JP3907546B2 - Vertical heat treatment apparatus and method for manufacturing semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Vertical heat treatment apparatus and method for manufacturing semiconductor integrated circuit device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦型熱処理装置に関し、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、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという。)に各種の熱処理(thermal treatment )を施す縦型熱処理装置(furnace )に関する。
【0002】
【従来の技術】
ICの製造方法において、ウエハに窒化シリコン(Si34 )や酸化シリコン(SiOx)およびポリシリコン等を堆積(デポジション)するのに、縦型熱処理装置の一例であるバッチ式縦型ホットウオール型減圧CVD装置が、広く使用されている。バッチ式縦型ホットウオール型減圧CVD装置(以下、CVD装置という。)は、処理室を形成するインナチューブおよびインナチューブを取り囲むアウタチューブから構成されて縦型に設置されたプロセスチューブと、処理室を排気する排気管および処理室にガスを供給するガス導入管が接続されたマニホールドと、プロセスチューブの外に敷設されて処理室を加熱するヒータユニットと、複数枚のウエハを垂直方向に整列させて保持して処理室に搬入するボートとを備えており、複数枚のウエハを保持したボートが処理室に下端の炉口から搬入(ボートローディング)され、処理室に成膜ガスがガス導入管から供給されるとともに、ヒータユニットによって処理室が加熱されることにより、ウエハの上にCVD膜を堆積させるように構成されている。
【0003】
従来のこの種のCVD装置においては、ある特定の条件(温度、圧力、ガス種等)の下ではプロセスチューブの内部に副生成物(中間的生成物)が発生することが知られている。例えば、ウエハに窒化シリコン(Si34 )が成膜される場合には、反応ガスが150℃以下になる場所に塩化アンモニア(NH4 Cl)といった副生成物が付着することが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記したCVD装置においては、アウタチューブおよびマニホールドに敷設されたシールリングが劣化防止のために強制的に冷却されるため、インナチューブおよびアウタチューブの下端部やマニホールドに副生成物が付着し堆積してしまう。堆積した副生成物は異物の発生源になるため、堆積した副生成物を除去するメンテナンス作業が定期的に実施されることになる。
【0005】
本発明の目的は、炉口付近に副生成物が付着するのを防止することができる縦型熱処理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る縦型熱処理装置は、処理室を形成するインナチューブおよびこのインナチューブを取り囲むアウタチューブから構成されて縦型に設置されたプロセスチューブと、前記処理室を加熱するヒータユニットと、前記処理室を排気する排気管および前記処理室にガスを供給するガス導入管が接続されたマニホールドとを備えており、前記アウタチューブと前記マニホールドとの間にはシールフランジが介設されており、このシールフランジには冷却媒体通路が敷設されていることを特徴とする。
【0007】
前記した手段によれば、シールフランジがアウタチューブとマニホールドとの間に介設されているため、シールリングの劣化防止のための強制冷却によるマニホールドの温度の低下を抑制することができ、その結果、マニホールド内壁面に副生成物が付着して堆積するのを防止することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【0009】
図1に示されているように、本実施の形態に係るCVD装置10は、中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持された縦型のプロセスチューブ11を備えている。プロセスチューブ11は互いに同心円に配置されたアウタチューブ12とインナチューブ13とを備えており、アウタチューブ12は石英ガラスや炭化シリコン(SiC)が使用されて上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されており、インナチューブ13は石英ガラスや炭化シリコンが使用されて上下両端が開口された円筒形状に形成されている。インナチューブ13の筒中空部はボートによって同心的に整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室14を形成しており、インナチューブ13の下端部には被処理基板としてのウエハの最大外径よりも大きな口径の炉口15が形成されている。
【0010】
図1および図2に示されているように、プロセスチューブ11の下端にはステンレス鋼等の金属が使用されて上下両端が開口した短尺の円筒形状に形成されたマニホールド16が、後記するシールフランジ21を介設されてプロセスチューブ11と同心円に配設されており、プロセスチューブ11はマニホールド16が筐体2に支持されることによって垂直に支持された状態になっている。マニホールド16の内周の中間部には隔壁17が水平に突設されており、隔壁17はマニホールド16の内側空間を上下に仕切っている。マニホールド16の側壁には他端が真空排気装置(図示せず)に接続された大口径の排気管18が、隔壁17が仕切ったマニホールド16の内側空間のうち上側空間に一杯に連通するように接続されており、排気管18はアウタチューブ12とインナチューブ13との隙間によって形成された排気路19を排気するようになっている。マニホールド16の側壁の下端部にはガス導入管20が、隔壁17が仕切ったマニホールド16の内側空間のうち炉口15側である下側空間に連通するように接続されており、ガス導入管20の他端は原料ガスや窒素ガス等のガスを供給するガス供給装置(図示せず)に接続されている。
【0011】
