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JP2008311587A - Substrate processing apparatus - Google Patents

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JP2008311587A
JP2008311587A JP2007160394A JP2007160394A JP2008311587A JP 2008311587 A JP2008311587 A JP 2008311587A JP 2007160394 A JP2007160394 A JP 2007160394A JP 2007160394 A JP2007160394 A JP 2007160394A JP 2008311587 A JP2008311587 A JP 2008311587A
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cooling medium
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outer tube
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智行 松田
Shinya Morita
慎也 森田
Shigeo Nakada
茂夫 中田
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent metallic contamination while preventing deterioration of an O-ring. <P>SOLUTION: A passage member 51 forming a cooling medium passage 50 is installed between an outer tube 14 on a manifold 19 and an inner tube 15. The cooling medium passage 50 is arranged on a heater 12 side relative to the O-ring 18 arranged between the outer tube 14 and the manifold 19. The passage member 52 is formed into a circular annular shape of a channel type steel shape by using transparent or translucent quartz, and installed by being turned down on a surface of the manifold 19. A cooling medium introduction passage 52 and a cooling medium discharge passage 52 are opened in the manifold 19, and made to communicate with the cooling medium passage 50. By forming the manifold and the passage member with quarts, they are prevented from causing metallic contamination. Since the manifold can be cooled by the cooling medium flowing through the cooling medium passage, the O-ring can be prevented from being melted or deteriorated. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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。）が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に酸化膜や金属膜や半導体膜を形成する成膜、アニール、酸化、拡散およびリフロー等の熱処理（thermal treatment ）に使用される熱処理装置（furnace ）に利用して有効なものに関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus, for example, a film formation for forming an oxide film, a metal film, or a semiconductor film on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) on which a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC) is formed. The present invention relates to an effective heat treatment apparatus (furnace) used for thermal treatment such as annealing, oxidation, diffusion and reflow.

ＩＣの製造方法において、窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）や酸化シリコン（ＳｉＯｘ）およびポリシリコン等をウエハに堆積（デポジション）するのに、熱処理装置の一例であるバッチ式縦形ホットウオール形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ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）は、アウタチューブと、アウタチューブの内側に設けられて処理室を形成するインナチューブと、アウタチューブ内を加熱する加熱装置（ヒータ）と、アウタチューブおよびインナチューブを載置し処理室を排気する排気管および処理室にガスを供給するガス導入管が接続されたマニホールドと、複数枚のウエハを垂直方向に整列させて保持して処理室に搬入するボートとを備えている。
そして、複数枚のウエハを保持したボートが処理室に下端の炉口から搬入（ボートローディング）され、処理室に成膜ガスがガス導入管から供給されるとともに、加熱装置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膜が堆積される。 In an IC manufacturing method, a batch type vertical hot wall type CVD apparatus which is an example of a heat treatment apparatus for depositing (depositing) silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxide (SiOx), polysilicon, or the like on a wafer. Is widely used.
A batch type vertical hot wall type CVD apparatus (hereinafter referred to as a CVD apparatus) includes an outer tube, an inner tube provided inside the outer tube to form a processing chamber, and a heating device (heater) for heating the inside of the outer tube. And a manifold in which an outer tube and an inner tube are mounted and an exhaust pipe for exhausting the processing chamber and a gas introduction pipe for supplying gas to the processing chamber are connected, and a plurality of wafers are vertically aligned and held. And a boat to be carried into the processing chamber.
Then, a boat holding a plurality of wafers is loaded into the processing chamber from the bottom furnace port (boat loading), and a film forming gas is supplied to the processing chamber from the gas introduction pipe, and the processing chamber is heated by the heating device. As a result, a CVD film is deposited on the wafer.

従来のこの種のＣＶＤ装置においては、特許文献１のように、マニホールド（炉口フランジ）は金属によって形成されている。
金属製のマニホールドの場合には、板厚が薄く熱容量も小さいために、炉口外に放熱し易かった。また、金属製のマニホールドは不透明であるために、熱線が透過することがなく、加熱装置（ヒータ）からの輻射熱がマニホールドとシールキャップ等に設けられるＯリングへ直射されることはない。
特開２００２−３３４８６８号公報 In this type of conventional CVD apparatus, as in Patent Document 1, the manifold (furnace port flange) is made of metal.
In the case of a metal manifold, it was easy to dissipate heat outside the furnace port because the plate thickness was small and the heat capacity was small. Further, since the metal manifold is opaque, heat rays do not pass through, and radiant heat from the heating device (heater) is not directly applied to the O-ring provided on the manifold and the seal cap.
JP 2002-334868 A

