JP2006032409A

JP2006032409A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2006032409A
Application number: JP2004204690A
Authority: JP
Inventors: Takenori Oka; 威憲岡; Shinichi Shimada; 真一島田; Hideyuki Tsukamoto; 秀之塚本; Akira Hayashida; 晃林田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-07-12
Filing date: 2004-07-12
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】球切れの加熱ランプを容易に交換可能とする。
【解決手段】ＣＶＤ装置１０はウエハ処理室１４を構成するプロセスチューブ１１と、熱線を照射する複数本の加熱ランプ４２と、加熱ランプ４２の熱線を処理室１４の方向に反射させるリフレクタ４７とを備えており、加熱ランプ４２群は上下に分配され、リフレクタ４７の上下に設置された加熱ランプ保持装置７０により保持されている。加熱ランプ保持装置７０のサポートリング７１に周方向に等間隔に開設された各ガイド穴７２にはキャップ７７に反力をとったスプリング７８により付勢される押さえ具７４が嵌入される。加熱ランプ４２の被保持部４２ｂは押さえ具７４とガイド穴７２との間で保持され、雄コネクタ４２ａが雌コネクタ８０に接続される。押さえ具７４を移動させて被保持部４２ｂの保持を解除し、球切れの加熱ランプ４２を径方向に引き抜くことで交換できる。
【選択図】図７

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。

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膜を形成するのに、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膜が堆積するように構成されている。

従来のこの種のＣＶＤ装置においては、ヒータユニットはセラミックファイバ等の断熱材が円筒形状に形成されて成る断熱槽の内周面に抵抗発熱体（珪化モリブデン、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金等）が敷設されて構成されているのが、一般的である（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１１０５５６号公報

抵抗発熱体は安価で、かつ、酸化雰囲気で使用することができるので、ＣＶＤ装置に広く使用されている。
しかしながら、抵抗発熱体は断熱槽の内部において溶接され配線されているために、抵抗発熱体が断線した場合には、抵抗発熱体だけを交換することはきわめて困難である。

本発明の目的は、発熱体を容易に交換することができる基板処理装置を提供することにある。

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）基板を処理する処理室と、この処理室を囲む上端閉塞の筒形状の断熱槽に敷設された発熱体を有するヒータユニットとを備えており、
前記発熱体はＬ字形状に形成されて、複数本が前記断熱槽の内周に同軸に敷設されているとともに、これら発熱体は被保持部が前記断熱槽の径方向に配されてそれぞれ保持されており、前記発熱体の被保持部の一端部には電力供給源が接続されるコネクタがそれぞれ設けられていることを特徴とする基板処理装置。
（２）前記（１）において、前記発熱体群のうちの複数本の発熱体は前記被保持部が前記断熱槽の上端部に保持されて吊持されており、前記発熱体群のうちの複数本の発熱体は前記被保持部が前記断熱槽の下端部に保持されて支持されており、互いに対向する前記上側発熱体の下端と前記下側発熱体の上端との間には連結手段がそれぞれ介設されていることを特徴とする基板処理装置。
（３）基板を処理する処理室を囲む上端閉塞の筒形状の断熱槽に敷設された発熱体を有するヒータユニットであって、
前記発熱体はＬ字形状に形成されて、複数本が前記断熱槽の内周に同軸に敷設されているとともに、これら発熱体は被保持部が前記断熱槽の径方向に配されてそれぞれ保持されており、前記発熱体の被保持部の一端部には電力供給源が接続されるコネクタがそれぞれ設けられていることを特徴とするヒータユニット。
（４）前記（３）において、前記発熱体群のうちの複数本の発熱体は前記被保持部が前記断熱槽の上端部に保持されて吊持されており、前記発熱体群のうちの複数本の発熱体は前記被保持部が前記断熱槽の下端部に保持されて支持されており、互いに対向する前記上側発熱体の下端と前記下側発熱体の上端との間には連結手段が介設されていることを特徴とするヒータユニット。

