KR101521464B1 - Heat treatment apparatus - Google Patents

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히로시 기구치
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 피(被)처리체가 대형화된 경우라도, 덮개체의 두께를 과도하게 크게 하는 일 없이, 덮개체의 중량 증가를 억제한다.
(해결 수단) 열처리 장치(1)는 피처리체(W)를 수용하여 열처리하기 위한 처리 용기(3)와, 처리 용기(3)의 둘레를 덮는 단열재(16)와, 단열재(16) 내주면에 설치된 히터(5)를 갖는 열처리로(2)와, 처리 용기(3)의 로의 입구(3a)를 폐색하는 덮개체(10)와, 덮개체(10) 상에 보온통(11)을 통하여 지지되고 피처리체(W)를 다단으로 지지하는 지지구(12)를 구비하고 있다. 덮개체(10)는 스테인레스 등의 내식성(anticorrosive) 금속제로 되어 있고, 하방을 향하여 돌출하는 만곡판으로 이루어진다. [PROBLEMS] To prevent an increase in the weight of a lid body without excessively increasing the thickness of the lid body even when the body to be processed is enlarged.
A heat insulating material 16 covering the periphery of the processing vessel 3 and a heat insulating material 16 provided on the inner peripheral surface of the heat insulating material 16. The heat treatment apparatus 1 includes a processing vessel 3 for receiving and heat treating the workpiece W, A heat treatment furnace 2 having a heater 5 and a lid 10 covering the entrance 3a of the furnace 3 of the processing vessel 3 and a lid 10 supported on the lid 10 through a heat- And a support 12 for supporting the ligatures W in multiple stages. The lid body 10 is made of an anticorrosive metal such as stainless steel and is formed of a curved plate protruding downward.

Description

열처리 장치{HEAT TREATMENT APPARATUS}[0001] HEAT TREATMENT APPARATUS [0002]

본 발명은, 열처리로(heat treatment furnace)를 구비한 열처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a heat treatment apparatus having a heat treatment furnace.

반도체 장치의 제조에 있어서는, 피(被)처리체인 반도체 웨이퍼에 산화, 확산, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 처리를 행하기 위해, 각종의 열처리 장치가 이용되고 있다. 그리고, 그 일반적인 열처리 장치는, 하부에 로(furnace)의 입구를 갖고 반도체 웨이퍼를 수용하여 열처리하기 위한 처리 용기와, 이 처리 용기의 주위를 덮도록 설치된 단열재와, 단열재의 내주면에 설치되어 처리 용기 내의 웨이퍼를 가열하는 히터를 갖는 열처리로와, 처리 용기의 로의 입구를 폐색하는 덮개체와, 덮개체 상에 올려 놓여져 피처리체를 다단으로 지지(holding)하는 지지구와, 덮개체를 승강시키는 승강 기구를 구비하고 있다. BACKGROUND ART [0002] In the manufacture of semiconductor devices, various types of heat treatment apparatuses are used to perform processes such as oxidation, diffusion, and CVD (Chemical Vapor Deposition) on semiconductor wafers to be treated. The general heat treatment apparatus includes a processing vessel having an inlet of a furnace at the bottom thereof for receiving and heat treating a semiconductor wafer, a heat insulating material provided so as to cover the periphery of the processing vessel, A cover for closing the entrance of the furnace of the processing vessel, a support for holding the workpiece in multiple stages by being placed on the cover body, a lifting mechanism for lifting and lowering the lid body, .

상기 히터는 히터 엘리먼트를 갖고, 이 히터 엘리먼트로서는, 예를 들면 배치 처리가 가능한 열처리 장치의 경우로 말하면, 원통 형상의 단열재의 내벽면을 따라서 배치되는 나선 형상의 것이 이용되고, 로 내를 예를 들면 800∼1000℃ 정도로 고온으로 가열할 수 있다. 또한, 상기 단열재로서는, 예를 들면 세라믹 파이버 등으로 이루어지는 단열 재료를 원통 형상으로 소성하여 이루어지는 것이 이용되고, 복사열 및 전도열로서 빼앗기는 열량을 감소시켜 효율이 좋은 가열을 조장할 수 있다.The heater has a heater element. For example, in the case of a heat treatment apparatus capable of batch processing, a helical heat source disposed along the inner wall surface of a cylindrical heat insulating material is used. It can be heated to a high temperature of about 800 to 1000 占 폚. As the heat insulating material, for example, a material obtained by firing a heat insulating material made of ceramic fiber or the like into a cylindrical shape is used, and the amount of heat absorbed as radiant heat and conduction heat is reduced, thereby promoting efficient heating.

그런데, 종래의 열처리 장치에 있어서, 처리 용기 내를 히터에 의해 가열하면서, 처리 용기 내로 처리 가스를 공급하고, 그 후 처리 용기 내를 진공 흡인하는 공정이 반복된다. 이와 같이 처리 용기 내로 처리 가스를 공급하고, 처리 용기 내를 진공 흡인함으로써, 반도체 웨이퍼에 대한 열처리가 행해진다. Meanwhile, in the conventional heat treatment apparatus, the process gas is supplied into the process container while heating the inside of the process container with a heater, and then the process of vacuum-sucking the process container is repeated. In this manner, the processing gas is supplied into the processing vessel, and the inside of the processing vessel is evacuated to perform the heat treatment on the semiconductor wafer.

그런데, 종래부터 열처리의 대상이 되는 반도체 웨이퍼는, 직경 300㎜인 것이 일반적이었다. 그러나, 최근에는 직경 450㎜의 대형의 반도체 웨이퍼도 이용되도록 되고 있다. Conventionally, semiconductor wafers to be subjected to heat treatment were generally 300 mm in diameter. However, recently, a large-sized semiconductor wafer having a diameter of 450 mm has been used.

