JP2010093069A - Heat treatment apparatus of substrate - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat treatment apparatus of substrates capable of quickly and uniformly heat-treating substrates, such as semiconductor wafers. <P>SOLUTION: The heat treatment apparatus includes a load space 3 at a lower portion of a heat treatment furnace 2. A heater 62 heats a process gas supplied into a process tube 22 by a gas supply pipe 61 to heat the semiconductor wafer W quickly. A fan 64 forcedly circulates the process gas blown from each nozzles 63 to uniform temperature distribution and process-gas distribution in the process tube 22. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体ウェハ等の板状ワークすなわち基板の表面にCVD処理、酸化処理及び拡散処理等を施すために使用される基板の熱処理装置に関する。   The present invention relates to a substrate heat treatment apparatus used for performing a CVD process, an oxidation process, a diffusion process, or the like on a surface of a plate-shaped workpiece such as a semiconductor wafer, that is, a substrate.

従来、半導体ウェハの表面にCVD処理を施すために、例えば図4に示す縦型の熱処理装置が使用されている。
この熱処理装置は、縦型の熱処理炉100と、この熱処理炉100の下方に設けられたロード空間110と、半導体ウェハWを搬送するための昇降リフト120とを備えている(例えば特許文献1参照)。
Conventionally, for example, a vertical heat treatment apparatus shown in FIG. 4 is used to perform a CVD process on the surface of a semiconductor wafer.
The heat treatment apparatus includes a vertical heat treatment furnace 100, a load space 110 provided below the heat treatment furnace 100, and a lift lift 120 for transporting the semiconductor wafer W (see, for example, Patent Document 1). ).

前記熱処理炉100は、加熱ヒータ101及び石英製のプロセスチューブ103を有しており、その底部には、半導体ウェハWをプロセスチューブ103の内部に対して出し入れするための炉口104が設けられている。この炉口104は、開閉扉105によって開放可能に閉塞されている。
前記プロセスチューブ103は、アウターチューブ103aとインナーチューブ103bとを有しており、インナーチューブ103bの内部には、プロセスガスを供給するためのガス供給管106が導入されている。このガス供給管106は、半導体ウェハWの搬入および搬出の邪魔にならないように、インナーチューブ103bの周壁に近接させた状態で設けられている。
The heat treatment furnace 100 has a heater 101 and a process tube 103 made of quartz, and a furnace port 104 for taking the semiconductor wafer W into and out of the process tube 103 is provided at the bottom thereof. Yes. The furnace port 104 is closed by an opening / closing door 105 so as to be openable.
The process tube 103 includes an outer tube 103a and an inner tube 103b, and a gas supply pipe 106 for supplying a process gas is introduced into the inner tube 103b. This gas supply pipe 106 is provided in the state close to the peripheral wall of the inner tube 103b so as not to obstruct the carry-in and carry-out of the semiconductor wafer W.

前記昇降リフト120は、半導体ウェハWを保持するためのボート121を備えており、このボート121に保持された半導体ウェハWを、前記ロード空間110からプロセスチューブ103内に搬入するとともに、プロセスチューブ103内からロード空間110に搬出する。
また、前記昇降リフト120には、複数枚の石英板122aからなるヒートバリア122が搭載されており、このヒートバリア122によってプロセスチューブ103内の熱を上方に反射して、当該プロセスチューブ103内の熱がロード空間110に逃げるのを抑制している。
The lifting / lowering lift 120 includes a boat 121 for holding the semiconductor wafer W. The semiconductor wafer W held on the boat 121 is carried into the process tube 103 from the load space 110, and at the same time, the process tube 103. It is carried out from the inside to the load space 110.
Further, the lift lift 120 is equipped with a heat barrier 122 composed of a plurality of quartz plates 122a. The heat barrier 122 reflects the heat in the process tube 103 upward, and Heat is prevented from escaping into the load space 110.

