JPH0261067A

JPH0261067A - 熱処理装置

Info

Publication number: JPH0261067A
Application number: JP21177488A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takado; 真高堂; Osamu Yokogawa; 横川　修
Original assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Priority date: 1988-08-26
Filing date: 1988-08-26
Publication date: 1990-03-01

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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）熱処理装置例えば減圧ＣＶＤ装置は、抵抗加熱ヒータ等
に囲まれた石英製の反応管内に、複数枚のウェハを配列
搭載したボートを上記反応管間口端から挿入し、反応管
の予め定められた位置に設定した後、上記量目端を蓋体
により気密に封止し、予め定められた圧力に排気し、上
記ヒータの発熱により上記ウェハを所定温度に加熱した
状態で所定の反応ガスを反応管内に導入し熱処理反応を
行い、上記ウェハの表面に薄膜を成長させる。そして、
上記熱処理反応後、排気路を通り未反応ガスや反応生成
物等が排気ガスとなって外部へ排出される。しかしなが
ら、この排気ガス中に含まれる反応生成物等は、排気路
を構成している排気管壁や真空排気用メカニカルブース
ターポンプへ悪影響を与えたり、ロータリーポンプのロ
ータリーポンプオイルに混入してこのオイルを劣化させ
てしまい排気性能を落すことになる。この対策として反
応管から真空ポンプにいたる排気路の途中に排気ガスを
冷却し反応生成物等を捕獲するコールドトラップを設は
反応生成物等をこのコールドトラップに捕獲しロータリ
ーポンプのポンプオイルへの反応生成物等の混入及びメ
カニカルブースターポンプへの悪影響を軽減させていた
。この様な技術は特開昭６２−６５４１４及び特開昭６
２−１６１９７１号公報に開示されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、プロセスの多様化や半導体ウェハの大口
径化及び−括１００枚以上の大量処理に伴い一回に流す
ガス流量も増加し、−回のプロセスでコールドトラップ
に付着する反応生成物の量も増加することになる。また
、大量のガスを流すため排気路の排気コンダクタンスを
高くすることも要求される。このため上記公報に開示さ
れた技術では、成膜時は排気コンダクタンスを大幅に小
さくしたバイパスの排気路を使用する事を特徴にし、こ
の排気コンダクタンスの小さいがために使える各種フィ
ルターの使用を可能としている。このため成膜時の排気
コンダクタンスを高くし大量の処理ガスを流し処理する
ことは非常に難しく、さらに、プロセスによっては反応
生成物等が綿状で非常に硬くメカニカルブースターポン
プの両型ローター等の隙間に入り込み、ローターが回転
できなくなるロック現象を起こすという問題もあった。

この対策としてコールドトラップにメツシュ等のフィル
ターから成るメツシュ型コールドトラップを使用すると
排気コンダクタンスの低下となり大容量の真空ポンプを
設けなければならずスペースの増大とコストアップにつ
ながっていた。また、プロセスによっては一回のプロセ
スでメツシュフィルターが目詰まりを起こし、コールド
トラップ内のフィルターの交換頻度が多くなり作業効率
の低下につながっていた。

この発明は上記点を改善するためになされたもので、排
気路の排気コンダクタンスを高く保ちながら反応生成物
等の捕獲を効率よく行える排気路を持った熱処理装置を
提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）この発明は処理室内に処理ガスを供給し、上記処理室内
のガスを排気路から排気しながら被処理体を熱処理する
装置に於て、上記排気路に熱処理後の処理生成物等を捕
獲するコールＦ’　）ラップを複数個設けたことを特徴
とする熱処理装置を得るものである。

（作用効果）本発明によれば、処理室内に処理ガスを供給し、上記処
理室内のガスを排気路から排気しながら被処理体を熱処
理する装置に於て、上記排気路に熱処理後の処理生成物
等を捕獲するコールドトラップを複数個設けたことによ
り、排気路の排気コンダクタンスを高く保ちながら反応
生成物の捕獲を効率よく行える排気路を構成できる。

（実施例）以下本発明熱処理装置を縦型ＣＶＤ装置に適用した一実
施例につき図面を参照して説明する。

この装置は、例えば第２図に示すように、軸方向を垂直
にした処理容器例えば石英からなる円筒状反応管（１）
から成る処理部（２）と、この処理部（２）に搬入・搬
出される被処理体例えば半導体ウェハ（３）を上記垂直
方向に複数枚例えば２５〜５０枚程度所定の間隔例えば
約３　ｍｍのギヤングを設けて載置可能に構成された支
持体例えば、耐熱性石英ボートく４）と、このボート（
４）を・上記反応管（１）下方から上記反応管（１）内
にロート・アンロードする搬送機構（５）とから構成さ
れている。

