JP4516318B2

JP4516318B2 - Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method

Info

Publication number: JP4516318B2
Application number: JP2004000651A
Authority: JP
Inventors: 真一島田; 正昭上野; 敏光宮田; 威憲岡
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-01-05
Filing date: 2004-01-05
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2024-01-05
Also published as: JP2005197373A

Description

本発明は、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。）の製造方法に使用されるＣＶＤ装置や拡散装置、酸化装置およびアニール装置等の熱処理装置（furnace ）に利用して有効なものに関する。 The present invention relates to a substrate processing apparatus, and is used, for example, in a heat treatment apparatus (furnace) such as a CVD apparatus, a diffusion apparatus, an oxidation apparatus, and an annealing apparatus used in a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC). Related to effective.

ＩＣ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。）に窒化シリコン（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）や酸化シリコンおよびポリシリコン等のＣＶＤ膜を形成するのに、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ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減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）は、ウエハが搬入され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形に設置されたプロセスチューブと、プロセスチューブによって形成された処理室に処理ガスとしての成膜ガスを供給するガス供給管と、処理室を真空排気する排気管と、プロセスチューブ外に敷設されて処理室を加熱するヒータユニットと、ボートエレベータによって昇降されて処理室の炉口を開閉するシールキャップと、シールキャップの上に垂直に設置されて複数枚のウエハを保持するボートとを備えており、複数枚のウエハがボートによって垂直方向に整列されて保持された状態で処理室に下端の炉口から搬入（ボートローディング）され、シールキャップによって炉口が閉塞された状態で、処理室に成膜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ＣＶＤ膜を堆積させるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１１０５５６号公報 In an IC manufacturing method, a CVD film such as silicon nitride (Si ₃ N ₄ ), silicon oxide, or polysilicon is formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) in which an integrated circuit including a semiconductor element is formed. A batch type vertical hot wall type low pressure CVD apparatus is widely used. A batch type vertical hot wall type low pressure CVD apparatus (hereinafter referred to as a CVD apparatus) is composed of an inner tube into which a wafer is loaded and an outer tube surrounding the inner tube, and a process tube installed in a vertical shape and a process tube. A gas supply pipe for supplying a film forming gas as a processing gas to the processed chamber, an exhaust pipe for evacuating the processing chamber, a heater unit installed outside the process tube to heat the processing chamber, and a boat elevator A seal cap that opens and closes the furnace port of the processing chamber, and a boat that is vertically installed on the seal cap and holds a plurality of wafers. The plurality of wafers are vertically aligned by the boat. In this state, the processing chamber is loaded from the bottom furnace port (boat loading) and sealed. With the furnace port closed by the cap, the film forming gas is supplied to the processing chamber from the gas supply pipe, and the processing chamber is heated by the heater unit so that the CVD film is deposited on the wafer. (For example, refer patent document 1).
JP 2002-110556 A

一般に、ＣＶＤ装置においては、成膜後に処理室が窒素ガスパージされて所定の温度まで降温された後に、ボートが処理室から搬出（ボートアンローディング）される。これは、処理温度のままでボートアンローディングすると、ウエハ相互間の温度偏差やウエハ面内温度偏差が大きくなってＩＣの特性に悪影響が及ぶのを防止するためである。そして、窒素ガスはマニホールドに固定されたガス供給管によって処理室へ供給される。 In general, in a CVD apparatus, a process chamber is purged with nitrogen gas after film formation and the temperature is lowered to a predetermined temperature, and then the boat is unloaded from the process chamber (boat unloading). This is to prevent the boat from being unloaded while the processing temperature is maintained, so that the temperature deviation between the wafers and the temperature deviation within the wafer surface become large and adversely affect the IC characteristics. Nitrogen gas is supplied to the processing chamber through a gas supply pipe fixed to the manifold.

しかしながら、窒素ガスはマニホールドに固定されたガス供給管によって処理室に供給されるために、ウエハ群の降温が不均一になるという問題点がある。すなわち、ガス供給管は処理室のボートの下方の一箇所に配置されているために、ウエハ群に対して均一の流れをもって接触することはできない。つまり、窒素ガスの流れが不均一になるために、ウエハ群の領域やウエハ面内において不均一に冷却され、窒素ガスの流速の大きい領域のウエハやウエハ面内だけが冷却されてしまう。 However, since nitrogen gas is supplied to the processing chamber by a gas supply pipe fixed to the manifold, there is a problem that the temperature drop of the wafer group becomes non-uniform. That is, since the gas supply pipe is disposed at one position below the boat in the processing chamber, it cannot contact the wafer group with a uniform flow. That is, since the flow of nitrogen gas becomes non-uniform, the wafer group is cooled non-uniformly in the region of the wafer group and the wafer surface, and only the wafer and wafer surface in the region where the flow rate of nitrogen gas is high are cooled.

本発明の目的は、降温速度を向上させることができるとともに、基板間および基板面内の温度偏差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 improving a temperature drop rate and preventing temperature deviation between substrates and in a substrate surface.

本発明に係る基板処理装置は、基板を基板保持体に保持して処理する処理室と、この処理室周りに設置され前記基板を加熱するヒータユニットと、前記処理室に処理ガスを供給するガス供給管と、前記処理室を排気する排気管と、前記基板保持体を保持したシールキャップを昇降させるエレベータと、前記シールキャップと共に昇降し前記基板に冷却ガスを噴射する冷却ガスノズルと、この冷却ガスノズルの下降する際の噴射を制御するガス流量制御部と、を備え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。
（１）前記基板保持体の近傍には前記エレベータによって昇降され前記基板の温度を検出する温度センサが設置されており、前記ガス流量制御部はこの温度センサが検出した温度に基づいてガス流量を制御す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。
（２）前記基板の主面に対して垂直方向に長さの異なる複数本の前記冷却ガスノズルが設置されており、これらの冷却ガスノズルが前記ガス流量制御部を備えていることを特徴とする前項（１）に記載の基板処理装置。
（３）基板を基板保持体に保持して処理する処理室と、この処理室周りに設置され前記基板を加熱するヒータユニットと、前記処理室に処理ガスを供給するガス供給管と、前記処理室を排気する排気管と、前記基板保持体を保持したシールキャップを昇降させるエレベータと、前記シールキャップと共に昇降し前記基板に冷却ガスを噴射する冷却ガスノズルと、この冷却ガスノズルの下降する際の噴射を制御するガス流量制御部とを備えている基板処理装置を用いて前記基板を処理する半導体装置の製造方法において、
処理済みの前記基板保持体が前記エレベータによって下降されるステップと、前記ガス流量制御部が前記冷却ガスノズルから冷却ガスを噴射させるステップと、前記冷却ガスノズルが前記基板に到達するステップと、前記冷却ガスが前記基板を冷却するステップとを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A substrate processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber for holding a substrate on a substrate holder for processing, a heater unit installed around the processing chamber for heating the substrate, and a gas for supplying a processing gas to the processing chamber. A supply pipe, an exhaust pipe for exhausting the processing chamber, an elevator for raising and lowering a seal cap holding the substrate holder, a cooling gas nozzle for raising and lowering together with the seal cap and injecting a cooling gas to the substrate, and the cooling gas nozzle And a gas flow rate control unit that controls injection when the gas descends.
Among the other inventions disclosed in the present application, representative ones are as follows.
(1) A temperature sensor that detects the temperature of the substrate that is raised and lowered by the elevator is installed in the vicinity of the substrate holder, and the gas flow rate control unit controls the gas flow rate based on the temperature detected by the temperature sensor. A substrate processing apparatus configured to be controlled.
(2) A plurality of the cooling gas nozzles having different lengths in a direction perpendicular to the main surface of the substrate are provided, and these cooling gas nozzles include the gas flow rate control unit. The substrate processing apparatus according to (1).
(3) A processing chamber for processing a substrate held on a substrate holder, a heater unit installed around the processing chamber for heating the substrate, a gas supply pipe for supplying a processing gas to the processing chamber, and the processing An exhaust pipe for exhausting the chamber, an elevator for raising and lowering a seal cap holding the substrate holder, a cooling gas nozzle for raising and lowering together with the seal cap and injecting a cooling gas to the substrate, and an injection when the cooling gas nozzle descends In a manufacturing method of a semiconductor device for processing a substrate using a substrate processing apparatus provided with a gas flow rate control unit for controlling
The processed substrate holder is lowered by the elevator, the gas flow rate controller jets cooling gas from the cooling gas nozzle, the cooling gas nozzle reaches the substrate, and the cooling gas And a step of cooling the substrate.

前記した手段によれば、冷却ガスノズルから冷却ガスを噴射することにより、処理済みの基板を急速かつ均一に降温させることができる。 According to the above-described means, the temperature of the processed substrate can be rapidly and uniformly lowered by injecting the cooling gas from the cooling gas nozzle.

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、図１、図２および図３に示されているように、本発明に係る基板処理装置はＩＣの製造方法における成膜工程を実施するＣＶＤ装置（バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置）１０として構成されている。なお、このＣＶＤ装置においては、ウエハ１を搬送するウエハキャリアとしてＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）２が使用されている。 In this embodiment, as shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3, the substrate processing apparatus according to the present invention is a CVD apparatus (batch type vertical hot wall type) for performing a film forming process in an IC manufacturing method. (Low pressure CVD apparatus) 10. In this CVD apparatus, a FOUP (front opening unified pod, hereinafter referred to as a pod) 2 is used as a wafer carrier for transporting the wafer 1.

図１〜図３に示されているように、ＣＶＤ装置１０は型鋼や鋼板等によって直方体の箱形状に構築された筐体１１を備えている。筐体１１の正面壁にはポッド搬入搬出口１２が筐体１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１２はフロントシャッタ１３によって開閉されるようになっている。ポッド搬入搬出口１２の手前にはポッドステージ１４が設置されており、ポッドステージ１４はポッド２を載置されて位置合わせを実行するように構成されている。ポッド２はポッドステージ１４の上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ポッドステージ１４の上から搬出されるようになっている。 As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the CVD apparatus 10 includes a housing 11 constructed in a rectangular parallelepiped box shape by using a steel plate or a steel plate. A pod loading / unloading port 12 is opened on the front wall of the housing 11 so as to communicate with the inside and outside of the housing 11, and the pod loading / unloading port 12 is opened and closed by a front shutter 13. A pod stage 14 is installed in front of the pod loading / unloading port 12, and the pod stage 14 is configured to place the pod 2 and perform alignment. The pod 2 is loaded onto the pod stage 14 by an in-process transfer device (not shown) and is also unloaded from the pod stage 14.

