JP2011100820A

JP2011100820A - Substrate treatment apparatus

Info

Publication number: JP2011100820A
Application number: JP2009253885A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Konya; 忠司紺谷; Naoki Matsumoto; 尚樹松本
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2011-05-19

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate treatment apparatus capable of evenly and stably heating raw material gas and supplying it to the apparatus for treating the substrate even though gas supplying system components such as valves and joints are dense. <P>SOLUTION: The substrate treatment apparatus includes a substrate treatment chamber to treat the substrate, a gas supplying system connected to the substrate treatment chamber for supplying treatment gas into the substrate treatment chamber, and a heating means heating the gas supplying system. The heating means is a heating vessel surrounding at least a part of the gas supplying system and includes a heating vessel 271 having a heating gas feed port 271a and a heating gas exhaust port 271b, and a heating gas supplying means 272 supplying the heated gas into the heating vessel. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウエハ（以下、ウエハという。）等の基板を処理するための基板処理装置で使用されるガス配管の加熱技術に関し、例えば、ウエハに所望の膜を形成するために、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）などの熱処理を行う基板処理装置に利用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a technology for heating a gas pipe used in a substrate processing apparatus for processing a substrate such as a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer), for example, CVD ( The present invention relates to a technique that is effective for use in a substrate processing apparatus that performs heat treatment such as chemical vapor deposition (chemical vapor deposition).

半導体ウエハの表面に薄膜を形成する場合、内部にウエハ載置部を備えた反応炉を有する基板処理装置が使用される。反応炉には原料ガス等を導入するガス配管が接続されており、原料を収納した原料供給用タンクからガス配管を経由して、原料ガスが反応炉内に導入される。
例えば、ＡｌＯ（酸化アルミニウム）膜形成のため、ＡｌＣｌ₃（三塩化アルミニウム）のような常温常圧において固体である物質を原料として使用し、外部より原料ガスとして反応炉内へ供給する場合、固体原料を収納したタンクを設け、該タンク内で原料を加熱して昇華させ、ガス配管を通して反応炉へ原料ガスとして供給するようにしている。ＡｌＣｌ₃は、常温常圧において、約１８０℃で昇華する。このように、固体のＡｌＣｌ₃から気体のＡｌＣｌ₃ガスを得るには、固体のＡｌＣｌ₃を加熱するための加熱気化機構が必要であるとともに、気体のＡｌＣｌ₃ガスが固化しないように、ガス配管やガス配管の途中に設けられた開閉バルブ等を加熱するための加熱機構が必要である。 When forming a thin film on the surface of a semiconductor wafer, a substrate processing apparatus having a reaction furnace provided with a wafer mounting portion inside is used. A gas pipe for introducing a raw material gas or the like is connected to the reaction furnace, and the raw material gas is introduced into the reaction furnace from the raw material supply tank containing the raw material via the gas pipe.
For example, in order to form an AlO (aluminum oxide) film, a material that is solid at room temperature and normal pressure, such as AlCl ₃ (aluminum trichloride), is used as a raw material, and supplied from the outside as a raw material gas into the reactor A tank containing the raw material is provided, and the raw material is heated and sublimated in the tank and supplied as a raw material gas to the reactor through the gas pipe. AlCl ₃ sublimes at about 180 ° C. at normal temperature and pressure. Thus, the AlCl ₃ solid to obtain the AlCl ₃ gas of the gas is heated and vaporized mechanism for heating the AlCl ₃ solid with is required, as AlCl ₃ gas of the gas is not solidified, the gas pipe And a heating mechanism for heating an open / close valve or the like provided in the middle of the gas pipe.

従来の加熱機構について、図６ないし図８を用いて説明する。図６ないし図８は、従来の加熱機構を示す図である。図６において、６０はガス配管である。６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅは、バルブ（開閉弁）である。本明細書では、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅを総称して６１と表現することもある。６２は、配管の継ぎ手である。６３は、帯状又はひも状の形状をしたリボンヒータである。図６では、ガス配管６０、バルブ６１、継ぎ手６２の周囲を、リボンヒータ６３で巻き回しているが、図６に示すように、継ぎ手６２付近の段差やバルブ６１周辺などの複雑な形状の場所に施工する場合、リボンヒータ６３との間の隙間６４が生じるため、密着性に問題があり、温度むらが発生しやすく、加熱が不十分となる場合がある。 A conventional heating mechanism will be described with reference to FIGS. 6 to 8 are diagrams showing a conventional heating mechanism. In FIG. 6, 60 is a gas pipe. 61a, 61b, 61c, 61d, 61e are valves (open / close valves). In this specification, 61a, 61b, 61c, 61d, and 61e may be generically expressed as 61. 62 is a pipe joint. 63 is a ribbon heater having a belt-like or string-like shape. In FIG. 6, the gas pipe 60, the valve 61, and the joint 62 are wound around the ribbon heater 63. However, as shown in FIG. In the case of construction, since a gap 64 between the ribbon heater 63 is generated, there is a problem in adhesion, temperature unevenness is likely to occur, and heating may be insufficient.

図７は、バルブを熱伝導率の優れたアルミブロックで覆い、ロッドヒータで加熱する場合である。図７において、図６と同じ部品は同符号で示す。７１は、棒状のロッドヒータである。７２は、ヒータケーブルであり、図示しない電源に接続される。７３は、アルミブロックであり、ガス配管６０、バルブ６１、継ぎ手６２、ロッドヒータ７１に密着するように形状を加工している。７４は、アルミブロック７３を覆う保温材である。図７のやり方だと、部品が密集している部分、例えばバルブ６１ｃには、ヒータ設置が困難となる。また、アルミブロック７３を加工するコスト等も問題となる。 FIG. 7 shows a case where the valve is covered with an aluminum block having excellent thermal conductivity and heated by a rod heater. In FIG. 7, the same parts as those in FIG. 71 is a rod-shaped rod heater. A heater cable 72 is connected to a power source (not shown). Reference numeral 73 denotes an aluminum block, which has a shape that is in close contact with the gas pipe 60, the valve 61, the joint 62, and the rod heater 71. Reference numeral 74 denotes a heat insulating material that covers the aluminum block 73. According to the method of FIG. 7, it is difficult to install a heater in a portion where parts are densely packed, for example, the valve 61c. Moreover, the cost etc. which process the aluminum block 73 also pose a problem.

