JP2006245491A - 基板熱処理装置および基板熱処理製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】内壁面部材が均一に加熱されず、内壁面部材の加熱にムラが生じることをより好適に防止する基板熱処理装置および基板熱処理製造方法を提供する。
【解決手段】 プロセスチャンバ内部を加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、前記加熱用配管はその内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられる構造で、前記加熱用配管は、前記加熱用ガスが前記加熱される内壁面部材と略同温以上に加熱される加熱済配管と、前記加熱される内壁面部材よりも低温の未加熱配管とを備え、前記未加熱配管は、その内部の加熱用ガスの熱が前記基板加熱機構により前記加熱される内壁面部材の温度に影響を与えない位置に配置される。
【選択図】図2
【解決手段】 プロセスチャンバ内部を加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、前記加熱用配管はその内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられる構造で、前記加熱用配管は、前記加熱用ガスが前記加熱される内壁面部材と略同温以上に加熱される加熱済配管と、前記加熱される内壁面部材よりも低温の未加熱配管とを備え、前記未加熱配管は、その内部の加熱用ガスの熱が前記基板加熱機構により前記加熱される内壁面部材の温度に影響を与えない位置に配置される。
【選択図】図2
Description
本発明は、プロセスチャンバ内部に設置された基板を熱処理する基板熱処理装置および基板熱処理製造方法に関する。
従来からLSIなどの半導体デバイスや、ガラス基板上にトランジスタ等の半導体を形成する製造過程において、基板を熱処理することにより活性化、酸化、水素化処理などを行う熱処理工程が設けられる。このような基板の熱処理工程では、石英ガラスの反応管内で複数枚の基板を同時に熱処理するバッチタイプの基板熱処理装置、あるいはランプを用いた光照射によって基板を1枚ずつ加熱する基板熱処理装置、拡散装置を介して加熱用ガスが吹き付けられることで基板を加熱する基板熱処理装置が知られている。
下記特許文献1には、内壁面部材に囲まれた内部に基板を収容するプロセスチャンバ内において、拡散装置を介して水蒸気などの加熱用ガスが吹き付けられることで基板を加熱する基板熱処理装置が開示されている。この基板熱処理装置によれば、拡散装置を介して加熱用ガスが吹き付けられることで基板を加熱することができるので、基板を高速かつ均一に加熱することが開示されている。また、この装置は加熱用ガスを加熱用配管を介して加熱する加熱炉が開示され、この加熱炉は、加熱用ガスを加熱すると共にプロセスチャンバの上壁面部材等の内壁面部材を介して直接的に基板表面を熱処理することが開示されている。
特許第3501768号明細書
上記特許文献1のような基板熱処理装置は、加熱された加熱用ガスがガス排出口から基板に吹き付けられる。基板と加熱用ガスの排出口との距離を長くして加熱ムラが生じないようにガスを拡散させることは、基板表面でのガスが均一に接触することが難しくなるという物理的なガス拡散の不均一化を招きやすくなり、基板表面の加熱ムラが生じてしまう場合がある。さらに、このガス拡散の不均一化は、ガス自体を基板表面に生成された生成膜と化学的に反応させる場合にガスと生成膜との化学反応の不均一化という問題を生じさせてしまう場合がある。特にこれらの傾向は水蒸気などの熱容量が大きい加熱用ガスであると大きい。したがって、ガス拡散の不均一化作用をできるだけ防止するために基板をガス排出口からできるだけ近づけることが好適である。
しかしながら、近づけると加熱炉からプロセスチャンバの内壁面部材を介して基板表面を加熱する度合いが大きくなる。このため、加熱される内壁面部材が均一に加熱されていることが基板表面を均一に加熱するという観点から望ましい。
ところが、加熱用ガスが加熱される加熱用配管は内壁面部材に熱伝導の影響を与える内壁面部材に取り付けられており、十分に加熱されていない未加熱の加熱用ガスが通過すると、この未加熱の加熱用ガスが通じた近傍にはその影響により温度低下を生じる場合があり、内壁面部材が均一に加熱されず、内壁面部材の加熱にムラが生じてしまう場合がある。
本発明は上記課題を少なくとも1つ解決するためになされたものであり、内壁面部材が均一に加熱されず、内壁面部材の加熱にムラが生じることをより好適に防止する基板熱処理装置および基板熱処理製造方法を提供することをその目的とする。
