(57)【要約】  【課題】降温速度を向上させ、ウエハ間およびウエハ面内の温度差を抑制する。  【解決手段】ウエハ１を処理する処理室３２を構成したプロセスチューブ３１と、プロセスチューブ３１の内部を加熱するヒータユニット５０と、ボートエレベータ２７によって昇降されて処理室３２を開閉するシールキャップ２９と、シールキャップ２９の上に立脚されたボート３０とを備えているＣＶＤ装置１０において、冷却ガスの流れを狭める絞り部３３を形成する一対の塞ぎ板３４、３４を処理室３２内に配設し、絞り部３３の両側に冷却ガスノズル６６と排気管３７とを対向して敷設し、冷却ガスノズル６６に複数個の噴出口６７を窒素ガスをウエハ１群の方向に噴出するように開設する。噴出口から噴出した冷却ガスを絞り部によって集めてウエハ群に吹き付けることができるので、ウエハ群を急速かつ全長にわたって均等に冷却することができる。  【選択図】図５
2005317734.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収容して処理する処理室と、前記基板を保持して前記処理室に搬入するボートと、前記ボートによって前記処理室に搬入された前記基板の主面に対して水平方向に冷却ガスを噴き出す冷却ガス噴出口と、前記冷却ガス噴出口から噴き出された前記冷却ガスを排気する排気口とを備えており、
前記冷却ガス噴出口と前記排気口との間には前記冷却ガスの流れの流路を狭める絞り部が形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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法に使用されるＣＶＤ装置や拡散装置、酸化装置およびアニール装置等の熱処理装置（furnace ）に利用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの製造方法において、半導体素子を含む集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に窒化シリコン（Ｓｉ3 Ｎ4 ）や酸化シリコンおよびポリシリコン等のＣＶＤ膜を形成する工程に、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、ＣＶＤ装置という。）は、ウエハが搬入されるインナチューブおよびインナチューブを取り囲むアウタチューブから構成されて縦形に設置されたプロセスチューブと、プロセスチューブによって形成された処理室に処理ガスとしての成膜ガスを供給するガス供給管と、処理室を真空排気する排気管と、プロセスチューブ外に敷設されて処理室を加熱するヒータユニットと、ボートエレベータによって昇降されて処理室の炉口を開閉するシールキャップと、シールキャップの上に垂直に設置されて複数枚のウエハを保持するボートとを備えており、複数枚のウエハがボートによって垂直方向に整列されて保持された状態で処理室に下端の炉口から搬入（ボートローディング）され、シールキャップによって炉口が閉塞された状態で、処理室に成膜ガスがガス供給管から供給されるとともに、ヒータユニットによって処理室が加熱されることにより、ウエハの上にＣＶＤ膜を堆積させるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−１１０５５６号公報
【０００３】
一般に、ＣＶＤ装置においては、成膜後に処理室が窒素ガスパージされて所定の温度まで降温された後に、ボートが処理室から搬出（ボートアンローディング）される。これは、処理温度のままでボートアンローディングすると、ウエハ相互間の温度偏差やウエハ面内の温度偏差が大きくなってＩＣの特性に悪影響が及ぶのを防止するためである。そして、窒素ガスはマニホールドに固定されたガス供給管によって処理室へ供給される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のＣＶＤ装置においては、窒素ガスがマニホールドに固定されたガス供給管によって処理室に供給されるために、ウエハ群の降温が不均一になるという問題点がある。すなわち、ガス供給管は処理室のボートの下方の一箇所に配置されているために、ウエハ群に対して均一の流れをもって接触することはできない。つまり、窒素ガスの流れが不均一になるために、ウエハ群の領域やウエハ面内において不均一に冷却され、窒素ガスの流速の大きい領域のウエハやウエハ面内だけが冷却されてしまう。
【０００５】
本発明の目的は、降温速度を向上させることができるとともに、基板間および基板面内の温度偏差を防止することができる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願において開示される発明のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）基板を収容して処理する処理室と、前記基板を保持して前記処理室に搬入するボートと、前記ボートによって前記処理室に搬入された前記基板の主面に対して水平方向に冷却ガスを噴き出す冷却ガス噴出口と、前記冷却ガス噴出口から噴き出された前記冷却ガスを排気する排気口とを備えており、
前記冷却ガス噴出口と前記排気口との間には前記冷却ガスの流れの流路を狭める絞り部が形成されていることを特徴とする基板処理装置。
（２）前記（１）において、前記絞り部が、前記処理室の内周と前記ボートに保持された前記基板の外周との間に設置された塞ぎ板によって形成されていることを特徴とする基板処理装置。
（３）前記（１）において、前記絞り部が、前記処理室の側壁自体が変形されて形成されていることを特徴とする基板処理装置。