図８は、ガス配管やバルブ全体を熱伝導率の優れたアルミブロックで覆い、外部から面状のジャケットヒータで加熱する場合である。図８において、図６と同じ部品は同符号で示す。８１は、アルミブロックであり、ガス配管６０、バルブ６１、継ぎ手６２の形状に応じて加工している。８２は、ジャケットヒータである。８３は、ヒータケーブルであり、図示しない電源に接続される。図８のやり方でも、ガス配管６０、バルブ６１、継ぎ手６２の形状が３次元的に複雑な場合、アルミブロック８１の製作が困難となる。その場合、アルミブロック８１の取り付けや取り外しを考慮すると、図８に示すように、アルミブロック８１との間の隙間８４を生じないように製作することができない場合がある。
特許文献１には、反応管に連通するガス供給系やガス排気系の配管が配管加熱装置により加熱される半導体製造装置に於いて、溝を刻設した２つの高伝熱性金属加熱ブロックにより被加熱配管を溝に嵌込んで挾持し、加熱ブロックに加熱手段を設けて加熱することが開示されている。 FIG. 8 shows a case where the gas pipe and the entire valve are covered with an aluminum block having excellent thermal conductivity and heated from the outside with a planar jacket heater. In FIG. 8, the same parts as those in FIG. Reference numeral 81 denotes an aluminum block which is processed according to the shapes of the gas pipe 60, the valve 61 and the joint 62. 82 is a jacket heater. A heater cable 83 is connected to a power source (not shown). Even in the manner of FIG. 8, when the shapes of the gas pipe 60, the valve 61, and the joint 62 are three-dimensionally complicated, it is difficult to manufacture the aluminum block 81. In that case, in consideration of the attachment and detachment of the aluminum block 81, it may not be possible to produce the gap 84 between the aluminum block 81 as shown in FIG.
In Patent Document 1, in a semiconductor manufacturing apparatus in which piping of a gas supply system and a gas exhaust system communicating with a reaction tube is heated by a pipe heating device, two high heat transfer metal heating blocks provided with grooves are covered. It is disclosed that a heating pipe is fitted in a groove and held, and heating is provided in a heating block for heating.

特開２０００−２５２２２３号公報JP 2000-252223 A

最近は、基板処理装置を小型化するため、バルブや継ぎ手などの各部品が密集状態となり、また、加熱したい部品の形状も様々であるため、ヒータを密着して取り付けることが困難な場合が増加しており、そのため、加熱したい部品を均一に加熱できないことがある。
本発明の目的は、ガス配管やバルブの加熱が必要とされる基板処理装置等において、ガス配管やバルブの加熱を安定して行う加熱機構、該加熱機構を用いたガス供給システム、該加熱機構を用いた基板処理装置を提供することにある。 Recently, in order to reduce the size of the substrate processing equipment, components such as valves and joints are in a dense state, and the shapes of components to be heated are various, so it is difficult to attach the heater closely. Therefore, there is a case where a part to be heated cannot be heated uniformly.
An object of the present invention is to provide a heating mechanism that stably heats a gas pipe or a valve, a gas supply system using the heating mechanism, and the heating mechanism in a substrate processing apparatus or the like that requires heating of a gas pipe or a valve. It is to provide a substrate processing apparatus using the substrate.

本発明の代表的な構成は、次のとおりである。
基板を収容し処理を行う基板処理室と、
前記基板処理室に接続され、前記基板処理室内に処理用ガスを供給するガス供給系と、
前記ガス供給系を加熱する加熱手段とを備え、
前記加熱手段は、前記ガス供給系の少なくとも一部を囲む加熱容器であって、加熱ガス導入口と加熱ガス排気口を有する加熱容器と、前記加熱容器内に加熱されたガスを供給する加熱ガス供給手段とを有することを特徴とする基板処理装置。 A typical configuration of the present invention is as follows.
A substrate processing chamber for accommodating and processing the substrate;
A gas supply system connected to the substrate processing chamber for supplying a processing gas into the substrate processing chamber;
Heating means for heating the gas supply system,
The heating means is a heating container that surrounds at least a part of the gas supply system, and includes a heating container having a heating gas introduction port and a heating gas exhaust port, and a heating gas that supplies heated gas into the heating container A substrate processing apparatus.

上記の構成によれば、バルブや継ぎ手などの各部品が密集状態であっても、むらなく安定した加熱を行うことができ、安定した状態で原料ガスを基板処理装置に供給することができる。 According to said structure, even if each components, such as a valve and a joint, are in a dense state, the stable heating can be performed uniformly and source gas can be supplied to a substrate processing apparatus in the stable state.

本発明の実施例に係るバッチ式縦型成膜装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the batch type vertical film-forming apparatus which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係るバッチ式縦型成膜装置の処理炉の垂直断面図である。It is a vertical sectional view of a processing furnace of a batch type vertical film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の第１実施例に係る加熱機構を示す図である。It is a figure which shows the heating mechanism which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第２実施例に係る加熱機構を示す図である。It is a figure which shows the heating mechanism which concerns on 2nd Example of this invention. 本発明の第３実施例に係る加熱機構を示す図である。It is a figure which shows the heating mechanism which concerns on 3rd Example of this invention. 従来の加熱機構を示す図である。It is a figure which shows the conventional heating mechanism. 従来の加熱機構を示す図である。It is a figure which shows the conventional heating mechanism. 従来の加熱機構を示す図である。It is a figure which shows the conventional heating mechanism.

