JP2002299248A - 縦型熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置全体のコンパクト化を図り、また、ガ
ス導入部の過冷却を防止すると共に、ガス導入部を所望
の温度に制御するようにしたガス導入部の構造を提供す
ること。 【解決手段】 処理容器１内に処理ガスを導入して被
処理体を熱処理するための縦型熱処理装置であって、処
理容器１に設けた処理ガス導入口３に、水冷フランジ１
９とは独立させて別のガス導入体１５を配設し、このガ
ス導入体１５に形成したガス導入路１６から前記処理ガ
ス導入口３へ処理ガスを供給するようにする。このガス
導入体１５は、筒形状の処理容器１外周囲の一部に配設
され、全体として扁平形状で、三日月型を呈する形態で
ある。

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
関し、特に、処理ガス導入部の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、半導体ウエハ等の被処理体におけ
る製造プロセスは、半導体ウエハ等に対して、酸化処
理、拡散処理、減圧ＣＶＤ処理である成膜処理等の処理
を施すために、各種の熱処理工程を経ることになる。こ
れらの熱処理工程には、多数枚の半導体ウエハに対して
処理が可能なバッチ式の縦型熱処理装置が多く用いられ
ており、更に、この処理装置の縦長の処理容器（反応
管）の周囲には、処理ガスをプロセス温度に加熱する加
熱炉が設けられている。

【０００３】また、処理容器の下端開口部には、ステン
レス製で、短筒形状に形成されたマニホールドが設けら
れており、更に、マニホールドの下方開口部は、キャッ
プ部で昇降機構により昇降させながら開閉可能に設けら
れ、このキャップ部上には、ウエハを多段に収容したウ
エハボートが設けられ、キャップ部の昇降によってウエ
ハボートをロードまたはアンロードするように構成され
ている。

【０００４】上記のマニホールドには、処理ガスを導入
する導入ポートや排気ポート或は、水冷部などが一体に
設けられている。この水冷部を設置しているのは、マニ
ホールドの上端に設けたフランジ部と処理容器の下端部
との間に設けたＯリング等のシール部材やマニホールド
の下端に設けたフランジ部とキャップ部との接合部との
間に設けたＯリング等のシール部材がプロセス温度の熱
によって劣化するのをあえて冷却させて防止するためで
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来よ
り用いられているこのマニホールドは、短円筒状で縦長
の処理容器の下端部に付設されているので、装置自体が
より縦長に構成されてしまうため、コンパクト性に欠け
るばかりでなく、次に示すような課題点を有している。

【０００６】即ち、マニホールドに水冷部とガス導入ポ
ートが一体に設けられているので、この水冷の影響によ
って導入ポートが所定の温度に到達しない場合があり、
導入される処理ガスに悪影響を与えるおそれがある。ま
た、水冷部によってマニホールド内面が処理温度より低
温となるため、マニホールドの内面に処理ガス成分が接
触して凝結することにより、反応副生成物や析出物がマ
ニホールドの内面に付着して、パーティクルの発生の要
因となり、熱処理工程に悪影響を及ぼすおそれがある等
の課題を有していた。

【０００７】本発明は、従来の課題点に鑑みて開発した
ものであり、その目的とするところは、装置全体のコン
パクト化を図り、また、ガス導入部の過冷却を防止する
と共に、ガス導入部を所望の温度に制御するようにした
ガス導入部の構造を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、処理容器内に処理ガスを導
入して被処理体を熱処理するための縦型熱処理装置であ
って、処理容器に設けた処理ガス導入口に、水冷フラン
ジとは独立させて別のガス導入体を配設し、このガス導
入体に形成したガス導入路から前記処理ガス導入口へ処
理ガスを供給するようにした縦型熱処理装置である。こ
のように、水冷フランジから独立したガス導入体により
過冷却を防止でき、従来のいわゆるマニホールドを必要
としないため、コンパクトな装置である。

【０００９】請求項２に係る発明は、ガス導入体は、筒
形状の処理容器外周囲の一部に配設され、全体として扁
平形状で、三日月型を呈する形態である。従って、筒形
状の処理容器の外周の一部に配設され、コンパクト化が
図れる。

【００１０】請求項３に係る発明は、ガス導入体には、
複数個のガス導入路を肉厚部分に放射方向に形成し、こ
のガス導入路同志間の肉厚部分にカートリッジタイプの
ヒータを内蔵したものである。従って、過冷却を防止で
きると共に、所望の温度にガス導入部を制御できる。

