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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wärmebehandlungsanlage zur Wärmebehandlung
eines zu behandelnden Objektes, wie zum Beispiel eines Halbleiterwafers.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Eine
bekannte vertikale Wärmebehandlungsanlage,
d.h., eine der Herstellungsanlagen für Halbleiterbauelemente, weist
einen Wärmebehandlungsofen
auf, der mit einem Erhitzer ausgestattet ist, welcher eine vertikale
Reaktionsröhre
umgibt. Ein Waferhalter, der mehrere Wafer gestaffelt hält, wird
in den Wärmebehandlungsofen
von unten eingeführt. Das
Innere der Reaktionsröhre
wird auf eine vorbestimmte Temperatur erhitzt, um die Wafer einem
Prozeß zur
Filmbildung oder einem Oxidationsprozeß zu unterziehen.
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Der
Erhitzer besteht hauptsächlich
aus einem Heizelement, welches aus einem Metall, wie z.B. einer
Eisen-Chrom-Legierung, oder einem keramischen Material, wie z.B.
MoSi2, hergestellt ist. Das Heizelement
ist so in einer Spiralform ausgebildet, daß es die Reaktionsröhre umgibt,
oder so in einer Wellenform ausgebildet, daß es sich entlang dem Umfang
der Reaktionsröhre
erstreckt. Verschiedene Abschnitte des Wärmebehandlungsofens können Wärme mit
jeweils unterschiedlichen Raten abstrahlen. Daher ist der Erhitzer
in mehrere Heizabschnitte unterteilt, wie zum Beispiel einen oberen,
einen mittleren und einen unteren Heizabschnitt. Dann werden Temperaturcontroller
jeweils mit den Heizabschnitten kombiniert, um die Temperatur einer
Prozeßumgebung
derart zu steuern, daß der
größtmögliche Bereich
der Prozeßumgebung
mit einer höchst
gleichförmigen
Temperaturverteilung erhitzt werden kann. Ein solches Steuerverfahren
wird als ein Zonensteuerverfahren bezeichnet.
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In
letzter Zeit hat der Durchmesser der Wafer stetig zugenommen. Ferner
hat die Dicke dünner
Filme zur Miniaturisierung von Halbleiterbauelementen stetig abgenommen.
Daher hat die Abmessung des Wärmebehandlungsofens
ebenfalls stetig zugenommen, während
in der Prozeßumgebung
das Erfordernis einer höchst
gleichförmigen
Temperaturverteilung bestanden hat. Einem solchen Erfordernis kann
dadurch begegnet werden, daß der
Erhitzer in eine erhöhte
Anzahl von Heizabschnitten für
eine erhöhte Anzahl
von Heizzonen aufgeteilt wird, und daß der jeweilige Betrieb der
Heizabschnitte individuell gesteuert wird. Wenn ein solches Zonensteuerverfahren eingesetzt
wird, steigt jedoch die Anzahl der Controller und somit die Höhe der Kosten.
Ferner werden Wartungsarbeiten, wie zum Beispiel Arbeiten zur Temperaturkalibrierung,
verkompliziert, und es gibt praktische Schwierigkeiten bei einem
solchen Zonensteuerverfahren. Es wird daher bevorzugt, einen Temperaturcontroller
einem breiten Bereich zuzuordnen und das Wärmeerzeugungsmuster (Form und Wärmeerzeugungsrate)
des Erhitzers genau zu steuern.
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Die
mechanische Festigkeit eines gewöhnlichen
Heizelements wird unzureichend, wenn die Breite (oder der Durchmesser)
des Heizelements reduziert wird, weshalb ein Heizelement mit großer Breite
unvermeidlich verwendet wird. Ein Heizelement mit großer Breite
kann aufgrund der großen Breite
und der Eigenschaften eines Materials, welches das Heizelement bildet,
nicht auf eine Krümmung
mit einem kleinen Krümmungsradius
gebracht werden; das heißt,
ein Biegefreiheitsgrad zum Formen des Heizelements ist gering. Selbst
wenn es beabsichtigt ist, ein Heizelement mit mehreren Abschnitten
zu verwenden, die unterschiedliche Widerstandswerte aufweisen, um
Wärme jeweils
mit unterschiedlichen Wärmeerzeugungsraten
zu erzeugen, ist es schwierig, ein Arbeitsstück zum Bilden eines Heizelements
mit teilweise unterschiedlichen Durchmessern zu bearbeiten, wobei
die Durchmesser nicht frei bestimmt werden können, da die mechanische Festigkeit
des Heizelements abhängig
von dem Durchmesser ist. Daher ist das genaue Anpassen von Wärmeerzeugungsmustern
des Erhitzers schwierig, und es ist schwierig, die Prozeßumgebung auf
eine gleichförmige
Temperaturverteilung zu erhitzen.
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Eine
Reaktionsröhre
aus Quarz kann für
Moleküle
durchlässig
werden, wenn sie auf eine hohe Temperatur erhitzt wird. Daher besteht
die Möglichkeit,
daß Wafer
mit Verunreinigungen kontaminiert werden, die in dem Heizelement
enthalten sind, wie zum Beispiel einem Metall oder einem keramischen Material.
In einigen Fällen
wird eine Reaktionsröhre aus
SiC verwendet, um das Eindringen von Verunreinigungen durch die
Reaktionsröhre
zu unterdrücken. Jedoch
weist die Reaktionsröhre,
die aus SiC hergestellt ist, eine große Wärmekapazität auf. Daher ist es möglich, daß, wenn
eine Reaktionsröhre
aus SiC verwendet wird, eine Tempera tursteuercharakteristik der Prozeßumgebung
sich verschlechtert, eine Zeit, die zum Stabilisieren der Temperatur
notwendig ist, sich vergrößert und
ein Durchsatz des Wärmebehandelns sich
reduziert.
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US-A-5,616,264
offenbart eine Wärmebehandlungsanlage
der Art, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist.
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ABRISS DER
ERFINDUNG
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Angesichts
dieser Probleme ist die vorliegende Erfindung gemacht worden, und
es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Wärmebehandlungsanlage
bereitzustellen, welche ein Wärmeerzeugungsmuster
mit einem hohen Freiheitsgrad steuern und einen Prozeßbereich
ausbilden kann, welcher eine höchst
gleichförmige
Temperaturverteilung aufweist. Dieses Ziel wird durch den Anspruch
1 erreicht.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann das Heizelement in einer gewünschten Form ausgebildet und
das Widerstandsheizelement von einem gewünschten Durchmesser sein. Somit
ist ein abschnittsweises Regulieren der Wärmeerzeugungsrate leicht zu
erzielen; das heißt,
der Freiheitsgrad beim Gestalten von Wärmeerzeugungsmustern ist groß. Demzufolge
kann ein Prozeßbereich
mit einer höchst gleichförmigen Temperaturverteilung
erhitzt werden.
