JP3322472B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、縦型プロセスチューブ
内で被処理体を熱処理するために用いられる熱処理装置
に関する。特に、プロセスチューブ内の処理位置に向け
高速搬入された被処理体に対して面状発熱源を用いて均
一加熱する構造を備えた熱処理装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体ウェハ、ＬＣＤ基板などの
製造においては、酸化、拡散、アニール、ＣＶＤなどの
処理を行なうために各種の熱処理装置が使用される。こ
れらの熱処理装置では、例えばプロセスの高精度化を達
成すること、被処理体の面内での温度分布について均一
性を向上させること、また熱処理の効率を高めることな
どが大きな技術課題となっている。

【０００３】一方、近年では、上記課題に加えて、より
微細化が進んだ被処理体を熱処理する際のスループット
の向上が望まれてきている。

【０００４】そこで、このようなスループットを上げる
ためには、被処理体の高速移動および高速昇降温を行な
う必要がある。いま、このようなスループットを上げる
ための構造を備えた熱処理装置を例示すると、図９に示
す装置がある。この装置では、被処理体を枚葉式にて移
送することで被処理体の処理に要する時間を短縮化して
いる。

【０００５】すなわち、図９に示されている熱処理装置
１０は、下端開口を有する円筒状部材で構成された高純
度透明石英製のプロセスチューブ１２を備えている。こ
のプロセスチューブ１２の内部には、外部からプロセス
ガスを供給するために高純度石英製の給気パイプ１４が
設けられている。この給気パイプ１４は、プロセスチュ
ーブ１２内の上端部に開口が位置されており、その途中
が、予熱チャンバー１４Ａに連通されている。予熱チャ
ンバー１４Ａは、プロセスチューブ１２内の高温雰囲気
によって加熱され、蓄熱により、給気パイプ１４を通過
するプロセスガスが予熱される。

【０００６】また、プロセスチューブ１２の周囲には、
例えばアルミナセラミックス等で構成された断熱材１６
が配置されている。この断熱材１６は、その外周に配置
されているセラミックスウール成形品からなる断熱材１
７の内部に位置している。

【０００７】そして、断熱材１７の外周囲には、インナ
ーシェル１８Ａとアウタシェル１８Ｂとで形成された水
冷ジャケット１８が設けられ、熱処理装置内部と外部と
の間で熱隔離が行なわれるようになっている。

【０００８】一方、プロセスチューブ１２の上方には、
被処理体１００の上方に相当する位置に抵抗発熱体から
なる面状発熱源２０が配置されている。そして、この面
状発熱源２０とプロセスチューブ１２との間には均熱部
材２２が配置されている。均熱部材２２は、一例とし
て、汚染の少ない高純度炭化ケイ素（ＳｉＣ）が用いら
れ、面状発熱源２０からの輻射熱を被処理体１００の表
面全域に対して均一に与えるようになっている。なお、
図９には、被処理体１００の面内での温度勾配を適正な
ものとするために、表面および裏面に対向する位置にそ
れぞれ均熱部材２２を配置した例が示されている。

【０００９】一方、プロセスチューブ１２の内部には、
図示しない駆動機構によって昇降自在の被処理体用ホル
ダー３０が設けられている。この被処理体用ホルダー３
０は、図において上端に形成されている載置部に被処理
体１００を載置した状態で、プロセスチューブ１２内の
処理位置と被処理体１００のロード・アンロード位置と
の間で高速移動することができるようになっている。

【００１０】このような構造からなる熱処理装置１０に
おいて、プロセスチューブ１２は、面状発熱源２０およ
び均熱部材２２により内部が高温雰囲気下に設定される
とともに給気パイプ１４からプロセスガスを供給され
る。そして、この雰囲気中の処理位置に被処理体１００
が配置されると、被処理体表面へのプロセスガスの接触
により、例えば、熱ＣＶＤ等の処理が実行される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高温雰囲気
下において被処理体の表面にプロセスガスを拡散させ、
これにより被処理体表面での反応を行なわせる際には、
被処理体の高速移動および高速昇降温を実行すると次の
ような問題が発生する。

