JP2931641B2 - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
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- JP2931641B2 JP2931641B2 JP17898090A JP17898090A JP2931641B2 JP 2931641 B2 JP2931641 B2 JP 2931641B2 JP 17898090 A JP17898090 A JP 17898090A JP 17898090 A JP17898090 A JP 17898090A JP 2931641 B2 JP2931641 B2 JP 2931641B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は熱処理装置に関する。
［従来の技術］ 従来から半導体ウェハの製造工程において、酸化膜、
金属膜、単結晶膜等を形成したり、不純物拡散など行う
酸化装置、CVD装置、エピタキシャル装置、拡散装置等
の熱処理装置がある。これらの熱処理装置は、多数枚の
半導体ウェハを配置した反応管を均熱管の外周にコイル
ヒータを配設し、外周を断熱材で被った構造であり、反
応管を数100〜1250℃に加熱して反応管内に供給された
反応ガスにより半導体ウェハの成膜や不純物の拡散等の
処理を行うものである。そして、熱処理後、反応を停止
させるにあたり空気等の冷却媒体を流すことにより反応
管を、反応領域の温度の均一を維持しながら冷却し、反
応の制御やプロセス時間の短縮を図っている。即ち冷却
媒体が偏在しないで反応管の外周部全体に一様に供給さ
れ、反応領域を均一温度を維持して冷却するようにして
いる（特願昭63−148676号）。
金属膜、単結晶膜等を形成したり、不純物拡散など行う
酸化装置、CVD装置、エピタキシャル装置、拡散装置等
の熱処理装置がある。これらの熱処理装置は、多数枚の
半導体ウェハを配置した反応管を均熱管の外周にコイル
ヒータを配設し、外周を断熱材で被った構造であり、反
応管を数100〜1250℃に加熱して反応管内に供給された
反応ガスにより半導体ウェハの成膜や不純物の拡散等の
処理を行うものである。そして、熱処理後、反応を停止
させるにあたり空気等の冷却媒体を流すことにより反応
管を、反応領域の温度の均一を維持しながら冷却し、反
応の制御やプロセス時間の短縮を図っている。即ち冷却
媒体が偏在しないで反応管の外周部全体に一様に供給さ
れ、反応領域を均一温度を維持して冷却するようにして
いる（特願昭63−148676号）。
［発明が解決しようとする課題］ このような冷却媒体を供給する冷却装置は、空気等の
冷却された気体を送入ファンで反応管外周に供給し、反
応管を冷却した気体を吸出ファンで吸い出し循環させて
いた。しかし、吸出ファンが停止し、送入ファンのみが
駆動した場合は、装置の接合間隙から断熱材に用いられ
るセラミックファイバ等の微細な断片が吹き出され、ク
リーンルーム内の汚染をきたし、クリーンルーム内に置
かれている半導体ウェハに非常な悪影響を与えることが
多かった。
冷却された気体を送入ファンで反応管外周に供給し、反
応管を冷却した気体を吸出ファンで吸い出し循環させて
いた。しかし、吸出ファンが停止し、送入ファンのみが
駆動した場合は、装置の接合間隙から断熱材に用いられ
るセラミックファイバ等の微細な断片が吹き出され、ク
リーンルーム内の汚染をきたし、クリーンルーム内に置
かれている半導体ウェハに非常な悪影響を与えることが
多かった。
本発明は上記の欠点を解消し、クリーンルーム内の汚
染を生じさせることがない冷却装置を備え、そのために
クリーンルーム内に配置される半導体ウェハを汚染させ
ず、不良品を生じさせることのない熱処理装置を提供す
ることを目的とする。
染を生じさせることがない冷却装置を備え、そのために
クリーンルーム内に配置される半導体ウェハを汚染させ
ず、不良品を生じさせることのない熱処理装置を提供す
ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため本発明の熱処理装置は、被
処理体を収容する反応管と、反応管を囲繞して設けられ
たヒータと、反応管の外側に冷却媒体を供給する冷却装
置とを備えた熱処理装置において、冷却装置は冷却媒体
を反応管の外周全体に強制的に送入する送入装置と、冷
却媒体を強制的に吸出する吸出装置と、吸出装置の下流
及び上流間に設けた差圧計と、差圧計の出力により冷却
装置をモニタする手段とを備えたものであり、好ましく
は、送入装置は冷却媒体を反応管外周の複数個所に送入
する複数のノズルを備え、吸出装置は冷却媒体を反応管
外周の複数個所から排出する複数の排出ノズルを備え、
