JP2010283270A - Heat processing device - Google Patents

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JP2010283270A
JP2010283270A JP2009137213A JP2009137213A JP2010283270A JP 2010283270 A JP2010283270 A JP 2010283270A JP 2009137213 A JP2009137213 A JP 2009137213A JP 2009137213 A JP2009137213 A JP 2009137213A JP 2010283270 A JP2010283270 A JP 2010283270A
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Shigeo Nakada
茂夫 中田
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To carry out preliminary heating at a required gas temperature immediately after gas is introduced even if a heat capacity taken by the gas is large. <P>SOLUTION: A heat processing device includes a processing chamber 21a for processing a wafer 1, and a preliminary heating device 29 for supplying a gas 28 preliminarily heated in a heating chamber 41 to the processing chamber 21a. In the heat processing device, a heating plate 43 for accelerating the heating of the gas 28 is disposed in the heating chamber 41 so that the thickness T of the heating plate 43 is formed thicker than the thickness t of a wall of the heating chamber 41. A plurality of venting holes 44 are formed on the heating plate 43. Since the heating plate 43 is thick, heating at the required gas temperature can be achieved immediately after the gas is introduced even if the heat capacity taken by the gas 28 is large. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱処理装置に関し、特に、ガスを予備加熱する予備加熱装置に関する。
例えば、半導体集積回路装置(以下、ICという)の製造方法において、ICが作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという)にイオン打ち込み後のキャリア活性化のためのアニール、多層配線工程の平坦化のためのリフロー、配線工程のメタル配線の自然酸化膜除去や酸化シリコンの未結合種(界面欠陥)の終端処理のための低温アニール、酸化、拡散および成膜等々の熱処理(thermal treatment )を施す熱処理工程および熱処理装置(furnace )に利用して有効な技術に関する。
The present invention relates to a heat treatment apparatus, and more particularly to a preheating apparatus for preheating gas.
For example, in a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC), annealing for activating carriers after ion implantation into a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) on which an IC is formed, and planarization of a multilayer wiring process Heat treatment such as low-temperature annealing, oxidation, diffusion and film-forming thermal treatment for reflow, metal oxide removal of metal wiring in the wiring process and termination of unbonded species (interface defects) of silicon oxide The present invention relates to a technique effective for use in a process and a heat treatment apparatus (furnace).

ICの製造方法の所謂前工程における熱処理工程の実施には、バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置(以下、熱処理装置という)が、広く使用されている。
従来のこの種の熱処理装置としては、ガスを予備加熱する予備加熱装置を備えており、予備加熱装置は石英等の容器によって形成された加熱室内に複数の開口部が設けられたガス拡乱板が複数枚設置されて、構成されているものがある。例えば、特許文献1参照。
A batch-type vertical hot wall heat treatment apparatus (hereinafter referred to as a heat treatment apparatus) is widely used for performing a heat treatment process in a so-called pre-process of an IC manufacturing method.
A conventional heat treatment apparatus of this type includes a preheating apparatus for preheating gas, and the preheating apparatus is a gas diffusion plate in which a plurality of openings are provided in a heating chamber formed by a container such as quartz. There are some that are installed and configured. For example, see Patent Document 1.

特開平10−173025号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-173025

加熱室内にガス拡乱板が複数枚設置された予備加熱装置においては、減圧場やガス流量が1リットル毎分以下のようにガスが奪う熱容量が小さい場合には、ガス導入当初から所望温度に加熱することが可能である。
しかし、大気場や5リットル毎分以上のようなガスが奪う熱容量が大きくなると、ガス導入直後は加熱室温度が一時的に大幅に低下し、所望のガス温度に加熱することが困難になる。
In a preheating device in which a plurality of gas diffusion plates are installed in the heating chamber, if the heat capacity taken up by the gas is small, such as a reduced pressure field or a gas flow rate of 1 liter per minute or less, the temperature is brought to the desired temperature from the beginning of gas introduction. It is possible to heat.
However, if the heat capacity taken by the gas such as the atmospheric field or 5 liters per minute increases, the temperature of the heating chamber decreases temporarily immediately after the introduction of the gas, making it difficult to heat to the desired gas temperature.

本発明の目的は、ガスが奪う熱容量が大きい場合であっても、ガス導入直後から所望のガス温度に加熱することができる熱処理装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus capable of heating to a desired gas temperature immediately after gas introduction even when the heat capacity taken away by the gas is large.

