JP2009111025A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】機械的強度や冷却性能を確保しつつプロセス中の金属汚染を防止する。
【解決手段】アウタチューブ34とインナチューブ35との間を区画するように設けられるアダプタ60を石英ガラスにより形成し、アダプタ60の上下面に形成したOリング溝65、66にOリング67、68を収納する。Oリング溝65、66の外側部分は金属製の押さえ61、62で形成し、押さえ61、62を金属製のフランジ51、52を経由して冷却水通路53に熱的に連結する。アダプタを石英ガラスによって形成することにより、アダプタからの金属汚染物質の発生を防止できるので、プロセス中の金属汚染を防止できる。Oリングを金属製の押さえに直接接触させることで、Oリングを熱効率よく冷却できるので、Oリングの熱的劣化を防止できる。
【選択図】図4
【解決手段】アウタチューブ34とインナチューブ35との間を区画するように設けられるアダプタ60を石英ガラスにより形成し、アダプタ60の上下面に形成したOリング溝65、66にOリング67、68を収納する。Oリング溝65、66の外側部分は金属製の押さえ61、62で形成し、押さえ61、62を金属製のフランジ51、52を経由して冷却水通路53に熱的に連結する。アダプタを石英ガラスによって形成することにより、アダプタからの金属汚染物質の発生を防止できるので、プロセス中の金属汚染を防止できる。Oリングを金属製の押さえに直接接触させることで、Oリングを熱効率よく冷却できるので、Oリングの熱的劣化を防止できる。
【選択図】図4
Description
本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、例えば、半導体集積回路装置(以下、ICという。)が作り込まれる基板としての半導体ウエハ(以下、ウエハという。)に絶縁膜や金属膜および半導体膜を形成するCVD装置や酸化膜形成装置や拡散装置およびアニール装置等に利用して有効なものに関する。
従来の基板処理装置においては、処理室内のウエハ近傍に位置するボートやプロセスチューブは、高純度の石英(SiO2 )ガラスによって形成されているが、ウエハを搭載したボートの処理室への出入り口である炉口を構成する炉口部材は、ステンレス鋼やニッケル合金等の金属材料によって形成されている。例えば、特許文献1参照。
しかしながら、ICの微細化に伴い、プロセス(処理)中の金属や有機物およびパーティクル等の汚染に対するさらなる低減の要求が高まっている。
そのような状況において、金属製炉口部材がプロセス中の金属汚染の原因と考えられ、その低減を目的に、石英ガラス製の炉口部材の必要性が高まっている。
従来の金属製炉口部材は、機械的強度やシール部冷却構造の容易さの面では有利であるが、高まる金属汚染低減要求に対しては、限界が見えつつある。
次世代ICに対応した低汚染の基板処理装置を実現するためには、これらを全て満足した石英ガラス製の炉口部材が必須であると、考えられる。
そのような状況において、金属製炉口部材がプロセス中の金属汚染の原因と考えられ、その低減を目的に、石英ガラス製の炉口部材の必要性が高まっている。
従来の金属製炉口部材は、機械的強度やシール部冷却構造の容易さの面では有利であるが、高まる金属汚染低減要求に対しては、限界が見えつつある。
次世代ICに対応した低汚染の基板処理装置を実現するためには、これらを全て満足した石英ガラス製の炉口部材が必須であると、考えられる。
本発明の目的は、機械的強度や冷却性能を確保しつつプロセス中の金属汚染を確実に防止することができる基板処理装置および半導体装置の製造方法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。
基板を処理する処理室が形成される内管と、
該内管を取り囲む外管と、
非金属材料で形成され、前記内管と前記外管との間を区画するように設けられるアダプタと、
前記アダプタの前記外管側に設けられる凹部と、
前記外管と前記凹部との間に設けられる密閉部材と、
前記外管と前記凹部との間に設けられ、前記アダプタより熱伝導率の高い部材で形成され該密閉部材を保持する保持部材と、
を備える基板処理装置。
基板を処理する処理室が形成される内管と、
該内管を取り囲む外管と、
非金属材料で形成され、前記内管と前記外管との間を区画するように設けられるアダプタと、
前記アダプタの前記外管側に設けられる凹部と、
前記外管と前記凹部との間に設けられる密閉部材と、
前記外管と前記凹部との間に設けられ、前記アダプタより熱伝導率の高い部材で形成され該密閉部材を保持する保持部材と、
を備える基板処理装置。
前記手段によれば、アダプタを非金属材料によって形成することにより、アダプタからの金属汚染物質の発生を防止することができるので、プロセス中の金属汚染を確実に防止することができる。
また、密閉部材を熱伝導率の高い材料からなる保持部材によって保持することにより、密閉部材を充分に冷却することができるので、密閉部材の熱による劣化を防止することができる。
また、密閉部材を熱伝導率の高い材料からなる保持部材によって保持することにより、密閉部材を充分に冷却することができるので、密閉部材の熱による劣化を防止することができる。
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
本実施の形態において、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バッチ式縦型ホットウオール型減圧CVD装置(以下、CVD装置という。)として構成されている。
図1に示されているように、本実施の形態に係るCVD装置10は、直方体の箱形状に構築された筐体11を備えており、筐体11の内部室はボートが待機する待機室12を構成している。
