JP4070832B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反応炉を有する半導体製造装置、特に冷却特性を改良した半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造の工程の１つにシリコンウェーハに不純物の拡散、或は化学気相成長による薄膜の生成等の処理、或はアニール処理等がある。これら工程は反応炉内にウェーハを装入し、所定の温度に維持した状態で反応ガスを導入して行われる。
【０００３】
図８により従来の半導体製造用反応炉を説明する。
【０００４】
上端が閉塞された筒状のヒータ１が立設され、該ヒータ１内に外部反応管２が配設され、該外部反応管２はベース５を遊嵌して立設され、該外部反応管２内には上端が開放された内部反応管３が同心に設けられている。前記内部反応管３内には多数のウェーハが装填されたボート４が装入される様になっており、該ボート４はボート支持台６を介して炉口蓋７に載設され、図示しないボートエレベータにより昇降される様になっている。前記ヒータ１の上端部には吸気管８が連通され、該吸気管８には上流側よりラジエタ９、ブロア１０が設けられ、排熱系を構成している。
【０００５】
ウェーハの処理は前記ヒータ１により所定温度に加熱された状態で図示しない排気管より外部反応管２内が排気された後、図示しない反応ガス供給管より反応ガスが導入されて行われる。
【０００６】
ウェーハの無用な酸化等を防止する為、ヒータ１、外部反応管２等は所要の温度迄冷却し、その後ボート４の引出し、ウェーハの搬送、又次バッチ分の未処理ウェーハが装填されたボート４の装入を行っており、前記冷却は前記ブロア１０により前記ヒータ１と外部反応管２間の空間１１から空気を吸引し、前記ラジエタ９で冷却後排出していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記空間１１から空気を排出する場合の外気の吸引口は前記ベース５と外部反応管２間の間隙となり、更に前記ヒータ１のベース５貫通孔の周囲には断熱材１２が巻付けられている等して前記吸引口は狭小なものとなっている。従って、前記ブロア１０で吸引した場合の圧力損失が大きく、特に４００℃以下になると流通空気の量が充分でなく、降温速度が著しく悪くなっており、冷却時間が装置のスループットの向上を阻害しているという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上端が閉塞された筒状のヒータがベースにリング状断熱材のヒータ台座を介して立設され、前記ヒータ内に反応管が配設され、前記ヒータと反応管との間に空間が形成され、前記反応管はベースを貫通して立設され、前記ヒータ台座に前記空間に連通する吹込み孔を所要数設け、前記空間の上端部に排熱系を連通した半導体製造装置、ヒータ台座の内径をヒータの内径より小径にし、吹込み孔の内端側を上向きにした半導体製造装置、ベースの反応管貫通孔と反応管とを断熱材により封止し、該断熱材と前記ヒータ台座とをインローとした半導体製造装置、外部反応管の外面、内面の少なくとも１面に所要数のフィンを設けた半導体製造装置、又更に内部反応管の外面、内面の少なくとも１面に所要数のフィンを設けた半導体製造装置に係るものであり、その為、降温速度を大きくでき、冷却時間を短縮できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１０】
尚、図１中、図８中で示したものと同一のものには同符号を付してある。
【００１１】
上端が閉塞された筒状のヒータ１がベース５にリング状断熱材のヒータ台座１４を介して立設されている。前記ヒータ１内に外部反応管２が配設され、該外部反応管２はベース５を貫通して立設され、該ベース５の貫通箇所は断熱材１２により封止されている。
【００１２】
前記ヒータ台座１４は前記ヒータ１の内径よりも小径で内部に張出しており、前記ヒータ台座１４には所要数の吹込み孔１５が形成され、該吹込み孔１５の内端部は気体の流れが上方に向く様傾斜し、更に内端口１６は前記ヒータ台座１４の内側張出し部の上面、即ち外部反応管２側の上面に形成され、前記内端口１６は前記ヒータ１と外部反応管２間の空間１１に開口している。
【００１３】
前記外部反応管２内には上端が開放された内部反応管３が同心に設けられ、前記内部反応管３内には多数のウェーハが装填されたボート４が装入される様になっており、該ボート４はボート支持台６を介して炉口蓋７に載設され、図示しないボートエレベータにより昇降される様になっている。前記ヒータ１の上端部には吸気管８が連通され、該吸気管８には上流側よりラジエタ９、ブロア１０が設けられ、排熱系を構成している。