筐体１１内の前後方向の略中央部における上部には回転式ポッド棚１５が設置されており、回転式ポッド棚１５は複数個のポッド２を保管するように構成されている。すなわち、回転式ポッド棚１５は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１６と、支柱１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板１７とを備えており、複数枚の棚板１７はポッド２を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。筐体１１内におけるポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間にはポッド搬送装置１８が設置されており、ポッド搬送装置１８はポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間および回転式ポッド棚１５とポッドオープナ２１との間で、ポッド２を搬送するように構成されている。 A rotary pod shelf 15 is installed in an upper portion of the housing 11 at a substantially central portion in the front-rear direction, and the rotary pod shelf 15 is configured to store a plurality of pods 2. That is, the rotary pod shelf 15 includes a support column 16 that is vertically set up and intermittently rotated in a horizontal plane, and a plurality of shelf plates 17 that are radially supported by the support column 16 at each of the upper, middle, and lower levels. The plurality of shelf boards 17 are configured to hold the pod 2 in a state where a plurality of the pods 2 are respectively placed. A pod transfer device 18 is installed between the pod stage 14 and the rotary pod shelf 15 in the housing 11, and the pod transfer device 18 is provided between the pod stage 14 and the rotary pod shelf 15 and the rotary pod. The pod 2 is transported between the shelf 15 and the pod opener 21.

筐体１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１９が後端にわたって構築されている。サブ筐体１９の正面壁にはウエハ１をサブ筐体１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口２０、２０には一対のポッドオープナ２１、２１がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ２１はポッド２を載置する載置台２２と、載置台２２に載置されたポッド２のキャップを着脱するキャップ着脱機構２３とを備えており、載置台２２に載置されたポッド２のキャップをキャップ着脱機構２３によって着脱することにより、ポッド２のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。ポッドオープナ２１の載置台２２に対してはポッド２がポッド搬送装置１８によって搬入および搬出されるようになっている。 A sub-housing 19 is constructed across the rear end of the lower portion of the housing 11 at a substantially central portion in the front-rear direction. A pair of wafer loading / unloading ports 20 for loading / unloading the wafer 1 into / from the sub-casing 19 are arranged on the front wall of the sub-casing 19 in two vertical rows. A pair of pod openers 21 and 21 are respectively installed at the wafer loading / unloading ports 20 and 20. The pod opener 21 includes a mounting table 22 for mounting the pod 2, and a cap attaching / detaching mechanism 23 for mounting and removing the cap of the pod 2 mounted on the mounting table 22, and the pod 2 mounted on the mounting table 22. This cap is configured to be opened / closed by the cap attaching / detaching mechanism 23 to open / close the wafer inlet / outlet of the pod 2. The pod 2 is carried into and out of the mounting table 22 of the pod opener 21 by the pod transfer device 18.

サブ筐体１９内の前側領域にはウエハ移載装置２５が設置された移載室２４が形成されている。ウエハ移載装置２５はボート３０に対してウエハ１を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。サブ筐体１９内の後端部にはボートを収容して待機させる待機室２６が形成されている。待機室２６にはボートを昇降させるためのボートエレベータ２７が設置されている。ボートエレベータ２７はモータ駆動の送りねじ軸装置やベローズ等によって構成されている。ボートエレベータ２７の昇降台に連結されたアーム２８にはシールキャップ２９が水平に据え付けられており、シールキャップ２９はボート３０を垂直に支持するように構成されている。ボート３０は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、五十枚程度〜百五十枚程度）のウエハ１をその中心を揃えて水平に支持した状態で、保持するように構成されている。 A transfer chamber 24 in which a wafer transfer device 25 is installed is formed in the front region within the sub-housing 19. The wafer transfer device 25 is configured to load (charge) and unload (discharge) the wafer 1 with respect to the boat 30. A standby chamber 26 is formed at the rear end of the sub-housing 19 to accommodate and wait for the boat. A boat elevator 27 for raising and lowering the boat is installed in the waiting room 26. The boat elevator 27 is configured by a motor-driven feed screw shaft device, a bellows, or the like. A seal cap 29 is horizontally installed on the arm 28 connected to the elevator platform of the boat elevator 27, and the seal cap 29 is configured to support the boat 30 vertically. The boat 30 includes a plurality of holding members, and is configured to hold a plurality of (for example, about fifty to fifty to fifty) wafers 1 with their centers aligned and horizontally supported. Has been.

図３に示されているように、ＣＶＤ装置１０は中心線が垂直になるように縦に配されて支持された縦形のプロセスチューブ３１を備えており、プロセスチューブ３１は互いに同心円に配置されたアウタチューブ３２とインナチューブ３３とから構成されている。アウタチューブ３２は後記する加熱ランプの熱線（赤外線や遠赤外線等）を透過する材料の一例である石英（ＳｉＯ₂ ）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いる。インナチューブ３３は上下両端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ３３の筒中空部はボート３０によって長く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３４を実質的に形成している。インナチューブ３３の下端開口はウエハを出し入れするための炉口３５を実質的に構成しており、インナチューブ３３の内径は取り扱うウエハの最大外径（例えば、直径３００ｍｍ）よりも大きくなるように設定されている。 As shown in FIG. 3, the CVD apparatus 10 includes a vertical process tube 31 that is vertically arranged and supported so that the center line is vertical, and the process tubes 31 are arranged concentrically with each other. The outer tube 32 and the inner tube 33 are comprised. The outer tube 32 is made of quartz (SiO ₂ ), which is an example of a material that transmits heat rays (infrared rays, far-infrared rays, etc.) of a heating lamp, which will be described later, and is integrally formed into a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. Yes. The inner tube 33 is formed in a cylindrical shape whose upper and lower ends are open, and the cylindrical hollow portion of the inner tube 33 substantially includes a processing chamber 34 into which a plurality of wafers held in a long alignment state by the boat 30 are loaded. Is formed. The lower end opening of the inner tube 33 substantially constitutes a furnace port 35 for taking in and out the wafer, and the inner diameter of the inner tube 33 is set to be larger than the maximum outer diameter (for example, diameter of 300 mm) of the wafer to be handled. Has been.

アウタチューブ３２とインナチューブ３３との間の下端部は、略円筒形状に構築されたマニホールド３６によって気密封止されており、マニホールド３６はアウタチューブ３２およびインナチューブ３３の交換等のために、アウタチューブ３２およびインナチューブ３３にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。マニホールド３６がサブ筐体１９に支持されることにより、プロセスチューブ３１は垂直に据え付けられた状態になっている。 A lower end portion between the outer tube 32 and the inner tube 33 is hermetically sealed by a manifold 36 constructed in a substantially cylindrical shape. The manifold 36 is used for the replacement of the outer tube 32 and the inner tube 33 and the like. Removably attached to the tube 32 and the inner tube 33, respectively. Since the manifold 36 is supported by the sub casing 19, the process tube 31 is installed vertically.

アウタチューブ３２とインナチューブ３３との隙間によって排気路３７が、横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されている。マニホールド３６の側壁の上部には排気管３８の一端が接続されており、排気管３８は排気路３７の最下端部に連通した状態になっている。排気管３８の他端には圧力コントローラ４１によって制御される排気装置３９が接続されており、排気管３８の途中には圧力センサ４０が接続されている。圧力コントローラ４１は圧力センサ４０からの測定結果に基づいて排気装置３９をフィードバック制御するように構成されている。 The exhaust passage 37 is formed by a gap between the outer tube 32 and the inner tube 33 in a circular ring shape having a constant cross-sectional shape. One end of an exhaust pipe 38 is connected to the upper portion of the side wall of the manifold 36, and the exhaust pipe 38 communicates with the lowermost end portion of the exhaust path 37. An exhaust device 39 controlled by a pressure controller 41 is connected to the other end of the exhaust pipe 38, and a pressure sensor 40 is connected to the exhaust pipe 38. The pressure controller 41 is configured to feedback control the exhaust device 39 based on the measurement result from the pressure sensor 40.

マニホールド３６の下部にはガス供給管４２がインナチューブ３３の炉口３５に連通するように接続されており、ガス供給管４２にはガス流量コントローラ４４によって制御される原料ガス供給装置および不活性ガス供給装置（以下、ガス供給装置という。）４３が接続されている。ガス供給管４２によって炉口３５に導入されたガスは、インナチューブ３３の処理室３４内を流通して排気路３７を通って排気管３８によって排気される。 A gas supply pipe 42 is connected to the lower portion of the manifold 36 so as to communicate with the furnace port 35 of the inner tube 33. The gas supply pipe 42 is connected to a raw material gas supply device controlled by a gas flow rate controller 44 and an inert gas. A supply device (hereinafter referred to as a gas supply device) 43 is connected. The gas introduced into the furnace port 35 by the gas supply pipe 42 flows through the processing chamber 34 of the inner tube 33, passes through the exhaust passage 37, and is exhausted by the exhaust pipe 38.

マニホールド３６の下端開口にはマニホールド３６の外径と略等しい円盤形状に構築されたシールキャップ２９が、垂直方向下側から当接して閉塞するようになっている。シールキャップ２９の中心線上には回転軸４５が挿通されて回転自在に支承されており、回転軸４５は駆動コントローラ４６によって制御されるモータ４７によって回転駆動されるように構成されている。ちなみに、駆動コントローラ４６はボートエレベータ２７のモータ２７ａも制御するように構成されている。回転軸４５の上端にはボート３０が垂直に立脚されて支持されている。シールキャップ２９とボート３０との間には断熱キャップ部４８が配置されている。すなわち、ボート３０はその下端が炉口３５の位置から適当な距離だけ離間するようにシールキャップ２９の上面から持ち上げられた状態で回転軸４５に支持されており、断熱キャップ部４８はそのボート３０の下端とシールキャップ２９との間を埋めるキャップ部を構成している。 A seal cap 29 constructed in a disc shape substantially equal to the outer diameter of the manifold 36 is in contact with the lower end of the manifold 36 from the lower side in the vertical direction and is closed. A rotation shaft 45 is inserted on the center line of the seal cap 29 and is rotatably supported. The rotation shaft 45 is configured to be rotationally driven by a motor 47 controlled by a drive controller 46. Incidentally, the drive controller 46 is also configured to control the motor 27 a of the boat elevator 27. The boat 30 is vertically supported and supported at the upper end of the rotating shaft 45. A heat insulating cap portion 48 is disposed between the seal cap 29 and the boat 30. That is, the boat 30 is supported by the rotating shaft 45 in a state where the lower end of the boat 30 is lifted from the upper surface of the seal cap 29 so as to be separated from the position of the furnace port 35 by an appropriate distance. The cap part which fills the space | interval between the lower end of this and the seal cap 29 is comprised.