本発明に係るプロセスチャンバ内部に設置された基板を熱処理する基板熱処理装置は、内壁面部材に囲まれた内部であって、前記内壁面部材の少なくとも一部の部材が加熱されることにより直接的に基板表面が加熱される位置に基板が収容されるプロセスチャンバと、その内部を加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、を含み、前記加熱用配管は、その内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられ、前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に設けられる部分に前記加熱用ガスが達する前に前記加熱用ガスを前記加熱される内壁面部材と略同温度まで加熱することを特徴とする。
本発明に係るプロセスチャンバ内部に設置された基板を熱処理する基板熱処理装置は、内壁面部材に囲まれた内部であって、前記内壁面部材の少なくとも一部の部材が加熱されることにより直接的に基板表面が加熱される位置に基板が収容されるプロセスチャンバと、その内部を前記加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、前記加熱用配管はその内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられる構造と、を含み、前記加熱用配管は、前記加熱用ガスが前記加熱される内壁面部材と略同温以上に加熱される加熱済配管と、前記加熱される内壁面部材よりも低温の未加熱配管とを備え、前記未加熱配管は、その内部の加熱用ガスの熱が前記基板加熱機構により前記加熱される内壁面部材の温度に影響を与えない位置に配置されることを特徴とする。
本発明に係るプロセスチャンバ内部に設置された基板を加熱用ガスにより熱処理する基板熱処理装置であって、内壁面部材に囲まれた内部であって、前記内壁面部材の少なくとも一部の部材が加熱されることにより直接的に基板表面が加熱される位置に基板が収容されるプロセスチャンバと、その内部を前記加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、前記加熱用配管はその内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられる構造とを含み、前記加熱配管の前記ガス排出口から加熱用ガスが加熱用配管に供給されるガス導入口へ向かって、前記加熱配管の加熱温度を高くすることを特徴とする。
前記加熱用配管は、加熱用ガスを導入するガス導入口から導入された加熱用ガスが加熱されガス排出口から基板表面に吹き付ける拡散装置を備えると好適である。
前記加熱用配管は、前記加熱される内壁面部材に沿って屈曲して形成されていると好適である。
前記内壁面部材は上壁面部材であると好適である。
前記ガス導入口と前記ガス排出口の少なくとも一つに前記加熱用ガスの温度を検出する温度検出器を備え、前記温度検出器で検出する温度が加熱用ガスの温度を前記加熱される内壁面部材と略同温以下であるか判定する温度判定装置と、前記加熱用ガスの温度が前記加熱される内壁面部材と略同温よりも小さいと判定された場合に前記加熱用ガス加熱装置を制御して、前記加熱用ガスの温度を前記加熱される内壁面部材と略同温とする温度制御装置とを含むと好適である。
前記拡散装置を介して前記基板に対して前記加熱用ガスが吹き付けられる上部位置および前記上部位置よりも低い前記プロセスチャンバ内の下部位置の間で、前記基板を移動させる基板昇降装置を備えると好適である。
前記基板に沿った形状に形成され、前記プロセスチャンバを上下方向に区画する孔あき板を備え、前記拡散装置は、前記加熱用配管を通過する際に加熱された加熱用ガスを前記孔あき板によって区画されたプロセスチャンバの上側の空間に排出し、さらに前記孔あき板の孔を通過させて、前記プロセスチャンバ内の基板表面に拡散して吹き付けると好適である。
本発明に係るプロセスチャンバ内部に設置された基板を熱処理する基板熱処理製造方法は、内壁面部材に囲まれた内部であって、前記内壁面部材の少なくとも一部の部材が加熱されることにより直接的に基板表面が加熱される位置に基板が収容されるプロセスチャンバと、その内部を加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、を含む基板熱処理製造装置において、前記加熱用配管は、その内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられ、前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に設けられる部分に前記加熱用ガスが達する前に前記加熱用ガスを前記加熱される内壁面部材と略同温度まで加熱することを特徴とする。
本発明に係るプロセスチャンバ内部に設置された基板を熱処理する基板熱処理製造方法は、内壁面部材に囲まれた内部であって、前記内壁面部材の少なくとも一部の部材が加熱されることにより直接的に基板表面が加熱される位置に基板が収容されるプロセスチャンバと、その内部を前記加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、前記加熱用配管はその内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられる構造とを含む基板熱処理製造装置において、前記加熱用配管は、前記加熱用ガスが前記加熱される内壁面部材と略同温以上に加熱される加熱済配管と、前記加熱される内壁面部材とよりも低温の未加熱配管とを備え、
