JP2723110B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体ウエーハの低圧CVD処理や不純物
拡散などの熱処理装置に関する。 〔従来の技術〕 従来、半導体ウエーハの低圧CVD装置では、加熱炉に
被熱処理物としての半導体ウエーハを収容する反応管な
どと称される熱処理用チューブが設置されている。 この熱処理用チューブは、被熱処理物との反応を防止
するとともに耐熱性が高い材料として石英などによって
円筒形に成形されたものである。そして、半導体ウエー
ハの処理では、チューブ内にボートを以て収容し、その
内部を減圧状態に保持しながら、チューブの周面に設置
されたヒータによって加熱するとともに、処理用ガスを
流して所定の処理を行うのである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 このような熱処理用チューブは、ヒータによる加熱で
高温度に維持されて、減圧状態に保持されるとともに、
その開口部には半導体ウエーハの搬入・搬出機構などの
機構部分が設置されるので、機構部分や設置空間との熱
的な遮断を行うための対策が必要となり、大掛りな冷却
設備を伴っている。 そこで、この発明は、開口部側の熱的対策を施した熱
処理用チューブを用いた熱処理装置を提供することを目
的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明の熱処理装置は、第１図及び第２図に例示する
ように、半導体ウエーハ（２）等の被熱処理物を加熱処
理する加熱処理装置であって、前記被熱処理物の加熱に
必要な熱量を発生する複数のヒータ（10a）を備えた炉
体（14）と、この炉体内に設置され、耐熱材料で形成さ
れて透明化された筒体からなるチューブ本体（４）の開
口部側に不透明化した肉厚部（縁部６）を設けるととも
に開口縁部にフランジ（12）を設けた外側チューブ（20
A）と、耐熱材料で形成されて透明化されるとともに前
記外側チューブより小径の筒体からなるチューブ本体の
開口部側に不透明化した肉厚部（縁部６）を設けるとと
もに開口縁部にフランジ（12）を設け、前記外側チュー
ブの内壁との間に一定の間隙（36）を設け、かつ、前記
外側チューブの前記開口部より前記肉厚部を突出させて
設置される内側チューブ（20B）と、前記炉体の開口部
に設置されて前記開口部を冷却し、前記ヒータと前記外
側チューブ及び前記内側チューブの前記開口部とを熱的
に遮断する冷却手段（冷却管部18）と、前記外側チュー
ブと前記内側チューブとを個別に支持するとともに、前
記外側チューブ又は前記内側チューブの前記肉厚部及び
開口部にシール部材を設けて、前記外側チューブ又は前
記内側チューブの内部を外気と遮断するマニホールド本
体（24）と、このマニホールド本体から前記内側チュー
ブに設けられて、前記内側チューブ内に処理用ガスを導
くインジェクタ（34）と、前記マニホールド本体に支持
され、前記外側チューブの前記開口部と前記内側チュー
ブの前記肉厚部の外面部との間に設けられて、前記外側
チューブと前記内側チューブとの間の前記間隙に連通し
て排気を行う排気路（排気孔38）と、前記内側チューブ
の前記開口部を開閉する蓋（68）に設けられて、前記被
熱処理物を前記内側チューブ内に回転可能に支持する回
転手段（回転機構32、回転軸72）とを備えてなることを
特徴とする。 〔作用〕 チューブ本体４の開口部に肉厚の縁部６を設けること
により、開口部分の比熱を高くでき、不透明化すること
によって、熱抵抗を高くし、熱伝導を抑制するのであ
る。 この熱処理装置は、被熱処理物を収容するチューブ本
体を透明化しているので、半導体ウエーハ等の被熱処理
物に対する熱伝導の良好化とともに、チューブ本体の開
口部の比熱を高められてチューブ本体側からの熱伝導を
抑制でき、その結果、フランジに対するシール構造など
の熱遮断構造の簡略化を図ることができる。 〔実施例〕 第１図は、この発明の熱処理装置に用いられる熱処理
用チューブの実施例を示す。 熱処理用チューブは、石英などの耐熱材料で円筒状に
形成されており、被熱処理物としてたとえば半導体ウエ
ーハ２を収容するチューブ本体４と、縁部６とから成っ
ており、炉体内に収容されてその周面側に設置された加
熱手段としてのヒータ10によって加熱するものである。 チューブ本体４および縁部６は共に成形によって独立
して加工され、縁部６は熱抵抗を高めるために肉厚に設
定されるとともに、不透明化した石英などの耐熱材料に
よって構成されて、チューブ本体４の開口部に一体に溶