しかしながら、前記熱処理装置は、ヒートバリア122の効果が十分でなく、炉口104付近の温度が低下し易い。このため、半導体ウェハWの昇温に時間がかかり、その熱処理時間が長くなるという問題があった。
そこで、炉口付近の温度低下を防止する補助ヒータを設けるとともに、ガス供給管の先端部を管状のヒータで構成して、当該ガス供給管から供給されるプロセスガスを加熱することにより、熱処理時間の短縮を図った熱処理装置が提案されている(例えば特許文献2参照)。
However, in the heat treatment apparatus, the effect of the heat barrier 122 is not sufficient, and the temperature near the furnace port 104 tends to decrease. For this reason, there is a problem that it takes time to raise the temperature of the semiconductor wafer W and the heat treatment time becomes long.
Therefore, an auxiliary heater for preventing a temperature drop near the furnace port is provided, and the distal end portion of the gas supply pipe is constituted by a tubular heater, and the process gas supplied from the gas supply pipe is heated, so that the heat treatment time is increased. Has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開平5−90186号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-90186 特開平9−148315号公報JP-A-9-148315

しかし、前記いずれの熱処理装置についても、プロセスチューブ内の雰囲気が流動し難いので、当該プロセスチューブ内の温度分布が不均一になるとともに、前記ガス供給管106が半導体ウェハWに対して偏った位置に配置されている点と相まって、プロセスガスが半導体ウェハWの処理面に対して不均一に供給される。このため、半導体ウェハの処理面に生成されるCVD膜の厚みがばらつく等、その熱処理が不均一になり易いという問題があった。   However, in any of the heat treatment apparatuses, since the atmosphere in the process tube is difficult to flow, the temperature distribution in the process tube becomes non-uniform and the gas supply pipe 106 is biased with respect to the semiconductor wafer W. The process gas is supplied non-uniformly to the processing surface of the semiconductor wafer W in combination with the points arranged on the semiconductor wafer W. For this reason, there is a problem that the heat treatment tends to be non-uniform, such as the thickness of the CVD film generated on the processing surface of the semiconductor wafer varies.

この発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、半導体ウェハ等の基板の熱処理を迅速かつ均一に行うことができる基板の熱処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a substrate heat treatment apparatus capable of performing heat treatment of a substrate such as a semiconductor wafer quickly and uniformly.

前記目的を達成するためのこの発明の基板の熱処理装置は、底部に設けられた炉口を通してプロセスチューブ内に搬入された基板を熱処理する熱処理炉と、前記炉口を開放可能に閉塞する開閉扉と、前記熱処理炉の下方に設けられたロード空間と、前記基板をボートで保持して前記炉口を通してロード空間側からプロセスチューブ内に搬入するとともに、プロセスチューブからロード空間に搬出する昇降リフトと、前記プロセスチューブ内にプロセスガスを供給するガス供給手段と
を備える基板の熱処理装置であって、前記ガス供給手段が、前記昇降リフトによって前記ロード空間側から前記炉口を通してプロセスチューブ内に導入されるガス供給管と、前記ガス供給管から供給されるプロセスガスを加熱するヒータと、前記ボートの直下に配置され、前記ヒータによって加熱されたプロセスガスを上方に吹き出すノズルと、前記ノズルから吹き出したプロセスガスをプロセスチューブ内で対流させるファンとを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a substrate heat treatment apparatus according to the present invention includes a heat treatment furnace for heat treating a substrate carried into a process tube through a furnace opening provided at the bottom, and an opening / closing door for closing the furnace opening so as to be openable. And a load space provided below the heat treatment furnace, a lift for holding the substrate in a boat and carrying it into the process tube from the load space side through the furnace port, and carrying it out from the process tube to the load space; A substrate heat treatment apparatus comprising a gas supply means for supplying a process gas into the process tube, wherein the gas supply means is introduced into the process tube from the load space side through the furnace port by the lifting lift. A gas supply pipe, a heater for heating the process gas supplied from the gas supply pipe, It is location, and having a nozzle for blowing out a process gas heated by the heater upward, and a fan for convection process gas blown from the nozzle in the process tube.

このような構成の基板の熱処理装置によれば、ガス供給管から供給されるプロセスガスを、ヒータによって加熱してノズルから上方に吹き出し、この吹き出したプロセスガスを、ファンによってプロセスチューブ内で対流させることができる。このため、加熱したプロセスガスによって基板を迅速に加熱することができる。また、プロセスガスの対流によって、プロセスチューブ内の温度分布及びプロセスガスの分布を均一にすることができるので、基板を均一に熱処理することができる。   According to the substrate heat treatment apparatus having such a configuration, the process gas supplied from the gas supply pipe is heated by the heater and blown upward from the nozzle, and the blown process gas is convected in the process tube by the fan. be able to. For this reason, the substrate can be rapidly heated by the heated process gas. Further, since the temperature distribution and the process gas distribution in the process tube can be made uniform by the convection of the process gas, the substrate can be uniformly heat-treated.