待機室12内には送りねじ軸装置等によって構成されたボートエレベータ13が垂直に設備されており、ボートエレベータ13の昇降するアーム14は、炉口を気密性に閉塞する炉口蓋体としてのシールキャップ15を水平に支持している。
シールキャップ15はステンレス等の金属材料が使用されて、円盤状に形成されている。シールキャップ15の上面には囲繞部材としてのシールキャッププレート16が敷設されており、シールキャッププレート16はプレート押さえ16Aによってシールキャップ15に固定されている。
シールキャッププレート16は石英ガラスが使用されて、シールキャップ15の上面を略被覆(囲繞)する円板形状に形成されている。
待機室12内には送りねじ軸装置等によって構成されたボートエレベータ13が垂直に設備されており、ボートエレベータ13の昇降するアーム14は、炉口を気密性に閉塞する炉口蓋体としてのシールキャップ15を水平に支持している。
シールキャップ15はステンレス等の金属材料が使用されて、円盤状に形成されている。シールキャップ15の上面には囲繞部材としてのシールキャッププレート16が敷設されており、シールキャッププレート16はプレート押さえ16Aによってシールキャップ15に固定されている。
シールキャッププレート16は石英ガラスが使用されて、シールキャップ15の上面を略被覆(囲繞)する円板形状に形成されている。
シールキャップ15のシールキャッププレート16と反対側には、ボートを回転させる回転機構17が設置されている。回転機構17の回転軸18はシールキャップ15を貫通して、後述するボートに接続されており、ボートを回転させることでウエハ1を回転させるように構成されている。
ボートエレベータ13および回転機構17には、駆動制御部19が電気配線20によって電気的に接続されている。駆動制御部19はボートエレベータ13および回転機構17を、所望のタイミングにて所望の動作をさせるように制御する。
ボートエレベータ13および回転機構17には、駆動制御部19が電気配線20によって電気的に接続されている。駆動制御部19はボートエレベータ13および回転機構17を、所望のタイミングにて所望の動作をさせるように制御する。
基板保持具としてのボート21は、石英ガラスや炭化珪素(SiC)等の耐熱性材料からなる上下の端板22、23や複数本の保持柱24が使用されて、全体的に見ると長い円筒形状になるように構築されており、保持柱24には多数条のスロット(保持溝)25(図2参照)が長手方向(垂直方向)に等間隔に配列されている。
ウエハ1の周縁部が同一段の複数個のスロット25に同時に挿入されることにより、ボート21は複数枚のウエハ1を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持する。
ウエハ1の周縁部が同一段の複数個のスロット25に同時に挿入されることにより、ボート21は複数枚のウエハ1を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持する。
ボート21の下側には、ボート21と同様な形状の断熱板ホルダ26がボート21を支持するように設けられ、この断熱板ホルダ26により、断熱部材としての断熱板27が水平姿勢で多段に複数枚支持されている。
断熱板27は石英ガラスや炭化珪素等の耐熱性材料が使用されて、円板形状に形成されており、ヒータ32からの熱が断熱板27側に伝わり難くなるように構成されている。
断熱板27は石英ガラスや炭化珪素等の耐熱性材料が使用されて、円板形状に形成されており、ヒータ32からの熱が断熱板27側に伝わり難くなるように構成されている。
図1に示されているように、筐体11の上には処理炉31が設置されている。
処理炉31は加熱機構(加熱手段)としてのヒータ32を有する。
ヒータ32は円筒形状であり、垂直に据え付けられている。
ヒータ32の内側にはプロセスチューブ33がヒータ32と同心円状に配設されている。プロセスチューブ33は外管としてのアウタチューブ34と、その内側に設けられた内管としてのインナチューブ35とから構成されている。
アウタチューブ34は石英ガラスや炭化珪素等の耐熱性材料が使用されて、内径がインナチューブ35の外径よりも大きく上端が閉塞し下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35と同心円状に設けられている。
インナチューブ35は石英ガラスや炭化珪素等の耐熱性材料が使用されて、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ35の筒中空部は処理室36を形成しており、処理室36はボート21を垂直の状態で収容可能に構成されている。
アウタチューブ34とインナチューブ35との隙間によって、筒状空間37が形成されている。
処理炉31は加熱機構(加熱手段)としてのヒータ32を有する。
ヒータ32は円筒形状であり、垂直に据え付けられている。
ヒータ32の内側にはプロセスチューブ33がヒータ32と同心円状に配設されている。プロセスチューブ33は外管としてのアウタチューブ34と、その内側に設けられた内管としてのインナチューブ35とから構成されている。
アウタチューブ34は石英ガラスや炭化珪素等の耐熱性材料が使用されて、内径がインナチューブ35の外径よりも大きく上端が閉塞し下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35と同心円状に設けられている。
インナチューブ35は石英ガラスや炭化珪素等の耐熱性材料が使用されて、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ35の筒中空部は処理室36を形成しており、処理室36はボート21を垂直の状態で収容可能に構成されている。
アウタチューブ34とインナチューブ35との隙間によって、筒状空間37が形成されている。
