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JP4180424B2 - Substrate processing apparatus, substrate processing method, and IC manufacturing method - Google Patents

Substrate processing apparatus, substrate processing method, and IC manufacturing method Download PDF

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JP4180424B2
JP4180424B2 JP2003102011A JP2003102011A JP4180424B2 JP 4180424 B2 JP4180424 B2 JP 4180424B2 JP 2003102011 A JP2003102011 A JP 2003102011A JP 2003102011 A JP2003102011 A JP 2003102011A JP 4180424 B2 JP4180424 B2 JP 4180424B2
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JP
Japan
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reflector
processing chamber
surround
heat
space
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真一 島田
敏光 宮田
秀之 塚本
友和 小川
威憲 岡
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置に関し、特に、ヒータユニットの断熱構造に係り、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。)に酸化処理や拡散処理、アニール処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化処理、平坦化のためのリフロー処理および成膜処理等の熱処理(thermal treatment )を施すのに利用して有効なものに関する。
【0002】
【従来の技術】
ICの製造方法において、ウエハに各種の熱処理を施すのにバッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置(furnace )が広く使用されている。バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置としては、複数枚のウエハを一括して処理する縦形の処理室を形成したプロセスチューブと、プロセスチューブの外部に設置された均熱チューブと、均熱チューブの外側に設置されて処理室を加熱するヒータユニットと、複数枚のウエハを保持して処理室に搬入するボートとを備えており、セラミックファイバー等の断熱材が円筒形状に形成されてなる断熱槽の内周面に発熱体が敷設されてヒータユニットが構成されているものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−164298号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のバッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置においては、ヒータユニットの断熱槽がセラミックファイバー等の断熱材によって形成されているために、多大の電力が浪費されるという問題点がある。すなわち、処理室のウエハ群の温度を昇温させ所定の処理温度に安定させるためには、処理室の温度ばかりでなく、大きな熱容量を有する断熱槽の断熱材も昇温させて所定の処理温度に維持する必要がある。また、ボートの搬入搬出時等において処理室の温度を下げるに際して、断熱槽の温度も下げる必要があるが、断熱材は大きな熱容量を有するために、大規模な冷却装置が必要になり、多大の電力が浪費されることになる。つまり、熱し難く冷め難いという性質を有する断熱材によって形成された断熱槽においては、昇降温レートに限界があり、かつ、ウエハを加熱するというよりは断熱材を加熱して維持したり降温させるような状況になるために、多大の電力が必要になる。
【0005】
本発明の目的は、効率よく昇降温させることができる基板処理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板処理装置は、基板を処理する処理室と、この処理室を加熱するヒータユニットとを備えている基板処理装置において、
前記ヒータユニットは前記処理室の外側を取り囲むように敷設された発熱体と、この発熱体を取り囲むように敷設された第一反射体と、この第一反射体の外側空間をとって取り囲むように敷設された第二反射体と、前記空間を排気する排気管と、前記空間にガスを供給する供給管とを有し、
前記第一反射体および第二反射体の表面には、酸化シリコン窒化シリコンの多層コーティング膜からされた反射コーティング膜が被着されていることを特徴とする。
【0007】
前記した手段によれば、第一反射体および第二反射体の熱容量を小さく設定することにより、第一反射体および第二反射体で消費される熱エネルギーを抑制することができ、また、昇降温レートを大きく設定することができるので、処理室を効率よく昇降温させることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【0009】
本実施の形態において、図1に示されているように、本発明に係る基板処理装置はバッチ式縦形ホットウオール形酸化・拡散装置(以下、酸化・拡散装置という。)として構成されている。
【0010】