送入装置及び吸出装置はモニタ手段により連動して制御
されてなるものである。
処理体を収容する反応管と、反応管を囲繞して設けられ
たヒータと、反応管の外側に冷却媒体を供給する冷却装
置とを備えた熱処理装置において、冷却装置は冷却媒体
を反応管の外周全体に強制的に送入する送入装置と、冷
却媒体を強制的に吸出する吸出装置と、吸出装置の下流
及び上流間に設けた差圧計と、差圧計の出力により冷却
装置をモニタする手段とを備えたものであり、好ましく
は、送入装置は冷却媒体を反応管外周の複数個所に送入
する複数のノズルを備え、吸出装置は冷却媒体を反応管
外周の複数個所から排出する複数の排出ノズルを備え、
送入装置及び吸出装置はモニタ手段により連動して制御
されてなるものである。
［作用］ 本発明の熱処理装置は、半導体ウェハを配置した反応
管を均熱管で被い、均熱管の外周にヒータを設け、さら
にその外周に断熱材を設けたもので加熱処理を行った
後、反応管内の反応領域を均一温度を保ちながら冷却す
る冷却装置を備える。冷却装置は反応管と均熱管の間隙
に空気等の冷却媒体を流入するため、送入装置により反
応領域に冷却媒体を供給し、吸出装置により反応管と均
熱管との間隙から排気させるものである。この時、吸出
装置の上流と下流の差圧を測定し、その測定値に基きど
ちらか一方の装置の作動停止を検出した場合、他方の装
置の作動を停止して送入装置と吸出装置が連動して作
動、停止するようにしたものである。
管を均熱管で被い、均熱管の外周にヒータを設け、さら
にその外周に断熱材を設けたもので加熱処理を行った
後、反応管内の反応領域を均一温度を保ちながら冷却す
る冷却装置を備える。冷却装置は反応管と均熱管の間隙
に空気等の冷却媒体を流入するため、送入装置により反
応領域に冷却媒体を供給し、吸出装置により反応管と均
熱管との間隙から排気させるものである。この時、吸出
装置の上流と下流の差圧を測定し、その測定値に基きど
ちらか一方の装置の作動停止を検出した場合、他方の装
置の作動を停止して送入装置と吸出装置が連動して作
動、停止するようにしたものである。
［実施例］ 本発明の熱処理装置を適用した一実施例を図面を参照
して説明する。
して説明する。
第１図に示す熱処理装置１は、その中心に石英等の円
筒状の反応管２が垂直に配置される。反応管２の頂部に
は所定の反応ガス供給系に接続される反応ガス流入口３
が設けられ、反応ガス流入口３から反応管２内に供給さ
れた反応ガスが排気される排気系に接続された反応ガス
排気口４が反応管２の下方に設けられる。反応管２は開
口部から挿入される石英製のボート５に載置された複数
の被処理体である半導体ウェハ６が均一に加熱されるよ
う均熱管７で包囲され、均熱管７の外周にはコイルヒー
タ等のヒータ８が囲繞して設けられる。ヒータ８の外周
は、断熱材９で被われ、ヒータ８の熱が効率良く反応管
２を加熱するようになっている。反応管２の外周にはさ
らに複数の熱電対（図示せず）等のセンサが備えられ、
センサの検出値が入力される制御機構によりヒータ８の
供給電力を調整したり、冷却装置Ｋを駆動したりできる
ようになっている。
筒状の反応管２が垂直に配置される。反応管２の頂部に
は所定の反応ガス供給系に接続される反応ガス流入口３
が設けられ、反応ガス流入口３から反応管２内に供給さ
れた反応ガスが排気される排気系に接続された反応ガス
排気口４が反応管２の下方に設けられる。反応管２は開
口部から挿入される石英製のボート５に載置された複数
の被処理体である半導体ウェハ６が均一に加熱されるよ
う均熱管７で包囲され、均熱管７の外周にはコイルヒー
タ等のヒータ８が囲繞して設けられる。ヒータ８の外周
は、断熱材９で被われ、ヒータ８の熱が効率良く反応管
２を加熱するようになっている。反応管２の外周にはさ
らに複数の熱電対（図示せず）等のセンサが備えられ、
センサの検出値が入力される制御機構によりヒータ８の
供給電力を調整したり、冷却装置Ｋを駆動したりできる
ようになっている。
冷却装置Ｋは、チルドエア等、冷却媒体の供給源であ
る冷却媒体供給源10を備え、先端が反応管２と均熱管７
間に配設されるノズル11からバルブ12によりそれぞれ供
給量を調整された冷却媒体供給源10からのチルドエアを
供給する送入装置である送入ファン13が備えられる。ノ
ズル11は、図示はしないが、外周方向90゜毎に４ケ所、
それぞれ反応管２の長手方向に４列、合計16ケ所に設け
られる。そしてノズル11は長手方向に１列に４本のノズ
ルが支持板14に一体となって固定され、支持板14はエア
シリンダ15のピストン（図示せず）に接続され、ヒータ
８が作動している間はノズルが装置外に退去するよう移
動可能になっている。
る冷却媒体供給源10を備え、先端が反応管２と均熱管７