プロセスチューブ33内には温度検出器としての温度センサ38が設置されている。
ヒータ32と温度センサ38とには温度制御部39が、それぞれ電気配線40によって電気的に接続されている。
温度制御部39は温度センサ38により検出された温度情報に基づきヒータ32への通電具合を調整することにより、処理室36内の温度を所望の温度分布とさせるべく所望のタイミングにて制御する。
ヒータ32と温度センサ38とには温度制御部39が、それぞれ電気配線40によって電気的に接続されている。
温度制御部39は温度センサ38により検出された温度情報に基づきヒータ32への通電具合を調整することにより、処理室36内の温度を所望の温度分布とさせるべく所望のタイミングにて制御する。
図1に示されているように、アウタチューブ34の下端部外周には断熱筒41が設置されており、断熱筒41はヒータ32とアウタチューブ34との間に形成された隙間を閉塞している。
アウタチューブ34の下端部には、処理室36内の雰囲気を排気するラインとしての排気管42が断熱筒41を貫通して挿入されている。排気管42は、アウタチューブ34とインナチューブ35との隙間によって形成される筒状空間37の下端部に配置されており、筒状空間37に連通している。
アウタチューブ34の下端部には、処理室36内の雰囲気を排気するラインとしての排気管42が断熱筒41を貫通して挿入されている。排気管42は、アウタチューブ34とインナチューブ35との隙間によって形成される筒状空間37の下端部に配置されており、筒状空間37に連通している。
排気管42の筒状空間37との接続側と反対側である下流側には、圧力検出器としての圧力センサ43および圧力調整装置(可変コンダクタンスバルブ)44を介して真空ポンプ等の排気装置45が接続されている。
圧力調整装置44および圧力センサ43には圧力制御部46が、電気配線47によって電気的に接続されている。
圧力制御部46は圧力センサ43により検出された圧力に基づいて処理室36内の圧力が所望の圧力とさせるべく所望のタイミングにて圧力調整装置44を制御する。
圧力調整装置44および圧力センサ43には圧力制御部46が、電気配線47によって電気的に接続されている。
圧力制御部46は圧力センサ43により検出された圧力に基づいて処理室36内の圧力が所望の圧力とさせるべく所望のタイミングにて圧力調整装置44を制御する。
図1および図2に示されているように、筐体11のアウタチューブ34の周りには支持柱50が複数本(但し、1本のみが図示されている。)配置されており、支持柱50によってアウタチューブ34が吊持されている。すなわち、支持柱50には下側フランジ52が下側から当接されてボルト50Aによって締結されており、下側フランジ52にはアウタチューブ34が支持され、上側フランジ51によって押さえられている。
上側フランジ51および下側フランジ52はステンレス等の機械的強度を有する金属材料が使用されて、アウタチューブ34を支持可能な円形リング形状に形成されている。
上側フランジ51および下側フランジ52はステンレス等の機械的強度を有する金属材料が使用されて、アウタチューブ34を支持可能な円形リング形状に形成されている。
上側フランジ51の内部には冷却水通路53が敷設されており、冷却水通路53には冷却媒体としての冷却水54を流通させる給水管および排水管(図示せず)が接続されている。
なお、冷却水通路53は下側フランジ52に敷設してもよいし、上側フランジ51および下側フランジ52の両方に敷設してもよい。
また、冷却水通路53はジャケット構造やパイプを巻回した構造に構成してもよい。
なお、冷却水通路53は下側フランジ52に敷設してもよいし、上側フランジ51および下側フランジ52の両方に敷設してもよい。
また、冷却水通路53はジャケット構造やパイプを巻回した構造に構成してもよい。
図3および図4に示されているように、上側フランジ51とアウタチューブ34との間および下側フランジ52とアウタチューブ34との間の合わせ面間には、スラストクッション部材55およびラジアルクッション部材56が挟み込まれている。スラストクッション部材55は弗素樹脂等が使用されて円形リング形状に形成されており、ラジアルクッション部材56は弗素樹脂等が使用されてL字形の円形リング形状に形成されている。
つまり、石英ガラス製のアウタチューブ34が金属製の上側フランジ51および下側フランジ52に接触しないような構造となっている。
つまり、石英ガラス製のアウタチューブ34が金属製の上側フランジ51および下側フランジ52に接触しないような構造となっている。
下側フランジ52およびアウタチューブ34の下側にはアダプタ60が配置されている。
金属汚染の低減を図るために、アダプタ60は非金属材料である石英ガラスが使用されて、円形リング形状に形成されている。
石英ガラス製のアダプタ60は金属製の上側フランジ51および下側フランジ52に接触しないように、上側フランジ51および下側フランジ52に連結されている。なお、上側フランジ51と下側フランジ52とは接触・連結されている。
すなわち、アダプタ60の外周の上側コーナ部および下側コーナ部には、ステンレス等の機械的強度を有する金属材料が使用されて断面がL字形の円形リング形状に形成された上側押さえ61および下側押さえ62がそれぞれ被せ付けられているとともに、上側押さえ61とアダプタ60との合わせ面間および下側押さえ62とアダプタ60との合わせ面間には、弗素樹脂等が使用されて断面がL字形の円形リング形状に形成された上側クッション部材63および下側クッション部材64がそれぞれ挟み込まれている。なお、上側押さえ61と下側押さえ62とは、L字部分で接触・連結されている。
上側押さえ61および下側押さえ62が組み付けられたアダプタ60は、支持柱50に既に吊持された下側フランジ52に締結される。
金属汚染の低減を図るために、アダプタ60は非金属材料である石英ガラスが使用されて、円形リング形状に形成されている。