接などの固着手段によって接合されている。そして、縁
部６は、チューブ本体４を支持するために、肉厚のフラ
ンジ12を形成している。 このように構成すると、チューブ本体４側の熱は、チ
ューブ本体４の中央部分から開口部に伝わって縁部６に
至るが、その場合、縁部６がチューブ本体４に比較して
肉厚に成っているので比熱が高いため、熱伝導が生じに
くく、かつ、不透明になっているため、熱抵抗が高く、
熱伝導を抑制することができるのである。このため、熱
処理用チューブの開口部側に設置される搬出入機構やそ
の他の機構部分に対する温度上昇を抑えることができ
る。 第２図は、この発明の熱処理装置の具体的な実施例を
示す。 炉体14の内部には、複数のヒータが設置されるが、ヒ
ータ10aはその一部を示している。ヒータ10aは、電流に
よって発熱する発熱抵抗線を螺旋状に巻回したものであ
り、熱処理用チューブを全周的に覆うように設置され、
所定の温度分布が得られるように成っている。また、ヒ
ータ棚16の下側には、冷却管部18が設けられ、その内部
に冷却水を循環させることにより、炉体14の開口部の過
熱を防止している。 この場合、この炉体14の内部には、被熱処理物を収容
する熱処理用チューブとしての２重構造を成す外側チュ
ーブ20Aとともに、その内部に一定の間隙を設けて内側
チューブ20Bが設置されている。 各チューブ20A、20Bは、それぞれ第１図に示した熱処
理用チューブのように、チューブ本体４に対して縁部６
を設置したものであり、径の大きさおよびチューブ20B
が上端側に通気孔を備えている点を除いて共通の構造を
成している。そして、各チューブ20A、20Bの下部には、
支持フレーム22に固定されたマニホールド本体24が設置
されている。 マニホールド本体24には、上部マニホールド26、外側
マニホールド28および内側マニホールド30が設置されて
おり、外側チューブ20Aは外側マニホールド28、内側チ
ューブ20Bは内側マニホールド30によって支持されてい
る。 そして、内側チューブ20Bには、被熱処理物としての
半導体ウエーハ２がボートに載せられて収容され、半導
体ウエーハ２を、回転機構32を通して回転させ、半導体
ウエーハ２に対する均一処理を実現する。 また、半導体ウエーハ２のたとえばCVD処理のための
処理用ガスＧは、マニホールド本体24の下側ないし内側
を経て内側チューブ20Bの内部に一定の間隔で設置され
た気体導入路としての複数のインジェクタ34を通して内
側チューブ20B内に導かれる。内側チューブ20B内の処理
用ガスＧは、内側チューブ20Bに設けた開口から外側チ
ューブ20Aと内側チューブ20Bとの間に間隙36に導かれ、
その間隙36をガス通路としてマニホールド本体24に設定
された排気通路としての排気孔38に導かれる。この場
合、排気孔38には真空ポンプが連結され、処理用ガスＧ
を引いて排気するとともに、処理前の真空引きも行う。 そして、マニホールド本体24には外側チューブ20Aの
外周部に上部マニホールド26が固定されており、この上
部マニホールド26が、内部に冷却水を通して冷却を行う
水冷ゾーンを成している。また、マニホールド本体24
は、外側チューブ20Aを包囲する円筒状を成し、その内
部に外側チューブ20Aを支持するための外側マニホール
ド28がシール部材としてのＯリング40、42を介在させて
設置されている。 この外側マニホールド28には、外側チューブ20Aのフ
ランジ12を囲い込むように支持突部44が設置され、この
支持突部44は、外側チューブ20Aの開口部に一体に形成
されたフランジ12の周面に対向する傾斜面部46を備えて
いる。この傾斜面部46と、フランジ12の周面との間に
は、シール部材としてのＯリング40が設置されて気密性
が保持されているとともに、フランジ12および支持突部
44の上面間には、両者に跨がる保持枠48がフランジ12側
にステンレスなどの金属や、フッ素樹脂板などのリング
状の介在物50を設置して取付ねじ52によって着脱可能に
固定されている。なお、外側マニホールド28の内部には
冷却水を循環させ、十分な冷却が施される。 また、この外側マニホールド28の下方には、内側チュ
ーブ20Bを支持するための内側マニホールド30が設置さ
れている。内側マニホールド30は、外側マニホールド28
に対してシール部材としてのＯリング54を介在させて気
密性を保持させ、その上面に内側チューブ20Bのフラン
ジ12が載せられている。 この内側マニホールド30の上部にも、内側チューブ20