間に配設されるノズル11からバルブ12によりそれぞれ供
給量を調整された冷却媒体供給源10からのチルドエアを
供給する送入装置である送入ファン13が備えられる。ノ
ズル11は、図示はしないが、外周方向90゜毎に４ケ所、
それぞれ反応管２の長手方向に４列、合計16ケ所に設け
られる。そしてノズル11は長手方向に１列に４本のノズ
ルが支持板14に一体となって固定され、支持板14はエア
シリンダ15のピストン（図示せず）に接続され、ヒータ
８が作動している間はノズルが装置外に退去するよう移
動可能になっている。
ここで、ノズル11はアルミナ等のセラミック製で外径
30mmで、第２図に示すように、先端に吹出し口16を２ケ
所備え、左右の吹出し口16から外周の180゜方向に冷却
媒体を送出する。さらに冷却装置は反応管２と均熱管７
間に供給された冷却媒体を排出する吸出装置である吸出
ファン17が装置の上部の外周90゜毎に４ケ所設けれた排
気ノズル18に接続されて設けられる。排出ノズル18から
吸出ファン17間には、第３図の構成図に示すように、流
量自動調整を行うエアシリンダ等の調整弁19及び熱交換
器20が設けられ、吸出ファン７に至るまでに高温になっ
た空気が冷却されるようになっている。さらに冷却装置
Ｋには吸出ファン17の上流側と下流側間の圧力差を測定
する差圧計21を備え、差圧計21の検出値を入力し、所定
の差圧以上の値を検出すると、送入ファン13及び吸出フ
ァン17に駆動電流を供給するのを停止するインターロッ
ク22に制御信号を出力する制御回路23が備えられ、冷却
装置Ｋをモニタする手段を構成する。吸出ファン17によ
り吸引された冷却媒体流路は工場排気等の排気系に接続
される。
30mmで、第２図に示すように、先端に吹出し口16を２ケ
所備え、左右の吹出し口16から外周の180゜方向に冷却
媒体を送出する。さらに冷却装置は反応管２と均熱管７
間に供給された冷却媒体を排出する吸出装置である吸出
ファン17が装置の上部の外周90゜毎に４ケ所設けれた排
気ノズル18に接続されて設けられる。排出ノズル18から
吸出ファン17間には、第３図の構成図に示すように、流
量自動調整を行うエアシリンダ等の調整弁19及び熱交換
器20が設けられ、吸出ファン７に至るまでに高温になっ
た空気が冷却されるようになっている。さらに冷却装置
Ｋには吸出ファン17の上流側と下流側間の圧力差を測定
する差圧計21を備え、差圧計21の検出値を入力し、所定
の差圧以上の値を検出すると、送入ファン13及び吸出フ
ァン17に駆動電流を供給するのを停止するインターロッ
ク22に制御信号を出力する制御回路23が備えられ、冷却
装置Ｋをモニタする手段を構成する。吸出ファン17によ
り吸引された冷却媒体流路は工場排気等の排気系に接続
される。
このような構成の熱処理装置の動作を説明する。
半導体ウェハ６を載置したボート５が反応管２の開口
部から挿入され所定の位置に配置されると、ヒータ８に
より反応管２を所定の温度に加熱する。そして反応ガス
排気口４から反応ガスを排気させつつ反応ガス流入口３
から反応ガスの所定の量を反応管２内に供給する。所定
の時間熱処理を行った後、ヒータ８を停止させ冷却装置
Ｋを作動させる。まずエアシリンダ15を動作させて支持
板14に固定されたノズル11を先端が反応管２と均熱管７
間に位置するまで挿入する。そして送入ファン13を駆動
して冷却媒体供給源10からチルドエア等の冷却媒体を反
応管２と均熱管７間に供給する。その時、それぞれのノ
ズル11の先端から反応管２の外周180゜の２方向に冷却
媒体が噴出される。この時、吸出ファン17を作動させ、
冷却媒体は反応管２の壁を螺旋状を描きながら上昇し、
反応管２の全体に行亘って反応管２を均一な温度に保ち
ながら冷却する。
部から挿入され所定の位置に配置されると、ヒータ８に
より反応管２を所定の温度に加熱する。そして反応ガス
排気口４から反応ガスを排気させつつ反応ガス流入口３
から反応ガスの所定の量を反応管２内に供給する。所定
の時間熱処理を行った後、ヒータ８を停止させ冷却装置
Ｋを作動させる。まずエアシリンダ15を動作させて支持
板14に固定されたノズル11を先端が反応管２と均熱管７
間に位置するまで挿入する。そして送入ファン13を駆動
して冷却媒体供給源10からチルドエア等の冷却媒体を反
応管２と均熱管７間に供給する。その時、それぞれのノ
ズル11の先端から反応管２の外周180゜の２方向に冷却
媒体が噴出される。この時、吸出ファン17を作動させ、
冷却媒体は反応管２の壁を螺旋状を描きながら上昇し、
反応管２の全体に行亘って反応管２を均一な温度に保ち
ながら冷却する。
そして、吸出ファン17の上流、下流の圧力の差を差圧
計21で測定することにより、送入ファン13及び吸出ファ
ン17の駆動状態をモニターし、この検出信号を制御回路
