JP2008078196A

JP2008078196A - 基板処理装置

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Publication number: JP2008078196A
Application number: JP2006252815A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Takekuma; 有紀彦武隈; Toru Kagaya; 徹加賀谷; Kunio Maruyama; 訓生丸山; Haruo Morikawa; 晴夫森川; Shinobu Sugiura; 忍杉浦
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-09-19
Also published as: JP4791303B2

Abstract

【課題】放熱体の溶融を防止しつつ排気ガスを充分に冷却するラジエータを有する基板処理装置を提供する。
【解決手段】バッチ式ホットウオール形ＣＶＤ装置のプロセスチューブとプロセスチューブを取り囲むヒータユニットとの間に形成された冷却エア通路に、排気フードと排気ダクトとダンパケースとラジエータケース１００とを接続し、ラジエータケース１００にラジエータ１１０を設置する。ラジエータ１１０の供給口１０４側領域の複数の第一放熱体を鉄分を主成分とする材料で形成し、ラジエータ１１０の排気口１０５側領域の複数の第二放熱体を第一放熱体より放熱性の高い材料で形成する。放熱体の溶融を防止しつつ、熱交換性能を維持できるので、１０００℃での急冷を実施した場合であっても、予め設定された温度の低温ガスを排気口から安全に排出できる。
【選択図】図６

Description

本発明は、基板処理装置に関し、特に、急冷技術に係り、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法に使用されるＣＶＤ装置や拡散装置、酸化装置およびアニール装置等の熱処理装置（furnace ）に利用して有効なものに関する。

ＩＣの製造方法において、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に窒化シリコン（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）や酸化シリコンおよびポリシリコン等のＣＶＤ膜を形成するのに、バッチ式縦型ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置が広く使用されている。

バッチ式縦型ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）は、ウエハが搬入されるインナチューブおよびインナチューブを取り囲むアウタチューブから構成されて縦型に設置されたプロセスチューブと、プロセスチューブによって形成された処理室に処理ガスとしての成膜ガスを供給するガス供給管と、処理室を真空排気する排気管と、プロセスチューブ外に敷設されて処理室を加熱するヒータユニットと、ボートエレベータによって昇降されて処理室の炉口を開閉するシールキャップと、シールキャップの上に垂直に設置されて複数枚のウエハを保持するボートとを備えている。
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処理室に下端の炉口から搬入（ボートローディング）され、シールキャップによって炉口が閉塞された状態で、処理室に成膜ガスがガス供給管から供給されるとともに、ヒータユニットによって処理室が加熱されることにより、ウエハの上にＣＶＤ膜が堆積される。

従来のこの種のＣＶＤ装置においては、排気ダクトがヒータユニットとプロセスチューブとの間の空間を排気する排気口に接続されており、この排気ダクトにはラジエータが設備されているのが、一般的である（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１１０５５６号公報

しかしながら、従来のＣＶＤ装置において、ラジエータの放熱フィンがアルミニウムによって形成されている場合には、ラジエータによって１０００℃の熱排気（高温度で排気されるガス）を急冷すると、アルミニウム製の放熱フィンの耐熱温度（約６６０℃）を超過する状況があるために、放熱フィンが溶融するという問題点がある。

そこで、ラジエータを放熱フィンを含めてステンレスによって製造し、熱交換性能を評価したところ、ステンレス製の放熱フィンの溶融は防止することができたが、ラジエータの下流の熱排気の温度が１００℃近くになり、熱交換性能が充分でないという問題点があることが判明した。
また、このオールステンレス製のラジエータには、製造作業性が低いために、製造コストが従来のラジエータの製造コストに比べて約６倍と、きわめて高価になってしまうという問題点もある。

