JP3023967B2 - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
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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、熱処理装置に関する。
（従来の技術） 例えば縦型熱処理装置は、縦型のプロセスチューブ内
において被処理体の熱処理を行うものであり、このよう
な装置としては、例えば半導体ウエハ等を処理する縦型
気相成長装置や縦型熱拡散炉等がある。
において被処理体の熱処理を行うものであり、このよう
な装置としては、例えば半導体ウエハ等を処理する縦型
気相成長装置や縦型熱拡散炉等がある。
この種の縦型熱処理装置では、第３図（Ａ）に示すよ
うに、周囲にヒータ12を有する縦型のプロセスチューブ
10は、その下端にてマニホールド14に支持されている。
そして、被処理基板であるウエハ16は、被処理体搬送治
具であるウエハボート18に水平状態で複数枚縦方向に所
定間隔おいて配列支持され、この状態で前記プロセスチ
ューブ10内にローディングされる。そして、ウエハ16の
熱処理を行う際には、前記ウエハボート18を均熱ゾーン
位置内にセットし、均熱ゾーンでの熱処理を実行する。
うに、周囲にヒータ12を有する縦型のプロセスチューブ
10は、その下端にてマニホールド14に支持されている。
そして、被処理基板であるウエハ16は、被処理体搬送治
具であるウエハボート18に水平状態で複数枚縦方向に所
定間隔おいて配列支持され、この状態で前記プロセスチ
ューブ10内にローディングされる。そして、ウエハ16の
熱処理を行う際には、前記ウエハボート18を均熱ゾーン
位置内にセットし、均熱ゾーンでの熱処理を実行する。
さらに、前記ウエハボート18をプロセスチューブ10内
に対し搬入出するためのボートエレベータ20が設けられ
ている。このボートエレベータ20のエレベータアーム22
には、前記マニホールド14の下端開口部を密閉し、炉内
を減圧下にするための蓋体24と、その上方に固定された
保温筒受け台26上に保温筒28が載置され、さらにこの保
温筒28の上端に前記ウエハボート18が着脱自在に支持さ
れるような構造となっている。
に対し搬入出するためのボートエレベータ20が設けられ
ている。このボートエレベータ20のエレベータアーム22
には、前記マニホールド14の下端開口部を密閉し、炉内
を減圧下にするための蓋体24と、その上方に固定された
保温筒受け台26上に保温筒28が載置され、さらにこの保
温筒28の上端に前記ウエハボート18が着脱自在に支持さ
れるような構造となっている。
ここで、前記マニホールド14は、プロセスチューブ10
の下端を支持するとともに、プロセスチューブ10内を減
圧下に保つため、マニホールド14とプロセスチューブ10
との隙間にシールド材であるＯリング30aを介在させて
いる。また、前記プロセスチューブ10の下端開口部を密
閉して炉内を減圧下に保つため、前記蓋体24は前記Ｏリ
ング30aと同様のＯリング30bを介してプロセスチューブ
下端を密閉している。
の下端を支持するとともに、プロセスチューブ10内を減
圧下に保つため、マニホールド14とプロセスチューブ10
との隙間にシールド材であるＯリング30aを介在させて
いる。また、前記プロセスチューブ10の下端開口部を密
閉して炉内を減圧下に保つため、前記蓋体24は前記Ｏリ
ング30aと同様のＯリング30bを介してプロセスチューブ
下端を密閉している。
これらのＯリング30a及び30bはゴム等で構成される
が、その耐熱性の問題から、この付近の温度は150℃以
下、好ましくは130℃以下に冷却する必要がある。この
ため、前記マニホールド14のプロセスチューブ10下端と
接触する部分には空洞状の冷却空洞32が設けられ、この
冷却空洞32内に冷却水等の冷却媒体を循環させることに
よりプロセスチューブ10の下端を冷却し、前記Ｏリング
