JP2006173157A

JP2006173157A - Substrate processing apparatus

Info

Publication number: JP2006173157A
Application number: JP2004359390A
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: 2004-12-13
Filing date: 2004-12-13
Publication date: 2006-06-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve uniformity in temperature by enhancing temperature measuring accuracy. <P>SOLUTION: The substrate processing apparatus is provided with a process tube 11 forming a wafer processing chamber 14, a plurality of heating lamps 42 for irradiating heat ray, a reflector 47 for reflecting the heat ray of the heating lamps 42 in the direction of the wafer processing chamber 14, and a thermocouple 73 for measuring temperature for controlling the heating lamps 42. The thermocouple 73 is sealed within a protection bulb 71 and is perpendicularly suspended between the heating lamps 42 and the processing chamber 14, and the protection bulb 71 is positioned with a positioning pin 72. Since inclination of the thermocouple can be prevented by suspending the protection bulb perpendicularly, drop of measuring accuracy of the thermocouple and generation of individual difference can be prevented. Temperature measuring accuracy of the thermocouple can further be improved by maintaining constant direction through the positioning of the protection bulb with the positioning pin. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

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。 In an IC manufacturing method, a CVD film such as silicon nitride (Si ₃ N ₄ ), silicon oxide, or polysilicon is formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) in which an integrated circuit including a semiconductor element is formed. A batch type vertical hot wall type low pressure CVD apparatus is widely used.
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. It is configured.

従来のこの種のＣＶＤ装置においては、プロセスチューブとボートとの間にプロファイル熱電対（以下、熱電対という。）を配置してウエハ近傍の温度を計測し、この計測結果に基づいてヒータをフィードバック制御することにより、熱処理を適正に制御することが行われている。例えば、特許文献１参照。
特開２００４−６７３７号公報 In this type of conventional CVD apparatus, a profile thermocouple (hereinafter referred to as a thermocouple) is arranged between a process tube and a boat to measure the temperature near the wafer, and the heater is fed back based on the measurement result. By controlling, heat processing is appropriately controlled. For example, see Patent Document 1.
JP 2004-6737 A

従来のこの種のＣＶＤ装置においては、熱電対はヒータユニットの側壁に挿入して設置するか、または、処理室にプロセスチューブの下方から挿入して設置するのが、一般的である。
しかしながら、熱電対をヒータユニットの側壁に挿入して設置する前者の場合においては、発熱領域に熱電対の挿入口を開設する必要があるために、処理室の温度均一性に悪影響が及ぶという問題点がある。
他方、熱電対を処理室にプロセスチューブの下方から挿入して設置する後者の場合には、熱電対の支持点が下端部の一箇所になることにより、プロセスチューブの周方向や径方向に傾斜し易くなるために、熱電対の測定精度の低下や個体差が発生するという問題点がある。 In this type of conventional CVD apparatus, the thermocouple is generally installed by being inserted into the side wall of the heater unit or is inserted into the processing chamber from below the process tube.
However, in the former case where the thermocouple is inserted into the side wall of the heater unit and installed, it is necessary to open a thermocouple insertion port in the heat generation region, which adversely affects the temperature uniformity of the processing chamber. There is a point.
On the other hand, in the latter case, where the thermocouple is inserted into the processing chamber from below the process tube, the support point of the thermocouple is located at one position on the lower end, so that the process tube is inclined in the circumferential direction or radial direction. Therefore, there is a problem that the measurement accuracy of the thermocouple is reduced and individual differences occur.

本発明の目的は、温度測定精度の低下や個体差の発生を防止することができ、発熱領域の温度均一性を向上させ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 that can prevent a decrease in temperature measurement accuracy and occurrence of individual differences, and can improve temperature uniformity in a heat generation region.

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、前記処理室の周りを囲うように設置されて前記処理室を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を制御するための温度を検出する温度検出器とを備えている基板処理装置であって、
前記温度検出器は前記加熱手段の内部上端側から吊り下げられていることを特徴とする基板処理装置。
（２）複数の基板を基板保持具に保持しつつ処理する処理室と、前記処理室の周りを囲うように設置されて前記処理室を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を制御するための温度を検出する温度検出器とを備えている基板処理装置であって、
前記温度検出器は前記加熱手段と前記処理室との間に配置されているとともに、前記加熱手段の内部上端側にて支持されて下側に向かって吊り下げられていることを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。
（３）前記温度検出器は熱電対と、熱電対の周りを囲う保護管とを備えており、前記保護管の下端には前記温度検出器を位置決めするための突起が設けられていることを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。
（４）前記加熱手段は天井側が開閉可能に構成されていることを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。
（５）基板を処理する処理室と、前記処理室の周りを囲うように設置されて前記処理室を加熱する加熱手段と、前記加熱手段を制御するための温度を検出する温度検出器とを備えており、前記処理室内にガスを供給しつつ排気し前記基板を処理する基板処理装置を用いる半導体装置の製造方法において、
前記加熱手段が前記処理室内を加熱するステップと、
前記処理室内の温度を前記温度検出器が検出するステップと、
前記温度検出器が検出した温度に基づいて前記加熱手段が制御されるステップと、
前記処理室内にガスを供給しつつ排気し前記基板を処理するステップと、
を有す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 processing a substrate, a heating unit installed so as to surround the processing chamber and heating the processing chamber, and a temperature detector for detecting a temperature for controlling the heating unit A substrate processing apparatus comprising:
The substrate processing apparatus, wherein the temperature detector is suspended from the inner upper end side of the heating means.
(2) A processing chamber for processing a plurality of substrates while being held by a substrate holder, a heating unit that is installed so as to surround the processing chamber and heats the processing chamber, and for controlling the heating unit A substrate processing apparatus comprising a temperature detector for detecting temperature,
The temperature detector is disposed between the heating means and the processing chamber, and is supported on the inner upper end side of the heating means and suspended downward. The substrate processing apparatus according to (1).
(3) The temperature detector includes a thermocouple and a protective tube surrounding the thermocouple, and a protrusion for positioning the temperature detector is provided at a lower end of the protective tube. The substrate processing apparatus according to (1), characterized in that it is characterized in that:
(4) The substrate processing apparatus according to (1), wherein the heating unit is configured to be openable and closable on a ceiling side.
(5) A processing chamber for processing a substrate, a heating unit that is installed so as to surround the processing chamber and heats the processing chamber, and a temperature detector that detects a temperature for controlling the heating unit. In a manufacturing method of a semiconductor device using a substrate processing apparatus that exhausts while supplying gas into the processing chamber and processes the substrate,
The heating means heating the processing chamber;
The temperature detector detecting the temperature in the processing chamber;
The heating means is controlled based on the temperature detected by the temperature detector;
Processing the substrate by exhausting while supplying gas into the processing chamber;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