前記未加熱配管は、その内部の加熱用ガスの熱が前記基板加熱機構により前記加熱される内壁面部材の温度に影響を与えない位置に配置されることを特徴とする。
前記未加熱配管は、その内部の加熱用ガスの熱が前記基板加熱機構により前記加熱される内壁面部材の温度に影響を与えない位置に配置されることを特徴とする。
本発明に係るプロセスチャンバ内部に設置された基板を加熱用ガスにより熱処理する基板熱処理装置であって、内壁面部材に囲まれた内部であって、前記内壁面部材の少なくとも一部の部材が加熱されることにより直接的に基板表面が加熱される位置に基板が収容されるプロセスチャンバと、その内部を前記加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、前記加熱用配管はその内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられる構造とを含む基板熱処理製造装置において、前記加熱配管の前記ガス排出口から加熱用ガスが加熱用配管に供給されるガス導入口へ向かって、前記加熱配管の加熱温度を高くすることを特徴とする。
前記加熱用配管は、加熱用ガスを導入するガス導入口から導入された加熱用ガスが加熱されガス排出口から基板表面に吹き付ける拡散装置を備えると好適である。
前記加熱用配管は、前記加熱される内壁面部材に沿って屈曲して形成されていると好適である。
前記内壁面部材は上壁面部材であると好適である。
前記ガス導入口と前記ガス排出口の少なくとも一つの前記加熱用ガスの温度を検出し、前記温度が加熱用ガスの温度を前記加熱される内壁面部材と略同温以下であるか判定し、前記加熱用ガスの温度が前記加熱される内壁面部材と略同温よりも小さいと判定された場合に前記加熱用ガス加熱装置を制御して、前記加熱用ガスの温度を前記加熱される内壁面部材と略同温とすると好適である。
内壁面部材が均一に加熱されず、内壁面部材の加熱にムラが生じることをより好適に防止する基板熱処理装置および基板熱処理製造方法を提供できる。
以下に発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態については、本発明を実施するための一形態に過ぎず、本発明は本実施形態によって限定されるものではない。以下、図面を用いて説明する。
「基板熱処理装置の全体構成」
図1には本実施形態に係る基板熱処理装置100の縦断面構造図が示される。図2は図1のII−II線方向から見た加熱用配管の形状を示す図、図2Aは別の態様の加熱用配管の形状を示す図である。
図1には本実施形態に係る基板熱処理装置100の縦断面構造図が示される。図2は図1のII−II線方向から見た加熱用配管の形状を示す図、図2Aは別の態様の加熱用配管の形状を示す図である。
図1および図2に示すように、本実施形態の基板熱処理装置100は、基板1を収納する石英製のプロセスチューブ2と、プロセスチューブ2の上面壁部材の上部側に取りつけられる加熱炉3と、プロセスチューブ2の上面に配置された石英製の加熱用配管4と、プロセスチューブ2の内部に設けられた二つのリング状の予備加熱炉5と、プロセスチューブ2を下方から支持するフランジ6と、基板1をプロセスチューブ2の内部で上下方向に移動させるための基板昇降機7とを備える。
プロセスチューブ2とフランジ6との間には、不図示のO−リングあるいはテトラフルオロエチレン等のシール材が介装され、これによりプロセスチューブ2とフランジ6との間の気密性が保たれる。
図1に示すように、プロセスチューブ2の内部は、多数の孔(経路)が形成された孔あき板21により、図1における上下方向に区画されている。また、プロセスチューブ2の側壁には、基板を出し入れするためのドア22と、プロセスチューブ2内のガスを排気するためのガス排気口23および24と、プロセスチューブ2内に基板1を冷却するための冷却用ガスを導入するための冷却用ガス導入口25とが、それぞれ設けられている。なお、図1では、ドア22が左右に移動することにより、プロセスチューブ2が開放された状態と、気密性を保持するように閉じられた状態とを図示している。
リング状の予備加熱炉5は石英製のカバー5aにより取り囲まれ、これによりプロセスチューブ2内の汚染を防止している。
加熱炉3はプロセスチューブ2内の気密性を保持するようにプロセスチューブ2に対して取り付けられる。図1に示すように、加熱炉3はプロセスチューブ2の開口を覆う炉体3aと、炉体3aの内面側に取り付けられるヒータ3bとを備える。ヒータ3bは抵抗体からなり、抵抗体に電圧を印加することによりヒータ3bが加熱される。ヒータ3bに起因するプロセスチューブ2内部の汚染を防止するとともに、基板1を均一に加熱することを可能とするため、加熱炉3の内面側にはヒータ3bを覆う半透明あるいはすりガラス状の石英製のカバー31が取り付けられている。
