JPWO2007018142A1 - 基板処理装置、基板の製造方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この原因は、急冷処理において、ブロアを用いて反応容器(反応管)外側に冷却用エアの流れを作ることにより反応容器内を冷却していたため、反応容器に対して熱容量の小さな熱電対が冷却用エアの流れを受けて反応容器内よりも早く冷却されてしまい、実際の反応容器内温度と熱電対の測定温度とに差異が生じていたためと考えられる。
また、熱電対が熱膨張等による他の部材との接触や外的な応力などで、根元部や胴部で折れてしまうことがあった。
12 筐体
14 ポッドステージ
16 ポッド
18 ポッド搬送装置
20 ポッド棚
22 ポッドオープナ
24 基板枚数検知器
26 基板移載機
28 ノッチアライナ
30 基板支持具(ボート)
32 アーム(ツィーザ)
40 反応炉
42 反応管
43 反応容器
44 アダプタ
46 ヒータ
46a ヒータ素線
46b 断熱材
46c 冷却用エア取り入れ口
48 炉口シールキャップ
50 第2の断熱部材
52 第1の断熱部材
54 基板
56 ガス供給口
57 本体部
58 支持部
59 ガス排気口
60 ガス導入管
62 排気管
64 ガス導入経路
66 ノズル
70 冷却用エア
72 冷却用エア流路
74 排気口
76 排気路
78 ラジエータ
80 ブロア
82 熱電対
84 制御装置
86 保護管
88 カバー部材
90 開口部
92 穴
94 根元部分
96 第1の鍔部
98 第2の鍔部
100 固定具
102 固定プレート
図1に、本発明の実施形態に係る基板処理装置10の一例を示す。この基板処理装置10は、バッチ式縦型熱処理装置であり、主要部が配置される筺体12を有する。この筺体12の正面側には、ポッドステージ14が接続されており、このポッドステージ14にポッド16が搬送される。ポッド16には、例えば25枚の基板が収納され、図示しない蓋が閉じられた状態でポッドステージ14にセットされる。
なお、以下の説明において、基板処理装置10を構成する各部の動作は、制御装置84により制御される。
まず、ポッドステージ14に複数枚の基板54を収容したポッド16がセットされると、ポッド搬送装置18によりポッド16をポッドステージ14からポッド棚20へ搬送し、このポッド棚20にストックする。次に、ポッド搬送装置18により、このポッド棚20にストックされたポッド16をポッドオープナ22に搬送してセットし、このポッドオープナ22によりポッド16の蓋を開き、基板枚数検知器24によりポッド16に収容されている基板54の枚数を検知する。
炉内温度を降温した後、熱処理後の基板54を支持した基板支持具30を反応炉40から搬出し(基板搬出工程)、基板支持具30に支持された全ての基板54が冷えるまで、基板支持具30を所定位置で待機させる(基板冷却工程)。次に、待機させた基板支持具30の基板54が所定温度まで冷却されると、基板移載機26により、基板支持具30から基板54を取り出し、ポッドオープナ22にセットされている空のポッド16に搬送して収容する(基板回収工程)。次に、ポッド搬送装置18により、基板54が収容されたポッド16をポッド棚20、またはポッドステージ14に搬送して一連の処理が完了する。
図3(a)においては、便宜上、熱電対82は、複数あるうちの1つだけを示している。
図3(a)に示すように、熱電対82は保護管86で覆われた状態で冷却用エア70を流通させる冷却用エア流路72に設けられている。この保護管86はアルミナ(Al2O3)からなり、先端部が閉塞され後端部が開放された円筒形状に形成され、その管軸が反応管42の管軸と略直角となるように配置されている。
図4に示すように、断熱材46bの側壁にはカバー部材88を通す穴92が設けられている。カバー部材88の根元部分94、すなわち開口部90が設けられた先端部とは反対側の端部には鍔部(フランジ部)96が設けられている。この鍔部96は、カバー部材88を断熱材46bの外側から該断熱材46bの穴92に挿入し、該カバー部材88を所定の位置に設置した際に断熱材46bの外壁に当接するように配置される。また、保護管86の根元部分にも鍔部(フランジ部)98が設けられている。この鍔部(フランジ部)98は、保護管86をカバー部材88の内部に挿入し、該保護管86を所定の位置に設置した際にカバー部材88の鍔部96に当接するように配置される。カバー部材88の鍔部96と保護管86の鍔部98とにはボルト等の固定具100を通す貫通孔が設けられており、これらカバー部材88及び保護管86は、固定プレート102を介して固定具100により固定されるようになっている。なお、熱電対(熱電対の素線)82は保護管86の根元部分において保護管86に取り付けられている。
本発明の第1の変形例におけるカバー部材88の断面形状は、図6(a)〜(c)に示すように、円形状、矩形状及び三角形状に形成されている。このように、カバー部材88の断面形状は、保護管86の側面全体を覆う形態であればよく、矩形や三角形のように多角形状としてもよい。
