JP2001230212A

JP2001230212A - 縦型熱処理装置

Info

Publication number: JP2001230212A
Application number: JP2000037355A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamamoto; 博之山本; Sakae Ohara; 栄大原; Yukimasa Saito; 幸正斉藤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス導入管の基端部側における処理ガスの凝
縮を防止すると共に、分散型ガス導入管を位置精度ない
し再現性よく設置可能とする。【解決手段】被処理体ｗを収容して熱処理する処理容
器１にガス導入部２を有する金属製のマニホールド３を
設け、このマニホールド３のガス導入部２からガス導入
管５を介して処理ガスを被処理体ｗに供給するようにし
た縦型熱処理装置において、前記マニホールド３に前記
ガス導入管５を保持する金属製の保持体４を設け、この
保持体４に前記ガス導入部２とガス導入管５を連通する
ガス通路２５が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、縦型熱処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、被処
理体例えば半導体ウエハに酸化、拡散、ＣＶＤ、アニー
ルなどの処理を施すために、半導体製造装置の一つとし
て縦型熱処理装置が使用されている。この縦型熱処理装
置は、ウエハを収容して熱処理する処理容器にガス導入
部を有する金属製のマニホールドを設け、このマニホー
ルドのガス導入部から石英製のガス導入管（インジェク
タ）を介して処理ガスをウエハに供給するように構成さ
れている。

【０００３】図５は従来の縦型熱処理装置におけるガス
導入管の取付構造を示している。マニホールド３には、
ガス供給配管を接続して処理ガスを導入するための短管
状のガス導入部２が設けられている。また、従来のガス
導入管５０は、基端部（根元部）側がＬ字状に折り曲げ
られており、その基端部が気密材であるＯリング６０を
介して前記ガス導入部２に挿入接続されていた。ガス導
入管５０は、ボートに搭載されたウエハに処理ガスを供
給するために上方へ立ち上がった状態に配置されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記縦
型熱処理装置においては、処理ガスとして例えば金属Ｄ
ＰＭ錯体を溶剤に溶かした材料や、室温で液体の有機金
属材料といった沸点の比較的高い材料を気化させて供給
する場合、マニホールドのガス導入部まではガス供給配
管を種々の手法で加熱することで気体として供給できて
も、ガス導入管の基端部（根元部）が比較的低温である
ため、処理ガスが凝縮し易く、発塵といった問題を起こ
し易かった。

【０００５】また、ガス導入管としては、その管壁にウ
エハの被処理面と平行に処理ガスを噴射（分散）するガ
ス噴射孔（ガス分散孔）を形成した分散型ガス導入管が
あり、ウエハ間への均等な処理ガスの積極的な供給が望
まれる場合に使用されている。しかしながら、ガス導入
管の支持部がガス導入部の真空シールを目的としたゴム
系材料のＯリングであったため、その支持が不安定であ
り、ウエハ間の所望の位置にガス噴射孔が位置するよう
に分散型ガス導入管を位置精度ないし再現性よく設置す
ることが極めて困難であった。

【０００６】本発明は、前記事情を考慮してなされたも
ので、ガス導入管の基端部側における処理ガスの凝縮を
防止することができると共に、分散型ガス導入管を位置
精度ないし再現性よく設置することができる縦型熱処理
装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のうち、請求項１
の縦型熱処理装置は、被処理体を収容して熱処理する処
理容器にガス導入部を有する金属製のマニホールドを設
け、このマニホールドのガス導入部からガス導入管を介
して処理ガスを被処理体に供給するようにした縦型熱処
理装置において、前記マニホールドに前記ガス導入管を
保持する金属製の保持体を設け、この保持体に前記ガス
導入部とガス導入管を連通するガス通路が形成されてい
ることを特徴とする。

【０００８】請求項２の縦型熱処理装置は、請求項１記
載の縦型熱処理装置において、前記保持体が、前記ガス
導入部に接続される接続部と、前記ガス導入管の基端部
を差し込んで保持する保持部と、この保持部からガス導
入管がガス圧で飛び出すのを防止する抜け止め手段とを
備えていることを特徴とする。

【０００９】請求項３の縦型熱処理装置は、請求項２記
載の縦型熱処理装置において、前記抜け止め手段が、前
記保持部に着脱可能に取付けられる抜け止め部材からな
り、前記ガス導入管の基端部には抜け止め部材が係合す
る係合受部が形成されていることを特徴とする。