30a及び30bの熱損傷を防止している。また、このように
プロセスチューブ10の下端を冷却するのは、この付近で
のプロセスガスの反応を防止し、治具に反応生成物が付
着するのを防止する目的も有している。
が、その耐熱性の問題から、この付近の温度は150℃以
下、好ましくは130℃以下に冷却する必要がある。この
ため、前記マニホールド14のプロセスチューブ10下端と
接触する部分には空洞状の冷却空洞32が設けられ、この
冷却空洞32内に冷却水等の冷却媒体を循環させることに
よりプロセスチューブ10の下端を冷却し、前記Ｏリング
30a及び30bの熱損傷を防止している。また、このように
プロセスチューブ10の下端を冷却するのは、この付近で
のプロセスガスの反応を防止し、治具に反応生成物が付
着するのを防止する目的も有している。
上記のような構成の縦型熱処理装置においては、ウエ
ハ16を搭載したウエハボート18を前記プロセスチューブ
10内の均熱ゾーンにセットし、前記プロセスチューブ10
内を密閉して減圧下においてプロセスガス導入管34から
プロセスガスを前記プロセスチューブ10内に導入し、ウ
エハ16の熱処理を行い、ガス排出口36より排気してい
る。このような熱処理において、プロセスガスの反応に
より、ウエハ16の表面上に反応生成物として例えばポリ
シリコン等の皮膜が形成される。
ハ16を搭載したウエハボート18を前記プロセスチューブ
10内の均熱ゾーンにセットし、前記プロセスチューブ10
内を密閉して減圧下においてプロセスガス導入管34から
プロセスガスを前記プロセスチューブ10内に導入し、ウ
エハ16の熱処理を行い、ガス排出口36より排気してい
る。このような熱処理において、プロセスガスの反応に
より、ウエハ16の表面上に反応生成物として例えばポリ
シリコン等の皮膜が形成される。
（発明が解決しようとする課題） 上記のような従来の縦型熱処理装置においては、プロ
セスチューブを支持するマニホールドに冷却空洞を設け
ていたが、前記処理炉端部の冷却を必要とする部分に前
記マニホールドの冷却空洞部を適切に配置させることは
困難であり、Ｏリングの冷却を十分に行うことができな
かった。また、マニホールドは通常は金属で構成されて
いる一方で、プロセスチューブは石英等から成り、マニ
ホールドからプロセスチューブへの熱伝導は十分ではな
く、十分な冷却効果を得ることができなかった。
セスチューブを支持するマニホールドに冷却空洞を設け
ていたが、前記処理炉端部の冷却を必要とする部分に前
記マニホールドの冷却空洞部を適切に配置させることは
困難であり、Ｏリングの冷却を十分に行うことができな
かった。また、マニホールドは通常は金属で構成されて
いる一方で、プロセスチューブは石英等から成り、マニ
ホールドからプロセスチューブへの熱伝導は十分ではな
く、十分な冷却効果を得ることができなかった。
そこで、本発明の目的とするところは、プロセスチュ
ーブの冷却すべき領域を直接的かつ効果的に冷却するこ
とができる熱処理装置を提供することにある。
ーブの冷却すべき領域を直接的かつ効果的に冷却するこ
とができる熱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） 本発明は、プロセスチューブと、このプロセスチュー
ブ内を加熱する加熱手段とを有し、上記プロセスチュー
ブ内において被処理体の熱処理を行う熱処理装置におい
て、上記プロセスチューブの壁内に、冷却媒体を循環さ
せる冷却空洞を内蔵したことを特徴とする。
ブ内を加熱する加熱手段とを有し、上記プロセスチュー
ブ内において被処理体の熱処理を行う熱処理装置におい
て、上記プロセスチューブの壁内に、冷却媒体を循環さ
せる冷却空洞を内蔵したことを特徴とする。
（作用） 一般には、プロセスチューブに石英を採用した場合、
第３図に示すように、炉体の中央部分、即ち、均熱ゾー
ンは気相成長による薄膜の形成の場合で数百℃，硅素の
酸化形成の場合で1000℃−1200℃の温度に保持される。
第３図に示すように、炉体の中央部分、即ち、均熱ゾー
ンは気相成長による薄膜の形成の場合で数百℃，硅素の