図1に示すように、基板昇降機7はプロセスチューブ2の気密性を保持しつつフランジ6に対して取りつけられている。基板昇降機7は二つの予備加熱炉5およびカバー5aの中央に形成された開口部を貫通するアーム71と、アーム71を図1において上下方向に駆動するアクチュエータ72と、アーム71の上端部に取り付けられて基板1を支持する石英製またはカーボン製の基板ホルダ73とを備える。基板ホルダ73は水平に支持された適当な大きさの石英製の板73aに石英製のピン73bを溶接した構造となっている。基板1はピン73bに当接して保持される。基板ホルダ73の大きさは、基板1のサイズとプロセスチューブ2の内側の水平断面の大きさに従って決定され、排気のコンダクタンスを調整する役目もあわせて持っている。
図1に示すように、孔あき板21の上方には、孔あき板21とプロセスチューブ2の内壁面との間に所定の間隙を有する空間26が形成される。この空間26の間隙(図1における上下方向の幅)は、例えば12mm程度に設定される。間隙の大きさは10〜15mm程度が望ましい。
図2に示すように、プロセスチューブ2の上面には外周部において、複雑に屈曲して形成された加熱用配管4が取り付けられている。加熱用配管4の一端には加熱ガス排出口4aが、他端には加熱ガス導入口4bが、それぞれ設けられる。図1に示すように、加熱ガス導入口4bは加熱炉3を縦方向に貫通する。また、ガス排出口4aはプロセスチューブ2の隔壁を貫通して孔あき板21とプロセスチューブ2の内壁面との間の空間26に開口している。さらに、基板1を冷却するガスを導入するための降温用ガス導入口9が、加熱炉3およびプロセスチューブ2の隔壁を貫通して空間26に開口している。
図2に示すように、ガス排出口4aはプロセスチューブ2の中央付近に開口しているため、間隙26の中央付近のガス圧が高くなり、中央付近のガスの噴出量が大きくなりやすい。このため、孔あき板21の孔の径はプロセスチューブ2の中央付近で小さく、周辺部分で大きくすることにより、加熱用ガスの吹き出し量を基板1全体にわたり均一にすることができる。また、孔の径は一定に形成しつつ孔の頻度(面積当たりの数)をガスチャンバ2の周辺部分で大きくしてもよい。なお、孔の径としては0.5〜1mm程度が望ましい。
次に、本実施形態に係るガスチャンバの基板熱処理装置100を用いた基板の加熱処理の手順について説明する。まず、プロセスチューブ2のドア22を開き、基板1を基板ホルダ73にセットする。このとき、降温用ガス導入口9よりガスが導入され(ガス流量:80〜100l/分)、基板1をセットした後、ドア22を閉じる。このとき基板1は、昇降機7の駆動範囲の最下点であるプロセスチューブ2内の低温部にある。図1はこのときの基板1の位置を示している。
次に、降温用ガス導入口9からガスを流したまま、予備加熱を行う。予備加熱は加熱炉3のヒータ3bと、予備加熱炉5のヒータにより行う。予備加熱終了までにヒータ3bの温度は設定温度(例えば800℃)まで上昇する。
予備加熱終了後、昇降機7のアーム71を駆動し、基板ホルダ73に載置された基板1を最上点の加熱位置に移動する。図1にはこのときの基板1の位置を図示している。基板1を上昇させる間、降温用ガスの流量を減少させ、加熱用配管4を介して供給する加熱用ガスの流量を増加させて、基板1の昇温を行う。この作業は基板1が最下点から最上点に移動する間に行われる。
基板1が最上点に到達した後、降温用ガスの導入を停止し、加熱ガスのみを加熱用配管4を介して導入する(ガス流量:20l/分〜50l/分)。また、加熱炉3の温度を再設定し、加熱炉3のヒータ3bを制御することにより、基板1を所定温度(例えば720℃)に所定時間加熱する。加熱ガスが加熱用配管4を通過する間、加熱ガスは加熱炉3によって加熱される。空間26に供給された加熱ガスは孔あき板21の孔を通過するときに分散された後、基板1表面全体に当たり、基板1の表面に沿って流れることで基板1の表面を均一に加熱する。その後、ガスは基板1とプロセスチューブ2との間を通り、排気口23および24を介して排気される。
このように、基板1の表面を孔あき板21に接近させた状態で、孔あき板21を介して加熱用ガスを供給することにより、基板1表面でガスを攪拌することができ、基板表面の温度を均一にできるとともに、所定時間温度を一定に保持することを可能としている。
またこのとき、基板1の表面は加熱炉3の熱によっても直接的に加熱される。なお、ガスチャンバ2は加熱炉3から照射される光による影響を小さくとどめるとともに、光を分散するため、不透明ないし曇りガラス状の石英から構成されている。
以上のように、基板1の表面は加熱炉3の熱と、加熱ガスのエネルギー伝達、熱伝導により高速、かつ均一に加熱される。熱炉3のヒータ3bは、後述の加熱用配管4を加熱すると共に、プロセスチューブ2の上壁面部材を加熱する、加熱された上壁面部材はその熱により直接、最上点に達した基板1の表面を加熱する。