前記（１）の手段によれば、温度検出器は垂直に吊り下げられた状態になることにより、傾斜するのを防止することができるために、温度検出器の測温精度の低下や個体差の発生を防止することができ、もって、発熱領域の温度均一性を向上させるとともに、個体差の発生を防止することができる。 According to the means of (1), since the temperature detector can be prevented from being tilted by being suspended vertically, the temperature measurement accuracy of the temperature detector is reduced and individual differences are caused. Can be prevented, thereby improving the temperature uniformity of the heat generating region and preventing individual differences.

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。 In this embodiment, as shown in FIGS. 1, 2, and 3, the substrate processing apparatus according to the present invention is a CVD apparatus (batch type vertical hot wall) that performs a film forming process in an IC manufacturing method. (Low pressure CVD apparatus) 10.

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およびインナチューブ１３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は石英が使用されて、上下両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。 The CVD apparatus 10 shown in FIGS. 1, 2 and 3 includes a vertical process tube 11 which is vertically arranged and supported so that the center line is vertical, and the process tubes 11 are concentric with each other. The outer tube 12 and the inner tube 13 are arranged.
The outer tube 12 is made of quartz (SiO ₂ ), which is an example of a material that transmits heat rays (infrared rays, far-infrared rays, etc.) of a heating lamp, which will be described later, and is integrally formed into a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. Yes.
The inner tube 13 is made of quartz and is formed in a cylindrical shape with both upper and lower ends opened. The cylindrical hollow portion of the inner tube 13 substantially forms a processing chamber 14 into which a plurality of wafers held in a state of being aligned long by a boat are loaded. The lower end opening of the inner tube 13 substantially constitutes a furnace port 15 for taking in and out the wafer. Therefore, the inner diameter of the inner tube 13 is set to be larger than the maximum outer diameter (for example, a diameter of 300 mm) of the wafer to be handled.

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の交換等の便宜のために、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。 The lower end portion between the outer tube 12 and the inner tube 13 is hermetically sealed by a manifold 16 constructed in a substantially cylindrical shape. The manifold 16 is used for convenience such as replacement of the outer tube 12 and the inner tube 13. The outer tube 12 and the inner tube 13 are detachably attached. Since the manifold 16 is supported by the housing 2 of the CVD apparatus, the process tube 11 is vertically installed.

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。 As shown in FIG. 3, the exhaust passage 17 is configured by a gap between the outer tube 12 and the inner tube 13 in a circular ring shape having a constant cross-sectional shape. As shown in FIG. 1, one end of an exhaust pipe 18 is connected to the upper portion of the side wall of the manifold 16, and the exhaust pipe 18 communicates with the lowermost end portion of the exhaust path 17. An exhaust device 19 controlled by a pressure controller 21 is connected to the other end of the exhaust pipe 18, and a pressure sensor 20 is connected to the exhaust pipe 18. The pressure controller 21 is configured to feedback control the exhaust device 19 based on the measurement result from the pressure sensor 20.

筐体２にはガス導入管２２がインナチューブ１３の炉口１５に連通するように配管されている。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。 A gas introduction pipe 22 is piped to the casing 2 so as to communicate with the furnace port 15 of the inner tube 13. A source gas supply device and an inert gas supply device (hereinafter referred to as a gas supply device) 23 controlled by a gas flow rate controller 24 are connected to the gas introduction pipe 22. The gas introduced into the furnace port 15 by the gas introduction pipe 22 flows through the processing chamber 14 of the inner tube 13, passes through the exhaust passage 17, and is exhausted by the exhaust pipe 18.

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いる。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。 A seal cap 25 for closing the lower end opening is brought into contact with the manifold 16 from the lower side in the vertical direction. The seal cap 25 is constructed in a disk shape substantially equal to the outer diameter of the manifold 16, and is configured to be raised and lowered in the vertical direction by a boat elevator 26 installed in the standby chamber 3 of the housing 2.
The boat elevator 26 includes a motor-driven feed screw shaft device, a bellows, and the like. The motor 27 of the boat elevator 26 is configured to be controlled by a drive controller 28.
A rotation shaft 30 is inserted on the center line of the seal cap 25 and is rotatably supported. The rotation shaft 30 is configured to be rotationally driven by a motor 29 controlled by a drive controller 28. A boat 31 is vertically supported and supported at the upper end of the rotating shaft 30.