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Bevorzugt
ist das Ofengestell ein wärmeisolierendes
Gestell. In diesem Falle ist es bevorzugt, einen Kühlmitteldurchlauf
zum Einbringen eines Kühlmittels
bereitzustellen, um das Ofengestell zu kühlen. Ferner ist es bevorzugt,
daß der
Erhitzer getrennt von einer inneren Oberfläche des Ofengestells angeordnet
ist.
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Bevorzugt
weist der Reaktionsbehälter
eine Form eines länglichen
Zylinders auf, und der Erhitzer ist in einem Bereich angeordnet,
der einer Seitenoberfläche
des Reaktionsbehälters
zugewandt ist. In diesem Fall weist der Erhitzer weiter bevorzugt
eine längliche
Form auf, und mehrere Dichtungselemente sind parallel zu dem Reaktionsbehälter angeordnet.
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Ferner
ist bevorzugt ein zweiter Erhitzer in einem Bereich angeordnet,
der einer oberen Wand des Reaktionsbehälters zugewandt ist, und der
zweite Erhitzer umfaßt
Heizelemente, wovon jedes ein Dichtungselement, das aus einem keramischen
Werkstoff hergestellt ist, und ein lineares, biegsames Element zur
Erzeugung von Widerstandswärme
aufweist, das von dem Dichtungselement umschlossen ist.
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Ferner
ist bevorzugt ein dritter Erhitzer in einem Bereich nahe einem unteren
Ende des Reaktionsbehälters
angeordnet, und der dritte Erhitzer umfaßt Heizelemente, von denen
jedes ein Dichtungselement, das aus einem keramischen Material hergestellt
ist, und ein lineares, biegsames Element zur Erzeugung von Widerstandswärme aufweist,
das von einem Dichtungselement umschlossen ist.
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Bevorzugt
weist das Ofengestell eine hochglanzpolierte innere Oberfläche auf.
In diesem Fall ist es gleichermaßen bevorzugt, daß der Erhitzer
getrennt von einer inneren Oberfläche des Ofengestells angeordnet
ist.
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Alternativ
dazu kann das Ofengestell umfassen: einen ersten Wärmereflektor,
der eine innere Oberfläche
aufweist, die als eine wärmereflektierende
Oberfläche
dient, und einen zweiten, den ersten Wärmereflektor umgebenden Wärmereflektor,
der eine innere Oberfläche
aufweist, die als eine wärmereflektierende
Oberfläche
dient, die Strahlungswärme
reflektieren kann, die durch den ersten Wärmereflektor übertragen
worden ist. In diesem Fall ist es möglich, daß der zweite Wärmereflektor
eine hochglanzpolierte innere Oberfläche aufweist.
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Bevorzugt
weist jedes Heizelement Enden auf, die das Ofengestell durchsetzen.
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Ferner
weist das Element zur Erzeugung von Widerstandswärme Abschnitte auf, welche
jeweils unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen. Ferner weist
das Element zur Erzeugung von Widerstandswärme bevorzugt Abschnitte auf,
die jeweils Wärme
mit unterschiedlichen Wärmeerzeugungsraten
erzeugen.
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Es
ist bevorzugt, daß ein
Raum, welcher den Reaktionsbehälter
umgibt, in mehrere vertikale Bereiche unterteilt ist, und daß die Heizelemente
jeweils in den mehreren Bereichen angeordnet sind. Alternativ ist
es bevorzugt, daß ein
Raum, der den Reaktionsbehälter
umgibt, in mehrere Umfangsbereiche unterteilt ist, und daß die Heizelemente
in den mehreren Umfangsbereichen verteilt sind. Alternativ ist es
bevorzugt, daß ein
Raum, welcher den Reaktionsbehälter
umgibt, in mehrere radiale Bereiche unterteilt ist, und daß die Heizelemente
in den mehreren radialen Bereichen verteilt sind.
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Zum
Beispiel kann das Dichtungselement in einer länglichen, in einer U-ähnlichen
oder in einer mäandrierenden
Form ausgebildet sein.
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Zum
Beispiel können
die Elemente zur Erzeugung von Widerstandswärme in Form eines Kohlenstoffdrahtes
durch Verdrillen von Einzeldrähten feiner
Kohlenstoffelemente gebildet werden. Der keramische Werkstoff kann
zum Beispiel Quarz sein.
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Ferner
kann die Wärmebehandlungsanlage einen
Halter umfassen, der mehrere zu behandelnde Objekte gestaffelt halten
kann und von unterhalb des Reaktionsbehälters in einen Reaktionsbehälter einführbar ist.
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In
diesem Fall kann der Halter bevorzugt einen Deckel, der ein offenes
Ende des Reaktionsbehälters
hermetisch verschließen
kann, und eine auf dem Deckel angebrachte wärmeisolierende Einheit aufweisen.
Ferner wird bevorzugt, daß ein
vierter Erhitzer in der wärmeisolierenden
Einheit angeordnet ist, und daß der
vierte Erhitzer Heizelemente umfaßt, von denen jedes ein Dichtungselement,
das aus einem keramischen Werkstoff hergestellt ist, und ein lineares,
biegsames Element zur Erzeugung von Widerstandswärme aufweist, das von dem Dichtungselement
umschlossen ist.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Schnittansicht einer vertikalen Wärmebehandlungsanlage
einer ersten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine perspektivische Explosionsansicht eines essentiellen Teiles
der in 1 gezeigten vertikalen Wärmebehandlungsanlage;
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3A ist
eine schematische Perspektivansicht eines Erhitzers und eines ersten
Untererhitzers, welche in der in 1 gezeigten
vertikalen Wärmebehandlungsanlage
umfaßt
sind;
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3B ist
eine schematische Schnittansicht des ersten in 3A gezeigten
Untererhitzers;
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4A und 4B sind
Ansichten eines Beispiels eines Heizelements;
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5A, 5B und 5C sind
Ansichten eines weiteren Beispiels eines Heizelements;
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6 ist
eine Entwicklung eines Beispiels einer Anordnung von Heizelementen;
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7A bis 7E sind
Entwicklungen weiterer Beispiele von Anordnungen von Heizelementen;
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8 ist
eine schematische Perspektivansicht eines weiteren möglichen
Erhitzers;
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9 ist
eine Ansicht eines weiteren Beispiels eines Heizelements;
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10 bis 17 sind
schematische Perspektivansichten verschiedener Beispiele von Erhitzern;
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18 ist
eine perspektivische Explosionsansicht eines Beispiels eines Erhitzers;
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19 ist
eine ebene Ansicht des in 18 gezeigten
Erhitzers;
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20 ist
eine perspektivische Explosionsansicht eines weiteren Beispiels
eines Erhitzers;
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21 ist
eine ebene Ansicht des in 20 gezeigten
Erhitzers;
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22 ist
eine schematische Schnittansicht eines essentiellen Teils einer
vertikalen Wärmebehandlungsanlage
einer zweiten Ausführungsform nach
der vorliegenden Erfindung;
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23 ist
eine schematische Schnittansicht eines essentiellen Teils einer
vertikalen Wärmebehandlungsanlage
einer dritten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung; und
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24 ist
eine schematische Schnittansicht eines essentiellen Teils einer
wertikalen Wärmebehandlungsanlage
einer vierten Ausführungsform nach
der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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1 ist
eine Ansicht, welche eine vertikale Wärmebehandlungsanlage einer
ersten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung darstellt, und 2 ist
eine schematische Ansicht der vertikalen Wärmebehandlungsanlage, die in 1 gezeigt ist.
