JP2006319201A

JP2006319201A - Substrate treatment equipment

Info

Publication number: JP2006319201A
Application number: JP2005141555A
Authority: JP
Inventors: Wakako Shiratori; 和賀子白鳥; Masaaki Ueno; 正昭上野; Shinichi Shimada; 真一島田; Hideyuki Tsukamoto; 秀之塚本; Takenori Oka; 威憲岡; Akira Hayashida; 晃林田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2005-05-13
Publication date: 2006-11-24
Anticipated expiration: 2025-05-13
Also published as: JP4498210B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase a speed in temperature fall, and to inhibit a temperature difference between wafers and in a wafer surface. SOLUTION: An annealing device 10 has a process tube 31 constituting a treatment chamber 32 for wafers, a heater unit 50 heating the treatment chamber 32, and a port 30 carrying out a wafer 1 group into the treatment chamber 32. Further, the annealing device 10 oppositely disposes a straight-pipe nozzle 74 ejecting a nitrogen gas 90 to the ceiling surface of the treatment chamber 32 from an exhaust nozzle 74a at an upper end, and a first lateral nozzle 84 and a second lateral nozzle 85 with the exhaust nozzles 84a and 85a horizontally ejecting the nitrogen gas 90. Since the wafer group can be cooled directly and uniformly extensively over an overall length by spraying the nitrogen gas against the wafer group by the straight-pipe nozzle, the first lateral nozzle, and the second lateral nozzle after a heat treatment; the speed in temperature fall of the wafer group can be increased while the uniformity of temperatures can be improved among the mutual wafers and in the surfaces of the wafers. COPYRIGHT: (C)2007,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。）の製造方法に使用されるアニール装置や拡散装置、酸化装置およびＣＶＤ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 an annealing apparatus, a diffusion apparatus, an oxidation apparatus, and a CVD apparatus used in a manufacturing method of a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as 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膜を形成する成膜工程には、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、プロセスチューブが縦形に設置されており、プロセスチューブは処理室を形成するインナチューブとインナチューブを取り囲むアウタチューブとから構成されている。
プロセスチューブ外には処理室を加熱するヒータユニットが敷設されている。また、プロセスチューブを支持するマニホールドには、処理室内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がそれぞれ接続されている。
プロセスチューブの下側には待機室が形成されており、待機室にはシールキャップを介してボートを昇降させるボートエレベータが設置されている。シールキャップはボートエレベータによって昇降されてプロセスチューブの下端開口を開閉するように構成されている。ボートは複数枚のウエハを中心を揃えて垂直方向に整列させた状態でそれぞれ水平に保持するように構成されており、シールキャップの上に垂直に設置されている。
そして、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、プロセスチューブの下端開口から処理室に搬入（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、ＣＶＤ膜がウエハの上に堆積される。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１１０５５６号公報 In an IC manufacturing method, a film forming step of forming a CVD film such as silicon nitride (Si ₃ N ₄ ), silicon oxide, or polysilicon on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) on which an integrated circuit including semiconductor elements is formed. The batch type vertical hot wall type low pressure CVD apparatus is widely used.
A batch type vertical hot wall type reduced pressure CVD apparatus (hereinafter referred to as a CVD apparatus) has a process tube installed in a vertical shape, and the process tube is composed of an inner tube forming a processing chamber and an outer tube surrounding the inner tube. ing.
A heater unit for heating the processing chamber is laid outside the process tube. In addition, a gas supply pipe that supplies a film forming gas as a processing gas into the processing chamber and an exhaust pipe that evacuates the processing chamber are connected to the manifold that supports the process tube.
A waiting room is formed below the process tube, and a boat elevator for raising and lowering the boat via a seal cap is installed in the waiting room. The seal cap is lifted and lowered by a boat elevator so as to open and close the lower end opening of the process tube. The boat is configured to hold a plurality of wafers horizontally in a state where the wafers are aligned in the vertical direction with the centers aligned, and is installed vertically on the seal cap.
Then, in a state where a plurality of wafers are vertically aligned and held by the boat, the wafer is loaded into the processing chamber from the lower end opening of the process tube (boat loading), and the furnace port is closed by the seal cap. A film forming gas is supplied to the chamber from a gas supply pipe, and the processing chamber is heated by the heater unit, whereby a CVD film is deposited on the wafer. (For example, refer to Patent Document 1).
JP 2002-110556 A

一般に、ＣＶＤ装置等の熱処理装置においては、熱処理後に処理室が窒素ガスパージされて所定の温度まで降温された後に、ボートが処理室から搬出（ボートアンローディング）される。
これは、処理温度のままでボートアンローディングすると、ウエハ相互間の温度偏差やウエハ面内の温度偏差が大きくなってＩＣの特性に悪影響が及ぶという現象を防止するためである。
そして、従来のこの種の熱処理装置においては、噴出口がボートよりも下方に位置されたガス供給管がマニホールドに固定されており、このガス供給管によって窒素ガスが処理室へ供給されるようになっている。 In general, in a heat treatment apparatus such as a CVD apparatus, a boat is unloaded from the treatment chamber after the treatment chamber is purged with nitrogen gas and the temperature is lowered to a predetermined temperature after the heat treatment.
This is to prevent a phenomenon in which when the boat unloading is performed at the processing temperature, the temperature deviation between the wafers and the temperature deviation within the wafer surface become large and adversely affect the IC characteristics.
In the conventional heat treatment apparatus of this type, a gas supply pipe having a jet outlet positioned below the boat is fixed to the manifold, and nitrogen gas is supplied to the processing chamber through the gas supply pipe. It has become.

しかしながら、従来のこの種の熱処理装置においては、噴出口がボートよりも下方に位置されたガス供給管によって窒素ガスが処理室に供給されるために、ウエハ群の降温が不均一になるという問題点がある。
すなわち、ガス供給管は処理室のボートの下方の一箇所に噴出口が位置するように配置されているために、窒素ガスはウエハ群に対して均一の流れをもって接触することはできない。つまり、窒素ガスの流れが不均一になるために、ウエハ群は領域やウエハ面内において不均一に冷却される状況になり、窒素ガスの流速の大きい領域のウエハやウエハ面内だけが冷却されてしまう。 However, in this type of conventional heat treatment apparatus, since the nitrogen gas is supplied to the processing chamber by the gas supply pipe whose jet outlet is positioned below the boat, there is a problem that the temperature drop of the wafer group becomes uneven. There is a point.
That is, since the gas supply pipe is arranged so that the jet outlet is located at one position below the boat in the processing chamber, the nitrogen gas cannot contact the wafer group with a uniform flow. In other words, since the flow of nitrogen gas is non-uniform, the wafer group is cooled unevenly in the region and the wafer surface, and only the wafer and wafer surface in the region where the flow rate of nitrogen gas is high are cooled. End up.

本発明の目的は、降温速度を向上させることができるとともに、基板間および基板面内の温度偏差を防止することができる基板処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of improving a temperature drop rate and preventing temperature deviation between substrates and in a substrate surface.

本願において開示される発明のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、
前記処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットと、
前記処理室内に収容された前記ボートの基板保持領域よりも高い位置に噴出口が位置するように配置されており、この噴出口が前記処理室の天井に向けて冷却ガスを流すように開口されている冷却ガス供給手段と、
この冷却ガス供給手段と前記基板を挟んで対向する位置に、前記処理室内に収容された少なくとも前記ボートの基板載置領域に噴出孔が位置するように配置されており、この噴出孔が前記基板の主面に対して水平方向に冷却ガスを流すように開口されている冷却ガス供給具と、
前記処理室の下部に配置された排気口によって前記処理室を排気する排気手段と、
を備えていることを特徴とする基板処理装置。
（２）前記噴出口と前記排気口とは、前記処理室の垂直方向に略同じ位置に配置されることを特徴とする前記（１）に記載の基板処理装置。 Representative inventions disclosed in the present application are as follows.
(1) a processing chamber for accommodating a boat holding a plurality of substrates and processing the plurality of substrates;
A heater unit installed around the processing chamber to heat the substrate;
The jet outlet is disposed at a position higher than the substrate holding region of the boat accommodated in the processing chamber, and the jet outlet is opened to allow cooling gas to flow toward the ceiling of the processing chamber. Cooling gas supply means,
An ejection hole is disposed at a position facing the cooling gas supply means across the substrate so that an ejection hole is located at least in a substrate placement region of the boat accommodated in the processing chamber. A cooling gas supply tool that is opened to flow cooling gas in a horizontal direction with respect to the main surface of
An exhaust means for exhausting the processing chamber by an exhaust port disposed at a lower portion of the processing chamber;
A substrate processing apparatus comprising:
(2) The substrate processing apparatus according to (1), wherein the ejection port and the exhaust port are disposed at substantially the same position in a vertical direction of the processing chamber.

前記（１）によれば、冷却ガス供給手段および冷却ガス供給具から冷却ガスを噴き出すことにより、処理済みの基板を急速かつ均一に降温させることができる。 According to the above (1), the processed substrate can be rapidly and uniformly cooled by ejecting the cooling gas from the cooling gas supply means and the cooling gas supply tool.

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アニール工程を実施するアニール装置（バッチ式縦形ホットウオール形アニール装置）１０として構成されている。
なお、このアニール装置においては、ウエハ１を搬送するウエハキャリアとしては、ＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）２が使用されている。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 1, 2, and 3, the substrate processing apparatus according to the present invention is an annealing apparatus (batch type vertical hot wall type annealing) for performing an annealing step in an IC manufacturing method. Device) 10.
In this annealing apparatus, a FOUP (front opening unified pod, hereinafter referred to as a pod) 2 is used as a wafer carrier for transporting the wafer 1.

図１〜図３に示されているように、アニール装置１０は型鋼や鋼板等によって直方体の箱形状に構築された筐体１１を備えている。筐体１１の正面壁にはポッド搬入搬出口１２が筐体１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１２はフロントシャッタ１３によって開閉されるようになっている。
ポッド搬入搬出口１２の手前にはポッドステージ１４が設置されており、ポッドステージ１４はポッド２を載置されて位置合わせを実行するように構成されている。ポッド２はポッドステージ１４の上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ポッドステージ１４の上から搬出されるようになっている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the annealing apparatus 10 includes a housing 11 constructed in a rectangular parallelepiped box shape by using a steel plate or a steel plate. A pod loading / unloading port 12 is opened on the front wall of the housing 11 so as to communicate with the inside and outside of the housing 11, and the pod loading / unloading port 12 is opened and closed by a front shutter 13.
A pod stage 14 is installed in front of the pod loading / unloading port 12, and the pod stage 14 is configured to place the pod 2 and perform alignment. The pod 2 is loaded onto the pod stage 14 by an in-process transfer device (not shown) and is also unloaded from the pod stage 14.

