JP2000008167A

JP2000008167A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2000008167A
Application number: JP10178208A
Authority: JP
Inventors: Tomoshi Taniyama; 智志谷山
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 2000-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】ボート上部の基板の均熱性を向上でき、しか
も基板の処理枚数を増加できる基板処理装置を提供す
る。【解決手段】反応管３内にウェーハ１を載置したボー
ト２０を挿入し、ヒータ７でウェーハ１を加熱しつつ、
反応管３の天井部からシャワー状にプロセスガス１０を
導入する。導入された低温のプロセスガス１０の一部
は、天板２１の穴２６を通過して流下するが、天板２１
とボート最上部のウェーハ１と間に設けた断熱板２５と
接触して温められ、この温められたプロセスガスが各ウ
ェーハ１に流通する。また、不透明な断熱板２５によっ
て、ボート２０上部のウェーハ１から上方への熱放射を
遮断し、ボート２０上部の保温性を高め、ウェーハ１の
均熱性を改善する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハや
ガラス基板などの基板を、ボートに載置し処理室内に挿
入して基板処理を行う基板処理装置に係り、特にボート
上部の基板の均熱性を向上することができる基板処理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の基板処理装置を、例えば、図３の
縦型ＣＶＤ装置を用いて説明する。ウェーハ１をボート
２に上下に多段に載置し、ボート昇降機（図示せず）に
よりボート２を上昇させて反応管３内に搬入する。反応
管３の外側には、均熱管６及びヒータ７が設けられてお
り、ヒータ７でウェーハ１を加熱し、反応管３の導入口
８からプロセスガス１０を導入してウェーハ処理を行
い、処理後のガスを排気口９から排気する。ウェーハ処
理後、ボート昇降機によりボート２を下降して反応管３
より搬出する。

【０００３】反応管３に搬入・搬出されるボート２は、
天板１１と、底板１２と、天板１１と底板１２との間に
半円弧状に配置された３本の支柱１３とを有し、これら
ボート２の構成部材は全て透明な石英ガラスからなる。
各支柱１３には、図４に示すように、上下に等間隔にス
リット１４が形成されており、これらスリット１４にウ
ェーハ１を挿入して支持する構造となっている。

【０００４】反応管３は内管４と外管５との２重管構造
であり、反応管３の導入口８から導入されたプロセスガ
ス１０は、内管４と外管５との間の環状通路を上昇し、
反応管３の天井部（内管４の天井板部にはプロセスガス
供給用の小孔（図示せず）が形成されている）からプロ
セスガス１０が下方にシャワー方式で供給され、ボート
２の各ウェーハ１を流通しつつ反応管３の下部へと流れ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ボート２の
天板１１の中央には、ボート２の運搬や製作治具固定の
ために、あるいは、ヒータ加熱による熱応力を緩和する
ために、穴１５が設けられている。このため、反応管３
の天井部からシャワー状に流入した、十分に温められて
いないプロセスガス１０が、天板１１の穴１５を通って
ボート２上部のウェーハ１に直接的に接触する。また、
天板１１、特にその穴１５を通じての放熱量が大きかっ
た。これらの理由から、ボート２上部のウェーハ１で
は、中心部の温度が外周部の温度より低くなり、ウェー
ハ面内の膜厚、膜質の均一性を悪化させる原因となって
いた。

【０００６】また、上記問題を軽減ないし防止するため
に、通常、ボート２上部のスリット１４に、製品となる
プロセスウェーハではなくダミー用ウェーハを設けてい
る。ところが、ボート上部の保温性などを向上するため
には、ダミー用ウェーハを５、６枚程度、設置する必要
があり、その分、プロセスウェーハの処理枚数が減少す
る結果となっていた。

【０００７】本発明の目的は、上記背景のもとになされ
たもので、ボート上部の基板の均熱性を向上でき、しか
も基板の処理枚数を増加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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の基板処理装置は、ボートに上下方向に多段
に載置された基板を処理室内に挿入し、基板をヒータで
加熱しつつ処理室内に処理ガスを導入して基板の処理を
行う基板処理装置であって、前記ボートの少なくとも上
部に、前記基板を覆うように不透明な断熱板を設けたも
のである。

【０００９】断熱板の材料としては、保温性・耐熱性の
高い石英ガラスが好ましく、熱線（赤外線）が透過し難
いように、不透明な石英ガラスとするために、例えば、
細かな気泡を石英ガラス中に混入させたり、ガラス表面
を研磨して磨りガラス状にしたり、あるいは、着色剤な
どを混ぜて不透明にしたりする。