前記（１）の手段によれば、Ｌ字形状の発熱体の被保持部を径方向に内向きに抜き出すことにより、所望の発熱体をヒータユニットから取り外すことができるので、発熱体の交換を簡単に施工することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

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。

図１、図２および図３に示された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１１を備えており、プロセスチューブ１１は互いに同心円に配置されたアウタチューブ１２とインナチューブ１３とから構成されている。アウタチューブ１２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。インナチューブ１３は上下両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１３の筒中空部はボート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１４を実質的に形成している。インナチューブ１３の下端開口はウエハを出し入れするための炉口１５を実質的に構成している。したがって、インナチューブ１３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。

アウタチューブ１２とインナチューブ１３との間の下端部は、略円筒形状に構築されたマニホールド１６によって気密封止されており、マニホールド１６はアウタチューブ１２およびインナチューブ１３の交換等のために、アウタチューブ１２およびインナチューブ１３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１６がＣＶＤ装置の筐体２に支持されることにより、プロセスチューブ１１は垂直に据え付けられた状態になっている。

アウタチューブ１２とインナチューブ１３との隙間によって排気路１７が、図３に示されているように、横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されている。図１に示されているように、マニホールド１６の側壁の上部には排気管１８の一端が接続されており、排気管１８は排気路１７の最下端部に連通した状態になっている。排気管１８の他端には圧力コントローラ２１によって制御される排気装置１９が接続されており、排気管１８の途中には圧力センサ２０が接続されている。圧力コントローラ２１は圧力センサ２０からの測定結果に基づいて排気装置１９をフィードバック制御するように構成されている。

マニホールド１６の下方にはガス導入管２２がインナチューブ１３の炉口１５に連通するように接続されており、ガス導入管２２にはガス流量コントローラ２４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。）２３が接続されている。ガス導入管２２によって炉口１５に導入されたガスは、インナチューブ１３の処理室１４内を流通して排気路１７を通って排気管１８によって排気される。

マニホールド１６には下端開口を閉塞するシールキャップ２５が垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２５はマニホールド１６の外径と略等しい円盤形状に構築されており、筐体２の待機室３に設備されたボートエレベータ２６によって垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ２６はモータ駆動の送りねじ軸装置およびベローズ等によって構成されており、ボートエレベータ２６のモータ２７は駆動コントローラ２８によって制御されるように構成されている。シールキャップ２５の中心線上には回転軸３０が挿通されて回転自在に支承されており、回転軸３０は駆動コントローラ２８によって制御されるモータ２９によって回転駆動されるように構成されている。回転軸３０の上端にはボート３１が垂直に立脚されて支持されている。

ボート３１は上下で一対の端板３２、３３と、両端板３２と３３との間に架設されて垂直に配設された三本の保持部材３４とを備えており、三本の保持部材３４には多数の保持溝３５が長手方向に等間隔に配されて互いに対向して開口するように刻設されている。ボート３１は三本の保持部材３４の保持溝３５間にウエハ１を挿入されることにより、複数枚のウエハ１を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するようになっている。ボート３１と回転軸３０との間には断熱キャップ部３６が配置されている。断熱キャップ部３６はボート３１をシールキャップ２５の上面から持ち上げた状態に支持することにより、ボート３１の下端を炉口１５の位置から適当な距離だけ離間させるように構成されている。断熱キャップ部３６の上側には下側サブヒータユニット３７が設置されており、下側サブヒータユニット３７はボート３１に保持されたウエハ１を下側から加熱するように構成されている。