本発明の目的は、高温の熱排気を急冷した際の放熱フィンの溶融を防止することができるととも、熱交換効率を向上させることができる基板処理装置を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）基板を処理する処理室と、
該処理室内を加熱する加熱手段と、
前記処理室と前記加熱手段との間に形成される空間と、
該空間のガスを排気するように前記加熱手段を貫通して設けられる第一排気流路と、
該第一排気流路に接続される冷却手段と、
該冷却手段に接続される第二排気流路とを備えており、
前記冷却手段は、
前記第一排気流路側に供給口を有し前記第二排気流路側に排気口を有するケースと、
該ケース内における前記第一排気流路の流れに交差するように複数回折り返されて設けられた少なくとも１以上の冷却管と、
前記冷却管における前記供給口側領域に設けられ、鉄を主成分とする材料によって形成された複数の第一放熱体と、
前記冷却管における前記第一放熱体の下流側領域に設けられ、前記第一放熱体より放熱性が高い材料によって形成された複数の第二放熱体と、
を具備している基板処理装置。
（２）基板を処理する処理室と、
該処理室内を加熱する加熱手段と、
前記処理室と前記加熱手段との間に形成される空間と、
該空間のガスを排気するように前記加熱手段を貫通して設けられる第一排気流路と、
該第一排気流路に接続される冷却手段と、
該冷却手段に接続される第二排気流路とを備えており、
前記冷却手段は、
前記第一排気流路側に供給口を有し前記第二排気流路側に排気口を有するケースと、
該ケース内における前記第一排気流路の流れに交差するように複数回折り返されて設けられた少なくとも１以上の冷却管と、
前記冷却管における前記供給口側領域に設けられ、鉄を主成分とする材料によって形成された複数の第一放熱フィンと、
前記冷却管における前記第一放熱フィンの下流側領域に設けられ、前記第一放熱フィンより放熱性が高い材料によって形成された複数の第二放熱フィンと、
を具備している基板処理装置。
（３）前記第一放熱体はステンレスによって形成されている前記（１）に記載の基板処理装置。
（４）前記第二放熱体はアルミニウムを主成分とする材料で形成されている前記（１）に記載の基板処理装置。
（５）前記アルミニウムを主成分とする材料はアルミニウム合金である前記（４）に記載の基板処理装置。
（６）前記第一放熱体は取り外し可能な多数の透孔を有する複数枚の板を前記第一排気流路から排気されるガスの流れに対向する位置に配置されて構成されている前記（１）に記載の基板処理装置。

前記（２）によれば、高温の熱排気を急冷した際であっても放熱フィンの溶融を防止することができるととも、熱交換効率を向上させることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、図１および図２に示されているように、本発明に係る基板処理装置は、ＩＣの製造方法における成膜工程を実施するＣＶＤ装置（バッチ式縦型ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置）１０として構成されている。

図１および図２に示されたＣＶＤ装置１０は、中心線が垂直になるように縦に配されて支持された縦型のプロセスチューブ１１を備えており、プロセスチューブ１１は互いに同心円に配置されたアウタチューブ１２とインナチューブ１３とから構成されている。
アウタチューブ１２は石英（ＳｉＯ₂）が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されている。
インナチューブ１３は上下両端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１３の筒中空部はボートによって長く整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室１４を実質的に形成している。
インナチューブ１３の下端開口はウエハを出し入れするための炉口１５を実質的に構成している。したがって、インナチューブ１３の内径は取り扱うウエハの最大外径（例えば、直径３００ｍｍ）よりも大きくなるように設定されている。

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

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

マニホールド１６の下方にはガス導入管２２がインナチューブ１３の炉口１５に連通するように配設されており、ガス導入管２２にはガス流量コントローラ２４によって制御される原料ガス供給装置および不活性ガス供給装置（以下、ガス供給装置という。）２３が接続されている。
ガス導入管２２によって炉口１５に導入されたガスはインナチューブ１３の処理室１４内を流通して、排気路１７を通って排気管１８によって排気される。

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

ボート３１は上下で一対の端板３２、３３と、これらの間に架設されて垂直に配設された３本の保持部材３４とを備えており、３本の保持部材３４には多数の保持溝３５が長手方向に等間隔に配されて互いに対向して開口するように刻設されている。ボート３１は３本の保持部材３４の保持溝３５間にウエハ１を挿入されることにより、複数枚のウエハ１を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するようになっている。
ボート３１と回転軸３０との間には断熱キャップ部３６が配置されている。
回転軸３０はボート３１をシールキャップ２５の上面から持ち上げた状態に支持することにより、ボート３１の下端を炉口１５の位置から適当な距離だけ離間させるように構成されている。断熱キャップ部３６は炉口１５の近傍を断熱するようになっている。

