JP2001237238A - 縦型熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理容器内における処理ガス流の上流側にあ
る汚染源から被処理体を隔離して被処理体の汚染を防止
する。 【解決手段】 内管２ａと外管２ｂを有する二重管構造
の処理容器１の下部に炉口４、ガス導入部５および排気
部６を設け、その炉口４から被処理体ｗを収容すると共
に炉口４を開閉可能な蓋体１３により密閉して被処理体
ｗに所定の熱処理を施す縦型熱処理装置において、前記
蓋体１３に前記内管２ａの下端部を閉塞する閉塞部材１
９を設けている。

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、図５に示すように、内管２ａと外管２ｂを有する
二重管構造の処理容器１の下部に炉口４、ガス導入部５
および排気部６を設け、その炉口４からウエハｗを収容
すると共に炉口４を開閉可能な蓋体１３により密閉して
ウエハｗに所定の熱処理例えばＣＶＤによる成膜処理を
施すように構成されている。

【０００３】前記処理容器１は、下部に炉口４、ガス導
入部５および排気部６を有するマニホールド７を備え、
このマニホールド７の上端部に前記外管２ｂが接合支持
され、マニホールド７内に前記内管２ａが内管支持部材
１０を介して支持されている。前記内管２ａの下端部と
マニホールド７の間は、内管支持部材１０により塞がれ
ている。また前記蓋体１３には、ウエハｗを回転するた
めの回転テーブル１８が回転軸１７ａを有する回転導入
部１７を介して設けられ、この回転テーブル１８上に多
数枚のウエハｗを上下方向に所定間隔で配列搭載したボ
ート１５が保温筒１６を介して載置されている。マニホ
ールド７の下端部と蓋体１３の間には、気密材例えばＯ
リング１４が設けられている。

【０００４】このように構成された縦型熱処理装置にお
いては、ガス導入部５より処理容器１の内管２ａ内に導
入された処理ガスが内管２ａ内を下方から上方へ流れて
ボート１５上の各ウエハｗに供給された後、内管２ａと
外管２ｂの間の環状排気通路３を上方から下方へ流れて
排気部６より排気されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記縦型熱
処理装置においては、処理容器１内における処理ガス流
の上流側にウエハｗの汚染源となり得るＯリング１４や
回転導入部１７が存在している。Ｏリング１４は、処理
容器１内の減圧によりアウトガスを発生することが考え
られ、回転導入部１７は、機械的摩擦によりパーティク
ル（塵粒子）を発生することが考えられる。このため、
これらの汚染源が処理ガス流の上流にあることから、汚
染物質が処理ガスと一緒にウエハに供給されてしまい、
ウエハを汚染する恐れがあった。

【０００６】本発明は、前記事情を考慮してなされたも
ので、処理容器内における処理ガス流の上流側にある汚
染源から被処理体を隔離して被処理体の汚染を防止する
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
の発明は、内管と外管を有する二重管構造の処理容器の
下部に炉口、ガス導入部および排気部を設け、その炉口
から被処理体を収容すると共に炉口を開閉可能な蓋体に
より密閉して被処理体に所定の熱処理を施す縦型熱処理
装置において、前記蓋体に前記内管の下端部を閉塞する
閉塞部材を設けたことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載の縦型熱
処理装置において、前記閉塞部材と蓋体の間の空間部が
前記排気部と連通されていることを特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１記載の縦型熱
処理装置において、前記処理容器が、下部に炉口、ガス
導入部および排気部を有するマニホールドを備え、この
マニホールドの上端部に前記外管が支持され、マニホー
ルド内に前記内管がその下端部を前記閉塞部材と対向さ
せた状態で支持されていることを特徴とする。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１記載の縦型熱
処理装置において、前記蓋体には、前記被処理体を回転
するための回転軸を有する回転導入部が設けられ、その
回転軸が前記閉塞部材を貫通し、回転軸の上端部に回転
テーブルが設けられていることを特徴とする。

【００１１】

【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は本発明の第１の実施の
形態を示す縦型熱処理装置の縦断面図、図２は図１の要
部断面図、図３は内管支持部を説明するマニホールドの
横断面図である。

【００１２】図１において、１は被処理体例えば半導体
ウエハｗを収容して所定の処理ガス雰囲気下で所定の熱
処理例えば減圧ＣＶＤを施すための縦型の熱処理炉を構
成する処理容器（チャンバ）である。この処理容器１
は、主として、石英製の反応管（プロセスチューブ）２
により構成されている。特に、この反応管２は、同心状
に配置した内管２ａと外管２ｂの二重管構造とされてい
る。