筐体１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚１５が設置されており、回転式ポッド棚１５は複数個のポッド２を保管するように構成されている。すなわち、回転式ポッド棚１５は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１６と、支柱１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板１７とを備えており、複数枚の棚板１７はポッド２を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
筐体１１内におけるポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間には、ポッド搬送装置１８が設置されており、ポッド搬送装置１８はポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間および回転式ポッド棚１５とポッドオープナ２１との間で、ポッド２を搬送するように構成されている。 A rotary pod shelf 15 is installed in an upper portion of the housing 11 at a substantially central portion in the front-rear direction, and the rotary pod shelf 15 is configured to store a plurality of pods 2. That is, the rotary pod shelf 15 includes a support column 16 that is vertically set up and intermittently rotated in a horizontal plane, and a plurality of shelf plates 17 that are radially supported by the support column 16 at each of the upper, middle, and lower levels. The plurality of shelf boards 17 are configured to hold the pod 2 in a state where a plurality of the pods 2 are respectively placed.
A pod transfer device 18 is installed between the pod stage 14 and the rotary pod shelf 15 in the housing 11, and the pod transfer device 18 is provided between the pod stage 14 and the rotary pod shelf 15 and the rotary pod shelf 15. The pod 2 is transported between the pod shelf 15 and the pod opener 21.

筐体１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１９が後端にわたって構築されている。サブ筐体１９の正面壁にはウエハ１をサブ筐体１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口２０、２０には一対のポッドオープナ２１、２１がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ２１はポッド２を載置する載置台２２と、ポッド２のキャップを着脱するキャップ着脱機構２３とを備えている。ポッドオープナ２１は載置台２２に載置されたポッド２のキャップをキャップ着脱機構２３によって着脱することにより、ポッド２のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。
ポッドオープナ２１の載置台２２に対してはポッド２がポッド搬送装置１８によって搬入および搬出されるようになっている。 A sub-housing 19 is constructed across the rear end of the lower portion of the housing 11 at a substantially central portion in the front-rear direction. A pair of wafer loading / unloading ports 20 for loading / unloading the wafer 1 into / from the sub-casing 19 are arranged on the front wall of the sub-casing 19 in two vertical rows. A pair of pod openers 21 and 21 are respectively installed at the wafer loading / unloading ports 20 and 20.
The pod opener 21 includes a mounting table 22 for mounting the pod 2 and a cap attaching / detaching mechanism 23 for attaching / detaching the cap of the pod 2. The pod opener 21 is configured to open and close the wafer loading / unloading port of the pod 2 by attaching / detaching the cap of the pod 2 mounted on the mounting table 22 by the cap attaching / detaching mechanism 23.
The pod 2 is carried into and out of the mounting table 22 of the pod opener 21 by the pod transfer device 18.

サブ筐体１９内の前側領域には移載室２４が形成されており、移載室２４にはウエハ移載装置２５が設置されている。ウエハ移載装置２５はボート３０に対してウエハ１を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
サブ筐体１９内の後側領域には、ボートを収容して待機させる待機室２６が形成されている。待機室２６にはボートを昇降させるためのボートエレベータ２７が設置されている。ボートエレベータ２７はモータ駆動の送りねじ軸装置やベローズ等によって構成されている。
ボートエレベータ２７の昇降台に連結されたアーム２８にはシールキャップ２９が水平に据え付けられており、シールキャップ２９はボート３０を垂直に支持するように構成されている。
ボート３０は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、五十枚程度〜百五十枚程度）のウエハ１をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。 A transfer chamber 24 is formed in the front region within the sub-housing 19, and a wafer transfer device 25 is installed in the transfer chamber 24. The wafer transfer device 25 is configured to load (charge) and unload (discharge) the wafer 1 with respect to the boat 30.
In the rear region in the sub-housing 19, a standby chamber 26 for accommodating and waiting for the boat is formed. A boat elevator 27 for raising and lowering the boat is installed in the waiting room 26. The boat elevator 27 is configured by a motor-driven feed screw shaft device, a bellows, or the like.
A seal cap 29 is horizontally installed on the arm 28 connected to the elevator platform of the boat elevator 27, and the seal cap 29 is configured to support the boat 30 vertically.
The boat 30 includes a plurality of holding members, each of which has a plurality of (for example, about fifty to fifty to fifty) wafers 1 that are horizontally aligned with their centers aligned in the vertical direction. Configured to hold.

図３に示されているように、アニール装置１０は中心線が垂直になるように縦に配されて支持された縦形のプロセスチューブ３１を備えている。プロセスチューブ３１は後記する加熱ランプの熱線（赤外線や遠赤外線等）を透過する材料の一例である石英（ＳｉＯ₂ ）が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されている。
プロセスチューブ３１の筒中空部は、ボート３０によって長く整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室３２を形成している。プロセスチューブ３１の内径は取り扱うウエハの最大外径（例えば、直径３００ｍｍ）よりも大きくなるように設定されている。 As shown in FIG. 3, the annealing apparatus 10 includes a vertical process tube 31 that is vertically arranged and supported so that the center line is vertical. The process tube 31 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 cylindrical hollow portion of the process tube 31 forms a processing chamber 32 into which a plurality of wafers held in a long aligned state by the boat 30 are loaded. The inner diameter of the process tube 31 is set to be larger than the maximum outer diameter (for example, a diameter of 300 mm) of the wafer to be handled.

プロセスチューブ３１の下端は略円筒形状に構築されたマニホールド３６に支持されており、マニホールド３６の下端開口は炉口３５を構成している。マニホールド３６はプロセスチューブ３１の交換等のために、プロセスチューブ３１にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。マニホールド３６がサブ筐体１９に支持されることにより、プロセスチューブ３１は垂直に据え付けられた状態になっている。 The lower end of the process tube 31 is supported by a manifold 36 constructed in a substantially cylindrical shape, and the lower end opening of the manifold 36 constitutes a furnace port 35. The manifold 36 is detachably attached to the process tube 31 for replacement of the process tube 31 and the like. Since the manifold 36 is supported by the sub casing 19, the process tube 31 is installed vertically.

図３に示されているように、マニホールド３６には排気口３７が開設されており、排気口３７には処理室３２を排気する排気管３８の一端部が接続されている。排気管３８の他端部は圧力コントローラ４１によって制御される排気装置３９が圧力センサ４０を介して接続されている。
圧力コントローラ４１は圧力センサ４０からの測定結果に基づいて排気装置３９をフィードバック制御するように構成されている。 As shown in FIG. 3, an exhaust port 37 is opened in the manifold 36, and one end of an exhaust pipe 38 that exhausts the processing chamber 32 is connected to the exhaust port 37. An exhaust device 39 controlled by a pressure controller 41 is connected to the other end of the exhaust pipe 38 via a pressure sensor 40.
The pressure controller 41 is configured to feedback control the exhaust device 39 based on the measurement result from the pressure sensor 40.

プロセスチューブ３１の下方にはガス供給管４２が処理室３２に連通するように配管されており、ガス供給管４２には制御手段としてのガス流量コントローラ４４によって制御されるアニール用ガス供給装置および不活性ガス供給装置（以下、ガス供給装置という。）４３が接続されている。ガス供給管４２によって炉口３５に導入されたガスは、処理室３２を流通して排気管３８によって排気される。 A gas supply pipe 42 is provided below the process tube 31 so as to communicate with the processing chamber 32. The gas supply pipe 42 includes an annealing gas supply device controlled by a gas flow rate controller 44 serving as a control means and a non-conductive gas supply device. An active gas supply device (hereinafter referred to as a gas supply device) 43 is connected. The gas introduced into the furnace port 35 by the gas supply pipe 42 flows through the processing chamber 32 and is exhausted by the exhaust pipe 38.

マニホールド３６の下端面には、炉口３５を閉塞するシールキャップ２９が垂直方向下側から当接するようになっており、シールキャップ２９はマニホールド３６の外径と略等しい円盤形状に形成されている。
シールキャップ２９の中心線上には、回転軸４５が挿通されて回転自在に支承されており、回転軸４５は駆動コントローラ４６によって制御されるモータ４７によって回転駆動されるように構成されている。
なお、駆動コントローラ４６はボートエレベータ２７のモータ２７ａも制御するように構成されている。
回転軸４５の上端にはボート３０が垂直に立脚されて支持されており、シールキャップ２９とボート３０との間には断熱キャップ部４８が配置されている。ボート３０はその下端が炉口３５の位置から適当な距離だけ離間するようにシールキャップ２９の上面から持ち上げられた状態で回転軸４５に支持されており、断熱キャップ部４８はそのボート３０の下端とシールキャップ２９との間を埋めるように構成されている。 A seal cap 29 that closes the furnace port 35 is in contact with the lower end surface of the manifold 36 from the lower side in the vertical direction, and the seal cap 29 is formed in a disk shape that is substantially equal to the outer diameter of the manifold 36. .
On the center line of the seal cap 29, a rotating shaft 45 is inserted and rotatably supported. The rotating shaft 45 is configured to be driven to rotate by a motor 47 controlled by a drive controller 46.
The drive controller 46 is also configured to control the motor 27a of the boat elevator 27.
The boat 30 is vertically supported and supported at the upper end of the rotating shaft 45, and a heat insulating cap portion 48 is disposed between the seal cap 29 and the boat 30. The boat 30 is supported by the rotating shaft 45 in a state where the boat 30 is lifted from the upper surface of the seal cap 29 so that the lower end of the boat 30 is separated from the position of the furnace port 35 by an appropriate distance. And the seal cap 29.

プロセスチューブ３１の外側にはヒータユニット５０が設置されている。
ヒータユニット５０はプロセスチューブ３１を全体的に被覆する熱容量の小さい断熱槽５１を備えており、断熱槽５１はサブ筐体１９に垂直に支持されている。断熱槽５１の内側には加熱手段としてのＬ管形ハロゲンランプ（以下、加熱ランプという。）５２が複数本、周方向に等間隔に配置されて同心円に設備されている。加熱ランプ５２群は長さが異なる複数規格のものが組み合わされて同心円上に配置されており、熱の逃げ易いプロセスチューブ３１の上部および下部の発熱量が増加するように構成されている。
各加熱ランプ５２の端子５２ａはプロセスチューブ３１の上部および下部にそれぞれ配置されており、端子５２ａの介在による発熱量の低下が回避されている。加熱ランプ５２はカーボンやタングステン等のフィラメントをＬ字形状の石英管によって被覆し、石英管内が不活性ガスまたは真空雰囲気に封止されて構成されている。
また、加熱ランプ５２は熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍ〜２．０μｍ程度の熱線を照射するように構成されており、プロセスチューブ３１を殆ど加熱することなく、ウエハ１を輻射によって加熱することができるように設定されている。 A heater unit 50 is installed outside the process tube 31.
The heater unit 50 includes a heat insulating tank 51 having a small heat capacity that covers the entire process tube 31, and the heat insulating tank 51 is vertically supported by the sub-housing 19. Inside the heat insulating tank 51, a plurality of L-tube halogen lamps (hereinafter referred to as heating lamps) 52 as heating means are arranged concentrically and arranged at equal intervals in the circumferential direction. A plurality of standards having different lengths are combined and arranged on a concentric circle, and the heating lamp 52 group is configured to increase the amount of heat generated at the upper and lower portions of the process tube 31 where heat is easily escaped.
The terminals 52a of the heating lamps 52 are respectively disposed at the upper and lower portions of the process tube 31, and a decrease in the amount of heat generated due to the interposition of the terminals 52a is avoided. The heating lamp 52 is configured by covering a filament such as carbon or tungsten with an L-shaped quartz tube and sealing the inside of the quartz tube with an inert gas or a vacuum atmosphere.
The heating lamp 52 is configured to irradiate heat rays having a peak wavelength of thermal energy of about 1.0 μm to 2.0 μm, and heats the wafer 1 by radiation without substantially heating the process tube 31. Is set to be able to.

