CN102383112A - 热处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能使真空绝热层形成体的外侧壳的弯曲强度提高的热处理装置。热处理装置(1)包括筒状的反应管(3)，用于对晶圆W进行装载从而保持的舟皿(5)，设于反应管(3)的外周上的加热器(2)，以及设于加热器(2)的外周上的真空绝热层形成体(10)。真空绝热层形成体(10)包括内侧壳(11)和外侧壳(12)，在内侧壳(11)和外侧壳(12)之间形成真空绝热层(10a)。外侧壳(12)由薄板构成，通过实施塑性加工，从而将该外侧壳(12)的截面形成为波浪状。

Description

热处理装置
技术领域
本发明涉及一种热处理装置，尤其涉及一种用于进行硅晶圆的氧化、扩散、CVD(Che mical Vapor Deposition，化学气相沉积)等热处理工序的具有真空绝热层的热处理装置。
背景技术
以往作为此种类的热处理装置，有专利文献1中所公开的纵型热处理装置。该纵型热处理装置包括以从周围对用于收纳要加热处理的晶圆的空间进行环绕的方式竖直设置的圆筒形的反应管，以及环绕反应管且用于对反应管内进行加热的加热器。而且，在加热器的外周设有形成真空绝热层的真空绝热层形成体，利用该真空绝热层形成体的真空绝热层来降低加热器的功耗。
由此，以往的热处理装置包括具有真空绝热层的真空绝热层形成体，将真空绝热层形成体的真空绝热层内保持为真空。在真空绝热层内形成为高真空的情况下，能够谋求绝热性的提高，但有时会在构成真空绝热层形成体的壁面，尤其是外侧壁面上产生弯曲。人们也考虑加厚外侧壁面的壁厚以防止这样的外侧壁面的弯曲，但这样会增大真空绝热层形成体的制造成本。
专利文献
专利文献1：日本特开平7-283160号公报；
专利文献2：日本特开2004-214283号公报。
发明内容
本发明是考虑了这些点而做出的，目的是提供一种具有形成真空绝热层以降低加热器的功耗的真空绝热层形成体的、且能够谋求真空绝热层形成体的制造成本的降低的热处理装置。
本技术方案的热处理装置的特征在于，包括：于下端部具有凸缘且下方开口的筒状的反应管；装载晶圆而被收纳于反应管内的舟皿；环绕反应管且用于对反应管内进行加热的加热器；真空绝热层形成体，其设于加热器外周，真空绝热层形成体具有内侧壳和外侧壳，在该内侧壳和该外侧壳之间形成真空绝热层；内侧壳和外侧壳分别具有圆筒体和覆盖圆筒体上部的顶板，外侧壳由薄板构成，通过被实施塑性加工而具有波浪状截面。
本技术方案的热处理装置的特征在于，包括：于下端部具有凸缘且下方开口的筒状的反应管；装载晶圆而被收纳于反应管内的舟皿；环绕反应管且用于对反应管内进行加热的加热器；真空绝热层形成体，其设于加热器外周，真空绝热层形成体具有内侧壳和外侧壳，在该内侧壳和该外侧壳之间形成真空绝热层；内侧壳和外侧壳分别具有圆筒体和覆盖圆筒体上部的顶板，外侧壳由薄板构成，在外侧壳上设有多个沿圆周方向延伸的加强肋。
本技术方案的热处理装置的特征在于，内侧壳的下端部和外侧壳的下端部通过底板连接。
本技术方案的热处理装置的特征在于，对内侧壳的外表面和外侧壳的内表面进行研磨，从而在内侧壳的外表面和外侧壳的内表面形成反射面。
本技术方案的热处理装置的特征在于：加强肋设置于外侧壳的内表面上。
本技术方案的热处理装置的特征在于：内侧壳和外侧壳之间形成有空心。
本技术方案的热处理装置的特征在于：在内侧壳和外侧壳之间设有多个互相平行配置的反射板。
本技术方案的热处理装置的特征在于：各反射板由具有折皱的箔材构成。
