JP4399279B2 - Substrate processing apparatus and IC manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、基板を処理室に収容して加熱下で処理を施す基板処理装置に関し、例えば、半導体集積回路装置(以下、ICという。)が作り込まれる半導体ウエハ(以下、ウエハという。)にアニールやリフロー、酸化、拡散および熱CVD反応による成膜等の熱処理(thermal treatment )に使用される熱処理装置(furnace )に利用して有効なものに関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus that accommodates a substrate in a processing chamber and performs processing under heating. For example, the present invention relates to a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) in which a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC) is fabricated. The present invention relates to an effective heat treatment apparatus (furnace) used for thermal treatment such as annealing, reflow, oxidation, diffusion, and film formation by thermal CVD reaction.

ICの製造方法において、ウエハにアニールを施すのに、熱処理装置の一例であるバッチ式縦形ホットウオール形アニール装置が、広く使用されている。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。)は、処理室を形成し垂直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供給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、処理室にアニールガスがガス供給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、ウエハの上にアニールを施すように構成されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−324106公報
In an IC manufacturing method, a batch type vertical hot wall type annealing apparatus, which is an example of a heat treatment apparatus, is widely used for annealing a wafer. A batch type vertical hot wall type annealing apparatus (hereinafter referred to as an annealing apparatus) includes a process tube that forms a processing chamber and is installed vertically, an exhaust pipe that exhausts the processing chamber, and a gas supply pipe that supplies gas to the processing chamber Are connected to each other, a heater unit that is installed outside the process tube and heats the processing chamber, and a boat that holds a plurality of wafers aligned in the vertical direction and carries them into the processing chamber. When a boat holding a plurality of wafers is loaded into the processing chamber from the bottom furnace port (boat loading), annealing gas is supplied from the gas supply pipe to the processing chamber, and the processing chamber is heated by the heater unit. The wafer is annealed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2003-324106 A

従来のアニール装置として、プロセスチューブが炭化シリコン(SiC)によって形成され、マニホールドが透明石英によって形成されているものがある。透明石英製のマニホールドは、炭化シリコン製のプロセスチューブとのシール面が透明石英によって構成されているので、透明石英製のマニホールドの外周には輻射熱の透過を防止するための酸化アルミニウム(Al23 )から成る断熱クロスが巻き付けられている。 As a conventional annealing apparatus, there is one in which a process tube is formed of silicon carbide (SiC) and a manifold is formed of transparent quartz. Since the transparent quartz manifold has a sealing surface made of transparent quartz with a silicon carbide process tube, aluminum oxide (Al 2 O) is used on the outer periphery of the transparent quartz manifold to prevent transmission of radiant heat. A heat insulation cloth consisting of 3 ) is wound.

しかしながら、前記したアニール装置においては、断熱クロスの主成分は重金属であるために、アニール後のウエハに金属汚染が発生するという問題点がある。   However, in the above-described annealing apparatus, since the main component of the heat insulating cloth is heavy metal, there is a problem that metal contamination occurs in the annealed wafer.

本発明の目的は、金属汚染の発生を防止することができる基板処理装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of preventing the occurrence of metal contamination.

本発明に係る基板処理装置は、基板を処理する処理室を形成する炭化シリコン製のプロセスチューブと、前記処理室の前記基板を1200℃以上に加熱するヒータユニットと、前記プロセスチューブの下に配置されたマニホールドと、前記マニホールドの下端開口部を閉塞する金属製のシールキャップとを備えており、前記マニホールドの少なくとも前記プロセスチューブ側の一部は不透明石英によって形成されており、前記マニホールドを固定する押さえリングには冷却機構が設けられており、前記シールキャップには冷却機構が設けられており、前記シールキャップの前記プロセスチューブ側の主面は石英製のカバーによって被覆されていることを特徴とする。
本願において開示されるその他の発明のうち代表的なものは、次の通りである。
前記マニホールドの前記プロセスチューブとのシール面には、二重の環状溝が敷設されており、内側の環状溝は真空排気され、外側の環状溝には処理ガスが供給されるように構成されていることを特徴とする基板処理装置。
A substrate processing apparatus according to the present invention is provided under a process tube made of silicon carbide forming a processing chamber for processing a substrate, a heater unit for heating the substrate in the processing chamber to 1200 ° C. or more, and the process tube. And a metal seal cap that closes the lower end opening of the manifold. At least a part of the manifold on the process tube side is formed of opaque quartz, and fixes the manifold. The holding ring is provided with a cooling mechanism, the seal cap is provided with a cooling mechanism, and the process tube side main surface of the seal cap is covered with a quartz cover. To do.
Among the other inventions disclosed in the present application, representative ones are as follows.
A double annular groove is laid on the sealing surface of the manifold with the process tube, the inner annular groove is evacuated, and the outer annular groove is supplied with processing gas. A substrate processing apparatus.

