JP3468651B2 - Substrate heat treatment equipment - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハやセ
ラミック基板などの各種の基板に対して、酸化やアニー
リングなどの各種の加熱処理を行う基板熱処理装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate heat treatment apparatus for performing various heat treatments such as oxidation and annealing on various substrates such as semiconductor wafers and ceramic substrates.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体ウエハなどの基板の処理方法とし
ては、複数枚の基板を同時に一括して処理するバッチ式
や一枚ごとに処理する枚葉式がある。バッチ式で基板を
加熱処理する装置の代表的なものとしては縦型拡散炉が
挙げられ、枚葉式で基板を加熱処理する代表的な装置と
してはランプアニール装置が挙げられる。2. Description of the Related Art As a method for processing a substrate such as a semiconductor wafer, there are a batch method in which a plurality of substrates are processed simultaneously and a single wafer method in which they are processed one by one. A vertical diffusion furnace is a typical batch-type apparatus for heat-treating a substrate, and a lamp annealing apparatus is a typical single-wafer type apparatus for heat-treating a substrate.
【０００３】縦型拡散炉は、例えば、図６に示すよう
に、複数枚の基板Ｗを搭載したボート１００を収納す
る、鉛直方向に沿って配設された石英チューブ１１０
と、この石英チューブ１１０の外周面側から加熱するヒ
ータユニット１２０とを備えている。なお、加熱処理中
に供給される窒素や酸素などのプロセスガスは、石英チ
ューブ１１０の上部から導入されてその下部から排出さ
れるようになっている。ヒータユニット１２０は、鉛直
方向に沿って積層載置された複数枚の基板Ｗの各々を均
一に加熱できるように上部ヒータユニット１２１と、中
央部ヒータユニット１２２と、下部ヒータユニット１２
３とに分割して構成されている。これらの各ヒータユニ
ット１２１〜１２３の温度をそれぞれ調整して、石英チ
ューブ１１０の鉛直方向に沿って温度分布が均一な空間
を確保、つまり所定の均熱長を確保して、各基板Ｗに対
してほぼ均一な加熱処理ができるようにしている。A vertical diffusion furnace, for example, as shown in FIG. 6, accommodates a boat 100 having a plurality of substrates W mounted therein, and a quartz tube 110 arranged along the vertical direction.
And a heater unit 120 for heating from the outer peripheral surface side of the quartz tube 110. The process gas such as nitrogen and oxygen supplied during the heat treatment is introduced from the upper part of the quartz tube 110 and discharged from the lower part thereof. The heater unit 120 includes an upper heater unit 121, a central heater unit 122, and a lower heater unit 12 so as to uniformly heat each of the plurality of substrates W stacked and placed along the vertical direction.
It is divided into three parts. By adjusting the temperature of each of the heater units 121 to 123, a space with a uniform temperature distribution is secured along the vertical direction of the quartz tube 110, that is, a predetermined soaking length is secured, and each substrate W is So that a uniform heat treatment can be performed.
【０００４】ランプアニール装置は、例えば、図７に示
すように、一枚の基板Ｗを載置した基板載置部２００を
収納した石英チャンバー２１０と、この石英チャンバー
２１０の上側および下側に配備されて強力な赤外線エネ
ルギーを照射するランプヒータユニット２２０，２３０
とを備えている。この装置では石英チャンバー２１０の
横方向の一端側からプロセスガスが導入され、他端側か
ら排出されるようになっている。The lamp annealing apparatus is provided, for example, as shown in FIG. 7, with a quartz chamber 210 accommodating a substrate placing portion 200 on which a single substrate W is placed, and above and below the quartz chamber 210. Lamp heater units 220, 230 which are irradiated with strong infrared energy
It has and. In this apparatus, the process gas is introduced from one end side in the lateral direction of the quartz chamber 210 and discharged from the other end side.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
ている縦型拡散炉では、基板Ｗの積層方向に沿ってヒー
タユニット１２１〜１２３を分割して配置し、それぞれ
の温度を制御しているので積層方向に所定の均熱長を確
保することができる。その一方、基板Ｗの半径方向の温
度分布を制御する手段を備えていないので、積層方向に
比較して半径方向の温度分布が悪化する欠点がある。こ
の半径方向の温度分布を改善するためには、上部ヒータ
ーユニット１２１および下部ヒータユニット１２３を鉛
直方向に沿って長くするか、あるいは石英チューブ１１
０の上部および下部に放熱を防止する断熱材１３０を配
設する対策を要する。しかしながら、このような装置が
設置されるクリーンルームの寸法や他の装置との関係な
どから炉長に対する制限が加わることが多く、装置の寸
法が必然的に大きくなる上記の対策を施すことが現実的
には困難となっている。特に、最近の半導体製造業界で
は８インチ径から３００ｍｍ径へと基板サイズが大口径
化する動きがあり、このような大口径基板では要求され
ている半径方向の温度分布を±０．５℃以内に収めるこ
とができないという問題点がある。In the vertical diffusion furnace configured as described above, the heater units 121 to 123 are divided and arranged along the stacking direction of the substrates W, and the respective temperatures are controlled. Therefore, a predetermined soaking length can be secured in the stacking direction. On the other hand, since there is no means for controlling the temperature distribution in the radial direction of the substrate W, there is a drawback that the temperature distribution in the radial direction becomes worse than in the stacking direction. In order to improve the temperature distribution in the radial direction, the upper heater unit 121 and the lower heater unit 123 are lengthened in the vertical direction, or the quartz tube 11 is used.
It is necessary to take measures to dispose the heat insulating material 130 on the upper and lower portions of 0 to prevent heat radiation. However, restrictions on the furnace length are often added due to the size of the clean room in which such a device is installed and the relationship with other devices, and it is practical to take the above-mentioned measures that make the size of the device inevitably large. Has become difficult. In particular, in the recent semiconductor manufacturing industry, there is a movement to increase the substrate size from 8 inch diameter to 300 mm diameter, and the radial temperature distribution required for such a large diameter substrate is within ± 0.5 ° C. There is a problem that it cannot fit in.
【０００６】また、上記のように構成されているランプ
アニール装置では、温度の高速昇降が可能である一方、
ランプヒータユニット２２０，２３０を構成する複数個
のランプの配置が直接的に温度分布に大きく影響するの
で、やはり基板Ｗの半径方向の温度分布を±０．５℃以
内に収めることが困難となっている。この温度分布の不
均一を解消するためには、基板載置部２００を加熱処理
中に低速回転させたり、あるいは赤外線エネルギーを拡
散する拡散板２４０を基板Ｗの上下に配設する必要があ
るが、基板載置部２００を回転させるために下側のラン
プヒータユニット２３０及び下側の拡散板２４０を貫く
ように基板載置部２００を回転させる回転軸を配設する
と、ランプヒータユニット２３０及び拡散板２４０の間
隙に起因して下側からの加熱が不均一になるという別異
の問題が生じる。[0006] Further, in the lamp annealing apparatus configured as described above, while the temperature can be raised and lowered at high speed,
Since the arrangement of the plurality of lamps forming the lamp heater units 220 and 230 directly affects the temperature distribution, it is difficult to keep the temperature distribution in the radial direction of the substrate W within ± 0.5 ° C. ing. In order to eliminate this uneven temperature distribution, it is necessary to rotate the substrate mounting portion 200 at a low speed during the heat treatment, or dispose the diffusion plates 240 that diffuse the infrared energy above and below the substrate W. When the rotation shaft for rotating the substrate mounting portion 200 is disposed so as to penetrate the lower lamp heater unit 230 and the lower diffusion plate 240 for rotating the substrate mounting portion 200, the lamp heater unit 230 and the diffusion are provided. Another problem arises in that the gap from the plate 240 causes uneven heating from below.