本技术方案的热处理装置的特征在于：在内侧壳和外侧壳之间设有反射板和附加的绝热材料。
本技术方案的热处理装置的特征在于：内侧壳和外侧壳利用由哈斯特洛依合金、因科镍合金、SUS310构成的薄板材料形成。
根据本发明，外侧壳由薄板构成，通过实施塑性加工从而使该外侧壳具有波浪状截面或在外侧壳上设有加强肋，因此能够提高外侧壳的弯曲强度。因此即使真空绝热层形成体内部的真空度较高，外侧壳也不会发生弯曲。
附图说明
图1是表示根据本发明的热处理装置的一个实施方式的纵截面图；
图2是图1所表示的热处理装置的放大图；
图3是表示根据本发明的热处理装置的变形例的图；
图4是表示根据本发明的热处理装置的变形例的图；
图5是表示根据本发明的热处理装置的变形例的图，是与图2对应的图；
图6是表示根据本发明的热处理装置的变形例的图，是与图2对应的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。此处，图1是表示根据本发明的热处理装置的一个实施方式的概略截面图。图2是图1的放大图。
如图1所示，本发明的热处理装置由纵型热处理装置1构成，该热处理装置1包括：上表面和侧面形成为一体、且在下表面开口的筒状的反应管3，装载晶圆W而被收纳于反应管3内的舟皿5，环绕反应管3且用于对该反应管3的内部进行加热的加热器2，以及设于加热器2的外周、以覆盖反应管3的上表面的周围和反应管3的侧面的周围的方式配置的真空绝热层形成体10。
其中，筒状的反应管3中，在下端部具有凸缘3a，在内部收纳有装载有晶圆W的舟皿5。
另外，真空绝热层形成体10具有内侧壳11以及外侧壳12，在该内侧壳11和外侧壳12之间形成真空绝热层10a。另外，内侧壳11具有用于构成内侧壳11的侧面的圆筒体11a，以及覆盖圆筒体11a的上部的顶板11b；外侧壳12具有构成外侧壳12的侧面的圆筒体12a以及覆盖圆筒体12a的上部的顶板12b。此外，内侧壳11的下端部和外侧壳12的下端部通过底板13相互连接。由这样的结构构成的真空绝热层形成体10作为整体被放置于反应管3的凸缘3a上。此外，也能够将真空绝热层形成体10从反应管3的凸缘3a上取下。
此外，加热器2由陶瓷纤维制的绝热材料2a和被保持于该绝热材料2a的内表面上的加热元件2b构成，加热器2用于对反应管3内进行加热。
另外，在低温处理时(0～600℃)，为了减少热容量，加热器2不一定必须具有绝热材料2a。
作为半导体制造工序的一个工序，有对硅晶圆进行氧化、扩散、CVD等的热处理工序，该热处理工序使用这样的纵型热处理装置1来进行。
如上所述地，利用真空绝热层形成体10覆盖加热器2的周围。因此加热器2位于真空绝热层形成体10的内侧，且加热元件2b被分割为上下多个。
气体导入管7(气体导入通路)和排气管8(气体排气通路)同反应管3的下部连接。而且，气体导入管7与未图示的反应气体供给源连接，排气管8与未图示的排气装置连接。
反应管3在下端开口从而形成开口3A，从该开口3A导入用于保持被多片装载的晶圆W的舟皿5。即，对舟皿5而言，能够通过利用升降机构(未图示)来使舟皿5上升，从而将舟皿5从下方导入到反应管3内，另外，能够通过使该舟皿5下降从而将该舟皿5从反应管3中取出。
另外，如上所述地，在反应管3的下端部形成开口3A，当利用炉口盖31对该开口3A进行关闭时，利用气密密封元件33(例如O形密封圈)来对反应管3和炉口盖31进行密封。
另外，如上所述，能够将真空绝热层形成体10从反应管3的凸缘3a上取下，但凸缘3a和真空绝热层形成体10的底板13之间也通过气密密封元件(例如O形密封圈)密封。