本願が開示す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、加熱室で予備加熱したガスを前記処理室に供給する予備加熱装置とを備えている熱処理装置において、
前記加熱室内にガスの加熱を促進する加熱板が設けられており、前記加熱板の厚さが前記加熱室の側壁よりも厚いことを特徴とする熱処理装置。
(2)前記加熱板は通気孔を複数有し、該通気孔は前記ガスが前記加熱室の側壁側に向かうよう斜め方向に開設されていることを特徴とする(1)に記載の熱処理装置。
(3)前記加熱板が前記加熱室内に複数設置されており、前記複数の加熱板には複数の通気孔がそれぞれ開設されており、前記複数の加熱板の複数の通気孔は千鳥状にそれぞれ配置されていることを特徴とする(1)に記載の熱処理装置。
Typical inventions disclosed in the present application are as follows.
(1) In a heat treatment apparatus including a processing chamber for processing a substrate and a preheating device for supplying a gas preheated in the heating chamber to the processing chamber,
A heat treatment apparatus, wherein a heating plate for promoting gas heating is provided in the heating chamber, and the thickness of the heating plate is thicker than the side wall of the heating chamber.
(2) The heat treatment apparatus according to (1), wherein the heating plate has a plurality of ventilation holes, and the ventilation holes are opened in an oblique direction so that the gas is directed toward a side wall of the heating chamber. .
(3) A plurality of the heating plates are installed in the heating chamber, and a plurality of ventilation holes are respectively formed in the plurality of heating plates, and the plurality of ventilation holes of the plurality of heating plates are respectively staggered. The heat treatment apparatus according to (1), wherein the heat treatment apparatus is arranged.

本発明によれば、ガスが奪う熱容量が大きい場合であっても、ガス導入直後から所望のガス温度に加熱することができる。   According to the present invention, even when the heat capacity taken away by the gas is large, the gas can be heated to a desired gas temperature immediately after the introduction of the gas.

本発明の第一実施形態である熱処理装置のボートローディング前を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows before boat loading of the heat processing apparatus which is 1st embodiment of this invention. その背面断面図である。FIG. 同じくボートローディング後を示す背面断面図である。It is back sectional drawing which similarly shows boat loading. 本発明の第一実施形態に係る予備加熱装置を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing the preheating device concerning a first embodiment of the present invention. 本発明の第二実施形態に係る予備加熱装置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the preheating apparatus which concerns on 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態に係る予備加熱装置を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the preheating apparatus which concerns on 3rd embodiment of this invention.

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.

図1〜図4は本発明の第一実施形態を示している。
本実施形態において、図1および図2に示されているように、本発明に係る熱処理装置は、ICの製造方法におけるメタル配線の自然酸化膜除去や酸化シリコンの未結合種(界面欠陥)の終端処理等を実施するバッチ式縦形ホットウオール形アニール装置(以下、アニール装置という)10として構成されている。
図1および図2に示されたアニール装置10は、ロードロック方式(ゲートバルブ等を用いて処理室と予備室とを隔離し、処理室への空気の流入を防止したり、温度や圧力等の外乱を小さくして処理を安定化させる方式)の熱処理装置として構成されている。
すなわち、アニール装置10は略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は大気圧および大気圧未満(減圧)の気密を維持可能な気密室を形成している。筐体11の気密室はロードロック方式の予備室であり、ボートが処理室への搬入搬出に対して待機する待機室12を構成している。待機室12の正面壁にはウエハ搬入搬出口13が開設されており、ウエハ搬入搬出口13はゲートバルブ14によって開閉される。
1 to 4 show a first embodiment of the present invention.
In this embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the heat treatment apparatus according to the present invention removes a natural oxide film from a metal wiring and an unbonded species (interface defect) of silicon oxide in an IC manufacturing method. It is configured as a batch type vertical hot wall annealing apparatus (hereinafter referred to as an annealing apparatus) 10 that performs termination processing and the like.
An annealing apparatus 10 shown in FIGS. 1 and 2 is a load lock type (a gate chamber or the like is used to isolate a processing chamber and a spare chamber to prevent the inflow of air into the processing chamber, and the temperature, pressure, etc. The heat treatment apparatus is a system that stabilizes the treatment by reducing the disturbance.
That is, the annealing apparatus 10 includes a housing 11 constructed in a substantially rectangular parallelepiped box shape, and the housing 11 forms an airtight chamber capable of maintaining airtightness at atmospheric pressure and less than atmospheric pressure (reduced pressure). The hermetic chamber of the housing 11 is a load lock type spare chamber, and constitutes a standby chamber 12 in which the boat waits for loading / unloading into the processing chamber. A wafer loading / unloading port 13 is opened on the front wall of the standby chamber 12, and the wafer loading / unloading port 13 is opened and closed by a gate valve 14.