【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、基板を回転させる機構を工夫すること
により、大口径基板であっても半径方向の温度分布を均
一に処理することができる基板熱処理装置を提供するこ
とを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and by devising a mechanism for rotating a substrate, it is possible to uniformly treat the temperature distribution in the radial direction even with a large-diameter substrate. It is an object of the present invention to provide a substrate heat treatment apparatus capable of performing the above.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の発明は、基板に加熱処理を行う基
板熱処理装置であって、鉛直方向に沿って配設された筒
状の反応外管と、前記反応外管の内部に配置された筒状
の反応内管と、前記反応内管の外部上面に配設され、前
記反応外管の内部上面と前記反応内管の外部上面との間
で形成される反応室で基板を保持する保持手段と、前記
反応内管を鉛直方向の軸芯周りに回転させる駆動手段
と、前記反応外管の外部上面側から前記反応室を加熱す
る第１の加熱手段と、前記反応内管の内部下面側から前
記反応室を加熱する第２の加熱手段と、を備えているこ
とを特徴とするものである。The present invention has the following constitution in order to achieve such an object. That is, the invention according to claim 1 is a substrate heat treatment apparatus for performing a heat treatment on a substrate, which is a cylindrical reaction outer tube arranged along a vertical direction, and arranged inside the reaction outer tube. And a cylindrical reaction inner tube, and a reaction chamber formed between the inner upper surface of the reaction outer tube and the outer upper surface of the reaction inner tube, the substrate being held on the outer upper surface of the reaction inner tube. Holding means, drive means for rotating the reaction inner tube around a vertical axis, first heating means for heating the reaction chamber from the outer upper surface side of the reaction outer tube, and inside of the reaction inner tube Second heating means for heating the reaction chamber from the lower surface side is provided.
【０００９】また、請求項２に記載の基板熱処理装置
は、請求項１に記載の基板熱処理装置において、前記反
応外管の外周面側から前記反応室を加熱する第３の加熱
手段を備えていることを特徴とするものである。A substrate heat treatment apparatus according to a second aspect is the substrate heat treatment apparatus according to the first aspect, further comprising third heating means for heating the reaction chamber from the outer peripheral surface side of the reaction outer tube. It is characterized by being present.
【００１０】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または請求項２に記載の基板熱処理装置において、前記
反応室にプロセスガスを導入する導入ポートを前記反応
外管の上部側面に備えるとともに、前記反応室に導入さ
れたプロセスガスを前記反応外管の内周面と前記反応内
管の外周面との間隙を通して外部へ排気するようにした
ことを特徴とするものである。The invention described in claim 3 is the same as claim 1
3. The substrate heat treatment apparatus according to claim 2, wherein an introduction port for introducing a process gas into the reaction chamber is provided on an upper side surface of the reaction outer tube, and the process gas introduced into the reaction chamber is supplied to the reaction outer tube. It is characterized in that the gas is exhausted to the outside through a gap between the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the reaction inner tube.
【００１１】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
ないし請求項３に記載の基板熱処理装置において、前記
反応室内の温度に関連する物理量を測定する測定手段
と、前記物理量を温度信号に変換する変換手段とを前記
反応内管に備え、前記反応内管を回動自在に支持するベ
アリングを介して前記測定手段および前記変換手段の所
要動作電力および前記変換手段からの温度信号を伝送す
るようにしたことを特徴とするものである。The invention described in claim 4 is the same as claim 1.
The substrate heat treatment apparatus according to claim 3, wherein the reaction inner tube is provided with a measuring unit for measuring a physical quantity related to a temperature in the reaction chamber, and a converting unit for converting the physical quantity into a temperature signal. The required operating electric power of the measuring means and the converting means and the temperature signal from the converting means are transmitted through a bearing that rotatably supports the tube.
【００１２】また、請求項５に記載の発明は、請求項１
ないし請求項３に記載の基板熱処理装置において、前記
反応室内の温度に関連する物理量を測定する測定手段
と、測定された物理量を温度信号に変換する変換手段
と、前記温度信号を変調する変調手段とを前記反応内管
に備え、前記反応内管に配設された第１のコイルと前記
反応外管に配設された第２のコイルとを介して、前記測
定手段と、前記変換手段と、前記変調手段の所要動作電
力を伝送するとともに、前記変調手段からの変調信号を
伝送するようにしたことを特徴とするものである。The invention described in claim 5 is the same as claim 1.
4. The substrate heat treatment apparatus according to claim 3, wherein a measuring unit that measures a physical quantity related to the temperature in the reaction chamber, a converting unit that converts the measured physical quantity into a temperature signal, and a modulating unit that modulates the temperature signal. Is provided in the reaction inner tube, and the measuring means and the converting means are provided via a first coil arranged in the reaction inner tube and a second coil arranged in the reaction outer tube. In addition to transmitting the required operating power of the modulating means, the modulated signal from the modulating means is also transmitted.
【００１３】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
ないし請求項４に記載の基板熱処理装置において、前記
反応外管に対して前記第１の加熱手段または前記第１の
加熱手段および前記第３の加熱手段を接近・離間させる
移動手段と、前記反応外管と前記第１の加熱手段とを離
間させた状態で前記第１の加熱手段と前記反応外管との
間または前記第１の加熱手段および前記第３の加熱手段
と前記反応外管との間に挿入可能な断熱シャッターとを
備えていることを特徴とするものである。The invention according to claim 6 is the same as claim 1.
5. The substrate heat treatment apparatus according to claim 4, wherein the first heating unit or the moving unit that moves the first heating unit and the third heating unit toward and away from the reaction outer tube; and the reaction. Between the first heating means and the reaction outer tube in a state where the outer tube and the first heating means are separated from each other, or between the first heating means and the third heating means and the reaction outer tube. And a heat insulating shutter that can be inserted between the two.
【００１４】また、請求項７に記載の発明は、請求項２
に記載の基板熱処理装置において、前記反応外管の上部
の径を前記反応内管の外径よりも小さくして段付き筒状
に形成するとともに、前記第３の加熱手段を段付き部分
の外周面に配設したことを特徴とするものである。The invention described in claim 7 is the same as claim 2.
In the substrate heat treatment apparatus described in (1) above, the diameter of the upper portion of the reaction outer tube is made smaller than the outer diameter of the reaction inner tube to form a stepped cylinder, and the third heating means is provided on the outer periphery of the stepped portion. It is characterized by being arranged on the surface.
【００１５】[0015]
【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。加熱処理される基板は、反応外管の内部上面と反応
内管の外部上面とで形成されている反応室内で保持手段
によって保持され、第１の加熱手段により上方から加熱
されるとともに、第２の加熱手段により下方から加熱さ
れる。駆動手段により反応内管自体を鉛直軸周りに回転
させると、反応室の底面だけが回転して保持手段ととも
に基板を回転させることができる。しかも、第２の加熱
手段は反応内管の内部下面側から反応室を加熱するの
で、基板を回転させる際の妨げにはならない。したがっ
て、回転機構を設けたことによる温度分布不均一を生じ
させることなく、上方から第１の加熱手段により基板を
均一に加熱することができるとともに、下方から第２の
加熱手段により均一に加熱することができる。The operation of the invention described in claim 1 is as follows. The substrate to be heat-treated is held by the holding means in the reaction chamber formed by the inner upper surface of the outer reaction tube and the outer upper surface of the inner reaction tube, is heated from above by the first heating means, and is heated by the second heating means. It is heated from below by the heating means. When the reaction inner tube itself is rotated around the vertical axis by the driving means, only the bottom surface of the reaction chamber is rotated and the substrate can be rotated together with the holding means. Moreover, since the second heating means heats the reaction chamber from the inner lower surface side of the reaction inner tube, it does not hinder the rotation of the substrate. Therefore, the substrate can be uniformly heated by the first heating means from the upper side and uniformly heated by the second heating means from the lower side without causing uneven temperature distribution due to the provision of the rotation mechanism. be able to.