石英ガラス製のアダプタ60は金属製の上側フランジ51および下側フランジ52に接触しないように、上側フランジ51および下側フランジ52に連結されている。なお、上側フランジ51と下側フランジ52とは接触・連結されている。
すなわち、アダプタ60の外周の上側コーナ部および下側コーナ部には、ステンレス等の機械的強度を有する金属材料が使用されて断面がL字形の円形リング形状に形成された上側押さえ61および下側押さえ62がそれぞれ被せ付けられているとともに、上側押さえ61とアダプタ60との合わせ面間および下側押さえ62とアダプタ60との合わせ面間には、弗素樹脂等が使用されて断面がL字形の円形リング形状に形成された上側クッション部材63および下側クッション部材64がそれぞれ挟み込まれている。なお、上側押さえ61と下側押さえ62とは、L字部分で接触・連結されている。
上側押さえ61および下側押さえ62が組み付けられたアダプタ60は、支持柱50に既に吊持された下側フランジ52に締結される。
アダプタ60の上面および下面には、いずれも凹部としての上側Oリング溝65および下側Oリング溝66がそれぞれ形成されており、上側Oリング溝65および下側Oリング溝66には上側Oリング67および下側Oリング68がそれぞれ収納されている。
上側Oリング溝65および下側Oリング溝66の断面形状は、上側Oリング67および下側Oリング68が容易に外れないように、所謂アリ溝を構成する開口側窄まりのテーパ形状になっている。
すなわち、上側Oリング溝65および下側Oリング溝66の外側側壁を形成するいずれも保持部材としての上側押さえ61および下側押さえ62における上側Oリング67および下側Oリング68との接触部と、上側Oリング溝65および下側Oリング溝66の内側側壁を形成するアダプタ60の上面における上側Oリング67および下側Oリング68との接触部とが、互いに反対向きに傾斜する開口側窄まりのテーパ形状にそれぞれ形成されている。
つまり、これらを組立てた状態では、アダプタ60のテーパ部と上側押さえ61および下側押さえ62のテーパ部とが、アリ溝と同様の形状となる。
上側Oリング溝65および下側Oリング溝66の断面形状は、上側Oリング67および下側Oリング68が容易に外れないように、所謂アリ溝を構成する開口側窄まりのテーパ形状になっている。
すなわち、上側Oリング溝65および下側Oリング溝66の外側側壁を形成するいずれも保持部材としての上側押さえ61および下側押さえ62における上側Oリング67および下側Oリング68との接触部と、上側Oリング溝65および下側Oリング溝66の内側側壁を形成するアダプタ60の上面における上側Oリング67および下側Oリング68との接触部とが、互いに反対向きに傾斜する開口側窄まりのテーパ形状にそれぞれ形成されている。
つまり、これらを組立てた状態では、アダプタ60のテーパ部と上側押さえ61および下側押さえ62のテーパ部とが、アリ溝と同様の形状となる。
アダプタ60の内周面の上側縁部には保持溝69が環状に形成されており、保持溝69にはインナチューブ35の下端部が嵌入されて保持されている。
インナチューブ35はアダプタ60の保持溝69に嵌入しただけのシンプルな構造になっており、メンテナンスに際しては、インナチューブ35はアダプタ60ごと下ろすようになっている。
インナチューブ35はアダプタ60の保持溝69に嵌入しただけのシンプルな構造になっており、メンテナンスに際しては、インナチューブ35はアダプタ60ごと下ろすようになっている。
アダプタ60の内周面の下側縁部には、シールキャッププレート16の外周辺部を逃げる逃げ溝70が環状に形成されている。
図4に示されたシールキャップ15の下側Oリング68の真空シール時に、シールキャッププレート16とアダプタ60とが0.3〜0.5mmの隙間71を形成するように、逃げ溝70の深さ寸法は設定されている。
このようにして、シールキャッププレート16とアダプタ60とが直接接触するのを防止することにより、石英ガラス製のアダプタ60の破損や接触によるパーティクル発生を抑制することができる。
図4に示されたシールキャップ15の下側Oリング68の真空シール時に、シールキャッププレート16とアダプタ60とが0.3〜0.5mmの隙間71を形成するように、逃げ溝70の深さ寸法は設定されている。
このようにして、シールキャッププレート16とアダプタ60とが直接接触するのを防止することにより、石英ガラス製のアダプタ60の破損や接触によるパーティクル発生を抑制することができる。
図4に示されているように、エルボ形状に形成されたノズル81の横部分はアダプタ60の径方向に貫通されており、ノズル81の縦部分はインナチューブ35の内周面に沿って垂直に配置されている。
図1に示されているように、ノズル81の上流側端には、ガス流量制御器としてのMFC(マスフローコントローラ)82およびバルブ83を介してガス供給源84が接続されている。ガス供給源84は処理ガスやパージガス等を供給するように構成されている。
MFC82にはガス流量制御部85が電気配線86によって電気的に接続されている。ガス流量制御部85は供給するガスの流量を所望の量とさせるべく所望のタイミングにて、MFC82を制御する。
図1に示されているように、ノズル81の上流側端には、ガス流量制御器としてのMFC(マスフローコントローラ)82およびバルブ83を介してガス供給源84が接続されている。ガス供給源84は処理ガスやパージガス等を供給するように構成されている。
MFC82にはガス流量制御部85が電気配線86によって電気的に接続されている。ガス流量制御部85は供給するガスの流量を所望の量とさせるべく所望のタイミングにて、MFC82を制御する。
駆動制御部19、温度制御部39、圧力制御部46およびガス流量制御部85は、操作部および入出力部をも構成しており、CVD装置全体を制御する主制御部90に電気的に接続されている。
