JP2006093411A - Substrate processing equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】降温速度を向上させ、ウエハ間およびウエハ面内の温度差を抑制する。
【解決手段】ウエハの処理室32を構成するプロセスチューブ31と、処理室32を加熱するヒータユニット50と、ウエハ1群を処理室32に搬出するボート30とを備えたCVD装置10において、冷却ガス供給ユニット70を処理室32の内周面に沿って設置する。冷却ガス供給ユニット70は各吸込室を形成した吸込ノズル71、72、73と、各吹出室を形成した吹出ノズル81、82とから構成し、三本の吸込ノズルには窒素ガス90を吹出室81b、82bに噴出するスリット71b、72b、73bを開設し、二本の吹出ノズル81、82には吹出室81b、82bに噴出した窒素ガスを処理室32に吹き出す吹出スリット81c、82cを開設する。窒素ガス90が処理室32へ吹出スリット81c、82cから均等に吹き出すので、ウエハ群を急速かつ均等に冷却できる。
【選択図】図8An object of the present invention is to improve a temperature drop rate and suppress a temperature difference between wafers and in a wafer surface.
In a CVD apparatus including a process tube constituting a wafer processing chamber, a heater unit for heating the processing chamber, and a boat for carrying out a group of wafers to the processing chamber. The gas supply unit 70 is installed along the inner peripheral surface of the processing chamber 32. The cooling gas supply unit 70 is composed of suction nozzles 71, 72, 73 that form the respective suction chambers, and blow nozzles 81, 82 that form the respective discharge chambers, and the nitrogen gas 90 is blown into the three suction nozzles. Slits 71b, 72b, and 73b that are ejected to 81b and 82b are opened, and blowout slits 81c and 82c that blow the nitrogen gas blown to the blowout chambers 81b and 82b to the processing chamber 32 are opened in the two blowout nozzles 81 and 82. . Since the nitrogen gas 90 is uniformly blown from the blow slits 81c and 82c to the processing chamber 32, the wafer group can be rapidly and evenly cooled.
[Selection] Figure 8
Description
本発明は、基板処理装置に関し、例えば、半導体集積回路装置(以下、ICという。)の製造方法に使用されるCVD装置や拡散装置、酸化装置およびアニール装置等の熱処理装置(furnace )に利用して有効なものに関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus, and is used, for example, in a heat treatment apparatus (furnace) such as a CVD apparatus, a diffusion apparatus, an oxidation apparatus, and an annealing apparatus used in a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC). Related to effective.
ICの製造方法において、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという。)に窒化シリコン(Si3 N4 )や酸化シリコンおよびポリシリコン等のCVD膜を形成する工程に、バッチ式縦形ホットウオール形減圧CVD装置が広く使用されている。
バッチ式縦形ホットウオール形減圧CVD装置(以下、CVD装置という。)は、ウエハが搬入されるインナチューブおよびインナチューブを取り囲むアウタチューブから構成されて縦形に設置されたプロセスチューブと、プロセスチューブによって形成された処理室に処理ガスとしての成膜ガスを供給するガス供給管と、処理室を真空排気する排気管と、プロセスチューブ外に敷設されて処理室を加熱するヒータユニットと、ボートエレベータによって昇降されて処理室の炉口を開閉するシールキャップと、シールキャップの上に垂直に設置されて複数枚のウエハを保持するボートとを備えており、複数枚のウエハがボートによって垂直方向に整列されて保持された状態で処理室に下端の炉口から搬入(ボートローディング)され、シールキャップによって炉口が閉塞された状態で、処理室に成膜ガスがガス供給管から供給されるとともに、ヒータユニットによって処理室が加熱されることにより、ウエハの上にCVD膜を堆積させるように構成されている(例えば、特許文献1参照)。
A batch type vertical hot wall type low pressure CVD apparatus (hereinafter referred to as a CVD apparatus) is composed of an inner tube into which a wafer is loaded and an outer tube surrounding the inner tube, and a process tube installed in a vertical shape and a process tube. A gas supply pipe for supplying a film forming gas as a processing gas to the processed chamber, an exhaust pipe for evacuating the processing chamber, a heater unit installed outside the process tube to heat the processing chamber, and a boat elevator A seal cap that opens and closes the furnace port of the processing chamber, and a boat that is vertically installed on the seal cap and holds a plurality of wafers. The plurality of wafers are vertically aligned by the boat. In this state, the processing chamber is loaded from the bottom furnace port (boat loading) and sealed. With the furnace port closed by the cap, the film forming gas is supplied to the processing chamber from the gas supply pipe, and the processing chamber is heated by the heater unit so that the CVD film is deposited on the wafer. (For example, refer patent document 1).
一般に、CVD装置においては、成膜後に処理室が窒素ガスパージされて所定の温度まで降温された後に、ボートが処理室から搬出(ボートアンローディング)される。これは、処理温度のままでボートアンローディングすると、ウエハ相互間の温度偏差やウエハ面内の温度偏差が大きくなってICの特性に悪影響が及ぶのを防止するためである。そして、窒素ガスはマニホールドに固定されたガス供給管によって処理室へ供給される。 In general, in a CVD apparatus, a process chamber is purged with nitrogen gas after film formation and the temperature is lowered to a predetermined temperature, and then the boat is unloaded from the process chamber (boat unloading). This is to prevent the boat from being unloaded while the processing temperature is maintained, so that the temperature deviation between the wafers and the temperature deviation within the wafer surface are increased and the IC characteristics are not adversely affected. Nitrogen gas is supplied to the processing chamber through a gas supply pipe fixed to the manifold.
しかしながら、従来のCVD装置においては、窒素ガスがマニホールドに固定されたガス供給管によって処理室に供給されるために、ウエハ群の降温が不均一になるという問題点がある。すなわち、ガス供給管は処理室のボートの下方の一箇所に配置されているために、ウエハ群に対して均一の流れをもって接触することはできない。つまり、窒素ガスの流れが不均一になるために、ウエハ群の領域やウエハ面内において不均一に冷却され、窒素ガスの流速の大きい領域のウエハやウエハ面内だけが冷却されてしまう。 However, in the conventional CVD apparatus, since nitrogen gas is supplied to the processing chamber by the gas supply pipe fixed to the manifold, there is a problem that the temperature drop of the wafer group becomes uneven. That is, since the gas supply pipe is disposed at one position below the boat in the processing chamber, it cannot contact the wafer group with a uniform flow. That is, since the flow of nitrogen gas becomes non-uniform, the wafer group is cooled non-uniformly in the region of the wafer group and the wafer surface, and only the wafer and wafer surface in the region where the flow rate of nitrogen gas is high are cooled.
本発明の目的は、降温速度を向上させることができるとともに、基板間および基板面内の温度偏差を防止することができる基板処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of improving a temperature drop rate and preventing temperature deviation between substrates and in a substrate surface.
本願において開示される発明のうち代表的なものは、次の通りである。
(1)基板を収容して処理する処理室と、前記基板を保持して前記処理室に搬入するボートと、前記処理室に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、前記冷却ガスを排気する排気口とを備えており、
前記冷却ガス供給手段は、前記ボートによって前記処理室に搬入された第一位置の前記基板がある方向に向かっては冷却ガスを噴出しない第一噴出口と、この第一噴出口を介した前記冷却ガスが前記第一位置にある前記基板の主面に対して水平方向であって前記基板がある方向に向かって冷却ガスを噴出する第二噴出口とを備えていることを特徴とする基板処理装置。
(2)基板を収容して処理する処理室と、前記基板を保持して前記処理室に搬入するボートと、前記処理室に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、前記冷却ガスを排気する排気口とを備えており、
前記冷却ガス供給手段は二層以上に構成されており、第一層は前記冷却ガスの上流側と直結し、前記ボートによって前記処理室に搬入された第一位置の前記基板がある方向に向かっては前記冷却ガスを噴出しない第一噴出口を有し、第二層は前記第一噴出口を介した前記冷却ガスが前記第一位置にある前記基板の主面に対して水平方向であって前記基板がある方向に向かって冷却ガスを噴出する第二噴出口を有することを特徴とする基板処理装置。
(3)前記(1)または(2)において、前記冷却ガス供給手段は一つ以上のノズルを備えていることを特徴とする基板処理装置。
(4)前記(1)、(2)または(3)において、前記冷却ガス供給手段は複数に区分けされていることを特徴とする基板処理装置。
(5)前記(1)、(2)、(3)または(4)において、前記第一噴出口および第二噴出口は、前記第一位置にある前記基板の複数に跨がって少なくとも鉛直方向に開口するスリットであることを特徴とする基板処理装置。
(6)基板を収容して処理する処理室と、前記基板を保持して前記処理室に搬入するボートと、前記処理室に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段と、前記冷却ガスを排気する排気口とを備えており、前記冷却ガス供給手段は、前記ボートによって前記処理室に搬入された第一位置の前記基板がある方向に向かっては冷却ガスを噴出しない第一噴出口と、この第一噴出口を介した前記冷却ガスが前記第一位置にある前記基板の主面に対して水平方向であって前記基板がある方向に向かって冷却ガスを噴出する第二噴出口とを備えている基板処理装置を用いて前記基板を処理する半導体装置の製造方法において、
前記処理室に前記ボートを搬入するステップと、
前記冷却ガスが前記第一噴出口から噴出するステップと、
前記第一噴出口を介した前記冷却ガスが前記第二噴出口から噴出するステップと、
前記冷却ガスが前記基板に接触するステップと、
前記冷却ガスが前記排気口から排気するステップと、
を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Representative inventions disclosed in the present application are as follows.
