JP2958066B2 - 熱処理装置 - Google Patents

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、半導体ウェハ製造工程における成膜装置に
は、CVD装置、エピタキシャル成長装置、酸化膜装置、
拡散装置等に用いられる熱処理装置が多用されている。
熱処理装置は半導体ウェハの大口径化に対応してヒータ
の有効内径が400mmをこえるものまで作られるようにな
っているが、大口径になる程反応管内の温度制御が難し
い。そのため反応管内の断面方向の温度均一性いわゆる
断面均熱が良好な縦型炉が多用されている。縦型炉は、
半導体ウェハが収容配置された反応管の外周に均熱管を
設け、さらにその外周にコイルヒータを巻回し、コイル
ヒータの外周は放熱損失を減らし効率的に加熱が行われ
るよう断熱材で被覆されている。そして反応管内を700
〜1200℃に適宜加熱して供給された反応ガスにより半導
体ウェハの処理を行うものである。加熱処理終了後、半
導体ウェハの温度を下げるために反応管の外周に例えば
空気等の冷却媒体を供給し、温度の急降温が行えるよう
に冷却装置を備えている。

［発明が解決すべき課題］ しかしながら、上記冷却装置は、例えば空気等の気体
を供給するのであるが、均熱管や断熱材等の熱容量の大
きなものが1000℃前後に加熱されているため、冷却媒体
として供給される空気は直ちに高温になる。従って多量
の冷却空気を循環させるためには非常に大きな例えば高
さ1m直径30cm程の熱交換器が必要であった。熱処理装置
を小型化しようとすると大きな熱交換器は、熱処理装置
の近傍には配置することができず、熱処理装置から離れ
た所に設置され、そのため、熱処理装置を冷却して高温
になった冷却媒体を長い配管で熱交換器に導き処理を行
っていた。このため加熱された冷却媒体により配管が加
熱され、この熱い配管が長距離配設され、非常に危険を
伴ったものである。

本発明は上記の欠点を解消するためなされたものであ
って、危険を伴う配管の高熱状態を排して安全であり、
かつ冷却効率のよ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、
ウェハを配置する反応管と、反応管を囲繞して設けられ
る発熱体と、反応管及び発熱体を冷却する流路に冷却媒
体を供給する冷却装置とを備えた熱処理装置において、
冷却装置は発熱体近傍に設けられ、冷却媒体を一次冷却
するための小型の熱交換器と、発熱体からの熱が届かな
い所定の距離に設けられ、一次冷却された冷却媒体を更
に冷却するための大型の熱交換器とを有するものであ
り、好ましくは、冷却装置は、流路へ当該熱処理装置の
ユーティリティルームの空気を供給するものである。

［作用］ 反応管内に配置されるウェハを熱処理する熱処理装置
は、反応管を囲繞する発熱体を備え、発熱体で加熱処理
した後、反応管内を急冷するための冷却装置とを備え
る。冷却装置は、反応管の外周に設けられる冷却媒体の
流路と、この流路の近傍に小型の熱交換器を備え、この
小型の熱交換器により高温の反応管と熱交換して高温に
加熱された冷却媒体を第一次冷却し、その後配管を介し
て離れた所に設置される大型熱交換器に導き第二次冷却
を行う。このようにすることで大型の熱交換器に導かれ
る配管は危険な程高温にならず、しかも効率よく冷却を
行うことができる。

［実施例］ 本発明の熱処理装置を縦型熱処理装置に適用した一実
施例を図面を参照して説明する。

第１図に示すように、縦型熱処理装置１は、ウェハ２
を所定の間隔で水平に複数枚例えば170枚載置した石英
ボート３が搬入出装置（図示せず）により搬入出される
搬入出口４を設けた反応管５が備えられる。反応管５に
は反応ガス供給系（図示せず）に接続された反応ガス吸
入口６が反応管５の上部に連結され、吸引ファン等から
成る反応ガス排気系（図示せず）に接続された反応ガス
排出口７が下部に設けられ、石英ボート３上に配置され
たウェハ２に反応ガスが平均に行亘るようになってい
る。反応管５の外周には例えば円筒状でSiCからなる均
熱管９が設けられ、この均熱管９の外周にはFeCrAl発熱
体やMoSi₂発熱体等の抵抗発熱体からなる発熱体である
コイルヒータ８が設けられる。コイルヒータ８の外周に
はさらに断熱材10が取着される。そして反応管５及び均
熱管９は冷却媒体入口11から冷却媒体排気口12に空気等
の冷却媒体13を通す流路14を形成する。この流路14に冷
却媒体13を供給する冷却装置15は第２図に示すように縦
型熱処理装置１から熱処理装置１の熱が届かない所望距
離離れた所に設置される大型熱交換器16及び縦型熱処理
装置１の外装面内に取着される小型熱交換器17を有して
いる。

