JP2003031562A

JP2003031562A - 熱処理装置

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Publication number: JP2003031562A
Application number: JP2001211648A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Okabe; 庸之岡部; Nariyuki Okura; 成幸大倉
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-07-12
Filing date: 2001-07-12
Publication date: 2003-01-31
Anticipated expiration: 2021-07-12
Also published as: JP4884607B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱処理装置の設置面積を小さくして占有スペ
ースの効率化を図り、接続配管の置換特性や温度制御勾
配を良好にして熱処理性能の向上を図ること。【解決手段】反応炉１２を有する熱処理装置１０の近
傍位置に収納容器１５を配置し、この収納容器１５の内
部に流体供給装置１４を配置し、この流体供給装置１４
より反応炉１２に処理ガスを導入するように構成してい
る。この収納容器１５の内部には、液体気化供給器１７
を混載させ、この液体気化供給器１７より反応炉１２ま
で供給管３２を接続した熱処理装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理体として例
えば半導体ウエハを熱処理するための熱処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】複数枚の半導体ウエハを保持具上に積層
して熱処理する装置として縦型の熱処理装置があり、こ
の装置には、減圧ＣＶＤ等の成膜処理、酸化処理、不純
物の拡散処理などの熱処理が知られている。

【０００３】この熱処理装置には、一般に半導体ウエハ
を複数の被処理体を保持具に積層して熱処理するための
反応炉が収納され、この熱処理装置の近傍に配置された
収納容器内に反応炉に各種の処理ガスを導入する流体供
給装置が収納され、この流体供給装置とは別の恒温槽ボ
ックス内に液体気化供給器（ベーパライザ）が収納さ
れ、全体として大型の熱処理装置として構成されてい
る。

【０００４】従来より、この種の装置は各種の形態が知
られており、そのうちの一例を図９〜図１２に従って説
明する。同図によると、反応炉１を収納した熱処理装置
２を多連に配置し、処理ガスを供給する流体供給装置を
内蔵した収納容器３を熱処理装置２の背面側に設置し、
一方、この収納容器３とは、別個に恒温槽ボックス４を
配置し、この恒温槽ボックス４内に液体気化供給器５を
収納配置している。この恒温槽ボックス４の配置例は、
各種の例があるが、図９に示すように、収納容器３の隣
設位置に恒温槽ボックス４を設けた装置も提案されてい
る。その他、図示しないが、恒温槽ボックス４を収納容
器３とは離間させた位置のフロアに設けたり、又は熱処
理装置２を設置しているフロアの地下に設置した例もあ
るが、何れの例も熱処理装置２とは、離れた位置に恒温
槽ボックス４を配置しているのが一般である。

【０００５】また、液体気化供給器５の内部には、液体
収納容器１９や配管２０、切替弁、流体制御装置（マス
フローコントローラ）２２等の部品配置構成が３次元的
に内蔵されているので、図１２に示すように、液体気化
供給器５の筐体は、保守用の扉５ａを設け、更に、他面
に内部部品等の接続部を設けた接続面５ｂと液体収納容
器１９収納用の収納面５ｃをそれぞれ有した構成となっ
ている。

【０００６】更には、液体気化供給器５より気化したガ
スを反応炉１のガス導入部まで供給する供給管は、気化
したガスを液化させない為に、供給管を加熱する加熱手
段を設ける必要があるが、装置の設置上、長く、曲折さ
れて複雑になっているばかりでなく、途中に弁やジョイ
ント等を装着した構成となっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の熱処理装置は、上述のような構成例を一般に採
用しているので、次に示すような各種の課題点を有して
いる。即ち、収納容器３とは別個に離れた位置に恒温槽
ボックス４を配置しているので、熱処理装置全体の設置
面積を大きくする原因となっていると共に、恒温槽ボッ
クス４内の液体気化供給器５と反応炉１との接続配管が
長く、しかも複雑であるため、前記加熱手段の温度管理
が難しく、加熱に要するコストも大きくなり、また、真
空引きやパージガスの際における置換特性に悪影響があ
るばかりでなく、熱処理装置２側に於ける被処理体の熱
処理時に於ける成膜均一性にも悪影響を及ぼす等の欠点
を有している。