図1に示された酸化・拡散装置10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を備えており、プロセスチューブ11は石英(SiO2 )が用いられて上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。複数枚のウエハ1を一括して処理する処理室12が円筒中空部によって形成されており、ウエハ1を出し入れするための炉口13がプロセスチューブ11の下端開口によって形成されている。プロセスチューブ11の外側には均熱チューブ14が同心円に被せられており、均熱チューブ14は炭化シリコンが使用されて上端が閉塞し下端が開口したプロセスチューブ11よりも大径の円筒形状に形成されている。均熱チューブ14の上端閉塞壁には通気孔14aが開設されている。プロセスチューブ11と均熱チューブ14との間には通気路15がドーナツ形状に形成されており、通気路15には冷媒としてのクリーンエアが流通するようになっている。クリーンエアは通気孔14aから排出される。プロセスチューブ11および均熱チューブ14は酸化・拡散装置の筐体16に垂直に支持されている。プロセスチューブ11の側壁の下端部には排気管17の一端が接続されており、排気管17の他端は排気装置(図示せず)に接続されて処理室12を所定の圧力に排気し得るように構成されている。プロセスチューブ11の側壁の下端部の排気管17と別の位置には、処理ガスを処理室12へ導入するためのガス導入管18が挿入されている。
【0011】
プロセスチューブ11の下方には円盤形状のシールキャップ21が、プロセスチューブ11の中心線の延長線上をボートエレベータ(図示せず)によって昇降されるように設置されている。シールキャップ21の上にはプロセスチューブ11の炉口13の近傍を断熱するための断熱キャップ22が垂直に立設されている。断熱キャップ22は複数本の保持部材23によって複数枚の断熱板24を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列して保持して構成されている。断熱キャップ22の上には円盤形状に形成されたサブヒータユニット25が同軸かつ水平に設置されており、サブヒータユニット25の上にはボート26が垂直に立設されている。ボート26は複数本の保持部材27によって複数枚のウエハ1を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列して保持するように構成されている。シールキャップ21には温度センサ28が上下方向に挿入されている。
【0012】
均熱チューブ14の外側にはヒータユニット30が均熱チューブ14を全体的に被覆するように設置されており、ヒータユニット30は筐体16によって垂直に支持されている。ヒータユニット30は薄い鋼板等によって円筒形状に形成されたケース31を備えており、ケース31の内周面にはセラミックファイバー等の断熱材32が薄く内張りされている。断熱材32の内側には所謂魔法瓶構造の断熱槽33が同心円に設置されている。断熱槽33は均熱チューブ14の外径よりも大径の円筒形状に形成された第一反射体34と、第一反射体34よりも大径の円筒形状に形成された第二反射体35とを備えており、第一反射体34と第二反射体35とが同心円に配置されることによりドーナツ形状の空間36が形成されている。空間36は第一反射体34と第二反射体35との上下両端において閉塞されることにより気密に構成されており、空間36の上下両端部には冷媒を流通させるための供給管37と排出管38とがそれぞれ接続されている。第一反射体34の内側には珪化モリブデン(MoSi2 )からなるヒータ39が均熱チューブ14の周囲を包囲するように同心円に敷設されており、ヒータ39は複数のヒータ部に分割されている。これらヒータ部には電力を供給するための電線40がそれぞれ接続されており、温度コントローラ(図示せず)によって互いに連携および独立してシーケンス制御されるように構成されている。断熱槽33と均熱チューブ14との間には冷却エア41を流通させるための冷却エア通路42が、均熱チューブ14を全体的に包囲するように形成されている。断熱槽33の下端部には冷却エア41を冷却エア通路42に供給する給気管43が接続されており、給気管43に供給された冷却エア41は冷却エア通路42の全周に拡散するようになっている。断熱槽33の上端には断熱材等によって形成されたカバー44が被せられており、カバー44の中央部には排気口45が開設され、排気口45には排気路46が接続されている。排気口45にはサブヒータユニット47が設置されている。
【0013】
図2に示されているように、第一反射体34および第二反射体35は金属やセラミックおよび絶縁物等の耐熱性を有する材料が使用されて円筒形状に形成された本体51を備えており、本体51の表面52は電解研磨等によって鏡面仕上げされている。本体51の表面52には酸化シリコンや窒化シリコンの多層コーティング膜から構成された反射コーティング膜53が被着されており、この反射コーティング膜53によって第一反射体34および第二反射体35の反射率が高められている。
【0014】
次に、前記構成に係る酸化・拡散装置による本発明の一実施の形態であるICの製造方法における熱処理工程を説明する。
【0015】
図1に示されているように、複数枚のウエハ1を整列保持したボート26はシールキャップ21の上にウエハ1群が並んだ方向が垂直になる状態で載置され、ボートエレベータによって差し上げられてプロセスチューブ11の炉口13から処理室12に搬入(ボートローディング)されて行き、シールキャップ21に支持されたままの状態で処理室12に存置される。
【0016】
続いて、処理室12が所定の圧力に排気管17によって排気され、所定の温度にヒータ39によって昇温される。この際、ヒータ39から照射された熱線(赤外線や遠赤外線等)のうち径方向外向きに向かった熱線は、径方向外側に配置された第一反射体34によって反射されることにより径方向内向きに向かう。したがって、ヒータ39から照射された全ての熱線が均熱チューブ14に照射し、均熱チューブ14を加熱して大きいシート(速度)をもって急速に昇温させる。他方で、第一反射体34は照射した熱線を吸収することなく全て反射させるために、熱の浪費の程度を抑制することができる。第一反射体34から空間36に放出した熱線は第二反射体35によって反射することにより、第一反射体34に再び戻るために、ヒータ39の熱エネルギーが断熱槽33の外部に逃散することは殆ど抑制することができる。また、第一反射体34と第二反射体35とによって構成された断熱槽33は熱容量がきわめて小さいので、ヒータ39は断熱槽33自体の昇温に熱エネルギーを殆ど浪費しなくて済む。なお、ヒータ39が加熱駆動される以前に、断熱槽33の空間36が排気管38によって排気されて減圧される。空間36の真空度は排気管38に介設された圧力制御弁(図示せず)によって調整される。この空間36の減圧により、空間36における空気の熱伝導や対流による熱伝達が抑止されるために、第一反射体34と第二反射体35とによって構成された断熱槽33の断熱効果はより一層高められることになる。