プロセスチューブ１１の外側には、処理室内を加熱する加熱手段としてのヒータユニット４０が同心円に配置されて、筐体２に支持された状態で設置されている。
ヒータユニット４０はステンレス鋼（ＳＵＳ）が使用されて上端閉塞で下端開口の円筒形状に形成されたケース４１を備えている。ケース４１の内径および全長はアウタチューブ１２の外径および全長よりも大きく設定されている。ケース４１の内側にはケース４１よりも小径の円筒形状に構築された断熱槽４２が同心円に設置されている。
断熱槽４２の内側には断熱槽４２よりも小径の円筒形状に形成された断熱側壁４３がアウタチューブ１２との間に間隙をとって同心円に設置されている。断熱側壁４３は短尺の円筒形状に形成された断熱ブロック４４が複数個、垂直方向に積み重ねられて１本の筒体に構築されている。
断熱側壁４３の上には断熱天井壁４５が断熱側壁４３の上端開口を閉塞するように被せられている。断熱天井壁４５はケース４１の内径と等しい外径を有する円板形状に形成された断熱プレート４６が複数枚、垂直方向に積み重ねられて１枚の円盤に構築されて、構成されている。

断熱側壁４３の内周面には発熱体（以下、側壁発熱体という。）４７が、各断熱ブロック４４にそれぞれ敷設されている。

ヒータユニット４０の天井面である断熱天井壁４５の下面の中央部には、サブヒータユニット４８が水平に設置されている。
サブヒータユニット４８は発熱体（以下、天井発熱体という。）４９とホルダ５０とを備えており、天井発熱体４９を保持したホルダ５０が断熱天井壁４５の下面に吊持されている。

図１に示されているように、側壁発熱体４７および天井発熱体４９の発熱体は、発熱体駆動装置５２に接続されており、発熱体駆動装置５２は温度コントローラ５３によって制御されるように構成されている。
ヒータユニット４０の側壁部には複数本の熱電対５４が上下方向に間隔を置いて配されて、それぞれ径方向に挿通されており、熱電対５４は計測結果を温度コントローラ５３に送信するようになっている。
温度コントローラ５３は熱電対５４からの計測温度によって発熱体駆動装置５２をフィードバック制御するようになっている。すなわち、温度コントローラ５３は発熱体駆動装置５２の目標温度と熱電対５４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５３は側壁発熱体４７をゾーン制御するように構成されている。

ヒータユニット４０とプロセスチューブ１１との間には、処理室とヒータユニット（加熱手段）との間に形成される空間としての冷却エア通路６１が形成されている。冷却エア通路６１は冷却ガスとしての冷却エアを全体的に流通させるように形成されている。
ヒータユニット４０の断熱側壁４３の下端部には給気ダクト６２が環状に敷設されており、給気ダクト６２および断熱側壁４３には吹出口６３が複数個、周方向に略等間隔に配されて径方向および上下方向にも複数個ずつ開設されている。
給気ダクト６２の外周側には冷却エアを供給する給気管６４が接続されており、給気管６４に供給された冷却エアは給気ダクト６２および吹出口６３を通じて冷却エア通路６１の全体に拡散するようになっている。

断熱天井壁４５には冷却エア通路６１の雰囲気を排気する排気流路の一部としての排気孔６５が、同一円形線上で周方向に略等間隔に配置されて上下方向に貫通するように開設されている。

断熱天井壁４５の上には、排気孔６５と共に第一排気流路の一部を構成する排気フード７０が被せられている。
排気フード７０はステンレス鋼板が使用されて多角形（八角形）の箱形状に組み立てられた筐体７１を備えている。