【０００８】また、図１２に示すように、恒温槽ボック
ス４に対して多面（扉５ａ、接続面５ｂ、収納面５ｃ）
からの保守が必要になるので、恒温槽ボックス４を小型
化したとしても保守エリアの確保が必要であるため、設
置面積に影響し、収納筐体も大型化する欠点を有してい
る。

【０００９】更には、多種の液体ソースを使用する場
合、各種の液体気化供給器５を収納した恒温槽ボックス
４を多連設置するのは、少ない占有スペースでは困難で
あって、多連設置したとしても大きいスペースを占有し
てしまう欠点がある。一方、一方向から保守が可能な恒
温槽ボックスにすると、ボックス自体が極めて大きくな
ってしまう。

【００１０】更には、液体気化供給器５から熱処理装置
２までの配管が長いために、熱処理装置２側と液体気化
供給器５側の双方に、弁制御や温度制御等の機能を重複
して持っている場合があるため、大型化するばかりでな
く、熱処理装置２側の設置面積に悪影響があり、配管占
有容積も大きくなるため、置換特性が低下し、かつ温度
制御に影響があり、ひいては熱処理工程にも悪影響を及
ぼす欠点を有している。

【００１１】また、液体気化供給器５の配管や接続配管
に反応炉１に向けて除々に温度を高めるための温度勾配
をかけて、気化後ガスの再液化を防止したり、蒸気圧に
なる温度に保つ必要があるが、液体気化供給器５内の配
管配置が３次元的になっていると共に、液体気化供給器
５から反応炉１までの接続配管が長く、複雑であるた
め、再液化のおそれがあったり、蒸気圧の温度保持が不
可能である等の欠点も有している。

【００１２】本発明は、従来の課題点を解決するために
開発したものであり、その目的とするところは、熱処理
装置の設置面積を小さくして占有スペースの効率化を図
り、接続配管の置換特性や温度制御勾配を良好にして熱
処理性能の向上を図ることにある。

【００１３】

【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、処理容器を有する熱処理装
置の近傍位置に流体供給装置を収納した収納容器を設
け、この流体供給装置より前記処理容器に処理ガスを導
入すると共に、この収納容器の内部には、気化させたガ
スを処理容器内に供給するための液体気化供給器を収納
配置した熱処理装置である。

【００１４】請求項２に係る発明は、複数個の前記液体
気化供給器を多連に配置し、当該複数個の液体気化供給
器を前記収納容器内に収納配置する熱処理装置である。

【００１５】請求項３に係る発明は、液体気化供給器の
正面側を保守用に開閉可能に設けた熱処理装置である。

【００１６】請求項４に係る発明は、液体気化供給器内
の下部に液体収納容器を設け、この液体収納容器に立設
させた縦配管の途中に切替弁と流体制御装置を装着する
と共に、縦配管の上端接続部を前記液体気化供給器の上
面に配設した熱処理装置である。

【００１７】請求項５に係る発明は、液体気化供給器の
上面に流入部、流出部或は電気的接続等の各種の接続部
を配設するようにした熱処理装置である。

【００１８】請求項６に係る発明は、液体気化供給器か
ら前記処理容器までの供給管を適宜の加熱手段で加温し
て温度制御勾配を施こすようにした熱処理装置である。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明における熱処理装置を半導
体ウエハを熱処理する熱処理装置に配設したガス供給系
統の一実施形態を図１〜図８に従って詳述する。

【００２０】図１において、１０は半導体ウエハを熱処
理する縦型熱処理装置であり、減圧ＣＶＤ等の成膜処
理、酸化処理、拡散処理などの熱処理を行なう装置であ
る。この装置１０の筐体１１内には、処理容器（反応
炉）１２が収納され、この反応炉１２内に保持具となる
ウエハボートを収納し、このウエハボートに棚状に半導
体ウエハを載置し、このウエハを処理ガスにより半導体
ウエハを所定の熱処理が行われる。この熱処理装置１０
の筐体１１の前面側には、搬出入ステージ１３が配置さ
れ、背面側の近傍位置には、流体供給装置（ガスユニッ
ト）１４を収納した収納容器（ガスボックス）１５が配
置されている。

【００２１】図２において、この収納容器１５内の流体
供給装置１４には、図示しない開閉弁、流量計、圧力計
等の供給機器が配置されており、この流体供給装置１４
に導入した処理ガスを流体供給装置１４から配管１６を
介して反応炉１２内に導入するようにしている。この収
納容器１５は、正面側から保守用の開閉扉１５ａにより
開閉可能に設けられている。