次に、昇降機7のアーム71を駆動し、基板ホルダ73に載置された基板1を最上点から最下点まで徐々に降下させながら基板1の全体を均一に降温する。このとき、加熱炉3のヒータ3bの設定とパワーを調整するとともに、加熱用ガスの流量を低下させ、降温用ガス導入口9より導入する降温用ガスの流量を増加させる。この作業を基板1が最下点に到達するまで行う。このとき、降温用ガスの温度を適切に(例えば400〜500℃に)設定することにより、基板1内の温度差を大きくすることなく、基板1を高速に降温することが可能となる。基板1にダメージを与えることなく降温を行うためには、降温用ガスの流量と昇降機7による基板1の降下速度を適切に調整することが必要である。とくに基板1がガラス基板である場合には、高温時に基板1内に大きな温度差があると、反り、歪み、あるいは割れを発生させるおそれがある。したがって、基板1内の温度差を抑制しつつ高速に温度を下げることが高温熱処理の工程で不可欠な要素となる。本実施形態の装置によれば、降温時において、降温用ガスを基板表面に均等に吹き付け、ガスを攪拌するとともに、熱源から基板1を徐々に遠ざけることができるため、このような要請に応えることが可能となる。
基板1が最下点に到達すると、降温用ガスおよび加熱用ガスの供給をともに停止し、冷却用ガス導入口25よりガスを導入して、基板1を冷却する。これにより、基板ホルダ73に載せたまま基板1をロボットにより搬送可能な温度まで冷却することができる。このとき、加熱炉3のヒータ3bのパワーは0としてもよい。基板1の温度が設定温度まで低下した後、ドア22を開いて基板1を取出す。以上のサイクルを繰り返すことで、順次基板1の加熱を実行することができる。基板として、本実施形態で挙げられるようにフラットパネルデバイスなどの半導体基板等が挙げられるが特に限定されない。
半導体基板を加熱する加熱用ガスとしては水蒸気を含むガスが挙げられるがこれに限定されない。加熱用ガスは、水蒸気ガスに限られず窒素、酸素、アルゴンなどでもよい。ここで、水蒸気などの熱容量が大きいガス場合には半導体膜の酸化を目的とする場合、また、熱エネルギー伝達の手段を水蒸気とした場合の観点から好適である。
「上面壁部材の温度均一化」
<実施形態1>
図2には本実施形態1の加熱用ガス加熱装置200が示される。プロセスチューブ2の上面には外周部において、複雑に屈曲して形成された加熱用配管4が取り付けられている。ここで、プロセスチューブ2の上面壁部材の外周部とは、基板1が最上点に到達した際にプロセスチューブ2の上面壁部材の下部にある基板と対応する横方向の面積対応部が内周部1aであり、この内周部以外の部分をいう。
<実施形態1>
図2には本実施形態1の加熱用ガス加熱装置200が示される。プロセスチューブ2の上面には外周部において、複雑に屈曲して形成された加熱用配管4が取り付けられている。ここで、プロセスチューブ2の上面壁部材の外周部とは、基板1が最上点に到達した際にプロセスチューブ2の上面壁部材の下部にある基板と対応する横方向の面積対応部が内周部1aであり、この内周部以外の部分をいう。
加熱用配管4は、加熱用ガスが上面壁部材の加熱温度と略同温以上に加熱される加熱済配管4cと、上面壁部材の加熱温度と略同温よりも小さい未加熱配管4dの領域の二領域に分けられる。ここで、内周部には、原則、加熱される加熱済配管4cのみが設けられ、内周部において未加熱配管4dが導入されないが、後述の温度を低下させる影響が少ない場合などは未加熱配管4dを導入してもよい。すなわち、未加熱配管4dは、前記基板加熱機構により加熱される前記プロセスチューブ2の上面壁部材の温度低下を防止するように配置される構造を設計すればよい。
図2の加熱用ガスが上面壁部材の加熱温度と略同温以上に加熱される加熱済配管4cと、上面壁部材の加熱温度と略同温よりも小さい未加熱配管4dの領域の二領域に分けられる配管構成とすることによって、プロセスチューブ2の上面壁部材の下部にある基板に対応する領域では、加熱用ガスが上面壁部材の加熱温度と略同温以上に加熱され、加熱用ガスによってプロセスチューブ2の上面壁部材の温度を低下させることを防止できる。
図2Aには、加熱用ガス加熱装置200Aが示される。図2Aは、内周部において未加熱配管4dが導入される構造の加熱用配管の構造を示した。外周部には、加熱用配管4は配置されず、上面壁部材の加熱温度と略同温以上に加熱される加熱済配管4cと、上面壁部材の加熱温度と略同温よりも小さい未加熱配管4dの領域が内周部に混合して配置されている。これと対応して作用を説明する。上述の通り、基板1は加熱炉3の熱をプロセスチューブ2の上面を熱媒体とし、これを介して直接的に加熱される。ここで、熱媒体となるプロセスチューブ2の上面が未加熱の加熱用ガスによる熱伝導作用により温度低下させられると、プロセスチューブ2の上面は加熱ムラが生じることとなる。この加熱ムラにより、加熱炉3の熱をプロセスチューブ2の上面を熱媒体とし、これを介して直接的に加熱される際の加熱にもムラが生じ、基板1の表面を均一に加熱することが難しくなる場合がある。
