JP2575851B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 この発明は、半導体ウエハ等の被処理体に酸化処理又
は拡散処理等の熱処理を施す熱処理装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば、半導体ウエハに酸化拡散等の熱処理を施す場
合、複数の半導体ウエハを石英ボートに搭載し、このボ
ートを熱処理炉に挿入して熱処理を行う。

このような熱処理炉は、石英ガラス等の耐熱材料でつ
くられたプロセスチューブと、その外側に設けられたヒ
ータとを備えている。プロセスチューブには、一方の端
部に開口部が設けられており、この開口部からプロセス
チューブ内にウエハを搭載したボートを挿入し、プロセ
スチューブ内に熱処理に必要なガスを導入しつつヒータ
に電力を供給してウエハを熱処理している。そして、こ
の熱処理に際しては、プロセスチューブ内に供給したガ
スがその外側に漏れないように、ボート挿入用の開口部
を適当な部材によりキャッピングしている。

このキャッピング部材は、熱処理の際にプロセスチュ
ーブが1100℃という高温に加熱されてキャッピング部材
も高温となることから、プロセスチューブと同様の石英
ガラス等の耐熱部材で形成されている。

また、熱処理炉の周囲には、被処理体を出入れするた
め等の種々の部品が設けられており、これら部品と熱処
理炉とで熱処理装置が構成されている。

ところで、半導体ウエハの熱処理に使用される処理ガ
スとしては、塩酸等の腐蝕性ガスを用いる場合がある。
この際に、プロセスチューブとキャッピング部材との間
から処理ガスが漏出して熱処理炉の周囲に拡散すると、
熱処理炉周囲の部品が腐蝕性の処理ガスにより腐蝕され
てしまう。従って、プロセスチューブとキャッピング部
材との合せ部の気密性が要求される。

（発明が解決しようとする課題） このようなことを防止するために、このような合せ部
に、通常シール用に用いられているゴム等の有機物のシ
ール材を介装させることが考えられる。しかしながら、
前述したようにプロセスチューブが1100℃という高温に
なるため、有機物のシール材でシールすることができな
い。

このため、プロセスチューブとキャッピング部材とを
摺合せてこれらの間をシールしている。しかし、これら
はいずれも石英ガラス等の硬い耐熱部材でつくられてい
るため、摺り合せによってもシールが不十分になる場合
が生じる。従って、熱処理炉の周囲の部品を腐蝕性ガス
から有効に保護することができない。

この発明は、上述のような欠点を解決するためになさ
れたものであり、炉内に反応ガスを導入して被処理体を
熱処理する際に、炉周囲の部品に腐蝕性ガスが接触しな
いようにした熱処理装置を提供しようとするものであ
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、被処理体を挿入する開口部、処理ガスを供
給する供給口及び処理済みガスを排出する排出口を有
し、被処理体を収容するための熱処理炉と、被処理体を
加熱するための加熱手段とを有し、熱処理前に前記熱処
理炉の被処理体挿入用開口部を塞ぐ閉塞手段と、前記熱
処理炉と前記閉塞手段との間から漏出した処理ガスが前
記熱処理炉の周囲へ拡散することを阻止するための遮蔽
手段と、前記排出口に連結され、前記処理済みガスを装
置外に導く処理済みガス排出手段とを備えていることを
特徴とする熱処理装置を得るものである。

また、本発明は、遮蔽手段は熱処理炉と閉塞手段との
間を覆うケースと、このケースに接続され、前記熱処理
炉と前記閉塞手段との間から漏出した処理済みガスを装
置外に導く漏出ガス排出手段とを有している熱処理装置
を得るものである。

また、本発明は、処理済みガス排出手段は、排出口か
らのガスを通流させる処理済みガス排出ノズルを有して
いる熱処理装置を得るものである。

また、本発明は、排出口と処理済みガス排出ノズルと
の間には隙間が形成され、遮蔽手段は熱処理炉と閉塞手
段との間を覆うと共に前記処理済みガス排出ノズルに連
結されたケースを有し、前記熱処理炉と前記閉塞手段と
の間から漏出したガスが前記排出口と前記処理済みガス
排出ノズルとの隙間から前記処理済みガス排出ノズルへ
吸引されることを特徴とする熱処理装置を得るものであ
る。

（作用効果） 即ち、本発明によれば、熱処理炉内部に導入した処理
ガス或いは処理済みガスが上記熱処理炉から漏出した場
合に、この漏出したガスが上記熱処理炉の周囲へ拡散す
ることを阻止して取除くことができ、上記漏出したガス
による装置の腐蝕等の悪影響を防止して、装置の長寿命
化を図ることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明装置の一実施例につき、図面を参照して
説明する。

