JPH11260725A - 固体デバイス製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温雰囲気の引き始め時に、反応空間内の温
度差が大きくなるのを防止することができるようにす
る。 【解決手段】 熱ＣＶＤ装置は、収容容器１８の内部の
高温雰囲気を排出するための排気配管４１，４２，４３
と、この排気配管４１，４２，４３を遮断するためのシ
ャッタ４４，４５，４６と、排気配管４１，４２，４３
を介して収容容器１８の内部の雰囲気を引くブロア４７
と、排出される雰囲気の熱を除去するための熱交換器４
８と、シャッタ４４，４５，４６の開閉を制御すること
により、排気配管４１，４２，４３の導通を制御する導
通制御部４９とを有する。導通制御部４９は、最初は、
シャッタ４４を閉じ、シャッタ４５，４６を開くことに
より、排気配管４１を遮断させ、排気配管４２，４３を
導通させる。そして、予め定めた一定時間が経過する
と、シャッタ４４，４６を開き、シャッタ４５を閉じる
ことにより、排気配管４１，４３を導通させ、排気配管
４２を遮断させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高温の反応空間内
で化学反応を使って固体デバイスを製造する固体デバイ
ス製造装置に係り、特に、反応空間内の温度を急速に冷
却するための急冷装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスを製造する半導
体デバイス製造装置においては、化学反応を使って半導
体デバイスを製造することが多い。

【０００３】例えば、半導体デバイスのウェーハに所定
の薄膜を形成する成膜装置やこのウェーハを酸化する酸
化装置等においては、化学反応を使って成膜処理や酸化
処理等を行うことが多い。

【０００４】このような半導体デバイス製造装置におい
ては、化学反応を促進するための活性化エネルギーとし
て、例えば、熱エネルギーが用いられる。言い換えれ
ば、反応空間として、高温の反応空間が用いられる。こ
の高温反応空間は、通常、その外部の雰囲気を加熱する
ことにより形成される。

【０００５】高温反応空間を用いて半導体デバイスを製
造する場合は、スループットを向上させるために、１回
分の製造処理が終了した段階で、反応空間を急速に冷却
する必要がある。

【０００６】高温反応空間を急冷する方法としては、例
えば、この反応空間の外部の高温雰囲気、すなわち、反
応空間の内部を加熱するための高温雰囲気を急速に低温
の雰囲気に置換する方法がある。この方法を実現するた
めには、高温雰囲気を急速に排出する必要がある。

【０００７】この高温雰囲気を急速に排出する場合、従
来は、断面積の大きな１つの排気配管を介して高温雰囲
気をブロアにより引くことにより排出するようになって
いた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成では、ブロアが高温雰囲気の引き始め時から定
格で回転するため、高温雰囲気の引き始め時、その流れ
が大きく乱れる。これにより、反応空間内の温度差が高
温雰囲気の流れの方向に沿って大きくなる。その結果、
一度に複数の半導体デバイスを製造する半導体デバイス
製造装置においては、一緒に製造した複数の半導体デバ
イスの品質に差が生じるという問題があった。

【０００９】そこで、本発明は、反応空間の内部を加熱
するための高温雰囲気の引き始め時、反応空間の内部の
温度差が大きくなるのを防止することができる固体デバ
イス製造装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の固体デバイス製造装置は、高温反応空
間内を加熱するための高温雰囲気を排出する排気配管と
して、複数の排気配管を設け、高温雰囲気の排出量が徐
々に増大するように、この複数の排気配管の導通を制御
することにより、高温雰囲気の引き始め時、高温反応空
間内の温度差が大きくなるのを防止するようにしたもの
である。

【００１１】すなわち、請求項１記載の固体デバイス製
造装置は、高温の反応空間内で化学反応を使って固体デ
バイスを製造する装置において、高温反応空間内の温度
を急冷する場合、この高温反応空間を加熱するための高
温雰囲気を排出する複数の排気配管と、この複数の排気
配管を介して排出される高温雰囲気の排出量が徐々に増
大するように、この複数の排気配管の導通を制御する導
通制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１２】この固体デバイス製造装置では、高温反応
空間を急冷する場合、加熱用の高温雰囲気の排出量が徐
々に増大するように、複数の排気配管の導通が制御され
る。これにより、高温雰囲気の引き始め時に、この高温
雰囲気の流れが大きく乱れるのを防止することができる
ので、高温反応空間内の温度差が大きくなるのを防止す
ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明に係る固体デバイス製造装置の実施の形態を詳細に説
明する。