上記処理部（２）の上記反応管（１）は耐熱性で処理ガ
スに対して反応しにくい例えば石英ガラスにより構成さ
れている。この反応管（１）は二重管構造と成っており
、上記と同様例えば石英ガラスにより構成された上部が
円弧状に封止された筒状内管（１ａ）が上記反応管（１
）内に非接触状態で設けられている。上記反応管（］）
内面及び上記反応’！（ｌａ）の外面との間には、所定
の間隔例えば１５ｍｍの間隙（７）が設けられており、
この間隙（７）は下端例えばステンレス製の管状マニホ
ールド（８）に着脱自在に封止されている。

このマニホールド（８）は外側の反応管（１）を保持す
る上側マニホール）”（８ａ）と、内側の内’ｔｆ！　
（１ａ　）を保持し、メンテナンスや組み立て時の内管
（１ａ）の取り付は及び取り外しを容易にするための下
側マニホールＩ”（８ｂ）とから構成され、各々の接合
部はシール材例えば０−リング（１０）により気密保持
されている。また、上記マニホールド（８ｂ）の下端に
上記搬送機構（５）の昇降により当接可能とされた板状
の例えばステンレス製蓋体（９）が設けられている。こ
の蓋体（９）の上記マニホールド（８ｂ）との当接部に
は、シール部材例えばＯ−リング（１０）が設けられ、
上記内管（ｌａ）及び上記反応管（１）内を気密に保持
可能と成っている。また、上記マニホールド（８ｂ）を
貫通して上記内管（１ａ）内に延びた反応ガスやキャリ
アガスの導入管（１１）が設けられている。このガス導
入管（１１）は、上記内管（１ａ）内面に沿って垂直に
延び、先端は上記ボート（４）の上面とほぼ同じ高さに
配設されている。そして、この反応ガス導入管（１１）
には、上記ボート（４）に載置されている各ウェハに対
応する位置に１ｇまたはｉ　ｒＩｌの開孔を持ったガス
噴き出し孔（１２）が設けられ、この噴き出し孔（１２
）と対向した（ｆｆｆｉの内管（１ａ）側壁のほぼ半周
〜４１５周にわたりガス排出細孔（１３）が複数個形成
され、上記ガス導入管（１１）の開孔から上記ウェハ（
３）に対し平行で均一な反応ガスを流入可能としている
。そして、上記マニホールド（８ｂ）には排気管（１４
）が接続されており、上記ウェハ（３）の表面処理を終
了したガスが上記間隙（７）を介して排気可能としてい
る。そして上記蓋体（９）のほぼ中央部には温度、ガス
の均一性向上をはかるボートの回転を可能にする回転機
能を付加可能な支持体（１５）が設けられている。この
支持体（１５）は保温筒（１６）下面に設けられている
例えばセラミックから成る保温受は台（１７）と接続し
、上記保温筒（１６）及びボート（４）を支持する如く
構成されている。上記保温筒（１６）は、例えば石英ガ
ラスより成る筒状体で、上記反応管（１）内の熱を下方
に逃がさない為に配役されている。この保温筒（１６）
上には、上記ボート（４）が載置されており、上記蓋体
（９）の搬送機構（５）による昇降移動に同動する構造
となっている。また・上記反応管（１）を同軸的に取り
囲む如く筒状加熱装置例えばコイル状に巻回されたヒー
タ（１日）が設けられ、このヒータ（１８）は上記ウェ
ハ（３）の載置される領域内を所望する温度例えば６０
０〜１２００°Ｃ程度に均一加熱する如く設けられてい
る。そして上記排気管（１４）から、第１図に示すよう
に排気ガスに含まれろ反応生成物等を捕獲する第１のコ
ールｌ”　）ラップ例えば水冷トラップ（２０）が処理
部（２）からの排気管（１４）の長さをできるだけ短く
する如く設けられている。即ち処理部（２）の出来るだ
け近くに第１のコールドトラップ（２０）を接続してい
る。この第１のコールＩ”　）ラップ（２０）から２系
統の排気路が設けられている。即ち、一方の１′１１′
気路は主に処理室内（２）内の真空置換を分担している
。