酸化形成の場合で1000℃−1200℃の温度に保持される。
この場合、均熱ゾーンの高温部からの熱の移動は、熱
伝導，輻射により起こる。然し、半導体プロセスでは好
まれない不純物原子の汚染を防止する為にプロセスチュ
ーブは超高純度の石英を使用する。この場合石英は限り
なく透明であり、高温部の熱が石英の中を輻射してプロ
セスチューブ端面に達しその近傍が簡単に温度上昇し、
温度特性の比較的悪い、機能部品を乏化せしめ、装置全
体の機能を著しくそこなうことになる。
伝導，輻射により起こる。然し、半導体プロセスでは好
まれない不純物原子の汚染を防止する為にプロセスチュ
ーブは超高純度の石英を使用する。この場合石英は限り
なく透明であり、高温部の熱が石英の中を輻射してプロ
セスチューブ端面に達しその近傍が簡単に温度上昇し、
温度特性の比較的悪い、機能部品を乏化せしめ、装置全
体の機能を著しくそこなうことになる。
そこで、限りなく透明な石英とその端面に至る中間
に、発熱体からの輻射を吸収し、外部に取り出す工夫が
必要である。又一般には半導体プロセス上プロセスチュ
ーブ内は上部から、問題を起こす端面のある下部方向に
種々の気体等を流す為輻射及び熱伝導による温度上昇に
加え、気体により運ばれた熱により温度が上昇する。そ
の効果も併せ防止する工夫が必要である。
に、発熱体からの輻射を吸収し、外部に取り出す工夫が
必要である。又一般には半導体プロセス上プロセスチュ
ーブ内は上部から、問題を起こす端面のある下部方向に
種々の気体等を流す為輻射及び熱伝導による温度上昇に
加え、気体により運ばれた熱により温度が上昇する。そ
の効果も併せ防止する工夫が必要である。
上記構成によれば、冷却空洞をプロセスチューブに内
蔵し、この中で冷却媒体を循環させるようにしたので、
プロセスチューブの冷却すべき領域を直接的に冷却する
ことが可能となる。また、Ｏリング等と接触する部分に
任意に冷却部を設けることが可能となる。さらに、プロ
セスチューブを支持するマニホールド側に冷却空洞を設
ける必要もなくなる。
蔵し、この中で冷却媒体を循環させるようにしたので、
プロセスチューブの冷却すべき領域を直接的に冷却する
ことが可能となる。また、Ｏリング等と接触する部分に
任意に冷却部を設けることが可能となる。さらに、プロ
セスチューブを支持するマニホールド側に冷却空洞を設
ける必要もなくなる。
なお、例えばSi3N4成膜時ではプロセスチューブの温
度を下げると塩化アンモン等の生成物が付着するので、
請求項（２）に示すように、縦型プロセスチューブ端部
の冷却空洞近傍に空洞部を設けることにより、プロセス
チューブ本体と冷却空洞との間に空気層を設けて断熱部
を形成し、プロセスチューブ本体側が冷却空洞の影響に
より必要以上に温度低下を来さないようにすることもで
きる。さらに、この空洞部内を真空引きして減圧状態に
することにより、断熱効果を大きくすること可能であ
る。
度を下げると塩化アンモン等の生成物が付着するので、
請求項（２）に示すように、縦型プロセスチューブ端部
の冷却空洞近傍に空洞部を設けることにより、プロセス
チューブ本体と冷却空洞との間に空気層を設けて断熱部
を形成し、プロセスチューブ本体側が冷却空洞の影響に
より必要以上に温度低下を来さないようにすることもで
きる。さらに、この空洞部内を真空引きして減圧状態に
することにより、断熱効果を大きくすること可能であ
る。
（実施例） 以下、本発明を半導体ウエハに対する成膜装置に適用
した一実施例について図面を参照して具体的に説明す
る。
した一実施例について図面を参照して具体的に説明す
る。
第１図は、実施例に係る縦型熱処理装置の下部を示す
概略部分断面図であり、同図に示す部材のうち、第３図
（Ａ）に示した部材と同一機能を有する部材については
同一符合を付してその詳細な説明を省略する。
概略部分断面図であり、同図に示す部材のうち、第３図
（Ａ）に示した部材と同一機能を有する部材については
同一符合を付してその詳細な説明を省略する。
本実施例の装置が、従来の第３図（Ａ）に示す装置と
相違する点は下記の通りである。