Unter Bezugnahme auf 1, weist die vertikale Wärmebehandlungsanlage
in der Ausführungsform eine
Reaktionsröhre 1 von
einer doppelwandigen Struktur auf, welche eine innere Röhre 1a und
eine äußere Röhre 1b aufweist.
Die innere Röhre 1a und die äußere Röhre 1b sind
zum Beispiel aus Quarz hergestellt. Ein aus einem Metall hergestellter
zylindrischer Verteiler 2 ist mit einem unteren Ende der
Reaktionsröhre 1 verbunden.
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Die
innere Röhre 1a weist
ein offenes oberes Ende und ein unteres Ende auf, welches in den
Verteiler 2 eingeführt
und daran gehalten ist. Die äußere Röhre 1b weist
ein geschlossenes oberes Ende und ein unteres Ende auf, welches
mit einem oberen Ende des Verteilers 2 hermetisch verbunden
ist. Die innere Röhre 1a,
die äußere Röhre 1b und
der Verteiler 2 bilden einen Reaktionsbehälter.
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Ein
Waferboot 11 (Halter), welches mehrere Wafer W (zu behandelnde
Objekte), zum Beispiel 126 Wafer W, gestaffelt (in jeweils horizontalen
Ebenen mit vertikalem Abstand) hält,
wird in die Reaktionsröhre 1 gesetzt.
Wie in 2 gezeigt, weist das Waferboot 11 eine
obere Wand 12, eine untere Wand 13 und mehrere
Stützstangen 14 auf,
welche sich zwischen der oberen Wand 12 und der unteren
Wand 13 erstrecken. Die Stützstangen 14 sind
mit horizontalen Nuten versehen, um Randabschnitte der Wafer W darin
aufzunehmen. Das Waferboot 11 ist auf einem Deckel 21 mittels
einer zylinderförmigen
wärmeisolierenden
Einheit 22, die zum Beispiel aus Quarz hergestellt ist,
gehalten. Spezieller ist ein Drehtisch 21b auf einer sich
drehenden Welle 21a gehalten, welche den Deckel 21 durchdringt
und von einem Motor M angetrieben wird. Die wärmeisolierende Einheit 22 ist
auf dem Drehtisch 21b angebracht. Der Deckel 21 ist
auf einem Bootheber 23 zum Einführen (Transportieren) des Waferboots 11 in die
und aus der Reaktionsröhre 1 angebracht.
Wenn der Deckel 21 in seiner obersten Position angeordnet ist,
ist der Deckel 21 dazu eingerichtet, das offene untere
Ende des Verteilers 2, das heißt, das offene untere Ende
des Reaktionsbehälters,
welcher von der Reaktionsröhre 1 und
dem Verteiler 2 gebildet wird, zu verschließen.
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Mehrere
Gaszufuhrleitungen sind um den Verteiler 2 angeordnet.
Somit können
mehrere Prozeßgase
in die innere Röhre 1a über die
Gaszufuhrleitungen zugeführt
werden. In 1 ist nur eine Gaszufuhrleitung 24 von
den mehreren Gaszufuhrleitungen gezeigt. Die Gaszufuhrleitung 24 ist
mit einer Gasquelle, die nicht gezeigt ist, verbunden. Eine Austrittsleitung 25 ist
mit dem Verteiler 2 verbunden, um Gase aus einem Raum zwischen
der inneren Röhre 1a und
der äußeren Röhre 1b zu
entlassen. Die Austrittsleitung 25 ist mit einer Vakuumpumpe,
die nicht gezeigt ist, verbunden, um ein Inneres der Reaktionsröhre 1 auf
einem vorbestimmten Vakuumniveau zu halten.
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Ein
zylindrischer Wärmereflektor 3,
welcher ein geschlossenes oberes Ende und ein unteres Ende aufweist,
welches hermetisch mit einem unteren Abschnitt der Reaktionsröhre 1 verbunden
ist, ist so angeordnet, daß er
die Reaktionsröhre 1 umhüllt. Der
Wärmereflektor 3 ist
zum Beispiel aus Aluminium hergestellt. Der Wärmereflektor 3 weist
eine hochglanzpolierte innere Oberfläche auf, um den Verlust von
Strahlungswärme,
welche von einem Erhitzer abgestrahlt wird, zu unterdrücken, was
untenstehend beschrieben werden wird. Ein spiralförmiger Kühlwasserdurchlauf 31 wird
in dem Wärmereflektor 3 als ein
Kühlmitteldurchlauf
gebildet. Der Kühlmitteldurchlauf
ist nicht auf einen engen Durchlauf beschränkt, sondern kann ein breiter
Durchlauf, wie ein breiter Raum, sein.
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Wie
in den 1 und 3 gezeigt,
sind mehrere vertikale, längliche
röhrenförmige Heizelemente 4, zum
Beispiel, entlang dem inneren Umfang der Seitenwand des Wärmereflektors 3 und
um einige Millimeter davon beabstandet in umfangsbezogenen Abständen von
zum Beispiel einigen Zentimetern angeordnet. Die Heizelemente 4 stellen
einen Erhitzer 40 dar. Wie in der 4A gezeigt
ist, weist jedes Heizelement 4 ein lineares, biegsames
Element zur Erzeugung von Widerstandswärme von hoher Reinheit in Form
eines Kohlenstoffdrahtes 41 auf, welcher bevorzugt durch
Verdrillen (Flechten) mehrerer Einzeldrähte aus Kohlenstoff-Fasern
von etwa 10 μm
Dicke gebildet ist. Der Kohlenstoffdraht 41 wird in einem Dichtungselement
aus einem keramischen Material umschlossen, wie zum Beispiel einer
transparenten Quarzröhre 42,
welche einen äußeren Durchmesser von
etwa 10 Millimetern (ten-some millimeters) aufweist.