【００１１】請求項４に係る発明は、前記ガス導入体を
処理容器の下端側壁の近傍位置に設けた水冷フランジの
上部に、断熱部材を介して離間させて固定した縦型熱処
理装置である。従って、ガス導入体は、水冷フランジに
確実に固着されるが、断熱構造により水冷フランジの影
響を受けることなく、所望の温度に維持できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明における縦型熱処理装置の
実施形態を図面に従って詳述する。図１は、縦型熱処理
装置を示した断面説明図であり、図２は、図１のガス導
入部の構造を示した拡大断面図であり、図３はガス導入
部の固定構造を示した部分断面図である。なお、図８
は、ガス導入部の概念構造図であり、図９及び図１０
は、キャップ部のシール部構造を示した概念構造図であ
る。

【００１３】図１において、１は酸化処理、拡散処理或
は減圧ＣＶＤ処理等に用いられる円筒形状の石英製の処
理容器（反応管）であり、この処理容器１の下端に開口
２を設け、更に、処理容器１の下端に形成した環状突出
部１ａにガス導入口３を形成し、このガス導入口３に、
Ｌ字形の石英製インジェクタ４を装入している。

【００１４】また、開口２は、石英製またはステンレス
製のキャップ部６で開閉自在に被蓋し、処理容器１の外
周囲には、加熱炉７を設けている。本例における処理容
器１は、単管構造であるが、外管と内管を有する二重管
構造であっても良い。また、キャップ部６の下面には、
ヒータ６ａを設け、このキャップ部６の中央部分には、
回転導入機構部８を軸装しており、この回転導入機構部
８は、多数枚の半導体ウエハＷを多段に収納保持したウ
エハボート９を支受けする支柱１０を金属製保持筒材１
１に挿入して固定し、この金属製保持筒材１１の下部よ
りシール機構を介して突出させた回動軸１２を昇降機構
１３に設けた回転駆動機構１４により回転させている。
この昇降機構１３によりウエハボート１０をキャップ部
６と共に処理容器１内へロードまたはアンロードするよ
うに構成されている。

【００１５】次に、図２〜図７において、ガス導入部分
の構造を具体的に説明する。図４において、ガス導入体
１５は、筒形状の処理容器１の下端側壁に設けた環状の
突出部１ａの外周囲に設けられ、このガス導入体１５
は、熱伝導性が良好なアルミニウム製で形成され、更
に、図４及び図５に示すように、平面から見て、三日月
型を呈して、環状突出部１ａの一部に位置している。ま
た、ガス導入体１５は、図６に示すように正面から見
て、扁平状の肉厚で形成されている。

【００１６】また、ガス導入体１５には、複数個（本例
では６個）のガス導入路１６を肉厚部分に放射方向に形
成されており、このガス導入路１６同志間の肉厚部分に
カートリッジタイプのヒータ１７を装入するための装入
部１７ａ（本例では６個）が形成されている。このヒー
タ１７には、熱電対等の温度検出手段が設けられてお
り、この検出温度をコントローラで制御しながら、ヒー
タ１７を所定の温度に維持制御するようにしている。

【００１７】また、このガス導入体１５の肉厚方向に
は、ベースプレート１８に取付けた冷水路１９ａを有す
る下部の水冷フランジ１９に後述する断熱構造で固着す
るための固定ボルト挿入用の挿入穴２１を設け、更に、
後述するガス導入路１６の外端面に取付ける保持部２２
を固着するためのめねじ部２３を設けている。

【００１８】次に、図２〜図４に示すように、ガス導入
体１５を水冷フランジ１９に独立して固着するための構
造と、ガス導入体１５のガス導入路１６に筒状リテーナ
２４を取付けるための構造について説明する。ガス導入
体１５の処理容器１側の下部に、突設部２５を形成し、
この突設部２５より貫通させた固定ボルト２０を挿入す
る挿入穴２１を形成する。この挿入穴２１より固定ボル
ト２０を挿入して突設部２５の下部に位置している水冷
フランジ１９のめねじ部２７に螺合する。この場合、水
冷フランジ１９のめねじ部２７の上方には、断熱用装着
溝２８を形成し、固定ボルト２０は、この装着溝２８の
中央部分を貫通している。

