JP6164776B2 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents
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Description
以下、図面を参照して本発明の基板処理装置の一例について詳細に説明する。<構成> 図1に示すように、実施形態1の基板処理装置は、基板の一例である半導体ウェハWが載置されたボートBが装入される本発明の反応器の一例としての縦型円筒状の反応管12と、反応管12が内部に収容される均熱管14と、均熱管14を収容する反応器収容室の一例としての円筒状の反応管収容室16が内側に形成されているとともに、反応管収容室16の側壁面を成す側面断熱材18Aと反応管収容室16の天井面を成す天井面断熱材18Bとからなる断熱壁18と、断熱壁18における反応管収容室16の内壁に設けられたヒータ20と、側面断熱材18Aの内部に反応管収容室16の内壁面と同心円状に上下方向に沿って形成された空気流通流路22と、空気流通流路22の上端において空気流通流路22と連通するとともに、後述する空気循環流路26の一部を形成する上側チャンバ32と、空気流通流路22の下端において空気流通流路22と連通するとともに、後述する空気循環流路26の一部を形成する下側チャンバ34と、上側チャンバ32と下側チャンバ34とを連通する空気循環流路26と、を有する。
以下、基板処理装置10の作用について説明する。 昇温工程においては、半導体ウェハWの昇温を開始してから反応管12内部の温度、換言すれば半導体ウェハWの温度が目標温度に達するまでは、図2に示すように、制御部70は、吸気弁24、開閉弁36、開閉弁38を閉止する。このとき、ラジエータ28は停止した状態であってもよいが、立ち上がりを迅速にするという観点からは運転状態とすることが好ましい。一方、電力消費量削減の観点から、ブロワ30を停止した状態とするのが好ましい。
以下、図面を参照して本発明の基板処理装置の他の例について詳細に説明する。図5以下において図1〜図4と同一の符号は、特に断りがない限り、これらの符号が図1〜図4において示すのと同一の構成要素を示す。<構成> 図5に示すように、実施形態2に係る基板処理装置110においては、側面断熱材18Aの内壁面と均熱管14との間の空間を急冷流路52として使用するとともに、急冷流路52と空気流通流路22とを連通する連通流路54が側面断熱材18Aの壁面における空気流通流路22と急冷流路52との間の部分、およびヒータ20を貫通している。
以下、基板処理装置110の作用について説明する。 昇温工程においては、半導体ウェハWの昇温を開始してから反応管12内部の温度、換言すれば半導体ウェハWの温度が目標温度に達するまでは、制御部71は、図7(B)に示すように、吸気弁24、急冷排気弁62、およびリカバリー弁64を全て閉止する。このとき、ラジエータ28は停止した状態であってもよいが、立ち上がりを迅速にするという観点からは運転状態とすることが好ましい。一方、電力消費量削減の観点から、ブロワ30を停止した状態とするのが好ましい。なお、図7(A)〜(C)に示す態様は、図6(A)に示す吸気弁24が下側チャンバ34に設けられた態様の基板処理装置110である。
次に第3の実施形態について図10(A)及び図10(B)を用いて説明する。第1の実施形態である図2との相違点は、図2では側面断熱材18A内部に空気流通流路22を設けているが、図10(A)および図10(B)が示す第3の実施形態においては、側面断熱材18A内部だけでなく、天井面断熱材18Bにも空気流通流路102Bを設ける点で相違する。なお、図10において図1〜図3と同一の符号は、特に断りがない限り、これらの符号が図1〜図3において示すのと同一の構成要素を示す。
基板が載置された基板保持具が装入される反応器と、断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間である反応器収容室を内側に有する断熱壁と、 前記断熱壁における反応器収容室内に設けられたヒータと、前記断熱壁における側壁の内部に設けられた空気流通流路と、前記空気流通流路に空気を流通させる空気流通機構と、前記空気流通流路の入口側に設けられた第1の開閉弁と、前記空気流通流路の出口側に設けられた第2の開閉弁と、前記ヒータで前記基板を加熱して予め定められた目標温度まで昇温させる昇温工程において、前記基板の温度が前記目標温度を超えると、第1の開閉弁および第2の開閉弁の何れも閉止した状態で前記空気流通機構によって前記空気流通流路内の空気を循環させ、または前記第1の開閉弁および前記第2の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を流通させ、前記基板の温度が前記目標温度まで低下すると、前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁とを閉止するとともに前記空気流通機構を停止し、前記基板を前記目標温度から冷却する降温工程において、前記第1の開閉弁および前記第2の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を流通させる制御部と、を備える基板処理装置。