【００１３】内管２ａは、上端および下端が開口されて
いる。外管２ｂは、上端が閉塞され、下端が開口されて
いる。外管２ｂの下端部には、フランジ部２ｆが形成さ
れている。内管２ａは、実質的な処理空間を形成してお
り、内管２ａと外管２ｂとの間の環状空間が処理ガスの
排気通路３を形成している。

【００１４】処理容器１の下部には、炉口４、ガス導入
部５および排気部６が設けられている。本実施の形態の
処理容器１は、下部に、炉口４、ガス導入部５および排
気部６を有するマニホールド７を備えている。このマニ
ホールド７は、耐熱性および耐食性を有する材料例えば
ステンレス鋼により前記外管２ｂとほぼ同径の短管状に
形成されており、その上端部には前記外管２ｂの下端フ
ランジ部２ｆを接合支持するためのフランジ部７ｆが形
成されている。マニホールド７の上端フランジ部７ｆ上
面には、外管２ｂの下端フランジ部２ｆが気密材例えば
フッ素系のＯリング８を介して載置され、フランジ押え
９により接合固定されている。

【００１５】また、マニホールド７内には、前記内管２
ａがその下端部を後述の閉塞部材１９と対向するように
内管支持部材１０を介して支持されている。この内管支
持部材１０は、図３に示すように、マニホールド７の内
周に周方向に沿って適宜間隔で鍔状に複数例えば３つ突
設された係止部１０ａと、これら係止部１０ａと対応す
るように前記内管２ａの外周に周方向に沿って適宜間隔
で鍔状に複数例えば３つ突設された被係止部１０ｂとか
ら主に構成されている。マニホールド７内に内管２ａを
支持する場合には、内管２ａの被係止部１０ｂを、下方
からマニホールド７の係止部１０ａ間の切欠部１０ｃを
通過させ、内管２ａを回動し、被係止部１０ｂを係止部
１０ａ上に位置させて係止させればよい。

【００１６】前記マニホールド７の管壁（側部）には、
内管２ａ内の下方に処理ガスや不活性ガスを導入するガ
ス導入管５ａを有するガス導入部５が設けられていると
共に、前記排気通路３を介して処理容器１内を排気する
ための短管状の排気部６が設けられている。前記ガス導
入管５ａの先端部は、後述する閉塞部材１９や回転テー
ブル１８と干渉しないように内管２ａの管壁（側部）を
貫通して内管２ａ内に挿入されていることが好ましい。

【００１７】ガス導入部５は、ガス種に応じて複数設け
られおり、ガス導入部５には図示しないガス供給系が接
続されている。前記排気部６には、処理容器１内を所定
の減圧ないし真空度に減圧排気可能な図示しない減圧ポ
ンプおよび排気弁を備えた排気系が接続されている。図
示例の場合、内管支持部材１０を基準として、下方にガ
ス導入管５ａが、上方に排気部６が配されている。

【００１８】マニホールド７は、処理容器１を下方から
挿通する開口部１０ａを有するベースプレート１１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、ベースプレート１１の上部には、炉（処理容器１）
内を所定の温度に加熱制御可能な円筒状のヒータ１２が
設置されている。

【００１９】一方、処理容器１の下方には、炉口４を密
閉する開閉可能な蓋体１３が図示しない昇降機構により
昇降可能に設けられている。蓋体１３は、例えばステン
レス鋼により形成されている。この蓋体１３には、マニ
ホールド７の下部開口端との間を気密にシールするため
の気密材例えばフッ素系のＯリング１４が設けられてい
る。この蓋体１３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１５が炉口４の断熱手段である石英
製の保温筒１６を介して載置されるようになっている。

【００２０】本実施の形態では、ウエハｗを面内均一に
熱処理するために、蓋体１３に回転導入部１７を介して
回転テーブル１８を設け、この回転テーブル１８上に保
温筒１６を介してボート１５を載置するように構成され
ている。前記回転導入部１７は、図示しないモータによ
って回転駆動される垂直の回転軸１７ａを有し、この回
転軸１７ａを蓋体１３の中央部に垂直に貫通させた状態
で回転導入部１７が蓋体１３の下面に取付けられてい
る。回転導入部１７は、回転軸１７ａの貫通部をシール
するために不活性ガス例えば窒素ガスを導入する不活性
ガス導入管部１７ｂを備えている。

【００２１】このように構成された縦型熱処理装置にお
いては、蓋体１３に設けられたＯリング１４や回転導入
部１７が処理ガスの流れの上流側に位置していることか
ら、ウエハｗの汚染源となり得る。そこで、これらの汚
染源からウエハｗを隔離してウエハｗの汚染を防止する
ために、前記蓋体１３には、図１ないし図２に示すよう
に、その炉口密閉時に内管２ａの下端部（下部開口端）
を閉塞する例えば石英製の閉塞部材１９が設けられてい
る。