【００１４】図１は、本発明に係る固体デバイス製造装
置の一実施の形態の構成を示す側断面図である。なお、
図には、固体デバイス製造装置として、縦形の熱ＣＶＤ
（CHEMICAL VAPOR DEPOSITION）装置を代表として示
す。

【００１５】図示の熱ＣＶＤ装置は、ウェーハＷの表面
に所定の薄膜を形成するための高温反応空間を形成する
反応容器１１と、この反応容器１１の内部を加熱するた
めのヒータ１２と、反応容器１１の内部の温度を検出す
るための４つの熱電対１３，１４，１５，１６と、ヒー
タ１２による加熱を遮断するための断熱体１７と、反応
容器１１、ヒータ１２、熱電対１３，１４，１５，１
６、断熱体１７等を収容するための収容容器１８とを有
する。

【００１６】また、図示の熱ＣＶＤ装置は、高温反応空
間が大気に触れるのを防止するためのロードロック容器
２１と、処理すべき複数のウェーハＷを保持するための
ボート２２と、このボート２２を断熱するための保温筒
２３と、反応容器１１のボート挿入口を塞ぐための蓋体
２４と、ボート２２を昇降駆動するためのボートエレベ
ータ２５とを有する。

【００１７】また、図示の熱ＣＶＤ装置は、収容容器１
８を被うためのカバー３１と、反応容器１１、ロードロ
ック容器２１等を収容するための筐体３２とを有する。

【００１８】また、図示の熱ＣＶＤ装置は、収容容器１
８の内部の雰囲気を排出するための排気配管４１，４
２，４３と、この排気配管４１，４２，４３を遮断する
ためのシャッタ４４，４５，４６と、排気配管４１，４
２，４３を介して収容容器１８の内部の高温雰囲気を引
くブロア４７と、排気配管４１，４２，４３を介して排
出される雰囲気の熱を除去するための熱交換器４８と、
シャッタ４３，４４，４５の開閉を制御することによ
り、排気配管４１，４２，４３の導通を制御する導通制
御部４９とを有する。

【００１９】上記反応容器１１は、管状に形成され、垂
直に配設されている。上記ヒータ１２は、この反応容器
１１の周囲を囲むように配設されている。このヒータ１
２によって加熱される領域は、反応容器１１の軸芯方向
（垂直方向）に４つに分割されている。上記熱電対１
３，１４，１５，１６は、それぞれこの４つの分割加熱
領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４に配設されている。上記断
熱体１７は、ヒータ１２の周囲に配設されている。上記
カバー３１は、収容容器１８を上方から被うように配設
されている。

【００２０】上記ロードロック容器２１は、反応容器１
１の下方に配設されている。上記ボート２２は、上記保
温筒２３を介して上記蓋体２４に載置されている。この
蓋体２４は、ボートエレベータ２５に支持されている。

【００２１】上記排気配管４１は、上記収容容器１８の
上部に接続されている。上記シャッタ４４は、この排気
配管４１の途中に挿入されている。上記排気配管４２
は、シャッタ４４をまたぐようにして、排気配管４１に
並列に接続されている。この排気配管４２の断面積は、
排気配管４１の断面積よりかなり小さくなるように設定
されている。上記シャッタ４５は、この排気配管４２の
途中に挿入されている。

【００２２】上記排気配管４３は、排気配管４１，４２
の下流側の接続部に接続されている。この排気配管４３
の断面積は、例えば、排気配管４１の断面積とほぼ同じ
か少し大きくなるように設定されている。上記シャッタ
４６は、この排気配管４３の途中に挿入されている。上
記ブロア４７は、排気配管４３に対して、シャッタ４６
より下流に挿入されている。一方、上記熱交換器４８
は、排気配管４３に対して、シャッタ４６より上流に挿
入されている。