本発明の第2の変形例におけるカバー部材88の断面形状は、図6(d)〜(h)に示すように、冷却用エア70の流れを直接受ける保護管86側面の下方部分のみを覆うような形状、すなわち冷却用エア70の流れを直接受ける側と反対側である保護管86の上方部分の少なくとも一部を開放するような形状に形成されている。例えば図6(d)〜(g)に示す形態においては、カバー部材88が保護管86の底部と側部とを覆う形状となっている。また、例えば図6(h)に示す形態においては、カバー部材88が保護管86の底部のみを覆う形状となっている。このように、カバー部材88は保護管86の側面の少なくとも一部を覆うように構成されてもよい。カバー部材88をこのような形状としても、冷却用エア70の流れが保護管86に直接衝突しないようにすることができる。
なお、第1の変形例、第2の変形例は先端開放型、先端封止型のいずれにも適用できる。
第3の変形例は、先端開放型のカバー部材をさらに改良したものである。
本発明の第3の変形例におけるカバー部材88の開口部90は、図7(a)に示すように、保護管86の直径とほぼ同じ大きさ、もしくは、図7(b)に示すように、保護管86の直径よりも小さくなっている。このように、開口部90は、保護管86の直径に近づけても(保護管86の直径と同等としても)よいし、保護管86の直径よりも小さくしてもよい。これにより、冷却用エア70が開口部90から周り込むのを抑制できるので、先端開放型カバー部材88の利点を活かしつつ冷却用エア70の影響をより受けにくくすることができ、また、より高い断熱効果を得ることができる。
なお、図7(b)の形態は図7(a)の形態よりも開放部90から保護管86に回り込む冷却用エア70の影響を抑制することができる。
特に、比較的高い温度で行う熱処理工程、例えば、ウェット酸化、ドライ酸化、水素燃焼酸化(パイロジェニック酸化)、HCl酸化等の熱酸化工程や、硼素(B)、リン(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)等の不純物(ドーパント)を半導体薄膜に拡散する熱拡散工程等に適用するのが好ましい。
このような半導体デバイスの製造工程の一工程としての熱処理工程を行う場合においても、本発明を用いることにより、冷却用の気体の影響が軽減され、反応管内の温度制御を正確に行うことができる。
Claims (14)
- 基板を処理する反応管と、
前記反応管内の基板を加熱するヒータと、
前記反応管外部に冷却用の流体を流通させる流路と、
前記反応管周辺の温度を検出する熱電対と、を有し、
前記熱電対は保護管で覆われた状態で前記冷却用の気体を流通させる流路内に設けられ、
前記保護管の外部には前記冷却用の流体の前記保護管に向かう流れを遮るカバーが設けられる基板処理装置。 - 請求項1の基板処理装置において、前記カバーの先端部には開口部が設けられ、前記カバーは前記開口部が前記反応管の外側面と対向するように配置される基板処理装置。
- 請求項2の基板処理装置において、前記開口部により前記熱電対の測温接点が位置する前記保護管の先端部は露出しており、前記保護管は前記露出した先端部が前記反応管の外側面と対向するように配置される基板処理装置。
- 請求項3の基板処理装置において、前記冷却用の流体が前記反応管の外側面と平行に流れるように構成される基板処理装置。
- 請求項4の基板処理装置において、前記保護管は、その管軸が、前記冷却用の流体の流れと直角となるように配置される基板処理装置。
- 請求項4の基板処理装置において、前記保護管は、その管軸が、前記反応管の管軸と直角となるように配置される基板処理装置。
- 請求項4の基板処理装置において、前記保護管は、その管軸が、水平となるように配置される基板処理装置。
- 請求項4の基板処理装置において、前記保護管と前記カバーとの間には空間が設けられる基板処理装置。
- 請求項4の基板処理装置において、前記カバーは、前記保護管の側面の少なくも一部を覆うように構成されている基板処理装置。
- 請求項4の基板処理装置において、前記カバーは、前記保護管の側面の全体を覆うように構成されている基板処理装置。
- 請求項1の基板処理装置において、前記カバーの先端部が閉塞している基板処理装置。
- 請求項1の基板処理装置において、前記カバーは、アルミナ、ジルコニアまたは炭化珪素製である基板処理装置。
- 反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管内で基板を加熱して処理する工程と、
基板を処理した後に前記反応管外部に冷却用の流体を流通させるとともに、前記冷却用の流体を流通させる流路内に設けられ保護管で覆われた熱電対により前記反応管周辺の温度を検出しつつ、前記反応管内の温度を降温する工程と、
処理後の基板を前記反応管内から搬出する工程と、を有し、
前記反応管内の温度を降温する工程では、前記冷却用の流体の前記保護管に向かう流れを遮った状態で前記反応管周辺の温度を検出する基板の製造方法。 - 反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管内で基板を加熱して処理する工程と、
基板を処理した後に前記反応管外部に冷却用の流体を流通させるとともに、前記冷却用の流体を流通させる流路内に設けられ保護管で覆われた熱電対により前記反応管周辺の温度を検出しつつ、前記反応管内の温度を降温する工程と、
処理後の基板を前記反応管内から搬出する工程と、を有し、
前記反応管内の温度を降温する工程では、前記冷却用の流体の前記保護管に向かう流れを遮った状態で前記反応管周辺の温度を検出する半導体装置の製造方法。
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