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Elektroden 43 sind
an entgegengesetzte Enden des Kohlenstoffdrahtes 41 angeschlossen.
Entgegengesetzte Endstücke
der Quarzröhre 42 umschließen jeweils
die Elektroden 43. Äußere Abschnitte
der Elektroden 43, die von der Quarzröhre 42 hervorstehen,
dienen als Anschlüsse 44.
Die Elektroden 43 sind in dieser Ausführungsform mit dem Kohlenstoffdraht 41 in
der Quarzröhre 42 verbunden. Jedoch
kann der Kohlenstoffdraht entgegengesetzte, dicke Endabschnitte
eines Durchmessers aufweisen, der größer als der Rest des Kohlenstoffdrahtes 41 ist, wobei
diese Endabschnitte Wärme
mit einer Wärmeerzeugungsrate
erzeugen, die niedriger ist, als die, mit der der Rest des Kohlenstoffdrahtes 41 Wärme erzeugt.
In dem Fall können
entgegengesetzte Endabschnitte der Quarzröhre 42 die entgegengesetzten
dicken Endabschnitte des Kohlenstoffdrahtes 41 umschließen, und
die Elektroden können
mit den entgegengesetzten dicken Endabschnitten außerhalb
der Quarzröhre 42 verbunden
sein.
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Wie
in 1 gezeigt, durchdringen die Anschlüsse 44,
die von dem oberen und dem unteren Ende jedes Heizelements 4 hervorstehen,
die obere und die untere Wand des Wärmereflektors 3, welcher eine
wärmeisolierende
Struktur sein kann, und sind mit einem Kabel 5 verbunden,
welches sich außerhalb
des Wärmereflektors 3 erstreckt.
Spezieller, wie in 4B gezeigt ist,
ist die Elektrode 43 mit dem Leiter 50 des Kabels 5 durch,
zum Beispiel, Löten oder
Crimpen verbunden.
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Das
Kabel 5 ist mit einem Leistungsschaltkreis 51 verbunden.
Elektrische Leistung kann den Heizelementen 4 durch, zum
Beispiel, Parallelschalten aller Heizelemente 4 zu dem
gemein samen Leistungsschaltkreis 51 oder durch Aufteilen
der Heizelemente 4 in mehrere Gruppen, In-Reihe-Schalten
der Heizelemente 4 jeder Gruppe und Parallelschalten der
Gruppen von in Reihe geschalteten Heizelementen zu dem Leistungsschaltkreis 51 zugeführt werden.
Alternativ dazu können
die Heizelemente 4 jeder Gruppe in Reihe und/oder parallel
geschaltet werden, die Gruppen der Heizelemente 4 können jeweils mit
Leistungsschaltkreisen 51 verbunden werden, und der Leistungszufuhrbetrieb
zum Zuführen
von Leistung an die Gruppen kann einzeln gesteuert werden. Die Heizelemente 4 können in
n gleiche umfangsbezogene Gruppen oder in n Gruppen aufgeteilt werden,
die jeweils jedes n-te umfangsbezogen aufeinanderfolgende Heizelement 4 umfassen.
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Die
Heizelemente 4 werden unter Bezugnahme auf die 5A bis 5C weiter
beschrieben werden. Die Wärmeerzeugungsrate
pro Längeneinheit
des Heizelements 4 ist von dem Durchmesser des Kohlenstoffdrahtes 41 abhängig. In
dieser Ausführungsform
kann der Durchmesser des Kohlenstoffdrahtes 41 so bestimmt
werden, daß das
gesamte Heizelement 4 mit Ausnahme der Anschlüsse, Wärme erzeugt,
wie es in 5A gezeigt ist. Alternativ dazu
kann der Kohlenstoffdraht 41 dicke Abschnitte und dünne Abschnitte
aufweisen, wie es in den 5B oder 5C gezeigt
ist, das heißt,
Abschnitte, die jeweils unterschiedliche Durchmesser aufweisen und
jeweils Wärme
mit unterschiedlichen Wärmeerzeugungsraten
erzeugen können.
Zum Beispiel kann der Kohlenstoffdraht 41 einen dünnen Abschnitt von
2 mm im Durchmesser, der Wärme
mit 1,5 kW/m, das heißt,
einem Abschnitt mit hoher Kapazität, welcher Wärme mit
einer hohen Wärmeerzeugungsrate erzeugen
kann, und einen dicken Abschnitt von 4 mm oder darüber im Durchmesser
aufweisen, welcher Wärme
mit 0,375 kW/m oder darunter erzeugen kann, das heißt, einen
Abschnitt mit niedriger Kapazität,
welcher Wärme
mit einer geringen Wärmeerzeugungsrate
erzeugen kann. Der Begriff Abschnitt mit hoher Kapazität und Abschnitt
mit niedriger Kapazität
bezieht sich hier auf die Wärmemenge,
die von dem wärmeerzeugenden
Element erzeugt wird. Die erzeugte Wärmemenge bezieht sich auf die
Wärmemenge,
die zum Erhitzen der Prozeßumgebung
beiträgt.
Für die
Prozeßumgebung
erzeugt ein Abschnitt mit hoher Kapazität Wärme mit einer großen Erzeugungsrate
und trägt
daher stark zum Erhitzen der Prozeßumgebung bei.
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6 ist
eine typische Ansicht, welche ein Muster zeigt, in dem Abschnitte
mit hoher Kapazität H
und Abschnitte mit niedriger Kapazität L der Kohlenstoffdrähte 41 angeordnet
sind. In 6 ist ein Prozeßraum, in
dem Wafer W behandelt werden, in drei Bereiche aufgeteilt, das heißt, einen
oberen Bereich, einen mittleren Bereich und einen unteren Bereich.
Das Muster ist so gestaltet, daß die
Kohlenstoffdrähte 41 Wärme mit
einer hohen Wärmeerzeugungsrate,
einer mittleren Wärmeerzeugungsrate und
einer niedrigen Wärmeerzeugungsrate
jeweils in dem unteren, dem oberen und dem mittleren Bereich erzeugen.