【００１６】また、請求項２に記載の発明によれば、反
応室を上方から加熱する第１の加熱手段およびその下方
から加熱する第２の加熱手段に加えて、反応外管の外周
面側から反応室を加熱する第３の加熱手段を配備するこ
とにより、反応室を上下方向からだけでなく外周方向か
らも加熱して基板の全方向から加熱することができる。
したがって、反応室の側方から輻射エネルギーが漏れる
ことも防止でき、基板をより均一に加熱することができ
る。According to the invention as set forth in claim 2, in addition to the first heating means for heating the reaction chamber from above and the second heating means for heating from below, the outer peripheral surface side of the reaction outer tube By disposing the third heating means for heating the reaction chamber, it is possible to heat the reaction chamber not only from the vertical direction but also from the outer peripheral direction to heat the substrate from all directions.
Therefore, radiant energy can be prevented from leaking from the side of the reaction chamber, and the substrate can be heated more uniformly.
【００１７】また、請求項３に記載の発明によれば、反
応外管の上部側面に形成した導入ポートからプロセスガ
スを導入し、反応外管および反応内管の二重筒の間隙を
通してプロセスガスを排出することにより排出経路を長
くとることができる。その結果、外気が反応室内に逆流
する逆拡散を防止できて、スムーズにプロセスガスを導
入・排出することができる。According to the third aspect of the invention, the process gas is introduced from the introduction port formed on the upper side surface of the reaction outer tube, and the process gas is passed through the gap between the double cylinders of the reaction outer tube and the reaction inner tube. By discharging, it is possible to lengthen the discharge route. As a result, it is possible to prevent the back diffusion of the outside air into the reaction chamber and to smoothly introduce and discharge the process gas.
【００１８】また、請求項４に記載の発明によれば、反
応管を回動自在に支持しているベアリングを介して測定
手段および変換手段の所要動作電力を供給するととも
に、変換手段からの温度信号を伝送することにより、回
転する反応内管に配設された測定手段および変換手段と
を動作させることができ、反応室内の実温度を正確に知
ることができる。According to the invention described in claim 4, the required operating electric power of the measuring means and the converting means is supplied through the bearing that rotatably supports the reaction tube, and the temperature from the converting means is supplied. By transmitting the signal, the measuring means and the converting means provided in the rotating reaction inner tube can be operated, and the actual temperature in the reaction chamber can be accurately known.
【００１９】また、請求項５に記載の発明によれば、反
応内管に配設された第１のコイルと反応外管に配設され
た第２のコイルとを介して測定手段と、変換手段と、変
調手段の各所要動作電力を供給するとともに、温度信号
を変調した変調信号を伝送することにより、回転する反
応内管に配設された各手段を動作させることができ、反
応室内の実温度を正確に知ることができる。Further, according to the invention as defined in claim 5, the measuring means and the conversion means are arranged via the first coil arranged in the reaction inner tube and the second coil arranged in the reaction outer tube. By supplying the required operating electric power of the means and the modulating means and transmitting the modulated signal obtained by modulating the temperature signal, it is possible to operate each means arranged in the rotating reaction inner tube, You can know the actual temperature accurately.
【００２０】また、請求項６に記載の発明によれば、反
応室を加熱する第１の加熱手段または第１の加熱手段お
よび第３の加熱手段を、移動手段によって反応外管に対
して接近させることにより反応室を急激に加熱すること
ができ、離間させることにより反応室からの放熱を促進
させることができる。また、加熱手段と反応外管とを離
間させた状態で、それらの間に断熱シャッターを挿入す
ることにより、加熱手段からの輻射エネルギーを遮断す
ることができる。したがって、反応室内の温度を高速に
昇降させることができる。According to the invention of claim 6, the first heating means for heating the reaction chamber or the first heating means and the third heating means are brought closer to the reaction outer tube by the moving means. By doing so, the reaction chamber can be rapidly heated, and by separating them from each other, heat dissipation from the reaction chamber can be promoted. In addition, the radiant energy from the heating means can be blocked by inserting a heat insulating shutter between the heating means and the reaction outer tube in a separated state. Therefore, the temperature in the reaction chamber can be raised and lowered at high speed.
【００２１】また、請求項７に記載の発明によれば、反
応外管を段付き筒状に形成し、段付き部分に第３の加熱
手段を配設することにより、反応室を下方から加熱する
第２の加熱手段と側方から加熱する第３の加熱手段とを
平面視で接近させることができる。したがって、より均
一に反応室を加熱することができるだけでなく、さらに
反応室から輻射エネルギーが漏れることを抑制すること
ができる。Further, according to the invention described in claim 7, by forming the reaction outer tube in a stepped cylindrical shape and disposing the third heating means in the stepped portion, the reaction chamber is heated from below. The second heating means for heating and the third heating means for heating from the side can be brought close to each other in a plan view. Therefore, not only can the reaction chamber be heated more uniformly, but also radiant energy can be prevented from leaking from the reaction chamber.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を説明する。図１は本発明に係る基板熱処理装置
の概略縦断面図であり、図２は制御系を示すブロック図
である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a substrate heat treatment apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a control system.
【００２３】図中、符号１は筒状を呈する反応外管であ
り、筒軸が鉛直方向に沿うように配設されている。この
反応外管１の上部１ａの内径は、後述する反応内管５の
外径よりも小さくなるように形成され、縦断面が凸状と
されている。上部１ａから横方向に延びた段付き部１ｂ
を経て下部１ｃが形成され、この内径は後述する反応内
管５の外径よりもやや大きく形成されている。反応外管
１は、その下部１ｃが位置固定のベース３の上面に固着
されている。In the figure, reference numeral 1 is a reaction outer tube having a cylindrical shape, and the cylindrical axis is arranged along the vertical direction. The inner diameter of the upper portion 1a of the reaction outer tube 1 is formed so as to be smaller than the outer diameter of the reaction inner tube 5 described later, and has a convex vertical cross section. Stepped portion 1b extending laterally from the upper portion 1a
The lower portion 1c is formed through the above, and the inner diameter is formed to be slightly larger than the outer diameter of the reaction inner tube 5 described later. The lower portion 1c of the outer reaction tube 1 is fixed to the upper surface of a base 3 whose position is fixed.
【００２４】反応外管１の内部には、石英製で筒状に形
成された反応内管５が配設されている。この反応内管５
の外径は、反応外管１の下部１ｃの内径よりもやや小さ
な外径とされ、その上面の周縁部が段付き部１ｂの下面
に近接するように配設されている。反応外管１の内部上
面と反応内管５の外部上面との間で反応室７を形成して
おり、反応内管５の上面には５枚の基板Ｗを一定間隔で
積層支持して、基板Ｗを反応室７に保持する保持部９
（保持手段）が立設されている。反応内管５は、その下
端部が中空状の回転テーブル１１の上部に固着されてい
る。ベース３の内周面に配設された取り付け部材１３に
は、回転テーブル１１を回動自在に支持する環状のベア
リング１２（１２ａ〜１２ｄ）が配設されている。な
お、上記の保持部９は、複数枚の基板Ｗを積層支持する
ものでなく、基板Ｗを立てた状態で平面視放射状に支持
するものであってもよい。また、複数枚に限らず１枚の
基板Ｗだけを支持するものであってもよい。Inside the reaction outer tube 1, a reaction inner tube 5 made of quartz and formed in a cylindrical shape is arranged. This reaction inner tube 5
Has an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the lower portion 1c of the reaction outer tube 1, and is arranged so that the peripheral edge of the upper surface thereof is close to the lower surface of the stepped portion 1b. A reaction chamber 7 is formed between the inner upper surface of the outer reaction tube 1 and the outer upper surface of the inner reaction tube 5, and five substrates W are stacked and supported on the upper surface of the inner reaction tube 5 at regular intervals. Holding unit 9 for holding the substrate W in the reaction chamber 7
(Holding means) is erected. The lower end of the reaction inner tube 5 is fixed to the upper part of the hollow rotary table 11. An annular bearing 12 (12a to 12d) that rotatably supports the rotary table 11 is provided on the mounting member 13 provided on the inner peripheral surface of the base 3. The holding unit 9 may not support the plurality of substrates W in a stacked manner, but may support the substrates W in an upright state in a radial manner in a plan view. Further, it is not limited to a plurality of substrates and may support only one substrate W.