待機室12の天井壁にはボート搬入搬出口15が開設されており、天井壁の上にはヒータユニット16がボート搬入搬出口15を被覆するように垂直に設置されている。
ヒータユニット16はステンレス鋼板等によって形成されたケース17と、断熱材によって円筒形状に形成されてケース17内に据え付けられた断熱槽18と、電気抵抗発熱体等によって形成されて断熱槽18の内周面に敷設されたヒータ19とを備えている。ヒータ19は温度コントローラによってシーケンス制御およびフィードバック制御される。
A boat loading / unloading port 15 is opened on the ceiling wall of the waiting room 12, and a heater unit 16 is vertically installed on the ceiling wall so as to cover the boat loading / unloading port 15.
The heater unit 16 includes a case 17 formed of a stainless steel plate, a heat insulating tank 18 formed in a cylindrical shape by a heat insulating material and installed in the case 17, an electric resistance heating element, and the like. And a heater 19 laid on the peripheral surface. The heater 19 is subjected to sequence control and feedback control by a temperature controller.

ヒータ19の内側には均熱チューブ20がヒータ19と同心円状に配されて筐体11の上に垂直に立脚されており、均熱チューブ20の内側にはプロセスチューブ21が均熱チューブ20と同心円状に配置されている。均熱チューブ20は炭化シリコン(SiC)または石英(SiO2 )が使用されて、外径がヒータ19の内径よりも小さ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、プロセスチューブ21にその外側を取り囲むように同心円状に被せられている。均熱チューブ20はボート搬入搬出口15に同心円状に配置されて、筐体11の待機室12の天井壁に支持されている。   A heat equalizing tube 20 is arranged concentrically with the heater 19 inside the heater 19 and vertically stands on the casing 11. A process tube 21 is connected to the heat equalizing tube 20 inside the heat equalizing tube 20. They are arranged concentrically. The soaking tube 20 is made of silicon carbide (SiC) or quartz (SiO2), and has an outer diameter smaller than the inner diameter of the heater 19 and is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. It is covered concentrically so as to surround the outside. The soaking tube 20 is disposed concentrically at the boat loading / unloading port 15 and is supported by the ceiling wall of the standby chamber 12 of the housing 11.

プロセスチューブ21は石英が使用されて、外径が均熱チューブ20の内径よりも小さく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。プロセスチューブ21はボート搬入搬出口15を貫通するようにボート搬入搬出口15と同心円状に配置されて、筐体11の天井壁に固定された支持具22により支持されている。
プロセスチューブ21の筒中空部は処理室21aを形成しており、処理室21aはボートによって略水平姿勢で垂直方向に整列した状態に保持された複数枚のウエハを収容することができるように構成されている。
プロセスチューブ21の下端開口はウエハを出し入れするための炉口21bを構成しており、プロセスチューブ21の内径は取り扱うべきウエハの最大外径(例えば、300mm)よりも大きくなるように設定されている。ボート40が処理室21aから搬出されている時には、炉口21bは炉口ゲートバルブであるシャッタ23によって閉塞される。
The process tube 21 is made of quartz and is formed in a cylindrical shape whose outer diameter is smaller than the inner diameter of the soaking tube 20 and whose upper end is closed and whose lower end is opened. The process tube 21 is arranged concentrically with the boat loading / unloading port 15 so as to penetrate the boat loading / unloading port 15, and is supported by a support 22 fixed to the ceiling wall of the housing 11.
The cylindrical hollow portion of the process tube 21 forms a processing chamber 21a, and the processing chamber 21a is configured to accommodate a plurality of wafers held in a state of being aligned in a vertical direction in a substantially horizontal posture by a boat. Has been.
The lower end opening of the process tube 21 constitutes a furnace port 21b for taking in and out the wafer, and the inner diameter of the process tube 21 is set to be larger than the maximum outer diameter (for example, 300 mm) of the wafer to be handled. . When the boat 40 is being carried out of the processing chamber 21a, the furnace port 21b is closed by a shutter 23 that is a furnace port gate valve.

図1に示されているように、待機室12のウエハ搬入搬出口13側には移載室30が隣接して形成されており、移載室30にはウエハ移載装置31が設置されている。ウエハ移載装置31は複数枚または1枚のウエハ1をツィーザ32によって保持し、ウエハ搬入搬出口13から搬入して、ボート40に移載するように構成されている。   As shown in FIG. 1, a transfer chamber 30 is formed adjacent to the wafer loading / unloading port 13 side of the standby chamber 12, and a wafer transfer device 31 is installed in the transfer chamber 30. Yes. The wafer transfer device 31 is configured to hold a plurality of wafers 1 or one wafer 1 with a tweezer 32, carry them in from the wafer loading / unloading port 13, and transfer them to the boat 40.