【００１４】
冷却を行う場合は、前記吹込み孔１５より空気等の冷却媒体を吹込み、更に前記ブロア１０により空間１１内の雰囲気ガスを吸引排出する。前記吹込み孔１５は充分な量の冷却媒体を吹き込むに充分な開口面積を有し、又吹込み孔１５より積極的に冷却媒体を吹込むことで、空間１１内を流れる冷却媒体の流量が充分に確保される。尚、前記吹込み孔１５を形成し、充分な開口面積を確保しているので前記吹込み孔１５より冷却媒体を積極的に吹込まなくても前記ブロア１０による吸引で充分降温特性の改善は見られる。
【００１５】
前記した様に、吹込み孔１５の内端部を上向きにしたことで、吹込み孔１５での圧力損失を少なくできると共に前記断熱材１２と外部反応管２間の隙間からの冷却媒体の漏れを少なくできる。
【００１６】
図２は他の実施の形態を示しており、該他の実施の形態では吹込み孔１５の内端部の傾斜を曲面とし、冷却媒体の流れが上向きになるのを更に円滑にし、又前記ヒータ台座１４と前記断熱材１２とをインロー方式とし、ヒータ台座１４と断熱材１２間の間隙より冷却媒体が漏出するのを抑止したものである。
【００１７】
次に、炉内の放熱効果を高めた実施の形態について図３、図４により説明する。
【００１８】
外部反応管２の外面に、母線方向に沿って延びるフィン１７を円周に沿って所要のピッチで複数枚（本実施の形態では１２枚）固着する。前記フィン１７を固着することで、前記外部反応管２の放熱面積が増大し、放熱特性が改善される。
【００１９】
又図５、図６は内部反応管３にフィン１８を設けた例を示しており、内部反応管３の外面に、母線方向に沿って延びるフィン１８を円周に沿って所要のピッチで複数枚（本実施の形態では１２枚）固着したものである。本実施の形態でも内部反応管３の放熱面積が増大し、放熱特性が向上する。尚、フィンは前記外部反応管２、内部反応管３の内面に設けてもよく、或は外面と内面の両面に設けてもよい。
【００２０】
前記外部反応管２にフィン１７を設けた場合の本実施の形態での降温特性と従来の降温特性の比較を図７により説明する。本実施の形態の実測降温特性をＡで、又平均降温特性をＡ′で示し、又従来の実測降温特性をＢで、又平均降温特性をＢ′で示している。
【００２１】
実測値に於いて４００℃から１００℃迄降下する時間を比較すると、本実施の形態と従来例では本実施の形態が約４０００sec 、従来例が約５１００sec と大幅に短縮しているのが分かる。又平均降温速度は本実施の形態が４．６５℃／min 、従来例が３．５８℃／min であり、向上したことが分かる。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、降温速度を大きくでき冷却時間を短縮できるので、半導体製造装置のスループットを改善できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す一部を破断した立断面図である。
【図２】同前他の実施の形態を示す部分断面図である。
【図３】本実施の形態に用いられる外部反応管の一例を示す断面図である。
【図４】同前平面図である。
【図５】本実施の形態に用いられる内部反応管の一例を示す断面図である。
【図６】同前平面図である。
【図７】本実施の形態と従来例の降温特性を示すグラフである。
【図８】従来例の立断面図である。
【符号の説明】
１ ヒータ
２ 外部反応管
３ 内部反応管
５ ベース
８ 吸気管
９ ラジエタ
１０ ブロア
１４ ヒータ台座
１５ 吹込み孔
１６ 内端口
１７ フィン
１８ フィン

Claims (1)

1. 反応管と、該反応管を収納し、上端が閉塞された筒状のヒータと、前記反応管が貫通する貫通孔を有するベースと、該ベースの貫通孔と前記反応管との間隙を封止する様に設けられた断熱材とを備え、前記ヒータは前記ベースにヒータ台座を介して立設され、冷却媒体である気体が前記反応管と前記ヒータとの間を流通する半導体製造装置であって、前記ヒータ台座は該ヒータ台座の外壁面に開口し、該外壁面の開口と前記ヒータ台座の前記反応管側の上面に開口した内端口に亘って形成された流路を具備し、該流路の前記反応管側の端部は、前記外壁面の開口から流入した気体の流れが前記内端口から上方に向く様に形成され、前記ヒータ台座は、前記断熱材にインロー方式で係合されていることを特徴とする半導体製造装置。

Images