図３に示されているように、断熱槽５１の天井面の下側における中央部にはＬ管形ハロゲンランプ（以下、天井加熱ランプという。）５３が複数本、互いに平行で両端を揃えられて敷設されている。天井加熱ランプ５３群はボート３０に保持されたウエハ１群をプロセスチューブ３１の上方から加熱するように構成されている。
天井加熱ランプ５３はカーボンやタングステン等のフィラメントをＬ字形状の石英管によって被覆し、石英管内が不活性ガスまたは真空雰囲気に封止されて構成されている。
また、天井加熱ランプ５３は熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍ〜２．０μｍ程度の熱線を照射するように構成されており、プロセスチューブ３１を殆ど加熱することなく、ウエハ１を輻射によって加熱することができるように設定されている。
なお、ボート３０と断熱キャップ部４８との間にはキャップ加熱ランプ５３Ａ群が、ウエハ１群をプロセスチューブ３１の下方から加熱するように構成されている。 As shown in FIG. 3, a plurality of L-tube halogen lamps (hereinafter referred to as ceiling heating lamps) 53 are parallel to each other and aligned at both ends at the central portion below the ceiling surface of the heat insulating tank 51. Is laid. The ceiling heating lamp 53 group is configured to heat the group of wafers held on the boat 30 from above the process tube 31.
The ceiling heating lamp 53 is configured by covering a filament such as carbon or tungsten with an L-shaped quartz tube and sealing the inside of the quartz tube with an inert gas or a vacuum atmosphere.
The ceiling heating lamp 53 is configured to irradiate heat rays having a peak wavelength of thermal energy of about 1.0 μm to 2.0 μm, and heats the wafer 1 by radiation without substantially heating the process tube 31. Is set to be able to.
A cap heating lamp 53A group is configured between the boat 30 and the heat insulating cap portion 48 so as to heat the wafer group 1 from below the process tube 31.

図３に示されているように、加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群は、加熱ランプ駆動装置５４に接続されており、加熱ランプ駆動装置５４は温度コントローラ５５によって制御されるように構成されている。
プロセスチューブ３１の内側にはカスケード熱電対５６が垂直方向に敷設されており、カスケード熱電対５６は計測結果を温度コントローラ５５に送信するようになっている。温度コントローラ５５はカスケード熱電対５６からの計測温度に基づいて加熱ランプ駆動装置５４をフィードバック制御するように構成されている。
すなわち、温度コントローラ５５は加熱ランプ駆動装置５４の目標温度とカスケード熱電対５６の計測温度との誤差を求めて、誤差がある場合には誤差を解消させるフィードバック制御を実行するようになっている。
さらに、温度コントローラ５５は加熱ランプ５２群をゾーン制御するように構成されている。
ここで、ゾーン制御とは、加熱ランプを上下に複数の範囲毎に分割して配置し、それぞれのゾーン（範囲）にカスケード熱電対の計測点を配置し、それぞれのゾーン毎にカスケード熱電対の計測する温度に基づくフィードバック制御を独立ないし相関させて制御する方法、である。 As shown in FIG. 3, the heating lamp 52 group, the ceiling heating lamp 53 group, and the cap heating lamp 53A group are connected to a heating lamp driving device 54, and the heating lamp driving device 54 is controlled by a temperature controller 55. It is configured to be.
A cascade thermocouple 56 is laid in the vertical direction inside the process tube 31, and the cascade thermocouple 56 transmits a measurement result to the temperature controller 55. The temperature controller 55 is configured to feedback control the heating lamp driving device 54 based on the measured temperature from the cascade thermocouple 56.
That is, the temperature controller 55 obtains an error between the target temperature of the heating lamp driving device 54 and the measured temperature of the cascade thermocouple 56, and executes feedback control for eliminating the error if there is an error.
Furthermore, the temperature controller 55 is configured to perform zone control on the heating lamps 52 group.
Here, the zone control means that the heating lamp is divided into a plurality of ranges in the vertical direction, the measurement points of the cascade thermocouples are arranged in each zone (range), and the cascade thermocouples are arranged in each zone. This is a method of controlling feedback control based on the temperature to be measured independently or correlated.

図３および図４に示されているように、加熱ランプ５２群の外側には円筒形状に形成されたリフレクタ（反射板）５７が、プロセスチューブ３１と同心円に設置されており、リフレクタ５７は加熱ランプ５２群からの熱線をプロセスチューブ３１の方向に全て反射させるように構成されている。リフレクタ５７はステンレス鋼板に石英をコーティングして形成された材料のように耐酸化性、耐熱性および耐熱衝撃性に優れた材料によって構成されている。
リフレクタ５７の外周面には冷却水が流通する冷却水配管５８が螺旋状に敷設されている。冷却水配管５８はリフレクタ５７をリフレクタ表面の石英コーティングの耐熱温度である３００℃以下に冷却するように設定されている。
リフレクタ５７は３００℃を超えると、酸化等によって劣化し易くなるが、リフレクタ５７を３００℃以下に冷却することにより、リフレクタ５７の耐久性を向上させることができるとともに、リフレクタ５７の劣化に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。また、断熱槽５１の内部の温度を低下させる際に、リフレクタ５７を冷却することにより、冷却効果を向上させることができる。
さらに、冷却水配管５８はリフレクタ５７の冷却領域を上中下段のゾーンに分けてそれぞれ制御し得るように構成されている。冷却水配管５８をゾーン制御することにより、プロセスチューブ３１の温度を降下させる際に、プロセスチューブ３１のゾーンに対応して冷却することができる。例えば、ウエハ群が置かれたゾーンは熱容量がウエハ群の分だけ大きくなることにより、ウエハ群が置かれないゾーンに比べて冷却し難くなるために、冷却水配管５８のウエハ群に対応するゾーンを優先的に冷却するようにゾーン制御することができる。
また、ヒータのゾーンと冷却水配管のゾーンとを同様に配置し、ヒータのゾーンの制御に合わせて冷却水配管のゾーンの制御をするように構成することができる。これにより、より一層昇温降温の制御性やスピード（レート）が向上する。 As shown in FIGS. 3 and 4, a reflector (reflector) 57 formed in a cylindrical shape is disposed outside the group of heating lamps 52 in a concentric circle with the process tube 31, and the reflector 57 is heated. The heat rays from the group of lamps 52 are all reflected in the direction of the process tube 31. The reflector 57 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.
A cooling water pipe 58 through which cooling water flows is laid spirally on the outer peripheral surface of the reflector 57. The cooling water pipe 58 is set to cool the reflector 57 to 300 ° C. or less, which is the heat resistant temperature of the quartz coating on the reflector surface.
When the reflector 57 exceeds 300 ° C., it easily deteriorates due to oxidation or the like. However, by cooling the reflector 57 to 300 ° C. or less, the durability of the reflector 57 can be improved and the particles accompanying the deterioration of the reflector 57 can be improved. Can be suppressed. Further, when the temperature inside the heat insulating tank 51 is lowered, the cooling effect can be improved by cooling the reflector 57.
Further, the cooling water pipe 58 is configured to be able to control the cooling area of the reflector 57 by dividing it into upper, middle and lower zones. By controlling the zone of the cooling water pipe 58, when the temperature of the process tube 31 is lowered, cooling can be performed corresponding to the zone of the process tube 31. For example, the zone in which the wafer group is placed has a heat capacity that is increased by the amount of the wafer group, so that it is difficult to cool compared to the zone in which the wafer group is not placed. It is possible to control the zone so as to cool it preferentially.
Further, the heater zone and the cooling water piping zone can be arranged in the same manner, and the cooling water piping zone can be controlled in accordance with the control of the heater zone. Thereby, controllability and speed (rate) of temperature rising / falling are further improved.

図３に示されているように、断熱槽５１の天井面には円板形状に形成された天井リフレクタ５９がプロセスチューブ３１と同心円に設置されており、天井リフレクタ５９は天井加熱ランプ５３群からの熱線をプロセスチューブ３１の方向に全て反射させるように構成されている。天井リフレクタ５９も耐酸化性や耐熱性および耐熱衝撃性に優れた材料によって構成されている。
天井リフレクタ５９の上面には冷却水配管６０が蛇行状に敷設されており、冷却水配管６０は天井リフレクタ５９を３００℃以下に冷却するように設定されている。
天井リフレクタ５９は３００℃を超えると、酸化等によって劣化し易くなるが、天井リフレクタ５９を３００℃以下に冷却することにより、天井リフレクタ５９の耐久性を向上させることができるとともに、天井リフレクタ５９の劣化に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。また、断熱槽５１の内部の温度を低下させる際に、天井リフレクタ５９を冷却することにより、冷却効果を向上させることができる。 As shown in FIG. 3, a ceiling reflector 59 formed in a disk shape is installed on the ceiling surface of the heat insulating tank 51 concentrically with the process tube 31, and the ceiling reflector 59 is connected to the ceiling heating lamp 53 group. The heat rays are all reflected in the direction of the process tube 31. The ceiling reflector 59 is also made of a material excellent in oxidation resistance, heat resistance and thermal shock resistance.
A cooling water pipe 60 is laid in a serpentine shape on the upper surface of the ceiling reflector 59, and the cooling water pipe 60 is set to cool the ceiling reflector 59 to 300 ° C. or lower.
When the ceiling reflector 59 exceeds 300 ° C., it tends to deteriorate due to oxidation or the like. However, by cooling the ceiling reflector 59 to 300 ° C. or less, the durability of the ceiling reflector 59 can be improved, and the ceiling reflector 59 Generation of particles due to deterioration can be suppressed. Further, when the temperature inside the heat insulating tank 51 is lowered, the cooling effect can be improved by cooling the ceiling reflector 59.