직경 450㎜의 대형의 반도체 웨이퍼를 열처리하는 경우, 처리 용기 및 열처리로도 대형화되고, 이와 같이 열처리로가 대형화되면, 로의 입구를 폐색하는 덮개체도 대형화되게 된다. When a large-sized semiconductor wafer having a diameter of 450 mm is heat-treated, the processing vessel and the heat treatment furnace are also increased in size. When the heat treatment furnace is thus enlarged, the cover body closing the inlet of the furnace is also enlarged.

전술한 바와 같이 처리 용기 내에서는, 열처리 작업 중, 처리 가스의 공급 및 진공 흡인이 행해지지만, 덮개체가 대형화된 경우, 특히 처리 용기 내의 진공시에 덮개체에 큰 압력이 가해지게 된다. As described above, in the processing vessel, the processing gas is supplied and the vacuum suction is performed during the heat treatment operation. However, when the lid body is enlarged, a large pressure is applied to the lid body during vacuum processing in the processing vessel.

이 경우, 덮개체의 강도를 유지하기 위해, 덮개체의 두께를 크게 하는 것도 생각할 수 있지만, 이것으로는 덮개체의 중량이 증가해 버려, 덮개체의 승강 작업에도 지장이 발생해 버린다. In this case, in order to maintain the strength of the lid body, it is conceivable to increase the thickness of the lid body. However, this increases the weight of the lid body and causes a trouble to the lifting operation of the lid body.

일본공개특허공보 2008-263170호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-263170

본 발명은, 이러한 점을 고려하여 이루어진 것으로, 처리되어야 할 피처리체가 대형화된 경우라도, 덮개체의 두께를 과도하게 두껍게 하는 일 없이, 덮개체를 스무스(smooth)하게 승강할 수 있는 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of this point and it is an object of the present invention to provide a heat treatment apparatus capable of smoothly lifting and lowering the lid body without making the thickness of the lid body excessively large The purpose is to provide.

본 발명은, 하부에 로의 입구를 갖고 피처리체를 수용하여 열처리하기 위한 종형(vertical)의 원통 형상 처리 용기와, 처리 용기의 주위를 덮는 단열재와, 단열재의 내주면에 설치된 히터를 갖는 열처리로와, 상기 처리 용기의 로의 입구를 폐색하는 덮개체와, 당해 덮개체 상에 올려놓여져 피처리체를 다단으로 지지하는 지지구와, 덮개체를 승강시켜 덮개체에 의해 로의 입구를 개폐함과 함께 상기 처리 용기 내로 지지구를 반입하고 그리고 반출하는 승강 기구를 구비하고, 상기 덮개체는 하방을 향하여 돌출하는 만곡판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다.The present invention relates to a vertical cylindrical processing container having an inlet at a lower portion thereof for receiving and heat-treating an object to be processed, a heat insulating material covering the periphery of the processing container, a heat treatment furnace having a heater provided on the inner peripheral surface of the heat insulating material, A cover for closing the entrance of the furnace of the processing vessel; a support for supporting the workpiece in multiple stages by being placed on the cover body; a cover for lifting and lowering the cover by opening and closing the inlet of the furnace, And a lifting mechanism for carrying and discharging the support, and the lid body is formed of a curved plate projecting downward.

본 발명은, 상기 덮개체는, 550∼750㎜의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다. The present invention is the heat treatment apparatus characterized in that the cover body has a diameter of 550 to 750 mm.

본 발명은, 상기 덮개체는 5㎜ 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다. The present invention is the heat treatment apparatus characterized in that the cover body has a thickness of 5 mm or more.

본 발명은, 상기 덮개체는 곡률을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다.The present invention is a heat treatment apparatus characterized in that the cover body has a curvature.

본 발명에 의하면, 덮개체는 하방을 향하여 돌출하는 만곡판으로 이루어지기 때문에, 평판 형상의 덮개체에 비하여, 진공시에 덮개체로 가해지는 응력을 작게 억제할 수 있고, 이에 따라 덮개체의 두께를 과도하게 증가시킬 필요는 없어, 덮개체의 중량 증가를 억제할 수 있다. According to the present invention, since the lid body is formed of a curved plate protruding downward, the stress applied to the lid body at the time of vacuuming can be suppressed to be smaller than that of the lid-shaped lid body, There is no need to increase the weight excessively, and the weight increase of the cover body can be suppressed.

도 1은 본 발명의 실시 형태인 열처리 장치를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 2는 열처리 장치를 나타내는 횡단면도이다.
도 3은 열처리 장치를 나타내는 확대 종단면도이다.
도 4는 히터 엘리먼트를 나타내는 평면도이다.
도 5는 히터 엘리먼트를 나타내는 측면도이다.
도 6(a)는 단열재를 나타내는 횡단면도이고, 도 6(b)는 단열재를 나타내는 종단면도이다.
도 7은 열처리 장치의 덮개체 근방을 나타내는 확대 단면도이다.
도 8은 덮개체의 형상과 덮개체로 가해지는 휨량과의 관계를 나타내는 도면이다.1 is a longitudinal sectional view schematically showing a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view showing a heat treatment apparatus.
3 is an enlarged vertical sectional view showing a heat treatment apparatus.
4 is a plan view showing the heater element.
5 is a side view showing the heater element.
6 (a) is a cross-sectional view showing a heat insulating material, and Fig. 6 (b) is a longitudinal sectional view showing a heat insulating material.
7 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the cover body of the heat treatment apparatus.
8 is a view showing the relationship between the shape of the lid body and the amount of bending applied to the lid body.

