JP2691159B2 - 縦型熱処理装置 - Google Patents

縦型熱処理装置

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JP2691159B2 JP63237948A JP23794888A JP2691159B2 JP 2691159 B2 JP2691159 B2 JP 2691159B2 JP 63237948 A JP63237948 A JP 63237948A JP 23794888 A JP23794888 A JP 23794888A JP 2691159 B2 JP2691159 B2 JP 2691159B2
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、縦型熱処理装置に関する。
(従来の技術) 近年、半導体デバイスの製造工程における成膜工程や
熱拡散工程で使用される熱処理装置として、省スペース
化、省エネルギー化、被処理物である半導体ウエハの大
口経化および自動化への対応が容易であること等の理由
から縦型熱処理装置が開発されている。
このような縦型熱処理装置は、石英等からなる円筒状
の反応容器およびこの周囲を囲繞する如く設けられたヒ
ータ、均熱管、断熱材などから構成された反応炉本体が
ほぼ垂直に配設されており、反応容器内に多数の半導体
ウエハを所定の間隔で棚積み収容した石英等からなるウ
エハボートが配設されている。このウエハボートは、反
応容器外部に配置された回転機構に回転軸を介して連結
されているターンテーブル上な搭載されている。このタ
ーンテーブルは、上下動可能とされた搬送機構によっ
て、反応容器内にその下方からロード・アンロードされ
る。反応容器下方の開放部は、ウエハボートが反応容器
内に収容された後に、ターンテーブルとともに搬送機構
によって上下動するキャップ部によって密閉される。こ
の反応容器とキャップ部とのシールは、Oリング等によ
って気密封止されるよう構成されている。また、ターン
テーブルに接続された回転軸は、シール機構例えば磁性
流体シールユニットによって、その周囲が気密に保持さ
れている。
そして、ターンテーブルを回転させつつ、気密に保持
された反応容器内に処理ガス、たとえばSiH2Cl2、HCl、
H2等を導入してシリコンエピタキシャル成長等の処理が
行われる。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した従来の縦型熱処理装置におい
ては、以下のような問題があった。
すなわち、反応容器内での処理が10Torr程度の真空中
で行われるため、排気しつつ処理を行っているものの処
理ガスの拡散が速く、磁性流体シールユニット近傍まで
処理ガスが到達し、ユニット内に侵入してしまう。そし
て、この処理ガスが上記したHClを含むような腐食性の
ガスである場合、磁性流体ユニット内部が腐食されて反
応容器の気密性が損われてしまうという問題が発生して
いる。通常、市販されている磁性流体ユニットの各部は
ステンレス銅等によって形成されているが、ステンレス
鋼等の耐食性だけでは不十分であり、上記したような問
題が発生している。
そこで、磁性流体シールユニットの周囲を覆うよう
に、石英等で障壁を設ける等しているが、磁性流体シー
ルユニットの周囲を完全に密閉することはできないた
め、充分な効果は得られていない。
本発明は、このような従来技術の課題に対処するため
になされたもので、処理ガスによる腐食部を処理ガスか
ら保護することを可能にした処理方法を提供することを
目的としている。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) すなわち本発明の縦型熱処理装置は、略垂直に立設さ
れ、下側端部に設けられた開口部から被処理物を挿入、
取出し可能に構成された反応容器と、 前記反応容器内を加熱する加熱機構と、 前記反応容器内に所定の処理ガスを供給する処理ガス供
給機構と、 上下動可能とされ、前記反応容器の前記開口部を気密に
閉塞可能に構成されたキャップ部と、 前記キャップ部を貫通して設けられた回転軸を有し、
前記反応容器内で前記被処理物を回転させるための駆動
機構と、 前記回転軸と前記キャップ部との間に介在し、これらの
間を気密に閉塞する磁性流体シール機構と、 前記反応容器側に設けられ前記開口部近傍に非腐蝕性
のガスを供給口を開口する如く構成された1次側ガス流
