特許 7563844 熱処理装置及びダミー基板の処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】熱処理装置及びダミー基板の処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/673 20060101AFI20241001BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 T

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020186101

(22)【出願日】2020-11-06

(65)【公開番号】P2022075362

(43)【公開日】2022-05-18

【審査請求日】2023-06-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】本山 豊

(72)【発明者】

【氏名】竹澤 由裕

【審査官】鈴木 孝章

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２００８－００４０９０２（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００３－００６８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４７２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２９９４２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

製品基板とダミー基板とを含む複数の基板に熱処理を行う熱処理装置であって、
前記複数の基板を収容する処理容器と、
前記処理容器の外部に設けられ、前記ダミー基板を保管する保管容器と、
前記保管容器に保管された前記ダミー基板を酸化させる酸化機構と、
を有し、
前記製品基板の表面には、酸化膜が形成されている、
熱処理装置。

【請求項2】

前記酸化機構は、前記保管容器内に酸化ガスを供給する供給部を含む、
請求項１に記載の熱処理装置。

【請求項3】

前記酸化ガスは、Ｏ_２ガス又はドライエアである、
請求項２に記載の熱処理装置。

【請求項4】

前記保管容器は、前記ダミー基板を多段に収容する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱処理装置。

【請求項5】

前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、
制御部と、
を更に有し、
前記制御部は、前記処理容器内に前記複数の基板を収容した状態で、前記処理容器内にＯ_２ガスを供給するように前記ガス供給部を制御するよう構成される、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱処理装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記処理容器内に前記複数の基板を搬入した後であり、前記複数の基板に熱処理を施す前に、前記処理容器内にＯ_２ガスを供給するように前記ガス供給部を制御するよう構成される、
請求項５に記載の熱処理装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記複数の基板に熱処理を施した後に、前記処理容器内に前記複数の基板を収容した状態で前記処理容器内にＯ_２ガスを供給するように前記ガス供給部を制御するよう構成される、
請求項５に記載の熱処理装置。

【請求項8】

前記ダミー基板は、前記熱処理において繰り返し用いられる、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の熱処理装置。

【請求項9】

熱処理装置の処理容器内に製品基板と共に収容されて熱処理されるダミー基板を処理する方法であって、
前記処理容器内で熱処理された前記ダミー基板を、前記処理容器の外部に設けられた保管容器に収容する工程と、
前記保管容器内に保管された前記ダミー基板を酸化させる工程と、
を有する、ダミー基板の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、熱処理装置及びダミー基板の処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

バッチ式の熱処理装置では、複数のキャリアに収容されたウエハを一度に処理するため、キャリアを一時的に保管するキャリア保管棚が設けられている。キャリア保管棚に載置されたキャリア内には、不活性ガス、例えば窒素（Ｎ_２）ガスが供給される。これにより、キャリア内の窒素置換が行われ、キャリア内の清浄度が保たれる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－２０７３０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、プロセス再現性を改善できる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様による熱処理装置は、製品基板とダミー基板とを含む複数の基板に熱処理を行う熱処理装置であって、前記複数の基板を収容する処理容器と、前記処理容器の外部に設けられ、前記ダミー基板を保管する保管容器と、前記保管容器に保管された前記ダミー基板を酸化させる酸化機構と、を有し、前記製品基板の表面には、酸化膜が形成されている。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、プロセス再現性を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態の熱処理装置の一例を示す概略断面図

【図2】実施形態の熱処理装置の一例を示す概略平面図

【図3】キャリアの一例の底面を示す図

【図4】キャリア保管棚の一例を示す図

【図5】キャリア内に酸化ガスを導入する酸化機構の一例を示す図

【図6】実施形態のダミー基板の処理方法の一例を示す図

【図7】実施形態のダミー基板の処理方法の別の一例を示す図

【図8】実施形態のダミー基板の処理方法の更に別の一例を示す図

【図9】実施例の処理フローを説明するための図

【図10】実施例１の評価結果を示す図

【図11】実施例の処理フローを説明するための図

【図12】実施例２の評価結果を示す図

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。

【0009】

〔プロセス再現性〕
バッチ式の熱処理装置では、製品基板とダミー基板とを含む複数の基板に一括して熱処理が行われる。係る熱処理装置では、熱処理により製品基板に成膜される膜の膜厚がダミー基板の表面状態の違いによって変動し、良好なプロセス再現性が得られない場合がある。

【0010】

本発明者らは、鋭意検討した結果、バッチ式の熱処理装置においてシリコン膜を成膜する場合、ダミー基板の表面の酸化具合によって、製品基板に成膜されるシリコン膜の膜厚が変動することを見出した。また、本発明者らは、鋭意検討した結果、バッチ式の熱処理装置において成膜の後にハロゲンガスを用いたエッチングを行う場合、エッチングの際にダミー基板の表面に吸着したハロゲンガスが、次の成膜に影響を与えることを見出した。