しかし、ＩＣの微細化に伴って、金属製のマニホールドを使用したＣＶＤ装置においては、金属製のマニホールドからの金属の放出が問題となってきており、非金属部材、例えば石英等のガラス部材を使用してマニホールドを形成することが要望されている。
マニホールドを石英等の非金属材料によって形成する場合には、金属（例えばＳＵＳ）によって形成したマニホールドに比べて、強度が弱いという問題点がある。
そこで、マニホールドの自重やインナチューブの重量を支持するのに、高さ方向の肉厚や水平方向の幅等を大きく設定する必要があり、例えば、ブロック構造とすることにより、強度を保つ必要があった。
その結果、非金属製のマニホールドはＳＵＳ製のマニホールドに比べて、熱容量が大きくなってしまう。
特に、石英製のマニホールドの場合には、ＳＵＳ製のマニホールドに比べて、放熱量が少ないために、熱が石英内に篭もって冷えにくく、さらに、透明または半透明であることにより、加熱装置からの輻射熱の波長の一部を透過するために、マニホールドとシールキャップとの間のＯリングを劣化させてしまう。 However, with the miniaturization of ICs, in a CVD apparatus using a metal manifold, metal discharge from the metal manifold has become a problem, and a non-metal member such as a glass member such as quartz is used. There is a desire to use and form a manifold.
When the manifold is formed of a non-metallic material such as quartz, there is a problem that the strength is weaker than that of a manifold formed of metal (for example, SUS).
Therefore, to support the weight of the manifold and the weight of the inner tube, it is necessary to increase the thickness in the height direction and the width in the horizontal direction. For example, it is necessary to maintain the strength by using a block structure. there were.
As a result, the non-metallic manifold has a larger heat capacity than the SUS manifold.
In particular, in the case of a manifold made of quartz, since the amount of heat radiation is less than that of a manifold made of SUS, the heat is not easily cooled by being trapped in the quartz, and furthermore, it is transparent or translucent. In order to transmit a part of the wavelength of the radiant heat, the O-ring between the manifold and the seal cap is deteriorated.

本発明の目的は、前記問題点を回避しつつ金属汚染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 preventing metal contamination while avoiding the above problems.

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）アウタチューブと、
該アウタチューブの内側に設けられ、処理室を形成するインナチューブと、
前記アウタチューブ内を加熱する加熱装置と、
前記アウタチューブおよび前記インナチューブを載置する非金属部材によって形成されるマニホールドと、
前記アウタチューブと前記インナチューブとの間に配置される冷却媒体通路と、
を備えている基板処理装置。
（２）前記冷却媒体通路は、マニホールド表面に設けられる非金属部材によって形成される前記（１）の基板処理装置。
（３）前記マニホールドを貫通し前記冷却媒体通路と連通する冷却媒体導入通路と、
前記マニホールドを貫通し前記冷却媒体通路と連通する冷却媒体排出通路と、
を備える前記（１）の基板処理装置。
（４）前記マニホールドの下方に設けられる蓋体と、前記マニホールドと前記蓋体との間に設けられる密閉部材と、を備える前記（１）の基板処理装置。
（５）前記マニホールドは環状断面偏平ブロック形状に形成されている前記（１）の基板処理装置。
（６）前記冷却媒体通路は環状に形成されている前記（３）の基板処理装置。
（７）前記マニホールドは石英からなる前記（１）の基板処理装置。
（８）前記冷却媒体通路は石英からなる前記（１）の基板処理装置。
（９）前記マニホールドまたは前記冷却媒体通路は、透明または半透明の非金属部材によって形成される前記（１）の基板処理装置。
（１０）前記冷却媒体通路は、前記アウタチューブと前記マニホールドとの間に設けられる密閉部材より前記加熱装置側に設けられている前記（１）の基板処理装置。
（１１）アウタチューブと、
該アウタチューブの内側に設けられ、処理室を形成するインナチューブと、
前記アウタチューブ内を加熱する加熱装置と、
前記アウタチューブおよび前記インナチューブを載置する非金属部材によって形成されるマニホールドと、
前記アウタチューブと前記インナチューブとの間に配置される冷却媒体通路と、
を備えている基板処理装置を用いる半導体装置の製造方法であって、
前記冷却媒体導入通路に冷却媒体を流し、前記冷却媒体通路を経由し、前記冷却媒体排出通路から排出しつつ前記加熱装置により前記アウタチューブ内を加熱し、基板を処理するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。 Typical means for solving the above-described problems are as follows.
(1) an outer tube;
An inner tube provided inside the outer tube and forming a processing chamber;
A heating device for heating the inside of the outer tube;
A manifold formed by a non-metallic member on which the outer tube and the inner tube are placed;
A cooling medium passage disposed between the outer tube and the inner tube;
A substrate processing apparatus comprising:
(2) The substrate processing apparatus according to (1), wherein the cooling medium passage is formed by a non-metallic member provided on a manifold surface.
(3) a cooling medium introduction passage passing through the manifold and communicating with the cooling medium passage;
A coolant discharge passage penetrating the manifold and communicating with the coolant passage;
The substrate processing apparatus according to (1), comprising:
(4) The substrate processing apparatus of (1), comprising: a lid provided below the manifold; and a sealing member provided between the manifold and the lid.
(5) The substrate processing apparatus according to (1), wherein the manifold is formed in an annular cross-sectional flat block shape.
(6) The substrate processing apparatus of (3), wherein the cooling medium passage is formed in an annular shape.
(7) The substrate processing apparatus according to (1), wherein the manifold is made of quartz.
(8) The substrate processing apparatus according to (1), wherein the cooling medium passage is made of quartz.
(9) The substrate processing apparatus according to (1), wherein the manifold or the cooling medium passage is formed of a transparent or translucent non-metallic member.
(10) The substrate processing apparatus according to (1), wherein the cooling medium passage is provided closer to the heating device than a sealing member provided between the outer tube and the manifold.
(11) an outer tube;
An inner tube provided inside the outer tube and forming a processing chamber;
A heating device for heating the inside of the outer tube;
A manifold formed by a non-metallic member on which the outer tube and the inner tube are placed;
A cooling medium passage disposed between the outer tube and the inner tube;
A method of manufacturing a semiconductor device using a substrate processing apparatus comprising:
Flowing the cooling medium through the cooling medium introduction passage, heating the inside of the outer tube by the heating device while discharging the cooling medium passage from the cooling medium passage, and processing the substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:

前記（１）によれば、金属汚染を防止しつつアウタチューブおよびインナチューブを載置することができ、また、密閉部材の溶融や劣化を抑制することができる。
さらに、アウタチューブとインナチューブとの間に冷却媒体通路が配置されることにより、アウタチューブとインナチューブとの間には障害物がないために、加熱装置からの輻射熱が伝わり易く、マニホールドが熱せられ易いが、その部分を冷却することができ、また、輻射熱を冷却媒体によって遮ることができる。
前記（２）によれば、次のような問題点を解決する。
すなわち、冷却媒体通路を非金属部材製のマニホールドの内部に設けることも可能であるが、冷却媒体通路をマニホールドの内部に設けるためには、強度を確保するようにマニホールドのサイズを大きくする必要がある。
また、大きくなるに伴い、非金属部材製のマニホールドのブロックを製作するのが困難になり、マニホールド自体のコスト増加を招来してしまう。
さらに、大きくなると、熱容量が増加し、冷却媒体を多く流す必要があり、冷却効果の非効率化に繋がったり、マニホールドのサイズを大きくすることにより、アウタチューブの縦方向の長さを長くすることに繋がったりする等の問題があるが、前記（２）により、解決することができる。さらに、熱輻射が熱伝導に変わる箇所を冷却媒体で冷やすことができるために、効率よく冷却することができる。 According to (1), the outer tube and the inner tube can be placed while preventing metal contamination, and the melting and deterioration of the sealing member can be suppressed.
Furthermore, since the cooling medium passage is arranged between the outer tube and the inner tube, there is no obstacle between the outer tube and the inner tube, so that the radiant heat from the heating device is easily transmitted and the manifold is heated. Although it is easy to be performed, the part can be cooled and the radiant heat can be blocked by the cooling medium.
According to (2), the following problems are solved.
That is, it is possible to provide the cooling medium passage inside the manifold made of a non-metallic member, but in order to provide the cooling medium passage inside the manifold, it is necessary to increase the size of the manifold so as to ensure strength. is there.
Further, as the size of the manifold increases, it becomes difficult to manufacture a manifold block made of a non-metallic member, resulting in an increase in the cost of the manifold itself.
Furthermore, when the size is increased, the heat capacity increases, and it is necessary to flow a large amount of the cooling medium. This leads to inefficiency in the cooling effect, and the length of the outer tube is increased by increasing the size of the manifold. However, it can be solved by the above (2). Furthermore, since the portion where the heat radiation changes to heat conduction can be cooled by the cooling medium, it can be efficiently cooled.

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、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ＣＶＤ装置）として構成されている。   In the present embodiment, the substrate processing apparatus according to the present invention is configured as a CVD apparatus (batch type vertical hot wall type CVD apparatus) that performs a film forming process in an IC manufacturing method.

図１に示されているように、ＣＶＤ装置１０は加熱機構としてのヒータ１２を有する。
ヒータ１２は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース１１に支持されることにより垂直に据え付けられている。 As shown in FIG. 1, the CVD apparatus 10 includes a heater 12 as a heating mechanism.
The heater 12 has a cylindrical shape and is vertically installed by being supported by a heater base 11 as a holding plate.

ヒータ１２の内側には反応管としてのプロセスチューブ１３が、ヒータ１２と同心円状に配設されている。プロセスチューブ１３は外部反応管としてのアウタチューブ１４と、内部反応管としてのインナチューブ１５とから構成されている。
アウタチューブ１４は、例えば石英または炭化シリコンの耐熱性材料からなり、内径がインナチューブ１５の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１５と同心円状に設けられている。
インナチューブ１５は、例えば石英（ＳｉＯ2 ）または炭化シリコン（ＳｉＣ）の耐熱性材料からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ１５の筒中空部は処理室１６を形成している。処理室１６はウエハ１を後述するボートによって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
アウタチューブ１４とインナチューブ１５との隙間によって筒状空間１７が形成されている。 A process tube 13 as a reaction tube is disposed concentrically with the heater 12 inside the heater 12. The process tube 13 includes an outer tube 14 as an external reaction tube and an inner tube 15 as an internal reaction tube.
The outer tube 14 is made of a heat-resistant material such as quartz or silicon carbide, and has an inner diameter larger than the outer diameter of the inner tube 15 and is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened, and is concentric with the inner tube 15. Is provided.
The inner tube 15 is made of, for example, a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and is formed in a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. A cylindrical hollow portion of the inner tube 15 forms a processing chamber 16. The processing chamber 16 is configured so that the wafers 1 can be accommodated in a state in which the wafers 1 are arranged in multiple stages in the vertical direction in a horizontal posture by a boat described later.
A cylindrical space 17 is formed by a gap between the outer tube 14 and the inner tube 15.