【0017】
処理室12の圧力および温度が所定の値に達して安定すると、処理ガスが処理室12にガス導入管18によって所定の流量をもって導入される等の処理ステップにより、所望の処理がウエハ1に施される。所定の処理時間が経過すると、例えば、処理ガスの導入が停止された後に、窒素ガス等のパージガスが処理室12にガス導入管18から導入されるとともに、処理室12が排気管17によって排気される。
【0018】
この際、図1に示されているように、プロセスチューブ11と均熱チューブ14との間の通気路15、均熱チューブ14と断熱槽33との間の冷却エア通路42および断熱槽33の空間36には、冷却エア41がそれぞれ供給されて流通される。この通気路15、冷却エア通路42および空間36における冷却エア41の流通により、酸化・拡散装置10の全体が冷却されるために、処理室12の温度は大きいシート(速度)をもって急速に下降することになる。特に、第一反射体34と第二反射体35とによって構成された断熱槽33は熱容量がきわめて小さいので、急速に冷却することができる。なお、通気路15、冷却エア通路42および空間36は処理室12から隔離されているので、冷媒として冷却エア41を使用することができるが、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、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。また、冷却エア41の流量は流量制御弁や排気装置の出力によって調整することができる。
【0019】
処理室12の温度が所定の温度に下降すると、シールキャップ21に支持されたボート26はボートエレベータによって下降されることにより、処理室12の炉口13から搬出(ボートアンローディング)される。以降、前記作用が繰り返されることにより、酸化・拡散装置10によってウエハ1に対する所望の処理が実施されて行く。
【0020】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【0021】
1) ヒータユニットの断熱層を熱容量の小さい第一反射体および第二反射体によって構成することにより、第一反射体および第二反射体で浪費される熱エネルギーを抑制することができるので、処理室を急速に昇降温させることができるとともに、熱エネルギーの消費量を低減することができる。
【0022】
2) 処理室を熱エネルギーの消費を低減しつつ効率よく昇降温させることにより、酸化・拡散装置の総処理時間を短縮させて性能を向上させることができるとともに、電力の消費費用を低減させることができるので、酸化・拡散装置のランニングコストひいてはICの製造方法の製造コストを低減させることができる。
【0023】
3) 処理室の昇温ステップに際して、断熱槽の第一反射体と第二反射体とによって構成された空間を減圧することにより、空間における空気の熱伝導や対流による熱伝達を抑止することができるので、第一反射体と第二反射体とによって構成された断熱槽の断熱効果をより一層高めることができる。
【0024】
4) 処理室の降温ステップに際して、断熱槽の空間に冷却エアを流通させることにより、断熱槽を急速に冷却させることができるので、処理室の冷却時間をより一層短縮することができる。
【0025】
5) 冷媒としてエアを使用することにより、酸化・拡散装置のランニングコストを窒素ガス等の不活性ガスを使用する場合に比べて低減させることができる。
【0026】
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。
【0027】
例えば、排気口45に介設したサブヒータユニット47の真上に反射体を設置することにより、サブヒータユニット47の輻射熱の全てを均熱チューブ14の方向に向かわせるように構成してもよい。
【0028】
第一反射体と第二反射体とによって構成された断熱槽はきわめて高い断熱効果を有するので、第二反射体の外側の断熱材およびケースは省略してもよい。また、第二反射体は空間の全周に構成したが、空間の長手方向の一側面のみに構成してもよい。
【0029】
発熱体であるヒータは珪化モリブデンによって形成するに限らず、Fe−Cr−Al合金等の金属発熱体によって形成してもよいし、カーボンランプやハロゲンランプ等によって構成してもよい。
【0030】
処理は酸化処理や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローおよびアニール処理等の熱処理全般に使用することができる。
【0031】
前記実施の形態においては、酸化・拡散装置について説明したが、CVD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。
【0032】
【発明の効果】
本発明によれば、処理室を効率よく昇降温させることができるので、総処理時間を短縮することができるとともに、省エネルギーを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である酸化・拡散装置を示す正面断面図である。
【図2】主要部を示す断面図である。
【符号の説明】
1…ウエハ(基板)、10…酸化・拡散装置(基板処理装置)、11…プロセスチューブ、12…処理室、13…炉口、14…均熱チューブ、14a…通気孔、15…通気路、16…筐体、17…排気管、18…ガス導入管、21…シールキャップ、22…断熱キャップ、23…保持部材、24…断熱板、25…サブヒータユニット、26…ボート、27…保持部材、28…温度センサ、30…ヒータユニット、31…ケース、32…断熱材、33…断熱槽、34…第一反射体、35…第二反射体、36…空間、37…供給管、38…排気管、39…ヒータ(発熱体)、40…電線、41……冷却エア、42…冷却エア通路、43…給気管、44…カバー、45…排気口、46…排気路、47…サブヒータユニット、51…本体、52…表面、53…反射コーティング膜。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus, and more particularly to a heat insulating structure of a heater unit. For example, in a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC), a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) in which an IC is fabricated. ) Is effective in performing thermal treatment such as oxidation treatment, diffusion treatment, annealing treatment, carrier activation treatment after ion implantation, reflow treatment for planarization, and film formation treatment.
