JP2007066934A - Substrate processing apparatus - Google Patents

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Takenori Oka
威憲 岡
Masaaki Ueno
正昭 上野
Shinichi Shimada
真一 島田
Akira Hayashida
晃 林田
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve temperature lowering rate of a processed substrate by jetting out a cooling gas from a cooling medium introduction means. <P>SOLUTION: The substrate processing apparatus is an annealing apparatus 10 provided with a process tube 31 comprising a processing chamber 32 of a wafer 1, a soaking tube 33 which is concentrically arranged outside the process tube 31, a heater unit 50 for heating the processing chamber 32, and a boat 30 for taking out a group of wafer 1 into the processing chamber 32. In this case, a duct 70 is arranged in a clearance 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33. The duct 70 is a square tube which has a flat cross-section, and is formed into an elbow tube which is bent at a right angle, and an outlet 76 is made at the top end of a flow-out side duct 75 as a vertical part. After the wafer 1 is annealed, a nitrogen gas 90 is jetted into the clearance 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33 through the outlet 76 of the duct 70, thus cooling the process tube 31 and the soaking tube 33 effectively and enhancing temperature lowering rate of the wafer group. <P>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 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。）にアニール処理を施すアニール工程には、バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置が広く使用されている。
アニール処理に使用されるバッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置（以下、アニール装置という。）としては、処理室を形成するプロセスチューブと、プロセスチューブの外側に同心円に設置された均熱チューブと、均熱チューブの外側に同心円に設置されたヒータユニットとを備えているものがある。
例えば、特許文献１および特許文献２参照。 In an IC manufacturing method, a batch type vertical hot wall heat treatment apparatus is widely used in an annealing process for annealing a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) on which an integrated circuit including semiconductor elements is formed.
A batch type vertical hot wall heat treatment apparatus (hereinafter referred to as an annealing apparatus) used for annealing treatment includes a process tube forming a treatment chamber, a soaking tube arranged concentrically outside the process tube, and a soaking tube. Some have a heater unit installed concentrically outside the heat tube.
For example, see Patent Document 1 and Patent Document 2.

特開２００２−１１０５５６号公報JP 2002-110556 A 特開平６−２０４１５６号公報JP-A-6-204156

しかしながら、プロセスチューブと均熱チューブとの二重管構造のアニール装置においては、冷却ガスが均熱チューブとヒータユニットとの間の通路だけに流通する構造であることにより、均熱チューブが冷却されても、均熱チューブ内のプロセスチューブが効果的に冷却されないために、プロセスチューブの処理室内のウエハが充分に冷却されないという問題点がある。
そこで、均熱チューブとプロセスチューブとの隙間内に頂部に至るノズルを敷設して、ノズルの上端から冷却ガスを均熱チューブとプロセスチューブとの隙間の空間内に流下させることにより、均熱チューブとプロセスチューブとを冷却することが考えられる。
この場合においては、均熱チューブとプロセスチューブとを冷却するのに必要な冷却ガスの流量を得るには、多数本のノズルを均熱チューブとプロセスチューブとの隙間内に敷設する必要があると、考えられる。
しかしながら、均熱チューブとプロセスチューブとの隙間は極力狭く設定されているために、ノズルの設置本数には制限があるという問題がある。 However, in the annealing apparatus with a double tube structure consisting of a process tube and a soaking tube, the soaking tube is cooled because the cooling gas flows only through the passage between the soaking tube and the heater unit. However, since the process tube in the soaking tube is not effectively cooled, there is a problem that the wafer in the process chamber of the process tube is not sufficiently cooled.
Therefore, by installing a nozzle that reaches the top in the gap between the soaking tube and the process tube, the cooling gas flows down from the upper end of the nozzle into the space between the soaking tube and the process tube. And cooling the process tube.
In this case, in order to obtain the flow rate of the cooling gas necessary for cooling the soaking tube and the process tube, it is necessary to lay a large number of nozzles in the gap between the soaking tube and the process tube. ,Conceivable.
However, since the gap between the soaking tube and the process tube is set as narrow as possible, there is a problem that the number of nozzles is limited.