前記空気流通流路は、前記断熱壁の側壁内に前記反応管と同心円状に上下に沿って円筒形状に設けられる(付記1)に記載の基板処理装置。
前記空気流通流路は、前記断熱壁の側壁内に前記反応管と同一円周上に放射状に設けられる(付記1)に記載の基板処理装置。
前記空気流通流路の上端と下端に連通されるとともに、前記空気流通流路との連通部分にチャンバを備えた前記空気流通流路内の空気の循環を行う空気循環流路を有する(付記1)に記載の基板処理装置。
前記基板処理装置は、前記空気流通流路を循環する空気を冷却する空気冷却部を有し、前記制御部は、前記基板を前記目標温度から冷却する降温工程において、前記空気冷却部を介するように空気を流通させるように制御する(付記1)に記載の基板処理装置。
前記断熱壁と前記反応器の間に設けられた均熱管と、前記断熱壁と前記均熱管との間の空間に設けられた急冷流路と、前記反応収容室を一部開口して設けられ、前記急冷流路と連通する急冷排気流路と、有する(付記1)に記載の基板処理装置。
基板が載置される基板保持具が装入される反応器と、断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間である反応器収容室を内側に有する断熱壁と、前記断熱壁における反応器収容室内に設けられたヒータと、前記断熱壁における側壁の内部に設けられた空気流通流路と、前記空気流通流路に空気を流通させる空気流通機構と、前記空気流通流路を流通した空気を冷却する空気冷却部と、前記空気流通流路の入口側に設けられた第1の開閉弁と、前記空気流通流路の出口側に設けられた第2の開閉弁と、を備える基板処理装置を用いるとともに、前記基板を室温から予め定められた目標温度まで昇温する昇温工程と、前記目標温度において前記反応器内に所定の原料ガスを導入して前記基板を処理する反応工程と、前記基板を前記原料ガスと反応させた後、前記基板を前記目標温度から冷却する降温工程と、を有し、前記昇温工程においては、前記基板の温度が前記目標温度を越えたときは、第1の開閉弁および第2の開閉弁の何れも閉止した状態で前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を循環させるか、または前記第1の開閉弁および前記第2の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を流通させ、前記基板の温度が前記目標温度まで下がったときは、前記第1の開閉弁および前記第2開閉弁を閉止するとともに、前記空気流通機構を停止し、前記降温工程においては、前記第1の開閉弁および前記第2の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路に空気を流通させる半導体装置の製造方法。
基板が載置される基板保持具が装入される反応器と、断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間である反応器収容室を内側に有する断熱壁と、前記断熱壁における反応器収容室内に設けられたヒータと、前記断熱壁における側壁の内部に設けられた空気流通流路と、前記空気流通流路に空気を流通させる空気流通機構と、前記空気流通流路を流通した空気を冷却する空気冷却部と、前記空気流通流路の入口側に設けられた第1の開閉弁と、前記空気流通流路の出口側に設けられた第2の開閉弁と、を備える基板処理装置を用いるとともに、前記基板を室温から予め定められた目標温度まで昇温する昇温工程と、前記目標温度において前記反応器内に所定の原料ガスを導入して前記基板を処理する反応工程と、前記基板を前記原料ガスと反応させた後、前記基板を前記目標温度から冷却する降温工程と、を有し、前記昇温工程においては、前記基板の温度が前記目標温度を越えたときは、第1の開閉弁および第2の開閉弁の何れも閉止した状態で前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を循環させるか、または前記第1の開閉弁および前記第2の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路において空気を流通させ、前記基板の温度が前記目標温度まで下がったときは、前記第1の開閉弁および前記第2開閉弁を閉止するとともに、前記空気流通機構を停止し、前記降温工程においては、前記第1の開閉弁および前記第2の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路に空気を流通させる基板処理方法。