駆動制御部19、温度制御部39、圧力制御部46、ガス流量制御部85および主制御部90はコントローラ91として構成されている。
駆動制御部19、温度制御部39、圧力制御部46、ガス流量制御部85および主制御部90はコントローラ91として構成されている。
次に、本発明の一実施の形態であるICの製造方法における成膜工程を、以上の構成に係るCVD装置10を用いてウエハ1の上に薄膜を形成する工程について説明する。
なお、以下の説明において、CVD装置を構成する各部の動作はコントローラ91により制御される。
なお、以下の説明において、CVD装置を構成する各部の動作はコントローラ91により制御される。
複数枚のウエハ1がボート21に装填(ウエハチャージ)されると、複数枚のウエハ1を保持したボート21はボートエレベータ13によって持ち上げられて、図2で参照されるように、処理室36に搬入(ボートローディング)される。
この状態で、シールキャップ15はOリング68を介してアダプタ60の下端をシールした状態となる。
この状態で、シールキャップ15はOリング68を介してアダプタ60の下端をシールした状態となる。
処理室36内が所望の圧力(真空度)となるように、処理室36内が排気装置45によって排気される。
この際、処理室36内の圧力は圧力センサ43で測定され、この測定された圧力に基づき、圧力調整装置44がフィードバック制御される。
また、処理室36内が所望の温度となるように、処理室36内がヒータ32によって加熱される。
この際、処理室36内が所望の温度分布となるように、温度センサ38が検出した温度情報に基づきヒータ32への通電具合がフィードバック制御される。
続いて、回転機構17によってボート21が回転されることにより、ウエハ1が回転される。
この際、処理室36内の圧力は圧力センサ43で測定され、この測定された圧力に基づき、圧力調整装置44がフィードバック制御される。
また、処理室36内が所望の温度となるように、処理室36内がヒータ32によって加熱される。
この際、処理室36内が所望の温度分布となるように、温度センサ38が検出した温度情報に基づきヒータ32への通電具合がフィードバック制御される。
続いて、回転機構17によってボート21が回転されることにより、ウエハ1が回転される。
次いで、処理ガスがノズル81から処理室36内に供給される。
供給されたガスは処理室36内を上昇し、インナチューブ35の上端開口から筒状空間37に流出して排気管42から排気される。
ガスは処理室36内を通過する際にウエハ1の表面と接触し、この際に熱CVD反応によってウエハ1の表面上に薄膜が堆積(デポジション)される。
供給されたガスは処理室36内を上昇し、インナチューブ35の上端開口から筒状空間37に流出して排気管42から排気される。
ガスは処理室36内を通過する際にウエハ1の表面と接触し、この際に熱CVD反応によってウエハ1の表面上に薄膜が堆積(デポジション)される。
予め設定された処理時間が経過すると、ガス供給源84から窒素ガスが供給され、処理室36内が窒素ガスに置換されるとともに、処理室36内の圧力が常圧(大気圧)に復帰される。
その後、ボートエレベータ13によりシールキャップ15が下降されて、処理室36の炉口が開放されるとともに、処理済ウエハ1がボート21に保持された状態で、プロセスチューブ33の外部に搬出(ボートアンローディング)される。
その後、処理済ウエハ1は冷却された後(ウエハ冷却ステップ)、ボート21より取り出される(ウエハディスチャージステップ)。
その後、処理済ウエハ1は冷却された後(ウエハ冷却ステップ)、ボート21より取り出される(ウエハディスチャージステップ)。
以上の成膜工程において、プロセスチューブ33の内部には金属面が露出していないので、ウエハ1に対する金属汚染を確実に防止することができる。
ところで、真空シールに使用される高温対応のOリングの耐熱温度は、約300℃である。そのため、前述した成膜工程の高温プロセスにおいても、真空シール用のOリングの維持温度を当該耐熱温度以下に保つ必要がある。
ここで、石英ガラス製のアダプタ60にアリ溝形状のOリング溝65、66を直接的に設ける構造では、Oリング溝65、66に収納したOリング67、68の温度を当該耐熱温度である300℃以下に維持することは困難である。
ここで、石英ガラス製のアダプタ60にアリ溝形状のOリング溝65、66を直接的に設ける構造では、Oリング溝65、66に収納したOリング67、68の温度を当該耐熱温度である300℃以下に維持することは困難である。
しかし、本実施の形態に係る石英ガラス製のアダプタ60に形成したOリング溝65、66によれば、次のような作用により、Oリング67、68の温度を当該耐熱温度である300℃以下に維持することができる。
図4に示された状態において、いずれも熱伝達効率の良好な金属によって形成された上側フランジ51や下側フランジ52や上側押さえ61および下側押さえ62が、冷却水通路53の冷却水54による上側フランジ51の水冷によって効果的に冷却され、しかも、上側Oリング溝65および下側Oリング溝66の一部を構成した上側押さえ61および下側押さえ62が上側Oリング67および下側Oリング68に直接的に接触しているために、上側Oリング67および下側Oリング68はきわめて効果的に冷却される。
換言すれば、石英ガラス製のアダプタ60から上側Oリング67や下側Oリング68へ熱伝導した熱は、熱伝達効率の高い金属製の上側押さえ61や下側押さえ62に熱伝導によってきわめて効率的に伝達し、熱伝達効率の高い金属製の上側フランジ51や下側フランジ52を経由して冷却水54に放出する。