相違する点は下記の通りである。
本実施例のプロセスチューブ40の下端には冷却空洞42
が形成されており、この中を冷却水等の冷却媒体が循環
している。従って、プロセスチューブ40を支持する筒状
部であるマニホールド44には冷却空洞は設けられていな
い。上記冷却空洞42の近傍には前記マニホールド44との
隙間を埋めるＯリング30a及び前記蓋体24との隙間を埋
める30bが配置されている。
が形成されており、この中を冷却水等の冷却媒体が循環
している。従って、プロセスチューブ40を支持する筒状
部であるマニホールド44には冷却空洞は設けられていな
い。上記冷却空洞42の近傍には前記マニホールド44との
隙間を埋めるＯリング30a及び前記蓋体24との隙間を埋
める30bが配置されている。
上記のような構成においては、プロセスチューブ40の
下端のＯリングと接触する部分に直接冷却部が設けられ
ているので、Ｏリングの熱損傷を効果的に防止すること
ができる。なお、冷却空洞42の形状や位置は、Ｏリング
の配置する場所に応じて変更することができ、適切な冷
却を常に行うことが可能である。
下端のＯリングと接触する部分に直接冷却部が設けられ
ているので、Ｏリングの熱損傷を効果的に防止すること
ができる。なお、冷却空洞42の形状や位置は、Ｏリング
の配置する場所に応じて変更することができ、適切な冷
却を常に行うことが可能である。
なお、上記のような構成の縦型熱処理装置において
は、第３図（Ｂ）に示すように、ウエハ16の熱処理を行
う均熱ゾーンＡ、Ｏリング等の保護のために冷却してい
る領域と前記均熱ゾーンＡの温度差を補償する温度勾配
ゾーンＢの２つの温度領域がプロセスチューブの縦軸方
向に設定される。
は、第３図（Ｂ）に示すように、ウエハ16の熱処理を行
う均熱ゾーンＡ、Ｏリング等の保護のために冷却してい
る領域と前記均熱ゾーンＡの温度差を補償する温度勾配
ゾーンＢの２つの温度領域がプロセスチューブの縦軸方
向に設定される。
第２図は、本発明の第二実施例に係る装置の下部を示
す概略断面図である。
す概略断面図である。
本実施例においては、プロセスチューブ50の下端に冷
却空洞52を一体に形成するとともに、この冷却空洞52の
近傍に切欠き54を設けている。この切欠き54は断熱機能
を発揮し、プロセスチューブ50本体側が冷却空洞52によ
る冷却の影響を受けるのを防止している。これは、プロ
セスチューブ50を構成する石英を通じての熱伝導により
前記プロセスチューブ50の本体側の温度が低下するのを
防止するものである。すなわち、石英の熱伝導性は比較
的小さいが、上記のようにプロセスチューブ10に冷却空
洞52を一体に形成した場合にはその影響を全く無視する
ことはできないからである。従って上記構成は、冷却空
洞52とプロセスチューブ50の本体側とを上記のような切
欠き54を設けることにより、熱伝導性の極めて小さい空
気層から成る断熱部により熱伝導を遮断しようとするも
のである。
却空洞52を一体に形成するとともに、この冷却空洞52の
近傍に切欠き54を設けている。この切欠き54は断熱機能
を発揮し、プロセスチューブ50本体側が冷却空洞52によ
る冷却の影響を受けるのを防止している。これは、プロ
セスチューブ50を構成する石英を通じての熱伝導により
前記プロセスチューブ50の本体側の温度が低下するのを
防止するものである。すなわち、石英の熱伝導性は比較
的小さいが、上記のようにプロセスチューブ10に冷却空
洞52を一体に形成した場合にはその影響を全く無視する
ことはできないからである。従って上記構成は、冷却空
洞52とプロセスチューブ50の本体側とを上記のような切
欠き54を設けることにより、熱伝導性の極めて小さい空
気層から成る断熱部により熱伝導を遮断しようとするも
のである。
なお、上記切欠き54は、必ずしも切欠き形状である必
要はなく、冷却空洞52と同様に空気状にしてもよい。さ
らに、その中を真空引きして減圧することにより断熱効
果を高めることもできる。
要はなく、冷却空洞52と同様に空気状にしてもよい。さ