(1) A processing chamber for storing and processing a substrate, a boat for holding the substrate and carrying it into the processing chamber, a cooling gas supply means for supplying a cooling gas to the processing chamber, and exhausting the cooling gas With an exhaust port,
The cooling gas supply means includes a first jet port that does not jet the cooling gas toward the direction in which the substrate at the first position carried into the processing chamber by the boat is located, and the first jet port through the first jet port. And a second ejection port for ejecting the cooling gas in a direction horizontal to the principal surface of the substrate at the first position and in the direction of the substrate. Processing equipment.
(2) A processing chamber for storing and processing a substrate, a boat for holding the substrate and carrying it into the processing chamber, a cooling gas supply means for supplying a cooling gas to the processing chamber, and exhausting the cooling gas With an exhaust port,
The cooling gas supply means is composed of two or more layers, and the first layer is directly connected to the upstream side of the cooling gas, and the substrate at the first position carried into the processing chamber by the boat is directed to a direction. The first layer has a first outlet that does not eject the cooling gas, and the second layer has a horizontal direction with respect to the main surface of the substrate at which the cooling gas passes through the first outlet. And a second jetting outlet for jetting a cooling gas toward a certain direction.
(3) The substrate processing apparatus according to (1) or (2), wherein the cooling gas supply means includes one or more nozzles.
(4) The substrate processing apparatus according to (1), (2) or (3), wherein the cooling gas supply means is divided into a plurality of sections.
(5) In the above (1), (2), (3) or (4), the first jet port and the second jet port are at least vertically across a plurality of the substrates in the first position. A substrate processing apparatus, which is a slit opening in a direction.
(6) A processing chamber for storing and processing a substrate, a boat for holding the substrate and carrying it into the processing chamber, a cooling gas supply means for supplying a cooling gas to the processing chamber, and exhausting the cooling gas An exhaust port, and the cooling gas supply means includes a first jet port that does not jet the cooling gas toward the direction in which the substrate at the first position carried into the processing chamber by the boat is located, A second ejection port for ejecting the cooling gas in a direction parallel to the main surface of the substrate at the first position and in the direction in which the substrate is located. In a manufacturing method of a semiconductor device for processing the substrate using a substrate processing apparatus,
Carrying the boat into the processing chamber;
Jetting the cooling gas from the first jet port;
A step in which the cooling gas through the first outlet is ejected from the second outlet;
The cooling gas contacting the substrate;
Exhausting the cooling gas from the exhaust port;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記(1)によれば、冷却ガス供給手段から冷却ガスを噴き出すことにより、処理済みの基板を急速かつ均一に降温させることができる。 According to the above (1), the temperature of the processed substrate can be rapidly and uniformly lowered by ejecting the cooling gas from the cooling gas supply means.
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施の形態において、図1、図2および図3に示されているように、本発明に係る基板処理装置はICの製造方法における成膜工程を実施するCVD装置(バッチ式縦形ホットウオール形減圧CVD装置)10として構成されている。
なお、このCVD装置においては、ウエハ1を搬送するウエハキャリアとしてFOUP(front opening unified pod 。以下、ポッドという。)2が使用されている。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3, the substrate processing apparatus according to the present invention is a CVD apparatus (batch type vertical hot wall type) for performing a film forming process in an IC manufacturing method. (Low pressure CVD apparatus) 10.
In this CVD apparatus, a FOUP (front opening unified pod, hereinafter referred to as a pod) 2 is used as a wafer carrier for transporting the wafer 1.
図1〜図3に示されているように、CVD装置10は型鋼や鋼板等によって直方体の箱形状に構築された筐体11を備えている。筐体11の正面壁にはポッド搬入搬出口12が筐体11の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口12はフロントシャッタ13によって開閉されるようになっている。ポッド搬入搬出口12の手前にはポッドステージ14が設置されており、ポッドステージ14はポッド2を載置されて位置合わせを実行するように構成されている。ポッド2はポッドステージ14の上に工程内搬送装置(図示せず)によって搬入され、かつまた、ポッドステージ14の上から搬出されるようになっている。
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the
筐体11内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚15が設置されており、回転式ポッド棚15は複数個のポッド2を保管するように構成されている。すなわち、回転式ポッド棚15は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱16と、支柱16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17とを備えており、複数枚の棚板17はポッド2を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
筐体11内におけるポッドステージ14と回転式ポッド棚15との間には、ポッド搬送装置18が設置されており、ポッド搬送装置18はポッドステージ14と回転式ポッド棚15との間および回転式ポッド棚15とポッドオープナ21との間で、ポッド2を搬送するように構成されている。
A
A
筐体11内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体19が後端にわたって構築されている。サブ筐体19の正面壁にはウエハ1をサブ筐体19内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口20が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口20、20には一対のポッドオープナ21、21がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ21はポッド2を載置する載置台22と、載置台22に載置されたポッド2のキャップを着脱するキャップ着脱機構23とを備えている。ポッドオープナ21は載置台22に載置されたポッド2のキャップをキャップ着脱機構23によって着脱することにより、ポッド2のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。ポッドオープナ21の載置台22に対してはポッド2がポッド搬送装置18によって搬入および搬出されるようになっている。
