JP2005056905A

JP2005056905A - Substrate processing system

Info

Publication number: JP2005056905A
Application number: JP2003205910A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Totani; 秀之戸谷
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2005-03-03

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the occurrence of vibration in the initial stage of lowering a boat while preventing the lowering of throughput. <P>SOLUTION: A CVD apparatus comprises a process tube 11 provided with a chamber 14 for processing a wafer 1, a boat 30 for holding a group of wafers 1 in the processing chamber 14, a seal cap 23 for opening/closing the port 16 of the processing chamber 14, a boat elevator 6 for elevating/lowering the boat 30 and the seal cap 23 together, and a seal ring 37 for sealing the contact surface of the seal cap 23 and the port 16. In the CVD apparatus, the elevator 6 is controlled such that the boat 30 begins to lower after processing and the lowering speed V<SB>L</SB>before the seal ring 37 is released from the contact surface becomes lower than the lowering speed V<SB>H</SB>after the seal ring 37 is released. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【従来の技術】
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（Ｓｉ_３Ｎ_４）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膜が堆積するように構成されている（例えば、特許文献１参照）。従来のこの種のＣＶＤ装置においては、シールキャップと処理室の炉口との接触面には接触面間をシールするシールリングが敷設されており、このシールリングは耐熱性樹脂によって形成されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−１５８０８１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記したＣＶＤ装置においては、処理後にシールキャップが下降される際に、シールリングが接触面に貼り付いた状態で下降を開始することにより、シールリングが接触面から剥がれる時に振動が発生するために、ウエハが損傷したり、ボートから落下したりする場合がある。この振動の発生を防止するためにボートの下降速度を遅く設定することが考えられるが、この場合には、ボートが下限に達する迄に長時間が浪費されてしまうために、スループットが低下するという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、スループットの低下を防止しつつボートの下降初期における振動の発生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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理装置は、基板を収容して処理する処理室と、この処理室内で前記基板を保持するボートと、前記処理室の炉口を開閉するシールキャップと、前記ボートおよび前記シールキャップを共に昇降させるボートエレベータと、前記シールキャップと前記処理室の炉口との接触面をシールするシールリングと、
前記ボートが処理後に下降を開始し前記シールリングと前記接触面から離れる前の移動速度が離れた後の移動速度よりも小さくなるように制御するコントローラと、を有することを特徴とする。
【０００７】