【００１２】つまり、その問題とは、被処理体の面内均
一性、特に面内での膜厚が不均一に生成されてしまうこ
とである。

【００１３】この原因は明らかでないが、次の理由が推
考される。

【００１４】すなわち、一般に、プロセスチューブ内に
配置された被処理体を加熱した場合には、被処理体の中
央部と周辺部とで温度が異なる。これは、被処理体の周
辺部において放熱するためである。そこで、高温雰囲気
下にあるプロセスチューブ内の処理位置に向け被処理体
が高速移動された場合には、図１０に示すように、被処
理体の中央部で急激な温度上昇が発生する。このため、
中央部近傍に滞留しているプロセスガスには上昇気流が
発生しやすくなる。

【００１５】上昇気流は、被処理体の表面近傍に存在す
るプロセスガスに対流を生じさせる結果を招く。特に、
高温となっている被処理体の中央部では、プロセスガス
の上昇が著しくなる。このため、被処理体の中央部近傍
ではプロセスガスの濃度が低下することになり、プロセ
スガスと中央部表面とが接触した場合でも、所定の成膜
厚さを得ることができなくなる。

【００１６】このような成膜厚さに関して、本発明者が
実験した結果は図９に示す通りである。図１１に示す結
果は次の条件の基で得られたものである。

【００１７】つまり、被処理体として、６インチの半導
体ウエハを用い、プロセスチャンバー内へのプロセスガ
スの流量を［１０ＳＬＭ］とし、プロセスチャンバー内
の温度を［１０００℃］とし、被処理体１００の処理位
置への移動速度を［１００ｍｍ／秒］とした。

【００１８】この結果から明らかなように、中央部と周
辺部とでは、図中、符号Ｈで示す成膜厚さにおいて、約
５オングストローム程度のばらつきが発生していた。ち
なみに、この場合の被処理体１００の中央部と周辺部と
の間での温度差は、この種、熱処理装置に用いられる熱
電対の誤差範囲であり、具体的には、面内で均一温度が
設定されていると判断できる温度誤差範囲に収る約０．
５〜１．０℃であった。

【００１９】このように、被処理体の面内での温度分布
を略均一にした場合であっても、面内での成膜厚さが著
しく異なってしまうことが明らかになっている。

【００２０】そこで、本発明の目的とするところは、上
記従来の熱処理装置における問題に鑑み、被処理体の高
速昇降温および高速移動を行なう場合の面内均一性、特
に、均一な成膜厚さを確保することができる熱処理装置
を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記課題を決するため
に、請求項１記載の発明は、処理位置に配置される被処
理体を加熱する熱源を装備した縦型プロセスチューブを
備えた熱処理装置において、枚葉状態で水平に支持した
被処理体を上記縦型プロセスチューブ内に搬入し、処理
位置に配置する被処理体用ホルダーと、上記縦型プロセ
スチューブ内の処理位置に向け反応ガスを供給するガス
供給手段とを有し、上記縦型プロセスチューブは、アウ
タチューブとインナーチューブとで構成され、上記ガス
供給手段は、上記チューブ間に沿ってプロセスガスを被
処理体の中心上方に導く構造を有し、かつ、上記インナ
ーチューブは、上部にプロセスガスを内部に導入する開
口部を有し、その開口部から筒状側壁に移行する肩部が
湾曲あるいは傾斜面に形成され、上記ガス供給手段は、
上記被処理体のほぼ中心に向かうプロセスガスの流速を
１０ｍｍ／秒以上に設定して供給することを特徴として
いる。

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】請求項２記載の発明は、被処理体を搬入出
するための開口を下端に有し、処理位置に配置される被
処理体を加熱するための面状発熱源が外側上方に配置さ
れている縦型プロセスチューブを備えた熱処理装置にお
いて、枚葉状態で水平に支持した被処理体を上記プロセ
スチューブ内に搬入し、所定の処理位置に配置する被処
理体用ホルダーと、上記プロセスチューブ内の処理位置
に向け反応ガスを供給するガス供給手段とを有し、上記
プロセスチューブ内で、上記プロセスガスの導入側の位
置には、均熱部材若しくは輻射熱透過可能な部材で形成
されていて、上記被処理体に近接して少なくとも上記被
処理体の中央部を覆い得る大きさをもつ整流部材が配置
されていることを特徴としている。