【００１０】請求項４の縦型熱処理装置は、請求項１記
載の縦型熱処理装置において、前記マニホールドが、処
理容器を構成する外管と内管を支持する支持部を備え、
その内管の支持部に前記保持体が固定部材により着脱可
能に固定されていることを特徴とする。

【００１１】請求項５の縦型熱処理装置は、請求項１記
載の縦型熱処理装置において、前記ガス導入管が、閉塞
された先端部および基端部を有する直管からなり、その
管壁には前記ガス通路と連通するガス導入口と、前記被
処理体の被処理面と平行に処理ガスを噴射するガス噴射
孔とが形成されていることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を添
付図面に基いて詳述する。図１は本発明の実施の形態を
示す縦型熱処理装置の縦断面図、図２は同縦型熱処理装
置の要部拡大断面図、図３は保持体を示す図で、（ａ）
は側面図、（ｂ）は平面図、図４は分散型ガス導入管を
示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線
拡大断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線拡大断面図、
（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ線拡大断面図である。

【００１３】図１ないし図２において、１は被処理体例
えば半導体ウエハｗを収容して所定の熱処理例えば減圧
ＣＶＤを施すための熱処理炉を構成する処理容器である
例えば石英製の縦長の反応管で、この反応管１にはガス
導入部２を有する金属製例えばステンレス鋼製のマニホ
ールド３が設けられている。反応管１内のウエハｗに
は、マニホールド３のガス導入部２から金属製例えばス
テンレス鋼製の保持体（インジェクタホルダ）４および
石英製のガス導入管（インジェクタ）５を介して処理ガ
スが供給されるようになっている。

【００１４】図示例の反応管１は、内管１ａと外管１ｂ
の二重管構造とされている。内管１ａは、上端および下
端が開口されている。外管１ｂは、上端が閉塞され、下
端が開口されている。外管１ｂの下端には、フランジ部
６が形成されている。内管１ａは、実質的な処理空間を
形成しており、内管と外管との間の環状空間が処理ガス
の排気通路７を形成している。

【００１５】前記マニホールド３は、反応管１の外管１
ｂとほぼ同径の短管状に形成されており、上端部には外
管１ｂの下端フランジ部６を載置してフランジ押え８に
より接合支持するためのフランジ部（外管支持部）９が
形成されている。また、マニホールド３の管壁（側部）
には、図示しないガス供給配管を接続する短管状の前記
ガス導入部５と、図示しない排気配管を接続するための
短管状の排気部１０とが形成されている。ガス導入部２
は、ガス種に応じて複数形成されていてもよい。排気配
管には、反応管１内を所望の減圧ないし真空度に制御可
能な減圧制御機構が設けられている（図示省略）。

【００１６】また、マニホールド３の内周部には、前記
内管１ａの下端部を支持するための支持部（内管支持
部）１１が設けられている。この内管支持部１１は、マ
ニホールド３の内周部に一体的に固定された外リング１
２と、この外リング１２の内周に下方から着脱可能に係
合（係止）される内リング１３と、これら外リング１２
と内リング１３との間の隙間を下方から覆うべく下方か
らのネジ止めにより着脱可能に取付けられた下リング１
４とから構成されている。

【００１７】外リング１２の内周に内リング１３を下方
から着脱可能に係合するために、内リング１３の外周部
には、複数の鍔部１５が周方向に適宜間隔で形成さてお
り、外リング１２の内周部には、内リング１３の鍔部１
５を回動可能に係合する環状の係合溝１６と、この係合
溝１６に内リングの鍔部１５を下方から導入するための
図示しない切欠部とが形成されている。このように内管
支持部１１が分解可能に構成されていることにより、マ
ニホールド３の下方から内管１ａを取外して洗浄、交換
等が容易にできるようになっている。前記内管支持部１
１よりも下方にガス導入部２が設けられ、内管支持部１
１よりも上方に排気部１０が設けられている。また、排
気部１０は、前記排気通路７と連通されている。

【００１８】マニホールド３は、反応管１を下方から挿
入可能な開口部１７を有するベースプレート１８の下部
に図示しない取付部材を介して取付けられている。ま
た、このベースプレート１８の上部には、反応管１内を
所定の温度に加熱制御可能な円筒状のヒータ１９が設置
されている。