図2および図3に示されているように、シールフランジ21はマニホールド16と同質の耐熱材料が使用されて円形リング形状に形成されており、シールフランジ21の内径はマニホールド16の内径よりも大きく設定され、シールフランジ21の外径はアウタチューブ12のフランジ部12aの外径よりも大きく設定されている。シールフランジ21の上面には位置決め凹部22が同心円に没設されており、位置決め凹部22の内径はアウタチューブ12のフランジ部12aの外径よりも若干大きめに設定されている。シールフランジ21の位置決め凹部22の底面にはシールリング収納溝23が同心円に没設されており、シールリング収納溝23にはシールリング24が収納されている。シールフランジ21のシールリング収納溝23の真下の部位には冷却媒体通路としての冷却水路25が同心円に敷設されており、冷却水路25には冷却媒体としての冷却水26を流通させるための冷却水供給路(図示せず)が接続されている。
【0012】
他方、マニホールド16の上端部にはフランジ部27が径方向外向きに突出されているとともに、フランジ部27の上面にはシールリング収納溝28が同心円に没設されており、シールリング収納溝28にはシールリング29が収納されている。マニホールド16のフランジ部27の上側には位置決め凸部30が同心円に形成されており、フランジ部27と位置決め凸部30との角部には断熱層形成溝31がL字形の溝形状に形成されている。図3(a)に示されているように、シールフランジ21がマニホールド16のフランジ部27に載置された状態において、シールフランジ21の内周面とマニホールド16の位置決め凸部30の外周面との間には熱伝導リング32が介設される。熱伝導リング32は弗素樹脂等の耐熱材料が使用されて、外径がシールフランジ21の内径よりも小径で内径がマニホールド16の位置決め凸部30の外径よりも大径の円形リング形状に形成されている。このため、シールフランジ21の内周面とマニホールド16の位置決め凸部30の外周面との間における熱伝導リング32の両脇には断熱層部33、33が形成されている。
【0013】
図2および図3に示されているように、シールフランジ21および熱伝導リング32がマニホールド16に組み付けられた状態で、アウタチューブ12がシールフランジ21の位置決め凹部22の底面の上に載置されることにより、アウタチューブ12がマニホールド16およびインナチューブ13に位置決め凹部22およびフランジ部12aによって位置決めされた状態になる。その後、シールフランジ21の上に載置された押さえリング34がアウタチューブ12によって抑えられることにより、シールフランジ21、熱伝導リング32、アウタチューブ12が固定された状態になる。ヒータユニット35はプロセスチューブ11の外部にプロセスチューブ11を包囲するように同心円に設備されており、筐体2に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。ヒータユニット35はプロセスチューブ11の内部を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱するように構成されている。
【0014】
図1および図2に示されているように、CVD装置10はマニホールド16の炉口15を開閉する隔離バルブとしての炉口開閉装置36を備えており、この炉口開閉装置36はマニホールド16の中心線の延長線と同心円に配置されてボートエレベータ(図示せず)によって昇降されるように構成されている。炉口開閉装置36はボートエレベータによって垂直に昇降されるベース37と、マニホールド16の外径と略等しい円盤形状に形成されてマニホールド16の下端面に密着して炉口15をシールするシールキャップ38とを備えており、シールキャップ38はベース37の真上に若干の隙間をとって平行に配置されて水平に支持されている。ベース37の中心線上には回転駆動装置(図示せず)によって回転される回転軸39が垂直方向に挿通されて軸受装置によって回転自在に支承されており、回転軸39の上端にはボート40が垂直に立脚されて固定されている。
【0015】
図1に示されているように、ボート40は上下で一対の端板41および42と、両端板41、42間に垂直に配設された複数本の保持部材43とを備えており、各保持部材43には複数条の保持溝44が長手方向に等間隔に配されて互いに同一平面内において開口するようにそれぞれ刻設されている。そして、ウエハ1は複数条の保持溝44間に外周辺部が挿入されることにより、水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列されてボート40に保持されるようになっている。
【0016】
次に、前記構成に係るCVD装置を使用してウエハに窒化シリコン(Si34 )を成膜する場合について説明する。
【0017】
プロセスチューブ11の真下のボート搬入搬出室において、複数枚のウエハ1はボート40に互いに平行で中心線が揃った状態にウエハ移載装置によって装填される。図1に示されているように、複数枚のウエハ1が装填されたボート40はシールキャップ38の上にウエハ1群が並んだ方向が垂直になる状態で載置され、ボートエレベータによって上昇されてマニホールド16の炉口15から処理室14に搬入(ボートローディング)されて行き、シールキャップ38に支持されたままの状態で処理室14に存置される。この状態で、シールキャップ38は炉口15を気密シールした状態になる。
【0018】
プロセスチューブ11の内部が所定の真空度(数十〜数万Pa)に排気管18によって排気される。本実施の形態においては、排気管18が大口径に設定されているため、排気管18による排気路19に対する排気速度を従来例に比べて大きく設定することができ、この大きい排気速度により、排気路19やマニホールド16および排気管18の表面に副生成物が付着して堆積するのを防止することができる。また、プロセスチューブ11の内部がヒータユニット35によって所定の温度(約700℃)に均一に加熱される。
【0019】
プロセスチューブ11の内部の温度や圧力が安定すると、成膜ガス51がインナチューブ13の処理室14にガス導入管20によって供給される。本実施の形態においては、成膜ガスとしては、SiH2 Cl2 ガスとアンモニア(NH3 )ガスとが使用される。ちなみに、NH3 ガスはSiH2 Cl2 ガスが供給される以前から供給される。また、処理中には、ボート40が回転軸39によって回転される。
【0020】
供給された成膜ガス51はインナチューブ13の処理室14を上昇し、上端開口からインナチューブ13とアウタチューブ12との隙間によって形成された排気路19に流出して排気管18から排気される。成膜ガス51は処理室14を通過する際にウエハ1の表面に接触する。このウエハ1との接触に伴う成膜ガス51による熱CVD反応により、ウエハ1の表面にはSi34 膜が堆積(デポジション)する。