図３および図４に示されているように、排気ダクト７６の排気フード７０と反対側端（下流側端）には、排気ダクト７６や排気フード７０等と共に第一排気流路の一部を構成するダンパケース９０が排気接続口７５に連通するように接続されている。
ダンパケース９０は平面視の形状が略正方形の直方体の箱形状に形成されている。ダンパケース９０内には流量制御弁であるダンパ９１が設置されており、ダンパケース９０の外部にはダンパ９１を開閉操作するためのエアシリンダ装置９２が設置されている。
エアシリンダ装置９２のピストンロッド９３はリンク装置９４を介してダンパ９１に連結されている。すなわち、ダンパ９１はエアシリンダ装置９２のピストンロッド９３の往復作動により、リンク装置９４を介して開閉操作されるようになっている。

図３および図４に示されているように、ダンパケース９０のフランジ９５には排気ダクト７６やダンパケース９０と共に第一排気流路を構成するラジエータケース１００がパッキン９９を挟んで接続されている。
ラジエータケース１００は平面視の形状が略長方形の直方体の箱形状に形成されており、ラジエータケース１００のダンパケース９０との接続側端（上流側端）には、ダンパケース９０のフランジ（以下、ダンパ側フランジという）９５に対応した長方形の枠形状のフランジ（以下、ラジエータ側フランジという。）１０１が形成されている。
複数本の締結具１０３がラジエータ側フランジ１０１の各挿通孔１０２とダンパ側フランジ９５の各挿通孔９６とパッキン９９の各挿通孔とにそれぞれ挿通されて締結されることにより、ダンパケース９０とラジエータケース１００とはパッキン９９を挟み込んだ状態で、連結されている。

図５および図６に示されているように、ラジエータケース１００内には、冷却手段としてのラジエータ１１０が設置されている。
ラジエータケース１００のダンパケース９０との接続側端である上流側端は、ラジエータ１１０に冷却すべきガスとしての熱排気（以下、高温ガスという場合がある。）を供給する供給口１０４を構成している。
ラジエータケース１００のダンパケース９０との接続側端とは反対側端（下流側端）は、ラジエータ１１０によって冷却された熱排気（以下、低温ガスという場合がある。）を排出する排気口１０５を構成している。
ラジエータケース１００の排気口１０５には、ラジエータ１１０に接続される第二排気流路を構成する排気ダクト１０６が接続されている。排気ダクト１０６はブロアやポンプおよびエゼクタ等の排気装置（図示せず）に接続されるようになっている。

図７、図８および図９に示されているように、ラジエータ１１０は３本の冷却管１１１と、鉄を主成分とする材料として例えばステンレスが使用されて形成された複数枚の第一放熱フィン１１２と、第一放熱フィン１１２よりも放熱性が高い材料として例えばアルミニウム合金が使用されて形成された複数枚の第二放熱フィン１１３と、ステンレス材によって形成された一対の取付板１１４、１１５とを具備している。

冷却管１１１はステンレスによって丸パイプ形状に形成されており、直管部が排気ガスの進行方向に対し垂直方向に交差するようにＵ字形状に複数回ずつ折り返されて、図８に示されているように蛇行されている。３本の冷却管１１１、１１１、１１１は直管部が排気ガスの進行方向に対し垂直方向に交差するようにそれぞれが、並列に上下方向で等間隔をもって重なり合うように積層されており、大略直方体形状である積層体を構成している。

第一放熱フィン１１２は長方形の平板形状に形成されている。第一放熱フィン１１２の長方形の短辺は３本の冷却管１１１、１１１、１１１の積層体の高さよりも若干高く、かつ、ラジエータケース１００の内部空間の高さと略等しい寸法に設定されている。第一放熱フィン１１２の長方形の長辺は３本の冷却管１１１、１１１、１１１の積層体の横幅の半分と略等しい寸法に設定されている。
第一放熱フィン１１２の３本の冷却管１１１、１１１、１１１のＵ字形状の折り返し部にそれぞれ対向する部位には、折り返し部を挿通可能な長円形状の挿通孔（図示せず）がそれぞれ開設されている。
複数枚の第一放熱フィン１１２は３本の冷却管１１１、１１１、１１１が構成した積層体における供給口１０４側の半分の領域において互いに近接かつ垂直の状態で整列するように、各挿通孔が３本の冷却管１１１、１１１、１１１のＵ字形状の折り返し部から挿通されて固定されている。