（４）基板を収容して処理する処理室と、前記基板を保持して前記処理室に搬入するボートと、前記ボートによって前記処理室に搬入された前記基板の主面に対して水平方向に冷却ガスを噴き出す冷却ガス噴出口と、前記冷却ガス噴出口から噴き出された前記冷却ガスを排気する排気口とを備えており、
前記処理室内には、前記処理室内の前記ボートに保持された前記基板が配置される範囲であって、前記基板の主面に対して水平方向の前記基板との間の距離が前記冷却ガスの流れ方向に従って小さくなる絞り部が、形成されていることを特徴とする基板処理装置。
（５）基板を収容して処理する処理室と、前記基板を保持して前記処理室に搬入するボートと、前記ボートによって前記処理室に搬入された前記基板の主面に対して水平方向に冷却ガスを噴き出す冷却ガス噴出口と、前記冷却ガス噴出口から噴き出された前記冷却ガスを排気する排気口とを備えており、
前記冷却ガス噴出口は、前記ボートに保持された前記基板の主面に対して水平方向の長さが前記下流側に行くに従って長く、かつ、前記水平方向の長さよりも垂直方向の長さが長く、その垂直方向の長さが複数枚の前記基板にわたって形成される前記処理室に前記冷却ガスを噴き出すスリットによって構成されていることを特徴とする基板処理装置。
（６）基板を収容して処理する処理室と、前記基板を保持して前記処理室に搬入するボートと、前記ボートによって前記処理室に搬入された前記基板の主面に対して水平方向に冷却ガスを噴き出す冷却ガス噴出口と、前記冷却ガス噴出口から噴き出された前記冷却ガスを排気する排気口とを備えており、前記冷却ガス噴出口と前記排気口との間には前記冷却ガスの流れの流路を狭める絞り部が形成されている基板処理装置を用いて前記基板を処理する半導体装置の製造方法において、
前記処理室に前記ボートを搬入するステップと、
前記冷却ガス噴出口から冷却ガスを噴き出して前記基板の間を流通させて前記基板に接触させ、前記排気管によって排気するステップと、
を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
前記した（１）によれば、冷却ガス噴出口から冷却ガスを噴き出すことにより、処理済みの基板を急速かつ均一に降温させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本実施の形態において、図１、図２および図３に示されているように、本発明に係る基板処理装置はＩＣの製造方法における成膜工程を実施するＣＶＤ装置（バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置）１０として構成されている。なお、このＣＶＤ装置においては、ウエハ１を搬送するウエハキャリアとしてＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）２が使用されている。
【００１０】
図１〜図３に示されているように、ＣＶＤ装置１０は型鋼や鋼板等によって直方体の箱形状に構築された筐体１１を備えている。筐体１１の正面壁にはポッド搬入搬出口１２が筐体１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１２はフロントシャッタ１３によって開閉されるようになっている。ポッド搬入搬出口１２の手前にはポッドステージ１４が設置されており、ポッドステージ１４はポッド２を載置されて位置合わせを実行するように構成されている。ポッド２はポッドステージ１４の上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ポッドステージ１４の上から搬出されるようになっている。
【００１１】
筐体１１内の前後方向の略中央部における上部には回転式ポッド棚１５が設置されており、回転式ポッド棚１５は複数個のポッド２を保管するように構成されている。すなわち、回転式ポッド棚１５は垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１６と、支柱１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板１７とを備えており、複数枚の棚板１７はポッド２を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。筐体１１内におけるポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間にはポッド搬送装置１８が設置されており、ポッド搬送装置１８はポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間および回転式ポッド棚１５とポッドオープナ２１との間で、ポッド２を搬送するように構成されている。
【００１２】
筐体１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１９が後端にわたって構築されている。サブ筐体１９の正面壁にはウエハ１をサブ筐体１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口２０、２０には一対のポッドオープナ２１、２１がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ２１はポッド２を載置する載置台２２と、載置台２２に載置されたポッド２のキャップを着脱するキャップ着脱機構２３とを備えており、載置台２２に載置されたポッド２のキャップをキャップ着脱機構２３によって着脱することにより、ポッド２のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。ポッドオープナ２１の載置台２２に対してはポッド２がポッド搬送装置１８によって搬入および搬出されるようになっている。
【００１３】