【００２２】また、図２及び図６において、流体供給装
置１４を収納した収納容器１５のスペース内部に液体気
化供給器（ベーパライザ）１７を混載させている。この
液体気化供給器１７は、各種の液体ソースが用いられる
場合には、図２と図７に示すように、収納容器１５の内
部に多連に複数個配置させている。更に、液体気化供給
器１７の正面側には、開閉可能な扉１８が設けられてい
る。この扉１８は、保守用に開放することにより正面側
から確実に対応することができる。

【００２３】図８において、液体気化供給器１７は、筐
体１７ａを外部から断熱して、内部を蒸気圧以上の所定
温度に保持するようにして液体材料を気化させるもので
ある。同図において、液体気化供給器１７の内部には、
下方の底面部分に液体材料用の液体収納容器（ソースタ
ンク）１９を設けている。この液体収納容器１９内の液
体材料は、本例においてはＴＥＯＳ（テトラエチルオル
ソシリケート）を用いている。なお、液体材料は、その
他各種の材料を用いることができる。

【００２４】また、図８に示すように、液体収納容器１
９には、縦方向に配管２０を設け、この配管２０の途中
に、切替弁２１と流体制御装置（マスフローコントロー
ラ）２２を装着し、この配管２０の上端を液体気化供給
器１７の上面１７ａに設け、この上端に接続部２３を設
けている。また、同図において、ＴＥＯＳ流入接続部２
４と流入用配管２５、切替弁２６を設けており、更に、
パージガス流入接続部２７と流入配管２８、切替弁２９
を設けている。また、電気ケーブル等の電気的接続部３
０も液体気化供給器１７の上面１７ａに配設している。
なお、切替弁のアクチュエータ用のエア取入口３１等の
接続部位も液体気化供給器１７の上面１７ａに設けてい
る。

【００２５】また、図１及び図２において、液体気化供
給器１７から反応炉１２までの供給管３２を適宜の加熱
手段３３で温度制御勾配を施こすようにしている。この
供給管３２は、反応炉１２に近接させた収納容器３内の
液体気化供給器１７から反応炉１２までを接続した配管
であるから、従来のこの種の配管（例えば５ｍの長さ）
に比較して著しく短い配管（例えば１ｍの長さ）を用い
て供給することが可能となる。この短い供給管３２を例
えば、テープヒータや加熱ガス等の加熱手段３３によっ
て加温制御しながら、徐々に温度勾配をかけることがで
きる。

【００２６】次に、上記実施形態の作用を説明する。図
８において、液体収納容器１９に対して配管２５を垂直
に配置し、液体気化供給器１７を縦型にすることによ
り、液体気化供給器１７の内部も自然温度勾配をつける
ことが可能となり、更に、液体気化供給器１７より短い
供給管３２を介して反応炉１２に適宜の加熱手段３３に
より、加温制御すると、本例のように、ＴＥＯＳを液体
材料として用いた場合、供給管３２内のＴＥＯＳを例え
ば８０℃〜１００℃まで、高精度に分割制御しながら温
度勾配をかけることができ、その結果、従来に比して膜
処理性能を著しく向上させることができる。

【００２７】また、供給管３２は従来に比して短いの
で、置換特性や保守性が良好であり、しかも、熱処理装
置側と液体気化供給器１７側に制御機構等を重複して配
置する必要がなく、一方を省略することができるので、
処理装置を小型化することができる。

【００２８】また、熱処理装置１０に近接させて配置し
た収納容器１５内に液体気化供給器１７を収納配置した
から、従来例に示す図９のように、多連配置した処理装
置２の間にデッドスペースＳが生じて、無駄なスペース
が生じ、かつ作業エリアＸも広く占有することになるの
に対して、図３に示す処理装置は、設置面積が小さく、
作業エリアＹも必要最少限度のスペースのみで良く、占
有スペースの効率化が図れる。

【００２９】また、収納容器１５の開閉扉１５ａを開
け、更に、収納容器１５内部の液体気化供給器１７の正
面側に位置している扉１８を開閉することによって保守
を行なうことができ、しかも、液体気化供給器１７の各
種接続部は上面１７ａに全て配置されているので、接続
部等の取扱いや保守等も収納容器１５の正面から実施す
ることが可能となり、設置面積を小さくすることができ
る。