Ein Anordnungsmuster der Abschnitte mit hoher Kapazität H und
der Abschnitte mit niedriger Kapazität L kann optional (frei) bestimmt
werden. Die 7A bis 7E zeigen
verschiedene Anordnungsmuster der Abschnitte mit hoher Kapazität H und
der Abschnitte mit niedriger Kapazität L der Kohlenstoffdrähte 41.
Der Prozeßraum
ist in den 7A bis 7C in
drei Bereiche aufgeteilt, und der Prozeßraum ist in den 7D und 7E in
vier Bereiche aufgeteilt.
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Wieder
unter Bezugnahme auf die 1, ist ein tellerförmiger erster
Untererhitzer 6 unter der oberen Wand des Wärmereflektors 3 gegenüberliegend zu
der oberen Oberfläche
der Reaktionsröhre 1 angeordnet.
Wie in den 3A und 3B gezeigt
ist, weist der erste Untererhitzer 6 eine hohle Quarzscheibe
(Quarzteller) 61 von einer Dicke von zum Beispiel etwa
8 mm und einen gebogenen Kohlenstoffdraht 62 auf, der dem
Kohlenstoffdraht 41 ähnlich
und in den Quarzteller 61 eingeführt ist. Quarzröhren 61 sind
an zwei Randabschnitte des Quarztellers 61 geschweißt. Der
Kohlenstoffdraht 62 weist dicke entgegengesetzte Endabschnitte
auf, welche Wärme
mit einer niedrigen Wärmeerzeugungsrate erzeugen
können,
wobei die Abschnitte sich in die Quarzröhren 63 erstrecken.
Die Quarzröhren 63 dienen
als Anschlüsse.
Das heißt,
wie in 1 gezeigt ist, durchdringen die Quarzröhren 63 den
Wärmereflektor 3 (oder
eine wärmeisolierende
Struktur) und erstrecken sich außerhalb von dem Wärmereflektor 3 und
sind, ähnlich
zu den Heizelementen 4, über Elektroden, die nicht gezeigt
sind, mit einem Kabel 64 verbunden. In 1 ist
durch 65 ein Leistungsschaltkreis angedeutet. Der erste
Untererhitzer 6 wird zum Beispiel an der oberen Wand des
Wärmereflektors 3 von
Halterungselementen 66 gehalten.
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Ein
zweiter Untererhitzer weist mehrere kurze Heizelemente 67 auf,
die sich zum Beispiel von der unteren Wand des Wärmereflektors 3 nach
oben erstrecken. Die Heizelemente 67 sind auf einem Kreis
in radialer Richtung innerhalb eines Kreises angeordnet, auf dem
untere Abschnitte der Heizelemente 4 angeordnet sind. Jedes
Heizelement 67 ist, ähnlich
zu den Heizelementen 4, durch Umhüllen eines Kohlenstoffdrahtes
mit einer Quarzröhre
ausgebildet. Die Heizelemente 67 müssen nicht wie in 1 ausgebildet
und angeordnet sein; die Heizelemente 67 können in
einer welligen Form gebildet und so angeordnet sein, daß sie die
Reaktionsröhre 1 umgeben
oder können
in einer weiteren gewünschten
Form ausgebildet und in einem gewünschten Muster angeordnet sein.
Ein tellerförmiger
dritter Untererhitzer 7, wel cher eine Konstruktion ähnlich zu der
des ersten Untererhitzers 6 aufweist, ist oberhalb der
wärmeisolierenden
Einheit 22 angeordnet.
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Ein
Wärmebehandlungs-
(thermischer) Prozeß,
welcher die vorangehende Wärmebehandlungsanlage
verwendet, wird kurz erklärt
werden. Eine vorbestimmte Anzahl von Wafern W (zu bearbeitende Objekte)
werden gestaffelt in dem Waferboot 11 gehalten. Das Waferboot 11,
welches die Wafer W hält, wird
angehoben und in den Reaktionsbehälter mit Hilfe des Boothebers 23 eingeführt. Nachdem
die Wafer W (das Waferboot 11) in den Reaktionsbehälter eingeführt worden
sind und das offene untere Ende des Reaktionsbehälters (offenes unteres Ende des
Verteilers 2) mit dem Deckel 21 verschlossen worden
ist, wird die an die Erhitzer 40, 6, 67 und 7 gelieferte
elektrische Leistung erhöht,
um die Wärmeerzeugungsrate
zum Erhitzen der Prozeßumgebung zum
Beispiel auf eine vorbestimmte Temperatur zu erhöhen. Gleichzeitig wird der
Reaktionsbehälter über die
Austrittsleitung 25 durch die Vakuumpumpe, die nicht gezeigt
ist, auf ein vorbestimmtes Vakuum evakuiert.
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Nachdem
sich die Temperatur der Prozeßumgebung
in dem Reaktionsbehälter
stabilisiert hat, wird ein Prozeßgas über die Gaszufuhrleitung 24 in den
Reaktionsbehälter
(die Reaktionsröhre 1 und den
Verteiler 2) zugeführt,
und ein Druck in dem Reaktionsbehälter wird auf einem vorbestimmten
Vakuumniveau aufrechterhalten. Dann wird das Waferboot 11 durch
den Motor M gedreht. Das Prozeßgas diffundiert
in die Prozeßumgebung
und wird zersetzt, wodurch aktive Arten als ein dünner Film
auf dem Wafer W abgeschieden werden. Dann wird die an die Erhitzer 40, 6, 67 und 7 gelieferte
Leistung reduziert, um die Wärmeerzeugungsraten
zu reduzieren. Nachdem die Temperatur der Umgebung in dem Reaktionsbehälter abgefallen
ist, wird das Waferboot 11 aus dem Prozeßbehälter herausgeführt.
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Die
vorstehende Ausführungsform
erreicht die folgenden Wirkungen.
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Der
Erhitzer 40 wird durch Anordnen der Heizelemente 4 ausgebildet,
welche jeweils durch Umhüllen
des Kohlenstoffdrahts 41 mit der dünnen Quarzröhre 42 gebildet werden.
Die Heizelemente 4 können
leicht gebogen werden, wodurch der Erhitzer 40 in einer
beliebigen Form ausgebildet werden kann. Obwohl die Heizelemente 4 in
der voranstehenden Ausführungsform
zur Vereinfachung der Beschreibung gerade sind, ist die Auswahl
der Form der Heizelemente beliebig, was untenstehend beschrieben
werden wird. Der Kohlenstoffdraht 41 kann mit einem beliebigen
Durchmesser durch selektives Bestimmen der Anzahl der feinen Kohlenstoffglieder,
die jeden Kohlenstofffaser-Einzeldraht bilden, und der Anzahl der
Kohlenstofffaser-Einzeldrähte
gebildet werden.