プロセスチューブ３１の外側にはヒータユニット５０が設置されている。ヒータユニット５０はプロセスチューブ３１を全体的に被覆する熱容量の小さい断熱槽５１を備えており、断熱槽５１はサブ筐体１９に垂直に支持されている。断熱槽５１の内側には加熱手段としてのＬ管形ハロゲンランプ（以下、加熱ランプという。）５２が複数本、周方向に等間隔に配置されて同心円に設備されている。加熱ランプ５２群は長さが異なる複数規格のものが組み合わされて配置されており、熱の逃げ易いプロセスチューブ３１の上部および下部の発熱量が増加するように構成されている。各加熱ランプ５２の端子５２ａはプロセスチューブ３１の上部および下部にそれぞれ配置されており、端子５２ａの介在による発熱量の低下が回避されている。加熱ランプ５２はカーボンやタングステン等のフィラメントを石英（ＳｉＯ₂ ）のＬ管によって被覆し、不活性ガスまたは真空雰囲気に封止して構成されている。加熱ランプ５２は熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍ〜２．０μｍ程度の熱線を照射するように構成され、アウタチューブ３２を殆ど加熱することなく、ウエハ１を輻射によって加熱することができるように設定されている。 A heater unit 50 is installed outside the process tube 31. The heater unit 50 includes a heat insulating tank 51 having a small heat capacity that covers the entire process tube 31, and the heat insulating tank 51 is vertically supported by the sub-housing 19. Inside the heat insulating tank 51, a plurality of L-tube halogen lamps (hereinafter referred to as heating lamps) 52 as heating means are arranged concentrically and arranged at equal intervals in the circumferential direction. The heating lamps 52 are arranged in a combination of a plurality of standards having different lengths, and are configured to increase the amount of heat generated at the upper and lower portions of the process tube 31 where heat can easily escape. The terminals 52a of the heating lamps 52 are respectively disposed at the upper and lower portions of the process tube 31, and a decrease in the amount of heat generated due to the interposition of the terminals 52a is avoided. The heating lamp 52 is formed by covering a filament such as carbon or tungsten with an L tube made of quartz (SiO ₂ ) and sealing it in an inert gas or vacuum atmosphere. The heating lamp 52 is configured to irradiate heat rays having a peak wavelength of thermal energy of about 1.0 μm to 2.0 μm so that the wafer 1 can be heated by radiation without almost heating the outer tube 32. Is set.

図３および図４に示されているように、断熱槽５１の天井面の下側における中央部にはＬ管形ハロゲンランプ（以下、天井加熱ランプという。）５３が複数本、互いに平行で両端を揃えられて敷設されており、天井加熱ランプ５３群はボート３０に保持されたウエハ１群をプロセスチューブ３１の上方から加熱するように構成されている。天井加熱ランプ５３はカーボンやタングステン等のフィラメントを石英（ＳｉＯ₂ ）のＬ管によって被覆し、不活性ガスまたは真空雰囲気に封止して構成されている。天井加熱ランプ５３は熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍ〜２．０μｍ程度の熱線を照射するように構成されており、アウタチューブ３２を殆ど加熱することなく、ウエハ１を輻射によって加熱することができるように設定されている。同様に、ボート３０と断熱キャップ部４８との間にはキャップ加熱ランプ５３Ａ群が、ウエハ１群とプロセスチューブ３１の下方から加熱するように構成されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, a plurality of L-tube halogen lamps (hereinafter referred to as ceiling heating lamps) 53 are parallel to each other at the center of the heat insulating tank 51 below the ceiling surface. The ceiling heating lamps 53 are configured to heat the group of wafers held on the boat 30 from above the process tube 31. The ceiling heating lamp 53 is configured by covering a filament such as carbon or tungsten with an L tube made of quartz (SiO ₂ ) and sealing it in an inert gas or vacuum atmosphere. The ceiling heating lamp 53 is configured to irradiate heat rays having a peak wavelength of thermal energy of about 1.0 μm to 2.0 μm, and can heat the wafer 1 by radiation without almost heating the outer tube 32. It is set to be possible. Similarly, a cap heating lamp 53 </ b> A group is configured between the boat 30 and the heat insulating cap part 48 so as to heat from the lower side of the wafer group 1 and the process tube 31.

図３に示されているように、加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群は加熱ランプ駆動装置５４に接続されており、加熱ランプ駆動装置５４は温度コントローラ５５によって制御されるように構成されている。インナチューブ３３の内側にはカスケード熱電対５６が垂直方向に敷設されており、カスケード熱電対５６は計測結果を温度コントローラ５５に送信するようになっている。温度コントローラ５５はカスケード熱電対５６からの計測温度によって加熱ランプ駆動装置５４をフィードバック制御するようになっている。すなわち、温度コントローラ５５は加熱ランプ駆動装置５４の目標温度とカスケード熱電対５６の計測温度との誤差を求めて、誤差がある場合には誤差を解消させるフィードバック制御を実行するようになっている。また、温度コントローラ５５は加熱ランプ５２群をゾーン制御するように構成されている。 As shown in FIG. 3, the heating lamp 52 group, the ceiling heating lamp 53 group, and the cap heating lamp 53A group are connected to a heating lamp driving device 54, and the heating lamp driving device 54 is controlled by a temperature controller 55. It is comprised so that. A cascade thermocouple 56 is laid in the vertical direction inside the inner tube 33, and the cascade thermocouple 56 transmits a measurement result to the temperature controller 55. The temperature controller 55 performs feedback control of the heating lamp driving device 54 based on the measured temperature from the cascade thermocouple 56. That is, the temperature controller 55 obtains an error between the target temperature of the heating lamp driving device 54 and the measured temperature of the cascade thermocouple 56, and executes feedback control for eliminating the error if there is an error. The temperature controller 55 is configured to perform zone control on the heating lamps 52 group.

図３および図４に示されているように、加熱ランプ５２群の外側には円筒形状に形成されたリフレクタ（反射板）５７がプロセスチューブ３１と同心円に設置されており、リフレクタ５７は加熱ランプ５２群からの熱線をプロセスチューブ３１の方向に全て反射させるように構成されている。リフレクタ５７はステンレス鋼板に石英（ＳｉＯ₂ ）をコーティングして形成された材料のように耐酸化性、耐熱性および耐熱衝撃性に優れた材料によって構成されている。リフレクタ５７の外周面には冷却水配管５８が螺旋状に敷設されており、冷却水配管５８はリフレクタ５７をリフレクタ表面の石英（ＳｉＯ₂ ）コーティングの耐熱温度である３００℃以下に冷却するように設定されている。リフレクタ５７は３００℃を超えると、酸化等によって劣化し易くなるが、リフレクタ５７を３００℃以下に冷却することにより、リフレクタ５７の耐久性を向上させることができるとともに、リフレクタ５７の劣化に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。また、断熱槽５１の内部の温度を低下させる際に、リフレクタ５７を冷却することにより、冷却効果を向上させることができる。さらに、冷却水配管５８はリフレクタ５７の冷却領域を上中下段のゾーンに分けてそれぞれ制御し得るように構成されている。冷却水配管５８をゾーン制御することにより、プロセスチューブ３１の温度を降下させる際に、プロセスチューブ３１のゾーンに対応して冷却することができる。例えば、ウエハ群が置かれたゾーンは熱容量がウエハ群の分だけ大きくなることにより、ウエハ群が置かれないゾーンに比べて冷却し難くなるために、冷却水配管５８のウエハ群に対応するゾーンを優先的に冷却するようにゾーン制御することができる。 As shown in FIGS. 3 and 4, a reflector (reflector) 57 formed in a cylindrical shape is installed outside the group of heating lamps 52 in a concentric circle with the process tube 31, and the reflector 57 is a heating lamp. The heat rays from the 52 group are all reflected in the direction of the process tube 31. The reflector 57 is made of a material excellent in oxidation resistance, heat resistance and thermal shock resistance, such as a material formed by coating a stainless steel plate with quartz (SiO ₂ ). A cooling water pipe 58 is spirally laid on the outer peripheral surface of the reflector 57 so that the cooling water pipe 58 cools the reflector 57 to 300 ° C. or less, which is the heat resistant temperature of the quartz (SiO ₂ ) coating on the reflector surface. Is set. When the reflector 57 exceeds 300 ° C., it easily deteriorates due to oxidation or the like. However, by cooling the reflector 57 to 300 ° C. or less, the durability of the reflector 57 can be improved and the particles accompanying the deterioration of the reflector 57 can be improved. Can be suppressed. Further, when the temperature inside the heat insulating tank 51 is lowered, the cooling effect can be improved by cooling the reflector 57. Further, the cooling water pipe 58 is configured to be able to control the cooling area of the reflector 57 by dividing it into upper, middle and lower zones. By controlling the zone of the cooling water pipe 58, when the temperature of the process tube 31 is lowered, cooling can be performed corresponding to the zone of the process tube 31. For example, the zone in which the wafer group is placed has a heat capacity that is increased by the amount of the wafer group, so that it is difficult to cool compared to the zone in which the wafer group is not placed. It is possible to control the zone so as to cool it preferentially.

図３および図４に示されているように、断熱槽５１の天井面には円板形状に形成された天井リフレクタ５９がプロセスチューブ３１と同心円に設置されており、天井リフレクタ５９は天井加熱ランプ５３群からの熱線をプロセスチューブ３１の方向に全て反射させるように構成されている。天井リフレクタ５９も耐酸化性、耐熱性および耐熱衝撃性に優れた材料によって構成されている。天井リフレクタ５９の上面には冷却水配管６０が蛇行状に敷設されており、冷却水配管６０は天井リフレクタ５９を３００℃以下に冷却するように設定されている。天井リフレクタ５９は３００℃を超えると、酸化等によって劣化し易くなるが、天井リフレクタ５９を３００℃以下に冷却することにより、天井リフレクタ５９の耐久性を向上させることができるとともに、天井リフレクタ５９の劣化に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。また、断熱槽５１の内部の温度を低下させる際に、天井リフレクタ５９を冷却することにより、冷却効果を向上させることができる。 As shown in FIGS. 3 and 4, a ceiling reflector 59 formed in a disk shape is installed on the ceiling surface of the heat insulating tank 51 concentrically with the process tube 31, and the ceiling reflector 59 is a ceiling heating lamp. The heat rays from the 53 group are all reflected in the direction of the process tube 31. The ceiling reflector 59 is also made of a material excellent in oxidation resistance, heat resistance and thermal shock resistance. A cooling water pipe 60 is laid in a serpentine shape on the upper surface of the ceiling reflector 59, and the cooling water pipe 60 is set to cool the ceiling reflector 59 to 300 ° C. or lower. When the ceiling reflector 59 exceeds 300 ° C., it tends to deteriorate due to oxidation or the like. However, by cooling the ceiling reflector 59 to 300 ° C. or less, the durability of the ceiling reflector 59 can be improved, and the ceiling reflector 59 Generation of particles due to deterioration can be suppressed. Further, when the temperature inside the heat insulating tank 51 is lowered, the cooling effect can be improved by cooling the ceiling reflector 59.