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。
そして、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。 The boat 31 includes a pair of end plates 32 and 33 at the top and bottom, and three holding members 34 that are installed between the end plates 32 and 33 and arranged vertically. A large number of holding grooves 35 are arranged at equal intervals in the longitudinal direction so as to be opened facing each other.
The boat 31 inserts the wafers 1 between the holding grooves 35 of the three holding members 34, thereby holding the plurality of wafers 1 aligned in a state where the centers are aligned with each other horizontally. ing.
A heat insulating cap portion 36 is disposed between the boat 31 and the rotating shaft 30. The heat insulating cap portion 36 is configured to support the boat 31 in a state where it is lifted from the upper surface of the seal cap 25, thereby separating the lower end of the boat 31 from the position of the furnace port 15 by an appropriate distance.
A lower sub-heater unit 37 is installed on the upper side of the heat insulating cap portion 36, and the lower sub-heater unit 37 is configured to heat the wafer 1 held on the boat 31 from the lower side.

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、処理室を加熱する加熱手段としてのヒータユニット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によって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およびインナチューブ１３を殆ど加熱することなく、ウエハ１を略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。
各加熱ランプ４２の雄コネクタ４２ａは、プロセスチューブ１１の上部および下部であって、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、雄コネクタ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。 As shown in FIGS. 1 and 2, a heater unit 40 is installed outside the process tube 11 as heating means for heating the processing chamber.
The heater unit 40 includes a heat insulating tank 41 with a small heat capacity that covers the entire process tube 11, and the heat insulating tank 41 is vertically supported by the casing 2 of the CVD apparatus. A plurality of L-tube halogen lamps (hereinafter referred to as heating lamps) 42 as heating means for heating the inside of the process tube 11 are provided inside the heat insulating tank 41, as shown in FIG. Arranged at intervals and installed in concentric circles.
The heating lamp 42 is configured such that a filament such as carbon or tungsten is covered with a quartz (SiO ₂ ) L tube, and the inside of the tube is sealed with an inert gas or a vacuum atmosphere. One end portion of the L tube of the heating lamp 42 is formed short, and a connector 42a electrically connected to the lamp driving device 44 is formed in a male shape at the short end portion.
The heating lamp 42 is configured to irradiate heat rays having a peak wavelength of thermal energy of about 1.0 μm, and can heat the wafer 1 by substantially radiation without substantially heating the outer tube 12 and the inner tube 13. It is set to be possible.
The male connectors 42a of the respective heating lamps 42 are respectively arranged above and below the process tube 11 above and below a certain height of the wafer 1 being processed, and the amount of heat generated by the interposition of the male connectors 42a. A decline is avoided.
As shown in FIG. 4, the heating lamps 42 are arranged in a combination of a plurality of standards having different lengths, so that the heat generation amount at the upper and lower portions of the process tube 11 where heat easily escapes increases. It is configured.

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およびインナチューブ１３を殆ど加熱することなく、ウエハ１を略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。 As shown in FIGS. 1, 2, and 5, a plurality of straight tube halogen lamps (hereinafter referred to as ceiling heating lamps) 43 are provided at the center of the heat insulating tank 41 below the ceiling surface. The ceiling heating lamps 43 are configured to heat a group of wafers held on the boat 31 from above the process tube 11 in parallel.
The ceiling heating lamp 43 is formed by covering filaments such as carbon and tungsten with a straight tube made of quartz (SiO ₂ ) and sealing the inside of the tube with an inert gas or a vacuum atmosphere. The ceiling heating lamp 43 is configured to irradiate heat rays having a peak wavelength of thermal energy of about 1.0 μm, and heats the wafer 1 by substantially radiation without substantially heating the outer tube 12 and the inner tube 13. Is set to be able to.

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。
温度コントローラ４５は後述する温度検出器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の目標温度と温度検出器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群が上下方向に複数に分割区分けされて形成されたゾーンを、ゾーン制御するように構成されている。 As shown in FIG. 1, the heating lamp 42 group, the ceiling heating lamp 43 group, and the cap heating lamp group are connected to a lamp driving device 44, and the heating lamp driving device 44 is controlled by a temperature controller 45. It is configured.
The temperature controller 45 feedback-controls the heating lamp driving device 44 according to a measured temperature from a temperature detector described later. That is, the temperature controller 45 obtains an error between the target temperature of the heating lamp driving device 44 and the measured temperature of the temperature detector, and executes feedback control for eliminating the error if there is an error. Further, the temperature controller 45 is configured to perform zone control on a zone formed by dividing the heating lamp 42 group into a plurality of sections in the vertical direction.

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。
なお、加熱ランプ４２群のゾーンに合わせて冷却水配管４８を分割区分けしてゾーンを形成し、これらのゾーンを加熱ランプ４２群のゾーン制御と協働させて冷却水配管４８に流す冷却水をゾーン制御すれば、より一層適正に温度制御することができる。 As shown in FIGS. 2 and 3, a reflector (reflecting plate) 47 formed in a cylindrical shape is installed outside the group of heating lamps 42 in a concentric circle with the process tube 11, and the reflector 47 is a heating lamp. The heat rays from the 42 group are all reflected in the direction of the process tube 11. The reflector 47 is made of a material excellent in oxidation resistance, heat resistance and thermal shock resistance, such as a material formed by coating a stainless steel plate with quartz (SiO ₂ ).
A cooling water pipe 48 is spirally laid on the outer peripheral surface of the reflector 47, and the cooling water pipe 48 is set to cool the reflector 47 to 400 ° C. or lower. When the reflector 47 exceeds 400 ° C., it easily deteriorates due to oxidation or the like. However, by cooling the reflector 47 to 400 ° C. or less, the durability of the reflector 47 can be improved, and particles accompanying the deterioration of the reflector 47 can be improved. Can be suppressed. Further, when the temperature inside the heat insulating tank 41 is lowered, the cooling effect can be improved by cooling the reflector 47.
The cooling water pipes 48 are divided into zones according to the zones of the heating lamps 42 to form zones, and the cooling water flowing through the cooling water pipes 48 in cooperation with the zone control of the heating lamps 42 groups is supplied to these zones. If the zone control is performed, the temperature can be controlled more appropriately.