図３および図４に示されているように、断熱槽５１とプロセスチューブ３１との間には冷却ガスとしての冷却エアを流通させる冷却エア通路６１が、プロセスチューブ３１を全体的に包囲するように形成されている。断熱槽５１の下端部には冷却エアを冷却エア通路６１に供給する給気管６２が接続されており、給気管６２に供給された冷却エアは冷却エア通路６１の全周に拡散するようになっている。 As shown in FIGS. 3 and 4, a cooling air passage 61 through which cooling air as a cooling gas flows between the heat insulating tank 51 and the process tube 31 surrounds the process tube 31 as a whole. Is formed. An air supply pipe 62 for supplying cooling air to the cooling air passage 61 is connected to the lower end portion of the heat insulating tank 51, and the cooling air supplied to the air supply pipe 62 diffuses over the entire circumference of the cooling air passage 61. ing.

断熱槽５１の天井壁における中央部には、冷却エアを冷却エア通路６１から排出する排気口６３が開設されており、排気口６３には排気装置に接続された排気ダクト（図示せず）が接続されている。断熱槽５１の天井壁における排気口６３の下側には排気口６３と連通するバッファ部６４が大きく形成されており、バッファ部６４の底面における周辺部にはサブ排気口６５が複数、バッファ部６４と冷却エア通路６１とを連絡するように開設されている。
これらサブ排気口６５により、冷却エア通路６１を効率よく排気することができるようになっている。また、サブ排気口６５を断熱槽５１の天井壁の周辺部に配置することにより、天井加熱ランプ５３を断熱槽５１の天井面の中央部に敷設することができるとともに、天井加熱ランプ５３を排気流路から退避させて排気流による応力や化学反応を防止することにより、天井加熱ランプ５３の劣化を抑制することができる。 An exhaust port 63 for discharging cooling air from the cooling air passage 61 is formed at the center of the ceiling wall of the heat insulating tank 51. The exhaust port 63 has an exhaust duct (not shown) connected to an exhaust device. It is connected. A buffer part 64 communicating with the exhaust port 63 is formed on the ceiling wall of the heat insulating tank 51 below the exhaust port 63, and a plurality of sub exhaust ports 65 are provided in the periphery of the bottom surface of the buffer part 64. 64 and the cooling air passage 61 are opened.
These sub exhaust ports 65 allow the cooling air passage 61 to be efficiently exhausted. Further, by arranging the sub exhaust port 65 in the peripheral part of the ceiling wall of the heat insulating tank 51, the ceiling heating lamp 53 can be laid at the center of the ceiling surface of the heat insulating tank 51, and the ceiling heating lamp 53 is exhausted. The ceiling heating lamp 53 can be prevented from deteriorating by retreating from the flow path to prevent stress and chemical reaction due to the exhaust flow.

図３に示されているように、マニホールド３６における排気口３７の真上の位置には、処理室３２に冷却ガスを供給する冷却ガス供給管７０が半径方向かつ水平に挿通されている。冷却ガス供給管７０の外側端には冷却ガス供給ライン７１の一端が接続されており、冷却ガス供給ライン７１の他端には窒素ガス供給装置７２が接続されている。窒素ガス供給装置７２は冷却ガスとしての窒素ガスを供給するように構成されており、窒素ガスの供給や供給の停止および供給流量等を流量調整コントローラ７３によって制御されるように構成されている。
冷却ガス供給管７０の内側端には直管形状のノズル（以下、直管ノズルという。）７４の一端が連結されており、直管ノズル７４は処理室３２の内周面に沿うように垂直に敷設されている。直管ノズル７４の上端に形成された噴出口７４ａは、処理室３２内に収容されたボート３０におけるウエハ１の保持領域よりも高い位置であるボート３０の天板よりも高い位置に配置されているとともに、処理室３２の天井壁の下面に向けて冷却ガスを流すように構成されている。 As shown in FIG. 3, a cooling gas supply pipe 70 for supplying a cooling gas to the processing chamber 32 is inserted in a radial direction and horizontally at a position just above the exhaust port 37 in the manifold 36. One end of a cooling gas supply line 71 is connected to the outer end of the cooling gas supply pipe 70, and a nitrogen gas supply device 72 is connected to the other end of the cooling gas supply line 71. The nitrogen gas supply device 72 is configured to supply nitrogen gas as a cooling gas, and is configured to be controlled by the flow rate adjustment controller 73 such as supply of nitrogen gas, supply stop, and supply flow rate.
One end of a straight pipe-shaped nozzle (hereinafter referred to as a straight pipe nozzle) 74 is connected to the inner end of the cooling gas supply pipe 70, and the straight pipe nozzle 74 is perpendicular to the inner peripheral surface of the processing chamber 32. Is laid. The spout 74 a formed at the upper end of the straight pipe nozzle 74 is disposed at a position higher than the top plate of the boat 30, which is a position higher than the holding region of the wafer 1 in the boat 30 accommodated in the processing chamber 32. In addition, the cooling gas is configured to flow toward the lower surface of the ceiling wall of the processing chamber 32.

図４に示されているように、マニホールド３６における直管ノズル７４とボート３０を挟んで対向する位置には、処理室３２に冷却ガスを供給する一対の冷却ガス供給管８０Ａ、８０Ｂが半径方向かつ水平に挿通されている。両冷却ガス供給管８０Ａ、８０Ｂの外側端には一対の冷却ガス供給ライン８１Ａ、８１Ｂの一端がそれぞれ接続されており、両冷却ガス供給ライン８１Ａ、８１Ｂの他端には一対の窒素ガス供給装置８２Ａ、８２Ｂがそれぞれ接続されている。両窒素ガス供給装置８２Ａ、８２Ｂは冷却ガスとしての窒素ガスをそれぞれ供給するように構成されており、窒素ガスの供給や供給の停止および供給流量等を一対の流量調整コントローラ８３Ａ、８３Ｂによって制御されるように構成されている。
両冷却ガス供給管８０Ａ、８０Ｂの内側端部には、いずれもウエハ１の主面に対して水平方向に冷却ガスを流す第一ノズル（以下、第一横ノズルという。）８４の一端と第二ノズル（以下、第二横ノズルという。）８５の一端とがそれぞれ連結されている。冷却ガス供給具としての第一横ノズル８４および第二横ノズル８５はいずれも、処理室３２の内周面に沿うように垂直にそれぞれ敷設されている。
第一横ノズル８４の上部には噴出孔８４ａが、処理室３２内に収容されたボート３０のウエハ載置領域のうち上側半分の領域に水平に冷却ガスである窒素ガスを噴出するように開口されている。また、噴出孔８４ａは上下方向に細長いスリット形状に形成されている。
第二横ノズル８５の下部には噴出孔８５ａが、処理室３２内に収容されたボート３０のウエハ載置領域のうち下側半分の領域に水平に冷却ガスである窒素ガスを噴出するように開口されている。また、噴出孔８５ａは上下方向に細長いスリット形状に形成されている。 As shown in FIG. 4, a pair of cooling gas supply pipes 80 A and 80 B that supply cooling gas to the processing chamber 32 are arranged in a radial direction at positions facing the straight pipe nozzle 74 and the boat 30 in the manifold 36. And it is inserted horizontally. One end of a pair of cooling gas supply lines 81A and 81B is connected to the outer ends of both cooling gas supply pipes 80A and 80B, respectively, and a pair of nitrogen gas supply devices are connected to the other ends of both cooling gas supply lines 81A and 81B. 82A and 82B are connected to each other. Both nitrogen gas supply devices 82A and 82B are configured to supply nitrogen gas as a cooling gas, respectively, and supply of nitrogen gas, supply stop, supply flow rate, and the like are controlled by a pair of flow rate adjustment controllers 83A and 83B. It is comprised so that.
At both inner ends of the cooling gas supply pipes 80A and 80B, one end of a first nozzle (hereinafter referred to as a first horizontal nozzle) 84 and a first nozzle that flow cooling gas in a horizontal direction with respect to the main surface of the wafer 1 are used. One end of two nozzles (hereinafter referred to as second horizontal nozzles) 85 are connected to each other. Both the first horizontal nozzle 84 and the second horizontal nozzle 85 as cooling gas supply tools are laid vertically along the inner peripheral surface of the processing chamber 32.
An ejection hole 84 a is opened above the first horizontal nozzle 84 so as to eject nitrogen gas as a cooling gas horizontally into the upper half of the wafer placement area of the boat 30 accommodated in the processing chamber 32. Has been. Further, the ejection hole 84a is formed in a slit shape elongated in the vertical direction.
An ejection hole 85a is formed in the lower part of the second horizontal nozzle 85 so as to eject nitrogen gas as a cooling gas horizontally to the lower half of the wafer placement area of the boat 30 accommodated in the processing chamber 32. It is open. Further, the ejection hole 85a is formed in a slit shape elongated in the vertical direction.

次に、前記構成に係るアニール装置によるＩＣの製造方法におけるアニール工程を説明する。 Next, an annealing step in the IC manufacturing method using the annealing apparatus having the above-described configuration will be described.

図１および図２に示されているように、ポッド２がポッドステージ１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１２がフロントシャッタ１３によって開放され、ポッドステージ１４の上のポッド２はポッド搬送装置１８によって筐体１１の内部へポッド搬入搬出口１２から搬入される。
搬入されたポッド２は回転式ポッド棚１５の指定された棚板１７へポッド搬送装置１８によって自動的に搬送されて受け渡され、その棚板１７に一時的に保管される。
保管されたポッド２はポッド搬送装置１８によって一方のポッドオープナ２１に搬送されて載置台２２に移載される。この際、ポッドオープナ２１のウエハ搬入搬出口２０はキャップ着脱機構２３によって閉じられており、移載室２４には窒素ガスが流通されることによって充満されている。例えば、移載室２４の酸素濃度は２０ｐｐｍ以下と、筐体１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遙に低く設定されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, when the pod 2 is supplied to the pod stage 14, the pod loading / unloading port 12 is opened by the front shutter 13, and the pod 2 above the pod stage 14 is connected to the pod transfer device. 18 is carried into the housing 11 from the pod loading / unloading port 12.
The loaded pod 2 is automatically transferred to the designated shelf plate 17 of the rotary pod shelf 15 by the pod transfer device 18 and delivered, and temporarily stored on the shelf plate 17.
The stored pod 2 is transferred to one pod opener 21 by the pod transfer device 18 and transferred to the mounting table 22. At this time, the wafer loading / unloading port 20 of the pod opener 21 is closed by the cap attaching / detaching mechanism 23, and the transfer chamber 24 is filled with nitrogen gas. For example, the oxygen concentration in the transfer chamber 24 is set to 20 ppm or less, which is much lower than the oxygen concentration inside the housing 11 (atmosphere).

載置台２２に載置されたポッド２はその開口側端面がサブ筐体１９の正面におけるウエハ搬入搬出口２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構２３によって取り外され、ウエハ出し入れ口を開放される。
ポッド２に収納された複数枚のウエハ１はウエハ移載装置２５によって掬い取られ、ウエハ搬入搬出口２０から移載室２４を通じて待機室２６へ搬入され、ボート３０に装填（チャージング）される。ボート３０にウエハ１を受け渡したウエハ移載装置２５はポッド２に戻り、次のウエハ１をボート３０に装填する。 The pod 2 mounted on the mounting table 22 has its opening-side end face pressed against the opening edge of the wafer loading / unloading port 20 on the front surface of the sub-housing 19, and the cap is removed by the cap attaching / detaching mechanism 23. Mouth open.
The plurality of wafers 1 stored in the pod 2 are picked up by the wafer transfer device 25, loaded into the standby chamber 26 through the transfer chamber 24 from the wafer loading / unloading port 20, and loaded into the boat 30 (charging). . The wafer transfer device 25 that has transferred the wafer 1 to the boat 30 returns to the pod 2 and loads the next wafer 1 into the boat 30.