前記した手段によれば、シールリングが接触面から完全に剥がれる位置までは、ボートは低速度で下降するために、シールリングが接触面から剥がれる際の振動は発生しない。シールリングが接触面から完全に剥がれた後は、ボートをシールリングが接触面から剥がれる位置までの速度よりも高速である通常の速度で下降させることにより、スループットの低下を防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置はＣＶＤ装置（バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置）として、図１および図２に示されているように構成されている。図１に示されているように、ＣＶＤ装置はプロセスチューブ設置室３とボート搬入搬出室４とを有する筐体２を備えており、ボート搬入搬出室４にはウエハ移載装置５およびモータ駆動の送りねじ軸装置によって構成されたボートエレベータ６が設置されている。ボートエレベータ６のモータ６ａはメカコントローラ７によって制御されるようになっており、メカコントローラ７は操作部９によって操作可能なメインコントローラ８によって制御されるようになっている。１０はウエハキャリアである。
【００１０】
図１に示されているように、筐体２のプロセスチューブ設置室３には図２に示されたプロセスチューブ１１が、中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に設置されている。図２に示されているように、プロセスチューブ１１は互いに同心円に配置されたアウタチューブ１２とインナチューブ１３とを備えており、アウタチューブ１２は石英ガラス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おり、インナチューブ１３は石英ガラスまたは炭化シリコンが使用されて上下両端が開口された円筒形状に形成されている。インナチューブ１３の筒中空部はボート３０によって同心的に整列した状態に保持された複数枚のウエハ１が搬入される処理室１４を形成しており、インナチューブ１３の内径は被処理基板としてのウエハ１の最大外径よりも大きく設定されている。
【００１１】
図１および図２に示されているように、プロセスチューブ１１の下端には上下両端が開口した短尺の円筒形状に形成されたマニホールド１５が、インナチューブ１３の下端部と同心円に配設されており、処理室１４の炉口１６がマニホールド１５の下端開口によって形成されている。マニホールド１５の上下両端の外周には各鍔部が径方向外向きにそれぞれ突設されており、マニホールド１５が筐体２に支持されることにより、プロセスチューブ１１は垂直に支持された状態になっている。マニホールド１５の内周の中間部には円形リング形状の隔壁１７が水平に突設されており、隔壁１７はマニホールド１５の内側空間を上下に仕切っている。図２および図３に示されているように、マニホールド１５の側壁には他端が排気装置（図示せず）に接続された排気管１８が、隔壁１７が仕切ったマニホールド１５の内側空間のうち上側空間に連通するように接続されており、排気管１８はアウタチューブ１２とインナチューブ１３との隙間によって形成された排気路１９を排気するようになっている。マニホールド１５の側壁の下端部には成膜ガスやクリーニングガスを供給するガス供給管２０が、隔壁１７が仕切ったマニホールド１５の内側空間のうち炉口１６側である下側空間に連通するように接続されており、ガス供給管２０の他端は原料ガスや窒素ガスおよびクリーニングガスのガスを供給するガス供給装置（図示せず）に接続されている。
【００１２】
図１〜図３に示されているように、ＣＶＤ装置はマニホールド１５の炉口１６を開閉する隔離バルブとしての炉口開閉装置２１を備えており、この炉口開閉装置２１はマニホールド１５の中心線の延長線と同心円に配置されてボートエレベータ６によって昇降されるように構成されている。炉口開閉装置２１はボートエレベータ６によって垂直に昇降されるベース２２と、マニホールド１５の外径と略等しい円盤形状に形成されてマニホールド１５の下端面に密着して炉口１６をシールするシールキャップ２３とを備えており、シールキャップ２３はベース２２の真上に若干の隙間をとって平行に配置されて、ベース２２にベローズ２４を介して水平に支持されている。ベース２２の中心線上には回転軸２５が垂直方向に挿通されて軸受装置２６によって回転自在に支承されており、回転軸２５はベース２２の下面に据え付けられたロータリーアクチュエータ（図示せず）によって回転駆動されるように構成されている。回転軸２５の上端には支持板２７が水平に固定されており、支持板２７にはボート３０が垂直に立脚されてボート押さえによって固定されるようになっている。
【００１３】
図２に示されているように、ボート３０は上下で一対の端板３１および３２と、両端板３１、３２間に垂直に配設された複数本の保持部材３３とを備えており、各保持部材３３には複数条の保持溝３４が長手方向に等間隔に配されて互いに同一平面内において開口するようにそれぞれ刻設されている。そして、ウエハ１は複数条の保持溝３４間に外周辺部が挿入されることにより、水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列されてボート３０に保持されるようになっている。
【００１４】
他方、プロセスチューブ１１の外部にはヒータユニット３５がプロセスチューブ１１を包囲するように同心円に設備されており、ヒータユニット３５は筐体２に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。ヒータユニット３５はプロセスチューブ１１の内部を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱するように構成されている。
【００１５】