図２に示されているように、断熱槽４１は胴部４１ａと天井部４１ｂとに分割されており、天井部４１ｂは胴部４１ａに被せられてヒンジ４１ｃによって片開き可能に連結されている。胴部４１ａと天井部４１ｂとの合わせ面にはシールリング４１ｄが介設されている。
断熱槽４１の天井部４１ｂ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。 As shown in FIG. 2, the heat insulating tank 41 is divided into a body part 41 a and a ceiling part 41 b, and the ceiling part 41 b is covered with the body part 41 a and connected by a hinge 41 c so as to be able to be opened in a single direction. . A seal ring 41d is interposed on the mating surface between the body portion 41a and the ceiling portion 41b.
On the ceiling surface of the ceiling portion 41b of the heat insulating tank 41, a disk-shaped ceiling reflector 49 is installed concentrically with the process tube 11, and the ceiling reflector 49 transmits the heat rays from the ceiling heating lamp 43 group to the process tube. 11 is configured to reflect in all directions. The ceiling reflector 49 is also made of a material excellent in oxidation resistance, heat resistance and thermal shock resistance.
As shown in FIG. 5, a cooling water pipe 50 is laid in a meandering manner on the upper surface of the ceiling reflector 49, and the cooling water pipe 50 is set to cool the ceiling reflector 49 to 400 ° C. or lower. Yes. When the ceiling reflector 49 exceeds 400 ° C., it tends to deteriorate due to oxidation or the like, but by cooling the ceiling reflector 49 to 400 ° C. or less, the durability of the ceiling reflector 49 can be improved, and the ceiling reflector 49 Generation of particles due to deterioration can be suppressed. Further, when the temperature inside the heat insulating tank 41 is lowered, the cooling effect can be improved by cooling the ceiling reflector 49.

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の天井部４１ｂ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の天井部４１ｂ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の天井部４１ｂ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。 As shown in FIGS. 1 and 2, a cooling air passage 51 through which cooling air as a cooling gas flows between the heat insulating tank 41 and the process tube 11 surrounds the process tube 11 as a whole. Is formed. An air supply pipe 52 that supplies cooling air to the cooling air passage 51 is connected to a plurality of locations (for example, 10 locations) at the lower end of the heat insulating tank 41, and the cooling air supplied to the air supply pipe 52 is supplied to the cooling air passage. 51 is spread over the entire circumference.
An exhaust port 53 for discharging cooling air from the cooling air passage 51 is opened at the center of the ceiling portion 41b of the heat insulating tank 41. The exhaust port 53 has an exhaust path (not shown) connected to an exhaust device. It is connected. A buffer portion 54 communicating with the exhaust port 53 is formed large below the exhaust port 53 of the ceiling portion 41 b of the heat insulating tank 41, and a plurality of sub exhaust ports 55 are provided at the periphery of the bottom surface of the buffer unit 54. The buffer unit 54 and the cooling air passage 51 are connected to each other.
As shown in FIGS. 1, 2, 3, and 5, the plurality of sub-exhaust ports 55 (four locations in the present embodiment) are respectively disposed immediately above the cooling air passage 51. . By these sub exhaust ports 55, the cooling air passage 51 can be efficiently exhausted. Further, by providing a plurality of air supply pipes 52 at the lower end portion of the heat insulating tank 41, efficient exhaust cooling can be performed in a wider range. Further, by arranging the sub exhaust port 55 in the peripheral part (peripheral part) of the ceiling part 41 b of the heat insulating tank 41, the ceiling heating lamp 43 can be laid in the center part of the ceiling surface of the heat insulating tank 41 and the ceiling. Deterioration of the ceiling heating lamp 43 can be suppressed by retracting the heating lamp 43 from the exhaust passage to prevent stress and chemical reaction due to the exhaust flow.

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。 As shown in FIGS. 1, 2, 3, and 4, a plurality of nozzles 56 that supply cooling air as cooling gas to the cooling air passage 51 are provided on the inner periphery of the reflector 47 in the circumferential direction. The nozzles 56 are arranged so as to extend in the vertical direction at intervals, and each nozzle 56 is provided with a plurality of injection ports 57 such that cooling air is injected radially toward the center of the heat insulating tank 41. Has been. The nozzle 56 is made of a material excellent in oxidation resistance, heat resistance and thermal shock resistance, such as a material formed by coating a stainless steel pipe with quartz (SiO ₂ ), and the durability of the nozzle 56 is improved. In addition, the generation of particles due to deterioration is suppressed.
A cooling air supply device 58 including a blower, a flow rate adjustment valve, a pressure adjustment valve, and the like is connected to the nozzle 56, and the cooling air supply device 58 is configured to be controlled by a cooling air control controller 59. . The cooling capacity of the cooling air passage 51 can be adjusted by controlling the cooling air injection amount from the plurality of nozzles 56 by the cooling air supply device 58.
Further, by providing the cooling air supply device 58 for each nozzle 56, the cooling capacity of the cooling air passage 51 can be zone-controlled. For example, the cooling air passage 51 can be uniformly cooled as a whole by increasing the injection amount of the cooling air of the nozzle 56 group located on the low temperature side of the cooling air passage 51 as compared with other regions. .