【0011】

以下、バッチ式の熱処理装置において製品基板に熱処理を施す際に用いられるダミー基板の表面状態を整えることにより、熱処理のプロセス再現性を改善できる実施形態の熱処理装置及びダミー基板の処理方法について説明する。

【0012】

〔熱処理装置〕
図１及び図２を参照し、実施形態の熱処理装置の一例について説明する。

【0013】

熱処理装置１は、筐体１１に収容されて構成される。筐体１１は、熱処理装置１の外装体を構成する。筐体１１内には、複数の基板Ｗを多段に収容する保管容器であるキャリアＣが装置に対して搬入又は搬出されるキャリア搬送領域Ａ１と、キャリアＣ内の基板Ｗを搬送して後述の熱処理炉２２内に搬入する移載領域である基板搬送領域Ａ２とが形成されている。基板Ｗは、例えば半導体ウエハであってよい。キャリアＣは、例えばＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）であってよい。

【0014】

キャリア搬送領域Ａ１と基板搬送領域Ａ２とは、隔壁２により仕切られている。キャリア搬送領域Ａ１は、大気雰囲気下にある領域であり、キャリアＣを搬送する領域である。各処理装置の間の領域がキャリア搬送領域Ａ１に該当し、例えば熱処理装置１の外部のクリーンルーム内の空間がキャリア搬送領域Ａ１に該当する。基板搬送領域Ａ２は、搬入された基板Ｗに自然酸化膜が形成されることを防ぐために、不活性ガス雰囲気、例えば窒素（Ｎ_２）ガス雰囲気とされており、キャリア搬送領域Ａ１よりも清浄度が高く、かつ、低い酸素濃度に維持されている。以後の説明では、キャリア搬送領域Ａ１及び基板搬送領域Ａ２の配列方向を熱処理装置１の前後方向とする。

【0015】

隔壁２には、キャリア搬送領域Ａ１と基板搬送領域Ａ２との間で基板Ｗを搬送するための搬送口２０が設けられている。搬送口２０は、開閉ドア５により開閉される。開閉ドア５には、キャリアＣの蓋体を開閉する蓋体開閉機構６が設けられている。搬送口２０、開閉ドア５及び蓋体開閉機構６は、ＦＩＭＳ（Front-Opening Interface Mechanical Standard）規格に従って構成されている。

【0016】

キャリア搬送領域Ａ１は、第１の搬送領域１２と、第１の搬送領域１２の後方側（基板搬送領域Ａ２側）に位置する第２の搬送領域１３とを含む。

【0017】

図２に示されるように、第１の搬送領域１２には、左右方向に並んで配置された２つのロードポート１４が備えられている。ロードポート１４は、キャリアＣが熱処理装置１に搬入されたときに、キャリアＣを受け入れる搬入用の載置台である。ロードポート１４は、筐体１１の壁が開放された箇所に設けられ、外部から熱処理装置１へのアクセスが可能となっている。具体的には、熱処理装置１の外部に設けられたキャリア搬送装置（図示せず）により、ロードポート１４上へのキャリアＣの搬入載置と、ロードポート１４から外部へのキャリアＣの搬出が可能となっている。

【0018】

第１の搬送領域１２に配置されたロードポート１４の上下には、キャリア保管棚１８が設けられている。キャリア保管棚１８は、キャリアＣを一時的に保管する保管用の載置台である。キャリア保管棚１８は、各種の基板Ｗを収容したキャリアＣを保管する。各種の基板Ｗは、例えば製品基板、ダミー基板、モニタ基板を含む。キャリア保管棚１８は、第２の搬送領域１３にも設けられているが、熱処理装置１内にキャリアＣを多く保管できるようにすべく、第１の搬送領域１２のロードポート１４が存在しない位置にも設けるようにしてもよい。

【0019】

各ロードポート１４の載置面には、キャリアＣを位置決めするピン１５が例えば３個所に設けられている。

【0020】

ロードポート１４には、供給ノズル１９ａ及び排気ノズル１９ｂが設けられてもよい。キャリアＣの底面には、例えば吸気口及び排気口が設けられている。そこで、ロードポート１４には、キャリアＣが載置されたときに、キャリアＣの吸気口と嵌合する位置に供給ノズル１９ａを設け、キャリアＣの排気口と嵌合する位置に排気ノズル１９ｂを設けるようにしてもよい。供給ノズル１９ａ及び排気ノズル１９ｂを設けることにより、キャリアＣがロードポート１４上に載置された際、キャリアＣ内にＮ_２ガス等の不活性ガスを供給し、キャリアＣ内の不活性ガス置換を行うことができる。これにより、不活性ガスの供給がない状態で搬送されていたキャリアＣが、熱処理装置１内のロードポート１４に搬入された段階ですぐに不活性ガスの供給を再開できる。このため、キャリアＣ内を継続的に清浄な状態に保つことができる。