(발명을 실시하기 위한 형태) (Mode for carrying out the invention)

이하에, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 설명한다. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 7에 있어서, 부호 (1)는 반도체 제조 장치의 하나인 종형의 열처리 장치로서, 이 열처리 장치(1)는, 피처리체 예를 들면 반도체 웨이퍼(W)를 한번에 다수매 수용하여 산화, 확산, 감압 CVD 등의 열처리를 행할 수 있으며, 하부에 로의 입구(3a)가 형성된 종형의 원통 형상 처리 용기(3)와, 당해 처리 용기(3)의 주위를 덮도록 설치된 원통 형상의 단열재(16)와, 단열재(16)의 내주면에 설치되어 웨이퍼(W)를 가열하는 히터(5)를 갖는 열처리로(2)와, 처리 용기(3)의 로의 입구(3a)를 폐색 하는 덮개체(10)와, 덮개체(10) 상에 보온통(11)을 통하여 올려 놓여져 반도체 웨이퍼(W)를 다단으로 지지하는 보트(boat;지지구)(12)를 구비하고 있다. 1 and 7, reference numeral 1 denotes a vertical type heat treatment apparatus which is one of the semiconductor manufacturing apparatuses. This heat treatment apparatus 1 accommodates a plurality of semiconductor wafers W, for example, A vertical cylindrical processing vessel 3 in which an inlet 3a of a lower furnace can be formed and a heat treatment such as diffusion and reduced pressure CVD can be performed and a cylindrical heat insulating material A heat treatment furnace 2 provided on the inner circumferential surface of the heat insulating material 16 and having a heater 5 for heating the wafer W and a lid body 3 for closing the inlet 3a of the furnace 3 of the processing vessel 3 And a boat 12 for supporting the semiconductor wafer W in multiple stages by being placed on the lid body 10 through a heat insulating container 11. The semiconductor wafer W is supported by a boat 12,

또한 열처리 장치(1)는, 단열재(16)를 설치하기 위한 베이스 플레이트(6)를 구비하고 있다. 이 베이스 플레이트(6)에는 처리 용기(3)를 하방으로부터 상방으로 삽입하기 위한 개구부(7)가 형성되고 있고, 이 개구부(7)에는 베이스 플레이트(6)와 처리 용기(3)와의 사이의 간극(gap)을 덮도록 도시하지 않은 단열재가 설치되어 있다. Further, the heat treatment apparatus 1 is provided with a base plate 6 for mounting the heat insulating material 16 thereon. The base plate 6 is provided with an opening 7 for inserting the processing vessel 3 from below to the upper side and a gap 7 between the base plate 6 and the processing vessel 3 (not shown) to cover the gap.

상기 처리 용기(3)는, 석영제로 이루어지고, 상단(上端)이 폐색되며, 전술한 바와 같이 하부가 로의 입구(3a)로서 개구된 세로로 긴 원통 형상으로 형성되어 있다. 처리 용기(3)의 하부의 개구단에는 외향의 플랜지(3b)가 형성되고, 플랜지(3b)는 도시하지 않은 플랜지 고정을 통하여 상기 베이스 플레이트(6)에 지지되어 있다. 또한 처리 용기(3)에는, 처리 가스나 불활성 가스 등을 처리 용기(3) 내로 도입하는 도입 포트(도입구)(8) 및 처리 용기(3) 내의 가스를 배기하기 위한 배기 포트(배기구)(8A)가 형성되어 있다. 도입 포트(8)에는 가스 공급원이 접속되고, 배기 포트(8A)에는 예를 들면 10∼10-8Torr 정도로 감압 제어가 가능한 진공 펌프를 구비한 배기계가 접속되어 있다. The processing vessel 3 is made of quartz and has an upper end closed and is formed into a vertically elongated cylindrical shape opened as an inlet 3a of a lower bypass as described above. An outward flange 3b is formed at the lower end of the processing vessel 3 and the flange 3b is supported on the base plate 6 through a flange fixing not shown. An introduction port 8 for introducing a process gas or an inert gas into the process container 3 and an exhaust port (exhaust port) 8 for exhausting gas in the process container 3 8A are formed. A gas supply source is connected to the introduction port 8, and the exhaust port 8A is connected to an exhaust system provided with a vacuum pump capable of reducing pressure control, for example, to about 10 to 10 -8 Torr.

또한 원통 형상 처리 용기(3)의 하방에는, 처리 용기(3)의 하단 개구부(로의 입구)(3a)를 밀봉 시일(10A)을 개재(interpose)하여 폐색하는 덮개체(10)가 설치되고, 이 덮개체(10)는 승강 기구(13)에 의해 승강 이동 가능하게 되어 있다. 이 덮개체(10)의 상부에는, 전술한 바와 같이 보온 수단인 예를 들면 보온통(11)이 올려놓여지고, 당해 보온통(11)의 상부에는 예를 들면 직경이 450㎜인 웨이퍼(W)를 다수매 예를 들면 100∼150매 정도 상하 방향으로 소정의 간격으로 탑재하는 지지구인 석영제의 보트(12)가 올려놓여져 있다. 덮개체(10)에는, 보트(12)를 그 축심 주위에 회전하는 회전 기구(13A)가 설치되어 있다. 보트(12)는, 승강 기구(13)에 의해 구동되는 덮개체(10)의 하강 이동에 의해 처리 용기(3) 내로부터 하방의 로딩 에어리어 내로 반출(언로드)되고, 웨이퍼(W)의 이동 변경 후, 승강 장치(13)에 의해 구동되는 덮개체(10)의 상승 이동에 의해 처리 용기(3) 내로 반입(로드)된다. A lid 10 is provided below the cylindrical processing container 3 to seal the lower end opening 3a of the processing vessel 3 with the sealing seal 10A interposed therebetween, The lid 10 can be moved up and down by a lifting mechanism 13. On the top of the lid body 10, for example, a warm keeping means 11 such as a warm keeping means as described above is placed, and a wafer W having a diameter of 450 mm, for example, And a boat 12 made of quartz, which is a support for mounting a plurality of, for example, 100 to 150 sheets at a predetermined interval in the vertical direction, is placed. The lid body 10 is provided with a rotation mechanism 13A for rotating the boat 12 about its axis. The boat 12 is unloaded (unloaded) from the inside of the processing vessel 3 into the lower loading area by the lowering movement of the lid body 10 driven by the elevating mechanism 13, (Loaded) into the processing container 3 by the upward movement of the lid body 10 driven by the elevating device 13.