サブ筐体１９内の前側領域にはウエハ移載装置２５が設置された移載室２４が形成されている。ウエハ移載装置２５はボート３０に対してウエハ１を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。サブ筐体１９内の後端部にはボートを収容して待機させる待機室２６が形成されている。待機室２６にはボートを昇降させるためのボートエレベータ２７が設置されている。ボートエレベータ２７はモータ駆動の送りねじ軸装置やベローズ等によって構成されている。ボートエレベータ２７の昇降台に連結されたアーム２８にはシールキャップ２９が水平に据え付けられており、シールキャップ２９はボート３０を垂直に支持するように構成されている。ボート３０は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、五十枚程度〜百五十枚程度）のウエハ１をその中心を揃えて水平に支持した状態で、保持するように構成されている。
【００１４】
図３に示されているように、ＣＶＤ装置１０は中心線が垂直になるように縦に配されて支持された縦形のプロセスチューブ３１を備えており、プロセスチューブ３１は後記する加熱ランプの熱線（赤外線や遠赤外線等）を透過する材料の一例である石英（ＳｉＯ2 ）が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されている。プロセスチューブ３１の筒中空部はボート３０によって長く整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室３２を実質的に形成している。プロセスチューブ３１の内径は取り扱うウエハの最大外径（例えば、直径３００ｍｍ）よりも大きくなるように設定されている。
図３〜図５に示されているように、プロセスチューブ３１の内周面における互いに正対する位置には、径方向の流路を狭める絞り部３３を形成した一定幅一定厚さの矩形形状の塞ぎ板３４が一対、それぞれ全高にわたって垂直に敷設されている。両塞ぎ板３４、３４の内側端辺間が構成する絞り部３３の流路の幅は、ウエハ１の外径よりも若干大きめに設定されており、両塞ぎ板３４、３４の内側端辺はボート３０に保持されたウエハ１群の外周に近接するようになっている。
【００１５】
プロセスチューブ３１の下端は略円筒形状に構築されたマニホールド３６に支持されており、マニホールド３６の下端開口は炉口３５を構成している。マニホールド３６はプロセスチューブ３１の交換等のために、プロセスチューブ３１にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。マニホールド３６がサブ筐体１９に支持されることにより、プロセスチューブ３１は垂直に据え付けられた状態になっている。
【００１６】
図５に示されているように、プロセスチューブ３１の内周における両塞ぎ板３４、３４と３４とを結ぶ線分が仕切る片側半分の位置には、処理室３２を排気する複数本（図示例では三本）排気管３７が間隔を置いて配されて垂直に敷設されており、各排気管３７の下端部はマニホールド３６の側壁に支持されている。各排気管３７の下端部はマニホールド３６の側壁に径方向に挿通されており、その外側端には圧力コントローラ４１によって制御される排気装置３９が圧力センサ４０を介して接続されている。圧力コントローラ４１は圧力センサ４０からの測定結果に基づいて排気装置３９をフィードバック制御するように構成されている。各排気管３７の内側を向く面には排気口３８が複数個、垂直方向に等間隔に並べられて開設されている。排気口３８群の間隔は、各排気口３８がボート３０に保持された上下のウエハ１、１の間に対向するように、設定されている。
【００１７】
プロセスチューブ３１の下方にはガス供給管４２が炉口３５に連通するように接続されており、ガス供給管４２にはガス流量コントローラ４４によって制御される原料ガス供給装置および不活性ガス供給装置（以下、ガス供給装置という。）４３が接続されている。ガス供給管４２によって炉口３５に導入されたガスは、プロセスチューブ３１の処理室３２内を流通して排気管３７によって排気される。
【００１８】
マニホールド３６の下端開口にはマニホールド３６の外径と略等しい円盤形状に構築されたシールキャップ２９が、垂直方向下側から当接して閉塞するようになっている。シールキャップ２９の中心線上には回転軸４５が挿通されて回転自在に支承されており、回転軸４５は駆動コントローラ４６によって制御されるモータ４７によって回転駆動されるように構成されている。ちなみに、駆動コントローラ４６はボートエレベータ２７のモータ２７ａも制御するように構成されている。回転軸４５の上端にはボート３０が垂直に立脚されて支持されている。シールキャップ２９とボート３０との間には断熱キャップ部４８が配置されている。すなわち、ボート３０はその下端が炉口３５の位置から適当な距離だけ離間するようにシールキャップ２９の上面から持ち上げられた状態で回転軸４５に支持されており、断熱キャップ部４８はそのボート３０の下端とシールキャップ２９との間を埋めるキャップ部を構成している。
【００１９】
プロセスチューブ３１の外側にはヒータユニット５０が設置されている。ヒータユニット５０はプロセスチューブ３１を全体的に被覆する熱容量の小さい断熱槽５１を備えており、断熱槽５１はサブ筐体１９に垂直に支持されている。断熱槽５１の内側には加熱手段としてのＬ管形ハロゲンランプ（以下、加熱ランプという。）５２が複数本、周方向に等間隔に配置されて同心円に設備されている。加熱ランプ５２群は長さが異なる複数規格のものが組み合わされて配置されており、熱の逃げ易いプロセスチューブ３１の上部および下部の発熱量が増加するように構成されている。各加熱ランプ５２の端子５２ａはプロセスチューブ３１の上部および下部にそれぞれ配置されており、端子５２ａの介在による発熱量の低下が回避されている。加熱ランプ５２はカーボンやタングステン等のフィラメントを石英（ＳｉＯ2 ）のＬ管によって被覆し、不活性ガスまたは真空雰囲気に封止して構成されている。加熱ランプ５２は熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍ〜２．０μｍ程度の熱線を照射するように構成され、プロセスチューブ３１を殆ど加熱することなく、ウエハ１を輻射によって加熱することができるように設定されている。