図２および図３に詳しく示されているように、シールキャップ２３の上面における周辺部には環状溝３６が上面が開口された状態で同心円に没設されており、環状溝３６の内部には耐熱性樹脂によって形成されたシールリング３７が敷設されている。シールキャップ２３の内部におけるシールリング３７の真下には、シールリング３７を保護するための冷却水路３８が敷設されている。すなわち、シールキャップ２３の下面における周辺部には環状溝３９が下面が開口された状態で同心円に没設されており、シールキャップ２３の下面における周辺部には円形リング形状に形成されたカバー４０が環状溝３９を閉塞するように被せ付けられている。冷却水路３８には冷却水４１を供給して流通させるための冷却水供給装置４２が接続されている。
【００１６】
次に、前記構成に係るＣＶＤ装置を使用してウエハに窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）を成膜する場合について説明する。
【００１７】
プロセスチューブ１１の真下のボート搬入搬出室４において、複数枚のウエハ１はボート３０に互いに平行で中心線が揃った状態にウエハ移載装置５によって装填される。複数枚のウエハ１が装填されたボート３０はシールキャップ２３の上にウエハ１群が並んだ方向が垂直になる状態で載置され、ボートエレベータ６によって上昇されてマニホールド１５の炉口１６から処理室１４に搬入（ボートローディング）されて行く。ボート３０が上限に達すると、シールキャップ２３に敷設されたシールリング３７はマニホールド１５の下面に押接し、炉口１６を気密シールした状態になる。この状態で、ボート３０はシールキャップ２３に支持されたまま処理室１４に存置される。
【００１８】
プロセスチューブ１１の内部が所定の真空度（例えば、数十〜数万Ｐａ）に排気管１８によって排気される。また、プロセスチューブ１１の内部がヒータユニット３５によって所定の温度（例えば、７００〜８００℃）に全体にわたって均一に加熱される。次いで、プロセスチューブ１１の内部の温度や圧力が安定すると、成膜ガス５１がインナチューブ１３の処理室１４にガス供給管２０によって供給される。図ではガス供給管２０は一本だけであるが、複数本あっても構わない。本実施の形態においては、成膜ガスとしては、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２ガスとアンモニア（ＮＨ_３）ガスとが使用される。また、処理中に、ボート３０がロータリーアクチュエータによって回転される。供給された成膜ガス５１はインナチューブ１３の処理室１４を上昇し、上端開口からインナチューブ１３とアウタチューブ１２との隙間によって形成された排気路１９に流出して排気管１８から排気される。成膜ガス５１は処理室１４を通過する際にウエハ１の表面に接触する。このウエハ１との接触に伴う成膜ガス５１による熱ＣＶＤ反応により、ウエハ１の表面にはＳｉ_３Ｎ_４膜が堆積（デポジション）する。
【００１９】
Ｓｉ_３Ｎ_４膜が所望の膜厚だけ堆積する予め設定された処理時間が経過すると、シールキャップ２３がボートエレベータ６によって後述する速度によって下降されることにより、炉口１６が開口されるとともに、ウエハ１群がボート３０に保持された状態で炉口１６からプロセスチューブ１１の真下のボート搬入搬出室４に搬出（ボートアンローディング）される。
【００２０】
ところで、ボート３０が上限に達すると、図４（ａ）に示されているように、シールキャップ２３に敷設されたシールリング３７はマニホールド１５に押接することにより、炉口１６を気密シールした状態になるが、この際、図４（ｂ）に示されているように、シールリング３７はヒータユニット３５の加熱によって高温度になって軟化し、かつ、マニホールド１５が熱膨張することにより、軟化したシールリング３７の一部がマニホールド１５の接触面に表面粗さによって形成された極微細な溝１５ａに流れ込むために、シールリング３７の所謂貼り付きが発生する。この状態で、シールリング３７がマニホールド１５に敷設された冷却水路３８の冷却水４１によって急冷されると、シールリング３７は形状を復元することなく流れ込んだ状態のまま固まって投錨（形状結合）してしまう。そして、シールキャップ２３が下降される際に、シールリング３７がマニホールド１５との接触面に貼り付いた状態で下降を開始することにより、シールリング３７が貼り付き面から剥がれる時に、振動がシールキャップ２３に発生するために、シールキャップ２３に支持されたボート３０上のウエハ１が損傷したり、ボート３０から落下したりする場合がある。このシールキャップ２３の振動の発生を防止するために、ボート３０の下降速度を下降範囲全体にわたって遅く設定することが考えられるが、この場合には、ボート３０が下限に達する迄に時間が浪費されてしまうために、ＣＶＤ装置全体のスループットが低下してしまう。
【００２１】