【００２６】

【作用】本発明では、被処理体のほぼ中心に向けて供給
されるプロセスガスの流速が１０ｍｍ／秒以上に設定さ
れている。このため、特に、高速昇降温を設定される被
処理体の中央部では、プロセスガスの噴流によって上昇
気流の発生が抑制されるので、プロセスガスの対流が発
生しないようにされる。したがって、被処理体の中央部
と接触するガスの濃度は低下しない。これにより、被処
理体の中央部での成膜厚さは減少することがない。特
に、このようなプロセスガスの流速は、イプロセスガス
がインジェクタによって被処理体のほぼ中心部に向け誘
導されることで確保することができる。

【００２７】一方、被処理体のほぼ中心に向けてプロセ
スガスを供給する場合には、被処理体の上方に位置する
面状発熱源が問題になる。つまり、被処理体は、面状発
熱源による直接加熱によって面内の温度を均一化される
ようになっている。このため、面状発熱源の中央部にプ
ロセスガスの供給パイプ等を貫通させることは、被処理
体の面内での温度分布が均一化できなくなる虞れがあ
る。

【００２８】そこで、本発明では、インジェクタを用い
たガス供給構造やインジェクタの配置構造、さらには、
プロセスチューブを構成するインナーチューブとアウタ
チューブとによるガスの供給路の構造によって、面状発
熱源の構成を変更することなく、プロセスガスを被処理
体の中心に向けたガスの供給を可能にしている。

【００２９】また、プロセスチューブ内で被処理体の中
央に向け供給されるプロセスガスは、被処理体の中心に
発生している対流を打消すことが必要である。しかし、
やみくもにプロセスチューブ内にガスを導入しただけで
は、導入時に渦流や乱流が発生してしまい、結果として
対流を打消すことができない場合もある。

【００３０】そこで、本発明では、プロセスガスが導入
されるチューブの肩部の形状を特定することで、プロセ
スガスが軸対称で層流状態に維持されて被処理体の中心
に向け供給される。換言すれば、チューブ内に導入され
たプロセスガスは、渦流や乱流が発生することなく、設
定された流速に維持される。また、このようなガスの流
れに対して被処理体が面状発熱源によって均一加熱され
るので、被処理体の面内均一性がさらに改善されること
になる。

【００３１】さらに、本発明では、被処理体の近傍で発
生するガスの対流を起こす上昇気流そのものを消去する
ようになっている。つまり、プロセスガスと接触する被
処理体の面に対向する位置には、整流部材が接近させて
配置してある。特に、この整流部材は、少なくとも被処
理体の中央を覆うことができる大きさをもつ均熱部材あ
るいは輻射熱透過可能な部材で構成されている。このた
め、被処理体の中央では上昇気流の発生が緩和される。
しかも、被処理体は、整流部材によって面内での温度分
布が所定条件に設定されることにもなる。

【００３２】

【実施例】以下、図１乃至図８に示す実施例によって本
発明の詳細を説明する。

【００３３】図１は、本発明による熱処理装置の要部を
示す図９相当の断面図である。なお、図１において、図
９に示した部材と同じ構成部品については同符号により
示してある。

【００３４】図１に示した実施例では、プロセスガス供
給用のインジェクタとして設けた給気パイプ１４による
プロセスガスの供給方式に特徴がある。すなわち、給気
パイプ１４は、プロセスチューブ１２の内部で複数に分
岐され、分岐されたそれぞれが被処理体１００の中央部
上方に向け延長されている。そして、その端末に形成さ
れた開口が、被処理体１００の表面、特に、ほぼ中心部
に対して垂直に方向付けされている。

【００３５】このような給気パイプ１４は、プロセスチ
ューブ内部で複数に分岐されており、分岐されたそれぞ
れの開口が、プロセスチューブ１２の中心を基準として
対称位置に配置されることが望ましい。これによって、
被処理体１００の表面を覆う給気パイプ１４の範囲が一
律になる。このため、被処理体１００を回転させれば、
面状発熱源２０からの直接加熱を阻害することなく均一
加熱を促進することができる。