本発明の目的は、前記問題点を解決し、処理室内の基板を急速に冷却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 solving the above-described problems and rapidly cooling a substrate in a processing chamber.

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、
前記基板を加熱するヒータユニットと、
前記処理室と前記ヒータユニットとの間に配置される冷却媒体導入手段とを備えている基板処理装置であって、
前記冷却媒体導入手段は、前記処理室内の前記基板の主面に対し鉛直上方向に向かって延びるように配置され、前記冷却媒体導入手段の前記基板の主面と水平位置に位置する断面形状は前記基板中心方向に比べ、前記基板周方向のサイズが大きくなるように形成されていることを特徴とする基板処理装置。
（２）基板を処理する処理室と、
前記基板を加熱するヒータユニットと、
前記処理室と前記ヒータユニットとの間に配置される冷却媒体導入手段とを備えている基板処理装置であって、
前記冷却媒体導入手段は、前記処理室内の前記基板の主面に対し鉛直上方向に向かって延びるように配置され、前記冷却媒体導入手段の前記基板の主面と水平位置に位置する断面形状は前記基板中心方向に比べ、前記基板周方向のサイズが大きくなるように形成されており、少なくとも一つの噴出口が前記基板より上方に位置され、その噴出口の形状は偏平形状に形成されていることを特徴とする基板処理装置。 Representative inventions disclosed in the present application are as follows.
(1) a processing chamber for processing a substrate;
A heater unit for heating the substrate;
A substrate processing apparatus comprising a cooling medium introducing means disposed between the processing chamber and the heater unit,
The cooling medium introducing means is disposed so as to extend vertically upward with respect to the main surface of the substrate in the processing chamber, and a cross-sectional shape located at a horizontal position with the main surface of the substrate of the cooling medium introducing means is The substrate processing apparatus, wherein the substrate processing apparatus is formed to have a larger size in the circumferential direction of the substrate than in the central direction of the substrate.
(2) a processing chamber for processing a substrate;
A heater unit for heating the substrate;
A substrate processing apparatus comprising a cooling medium introducing means disposed between the processing chamber and the heater unit,
The cooling medium introducing means is disposed so as to extend vertically upward with respect to the main surface of the substrate in the processing chamber, and a cross-sectional shape located at a horizontal position with the main surface of the substrate of the cooling medium introducing means is The size in the circumferential direction of the substrate is larger than that in the substrate center direction, and at least one jet port is positioned above the substrate, and the jet port has a flat shape. A substrate processing apparatus.

前記（１）（２）によれば、冷却媒体導入手段から冷却ガスを噴き出すことにより、処理済みの基板を急速に降温させることができる。   According to the above (1) and (2), the temperature of the processed substrate can be rapidly lowered by ejecting the cooling gas from the cooling medium introducing means.

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

本実施の形態において、図１、図２および図３に示されているように、本発明に係る基板処理装置はＩＣの製造方法における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、本実施の形態に係る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 this 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 process in an IC manufacturing method. Device) 10.
In the annealing apparatus according to the present embodiment, FOUP (front opening unified pod, hereinafter referred to as pod) 2 is used as a wafer carrier for transporting 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、５０枚程度〜１５０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, and holds a plurality of (for example, about 50 to 150) wafers 1 horizontally, with their centers aligned and vertically aligned. It is configured.

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。
プロセスチューブ３１の外側には均熱チューブ３３が同心円に被せられており、プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との間には、気密室を構成する隙間３４が極力狭小になるように介設されている。
均熱チューブ３３は石英（ＳｉＯ2 ）または炭化シリコン（ＳｉＣ）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おり、後記するヒータベース４９に支持されている。 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 ) and is integrally formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened.
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.
A soaking tube 33 is concentrically placed outside the process tube 31, and a gap 34 constituting an airtight chamber is interposed between the process tube 31 and the soaking tube 33 so as to be as narrow as possible. ing.
The soaking tube 33 is made of quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), is integrally formed in a cylindrical shape having a closed upper end and an opened lower end, and is supported by a heater base 49 described later.

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.