図2に示されているように、待機室12には送りねじ軸装置によって構成されたボートエレベータ33が設置されている。すなわち、ボートエレベータ33は待機室12の内部に垂直に立脚されて回転自在に支承された送りねじ軸34と、待機室12の外部に設置されて送りねじ軸34を回転駆動するモータ35と、送りねじ軸34に噛合されて送りねじ軸34の回転に伴って昇降する昇降台36と、昇降台36に水平に突設された支持アーム37とを備えている。   As shown in FIG. 2, a boat elevator 33 constituted by a feed screw shaft device is installed in the standby chamber 12. That is, the boat elevator 33 is vertically supported on the inside of the standby chamber 12 and is rotatably supported, a motor 35 that is installed outside the standby chamber 12 and rotationally drives the feed screw shaft 34, A lifting platform 36 that meshes with the feed screw shaft 34 and moves up and down as the feed screw shaft 34 rotates, and a support arm 37 that projects horizontally from the lifting platform 36 are provided.

支持アーム37の先端部には炉口21bを閉塞するシールキャップ39がベース38を介して水平に支持されている。シールキャップ39はプロセスチューブ21の外径と略等しい円盤形状に構築されている。
シールキャップ39の中心線上には、略円筒形状に形成されたボート40が垂直に立脚されて、円筒形状に形成された断熱キャップ40Aを介して支持されるようになっている。断熱キャップ40Aはボート40をシールキャップ39から持ち上げることにより、ボート40を温度制御が不安定な炉口21bの付近から離間させるようになっている。
ボート40は複数枚のウエハ1を中心を揃えて水平に整列させた状態で保持することができるように構成されている。
A seal cap 39 that closes the furnace port 21 b is horizontally supported at the tip of the support arm 37 via a base 38. The seal cap 39 is constructed in a disk shape substantially equal to the outer diameter of the process tube 21.
On the center line of the seal cap 39, a boat 40 formed in a substantially cylindrical shape is vertically erected and supported via a heat insulating cap 40A formed in a cylindrical shape. The heat insulating cap 40A lifts the boat 40 from the seal cap 39, thereby separating the boat 40 from the vicinity of the furnace port 21b where the temperature control is unstable.
The boat 40 is configured to hold a plurality of wafers 1 in a state where the centers are aligned and horizontally aligned.

プロセスチューブ21の下端部には処理室21a内を排気する排気管24が接続されており、排気管24は真空ポンプや制御弁等によって構成された排気装置25に接続されている。排気管24により、減圧排気ラインとしてのメイン排気ラインが構成されている。メイン排気ラインにはスロー排気ラインが接続され、スロー排気ラインの接続箇所よりも上流側には常圧排気ラインが接続されている。   An exhaust pipe 24 for exhausting the inside of the processing chamber 21a is connected to the lower end portion of the process tube 21, and the exhaust pipe 24 is connected to an exhaust device 25 constituted by a vacuum pump, a control valve, and the like. The exhaust pipe 24 constitutes a main exhaust line as a decompression exhaust line. A slow exhaust line is connected to the main exhaust line, and an atmospheric pressure exhaust line is connected upstream of the connection point of the slow exhaust line.

プロセスチューブ21の下端部にはガスを処理室21aに供給するガス供給管26の一端部が挿入されており、ガス供給管26の他端にはガス供給装置27が接続されている。ガス供給装置27は水素ガスまたは重水素ガスのような処理ガスおよび窒素ガスのような不活性ガス等のガス28を供給するように構成されている。ガス供給管26にはガス28を予備加熱するための予備加熱装置29が介設されている。   One end of a gas supply pipe 26 that supplies gas to the processing chamber 21 a is inserted into the lower end of the process tube 21, and a gas supply device 27 is connected to the other end of the gas supply pipe 26. The gas supply unit 27 is configured to supply a processing gas such as hydrogen gas or deuterium gas and a gas 28 such as an inert gas such as nitrogen gas. The gas supply pipe 26 is provided with a preheating device 29 for preheating the gas 28.