【００２３】上記構成においては、排気配管４１，４
２，４３と、シャッタ４４，４５，４６と、ブロア４７
と、熱交換器４８と、導通制御部４８とにより、反応容
器１１の内部を急冷するための急冷装置が構成される。

【００２４】上記構成において、動作を説明する。

【００２５】ボート２２は、最初、図１に破線で示すよ
うに、ロードロック容器２１の内部に位置決めされてい
る。そして、この状態において、処理すべき複数のウェ
ーハＷがロードロック容器２１の内部に搬入され、ボー
ト２２に収容される。この収容処理が終了すると、ロー
ドロック容器２１の内部の雰囲気が大気から不活性ガス
に置換される。これにより、反応容器１１の内部が大気
に触れるのが防止される。この置換処理が終了すると、
ボート２２がボートエレベータ２５により反応容器１１
の内部に搬入される。

【００２６】この搬入処理が終了すると、成膜処理が実
行される。これにより、ボート２２に保持されている複
数のウェーハＷの表面に所定の薄膜が形成される。この
成膜処理においては、反応容器１１の内部がヒータ１２
により加熱される。これにより、成膜のための化学反応
が促進される。この場合、４つの分割加熱領域Ｒ１，Ｒ
２，Ｒ３，Ｒ４の温度がそれぞれ熱電対１３，１４，１
５，１６により検出される。そして、この検出出力に基
づいて、ヒータ１２の温度が制御される。これにより、
４つの分割加熱領域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４の温度が均
一に保持される。その結果、すべてのウェーハＷに対し
て均一な成膜処理が施される。

【００２７】この成膜処理が終了すると、反応容器１１
の内部の雰囲気が反応ガス等から不活性ガスに置換され
る。これにより、反応容器１１の内部の圧力がロードロ
ック容器２１の内部の圧力に一致させられる。その結
果、ボート２２を反応容器１１から搬出する場合の気流
の発生が抑制される。また、上記成膜処理が終了する
と、収容容器１８の内部の高温雰囲気（反応容器１１の
内部を加熱するための雰囲気）が排気配管４１，４２，
４３を介して排出される。これにより、反応容器１１の
内部が急速に冷却される。この急冷処理については、あ
とで、詳細に説明する。

【００２８】この置換処理や急冷処理が終了すると、ボ
ート２２がボートエレベータ２５により反応容器１１の
内部からロードロック容器２１の内部に搬出される。こ
の搬出処理が終了すると、所定の薄膜が形成された複数
のウェーハＷがボート２２から取り出される。この取出
し処理が終了すると、次の複数のウェーハＷに対して、
上述した処理が実行される。以下、同様に、複数のウェ
ーハＷに対する成膜が終了するたびに、上述した処理が
繰り返される。

【００２９】ここで、上述した急冷処理を詳細に説明す
る。この急冷処理においては、導通制御部４９は、ま
ず、シャッタ４４を閉じ、シャッタ４５，４６を開く。
これにより、排気配管４１が遮断され、排気配管４２，
４３が動通させられる。その結果、収容容器１８の内部
の高温雰囲気は、断面積の小さな排気配管４２とこれに
直列接続された排気配管４３とを介してブロア４７によ
り引き抜かれる。この場合、収容容器１８から引き抜か
れた雰囲気は、熱交換器４８により熱を除去される。こ
れにより、ブロア４７からは、低温の雰囲気が出力され
る。

【００３０】このあと、予め定めた一定時間が経過する
と、導通制御部４９は、今度はシャッタ４４を開き、シ
ャッタ４５を閉じる。これにより、今度は、収容容器１
８の内部の高温雰囲気は、断面積の大きな排気配管４１
とこれに直列接続された排気配管４３とを介してブロア
４７により引き抜かれる。また、この場合も、収容容器
１８から引き抜かれた高温雰囲気は、熱交換器４８によ
り熱を除去される。これにより、ブロア４７からは、低
温の雰囲気が排出される。

【００３１】以上詳述した本実施の形態によれば、収容
容器１８の内部の高温雰囲気を排出するための排気配管
として、断面積の異なる２つの排気配管４１，４２を設
け、最初は、断面積の小さな排気配管４２を介して高温
雰囲気を排出し、排気を開始してから予め定めた一定時
間が経過すると、断面積の大きな排気配管４１を介して
高温雰囲気を排出するようにしたので、高温雰囲気の引
き始め時、高温雰囲気の排出量を徐々に増大させること
ができる。