【0021】

なお、ロードポート１４上でのキャリアＣの不活性ガス置換は、処理済みの基板Ｗを収容したキャリアＣを熱処理装置１から搬出する際にも行うことができ、搬出の際にロードポート１４上に載置されたキャリアＣ内の不活性ガス置換も行ってよい。

【0022】

第２の搬送領域１３の下部には、上下方向に並んで２つ（図１参照）のキャリア載置台１６が配置されている。各キャリア載置台１６は、前後に移動自在に構成されている。キャリア載置台１６の載置面にも、ロードポート１４と同様に、キャリアＣを位置決めするピン１５が３個所に設けられている。図１の例では、キャリア載置台１６が上下方向に２つ並べて設けられているが、左右方向に複数並べて設けられてよい。

【0023】

図１に示されるように、第２の搬送領域１３の上部側にはキャリアＣを保管するキャリア保管棚１８が設けられている。キャリア保管棚１８は、２段以上の棚により構成されており、各棚は左右に２つのキャリアＣを載置できる。図１では棚が３段である例を示している。なお、キャリア保管棚１８は、バッファやストッカとも称される。

【0024】

キャリア保管棚１８の底面には、ロードポート１４と同様に、供給ノズル及び排気ノズルが設けられている。これにより、キャリア保管棚１８上に載置されたキャリアＣ内を不活性ガスで置換できる。また、供給ノズルは、キャリア保管棚１８上にダミー基板を収容したキャリアＣが載置された場合に、キャリアＣ内に酸素（Ｏ_２）ガス又はドライエアを供給することにより、ダミー基板を酸化させる酸化機構として機能する。なお、キャリア保管棚１８の供給ノズル及び排気ノズルを含めた構成及び機能の詳細は後述する。

【0025】

このように、ロードポート１４及びキャリア保管棚１８では、不活性ガス置換を行うことが好ましい。ＦＯＵＰ等のキャリアＣは、完全密封されたものではないため、蓋体開閉機構６を用いた閉塞空間での不活性ガス置換の後も、湿度維持するには、不活性ガス置換を継続的に行うことが好ましい。そのため、ロードポート１４及びキャリア保管棚１８においても、不活性ガスを置換し続けることが好ましい。

【0026】

第２の搬送領域１３には、キャリア搬送機構２１が設けられている。キャリア搬送機構２１は、ロードポート１４、キャリア載置台１６及びキャリア保管棚１８の間でキャリアＣを搬送する。キャリア搬送機構２１は、第１のガイド２１ａ、第２のガイド２１ｂ、移動部２１ｃ、アーム部２１ｄ及びハンド部２１ｅを有する。第１のガイド２１ａは、上下方向に伸びるように構成されている。第２のガイド２１ｂは、第１のガイド２１ａに接続され、左右方向に伸びるように構成されている。移動部２１ｃは、第２のガイド２１ｂに導かれながら左右方向に移動するように構成されている。アーム部２１ｄは、１つの関節と２つのアーム部とを有し、移動部２１ｃに設けられている。ハンド部２１ｅは、アーム部２１ｄの先端に設けられている。

【0027】

隔壁２には、搬送口２０が設けられている。搬送口２０は、キャリア搬送領域Ａ１と基板搬送領域Ａ２とを連通させる。搬送口２０には、搬送口２０を基板搬送領域Ａ２側から塞ぐ開閉ドア５が設けられている。開閉ドア５には駆動機構（図示せず）が接続されており、駆動機構により開閉ドア５は前後方向及び上下方向に移動自在に構成され、搬送口２０が開閉される。

【0028】

基板搬送領域Ａ２には、下端が炉口として開口された縦型の熱処理炉２２が設けられている。熱処理炉２２は、基板Ｗを収容可能であり、基板Ｗに熱処理を施すための石英製の円筒状の処理容器２２ａを有する。処理容器２２ａの周囲には円筒状のヒータ２２ｂが配置され、ヒータ２２ｂの加熱により、収容した基板Ｗの熱処理が行われる。また、処理容器２２ａ内には、ガス供給部（図示せず）から各種の処理ガスが供給される。各種の処理ガスは、例えば成膜ガス、エッチングガス、パージガス、Ｏ_２ガスを含む。熱処理炉２２の下方には、複数の基板Ｗを多段に保持するボート２３が、断熱部２４を介してキャップ２５の上に載置されている。キャップ２５は、昇降機構２６の上に支持されており、昇降機構２６によりボート２３が熱処理炉２２に対して搬入又は搬出される。