【0021】
Si34 膜が所望の膜厚だけ堆積する予め設定された処理時間が経過すると、シールキャップ38が下降されて炉口15が開口されるとともに、ボート40に保持された状態でウエハ1群が炉口15からプロセスチューブ11の真下のボート搬入搬出室に搬出(ボートアンローディング)される。
【0022】
ところで、以上の成膜処理において、ガス導入管20から炉口15に供給された成膜ガス51はマニホールド16やインナチューブ13の炉口15の表面に接触する。この際、マニホールド16やインナチューブ13の温度が処理室14の温度に比べて低温になっていると、NH4 Clといった副生成物(中間的生成物)がマニホールド16の内壁面やインナチューブ13の炉口15の表面に付着する。これらの表面に付着した副生成物は成膜工程が繰り返される毎に累積して行くため、その累積した堆積膜の厚さは成膜のバッチ処理の回数が増えるに従って増加して行くことになる。この累積した堆積膜は厚さがある値に達すると、剥離し易くなるため、パーティクルの発生が急激に増加する。
【0023】
他方、以上の成膜処理において、シールフランジ21のシールリング24およびマニホールド16のシールリング29の熱による劣化を防止するために、冷却水26が冷却水路25に流通されることにより、シールフランジ21のシールリング24およびマニホールド16のシールリング29が強制的に冷却される。しかし、本実施の形態に係るCVD装置10においては、シールフランジ21はアウタチューブ12とマニホールド16との間に介設されていることにより、シールリング24、29の冷却水路25によるマニホールド16の温度の低下は抑制することができるため、マニホールド内壁面に副生成物が付着して堆積するのを防止することができる。また、シールフランジ21とマニホールド16との間に断熱層部33が介設されていることにより、シールフランジ21の冷却水路25によるマニホールド16の温度の低下は抑制することができるため、マニホールド16の内壁面に副生成物が付着して堆積するのを防止することができる。しかも、本実施の形態においては、アウタチューブ12の熱がマニホールド16にアウタチューブ12とマニホールド16との間に介設された熱伝導リング32による図3に破線矢印で示された熱伝達経路52によって伝達されることにより、シールフランジ21の冷却水路25によるマニホールド16の温度の低下はより一層抑制することができるため、マニホールド16の内壁面に副生成物が付着して堆積するのを確実に防止することができさらに、アウタチューブ12からシールリング24への熱伝達を軽減することができる。したがって、これらの表面に副生成物が堆積して行くのを未然に防止することができ、パーティクルの発生を防止することができ、また、この堆積膜を除去するためのメンテナンス作業を廃止ないしは減少することができる。
【0024】
前記した実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【0025】
1) アウタチューブとマニホールドとの間にシールフランジを介設することにより、シールリングの劣化防止のための強制冷却によるインナチューブの温度の低下を抑制することができるため、インナチューブの炉口の付近に副生成物が付着して堆積するのを防止することができる。
【0026】
2) シールフランジとマニホールドとの間に断熱層部を介設することにより、シールリングの劣化防止のための強制冷却によるマニホールドの温度の低下を抑制することができるため、マニホールド内壁面に副生成物が付着して堆積するのを防止することができる。
【0027】
3) 熱伝導リングをアウタチューブとマニホールドとの間に介設することにより、アウタチューブの熱をマニホールドに伝達させることができるため、シールリングの劣化防止のための強制冷却によるマニホールドの温度の低下を抑制することができ、マニホールドの炉口付近に副生成物が付着して堆積するのを防止することができる。
【0028】
4) マニホールド内壁面に処理ガスの副生成物が付着するのを防止することにより、これらの表面に副生成物が堆積して行くのを防止することができるため、この堆積膜の剥離によるパーティクルの発生を未然に防止することができ、その結果、CVD装置ひいてはICの製造方法の製造歩留りやスループットを高めることができる。
【0029】
5) 副生成物の堆積を防止することにより、この堆積膜を除去するためのメンテナンス作業を廃止ないしは減少することができるため、CVD装置の稼働効率ひいてはICの製造方法の生産性を高めることができる。
【0030】
6) シールリングを強制冷却することにより、シールリングの寿命を延ばすことができるため、CVD装置の稼働効率ひいてはICの製造方法の生産性を高めることができる。
【0031】
7) アウタチューブとマニホールドとの間にシールフランジを介設することにより、大口径の排気管をマニホールドに接続することができるため、排気管の排気速度を大きく設定することができ、その結果、排気管の内面やマニホールドの外周面、アウタチューブの内周面等に副生成物が付着して堆積するのを防止することができる。
【0032】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【0033】
例えば、シールリングを強制冷却するための冷却媒体としては、冷却水を使用するに限らず、窒素ガス等の冷却ガスを使用してもよい。
【0034】
成膜する膜種はシリコン窒化膜に限らず、ポリシリコン膜やシリコン酸化膜等であってもよい。
【0035】
縦型熱処理装置はCVD装置に限らず、酸化処理や拡散処理、酸化や拡散だけでなくイオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフロー処理およびアニール処理等にも使用される縦型熱処理装置全般に適用することができる。
【0036】
前記実施の形態ではウエハに処理が施される場合について説明したが、処理対象はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、炉口付近に副生成物が付着するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるCVD装置を示す正面断面図である。
【図2】その主要部の正面断面図である。
