JP6992156B2 - 処理装置、排気システム、半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、処理装置、排気システム、及び半導体装置の製造方法に関する。

従来の処理装置として、処理炉の設置されているフロア（例えば３階）の下層階のフロア(例えば１階）に排気装置を設置した処理装置、処理炉の設置されているフロアと同じフロアに排気装置を設置する処理装置がある。

特開２００６－１９０８１２号公報には、処理炉の設置されているフロアと同じフロアに排気装置を設置する処理装置が開示されている。しかしながら、処理炉ではなく移載室に排気装置が接続されており、排気効率の向上のためにはプロセス中に処理炉と移載室を連通する必要があり、現実的ではない。

処理炉と排気装置とを別のフロアに設置する処理装置では、同一フロアに多くの処理炉を配置することができるが、処理炉と排気装置とを長い配管で接続しなければならず、排気のコンダクタンス（排気効率）が小さくなる問題がある。

一方、処理炉の設置されているフロアと同じフロアに排気装置を設置する処理装置では、処理装置のレイアウトの関係で、処理炉の側面側に排気ユニット、及び排気装置を配置しなければならない場合がある。この場合、処理炉の近傍に排気ユニット、及び排気装置を配置するとメンテナンス領域を確保できなくなることがあり、何らかの対策が必要となる。

本開示は、処理炉が設置されているフロアと同じフロアに排気装置を設置しても、メンテナンス領域を設けることができる構成を提供することを目的とする。

本開示の一態様によれば、被処理物をガスで処理する処理炉を筐体の内部に備え、前記筐体の後方部にメンテナンスを可能とする開口部が形成されている処理ユニットと、前記開口部の正面に前記開口部の幅より広い主メンテナンス領域を形成するように前記開口部の脇に設置され、前記処理炉から前記ガスを排気する排気ユニットと、前記排気ユニットの後方部に隣接して配置され、前記主メンテナンス領域へ突出せず、前記排気ユニットが排気する前記ガスを排気する排気装置と、を有する処理装置が提供される。

本開示によれば、処理炉が設置されているフロアと同じフロアに排気装置を設置しても、メンテナンス領域を設けることができるので、装置のメンテナンスを行うことができる。

本開示の実施形態に係る処理装置の概略構成を示した斜視図である。 本開示の実施形態に係る処理装置の後面図である。 本開示の実施形態に係る処理装置の一部を示す断面図である。 本開示の実施形態に係る処理装置の内部構成の一部を示した側面図である。 本開示の実施形態に係る処理装置の排気装置に用いられるブースターポンプを示す断面図である。 本開示の実施形態に係る処理装置の排気ユニットに用いられるゲートバルブを示す斜視図である。 本開示の実施形態に係る処理装置の排気ユニットと排気装置との一部を示す断面図である。 本開示の実施形態に係る複数の処理装置を示す平面図である。 本開示の実施形態に係る処理装置に備えられた基板処理装置用コントローラを説明するためのブロック図である。 本開示の実施形態に係る処理装置で実行される成膜シーケンスにおける各部の稼動タイミングを示したフローチャートである。 本開示の実施形態に係る処理装置に備えられた排気システム構成の作用を理解するためのグラフを示した図面である。

本開示の一実施形態に係る処理装置１０の構成について、図１乃至図９を参照しながら説明する。なお、図中、矢印Ｆ方向は処理装置１０の正面方向を示し、矢印Ｂ方向は処理装置１０の後面方向を示し、矢印Ｒ方向は処理装置１０の右方向（正面から見て）、矢印Ｌ方向は処理装置１０の左方向（正面から見て）を示し、矢印Ｕ方向は処理装置１０の上方向を示し、矢印Ｄ方向は処理装置１０の下方向を示している。
（１）処理装置の全体構成

図１Ｂ、及び図３Ａに示すように、処理装置１０は、フロア１２４（本実施形態では、一例として３階のフロア）の上に設置されている。処理装置１０は、筐体１２内を構成する各部品を含む処理ユニット１１を備えている。筐体１２の矢印Ｆ方向側を向く正面壁には、メンテナンス可能なように設けられた開口部が開設され、この開口部には、開口部を開閉する立ち入り機構として一対の正面メンテナンス扉１４が設けられている。なお、この処理装置１０では、後述するシリコン等の被処理物としての基板（ウエハ）１６を収納したポッド（基板収容器）１８が、筐体１２内外へ基板１６を搬送するキャリアとして使用される。基板１６は、例えば、半導体装置に用いられるものである。

図１Ａに示されるように、処理ユニット１１の筐体１２の正面壁には、ポッド搬入搬出口（図示せず）が、筐体１２内外を連通するように開設されている。ポッド搬入搬出口には、ロードポート２０が設置されている。ロードポート２０上にはポッド１８が載置されると共に、該ポッド１８の位置合わせが行われるように構成されている。

筐体１２内の略中央部における上部には、回転式ポッド棚２２が設置されている。回転式ポッド棚２２上には、複数個のポッド１８が保管されるように構成されている。回転式ポッド棚２２は、垂直に立設されて水平面内で回転される支柱と、支柱に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板と、を備えている。

筐体１２内におけるロードポート２０と回転式ポッド棚２２との間には、ポッド搬送装置２４が設置されている。ポッド搬送装置２４は、ポッド１８を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ２４ａとポッド搬送機構２４ｂとの連続動作により、ロードポート２０、回転式ポッド棚２２、ポッドオープナ２６との間で、ポッド１８を相互に搬送するように構成されている。

筐体１２内の下部には、サブ筐体２８が筐体１２内の略中央部から後端にわたって設けられている。サブ筐体２８の正面壁には、基板１６をサブ筐体２８内外に搬送する一対のポッドオープナ２６がそれぞれ設置されている。