本発明によれば、マニホールドを不透明石英によって形成することにより、輻射熱の透過を防止することができるので、金属汚染の原因になる断熱クロスを廃止することができる。断熱クロスを廃止することにより、金属汚染の発生を防止することができる。   According to the present invention, since the manifold is made of opaque quartz, it is possible to prevent the transmission of radiant heat, so that the heat insulating cloth that causes metal contamination can be eliminated. By eliminating the heat insulating cloth, occurrence of metal contamination can be prevented.

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.

本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ICの製造方法におけるアニール工程を実施するアニール装置(バッチ式縦形ホットウオール形アニール装置)として構成されている。図1および図2に示されているように、アニール装置10は略直方体の箱形状に形成された筐体11を備えている。筐体11の正面壁の内側にはカセットステージ12が設置されており、カセットステージ12にはウエハ1を収納して搬送するカセット2が工程内搬送装置(図示せず)によって供給されるようなっている。筐体11の内部のカセットステージ12の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ13が設けられており、カセットエレベータ13には搬送手段としてのカセット移載装置14が取り付けられている。カセットエレベータ13の後側にはカセット2を保管するカセット棚15が設けられており、カセットステージ12の上方には予備カセット棚16が設けられている。予備カセット棚16の上方にはクリーンユニット17が設けられており、クリーンユニット17はクリーンエアを筐体11の内部に流通させるように構成されている。筐体11の内部のカセット棚15の後側には移載エレベータ18が垂直に設置されており、移載エレベータ18にはウエハ1を移載するウエハ移載装置19が設置されている。   In the present embodiment, the substrate processing apparatus according to the present invention is configured as an annealing apparatus (batch type vertical hot wall annealing apparatus) for performing an annealing step in an IC manufacturing method. As shown in FIGS. 1 and 2, the annealing apparatus 10 includes a housing 11 formed in a substantially rectangular parallelepiped box shape. A cassette stage 12 is installed inside the front wall of the housing 11, and a cassette 2 for storing and transferring the wafer 1 is supplied to the cassette stage 12 by an in-process transfer device (not shown). ing. A cassette elevator 13 as an elevating means is provided on the rear side of the cassette stage 12 inside the housing 11, and a cassette transfer device 14 as a conveying means is attached to the cassette elevator 13. A cassette shelf 15 for storing the cassette 2 is provided on the rear side of the cassette elevator 13, and a spare cassette shelf 16 is provided above the cassette stage 12. A clean unit 17 is provided above the spare cassette shelf 16, and the clean unit 17 is configured to distribute clean air inside the housing 11. A transfer elevator 18 is installed vertically on the rear side of the cassette shelf 15 inside the housing 11, and a wafer transfer device 19 for transferring the wafer 1 is installed in the transfer elevator 18.

筐体11の内部の移載エレベータ18の後側にはモータ駆動方式の送りねじ軸装置等によって構築されたボートエレベータ20が設置されており、ボートエレベータ20の昇降台21にはアーム22やシールキャップ等を介してボート23が支持されている。ボート23は上下で一対の端板24および25と、両端板24、25間に垂直に配設された複数本の保持部材26とを備えており、各保持部材26には複数条の保持溝27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27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23に保持されるようになっている。ボート23の下側には断熱キャップ28が形成されている。   A boat elevator 20 constructed by a motor-driven feed screw shaft device or the like is installed on the rear side of the transfer elevator 18 inside the housing 11, and an arm 22 and a seal are provided on a lift 21 of the boat elevator 20. The boat 23 is supported via a cap or the like. The boat 23 includes a pair of end plates 24 and 25 at the top and bottom, and a plurality of holding members 26 arranged vertically between the both end plates 24 and 25, and each holding member 26 has a plurality of holding grooves. 27 are arranged at equal intervals in the longitudinal direction so as to be opened in the same plane. The wafer 1 is held in the boat 23 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 27. A heat insulating cap 28 is formed on the lower side of the boat 23.

筐体11の上部にはヒータユニット30が、中心線が垂直になるように縦に設置されている。ヒータユニット30の内部にはプロセスチューブ31が同心円に設置されている。プロセスチューブ31は炭化シリコンが使用されて、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31の外周の下端には、円形リング形状のフランジ部32が水平に突設されている。プロセスチューブ31の筒中空部はボート23によって保持された複数枚のウエハが搬入される処理室33を形成しており、処理室33を形成するプロセスチューブ31の内径は、取り扱うウエハの最大外径(例えば、三百mm)よりも大きくなるように設定されている。   A heater unit 30 is installed vertically above the housing 11 so that the center line is vertical. A process tube 31 is installed concentrically inside the heater unit 30. The process tube 31 is made of silicon carbide and is formed in a cylindrical shape whose upper end is closed and whose lower end is opened. A circular ring-shaped flange portion 32 is horizontally provided at the lower end of the outer periphery of the process tube 31. ing. The cylindrical hollow portion of the process tube 31 forms a processing chamber 33 into which a plurality of wafers held by the boat 23 are loaded. The inner diameter of the process tube 31 forming the processing chamber 33 is the maximum outer diameter of the wafer to be handled. It is set to be larger than (for example, 300 mm).