【図3】(a)は図2のa部の拡大断面図であり、(b)はその主要部を分解して示した拡大断面図である。
【符号の説明】
1…ウエハ(被処理基板)、2…筐体、3…ボート搬入搬出室、10…CVD装置(縦型熱処理装置)、11…プロセスチューブ、12…アウタチューブ、12a…フランジ部、13…インナチューブ、14…処理室、15…炉口、16…マニホールド、17…隔壁、18…排気管、19…排気路、20…ガス導入管、21…シールフランジ、22…位置決め凹部、23…シールリング収納溝、24…シールリング、25…冷却水路(冷却媒体通路)26…冷却水(冷却媒体)、27…フランジ部、28…シールリング収納溝、29…シールリング、30…位置決め凸部、31…断熱層形成溝、32…熱伝導リング、33…断熱層部、34…押さえリング、35…ヒータユニット、36…炉口開閉装置、37…ベース、38…シールキャップ、39…回転軸、40…ボート、41、42…端板、43…保持部材、44…保持溝、51…成膜ガス、52…熱伝達経路。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vertical heat treatment apparatus. For example, in a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC), various types of semiconductor wafers (hereinafter referred to as wafers) on which an integrated circuit including semiconductor elements is fabricated. The present invention relates to a vertical heat treatment apparatus (furnace) for performing thermal treatment.
[0002]
[Prior art]
In an IC manufacturing method, a batch type vertical hot wall is an example of a vertical heat treatment apparatus for depositing silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon oxide (SiOx), polysilicon, or the like on a wafer. Mold vacuum CVD equipment is widely used. A batch type vertical hot wall type reduced pressure CVD apparatus (hereinafter referred to as a CVD apparatus) includes an inner tube forming a processing chamber and an outer tube surrounding the inner tube. A manifold connected to an exhaust pipe for exhausting gas and a gas introduction pipe for supplying gas to the processing chamber, a heater unit laid outside the process tube to heat the processing chamber, and a plurality of wafers are aligned vertically And a boat that holds the plurality of wafers into the processing chamber, is loaded into the processing chamber from the bottom furnace port (boat loading), and the film forming gas is introduced into the processing chamber through the gas introduction pipe. The process chamber is heated by the heater unit and the CVD film is deposited on the wafer. It has been.
[0003]
In this type of conventional CVD apparatus, it is known that by-products (intermediate products) are generated inside the process tube under certain specific conditions (temperature, pressure, gas type, etc.). For example, when silicon nitride (Si 3 N 4 ) is formed on a wafer, it is known that by-products such as ammonia chloride (NH 4 Cl) adhere to the place where the reaction gas is 150 ° C. or lower. Yes.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the CVD apparatus described above, the seal ring laid on the outer tube and the manifold is forcibly cooled to prevent deterioration, so that by-products adhere to and accumulate on the lower ends of the inner tube and the outer tube and the manifold. End up. Since the accumulated by-product becomes a source of foreign matter, a maintenance operation for removing the accumulated by-product is periodically performed.