路と、前記キャップ部側に設けられ当該キャップ部上昇
時に前記供給口と前記磁性流体シール機構近傍とを連通
する如く構成された2次側ガス流路とを有し、前記キャ
ップ部の前記磁性流体シール機構近傍に、非腐蝕性のガ
スを供給するガス供給機構と を具備したことを特徴とする。
(作用) 反応容器内の処理用の気体によって腐食しやすい部分
に非腐食性のガスを吹き付けることによって、この腐食
しやすい部分の周囲の圧力を反応容器内の圧力より高め
ることができ、したがってこれら周囲への処理用の気体
の到達、さらにはこれら内部への処理用の気体の侵入が
防止できる。
(実施例) 以下、本発明方法を縦型熱処理装置による処理に適用
した実施例について図面を参照して説明する。
この実施例の縦型熱処理装置は、ほぼ垂直に配設され
た反応炉本体内に非処理物が載置された支持体を昇降機
構によって収容するとともに、前記反応炉本体を前記支
持体と一体に動作するキャップ部によって密閉し、磁性
流体シール機構によって気密に保持された回転軸を介し
て前記支持体と前記反応容器外に配置された回転機構と
を連結し、、前記支持体を回転させつつ処理を行う縦型
熱処理装置において、ガス流路を有し前記反応炉本体内
に支持体が収容された際に整合当接する一対のフランジ
の一方を前記反応炉本体側に設置するとともに他方をキ
ャップ部に設置し、前記ガス流路から前記磁性流体シー
ル機構近傍にパージガスを供給しつつ前記処理を行うよ
う構成されている。
すなわち反応容器1は、例えば石英からなる外筒2
と、この外筒2内に同心的に収容された例えば石英から
なる内筒3とから構成された二重管構造となっている。
外筒2はベースプレイト4に外筒マニホールド5によっ
て固定されており、内筒3は内筒マニホールド6によっ
て外筒マニホールド5の下端部に固定されている。そし
て、この反応容器1を囲繞する如く加熱用ヒータ7、断
熱材8が設置されて反応炉本体が構成されている。
この反応容器1の下端部、すなわち内筒マニホールド
6の下端部の開放部は、ステンレス等からなる円盤状の
キャップ部9により気密封止部材例えばOリング10を介
して密閉されるよう構成されている。
このキャップ部9のほぼ中心部には、回転軸11が挿通
されており、この回転軸11の周囲はキャップ部9に固定
された磁性流体シールユニット12によって気密に封止さ
れている。この磁性流体シールユニット12の上側周囲は
石英等からなる障壁13によって囲われている。また、回
転軸11の下端は図示を省略した回転機構に接続されてお
り、回転軸11の上端はターンテーブル14に固定されてい
る。
ターンテーブル14の上方には、反応容器1の内筒3と
所定の間隙を保持して断熱材等が充填された保温筒15が
設置されており、、保温筒15上には多数の半導体ウエハ
16を所定のピッチで積層収容した例えば石英からなるウ
エハボート17が搭載されている。
これらウエハボート17、保温筒15、ターンテーブル14
およびキャップ部9は、図示を省略した昇降機構例えば
ボートエレベータにより反応容器1内に一体となってロ
ード・アンロードされるように構成されている。
また、内筒マニホールド6の下面およびキャップ部9
の外周部上面には、1次側パージガス流路18および2次
側パージガス流路19が設けられた一対のフランジ20、21
が設置されている。
この一対のフランジ20、21は、第2図に示すように、
キャップ部9が昇降機構によって上昇して内筒マニホー
ルド6にOリング10を介して当接した際に、キャップ部
9側に設けられたフランジ21が内筒マニホールド6側に
設けられたフランジ20に整合当接するよう、それぞれ配
置されている。この一対のフランジ20および21間は、気
密封止部材例えばOリング22によって気密封止される。
この一対のフランジ20および21間に使用されるOリン
グ22や反応容器1とキャップ部9間をを気密封止するO
リング10は、耐熱性に優れたゴム部材例えばカルレッツ
(商品名、デュポン社製)によって形成されている。
また、内筒マニホールド6側に設けられたフランジ20
に配設された1次側パージガス流路18の他端は、図示を
省略したパージガス供給系に接続されており、キャップ
部9側に設けられたフランジ21に配設された2次側パー
ジガス流路19の他端は、磁性流体シールユニット12の周
囲に設けられた障壁13とターンテーブル14下面とによっ
て形成されたパージガス供給空間23内で開放とされてい