筐体11のプロセスチューブ31の下側には吊り具34を介して支持リング35が水平に吊持されており、支持リング35はマニホールド40を下から支持している。図3に示されているように、支持リング35の上にはマニホールド40を押さえる押さえリング36が装着されている。押さえリング36の内部には冷却水流路37が同心円に敷設されており、冷却水流路37には冷却水が通水されるようになっている。マニホールド40は不透明石英が使用されて上下両端が開口した短尺の略円筒形状に形成されており、マニホールド40の下端開口によって炉口41が形成されている。マニホールド40の外周の下端には円形リング形状のフランジ部42が水平に突設されている。支持リング35はフランジ部42の下端面の周縁部に下から係合することにより、マニホールド40およびプロセスチューブ31を支持している。押さえリング36はマニホールド40のフランジ部42の上面に当接することにより、マニホールド40を冷却水流路37を流通する冷却水によって強制的に冷却するようになっている。   A support ring 35 is horizontally suspended below the process tube 31 of the housing 11 via a lifting tool 34, and the support ring 35 supports the manifold 40 from below. As shown in FIG. 3, a holding ring 36 that holds the manifold 40 is mounted on the support ring 35. A cooling water channel 37 is laid concentrically inside the holding ring 36, and cooling water is passed through the cooling water channel 37. The manifold 40 is made of opaque quartz and is formed in a short, substantially cylindrical shape with both upper and lower ends opened, and a furnace port 41 is formed by the lower end opening of the manifold 40. A circular ring-shaped flange portion 42 protrudes horizontally at the lower end of the outer periphery of the manifold 40. The support ring 35 supports the manifold 40 and the process tube 31 by engaging with the peripheral edge of the lower end surface of the flange portion 42 from below. The holding ring 36 is in contact with the upper surface of the flange portion 42 of the manifold 40, thereby forcibly cooling the manifold 40 with cooling water flowing through the cooling water flow path 37.

図3に示されているように、マニホールド40の上端面にはプロセスチューブ31のフランジ部32の下端面が当接されており、プロセスチューブ31はマニホールド40の上に垂直に支持された状態になっている。マニホールド40の上端面であるプロセスチューブ31とのシール面にはシール用ガスを流通させるためのシール用ガス流通溝43が同心円に敷設されており、シール用ガス流通溝43にはガス導入管44が接続されている。シール用ガス45としては処理ガスと同一のガスが使用されるように構成されている。マニホールド40の上端面のシール用ガス流通溝43の外側にはバキューム用溝46が同心円に敷設されており、バキューム用溝46にはバキューム管47が接続されている。   As shown in FIG. 3, the lower end surface of the flange portion 32 of the process tube 31 is in contact with the upper end surface of the manifold 40, and the process tube 31 is supported vertically on the manifold 40. It has become. A sealing gas circulation groove 43 for circulating a sealing gas is laid concentrically on the sealing surface with the process tube 31 which is the upper end surface of the manifold 40, and the gas introduction pipe 44 is disposed in the sealing gas circulation groove 43. Is connected. As the sealing gas 45, the same gas as the processing gas is used. A vacuum groove 46 is concentrically laid outside the sealing gas flow groove 43 on the upper end surface of the manifold 40, and a vacuum pipe 47 is connected to the vacuum groove 46.

図2に示されているように、マニホールド40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48が処理室33に連通するように接続されており、排気管48は処理室33を排気するようになっている。マニホールド40の側壁の他の場所にはガス供給管49が処理室33に連通するように接続されており、ガス供給管49の他端はアニール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。   As shown in FIG. 2, a large-diameter exhaust pipe 48 whose other end is connected to a vacuum exhaust device (not shown) is connected to the side wall of the manifold 40 so as to communicate with the processing chamber 33. The exhaust pipe 48 exhausts the processing chamber 33. A gas supply pipe 49 is connected to the other side wall of the manifold 40 so as to communicate with the processing chamber 33, and the other end of the gas supply pipe 49 is connected to a gas supply device (not shown) for supplying an annealing gas. It is connected.