【００３６】そして、この給気パイプ１４から供給され
るプロセスガスは、プロセスチューブ１２内に位置する
被処理体１００のほぼ中心に向う流速を１０ｍｍ／秒以
上に設定されている。この流速は、給気パイプ１４から
吐出されて被処理体１００の中心部表面に達するガスの
速度をいう。

【００３７】そして、この流速（Ｖ）は、次の式で求め
られる。

【００３８】Ｖ＝Ｑ／Ｓ・（Ｔ１／Ｔ２） 但し、Ｑ：被処理体１００に対して垂直に供給されるプ
ロセスガスの量、Ｓ：プロセスガスの供給部断面積、Ｔ
１：処理温度、Ｔ２：供給前のガス温度（Ｔ１／Ｔ２：
ガスの膨張率）により決定される。

【００３９】この流速は、被処理体１００の中央部にお
いて発生する上昇気流を打消すための要素であり、供給
されるプロセスガスの量によって設定される。

【００４０】本実施例は以上のような構成であるから、
プロセスチューブ１２の処理位置に配置されている被処
理体１００のほぼ中心部に向けて、給気パイプ１４の開
口からプロセスガスが供給される。そして、プロセスガ
スは、給気パイプ１４によって、被処理体１００のほぼ
中心部に向け供給される際の流速が１０ｍｍ／秒に設定
される。これにより、給気パイプ１４から供給されるプ
ロセスガスは、被処理体１００の中心部で発生している
上昇気流を打消しながら進行し、被処理体１００の中心
部表面に達する。

【００４１】ここで、本実施例による熱処理装置によっ
て得られる被処理体１００の面内均一性、特に成膜厚さ
に関して本発明者が計測したところ、図５に示す結果を
得た。

【００４２】図５に示した結果は、Ｑ＝２０ＳＬＭ、Ｓ
＝125.6 （ｃｍ² ）（供給部の内径＝４０ｃｍ）、Ｔ1
＝１０００℃（絶対温度＝１２７３°Ｆ）、Ｔ2 ＝２０
℃（絶対温度＝２９３°Ｆ）とした場合の結果である。
この各条件からプロセスガスの流速を概算すると、流速
（Ｖ）は、約10.6ｍｍ／ｓとなる。

【００４３】図５に示す結果から、本実施例による熱処
理装置では、中心部および周辺部を含む面内において成
膜厚さの差が殆どないに等しい、約１〜２オングストロ
ーク程度となり、面内での成膜厚さが均一化されたとい
える状態の被処理体１００が得られた。特に、中心部と
周辺部とでは、成膜厚さに関する差が殆どない状態が得
られた。この結果が得られる理由は、被処理体１００の
中心部で発生する上昇気流が、被処理体１００の表面の
中心に向け垂直に供給されるプロセスガスによって打消
されることにあると推考できる。

【００４４】また、本発明者は、上記流速に関し、さら
に別の場合についても被処理体面内での成膜厚さを計測
し、図６に示す結果を得た。

【００４５】図６に示す結果は、プロセスガスの供給量
を２４ＳＬＭとし、以下、断面積（Ｓ）、処理温度（Ｔ
1 ）、供給前のガス温度（Ｔ2 ）を、図５に示した結果
と同じ条件とした場合の結果である。したがって、この
場合の流速（Ｖ）は、約12.7ｍｍ／ｓとなる。

【００４６】図５と図６とに示した結果の違いは、流速
を増大させた場合の方が、中心部及び周辺部を含めた面
内での成膜厚さのばらつきが少ない点にある。つまり、
図５に示した結果における面内での成膜厚さのばらつき
量に相当する１〜２オングストロームよりも少なくする
ことができる。これは、流速を増大させた方が被処理体
１００の面内での上昇気流を抑止する効果が大きく、プ
ロセスガスの対流をより効果的に防止することができる
ためと考えられる。

【００４７】したがって、被処理体１００の中心部で
は、上昇気流の発生が抑制されることによってプロセス
ガスの対流が防止されるので、表面に接触するプロセス
ガスの濃度が低下しない。このため、被処理体１００の
表面に接触するプロセスガス中の成分量が確保されるこ
とになり、これによって、面内での成膜厚さを低減させ
ることがない。