図4に示された状態において、いずれも熱伝達効率の良好な金属によって形成された上側フランジ51や下側フランジ52や上側押さえ61および下側押さえ62が、冷却水通路53の冷却水54による上側フランジ51の水冷によって効果的に冷却され、しかも、上側Oリング溝65および下側Oリング溝66の一部を構成した上側押さえ61および下側押さえ62が上側Oリング67および下側Oリング68に直接的に接触しているために、上側Oリング67および下側Oリング68はきわめて効果的に冷却される。
換言すれば、石英ガラス製のアダプタ60から上側Oリング67や下側Oリング68へ熱伝導した熱は、熱伝達効率の高い金属製の上側押さえ61や下側押さえ62に熱伝導によってきわめて効率的に伝達し、熱伝達効率の高い金属製の上側フランジ51や下側フランジ52を経由して冷却水54に放出する。
図5は放熱効果を比較して示す熱解析結果の模式図である。
図5(a)はアダプタが金属材料によって形成された場合(以下、従来例という。)、図5(b)はアダプタにアリ溝形状のOリング溝を形成した場合(以下、比較例という。)、図5(c)は本実施の形態の場合(以下、本実施の形態という。)を示している。
この熱解析結果は、ヒータ32の温度が700℃の時の炉口部分にそれぞれ配置された各Oリングの温度を計算したものである。
この結果によれば、比較例においては各部のOリングの温度が従来例のそれに比べて上昇しているが、本実施の形態においてはOリングの温度を従来例と同等の温度に維持することができることが分かる。
図5(a)はアダプタが金属材料によって形成された場合(以下、従来例という。)、図5(b)はアダプタにアリ溝形状のOリング溝を形成した場合(以下、比較例という。)、図5(c)は本実施の形態の場合(以下、本実施の形態という。)を示している。
この熱解析結果は、ヒータ32の温度が700℃の時の炉口部分にそれぞれ配置された各Oリングの温度を計算したものである。
この結果によれば、比較例においては各部のOリングの温度が従来例のそれに比べて上昇しているが、本実施の形態においてはOリングの温度を従来例と同等の温度に維持することができることが分かる。
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
(1)アダプタを石英ガラスによって形成することにより、炉口部の金属露出面を減少することができるので、プロセス中の金属汚染を低減することができる。
(2)Oリング溝の一部を金属製の上側押さえおよび下側押さえによって形成するとともに、Oリングを処理室の外側から強制的に冷却することにより、処理室内に金属面を露出することなくOリングを効果的に冷却することができるので、Oリングの熱による劣化を防止することができ、高温プロセスにも対応することができる。
(3)Oリング溝をアリ溝形状に形成することにより、万一、Oリングが石英ガラス製のアダプタに張り付いた場合であっても、OリングがOリング溝から外れるのを防止することができる。
(4)アダプタの内周面の上側縁部に保持溝を環状に形成し、保持溝にインナチューブの下端部を嵌入することにより、インナチューブをアダプタの保持溝に嵌入しただけのシンプルな構造で保持することができるので、インナチューブを処理室内で移動・回転させることなく、 容易かつ安全に下ろすことができる。
(5)筐体のアウタチューブ周りに配置した複数本の支持柱にフランジを締結するとともに、フランジにアダプタを締結することにより、処理室内の締結部材の使用数を低減することができるので、メンテナンス後の金属汚染増加リスクを低減することができる。
図6は本発明の他の実施の形態であるCVD装置を示しており、図4に相当する主要部の正面断面図である。
本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、逃げ溝を省略してシールキャッププレート16の上面を下側Oリング68に押接させ、かつ、シールキャップ15の上面に形成したOリング溝72にOリング73を収納して、そのOリング73をシールキャッププレート16の下面に押接させた点である。
前記実施の形態においては、アダプタ60とシールキャッププレート16との間に逃げ溝70が設けられているために、処理ガスやクリーニングガスが逃げ溝70に侵入し、侵入したガスが金属製のシールキャップ15の表面を腐蝕させる懸念がある。
しかし、本実施の形態においては、アダプタ60とシールキャッププレート16との隙間に処理ガスやクリーニングガスが侵入しても、侵入したガスは下側Oリング68およびOリング73によって遮断されるために、金属製のシールキャップ15の表面がガスによって腐蝕される現象を防止することができる。
しかし、本実施の形態においては、アダプタ60とシールキャッププレート16との隙間に処理ガスやクリーニングガスが侵入しても、侵入したガスは下側Oリング68およびOリング73によって遮断されるために、金属製のシールキャップ15の表面がガスによって腐蝕される現象を防止することができる。
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
例えば、アダプタやシールキャッププレートは、石英ガラスによって形成するに限らず、他のガラスによって形成してもよい。
前記実施の形態においては、CVD装置について説明したが、本発明は酸化膜形成装置や拡散装置および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。
前記実施の形態ではウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象は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が形成される内管と、
該内管を取り囲む外管と、
非金属材料で形成され、前記内管と前記外管との間を区画するように設けられるアダプタと、
前記アダプタの前記外管側に設けられる凹部と、
前記外管と前記凹部との間に設けられる密閉部材と、
前記外管と前記凹部との間に設けられ、前記アダプタより熱伝導率の高い材料で形成され該密閉部材を保持する保持部材と、