各ポッドオープナ２６は、ポッド１８を載置する載置台と、ポッド１８のキャップを着脱するキャップ着脱機構３０とを備えている。ポッドオープナ２６は、載置台上に載置されたポッド１８の蓋をキャップ着脱機構３０によって着脱することにより、ポッド１８のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。

筐体１２に構成されるサブ筐体２８内には、ポッド搬送装置２４や回転式ポッド棚２２等が設置された空間から流体的に隔絶された移載室３２が構成されている。移載室３２の前側領域にはウエハ移載機構（基板移載機構）３４が設置されている。基板移載機構３４は、基板１６を水平方向に回転ないし直動可能な基板移載装置３４ａと、基板移載装置３４ａを昇降させる基板移載装置エレベータ３４ｂとで構成されている。基板移載装置エレベータ３４ｂは、サブ筐体２８の移載室３２の前方領域右端部と筐体１２右側の端部との間に設置されている。基板移載装置３４ａは、基板１６の保持部としてのツイーザを備えている。これら基板移載装置エレベータ３４ｂ及び基板移載装置３４ａの連続動作により、基板１６を基板保持具としてのボート３６に対して装填（チャージング）及び脱装（ディスチャージング）することが可能に構成されている。

図１Ｂ及び図２に示すように、サブ筐体２８(移載室３２)内には、ボート３６を昇降させるボートエレベータ３８が設置されている。ボートエレベータ３８の昇降台には、アームが連結されている。アームには、蓋体４０が水平に据え付けられている。蓋体４０は、ボート３６を垂直に支持し、処理炉４２の下端部を閉塞可能なように構成されている。

図１Ｂ、及び図２に示す回転式ポッド棚２２，ボートエレベータ３８，ポッド搬送装置２４，基板移載機構３４，ボート３６及び回転機構４４により搬送機構が構成されている。これら回転式ポッド棚２２，ボートエレベータ３８，ポッド搬送装置２４，基板移載機構３４，ボート３６及び回転機構４４は、それぞれ搬送コントローラ４６に電気的に接続されている。

図１Ａに示すように、ボート３６を収容して待機させる待機部４８の上方には、処理炉４２が設けられている。

移載室３２の基板移載装置エレベータ３４ｂ側とは反対側である左側端部には、クリーンユニット５０が設置されている。クリーンユニット５０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５２を供給するよう構成されている。クリーンユニット５０から吹き出されたクリーンエア５２は、基板移載装置３４ａ、待機部４８にあるボート３６の周囲を流通した後、図示しないダクトにより吸い込まれて筐体１２の外部に排気されるか、もしくはクリーンユニット５０の吸い込み側である一次側（供給側）にまで循環されてクリーンユニット５０によって移載室３２内に再び吹き出されるように構成されている。

このように、図１Ａに示すように処理ユニット１１は、例えば、処理炉４２、回転式ポッド棚２２，ポッド搬送装置２４，基板移載機構３４，ボート３６等筐体１２内を構成する部品から構成され、サブ筐体２８を構成する部品についても処理ユニット１１に含まれる。また、ポッド１８や基板１６を処理ユニット１１に含めてもよい。

図２に示すように、ガス供給ユニット５４には、処理ガス供給源（図示しない）、開閉バルブ（図示しない）、ガス流量制御器としてのマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣと略する）６４ａ、処理ガス供給管６６ａを含む処理ガス供給系、パージガス供給源（図示しない）、開閉バルブ（図示しない）、ＭＦＣ６４ｂ、パージガス供給管６６ｂを含むパージガス供給系が格納されている。

排気ユニット５６の筐体５６Ａの内部には、排気配管６８、圧力検知部としての圧力センサ７０、例えばＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブとして構成された圧力調整部７２により構成されるガス排気機構等が格納されている。なお、排気ユニット５６の詳細については後述する。

図２に示すように、排気ユニット５６には、排気装置７４が隣接して配置されている。なお、排気装置７４の詳細については後述する。

図２に示すように、制御部としての基板処理装置用コントローラ７６は、搬送コントローラ４６、温度コントローラ７８、圧力コントローラ８０、ガス供給コントローラ８２にそれぞれ接続されている。

（２）処理炉の構成
図２に示すように、処理炉４２は、反応管８４を備えている。反応管８４は、内部反応管８６と、その外側に設けられた外部反応管８８と、を備えている。内部反応管８６は、円筒形状に形成されており、内部反応管８６内の筒中空部には、基板１６を処理する処理室９０が形成されている。処理室９０は、ボート３６を収容可能なように構成されている。

反応管８４の外側には、反応管８４の側壁面を囲うように、円筒形状のヒータ９２が設けられている。ヒータ９２は、ヒータベース９４に支持されることにより垂直に据え付けられている。

外部反応管８８の下方には、外部反応管８８と同心円状になるように、円筒形状の炉口部９６が配設されている。炉口部９６は、内部反応管８６の下端部と外部反応管８８の下端部とを支持するように設けられ、内部反応管８６の下端部と外部反応管８８の下端部とにそれぞれ係合している。なお、炉口部９６と外部反応管８８との間には、シール部材としてのＯリング９８が設けられている。炉口部９６がヒータベース９４に支持されることにより、反応管８４は垂直に据え付けられた状態となっている。反応管８４と炉口部９６とにより反応容器が形成される。

炉口部９６には、処理ガスノズル１００ａ及びパージガスノズル１００ｂが処理室９０内に連通するように接続されている。処理ガスノズル１００ａには、処理ガス供給管６６ａが接続されている。処理ガス供給管６６ａの上流側には、ＭＦＣ６４ａを介して、図示しない処理ガス供給源等が接続されている。また、パージガスノズル１００ｂには、パージガス供給管６６ｂが接続されている。パージガス供給管６６ｂの上流側には、ＭＦＣ６４ｂを介して、図示しないパージガス供給源等が接続されている。ＭＦＣ６４ａ，６４ｂには、ガス供給コントローラ８２が電気的に接続されている。