【００４８】このような実施例によれば、インジェクタ
を構成する給気パイプ１４によってプロセスガスの流速
を設定することができるので、被処理体１００のほぼ中
心部に向け正確な流速を確保することができる。換言す
れば、補処理体１００の周辺でプロセスガスが滞るよう
な事態が防止されるので、被処理体１００の中心部での
上昇気流の発生を確実に阻止することができる。しか
も、給気パイプ１４は、プロセスチューブの中心を基準
として対称位置に配置されているので、面状発熱源１４
に対する給気パイプ１４の位置が常に同じ関係とされ
る。このため、被処理体１００を回転させるだけで、面
状発熱源１４からの被処理体１００に対する直接加熱を
阻害しないで面内での温度分布を一様化することができ
る。

【００４９】ところで、上記実施例において、給気パイ
プ１４は、その開口が被処理体１００の上方で表面に対
して垂直に方向付けされているが、要は、被処理体１０
０の表面に対して上記流速を以てプロセスガスが垂直に
供給されること、および被処理体１００の中心部にプロ
セスガスが導入されることを満足すれば、上記実施例の
構造に限らない。

【００５０】図２は、給気パイプ１４からの被処理体１
００へのプロセスガスの導入構造に関する変形例を示し
ている。すなわち、給気パイプ１４は、プロセスチュー
ブ１２の内部で下方から上方に向けプロセスガスを導く
ことができる状態に配置され、開口がプロセスチューブ
１２の上端に向けられている。

【００５１】一方、プロセスチューブ１２の上壁におけ
る中心部には、被処理体１００の表面中心部に向け突と
されたガイド部１２Ａが設けられている。このガイド部
１２Ａは、プロセスガスに乱流を生じさせないようにす
ることができる曲率を設定されている。

【００５２】この構造では、給気パイプ１４から吐出さ
れたプロセスガスがプロセスチューブ１２の上壁内面を
伝わってガイド部１２Ａに達すると、流動方向が切り換
えられて被処理体１００の中心部に対し垂直な方向に案
内される。当然のことではあるが、この場合のプロセス
ガスの流速は、１０ｍｍ／ｓ以上に設定されている。し
たがって、被処理体１００の中心部にプロセスガスが導
入されるので、その部分に発生する上昇気流が打消され
ることになる。

【００５３】次に、図３において本発明の別実施例を説
明する。

【００５４】図３に示した実施例は、被処理体１００に
向け導入されるプロセスガスの流速を変化させないため
の構造をプロセスチューブ側に備えたことを特徴として
いる。

【００５５】すなわち、本実施例に用いられるプロセス
チューブは、図２に示した構造と同じ構造のアウタチュ
ーブ（便宜上、符号１２０とする）と、このチューブ１
２の内部に配置されているインナーチューブ４０とで構
成されている。そして、インナーチューブ４０は、アウ
タチューブ１２０と同様に、高純度石英が用いられてい
る。

【００５６】インナーチューブ４０の上端には、開口４
０Ａが形成されている。この開口４０Ａは、アウタチュ
ーブ１２０の上面中央部に設けられたガイド部１２０Ａ
に対向している。また、インナーチューブ４０の下端
は、アウタチューブ１２０の排気口１９よりも上方で開
口している。

【００５７】このような構造のプロセスチューブに対す
るプロセスガスの供給には、アウタチューブ１２０とイ
ンナーチューブ４０との間で面状発熱源２０からの直接
加熱を阻害しない位置に開口を配置されている給気パイ
プ１４が用いられる。このため、両チューブ間に供給さ
れたプロセスガスは、給気パイプ１４からインナーチュ
ーブ４０の開口４０Ａから内部に導入されるようになっ
ている。

【００５８】一方、インナーチューブ４０において、開
口４０Ａから側壁に移行する肩部４０Ｂは、湾曲面ある
いは傾斜面に形成されている。肩部４０Ｂは、その形状
により、開口４０Ａから導入されるプロセスガスの流路
形状を急激に拡大変化させないようになっている。