【００１９】マニホールド３の下端は炉口として開口さ
れ、この開口が金属製例えばステンレス鋼製の蓋体２０
により気密に閉塞されるようになっている。蓋体２０の
上部には、多数例えば１５０枚程度のウエハｗを水平状
態で上下方向に所定間隔で支持搭載する石英製のボート
２１が炉口の断熱手段である石英製の保温筒２２を介し
て載置されている。この場合、ウエハｗを面内均一に熱
処理するために、蓋体２０に回転導入部２３を介して回
転テーブル２４を設け、この回転テーブル２４上に保温
筒２２を介してボート２１を載置するように構成されて
いてもよい。前記蓋体２０は、この蓋体２０の開閉と反
応管１に対するボート２１および保温筒２２の搬入搬出
を行うための図示しない昇降機構の昇降アームに取付け
られている。

【００２０】前記マニホールド３には、ガス導入管５を
保持するブロック状の前記保持体４が直接または図示例
のように内管支持部１１を介して間接的に設けられ、こ
の保持体１１には、ガス導入部２とガス導入管５を連通
するガス通路２５が形成されている。保持体４には、図
３にも示すように、固定部材である取付ネジ２６を下方
から上方へ通す孔部２７が形成され、保持体４は内管支
持部１１の下リング１４に対して取付ネジ２６により着
脱可能に取付固定されている。また、保持体４は、マニ
ホールド３の内側から前記ガス導入部２に挿入接続され
る接続部２８と、前記ガス導入管５の基端部を上方から
差し込んで保持する保持部２９とを備えている。

【００２１】前記ガス導入部２の内周部には、保持体４
の一端から短管状に突出形成された接続部２８の外周部
に密着して真空シールするための気密部材である耐熱性
のＯリング３０が設けられている。前記保持部２９は、
保持体４の他端に垂直（上下方向）に貫通した円筒状に
形成されている。前記ガス通路２５は、接続部２８の先
端からその軸心部を通って保持部２９の円筒内まで貫通
している。

【００２２】前記ガス導入管５は、図４にも示すよう
に、閉塞された先端部（上端部）および基端部（下端
部）を有する直管からなり、その管壁には前記ガス通路
２５と対向連通するガス導入口３１と、前記ウエハｗの
被処理面ないし面間に平行に処理ガスを噴射するガス噴
射孔３２とが形成されている。ガス噴射孔３２は、ガス
導入管５の長手方向に沿って適宜間隔で形成されてい
る。

【００２３】ガス導入管５が貫通孔からなる保持部２９
を通り抜けて下方へ脱落しないようにするために、ガス
導入管５の基端部側はガス導入管５の外径よりも若干小
さい外径の差込み部３３として形成され、この差込み部
３３の終端の鍔状の段部３４が保持部２９の上部開口端
に当接するようになっている。この場合、ガス導入管５
の差込み部３３と保持部２９の隙間から処理ガスが漏れ
難くするために、ガス導入管５の差込み部３３の外径と
保持部２９の内径はできるだけ近接するように精度よく
加工されている。

【００２４】また、処理ガスのガス圧でガス導入管５が
保持部２９から上方へ飛び出ず（吹き飛ぶ）のを防止す
るために、保持部２９には、ガス導入管５の抜け止め手
段である抜け止め部材例えば抜け止めピンないしネジ３
５が側部から保持部２９の円筒内に突出するように着脱
可能に取付けられ、前記ガス導入管５の基端部には抜け
止めネジ３５が係合する凹状の係合受部３６が形成され
ている。なお、処理ガスが凝縮し易い材料ガスである場
合には、ガス供給配管やガス導入部２を含むマニホール
ド３の外周に図示しない加熱手段（ヒータ）を取付けれ
ばよい。

【００２５】次に、以上の構成からなる縦型熱処理装置
の作用を述べる。昇降機構により蓋体２０を上昇させて
ボート２１および保温筒２２を反応管１内に搬入すると
共に炉口を密閉し、先ず、排気部１０の排気配管を介し
て反応管１内を減圧排気すると共に、ガス導入部２のガ
ス導入管５等を介して反応管１内に不活性ガス例えば窒
素（Ｎ₂）ガスを導入して反応管１内を不活性ガスで置
換する。

【００２６】次に、ヒータ１９の作動により反応管１内
のウエハｗを所定の熱処理温度に加熱昇温させると共
に、ガス供給管からガス導入部２の保持体４およびガス
導入管５を介して反応管１内のウエハｗ間に所定の処理
ガスを供給し、所定の熱処理例えば減圧ＣＶＤによる成
膜処理を行う。熱処理が終了したら、ヒータ１９の作動
および処理ガスの供給を停止し、不活性ガスを導入して
反応管１内を不活性ガスで置換した後、反応管１内を常
圧に復帰させてから蓋体２０を降下させてボート２１お
よび保温筒２２を反応管１内から搬出すればよい。