らに、その中を真空引きして減圧することにより断熱効
果を高めることもできる。
又、各種の半導体プロセスで薄膜の形成は重要なもの
である。そのプロセスの成否が半導体チップの保留を大
きく左右する。その一つの要因としてダストがある。熱
処理系外部より導入されるダストは人為的に防止出来る
が、半導体プロセス中、特に、気相成長による薄膜形成
では、化学反応により余剰の化合物粒子が、ダストと同
等の悪影響を与える。
である。そのプロセスの成否が半導体チップの保留を大
きく左右する。その一つの要因としてダストがある。熱
処理系外部より導入されるダストは人為的に防止出来る
が、半導体プロセス中、特に、気相成長による薄膜形成
では、化学反応により余剰の化合物粒子が、ダストと同
等の悪影響を与える。
特に、縦型熱処理系で説明する。気相で通過してきた
化合物が系の下部に至り、保温筒28,受け台26,蓋体24に
至るに従がって温度が下がり個体化し蓋体24表面に沈着
し問題となる。
化合物が系の下部に至り、保温筒28,受け台26,蓋体24に
至るに従がって温度が下がり個体化し蓋体24表面に沈着
し問題となる。
この場合第１図に示した冷却空洞42に冷媒を流して石
英端面温度は低くすればよいばかりでなく、化合物体を
気相のまま外部に取り出すことが必要である。気相成長
中に発生する化合物気体の固化温度以上に温度保持が必
要である。そこで冷却空洞42の冷媒の出口側に温度セン
サーを挿入して冷媒の流量制御をし、温度特性の悪いＯ
−ring30a,30bに悪影響を与えないで余剰化合物の沈着
を防止することが出来、半導体チップの歩留向上を達成
することが出来る。
英端面温度は低くすればよいばかりでなく、化合物体を
気相のまま外部に取り出すことが必要である。気相成長
中に発生する化合物気体の固化温度以上に温度保持が必
要である。そこで冷却空洞42の冷媒の出口側に温度セン
サーを挿入して冷媒の流量制御をし、温度特性の悪いＯ
−ring30a,30bに悪影響を与えないで余剰化合物の沈着
を防止することが出来、半導体チップの歩留向上を達成
することが出来る。
以上説明した冷却空洞の形状等は上記実施例のものに
限定されず、本発明の要旨の範囲内で適宜変更して適用
することができ、本発明を横型処理装置に適用すること
も可能である。
限定されず、本発明の要旨の範囲内で適宜変更して適用
することができ、本発明を横型処理装置に適用すること
も可能である。
以上説明したように発明により、プロセスチューブの
冷却すべき領域を十分に冷却することができる熱処理装
置を提供することができる。
冷却すべき領域を十分に冷却することができる熱処理装
置を提供することができる。
第１図は、本発明の第一実施例に係る縦型熱処理装置の
下部断面図、 第２図は、本発明の第二実施例に係る縦型熱処理装置の
下部断面図、 第３図（Ａ）は、従来の縦型熱処理装置の概略断面図、
同図（Ｂ）は同図（Ａ）の装置の縦方向における温度分
布特性図である。 10,40,50……プロセスチューブ、 12……ヒータ、14,44……マニホールド、 16……ウエハ、18……ウエハボート、 20……ボートエレベータ、 22……エレベータアーム、24……蓋体、 26……保温筒受け台、28……保温筒、 30a,30b……Ｏリング、32,42……冷却空洞、 34……プロセスガス導入管、36……ガス排出口。
下部断面図、 第２図は、本発明の第二実施例に係る縦型熱処理装置の
下部断面図、 第３図（Ａ）は、従来の縦型熱処理装置の概略断面図、
同図（Ｂ）は同図（Ａ）の装置の縦方向における温度分
布特性図である。 10,40,50……プロセスチューブ、 12……ヒータ、14,44……マニホールド、 16……ウエハ、18……ウエハボート、 20……ボートエレベータ、 22……エレベータアーム、24……蓋体、 26……保温筒受け台、28……保温筒、 30a,30b……Ｏリング、32,42……冷却空洞、 34……プロセスガス導入管、36……ガス排出口。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/22 - 21/24 H01L 21/31 H01L 21/205