[0002]
[Prior art]
In an IC manufacturing method, a batch type vertical hot wall type heat treatment apparatus (furnace) is widely used to perform various heat treatments on a wafer. The batch-type vertical hot wall heat treatment system includes a process tube that forms a vertical processing chamber that processes multiple wafers at once, a soaking tube installed outside the process tube, and the outside of the soaking tube And a heater unit for heating the processing chamber and a boat for holding a plurality of wafers and carrying them into the processing chamber, and a heat insulating tank in which a heat insulating material such as ceramic fiber is formed in a cylindrical shape. Some heater units are constructed by laying a heating element on the inner peripheral surface (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-164298
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional batch type vertical hot wall heat treatment apparatus, since the heat insulating tank of the heater unit is formed of a heat insulating material such as ceramic fiber, there is a problem that a great amount of electric power is wasted. That is, in order to raise the temperature of the wafer group in the processing chamber and stabilize it at a predetermined processing temperature, not only the temperature of the processing chamber but also the heat insulating material having a large heat capacity is heated to a predetermined processing temperature. Need to be maintained. In addition, when the temperature of the processing chamber is lowered at the time of loading / unloading of the boat, it is necessary to lower the temperature of the heat insulating tank. However, since the heat insulating material has a large heat capacity, a large-scale cooling device is required, Electricity is wasted. In other words, in a heat insulating tank formed of a heat insulating material that is difficult to heat and hard to cool, there is a limit to the rate of temperature rise and fall, and the heat insulating material is heated and maintained or cooled rather than heating the wafer. A large amount of power is required to achieve a situation.
[0005]
An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of efficiently raising and lowering the temperature.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A substrate processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber for processing a substrate and a heater unit for heating the processing chamber.