図2Aの構造では、上面壁部材の加熱温度と略同温以上に加熱される加熱済配管4cと、上面壁部材の加熱温度と略同温よりも小さい未加熱配管4dの領域が内周部に混合して配置されているので、未加熱配管4dの近傍は、その低温のため、プロセスチューブ2の上面壁部材の温度を他の部位と比較して低下させてしまいプロセスチューブ2の上面は加熱ムラが生じてしまう。これに対して、図2はプロセスチューブ2の上面壁部材の下部にある基板に対応する領域では、原則として加熱用ガスが上面壁部材の加熱温度と略同温以上に加熱される加熱済配管4cなので、未加熱の加熱用ガスによってプロセスチューブ2の上面壁部材の温度を低下させることを防止できる。
上壁面部材(内壁面部材)と略同温とは処理態様に応じて実質的に温度差がないことをいう。本実施形態では内壁面部材は例えば700℃であるので700℃±20℃程度近傍であれば実質的に温度差がないということができる。
上記実施形態に限られることなく、基板が収容される位置とは、内壁面部材の少なくとも一部の部材が加熱されることにより直接的に基板表面が加熱される位置であればよく、本実施形態のように熱量と内壁面部材と基板表面との距離で決められる。
本実施形態のように内壁面部材に接合されて設けられている場合に限られず、前記加熱用配管がその内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍であればよい。本実施形態のように内壁面部材に接合されて設けられている場合は特に熱の影響を与えやすいので防止することが好適である。
上記実施形態の条件に限られず、未加熱配管はその内部の加熱用ガスの熱が基板加熱機構により加熱される内壁面部材の温度に影響を与えない位置であればよい。
<実施形態2>
本実施形態2では、上述の図2Aにおいても加熱用ガスによってプロセスチューブ2の上面壁部材の温度を低下させることを防止できる一態様を示す。すなわちガス導入口4bに加熱用ガスが導入される前に未加熱配管を設け、この未加熱配管を専用の加熱ヒータで加熱し、ガス導入口4bに至るときには上面壁部材の加熱温度と略同温の加熱済配管とすることである。ここで加熱用ヒータは抵抗加熱型や誘導加熱型などが挙げられ、ガス導入口直前の位置に設けられると好適である。
本実施形態2では、上述の図2Aにおいても加熱用ガスによってプロセスチューブ2の上面壁部材の温度を低下させることを防止できる一態様を示す。すなわちガス導入口4bに加熱用ガスが導入される前に未加熱配管を設け、この未加熱配管を専用の加熱ヒータで加熱し、ガス導入口4bに至るときには上面壁部材の加熱温度と略同温の加熱済配管とすることである。ここで加熱用ヒータは抵抗加熱型や誘導加熱型などが挙げられ、ガス導入口直前の位置に設けられると好適である。
<実施形態3>
本実施形態3では、上述の図2Aにおいても加熱用ガスによってプロセスチューブ2の上面壁部材の温度を低下させることを防止できる一態様を示す。上面壁部材の加熱温度と略同温以上に加熱される加熱済配管と、上面壁部材の加熱温度と略同温よりも小さい未加熱配管の領域が内周部に混合して配置されていても、加熱用ガス加熱装置自体の加熱の程度において、未加熱配管が配置される領域を加熱配管が加熱される温度よりも加熱する度合いを高くし、高熱で加熱することで未加熱の加熱用ガスによってプロセスチューブ2の上面壁部材の温度を低下させることを防止できる。このときに、未加熱配管の加熱度は、ガス導入口4bへ向かうほど大きくすると好適である。具体的はガス導入口4bへ向かうほど段階的に高熱化させる。加熱配管の前記ガス排出口から加熱用ガスが加熱用配管に供給されるガス導入口へ向かって、加熱配管の加熱温度を高くする加熱装置は加熱炉3において加熱配管に沿ったヒータブロックを配置するなどが挙げられる。
本実施形態3では、上述の図2Aにおいても加熱用ガスによってプロセスチューブ2の上面壁部材の温度を低下させることを防止できる一態様を示す。上面壁部材の加熱温度と略同温以上に加熱される加熱済配管と、上面壁部材の加熱温度と略同温よりも小さい未加熱配管の領域が内周部に混合して配置されていても、加熱用ガス加熱装置自体の加熱の程度において、未加熱配管が配置される領域を加熱配管が加熱される温度よりも加熱する度合いを高くし、高熱で加熱することで未加熱の加熱用ガスによってプロセスチューブ2の上面壁部材の温度を低下させることを防止できる。このときに、未加熱配管の加熱度は、ガス導入口4bへ向かうほど大きくすると好適である。具体的はガス導入口4bへ向かうほど段階的に高熱化させる。加熱配管の前記ガス排出口から加熱用ガスが加熱用配管に供給されるガス導入口へ向かって、加熱配管の加熱温度を高くする加熱装置は加熱炉3において加熱配管に沿ったヒータブロックを配置するなどが挙げられる。
<実施形態4>