を備える基板処理装置。
(2)基板を処理する処理室が形成される内管と、
該内管を取り囲む外管と、
非金属材料で形成され、前部内管と前記外管との間を区画するように設けられるアダプタと、
前記アダプタの前記外管側に設けられる凹部と、
前記外管と前記凹部との間に設けられる密閉部材と、
前記外管と前記凹部との間に設けられ、前記アダプタより熱伝導率の高い材料で形成され該密閉部材を保持する保持部材と、
該保持部材と熱的に連結している冷却媒体によって冷却される被冷却部材と、
を備える基板処理装置を用いて処理する半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内に基板を搬入するステップと、
前記冷却媒体が少なくとも前記被冷却部材および前記保持部材を冷却しつつ、
前記処理室内で基板を処理するステップと、
前記処理室内から基板を搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
(3)基板を処理する処理室が形成される内管と、
該内管を取り囲む外管と、
前記処理室内にガスを供給するように設けられるガス供給口を有し、非金属材料で形成され、前記内管と前記外管の間を区画するように設けられるアダプタと、
前記アダプタの前記外管側に設けられる凹部と、
前記外管と前記凹部との間に設けられる密閉部材と、
前記外管と前記凹部との間に設けられ、前記アダプタより熱伝導率の高い材料で形成され該密閉部材を保持する保持部材と、
を備える基板処理装置。
(4)前記保持部材は、金属材料で形成される前記(1)(3)の基板処理装置。
(5)前記保持部材は、冷却媒体によって冷却される部材と熱的に連結している前記(1)(3)の基板処理装置。
(6)前記アダプタの前記外管側と反対側に昇降可能に設けられ、前記処理室を蓋する蓋体と、
前記アダプタの前記蓋体側に設けられる第二の凹部と、
前記外管と前記第二の凹部との間に設けられる第二の密閉部材と、
前記外管と前記第二の凹部との間に設けられ、前記アダプタより熱伝導率の高い材料で形成され該第二の密閉部材および前記アダプタを保持する第二の保持部材と、
をさらに備える前記(1)(3)の基板処理装置。
(7)前記第二の保持部材は、金属材料で形成される前記(4)の基板処理装置。
(8)前記第二の保持部材は、冷却媒体によって冷却される部材と熱的に連結している前記(4)の基板処理装置。
(9)前記アダプタは、ガラスで形成される前記(1)(3)(4)の基板処理装置。
(10)前記アダプタは、石英ガラスで形成される前記(1)(3)(4)の基板処理装置。
(11)前記アダプタの前記蓋体側であって、第二の凹部より前記処理室側に設けられる第三の凹部と、
前記蓋体と前記第三の凹部との間に設けられ、前記蓋体の前記処理室側を覆う非金属材料からなる囲繞部材と、
をさらに備える前記(1)(3)(4)の基板処理装置。
(12)前記アダプタおよび前記囲繞部材は、ガラスで形成される前記(11)の基板処理装置。
(13)前記アダプタおよび前記囲繞部材は、石英ガラスで形成される前記(11)の基板処理装置。
(14)前記外管と前記第一の保持部材との間に設けられ、前記外管を底面から支持する第三の保持部材と、をさらに備える前記(1)(3)(4)(11)の基板処理装置。
(1)基板を処理する処理室が形成される内管と、
該内管を取り囲む外管と、
非金属材料で形成され、前記内管と前記外管との間を区画するように設けられるアダプタと、
前記アダプタの前記外管側に設けられる凹部と、
前記外管と前記凹部との間に設けられる密閉部材と、
前記外管と前記凹部との間に設けられ、前記アダプタより熱伝導率の高い材料で形成され該密閉部材を保持する保持部材と、
を備える基板処理装置。
(2)基板を処理する処理室が形成される内管と、
該内管を取り囲む外管と、
非金属材料で形成され、前部内管と前記外管との間を区画するように設けられるアダプタと、
前記アダプタの前記外管側に設けられる凹部と、
前記外管と前記凹部との間に設けられる密閉部材と、
前記外管と前記凹部との間に設けられ、前記アダプタより熱伝導率の高い材料で形成され該密閉部材を保持する保持部材と、
該保持部材と熱的に連結している冷却媒体によって冷却される被冷却部材と、
を備える基板処理装置を用いて処理する半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内に基板を搬入するステップと、
前記冷却媒体が少なくとも前記被冷却部材および前記保持部材を冷却しつつ、
前記処理室内で基板を処理するステップと、
前記処理室内から基板を搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
(3)基板を処理する処理室が形成される内管と、
該内管を取り囲む外管と、
前記処理室内にガスを供給するように設けられるガス供給口を有し、非金属材料で形成され、前記内管と前記外管の間を区画するように設けられるアダプタと、
前記アダプタの前記外管側に設けられる凹部と、
前記外管と前記凹部との間に設けられる密閉部材と、
前記外管と前記凹部との間に設けられ、前記アダプタより熱伝導率の高い材料で形成され該密閉部材を保持する保持部材と、
を備える基板処理装置。
(4)前記保持部材は、金属材料で形成される前記(1)(3)の基板処理装置。
(5)前記保持部材は、冷却媒体によって冷却される部材と熱的に連結している前記(1)(3)の基板処理装置。
(6)前記アダプタの前記外管側と反対側に昇降可能に設けられ、前記処理室を蓋する蓋体と、
前記アダプタの前記蓋体側に設けられる第二の凹部と、
前記外管と前記第二の凹部との間に設けられる第二の密閉部材と、
前記外管と前記第二の凹部との間に設けられ、前記アダプタより熱伝導率の高い材料で形成され該第二の密閉部材および前記アダプタを保持する第二の保持部材と、
をさらに備える前記(1)(3)の基板処理装置。
