空間２０５内の処理ポジションとなるまで上昇する。

処理空間２０５の上部（上流側）には、ガスを拡散させるバッファ構造２３０が設けられている。バッファ構造２３０は、主に蓋２３１で構成される。蓋２３１に設けられたガス導入孔２３１ａと連通するよう、蓋２３１には、後述する第一ガス供給部２４０、第二ガス供給部２５０が接続される。図４ではガス導入孔２３１ａが一つしか示されていないが、ガス供給部ごとにガス導入孔を設けてもよい。

（排気部）
続いて、排気部２７１を説明する。処理空間２０５には、排気管２７２が連通される。排気管２７２は、処理空間２０５に連通するよう、上部容器２０２ａに接続される。排気管２７２には、処理空間２０５内を所定の圧力に制御する圧力制御器であるＡＰＣ２７３が設けられる。ＡＰＣ２７３は開度調整可能な弁体（図示せず）を有し、コントローラ４００からの指示に応じて排気管２７２のコンダクタンスを調整する。また、排気管２７２においてＡＰＣ２７３の上流側にはバルブ２７４が設けられる。排気管２７２とバルブ２７４、ＡＰＣ２７３をまとめて排気部と呼ぶ。

さらに、排気管２７２の下流には、ＤＰ（Ｄｒｙ Ｐｕｍｐ。ドライポンプ）２７５が設けられる。ＤＰ２７５は、排気管２７２を介して、処理空間２０５の雰囲気を排気する。

次に図５を用いて、処理室２０１にガスを供給するガス供給部を説明する。なお、前述した搬送室系ガス供給部と区別するために、図５に説明するガス供給部は、処理室系ガス供給部とも呼ぶ。

第一ガス供給部２４０を説明する。第一ガス供給管２４１には、上流方向から順に、第一ガス源２４２、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２４３、及び開閉弁であるバルブ２４４が設けられている。

第一ガス源２４２は第一元素を含有する第一ガス（「第一元素含有ガス」とも呼ぶ。）源である。第一元素含有ガスは、原料ガス、すなわち、処理ガスの一つである。ここで、第一元素は、例えばシリコン（Ｓｉ）である。すなわち、第一元素含有ガスは、例えばシリコン含有ガスである。具体的には、シリコン含有ガスとして、モノシラン（ＳｉＨ_４）ガスが用いられる。

主に、第一ガス供給管２４１、ＭＦＣ２４３、バルブ２４４により、第一ガス供給部２４０が構成される。

次に、第二ガス供給部２５０を説明する。第二ガス供給管２５１には、上流方向から順に、第二ガス源２５２、流量制御器（流量制御部）であるＭＦＣ２５３、及び開閉弁であるバルブ２５４が設けられている。

第二ガス源２５２は第二元素を含有する第二ガス（以下、「第二元素含有ガス」とも呼ぶ。）源である。第二元素含有ガスは、処理ガスの一つである。なお、第二元素含有ガスは、反応ガスまたは改質ガスとして考えてもよい。

ここで、第二元素含有ガスは、第一元素と異なる第二元素を含有する。第二元素としては、例えば、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）のいずれか一つである。ここでは、第二元素含有ガスは、例えば酸素含有ガスとして説明する。具体的には、酸素含有ガスとして、酸素ガス（Ｏ_２）が用いられる。

主に、第二ガス供給管２５１、ＭＦＣ２５３、バルブ２５４により、第二ガス供給部２５０が構成される。

なお、第一ガス単体で基板１００上に膜を形成する場合は、第二ガス供給部２５０を設けなくてもよい。

（コントローラ）
次に図６を用いてコントローラ４００を説明する。
基板処理装置２００は、各部の動作を制御するコントローラ４００を有している。

制御部（制御手段）であるコントローラ４００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４０１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４０２、記憶装置としての記憶部４０３、Ｉ／Ｏポート４０４を備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ４０２、記憶部４０３、Ｉ／Ｏポート４０４は、内部バス４０５を介して、ＣＰＵ４０１とデータ交換可能なように構成されている。基板処理装置２００内のデータの送受信は、ＣＰＵ４０１の一つの機能でもある送受信指示部４０６の指示により行われる。