前記ノズルは、前記ボートに保持された基板の軸線に対して軸対称に複数個配置されているのが好ましい。これにより、ガス供給管から供給されるプロセスガスを、基板に対してより均一に供給することができるので、基板をより均一に熱処理することができる。   It is preferable that a plurality of the nozzles are arranged symmetrically with respect to the axis of the substrate held by the boat. Thereby, the process gas supplied from the gas supply pipe can be supplied more uniformly to the substrate, and thus the substrate can be heat-treated more uniformly.

前記ガス供給管は、前記開閉扉を挿通した状態で前記ノズルの対称軸に対して同軸に設けられているのが好ましい。これにより、各ノズルの対称軸部分からプロセスガスを各ノズルに供給することができるので、各ノズルへのプロセスガスの供給量がばらつくのを抑制することができる。このため、基板をさらに均一に熱処理することができる。
前記ファンの回転軸は、前記ガス供給管の内部を挿通しているのが好ましく、この場合には、ファンを容易に回転駆動させることができる。
It is preferable that the gas supply pipe is provided coaxially with respect to the axis of symmetry of the nozzle in a state where the opening / closing door is inserted. Thereby, since process gas can be supplied to each nozzle from the symmetrical axis part of each nozzle, it can suppress that the supply amount of process gas to each nozzle varies. For this reason, the substrate can be heat-treated more uniformly.
The rotation shaft of the fan is preferably inserted through the gas supply pipe. In this case, the fan can be easily driven to rotate.

前記基板の熱処理装置は、前記ガス供給管の上端部に中空のフランジ部を設け、このフランジ部の内部にプロセスガスの導入空間を形成し、この導入空間に連通させた状態で前記フランジ部の上端部に前記複数のノズルを形成しているとともに、前記ヒータを前記導入空間に臨ませて配置しているのが好ましい。この場合には、プロセスガスをヒータによって容易かつ効率的に加熱することができるとともに、複数のノズルを簡単に形成することができる。   In the substrate heat treatment apparatus, a hollow flange portion is provided at an upper end portion of the gas supply pipe, a process gas introduction space is formed inside the flange portion, and the flange portion is in communication with the introduction space. It is preferable that the plurality of nozzles are formed at the upper end portion, and the heater is arranged facing the introduction space. In this case, the process gas can be easily and efficiently heated by the heater, and a plurality of nozzles can be easily formed.

前記フランジ部の内部には、ヒータの下面に対向させた状態で熱反射板を設けているのが好ましい。この場合には、前記熱反射板によってヒータの熱を上方に反射させることができるので、プロセスガスをより効果的に加熱することができる。   A heat reflecting plate is preferably provided inside the flange portion so as to face the lower surface of the heater. In this case, since the heat of the heater can be reflected upward by the heat reflecting plate, the process gas can be heated more effectively.

この発明に係る基板の熱処理装置によれば、加熱したプロセスガスによって基板を迅速に加熱することができるとともに、プロセスチューブ内の温度分布及びプロセスガスの分布を均一にすることができるので、基板を迅速かつ均一に熱処理することができる。   According to the substrate heat treatment apparatus of the present invention, the substrate can be rapidly heated by the heated process gas, and the temperature distribution in the process tube and the distribution of the process gas can be made uniform. Heat treatment can be performed quickly and uniformly.

以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
図1はこの発明の一実施形態に係る基板の熱処理装置を示す概略縦断面図である。
この熱処理装置は、筐体1の内部に、半導体ウェハ(基板)Wに熱処理を施す熱処理炉2を設け、その下方にロード空間3を設けているとともに、このロード空間3に隣設させて、半導体ウェハWをロード空間3に搬送するための搬送空間Aを設けている。前記ロード空間3及び搬送空間Aは、必ずしも閉鎖空間である必要はなく、開放空間である場合も含まれる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a substrate heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
This heat treatment apparatus is provided with a heat treatment furnace 2 for performing heat treatment on a semiconductor wafer (substrate) W inside a housing 1, and a load space 3 is provided below the heat treatment furnace 2. A transfer space A for transferring the semiconductor wafer W to the load space 3 is provided. The load space 3 and the transfer space A do not necessarily need to be closed spaces, and include cases where they are open spaces.