以下、本発明の１実施形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の１実施形態に係るバッチ式縦型成膜装置を示す斜視図である。図２は、本発明の１実施形態に係るバッチ式縦型成膜装置の処理炉の垂直断面図である。
［基板処理装置の概略］
まず、図１、図２を参照して、本実施形態に係る基板処理装置１００を概略的に説明する。図１に示すように、基板処理装置１００の筐体１０１内部の前面側には、カセットステージ１０５が設けられている。カセットステージ１０５は、図示しない外部搬送装置との間で、基板収納容器としてのカセット１００の授受を行う。カセットステージ１０５の後方には、カセット搬送機１１５が設けられている。カセット搬送機１１５の後方には、カセット１００を保管するためのカセット棚１０９が設けられる。また、カセットステージ１０５の上方には、カセット１００を保管するための予備カセット棚１１０が設けられている。予備カセット棚１１０の上方には、クリーンユニット１１８が設けられている。クリーンユニット１１８は、クリーンエアを筐体１０１の内部を流通させる。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a batch type vertical film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a vertical sectional view of a processing furnace of a batch type vertical film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
[Outline of substrate processing equipment]
First, the substrate processing apparatus 100 according to the present embodiment will be schematically described with reference to FIGS. 1 and 2. As shown in FIG. 1, a cassette stage 105 is provided on the front side inside the housing 101 of the substrate processing apparatus 100. The cassette stage 105 exchanges the cassette 100 as a substrate storage container with an external transfer device (not shown). A cassette transporter 115 is provided behind the cassette stage 105. A cassette shelf 109 for storing the cassette 100 is provided behind the cassette transporter 115. A reserve cassette shelf 110 for storing the cassette 100 is provided above the cassette stage 105. A clean unit 118 is provided above the spare cassette shelf 110. The clean unit 118 distributes clean air inside the housing 101.

筐体１０１の後部上方には、処理炉（処理炉）２０２が設けられている。処理炉２０２の下方には、ボートエレベータ１２１が設けられている。ボートエレベータ１２１は、ウエハ２００を搭載したボート２１７を、処理炉２０２の内と外の間で昇降させる。ボート２１７は、ウエハ２００を水平姿勢で多段に保持する基板保持具である。ボートエレベータ１２１には、処理炉２０２の下端を塞ぐための蓋体としてのシールキャップ２１９が取り付けられている。シールキャップ２１９は、ボート２１７を垂直に支持する。
ボートエレベータ１２１とカセット棚１０９との間には、ウエハ２００を搬送するウエハ移載機１１２が設けられている。ボートエレベータ１２１の横には、処理炉２０２の下端を気密に閉塞するための炉口シャッタ１１６が設けられている。炉口シャッタ１１６は、ボート２１７が処理炉２０２の外にあるときに、処理炉２０２の下端を閉塞することができる。 A processing furnace (processing furnace) 202 is provided above the rear portion of the housing 101. A boat elevator 121 is provided below the processing furnace 202. The boat elevator 121 raises and lowers the boat 217 on which the wafers 200 are mounted between the inside and the outside of the processing furnace 202. The boat 217 is a substrate holder that holds the wafers 200 in a horizontal posture in multiple stages. A seal cap 219 as a lid for closing the lower end of the processing furnace 202 is attached to the boat elevator 121. The seal cap 219 supports the boat 217 vertically.
Between the boat elevator 121 and the cassette shelf 109, a wafer transfer device 112 for transferring the wafers 200 is provided. Next to the boat elevator 121, a furnace port shutter 116 for airtightly closing the lower end of the processing furnace 202 is provided. The furnace port shutter 116 can close the lower end of the processing furnace 202 when the boat 217 is outside the processing furnace 202.

ウエハ２００が装填されたカセット１００は、図示しない外部搬送装置からカセットステージ１０５に搬入される。さらに、カセット１００は、カセット搬送機１１５により、カセットステージ１０５からカセット棚１０９または予備カセット棚１１０に搬送される。カセット棚１０９には、ウエハ移載機１１２の搬送対象となるカセット１００が収納される移載棚１２３がある。ボート２１７に対してウエハ２００が移載されるカセット１００は、カセット搬送機１１５により移載棚１２３に移載される。カセット１００が移載棚１２３に移載されると、ウエハ移載機１１２により、移載棚１２３から降下状態のボート２１７に、ウエハ２００を移載する。 The cassette 100 loaded with the wafers 200 is carried into the cassette stage 105 from an external transfer device (not shown). Further, the cassette 100 is transported from the cassette stage 105 to the cassette shelf 109 or the spare cassette shelf 110 by the cassette transporter 115. The cassette shelf 109 has a transfer shelf 123 in which the cassette 100 to be transferred by the wafer transfer device 112 is stored. The cassette 100 on which the wafers 200 are transferred to the boat 217 is transferred to the transfer shelf 123 by the cassette transfer device 115. When the cassette 100 is transferred to the transfer shelf 123, the wafer transfer device 112 transfers the wafers 200 from the transfer shelf 123 to the boat 217 in the lowered state.

ボート２１７に所定枚数のウエハ２００が移載されると、ボートエレベータ１２１により、ボート２１７が処理炉２０２内に挿入され、シールキャップ２１９により、処理炉２０２が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉２０２内では、ウエハ２００が加熱されると共に、処理ガスが処理炉２０２内に供給され、ウエハ２００に加熱等の処理がなされる。
ウエハ２００の処理が完了すると、上記した動作の逆の手順により、ウエハ２００は、ウエハ移載機１１２により、ボート２１７から移載棚１２３のカセット１００に移載され、カセット１００は、カセット搬送機１１５により、移載棚１２３からカセットステージ１０５に移載され、図示しない外部搬送装置により、筐体１０１の外部に搬出される。
ボート２１７が降下状態において、炉口シャッタ１１６は、処理炉２０２の下端を気密に閉塞し、外気が処理炉２０２内に巻き込まれるのを防止している。 When a predetermined number of wafers 200 are transferred to the boat 217, the boat 217 is inserted into the processing furnace 202 by the boat elevator 121, and the processing furnace 202 is airtightly closed by the seal cap 219. In the processing furnace 202 that is hermetically closed, the wafer 200 is heated and a processing gas is supplied into the processing furnace 202, and the wafer 200 is subjected to processing such as heating.
When the processing of the wafer 200 is completed, the wafer 200 is transferred from the boat 217 to the cassette 100 of the transfer shelf 123 by the wafer transfer device 112 by the reverse procedure of the above-described operation. 115 is transferred from the transfer shelf 123 to the cassette stage 105 and is carried out of the casing 101 by an external transfer device (not shown).
When the boat 217 is lowered, the furnace port shutter 116 hermetically closes the lower end of the processing furnace 202 to prevent outside air from being caught in the processing furnace 202.