図１および図２に示されているように、プロセスチューブ１１の外側にはヒータユニット４０が設置されている。ヒータユニット４０はプロセスチューブ１１を全体的に被覆する熱容量の小さい断熱槽４１を備えており、断熱槽４１はＣＶＤ装置の筐体２に垂直に支持されている。
断熱槽４１の内側にはプロセスチューブ１１内を加熱する加熱手段としてのＬ管形ハロゲンランプ（以下、加熱ランプという。）４２が複数本、図３に示されているように、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４２はカーボンやタングステン等のフィラメントが石英（ＳｉＯ₂）のＬ管によって被覆され、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４２のＬ管の一端部は短く形成されており、この短い方の端部にはランプ駆動装置４４に電気的に接続するコネクタ４２ａが雄形に形成されている。
加熱ランプ４２は熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍ程度の熱線を照射するように構成されており、アウタチューブ１２を殆ど加熱することなく、ウエハ１を輻射等によって加熱することができるように設定されている。
各加熱ランプ４２のコネクタ４２ａはプロセスチューブ１１の上部および下部（処理中のウエハ１のある高さよりも上部および下部）にそれぞれ配置されており、コネクタ４２ａの介在による発熱量の低下が回避されている。
図４に示されているように、加熱ランプ４２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１１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。

図１、図２および図５に示されているように、断熱槽４１の天井面の下側における中央部には直管形ハロゲンランプ（以下、天井加熱ランプという。）４３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４３群はボート３１に保持されたウエハ１群をプロセスチューブ１１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４３はカーボンやタングステン等のフィラメントが石英（ＳｉＯ₂）の直管によって被覆され、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４３は熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍ程度の熱線を照射するように構成されており、アウタチューブ１２を殆ど加熱することなく、ウエハ１を輻射等によって加熱することができるように設定されている。

図１に示されているように、加熱ランプ４２群、天井加熱ランプ４３群およびキャップ加熱ランプ群はランプ駆動装置４４に接続されており、加熱ランプ駆動装置４４は温度コントローラ４５によって制御されるように構成されている。インナチューブ１３の内側にはカスケード熱電対４６が垂直方向に敷設されており、カスケード熱電対４６は計測結果を温度コントローラ４５に送信するようになっている。温度コントローラ４５はカスケード熱電対４６からの計測温度によって加熱ランプ駆動装置４４をフィードバック制御するようになっている。すなわち、温度コントローラ４５は加熱ランプ駆動装置４４の目標温度とカスケード熱電対４６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。また、温度コントローラ４５は加熱ランプ４２群をゾーン制御するように構成されている。

図２および図３に示されているように、加熱ランプ４２群の外側には円筒形状に形成されたリフレクタ（反射板）４７がプロセスチューブ１１と同心円に設置されており、リフレクタ４７は加熱ランプ４２群からの熱線をプロセスチューブ１１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４７はステンレス鋼板に石英（ＳｉＯ₂）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４７の外周面には、冷却水配管４８が螺旋状に敷設されており、冷却水配管４８はリフレクタ４７を４００℃以下に冷却するように設定されている。リフレクタ４７は４００℃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４７を４００℃以下に冷却することにより、リフレクタ４７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４７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４１の内部の温度を低下させる際に、リフレクタ４７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。

図１および図２に示されているように、断熱槽４１の天井面には円板形状に形成された天井リフレクタ４９がプロセスチューブ１１と同心円に設置されており、天井リフレクタ４９は天井加熱ランプ４３群からの熱線をプロセスチューブ１１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４９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。
図５に示されているように、天井リフレクタ４９の上面には冷却水配管５０が蛇行状に敷設されており、冷却水配管５０は天井リフレクタ４９を４００℃以下に冷却するように設定されている。天井リフレクタ４９は４００℃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４９を４００℃以下に冷却することにより、天井リフレクタ４９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４９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４１の内部の温度を低下させる際に、天井リフレクタ４９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。