前記熱処理炉2は、底部が開口した石英製のプロセスチューブ22の周囲に、加熱ヒータ21を配置した縦型のものである。前記プロセスチューブ22は、ドーム状の天井部を有するアウターチューブ22aの内部に、円筒形のインナーチューブ22bを配置したものである。この熱処理炉2の底部には、半導体ウェハWをプロセスチューブ22内に搬入したり、プロセスチューブ22内から搬出したりするための炉口23が設けられている。なお、前記アウターチューブ22aの周壁とインナーチューブ22bの周壁との間の空間は、プロセスガスの排気路として構成されている。   The heat treatment furnace 2 is a vertical type in which a heater 21 is disposed around a quartz process tube 22 having an open bottom. The process tube 22 has a cylindrical inner tube 22b disposed inside an outer tube 22a having a dome-shaped ceiling. At the bottom of the heat treatment furnace 2, a furnace port 23 is provided for carrying the semiconductor wafer W into and out of the process tube 22. A space between the peripheral wall of the outer tube 22a and the peripheral wall of the inner tube 22b is configured as a process gas exhaust path.

前記ロード空間3の内部には、半導体ウェハWを保持するためのボート4が配置されているとともに、このボート4を熱処理炉2のプロセスチューブ22内に導入するための昇降リフト5が配置されている。前記ボート4は、複数枚の半導体ウェハWを互いに隙間を設けた状態で水平に保持するものであり、図示しないフレームを介して前記昇降リフト5に設けられた昇降テーブル51に支持されている。   Inside the load space 3, a boat 4 for holding the semiconductor wafers W is arranged, and a lifting lift 5 for introducing the boat 4 into the process tube 22 of the heat treatment furnace 2 is arranged. Yes. The boat 4 horizontally holds a plurality of semiconductor wafers W with a gap therebetween, and is supported by a lifting table 51 provided on the lifting lift 5 through a frame (not shown).

前記昇降テーブル51は、ロード空間3に立設された複数対のボールねじ53に、ボールナット54を介して連結されている。この昇降テーブル51は、回転駆動機構55によって前記ボールねじ53を回転駆動することにより昇降させることができ、これにより、ボート4に保持された半導体ウェハWを、プロセスチューブ22内に搬入したり、プロセスチューブ22内から搬出したりすることができる。
前記昇降テーブル51は、その上昇端において前記熱処理炉2の炉口23を閉塞し、その下降に伴って当該炉口23を開放する開閉扉を兼ねている。
The elevating table 51 is coupled to a plurality of pairs of ball screws 53 erected in the load space 3 via ball nuts 54. The elevating table 51 can be moved up and down by rotationally driving the ball screw 53 by the rotation drive mechanism 55, whereby the semiconductor wafer W held in the boat 4 can be carried into the process tube 22, It can be carried out from within the process tube 22.
The elevating table 51 also serves as an open / close door that closes the furnace port 23 of the heat treatment furnace 2 at its rising end and opens the furnace port 23 as it descends.

前記昇降テーブル51の上方には、ヒートバリア52が設けられている。このヒートバリア52は、石英からなる円板状の反射板52aを、所定隙間を設けて複数段積み重ねたものであり、プロセスチューブ22内の輻射熱を上方へ反射して当該輻射熱がロード空間3へ伝わるのを抑制している。   A heat barrier 52 is provided above the lifting table 51. The heat barrier 52 is formed by stacking a plurality of stages of disk-shaped reflecting plates 52 a made of quartz with a predetermined gap, and reflects the radiant heat in the process tube 22 upward, and the radiant heat is transferred to the load space 3. The transmission is suppressed.

前記昇降リフト5には、プロセスチューブ22内にプロセスガスを供給するガス供給手段6が搭載されている。このガス供給手段6はボート4の直下に設けられており、前記昇降テーブル51及びヒートバリア52を挿通する金属製又は石英製のガス供給管61と、このガス供給管61を通して供給されるプロセスガスを加熱するヒータ62と、このヒータによって加熱されたプロセスガスを上方へ吹き出す複数のノズル63と、上方へ吹き出したプロセスガスを対流させるファン64とを有している(図2参照)。   A gas supply means 6 for supplying a process gas into the process tube 22 is mounted on the lift 5. This gas supply means 6 is provided directly under the boat 4, and a metal or quartz gas supply pipe 61 that passes through the lifting table 51 and the heat barrier 52, and a process gas supplied through the gas supply pipe 61. 2, a plurality of nozzles 63 for blowing process gas heated by the heater upward, and a fan 64 for convection of the process gas blown upward (see FIG. 2).