A
The
サブ筐体19内の前側領域にはウエハ移載装置25が設置された移載室24が形成されている。ウエハ移載装置25はボート30に対してウエハ1を装填(チャージング)および脱装(ディスチャージング)するように構成されている。サブ筐体19内の後端部にはボートを収容して待機させる待機室26が形成されている。待機室26にはボートを昇降させるためのボートエレベータ27が設置されている。ボートエレベータ27はモータ駆動の送りねじ軸装置やベローズ等によって構成されている。
ボートエレベータ27の昇降台に連結されたアーム28にはシールキャップ29が水平に据え付けられており、シールキャップ29はボート30を垂直に支持するように構成されている。ボート30は複数本の保持部材を備えており、複数枚(例えば、五十枚程度〜百五十枚程度)のウエハ1をその中心を揃えて水平に支持した状態で、保持するように構成されている。
A
A
図3に示されているように、CVD装置10は中心線が垂直になるように縦に配されて支持された縦形のプロセスチューブ31を備えており、プロセスチューブ31は後記する加熱ランプの熱線(赤外線や遠赤外線等)を透過する材料の一例である石英(SiO2 )が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されている。プロセスチューブ31の筒中空部はボート30によって長く整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室32を実質的に形成している。プロセスチューブ31の内径は取り扱うウエハの最大外径(例えば、直径300mm)よりも大きくなるように設定されている。
As shown in FIG. 3, the
プロセスチューブ31の下端は略円筒形状に構築されたマニホールド36に支持されており、マニホールド36の下端開口は炉口35を構成している。マニホールド36はプロセスチューブ31の交換等のために、プロセスチューブ31にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。マニホールド36がサブ筐体19に支持されることにより、プロセスチューブ31は垂直に据え付けられた状態になっている。
The lower end of the
図3に示されているように、マニホールド36には処理室32を排気する排気管37の一端部が接続されており、排気管37の他端部は圧力コントローラ41によって制御される排気装置39が圧力センサ40を介して接続されている。圧力コントローラ41は圧力センサ40からの測定結果に基づいて排気装置39をフィードバック制御するように構成されている。
As shown in FIG. 3, one end of an
プロセスチューブ31の下方にはガス供給管42が処理室32に連通するように配管されており、ガス供給管42にはガス流量コントローラ44によって制御される原料ガス供給装置および不活性ガス供給装置(以下、ガス供給装置という。)43が接続されている。ガス供給管42によって炉口35に導入されたガスは処理室32を流通して排気管37によって排気される。
Below the
マニホールド36の下端開口にはマニホールド36の外径と略等しい円盤形状に構築されて炉口35を閉塞するシールキャップ29が、垂直方向下側から当接するようになっている。シールキャップ29の中心線上には回転軸45が挿通されて回転自在に支承されており、回転軸45は駆動コントローラ46によって制御されるモータ47によって回転駆動されるように構成されている。駆動コントローラ46はボートエレベータ27のモータ27aも制御するように構成されている。
回転軸45の上端にはボート30が垂直に立脚されて支持されており、シールキャップ29とボート30との間には断熱キャップ部48が配置されている。ボート30はその下端が炉口35の位置から適当な距離だけ離間するようにシールキャップ29の上面から持ち上げられた状態で回転軸45に支持されており、断熱キャップ部48はそのボート30の下端とシールキャップ29との間を埋めるキャップ部を構成している。
A
The
プロセスチューブ31の外側にはヒータユニット50が設置されている。ヒータユニット50はプロセスチューブ31を全体的に被覆する熱容量の小さい断熱槽51を備えており、断熱槽51はサブ筐体19に垂直に支持されている。断熱槽51の内側には加熱手段としてのL管形ハロゲンランプ(以下、加熱ランプという。)52が複数本、周方向に等間隔に配置されて同心円に設備されている。加熱ランプ52群は長さが異なる複数規格のものが組み合わされて配置されており、熱の逃げ易いプロセスチューブ31の上部および下部の発熱量が増加するように構成されている。
各加熱ランプ52の端子52aはプロセスチューブ31の上部および下部にそれぞれ配置されており、端子52aの介在による発熱量の低下が回避されている。加熱ランプ52はカーボンやタングステン等のフィラメントをL字形状の石英管によって被覆し、石英管内が不活性ガスまたは真空雰囲気に封止されて構成されている。加熱ランプ52は熱エネルギーのピーク波長が1.0μm〜2.0μm程度の熱線を照射するように構成されており、プロセスチューブ31を殆ど加熱することなく、ウエハ1を輻射によって加熱することができるように設定されている。
A
The terminals 52a of the
図3および図4に示されているように、断熱槽51の天井面の下側における中央部にはL管形ハロゲンランプ(以下、天井加熱ランプという。)53が複数本、互いに平行で両端を揃えられて敷設されており、天井加熱ランプ53群はボート30に保持されたウエハ1群をプロセスチューブ31の上方から加熱するように構成されている。天井加熱ランプ53はカーボンやタングステン等のフィラメントをL字形状の石英管によって被覆し、石英管内が不活性ガスまたは真空雰囲気に封止されて構成されている。天井加熱ランプ53は熱エネルギーのピーク波長が1.0μm〜2.0μm程度の熱線を照射するように構成されており、プロセスチューブ31を殆ど加熱することなく、ウエハ1を輻射によって加熱することができるように設定されている。
また、ボート30と断熱キャップ部48との間にはキャップ加熱ランプ53A群が、ウエハ1群とプロセスチューブ31の下方から加熱するように構成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of L-tube halogen lamps (hereinafter referred to as ceiling heating lamps) 53 are parallel to each other at the center of the
Further, a group of
図3に示されているように、加熱ランプ52群や天井加熱ランプ53群およびキャップ加熱ランプ53A群は、加熱ランプ駆動装置54に接続されており、加熱ランプ駆動装置54は温度コントローラ55によって制御されるように構成されている。
プロセスチューブ31の内側にはカスケード熱電対56が垂直方向に敷設されており、カスケード熱電対56は計測結果を温度コントローラ55に送信するようになっている。温度コントローラ55はカスケード熱電対56からの計測温度に基づいて加熱ランプ駆動装置54をフィードバック制御するように構成されている。すなわち、温度コントローラ55は加熱ランプ駆動装置54の目標温度とカスケード熱電対56の計測温度との誤差を求めて、誤差がある場合には誤差を解消させるフィードバック制御を実行するようになっている。さらに、温度コントローラ55は加熱ランプ52群をゾーン制御するように構成されている。
ここで、ゾーン制御とは、加熱ランプを上下に複数の範囲毎に分割して配置し、それぞれのゾーン(範囲)にカスケード熱電対の計測点を配置し、それぞれのゾーン毎にカスケード熱電対の計測する温度に基づくフィードバック制御を独立ないし相関させて制御する方法、である。
As shown in FIG. 3, the
A
Here, the zone control means that the heating lamp is divided into a plurality of ranges in the vertical direction, the measurement points of the cascade thermocouples are arranged in each zone (range), and the cascade thermocouples are arranged in each zone. This is a method of controlling feedback control based on the temperature to be measured independently or correlated.
図3および図4に示されているように、加熱ランプ52群の外側には円筒形状に形成されたリフレクタ(反射板)57が、プロセスチューブ31と同心円に設置されており、リフレクタ57は加熱ランプ52群からの熱線をプロセスチューブ31の方向に全て反射させるように構成されている。リフレクタ57はステンレス鋼板に石英をコーティングして形成された材料のように耐酸化性、耐熱性および耐熱衝撃性に優れた材料によって構成されている。
リフレクタ57の外周面には冷却水が流通する冷却水配管58が螺旋状に敷設されている。冷却水配管58はリフレクタ57をリフレクタ表面の石英コーティングの耐熱温度である300℃以下に冷却するように設定されている。リフレクタ57は300℃を超えると、酸化等によって劣化し易くなるが、リフレクタ57を300℃以下に冷却することにより、リフレクタ57の耐久性を向上させることができるとともに、リフレクタ57の劣化に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。また、断熱槽51の内部の温度を低下させる際に、リフレクタ57を冷却することにより、冷却効果を向上させることができる。
さらに、冷却水配管58はリフレクタ57の冷却領域を上中下段のゾーンに分けてそれぞれ制御し得るように構成されている。冷却水配管58をゾーン制御することにより、プロセスチューブ31の温度を降下させる際に、プロセスチューブ31のゾーンに対応して冷却することができる。例えば、ウエハ群が置かれたゾーンは熱容量がウエハ群の分だけ大きくなることにより、ウエハ群が置かれないゾーンに比べて冷却し難くなるために、冷却水配管58のウエハ群に対応するゾーンを優先的に冷却するようにゾーン制御することができる。
また、ヒータのゾーンと冷却水配管のゾーンとを同様に配置し、ヒータのゾーンの制御に合わせて冷却水配管のゾーンの制御をするように構成することができる。これにより、より一層昇温降温の制御性やスピード(レート)が向上する。
As shown in FIGS. 3 and 4, a reflector (reflector) 57 formed in a cylindrical shape is disposed outside the group of
A cooling
Further, the cooling
Further, the heater zone and the cooling water piping zone can be arranged in the same manner, and the cooling water piping zone can be controlled in accordance with the control of the heater zone. Thereby, controllability and speed (rate) of temperature rising / falling are further improved.