本実施形態4では、上述の実施形態1〜3においてさらに好適な態様を示す。それぞれのガス導入口と前記ガス排出口の少なくとも一つに温度検出器を備え、この温度検出器で検出する温度が加熱用ガスの温度を前記上面壁部材の加熱温度と略同温以下であるか判定する温度判定装置と、加熱用ガスの温度が前記上面壁部材の加熱温度と略同温よりも小さいと判定された場合に前記加熱用ガス加熱装置を制御して、前記加熱用ガスの温度を前記上面壁部材の加熱温度と略同温以上とする温度制御装置とを含む態様である。これにより加熱用ガスの温度管理を適正にできる。
本実施形態4では、上述の実施形態1〜3においてさらに好適な態様を示す。それぞれのガス導入口と前記ガス排出口の少なくとも一つに温度検出器を備え、この温度検出器で検出する温度が加熱用ガスの温度を前記上面壁部材の加熱温度と略同温以下であるか判定する温度判定装置と、加熱用ガスの温度が前記上面壁部材の加熱温度と略同温よりも小さいと判定された場合に前記加熱用ガス加熱装置を制御して、前記加熱用ガスの温度を前記上面壁部材の加熱温度と略同温以上とする温度制御装置とを含む態様である。これにより加熱用ガスの温度管理を適正にできる。
図3には、温度検出器がガス排出口に設けられる場合の温度の検出・加熱配管加熱の工程図を示したフローチャートが示される。コンピュータにその内部に温度判定装置として機能するCPUが設けられている。温度判定装置は、上面壁部材の温度を検出する温度検出器とガス排出口に設けられるガス排出口温度検出器と接続されている。
温度判定装置は、ガス排出口温度を検出する(S1)。また、上面壁部材の温度も検出する(S2)。次に検出されたガス排出口温度と上面壁部材の温度とを比較する(S3)。ガス排出口温度と上面壁部材の温度とを比較してその差が低温側に所定温度(ガス排出口温度が上面壁部材の温度と略同温度と言えない程低温である温度)以上である場合には(S4)、温度判定装置は、加熱装置に加熱指示する(S5)。加熱指示を受けた加熱装置はガス配管を加熱する(S6)。
なお、上記実施形態1〜4を組み合わせることも可能である。例えば実施形態1と実施形態2とを組み合わせ、両方の効果を得ることも可能である。上記実施形態1〜4は、組み合わせることができる最大数の組み合わせが可能である。特に好ましいのは実施形態1と2との組み合わせが挙げられる。
1 基板
2 ガスチャンバ
3 加熱炉
4 加熱用配管
7 基板昇降機(基板昇降装置)
9 降温用ガス導入口(冷却ガス供給装置)
21 孔あき板(拡散装置)
26 空間
2 ガスチャンバ
3 加熱炉
4 加熱用配管
7 基板昇降機(基板昇降装置)
9 降温用ガス導入口(冷却ガス供給装置)
21 孔あき板(拡散装置)
26 空間
Claims (8)
- プロセスチャンバ内部に設置された基板を熱処理する基板熱処理装置であって、
内壁面部材に囲まれた内部であって、前記内壁面部材の少なくとも一部の部材が加熱されることにより直接的に基板表面が加熱される位置に基板が収容されるプロセスチャンバと、
その内部を加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、を含み、
前記加熱用配管は、その内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられ、
前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に設けられる部分に前記加熱用ガスが達する前に前記加熱用ガスを前記加熱される内壁面部材と略同温度まで加熱する基板熱処理装置。 - プロセスチャンバ内部に設置された基板を熱処理する基板熱処理装置であって、
内壁面部材に囲まれた内部であって、前記内壁面部材の少なくとも一部の部材が加熱されることにより直接的に基板表面が加熱される位置に基板が収容されるプロセスチャンバと、
その内部を前記加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、
前記加熱用配管はその内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられる構造と、を含み、
前記加熱用配管は、前記加熱用ガスが前記加熱される内壁面部材と略同温以上に加熱される加熱済配管と、前記加熱される内壁面部材よりも低温の未加熱配管とを備え、
前記未加熱配管は、その内部の加熱用ガスの熱が前記基板加熱機構により前記加熱される内壁面部材の温度に影響を与えない位置に配置される基板熱処理装置。 - プロセスチャンバ内部に設置された基板を加熱用ガスにより熱処理する基板熱処理装置であって、
内壁面部材に囲まれた内部であって、前記内壁面部材の少なくとも一部の部材が加熱されることにより直接的に基板表面が加熱される位置に基板が収容されるプロセスチャンバと、
その内部を前記加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、