【００２０】
図３および図４に示されているように、断熱槽５１の天井面の下側における中央部にはＬ管形ハロゲンランプ（以下、天井加熱ランプという。）５３が複数本、互いに平行で両端を揃えられて敷設されており、天井加熱ランプ５３群はボート３０に保持されたウエハ１群をプロセスチューブ３１の上方から加熱するように構成されている。天井加熱ランプ５３はカーボンやタングステン等のフィラメントを石英（ＳｉＯ2 ）のＬ管によって被覆し、不活性ガスまたは真空雰囲気に封止して構成されている。天井加熱ランプ５３は熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍ〜２．０μｍ程度の熱線を照射するように構成されており、プロセスチューブ３１を殆ど加熱することなく、ウエハ１を輻射によって加熱することができるように設定されている。同様に、ボート３０と断熱キャップ部４８との間にはキャップ加熱ランプ５３Ａ群が、ウエハ１群とプロセスチューブ３１の下方から加熱するように構成されている。
【００２１】
図３に示されているように、加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群は、加熱ランプ駆動装置５４に接続されており、加熱ランプ駆動装置５４は温度コントローラ５５によって制御されるように構成されている。プロセスチューブ３１の内側にはカスケード熱電対５６が垂直方向に敷設されており、カスケード熱電対５６は計測結果を温度コントローラ５５に送信するようになっている。温度コントローラ５５はカスケード熱電対５６からの計測温度によって加熱ランプ駆動装置５４をフィードバック制御するようになっている。すなわち、温度コントローラ５５は加熱ランプ駆動装置５４の目標温度とカスケード熱電対５６の計測温度との誤差を求めて、誤差がある場合には誤差を解消させるフィードバック制御を実行するようになっている。また、温度コントローラ５５は加熱ランプ５２群をゾーン制御するように構成されている。
【００２２】
図３および図４に示されているように、加熱ランプ５２群の外側には円筒形状に形成されたリフレクタ（反射板）５７が、プロセスチューブ３１と同心円に設置されており、リフレクタ５７は加熱ランプ５２群からの熱線をプロセスチューブ３１の方向に全て反射させるように構成されている。リフレクタ５７はステンレス鋼板に石英（ＳｉＯ2 ）をコーティングして形成された材料のように耐酸化性、耐熱性および耐熱衝撃性に優れた材料によって構成されている。リフレクタ５７の外周面には冷却水配管５８が螺旋状に敷設されており、冷却水配管５８はリフレクタ５７をリフレクタ表面の石英（ＳｉＯ2 ）コーティングの耐熱温度である３００℃以下に冷却するように設定されている。
リフレクタ５７は３００℃を超えると、酸化等によって劣化し易くなるが、リフレクタ５７を３００℃以下に冷却することにより、リフレクタ５７の耐久性を向上させることができるとともに、リフレクタ５７の劣化に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。また、断熱槽５１の内部の温度を低下させる際に、リフレクタ５７を冷却することにより、冷却効果を向上させることができる。さらに、冷却水配管５８はリフレクタ５７の冷却領域を上中下段のゾーンに分けてそれぞれ制御し得るように構成されている。冷却水配管５８をゾーン制御することにより、プロセスチューブ３１の温度を降下させる際に、プロセスチューブ３１のゾーンに対応して冷却することができる。例えば、ウエハ群が置かれたゾーンは熱容量がウエハ群の分だけ大きくなることにより、ウエハ群が置かれないゾーンに比べて冷却し難くなるために、冷却水配管５８のウエハ群に対応するゾーンを優先的に冷却するようにゾーン制御することができる。
【００２３】
図３および図４に示されているように、断熱槽５１の天井面には円板形状に形成された天井リフレクタ５９がプロセスチューブ３１と同心円に設置されており、天井リフレクタ５９は天井加熱ランプ５３群からの熱線をプロセスチューブ３１の方向に全て反射させるように構成されている。天井リフレクタ５９も耐酸化性、耐熱性および耐熱衝撃性に優れた材料によって構成されている。天井リフレクタ５９の上面には冷却水配管６０が蛇行状に敷設されており、冷却水配管６０は天井リフレクタ５９を３００℃以下に冷却するように設定されている。
天井リフレクタ５９は３００℃を超えると、酸化等によって劣化し易くなるが、天井リフレクタ５９を３００℃以下に冷却することにより、天井リフレクタ５９の耐久性を向上させることができるとともに、天井リフレクタ５９の劣化に伴うパーティクルの発生を抑制することができる。また、断熱槽５１の内部の温度を低下させる際に、天井リフレクタ５９を冷却することにより、冷却効果を向上させることができる。
【００２４】