そこで、本実施の形態においては、ボートエレベータ６によるボート３０すなわちシールキャップ２３の下降速度を、図５のように制御する。図５はシールキャップ２３の下降速度と下降位置との関係を示すグラフであり、縦軸には下降速度（ｍｍ／分）が取られ、横軸には下降位置（ｍｍ）が取られている。図５において、Ｓｂはシールキャップ２３の下限位置であり、Ｖ_Ｈはシールキャップ２３を下降させるために設定された通常の速度である。Ｓａはシールリング３７が貼り付き面から完全に剥離する位置（以下、剥離位置という。）であり、この剥離位置Ｓａの上限位置Ｓ_ｕからの距離を、実験によって測定したところ、７ｍｍであった。Ｖ_Ｌはシールリング３７が貼り付き面から剥離する際にシールキャップ２３に振動が発生しない最大速度（以下、振動防止速度という。）であり、この振動防止速度Ｖ_Ｌを、実験によって測定したところ、４．６ｍｍ／分、であった。つまり、本実施の形態においては、ボートエレベータ６によるシールキャップ２３の下降速度は、成膜処理後に下降を開始しシールリング３７が貼り付き面から剥離する剥離位置Ｓａ（下降開始から７ｍｍ）までは振動防止速度Ｖ_Ｌ（４．６ｍｍ／分）に設定され、剥離位置Ｓａを過ぎると、通常の速度Ｖ_Ｈに増速される。ちなみに、図５の下降速度と下降位置との関係は、ボートエレベータ６のモータ６ａをシーケンス制御するテーブルとして、操作部９によりメインコントローラ８を介してメカコントローラ７に入力される。なお、速度Ｖ_Ｈはボートに保持されている処理済ウエハに影響しなければ、作業者が任意に設定することができる。
【００２２】
前記した実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００２３】
１）シールリングが貼り付き面から完全に剥がれる位置までは、ボートすなわちシールキャップを低速度で下降させることにより、シールリングが貼り付き面から剥離する際のシールキャップすなわちボートの振動の発生を防止することができるので、ボートの振動によるウエハの損傷や脱落等の弊害の発生を未然に防止することができる。
【００２４】
２）シールリングが貼り付き面から完全に剥がれた後は、ボートを高速度で下降させることにより、ＣＶＤ装置全体としてのスループットの低下を防止することができるので、ＣＶＤ装置の生産性を向上させることができる。
【００２５】
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。
【００２６】
例えば、シールリングはシールキャップ側に配するに限らず、マニホールド側に配してもよい。また、冷却水路は省略してもよい。
【００２７】
成膜する膜種はシリコン窒化膜に限らず、ポリシリコン膜やシリコン酸化膜等であってもよい。
【００２８】
ＣＶＤ装置はアウタチューブとインナチューブとからなるプロセスチューブを備えたバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置に限らず、アウタチューブだけのプロセスチューブを備えたもの等の他のＣＶＤ装置であってもよい。
【００２９】
さらに、基板処理装置はＣＶＤ装置に限らず、酸化処理や拡散だけでなくイオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフロー等にも使用される拡散装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シールリングが接触面から剥がれるときに振動が発生せず、シールリングが接触面から完全に剥がれた後は、作業者が指定した速度で降下するので、シールリングが接触面から剥がれるときの振動による処理済基板の脱落や損傷の発生を防止することができ、また、スループットの低下も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置を示す側面断面図である。
【図２】その主要部の一部省略正面断面図である。
【図３】シールキャップ近傍を示す正面断面図である。
【図４】シールキャップの貼り付き現象を説明する図であり、（ａ）はシールリングの気密シールの状態を示す断面図、（ｂ）は貼り付き現象を示す断面図である。
【図５】ボートの下降速度と下降位置との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ウエハ（被処理基板）、２…筐体、３…プロセスチューブ設置室、４…ボート搬入搬出室、５…ウエハ移載装置、６…ボートエレベータ、７…メカコントローラ、８…メインコントローラ、９…操作部、１０…ウエハキャリア、１１…プロセスチューブ、１２…アウタチューブ、１３…インナチューブ、１４…処理室、１５…マニホールド、１６…炉口、１７…隔壁、１８…排気管、１９…排気路、２０…ガス供給管、２１…炉口開閉装置、２２…ベース、２３…シールキャップ、２４…ベローズ、２５…回転軸、２６…軸受装置、２７…支持板、３０…ボート、３１、３２…端板、３３…保持部材、３４…保持溝、３５…ヒータユニット、３６…環状溝、３７…シールリング、３８…冷却水路、３９…環状溝、４０…カバー、４１…冷却水、４２…冷却水供給装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus, and is used for, for example, 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.
[0002]
[Prior art]
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). In this type of conventional CVD apparatus, a seal ring that seals between the contact surfaces is laid on the contact surface between the seal cap and the furnace port of the processing chamber, and this seal ring is formed of a heat resistant resin. .