【００１９】更に、この装着溝２８には、固定ボルト２
０の軸方向に沿って固定ボルト２０を包囲するように、
内外周に断熱空間２９，３０を有してステンレス製の断
熱スリーブ３１が装着されている。この断熱スリーブ３
１は、水冷フランジ１９の上面よりやや突出させて突出
部３１ａを有している。この状態において、固定ボルト
２０を図３に示すように締め付けると、断熱スリーブ３
１の突出部３１ａの上端がガス導入体１５の突設部２５
の下面に当接して、ガス導入体１５と水冷フランジ１９
とは、独立して離間部３２を有し、断熱空間２９，３０
及び離間部３２更には、断熱スリーブ３１によって断熱
作用が発揮されて、ガス導入体１５は、水冷の影響を受
けることがない。

【００２０】次に、ガス導入体１５に設けたガス導入路
１６の構造について説明すると、ガス導入路１６には、
ステンレス製の筒状リテーナ２４が挿入され、このリテ
ーナ２４は、先端内周に、インジェクタ４の突出部分を
挿入するための段部３３が形成され、後端近傍には、突
条部２４ａが形成され、リテーナ後端を、処理ガス供給
系統に接続するように設けられている。また、リテーナ
２４の先端面と、処理容器１のガス導入口３の外端面と
は、Ｏリング等のシール部材３４を装着して端面シール
をしている。

【００２１】このガス導入体１５の肉厚外端面は、保持
部２２を取付けるためにフラット面３５に形成し、この
フラット面３５に保持部２２を位置させてボルト３６で
めねじ部２３に螺着し、更に、ナット３７で、突条部２
４ａを介して螺着することにより、リテーナ２４をガス
導入体１５のガス導入路１６に固着している。更に、ガ
ス導入体１５の上面には、冷水路３８ａを有する水冷フ
ランジ３８を処理容器１の突出部１ａの上面にシール材
３９を介して配置され、この水冷フランジ３８は、ガス
導入体１５とは、独立して、離間部４０を有して配設さ
れ、水冷フランジ３８の水冷の影響を受けないように配
慮している。

【００２２】また、図２において、ベースプレート１８
と水冷フランジ１９との間には、Ｏリング等のシール部
材４１が設けられており、また、水冷フランジ１９とキ
ャップ部６との間並びに水冷フランジ１９と処理容器１
の突出部１ａとの間にも、それぞれＯリング等のシール
部材４２，４３が設けられている。また、処理容器１の
突出部１ａの上下面と水冷フランジ１９，３８との間に
も、ふっ素樹脂等で形成したシール材３９，４５が介在
されている。更に、処理容器１の開口２の側壁近傍位置
には、ヒータ４６が設けられている。

【００２３】次に、図８〜図１０は、ガス導入部分やシ
ール構造部分の概念図であり、図９は石英製のキャップ
部６の例であり、図１０は、ステンレス製キャップ部６
の例である。図８において、４７は、配管ヒータであ
り、図９において、４８，４９は、温度調整機構であ
り、５０は、シール排気溝である。このシ−ル排気溝５
０は、Ｏリングのアウトガスや透過ガスの排除用であ
り、水冷フランジ１９の側面に設けたシール排気ポート
５１より排気される。また、図１０において、ステンレ
ス製のキャップ部６の下面にヒータ６ａを設け、冷水路
６ｂと温度調整機構６ｃ並びに断熱溝６ｅを設けてい
る。

【００２４】次に、上記実施形態の作用を説明する。先
ず、半導体ウエハＷを収納保持したウエハボート９を昇
降機構１３を介して処理容器１の開口２からロードさせ
て開口２をキャップ部６で密閉することによって図１の
状態にする。この状態において、加熱炉７により処理容
器１内を所定の処理温度にすると共に、インジェクタ４
より処理ガスを導入しながら、図示しないガス排気口よ
り排気させる。上記のウエハボート９は、回転駆動機構
１４を介して回転されながら、ウエハボート９内の半導
体ウエハＷが、例えば、成膜処理、酸化処理或は拡散処
理がなされる。

【００２５】次いで、処理ガス供給系統よりガス導入体
１５に配設されたリテーナ２４のガス導入管部位より適
宜の処理ガスが供給され、本例では、６個のガス導入路
１６よりそれぞれに連通したインジェクタ４より処理容
器１内に導入されて熱処理される。