炉口部９６には、処理室９０の雰囲気を排気する排気配管６８が接続されている。排気配管６８は、内部反応管８６と外部反応管８８との隙間によって形成される筒状空間１０２の下端部に配置されている。排気配管６８は、筒状空間１０２に連通している。

炉口部９６の下方には、炉口部９６の下端開口を気密に閉塞可能な蓋体４０が設けられている。蓋体４０の上面には、炉口部９６の下端と当接するシール部材としてのＯリング１０４が設けられている。

蓋体４０の中心部付近であって処理室９０と反対側には、ボート３６を回転させる回転機構４４が設置されている。回転機構４４の回転軸１０６は、蓋体４０を貫通してボート３６を下方から支持している。回転機構４４は、ボート３６を回転させることで基板１６を回転させるように構成されている。

蓋体４０は、反応管８４の外部に設けられたボートエレベータ３８によって、垂直方向に昇降されるように構成されている。蓋体４０を昇降させることにより、ボート３６を処理室９０内外へ搬送することが可能に構成されている。回転機構４４及びボートエレベータ３８には、搬送コントローラ４６が電気的に接続されている。

ボート３６は、複数枚の基板１６を水平姿勢でかつ多段に保持するように構成されている。ボート３６の下部には、断熱部材としての断熱板１０７が水平姿勢で多段に複数枚配置されている。断熱板１０７は、ヒータ９２からの熱を炉口部９６側に伝えにくくするために設けられている。

反応管８４内には、温度検知器としての温度センサ１０８が設置されている。ヒータ９２と温度センサ１０８とには、温度コントローラ７８が電気的に接続されている。

（排気ユニット）
図３Ａに示すように、排気ユニット５６は、一例として金属板で箱状に形成され、長手方向（最大寸法の方向）を上下方向とした筐体１２０を有している。筐体１２０の内部には、排気配管６８の下流側における配管途中にゲートバルブ付きの配管１２２が接続されている。

配管１２２は、図４に示すように、ブロック配管としての箱配管１２６に収納された板状のゲートバルブとしての弁体１２８が流路に対して直角(上下)に移動して、開閉を行うものである。箱配管１２６は、矩形の箱状に形成され、上部に流入口１３０、側部に流出口１３２を備えることで、流入口１３０までの(上下方向の)排気配管６８と流出口１３２から排気装置７４へ向かう(水平方向の)排気配管６８との位置ズレを吸収するよう構成されている。言い換えれば、流入口１３０の管軸と流出口１３２の管軸は交わらず、水平方向にオフセットしている。このように、本実施形態では、上下方向の排気配管６８と水平方向の排気配管６８との接続のための箱配管１２６を箱状に形成しているので、多少の位置ずれが生じていても流入口１３０、流出口１３２の位置により調整することができる。また、箱配管１２６を箱状にすることで弁体１２８を内部に設けることができ、流出口１３２の位置によらず弁体１２８を閉にすると、排ガスの流出を抑制でき、且つ、外気もしくは排気装置７４からの逆拡散から遮断することができる。例えば、異常が発生した場合、流出口１３２側に配置された弁体１２８が上下方向にスライドして開閉を行うようになっている。弁体１２８を閉にすることにより、排ガスの流出を抑制することができる。また、弁体１２８を閉にすることにより、排気装置７４を切り離し、メンテナンスが行える。この弁体１２８は、手動でスライドさせてもよく、アクチュエータ１３４によってスライドさせてもよい。また、弁体１２８は、無くても構わない。なお、弁体１２８は流入口１３０側に配置して流路に対して水平移動により、開閉するように構成してもよく、流入口１３０側と流出口１３２側の両方に設けるようにしてもよい。

また、図３Ａに示すように、排気ユニット５６の筐体１２０の内部において、排気配管６８には、圧力センサ７０、圧力調整部７２、箱配管１２６が上流側から順に接続されている。このような構成であるので、排気ユニット５６の筐体１２０と排気装置７４の筐体１３６は後述するように隣接される。なお、圧力調整部７２及び圧力センサ７０には、圧力コントローラ８０が電気的に接続されている。

（排気装置）
図３Ａに示すように、排気装置７４は、筐体１３６の内部に、ブースターポンプ１３８を収容している。筐体１３６は、一例として金属板で矩形の箱状に形成され、図示しないアンカー等を用いて排気ユニット５６が設置されている同一のフロア１２４に固定されている。

図３Ｂに示すように、本実施形態のブースターポンプ１３８は、排気速度を増大させる働きをもったポンプであり、長円形のケーシング１４０内にある２個のマユ型ロータ１４２を互いに９０度の角度で高速で回転させるタイプのメカニカルなポンプである。そして、このブースターポンプ１３８は、後述する粗引きポンプとしてのメインポンプ（ドライポンプ）１４４と組み合わせて、メインポンプ１４４の排気速度が落ち込む圧力領域において、その排気速度を大幅にアップさせることができるものである。なお、ブースターポンプ１３８は、図示しない防振装置を介して筐体１３６の内部に支持されている。これにより、排気装置７４においては、ブースターポンプ１３８の振動が筐体１３６へ伝達することを抑制したり、地震などの振動を吸収したりする等の対策(防振対策)が施されている。

ブースターポンプ１３８は、長手方向（最大寸法）を鉛直方向に向けて、即ち、縦長にして筐体１３６の内部に配置されている。筐体１３６も、ブースターポンプ１３８の配置に合わせて縦長に形成されており、フロア１２４における設置面積を小さくしている。