Claims (4)
- 【請求項１】プロセスチューブと、このプロセスチュー
ブ内を加熱する加熱手段とを有し、上記プロセスチュー
ブ内において被処理体の熱処理を行う熱処理装置におい
て、 上記プロセスチューブの壁内に、冷却媒体を循環させる
冷却空洞を内蔵したことを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項２】下端が開口している縦型プロセスチューブ
と、このプロセスチューブを加熱する加熱手段と、上記
プロセスチューブの下端に気密に接続された筒状部とを
備え、被処理体を保持具に保持して上記筒状部の下端開
口部から、プロセスチューブ内に搬入して熱処理を行う
熱処理装置において、 上記プロセスチューブの下端付近の壁内に、冷却媒体を
循環させる冷却空洞を内蔵したことを特徴とする熱処理
装置。 - 【請求項３】請求項（２）において、 縦型プロセスチューブ下端付近の壁内に冷却空洞が設け
られ、この冷却空洞と上記プロセスチューブ内壁との間
に断熱用の空洞部を設けた熱処理装置。 - 【請求項４】請求項（１）または（２）において、冷却
空洞を流れる冷却媒体の出口側温度を検出し予め定めら
れた温度に設定するように制御した熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2099845A JP3023967B2 (ja) | 1989-12-22 | 1990-04-16 | 熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33359089 | 1989-12-22 | ||
| JP1-333590 | 1989-12-22 | ||
| JP2099845A JP3023967B2 (ja) | 1989-12-22 | 1990-04-16 | 熱処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03233294A JPH03233294A (ja) | 1991-10-17 |
| JP3023967B2 true JP3023967B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=26440938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2099845A Expired - Fee Related JP3023967B2 (ja) | 1989-12-22 | 1990-04-16 | 熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3023967B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06151340A (ja) * | 1992-11-13 | 1994-05-31 | Nippon Ee S M Kk | 熱処理装置 |
| JP2002261030A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-13 | Sumitomo Chem Co Ltd | ３−５族化合物半導体エピタキシャル成長方法及び装置 |
| EP3610942B1 (fr) * | 2018-08-15 | 2022-10-05 | Comelec S.A. | Bride anticontamination pour machine a parylene |
-
1990
- 1990-04-16 JP JP2099845A patent/JP3023967B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03233294A (ja) | 1991-10-17 |
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