第１図は、この発明の第１の実施例に係る熱処理装置
を示す断面図である。

縦型の熱処理炉１は、長手方向を鉛直にして配設され
たプロセスチューブ２と、このプロセスチューブ２内を
加熱するための例えばプロセスチューブ２を囲むように
配設された円筒状のヒータ３とを備えている。プロセス
チューブ２は石英ガラス製であり、その下端には被処理
体を挿入出するための開口部５が形成されていて、上端
には処理ガス供給用の供給口４が設けられている。ま
た、その下部周壁には排出口６が設けられている。この
プロセスチューブ２はヒータ３の内部に下部が突出する
ように設けられており、熱処理炉１の下方に設けられた
ベースプレート７に支持されている。また、供給口４に
は給気パイプ８が連結されており、図示しないガス供給
装置からこのパイプ８及び供給口４を介して適宜の処理
ガスがプロセスチューブ２内に供給される。排出口６に
は排気ノズル９が外嵌された状態で接続されており、プ
ロセスチューブ２内に供給された処理ガスが排気口から
ノズル９を通って熱処理装置外へ排気される如く構成さ
れている。

保温筒10は石英ガラスで形成されており、熱処理に際
し、被処理体である半導体ウエハ30を搭載したボート20
を支持すると共にこれを炉の熱の散逸防止するものであ
り、その下端に一体的に石英ガラス製の閉塞手段例えば
キャッピング部材11が設けられている。このキャッピン
グ部材11はプロセスチューブ２の開口部５をキャッピン
グするものであり、キャッピングに際し、プロセスチュ
ーブ２の下端と摺り合わされる。

保温筒10上に載置されるボート20は、上端部の支持部
材21と、下端部の支持部材22と、支持部材21,22に対し
て垂直に延長すると共にこれら支持部材21,22を連結す
る４本の支持棒23とを備えており、支持棒23を鉛直にし
て保温筒10に載置される。被処理体である複数の半導体
ウエハ30は、各支持棒23に等間隔で形成された複数の溝
に支持されている。

キャッピング部材11は、金属製の補強用受け板12に嵌
め込まれている。受け板12の下方には受け板12に対向し
て支持板13が設けられている。支持板13の外周近傍に
は、周方向に沿って複数個のスタット14が挿通されてい
る。各スタット14のヘッド14aは受け板12に固定されて
おり、各スタット14の周囲にはヘッド14aと支持板13と
の間に介装された圧縮スプリング15が設けられている。
このスプリング15の付勢力によって、キャッピング部材
11が押し上げられ、キャッピング部材11とプロセスチュ
ーブ２の下端とが密着される。支持板13は、図示しない
昇降装置により昇降する昇降アーム40に支持されてい
る。そして、昇降装置により、ボート20及び保温筒10を
プロセスチューブ２内に挿入し、又はプロセスチューブ
２から取出す。

ベースプレート７の下方には、プロセスチューブ２の
下端とキャッピング部材11との接触部を含む領域を囲む
遮蔽手段例えば金属製のケース16が設けられている。こ
のケース16は上部ケース17と下部ケース18とで構成され
ている。上部ケース17はリング状をなし、プロセスチュ
ーブ２の周壁を囲繞するように設けられており、その上
面がベースプレート７の下面に、例えばねじにより取付
けられている。下部ケース18は、上部ケース17よりも小
径の円筒状をなし、その下端が受け板12の外周に例えば
ねじにより密着固定されている。この下部ケース18は、
キャッピング部材11により開口部５をキャッピングした
状態では、その上端が上部ケース17の上壁まで延長して
おり、結局プロセスチューブ２のベースプレート７から
下の部分全体、及びキャッピング部材11とプロセスチュ
ーブ２との接触部を囲むことができる。

これら上部及び下部ケース17,18は、プロセスチュー
ブ２とキャッピング部材11との接触部からプロセスチュ
ーブ２内に供給された処理ガスが漏出した場合に、その
ガスを一時的に溜めておくためのものである。これらの
直径はこのような機能を果たすのに必要最少限であるこ
とが好ましい。これは、ケース16の設置スペースを極力
押えると共に、漏出したガスをプロセスチューブ２周囲
の近傍に止どめてガスの拡散に伴う悪影響を阻止するた
めである。