［処理炉］
図１、図２に示されているように、本実施形態に係る基板処理装置１００は、処理炉２０２を備えており、処理炉２０２は、石英製の反応管２０３を備えている。反応管２０３は、基板（本例ではウエハ２００）を収容し、加熱処理する反応容器である。反応管２０３は、加熱部（本例では抵抗ヒータ２０７）の内側に設けられている。反応管２０３は、その下端開口をシールキャップ２１９により、気密部材（本例ではＯリング２２０）を介して気密に閉塞される。
ヒータ２０７、反応管２０３およびシールキャップ２１９により、処理炉２０２が形成されている。また、反応管２０３、及びシールキャップ２１９により、基板処理室２０１が形成されている。シールキャップ２１９の上には、基板保持部材（ボート２１７）が、石英キャップ２１８を介して立設されている。石英キャップ２１８は、ボート２１７を保持する保持体である。ボート２１７は、処理炉２０２内に、処理炉２０２の下端開口から挿入される。ボート２１７には、バッチ処理される複数のウエハ２００が、それぞれ水平姿勢で管軸方向（垂直方向）に多段に積載される。ヒータ２０７は、処理炉２０２に挿入されたウエハ２００を、所定の温度に加熱する。 [Process furnace]
As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate processing apparatus 100 according to this embodiment includes a processing furnace 202, and the processing furnace 202 includes a quartz reaction tube 203. The reaction tube 203 is a reaction vessel that accommodates a substrate (wafer 200 in this example) and heat-treats it. The reaction tube 203 is provided inside the heating unit (in this example, the resistance heater 207). The lower end opening of the reaction tube 203 is airtightly closed by a seal cap 219 via an airtight member (O-ring 220 in this example).
A processing furnace 202 is formed by the heater 207, the reaction tube 203, and the seal cap 219. A substrate processing chamber 201 is formed by the reaction tube 203 and the seal cap 219. A substrate holding member (boat 217) is erected on the seal cap 219 via a quartz cap 218. The quartz cap 218 is a holding body that holds the boat 217. The boat 217 is inserted into the processing furnace 202 from the lower end opening of the processing furnace 202. On the boat 217, a plurality of wafers 200 to be batch-processed are loaded in multiple stages in the tube axis direction (vertical direction) in a horizontal posture. The heater 207 heats the wafer 200 inserted into the processing furnace 202 to a predetermined temperature.

［ガス供給系］
図２に示すように、処理室２０１へは複数種類、ここでは２種類のガスを供給するガス供給系としての２本のガス供給管２３２ａ、２３２ｂが設けられている。ガス供給管２３２ａ、２３２ｂの端部は、マニホールド２０９の下部を貫通するように設けられている。
第１のガス供給管２３２ａからは、第１のガス供給源２４０ａから、流量制御手段としてのＭＦＣ(マスフローコントローラ)２４１ａ、及び開閉弁であるバルブ２５１ａを介し、更に処理室２０１内に設置された多孔ノズル２３３を通して、処理室２０１に反応ガスとして例えばオゾン（Ｏ₃）が供給される。オゾンガスを供給しているのは、ＡｌＯ膜を成膜する場合を想定しているためであり、オゾンガスの代わりに、Ｈ₂ＯやＨ₂＋ＣＯ₂ガス等を供給しても良い。
ガス供給管２３２ａの途中には、不活性ガス供給管２３２ｄが、バルブ２５１ａの下流側に接続されている。不活性ガス供給管２３２ｄには、上流側から順に、不活性ガス供給源２４０ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、開閉バルブ２５１ｄが設けられている。 [Gas supply system]
As shown in FIG. 2, the process chamber 201 is provided with two gas supply pipes 232a and 232b as gas supply systems for supplying a plurality of types, here two types of gases. The end portions of the gas supply pipes 232a and 232b are provided so as to penetrate the lower portion of the manifold 209.
The first gas supply pipe 232a is further installed in the processing chamber 201 from the first gas supply source 240a through an MFC (mass flow controller) 241a as a flow rate control means and a valve 251a as an on-off valve. For example, ozone (O ₃ ) is supplied as a reaction gas to the processing chamber 201 through the porous nozzle 233. The ozone gas is supplied because it is assumed that an AlO film is formed, and H ₂ O, H ₂ + CO ₂ gas, or the like may be supplied instead of the ozone gas.
In the middle of the gas supply pipe 232a, an inert gas supply pipe 232d is connected to the downstream side of the valve 251a. The inert gas supply pipe 232d is provided with an inert gas supply source 240d, an MFC 241d, and an open / close valve 251d in this order from the upstream side.