ＣＰＵ４０１は、さらに判断部４０７を有する。判断部４０７は、記憶部４０３に記憶されたテーブルと、水分検出部１４６で測定した水分量との関係を分析する役割を有する。

上位装置２７０にネットワークを介して接続されるネットワーク送受信部２８３が設けられる。ネットワーク送受信部２８３は、ロット中の基板１００の処理履歴や処理予定に関する情報等を受信することが可能である。

記憶部４０３は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶部４０３内には、基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等で構成されるレシピ４０９や、基板処理装置の動作を制御する制御プログラム４１０が読み出し可能に格納されている。更に、水分検出部１４６が検出したデータの記録や、その温度データの読み出しが可能な水分情報記憶部４１１を有する。

なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ４００に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ４０２は、ＣＰＵ４０１によって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

Ｉ／Ｏポート４０４は、ゲートバルブ１４９、昇降機構２１８、各圧力調整器、各ポンプ、ヒータ制御部２２３、等、ＰＭの各構成に接続されている。

ＣＰＵ４０１は、記憶部４０３からの制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置２８１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶部４０３からプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ４０１は、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、ゲートバルブ１４９の開閉動作、昇降機構２１８の昇降動作、水分検出部１４６、ヒータ制御部２２３、各ポンプのオンオフ制御、ＭＦＣの流量調整動作、バルブ等を制御可能に構成されている。

なお、コントローラ４００は、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯなどの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）２８２を用いてコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本技術に係るコントローラ４００を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２８２を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置２８２を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶部４０３や外部記憶装置２８２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において、記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部４０３単体のみを含む場合、外部記憶装置２８２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

（２）基板処理工程
次に基板処理装置の一工程として、上述した構成の基板処理装置２００を用いて基板１００に膜を形成する膜処理工程とメンテナンス工程とについて説明する。なお、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４００により制御される。

ここでは、真空搬送室１４０と一つのＲＣにおける基板処理方法を例にして説明する。

（膜処理工程）
膜処理工程の一つである基板搬送工程を説明する。大気ロボット１２２がポッド１１１から基板１００を搬出する。その後、大気ロボット１２２はロードロック室１３０に基板１００を移載する。このとき、ロードロック室１３０に処理済みの基板１００があれば、大気ロボット１２２は処理済みの基板１００をポッド１１１に搬送する。

ロードロック室１３０にて雰囲気を負圧とし、真空搬送室１４０と同レベルの圧力となったら、ゲートバルブ１３４を開とする。ロボット１７０はロードロック室１３０中の未処理の基板１００をピックアップし、各ＲＣに搬送する。このとき、未処理の基板１００に付着している水分が真空搬送室１４０中に拡散される。

各ＲＣでは、所定時間基板１００を処理した後、ゲートバルブ１４９を開とする。ロボット１７０は、ＲＣ中の処理済み基板１００と、ロボット１７０が支持している未処理基板１００とを入れ替え、ＲＣに未処理基板を搬入する。

ロボット１７０は処理済み基板１００をロードロック室１３０に搬入する。

この間、水分検出部１４６は真空搬送室１４０の水分量を検出する。水分量が所定値以上となったら、次の基板処理の前、もしくは次のロット処理の前にメンテナンス工程を実施する。水分量が所定値未満の場合、継続して基板１００を処理する。

続いて、基板１００を処理する場合のＲＣ内の動作を説明する。

基板載置台２１２を基板１００の搬送位置（搬送ポジションＰ０）まで下降させ、基板載置台２１２の貫通孔２１４にリフトピン２０７を貫通させる。その結果、リフトピン２０７が、基板載置台２１２表面よりも所定の高さ分だけ突出した状態となる。これらの動作と並行して、搬送室２０６の雰囲気を排気し、隣接する真空搬送室１４０と同圧、あるいは隣接する真空搬送室１４０の圧力よりも低い圧力とする。

続いて、ゲートバルブ１４９を開いて、搬送室２０６を隣接する真空搬送室１４０と連通させる。そして、ロボット１７０が、基板１００を真空搬送室１４０から搬送室２０６に搬入し、リフトピン２０７上に載置する。