【００２６】この場合、ガス導入体１５は、水冷フラン
ジ１９や水冷フランジ３８より離間された状態で断熱さ
れた構造により配設されているので、水冷フランジ１
９，３８の冷却熱が伝熱されることなく、処理ガスを導
入するためのガス導入体１５が過冷却されることはな
い。

【００２７】特に、水冷フランジ１９は、断熱空間２
９，３０並びに離間部３２を有し、更には、断熱スリー
ブ３１のみで接触載置されているので、水冷フランジ１
９の冷熱がガス導入体１５に伝達されることがなく、ガ
ス導入体１５は、カートリッジタイプのヒータ１７によ
って所定の温度に保持されると共に、ガス導入体１５
は、伝熱性の良好なアルミニウムで形成されているの
で、このヒータ１７の加温熱が有効に伝熱されて、所定
温度に制御される。

【００２８】また、ガス導入体１５は、筒形状の処理容
器の外周囲の一部に合理的に配設され、しかも、扁平形
状で、三日月型状に形成されたガス導入体１５は、筒形
状処理容器１の円弧面の一部を囲むように配置されるの
で、水冷フランジ１９，３８とは、独立して別個に設け
られるばかりでなく、縦長になることなく、極めてコン
パクトに配置される。

【００２９】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１に係る発明によると、従来のマニホールドを全く必要
とせずに、水冷フランジからの過冷却による影響を受け
ることなく、処理ガス導入部分を所望の温度に制御する
ことが可能となる。

【００３０】請求項２に係る発明は、筒形状の処理容器
の下端外周囲の一部に合理的なスペースを有してガス導
入体が配置されるため、装置のコンパクト化に著しく寄
与できる。

【００３１】請求項３に係る発明は、ガス導入体より処
理ガスを水冷フランジの冷熱に影響されることなく、処
理容器内へ導入され、しかも、ガス導入体に配設された
ヒータによって所望の温度に制御され、かつ維持され
る。

【００３２】請求項４に係る発明は、ガス導入体は水冷
フランジとは、独立して別に構成され、しかも、断熱構
造を有して固定されるため、ガス導入体は、常に、所定
の温度に制御維持されることが可能となる等の有用な効
果を奏する。

【００３３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における縦型熱処理装置の一例を示した
断面説明図である。

【図２】図１におけるガス導入構造の拡大断面図であ
る。

【図３】ガス導入体と水冷フランジとの固定構造を示し
た部分断面図である。

【図４】図２におけるガス導入構造の平面図である。

【図５】本発明におけるガス導入体の平面図である。

【図６】図５の正面図である。

【図７】図５のＡ−Ａ線断面図である。

【図８】ガス導入部分を示した概念構造図である。

【図９】石英製のキャップ部におけるシール部構造の一
部を示した概念構造図である。

【図１０】図９に示したものであって、キャップ部をス
テンレス製とした概念構造図である。

【符号の説明】

１ 処理容器 ３ ガス導入口 ４ インジェクタ ６ キャップ部 １５ ガス導入体 １６ ガス導入路 １７ ヒータ １９ 水冷フランジ ３１ 断熱スリーブ ３２ 離間部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理容器内に処理ガスを導入して被処理
   体を熱処理するための縦型熱処理装置であって、処理容
   器に設けた処理ガス導入口に、水冷フランジとは独立さ
   せて別のガス導入体を配設し、このガス導入体に形成し
   たガス導入路から前記処理ガス導入口へ処理ガスを供給
   するようにしたことを特徴とする縦型熱処理装置。
2. 【請求項２】 前記ガス導入体は、筒形状の処理容器外
   周囲の一部に配設され、全体として扁平形状で、三日月
   型を呈する形態である請求項１に記載の縦型熱処理装
   置。
3. 【請求項３】 前記ガス導入体には、複数個のガス導入
   路を肉厚部分に放射方向に形成し、このガス導入路同志
   間の肉厚部分にカートリッジタイプのヒータを内蔵した
   請求項１又は２に記載の縦型熱処理装置。
4. 【請求項４】 前記ガス導入体を、処理容器の下端側壁
   の近傍位置に設けた水冷フランジの上部に、断熱部材を
   介して離間させて固定した請求項１乃至３の何れかに記
   載の縦型熱処理装置。