[0005]
An object of the present invention is to provide a vertical heat treatment apparatus that can prevent by-products from adhering to the vicinity of a furnace port.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A vertical heat treatment apparatus according to the present invention includes an inner tube that forms a processing chamber, an outer tube that surrounds the inner tube, a process tube installed in a vertical shape, a heater unit that heats the processing chamber, An exhaust pipe for exhausting the processing chamber and a manifold connected with a gas introduction pipe for supplying gas to the processing chamber, and a seal flange is interposed between the outer tube and the manifold, A cooling medium passage is laid on the seal flange.
[0007]
According to the above-mentioned means, since the seal flange is interposed between the outer tube and the manifold, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the manifold due to forced cooling for preventing deterioration of the seal ring, and as a result. Byproduct can be prevented from adhering to and depositing on the inner wall surface of the manifold.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0009]
As shown in FIG. 1, a CVD apparatus 10 according to the present embodiment includes a vertical process tube 11 that is vertically arranged and fixedly supported so that the center line is vertical. . The process tube 11 includes an outer tube 12 and an inner tube 13 that are arranged concentrically with each other. The outer tube 12 is made of quartz glass or silicon carbide (SiC) and has a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. The inner tube 13 is formed integrally and is formed in a cylindrical shape using quartz glass or silicon carbide and having both upper and lower ends opened. A cylindrical hollow portion of the inner tube 13 forms a processing chamber 14 into which a plurality of wafers held concentrically aligned by a boat are loaded, and a lower portion of the inner tube 13 serves as a substrate to be processed. A furnace port 15 having a diameter larger than the maximum outer diameter of the wafer is formed.
[0010]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a manifold 16 formed in a short cylindrical shape using a metal such as stainless steel at the lower end of the process tube 11 and opened at both upper and lower ends has a seal flange described later. 21 is disposed concentrically with the process tube 11, and the process tube 11 is supported vertically by the manifold 16 being supported by the housing 2. A partition wall 17 protrudes horizontally at an intermediate portion of the inner periphery of the manifold 16, and the partition wall 17 partitions the inner space of the manifold 16 vertically. A large-diameter exhaust pipe 18 having the other end connected to a vacuum exhaust device (not shown) on the side wall of the manifold 16 communicates fully with the upper space in the inner space of the manifold 16 partitioned by the partition wall 17. The exhaust pipe 18 is connected, and exhausts the exhaust path 19 formed by the clearance between the outer tube 12 and the inner tube 13. A gas introduction pipe 20 is connected to the lower end portion of the side wall of the manifold 16 so as to communicate with the lower space on the furnace port 15 side in the inner space of the manifold 16 partitioned by the partition wall 17. The other end is connected to a gas supply device (not shown) for supplying a gas such as a source gas or nitrogen gas.
[0011]
As shown in FIGS. 2 and 3, the seal flange 21 is formed in a circular ring shape using the same heat-resistant material as the manifold 16, and the inner diameter of the seal flange 21 is larger than the inner diameter of the manifold 16. The outer diameter of the seal flange 21 is set larger than the outer diameter of the flange portion 12 a of the outer tube 12. A positioning recess 22 is concentrically recessed on the upper surface of the seal flange 21, and the inner diameter of the positioning recess 22 is set slightly larger than the outer diameter of the flange portion 12 a of the outer tube 12. A seal ring storage groove 23 is concentrically recessed on the bottom surface of the positioning recess 22 of the seal flange 21, and a seal ring 24 is stored in the seal ring storage groove 23. A cooling water passage 25 as a cooling medium passage is laid concentrically at a portion of the seal flange 21 immediately below the seal ring housing groove 23, and cooling water for circulating the cooling water 26 as a cooling medium through the cooling water passage 25. A supply path (not shown) is connected.
[0012]
On the other hand, a flange portion 27 protrudes radially outward from the upper end portion of the manifold 16, and a seal ring storage groove 28 is concentrically recessed on the upper surface of the flange portion 27. The seal ring 29 is accommodated in. A positioning convex portion 30 is formed concentrically on the upper side of the flange portion 27 of the manifold 16, and a heat insulating layer forming groove 31 is formed in an L-shaped groove shape at a corner portion of the flange portion 27 and the positioning convex portion 30. ing. As shown in FIG. 3A, in the state where the seal flange 21 is placed on the flange portion 27 of the manifold 16, the inner peripheral surface of the seal flange 21 and the outer peripheral surface of the positioning convex portion 30 of the manifold 16 A heat conducting ring 32 is interposed between the two. The heat conducting ring 32 is made of a heat-resistant material such as fluorine resin, and is formed in a circular ring shape having an outer diameter smaller than the inner diameter of the seal flange 21 and an inner diameter larger than the outer diameter of the positioning protrusion 30 of the manifold 16. Has been. Therefore, heat insulating layer portions 33 and 33 are formed on both sides of the heat conducting ring 32 between the inner peripheral surface of the seal flange 21 and the outer peripheral surface of the positioning convex portion 30 of the manifold 16.