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および後記する温度検出器を封入した保護管７１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とともに、温度検出器の検出する温度に悪影響が及ぶのを防止されている。
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。 The nozzles 56 are arranged between the heating lamps 42 so as not to block the heat rays emitted from the heating lamps 42 toward the inside of the process tube 11 (wafer 1 or the like). Further, the injection port 57 is opened toward the center in the radial direction so as not to blow cooling air to the protective tube 71 in which the heating lamp 42 and a temperature detector to be described later are enclosed. This prevents the heating lamp 42 from being damaged or deteriorated due to the blowing of cooling air, and prevents the temperature detected by the temperature detector from being adversely affected.
Further, a ceiling nozzle 60 is laid in a meandering manner on the lower side of the ceiling surface of the heat insulating tank 41, and a plurality of injection ports 61 are opened in the ceiling nozzle 60 so as to inject cooling air downward in the vertical direction. ing.

図３、図４および図６に示されているように、リフレクタ４７の内側には保護管７１が複数本、冷却ノズル５６の配置されていない位置で、加熱ランプ４２、４２の間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いる。各保護管７１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、図６に示されているように、各保護管７１は筐体正面側Ａと反対側のメンテナンス口側Ｂに配置されている。
図７に示されているように、保護管７１の上端部はＬ字形状に水平に屈曲されており、保護管７１はその上端部が断熱槽４１の上端部に径方向に貫通されることによって垂直に吊り下げられている。保護管７１の下端部には位置決め突起としての位置決めピン７２が水平に突設されており、位置決めピン７２の先端部は断熱槽４１の下端部に位置決めされている。保護管７１は下端部が位置決めピン７２によって断熱槽４１に位置決めされることにより、垂直姿勢を維持することができるようになっている。 As shown in FIGS. 3, 4, and 6, a plurality of protective tubes 71 are provided on the inner side of the reflector 47, and the cooling nozzles 56 are not disposed at equal intervals between the heating lamps 42 and 42. Arranged so as to extend in the vertical direction. The protective tubes 71 are arranged between the heating lamps 42 so as not to block the heat rays emitted from the heating lamps 42 into the process tube 11 (wafer 1 or the like). Further, as shown in FIG. 6, each protection tube 71 is arranged on the maintenance port side B opposite to the housing front side A.
As shown in FIG. 7, the upper end portion of the protective tube 71 is bent horizontally in an L shape, and the upper end portion of the protective tube 71 penetrates the upper end portion of the heat insulating tank 41 in the radial direction. Is suspended vertically. A positioning pin 72 serving as a positioning protrusion is horizontally provided at the lower end portion of the protective tube 71, and the distal end portion of the positioning pin 72 is positioned at the lower end portion of the heat insulating tank 41. The protective tube 71 can maintain a vertical posture by positioning the lower end portion of the protective tube 71 in the heat insulating tank 41 by the positioning pin 72.

保護管７１には温度検出器としての熱電対７３が複数本、纏めて封入されている。複数本の熱電対７３は温度コントローラ４５にそれぞれ接続されており、各熱電対７３は温度計測結果を温度コントローラ４５にそれぞれに送信するように構成されている。
本実施の形態においては、熱電対７３の熱電対素線としては、白金と白金・ロジウム線とが使用されている。熱電対７３の受信器は保護管７１の外部に配置されており、受信器には熱電対７３の側温結果を温度コントローラ４５に送信する電気配線（図示せず）が接続されている。 A plurality of thermocouples 73 as temperature detectors are collectively enclosed in the protective tube 71. The plurality of thermocouples 73 are respectively connected to the temperature controller 45, and each thermocouple 73 is configured to transmit a temperature measurement result to the temperature controller 45.
In the present embodiment, platinum and platinum / rhodium wires are used as the thermocouple wires of the thermocouple 73. The receiver of the thermocouple 73 is disposed outside the protective tube 71, and electrical wiring (not shown) for transmitting the side temperature result of the thermocouple 73 to the temperature controller 45 is connected to the receiver.

複数本の熱電対７３の測温点である熱接点７４は、それぞれ垂直方向に間隔を置かれて配置されており、各熱接点７４には半導体または不導体の一例であってウエハと熱特性が同等または近似する材料であるシリコンが使用されて縦横厚さが３ｍｍ×６ｍｍ×１ｍｍに形成された被測温部材７５がそれぞれ固定されている。
保護管７１内の加熱ランプ４２に対向する位置には、熱電対７３の熱接点７４に固定された被測温部材７５が配置されている。熱接点７４は被測温部材７５の加熱ランプ４２に対向する側の面とは反対側の面における中央部に当接されて、アルミナ（セラミック）接着材等の耐熱性を有する接着材からなる接着材層７６によって固定されている。
ここで、位置決めピン７２によって位置決めされることにより、保護管７１の向きも一定に維持されているために、被測温部材７５は加熱ランプ４２の方向の向きを維持することができる。その結果、被測温部材７５は加熱ランプ４２の温度を的確に測定することができるようになっている。 The thermal contacts 74 that are temperature measuring points of the plurality of thermocouples 73 are arranged at intervals in the vertical direction. Each of the thermal contacts 74 is an example of a semiconductor or a nonconductor, and has thermal characteristics with the wafer. Each of the temperature-measured members 75 having a vertical and horizontal thickness of 3 mm.times.6 mm.times.1 mm is fixed using silicon, which is the same or similar material.
At a position facing the heating lamp 42 in the protective tube 71, a temperature measuring member 75 fixed to the hot contact 74 of the thermocouple 73 is disposed. The thermal contact 74 is in contact with the center of the surface of the temperature-measuring member 75 opposite to the surface facing the heating lamp 42, and is made of a heat-resistant adhesive such as an alumina (ceramic) adhesive. It is fixed by an adhesive layer 76.
Here, since the orientation of the protective tube 71 is maintained constant by being positioned by the positioning pins 72, the temperature-measured member 75 can maintain the orientation of the heating lamp 42. As a result, the temperature-measuring member 75 can accurately measure the temperature of the heating lamp 42.