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Daher
kann ein lokales Anpassen des Widerstandes, das heißt, ein
lokales Anpassen der Wärmeerzeugungsrate,
leicht erzielt werden. Somit kann das Wärmeerzeugungsmuster (die Form
und die Wärmeerzeugungsrate)
des Erhitzers 40 beliebig bestimmt werden.
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Ein
gewöhnlicher
Erhitzer ist in mehrere Wärmeerzeugungszonen
aufgeteilt, und die jeweiligen Temperaturen der Wärmeerzeugungszonen
werden einzeln durch entsprechende Temperaturcontroller gesteuert.
Jedoch kann der Erhitzer 40 dieser Ausführungsform, welcher die Heizelemente 4 umfaßt, praktisch
in mehrere Wärmeerzeugungszonen durch
Anpassen des Wärmeerzeugungsmusters
der Heizelemente 4 aufgeteilt werden. Zum Beispiel können beliebige
gestufte Wärmeerzeugungsraten
pro Flächeneinheit
für aufeinanderfolgende,
vertikal gestufte Bereiche des Prozeßraumes eingestellt werden
(in dieser Spezifikation bedeutet "Wärmeerzeugungsrate" die Wärmeerzeugungsrate,
mit der Wärme
in einem Bereich erzeugt wird, in dem der Erhitzer 40 angeordnet
ist). Dementsprechend kann ein weiter Bereich des Prozeßraumes
mit einer gleichförmigen
Temperaturverteilung erhitzt werden, wodurch der Yield des thermischen
Prozesses erhöht
wird.
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Da
der tellerförmige
Untererhitzer (der erste Untererhitzer) 6 oberhalb des
Reaktionsbehälters
angeordnet ist, kann die von der Prozeßumgebung durch die obere Wand
der Wärmereflektors 3 abgegebene
Wärmemenge
reduziert werden. Insbesondere kann, da die Form und die Wärmeerzeugungsrate
des Kohlenstoffdrahtes 62 des Untererhitzers 6 leicht
einstellbar ist, die Gleichförmigkeit
der Temperaturverteilung in der Nähe eines oberen Abschnitts des
Waferboots 11 durch Anpassen des Wärmeerzeugungsmusters des Untererhitzers 6 zusätzlich zu dem
Anpassen des Wärmeerzeugungsmusters
der Heizelemente 4 weiter verbessert werden.
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Ferner
kann, da der zweite Untererhitzer, welcher die Heizelemente 67 umfaßt, auf
der Unterwand des Ofengestells (die Unterwand des Wärmereflektors 3)
angeordnet ist, und der dritte Untererhitzer 7 oberhalb
von der wärmeisolierenden
Einheit 22 angeordnet ist, die Wärmemenge, die durch einen unteren
Abschnitt des Ofengestells abgegeben wird, reduziert werden. Speziell
kann, da die Formen und Wärmeerzeugungsraten
des zweiten Untererhitzers, welcher die Heizelemente 67 umfaßt, und
des dritten Untererhitzers 7 leicht angepaßt werden können, die Gleichförmigkeit
der Temperaturverteilung in einem Bereich um einen unteren Abschnitt
des Waferboots 11 weiter verbessert werden.
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Zusätzlich zu
den voranstehenden Wirkungen, kann die Temperatur mit einer hohen
Anstiegsrate erhöht
und mit einer hohen Abfallrate verringert werden, da jeder der Kohlenstoffdrähte 41 und 62 eine
geringe Wärmekapazität aufweist.
Eine Erholzeit (eine Zeit, die zur Temperaturstabilisierung benötigt wird),
nachdem der Prozeßraum
auf eine gewünschte
Prozeßtemperatur
erhitzt worden ist, ist kurz, wodurch der Durchsatz des thermischen
Prozesses erhöht
wird. Allgemein sind der Verunreinigungsgehalt der Kohlenstoffdrähte der
Erhitzer 40, 6, 67 und 7 sowie
der Verunreinigungsgehalt der Quarzröhren und des Quarztellers,
welche die Kohlenstoffdrähte
umhüllen,
sehr gering. Daher werden die zu behandelnden Objekte, wie zum Beispiel
Wafer W, kaum kontaminiert.
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Dann
weist ein Erhitzer 40, der in 8 gezeigt
ist, U-förmige
Heizelemente 4 auf. Mehrere vertikale Reihen (rows), wobei
jede Reihe mehrere Heizelemente 4, zum Beispiel drei Heizelemente 4 in
einer Linie umfaßt,
sind entlang der inneren Oberfläche der
Seitenwand eines Wärmereflektors 3 angeordnet.
Anschlüsse 44,
die an entgegengesetzten Endabschnitten jedes Heizelements 4 ausgebildet
sind, erstrecken sich durch die Seitenwand des Wärmereflektors 3, so
daß sie
außerhalb
von dem Wärmereflektor 3 hervorstehen.
Daher werden in dem Erhitzer 40, der in 8 gezeigt
ist, die Heizelemente 4 in mehrere Gruppen bezüglich der
vertikalen und umfangsbezogenen Richtungen aufgeteilt.
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Ein
in 9 gezeigtes Heizelement 4 kann verwendet
werden. Das in 9 gezeigte Heizelement weist
eine Quarzröhre 42,
ein Elektrodenpaar 43, welches in einem ersten Endabschnitt
der Quarzröhre 42 gehalten
ist, und einen Kohlenstoffdraht 41 auf, welcher über den
ersten Endabschnitt in die Quarzröhre 42 eingeführt und
in einem zweiten Endabschnitt der Quarzröhre 42 umgedreht ist. 10 zeigt
unterschiedliche Anordnungsmuster solcher Heizelemente 4,
wie sie in 9 gezeigt sind. Wie in 10 gezeigt
ist, erstrecken sich einige Heizelemente 4 zwischen der
oberen und unteren Wand eines Wärmereflektors 3,
und die Anschlüsse 44 davon erstrecken
sich durch die obere, die untere oder die Seitenwand des Wärmereflektors 3.
Ebenfalls in 10 gezeigt sind mehrere Heizelemente 4 (zwei Heizelemente 4 in 10),
welche in einer vertikalen Reihe angeordnet sind und jeweils einen
Anschluß aufweisen,
welcher sich durch die Seitenwand des Wärmereflektors 3 erstreckt.
In 10 ist jedes Heizelement 4 durch eine
Linie angedeutet, und jeder Anschluß 44 ist durch einen
Zylinder dargestellt.
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Die
in 11 gezeigten Heizelemente 4 können verwendet
werden. Die Heizelemente 4, die in 11 gezeigt
sind, sind in einer U-Form ausgebildet. Ein Erhitzer 40 kann
durch Anordnen der Heizelemente 4 in vertikalen Reihen,
jede von zwei Heizelementen 4, Erstrecken der Anschlüsse 44,
die an entgegengesetzten Endabschnitten jedes Heizelements 4 ausgebildet
sind, durch die obere oder unter Wand eines Wärmereflektors 3 und
Anordnen der vertikalen Reihen der Heizelemente 4 entlang
der Seitenwand des Wärmereflektors 3 gebildet
werden. Die in 12 gezeigten Heizelemente 4 können verwendet
werden. Wie in 12 gezeigt ist, sind die Heizelemente 4 in
einer welligen Form (mäandrierenden
Form) ausgebildet, und Anschlüsse 44,
welche an entgegengesetzten Endabschnitten jedes Heizelements 4 ausgebildet
sind, können
sich durch die Seitenwand eines Wärmereflektors 3 erstrecken.
Obwohl die Wärmereflektoren 3 in
den vorangehenden Beispielen die Form eines runden Zylinders haben sollen,
können
diese die Form einer polygonalen Säule aufweisen, welche einen
dreieckigen, rechteckigen oder vieleckigen Querschnitt aufweist.
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Die
Erhitzer 40, die in den 13 und 14 gezeigt
sind, können
verwendet werden. Der Erhitzer 40, der in 13 gezeigt
ist, weist mehrere runde Heizelemente 4 auf, welche in
vertikalen Abständen
angeordnet sind. Der Erhitzer 40, der in 14 gezeigt
ist, weist ein schraubenförmiges
Heizelement 4 auf. Ein Erhitzer 40, der in 15 gezeigt ist,
kann. verwendet werden. Der Erhitzer 40, der in 15 gezeigt
ist, weist mehrere rechteckige Heizstrukturen auf, von denen jede
vier gerade Heizelemente 4 umfaßt, die zu einer im wesentlichen
rechteckigen Form kombiniert sind. Die mehreren rechteckigen Heizstrukturen
sind in vertikalen Abständen angeordnet.
In den 16 und 17 sind
mögliche Erhitzer 40 gezeigt.
Der Erhitzer 40, der in 16 gezeigt
ist, weist mehrere rechteckige Heizstrukturen auf, von denen jede
zwei L-förmige
Heizelemente 4 umfaßt,
die zu einer rechteckigen Form kombiniert sind. Die rechteckigen
Heizstrukturen sind in vertikalen Abständen angeordnet. Der in 17 gezeigte Erhitzer 40 weist
mehrere rechteckige Heizstrukturen auf, von denen jede zwei U-förmige Heizelemente 4 kombiniert
zu einer rechteckigen Form aufweist. Die rechteckigen Heizstrukturen
sind in vertikalen Abständen
angeordnet. Die Heizelemente 4 können zu dreieckigen oder vieleckigen
Heizstrukturen anstelle der rechteckigen Heizstrukturen kombiniert
werden.
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Die
Heizelemente 4 können
entlang zweier koaxialer imaginärer
Zylinder von unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sein, welche
den Reaktionsbehälter
umgeben und koaxial dazu sind. Erhitzer von einer solchen Konstruktion
werden unter Bezugnahme auf die 18 bis 22 beschrieben.
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Ein
Erhitzer 40, der in den 18 und 19 gezeigt
ist, weist mehrere gerade Heizelemente 4 (4b),
angeordnet auf einem imaginären
Zylinder L1 mit großem
Durchmesser entlang einer umfangsbezogenen Richtung, und mehrere
U-förmige Heizelemente 4 (4a)
auf, angeordnet auf einem imaginären
Zylinder L2 mit kleinem Durchmesser, der koaxial zu und innerhalb
des imaginären
Zylinders L1 mit großem
Durchmesser angeordnet ist. Wie es in 19 zu
sehen ist, halbiert ein Radius, der durch jedes der geraden Heizelemente 4 (4b)
läuft,
jedes der U-förmigen
Heizelemente 4 (4a).
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Ein
in den 20 und 21 gezeigter
Erhitzer 40 weist mehrere gerade Heizelemente 4 (4b) und
mehrere U-förmige
Heizelemente 4 (4a) abwechselnd angeordnet auf
einem imaginären
Zylinder L1 mit großem
Durchmesser und einem imaginären
Zylinder L2 mit kleinem Durchmesser auf. Die Heizelemente 4,
welche auf dem imaginären
Zylinder L2 mit kleinem Durchmesser angeordnet sind, können durch
Halterungselemente von jeglicher Form gehalten werden, die sich
von einem Wärmereflektor 3 nach
innen erstrecken.
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In
den vorangehenden Beispielen sind die Heizelemente 4 auf
den zwei imaginären
Zylindern L1 und L2 angeordnet. Die Heizelemente 4 können auf
drei oder mehreren imaginären
Zylindern von verschiedenen Durchmessern angeordnet sein.
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Wenn
die Heizelemente 4 solchermaßen in einem dreidimensionalen
Muster angeordnet sind, kann das Wärmeerzeugungsmuster, wie es
von der Prozeßumgebung
gesehen wird, noch genauer eingestellt werden. Dementsprechend kann
die Gleichförmigkeit
der Temperaturverteilung in der Prozeßumgebung weiter verbessert
werden.
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22 ist
eine schematische Schnittansicht eines essentiellen Teils einer
vertikalen Wärmebehandlungsanlage
einer zweiten Ausführungsform nach
der vorliegenden Erfindung. Die in 22 gezeigte
vertikale Wärmebehandlungsanlage
unterscheidet sich von der Wärmebehandlungsanlage
der ersten Ausführungsform
darin, daß die
vertikale Wärmebehandlungsanlage
der zweiten Ausführungsform ein
Ofengestell aufweist, welches aus einem ersten zylin drischen Wärmereflektor 81 und
einem zweiten zylindrischen Wärmereflektor 82 gebildet
ist, welcher den ersten Wärmereflektor 81 umgibt,
wobei zwischen dem ersten Wärmereflektor 81 und
dem zweiten Wärmereflektor 82 ein
Raum ausgebildet ist. Die Heizelemente 4, welche einen
Erhitzer 40 bilden, sind, ähnlich zu denen der ersten
Ausführungsform, entlang
dem inneren Umfang der Seitenwand des ersten Wärmereflektors 81 angeordnet.
