(57)【要約】【課題】シャッタを効果的に冷却する。【解決手段】ウエハ１を熱処理する処理室１４と、アイドル運転中に処理室１４の炉口１５を閉塞するシャッタ３０と、シャッタ３０に敷設されて冷却水３１が流通する冷却水路３２とを備えているＣＶＤ装置において、冷却水路３２は冷却水３１をシャッタ３０の中心部に流通させた後にシャッタ３０の周辺部に流通させるように構成されており、冷却水路３２は断面が全長で同一の形状に構成されているとともに、全長で曲線形状に構成されている。【効果】受熱効率が高く放熱効率の悪い中心部に新鮮な冷却効率の高い新鮮な冷却水が最初に供給され、冷却水が受熱効率が低く放熱効率の良好な周辺部に後から供給されるため、シャッタを冷却水で効果的に冷却できる。冷却水の滞留を防止できるため、冷却水路の冷却性能の低下を防止できる。【選択図】　図３
2004023060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容して熱処理する処理室と、この処理室の開口部を閉塞する蓋体と、この蓋体に敷設されて冷却媒体が流通する冷却媒体流通路とを備えている基板処理装置において、
前記冷却媒体流通路は前記冷却媒体を前記蓋体の中心部に流通させた後に前記蓋体の周辺部に流通させるように構成されていることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置に関し、特に、熱処理を施す処理室を閉塞する蓋体の冷却技術に係り、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法においてＩＣが作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に成膜や酸化、拡散およびアニール等の熱処理（ｔｈｅｒｍａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　）を施すのに利用して有効なものに関する。
【０００２】
ＩＣの製造方法においては、ウエハに窒化シリコンやポリシリコン等のＣＶＤ膜を形成するＣＶＤ膜形成工程にバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置が、広く使用されている。バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、減圧ＣＶＤ装置という。）は、ウエハが搬入される処理室を形成し縦形に設置されたプロセスチューブと、処理室に原料ガスを導入するガス導入管と、処理室を真空排気する排気管と、プロセスチューブの外側に敷設されて処理室を加熱するヒータと、処理室の炉口を開閉する蓋体としてのシールキャップと、シールキャップの上に垂直に設置されて複数枚のウエハを保持するボートとを備えており、複数枚のウエハがボートによって長く整列されて保持された状態で処理室に下端の炉口から搬入（ボートローディング）され、シールキャップによって炉口が閉塞された状態で処理室内に原料ガスがガス導入管から導入されるとともに、ヒータによって処理室が加熱されることにより、ウエハにＣＶＤ膜がデポジションされるように構成されている。
【０００３】
従来のこの種の減圧ＣＶＤ装置においては、ウエハが処理室に搬入される前およびウエハが処理室から搬出された後の待機運転中（以下、アイドル運転中という。）に処理室の雰囲気が炉口から放出するのを防止するために、処理室の炉口が蓋体としてのシャッタによって閉じられるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した減圧ＣＶＤ装置の処理室はアイドル運転中も高温（例えば、６００℃）に維持されているため、処理室を閉塞したシャッタは加熱されて昇温する。シャッタが昇温すると、処理室の熱気の遮断効果が低下するため、冷却媒体が流通する冷却媒体流通路をシャッタの内部に敷設することにより、シャッタを強制的に冷却する必要がある。
【０００５】
本発明の目的は、処理室を閉塞する蓋体を効果的に冷却することができる基板処理装置を提供することにある。
【０００６】
ところで、冷却媒体として冷却水が使用される場合においては、冷却媒体流通路としての冷却水流通路のコーナ部や括れ部等で冷却水の滞留が発生したり流速の低下が発生したりすると、冷却水が過剰な熱を受けて沸騰する危険性がある。そして、冷却水が沸騰すると、冷却水の中に含まれた化学成分が析出し、この析出物が冷却水流通路を塞いでしまい、最終的には、冷却水が流れなくなり冷却性能が低下してしまう。
本発明の他の目的は、冷却媒体流通路の冷却性能の低下を防止することができる基板処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するための手段は、基板を収容して熱処理する処理室と、この処理室の開口部を閉塞する蓋体と、この蓋体に敷設されて冷却媒体が流通する冷却媒体流通路とを備えている基板処理装置において、