【００２５】回転テーブル１１の下部内周面には歯車１
５が配設されており、ベース１３に配設されたモータ１
７（駆動手段）と、その鉛直方向に沿う回転軸に取り付
けられた駆動歯車１９とによって回転テーブル１１とと
もに反応内管５を鉛直軸周りに回転駆動するようになっ
ている。取り付け部材１３の底部には支柱２１が立設さ
れており、その上端部には抵抗加熱式の下部ヒータユニ
ット２３（第２の加熱手段）が配設されている。この下
部ヒータユニット２３は、反応室７を下方から加熱す
る。下部ヒータユニット２３から反応室７を挟んだ対向
位置には、本発明の第１の加熱手段に相当する上部ヒー
タユニット２５が配設されており、上部ヒータユニット
２５及びこれに隣接して配設された環状の側面ヒータユ
ニット２７（第３の加熱手段）が、上部１ａの外形にほ
ぼ一致するように構成されて反応室７を上部及び側面か
ら加熱する。上部ヒータユニット２５及び側面ヒータユ
ニット２７とは、本発明の移動手段に相当するヒータユ
ニット昇降機構２９によって鉛直方向に沿って一体的に
昇降され、反応室７に対して接近・離間（図１中の二点
鎖線）されるようになっている。さらに、上部ヒータユ
ニット２５及び側面ヒータユニット２７の側方（図１の
左側）には、水平方向に進退自在の断熱シャッター３１
が配備されており、シャッター移動機構３３によって上
部ヒータユニット２５及び側面ヒータユニット２７と反
応室７との間隙に挿抜自在に構成されている。The gear 1 is provided on the lower inner surface of the rotary table 11.
5 is arranged, and the motor 1 is arranged on the base 13.
7 (driving means) and a drive gear 19 attached to a rotary shaft extending in the vertical direction, the reaction inner tube 5 is rotated around the vertical axis together with the rotary table 11. A column 21 is erected on the bottom of the mounting member 13, and a resistance heating type lower heater unit 23 (second heating means) is disposed on the upper end of the column 21. The lower heater unit 23 heats the reaction chamber 7 from below. An upper heater unit 25, which corresponds to the first heating means of the present invention, is disposed at an opposing position sandwiching the reaction chamber 7 from the lower heater unit 23, and is disposed adjacent to the upper heater unit 25. The formed annular side surface heater unit 27 (third heating means) is configured to substantially match the outer shape of the upper portion 1a and heats the reaction chamber 7 from the upper and side surfaces. The upper heater unit 25 and the side heater unit 27 are integrally moved up and down along the vertical direction by a heater unit elevating mechanism 29 corresponding to the moving means of the present invention to approach / separate from the reaction chamber 7 (in FIG. 1). The two-dot chain line). Further, on the side of the upper heater unit 25 and the side heater unit 27 (on the left side in FIG. 1), a heat insulating shutter 31 that can be moved back and forth in the horizontal direction.
The shutter moving mechanism 33 is configured to be insertable into and removable from the gap between the upper heater unit 25 and the side heater unit 27 and the reaction chamber 7.
【００２６】反応室７には、上部１ａの一部位に形成さ
れた導入ポート３５からプロセスガスが導入される。プ
ロセスガスとしては、例えば、窒素や酸素などが挙げら
れる。反応室７内に導入されたプロセスガスは、反応外
管１と反応内管５との間隙を経てベース３の外周面の一
部位に形成された排気ポート３７から排気される。ま
た、反応室７の底面から排気ポート３７までの鉛直方向
の高さＬは、１００ｍｍ以上にすることが好ましい。こ
の程度の高さに設定することにより、排気ポート３７を
開放した際に外気が反応室７内に流れ込む（逆拡散）を
防止でき、プロセスガスの純度を一定に保持することが
できる。このようにプロセスガスの排気に至る経路を長
く、かつ反応室７の底部周辺から排気するように形成す
ることにより、プロセスガスをスムーズに導入・排気す
ることができる。したがって、プロセスガスの純度を維
持することができて反応室７内の温度を安定して保持す
ることができる。反応室７内の温度は、反応室７の底面
（反応内管５の上面）に取り付けられた熱電対３９（測
定手段）によって測定され、反応内管５の内周面に取り
付けられた信号処理部４１（変換手段）により電圧に変
換される。そして、後述するコントローラ５３にフィー
ドバックされて、処理温度に正確に一致するように制御
されるようになっている。A process gas is introduced into the reaction chamber 7 through an introduction port 35 formed at a part of the upper portion 1a. Examples of the process gas include nitrogen and oxygen. The process gas introduced into the reaction chamber 7 is exhausted from the exhaust port 37 formed at one portion of the outer peripheral surface of the base 3 through the gap between the reaction outer tube 1 and the reaction inner tube 5. The vertical height L from the bottom surface of the reaction chamber 7 to the exhaust port 37 is preferably 100 mm or more. By setting the height to this level, it is possible to prevent outside air from flowing into the reaction chamber 7 (back diffusion) when the exhaust port 37 is opened, and to keep the purity of the process gas constant. In this way, the process gas can be smoothly introduced and exhausted by forming a long path to exhaust the process gas and exhausting the process gas from around the bottom of the reaction chamber 7. Therefore, the purity of the process gas can be maintained and the temperature in the reaction chamber 7 can be stably maintained. The temperature in the reaction chamber 7 is measured by a thermocouple 39 (measuring means) attached to the bottom surface of the reaction chamber 7 (upper surface of the reaction inner tube 5), and signal processing attached to the inner peripheral surface of the reaction inner tube 5 is performed. The voltage is converted by the unit 41 (conversion means). Then, the temperature is fed back to the controller 53, which will be described later, and is controlled so as to exactly match the processing temperature.
【００２７】反応内管５と、回転テーブル１１と、支柱
２１と、下部ヒータユニット２３とは、回転テーブル昇
降機構４３により取り付け部材１３とともに昇降駆動さ
れるようになっている。反応室７に未処理の基板Ｗを載
置したり、処理済みの基板Ｗを反応室７から取り出す際
には、回転テーブル昇降機構４３によりベース３に対し
て取り付け部材１３を下降（図１中の二点鎖線）させる
ようになっている。The reaction inner tube 5, the rotary table 11, the column 21, and the lower heater unit 23 are moved up and down together with the mounting member 13 by the rotary table lifting mechanism 43. When the unprocessed substrate W is placed in the reaction chamber 7 or the processed substrate W is taken out of the reaction chamber 7, the rotary table elevating mechanism 43 lowers the mounting member 13 with respect to the base 3 (see FIG. 1). The two-dot chain line).