図１および図２に示されているように、断熱槽４１とプロセスチューブ１１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５１が、プロセスチューブ１１を全体的に包囲するように形成されている。断熱槽４１の下端部には冷却エアを冷却エア通路５１に供給する給気管５２が、複数箇所（例えば、１０箇所）に接続されており、給気管５２に供給された冷却エアは冷却エア通路５１の全周に拡散するようになっている。
断熱槽４１の天井壁の中央部には冷却エアを冷却エア通路５１から排出する排気口５３が開設されており、排気口５３には排気装置に接続された排気路（図示せず）が接続されている。断熱槽４１の天井壁の排気口５３の下側には、排気口５３と連通するバッファ部５４が大きく形成されており、バッファ部５４の底面における周辺部にはサブ排気口５５が複数個、バッファ部５４と冷却エア通路５１とを連絡するように開設されている。
図１、図２、図３および図５に示されているように、複数のサブ排気口５５（本実施の形態においては４箇所）は、冷却エア通路５１の略直上にそれぞれ配置されている。これらサブ排気口５５により、冷却エア通路５１を効率よく排気することができる。また、断熱槽４１の下端部に給気管５２を複数設けることにより、より広範囲に効率のよい排気冷却が可能となる。また、サブ排気口５５を断熱槽４１の天井壁の周辺部（周縁部）に配置することにより、天井加熱ランプ４３を断熱槽４１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４３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４３の劣化を抑制することができる。

図１、図２、図３および図４に示されているように、リフレクタ４７の内周には冷却ガスとしての冷却エアを冷却エア通路５１に供給するノズル５６が複数本、周方向に等間隔に配置されて垂直方向に延在するように敷設されており、各ノズル５６には複数個の噴射口５７が冷却エアを断熱槽４１の中心に向けて半径方向へ噴射するようにそれぞれ開設されている。ノズル５６はステンレス鋼管に石英（ＳｉＯ₂）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おり、ノズル５６の耐久性が向上されているとともに、劣化に伴うパーティクルの発生を抑制するようになっている。
ノズル５６には送風機や流量調整弁および圧力調整弁等から構成された冷却エア供給装置５８が接続されており、冷却エア供給装置５８は冷却エア制御コントローラ５９によって制御されるように構成されている。複数本のノズル５６からの冷却エアの噴射量を冷却エア供給装置５８によって制御することにより、冷却エア通路５１による冷却能力を調整することができるようになっている。また、各ノズル５６毎に冷却エア供給装置５８を設けることにより、冷却エア通路５１の冷却能力をゾーン制御することができる。例えば、冷却エア通路５１の低温になる側に位置したノズル５６群の冷却エアの噴射量をその他の領域に比べて大きくすることにより、冷却エア通路５１を全体的に均一に冷却することができる。

各ノズル５６はプロセスチューブ１１内（ウエハ１等）に向けて加熱ランプ４２の発する熱線を遮らないように各加熱ランプ４２の間に配列されている。また、噴射口５７は加熱ランプ４２に冷却エアを吹き付けないように径方向の中心向きに開設されている。これにより、冷却エアの吹き付けによる加熱ランプ４２の破損や劣化が防止されている。さらに、断熱槽４１の天井面の下側には天井ノズル６０が蛇行状に敷設されており、天井ノズル６０には複数個の噴射口６１が冷却エアを垂直方向下向きに噴射するように開設されている。

図６ないし図９に示されているように、Ｌ字形状の短い側の端部（以下、被保持部という。）４２ｂがヒータユニット４０の上下端部に配置された加熱ランプ保持装置７０によって保持されることにより、上下に分配された複数本の加熱ランプ４２はヒータユニット４０にそれぞれ取り付けられている。上下の加熱ランプ保持装置７０は均等に構成されているので、その構成は上側の加熱ランプ保持装置７０について説明する。