また、第２のガス供給管２３２ｂの他端には、固体原料容器を含む加熱気化装置２６０が接続されており、この加熱気化装置２６０で昇華された原料ガスとして、例えばＡｌＣｌ₃ガスが、バルブ２５１ｂ、及び多孔ノズル２３３を介して処理室２０１に供給される。加熱気化装置２６０からマニホールド２０９までのガス供給管２３２ｂには、原料ガスの再固化による管内壁への原料の付着を防止するため、ヒータ２８１が設けられ、ガス供給管２３２ｂを加熱可能としている。
また、加熱気化装置２６０には、不活性ガス供給管２３０が接続されている。不活性ガス供給管２３０には、上流側から順に、不活性ガス供給源２４０ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、開閉バルブ２５２が設けられている。
ガス供給管２３２ｂの途中には、不活性ガス供給管２３２ｃが、バルブ２５１ｂの下流側に接続されている。不活性ガス供給管２３２ｃには、上流側から順に、不活性ガス供給源２４０ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、開閉バルブ２５１ｃが設けられている。 Further, the other end of the second gas supply pipe 232b is connected to a heating vaporizer 260 including a solid material container. As a source gas sublimated by the heating vaporizer 260, for example, AlCl ₃ gas is used as a valve. 251b and the multi-hole nozzle 233 are supplied to the processing chamber 201. The gas supply pipe 232b from the heating vaporizer 260 to the manifold 209 is provided with a heater 281 to prevent the raw material from adhering to the inner wall of the pipe due to re-solidification of the raw material gas, so that the gas supply pipe 232b can be heated.
Further, an inert gas supply pipe 230 is connected to the heating vaporizer 260. The inert gas supply pipe 230 is provided with an inert gas supply source 240b, an MFC 241b, and an open / close valve 252 in order from the upstream side.
In the middle of the gas supply pipe 232b, an inert gas supply pipe 232c is connected to the downstream side of the valve 251b. The inert gas supply pipe 232c is provided with an inert gas supply source 240c, an MFC 241c, and an open / close valve 251c in order from the upstream side.

上記のバルブ２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃ、２５１ｄ、２５２は、後述する加熱容器２７１内に収容されている。加熱容器２７１には、加熱容器２７１内に高温ガスを導入する導入口２７１ａと、加熱容器２７１内から高温ガスを排気する排気口２７１ｂが設けられている。導入口２７１ａには、ガス配管２３２ｅが接続されており、ガス配管２３２ｅには、上流から順に、ガス供給源２４０ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、ガス加熱部である熱交換器２７２、バルブ２５１ｅが設けられている。ガス供給源２４０ｅには、大気圧よりも高圧の不活性ガス、例えば空気や窒素ガスを用いることができる。ガス供給源２４０ｅから供給されたガスは、ＭＦＣ２４１ｅにより流量を所定値に制御され、熱交換器２７２により所定の温度に加熱される。加熱された高温ガスは、バルブ２５１ｅを経て、加熱容器２７１の導入口２７１ａから、加熱容器２７１内に導入される。加熱容器２７１内でガス配管６０やバルブ６１等を加熱した高温ガスは、排気口２７１ｂから排気される。
なお、上記の例では、バルブ２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃ、２５１ｄ、２５２を加熱容器２７１内に収容したが、処理ガスの種類により、加熱する必要のあるバルブが異なるのは勿論である。 Said valve | bulb 251a, 251b, 251c, 251d, 252 is accommodated in the heating container 271 mentioned later. The heating container 271 is provided with an introduction port 271 a for introducing a high temperature gas into the heating container 271 and an exhaust port 271 b for exhausting the high temperature gas from the heating container 271. A gas pipe 232e is connected to the introduction port 271a, and a gas supply source 240e, an MFC 241e, a heat exchanger 272 as a gas heating unit, and a valve 251e are provided in this order from the upstream. As the gas supply source 240e, an inert gas having a pressure higher than the atmospheric pressure, such as air or nitrogen gas, can be used. The gas supplied from the gas supply source 240e is controlled to a predetermined value by the MFC 241e and heated to a predetermined temperature by the heat exchanger 272. The heated high temperature gas is introduced into the heating container 271 from the inlet 271a of the heating container 271 through the valve 251e. The high temperature gas which heated the gas piping 60, the valve | bulb 61, etc. in the heating container 271 is exhausted from the exhaust port 271b.
In the above example, the valves 251a, 251b, 251c, 251d, and 252 are accommodated in the heating container 271, but it goes without saying that the valves that need to be heated differ depending on the type of processing gas.

反応管２０３内の中央部には、複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート２１７が設けられており、このボート２１７はボートエレベータ機構１２１（図１参照）により反応管２０３に出入りできるようになっている。また処理の均一性を向上する為にボート２１７を回転するための回転装置（回転手段）であるボート回転機構２２７が設けてあり、このボート回転機構２２７によってボート支持台２１８に保持されたボート２１７を回転するようになっている。 A boat 217 for mounting a plurality of wafers 200 in multiple stages at the same interval is provided in the center of the reaction tube 203. This boat 217 is attached to the reaction tube 203 by a boat elevator mechanism 121 (see FIG. 1). You can go in and out. Further, in order to improve the uniformity of processing, a boat rotation mechanism 227 which is a rotation device (rotation means) for rotating the boat 217 is provided, and the boat 217 held on the boat support 218 by the boat rotation mechanism 227. Is designed to rotate.

［排気部］
基板処理室２０１には、基板処理室２０１内のガスを排気するガス排気管２３１の一端が接続されている。ガス排気管２３１の他端は、真空ポンプ２４６（排気装置）にＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ２５５を介して接続されている。基板処理室２０１内は、真空ポンプ２４６によって排気される。
なお、ＡＰＣバルブ２５５は、弁の開閉により基板処理室２０１の排気および排気停止を行なうことができる開閉弁であり、かつまた、弁開度の調節により圧力を調整することができる圧力調整弁である。 [Exhaust section]
One end of a gas exhaust pipe 231 that exhausts the gas in the substrate processing chamber 201 is connected to the substrate processing chamber 201. The other end of the gas exhaust pipe 231 is connected to a vacuum pump 246 (exhaust device) via an APC (Auto Pressure Controller) valve 255. The inside of the substrate processing chamber 201 is exhausted by a vacuum pump 246.
The APC valve 255 is an on-off valve that can exhaust and stop the exhaust of the substrate processing chamber 201 by opening and closing the valve, and is a pressure adjusting valve that can adjust the pressure by adjusting the valve opening. is there.