【0029】

ボート２３と隔壁２の搬送口２０との間には、基板搬送機構２７が設けられている。基板搬送機構２７は、ガイド機構２７ａ、移動体２７ｂ、フォーク２７ｃ、昇降機構２７ｄ及び回転機構２７ｅを有する。ガイド機構２７ａは、直方体状である。ガイド機構２７ａは、鉛直方向に延びる昇降機構２７ｄに取り付けられ、昇降機構２７ｄにより鉛直方向への移動が可能であると共に、回転機構２７ｅにより回動が可能に構成されている。移動体２７ｂは、ガイド機構２７ａ上に長手方向に沿って進退移動可能に設けられている。フォーク２７ｃは、移動体２７ｂを介して取り付けられる移載機であり、複数（例えば５枚）設けられている。複数のフォーク２７ｃを有することで、複数の基板Ｗを同時に移載できるので、基板Ｗの搬送に要する時間を短縮できる。ただし、フォーク２７ｃは１枚であってもよい。

【0030】

熱処理装置１には、熱処理装置１の全体の制御を行う制御部１Ａが設けられている。制御部１Ａは、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、補助記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は補助記憶装置に格納されたプログラムに基づいて動作し、熱処理装置１の動作を制御する。

【0031】

〔キャリア保管棚〕
図３及び図４を参照し、キャリア保管棚１８の一例について説明する。

【0032】

図３は、キャリアＣの一例の底面を示す図である。キャリアＣは、用途に応じて種々の構成のものが用いられているが、例えば図３に示されるように、吸気口Ｃｉｎ及び排気口Ｃｏｕｔを有する。図３では、３つの吸気口Ｃｉｎ及び１つの排気口Ｃｏｕｔが設けられている。

【0033】

図４は、キャリア保管棚１８の一例を示す図である。図４（ａ）は、熱処理装置１のキャリア保管棚１８を示した斜視図である。図４（ａ）に示されるように、キャリア保管棚１８の載置面の表面には、複数の孔が形成されており、キャリアＣにガスを供給できる構成となっている。また、キャリア載置台１６の載置面の表面にも、複数の孔が形成され、キャリアＣにガスを供給できる構成となっていてもよい。

【0034】

図４（ｂ）は、キャリア保管棚１８の一例の表面を拡大した図である。図４（ｂ）に示されるように、キャリア保管棚１８の表面には、供給ノズル１９ｃ及び排気ノズル１９ｄが形成されている。供給ノズル１９ｃは、キャリアＣの吸気口Ｃｉｎと嵌合し、該吸気口Ｃｉｎを介してキャリアＣ内にＯ_２ガス、不活性ガス等を供給する。排気ノズル１９ｄは、キャリアＣの排気口Ｃｏｕｔと嵌合し、該排気口Ｃｏｕｔを介してキャリアＣ内を排気する。よって、供給ノズル１９ｃ及び排気ノズル１９ｄは、キャリア保管棚１８上にキャリアＣが載置されたときに、それぞれキャリアＣの吸気口Ｃｉｎ及び排気口Ｃｏｕｔと嵌合する位置に形成される。

【0035】

図４（ｃ）は、キャリア保管棚１８の供給ノズル１９ｃを示した図である。供給ノズル１９ｃは、キャリア保管棚１８の表面に形成されている。供給ノズル１９ｃは、キャリア保管棚１８の裏面に設けられた供給配管１９１と接続されている。供給ノズル１９ｃには、供給配管１９１を介して、Ｏ_２ガス、不活性ガス等が導入される。

【0036】

図４（ｄ）は、キャリア保管棚１８の排気ノズル１９ｄを示した図である。排気ノズル１９ｄは、キャリア保管棚１８の表面に形成されている。排気ノズル１９ｄは、キャリア保管棚１８の裏面に設けられた排気配管１９２と接続されている。キャリアＣ内のＯ_２ガス、不活性ガス等は、排気ノズル１９ｄを介して排気配管１９２に排気される。

【0037】

キャリア保管棚１８は、供給ノズル１９ｃ及び排気ノズル１９ｄを有することにより、キャリアＣの吸気口Ｃｉｎ及び排気口Ｃｏｕｔを利用して、キャリアＣ内の不活性ガス置換及びキャリアＣ内に収容されたダミー基板の酸化を行うことができる。

【0038】

なお、図２に示されるロードポート１４の供給ノズル１９ａ及び排気ノズル１９ｂについても、キャリア保管棚１８の供給ノズル１９ｃ及び排気ノズル１９ｄと同様に、供給配管１９１及び排気配管１９２と接続されて構成されてよい。