【００２８】図２を参照する。上述したように熱電対３
９によって測定された反応室７内の温度に関連した物理
量である起電力は、信号処理部４１によって反応室７内
の温度を表す温度信号に変換される。信号処理部４１の
所要動作電力は、交流電源５１から供給されるが、信号
処理部４１は回転される反応内管５の内部に配備されて
いるので、その供給には工夫が必要である。この実施例
では、回転テーブル１１とともに反応内管５を回動自在
に支持しているベアリング１２を介して所要動作電力を
供給する。つまり、４個のベアリング１２（１２ａ〜１
２ｄ）のうちの２個のベアリング１２ｃ，１２ｄを利用
し、それらの位置固定側である外周部に交流電源５１を
接続し、それらの回転側である内周部から信号処理部４
１に配線を接続する。これにより反応内管５とともに回
転する信号処理部４１に所要動作電力を供給することが
できる。また、信号処理部４１から出力される温度信号
も同様にして、外部へと伝送される。つまり、ベアリン
グ１２ａ，１２ｂの回転側である内周部に信号処理部４
１の出力端子を接続し、それらの位置固定側である外周
部にコントローラ５３の信号入力端子を接続している。Referring to FIG. As mentioned above, thermocouple 3
The electromotive force, which is a physical quantity related to the temperature in the reaction chamber 7 measured by 9, is converted into a temperature signal representing the temperature in the reaction chamber 7 by the signal processing unit 41. The required operating power of the signal processing unit 41 is supplied from the AC power supply 51, but since the signal processing unit 41 is arranged inside the rotated reaction inner tube 5, it is necessary to devise its supply. In this embodiment, required operating electric power is supplied through a bearing 12 that rotatably supports the reaction inner tube 5 together with the rotary table 11. That is, the four bearings 12 (12a-1
The two bearings 12c and 12d of 2d) are used, the AC power supply 51 is connected to the outer peripheral portions which are the position fixing sides thereof, and the signal processing unit 4 is connected from the inner peripheral portion which is the rotating side thereof.
Connect the wiring to 1. As a result, the required operating electric power can be supplied to the signal processing unit 41 that rotates together with the reaction inner tube 5. Further, the temperature signal output from the signal processing unit 41 is similarly transmitted to the outside. That is, the signal processing unit 4 is provided on the inner peripheral portion on the rotating side of the bearings 12a and 12b.
1 is connected to the output terminal of the controller 53, and the signal input terminal of the controller 53 is connected to the outer peripheral portion of the position fixing side.
【００２９】コントローラ５１には、上述したモータ１
７と、上部ヒータユニット２５と、側面ヒータユニット
２７と、下部ヒータユニット２３と、ヒータユニット昇
降機構２９と、シャッター移動機構３３と、回転テーブ
ル昇降機構４３とが接続されており、これらを統括制御
する。また、反応室７の温度を表示する表示部５５が接
続されており、コントローラ５３による温度制御が正常
に行われているか否かをオペレータが監視できるように
なっている。The controller 51 includes the motor 1 described above.
7, an upper heater unit 25, a side heater unit 27, a lower heater unit 23, a heater unit elevating mechanism 29, a shutter moving mechanism 33, and a rotary table elevating mechanism 43 are connected, and these are integrally controlled. To do. A display unit 55 that displays the temperature of the reaction chamber 7 is also connected so that the operator can monitor whether or not the temperature control by the controller 53 is normally performed.
【００３０】次に、上記のように構成された装置の動作
について、図３および図４を参照して説明する。まず、
回転テーブル昇降機構４３を駆動して、回転テーブル１
１を取り付け部材１３ごと下降させる。これにより反応
内管５の上面がベース３の下方に移動するので、保持部
９に未処理の基板Ｗを保持させる。なお、このとき基板
Ｗを速やかに加熱処理するため各ヒータユニット２３，
２５，２７が既に基板Ｗの処理温度に制御され、基板Ｗ
を清浄な状態および適切な雰囲気に保持するために導入
ポート３５から所定のプロセスガスが供給されているこ
とが好ましい。Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. 3 and 4. First,
The rotary table lifting mechanism 43 is driven to drive the rotary table 1
1 is lowered together with the mounting member 13. As a result, the upper surface of the reaction inner tube 5 moves below the base 3, so that the holder 9 holds the unprocessed substrate W. At this time, in order to quickly heat the substrate W, each heater unit 23,
25 and 27 are already controlled to the processing temperature of the substrate W,
It is preferable that a predetermined process gas is supplied from the introduction port 35 in order to maintain the gas in a clean state and an appropriate atmosphere.
【００３１】次に、回転テーブル昇降機構４３を駆動し
て図１に示すように回転テーブル１１を上昇させ、反応
室７内に基板Ｗを一定時間だけ保持する。このとき５枚
の基板Ｗのうち最下層にある基板Ｗの裏面に当接した熱
電対３９により反応室７の実温度が測定され、温度信号
に基づいてコントローラ５３によりフィードバック制御
される。また、熱処理中の間は常時モータ１７を駆動し
て、反応内管５を低速回転（例えば、１ｒｐｍ）させて
おく。これにより各ヒータユニット２３，２５，２７に
起因する温度ムラが基板Ｗに影響することを防止でき
る。また、上述したように反応外管１の形状が凸状（上
部１ａ，段付き部１ｂ，下部１ｃ）に形成されている関
係上、側面ヒータユニット２７と下部ヒータユニット２
３との水平方向の距離が短くなっている。したがって、
全方向からほぼ均等に加熱することができるとともに、
反応室７から輻射エネルギーが漏れることを防止でき、
加熱処理時の均一性を向上させることができる。Next, the rotary table elevating mechanism 43 is driven to raise the rotary table 11 as shown in FIG. 1, and the substrate W is held in the reaction chamber 7 for a certain period of time. At this time, the actual temperature of the reaction chamber 7 is measured by the thermocouple 39 which is in contact with the back surface of the lowermost substrate W among the five substrates W, and is feedback-controlled by the controller 53 based on the temperature signal. Further, during the heat treatment, the motor 17 is constantly driven to rotate the reaction inner tube 5 at a low speed (for example, 1 rpm). As a result, it is possible to prevent the temperature unevenness caused by the heater units 23, 25, 27 from affecting the substrate W. Further, as described above, since the outer reaction tube 1 is formed in a convex shape (upper portion 1a, stepped portion 1b, lower portion 1c), the side heater unit 27 and the lower heater unit 2 are formed.
The horizontal distance from 3 is shorter. Therefore,
Can be heated almost uniformly from all directions,
It is possible to prevent radiant energy from leaking from the reaction chamber 7,
The uniformity during heat treatment can be improved.
【００３２】一定時間が経過して熱処理が完了した場合
には、図４に示すように、ヒータユニット昇降機構２９
を駆動して上部ヒータユニット２５及び側面ヒータユニ
ット２７を上昇させる。なお、側面ヒータユニット２７
の一部位には、逆Ｕの字状の切り欠きが形成されている
ので、反応外管１の上部１ａに形成されている導入ポー
ト３５が干渉することはない。さらに、シャッター移動
機構３３を駆動して、それらの間に断熱シャッター３１
を挿入することにより、上昇された各ヒータユニット２
５，２７からの輻射熱を完全に遮断することができる。
これにより反応室７の放熱が大幅に促進され、単にヒー
タユニット２５，２７の温度を低下させる場合に比較し
て大幅に降温性能を向上させることができる。したがっ
て、加熱処理完了から図３の状態で処理済みの基板Ｗを
取り出すまでの時間を短縮することができ、装置のスル
ープットを向上させることができる。When the heat treatment is completed after a certain period of time has passed, as shown in FIG.
Is driven to raise the upper heater unit 25 and the side heater unit 27. The side heater unit 27
Since an inverted U-shaped cutout is formed at one portion of the above, the introduction port 35 formed in the upper portion 1a of the reaction outer tube 1 does not interfere. Further, the shutter moving mechanism 33 is driven so that the heat insulating shutter 31 is interposed between them.
Each heater unit 2 raised by inserting
Radiant heat from 5, 27 can be completely blocked.