加熱ランプ保持装置７０は円形リング形状に形成されたサポートリング７１を備えており、サポートリング７１はリフレクタ４７の上端部に同心円に配置されて固定されている。サポートリング７１の上面には複数本のガイド穴７２が周方向に等間隔に配されて、それぞれ法線方向に延在するように開設されており、各ガイド穴７２の底面には加熱ランプ４２の被保持部４２ｂを保持する半円形の保持溝７３がそれぞれ没設されている。各ガイド穴７２には押さえ具７４が上下方向に摺動自在にそれぞれ嵌入されており、各押さえ具７４の下面には加熱ランプ４２の被保持部４２ｂをガイド穴７２の保持溝７３と協働して保持する半円形の保持溝７５がそれぞれ没設されている。各押さえ具７４の内向き面の上端には把手７６が水平にそれぞれ突設されている。
サポートリング７１の上面には円形リング形状に形成されたキャップ７７が、サポートリング７１と同心円に配置されて固定されており、キャップ７７は各ガイド穴７２の上端開口を閉塞している。各ガイド穴７２にはスプリング７８が二個ずつ、キャップ７７に反力をとって押さえ具７４を下方に常時付勢するようにそれぞれ介設されている。

サポートリング７１の外周にはソケット７９が配設されており、ソケット７９のガイド穴７２に対向する位置には雌形のコネクタ（以下、雌コネクタという。）８０がそれぞれ形成されている。図示しないが、各雌コネクタ８０には加熱ランプ駆動装置４４の給電線がそれぞれ接続されている。

以上のように構成された加熱ランプ保持装置７０が加熱ランプ４２の被保持部４２ｂを保持する際には、図９に示されているように、押さえ具７４が把手７６を持ってスプリング７８に抗して引き上げられ、加熱ランプ４２の被保持部４２ｂが上下の保持溝７３、７５の間にリフレクタ４７の内周側から挿入され、加熱ランプ４２の雄形のコネクタ（以下、雄コネクタという。）４２ａがソケット７９の雌コネクタ８０に嵌入される。その後、押さえ具７４の引き上げが解除されると、押さえ具７４がスプリング７８によって押し下げられることより、加熱ランプ４２の被保持部４２ｂが押さえ具７４の保持溝７５とサポートリング７１の保持溝７３との間で挟持された状態になる。また、加熱ランプ４２は雄コネクタ４２ａと雌コネクタ８０とによって加熱ランプ駆動装置４４に電気的に接続された状態になる。

図７および図８に示されているように、本実施の形態においては、互いに上下で対向する加熱ランプ４２の下端と上端との間には、連結手段としての連結用スプリング８１がそれぞれ介設されている。連結用スプリング８１は上下の加熱ランプ４２、４２同士を互いに連結することにより、上下の加熱ランプ４２、４２を安定して固定するようになっているとともに、上下の加熱ランプ４２、４２の熱膨張および寸法誤差を吸収するようになっている。

次に、以上の構成に係るＣＶＤ装置によるＩＣの製造方法の成膜工程を説明する。

図１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３１に装填されると、ウエハ１群を保持したボート３１はシールキャップ２５がボートエレベータ２６によって上昇されることにより、インナチューブ１３の処理室１４に搬入（ボートローディング）されて行き、シールキャップ２５に支持されたままの状態で処理室１４に存置される。上限に達したシールキャップ２５はマニホールド１６に押接することにより、プロセスチューブ１１の内部をシールした状態になる。

続いて、プロセスチューブ１１の内部が排気管１８によって排気されるとともに、加熱ランプ４２群および天井加熱ランプ４３群によって温度コントローラ４５のシーケンス制御の目標温度に加熱される。加熱ランプ４２群および天井加熱ランプ４３群の加熱によるプロセスチューブ１１の内部の実際の上昇温度と、加熱ランプ４２群および天井加熱ランプ４３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４６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３１がモータ２９によって回転される。

プロセスチューブ１１の内圧および温度、ボート３１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１１の処理室１４には原料ガスがガス供給装置２３によってガス導入管２２から導入される。ガス導入管２２によって導入された原料ガスは、インナチューブ１３の処理室１４内を流通して排気路１７を通って排気管１８によって排気される。処理室１４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（Ｓｉ₃Ｎ₄）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ＳｉＨ₂Ｃｌ₂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。
ここで、ＣＶＤ反応時においても冷却エアをノズル５６群によって、噴射し続けることにより、アウタチューブ１２の温度を所定の温度に保つようにしてもよい。これにより、特に、降温時間（熱容量が大きいアウタチューブ１２を予め熱を保たせなくすることにより）を短縮することができる。また、冷却エアがノズル５６群により噴射されアウタチューブ１２を所定の温度（例えば、１５０℃程度）に加熱ランプ４２群および天井加熱ランプ４３群、キャップ加熱ランプによる加熱中でも保つようにしてもよい。