前記冷却媒体流通路は前記冷却媒体を前記蓋体の中心部に流通させた後に前記蓋体の周辺部に流通させるように構成されていることを特徴とする。
前記した手段によれば、受熱効率が高く放熱効率の悪い中心部に新鮮な冷却効率の高い新鮮な冷却媒体が最初に供給されるとともに、受熱効率が低く放熱効率の良好な周辺部に中心部を冷却した後の冷却媒体が供給されることになるため、蓋体を冷却媒体によって効果的に冷却することができる。
【０００８】
なお、基板を収容して熱処理する処理室と、この処理室の開口部を閉塞する蓋体と、この蓋体に敷設されて冷却媒体が流通する冷却媒体流通路とを備えている基板処理装置において、前記冷却媒体流通路の前記冷却媒体の流れる方向に垂直な断面を全長にわたって同一の形状に構成することにより、冷却媒体の滞留を防止することができるため、冷却媒体通路の冷却性能の低下を防止することができる。
また、基板を収容して熱処理する処理室と、この処理室の開口部を閉塞する蓋体と、この蓋体に敷設されて冷却媒体が流通する冷却媒体流通路とを備えている基板処理装置において、前記冷却媒体流通路を全長にわたって曲線形状に構成することにより、冷却媒体の滞留を防止することができるため、冷却媒体通路の冷却性能の低下を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１０】
図１に示されているように、本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は減圧ＣＶＤ装置すなわちバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置として構成されている。
【００１１】
図１に示されているように、減圧ＣＶＤ装置は中心線が垂直になるように縦に配されて固定的に支持された縦形のプロセスチューブ１１を備えている。プロセスチューブ１１はインナチューブ１２とアウタチューブ１３とから構成されており、インナチューブ１２は石英ガラスまたは炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて円筒形状に一体成形され、アウタチューブ１３は炭化シリコンまたは石英ガラスが使用されて円筒形状に一体成形されている。インナチューブ１２は上下両端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１２の筒中空部はボートによって長く整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室１４を形成している。インナチューブ１２の下端開口は被処理物としてのウエハを出し入れするための炉口１５を構成している。アウタチューブ１３は内径がインナチューブ１２の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１２にその外側を取り囲むように同心円に被せられている。インナチューブ１２とアウタチューブ１３との間の下端部は円形リング形状に形成されたマニホールド１６によって気密封止されており、マニホールド１６が減圧ＣＶＤ装置の筐体２７に支持されることにより、プロセスチューブ１１は垂直に据え付けられた状態になっている。
【００１２】
マニホールド１６の側壁の上部には処理室１４を所定の真空度に真空排気するための排気口１７が開設されており、排気口１７はインナチューブ１２とアウタチューブ１３との間に形成された隙間からなる排気路１８に連通した状態になっている。排気路１８はインナチューブ１２とアウタチューブ１３との隙間によって横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されており、排気口１７はマニホールド１６に接続されているため、排気路１８の最下端部に配置された状態になっている。排気口１７には真空ポンプ等からなる排気装置（図示せず）が接続されている。マニホールド１６の側壁の下部にはガス導入管１９が、インナチューブ１２の炉口１５に連通するように挿入されており、ガス導入管１９には処理ガスの供給源や不活性ガスの供給源（いずれも図示しない。）が接続されるようになっている。ガス導入管１９によって炉口１５に導入されたガスは、インナチューブ１２の処理室１４を流通して排気路１８を通って排気口１７によって排気されることになる。
【００１３】
マニホールド１６には成膜処理ステップにおいて処理室１４を閉塞する蓋体としてのシールキャップ２０が下側から当接されるようになっている。シールキャップ２０はアウタチューブ１３の外径と略等しい円盤形状に形成されており、プロセスチューブ１１の外部に垂直に設備されたエレベータ（図示せず）によって垂直方向に昇降されるように構成されている。シールキャップ２０の中心線上には被処理物としてのウエハ１を保持するためのボート２１が垂直に立脚されて支持されている。ボート２１は上下で一対の端板２２、２３と、両端板２２、２３間に架設されて垂直に配設された複数本の保持部材２４とを備えており、各保持部材２４には多数条の保持溝２５が長手方向に等間隔に配されて互いに同一平面内において開口するように刻設されている。複数枚のウエハ１は複数本の保持部材２４の同一段の保持溝２５間に周辺部をそれぞれ挿入されることにより、水平かつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持される。