Bのフランジ12を囲い込むように支持突部56が設けら
れ、その傾斜面部58とフランジ12の周面との間にシール
部材としてのＯリング60が設置され、フランジ12および
支持突部56の上面間には、両者に跨がる保持枠62が、フ
ランジ12側にステンレスなどの金属や、フッ素樹脂板な
どのリング状の介在物64を設置して取付ねじ66によって
着脱可能に固定されている。なお、内側マニホールド30
の内部にも、冷却水を循環させ、十分な冷却が施され
る。 そして、内側マニホールド30の下方には、内側チュー
ブ20Bに対して半導体ウエーハの装填または取出しを行
う場合に内側チューブ20Bの開口部を開閉するための蓋6
8が設置され、この蓋68には内側チューブ20B内の温度を
測定するための熱電対などの温度検出器を内側チューブ
20B内に挿入するための挿入孔70が設けられている。蓋6
8の中央には、保温筒およびその上に設置されるボート
をターンテーブルを通して回転させるための回転軸72が
取り付けられ、この回転軸72に対してモータが連結され
ている。 このように各チューブ20A、20Bの開口部に肉厚で不透
明な縁部６を取り付けたことによって、比熱を高め、熱
伝導を抑えることができるので、シール構造など熱遮断
構造の簡略化を実現できるとともに、過熱防止によって
不要な生成物の発生をも防止できるのである。 なお、実施例では炉体を直立させた場合について説明
したが、この発明は、角度を持たせて設置した場合につ
いても適用できる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明によれば、半導体ウエ
ーハ等の被熱処理物に対する加熱処理が良好になるとと
もに、フランジに対するシール構造などの熱遮断構造の
簡略化を図ることができ、不要な生成物の発生を防止す
ることができ、耐久性が高く、信頼性の高い熱処理装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の熱処理装置に用いられる熱処理用チ
ューブの実施例を示す一部を省略した断面図、第２図は
この発明の熱処理装置の具体的な実施例を示す断面図で
ある。 ２……半導体ウエーハ（被熱処理物） ４……チューブ本体 ６……縁部（肉厚部） 10……ヒータ 10a……ヒータ 12……フランジ 14……炉体 18……冷却管部（冷却手段） 20A……外側チューブ 20B……内側チューブ 24……マニホールド本体 32……回転機構（回転手段） 34……インジェクタ 36……間隙 38……排気孔（排気路） 68……蓋 72……回転軸（回転手段）

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．半導体ウエーハ等の被熱処理物を加熱処理する加熱
   処理装置であって、前記被熱処理物の加熱に必要な熱量
   を発生する複数のヒータを備えた炉体と、 この炉体内に設置され、耐熱材料で形成されて透明化さ
   れた筒体からなるチューブ本体の開口部側に不透明化し
   た肉厚部を設けるとともに開口縁部にフランジを設けた
   外側チューブと、 耐熱材料で形成されて透明化されるとともに前記外側チ
   ューブより小径の筒体からなるチューブ本体の開口部側
   に不透明化した肉厚部を設けるとともに開口縁部にフラ
   ンジを設け、前記外側チューブの内壁との間に一定の間
   隙を設け、かつ、前記外側チューブの前記開口部より前
   記肉厚部を突出させて設置される内側チューブと、 前記炉体の開口部に設置されて前記開口部を冷却し、前
   記ヒータと前記外側チューブ及び前記内側チューブの前
   記開口部とを熱的に遮断する冷却手段と、 前記外側チューブと前記内側チューブとを個別に支持す
   るとともに、前記外側チューブ又は前記内側チューブの
   前記肉厚部及び前記開口部にシールど部材を設けて、前
   記外側チューブ又は前記内側チューブの内部を外気と遮
   断するマニホールド本体と、 このマニホールド本体から前記内側チューブに設けられ
   て、前記内側チューブ内に処理用ガスを導くインジェク
   タと、 前記マニホールド本体に支持され、前記外側チューブの
   前記開口部と前記内側チューブの前記肉厚部の外面部と
   の間に設けられて、前記外側チューブと前記内側チュー
   ブとの間の前記間隙に連通して排気を行う排気路と、 前記内側チューブの前記開口部を開閉する蓋に設けられ
   て、前記被熱処理物を前記内側チューブ内に回転可能に
   支持する回転手段と、 を備えてなることを特徴とする熱処置装置。