[0013]
As shown in FIGS. 2 and 3, the outer tube 12 is placed on the bottom surface of the positioning recess 22 of the seal flange 21 with the seal flange 21 and the heat conducting ring 32 assembled to the manifold 16. As a result, the outer tube 12 is positioned in the manifold 16 and the inner tube 13 by the positioning recess 22 and the flange portion 12a. Thereafter, the pressing ring 34 placed on the seal flange 21 is suppressed by the outer tube 12, so that the seal flange 21, the heat conducting ring 32, and the outer tube 12 are fixed. The heater unit 35 is provided concentrically so as to surround the process tube 11 outside the process tube 11, and is installed vertically by being supported by the housing 2. The heater unit 35 is configured to heat the inside of the process tube 11 uniformly or with a predetermined temperature distribution throughout.
[0014]
As shown in FIGS. 1 and 2, the CVD apparatus 10 includes a furnace port opening / closing device 36 as an isolation valve that opens and closes the furnace port 15 of the manifold 16. It arrange | positions concentrically with the extended line of a center line, and is comprised so that it may be raised / lowered by a boat elevator (not shown). The furnace opening / closing device 36 has a base 37 that is vertically moved by a boat elevator, and a seal cap 38 that is formed in a disk shape substantially equal to the outer diameter of the manifold 16 and is in close contact with the lower end surface of the manifold 16 to seal the furnace opening 15. The seal cap 38 is arranged in parallel with a slight gap directly above the base 37 and is supported horizontally. A rotation shaft 39 rotated by a rotation drive device (not shown) is vertically inserted on the center line of the base 37 and is rotatably supported by a bearing device. Stands vertically and is fixed.
[0015]
As shown in FIG. 1, the boat 40 includes a pair of upper and lower end plates 41 and 42 and a plurality of holding members 43 disposed vertically between the both end plates 41 and 42. A plurality of holding grooves 44 are arranged in the holding member 43 at equal intervals in the longitudinal direction so as to be opened in the same plane. The wafer 1 is held in the boat 40 by being aligned in a state where the centers are aligned with each other horizontally by inserting the outer peripheral portion between the plurality of holding grooves 44.
[0016]
Next, a case where silicon nitride (Si 3 N 4 ) is formed on a wafer using the CVD apparatus according to the above configuration will be described.
[0017]
In the boat loading / unloading chamber directly below the process tube 11, the plurality of wafers 1 are loaded into the boat 40 by the wafer transfer device in a state in which the center lines are aligned with each other. As shown in FIG. 1, the boat 40 loaded with a plurality of wafers 1 is placed on the seal cap 38 in a state where the direction in which the group of wafers 1 is arranged is vertical, and is lifted by the boat elevator. Then, it is carried into the processing chamber 14 from the furnace port 15 of the manifold 16 (boat loading), and remains in the processing chamber 14 while being supported by the seal cap 38. In this state, the seal cap 38 hermetically seals the furnace port 15.
[0018]
The inside of the process tube 11 is exhausted by the exhaust pipe 18 to a predetermined degree of vacuum (several tens to tens of thousands Pa). In the present embodiment, since the exhaust pipe 18 is set to have a large diameter, the exhaust speed of the exhaust pipe 18 with respect to the exhaust path 19 can be set larger than in the conventional example. By-products can be prevented from adhering and accumulating on the surfaces of the passage 19, the manifold 16 and the exhaust pipe 18. Further, the inside of the process tube 11 is uniformly heated to a predetermined temperature (about 700 ° C.) by the heater unit 35.
[0019]
When the temperature and pressure inside the process tube 11 are stabilized, the film forming gas 51 is supplied to the processing chamber 14 of the inner tube 13 by the gas introduction pipe 20. In the present embodiment, SiH 2 Cl 2 gas and ammonia (NH 3 ) gas are used as the film forming gas. Incidentally, the NH 3 gas is supplied before the SiH 2 Cl 2 gas is supplied. During the processing, the boat 40 is rotated by the rotation shaft 39.