【００１４】
アウタチューブ１３の外部にはプロセスチューブ１１内を加熱するためのヒータユニット２６が、アウタチューブ１３の周囲を包囲するように同心円に設備されており、ヒータユニット２６は処理室１４を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱するように構成されている。ヒータユニット２６は減圧ＣＶＤ装置の筐体２７に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。図１および図２に示されているように、筐体２７にはアイドル運転ステップにおいて処理室１４を閉じる蓋体としてのシャッタ３０が設置されており、シャッタ３０はシャッタ昇降回転装置２８によってマニホールド１６の下端面にシール状態で当接することにより、処理室１４を気密に閉じるように構成されている。
【００１５】
図３に示されているように、シャッタ３０には冷却媒体としての冷却水３１を流通させる冷却水流通路（以下、冷却水路という。）３２が敷設されており、冷却水路３２は冷却水３１をシャッタ３０の中心部に流通させた後にシャッタ３０の周辺部に流通させるように構成されている。さらに、冷却水路３２は冷却水３１の流れる方向に垂直な断面が全長にわたって同一の形状に構成されているとともに、全長にわたって一連の蛇行した曲線形状に構成されている。
【００１６】
すなわち、シャッタ３０はステンレス鋼等の金属材料が使用されてアウタチューブ１３の外径よりも大径の円盤形状に形成されたベース３３を備えており、図４に示されているように、ベース３３の一主面（以下、下面とする。）には冷却水路３２を主体的に形成する一本の蛇行溝３４が没設されている。蛇行溝３４は断面形状が長方形で全長にわたって一定幅一定深さに形成されており、周辺部から中央部に延在した直線溝部３４ａと、ベース３３の中央においてベース３３と同心円の円弧形状に形成されて直線溝部３４ａの中央側端に接続された第一円弧溝部３４ｂと、第一円弧溝部３４ｂの外側において同心円の円弧形状に形成されて第一円弧溝部３４ｂの直線溝部３４ａと反対側端に第一半円溝部３４ｃによって接続された第二円弧溝部３４ｄと、第二円弧溝部３４ｄの外側において同心円の円弧形状に形成されて第二円弧溝部３４ｄの第一半円溝部３４ｃと反対側端に第二半円溝部３４ｅによって接続された第三円弧溝部３４ｆと、から構成されている。図３に示されているように、ベース３３の下面には円形リング形の平板形状に形成されたキャップ３５が蛇行溝３４を閉塞するように同心円に配されて被せ付けられており、キャップ３５はベース３３にボルト３６によって仮止めされた後に溶接されることにより確実に固着されている。キャップ３５の周辺部における直線溝部３４ａの始端および第三円弧溝部３４ｆの終端に対向する位置には、工業用水供給源に接続された導入管３７と導出管３８とが冷却水路３２に連通するようにそれぞれ接続されており、導入管３７に導入された冷却水３１は中央部の第一円弧溝部３４ｂを流通した後に中間部の第二円弧溝部３４ｄおよび周辺部の第三円弧溝部３４ｆを流通して導出管３８によって導出されるようになっている。
【００１７】
次に、前記構成に係る減圧ＣＶＤ装置のアイドル運転ステップにおけるシャッタの作用および効果を説明する。
【００１８】
図２に示されているように、アイドル運転ステップにおいてはシャッタ３０がマニホールド１６の下端面にシール状態に当接されて処理室１４が閉じられ、処理室１４が減圧排気されつつ不活性ガスとしての窒素ガスが供給され、処理室１４の温度は処理温度よりも低く処理温度に昇温させ易いアイドル運転温度（例えば、６００℃）に維持される。処理室１４に対してアイドル運転ステップが実行されている間に、処理室１４の外部においては処理済みウエハ１と、これから処理するウエハ１との交換作業が同時進行されている。この際、処理室１４がシャッタ３０によって閉じられていることにより、処理室１４の雰囲気が外部に漏洩するのを阻止されているため、交換作業中のウエハ１が処理室１４の雰囲気に悪影響を受けるのを防止することができる。
【００１９】