第二放熱フィン１１３は第一放熱フィン１１２と略同一の長方形の平板形状に形成されている。すなわち、第二放熱フィン１１３の短辺は３本の冷却管１１１、１１１、１１１の積層体の高さよりも高く、かつ、ラジエータケース１００の内部空間の高さと略等しい寸法に設定されている。第二放熱フィン１１３の長方形の長辺は、３本の冷却管１１１、１１１、１１１の積層体の横幅の半分と略等しい寸法に設定されている。
第二放熱フィン１１３の３本の冷却管１１１、１１１、１１１のＵ字形状の折り返し部にそれぞれ対向する部位には、折り返し部を挿通可能な長円形状の挿通孔（図示せず）がそれぞれ開設されている。
複数枚の第二放熱フィン１１３は３本の冷却管１１１、１１１、１１１が構成した積層体における排気口１０５側の半分の領域において互いに近接かつ垂直の状態で整列するように、各挿通孔が３本の冷却管１１１、１１１、１１１のＵ字形状の折り返し部から挿通されて固定されている。

一方の取付板（以下、第一取付板という。）１１４は第一放熱フィン１１２および第二放熱フィン１１３と平行設置可能なように略長方形に形成されている。第一取付板１１４の長方形の短辺は３本の冷却管１１１、１１１、１１１の積層体の高さよりも若干高く、かつ、ラジエータケース１００の内部空間の高さと略等しい寸法に設定されている。第一取付板１１４の長方形の長辺は３本の冷却管１１１、１１１、１１１の積層体の横幅と略等しい寸法に設定されている。
第一取付板１１４の３本の冷却管１１１、１１１、１１１のＵ字形状の折り返し部にそれぞれ対向する部位には、折り返し部を挿通可能な長円形状の挿通孔１１４ｃがそれぞれ開設されている。
第一取付板１１４は３本の冷却管１１１、１１１、１１１が構成した積層体と垂直に直交する状態で第一放熱フィン１１２および第二放熱フィン１１３の外側に近接するように、各挿通孔が３本の冷却管１１１、１１１、１１１のＵ字形状の折り返し部に挿通されて固定されている。
第一取付板１１４の一端部には第一ブラケット部１１４ａが、第一放熱フィン１１２および第二放熱フィン１１３が設けられる側と反対側である外向き方向直角に突設されており、第一取付板１１４の他端部には第二ブラケット部１１４ｂが延長方向に突設されている。

他方の取付板（以下、第二取付板という。）１１５は第一放熱フィン１１２および第二放熱フィン１１３と平行設置可能なように略長方形に形成されている。第二取付板１１５の長方形の短辺は３本の冷却管１１１、１１１、１１１の積層体の高さよりも若干高く、かつ、ラジエータケース１００の内部空間の高さと略等しい寸法に設定されている。第二取付板１１５の長方形の長辺は３本の冷却管１１１、１１１、１１１の積層体の横幅と略等しい寸法に設定されている。
第二取付板１１５の３本の冷却管１１１、１１１、１１１のＵ字形状の折り返し部にそれぞれ対向する部位には、折り返し部を挿通可能な長円形状の挿通孔１１５ｃがそれぞれ開設されている。
第二取付板１１５は３本の冷却管１１１、１１１、１１１が構成した積層体と垂直に直交する状態で第一取付板１１４とは反対側の第一放熱フィン１１２および第二放熱フィン１１３の外側に近接するように、各挿通孔が３本の冷却管１１１、１１１、１１１のＵ字形状の折り返し部に挿通されて固定されている。
第二取付板１１５の一端部にはブラケット部１１５ａが、第一放熱フィン１１２および第二放熱フィン１１３が設けられる側とは反対側である外向き方向直角に突設されており、このブラケット部１１５ａは第一取付板１１４の第一ブラケット部１１４ａと同一垂直面を形成している。