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。また、ボート３１がモータ２９によって回転される。 Next, a film forming process of the IC manufacturing method using the CVD apparatus having the above configuration will be described.
As shown in FIG. 1, when a predetermined number of wafers 1 are loaded into the boat 31, the boat 31 holding the group of wafers is lifted by the boat elevator 26 by the seal cap 25 being lifted. The inner tube 13 is loaded into the processing chamber 14 (boat loading), and remains in the processing chamber 14 while being supported by the seal cap 25. The seal cap 25 that has reached the upper limit is pressed against the manifold 16 to seal the inside of the process tube 11. Further, the boat 31 is rotated by the motor 29.

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。
この際、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、温度検出器としての熱電対７３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。 Subsequently, the inside of the process tube 11 is exhausted by the exhaust pipe 18 and is heated to a target temperature for sequence control of the temperature controller 45 by the heating lamp 42 group and the ceiling heating lamp 43 group.
At this time, the error between the actual rise temperature inside the process tube 11 due to the heating of the heating lamp 42 group and the ceiling heating lamp 43 group and the target temperature of sequence control of the heating lamp 42 group and the ceiling heating lamp 43 group is the temperature Correction is performed by feedback control based on the measurement result of the thermocouple 73 as a detector.

ここで、本実施の形態においては、被測温部材７５の熱特性がウエハ１のそれと同等または近似していることにより、被測温部材７５の温度はウエハ１の温度変化に良好な応答性をもって追従する。他方、被測温部材７５には熱電対７３の熱接点７４が固定されているため、熱電対７３は被測温部材７５の温度変化に良好な応答性をもって追従する。
したがって、熱電対７３は被測温部材７５の温度変化を良好な応答性をもって追従することにより、ウエハ１の温度変化を良好な応答性をもって追従して計測することになる。つまり、熱電対７３の測温結果に基づいて加熱ランプ４２をフィードバック制御する温度コントローラ４５は、ウエハ１の現在の実際の温度に基づいて加熱ランプ４２を良好な応答性をもってフィードバック制御することができる。
しかも、保護管７１が垂直に吊り下げられていることにより、熱電対７３が傾斜するのを防止することができるために、熱電対７３の測定精度の低下を防止することができるとともに、複数本の熱電対７３相互間の個体差の発生を防止することができる。
また、保護管７１が位置決めピン７２によって位置決めされて保護管７１の向きが一定に維持されていることにより、被測温部材７５は加熱ランプ４２の方向の向きを維持することができるので、被測温部材７５は加熱ランプ４２の温度を的確に測定することができる。その結果、熱電対７３の温度測定精度をより一層向上させることができる。 Here, in the present embodiment, since the thermal characteristics of the member to be measured 75 are the same as or similar to those of the wafer 1, the temperature of the member to be measured 75 is excellent in responsiveness to the temperature change of the wafer 1. Follow with. On the other hand, since the thermal contact point 74 of the thermocouple 73 is fixed to the measured temperature member 75, the thermocouple 73 follows the temperature change of the measured temperature member 75 with good responsiveness.
Therefore, the thermocouple 73 follows the temperature change of the member to be measured 75 with a good response, and measures the temperature change of the wafer 1 with a good response. That is, the temperature controller 45 that feedback-controls the heating lamp 42 based on the temperature measurement result of the thermocouple 73 can feedback-control the heating lamp 42 with good responsiveness based on the current actual temperature of the wafer 1. .
In addition, since the protective tube 71 is suspended vertically, the thermocouple 73 can be prevented from being inclined, so that the measurement accuracy of the thermocouple 73 can be prevented from being lowered and a plurality of the thermocouple 73 can be prevented. The occurrence of individual differences between the thermocouples 73 can be prevented.
In addition, since the protective tube 71 is positioned by the positioning pin 72 and the orientation of the protective tube 71 is maintained constant, the temperature-measured member 75 can maintain the orientation of the heating lamp 42, so The temperature measuring member 75 can accurately measure the temperature of the heating lamp 42. As a result, the temperature measurement accuracy of the thermocouple 73 can be further improved.

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（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℃、原料ガスであるジクロロシラン（ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ ）ガスの流量は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 process tube 11 and the rotation of the boat 31 become constant and stable as a whole, the raw material gas is introduced from the gas introduction pipe 22 into the processing chamber 14 of the process tube 11 by the gas supply device 23. The raw material gas introduced by the gas introduction pipe 22 flows through the processing chamber 14 of the inner tube 13, passes through the exhaust passage 17, and is exhausted by the exhaust pipe 18.
When flowing through the processing chamber 14, a CVD film is formed on the wafer 1 by a thermal CVD reaction caused by the source gas contacting the wafer 1 heated to a predetermined processing temperature.
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 the raw material gas dichlorosilane (SiH ₂ Cl ₂ ) gas is 0.1 to 0.5 SLM (standard liter per minute), the flow rate of NH ₃ is 0.3 to 5 SLM, The processing pressure is 20 to 100 Pa.