그런데, 도 1 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 덮개체(10)는 하방을 향하여 돌출하는 만곡판으로 이루어져 있다. 처리 용기(10)는 스테인레스 등의 내식성(anticorrosive) 금속제의 원통체로 이루어지고, 이에 대응하여 덮개체도 스테인레스 등의 내식성 금속제의 만곡판으로 이루어지며, 평면으로부터 보면 원판 형상을 갖는다. Incidentally, as shown in Figs. 1 and 7, the lid 10 is formed of a curved plate protruding downward. The processing vessel 10 is made of a cylindrical body made of an anticorrosive metal such as stainless steel. Correspondingly, the lid body is also made of a curved plate made of a corrosion-resistant metal such as stainless steel and has a disk shape in plan view.

덮개체(10)의 상면에는, 덮개체(10)의 상면을 연삭함으로써 형성된 평탄부(10a)가 형성되고, 보온통(11)은 이 덮개체(10)의 평탄부(10a) 상에 올려놓여져 있다. A flat portion 10a formed by grinding the upper surface of the lid 10 is formed on the upper surface of the lid 10 and the heat retention container 11 is placed on the flat portion 10a of the lid 10 have.

전술한 바와 같이, 피처리체가 되는 반도체 웨이퍼(W)는 450㎜의 직경을 갖는 대형의 것으로, 이 대형의 반도체 웨이퍼(W)에 대응하여 덮개체(10)도 550∼750㎜ 전후의 직경을 갖는다. 또한 덮개체(10)는 5㎜ 이상의 두께를 갖고, 곡률을 가진 만곡판으로 이루어진다. As described above, the semiconductor wafer W to be processed is a large one having a diameter of 450 mm, and the lid 10 corresponding to the large semiconductor wafer W has a diameter of about 550 to 750 mm . Further, the lid body 10 has a thickness of 5 mm or more and is formed of a curved plate having a curvature.

이와 같이, 덮개체(10)가 하방을 향하여 돌출하는 만곡판으로 이루어지기 때문에, 예를 들면 평판 형상의 덮개체에 비하여, 특히 처리 용기(3) 내를 진공 흡인한 경우에, 덮개체(10)로 가해지는 응력을 작게 억제할 수 있다. Since the cover 10 is formed as a curved plate protruding downward, it is possible to prevent the cover 10 (for example, Can be suppressed to be small.

이 때문에 덮개체(10)로서 550∼750㎜ 전후의 직경을 갖는 큰 만곡판을 이용한 경우라도, 처리 용기(3) 내를 진공 흡인했을 때, 덮개체(10)로 가해지는 응력을 작게 억제할 수 있어, 덮개체(10)를 과도한 두께로 할 필요는 없다. Therefore, even when a large curved plate having a diameter of about 550 to 750 mm is used as the cover 10, the stress applied to the cover 10 when the inside of the processing container 3 is evacuated is suppressed to be small So that the cover body 10 does not have to be excessively thick.

이 때문에 덮개체(10)의 중량을 크게 하는 일 없이, 또한 승강 기구(13)에 의해 덮개체(10)를 스므스하게 상하 이동시킬 수 있다. Therefore, the lid 10 can be moved up and down smoothly by the lifting mechanism 13 without increasing the weight of the lid 10.

다음으로 단열재(16) 및 단열재(16)의 내주면에 설치된 히터(5)에 대해서 서술한다. 단열재(16)의 내주면에 축방향(도시예에서는 상하 방향)에 다단으로 형성된 홈 형상의 선반부(17)가 형성되고, 각 선반부(17)를 따라서 히터 엘리먼트(18)가 배치되며, 이 히터 엘리먼트(18)에 의해 히터(5)가 구성된다. 단열재(16)는, 예를 들면 실리카, 알루미나 혹은 규산 알루미나를 포함하는 무기질 섬유로 이루어져 있다. 단열재(16)는, 세로로 2분할 되어, 히터 엘리먼트(18)의 조립 부착을 용이하게 하고 있다. Next, the heat insulating material 16 and the heater 5 provided on the inner peripheral surface of the heat insulating material 16 will be described. A groove-like shelf portion 17 formed at a plurality of stages in the axial direction (in the vertical direction in the drawing) is formed on the inner peripheral surface of the heat insulating material 16, and the heater element 18 is disposed along each of the shelf portions 17, The heater element (18) constitutes the heater (5). The heat insulating material 16 is made of inorganic fibers including, for example, silica, alumina or alumina silicate. The heat insulating material 16 is vertically divided into two pieces to facilitate assembling of the heater element 18.

히터 엘리먼트(18)는, 띠 형상의 발열 저항체를 파형으로 성형(절곡 가공)하여 이루어진다. The heater element 18 is formed by molding (bending) a strip-shaped heat generating resistor into a waveform.

