JPH11260743A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 均熱性の向上と重金属汚染の防止とを確保し
ながら、基板の冷却時間を短縮することができるように
する。 【解決手段】 ウェーハ処理装置は、ウェーハＷに所定
の処理を施すための反応空間を形成する反応管２１と、
この反応管２１の内部に反応ガス等を導くためのガス導
入ノズル２２と、処理すべきウェーハＷを加熱するため
のヒータ２３と、処理の済んだウェーハＷを冷却するた
めの冷却媒体を反応管２１に吹き付けるための冷却ノズ
ル２４と、処理すべき複数のウェーハＷを保持するため
のボート２５とを有する。反応管２１は、例えば、Ｓｉ
Ｃによって形成されている。冷却ノズル２４は、反応管
２１の外部に配設され、反応管２１に直接冷却媒体を吹
き付けるようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反応空間で化学反
応を使って基板に所定の処理を施す基板処理装置に係わ
り、特に、処理の終了した基板を急速に冷却するための
急冷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスのウェーハに所
定の処理を施すウェーハ処理装置においては、化学反応
を使って所定の処理を施すことが多い。

【０００３】例えば、半導体デバイスのウェーハに所定
の薄膜を形成する成膜装置やこのウェーハを酸化する酸
化装置においては、化学反応を使って成膜処理や酸化処
理を行うことが多い。

【０００４】このようなウェーハ処理装置においては、
化学反応を促進するための活性化エネルギーとして、例
えば、熱エネルギーが用いられる。この熱エネルギー
は、通常、ヒータを使って与えられる。

【０００５】図２は、ヒータを使って熱エネルギーを与
える従来のウェーハ処理装置の構成を示す側面図であ
る。図には、複数のウェーハＷを垂直方向に並べて処理
する縦型のウェーハ処理装置を示す。

【０００６】図示のウェーハ処理装置は、石英によって
形成された反応管１１と加熱源であるヒータ１２との間
に、ＳｉＣによって形成された均熱管１３を配設するこ
とにより、反応管１１の内部（反応空間）の温度を均一
にするようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成では、処理の済んだウェーハＷを急速に冷却す
ることができないという問題があった。

【０００８】すなわち、活性化エネルギーとして熱エネ
ルギーを用いるウェーハ処理装置では、処理の済んだウ
ェーハＷは高温状態にある。したがって、このウェーハ
Ｗを反応管１１から取り出すと、反り等が発生してしま
う危険性がある。

【０００９】この問題を解決するには、反応管１１から
ウェーハＷを取り出す場合、冷却してから取り出すよう
にすればよい。しかしながら、ウェーハＷを自然冷却し
たのでは、冷却時間が長くなり、１バッチ当たりのスル
ープットが低下する。

【００１０】この問題を解決するためには、ウェーハＷ
を積極的に冷却するようにすればよい。ウェーハＷを積
極的に冷却する方法としては、反応管１１に冷却媒体を
吹き付ける方法が考えられる。このような構成によれ
ば、ウェーハＷを急速に冷却することができるので、１
バッチ当たりのスループットが低下しないようにするこ
とができる。

【００１１】しかしながら、上記構成では、反応管１１
と均熱管１３との間の間隔が狭いため、冷却媒体を吹き
出すための冷却ノズルを両者の間に配設することができ
ず、均熱管１３の外部に配設しなければならない。これ
により、反応管１１に直接冷却媒体を吹き付けることが
できず、均熱管１３に吹き付けなければならない。

【００１２】しかしながら、このような構成では、均熱
管１３を形成するｉＣの熱容量が反応管１１を形成する
石英の熱容量より大きいため、熱伝送率が低くなり、ウ
ェーハＷを急速に冷却することができない。

【００１３】この問題を解決するためには、均熱管１３
を省略するようにすればよい。しかしながら、均熱管１
３を省略すると、ＳｉＣの特徴を活かすことができな
い。すなわち、反応空間の均熱性を向上させることがで
きないとともに、ヒータ１２からの重金属汚染を防止す
ることができない。

【００１４】そこで、本発明は、均熱性の向上と重金属
汚染の防止とを図ることができることは勿論、基板の冷
却時間を短縮することができる基板処理装置を提供する
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の記載の基板処理装置は、反応空間を形
成するための反応管等の反応空間形成手段を、所望の均
熱性を得ることができるような熱容量を有するととも
に、重金蔵汚染を防止することができる材料によって形
成することにより、均熱性の向上と重金属汚染の防止と
を図りながら、基板の冷却時間を短縮することができる
ようにしたものである。

【００１６】すなわち、請求項１記載の基板処理装置
は、反応空間で化学反応を使って基板に所定の処理を施
す装置において、所望の均熱性を得ることができるよう
な熱容量を有するとともに、重金属汚染を防止すること
ができる材料によって形成され、反応空間を形成する反
応空間形成手段と、この反応空間形成手段の周囲に配設
され、基板に所定の処理を施す場合、この反応容器の内
部に収容されている基板を加熱する加熱手段と、基板の
処理が終了した場合、反応空間形成手段に冷却媒体を吹
き付けることにより、処理の済んだ基板を冷却する冷却
手段とを備えたことを特徴とする。

【００１７】この基板処理装置では、基板に所定の処理
を施す場合、基板は、加熱手段により加熱される。この
場合、反応空間形成手段が、所望の均熱性を得ることが
できるような熱容量を有するとともに、ヒータ等の加熱
手段からの重金汚染を防止することができる材料によっ
て形成されているため、均熱管等の均熱手段を用いるこ
となく、反応空間の均熱性を向上させることができると
ともに、重金属汚染を防止することができる。

【００１８】また、均熱手段を用いる必要がないことに
より、処理の済んだ基板を冷却する場合、冷却媒体を直
接反応空間形成手段に吹き付けることができる。この場
合、反応空間形成手段は、均熱手段より小さいので、反
応空間形成手段の熱容量を均熱手段の熱容量より小さく
することができる。これにより、反応空間形成手段の冷
却時間を均熱手段の冷却時間より短くすることができ
る。

【００１９】以上から、請求項１記載の基板処理装置に
よれば、均熱性の向上と重金属汚染の防止とを図りなが
ら、基板の冷却時間を短縮することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明に係る基板処理装置の実施の形態を詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明に係る基板処理装置の一実
施の形態の構成を示す側断面図である。なお、図には、
基板処理装置として、ウェーハ処理装置を代表として示
す。また、図には、ウェーハ処理装置として、複数のウ
ェーハＷを垂直方向に並べて一度に処理する縦型のウェ
ーハ処理装置を代表として示す。

【００２２】図示のウェーハ処理装置は、ウェーハＷに
所定の処理を施すための反応空間を形成する管状の反応
容器（以下「反応管」という。）２１と、この反応管２
１の内部に反応ガス等を導くためのガス導入ノズル２２
と、処理すべきウェーハＷを加熱するためのヒータ２３
と、処理の済んだウェーハＷを冷却するための冷却媒体
を反応管２１に吹き付けるための冷却ノズル２４と、処
理すべき複数のウェーハＷを保持するためのボート２５
とを有する。

【００２３】上記反応管２１は、例えば、ＳｉＣによっ
て形成されている。また、この反応管２１は、台座２６
を介して載置板２７の上面に載置されている。この台座
２６は、例えば、石英によって形成されている。

【００２４】上記ガス導入ノズル２２は、反応管２１の
内部において、その軸芯方向に沿って配設されている。
また、このガス導入ノズル２２は、ボート２５の出し入
れの障害とならないように配設されている。このガス導
入ノズル２２には、反応管２１の内部に反応ガス等を吹
き出すためのガス吹出し孔（図示しない）が設けられて
いる。このガス吹出し孔は、例えば、ガス導入ノズル２
２の上端部に設けられている。

【００２５】上記ヒータ２３は、反応管２１の周囲を囲
むように配設されている。また、このヒータ２３は、台
座２８を介して載置板２７の上面に載置されている。こ
の台座２８の高さは、台座２６の高さより若干低くなる
ように設定されている。これにより、反応管２１の下端
部は、ヒータ２３の下端部から下方にはみ出さないよう
になっている。

【００２６】上記冷却ノズル２４は、反応管２１の外部
において、その軸芯方向に沿って延在されている。この
冷却ノズル２４には、反応管２１に冷却媒体を吹き付け
るための複数の吹出し孔（図示せず）が形成されてい
る。この複数の吹出し孔は、冷却ノズル２４の延在方向
に沿って形成されている。また、この複数の吹出し口の
形成範囲は、ほぼボート２５における複数のウェーハＷ
の収容範囲と同じになるように設定されている。

【００２７】上記ボート２５は、保温筒２９を介して蓋
体３０に載置されている。この蓋体３０は、ボート２５
を反応管２１の内部に搬入したとき、反応管２１のボー
ト出し入れ口を塞ぐ機能を有する。この蓋体３０は、ボ
ートエレベータ３１に支持されている。

【００２８】上記反応管２１は、カバー３２により被わ
れている。このカバー３２は、反応管２１とヒータ２３
との間に配設されている。また、このカバー３２は、台
座２８を介して載置板２７の上面に載置されている。こ
れにより、反応管２１とカバー３２との間に閉じた空間
Ｓが形成されるようになっている。上記冷却ノズル」２
４は、この空間Ｓの中に配設されている。なお、カバー
３２は、局部的な温度差に対して強い材料、例えば、石
英により形成されている。

【００２９】上記台座２８には、空間Ｓの雰囲気を排出
するための排気配管３３が接続されている。この排気配
管３３には、この排気配管を介して排出される雰囲気を
冷却するためのラジエータ３４が挿入されている。

【００３０】なお、ガス導入ノズル２２の下端部は、台
座２６、２８を介して反応管２１の外部に導かれてい
る。また、冷却ノズル２４は、台座２８を介して空間Ｓ
の外部に導かれている。

【００３１】上記構成において、動作を説明する。

【００３２】ウェーハＷに所定の処理を施す場合、ま
ず、複数のウェーハＷが収容されたボート２５がボート
エレベータ３１により上昇させられる。これにより、ボ
ート２５が反応管２１の内部に搬入される。この場合、
反応管２１のボート出し入れ口が蓋体３０により塞がれ
る。図１は、この状態を示す。

【００３３】ボート２５の搬入が終了すると、ガス導入
ノズル２２を介して反応管２１の内部に反応ガス等が供
給される。これにより、ボート２５に保持されている複
数のウェーハＷに所定の処理が施される。例えば、図示
のウェーハ処理装置がＣＶＤ（Chemical Vapor Deposit
ion）装置である場合は、ウェーハＷの表面に所定の薄
膜が形成される。

【００３４】この場合、ウェーハＷは、ヒータ２３によ
り加熱される。これにより、ウェーハＷの処理が促進さ
れる。また、反応管２１がＳｉＣによって構成されてい
るため、均熱管１３（図２参照）を設けないにもかかわ
らず、反応管２１の内部の温度がほぼ均一に設定され
る。これにより、すべてのウェーハＷに対してほぼ均一
な処理が施される。また、反応管２１がＳｉＣによって
構成されていることにより、均熱管１３を設けていない
にもかかわらず、ヒータ２３からの金属汚染が防止され
る。

【００３５】ウェーハＷの処理が終了すると、冷却ノズ
ル２４を介して反応管２１に冷却媒体が吹き付けられ
る。これにより、反応管２１が冷却される。その結果、
反応管２１の内部の雰囲気が冷却され、ウェーハＷが冷
却される。

【００３６】この場合、反応管２１は、均熱管１３より
小さい。したがって、この反応管２１の熱容量は、均熱
管１３の熱容量より小さくなる。これにより、この反応
管２１の冷却時間は、均熱管１３の冷却時間より短くな
る。その結果、均熱管１３に冷却媒体を吹き付けてウェ
ーハＷを冷却する場合より、ウェーハＷの冷却時間を短
くすることができる。

【００３７】また、この場合、反応管２１がカバー３２
により被われているので、冷却媒体が反応管２１全体に
均一に吹き付けられる。これにより、反応管２１全体が
均一に冷却されるので、反応管２１の内部全体が均一に
冷却される。その結果、すべてのウェーハＷが均一に冷
却される。また、反応管２１全体が均一に冷却されるこ
とにより、ウェーハＷの冷却効率が高められる。これに
より、ウェーハＷの冷却時間を短縮することができる。

【００３８】また、この場合、空間Ｓの雰囲気が排気配
管３３を介して排出されるため、反応管２１により暖め
られた冷却媒体が排気配管３３を介して排出される。こ
れにより、ウェーハＷの冷却効率が高められる。その結
果、ウェーハＷの冷却時間が短縮される。

【００３９】また、この場合は、排気配管３３を介して
排出さっれる雰囲気がラジエータ３４により冷却される
ので、排気配管３３から高温の雰囲気が排出されること
はない。

【００４０】ウェーハＷが所定温度まで冷却されると、
ボート２５がボートエレベータ３１により下降させられ
る。これにより、処理の終了したウェーハＷが反応室か
ら取り出される。この場合、ウェーハＷは、所定温度ま
で冷却されているので、反り等の品質低下が生じない。
以上により、１バッチ分の処理が終了する。このあと、
次の１バッチ分のウェーハＷに対して、上述した処理が
実行される。以下、同様に、１バッチ分の処理が終了す
るたびに、上述した処理が繰り返される

【００４１】以上詳述した本実施の形態によれば、次の
ような効果を得ることができる。

【００４２】（１）まず、本実施の形態によれば、反応
管２１をＳｉＣによって形成するようにしたので、均熱
管１３を設けることなく、反応管２１内の均熱性を向上
させることができるとともに、ヒータ２３からの重金属
汚染を防止することができる。これにより、処理の済ん
だウェーハＷを冷却する場合、冷却媒体を直接反応管２
１に吹き付けることができる。この場合、反応管２１は
均熱管１３より小さいので、反応管２１をＳｉＣで形成
したとしても、反応管２１の熱容量を均熱管１３の熱容
量より小さくすることができる。これにより、反応管２
１の冷却時間を均熱管１３の冷却時間より短くすること
ができる。以上から、本実施の形態によれば、均熱性の
向上と重金属汚染の防止とを図りながら、ウェーハＷの
冷却時間を短縮することができる。

【００４３】（２）また、本実施の形態によれば、反応
管２１を載置板２７に載置する場合、石英からなる台座
２６を介して載置し、この台座２６の高さをヒータ２３
を保持する台座２８の高さより若干高くなるようにした
ので、反応管２１の下端部がヒータ２３の下端部から下
方にはみ出さないようにすることができる。これによ
り、反応管２１が局所的な温度差によって破損するのを
防止することができる。

【００４４】すなわち、ＳｉＣは、局所的な温度差に対
して弱い。したがって、反応管２１の下端部がヒータ２
３の下端部からはみ出すような構成では、このはみ出し
部分が温度差によって破損する危険性がある。

【００４５】これに対し、本実施の形態では、反応管２
１の台座２６の高さをヒータ２３の台座２８の高さより
若干高くすることにより、反応管２１の下端部がヒータ
２３の下端部からはみ出さないようにしたので、反応管
２１が局所的な温度差によって破損するのを防止するこ
とができる。

【００４６】（３）また、本実施の形態によれば、反応
管２１をカバー３２で被うことにより、反応管２１の周
りに閉じた空間Ｓを形成するようにしたので、冷媒ノズ
ル２４から吹き出された冷却媒体を反応管２１全体に吹
き付けることができる。これにより、すべてのウェーハ
Ｗを均一に冷却することができるとともに、ウェーハＷ
の冷却時間を短縮することができる。

【００４７】（４）また、本実施の形態によれば、空間
Ｓの雰囲気を排気配管３３を介して排出するようにした
ので、ウェーハＷの冷却時間を短縮することができる。

【００４８】以上、本発明の一実施の形態を詳細に説明
したが、本発明は、上述したような実施の形態に限定さ
れるものではない。

【００４９】（１）例えば、先の実施の形態では、反応
管２１をＳｉＣで形成する場合を説明した。しかしなが
ら、本発明は、所望の均熱性が得られるような熱容量を
有し、かつ、ヒータ２３からの重金属汚染を防止するこ
とができる材料で形成するのであれば、ＳｉＣ以外の材
料で形成してもよい。このような材料としては、例え
ば、Ｓｉ3Ｎ4（窒化ケイ素）がある。

【００５０】（２）また、先の実施の形態では、本発明
を、複数のウェーハを垂直方向に並べて処理する縦型の
ウェーハ処理装置に適用する場合を説明した。しかしな
がら、本発明は、複数のウェーハを水平方向に並べて処
理する横型のウェーハ処理装置にも適用することができ
る。また、本発明は、複数のウェーハを１枚ずつ処理す
る枚葉式のウェーハ処理装置にも適用することができ
る。

【００５１】（３）また、先の実施の形態では、本発明
を半導体デバイスのウェーハを処理するウェーハ処理装
置に適用する場合を説明した。しかしながら、本発明
は、半導体デバイスの以外の固体デバイスの基板を処理
する基板処理装置にも適用することができる。例えば、
本発明は、液晶表示デバイスのガラス基板を処理するガ
ラス基板処理装置にも適用することができる。

【００５２】（４）このほかにも、本発明は、その要旨
を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論
である。

【００５３】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１記載の基板
処理装置によれば、反応空間を形成する反応空間形成手
段を、所望の均熱性を得ることができるような熱容量を
有し、かつ、重金属汚染を防止することができる材料で
形成するようにしたので、均熱手段を設けることなく、
反応空間の均熱性を向上させることができるとともに、
重金属汚染を防止することができる。また、均熱手段を
設ける必要がないことにより、処理の済んだ基板を冷却
する場合、冷却媒体を直接反応空間形成手段に吹き付け
ることができる。この場合、反応空間形成手段は均熱手
段より小さいので、反応空間形成手段の熱容量を均熱手
段の熱容量より小さくすることができる。これにより、
反応空間形成手段の冷却時間を均熱手段の冷却時間より
短くすることができる。

【００５４】以上から、請求項１記載の基板処理装置に
よれば、均熱性の向上と重金属汚染の防止とを図りなが
ら、基板の冷却時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板処理装置の一実施の形態の構
成を示す側断面図である。

【図２】従来の基板処理装置の構成を示す側断面図であ
る。

【符号の説明】

２１…反応管、２２…ガス導入ノズル、２３…ヒータ、
２４…冷却ノズル、２５…ボード、２６，２８…台座、
２７…載置板、２９…保温筒、３０…蓋体、３１…ボー
トエレベータ、３２…カバー、３３…排気配管、３４…
ラジエータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応空間で化学反応を使って基板に所定
   の処理を施す基板処理装置において、 所望の均熱性を得ることができるような熱容量を有する
   とともに、重金属汚染を防止することができる材料によ
   って形成され、前記反応空間を形成する反応空間形成手
   段と、 この反応空間形成手段の周囲に配設され、前記基板に所
   定の処理を施す場合、この反応容器の内部に収容されて
   いる基板を加熱する加熱手段と、 前記基板の処理が終了した場合、前記反応空間形成手段
   に冷却媒体を吹き付けることにより、処理の済んだ基板
   を冷却する冷却手段とを備えたことを特徴とする基板処
   理装置。