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、冷却エアが給気管５２およびノズル５６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。 After a predetermined processing time has elapsed, after the introduction of the processing gas is stopped, a purge gas such as nitrogen gas is introduced into the process tube 11 from the gas introduction pipe 22 and cooling air is supplied from the air supply pipe 52 and the nozzle 56. By being supplied and exhausted from the sub exhaust port 55, the buffer unit 54, and the exhaust port 53, it is circulated through the cooling air passage 51.
Since the entire heater unit 40 is cooled by the flow of the cooling air in the cooling air passage 51, the temperature of the process tube 11 rapidly decreases at a large rate (speed). At this time, since the heat capacity of the heat insulating tank 41 is set smaller than usual, it can be rapidly cooled.
In addition, since the cooling air passage 51 is isolated from the processing chamber 14, cooling air can be used as a refrigerant. However, it does not prevent the use of an inert gas such as nitrogen gas as the refrigerant gas in order to further enhance the cooling effect or prevent corrosion at high temperatures due to impurities in the air.

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。 When the temperature of the processing chamber 14 is lowered to a predetermined temperature, the boat 31 supported by the seal cap 25 is lowered by the boat elevator 26 and is unloaded from the processing chamber 14 (boat unloading).

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 CVD apparatus 10 by repeating the above operation.

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。
上側の加熱ランプ４２を交換したい場合には、図８に示されているように、断熱槽４１の天井部４１ｂを筐体正面側Ａに設けたヒンジ４１ｃを中心に上方に回動させることにより、断熱槽４１の天井面を開放させる。なお、図８において、ヒンジ４１ｃの反対側はメンテナンス口側Ｂになっている。
その後、加熱ランプ４２の被保持部を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を引き抜く。雄コネクタ４２ａを引き抜いた加熱ランプ４２は、断熱槽４１の開放した天井面から上方に抜き出すことができる。
以上のようにして球切れの加熱ランプ４２が外された場所には、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。
例えば、クリーンルームの天井が低く天井部４１ｂの上端とクリーンルームの天井面とのスペースが小さい場合には、天井部４１ｂをヒンジ４１ｃを中心に上下に回動させて断熱槽４１の天井面を開放するように構成するのに代えて、天井部４１ｂをヒンジ側にスライドさせて断熱槽４１の天井面を開放するように構成してもよい。 By the way, in this embodiment, when a defect such as a so-called ball breakage is found in the group of heating lamps 42, the heating lamp 42 can be replaced as follows.
When it is desired to replace the upper heating lamp 42, as shown in FIG. 8, the ceiling 41 b of the heat insulating tank 41 is rotated upward about a hinge 41 c provided on the front side A of the casing. Then, the ceiling surface of the heat insulating tank 41 is opened. In FIG. 8, the opposite side of the hinge 41c is the maintenance port side B.
Thereafter, the male connector 42a of the heating lamp 42 is pulled out by pulling the held portion of the heating lamp 42 inward in the radial direction. The heating lamp 42 from which the male connector 42 a has been pulled out can be extracted upward from the open ceiling surface of the heat insulating tank 41.
As described above, a new heating lamp 42 is attached to the place where the bulb-shaped heating lamp 42 is removed by a procedure reverse to that described above.
For example, if the ceiling of the clean room is low and the space between the upper end of the ceiling portion 41b and the ceiling surface of the clean room is small, the ceiling portion 41b is pivoted up and down about the hinge 41c to open the ceiling surface of the heat insulating tank 41. Instead of such a configuration, the ceiling portion 41b may be slid to the hinge side to open the ceiling surface of the heat insulating tank 41.

図示しないが、下側の加熱ランプ４２を交換したい場合には、プロセスチューブ１１を待機室３内に下降させることにより、断熱槽４１の底面を開放させる。
その後、加熱ランプ４２の被保持部を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を引き抜く。雄コネクタ４２ａを引き抜いた加熱ランプ４２は、断熱槽４１の開放した底面から下方に抜き出すことができる。
以上のようにして球切れの加熱ランプ４２が外された場所には、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。 Although not shown, when the lower heating lamp 42 is to be replaced, the bottom surface of the heat insulating tank 41 is opened by lowering the process tube 11 into the standby chamber 3.
Thereafter, the male connector 42a of the heating lamp 42 is pulled out by pulling the held portion of the heating lamp 42 inward in the radial direction. The heating lamp 42 from which the male connector 42 a has been pulled out can be extracted downward from the open bottom surface of the heat insulating tank 41.
As described above, a new heating lamp 42 is attached to the place where the bulb-shaped heating lamp 42 is removed by a procedure reverse to that described above.

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) 熱特性がウエハのそれと同等または近似した被測温部材を熱電対の熱接点に固定することにより、熱電対はウエハの温度変化を良好な応答性をもって追従して計測することができるので、熱電対の測温結果に基づいて加熱ランプをフィードバック制御する温度コントローラは、ウエハの現在の実際の温度に基づいて加熱ランプを良好な応答性をもってフィードバック制御することができる。 1) By fixing a temperature-measured member whose thermal characteristics are equivalent or close to those of a wafer to the thermocouple's hot junction, the thermocouple can track and measure the temperature change of the wafer with good responsiveness. The temperature controller that feedback-controls the heating lamp based on the temperature measurement result of the thermocouple can feedback-control the heating lamp with good responsiveness based on the current actual temperature of the wafer.

2) 保護管を垂直に吊り下げることにより、熱電対が傾斜するのを防止することができるので、熱電対の測定精度の低下を防止することができるとともに、複数本の熱電対相互間の個体差の発生を防止することができる。 2) Since the thermocouple can be prevented from tilting by suspending the protective tube vertically, the measurement accuracy of the thermocouple can be prevented from being lowered, and the individual thermocouples can be separated from each other. The occurrence of the difference can be prevented.