前述した排気ノズル９は、上部ケース17及び下部ケー
ス18を突抜けて熱処理装置の外部に延長している。ま
た、上部ケース17外周の排気ノズル９と反対側に処理済
みガス排出手段例えば排気ノズル19が接続されており、
この一方の端部は下部ケース18の内部に達し、他方の端
部は図示しない排気ファンに接続されている。下部ケー
ス18には、昇降装置によりボート20及び保温筒10を下降
させる際に、ノズル９を逃げるための切欠部18a、及び
ノズル19を逃げるための切欠部18bが形成されている。

スカベンジャー50は、ベースプレート７の下側のケー
ス16の外側を囲むようにして設けられている。このスカ
ベンジャー50は、熱処理の際に高温となったプロセスチ
ューブ２により暖められたその周囲の空気を熱処理装置
の外部に移動させるものであり、図示しない排気ダクト
が接続されている。

次に、このように構成された熱処理装置の動作につい
て説明する。先ず、ボート20が挿入されておらず、保温
筒10のみがプロセスチューブ２内に位置している状態か
ら、図示しない昇降装置により昇降アーム40を、保温筒
10がプロセスチューブ２の下方に抜け出るまで下降させ
る。この場合、ケース16の下部ケース18も一諸に下降す
る。

次いで、保温筒10の上に半導体ウエハ30を搭載したボ
ート20を載置し、昇降アーム40を上昇させてボート20及
び保温筒10をプロセスチューブ２内に挿入する。この際
に、キャッピング部材11がプロセスチューブ２の下端に
当接して、開口部５がキャッピングされる。これに伴っ
て、下部ケース18も上昇して上部ケース17と組合わさ
り、ケース16が構成される。

その後、半導体ウエハ30を熱処理する。この熱処理に
際には、ヒータ３に図示しない電源から電力を供給して
ヒータを発熱させ、この熱によって半導体ウエハ30を加
熱する。このように熱処理している間、図示しないガス
供給装置からパイプ８及び供給口４を通過させてプロセ
スチューブ２内に処理ガスを供給し、排出口６から排気
ノズル９を通して処理ガスを熱処理装置の外部に排出す
る。

プロセスチューブ２及びキャッピング部材11は、摺り
合せて接触されているが、これらは共に石英ガラスでつ
くられているからこれらの間の密着性が不十分な場合が
ある。このような場合には、これらの隙間から処理ガス
がプロセスチューブ２外に漏出する。この実施例におい
てはプロセスチューブ２とキャッピング部材11との接触
部の周囲をケース16で包囲しているから、この接触部の
隙間から漏出したガスはケース16に捕集される。そし
て、ケース16内に漏出したガスはノズル19を通って熱処
理装置の外部に排出される。従って、上述の隙間から漏
出したガスがプロセスチューブ２の周辺に拡散すること
を回避することができ、特に処理ガスとして塩酸のよう
な腐蝕性のものを使用する場合に、このガスがプロセス
チューブ２の周辺に設置された昇降装置等の部品に接触
してこれらを腐蝕させることを防止することができる。

以上の例では、ケース16内部に漏出したガスを排気ノ
ズル19を通過させて排出させる構成としたが、第２図に
示すような構成にすることもできる。

すなわち、排気ノズル９の内径を排出口６の外径より
も大きくし、これらの接続部に隙間6aを形成する。この
ような状態で、プロセスチューブ２内のガスが排出口６
から排出されると、排気ノズル９のプロセスチューブ２
側の端部に吸引力が生じる。従って、この吸引力により
プロセスチューブ２とキャッピング部材11との隙間から
漏出したガスが隙間21から排気ノズル９を通って熱処理
装置の外部に排出される。このようにすることにより、
第１図に示した排気ノズル19が不要となる。なお、第２
図において、第１図と同じものには同じ符号を付して説
明を省略する。

次に、この発明の第２の実施例について説明する。第
３図は、この発明の第２の実施例に係る熱処理装置を示
す断面図であり、第４図はその処理ガス捕集システムを
示す模式図である。第３図及び第４図中、第１図と同じ
ものには同じ符号を付して説明を省略する。プロセスチ
ューブ２の排出口６には、プロセスチューブ２と一体と
なった排気ノズル61が設けられており、このノズル61に
は排気部としての石英ノズル62が連結されている。な
お、これらの連結部63はシールを確実にするためにボー
ルジョイント構造となっている。

スカベンジャー50内には、石英ノズル62を覆うように
して、ガス捕集手段例えばガス捕集ケース64が設けられ
ており、プロセスチューブ２内から排出口６、ノズル61
及び62を通って排出された処理ガスを捕集する如く構成
されている。

プロセスチューブ２の外側には、プロセスチューブ２
とキャッピング部材11との接触部を覆うリング状のガス
捕集フード65が設けられている。このフード65はプロセ
スチューブ２及び受け板12に密着されている。このた
め、プロセスチューブ２とキャッピング部材11との接触
部から漏出したガスがその外側に拡散することを防止で
きる。