前記ガス供給管61のロード空間3内に位置する下端部付近には、当該ガス供給管61が昇降テーブル51とともに昇降できるように、図示しないフレキシブルチューブが接続されている。このガス供給管61の軸線L2と、前記ボート4に保持された半導体ウェハWの軸線L1とは、同一線上に位置している(図1参照)。   A flexible tube (not shown) is connected near the lower end portion of the gas supply pipe 61 located in the load space 3 so that the gas supply pipe 61 can be lifted and lowered together with the lifting table 51. The axis L2 of the gas supply pipe 61 and the axis L1 of the semiconductor wafer W held by the boat 4 are located on the same line (see FIG. 1).

前記ヒータ62及びノズル63は、ガス供給管61の上端部に接続されたフランジ部65に設けられている。このフランジ部65は中空の円板状のものであり、ガス供給管61の軸線L2に対して同軸に設けられている。前記フランジ部65の内部には、ガス供給管61からプロセスガスを導入するガス導入空間67が形成されている。このガス導入空間67は、天板66に臨ませた状態で形成されており、このガス導入空間67に臨ませた状態で、円板状のヒータ62が配置されている。このヒータ62によって、ガス導入空間67に導入されたプロセスガスを加熱することができる。このため、プロセスガスによって半導体ウェハWが冷却されるのを防止することができ、ひいては半導体ウェハWを処理温度まで迅速に加熱することができる。なお、前記ヒータ62としては、石英ヒータやセラミックヒータ等を用いることができる。   The heater 62 and the nozzle 63 are provided in a flange portion 65 connected to the upper end portion of the gas supply pipe 61. The flange portion 65 has a hollow disk shape, and is provided coaxially with the axis L <b> 2 of the gas supply pipe 61. A gas introduction space 67 for introducing a process gas from the gas supply pipe 61 is formed inside the flange portion 65. The gas introduction space 67 is formed so as to face the top plate 66, and the disk-shaped heater 62 is arranged in a state of facing the gas introduction space 67. The process gas introduced into the gas introduction space 67 can be heated by the heater 62. For this reason, it is possible to prevent the semiconductor wafer W from being cooled by the process gas, and as a result, the semiconductor wafer W can be rapidly heated to the processing temperature. As the heater 62, a quartz heater, a ceramic heater, or the like can be used.

前記ヒータ62とフランジ部65の底板69との間には隙間70が設けられており、この隙間70と前記ガス導入空間67とは、ヒータ62によって密封性を維持した状態で区画されている。
前記フランジ部65の内底部には、ヒータ62の下面に対向させた状態で、円板状の熱反射板71が設けられている。この熱反射板71は、例えばモリブデンや白金によって形成されている。これにより、ヒータ62の熱を上方に反射させて、プロセスガスをより効果的に加熱することができる。
A gap 70 is provided between the heater 62 and the bottom plate 69 of the flange portion 65, and the gap 70 and the gas introduction space 67 are partitioned by the heater 62 while maintaining hermeticity.
A disc-shaped heat reflecting plate 71 is provided on the inner bottom portion of the flange portion 65 so as to face the lower surface of the heater 62. The heat reflecting plate 71 is made of, for example, molybdenum or platinum. Thereby, the heat of the heater 62 is reflected upward, and the process gas can be heated more effectively.

なお、前記ヒータ62には、ガス供給管61の外周外方に設けられた給電部62aを通して電力が供給される。また、前記ガス供給管61及び給電部62aは、ヒートバリア52の各反射板52aを挿通する石英管68によって包囲されている。   The heater 62 is supplied with electric power through a power supply portion 62 a provided outside the outer periphery of the gas supply pipe 61. Further, the gas supply pipe 61 and the power feeding part 62 a are surrounded by a quartz pipe 68 that passes through each reflection plate 52 a of the heat barrier 52.