アウタチューブ１４の下方にはマニホールド１９が、アウタチューブ１４と同心円状に配設されている。マニホールド１９は非金属部材としての石英から環状断面扁平ブロック形状に形成されており、透明または半透明に形成されている。
マニホールド１９の上にはアウタチューブ１４およびインナチューブ１５が載置されており、これらを支持している。マニホールド１９がヒータベース１１に支持されることにより、プロセスチューブ１３は垂直に据え付けられた状態となっている。
なお、アウタチューブ１４はマニホールド１９に支持されず、マニホールド１９とは別にヒータベース１１に支持されるように構成してもよい。
プロセスチューブ１３とマニホールド１９により処理容器が形成される。
なお、マニホールド１９とアウタチューブ１４との間には、密閉部材としてのＯリング１８が設けられている。 A manifold 19 is disposed concentrically with the outer tube 14 below the outer tube 14. The manifold 19 is formed from quartz as a non-metallic member into a flat block shape having an annular cross section, and is formed to be transparent or translucent.
An outer tube 14 and an inner tube 15 are placed on the manifold 19 and support them. By supporting the manifold 19 on the heater base 11, the process tube 13 is installed vertically.
The outer tube 14 may not be supported by the manifold 19 but may be supported by the heater base 11 separately from the manifold 19.
A process vessel is formed by the process tube 13 and the manifold 19.
An O-ring 18 as a sealing member is provided between the manifold 19 and the outer tube 14.

アウタチューブ１４には排気管２０が接続されており、排気管２０は処理室１６内の雰囲気を排気する。排気管２０はアウタチューブ１４とインナチューブ１５との隙間によって形成された筒状空間１７の下端部に配置されており、筒状空間１７に連通している。
排気管２０のアウタチューブ１４との接続側と反対側である下流側には、圧力検出器としての圧力センサ２１および圧力調整装置２２を介して真空ポンプ等の排気装置２３が接続されており、排気装置２３は処理室１６内の圧力が所定の圧力（真空度）となるように排気する。
圧力センサ２１および圧力調整装置２２には圧力制御部２４が電気配線Ｂによって電気的に接続されている。圧力制御部２４は圧力センサ２１により検出された圧力に基づいて圧力調整装置２２を処理室１６内の圧力が所望の圧力となるように所望のタイミングをもって制御する。 An exhaust pipe 20 is connected to the outer tube 14, and the exhaust pipe 20 exhausts the atmosphere in the processing chamber 16. The exhaust pipe 20 is disposed at the lower end portion of the cylindrical space 17 formed by the gap between the outer tube 14 and the inner tube 15 and communicates with the cylindrical space 17.
An exhaust device 23 such as a vacuum pump is connected to a downstream side of the exhaust pipe 20 opposite to the connection side with the outer tube 14 via a pressure sensor 21 and a pressure adjustment device 22 as a pressure detector. The exhaust device 23 exhausts the pressure in the processing chamber 16 to a predetermined pressure (degree of vacuum).
A pressure control unit 24 is electrically connected to the pressure sensor 21 and the pressure adjusting device 22 by an electric wiring B. Based on the pressure detected by the pressure sensor 21, the pressure control unit 24 controls the pressure adjusting device 22 at a desired timing so that the pressure in the processing chamber 16 becomes a desired pressure.

マニホールド１９の側方にはガス導入部としてのガス流路２５が、処理室１６内に連通するように設けられており、ガス流路２５にはガス供給管２６が接続されている。
ガス供給管２６のガス流路２５との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２７を介してガス供給源２８が接続されている。ガス供給源２８は処理ガスや不活性ガスを供給する。
ＭＦＣ２７にはガス流量制御部２９が電気配線Ｃによって電気的に接続されている。ガス流量制御部２９は供給するガスの流量が所望の量となるように、ＭＦＣ２７を所望のタイミングをもって制御する。 A gas flow path 25 as a gas introduction part is provided on the side of the manifold 19 so as to communicate with the inside of the processing chamber 16, and a gas supply pipe 26 is connected to the gas flow path 25.
A gas supply source 28 is connected to an upstream side of the gas supply pipe 26 opposite to the connection side with the gas flow path 25 via an MFC (mass flow controller) 27 as a gas flow rate controller. The gas supply source 28 supplies a processing gas and an inert gas.
A gas flow rate controller 29 is electrically connected to the MFC 27 by an electric wiring C. The gas flow rate control unit 29 controls the MFC 27 at a desired timing so that the flow rate of the supplied gas becomes a desired amount.