図3および図4に示されているように、断熱槽51の天井面には円板形状に形成された天井リフレクタ59がプロセスチューブ31と同心円に設置されており、天井リフレクタ59は天井加熱ランプ53群からの熱線をプロセスチューブ31の方向に全て反射させるように構成されている。天井リフレクタ59も耐酸化性、耐熱性および耐熱衝撃性に優れた材料によって構成されている。
天井リフレクタ59の上面には冷却水配管60が蛇行状に敷設されており、冷却水配管60は天井リフレクタ59を300℃以下に冷却するように設定されている。天井リフレクタ59は300℃を超えると、酸化等によって劣化し易くなるが、天井リフレクタ59を300℃以下に冷却することにより、天井リフレクタ59の耐久性を向上させることができるとともに、天井リフレクタ59の劣化に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。また、断熱槽51の内部の温度を低下させる際に、天井リフレクタ59を冷却することにより、冷却効果を向上させることができる。
As shown in FIGS. 3 and 4, a
A cooling
図3および図4に示されているように、断熱槽51とプロセスチューブ31との間には冷却ガスとしての冷却エアを流通させる冷却エア通路61が、プロセスチューブ31を全体的に包囲するように形成されている。断熱槽51の下端部には冷却エアを冷却エア通路61に供給する給気管62が接続されており、給気管62に供給された冷却エアは冷却エア通路61の全周に拡散するようになっている。
As shown in FIGS. 3 and 4, a cooling
断熱槽51の天井壁における中央部には、冷却エアを冷却エア通路61から排出する排気口63が開設されており、排気口63には排気装置に接続された排気ダクト(図示せず)が接続されている。断熱槽51の天井壁における排気口63の下側には排気口63と連通するバッファ部64が大きく形成されており、バッファ部64の底面における周辺部にはサブ排気口65が複数、バッファ部64と冷却エア通路61とを連絡するように開設されている。
これらサブ排気口65により、冷却エア通路61を効率よく排気することができるようになっている。また、サブ排気口65を断熱槽51の天井壁の周辺部に配置することにより、天井加熱ランプ53を断熱槽51の天井面の中央部に敷設することができるとともに、天井加熱ランプ53を排気流路から退避させて排気流による応力や化学反応を防止することにより、天井加熱ランプ53の劣化を抑制することができる。
An
These sub exhaust ports 65 allow the cooling
図3、図4および図5に示されているように、プロセスチューブ31の内周における排気管37の接続部位から180度離れた部位には、処理室32に冷却ガスを供給する冷却ガス供給手段としての冷却ガス供給ユニット70が処理室32の内周面に沿うように設置されている。
図3〜図7に示されているように、本実施の形態に係る冷却ガス供給ユニット70は、いずれも円筒形状に形成された第一吸込ノズル71と第二吸込ノズル72と第三吸込ノズル73とを備えており、第一吸込ノズル71と第二吸込ノズル72と第三吸込ノズル73とは間隔を置いて隣り合わせに配置されて垂直に敷設されている。第一吸込ノズル71と第二吸込ノズル72と第三吸込ノズル73との下端部には冷却ガス供給管67がそれぞれ接続されており、これら冷却ガス供給管67がマニホールド36の側壁に径方向に挿通されて支持されることにより、冷却ガス供給ユニット70は処理室32の内周面に沿うように設置されている。
As shown in FIGS. 3, 4, and 5, a cooling gas supply for supplying a cooling gas to the
As shown in FIGS. 3 to 7, the cooling
第一吸込ノズル71と第二吸込ノズル72との間には長方形の平板形状に形成された一対の連結壁81a、81aがそれぞれ架設されており、両連結壁81aと81aと第一吸込ノズル71の円弧壁と第二吸込ノズル72の円弧壁とにより、第一吹出ノズル81が第一吸込ノズル71と第二吸込ノズル72との間に形成されている。
第二吸込ノズル72と第三吸込ノズルとの間には長方形の平板形状に形成された一対の連結壁82a、82aがそれぞれ架設されており、両連結壁82aと82aと第二吸込ノズル72の円弧壁と第三吸込ノズル73の円弧壁とにより、第二吹出ノズル82が第二吸込ノズル72と第三吸込ノズル73との間に形成されている。
第一吸込ノズル71と第一吹出ノズル81と第二吸込ノズル72との上端面には上端開口を閉塞する第一上側キャップ75が被せられており、第二吹出ノズル82と第二吸込ノズル72との上端面には上端開口を閉塞する第二上側キャップ76が被せられている。第一吸込ノズル71と第一吹出ノズル81と第二吸込ノズル72と第二吹出ノズル82と第三吹出ノズルとの下端面には下端開口を閉塞する下側キャップ77が被せられている。
Between the
Between the
The upper ends of the
第一吸込ノズル71の中空部は第一吸込室71aを形成しており、第二吸込ノズル72の中空部は第二吸込室72aを形成しており、第三吸込ノズル73の中空部は第三吸込室73aを形成している。第一吹出ノズル81の中空部は第一吹出室81bを形成しており、第二吹出ノズル82の中空部は第二吹出室82bを形成している。
The hollow portion of the
第一吸込ノズル71の上端部には、冷却ガス供給管67から第一吸込室71aに供給された冷却ガスを第一吹出室81bに噴出する第一スリット71bが開設されている。第一スリット71bはウエハの方向に向かっては冷却ガスを噴出しない第一噴出口として構成されている。すなわち、第一スリット71bの噴出方向は図7(b)に示されているように、第一吸込ノズル71の中心と第二吸込ノズル72の中心とを結ぶ線分に対して傾斜角Θだけウエハ1の方向と反対向きに傾斜されており、その傾斜角Θは約30度に設定されている。
噴出する冷却ガスの流速が垂直方向において均等になるように、第一スリット71bの開口幅は全長にわたって同一寸法に形成されており、その開口幅の寸法は1〜1.5mmに設定されている。第一スリット71bの長さは第一吸込ノズル71の長さの四分の一程度に設定されている。
At the upper end of the
The opening width of the first slit 71b is formed to be the same dimension over the entire length so that the flow velocity of the jetted cooling gas is uniform in the vertical direction, and the opening width dimension is set to 1 to 1.5 mm. . The length of the first slit 71 b is set to about a quarter of the length of the
第二吸込室72aの第一スリット71bの下端に対応する位置には、第二吸込室72aを上下に仕切る仕切板78が被せられている。第二吸込ノズル72の仕切板78の下側には、冷却ガス供給管67から第二吸込室72aに供給された冷却ガスを第一吹出室81bに噴出する第二スリット72bが開設されている。第二スリット72bはウエハの方向に向かっては冷却ガスを噴出しない第一噴出口として構成されている。すなわち、第二スリット72bの噴出方向は図7(c)に示されているように、第一吸込ノズル71の中心と第二吸込ノズル72の中心とを結ぶ線分に対して傾斜角Θだけウエハ1の方向と反対向きに傾斜されており、その傾斜角Θは約30度に設定されている。
噴出する冷却ガスの流速が垂直方向において均等になるように、第二スリット72bの開口幅は全長にわたって同一寸法に形成されており、その開口幅の寸法は1〜1.5mmに設定されている。第二スリット72bの長さは仕切板78から第二吸込ノズル72の高さの半分程度に延在するように設定されている。
A
The opening width of the
第三吸込ノズル73の長さは第二吸込ノズル72の長さの半分に設定されており、第三吸込ノズル73の上端は第二吸込ノズル72の半分の高さに位置している。第三吸込ノズル73の上端部には、冷却ガス供給管67から第三吸込室73aに供給された冷却ガスを第二吹出室82bに噴出する第三スリット73bが開設されている。第三スリット73bはウエハの方向に向かっては冷却ガスを噴出しない第一噴出口として構成されている。すなわち、第三スリット73bの噴出方向は図7(d)に示されているように、第二吸込ノズル72の中心と第三吸込ノズル73の中心とを結ぶ線分に対して傾斜角Θだけウエハ1の方向と反対向きに傾斜されており、その傾斜角Θは約30度に設定されている。
噴出する冷却ガスの流速が垂直方向において均等になるように、第三スリット73bの開口幅の寸法は全長にわたって同一寸法に形成されており、その幅は1〜1.5mmに設定されている。また、第三スリット73bの長さは第二上側キャップ76から第三吸込ノズル73の高さの半分程度に延在するように設定されている。
The length of the
The dimension of the opening width of the
第一吹出ノズル81の上端部には、第一吸込室71aおよび第二吸込室72aから第一吹出室81bに供給された冷却ガスを処理室32に噴出する第一吹出スリット81cが開設されている。第一吹出スリット81cはウエハ1の主面に対して水平方向であってウエハ1の方向に向かって冷却ガスを噴出する第二噴出口として構成されている。すなわち、第一吹出スリット81cの噴出方向は図7(a)および(b)に示されているように、第一吸込ノズル71の中心と第二吸込ノズル72の中心とを結ぶ線分に対して略直交している。
また、噴出する冷却ガスの流速が垂直方向において均等になるように、第一吹出スリット81cの開口幅の寸法は全長にわたって同一寸法に形成されている。第一吹出スリット81cからの冷却ガスの吹出速度が大きすぎると、ウエハ1との接触時間が不足して熱を効率よく奪うことができないので、第一吹出スリット81cの開口幅の寸法は第一スリット71bや第二スリット72bの開口幅の寸法よりも大きく設定されている。
第一吹出スリット81cの長さは第一吹出ノズル81の長さの二分の一程度に設定されている。すなわち、第一吹出スリット81cは第一吹出ノズル81の上端から第二スリット72bの下端に対向する位置にわたって開設されている。
At the upper end portion of the
Moreover, the dimension of the opening width of the 1st blowing slit 81c is formed in the same dimension over the full length so that the flow velocity of the cooling gas to eject may become equal in the orthogonal | vertical direction. If the cooling gas blowing speed from the first blowing slit 81c is too large, the contact time with the wafer 1 is insufficient and heat cannot be taken away efficiently. Therefore, the first blowing slit 81c has an opening width of the first dimension. It is set larger than the dimension of the opening width of the slit 71b or the
The length of the first blowing slit 81 c is set to about one half of the length of the
第二吹出ノズル82の上端部には、第二吸込室72aから第二吹出室82bに供給された冷却ガスを処理室32に噴出する第二吹出スリット82cが開設されている。第二吹出スリット82cはウエハ1の主面に対して水平方向であってウエハ1の方向に向かって冷却ガスを噴出する第二噴出口として構成されている。すなわち、第二吹出スリット82cの噴出方向は図7(d)に示されているように、第二吸込ノズル72の中心と第三吸込ノズル73の中心とを結ぶ線分に対して略直交している。
また、噴出する冷却ガスの流速が垂直方向において均等になるように、第二吹出スリット82cの開口幅の寸法は全長にわたって同一寸法に形成されている。第二吹出スリット82cからの冷却ガスの吹出速度が大きすぎると、ウエハ1との接触時間が不足して熱を効率よく奪うことができないので、第二吹出スリット82cの開口幅の寸法は第三スリット73bの開口幅の寸法よりも大きく設定されている。
第二吹出スリット82cの長さは第二吹出ノズル82の長さの二分の一程度に設定されている。すなわち、第二吹出スリット82cは第二吹出ノズル82の上端から第三スリット73bの下端に対向する位置にわたって開設されている。
At the upper end of the
Moreover, the dimension of the opening width of the
The length of the second blowing slit 82 c is set to about one half of the length of the
図3に示されているように、冷却ガス供給ユニット70には窒素ガス供給装置68が接続されており、窒素ガス供給装置68は流量調整コントローラ69によって制御されるように構成されている。冷却ガス供給ユニット70による冷却能力は窒素ガスの噴出量を窒素ガス供給装置68によって制御することにより調整することができる。
As shown in FIG. 3, a nitrogen
前記構成に係るCVD装置によるICの製造方法における成膜工程を説明する。 A film forming process in the IC manufacturing method by the CVD apparatus having the above-described configuration will be described.