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、窒素ガス等のパージガスがプロセスチューブ１１の内部にガス導入管２２から導入されるとともに、冷却エアがノズル５６群、天井ノズル６０および給気管５２から供給されてサブ排気口５５、バッファ部５４および排気口５３から排気されることにより、冷却エア通路５１に流通される。冷却エア通路５１における冷却エアの流通により、ヒータユニット４０の全体が冷却されるために、プロセスチューブ１１の温度は大きいレート（速度）をもって急速に下降することになる。この際、断熱槽４１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。
なお、冷却エア通路５１は処理室１４から隔離されているので、冷媒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蝕を防止するために、窒素ガス等の不活性ガスを冷媒ガスとして使用することを妨げるものではない。

処理室１４の温度が所定の温度に下降すると、シールキャップ２５に支持されたボート３１はボートエレベータ２６によって下降されることにより、処理室１４から搬出（ボートアンローディング）される。

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。

ところで、本実施の形態においては、加熱ランプ４２群のうちに所謂球切れ等の不良が発見された場合には、次のようにして加熱ランプ４２を交換することができる。
例えば、上側の加熱ランプ４２を交換したい場合には、図９に示されているように、その交換したい加熱ランプ４２の下端の連結用スプリング８１を外す。
その後、把手７６を持って押さえ具７４をスプリング７８に抗して引き上げることにより、押さえ具７４の保持溝７５とサポートリング７１の保持溝７３との間の加熱ランプ４２の被保持部４２ｂの固定を解除する。
続いて、加熱ランプ４２の被保持部４２ｂをサポートリング７１の保持溝７３に沿って径方向内向きに引くことにより、加熱ランプ４２の雄コネクタ４２ａをソケット７９の雌コネクタ８０から引き抜く。雄コネクタ４２ａをソケット７９の雌コネクタ８０から引き抜いた加熱ランプ４２は、リフレクタ４７の内周面に沿って自由に移動させることができる。
以上のようにして球切れの加熱ランプ４２が外された加熱ランプ保持装置７０のガイド穴７２および雌コネクタ８０には、新規の加熱ランプ４２が前述とは逆の手順によって取り付けられる。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) ウエハを加熱ランプ群によって加熱することにより、アウタチューブを含めてプロセスチューブ設置室全体を処理温度まで上昇させずに済むために、処理室の昇降温時間を短縮することができ、その結果、ＣＶＤ装置のスループットを向上させることができる。

2) 処理室を熱エネルギーの消費を低減しつつ効率よく昇降温させることにより、ＣＶＤ装置の総処理時間を短縮させて性能を向上させることができるとともに、電力消費の費用を低減させることができるので、ＣＶＤ装置のランニングコストひいてはＩＣの製造方法の製造コストを低減させることができる。

3) 成膜ステップ後に断熱槽とプロセスチューブの間の空間に冷却エアを流通することにより、断熱槽およびプロセスチューブを大きいレート（速度）をもって急速に降温させることができるので、ＣＶＤ装置のスループットをより一層向上させることができ、また、ウエハの熱履歴を小さくすることにより、ＩＣの歩留りを向上させることができる。

4) Ｌ字形状の加熱ランプの被保持部を加熱ランプ保持装置によって保持することにより、加熱ランプ群をヒータユニットから軸方向（上下方向）に抜き出して加熱ランプの交換作業を実施することができるので、メンテナンスの作業時間を短縮することができ、ＣＶＤ装置ひいてはＩＣの製造方法の成膜工程のスループットを向上させることができる。