図３および図４に示されているように、断熱槽５１とプロセスチューブ３１との間には冷却ガスとしての冷却エアを流通させる冷却エア通路６１が、プロセスチューブ３１を全体的に包囲するように形成されている。断熱槽５１の下端部には冷却エアを冷却エア通路６１に供給する給気管６２が接続されており、給気管６２に供給された冷却エアは冷却エア通路６１の全周に拡散するようになっている。断熱槽５１の天井壁の中央部には冷却エアを冷却エア通路６１から排出する排気口６３が開設されており、排気口６３には排気装置に接続された排気路（図示せず）が接続されている。断熱槽５１の天井壁の排気口６３の下側には排気口６３と連通するバッファ部６４が大きく形成されており、バッファ部６４の底面における周辺部にはサブ排気口６５が複数、バッファ部６４と冷却エア通路６１とを連絡するように開設されている。これらサブ排気口６５により、冷却エア通路６１を効率よく排気することができるようになっている。また、サブ排気口６５を断熱槽５１の天井壁の周辺部に配置することにより、天井加熱ランプ５３を断熱槽５１の天井面の中央部に敷設することができるとともに、天井加熱ランプ５３を排気流路から退避させて排気流による応力や化学反応を防止することにより、天井加熱ランプ５３の劣化を抑制することができる。 As shown in FIGS. 3 and 4, a cooling air passage 61 through which cooling air as a cooling gas flows between the heat insulating tank 51 and the process tube 31 surrounds the process tube 31 as a whole. Is formed. An air supply pipe 62 for supplying cooling air to the cooling air passage 61 is connected to the lower end portion of the heat insulating tank 51, and the cooling air supplied to the air supply pipe 62 diffuses over the entire circumference of the cooling air passage 61. ing. An exhaust port 63 for discharging cooling air from the cooling air passage 61 is opened at the center of the ceiling wall of the heat insulating tank 51, and an exhaust path (not shown) connected to the exhaust device is connected to the exhaust port 63. Has been. A buffer portion 64 that communicates with the exhaust port 63 is formed below the exhaust port 63 on the ceiling wall of the heat insulating tank 51, and a plurality of sub exhaust ports 65 are provided at the periphery of the bottom surface of the buffer unit 64. 64 and the cooling air passage 61 are opened. These sub exhaust ports 65 allow the cooling air passage 61 to be efficiently exhausted. Further, by arranging the sub exhaust port 65 in the peripheral part of the ceiling wall of the heat insulating tank 51, the ceiling heating lamp 53 can be laid at the center of the ceiling surface of the heat insulating tank 51, and the ceiling heating lamp 53 is exhausted. The ceiling heating lamp 53 can be prevented from deteriorating by retreating from the flow path to prevent stress and chemical reaction due to the exhaust flow.

図５に示されているように、シールキャップ２９の周辺部には長いノズル６６と短いノズル６７とが同一半径上で周方向に間隔を置かれてそれぞれ垂直に立脚されており、長いノズル６６および短いノズル６７はいずれも冷却ガスとしての窒素ガスを噴射する冷却ガスノズルとして構成されている。長いノズル６６および短いノズル６７には複数個の噴射口６６ａ、６７ａが、窒素ガスをボート３０の中心に向けて半径方向へ噴射するようにそれぞれ開設されている。噴射口６６ａ、６７ａのそれぞれから噴射される窒素ガスの流速が長いノズル６６および短いノズル６７の全長にわたって可及的に均等になるように、各噴射口６６ａ、６７ａの開口形状（真円形や長円形等）や口径および開口面積等が設定されている。長手方向に整列した噴射口からの噴射流をノズルの全長にわたって等流量に設定するには、各噴射口のサイズを下流に行くに従って徐々に大きく設定することが一般的である。しかし、ボート３０に整列したウエハ１群を全長にわたって均一に冷却させるためには、各噴射口からの流速を高め、かつ、一定に制御する必要がある。このためには、噴射口６６ａ、６７ａのサイズは同一に設定し、長いノズル６６および短いノズル６７の内径（流路断面積）を徐々に大きく設定することにより、内部コンダクタンスを調整することが望ましい。また、長いノズル６６および短いノズル６７の内径（流路断面積）を全長にわたって充分に大きく設定することにより、流路抵抗による圧力損失を防止することが望ましい。 As shown in FIG. 5, a long nozzle 66 and a short nozzle 67 are vertically erected on the periphery of the seal cap 29 on the same radius and spaced in the circumferential direction. The short nozzle 67 is configured as a cooling gas nozzle that injects nitrogen gas as a cooling gas. The long nozzle 66 and the short nozzle 67 are provided with a plurality of injection ports 66 a and 67 a so as to inject nitrogen gas toward the center of the boat 30 in the radial direction. The opening shape of each of the injection ports 66a and 67a (a perfect circle or a long length) is set so that the flow rate of nitrogen gas injected from each of the injection ports 66a and 67a is as uniform as possible over the entire length of the long nozzle 66 and the short nozzle 67. Round, etc.), aperture, opening area, etc. are set. In order to set the jet flow from the jet nozzles aligned in the longitudinal direction to an equal flow rate over the entire length of the nozzle, it is common to gradually increase the size of each jet nozzle as it goes downstream. However, in order to uniformly cool the group of wafers aligned on the boat 30 over the entire length, it is necessary to increase the flow velocity from each injection port and to control it uniformly. For this purpose, it is desirable to adjust the internal conductance by setting the sizes of the injection ports 66a and 67a to be the same, and gradually setting the inner diameters (flow channel cross-sectional areas) of the long nozzle 66 and the short nozzle 67. . In addition, it is desirable to prevent pressure loss due to channel resistance by setting the inner diameters (channel cross-sectional areas) of the long nozzle 66 and the short nozzle 67 sufficiently large over the entire length.

図５に示されているように、長いノズル６６および短いノズル６７には窒素ガス供給装置６８が接続されており、窒素ガス供給装置６８は流量調整コントローラ６９によって制御されるように構成されている。長いノズル６６および短いノズル６７による冷却能力は窒素ガスの噴射量を窒素ガス供給装置６８によって制御することにより調整することができる。また、長いノズル６６の流量と短いノズル６７の流量とを独立して制御することにより、長いノズル６６および短いノズル６７による冷却能力をゾーン制御することができる。長いノズル６６と短いノズル６７との間には、ボート３０と共に移動する熱電対７０が垂直方向に立脚されており、熱電対７０は計測結果を流量調整コントローラ６９に送信するようになっている。流量調整コントローラ６９は窒素ガス供給装置６８を熱電対７０からの計測温度に基づくＰＩＤ制御等によってフィードバック制御するようになっている。すなわち、流量調整コントローラ６９は予め設定された目標温度と熱電対７０の計測温度との誤差を求めて、誤差がある場合には誤差を解消させるように、窒素ガス供給装置６８による長いノズル６６および短いノズル６７に対する窒素ガスの供給流量を増減するフィードバック制御を実行するようになっている。例えば、ガス流量が最大流量に達していない場合は単に設定温度を下げる方法でも充分効果は得られるが、最も低い領域の温度を設定温度とするような制御パターンを設けて制御すると、より一層均一に速く冷却することができる。 As shown in FIG. 5, a nitrogen gas supply device 68 is connected to the long nozzle 66 and the short nozzle 67, and the nitrogen gas supply device 68 is configured to be controlled by a flow rate controller 69. . The cooling capacity by the long nozzle 66 and the short nozzle 67 can be adjusted by controlling the injection amount of the nitrogen gas by the nitrogen gas supply device 68. In addition, by independently controlling the flow rate of the long nozzle 66 and the flow rate of the short nozzle 67, the cooling capacity of the long nozzle 66 and the short nozzle 67 can be zone-controlled. Between the long nozzle 66 and the short nozzle 67, a thermocouple 70 that moves together with the boat 30 is erected in the vertical direction, and the thermocouple 70 transmits a measurement result to the flow rate adjustment controller 69. The flow rate adjustment controller 69 performs feedback control of the nitrogen gas supply device 68 by PID control or the like based on the measured temperature from the thermocouple 70. That is, the flow rate adjustment controller 69 obtains an error between a preset target temperature and the measured temperature of the thermocouple 70, and if there is an error, the long nozzle 66 and Feedback control for increasing or decreasing the supply flow rate of nitrogen gas to the short nozzle 67 is executed. For example, if the gas flow rate does not reach the maximum flow rate, a method of simply lowering the set temperature can provide a sufficient effect, but if a control pattern is set so that the temperature in the lowest region is set to the set temperature, it becomes even more uniform. Can be cooled quickly.

前記構成に係るＣＶＤ装置によるＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。 A film forming process in the IC manufacturing method by the CVD apparatus having the above-described configuration will be described.

図１および図２に示されているように、ポッド２がポッドステージ１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１２がフロントシャッタ１３によって開放され、ポッドステージ１４の上のポッド２はポッド搬送装置１８によって筐体１１の内部へポッド搬入搬出口１２から搬入される。搬入されたポッド２は回転式ポッド棚１５の指定された棚板１７へポッド搬送装置１８によって自動的に搬送されて受け渡され、その棚板１７に一時的に保管される。保管されたポッド２はポッド搬送装置１８によって一方のポッドオープナ２１に搬送されて載置台２２に移載される。この際、ポッドオープナ２１のウエハ搬入搬出口２０はキャップ着脱機構２３によって閉じられており、移載室２４には窒素ガスが流通されることによって充満されている。すなわち、移載室２４の酸素濃度は２０ｐｐｍ以下と、筐体１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遙に低く設定されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, when the pod 2 is supplied to the pod stage 14, the pod loading / unloading port 12 is opened by the front shutter 13, and the pod 2 above the pod stage 14 is connected to the pod transfer device. 18 is carried into the housing 11 from the pod loading / unloading port 12. The loaded pod 2 is automatically transferred to the designated shelf plate 17 of the rotary pod shelf 15 by the pod transfer device 18 and delivered, and temporarily stored on the shelf plate 17. The stored pod 2 is transferred to one pod opener 21 by the pod transfer device 18 and transferred to the mounting table 22. At this time, the wafer loading / unloading port 20 of the pod opener 21 is closed by the cap attaching / detaching mechanism 23, and the transfer chamber 24 is filled with nitrogen gas. That is, the oxygen concentration in the transfer chamber 24 is set to 20 ppm or less, which is much lower than the oxygen concentration inside the housing 11 (atmosphere).