図３および図４に示されているように、断熱槽５１とプロセスチューブ３１との間には冷却ガスとしての冷却エアを流通させる冷却エア通路６１が、プロセスチューブ３１を全体的に包囲するように形成されている。断熱槽５１の下端部には冷却エアを冷却エア通路６１に供給する給気管６２が接続されており、給気管６２に供給された冷却エアは冷却エア通路６１の全周に拡散するようになっている。断熱槽５１の天井壁の中央部には冷却エアを冷却エア通路６１から排出する排気口６３が開設されており、排気口６３には排気装置に接続された排気路（図示せず）が接続されている。断熱槽５１の天井壁における排気口６３の下側には排気口６３と連通するバッファ部６４が大きく形成されており、バッファ部６４の底面における周辺部にはサブ排気口６５が複数、バッファ部６４と冷却エア通路６１とを連絡するように開設されている。これらサブ排気口６５により、冷却エア通路６１を効率よく排気することができるようになっている。また、サブ排気口６５を断熱槽５１の天井壁の周辺部に配置することにより、天井加熱ランプ５３を断熱槽５１の天井面の中央部に敷設することができるとともに、天井加熱ランプ５３を排気流路から退避させて排気流による応力や化学反応を防止することにより、天井加熱ランプ５３の劣化を抑制することができる。
【００２５】
図５に示されているように、プロセスチューブ３１の内周における両塞ぎ板３４と３４とを結ぶ線分が仕切る片側半分の位置には、ウエハ１の主面に対して水平方向に冷却ガスを噴き出す冷却ガスノズル６６が複数本（図示例では三本）、間隔を置いて配されて垂直方向に敷設されており、各冷却ガスノズル６６の下端部はマニホールド３６の側壁に支持されている。冷却ガスノズル６６の内側を向く面には複数個の噴出口６７が、垂直方向に等間隔に配置されて窒素ガスを処理室３２の内側に向けて噴出するようにそれぞれ開設されている。複数個の噴出口６７の間隔は、各噴出口６７がボート３０に保持された上下のウエハ１、１の間に対向するように設定されている。
【００２６】
図３に示されているように、冷却ガスノズル６６には窒素ガス供給装置６８が接続されており、窒素ガス供給装置６８は流量調整コントローラ６９によって制御されるように構成されている。冷却ガスノズル６６による冷却能力は窒素ガスの噴出量を窒素ガス供給装置６８によって制御することにより調整することができる。
【００２７】
前記構成に係るＣＶＤ装置によるＩＣの製造方法における成膜工程を説明する。
【００２８】
図１および図２に示されているように、ポッド２がポッドステージ１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１２がフロントシャッタ１３によって開放され、ポッドステージ１４の上のポッド２はポッド搬送装置１８によって筐体１１の内部へポッド搬入搬出口１２から搬入される。搬入されたポッド２は回転式ポッド棚１５の指定された棚板１７へポッド搬送装置１８によって自動的に搬送されて受け渡され、その棚板１７に一時的に保管される。保管されたポッド２はポッド搬送装置１８によって一方のポッドオープナ２１に搬送されて載置台２２に移載される。この際、ポッドオープナ２１のウエハ搬入搬出口２０はキャップ着脱機構２３によって閉じられており、移載室２４には窒素ガスが流通されることによって充満されている。すなわち、移載室２４の酸素濃度は２０ｐｐｍ以下と、筐体１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遙に低く設定されている。
【００２９】
載置台２２に載置されたポッド２はその開口側端面がサブ筐体１９の正面におけるウエハ搬入搬出口２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構２３によって取り外され、ウエハ出し入れ口を開放される。ポッド２に収納された複数枚のウエハ１はウエハ移載装置２５によって掬い取られ、ウエハ搬入搬出口２０から移載室２４を通じて待機室２６へ搬入され、ボート３０に装填（チャージング）される。ボート３０にウエハ１を受け渡したウエハ移載装置２５はポッド２に戻り、次のウエハ１をボート３０に装填する。
以降、前記ウエハ移載装置２５の作動が繰り返されることにより、一方のポッドオープナ２１の載置台２２の上のポッド２の全てのウエハ１がボート３０に順次装填されて行く。
【００３０】
この一方（上段または下段）のポッドオープナ２１におけるウエハ移載装置２５によるウエハのボート３０への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ２１には回転式ポッド棚１５から別のポッド２がポッド搬送装置１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ２１によるポッド２の開放作業が同時進行される。
このように他方のポッドオープナ２１において開放作業が同時進行されていると、一方のポッドオープナ２１におけるウエハ１のボート３０への装填作業の終了と同時に、他方のポッドオープナ２１にセットされたポッド２についてのウエハ移載装置２５によるウエハのボート３０への装填作業を開始することができる。すなわち、ウエハ移載装置２５はポッド２の入替え作業についての待ち時間を浪費することなくウエハのボート３０への装填作業を連続して実施することができるため、ＣＶＤ装置１０のスループットを高めることができる。
【００３１】
図３に示されているように、予め指定された枚数のウエハ１がボート３０に装填されると、ウエハ１群を保持したボート３０はシールキャップ２９がボートエレベータ２７によって上昇されることにより、プロセスチューブ３１の処理室３２に搬入（ボートローディング）されて行き、シールキャップ２９に支持されたままの状態で処理室３２に存置される。図４に示されているように、上限に達したシールキャップ２９はマニホールド３６に押接することにより、プロセスチューブ３１の内部をシールした状態になる。
【００３２】