これらガス捕集ケース64とガス捕集フード65とは、連
結パイプ66により連結され、この連結パイプ66の一端は
ケース64内に挿入されており、フード65に捕集された処
理ガスがこの連結パイプ66を通ってケース64に導かれ
る。これらケース64、フード65及び連結パイプ66は、そ
の内面に塩酸等の腐蝕性ガスに対する耐食性を保持させ
るための表面処理が施されている。

ガス捕集ケース64には排気口67が設けられており、更
に排出口67には排気パイプ68が連結されていて、ケース
64内の処理ガスがこの排出口67から排気パイプ68を通っ
て図示しない不用ガス燃焼装置等へ導かれる。なお、石
英ノズル62は支持部材69により、ガス捕集ケース64に支
持されている。

このような装置においては、プロセスチューブ２とキ
ャッピング部材11との間から漏出した処理ガスがフード
65に捕集され、石英ノズル62から排出された処理ガスと
共にケース64に集められる。そして、ケース64内の処理
ガスは排気口67から排気パイプ68を通流して熱処理装置
外の燃焼装置等へ導かれる。このため、第１の実施例と
同様に、プロセスチューブ２とキャッピング部材11との
間から漏出した処理ガスがプロセスチューブ２の周辺に
拡散することを回避することができ、特に処理ガスとし
て塩酸のような腐蝕性のものを使用する場合に、このガ
スがプロセスチューブ２の周辺に設置された昇降装置等
の部品に接触してこれらを腐蝕させることを防止するこ
とができる。従って腐蝕による事故を防止することがで
きる。また、仮に、ガス捕集ケース64、フード65、及び
連結パイプ66が腐蝕した場合にも、これらを交換すれば
よく、これにより熱処理装置全体の腐蝕を防止して長寿
命化を図ることができるので、安価な耐腐蝕対策とな
る。

なお、この発明は上記２つの実施例に限定されること
なく種々変形可能である。これら実施例では、半導体ウ
エハの熱処理装置について示したが、これに限らず処理
ガスを供給して熱処理を実施する装置であれば適用する
ことができる。また、これら実施例に示した縦型炉の場
合に限らず横型炉を使用した熱処理装置にも適用するこ
とができる。

更に、上記実施例ではスカベンジャーが設けられてい
るが、必ずしも必要ではない。

以上述べたようにこの実施例によれば、熱処理炉内部
に導入した処理ガス或いは処理済みガスが上記熱処理炉
から漏出した場合に、この漏出したガスが上記熱処理炉
の周囲へ拡散することを阻止して取除くことができ、上
記漏出したガスによる装置の腐蝕等の悪影響を防止し
て、装置の長寿命化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するための熱処理
装置の構成図、第２図は第１図の変形例説明図、第３図
及び第４図は本発明装置の他の実施例説明図である。 ２……プロセスチューブ、５……開口部 11……キャッピング部材、16……ケース 19……排気ノズル

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理体を挿入する開口部、処理ガスを供
   給する供給口及び処理済みガスを排出する排出口を有
   し、被処理体を収容するための熱処理炉と、被処理体を
   加熱するための加熱手段とを有し、熱処理前に前記熱処
   理炉の被処理体挿入用開口部を塞ぐ閉塞手段と、前記熱
   処理炉と前記閉塞手段との間から漏出した処理ガスが前
   記熱処理炉の周囲へ拡散することを阻止するための遮蔽
   手段と、前記排出口に連結され、前記処理済みガスを装
   置外に導く処理済みガス排出手段とを備えていることを
   特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】遮蔽手段は、熱処理炉と閉塞手段との間を
   覆うケースと、このケースに接続され、前記熱処理炉と
   前記閉塞手段との間から漏出した処理済みガスを装置外
   に導く漏出ガス排出手段とを有している請求項１記載の
   熱処理装置。
3. 【請求項３】処理済みガス排出手段は、排出口からのガ
   スを通流させる処理済みガス排出ノズルを有している請
   求項１記載の熱処理装置。
4. 【請求項４】排出口と処理済みガス排出ノズルとの間に
   は隙間が形成れ、遮蔽手段は熱処理炉と閉塞手段との間
   を覆うと共に前記処理済みガス排出ノズルに連結された
   ケースを有し、前記熱処理炉と前記閉塞手段との間から
   漏出したガスが前記排出口と前記処理済みガス排出ノズ
   ルとの隙間から前記処理済みガス排出ノズルへ吸引され
   る請求項１または３記載の熱処理装置。