マニホールド３６の下端部にはガス供給管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から導入されたガスは、処理室３２を流通して排気管３８から排気される。 A gas supply pipe 42 is connected to the lower end portion of the manifold 36 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 as a control means, and a non-annealing device. An active gas supply device (hereinafter referred to as a gas supply device) 43 is connected.
The gas introduced from the gas supply pipe 42 flows through the processing chamber 32 and is exhausted from 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との間に後記するヒータユニット５０からの熱を断熱するように配置されている。 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 are arranged so as to insulate heat from the heater unit 50 described later.

均熱チューブ３３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は均熱チューブ３３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、ヒータユニット５０はヒータベース４９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いる。
各加熱ランプ５２の端子５２ａは均熱チューブ３３の上部および下部にそれぞれ配置されている。
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。 A heater unit 50 is installed outside the soaking tube 33.
The heater unit 50 includes a heat insulating tank 51 having a small heat capacity that covers the heat equalizing tube 33 as a whole, and the heater unit 50 is vertically supported by a heater base 49.
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. The heating lamps 52 are arranged on a concentric circle by combining a plurality of standards having different lengths.
Terminals 52 a of the heating lamps 52 are respectively disposed at the upper and lower portions of the soaking tube 33.
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.

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および均熱チューブ３３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。
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 and the soaking tube 33.
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.
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。
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、加熱ランプ５２群のゾーンに対応して冷却することができる。 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.
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 performing zone control 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 heating lamp 52 group.

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。 As shown in FIG. 3, a ceiling reflector 59 formed in a disc 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.

図３および図４に示されているように、断熱槽５１と均熱チューブ３３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、均熱チューブ３３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 soaking tube 33 surrounds the soaking tube 33 as a whole. It is formed to do. An air supply pipe 62 that supplies 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 is diffused over the entire circumference of the cooling air passage 61. It has become.

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は断熱槽５１の天井壁の周辺部に配置されている。 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, the sub exhaust port 65 is disposed in the peripheral portion of the ceiling wall of the heat insulating tank 51.

図３〜図５に示されているように、プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との隙間３４内には、冷却媒体導入手段としてのダクト７０が設置されている。
ダクト７０の外側端には冷却媒体供給ライン７１の一端が接続されており、冷却媒体供給ライン７１の他端には冷却媒体供給装置７２が接続されている。冷却媒体供給装置７２は冷却媒体として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。
図６に示されているように、ダクト７０は石英または炭化シリコンが使用されて、断面形状が長方形形状の扁平な角管体に形成されているとともに、一端部が直角に屈曲されたエルボ管体に形成されている。ダクト７０はエルボ管体の垂直部からなる流入口側ダクト部７４と、エルボ管体の水平部からなる流出口側ダクト部７５とを備えている。
流入口側ダクト部７４はヒータユニット５０の下端部において水平に配置されて径方向外側に突出された状態で、ヒータベース４９に固定されている。流出口側ダクト部７５は処理室３２内で処理される際のウエハ１の主面に対し鉛直上方向である垂直方向上向き延びるように隙間３４内に配置されている。
ダクト７０の流出口側ダクト部７５の平面断面形状は、隙間３４の弯曲に対応する円弧形状に弯曲されており、処理室３２内で処理される際のウエハ１周方向のサイズが処理室３２内で処理される際のウエハ１径方向のサイズに比べて大きくなるように設定されている。 As shown in FIGS. 3 to 5, a duct 70 as a cooling medium introducing means is installed in the gap 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33.
One end of a cooling medium supply line 71 is connected to the outer end of the duct 70, and a cooling medium supply device 72 is connected to the other end of the cooling medium supply line 71. The cooling medium supply device 72 is configured to supply nitrogen gas as a cooling medium, and is configured such that the supply of nitrogen gas, supply stop, supply flow rate, and the like are controlled by the flow rate adjustment controller 73.
As shown in FIG. 6, the duct 70 is made of quartz or silicon carbide and is formed into a flat rectangular tube having a rectangular cross-section, and one end of the elbow is bent at a right angle. Formed in the body. The duct 70 includes an inlet-side duct portion 74 that is a vertical portion of the elbow pipe body, and an outlet-side duct portion 75 that is a horizontal portion of the elbow pipe body.
The inlet-side duct portion 74 is fixed to the heater base 49 in a state where it is horizontally disposed at the lower end portion of the heater unit 50 and protrudes radially outward. The outlet side duct portion 75 is disposed in the gap 34 so as to extend upward in the vertical direction, which is the vertical upward direction, with respect to the main surface of the wafer 1 when processing in the processing chamber 32.
The planar cross-sectional shape of the outlet-side duct portion 75 of the duct 70 is curved into an arc shape corresponding to the curvature of the gap 34, and the size in the circumferential direction of the wafer when processing in the processing chamber 32 is the processing chamber 32. It is set to be larger than the size in the diameter direction of the wafer 1 when it is processed inside.