この真空置換用排気路は例え；ｉ２インチの配管で行な
われ、この排気路を制御するメインバルブ（２１）と、
このメインバルブ（２１）に並列にサブバルブ（２２）
が例えば３７８インチ配管にて接続されている。また上
記メインバルブ（２１）の他端には真空排気を行なうロ
ータリーポンプ（２３）が接続されている。上記他方の
排気路は主に成膜用の真空排気を分担している。この成
膜用排気路は例えば４インチ配管で行なわれ、この成膜
用排気路を制御する主バルブ（２４）が上記コールドト
ラップ（２０）に接続されている。そして、上記主バル
ブ（２４）から、排気ガスに含まれる反応生成物を捕獲
する第２のコールドトラップブ例えば水冷トラップ（２
５〉が接続されている。この第２のコールドトラップ（
２５）から、成膜時の処理部（２）内の排気圧を制御す
る自動圧力ＦＡ整装置（ＡＰＣ）例えばバタフライバル
ブ（２６）に接続されている。そして、このＡＰＣ（２
６）から真空排気系の前段ポンプとなるメカニカルブー
スターポンプ（２７）と主排気を行なうロータリーポン
プ（２８）とからなる真空ポンプが順次接続されている
。一方また、処理部（２）と第１のコールドトラップ（
２０）との間に、第１のコールドトラップ（２０）の排
気ガス導入口近傍の圧力を測定する例えばピラニーゲー
ジ（２９）が設けられている。そして、成膜時の排気路
の主バルブ（２４）と第２のコールドトラップ（２５）
との間に成膜時の排気圧力を測定・制御する例えばキャ
パシタンスマノメータ（３０）が設けられ、このキャパ
シタンスマノメータ（３０）からの出力信号がＡＰＣ（
２６）にフィードバックされ成膜時の排気圧力が制御さ
れている。また、上５己ＡＰＣ（２Ｂ）とメカニカルブ
ースターポンプ（２７）との間にはこの間の排気圧力を
測定する例えばビラニーゲージ（３１）が設けられてい
る。

ここで、ウェハの大口径化及び−括大量処理等に伴い機
能例えばクリーン度、撮動等及び物理的例えばスペース
、電力条件、保守性等の条件から、性膜を行なう処理部
（２）と真空排気を行なう真空ポンプ（２７）、　　（
２８）及び（２３）とは物理的にある程度前れて配置さ
れている。従って第１のコールドトラップ（２０）を処
理部（２）の近くに設は処理部（２）がらの排気ガス中
の反応生成物等を捕獲し、処理部（２）への反応生成物
等の舞い戻りを防止し処理室（２）内のパーティクル源
となることを防いている。また、同様に第２のコールド
トラップ（２５）はＡＰＣ（２６）を介し、真空ポンプ
の前段メカニカルブースターポンプ（２７）の出来る限
り近くに配管され、メカニカルブースターポンプ（２７
〉やロータリーポンプ（２８）へ反応生成物等が混入す
るのを直前で防止しポンプの保護をはかっている。また
、成膜時処理室（２）内のガスの流れをウェハ（３）に
対し均一なＮ流に近すけ、多量の処理ガスを流すことが
可能なように、即ち成膜時の排気コンダクタンスを高く
するためコールドトラップ（２０）及びコールドトラッ
プ（２５）の排気コンダクタンスが高くなるように、従
来のメツシュフィルター等による構造ではなく、排気ガ
スを多数の面に接触するような多数の仕切り部屋を排気
ガスが通過する構造とし、コールドトラップ（２０）、
　　（２５）個々の排気コンダクタンスを高くしている
。

即ち、従来のように、一つのコールドトラップで集中し
て反応生成物等を捕獲するのではなく、複数のコールド
トラップにより分散して捕獲し、個々のコールドトラッ
プの排気コンダクタンスを高くし、排気系全体での排気
コンダクタンスを高く保つように構成されている。この
ようにして縦型ＣＶＤ装置が構成されている。

次に上述した縦型ＣＶＤ装置の動作作用を説明する。

まず、図示しないウェハ移し替え装置により位置合わせ
されたウェハ（３）がロボット技術により自動的に積載
された処理用ボート（４）を♀温筒（１６）上にロボッ
）１＋１２送により自動的に載置する。そして、上記ボ
ート（４）を載置した保温筒（１６）を、搬送機構（５
）により所定量上昇させ、上記反応管（１）内の予め定
められた位置に内管（Ｉａ）内壁に接触させることなく
搬入する。この時、上記反応管（１）下端のマニホール
１”（８ｂ）部と上記蓋体（９）を気密に当接させる事
により、自動的にウェハ（３）を位置決めする。　次に
成膜系の排気路にある主バルブ（２４）を閉した状態で
、真空置換用排気路のロータリーポンプ（２３）を始動
する。処理室（２）内を急激に減圧し、パーティクル汚
染とならないように、サブバルブく２２）を開き、次に
メインバルブ（２１）の順に開き処理室（２）内を段階
的に排気し、真空置換または不活性ガスによるパージを
行なう。次に、成膜用１７Ｆ気路の主ポンプであるロー
タリーポンプ（２８）を始動し、所定の圧力例えばｌＯ
〜３０Ｔｏｒｒまて排気した後にメカニカルブースター
ポンプ（２７）を始動する。そして、真空置換用排気路
で排気している圧力をコールドトラップ（２０）近傍の
ビラニーゲージ（２９）で測定し、メカニカルブースタ
ーポンプ（２７）とＡＰＣ（２Ｂ）間のビラニーゲージ
（３１）との圧力が等しくなったところで真空置換用排
気路のバルブ（２１）、　　（２２）を閉しろと同時に
、成膜用排気路を制御している主バルブ（２４）を開く
。即ち、真空置換用排気路が閉じ、成膜用排気路がアク
ティブとなる。そして、反応管（１）内を所望の減圧状
態例えば１〜５Ｔｏｒｒに慄つようキャパシタンスマノ
メータ（３０）で成膜用排気路の圧力を測定し、結果を
ＡＰＣ（２６）にフィードバックし、所定の減圧状態に
排気制御する。そして、ヒーターく１８）により所望の
温度例えば６００’Ｃ−１２００°Ｃ程度に設定する。