長手方向（最大寸法）を鉛直方向に向けたブースターポンプ１３８においては、吸気口１４６、及び排気口１４８が水平方向を向いている。

図５に示すように、ブースターポンプ１３８の吸気口１４６には、排気ユニット５６の排気配管６８の端部が管状の振動吸収接続部材１５０を介して接続されている。振動吸収接続部材１５０は、中間部に蛇腹状のベローズ１５２が形成されて弾性変形可能となっており、長手方向一方側から他方側へ伝達する振動を吸収することができる。これにより、排気装置７４の排気配管６８と、排気ユニット５６のブースターポンプ１３８の吸気口１４６との振動を振動吸収接続部材１５０で吸収することができる。

振動吸収接続部材１５０の両端部には、各々フランジ１５４、１５６が形成されている。振動吸収接続部材１５０の一方側は、取付フランジ１５８を介して排気装置７４の筐体１３６の側壁に固定されている。なお、取付フランジ１５８は、ボルト１６０、及びナット１６２を用いて筐体１３６の側壁に固定されている。

振動吸収接続部材１５０の一方のフランジ１５４は、排気配管６８の端部に形成されたフランジ１６４と共に、ボルト１６６を用いて取付フランジ１５８に固定されている。排気ユニット５６の筐体１２０の側壁には、振動吸収接続部材１５０を貫通させ、かつ取付フランジ１５８よりも大径とされた貫通孔１６８が形成されている。このように、図４及び図５において、排気ユニット５６の筐体１２０と、排気装置７４の筐体１３６を隣接することができる。なお、排気ユニット５６の筐体１２０と排気装置７４の筐体１３６との間に隙間が設けられていてもよい。本実施形態において、多少の隙間(例えば、隣り合う筐体１２０の隙間程度)があっても隣接すると定義する。

図３Ｂに示すように、ブースターポンプ１３８の排気口１４８には、排気管１７０の一端が接続されており、ブースターポンプ１３８から排出された排気は、排気管１７０を介して下層階（一例として１Ｆ）のフロアに設置されたメインポンプ１４４に送られるようになっている。なお、ブースターポンプ１３８、及びメインポンプ１４４は、ポンプ制御部１７１に接続されており、ポンプ制御部１７１によって駆動が制御される。

このように、本実施形態の処理装置１０は、処理ユニット１１、ガス供給ユニット５４、排気ユニット５６、排気装置７４を含んで構成されている。ここで、排気ユニット５６および/またはガス供給ユニット５４は、筐体１２の外側に設ける(別体として設ける)構成に限定されるのではなく、例えば、筐体１２の内部に設ける構成(つまり筐体１２と筐体１２０を一体とする構成)にしてもよい。そして、筐体１２に直接排気装置７４を設けるよう構成してもよい。

図１Ｂに示すように、処理装置１０において、筐体１２の矢印Ｂ方向側を向く後方部としての背面１２Ｂには、メンテナンス可能なように設けられた開口部１７２が幅方向中央部に開設され、この開口部１７２には、開口部１７２を開閉するメンテナンス扉１７４が設けられている。

図１Ｂ、及び図６に示すように、筐体１２の矢印Ｂ方向側において、開口部１７２の矢印Ｌ方向側にはガス供給ユニット５４が配置されており、開口部１７２の矢印Ｒ方向側には排気ユニット５６が配置されている。さらに、排気ユニット５６の矢印Ｂ方向には排気装置７４が配置されている。

図６は、処理装置１０を装置幅方向（矢印Ｌ方向、及び矢印Ｒ方向）多連に設置したときを示す図である。隣り合う筐体１２０の隙間は、数ｃｍ以上(例えば、２ｃｍ以上５ｃｍ以下)である。図６に示すように、本実施形態において、ガス供給ユニット５４と排気ユニット５６との間の領域、及び該領域の矢印Ｂ方向側に続いて排気装置７４の矢印Ｂ方向の端部に至るまでの左上がりの斜線で示す領域は、主メンテナンス領域１７６Ａとされている。
図１Ｂ、及び図６に示すように、本実施形態の主メンテナンス領域１７６Ａの幅Ｗ２は、開口部１７２の幅Ｗ３よりも幅広に設定されている。なお、本実施形態の処理装置１０では、開口部１７２は、メンテナンスのために処理装置１０の部品（処理炉４２、反応管８４、ボート３６等)を装置外へ取り出し可能なサイズに形成されている。本実施形態では、開口部１７２の幅Ｗ３は、少なくとも処理炉４２の幅よりも幅広に設定されている。

また、図６に示す右上がりの斜線で示す領域は、一つの処理装置１０で利用可能なメンテナンス領域１７６の最大領域を示している。本実施形態のメンテナンス領域１７６の幅Ｗ１は、処理装置１０の最大幅（矢印Ｌ方向、及び矢印Ｒ方向）と同一幅である。なお、メンテナンス領域１７６の長さＬ（矢印Ｆ方向、及び矢印Ｂ方向）は、特に決められた寸法はなく、フロアに設置した他の機器との関係で決められる。なお、主メンテナンス領域１７６Ａの矢印Ｂ方向側に設けられるスペースが、処理装置１０の部品（一例として、反応管８４、ボート３６、処理炉４２等）を矢印Ｌ方向、及び矢印Ｒ方向に運搬することが可能なように、排気装置７４に対向するメンテナンス領域１７６の矢印Ｂ方向の幅(Ｗ４)が決定される。本実施形態では、排気ユニット５６と排気装置７４が隣接して設けられるので、例えば、幅Ｗ４は幅Ｗ２と同等若しくは同等以上の長さを有することができる。このように、本実施形態では、開口部１７２に対向する領域にスペース(例えば、メンテナンス領域)を設けることができ、少なくとも処理装置１０を構成する部品(反応管８４、ボート３６等)の運搬が可能なスペースを設けることができる。これにより、処理装置１０を構成する部品の交換などの保守作業が遅滞なく行えるので、装置稼働率の低下の軽減が可能となる。