各ノズル63は、天板66に形成された貫通孔からなり、それぞれ前記フランジ部65のガス導入空間67に連通されている。各ノズル63はボート4に保持された半導体ウェハWの軸線L1およびガス供給管61の軸線L2に対して、軸対称に配置されている。図3はノズル63の配置形態の一例を示す平面図であり、前記軸線L2と一致する対称軸Qを中心とする複数の同心円に沿って、同心円毎に複数のノズル63が、前記軸線L1に対して軸対称になるように所定間隔毎に配置されている。
このようにガス供給管61の上端部に中空のフランジ部65を形成し、その内部にガス導入空間67及びヒータ62を設けることにより、プロセスガスをヒータ62によって容易かつ効率的に加熱することができるとともに、複数のノズル63を軸対称にて簡単に形成することができる。
Each nozzle 63 includes a through hole formed in the top plate 66 and communicates with the gas introduction space 67 of the flange portion 65. Each nozzle 63 is arranged symmetrically with respect to the axis L1 of the semiconductor wafer W held in the boat 4 and the axis L2 of the gas supply pipe 61. FIG. 3 is a plan view showing an example of the arrangement form of the nozzles 63. A plurality of nozzles 63 are arranged on the axis L1 for each concentric circle along a plurality of concentric circles about the symmetry axis Q coincident with the axis L2. They are arranged at predetermined intervals so as to be axially symmetric.
Thus, by forming the hollow flange portion 65 at the upper end of the gas supply pipe 61 and providing the gas introduction space 67 and the heater 62 therein, the process gas can be easily and efficiently heated by the heater 62. In addition, the plurality of nozzles 63 can be easily formed with axial symmetry.

ファン64はフランジ部65の天板66の上方に配置されており、その回転に伴って、各ノズル63から吹き出したプロセスガスを上方へ吹き上げることにより、プロセスチューブ22内において強制的に対流させる。このファン64の回転軸64aは、前記ガス供給管61の軸線L2と同心にて当該ガス供給管61の内部を挿通している。このファン64の回転軸64aとガス供給管61の内周との間の隙間は、ガス供給管61の下端部において、図示しない磁気シールによって適宜密封されている。また、前記回転軸64aの下端部は、昇降リフト5に搭載された回転駆動装置(図示せず)に連結されている。このように、回転軸64aをガス供給管61の内部に挿通させることにより、当該ファン64を簡単に回転駆動させることができる。   The fan 64 is disposed above the top plate 66 of the flange portion 65, and with the rotation, the process gas blown out from each nozzle 63 is blown upward to forcibly convection in the process tube 22. A rotation shaft 64 a of the fan 64 passes through the inside of the gas supply pipe 61 concentrically with the axis L <b> 2 of the gas supply pipe 61. A gap between the rotating shaft 64a of the fan 64 and the inner periphery of the gas supply pipe 61 is appropriately sealed at the lower end of the gas supply pipe 61 by a magnetic seal (not shown). The lower end of the rotary shaft 64a is connected to a rotary drive device (not shown) mounted on the lift lift 5. Thus, by inserting the rotation shaft 64a into the gas supply pipe 61, the fan 64 can be easily rotated.

前記搬送空間Aの内部には、カセットストッカや移載ロボットが配置されており(図示せず)、この移載ロボットによって、扉(図示せず)を通して半導体ウェハWを前記カセットストッカからボート4に移載したり、ボート4から搬送空間Aへ取り出したりすることができる。   Inside the transfer space A, a cassette stocker and a transfer robot are arranged (not shown). By this transfer robot, the semiconductor wafer W is transferred from the cassette stocker to the boat 4 through a door (not shown). It can be transferred or taken out from the boat 4 to the transport space A.

以上の構成の熱処理装置は、昇降リフト5をロード空間3に下降させ、搬送空間Aからボート4に複数枚の半導体ウェハWを移載した状態で、昇降リフト5を上昇させることにより、炉口23を通してボート4とともに半導体ウェハWをプロセスチューブ22内に導入する。この半導体ウェハWの導入が完了すると同時に、昇降テーブル51によってプ炉口23が閉塞されてプロセスチューブ22内が密閉され、この状態で半導体ウェハWにCVD処理等の熱処理が施される。   The heat treatment apparatus having the above-described configuration lowers the lift lift 5 to the load space 3 and raises the lift lift 5 with a plurality of semiconductor wafers W transferred from the transfer space A to the boat 4. The semiconductor wafer W is introduced into the process tube 22 together with the boat 4 through 23. Simultaneously with the introduction of the semiconductor wafer W, the furnace port 23 is closed by the lifting table 51 and the process tube 22 is sealed, and in this state, the semiconductor wafer W is subjected to a heat treatment such as a CVD process.