以降、以上のウエハ移載装置２５の作動が繰り返されることにより、一方のポッドオープナ２１の載置台２２の上のポッド２の全てのウエハ１がボート３０に順次装填されて行く。 Thereafter, by repeating the operation of the wafer transfer device 25 described above, all the wafers 1 of the pod 2 on the mounting table 22 of one pod opener 21 are sequentially loaded into the boat 30.

この一方（上段または下段）のポッドオープナ２１におけるウエハ移載装置２５によるウエハのボート３０への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ２１には回転式ポッド棚１５から別のポッド２がポッド搬送装置１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ２１によるポッド２の開放作業が同時進行される。
このように他方のポッドオープナ２１において開放作業が同時進行されていると、一方のポッドオープナ２１におけるウエハ１のボート３０への装填作業の終了と同時に、他方のポッドオープナ２１にセットされたポッド２についてのウエハ移載装置２５によるウエハのボート３０への装填作業を開始することができる。すなわち、ウエハ移載装置２５はポッド２の入替え作業についての待ち時間を浪費することなく、ウエハのボート３０への装填作業を連続して実施することができるので、アニール装置１０のスループットを高めることができる。 During the loading operation of the wafer into the boat 30 by the wafer transfer device 25 in the one (upper or lower) pod opener 21, the other (lower or upper) pod opener 21 receives another pod from the rotary pod shelf 15. 2 is transferred and transferred by the pod transfer device 18, and the opening operation of the pod 2 by the pod opener 21 is simultaneously performed.
As described above, when the opening operation is simultaneously performed in the other pod opener 21, the pod 2 set in the other pod opener 21 is completed simultaneously with the completion of the operation of loading the wafer 1 into the boat 30 in the one pod opener 21. The loading operation of the wafer into the boat 30 by the wafer transfer device 25 can be started. That is, since the wafer transfer device 25 can continuously perform the operation of loading the wafer 30 into the boat 30 without wasting the waiting time for the replacement operation of the pod 2, the throughput of the annealing device 10 can be increased. Can do.

図３に示されているように、予め指定された枚数のウエハ１がボート３０に装填されると、ウエハ１群を保持したボート３０はシールキャップ２９がボートエレベータ２７によって上昇されることにより、プロセスチューブ３１の処理室３２に搬入（ボートローディング）されて行く。
図５で参照されるように、上限に達すると、シールキャップ２９はマニホールド３６に押接することにより、プロセスチューブ３１の内部をシールした状態になる。ボート３０はシールキャップ２９に支持されたままの状態で、処理室３２に存置される。 As shown in FIG. 3, when a predetermined number of wafers 1 are loaded into the boat 30, the boat 30 holding the group of wafers is lifted by the boat elevator 27 by the seal cap 29 being lifted. The process tube 31 is loaded into the processing chamber 32 (boat loading).
As shown in FIG. 5, when the upper limit is reached, the seal cap 29 is pressed against the manifold 36 to seal the inside of the process tube 31. The boat 30 is left in the processing chamber 32 while being supported by the seal cap 29.

続いて、不活性ガスがガス供給装置４３によってガス供給管４２から導入されつつ、プロセスチューブ３１の内部が排気口３７によって排気されるとともに、加熱ランプ５２群および天井加熱ランプ５３群によって温度コントローラ５５のシーケンス制御の目標温度に加熱される。
加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群の加熱によるプロセスチューブ３１の内部の実際の上昇温度と、加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群のシーケンス制御の目標温度との誤差は、カスケード熱電対５６の計測結果に基づくフィードバック制御によって補正される。
また、ボート３０がモータ４７によって回転される。 Subsequently, while the inert gas is introduced from the gas supply pipe 42 by the gas supply device 43, the inside of the process tube 31 is exhausted by the exhaust port 37, and the temperature controller 55 is set by the heating lamp 52 group and the ceiling heating lamp 53 group. It is heated to the target temperature of the sequence control.
The actual temperature rise inside the process tube 31 due to heating of the heating lamp 52 group, ceiling heating lamp 53 group and cap heating lamp 53A group, and sequence control of the heating lamp 52 group, ceiling heating lamp 53 group and cap heating lamp 53A group Is corrected by feedback control based on the measurement result of the cascade thermocouple 56.
Further, the boat 30 is rotated by the motor 47.

プロセスチューブ３１の内圧や温度およびボート３０の回転が全体的に一定の安定した状態になると、プロセスチューブ３１の処理室３２にはアニール用ガスがガス供給装置４３によってガス供給管４２から導入される。ガス供給管４２によって導入されたアニール用ガスは、プロセスチューブ３１の処理室３２内を流通して排気口３７によって排気される。
処理室３２を流通する際に、アニール用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反応により、ウエハ１にはアニール処理が施される。
この熱処理が施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１００〜４００℃の間で選択される所定の温度、例えば、２００℃で少なくとも処理中は一定に維持される。
アニール時に使用されるガスとしては、次のうちから選択される一つが使用される。
（１）窒素（Ｎ₂ ）ガスのみ
（２）窒素ガスと水素（Ｈ₂ ）ガスとの混合ガス
（３）水素ガスのみ
（４）窒素ガスと重水素ガスとの混合ガス
（５）重水素ガスのみ
（６）アルゴン（Ａｒ）ガスのみ
また、処理圧力は、１３Ｐａ〜１０１０００Ｐａの間で選択される所定の圧力、例えば、１０００００Ｐａで、少なくとも処理中は一定に維持される。 When the internal pressure and temperature of the process tube 31 and the rotation of the boat 30 are in a constant and stable state as a whole, an annealing gas is introduced into the processing chamber 32 of the process tube 31 from the gas supply pipe 42 by the gas supply device 43. . The annealing gas introduced through the gas supply pipe 42 flows through the processing chamber 32 of the process tube 31 and is exhausted through the exhaust port 37.
When flowing through the processing chamber 32, the wafer 1 is annealed by a thermal reaction caused by the annealing gas coming into contact with the wafer 1 heated to a predetermined processing temperature.
An example of processing conditions when this heat treatment is performed is as follows.
The processing temperature is kept constant at a predetermined temperature selected from 100 to 400 ° C., for example, 200 ° C. at least during the processing.
As the gas used at the time of annealing, one selected from the following is used.
(1) Nitrogen (N ₂ ) gas only (2) Nitrogen gas and hydrogen (H ₂ ) gas mixed gas (3) Hydrogen gas only (4) Nitrogen gas and deuterium gas mixed gas (5) Deuterium Gas only (6) Argon (Ar) gas only The processing pressure is a predetermined pressure selected between 13 Pa and 101000 Pa, for example, 100000 Pa, and is kept constant at least during the processing.

ところで、プロセスチューブ３１およびヒータユニット５０の温度は処理温度以上に維持する必要がないばかりでなく、処理温度未満に下げることがかえって好ましいので、アニールステップにおいては、冷却エアが給気管６２から供給されて、サブ排気口６５、バッファ部６４および排気口６３から排気されることにより、冷却エア通路６１に流通される。
この際、断熱槽５１は熱容量が通例に比べて小さく設定されているので、急速に冷却することができる。
このように冷却エア通路６１における冷却エアの流通によってプロセスチューブ３１およびヒータユニット５０を強制的に冷却することにより、例えば、窒素ガスによるアニール処理であれば、ローディングおよびアンローディング時の処理室内の温度である５０℃程度にプロセスチューブ３１の温度を維持することができる。
なお、冷却エア通路６１は処理室３２から隔離されているので、冷媒ガスとして冷却エアを使用することができる。
但し、冷却効果をより一層高めるためや、エア内の不純物による高温下での腐食を防止するためには、窒素ガス等の不活性ガスを冷媒ガスとして使用してもよい。 By the way, the temperature of the process tube 31 and the heater unit 50 does not need to be maintained at the processing temperature or higher, but is preferably lowered to a temperature lower than the processing temperature. Therefore, in the annealing step, cooling air is supplied from the air supply pipe 62. As a result, the air is exhausted from the sub exhaust port 65, the buffer unit 64, and the exhaust port 63, and is circulated through the cooling air passage 61.
At this time, since the heat capacity of the heat insulating tank 51 is set smaller than usual, it can be rapidly cooled.
Thus, by forcibly cooling the process tube 31 and the heater unit 50 by the flow of the cooling air in the cooling air passage 61, for example, in the case of an annealing process using nitrogen gas, the temperature in the processing chamber during loading and unloading The temperature of the process tube 31 can be maintained at about 50 ° C.
Since the cooling air passage 61 is isolated from the processing chamber 32, cooling air can be used as the refrigerant gas.
However, an inert gas such as nitrogen gas may be used as the refrigerant gas in order to further enhance the cooling effect or to prevent corrosion at high temperatures due to impurities in the air.

所定の処理時間が経過すると、処理ガスの導入が停止された後に、図４、図５および図６に示されているように、冷却ガスとしての窒素ガス９０が各冷却ガス供給管７０、８０Ａ、８０Ｂから直管ノズル７４と第一横ノズル８４および第二横ノズル８５とにそれぞれ供給される。この際の窒素ガス９０の供給流量は、流量調整コントローラ７３、８３Ａ、８３Ｂによってそれぞれ最適値に制御される。
直管ノズル７４と第一横ノズル８４および第二横ノズル８５とにそれぞれ供給された窒素ガス９０は、直管ノズル７４の噴出口７４ａと第一横ノズル８４の噴出孔８４ａおよび第二横ノズル８５の噴出孔８５ａとからそれぞれ噴出し、処理室３２にボート３０によって存置されたウエハ１群に均等に接触し、処理室３２の下端部における排気口３７によって吸引されて排気される。 When a predetermined processing time has elapsed, after the introduction of the processing gas is stopped, as shown in FIGS. 4, 5, and 6, nitrogen gas 90 as a cooling gas is supplied to each cooling gas supply pipe 70, 80 A. , 80B to the straight pipe nozzle 74, the first horizontal nozzle 84, and the second horizontal nozzle 85, respectively. The supply flow rate of the nitrogen gas 90 at this time is controlled to an optimum value by the flow rate adjustment controllers 73, 83A, 83B.
The nitrogen gas 90 supplied to each of the straight pipe nozzle 74, the first horizontal nozzle 84, and the second horizontal nozzle 85 is an ejection port 74a of the straight pipe nozzle 74, an ejection hole 84a of the first horizontal nozzle 84, and a second horizontal nozzle. Ejected from each of the 85 ejection holes 85 a, are evenly contacted with the group of wafers placed in the processing chamber 32 by the boat 30, and are sucked and exhausted by the exhaust port 37 at the lower end of the processing chamber 32.