図３に示されているように、プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との隙間３４内には、冷却媒体導出手段としての導出ダクト８０が設置されている。導出ダクト８０の外側端には冷却媒体導出ライン８１の一端が接続されており、冷却媒体導出ライン８１の他端には冷却媒体導出装置８２が接続されている。冷却媒体導出装置８２は冷却媒体として窒素ガスを排出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によって制御されるように構成されている。   As shown in FIG. 3, a lead-out duct 80 as a cooling medium lead-out means is installed in the gap 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33. One end of a cooling medium outlet line 81 is connected to the outer end of the outlet duct 80, and a cooling medium outlet device 82 is connected to the other end of the cooling medium outlet line 81. The cooling medium deriving device 82 is configured to discharge nitrogen gas as a cooling medium, and is configured to control supply of nitrogen gas, supply stop, supply flow rate, and the like by a flow rate adjustment controller.

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、待機室２６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、待機室２６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 and the standby chamber 26 are filled with nitrogen gas. For example, the oxygen concentration in the transfer chamber 24 and the standby chamber 26 is set to 20 ppm or less, 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-casing 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, transferred from the wafer loading / unloading port 20 to the standby chamber 26 through the transfer chamber 24, 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。   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.

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群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群が温度コントローラ５５によるシーケンス制御によって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 heating lamp 52 group, the ceiling heating lamp 53 group, and the cap heating lamp are exhausted. The group 53A is heated to the target temperature by the sequence control by the temperature controller 55.
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の処理室３２内の圧力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から排気される。
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。
このアニール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温度に維持される。
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圧力に維持される。 When the pressure and temperature in the processing chamber 32 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 supplied to the processing chamber 32 of the process tube 31 by the gas supply device 43. 42.
The annealing gas introduced by the gas supply pipe 42 flows through the processing chamber 32 of the process tube 31 and is exhausted from 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 annealing treatment is performed is as follows.
The processing temperature is a predetermined temperature selected between 100-400 ° C., for example, 200 ° C., and is maintained at a constant temperature 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, 100,000 Pa, and is maintained at a constant pressure at least during the processing.

ところで、均熱チューブ３３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に流通されるようにしてもよい。
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。
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。 Incidentally, the temperature of the soaking tube 33 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, so that cooling air is supplied from the air supply pipe 62 in the annealing step. Then, the air may be circulated through the cooling air passage 61 by being exhausted from the sub exhaust port 65, the buffer unit 64, and the exhaust port 63.
At this time, since the heat capacity of the heat insulating tank 51 is set smaller than usual, it can be rapidly cooled.
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および図５に示されているように、冷却媒体としての窒素ガス９０がダクト７０に冷却媒体供給装置７２から供給される。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によって最適値に制御される。
ダクト７０に供給された窒素ガス９０はダクト７０の上端の噴出口７６から、プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との隙間３４内の頂部に向けて噴出される。
プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との隙間３４内の頂部に向けて噴出された窒素ガス９０は、頂部に至った後に隙間３４内を流下して行く。隙間３４内を流下して行く間に、窒素ガス９０はプロセスチューブ３１および均熱チューブ３３に直接的に接触することにより、プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３とをそれぞれ効果的に冷却する。
プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３とをそれぞれ効果的に冷却した窒素ガス９０は、導出ダクト８０および冷却媒体導出ライン８１を通じて冷却媒体導出装置８２によって導出される。 When a predetermined processing time has elapsed, after the introduction of the processing gas is stopped, nitrogen gas 90 as a cooling medium is supplied from the cooling medium supply device 72 to the duct 70 as shown in FIGS. The The supply flow rate of the nitrogen gas 90 at this time is controlled to an optimum value by the flow rate adjustment controller 73.
The nitrogen gas 90 supplied to the duct 70 is jetted from the jet outlet 76 at the upper end of the duct 70 toward the top in the gap 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33.
The nitrogen gas 90 ejected toward the top in the gap 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33 flows down in the gap 34 after reaching the top. While flowing down in the gap 34, the nitrogen gas 90 directly contacts the process tube 31 and the soaking tube 33, thereby effectively cooling the process tube 31 and the soaking tube 33, respectively.
The nitrogen gas 90 that has effectively cooled the process tube 31 and the soaking tube 33 is led out by the cooling medium outlet device 82 through the outlet duct 80 and the cooling medium outlet line 81.