第二取付板１１５のブラケット部１１５ａと反対側の端部には支持板１１６が、第一放熱フィン１１２および第二放熱フィン１１３が設けられる側とは反対側である外向き方向直角に突設されており、支持板１１６は導水管１１７を第二取付板１１５と平行に支持している。導水管１１７の支持板１１６側端には、冷媒としての冷却水を供給する給水管１１８が接続されるようになっている。
導水管１１７の給水管１１８と反対側端には入口側ヘッダ１１９が３本の冷却管１１１、１１１、１１１が積層される方向である上下方向に導水管１１７と直交するように接続されている。入口側ヘッダ１１９には３本の冷却管１１１、１１１、１１１の入口側端がそれぞれ直交するように接続されている。
３本の冷却管１１１、１１１、１１１の冷却水の出口側端である反対側端は、第二取付板１１５の支持板１１６より外側に配置されており、この出口側端はそれぞれ３本の冷却管１１１、１１１、１１１が積層される方向である上下方向に配置された出口側ヘッダ１２０に直交するように接続されている。出口側ヘッダ１２０には冷却水を排水する排水管１２１が接続されるようになっている。

以上のように構成されたラジエータ１１０は、ラジエータケース１００の内部に供給口１０４側から挿入されて格納され、ブラケット部１１４ａ、１１４ｂ、１１５ａによって据え付けられる。
この状態において、３本の冷却管１１１、１１１、１１１はラジエータケース１００内における第一排気流路内の排気ガスの流れに直交する状態になっている。
また、第一放熱フィン１１２群はラジエータケース１００の供給口１０４側領域に位置しており、第二放熱フィン１１３群はラジエータケース１００の排気口１０５側領域に位置している。
さらに、各第一放熱フィン１１２および各第二放熱フィン１１３は、ラジエータケース１００内における第一排気流路内の排気ガスの流れに平行な状態になっている。すなわち、各第一放熱フィン１１２および各第二放熱フィン１１３は、ラジエータケース１００内における第一排気流路内の排気ガスの流れを遮蔽せずに安定的に排気ガスを流すようになっている。

前記構成に係るＣＶＤ装置によるＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。

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

続いて、プロセスチューブ１１の内部が排気管１８によって排気されるとともに、側壁発熱体４７および天井発熱体４９によって温度コントローラ５３のシーケンス制御の目標温度に加熱される。
側壁発熱体４７および天井発熱体４９の加熱によるプロセスチューブ１１の内部の実際の上昇温度と、側壁発熱体４７および天井発熱体４９のシーケンス制御の目標温度との誤差は、熱電対５４の計測結果に基づくフィードバック制御によって補正される。
また、ボート３１がモータ２９によって回転される。

プロセスチューブ１１の内圧および温度、ボート３１の回転が全体的に一定の安定した状態になると、プロセスチューブ１１の処理室１４には原料ガスがガス供給装置２３によってガス導入管２２から導入される。
ガス導入管２２によって導入された原料ガスは、インナチューブ１３の処理室１４内を流通して排気路１７を通って排気管１８によって排気される。処理室１４を流通する際に、原料ガスが所定の処理温度に加熱されたウエハ１に接触することによる熱ＣＶＤ反応により、ウエハ１にはＣＶＤ膜が形成される。

所定の処理時間が経過すると、処理ガスの導入が停止された後に、窒素ガス等のパージガスがプロセスチューブ１１の内部にガス導入管２２から導入される。
同時に、冷却エア６６が給気管６４から供給されて吹出口６３から冷却エア通路６１に吹き出し、各排気孔６５、連絡路８０、排気接続口７５、排気ダクト７６、ダンパケース９０、ラジエータケース１００および排気ダクト１０６によって排気されることにより、排気流路全体に流通される。
冷却エア通路６１における冷却エア６６の流通により、ヒータユニット４０の全体が強制的に冷却されるために、プロセスチューブ１１の温度は大きいレート（速度）をもって急速に下降することになる。
なお、冷却エア通路６１は処理室１４から隔離されているために、冷媒として冷却エア６６を使用することができるが、冷却効果をより一層高めるためや、エア内の不純物による高温下での腐蝕を防止するために、窒素ガス等の不活性ガスを冷媒ガスとして使用してもよい。