図1および図2に示されているように、ポッド2がポッドステージ14に供給されると、ポッド搬入搬出口12がフロントシャッタ13によって開放され、ポッドステージ14の上のポッド2はポッド搬送装置18によって筐体11の内部へポッド搬入搬出口12から搬入される。
搬入されたポッド2は回転式ポッド棚15の指定された棚板17へポッド搬送装置18によって自動的に搬送されて受け渡され、その棚板17に一時的に保管される。
保管されたポッド2はポッド搬送装置18によって一方のポッドオープナ21に搬送されて載置台22に移載される。この際、ポッドオープナ21のウエハ搬入搬出口20はキャップ着脱機構23によって閉じられており、移載室24には窒素ガスが流通されることによって充満されている。例えば、移載室24の酸素濃度は20ppm以下と、筐体11の内部(大気雰囲気)の酸素濃度よりも遙に低く設定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, when the
The loaded
The stored
載置台22に載置されたポッド2はその開口側端面がサブ筐体19の正面におけるウエハ搬入搬出口20の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構23によって取り外され、ウエハ出し入れ口を開放される。
ポッド2に収納された複数枚のウエハ1はウエハ移載装置25によって掬い取られ、ウエハ搬入搬出口20から移載室24を通じて待機室26へ搬入され、ボート30に装填(チャージング)される。ボート30にウエハ1を受け渡したウエハ移載装置25はポッド2に戻り、次のウエハ1をボート30に装填する。
The
The plurality of wafers 1 stored in the
以降、以上のウエハ移載装置25の作動が繰り返されることにより、一方のポッドオープナ21の載置台22の上のポッド2の全てのウエハ1がボート30に順次装填されて行く。
Thereafter, by repeating the operation of the
この一方(上段または下段)のポッドオープナ21におけるウエハ移載装置25によるウエハのボート30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21には回転式ポッド棚15から別のポッド2がポッド搬送装置18によって搬送されて移載され、ポッドオープナ21によるポッド2の開放作業が同時進行される。
このように他方のポッドオープナ21において開放作業が同時進行されていると、一方のポッドオープナ21におけるウエハ1のボート30への装填作業の終了と同時に、他方のポッドオープナ21にセットされたポッド2についてのウエハ移載装置25によるウエハのボート30への装填作業を開始することができる。すなわち、ウエハ移載装置25はポッド2の入替え作業についての待ち時間を浪費することなくウエハのボート30への装填作業を連続して実施することができるため、CVD装置10のスループットを高めることができる。
During the loading operation of the wafer into the
As described above, when the opening operation is simultaneously performed in the
図3に示されているように、予め指定された枚数のウエハ1がボート30に装填されると、ウエハ1群を保持したボート30はシールキャップ29がボートエレベータ27によって上昇されることにより、プロセスチューブ31の処理室32に搬入(ボートローディング)されて行き、図8に示されているように、シールキャップ29に支持されたままの状態で処理室32に存置される。
図8に示されているように、上限に達したシールキャップ29はマニホールド36に押接することにより、プロセスチューブ31の内部をシールした状態になる。
As shown in FIG. 3, when a predetermined number of wafers 1 are loaded into the
As shown in FIG. 8, the
続いて、プロセスチューブ31の内部が排気管37によって排気されるとともに、加熱ランプ52群および天井加熱ランプ53群によって温度コントローラ55のシーケンス制御の目標温度に加熱される。加熱ランプ52群や天井加熱ランプ53群およびキャップ加熱ランプ53A群の加熱によるプロセスチューブ31の内部の実際の上昇温度と、加熱ランプ52群や天井加熱ランプ53群およびキャップ加熱ランプ53A群のシーケンス制御の目標温度との誤差は、カスケード熱電対56の計測結果に基づくフィードバック制御によって補正される。また、ボート30がモータ47によって回転される。
Subsequently, the inside of the
プロセスチューブ31の内圧や温度およびボート30の回転が全体的に一定の安定した状態になると、プロセスチューブ31の処理室32には原料ガスがガス供給装置43によってガス供給管42から導入される。ガス供給管42によって導入された原料ガスは、プロセスチューブ31の処理室32内を流通して排気管37によって排気される。処理室32を流通する際に、原料ガスが所定の処理温度に加熱されたウエハ1に接触することによる熱CVD反応により、ウエハ1にはCVD膜が形成される。
ちなみに、窒化珪素(Si3 N4 )が成膜される場合の処理条件の一例は、次の通りである。処理温度は700〜800℃、原料ガスとしてのSiH2 Cl2 の流量は0.1〜0.5SLM(スタンダード・リットル毎分)、NH3 の流量は0.3〜5SLM、処理圧力は20〜100Paである。
When the internal pressure and temperature of the
Incidentally, an example of processing conditions when silicon nitride (Si 3 N 4 ) is formed is as follows. The processing temperature is 700 to 800 ° C., the flow rate of SiH 2 Cl 2 as a raw material gas is 0.1 to 0.5 SLM (standard liter per minute), the flow rate of NH 3 is 0.3 to 5 SLM, and the processing pressure is 20 to 100 Pa.
ところで、プロセスチューブ31およびヒータユニット50の温度は処理温度以上に維持する必要がないばかりでなく、処理温度未満に下げることがかえって好ましいために、成膜ステップにおいては、冷却エアが給気管62から供給されてサブ排気口65、バッファ部64および排気口63から排気されることにより、冷却エア通路61に流通される。この際、断熱槽51は熱容量が通例に比べて小さく設定されているので、急速に冷却することができる。このように冷却エア通路61における冷却エアの流通によってプロセスチューブ31およびヒータユニット50を強制的に冷却することにより、例えば、シリコン窒化膜であればNH4 Clの付着を防止することができる150℃程度にプロセスチューブ31の温度を維持することができる。
なお、冷却エア通路61は処理室32から隔離されているので、冷媒ガスとして冷却エアを使用することができる。但し、冷却効果をより一層高めるためや、エア内の不純物による高温下での腐食を防止するためには、窒素ガス等の不活性ガスを冷媒ガスとして使用してもよい。
By the way, the temperature of the
Since the cooling
所定の処理時間が経過すると、処理ガスの導入が停止された後に、図8および図9に示されているように、冷却ガスとしての窒素ガス90が各冷却ガス供給管67から第一吸込室71aと第二吸込室72aと第三吸込室73aとにそれぞれ供給される。この際の窒素ガス90の供給流量は、流量調整コントローラ69によって300〜1000リットル毎分に制御される。
When a predetermined processing time has elapsed, after the introduction of the processing gas is stopped, as shown in FIGS. 8 and 9,
図8および図9に示されているように、冷却ガス供給管67から第一吸込室71aに供給された窒素ガス90は、第一吸込室71aにおいて垂直方向に均一に拡散した後に、第一吸込室71aの上端部に開設された第一スリット71bから第一吹出室81bに噴出する。
このとき、第一スリット71bの噴出方向は第一吹出室81bの上半分に開設された第一吹出スリット81cの方向と反対向きに設定されているので、第一吹出スリット81cの方向には向かわない。また、第一スリット71bの開口幅は全長にわたって同一寸法であって、その開口幅の寸法は比較的に狭小の1〜1.5mmに設定されているので、第一スリット71bから第一吹出室81bに噴出する窒素ガス90の流速は、垂直方向において均等になる。さらに、第一スリット71bは第一吸込ノズル71の長さの四分の一程度の高さに開設されているので、第一吸込室71aに供給された窒素ガス90は、第一吹出室81bの上端部のエリアに供給される状態になる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
At this time, since the ejection direction of the first slit 71b is set in the direction opposite to the direction of the first blow slit 81c provided in the upper half of the first blow chamber 81b, it is directed toward the first blow slit 81c. Absent. Moreover, since the opening width of the 1st slit 71b is the same dimension over the full length, and the dimension of the opening width is set to comparatively narrow 1-1.5 mm, from the 1st slit 71b, it is the 1st blowing chamber. The flow rate of the
図8および図9に示されているように、冷却ガス供給管67から第二吸込室72aに供給された窒素ガス90は、第二吸込室72aにおいて垂直方向に均一に拡散した後に、第二吸込室72aの中央高さよりも上側寄りである仕切板78の下側に開設された第二スリット72bから第一吹出室81bに噴出する。