［制御部］
コントローラ２８０（制御部）は、ＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、２４１ｅ、バルブ２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃ、２５１ｄ、２５１ｅ、２５２、ＡＰＣバルブ２５５、ヒータ２０７、熱交換器２７２、真空ポンプ２４６、ボート回転機構２２７、ボートエレベータ１２１等、基板処理装置１００の各構成部に電気的に接続されている。
コントローラ２８０は、ＭＦＣ２４１ａ、２４１ｂ、２４１ｃ、２４１ｄ、２４１ｅの流量調整、バルブ２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃ、２５１ｄ、２５１ｅ、２５２の開閉動作、ＡＰＣバルブ２５５の開閉および圧力調整動作、ヒータ２０７、熱交換器２７２の温度調節、真空ポンプ２４６の起動・停止、ボート回転機構２２７の回転速度調節、ボートエレベータ１２１の昇降動作制御等、基板処理装置１００の各構成部の制御を行う。 [Control unit]
The controller 280 (control unit) includes MFCs 241a, 241b, 241c, 241d, 241e, valves 251a, 251b, 251c, 251d, 251e, 252, APC valve 255, heater 207, heat exchanger 272, vacuum pump 246, boat rotation mechanism 227, the boat elevator 121, and the like, which are electrically connected to each component of the substrate processing apparatus 100.
The controller 280 adjusts the flow rate of the MFCs 241a, 241b, 241c, 241d, 241e, opens / closes the valves 251a, 251b, 251c, 251d, 251e, 252, opens / closes and adjusts the pressure of the APC valve 255, the heater 207, the heat exchanger 272 The control of each component of the substrate processing apparatus 100 is performed, such as the temperature adjustment, the start / stop of the vacuum pump 246, the rotation speed adjustment of the boat rotation mechanism 227, and the lifting operation control of the boat elevator 121.

［ガス供給系加熱手段］
本実施形態のガス供給系加熱手段（加熱機構）について、第１実施例を図３を用いて説明する。図３は、第１実施例のガス供給系加熱手段を示す図である。図３において、６０はガス配管である。６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅは、バルブ（開閉弁）である。２７１は、バルブ６１や配管６０を加熱する加熱容器である。２７１ａは、加熱容器２７１内へ高温ガスを導入する導入口である。２７１ｂは、加熱容器２７１内の雰囲気を排気する排気口である。２７１ｃは、加熱容器２７１内の雰囲気である。２７１ｄは、加熱容器２７１を形成するケース（筐体）である。２７１ｅは、ケース２７１ｄを覆う保温材である。２７２は、図２に示すガス供給源２４０ｅから供給される空気又は窒素ガス等の不活性ガスを加熱する加熱部としての熱交換器である。２４１ｅは、熱交換器２７２へ供給するガスの流量を制御するＭＦＣである。２５１ｅは、開閉バルブである。２３２ｅは、図２に示すガス供給源２４０ｅからのガスを加熱容器２７１へ供給するガス配管である。このように、第１実施例のガス供給系加熱手段は、主に、加熱容器２７１、加熱部としての熱交換器２７２、ＭＦＣ２４１ｅ等を備える。 [Gas supply system heating means]
The gas supply system heating means (heating mechanism) of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing the gas supply system heating means of the first embodiment. In FIG. 3, 60 is a gas pipe. 61a, 61b, 61c, 61d, 61e are valves (open / close valves). Reference numeral 271 denotes a heating container for heating the valve 61 and the pipe 60. 271a is an inlet for introducing a high temperature gas into the heating container 271. 271b is an exhaust port for exhausting the atmosphere in the heating container 271. 271c is an atmosphere in the heating container 271. Reference numeral 271d denotes a case (housing) that forms the heating container 271. 271e is a heat insulating material that covers the case 271d. Reference numeral 272 denotes a heat exchanger as a heating unit that heats an inert gas such as air or nitrogen gas supplied from the gas supply source 240e shown in FIG. 241e is an MFC that controls the flow rate of the gas supplied to the heat exchanger 272. Reference numeral 251e denotes an open / close valve. 232e is a gas pipe that supplies the gas from the gas supply source 240e shown in FIG. Thus, the gas supply system heating means of the first embodiment mainly includes a heating container 271, a heat exchanger 272 as a heating unit, an MFC 241 e, and the like.

図２に示すガス供給源２４０ｅからのガスが、ＭＦＣ２４１ｅで所定の流量に制御されて熱交換器２７２に供給されると、熱交換器２７２において所定の温度に加熱される。所定の温度に加熱された高温ガス（加熱ガス）が、導入口２７１ａから加熱容器２７１内に導入されると、加熱容器２７１内の空間の雰囲気２７１ｃが加熱ガスに置き換えられて、この置き換えられた加熱ガスにより、加熱容器２７１内のバルブ６１、継ぎ手６２、配管６０が所定の温度に加熱される。加熱容器２７１内のバルブ６１、継ぎ手６２、配管６０を加熱することにより、温度が低下した加熱ガスは、排気口２７１ｂから排気される。
このように、第１実施例のガス供給系加熱手段では、加熱対象箇所をケースで覆い、ケース内部に、熱交換器等で加熱した高温の気体を供給するようにしているので、複雑な配管構造に対応でき、加熱対象箇所をむらなく加熱することができる。さらに、ケースを保温材で覆うことにより、安定した温度管理が可能となる。 When the gas from the gas supply source 240e shown in FIG. 2 is controlled to a predetermined flow rate by the MFC 241e and supplied to the heat exchanger 272, the heat exchanger 272 heats the gas to a predetermined temperature. When a high-temperature gas (heating gas) heated to a predetermined temperature is introduced into the heating container 271 from the inlet 271a, the atmosphere 271c in the space in the heating container 271 is replaced with the heating gas, and this replacement is performed. The valve 61, the joint 62, and the pipe 60 in the heating container 271 are heated to a predetermined temperature by the heating gas. By heating the valve 61, the joint 62, and the pipe 60 in the heating container 271, the heated gas whose temperature has decreased is exhausted from the exhaust port 271b.
As described above, in the gas supply system heating means of the first embodiment, the portion to be heated is covered with the case, and the high-temperature gas heated by the heat exchanger or the like is supplied to the inside of the case. It can respond to a structure and can heat a heating object location uniformly. Furthermore, stable temperature management is possible by covering the case with a heat insulating material.