図1および図2に示されているように、筐体11の内部のマニホールド40の近傍には炉口41を開閉するシャッタ50が設置されており、シャッタ50はボート23が処理室33から搬出されている時に炉口41を閉塞するように構成されている。ボート23が処理室33に搬入されている時には、炉口41はシールキャップ51によって閉塞されるように構成されている。シールキャップ51はステンレス鋼等の金属材料が使用されて、炉口41よりも大径の円板形状に形成されている。シールキャップ51の内部には冷却水流路52が蛇行形状に敷設されており、冷却水流路52には冷却水が流通されるようになっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, a shutter 50 that opens and closes the furnace port 41 is installed in the vicinity of the manifold 40 inside the housing 11. The shutter 50 is carried out from the processing chamber 33 by the boat 23. The furnace port 41 is configured to be closed when being operated. When the boat 23 is carried into the processing chamber 33, the furnace port 41 is configured to be closed by a seal cap 51. The seal cap 51 is made of a metal material such as stainless steel and is formed in a disk shape having a larger diameter than the furnace port 41. A cooling water flow path 52 is laid in a meandering shape inside the seal cap 51, and cooling water is circulated through the cooling water flow path 52.

シールキャップ51の上面には石英(SiO2 )によって形成されたカバー53が被着されており、カバー53の上面における周縁部にはシールリング収納溝54が同心円に没設されており、シールリング収納溝54には炉口41をシールするシールリング55が収納されている。 A cover 53 formed of quartz (SiO 2 ) is attached to the upper surface of the seal cap 51, and a seal ring housing groove 54 is concentrically disposed on the peripheral edge of the upper surface of the cover 53. A storage ring 54 stores a seal ring 55 that seals the furnace port 41.

次に、前記構成に係るアニール装置によるアニール工程について説明する。   Next, an annealing process by the annealing apparatus according to the above configuration will be described.

ウエハ1が装填されたカセット2はカセットステージ12にウエハ1が上向きの姿勢で工程内搬送装置によって搬入され、カセットステージ12によってウエハ1が水平姿勢となるように90度回転させられる。さらに、カセット2はカセットエレベータ13の昇降動作、横行動作およびカセット移載装置14の進退動作、回転動作の協働により、カセットステージ12からカセット棚15または予備カセット棚16に搬送される。カセット棚15にはウエハ移載装置19の搬送対象となるカセット2が収納される移載棚が設定されており、ウエハ1が移載に供されるカセット2はカセットエレベータ13、カセット移載装置14により移載棚に移載される。   The cassette 2 loaded with the wafer 1 is loaded into the cassette stage 12 by the in-process transfer device in an upward posture, and is rotated 90 degrees by the cassette stage 12 so that the wafer 1 is in a horizontal posture. Further, the cassette 2 is transported from the cassette stage 12 to the cassette shelf 15 or the spare cassette shelf 16 by cooperation of the raising / lowering operation of the cassette elevator 13, the transverse operation, the advance / retreat operation of the cassette transfer device 14, and the rotation operation. The cassette shelf 15 is provided with a transfer shelf in which the cassette 2 to be transferred by the wafer transfer device 19 is stored. The cassette 2 to which the wafer 1 is transferred is the cassette elevator 13 and the cassette transfer device. 14 is transferred to the transfer shelf.

カセット2が移載棚に移載されると、ウエハ1は移載棚からボート23へ、ウエハ移載装置19の進退動作、回転動作および移載エレベータ18の昇降動作の協働により移載される。複数枚のウエハ1はボート23に互いに平行で中心線が揃った状態にウエハ移載装置19によって装填(ウエハチャージング)される。   When the cassette 2 is transferred to the transfer shelf, the wafer 1 is transferred from the transfer shelf to the boat 23 by the cooperation of the advance / retreat operation, the rotation operation of the wafer transfer device 19 and the raising / lowering operation of the transfer elevator 18. The The plurality of wafers 1 are loaded (wafer charging) by the wafer transfer device 19 in a state where the center lines are aligned parallel to each other on the boat 23.

所定の枚数のウエハ1が装填されると、ボート23はシールキャップ51のボートエレベータ20による上昇に伴ってマニホールド40の炉口41から処理室33に搬入(ボートローディング)されて行き、図3に示されているように、シールキャップ51に支持されたままの状態で処理室33に存置される。この状態で、シールキャップ51は炉口41を気密シールした状態になる。すなわち、シールキャップ51に被着されたカバー53の周縁部のシールリング55が、マニホールド40の下端面に密着することにより、炉口41が気密封止される。   When a predetermined number of wafers 1 are loaded, the boat 23 is loaded into the processing chamber 33 from the furnace port 41 of the manifold 40 (boat loading) as the seal cap 51 is lifted by the boat elevator 20, and FIG. As shown in the figure, it remains in the processing chamber 33 while being supported by the seal cap 51. In this state, the seal cap 51 is in a state of hermetically sealing the furnace port 41. That is, when the seal ring 55 at the peripheral edge of the cover 53 attached to the seal cap 51 is in close contact with the lower end surface of the manifold 40, the furnace port 41 is hermetically sealed.