【００２７】前記構成からなる縦型熱処理装置によれ
ば、ウエハｗを収容して熱処理する反応管１にガス導入
部２を有する金属製のマニホールド３を設け、このマニ
ホールド３のガス導入部２からガス導入管５を介して処
理ガスをウエハｗに供給するように構成され、前記マニ
ホールド３に前記ガス導入管５を保持する金属製の保持
体４を設け、この保持体４に前記ガス導入部２とガス導
入管３を連通するガス通路２５が形成されているため、
ガス導入管３の基端部側における処理ガスの凝縮を防止
することができると共に、分散型ガス導入管を位置精度
ないし再現性よく設置することができる。

【００２８】すなわち、保持体４は、金属製で熱伝導性
がよく、この保持体４がマニホールド３に直接または図
示例のように内管支持部１１を介して接触しているた
め、外部から加熱手段により加熱されたマニホールド３
からの伝導熱を受けて所望の温度に昇温させることがで
き、また、反応用のヒータ１９からの熱輻射による加温
も期待できる。これにより、従来のガス導入管のＬ字状
の基端部において生じていた処理ガスの凝縮を防止する
ことができ、半導体デバイスの不良原因となる発塵を防
止することができる。

【００２９】また、マニホールド３に直接または図示例
のように内管支持部１１を介して間接的に固定された前
記保持部２９にガス導入管５を取付けるため、Ｏリング
を介してガス導入管を取付けていた不安定な従来の取付
構造と異なり、ガス導入管３を安定状態に正確に取付け
ることができ、特に分散型ガス導入管５においては、そ
のガス噴射孔３２をウエハｗ間に常に正確に位置決めす
ることができ、再現性の向上が図れる。

【００３０】しかも、前記保持体４が、前記ガス導入部
２に接続される接続部２８と、前記ガス導入管５の基端
部を差し込んで保持する保持部２９と、この保持部２９
からガス導入管５がガス圧で飛び出す（吹き飛ぶ）のを
防止する抜け止め手段（３５）とを備えているため、ガ
ス導入管５をガス圧で吹き飛ばないように確実に保持す
ることができ、分散型ガス導入管使用時の大量ガス供給
も実現できる。また、前記抜け止め手段が、前記保持部
２９に着脱可能に取付けられる抜け止め部材３５からな
り、前記ガス導入管５の基端部には抜け止め部材（抜け
止めネジ）３５が係合する係合受部３６が形成されてい
るため、簡単な構造でガス導入管５を確実に保持固定す
ることができる。

【００３１】前記マニホールド３が、処理容器（１）を
構成する外管１ｂと内管１ａを支持する支持部９，１１
を備え、その内管１ａの支持部１１に前記保持体４が固
定部材（取付ネジ）２６により着脱可能に固定されてい
るため、処理容器である反応管１が二重管構造であった
としても容易に保持体４を固定することができ、分解洗
浄も容易にできる。前記ガス導入管５が、閉塞された先
端部および基端部を有する直管からなり、その管壁には
前記ガス通路２５と連通するガス導入口３１と、前記被
処理体（ウエハ）ｗの被処理面と平行に処理ガスを噴射
するガス噴射孔３２とが形成されているため、分散型ガ
ス導入管５が直管状の単純な形状となり、取付性の向上
が図れる。

【００３２】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の
設計変更等が可能である。例えば、本発明における処理
容器としては、二重管構造に限定されず、単管構造であ
ってもよい。保持体の材質としては、耐熱性、熱伝導
性、非汚染性を有する材質であれば、例えばインコネル
やモリブデン等であってもよい。被処理体としては、半
導体ウエハ以外に、例えばガラス基板等がであってもよ
い。また、本発明の縦型熱処理装置は、ＣＶＤ以外に、
例えば酸化、拡散、アニール等の処理に適するように構
成することができる。ガス導入管としては、分散型以外
に、例えば上端がガス噴出口として開口した単なるスト
レート管であってもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な効果を奏することができる。