マニホールド１９の下方には、処理室１６の下端開口を気密に閉塞可能な蓋体としてのシールキャップ３１が設けられている。シールキャップ３１は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。
シールキャップ３１の処理室１６側にはシールキャップカバー３１Ａが設けられている。シールキャップカバー３１Ａはシールキャップ３１を覆うことで金属部分を処理室１６側にむき出さないように構成されており、例えば、石英等の非金属材料によって形成されている。シールキャップカバー３１Ａはマニホールド１９の下面に垂直方向下側から当接されるようになっている。
図２に示されているように、シールキャップカバー３１Ａの上面にはマニホールド１９の下面と当接する密閉部材としてのＯリング３２が設けられる。また、シールキャップ３１の上面には、シールキャップカバー３１Ａの下面と当接する密閉部材としてのＯリング３２Ａが設けられている。
シールキャップ３１の処理室１６と反対側には、ボートを回転させる回転機構３３が設置されている。回転機構３３の回転軸３４はシールキャップ３１を貫通して、後述するボートに接続されており、ボートを回転させることでウエハ１を回転させるように構成されている。
シールキャップ３１はプロセスチューブ１３の外部に垂直に設備された昇降機構としてのボートエレベータ３５のアーム３６に支持されており、ボートエレベータ３５によって垂直方向に昇降されるように構成されている。つまり、ボートエレベータ３５はシールキャップ３１を介してボートを処理室１６に対し搬入搬出する。
回転機構３３およびボートエレベータ３５には、駆動制御部３７が電気配線Ａによって電気的に接続されている。駆動制御部３７は回転機構３３およびボートエレベータ３５が所望の動作をするように、所望のタイミングにて制御する。 Below the manifold 19, a seal cap 31 is provided as a lid capable of airtightly closing the lower end opening of the processing chamber 16. The seal cap 31 is made of a metal such as stainless steel and is formed in a disk shape.
A seal cap cover 31 </ b> A is provided on the processing chamber 16 side of the seal cap 31. The seal cap cover 31A is configured not to expose the metal portion to the processing chamber 16 side by covering the seal cap 31, and is formed of, for example, a non-metallic material such as quartz. The seal cap cover 31A is in contact with the lower surface of the manifold 19 from the lower side in the vertical direction.
As shown in FIG. 2, an O-ring 32 as a sealing member that comes into contact with the lower surface of the manifold 19 is provided on the upper surface of the seal cap cover 31 </ b> A. Further, an O-ring 32A as a sealing member that comes into contact with the lower surface of the seal cap cover 31A is provided on the upper surface of the seal cap 31.
A rotation mechanism 33 that rotates the boat is installed on the side of the seal cap 31 opposite to the processing chamber 16. A rotating shaft 34 of the rotating mechanism 33 passes through the seal cap 31 and is connected to a boat described later, and is configured to rotate the wafer 1 by rotating the boat.
The seal cap 31 is supported by an arm 36 of a boat elevator 35 as a lifting mechanism installed vertically outside the process tube 13 and is configured to be lifted and lowered in the vertical direction by the boat elevator 35. That is, the boat elevator 35 carries the boat in and out of the processing chamber 16 via the seal cap 31.
A drive control unit 37 is electrically connected to the rotation mechanism 33 and the boat elevator 35 by an electrical wiring A. The drive control unit 37 performs control at a desired timing so that the rotation mechanism 33 and the boat elevator 35 perform desired operations.

基板保持具としてのボート３８は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ１を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。
なお、ボート３８の下部には、ヒータ１２からの熱がマニホールド１９側に伝わり難くさせる断熱部材としての断熱板３９が複数枚、水平姿勢で多段に配置されている。断熱板３９は例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料が使用されて円板形状に形成されている。 A boat 38 as a substrate holder is made of a heat-resistant material such as quartz or silicon carbide, and is configured to hold a plurality of wafers 1 in a horizontal posture and aligned in a state where the centers are aligned with each other in multiple stages. ing.
Note that a plurality of heat insulating plates 39 serving as heat insulating members that make it difficult for heat from the heater 12 to be transferred to the manifold 19 side are arranged in a multistage in a horizontal position at the lower portion of the boat 38. The heat insulating plate 39 is formed in a disc shape using a heat resistant material such as quartz or silicon carbide.

プロセスチューブ１３内には温度検出器としての温度センサ４０が設置されている。
ヒータ１２と温度センサ４０には温度制御部４１が電気配線Ｄによって電気的に接続されている。温度制御部４１は温度センサ４０によって検出された温度情報に基づき処理室１６内の温度が所望の温度分布となるように、ヒータ１２への通電具合を所望のタイミングをもって制御する。 A temperature sensor 40 as a temperature detector is installed in the process tube 13.
A temperature control unit 41 is electrically connected to the heater 12 and the temperature sensor 40 by an electric wiring D. Based on the temperature information detected by the temperature sensor 40, the temperature control unit 41 controls the energization of the heater 12 at a desired timing so that the temperature in the processing chamber 16 has a desired temperature distribution.

圧力制御部２４、ガス流量制御部２９、駆動制御部３７および温度制御部４１は、操作部や入出力部をも構成し、バッチ式ＣＶＤ装置１０全体を制御する主制御部４２に電気的に接続されている。
圧力制御部２４、ガス流量制御部２９、駆動制御部３７、温度制御部４１および主制御部４２はコントローラ４３を構成している。 The pressure control unit 24, the gas flow rate control unit 29, the drive control unit 37, and the temperature control unit 41 also constitute an operation unit and an input / output unit, and are electrically connected to the main control unit 42 that controls the entire batch type CVD apparatus 10. It is connected.
The pressure control unit 24, the gas flow rate control unit 29, the drive control unit 37, the temperature control unit 41, and the main control unit 42 constitute a controller 43.

本実施の形態においては、マニホールド１９の上には冷却媒体通路５０を形成する冷却媒体通路部材（以下、通路部材という。）５１が、アウタチューブ１４とインナチューブ１５との間に配置されて敷設されている。冷却媒体通路５０はアウタチューブ１４とマニホールド１９との間に設けられたＯリング１８よりヒータ１２側に配置されている。
図２に示されているように、通路部材５１は非金属部材としての石英が使用されてチャンネル型鋼形状に成形されて、図３に示されているように、円形環状に形成されており、マニホールド１９の表面に伏せられて敷設されている。通路部材５１は透明または半透明に形成されている。
図３に示されているように、マニホールド１９には冷却媒体導入通路５２および冷却媒体排出通路５３が互いに隣接して開設されており、冷却媒体導入通路５２および冷却媒体排出通路５３は冷却媒体通路５０にそれぞれ連通されている。液体または気体の冷却媒体は冷却媒体導入通路５２から冷却媒体通路５０に導入され、冷却媒体排出通路５３から排出されることにより、冷却媒体通路５０全体を流通する。 In the present embodiment, a cooling medium passage member (hereinafter referred to as a passage member) 51 that forms a cooling medium passage 50 is disposed between the outer tube 14 and the inner tube 15 on the manifold 19 and laid. Has been. The cooling medium passage 50 is disposed closer to the heater 12 than the O-ring 18 provided between the outer tube 14 and the manifold 19.
As shown in FIG. 2, the passage member 51 is formed into a channel steel shape using quartz as a non-metallic member, and is formed into a circular ring shape as shown in FIG. 3. It is laid down on the surface of the manifold 19. The passage member 51 is formed to be transparent or translucent.
As shown in FIG. 3, a cooling medium introduction passage 52 and a cooling medium discharge passage 53 are opened in the manifold 19 adjacent to each other, and the cooling medium introduction passage 52 and the cooling medium discharge passage 53 are formed in the cooling medium passage. 50 communicates with each other. The liquid or gaseous cooling medium is introduced from the cooling medium introduction passage 52 to the cooling medium passage 50 and is discharged from the cooling medium discharge passage 53, thereby flowing through the entire cooling medium passage 50.