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

以降、前記作用が繰り返されることにより、ＣＶＤ装置１０によってウエハ１に対する成膜処理が実施されて行く。

ところで、前述した冷却ステップにおいて１０００℃の高温ガスを急冷すると、ラジエータケース１００の供給口１０４付近の温度がアルミニウムの融点である６６０℃を超過する状況になるために、従来のＣＶＤ装置のように、ラジエータの放熱フィンがアルミニウムによって形成されている場合には、放熱フィンが溶融するという問題点がある。
しかし、本実施の形態においては、ラジエータ１１０の供給口１０４側領域の第一放熱フィン１１２群は融点が１４００〜１４５０℃超の鉄を主成分とする材料によって形成されているので、溶融することはない。
なお、好ましくは、耐腐食性を考慮し、ステンレス例えばＳＵＳ３０４材によって形成すると、より一層よい。

また、第一放熱フィン１１２群より下流側に設けられており、第一放熱フィン１１２群で第二放熱フィン１１３群の融点未満まで冷却された排気ガスが第一放熱フィン１１２群より放熱性の高い材料によって形成された第二放熱フィン１１３群によってより一層冷却されるので、排気ガスを予め設定された温度まで冷却させることができる。
なお、好ましくは、ラジエータ１１０の排気口１０５側領域の第二放熱フィン１１３群はアルミニウム合金によって形成させるとよい。排気ダクト７６から排出された高温ガスは第二放熱フィン１１３群に至る前に第一放熱フィン１１２群によってアルミニウムの融点である６６０℃未満に冷却される。そのため、アルミニウム合金製の第二放熱フィン１１３が溶融することはなく、第二放熱フィン１１３を形成したアルミニウム合金の熱放射率がきわめて高いことにより、第二放熱フィン１１３群は高い熱交換性能をもって冷却することができるので、予め設定された温度の低温ガスを排気口１０５から排出させることができる。

なお、次の表１は、１０００℃での急冷を実験した場合における本実施の形態に係るラジエータの上流側端、中間部および下流側端ラジエータの出口の温度測定結果を示している。
この表１によれば、１回目、５１回目のいずれにおいても、第一放熱フィン１１２のステンレスの融点を超えないし、第二放熱フィン１１３のアルミニウムの融点を超えないことが理解される。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) ラジエータの供給口側領域の複数の第一放熱体を鉄分が主成分である材料によって形成し、複数の第一放熱体より下流側の複数の第二放熱体を放熱性能が高い材料によって形成することにより、放熱体の溶融を防止しつつ熱交換性能を維持することができる。

2) ラジエータの供給口側領域の第一放熱フィン群を融点が１４００〜１４５０℃のステンレスによって形成し、ラジエータの排気口側領域の第二放熱フィン群を放熱性能が高いアルミニウム合金によって形成することにより、放熱フィンの溶融を防止しつつ、熱交換性能を維持することができるので、１０００℃での急冷を実施した場合であっても、予め設定された温度の低温ガスを排気口から安全に排出させることができる。

3) ラジエータを全てステンレスによって製造する場合に比べて、ラジエータの製造コストを低減することができるので、コストアップを抑制しつつ、ＣＶＤ装置の性能を向上させることができる。

図１０および図１１は本発明の第二の実施の形態のラジエータを示している。
本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、第一放熱フィン１１２群に替えて鉄分が主成分である材料が使用されて形成された複数枚の第一放熱体１２２が、３本の冷却管１１１、１１１、１１１の供給口１０４側領域において第一排気流路内の排気ガスの流れに直交するようにそれぞれ配設されており、各第一放熱体１２２には複数個の通風口１２３が開設されている点である。
なお、好ましくは、耐腐食性を考慮し、複数枚の第一放熱体１２２はステンレス材を使用して形成するとよい。

本実施の形態においても、前記実施の形態と同様の作用効果が奏される。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

前記実施の形態においては、ＣＶＤ装置について説明したが、酸化・拡散装置やアニール装置等の基板処理装置全般に適用することができる。

被処理基板はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。

本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置を示す一部切断正面図である。主要部を示す正面断面図である排気流路の主要部を示す一部切断平面図である。同じく一部切断側面図である。ラジエータケースと排気ダクトとの接続部を示す正面図である。その平面図である。ラジエータを示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。その平面図である。（ａ）は左側面図、（ｂ）は右側面図である。本発明の第二の実施の形態に係るラジエータを示しており、（ａ）は一部切断正面図、（ｂ）は左側面図である。その平面図である。