The heater unit includes a heating element laid so as to surround the outside of the processing chamber, a first reflector laid so as to surround the heating element, and a space outside the first reflector. A second reflector laid on, an exhaust pipe for exhausting the space, and a supply pipe for supplying gas to the space,
A reflective coating film made of a multilayer coating film of silicon oxide or silicon nitride is deposited on the surfaces of the first reflector and the second reflector.
[0007]
According to the above-described means, by setting the heat capacities of the first reflector and the second reflector small, it is possible to suppress the thermal energy consumed by the first reflector and the second reflector, Since the temperature rate can be set large, the temperature of the processing chamber can be raised and lowered efficiently.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0009]
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus according to the present invention is configured as a batch type vertical hot wall type oxidation / diffusion apparatus (hereinafter referred to as an oxidation / diffusion apparatus).
[0010]
Oxidation and diffusion apparatus shown in FIG. 1 10 is provided with a vertical process tubes 11 center line is fixedly supported is disposed vertically so as to be perpendicular, the process tube 11 is quartz (SiO 2 ) Is used to form a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. A processing chamber 12 for collectively processing a plurality of wafers 1 is formed by a cylindrical hollow portion, and a furnace port 13 for taking in and out the wafers 1 is formed by a lower end opening of the process tube 11. A soaking tube 14 is concentrically placed outside the process tube 11, and the soaking tube 14 is made of silicon carbide and is formed in a cylindrical shape having a larger diameter than the process tube 11 with the upper end closed and the lower end opened. Has been. A vent hole 14 a is formed in the upper end blocking wall of the soaking tube 14. An air passage 15 is formed in a donut shape between the process tube 11 and the soaking tube 14, and clean air as a refrigerant flows through the air passage 15. Clean air is discharged from the vent hole 14a. The process tube 11 and the soaking tube 14 are vertically supported by a casing 16 of the oxidation / diffusion apparatus. One end of an exhaust pipe 17 is connected to the lower end portion of the side wall of the process tube 11, and the other end of the exhaust pipe 17 is connected to an exhaust device (not shown) to exhaust the processing chamber 12 to a predetermined pressure. It is configured as follows. A gas introduction pipe 18 for introducing a processing gas into the processing chamber 12 is inserted at a position different from the exhaust pipe 17 at the lower end of the side wall of the process tube 11.
[0011]
A disc-shaped seal cap 21 is installed below the process tube 11 so as to be lifted and lowered by a boat elevator (not shown) on an extension of the center line of the process tube 11. On the seal cap 21, a heat insulating cap 22 is installed vertically to insulate the vicinity of the furnace port 13 of the process tube 11. The heat insulating cap 22 is configured by holding a plurality of heat insulating plates 24 in a state of being aligned horizontally and centered by a plurality of holding members 23. A sub-heater unit 25 formed in a disk shape is coaxially and horizontally installed on the heat insulation cap 22, and a boat 26 is vertically installed on the sub-heater unit 25. The boat 26 is configured so that a plurality of wafers 1 are aligned and held in a state where their centers are aligned with each other by a plurality of holding members 27. A temperature sensor 28 is inserted into the seal cap 21 in the vertical direction.
[0012]
A heater unit 30 is installed outside the soaking tube 14 so as to entirely cover the soaking tube 14, and the heater unit 30 is vertically supported by the housing 16. The heater unit 30 includes a case 31 formed in a cylindrical shape with a thin steel plate or the like, and a heat insulating material 32 such as a ceramic fiber is thinly lined on the inner peripheral surface of the case 31. Inside the heat insulating material 32, a heat insulating tank 33 having a so-called thermos structure is installed concentrically. The heat insulating tank 33 has a first reflector 34 formed in a cylindrical shape having a larger diameter than the outer diameter of the soaking tube 14, and a second reflector 35 formed in a cylindrical shape having a larger diameter than the first reflector 34. The doughnut-shaped space 36 is formed by arranging the first reflector 34 and the second reflector 35 concentrically. The space 36 is configured to be airtight by being closed at both upper and lower ends of the first reflector 34 and the second reflector 35, and a supply pipe 37 and a discharge for circulating a refrigerant through the upper and lower ends of the space 36. Tubes 38 are connected to each other. A heater 39 made of molybdenum silicide (MoSi 2 ) is laid concentrically inside the first reflector 34 so as to surround the soaking tube 14, and the heater 39 is divided into a plurality of heater portions. . Electric wires 40 for supplying electric power are respectively connected to these heater units, and are configured to be sequenced independently and in cooperation with each other by a temperature controller (not shown). A cooling air passage 42 for circulating the cooling air 41 is formed between the heat insulating tank 33 and the soaking tube 14 so as to entirely surround the soaking tube 14. An air supply pipe 43 that supplies the cooling air 41 to the cooling air passage 42 is connected to the lower end of the heat insulating tank 33, and the cooling air 41 supplied to the air supply pipe 43 is diffused over the entire circumference of the cooling air passage 42. It has become. The upper end of the heat insulating tank 33 is covered with a cover 44 formed of a heat insulating material or the like. An exhaust port 45 is opened at the center of the cover 44, and an exhaust path 46 is connected to the exhaust port 45. A sub-heater unit 47 is installed in the exhaust port 45.