図５および図６に示されているように、冷却ガス供給管７０から直管ノズル７４に供給された窒素ガス９０は、直管ノズル７４の上端の噴出口７４ａから処理室３２の天井面に向かって噴出する。処理室３２の天井面に直接吹き付けられた窒素ガス９０は、プロセスチューブ３１の天井壁をきわめて効果的に冷却する。
ところで、直管ノズル７４の噴出口７４ａがボート３０の上側端板よりも低い位置に配置されていると、上方向への流れがウエハ１をばたつかせる現象（びびり現象。ウエハがボートの上で微振動を起こす現象。）が発生する。
ウエハ１がばたつくと、ウエハ１のボート３０に対する位置ずれによるウエハ１の移載ミスや、ウエハ１とボート３０との摩擦によるウエハ裏面のスクラッチおよびパーティクルの発生が起こる可能性がある。
しかし、本実施の形態においては、直管ノズル７４の噴出口７４ａはボート３０の上側端板よりも高い位置に配置されているとともに、窒素ガス９０を処理室３２の天井面に向かって噴出するように設定されていることにより、直管ノズル７４の噴出口７４ａから噴出した窒素ガス９０は処理室３２の天井面に衝突した後に層流となって拡散するので、ウエハ１をばたつかせることはない。
ここで、直管ノズル７４の噴出口７４ａから噴出する窒素ガス９０の噴出速度が速すぎる場合には、噴出口７４ａから噴出して天井面に勢いよく衝突した窒素ガス９０の流れが拡散せずに偏った流れになり、この偏った流れがボート３０の上部に保持されたウエハ１、１間を流れる場合がある。
このように、窒素ガス９０がボート３０の上部に保持されたウエハ１、１間を層流として流れることは、最も冷却され難いボート３０の上部に保持されたウエハ１群に対する冷却効率を高める効果が得られると、期待される。
しかし、直管ノズル７４の噴出口７４ａから噴出する窒素ガス９０の噴出速度が過度に速すぎる場合には、ボート３０の上部に保持されたウエハ１群におけるウエハ１をばたつかせる原因になるので、注意が必要である。
なお、この際の窒素ガス９０の供給流量は、流量調整コントローラ７３によって１００〜２００リットル毎分にて制御される。
本実施の形態においては、直管ノズル７４は第一横ノズル８４および第二横ノズル８５と対向する位置に配設されており、直管ノズル７４の噴出口７４ａから噴出して天井面に衝突する窒素ガス９０の流速を適度に抑制することができるので、窒素ガス９０の流速が速いことに起因するボート３０の上部に保持されたウエハ１群におけるウエハ１のばたつきの発生は防止することができる。
ちなみに、処理室３２の天井面に衝突する窒素ガス９０の流速や角度を最適値に設定するために、直管ノズル７４の上端部は斜めにカットする場合もある。 As shown in FIGS. 5 and 6, the nitrogen gas 90 supplied from the cooling gas supply pipe 70 to the straight pipe nozzle 74 passes from the jet outlet 74 a at the upper end of the straight pipe nozzle 74 to the ceiling surface of the processing chamber 32. It spouts toward. The nitrogen gas 90 blown directly on the ceiling surface of the processing chamber 32 cools the ceiling wall of the process tube 31 very effectively.
By the way, when the jet nozzle 74a of the straight pipe nozzle 74 is disposed at a position lower than the upper end plate of the boat 30, a phenomenon in which the upward flow fluctuates the wafer 1 (chatter phenomenon. The wafer is above the boat). Cause a slight vibration).
If the wafer 1 flutters, there is a possibility that the transfer error of the wafer 1 due to the displacement of the wafer 1 with respect to the boat 30 or the generation of scratches and particles on the back surface of the wafer due to the friction between the wafer 1 and the boat 30 may occur.
However, in the present embodiment, the jet port 74 a of the straight pipe nozzle 74 is disposed at a position higher than the upper end plate of the boat 30 and jets nitrogen gas 90 toward the ceiling surface of the processing chamber 32. Since the nitrogen gas 90 ejected from the ejection port 74a of the straight tube nozzle 74 collides with the ceiling surface of the processing chamber 32 and diffuses as a laminar flow, the wafer 1 is fluttered. There is no.
Here, when the ejection speed of the nitrogen gas 90 ejected from the ejection port 74a of the straight pipe nozzle 74 is too fast, the flow of the nitrogen gas 90 ejected from the ejection port 74a and vigorously colliding with the ceiling surface does not diffuse. In some cases, the uneven flow flows between the wafers 1 and 1 held on the upper portion of the boat 30.
As described above, the flow of the nitrogen gas 90 as a laminar flow between the wafers 1 held by the upper part of the boat 30 has the effect of increasing the cooling efficiency for the group of wafers held by the upper part of the boat 30 that is hardly cooled. Is expected.
However, if the ejection speed of the nitrogen gas 90 ejected from the ejection port 74a of the straight pipe nozzle 74 is excessively high, it may cause the wafer 1 in the group of wafers 1 held on the boat 30 to flutter. ,Caution must be taken.
The supply flow rate of the nitrogen gas 90 at this time is controlled by the flow rate adjustment controller 73 at 100 to 200 liters per minute.
In the present embodiment, the straight pipe nozzle 74 is disposed at a position facing the first horizontal nozzle 84 and the second horizontal nozzle 85, and the straight pipe nozzle 74 is ejected from the jet port 74a of the straight pipe nozzle 74 and collides with the ceiling surface. Since the flow rate of the nitrogen gas 90 can be moderately suppressed, the occurrence of flapping of the wafer 1 in the wafer 1 group held on the boat 30 due to the high flow rate of the nitrogen gas 90 can be prevented. it can.
Incidentally, in order to set the flow velocity and angle of the nitrogen gas 90 colliding with the ceiling surface of the processing chamber 32 to an optimum value, the upper end portion of the straight pipe nozzle 74 may be cut obliquely.

ところで、窒素ガス９０の直管ノズル７４からの噴出によってウエハ面間の温度偏差を小さくすることができるが、窒素ガス９０の直管ノズル７４からの噴出だけでは、ウエハ１の周辺部ばかりが冷却されることにより、ウエハ面内の温度偏差が大きくなる。
そこで、本実施の形態においては、ボート３０の側方に第一横ノズル８４および第二横ノズル８５を配置することにより、窒素ガス９０をウエハ１の側方から上下で隣り合うウエハ１、１間に均一に流すことにしている。
すなわち、図４、図５および図６に示されているように、第一横ノズル８４および第二横ノズル８５にそれぞれ供給された窒素ガス９０は、第一横ノズル８４の噴出孔８４ａおよび第二横ノズル８５の噴出孔８５ａから処理室３２にそれぞれ水平に噴出することにより、ウエハ１の側方から上下で隣り合うウエハ１、１間にそれぞれ均一に流れる。
このとき、第一横ノズル８４および第二横ノズル８５は直管ノズル７４と対向する位置にそれぞれ配設されているので、前述したように、窒素ガス９０の流速が速いことに起因するボート３０の上部に保持されたウエハ１群におけるウエハ１のばたつきの発生は防止することができる。
また、第一横ノズル８４の噴出孔８４ａおよび第二横ノズル８５の噴出孔８５ａは上下方向に細長いスリット形状にそれぞれ形成されているので、窒素ガス９０の流量や処理室３２内の圧力について広範囲に対応することができる。
例えば、第一横ノズル８４の噴出孔８４ａおよび第二横ノズル８５の噴出孔８５ａを、これらから処理室３２にそれぞれ噴出する窒素ガス９０の流速を遅くなるように、設定することにより、窒素ガス９０をウエハ１群にゆっくりと接触させることができるので、ウエハ１の熱を効率良く奪うことができる。
このとき、第一横ノズル８４の噴出孔８４ａはボート３０のウエハ保持領域の上半分に対向するように開設されているので、窒素ガス９０はボート３０のウエハ保持領域の上半分に噴出する状態になる。
他方、第二横ノズル８５の噴出孔８５ａはボート３０のウエハ保持領域の下半分に対向するように開設されているので、窒素ガス９０はボート３０のウエハ保持領域の下半分に噴出する状態になる。
したがって、第一横ノズル８４の噴出孔８４ａから噴出する窒素ガス９０の流速と、第二横ノズル８５の噴出孔８５ａから噴出する窒素ガス９０の流速とを均等に設定することにより、窒素ガス９０をウエハ１群を全長にわたって均等に冷却することができる。
なお、この際の窒素ガス９０の供給流量は、流量調整コントローラ８３Ａ、８３Ｂによってそれぞれ５０〜１００リットル毎分にて制御される。
好ましくは、直管ノズル７４の流量を１５０リットル毎分とし、第一横ノズル８４および第二横ノズル８５の流量をそれぞれ７５リットル毎分とするとよい。
また、好ましくは、直管ノズル７４と（第一横ノズル８４＋第二横ノズル８５）との流量比を、１対１、と設定するとよい。 By the way, although the temperature deviation between the wafer surfaces can be reduced by jetting nitrogen gas 90 from the straight pipe nozzle 74, only the peripheral part of the wafer 1 is cooled only by jetting nitrogen gas 90 from the straight pipe nozzle 74. As a result, the temperature deviation in the wafer surface increases.
Therefore, in the present embodiment, the first horizontal nozzle 84 and the second horizontal nozzle 85 are arranged on the side of the boat 30, so that the nitrogen gas 90 is vertically adjacent to the wafers 1, 1 from the side of the wafer 1. It will flow evenly between them.
That is, as shown in FIGS. 4, 5, and 6, the nitrogen gas 90 supplied to the first horizontal nozzle 84 and the second horizontal nozzle 85, respectively, By horizontally ejecting from the ejection holes 85 a of the two horizontal nozzles 85 into the processing chamber 32, the wafers 1 flow uniformly from the side of the wafer 1 to the adjacent wafers 1.
At this time, since the first horizontal nozzle 84 and the second horizontal nozzle 85 are respectively disposed at positions facing the straight pipe nozzle 74, the boat 30 caused by the high flow rate of the nitrogen gas 90 as described above. The occurrence of flapping of the wafer 1 in the group of wafers 1 held on the upper portion of the wafer can be prevented.
Further, since the ejection hole 84a of the first lateral nozzle 84 and the ejection hole 85a of the second lateral nozzle 85 are respectively formed in a slit shape elongated in the vertical direction, the flow rate of the nitrogen gas 90 and the pressure in the processing chamber 32 are extensive. It can correspond to.
For example, by setting the ejection holes 84a of the first lateral nozzle 84 and the ejection holes 85a of the second lateral nozzle 85 so that the flow rates of the nitrogen gas 90 respectively ejected from these into the processing chamber 32 become slower, the nitrogen gas Since 90 can be brought into slow contact with the group of wafers 1, the heat of the wafer 1 can be efficiently removed.
At this time, since the ejection hole 84a of the first horizontal nozzle 84 is opened to face the upper half of the wafer holding area of the boat 30, the nitrogen gas 90 is ejected to the upper half of the wafer holding area of the boat 30. become.
On the other hand, the ejection hole 85a of the second horizontal nozzle 85 is opened so as to face the lower half of the wafer holding area of the boat 30, so that the nitrogen gas 90 is ejected to the lower half of the wafer holding area of the boat 30. Become.
Therefore, by setting the flow rate of the nitrogen gas 90 ejected from the ejection hole 84a of the first horizontal nozzle 84 and the flow rate of the nitrogen gas 90 ejected from the ejection hole 85a of the second horizontal nozzle 85, the nitrogen gas 90 is set uniformly. The wafer 1 group can be cooled uniformly over the entire length.
Note that the supply flow rate of the nitrogen gas 90 at this time is controlled by the flow rate adjustment controllers 83A and 83B at 50 to 100 liters per minute, respectively.
Preferably, the flow rate of the straight pipe nozzle 74 is 150 liters per minute, and the flow rates of the first horizontal nozzle 84 and the second horizontal nozzle 85 are 75 liters per minute, respectively.
Preferably, the flow rate ratio between the straight pipe nozzle 74 and (first horizontal nozzle 84 + second horizontal nozzle 85) is set to 1: 1.