此外，加热器2的绝热材料2a和凸缘3a之间也形成气密密封，当绝热材料2a和凸缘3a之间形成为气密密封时，则不一定要在底板13和凸缘3a之间也形成气密密封。
另外，当对晶圆W进行CVD处理的情况下，通过加热器2将晶圆W加热到处理温度并保持，在该状态下将原料气体由气体导入管7供给到反应管3内。然后，使原料气体进行反应从而在晶圆W的表面上形成CVD膜。反应后的气体经由排气管8而进行排气。
另外，为了使晶圆W的面内温度分布均匀，借助保温筒38将舟皿5设置于旋转机构30上。该保温筒38设置为用于防止舟皿5内所配置有的晶圆W沿上下方向温度分布的不均匀化。
另外，在反应管3的凸缘3a处设有用于冷却真空绝热层形成体10和反应管3之间的空间的空气供给管路35，真空绝热层形成体10和反应管3之间的空间内的空气从空气排出管路36被排出。
接下来对真空绝热层形成体10进行进一步地说明。真空绝热层形成体10具有内侧壳11、外侧壳12、以及用于连接内侧壳11的下端部和外侧壳12的下端部的底板13，该真空绝热层形成体10在内部形成有真空绝热层10a，通过该真空绝热层10a，从而使由加热器2加热而产生的真空绝热层形成体10内部的热量不会向外部逃逸。
真空泵20通过具有阀21的真空管路22与真空绝热层形成体10连接，通过打开阀21、使真空泵20动作从而使内部的真空绝热层10a发挥真空绝热功能。
此外，在真空绝热层形成体10的内部所形成的真空绝热层10a内，以跨有多列、例如3列的方式互相平行配置有反射板15。
在真空绝热层形成体10的内部所设有的3列反射板15同真空绝热层10a一起，用于对由加热器2产生、通过内侧壳11而向外方传递的热量进行阻断。具体而言，防止由加热器2产生的辐射热的扩散。
作为这样的反射板15，能够采用由反射率较高的铝、银、金等材料而形成的板件，在使用这些材料时，为了提高反射率，还要对该反射板15的表面进行研磨。
或者反射板15也可以由用于维持高温强度的耐热性基材(例如，哈斯特洛依合金、因科镍合金、SUS310)，以及在该耐热性基材上蒸镀有的铝、银、金等构成的蒸镀层构成。
此外，也可以由铝、银、金等构成的厚度极薄的箔材形成反射板15，且在该箔材上形成折皱，使反射板15之间为点接触，从而可以防止热传导。
另外，如上所述，表示了在真空绝热层形成体10内设有3列反射板15的例子，然而，也可以不限于此，而是跨有4列～5列地设有反射板15，此外，还可以在内侧壳11和反射板15之间，或者在外侧壳12和反射板15之间设有用于防止热传导的由硅铝绝热材料构成的附加的绝热材料10A，也可以在反射板15之间处设有由硅铝绝热材料构成的附加的绝热材料10A(参照图5)。
或者，也可以将反射板15从内侧壳11和外侧壳12间取下，从而将内侧壳11和外侧壳12之间保持为空心(参照图6)。
接下来，对构成真空绝热层形成体10的内侧壳11和外侧壳12和底板13的构造进行说明。
作为形成内侧壳11、外侧壳12和底板13的材料，能够采用例如具有耐热性的不锈钢制材料(SUS304)构成的薄板材料，或者能够采用其它的耐热性材料，例如，由哈斯特洛依合金、因科镍合金、SUS310等耐热性材料构成的薄板材料。
此外，对内侧壳11的外表面和外侧壳12的内表面，即真空绝热层形成体10的内表面实施研磨处理，从而形成反射面，由此能够不将真空绝热层形成体10内的辐射热量向外方放出，而能够将该辐射热量关在里面。此外，也可以通过涂装形成反射面而取代对内例壳11的外表面和外侧壳12的内表面实施研磨处理。