冷却装置15は、ユーテイリテイルームから空気を吸入
する収入ファン18が設けられ、吸入ファン18により吸入
された空気は冷却媒体流入口11に接続される配管19を介
して流路14に供給されるようになっている。

さらに、冷却装置15は排気ファン20を備え、流路14を
通り縦型熱処理装置１を冷却した空気が冷却媒体排気口
12から小型熱交換器17、配管21、及び大型熱交換器16を
通過して排気ファン20から排出されるようになってい
る。

このような冷却装置15の熱交換器は、第３図に示すよ
うに、小型熱交換器17及び大型熱交換器16ともにそれぞ
れ冷却水17−１、16−１を循環させるようになってお
り、小型熱交換器16と大型熱交換器17間の配管21は例え
ばステンレススチール製のフレキシブル配管を用いてい
る。

以上のような構成の縦型熱処理装置１の作用を説明す
る。

図示しない搬入出装置により石英ボート３に載置され
たウェハ２が搬入出口４から例えば800℃に温度制御さ
れた反応管５内に挿入されると、コイルヒータ８の通電
量を増加し、発熱量を増大させ例えば1000℃になるまで
の加熱を行う。コイルヒータ８からの熱は均熱管９によ
り断面均熱を保ちながら効率的に反応管５の加熱を行
う。そして、反応ガスを反応ガス吸入口６から半導体ウ
ェハ２の全体に均一に供給され反応ガス排出口７から吸
引される間にウェハ２に成膜等の処理が所定時間なされ
る。処理終了後、反応ガス供給を停止し、コイルヒータ
８に通電を減少もしくは停止し、冷却装置15を稼動させ
る。吸入ファン18及び排気ファン20を作動させ空気を冷
却媒体流入口11から流路14に供給し、熱処理装置と熱交
換された空気は冷却媒体排気口12を通り、冷却水を循環
させた小型熱交換器17に供給される。ここで冷却媒体排
気口12で例えば500℃であった空気は400℃に降温され第
一次冷却がなされる。ここで予備冷却された空気はフレ
キシブル配管21を通るが、予備冷却されているため、配
管21の危険度は著しく減少される。また、フレキシブル
配管21は直径が大きく従って表面積が大きく、このフレ
キシブル配管21を通過中にも空気は冷却される。そして
上記空気は冷却水を循環させた大型熱交換器16で例えば
常温近くまで冷却される。

以上の説明は本発明の一実施例の説明であって、本発
明は上記の実施例に限定されず、横型熱処理装置であっ
ても適用できることは言うまでもない。熱処理装置はウ
ェハに限らず液晶基板を処理する装置にも適用できる。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように、本発明の熱処理
装置によれば、熱処理装置の冷却装置を小型の熱交換器
を熱処理装置の外装内に設け、大型の熱交換器を熱処理
装置から離れた所に配置したため、大型熱交換器に送風
する配管が危険な程加熱されず、安全性が確保されると
共に、２段階で冷却を行うため効率的な冷却を行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の熱処理装置を適用した一実
施例を示す図、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……縦型熱処理装置（熱処理装置） ２……ウェハ ８……コイルヒータ（発熱体） 13……冷却媒体 15……冷却装置 16……大型熱交換器 17……小型熱交換器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェハを配置する反応管と、前記反応管を
   囲繞して設けられる発熱体と、前記反応管及び前記発熱
   体を冷却する流路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発熱体近
   傍に設けられ、前記冷却媒体を一次冷却するための小型
   の熱交換器と、前記発熱体からの熱が届かない所定の距
   離に設けられ、一次冷却された前記冷却媒体を更に冷却
   するための大型の熱交換器とを有することを特徴とする
   熱処理装置。
2. 【請求項２】前記冷却装置は、前記流路へ当該熱処理装
   置のユーティリティルームの空気を供給するものである
   ことを特徴とする請求項第１項記載の熱処理装置。