상기 단열재(16)에는 상기 히터 엘리먼트(18)를 적절한 간격으로 지름 방향으로 이동 가능하게 그리고 선반부(17)로부터 탈락 내지 탈출하지 않도록 지지하는 핀 부재(20)가 설치되어 있다. 상기 원통 형상의 단열재(16)의 내주면에는 이것과 동심(同心)의 환상의 홈부(21)가 축방향으로 소정 피치로 다단으로 형성되고, 서로 이웃하는 상부의 홈부(21)와 하부의 홈부(21)와의 사이에 둘레방향으로 연속한 환상의 상기 선반부(17)가 형성되어 있다. The heat insulating material 16 is provided with a pin member 20 for supporting the heater element 18 at appropriate intervals so as to be movable in the radial direction and not to be separated or escaped from the shelf portion 17. On the inner circumferential surface of the cylindrical heat insulating material 16, annular grooves 21 concentric with the circumferential grooves 21 are formed in multiple stages at predetermined pitches in the axial direction, and grooves 21 and grooves 21 are formed in an annular shape continuous in the circumferential direction.

상기 핀 부재(20)는, 히터 엘리먼트(18)의 내주면의 계곡부(谷部)를 기부(基部; 20a)로 지지하기 위해 측면 ㄷ자 형상으로 형성되고, 그 양 다리부(20b)가 단열재(16)를 내측으로부터 외측으로 관통하고, 당해 양 다리부(20b)의 단부(20c)가 서로 이반(離反)하는 방향으로 절곡되어 단열재(16)의 외주면에 걸려져 있다. The pin member 20 is formed in a side U shape to support a valley portion of the inner circumferential surface of the heater element 18 by a base portion 20a and the both leg portions 20b are connected to the heat insulating material And the end portions 20c of the leg portions 20b are bent in the direction of separating from each other and caught by the outer peripheral surface of the heat insulating material 16. [

또한, 히터 엘리먼트(18) 중 복수단마다의 각 그룹의 최하단의 시단(始端;18e)과 최상단의 종단(終端;18r)에 전극 접속용의 단자판(22)이 각각 접속되어 있다. 이에 따라, 히터(5)는 열처리로(2) 내를 상하 방향으로 복수의 존(zone)으로 나누어 온도 제어를 할 수 있도록 구성되어 있다. The electrode terminals 22 for connecting the electrodes are connected to the lowermost end 18e and the uppermost end 18r of each group of the heater elements 18 at the plural stages. Accordingly, the heater 5 is configured so that temperature control can be performed by dividing the interior of the heat treatment furnace 2 into a plurality of zones in the vertical direction.

히터 엘리먼트(18)의 접속(결선) 패턴으로서는, 예를 들면 도 4 내지 도 5에 나타내는 것을 생각할 수 있다. 이 접속 패턴에 있어서는, 각 단의 히터 엘리먼트(18)의 양단(18, 18f, 18g…18r)이 지름 방향 외방으로 돌출하도록 절곡되어 있고, 1단째(최하단) 시단(우단)(18e)과, 최상단의 종단(좌단)(18r)에 단자판(22, 22)이 각각 접합되어 있다. 그리고, 상하에 인접하는 히터 엘리먼트(18)를 직렬로 접속하기 위해 단부끼리 예를 들면 1단째의 종단(18f)과 2단째의 시단(18g)이 접속판(23)을 통하여 접속되고, 2단째의 종단(18h)과 3단째의 시단(18i)이 접속판(23)을 통하여 접속된다. As a pattern of connection (wiring) of the heater element 18, for example, those shown in Figs. 4 to 5 can be considered. In this connection pattern, both ends 18, 18f, 18g ... 18r of the heater element 18 at each end are bent so as to protrude radially outward, and the first stage (lowermost stage) And the terminal plates 22 and 22 are joined to the upper end (left end) 18r of the uppermost end, respectively. For example, the first-stage terminal 18f and the second-stage starting terminal 18g are connected to each other via the connecting plate 23 in order to connect the heater elements 18 adjacent to the upper and lower sides in series, The first end 18h and the third end 18i are connected to each other via the connection plate 23.

단열재(16)의 형상을 지지함과 함께 단열재(16)를 보강하기 위해, 도 1에 나타내는 바와 같이, 단열재(16)의 외주면은 금속제 예를 들면 스테인레스제의 외피(아우터 셸)(28)로 덮여 있다. 또한, 외부로의 열 영향을 억제하기 위해, 외피(28)의 외주면은 수냉 재킷(30)으로 덮여 있다. 단열재(16)의 꼭대기부에는 이것을 덮는 상부 단열재(31)가 설치되고, 이 상부 단열재(31)의 상부에는 외피(28)의 꼭대기부(상단부)를 덮는 스테인레스제의 천정판(top plate;32)이 설치되어 있다. 1, the outer circumferential surface of the heat insulating material 16 is made of a metallic outer shell (outer shell) 28 made of, for example, stainless steel, in order to support the shape of the heat insulating material 16 and to reinforce the heat insulating material 16. [ It is covered. Further, in order to suppress heat influences to the outside, the outer circumferential surface of the shell 28 is covered with a water-cooling jacket 30. An upper heat insulating material 31 covering the upper part of the heat insulating material 16 is provided on the top of the heat insulating material 16. A top plate 32 made of stainless steel is arranged on the upper part of the upper heat insulating material 31 to cover the top ) Is installed.