【００５９】本実施例は以上のような構成であるから、
給気パイプ１４から供給されたプロセスガスは、プロセ
スチューブ１２のガイド部１２Ａによってインナーチュ
ーブ４０の開口部４０Ａに向け案内される。この場合に
インナーチューブ４０の開口４０Ａに向け案内されるプ
ロセスガスは、開口４０Ａから導入されて被処理体１０
０に供給されるときの流速が１０ｍｍ／秒以上に設定さ
れていること勿論である。

【００６０】そして、インナーチューブ４０の内部に導
入されたプロセスガスは、肩部４０Ｂの形状によって整
流される。したがって、プロセスガスは、肩部４０Ｂを
伝って流動することにより、急激な流路形状の拡大変化
に遭遇することなく徐々に流動方向が拡大される。これ
により、プロセスガスは、流路形状が急激に拡大した場
合に起こりがちな断面変形部での渦流や乱流を生じるこ
ともなく被処理体１００の中心部に向け進行することが
できる。したがって、被処理体１００の中心部で発生す
る上昇気流が、渦流や乱流による速度変化を起こしてい
ないプロセスガスによって打消されるので、被処理体１
００の中心部付近では、対流の発生が防止される。ま
た、インナーチューブ４０内に導入されたプロセスガス
は、下端開口からプロセスチューブ１２に設けられた排
気口１９を介して外部に排出される。

【００６１】このような実施例によれば、プロセスガス
が、給気パイプ１４によってアウタチューブ１２０とイ
ンナーチューブ４０との間を流れる際の流速が確保され
る。しかも、この流速を確保されてインナーチューブ４
０内に導入されるプロセスガスは、インナーチューブ４
０の肩部４０Ｂの形状構造により、軸対称に流れ、渦流
や乱流を生じることがない。したがって、被処理体１０
０の中心部に向け整流されたプロセスガスは、上記流速
を維持されることにより、被処理体１００の中心部に発
生する上昇気流を確実に阻止することができる。

【００６２】また、本実施例によれば、アウタチューブ
１２０とインナーチューブ４０との間に位置する開口を
有する給気パイプ１４は、面状発熱源２０から被処理体
１００に対する直接加熱を阻害しないので、被処理体１
００の面内での温度分布を均一化することができる。

【００６３】次に本発明の別実施例について図４により
説明する。

【００６４】図４に示した実施例は、被処理体１００の
近傍で発生する上昇気流を直接抑えることができる構造
を備えたこと特徴としている。

【００６５】すなわち、本実施例に用いられるプロセス
チューブは、図３に示した構造と同じ構造である。一
方、プロセスチューブ１２の内部には、図３に示した実
施例と同様にインナーチューブ４０が配置されている。
そして、インナーチューブ４０の内部には、被処理体１
００に対するプロセスガスの導入側である被処理体１０
０の上方に、整流部材５０が配置されている。この整流
部材５０は、高純度石英によって形成された平板部材で
あり、被処理体１００との間で２０ｍｍ以下、好ましく
は１０ｍｍ以下の間隔（図４中、符号Ｌで示す間隔）に
相当する位置に配置されている。また、整流部材５０
は、被処理体１００の中心部を覆うことができる大きさ
に形成されている。したがって、整流部材５０は、被処
理体１００の中心部から発生する上昇気流を規制するこ
とができる。

【００６６】本実施例は以上のような構成であるから、
インナーチューブ４０の開口から導入されるプロセスガ
スは、被処理体１００の中心部で発生している上昇気流
の影響を受けない。つまり、被処理体１００の中心部で
発生している上昇気流は、整流部材５０によって上昇を
遮られるので、導入されるプロセスガスの流れを乱すこ
とがない。

【００６７】一方、被処理体１００の中心部では、透明
体からなる整流部材５０が配置されているだけであるの
で、面状発熱源２０による被処理体１００の直接加熱を
阻害することがない。したがって、この部分での温度が
周辺部に比べて高くなっていることを利用して、プロセ
スガスの供給律速ではなく反応律速を主な反応要因とし
て整流部材５０の裏面に回り込んだプロセスガスによる
成膜が行なわれる。