【００１０】ボート上部に基板を覆うように不透明な断
熱板を設けたため、熱線が上方に透過しにくくなり、ボ
ート上部の保温性が高くなり、ボート上部の基板の均熱
性が向上する。更に、基板を覆うように断熱板を設けた
ため、ガスの整流効果も得られる。また、処理室内に上
方から処理ガスを導入する場合、処理ガスは断熱板に接
触して温められてから基板に供給されるので、低温の処
理ガスとの接触による基板の温度低下を防止できる。

【００１１】なお、ボートの天板も不透明にして、更に
ボート上部の保温性・均熱性を高めるようにするのが好
ましい。また、不透明な断熱板をボートの下部にも設け
るようにしてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面を用いて説明する。図１は、本発明に係る基板処理装
置としての縦型ＣＶＤ装置の一実施形態を示す一部破断
した要部の縦断面図であり、図２は、図１の縦型ＣＶＤ
装置で用いられるボートであって、図２(１)は正面図、
図２(２)は平面図である。

【００１３】図１において、３はウェーハ１の成膜処理
がなされる石英製の反応管であり、反応管３は、内管４
と外管５との２重管構造となっている。反応管３の外側
には、これを覆うように均熱管６が設けられ、均熱管６
の外側にはウェーハ１を加熱するためのヒータ７が設け
られる。反応管３内には、ウェーハ１を上下に多段に載
置したボート２０が搬入・搬出される。

【００１４】ボート２０は、図１ないし図２に示すよう
に、天板２１と、底板２２と、天板２１外周部と底板２
２外周部との間に９０度おきに半円弧状に配置された３
本の支柱２３とを有する。各支柱２３には、上下に等間
隔にスリット２４が形成されており、これらスリット２
４にウェーハ１が挿入されて載置される。最上部の２つ
のスリット２４には、断熱板２５が設置され、２枚の断
熱板２５の下方の各スリット２４には、製品となるウェ
ーハ（プロセスウェーハ）１が載置される（なお、適宜
箇所にテスト用のモニターウェーハが設けられる場合が
ある）。

【００１５】断熱板２５はウェーハ１とほぼ同径であ
り、ダミー用ウェーハと同様にボート２０上部のウェー
ハ１上方を覆うように設けられる。断熱板２５は、不透
明な石英ガラスからなり、スリット２４の寸法とほぼ同
一の数ｍｍ程度の厚さを有し、ボート２０の上部を熱的
に遮蔽する。即ち、断熱板２５は、ボート２０の上部を
熱線が透過して上方に逃げていくのを抑えて保温性を高
めている。石英ガラスは、熱伝導率が通常シリコンから
なるウェーハに比べて極めて小さく、保温性がよいが、
そのままでは透明であって熱線が容易に透過してしま
う。そこで、石英ガラスを不透明にし、熱線に対する吸
収や反射を大きくする。このため、断熱板２５には、例
えば、細かな気泡を石英ガラス中に混入させたものを用
いたり、ガラス表面を研磨して磨りガラス状にしたりす
る。あるいは、着色剤などを混ぜた不透明な石英ガラス
を用いたり、ガラス表面に反射膜を施したりしてもよ
い。なお、断熱板２５の材料としては、不透明で断熱性
に優れたものであれば、石英ガラスに限らない。

【００１６】ボート２０の天板２１にも、断熱板２５と
同様に不透明な石英ガラスを用い、ボート２０上部の保
温性の向上を図っている。また、天板２１の中央には、
ボート運搬用や製作治具固定用として、あるいは、熱応
力緩和のために穴２６が形成されている。ボート２０の
底板２２、支柱２３は透明な石英ガラス製であり、天板
２１及び断熱板２５は支柱２３に溶接によって固定され
ている。また、底板２２は、断熱筒１６上に位置決めさ
れてボルト止めされている。

【００１７】反応管３の導入口（図３参照）から導入さ
れたプロセスガス１０は、内管４と外管５との間の環状
通路を上昇し、反応管３の天井部（内管４の天井板部に
はプロセスガス供給用の小孔（図示せず）が形成されて
いる）からプロセスガス１０が下方に向けてシャワー状
に導入される。導入された低温のプロセスガス１０の一
部は、天板２１の穴２６を通過して流下するが、天板２
１とボート最上部のウェーハ１と間に設けた断熱板２５
と接触して温められ、この温められたプロセスガスが各
ウェーハ１に供給される。したがって、従来のように低
温のプロセスガスがボート上部のウェーハに直接的に接
触してウェーハの中心部の温度が低下することを防止で
きる。