載置台４２に載置されたポッド２はその開口側端面がサブ筐体１９の正面におけるウエハ搬入搬出口２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構２３によって取り外され、ウエハ出し入れ口を開放される。ポッド２に収納された複数枚のウエハ１はウエハ移載装置２５によって掬い取られ、ウエハ搬入搬出口２０から移載室２４を通じて待機室２６へ搬入され、ボート３０に装填（チャージング）される。ボート３０にウエハ１を受け渡したウエハ移載装置２５はポッド２に戻り、次のウエハ１をボート３０に装填する。以降、前記ウエハ移載装置２５の作動が繰り返されることにより、一方のポッドオープナ２１の載置台２２の上のポッド２の全てのウエハ１がボート３０に順次装填されて行く。 The pod 2 mounted on the mounting table 42 has its opening-side end face pressed against the opening edge of the wafer loading / unloading port 20 on the front surface of the sub-casing 19 and the cap is removed by the cap attaching / detaching mechanism 23 to remove the wafer. Mouth open. The plurality of wafers 1 stored in the pod 2 are picked up by the wafer transfer device 25, loaded into the standby chamber 26 through the transfer chamber 24 from the wafer loading / unloading port 20, and loaded into the boat 30 (charging). . The wafer transfer device 25 that has transferred the wafer 1 to the boat 30 returns to the pod 2 and loads the next wafer 1 into the boat 30. Thereafter, by repeating the operation of the wafer transfer device 25, all the wafers 1 of the pod 2 on the mounting table 22 of one pod opener 21 are sequentially loaded into the boat 30.

この一方（上段または下段）のポッドオープナ２１におけるウエハ移載装置２５によるウエハのボート３０への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ２１には回転式ポッド棚１５から別のポッド２がポッド搬送装置１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ２１によるポッド２の開放作業が同時進行される。このように他方のポッドオープナ２１において開放作業が同時進行されていると、一方のポッドオープナ２１におけるウエハ１のボート３０への装填作業の終了と同時に、他方のポッドオープナ２１にセットされたポッド２についてのウエハ移載装置２５によるウエハのボート３０への装填作業を開始することができる。すなわち、ウエハ移載装置２５はポッド２の入替え作業についての待ち時間を浪費することなくウエハのボート３０への装填作業を連続して実施することができるため、ＣＶＤ装置１０のスループットを高めることができる。 During the loading operation of the wafer into the boat 30 by the wafer transfer device 25 in the one (upper or lower) pod opener 21, the other (lower or upper) pod opener 21 receives another pod from the rotary pod shelf 15. 2 is transferred and transferred by the pod transfer device 18, and the opening operation of the pod 2 by the pod opener 21 is simultaneously performed. As described above, when the opening operation is simultaneously performed in the other pod opener 21, the pod 2 set in the other pod opener 21 is completed simultaneously with the completion of the operation of loading the wafer 1 into the boat 30 in the one pod opener 21. The loading operation of the wafer into the boat 30 by the wafer transfer device 25 can be started. That is, since the wafer transfer device 25 can continuously carry out the loading operation of the wafers into the boat 30 without wasting a waiting time for the replacement operation of the pod 2, the throughput of the CVD apparatus 10 can be increased. it can.

図３に示されているように、予め指定された枚数のウエハ１がボート３０に装填されると、ウエハ１群を保持したボート３０はシールキャップ２９がボートエレベータ２７によって上昇されることにより、インナチューブ３３の処理室３４に搬入（ボートローディング）されて行き、シールキャップ２９に支持されたままの状態で処理室３４に存置される。図４に示されているように、上限に達したシールキャップ２９はマニホールド３６に押接することにより、プロセスチューブ３１の内部をシールした状態になる。 As shown in FIG. 3, when a predetermined number of wafers 1 are loaded into the boat 30, the boat 30 holding the group of wafers is lifted by the boat elevator 27 by the seal cap 29 being lifted. The inner tube 33 is loaded into the processing chamber 34 (boat loading) and remains in the processing chamber 34 while being supported by the seal cap 29. As shown in FIG. 4, the seal cap 29 reaching the upper limit is pressed against the manifold 36 to seal the inside of the process tube 31.

続いて、プロセスチューブ３１の内部が排気管３８によって排気されるとともに、加熱ランプ５２群および天井加熱ランプ５３群によって温度コントローラ５５のシーケンス制御の目標温度に加熱される。加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群の加熱によるプロセスチューブ３１の内部の実際の上昇温度と、加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群のシーケンス制御の目標温度との誤差は、カスケード熱電対５６の計測結果に基づくフィードバック制御によって補正される。また、ボート３０がモータ４７によって回転される。 Subsequently, the inside of the process tube 31 is exhausted by the exhaust pipe 38 and heated to the target temperature for sequence control of the temperature controller 55 by the heating lamp 52 group and the ceiling heating lamp 53 group. The actual temperature rise inside the process tube 31 due to heating of the heating lamp 52 group, ceiling heating lamp 53 group and cap heating lamp 53A group, and sequence control of the heating lamp 52 group, ceiling heating lamp 53 group and cap heating lamp 53A group Is corrected by feedback control based on the measurement result of the cascade thermocouple 56. Further, the boat 30 is rotated by the motor 47.

プロセスチューブ３１の内圧および温度、ボート３０の回転が全体的に一定の安定した状態になると、プロセスチューブ３１の処理室３４には原料ガスがガス供給装置４３によってガス供給管４２から導入される。ガス供給管４２によって導入された原料ガスは、インナチューブ３３の処理室３４内を流通して排気路３７を通って排気管３８によって排気される。処理室３４を流通する際に、原料ガスが所定の処理温度に加熱されたウエハ１に接触することによる熱ＣＶＤ反応により、ウエハ１にはＣＶＤ膜が形成される。ちなみに、窒化珪素（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）が成膜される場合の処理条件の一例は、次の通りである。処理温度は７００〜８００℃、原料ガスとしてのＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ の流量は０．１〜０．５ＳＬＭ（スタンダード・リットル毎分）、ＮＨ₃ の流量は０．３〜５ＳＬＭ、処理圧力は２０〜１００Ｐａである。 When the internal pressure and temperature of the process tube 31 and the rotation of the boat 30 become constant and stable as a whole, the raw material gas is introduced into the processing chamber 34 of the process tube 31 from the gas supply pipe 42 by the gas supply device 43. The source gas introduced by the gas supply pipe 42 flows through the processing chamber 34 of the inner tube 33, passes through the exhaust path 37, and is exhausted by the exhaust pipe 38. When flowing through the processing chamber 34, a CVD film is formed on the wafer 1 by a thermal CVD reaction caused by the source gas contacting the wafer 1 heated to a predetermined processing temperature. Incidentally, an example of processing conditions when silicon nitride (Si ₃ N ₄ ) is formed is as follows. The processing temperature is 700 to 800 ° C., the flow rate of SiH ₂ Cl ₂ as a raw material gas is 0.1 to 0.5 SLM (standard liter per minute), the flow rate of NH ₃ is 0.3 to 5 SLM, and the processing pressure is 20 to 100 Pa.

ところで、アウタチューブ３２およびヒータユニット５０の温度は処理温度以上に維持する必要がないばかりでなく、処理温度未満に下げることがかえって好ましいために、成膜ステップにおいては、図４に示されているように、冷却エアが給気管６２から供給されてサブ排気口６５、バッファ部６４および排気口６３から排気されることにより、冷却エア通路６１に流通される。この際、断熱槽５１は熱容量が通例に比べて小さく設定されているので、急速に冷却することができる。なお、冷却エア通路６１は処理室３４から隔離されているので、冷媒として冷却エアを使用することができるが、冷却効果をより一層高めるためや、エア内の不純物による高温下での腐食を防止するために、窒素ガス等の不活性ガスを冷媒ガスとして使用してもよい。このように冷却エア通路６１における冷却エアの流通によってアウタチューブ３２およびヒータユニット５０を強制的に冷却することにより、例えば、シリコン窒化膜であればＮＨ₄ Ｃｌの付着を防止することができる１５０℃程度にアウタチューブ３２の温度を維持することができる。 By the way, the temperature of the outer tube 32 and the heater unit 50 need not be maintained above the processing temperature, but is preferably reduced to a temperature lower than the processing temperature. Therefore, the film forming step is shown in FIG. As described above, the cooling air is supplied from the air supply pipe 62 and is exhausted from the sub exhaust port 65, the buffer unit 64, and the exhaust port 63, thereby being circulated through the cooling air passage 61. At this time, since the heat capacity of the heat insulating tank 51 is set smaller than usual, it can be rapidly cooled. In addition, since the cooling air passage 61 is isolated from the processing chamber 34, cooling air can be used as a refrigerant. However, in order to further improve the cooling effect and to prevent corrosion under high temperature due to impurities in the air. For this purpose, an inert gas such as nitrogen gas may be used as the refrigerant gas. Thus, by forcibly cooling the outer tube 32 and the heater unit 50 by the flow of the cooling air in the cooling air passage 61, for example, a silicon nitride film can prevent adhesion of NH ₄ Cl at 150 ° C. The temperature of the outer tube 32 can be maintained to an extent.

所定の処理時間が経過すると、処理ガスの導入が停止された後に、窒素ガスがプロセスチューブ３１の内部にガス供給管４２から導入されるとともに、長いノズル６６の噴射口６６ａおよび短いノズル６７の噴射口６７ａからウエハ１群に吹き付けられる。処理室３４における窒素ガスの流通およびウエハ１群への吹き付けにより、ウエハ１群が直接的に冷却されるために、ウエハ１群の温度は大きいレート（速度）をもって急速に下降するとともに、ウエハ１群の全長およびウエハ１の面内において均一に下降する。 When a predetermined processing time has elapsed, after the introduction of the processing gas is stopped, nitrogen gas is introduced into the process tube 31 from the gas supply pipe 42, and the injection port 66a of the long nozzle 66 and the injection of the short nozzle 67 are performed. The wafer 67 is sprayed from the mouth 67a. Since the wafer 1 group is directly cooled by the flow of nitrogen gas in the processing chamber 34 and the blowing to the wafer 1 group, the temperature of the wafer 1 group rapidly decreases at a large rate (speed), and the wafer 1 It descends uniformly over the entire length of the group and in the plane of the wafer 1.