本実施形態では、ブースターポンプ１３８の吸気口１４６の中心と振動吸収接続部材１５０の排気ユニット５６側の排気配管６８の中心が、排気ユニット５６の水平方向外側（矢印Ｒ方向側）にずれた状態で接続されるよう構成されている。これにより、例えば、排気装置７４の内側面が排気ユニット５６の内側面から主メンテナンス領域１７６Ａ側へはみ出さない(突出しない)ようにしている。

また、例えば、排気装置７４は、矢印Ｒ方向側に隣接した他の処理装置１０のガス供給ユニット５４の内側面から、他の処理装置１０の主メンテナンス領域１７６Ａへはみ出さない(突出しない)ように配置されている。

（３）基板処理装置の動作
続いて、図１及び図２を参照しながら、処理装置１０を構成する各部の動作について説明する。尚、処理装置１０を構成する各部の動作は基板処理装置用コントローラ７６により制御される。

ポッド１８が工程内搬送装置（図示せず）によってロードポート２０に供給されると、基板検知センサ１７８によりポッド１８が検知され、ポッド搬入搬出口がフロントシャッタによって開放される。そして、ロードポート２０の上のポッド１８が、ポッド搬送装置２４によってポッド搬入搬出口から筐体１２内部へと搬入される。

筐体１２内部へと搬入されたポッド１８は、ポッド搬送装置２４によって回転式ポッド棚２２の棚板上へ自動的に搬送されて一時的に保管される。その後、ポッド１８は、棚板上から一方のポッドオープナ２６の載置台上に移載される。

載置台上に載置されたポッド１８は、その蓋がキャップ着脱機構３０によって取り外され、ウエハ出し入れ口が開放される。その後、基板１６は、基板移載装置３４ａのツイーザによってウエハ出し入れ口を通じてポッド１８内からピックアップされ、移載室３２の後方にある待機部４８内へ搬入され、ボート３６内に装填（チャージング）される。ボート３６に基板１６を装填した基板移載装置３４ａは、ポッド１８が載置された載置台に戻り、ポッド１８内から次の基板１６を取り出して、ボート３６内に装填する。

この一方（上段または下段）のポッドオープナ２６における基板移載機構３４による基板１６のボート３６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２６の載置台上には、別のポッド１８が回転式ポッド棚２２上からポッド搬送装置２４によって搬送されて、載置台に移載され、ポッドオープナ２６によるポッド１８の開放作業が同時進行される。

予め指定された枚数の基板１６がボート３６内に装填されると、処理炉４２の下端部が、炉口シャッタによって開放される。続いて、基板１６群を保持したボート３６は、蓋体４０がボートエレベータ３８によって上昇されることにより処理炉４２内へ搬入（ローディング）されていく。

上述のように、複数枚の基板１６を保持したボート３６が処理室９０内に搬入（ローディング）されると、蓋体４０は、Ｏリング１０４を介して炉口部９６の下端をシールした状態となる。

処理室９０内が所望の圧力（真空度）となるように、ブースターポンプ１３８、及びメインポンプ１４４によって真空排気される。この際、圧力センサ７０が測定した圧力値に基づき、圧力調整部７２（ＡＰＣバルブの弁の開度）がフィードバック制御される。また、処理室９０が所望の温度となるように、ヒータ９２によって加熱される。この際、温度センサ１０８が検知した温度値に基づき、ヒータ９２への通電量がフィードバック制御される。続いて、回転機構４４により、基板１６を装填したボート３６が回転させられる。

次いで、処理ガス供給源から供給されてＭＦＣ６４ａにて所望の流量となるように制御された処理ガスは、処理ガス供給管６６ａ内を流通して処理室９０内に導入される。導入された処理ガスは処理室９０を上昇し、内部反応管８６の上端開口から筒状空間１０２に流出して排気配管６８から排気される。処理ガスは、処理室９０を通過する際に基板１６の表面と接触し、この際に熱反応によって基板１６の表面上に薄膜が堆積される。

予め設定された処理時間が経過すると、パージガス供給源から供給されてＭＦＣ６４ｂにて所望の流量となるように制御されたパージガスが処理室９０に供給され、処理室９０内が不活性ガスに置換されるとともに、処理室９０の圧力が常圧に復帰される。

その後、ボートエレベータ３８により蓋体４０が下降されて炉口部９６の下端が開口されるとともに、処理済の基板１６を保持するボート３６が炉口部９６の下端から反応管８４の外部へと搬出（アンローディング）される。その後、処理済の基板１６はボート３６より取り出され、ポッド１８内へ格納される（ディスチャージ）。

ディスチャージ後は、ノッチ合わせ装置での整合工程を除き、上述の手順とほぼ反対の手順で、処理後の基板１６を格納したポッド１８が筐体１２外へと搬出される。

（４）基板処理装置用コントローラの構成
図７を参照して、操作部としての基板処理装置用コントローラ７６について説明する。

該基板処理装置用コントローラ７６は、主にＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ)等の演算制御部１１０と、ＲＡＭ１１１、ＲＯＭ１１２、図示しないＨＤＤ等を備える記憶部１１４と、マウスやキーボード等の入力部１１６及びモニタ等の表示部１１８とから構成されている。尚、演算制御部１１０と、記憶部１１４と、入力部１１６と、表示部１１８とで各データを設定可能に構成されている。

演算制御部１１０は、基板処理装置用コントローラ７６の中枢を構成し、ＲＯＭ１１２に記憶された制御プログラムを実行し、表示部１１８からの指示に従って、レシピ記憶部も構成する記憶部１１４に記憶されているレシピ（例えば、基板処理レシピとしてのプロセス用レシピ等）を実行する。
ＲＯＭ１１２には、装置各部（ブースターポンプ１３８、メインポンプ１４４、その他）の動作の制御を行う演算制御部１１０の動作プログラム等が記憶されている。メモリ(ＲＡＭ)は、演算制御部１１０のワークエリア(一時記憶部)として機能する。