【００３４】（１）請求項１の縦型熱処理装置によれ
ば、被処理体を収容して熱処理する処理容器にガス導入
部を有する金属製のマニホールドを設け、このマニホー
ルドのガス導入部からガス導入管を介して処理ガスを被
処理体に供給するようにした縦型熱処理装置において、
前記マニホールドに前記ガス導入管を保持する金属製の
保持体を設け、この保持体に前記ガス導入部とガス導入
管を連通するガス通路が形成されているため、ガス導入
管の基端部側における処理ガスの凝縮を防止することが
できると共に、分散型ガス導入管を位置精度ないし再現
性よく設置することができる。

【００３５】（２）請求項２の縦型熱処理装置によれ
ば、前記保持体が、前記ガス導入部に接続される接続部
と、前記ガス導入管の基端部を差し込んで保持する保持
部と、この保持部からガス導入管がガス圧で飛び出すの
を防止する抜け止め手段とを備えているため、ガス導入
管を確実に保持することができ、分散型ガス導入管使用
時の大量ガス供給も実現できる。

【００３６】（３）請求項３の縦型熱処理装置によれ
ば、前記抜け止め手段が、前記保持部に着脱可能に取付
けられる抜け止め部材からなり、前記ガス導入管の基端
部には抜け止め部材が係合する係合受部が形成されてい
るため、簡単な構造でガス導入管を確実に保持すること
ができる。

【００３７】（４）請求項４の縦型熱処理装置によれ
ば、前記マニホールドが、処理容器を構成する外管と内
管を支持する支持部を備え、その内管の支持部に前記保
持体が固定部材により着脱可能に固定されているため、
処理容器が二重管構造でも容易に保持体を固定すること
ができ、分解洗浄も容易にできる。

【００３８】（５）請求項５の縦型熱処理装置によれ
ば、前記ガス導入管が、閉塞された先端部および基端部
を有する直管からなり、その管壁には前記ガス通路と連
通するガス導入口と、前記被処理体の被処理面と平行に
処理ガスを噴射するガス噴射孔とが形成されているた
め、分散型ガス導入管が直管状の単純な形状となり、取
付性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す縦型熱処理装置の縦
断面図である。

【図２】同縦型熱処理装置の要部拡大断面図である。

【図３】保持体を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は
平面図である。

【図４】分散型ガス導入管を示す図で、（ａ）は正面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線拡大断面図、（ｃ）は
（ａ）のＢ−Ｂ線拡大断面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ
線拡大断面図である。

【図５】従来の縦型熱処理装置におけるガス導入管の取
付構造を示す断面図である。

【符号の説明】

ｗ半導体ウエハ（被処理体）１反応管（処理容器）２ガス導入部３マニホールド４保持体５ガス導入管１１内管支持部（支持部）２５ガス通路２６取付ネジ（固定部材）２８接続部２９保持部３１ガス導入口３２ガス噴射孔３５抜け止めネジ（抜け止め部材，抜け止め手段）３６係合受部

フロントページの続き (72)発明者斉藤幸正神奈川県津久井郡城山町町屋１丁目２番41 号東京エレクトロン東北株式会社相模事業所内Ｆターム(参考） 5F045 DP19 DQ05 EB02 EB03 EC02 EC07 EE01 EF03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を収容して熱処理する処理容器
にガス導入部を有する金属製のマニホールドを設け、こ
のマニホールドのガス導入部からガス導入管を介して処
理ガスを被処理体に供給するようにした縦型熱処理装置
において、前記マニホールドに前記ガス導入管を保持す
る金属製の保持体を設け、この保持体に前記ガス導入部
とガス導入管を連通するガス通路が形成されていること
を特徴とする縦型熱処理装置。
【請求項２】前記保持体が、前記ガス導入部に接続さ
れる接続部と、前記ガス導入管の基端部を差し込んで保
持する保持部と、この保持部からガス導入管がガス圧で
飛び出すのを防止する抜け止め手段とを備えていること
を特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。
【請求項３】前記抜け止め手段が、前記保持部に着脱
可能に取付けられる抜け止め部材からなり、前記ガス導
入管の基端部には抜け止め部材が係合する係合受部が形
成されていることを特徴とする請求項２記載の縦型熱処
理装置。
【請求項４】前記マニホールドが、処理容器を構成す
る外管と内管を支持する支持部を備え、その内管の支持
部に前記保持体が固定部材により着脱可能に固定されて
いることを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。
【請求項５】前記ガス導入管が、閉塞された先端部お
よび基端部を有する直管からなり、その管壁には前記ガ
ス通路と連通するガス導入口と、前記被処理体の被処理
面と平行に処理ガスを噴射するガス噴射孔とが形成され
ていることを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装
置。