続いて、シールキャップ２９に支持されたボート３０はボートエレベータ２７によって下降されることにより、処理室３４から搬出（ボートアンローディング）される。このボートアンローディングに際しては、長いノズル６６の噴射口６６ａおよび短いノズル６７の噴射口６７ａからウエハ１群に吹き付けられることにより、ウエハ１群の温度が大きいレート（速度）をもって急速に下降されるとともに、ウエハ１群の全長およびウエハ１の面内において均一に下降される。この際、ウエハ１群の全長にわたる温度が長いノズル６６と短いノズル６７との間に立脚された熱電対７０によって計測されるとともに、この計測温度に基づく流量調整コントローラ６９による窒素ガス供給装置６８によって、長いノズル６６および短いノズル６７に対する窒素ガスの供給流量が制御されることにより、ウエハ１群の全長およびウエハ１の面内における温度が均一に維持される。なお、熱電対７０は好ましくは、複数測定ポイントを設けるようにすると、より一層温度が均一に維持される。 Subsequently, the boat 30 supported by the seal cap 29 is lowered by the boat elevator 27 and unloaded from the processing chamber 34 (boat unloading). In this boat unloading, the temperature of the wafer group 1 is rapidly lowered at a large rate (speed) by spraying the wafer group 1 from the ejection port 66a of the long nozzle 66 and the ejection port 67a of the short nozzle 67. The wafer 1 is lowered uniformly over the entire length of the group of wafers 1 and within the plane of the wafer 1. At this time, the temperature over the entire length of the group of wafers is measured by a thermocouple 70 standing between a long nozzle 66 and a short nozzle 67, and a nitrogen gas supply device 68 by a flow rate controller 69 based on the measured temperature. By controlling the supply flow rate of nitrogen gas to the long nozzle 66 and the short nozzle 67, the entire length of the wafer group 1 and the temperature in the plane of the wafer 1 are maintained uniformly. The thermocouple 70 is preferably maintained at a more uniform temperature by providing a plurality of measurement points.

待機室２６に搬出されたボート３０の処理済みウエハ１は、ボート３０からウエハ移載装置２５によって脱装（ディスチャージング）され、ポッドオープナ２１において開放されているポッド２に挿入されて収納される。処理済みウエハ１のボート３０からの脱装作業の際も、ボート３０がバッチ処理したウエハ１の枚数は一台の空のポッド２に収納するウエハ１の枚数よりも何倍も多いため、複数台のポッド２が上下のポッドオープナ２１、２１に交互にポッド搬送装置１８によって繰り返し供給されることになる。この場合にも、一方（上段または下段）のポッドオープナ２１へのウエハ移載作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ２１への空のポッド２への搬送や準備作業が同時進行されることにより、ウエハ移載装置２５はポッド２の入替え作業についての待ち時間を浪費することなく脱装作業を連続して実施することができるため、ＣＶＤ装置１０のスループットを高めることができる。 The processed wafer 1 of the boat 30 carried out to the standby chamber 26 is detached (discharged) from the boat 30 by the wafer transfer device 25 and inserted into the pod 2 opened in the pod opener 21 for storage. . Even when the processed wafers 1 are detached from the boat 30, the number of wafers 1 batch processed by the boat 30 is many times larger than the number of wafers 1 stored in one empty pod 2. The base pod 2 is repeatedly supplied to the upper and lower pod openers 21 and 21 alternately by the pod transfer device 18. Also in this case, during the wafer transfer operation to one (upper or lower) pod opener 21, transfer to the empty pod 2 and preparation operations to the other (lower or upper) pod opener 21 are simultaneously performed. As a result, the wafer transfer device 25 can continuously perform the detaching operation without wasting the waiting time for the replacement operation of the pod 2, so that the throughput of the CVD apparatus 10 can be increased.

所定枚数の処理済みのウエハ１が収納されると、ポッド２はポッドオープナ２１によってキャップを装着されて閉じられる。続いて、処理済みのウエハ１が収納されたポッド２はポッドオープナ２１の載置台２２から回転式ポッド棚１５の指定された棚板１７にポッド搬送装置１８によって搬送されて一時的に保管される。その後、処理済みのウエハ１を収納したポッド２は回転式ポッド棚１５からポッド搬入搬出口１２へポッド搬送装置１８により搬送され、ポッド搬入搬出口１２から筐体１１の外部に搬出されてポッドステージ１４の上に載置される。ポッドステージ１４の上に載置されたポッド２は次工程へ工程内搬送装置によって搬送される。なお、新旧のポッド２についてのポッドステージ１４への搬入搬出作業およびポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間の入替え作業は、処理室３４におけるボート３０の搬入搬出作業や成膜処理の間に同時に進行されるため、ＣＶＤ装置１０の全体としての作業時間が延長されるのを防止することができる。 When a predetermined number of processed wafers 1 are stored, the pod 2 is closed with a cap attached thereto by a pod opener 21. Subsequently, the pod 2 storing the processed wafer 1 is transferred from the mounting table 22 of the pod opener 21 to the specified shelf plate 17 of the rotary pod shelf 15 by the pod transfer device 18 and temporarily stored. . Thereafter, the pod 2 storing the processed wafer 1 is transferred from the rotary pod shelf 15 to the pod loading / unloading port 12 by the pod transfer device 18, and unloaded from the pod loading / unloading port 12 to the outside of the casing 11 to be a pod stage. 14. The pod 2 placed on the pod stage 14 is transferred to the next process by the in-process transfer apparatus. The loading / unloading operation of the old and new pod 2 to / from the pod stage 14 and the replacement operation between the pod stage 14 and the rotary pod shelf 15 are performed during the loading / unloading operation of the boat 30 in the processing chamber 34 and the film forming process. Therefore, it is possible to prevent the working time of the entire CVD apparatus 10 from being extended.

以降、前記作用が繰り返されることにより、ＣＶＤ装置１０によってウエハ１に対する成膜処理が実施されて行く。 Thereafter, the film forming process is performed on the wafer 1 by the CVD apparatus 10 by repeating the above operation.

ところで、一般に、ウエハが処理室に存置されている間は、処理室の温度および冷却ガスである窒素ガスの流量によってウエハの降温特性が決定される。しかし、ウエハが処理室から搬出（ボートアンローディング）される過程においては、処理室（加熱源）から離れたウエハから温度が順次に降下するために、ウエハ群におけるウエハ相互間において温度差が発生する。ウエハ群におけるウエハ相互間に温度差があると、例えば、ボートの上段に位置したウエハから取得されるＩＣの特性と、ボートの下段に位置したウエハから取得されるＩＣの特性との間で差が発生してしまう。また、ウエハ面内の温度差があると、例えば、ウエハの高温領域から取得されるＩＣの特性と、ウエハの低温領域から取得されるＩＣの特性との間で差が発生してしまう。さらに、ウエハ相互間の温度差およびウエハ面内の温度差が顕著であると、ウエハの熱履歴によってＩＣの特性に悪影響が及ぶ。また、熱を帯びたウエハが酸素（Ｏ₂ ）を多く含んだ雰囲気に晒されると、自然酸化膜がウエハに生成され易い。 By the way, in general, while the wafer is left in the processing chamber, the temperature drop characteristic of the wafer is determined by the temperature of the processing chamber and the flow rate of nitrogen gas that is a cooling gas. However, in the process of unloading wafers from the processing chamber (boat unloading), the temperature drops sequentially from the wafers away from the processing chamber (heating source), causing a temperature difference between the wafers in the wafer group. To do. If there is a temperature difference between the wafers in the wafer group, for example, there is a difference between the characteristics of the IC acquired from the wafer positioned at the upper stage of the boat and the characteristics of the IC acquired from the wafer positioned at the lower stage of the boat. Will occur. Further, if there is a temperature difference in the wafer surface, for example, a difference occurs between the characteristics of the IC acquired from the high temperature region of the wafer and the characteristics of the IC acquired from the low temperature region of the wafer. Further, if the temperature difference between the wafers and the temperature difference within the wafer surface are significant, the IC characteristics are adversely affected by the thermal history of the wafer. In addition, when a heated wafer is exposed to an atmosphere containing a large amount of oxygen (O ₂ ), a natural oxide film is likely to be formed on the wafer.

本実施の形態においては、ボートアンローディングに際して、窒素ガスがウエハ１群に長いノズル６６の噴射口６６ａおよび短いノズル６７の噴射口６７ａから吹き付けられることにより、ウエハ１群の温度が大きいレート（速度）をもって急速に下降されるとともに、ウエハ１群の全長およびウエハ１の面内において均一に下降されるので、ウエハ群におけるウエハ相互間に温度差およびウエハ面内の温度差がＩＣの特性に及ぼす悪影響を回避することができる。また、ボートアンローディングに際して、ウエハ１群の温度を充分降温させることができるので、熱を帯びたウエハ１が酸素を多く含んだ雰囲気に晒されることによる自然酸化膜の生成を防止することができる。 In this embodiment, during boat unloading, nitrogen gas is blown to the group of wafers from the ejection port 66a of the long nozzle 66 and the ejection port 67a of the short nozzle 67, so that the temperature of the wafer group 1 is increased at a high rate (speed). ) And is also lowered uniformly within the entire length of the wafer group 1 and within the plane of the wafer 1, the temperature difference between the wafers in the wafer group and the temperature difference within the wafer plane affect the IC characteristics. Adverse effects can be avoided. Further, since the temperature of the group of wafers 1 can be sufficiently lowered at the time of boat unloading, generation of a natural oxide film due to exposure of the heated wafer 1 to an atmosphere rich in oxygen can be prevented. .