As a result, the heat radiation of the reaction chamber 7 is greatly promoted, and the temperature lowering performance can be greatly improved as compared with the case where the temperature of the heater units 25 and 27 is simply lowered. Therefore, it is possible to shorten the time from completion of the heat treatment to taking out the processed substrate W in the state of FIG. 3, and it is possible to improve the throughput of the apparatus.
【００３３】上述したように反応外管１と反応内管５に
より二重筒を構成し、反応内管５だけを回転させること
で反応室７の底面を回転させ、基板Ｗを回転させること
ができる。したがって、反応室７を下方から加熱する下
部ヒータユニット２３を貫く構造を採る必要がなく、反
応室７を上下左右の全方向からほぼ均等に加熱すること
ができる。したがって、大口径の基板Ｗを加熱処理する
場合であっても、その半径方向にわたって均一に加熱す
ることができ、要求されている±０．５℃以内に温度分
布を収めることができる。As described above, the reaction outer tube 1 and the reaction inner tube 5 form a double cylinder, and by rotating only the reaction inner tube 5, the bottom surface of the reaction chamber 7 can be rotated and the substrate W can be rotated. it can. Therefore, it is not necessary to adopt a structure that penetrates the lower heater unit 23 that heats the reaction chamber 7 from below, and the reaction chamber 7 can be heated substantially uniformly from all directions of up, down, left and right. Therefore, even when the large-diameter substrate W is heat-treated, it can be uniformly heated in the radial direction, and the temperature distribution can be kept within the required ± 0.5 ° C.
【００３４】次に、上記の例では、温度信号および所要
動作電力の伝送を４個のベアリング１２による接触式で
行うようにしたが、図５に示すようなコイル法による非
接触式によってもそれらの伝送が可能である。なお、以
下のような構成では、上記のようにベアリング１２を複
数個配設する必要はなくベアリング１２を１個だけ配設
すればよいので、装置高さを低くすることができる。Next, in the above example, the temperature signal and the required operating power are transmitted by the contact type using the four bearings 12, but they are also transmitted by the non-contact type using the coil method as shown in FIG. Can be transmitted. In the configuration described below, it is not necessary to dispose a plurality of bearings 12 as described above, and only one bearing 12 needs to be disposed, so that the height of the device can be reduced.
【００３５】すなわち、一対の第１のコイル６１と、一
対の第２のコイル６３とを備え、それぞれの一対のコイ
ル６１，６３で温度信号，所要動作電力の伝送を行うよ
うにする。例えば、一対の第１のコイル６１の一方（本
発明の第１のコイル）および一対の第２のコイル６３の
一方（本発明の第１のコイル）を、回転する回転テーブ
ル１１あるいは反応内管５の内周面に同心円状に配設
し、それらの他方（本発明の第２のコイル）をベース３
あるいは取り付け部材１３の内周面に同心円状に配設す
る。信号処理部６５は、本発明の変換手段に相当するＴ
／Ｖ変換部６７で熱電対３９の起電力を温度に応じた電
圧値（温度信号）に変換し、その温度信号をＶ／Ｆ変換
部６９で交流信号に変換した後、本発明の変調手段に相
当する変調部７１で例えばＦＭ変調するように構成され
ている。変調された温度信号（変調信号）は、電磁誘導
あるいは電磁結合または電磁波により一対の第１のコイ
ル６１の一方から他方へと空間伝送される。空間伝送さ
れた変調信号は、復調部７３で復調され、さらにＦ／Ｖ
変換部で直流信号（温度信号）に変換されてコントロー
ラ５３に出力される。なお、一対の第１のコイル６１と
一対の第２のコイル６２との混信を防止するために、変
調部７１におけるキャリア周波数を交流電源５１の周波
数と異なるものにしておくことが好ましい。また、上記
のように電磁誘導あるいは電磁結合または電磁波によっ
て空間伝送する構成の場合には、一対の第１のコイル６
１および一対の第２のコイル６３のそれぞれのペアのコ
イル軸芯を正確に一致させる必要がないので、装置設計
の自由度を比較的高くすることができる。That is, a pair of first coils 61 and a pair of second coils 63 are provided, and temperature signals and required operating power are transmitted by the pair of coils 61 and 63, respectively. For example, one of the pair of first coils 61 (the first coil of the present invention) and one of the pair of the second coils 63 (the first coil of the present invention) rotate the rotary table 11 or the reaction inner tube. 5 are arranged concentrically on the inner peripheral surface of the base 5, and the other of them (the second coil of the present invention) is used as the base 3
Alternatively, they are arranged concentrically on the inner peripheral surface of the mounting member 13. The signal processing unit 65 corresponds to the conversion means of the present invention.
The / V converter 67 converts the electromotive force of the thermocouple 39 into a voltage value (temperature signal) according to the temperature, the V / F converter 69 converts the temperature signal into an AC signal, and then the modulation means of the present invention. The modulation unit 71 corresponding to is configured to perform FM modulation, for example. The modulated temperature signal (modulation signal) is spatially transmitted from one of the pair of first coils 61 to the other by electromagnetic induction, electromagnetic coupling, or electromagnetic waves. The spatially transmitted modulated signal is demodulated by the demodulation unit 73 and further F / V
The converter converts the DC signal (temperature signal) and outputs the DC signal to the controller 53. In order to prevent interference between the pair of first coils 61 and the pair of second coils 62, it is preferable that the carrier frequency in the modulator 71 be different from the frequency of the AC power supply 51. Further, in the case of the structure for performing the spatial transmission by the electromagnetic induction, the electromagnetic coupling or the electromagnetic wave as described above, the pair of first coils 6
Since it is not necessary to exactly match the coil axis of each pair of the first coil and the pair of second coils 63, the degree of freedom in device design can be made relatively high.
【００３６】なお、熱電対３９が反応室７内に複数個設
けられている場合には、所定の周期で一定の順序で温度
信号を伝送（時分割伝送）すれば、複数個の熱電対３９
による複数箇所の温度測定を行う場合であっても上記の
構成によって対応することができる。このように複数個
の熱電対３９を配設した場合には、各熱電対３９に近い
ヒータユニット２３，２５，２７のいずれかを個別に制
御することによって温度分布がより均一になるように制
御することができる。When a plurality of thermocouples 39 are provided in the reaction chamber 7, if the temperature signals are transmitted (time division transmission) in a predetermined order in a predetermined cycle, the plurality of thermocouples 39 will be transmitted.
Even in the case where the temperature is measured at a plurality of points by the above, it can be dealt with by the above configuration. When a plurality of thermocouples 39 are arranged in this way, the temperature distribution is controlled to be more uniform by individually controlling one of the heater units 23, 25, 27 close to each thermocouple 39. can do.
【００３７】また、上記のコイルに代えて二重の環状電
極を配設してコンデンサを構成し、それらの間の静電結
合を利用（コンデンサ法）して温度信号および所要動作
電力の伝送を行ってもよい。また、フォトカプラなどの
光結合を利用（光カップリング法）してもよい。さら
に、上述したベアリング法と、コイル法と、コンデンサ
法と、光カップリング法とを組み合わせてもよい。Further, instead of the above-mentioned coil, a double annular electrode is provided to form a capacitor, and electrostatic coupling between them is used (capacitor method) to transmit a temperature signal and required operating power. You can go. Alternatively, optical coupling such as a photo coupler may be used (optical coupling method). Furthermore, the bearing method, the coil method, the capacitor method, and the optical coupling method described above may be combined.
【００３８】なお、上述した装置では、反応室７の温度
を測定する測定手段として熱電対３９を例に採って説明
したが、これに代えて、例えば、輻射温度計を採用して
もよい。In the above-mentioned apparatus, the thermocouple 39 was described as an example of the measuring means for measuring the temperature of the reaction chamber 7, but instead of this, for example, a radiation thermometer may be adopted.