23に出力する。
計21で測定することにより、送入ファン13及び吸出ファ
ン17の駆動状態をモニターし、この検出信号を制御回路
23に出力する。
ここで、吸出ファン17が正常動作ならば、差圧計の測
定は所定値以上例えば50mmAqであれば送入ファン13及び
吸出ファン17の駆動状態を続けさせる。しかし、差圧計
からの検知信号が所定の値以外の正常動作時の値と異な
る値であれば、制御回路23からインターロック22に駆動
信号を送出し、これにより吸出ファン17あるいは送入フ
ァン13の作動を停止させる。即ち、吸出ファン17の上流
及び下流間の差圧が所定以上の高圧になれば、吸出ファ
ン17の故障を検知して送入ファン13を停止させる。以上
のようにすることで吸出ファン17の故障が生じても断熱
材９の断片がクリーンルームに吹き出されることがな
く、クリーンルーム内を清浄に維持することができる。
ここでモータ駆動を検知する電流計でなく吸出ファンの
上流と下流の圧力を検知する差圧計を設けたのは、送入
ファンや吸出ファンのモータは正常に駆動していてもフ
ァンがモータ軸から外れた状態の場合もあるのでモータ
駆動の検知では故障の検出としては不十分であるからで
ある。
定は所定値以上例えば50mmAqであれば送入ファン13及び
吸出ファン17の駆動状態を続けさせる。しかし、差圧計
からの検知信号が所定の値以外の正常動作時の値と異な
る値であれば、制御回路23からインターロック22に駆動
信号を送出し、これにより吸出ファン17あるいは送入フ
ァン13の作動を停止させる。即ち、吸出ファン17の上流
及び下流間の差圧が所定以上の高圧になれば、吸出ファ
ン17の故障を検知して送入ファン13を停止させる。以上
のようにすることで吸出ファン17の故障が生じても断熱
材９の断片がクリーンルームに吹き出されることがな
く、クリーンルーム内を清浄に維持することができる。
ここでモータ駆動を検知する電流計でなく吸出ファンの
上流と下流の圧力を検知する差圧計を設けたのは、送入
ファンや吸出ファンのモータは正常に駆動していてもフ
ァンがモータ軸から外れた状態の場合もあるのでモータ
駆動の検知では故障の検出としては不十分であるからで
ある。
［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように本発明の熱処理装置に
よれば、冷却媒体が反応管全体を偏在することなく、均
一に冷却することができる。また、冷却媒体を循環させ
る送入ファンと吸出ファンを連動させるため、一方の故
障のために冷却媒体がクリーンルーム内に送出されるこ
となく、そのために断熱材の切片がクリーンルーム内を
汚染してしまうという万一の場合に備えることができ
る。従って常に清浄な状態で半導体ウェハを製造するこ
とができ、コスト的にも安定するため、非常に有効的で
ある。
よれば、冷却媒体が反応管全体を偏在することなく、均
一に冷却することができる。また、冷却媒体を循環させ
る送入ファンと吸出ファンを連動させるため、一方の故
障のために冷却媒体がクリーンルーム内に送出されるこ
となく、そのために断熱材の切片がクリーンルーム内を
汚染してしまうという万一の場合に備えることができ
る。従って常に清浄な状態で半導体ウェハを製造するこ
とができ、コスト的にも安定するため、非常に有効的で
ある。
第１図は本発明の熱処理装置の一実施例の概略構成図、
第２図及び第３図は第１図に示す一実施例の要部を示す
図である。 １……熱処理装置 ２……反応管 ６……半導体ウェハ（被処理体） ７……均熱管 Ｋ……冷却装置 13……送入ファン（送入装置） 17……吸出ファン（吸出装置） 21……差圧計（モニタする手段） 22……インターロック（モニタする手段）
第２図及び第３図は第１図に示す一実施例の要部を示す
図である。 １……熱処理装置 ２……反応管 ６……半導体ウェハ（被処理体） ７……均熱管 Ｋ……冷却装置 13……送入ファン（送入装置） 17……吸出ファン（吸出装置） 21……差圧計（モニタする手段） 22……インターロック（モニタする手段）
Claims (2)
- 【請求項１】被処理体を収容する反応管と、前記反応管
を囲繞して設けられたヒータと、前記反応管の外側に冷
却媒体を供給する冷却装置とを備えた熱処理装置におい
て、前記冷却装置は前記冷却媒体を前記反応管の外周全
体に強制的に送入する送入装置と、前記冷却媒体を強制
的に吸出する吸出装置と、前記吸出装置の下流及び上流
間に設けた差圧計と、前記差圧計の出力により前記冷却
装置をモニタする手段とを備えたことを特徴とする熱処
理装置。 - 【請求項２】前記送入装置は冷却媒体を前記反応管外周
の複数個所に送入する複数のノズルを備え、前記吸出装
置は冷却媒体を前記反応管外周の複数個所から排出する