続いて、プロセスチューブ３１の内部が排気管３７によって排気されるとともに、加熱ランプ５２群および天井加熱ランプ５３群によって温度コントローラ５５のシーケンス制御の目標温度に加熱される。加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群の加熱によるプロセスチューブ３１の内部の実際の上昇温度と、加熱ランプ５２群や天井加熱ランプ５３群およびキャップ加熱ランプ５３Ａ群のシーケンス制御の目標温度との誤差は、カスケード熱電対５６の計測結果に基づくフィードバック制御によって補正される。また、ボート３０がモータ４７によって回転される。
【００３３】
プロセスチューブ３１の内圧や温度およびボート３０の回転が全体的に一定の安定した状態になると、プロセスチューブ３１の処理室３２には原料ガスがガス供給装置４３によってガス供給管４２から導入される。ガス供給管４２によって導入された原料ガスは、プロセスチューブ３１の処理室３２内を流通して排気路３７を通って排気管３７によって排気される。処理室３２を流通する際に、原料ガスが所定の処理温度に加熱されたウエハ１に接触することによる熱ＣＶＤ反応により、ウエハ１にはＣＶＤ膜が形成される。
ちなみに、窒化珪素（Ｓｉ3 Ｎ4 ）が成膜される場合の処理条件の一例は、次の通りである。処理温度は７００〜８００℃、原料ガスとしてのＳｉＨ2 Ｃｌ2 の流量は０．１〜０．５ＳＬＭ（スタンダード・リットル毎分）、ＮＨ3 の流量は０．３〜５ＳＬＭ、処理圧力は２０〜１００Ｐａである。
【００３４】
ところで、プロセスチューブ３１およびヒータユニット５０の温度は処理温度以上に維持する必要がないばかりでなく、処理温度未満に下げることがかえって好ましいために、成膜ステップにおいては、冷却エアが給気管６２から供給されてサブ排気口６５、バッファ部６４および排気口６３から排気されることにより、冷却エア通路６１に流通される。この際、断熱槽５１は熱容量が通例に比べて小さく設定されているので、急速に冷却することができる。このように冷却エア通路６１における冷却エアの流通によってプロセスチューブ３１およびヒータユニット５０を強制的に冷却することにより、例えば、シリコン窒化膜であればＮＨ4 Ｃｌの付着を防止することができる１５０℃程度にプロセスチューブ３１の温度を維持することができる。
なお、冷却エア通路６１は処理室３２から隔離されているので、冷媒ガスとして冷却エアを使用することができる。但し、冷却効果をより一層高めるためや、エア内の不純物による高温下での腐食を防止するためには、窒素ガス等の不活性ガスを冷媒ガスとして使用してもよい。
【００３５】
所定の処理時間が経過すると、処理ガスの導入が停止された後に、図４および図５に示されているように、冷却ガスとしての窒素ガス７０が冷却ガスノズル６６の噴出口６７からウエハ１群に吹き付けられる。吹き付けられた窒素ガス７０は冷却ガスノズル６６の向かい側に敷設された排気管３７各排気口３８によって吸引されて排気される。この窒素ガスのウエハ１群への吹き付けにより、ウエハ１群が直接的かつ全長にわたって均等に冷却されるために、ウエハ１群の温度は大きいレート（速度）をもって急速に下降するとともに、ウエハ１群の全長およびウエハ１の面内において均一に下降する。
この際、処理室３２には径方向の流路を狭める絞り部３３が一対の塞ぎ板３４、３４によって形成されていることにより、冷却ガスノズル６６の噴出口６７から噴出された窒素ガス７０はウエハ１の外方空間に回り込むことなく、全てがウエハ１群に向かって流れるので、ウエハ１群は窒素ガス７０によって効果的に冷却されることになる。しかも、各噴出口６７が上下のウエハ１、１の間隙に対向するように配置されているために、各噴出口６７からそれぞれ噴出した窒素ガス７０は、上下のウエハ１、１の間隙にそれぞれ流れ込んで上下のウエハ１、１の上下面に接触して効率よく冷却することになる。
また、窒素ガス７０のウエハ１への吹き付けに際して、ボート３０をモータ４７によって回転させると、ウエハ１の面内の温度差をより一層低減することができる。すなわち、窒素ガス７０をウエハ１に浴びせながらウエハ１をボート３０ごと回転させることにより、窒素ガス７０をウエハ１の全周にわたって均等に吹きかけることができるために、ウエハ１の面内の温度差を低減させることができる。
【００３６】
続いて、シールキャップ２９に支持されたボート３０はボートエレベータ２７によって下降されることにより、処理室３２から搬出（ボートアンローディング）される。このボートアンローディングに際しては、冷却ガスノズル６６の噴出口６７からウエハ１群に吹き付けられることにより、ウエハ１群の温度が大きいレート（速度）をもって急速に下降されるとともに、ウエハ１群の全長およびウエハ１の面内において均一に下降される。
【００３７】
待機室２６に搬出されたボート３０の処理済みウエハ１は、ボート３０からウエハ移載装置２５によって脱装（ディスチャージング）され、ポッドオープナ２１において開放されているポッド２に挿入されて収納される。処理済みウエハ１のボート３０からの脱装作業の際も、ボート３０がバッチ処理したウエハ１の枚数は一台の空のポッド２に収納するウエハ１の枚数よりも何倍も多いため、複数台のポッド２が上下のポッドオープナ２１、２１に交互にポッド搬送装置１８によって繰り返し供給されることになる。この場合にも、一方（上段または下段）のポッドオープナ２１へのウエハ移載作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ２１への空のポッド２への搬送や準備作業が同時進行されることにより、ウエハ移載装置２５はポッド２の入替え作業についての待ち時間を浪費することなく脱装作業を連続して実施することができるため、ＣＶＤ装置１０のスループットを高めることができる。
【００３８】