【００３９】また、加熱手段としては、上述した抵抗加
熱式のヒータユニット２３，２５，２７に限定されるも
のではなく、水冷式あるいは空冷式の赤外線反射ミラー
に複数個の赤外線ランプを取り付けた赤外線ランプ式で
あってもよい。The heating means is not limited to the resistance heating type heater units 23, 25 and 27 described above, but an infrared ray having a plurality of infrared lamps mounted on a water-cooling type or air-cooling type infrared reflecting mirror. It may be a lamp type.
【００４０】また、上述した装置は、下部ヒータユニッ
ト２３と上部ヒータユニット２５とに加えて側面ヒータ
ユニット２７を備えているが、上部／下部ヒータユニッ
ト２３，２５だけで所定の均熱長を確保することができ
る場合には、側面ヒータユニット２７を配設する必要は
ない。また、加熱処理した基板Ｗを急速に冷却する必要
がない場合には、ヒータユニット昇降機構２９と断熱シ
ャッター３１およびシャッター移動機構３３は不要であ
る。Further, the above-mentioned apparatus is provided with the side heater unit 27 in addition to the lower heater unit 23 and the upper heater unit 25, but the upper / lower heater units 23, 25 alone ensure a predetermined soaking length. If so, the side heater unit 27 need not be provided. If it is not necessary to rapidly cool the heat-treated substrate W, the heater unit elevating mechanism 29, the heat insulating shutter 31, and the shutter moving mechanism 33 are unnecessary.
【００４１】また、上記の反応外管１を、上部１ａと、
段付き部１ｂと、下部１ｃとで縦断面凸状に形成するこ
とは本発明の必須要件ではなく、反応内管５の外径より
もやや大きな内径を有する単なる筒状のものとしてもよ
い。Further, the reaction outer tube 1 is provided with an upper part 1a,
Forming the stepped portion 1b and the lower portion 1c in a convex shape in the vertical cross section is not an essential requirement of the present invention, and may be a simple tubular shape having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the reaction inner tube 5.
【００４２】[0042]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、反応室を二重筒により構成し
て反応内管のみを回転させる機構により、第２の加熱手
段が回転機構の妨げになることがなく、第１の加熱手段
および第２の加熱手段により基板を上下方向から均一に
加熱することができる。したがって、大口径基板であっ
ても、半径方向の温度分布を均一にして加熱することが
できる。As is apparent from the above description, according to the invention described in claim 1, the second heating means is constituted by the mechanism in which the reaction chamber is constituted by the double cylinder and only the reaction inner tube is rotated. Does not interfere with the rotation mechanism, and the substrate can be uniformly heated in the vertical direction by the first heating means and the second heating means. Therefore, even a large-diameter substrate can be heated with uniform temperature distribution in the radial direction.
【００４３】また、請求項２に記載の発明によれば、反
応外管の外周面側から加熱する第３の加熱手段を備える
ことにより、反応室を全方向から加熱することができ
る。したがって、反応室の側方から輻射エネルギーが漏
れることも防止でき、基板をより均一に加熱することが
できる。また、上下方向からのみ加熱する場合と同じ均
熱長を得るには、側方からも加熱する効果により上下の
加熱手段の長さを短縮できるので装置を小型化すること
もできる。According to the second aspect of the invention, the reaction chamber can be heated from all directions by providing the third heating means for heating from the outer peripheral surface side of the reaction outer tube. Therefore, radiant energy can be prevented from leaking from the side of the reaction chamber, and the substrate can be heated more uniformly. Further, in order to obtain the same soaking length as in the case of heating only from the vertical direction, the length of the upper and lower heating means can be shortened by the effect of heating from the side, so that the apparatus can be downsized.
【００４４】また、請求項３に記載の発明によれば、プ
ロセスガスの排出経路を長くすることができるので、外
気が反応室内に逆拡散することを防止でき、スムーズに
プロセスガスを導入・排出することができる。その結
果、プロセスガスの純度を維持することができて反応室
内の温度を安定して保持することができる。よってさら
に均一に基板を加熱処理することができる。According to the third aspect of the invention, the process gas discharge path can be lengthened, so that the outside air can be prevented from back-diffusing into the reaction chamber, and the process gas can be smoothly introduced and discharged. can do. As a result, the purity of the process gas can be maintained and the temperature in the reaction chamber can be stably maintained. Therefore, the substrate can be heat-treated more uniformly.
【００４５】また、請求項４に記載の発明によれば、回
転する反応内管に配設された測定手段および変換手段と
を動作させることができるとともに、反応室内の実温度
を正確に知ることができる。この温度をコントローラに
フィードバックすることにより、各加熱手段を制御して
より正確に加熱処理を施すことができる。According to the invention described in claim 4, the measuring means and the converting means arranged in the rotating reaction inner tube can be operated, and the actual temperature inside the reaction chamber can be accurately known. You can By feeding back this temperature to the controller, it is possible to control each heating means and perform heat treatment more accurately.
【００４６】また、請求項５に記載の発明によれば、回
転する反応内管に配設された測定手段と、変換手段と、
変調手段とを動作させることができるとともに、反応室
内の実温度を正確に知ることができる。この温度をコン
トローラにフィードバックすることにより、各加熱手段
を制御してより正確に加熱処理を施すことができる。ま
た、電磁波あるいは電磁結合により伝送するので、第１
のコイルおよび第２のコイルの軸芯を正確に一致させる
必要がなく、装置設計の自由度を比較的高くすることが
できる。Further, according to the invention of claim 5, a measuring means arranged in the rotating reaction inner tube, a converting means,
The modulating means can be operated, and the actual temperature in the reaction chamber can be accurately known. By feeding back this temperature to the controller, it is possible to control each heating means and perform heat treatment more accurately. In addition, since it is transmitted by electromagnetic waves or electromagnetic coupling, the first
Since it is not necessary to accurately match the axes of the coil and the second coil, the degree of freedom in device design can be made relatively high.
【００４７】また、請求項６に記載の発明によれば、移
動手段によって第１または第１および第３の加熱手段を
反応外管に対して接近させることにより反応室を急激に
加熱することができ、離間させることにより反応室から
の放熱を促進させることができる。さらに第１または第
１および第３の加熱手段と反応外管との間に断熱シャッ
ターを挿入することにより、加熱手段からの輻射エネル
ギーを遮断することができる。したがって、反応室内の
温度を高速に昇降させることができるので、加熱処理の
スループットを向上させることができる。According to the sixth aspect of the invention, the reaction chamber can be rapidly heated by bringing the first or first and third heating means close to the reaction outer tube by the moving means. It is possible to promote the heat radiation from the reaction chamber by separating them. Further, by inserting an adiabatic shutter between the first or first and third heating means and the reaction outer tube, the radiant energy from the heating means can be blocked. Therefore, since the temperature in the reaction chamber can be raised and lowered at high speed, the throughput of heat treatment can be improved.
【００４８】また、請求項７に記載の発明によれば、反
応外管を段付き筒状とすることにより、下方から加熱す
る第２の加熱手段と側方から加熱する第３の加熱手段と
を平面視で接近させることができる。したがって、より
均一に反応室を加熱することができるだけでなく、さら
に反応室から輻射エネルギーが漏れることを抑制するこ
とができる。Further, according to the invention described in claim 7, by forming the reaction outer tube in a stepped cylindrical shape, the second heating means for heating from below and the third heating means for heating from the side are provided. Can be approached in a plan view. Therefore, not only can the reaction chamber be heated more uniformly, but also radiant energy can be prevented from leaking from the reaction chamber.
【図１】実施例に係る基板熱処理装置の概略縦断面図で
ある。FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a substrate heat treatment apparatus according to an embodiment.
【図２】制御系を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a control system.