複数の排出ノズルを備え、前記送入装置及び前記吸出装
置は前記モニタ手段により連動して制御されてなること
を特徴とする請求項第１項記載の熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17898090A JP2931641B2 (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17898090A JP2931641B2 (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 熱処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0465820A JPH0465820A (ja) | 1992-03-02 |
| JP2931641B2 true JP2931641B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=16058013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17898090A Expired - Lifetime JP2931641B2 (ja) | 1990-07-06 | 1990-07-06 | 熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2931641B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100273683B1 (ko) * | 1993-11-25 | 2001-01-15 | 김영환 | 반도체 소자 제조용 튜브 냉각장치 운용방법 |
| US6059567A (en) * | 1998-02-10 | 2000-05-09 | Silicon Valley Group, Inc. | Semiconductor thermal processor with recirculating heater exhaust cooling system |
| JP4709423B2 (ja) * | 2001-05-16 | 2011-06-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | チャンバ冷却装置および半導体製造装置 |
| JP5312765B2 (ja) * | 2007-01-26 | 2013-10-09 | 株式会社日立国際電気 | 基板処理方法及び半導体製造装置 |
| JP4932942B2 (ja) | 2009-08-07 | 2012-05-16 | 株式会社京三製作所 | パルス変調高周波電力制御方法およびパルス変調高周波電源装置 |
| JP2013062361A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置、温度制御システム、熱処理方法、温度制御方法及びその熱処理方法又はその温度制御方法を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体 |
| JP6752291B2 (ja) * | 2016-12-09 | 2020-09-09 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | 基板処理装置、クーリングユニット及び断熱構造体並びに半導体装置の製造方法 |
| US11043402B2 (en) | 2017-09-12 | 2021-06-22 | Kokusai Electric Corporation | Cooling unit, heat insulating structure, and substrate processing apparatus |
| JP6752851B2 (ja) * | 2017-09-12 | 2020-09-09 | 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ | クーリングユニット、基板処理装置、および半導体装置の製造方法 |
-
1990
- 1990-07-06 JP JP17898090A patent/JP2931641B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0465820A (ja) | 1992-03-02 |
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Legal Events
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