【００６８】本実施例によれば、整流部材５０が、被処
理体１００の中心部に対向していても、透明部材である
ので、面状発熱源２０からの直接加熱を阻害することが
ない。したがって、被処理体１００の面内での温度勾配
を悪化させることがない。しかも、整流部材５０によっ
て被処理体１００の上面で発生する上昇気流を抑止する
ことができるので、インナーチューブの内部に導入され
るプロセスガスの流れに拘らず、被処理体１００の中心
部で発生する対流を防止することができる。このため、
インナーチューブ４０の形状として、プロセスガスの対
流を防止するための形状設定が必要ないので、インナー
チューブの構造を簡単な形状とすることができる。

【００６９】なお、上記した整流部材５０は、面状発熱
源２０からの直接加熱を阻害しないものであればよいの
で、例えば、透明石英に代えて、焼結によって内部が多
孔質に構成されている炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の均熱部
材を用いることも可能である。このような材質を用いる
と、整流部材５０の内部で僅かながらではあるが、プロ
セスガスを通過させることができる。このため、被処理
体１００の面内に直接対応する範囲では、単にプロセス
ガスを遮断するのでなく、整流されたプロセスガスを供
給することができる。したがって、被処理体１００の面
内でのプロセスガスとの接触状態を均等化することがで
きる。

【００７０】なお、整流部材５０は、少なくとも被処理
体１００の中心部を覆い得る大きさをもつものであるの
で、たとえば、被処理体１００の面内全域を覆うことの
できる大きさを設定することも可能である。

【００７１】ところで、このような整流部材５０に加え
て、熱処理部内での対流を防止する構造を採用すること
も可能である。

【００７２】つまり、この場合の構造の一例としては、
図７に示すように、被処理体１００の周辺近傍に対向す
る遮蔽部材６０が被処理体用ホルダー３０の移動方向に
沿って複数配列した構造がある。この構造では、処理位
置に配置された被処理体１００の上面と一致する水平線
上およびその下面にそれぞれ遮蔽部材６０が配置されて
いる。

【００７３】また、図８に示した構造は、上記遮蔽部材
６０が、図７に示した場合と同様に、処理位置に配置さ
れた被処理体１００に対応して配置されている構造に加
えて、被処理体１００が、処理位置に移動する途中の位
置で、被処理体１００の裏側にも複数の遮蔽部材６０Ａ
が配置されている。

【００７４】このような遮蔽部材６０、６０Ａは、熱処
理部内でプロセスガスを密封するとともに被処理体１０
０が移動する際の気流の発生を防止する。つまり、被処
理体１００が移動するときには、これに接近している給
気パイプ１４との間に気体の巻き込みが発生して気流が
生じやすくなる。このため、被処理体１００の周辺部で
の放熱が促進されるばかりでなく、熱処理部内のプロセ
スガス、特に、被処理体１００の中心に向け流れようと
するプロセスガスに乱流が発生しやすくなる。そこで、
上記した遮蔽部材６０、６０Ａを配置することにより、
被処理体１００が移動するときは勿論、処理位置に配置
された場合でも、気流の影響を被処理体１００の表面に
及ぼさないようにすることができる。つまり、被処理体
の中心部で発生しがちな上昇気流が、プロセスガスの噴
流によって打消されるので、被処理体の中心部で発生す
るプロセスガスの対流を防止することができる。このた
め、被処理体中心部でのプロセスガスの濃度を低下させ
ることがないので、被処理体の中心部での成膜厚さを減
少させることがない。しかも、上昇気流を打ち消すため
に導入されるプロセスガスは、インジェクタによって所
定流速を確保されるので、確実に対流を防止することが
できる。

【００７５】また、本発明の実施例によれば、上記流速
が設定されたプロセスガスを被処理体の中心部に向ける
場合、被処理体を加熱するために向けてある面状発熱源
の構造を変更することがない。しかも、面状発熱源によ
る被処理体の直接加熱を阻害しないようにインジェクタ
の配置を構成しているので、被処理体の面内での温度分
布を変化させることがない。

【００７６】また本発明の実施例によれば、プロセスチ
ューブを二層構造とし、そのチューブ間にプロセスガス
を通過させて供給する場合に場合においても、インナー
チューブの肩部の形状により、インジェクタから供給さ
れるプロセスガスの流速を変化させないようにすること
ができる。しかも、このインジェクタが面状発熱源から
の直接加熱を阻害しない構成とされているので、被処理
体からの上昇気流を阻止するとともに、被処理体の面内
温度分布を変化させることがない。