なお、演算制御部１１０には、光学ドライブ１１５が接続されている。光学ドライブ１１５は、例えば、記録媒体としてのＣＤ－ＲＯＭ１１７に記録されたプログラム等の情報を読み取ることができ、読み取ったプログラム等の情報がＲＯＭ１１２に記録されるようになっている。なお、演算制御部１１０にＵＳＢポート等を接続し、ＵＳＢメモリからプログラム等の情報を読み取ってもよい。

ここで、基板処理レシピは、基板１６を処理する処理条件や処理手順等が定義されたレシピである。また、レシピファイルには、搬送コントローラ４６、温度コントローラ７８、圧力コントローラ８０、ガス供給コントローラ８２等に送信する設定値（制御値）や送信タイミング等が、基板処理のステップ毎に設定されている。

演算制御部１１０は、処理室９０内にローディングされた基板１６に対し、所定の処理がなされる様、処理室９０内の温度や圧力、該処理室９０内に導入される処理ガスの流量等を制御する機能を有している。

搬送コントローラ４６は、基板を搬送する搬送機構を構成する回転式ポッド棚２２、ボートエレベータ３８、ポッド搬送装置２４、基板移載機構３４、ボート３６及び回転機構４４の搬送動作をそれぞれ制御するように構成されている。また、回転式ポッド棚２２、ボートエレベータ３８、ポッド搬送装置２４、基板移載機構３４、ボート３６及び回転機構４４には、それぞれセンサが内蔵されている。搬送コントローラ４６は、これらのセンサがそれぞれ所定の値や異常な値等を示した際に、基板処理装置用コントローラ７６にその旨の通知を行うように構成されている。

記憶部１１４は、各種データ等が格納されるデータ格納領域１８０と、基板処理レシピを含む各種プログラムが格納されるプログラム格納領域１８２を備えている。

データ格納領域１８０は、レシピファイルに関連する各種パラメータが格納される。また、プログラム格納領域１８２には、上述の基板処理レシピを含む装置を制御するのに必要な各種プログラムが格納されている。

基板処理装置用コントローラ７６の表示部１１８には、タッチパネル(図示せず）が設けられている。タッチパネルは、上述の基板搬送系、基板処理系への操作コマンドの入力を受け付ける操作画面を表示するように構成されている。なお、基板処理装置用コントローラ７６は、パソコンやモバイル等の操作端末（端末装置）のように、少なくとも表示部１１８と入力部１１６を含む構成であればよい。

温度コントローラ７８は、処理炉４２のヒータ９２の温度を制御することで処理炉４２内の温度を調節すると共に、温度センサ１０８が所定の値や異常な値等を示した際、基板処理装置用コントローラ７６にその旨の通知を行うように構成されている。

圧力コントローラ８０は、圧力センサ７０により検知された圧力値に基づいて、処理室９０内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力調整部７２を制御すると共に、圧力センサ７０が所定の値や異常な値等を示した際、基板処理装置用コントローラ７６にその旨の通知を行うように構成されている。

ガス供給コントローラ８２は、ガス供給コントローラ８２は、処理室９０内に供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の流量となるように、ＭＦＣ６４ａを制御するように構成されている。ガス供給コントローラ８２は、ＭＦＣ６４ａ等が備えるセンサ（図示せず）が所定の値や異常な値等を示した際、基板処理装置用コントローラ７６にその旨の通知を行うように構成されている。

［基板処理装置の作用、効果］
本実施形態における基板処理工程
先ず、半導体製造装置としての処理装置１０を使用して、基板１６を処理する基板処理工程の概略について説明する。この基板処理工程は、例えば、半導体装置（例えば、ＩＣ、ＬＳＩ等）を製造するための一工程である。なお、以下の説明において、処理装置１０を構成する各部の動作や処理は、基板処理装置用コントローラ７６により制御される。以下、基板処理工程について図８を用いて説明する。

ここでは、原料ガスとしてヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用い、反応ガスとしてＮＨ_３（アンモニア）を用いて基板１６上にＳｉＮ（シリコン窒化）膜を形成する例について説明する。

（基板搬入工程Ｓ１０２）
基板搬入工程Ｓ１０２では、基板１６をボート３６に装填し、処理室９０内へ搬入する。

（成膜工程Ｓ１０４）
成膜工程Ｓ１０４では、次の４つのステップを順次実行する。なお、ステップ１～４の間は、ヒータ９２により、基板１６を所定の温度に加熱しておく。
［ステップ１］
ステップ１では、処理ガス供給管６６ａに設けた図示しない開閉バルブと排気配管６８に設けた圧力調整部７２（ＡＰＣバルブ）を共に開けて、ＨＣＤＳガスを処理室９０内に供給しつつ、排気配管６８から排気する。これにより、基板１６の表面にシリコン薄膜を形成する。

［ステップ２］
ステップ２では、処理ガス供給管６６ａの開閉バルブを閉めてＨＣＤＳガスの供給を止め、排気配管６８の圧力調整部７２（ＡＰＣバルブ）は開いたままにし、ブースターポンプ１３８、メインポンプ１４４により処理室９０内を排気し、残留ガスを処理室９０内から排除する。また、Ｎ_２等の不活性ガスを処理室９０内に供給して処理室９０内のパージを行い、処理室９０内の残留ガスを処理室９０外に排出する。ここでは、パージガス供給系のガス配管６４ｂに設けられた開閉バルブを開けて、ＭＦＣ６４ｂにより流量調節されたＮ_２等の不活性ガスを処理室９０内に供給する。