続いて、プロセスチューブ31の内部が所定の真空度(数十〜数万Pa)に排気管48によって排気される。また、プロセスチューブ31の内部がヒータユニット30によって所定の温度(1200℃以上)に均一に加熱される。この際、冷却水が押さえリング36の冷却水流路37およびシールキャップ51の冷却水流路52にそれぞれ流通され、マニホールド40およびシールキャップ51が冷却されてこれらの温度が所定値に維持される。プロセスチューブ31の内部の温度や圧力が安定すると、アルゴン(Ar)等のアニールガスが処理室33にガス供給管49によって供給される。   Subsequently, the inside of the process tube 31 is exhausted by the exhaust pipe 48 to a predetermined degree of vacuum (several tens to several tens of thousands Pa). Further, the inside of the process tube 31 is uniformly heated to a predetermined temperature (1200 ° C. or more) by the heater unit 30. At this time, the cooling water flows through the cooling water flow path 37 of the holding ring 36 and the cooling water flow path 52 of the seal cap 51, respectively, and the manifold 40 and the seal cap 51 are cooled to maintain their temperatures at predetermined values. When the temperature and pressure inside the process tube 31 are stabilized, an annealing gas such as argon (Ar) is supplied to the processing chamber 33 through the gas supply pipe 49.

予め設定された処理時間が経過すると、シールキャップ51が下降されて炉口41が開口されるとともに、ボート23に保持された状態でウエハ1群が炉口41からプロセスチューブ31の真下の待機室に搬出(ボートアンローディング)される。ボート23が搬出されると、シャッタ50が炉口41を気密封止する。   When a preset processing time elapses, the seal cap 51 is lowered to open the furnace port 41, and the group of wafers is held from the furnace port 41 and directly below the process tube 31 while being held in the boat 23. The boat is unloaded (boat unloading). When the boat 23 is carried out, the shutter 50 hermetically seals the furnace port 41.

処理済みのウエハ1は前述した作動の逆の手順により、ボート23から移載棚のカセット2に移載され、カセット2はカセット移載装置14により移載棚からカセットステージ12に移載され、工程内搬送装置によって筐体11の外部に搬出される。   The processed wafer 1 is transferred from the boat 23 to the cassette 2 of the transfer shelf by the reverse procedure of the operation described above, and the cassette 2 is transferred from the transfer shelf to the cassette stage 12 by the cassette transfer device 14. It is carried out of the casing 11 by the in-process transfer device.

ところで、以上のアニール処理においては、処理温度が1200℃以上に加熱されるために、熱のマニホールド40からの逃げが大きくなる。しかし、本実施の形態においては、マニホールド40が不透明石英によって形成されているので、熱のマニホールド40からの逃げを抑制することができる。すなわち、不透明石英は透明石英中に気泡を形成することにより製作されたものであるので、マニホールド40に入射した熱線は気泡において乱反射することにより、外部に逃げるのを阻止される。したがって、熱線を反射させて逃げるのを防止する断熱クロスをマニホールド40の外周に敷設しなくても済む。その結果、断熱クロスの重金属がマニホールド40を透過することによる金属汚染の発生を未然に回避することができる。   By the way, in the above annealing process, since the processing temperature is heated to 1200 ° C. or more, the escape of heat from the manifold 40 becomes large. However, in the present embodiment, since the manifold 40 is made of opaque quartz, escape of heat from the manifold 40 can be suppressed. That is, since the opaque quartz is produced by forming bubbles in the transparent quartz, the heat rays incident on the manifold 40 are prevented from escaping to the outside by irregular reflection in the bubbles. Therefore, it is not necessary to lay a heat insulating cloth on the outer periphery of the manifold 40 to prevent the heat rays from being reflected and escape. As a result, it is possible to avoid the occurrence of metal contamination due to the heavy metal of the heat insulating cloth passing through the manifold 40.