次に、ＣＶＤ装置１０によるＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。
なお、以下の説明において、ＣＶＤ装置１０を構成する各部の動作はコントローラ４３により制御される。 Next, a film forming process in the IC manufacturing method using the CVD apparatus 10 will be described.
In the following description, the operation of each part constituting the CVD apparatus 10 is controlled by the controller 43.

予め、冷却媒体導入通路５２に冷却媒体が導入され、冷却媒体通路５０を経由して冷却媒体排出通路５３から排出されることにより、冷却媒体が冷却媒体通路５０全体を流通される。   The cooling medium is introduced into the cooling medium introduction passage 52 in advance and discharged from the cooling medium discharge passage 53 via the cooling medium passage 50, whereby the cooling medium is circulated through the entire cooling medium passage 50.

複数枚のウエハ１がボート３８に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ１を保持したボート３８は、ボートエレベータ３５によって持ち上げられて処理室１６に搬入（ボートローディング）される。
この状態で、シールキャップ３１はＯリング３２Ａ、シールキャップカバー３１ＡおよびＯリング３２を介してマニホールド１９の下面をシールした状態となる。 When a plurality of wafers 1 are loaded into the boat 38 (wafer charge), as shown in FIG. 1, the boat 38 holding the plurality of wafers 1 is lifted by the boat elevator 35 and processed into the processing chamber 16. Is loaded (boat loading).
In this state, the seal cap 31 is in a state of sealing the lower surface of the manifold 19 via the O-ring 32A, the seal cap cover 31A, and the O-ring 32.

処理室１６内が所望の圧力（真空度）となるように排気装置２３によって排気される。この際、処理室１６内の圧力は圧力センサ２１で測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節装置２２がフィードバック制御される。
また、処理室１６内が所望の温度となるようにヒータ１２によって加熱される。この際、処理室１６内が所望の温度分布となるように、温度センサ４０が検出した温度情報に基づきヒータ１２への通電具合がフィードバック制御される。
続いて、回転機構３３によってボート３８が回転されることにより、ウエハ１が回転される。 The processing chamber 16 is evacuated by the evacuation device 23 so as to have a desired pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure in the processing chamber 16 is measured by the pressure sensor 21, and the pressure adjusting device 22 is feedback-controlled based on the measured pressure.
Further, the processing chamber 16 is heated by the heater 12 so as to have a desired temperature. At this time, the power supply to the heater 12 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 40 so that the inside of the processing chamber 16 has a desired temperature distribution.
Subsequently, when the boat 38 is rotated by the rotation mechanism 33, the wafer 1 is rotated.

次いで、ガス供給源２８から供給されＭＦＣ２７によって所望の流量となるように制御されたガスは、ガス供給管２６を流通してガス流路２５から処理室１６内に導入される。
導入されたガスは処理室１６内を上昇し、インナチューブ１５の上端開口から筒状空間１７に流出して排気管２０から排気される。
ガスは処理室１６内を通過する際にウエハ１の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウエハ１の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。 Next, the gas supplied from the gas supply source 28 and controlled to have a desired flow rate by the MFC 27 flows through the gas supply pipe 26 and is introduced into the processing chamber 16 from the gas flow path 25.
The introduced gas rises in the processing chamber 16, flows out from the upper end opening of the inner tube 15 into the cylindrical space 17, and is exhausted from the exhaust pipe 20.
The gas contacts the surface of the wafer 1 as it passes through the processing chamber 16, and at this time, a thin film is deposited on the surface of the wafer 1 by a thermal CVD reaction.

予め設定された処理時間が経過すると、ガス供給源２８から不活性ガスが供給されて、処理室１６内が不活性ガスに置換されるとともに、処理室１６内の圧力が常圧に復帰される。   When a preset processing time has elapsed, an inert gas is supplied from the gas supply source 28, the inside of the processing chamber 16 is replaced with the inert gas, and the pressure in the processing chamber 16 is returned to normal pressure. .

その後、ボートエレベータ３５によってシールキャップ３１が下降されて、処理室１６の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ１がボート３８に保持された状態で、処理室１６の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
その後、処理済ウエハ１はボート３８から取出される（ウエハディスチャージ）。 Thereafter, the seal cap 31 is lowered by the boat elevator 35, the lower end of the processing chamber 16 is opened, and the processed wafer 1 is carried out to the outside of the processing chamber 16 (boat unloading) while being held by the boat 38. )
Thereafter, the processed wafer 1 is taken out from the boat 38 (wafer discharge).