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-158081
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described CVD apparatus, when the seal cap is lowered after the treatment, vibration starts when the seal ring is peeled off from the contact surface by starting to descend with the seal ring attached to the contact surface. The wafer may be damaged or fall from the boat. In order to prevent the occurrence of this vibration, it is conceivable to set the lowering speed of the boat slower, but in this case, a long time is wasted before the boat reaches the lower limit, so that the throughput decreases. There is a problem.
[0005]
An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of preventing the occurrence of vibration at the initial stage of lowering of a boat while preventing a decrease in throughput.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A substrate processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber for storing and processing a substrate, a boat for holding the substrate in the processing chamber, a seal cap for opening and closing a furnace port of the processing chamber, the boat and the seal. A boat elevator that raises and lowers the cap together; a seal ring that seals a contact surface between the seal cap and the furnace port of the processing chamber;
And a controller that controls the boat so that the moving speed before the boat starts to descend after processing and the moving speed before leaving the seal ring and the contact surface becomes smaller than the moving speed after leaving the boat.
[0007]
According to the above-described means, the boat descends at a low speed until the seal ring is completely peeled off from the contact surface. Therefore, no vibration is generated when the seal ring is peeled off from the contact surface. After the seal ring is completely peeled off from the contact surface, the boat can be lowered at a normal speed that is higher than the speed to the position where the seal ring is peeled off from the contact surface, thereby preventing a decrease in throughput.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0009]
In the present embodiment, the substrate processing apparatus according to the present invention is configured as a CVD apparatus (batch type vertical hot wall type reduced pressure CVD apparatus) as shown in FIGS. As shown in FIG. 1, the CVD apparatus includes a housing 2 having a process tube installation chamber 3 and a boat loading / unloading chamber 4. The boat loading / unloading chamber 4 includes a wafer transfer device 5 and a motor drive. The boat elevator 6 comprised by this feed screw shaft apparatus is installed. The motor 6 a of the boat elevator 6 is controlled by a mechanical controller 7, and the mechanical controller 7 is controlled by a main controller 8 that can be operated by an operation unit 9. Reference numeral 10 denotes a wafer carrier.
[0010]
As shown in FIG. 1, the process tube 11 shown in FIG. 2 is vertically arranged in the process tube installation chamber 3 of the housing 2 so that the center line is vertical and fixedly installed. ing. As shown in FIG. 2, the process tube 11 includes an outer tube 12 and an inner tube 13 arranged concentrically with each other. The outer tube 12 is made of quartz glass and has an upper end closed and a lower end opened. The inner tube 13 is formed in a cylindrical shape in which both upper and lower ends are opened using quartz glass or silicon carbide. The cylindrical hollow portion of the inner tube 13 forms a processing chamber 14 into which a plurality of wafers 1 held concentrically aligned by a boat 30 are loaded, and the inner diameter of the inner tube 13 is a substrate to be processed. It is set larger than the maximum outer diameter of the wafer 1.
[0011]
As shown in FIGS. 1 and 2, a manifold 15 formed in a short cylindrical shape whose upper and lower ends are opened at the lower end of the process tube 11 is disposed concentrically with the lower end portion of the inner tube 13. The furnace port 16 of the processing chamber 14 is formed by the lower end opening of the manifold 15. The flanges project outwardly in the radial direction on the outer periphery of the upper and lower ends of the manifold 15, and the process tube 11 is supported vertically by the manifold 15 being supported by the housing 2. ing. A circular ring-shaped partition wall 17 projects horizontally from the inner periphery of the manifold 15, and the partition wall 17 partitions the inner space of the manifold 15 in the vertical direction. As shown in FIGS. 2 and 3, an exhaust pipe 18 whose other end is connected to an exhaust device (not shown) is connected to the side wall of the manifold 15 in the inner space of the manifold 15 partitioned by the partition wall 17. The exhaust pipe 18 is connected so as to communicate with the upper space, and the exhaust pipe 18 exhausts an exhaust path 19 formed by a gap between the outer tube 12 and the inner tube 13. A gas supply pipe 20 for supplying a film forming gas and a cleaning gas is communicated with the lower space on the furnace port 16 side in the inner space of the manifold 15 partitioned by the partition wall 17 at the lower end of the side wall of the manifold 15. The other end of the gas supply pipe 20 is connected to a gas supply device (not shown) for supplying source gas, nitrogen gas, and cleaning gas.