【００３２】これにより、高温雰囲気の引き始め時、高
温雰囲気の流れが乱れることを防止することができるの
で、反応容器１１の内部の温度差が、高温雰囲気の流れ
の方向（垂直方向）に沿って大きくなることを防止する
ことができる。その結果、ボート２２に保持されている
複数のウェーハＷの品質に差が生じてしまうことが防止
することができる。

【００３３】以上、本発明の一実施の形態を詳細に説明
したが、本発明は、上述したような実施の形態に限定さ
れるものではない。

【００３４】（１）例えば、先の実施の形態では、最
初、断面積の小さな排気配管４２を導通させ、次に、断
面積の大きな排気配管４１を導通させる場合を説明し
た。しかしながら、本発明は、最初、断面積の小さな排
気配管４２を導通させ、次に、２つの排気配管４１，４
２を一緒に導通させるようにしてもよい。このような構
成であっても、高温雰囲気の排出量を２段階に分けて増
大することができるので、高温雰囲気の引き始め時、反
応容器１１の内部の温度差が大きくなることを防止する
ことができる。

【００３５】（２）また、先の実施の形態では、断面積
の異なる排気配管として、２つの排気配管４１，４２を
設ける場合を説明した。しかしながら、本発明は、３つ
以上の排気配管を設けるようにしてもよい。この場合、
断面積の小さな排気配管から順次導通させるようにして
もよいし、複数の排気配管を組み合わせて導通させるよ
うにしてもよい。このような構成によれば、高温雰囲気
の排出量を３段階以上に分けて増大させることができる
ので、先の実施の形態より反応容器１１の内部の温度差
が大きくなることを防止する効果を高めることができ
る。

【００３６】（３）また、先の実施の形態では、複数の
排気配管として、断面積の異なる複数の排気配管を設け
る場合を説明した。しかしながら、本発明は、断面積の
同じ複数の排気配管を設けるようにしてもよい。このよ
うな構成であっても、複数の排気配管を適宜組み合わせ
ることにより、高温雰囲気の排出量を徐々に増大させる
ことができる。

【００３７】（４）また、先の実施の形態では、本発明
の急冷処理を、１回分の半導体デバイス製造処理が終了
するたびに実行される急冷処理に適用する場合を説明し
た。しかしながら、本発明は、これ以外の急冷処理、例
えば、故障の修理等のための急冷処理にも適用すること
ができる。

【００３８】（５）また、先の実施の形態では、本発明
を半導体デバイス製造装置に適用する場合を説明した。
しかしながら、本発明は、半導体デバイス以外の固体デ
バイスの製造装置、例えば、液晶表示デバイスの製造装
置にも適用することができる。

【００３９】（６）このほかにも、本発明は、その要旨
を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論
である。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１記載の固体
デバイス製造装置によれば、高温雰囲気を排出するため
の排気配管として、複数の排気配管を設け、高温雰囲気
の排出量が徐々に増大するように、この複数の排気配管
の導通を制御するようにしたので、高温雰囲気の引き始
め時に、反応空間内の温度差が大きくなるのを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固体デバイス製造装置の一実施の
形態の構成を示す側断面図である。

【符号の説明】

１１…反応容器、１２…ヒータ、１３，１４，１５，１
６…熱電対、１７…断熱体、１８…収容容器、２１…ロ
ードロック容器、２２…ボート、２３…保温筒、２４…
蓋体、２５…ボートエレベータ、３１…カバー、３２…
筐体、４１，４２，４３…排気配管、４４，４５，４６
…シャッタ、４７…ブロア、４８…熱交換器、４９…導
通制御部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温の反応空間内で化学反応を使って固
   体デバイスを製造する固体デバイス製造装置において、 前記高温反応空間内の温度を急冷する場合、この高温反
   応空間を加熱するための高温雰囲気を排出する複数の排
   気配管と、 この複数の排気配管を介して排出される前記高温雰囲気
   の排出量が徐々に増大するように、この複数の排気配管
   の導通を制御する導通制御手段とを備えたことを特徴と
   する固体デバイス製造装置。