【００７７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、同じ面内
温度分布を設定した状況下で、面内均一性、特に、成膜
厚さを均一化することができる。

【００７８】さらに、本発明によれば、整流部材を設け
ることにより、被処理体から発生しようとする上昇気流
を直接防止することが可能になる。

【００７９】しかも、整流部材を均熱部材あるいは輻射
熱透過可能な部材とした場合には、面状発熱源からの直
接加熱を阻害することがないので、被処理体の面内での
温度分布を均一化することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる熱処理装置の一実施例を説明す
るための熱処理装置の要部構成を示す局部的な断面図で
ある。

【図２】図１に示した熱処理装置に用いられるプロセス
チューブの構造の変形例を示す局部的な断面図である。

【図３】本発明にかかる熱処理装置の他の実施例を説明
するための熱処理装置の局部的な断面図である。

【図４】本発明にかかる熱処理装置の別実施例を説明す
るための熱処理装置の局部的な断面図である。

【図５】図１に示した実施例による熱処理装置によって
得られる被処理体の面内特性について説明するための線
図である。

【図６】図１に示した実施例による熱処理装置によって
得られる被処理体の面内特性に関し、プロセスガスの流
速を変更した場合の面内特性について説明するための線
図である。

【図７】本発明にかかる熱処理装置に用いられる対流防
止構造の変形例を説明するための模式図である。

【図８】本発明にかかる熱処理装置に用いられる対流防
止構造のさらに変形例を説明すうための模式図である。

【図９】熱処理装置の一例を説明するための局部的な断
面図である。

【図１０】図７に示した熱処理装置における問題点を説
明するための模式図である。

【図１１】図７に示した熱処理装置によって得られる被
処理体の面内特性を説明するための線図である。

【符号の簡単な説明】

１０ 熱処理位置 １２ プロセスチューブ １２Ａ ガイド部 １４ ガス供給手段をなす給気パイプ １４Ａ 予熱部 ３０ 被処理体用ホルダー ４０ インナーチューブ ４０Ａ 開口部 ４０Ｂ 肩部 ５０ 整流部材 １００ 被処理体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/22 511

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理位置に配置される被処理体を加熱す
   る熱源を装備した縦型プロセスチューブを備えた熱処理
   装置において、 枚葉状態で水平に支持した被処理体を上記縦型プロセス
   チューブ内に搬入し、処理位置に配置する被処理体用ホ
   ルダーと、 上記縦型プロセスチューブ内の処理位置に向け反応ガス
   を供給するガス供給手段とを有し、上記縦型プロセスチューブは、アウタチューブとインナ
   ーチューブとで構成され、 上記ガス供給手段は、上記チューブ間に沿ってプロセス
   ガスを被処理体の中心上方に導く構造を有し、かつ、上
   記インナーチューブは、上部にプロセスガスを内部に導
   入する開口部を有し、その開口部から筒状側壁に移行す
   る肩部が湾曲あるいは傾斜面に形成され、 上記ガス供給手段は、上記被処理体のほぼ中心に向かう
   プロセスガスの流速を１０ｍｍ／秒以上に設定して供給
   することを特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 被処理体を搬入出するための開口を下端
   に有し、処理位置に配置される被処理体を加熱するため
   の面状発熱源が外側上方に配置されている縦型プロセス
   チューブを備えた熱処理装置において、 枚葉状態で水平に支持した被処理体を上記プロセスチュ
   ーブ内に搬入し、所定の処理位置に配置する被処理体用
   ホルダーと、 上記プロセスチューブ内の処理位置に向け反応ガスを供
   給するガス供給手段とを有し、 上記プロセスチューブ内で、上記プロセスガスの導入側
   の位置には、均熱部材若しくは輻射熱透過可能な部材で
   形成されていて、上記被処理体に近接して少なくとも上
   記被処理体の中央部を覆い得る大きさをもつ整流部材が
   配置されていることを特徴とする熱処理装置。