【0039】

〔酸化機構〕
図５を参照し、キャリア保管棚１８に載置されたキャリアＣ内に収容されたダミー基板を酸化させる酸化機構の一例について説明する。

【0040】

酸化機構１００は、ガス源ＧＳ１１，ＧＳ１２、開閉弁Ｖ１１，Ｖ１２、開閉弁Ｖ１、レギュレータＲ、フィルタＦ１、マスフローメータＭ、開閉弁Ｖ２、フィルタＦ２、供給ノズル１９ｃ、排気ノズル１９ｄ、開閉弁Ｖ３等を有する。酸化機構１００の各部の動作は、制御部１Ａによって制御される。

【0041】

ガス源ＧＳ１１は、ダミー基板を酸化させるための酸化ガスの供給源である。酸化ガスは、例えばＯ_２ガス、ドライエアであってよい。ガス供給源ＧＳ１２は、Ｎ_２ガス、希ガス等の不活性ガスの供給源である。開閉弁Ｖ１１は、ガス源ＧＳ１１からキャリアＣへの酸化ガスの供給・遮断を制御する。開閉弁Ｖ１２は、ガス源ＧＳ１２からキャリアＣへの不活性ガスの供給・遮断を制御する。

【0042】

開閉弁Ｖ１～Ｖ３は、ガス流路を開閉するバルブである。開閉弁Ｖ２，Ｖ３は各キャリアＣに対応して設けられており、各キャリアＣへの酸化ガス及び不活性ガスの供給・遮断を制御する。レギュレータＲは、供給される高圧の酸化ガス及び不活性ガスを用途に応じた圧力に調整する。フィルタＦ１，Ｆ２は、酸化ガス及び不活性ガスに含まれる固形物や油分、水分等の不純物を除去するガスフィルタである。マスフローメータＭは、各キャリアＣに対応して設けられており、各キャリアＣに供給する酸化ガス及び不活性ガスの流量を調整する。

【0043】

〔ダミー基板の処理方法〕
図６を参照し、実施形態のダミー基板の処理方法の一例について説明する。図６に示されるダミー基板の処理方法は、熱処理で使用されたダミー基板をキャリアＣ内に収容して保管する際、キャリアＣをキャリア保管棚１８に載置し、酸化機構によりキャリアＣ内に酸化ガスを供給してダミー基板の表面を酸化させる方法である。

【0044】

まず、制御部１Ａは、熱処理装置１の各部を制御して、製品基板及びダミー基板を含む複数の基板をボート２３に搭載し、該ボート２３を熱処理炉２２内に搬入する（搬入工程Ｓ１１）。ダミー基板は、ボート２３における基板を搭載するスロットのうち、例えば両端のスロット、製品基板が搭載されない空きスロットに搭載される。

【0045】

続いて、制御部１Ａは、熱処理装置１の各部を制御して、複数の基板に熱処理を施す（処理工程Ｓ１２）。熱処理は、例えばシリコン膜を成膜する処理、成膜の後にハロゲンガスを用いたエッチングを行う処理を含む。

【0046】

続いて、制御部１Ａは、熱処理装置１の各部を制御して、ボート２３を熱処理炉２２内から搬出する（搬出工程Ｓ１３）。搬出工程Ｓ１３では、制御部１Ａは、熱処理炉２２内から搬出されたボート２３から製品基板とダミー基板を異なるキャリアＣに搬送して収容する。また、制御部１Ａは、ダミー基板を収容したキャリアＣをキャリア保管棚１８に搬送する。

【0047】

続いて、制御部１Ａは、熱処理装置１の各部を制御して、酸化機構によりキャリア保管棚１８に載置されたキャリアＣ内に酸化ガスを供給してダミー基板の表面を酸化させる（酸化工程Ｓ１４）。例えば、制御部１Ａは、開閉弁Ｖ１１、Ｖ１～Ｖ３を開くことにより、ガス源ＧＳ１１からキャリアＣ内に酸化ガス、例えばＯ_２ガス又はドライエアを供給する。これにより、ダミー基板の表面が酸化される。酸化されたダミー基板は、次の熱処理の際に製品基板と共にボート２３に搭載された繰り返し使用される。

【0048】

以上に説明した実施形態のダミー基板の処理方法によれば、製品基板と共に熱処理が施されたダミー基板は、キャリアＣに収容された状態でキャリア保管棚１８に搬送され、キャリア保管棚１８において表面が酸化される。これにより、ダミー基板が繰り返し使用される場合であっても、製品基板に熱処理が施される際にダミー基板の表面状態が毎回同じ状態（酸化した状態）で整えられるので、良好なプロセス再現性が得られる。

【0049】

図７を参照し、実施形態のダミー基板の処理方法の別の一例について説明する。図７に示されるダミー基板の処理方法は、熱処理炉２２内に製品基板及びダミー基板を含む複数の基板を搬入した後であり、複数の基板に熱処理を施す前に、熱処理炉２２内にＯ_２ガスを供給することで、ダミー基板の表面を酸化させる方法である。図７の例では、ダミー基板の表面と共に製品基板の表面も酸化し得るので、表面が酸化ガスに曝されても酸化しない表面を有する製品基板、例えば表面に酸化膜や窒化膜が形成された製品基板の場合に図７に示されるダミー基板の処理方法が好適である。

