WO2005083760A1 - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

基板処理装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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WO2005083760A1
WO2005083760A1 PCT/JP2005/003279 JP2005003279W WO2005083760A1 WO 2005083760 A1 WO2005083760 A1 WO 2005083760A1 JP 2005003279 W JP2005003279 W JP 2005003279W WO 2005083760 A1 WO2005083760 A1 WO 2005083760A1
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substrate
enclosure
chamber
space
cooling medium
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PCT/JP2005/003279
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Inventor
Kenji Shinozaki
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc.
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
    • C23C16/482—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation using incoherent light, UV to IR, e.g. lamps
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a substrate processing apparatus for flowing a desired gas through a semiconductor substrate and depositing a desired film on the substrate, and a semiconductor device using the same. It relates to a manufacturing method. Background art
  • the present inventor has found that, in the above-described apparatus proposed by the present inventor, the gas flowing into the processing chamber during substrate processing reacts and accumulates on the outside of the tube. When he produced something, he saw that there was a problem.
  • a main object of the present invention is a substrate processing apparatus for depositing a desired film on a substrate while flowing a desired gas through the substrate and heating the substrate with a lamp, such as a tube covering the lamp. It is an object of the present invention to provide a substrate processing apparatus capable of suppressing or preventing the formation of deposits on an enclosure and a method of manufacturing a semiconductor device using the same.
  • a lamp unit including a processing chamber for supplying a desired gas and providing a space for depositing a desired film on the substrate, a filament disposed in the processing chamber, for heating the substrate, and a lamp tube surrounding the filament.
  • a lamp unit group having at least one or more,
  • Refrigerant flow for flowing a cooling medium through a first space between the lamp unit and the first enclosure and a second space between the first enclosure and the second enclosure Equipment and Is provided.
  • a lamp unit including a processing chamber for supplying a desired gas and providing a space for depositing a desired film on the substrate, a filament disposed in the processing chamber, for heating the substrate, and a lamp tube surrounding the filament.
  • a lamp unit group having at least one or more,
  • Refrigerant flow for flowing a cooling medium through a first space between the lamp unit and the first enclosure and a second space between the first enclosure and the second enclosure And a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: depositing the desired film on the substrate using a substrate processing apparatus having the same.
  • FIG. 1 is a schematic top view for explaining a processing furnace of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a vertical sectional view taken along line AA of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view for illustrating a through-chamber quartz tube used in Example 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a relationship between a bulb temperature of a lamp and a relative life of the lamp.
  • FIG. 5 is a diagram showing a time change of an air-cooled air volume by an air-cooled gas blower.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a substrate processing apparatus to which the present invention is suitably applied.
  • a lamp unit including a processing chamber for supplying a desired gas and providing a space for depositing a desired film on the substrate, a filament disposed in the processing chamber, for heating the substrate, and a lamp tube surrounding the filament.
  • a lamp unit group having at least one or more,
  • the substrate processing apparatus is configured to flow a larger amount of a cooling medium through the second space than the first space at least while processing the substrate in the processing chamber. It has a control unit that controls the refrigerant flow device.
  • the substrate processing apparatus sets the temperature of the second enclosure lower than the temperature of the first enclosure at least during processing of the substrate in the processing chamber.
  • a control unit for controlling an amount of the cooling medium flowing through the first and second spaces.
  • cooling medium is a medium having a higher cooling efficiency than the cooling medium flowing through the first space.
  • N flows in the first space
  • He or H flows in the second space.
  • the flow rate of the cooling medium is larger in a process of lowering the temperature of the substrate than in a process of raising the temperature of the substrate in the processing chamber.
  • Control unit for controlling the refrigerant flow device as described above.
  • At least one of the first space and the second space is provided with temperature detecting means, and based on a detection result of the temperature detecting means, the first space and the second space are provided. At least one of the flow rates of the cooling medium circulated through the cooling medium is controlled. More preferably, both the first space and the second space are provided with temperature detecting means, respectively, and based on the detection results of these temperature detecting means, respectively, the first space and the second space are provided. The flow rate of the flowing cooling medium is controlled.
  • FIG. 1 is a schematic top view for explaining a processing furnace of a substrate processing apparatus according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a vertical sectional view taken along line AA of FIG. 1
  • FIG. 4 is a schematic perspective view for explaining a chamber-penetrating quartz tube.
  • the processing furnace 202 includes a chamber 11, a susceptor 24, and a heater assembly including an upper lamp group 70 and a lower lamp group 72.
  • the chamber 11 includes a chamber lid 13 and a chamber body 12, and the chamber body 12 includes a chamber side wall 15 and a chamber bottom 14.
  • the chamber side wall 15 is composed of four chamber side walls 16, 17, 18, and 19.
  • the wafer 200 as a processing substrate is mounted on the susceptor 24 and processed.
  • the susceptor 24 includes a susceptor 23 and a susceptor 22 therein. Inside the susceptor 22, a through hole 241 slightly smaller than the wafer 200 is provided, and the peripheral portion of the wafer 200 is held by the susceptor 22!
  • the processing chamber 20 is defined by the ueno 200, the susceptor 24, the chamber lid 13, and the chamber side walls 16, 17, 18, 19.
  • the processing chamber 210 is constituted by the chamber lid 13 and the chamber main body 12.
  • a flange 25 is attached to the chamber side wall 16 of the chamber 11, and a gate valve 130 is attached to a side end of the flange 25.
  • a process gas supply pipe 27 is provided on the ceiling of the flange 25 so that the process gas can be supplied to the processing chamber 210. Then, the process gas is exhausted out of the processing chamber 210 from a process gas exhaust port 28 provided in the chamber side wall 17.
  • Ueno 200 is carried into processing chamber 210 via gate valve 130, and is mounted on susceptor 22 by raising and lowering push-up pins 40. Further, the processed wafer 200 is lifted from the susceptor 22 by the push-up pins 40, and is carried out of the processing chamber 210 via the gate valve 130.
  • the push-up pin 40 is moved up and down by a push-up / down mechanism 41.
  • the upper lamp group 70 As shown in FIG. 3, a plurality of circular quartz tubes 51 are arranged, and a through-chamber quartz tube 50 in which flanges 53 are welded to both ends is attached to the chamber 11. A gap is provided between adjacent quartz circular tubes 51. Further, where the push-up pins 40 are present, the space between the adjacent quartz pipes 51 is increased so that the push-up pins 40 can move between the quartz pipes 51.
  • the quartz tube 50 penetrating the chamber is inserted through the through hole 43 provided in the side wall 17 at the rear of the chamber (the side opposite to the gate valve 130), and the tip of the quartz tube 50 penetrating the chamber is inserted into the through hole 42 of the chamber side wall 16.
  • a through-chamber quartz tube 52 is inserted inside the plurality of quartz circular tubes 51 of the through-chamber quartz tube 50.
  • the lamps 71 are inserted into the quartz tubes 52 penetrating the chamber.
  • the lamp 71 includes a lamp unit including a filament (not shown) and a lamp tube (not shown) surrounding the filament.
  • the air-cooled gas is passed through the outer air-cooled gas supply pipe 34 by the outer air-cooled gas blower 317 and then through the outer air-cooled gas supply chamber 30 to the quartz circular tube 51 of the outer chamber penetrating quartz tube 50 and the inner tube 51.