処理室１４はアイドル運転中も高温に維持されているため、処理室１４を閉じたシャッタ３０は加熱されて昇温する。シャッタ３０が昇温すると、処理室１４の熱気の遮断効果が低下し、処理室１４の外部のウエハ１に悪影響が及ぶ。そこで、シャッタ３０の昇温による悪影響を防止するために、シャッタ３０には冷却水３１が冷却水路３２に導入管３７から導入され導出管３８から導出されることにより流通されて、シャッタ３０が強制的に冷却される。この際、導入管３７に導入された冷却水３１は直線溝部３４ａによってシャッタ３０の中心部の第一円弧溝部３４ｂに最初に流通される。シャッタ３０の中心部は受熱効率が高く放熱効率が悪いが、最初に流通する新鮮な冷却水３１は低温であるため、シャッタ３０の中心部をきわめて効果的に冷却する。中心部を効果的に冷却した冷却水３１は中間部の第二円弧溝部３４ｄを経由して周辺部の第三円弧溝部３４ｆに至る。第三円弧溝部３４ｆに至る間に冷却水３１は熱交換によって相対的に昇温するが、シャッタ３０の周辺部は受熱効率が低く放熱効率が良好であるため、昇温した冷却水３１であっても充分に冷却することができる。つまり、冷却水路３２は冷却水３１をシャッタ３０の中心部に流通させた後にシャッタ３０の周辺部に流通させるように構成されているため、シャッタ３０を冷却水３１によって全体にわたって効果的に冷却することができる。
【００２０】
ところで、冷却水路のコーナ部や括れ部等で冷却水の滞留が発生したり流速の低下が発生したりすると、冷却水が過剰な熱を受けて沸騰する危険性がある。そして、冷却水が沸騰すると、冷却水の中に含まれた化学成分が析出し、この析出物が冷却水路を塞いでしまい、最終的には、冷却水が流れなくなり冷却性能が低下してしまう。
【００２１】
本実施の形態に係る冷却水路３２は冷却水３１の流れる方向に垂直な断面が全長にわたって同一の長方形形状に構成されているとともに、冷却水路３２が全長にわたって曲線形状に構成されているため、冷却水３１の滞留を防止することができる。その結果、冷却水３１が過剰な熱を受けて沸騰する現象が発生するのを防止することができるため、冷却水路３２の目詰まりによるシャッタ３０の冷却性能の低下を未然に防止することができる。万一、冷却水路３２に目詰まりが発生したとしても、流量インターロックによって目詰まり異常を容易に検出することができるため、冷却水３１が過剰な熱を受けて沸騰する現象が発生するのを事前に対策することができる。
【００２２】
ちなみに、冷却水路３２を主体的に構成する蛇行溝３４の断面形状を全長にわたって同一の形状に設定するとともに、全長にわたって曲線形状に設定することにより、フライス盤等の一本のツールによる所謂一筆書き加工によって形成することができるため、冷却水路３２の加工コストを低減することができる。
【００２３】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００２４】
例えば、冷却水路はシャッタに一本だけ敷設するに限らず、二本以上敷設してもよい。
【００２５】
冷却水路はベースに没設した蛇行溝とこれを閉塞するキャップとの組み合わせによって構成するに限らず、パイプ等によって構成してもよい。
【００２６】
冷却水としては工業用水を使用するに限らず、純水やその他の冷却用液体を使用してもよいし、空気や窒素ガスおよびその他の冷却用ガス等の他の冷却媒体を使用してもよい。
【００２７】
被処理物はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【００２８】
前記実施の形態では減圧ＣＶＤ装置について説明したが、本発明はこれに限らず、処理室を閉塞する蓋体が使用される基板処理装置全般に適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、処理室を閉塞する蓋体を効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である減圧ＣＶＤ装置の一部省略正面断面図である。
【図２】アイドル運転ステップを示す一部省略正面断面図である。
【図３】シャッタを示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は底面図である。
【図４】シャッタのベースを示しており、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は底面図である。
【符号の説明】
１…ウエハ（基板）、１１…プロセスチューブ、１２…インナチューブ、１３…アウタチューブ、１４…処理室、１５…炉口、１６…マニホールド、１７…排気口、１８…排気路、１９…ガス導入管、２０…シールキャップ（蓋体）、２１…ボート、２２、２３…端板、２４…保持部材、２５…保持溝、２６…ヒータユニット、２７…筐体、２８…シャッタ昇降回転装置、３０…シャッタ（蓋体）、３１…冷却水（冷却媒体）、３２…冷却水路（冷却媒体流通路）、３３…ベース、３４…蛇行溝、３４ａ…直線溝部、３４ｂ…第一円弧溝部、３４ｃ…第一半円溝部、３４ｄ…第二円弧溝部、３４ｅ…第二半円溝部、３４ｆ…第三円弧溝部、３５…キャップ、３６…ボルト、３７…導入管、３８…導出管。
【図１】
2004023060.tif 000003
【図２】
2004023060.tif 000004
【図３】
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【図４】
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