또한 열처리 후에 웨이퍼를 급속 강온시켜 처리의 신속화 내지 스루풋(throughput)의 향상을 도모하기 위해, 단열재(16)에는, 단열재(16)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33) 내의 분위기를 외부로 배출하는 배열계(35)와, 상기 공간(33) 내로 냉각 매체를 도입하여 강제적으로 냉각하는 강제 냉각 수단(36)이 형성되어 있다. 상기 배열계(35)는, 예를 들면 단열재(16)의 상부에 형성된 배기구(37)와, 당해 배기구 (37)와 도시하지 않은 공장 배기계를 연결하는 도시하지 않은 배열관으로 구성되어 있다. 배열관에는 도시하지 않은 배기 블로워 및 열 교환기가 설치되어 있다. The atmosphere in the space 33 between the heat insulating material 16 and the processing vessel 3 is exposed to the outside in order to accelerate the processing and improve the throughput by rapidly lowering the wafer after the heat treatment. And a forced cooling means 36 for forced cooling by introducing a cooling medium into the space 33 are formed. The array system 35 is composed of, for example, an exhaust port 37 formed on the upper portion of the heat insulating material 16 and an arrangement pipe (not shown) connecting the exhaust port 37 and a factory exhaust system (not shown). An exhaust blower and a heat exchanger (not shown) are provided in the array pipe.

상기 강제 냉각 수단(36)은, 상기 단열재(16)와 외피(28)의 사이에 높이 방향으로 복수 형성된 환상 유로(38)와, 각 환상 유로(38)로부터 단열재(16)의 중심 경사 방향으로 냉각 매체를 취출하여 상기 공간(33)의 둘레방향으로 선회류를 발생시킬 수 있도록 단열재(16)에 형성된 강제 냉각용 냉각 매체 취출공(40)을 갖고 있다. 상기 환상 유로(38)는, 단열재(16)의 외주면에 띠 형상 또는 환상의 단열재(41)를 접착하거나, 혹은 단열재(16)의 외주면을 환상으로 깎음으로써 형성되어 있다. 상기 냉각 매체 취출구멍(40)은, 도 6(a), (b)에 나타내는 바와 같이 단열재(16)에 있어서의 상하에 인접하는 히터 엘리먼트(18)의 사이인 선반부(17)에 이것을 지름 방향의 내외로 관통하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 냉각 매체 취출구멍(40)을 선반부(17)에 형성함으로써, 히터 엘리먼트(18)에 방해받는 일 없이 냉각 매체를 상기 공간(33)으로 분출할 수 있다. The forced cooling means 36 includes an annular flow passage 38 formed in a height direction between the heat insulating material 16 and the outer casing 28 and a plurality of annular flow passages 38 extending in the central oblique direction of the heat insulating material 16 And a forced cooling cooling medium take-out hole (40) formed in the heat insulating material (16) for taking out the cooling medium and generating a swirling flow in the circumferential direction of the space (33). The annular flow path 38 is formed by adhering a belt-like or annular heat insulating material 41 to the outer peripheral surface of the heat insulating material 16 or by annularly cutting the outer peripheral surface of the heat insulating material 16. [ 6 (a) and 6 (b), the cooling medium takeout hole 40 is formed in the shelf portion 17 between the heater elements 18 adjacent to the upper and lower sides of the heat insulating material 16, In the direction of the arrow. By forming the cooling medium takeoff hole 40 in the shelf portion 17 in this way, the cooling medium can be ejected into the space 33 without being disturbed by the heater element 18. [

상기 외피(28)의 외주면에는, 각 환상 유로(38)에 냉각 매체를 분배 공급하기 위한 공통의 1개의 공급 덕트(49)가 높이 방향을 따라서 설치되고, 외피(28)에는 공급 덕트 내와 각 환상 유로(38)를 연통(communication)하는 연통구가 형성되어 있다. 공급 덕트(49)에는 냉각 매체를 흡인하고, 압송 공급하는 도시하지 않은 냉각 매체 공급원(예를 들면 송풍기)이 개폐 밸브를 통하여 접속되어 있다. One common supply duct 49 for distributing and supplying the cooling medium to each annular flow passage 38 is provided along the height direction on the outer circumferential surface of the outer casing 28. Inside the outer casing 28, And a communication port communicating the annular flow path 38 is formed. The supply duct 49 is connected to an unillustrated cooling medium supply source (for example, a blower) through which the cooling medium is sucked and fed by pressure.

또한, 냉각 매체로서는, 공기, 질소, 물 등을 생각할 수 있다. As the cooling medium, air, nitrogen, water and the like can be considered.

다음으로 이러한 구성으로 이루어지는 본 실시 형태의 작용에 대해서 설명한다. Next, the operation of this embodiment having such a configuration will be described.

우선 로딩 에어리어 내에 있어서 보트(12) 내로 웨이퍼(W)가 이동되어 얹혀지고, 다음으로 덮개체(10)가, 승강 기구(13)에 의해 상승하고, 보온통(11) 및 보트(12)가 처리 용기(3) 내로 삽입되고, 그 후 처리 용기(3)의 로의 입구(3a)가 덮개체(10)에 의해 폐색된다. 이때 처리 용기(3)의 플랜지(3b)와 덮개체(10)와의 사이에 밀봉 시일(10A)이 끼워져, 처리 용기(3)의 로의 입구(3a)를 덮개체(10)에 의해 확실하게 폐색 할 수 있다. The lid 10 is lifted by the elevating mechanism 13 and the heat insulating tub 11 and the boat 12 are processed Is inserted into the container 3, and then the inlet 3a of the furnace 3 of the processing vessel 3 is closed by the cover body 10. At this time, a sealing seal 10A is fitted between the flange 3b of the processing container 3 and the lid 10 so that the inlet 3a of the processing vessel 3 can be reliably closed can do.