ここで、不透明石英は透明石英中に気泡を形成して製作するものであるから、不透明石英製のマニホールド40のプロセスチューブ31とのシール面にシール用ガス流通溝43を研磨加工や切削加工によって形成すると、気泡が潰れて凹凸面が形成されることにより、シール用ガス流通溝43の表面に微細な連通路が形成されてしまうために、マニホールド40とプロセスチューブ31とのシール面を気密シールすることができない。マニホールド40とプロセスチューブ31とのシール面におけるシール用ガス流通溝43の外側にシールリングを敷設することが、一般的に考えられる。しかし、マニホールド40とプロセスチューブ31とのシール面はきわめて高温度になるために、シールリングは使用することができない。   Here, since the opaque quartz is produced by forming bubbles in the transparent quartz, the gas circulation groove 43 for sealing is formed on the sealing surface with the process tube 31 of the manifold 40 made of opaque quartz by polishing or cutting. When formed, the bubbles are crushed to form an uneven surface, and a fine communication path is formed on the surface of the sealing gas flow groove 43. Therefore, the sealing surface between the manifold 40 and the process tube 31 is hermetically sealed. Can not do it. It is generally considered to lay a seal ring outside the sealing gas flow groove 43 on the sealing surface between the manifold 40 and the process tube 31. However, since the sealing surface between the manifold 40 and the process tube 31 becomes extremely high temperature, the seal ring cannot be used.

本実施の形態においては、シール用ガス流通溝43の外側にバキューム用溝46を敷設することにより、シール用ガス流通溝43によるマニホールド40とプロセスチューブ31との気密シールを確保している。すなわち、シール用ガス流通溝43内の圧力は処理室33内の圧力よりも高いので、処理室33のアニールガス等の雰囲気が処理室33の外部に漏洩するのを防止することができる。シール用ガス流通溝43から漏洩したシール用ガス45はバキューム用溝46に吸引されて捕捉されるので、処理室33の外部に漏洩するのは防止されることになる。万一、シール用ガス流通溝43のシール用ガス45が処理室33に漏洩したとしても、シール用ガスとしてアニールガスと同一のガス(例えば、アルゴンガス)を使用することにより、シール用ガスの処理室33への漏洩によるアニール処理での弊害の発生は防止することができる。このようにして、本実施の形態によれば、マニホールド40とプロセスチューブ31との気密シールを確保することができるので、マニホールド40を不透明石英によって形成することができる。   In the present embodiment, the vacuum groove 46 is laid outside the sealing gas flow groove 43 to secure an airtight seal between the manifold 40 and the process tube 31 by the sealing gas flow groove 43. That is, since the pressure in the sealing gas flow groove 43 is higher than the pressure in the processing chamber 33, it is possible to prevent the atmosphere such as the annealing gas in the processing chamber 33 from leaking to the outside of the processing chamber 33. Since the sealing gas 45 leaked from the sealing gas flow groove 43 is sucked and captured by the vacuum groove 46, it is prevented from leaking outside the processing chamber 33. Even if the sealing gas 45 in the sealing gas circulation groove 43 leaks into the processing chamber 33, the same gas as the annealing gas (for example, argon gas) is used as the sealing gas. Occurrence of adverse effects in the annealing process due to leakage into the processing chamber 33 can be prevented. In this manner, according to the present embodiment, an airtight seal between the manifold 40 and the process tube 31 can be ensured, so that the manifold 40 can be formed of opaque quartz.

ところで、石英は金属を透過させ易いのに対して、炭化シリコンは金属が透過するのを抑制することができる(石英の数千分の一)。したがって、マニホールド40を炭化シリコンによって形成することが、一般的に考えられる。しかし、次のような理由によって、マニホールド40を炭化シリコンによって形成することができないために、マニホールド40は石英によって形成する必要がある。
1) 炭化シリコンは熱伝導率が高いために、マニホールド40を炭化シリコンによって形成した場合には、マニホールド40とシールキャップとの当接面間をシールするシールリングが熱で溶けてしまう。
2) 炭化シリコンは熱膨張率が高いため、また、マニホールド40はヒータユニット30によって加熱されない領域に配置されることにより、温度勾配がきわめて大きくなるために、マニホールド40を炭化シリコンによって形成した場合には、マニホールド40が割れてしまう。
By the way, quartz is easy to permeate metal, whereas silicon carbide can suppress the permeation of metal (one thousandth of quartz). Therefore, it is generally considered that the manifold 40 is formed of silicon carbide. However, since the manifold 40 cannot be formed of silicon carbide for the following reasons, the manifold 40 needs to be formed of quartz.
1) Since silicon carbide has a high thermal conductivity, when the manifold 40 is formed of silicon carbide, the seal ring that seals between the contact surfaces of the manifold 40 and the seal cap is melted by heat.
2) Since silicon carbide has a high coefficient of thermal expansion, and the manifold 40 is arranged in a region not heated by the heater unit 30, the temperature gradient becomes extremely large. Therefore, when the manifold 40 is formed of silicon carbide. Will cause the manifold 40 to crack.