このとき、第二スリット72bの噴出方向は第一吹出室81bの上半分に開設された第一吹出スリット81cの方向と反対向きに設定されているので、第一吹出スリット81cの方向には向かわない。また、第二スリット72bの開口幅は全長にわたって同一寸法であって、その開口幅の寸法は比較的に狭小の1〜1.5mmに設定されているので、第二スリット72bから第一吹出室81bに噴出する窒素ガス90の流速は、垂直方向において均等になる。さらに、第二スリット72bは第二吸込ノズル72の中央高さよりも上側寄りの部分に開設されているので、第二吸込室72aに供給された窒素ガス90は第一吹出室81bの中央高さよりも上側寄りのエリアに供給される状態になる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
At this time, since the ejection direction of the
図8および図9に示されているように、冷却ガス供給管67から第三吸込室73aに供給された窒素ガス90は、第三吸込室73aにおいて垂直方向に均一に拡散した後に、第三吸込室73aの上端部である第二上側キャップ76の下側に開設された第三スリット73bから第二吹出室82bに噴出する。
このとき、第三スリット73bの噴出方向は第二吹出室82bの上半分に開設された第二吹出スリット82cの方向と反対向きに設定されているので、第二吹出スリット82cの方向には向かわない。また、第三スリット73bの開口幅は全長にわたって同一寸法であって、その開口幅の寸法は比較的に狭小の1〜1.5mmに設定されているので、第三スリット73bから第二吹出室82bに噴出する窒素ガス90の流速は、垂直方向において均等になる。さらに、第三スリット73bは第三吸込ノズル73の上半分に開設されているので、第三吸込室73aに供給された窒素ガス90は第二吹出室82bの上半分のエリアに供給される状態になる。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
At this time, the ejection direction of the
前述したように、第一吸込室71aおよび第二吸込室72aから第一吹出室81bにそれぞれ供給された窒素ガス90は、第一吹出スリット81cから処理室32に吹き出す。このとき、第一吹出スリット81cは第一吸込ノズル71の中心と第二吸込ノズル72の中心とを結ぶ線分に対して略直交しているので、窒素ガス90はウエハ1の方向に向かってウエハ1の主面に対して水平方向に吹き出す。また、第一吹出スリット81cの開口幅の寸法は全長にわたって同一寸法に形成されているので、窒素ガス90の流速は垂直方向において全高にわたって均等になる。さらに、第一吹出スリット81cの開口幅の寸法は第一スリット71bや第二スリット72bの開口幅の寸法よりも大きく設定されているので、第一吹出スリット81cからの窒素ガス90の吹出速度は減衰されることになる。
そして、第一吹出スリット81cは第一吹出ノズル81の上半分に開設されているので、窒素ガス90は処理室32の上半分に吹き出される状態になる。このとき、第一スリット71bと第二スリット72bとが第一吹出スリット81cの上下半分宛にそれぞれ対応しているので、第一吹出スリット81cから吹き出す窒素ガス90の流速は垂直方向において全高にわたって均等になる。
As described above, the
And since the 1st blowing slit 81c is established in the upper half of the
前述したように、第三吸込室73aから第二吹出室82bに供給された窒素ガス90は、第二吹出スリット82cから処理室32に吹き出す。この際、第二吹出スリット82cは第二吸込ノズル72の中心と第三吸込ノズル73の中心とを結ぶ線分に対して略直交しているので、窒素ガス90はウエハ1の方向に向かってウエハ1の主面に対して水平方向に吹き出す。また、第二吹出スリット82cの開口幅の寸法は全長にわたって同一寸法に形成されているので、窒素ガス90の流速は垂直方向において全高にわたって均等になる。さらに、第二吹出スリット82cの開口幅の寸法は第三スリット73bの開口幅の寸法よりも大きく設定されているので、第二吹出スリット82cからの窒素ガス90の吹出速度は減衰されることになる。
そして、第二吹出スリット82cは第二吹出ノズル82の上半分に開設されているので、窒素ガス90は処理室32の下半分における上半分すなわち処理室32の高さの四分の三のエリアに吹き出される状態になる。したがって、処理室32の下から四分の一のエリアには窒素ガス90は吹き出さないことになる。しかし、このエリアには窒素ガス90によって冷却すべきウエハ1が存置されていないので、支障はない。
As described above, the
And since the
以上のようにして、第一吹出スリット81cおよび第二吹出スリット82cから処理室32にそれぞれ吹き出された窒素ガス90は、処理室32にボート30によって存置されたウエハ1群に接触し、処理室32の下端部における冷却ガス供給ユニット70の向かい側に接続された排気管37の排気口によって吸引されて排気される。
このとき、第一吹出スリット81cおよび第二吹出スリット82cから処理室32に吹き出される窒素ガス90の吹出速度は遅くなっているので、窒素ガス90はウエハ1群にゆっくりと接触することにより、ウエハ1の熱を効率良く奪うことができる。
また、第一吹出スリット81cから吹き出される窒素ガス90の流速と、第二吹出スリット82cから吹き出される窒素ガス90の流速とは均等になっているので、窒素ガス90はウエハ1群を全長にわたって均等に冷却することができる。
このようにして窒素ガス90はウエハ1に直接的に接触して熱を奪い、かつ、ウエハ1群の全長にわたって均等に接触するので、ウエハ1群の温度は大きいレート(速度)をもって急速に下降するとともに、ウエハ1群の全長およびウエハ1の面内において均一に下降する。
なお、吹出スリットをヒータおよび/ないし冷却水配管58のゾーンと同様に配置し、ヒータおよび/ないし冷却水配管58のゾーンの制御に合わせて窒素ガスによる冷却を制御するように構成してもよい。これにより、より一層昇温降温の制御性やスピード(レート)が向上する。
As described above, the
At this time, since the blowing speed of the
Further, since the flow rate of the
In this way, the
Note that the blowing slit may be arranged in the same manner as the zone of the heater and / or the cooling
さらに、窒素ガス90のウエハ1群への吹き付けに際して、ボート30をモータ47によって回転させると、ウエハ1の面内の温度差をより一層低減させることができる。すなわち、窒素ガス90をウエハ1に浴びせながらウエハ1をボート30ごと回転させることにより、窒素ガス90をウエハ1の全周にわたって均等に接触させることができるために、ウエハ1の面内の温度差を低減させることができる。
Further, when the
以上のようにしてウエハ1群が窒素ガス90によって強制的に冷却された後に、シールキャップ29に支持されたボート30はボートエレベータ27によって下降されることにより、処理室32から搬出(ボートアンローディング)される。このボートアンローディングに際しても、窒素ガス90が冷却ガス供給ユニット70によってウエハ1群に吹き付けられることにより、ウエハ1群の温度が大きいレート(速度)をもって急速に下降されるとともに、ウエハ1群の全長およびウエハ1の面内において均一に下降される。
After the group of wafers is forcibly cooled by the
待機室26に搬出されたボート30の処理済みウエハ1は、ボート30からウエハ移載装置25によって脱装(ディスチャージング)され、ポッドオープナ21において開放されているポッド2に挿入されて収納される。
処理済みウエハ1のボート30からの脱装作業の際も、ボート30がバッチ処理したウエハ1の枚数は一台の空のポッド2に収納するウエハ1の枚数よりも何倍も多いため、複数台のポッド2が上下のポッドオープナ21、21に交互にポッド搬送装置18によって繰り返し供給されることになる。この場合にも、一方(上段または下段)のポッドオープナ21へのウエハ移載作業中に、他方(下段または上段)のポッドオープナ21への空のポッド2への搬送や準備作業が同時進行されることにより、ウエハ移載装置25はポッド2の入替え作業についての待ち時間を浪費することなく脱装作業を連続して実施することができるため、CVD装置10のスループットを高めることができる。
The processed wafer 1 of the
Even when the processed wafers 1 are detached from the
所定枚数の処理済みのウエハ1が収納されると、ポッド2はポッドオープナ21によってキャップを装着されて閉じられる。
続いて、処理済みのウエハ1が収納されたポッド2はポッドオープナ21の載置台22から回転式ポッド棚15の指定された棚板17にポッド搬送装置18によって搬送されて一時的に保管される。
その後、処理済みのウエハ1を収納したポッド2は回転式ポッド棚15からポッド搬入搬出口12へポッド搬送装置18により搬送され、ポッド搬入搬出口12から筐体11の外部に搬出されてポッドステージ14の上に載置される。ポッドステージ14の上に載置されたポッド2は次工程へ工程内搬送装置によって搬送される。
なお、新旧のポッド2についてのポッドステージ14への搬入搬出作業およびポッドステージ14と回転式ポッド棚15との間の入替え作業は、処理室32におけるボート30の搬入搬出作業や成膜処理の間に同時に進行されるため、CVD装置10の全体としての作業時間が延長されるのを防止することができる。
When a predetermined number of processed wafers 1 are stored, the
Subsequently, the
Thereafter, the
The loading / unloading operation of the old and
以降、前記作用が繰り返されることにより、CVD装置10によってウエハ1に対する成膜処理が実施されて行く。
Thereafter, the film forming process is performed on the wafer 1 by the
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。 According to the embodiment, the following effects can be obtained.