リフトピン２０７上に基板１００が載置されたら、基板載置台２１２を上昇させ、基板載置面２１１上に基板１００を載置し、更に図１のように、基板処理ポジションまで上昇させる。

基板１００を基板載置面２１１に載置する際は、ヒータ２１３に電力を供給し、基板１００の表面が所定の温度となるよう制御される。基板１００の温度は、例えば室温以上８００℃以下であり、好ましくは、室温以上であって５００℃以下である。このとき、壁１４１ｂも加熱される。

次に、膜処理工程の一つである処理ガス供給工程を説明する。基板１００を加熱して所望とする温度に達したら第一ガス、第二ガスを処理室２０１に供給する。供給方法としては、例えば第一ガスと第二ガスとを同時に供給したり、あるいは交互に供給したりして、所望の膜を形成する。ここでいう所望の膜とは、例えばシリコン酸化膜である。

基板１００上に所望の膜が形成されたら、搬入時とは逆の順番で、処理室から基板１００を搬出する。搬送室１４０では水分量が所定値未満であることから、歩留まりの低下を抑制できる。

(メンテナンス工程）
続いてメンテナンス工程を説明する。
判断部４０７は、水分検出部１４６が検出した水分量が所定値以上であると判断したら、メンテナンス工程に移行する。メンテナンス工程は、基板１００が搬送室１４０に無い状態で、基板１００の処理に関する動作を停止した状態で行う。例えば、処理室２０１へのガス供給、基板１００の搬送等を停止する。

メンテナンス工程では、不活性ガス供給部１８０と排気部１６０とを稼働させる。筐体１４１内に不活性ガスを供給することで、筐体１４１の低温部に付着した水分を除去する。本実施形態においては、分散部１８６の孔１８６ｂから低温部である壁１４７ａに向けて不活性ガスを供給することで、壁１４７ａに付着した水分を除去する。具体的には、低温領域を構成する天井の壁１４７ａに不活性ガスを供給する。所定時間経過後、不活性ガスの供給を停止する。

また、分散部１８６に孔１８６ｃが設けられている場合は、壁１４１ａ方向に不活性ガスを供給し、壁１４１ａに付着した水分を除去してもよい。

本工程では、水分検出部１４６が検出した水分量の情報を元に、不活性ガスの供給量を制御してもよい。例えば、水分検出部１４６が検出した水分量が所定値よりも多いと判断部４０７が判断した場合には、低温部に付着した水分量が多いと判断し、不活性ガスの供給量を多くしてもよい。このようにすることで、確実に水分を除去できる。

また、例えば、水分検出部１４６が検出した水分量が所定値よりも少ないと判断部４０７が判断した場合には、低温部に付着した水分量が少ないと判断し、不活性ガスの供給量を少なくしてもよい。この場合、不活性ガスの供給量を抑えることができるので、不活性ガス使用量に関するコストを低減できる。

水分検出部１４６が検出した水分量の情報を元に、不活性ガスの供給量を制御する場合、例えば水分情報記憶部４１１に予め水分量と不活性ガス供給量とを関係づけたテーブルを持たせてもよい。その場合、判断部４０７は、検出した水分量データとテーブルとを比較し、不活性ガス供給量を決定する。

なお、本実施形態では所定時間経過後に不活性ガスの供給を停止したが、それに限るものではなく、水分検出部１４６が検出した水分量が所定値以下と判断されたら不活性ガスの供給を停止するようにしてもよい。

［第二の実施形態］
続いて、図７、図８を用いて第二の実施形態を説明する。第二の実施形態は、第一の実施形態に比べて分散部１８６の構造が異なる。本実施形態では、分散部１８６に、更に延伸部としてのノズル１８７が設けられている。以下では、分散部１８６及びノズル１８７を中心に説明する。なお、他の構成は第一の実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、本実施形態における低温領域（第二領域）は、後述する壁１４７ａの中央領域である。

本実施形態における分散部１８６は、図３に記載の孔１８６ｂを設ける替わりにノズル１８７を設けている。ノズル１８７は、分散部１８６を介して供給管１８１に連通する。ノズル１８７には不活性ガスが吐出される孔１８７ａが設けられる。孔１８７ａは、壁１４７ａに向かって解放されている。ノズル１８７は前記天井に沿って延伸される。