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。

例えば、上下で互いに対向する加熱ランプ４２、４２同士を連結する連結手段としては、連結用スプリング８１を使用するに限らず、図１０に示されているように、シリンダ装置等によって構成された連結用ショックアブソーバ８２を使用してもよい。
連結用ショックアブソーバ８２は上下の加熱ランプ４２、４２同士を互いに連結することにより、上下の加熱ランプ４２、４２を安定して固定するようになっているとともに、上下の加熱ランプ４２、４２の熱膨張および寸法誤差を吸収するようになっている。
本実施の形態によれば、前記実施の形態では片側のみにて支持していた加熱ランプを連結用ショックアブソーバによって連結することにより、加熱ランプを安定して支持することができるので、加熱ランプの破損を防止することができる。

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、熱エネルギーのピーク波長が２〜２．５μｍ程度であるカーボンランプ）を使用してもよい。

アウタチューブは石英によって形成するに限らず、熱線の波長を透過することができる材料であって、ウエハの汚染を防止することができる材料によって形成してもよい。

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。

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。

本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置を示す一部切断正面図である。主要部を示す正面断面図であるその平面断面図である。加熱ランプ群およびノズル群のレイアウトを示す展開図である。天井加熱ランプ群や冷却水配管およびサブ排気口のレイアウトを示す平面断面図である。加熱ランプ保持装置を示す平面図である。図６のＶII−ＶII線に沿う一部省略側面断面図である。図７のVIII−VIII線に沿う一部省略展開図である。加熱ランプ保持装置の解除を示す一部省略側面断面図である。連結用ショックアブソーバを示す一部省略側面断面図である。

符号の説明

１…ウエハ（基板）、２…筐体、３…待機室、１０…ＣＶＤ装置（基板処理装置）、１１…プロセスチューブ、１２…アウタチューブ、１３…インナチューブ、１４…処理室、１５…炉口、１６…マニホールド、１７…排気路、１８…排気管、１９…排気装置、２０…圧力センサ、２１…圧力コントローラ、２２…ガス導入管、２３…ガス供給装置、２４…ガス流量コントローラ、２５…シールキャップ、２６…ボートエレベータ、２７…モータ、２８…駆動コントローラ、２９…モータ、３０…回転軸、３１…ボート、３２、３３…端板、３４…保持部材、３５…保持溝、３６…断熱キャップ部、３７…下側サブヒータユニット、４０…ヒータユニット、４１…断熱槽、４２…加熱ランプ（発熱体）、４２ａ…雄コネクタ、４２ｂ…被保持部、４３…天井加熱ランプ、４３Ａ…キャップ加熱ランプ、４４…加熱ランプ駆動装置、４５…温度コントローラ、４６…カスケード熱電対、４７…リフレクタ、４８…冷却水配管、４９…天井リフレクタ、５０…冷却水配管、５１…冷却エア通路、５２…給気管、５３…排気口、５４…バッファ部、５５…サブ排気口、５６…ノズル、５７…噴射口、５８…冷却エア供給装置、５９…冷却エア制御コントローラ、６０…天井ノズル、６１…噴射口、７０…加熱ランプ保持装置、７１…サポートリング、７２…ガイド穴、７３…保持溝、７４…押さえ具、７５…保持溝、７６…把手、７７…キャップ、７８…スプリング、７９…ソケット、８０…雌コネクタ、８１…連結用スプリング（連結手段）、８２…連結用ショックアブソーバ（連結手段）。

Claims

基板を処理する処理室と、この処理室を囲む上端閉塞の筒形状の断熱槽に敷設された発熱体を有するヒータユニットとを備えており、
前記発熱体はＬ字形状に形成されて、複数本が前記断熱槽の内周に同軸に敷設されているとともに、これら発熱体は被保持部が前記断熱槽の径方向に配されてそれぞれ保持されており、前記発熱体の被保持部の一端部には電力供給源が接続されるコネクタがそれぞれ設けられていることを特徴とする基板処理装置。