基板が載置された基板保持具が反応器に挿入される工程と、前記断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間を内側に有するとともに、内部に空気が流通または循環する空気流通流路と、前記空気流通流路内に空気を流通または循環させる空気流通機構と、前記空気流通流路の吸気側に設けられた第1の開閉弁と前記空気流通流路の排気側に設けられた第2の開閉弁を有する断熱壁と前記反応器との間に設けられたヒータによって前記反応器内を所定の温度まで昇温する工程と、少なくとも前記ヒータ、前記第1の開閉弁および前記第2の開閉弁を制御する制御部によって、前記昇温工程で前記反応器内が所定の温度を超えたときに前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁を閉じて前記空気流通流路内の空気を循環させるか、または、前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁を開いて前記空気流通流路内の空気を流通させるように制御して前記所定の温度まで前記反応器内を冷却する工程と、前記冷却工程後、前記制御部によって前記第1の開閉弁と、前記第2の開閉弁とを閉じるとともに、前記空気流通機構を停止するように制御し、前記空気流通流路内の空気を滞留させて前記反応器内の温度を維持して基板を処理する工程と、前記基板処理工程後、前記第1の開閉弁および前記第2の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路に空気を流通させる前記反応器内を前記所定の温度から降温する工程と、を備える半導体装置の製造方法。
基板が載置された基板保持具が反応器に挿入される工程と、前記断熱材から形成され、前記反応器が収容される空間を内側に有するとともに、内部に空気が流通または循環する空気流通流路と、前記空気流通流路内に空気を流通または循環させる空気流通機構と、前記空気流通流路の吸気側に設けられた第1の開閉弁と前記空気流通流路の排気側に設けられた第2の開閉弁を有する断熱壁と前記反応器との間に設けられたヒータによって前記反応器内を所定の温度まで昇温する工程と、少なくとも前記ヒータ、前記第1の開閉弁および前記第2の開閉弁を制御する制御部によって、前記昇温工程で前記反応器内が所定の温度を超えたときに前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁を閉じて前記空気流通流路内の空気を循環させるか、または、前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁を開いて前記空気流通流路内の空気を流通させるように制御して前記所定の温度まで前記反応器内を冷却する工程と、前記冷却工程後、前記制御部によって前記第1の開閉弁と、前記第2の開閉弁とを閉じるとともに、前記空気流通機構を停止するように制御し、前記空気流通流路内の空気を滞留させて前記反応器内の温度を維持して基板を処理する工程と、前記基板処理工程後、前記第1の開閉弁および前記第2の開閉弁を開放し、前記空気流通機構によって前記空気流通流路に空気を流通させる前記反応器内を前記所定の温度から降温する工程と、を備える基板処理方法。
12 反応管
14 均熱管
16 反応管収容室
18 断熱壁
18A 側面断熱材
18B 天井面断熱材
20 ヒータ
22 空気流通流路
24 吸気弁
26 空気循環流路
28 ラジエータ
30 ブロワ
32 上側チャンバ
34 下側チャンバ
36 開閉弁
38 開閉弁
40 排気弁
42 吸気弁
44 排気弁
46 開閉弁
52 急冷流路
54 連通流路
56 急冷排気流路
58 排気流路
60 リカバリー流路
62 急冷排気弁
64 リカバリー弁
70 制御部
71 制御部
110 基板処理装置層
Claims (8)
- 基板が載置された基板保持具が装入される反応管と、
前記反応管が収容される空間である反応管収容室を内側に有する断熱壁と、
前記断熱壁の内部に設けられた前記基板を加熱するヒータと、
前記断熱壁の内部であって、前記ヒータの外側に設けられたガス流通流路と、
前記ガス流通流路に空気または不活性ガスを流通させるガス流通機構と、
前記ガス流通流路の吸気側に設けられた第1の開閉弁と、
前記ガス流通流路の排気側に設けられた第2の開閉弁と、
前記ヒータで前記基板を加熱して予め定められた目標温度まで昇温させる昇温工程において、前記基板の温度が前記目標温度よりも高い場合には、前記第1の開閉弁および前記第2の開閉弁を開放し、前記ガス流通機構によって前記ガス流通流路において空気または不活性ガスを流通させ、前記基板の温度が前記目標温度よりも高い状態から前記目標温度に低下した場合には、前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁とを閉止させて、前記ガス流通流路内の空気または不活性ガスの流通を停止させて前記ガス流通流路内の前記空気または不活性ガスを断熱材として機能させるように前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁を制御する制御部と、