この際、ダクト７０は扁平の角管体に形成されているので、熱伝達による冷却効果を高めることができる。
また、ダクト７０を扁平の角管体に形成することにより、大量の窒素ガス９０をプロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との隙間３４内に運ぶことができるので、プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３とを効率よく冷却することができる。
さらに、ダクト７０の噴出口７６がダクト７０の扁平形状に対応して大きく開設されていることにより、噴出口７６から噴出される窒素ガス９０の噴出率（単位時間当たりの窒素ガス噴出流量）が均一になり易いために、プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との隙間３４内が均一な降温速度で冷却することになり、その結果、ウエハ１特に周縁を均一な降温速度で冷却することができる。 At this time, since the duct 70 is formed as a flat rectangular tube, the cooling effect by heat transfer can be enhanced.
Further, by forming the duct 70 into a flat rectangular tube body, a large amount of nitrogen gas 90 can be carried into the gap 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33, so that the process tube 31 and the soaking tube 33 can be transported. And can be efficiently cooled.
Furthermore, since the jet port 76 of the duct 70 is largely opened corresponding to the flat shape of the duct 70, the jet rate (nitrogen gas jet flow rate per unit time) of the nitrogen gas 90 jetted from the jet port 76 is increased. Since it becomes easy to become uniform, the inside of the gap 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33 is cooled at a uniform cooling rate, and as a result, the wafer 1, particularly the periphery, can be cooled at a uniform cooling rate. .

なお、窒素ガス９０のプロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との隙間３４内への導入に際して、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、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が流通するダクト７０にウエハ１を全周にわたって均等に対向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 introduced into the gap 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33, the temperature difference in the plane of the wafer 1 can be further reduced. .
That is, by rotating the wafer 1 together with the boat 30, the wafer 1 can be made to uniformly face the duct 70 through which the nitrogen gas 90 flows, so that the temperature difference in the surface of the wafer 1 is reduced. Can do.

以上のようにして、窒素ガス９０はプロセスチューブ３１と均熱チューブ３３とに直接的に接触して熱を奪うので、プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との温度は大きいレート（速度）をもって急速に下降する。プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との温度が急速に下降することにより、プロセスチューブ３１の処理室３２内のウエハ１群の温度を急速に下降させることができる。   As described above, since the nitrogen gas 90 directly contacts the process tube 31 and the soaking tube 33 to take heat away, the temperature of the process tube 31 and the soaking tube 33 is rapidly increased at a high rate (speed). To descend. Since the temperature of the process tube 31 and the soaking tube 33 rapidly decreases, the temperature of the group of wafers in the processing chamber 32 of the process tube 31 can be rapidly decreased.

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がプロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との隙間３４内に導入されることにより、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。 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 during the boat unloading, the nitrogen gas 90 is introduced into the gap 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33, whereby the temperature of the wafer group 1 is rapidly lowered at a high rate (speed).

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。 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.

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 storing the processed wafer 1 is transferred from the mounting table 22 of the pod opener 21 to the specified 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。   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.

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、冷却媒体としての窒素ガス９０をダクト７０によってプロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との隙間３４内に導入することにより、窒素ガス９０をプロセスチューブ３１と均熱チューブ３３とに直接的に接触させることができるので、プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との温度を急速に下降させることができる。 1) After the heat treatment, nitrogen gas 90 as a cooling medium is introduced into the gap 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33 by the duct 70, so that the nitrogen gas 90 is directly introduced into the process tube 31 and the soaking tube 33. Therefore, the temperature of the process tube 31 and the soaking tube 33 can be lowered rapidly.

2) プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との温度を急速に下降させることにより、プロセスチューブ３１の処理室３２内のウエハ１群を急速に冷却することができるので、アニール装置によるアニール工程のスループットを高めることができる。 2) By rapidly lowering the temperature of the process tube 31 and the soaking tube 33, the group of wafers in the processing chamber 32 of the process tube 31 can be rapidly cooled, so the throughput of the annealing process by the annealing apparatus Can be increased.

3) ウエハ群の温度を充分に降温させることにより、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、もしくは水素ガスを含んだ状態でアニール処理した後に、ウエハを急速に冷却することにより、銅結晶の欠陥（ＶＯＩＤ）を減少させることができる。 3) By sufficiently lowering the temperature of the wafer group, it is possible to prevent the formation of a natural oxide film due to exposure of the heated wafer to an oxygen-rich atmosphere, and to improve the film quality. Can do.
In particular, by annealing a wafer group in which a pattern of copper (Cu) wiring or the like is formed in a processing chamber containing only hydrogen gas or containing hydrogen gas, the wafer is rapidly cooled to thereby form copper crystals. Defects (VOID) can be reduced.

4) ダクト７０を扁平の角管体に形成することにより、大量の窒素ガス９０をプロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との隙間３４内に運ぶことができるので、プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３とを効率よく冷却することができる。 4) By forming the duct 70 into a flat rectangular tube body, a large amount of nitrogen gas 90 can be carried into the gap 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33, so that the process tube 31 and the soaking tube 33 And can be efficiently cooled.

5) ダクト７０の噴出口７６をダクト７０の扁平形状に対応して大きく開設することにより、噴出口７６から噴出される窒素ガス９０の噴出率（単位時間当たりの窒素ガス噴出流量）が均一になり易いために、プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との隙間３４内が均一な降温速度で冷却することになり、その結果、ウエハ１特に周縁を均一な降温速度で冷却することができる。 5) By opening the spout 76 of the duct 70 correspondingly to the flat shape of the duct 70, the spout rate (nitrogen gas spout flow rate per unit time) of the nitrogen gas 90 spouted from the spout 76 is uniform. Therefore, the inside of the gap 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33 is cooled at a uniform cooling rate, and as a result, the wafer 1, particularly the periphery, can be cooled at a uniform cooling rate.

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、ダクトの噴出口はダクトの上端にダクトの扁平形状に対応して大きく開設するに限らず、図７に示されているように、複数個の噴出口７７を流出口側ダクト部７５におけるプロセスチューブ３１側すなわちウエハ１群側の主面に開設してもよい。   For example, the outlet of the duct is not limited to a large opening corresponding to the flat shape of the duct at the upper end of the duct, and a plurality of outlets 77 are formed in the outlet side duct portion 75 as shown in FIG. You may open in the main surface of the process tube 31 side, ie, the wafer 1 group side.

ダクトはプロセスチューブ３１と均熱チューブ３３との隙間３４内に設置するに限らず、図８および図９に示されているように、プロセスチューブ３１と均熱チューブ３３とにそれぞれ隣接して設置してもよい。
図８に示されたダクト７０Ａは、プロセスチューブ３１の外周面に添え付けられて設置されている。
図９に示されたダクト７０Ｂは、均熱チューブ３３の内周面に添え付けられて設置されている。 The duct is not limited to be installed in the gap 34 between the process tube 31 and the soaking tube 33, and is installed adjacent to the process tube 31 and the soaking tube 33 as shown in FIGS. May be.
The duct 70 </ b> A shown in FIG. 8 is attached to the outer peripheral surface of the process tube 31.
The duct 70 </ b> B shown in FIG. 9 is attached to the inner peripheral surface of the soaking tube 33.