なお、窒素ガス９０のウエハ１群への吹き付けに際して、ボート３０をモータ４７によって回転させると、ウエハ１の面内の温度差をより一層低減させることができる。
すなわち、窒素ガス９０をウエハ１に浴びせながらウエハ１をボート３０ごと回転させることにより、窒素ガス９０をウエハ１の全周にわたって均等に接触させることができるために、ウエハ１の面内の温度差を低減させることができる。 When the boat 30 is rotated by the motor 47 when the nitrogen gas 90 is blown onto the group of wafers 1, the temperature difference within the surface of the wafer 1 can be further reduced.
That is, by rotating the wafer 1 together with the boat 30 while bathing the nitrogen gas 90 on the wafer 1, the nitrogen gas 90 can be uniformly contacted over the entire circumference of the wafer 1. Can be reduced.

以上のようにして、窒素ガス９０はウエハ１に直接的に接触して熱を奪い、かつ、ウエハ１群の全長にわたって均等に接触するので、ウエハ１群の温度は大きいレート（速度）をもって急速に下降するとともに、ウエハ１群の全長およびウエハ１の面内において均一に下降する。 As described above, the nitrogen gas 90 is in direct contact with the wafer 1 to remove heat, and evenly contacts the entire length of the wafer 1 group, so that the temperature of the wafer group 1 is rapidly increased at a high rate (speed). As well as the entire length of the group of wafers 1 and in the plane of the wafer 1.

ウエハ１群が窒素ガス９０によって強制的に冷却された後に、シールキャップ２９に支持されたボート３０はボートエレベータ２７によって下降されることにより、処理室３２から搬出（ボートアンローディング）される。
このボートアンローディングに際しても、窒素ガス９０が第一横ノズル８４の噴出孔８４ａおよび第二横ノズル８５の噴出孔８５ａによってウエハ１群に吹き付けられることにより、ウエハ１群の温度が大きいレート（速度）をもって急速に下降されるとともに、ウエハ１群の全長およびウエハ１の面内において均一に下降される。
このボート３０の下降に際して、ボート３０に保持されたウエハ１群列の上下において温度差が発生するのを防止するために、ボート３０のウエハ保持領域の上半分に対向するように開設された第一横ノズル８４の噴出孔８４ａからの窒素ガス９０の噴出流量と、ボート３０のウエハ保持領域の下半分に対向するように開設された第二横ノズル８５の噴出孔８５ａからの窒素ガス９０の噴出流量とを適宜に制御することにより、窒素ガス９０による冷却速度をボート３０の上下方向においてゾーン制御する。 After the group of wafers is forcibly cooled by the nitrogen gas 90, the boat 30 supported by the seal cap 29 is lowered by the boat elevator 27 and unloaded from the processing chamber 32 (boat unloading).
Also at the time of boat unloading, the nitrogen gas 90 is blown onto the group of wafers 1 through the ejection holes 84a of the first lateral nozzle 84 and the ejection holes 85a of the second lateral nozzle 85, whereby the temperature of the group of wafers 1 is increased at a high rate (speed). ) And is lowered uniformly over the entire length of the group of wafers 1 and within the surface of the wafer 1.
In order to prevent a temperature difference from occurring between the upper and lower surfaces of the group of wafers 1 held on the boat 30 when the boat 30 is lowered, the first opening is provided to face the upper half of the wafer holding area of the boat 30. The flow rate of the nitrogen gas 90 from the ejection hole 84a of the one horizontal nozzle 84 and the nitrogen gas 90 from the ejection hole 85a of the second horizontal nozzle 85 opened so as to face the lower half of the wafer holding region of the boat 30. The cooling rate by the nitrogen gas 90 is zone-controlled in the vertical direction of the boat 30 by appropriately controlling the ejection flow rate.

待機室２６に搬出されたボート３０の処理済みウエハ１は、ボート３０からウエハ移載装置２５によって脱装（ディスチャージング）され、ポッドオープナ２１において開放されているポッド２に挿入されて収納される。
処理済みウエハ１のボート３０からの脱装作業の際も、ボート３０がバッチ処理したウエハ１の枚数は一台の空のポッド２に収納するウエハ１の枚数よりも何倍も多いために、複数台のポッド２が上下のポッドオープナ２１、２１に交互にポッド搬送装置１８によって繰り返し供給されることになる。
この場合にも、一方（上段または下段）のポッドオープナ２１へのウエハ移載作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ２１への空のポッド２への搬送や準備作業が同時進行されることにより、ウエハ移載装置２５はポッド２の入替え作業についての待ち時間を浪費することなく脱装作業を連続して実施することができるため、アニール装置１０のスループットを高めることができる。 The processed wafer 1 of the boat 30 carried out to the standby chamber 26 is detached (discharged) from the boat 30 by the wafer transfer device 25 and inserted into the pod 2 opened in the pod opener 21 for storage. .
Even when the processed wafers 1 are detached from the boat 30, the number of wafers 1 batch processed by the boat 30 is many times larger than the number of wafers 1 stored in one empty pod 2. A plurality of pods 2 are repeatedly supplied to the upper and lower pod openers 21 and 21 alternately by the pod transfer device 18.
Also in this case, during the wafer transfer operation to one (upper or lower) pod opener 21, transfer to the empty pod 2 and preparation operations to the other (lower or upper) pod opener 21 are simultaneously performed. As a result, the wafer transfer device 25 can continuously perform the removal operation without wasting the waiting time for the replacement operation of the pod 2, so that the throughput of the annealing device 10 can be increased.

所定枚数の処理済みのウエハ１が収納されると、ポッド２はポッドオープナ２１によってキャップを装着されて閉じられる。
続いて、処理済みのウエハ１が収納されたポッド２はポッドオープナ２１の載置台２２から回転式ポッド棚１５の指定された棚板１７にポッド搬送装置１８によって搬送されて一時的に保管される。 When a predetermined number of processed wafers 1 are stored, the pod 2 is closed with a cap attached thereto by a pod opener 21.
Subsequently, the pod 2 in which the processed wafer 1 is stored is transferred from the mounting table 22 of the pod opener 21 to the designated shelf plate 17 of the rotary pod shelf 15 by the pod transfer device 18 and temporarily stored. .

その後、処理済みのウエハ１を収納したポッド２は回転式ポッド棚１５からポッド搬入搬出口１２へポッド搬送装置１８により搬送され、ポッド搬入搬出口１２から筐体１１の外部に搬出されてポッドステージ１４の上に載置される。ポッドステージ１４の上に載置されたポッド２は次工程へ工程内搬送装置によって搬送される。
なお、新旧のポッド２についてのポッドステージ１４への搬入搬出作業およびポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間の入替え作業は、処理室３２におけるボート３０の搬入搬出作業やアニール処理の間に同時に進行されるため、アニール装置１０の全体としての作業時間が延長されるのを防止することができる。 Thereafter, the pod 2 storing the processed wafer 1 is transferred from the rotary pod shelf 15 to the pod loading / unloading port 12 by the pod transfer device 18, and unloaded from the pod loading / unloading port 12 to the outside of the casing 11 to be a pod stage. 14. The pod 2 placed on the pod stage 14 is transferred to the next process by the in-process transfer apparatus.
The loading / unloading operation of the old and new pod 2 to / from the pod stage 14 and the replacement operation between the pod stage 14 and the rotary pod shelf 15 are performed during the loading / unloading operation of the boat 30 in the processing chamber 32 and the annealing process. Since the process proceeds simultaneously, it is possible to prevent the working time of the annealing apparatus 10 from being extended.

以降、前記作用が繰り返されることにより、アニール装置１０によってウエハ１に対するアニール処理が実施されて行く。 Thereafter, by repeating the above action, the annealing process is performed on the wafer 1 by the annealing apparatus 10.

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。 According to the embodiment, the following effects can be obtained.

1) 熱処理後に、冷却ガスとしての窒素ガスを直管ノズルと第一横ノズルおよび第二横ノズルとによってウエハ群に吹き付けることにより、ウエハ群を直接かつ全長にわたって均等に冷却することができるので、ウエハ群の降温速度を高めることができるとともに、ウエハ相互間およびウエハの面内温度の均一性を高めることができる。 1) After the heat treatment, by blowing nitrogen gas as a cooling gas to the wafer group by the straight pipe nozzle, the first horizontal nozzle and the second horizontal nozzle, the wafer group can be directly and uniformly cooled over the entire length, The temperature drop rate of the wafer group can be increased, and the uniformity between the wafers and the in-plane temperature of the wafer can be increased.

2) ウエハ群におけるウエハ相互間の温度差およびウエハ面内の温度差の発生を防止することにより、ＩＣの特性に及ぼす悪影響を回避することができ、また、ウエハ群の温度を充分に降温させることができるので、熱を帯びたウエハが酸素を多く含んだ雰囲気に晒されることによる自然酸化膜の生成を防止することができ、また、膜質を向上させることができる。
特に、銅（Ｃｕ）配線等のパターンが形成されているウエハ群を処理室内で水素ガスのみ、もしくは見做し水素ガスを含んだ状態でアニール処理した後に、処理室内でウエハを強制的に冷却することができるので、銅結晶の欠陥（ＶＯＩＤ）を減少させることができる。 2) By preventing the temperature difference between wafers in the wafer group and the temperature difference within the wafer surface, adverse effects on IC characteristics can be avoided, and the temperature of the wafer group can be lowered sufficiently. Therefore, generation of a natural oxide film due to exposure of a heated wafer to an oxygen-rich atmosphere can be prevented, and the film quality can be improved.
In particular, after annealing a wafer group in which a pattern of copper (Cu) wiring or the like is formed in a process chamber containing only hydrogen gas or including hydrogen gas, the wafer is forcibly cooled in the process chamber. Therefore, the defect (VOID) of the copper crystal can be reduced.