  • the gas flows into the chamber 31 through the quartz tube 52, passes through the space between the outer quartz tube 51 and the inner chamber through quartz tube 52, and flows out into the chamber 31.
  • the air-cooled gas also passes through an inner air-cooled gas supply pipe 37 provided by an inner air-cooled gas supply pipe 37 by an inner air-cooled gas blower (blower) 318, and an inner air-cooled gas supply chamber 36 provided in the outer air-cooled gas supply chamber 30. It flows between the inner chamber penetrating quartz tube 52 and the lamp 71, passes between the inner chamber penetrating quartz tube 52 and the lamp 71, and flows out into the chamber 31. Exhausted.
  • the flow rate of the air-cooled gas flowing between the outer quartz tube 51 and the inner chamber penetrating quartz tube 52 and the flow of the air-cooled gas flowing between the inner chamber penetrating quartz tube 52 and the lamp 71 are as follows. , And are independently controlled by an outer air-cooled gas blower 317 and an inner air-cooled gas blower 318, respectively.
  • thermocouple 321 is provided between the outer quartz circular tube 51 and the inner chamber penetrating quartz tube 52.
  • a thermocouple 322 is inserted between the lamp 71 and the inner tube penetrating quartz tube 52 inside.
  • the signals from the thermocouples 321 and 322 are sent to the temperature detection unit 316, where the temperature is obtained, and sent to the main control unit 310.
  • the gas control unit 314 in the main control unit 310 controls the outer air-cooled gas blower 317 and the inner air-cooled gas blower 318 according to the determined temperature.
  • the gas control unit 314 also controls the supply of the process gas.
  • the lamp 71 has an air-cooled area with a variable air volume except for an end portion (sealed portion).
  • the end (sealed portion) of the lamp 71 is air-cooled by another means (not shown).
  • a chamber-penetrating quartz tube 54 made of a quartz tube is passed through the chamber 11.
  • O-rings (not shown) seal the gaps between both ends of the chamber-penetrating quartz tube 54 and the side walls 18 and 19 of the chamber 11, respectively.
  • the inside of the processing chamber 210 can be depressurized and a structure can be used in which a gas for cooling air as a cooling medium can flow inside the quartz tube 54 penetrating the chamber.
  • a quartz tube 55 penetrating the chamber is inserted inside the quartz tube 54 penetrating the chamber.
  • a lamp 73 is inserted into the quartz tube 55 penetrating the chamber.
  • the lamp 73 is constituted by a lamp unit including a filament (not shown) and a lamp tube (not shown) surrounding the filament.
  • the air-cooled gas flows through the outer air-cooled gas supply chamber 32 between the outer chamber-penetrated quartz pipe 54 and the inner chamber-penetrated stone pipe 55 by the outer air-cooled gas blower (not shown).
  • the gas flows through the space between the quartz circular tube 54 and the inner through-tube quartz tube 55 into the chamber 33, and is then exhausted.
  • the air-cooled gas is also passed through an inner air-cooled gas supply chamber 38 provided in the outer air-cooled gas supply chamber 32 by an inner air-cooled gas blower (not shown).
  • 73 flows through the inner chamber penetrating quartz tube 55 and the lamp 73, flows out into the chamber 33, and is then exhausted.
  • the flow rate of the air-cooled gas flowing between the outer quartz tube 54 and the inner chamber through quartz tube 55 and the flow of the air cooled gas flowing between the inner chamber through quartz tube 55 and the lamp 73 are as follows. , And are independently controlled by an outer air-cooled gas blower (not shown) and an inner air-cooled gas blower (not shown).
  • thermocouple (not shown) is inserted between the outer quartz tube 54 and the inner chamber penetrating quartz tube 55, and a thermocouple (not shown) is inserted between the inner chamber penetrating quartz tube 52 and the lamp 71. And a thermocouple (not shown). Signals from these thermocouples (not shown) are sent to a temperature detector 316, where the temperature is determined, and sent to a main controller 310.
  • the gas control unit 314 in the main control unit 310 controls the outer air-cooled gas blower (not shown) and the inner air-cooled gas blower (not shown), respectively, according to the obtained temperature.
  • the bulb portion is an air-cooled region in which the air volume is variable.
  • the end (sealed portion) of the lamp 73 is air-cooled by another means (not shown).
  • the processing furnace 202 of the substrate processing apparatus of the present embodiment includes a non-contact type emissivity measuring unit for measuring the emissivity of the wafer 200 and calculating the emissivity. That is, the emissivity measuring unit 301 is provided on the chamber lid 13 and the emissivity measuring probe 302 is provided therein. A through hole 303 is provided in the chamber lid 13 so that light emitted from the wafer 200 can be measured by the emissivity probe 302. The signal from the emissivity measurement probe 302 is sent to the emissivity detection unit 311, where the emissivity is determined and sent to the main control unit 310.
  • the processing furnace 202 further includes a plurality of temperature measuring probes 305 as temperature detecting means.
  • it includes five probes 305 positioned to measure the temperature of different portions of the wafer 200, respectively. This ensures the uniformity of the in-plane temperature of the wafer 200 during the processing cycle.
  • Five through holes 304 are provided in the chamber lid 13, and the tips of the temperature measuring probes 305 are inserted into the respective through holes 304 so that the emitted light from the wafer 200 can be measured by the temperature measuring probes 305.
  • These temperature measuring probes 305 are fixed to the chamber lid 13 and constantly measure the emitted photon density also in the device processing force of the wafer 200 under all processing conditions.
  • the temperature is calculated by the temperature detecting unit 315 in the wafer detecting unit 315, corrected by the emissivity in the main control unit 310, and compared with the set temperature.
  • the main control unit 310 calculates all deviations, and supplies power to a plurality of zones of the upper lamp group 70 and the lower lamp group 72 as heating means in the heater assembly via the heating control unit 312. Control the amount.
  • the main control unit 310 further includes a drive control unit 313 that controls the push-up pin up / down mechanism 41. As shown in FIG. 4, in order to keep the life of the lamp long, it is necessary to keep the bulb surface of the lamp at 300 ° C. to 500 ° C.
  • the gas (for example, monosilane, disilane, dichlorosilane) in the processing chamber is filled with the quartz tube of the through-tube quartz tube 50 outside the upper lamp group 70.
  • the quartz tube 51 and the quartz tube 54 outside the chamber were placed at 200 ° C. It must be kept below the degree.
  • the quartz circular tube outside the upper lamp group 70 is controlled.
  • the outside air cooling is controlled by controlling the flow rate of the air-cooled gas flowing between the inner tube 51 and the inner chamber quartz tube 52 and the flow amount of the air-cooled gas flowing between the inner chamber quartz tube 52 and the lamp 71, respectively.
  • the gas blower (not shown) and the inner air-cooled gas blower (not shown) respectively, the outer cylindrical tube 54 of the lower lamp group 72 and the inner chamber through-quartz tube 55 can be connected to each other.
  • the surfaces of the lamps 71 and 73 are 300.
  • C-one 500. C, ⁇ ⁇ , 400. C, and the quartz tube 51 of the through-tube quartz tube 50 outside the upper lamp group 70 and the through-tube quartz tube 54 outside the lower lamp group 72 are kept at 200 ° C.
  • the gas is prevented from accumulating in reaction with the quartz circular tube 51 of the outer chamber penetrating quartz tube 50 and the outer chamber penetrating quartz tube 54.
  • FIG. 5 shows this state.
  • the internal air-cooled gas blower automatically adjusts the amount of air-cooled air so that the bulb surfaces of the lamps 71 and 73 are maintained at 400 ° C.
  • the outside air-cooled gas blower uses 100% air-cooled air to prevent film deposition.
  • the lamp heating device as in this embodiment requires a rapid temperature rise and fall of the wafer 200.
  • the outside air-cooled gas blower uses 100% air-cooled air to prevent film deposition, so that the temperature of the lamp knurl and the temperature of the quartz tube passing through the chamber remain high when the temperature is lowered. And the temperature of the wafer can be rapidly lowered. In this case, the temperature of the air flow of the inside air-cooled gas By making it larger than during or during processing, the temperature of the wafer can be lowered more rapidly.
  • the size of the outer quartz tube 51 and the inner chamber penetrating quartz tube 52 of the upper lamp group 70 and the outer quartz tube 54 and the inner chamber penetrating quartz tube 55 of the lower lamp group 72 are sized.
  • the temperature of the wafer can be rapidly lowered by increasing the air flow rate of the outer air-cooled gas blower at the time of temperature lower than during the temperature increase or during the processing.
  • the wafer temperature can be decreased more rapidly by increasing the air flow rate of the inner air-cooled gas blower at the time of temperature decrease than when the temperature is being increased or during processing.
  • a FOUP front opening unified pod; hereinafter, referred to as a pod
  • a carrier for transporting a substrate such as a wafer.
  • FOUP front opening unified pod
  • front, rear, left and right are based on FIG. That is, the front is below the paper, the back is above the paper, and the left and right are the left and right of the paper.
  • the substrate processing apparatus includes a first transfer chamber 103 having a load lock chamber structure that can withstand a pressure (negative pressure) below atmospheric pressure such as a vacuum state.
  • the casing 101 of the first transfer chamber 103 is formed in a box shape having a hexagonal plan view and closed at both upper and lower ends.
  • a first wafer transfer machine 112 for transferring the wafer 200 under negative pressure is installed in the first transfer chamber 103.
  • the first wafer transfer device 112 is configured to be able to move up and down by the elevator 115 while maintaining the airtightness of the first transfer chamber 103.
  • Been And have a load lock chamber structure capable of withstanding a negative pressure.
  • a substrate holder 140 for a carry-in room is installed in the spare room 122
  • a substrate holder 141 for a carry-out room is installed in the spare room 123.
  • a second transfer chamber 121 used under substantially atmospheric pressure is connected to the front sides of the preliminary chamber 122 and the preliminary chamber 123 via gate valves 128 and 129.
  • a second wafer transfer machine 124 for transferring the wafer 200 is installed in the second transfer chamber 121.
  • the second wafer transfer device 124 is configured to be moved up and down by an elevator 126 installed in the second transfer chamber 121, and is configured to be reciprocated in the left and right direction by a linear actuator 132. Have been.
  • an orientation flat aligning device 106 is provided on the left side of the second transfer chamber 121.
  • the housing 125 of the second transfer chamber 121 has a wafer transfer port 134 for transferring the wafer 200 into and out of the second transfer chamber 121, A lid 142 for closing the wafer loading / unloading port and a pod orbner 108 are provided.
  • the pod opener 108 includes a cap for the pod 100 mounted on the IO stage 105 and a cap opening / closing mechanism 136 for opening and closing a lid 142 for closing the wafer loading / unloading port 134.
  • the pod opener 108 is mounted on the IO stage 105.
  • the pod 100 can take in / out the wafer. Further, the pod 100 is supplied and discharged to / from the IO stage 105 by an in-process transfer device (RGV) (not shown).
  • RSV in-process transfer device
  • first processing furnace 202 for performing desired processing on the wafer
  • the second processing furnace 137 is connected adjacent to each other.
  • Each of the first processing furnace 202 and the second processing furnace 137 is configured by a cold wall processing furnace.
  • the remaining two side walls of the six side walls of the casing 101 that are opposed to each other have a first cooling unit 138 as a third processing furnace and a second cooling unit 138 as a fourth processing furnace.
  • the first cooling unit 138 and the second cooling unit 139 are each configured to cool the processed wafer 200. It is.
  • the unprocessed wafers 200 are transferred to the substrate processing apparatus that performs the processing step by the in-process transfer device.
  • the pod 100 that has been transported is placed on the IO stage 105 while also receiving the power of the in-process transport device.
  • the cap of the pod 100 and the lid 142 for opening and closing the wafer loading / unloading port 134 are removed by the cap opening / closing mechanism 136, and the wafer loading / unloading port of the pod 100 is opened.
  • the second wafer transfer device 124 installed in the second transfer chamber 121 picks up the wafer 200 from the pod 100 and carries it into the spare chamber 122.
  • the wafer 200 is transferred to the substrate holder 140.
  • the gate valve 244 on the first transfer chamber 103 side is closed, and the negative pressure in the first transfer chamber 103 is maintained.
  • the gate valve 128 is closed, and the preliminary chamber 122 is evacuated to a negative pressure by an exhaust device (not shown).
  • the gate valves 244 and 130 are opened, and the preliminary chamber 122, the first transfer chamber 103, and the first processing furnace 202 are communicated. Subsequently, the first wafer transfer device 112 in the first transfer chamber 103 picks up the wafer 200 from the substrate holder 140 and carries it into the first processing furnace 202. Then, a processing gas is supplied into the first processing furnace 202, and desired processing is performed on the wafer 200.
  • the processed wafer 200 is unloaded to the first transfer chamber 103 by the first wafer transfer device 112 in the first transfer chamber 103.
  • first wafer transfer device 112 carries wafer 200 carried out of first processing furnace 202 into first cooling unit 138, and cools the processed wafer.
  • the first wafer transfer machine 112 transfers the wafer 200 previously prepared on the substrate holder 140 in the preliminary chamber 122 to the first processing furnace 202.
  • the wafer is transferred by the operation described above, a processing gas is supplied into the first processing furnace 202, and a desired processing is performed on the wafer 200.
  • first cooling unit 138 When a preset cooling time has elapsed in first cooling unit 138, cooling is started.
  • the rejected wafer 200 is unloaded from the first cooling unit 138 to the first transfer chamber 103 by the first wafer transfer device 112.
  • the gate valve 127 is opened. Then, the first wafer transfer device 112 transports the wafer 200 unloaded from the first cooling unit 138 to the preliminary chamber 123, and transfers the wafer 200 to the substrate mounting table 141. Then, the preliminary chamber 123 is closed by the gate valve 127.
  • the inside of the exhaust preliminary chamber 123 is returned to substantially the atmospheric pressure by the inert gas.
  • the gate valve 129 is opened, and the lid 142 for closing the wafer loading / unloading port 134 corresponding to the preliminary chamber 123 of the second transfer chamber 121 and the IO stage 105 are opened.
  • the cap of the placed empty pod 100 is opened by the pod orbner 108.
  • the second wafer transfer device 124 in the second transfer chamber 121 picks up the wafers and 200 from the substrate table 141 and carries them out to the second transfer chamber 121, and loads the wafer into the second transfer chamber 121.
  • the pod 100 It is stored in the pod 100 through the exit 134.
  • the cap of the pod 100 and the lid 142 for closing the wafer loading / unloading port 134 are closed by the pod opener 108.
  • the closed pod 100 also carries the upper force of the IO stage 105 to the next process by the in-process transfer device.
  • wafers are sequentially processed.
  • the above operation has been described by taking as an example the case where the first processing furnace 202 and the first cooling unit 138 are used, but the case where the second processing furnace 137 and the second cooling unit 139 are used. A similar operation is performed in the meantime.
  • the spare room 122 is used for carrying in and the spare room 123 is used for carrying out.
  • the spare room 123 may be used for carrying in and the spare room 122 may be used for carrying out.
  • the first processing furnace 202 and the second processing furnace 137 may perform the same processing, or may perform different processing.
  • another processing is performed in the first processing furnace 202 and the second processing furnace 137, for example, after the processing on the wafer 200 is performed in the first processing furnace 202, another processing is performed in the second processing furnace 137. Processing may be performed.
  • the first cooling unit 138 (or May pass through the second cooling unit 139).
  • a substrate processing apparatus for depositing a desired film on a substrate while flowing a desired gas through the substrate and heating the substrate by a lamp.
  • a substrate processing apparatus capable of suppressing or preventing the formation of deposits on an enclosure such as a tube covering a lamp and a method of manufacturing a semiconductor device using the same are provided.
  • the present invention provides a substrate processing apparatus for depositing a desired film on a semiconductor wafer while flowing a desired gas through the semiconductor wafer and heating the semiconductor wafer with a lamp, and a method of manufacturing a semiconductor device using the same. It can be particularly suitably used for

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Abstract

　ガスを流し、基板に膜を堆積させる処理室と、処理室に配置され、基板を加熱するランプユニットと、ランプユニット囲う第１の囲い体と、第１の囲い体を囲う第２の囲い体と、ランプユニットと第１の囲い体との間の第１の空間、および第１の囲い体と第２の囲い体との間の第２の空間に、冷却媒体をそれぞれ流通させる冷媒流通装置とを備える。

Description

明 細 書
基板処理装置および半導体装置の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体基 板に所望のガスを流し、基板に所望の膜を堆積させる基板処理装置およびそれを使 用した半導体装置の製造方法に関する。 背景技術
[0002] この種の基板処理装置として、ランプを使用して基板を加熱するタイプの装置があ る。本発明者は、このような装置において、その内部の雰囲気が基板を処理する処 理室の雰囲気とは隔離された管を設け、この管の内部にランプを設け、この管とラン プとの間に冷却媒体を流すことを案出した（日本国特願 2003— 332277号参照)。 発明の開示
[0003] しカゝしながら、本発明者は、さらに研究を行った結果、本発明者が提案した上記装 置では、基板処理時に処理室内に流すガスが反応して上記管の外側に堆積物を生 じると 、う問題があることを見 、だした。
[0004] 従って、本発明の主な目的は、基板に所望のガスを流し、ランプによって基板をカロ 熱しながら、基板に所望の膜を堆積させる基板処理装置であって、ランプを覆う管等 の囲い体に堆積物が生じるのを抑制または防止できる基板処理装置およびそれを使 用した半導体装置の製造方法を提供することにある。
[0005] 本発明の一態様によれば、
所望のガスを流し、基板に所望の膜を堆積させるための空間を提供する処理室と、 該処理室に配置され、該基板を加熱するフィラメントと該フィラメントを囲うランプ管と を含むランプユニットを、少なくとも一つ以上有したランプユニット群と、
該ランプユニットを囲う少なくとも第 1と第 2の囲い体であって、該ランプユニットを囲 う第 1の囲い体と、該第 1の囲い体を囲う第 2の囲い体と、
該ランプユニットと該第 1の囲い体との間の第 1の空間、および該第 1の囲い体と該 第 2の囲い体との間の第 2の空間に、冷却媒体を流通させる冷媒流通装置と、 を有する基板処理装置が提供される。
[0006] 本発明の他の態様によれば、
所望のガスを流し、基板に所望の膜を堆積させるための空間を提供する処理室と、 該処理室に配置され、該基板を加熱するフィラメントと該フィラメントを囲うランプ管と を含むランプユニットを、少なくとも一つ以上有したランプユニット群と、
該ランプユニットを囲う少なくとも第 1と第 2の囲い体であって、該ランプユニットを囲 う第 1の囲い体と、該第 1の囲い体を囲う第 2の囲い体と、
該ランプユニットと該第 1の囲い体との間の第 1の空間、および該第 1の囲い体と該 第 2の囲い体との間の第 2の空間に、冷却媒体を流通させる冷媒流通装置と、を有す る基板処理装置を使用して、前記基板に前記所望の膜を堆積させる工程を備える半 導体装置の製造方法が提供される。
図面の簡単な説明
[0007] [図 1]本発明の実施例 1の基板処理装置の処理炉を説明するための概略上面図であ る。
[図 2]図 1の AA線縦断面図である。
[図 3]本発明の実施例 1で使用されるチャンバ貫通石英管を説明するための概略斜 視図である。
[図 4]ランプのバルブ温度とランプの相対寿命との関係を示す図である。
[図 5]空冷ガス用ブロアによる空冷風量の時間変化を示す図である。
[図 6]本発明が好適に適用される基板処理装置を説明するための概略横断面図であ る。
発明を実施するための好ましい形態
[0008] 本発明の好ましい一実施の態様によれば、
所望のガスを流し、基板に所望の膜を堆積させるための空間を提供する処理室と、 該処理室に配置され、該基板を加熱するフィラメントと該フィラメントを囲うランプ管と を含むランプユニットを、少なくとも一つ以上有したランプユニット群と、
該ランプユニットを囲う少なくとも第 1と第 2の囲い体であって、該ランプユニットを囲 う第 1の囲い体と、該第 1の囲い体を囲う第 2の囲い体と、 該ランプユニットと該第 1の囲い体との間の第 1の空間、および該第 1の囲い体と該 第 2の囲い体との間の第 2の空間に、冷却媒体を流通させる冷媒流通装置と、 を有する基板処理装置が提供される。
[0009] 好ましくは、前記基板処理装置は、少なくとも該処理室内で基板を処理している間 は、該第 2の空間に該第 1の空間よりも多くの量の冷却媒体を流通させるよう該冷媒 流通装置を制御する制御部を有する。
[0010] また、好ましくは、前記基板処理装置は、少なくとも該処理室内で基板を処理して いる間は、該第 1の囲い体の温度より該第 2の囲い体の温度を低くするように、該第 1 と第 2の空間へ流通させる冷却媒体の量を制御する制御部を有する。
[0011] また、好ましくは、少なくとも該処理室内で基板を処理している間は、該第 1の空間 と該第 2の空間とで異なる冷却媒体を流通させ、該第 2の空間に流通させる冷却媒体 は、該第 1の空間に流通させる冷却媒体よりも冷却効率の高い媒体である。例えば、 第 1の空間に Nを流し、第 2の空間には Heまたは Hを流す。
2 2
[0012] また、好ましくは、前記基板処理装置は、該冷却媒体の流通量は、該処理室内に ある基板の温度を昇温させる過程よりも、基板の温度を降温させる過程の方を多くす るように該冷媒流通装置を制御する制御部を有する。
[0013] また、好ましくは、前記第 1の空間および第 2の空間の少なくとも一方に、温度検出 手段を設け、この温度検出手段の検出結果に基づいて、前記第 1の空間および第 2 の空間に流通させる冷却媒体の流量の少なくとも一方を制御する。さらに好ましくは 、前記第 1の空間および第 2の空間の両方に、温度検出手段をそれぞれ設け、これら の温度検出手段の検出結果にそれぞれ基づいて、前記第 1の空間および第 2の空 間に流通させる冷却媒体の流量をそれぞれ制御する。
[0014] また、本発明の好ましい他の実施の態様によれば、上記基板処理装置を用いて半 導体装置を製造する半導体装置の製造方法が提供される。
[0015] 次に、図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
実施例 1
[0016] 図 1は、本発明の実施例 1の基板処理装置の処理炉を説明するための概略上面図 であり、図 2は、図 1の AA線縦断面図であり、図 3は、本発明の実施例 1で使用され るチャンバ貫通石英管を説明するための概略斜視図である。
[0017] 図 1、 2を参照すると、処理炉 202は、チャンバ 11と、サセプタ 24と、上側ランプ群 7 0および下側ランプ群 72からなるヒータアッセンプリとを備えている。チャンバ 11は、 チャンバ蓋 13とチャンバ本体 12とを備え、チャンバ本体 12は、チャンバ側壁 15とチ ヤンバ底 14とを備えている。チャンバ側壁 15は、 4つのチャンバ側壁 16、 17、 18、 1 9からなつている。処理基板であるウェハ 200は、サセプタ 24に搭載されて処理され る。サセプタ 24は、サセプタ 23およびその内部のサセプタ 22からなつている。サセプ タ 22の内側には、ウェハ 200よりも少し小さい貫通孔 241が設けられており、ウェハ 2 00の周辺部をサセプタ 22によって保持して!/、る。ウェハ 200がサセプタ 24に搭載さ れた状態で、ウエノ、 200、サセプタ 24、チャンバ蓋 13、チャンバ側壁 16、 17、 18、 1 9によって処理チャンバ 20を画成している。なお、チャンバ蓋 13とチャンバ本体 12と により処理室 210を構成して 、る。
[0018] チャンバ 11のチャンバ側壁 16にはフランジ 25が取り付けられ、フランジ 25の側端 には、ゲートバルブ 130が取り付けられている。フランジ 25の天井には、プロセスガス 供給管 27が設けられ、プロセスガスを処理室 210に供給し得るようになつている。そ して、プロセスガスはチャンバ側壁 17に設けられたプロセスガス排気口 28より処理室 210外へ排気される。ウエノ、 200は、ゲートバルブ 130を経由して処理室 210内に搬 入され、突上げピン 40の上下により、サセプタ 22に搭載される。また、処理が終わつ たウェハ 200は、突上げピン 40によりサセプタ 22から持ち上げられ、ゲートバルブ 13 0を介して処理室 210から搬出される。なお、突上げピン 40は、突き上げピン上下機 構 41により上下する。
[0019] 上側ランプ群 70に関しては、図 3に示すように、石英製円管 51を複数本並べて両 端にフランジ 53を溶接したチャンバ貫通石英管 50を、チャンバ 11に取り付けて 、る 。なお、隣接する石英製円管 51同士の間には隙間が設けられている。さらに、突上 げピン 40が石英製円管 51の間を移動できるように、突上げピン 40が存在するところ は、隣接する石英製円管 51同士の間を広くしている。チャンバ貫通石英管 50は、チ ヤンバ後部 (ゲートバルブ 130と反対側）の側壁 17に設けた貫通孔 43より挿入し、チ ヤンバ貫通石英管 50の先端を、チャンバ側壁 16の貫通孔 42に挿入し、チャンバ貫 通石英管 50の先端のフランジ 53をチャンバ側壁 16に設けたフランジ 44に Oリング（ 図示せず)を介して押圧する。一方、チャンバ貫通石英管 50の後端のフランジ 53を チャンバ貫通石英管押えフランジ 29により Oリング（図示せず)を介して押圧し、チヤ ンバ貫通石英管 50の前後 2ケ所の Oリング（図示せず)を押圧しながら固定する。この ように、チャンバ貫通石英管 50の両端とチャンバ 11との間は Oリングによりシールさ れているので、処理室 210内の雰囲気とチャンバ貫通石英管 50の内部の雰囲気と を隔離することができ、その結果、処理室 210内を減圧すると共に、チャンバ貫通石 英管 50の内部に冷却媒体としての空冷用のガスを流すことができる構造となって!/、 る。
[0020] チャンバ貫通石英管 50の複数本の石英製円管 51の内部には、チャンバ貫通石英 管 52がそれぞれ挿入されている。そして、チャンバ貫通石英管 52の内部にはランプ 71がそれぞれ挿入されている。ランプ 71は、フィラメント（図示せず）と該フィラメントを 囲うランプ管（図示せず)とを含むランプユニットで構成されている。空冷ガスは、外側 空冷ガス用ブロア（送風機） 317により外側空冷ガス供給管 34を経由し、外側空冷ガ ス供給チャンバ 30を介して外側のチャンバ貫通石英管 50の石英製円管 51と内側の チャンバ貫通石英管 52との間に流入し、外側の石英製円管 51と内側のチャンバ貫 通石英管 52との間を通って、チャンバ 31内に流出し、その後、空冷ガス排気口 35よ り排気される
[0021] 空冷ガスは、また、内側空冷ガス用ブロア（送風機） 318により内側空冷ガス供給管 37を経由し、外側空冷ガス供給チャンバ 30内に設けられた内側空冷ガス供給チヤ ンバ 36を介して内側のチャンバ貫通石英管 52とランプ 71との間に流入し、内側のチ ヤンバ貫通石英管 52とランプ 71との間を通って、チャンバ 31内に流出し、その後、 空冷ガス排気口 35より排気される。
外側の石英製円管 51と内側のチャンバ貫通石英管 52との間を通って流れる空冷 ガスの流量と内側のチャンバ貫通石英管 52とランプ 71との間を通って流れる空冷ガ スの流量は、外側空冷ガス用ブロア 317と内側空冷ガス用ブロア 318とによりそれぞ れ独立に制御される。
[0022] 外側の石英製円管 51と内側のチャンバ貫通石英管 52との間には、熱電対 321が 挿入され、内側のチャンバ貫通石英管 52とランプ 71との間には、熱電対 322が挿入 されている。熱電対 321、 322からの信号は、温度検出部 316に送られ、そこで温度 が求められ、主制御部 310に送られる。主制御部 310内のガス制御部 314は、求め られた温度に応じて外側空冷ガス用ブロア 317と内側空冷ガス用ブロア 318とをそれ ぞれ制御する。ガス制御部 314は、プロセスガス供給の制御も行う。
[0023] なお、ランプ 71につ 、ては、端部（封し部）を除 、たバルブ部が風量可変の空冷領 域である。ランプ 71の端部（封し部）は図示しない別の手段により空冷している。
[0024] 下側ランプ群 72に関しては、石英製円管でできたチャンバ貫通石英管 54を、チヤ ンバ 11に貫通させている。チャンバ貫通石英管 54の両端とチャンバ 11の側壁 18、 1 9との間はそれぞれ Oリング（図示せず）によりシールされ、処理室 210内の雰囲気と チャンバ貫通石英管 54の内部の雰囲気とを隔離することができ、その結果、処理室 210内を減圧すると共に、チャンバ貫通石英管 54の内部に冷却媒体としての空冷用 のガスを流すことができる構造となって 、る。
[0025] チャンバ貫通石英管 54の内部にチャンバ貫通石英管 55が挿入されている。そして 、チャンバ貫通石英管 55の内部にはランプ 73が挿入されている。ランプ 73は、フイラ メント（図示せず)と該フィラメントを囲うランプ管（図示せず)とを含むランプユニットで 構成されている。空冷ガスは、外側空冷ガス用ブロア（図示せず）により、外側空冷ガ ス供給チャンバ 32を介して外側のチャンバ貫通石英管 54と内側のチャンバ貫通石 英管 55との間に流入し、外側の石英製円管 54と内側のチャンバ貫通石英管 55との 間を通って、チャンバ 33内に流出し、その後排気される。
[0026] 空冷ガスは、また、内側空冷ガス用ブロア（図示せず）により外側空冷ガス供給チヤ ンバ 32内に設けられた内側空冷ガス供給チャンバ 38を介して内側のチャンバ貫通 石英管 55とランプ 73との間に流入し、内側のチャンバ貫通石英管 55とランプ 73との 間を通って、チャンバ 33内に流出し、その後排気される。外側の石英製円管 54と内 側のチャンバ貫通石英管 55との間を通って流れる空冷ガスの流量と内側のチャンバ 貫通石英管 55とランプ 73との間を通って流れる空冷ガスの流量は、外側空冷ガス用 ブロア（図示せず)と内側空冷ガス用ブロア（図示せず)とによりそれぞれ独立に制御 される。 [0027] 外側の石英製円管 54と内側のチャンバ貫通石英管 55との間には、熱電対（図示 せず）が挿入され、内側のチャンバ貫通石英管 52とランプ 71との間には、熱電対（図 示せず)が挿入されている。これらの熱電対（図示せず)からの信号は、温度検出部 3 16に送られ、そこで温度が求められ、主制御部 310に送られる。主制御部 310内の ガス制御部 314は、求められた温度に応じて外側空冷ガス用ブロア（図示せず）と内 側空冷ガス用ブロア（図示せず)とをそれぞれ制御する。
[0028] なお、ランプ 73につ 、ては、端部（封し部）を除 、たバルブ部が風量可変の空冷領 域である。ランプ 73の端部（封し部）は図示しない別の手段により空冷している。
[0029] また、本実施例の基板処理装置の処理炉 202は、ウェハ 200の放射率を測定し、 その放射率を計算するための非接触式の放射率測定手段を備える。すなわち、チヤ ンバ蓋 13上に放射率測定部 301を設け、その内部に放射率測定用プローブ 302を 設ける。チャンバ蓋 13に貫通孔 303を設け、ウェハ 200からの放射光を放射率測定 用プローブ 302で測定できるようにする。放射率測定用プローブ 302からの信号は、 放射率検出部 311に送られ、そこで、放射率が求められ、主制御部 310に送られる。
[0030] 処理炉 202はさらに温度検出手段である複数の温度測定用プローブ 305を備える 。好ましくは、ウェハ 200の異なる部分の温度をそれぞれ測定するために位置決めさ れた 5個のプローブ 305を含む。これによつて処理サイクル中のウェハ 200の面内温 度の均一性が確保される。チャンバ蓋 13に 5個の貫通孔 304を設け、その内部に温 度測定用プローブ 305の先端部をそれぞれ挿入し、ウェハ 200からの放射光を温度 測定用プローブ 305で測定できるようにする。これらの温度測定用プローブ 305はチ ヤンバ蓋 13に固定され、すべての処理条件においてウェハ 200のデバイス面力も放 射される光子密度を常に測定する。プローブ 305によって測定された光子密度に基 づき温度検出部 315にてウェハ温度に算出され、主制御部 310にて放射率による補 正が行われた後、設定温度と比較される。主制御部 310は比較の結果、あらゆる偏 差を計算し、加熱制御部 312を介してヒータアッセンプリ内の加熱手段である上側ラ ンプ群 70、下側ランプ群 72の複数ゾーンへの電力供給量を制御する。なお、主制 御部 310は、突上げピン上下機構 41を制御する駆動制御部 313をさらに備えている [0031] 図 4に示すように、ランプの寿命を長く保っためには、ランプ点灯中はランプのバル ブ表面を 300°C— 500°Cに保持する必要がある。また、他方では、 CVD (Chemical Vapor Deposition)処理などの場合は、処理室内のガス（例えば、モノシラン、ジシラ ン、ジクロロシラン）が上側ランプ群 70の外側のチャンバ貫通石英管 50の石英製円 管 51や下側ランプ群 72の外側のチャンバ貫通石英管 54に反応して堆積することを 防止するため、外側のチャンバ貫通石英管 50の石英製円管 51やチャンバ貫通石英 管 54を 200°C程度以下に保持する必要がある。
[0032] そこで、主制御部 310内のガス制御部 314により、外側空冷ガス用ブロア 317と内 側空冷ガス用ブロア 318とをそれぞれ制御することにより、上側ランプ群 70の外側の 石英製円管 51と内側のチャンバ貫通石英管 52との間を通って流れる空冷ガスの流 量と内側のチャンバ貫通石英管 52とランプ 71との間を通って流れる空冷ガスの流量 をそれぞれ制御し、外側空冷ガス用ブロア（図示せず)と内側空冷ガス用ブロア（図 示せず)とをそれぞれ制御することにより、下側ランプ群 72の外側の石英製円管 54と 内側のチャンバ貫通石英管 55との間を通って流れる空冷ガスの流量と内側のチャン バ貫通石英管 55とランプ 73との間を通って流れる空冷ガスの流量をそれぞれ制御し て、ランプ 71、 73のノ ノレブ表面を 300。C一 500。C、 ί列えば、 400。Cに保持すると共に 、上側ランプ群 70の外側のチャンバ貫通石英管 50の石英製円管 51や下側ランプ 群 72の外側のチャンバ貫通石英管 54を 200°C以下に保って、処理室内のガスが外 側のチャンバ貫通石英管 50の石英製円管 51や外側のチャンバ貫通石英管 54に反 応して堆積することを防止して 、る。
[0033] この様子を図 5に示す。内側空冷ガス用ブロアは、ランプ 71、 73のバルブ表面が 4 00°Cに保持されるように空冷風量を自動で調整して!/、る。外側空冷ガス用ブロワ一 は、膜堆積防止のため空冷風量を 100%としている。
[0034] また、ウェハの微細化が進むと共に、本実施例のようなランプ加熱装置ではウェハ 200の急速な昇温および降温が要求される。この際に、外側空冷ガス用ブロワ一は、 膜堆積防止のため空冷風量を 100%としているので、降温時にランプのノ レブとチ ヤンバ貫通石英管の温度が下がらずに高温のままであることを防止でき、ウェハを急 速に降温できる。なお、この場合に、降温時に内側空冷ガス用ブロアの風量を昇温 中や処理中の場合よりも大きくすることにより、ウェハをより一層急速に降温できる。
[0035] さらに、上側ランプ群 70の外側の石英製円管 51と内側のチャンバ貫通石英管 52 や下側ランプ群 72の外側の石英製円管 54と内側のチャンバ貫通石英管 55の大きさ 等、外側空冷ガス用ブロアや内側空冷ガス用ブロアの空冷ガス供給能力次第では、 昇温や、処理中には、外側空冷ガス用ブロアの風量を 100%にする必要がなくなる。 その場合には、降温時における外側空冷ガス用ブロアの風量を昇温中や処理中の 場合よりも大きくすることにより、ウェハを急速に降温できる。なお、この場合において も、降温時に内側空冷ガス用ブロアの風量を昇温中や処理中の場合よりも大きくする ことにより、ウェハをより一層急速に降温できる。
[0036] 以上、本実施例を実施することにより、チャンバ貫通石英管の温度が高温となること を防止することができ、処理室内のガスが反応してチャンバ貫通石英管の外側に堆 積することを抑制または防止でき、また、ウェハ温度の降温も急速に行える基板処理 装置を提供する点で、実用上極めて大きな効果を奏することができる。
[0037] 次に、図 6を参照して、本発明が好適に適用される基板処理装置の概要を説明す る。
[0038] なお、本発明が好適適用される基板処理装置においてはウェハなどの基板を搬送 するキヤリャとしては、 FOUP (front opening unified pod。以下、ポッドという。 )が使 用されている。また、以下の説明において、前後左右は図 6を基準とする。すなわち、 図 6が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の 左右とする。
[0039] 図 6に示されているように、基板処理装置は真空状態などの大気圧未満の圧力（負 圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一の搬送室 103を備えており、 第一の搬送室 103の筐体 101は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に 形成されている。第一の搬送室 103には負圧下でウェハ 200を移載する第一のゥェ ハ移載機 112が設置されている。第一のウェハ移載機 112は、エレベータ 115によ つて、第一の搬送室 103の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されて 、る。
[0040] 筐体 101の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用の予備室 1 22と搬出用の予備室 123とがそれぞれゲートバルブ 244, 127を介して連結されて おり、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。さらに、 予備室 122には搬入室用の基板置き台 140が設置され、予備室 123には搬出室用 の基板置き台 141が設置されている。
[0041] 予備室 122および予備室 123の前側には、略大気圧下で用いられる第二の搬送 室 121がゲートバルブ 128、 129を介して連結されている。第二の搬送室 121にはゥ ェハ 200を移載する第二のウェハ移載機 124が設置されている。第二のウェハ移載 機 124は第二の搬送室 121に設置されたエレベータ 126によって昇降されるように 構成されているとともに、リニアァクチユエータ 132によって左右方向に往復移動され るように構成されている。
[0042] 図 6に示されているように、第二の搬送室 121の左側にはオリエンテーションフラット 合わせ装置 106が設置されて 、る。
[0043] 図 6に示されているように、第二の搬送室 121の筐体 125には、ウェハ 200を第二 の搬送室 121に対して搬入搬出するためのウェハ搬入搬出口 134と、ウェハ搬入搬 出口を閉塞する蓋 142と、ポッドオーブナ 108がそれぞれ設置されている。ポッドォ ープナ 108は、 IOステージ 105に載置されたポッド 100のキャップ及びウェハ搬入搬 出口 134を閉塞する蓋 142を開閉するキャップ開閉機構 136とを備えており、 IOステ ージ 105に載置されたポッド 100のキャップ及びウェハ搬入搬出口 134を閉塞する 蓋 142をキャップ開閉機構 136によって開閉することにより、ポッド 100のウェハ出し 入れを可能にする。また、ポッド 100は図示しない工程内搬送装置 (RGV)によって、 IOステージ 105に、供給および排出されるようになって!/、る。
[0044] 図 6に示されているように、筐体 101の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の 側壁には、ウェハに所望の処理を行う第一の処理炉 202と、第二の処理炉 137とが それぞれ隣接して連結されている。第一の処理炉 202および第二の処理炉 137はい ずれもコールドウォール式の処理炉によってそれぞれ構成されている。また、筐体 10 1における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第三の処理 炉としての第一のクーリングユニット 138と、第四の処理炉としての第二のクーリング ユニット 139とがそれぞれ連結されており、第一のクーリングユニット 138および第二 のクーリングユニット 139はいずれも処理済みのウェハ 200を冷却するように構成さ れている。
[0045] 以下、構成をもつ基板処理装置を使用した処理工程を説明する。
[0046] 未処理のウェハ 200は 25枚がポッド 100に収納された状態で、処理工程を実施す る基板処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。図 6に示されているよう に、搬送されて来たポッド 100は IOステージ 105の上に工程内搬送装置力も受け渡 されて載置される。ポッド 100のキャップ及びウェハ搬入搬出口 134を開閉する蓋 14 2がキャップ開閉機構 136によって取り外され、ポッド 100のウェハ出し入れ口が開放 される。
[0047] ポッド 100がポッドオーブナ 108により開放されると、第二の搬送室 121に設置され た第二のウェハ移載機 124はポッド 100からウェハ 200をピックアップし、予備室 12 2に搬入し、ウェハ 200を基板置き台 140に移載する。この移載作業中には、第一の 搬送室 103側のゲートバルブ 244は閉じられており、第一の搬送室 103の負圧は維 持されている。ウェハ 200の基板置き台 140への移載が完了すると、ゲートバルブ 12 8が閉じられ、予備室 122が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。
[0048] 予備室 122が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ 244、 130が開 かれ、予備室 122、第一の搬送室 103、第一の処理炉 202が連通される。続いて、 第一の搬送室 103の第一のウェハ移載機 112は基板置き台 140からウェハ 200をピ ックアップして第一の処理炉 202に搬入する。そして、第一の処理炉 202内に処理ガ スが供給され、所望の処理がウェハ 200に行われる。
[0049] 第一の処理炉 202で処理が完了すると、処理済みのウェハ 200は第一の搬送室 1 03の第一のウェハ移載機 112によって第一の搬送室 103に搬出される。
[0050] そして、第一のウェハ移載機 112は第一の処理炉 202から搬出したウェハ 200を 第一のクーリングユニット 138へ搬入し、処理済みのウェハを冷却する。
[0051] 第一のクーリングユニット 138にウェハ 200を移載すると、第一のウェハ移載機 112 は予備室 122の基板置き台 140に予め準備されたウェハ 200を第一の処理炉 202 に前述した作動によって移載し、第一の処理炉 202内に処理ガスが供給され、所望 の処理がウェハ 200に行われる。
[0052] 第一のクーリングユニット 138において予め設定された冷却時間が経過すると、冷 却済みのウェハ 200は第一のウェハ移載機 112によって第一のクーリングユニット 1 38から第一の搬送室 103に搬出される。
[0053] 冷却済みのウェハ 200が第一のクーリングユニット 138から第一の搬送室 103に搬 出されたのち、ゲートバルブ 127が開かれる。そして、第 1のウェハ移載機 112は第 一のクーリングユニット 138から搬出したウェハ 200を予備室 123へ搬送し、基板置 き台 141に移載した後、予備室 123はゲートバルブ 127によって閉じられる。
[0054] 予備室 123がゲートバルブ 127によって閉じられると、排出用予備室 123内が不活 性ガスにより略大気圧に戻される。予備室 123内が略大気圧に戻されると、ゲートバ ルブ 129が開かれ、第二の搬送室 121の予備室 123に対応したウェハ搬入搬出口 1 34を閉塞する蓋 142と、 IOステージ 105に載置された空のポッド 100のキャップがポ ッドオーブナ 108によって開かれる。続いて、第二の搬送室 121の第二のウェハ移 載機 124は基板置き台 141からウエノ、 200をピックアップして第二の搬送室 121に 搬出し、第二の搬送室 121のウェハ搬入搬出口 134を通してポッド 100に収納して 行く。処理済みの 25枚のウェハ 200のポッド 100への収納が完了すると、ポッド 100 のキャップとウェハ搬入搬出口 134を閉塞する蓋 142がポッドオーブナ 108によって 閉じられる。閉じられたポッド 100は IOステージ 105の上力も次の工程へ工程内搬送 装置によって搬送されて行く。
[0055] 以上の作動が繰り返されることにより、ウェハが、順次、処理されて行く。以上の作 動は第一の処理炉 202および第一のクーリングユニット 138が使用される場合を例に して説明したが、第二の処理炉 137および第二のクーリングユニット 139が使用され る場合にっ 、ても同様の作動が実施される。
[0056] なお、上述の基板処理装置では、予備室 122を搬入用、予備室 123を搬出用とし たが、予備室 123を搬入用、予備室 122を搬出用としてもよい。また、第一の処理炉 202と第二の処理炉 137は、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行って もよい。第一の処理炉 202と第二の処理炉 137で別の処理を行う場合、例えば第一 の処理炉 202でウェハ 200にある処理を行った後、続けて第二の処理炉 137で別の 処理を行わせてもよい。また、第一の処理炉 202でウェハ 200にある処理を行った後 、第二の処理炉 137で別の処理を行わせる場合、第一のクーリングユニット 138 (又 は第二のクーリングユニット 139)を経由するようにしてもよい。
[0057] 明細書、特許請求の範囲、図面および要約書を含む 2004年 3月 1日提出の日本 国特許出願 2004— 56363号の開示内容全体は、そのまま引用してここに組み込ま れる。
[0058] 種々の典型的な実施の形態を示しかつ説明してきたが、本発明はそれらの実施の 形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の請求の範囲によってのみ限定 されるちのである。
産業上の利用可能性
[0059] 以上説明したように、本発明の好ま ヽ実施形態によれば、基板に所望のガスを流 し、ランプによって基板を加熱しながら、基板に所望の膜を堆積させる基板処理装置 であって、ランプを覆う管等の囲い体に堆積物が生じるのを抑制または防止できる基 板処理装置およびそれを使用した半導体装置の製造方法が提供される。
その結果、本発明は、半導体ウェハに所望のガスを流し、ランプによって半導体ゥ ェハを加熱しながら、半導体ウェハに所望の膜を堆積させる基板処理装置およびそ れを使用した半導体装置の製造方法に特に好適に利用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 所望のガスを流し、基板に所望の膜を堆積させるための空間を提供する処理室と、 該処理室に配置され、該基板を加熱するフィラメントと該フィラメントを囲うランプ管と を含むランプユニットを、少なくとも一つ以上有したランプユニット群と、
該ランプユニットを囲う少なくとも第 1と第 2の囲い体であって、該ランプユニットを囲 う第 1の囲い体と、該第 1の囲い体を囲う第 2の囲い体と、
該ランプユニットと該第 1の囲い体との間の第 1の空間、および該第 1の囲い体と該 第 2の囲い体との間の第 2の空間に、冷却媒体を流通させる冷媒流通装置と、 を有する基板処理装置。
[2] 少なくとも該処理室内で基板を処理している間は、該第 2の空間に該第 1の空間よ りも多くの量の冷却媒体を流通させるよう該冷媒流通装置を制御する制御部を有す る請求項 1記載の基板処理装置。
[3] 前記第 2の空間には一定の流量で冷却媒体を流通し、前記第 1の空間には流量を 可変して冷却媒体を流通するよう制御する請求項 2記載の基板処理装置。
[4] 少なくとも該処理室内で基板を処理している間は、該第 1の囲い体の温度より該第
2の囲い体の温度を低くするように、該第 1と第 2の空間へ流通させる冷却媒体の量 を制御する制御部を有する請求項 1記載の基板処理装置。
[5] 前記第 1の囲い体の温度が、 300— 500°Cの範囲となるように制御される請求項 4 記載の基板処理装置。
[6] 前記第 2の囲い体の温度が、 200°C以下となるように制御される請求項 4記載の基 板処理装置。
[7] 少なくとも該処理室内で基板を処理している間は、該第 1の空間と該第 2の空間と で異なる冷却媒体を流通させ、該第 2の空間に流通させる冷却媒体が、該第 1の空 間に流通させる冷却媒体よりも冷却効率の高い媒体である請求項 1記載の基板処理 装置。
[8] 該冷却媒体の流通量は、該処理室内にある基板の温度を昇温させる過程よりも、 基板の温度を降温させる過程の方を多くするように該冷媒流通装置を制御する制御 部を有する請求項 1記載の基板処理装置。
[9] 前記第 2の空間に流通される冷却媒体の量は、基板の昇温過程と降温過程とで同 量の冷却媒体を流通させ、前記第 1の空間に流通される冷却媒体の量は、基板の昇 温過程よりも降温過程の方を多くして冷却媒体を流通するように制御される請求項 8 記載の基板処理装置。
[10] 所望のガスを流し、基板に所望の膜を堆積させるための空間を提供する処理室と、 該処理室に配置され、該基板を加熱するフィラメントと該フィラメントを囲うランプ管と を含むランプユニットを、少なくとも一つ以上有したランプユニット群と、
該ランプユニットを囲う少なくとも第 1と第 2の囲い体であって、該ランプユニットを囲 う第 1の囲い体と、該第 1の囲い体を囲う第 2の囲い体と、
該ランプユニットと該第 1の囲い体との間の第 1の空間、および該第 1の囲い体と該 第 2の囲い体との間の第 2の空間に、冷却媒体を流通させる冷媒流通装置と、を有す る基板処理装置を使用して、前記基板に前記所望の膜を堆積させる工程を備える半 導体装置の製造方法。
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