1) 熱処理後に、冷却ガスとしての窒素ガスを冷却ガス供給ユニットの吹出スリットから吹き出してウエハ群に吹き付けることにより、ウエハ群を直接かつ全長にわたって均等に冷却することができるので、ウエハ群の降温速度を高めることができるとともに、ウエハ相互間およびウエハの面内温度の均一性を高めることができる。 1) After the heat treatment, nitrogen gas as cooling gas is blown out from the blowing slit of the cooling gas supply unit and blown onto the wafer group, so that the wafer group can be cooled directly and evenly over the entire length. And the uniformity of the in-plane temperature between wafers and the wafer can be enhanced.
2) ウエハ群におけるウエハ相互間の温度差およびウエハ面内の温度差の発生を防止することにより、ICの特性に及ぼす悪影響を回避することができ、また、ウエハ群の温度を充分に降温させることができるので、熱を帯びたウエハが酸素を多く含んだ雰囲気に晒されることによる自然酸化膜の生成を防止することができる。 2) By preventing the temperature difference between wafers in the wafer group and the temperature difference within the wafer surface, adverse effects on IC characteristics can be avoided, and the temperature of the wafer group can be lowered sufficiently. Therefore, it is possible to prevent generation of a natural oxide film due to exposure of a heated wafer to an oxygen-rich atmosphere.
3) 熱処理後およびボートアンローディング時にウエハ群を充分に降温させることにより、ボートアンローディング後の降温待機時間を省略ないしは短縮することができるので、CVD装置のスループットを向上させることができる。 3) By sufficiently lowering the temperature of the wafer group after the heat treatment and at the time of boat unloading, the temperature lowering waiting time after boat unloading can be omitted or shortened, so that the throughput of the CVD apparatus can be improved.
4) 降温速度は被冷却物と周囲の雰囲気との温度差に依存するので、熱処理の温度が高い高温度域(1200℃以上)ないし中温度域(600℃〜1200℃)においては、処理済みウエハ群の温度は強制的に冷却しなくとも急速に降下する。これに対して、熱処理の温度が低い低温度域(600℃以下)においては、降温速度が小さいので、処理済みウエハ群を強制的に冷却しないと、処理済みウエハ群の降温時間は長くなってしまう。つまり、冷却ガスとしての窒素ガスを冷却ガス供給ユニットの吹出スリットから吹き出してウエハ群に吹き付することにより処理済みウエハ群を強制的に冷却することは、熱処理の温度が低温度域に適用する場合の方が、熱処理温度が高温度域ないし中温度域に適用する場合よりも優れた効果を得ることができる。 4) Since the temperature drop rate depends on the temperature difference between the object to be cooled and the surrounding atmosphere, it has been processed in the high temperature range (1200 ° C or higher) to medium temperature range (600 ° C to 1200 ° C) where the heat treatment temperature is high. The temperature of the wafer group drops rapidly without forced cooling. On the other hand, in the low temperature range (600 ° C. or lower) where the temperature of the heat treatment is low, the temperature drop rate is small, so if the processed wafer group is not forcibly cooled, the temperature drop time of the processed wafer group becomes long. End up. That is, forcibly cooling the processed wafer group by blowing nitrogen gas as a cooling gas from the blowing slit of the cooling gas supply unit to the wafer group applies the temperature of the heat treatment to a low temperature range. In the case, an effect superior to the case where the heat treatment temperature is applied to a high temperature range or a medium temperature range can be obtained.
5) 吸込室を形成した吸込パイプと吹出室を形成した吹出パイプとから冷却ガス供給ユニットを構成するとともに、吸込パイプに窒素ガスを吹出室に噴出するスリットを開設し、吹出パイプに吹出室に噴出された窒素ガスを処理室に吹き出す吹出スリットを開設することにより、窒素ガスを減速するとともに、全長にわたって均等に吹き出すことができるので、処理室のウエハ群を直接かつ全長にわたって均等に冷却することができる。 5) The cooling gas supply unit is composed of the suction pipe that forms the suction chamber and the blow pipe that forms the blow chamber, and a slit is formed in the suction pipe to blow nitrogen gas into the blow chamber. By opening a blow slit that blows out the blown nitrogen gas into the processing chamber, the nitrogen gas can be decelerated and blown out uniformly over the entire length, so that the wafer group in the processing chamber can be cooled directly and evenly over the entire length. Can do.
6) 吸込パイプおよび吹出パイプを複数本宛設けることにより、窒素ガスの吹き出しエリアを垂直方向に複数設定することができるので、処理室のウエハ群を全長にわたってより一層均等に冷却することができる。 6) By providing a plurality of suction pipes and outlet pipes, a plurality of nitrogen gas blowing areas can be set in the vertical direction, so that the wafer group in the processing chamber can be cooled more uniformly over the entire length.
7) 吸込パイプおよび吹出パイプを長さ方向に区分けすることにより、窒素ガスの吹き出しエリアを垂直方向に複数設定することができるので、処理室のウエハ群を全長にわたってより一層均等に冷却することができる。 7) By dividing the suction pipe and the blow pipe in the length direction, a plurality of nitrogen gas blowing areas can be set in the vertical direction, so that the wafer group in the processing chamber can be cooled more uniformly over the entire length. it can.
図10は冷却ガス供給ユニットの他の実施の形態を示す斜視図である。
本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、前記実施の形態においては窒素ガスの吹き出しエリアが奇数の一例である三つに設定されているのに対して、偶数の一例である四つに設定されている点、である。
すなわち、本実施の形態においては、四つの吹き出しエリアを設定するために、第一冷却ガス供給ユニット70Aと第二冷却ガス供給ユニット70Bとが設備されている。第一冷却ガス供給ユニット70Aおよび第二冷却ガス供給ユニット70Bの構成は、前記実施の形態に係る冷却ガス供給ユニット70に準ずるので、その特徴点を説明する。
FIG. 10 is a perspective view showing another embodiment of the cooling gas supply unit.
This embodiment differs from the above embodiment in that the nitrogen gas blowing area is set to three, which is an example of an odd number, in the embodiment, but is an example of an even number. It is a point set to.