【００３０】

【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、熱処理装置の近傍に設けた収納
容器内に流体供給装置と液体気化供給器を混載したの
で、熱処理装置全体の設置面積を小さくして占有スペー
スの効率化を達成することができると共に、液体気化供
給器から処理容器までの接続配管の距離を短くすること
ができるので、置換特性及び温度制御勾配を良好にする
ことができ、ひいては熱処理性能の向上を図ることが可
能となる。

【００３１】請求項２に係る発明によると、収納容器内
に液体気化供給器を多連配置することができるので、多
種の液体ソースを使用する際に、収納容器内に各種の液
体気化供給器を多連収納することができる。

【００３２】請求項３に係る発明によると、液体気化供
給器の正面側を開閉可能にしたので、正面からの保守を
可能とし、設置面積を最小化することができる。

【００３３】請求項４に係る発明によると、液体気化供
給器の内部構成部品を２次元的に配置し、下部の液体収
納容器から立設させた縦配管の上端接続部を上面に配置
したので、余計なボリュームを削除することができ、正
面からの保守を可能とするばかりでなく、底面は、液体
収納容器のみの配置分として、設置面積を最小にするこ
とができると共に、液体気化装置の内部を自然温度勾配
をつけることが可能となり、再液化のリスクを著しく低
減化することができる。

【００３４】請求項５に係る発明によると、液体気化供
給器の上面に各種の接続部を集中配置したので、設置面
積を最小化することができると共に、多連設置対応も可
能となる。

【００３５】請求項６に係る発明によると、液体気化供
給器から処理容器までの供給管を適宜の加熱手段で温度
制御勾配を施こすようにしたので、液体気化供給器から
処理容器までの供給管を除々に温度を高めて温度勾配を
高精度にかけることができるため、熱処理性能の向上を
図ることができる等の効果を奏する。

【００３６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における実施形態の一例を示した斜視説
明図である。

【図２】本発明における熱処理装置の一例を示した説明
図である。

【図３】本発明における熱処理装置のレイアウトの一例
を示した平面説明図である。

【図４】図３の背面説明図である。

【図５】図３の右側面説明図である。

【図６】図３における収納容器部分を示した拡大説明図
である。

【図７】図６の液体気化供給器を示した拡大説明図であ
る。

【図８】本発明における液体気化供給器の一例を示した
部品配置構成の説明図である。

【図９】従来の熱処理装置の一例を示したレイアウトの
平面説明図である。

【図１０】図９の背面説明図である。

【図１１】図１０のＡ−Ａ線矢視図である。

【図１２】図９における収納容器と恒温槽ボックスの部
分を示した拡大説明図である。

【符号の説明】

１０熱処理装置１２処理容器（反応炉）１４流体供給装置（ガスユニット）１５収納容器（ガスボックス）１７ａ上面１７液体気化供給器（ベーパライザ）１８扉１９液体収納容器（ソースタンク）２０配管２１切替弁２２流体制御装置（マスフローコントローラ）２３接続部３２供給管３３加熱手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K030 AA06 AA09 CA04 CA12 EA01 KA04 KA22 KA41 5F045 AA03 AB32 EC09 EE02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体を熱処理する処理容器を有する
熱処理装置の近傍位置に流体供給装置を収納した収納容
器を設け、この流体供給装置より前記処理容器に処理ガ
スを導入すると共に、この収納容器の内部には、気化さ
せたガスを処理容器内に供給するための液体気化供給器
を収納配置したことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】複数個の前記液体気化供給器を多連に配
置し、当該複数個の液体気化供給器を前記収納容器内に
収納配置した請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】前記液体気化供給器の正面側を保守用に
開閉可能に設けた請求項１又は２に記載の熱処理装置。
【請求項４】前記液体気化供給器内の下部に液体収納
容器を設け、この液体収納容器に立設させた縦配管の途
中に切替弁と流体制御装置を装着すると共に、縦配管の
上端接続部を前記液体気化供給器の上面に配設した請求
項１乃至３の何れか１項に記載の熱処理装置。
【請求項５】請求項４における液体気化供給器の上面
に流入部、流出部或は電気的接続等の各種の接続部を配
設した熱処理装置。
【請求項６】前記液体気化供給器から前記処理容器ま
での供給管を適宜の加熱手段で加温して温度制御勾配を
施こすようにした請求項１に記載の熱処理装置。