3) 保護管を位置決めピンによって位置決めして保護管の向きを一定に維持することにより、被測温部材を加熱ランプに向けることができるので、被測温部材は加熱ランプの温度を的確に測定することができ、その結果、熱電対の温度測定精度をより一層向上させることができる。 3) By positioning the protective tube with the positioning pin and keeping the direction of the protective tube constant, the temperature-measured member can be directed to the heating lamp, so the temperature-measured member accurately measures the temperature of the heating lamp. As a result, the temperature measurement accuracy of the thermocouple can be further improved.

4) 断熱槽の天井部を開閉自在に構成することにより、上側の加熱ランプおよび温度検出器を交換したい場合に天井部を開いて断熱槽の天井面を開放させることができるので、Ｌ字形状の加熱ランプを断熱槽から上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。つまり、加熱ランプの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。 4) By making the ceiling part of the heat insulation tank openable and closable, it is possible to open the ceiling part and open the ceiling surface of the heat insulation tank when you want to replace the upper heating lamp and temperature detector. The heating lamp can be removed from the heat insulating tank upward and the heating lamp can be replaced. In other words, the maintenance time of the heating lamp can be shortened, and the throughput of the film forming process of the CVD apparatus and thus the IC manufacturing method can be improved.

5) 温度検出器を筐体背面側であるメンテナンス口側に配置することにより、温度検出器のメンテナンス作業をより一層実施し易くすることができる。 5) By arranging the temperature detector on the maintenance port side, which is the back side of the housing, it is possible to further facilitate the maintenance work of the temperature detector.

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、熱電対の熱接点への被測温部材の固定は省略してもよい。 For example, the fixing of the member to be measured to the heat contact of the thermocouple may be omitted.

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。 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 having a peak wavelength of thermal energy of about 2 to 2.5 μm) may be used.

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。 The outer tube is not limited to being formed of quartz, but may be formed of a material that can transmit the wavelength of the heat rays and that can prevent contamination of the wafer.

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.

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。It is a partially cut front view which shows the CVD apparatus which is one embodiment of this invention. 主要部を示す正面断面図であるIt is front sectional drawing which shows the principal part その平面断面図である。FIG. 加熱ランプ群のレイアウトを示す展開図である。It is a development view showing the layout of the heating lamp group. 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。It is a top sectional view showing a layout of a ceiling heating lamp group, cooling water piping, and a sub exhaust port. 熱電対の設置部を示す正面断面図である。It is front sectional drawing which shows the installation part of a thermocouple. 熱電対の設置部の詳細を示す拡大部分断面図である。It is an expanded partial sectional view which shows the detail of the installation part of a thermocouple. 上側加熱ランプの取り外し作業を示す主要部の一部切断正面図である。It is a partial cutting front view of the principal part which shows the removal operation | work of an upper side heating lamp.

Explanation of symbols

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、４１ａ…胴部、４１ｂ…天井部、４１ｃ…ヒンジ、４１ｄ…シールリング、４２…加熱ランプ（発熱体）、４２ａ…雄コネクタ、４３…天井加熱ランプ、４４…加熱ランプ駆動装置、４５…温度コントローラ、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、７１…保護管、７２…位置決めピン（突起）、７３…熱電対（温度検出器）、７４…熱接点、７５…被測温部材、７６…接着材層。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer (substrate), 2 ... Housing | casing, 3 ... Standby chamber, 10 ... CVD apparatus (substrate processing apparatus), 11 ... Process tube, 12 ... Outer tube, 13 ... Inner tube, 14 ... Processing chamber, 15 ... Furnace 16: Manifold, 17 ... Exhaust passage, 18 ... Exhaust pipe, 19 ... Exhaust device, 20 ... Pressure sensor, 21 ... Pressure controller, 22 ... Gas introduction pipe, 23 ... Gas supply device, 24 ... Gas flow rate controller, 25 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Seal cap, 26 ... Boat elevator, 27 ... Motor, 28 ... Drive controller, 29 ... Motor, 30 ... Rotating shaft, 31 ... Boat, 32, 33 ... End plate, 34 ... Holding member, 35 ... Holding groove, 36 ... Insulation cap part, 37 ... lower sub-heater unit, 40 ... heater unit, 41 ... insulation tank, 41a ... trunk part, 41b ... ceiling part, 41c ... hinge, 41d ... seal 42 ... heating lamp (heating element), 42a ... male connector, 43 ... ceiling heating lamp, 44 ... heating lamp driving device, 45 ... temperature controller, 47 ... reflector, 48 ... cooling water piping, 49 ... ceiling reflector, 50 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Cooling water piping, 51 ... Cooling air passage, 52 ... Air supply pipe, 53 ... Exhaust port, 54 ... Buffer part, 55 ... Sub exhaust port, 56 ... Nozzle, 57 ... Injection port, 58 ... Cooling air supply apparatus, 59 ... Cooling air control controller, 60 ... ceiling nozzle, 61 ... injection port, 71 ... protective tube, 72 ... positioning pin (protrusion), 73 ... thermocouple (temperature detector), 74 ... thermal contact, 75 ... temperature-measuring member, 76: Adhesive layer.

Claims

A processing chamber for processing a substrate, a heating unit that is installed so as to surround the processing chamber and heats the processing chamber, and a temperature detector that detects a temperature for controlling the heating unit are provided. A substrate processing apparatus,
The substrate processing apparatus, wherein the temperature detector is suspended from the inner upper end side of the heating means.