【図３】装置動作の説明に供する図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the apparatus.
【図４】装置動作の説明に供する図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the apparatus.
【図５】制御系の変形例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a modification of the control system.
【図６】従来例に係る縦型拡散炉の概略構成を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a vertical diffusion furnace according to a conventional example.
【図７】従来例に係るランプアニール装置の概略構成を
示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a lamp annealing apparatus according to a conventional example.
Ｗ … 基板 １ … 反応外管 １ａ … 上部 １ｂ … 段付き部 １ｃ … 下部 ５ … 反応内管 ７ … 反応室 ９ … 保持部（保持手段） １２（１２ａ〜１２ｄ） … ベアリング １７ … モータ（駆動手段） ２３ … 下部ヒータユニット（第２の加熱手段） ２５ … 上部ヒータユニット（第１の加熱手段） ２７ … 側面ヒータユニット（第３の加熱手段） ２９ … ヒータユニット昇降機構（移動手段） ３１ … 断熱シャッター ３５ … 導入ポート ３７ … 排気ポート ３９ … 熱電対（測定手段） ４１ … 信号処理部（変換手段） W ... Substrate 1… Reaction tube 1a ... top 1b ... Stepped portion 1c ... bottom 5… Reaction inner tube 7… Reaction chamber 9 ... Holding part (holding means) 12 (12a-12d) ... Bearing 17 ... Motor (driving means) 23 ... Lower heater unit (second heating means) 25 ... Upper heater unit (first heating means) 27 ... Side heater unit (third heating means) 29 ... Heater unit lifting mechanism (moving means) 31… Adiabatic shutter 35 ... Introduction port 37 ... Exhaust port 39 ... Thermocouple (measuring means) 41 ... Signal processing unit (conversion means)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/324 Ｈ０１Ｌ 21/324 Ｑ Ｈ０５Ｋ 3/22 Ｈ０５Ｋ 3/22 Ｚ // Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０ Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０Ｄ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/31 C23C 14/50 C23C 16/44 H01L 21/22 511 H01L 21/324 H05K 3/22 H05B 3/00 310 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 21/324 H01L 21/324 Q H05K 3/22 H05K 3/22 Z // H05B 3/00 310 H05B 3/00 310D (58 ) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/31 C23C 14/50 C23C 16/44 H01L 21/22 511 H01L 21/324 H05K 3/22 H05B 3/00 310
Claims (7)
あって、 鉛直方向に沿って配設された筒状の反応外管と、 前記反応外管の内部に配置された筒状の反応内管と、 前記反応内管の外部上面に配設され、前記反応外管の内
部上面と前記反応内管の外部上面との間で形成される反
応室で基板を保持する保持手段と、 前記反応内管を鉛直方向の軸芯周りに回転させる駆動手
段と、 前記反応外管の外部上面側から前記反応室を加熱する第
１の加熱手段と、 前記反応内管の内部下面側から前記反応室を加熱する第
２の加熱手段と、 を備えていることを特徴とする基板熱処理装置。1. A substrate heat treatment apparatus for performing heat treatment on a substrate, comprising: a cylindrical reaction outer tube arranged along a vertical direction; and a cylindrical reaction inner tube arranged inside the reaction outer tube. A tube, a holding means arranged on the outer upper surface of the reaction inner tube, for holding the substrate in a reaction chamber formed between the inner upper surface of the reaction outer tube and the outer upper surface of the reaction inner tube, and the reaction means. Driving means for rotating the inner tube around a vertical axis, first heating means for heating the reaction chamber from the outer upper surface side of the reaction outer tube, and the reaction chamber from the inner lower surface side of the reaction inner tube And a second heating unit for heating the substrate.
て、前記反応外管の外周面側から前記反応室を加熱する
第３の加熱手段を備えていることを特徴とする基板熱処
理装置。2. The substrate heat treatment apparatus according to claim 1, further comprising third heating means for heating the reaction chamber from the outer peripheral surface side of the reaction outer tube.
処理装置において、前記反応室にプロセスガスを導入す
る導入ポートを前記反応外管の上部側面に備えるととも
に、前記反応室に導入されたプロセスガスを前記反応外
管の内周面と前記反応内管の外周面との間隙を通して外
部へ排気するようにしたことを特徴とする基板熱処理装
置。3. The substrate heat treatment apparatus according to claim 1 or 2, wherein an introduction port for introducing a process gas into the reaction chamber is provided on an upper side surface of the reaction outer tube and introduced into the reaction chamber. A substrate heat treatment apparatus, wherein the process gas is exhausted to the outside through a gap between the inner peripheral surface of the reaction outer tube and the outer peripheral surface of the reaction inner tube.
処理装置において、前記反応室内の温度に関連する物理
量を測定する測定手段と、前記物理量を温度信号に変換
する変換手段とを前記反応内管に備え、前記反応内管を
回動自在に支持するベアリングを介して前記測定手段お
よび前記変換手段の所要動作電力および前記変換手段か
らの温度信号を伝送するようにしたことを特徴とする基
板熱処理装置。4. The substrate heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the reaction means includes a measuring means for measuring a physical quantity related to the temperature in the reaction chamber and a converting means for converting the physical quantity into a temperature signal. It is characterized in that the required operating electric power of the measuring means and the converting means and the temperature signal from the converting means are transmitted through a bearing which is provided in the inner tube and rotatably supports the reaction inner tube. Substrate heat treatment equipment.
処理装置において、前記反応室内の温度に関連する物理
量を測定する測定手段と、測定された物理量を温度信号
に変換する変換手段と、前記温度信号を変調する変調手
段とを前記反応内管に備え、前記反応内管に配設された
第１のコイルと前記反応外管に配設された第２のコイル
とを介して、前記測定手段と、前記変換手段と、前記変
調手段の所要動作電力を伝送するとともに、前記変調手
段からの変調信号を伝送するようにしたことを特徴とす
る基板熱処理装置。5. The substrate heat treatment apparatus according to claim 1, further comprising: a measuring unit that measures a physical quantity related to the temperature in the reaction chamber; and a converting unit that converts the measured physical quantity into a temperature signal. A modulation means for modulating the temperature signal is provided in the reaction inner tube, and the first inner coil arranged in the reaction inner tube and the second coil arranged in the outer reaction tube A substrate heat treatment apparatus, characterized in that a required operating power of the measuring means, the converting means, and the modulating means is transmitted, and a modulation signal from the modulating means is transmitted.
処理装置において、前記反応外管に対して前記第１の加
熱手段または前記第１の加熱手段および前記第３の加熱
手段を接近・離間させる移動手段と、前記反応外管と前
記第１の加熱手段とを離間させた状態で前記第１の加熱
手段と前記反応外管との間または前記第１の加熱手段お
よび前記第３の加熱手段と前記反応外管との間に挿入可
能な断熱シャッターとを備えていることを特徴とする基
板熱処理装置。6. The substrate heat treatment apparatus according to claim 1, wherein said first heating means or said first heating means and said third heating means are brought close to said reaction outer tube. The moving means for separating, the reaction outer tube and the first heating means are separated from each other between the first heating means and the reaction outer tube, or the first heating means and the third heating means. A substrate heat treatment apparatus comprising: a heat insulating shutter that can be inserted between a heating means and the reaction outer tube.
て、前記反応外管の上部の径を前記反応内管の外径より
も小さくして段付き筒状に形成するとともに、前記第３
の加熱手段を段付き部分の外周面に配設したことを特徴
とする基板熱処理装置。7. The substrate heat treatment apparatus according to claim 2, wherein a diameter of an upper portion of the reaction outer tube is smaller than an outer diameter of the reaction inner tube to form a stepped cylinder, and the third outer tube is formed.
A heat treatment apparatus for substrates, wherein the heating means is disposed on the outer peripheral surface of the stepped portion.
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