図4に示されているように、予備加熱装置29は加熱室41を形成する容器42を備えている。容器42は石英(SiO2 )が使用されて両端が閉塞した円筒形状に形成されており、容器42の中空部が加熱室41を構成している。加熱室41を形成する容器42の壁の厚さtは、加熱状態かつ加熱室41内減圧時でも充分である2mm〜3mmに設定されている。容器42の両端面壁にはガス供給管26が加熱室41に連通するようにそれぞれ接続されている。
加熱室41内にはガスの加熱を促進する加熱板43が設けられている。加熱板43の厚さTは加熱室41の壁の厚さtよりも厚く形成されている。すなわち、加熱板43の厚さTは、30mm〜50mmに設定されている。
加熱板43には複数の通気孔44が開設されている。加熱室41の上流側室に供給されたガス28は、通気孔44を通って加熱室41の下流側室に流れ、ガス供給管26を通って処理室21aに流れる。
容器42の外周にはヒータユニット45が設置されている。ヒータユニット45はステンレス鋼板等によって形成されたケース46と、断熱材によって円筒形状に形成されてケース46内に据え付けられた断熱槽47と、電気抵抗発熱体等によって形成されて断熱槽47の内周面に敷設されたヒータ48とを備えている。ヒータ48はコントローラ50(図2、図3参照)によってシーケンス制御されるとともに、加熱室41に挿入された温度センサ49の測定値に基づいて、フィードバック制御される。
なお、コントローラ50は排気装置25、ガス供給装置27等を統括的に制御するように構成されている。
As shown in FIG. 4, the preheating device 29 includes a container 42 that forms a heating chamber 41. The container 42 is formed in a cylindrical shape in which both ends are closed using quartz (SiO 2), and the hollow portion of the container 42 constitutes the heating chamber 41. The thickness t of the wall of the container 42 forming the heating chamber 41 is set to 2 mm to 3 mm, which is sufficient even when the heating chamber 41 is heated and the pressure in the heating chamber 41 is reduced. Gas supply pipes 26 are respectively connected to both end walls of the container 42 so as to communicate with the heating chamber 41.
A heating plate 43 is provided in the heating chamber 41 to promote gas heating. The thickness T of the heating plate 43 is formed to be thicker than the thickness t of the wall of the heating chamber 41. That is, the thickness T of the heating plate 43 is set to 30 mm to 50 mm.
A plurality of vent holes 44 are formed in the heating plate 43. The gas 28 supplied to the upstream chamber of the heating chamber 41 flows through the vent hole 44 to the downstream chamber of the heating chamber 41, and flows to the processing chamber 21 a through the gas supply pipe 26.
A heater unit 45 is installed on the outer periphery of the container 42. The heater unit 45 includes a case 46 formed of a stainless steel plate or the like, a heat insulating tank 47 formed in a cylindrical shape by a heat insulating material and installed in the case 46, an electric resistance heating element, and the like. And a heater 48 laid on the peripheral surface. The heater 48 is sequence-controlled by a controller 50 (see FIGS. 2 and 3), and is feedback-controlled based on a measurement value of a temperature sensor 49 inserted in the heating chamber 41.
The controller 50 is configured to comprehensively control the exhaust device 25, the gas supply device 27, and the like.

前記構成に係るアニール装置10を使用して、ウエハ1上にH2 アニール処理する方法を説明する。
なお、以下の説明において、アニール装置10を構成する各部の動作は、コントローラ50によって制御される。
A method of annealing the H2 on the wafer 1 using the annealing apparatus 10 having the above configuration will be described.
In the following description, the operation of each part constituting the annealing apparatus 10 is controlled by the controller 50.

ウエハチャージングステップにおいて、これから処理すべき複数枚のウエハ1はウエハ移載装置31のツィーザ32によって掬い取られて、待機室12において待機しているボート40に図1および図2に示されているように移載される。この際、プロセスチューブ21の炉口21bはシャッタ23によって閉塞されている。   In the wafer charging step, a plurality of wafers 1 to be processed are picked up by a tweezer 32 of a wafer transfer device 31 and are shown in FIG. 1 and FIG. Reprinted as if At this time, the furnace port 21 b of the process tube 21 is closed by the shutter 23.

所定の枚数のウエハ1がボート40に装填されると、ボートローディングステップにおいて、ボート40はボートエレベータ33によって上昇されてプロセスチューブ21の炉口21bから処理室21a内に搬入(ボートローディング)される。
そして、図3に示されているように、ボート40が処理室21a内に完全に搬入されると、炉口21bがシールキャップ39によって気密封止される。
この状態で、ボート40は処理室21aに存置される。
When a predetermined number of wafers 1 are loaded into the boat 40, in the boat loading step, the boat 40 is lifted by the boat elevator 33 and loaded into the processing chamber 21a from the furnace port 21b of the process tube 21 (boat loading). .
As shown in FIG. 3, when the boat 40 is completely carried into the processing chamber 21 a, the furnace port 21 b is hermetically sealed by the seal cap 39.
In this state, the boat 40 is placed in the processing chamber 21a.

ボートローディングステップ後に、排気装置25およびガス供給装置27がコントローラ50によって制御されることにより、N2 ガスが処理室21aにガス供給管26を通じて供給されつつ、処理室21a内が排気管24のスロー排気ラインによってスローバキュームされる。
次いで、ガス供給管26を通じたN2 ガスの供給が停止され、排気管24の減圧排気ラインとしてのメイン排気ラインによりメインバキュームが行われる。
所定の時間経過後に、リークチェックされる。
After the boat loading step, the exhaust device 25 and the gas supply device 27 are controlled by the controller 50, whereby the N2 gas is supplied to the processing chamber 21a through the gas supply pipe 26, while the inside of the processing chamber 21a is the slow exhaust of the exhaust pipe 24. Slow vacuumed by line.
Next, the supply of N2 gas through the gas supply pipe 26 is stopped, and main vacuum is performed by the main exhaust line as the decompression exhaust line of the exhaust pipe 24.
After a predetermined time has passed, a leak check is performed.