ノズル１８７は、壁１４７ａのうち、少なくとも中央部（中央領域）に向かって不活性ガスを供給可能とする。前述したように、壁１４７ａの中央部は、各ＲＣから離れているため、温度が下がりやすく、水分が付着しやすい。これに対して、本構造とすることで確実に壁１４７ａの中心に不活性ガスを供給できるので、壁１４７ａの中央部に付着した水分を除去できる。

［第三の実施形態］
続いて、図９を用いて第三の実施形態を説明する。第三の実施形態は、第一の実施形態に比べて分散部１８６の構造が異なる。本実施形態では、分散部１８６における孔の開放方向が異なる。以下では、分散部１８６を中心に説明する。なお、他の構成は第一の実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、本実施形態における低温領域（第二領域）は、後述するように複数の処理室の間の壁、もしくはロードロック室と処理室の間の壁で構成される領域を示す。

図９に記載のように、本実施形態における分散部１８６には孔１８６ｄ、１８６ｅ、１８６ｆ、１８６ｇ、１８６ｈが設けられている。続いて、孔１８６ｄから１８６ｈの開放方向について説明する。それぞれの孔１８６ｄから１８６ｈは、矢印で記載されているように、低温部である壁１９１、壁１９２、壁１９３、壁１９４、壁１９５に不活性ガスを供給可能なよう、解放されている。

続いて壁１９１、壁１９２、壁１９３、壁１９４、壁１９５について説明する。前述したように、筐体１４１のうち、ＲＣの近傍ではヒータ２１３の影響により高温になる。特に、ＲＣと筐体を連通する連通孔１４８や連通孔１４８が構成される壁１４１ｂでは、温度が高くなる。しかしながら隣接するＲＣの間、もしくはＲＣとロードロックチャンバ１３０との間に構成される壁１９１、壁１９２、壁１９３、壁１９４、壁１９５は、ヒータ２１３の影響を受けにくくなるため、連通孔１４８近傍に比べて温度が低くなる。特に、筐体１４１にチラー或いは冷却水を流している場合、隣接するＲＣの間、もしくはＲＣとロードロックチャンバ１３０との間はより低温になる。そうすると、それらの壁には水分が付着しやすくなる。

そこで本実施形態においては、隣接するＲＣの間、もしくはＲＣとロードロックチャンバ１３０との間の壁に付着した水分を除去可能なよう、その部分に対して不活性ガスを供給可能な構造とする。

具体的には、ロードロック室１３０とＲＣ１とが隣接する壁１９１に対しては、壁１９１に不活性ガスを供給可能なよう、孔１８６ｄが壁１９１に向かうよう構成される。ＲＣ２とＲＣ３とが隣接する壁１９２に対しては、壁１９２に不活性ガスを供給可能なよう、孔１８６ｅが壁１９２に向かうよう構成される。ＲＣ４とＲＣ５とが隣接する壁１９３に対しては、壁１９３に不活性ガスを供給可能なよう、孔１８６ｆが壁１９３に向かうよう構成される。ＲＣ６とＲＣ７とが隣接する壁１９４に対しては、壁１９４に不活性ガスを供給可能なよう、孔１８６ｇが壁１９４に向かうよう構成される。ロードロック室１３０とＲＣ８とが隣接する壁１９５に対しては、壁１９５に不活性ガスを供給可能なよう、孔１８６ｈが壁１９５に向かうよう構成される。

分散部１８６では、各孔１８６ｄから１８６ｈを構成可能なよう、各壁１９１、壁１９２、壁１９３、壁１９４、壁１９５と対向する面を設けると共に、その面に各孔１８６ｄから１８６ｈを設けている。このような構成とすることで、隣接するＲＣの間、もしくはＲＣとロードロックチャンバ１３０との間の壁に付着した水分を確実に除去できる。なお、壁１９２、壁１９３、壁１９４、壁１９５は、各連通孔の間に配されることから、連通孔の間の壁ともいう。