実際の測定値を以下に示す。
図６〜図９は各条件下におけるボートの高さ方向の位置と、各高さにおけるウエハ周縁部と中心部との温度および温度偏差と、時間との関係を示したグラフである。なお、温度測定手段としてはダミーウエハの周縁部と中心部とに熱電対を埋め込んだ温度測定器を複数枚使用し、これらをボートの下から６２段目、３６段目および１０段目にそれぞれ配置した。各グラフにおいて、横軸は時間を示し、左縦軸は各段目の温度測定器によって測定されたウエハ周縁部および中心部の温度（曲線Ａ〜Ｆ）を示し、右縦軸は各段目の温度測定器によって測定されたウエハ周辺部と中心部との温度差（曲線Ｇ〜Ｉ）を示している。処理室３４の温度は、６００℃に設定し、加熱ランプと天井加熱ランプを温度制御し、キャップ加熱ランプはオフにした。また、ボートの下降速度は、６００ｍｍ／分に設定した。 Actual measured values are shown below.
FIG. 6 to FIG. 9 are graphs showing the relationship between the position in the height direction of the boat under each condition, the temperature and temperature deviation of the wafer peripheral portion and the central portion at each height, and time. As the temperature measuring means, a plurality of temperature measuring devices in which a thermocouple is embedded in the periphery and center of the dummy wafer are used, and these are arranged on the 62nd, 36th and 10th stages from the bottom of the boat, respectively. did. In each graph, the horizontal axis represents time, the left vertical axis represents the wafer peripheral and center temperatures (curves A to F) measured by the temperature measuring instrument at each stage, and the right vertical axis represents each stage. The temperature difference (curves G to I) between the wafer peripheral part and the central part measured by the temperature measuring device is shown. The temperature of the processing chamber 34 was set to 600 ° C., the temperature of the heating lamp and the ceiling heating lamp was controlled, and the cap heating lamp was turned off. Moreover, the descending speed of the boat was set to 600 mm / min.

図６は従来例を示しており、ボートの下降時に窒素ガスを２００ｌ（リットル）／分流し続けた場合における降温特性を示すグラフである。このグラフを見ると判るように、例えば、６２段目が、１５０℃まで降温するのに、４分間も要している。また、６２段目の温度偏差は、−１６０℃にもなっている。 FIG. 6 shows a conventional example, and is a graph showing a temperature lowering characteristic in a case where nitrogen gas is continuously supplied at a rate of 200 l (liter) / min when the boat descends. As can be seen from this graph, for example, it takes 4 minutes for the 62nd stage to cool down to 150 ° C. Further, the temperature deviation at the 62nd stage is -160 ° C.

図７はボートの下降時に長いノズルだけを使用して、窒素ガスを２００ｌ／分流し続けた場合における降温特性を示すグラフである。このグラフを見ると判るように、例えば、６２段目が、１５０℃まで降温するのに、３分間に減少している。また、６２段目の温度偏差は、−８０℃に減少している。 FIG. 7 is a graph showing the temperature lowering characteristics when nitrogen gas is kept flowing at 200 l / min using only a long nozzle when the boat descends. As can be seen from this graph, for example, in the 62nd stage, the temperature decreases to 150 ° C., but decreases to 3 minutes. Further, the temperature deviation at the 62nd stage is reduced to −80 ° C.

図８はボートの下降時に長いノズルおよび短いノズルを使用して、窒素ガスを２００ｌ／分流し続けた場合における降温特性を示すグラフである。このグラフを見ると判るように、例えば、６２段目が、１５０℃まで降温するのに、２．５分間に減少している。また、６２段目の温度偏差は、−６０℃に減少している。 FIG. 8 is a graph showing a temperature drop characteristic when nitrogen gas is kept flowing at 200 l / min using a long nozzle and a short nozzle when the boat descends. As can be seen from this graph, for example, in the 62nd stage, the temperature decreases to 150 ° C. but decreases to 2.5 minutes. Further, the temperature deviation at the 62nd stage is reduced to −60 ° C.

図９はボートの下降時に長いノズルを使用して、窒素ガスを３００ｌ／分流し続けた場合における降温特性を示すグラフである。このグラフを見ると判るように、例えば、６２段目が、１５０℃まで降温するのに、２分間に減少している。また、６２段目の温度偏差は、−７０℃に減少している。 FIG. 9 is a graph showing the temperature lowering characteristics when a long nozzle is used when the boat descends and nitrogen gas is continuously supplied at 300 l / min. As can be seen from this graph, for example, in the 62nd stage, the temperature decreases to 150 ° C. but decreases to 2 minutes. The temperature deviation at the 62nd stage is reduced to -70 ° C.

これらのグラフを見て判るように、ボートアンローディングに際して、窒素ガスをウエハ１群にシールキャップ２９に立脚されたノズル６６、６７によって吹き付けることにより、ウエハ１群の降温速度を高めることができるとともに、ウエハ１の面内温度の均一性を高めることができる。 As can be seen from these graphs, at the time of boat unloading, nitrogen gas is blown onto the group of wafers by the nozzles 66 and 67 that are erected on the seal cap 29, thereby increasing the temperature drop rate of the group of wafers. The uniformity of the in-plane temperature of the wafer 1 can be improved.

また、窒素ガスのウエハ１への吹き付けに際して、ボート３０をモータ４７によって回転させると、ウエハ１の面内の温度差をより一層低減することができる。すなわち、窒素ガスをウエハ１に浴びせながらウエハ１をボート３０ごと回転させることにより、窒素ガスをウエハ１の全周にわたって均等に吹きかけることができるために、ウエハ１の面内の温度差を低減させることができる。 Further, when the boat 30 is rotated by the motor 47 when the nitrogen gas is blown onto the wafer 1, the temperature difference in the plane of the wafer 1 can be further reduced. That is, by rotating the wafer 1 together with the boat 30 while bathing the nitrogen gas on the wafer 1, the nitrogen gas can be sprayed evenly over the entire circumference of the wafer 1, thereby reducing the temperature difference in the plane of the wafer 1. be able to.

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

1) ボートアンローディングに際して、窒素ガスをウエハ群にシールキャップに立脚されたノズルによって吹き付けることにより、ウエハ群の降温速度を高めることができるとともに、ウエハ１の面内温度の均一性を高めることができる。 1) At the time of boat unloading, nitrogen gas is blown onto the wafer group by a nozzle erected on the seal cap, thereby increasing the temperature drop rate of the wafer group and improving the uniformity of the in-plane temperature of the wafer 1. it can.

2) ボートアンローディングに際して、ウエハ群におけるウエハ相互間の温度差およびウエハ面内の温度差の発生を防止することにより、ＩＣの特性に及ぼす悪影響を回避することができ、また、ウエハ群の温度を充分に降温させることができるので、熱を帯びたウエハが酸素を多く含んだ雰囲気に晒されることによる自然酸化膜の生成を防止することができる。 2) During boat unloading, adverse effects on IC characteristics can be avoided by preventing the temperature difference between wafers in the wafer group and the temperature difference within the wafer surface, and the temperature of the wafer group can be avoided. Therefore, it is possible to prevent generation of a natural oxide film due to exposure of a heated wafer to an atmosphere containing a large amount of oxygen.

3) ボートアンローディング時にウエハ群を充分に降温させることにより、ボートアンローディング後の降温待機時間を省略ないしは短縮することができるので、ＣＶＤ装置のスループットを向上させることができる。 3) By sufficiently lowering the temperature of the wafer group at the time of boat unloading, the temperature lowering waiting time after boat unloading can be omitted or shortened, so that the throughput of the CVD apparatus can be improved.

4) 複数本のノズルをシールキャップに周方向に間隔を置いて配置して垂直方向に立脚し、各ノズルには複数個の噴射口を窒素ガスをボートの中心方向に向けて半径方向へ噴射するようにそれぞれ開設することにより、ウエハ群を大きいレート（速度）をもってより一層急速に降温させることができるので、ＣＶＤ装置のスループットをより一層向上させることができ、また、ウエハの熱履歴を小さくすることにより、ＩＣの歩留りを向上させることができる。 4) A plurality of nozzles are arranged on the seal cap at intervals in the circumferential direction and are vertically erected. Each nozzle has a plurality of injection ports that inject nitrogen gas radially toward the center of the boat. By opening each of them, the temperature of the wafer group can be lowered more rapidly at a large rate (speed), so that the throughput of the CVD apparatus can be further improved and the thermal history of the wafer can be reduced. By doing so, the yield of the IC can be improved.

5) ノズルに窒素ガスを供給する窒素ガス供給装置を流量調整コントローラによって制御するように構成することにより、ノズルからの窒素ガスの噴射量を窒素ガス供給装置によって制御することができるので、ノズルによる冷却能力を調整することができる。 5) By configuring the nitrogen gas supply device that supplies nitrogen gas to the nozzle with the flow rate adjustment controller, the amount of nitrogen gas injected from the nozzle can be controlled by the nitrogen gas supply device. The cooling capacity can be adjusted.

6) 長さの異なるノズルをシールキャップに設けることにより、窒素ガスの噴射流量をゾーン制御することができるので、ノズルの冷却能力をゾーン制御することができ、ウエハ群を全体的に均一に冷却したり、冷却分布を調整して冷却することができる。 6) By providing nozzles with different lengths in the seal cap, the nitrogen gas injection flow rate can be zoned, so that the cooling capacity of the nozzles can be zoned and the wafer group can be cooled uniformly throughout. Or by adjusting the cooling distribution.

7) 窒素ガスのウエハへの吹き付けに際して、ボートをモータによって回転させることにより、窒素ガスをウエハの全周にわたって均等に吹きかけることができるので、ウエハの面内の温度差をより一層確実に低減させることができる。 7) When nitrogen gas is blown onto the wafer, the boat is rotated by a motor so that nitrogen gas can be blown evenly over the entire circumference of the wafer, thus further reducing the temperature difference in the wafer surface. be able to.

8) シールキャップにノズルと共に熱電対を立脚することにより、窒素ガスのノズルからの噴射流量をフィードバック制御することができるので、ウエハ相互間の温度差およびウエハ面内の温度差を確実に防止することができる。また、ウエハの現実の温度を熱電対によってモニタリングすることができるので、ウエハのボートからの脱装作業を適正な温度かつ時期に実施することができ、その結果、ＣＶＤ装置のスループットをより一層向上させることができる。 8) By providing a thermocouple together with the nozzle on the seal cap, the injection flow rate of nitrogen gas from the nozzle can be feedback controlled, thus reliably preventing temperature differences between wafers and in the wafer surface. be able to. In addition, since the actual temperature of the wafer can be monitored by a thermocouple, the wafer can be removed from the boat at an appropriate temperature and time, and as a result, the throughput of the CVD apparatus is further improved. Can be made.

9) 成膜ステップ後に断熱槽とプロセスチューブの間の空間に冷却エアを流通することにより、断熱槽およびプロセスチューブを大きいレート（速度）をもって急速に降温させることができるので、ＣＶＤ装置のスループットをより一層向上させることができる。 9) By supplying cooling air to the space between the heat insulation tank and the process tube after the film formation step, the temperature of the heat insulation tank and the process tube can be rapidly lowered at a large rate (speed). This can be further improved.