【0050】

まず、制御部１Ａは、熱処理装置１の各部を制御して、製品基板及びダミー基板を含む複数の基板をボート２３に搭載し、該ボート２３を熱処理炉２２内に搬入する（搬入工程Ｓ２１）。ダミー基板は、ボート２３における基板を搭載するスロットのうち、例えば両端のスロット、製品基板が搭載されない空きスロットに搭載される。

【0051】

続いて、制御部１Ａは、熱処理装置１の各部を制御して、熱処理炉２２内にＯ_２ガスを供給することで、ダミー基板の表面を酸化させる（酸化工程Ｓ２２）。

【0052】

続いて、制御部１Ａは、熱処理装置１の各部を制御して、複数の基板に熱処理を施す（処理工程Ｓ２３）。熱処理は、例えばシリコン膜を成膜する処理、成膜の後にハロゲンガスを用いたエッチングを行う処理を含む。

【0053】

続いて、制御部１Ａは、熱処理装置１の各部を制御して、ボート２３を熱処理炉２２内から搬出する（搬出工程Ｓ２４）。搬出工程Ｓ２４では、制御部１Ａは、熱処理炉２２内から搬出されたボート２３から製品基板とダミー基板を異なるキャリアＣに搬送して収容する。また、制御部１Ａは、ダミー基板を収容したキャリアＣをキャリア保管棚１８に搬送する。

【0054】

以上に説明した実施形態のダミー基板の処理方法によれば、熱処理炉２２内に製品基板及びダミー基板を含む複数の基板を搬入した後であり、複数の基板に熱処理を施す前に、熱処理炉２２内にＯ_２ガスを供給することで、ダミー基板の表面を酸化させる。これにより、ダミー基板が繰り返し使用される場合であっても、製品基板に熱処理が施される際にダミー基板の表面状態が毎回同じ状態（酸化した状態）で整えられるので、良好なプロセス再現性が得られる。

【0055】

図８を参照し、実施形態のダミー基板の処理方法の更に別の一例について説明する。図８に示されるダミー基板の処理方法は、熱処理炉２２内で製品基板及びダミー基板を含む複数の基板に熱処理を施した後に、熱処理炉２２内に複数の基板を収容した状態で熱処理炉２２内にＯ_２ガスを供給することで、ダミー基板の表面を酸化させる方法である。図８の例では、ダミー基板の表面と共に熱処理により製品基板の表面に成膜された膜も酸化し得るので、熱処理により成膜される膜が酸化ガスに曝されても酸化しない膜、例えば酸化膜や窒化膜である場合に図８に示されるダミー基板の処理方法が好適である。

【0056】

まず、制御部１Ａは、熱処理装置１の各部を制御して、製品基板及びダミー基板を含む複数の基板をボート２３に搭載し、該ボート２３を熱処理炉２２内に搬入する（搬入工程Ｓ３１）。ダミー基板は、ボート２３における基板を搭載するスロットのうち、例えば両端のスロット、製品基板が搭載されない空きスロットに搭載される。

【0057】

続いて、制御部１Ａは、熱処理装置１の各部を制御して、複数の基板に熱処理を施す（処理工程Ｓ３２）。熱処理は、例えばシリコン膜を成膜する処理、成膜の後にハロゲンガスを用いたエッチングを行う処理を含む。

【0058】

続いて、制御部１Ａは、熱処理装置１の各部を制御して、熱処理炉２２内にＯ_２ガスを供給することで、ダミー基板の表面を酸化させる（酸化工程Ｓ３３）。

【0059】

続いて、制御部１Ａは、熱処理装置１の各部を制御して、ボート２３を熱処理炉２２内から搬出する（搬出工程Ｓ３４）。搬出工程Ｓ３４では、制御部１Ａは、熱処理炉２２内から搬出されたボート２３から製品基板とダミー基板を異なるキャリアＣに搬送して収容する。また、制御部１Ａは、ダミー基板を収容したキャリアＣをキャリア保管棚１８に搬送する。

【0060】

以上に説明した実施形態のダミー基板の処理方法によれば、熱処理炉２２内で製品基板及びダミー基板を含む複数の基板に熱処理を施した後、熱処理炉２２内にＯ_２ガスを供給することで、ダミー基板の表面を酸化させる。これにより、ダミー基板が繰り返し使用される場合であっても、製品基板に熱処理が施される際にダミー基板の表面状態が毎回同じ状態（酸化した状態）で整えられるので、良好なプロセス再現性が得られる。