That is, in the present embodiment, the first cooling
第一冷却ガス供給ユニット70Aは第一吸込ノズル71と第二吸込ノズル72とを備えており、第一吸込ノズル71と第二吸込ノズル72との間には第一吹出ノズル81が形成されている。第一吸込ノズル71と第一吹出ノズル81と第二吸込ノズル72との上端面には上端開口を閉塞する上側キャップ75が被せられており、第一吸込ノズル71と第一吹出ノズル81と第二吸込ノズル72との下端面には、下端開口を閉塞する下側キャップ77が被せられている。
第一吸込ノズル71の中空部は第一吸込室71aを形成しており、第二吸込ノズル72の中空部は第二吸込室72aを形成している。第一吹出ノズル81の中空部は第一吹出室81bを形成している。
第一吸込ノズル71の上端部には、冷却ガス供給管67から第一吸込室71aに供給された冷却ガスを第一吹出室81bに噴出する第一スリット71bが開設されている。第一スリット71bはウエハの方向に向かっては冷却ガスを噴出しない第一噴出口として構成されている。第一スリット71bの長さは第一吸込ノズル71の長さの四分の一程度に設定されている。
第二吸込室72aの第一スリット71bの下端に対応する位置には、第二吸込室72aを上下に仕切る仕切板78が被せられている。第二吸込ノズル72の仕切板78の下側には、冷却ガス供給管67から第二吸込室72aに供給された冷却ガスを第一吹出室81bに噴出する第二スリット72bが開設されている。第二スリット72bはウエハの方向に向かっては冷却ガスを噴出しない第一噴出口として構成されている。第二スリット72bの長さは仕切板78から第二吸込ノズル72の高さの半分程度に延在するように設定されている。
第一吹出ノズル81の上半分には、第一吸込室71aおよび第二吸込室72aから第一吹出室81bに供給された冷却ガスを処理室32に噴出する第一吹出スリット81cが開設されている。第一吹出スリット81cはウエハ1の主面に対して水平方向であってウエハ1の方向に向かって冷却ガスを噴出する第二噴出口として構成されている。第一吹出スリット81cの長さは第一吹出ノズル81の長さの二分の一程度に設定されている。すなわち、第一吹出スリット81cは第一吹出ノズル81の上端から第二スリット72bの下端に対向する位置にわたって開設されている。
The first cooling
The hollow portion of the
At the upper end of the
A
In the upper half of the
第二冷却ガス供給ユニット70Bの高さは第一冷却ガス供給ユニット70Aの高さの略半分に設定されており、第一冷却ガス供給ユニット70Aの下半分に隣り合わせに設置されている。第二冷却ガス供給ユニット70Bは第三吸込ノズル73と第四吸込ノズル74とを備えており、第三吸込ノズル73と第四吸込ノズル74との間には第二吹出ノズル82が形成されている。第三吸込ノズル73と第二吹出ノズル82と第四吸込ノズル74との上端面には上端開口を閉塞する上側キャップ75が被せられており、第三吸込ノズル73と第二吹出ノズル82と第四吸込ノズル74との下端面には、下端開口を閉塞する下側キャップ77が被せられている。
第三吸込ノズル73の中空部は第三吸込室73aを形成しており、第四吸込ノズル74の中空部は第四吸込室74aを形成している。第二吹出ノズル82の中空部は第二吹出室82bを形成している。
第三吸込ノズル73の上端部には、冷却ガス供給管67から第三吸込室73aに供給された冷却ガスを第二吹出室82bに噴出する第三スリット73bが開設されている。第三スリット73bはウエハの方向に向かっては冷却ガスを噴出しない第一噴出口として構成されている。第三スリット73bの長さは第三吸込ノズル73の長さの二分の一程度に設定されている。
第四吸込室74aの第三スリット73bの下端に対応する位置には、第四吸込室74aを上下に仕切る仕切板78が被せられている。第四吸込ノズル74の仕切板78の下側には、冷却ガス供給管67から第四吸込室74aに供給された冷却ガスを第二吹出室82bに噴出する第四スリット74bが開設されている。第四スリット74bはウエハの方向に向かっては冷却ガスを噴出しない第一噴出口として構成されている。第四スリット74bの長さは仕切板78から第四吸込ノズル74の下端付近まで延在するように設定されている。
第二吹出ノズル82には第三吸込室73aおよび第四吸込室74aから第二吹出室82aに噴出した冷却ガスを処理室32に吹き出す第二吹出スリット82cが開設されている。第二吹出スリット82cはウエハ1の主面に対して水平方向であってウエハ1の方向に向かって冷却ガスを噴出する第二噴出口として構成されている。第二吹出スリット82cは第二吹出ノズル82の上端から第四スリット74bの下端に対向する位置にわたって開設されている。
The height of the second cooling
The hollow portion of the
At the upper end portion of the
At a position corresponding to the lower end of the
The
以上の構成に係る第一冷却ガス供給ユニット70Aと第二冷却ガス供給ユニット70Bとによれば、第一吹出スリット81cには第一スリット71bと第二スリット72bとが対向されており、第二吹出スリット82cには第三スリット73bと第四スリット74bとが対向されているので、窒素ガスの吹出エリアは四つに設定されることになる。
According to the first cooling
なお、本発明は前記実施の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に変更が可能であることはいうまでもない。 Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
冷却ガスとしての窒素ガスの吹出エリアは、三つまたは四つに設定するに限らず、一つまたは二つまたは五つ以上に設定してもよい。
ちなみに、複数の吹出エリアは前記した第一の実施の形態に係る冷却ガス供給ユニットと第二の実施の形態に係る冷却ガス供給ユニットとを組み合わせることにより、自由に設定することができる。
The nitrogen gas blowing area as the cooling gas is not limited to three or four, but may be set to one, two, or five or more.
Incidentally, the plurality of blowout areas can be freely set by combining the cooling gas supply unit according to the first embodiment and the cooling gas supply unit according to the second embodiment.
吸込ノズルのスリットや吹出ノズルのスリットは、同一幅に設定するに限らず、上下方向で幅が増減するように設定してもよい。 The slit of the suction nozzle and the slit of the blowout nozzle are not limited to the same width, and may be set so that the width increases or decreases in the vertical direction.
第一噴出口および第二噴出口は、スリットによって構成するに限らず、円形や角形の貫通孔等によって構成してもよい。 The first jet port and the second jet port are not limited to being formed by slits, but may be formed by circular or square through holes.
冷却ガス供給ユニットは処理室側に配設するに限らず、シールキャップ側に配設してもよい。 The cooling gas supply unit is not limited to be disposed on the processing chamber side, and may be disposed on the seal cap side.
加熱手段としては、熱エネルギーのピーク波長が1.0μmのハロゲンランプを使用するに限らず、熱線(赤外線や遠赤外線等)の波長(例えば、0.5〜3.5μm)を照射する他の加熱ランプ(例えば、カーボンランプ)を使用してもよいし、誘導加熱ヒータ、珪化モリブデンやFe−Cr−Al合金等の金属発熱体を使用してもよい。 The heating means is not limited to using a halogen lamp with a peak wavelength of heat energy of 1.0 μm, but other heat rays (infrared rays, far-infrared rays, etc.) wavelength (for example, 0.5 to 3.5 μm) are irradiated. A heating lamp (for example, a carbon lamp) may be used, or an induction heater, a metal heating element such as molybdenum silicide or Fe—Cr—Al alloy may be used.
前記実施の形態においては、CVD装置について説明したが、酸化・拡散装置やアニール装置等の基板処理装置全般に適用することができる。 Although the CVD apparatus has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to all substrate processing apparatuses such as an oxidation / diffusion apparatus and an annealing apparatus.
被処理基板はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。 The substrate to be processed is not limited to a wafer, but may be a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, a compact disk, a magnetic disk, or the like.
1…ウエハ(基板)、2…ポッド、10…CVD装置(基板処理装置)、11…筐体、12…ポッド搬入搬出口、13…フロントシャッタ、14…ポッドステージ、15…回転式ポッド棚、16…支柱、17…棚板、18…ポッド搬送装置、19…サブ筐体、20…ウエハ搬入搬出口、21…ポッドオープナ、22…載置台、23…キャップ着脱機構、24…移載室、25…ウエハ移載装置、26…待機室、27…ボートエレベータ、28…アーム、29…シールキャップ、30…ボート(基板保持体)、31…プロセスチューブ、32…処理室、35…炉口、36…マニホールド、37…排気管、38…排気口、39…排気装置、40…圧力センサ、41…圧力コントローラ、42…ガス供給管、43…ガス供給装置、44…ガス流量コントローラ、45…回転軸、46…駆動コントローラ、47…モータ、48…断熱キャップ部、50…ヒータユニット、51…断熱槽、52…加熱ランプ(加熱手段)、53…天井加熱ランプ、53A…キャップ加熱ランプ、54…加熱ランプ駆動装置、55…温度コントローラ、56…カスケード熱電対、57…リフレクタ、58…冷却水配管、59…天井リフレクタ、60…冷却水配管、61…冷却エア通路、62…給気管、63…排気口、64…バッファ部、65…サブ排気口、67…冷却ガス供給管、68…窒素ガス供給装置、69…流量調整コントローラ、70、70A、70B…冷却ガス供給ユニット(冷却ガス供給手段)、71…第一吸込ノズル、71a…第一吸込室、71b…第一スリット(第一噴出口)、72…第二吸込ノズル、72a…第二吸込室、72b…第二スリット(第一噴出口)、73…第三吸込ノズル、73a…第三吸込室、73b…第三スリット(第一噴出口)、74…第四吸込ノズル、74a…第四吸込室、74b…第四スリット(第一噴出口)、75…第一上側キャップ、76…第二上側キャップ、77…下側キャップ、78…仕切板、81…第一吹出ノズル、81a…連結壁、81b…第一吹出室、81c…第一吹出スリット(第二噴出口)、82…第二吹出ノズル、82a…連結壁、82b…第二吹出室、82c…第二吹出スリット(第二噴出口)、90…窒素ガス(冷却ガス)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer (substrate), 2 ... Pod, 10 ... CVD apparatus (substrate processing apparatus), 11 ... Housing | casing, 12 ... Pod loading / unloading exit, 13 ... Front shutter, 14 ... Pod stage, 15 ... Rotary pod shelf, DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記冷却ガス供給手段は、前記ボートによって前記処理室に搬入された第一位置の前記基板がある方向に向かっては冷却ガスを噴出しない第一噴出口と、この第一噴出口を介した前記冷却ガスが前記第一位置にある前記基板の主面に対して水平方向であって前記基板がある方向に向かって冷却ガスを噴出する第二噴出口とを備えていることを特徴とする基板処理装置。 A processing chamber for accommodating and processing the substrate; a boat for holding the substrate and carrying it into the processing chamber; a cooling gas supply means for supplying a cooling gas to the processing chamber; and an exhaust port for exhausting the cooling gas; With
The cooling gas supply means includes a first jet port that does not jet the cooling gas toward the direction in which the substrate at the first position carried into the processing chamber by the boat is located, and the first jet port through the first jet port. And a second ejection port for ejecting the cooling gas in a direction horizontal to the principal surface of the substrate at the first position and in the direction of the substrate. Processing equipment.
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