所定枚数の処理済みのウエハ１が収納されると、ポッド２はポッドオープナ２１によってキャップを装着されて閉じられる。続いて、処理済みのウエハ１が収納されたポッド２はポッドオープナ２１の載置台２２から回転式ポッド棚１５の指定された棚板１７にポッド搬送装置１８によって搬送されて一時的に保管される。
その後、処理済みのウエハ１を収納したポッド２は回転式ポッド棚１５からポッド搬入搬出口１２へポッド搬送装置１８により搬送され、ポッド搬入搬出口１２から筐体１１の外部に搬出されてポッドステージ１４の上に載置される。ポッドステージ１４の上に載置されたポッド２は次工程へ工程内搬送装置によって搬送される。
なお、新旧のポッド２についてのポッドステージ１４への搬入搬出作業およびポッドステージ１４と回転式ポッド棚１５との間の入替え作業は、処理室３２におけるボート３０の搬入搬出作業や成膜処理の間に同時に進行されるため、ＣＶＤ装置１０の全体としての作業時間が延長されるのを防止することができる。
【００３９】
以降、前記作用が繰り返されることにより、ＣＶＤ装置１０によってウエハ１に対する成膜処理が実施されて行く。
【００４０】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００４１】
1)  熱処理後に、冷却ガスとしての窒素ガスを冷却ガスノズルの噴出口から噴出してウエハ群に吹き付けることにより、ウエハ群を直接かつ全長にわたって均等に冷却することができるので、ウエハ群の降温速度を高めることができるとともに、ウエハ相互間およびウエハの面内温度の均一性を高めることができる。
【００４２】
2)  ウエハ群におけるウエハ相互間の温度差およびウエハ面内の温度差の発生を防止することにより、ＩＣの特性に及ぼす悪影響を回避することができ、また、ウエハ群の温度を充分に降温させることができるので、熱を帯びたウエハが酸素を多く含んだ雰囲気に晒されることによる自然酸化膜の生成を防止することができる。
【００４３】
3)  熱処理後およびボートアンローディング時にウエハ群を充分に降温させることにより、ボートアンローディング後の降温待機時間を省略ないしは短縮することができるので、ＣＶＤ装置のスループットを向上させることができる。
【００４４】
4)  複数本の冷却ガスノズルを周方向に間隔を置いて配置して垂直方向に立脚し、各冷却ガスノズルには複数個の噴出口を窒素ガスをボートに向けて噴出するようにそれぞれ開設することにより、ウエハ群を大きいレート（速度）をもってより一層急速に降温させることができるので、ＣＶＤ装置のスループットをより一層向上させることができ、また、ウエハの熱履歴を小さくすることにより、ＩＣの歩留りを向上させることができる。
【００４５】
5)  冷却ガスの流れを狭める絞り部を形成する一対の塞ぎ板を処理室に配設することにより、冷却ガスノズルからの窒素ガスをウエハ群の外方に回り込ませることなくウエハ群に向けて流すことができるため、ウエハ群をきわめて効果的に冷却することができる。
【００４６】
6)  窒素ガスのウエハへの吹き付けに際して、ボートをモータによって回転させることにより、窒素ガスをウエハの全周にわたって均等に吹きかけることができるので、ウエハの面内の温度差をより一層確実に低減させることができる。
【００４７】
7)  成膜ステップ後に断熱槽とプロセスチューブの間の空間に冷却エアを流通することにより、断熱槽およびプロセスチューブを大きいレート（速度）をもって急速に降温させることができるので、ＣＶＤ装置のスループットをより一層向上させることができる。
【００４８】
8)  断熱槽とアウタチューブの間の空間に冷却エアを流通することにより、アウタチューブの内面に成膜されたり副生成物が付着したりするのを防止することができるので、パーティクルの発生を防止することができるとともに、クリーニング時間を短縮することができる。
【００４９】
9)  冷却ガスの供給手段をノズル形状にすることにより、例えば、アウタチューブに隔壁を設け供給ダクト形状とするような場合と異なり、供給手段自身の熱容量を小さく設定することができる。それにより、供給手段による冷却ガスへの熱影響を抑制することができる。
【００５０】
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。
例えば、冷却ガスノズルの噴出口は、図６（ａ）、（ｂ）に示されているように、縦に細長いスリット形状に形成してもよい。
図６（ａ）に示されている冷却ガスノズル６６Ａの噴出口６７Ａは、上辺が下辺よりも長い細長い台形のスリット形状に形成されている。
図６（ｂ）に示されている冷却ガスノズル６６Ｂの噴出口６７Ｂは、細長い逆二等辺三角形のスリット形状に形成されている。
このように縦に細長いにスリット形状の噴出口６７Ａまたは６７Ｂであると、冷却ガスノズル６６Ａまたは６６Ｂの全長にわたって冷却ガスが噴き出していることにより、上下のウエハ１、１の表面を冷却ガスが満遍なく流れるために、効率よく熱交換することができる。
また、噴出口６７Ａおよび６７Ｂを冷却ガスノズル６６Ａおよび６６Ｂの全長にわたって開設することにより、冷却ガスノズル６６Ａおよび６６Ｂの熱容量を減少させることができるので、冷却ガスノズル６６Ａおよび６６Ｂが熱処理に及ぼす悪影響を抑制することができる。
ところで、冷却ガスは処理室の下から上に導入されることにより、冷却ガスは上に行くほどヒータユニットによる加熱時間が長くなるために、冷却ガスの温度は次第に高くなり、冷却ガスの冷却能力は漸減して行く。すなわち、冷却ガスの上流側である冷却ガスノズルの下端側では冷却ガスの温度が低いために、冷却ガスの冷却能力は大きいが、冷却ガスの上流側である冷却ガスノズルの上端側では冷却ガスの冷却能力は小さくなる。