る。
そして、反応容器1の下端部には、内筒3内に垂設さ
れるL字状の処理ガス導入管24が配設されており、この
処理ガス導入管24のガス吐出部はウエハボート17に向け
て開口されている。また、反応容器1の外筒2下端部に
は、図示を省略した真空ポンプ等の排気系に接続された
排気管25が外筒2と内筒3との間隙から処理ガスを排出
するよう設けられている。
このような構成の縦型熱処理装置においては、例えば
800℃程度の予備加熱状態にある反応容器1の内筒3内
に、半導体ウエハ16を収容したウエハボート17を搭載し
たターンテーブル14をキャップ部9とともに、図示を省
略したボートエレベータにより挿入し、キャップ部9に
よって反応容器1を密閉する。この後、反応容器1内を
所定の真空度例えば10Torr程度に保持しながら処理ガス
導入管24から原料ガス例えばSiH2Cl2、HCl、H2を供給し
て半導体ウエハ16の処理、例えばシリコンエピタキシャ
ル成長を行う。この際に、磁性流体シールユニット12に
対し非腐食性ガス、すなわち1次側パージガス流路18に
パージガス例えばH2ガスを流通し、このパージガスを一
対のフランジ20および21を介して2次側パージガス流路
19よりパージガス供給空間23内に供給する。この供給さ
れたパージガスは、磁性流体シールユニット12近傍の圧
力を反応容器1内の圧力より高め、腐蝕性の処理ガスが
磁性流体シールユニット12内、さらには近傍に到達する
ことを防止する。
このように、磁性流体シールユニット12の周囲をパー
ジガスで陽圧にすることによって、腐蝕性の高い処理ガ
スが磁性流体シールユニット12内に侵入することを防止
できる。従って、磁性流体シールユニット12の寿命がは
るかに向上する。
また、磁性流体シールユニット12近傍にパージガスを
供給する流路、すなわちパージガス供給源に接続された
1次側パージガス流路18と磁性流体シールユニット12近
傍で他端が開放された2次側パージガス流路19とが、反
応容器1とキャップ部9とに設置した、被処理物をロー
ドした際に自動的に整合当接される一対のフランジ20、
21によって接続されるため、配管の接続に要する手間等
も必要とせず、処理効率を低下させるようなこともな
い。
[発明の効果] 以上説明したように本発明の縦型熱処理装置によれ
ば、処理効率を低下させることなく、処理ガスによる腐
食部の腐食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の一実施例を適用した縦型熱処理装
置下部を示す縦断面図、第2図は第1図の要部を示す拡
大断面図である。 1……反応容器、2……外筒、3……内筒、5……外筒
マニホールド、6……内筒マニホールド、7……加熱用
ヒータ、9……キャップ部、10、22……Oリング、11…
…回転軸、12……磁性流体シールユニット、14……ター
ンテーブル、16……半導体ウエハ、17……ウエハボー
ト、18……1次側パージガス流路、19……2次側パージ
ガス流路、20、21……フランジ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】略垂直に立設され、下側端部に設けられた
    開口部から被処理物を挿入、取出し可能に構成された反
    応容器と、 前記反応容器内を加熱する加熱機構と、 前記反応容器内に所定の処理ガスを供給する処理ガス供
    給機構と、 上下動可能とされ、前記反応容器の前記開口部を気密に
    閉塞可能に構成されたキャップ部と、 前記キャップ部を貫通して設けられた回転軸を有し、前
    記反応容器内で前記被処理物を回転させるための駆動機
    構と、 前記回転軸と前記キャップ部との間に介在し、これらの
    間を気密に閉塞する磁性流体シール機構と、 前記反応容器側に設けられ前記開口部近傍に非腐蝕性の
    ガスの供給口を開口する如く構成された1次側ガス流路
    と、前記キャップ部側に設けられ当該キャップ部上昇時
    に前記供給口と前記磁性流体シール機構近傍と連通する
    如く構成された2次側ガス流路とを有し、前記キャップ
    部の前記磁性流体シール機構近傍に、非腐蝕性のガスを
    供給するガス供給機構と を具備したことを特徴とする縦型熱処理装置。
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