［ステップ３］
ステップ３では、ＮＨ_３ガスを処理室９０内に供給しつつ、排気配管６８から排気する。ＮＨ_３ガスの供給により、基板１６の表面に形成したシリコン薄膜とＮＨ_３ガスが表面で反応して、基板１６上にＳｉＮ膜が形成される。

［ステップ４］
ステップ４では、ＮＨ_３ガスの供給を止める。排気配管６８の圧力調整部７２（ＡＰＣバルブ）は開いたままにし、ブースターポンプ１３８、メインポンプ１４４により処理室９０内を排気し、残留ガスを処理室９０内から排除する。また、Ｎ_２等の不活性ガスを処理室９０内に供給して処理室９０内のパージを行う。

上記ステップ１～４を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより基板１６上に所定膜厚のＳｉＮ膜を形成する。

（基板搬出工程Ｓ１０６）
基板搬出工程Ｓ１０６では、ＳｉＮ膜が形成された基板１６が載置されたボート３６を、処理室９０から搬出する。

図９は、図８に示す基板処理工程で実行された従来の基板処理装置のプロセスレシピの一例を表示するものであり、ステップ毎に各処理工程の占める割合を表したものである。従来の基板処理装置は、排気ユニット５６、及び排気装置７４が３階のフロアに設置され、ブースターポンプ１３８、及びメインポンプ１４４が１階のフロアに設置された構成のものである。なお、図９において、原料ガスはプロセスガスＡとして、反応ガスはプロセスガスＢとして記載している。従来の基板処理装置では、プロセスレシピの全行程に占める排気工程（図では、排気パージ１と排気パージ２と示される工程）の割合が７４％にも達している。

本実施形態の処理装置１０によれば、ブースターポンプ１３８を同じフロア１２４の処理炉４２の近傍に配置しているので、ブースターポンプ１３８をメインポンプ１４４と共に他の階のフロアに配置した場合に比較して排気能力が向上し、排気工程にかかる時間を短縮することができる。これにより、基板処理におけるスループットの向上を図ることができる。

本実施形態の処理装置１０によれば、図１Ｂ、及び図６に示すように、筐体１２の後面側（矢印Ｂ方向側）には、開口部１７２の正面側に、開口部１７２よりも幅広のメンテナンス領域１７６が設けられており、処理装置１０の後面側においては、開口部１７２に対向する領域にメンテナンス領域１７６を設けるように排気装置７４が設置されるように構成されている。これにより、開口部１７２から装置内部の部品（一例として処理炉４２、反応管８４、ボート３６等）をメンテナンス領域１７６に取り出してメンテナンス作業を容易に行うことができる。つまり、本実施形態では、メンテナンス作業が十分に行えるスペースをメンテナンス領域１７６として確保できればよく、主メンテナンス領域１７６Ａを確保しなければならないわけではない。

例えば、図１Ｂ、及び図６に示すように、本実施形態の処理装置１０によれば、筐体１２の後面側（矢印Ｂ方向側）には、開口部１７２の正面側に、開口部１７２よりも幅広の主メンテナンス領域１７６Ａが設けられている。処理装置１０の後面側においては、主メンテナンス領域１７６Ａにはみ出さないように排気装置７４が設置されており、しかも、この排気装置７４は、矢印Ｒ方向側に隣接した他の処理装置１０のガス供給ユニット５４の内側面から、他の処理装置１０の主メンテナンス領域１７６Ａへはみ出さないように配置されている。これにより、処理装置１０を装置幅方向（矢印Ｌ方向、及び矢印Ｒ方向）多連に設置したときであっても、処理装置１０のメンテナンス作業のための主メンテナンス領域１７６Ａを、開口部１７２の正面側に設けることができ、例えば、開口部１７２から装置内部の部品（一例として処理炉４２、反応管８４、ボート３６等）をメンテナンス領域１７６(特に主メンテナンス領域１７６Ａ）に取り出してメンテナンス作業を容易に行うことができる。なお、処理装置１０の後面側に十分なスペース(例えば、十分なメンテナンス領域１７６)を確保できるのであれば、排気装置７４を主メンテナンス領域１７６Ａにはみ出させるように構成してもよい。

更に、本実施形態では、排気ユニット５６と排気装置７４が隣接して設けられるので、排気装置７４とメンテナンス領域１７６の矢印Ｂ方向の幅(Ｗ４)は、処理装置１０の部品（一例として、反応管８４、ボート３６、処理炉４２等）を矢印Ｌ方向、及び矢印Ｒ方向に運搬することが可能なように幅Ｗ２以上保持されており、開口部１７２からメンテナンス領域１７６(特に主メンテナンス領域１７６Ａ）に取り出した装置内部の交換部品(反応管８４、ボート３６等）を運搬することができる。

さらに、本実施形態の処理装置１０によれば、ブースターポンプ１３８の駆動により、ブースターポンプ１３８に振動が生ずるが、ブースターポンプ１３８は防振装置を介して筐体１３６に支持されているため、ブースターポンプ１３８の振動が筐体１３６に伝達されることが抑制される。

さらに、ブースターポンプ１３８と排気ユニット５６の排気配管６８とが、振動吸収接続部材１５０を介して接続されており、振動吸収接続部材１５０の排気配管６８側の端部が排気装置７４の筐体１３６内に固定されているので、ブースターポンプ１３８の振動が排気配管６８に伝達されることが抑制されると共に排気ユニット５６の筐体１２０と排気装置７４の筐体１３６とを隣接させることができる。したがって、排気装置７４の後方側のメンテナンス領域１７６を確保することができる。

なお、振動吸収接続部材１５０は、排気効率（排気のコンダクタンス）を考慮し、できるだけ短くすることや曲げ箇所を少なくすることが望ましい。

本実施形態の処理装置１０では、ブースターポンプ１３８を立置きにして配置しているので、ブースターポンプ１３８を横置き配置した場合に比較して、排気装置７４のフットプリントを小さくすることができる。これにより、処理装置１０の設置面積を小さくすることができる。これにより、一つのフロアに出来るだけ多くの処理装置１０を設置することができ、基板１６の処理効率（＝生産効率）を向上させることができる。