次に、第２実施例のガス供給系加熱手段について、図４を用いて説明する。図４は、第２実施例のガス供給系加熱手段を示す図である。図４において、図３と同じ部品は同符号で示し、説明を省略する。図４において、２７１ｆは、断熱材等の素材を用いたブロックである。加熱容器２７１内の加熱領域（雰囲気２７１ｃの領域）が広い場合、導入口２７１ａから導入された高温ガスは、徐々に温度が低下するが、図４に示すように、加熱容器２７１内にブロック２７１ｆを設置することにより、加熱容器２７１内の加熱領域を狭めることができ、加熱容器２７１内のバルブ等を効率よく加熱することができる。
なお、ブロック２７１ｆの素材は、断熱材でなくてもよいが、断熱材を用いる方が熱のロスが少ない。 Next, the gas supply system heating means of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing the gas supply system heating means of the second embodiment. In FIG. 4, the same components as those in FIG. In FIG. 4, 271f is a block using a material such as a heat insulating material. When the heating region (region of the atmosphere 271c) in the heating container 271 is wide, the temperature of the high-temperature gas introduced from the inlet 271a gradually decreases, but as shown in FIG. 4, the block 271f is placed in the heating container 271. By installing the, the heating region in the heating container 271 can be narrowed, and the valves and the like in the heating container 271 can be efficiently heated.
The material of the block 271f may not be a heat insulating material, but heat loss is less when the heat insulating material is used.

次に、第３実施例のガス供給系加熱手段について、図５を用いて説明する。図５は、第３実施例のガス供給系加熱手段を示す図である。図５において、図３と同じ部品は同符号で示し、説明を省略する。図５において、２７１ｇは、アルミブロックのケースである。２７１ｈは、面状のジャケットヒータである。図５に示すように、第３実施例の加熱容器２７１は、アルミブロック２７１ｇで形成され、該アルミブロック２７１ｇを面状のジャケットヒータ２７１ｈで覆うとともに、前記アルミブロック２７１ｇは、加熱容器２７１内の雰囲気領域２７１ｃを小さくするよう凹凸を有する。このように、加熱容器２７１のケースを熱伝導率の優れたアルミブロック２７１ｇとし、外部からジャケットヒータ２７１ｈにより加熱することで、第１実施例の効果に加え、更に十分な加熱効果が得られる。また、ケースをアルミブロック２７１ｇとすることで、加熱容器２７１内の加熱領域を狭めることができ、第２実施例の効果も得ることができる。 Next, the gas supply system heating means of the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing the gas supply system heating means of the third embodiment. In FIG. 5, the same parts as those in FIG. In FIG. 5, 271g is an aluminum block case. Reference numeral 271h denotes a planar jacket heater. As shown in FIG. 5, the heating container 271 of the third embodiment is formed of an aluminum block 271g, and the aluminum block 271g is covered with a planar jacket heater 271h, and the aluminum block 271g is disposed inside the heating container 271. It has unevenness to make the atmosphere region 271c small. As described above, the case of the heating container 271 is made of the aluminum block 271g having excellent thermal conductivity and is heated from the outside by the jacket heater 271h, so that a further sufficient heating effect can be obtained in addition to the effect of the first embodiment. Moreover, by making the case into the aluminum block 271g, the heating area | region in the heating container 271 can be narrowed, and the effect of 2nd Example can also be acquired.

なお、本発明は、前記実施例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、本発明は、密集したバルブ構成を必要とする固体原料を用いた装置に対して有効であるが、固体原料に限らず、液体原料を用いた装置であっても、密集、あるいは複雑なバルブ構成を有する場合に有効である。また、ＡｌＯ膜を形成する処理に限らず、他の薄膜を形成する処理であってもよい。
前記実施形態においては、バッチ式縦型成膜装置について説明したが、本発明は、枚葉装置にも適用することができる。
前記実施例では、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。 In addition, this invention is not limited to the said Example, It cannot be overemphasized that it can change variously in the range which does not deviate from the summary.
For example, the present invention is effective for an apparatus using a solid raw material that requires a dense valve configuration. However, the present invention is not limited to a solid raw material, and an apparatus using a liquid raw material may be dense or complicated. This is effective when a valve configuration is used. Moreover, the process which forms not only the process which forms an AlO film | membrane but another thin film may be sufficient.
Although the batch type vertical film forming apparatus has been described in the above embodiment, the present invention can also be applied to a single wafer apparatus.
In the above embodiment, the case where the wafer is processed has been described. However, the processing target may be a photomask, a printed wiring board, a liquid crystal panel, a compact disk, a magnetic disk, or the like.

以上の、本明細書の記載に基づき、次の発明を把握することができる。すなわち、第１の発明は、
基板を収容し処理を行う基板処理室と、
前記基板処理室に接続され、前記基板処理室内に処理用ガスを供給するガス供給系と、
前記ガス供給系を加熱する加熱手段とを備え、
前記加熱手段は、前記ガス供給系の少なくとも一部を囲む加熱容器であって、加熱ガス導入口と加熱ガス排気口を有する加熱容器と、前記加熱容器内に加熱されたガスを供給する加熱ガス供給手段とを有することを特徴とする基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、ガス供給系をむらなく十分に加熱することができ、安定した温度の原料ガスを基板処理装置に供給することが容易となる。 Based on the above description, the following invention can be grasped. That is, the first invention is
A substrate processing chamber for accommodating and processing the substrate;
A gas supply system connected to the substrate processing chamber for supplying a processing gas into the substrate processing chamber;
Heating means for heating the gas supply system,
The heating means is a heating container that surrounds at least a part of the gas supply system, and includes a heating container having a heating gas introduction port and a heating gas exhaust port, and a heating gas that supplies heated gas into the heating container A substrate processing apparatus.
If the substrate processing apparatus is configured in this manner, the gas supply system can be sufficiently heated without any unevenness, and it becomes easy to supply a source gas having a stable temperature to the substrate processing apparatus.