[0020]
The supplied film forming gas 51 rises in the processing chamber 14 of the inner tube 13, flows out from the upper end opening to the exhaust path 19 formed by the gap between the inner tube 13 and the outer tube 12, and is exhausted from the exhaust pipe 18. . The deposition gas 51 comes into contact with the surface of the wafer 1 when passing through the processing chamber 14. A Si 3 N 4 film is deposited (deposited) on the surface of the wafer 1 by the thermal CVD reaction by the film forming gas 51 accompanying the contact with the wafer 1.
[0021]
When a predetermined processing time for depositing a desired thickness of the Si 3 N 4 film elapses, the seal cap 38 is lowered, the furnace port 15 is opened, and the wafer group 1 is held in the boat 40. Is unloaded from the furnace port 15 to the boat loading / unloading chamber directly below the process tube 11.
[0022]
By the way, in the above film forming process, the film forming gas 51 supplied from the gas introduction pipe 20 to the furnace port 15 contacts the surface of the furnace port 15 of the manifold 16 or the inner tube 13. At this time, when the temperature of the manifold 16 and the inner tube 13 is lower than the temperature of the processing chamber 14, a by-product (intermediate product) such as NH 4 Cl is formed on the inner wall surface of the manifold 16 and the inner tube 13. It adheres to the surface of the furnace port 15. By-products attached to these surfaces accumulate each time the film formation process is repeated, and the accumulated thickness of the deposited film increases as the number of batch processes for film formation increases. . When the accumulated deposited film reaches a certain value, it becomes easy to peel off, and the generation of particles increases rapidly.
[0023]
On the other hand, in the above film forming process, in order to prevent deterioration of the seal ring 24 of the seal flange 21 and the seal ring 29 of the manifold 16 due to heat, the cooling water 26 is circulated through the cooling water passage 25, whereby the seal flange 21. The seal ring 24 and the seal ring 29 of the manifold 16 are forcibly cooled. However, in the CVD apparatus 10 according to the present embodiment, the seal flange 21 is interposed between the outer tube 12 and the manifold 16, so that the temperature of the manifold 16 by the cooling water passage 25 of the seal rings 24 and 29 is increased. Therefore, it is possible to prevent the by-product from adhering to and depositing on the inner wall surface of the manifold. In addition, since the heat insulating layer 33 is interposed between the seal flange 21 and the manifold 16, a decrease in the temperature of the manifold 16 due to the cooling water passage 25 of the seal flange 21 can be suppressed. By-products can be prevented from adhering and depositing on the inner wall surface. Moreover, in the present embodiment, the heat transfer path 52 indicated by the broken line arrow in FIG. 3 is formed by the heat conduction ring 32 in which the heat of the outer tube 12 is interposed between the outer tube 12 and the manifold 16 in the manifold 16. As a result, the temperature drop of the manifold 16 due to the cooling water passage 25 of the seal flange 21 can be further suppressed, so that it is ensured that by-products adhere to and accumulate on the inner wall surface of the manifold 16. Further, heat transfer from the outer tube 12 to the seal ring 24 can be reduced. Therefore, it is possible to prevent by-products from accumulating on these surfaces, to prevent generation of particles, and to eliminate or reduce maintenance work for removing this deposited film. can do.
[0024]
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
[0025]
1) By interposing a seal flange between the outer tube and the manifold, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the inner tube due to forced cooling to prevent deterioration of the seal ring. By-products can be prevented from adhering and depositing in the vicinity.
[0026]
2) By providing a heat insulation layer between the seal flange and the manifold, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the manifold due to forced cooling to prevent deterioration of the seal ring. An object can be prevented from adhering and accumulating.
[0027]
3) By installing a heat conduction ring between the outer tube and the manifold, the heat of the outer tube can be transferred to the manifold, so the temperature of the manifold is reduced by forced cooling to prevent deterioration of the seal ring. And by-products can be prevented from adhering to and depositing near the furnace port of the manifold.
[0028]
4) By preventing the by-product of the processing gas from adhering to the inner wall surface of the manifold, it is possible to prevent the by-product from accumulating on these surfaces. Can be prevented, and as a result, the manufacturing yield and throughput of the CVD apparatus, and hence the IC manufacturing method, can be increased.
[0029]
5) By preventing the deposition of by-products, the maintenance work for removing the deposited film can be abolished or reduced, so that the operating efficiency of the CVD apparatus and thus the productivity of the IC manufacturing method can be increased. it can.
[0030]
6) By forcibly cooling the seal ring, the life of the seal ring can be extended, so that the operating efficiency of the CVD apparatus and thus the productivity of the IC manufacturing method can be increased.
[0031]
7) By installing a seal flange between the outer tube and the manifold, a large-diameter exhaust pipe can be connected to the manifold, so the exhaust pipe exhaust speed can be set large. By-products can be prevented from adhering to the inner surface of the exhaust pipe, the outer peripheral surface of the manifold, the inner peripheral surface of the outer tube, and the like.