[0013]
As shown in FIG. 2, the first reflector 34 and the second reflector 35 include a main body 51 that is formed in a cylindrical shape using a heat-resistant material such as metal, ceramic, and an insulator. The surface 52 of the main body 51 is mirror-finished by electrolytic polishing or the like. A reflective coating film 53 composed of a multilayer coating film of silicon oxide or silicon nitride is deposited on the surface 52 of the main body 51. The reflective coating film 53 reflects the first reflector 34 and the second reflector 35. The rate has been increased.
[0014]
Next, a heat treatment step in the IC manufacturing method according to the embodiment of the present invention using the oxidation / diffusion apparatus according to the above configuration will be described.
[0015]
As shown in FIG. 1, a boat 26 in which a plurality of wafers 1 are aligned and held is placed on a seal cap 21 in a state where the direction in which a group of wafers 1 is arranged is vertical, and is lifted by a boat elevator. Then, it is carried into the processing chamber 12 from the furnace port 13 of the process tube 11 (boat loading), and remains in the processing chamber 12 while being supported by the seal cap 21.
[0016]
Subsequently, the processing chamber 12 is evacuated to a predetermined pressure by the exhaust pipe 17 and heated to a predetermined temperature by the heater 39. At this time, of the heat rays (infrared rays, far-infrared rays, etc.) irradiated from the heater 39, the heat rays directed outward in the radial direction are reflected by the first reflector 34 arranged on the outer side in the radial direction, thereby being radially inward. Head in the direction. Therefore, all the heat rays irradiated from the heater 39 irradiate the soaking tube 14, and the soaking tube 14 is heated to rapidly raise the temperature with a large sheet (speed). On the other hand, since the first reflector 34 reflects all of the irradiated heat rays without absorbing them, the degree of heat waste can be suppressed. The heat rays emitted from the first reflector 34 to the space 36 are reflected by the second reflector 35 and return to the first reflector 34, so that the heat energy of the heater 39 escapes to the outside of the heat insulating tank 33. Can be almost suppressed. In addition, since the heat capacity of the heat insulating tank 33 constituted by the first reflector 34 and the second reflector 35 is extremely small, the heater 39 hardly wastes heat energy for raising the temperature of the heat insulating tank 33 itself. Before the heater 39 is heated, the space 36 of the heat insulating tank 33 is exhausted by the exhaust pipe 38 and depressurized. The degree of vacuum in the space 36 is adjusted by a pressure control valve (not shown) provided in the exhaust pipe 38. Due to the reduced pressure of the space 36, heat transfer due to heat conduction and convection of air in the space 36 is suppressed, so that the heat insulation effect of the heat insulating tank 33 constituted by the first reflector 34 and the second reflector 35 is further increased. It will be further enhanced.