前記加熱用配管はその内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられる構造と、を含み、
前記加熱配管の前記ガス排出口から加熱用ガスが加熱用配管に供給されるガス導入口へ向かって、前記加熱配管の加熱温度を高くする基板熱処理装置。 - 請求項1から3のいずれか1つ記載の基板熱処理装置であって、
前記ガス導入口と前記ガス排出口の少なくとも一つに前記加熱用ガスの温度を検出する温度検出器を備え、
前記温度検出器で検出する温度が加熱用ガスの温度を前記加熱される内壁面部材と略同温以下であるか判定する温度判定装置と、
前記加熱用ガスの温度が前記加熱される内壁面部材と略同温よりも小さいと判定された場合に前記加熱用ガス加熱装置を制御して、前記加熱用ガスの温度を前記加熱される内壁面部材と略同温とする温度制御装置とを含む基板熱処理装置。 - プロセスチャンバ内部に設置された基板を熱処理する基板熱処理製造方法であって、
内壁面部材に囲まれた内部であって、前記内壁面部材の少なくとも一部の部材が加熱されることにより直接的に基板表面が加熱される位置に基板が収容されるプロセスチャンバと、その内部を加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、を含む基板熱処理製造装置において、
前記加熱用配管は、その内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられ、
前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に設けられる部分に前記加熱用ガスが達する前に前記加熱用ガスを前記加熱される内壁面部材と略同温度まで加熱する基板熱処理製造方法。 - プロセスチャンバ内部に設置された基板を熱処理する基板熱処理製造方法であって、
内壁面部材に囲まれた内部であって、前記内壁面部材の少なくとも一部の部材が加熱されることにより直接的に基板表面が加熱される位置に基板が収容されるプロセスチャンバと、その内部を前記加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、前記加熱用配管はその内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられる構造とを含む基板熱処理製造装置において、
前記加熱用配管は、前記加熱用ガスが前記加熱される内壁面部材と略同温以上に加熱される加熱済配管と、前記加熱される内壁面部材とよりも低温の未加熱配管とを備え、
前記未加熱配管は、その内部の加熱用ガスの熱が前記基板加熱機構により前記加熱される内壁面部材の温度に影響を与えない位置に配置される基板熱処理製造方法。 - プロセスチャンバ内部に設置された基板を加熱用ガスにより熱処理する基板熱処理装置であって、内壁面部材に囲まれた内部であって、前記内壁面部材の少なくとも一部の部材が加熱されることにより直接的に基板表面が加熱される位置に基板が収容されるプロセスチャンバと、その内部を前記加熱用ガスが通過する際に前記加熱用ガスが加熱される加熱用配管と、前記加熱用配管はその内部の加熱用ガスの熱が前記加熱される内壁面部材に熱影響を与える程近傍に少なくともその一部が設けられる構造とを含む基板熱処理製造装置において、
前記加熱配管の前記ガス排出口から加熱用ガスが加熱用配管に供給されるガス導入口へ向かって、前記加熱配管の加熱温度を高くする基板熱処理製造方法。 - 請求項5から7のいずれか1つ記載の基板熱処理製造方法であって、
前記ガス導入口と前記ガス排出口の少なくとも一つの前記加熱用ガスの温度を検出し、
前記温度が加熱用ガスの温度を前記加熱される内壁面部材と略同温以下であるか判定し、
前記加熱用ガスの温度が前記加熱される内壁面部材と略同温よりも小さいと判定された場合に前記加熱用ガス加熱装置を制御して、前記加熱用ガスの温度を前記加熱される内壁面部材と略同温とする基板熱処理製造方法。
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---|---|---|---|
JP2005062664A JP2006245491A (ja) | 2005-03-07 | 2005-03-07 | 基板熱処理装置および基板熱処理製造方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008124378A (ja) * | 2006-11-15 | 2008-05-29 | Tokyo Electron Ltd | 処理システムと処理方法および記録媒体 |
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-
2005
- 2005-03-07 JP JP2005062664A patent/JP2006245491A/ja active Pending
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