を備える基板処理装置。 - 前記ガス流通流路は、前記断熱壁の天井面に配置された急冷排気流路と、前記ガス流通流路の一部を構成するチャンバに接続されたリカバリー流路と、をさらに有し、
前記制御部は、前記昇温工程において、前記基板の温度が前記目標温度よりも高い場合には、前記空気または不活性ガスが前記リカバリー流路を通過するように前記第2の開閉弁を制御する請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記制御部は、前記基板の温度が前記目標温度よりも高い場合には、前記空気または不活性ガスが前記急冷排気流路を通過しないように前記第2の開閉弁を制御する請求項2に記載の基板処理装置。
- 前記ガス流通流路は、上端または下端のどちらか一方にバッファエリアを有し、前記バッファエリアと前記ガス流通流路の接続部の流路断面積を前記ガス流通流路よりも小さくする請求項1から3のいずれか1つに記載の基板処理装置。
- 前記制御部は、前記基板を冷却して前記目標温度から降温させる降温工程において、前記空気または不活性ガスが前記急冷排気流路を通過するように前記第2の開閉弁を制御する請求項2から4のいずれか1つに記載の基板処理装置。
- 基板が載置される基板保持具が装入される反応管と、前記反応管が収容される空間である反応管収容室を内側に有する断熱壁と、前記断熱壁の内部に設けられた前記基板を加熱するヒータと、前記断熱壁の内部であって、前記ヒータの外側に設けられたガス流通流路と、前記ガス流通流路に空気または不活性ガスを流通させるガス流通機構と、前記ガス流通流路の吸気側に設けられた第1の開閉弁と、前記ガス流通流路の排気側に設けられた第2の開閉弁と、を備える基板処理装置の反応管に前記基板を搬入する工程と、
前記基板を室温から予め定められた目標温度まで昇温する昇温工程と、
前記目標温度において前記反応管内に所定のガスを導入して前記基板を処理する反応工程と、を有し、
前記昇温工程において、前記基板の温度が前記目標温度よりも高い場合には、前記第1の開閉弁および前記第2の開閉弁を開放し、前記ガス流通機構によって前記ガス流通流路において空気または不活性ガスを流通させ、前記基板の温度が前記目標温度よりも高い状態から前記目標温度に低下した場合には、前記第1の開閉弁および前記第2開閉弁を閉止させて、前記ガス流通流路内の空気または不活性ガスの流通を停止させて前記ガス流通流路内の前記空気または不活性ガスを断熱材として機能させるように前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁を制御する半導体装置の製造方法。 - 前記ガス流通流路は、前記断熱壁の天井面に配置された急冷排気流路と、前記ガス流通流路の一部を構成するチャンバに接続されたリカバリー流路と、をさらに有し、
前記昇温工程において、前記基板の温度が前記目標温度よりも高い場合には、前記空気または不活性ガスが前記リカバリー流路を通過するように前記第2の開閉弁を制御する請求項6に記載の半導体装置の製造方法。 - 基板が載置される基板保持具が装入される反応管と、前記反応管が収容される空間である反応管収容室を内側に有する断熱壁と、前記断熱壁の内部に設けられた前記基板を加熱するヒータと、前記断熱壁の内部であって、前記ヒータの外側に設けられたガス流通流路と、前記ガス流通流路に空気または不活性ガスを流通させるガス流通機構と、前記ガス流通流路の吸気側に設けられた第1の開閉弁と、前記ガス流通流路の排気側に設けられた第2の開閉弁と、を備える基板処理装置の反応管に前記基板を搬入する工程と、
前記基板を室温から予め定められた目標温度まで昇温する昇温工程と、
前記目標温度において前記反応管内に所定のガスを導入して前記基板を処理する反応工程と、を有し、
前記昇温工程において、前記基板の温度が前記目標温度よりも高い場合には、前記第1の開閉弁および前記第2の開閉弁を開放し、前記ガス流通機構によって前記ガス流通流路において空気または不活性ガスを流通させ、前記基板の温度が前記目標温度よりも高い状態から前記目標温度に低下した場合には、前記第1の開閉弁および前記第2開閉弁を閉止させて、前記ガス流通流路内の空気または不活性ガスの流通を停止させて前記ガス流通流路内の前記空気または不活性ガスを断熱材として機能させるように前記第1の開閉弁と前記第2の開閉弁を制御する基板処理方法。
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