昇温ステップが開始するまでは、処理室21a内の温度は予め設定されたスタンバイ温度である50〜500℃に維持されている。
メインバキュームの開始とともに、昇温ステップが開始される。メインバキュームおよびリークチェックは昇温ステップと並行して行われる。
処理室21a内の温度が所定の処理温度である100〜900℃に達すると、温度は一定に維持される。
Until the temperature raising step starts, the temperature in the processing chamber 21a is maintained at a preset standby temperature of 50 to 500 ° C.
With the start of main vacuum, the temperature raising step is started. The main vacuum and leak check are performed in parallel with the temperature raising step.
When the temperature in the processing chamber 21a reaches a predetermined processing temperature of 100 to 900 ° C., the temperature is kept constant.

リークチェック後に、ガス供給装置27がコントローラ50によって制御されることにより、N2 ガスが処理室21a内にガス供給管26を経由して供給され、処理室21a内がN2 ガスパージされる。   After the leak check, the gas supply device 27 is controlled by the controller 50, whereby N2 gas is supplied into the processing chamber 21a via the gas supply pipe 26, and the processing chamber 21a is purged with N2 gas.

処理室21a内がN2 ガスパージされ、温度が安定すると、排気装置25やガス供給装置27がコントローラ50によって制御されることにより、処理室21a内のN2 ガスの供給が停止されるとともに、H2 ガスがガス供給管26を経由して処理室21a内に供給される。
処理室21a内にガス供給管26から供給されたH2 ガスは、処理室21a内を流下して排気管24によって排気される。
When the inside of the processing chamber 21a is purged with N2 gas and the temperature is stabilized, the exhaust device 25 and the gas supply device 27 are controlled by the controller 50, whereby the supply of N2 gas in the processing chamber 21a is stopped and the H2 gas is discharged. The gas is supplied into the processing chamber 21 a via the gas supply pipe 26.
The H2 gas supplied from the gas supply pipe 26 into the processing chamber 21a flows down in the processing chamber 21a and is exhausted through the exhaust pipe 24.

予め設定された熱処理ステップの処理時間が経過すると、処理室21a内の温度は予め設定された降温ステップの温度シーケンスをもって降温されて行く。降温ステップが開始されると同時に、ボートアンローディングステップが開始される。
そして、処理室21aの温度が予め設定されたスタンバイ温度である50〜500℃になると、一定に維持される。
When the processing time of the heat treatment step set in advance elapses, the temperature in the processing chamber 21a is lowered with the temperature sequence of the temperature lowering step set in advance. The boat unloading step is started at the same time as the temperature lowering step is started.
When the temperature of the processing chamber 21a reaches 50 to 500 ° C., which is a preset standby temperature, the temperature is maintained constant.

H2 ガスの供給が停止されるとともに、N2 ガスが処理室21a内にガス供給管26を経由して供給され、処理室21a内がN2 ガスパージされる。このとき、排気管24は処理室21aを排気し続ける。   While the supply of H2 gas is stopped, N2 gas is supplied into the processing chamber 21a via the gas supply pipe 26, and the processing chamber 21a is purged with N2 gas. At this time, the exhaust pipe 24 continues to exhaust the processing chamber 21a.

その後に、ウエハディスチャージングステップにおいて、処理済みのウエハ1がボート40からウエハ移載装置31によって脱装(ディスチャージング)される。   Thereafter, in the wafer discharging step, the processed wafer 1 is removed (discharged) from the boat 40 by the wafer transfer device 31.

ところで、予備加熱装置29の加熱能力が低いと、ガス供給管26から処理室21a内に流れ込んだガス28が処理室21a内の温度を急激に低下させる現象が起きる。
しかし、本実施形態においては、大きい厚さTを有する加熱板43を加熱室41内に設置することにより、予備加熱装置29は大きい加熱能力を具備しているので、ガス供給管26を流通するガス28は予備加熱装置29によって充分に予備加熱されることになり、その結果、処理室21a内に流れ込んだ時に、処理室21a内の温度を急激に低下させることはない。
By the way, when the heating capacity of the preheating device 29 is low, a phenomenon occurs in which the gas 28 flowing into the processing chamber 21a from the gas supply pipe 26 rapidly decreases the temperature in the processing chamber 21a.
However, in the present embodiment, the preheating device 29 has a large heating capacity by installing the heating plate 43 having a large thickness T in the heating chamber 41, and therefore circulates through the gas supply pipe 26. The gas 28 is sufficiently preheated by the preheating device 29. As a result, when the gas 28 flows into the processing chamber 21a, the temperature in the processing chamber 21a is not rapidly decreased.