本実施の形態においては、シールキャップ51は金属によって形成されているが、シールキャップ51の上面は石英から成るカバー53によって被覆されているので、金属面が処理室33に露出することはない。ここで、石英は金属を比較的に透過し易い(炭化シリコンの数千倍)が、シールキャップ51は冷却水流路52によって金属が透過するのを防止することができる温度(例えば、200〜250℃)に強制的に冷却されるために、シールキャップ51の金属成分のカバー53の透過による処理室33の金属汚染の発生は防止することができる。   In the present embodiment, the seal cap 51 is made of metal, but the upper surface of the seal cap 51 is covered with the cover 53 made of quartz, so that the metal surface is not exposed to the processing chamber 33. Here, quartz is relatively easy to permeate metal (several thousand times that of silicon carbide), but the seal cap 51 can prevent the metal from permeating through the cooling water channel 52 (for example, 200 to 250). Therefore, the metal contamination of the processing chamber 33 due to the permeation of the metal component of the seal cap 51 through the cover 53 can be prevented.

前記した実施の形態によれば、次の効果が得られる。   According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.

1) マニホールドを不透明石英によって形成することにより、マニホールドからの熱の逃げを防止することができるので、断熱クロスのマニホールド外周への敷設を省略することができる。その結果、断熱クロスの重金属のマニホールドの透過による処理室の金属汚染の発生を未然に防止することができる。 1) Since the manifold is made of opaque quartz, the escape of heat from the manifold can be prevented, so that the installation of the heat insulating cloth on the outer periphery of the manifold can be omitted. As a result, it is possible to prevent metal contamination of the processing chamber due to permeation of the heavy metal manifold of the heat insulating cloth.

2) シール用ガス流通溝の外側にバキューム用溝を敷設することにより、シール用ガス流通溝によるマニホールドとプロセスチューブとの気密シールを確保することができるので、マニホールドを不透明石英によって形成することができる。 2) By laying the vacuum groove outside the sealing gas flow groove, it is possible to secure an airtight seal between the manifold and the process tube by the sealing gas flow groove, so the manifold can be made of opaque quartz. it can.

3) シール用流通溝を流すシール用ガスとしてアニールガスと同一のガス(例えば、アルゴンガス)を使用することにより、万一、シール用ガス流通溝のシール用ガスが処理室に漏洩したとしても、シール用ガスの処理室への漏洩によるアニール処理での弊害の発生は防止することができる。 3) By using the same gas as the annealing gas (for example, argon gas) as the sealing gas that flows through the sealing flow groove, even if the sealing gas in the sealing gas flow groove leaks into the processing chamber The occurrence of adverse effects in the annealing process due to leakage of the sealing gas into the processing chamber can be prevented.

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。   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.

例えば、マニホールドは全体を不透明石英によって形成するに限らず、プロセスチューブ側の一部を不透明石英によって形成してもよい。   For example, the entire manifold is not limited to being formed of opaque quartz, and a part of the process tube side may be formed of opaque quartz.

シール用ガス流通溝およびバキューム用溝は、マニホールド側に配設するに限らず、プロセスチューブ側または双方に配設してもよい。   The gas flow groove for sealing and the groove for vacuum are not limited to be provided on the manifold side, but may be provided on the process tube side or both.

プロセスチューブは炭化シリコンによって形成するに限らず、炭化シリコンとシリコン含浸材によって形成してもよい。   The process tube is not limited to being formed of silicon carbide, but may be formed of silicon carbide and a silicon impregnated material.

アニール装置に限らず、酸化処理や拡散処理、熱CVD反応による成膜処理等にも使用される基板処理装置全般に適用することができる。   The present invention is not limited to an annealing apparatus, and can be applied to any substrate processing apparatus that is also used for oxidation processing, diffusion processing, film formation processing by thermal CVD reaction, and the like.

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。   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.

本発明の一実施の形態であるアニール装置を示す一部省略斜視図である。1 is a partially omitted perspective view showing an annealing apparatus according to an embodiment of the present invention. 側面断面図である。It is side surface sectional drawing. 主要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part.