[0017]
When the pressure and temperature of the processing chamber 12 reach predetermined values and stabilize, a desired processing is performed on the wafer 1 by processing steps such as introducing a processing gas into the processing chamber 12 through the gas introduction pipe 18 at a predetermined flow rate. Is done. When a predetermined processing time has elapsed, for example, after the introduction of the processing gas is stopped, a purge gas such as nitrogen gas is introduced into the processing chamber 12 from the gas introduction pipe 18 and the processing chamber 12 is exhausted by the exhaust pipe 17. The
[0018]
At this time, as shown in FIG. 1, the air passage 15 between the process tube 11 and the heat equalizing tube 14, the cooling air passage 42 between the heat equalizing tube 14 and the heat insulating tank 33, and the heat insulating tank 33. The cooling air 41 is supplied and circulated in the space 36. Due to the circulation of the cooling air 41 in the air passage 15, the cooling air passage 42 and the space 36, the entire oxidation / diffusion apparatus 10 is cooled, so that the temperature of the processing chamber 12 rapidly decreases with a large sheet (speed). It will be. In particular, since the heat insulating tank 33 constituted by the first reflector 34 and the second reflector 35 has a very small heat capacity, it can be rapidly cooled. In addition, since the ventilation path 15, the cooling air passage 42, and the space 36 are isolated from the processing chamber 12, the cooling air 41 can be used as a refrigerant. However, in order to further enhance the cooling effect, impurities in the air In order to prevent corrosion under high temperature due to the above, an inert gas such as nitrogen gas may be used as the refrigerant gas. Further, the flow rate of the cooling air 41 can be adjusted by the output of a flow rate control valve or an exhaust device.
[0019]
When the temperature of the processing chamber 12 is lowered to a predetermined temperature, the boat 26 supported by the seal cap 21 is lowered by the boat elevator and unloaded from the furnace port 13 of the processing chamber 12 (boat unloading). Thereafter, by repeating the above operation, a desired process is performed on the wafer 1 by the oxidation / diffusion apparatus 10.
[0020]
According to the embodiment, the following effects can be obtained.
[0021]
1) Since the heat insulating layer of the heater unit is composed of the first reflector and the second reflector having a small heat capacity, the heat energy wasted in the first reflector and the second reflector can be suppressed, so that the treatment The temperature of the chamber can be raised and lowered rapidly, and the amount of heat energy consumed can be reduced.
[0022]
2) By efficiently raising and lowering the temperature of the processing chamber while reducing the consumption of heat energy, the total processing time of the oxidation / diffusion system can be shortened to improve the performance, and the power consumption cost can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the running cost of the oxidation / diffusion apparatus and the manufacturing cost of the IC manufacturing method.
[0023]
3) During the temperature raising step of the processing chamber, the space formed by the first reflector and the second reflector of the heat insulation tank is depressurized to suppress heat conduction by air heat conduction or convection in the space. Since it can do, the heat insulation effect of the heat insulation tank comprised by the 1st reflector and the 2nd reflector can be improved further.
[0024]
4) During the temperature lowering step of the processing chamber, the cooling air can be rapidly cooled by circulating cooling air through the space of the heat insulating bath, so that the cooling time of the processing chamber can be further shortened.
[0025]
5) By using air as the refrigerant, the running cost of the oxidation / diffusion device can be reduced compared to the case where an inert gas such as nitrogen gas is used.
[0026]
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
[0027]
For example, a reflector may be installed right above the sub heater unit 47 interposed in the exhaust port 45 so that all of the radiant heat of the sub heater unit 47 is directed toward the soaking tube 14. .
[0028]
Since the heat insulating tank constituted by the first reflector and the second reflector has a very high heat insulating effect, the heat insulating material and the case outside the second reflector may be omitted. Moreover, although the 2nd reflector was comprised in the perimeter of space, you may comprise only in one side of the longitudinal direction of space.
[0029]
The heater as the heating element is not limited to being formed of molybdenum silicide, but may be formed of a metal heating element such as an Fe-Cr-Al alloy, or may be configured of a carbon lamp, a halogen lamp, or the like.
[0030]
The treatment can be used for heat treatment such as oxidation treatment, diffusion treatment, carrier activation after ion implantation, reflow for planarization, and annealing treatment.
[0031]
In the above embodiment, the oxidation / diffusion apparatus has been described. However, the present invention can be applied to all substrate processing apparatuses such as a CVD apparatus and an annealing apparatus.