例えば、ウエハチャージングステップやボートローディングステップおよび昇温時間を逆算し、ガス28の導入時間に間に合うように、予備加熱装置29の昇温を始める。処理室21aの温度および予備加熱装置29の温度が予め設定された温度に達したら、ガス28の導入を開始する。ガス28は予備加熱装置29によって予め設定された温度に予備加熱され、処理室21aに導入されることとなる。
このとき、予備加熱装置29の加熱室41内においてガス28の加熱を促進するための加熱板43の厚さTが加熱室41の壁の厚さtよりも厚く形成されていることから、減圧場やガス流量が1リットル毎分以下のように、ガス28が奪う熱容量が小さい場合だけではなく、大気場や5リットル毎分以上のように、ガス28が奪う熱容量が大きい場合においても、ガス28の導入当初から設定温度に加熱することができる。
For example, the wafer heating step, the boat loading step, and the temperature raising time are calculated backward, and the temperature of the preheating device 29 is started so as to be in time for the introduction time of the gas 28. When the temperature of the processing chamber 21a and the temperature of the preheating device 29 reach preset temperatures, the introduction of the gas 28 is started. The gas 28 is preheated to a preset temperature by the preheating device 29 and is introduced into the processing chamber 21a.
At this time, since the thickness T of the heating plate 43 for promoting the heating of the gas 28 in the heating chamber 41 of the preheating device 29 is formed to be thicker than the thickness t of the wall of the heating chamber 41, the pressure reduction Not only when the heat capacity taken away by the gas 28 is small, such as when the field or gas flow rate is less than 1 liter per minute, but also when the heat capacity taken away by the gas 28 is large, such as when the atmosphere 28 or more than 5 liters per minute It can be heated to the set temperature from the beginning of the introduction of 28.

本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。   According to the present embodiment, the following effects can be obtained.

1) 加熱室内の加熱板の厚さを加熱室の壁の厚さよりも厚く形成することにより、ガスが奪う熱容量が小さい場合だけではなく、ガスが奪う熱容量が大きい場合においても、ガスの導入当初から設定温度に加熱することができる。 1) By making the thickness of the heating plate in the heating chamber thicker than the wall thickness of the heating chamber, not only when the heat capacity taken away by the gas is small, but also when the heat capacity taken away by the gas is large, To the set temperature.

2) ガスの導入当初から設定温度に加熱することができるので、ガス供給管から処理室内に流れ込んだガスが処理室内の温度を急激に低下させる現象が起きるのを未然に防止することができる。 2) Since the gas can be heated to the set temperature from the beginning of the introduction of the gas, it is possible to prevent a phenomenon in which the gas flowing into the processing chamber from the gas supply pipe rapidly decreases the temperature in the processing chamber.

図5は本発明の第二実施形態に係る予備加熱装置を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、複数本の通気孔44Aが加熱板43に対して加熱室41の周辺に向かう斜め方向にそれぞれ穿設されている点、である。
本実施形態によれば、加熱板43の加熱効率を高めることができるので、予備加熱装置29の予備加熱能力をより一層高めることができる。
FIG. 5 shows a preheating device according to the second embodiment of the present invention.
The present embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of vent holes 44 </ b> A are formed in diagonal directions toward the periphery of the heating chamber 41 with respect to the heating plate 43.
According to this embodiment, since the heating efficiency of the heating plate 43 can be increased, the preheating ability of the preheating device 29 can be further increased.

図6は本発明の第三実施形態に係る予備加熱装置を示している。
本実施形態が第一実施形態と異なる点は、複数枚の加熱板43Bが加熱室41内に間隔を置いて設置されており、各段の加熱板43Bに複数個の通気孔44Bが互いに千鳥状となるようにそれぞれ配置されている点、である。
本実施形態によれば、加熱室41に供給されたガス28が加熱室41から排出するまでに、各段の加熱板43Bの各通気孔44Bを通過した後に、次段の加熱板43Bおよび加熱室41の壁に衝突することにより、加熱板43Bの加熱効率を高めることができるので、予備加熱装置29の予備加熱能力をより一層高めることができる。
FIG. 6 shows a preheating device according to the third embodiment of the present invention.
This embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of heating plates 43B are installed in the heating chamber 41 at intervals, and a plurality of vent holes 44B are staggered in each stage of the heating plates 43B. It is the point each arrange | positioned so that it may become a shape.
According to the present embodiment, the gas 28 supplied to the heating chamber 41 passes through the vent holes 44B of the heating plate 43B of each stage before being discharged from the heating chamber 41, and then the heating plate 43B and the heating of the next stage Since the heating efficiency of the heating plate 43B can be increased by colliding with the wall of the chamber 41, the preheating ability of the preheating device 29 can be further increased.