第２の発明は、前記第１の発明における基板処理装置であって、
前記加熱容器内に、加熱容器内の雰囲気領域を小さくするための断熱材を収容することを特徴とする基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、加熱容器内の加熱領域を狭めることができ、加熱容器内のバルブ等を効率よく加熱することができる。 A second invention is a substrate processing apparatus according to the first invention,
A substrate processing apparatus, wherein a heat insulating material for reducing an atmosphere region in the heating container is accommodated in the heating container.
When the substrate processing apparatus is configured in this manner, the heating region in the heating container can be narrowed, and the valves and the like in the heating container can be efficiently heated.

第３の発明は、前記第１の発明又は第２の発明における基板処理装置であって、
前記加熱容器は、アルミブロックで形成され、該アルミブロックを面状ヒータで覆うとともに、前記アルミブロックは、加熱容器内の雰囲気領域を小さくするよう凹凸を有することを特徴とする基板処理装置。
このように基板処理装置を構成すると、ガス供給系をむらなく十分に加熱することができ、安定した温度の原料ガスを基板処理装置に供給することが容易となり、さらに、加熱容器内の加熱領域を狭めることができ、加熱容器内のバルブ等を効率よく加熱することができる。 A third invention is the substrate processing apparatus of the first invention or the second invention,
The substrate processing apparatus, wherein the heating container is formed of an aluminum block, the aluminum block is covered with a planar heater, and the aluminum block has irregularities so as to reduce an atmosphere region in the heating container.
When the substrate processing apparatus is configured in this manner, the gas supply system can be sufficiently heated without any unevenness, and it becomes easy to supply a source gas having a stable temperature to the substrate processing apparatus. And the valve in the heating container can be efficiently heated.

１００…基板処理装置、２００…ウエハ、２０１…基板処理室、２０２…処理炉、２０３…反応管、２０７…ヒータ、２１７…ボート、２１８…石英キャップ、２１９…シールキャップ、２２０…Ｏリング、２２７…ボート回転機構、２３１…ガス排気管、２３２ａ…第１のガス供給管、２３２ｂ…第２のガス供給管、２３２ｃ…不活性ガス供給管、２３２ｄ…不活性ガス供給管、２３３…ノズル、２４０ａ…第１の処理ガス供給源、２４０ｂ…第２の処理ガス供給源、２４０ｃ…不活性ガス供給源、２４０ｄ…不活性ガス供給源、２４０ｅ…不活性ガス供給源、２４１ａ…マスフローコントローラ、２４１ｂ…マスフローコントローラ、２４１ｃ…マスフローコントローラ、２４１ｄ…マスフローコントローラ、２４１ｅ…マスフローコントローラ、２４６…真空ポンプ、２４７…ヒータ、２５１ａ…開閉バルブ、２５１ｂ…開閉バルブ、２５１ｃ…開閉バルブ、２５１ｄ…開閉バルブ、２５１ｅ…開閉バルブ、２５２…開閉バルブ、２５５…ＡＰＣバルブ、２６０…加熱気化装置、２７１…加熱容器、２７１ａ…導入口、２７１ｂ…排気口、２７１ｃ…雰囲気、２７１ｄ…ケース、２７１ｅ…保温材、２７１ｆ…ブロック、２７１ｇ…アルミブロック、２７１ｈ…ジャケットヒータ、２７２…熱交換器、２８０…コントローラ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Substrate processing apparatus, 200 ... Wafer, 201 ... Substrate processing chamber, 202 ... Processing furnace, 203 ... Reaction tube, 207 ... Heater, 217 ... Boat, 218 ... Quartz cap, 219 ... Seal cap, 220 ... O-ring, 227 ... Boat rotation mechanism, 231 ... Gas exhaust pipe, 232a ... First gas supply pipe, 232b ... Second gas supply pipe, 232c ... Inert gas supply pipe, 232d ... Inert gas supply pipe, 233 ... Nozzle, 240a ... 1st process gas supply source, 240b ... 2nd process gas supply source, 240c ... Inert gas supply source, 240d ... Inert gas supply source, 240e ... Inert gas supply source, 241a ... Mass flow controller, 241b ... Mass flow controller, 241c ... Mass flow controller, 241d ... Mass flow controller, 241e ... Mass flow controller Roller, 246 ... Vacuum pump, 247 ... Heater, 251a ... Open / close valve, 251b ... Open / close valve, 251c ... Open / close valve, 251d ... Open / close valve, 251e ... Open / close valve, 252 ... Open / close valve, 255 ... APC valve, 260 ... Heat vaporization 271 ... Heating container, 271a ... Inlet port, 271b ... Exhaust port, 271c ... Atmosphere, 271d ... Case, 271e ... Heat insulating material, 271f ... Block, 271g ... Aluminum block, 271h ... Jacket heater, 272 ... Heat exchanger, 280 ... Controller.

Claims

A substrate processing chamber for accommodating and processing the substrate;
A gas supply system connected to the substrate processing chamber for supplying a processing gas into the substrate processing chamber;
Heating means for heating the gas supply system,
The heating means is a heating container that surrounds at least a part of the gas supply system, and includes a heating container having a heating gas introduction port and a heating gas exhaust port, and a heating gas that supplies heated gas into the heating container A substrate processing apparatus.