［第四の実施形態］
続いて、図１０、図１１を用いて第四の実施形態を説明する。第四の実施形態は、第三の実施形態に比べて分散部１８６の構造が異なる。本実施形態では、分散部１８６に、更に延伸部としての複数のノズル１８８（１）から１８８（３）が設けられている。以下では、分散部１８６及びノズル１８８を中心に説明する。なお、他の構成は第三の実施形態と同様であるので、説明を省略する。また、本実施形態における低温領域（第二領域）は、後述するように複数の処理室の間の壁、もしくはロードロック室と処理室の間の壁で構成される領域を示す。

本実施形態における分散部１８６は、第三の実施形態と同様に孔１８６ｄ、孔１８６ｈを設けている。第三の実施形態と同様、孔１８６ｄは壁１９１に向けて不活性ガスを供給可能とし、孔１８６ｈは壁１９５に向けて不活性ガスを供給可能とする。

更に、孔１８６ｅの替わりにノズル１８８（１）を設け、孔１８６ｆの替わりにノズル１８８（２）を設け、孔１８６ｇの替わりにノズル１８８（３）を設けている。図１１に記載のように、各ノズル１８８の先端には孔１８８ｂが設けられる。孔１８８ｂは壁１９２、壁１９３、壁１９４の近傍に配され、壁１９２、壁１９３、壁１９４に不活性ガスを供給可能な構成とされる。

このような構成とすることで、壁１９２、壁１９３、壁１９４に確実に不活性ガスを搬送可能とする。したがって、ＲＣ間の低温部に付着した不活性ガスをより確実に除去可能である。

また、図１１に記載のように、各ノズル１８８において、孔１８８ｂと分散部１８６との間に孔１８８ａを設けてもよい。孔１８８ａは図８に記載の孔１８７ａと同様に、壁１４７ａに向かって供給する。このような構成とすることで、壁１４７ａに付着した水分を除去可能とする。

本実施形態では、ノズル１８８を用いて不活性ガスを壁１９２から壁１９４に搬送したが、それに限るものではなく、例えば壁１４７ａから各空間に直接不活性ガスを供給する構成であってもよい。例えば、天井１４７に各空間の上方部分不活性ガスを供給可能な不活性ガス供給孔を設け、それらの不活性ガス供給孔から各空間に不活性ガスを供給するようにしてもよい。

［他の実施形態］
以上に、実施形態を具体的に説明したが、本技術は上述の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変更可能である。

例えば、上述した各実施形態では、基板処理装置が行う成膜処理において、第一元素含有ガス（第一の処理ガス）としてモノシランガスを用い、第二元素含有ガス（第二の処理ガス）としてＯ_２ガスを用いて、膜を形成する例を示したがそれに限るものでは無く、他の種類のガスを用いて他の種類の薄膜を形成してもよい。

また、ここでは二種類のガスを供給する例を用いたが、それに限るものでは無く、一種類のガスや３種類以上のガスを供給して膜を形成してもよい。

１００…基板、１３０・・・ロードロック室、１４０・・・搬送室、１４６・・・水分検出部、１８０・・・不活性ガス供給部、ＰＭ・・・モジュール、ＲＣ・・・リアクタ、２００…基板処理装置、２０１…処理室、２１３…ヒータ、ＲＣ…リアクタ、４００…コントローラ

Claims (21)