[0032]
Needless to say, 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.
[0033]
For example, the cooling medium for forcibly cooling the seal ring is not limited to using cooling water, and a cooling gas such as nitrogen gas may be used.
[0034]
The film type to be formed is not limited to a silicon nitride film, but may be a polysilicon film, a silicon oxide film, or the like.
[0035]
The vertical heat treatment apparatus is not limited to a CVD apparatus, but is also used for oxidation treatment, diffusion treatment, reflow treatment and annealing treatment for carrier activation and planarization after ion implantation as well as oxidation and diffusion treatment. It can be applied to all devices.
[0036]
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.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the by-product from adhering to the vicinity of the furnace port.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view showing a CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front sectional view of the main part.
3 (a) is an enlarged cross-sectional view of part a of FIG. 2, and FIG. 3 (b) is an enlarged cross-sectional view showing an exploded main part thereof.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer (substrate to be processed), 2 ... Housing, 3 ... Boat loading / unloading chamber, 10 ... CVD apparatus (vertical heat treatment apparatus), 11 ... Process tube, 12 ... Outer tube, 12a ... Flange part, 13 ... Inner Tubes 14, processing chambers 15, furnace ports 16, manifolds 17, partition walls 18, exhaust pipes 19, exhaust passages 20, gas introduction pipes 21, seal flanges 22, positioning recesses 23, seal rings Storage groove, 24 ... Seal ring, 25 ... Cooling water passage (cooling medium passage) 26 ... Cooling water (cooling medium), 27 ... Flange, 28 ... Seal ring storage groove, 29 ... Seal ring, 30 ... Positioning convex part, 31 ... heat insulation layer forming groove, 32 ... heat conduction ring, 33 ... heat insulation layer part, 34 ... pressing ring, 35 ... heater unit, 36 ... furnace opening / closing device, 37 ... base, 38 ... seal cap 39 ... rotary shaft, 40 ... boat, 41, 42 ... end plate, 43 ... holding member, 44 ... holding groove 51 ... film forming gas, 52 ... heat transfer path.

Claims (3)

処理室を形成し縦型に設置されたプロセスチューブと、前記処理室を加熱するヒータユニットと、前記処理室を排気する排気管および前記処理室にガスを供給するガス導入管が接続される円筒形状に形成されたマニホールドとを備えており、
該マニホールドにはフランジ部が径方向外向きに突出されており、該フランジ部の上側には位置決め凸部が同心円に形成されており、
前記プロセスチューブ前記フランジ部との間には前記位置決め凸部より大径に形成されたシールフランジが介設されており、該シールフランジには冷却媒体通路が敷設されており、
該シールフランジと前記位置決め凸部の外周面との間には断熱層部が形成されていることを特徴とする縦型熱処理装置。
A process tube that is installed in a vertical form a processing chamber, a heater unit for heating the processing chamber, a gas inlet tube for supplying a gas to the exhaust pipe and the process chamber for exhausting the processing chamber Ru connected cylindrical a manifold formed in a shape provided with a,
In the manifold, a flange portion protrudes radially outward, and a positioning convex portion is formed concentrically on the upper side of the flange portion,
Between the process tube and the flange portion , a seal flange having a larger diameter than the positioning convex portion is interposed, and a cooling medium passage is laid in the seal flange,
A vertical heat treatment apparatus , wherein a heat insulating layer is formed between the seal flange and the outer peripheral surface of the positioning convex portion .
前記シールフランジと前記位置決め凸部との間には、前記プロセスチューブの熱を前記シールフランジに熱伝達させる熱伝導リングが介設されていることを特徴とする請求項1に記載の縦型熱処理装置。2. The vertical heat treatment according to claim 1, wherein a heat conduction ring is provided between the seal flange and the positioning convex portion to transfer heat of the process tube to the seal flange. apparatus. 前記請求項1または2に記載の縦型熱処理装置を用いて処理する半導体集積回路装置の製造方法であって、A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, wherein the vertical heat treatment device according to claim 1 or 2 is used for processing.
前記ガス導入管から前記処理室にガスを供給するステップと、  Supplying gas from the gas introduction pipe to the processing chamber;
前記ヒータユニットが前記処理室を加熱するステップと、  The heater unit heating the processing chamber;
前記ガスが前記処理室内で被処理基板と接触するステップと、  The gas contacting the substrate to be processed in the processing chamber;
前記排気管から前記処理室を排気するステップと、  Exhausting the processing chamber from the exhaust pipe;
前記冷却媒体通路に前記冷却媒体が流通するステップと、  The cooling medium flowing through the cooling medium passage;
を有することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。  A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising:
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