【００１８】更には、ボート２０上部のウェーハ１から
上方への熱放射を断熱板２５により大幅に低減でき保温
性がよくなることからも、ボート２０上部のウェーハ１
の均熱性を向上できる。したがって、ウェーハ１の成膜
において、ボート上部のウェーハ面内の膜厚、膜質の均
一性を改善できる（断熱板２５を設けることにより、ウ
ェーハ面内の膜厚の均一性を５％から３％以下に低減す
ることができた）。また、ダミー用ウェーハと同様に、
ウェーハ１の上方を覆うように断熱板２５が設けられる
ので、ボート上部の各ウェーハ１に導入されるプロセス
ガスの整流効果も得られる。

【００１９】このように、断熱板２５を設けることによ
って、ボート２０上部の保温性、均熱性を向上でき、ま
た、ガス整流効果も得られることから、ボート上部に設
置していたダミー用ウェーハを不要ないし大幅に削減で
き（従来はダミー用ウェーハを５枚ほど使用していた
が、この使用枚数を０枚に近づけることができる）、プ
ロセスウェーハの処理枚数を増やすことができる。

【００２０】なお、上記実施形態においては、反応管
（処理室）天井部からプロセスガス（処理ガス）を下方
に流したが、反応管の底部から上方にガスを流す方式で
もよい。また、上記実施形態では、縦型ＣＶＤ装置を例
に挙げて説明したが、本発明の基板処理装置は、縦型の
拡散装置や熱酸化装置などにも適用できる。例えば、縦
型拡散装置に適用する場合、上記実施形態において、反
応管３の内管４を省略し、プロセスガスを反応管３の外
管５と均熱管６の間を上昇させ、外管５の天井部から反
応管内にプロセスガスを導入する。また、処理基板とし
ては、半導体ウェーハに限らず、ガラス基板であっても
よい。

【００２１】また、上記実施形態では、断熱板２５をボ
ート２０に固定したが、ボート２０に着脱自在に取り付
けられるようにしてもよい。こうすると、使用条件など
に合わせて、断熱板の設置枚数、設置位置を自由に調整
できる。また、上記実施形態では、断熱板２５をウェー
ハを載置するスリット２４に設けたが、断熱板の取付部
を支柱２３等に別途設けてもよい。また、断熱板の設置
枚数は１枚以上であればよく、保温性を確保できる等の
条件から断熱板の枚数、設置位置、寸法などを適宜選定
すればよい。なお、断熱板に膜が堆積した場合、クリー
ニングで除去するが、不透明の石英ガラス製の断熱板と
すると、クリーニングによるダメージを受けにくく、し
かもボートと一体的にガスクリーニングやウェットクリ
ーニングを実施でき、シリコン製ダミー用ウェーハのよ
うにクリーニングのための交換作業を不要にできる。

【００２２】

【発明の効果】以上要するに、本発明によれば、ボート
上部に基板を覆うように不透明な断熱板を設けたため、
熱線が上方に透過しにくくなり、ボート上部の保温性が
高くなると共に、ガスの整流性能も向上できる。また、
処理室内に上方から処理ガスを導入する場合、処理ガス
は断熱板に接触して温められてから基板に供給されるの
で、低温の処理ガスとの接触による基板の温度低下を防
止できる。従って、ボート上部の基板の均熱性、ガス整
流性能が向上し、基板の面内の膜厚、膜質がより均一と
なる。更に、ボート上部にダミー用ウェーハ（基板）を
設置する必要がなくなり、あるいは、その使用枚数を大
幅に低減できるので、基板処理枚数を増加できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板処理装置としての縦型ＣＶＤ
装置の一実施形態を示す一部破断した要部の縦断面図で
ある。

【図２】図１の縦型ＣＶＤ装置で用いられるボートであ
って、図２(１)は正面図、図２(２)は平面図である。

【図３】従来の縦型ＣＶＤ装置を示す概略構成図であ
る。

【図４】図３の縦型ＣＶＤ装置の要部を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ウェーハ３反応管６均熱管７ヒータ１０プロセスガス２０ボート２１天板２３支柱２４スリット２５断熱板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボートに上下方向に多段に載置された基板
を処理室内に挿入し、基板をヒータで加熱しつつ処理室
内に処理ガスを導入して基板の処理を行う基板処理装置
において、前記ボートの少なくとも上部に、前記基板を覆うように
不透明な断熱板を設けたことを特徴とする基板処理装
置。