【0061】

以上、図６～図８を参照して実施形態のダミー基板の処理方法について説明したが、図６～図８に示されるダミー基板の処理方法は単独で行ってもよく、２つ以上を組み合わせて行ってもよい。

【0062】

〔実施例〕
図９及び図１０を参照し、実施形態の熱処理装置１を用いて実施した実施例１について説明する。

【0063】

実施例１では、まず、ダミーウエハ及び酸化膜が形成されたブランケットウエハを含む複数のウエハを保持したボート２３を熱処理炉２２内に搬入した（搬入工程）。

【0064】

搬入工程の後、熱処理炉２２内において複数のウエハに対して第１の処理を施した（第１の処理工程）。第１の処理工程は、図９（ａ）に示されるように、シード層形成ステップ、成膜ステップ及びエッチングステップをこの順に実施する工程である。シード層形成ステップでは、熱処理炉２２内の温度を３８０℃に維持した状態で複数のウエハにアミノシラン系ガスを供給することにより、複数のウエハの表面にシード層を形成した。成膜ステップでは、熱処理炉２２内の温度を５２０℃に維持した状態で複数のウエハにモノシラン（ＳｉＨ_４）ガスを供給することにより、複数のウエハの表面にアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）膜を成膜した。ａ－Ｓｉ膜の膜厚は、１５０Åである。エッチングステップでは、熱処理炉２２内の温度を４００℃に維持した状態で複数のウエハに塩素（Ｃｌ_２）ガスを供給することにより、ａ－Ｓｉ膜の一部をエッチングした。ａ－Ｓｉ膜のエッチング膜厚は１００Åである。

【0065】

第１の処理工程の後、ボート２３を熱処理炉２２内から搬出した（搬出工程）。

【0066】

搬出工程の後、ボート２３に保持されたダミーウエハを交換することなく、かつ、処理済みのブランケットウエハを未使用のブランケットウエハに交換した（交換工程）。

【0067】

続いて、前述の搬入工程、第１の処理工程、搬出工程及び交換工程をこの順に更に２回繰り返した。すなわち、搬入工程、第１の処理工程、搬出工程及び交換工程をこの順に行う第１のサイクルを合計で３回実施した。

【0068】

続いて、複数のウエハを保持したボート２３を熱処理炉２２内に搬入した（搬入工程）。

【0069】

搬入工程の後、熱処理炉２２内において複数のウエハに対して第２の処理を施した（第２の処理工程）。第２の処理工程は、図９（ｂ）に示されるように、シード層形成ステップ、成膜ステップ、エッチングステップ及び酸素供給ステップをこの順に実施する工程である。シード層形成ステップ、成膜ステップ及びエッチングステップは、第１の処理工程と同じである。酸素供給ステップは、熱処理炉２２内の温度を４００℃に維持した状態で複数のウエハにＯ_２ガスを供給する工程である。酸素供給ステップにおけるＯ_２ガスを供給する時間（酸素供給時間）は５分である。

【0070】

第２の処理工程の後、ボート２３を熱処理炉２２内から搬出した（搬出工程）。

【0071】

搬出工程の後、ボート２３に保持されたダミーウエハを交換することなく、かつ、処理済みのブランケットウエハを未使用のブランケットウエハに交換した（交換工程）。

【0072】

続いて、前述の搬入工程、第２の処理工程、搬出工程及び交換工程をこの順に更に２回繰り返した。すなわち、搬入工程、第２の処理工程、搬出工程及び交換工程をこの順に行う第２のサイクルを合計で３回実施した。

【0073】

また、１～３回目の第１のサイクル及び１～３回目の第２のサイクルにおいてブランケットウエハに成膜されたａ－Ｓｉ膜の膜厚を測定した。図１０に、各ブランケットウエハに成膜されたａ－Ｓｉ膜の膜厚の測定結果を示す。

【0074】

図１０において、１～３回目の第１のサイクルにおいてブランケットウエハに成膜されたａ－Ｓｉ膜の膜厚の測定結果をそれぞれＡ１～Ａ３で示す。また、図１０において、１～３回目の第２のサイクルにおいてブランケットウエハに成膜されたａ－Ｓｉ膜の膜厚の測定結果をそれぞれＢ１～Ｂ３で示す。各サイクルにおいてブランケットウエハに成膜されたａ－Ｓｉ膜の膜厚の測定結果は、１つ前のサイクルにおいてエッチングステップの後に酸素供給ステップを実施したか否かの影響が反映される。そのため、実施例１では、酸素供給ステップの有無によるａ－Ｓｉ膜の膜厚への影響を調べるために、２～３回目の第１のサイクルの結果Ａ２～Ａ３と、２～３回目の第２のサイクルの結果Ｂ２～Ｂ３とを比較した。