3) 熱処理後およびボートアンローディング時にウエハ群を充分に降温させることにより、ボートアンローディング後の降温待機時間を省略ないしは短縮することができるので、アニール装置のスループットを向上させることができる。 3) By sufficiently lowering the temperature of the wafer group after the heat treatment and at the time of boat unloading, the temperature lowering waiting time after boat unloading can be omitted or shortened, so that the throughput of the annealing apparatus can be improved.

4) 直管ノズルの上端の噴出口から窒素ガスを処理室の天井面に向かって噴出させることにより、窒素ガスを処理室の天井面に直接吹き付けることができるので、プロセスチューブの天井壁をきわめて効果的に冷却することができる。 4) Nitrogen gas can be blown directly onto the ceiling surface of the processing chamber by jetting nitrogen gas from the upper end of the straight pipe nozzle toward the ceiling surface of the processing chamber. It can be cooled effectively.

5) 直管ノズルの噴出口をボートの上側端板よりも高い位置に配置して窒素ガスを処理室の天井面に向かって噴出するように設定することにより、直管ノズルの噴出口から噴出した窒素ガスを処理室の天井面に衝突した後に層流として拡散させることができるので、窒素ガスがウエハをばたつかせる現象が発生するのを防止することができる。 5) By setting the nozzle outlet of the straight pipe nozzle higher than the upper end plate of the boat and setting the nitrogen gas to jet toward the ceiling surface of the processing chamber, Since the nitrogen gas can be diffused as a laminar flow after colliding with the ceiling surface of the processing chamber, it is possible to prevent a phenomenon in which the nitrogen gas flutters the wafer.

6) 第一横ノズルおよび第二横ノズルを直管ノズルと対向する位置に配設することにより、直管ノズルの噴出口から噴出して天井面に衝突する窒素ガスの流速を適度に抑制することができるので、窒素ガスの流速が速いことに起因するボートの上部に保持されたウエハ群におけるウエハのばたつきの発生を防止することができる。 6) By disposing the first horizontal nozzle and the second horizontal nozzle at a position facing the straight pipe nozzle, the flow rate of nitrogen gas ejected from the straight pipe nozzle outlet and colliding with the ceiling surface is moderately suppressed. Therefore, it is possible to prevent occurrence of wafer flapping in the wafer group held on the upper part of the boat due to the high flow rate of nitrogen gas.

7) 横ノズルを複数本設けることにより、窒素ガスの噴出エリアを垂直方向に複数設定することができるので、処理室のウエハ群を全長にわたって均等に冷却することができ、また、ボートアンローディングに際して、窒素ガスによる冷却速度をゾーン制御することができる。 7) By providing a plurality of horizontal nozzles, it is possible to set a plurality of nitrogen gas ejection areas in the vertical direction, so that the wafer group in the processing chamber can be evenly cooled over the entire length. The cooling rate with nitrogen gas can be zone-controlled.

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、横ノズルは二本を配設するに限らず、一本または三本以上配設してもよい。
また、冷却ガスとしての窒素ガスの噴出エリアは、上下二つに設定するに限らず、一つまたは三つ以上に設定してもよい。 For example, the number of horizontal nozzles is not limited to two, but may be one or three or more.
Further, the ejection area of the nitrogen gas as the cooling gas is not limited to the upper and lower two areas, but may be set to one or three or more.

横ノズルの噴出孔は、同一幅のスリット形状に形成するに限らず、上下方向で幅が増減するスリット形状に形成してもよいし、円形や角形の複数個の貫通孔によって構成してもよい。 The ejection hole of the horizontal nozzle is not limited to being formed in a slit shape having the same width, but may be formed in a slit shape in which the width increases or decreases in the vertical direction, or may be configured by a plurality of circular or square through holes. Good.

窒素ガス供給源は直管ノズルや第一横ノズルおよび第二横ノズル８５との間において、兼用するように構成してもよい。 The nitrogen gas supply source may be configured to be shared between the straight pipe nozzle, the first horizontal nozzle, and the second horizontal nozzle 85.

加熱手段としては、熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍのハロゲンランプを使用するに限らず、熱線（赤外線や遠赤外線等）の波長（例えば、０．５〜３．５μｍ）を照射する他の加熱ランプ（例えば、カーボンランプ）を使用してもよいし、誘導加熱ヒータ、珪化モリブデンやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金等の金属発熱体を使用してもよい。 The heating means is not limited to using a halogen lamp with a peak wavelength of heat energy of 1.0 μm, but other heat rays (infrared rays, far-infrared rays, etc.) wavelength (for example, 0.5 to 3.5 μm) are irradiated. A heating lamp (for example, a carbon lamp) may be used, or an induction heater, a metal heating element such as molybdenum silicide or Fe—Cr—Al alloy may be used.

前記実施の形態においては、アニール装置について説明したが、酸化・拡散装置やＣＶＤ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 annealing apparatus has been described in the above embodiment, it can be applied to all substrate processing apparatuses such as an oxidation / diffusion apparatus and a CVD 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アニール装置を示す一部省略斜視図である。1 is a partially omitted perspective view showing an annealing apparatus according to an embodiment of the present invention. その側面断面図である。FIG. その背面断面図である。FIG. 冷却ステップを示す主要部の平面断面図である。It is plane sectional drawing of the principal part which shows a cooling step. 同じく一部省略背面断面図である。It is a partially omitted rear cross-sectional view. 同じく一部省略斜視図である。It is a partially omitted perspective view.

Explanation of symbols

１…ウエハ（基板）、２…ポッド、１０…アニール装置（基板処理装置）、１１…筐体、１２…ポッド搬入搬出口、１３…フロントシャッタ、１４…ポッドステージ、１５…回転式ポッド棚、１６…支柱、１７…棚板、１８…ポッド搬送装置、１９…サブ筐体、２０…ウエハ搬入搬出口、２１…ポッドオープナ、２２…載置台、２３…キャップ着脱機構、２４…移載室、２５…ウエハ移載装置、２６…待機室、２７…ボートエレベータ、２８…アーム、２９…シールキャップ、３０…ボート（基板保持体）、３１…プロセスチューブ、３２…処理室、３５…炉口、３６…マニホールド、３７…排気口、３８…排気管、３９…排気装置、４０…圧力センサ、４１…圧力コントローラ、４２…ガス供給管、４３…ガス供給装置、４４…ガス流量コントローラ、４５…回転軸、４６…駆動コントローラ、４７…モータ、４８…断熱キャップ部、５０…ヒータユニット、５１…断熱槽、５２…加熱ランプ（加熱手段）、５３…天井加熱ランプ、５３Ａ…キャップ加熱ランプ、５４…加熱ランプ駆動装置、５５…温度コントローラ、５６…カスケード熱電対、５７…リフレクタ、５８…冷却水配管、５９…天井リフレクタ、６０…冷却水配管、６１…冷却エア通路、６２…給気管、６３…排気口、６４…バッファ部、６５…サブ排気口、７０…冷却ガス供給管、７１…冷却ガス供給ライン、７２…窒素ガス供給装置、７３…流量調整コントローラ、７４…直管ノズル、７４ａ…噴出口、８０Ａ、８０Ｂ…冷却ガス供給管、８１Ａ、８１Ｂ…冷却ガス供給ライン、８２Ａ、８２Ｂ…窒素ガス供給装置、８３Ａ、８３Ｂ…流量調整コントローラ、８４…第一横ノズル、８４ａ…噴出孔、８５…第二横ノズル、８５ａ…噴出孔、９０…窒素ガス（冷却ガス）。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer (substrate), 2 ... Pod, 10 ... Annealing apparatus (substrate processing apparatus), 11 ... Housing, 12 ... Pod carrying in / out opening, 13 ... Front shutter, 14 ... Pod stage, 15 ... Rotary pod shelf, DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Support | pillar, 17 ... Shelf board, 18 ... Pod conveyance apparatus, 19 ... Sub housing | casing, 20 ... Wafer loading / unloading exit, 21 ... Pod opener, 22 ... Mounting stand, 23 ... Cap attaching / detaching mechanism, 24 ... Transfer chamber, 25 ... Wafer transfer device, 26 ... Standby chamber, 27 ... Boat elevator, 28 ... Arm, 29 ... Seal cap, 30 ... Boat (substrate holder), 31 ... Process tube, 32 ... Processing chamber, 35 ... Furnace port, 36 ... Manifold, 37 ... Exhaust port, 38 ... Exhaust pipe, 39 ... Exhaust device, 40 ... Pressure sensor, 41 ... Pressure controller, 42 ... Gas supply pipe, 43 ... Gas supply device, 44 ... Gas flow rate Troller, 45 ... rotating shaft, 46 ... drive controller, 47 ... motor, 48 ... heat insulation cap, 50 ... heater unit, 51 ... heat insulation tank, 52 ... heating lamp (heating means), 53 ... ceiling heating lamp, 53A ... cap Heating lamp, 54 ... heating lamp driving device, 55 ... temperature controller, 56 ... cascade thermocouple, 57 ... reflector, 58 ... cooling water pipe, 59 ... ceiling reflector, 60 ... cooling water pipe, 61 ... cooling air passage, 62 ... Air supply pipe, 63 ... exhaust port, 64 ... buffer unit, 65 ... sub exhaust port, 70 ... cooling gas supply pipe, 71 ... cooling gas supply line, 72 ... nitrogen gas supply device, 73 ... flow rate controller, 74 ... straight pipe Nozzle, 74a ... outlet, 80A, 80B ... cooling gas supply pipe, 81A, 81B ... cooling gas supply line, 82A, 82B ... nitrogen gas supply Location, 83A, 83B ... flow rate adjustment controller, 84 ... first lateral nozzles, 84a ... ejection hole, 85 ... second horizontal nozzle, 85a ... ejection hole, 90 ... nitrogen gas (cooling gas).

Claims

A processing chamber for accommodating a boat holding a plurality of substrates and processing the plurality of substrates;
A heater unit installed around the processing chamber to heat the substrate;
The jet outlet is disposed at a position higher than the substrate holding region of the boat accommodated in the processing chamber, and the jet outlet is opened to allow cooling gas to flow toward the ceiling of the processing chamber. Cooling gas supply means,
An ejection hole is disposed at a position facing the cooling gas supply means across the substrate so that an ejection hole is located at least in a substrate placement region of the boat accommodated in the processing chamber. A cooling gas supply tool that is opened to flow cooling gas in a horizontal direction with respect to the main surface of
An exhaust means for exhausting the processing chamber by an exhaust port disposed at a lower portion of the processing chamber;
A substrate processing apparatus comprising: