JP2008103707A - Substrate processor and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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周平 西堂
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the contamination of a substrate, and simultaneously to quickly cool the substrate. <P>SOLUTION: This substrate processor includes: a substrate holding tool 35 for holding a plurality of substrates 39; a treatment chamber 100 for holding the plurality of substrates 39 by the substrate holding tool 35, and for carrying out heat treatment; a preliminary chamber installed adjacently to the treatment chamber 100; and a heat exchanging part driving mechanism for inserting a heat exchanging part between the plurality of substrates 39 and 39 held by the substrate holding tool 35 in the preliminary chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、基板処理装置および半導体装置の製造方法に係り、特に熱処理前の基板予備加熱及び熱処理後の基板冷却に関するものである。   The present invention relates to a substrate processing apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to substrate preheating before heat treatment and substrate cooling after heat treatment.

図１２を用いて従来の縦型熱処理装置における熱処理後のウェハ冷却方法について説明する。
図１２に示すように、従来の縦型熱処理装置は、ウェハ３９を移載するための移載室６内に、ボートエレベータ３４により昇降されるボート３５と、ウェハ３９をボート３５に搬送するためのウェハ移載機４とを備える。ボート３５には、ウェハ３９が多段に支持され、ボート３５ごと処理炉（図示略）内に挿入されることにより、熱処理される。熱処理後、ウェハ３９は、ウェハ移載機４によりボート３５から取り出され、ウェハキャリアに回収される。移載室６には、ボート３５やウエハ移載機４の他に、移載室６内のボート３５とウェハ移載機４との両方に、空気もしくは窒素ガス（Ｎ２ガス）を吹き付けるクーリングユニット５、５が設置される。ボート３５に支持された熱処理後の高温のウェハ３９は、主にボート３５側方に設置した一方のクーリングユニット５から空気やＮ２ガスを吹きかけることで対流を発生させ、その対流による熱伝達により冷却されている。 A wafer cooling method after heat treatment in a conventional vertical heat treatment apparatus will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 12, in the conventional vertical heat treatment apparatus, a boat 35 that is moved up and down by a boat elevator 34 and a wafer 39 are transferred to the boat 35 in a transfer chamber 6 for transferring the wafer 39. The wafer transfer device 4 is provided. Wafers 39 are supported on the boat 35 in multiple stages, and the boat 35 is heat-treated by being inserted into a processing furnace (not shown). After the heat treatment, the wafer 39 is taken out from the boat 35 by the wafer transfer device 4 and collected on the wafer carrier. In addition to the boat 35 and the wafer transfer device 4, the transfer chamber 6 is cooled by blowing air or nitrogen gas (N 2 gas) to both the boat 35 and the wafer transfer device 4 in the transfer chamber 6. Units 5 and 5 are installed. The high-temperature wafer 39 after heat treatment supported by the boat 35 generates convection mainly by blowing air or N 2 gas from one cooling unit 5 installed on the side of the boat 35, and heat transfer due to the convection It is cooled.

また図１３に示すように、処理炉（図示せず）の下部にロードロックチャンバ８により構成される減圧可能なロードロック室７を有する縦型熱処理装置では、ロードロック室７内にＮ２ガスなどの不活性ガスを導入するためのガス供給ポート１０が数ケ所（図１３では一箇所のみ表示している）設けられており、ガス供給ポート１０からＮ２ガスをウェハ３９に吹き付けることにより、ボート３５に支持された熱処理後の高温のウェハ３９を冷却している。この縦型熱処理装置では、ロードロック室７内には、処理炉（図示せず）にボート３５を搬送するためのボートエレベータ３４が設けられ、ロードロック室７に隣接してウェハ３９を移載するための移載室６が設けられている。移載室６にはウェハ３９をボート３５に搬送するためのウェハ移載機４が設けられ、ロードロック室７には移載室６とロードロック室７との間を開閉するためのゲートバルブ２５が設けられている。又、移載室６には、空気もしくは窒素ガスを吹き付けるクリーニングユニット５が設置される。 As shown in FIG. 13, in a vertical heat treatment apparatus having a load lock chamber 7 that can be depressurized constituted by a load lock chamber 8 at the lower part of a processing furnace (not shown), N 2 gas is contained in the load lock chamber 7. Gas supply ports 10 for introducing an inert gas such as are provided at several locations (only one location is shown in FIG. 13), and N 2 gas is blown from the gas supply port 10 onto the wafer 39. The high-temperature wafer 39 after the heat treatment supported by the boat 35 is cooled. In this vertical heat treatment apparatus, a boat elevator 34 for transporting the boat 35 to a processing furnace (not shown) is provided in the load lock chamber 7, and a wafer 39 is transferred adjacent to the load lock chamber 7. A transfer chamber 6 is provided. The transfer chamber 6 is provided with a wafer transfer device 4 for transferring the wafer 39 to the boat 35, and the load lock chamber 7 has a gate valve for opening and closing between the transfer chamber 6 and the load lock chamber 7. 25 is provided. The transfer chamber 6 is provided with a cleaning unit 5 that blows air or nitrogen gas.

しかし、空気やＮ２ガスをウェハ３９に吹きかけることで冷却する従来のウェハ冷却方法では、ウェハ冷却のために吹きかけられた空気やＮ２ガスは高温となり、高温となったガスが伝播して移載室６やロードロック室７内にある搬送機構部、例えばボートエレベータ３４やウェハ移載機４、またセンサ類やケーブル類などの樹脂製品と接触し、これらの部品が高温に加熱されてしまい、これにより、搬送機構部の潤滑剤や、その他の樹脂部材から有機物が発生し、発生した有機物がウェハ３９を汚染してしまうという問題がある。
このような有機物によるウェハ３９への汚染は今後の半導体技術の微細化に伴う問題点として挙げられる。また装置内に空気やＮ２ガスを吹出すことは、装置内の塵埃を舞い上げてしまい、この塵埃がウェハ３９にダメージを与えるという問題もある。
さらに、熱処理後の高温のウェハ３９に空気やＮ２ガスを吹きかけて対流により冷却するウェハ冷却方法は、冷却速度が遅いという問題がある。 However, in the conventional wafer cooling method in which air or N 2 gas is cooled by blowing air or N 2 gas onto the wafer 39, the air or N 2 gas blown for wafer cooling becomes high temperature, and the high temperature gas propagates and transfers. These parts are heated to a high temperature when they come into contact with the transfer mechanism in the loading chamber 6 or the load lock chamber 7, for example, the boat elevator 34, the wafer transfer device 4, or resin products such as sensors and cables. As a result, there is a problem that organic matter is generated from the lubricant in the transport mechanism and other resin members, and the generated organic matter contaminates the wafer 39.
Such contamination of the wafer 39 with an organic substance can be cited as a problem associated with future miniaturization of semiconductor technology. Further, blowing air or N 2 gas into the apparatus raises the dust inside the apparatus, and there is a problem that the dust damages the wafer 39.
Furthermore, the wafer cooling method in which air or N 2 gas is blown onto the high-temperature wafer 39 after heat treatment to cool it by convection has a problem that the cooling rate is slow.

また、前記処理室の下方で移載室の上方に冷却室を設け、熱処理後、冷却室でウェハ３９をボートごと冷却するようにしたウェハ冷却装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
図２５はこの冷却装置を示す断面図である。冷却室２１は、冷却室チャンバ２０により構成されており、ボート３５を収容できる程度の最小の大きさに設定されている。冷却室
チャンバ２０の外壁には、冷却室配管２２が巻き付けられており、ウェハ３９からの輻射熱により冷却室チャンバ２０の表面が温度上昇するのを防止している。また冷却室２１内に不活性ガスを導入するガス供給配管２３が設置される場合もある。 There has also been proposed a wafer cooling apparatus in which a cooling chamber is provided below the transfer chamber and above the transfer chamber, and the wafer 39 is cooled together with the boat in the cooling chamber after heat treatment (see, for example, Patent Document 1). ).
FIG. 25 is a sectional view showing the cooling device. The cooling chamber 21 includes the cooling chamber 20 and is set to a minimum size that can accommodate the boat 35. A cooling chamber pipe 22 is wound around the outer wall of the cooling chamber 20 to prevent the surface of the cooling chamber 20 from rising due to radiant heat from the wafer 39. A gas supply pipe 23 for introducing an inert gas into the cooling chamber 21 may be installed.

この装置にて、ウェハ３９を冷却する場合、熱処理の終了したウェハ３９を保持したボート３５は、ボートエレベータ３４により、処理室１００から冷却室２１に搬出される。冷却室２１にボート３５が搬出されると、ウェハ３９から冷却室チャンバ２０への熱輻射によりウェハ３９が冷却される。この時、冷却室チャンバ２０には、冷却室配管２２が巻き付けられているので、冷却室チャンバ２０の温度上昇が抑制される。また冷却室２１内に不活性ガスを導入するガス供給配管２３が接続されている場合は、ガス供給配管２３からのガスの流れによるウェハ３９の強制冷却も実施される。   When the wafer 39 is cooled by this apparatus, the boat 35 holding the wafer 39 after the heat treatment is carried out from the processing chamber 100 to the cooling chamber 21 by the boat elevator 34. When the boat 35 is carried out to the cooling chamber 21, the wafer 39 is cooled by heat radiation from the wafer 39 to the cooling chamber 20. At this time, since the cooling chamber piping 22 is wound around the cooling chamber 20, the temperature rise of the cooling chamber 20 is suppressed. When a gas supply pipe 23 for introducing an inert gas is connected to the cooling chamber 21, the wafer 39 is forcibly cooled by the gas flow from the gas supply pipe 23.

しかし、特許文献１記載の技術には、次に述べるような問題がある。
（１）構造的な面では、処理室１００の下部にウェハ冷却のための冷却室２１を設けているため、冷却室２１の高さ分、装置の高さが高くなる。ボート３５の動作範囲を考えると、ボート３５は熱処理が実施される処理室１００からウェハ３９の搬送が実施される移載室６の間を移動する必要がある。
ここで処理室１００と移載室６の間に冷却室２１が設置されることで、ボート３５の動作範囲も大きくなり、ボート３５を上下動させるボートエレベータ３４もその分大きくする必要がある。ボート３５の動作範囲の増加分、すなわち冷却室２１の大きさ分だけボートエレベータ３４は大きくなる。ボートエレベータ３４が大きくなれば、それを配置している移載室６も大きくなることになり、最終的な装置高さは冷却室２１のおよそ２倍分高くなる。 However, the technique described in Patent Document 1 has the following problems.
(1) In terms of structure, since the cooling chamber 21 for cooling the wafer is provided below the processing chamber 100, the height of the apparatus increases by the height of the cooling chamber 21. Considering the operating range of the boat 35, the boat 35 needs to move between the processing chamber 100 where the heat treatment is performed and the transfer chamber 6 where the wafer 39 is transferred.
Here, since the cooling chamber 21 is installed between the processing chamber 100 and the transfer chamber 6, the operating range of the boat 35 is increased, and the boat elevator 34 that moves the boat 35 up and down needs to be increased accordingly. The boat elevator 34 becomes larger by the increment of the operating range of the boat 35, that is, the size of the cooling chamber 21. If the boat elevator 34 becomes large, the transfer chamber 6 in which the boat elevator 34 is arranged will also become large, and the final device height will be about twice that of the cooling chamber 21.

（２）方法的な面では、冷却室チャンバ２０への熱輻射によりウェハ３９を冷却する場合、本来、冷却すべきなのは、ウェハ３９であるのに、冷却室チャンバ２０全体を冷却しなければならず、冷却効率が悪い。また、冷却室２１内に不活性ガスを導入する場合、塵埃を舞い上げるため、この塵埃がウェハ３９にダメージを与える。また、後述する壁面での輻射熱伝達熱抵抗の式（１）より、冷却速度を高めるためには、壁面材質の輻射率が大きく、壁面の表面積が大きい方が良い。しかし、冷却室チャンバ２０は、上部にヒータユニット１０７を載せる構造のため、アルミニウムやステンレス等の金属部材で製作する必要があるが、それらの金属材料は輻射率が小さく、熱輻射による冷却には適していない。
（３）一方、冷却室チャンバ壁面に処理を施すことにより輻射率を大きくする方法もある。しかし、この方法では、冷却室チャンバ壁面の有機汚染や水分吸着などをもたらし、結果的にはウェハ３９へのダメージの要因となってしまうことがある。また、壁面の表面粗さを粗くすることにより冷却室チャンバ壁面の表面積を大きくする方法もあるが、（２）と同様に有機汚染や水分吸着などがウェハ３９にダメージを与えることとなるので、単に冷却効率をあげることのみを考慮して実用に供することは困難である。
（４）これら（１）〜（３）の問題は、ウェハを冷却する場合に限らず、処理室に搬入する前に、ウェハを予備加熱する場合でも同様である。
特開２００１−６８４２５号公報 (2) In terms of method, when the wafer 39 is cooled by thermal radiation to the cooling chamber 20, the entire cooling chamber 20 must be cooled although the wafer 39 should originally be cooled. The cooling efficiency is poor. In addition, when an inert gas is introduced into the cooling chamber 21, the dust is soared that the wafer 39 is damaged. Further, according to the equation (1) of radiant heat transfer thermal resistance at the wall surface described later, in order to increase the cooling rate, it is preferable that the radiation rate of the wall surface material is large and the surface area of the wall surface is large. However, since the cooling chamber 20 has a structure in which the heater unit 107 is placed on the upper part, it is necessary to manufacture it with a metal member such as aluminum or stainless steel. However, these metal materials have a low emissivity, and cooling by thermal radiation is not necessary. Not suitable.
(3) On the other hand, there is a method of increasing the emissivity by processing the wall surface of the cooling chamber. However, this method may cause organic contamination or moisture adsorption on the wall surface of the cooling chamber, resulting in damage to the wafer 39. Further, there is a method of increasing the surface area of the wall surface of the cooling chamber by roughening the surface roughness of the wall surface. However, as in (2), organic contamination and moisture adsorption will damage the wafer 39. It is difficult to put it into practical use in consideration of simply increasing the cooling efficiency.
(4) The problems (1) to (3) are not limited to the case of cooling the wafer, but are the same even when the wafer is preheated before being carried into the processing chamber.
JP 2001-68425 A

このように上述した特許文献１の技術には、容器、すなわち、冷却室２１自体の壁面を冷却するようになっているため、基板が汚染される等の問題がある。また、容器全体を冷却しなければならないので、冷却が非効率的であり、基板の高速冷却が困難となる。   As described above, the technique of Patent Document 1 described above has a problem that the substrate is contaminated because the container, that is, the wall surface of the cooling chamber 21 itself is cooled. In addition, since the entire container must be cooled, the cooling is inefficient and it is difficult to rapidly cool the substrate.

本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解消して、基板の汚染を低減しながら基板を高速に冷却または加熱することが可能な基板処理装置および半導体装置の製造方法を
提供することにある。 An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus and a semiconductor device manufacturing method capable of solving the above-described problems of the prior art and cooling or heating the substrate at high speed while reducing contamination of the substrate. It is in.

前記目的を達成するため第１の発明は、複数の基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具により前記複数の基板を保持しつつ熱処理する処理室と、前記処理室に隣接して設けられる予備室と、前記予備室で少なくとも前記基板保持具に保持された複数の基板間に、熱交換部を挿入可能とする熱交換部駆動機構と、を備えたものである。   In order to achieve the above object, a first invention provides a substrate holder for holding a plurality of substrates, a processing chamber for heat treatment while holding the plurality of substrates by the substrate holder, and provided adjacent to the processing chamber. And a heat exchange unit drive mechanism that allows a heat exchange unit to be inserted between the plurality of substrates held at least by the substrate holder in the reserve chamber.

また、第２の発明は、基板を保持する基板保持具により保持された複数の基板を、予備室から該予備室に隣接した処理室に搬入する工程と、前記処理室内で前記基板保持具により複数の基板を保持しつつ熱処理する工程と、前記熱処理後、前記基板保持具に保持された複数の基板を、前記処理室に隣接した前記予備室に搬出する工程と、を有し、少なくとも前記搬入工程前若しくは前記搬出工程後のうちのいずれかで前記予備室で少なくとも前記基板保持具に保持された複数の基板板間に、熱交換部駆動機構により熱交換部を挿入し、基板との熱交換を行う工程を有するものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a step of carrying a plurality of substrates held by a substrate holder holding a substrate from a preliminary chamber into a processing chamber adjacent to the preliminary chamber, and the substrate holder in the processing chamber. Heat treatment while holding a plurality of substrates, and after the heat treatment, carrying out the plurality of substrates held by the substrate holder to the preliminary chamber adjacent to the processing chamber, and at least the Between the plurality of substrate plates held at least by the substrate holder in the preliminary chamber either before the carry-in step or after the carry-out step, a heat exchange unit is inserted by a heat exchange unit drive mechanism, It has the process of performing heat exchange.

本発明によれば、熱処理後、基板を冷却する際に、汚染を低減しながら基板を高速に冷却することができ、基板の搬入から搬出までの全体の処理時間の短縮化に寄与することができる。また、熱処理前の段階で基板を予備加熱することができる。   According to the present invention, when the substrate is cooled after the heat treatment, the substrate can be cooled at a high speed while reducing the contamination, which contributes to shortening of the entire processing time from loading to unloading of the substrate. it can. In addition, the substrate can be preheated before the heat treatment.

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態では基板処理装置を、複数のウェハ（基板）を一括して処理する縦型熱処理装置に適用した場合について述べる。
＜実施の形態１＞ Embodiments of the present invention will be described below. In the present embodiment, a case will be described in which the substrate processing apparatus is applied to a vertical heat treatment apparatus that collectively processes a plurality of wafers (substrates).
<Embodiment 1>

図１は縦型基板処理装置の内部構成を示す縦断面図、図２は同平面図、図３はヒートシンク５１ａとウェハ３９との重なり状態を示す平面図、図４は前記ボート３９に支持されたウェハ３９との熱交換により冷却するヒートシンク５１ａの設置位置を示す平面図である。   1 is a longitudinal sectional view showing an internal configuration of a vertical substrate processing apparatus, FIG. 2 is a plan view thereof, FIG. 3 is a plan view showing an overlapping state of a heat sink 51a and a wafer 39, and FIG. 4 is a plan view showing the installation position of a heat sink 51a that is cooled by heat exchange with the wafer 39. FIG.

図１及び図２に示すように、基板処理装置には例えばアルミニウムやステンレスからなる筐体４０によって密閉可能な予備室として移載室６が形成され、移載室６の一側部に移載室６に隣接させて処理炉３２が形成される。
移載室６では大気圧下でウェハ３９が移載され、処理炉３２では多数枚のウェハ３９が熱処理される。移載室６には排気口４１、４２が設けられていて、移載室６内のウェハ移載機４側に設けられたクーリングユニット５により移載室６内に清浄空気又は窒素（Ｎ２）の流れを形成する。 As shown in FIGS. 1 and 2, a transfer chamber 6 is formed in the substrate processing apparatus as a preliminary chamber that can be sealed by a housing 40 made of, for example, aluminum or stainless steel, and transferred to one side of the transfer chamber 6. A processing furnace 32 is formed adjacent to the chamber 6.
In the transfer chamber 6, the wafer 39 is transferred under atmospheric pressure, and in the processing furnace 32, a large number of wafers 39 are heat-treated. Exhaust ports 41 and 42 are provided in the transfer chamber 6, and clean air or nitrogen (N 2) is introduced into the transfer chamber 6 by a cooling unit 5 provided on the wafer transfer machine 4 side in the transfer chamber 6. ) Flow.

処理炉３２には処理室１００を形成する石英チューブ１２０と、石英チューブ１２０の外周を覆うヒータユニット１０７とで構成される。
処理炉３２の炉口部は下向きに開口しており、炉口シャッタ３３によって開閉される。また、前記移載室６には、基板保持具としてのボート３５を昇降するボートエレベータ３４と、移載室６内でウェハ３９を移載するためのウェハ移載機４と、ウェハ移載機４を昇降するための移載機エレベータ３１と、処理室１００からボート３５ごと搬出したウェハ３９をボート３５に支持されたままの状態で冷却するための冷却機構５１とが設けられる。 The processing furnace 32 includes a quartz tube 120 that forms the processing chamber 100 and a heater unit 107 that covers the outer periphery of the quartz tube 120.
The furnace port portion of the processing furnace 32 opens downward and is opened and closed by a furnace port shutter 33. The transfer chamber 6 includes a boat elevator 34 that moves up and down a boat 35 as a substrate holder, a wafer transfer device 4 for transferring a wafer 39 in the transfer chamber 6, and a wafer transfer device. 4, a transfer machine elevator 31 for moving up and down 4, and a cooling mechanism 51 for cooling the wafer 39 unloaded together with the boat 35 from the processing chamber 100 while being supported by the boat 35.

前記ボートエレベータ３４は処理炉３２の下方に設置されており、ウェハ移載機４を昇降するための移載機エレベータ３１は移載室６の他側部側に設置される。
ボートエレベータ３４にはボート３５を昇降するための昇降台としてエレベータアーム６７が取り付けられており、エレベータアーム６７には処理室１００の炉口部を気密に閉鎖するための炉口蓋７１ａが設けられている。
炉口蓋７１ａは、ボート３５を支持する機能を有し、ボート３５が着脱自在に支持される。ボート３５を炉口蓋７１ａに支持した状態でエレベータアーム６７が上昇し、炉口部が炉口蓋７１ａにより密閉されると、処理室１００に対するボート３５の挿入、すなわち、搬入が終了する。 The boat elevator 34 is installed below the processing furnace 32, and the transfer machine elevator 31 for raising and lowering the wafer transfer machine 4 is installed on the other side of the transfer chamber 6.
An elevator arm 67 is attached to the boat elevator 34 as an elevator for raising and lowering the boat 35, and the elevator arm 67 is provided with a furnace port lid 71 a for hermetically closing the furnace port of the processing chamber 100. Yes.
The furnace lid 71a has a function of supporting the boat 35, and the boat 35 is detachably supported. When the elevator arm 67 is raised while the boat 35 is supported by the furnace port lid 71a and the furnace port part is sealed by the furnace port lid 71a, the insertion of the boat 35 into the processing chamber 100, that is, the carrying-in is completed.

なお、前記基板処理装置の前記ヒータ１０７、炉口シャッタ３３、ウェハ移載機４、ボートエレベータ３４、移載機エレベータ３１等の各種デバイス、メカニズムは、一つ又は複数のコントローラの連携によりレシピの対応する設定値と、各設定値に対応する実検出値とのフィードバック制御によって制御される。なお、実検出値はセンサによって検出される値である。
以下、基板処理装置に備えられている各種デバイス、メカニズムはこのような一又は複数のコントローラの連携により制御されるものとする。また、エレベータアーム６７の昇降位置については、エレベータアーム６７が上昇して炉口蓋７１ａが炉口部を閉鎖する位置をローディング位置といい、エレベータアーム６７が下降してボート３５からウェハ３９を取り出したりチャージしたりすることができる位置をエレベータアーム６７のアンローディング位置という。 Various devices and mechanisms such as the heater 107, the furnace port shutter 33, the wafer transfer machine 4, the boat elevator 34, and the transfer machine elevator 31 of the substrate processing apparatus can be combined with one or a plurality of controllers. Control is performed by feedback control of the corresponding set value and the actual detection value corresponding to each set value. The actual detection value is a value detected by the sensor.
Hereinafter, it is assumed that various devices and mechanisms provided in the substrate processing apparatus are controlled by such cooperation of one or more controllers. As for the lift position of the elevator arm 67, the position where the elevator arm 67 is raised and the furnace port lid 71a closes the furnace port part is called a loading position, and the elevator arm 67 is lowered to take out the wafer 39 from the boat 35. The position where charging can be performed is referred to as the unloading position of the elevator arm 67.

図１を参照して発明を実施するための最良の形態に係るボート３５の一例について詳述すると、ボート３５は、本体となる円形の支持台３５ａと、支持台３５ａに設けられた複数本の支持部材３５ｂとを主要部として構成されている。
各支持部材３５ｂは、ウェハ３９の挿入のため支持台３５ａの外周の半分に設けられており、ウェハ３９の外周部を部分的に嵌めこませることによってウェハ３９を支持させるための溝部（スロットともいう）１２６が設けられている。
溝部１２６は、多数のウェハ３９を多段に且つ、各ウェハ３９を水平に支持させるため、支持部材３５ｂの軸方向に沿って所定間隔を隔てて設けられており、それぞれ、支持部材３５ｂの全周に及ぶリング状の溝又は複数の支持部材３５ｂ側と反対側から支持部材３５ｂ側に向かって半径方向に窪んだ円弧状の溝となっている。 Referring to FIG. 1, an example of the boat 35 according to the best mode for carrying out the invention will be described in detail. The boat 35 includes a circular support base 35a serving as a main body and a plurality of boats provided on the support base 35a. The support member 35b is a main part.
Each support member 35b is provided on a half of the outer periphery of the support base 35a for insertion of the wafer 39, and a groove portion (also called a slot) for supporting the wafer 39 by partially fitting the outer periphery of the wafer 39. 126) is provided.
The groove portions 126 are provided at predetermined intervals along the axial direction of the support member 35b in order to support the wafers 39 in multiple stages and horizontally in order to support the wafers 39, respectively. A ring-shaped groove extending in a circle or an arc-shaped groove recessed in the radial direction from the side opposite to the plurality of support members 35b toward the support member 35b.

前記基板処理装置による基板処理工程では、チャージ工程、予備加熱工程、ウェハ３９の搬入工程及び熱処理工程、ウェハ３９の搬出工程、ウェハ３９の冷却工程の工程がこの順に実施される。   In the substrate processing process by the substrate processing apparatus, a charging process, a preheating process, a wafer 39 loading process and a heat treatment process, a wafer 39 unloading process, and a wafer 39 cooling process are performed in this order.

ウェハ３９の最初のチャージ工程では、前記ウェハ移載機４の前後左右の移動と前記移載機エレベータ３１の昇降とを組み合わせたチャージ制御により、カセット（図示せず）からウェハ３９を取り出して、順次、ボート３５の各支持部材３５ｂの同じ高さの溝を一組としてウェハ３９を一枚ずつ挿入する操作が繰り返される。   In the first charging process of the wafer 39, the wafer 39 is taken out from a cassette (not shown) by charge control that combines the movement of the wafer transfer machine 4 back and forth, left and right, and the raising and lowering of the transfer machine elevator 31. Sequentially, the operation of inserting the wafers 39 one by one with the grooves having the same height in each support member 35b of the boat 35 as one set is repeated.

予備加熱工程では、後述する熱交換部駆動機構によりボート３５のウェハ３９，３９間に熱交換部が挿入され、ウェハ３９と熱交換部との熱交換によってウェハ３９が予備加熱温度、すなわち、処理室１００内に挿入可能な温度に昇温される。   In the preheating step, a heat exchanging unit is inserted between the wafers 39 and 39 of the boat 35 by a heat exchanging unit driving mechanism to be described later, and the wafer 39 is preheated, that is, processed by heat exchange between the wafer 39 and the heat exchanging unit. The temperature is raised to a temperature at which insertion into the chamber 100 is possible.

ウェハ３９搬入工程では、エレベータアーム６７がローディング位置に上昇され、炉口蓋７１ａにより処理炉３２の炉口部が密閉される。
そして、処理室１００内の所定の高温減圧雰囲気下で酸化、拡散、成膜などのウェハ３９の熱処理工程が実施される。 In the wafer 39 loading step, the elevator arm 67 is raised to the loading position, and the furnace port portion of the processing furnace 32 is sealed by the furnace port lid 71a.
Then, a heat treatment process of the wafer 39 such as oxidation, diffusion, and film formation is performed in a predetermined high temperature and reduced pressure atmosphere in the processing chamber 100.

熱処理工程が成膜工程の場合は、処理室１００が所定の高温減圧雰囲気に保持された状
態で処理室１００に半導体装置の製造のための原料ガス（基板処理ガスともいう）が導入される。
所定時間の熱処理工程を終了すると、次に、エレベータアーム６７の下降によりボート３５がアンロード位置に下降される。 In the case where the heat treatment step is a film formation step, a source gas (also referred to as a substrate processing gas) for manufacturing a semiconductor device is introduced into the processing chamber 100 in a state where the processing chamber 100 is maintained in a predetermined high temperature and reduced pressure atmosphere.
When the heat treatment process for a predetermined time is completed, the boat 35 is lowered to the unload position by the lowering of the elevator arm 67.

ウェハ冷却工程では、ボート３５にウェハ３９を支持した状態で前記熱交換部の挿入によるウェハ３９と熱交換部との熱交換によってウェハ３９の冷却が実施される。   In the wafer cooling step, the wafer 39 is cooled by heat exchange between the wafer 39 and the heat exchanging unit by inserting the heat exchanging unit while the wafer 39 is supported on the boat 35.

二回目以降のチャージ工程では、前記ボート３５のアンロード位置で前記ウェハ移載機４の前後左右の移動と前記移載機エレベータ３１の昇降との組み合わせにより、ボート３５からのウェハ３９を順次取り出してこれを搬出用のカセットへ格納するウェハ取出し作業と、この後、次のバッチ熱処理のためのカセットからウェハ３９を順次取り出して順次ボート３５にチャージするチャージ作業が実施される。   In the second and subsequent charging steps, the wafers 39 are sequentially taken out from the boat 35 by a combination of front / rear / right / left movement of the wafer transfer device 4 and raising / lowering of the transfer device elevator 31 at the unloading position of the boat 35. Then, a wafer take-out operation for storing the wafer 39 in the cassette for unloading and a charge operation for sequentially taking out the wafers 39 from the cassette for the next batch heat treatment and charging the boat 35 sequentially are performed.

次に熱交換部駆動機構の構成と作用について詳述する。
熱交換機構の一例としての冷却機構５１には、熱交換部としての冷却部（熱交換部）と、冷却部を所定位置に駆動する熱交換部駆動機構としての冷却部駆動機構とが備えられる。
図１及び図２に示されるように、冷却部はウェハ３９と同形状又は形状が同一で直径がやや小さい多数のヒートシンク５１ａによって構成される。
前記冷却部駆動機構は、多数のヒートシンク５１ａを上下方向に所定間隔を隔てて支持する支持部（アーム部）５１ｃと、アーム部５１ｃを鉛直軸回りに回転する回転軸５１ｂと、回転軸５１ｂに回転駆動力を伝達し、アーム部５１ｃ及び回転軸５１ｂと一体の各ヒートシンク５１ａを鉛直軸回りに回転させるアクチュエータ５１ｄと、アクチュエータ５１ｄの駆動角を制御する制御部（制御手段）５１ｅとを備えて構成される。
前記回転軸５１ｂは、前記ボート３５の側方側で前記ボート３５の支持部材３５ｂ側と反対側に、ボート３５の軸芯線と平行に設けられており、各ヒートシンク５１ａはアーム部５１ｃを介して回転軸５１ｂの外周面に外向き水平に且つ互いに平行に設けられている。
回転軸５１ｂの軸方向におけるヒートシンク５１ａ間の間隔は、前記支持台３５ａの支持部材３５ｂの軸方向における溝部１２６の設置間隔と同じ間隔である。
また、支持部材３５ｂ一本あたりの溝部１２６の設置数は、回転軸５１ｂのヒートシンク５１ａの設置数よりも一つ多くなっており、回転軸５１ｂの軸方向におけるヒートシンク５１ａ間の間隔と支持部材３５ｂの軸方向における溝部１２６の設置間隔とは、ボート３５のアンロード位置において、互いに半ピッチずれている。 Next, the configuration and operation of the heat exchange unit drive mechanism will be described in detail.
The cooling mechanism 51 as an example of a heat exchange mechanism is provided with a cooling part (heat exchange part) as a heat exchange part and a cooling part drive mechanism as a heat exchange part drive mechanism that drives the cooling part to a predetermined position. .
As shown in FIGS. 1 and 2, the cooling unit is configured by a number of heat sinks 51 a that have the same shape or the same shape as the wafer 39 and have a slightly smaller diameter.
The cooling unit driving mechanism includes a support unit (arm unit) 51c that supports a number of heat sinks 51a in the vertical direction at predetermined intervals, a rotary shaft 51b that rotates the arm unit 51c around a vertical axis, and a rotary shaft 51b. An actuator 51d that transmits a rotational driving force and rotates each heat sink 51a integral with the arm 51c and the rotation shaft 51b around a vertical axis, and a control unit (control means) 51e that controls the drive angle of the actuator 51d are provided. Composed.
The rotary shaft 51b is provided on the side of the boat 35 on the side opposite to the support member 35b side of the boat 35 and in parallel with the axis of the boat 35, and each heat sink 51a is connected via an arm portion 51c. The outer circumferential surface of the rotating shaft 51b is provided horizontally outward and parallel to each other.
The interval between the heat sinks 51a in the axial direction of the rotating shaft 51b is the same as the installation interval of the groove portions 126 in the axial direction of the support member 35b of the support base 35a.
Further, the number of grooves 126 per support member 35b is one more than the number of heat sinks 51a installed on the rotating shaft 51b, and the distance between the heat sinks 51a in the axial direction of the rotating shaft 51b and the supporting member 35b are increased. The installation interval of the groove portions 126 in the axial direction is shifted by a half pitch from each other at the unloading position of the boat 35.

このような構成とすると、各ヒートシンク５１ａは、前記ボート３５のアンロード位置で、前記回転軸５１ｂによって回転されたときに、ボート３５外側の退避位置からボート３５側に回転されてボート３５及びボート３５に支持されているウェハ３９に非接触の状態でそれぞれ上下のウェハ間の冷却位置に挿入される。
ここで、「退避位置」とは、回転軸５１ｂに多段に取り付けられたヒートシンク５１ａがボート３５より所定距離離れており、ボート３５に接触することがない位置をいい、「冷却位置」とは、図３及び図４に示すように、上下のウェハ３９の軸心に対してヒートシンク５１ａの軸心位置が略合致する位置をいう。 With such a configuration, each heat sink 51a is rotated from the retracted position outside the boat 35 toward the boat 35 when rotated by the rotating shaft 51b at the unloading position of the boat 35, and the boat 35 and the boat The wafers 39 supported by 35 are inserted into the cooling positions between the upper and lower wafers in a non-contact state.
Here, the “retraction position” refers to a position where the heat sinks 51a attached to the rotating shaft 51b in multiple stages are separated from the boat 35 by a predetermined distance and do not contact the boat 35. The “cooling position” As shown in FIGS. 3 and 4, it refers to a position where the axial center position of the heat sink 51 a substantially matches the axial center of the upper and lower wafers 39.

各ヒートシンク５１ａがそれぞれ隣接する上下のウェハ３９間の冷却位置に配置されると、大気圧、清浄空気又はＮ２ガス雰囲気でも上下のウェハ３９からヒートシンク５１ａへの熱輻射がなされる。熱輻射がなされるとウェハ３９が高速に冷却される。
なお、前記アクチュエータ５１ｄとしては、電気又は油圧又は空圧により、回転軸５１ｂを駆動するアクチュエータが用いられる。
この場合、アクチュエータ５１ｄは、ステッピングモータと減速機とを組み合わせたモータでもよいし、回転軸５１ｂに一体化したレバーを介して回転軸５１ｂを回転させる直線的なアクチュエータで構成してもよい。
そして、回転軸５１ｂ、アーム部５１ｃ、ヒートシンク５１ａのうち、少なくともヒートシンク５１ａは、ウェハ３９からの熱輻射により前記ウェハ３９を高速に冷却するために、予備室としての前記移載室６の壁面、言い換えると壁面を構成している材料よりも放射率の高い材料、例えば、後述するように、石英で構成されている。 When each heat sink 51a is disposed at a cooling position between the upper and lower wafers 39 adjacent to each other, heat radiation from the upper and lower wafers 39 to the heat sink 51a is performed even in an atmospheric pressure, clean air, or N 2 gas atmosphere. When heat radiation is performed, the wafer 39 is cooled at a high speed.
As the actuator 51d, an actuator that drives the rotating shaft 51b by electricity, hydraulic pressure or pneumatic pressure is used.
In this case, the actuator 51d may be a motor that combines a stepping motor and a speed reducer, or may be a linear actuator that rotates the rotating shaft 51b via a lever integrated with the rotating shaft 51b.
Of the rotating shaft 51b, the arm portion 51c, and the heat sink 51a, at least the heat sink 51a has a wall surface of the transfer chamber 6 as a preliminary chamber in order to cool the wafer 39 at high speed by heat radiation from the wafer 39, In other words, it is made of a material having a higher emissivity than the material constituting the wall surface, for example, quartz as described later.

前記冷却機構５１によるウェハ３９の冷却について説明する。
ウェハ３９の冷却は制御部５１ｅが前記アンロード位置を検知することにより開始される。制御部５１ｅは前記レシピ及びセンサの信号に基づくか又は他のコントローラによりアンロード位置を検知するとボート３５に支持されているウェハ３９の冷却を実施する。
この場合、制御部５１ｅは、前記アクチュエータ５１ｄの駆動回路（図示せず）に駆動制御信号を出力する。アクチュエータ５１ｄの制御回路は、制御部５１ｅからの駆動制御信号に含まれる回転軸５１ｂの回転方向と回転量とに基づいて回転軸５１ｂをボート３５側に回転させ、回転軸５１ｂと一体のヒートシンク５１ａをボート３５に支持されている上下のウェハ３９間に挿入し、このヒートシンク５１ａをウェハ３９間の冷却位置に停止させる。
そして、アクチュエータ５１ｄが停止されると、制御部５１ｅは、予め設定された設定時間をカウントし所定時間に到達したとき又は放射温度センサ等、ウェハ３９の温度を測定するための温度計測器によってウェハ３９の温度を検出し、ウェハ３９の温度が、予め、設定された所定温度に降温したときに、ヒートシンク５１ａの冷却が終了したものとして、前記冷却位置から退避位置にヒートシンク５１ａを回転させるための駆動制御信号がアクチュエータ５１ｄの駆動回路に出力される。
アクチュエータ５１ｄは、駆動制御信号に含まれる回転軸５１ｂの回転方向と回転量に基づいて回転軸５１ｂをホームポジションに復帰させヒートシンク５１ａ退避位置に復帰させる。
アクチュエータ５１ｄの回転制御によって各ヒートシンク５１ａが上下のウェハ３９間の冷却位置に停止し、各ヒートシンク５１ａの被輻射面はそれぞれボート３５及びウェハ３９に非接触の状態で上下のウェハ３９の間、すなわち、ウェハ３９の熱輻射面に対峙すると、高温側である上下のウェハ３９から低温側であるヒートシンク５１ａへの熱が輻射され、ウェハ３９が高速に冷却されていく。
熱輻射によりヒートシンク５１ａに吸収された熱は、アーム部５１ｃ及び回転軸５１ｂ及びアクチュエータ５１ｄからなる熱伝導経路から機外へと搬送され、機外の冷却装置、又は機外の冷却部による放熱により機外に廃棄される。熱輻射(好ましくは、高温領域で
の熱輻射)による冷却は対流による熱伝達と比べて高速な冷却であるので、基板処理全体
の時間が短縮される。なお、前記アクチュエータ５１ｄが油圧で作動する油圧式のアクチュエータ５１ｄの場合、熱輻射によって移動した熱は油圧駆動系の作動油に放熱され、油圧系の冷却装置によって機外に廃棄される。 The cooling of the wafer 39 by the cooling mechanism 51 will be described.
The cooling of the wafer 39 is started when the control unit 51e detects the unload position. The controller 51e cools the wafer 39 supported by the boat 35 based on the recipe and sensor signals or when the unload position is detected by another controller.
In this case, the control unit 51e outputs a drive control signal to a drive circuit (not shown) of the actuator 51d. The control circuit of the actuator 51d rotates the rotation shaft 51b toward the boat 35 based on the rotation direction and the rotation amount of the rotation shaft 51b included in the drive control signal from the control unit 51e, and the heat sink 51a integrated with the rotation shaft 51b. Is inserted between the upper and lower wafers 39 supported by the boat 35, and the heat sink 51 a is stopped at the cooling position between the wafers 39.
Then, when the actuator 51d is stopped, the control unit 51e counts a preset set time and reaches the predetermined time or uses a temperature measuring instrument for measuring the temperature of the wafer 39 such as a radiation temperature sensor. When the temperature of the heat sink 51a is detected and the cooling of the heat sink 51a is completed when the temperature of the wafer 39 is lowered to a predetermined temperature set in advance, the heat sink 51a is rotated from the cooling position to the retracted position. A drive control signal is output to the drive circuit of the actuator 51d.
The actuator 51d returns the rotation shaft 51b to the home position and returns to the heat sink 51a retracted position based on the rotation direction and the rotation amount of the rotation shaft 51b included in the drive control signal.
Each heat sink 51a is stopped at the cooling position between the upper and lower wafers 39 by the rotation control of the actuator 51d, and the radiation surface of each heat sink 51a is not in contact with the boat 35 and the wafer 39, that is, between the upper and lower wafers 39. When facing the heat radiation surface of the wafer 39, heat is radiated from the upper and lower wafers 39 on the high temperature side to the heat sink 51a on the low temperature side, and the wafer 39 is cooled at high speed.
The heat absorbed by the heat sink 51a due to the heat radiation is transferred to the outside of the machine from the heat conduction path composed of the arm part 51c, the rotating shaft 51b and the actuator 51d, and is released by the cooling device outside the machine or the cooling unit outside the machine. Discarded outside the machine. Since cooling by heat radiation (preferably heat radiation in a high temperature region) is faster cooling than heat transfer by convection, the time required for the entire substrate processing is shortened. In the case where the actuator 51d is a hydraulic actuator 51d that operates hydraulically, the heat transferred by heat radiation is dissipated to the hydraulic fluid of the hydraulic drive system and discarded outside the machine by the hydraulic cooling device.

ここで、前記熱輻射、すなわち、ウェハ３９とヒートシンク５１ａの熱交換により前記ウェハ３９を高速に冷却するには、前記ヒートシンク５１ａの材質に、熱移動のしやすい材質、すなわち放射熱抵抗の小さい材質を用いることがよい。
放射熱抵抗Ｒｒａｄは下記（１）で表される。
Ｒｒａｄ＝１／（ε×Ａ×ｈｒａｄ）…（１）
ただし、ε：ヒートシンク５１ａの放射率、Ａ：ヒートシンク５１ａの表面積、ｈｒａｄ：放射熱伝達率
式（１）から放射熱抵抗Ｒｒａｄを小さくするには、ヒートシンク５１ａの放射率εが大きければよい。
この点、石英、すなわち、石英ガラスの放射率εは、ステンレスなどの研磨面に比べ、
１０倍以上の値であるのでこのような条件を満足する。また、石英は高温に対する特性やウェハ３９への汚染という観点からも移載室６内に用いられる材料として適している。また、本実施の形態において、ヒートシンク５１ａは、移載室６などの構造体とは別に単独の機能を有する要素として用いられるので、ウェハ３９へのダメージを与えない限り自由な形状に形成できる利点もある。このように、放射熱抵抗Ｒｒａｄの小さい石英で各ヒートシンク５１ａを構成した場合は、ウェハ３９からの熱輻射によるウェハ３９の高速冷却が実現されるので、熱処理終了後の次バッチの熱処理の再開までの時間が大幅に短縮される。なお、各ヒートシンク５１を、好ましくは、不透明石英で構成するとより一層熱交換しやすくなる。 Here, in order to cool the wafer 39 at a high speed by the heat radiation, that is, heat exchange between the wafer 39 and the heat sink 51a, the heat sink 51a is made of a material that easily moves heat, that is, a material that has a low radiant heat resistance. It is good to use.
The radiant heat resistance Rrad is expressed by the following (1).
Rrad = 1 / (ε × A × hrad) (1)
However, ε: emissivity of the heat sink 51a, A: surface area of the heat sink 51a, hrad: radiant heat transfer coefficient To reduce the radiant heat resistance Rrad from the equation (1), the emissivity ε of the heat sink 51a only needs to be large.
In this respect, the emissivity ε of quartz, that is, quartz glass, is higher than that of polished surfaces such as stainless steel.
Since the value is 10 times or more, such a condition is satisfied. Quartz is also suitable as a material used in the transfer chamber 6 from the viewpoint of high temperature characteristics and contamination of the wafer 39. In the present embodiment, since the heat sink 51a is used as an element having a single function separately from the structure such as the transfer chamber 6, the advantage that the heat sink 51a can be formed in a free shape as long as the wafer 39 is not damaged. There is also. Thus, when each heat sink 51a is comprised with quartz with small radiation heat resistance Rrad, since the rapid cooling of the wafer 39 by the thermal radiation from the wafer 39 is implement | achieved, it is until the resumption of the heat processing of the next batch after completion | finish of heat processing. The time is greatly reduced. In addition, when each heat sink 51 is preferably made of opaque quartz, it becomes easier to exchange heat.

以下、他の実施の形態について詳述する。なお、以下の実施の形態の説明において、実施の形態１と同様な構成については、基本的に同一符号を付して説明する。   Hereinafter, other embodiments will be described in detail. In the following description of the embodiment, the same components as those in the first embodiment will be basically described with the same reference numerals.

＜実施の形態２＞
前記した実施の形態１では、各ヒートシンク５１ａの熱を回転軸５１ｂやアーム部５１ｃ等の熱伝導経路から機外に搬送し廃棄する構成としたがウェハ３９の熱処理温度の高温化に対応した高速な冷却のためには、ヒートシンク５１ａにおける出熱量が入熱量より大きくなるようにヒートシンク５１ａの温度を調節することが望ましい。 <Embodiment 2>
In the first embodiment described above, the heat of each heat sink 51a is transported out of the apparatus from the heat conduction path such as the rotating shaft 51b and the arm portion 51c and discarded. However, the heat treatment temperature of the wafer 39 is increased. For proper cooling, it is desirable to adjust the temperature of the heat sink 51a so that the amount of heat output from the heat sink 51a is greater than the amount of heat input.

図５はこのような実施の形態を示すヒートシンク５１ａ及び回転軸５１ｂの解説図である。   FIG. 5 is an explanatory view of the heat sink 51a and the rotating shaft 51b showing such an embodiment.

この例では、ヒートシンク５１ａの内部にパイプにより複数回折り返された熱交換通路５１ｆが形成され、回転軸５１ｂ内に、供給側通路５１ｉと、排出側通路５１ｊとが、それぞれ接続される。熱交換通路５１ｆは、熱交換通路５１ｆの入口と出口とに接続される。
供給側通路５１ｉには供給手段であるポンプＰ（図示せず）を通じて熱交換媒体が連続的に供給され、排出側通路５１ｊは貯槽（図示せず）に熱交換後の熱交換媒体を排出する。熱交換通路５１ｆには、所定温度、例えば、３０℃の工業用用水やチラー水が一定流量で供給される。
なお、供給側通路５１ｉ、排出側通路５１ｊのいずかれか一方には、熱交換媒体の流量を調節するための流量制御弁や熱交換媒体の供給、停止をするため、必要に応じて開閉弁を設けてもよい。 In this example, a heat exchange passage 51f bent back by a plurality of pipes is formed inside the heat sink 51a, and a supply side passage 51i and a discharge side passage 51j are connected to the rotating shaft 51b. The heat exchange passage 51f is connected to the inlet and the outlet of the heat exchange passage 51f.
A heat exchange medium is continuously supplied to the supply side passage 51i through a pump P (not shown) as supply means, and the discharge side passage 51j discharges the heat exchange medium after heat exchange to a storage tank (not shown). . Industrial heat water or chiller water at a predetermined temperature, for example, 30 ° C., is supplied to the heat exchange passage 51f at a constant flow rate.
Note that either the supply-side passage 51i or the discharge-side passage 51j is opened or closed as necessary to supply or stop the flow control valve for adjusting the flow rate of the heat exchange medium or the heat exchange medium. A valve may be provided.

前記熱交換媒体によるヒートシンク５１ａによるウェハ３９の冷却について説明すると、まず、前記ウェハ３９の熱処理前又は熱処理の際に、供給側通路５１ｉ、熱交換通路５１ｆ、排出側通路５１ｊに熱交換媒体を流すことにより、予めヒートシンク５１ａを３０℃程度に冷却しておき、例えば、５００〜１１００℃で処理された後、処理室１００から搬出したボート３５上のウェハ３９と、これに対峙されるヒートシンク５１ａの間に大きな温度差を設定しておく。
この後、前記制御部５１ｅにレシピやセンサの検出値に基づいて前記ボート３５の搬出（アンロード）に対応する信号が出力されると、制御部５１ｅが実施の形態１で説明したように、前記アクチュエータ５１ｄを制御し、回転軸５１ｂの回転角を制御し、回転軸５１ｂの回転により各ヒートシンク５１ａを上下のウェハ３９間の冷却位置に挿入する。
このとき、ヒートシンク５１ａの温度は３０℃であり、ボート３５に支持されているウェハ３９との温度差が大きいので、ウェハ３９からヒートシンク５１ａへの熱輻射によりウェハ３９が高速に冷却されていく。
この場合、熱交換媒体の流量を最大にすると、熱交換通路５１ｆを流れる熱交換媒体によるヒートシンク５１ａからの熱の輸送量が最大となるので、ウェハ３９の熱処理温度の高温化に対応した高速な冷却がなされる。また、熱処理温度が通常の場合にも熱交換媒体
の流量を最大にするとヒートシンク５１ａの冷却速度が大幅に増加し、短時間でのウェハ３９の冷却が実現される。そして、前記供給側通路５１ｉ又は排出側通路５１ｊに流量制御弁を設けた場合は、供給側のポンプの流量、圧力を規定流量、規定圧力とした状態で、流量制御弁の開度の調節により、熱交換通路５１ｆでの流量を調節することができるので、ウェハ３９の温度に対応したヒートシンク５１ａの温度の調節により、両者に冷却速度に対応した温度差を設定することができる。
なお、温度が異なる２種類の熱交換媒体をそれぞれ供給側通路に接続してこの接続箇所に切り換え弁を設けて切換弁（図示せず）の切換えによって、前記ヒートシンク５１ａに処理前のウェハ３９より高温の熱交換媒体又は処理後のウェハ３９より低温の熱交換媒体を通流するように構成してもよい。これにより、ウェハ３９の熱処理の前に、ヒートシンク５１ａを昇温してボート３５内のウェハ３９間に挿入することができ、ウェハ３９の予備加熱をすることができる。 The cooling of the wafer 39 by the heat sink 51a by the heat exchange medium will be described. First, the heat exchange medium flows through the supply side passage 51i, the heat exchange passage 51f, and the discharge side passage 51j before or during the heat treatment of the wafer 39. Thus, the heat sink 51a is cooled in advance to about 30 ° C., for example, after being processed at 500 to 1100 ° C., the wafer 39 on the boat 35 unloaded from the processing chamber 100 and the heat sink 51a facing the wafer 39 Set a large temperature difference between them.
Thereafter, when a signal corresponding to the unloading of the boat 35 is output to the control unit 51e based on the detection values of the recipes and sensors, the control unit 51e, as described in the first embodiment, The actuator 51d is controlled, the rotation angle of the rotating shaft 51b is controlled, and each heat sink 51a is inserted into the cooling position between the upper and lower wafers 39 by the rotation of the rotating shaft 51b.
At this time, the temperature of the heat sink 51a is 30 ° C., and the temperature difference from the wafer 39 supported by the boat 35 is large. Therefore, the wafer 39 is cooled at a high speed by heat radiation from the wafer 39 to the heat sink 51a.
In this case, when the flow rate of the heat exchange medium is maximized, the amount of heat transported from the heat sink 51a by the heat exchange medium flowing through the heat exchange passage 51f is maximized, so that the high-speed heat treatment temperature of the wafer 39 can be increased. Cooling is done. Further, even when the heat treatment temperature is normal, if the flow rate of the heat exchange medium is maximized, the cooling rate of the heat sink 51a is greatly increased, and the cooling of the wafer 39 is realized in a short time. When a flow rate control valve is provided in the supply side passage 51i or the discharge side passage 51j, the flow rate and pressure of the supply side pump are set to the specified flow rate and the specified pressure, and the opening degree of the flow control valve is adjusted. Since the flow rate in the heat exchange passage 51f can be adjusted, the temperature difference corresponding to the cooling rate can be set for both by adjusting the temperature of the heat sink 51a corresponding to the temperature of the wafer 39.
It should be noted that two types of heat exchange media having different temperatures are connected to the supply-side passages, and a switching valve is provided at this connection location. By switching the switching valve (not shown), the heat sink 51a is loaded with the wafer 39 before processing. You may comprise so that a high temperature heat exchange medium or a low-temperature heat exchange medium may flow through the wafer 39 after a process. Thus, before the heat treatment of the wafer 39, the heat sink 51a can be heated and inserted between the wafers 39 in the boat 35, and the wafer 39 can be preheated.

＜実施の形態３＞
前記したように、実施の形態２では、熱交換媒体をヒートシンク５１ａに連続的に通流し、熱交換後の熱交換媒体を貯槽に排出するので、ヒートシンク５１ａの温度が調節され、ウェハ３９が高速に冷却されるが、冷却のために使用する熱交換媒体の使用量が増大し、ユーティティの費用が大幅に増大する虞がある。
そこで、この実施の形態３では、熱交換通路５１ｆに熱交換媒体の循環通路を接続し、熱交換通路５１ｆの上流側又は下流側で熱交換媒体を冷却することにより、熱交換媒体の使用量を低減する。 <Embodiment 3>
As described above, in the second embodiment, the heat exchange medium is continuously passed through the heat sink 51a, and the heat exchange medium after the heat exchange is discharged into the storage tank. Therefore, the temperature of the heat sink 51a is adjusted, and the wafer 39 is moved at high speed. However, there is a risk that the amount of heat exchange medium used for cooling increases and the cost of the utility increases significantly.
Therefore, in the third embodiment, the heat exchange medium circulation path is connected to the heat exchange path 51f, and the heat exchange medium is cooled on the upstream side or the downstream side of the heat exchange path 51f. Reduce.

図６にこのようなヒートシンク５１ａの冷却装置の一例を示す。   FIG. 6 shows an example of such a cooling device for the heat sink 51a.

この例では、ヒートシンク５１ａ内にパイプにより前記熱交換通路５１ｆが形成され、熱交換通路５１ｆの入口と出口に熱交換媒体循環通路５１ｋが接続される。
熱交換媒体循環通路５１ｋは、前記回転軸５１ｂ内を通じて接続されている。これら熱交換媒体循環通路５１ｋには熱交換媒体を循環させるためのポンプＰが設けられており、熱交換媒体循環通路５１ｋは、機外又は屋外に設置された熱交換器５１ｌとの熱交換により冷却される。
熱交換器５１ｌ内を循環する冷媒は、サーモスタットＴＨにより、一定の温度、例えば、３０℃に保持される。
熱交換器５１ｌは、周知の熱交換機、例えば、冷媒方式の熱交換器でもよいし、ヒートポンプ式の熱交換器でもよい。
従って、この実施の形態では、熱交換媒体を無駄にすることなく、一定量の熱交換媒体で各ヒートシンク５１ａが所定温度（この例では３０℃）に保持され、ウェハ３９の高速な冷却が実現される。 In this example, the heat exchange passage 51f is formed by a pipe in the heat sink 51a, and a heat exchange medium circulation passage 51k is connected to an inlet and an outlet of the heat exchange passage 51f.
The heat exchange medium circulation passage 51k is connected through the rotation shaft 51b. The heat exchange medium circulation passage 51k is provided with a pump P for circulating the heat exchange medium. The heat exchange medium circulation passage 51k is exchanged with a heat exchanger 51l installed outside or outside the apparatus. To be cooled.
Refrigerant circulating in the heat exchanger 51l is thermostatically T H, a constant temperature, for example, is held in the 30 ° C..
The heat exchanger 51l may be a known heat exchanger, for example, a refrigerant heat exchanger or a heat pump heat exchanger.
Therefore, in this embodiment, each heat sink 51a is held at a predetermined temperature (30 ° C. in this example) with a certain amount of heat exchange medium without wasting the heat exchange medium, and high-speed cooling of the wafer 39 is realized. Is done.

＜実施の形態４＞
この実施の形態では、実施の形態２で説明したように熱輻射でウェハ３９を冷却し、その熱を熱交換媒体で回収するだけでなく、強制対流も併用して前記ボート３５のウェハ３９を冷却する。
図７及び図８はこのような熱交換機構としての冷却機構の一例を示す。
図７、図８に示すように、第１実施形態、第２の実施形態又は第３の実施の形態で説明したヒートシンク５１ａを用い、このヒートシンク５１ａ内に、熱交換通路５１ｆとは別にパイプによりガス通路５１ｍを形成し、ヒートシンク５１ａの上面に、ガス通路５１ｍに連通するガスの噴出口５１ｎを開口している。
ガス通路５１ｍは、前記回転軸５１ｂ内を通じてガス供給通路５１ｏに接続され、機外又は機内のガス供給源に接続される。図７ではガス供給源の一例として空気供給手段（ポンプ）Ｐ１を設けている。
ガス供給通路５１ｏには、ガスの供給、遮断を可能とするため開閉弁（図示せず）が設けられる。
また、前記冷却ガスは、予め、所定温度に冷却された清浄な空気又は不活性ガス（例えば、Ｎ２ガス）が用いられる。
この冷却機構によれば、ヒートシンク５１ａがボート３５のウェハ３９の冷却位置に作動された際に、前記制御部５１ｅにより、前記空気供給ポンプＰ１が作動され、ガス供給通路５１ｏ、ガス通路５１ｍに供給された冷却ガスが噴出口５１ｎから直上のウェハ３９の裏面に噴出されるので、強制対流による熱伝達によっても各ウェハ３９が冷却される。このため、ヒートシンク５１ａへの熱輻射と強制対流の両方により、各ウェハ３９が高速に冷却される。なお、下向きの噴出口５１ｎをガス通路５１ｍに接続し、下方のウェハの上面に冷却ガスを吹き付けることで、表裏を均等に冷却させるように構成してもよい。 <Embodiment 4>
In this embodiment, as described in the second embodiment, the wafer 39 is cooled by heat radiation and the heat is not recovered by a heat exchange medium, but the wafer 39 of the boat 35 is also used in combination with forced convection. Cooling.
7 and 8 show an example of a cooling mechanism as such a heat exchange mechanism.
As shown in FIGS. 7 and 8, the heat sink 51a described in the first embodiment, the second embodiment, or the third embodiment is used, and a pipe is provided in the heat sink 51a separately from the heat exchange passage 51f. A gas passage 51m is formed, and a gas outlet 51n communicating with the gas passage 51m is opened on the upper surface of the heat sink 51a.
The gas passage 51m is connected to the gas supply passage 51o through the rotary shaft 51b, and is connected to a gas supply source outside or inside the machine. In FIG. 7, an air supply means (pump) P1 is provided as an example of a gas supply source.
The gas supply passage 51o is provided with an open / close valve (not shown) in order to enable supply and shutoff of gas.
Further, as the cooling gas, clean air or an inert gas (for example, N 2 gas) cooled in advance to a predetermined temperature is used.
According to this cooling mechanism, when the heat sink 51a is operated to the cooling position of the wafer 39 of the boat 35, the control unit 51e operates the air supply pump P1 to supply the gas supply passage 51o and the gas passage 51m. Since the cooled gas is ejected from the ejection port 51n to the back surface of the wafer 39 directly above, each wafer 39 is also cooled by heat transfer by forced convection. For this reason, each wafer 39 is cooled at high speed by both heat radiation to the heat sink 51a and forced convection. Note that the downward jet port 51n may be connected to the gas passage 51m, and the cooling gas may be blown onto the upper surface of the lower wafer to cool the front and back surfaces evenly.

＜実施の形態５＞
以下、実施の形態１〜４の形態で説明したヒートシンク５１ａの他の実施の形態について説明する。
ここで、第１〜第４の実施に係る熱交換機構としての冷却機構５１は、ウェハ３９からヒートシンク５１ａへの熱輻射によってウェハ３９を冷却する。しかし、このような冷却機構は、ウェハ３９とヒートシンク５１ａとの間の距離が等しく、ヒートシンク間ピッチやボート３５のウェハ間ピッチ(ボート３５のスロット(溝部)間ピッチと同じ)にバラツキがないか、又は、バラツキが無視できるほど小さい場合に用いることを前提としている。このため、ヒートシンク間ピッチやボート３５のウェハ間ピッチ(ボートのスロット(溝部)間ピッチと同じ)のバラツキに対応した冷却が必要となった場合は、大きなバラツキを予測した上で、バラツキの中で最も悪い値に合わせてウェハ３９の冷却時間を決定することになるが、これでは、冷却期間が過度に長くなり、スループットが低下してしまう。 <Embodiment 5>
Hereinafter, other embodiments of the heat sink 51a described in the first to fourth embodiments will be described.
Here, the cooling mechanism 51 as the heat exchange mechanism according to the first to fourth implementations cools the wafer 39 by heat radiation from the wafer 39 to the heat sink 51a. However, in such a cooling mechanism, the distance between the wafer 39 and the heat sink 51a is equal, and the pitch between the heat sinks and the pitch between the wafers of the boat 35 (the same as the pitch between the slots (grooves) of the boat 35) are not varied. Alternatively, it is assumed that the variation is small enough to be ignored. For this reason, when cooling corresponding to variations in the pitch between the heat sinks and the pitch between the wafers of the boat 35 (the same as the pitch between the slots (grooves) of the boat) is required, a large variation is predicted and In this case, the cooling time of the wafer 39 is determined in accordance with the worst value, but in this case, the cooling period becomes excessively long and the throughput is lowered.

そこで、前記ヒートシンク５１ａの上面部に、ウェハ３９を載置するウェハ支持部材（後述する）を取り付けて各ヒートシンク５１ａをボート３５のウェハ３９間に挿入した後、ボート３５とヒートシンク５１ａとの相対的な昇降によりボート３５に保持されているウェハ３９をヒートシンク５１ａのウェハ支持部材に載置させることによって、ヒートシンク５１ａの上面とウェハ３９の下面との間隙を面内一定とし、各ヒートシンク５１ａへの均一な輻射によってボート３５におけるウェハ３９間の温度偏差を解消する。   Therefore, a wafer support member (to be described later) for mounting the wafer 39 is attached to the upper surface portion of the heat sink 51a and each heat sink 51a is inserted between the wafers 39 of the boat 35, and then the boat 35 and the heat sink 51a are relative to each other. By placing the wafer 39 held by the boat 35 on the wafer support member of the heat sink 51a by a simple raising and lowering, the gap between the upper surface of the heat sink 51a and the lower surface of the wafer 39 is made in-plane constant, and uniform to each heat sink 51a. The temperature deviation between the wafers 39 in the boat 35 is eliminated by the effective radiation.

図１４はこのようなヒートシンク５１ａの一例を示す。図１４（ａ）は平面図、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図１４（ｃ）は、ヒートシンク５１ａを分解した状態を示す解説図である。   FIG. 14 shows an example of such a heat sink 51a. 14A is a plan view, FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 14A, and FIG. 14C is an explanatory view showing a state in which the heat sink 51a is disassembled.

図１４に示すように、複数のウェハ支持部材６０が、ヒートシンク５１ａの上面部少なくとも一部を埋設させて設けられる。ウェハ支持部材６０は、ヒートシンク５１ａの上面の各点において、ウェハ下面までの距離を一定とするため、ウェハ３９の撓みに基づいて間隔を隔てて配置される。各ウエハ支持部材６０の少なくとも一部がヒートシンク５１ａに埋設されると、ヒートシンク５１ａの下面からウエハ支持部材６０の頂点までの高さが低くなるので、ボート３５のウエハ間にヒートシンク５１ａを挿入して冷却する際に、ウェハ３９との接触を防止することができる。また、ウェハ支持部材６０は、石英又は反応性の低い(例えば、純度の高い)セラミックス等の断熱材で形成されると共に、ウェハ３９との接点部が球面状に形成される。このようにすると、前記ウェハ３９とヒートシンク５１ａとの間が断熱され、熱伝導が防止されるので、ウエハ面内の熱伝導に起因した冷却むらが防止される。
ところで、前記ウエハ支持部材６０の少なくとも一部をヒートシンク５１ａに埋設して厚み方向の高さを薄くしてもボート３５のスロット間ピッチによっては、対応できないことも想定される。
そこで、このような場合にも対応できるようにする必要がある。
このような場合には、前記ウェハ支持部材６０は、ヒートシンク５１ａの厚みよりも大きい球状乃至ボール状に形成され、ヒートシンク５１ａのウェハ支持部材取付け部に、このボール状のウェハ支持部材６０を挿入するため、取付孔６１が設けられる。また、ウェハ支持部材固定部材としての皿ねじ６２により、ウェハ支持部材６０を挟み込んで固定するためのねじ孔６３がヒートシンク５１ａの取付孔６１の周囲に少なくとも一対、設けられる。
一方の皿ねじ６２の頭部座面の全てをヒートシンク５１ａの下面に着座させ、これを基準として反対側から他方の皿ねじ６２を螺入して締結すると、各ヒートシンク５１ａにおいて、ヒートシンク５１ａの上面とウエハ支持部材６０の頂点までの高さが同じになり、各ヒートシンク５１ａへの輻射によるウエハ３９の冷却具合が、ウエハ全面の各点において均等になる。これにより、ヒートシンク５１ａの厚みを最小としながら、各ヒートシンク５１ａにおいてウエハ３９を同一温度に冷却することができ、温度偏差によるスループットの低下を防止することができる。また、皿ねじ６２を取り付けることにより、ウェハ支持部材６０をヒートシンク５１ａに容易に固定することができるし、反対に、皿ねじ６２を取り外すことにより、ウェハ支持部材６０をヒートシンク５１ａから容易に取り外すことができる。
なお、前記ウェハ支持部材６０が石英で形成されると、石英が反応ガスに対して非反応であるし、耐熱性に優れるのでウェハ支持部材６０の反応に起因する汚染も防止することができる。 As shown in FIG. 14, a plurality of wafer support members 60 are provided with at least part of the upper surface portion of the heat sink 51a embedded therein. The wafer support members 60 are arranged at intervals based on the deflection of the wafer 39 in order to make the distance to the lower surface of the wafer constant at each point on the upper surface of the heat sink 51a. When at least a part of each wafer support member 60 is embedded in the heat sink 51a, the height from the lower surface of the heat sink 51a to the apex of the wafer support member 60 decreases, so the heat sink 51a is inserted between the wafers of the boat 35. When cooling, contact with the wafer 39 can be prevented. Further, the wafer support member 60 is formed of a heat insulating material such as quartz or ceramics having low reactivity (for example, high purity), and a contact portion with the wafer 39 is formed in a spherical shape. In this way, the wafer 39 and the heat sink 51a are insulated from each other and heat conduction is prevented, so that uneven cooling due to heat conduction in the wafer surface is prevented.
By the way, it is assumed that even if at least a part of the wafer support member 60 is embedded in the heat sink 51a to reduce the height in the thickness direction, it cannot be handled depending on the pitch between the slots of the boat 35.
Therefore, it is necessary to be able to cope with such a case.
In such a case, the wafer support member 60 is formed in a spherical or ball shape larger than the thickness of the heat sink 51a, and the ball-shaped wafer support member 60 is inserted into the wafer support member mounting portion of the heat sink 51a. Therefore, a mounting hole 61 is provided. In addition, at least a pair of screw holes 63 for sandwiching and fixing the wafer support member 60 is provided around the mounting hole 61 of the heat sink 51a by a countersunk screw 62 as a wafer support member fixing member.
When all the head seating surfaces of one countersunk screw 62 are seated on the lower surface of the heat sink 51a and the other countersunk screw 62 is screwed in from the opposite side and fastened, the upper surface of the heat sink 51a is fixed in each heat sink 51a. And the height to the apex of the wafer support member 60 are the same, and the degree of cooling of the wafer 39 by radiation to each heat sink 51a is uniform at each point on the entire wafer surface. As a result, the wafer 39 can be cooled to the same temperature in each heat sink 51a while minimizing the thickness of the heat sink 51a, and a decrease in throughput due to temperature deviation can be prevented. Further, by attaching the flat head screw 62, the wafer support member 60 can be easily fixed to the heat sink 51a. Conversely, by removing the flat head screw 62, the wafer support member 60 can be easily removed from the heat sink 51a. Can do.
If the wafer support member 60 is made of quartz, the quartz is non-reactive with the reaction gas and has excellent heat resistance, so that contamination caused by the reaction of the wafer support member 60 can be prevented.

次に、図１及び図１４を参照して、複数のウェハ支持部材６０を有するヒートシンク５１ａを複数備える冷却機構５１によるウェハ冷却について説明する。
ウェハ３９の冷却は前記制御部５１ｅ（図２参照）により制御される。
制御部５１ｅは、前記ボート３５のアンロード指示を受信したとき、すなわち、熱処理後のウェハキャリア回収前に実施される。
前記ボート３５に支持されたウェハ３９の枚数(スロット数でもよい)よりヒートシンク５１ａの枚数が少ない場合について例示して説明する。
この場合、制御部５１ｅは、冷却機構５１の各ヒートシンク５１ａの位置を基準として、前記ボートエレベータ３４の下降位置を段階的に制御し、ボート３５のウェハ３９を段階的に冷却する。
例えば、ボート３５のウェハ３９を、下方から上方に三段階に分けて冷却する場合、下段、中段、上段の順にボート３９上のウェハ３９を冷却する。
下段の複数のウェハ３９の冷却に際しては、まず、ボートエレベータ３４の下降の制御により、ボート３５の下段のウェハ３９，３９間を冷却機構５１の各ヒートシンク５１ａに臨ませて停止する。
次に、この停止状態で前記アクチュエータ５１ｄの駆動回路（図示せず）に駆動制御信号を出力する。
アクチュエータ５１ｄの制御回路は、制御部５１ｅからの駆動制御信号に含まれる回転軸５１ｂの回転方向と回転量とに基づいて回転軸５１ｂをボート３５側に回転させ、回転軸５１ｂと一体のヒートシンク５１ａをボート３５の下段に支持されている各ウェハ３９，３９間(最下位置のウェハ３９の場合、ウェハ３９の下側)に挿入し、続いて、ボート３５の溝部１２６の溝幅（スロット幅）の範囲内でボートエレベータ３４をさらに下降させる。そして、ボート３５とヒートシンク５１ａとの相対的な移動によって、各ヒートシンク５１ａのウェハ支持部材６０に、ボート３５のウェハ３９を載置させる。
各ウェハ３９がヒートシンク５１ａのウェハ支持部材６０に支持されると、それぞれヒートシンク５１ａの上面とウェハ３９の下面とが平行になるので、ウェハ３９からヒートシンク５１ａへの均一な熱輻射によって各ウェハ３９がバラツキなく同一温度に冷却される。
このとき、前記したように熱交換媒体によりヒートシンク５１ａを冷却すると、ウェハ
３９の冷却効率が向上し、さらに、前記したように、冷却ガスの吹き付けによる対流も利用するとさらに冷却効率が向上する。
制御部５１ｅは、各ヒートシンク５１ａにウェハ３９を載置した後は、予め、設定された設定時間をカウントする。その後、所定時間に到達したとき又は放射温度センサ等、ウェハ３９の温度を測定する温度計測器（図示せず）によってウェハ３９の温度を検出し、ウェハ３９の温度が、予め、設定された所定温度に降温したときに、ヒートシンク５１ａによる冷却が終了したものとする。
そして、冷却が終了すると、ボート３５の溝部１２６の溝幅の範囲でボートエレベータ３４を上昇させてウェハ支持部材６０に載置されているウェハ３９をボート３５の溝部１２６に載置させる。
制御部５１ｅは、この後、前記アクチュエータ５１ｄの駆動回路にヒートシンク５１ａを冷却位置から退避位置に回転させる駆動制御信号を出力する。
アクチュエータ５１ｄは、駆動制御信号に含まれる回転軸５１ｂの回転方向と回転量に基づいて回転軸５１ｂをホームポジションに復帰させ、ヒートシンク５１ａを退避位置に復帰させて、ボート下段の複数のウェハ３９の冷却を終了する。
このように、制御部５１ｅは、ボートエレベータ３４の下降、ヒートシンク５１ａのウェハ３９間への挿入、ボートエレベータ３４の上昇、ヒートシンク５１ａのウェハ３９間からの退避を、ボート下段、中段、上段の順に繰り返し、全てのウェハ３９を冷却する。
ボート３５に保持されているウェハ３９の冷却の終了後は、前記ウェハ移載機４により、ボート３５のウェハ３９がウェハキャリア（図示せず）に回収され、機外へと搬出される。
なお、上述の説明では、前記ボート３５に支持されたウェハ３９の枚数よりヒートシンク５１ａの枚数が少ない場合について説明したが、例えば、前記ボート３５に支持されたウェハの枚数とヒートシンク５１ａの枚数が同じかもしくはウェハ３９の枚数が少ない場合には、段階的に冷却せずに、一括で全てのウェハ３９を一括で冷却するように制御するとよい。 Next, referring to FIG. 1 and FIG. 14, wafer cooling by the cooling mechanism 51 including a plurality of heat sinks 51 a having a plurality of wafer support members 60 will be described.
The cooling of the wafer 39 is controlled by the control unit 51e (see FIG. 2).
The control unit 51e is executed when an unload instruction for the boat 35 is received, that is, before the wafer carrier is recovered after the heat treatment.
An example in which the number of heat sinks 51a is smaller than the number of wafers 39 (may be the number of slots) supported by the boat 35 will be described.
In this case, the control unit 51e controls the descending position of the boat elevator 34 in a stepwise manner with reference to the position of each heat sink 51a of the cooling mechanism 51 to cool the wafer 39 of the boat 35 in a stepwise manner.
For example, when the wafer 39 of the boat 35 is cooled in three stages from the bottom to the top, the wafer 39 on the boat 39 is cooled in the order of the lower stage, the middle stage, and the upper stage.
In cooling the plurality of lower wafers 39, first, the lower wafers 39, 39 in the lower part of the boat 35 are made to face each heat sink 51 a of the cooling mechanism 51 and stopped by controlling the lowering of the boat elevator 34.
Next, in this stopped state, a drive control signal is output to the drive circuit (not shown) of the actuator 51d.
The control circuit of the actuator 51d rotates the rotation shaft 51b toward the boat 35 based on the rotation direction and the rotation amount of the rotation shaft 51b included in the drive control signal from the control unit 51e, and the heat sink 51a integrated with the rotation shaft 51b. Is inserted between the respective wafers 39 and 39 supported on the lower stage of the boat 35 (in the case of the lowermost wafer 39, the lower side of the wafer 39), and then the groove width (slot width) of the groove portion 126 of the boat 35 is inserted. ), The boat elevator 34 is further lowered. And the wafer 39 of the boat 35 is mounted on the wafer support member 60 of each heat sink 51a by the relative movement of the boat 35 and the heat sink 51a.
When each wafer 39 is supported by the wafer support member 60 of the heat sink 51a, the upper surface of the heat sink 51a and the lower surface of the wafer 39 become parallel to each other. Cools to the same temperature without variation.
At this time, when the heat sink 51a is cooled by the heat exchange medium as described above, the cooling efficiency of the wafer 39 is improved. Further, as described above, the cooling efficiency is further improved when the convection by the blowing of the cooling gas is also used.
After placing the wafer 39 on each heat sink 51a, the controller 51e counts a preset set time. Thereafter, the temperature of the wafer 39 is detected when a predetermined time is reached or a temperature measuring device (not shown) for measuring the temperature of the wafer 39, such as a radiation temperature sensor, and the temperature of the wafer 39 is set to a predetermined value. It is assumed that the cooling by the heat sink 51a is finished when the temperature is lowered.
When the cooling is completed, the boat elevator 34 is raised within the range of the groove width of the groove portion 126 of the boat 35 and the wafer 39 placed on the wafer support member 60 is placed on the groove portion 126 of the boat 35.
Thereafter, the controller 51e outputs a drive control signal for rotating the heat sink 51a from the cooling position to the retracted position to the drive circuit of the actuator 51d.
The actuator 51d returns the rotating shaft 51b to the home position and returns the heat sink 51a to the retracted position on the basis of the rotation direction and the rotation amount of the rotating shaft 51b included in the drive control signal. Stop cooling.
As described above, the control unit 51e moves the boat elevator 34 downward, inserts the heat sink 51a between the wafers 39, raises the boat elevator 34, and retracts the heat sink 51a between the wafers 39 in order of the boat lower stage, the middle stage, and the upper stage. Repeatedly, all the wafers 39 are cooled.
After the cooling of the wafers 39 held in the boat 35 is finished, the wafers 39 on the boat 35 are collected by a wafer carrier (not shown) by the wafer transfer device 4 and carried out of the machine.
In the above description, the case where the number of the heat sinks 51a is smaller than the number of the wafers 39 supported on the boat 35 has been described. Alternatively, when the number of wafers 39 is small, it is preferable to control so that all the wafers 39 are collectively cooled without being cooled in stages.

＜実施の形態６＞
次に、図１５乃至図１７を参照して実施の形態５で説明した前記ウェハ支持部材６０を有するヒートシンク５１ａを昇降装置によって昇降させることにより、ボート３５に保持されているウェハ３９を冷却する冷却部駆動機構の実施の形態について説明する。
参照する図面において、図１５はヒートシンクが取り付けられている冷却部駆動機構１２５を示す解説図、図１６は同じくヒートシンクを取り付けた冷却部駆動機構１２５の平面図、正面図及び右側面図を示す。図１７は図１６（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。 <Embodiment 6>
Next, the heat sink 51a having the wafer support member 60 described in the fifth embodiment with reference to FIGS. 15 to 17 is moved up and down by a lifting device to cool the wafer 39 held by the boat 35. An embodiment of the part drive mechanism will be described.
In the drawings to be referred to, FIG. 15 is an explanatory diagram showing the cooling unit driving mechanism 125 to which the heat sink is attached, and FIG. 16 is a plan view, a front view, and a right side view of the cooling unit driving mechanism 125 to which the heat sink is similarly attached. FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.

図１５乃至図１７に示すように、冷却部駆動機構１２５には、台座７１と、複数のウェハ３９を台座７１に多段に支持させるための二対の支持部材７２，７２とが設けられる。台座７１には、台座７１を鉛直軸回り回転させるためアクチュエータ（図示せず）、例えば、図２で説明したアクチュエータ５１ｄが連結される。
アクチュエータと台座７１とは昇降装置（図示せず）に支持され、昇降装置により上下に昇降される。
二対の支持部材７２，７２は、それぞれ台座７１に一体的に設けられおり、支持部材７２，７２は上下方向に延びている。
二対の支持部材７２，７２には、ヒートシンク５１ａのアーム部５１ｃを嵌合させて支持させるための複数の溝部７６が支持部材同士の互いの対抗面に多段に設けられている。
また、二対の支持部材７２，７２の複数の溝部７６の溝部間ピッチは、ボート３５の支持部材３５ｂの軸方向における溝部間ピッチと同じ間隔であり、ボート３５の支持部材３５ｂの数と同じ数になくなっている。
二対の支持部材７２の上端部同士はこれら支持部材７２，７２間の間隔を保持するため連結部材７３により連結されている。
また、図１７に示すように、二対の支持部材７２，７２内が両端に開口する中空の通路７４となっており、二対の支持部材７２，７２の各通路７４と、ヒートシンク５１ａの入口と出口とが、螺子付きのキャップにより、連結する管継手７５によって連結され、熱交換媒体を通流する一連の通路を構成している。
この一連の通路は、図示されてはいないが、図７にて説明したように、ヒートシンク５１ａの内部に設けられた熱交換通路の入口と出口とに接続されており、ヒートシンク５１ａの熱交換通路に通流する熱交換媒体によってヒートシンク５１ａを冷却するようになっている。
なお、各管継手７５と、二対の支持部材７２，７２連結部との接続部にはシールのためのシール部材７８が設けられる。 As shown in FIGS. 15 to 17, the cooling unit driving mechanism 125 is provided with a pedestal 71 and two pairs of support members 72 and 72 for supporting the plurality of wafers 39 on the pedestal 71 in multiple stages. An actuator (not shown) for rotating the pedestal 71 around the vertical axis, for example, the actuator 51d described in FIG. 2 is connected to the pedestal 71.
The actuator and the pedestal 71 are supported by an elevating device (not shown) and are moved up and down by the elevating device.
The two pairs of support members 72 and 72 are integrally provided on the base 71, and the support members 72 and 72 extend in the vertical direction.
In the two pairs of support members 72, 72, a plurality of groove portions 76 for fitting and supporting the arm portions 51c of the heat sink 51a are provided in multiple stages on the opposing surfaces of the support members.
Further, the pitch between the groove portions 76 of the two pairs of support members 72, 72 is the same as the pitch between the groove portions in the axial direction of the support member 35b of the boat 35, and is the same as the number of the support members 35b of the boat 35. It ’s gone.
The upper ends of the two pairs of support members 72 are connected to each other by a connecting member 73 in order to maintain a distance between the support members 72 and 72.
Further, as shown in FIG. 17, the two pairs of support members 72, 72 are hollow passages 74 opened at both ends, and the passages 74 of the two pairs of support members 72, 72 and the inlet of the heat sink 51a. And the outlet are connected by a pipe joint 75 connected by a cap with a screw, and constitute a series of passages through which the heat exchange medium flows.
Although not shown in the figure, this series of passages is connected to the inlet and outlet of the heat exchange passage provided inside the heat sink 51a as described in FIG. 7, and the heat exchange passage of the heat sink 51a. The heat sink 51a is cooled by a heat exchange medium flowing through the.
A seal member 78 for sealing is provided at a connection portion between each pipe joint 75 and the two pairs of support members 72 and 72 connecting portions.

このように、冷却部駆動機構１２５には、アクチュエータと、昇降装置が設けられているので、台座７１の回転によって複数のヒートシンク５１ａを鉛直軸回りに回転することができ、昇降装置によって、台座７１、アクチュエータを昇降させることによって、ヒートシンク５１ａを昇降させることができる。従って、この冷却部駆動機構の昇降装置の昇降制御と、アクチュエータによる台座７１の回転位置の制御とを、前記実施の形態５で説明したボートエレベータ３４と同様に制御することによって、各ウェハ３９をバラツキなく同じ温度に冷却することが可能となる。また、ウェハ３９の冷却後においても、ボート３５の溝部１２６にウェハ３９を移載した後、ボート３５から各ヒートシンク５１ａを抜き取って、退避位置に戻すことができる。
なお、上述の説明では、前記ボート３５に支持されたウェハの枚数(スロット数でもよ
い)とヒートシンク５１ａの数が同じ場合について説明したが、前記ボート３５に支持さ
れたウェハ３９の枚数よりヒートシンク５１ａの枚数が少ない場合には、実施の形態５で説明したように、段階的にウェハ３９を冷却するように昇降装置を制御してもよい。 Thus, since the cooling unit driving mechanism 125 is provided with the actuator and the lifting device, the plurality of heat sinks 51a can be rotated around the vertical axis by the rotation of the pedestal 71, and the pedestal 71 is rotated by the lifting device. The heat sink 51a can be raised and lowered by raising and lowering the actuator. Therefore, by controlling the raising / lowering control of the raising / lowering device of the cooling unit driving mechanism and the control of the rotational position of the base 71 by the actuator in the same manner as the boat elevator 34 described in the fifth embodiment, each wafer 39 is controlled. It becomes possible to cool to the same temperature without variation. Further, even after the cooling of the wafer 39, after the wafer 39 is transferred to the groove 126 of the boat 35, each heat sink 51 a can be extracted from the boat 35 and returned to the retracted position.
In the above description, the case where the number of wafers (may be the number of slots) supported by the boat 35 is the same as the number of heat sinks 51a has been described, but the heat sink 51a is determined by the number of wafers 39 supported by the boat 35. When the number of sheets is small, the lifting device may be controlled to cool the wafer 39 step by step as described in the fifth embodiment.

＜実施の形態７＞   <Embodiment 7>

次に、前記ボート３５に保持されている各ウェハ３９を前記処理室１００で熱処理する前に、ボート３５内で予備加熱するための加熱部（熱交換部）を有する加熱部駆動機構（熱交換部駆動機構）について説明する。   Next, before each wafer 39 held in the boat 35 is heat-treated in the processing chamber 100, a heating unit driving mechanism (heat exchange unit) having a heating unit (heat exchange unit) for preheating in the boat 35. Part driving mechanism) will be described.

まず、図１８及び図１９を参照して加熱部について説明する。図１８は加熱部の一例を示し、図１８（ａ）は加熱部の上面図、図１８（ｂ）は加熱部の底面図、図１９は加熱部の分解図である。   First, a heating part is demonstrated with reference to FIG.18 and FIG.19. 18 shows an example of the heating unit, FIG. 18A is a top view of the heating unit, FIG. 18B is a bottom view of the heating unit, and FIG. 19 is an exploded view of the heating unit.

図１８及び図１９に示すように、熱交換部としての加熱部１２７は、ウェハ３９と同形状又は形状が同一で直径がやや小さいプレート８０と、プレート８０に支持されるヒータ８１と、プレート８０とヒータ８１との間に設けられる反射板８２とを備えて構成される。
ヒータ８１は、プレート８０の下面に設けられ、プレート８０の外周部には取り付けのためのアーム部５１ｃが一体に設けられる。
ヒータ８１をプレート８０の下面に取り付けてボート３５のウェハ３９，３９内に挿入すると、下方のウェハ３９を面内均一に加熱することができる。
なお、ヒータ８１をプレート８０の上面に取り付けるか、又はプレート８０及び反射板８２を取り除くと、上方のウェハ３９又は両方のウェハ３９を均一に加熱することもできる。
ヒータ８１としては、例えば、ハロゲンランプヒータやカーボンランプヒータ等のランプヒータが用いられる。
ハロゲンランプヒータは、ヒータ自身の昇温時間が最も短く、周囲に逃げる熱よりも加熱されるのが速いという特長があるので、短時間のうちに、ウェハ３９を予備加熱温度に
昇温するヒータとして最も適している。
ヒータ８１とプレート８０との間に反射板８２を設けると、赤外線をウェハ側に効率よく反射させることができるので、効率のよい加熱を行うことができる。
なお、好ましくは、加熱部をウェハ３９，３９間に挿入した際に、ウェハ３９の中心部付近に配置可能となるようにヒータ８１を設けるとよい。このようにすることにより、処理室１００内でウェハ３９を処理する際には、処理室１００外周のヒータユニット１０７によりウェハ３９は周辺部から加熱されるため、ウェハ３９の中心部はウェハ３９の周縁部に比べて加熱されにくいが、予めウェハ３９の中心部を予備加熱することによって、短時間の所定温度へのウエハ３９の昇温を可能とする。 As shown in FIGS. 18 and 19, the heating unit 127 serving as a heat exchange unit includes a plate 80 having the same shape or the same shape as the wafer 39 and a slightly smaller diameter, a heater 81 supported by the plate 80, and the plate 80. And a reflector 82 provided between the heater 81 and the heater 81.
The heater 81 is provided on the lower surface of the plate 80, and an arm portion 51 c for attachment is integrally provided on the outer peripheral portion of the plate 80.
When the heater 81 is attached to the lower surface of the plate 80 and inserted into the wafers 39 and 39 of the boat 35, the lower wafer 39 can be heated uniformly in the surface.
If the heater 81 is attached to the upper surface of the plate 80 or the plate 80 and the reflecting plate 82 are removed, the upper wafer 39 or both wafers 39 can be heated uniformly.
As the heater 81, for example, a lamp heater such as a halogen lamp heater or a carbon lamp heater is used.
The halogen lamp heater has a feature that the heating time of the heater itself is the shortest and is heated faster than the heat escaping to the surroundings. Therefore, the heater that raises the temperature of the wafer 39 to the preheating temperature in a short time. As the most suitable.
If the reflection plate 82 is provided between the heater 81 and the plate 80, infrared rays can be efficiently reflected to the wafer side, so that efficient heating can be performed.
Preferably, a heater 81 is provided so that it can be placed near the center of the wafer 39 when the heating unit is inserted between the wafers 39. Thus, when the wafer 39 is processed in the processing chamber 100, the wafer 39 is heated from the peripheral portion by the heater unit 107 on the outer periphery of the processing chamber 100. Although it is harder to heat than the peripheral portion, the temperature of the wafer 39 can be raised to a predetermined temperature for a short time by preheating the central portion of the wafer 39 in advance.

図２０は加熱部を駆動するための加熱部駆動機構８３の一例を示す。図２０（ａ）は上方側から加熱部駆動機構を見た解説図、図２０（ｂ）は加熱部駆動機構を底面側から見た解説図である。   FIG. 20 shows an example of the heating unit driving mechanism 83 for driving the heating unit. FIG. 20A is an explanatory view of the heating unit driving mechanism viewed from above, and FIG. 20B is an explanatory view of the heating unit driving mechanism viewed from the bottom side.

図２０に示すように、加熱部駆動機構８３には、前記プレート８０を水平且つ多段に支持する一対の支持部材８４，８４と、一対の支持部材８４，８４を支持する台座８５ａとが設けられる。台座８５ａには、台座８５ａを鉛直軸回り回転させるためアクチュエータ（図示せず）、例えば、図２で説明したアクチュエータ５１ｄが連結される。
アクチュエータと台座８５ａとは互いに連結された状態で昇降装置（図示せず）に支持され、昇降装置の昇降により上下に昇降される。
一対の支持部材８４，８４は台座８５ａに互いに間隔を隔てて並設されており、それぞれ鉛直方向に沿って上方に延びている。
これら支持部材８４，８４の対峙面には、加熱部１２７と一体のプレート８０のアーム部５１ｃを挿入させて支持するための溝部８４ａが設けられる。また、支持部材８４，８４の複数の溝部８４ａの溝部間ピッチは、ボート３５の支持部材３５ｂの軸方向における溝部間ピッチと同じ間隔であり、ボート３５の支持部材３５ｂの数と同じになっている。
また、一対の支持部材８４，８４の一方と他方には、相対峙する溝部８４，８４同士を一組として加熱部１２７のアーム部５１ｃが挿入される際に、ヒータ８１の陽極部８５と陰極部８７とを挿入して、各支持部材８４内部の配線（図示せず）と接続するための電極挿入孔８６，８８が設けられる。
この配線はそれぞれ支持部材８４内から外部と引き出され、ヒータ８１に電力を供給するための電源回路（図示せず）に接続される。
なお、前記アクチュエータとしては、電気又は油圧又は空圧により、台座８５ａ及び台座８５ａと一体の一対の支持部材８４，８４を鉛直軸回り回転させ、一対の支持部材８４，８４に支持される複数の加熱部１２７をボート３５外の退避位置からボート３５内の加熱位置に挿入するアクチュエータ、例えば、ステッピングモータと減速機とを組み合わせたモータ、レバーを介して回転駆動力を伝達する直線的なアクチュエータが設けられる。
ここで、加熱位置とは、複数の加熱部１２７が、ボート３５のスロット間にそれぞれ挿入(最上スロットの場合、スロットの上側に挿入)され、各ヒータ８１により下方のウェハ３９を面内均一に加熱することができる位置をいう。 As shown in FIG. 20, the heating unit driving mechanism 83 is provided with a pair of support members 84 and 84 that support the plate 80 horizontally and in multiple stages, and a pedestal 85 a that supports the pair of support members 84 and 84. . An actuator (not shown), for example, the actuator 51d described in FIG. 2 is connected to the pedestal 85a to rotate the pedestal 85a about the vertical axis.
The actuator and the pedestal 85a are supported by a lifting device (not shown) in a state where they are connected to each other, and are lifted up and down by the lifting and lowering of the lifting device.
The pair of support members 84 and 84 are juxtaposed on the pedestal 85a so as to be spaced apart from each other, and each extend upward along the vertical direction.
Groove portions 84a for inserting and supporting the arm portion 51c of the plate 80 integral with the heating portion 127 are provided on the opposing surfaces of the support members 84 and 84. Further, the pitch between the groove portions 84a of the plurality of groove portions 84a of the support members 84, 84 is the same as the pitch between the groove portions in the axial direction of the support member 35b of the boat 35, and is the same as the number of the support members 35b of the boat 35. Yes.
Further, when the arm portion 51c of the heating portion 127 is inserted into one pair and the other of the pair of support members 84 and 84 with the groove portions 84 and 84 facing each other as a set, the anode portion 85 and the cathode of the heater 81 are inserted. Electrode insertion holes 86 and 88 are provided for inserting the portion 87 and connecting to the wiring (not shown) inside each support member 84.
Each of these wires is drawn out from the support member 84 and connected to a power supply circuit (not shown) for supplying power to the heater 81.
As the actuator, a plurality of pedestals 85a and a pair of support members 84, 84 integrated with the pedestal 85a are rotated about the vertical axis by electricity, hydraulic pressure or pneumatic pressure, and are supported by the pair of support members 84, 84. An actuator that inserts the heating unit 127 from a retreat position outside the boat 35 to a heating position inside the boat 35, for example, a motor that combines a stepping motor and a speed reducer, and a linear actuator that transmits rotational driving force via a lever. Provided.
Here, the heating position means that a plurality of heating portions 127 are inserted between the slots of the boat 35 (in the case of the uppermost slot, inserted above the slots), and the lower wafers 39 are uniformly distributed in the plane by the heaters 81. It refers to the position where it can be heated.

次に、ウェハ３９を前記加熱部駆動機構５１によって予備加熱する際の工程について説明する。
ウェハ３９の加熱はこの実施の形態でも前記制御部５１ｅ（図２参照）により制御される。
まず、制御部５１ｅは、プロセスレシピのシーケンスを参照し、ウェハの熱処理、すなわち、酸化、拡散、成膜処理前の予備加熱処理を実行するか否かを判定する。
予備加熱の際は、次に、ボート３５がアンロードされているか否かをセンサの検出信号により判定する。
そして、制御部５１ｅは、ボート３５がアンロード位置に停止されていると判定すると
、ボート３５の加熱すべきウェハ３９の位置情報に基づいて昇降装置の昇降位置を制御して、各加熱部１２７が、それぞれ対応する高さのウェハ３９，３９間に臨む位置に停止する。
続いて、制御部５１ｅは、前記台座８５ａを前記加熱位置に回転させるための信号を前記アクチュエータの駆動回路に出力する。
アクチュエータの駆動回路は、このアクチュエータの制御により台座７１を鉛直軸回り回転させることにより、台座８５ａと一体の一対の支持部材８４，８４を鉛直軸回りに回転させて、加熱すべきウェハ３９の上方の加熱位置に複数の加熱部１２７を配置する。
次に、制御部５１ｅは、電源回路をＯＮとして各加熱部１２７のヒータ８１に通電し、予備加熱を開始する。
また、制御部５１ｅは、予備加熱の開始と同時に、加熱時間のカウント、又は、ウェハ３９の温度を検出する放射温度センサの温度検出計の計測値に基づいてウェハ３９の温度を計測する。ウェハ３９の温度が予備加熱温度に到達すると、制御部５１ｅは、前記電源回路をＯＦＦとして予備加熱を終了した後、前記アクチュエータの駆動回路に、前記台座７１を前記退避位置に回転させるための信号を出力する。これにより、台座８５ａ及び台座８５ａに支持されている複数の加熱部１２７は、前記退避位置に戻される。
このように、前記制御部５１ｅは、前記昇降装置の昇降により、ボート３５に保持されている加熱すべき、ウェハ３９，３９間に、加熱位置に各加熱部１２７を挿入した後、ヒータ８１の通電によりウェハ３９の予備加熱を行う。
予備加熱後は、ボート３５に保持されている全てのウェハ３９の予備加熱が終了した後は、ボートエレベータ３４の上昇によって、処理室１００にボート３５が挿入され、炉口蓋７１ａにより処理室１００が閉鎖された状態で、酸化、拡散、成膜等の熱処理が行われる。 Next, a process for preheating the wafer 39 by the heating unit driving mechanism 51 will be described.
The heating of the wafer 39 is also controlled by the control unit 51e (see FIG. 2) in this embodiment.
First, the control unit 51e refers to the sequence of the process recipe and determines whether or not to perform the heat treatment of the wafer, that is, the preheating process before the oxidation, diffusion, and film formation process.
At the time of preheating, next, it is determined from the detection signal of the sensor whether or not the boat 35 is unloaded.
When the control unit 51e determines that the boat 35 is stopped at the unload position, the control unit 51e controls the lifting position of the lifting device based on the position information of the wafer 39 to be heated on the boat 35, and each heating unit 127 is controlled. However, it stops at a position facing between the wafers 39 having the corresponding height.
Subsequently, the controller 51e outputs a signal for rotating the pedestal 85a to the heating position to the actuator drive circuit.
The actuator drive circuit rotates the pedestal 71 around the vertical axis under the control of the actuator, thereby rotating the pair of support members 84, 84 integral with the pedestal 85 a around the vertical axis, above the wafer 39 to be heated. A plurality of heating units 127 are arranged at the heating position.
Next, the control part 51e turns on a power supply circuit, supplies with electricity to the heater 81 of each heating part 127, and starts preheating.
The control unit 51e measures the temperature of the wafer 39 simultaneously with the start of the preheating, based on the counting of the heating time or the measurement value of the temperature detector of the radiation temperature sensor that detects the temperature of the wafer 39. When the temperature of the wafer 39 reaches the preheating temperature, the control unit 51e turns off the power supply circuit and ends the preheating, and then causes the drive circuit of the actuator to rotate the base 71 to the retracted position. Is output. Thereby, the base 85a and the plurality of heating units 127 supported by the base 85a are returned to the retracted position.
As described above, the control unit 51e inserts each heating unit 127 at the heating position between the wafers 39 and 39 to be heated, which is held by the boat 35, by raising and lowering the lifting device, The wafer 39 is preheated by energization.
After the preliminary heating, after the preliminary heating of all the wafers 39 held in the boat 35 is completed, the boat 35 is inserted into the processing chamber 100 by the rise of the boat elevator 34, and the processing chamber 100 is moved by the furnace port lid 71a. In the closed state, heat treatment such as oxidation, diffusion, and film formation is performed.

なお、本実施の形態では、昇降装置により台座８５ａ及びアクチュエータの昇降位置を制御する説明をしたが、昇降装置は未使用もしくは設置せずに、移載室６に備えられているボートエレベータ３４によりボート３５の上昇、停止、下降を実施の形態５のボートエレベータ３４と同様に制御することによって、ボート３５のウェハ３９の予備加熱を行うようにしてもよい。   In the present embodiment, the lifting position of the pedestal 85a and the actuator is controlled by the lifting device. However, the lifting device is not used or installed, and the boat elevator 34 provided in the transfer chamber 6 is used. The wafer 39 of the boat 35 may be preheated by controlling the raising, stopping, and lowering of the boat 35 in the same manner as the boat elevator 34 of the fifth embodiment.

＜実施の形態８＞   <Eighth embodiment>

次に、前記ボート３５に保持されている各ウェハ３９を前記処理室１００で熱処理する前に、ボート３５内で予備加熱するための加熱部（熱交換部）１２７と、ボート３５のアンロード後、ウェハキャリアに回収される前に、ボート３５内でウェハ３９を冷却するための冷却部との両方を備えた熱交換部駆動機構について説明する。   Next, before each wafer 39 held in the boat 35 is heat-treated in the processing chamber 100, a heating unit (heat exchange unit) 127 for preheating in the boat 35, and after unloading the boat 35 A heat exchanging unit drive mechanism including both a cooling unit for cooling the wafer 39 in the boat 35 before being recovered by the wafer carrier will be described.

図２１はこのような加熱部（熱交換部）と冷却部との間に反射板を設けた熱交換部８９の一例を示す。
冷却部は、実施の形態５で説明したヒートシンク５１ａ（図１４参照）で構成される。すなわち、ヒートシンク５１ａには、実施の形態５で説明したようにウェハ３９を支持させるウェハ支持部材６０が取り付けられている。ヒートシンク５１ａの下面と、ヒータ８１との間には、反射板８２が設けられる。なお、この実施の形態では、実施の形態７で説明したプレート８０は、熱交換部８９の厚みをより薄くするため取り除かれている。ヒートシンク５１ａとヒータ８１とは同時に使用されることがないので、加熱、冷却を行う熱交換部として使用することができる。 FIG. 21 shows an example of a heat exchanging unit 89 in which a reflector is provided between such a heating unit (heat exchanging unit) and a cooling unit.
The cooling unit includes the heat sink 51a (see FIG. 14) described in the fifth embodiment. That is, the wafer support member 60 that supports the wafer 39 is attached to the heat sink 51a as described in the fifth embodiment. A reflection plate 82 is provided between the lower surface of the heat sink 51 a and the heater 81. In this embodiment, the plate 80 described in the seventh embodiment is removed to make the thickness of the heat exchanging portion 89 thinner. Since the heat sink 51a and the heater 81 are not used at the same time, they can be used as a heat exchanging portion that performs heating and cooling.

次に、図２１乃至図２４を参照して前記熱交換部８９を有する熱交換部駆動機構９０の詳細について説明する。
図２１（ａ）は熱交換部駆動機構９０を上方側から見た解説図、図２１（ｂ）は熱交換
部駆動機構９０を底面側から見た解説図である。
また、図２３は同じく熱交換部駆動機構９０を示し、図２３（ａ）は正面図、図２３（ｂ）は上面図、図２３（ｃ）は図２３（ｂ）のＦ−Ｆ線断面図、図２３（ｄ）は図２３（ｃ）のＥ−Ｅ線矢視断面図である。 Next, the details of the heat exchanging unit drive mechanism 90 having the heat exchanging unit 89 will be described with reference to FIGS.
FIG. 21A is an explanatory diagram of the heat exchanging unit driving mechanism 90 as viewed from above, and FIG. 21B is an explanatory diagram of the heat exchanging unit driving mechanism 90 as viewed from the bottom side.
23 also shows the heat exchange unit drive mechanism 90, FIG. 23 (a) is a front view, FIG. 23 (b) is a top view, and FIG. 23 (c) is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. 23 (b). FIG. 23 (d) is a cross-sectional view taken along line EE of FIG. 23 (c).

図示されるように、熱交換部駆動機構９０には、前記熱交換部８９を水平且つ多段に支持する二対の支持部材９１，９１，９１，９１と、二対の支持部材９１，９１，９１，９１を支持する台座９２とが設けられる。
台座９２には、台座９２を鉛直軸回り回転させるためアクチュエータ（図示せず）、例えば、図２で説明したアクチュエータ５１ｄが連結される。
台座９２とアクチュエータとは互いに連結された状態で昇降装置（図示せず）に支持され、昇降装置によって上下に昇降される。
前記支持部材９１，９１，９１，９１は、前記台座９２に前後左右方向に間隔を隔てて並設されており、それぞれ鉛直方向に沿って上方に延びている。
これらの支持部材９１，９１，９１，９１は、その上端部において連結部材９９によって連結され、互いの間隔が保持される。
二対の支持部材９１，９１，９１，９１には、複数のヒートシンク５１ａのアーム部５１ｃ及び反射板８２のアーム部８２ａが支持されることにより、台座９２に熱交換部８９を多段に支持するため、相対峙する対峙面に複数の溝部９３が設けられる。各溝部９３は、具体的には、前記ボート３５の支持部材３５ｂの軸方向における溝部１２６の溝部間ピッチと同じに設けられる。
また、前記ヒートシンク５１ａに冷却用として熱交換媒体を通流してウェハ３９を冷却する場合は、図２４に示すように、二対の支持部材９１，９１，９１，９１の一組に、前記回転軸５１ｂと同様に冷却媒体を通流する供給側通路５１ｉと排出側通路５１ｊとが設けられ、支持部材９１，９１，９１，９１の残りの一組には、各ヒータの陽極部８６、陰極部８７に接続された配線９８を配線するための配線孔９７が設けられる。配線孔９７は支持部材９１内に形成され、ヒータ８１の陽極部８６、陰極部８７を支持部材９１内に挿入させるための陽極部挿入孔９５、陰極部挿入孔９６とに連通しており、配線引き回し管１２８と接続される。また、供給側通路５１ｉ、排出側通路５１ｊは継手１２９を介して接続され、各ヒートシンク５１ａ内の熱交換通路の入口と出口とは、配管（図示せず）を介して支持部材９１の供給側通路５１ｉと排出側通路５１ｊに接続される。また、冷却ガスの対流を併用してウェハ３９を冷却する場合には、一対の支持部材９１，９１の一方に冷却ガス供給通路５１ｍが設けられる。 As shown in the figure, the heat exchanging unit drive mechanism 90 includes two pairs of support members 91, 91, 91, 91 for supporting the heat exchanging unit 89 horizontally and in multiple stages, and two pairs of support members 91, 91, 91 and a pedestal 92 that supports 91 are provided.
An actuator (not shown) for rotating the pedestal 92 around the vertical axis, for example, the actuator 51d described in FIG. 2 is connected to the pedestal 92.
The pedestal 92 and the actuator are supported by an elevating device (not shown) while being connected to each other, and are moved up and down by the elevating device.
The support members 91, 91, 91, 91 are juxtaposed on the pedestal 92 at intervals in the front-rear and left-right directions, and extend upward along the vertical direction.
These support members 91, 91, 91, 91 are connected by a connecting member 99 at the upper end portion thereof, and the distance between them is maintained.
The two pairs of support members 91, 91, 91, 91 support the arm portion 51c of the plurality of heat sinks 51a and the arm portion 82a of the reflection plate 82, thereby supporting the heat exchanging portion 89 on the base 92 in multiple stages. Therefore, a plurality of groove portions 93 are provided on the facing surfaces that face each other. Specifically, each groove portion 93 is provided at the same pitch as the pitch between the groove portions 126 in the axial direction of the support member 35b of the boat 35.
Also, when the wafer 39 is cooled by passing a heat exchange medium through the heat sink 51a for cooling, as shown in FIG. 24, the pair of support members 91, 91, 91, 91 are combined with the rotation. Similarly to the shaft 51b, a supply side passage 51i and a discharge side passage 51j through which the cooling medium flows are provided, and the remaining set of the support members 91, 91, 91, 91 includes an anode portion 86 and a cathode of each heater. A wiring hole 97 for wiring the wiring 98 connected to the portion 87 is provided. The wiring hole 97 is formed in the support member 91 and communicates with the anode portion insertion hole 95 and the cathode portion insertion hole 96 for inserting the anode portion 86 and the cathode portion 87 of the heater 81 into the support member 91. It is connected to the wiring routing pipe 128. The supply-side passage 51i and the discharge-side passage 51j are connected via a joint 129, and the inlet and outlet of the heat exchange passage in each heat sink 51a are connected to the supply side of the support member 91 via a pipe (not shown). The passage 51i is connected to the discharge side passage 51j. Further, when the wafer 39 is cooled by using cooling gas convection in combination, a cooling gas supply passage 51m is provided in one of the pair of support members 91, 91.

配線９８は、前記引き回し管１２８内を通って電源回路（図示せず）に接続される。なお、前記アクチュエータとしては、電気又は油圧又は空圧により、台座９２及び台座９２と一体の二対の支持部材９１，９１，９１，９１を鉛直軸回り回転させ、二対の支持部材９１，９１，９１，９１に支持される複数の熱交換部８９をボート３５外の退避位置からボート３５内の熱交換位置（熱処理位置）に挿入するアクチュエータ、例えば、ステッピングモータと減速機とを組み合わせたモータ、レバーを介して回転駆動力を伝達する直線的なアクチュエータが設けられる。ここで、熱交換位置とは、熱交換部が、ボート３５のスロット間にそれぞれ挿入され、各ヒータ８１により下方のウェハ３９が面内均一に加熱する位置又はヒートシンク５１ａにより、上方のウェハ３９を面内均一に冷却する位置をいう。
なお、好ましくは、冷却媒体を通流する供給側通路５１ｉと排出側通路５１ｊを熱交換部８９の主要部側に近い支持部材９１，９１を用い、配線用を熱交換部の主要部側から離れた支持部材９１，９１となるように配置するとよい。このようにすることにより、配線の熱劣化を抑制できる。
なお、ヒートシンク５１ａに熱交換媒体を供給する熱交換媒体の配管や、ヒータ８１への配線は、適宜、変更され、この実施の形態に限定されるものではない。 The wiring 98 is connected to a power supply circuit (not shown) through the routing pipe 128. As the actuator, the pedestal 92 and the two pairs of support members 91, 91, 91, 91 integral with the pedestal 92 are rotated around the vertical axis by electricity, hydraulic pressure or pneumatic pressure, and the two pairs of support members 91, 91 are rotated. , 91, 91, an actuator for inserting a plurality of heat exchanging portions 89 from a retracted position outside the boat 35 to a heat exchanging position (heat treatment position) in the boat 35, for example, a motor combining a stepping motor and a speed reducer A linear actuator that transmits the rotational driving force via the lever is provided. Here, the heat exchanging position means that the heat exchanging portion is inserted between the slots of the boat 35 and the lower wafer 39 is uniformly heated by the respective heaters 81 or the upper wafer 39 is moved by the heat sink 51a. This is the position where the surface is cooled uniformly.
Preferably, the supply-side passage 51i and the discharge-side passage 51j through which the cooling medium flows are provided using support members 91, 91 close to the main part side of the heat exchanging part 89, and wiring is used from the main part side of the heat exchanging part. It is good to arrange so that it may become supporting members 91 and 91 which were separated. By doing in this way, the thermal deterioration of wiring can be suppressed.
The piping of the heat exchange medium that supplies the heat exchange medium to the heat sink 51a and the wiring to the heater 81 are changed as appropriate, and are not limited to this embodiment.

前記熱交換部駆動機構９０によるウェハ３９の予備加熱について説明する。なお、ボート３５に支持されたウェハ３９の枚数(スロット数でもよい)と、熱交換部の枚数が同数もしくはウェハ枚数が少ない場合であって、一括で全てのウェハ３９を予備加熱および冷却する場合を例外して説明する。
この実施の形態でもウェハ３９の加熱は前記制御部５１ｅ（図２参照）により制御される。
まず、制御部５１ｅは、プロセスレシピのシーケンスを参照し、ウェハの熱処理、すなわち、酸化、拡散、成膜処理前の予備加熱処理を実行するか否かを判定する。
次に、予備加熱のときは、次に、ボート３５がアンロードされているか否かをセンサの検出信号により判定する。
そして、ボート３５がアンロード位置に停止していると判定すると、ボート３５の加熱すべきウェハ３９の位置情報に基づいて昇降装置の昇降位置を制御し、予備加熱の対象となるウェハ３９，３９間に、熱交換部８９を臨ませ、続いて、前記台座９２を前記加熱位置に回転させる信号を前記アクチュエータの駆動回路に出力する。
アクチュエータの駆動回路は、アクチュエータの制御により台座９２を鉛直軸回り回転させることにより、台座９２と一体の二対の支持部材９１，９１，９１，９１を鉛直軸回りに回転させて、加熱すべきウェハ３９の上方の加熱位置にそれぞれ熱交換部８９のヒータ８１を配置する。
次に、制御部５１ｅは、ヒータ８１に電力を供給するための電源回路をＯＮとして各熱交換部８９のヒータ８１に通電し、ボートに格納されているウェハ３９の予備加熱を開始する。
そして、予備加熱の開始と同時に、予備加熱時間のカウント、又は、ウェハ３９の温度を検出する放射温度センサの温度検出計の計測値に基づいてウェハ３９の温度を計測する。
温度の検出により、ウェハ３９の温度が予備加熱温度、すなわち、処理室室内挿入可能温度に到達すると、前記電源回路をＯＦＦとして、予備加熱を、一旦、終了し、前記アクチュエータの駆動回路に、前記台座９２を前記退避位置に回転させるための信号を出力し、台座９２及び台座９２に二対の支持部材９１，９１，９１，９１を介して支持されている複数の熱交換部８９を一時、退避位置に復帰させる。
このように、前記制御部５１ｅは、前記昇降装置の昇降制御、加熱部のボート内挿入、ヒータ８１の加熱、停止、加熱部の退避をすることにより、ボート３５上のウェハの全てを予備加熱温度に加熱する。
そして、予備加熱を終了すると、ボートエレベータの上昇により、処理室１００にボート３５が挿入され、酸化、拡散、成膜等の熱処理が行われる。
予備加熱終了後は、供給側通路５１ｉおよび排出側通路５１ｊに供給されている冷却媒体によってプレート８０は加熱状態から冷却状態と変化し、次工程の冷却に備える。 The preheating of the wafer 39 by the heat exchange unit driving mechanism 90 will be described. In the case where the number of wafers 39 (may be the number of slots) supported by the boat 35 is the same as the number of heat exchanging units or the number of wafers is small, and all the wafers 39 are preheated and cooled at once. Explained with exceptions.
Also in this embodiment, the heating of the wafer 39 is controlled by the control unit 51e (see FIG. 2).
First, the control unit 51e refers to the sequence of the process recipe and determines whether or not to perform the heat treatment of the wafer, that is, the preheating process before the oxidation, diffusion, and film formation process.
Next, at the time of preheating, next, it is determined by the detection signal of the sensor whether or not the boat 35 is unloaded.
When it is determined that the boat 35 is stopped at the unloading position, the lifting position of the lifting device is controlled based on the position information of the wafer 39 to be heated on the boat 35, and the wafers 39, 39 to be preheated. In the meantime, the heat exchanging unit 89 is faced, and then a signal for rotating the pedestal 92 to the heating position is output to the drive circuit of the actuator.
The actuator drive circuit should heat the pedestal 92 by rotating the pedestal 92 about the vertical axis by rotating the pedestal 92 around the vertical axis by rotating the pedestal 92 around the vertical axis. Heaters 81 of the heat exchange unit 89 are arranged at the heating positions above the wafer 39, respectively.
Next, the control unit 51e turns on a power supply circuit for supplying power to the heater 81, energizes the heater 81 of each heat exchange unit 89, and starts preheating the wafers 39 stored in the boat.
Simultaneously with the start of the preheating, the temperature of the wafer 39 is measured based on the count of the preheating time or the measured value of the temperature detector of the radiation temperature sensor that detects the temperature of the wafer 39.
When the temperature of the wafer 39 reaches the preheating temperature, that is, the temperature that can be inserted into the processing chamber, by detecting the temperature, the power supply circuit is turned off, the preheating is once ended, and the actuator drive circuit A signal for rotating the pedestal 92 to the retracted position is output, and the pedestal 92 and the plurality of heat exchange parts 89 supported by the pedestal 92 via the two pairs of support members 91, 91, 91, 91 are temporarily Return to the retracted position.
In this way, the control unit 51e preheats all the wafers on the boat 35 by controlling the lifting of the lifting device, inserting the heating unit into the boat, heating and stopping the heater 81, and retracting the heating unit. Heat to temperature.
When the preheating is completed, the boat 35 is inserted into the processing chamber 100 due to the rise of the boat elevator, and heat treatment such as oxidation, diffusion, and film formation is performed.
After the preheating is completed, the plate 80 is changed from the heated state to the cooled state by the cooling medium supplied to the supply side passage 51i and the discharge side passage 51j, and prepares for cooling in the next process.

処理室１００での熱処理が終了し、ボート３５が処理室１００からアンロードされると、ボート３５上のウェハ３９を冷却してウェハキャリアに回収する。
この場合、制御部５１ｅは、ヒータ８１の加熱の場合と同様に、昇降装置の昇降制御、アクチュエータの制御を行なって、熱交換部８９をボート３５のウェハ３９，３９間の冷却位置に挿入した後、第５の実施の形態で説明したように、ボート３５の溝部１２６の溝幅の範囲内で昇降装置又は、昇降装置の上昇を制御することによって、ウェハ３９をヒートシンク５１ａのウェハ支持部材６０に支持させる。
これにより、ヒートシンク５１ａの上面の各点において、ウェハ下面の位置が面内均一となり、ウェハ間での偏差のない冷却が行われる。
制御部５１ｅは、ウェハ支持部材６０にウェハ３９が支持されると、冷却時間をカウントすると共に、放射温度計によりウェハ３９の温度を検知する。
そして、ウェハ３９の温度が、所定の冷却温度、すなわち、キャリア回収温度（搬送可
能温度）となると、ボート３５の溝部１２６の溝幅の範囲内で、加熱部を下降させ、下降により、ウェハ３９をボートの支持溝１２６に受け渡す。そして、この後、アクチュエータの駆動回路に、熱交換部８９を退避位置に復帰させる指示を出力し、アクチュエータにより、熱交換部８９を退避位置に復帰させる。
制御部５１ｅは、冷却の際に、このような制御により、ボート３５に支持されている全てのウェハ３９を冷却する。
ボート３５の全てのウェハ３９について冷却が終了すると、前記ウェハ移載機４により、ボート３５のウェハ３９がウェハキャリア（図示せず）に回収され、機外へと搬出される。
なお、上述の説明では、前記ボート３５に支持されたウェハ３９の枚数と熱項幹部の枚数が同数もしくはウェハ３９の枚数が少ない場合を例示して説明したが、前記ボート３５に支持されたウェハ３９の枚数より熱交換部の枚数が少ない場合には、実施の形態５で説明したように、段階的に上述のような制御を繰り返して全てのウェハ３９を予備加熱および冷却するようにしてもよい。
また、ウェハ３９の予備加熱、冷却の際に、ボートエレベータ３４を前記昇降装置と同様に制御する場合は、昇降装置の昇降とボートエレベータ３４の上昇、下降が逆になるが、このようにすると、昇降装置を使用せずにもしくは設けずに、ウェハ３９の予備加熱、冷却を行うことができる。 When the heat treatment in the processing chamber 100 is completed and the boat 35 is unloaded from the processing chamber 100, the wafers 39 on the boat 35 are cooled and collected in a wafer carrier.
In this case, the controller 51e controls the lifting and lowering of the lifting device and the actuator as in the case of heating the heater 81, and inserts the heat exchanging portion 89 into the cooling position between the wafers 39 and 39 of the boat 35. After that, as described in the fifth embodiment, by controlling the lifting device or the lifting of the lifting device within the range of the groove width of the groove portion 126 of the boat 35, the wafer 39 is moved to the wafer support member 60 of the heat sink 51a. To support.
As a result, at each point on the upper surface of the heat sink 51a, the position of the lower surface of the wafer becomes uniform within the surface, and cooling without deviation between the wafers is performed.
When the wafer 39 is supported on the wafer support member 60, the control unit 51e counts the cooling time and detects the temperature of the wafer 39 with a radiation thermometer.
When the temperature of the wafer 39 reaches a predetermined cooling temperature, that is, the carrier recovery temperature (conveyable temperature), the heating unit is lowered within the range of the groove width of the groove 126 of the boat 35, and the wafer 39 is lowered by the lowering. Is transferred to the support groove 126 of the boat. Thereafter, an instruction to return the heat exchanging portion 89 to the retracted position is output to the actuator drive circuit, and the heat exchanging portion 89 is returned to the retracted position by the actuator.
The controller 51e cools all the wafers 39 supported by the boat 35 by such control during cooling.
When all the wafers 39 in the boat 35 have been cooled, the wafer transfer device 4 collects the wafers 39 in the boat 35 on a wafer carrier (not shown) and carries them out of the machine.
In the above description, the case where the number of wafers 39 supported by the boat 35 is the same as the number of thermal term trunks or the number of wafers 39 is described as an example. However, the wafers supported by the boat 35 are described. When the number of heat exchanging portions is smaller than the number of 39, as described in the fifth embodiment, the above control is repeated stepwise to preheat and cool all the wafers 39. Good.
Further, when the boat elevator 34 is controlled in the same manner as the lifting device during the preheating and cooling of the wafer 39, the lifting and lowering of the lifting device and the raising and lowering of the boat elevator 34 are reversed. The preheating and cooling of the wafer 39 can be performed without using or providing a lifting device.

以下、図９を参照して実施の形態１〜８が適用される上述した処理炉３２を具体的に説明する。
前記移載室６の筐体４０上部の開口部に炉口フランジ１０１が設けられ、炉口フランジ１０１の上端に有天筒状の外管１０２が立設され、外管１０２と同心に処理室１００を画成する内管１０３が配設され、内管１０３は上端が開放され、下端が炉口フランジ１０１に支持されている。上記した外管１０２と内管１０３とから石英チューブ１２０を構成する。 Hereinafter, the above-described processing furnace 32 to which the first to eighth embodiments are applied will be described in detail with reference to FIG.
A furnace port flange 101 is provided at the opening of the upper portion of the housing 40 of the transfer chamber 6, and a cylindrical outer tube 102 is erected at the upper end of the furnace port flange 101, and is concentric with the outer tube 102. An inner pipe 103 that defines 100 is disposed. The upper end of the inner pipe 103 is open, and the lower end is supported by the furnace port flange 101. A quartz tube 120 is constituted by the outer tube 102 and the inner tube 103 described above.

内管１０３の下方には、処理ガス導入ノズル１０４が連通され、処理ガス導入ノズル１０４はガス供給ライン１０５を介して処理ガス供給源（図示せず）、或は窒素ガス等不活性ガス供給源（図示せず）に接続されている。又、炉口フランジ１０１の内管１０３の下端より上方に排気管１０６が連通されている。排気管１０６は排気ライン１２２を介して図示しない排気装置に接続され、排気ライン１２２には圧力制御弁１２３が設けられている。   A processing gas introduction nozzle 104 communicates with the lower portion of the inner pipe 103. The processing gas introduction nozzle 104 is connected to a processing gas supply source (not shown) or an inert gas supply source such as nitrogen gas via a gas supply line 105. (Not shown). An exhaust pipe 106 communicates with the furnace port flange 101 above the lower end of the inner pipe 103. The exhaust pipe 106 is connected to an exhaust device (not shown) via an exhaust line 122, and a pressure control valve 123 is provided in the exhaust line 122.

外管１０２と同心に筒状のヒータユニット１０７が配設され、ヒータユニット１０７はヒータベース１０８に立設される。   A cylindrical heater unit 107 is disposed concentrically with the outer tube 102, and the heater unit 107 is erected on the heater base 108.

前述したようにエレベータアーム６７には炉口蓋７１ａが設けられ、炉口蓋７１ａは炉口フランジ１０１の下端開口部（炉口部）を気密に閉塞する。炉口蓋７１ａの下面にはボート回転装置１０９が設けられ、ボート回転装置１０９の回転軸１１１が炉口蓋７１ａを気密に貫通している。回転軸１１１の上端に設けられたボート受台１１２にボート３５が載置され、ボート３５を内管１０３内で回転できるようになっている。   As described above, the elevator arm 67 is provided with the furnace opening cover 71a, and the furnace opening cover 71a airtightly closes the lower end opening (furnace opening) of the furnace opening flange 101. A boat rotating device 109 is provided on the lower surface of the furnace port lid 71a, and the rotating shaft 111 of the boat rotating device 109 penetrates the furnace port lid 71a in an airtight manner. A boat 35 is placed on a boat pedestal 112 provided at the upper end of the rotating shaft 111 so that the boat 35 can be rotated in the inner tube 103.

処理炉３２で熱処理されるウェハ３９の処理状態は、主制御部１１３によって制御される。主制御部１１３は、炉内の温度を制御する温度制御部１１４、処理ガス等の流量を制御するガス流量制御部１１５、外管１０２内の圧力を制御する圧力制御部１１６、ボート回転装置１０９等を制御する駆動制御部１１７を備えている。   The processing state of the wafer 39 heat-treated in the processing furnace 32 is controlled by the main control unit 113. The main control unit 113 includes a temperature control unit 114 that controls the temperature in the furnace, a gas flow rate control unit 115 that controls the flow rate of the processing gas, a pressure control unit 116 that controls the pressure in the outer pipe 102, and a boat rotation device 109. A drive control unit 117 that controls the above is provided.

内管１０３と外管１０２との間には温度検出器１１８が設けられ、温度検出器１１８により検出された温度信号は温度制御部１１４に入力され、温度制御部１１４はヒータユニ
ット１０７を制御して内管１０３内の温度の制御を行う。ガス供給ライン１０５にガス流量制御器１１９が設けられ、ガス流量制御部１１５により制御された所要のガス流量が内管１０３内に供給される。排気管１０６には圧力検出器１２１が設けられ、圧力検出器１２１により検出された排気圧力の圧力検出信号は圧力制御部１１６に入力され、圧力制御部１１６は圧力制御弁１２３を制御して外管１０２内の圧力の制御を行う。 A temperature detector 118 is provided between the inner tube 103 and the outer tube 102, and a temperature signal detected by the temperature detector 118 is input to the temperature control unit 114, and the temperature control unit 114 controls the heater unit 107. The temperature in the inner pipe 103 is controlled. A gas flow rate controller 119 is provided in the gas supply line 105, and a required gas flow rate controlled by the gas flow rate control unit 115 is supplied into the inner pipe 103. The exhaust pipe 106 is provided with a pressure detector 121, and a pressure detection signal of the exhaust pressure detected by the pressure detector 121 is input to the pressure control unit 116. The pressure control unit 116 controls the pressure control valve 123 to The pressure in the tube 102 is controlled.

以下、実施の形態１〜８が適用される上述した処理炉３２を備えた縦型熱処理装置の作用について説明する。なお、ここでは、一例として冷却機構５１を設けた場合について説明する。
移載室６内は、大気圧に維持され、エアフロー又はＮ２フローにより清浄化されている。ボートエレベータ３４には、処理炉３２からアンローディングされた状態の空のボート３５が載置される。ウェハ移載機４により、移載室６外の図示しないカセットから複数枚のウェハ３９、例えば５枚のウェハ３９を一括して取り出し、移載室６内の待機位置にあるボート３５に移載し、この移載を繰り返す（チャージ）。 Hereinafter, the operation of the vertical heat treatment apparatus including the above-described processing furnace 32 to which the first to eighth embodiments are applied will be described. Here, a case where the cooling mechanism 51 is provided will be described as an example.
The inside of the transfer chamber 6 is maintained at atmospheric pressure and is cleaned by air flow or N 2 flow. An empty boat 35 unloaded from the processing furnace 32 is placed on the boat elevator 34. A plurality of wafers 39, for example, five wafers 39, are taken out from a cassette (not shown) outside the transfer chamber 6 by the wafer transfer device 4 and transferred to a boat 35 at a standby position in the transfer chamber 6. This transfer is repeated (charge).

炉口シャッタ３３により炉口部を閉じられている処理炉３２では、図９に示す温度検出器１１８からの検出結果に基づき温度制御部１１４がヒータユニット１０７を制御することで、石英チューブ１２０内の温度が予備加熱される。   In the processing furnace 32 in which the furnace port portion is closed by the furnace port shutter 33, the temperature control unit 114 controls the heater unit 107 based on the detection result from the temperature detector 118 shown in FIG. Is preheated.

予定したバッチ枚数のウェハ３９がボート３５に移載されたら、炉口シャッタ３３が開放され、ボートエレベータ３４によりボート３５が処理炉３２内に搬入され（ローディング）、炉口シャッタ３３に代わって炉口蓋７１ａによって処理炉３２の炉口部が気密に閉塞される。   When a predetermined number of batches of wafers 39 are transferred to the boat 35, the furnace port shutter 33 is opened, and the boat elevator 34 loads the boat 35 into the processing furnace 32 (loading). The furnace opening of the processing furnace 32 is airtightly closed by the palate 71a.

処理炉３２を閉塞後、排気装置により排気ライン１２２を介して石英チューブ１２０内を真空引きする。ボート回転装置１０９により回転軸１１１を介してボート３５が回転する。また、温度制御部１１４によりヒータユニット１０７を制御して石英チューブ１２０内のウェハ３９温度を目標の処理温度にする。ウェハ３９の温度が安定した状態で、ガス供給ライン１０５からガス流量制御器１１９により供給量を制御された処理ガスが、処理ガス導入ノズル１０４を介して内管１０３内に導入される。処理ガスは、内管１０３内を上昇し、ウェハ３９に対して均一に供給され、ウェハ３９に所要の熱処理がなされる。熱処理中の内管１０３内は、圧力制御部１１６により圧力制御弁１２３を制御することにより、所定処理圧に維持される。   After the processing furnace 32 is closed, the inside of the quartz tube 120 is evacuated by the exhaust device through the exhaust line 122. The boat 35 is rotated by the boat rotating device 109 via the rotating shaft 111. Further, the temperature control unit 114 controls the heater unit 107 to set the temperature of the wafer 39 in the quartz tube 120 to the target processing temperature. A processing gas whose supply amount is controlled by the gas flow rate controller 119 from the gas supply line 105 while the temperature of the wafer 39 is stable is introduced into the inner tube 103 through the processing gas introduction nozzle 104. The processing gas ascends in the inner tube 103 and is uniformly supplied to the wafer 39, and the required heat treatment is performed on the wafer 39. The inner pipe 103 during the heat treatment is maintained at a predetermined processing pressure by controlling the pressure control valve 123 by the pressure control unit 116.

ウェハ３９の熱処理が完了すると、石英チューブ１２０内にガス供給ライン１０５を介して不活性ガスを供給して、石英チューブ１２０内を移載室６内と同じ大気圧とする。その後、ボートエレベータ３４によりボート３５を処理炉３２から移載室６に搬出する（アンローディング）。搬出後、炉口シャッタ３３をスライドして処理炉３２の炉口部を閉じる。   When the heat treatment of the wafer 39 is completed, an inert gas is supplied into the quartz tube 120 via the gas supply line 105, and the inside of the quartz tube 120 is brought to the same atmospheric pressure as that in the transfer chamber 6. Thereafter, the boat 35 is unloaded from the processing furnace 32 to the transfer chamber 6 by the boat elevator 34 (unloading). After carrying out, the furnace port shutter 33 is slid and the furnace port part of the processing furnace 32 is closed.

ボート３５を処理炉３２から移載室６へ搬出したローディング位置では、回転式アクチュエータにより、冷却機構５１の冷却部駆動手段としての回転軸５１ｂがその待機位置から冷却位置に回転され、回転軸５１ｂと一体の多数のヒートシンク５１ａがウェハ３９の冷却位置、すなわち、上下のウェハ３９間に、ウェハ３９と同心に配置される。ヒートシンク５１ａがこのような冷却位置で停止されると、各ウェハ３９の熱は、熱輻射により相対峙するヒートシンク５１ａに移動するので、ヒートシングに対峙するウェハ３９は高速に冷却される（例えば、実施形態１、図１及び図２参照）。   At the loading position where the boat 35 is carried out from the processing furnace 32 to the transfer chamber 6, the rotating shaft 51b as the cooling unit driving means of the cooling mechanism 51 is rotated from the standby position to the cooling position by the rotary actuator. And a plurality of heat sinks 51 a integrated with each other are arranged concentrically with the wafer 39 in the cooling position of the wafer 39, that is, between the upper and lower wafers 39. When the heat sink 51a is stopped at such a cooling position, the heat of each wafer 39 moves to the heat sink 51a facing the heat radiation, so that the wafer 39 facing the heat sink is cooled at high speed (for example, (See Embodiment 1, FIGS. 1 and 2).

前記したように実施形態２では各ヒートシンク５１ａには前記熱交換通路５１ｆが設けられ、熱交換媒体との冷却によりヒートシンク５１ａが冷却される（例えば、実施形態２
、図５参照）。熱交換媒体が屋外の熱交換器５１ｌにより冷却される場合（実施形態３、図６参照）は、一定量の熱交換媒体で各ヒートシンク５１ａが冷却されるので、ユーティティ費用を低減できる。また、熱交換媒体が流通する場合でも同様である（例えば、実施形態２、図５参照）。また、ガス噴出口５１ｎから空気又は不活性ガスを上位のウェハ３９裏面、具体的には、ウェハ３９裏面の中央部に向けて噴出させる場合は、強制対流によってもウェハ３９が冷却される（例えば、実施形態４、図７及び図８参照）。このため、熱交換後の熱交換媒体の温度を、例えば、３０℃前後に設定した場合には、それぞれ各ウェハ３９が高速に冷却される。ここで、熱輻射による冷却は、空気などの強制冷却のみの場合と比較して高速に冷却されるので、ウェハ３９の冷却時間が大幅に短縮され、バッチ処理における全体の処理時間が大幅に短縮される。このとき、処理炉３２の炉口部を閉じた炉口シャッタ３３は、処理室１００内からの熱の遮断を行っているので、処理室１００内からの熱によって、ウェハ３９の冷却が妨げられることがない。また、ウェハ３９は処理室１００に隣接した移載室６で冷却されるので、隣接していない他の室、例えばクーリング室等で冷却される場合と比べて、冷却に要する移動距離が短くなり冷却時間が短縮し、スループットが向上する。また、熱処理後のウェハ３９はボート３５に保持されたまま冷却されるので冷却が容易になる。 As described above, in the second embodiment, each heat sink 51a is provided with the heat exchange passage 51f, and the heat sink 51a is cooled by cooling with the heat exchange medium (for example, the second embodiment).
FIG. 5). When the heat exchange medium is cooled by the outdoor heat exchanger 51l (see Embodiment 3, FIG. 6), each heat sink 51a is cooled by a certain amount of heat exchange medium, so that the utility cost can be reduced. The same applies to the case where the heat exchange medium is distributed (see, for example, Embodiment 2 and FIG. 5). Further, when air or an inert gas is ejected from the gas ejection port 51n toward the upper surface of the upper wafer 39, specifically, the center of the rear surface of the wafer 39, the wafer 39 is also cooled by forced convection (for example, , Embodiment 4, FIG.7 and FIG.8). For this reason, when the temperature of the heat exchange medium after heat exchange is set to, for example, around 30 ° C., each wafer 39 is cooled at a high speed. Here, the cooling by heat radiation is faster than the forced cooling of air or the like, so the cooling time of the wafer 39 is greatly shortened, and the overall processing time in batch processing is greatly shortened. Is done. At this time, since the furnace port shutter 33 that closes the furnace port portion of the processing furnace 32 blocks heat from the inside of the processing chamber 100, the heat from the inside of the processing chamber 100 prevents cooling of the wafer 39. There is nothing. Further, since the wafer 39 is cooled in the transfer chamber 6 adjacent to the processing chamber 100, the moving distance required for cooling becomes shorter than that in the case of being cooled in another chamber not adjacent to the processing chamber 100, for example, a cooling chamber. Cooling time is shortened and throughput is improved. Further, since the heat-treated wafer 39 is cooled while being held in the boat 35, the cooling becomes easy.

熱処理後のウェハ３９が所定温度まで冷却されると、前記したように、ウェハ移載機４によりボート３５から空のカセットに熱処理後のウェハ３９が５枚一括で移載され、ウェハ３９の移載が繰返され、ボート３５に保持された多数のウェハ３９の全てをカセットに移載する（ディスチャージ）。   When the heat-treated wafers 39 are cooled to a predetermined temperature, as described above, five wafers 39 after the heat treatment are collectively transferred from the boat 35 to the empty cassette by the wafer transfer device 4. The loading is repeated, and all of the many wafers 39 held in the boat 35 are transferred to the cassette (discharge).

このようにして、カセットからボート３５へのウェハ３９のチャージ、処理炉３２へのボート３５のローディング、処理炉３２での熱処理、処理炉３２からのボート３５のアンローディング、ボート３５からカセットへのウェハ３９のディスチャージが繰り返され、ウェハ３９の処理が繰返される。   In this manner, the wafer 39 is charged from the cassette to the boat 35, the boat 35 is loaded into the processing furnace 32, the heat treatment in the processing furnace 32, the unloading of the boat 35 from the processing furnace 32, and the boat 35 to the cassette. The discharge of the wafer 39 is repeated, and the processing of the wafer 39 is repeated.

上述したように第１〜第６の実施の形態は、熱処理後の高温のウェハ３９を上下のヒートシンク５１ａへの熱輻射及び熱輻射と強制対流により冷却するので、ボートエレベータ３４やウェハ移載機４、またセンサ類やケーブル類などの樹脂製品が高温に加熱されることがなくなり、搬送機構部の潤滑剤や、その他の樹脂部材から発生する有機物の汚染を大幅に低減できる。また、ヒートシンク５１ａでウェハ３９の輻射面が遮断されるので、ボート３５ないしウェハ３９から熱が移載室６内に伝播しにくく、この点からもウェハ３９汚染を低減できる。多数のウェハ３９を一括処理する縦型熱処理装置の場合、特に搬送機構部等が大掛かりとなるので汚染の問題が生じやすいが、本実施の形態によれば、このような問題を解決できる。   As described above, in the first to sixth embodiments, the high-temperature wafer 39 after the heat treatment is cooled by heat radiation to the upper and lower heat sinks 51a and heat radiation and forced convection. Therefore, the boat elevator 34 and the wafer transfer machine 4. Also, resin products such as sensors and cables are not heated to a high temperature, and contamination of organic substances generated from the lubricant in the transport mechanism and other resin members can be greatly reduced. Further, since the radiation surface of the wafer 39 is blocked by the heat sink 51a, the heat hardly propagates from the boat 35 or the wafer 39 into the transfer chamber 6, and the contamination of the wafer 39 can also be reduced from this point. In the case of a vertical heat treatment apparatus that batch-processes a large number of wafers 39, the problem of contamination is likely to occur due to the large size of the transfer mechanism portion and the like. However, according to the present embodiment, such a problem can be solved.

また、ヒートシンク５１ａは、移載室６の壁面２６や壁中に設けられているのではなく、移載室６の内側に移載室６とは独立して設けられているため、各ヒートシンク５１ａから熱伝導により移載室６に奪われる冷熱エネルギーが大幅に低減し、各ヒートシンク５１ａへの熱輻射によるウェハ冷却の効率が向上する。このため、ウェハ３９の冷却速度が大幅に向上し、高速な冷却が達成される。縦型熱処理装置の場合、特に、移載室６が大きくなるので移載室６に奪われる熱エネルギーが大きく、ウェハ冷却の効率が大幅に低下するという問題が生じやすいが、本実施の形態によれば、このような問題も解決される。   Moreover, since the heat sink 51a is not provided in the wall surface 26 or the wall of the transfer chamber 6, but is provided inside the transfer chamber 6 independently of the transfer chamber 6, each heat sink 51a. Therefore, the cooling energy taken by the transfer chamber 6 due to heat conduction is significantly reduced, and the efficiency of wafer cooling by heat radiation to each heat sink 51a is improved. For this reason, the cooling rate of the wafer 39 is greatly improved, and high-speed cooling is achieved. In the case of the vertical heat treatment apparatus, in particular, since the transfer chamber 6 becomes large, the heat energy taken away by the transfer chamber 6 is large, and the problem that the cooling efficiency of the wafer is greatly reduced is likely to occur. According to this, such a problem is also solved.

また、前記ヒートシンク５１ａは、移載室６の壁面２６自体から構成されるのではなく、移載室６の内側に独立して配置されたものであるため、その形状や材質はウェハ３９への汚染などのダメージを与えない限り、自由に選定することができる。したがって、ヒートシンク５１ａは、アルミニウムやステンレスからなる移載室６の壁面２６よりも輻射率の高い材質、具体的には石英により、冷却に対して最適な形状に形成することができる。   The heat sink 51a is not composed of the wall surface 26 itself of the transfer chamber 6 but is arranged independently inside the transfer chamber 6, so that the shape and material of the heat sink 51a are not limited to the wafer 39. It can be freely selected as long as it does not cause damage such as contamination. Therefore, the heat sink 51a can be formed in an optimum shape for cooling with a material having a higher emissivity than the wall surface 26 of the transfer chamber 6 made of aluminum or stainless steel, specifically, quartz.

また、冷却部としてのヒートシンク５１ａがボート３５及びウェハ３９とは非接触であるため、接触によるパーティクルの発生を低減することができ、ウェハ３９のパーティクル汚染を低減できる。   Further, since the heat sink 51a as a cooling unit is not in contact with the boat 35 and the wafer 39, generation of particles due to contact can be reduced, and particle contamination of the wafer 39 can be reduced.

また、冷却機構の他に、実施の形態７で説明した加熱機構を設けると、基板処理前にウエハの予備加熱を行なうことができ、加熱部と冷却部とを備える熱交換機構を設けると、移載室６のスペースを有効に利用してウエハ６０の冷却と予備加熱とを行うことができる。   In addition to the cooling mechanism, if the heating mechanism described in Embodiment 7 is provided, the wafer can be preheated before the substrate processing, and if a heat exchange mechanism including a heating part and a cooling part is provided, The space of the transfer chamber 6 can be effectively used to cool and preheat the wafer 60.

＜実施の形態９＞
実施の形態９は、図１０に示すように、ロードロック室７を備えた縦型熱処理装置に実施の形態１〜実施の形態８で説明した熱交換機構として冷却機構の一つを設けたものであるが、冷却機構及び／又は加熱機構を設け、ウェハ３９の冷却及び／又は加熱を行なうようにしてもよい。
この実施の形態において、実施の形態１と異なる点は、前記冷却機構のいずれか一つが予備室としてのロードロック室７に配置される点にある。ここでは、一例として冷却機構５１を設けた場合について説明する。 <Embodiment 9>
In the ninth embodiment, as shown in FIG. 10, the vertical heat treatment apparatus provided with the load lock chamber 7 is provided with one of the cooling mechanisms as the heat exchange mechanism described in the first to eighth embodiments. However, a cooling mechanism and / or a heating mechanism may be provided to cool and / or heat the wafer 39.
This embodiment is different from the first embodiment in that any one of the cooling mechanisms is disposed in a load lock chamber 7 as a spare chamber. Here, the case where the cooling mechanism 51 is provided will be described as an example.

筐体４０には、移載室６とロードロック室７とが隣接して設けられる。移載室６は、ゲートバルブ２５を介してロードロック室７と開閉自在に連通される。ロードロック室７は、減圧および真空状態を維持可能なロードロックチャンバ８により構成される。ロードロック室７の上面には、処理炉３２が立設され、処理炉３２は炉口シャッタ３３を介してロードロック室７と連通している。ロードロック室７には、Ｎ２ガス等の不活性ガスの供給源（図示せず）と連通するガス供給ポート１０が設けられる。また、ロードロック室７には、排気ポンプ（図示せず）に通じる排気口４３が設けられる。ロードロック室７の内部には、処理炉３２の下方にボートエレベータ３４が設けられ、ボートエレベータ３４はボート３５を昇降して処理炉３２に対してローディング／アンローディングすることが可能となっている。 The housing 40 is provided with a transfer chamber 6 and a load lock chamber 7 adjacent to each other. The transfer chamber 6 communicates with the load lock chamber 7 through a gate valve 25 so as to be freely opened and closed. The load lock chamber 7 includes a load lock chamber 8 that can maintain a reduced pressure and a vacuum state. A processing furnace 32 is erected on the upper surface of the load lock chamber 7, and the processing furnace 32 communicates with the load lock chamber 7 through a furnace port shutter 33. The load lock chamber 7 is provided with a gas supply port 10 that communicates with a supply source (not shown) of an inert gas such as N 2 gas. Further, the load lock chamber 7 is provided with an exhaust port 43 communicating with an exhaust pump (not shown). Inside the load lock chamber 7, a boat elevator 34 is provided below the processing furnace 32, and the boat elevator 34 can lift and lower the boat 35 to load / unload the processing furnace 32. .

炉口シャッタ３３を閉めて処理炉３２との連通を断った状態で、ロードロック室７内にガス供給ポート１０からＮ２ガスを導入し、ロードロック室７内をパージして大気圧と同圧化する。ゲートバルブ２５を開けて、ウェハ移載機４によりボート３５にウェハ３９をチャージする。ボート３５に所要枚数のウェハ３９がチャージされると、ゲートバルブ２５が閉じられ、ロードロック室７内が排気口４３を介して排気され真空状態にされる。一方、処理炉３２内を排気装置により真空引きして、処理炉３２内の圧力がロードロック室７内と同じ真空状態になったら、炉口シャッタ３３が開放され、ボートエレベータ３４により多数枚のウェハ３９が多段に保持されたボート３５は、石英チューブ１２０内にローディングされる。そして、所定温度、所定圧力の処理炉３２内で多数枚のウェハ３９を一括して熱処理する。ウェハ３９の熱処理中、ロードロック室７内は真空排気された状態を維持する。 With the furnace port shutter 33 closed and communication with the processing furnace 32 cut off, N 2 gas is introduced into the load lock chamber 7 from the gas supply port 10 and the inside of the load lock chamber 7 is purged to maintain the atmospheric pressure. Pressure. The gate valve 25 is opened, and the wafer 39 is charged to the boat 35 by the wafer transfer device 4. When the required number of wafers 39 are charged in the boat 35, the gate valve 25 is closed, and the inside of the load lock chamber 7 is exhausted through the exhaust port 43 to be in a vacuum state. On the other hand, when the inside of the processing furnace 32 is evacuated by the exhaust device and the pressure in the processing furnace 32 becomes the same vacuum state as that in the load lock chamber 7, the furnace port shutter 33 is opened, and a large number of sheets are sent by the boat elevator 34. The boat 35 in which the wafers 39 are held in multiple stages is loaded into the quartz tube 120. Then, a large number of wafers 39 are collectively heat-treated in a processing furnace 32 having a predetermined temperature and a predetermined pressure. During the heat treatment of the wafer 39, the inside of the load lock chamber 7 is kept evacuated.

処理炉３２でウェハ３９の熱処理が完了すると、石英チューブ１２０内が真空排気され、ロードロック室７内と同圧化される。同圧化されると、熱処理後のウェハ３９はボートエレベータ３４により、処理炉３２から真空雰囲気に保たれたロードロック室７にアンローディングされる。アンローディング時にはロードロック室７は真空状態にあるので、熱処理直後の高温となった熱処理後のウェハ３９が酸化されたり、或はパーティクルに汚染されたりするのが大幅に低減される。   When the heat treatment of the wafer 39 is completed in the processing furnace 32, the inside of the quartz tube 120 is evacuated to the same pressure as that in the load lock chamber 7. When the pressure is equalized, the heat-treated wafer 39 is unloaded from the processing furnace 32 to the load lock chamber 7 maintained in a vacuum atmosphere by the boat elevator 34. Since the load lock chamber 7 is in a vacuum state at the time of unloading, the wafer 39 after the heat treatment that has become a high temperature immediately after the heat treatment is significantly reduced from being oxidized or contaminated with particles.

アンローディング後、実施の形態１〜６と同様に、制御部５１ｅによるアクチュエータ
５１ｄの上下のウェハ３９間の冷却位置にヒートシンク５１ａが配置される。複数のヒートシンク５１ａ間のウェハ３９は、ヒートシンク５１ａに対するウェハ３９からの熱輻射により冷却される。
ここで、ウェハ３９の冷却は、熱輻射（矢印）が支配的であり、ロードロック室７内が真空雰囲気であっても、その影響を受けることなく、ウェハ３９が冷却される（実施の形態１〜３参照）。また、ガス噴出口５１ｎによりウェハ３９の裏面に空気又はＮ２ガスを流して強制対流を発生させる場合（実施の形態４参照）には、供給される空気又はＮ２ガスにより真空状態から大気圧に復帰させることもできる。さらに、ヒートシンク５１ａがロードロック室７の内部に独立して配置されているので、ロードロック室７自体を冷却する構造に比べて、冷却速度、冷却効率を向上することができ、ウェハ３９の高速冷却が達成される。 After unloading, the heat sink 51a is arranged at the cooling position between the wafers 39 above and below the actuator 51d by the controller 51e, as in the first to sixth embodiments. The wafer 39 between the plurality of heat sinks 51a is cooled by thermal radiation from the wafer 39 to the heat sink 51a.
Here, the cooling of the wafer 39 is dominated by thermal radiation (arrows), and the wafer 39 is cooled without being affected even when the load lock chamber 7 is in a vacuum atmosphere (the embodiment). 1-3). In addition, when forced convection is generated by flowing air or N 2 gas to the back surface of the wafer 39 through the gas outlet 51n (see the fourth embodiment), the supplied air or N 2 gas causes the atmospheric pressure from the vacuum state. It can also be returned to. Furthermore, since the heat sink 51a is independently arranged inside the load lock chamber 7, the cooling rate and the cooling efficiency can be improved as compared with the structure in which the load lock chamber 7 itself is cooled, and the high speed of the wafer 39 is increased. Cooling is achieved.

ウェハ３９の冷却後、ロードロック室７内にガス供給ポート１０からＮ２ガスを導入して、ロードロック室７を大気圧に復帰させる。ロードロック室７の大気圧復帰が完了すると、ゲートバルブ２５が開放され、ウェハ移載機４によりボート３５からウェハ３９がディスチャージされ、カセットに搬送される。 After the wafer 39 is cooled, N 2 gas is introduced into the load lock chamber 7 from the gas supply port 10 to return the load lock chamber 7 to atmospheric pressure. When the return to atmospheric pressure of the load lock chamber 7 is completed, the gate valve 25 is opened, and the wafer 39 is discharged from the boat 35 by the wafer transfer device 4 and transferred to the cassette.

このように実施の形態９によれば、ヒートシンク５１ａをロードロック室７の内部に独立して配置しているので、ロードロック室７自体を冷却するものと比べて冷却効率をあげることができ、ウェハ３９を高速冷却することができる。また、熱処理後の高温のウェハ３９は高清浄な真空雰囲気に滞在させたまま冷却されることになるので、ウェハ３９の汚染を一層低減できる。   As described above, according to the ninth embodiment, since the heat sink 51a is independently arranged in the load lock chamber 7, the cooling efficiency can be increased as compared with the cooling of the load lock chamber 7 itself. The wafer 39 can be cooled at high speed. Further, since the high-temperature wafer 39 after the heat treatment is cooled while staying in a highly clean vacuum atmosphere, contamination of the wafer 39 can be further reduced.

＜実施の形態１０＞
実施の形態１０は図１１に示すように、移載室６内に設けた複数ボートシステムに実施の形態１〜実施の形態６の冷却機構のいずれか一つを配置した縦型熱処理装置を示す。ここでは、一例として冷却機構５１を設けた場合について説明する。なお、２ボートシステムとは、ウェハ冷却及びウェハ搬送処理を次バッチの熱処理と並列に実施するシステムをいう。 <Embodiment 10>
As shown in FIG. 11, the tenth embodiment shows a vertical heat treatment apparatus in which any one of the cooling mechanisms of the first to sixth embodiments is arranged in a plurality of boat systems provided in the transfer chamber 6. . Here, the case where the cooling mechanism 51 is provided will be described as an example. The 2-boat system refers to a system that performs wafer cooling and wafer transfer processing in parallel with the heat treatment of the next batch.

図１１では、２つのボート３５（第１ボート３５Ａ、第２ボート３５Ｂ）を搭載した２ボートシステムの簡略図を示している。この縦型熱処理装置の場合、熱処理後のウェハ３９を保持したボート３５（これを第１ボート３５Ａという）は、ボートエレベータ３４により処理室１００から移載室６にアンロードされた後、移動手段としてのボート交換機構１４の第１ボート交換アーム１５の旋回動作により、第１の位置としてのロードポジション１９から第２の位置としてのウェハの冷却ポジション１７に運ばれる。ウェハ３９の冷却ポジション１７には、実施の形態１〜実施の形態６で説明した冷却機構のいずれか一つが設置されている。また、ウェハ搬送ポジション１８にある第２ボート３５Ｂには、第１ボート３５Ａの熱処理中に、ウェハ移載機４の動作により、次バッチのウェハ３９がチャージされている。   FIG. 11 shows a simplified diagram of a two-boat system equipped with two boats 35 (first boat 35A and second boat 35B). In the case of this vertical heat treatment apparatus, the boat 35 holding the heat-treated wafer 39 (referred to as the first boat 35A) is unloaded from the processing chamber 100 to the transfer chamber 6 by the boat elevator 34 and then moved. The first boat exchange arm 15 of the boat exchange mechanism 14 is moved from the load position 19 as the first position to the wafer cooling position 17 as the second position. Any one of the cooling mechanisms described in the first to sixth embodiments is installed in the cooling position 17 of the wafer 39. The second boat 35B at the wafer transfer position 18 is charged with the next batch of wafers 39 by the operation of the wafer transfer device 4 during the heat treatment of the first boat 35A.

第１ボート３５Ａがウェハの冷却ポジション１７に運ばれた後、第２ボート３５Ｂはボート交換機構１４の第２ボート交換アーム１６の旋回動作により、処理室１００直下にあるロードポジション１９に運ばれる。その後、ボートエレベータ３４の上昇動作により処理室１００にロードされ、所定の熱処理が実施される。   After the first boat 35 </ b> A is carried to the wafer cooling position 17, the second boat 35 </ b> B is carried to the load position 19 immediately below the processing chamber 100 by the turning operation of the second boat exchange arm 16 of the boat exchange mechanism 14. Thereafter, the boat elevator 34 is loaded into the processing chamber 100 by the ascending operation, and a predetermined heat treatment is performed.

ウェハの冷却ポジション１７に移動した第１ボート３５Ａ上の熱処理後のウェハ３９は、前記冷却機構５１がウェハ３９間にヒートシンク５１ａが配置させることでヒートシンク５１ａへのウェハ３９からの熱輻射により冷却される。ウェハ３９が所定の温度まで冷却がされたら、前記冷却機構５１がヒートシンク５１ａを退避させた後、ボート交換機構
１４の第１ボート交換アーム１５の動作により、第１ボート３５Ａはウェハ搬送ポジション１８に運ばれる。ウェハ３９は、ウェハ移載機４の動作により第１ボート３５Ａからディスチャージされ、装置外に搬出される。また、熱処理後のウェハ３９が第１ボート３５Ａからディスチャージされたら、新しい処理待ちウェハ３９が第１ボート３５Ａにチャージされ、第２ボート３５Ｂの熱処理が終了するまで待機することになる。 The heat-treated wafer 39 on the first boat 35A moved to the wafer cooling position 17 is cooled by heat radiation from the wafer 39 to the heat sink 51a when the cooling mechanism 51 places the heat sink 51a between the wafers 39. The When the wafer 39 is cooled to a predetermined temperature, after the cooling mechanism 51 retracts the heat sink 51a, the first boat 35A moves to the wafer transfer position 18 by the operation of the first boat exchange arm 15 of the boat exchange mechanism 14. Carried. The wafer 39 is discharged from the first boat 35A by the operation of the wafer transfer device 4, and is carried out of the apparatus. When the heat-treated wafer 39 is discharged from the first boat 35A, a new process-waiting wafer 39 is charged to the first boat 35A and waits until the heat treatment of the second boat 35B is completed.

このように実施の形態１０によれば、前記冷却機構５１が処理室１００直下のロードポジション１９とは別の位置であるウェハの冷却ポジション１７のボート３５に保持されたウェハ３９間にヒートシンク５１ａを挿入可能なように配置されており、熱処理後のボート３５に保持したウェハ３９は、ウェハの冷却ポジション１７に移動した後に冷却される。その間に、別のウェハ３９を保持した別のボート３５を移載室６のロードポジション１９から処理室１００に搬入することにより、処理室１００で別のウェハ３９を熱処理することができるので、スループットが一層向上する。   As described above, according to the tenth embodiment, the cooling mechanism 51 places the heat sink 51a between the wafers 39 held by the boat 35 at the wafer cooling position 17 which is a position different from the load position 19 immediately below the processing chamber 100. The wafers 39 arranged so as to be insertable and held in the boat 35 after the heat treatment are cooled after moving to the wafer cooling position 17. In the meantime, another wafer 35 holding another wafer 39 is carried into the processing chamber 100 from the load position 19 of the transfer chamber 6, so that another wafer 39 can be heat-treated in the processing chamber 100. Is further improved.

なお、この実施の形態１０では、移載室型２ボートシステムの縦型熱処理装置について説明したが、ロードロック室７の内部にボート交換機構１４を有するロードロック室型２ボートシステムの縦型熱処理装置にも適用可能である。また、冷却機構の他に、実施の形態７で説明した加熱機構を設け、基板処理前にウエハの予備加熱を行なつてもよいし、加熱部と冷却部とを備える熱交換機構を設けるようにしてもよい。加熱部と冷却部を備える熱交換機構を設けると、移載室６のスペースを有効に利用してウエハ６０の冷却と予備加熱とを行うことができる。   In the tenth embodiment, the vertical heat treatment apparatus of the transfer chamber type two boat system has been described. However, the vertical heat treatment of the load lock chamber type two boat system having the boat exchange mechanism 14 inside the load lock chamber 7 is described. It is also applicable to the device. In addition to the cooling mechanism, the heating mechanism described in the seventh embodiment may be provided to preheat the wafer before substrate processing, or a heat exchange mechanism including a heating part and a cooling part may be provided. It may be. When a heat exchange mechanism including a heating unit and a cooling unit is provided, the space of the transfer chamber 6 can be effectively used to cool and preheat the wafer 60.

また、実施の形態１〜７では、複数の基板を一括して処理する縦型熱処理装置について述べたが、本発明は、単数の基板を処理する枚葉式熱処理装置にも適用可能である。また、前記回転軸５１ｂに回転位置を検出するためのセンサ（図示せず）を設け、制御部５１ｅによって回転軸５１ｂの回転位置を制御部５１ｅに基づいてアクチュエータの駆動回路をフィードバック制御することによってヒートシンク５１ａの回転制御の精度を向上してもよい。
また、アーム部５１ｃ及び回転軸５１ｂを石英で構成した場合には、熱輻射によるウェハ３９の冷却効率をさらに向上させることができる。 In the first to seventh embodiments, the vertical heat treatment apparatus that collectively processes a plurality of substrates has been described. However, the present invention can also be applied to a single wafer heat treatment apparatus that processes a single substrate. Further, a sensor (not shown) for detecting the rotational position is provided on the rotational shaft 51b, and the controller 51e feedback-controls the rotational position of the rotational shaft 51b based on the control unit 51e. The accuracy of rotation control of the heat sink 51a may be improved.
Moreover, when the arm part 51c and the rotating shaft 51b are made of quartz, the cooling efficiency of the wafer 39 by heat radiation can be further improved.

［付記］
以下、本発明の好ましい形態を付記する。 [Appendix]
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

＜実施の態様１＞
実施の態様１は、複数の基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具により前記複数の基板を保持しつつ熱処理する処理室と、前記処理室に隣接して設けられる予備室と、前記予備室で前記基板保持具により保持された複数の基板間に、熱交換部を挿入可能とする熱交換部駆動機構と、を備えた基板処理装置を提供する。 <Embodiment 1>
Embodiment 1 includes a substrate holder that holds a plurality of substrates, a processing chamber that performs heat treatment while holding the plurality of substrates by the substrate holder, a spare chamber that is provided adjacent to the processing chamber, Provided is a substrate processing apparatus comprising: a heat exchanging unit driving mechanism that allows a heat exchanging unit to be inserted between a plurality of substrates held by the substrate holder in a preliminary chamber.

＜実施の態様２＞
実施の態様２は、基板を保持する基板保持具により保持された複数の基板を、予備室から該予備室に隣接した処理室に搬入する工程と、前記処理室内で前記基板保持具により複数の基板を保持しつつ熱処理する工程と、前記熱処理後、前記基板保持具により保持された複数の基板を、前記処理室に隣接した前記予備室に搬出する工程と、を有し、少なくとも前記搬入工程前若しくは前記搬出工程後のうちいずれかで前記予備室で前記基板保持具により保持された複数の基板間に、熱交換部駆動機構により熱交換部を挿入し基板との熱交換を行う工程を有する半導体装置の製造方法を提供する。 <Embodiment 2>
Embodiment 2 includes a step of carrying a plurality of substrates held by a substrate holder holding a substrate from a preliminary chamber into a processing chamber adjacent to the preliminary chamber, and a plurality of substrates by the substrate holder in the processing chamber. A step of performing heat treatment while holding the substrate, and a step of carrying out the plurality of substrates held by the substrate holder after the heat treatment to the preliminary chamber adjacent to the processing chamber, and at least the loading step A step of inserting a heat exchanging unit by a heat exchanging unit driving mechanism to exchange heat with the substrate between the plurality of substrates held by the substrate holder in the preliminary chamber either before or after the unloading step. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.

＜実施の態様３＞
実施の態様3は、複数の基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具により前記複数
の基板を保持しつつ熱処理する処理室と、前記処理室に隣接して設けられる予備室と、熱処理前後に、前記処理室から前記予備室に搬出される前記基板保持具により保持された複数の基板間に、加熱された加熱部又は冷却された冷却部ないし前記加熱部及び前記冷却部を挿入可能とする駆動機構と、を備えた基板処理装置を提供する。 <Embodiment 3>
Embodiment 3 includes a substrate holder that holds a plurality of substrates, a processing chamber that performs heat treatment while holding the plurality of substrates by the substrate holder, a preliminary chamber that is provided adjacent to the processing chamber, and a heat treatment A heated heating unit or a cooled cooling unit or the heating unit and the cooling unit can be inserted between a plurality of substrates held by the substrate holder carried out from the processing chamber to the preliminary chamber before and after. A substrate processing apparatus comprising: a drive mechanism;

＜実施の態様４＞
実施の態様４は、複数の基板を保持する基板保持具と、前記基板保持具により前記複数の基板を保持しつつ熱処理する処理室と、前記処理室に隣接して設けられる予備室と、熱処理前に、前記予備室から前記処理室に搬入される前記基板保持具により保持された複数の基板の間に、加熱された加熱部を挿入可能とする加熱部駆動機構と、を備えた基板処理装置を提供する。 <Embodiment 4>
Embodiment 4 includes a substrate holder that holds a plurality of substrates, a processing chamber that performs heat treatment while holding the plurality of substrates by the substrate holder, a preliminary chamber that is provided adjacent to the processing chamber, and a heat treatment A substrate processing comprising: a heating unit driving mechanism that allows a heated heating unit to be inserted between the plurality of substrates held by the substrate holder carried into the processing chamber from the preliminary chamber before Providing the device.

＜実施の態様５＞
実施の態様５は、前記熱交換部には、基板を支持する断熱材を設けることを特徴とする実施の態様１記載の基板処理装置を提供する。 <Embodiment 5>
Embodiment 5 provides the substrate processing apparatus according to Embodiment 1, wherein the heat exchanging portion is provided with a heat insulating material that supports the substrate.

＜実施の態様６＞
実施の態様６は、前記断熱材は石英製の球状であり、前記熱交換部に前記断熱材の一部が埋め込まれている実施の態様５記載の基板処理装置を提供する。 <Embodiment 6>
Embodiment 6 provides the substrate processing apparatus according to embodiment 5, wherein the heat insulating material is a spherical ball made of quartz, and a part of the heat insulating material is embedded in the heat exchange part.

＜実施の態様７＞
実施の態様７は、前記熱交換部の表面（上面）が冷却部で裏面（下面）が加熱部であり、前記冷却部と前記加熱部の間に反射板を設ける実施の態様１記載の基板処理装置を提供する。 <Embodiment 7>
Embodiment 7 is the substrate according to embodiment 1, wherein the heat exchange portion has a cooling surface on the front surface (upper surface) and a heating surface on the back surface (lower surface), and a reflector is provided between the cooling portion and the heating portion. A processing device is provided.

＜実施の態様８＞
実施の態様８は、予備室内で基板を保持する基板保持具により保持された複数の基板間に、加熱された加熱部を駆動機構にて挿入する工程と、前記加熱部が前記基板保持具により保持された複数の基板を加熱する工程と、前記基板保持具により保持された複数の基板間から、前記加熱部を前記駆動機構にて取り出す工程と、前記基板保持具により保持された複数の基板を前記予備室に隣接した処理室に搬入する工程と、前記処理室内で前記基板保持具により複数の基板を保持しつつ熱処理する工程と、前記熱処理後、前記基板保持具により保持された複数の基板を前記処理室に隣接した前記予備室に搬出する工程と、前記予備室に搬出された前記基板保持具により保持された複数の基板間に、冷却された冷却部を駆動機構にて挿入する工程と、前記冷却部が前記基板保持具により保持された複数の基板を冷却する工程と、前記基板保持具により保持された複数の基板間から、前記冷却部を前記駆動機構にて取り出す工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
＜実施の態様９＞ <Embodiment 8>
Embodiment 8 includes a step of inserting a heated heating unit with a driving mechanism between a plurality of substrates held by a substrate holder holding a substrate in a preliminary chamber, and the heating unit is moved by the substrate holder A step of heating the plurality of held substrates, a step of taking out the heating unit by the drive mechanism from among a plurality of substrates held by the substrate holder, and a plurality of substrates held by the substrate holder A step of carrying the substrate into the processing chamber adjacent to the preliminary chamber, a step of performing heat treatment while holding the plurality of substrates by the substrate holder in the processing chamber, and a plurality of steps held by the substrate holder after the heat treatment. A cooled cooling unit is inserted by a driving mechanism between the step of carrying the substrate into the preliminary chamber adjacent to the processing chamber and the plurality of substrates held by the substrate holder carried into the preliminary chamber. Process and The cooling unit includes a step of cooling the plurality of substrates held by the substrate holder, and a step of taking out the cooling unit by the drive mechanism from among the plurality of substrates held by the substrate holder. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.
<Embodiment 9>

実施の態様９は、予備室内で基板を保持する基板保持具により保持された複数の基板間に、加熱された加熱部を駆動機構にて挿入する工程と、前記加熱部が前記基板保持具により保持された複数の基板を加熱する工程と、前記基板保持具により保持された複数の基板間から、前記加熱部を前記駆動機構にて取り出す工程と、前記基板保持具により保持された複数の基板を前記予備室に隣接した処理室に搬入する工程と、前記処理室内で前記基板保持具により複数の基板を保持しつつ熱処理する工程と、前記熱処理後、前記基板保持具により保持された複数の基板を前記処理室に隣接した前記予備室に搬出する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。   Embodiment 9 includes a step of inserting a heated heating unit with a driving mechanism between a plurality of substrates held by a substrate holder holding a substrate in a preliminary chamber, and the heating unit is moved by the substrate holder A step of heating the plurality of held substrates, a step of taking out the heating unit by the drive mechanism from among a plurality of substrates held by the substrate holder, and a plurality of substrates held by the substrate holder A step of carrying the substrate into the processing chamber adjacent to the preliminary chamber, a step of performing heat treatment while holding the plurality of substrates by the substrate holder in the processing chamber, and a plurality of steps held by the substrate holder after the heat treatment. And a step of unloading the substrate to the preliminary chamber adjacent to the processing chamber.

＜実施の態様１０＞
実施の態様１0は、複数の基板を基板保持部により保持しつつ熱処理する処理室と、前
記処理室に隣接して設けられる予備室と、前記処理室から前記予備室に搬出される熱処理後の前記保持具により保持された複数の基板の間に冷却された冷却部を挿入可能とする冷却部駆動機構と、を備えた基板処理装置を提供する。
処理室で熱処理された基板は基板保持具により保持されたまま、処理室から処理室に隣接した予備室に搬出される。
予備室に搬出された基板は、基板保持具に保持された状態のままで、冷却された冷却部が基板間に挿入される。
基板間に冷却部が挿入されると、高温側である基板と低温側である冷却部との間に熱輻射が発生する。
熱輻射は対流による熱伝達と比較して高速な冷却であるので、基板は対流によって冷却される場合よりも短時間で冷却される。 <Embodiment 10>
Embodiment 10 includes a processing chamber in which a plurality of substrates are heat-treated while being held by a substrate holding unit, a spare chamber provided adjacent to the processing chamber, and a heat-treatment after being carried out from the processing chamber to the spare chamber. There is provided a substrate processing apparatus including a cooling unit driving mechanism that allows a cooled cooling unit to be inserted between a plurality of substrates held by the holder.
The substrate heat-treated in the processing chamber is carried out from the processing chamber to a preliminary chamber adjacent to the processing chamber while being held by the substrate holder.
The cooled cooling unit is inserted between the substrates while the substrate carried out to the preliminary chamber is held by the substrate holder.
When the cooling unit is inserted between the substrates, heat radiation is generated between the substrate on the high temperature side and the cooling unit on the low temperature side.
Since heat radiation is faster cooling compared to heat transfer by convection, the substrate is cooled in a shorter time than if cooled by convection.

＜実施の態様１１＞
実施の態様１１は、処理室内で基板保持具により複数の基板を保持しつつ熱処理する工程と、基板保持具により保持しつつ前記熱処理後の前記基板保持具により保持された複数の基板を前記処理室に隣接した予備室に搬出する工程と、前記処理室から前記予備室に搬出された前記基板保持具により保持された複数の基板の間に冷却された冷却部を冷却部駆動機構にて挿入する工程と、前記冷却部が前記基板保持具により保持された複数の基板を冷却する工程と、前記冷却部を前記冷却部駆動機構にて前記基板保持具により保持された複数の基板の間から取り出す工程と、を有する半導体装置の製造方法を提供する。
複数の基板を基板保持具に保持したまま処理室に搬入し、熱処理後、複数の基板を保持ごと処理室から搬出すると、複数の基板が一度に熱処理されるのでスループットが向上する。
基板保持部に複数の基板を保持させたままで、冷却部駆動機構により冷却部を基板間に挿入し、基板から冷却部への熱輻射により基板を高速に冷却した後は、冷却部駆動機構により冷却部を基板間から取り出すと、この基板保持具により次の基板の熱処理が可能となる。 <Embodiment 11>
Embodiment 11 includes a step of performing heat treatment while holding a plurality of substrates with a substrate holder in a processing chamber, and a plurality of substrates held by the substrate holder after the heat treatment while being held by the substrate holder. A cooling unit that is cooled between a plurality of substrates held by the substrate holder carried out from the processing chamber to the preliminary chamber and inserted into the preliminary chamber adjacent to the chamber by the cooling unit driving mechanism The cooling unit cooling the plurality of substrates held by the substrate holder, and the cooling unit between the plurality of substrates held by the substrate holder by the cooling unit driving mechanism. And a step of taking out the semiconductor device.
When a plurality of substrates are carried into the processing chamber while being held by the substrate holder, and after the heat treatment, the plurality of substrates are carried out of the processing chamber together with the holding, whereby the plurality of substrates are heat treated at a time, thereby improving the throughput.
With the substrate holding unit holding a plurality of substrates, the cooling unit drive mechanism inserts the cooling unit between the substrates, and after cooling the substrate at high speed by heat radiation from the substrate to the cooling unit, the cooling unit driving mechanism When the cooling unit is taken out between the substrates, the substrate holder can heat-treat the next substrate.

＜実施の態様１２＞
実施の態様１２は、多数枚の基板を基板保持部により保持しつつ熱処理する処理室と、該処理室に隣接して設けられる予備室と、該処理室の壁面より内側に設けられる前記基板と略同形状の冷却部と、前記処理室から前記予備室に搬出される熱処理後の前記基板に保持された複数の基板の間に前記基板保持具及び前記基板とは非接触で前記冷却部を挿入するように該冷却部に連結され、該冷却部を水平移動動作可能な冷却部駆動機構と、を備えた基板処理装置を提供する。
基板と略同形状の冷却部を冷却部駆動機構により水平移動させ、基板保持具に保持された複数の基板の基板間に、基板保持具及び基板と非接触状態で挿入すると、基板と冷却部との接触に起因するパーティクルの発生が低減され、パーティクルによる基板の汚染が防止される。 <Embodiment 12>
Embodiment 12 includes a processing chamber that heat-treats a large number of substrates while being held by a substrate holder, a spare chamber that is provided adjacent to the processing chamber, and the substrate that is provided on the inner side of the wall surface of the processing chamber. The substrate holder and the substrate are not in contact with the cooling unit between the cooling unit having substantially the same shape and the plurality of substrates held on the substrate after the heat treatment carried out from the processing chamber to the preliminary chamber. Provided is a substrate processing apparatus including a cooling unit driving mechanism coupled to the cooling unit so as to be inserted and capable of horizontally moving the cooling unit.
When the cooling unit having substantially the same shape as the substrate is horizontally moved by the cooling unit driving mechanism and inserted between the substrates of the plurality of substrates held by the substrate holder in a non-contact state with the substrate holder and the substrate, the substrate and the cooling unit Generation of particles due to contact with the substrate is reduced, and contamination of the substrate by the particles is prevented.

＜実施の態様１３＞
実施の態様１３は、実施の態様１０又は実施の態様１２において、前記冷却部は、前記予備室の壁面の放射率よりも放射率の高い材料で構成された基板処理装置を提供する。
熱輻射によりウェハを高速に冷却するには、冷却部の材質に、熱移動のしやすい材質、すなわち放射熱抵抗の小さい材質を用いることがよい。 <Embodiment 13>
Embodiment 13 provides the substrate processing apparatus according to Embodiment 10 or Embodiment 12, wherein the cooling section is made of a material having an emissivity higher than that of the wall surface of the preliminary chamber.
In order to cool the wafer at high speed by thermal radiation, it is preferable to use a material that can easily transfer heat, that is, a material having a small radiant heat resistance, as the material of the cooling unit.

＜実施の態様１４＞
実施の態様１４は、実施の態様１０、実施の態様１２又は実施の態様１３記載の基板処
理装置において、前記冷却部は、石英から構成される基板処理装置を提供する。
石英で冷却部を構成した場合、石英は、放射熱抵抗の小さい材料なので、高速な基板の冷却が可能となり、熱処理終了後の次バッチの熱処理の再開までの時間が大幅に短縮される。
また、石英は、耐熱温度が高く、反応物との非反応であるので、冷却部を原因としたパーティクル等の汚染が低減される。 <Embodiment 14>
Embodiment 14 provides the substrate processing apparatus according to Embodiment 10, Embodiment 12 or Embodiment 13, wherein the cooling unit is made of quartz.
When the cooling unit is made of quartz, quartz is a material having a low radiant heat resistance, so that the substrate can be cooled at high speed, and the time until the heat treatment of the next batch after the heat treatment is completed is greatly shortened.
In addition, since quartz has a high heat-resistant temperature and does not react with the reactant, contamination such as particles caused by the cooling part is reduced.

＜実施の態様１５＞
実施の態様１５は、実施の態様１０、実施の態様１２、実施の態様１３又は実施の態様１４記載の基板処理装置において、前記冷却部の主面には、前記基板の裏面側に冷却ガスを噴出する噴出口が設けられる基板処理装置を提供する。
このようにすると、基板から冷却部への熱輻射だけでなく、基板の裏面に吹き付けられた冷却ガスの対流による熱伝達により基板が冷却されるので、基板がより高速で冷却される。 <Embodiment 15>
Embodiment 15 is the substrate processing apparatus according to Embodiment 10, Embodiment 12, Embodiment 13, or Embodiment 14, wherein a cooling gas is applied to the main surface of the cooling unit on the back surface side of the substrate. Provided is a substrate processing apparatus provided with a jetting outlet.
In this case, the substrate is cooled not only by heat radiation from the substrate to the cooling unit but also by heat transfer by convection of the cooling gas blown to the back surface of the substrate, so that the substrate is cooled at a higher speed.

本発明の基板処理装置の一実施の形態に係る縦型基板理装置の内部構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the internal structure of the vertical substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of the substrate processing apparatus of this invention. 本発明の基板処理装置の一実施の形態に係る縦型基板理装置の内部構成を示す平断面図である。1 is a plan sectional view showing an internal configuration of a vertical substrate processing apparatus according to an embodiment of a substrate processing apparatus of the present invention. 本発明の一実施の形態に係り、ヒートシンクとウェハとの重なり状態を示す解説図である。It is explanatory drawing which shows the overlapping state of a heat sink and a wafer concerning one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係り、ボートに支持したウェハに対するヒートシンクの挿入位置を示す図である。It is a figure which concerns on one embodiment of this invention and shows the insertion position of the heat sink with respect to the wafer supported by the boat. 本発明の一実施の形態に係り、ヒートシンク、回転軸等からなる冷却部冷却機構の解説図である。It is explanatory drawing of the cooling part cooling mechanism which concerns on one embodiment of this invention and consists of a heat sink, a rotating shaft, etc. 本発明の一実施の形態に係り、熱交換媒体で冷却されるヒートシンクの熱交換回路を示す解説図である。It is explanatory drawing which shows the heat exchange circuit of the heat sink cooled by the heat exchange medium in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係り、ヒートシンクと熱交換通路とを示す解説図である。It is explanatory drawing which shows the heat sink and heat exchange channel | path concerning one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係り、冷却ガスによる冷却する冷却部の配管の様子を示す解説図である。It is explanatory drawing which shows the mode of piping of the cooling unit cooled with cooling gas concerning one embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る処理炉の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the processing furnace which concerns on embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係り、予備室としてのロードロック室に本発明に係る冷却部冷却機構を設けた解説図である。It is explanatory drawing which provided the cooling part cooling mechanism based on this invention in the load lock room as a reserve room concerning one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係り、複数ボートシステム、冷却部冷却機構等のレイアウトを示した解説図である。It is explanatory drawing which showed layout of a multiple boat system, a cooling part cooling mechanism, etc. in one embodiment of this invention. 従来の縦型熱処理装置の内部構成を示す平面図である。It is a top view which shows the internal structure of the conventional vertical heat processing apparatus. 従来の縦型熱処理装置の内部構成を示す平面図である。It is a top view which shows the internal structure of the conventional vertical heat processing apparatus. 本発明の一実施の形態に係り、ウエハ支持部材を有する冷却部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cooling part which concerns on one embodiment of this invention and has a wafer support member. 本発明の一実施の形態に係り、図１４に示す冷却部を駆動するための冷却部駆動機構を示す図である。It is a figure which shows the cooling part drive mechanism for driving the cooling part shown in FIG. 14 concerning one embodiment of this invention. 同じく冷却部駆動機構を示す解説図である。It is explanatory drawing which similarly shows a cooling unit drive mechanism. 本発明の一実施の形態に係り、図１６のＤ−Ｄ線断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 16 according to the embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態に係り、熱交換部としての加熱部を示す図である。It is a figure which concerns on one embodiment of this invention and shows the heating part as a heat exchange part. 同じく熱交換部を示す図である。It is a figure which similarly shows a heat exchange part. 本発明の一実施の形態に係り、図１８及び図１９に示す加熱部を駆動するための加熱部駆動機構を示す図である。It is a figure which shows the heating part drive mechanism for driving the heating part shown to FIG.18 and FIG.19 in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係り、加熱部（熱交換部）と冷却部との間に反射板を設けた熱交換部の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the heat exchange part which concerns on one embodiment of this invention and provided the reflecting plate between the heating part (heat exchange part) and the cooling part. 本発明の一実施の形態に係り、図２１に示す熱交換部を駆動する熱交換部駆動機構を示す図である。It is a figure which shows the heat exchange part drive mechanism which concerns on one embodiment of this invention and drives the heat exchange part shown in FIG. 同じく熱交換部を駆動する熱交換部駆動機構を示す図である。It is a figure which similarly shows the heat exchange part drive mechanism which drives a heat exchange part. 本発明の一実施の形態に係り、図２３に示す熱交換部の要部詳細断面図である。It is related with one Embodiment of this invention, and is principal part detailed sectional drawing of the heat exchange part shown in FIG. 従来の縦型熱処理装置の内部構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the internal structure of the conventional vertical heat processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

６ 移載室（予備室）
２６ 移載室の壁面（予備室の壁面）
３９ ウェハ（基板）
３５ ボート（基板保持具）
５１ 冷却機構
５１ａ ヒートシンク（冷却部）
１００ 処理室 6 Transfer room (spare room)
26 Wall of transfer room (wall of spare room)
39 Wafer (Substrate)
35 boat (substrate holder)
51 Cooling mechanism 51a Heat sink (cooling part)
100 treatment room

Claims (2)

複数の基板を保持する基板保持具と、
前記基板保持具により前記複数の基板を保持しつつ熱処理する処理室と、
前記処理室に隣接して設けられる予備室と、
前記予備室で少なくとも前記基板保持具に保持された複数の基板間に、熱交換部を挿入可能とする熱交換部駆動機構と、
を備えた基板処理装置。 A substrate holder for holding a plurality of substrates;
A processing chamber for performing heat treatment while holding the plurality of substrates by the substrate holder;
A preliminary chamber provided adjacent to the processing chamber;
A heat exchanging unit drive mechanism capable of inserting a heat exchanging unit between a plurality of substrates held by at least the substrate holder in the preliminary chamber;
A substrate processing apparatus comprising: 基板を保持する基板保持具により保持された複数の基板を、予備室から該予備室に隣接した処理室に搬入する工程と、
前記処理室内で前記基板保持具により複数の基板を保持しつつ熱処理する工程と、
前記熱処理後、前記基板保持具に保持された複数の基板を、前記処理室に隣接した前記予備室に搬出する工程と、を有し、
少なくとも前記搬入工程前若しくは前記搬出工程後のうちのいずれかで前記予備室で少なくとも前記基板保持具に保持された複数の基板間に、熱交換部駆動機構により熱交換部を挿入し、基板との熱交換を行う工程を有する半導体装置の製造方法。
Carrying a plurality of substrates held by a substrate holder holding a substrate from a preliminary chamber into a processing chamber adjacent to the preliminary chamber;
Heat treatment while holding a plurality of substrates by the substrate holder in the processing chamber;
Carrying out the plurality of substrates held by the substrate holder after the heat treatment to the preliminary chamber adjacent to the processing chamber;
At least before the carry-in process or after the carry-out process, a heat exchange unit is inserted between the plurality of substrates held at least by the substrate holder in the preliminary chamber by a heat exchange unit drive mechanism, and the substrate and A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of performing heat exchange.
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