(7)前記第二の保持部材は、金属材料で形成される前記(4)の基板処理装置。
(8)前記第二の保持部材は、冷却媒体によって冷却される部材と熱的に連結している前記(4)の基板処理装置。
(9)前記アダプタは、ガラスで形成される前記(1)(3)(4)の基板処理装置。
(10)前記アダプタは、石英ガラスで形成される前記(1)(3)(4)の基板処理装置。
(11)前記アダプタの前記蓋体側であって、第二の凹部より前記処理室側に設けられる第三の凹部と、
前記蓋体と前記第三の凹部との間に設けられ、前記蓋体の前記処理室側を覆う非金属材料からなる囲繞部材と、
をさらに備える前記(1)(3)(4)の基板処理装置。
(12)前記アダプタおよび前記囲繞部材は、ガラスで形成される前記(11)の基板処理装置。
(13)前記アダプタおよび前記囲繞部材は、石英ガラスで形成される前記(11)の基板処理装置。
(14)前記外管と前記第一の保持部材との間に設けられ、前記外管を底面から支持する第三の保持部材と、をさらに備える前記(1)(3)(4)(11)の基板処理装置。
1…ウエハ(基板)、
10…CVD装置(基板処理装置)、11…筐体、12…待機室、
13…ボートエレベータ、14…アーム、15…シールキャップ、16…シールキャッププレート(囲繞部材)、16A…プレート押さえ、17…回転機構、18…回転軸、19…駆動制御部、20…電気配線、
21…ボート、22、23…端板、24…保持柱、25…スロット(保持溝)、26…断熱板ホルダ、27…断熱板、
31…処理炉、32…ヒータ(加熱機構)、33…プロセスチューブ、34…アウタチューブ(外管)、35…インナチューブ(内管)、36…処理室、37…筒状空間、
38…温度センサ(温度検出器)、39…温度制御部、40…電気配線、
41…断熱筒、42…排気管、43…圧力センサ(圧力検出器)、44…圧力調整装置、45…排気装置、46…圧力制御部、47…電気配線、
50…支持柱、51…上側フランジ、52…下側フランジ、53…冷却水通路、54…冷却水(冷却媒体)、55…スラストクッション部材、56…ラジアルクッション部材、
60…アダプタ、61…上側押さえ(保持部材)、62…下側押さえ(保持部材)、63…上側クッション部材、64…下側クッション部材、65…上側Oリング溝(凹部)、66…下側Oリング溝(凹部)、67…上側Oリング(密閉部材)、68…下側Oリング(密閉部材)、69…保持溝、70…逃げ溝、71…隙間、
72…Oリング溝(凹部)、73…Oリング(密閉部材)、
81…ノズル、82…MFC(ガス流量制御器)、83…バルブ、84…ガス供給源、85…ガス流量制御部、86…電気配線、
90…主制御部、91…コントローラ。
10…CVD装置(基板処理装置)、11…筐体、12…待機室、
13…ボートエレベータ、14…アーム、15…シールキャップ、16…シールキャッププレート(囲繞部材)、16A…プレート押さえ、17…回転機構、18…回転軸、19…駆動制御部、20…電気配線、
21…ボート、22、23…端板、24…保持柱、25…スロット(保持溝)、26…断熱板ホルダ、27…断熱板、
31…処理炉、32…ヒータ(加熱機構)、33…プロセスチューブ、34…アウタチューブ(外管)、35…インナチューブ(内管)、36…処理室、37…筒状空間、
38…温度センサ(温度検出器)、39…温度制御部、40…電気配線、
41…断熱筒、42…排気管、43…圧力センサ(圧力検出器)、44…圧力調整装置、45…排気装置、46…圧力制御部、47…電気配線、
50…支持柱、51…上側フランジ、52…下側フランジ、53…冷却水通路、54…冷却水(冷却媒体)、55…スラストクッション部材、56…ラジアルクッション部材、
60…アダプタ、61…上側押さえ(保持部材)、62…下側押さえ(保持部材)、63…上側クッション部材、64…下側クッション部材、65…上側Oリング溝(凹部)、66…下側Oリング溝(凹部)、67…上側Oリング(密閉部材)、68…下側Oリング(密閉部材)、69…保持溝、70…逃げ溝、71…隙間、
72…Oリング溝(凹部)、73…Oリング(密閉部材)、
81…ノズル、82…MFC(ガス流量制御器)、83…バルブ、84…ガス供給源、85…ガス流量制御部、86…電気配線、
90…主制御部、91…コントローラ。
Claims (2)
- 基板を処理する処理室が形成される内管と、
該内管を取り囲む外管と、
非金属材料で形成され、前記内管と前記外管との間を区画するように設けられるアダプタと、
前記アダプタの前記外管側に設けられる凹部と、
前記外管と前記凹部との間に設けられる密閉部材と、
前記外管と前記凹部との間に設けられ、前記アダプタより熱伝導率の高い材料で形成され該密閉部材を保持する保持部材と、
を備える基板処理装置。 - 基板を処理する処理室が形成される内管と、
該内管を取り囲む外管と、
非金属材料で形成され、前部内管と前記外管との間を区画するように設けられるアダプタと、
前記アダプタの前記外管側に設けられる凹部と、
前記外管と前記凹部との間に設けられる密閉部材と、
前記外管と前記凹部との間に設けられ、前記アダプタより熱伝導率の高い材料で形成され該密閉部材を保持する保持部材と、
該保持部材と熱的に連結している冷却媒体によって冷却される被冷却部材と、
を備える基板処理装置を用いて処理する半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内に基板を搬入するステップと、
前記冷却媒体が少なくとも前記被冷却部材および前記保持部材を冷却しつつ、
前記処理室内で基板を処理するステップと、
前記処理室内から基板を搬出するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
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