10) 断熱槽とアウタチューブの間の空間に冷却エアを流通することにより、アウタチューブの内面に成膜されたり副生成物が付着したりするのを防止することができるので、パーティクルの発生を防止することができるとともに、クリーニング時間を短縮することができる。 10) By circulating cooling air through the space between the heat insulation tank and the outer tube, it is possible to prevent film formation and by-products from adhering to the inner surface of the outer tube. This can be prevented and the cleaning time can be shortened.

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、シールキャップに設けられたノズルによる窒素ガスのウエハへの吹き付けは、ボートローディング開始時から実行してもよい。ウエハの昇温時におけるウエハ面内の周縁部の温度は中心部の温度よりも高くなる傾向があり、膜質や膜厚の均一性、温度偏差に悪影響を及ぼすが、ノズルによる窒素ガスのウエハへの吹き付けをボートローディング開始時から実行すると、ウエハ面内の昇温分布を均一化することができるので、この悪影響を防止することができる。冷却ガスノズルは、２本として例示したが、３本以上でもよいし、１本でもよい。 For example, the blowing of nitrogen gas to the wafer by the nozzle provided in the seal cap may be executed from the start of boat loading. When the temperature of the wafer rises, the temperature at the peripheral edge in the wafer surface tends to be higher than the temperature at the center, which adversely affects film quality, film thickness uniformity, and temperature deviation. If the spraying is executed from the start of boat loading, the temperature rise distribution in the wafer surface can be made uniform, and this adverse effect can be prevented. Although two cooling gas nozzles have been exemplified, three or more cooling gas nozzles may be used.

加熱手段としては、熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍのハロゲンランプを使用するに限らず、熱線（赤外線や遠赤外線等）の波長（例えば、０．５〜３．５μｍ）を照射する他の加熱ランプ（例えば、カーボンランプ）を使用してもよいし、誘導加熱ヒータ、珪化モリブデンやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金等の金属発熱体を使用してもよい。
加熱手段（ヒータユニット）は，加熱ランプ５２群、天井加熱ランプ５３群、キャップ加熱ランプ５３Ａ群としたが、加熱ランプ５２群のみでもよく、また、加熱ランプ５２群と天井加熱ランプ５３群のみまたは、加熱ランプ５２群とキャップ加熱ランプ５３Ａ群の構成でもよい。 The heating means is not limited to using a halogen lamp with a peak wavelength of heat energy of 1.0 μm, but other heat rays (infrared rays, far-infrared rays, etc.) wavelength (for example, 0.5 to 3.5 μm) are irradiated A heating lamp (for example, a carbon lamp) may be used, or an induction heater, a metal heating element such as molybdenum silicide or Fe—Cr—Al alloy may be used.
The heating means (heater unit) is the heating lamp 52 group, the ceiling heating lamp 53 group, and the cap heating lamp 53A group, but may be only the heating lamp 52 group, or only the heating lamp 52 group and the ceiling heating lamp 53 group or The configuration of the heating lamp 52 group and the cap heating lamp 53A group may be adopted.

アウタチューブは石英によって形成するに限らず、熱線の波長を透過することができる材料であって、ウエハの汚染を防止することができる材料によって形成してもよい。 The outer tube is not limited to being formed of quartz, but may be formed of a material that can transmit the wavelength of the heat rays and that can prevent contamination of the wafer.

前記実施の形態においては、ＣＶＤ装置について説明したが、酸化・拡散装置やアニール装置等の基板処理装置全般に適用することができる。 Although the CVD apparatus has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to all substrate processing apparatuses such as an oxidation / diffusion apparatus and an annealing apparatus.

被処理基板はウエハに限らず、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。 The substrate to be processed is not limited to a wafer, but 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ＣＶＤ装置を示す一部省略斜視図である。It is a partially-omission perspective view which shows the CVD apparatus which is one embodiment of this invention. その側面断面図である。FIG. その背面断面図である。FIG. 主要部を示す一部省略背面断面図である。It is a partially omitted rear cross-sectional view showing the main part. 主要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part. 比較例の降温特性を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature fall characteristic of a comparative example. 一本のノズルを使用した場合の降温特性を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature fall characteristic at the time of using one nozzle. 複数本のノズルを使用した場合の降温特性を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature fall characteristic at the time of using a plurality of nozzles. 窒素ガスの流量を増加した場合の降温特性を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature fall characteristic at the time of increasing the flow volume of nitrogen gas.

Explanation of symbols

１…ウエハ（基板）、２…ポッド、１０…ＣＶＤ装置（基板処理装置）、１１…筐体、１２…ポッド搬入搬出口、１３…フロントシャッタ、１４…ポッドステージ、１５…回転式ポッド棚、１６…支柱、１７…棚板、１８…ポッド搬送装置、１９…サブ筐体、２０…ウエハ搬入搬出口、２１…ポッドオープナ、２２…載置台、２３…キャップ着脱機構、２４…移載室、２５…ウエハ移載装置、２６…待機室、２７…ボートエレベータ、２８…アーム、２９…シールキャップ、３０…ボート（基板保持体）、３１…プロセスチューブ、３２…アウタチューブ、３３…インナチューブ、３４…処理室、３５…炉口、３６…マニホールド、３７…排気路、３８…排気管、３９…排気装置、４０…圧力センサ、４１…圧力コントローラ、４２…ガス供給管、４３…ガス供給装置、４４…ガス流量コントローラ、４５…回転軸、４６…駆動コントローラ、４７…モータ、４８…断熱キャップ部、５０…ヒータユニット、５１…断熱槽、５２…加熱ランプ（加熱手段）、５３…天井加熱ランプ、５３Ａ…キャップ加熱ランプ、５４…加熱ランプ駆動装置、５５…温度コントローラ、５６…カスケード熱電対、５７…リフレクタ、５８…冷却水配管、５９…天井リフレクタ、６０…冷却水配管、６１…冷却エア通路、６２…給気管、６３…排気口、６４…バッファ部、６５…サブ排気口、６６…長いノズル（冷却ガスノズル）、６６ａ…噴射口、６７…短いノズル（冷却ガスノズル）、６７ａ…噴射口、６８…窒素ガス供給装置、６９…流量調整コントローラ、７０…熱電対（温度測定器）。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer (substrate), 2 ... Pod, 10 ... CVD apparatus (substrate processing apparatus), 11 ... Housing | casing, 12 ... Pod loading / unloading exit, 13 ... Front shutter, 14 ... Pod stage, 15 ... Rotary pod shelf, DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Support | pillar, 17 ... Shelf board, 18 ... Pod conveyance apparatus, 19 ... Sub housing | casing, 20 ... Wafer loading / unloading exit, 21 ... Pod opener, 22 ... Mounting stand, 23 ... Cap attaching / detaching mechanism, 24 ... Transfer chamber, 25 ... Wafer transfer device, 26 ... Standby chamber, 27 ... Boat elevator, 28 ... Arm, 29 ... Seal cap, 30 ... Boat (substrate holder), 31 ... Process tube, 32 ... Outer tube, 33 ... Inner tube, 34 ... Processing chamber, 35 ... Furnace port, 36 ... Manifold, 37 ... Exhaust passage, 38 ... Exhaust pipe, 39 ... Exhaust device, 40 ... Pressure sensor, 41 ... Pressure controller, 42 ... Gas supply Pipe, 43 ... Gas supply device, 44 ... Gas flow controller, 45 ... Rotating shaft, 46 ... Drive controller, 47 ... Motor, 48 ... Heat insulation cap part, 50 ... Heater unit, 51 ... Heat insulation tank, 52 ... Heating lamp (heating) Means), 53 ... Ceiling heating lamp, 53A ... Cap heating lamp, 54 ... Heating lamp driving device, 55 ... Temperature controller, 56 ... Cascade thermocouple, 57 ... Reflector, 58 ... Cooling water piping, 59 ... Ceiling reflector, 60 ... Cooling water piping, 61 ... cooling air passage, 62 ... air supply pipe, 63 ... exhaust port, 64 ... buffer portion, 65 ... sub exhaust port, 66 ... long nozzle (cooling gas nozzle), 66a ... injection port, 67 ... short nozzle ( Cooling gas nozzle), 67a ... injection port, 68 ... nitrogen gas supply device, 69 ... flow rate adjustment controller, 70 ... thermocouple (temperature measuring device).

Claims

A substrate holder for holding a plurality of substrates in a vertical direction;
A processing chamber for processing a plurality of substrates held by the substrate holder,
A heater unit installed around the processing chamber for heating the substrate;
A gas supply pipe for supplying a processing gas to the processing chamber;
An exhaust pipe for exhausting the processing chamber;
An elevator that raises and lowers a seal cap that holds the substrate holder;
A cooling gas nozzle that is provided to be connected to the seal cap so as to be moved up and down by the elevator, and has a plurality of jet nozzles for jetting a cooling gas for cooling the substrate along the vertical direction of the processing chamber ;
A temperature sensor provided to be connected to the seal cap so as to be moved up and down by the elevator, and for detecting a temperature of the substrate held by the substrate holder;
Gas flow control for controlling the supply gas flow rate of the cooling gas to the cooling gas nozzle based on the temperature detected by the temperature sensor when unloading at least the processed substrate held by the substrate holder from the processing chamber And
A substrate processing apparatus comprising:

The substrate processing apparatus according to claim 1, wherein the cooling gas nozzle includes a plurality of nozzles having different lengths in a direction perpendicular to a main surface of the substrate.

A seal cap holding a substrate holding body in which a plurality of substrates are held in a vertical direction , and a cooling gas nozzle and a temperature sensor provided to connect to the seal cap are raised by an elevator to raise the substrate holding body and the cooling Carrying a gas nozzle and the temperature sensor into a processing chamber;
Heating the substrate in the processing chamber with a heater unit and processing the substrate;
A seal cap that holds the substrate holding body in which a plurality of the substrates are held in the vertical direction , and the cooling gas nozzle and the temperature sensor that are provided so as to be connected to the seal cap are lowered by the elevator to form the substrate. Carrying out the holding body , the cooling gas nozzle and the temperature sensor from the processing chamber,
At least in the carry-out step, the gas flow rate control unit controls the supply gas flow rate of the cooling gas to the cooling gas nozzle based on the temperature detected by the temperature sensor, and is provided along the vertical direction of the processing chamber of the cooling gas nozzle. method for producing a plurality of the ejection ports to the plurality of substrates held by the substrate holding member is provided with a spouted step a cooling gas, and wherein a, which is.