そして、この設定後、上記排気制御しながらガス供給源
から図示しないマスフローコントローラ等で流量を適正
流量域に調節しつつ、反応ガス例えば５ｉＨａ（シラン
）または５ｉＨ２Ｃ１２（ジクロロシラン）を反応管（
１）内に反応ガス導入管（１１）から例えば流量５００
９ＣＣＭ導入する。すると上記ガス導入管（１１）のガ
ス噴き出し口（１２）から導入された反応ガスはウェハ
（３）表面に平行でほぼ均一な反応ガスの流れを作りな
がら、内管（１ａ）のガス排出価孔（１３）へ向い流れ
、このガス排出細孔（１３）を通り、間隙（７）の排気
路を流れガス排気管（１４）より排気される。この間ウ
ェハ（３）の表面では反応ガスの分解による例えばＳｉ
膜形成がなされる。これらの操作ブロクラムは総てコン
ピュータに予め記憶し、自動的に実行される。

一方、排気管（１４）から排気された高温の排気ガスを
第１の水冷トラップ（２０）に導入し、急激に冷却し、
反応生成物等を水冷トラップ（２０）内に捕獲する。第
１の水冷トラップ（２０）を通過し温度の下がった排気
ガスは少し長めの配管を通り、メカニカルブースターポ
ンプ（２７）近傍に接続された第２の水冷トラップ（２
５）へ導かれる。ここでは第２の水冷トラップ（２５）
により排気ガスは更に冷やされ、第１の水冷トラップ（
２０）で捕獲しきれなかった反応生成物等を捕獲する。

また、反応生成物等は温度が低いほど捕獲しやすいので
、第１の水冷トラップ（２０）で排気ガスの温度が下が
っている為第２の水冷トラップ（２５）ではより効果的
に反応生成物等の捕獲が行なわれる。このようにしてＣ
ＶＤ処理後、反応ガスの供給を停止し、反応ガスを排気
置換した後、ガス導入管（１１）から不活性ガス例えば
Ｎ２ガスを導入することで、上記反応管（１）内を大気
圧に復帰できる。そして、蓋体（９）が開ける状態とな
り、上記処理後のウェハ（３）を積載したボート（４）
を、搬送機構（６）により取り出し、処理が終了する。

上記実施例ではコールドトラップを反応管（１）とメカ
ニカルブースターポンプ（２７）との近傍に各々一つず
つ設は排気路に計２つのコールＦ’　）ラップ設けた例
につき説明したが、これに限らずその要旨を逸脱しない
範囲で種々な変形が可能であることは言うまでもない。

例えば第３図に示すように排気路の中に直列に複数設置
しても良く（Ａ）図、また、コールドトラップを並列に
複数個接続してもよく（Ｂ）図また、　（Ｃ）図のよう
にバルブと組合せ、選択的にコールドトラップを切り換
えて使い、装置を停止することなく、コールドトラップ
の交換・洗浄を容易に行なうことができろようにしても
よく、上述した実施例を組合せ使用しても良いことは言
うまでもない。そしてまた、上記実施例では縦型ＣＶＤ
装置で説明したが、シリコンエピタキシャル装置、プラ
ズマＣＶＤ装置、光ＣＶＤ装置等の膜形成を伴う装置に
特に有効である。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、排気路のｔＪｌ：ｉコン
ダクタンスを高く保ちながら反応生成物の捕獲を効率よ
く行える効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するための縦型Ｃ
ＶＤ装置の構成図、第２図は第１図の処理部の構成図、
第３図は第１図のコールドトラップの他の実施例の説明
図である。１０１反応管　　　　　　１ａ９．内管２１．処理部　
　　　　　　３６．ウェハ２００．第１の水冷トラップ２５１．第２の水冷トラップ２６、、ＡＰＣ２７０，メカニカルブースターポンプ２８９．ロータリーポンプ

Claims

【特許請求の範囲】

処理室内に処理ガスを供給し、上記処理室内のガスを排
気路から排気しながら被処理体を熱処理する装置に於て
、上記排気路に熱処理後の処理生成物等を捕獲するコー
ルドトラップを複数個設けたことを特徴とする熱処理装
置。