[0012]
As shown in FIGS. 1 to 3, the CVD apparatus includes a furnace port opening / closing device 21 as an isolation valve that opens and closes the furnace port 16 of the manifold 15. It arrange | positions concentric with the extension line | wire of a line | wire, and is comprised so that it may be raised / lowered by the boat elevator 6. FIG. The furnace port opening / closing device 21 has a base 22 that is vertically moved up and down by the boat elevator 6, and a seal cap that is formed in a disk shape that is substantially equal to the outer diameter of the manifold 15 and seals the furnace port 16 in close contact with the lower end surface of the manifold 15. The seal cap 23 is disposed in parallel with a slight gap immediately above the base 22, and is horizontally supported by the base 22 via a bellows 24. A rotating shaft 25 is vertically inserted on the center line of the base 22 and is rotatably supported by a bearing device 26. The rotating shaft 25 is rotated by a rotary actuator (not shown) installed on the lower surface of the base 22. It is configured to be driven. A support plate 27 is horizontally fixed to the upper end of the rotary shaft 25, and a boat 30 is vertically supported on the support plate 27 and fixed by a boat presser.
[0013]
As shown in FIG. 2, the boat 30 includes a pair of upper and lower end plates 31 and 32, and a plurality of holding members 33 arranged vertically between the both end plates 31 and 32. A plurality of holding grooves 34 are arranged in the holding member 33 at equal intervals in the longitudinal direction so as to be opened in the same plane. The wafer 1 is held by the boat 30 by being inserted in the outer peripheral portion between the plurality of holding grooves 34 so that the wafers 1 are aligned horizontally and aligned with each other.
[0014]
On the other hand, the heater unit 35 is concentrically provided outside the process tube 11 so as to surround the process tube 11, and the heater unit 35 is vertically installed by being supported by the housing 2. Yes. The heater unit 35 is configured to heat the inside of the process tube 11 uniformly or with a predetermined temperature distribution throughout.
[0015]
As shown in detail in FIG. 2 and FIG. 3, an annular groove 36 is concentrically recessed in the periphery of the upper surface of the seal cap 23 with the upper surface opened, A seal ring 37 formed of a heat resistant resin is laid. A cooling water channel 38 for protecting the seal ring 37 is laid under the seal ring 37 inside the seal cap 23. In other words, an annular groove 39 is concentrically disposed in the peripheral portion on the lower surface of the seal cap 23 with the lower surface opened, and a cover 40 formed in a circular ring shape on the peripheral portion on the lower surface of the seal cap 23. Is covered so as to close the annular groove 39. A cooling water supply device 42 for supplying and circulating the cooling water 41 is connected to the cooling water passage 38.
[0016]
Next, a case where silicon nitride (Si ₃ N ₄ ) is formed on a wafer using the CVD apparatus having the above configuration will be described.
[0017]
In the boat loading / unloading chamber 4 immediately below the process tube 11, a plurality of wafers 1 are loaded into the boat 30 by the wafer transfer device 5 in a state in which the center lines are aligned with each other. The boat 30 loaded with a plurality of wafers 1 is placed on the seal cap 23 in a state in which the direction in which the wafers 1 are aligned is vertical, and is lifted by the boat elevator 6 and processed from the furnace port 16 of the manifold 15. It is loaded into the chamber 14 (boat loading). When the boat 30 reaches the upper limit, the seal ring 37 laid on the seal cap 23 is pressed against the lower surface of the manifold 15 and the furnace port 16 is hermetically sealed. In this state, the boat 30 is left in the processing chamber 14 while being supported by the seal cap 23.
[0018]
The inside of the process tube 11 is exhausted by the exhaust pipe 18 to a predetermined degree of vacuum (for example, several tens to several tens of thousands Pa). Further, the inside of the process tube 11 is uniformly heated to a predetermined temperature (for example, 700 to 800 ° C.) by the heater unit 35. Next, when the temperature and pressure inside the process tube 11 are stabilized, the film forming gas 51 is supplied to the processing chamber 14 of the inner tube 13 by the gas supply pipe 20. In the figure, only one gas supply pipe 20 is provided, but a plurality of gas supply pipes 20 may be provided. In the present embodiment, SiH ₂ Cl ₂ gas and ammonia (NH ₃ ) gas are used as the film forming gas. Further, during the processing, the boat 30 is rotated by the rotary actuator. The supplied film forming gas 51 rises in the processing chamber 14 of the inner tube 13, flows out from the upper end opening to the exhaust path 19 formed by the gap between the inner tube 13 and the outer tube 12, and is exhausted from the exhaust pipe 18. . The deposition gas 51 comes into contact with the surface of the wafer 1 when passing through the processing chamber 14. A Si ₃ N ₄ film is deposited (deposited) on the surface of the wafer 1 by the thermal CVD reaction by the film forming gas 51 accompanying the contact with the wafer 1.
[0019]
When a preset processing time for depositing a desired film thickness of the Si ₃ N ₄ film has elapsed, the seal cap 23 is lowered by the boat elevator 6 at a speed described later, whereby the furnace port 16 is opened, The wafer 1 group is carried out (boat unloading) from the furnace port 16 to the boat loading / unloading chamber 4 immediately below the process tube 11 while being held by the boat 30.
[0020]
By the way, when the boat 30 reaches the upper limit, as shown in FIG. 4A, the seal ring 37 laid on the seal cap 23 is pressed against the manifold 15 to hermetically seal the furnace port 16. At this time, as shown in FIG. 4B, the seal ring 37 is softened by being heated to a high temperature by the heating of the heater unit 35, and the manifold 15 is thermally expanded to be softened. Since a part of the seal ring 37 flows into the very fine groove 15 a formed by the surface roughness on the contact surface of the manifold 15, so-called sticking of the seal ring 37 occurs. In this state, when the seal ring 37 is rapidly cooled by the cooling water 41 of the cooling water passage 38 laid on the manifold 15, the seal ring 37 is solidified and thrown into the shape without being restored (shape coupling). End up. When the seal cap 23 is lowered, when the seal ring 37 starts to descend with the seal ring 37 attached to the contact surface with the manifold 15, vibration is generated when the seal ring 37 is peeled off from the attachment surface. Therefore, the wafer 1 on the boat 30 supported by the seal cap 23 may be damaged or dropped from the boat 30. In order to prevent the vibration of the seal cap 23, it is conceivable to set the lowering speed of the boat 30 slower over the entire lowering range. In this case, time is wasted until the boat 30 reaches the lower limit. Therefore, the throughput of the entire CVD apparatus is reduced.
[0021]
Therefore, in the present embodiment, the lowering speed of the boat 30, that is, the seal cap 23 by the boat elevator 6 is controlled as shown in FIG. 5. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the lowering speed and the lowering position of the seal cap 23, where the vertical axis represents the lowering speed (mm / min), and the horizontal axis represents the lowering position (mm). . In FIG. 5, Sb is a lower limit position of the seal cap 23, and V _H is a normal speed set for lowering the seal cap 23. Sa is located completely detached from conditioned face seal ring 37 is attached is (hereinafter, referred to as the peeling position.), The distance from the upper limit position S _u of the release position Sa, as measured by the experiment was 7mm . V _L is the maximum speed (hereinafter referred to as vibration prevention speed) at which vibration does not occur in the seal cap 23 when the seal ring 37 is peeled from the sticking surface, and this vibration prevention speed V _L is measured by experiment. 4.6 mm / min. In other words, in the present embodiment, the lowering speed of the seal cap 23 by the boat elevator 6 starts to descend after the film forming process until the peeling position Sa (7 mm from the descending start) where the seal ring 37 peels from the sticking surface. When the vibration preventing speed V _L (4.6 mm / min) is set and the separation position Sa is passed, the speed is increased to the normal speed V _H. Incidentally, the relationship between the lowering speed and the lowering position in FIG. 5 is input to the mechanical controller 7 via the main controller 8 by the operation unit 9 as a table for controlling the motor 6a of the boat elevator 6 in sequence. The speed V _H can be arbitrarily set by the operator as long as it does not affect the processed wafer held in the boat.
[0022]
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
[0023]
1) By lowering the boat or seal cap at a low speed until the seal ring is completely peeled off from the sticking surface, vibration of the seal cap or boat when the seal ring is peeled off from the sticking surface is prevented. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of harmful effects such as wafer damage and dropout due to boat vibration.
[0024]
2) After the seal ring is completely peeled off from the sticking surface, the throughput of the CVD apparatus can be prevented from being lowered by lowering the boat at a high speed, thereby improving the productivity of the CVD apparatus. be able to.
[0025]
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.
[0026]
For example, the seal ring is not limited to be disposed on the seal cap side, but may be disposed on the manifold side. Further, the cooling water channel may be omitted.
[0027]
The film type to be formed is not limited to a silicon nitride film, but may be a polysilicon film, a silicon oxide film, or the like.
[0028]
The CVD apparatus is not limited to a batch type vertical hot wall type reduced pressure CVD apparatus having a process tube composed of an outer tube and an inner tube, but may be another CVD apparatus such as one having a process tube only of an outer tube. .
[0029]
Furthermore, the substrate processing apparatus is not limited to a CVD apparatus, and is applicable not only to oxidation processing and diffusion but also to all substrate processing apparatuses such as a diffusion apparatus used for carrier activation after ion implantation and reflow for planarization. be able to.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, vibration does not occur when the seal ring is peeled off from the contact surface, and after the seal ring is completely peeled off from the contact surface, it is lowered at a speed specified by the operator. In addition, it is possible to prevent the processed substrate from being dropped or damaged due to vibration when the seal ring is peeled off from the contact surface, and to prevent a decrease in throughput.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing a CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front cross-sectional view, partially omitted, of the main part.
FIG. 3 is a front sectional view showing the vicinity of a seal cap.
4A and 4B are diagrams for explaining a sticking phenomenon of a seal cap, in which FIG. 4A is a cross-sectional view showing a state of an airtight seal of a seal ring, and FIG. 4B is a cross-sectional view showing a sticking phenomenon;
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a boat lowering speed and a lowering position.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer (substrate to be processed), 2 ... Housing, 3 ... Process tube installation chamber, 4 ... Boat loading / unloading chamber, 5 ... Wafer transfer device, 6 ... Boat elevator, 7 ... Mechanical controller, 8 ... Main controller, DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Operation part, 10 ... Wafer carrier, 11 ... Process tube, 12 ... Outer tube, 13 ... Inner tube, 14 ... Processing chamber, 15 ... Manifold, 16 ... Furnace opening, 17 ... Septum, 18 ... Exhaust pipe, 19 ... Exhaust path, 20 ... gas supply pipe, 21 ... furnace opening / closing device, 22 ... base, 23 ... seal cap, 24 ... bellows, 25 ... rotating shaft, 26 ... bearing device, 27 ... support plate, 30 ... boat, 31, 32 ... End plate, 33 ... Holding member, 34 ... Holding groove, 35 ... Heater unit, 36 ... Ring groove, 37 ... Seal ring, 38 ... Cooling channel, 39 ... Ring groove, 40 ... Cover, 41 ... Cooling Water, 42 ... cooling water supply device.

Claims

基板を収容して処理する処理室と、この処理室内で前記基板を保持するボートと、前記処理室の炉口を開閉するシールキャップと、前記ボートおよび前記シールキャップを共に昇降させるボートエレベータと、前記シールキャップと前記処理室の炉口との接触面をシールするシールリングと、
前記ボートが処理後に下降を開始し前記シールリングと前記接触面から離れる前の移動速度が離れた後の移動速度よりも小さくなるように制御するコントローラと、を有することを特徴とする基板処理装置。A processing chamber for accommodating and processing the substrate; a boat for holding the substrate in the processing chamber; a seal cap for opening and closing a furnace port of the processing chamber; and a boat elevator for lifting and lowering both the boat and the seal cap; A seal ring that seals a contact surface between the seal cap and the furnace port of the processing chamber;
A controller for controlling the boat so that the boat starts to descend after processing and the moving speed before leaving the seal ring and the contact surface is smaller than the moving speed after leaving the boat. .