以上の成膜工程において、マニホールド１９は石英によって形成されていることにより、高温度に加熱されても金属を放出することはないので、ウエハ１の金属汚染を引き起こす懸念は無い。
また、マニホールド１９が冷却媒体通路５０全体を流通する冷却媒体によって冷却されていることにより、マニホールド１９とアウタチューブ１４との間に敷設されたＯリング１８が溶融したり劣化したりすることも防止される。 In the above film forming process, since the manifold 19 is made of quartz and does not release metal even when heated to a high temperature, there is no concern of causing metal contamination of the wafer 1.
Further, since the manifold 19 is cooled by the cooling medium flowing through the entire cooling medium passage 50, the O-ring 18 laid between the manifold 19 and the outer tube 14 is prevented from being melted or deteriorated. Is done.

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）マニホールドを石英によって形成することにより、マニホールドが高温度に加熱されても金属を放出することはないので、マニホールドがウエハの金属汚染の原因になるのを防止することができる。 (1) Since the manifold is made of quartz, metal is not released even when the manifold is heated to a high temperature, so that the manifold can be prevented from causing metal contamination of the wafer.

（２）アウタチューブとインナチューブとの間に冷却媒体通路を設けることにより、マニホールドを冷却媒体通路を流通する冷却媒体によって冷却することができるので、マニホールドとアウタチューブとの間に敷設されたＯリングが溶融したり劣化したりするのを防止することができる。 (2) By providing the cooling medium passage between the outer tube and the inner tube, the manifold can be cooled by the cooling medium flowing through the cooling medium passage, so that the O laid between the manifold and the outer tube It is possible to prevent the ring from melting or deteriorating.

（３）アウタチューブとインナチューブとの間に冷却媒体通路を配置することにより、障害物がなくヒータからの輻射熱が伝わり易く熱せられ易いマニホールドの部分を効果的に冷却することができるとともに、輻射熱を冷却媒体によって遮ることができる。 (3) By disposing the cooling medium passage between the outer tube and the inner tube, it is possible to effectively cool the portion of the manifold that is free of obstacles and easily radiated from the heater and is easily heated. Can be blocked by the cooling medium.

（４）冷却媒体通路を石英製の通路部材によって形成しマニホールド表面に敷設することにより、熱輻射が熱伝導に変わる部分を冷却媒体で冷やすことができるために、効率よく冷却することができ、また、マニホールドを大きく形成しなくて済む。 (4) Since the cooling medium passage is formed by a quartz passage member and laid on the manifold surface, the portion where the heat radiation changes to heat conduction can be cooled with the cooling medium, so that the cooling medium can be efficiently cooled. Moreover, it is not necessary to form a large manifold.

（５）いずれもマニホールドを貫通し冷却媒体通路と連通する冷却媒体導入通路および冷却媒体排出通路を設けることにより、マニホールド表面に敷設した通路部材の冷却媒体通路全体に冷却媒体を流通させることができる。 (5) By providing the cooling medium introduction passage and the cooling medium discharge passage that penetrate the manifold and communicate with the cooling medium passage, the cooling medium can be circulated through the entire cooling medium passage of the passage member laid on the manifold surface. .

（６）マニホールドを冷却することにより、マニホールドとシールキャップないしシールキャップカバーとの間に敷設されたＯリングも冷却することができる。 (6) By cooling the manifold, the O-ring laid between the manifold and the seal cap or seal cap cover can also be cooled.

（７）マニホールドを環状断面偏平ブロック形状に形成することにより、マニホールドの重量や熱容量を低減することができる。 (7) By forming the manifold in an annular cross-section flat block shape, the weight and heat capacity of the manifold can be reduced.

（８）冷却媒体通路をアウタチューブとマニホールドとの間に設けられるＯリングよりもヒータ側に設けることより、冷却媒体通路を流通する冷却媒体によってＯリングを効果的に冷却することができる。 (8) By providing the cooling medium passage closer to the heater than the O-ring provided between the outer tube and the manifold, the O-ring can be effectively cooled by the cooling medium flowing through the cooling medium passage.

図４は本発明の他の実施の形態であるＣＶＤ装置を示す主要部の縦断面図である。   FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a main part showing a CVD apparatus according to another embodiment of the present invention.

本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、冷却媒体通路５０Ａがマニホールド１９の内部に敷設されている点である。   The present embodiment is different from the above embodiment in that the cooling medium passage 50A is laid inside the manifold 19.

本実施の形態によれば、マニホールド１９全体を冷却することができる。   According to the present embodiment, the entire manifold 19 can be cooled.

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.