ブースターポンプ１３８をメンテナンスする際には、振動吸収接続部材１５０を取り外すことで、ブースターポンプ１３８を取り出して、容易に交換をすることができる。

また、ゲートバルブ１２２は、メンテナンス時、異常停止時等に流路を閉止することが出来る。これにより、ブースターポンプ１３８からの処理炉４２への逆拡散により生じるパーティクルを防止することができる。

本実施形態では、ゲートバルブ１２２とブースターポンプ１３８とを、排気配管６８、及び振動吸収接続部材１５０を用いて接続したが、ゲートバルブ１２２とブースターポンプ１３８とを振動吸収接続部材１５０のみで接続してもよい。

［その他の実施形態］
以上、本開示の実施形態を具体的に説明したが、本開示は上述の実施形態及び実施例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。

また、上述の実施形態では、基板１６上に膜を堆積させる例について説明した。しかしながら、本開示は、このような態様に限定されない。例えば、基板１６上に形成された膜等に対して、酸化処理、拡散処理、アニール処理、エッチング処理等の処理を行う場合にも、好適に適用可能である。

また、上述の実施形態では、一度に複数枚の基板１６を処理するバッチ式の縦型装置である処理装置１０を用いて成膜する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。また、上述の実施形態では、ホットウォール型の処理炉を有する処理装置１０を用いて薄膜を成膜する例について説明したが、本開示はこれに限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する処理装置を用いて薄膜を成膜する場合にも、好適に適用できる。

また、上述の実施形態に係る処理装置１０のような半導体装置の基板１６を処理する半導体製造装置などに限らず、ガラス基板を処理するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）製造装置にも本開示を適用することができる。

上述の実施形態の処理装置１０では、排気装置７４の矢印Ｒ方向側の端部が、排気ユニット５６の矢印Ｒ方向側の端部よりも矢印Ｒ方向側に突出していたが、小型のブースターポンプ１３８を用いることで、排気装置７４の矢印Ｒ方向側の端部が、排気ユニット５６の矢印Ｒ方向側の端部よりも矢印Ｒ方向側に突出しないようにすることもできる。

２０１８年３月６日に出願された日本国特許出願２０１８－０４０１９４号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載されたすべての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (12)

1. 被処理物をガスで処理する処理炉を筐体の内部に備え、前記筐体の後方部にメンテナンスを可能とする開口部が形成されている処理ユニットと、
   前記開口部の正面に前記開口部の幅より広い主メンテナンス領域を形成するように前記開口部の脇に設置され、前記処理炉から前記ガスを排気する排気ユニットと、
   前記排気ユニットの後方部に隣接して配置され、前記主メンテナンス領域へ突出せず、前記排気ユニットが排気する前記ガスを排気する排気装置と、
   を有する処理装置。
2. 前記主メンテナンス領域を挟んで前記排気ユニットと対面して配置され、前記処理炉内に前記ガスを供給するガス供給ユニットを備え、
   前記ガス供給ユニットは、前記主メンテナンス領域へ突出しないように配置されている、
   請求項１に記載の処理装置。
3. 前記排気ユニットは、前記処理炉内から排出される前記ガスが流れる排気配管と、前記処理炉内の圧力を検出する圧力検知器と、前記圧力検知器で検出した前記処理炉内の圧力値に基づいて前記排気配管に流れる前記排気の流量を調整して前記処理炉内の圧力を制御する圧力調整器と、を有するように構成されている、
   請求項１に記載の処理装置。
4. 前記ガス供給ユニットは、前記処理炉内へ供給される前記ガスが流れるガス供給配管と、前記ガス供給配管に流れる前記ガスの流量を調整するガス流量制御器と、を有するように構成されている、
   請求項２に記載の処理装置。
5. 前記排気ユニットは、前記ガスの流出を阻止可能なゲートバルブを有する配管を含むよう構成されている、
   請求項１に記載の処理装置。
6. 前記ゲートバルブは、上下方向に移動するように構成されている、
   請求項５に記載の処理装置。
7. 前記排気装置は、メカニカルブースターポンプを有するように構成されている、
   請求項１に記載の処理装置。
8. 前記処理ユニット、前記排気ユニット、前記排気装置は、それぞれ同じフロアに配置されるように構成されている、
   請求項１に記載の処理装置。
9. 前記主メンテナンス領域は、前記筐体内へ部品の運搬が可能な幅を有する、
   請求項１に記載の処理装置。
10. 前記部品は、前記処理炉、前記処理炉内に処理室を構成する反応管、前記被処理物を保持するボートから選択されるいずれか一つ以上である、
    請求項９に記載の処理装置。
11. 被処理物をガスで処理する処理炉を内部に備えた筐体の後方部に形成された開口部の正面に前記開口部の幅より広い主メンテナンス領域を形成するように前記開口部の脇に設置され、前記処理炉から前記ガスを排気する排気ユニットと、
    前記排気ユニットの後方部に隣接して配置され、前記主メンテナンス領域へ突出せず、前記排気ユニットが排気する前記ガスを排気する排気装置と、
    を有する排気システム。
12. 被処理物をガスで処理する処理炉を内部に備えた筐体の後方部に形成された開口部の正面に前記開口部の幅より広い主メンテナンス領域を形成するように前記開口部の脇に設置され、前記処理炉から前記ガスを排気する排気ユニットと、前記排気ユニットの後方部に隣接して配置され、前記主メンテナンス領域へ突出せず、前記排気ユニットが排気する前記ガスを排気する排気装置と、を用いて、前記処理炉内から前記ガスを排気しつつ、前記被処理物を処理する半導体装置の製造方法。

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