1. ヒータを有する処理室と、
   ロードロック室と、
   前記処理室と前記ロードロック室との間に設けられ、前記処理室側の第一領域と、前記第一領域よりも前記ロードロック室側であって、前記第一領域よりも低い温度である第二領域とを有する搬送室と、
   前記搬送室での水分量を検出する検出部と、
   前記搬送室の内部にて、前記第二領域に向かって不活性ガスを供給可能な不活性ガス供給部と、
   を有する基板処理装置。
2. 前記第二領域は、前記搬送室の天井を構成する領域であり、
   前記不活性ガス供給部は、前記搬送室の第二領域に向けて供給可能な供給孔を有する請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記搬送室の天井には、窓と、天井を構成する壁と前記窓との間に配されたシール部材とが設けられ、
   前記第二領域は、前記天井を構成する領域であり、
   前記不活性ガス供給部は、前記天井を構成する壁に向かって不活性ガスを供給可能な供給孔を有する請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記搬送室の天井には、窓と、天井を構成する壁と前記窓との間に配されたシール部材とが設けられ、
   前記第二領域は、前記シール部材が配される領域であり、
   前記不活性ガス供給部は、前記シール部材に向かって不活性ガスを供給可能な供給孔を有する
   請求項１に記載の基板処理装置。
5. 前記不活性ガス供給部には、前記不活性ガス供給部と連通し、天井に沿って延伸する延伸部が設けられ、
   前記第二領域は、前記天井を構成する領域であり、
   前記延伸部は不活性ガスを供給可能な供給孔を有する
   請求項１に記載の基板処理装置。
6. 前記不活性ガス供給部には、前記不活性ガス供給部と連通し、天井に沿って延伸する延伸部が設けられ、
   前記第二領域は、前記天井を構成する領域であり、
   前記延伸部は前記天井方向に不活性ガスを供給可能な供給孔を有する
   請求項１に記載の基板処理装置。
7. 前記不活性ガス供給部には、前記不活性ガス供給部と連通し、天井に沿って延伸する延伸部が設けられ、
   前記第二領域は、前記天井の中央部である
   請求項１に記載の基板処理装置。
8. 前記第二領域は、前記搬送室を構成する壁のうち、前記ロードロック室に隣接する壁を構成する領域である請求項１に記載の基板処理装置。
9. 前記第二領域は、前記ロードロック室と前記搬送室とを連通する連通孔を構成する領域である
   前記不活性ガス供給部は、
   前記連通孔に向けて供給可能な供給孔を有する請求項１に記載の基板処理装置。
10. 前記供給孔は、前記連通孔の幅よりも広い幅で構成される請求項９に記載の基板処理装置。
11. 前記第二領域は、複数の前記処理室の間の壁、もしくは前記ロードロック室と前記処理室の間の壁で構成される領域である請求項１に記載の基板処理装置。
12. 前記第二領域は、前記搬送室と前記処理室とを連通させる複数の連通孔の間の壁で構成される領域である
    請求項１に記載の基板処理装置。
13. 前記第二領域は、前記搬送室と前記処理室とを連通させる複数の連通孔の間の壁で構成される領域であり、
    前記不活性ガス供給部は、前記連通孔の間の壁に不活性ガスを供給可能なよう、前記壁の上方に供給孔を設ける請求項１に記載の基板処理装置。
14. 前記第二領域は複数の前記処理室の間の壁、もしくは前記ロードロック室と前記処理室の間の壁で構成される領域であり、
    前記不活性ガス供給部には、前記不活性ガス供給部と連通し、前記第二領域に向けて延伸する延伸部が設けられ、
    前記延伸部は前記第二領域に不活性ガスを供給可能とする請求項１に記載の基板処理装置。
15. 前記不活性ガス供給部は、前記不活性ガスを加熱するヒータを有する請求項１に記載の基板処理装置。
16. 前記不活性ガス供給部は、前記不活性ガスの供給と停止とを交互に繰り返すよう制御される請求項１に記載の基板処理装置。
17. 前記不活性ガス供給部は、前記不活性ガスを前記搬送室に基板が無い状態で供給する請求項１に記載の基板処理装置。
18. 前記不活性ガス供給部は、前記搬送室に不活性ガスの供給を開始した後、前記検出部が検出した水分量が所定値以下になったら不活性ガスの供給を停止する請求項１に記載の基板処理装置。
19. 前記搬送室の壁には、温度調整用の媒体が供給される請求項１に記載の基板処理装置。
20. ロードロック室に隣接した搬送室内の水分量を水分検出部が検出する工程と、
    前記搬送室に隣接した処理室にて基板を加熱する工程と、
    前記水分量が所定値以上の場合に、前記搬送室内の、前記処理室側の第一領域よりも低い温度である第二領域に向かって不活性ガスを供給する工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
21. ロードロック室に隣接した搬送室内の水分量を水分検出部が検出する手順と、
    前記搬送室に隣接した処理室にて基板を加熱する手順と、
    前記水分量が所定値以上の場合に、前記搬送室内の、前記処理室側の第一領域よりも低い温度である第二領域に向かって不活性ガスを供給する手順と、
    をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
    
    
    
    
    

Images