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。   It goes without saying that 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、ガス供給管は処理ガスと不活性ガスとで共用するように構成するに限らず、別々に使用するように構成してもよい。   For example, the gas supply pipe is not limited to be shared by the processing gas and the inert gas, but may be configured to be used separately.

加熱室を加熱するヒータユニットは、前述した構造に構成するに限らず、例えば、ランプヒータを使用した構造等に構成してもよい。   The heater unit for heating the heating chamber is not limited to the structure described above, and may be configured, for example, to a structure using a lamp heater.

本発明に係る熱処理装置は、バッチ式縦形ホットウオール形アニール装置に使用するに限らず、枚葉式熱処理装置等の熱処理装置全般に使用することができる。   The heat treatment apparatus according to the present invention is not limited to use in a batch type vertical hot wall type annealing apparatus, but can be used in general heat treatment apparatuses such as a single wafer type heat treatment apparatus.

本発明に係る熱処理装置は、ICの製造方法に限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、SOG(システム・オン・ガラス)、光ディスクおよび磁気ディスク等の製造方法にも適用することができる。   The heat treatment apparatus according to the present invention can be applied not only to a method for manufacturing an IC but also to a method for manufacturing a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, an SOG (system on glass), an optical disk, a magnetic disk, and the like.

1…ウエハ(基板)、
10…ホットウオール形アニール装置(熱処理装置)、11…筐体、12…待機室(予備室)、13…ウエハ搬入搬出口、14…ゲートバルブ、15…ボート搬入搬出口、16…ヒータユニット、17…ケース、18…断熱槽、19…ヒータ、20…均熱チューブ、21…プロセスチューブ、21a…処理室、21b…炉口、22…支持具、23…シャッタ(炉口ゲートバルブ)、24…排気管、25…排気装置、
26…ガス供給管、27…ガス供給装置、28…ガス、29…予備加熱装置、
30…移載室、31…ウエハ移載装置、32…ツィーザ、33…ボートエレベータ、34…送りねじ軸、35…モータ、36…昇降台、37…支持アーム、38…ベース、39…シールキャップ(炉口ゲートバルブ)、40…ボート、40A…断熱キャップ、
41…加熱室、42…容器、43、43B…加熱板、44、44A、44B…通気孔、45…ヒータユニット、46…ケース、47…断熱槽、48…ヒータ、49…温度センサ、50…コントローラ。
1 ... wafer (substrate),
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Hot-wall type annealing apparatus (heat processing apparatus), 11 ... Housing, 12 ... Standby room (preliminary room), 13 ... Wafer loading / unloading port, 14 ... Gate valve, 15 ... Boat loading / unloading port, 16 ... Heater unit, DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 ... Case, 18 ... Heat insulation tank, 19 ... Heater, 20 ... Soaking tube, 21 ... Process tube, 21a ... Processing chamber, 21b ... Furnace port, 22 ... Supporting tool, 23 ... Shutter (furnace port gate valve), 24 ... exhaust pipe, 25 ... exhaust device,
26 ... gas supply pipe, 27 ... gas supply device, 28 ... gas, 29 ... preheating device,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Transfer chamber, 31 ... Wafer transfer apparatus, 32 ... Tweezer, 33 ... Boat elevator, 34 ... Feed screw shaft, 35 ... Motor, 36 ... Lifting stand, 37 ... Support arm, 38 ... Base, 39 ... Seal cap (Furnace gate valve), 40 ... boat, 40A ... heat insulation cap,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 ... Heating chamber, 42 ... Container, 43, 43B ... Heating plate, 44, 44A, 44B ... Vent hole, 45 ... Heater unit, 46 ... Case, 47 ... Heat insulation tank, 48 ... Heater, 49 ... Temperature sensor, 50 ... controller.

Claims (1)

基板を処理する処理室と、加熱室で予備加熱したガスを前記処理室に供給する予備加熱装置とを備えている熱処理装置において、
前記加熱室内にガスの加熱を促進する加熱板が設けられており、前記加熱板の厚さが前記加熱室の側壁よりも厚いことを特徴とする熱処理装置。
In a heat treatment apparatus comprising a processing chamber for processing a substrate and a preheating device for supplying a gas preheated in the heating chamber to the processing chamber,
A heat treatment apparatus, wherein a heating plate for promoting gas heating is provided in the heating chamber, and the thickness of the heating plate is thicker than the side wall of the heating chamber.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9082694B2 (en) 2011-02-24 2015-07-14 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus, method for manufacturing substrate, and method for manufacturing semiconductor device

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