Der erste Wärmereflektor 81 ist
zum Beispiel durch Beschichten der inneren Oberfläche eines
Quarzzylinders mit einem Aluminiumoxidüberzug ausgebildet. Der Aluminiumoxidüberzug kann
aus feinen Aluminiumoxidpartikeln bestehen. Der Aluminiumoxidüberzug reflektiert
Wärmestrahlung,
die von dem Erhitzer 40 abgestrahlt wird, durch Vielfachreflexion.
Konkreter reflektiert der erste Wärmereflektor 81 zum
Beispiel etwa 80 % der Wärmestrahlung,
die darauf eintrifft. Die innere Oberfläche des zweiten Wärmereflektors 82 ist
mit einer wärmereflektierenden
Oberfläche
fertiggestellt, wie zum Beispiel einer hochglanzpolierten Oberfläche. Der
zweite Wärmereflektor 82 reflektiert Wärmestrahlung,
welche den ersten Wärmereflektor 81 passiert
hat. Daher kann eine Wärmeabstrahlung an
die Umgebung unterdrückt
werden, wodurch die thermische Effizienz der Wärmebehandlungsanlage verbessert
wird. Die innere Oberfläche
des zweiten Wärmereflektors 82 muß nicht
hochglanzpoliert sein.
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Die
vorangehenden Wärmebehandlungsanlagen
sind jeweils mit den Wärmereflektoren
(3, 81, 82) versehen. Eine vertikale
Wärmebehandlungsanlage
einer dritten Ausführungsform
nach der vorliegenden Erfindung, die in 23 gezeigt
ist, ist nicht mit einem der Wärmereflektoren,
sondern mit einem Ofengestell versehen, welches eine zylindrische
wärmeisolierende
Struktur 9, hergestellt aus, zum Beispiel, Aluminiumoxid,
Siliziumdioxid oder Aluminiumoxid-Siliziumdioxid, und ein äußeres Blech 91,
hergestellt aus, zum Beispiel, einem Metall, umfaßt, welches
die äußere Oberfläche der
wärmeisolierenden Struktur 9 umhüllt. Eine
Kühlwasserleitung 92,
welche einen Kühlmitteldurchlauf
bildet, ist schraubenförmig
um das äußere Blech 91 gewunden.
Die Heizelemente 4 können
entlang der inneren Oberfläche der
Seitenwand der wärmeisolierenden
Struktur 9 angeordnet sein.
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Bevorzugt
ist ein Zwischenraum von zum Beispiel 3 mm oder mehr zwischen dem
inneren Umfang der wärmeisolierenden
Struktur 9 und dem Heizelement 4 ausgebildet,
da es möglich
ist, daß die Temperatur
lokaler Abschnitte der Heizelemente 4 übermäßig ansteigt und die Heizelemente 4 beschädigt werden,
wenn die Heizelemente 4 in Kontakt mit der wärmeisolierenden
Struktur 9 stehen, und da es möglich ist, daß eine sehr
geringe Menge von basischen Verunreinigungen, die in der wärmeisolierenden
Struktur 9 enthalten sind, die Quarzröhre 42 durchdringt,
um die Quarzröhre 42 zu
entglasen (Phasenübergang),
wenn die Quarzröhre 42 auf
eine hohe Temperatur erhitzt wird.
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Falls
die Quarzröhre 42 entglast
wird, sammelt sich Wärme
in den Heizelementen 4, und die Heizelemente 4.
können
brechen. Wenn die Quarzröhre 42 lokal
entglast wird, kann sich die Gleichförmigkeit der Temperaturverteilung
in der Prozeßumgebung
möglicherweise
verschlechtern, da der Betrag der Wärmestrahlung, die durch die
entglasten Abschnitte der Quarzröhre 42 übertragen
wird, sich von denen unterscheidet, die durch andere Abschnitte
der Quarzröhre 42 übertragen
werden, und die Quarzröhre 42 kann
möglicherweise
aufgrund eines Unterschiedes in der thermischen Ausdehnung zwischen
den entglasten Abschnitten und anderen Abschnitten der Quarzröhre 42 brechen.
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In
der ersten in 1 gezeigten Ausführungsform
ist der dritte Untererhitzer 7 oberhalb der wärmeisolierenden
Einheit 22 befestigt, die auf dem Deckel 21 angebracht
ist. Jedoch kann der dritte Untererhitzer 7 von einer Halterung 71 auf
dem Deckel 21 gehalten werden, und eine wärmeisolierenden Einheit 70 kann
durch Plazieren eines wärmeisolierenden
Elements 72, wie zum Beispiel eines Quarzblocks oder einer
Quarzrippe, mit einem Raum unter dem Untererhitzer 7 so
gebildet werden, daß es
von dem Untererhitzer 7, wie in 24 gezeigt
ist, beabstandet ist. In diesem Fall erstreckt sich die drehende Welle 21a durch
die wärmeisolierende
Einheit 70.
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Wenn
der Untererhitzer 7 unterhalb des Waferboots 11 angeordnet
ist, wird eine Wärmemenge, die
durch einen unteren Abschnitt der Prozeßumgebung abgegeben wird, weiter
reduziert. Die kombinierte Wirkung des Reduzierens der Wärmedissipation
und der optionalen Anpassung des Erhitzungsmusters des Erhitzers 40 verbessert
die Gleichförmigkeit
der Temperaturverteilung in einem Bereich um einen unteren Abschnitt
des Waferboots 11 noch weiter. Wenn der Untererhitzer 7 nicht,
wie in 24 gezeigt ist, drehbar gehalten
wird, können
sich Elektroden leicht bis unterhalb des Deckels 21 erstrecken.
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Jedes
Heizelement kann durch Umhüllen
eines linearen, biegsamen Elements zum Erzeugen von Widerstandswärme aus
einem hochreinen Material, außer
Kohlenstoff, in einer Quarzröhre
oder dergleichen gebildet werden. Die vorliegende Erfindung ist
nicht nur auf eine Wärmebehandlungsanlage
anwendbar, die einen CVD-Prozeß durchführt, sondern auch
auf verschiedene vertikale Wärmebehandlungsanlagen
zum Durchführen
verschiedener Prozesse, wie zum Beispiel von Oxidationsprozessen oder
Diffusionsprozessen. Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf
eine Wärmebehandlungsanlage
für einen
Losprozeß,
sondern auch auf eine Wärmebehandlungsanlage
für einen
Einzelwaferprozeß anwendbar.
Die zu behandelnden Objekte sind nicht auf Wafer beschränkt und
können
zum Beispiel Glassubstrate oder Flüssigkristalldisplays sein.
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Nach
der vorliegenden Erfindung kann das Heizmuster mit einem hohen Freiheitsgrad
eingestellt und eine Prozeßumgebung
mit einer höchst gleichförmigen Temperaturverteilung
erzeugt werden.