此外，为了防止内侧壳11的氧化，也可以对内侧壳11的内表面即内侧壳11的靠加热器2一侧的面进行SiO2涂敷。
另外，如上所述地，真空绝热层形成体10的内侧壳11、外侧壳12、底板13由具有耐热性的薄板材料构成，但当真空绝热层10a的真空度较大时，对于内侧壳11，会产生朝向外方的拉伸力，对于外侧壳12，会产生朝向内方的弯曲力。
该情况下，虽然会有朝向外侧的拉伸力发生作用在内侧壳11上，但即使内侧壳11由例如薄板材料构成也能够保持恒定的拉伸强度，因此，内侧壳11能够充分地承受真空绝热层10a的真空度。
另一方面，由于对外侧壳12产生了弯曲力，因此在外侧壳12之中，尤其对圆筒体12a实施使其截面形状成为波浪状的塑性加工(图2)。
由此，通过对外侧壳12的圆筒体12a实施塑性加工，使其截面形状成为波浪状，从而能够使得外侧壳12的圆筒体12a承受住作为整体从真空绝热层10a侧朝向内侧的弯曲力。
此外，如图1和图2所示，外侧壳12的顶板12b形成为半圆球状体，由此，由于顶板12b形成为半圆球状体，因此，能够提高该顶板12b的弯曲强度。
另外，本实施例表示了对外侧壳12的圆筒体12a实施塑性加工从而将圆筒体12a的截面形成为波浪状的例子，但是也可以对圆筒体12a和顶板12b实施塑性加工，从而使圆筒体12a和顶板12b双方同时具有波浪状截面。
此处，图1是表示热处理装置1的概略截面图，图2是图1的放大图。
接下来对由这样的结构构成的本实施方式的作用进行说明。
首先，将装载有许多晶圆W的舟皿5放置于保温筒38上，使保温筒38和炉口盖31上升，从而将装载并保持有晶圆W的舟皿5收纳于反应管3内。
接下来利用炉口盖31对反应管3的开口3A进行密封。接下来，使加热器2成为启动状态从而对反应管3内的晶圆W进行加热，同时从气体导入管7将原料气体供给至反应管3内，对晶圆W实施热处理。
在这期间，通过旋转机构30使舟皿5旋转，对晶圆W均匀地实施热处理。此外，反应管3内的气体在此后从排气管8排出。
此外，通过加热器2对反应管3内进行加热，然而，由于加热器2被由内侧壳11、外侧壳12和底板13构成、在内部形成真空绝热层10a的真空绝热层形成体10所覆盖，所以由加热器2所产生的热量能够不会向外方放出，能够利用加热器2所产生的热量高效地对反应管3内进行加热。
接下来，当对晶圆W的热处理结束时，将加热器2变为停止工作状态，反应管3内的晶圆W被冷却。
该情况下，自空气供给管路35向绝热层形成体10和反应管3之间的空间内供给冷却用空气，对反应管3内的晶圆W进行强制地冷却。绝热层形成体10和反应管3之间的空间内的空气在此后从空气排出管路36被排出。
另外，如上所述，通过使真空绝热层形成体10来覆盖加热器2，提高真空绝热层形成体10内的真空绝热层10a的真空度，从而能够防止自加热器2产生的热量向外方放出。
人们也考虑到在提高了真空绝热层10a的真空度的情况下，尤其会在真空绝热层形成体10的外侧壳12上产生弯曲。然而，根据本实施方式，对外侧壳12的圆筒体12a实施塑性加工，从而将圆筒体12a的截面形成为波浪状。由此，由于能够作为整体提高外侧壳12的弯曲强度，因此即使提高真空绝热层10a的真空度也不会在外侧壳12上产生弯曲。
此外，由于通过将外侧壳12的圆筒体12a的截面形成为波浪状能够提高弯曲强度，所以对于外侧壳12，能够无需为了特别提高弯曲强度而加厚材料，而能够采用薄板材料并仅对该薄板材料实施塑性加工而制作外侧壳12。因此，能够减小外侧壳12和真空绝热层形成体10的制造成本，此外，能够较轻地形成该外侧壳12和真空绝热层形成体10。