符号の説明Explanation of symbols

1…ウエハ(被処理基板)、2…カセット、10…アニール装置(基板処理装置)、11…筐体、12…カセットステージ、13…カセットエレベータ、14…カセット移載装置、15…カセット棚、16…予備カセット棚、17…クリーンユニット、18…移載エレベータ、19…ウエハ移載装置、20…ボートエレベータ、21…昇降台、22…アーム、23…ボート、24、25…端板、26…保持部材、27…保持溝、28…断熱キャップ、30…ヒータユニット、31…プロセスチューブ、32…フランジ部、33…処理室、34…吊り具、35…支持リング、36…押さえリング、37…冷却水流路、40…マニホールド、41…炉口、42…フランジ部、43…シール用ガス流通溝、44…ガス導入管、45…シール用ガス、46…バキューム用溝、47…バキューム管、48…排気管、49…ガス供給管、50…シャッタ、51…シールキャップ、52…冷却水流路、53…カバー、54…シールリング収納溝、55…シールリング。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer (substrate to be processed), 2 ... Cassette, 10 ... Annealing apparatus (substrate processing apparatus), 11 ... Housing, 12 ... Cassette stage, 13 ... Cassette elevator, 14 ... Cassette transfer device, 15 ... Cassette shelf, DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Reserve cassette shelf, 17 ... Clean unit, 18 ... Transfer elevator, 19 ... Wafer transfer device, 20 ... Boat elevator, 21 ... Lifting platform, 22 ... Arm, 23 ... Boat, 24, 25 ... End plate, 26 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Holding member, 27 ... Holding groove, 28 ... Heat insulation cap, 30 ... Heater unit, 31 ... Process tube, 32 ... Flange part, 33 ... Processing chamber, 34 ... Suspension tool, 35 ... Support ring, 36 ... Holding ring, 37 ... Cooling water flow path, 40 ... Manifold, 41 ... Furnace port, 42 ... Flange part, 43 ... Gas flow groove for sealing, 44 ... Gas introduction pipe, 45 ... Gas for sealing, 6 ... Vacuum groove, 47 ... Vacuum pipe, 48 ... Exhaust pipe, 49 ... Gas supply pipe, 50 ... Shutter, 51 ... Seal cap, 52 ... Cooling water flow path, 53 ... Cover, 54 ... Seal ring storage groove, 55 ... Seal ring.

Claims (2)

基板を処理する処理室を形成するプロセスチューブと、
前記処理室の前記基板を加熱するヒータユニットと、
前記プロセスチューブの下に配置され、少なくとも前記プロセスチューブ側の一部が不透明石英によって形成されたマニホールドと、
前記マニホールドの下端開口部を閉塞するシールキャップと、
前記処理室へ処理ガスを供給するガス供給管と、
前記マニホールドの上端面である前記プロセスチューブとのシール面に敷設され、シール用ガスを流通させるシール用ガス流通溝と、
前記シール用ガス流通溝へ前記処理ガスと同一のガスを前記シール用ガス流通溝内が前記処理室内の圧力より高くなるように供給するガス導入管と、
前記シール面の該シール用ガス流通溝の外側に敷設され、該シール用ガス流通溝から漏洩した前記処理ガスと同一のガスを吸引するバキューム用溝と
を備えていることを特徴とする基板処理装置。
A process tube forming a processing chamber for processing a substrate;
A heater unit for heating the substrate in the processing chamber;
A manifold that is disposed under the process tube and at least a part of the process tube side is formed of opaque quartz ;
A seal cap for closing the lower end opening of the manifold ;
A gas supply pipe for supplying a processing gas to the processing chamber;
Laid on the sealing surface between the process tube which is the upper end surface of the manifold, and Cie Lumpur gas passage grooves by flowing a sealing gas,
A gas introduction pipe for supplying the same gas as the processing gas to the sealing gas flow groove so that the pressure in the sealing gas flow groove is higher than the pressure in the processing chamber;
Is laid on the outer side of the seal gas flow channel of the seal surface, and Luba Kyumu groove to suck the same gas and the process gas leaked from the seal gas passage grooves,
Substrate processing apparatus, characterized in that it comprises a.
プロセスチューブが形成する処理室へ基板を搬入するとともに、前記プロセスチューブの下に配置され、少なくとも前記プロセスチューブ側の一部が不透明石英によって形成されたマニホールドの下端開口部をシールキャップで閉塞するステップと、  A step of carrying a substrate into a processing chamber formed by a process tube and closing a lower end opening of a manifold, which is disposed under the process tube and at least a part of the process tube side is made of opaque quartz, with a seal cap When,
ガス供給管から前記処理室へ処理ガスを供給するとともに、前記マニホールドの上端面である前記プロセスチューブとのシール面に敷設されたシール用ガス流通溝へガス導入管から前記処理ガスと同一のガスを前記シール用ガス流通溝内が前記処理室内の圧力より高くなるように供給しながら、前記シール面の該シール用ガス流通溝の外側に敷設されたバキューム用溝から前記処理ガスと同一のガスを吸引するステップと、  The process gas is supplied from the gas supply pipe to the process chamber, and the same gas as the process gas is supplied from the gas introduction pipe to the seal gas flow groove provided on the seal surface with the process tube which is the upper end surface of the manifold. Gas from the vacuum groove laid outside the sealing gas flow groove on the sealing surface while supplying the gas in the sealing gas flow groove to be higher than the pressure in the processing chamber. Sucking the
を有するICの製造方法。  An IC manufacturing method comprising:
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