WO2007018016A1

WO2007018016A1 - 基板処理装置、冷却ガス供給ノズルおよび半導体装置の製造方法

Info

Publication number: WO2007018016A1
Application number: PCT/JP2006/314241
Authority: WO
Inventors: Masaaki Ueno; Akira Hayashida; Masakazu Shimada; Takenori Oka
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2008-02-05
Also published as: TWI324806B; TW200721316A; JPWO2007018016A1; US8148271B2; US20090291566A1; JP5117856B2

Abstract

　複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、処理室周りに設置されて基板を加熱するヒータユニットと、処理室内に収容されたボートに保持されている基板の主面に対して垂直方向に延びる管部に、複数枚の基板の少なくとも２枚に跨がって冷却ガスを噴出する噴出孔が形成されている冷却ガス供給ノズルとを備えており、前記冷却ガス供給ノズルは、噴出孔が形成された領域の管部の断面積が噴出孔の総開口面積よりも大きくなるように、形成されている。

Description

基板処理装置、冷却ガス供給ノズル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ァニール装置や拡散装置、酸化装置および CVD装置等の熱処理装置 (fornace )に利用して有効なものに関する。

背景技術

[0002] 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ゥェノ、（以下、ウェハという。）に窒化シリコン（Si N )や酸ィ匕シリコンおよびポリシリコン

3 4

等の CVD膜を形成する成膜工程には、ノツチ式縦形ホットウォール形減圧 CVD装置が広く使用されている。

ノツチ式縦形ホットウォール形減圧 CVD装置（以下、 CVD装置という。）は、プロセスチューブが縦形に設置されており、プロセスチューブは処理室を形成するインナチユーブとインナチューブを取り囲むァウタチューブとから構成されて!ヽる。

プロセスチューブ外には処理室を加熱するヒータユニットが敷設されて、る。また、プロセスチューブを支持するマ-ホールドには、処理室内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がそれぞれ接続されている。

プロセスチューブの下側には待機室が形成されており、待機室にはシールキャップを介してボートを昇降させるボートエレベータが設置されて、る。シールキャップはボートエレベータによって昇降されてプロセスチューブの下端開口を開閉するように構成されている。ボートは複数枚のウェハを中心を揃えて垂直方向に整列させた状態でそれぞれ水平に保持するように構成されており、シールキャップの上に垂直に設置されている。

そして、複数枚のウェ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、プロセスチューブの下端開口力処理室に搬入 (ボートローデイング）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、 CVD膜がゥェハの上に堆積される。（例えば、特許文献 1参照)。

特許文献 1：特開 2002— 110556号公報

[0003] 一般に、 CVD装置等の熱処理装置においては、熱処理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（ボートアン口ーデイング)される。

これは、処理温度のままでボートアンローデイングすると、ウェハ相互間の温度偏差やウェハ面内の温度偏差が大きくなつて ICの特性に悪影響が及ぶという現象を防止するためである。

そして、従来のこの種の熱処理装置においては、噴出口がボートよりも下方に位置されたガス供給管がマ-ホールドに固定されており、このガス供給管によって窒素ガスが処理室へ供給されるようになって!/、る。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、従来のこの種の熱処理装置においては、噴出口がボートよりも下方に位置されたガス供給管によって窒素ガスが処理室に供給されるために、ウェ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噴出口が位置するように配置されているために、窒素ガスはウェ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、ウェハ群は領域やウェハ面内において不均一に冷却される状況になり、窒素ガスの流速の大きい領域のウェハやウェハ面内だけが冷却されてしまう。

[0005] 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。

課題を解決するための手段

[0006] 前記課題を解決するための手段は、次の通りである。

複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、前記処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットと、前記処理室内に収容された前記ボートに保持されている前記基板の主面に対して垂直方向に延びる管部に、前記複数枚の基板の少なくとも 2枚に跨がって冷却ガスを噴出する噴出孔が形成されている冷却ガス供給ノズルと、を備えており、

前記冷却ガス供給ノズルは、前記噴出孔が形成された領域の前記管部の断面積が前記噴出孔の総開口面積よりも大きくなるように、形成されていることを特徴とする基板処理装置。

発明の効果

[0007] 前記した手段によれば、冷却ガス供給ノズル力冷却ガスを噴き出すことにより、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。

前記した手段にぉヽては、冷却ガス供給ノズルにおける噴出孔が形成された領域の管部の断面積が噴出孔の総開口面積よりも大きくなるように設定されて、るので、噴出孔から吹き出される際の冷却ガスの圧力差が発生するのを防止することができる図面の簡単な説明

[0008] [図 1]本発明の一実施の形態であるァニール装置を示す一部省略斜視図である。

[図 2]その側面断面図である。

[図 3]その背面断面図である。

[図 4]冷却ステップを示す主要部の平面断面図である。

[図 5]同じく一部省略背面断面図である。

[図 6]同じく一部省略斜視図である。

符号の説明

[0009] 1…ウェハ（基板）、 2…ポッド、 10· ··ァニール装置 (基板処理装置）、 11…筐体、 1 2…ポッド搬入搬出口、 13…フロントシャツタ、 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· ··ウェハ搬入搬出口、 21· ··ポッドオーブナ、 22…載置台、 23· ··キャップ着脱機構、 24· ··移載室、 25· ··ウエノヽ移載装置、 26· ··待機室、 27· ··ボー卜エレベータ、 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· ··処理室、 35· ··炉ロ、 36· ··マ-ホールド、 37· ··排気口、 38· ··排気管、 39· ··排気装置、 40· ·· 圧力センサ、 41· ··圧力コントローラ、 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、 53 A…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· "力スケード熱電対、 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、 70· · 'ガス供給管 (ガス供給ポート）、 71 · · 'ガス供給ライン、 72· · ·窒素ガス供給装置、 73· ··流量調整コントローラ、 74· ··ガス供給ノズル、 74a…噴出口、 80A、 80B、 80C…冷却ガス供給ノズル、 81A、 81B、 81C…導入部、 82A、 82B、 82。· ·· 管部、 83A、 83B、 83C…噴出孔、 84A、 84B、 84C…冷却ガス供給ライン、 85A、 85B、 85C…窒素ガス供給装置、 86A、 86B、 86C…流量調整コントローラ、 90· ·. 窒素ガス (冷却ガス)。

発明を実施するための最良の形態

[0010] 以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

[0011] 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ァニール工程を実施するァニール装置（ノツチ式縦形ホットウォール形ァニール装置） 10として構成されて、る。

なお、このァニール装置においては、ウェハ 1を搬送するウェハキャリアとしては、 F OUP (front opening unified pod。以下、ポッドという。）2が使用されている。

[0012] 図 1〜図 3に示されているように、ァニール装置 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はフロントシヤッタ 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！、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の上力も搬出されるようになって、る。

[0013] 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、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、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とポッドオーブナ 21との間で、ポッド 2を搬送するように構成されている。

[0014] 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が後端にわたつて構築されている。

サブ筐体 19の正面壁にはウェハ 1をサブ筐体 19内に対して搬入搬出するためのウェハ搬入搬出口 20がー対、垂直方向に上下 2段に並べられて開設されており、上下段のウェハ搬入搬出口 20、 20には一対のポッドオーブナ 21、 21がそれぞれ設置されている。

ポッドオーブナ 21はポッド 2を載置する載置台 22と、ポッド 2のキャップを着脱するキャップ着脱機構 23とを備えている。ポッドオーブナ 21は載置台 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のウェハ出し入れ口を開閉するように構成されて！、る。

ポッドオーブナ 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。

[0015] サブ筐体 19内の前側領域には移載室 24が形成されており、移載室 24にはウェハ移載装置 25が設置されている。ウェハ移載装置 25はボート 30に対してウェハ 1を装填 (チャージング）および脱装 (デイスチャージング)するように構成されて！ヽる。

サブ筐体 19内の後側領域には、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ボートエレベータ 27が設置されている。ボートェレベータ 27はモータ駆動の送りねじ軸装置やべ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、 50枚程度〜 150枚程度）のウェハ 1をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されて、る。

[0016] 図 3に示されているように、ァニール装置 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を備えている。

プロセスチューブ 31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 (SiO )が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円

2

筒形状に一体成形されてヽる。

プロセスチューブ 31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ェハが搬入される処理室 32を形成している。プロセスチューブ 31の内径は取り扱うウェハの最大外径 (例えば、直径 300mm)よりも大きくなるように設定されている。

[0017] プロセスチューブ 31の下端は略円筒形状に構築されたマ-ホールド 36に支持されており、マ-ホールド 36の下端開口は炉ロ 35を構成している。マ-ホールド 36はプロセスチューブ 31の交換等のために、プロセスチューブ 31にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。マ-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。

[0018] 図 3に示されているように、マ-ホールド 36には排気口 37が開設されており、排気口 37には処理室 32を排気する排気管 38の一端部が接続されている。排気管 38の他端部は圧力コントローラ 41によって制御される排気装置 39が圧力センサ 40を介して接続されている。

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、る。

[0019] マ-ホールド 36の下端面には、炉口 35を閉塞するシールキャップ 29が垂直方向下側から当接するようになっており、シールキャップ 29はマ-ホールド 36の外径と略等ヽ円盤形状に形成されてヽる。

[0020] シールキャップ 29の中心線上には、回転軸 45が揷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、る。

なお、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おり、シールキヤップ 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。ボート 30はその下端が炉口 35の位置力も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との間を埋めるように構成されて、る。

[0021] 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同心円上に配置されており、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 L字形状の石英管によって被覆し、石英管内が不活性ガスまたは真空雰囲気に封止されて構成されている。

また、加熱ランプ 52は熱エネルギーのピーク波長が 1. 0 μ m〜2. 0 μ m程度の熱線を照射するように構成されており、プロセスチューブ 31を殆ど加熱することなぐゥエノ、 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、る。

[0022] 図 3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管形ノ、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いる。天井加熱ランプ 53群はボート 30に保持されたウェハ 1群をプロセスチューブ 31の上方力も加熱するように構成されて、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 L字形状の石英管によって被覆し、石英管内が不活性ガスまたは真空雰囲気に封止されて構成されている。

また、天井加熱ランプ 53は熱エネルギーのピーク波長が 1. 0 /ζ πι〜2. O /z m程度の熱線を照射するように構成されており、プロセスチューブ 31を殆ど加熱することなく、ウェハ 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。

なお、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群力ゥェノ、 1群をプロセスチューブ 31の下方から加熱するように構成されている。

[0023] 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！、る。

プロセスチューブ 31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からの計測温度に基づい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構成されて、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!/、る。

さらに、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。

ここで、ゾーン制御とは、加熱ランプを上下に複数の範囲毎に分割して配置し、それぞれのゾーン (範囲）にカスケード熱電対の計測点を配置し、それぞれのゾーン毎にカスケード熱電対の計測する温度に基づくフィードバック制御を独立ないし相関させて制御する方法、である。

[0024] 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、る。リフレクタ 57はステンレス鋼板に石英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が流通する冷却水配管 58が螺旋状に敷設されている。冷却水配管 58はリフレクタ 57をリフレクタ表面の石英コーティングの耐熱温度である 300°C以下に冷却するように設定されて!、る。

リフレクタ 57は 300°Cを超えると、酸ィ匕等によって劣化し易くなる力リフレクタ 57を 300°C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、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、ウェハ群が置かれたゾーンは熱容量がウェハ群の分だけ大きくなることにより、ウェ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のウェ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。

また、ヒータのゾーンと冷却水配管のゾーンとを同様に配置し、ヒータのゾーンの制御に合わせて冷却水配管のゾーンの制御をするように構成することができる。これにより、より一層昇温降温の制御性やスピード (レート）が向上する。

図 3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!/、る。天井リフレクタ 59も耐酸ィ匕性や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、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°C以下に冷却するように設定されて!、る。

天井リフレクタ 59は 300°Cを超えると、酸ィ匕等によって劣化し易くなる力天井リフレクタ 59を 300°C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。

[0026] 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力プロセスチューブ 31を全体的に包囲するように形成されて!、る。断熱槽 51の下端部には冷却エアを冷却ェァ通路 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!/、る。

[0027] 断熱槽 51の天井壁における中央部には、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ダ外（図示せず）が接続されている。断熱槽 51の天井壁における排気口 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、ノッファ部 64の底面における周辺部にはサブ排気口 65が複数、ノッファ部 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。

[0028] 図 3に示されているように、マ-ホールド 36における排気口 37の真上の位置には、処理室 32にガスを供給する供給ポートとしてのガス供給管 70が半径方向かつ水平に挿通されている。ガス供給管 70の外側端にはガス供給ライン 71の一端が接続されており、ガス供給ライン 71の他端には窒素ガス供給装置 72が接続されている。窒素ガス供給装置 72は窒素ガスを供給するように構成されており、窒素ガスの供給や供給の停止および供給流量等を流量調整コントローラ 73によって制御されるように構成されている。

また、ガス供給ライン 71にはァニール用ガス供給装置 43が接続されている。了ニール用ガス供給装置 43は水素ガス等のァニール用ガスを供給するように構成されており、ァニール用ガスの供給や供給の停止および供給流量等をガス流量コントローラ 4 4によって制御されるように構成されて！、る。

ガス供給管 70の内側端には、例えば、石英からなる L形形状のノズル (以下、ガス供給ノズルという。） 74の一端が、下端部に屈曲成形された連結部をガス供給管 70 に嵌入されて連結されており、ガス供給ノズル 74は処理室 32の内周面に沿うよう〖こ垂直に敷設されている。

ガス供給ノズル 74の上端に形成された噴出口 74aは、処理室 32内に収容されたボート 30におけるウェハ 1の保持領域よりも高い位置であるボート 30の天板よりも高い位置に配置されているとともに、処理室 32の天井壁の下面に向けてガスを流すように構成されている。

図 4および図 6に示されているように、マ-ホールド 36におけるガス供給ノズル 74とボート 30を挟んで対向する位置には、ウェハに冷却ガスを横力供給する 3本の冷却ガス供給ノズル（以下、横からの冷却ガス供給ノズルということがある。）80A、 80B 、 80Cが同一円形線上に並べられて設置されている。

なお、横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cは処理室 32側から交換可能に設置されている。また、横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cは、例えば、石英によって形成されて!、る。

横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cは、処理室 32の下方から冷却ガスを導入する導入部 81A、 81B、 81Cと、処理室 32内に収容されたボート 30に保持されているウェハ 1の主面に対して垂直（直角）方向に延びる管部 82A、 82B、 82Cと、管部 82A、 82B、 82Cに隣合うウェハ 1、 1間に跨がって冷却ガスを噴出するように開設された噴出孔 83A、 83B、 83Cとを備えている。

管部 82A、 82B、 82Cはいずれも力処理室 32の内周面に沿うように垂直 (鉛直）にそれぞれ敷設されている。そして、処理室 32とボート 30との間の限られた空間で、流路断面積を大きくするために、管部 82A、 82B、 82Cは断面が長円形 (小判形)の管形状に形成されている。

なお、好ましくは、図 4に示されているように、管部 82A、 82B、 82Cは長円形 (小判形)の管形状をも同一半径の円弧上にウェハ 1の中心に向かって冷却ガスを供給するように配置すると、より一層限られた空間を有効に使用することができるとともに、ゥェハを効率良く冷却することができる。

管部 82A、 82B、 82Cの長さは大中小に相異されており、本実施の形態においては、大中小の順番に配置されている。

噴出孔 83A、 83B、 83Cはいずれも上下方向に細長いスリット形状に形成されており、長さの相異する管部 82A、 82B、 82Cの上端部にそれぞれ開設されている。また、噴出孔 83A、 83B、 83Cは管部 82A、 82B、 82Cにおける長円形の直線部分であつて、処理室 32の内側を向、た主面に開設されて、る。

冷却ガス導入時に管部 82A、 82B、 82Cそれぞれの内部の圧力が処理室 32の圧力より大きくなることで、噴出孔の全長に渡っての圧力差が発生するのを防止するために、管部 82A、 82B、 82Cにおける噴出孔 83A、 83B、 83Cが形成された領域の断面積は、噴出孔 83A、 83B、 83Cの開口面積よりも大きくなるように設定されている。

換言すれば、管部の流路断面積を噴出孔の流路断面積よりも大きく設定することにより、管部の流路抵抗を噴出孔の流路抵抗よりも小さくしており、かつ、冷却ガス導入時に管部の内部圧力が処理室 32の圧力より大きくなるようにしている。

さらに、管部 82A、 82B、 82Cにおける噴出孔 83A、 83B、 83Cが形成された領域の断面積は、導入部 81A、 81B、 81Cの断面積よりも大きくなるように設定されている。これにより、マ-ホールド 36を上下方向に大きくするようなことをすることもなぐ管部の断面積を確保することができる。

例えば、マ二ホールド 36を上下方向に大きくすると、プロセスチューブ 31の上下方向のサイズを小さくすることとなり、一度に処理するウェハの枚数を少なくせざるを得ないことになる。

反対に、プロセスチューブ 31の上下方向のサイズはそのままにすると、ヒータュニット 50の上下方向のサイズを大きくしたりせざるを得ないこととなる力これらを防ぐことができる。

さらに、導入部である管部 82A、 82B、 82Cの断面の形状は円形とすることにより、断面円形であるガス導入ポートとの接続が容易となる。

ところで、噴出孔の上端と下端とにおいては摩擦 (流路抵抗）が大きいために、流速が低下する。

そこで、噴出孔 83Aと噴出孔 83Bとの間、噴出孔 83Bと噴出孔 83Cとの間において、 5mmのオーバラップ部 OR、 ORがそれぞれ介設されている。

1 2

図 6について具体的に説明すると、噴出孔 83Aの下端を噴出孔 83Bの上端より 5m mだけ下方に位置させることによりオーバラップ部 ORを形成しており、噴出孔 83B

1

の下端を噴出孔 83Cの上端より 5mmだけ下方に位置させることによりオーバラップ部 ORを形成している。

2

[0030] 図 4に示されているように、 3本の冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cの導入部 8 1A、 81B、 81Cには、 3本の冷却ガス供給ライン 84A、 84B、 84Cの一端がそれぞれ接続されており、 3本の冷却ガス供給ライン 84A、 84B、 84Cの他端には 3台の窒素ガス供給装置 85A、 85B、 85Cがそれぞれ接続されている。各窒素ガス供給装置 85A、 85B、 85Cは冷却ガスとしての窒素ガスをそれぞれ供給するように構成されており、窒素ガスの供給や供給の停止および供給流量等を一対の流量調整コントローラ 86A、 86B、 86Cによって制御されるように構成されている。

[0031] 次に、前記構成に係るァニール装置による ICの製造方法におけるァニール工程を説明する。

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がフロントシャツタ 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ブナ 21に搬送されて載置台 22に移載される。この際、ポッドオーブナ 21のウェハ搬入搬出口 20はキヤップ着脱機構 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。例えば、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。

[0032] 載置台 22に載置されたポッド 2はその開口側端面がサブ筐体 19の正面におけるゥェハ搬入搬出口 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、ウェハ出し入れ口が開放される。

ポッド 2に収納された複数枚のウェハ 1はウェハ移載装置 25によって掬い取られ、ウェハ搬入搬出口 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にウェハ 1を受け渡したウェハ移載装置 25はポッド 2に戻り、次のウェハ 1をボート 30に装填する。

[0033] 以降、以上のウェハ移載装置 25の作動が繰り返されることにより、一方のポッドォープナ 21の載置台 22の上のポッド 2の全てのウェハ 1がボート 30に順次装填されて行く。

[0034] この一方（上段または下段）のポッドオーブナ 21におけるウェハ移載装置 25によるウェハのボート 30への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオーブナ 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、ポッドオーブナ 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ブナ 21にお、て開放作業が同時進行されて、ると、一方のポッドオーブナ 21におけるウェハ 1のボート 30への装填作業の終了と同時に、他方のポッドオーブナ 21にセットされたポッド 2についてのウェハ移載装置 25によるウェハのボート 30への装填作業を開始することができる。すなわち、ウェハ移載装置 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ぐウェハのボート 3 0への装填作業を連続して実施することができるので、ァニール装置 10のスループットを高めることができる。

[0035] 図 3に示されているように、予め指定された枚数のウェハ 1がボート 30に装填されると、ウエノ、 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によつて上昇されることにより、プロセスチューブ 31の処理室 32に搬入（ボートローデイング )されて行く。図 5で参照されるように、上限に達すると、シールキャップ 29はマ-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。ボート 30はシールキャップ 29に支持されたままの状態で、処理室 32に存置される。

[0036] 続いて、不活性ガスが窒素ガス供給装置 72によってガス供給ノズル 74から導入されつつ、プロセスチューブ 31の内部が排気口 37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。

[0037] プロセスチューブ 31の内圧や温度およびボート 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 32にはァニール用ガス力ガス供給装置 43によってガス供給ノズル 74から導入される。ガス供給ノズル 74によって導入されたァニール用ガスは、プロセスチューブ 31の処理室 32内を流通して排気口 3 7によって排気される。

処理室 32を流通する際に、ァニール用ガスが所定の処理温度に加熱されたウェハ 1に接触することによる熱反応により、ウェハ 1にはァニール処理が施される。

この熱処理が施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 100〜400°Cの間で選択される所定の温度、例えば、 200°Cで、少なくとも処理中は一定に維持される。

ァニール時に使用されるガスとしては、次のうちから選択される一つが使用される。

(1)窒素（N )ガスのみ

2

(2)窒素ガスと水素 (H )ガスとの混合ガス

2

(3)水素ガスのみ

(4)窒素ガスと重水素ガスとの混合ガス

(5)重水素ガスのみ (6)アルゴン (Ar)ガスのみ

また、処理圧力は、 13Pa〜： LOlOOOPaの間で選択される所定の圧力、例えば、 10 OOOOPaで、少なくとも処理中は一定に維持される。

[0038] ところで、プロセスチューブ 31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力りでなぐ処理温度未満に下げることがかえって好ましいので、ァニールステップにおいては、冷却エアが給気管 62から供給されて、サブ排気口 6 5、ノッファ部 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、急速に冷去 Pすることができる。

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プロセスチューブ 31 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、窒素ガスによるァ- ール処理であれば、ローデイングおよびアンローデイング時の処理室内の温度である 50°C程度にプロセスチューブ 31の温度を維持することができる。

なお、冷却エア通路 61は処理室 32から隔離されているので、冷媒ガスとして冷却エアを使用することができる。

但し、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は、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!/、。

[0039] 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、図 4、図 5および図 6に示されているように、冷却ガスとしての窒素ガス 90がガス供給ノズル 74および横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cにそれぞれ供給される。この際の窒素ガス 90の供給流量は、各流量調整コントローラ 73、 86A、 86B、 86Cによってそれぞれ最適値に制御される。

ガス供給ノズル 74と横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cとにそれぞれ供給された窒素ガス 90は、ガス供給ノズル 74の噴出口 74aと横力もの冷却ガス供給ノズノレ 80A、 80B、 80Cの噴出孑し 83A、 83B、 83Cと力らそれぞれ噴出し、処理室 32 にボート 30によって存置されたウエノ、 1群に均等に接触し、処理室 32の下端部における排気口 37によって吸引されて排気される。図 5および図 6に示されているように、ガス供給管 70からガス供給ノズル 74に供給された窒素ガス 90は、ガス供給ノズル 74の上端の噴出口 74aから処理室 32の天井面に向力つて噴出する。処理室 32の天井面に直接吹き付けられた窒素ガス 90は、プロセスチューブ 31の天井壁をきわめて効果的に冷却する。

ところで、ガス供給ノズル 74の噴出口 74aがボート 30の上側端板よりも低い位置に配置されていると、上方向への流れがウェハ 1をばたつかせる現象（びびり現象。ゥェハがボートの上で微振動を起こす現象。）が発生する。

ウェハ 1がばたつくと、ウェハ 1のボート 30に対する位置ずれによるウェハ 1の移載ミスや、ウェハ 1とボート 30との摩擦によるウェハ裏面のスクラッチおよびパーティクルの発生が起こる可能性がある。

し力し、本実施の形態においては、ガス供給ノズル 74の噴出口 74aはボート 30の上側端板よりも高い位置に配置されているとともに、窒素ガス 90を処理室 32の天井面に向力つて噴出するように設定されていることにより、ガス供給ノズル 74の噴出口 7 4aから噴出した窒素ガス 90は処理室 32の天井面に衝突した後に層流となって拡散するので、ウェハ 1をばたつかせることはない。

ここで、ガス供給ノズル 74の噴出口 74aから噴出する窒素ガス 90の噴出速度が速すぎる場合には、噴出口 74aから噴出して天井面に勢いよく衝突した窒素ガス 90の流れが拡散せずに偏った流れになり、この偏った流れがボート 30の上部に保持されたウェハ 1、 1間を流れる場合がある。

このように、窒素ガス 90がボート 30の上部に保持されたウェハ 1、 1間を層流として流れることは、最も冷却され難いボート 30の上部に保持されたウェハ 1群に対する冷却効率を高める効果が得られると、期待される。

しかし、ガス供給ノズル 74の噴出口 74aから噴出する窒素ガス 90の噴出速度が過度に速すぎる場合には、ボート 30の上部に保持されたウェハ 1群におけるウェハ 1をばたつ力せる原因になるので、注意が必要である。

なお、この際の窒素ガス 90の供給流量は、流量調整コントローラ 73によって 100〜 200リットル毎分に制御される。

本実施の形態にぉヽては、ガス供給ノズル 74は横力もの冷却ガス供給ノズル 80A 、 80B、 80Cと対向する位置に配設されており、ガス供給ノズル 74の噴出口 74aから噴出して天井面に衝突する窒素ガス 90の流速を適度に抑制することができるために、窒素ガス 90の流速が速いことに起因するボート 30の上部に保持されたウェハ 1群におけるウェハ 1のばたつきの発生は防止することができる。

ちなみに、処理室 32の天井面に衝突する窒素ガス 90の流速や角度を最適値に設定するために、ガス供給ノズル 74の上端部は斜めにカットする場合もある。

[0041] ところで、窒素ガス 90のガス供給ノズル 74からの噴出によってウェハ面間の温度偏差を小さくすることができる力窒素ガス 90のガス供給ノズル 74力もの噴出だけでは、ウェハ 1の周辺部ば力りが冷却されることにより、ウェハ面内の温度偏差が大きくなる。

そこで、本実施の形態においては、横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80C をボート 30の側方に配置することにより、窒素ガス 90をウェハ 1の側方力も上下で隣り合うウェハ 1、 1間に均一に流すことにしている。

すなわち、図 4、図 5および図 6に示されているように、横力の冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cにそれぞれ供給された窒素ガス 90は、これらの噴出孔 83A、 83B 、 83C力も処理室 32にそれぞれ水平に噴出することにより、ウエノ、 1の側方力も上下で隣り合うウェハ 1、 1間にそれぞれ均一に流れる。

このとき、横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cはガス供給ノズル 74と対向する位置にそれぞれ配設されているので、前述したように、窒素ガス 90の流速が速いことに起因するボート 30の上部に保持されたウェハ 1群におけるウェハ 1のばたつきの発生は防止することができる。

横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cは、管部における上下方向に細長いスリット形状に形成されている噴出孔が形成された断面積が噴出孔の開口面積よりも大きくなるように設定されているため、ノズル内の窒素ガス 90を導入部より導入する際には、冷却ガス供給ノズルの管部内の圧力を処理室 32内の圧力より大きくすることができ、噴出孔 83A、 83B、 83C力も水平方向に略均一な流速を保つことができる。

[0042] また、横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cの各噴出孔 83A、 83B、 83C は上下方向に細長！/ヽスリット形状にそれぞれ形成されて！ヽるので、それぞれの噴出孔 83A、 83B、 83Cから噴出された冷却ガスが少なくとも 2枚以上のウェハ群を同時に同条件で冷却することができるとともに、窒素ガス 90の流量や処理室 32内の圧力について広範囲に対応することができる。

例えば、横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cの各噴出孔 83A、 83B、 8 3Cを、これら力も処理室 32にそれぞれ噴出する窒素ガス 90の流速を遅くなるように、設定することにより、窒素ガス 90をウェハ 1群にゆっくりと接触させることができるので、ウェハ 1の熱を効率良く奪うことができる。

このとき、長、冷却ガス供給ノズル 80Aの噴出孔 83Aはボート 30のウェハ保持領域の上部に対向するように開設されているので、窒素ガス 90はボート 30のウェハ保持領域の上部に噴出する状態になる。

中間長さの冷却ガス供給ノズル 80Bの噴出孔 83Bはボート 30のウェハ保持領域の中央部に対向するように開設されているので、窒素ガス 90はボート 30のウェハ保持領域の中央部に噴出する状態になる。

短い冷却ガス供給ノズル 80Cの噴出孔 83Cはボート 30のウェハ保持領域の下部に対向するように開設されてヽるので、窒素ガス 90はボート 30のウェハ保持領域の下部に噴出する状態になる。

したがって、横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cの各噴出孔 83A、 83B 、 83C力も噴出する窒素ガス 90の流速を均等に設定することにより、窒素ガス 90をゥエノ、 1群を全長にわたって均等に冷却することができる。

なお、この際の窒素ガス 90の供給流量は、各流量調整コントローラ 86A、 86B、 86 Cによってそれぞれ 50〜： LOOリットル毎分にて制御される。

好ましくは、ガス供給ノズル 74の流量を 150リットル毎分とし、横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cの流量をそれぞれ 75リットル毎分とするとよい。

また、好ましくは、ガス供給ノズル 74と横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80 Cの総和との流量比を、 1対 1、と設定するとよい。

ところで、横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cの噴出孔 83A、 83B、 83 Cの上端と下端とにお、ては、摩擦が大き!/、ために流速が低下する。

しかし、本実施の形態においては、長い冷却ガス供給ノズル 80Aの噴出孔 83Aと中間長さの冷却ガス供給ノズル 80Bの噴出孔 83Bとの間にオーバラップ部 OR、お

1 よび、中間長さの冷却ガス供給ノズル 80Bと短、冷却ガス供給ノズル 80Cの噴出孔 83Cとの間にオーバラップ部 OR がそれぞれ介設されていることにより、低下した流

2

速を補うことができるので、噴出孔 83Aと 83Bとの境目および噴出孔 83Bと 83Cとの境目の流速を均等に維持することができる。

[0044] なお、窒素ガス 90のウエノ、 1群への吹き付けに際して、ボート 30をモータ 47によつて回転させると、ウェハ 1の面内の温度差をより一層低減させることができる。

すなわち、窒素ガス 90をウェハ 1に浴びせながらウェハ 1をボート 30ごと回転させることにより、窒素ガス 90をウエノ、 1の全周にわたって均等に接触させることができるために、ウェハ 1の面内の温度差を低減させることができる。

[0045] 以上のようにして、窒素ガス 90はウェハ 1に直接的に接触して熱を奪い、かつ、ゥエノ、 1群の全長にわたって均等に接触するので、ウェハ 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、ウェハ 1群の全長およびウェハ 1の面内において均一に下降する。

[0046] ウェハ 1群が窒素ガス 90によって強制的に冷却された後に、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 32 力も搬出（ボートアンローデイング)される。

このボートアンローデイングに際しても、窒素ガス 90が横からの冷却ガス供給ノズル 80A、 80B、 80Cの噴出孔 83A、 83B、 83Cによってウェハ 1群に吹き付けられることにより、ウェハ 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、ウエノ、 1群の全長およびウェハ 1の面内において均一に下降される。

このボート 30の下降に際して、ボート 30に保持されたウェハ 1群列の上下において温度差が発生するのを防止するために、ボート 30のウェハ保持領域の上部に対向するように開設された長、冷却ガス供給ノズル 80Aの噴出孔 83Aからの窒素ガス 90 の噴出流量と、中間長さの冷却ガス供給ノズル 80Bの噴出孔 83Bからの窒素ガス 90 の噴出流量と、ボート 30のウェハ保持領域の下部に対向するように開設された短い冷却ガス供給ノズル 80Cの噴出孔 83C力もの窒素ガス 90の噴出流量とを適宜に制御することにより、窒素ガス 90による冷却速度をボート 30の上下方向においてゾーン制御する。

[0047] 待機室 26に搬出されたボート 30の処理済みウェハ 1は、ボート 30からウェハ移載装置 25によって脱装（デイスチャージング）され、ポッドオーブナ 21において開放されて、るポッド 2に挿入されて収納される。

処理済みウェハ 1のボート 30からの脱装作業の際も、ボート 30がバッチ処理したゥェハ 1の枚数は 1台の空のポッド 2に収納するウェハ 1の枚数よりも何倍も多いために、複数台のポッド 2が上下のポッドオーブナ 21、 21に交互にポッド搬送装置 18によつ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）のポッドオーブナ 21へのウェハ移載作業中に、他方（下段または上段）のポッドオーブナ 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、ウェハ移載装置 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に、ァニール装置 10のスループットを高めることができる。

[0048] 所定枚数の処理済みのウェハ 1が収納されると、ポッド 2はポッドオーブナ 21によつてキャップを装着されて閉じられる。

続いて、処理済みのウェハ 1が収納されたポッド 2はポッドオーブナ 21の載置台 22 力回転式ポッド棚 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。

[0049] その後、処理済みのウェハ 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、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 32におけるボート 30 の搬入搬出作業ゃァニール処理の間に同時に進行されるため、ァニール装置 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。

[0050] 以降、前記作用が繰り返されることにより、ァニール装置 10によってウェハ 1に対するァニール処理が実施されて行く。 [0051] 前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

[0052] 1) 熱処理後に、冷却ガスとしての窒素ガスをガス供給ノズルおよび Zまたは横からの冷却ガス供給ノズルとによってウェハ群に吹き付けることにより、ウェハ群を直接かつ全長にわたって均等に冷却することができるので、ウェハ群の降温速度を高めることができるとともに、ウェハ相互間およびウェハの面内温度の均一性を高めることができる。

[0053] 2) ウェハ群におけるウェハ相互間の温度差およびウェ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、ウェハ群の温度を充分に降温させることができるので、熱を帯びたウェ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ィ匕膜の生成を防止することができ、また、膜質を向上させることができる。

特に、銅 (Cu)配線等のパターンが形成されて!、るウェハ群を処理室内で水素ガスや水素ガスを含んだ状態でァニール処理した後に、処理室内でウェハを強制的に冷却することができるので、銅結晶の欠陥 (VOID)を減少させることができる。

[0054] 3) 熱処理後およびボートアンローデイング時にウェハ群を充分に降温させることにより、ボートアンローデイング後の降温待機時間を省略な、しは短縮することができるので、ァニール装置のスループットを向上させることができる。

また、熱処理後に処理室内外の温度差が大きい状態でボートアンローデイングすると、ボートの下方から引き出されるので、ボートの下方のウェハ力も冷やされ、ボートの上方のウェハは下方にくらべて比較的遅く引き出されるので、ボートの上方と下方のウェハとでは熱せられた総熱量に差が生じてしま、、この総熱量差が ICの特性に悪影響を及ぼすのを抑制することができる。

[0055] 4) ガス供給ノズルの上端の噴出口から窒素ガスを処理室の天井面に向力つて噴出させることにより、窒素ガスを処理室の天井面に直接吹き付けることができるので、プロセスチューブの天井壁をきわめて効果的に冷却することができる。

[0056] 5) ガス供給ノズルの噴出口をボートの上側端板よりも高い位置に配置して窒素ガスを処理室の天井面に向力つて噴出するように設定することにより、ガス供給ノズルの噴出口から噴出した窒素ガスを処理室の天井面に衝突した後に層流として拡散させることができるので、窒素ガスがウェハをばたつかせる現象が発生するのを防止することができる。

[0057] 6) 横力ゝらの冷却ガス供給ノズルをガス供給ノズルと対向する位置に配設すること〖こより、ガス供給ノズルの噴出ロカ噴出して天井面に衝突する窒素ガスの流速を適度に抑制することができるので、窒素ガスの流速が速いことに起因するボートの上部に保持されたウェハ群におけるウェハのばたつきの発生を防止することができる。

[0058] 7) 横力ゝらの冷却ガス供給ノズルを複数本設けることにより、窒素ガスの噴出エリアを垂直方向に複数設定することができるので、処理室のウェハ群を全長にわたって均等に冷却することができ、また、ボートアンローデイングに際して、窒素ガスによる冷却速度をゾーン制御することができる。

[0059] 8) 横力の冷却ガス供給ノズルの管部を処理室の内周面に沿うように垂直に敷設するとともに、断面が長円形 (小判形)の管形状に形成することにより、処理室とボートとの間の限られた空間で、管部の流路断面積を大きくすることができる。

[0060] 9) 横力の冷却ガス供給ノズルの管部における噴出孔が形成された領域の断面積を噴出孔の開口面積よりも大きくなるように設定することにより、冷却ガス供給ノズル管部内部の圧力を処理室の圧力よりも大きくすることができ、また、噴出孔の全長に渡っての圧力差が発生するのを防止することができるので、冷却ガスの流速を噴出孔の全長にわたって均等化することができる。

[0061] 10)さらに、冷却ガス供給ノズルの管部における噴出孔が形成された領域の断面積を導入部の断面積よりも大きくなるように設定することにより、冷却ガス供給ノズル管部内部の圧力を処理室の圧力よりも大きくすることができ、また、噴出孔の全長にわたっての圧力差が発生するのを防止することができるので、冷却ガスの流速を全長にわたって均等化することができる。

[0062] 11)隣合う冷却ガス供給ノズルの噴出孔が上下に隣合うように配置される際に、ォーノラップ部を介設することにより、噴出孔の上下端で低下した流速を補うことができるので、上下に隣合う噴出孔のそれぞれの上下端に配置されているウェハをも噴出孔の上下端に配置されて、な、ウェハと同等に冷却することができる。

[0063] なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなぐ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、うまでもな!/、。

[0064] 例えば、横力の冷却ガス供給ノズルは 3本を配設する〖こ限らず、 1本もしくは 2本または 4本以上配設してもょ、。

また、冷却ガスとしての窒素ガスの噴出エリアは、上中下三つに設定するに限らず、一つもしくは二つまたは四つ以上に設定してもよい。

[0065] 横力の冷却ガス供給ノズルの噴出孔は、同一幅のスリット形状に形成するに限らず、上下方向で幅が増減するスリット形状に形成してもよいし、円形や角形の複数個の貫通孔によって構成してもよ、。

特に、スリット形状を上方向に次第に幅が増大する形状に形成させるとよい。これは、横力の冷却ガス供給ノズル内でもヒータの加熱ゾーンに存置するように配置されるため、横からの冷却ガス供給ノズル内であっても、冷却ガスはヒータの加熱の影響等を受けて熱せられることとなり、冷却ガス力 Sスリットから噴出される高さが高ければ高い程、ヒータによる加熱の影響を受ける時間が長くなり、噴出孔 (スリット)力も噴出される冷却ガスの温度は、上方向に流れるのに従って次第に高くなつてしまうこととなる。そのため、上方向に流れるのに従い処理室内に供給する冷却ガスの流量を多くすることにより、上下方向にある複数のウェハに対する冷却ガスによる冷却効果を均一とすることができる。

[0066] 窒素ガス供給源はガス供給ノズルや横力の冷却ガス供給ノズルとの間におヽて、兼用するように構成してもよヽ。

[0067] 加熱手段としては、熱エネルギーのピーク波長が 1. 0 μ m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. 5 /z m)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 A1合金等の金属発熱体を使用してもょ、。

[0068] 前記実施の形態においては、ァニール装置について説明したが、酸化'拡散装置や CVD装置等の基板処理装置全般に適用することができる。

[0069] 被処理基板はウェハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパタトディスクおよび磁気ディスク等であってもよ、。

[0070] 本願の課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。 (1)複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、前記処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットと、

前記処理室内に収容された前記ボートに保持されている前記基板の主面に対して鉛直方向に延びる管部に、前記複数枚の基板の少なくとも 2枚に跨がって冷却ガスを噴出する噴出孔が形成されている冷却ガス供給ノズルと、を備えており、

前記管部における前記噴出孔が形成された領域の断面積が、前記噴出孔の総開口面積よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする基板処理装置。

(2)複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、前記処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットと、

前記処理室に冷却ガスを供給する冷却ガス供給ノズルと、を備えており、前記冷却ガス供給ノズルは、前記処理室の下方から前記冷却ガスを導入する導入部と、前記処理室内に収容された前記ボートに保持されている前記基板の主面に対して鉛直方向に延びる管部と、この管部に前記複数枚の基板の少なくとも 2枚に跨がつて冷却ガスを噴出するように形成された噴出孔と、を備えており、

前記管部における前記噴出孔が形成された領域の断面積が、前記導入部の断面積よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする基板処理装置。

前記（1)および（2)によれば、冷却ガス供給ノズル力冷却ガスを噴き出すことにより、処理済みの基板を急速かつ均一〖こ降温させることができる。

前記（1)においては、冷却ガス供給ノズルの管部における噴出孔が形成された領域の断面積が噴出孔の開口面積よりも大きくなるように設定されているので、噴出孔から吹き出される際の冷却ガスの圧力差が発生するのを防止することができる。前記（2)においては、冷却ガス供給ノズルの管部における噴出孔が形成された領域の断面積が導入部の断面積よりも大きくなるように設定されているので、冷却ガスの流速を遅くしつつ、噴出孔から吹き出される際の冷却ガスの圧力差が発生するのを防止することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、該処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットと、

前記処理室内に収容された前記ボートに保持されている前記基板の主面に対して垂直方向に延びる管部に、前記複数枚の基板の少なくとも 2枚に跨がって冷却ガスを噴出する噴出孔が形成されている冷却ガス供給ノズルと、を備えており、

[2] 前記冷却ガス供給ノズルの前記噴出孔が形成された領域の前記管部の断面形状力長円形の管形状に形成されている請求項 1の基板処理装置。

[3] 前記冷却ガス供給ノズルは、前記管部が鉛直方向に延びるように形成されて、るとともに、前記噴出孔が鉛直方向に細長いスリット形状に形成されている請求項 1の基板処理装置。

[4] 前記噴出孔は、前記管部の断面長円形の直線部分をなす主面であって、かつ、前記処理室の内側を向いた主面に開設されている請求項 2の基板処理装置。

[5] 前記冷却ガス供給ノズルは複数設けられており、少なくとも、該第一の冷却ガス供給ノズルと該第一の冷却ガス供給ノズルに隣接し設けられた第二の冷却ガス供給ノズルとは、該第一の冷却ガス供給ノズルの前記噴出孔の上端と、該第二の冷却ガス供給ノズルの噴出孔の下端とがオーバラップするように、それぞれ形成されてヽる請求項 1の基板処理装置。

[6] 前記第一の冷却ガス供給ノズルは前記第二の冷却ガス供給ノズルよりも鉛直方向の長さが短ぐ前記第一の冷却ガス供給ノズルの噴出孔の上端が前記第二の冷却ガス供給ノズルの噴出孔の下端にオーバラップするように、形成されて、る請求項 5の基板処理装置。

[7] 前記冷却ガス供給ノズルの導入部には、冷却ガス供給ラインの一端が接続されており、該冷却ガス供給ラインの他端には、流量調整コントローラで冷却ガスの供給流量を制御される窒素ガス供給装置が接続されており、前記流量調整コントローラが 5 0リットル毎分から 100リットル毎分にて流量制御する請求項 1の基板処理装置。

[8] 前記処理室の下端力前記処理室の内周面を沿うように鉛直に設けられ前記ボートの天板よりも高い位置に噴出口が配置され、前記処理室の天井壁の下面に向けてガスを流すように構成されたガス供給ノズルをさらに備えてヽる請求項 1の基板処理装置。

[9] 前記冷却ガス供給ノズルは前記ガス供給ノズルと前記ボートを挟んで対向する位置に配置されている請求項 8の基板処理装置。

[10] 前記冷却ガス供給ノズルは複数設けられており、

該複数の冷却ガス供給ノズルのそれぞれの導入部にそれぞれ接続される冷却ガス供給ラインと、

該冷却ガス供給ラインに接続される第一の窒素ガス供給装置と、

前記ガス供給ノズルの連結部に接続されるガス供給ラインと、

該ガス供給ラインに接続される第二の窒素ガス供給装置と、

前記第一の窒素ガス供給装置の冷却ガスの供給流量および第二の窒素ガス供給装置の冷却ガスの供給流量をそれぞれ制御する流量調整コントローラとをさらに備えており、

前記流量調整コントローラは前記複数の冷却ガス供給ノズルの前記噴出孔から噴き出される単位時間当たりの冷却ガス供給流量の総和流量と、前記ガス供給ノズルの噴出ロカ噴出される単位時間当たりのガス供給流量との流量比を 1対 1と設定し制御する請求項 8の基板処理装置。

[11] 前記ボートを回転させる回転軸と、該回転軸を回転駆動するモータとをさらに備えてヽる請求項 5の基板処理装置。

[12] 複数枚の基板を保持したボートを収容して複数枚の基板を処理する処理室と、該処理室周りに設置されて前記基板を加熱するヒータユニットとを備える基板処理装置に用いられる冷却ガス供給ノズルであって、

前記処理室内に収容された前記ボートに保持された前記基板の主面に対して垂直方向に延びる管部に前記複数枚の基板の少なくとも 2枚に跨って冷却ガスを噴出するよう噴出孔が形成されており、前記噴出孔が形成された領域の前記管部の断面積が、前記噴出孔の総開口面積より大きくなるように形成されてヽる冷却ガス供給ノズル。

[13] 前記噴出孔が形成された領域の前記管部の断面が、長円形の管形状に形成されて、る請求項 12の冷却ガス供給ノズル。

[14] 前記管部が鉛直方向に延びるように形成されて!、るとともに、前記噴出孔が鉛直方向に細長、スリット形状に形成されて、る請求項 12の冷却ガス供給ノズル。

[15] 前記噴出孔は、前記管部の断面長円形の直線部分をなす主面であって、かつ、処理室の内側を向いた主面に開設されている請求項 12の冷却ガス供給ノズル。

[16] 請求項 8に記載の基板処理装置を用いて処理する半導体装置の製造方法であつて、

前記複数枚の基板を保持した前記ボートを処理室に収容するステップと、前記ヒータユニットで前記複数枚の基板を加熱し、該複数枚の基板を処理するステツプと、

前記ガス供給ノズルおよび前記冷却ガス供給ノズルの噴出孔カゝら冷却ガスを噴出し前記複数枚の基板を冷却するステップと、

前記複数枚の基板を保持した前記ボートを処理室から搬出するステップと、を有する半導体装置の製造方法。

[17] 該複数枚の基板を処理するステップは、前記基板をァニール処理するステップである請求項 16の半導体装置の製造方法。

[18] 複数枚の基板を保持したボートを処理室に収容するステップと、

該処理室周りに設置されたヒータユニットで前記複数枚の基板を加熱し、複数枚の基板を処理するステップと、

前記処理室内に収容された前記ボートに保持された前記基板の主面に対して垂直方向に延びる管部に前記複数枚の基板の少なくとも 2枚に跨って冷却ガスを噴出するよう噴出孔が形成されており、前記噴出孔が形成された領域の前記管部の断面積が前記噴出孔の総開口面積より大きくなるように形成された冷却ガス供給ノズルの噴出孔カゝら冷却ガスを噴出し、前記複数枚の基板を冷却するステップと、

該複数枚の基板を処理するステップは、前記基板をァニール処理するステップである請求項 18の半導体装置の製造方法。