다음으로 히터 엘리먼트(18)로 이루어지는 히터(5)가 작동하고, 동시에 배열계(35) 및 강제 냉각 수단(36)이 구동되어, 처리 용기(3) 내의 온도 제어가 행해진다. The heater 5 composed of the heater element 18 is operated and at the same time the array system 35 and the forced cooling means 36 are driven to control the temperature in the processing vessel 3. [

또한, 처리 용기(3) 내에는, 이하와 같은 순서로, 처리 가스가 공급된다. In the processing vessel 3, the process gas is supplied in the following order.

즉, 우선 처리 용기(3) 내를 온도 제어하면서, 도입 포트(8)로부터 처리 가스가 처리 용기(3) 내로 공급되어, 웨이퍼(W)에 대하여 소망하는 열처리가 행해진다. 이때, 덮개체(10)에 설치되어 있는 회전 기구(13A)에 의해 보트(12)가 처리 용기(3) 내에서 회전한다. That is, the processing gas is supplied into the processing vessel 3 from the introduction port 8 while the temperature inside the processing vessel 3 is controlled, and the desired heat treatment is performed on the wafer W. At this time, the boat 12 is rotated in the processing vessel 3 by the rotating mechanism 13A provided on the lid body 10. [

다음으로 처리 용기(3) 내의 가스가 배기 포트(8A)로부터 배기되어, 처리 용기(3) 내가 진공 상태가 될 때까지 감압된다. Next, the gas in the processing vessel 3 is exhausted from the exhaust port 8A, and the processing vessel 3 is depressurized until it is in a vacuum state.

이와 같이 하여 웨이퍼(W)에 대한 소망하는 처리 가스에 의한 열처리가 행해지고, 다음으로 웨이퍼에 대하여 추가로 처리 가스에 의한 열처리가 행해진다. In this manner, the wafer W is subjected to a heat treatment by a desired process gas, and then the wafer is further subjected to a heat treatment by the process gas.

즉 처리 용기(3)에 대하여 전술한 온도 제어가 반복되고, 도입 포트(8)로부터 다른 처리 가스가 처리 용기(3) 내로 공급되어, 웨이퍼(W)에 대한 추가 열처리가 행해진다. The temperature control described above is repeated with respect to the processing vessel 3 and another processing gas is supplied from the introduction port 8 into the processing vessel 3 to perform additional heat treatment on the wafer W. [

이와 같이 하여 웨이퍼(W)에 대한 열처리가 종료하면, 승강 기구(13)에 의해 덮개체(10)가 강하하여, 덮개체(10) 상에 보온통(11)을 통하여 지지되어 있는 보트(12)가 로딩 에어리어까지 이동한다. When the heat treatment for the wafer W is completed in this manner, the lid 10 is lowered by the lifting mechanism 13, and the boat 12, which is supported on the lid 10 through the heat insulating cylinder 11, Moves to the loading area.

그런데, 전술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)에 대한 열처리 공정 중에, 처리 용기(3) 내의 가스가 배기되어 처리 용기(3) 내가 진공 상태가 될 때까지 감압된다. As described above, during the heat treatment process for the semiconductor wafer W, the gas in the processing vessel 3 is evacuated and the pressure in the processing vessel 3 is reduced until it is in a vacuum state.

이러한 경우, 덮개체(10)에 대하여 큰 부압이 걸리게 된다. 본 실시 형태에 의하면, 덮개체(10)가 하방을 향하여 돌출하는 만곡판으로 이루어지기 때문에, 예를 들면 반도체 웨이퍼(W)가 450㎜의 직경을 갖는 대형의 웨이퍼로 이루어지고, 이에 수반하여 덮개체(10)가 550∼750㎜ 전후의 직경을 갖게 되었다고 해도, 평판 형상의 덮개체에 비하여 덮개체(10)에 가해지는 응력을 작게 억제할 수 있다. 이 때문에 덮개체(10)를 과도하게 두껍게 할 필요는 없다. In this case, a large negative pressure is applied to the lid body 10. According to the present embodiment, since the lid 10 is formed of a curved plate projecting downward, for example, the semiconductor wafer W is made up of a large wafer having a diameter of 450 mm, Even if the sieve 10 has a diameter of about 550 to 750 mm, the stress applied to the lid 10 can be suppressed to be smaller than that of the flat lid. Therefore, it is not necessary to make the cover body 10 excessively thick.

다음으로, 덮개체(10)의 형상과, 덮개체(10)에 가해지는 휨량과의 관계에 대해서, 이하 설명한다. Next, the relationship between the shape of the lid body 10 and the amount of bending applied to the lid body 10 will be described below.

일 예로서, 덮개체(10)의 형상을 평판 형상의 것에서 만곡 형상의 것까지 여러 가지 변화시킴과 함께, 만곡 형상의 것에 대해서는 추가로 곡률 반경(R)이 1200㎜, 1300㎜, 1500㎜인 것을 준비했다. 다음으로 덮개체(10)의 두께를 5㎜, 12㎜, 15㎜의 3단계로 변화시켰다. For example, the shape of the lid 10 may vary from a flat plate shape to a curved shape, and for curved shapes, a curvature radius R of 1200 mm, 1300 mm, and 1500 mm Prepared. Next, the thickness of the lid 10 was changed in three steps of 5 mm, 12 mm and 15 mm.

다음으로 이러한 구성으로 이루어지는 덮개체(10)를 이용하여 처리 용기(3)의 로의 입구(3a)를 폐색했다. 다음으로 처리 용기(3) 내를 진공으로 유지하고(약 0Torr), 덮개체(10)에 대한 휨량을 구했다. Next, the inlet 3a of the furnace 3 of the processing vessel 3 was closed by using the lid body 10 having such a constitution. Next, the inside of the processing container 3 was kept under vacuum (about 0 Torr), and the amount of warpage with respect to the covering body 10 was obtained.