【0075】

図１０に示されるように、エッチングステップの後に酸素供給ステップを行うことなくａ－Ｓｉ膜を成膜した場合のａ－Ｓｉ膜の膜厚は、それぞれ５０．２Å、４９．３Åであり、両者の膜厚差は０．９Åであった（Ａ２、Ａ３）。一方、エッチングステップの後に酸素供給ステップを行った後にａ－Ｓｉ膜を成膜した場合のａ－Ｓｉ膜の膜厚は、それぞれ５９．１Å、５９．０Åであり、両者の膜厚差は０．１Åであった（Ｂ２、Ｂ３）。この結果から、エッチングステップの後に酸素供給ステップを行った後にａ－Ｓｉ膜を成膜することで、プロセス再現性が向上することが示された。

【0076】

図９、図１１及び図１２を参照し、実施形態の熱処理装置１を用いて実施した実施例２について説明する。

【0077】

実施例２では、まず、実施例１で説明した搬入工程、第２の処理工程、搬出工程及び交換工程をこの順に行う第２のサイクルを４回実施した。

【0078】

続いて、搬入工程、第３の処理工程、搬出工程及び交換工程をこの順に行う第３のサイクルを４回実施した。第３の処理工程は、第２の処理工程の酸素供給ステップにおける酸素供給時間を５分から１５分に変更した工程である（図９（ｂ）を参照）。

【0079】

続いて、搬入工程、第４の処理工程、搬出工程及び交換工程をこの順に行う第４のサイクルを３回実施した。第４の処理工程は、図１１に示されるように、酸素供給ステップ、シード層形成ステップ、成膜ステップ及びエッチングステップをこの順に実施する工程である。酸素供給ステップにおける酸素供給時間は１５分である。

【0080】

また、１～４回目の第２のサイクル、１～４回目の第３のサイクル及び１～３回目の第４のサイクルにおいてブランケットウエハに成膜されたａ－Ｓｉ膜の膜厚を測定した。図１２に、各ブランケットウエハに成膜されたａ－Ｓｉ膜の膜厚の測定結果を示す。

【0081】

図１２において、１～４回目の第２のサイクルにおいてブランケットウエハに成膜されたａ－Ｓｉ膜の膜厚の測定結果をそれぞれＣ１～Ｃ４で示す。また、図１２において、１～４回目の第３のサイクルにおいてブランケットウエハに成膜されたａ－Ｓｉ膜の膜厚の測定結果をそれぞれＤ１～Ｄ４で示す。また、図１２において、１～３回目の第４のサイクルにおいてブランケットウエハに成膜されたａ－Ｓｉ膜の膜厚の測定結果をそれぞれＥ１～Ｅ３で示す。各サイクルにおいてブランケットウエハに成膜されたａ－Ｓｉ膜の膜厚の測定結果は、１つ前のサイクルにおいてエッチングステップの後に酸素供給ステップを実施したか否かの影響が反映される。そのため、実施例２では、酸素供給ステップの有無によるａ－Ｓｉ膜の膜厚への影響を調べるために、２～４回目の第２のサイクルの結果Ｃ２～Ｃ４と、２～４回目の第３のサイクルの結果Ｄ２～Ｄ４と、２～３回目の第４のサイクルの結果Ｅ２～Ｅ３とを比較した。

【0082】

図１２に示されるように、エッチングステップの後に酸素供給ステップ（酸素供給時間５分）を行った後にａ－Ｓｉ膜を成膜した場合のａ－Ｓｉ膜の膜厚は、それぞれ５６．５Å、５７．５Å、５７．９Åであり、膜厚分布の範囲は１．４Åであった（Ｃ２～Ｃ４）。また、エッチングステップの後に酸素供給ステップ（酸素供給時間１５分）を行った後にａ－Ｓｉ膜を成膜した場合のａ－Ｓｉ膜の膜厚は、それぞれ５８．６Å、５８．２Å、５７．８Åであり、膜厚分布の範囲は０．８Åであった（Ｄ２～Ｄ４）。この結果から、酸素供給ステップにおける酸素供給時間を長くすることで、プロセス再現性がより向上することが示された。

【0083】

また、図１２に示されるように、ａ－Ｓｉ膜を成膜する前に酸素供給ステップ（酸素供給時間１５分）を行った場合のａ－Ｓｉ膜の膜厚は、それぞれ５３．０Å、５３．５Åであり、膜厚分布の範囲は０．５Åであった（Ｅ２～Ｅ３）。この結果から、熱処理炉２２内に複数のウエハを搬入した後であり、複数のウエハにａ－Ｓｉ膜を成膜する前に、熱処理炉２２内にＯ_２ガスを供給することによっても、プロセス再現性が特に向上することが示された。

【0084】

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【符号の説明】

【0085】

１ 熱処理装置
１８ キャリア保管棚
２２ａ 処理容器
Ｃ キャリア
Ｗ 基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】