[0032]
【The invention's effect】
According to the present invention, the temperature of the processing chamber can be raised and lowered efficiently, so that the total processing time can be shortened and energy saving can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front cross-sectional view showing an oxidation / diffusion apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer (substrate), 10 ... Oxidation / diffusion apparatus (substrate processing apparatus), 11 ... Process tube, 12 ... Processing chamber, 13 ... Furnace, 14 ... Soaking tube, 14a ... Vent, 15 ... Vent DESCRIPTION OF SYMBOLS 16 ... Housing | casing, 17 ... Exhaust pipe, 18 ... Gas introduction pipe, 21 ... Seal cap, 22 ... Thermal insulation cap, 23 ... Holding member, 24 ... Thermal insulation board, 25 ... Sub heater unit, 26 ... Boat, 27 ... Holding member , 28 ... temperature sensor, 30 ... heater unit, 31 ... case, 32 ... heat insulating material, 33 ... heat insulating tank, 34 ... first reflector, 35 ... second reflector, 36 ... space, 37 ... supply pipe, 38 ... Exhaust pipe, 39 ... heater (heating element), 40 ... electric wire, 41 ... cooling air, 42 ... cooling air passage, 43 ... air supply pipe, 44 ... cover, 45 ... exhaust port, 46 ... exhaust path, 47 ... sub-heater Unit 51 ... Body 52 ... Surface 53 ... reflective coating film.

Claims (3)

基板を処理する処理室と、この処理室を加熱するヒータユニットとを備えている基板処理装置において、
前記ヒータユニットは前記処理室の外側を取り囲むように敷設された発熱体と、この発熱体を取り囲むように敷設された第一反射体と、この第一反射体の外側空間をとって取り囲むように敷設された第二反射体と、前記空間を排気する排気管と、前記空間にガスを供給する供給管とを有し、
前記第一反射体および第二反射体の表面には、酸化シリコン窒化シリコンの多層コーティング膜からされた反射コーティング膜が被着されていることを特徴とする基板処理装置。
In a substrate processing apparatus comprising a processing chamber for processing a substrate and a heater unit for heating the processing chamber,
The heater unit includes a heating element laid so as to surround the outside of the processing chamber, a first reflector laid so as to surround the heating element, and a space outside the first reflector. A second reflector laid on, an exhaust pipe for exhausting the space, and a supply pipe for supplying gas to the space,
A substrate processing apparatus, characterized in that a reflective coating film made of a multilayer coating film of silicon oxide or silicon nitride is deposited on the surfaces of the first reflector and the second reflector.
処理室の外側を取り囲むように敷設された発熱体と、この発熱体を取り囲むように敷設された第一反射体と、この第一反射体の外側に空間をとって取り囲むように敷設された第二反射体と、を有し、A heating element laid to surround the outside of the processing chamber, a first reflector laid to surround the heating element, and a first laying to surround and surround the outside of the first reflector Two reflectors, and
前記第一反射体および前記第二反射体の表面には、酸化シリコンや窒化シリコンの多層コーティング膜から構成された反射コーティング膜が被着されているヒータユニットで前記処理室内の基板を処理する工程と、  A process of processing a substrate in the processing chamber with a heater unit in which a reflective coating film composed of a multilayer coating film of silicon oxide or silicon nitride is deposited on the surfaces of the first reflector and the second reflector. When,
前記空間にガスを供給しつつ排気する工程と、  Evacuating while supplying gas to the space;
を有することを特徴とする基板処理方法。  A substrate processing method comprising:
処理室の外側を取り囲むように敷設された発熱体と、この発熱体を取り囲むように敷設された第一反射体と、この第一反射体の外側に空間をとって取り囲むように敷設された第二反射体と、を有し、A heating element laid to surround the outside of the processing chamber, a first reflector laid to surround the heating element, and a first laying to surround and surround the outside of the first reflector Two reflectors, and
前記第一反射体および前記第二反射体の表面には、酸化シリコンや窒化シリコンの多層コーティング膜から構成された反射コーティング膜が被着されているヒータユニットで前記処理室内の基板を処理する工程と、  A process of processing a substrate in the processing chamber with a heater unit in which a reflective coating film composed of a multilayer coating film of silicon oxide or silicon nitride is deposited on the surfaces of the first reflector and the second reflector. When,
前記空間にガスを供給しつつ排気する工程と、  Evacuating while supplying gas to the space;
を有することを特徴とするICの製造方法。  A method of manufacturing an IC, comprising:
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