この熱処理中において、ガス供給手段6によってプロセスガスが半導体ウェハWに継続的に供給される。この際、加熱したプロセスガスによって半導体ウェハWを迅速に加熱することができる。また、各ノズル63から吹き出したプロセスガスを、ファン64によって強制的に対流させることができるので、プロセスチューブ22内における温度分布及びプロセスガスの分布を均一にすることができる。この結果、半導体ウェハを均一に熱処理することができる。   During this heat treatment, the process gas is continuously supplied to the semiconductor wafer W by the gas supply means 6. At this time, the semiconductor wafer W can be rapidly heated by the heated process gas. Further, since the process gas blown out from each nozzle 63 can be forcedly convected by the fan 64, the temperature distribution and the process gas distribution in the process tube 22 can be made uniform. As a result, the semiconductor wafer can be uniformly heat-treated.

しかも、前記ボート4の直下のノズル63が、当該ボート4に保持された半導体ウェハWの軸線L1に対して軸対称に配置されているので、ガス供給管61から供給されたプロセスガスを、半導体ウェハWに対して軸対称に供給することができる。このため、半導体ウェハWの処理面に対してプロセスガスを均一に供給することができ、ひいては、熱処理をより均一に行うことができる。   In addition, since the nozzles 63 directly below the boat 4 are arranged symmetrically with respect to the axis L1 of the semiconductor wafer W held in the boat 4, the process gas supplied from the gas supply pipe 61 is transferred to the semiconductor. The wafer W can be supplied axially symmetrically. For this reason, the process gas can be supplied uniformly to the processing surface of the semiconductor wafer W, and as a result, the heat treatment can be performed more uniformly.

特に、前記実施の形態においては、各ノズル63の対称軸Qとガス供給管61の軸線L2とが一致しているので、プロセスガスをガス導入空間67の中心部から放射状に拡散させてノズル63に導くことができる。このため、各ノズル62へ供給されるプロセスガスの量がばらつくのを抑制することができる。この結果、半導体ウェハWをより均一に熱処理することができる。   In particular, in the embodiment described above, the symmetry axis Q of each nozzle 63 and the axis L2 of the gas supply pipe 61 coincide with each other, so that the process gas is diffused radially from the center of the gas introduction space 67 and the nozzle 63 Can lead to. For this reason, it can suppress that the quantity of the process gas supplied to each nozzle 62 varies. As a result, the semiconductor wafer W can be heat-treated more uniformly.

半導体ウェハWの熱処理が完了すると、昇降リフト5を駆動してボート4とともに半導体ウェハWをロード空間3に下降させて冷却する。そして、半導体ウェハWが所定温度まで冷却すると、移載ロボットにより当該半導体ウェハWを搬送空間Aに移送する。以上により熱処理の1サイクルが完了する。   When the heat treatment of the semiconductor wafer W is completed, the lift lift 5 is driven to lower the semiconductor wafer W together with the boat 4 to the load space 3 and cool it. When the semiconductor wafer W is cooled to a predetermined temperature, the semiconductor wafer W is transferred to the transfer space A by the transfer robot. Thus, one heat treatment cycle is completed.

なお、この発明に係る基板の熱処理装置は、前記実施の形態に限定されるものでない。例えば、被熱処理物としては、前記半導体ウェハWに限らず、各種の板状ワークすなわち基板を挙げることができる。また、ボートとしては、基板を水平状態に支持するものの他、起立させた状態で支持するものであってもよい。さらに、ヒートバリア52については必要により構成される。   The substrate heat treatment apparatus according to the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the object to be heat-treated is not limited to the semiconductor wafer W, but may include various plate-like workpieces, that is, substrates. Further, the boat may be one that supports the substrate in a standing state in addition to one that supports the substrate in a horizontal state. Furthermore, the heat barrier 52 is configured as necessary.