【００２２】この閉塞部材は１９、内管２ａの下部開口
端に当接してこれを塞ぐために、例えば円板状に形成さ
れている。また、閉塞部材１９は、蓋体１３が炉口４を
密閉した時に、丁度内管２ａの下部開口端に当接するよ
うに、蓋体１３の上部に複数の支柱（スぺーサ）２０を
介して取付けられている。また、前記閉塞部材１９の上
方に回転テーブル１８を配置するために、前記回転導入
部１７の回転軸１７ａは、閉塞部材１９を貫通してお
り、この閉塞部材１９を貫通した回転軸１７ａの上端部
に前記回転テーブル１８が取付けられている。閉塞部材
１９には、回転軸１７ａが緩く貫通する貫通孔１９ａが
形成されている。

【００２３】前記汚染源からのアウトガスやパーティク
ル等の汚染物質を内管２ａ内のウエハｗと接触させるこ
となく直接排気部６より排気するために、前記閉塞部材
１９と蓋体１３の間の空間部２１は、内管支持部材１０
の切欠部１０ｃを通して排気部６と連通されている。

【００２４】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１３を上昇させて
ボート１５および保温筒１６を処理容器１内に搬入する
と共に炉口４を蓋体１３で密閉する。この時、蓋体１３
に設けられた閉塞部材１９によって内管２ａの下端部が
閉塞される。そして、先ず、排気部６の排気系を介して
処理容器１内を減圧排気すると共に、ガス導入部５のガ
ス導入管５ａ等を介して処理容器１内に不活性ガス例え
ば窒素（Ｎ₂）ガスを導入して処理容器１内をパージす
る。

【００２５】次に、ヒータ１２の作動により処理容器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、ガス供給系からガス導入部５のガス導入管５ａを介
して処理容器１内のウエハｗ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１２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処理容器１
内をパージした後、処理容器１内を常圧に復帰させてか
ら蓋体１３を降下させてボート１５および保温筒１６を
処理容器１外に搬出すればよい。

【００２６】前記構成からなる縦型熱処理装置によれ
ば、内管２ａと外管２ｂを有する二重管構造の処理容器
１の下部に炉口４、ガス導入部５および排気部６を設
け、その炉口４からウエハｗを収容すると共に炉口４を
開閉可能な蓋体１３により密閉してウエハｗに所定の熱
処理を施す縦型熱処理装置において、前記蓋体１３に前
記内管２ａの下端部を閉塞する閉塞部材１９を設けてい
るため、処理容器１内における処理ガス流の上流側にあ
る汚染源からウエハｗを隔離してウエハｗの汚染を抑制
ないし防止することができる。

【００２７】しかも、前記閉塞部材１９と蓋体１３の間
の空間部２１が前記排気部６と連通されているため、汚
染源からのアウトガスやパーティクル等の汚染物質を内
管２ａ内のウエハｗに接触させることなく排気部６より
直接排気することができ、ウエハｗの汚染を更に十分に
防止することが可能となる。

【００２８】また、前記処理容器１が、下部に炉口４、
ガス導入部５および排気部６を有するマニホールド７を
備え、このマニホールド７の上端部に前記外管２ｂが支
持され、マニホールド７内に前記内管２ａがその下端部
を前記閉塞部材１９と対向させた状態で支持されている
ため、内管２ａの下端部を閉塞部材１９で確実に閉塞す
ることができ、処理容器１内における処理ガス流の上流
側にある汚染源からウエハｗを確実に隔離することがで
きる。

【００２９】更に、前記蓋体１３には前記ウエハｗを回
転するための回転軸１７ａを有する回転導入部１７が設
けられ、その回転軸１７ａが前記閉塞部材１９を貫通
し、回転軸１７ａの上端部に回転テーブル１８が設けら
れているため、閉塞部材１９と干渉せずにウエハｗを容
易に回転させることができ、ウエハｗの面内均一な熱処
理が可能となる。

【００３０】図４は、本発明の第２の実施の形態を示す
縦型熱処理装置の要部縦断面図である。この図４の実施
の形態において、前記図１の実施の形態と同一部分は、
同一参照符号を付して説明を省略し、異なる部分につい
て説明を加える。図４に示すように、内管２ａの下端部
を閉塞する閉塞部材１９は、マニホールド７の排気部６
とほぼ同じ高さに配置されており、回転導入部１７の回
転軸１７ａには、蓋体１３および閉塞部材１９の回転軸
貫通部を覆うべく蓋体１３の上面および閉塞部材１９の
下面に位置される鍔状の覆い部２２ａ，２２ｂが設けら
れている。