符号の説明

１…ウエハ（基板）、２…筐体、３…待機室、１０…ＣＶＤ装置（基板処理装置）、１１…プロセスチューブ、１２…アウタチューブ、１３…インナチューブ、１４…処理室、１５…炉口、１６…マニホールド、１７…排気路、１８…排気管、１９…排気装置、２０…圧力センサ、２１…圧力コントローラ、２２…ガス導入管、２３…ガス供給装置、２４…ガス流量コントローラ、２５…シールキャップ、２６…ボートエレベータ、２７…モータ、２８…駆動コントローラ、２９…モータ、３０…回転軸、３１…ボート、３２、３３…端板、３４…保持部材、３５…保持溝、３６…断熱キャップ部、４０…ヒータユニット、４１…ケース、４２…断熱槽、４３…断熱側壁、４４…断熱ブロック、４５…断熱天井壁、４６…断熱プレート、４７…側壁発熱体、４８…サブヒータユニット、４９…天井発熱体、５０…ホルダ、５２…発熱体駆動装置、５３…温度コントローラ、５４…熱電対、６１…冷却エア通路（空間）、６２…給気ダクト、６３…吹出口、６４…給気管、６５…排気孔（排気口）、６６…冷却エア、７０…排気フード、７１…筐体、７５…排気接続口、７６…排気ダクト、９０…ダンパケース、９１…ダンパ、９２…エアシリンダ装置、９３…ピストンロッド、９４…リンク装置、９５…ダンパ側フランジ、９６…挿通孔、９９…パッキン（密閉部材）、１００…ラジエータケース、１０１…ラジエータ側フランジ、１０２…挿通孔、１０３…締結具、１０４…供給口、１０５…排気口、１０６…排気ダクト、１１０…ラジエータ、１１１…冷却管、１１２…第一放熱フィン、１１３…第二放熱フィン、１１４、１１５…取付板、１１４ａ、１１４ｂ、１１５ａ…ブラケット部、１１４ｃ、１１５ｃ…挿通孔、１１６…支持板、１１７…導水管、１１８…給水管、１１９…入口側ヘッダ、１２０…出口側ヘッダ、１２１…排水管、１２２…第一放熱体、１２３…通風口。

Claims

基板を処理する処理室と、
該処理室内を加熱する加熱手段と、
前記処理室と前記加熱手段との間に形成される空間と、
該空間のガスを排気するように前記加熱手段を貫通して設けられる第一排気流路と、
該第一排気流路に接続される冷却手段と、
該冷却手段に接続される第二排気流路とを備えており、
前記冷却手段は、
前記第一排気流路側に供給口を有し前記第二排気流路側に排気口を有するケースと、
該ケース内における前記第一排気流路の流れに交差するように複数回折り返されて設けられた少なくとも１以上の冷却管と、
前記冷却管における前記供給口側領域に設けられ、鉄を主成分とする材料によって形成された複数の第一放熱体と、
前記冷却管における前記第一放熱体の下流側領域に設けられ、前記第一放熱体より放熱性が高い材料によって形成された複数の第二放熱体と、
を具備している基板処理装置。
基板を処理する処理室と、
該処理室内を加熱する加熱手段と、
前記処理室と前記加熱手段との間に形成される空間と、
該空間のガスを排気するように前記加熱手段を貫通して設けられる第一排気流路と、
該第一排気流路に接続される冷却手段と、
該冷却手段に接続される第二排気流路とを備えており、
前記冷却手段は、
前記第一排気流路側に供給口を有し前記第二排気流路側に排気口を有するケースと、
該ケース内における前記第一排気流路の流れに交差するように複数回折り返されて設けられた少なくとも１以上の冷却管と、
前記冷却管における前記供給口側領域に設けられ、鉄を主成分とする材料によって形成された複数の第一放熱フィンと、
前記冷却管における前記第一放熱フィンの下流側領域に設けられ、前記第一放熱フィンより放熱性が高い材料によって形成された複数の第二放熱フィンと、
を具備している基板処理装置。