この発明の一実施形態に係る基板の熱処理装置を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the heat processing apparatus of the board | substrate which concerns on one Embodiment of this invention. ノズル部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of a nozzle part. ノズルの配置形態の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the arrangement | positioning form of a nozzle. 従来の熱処理装置を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the conventional heat processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

2 熱処理炉
22 プロセスチューブ
23 炉口
3 ロード空間
4 ボート
5 昇降リフト
51 昇降テーブル(開閉扉)
6 ガス供給手段
62 ヒータ
63 ノズル
64 ファン
64a ファンの回転軸
65 フランジ部
67 ガス導入空間
71 熱反射板
W 半導体ウェハ(基板)
L1 半導体ウェハ(基板)の軸線
L2 ガス供給管の軸線
Q ノズルの対称軸
2 Heat treatment furnace 22 Process tube 23 Furnace port 3 Load space 4 Boat 5 Lifting lift 51 Lifting table (opening / closing door)
6 Gas supply means 62 Heater 63 Nozzle 64 Fan 64a Rotating shaft of fan 65 Flange portion 67 Gas introduction space 71 Heat reflection plate W Semiconductor wafer (substrate)
L1 Axis of semiconductor wafer (substrate) L2 Axis of gas supply pipe Q Axis of symmetry of nozzle

Claims (6)

底部に設けられた炉口を通してプロセスチューブ内に搬入された基板を熱処理する熱処理炉と、
前記炉口を開放可能に閉塞する開閉扉と、
前記熱処理炉の下方に設けられたロード空間と、
前記基板をボートで保持して前記炉口を通してロード空間側からプロセスチューブ内に搬入するとともに、プロセスチューブからロード空間に搬出する昇降リフトと、
前記プロセスチューブ内にプロセスガスを供給するガス供給手段と
を備える基板の熱処理装置であって、
前記ガス供給手段が、
前記昇降リフトによって前記ロード空間側から前記炉口を通してプロセスチューブ内に導入されるガス供給管と、
前記ガス供給管から供給されるプロセスガスを加熱するヒータと、
前記ボートの直下に配置され、前記ヒータによって加熱されたプロセスガスを上方に吹き出すノズルと、
前記ノズルから吹き出したプロセスガスをプロセスチューブ内で対流させるファンと
を有することを特徴とする基板の熱処理装置。
A heat treatment furnace for heat-treating the substrate carried into the process tube through a furnace port provided at the bottom;
An open / close door that closes the furnace port in an openable manner;
A load space provided below the heat treatment furnace;
The substrate is held by a boat and is carried into the process tube from the load space side through the furnace port, and a lift lift to be carried out from the process tube to the load space;
A substrate heat treatment apparatus comprising gas supply means for supplying a process gas into the process tube,
The gas supply means
A gas supply pipe introduced into the process tube from the load space side through the furnace port by the lifting lift;
A heater for heating the process gas supplied from the gas supply pipe;
A nozzle that is disposed immediately below the boat and blows upward the process gas heated by the heater;
A substrate heat treatment apparatus, comprising: a fan for convection of process gas blown from the nozzle in a process tube.
前記ノズルが、前記ボートに保持された基板の軸線に対して軸対称に複数個配置されている請求項1記載の基板の熱処理装置。   The substrate heat treatment apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the nozzles are arranged symmetrically with respect to an axis of the substrate held by the boat. 前記ガス供給管が、前記開閉扉を挿通した状態で前記ノズルの対称軸に対して同軸に設けられている請求項2記載の基板の熱処理装置。   The substrate heat treatment apparatus according to claim 2, wherein the gas supply pipe is provided coaxially with respect to an axis of symmetry of the nozzle in a state in which the opening / closing door is inserted. 前記ファンの回転軸が、前記ガス供給管の内部を挿通している請求項3記載の基板の熱処理装置。   The substrate heat treatment apparatus according to claim 3, wherein a rotation shaft of the fan is inserted through the inside of the gas supply pipe. 前記ガス供給管の上端部に中空のフランジ部を設け、このフランジ部の内部にプロセスガスの導入空間を形成し、この導入空間に連通させた状態で前記フランジ部の上端部に前記複数のノズルを形成しているとともに、前記ヒータを前記導入空間に臨ませて配置している請求項3記載の基板の熱処理装置。   A hollow flange portion is provided at an upper end portion of the gas supply pipe, a process gas introduction space is formed inside the flange portion, and the plurality of nozzles are provided at the upper end portion of the flange portion in a state of communicating with the introduction space. The substrate heat treatment apparatus according to claim 3, wherein the heater is disposed so as to face the introduction space. 前記フランジ部の内部に、ヒータの下面に対向させた状態で熱反射板を設けている請求項5記載の基板の熱処理装置。   6. The substrate heat treatment apparatus according to claim 5, wherein a heat reflecting plate is provided inside the flange portion so as to face the lower surface of the heater.
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