例えば、図５に示されているように、冷却媒体通路内に抵抗部材を設けることより、マニホールド１９と冷却媒体との熱交換効率を高めてもよい。
図５（ａ）に示された実施形態においては、放熱フィン５４が冷却媒体通路５０内においてマニホールド１９および通路部材５１に交互に突設されており、冷却媒体通路５０内を流通する冷却媒体とマニホールド１９および通路部材５１との接触面積が増加されているとともに、冷却媒体通路５０内での冷却媒体の滞在期間が増加されている。
図５（ｂ）に示された実施形態においては、石英製のビーズやチップからなる抵抗部材５５が冷却媒体通路５０Ａ内に詰められおり、冷却媒体通路５０内を流通する冷却媒体と抵抗部材５５との接触面積が増加されているとともに、冷却媒体通路５０内での冷却媒体の滞在期間が増加されている。 For example, as shown in FIG. 5, the heat exchange efficiency between the manifold 19 and the cooling medium may be improved by providing a resistance member in the cooling medium passage.
In the embodiment shown in FIG. 5A, the radiating fins 54 are alternately projected from the manifold 19 and the passage member 51 in the cooling medium passage 50, and the cooling medium flowing in the cooling medium passage 50 The contact area between the manifold 19 and the passage member 51 is increased, and the staying period of the cooling medium in the cooling medium passage 50 is increased.
In the embodiment shown in FIG. 5B, the resistance member 55 made of quartz beads or chips is packed in the cooling medium passage 50 </ b> A, and the cooling medium and the resistance member 55 circulate in the cooling medium passage 50. The contact area with the cooling medium is increased, and the staying period of the cooling medium in the cooling medium passage 50 is increased.

例えば、シールキャップカバーは設けなくてもよい。   For example, the seal cap cover may not be provided.

前記実施の形態ではＣＶＤ装置について説明したが、本発明はこれに限らず、アニール、酸化、拡散およびリフローのような熱処理に使用される熱処理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 is not limited to this, and can be applied to any substrate processing apparatus such as a heat treatment apparatus used for heat treatment such as annealing, oxidation, diffusion, and reflow.

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、光ディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。   The substrate is not limited to a wafer, but may be a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, an optical disk, a magnetic disk, or the like.

本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the CVD apparatus which is one embodiment of this invention. 主要部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part. 同じく横断面図である。It is a cross-sectional view similarly. 本発明の他の実施の形態であるＣＶＤ装置を示す主要部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the principal part which shows the CVD apparatus which is other embodiment of this invention. 熱交換効率を高める実施形態を示す主要部の各一部省略展開断面図であり、（ａ）は放熱フィンを設けた実施形態を示しており、（ｂ）は抵抗部材を冷却媒体通路内に詰めた実施形態を示している。It is each partially abbreviated expanded sectional view showing an embodiment which raises heat exchange efficiency, (a) shows an embodiment which provided a heat dissipation fin, (b) shows a resistance member in a cooling medium passage. A packed embodiment is shown.

符号の説明Explanation of symbols

１…ウエハ（基板）、
１０…ＣＶＤ装置、１１…ヒータベース、１２…ヒータ、
１３…プロセスチューブ、１４…アウタチューブ、１５…インナチューブ、１６…処理室、１７…筒状空間、１８…Ｏリング、１９…マニホールド、
２０…排気管、２１…圧力センサ、２２…圧力調整装置、２３…排気装置、２４…圧力制御部、
２５…ガス流路、２６…ガス供給管、２７…ＭＦＣ、２８…ガス供給源、２９…ガス流量制御部、
３１…シールキャップ（蓋体）、３１Ａ…シールキャップカバー、３２、３２Ａ…Ｏリング（密閉部材）、３３…回転機構、３４…回転軸、３５…ボートエレベータ、３６…アーム、３７…駆動制御部、
３８…ボート、３９…断熱板（断熱部材）、
４０…温度センサ、４１…温度制御部、４２…主制御部、４３…コントローラ、
５０…冷却媒体通路、５１…通路部材（冷却媒体通路部材）、５２…冷却媒体導入通路、５３…冷却媒体排出通路、
５０Ａ…冷却媒体通路、
５４…放熱フィン、
５５…抵抗部材。 1 ... wafer (substrate),
10 ... CVD apparatus, 11 ... heater base, 12 ... heater,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Process tube, 14 ... Outer tube, 15 ... Inner tube, 16 ... Processing chamber, 17 ... Cylindrical space, 18 ... O-ring, 19 ... Manifold,
20 ... exhaust pipe, 21 ... pressure sensor, 22 ... pressure adjusting device, 23 ... exhaust device, 24 ... pressure control unit,
25 ... gas flow path, 26 ... gas supply pipe, 27 ... MFC, 28 ... gas supply source, 29 ... gas flow rate control unit,
31 ... Seal cap (lid), 31A ... Seal cap cover, 32, 32A ... O-ring (sealing member), 33 ... Rotating mechanism, 34 ... Rotating shaft, 35 ... Boat elevator, 36 ... Arm, 37 ... Drive controller ,
38 ... Boat, 39 ... Heat insulation plate (heat insulation member),
40 ... temperature sensor, 41 ... temperature control unit, 42 ... main control unit, 43 ... controller,
50 ... Cooling medium passage, 51 ... Passage member (cooling medium passage member), 52 ... Cooling medium introduction passage, 53 ... Cooling medium discharge passage,
50A ... cooling medium passage,
54 ... Radiating fins,
55: Resistance member.

Claims (1)

アウタチューブと、
該アウタチューブの内側に設けられ、処理室を形成するインナチューブと、
前記アウタチューブ内を加熱する加熱装置と、
前記アウタチューブおよび前記インナチューブを載置する非金属部材によって形成されるマニホールドと、
前記アウタチューブと前記インナチューブとの間に配置される冷却媒体通路と、
を備えている基板処理装置。 Outer tube,
An inner tube provided inside the outer tube and forming a processing chamber;
A heating device for heating the inside of the outer tube;
A manifold formed by a non-metallic member on which the outer tube and the inner tube are placed;
A cooling medium passage disposed between the outer tube and the inner tube;
A substrate processing apparatus comprising:
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