開口面積が下端側で小さく上端側で大きいスリット形状である台形の噴出口６７Ａおよび逆二等辺三角形の噴出口６７Ｂにおいては、下端側の冷却ガス噴出量は少ないが、冷却ガス自体の冷却能力が大きいので、冷却ガスは下端側領域のウエハ１を充分に冷却することができ、逆に、上端側の冷却ガスが持つ冷却能力は小さいが、冷却ガス噴出量は大きいので、冷却ガスは上端側領域のウエハ１を充分に冷却することができる。つまり、開口面積が下端側で小さく上端側で大きいスリット形状である台形の噴出口６７Ａおよび逆二等辺三角形の噴出口６７Ｂにおいては、ボート３０のウエハ１群を全長にわたって均一に冷却することができる。
【００５１】
冷却ガスの流れの流路を狭める絞り部は一対の塞ぎ板によって形成するに限らず、例えば、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示されているように、プロセスチューブ３１の側壁自体を変形させて形成してもよい。
図７（ａ）は、プロセスチューブ３１の側壁が平面断面において長円形に変形されることにより、絞り部３３Ａが形成されている実施の形態を示している。
図７（ｂ）は、プロセスチューブ３１の側壁が平面断面において長方形に変形されることにより、絞り部３３Ｂが形成されている実施の形態を示している。
図７（ｃ）は、プロセスチューブ３１の側壁が平面断面において瓢箪形状に変形されることにより、絞り部３３Ｃが形成されている実施の形態を示している。
【００５２】
冷却ガスノズル６６および排気管３７は複数本ずつ配設するに限らず、図７に示されているように、一本ずつ配設してもよい。
【００５３】
冷却ガスノズル６６はマニホールドに配設するに限らず、図８に示されているように、シールキャップ２９に配設してもよい。
【００５４】
図９に示されているように、プロセスチューブ３１が互いに同心円に配設されたアウタチューブ３１ａとインナチューブ３１ｂとによって構成されている場合には、冷却ガスを噴き出す噴出口６７Ｃと、噴き出された冷却ガスを排気する排気口３８Ｃとはインナチューブ３１ｂにそれぞれ開設してもよい。
【００５５】
加熱手段としては、熱エネルギーのピーク波長が１．０μｍのハロゲンランプを使用するに限らず、熱線（赤外線や遠赤外線等）の波長（例えば、０．５〜３．５μｍ）を照射する他の加熱ランプ（例えば、カーボンランプ）を使用してもよいし、誘導加熱ヒータ、珪化モリブデンやＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金等の金属発熱体を使用してもよい。
【００５６】
前記実施の形態においては、ＣＶＤ装置について説明したが、酸化・拡散装置やアニール装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００５７】
被処理基板はウエハに限らず、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。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置を示す一部省略斜視図である。
【図２】その側面断面図である。
【図３】その背面断面図である。
【図４】主要部を示す一部省略背面断面図である。
【図５】主要部を示す平面断面図である。
【図６】冷却ガスノズルの噴出口の他の実施の形態を示す各斜視図であり、（ａ）は上辺が下辺よりも長い細長い台形のスリット形状の噴出口を示しており、（ｂ）は細長い逆二等辺三角形のスリット形状の噴出口を示している。
【図７】絞り部の他の実施の形態を示す平面断面図であり、（ａ）はプロセスチューブの側壁が長円形に変形された絞り部を示しており、（ｂ）は同じく長方形に変形された絞り部を示しており、（ｃ）は同じく瓢箪形状に変形された絞り部を示している。
【図８】冷却ガスノズルがシールキャップに配設された実施の形態を示す斜視図である。
【図９】噴出口と排気口とがインナチューブに開設された実施の形態を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００５９】
１…ウエハ（基板）、２…ポッド、１０…ＣＶＤ装置（基板処理装置）、１１…筐体、１２…ポッド搬入搬出口、１３…フロントシャッタ、１４…ポッドステージ、１５…回転式ポッド棚、１６…支柱、１７…棚板、１８…ポッド搬送装置、１９…サブ筐体、２０…ウエハ搬入搬出口、２１…ポッドオープナ、２２…載置台、２３…キャップ着脱機構、２４…移載室、２５…ウエハ移載装置、２６…待機室、２７…ボートエレベータ、２８…アーム、２９…シールキャップ、３０…ボート（基板保持体）、３１…プロセスチューブ、３２…処理室、３３…絞り部、３４…塞ぎ板、３５…炉口、３６…マニホールド、３７…排気管、３８…排気口、３９…排気装置、４０…圧力センサ、４１…圧力コントローラ、４２…ガス供給管、４３…ガス供給装置、４４…ガス流量コントローラ、４５…回転軸、４６…駆動コントローラ、４７…モータ、４８…断熱キャップ部、５０…ヒータユニット、５１…断熱槽、５２…加熱ランプ（加熱手段）、５３…天井加熱ランプ、５３Ａ…キャップ加熱ランプ、５４…加熱ランプ駆動装置、５５…温度コントローラ、５６…カスケード熱電対、５７…リフレクタ、５８…冷却水配管、５９…天井リフレクタ、６０…冷却水配管、６１…冷却エア通路、６２…給気管、６３…排気口、６４…バッファ部、６５…サブ排気口、６６…冷却ガスノズル、６７…噴出口、６８…窒素ガス供給装置、６９…流量調整コントローラ、７０…窒素ガス（冷却ガス）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005317734.tif 000009
【図８】
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【図９】
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