接下来根据图3和图4对本发明的变形例进行说明。
在上述实施方式中表示了下述例子，即对真空绝热层形成体10的外侧壳12实施塑性加工，从而将外侧壳12的截面形状形成为波浪状，由此使外侧壳12的弯曲强度提高的例子，然而，上述实施方式不限于此，也可以如图3所示，通过焊接在外侧壳12的圆筒体12a的外表面上安装多个在圆周方向上延伸的圆周状的加强肋40a，通过该加强肋40a来提高外侧壳12的圆筒部12a的弯曲强度。
此外，也可以如图4所示，通过焊接在外侧壳12的圆筒体12a的内表面上安装多个沿圆周方向延伸的圆周状的加强肋40b，通过该加强肋40b使外侧壳12的圆筒体12a的弯曲强度提高。
附图标记说明
1    热处理装置
2    加热器
3    反应管
5    舟皿
7    气体导入管
8    排气管
10   真空绝热层形成体
10a  真空绝热层
10A  附加绝热材料
11   内侧壳
11a  圆筒体
11b  顶板
12   外侧壳
12a  圆筒体
12b  顶板
13   底板
15   反射板
20   真空泵
21   阀
22   真空管路
35   空气供给管路
36   空气排出管路
40a  加强肋
40b  加强肋

Claims (11)

1.一种热处理装置，其特征在于，包括：
于下端部具有凸缘且下方开口的筒状的反应管；
装载晶圆而被收纳于反应管内的舟皿；
环绕反应管且用于对反应管内进行加热的加热器；
真空绝热层形成体，其设于加热器外周，真空绝热层形成体具有内侧壳和外侧壳，在该内侧壳和该外侧壳之间形成真空绝热层；
内侧壳和外侧壳分别具有圆筒体和覆盖圆筒体上部的顶板，外侧壳由薄板构成，通过被实施塑性加工而具有波浪状截面。
2.一种热处理装置，其特征在于，包括：
于下端部具有凸缘且下方开口的筒状的反应管；
装载晶圆而被收纳于反应管内的舟皿；
环绕反应管且用于对反应管内进行加热的加热器；
真空绝热层形成体，其设于加热器外周，真空绝热层形成体具有内侧壳和外侧壳，在该内侧壳和该外侧壳之间形成真空绝热层；
内侧壳和外侧壳分别具有圆筒体和覆盖圆筒体上部的顶板，外侧壳由薄板构成，在外侧壳上设有多个沿圆周方向延伸的加强肋。
3.根据权利要求1或2所述的热处理装置，其特征在于：内侧壳的下端部和外侧壳的下端部通过底板连接。
4.根据权利要求1或2所述的热处理装置，其特征在于：对内侧壳的外表面和外侧壳的内表面进行研磨或涂装，从而在内侧壳的外表面和外侧壳的内表面形成反射面。
5.根据权利要求2所述的热处理装置，其特征在于：上述加强肋设置于外侧壳的内表面上。
6.根据权利要求2所述的热处理装置，其特征在于：上述加强肋设置在外侧壳的外表面上。
7.根据权利要求1或2所述的热处理装置，其特征在于：内侧壳和外侧壳之间形成有空心。
8.根据权利要求1或2所述的热处理装置，其特征在于：在内侧壳和外侧壳之间设有多个互相平行配置的反射板。
9.根据权利要求8所述的热处理装置，其特征在于：各反射板由具有折皱的箔材构成。
10.根据权利要求1或2所述的热处理装置，其特征在于：在内侧壳和外侧壳之间设有反射板和附加的绝热材料。
11.根据权利要求1或2所述的热处理装置，其特征在于：内侧壳和外侧壳利用由哈斯特洛依合金、因科镍合金、SUS 310构成的薄板材料形成。
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