冷却媒体としては、窒素ガスに限らず、冷却エア等を使用してもよい。
アニール用ガスとして水素ガスや重水素ガス等の可燃性ガスの場合には、プロセスチューブ３１からの万一のリーク等の安全性を考慮する必要から、好ましくは窒素ガスを用いた方がよいが、アニール用ガスとして可燃性ガスでない場合には冷却エア等を使用してもよい。 The cooling medium is not limited to nitrogen gas, and cooling air or the like may be used.
In the case of a flammable gas such as hydrogen gas or deuterium gas as the annealing gas, it is preferable to use nitrogen gas because it is necessary to consider safety such as a leak from the process tube 31. When the annealing gas is not a combustible gas, cooling air or the like may be used.

ヒータユニットのヒータとしては、加熱ランプを使用するに限らず、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。   As a heater of the heater unit, not only a heating lamp is used, but also 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. 同じく一部省略側面断面図である。It is a partially omitted side sectional view. ダクトの第一実施の形態を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。The 1st embodiment of a duct is shown, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing which follows the bb line of (a). ダクトの第二実施の形態を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。The 2nd embodiment of the duct is shown, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing which follows the bb line of (a). ダクトの第三実施の形態を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。The 3rd embodiment of the duct is shown, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing which follows the bb line of (a). ダクトの第四実施の形態を示しており、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う断面図である。The 4th embodiment of the duct is shown, (a) is a perspective view, (b) is sectional drawing which follows the bb line of (a).

符号の説明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、３３…均熱チューブ、３４…隙間、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、４９…ヒータベース、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、７０Ａ、７０Ｂ…ダクト（冷却媒体導入手段）、７１…冷却媒体供給ライン、７２…冷却媒体供給装置、７３…流量調整コントローラ、７４…流入口側ダクト部、７５…流出口側ダクト部、７６…噴出口、７７…複数個の噴出口、８０…導出ダクト、８１…冷却媒体導出ライン、８２…冷却媒体導出装置、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 loading / unloading exit, 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, DESCRIPTION OF SYMBOLS 25 ... Wafer transfer apparatus, 26 ... Standby chamber, 27 ... Boat elevator, 28 ... Arm, 29 ... Seal cap, 30 ... Boat (substrate holder), 31 ... Process tube, 32 ... Processing chamber, 33 ... Soaking tube 34 ... Gap, 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 controller 45 ... Rotary shaft 46 ... Drive controller 47 ... Motor 48 ... Heat insulation cap part 49 ... Heater base 50 ... Heater unit 51 ... Heat insulation tank 52 ... Heat 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 piping, 59 ... ceiling reflector, 60 ... Cooling water pipe, 61 ... Cooling air passage, 62 ... Air supply pipe, 63 ... Exhaust port, 64 ... Buffer part, 65 ... Sub exhaust port, 70, 70A, 70B ... Duct (cooling medium introducing means), 71 ... Cooling medium Supply line 72 ... Cooling medium supply device 73 ... Flow rate adjusting controller 74 ... Inlet side duct part 75 ... Outlet side duct part 7 ... spout 77 ... plurality of ejection ports, 80 ... outlet duct, 81 ... cooling medium outlet line, 82 ... coolant derivation device, 90 ... nitrogen gas (cooling gas).

Claims (1)

基板を処理する処理室と、
前記基板を加熱するヒータユニットと、
前記処理室と前記ヒータユニットとの間に配置される冷却媒体導入手段とを備えている基板処理装置であって、
前記冷却媒体導入手段は、前記処理室内の前記基板の主面に対し鉛直上方向に向かって延びるように配置され、前記冷却媒体導入手段の前記基板の主面と水平位置に位置する断面形状は前記基板中心方向に比べ、前記基板周方向のサイズが大きくなるように形成されていることを特徴とする基板処理装置。 A processing chamber for processing the substrate;
A heater unit for heating the substrate;
A substrate processing apparatus comprising a cooling medium introducing means disposed between the processing chamber and the heater unit,
The cooling medium introducing means is disposed so as to extend vertically upward with respect to the main surface of the substrate in the processing chamber, and a cross-sectional shape located at a horizontal position with the main surface of the substrate of the cooling medium introducing means is The substrate processing apparatus, wherein the substrate processing apparatus is formed to have a larger size in the circumferential direction of the substrate than in the central direction of the substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012028544A (en) * 2010-07-23 2012-02-09 Ulvac Japan Ltd Substrate heating furnace

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