【００３１】また、内管２ａの支持部材１０は、ガス導
入部５および排気部６よりも上方に配置されている。閉
塞部材１９と蓋体１３の間の空間部２１は、排気部６に
直接連通しており、内管２ａと外管２ｂの間の環状排気
通路３は、内管支持部材１０の切欠部１０ｃ（図３参
照）を介して排気部６に連通されている。回転テーブル
上１８には保温筒を介さずにボート１５が直接載置さ
れ、回転テーブル１８の下方には、炉口断熱手段とし
て、抵抗発熱体からなる平面状の加熱板２３が配置され
ている。この加熱板２３は、蓋体１３から閉塞部材１９
を貫通するように立設された通電用の支柱２４を介して
支持されている。この図４の実施の形態においても、図
１に実施の形態と同様の作用効果を奏することができ
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されていてもよい。また、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。閉塞部材としては、石英以外
に、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）により形成されていても
よい。前記実施の形態では、マニホールドが外管とは別
体に形成されているが、マニホールドを石英製にするこ
とにより外管と一体形成されていてもよい。また、図５
に示すように、内管支持部材が内管の下端部を支持して
いる場合には、閉塞部材が内管支持部材の下面に当接し
て（すなわち内管支持部材を介して）内管の下端部を閉
塞するように構成されていてもよい。

【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の発明によれば、内管と外
管を有する二重管構造の処理容器の下部に炉口、ガス導
入部および排気部を設け、その炉口から被処理体を収容
すると共に炉口を開閉可能な蓋体により密閉して被処理
体に所定の熱処理を施す縦型熱処理装置において、前記
蓋体に前記内管の下端部を閉塞する閉塞部材を設けてい
るため、処理容器内における処理ガス流の上流側にある
汚染源から被処理体を隔離して被処理体の汚染を防止す
ることができる。

【００３５】（２）請求項２の発明によれば、前記閉塞
部材と蓋体の間の空間部が前記排気部と連通されている
ため、汚染源からのアウトガスやパーティクル等を被処
理体に接触させることなく排気部より直接排気すること
ができ、被処理体の汚染を更に防止することができる。

【００３６】（３）請求項３の発明によれば、前記処理
容器が、下部に炉口、ガス導入部および排気部を有する
マニホールドを備え、このマニホールドの上端部に前記
外管が支持され、マニホールド内に前記内管がその下端
部を前記閉塞部材と対向させた状態で支持されているた
め、内管の下端部を閉塞部材で確実に閉塞することがで
き、処理容器内における処理ガス流の上流側にある汚染
源から被処理体を確実に隔離することができる。

【００３７】（４）請求項４の発明によれば、前記蓋体
には前記被処理体を回転するための回転軸を有する回転
導入部が設けられ、その回転軸が前記閉塞部材を貫通
し、回転軸の上端部に回転テーブルが設けられているた
め、閉塞部材と干渉せずに被処理体を容易に回転させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１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】図１の要部断面図である。

【図３】内管支持部を説明するマニホールドの横断面図
である。

【図４】本発明の第２の実施の形態を示す縦型熱処理装
置の要部縦断面図である。

【図５】従来の縦型熱処理装置を示す要部縦断面図であ
る。

【符号の説明】

ｗ 半導体ウエハ（被処理体） １ 処理容器 ２ａ 内管 ２ｂ 外管 ４ 炉口 ５ ガス導入部 ６ 排気部 ７ マニホールド １３ 蓋体 １７ 回転導入部 １７ａ 回転軸 １８ 回転テーブル １９ 閉塞部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内管と外管を有する二重管構造の処理容
   器の下部に炉口、ガス導入部および排気部を設け、その
   炉口から被処理体を収容すると共に炉口を開閉可能な蓋
   体により密閉して被処理体に所定の熱処理を施す縦型熱
   処理装置において、前記蓋体に前記内管の下端部を閉塞
   する閉塞部材を設けたことを特徴とする縦型熱処理装
   置。
2. 【請求項２】 前記閉塞部材と蓋体の間の空間部が前記
   排気部と連通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。
3. 【請求項３】 前記処理容器が、下部に炉口、ガス導入
   部および排気部を有するマニホールドを備え、このマニ
   ホールドの上端部に前記外管が支持され、マニホールド
   内に前記内管がその下端部を前記閉塞部材と対向させた
   状態で支持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。
4. 【請求項４】 前記蓋体には、前記被処理体を回転する
   ための回転軸を有する回転導入部が設けられ、その回転
   軸が前記閉塞部材を貫通し、回転軸の上端部に回転テー
   ブルが設けら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。