덮개체(10)의 형상과, 덮개체(10)에 가해지는 휨량과의 관계를 도 8에 나타낸다. The relationship between the shape of the lid 10 and the amount of bending applied to the lid 10 is shown in Fig.

도 8에 나타내는 바와 같이, 곡률 반경(R)이 1300㎜이고 두께가 5㎜인 덮개체는, 총 높이가 44㎜가 된다. 또한 곡률 반경(R)이 1300㎜이고 두께가 5㎜인 덮개체(10)는, 평판 형상이며 두께가 12㎜인 덮개체의 휨량(0.47㎜)과 대략 동일한 휨량(0.45㎜)을 갖는 것을 알 수 있었다. As shown in Fig. 8, the lid having a radius of curvature R of 1300 mm and a thickness of 5 mm has a total height of 44 mm. The cover 10 having a radius of curvature R of 1300 mm and a thickness of 5 mm was found to have a warpage (0.45 mm) substantially equal to the deflection (0.47 mm) of the cover body having a flat plate shape and a thickness of 12 mm I could.

이 때문에 만곡판으로 이루어지고 곡률 반경(R)이 1300㎜인 덮개체(10)는, 동일한 휨량을 나타내는 평판 형상의 덮개체(10)에 비하여, 덮개체(10)의 두께를 작게 억제할 수 있다. Therefore, the cover 10 having a curvature radius of curvature R of 1300 mm can suppress the thickness of the cover 10 to be smaller than that of the cover 10 having a flat plate shape exhibiting the same amount of deflection have.

여기에서 곡률 반경(R)이 1200㎜이고 두께가 5㎜인 덮개체(10)에 대해서는, 더욱 작은 휨량을 나타내지만, 곡률 반경이 지나치게 작아, 결국 덮개체(10)의 총 높이가 커져, 열처리로(2)의 전체의 길이도 커진다. 이 경우, 덮개체(10)에 안정된 면적의 평탄부(10a)를 취하는 것은 어렵다. Here, the cover 10 having a radius of curvature R of 1200 mm and a thickness of 5 mm shows a smaller amount of deflection, but the radius of curvature is excessively small, so that the total height of the cover 10 becomes large, The total length of the furnace 2 is also increased. In this case, it is difficult to take the flat portion 10a having a stable area in the lid body 10.

다른 한편, 곡률 반경(R)이 1500㎜이고 두께가 5㎜인 덮개체(10)는, 곡률 반경(R)이 1300㎜이고 두께가 5㎜인 덮개체(10)에 비하면, 휨량이 커져 버린다. On the other hand, the cover 10 having a radius of curvature R of 1500 mm and a thickness of 5 mm has a larger amount of bending as compared with the cover 10 having a radius of curvature R of 1300 mm and a thickness of 5 mm .

이 때문에 덮개체(10)의 형상을 전술한 바와 같이 5㎜ 이상의 두께를 갖고,곡률 반경(R)이 1300㎜인 만곡판으로 설정했다. For this reason, the shape of the lid 10 is set as a curved plate having a thickness of 5 mm or more and a radius of curvature R of 1300 mm as described above.

W : 반도체 웨이퍼(피처리체)
1 : 열처리 장치
2 : 열처리로
3 : 처리 용기
3a : 로의 입구
5 : 히터
10 : 덮개체
10a : 평탄부
11 : 보온통
12 : 보트
13 : 승강 기구
16 : 단열재
17 : 선반부
18 : 히터 엘리먼트W: semiconductor wafer (object to be processed)
1: Heat treatment apparatus
2: Heat treatment furnace
3: Processing vessel
3a: entrance to
5: Heater
10:
10a:
11: Insulation
12: Boat
13: lifting mechanism
16: Insulation
17:
18: heater element

Claims (4)

하부에 로(furnace)의 입구를 갖고 피(被)처리체를 수용하여 열처리하기 위한 종형(vertical)의 원통 형상 처리 용기와, 처리 용기의 주위를 덮는 단열재와, 단열재의 내주면에 설치된 히터를 갖는 열처리로와,
상기 처리 용기의 로의 입구를 폐색하는 덮개체와,
당해 덮개체 상에 올려놓여져 피처리체를 다단으로 지지하는 지지구와,
덮개체를 승강시켜 덮개체에 의해 로의 입구를 개폐함과 함께 상기 처리 용기 내로 지지구를 반입하고 그리고 반출하는 승강 기구를 구비하고,
상기 덮개체는 하방을 향하여 돌출하는 만곡판으로 이루어지고,
상기 덮개체의 상면 및 하면은 전체적으로 하방을 향하여 불룩한 형상인 것을 특징으로 하는 열처리 장치.A vertical cylindrical processing container having an inlet of a furnace at a lower portion thereof for receiving and heat treating a material to be processed, a heat insulating material covering the periphery of the process container, and a heater provided on an inner circumferential surface of the heat insulating material A heat treatment furnace,
A cover body closing the entrance of the furnace of the processing vessel,
A supporting member placed on the cover body to support the object to be processed in multiple stages,
And a lifting mechanism for lifting and lowering the lid body to open and close the entrance of the furnace by the lid body, and to bring the support body into and out of the processing chamber,
Wherein the cover body is formed of a curved plate projecting downward,
Wherein the upper surface and the lower surface of the lid body are bulged downward as a whole. 제1항에 있어서,
상기 덮개체는, 550∼750㎜의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the cover body has a diameter of 550 to 750 mm. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 덮개체는 5㎜ 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 열처리 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the cover body has a thickness of 5 mm or more. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 덮개체는 곡률을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the cover body has a curvature.
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