JP3055797B2 - 縦型熱処理装置 - Google Patents

縦型熱処理装置

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JP3055797B2 JP2312474A JP31247490A JP3055797B2 JP 3055797 B2 JP3055797 B2 JP 3055797B2 JP 2312474 A JP2312474 A JP 2312474A JP 31247490 A JP31247490 A JP 31247490A JP 3055797 B2 JP3055797 B2 JP 3055797B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、縦型熱処理装置に関する。
[従来の技術] 熱処理装置、例えば半導体ウエハに所定の熱処理を行
う拡散装置では、例えば縦型プロセスチューブ内に多数
枚のウエハ群を搭載したボートを搬入して密閉し、この
プロセスチューブを例えば、縦型加熱装置内に装着し、
次いで、プロセスチューブ内を所定真空度に真空引き
し、その後プロセスガスを導入して加熱下で拡散バッチ
処理を行っている。
ここで、拡散処理は、処理温度に左右され易く。均質
な膜を有するウエハ群を得るためには、ウエハ群が均熱
に保たれることが必要である。このため、かかる拡散装
置においては、プロセスチューブの外周に密に嵌合し、
かつ、加熱装置のプロセスチューブ装着用開口部に、嵌
合する断熱性リングを用いることにより、加熱装置内の
均熱性を保持していた。また、特開昭60−43011号公報
にも、このような断熱性リングが開示されている。
[発明が解決しようとする課題] 従来、上述した断熱性リングは加熱装置の開口部に固
定されていることが多い。従って、プロセスチューブを
加熱装置内に装着する場合、プロセスチューブは断熱性
リングに圧入されながら設定位置に向けて移動し、その
中心軸方向に圧力を受けることになり、プロセスチュー
ブが破損するおそれがあるという問題点があった。
また、この逆に、プロセスチューブの破損を防止する
ために、断熱性リングとプロセスチューブとを遊嵌させ
るとすれば、その部分からの放熱により加熱装置内の均
熱性が保持できないという問題点があった。
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みて
なされたものであり、その目的とするところは、加熱装
置内の均熱性を確実に保持でき、かつ、プロセスチュー
ブを加熱装置内に装着する際に、プロセスチューブが破
損し難い縦型熱処理装置を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 請求項1に記載の発明に係る縦型熱処理装置は、下端
に開口部を有する加熱装置と、この加熱装置内に着脱可
能な縦型処理容器と、前記縦型処理容器を立設支持する
マニホールドとを備えた縦型熱処理装置において、前記
縦型処理容器にはフランジ部を有する断熱性環状部材が
密に外挿されており、この環状部材のフランジ部の上面
が前記加熱装置の前記開口部下端面と密着するように、
前記フランジ部の下面が前記マニホールドに載置される
ことにより断熱シールすることを特徴とする。
請求項2に記載の発明に係る縦型熱処理装置は、請求
項1において、前記断熱性環状部材は、環状芯材と、前
記環状芯材の周囲に被覆され、耐熱性及び柔軟性を有す
る柔軟部材と、前記柔軟部材の周囲に被覆される外被
と、を有することを特徴とする。
請求項3に記載の発明に係る縦型熱処理装置は、請求
項1又は2において、前記断熱性環状部材は、前記フラ
ンジ部を形成して、少なくとも前記加熱装置の開口部下
面と前記マニホールドとに挟持される第1の環状部材
と、前記第1の環状部材より、前記加熱装置の内周面と
前記縦型熱処理装置の外周面との間に向けて延在形成さ
れ、少なくとも前記処理容器の外周面と当接する第2の
環状部材と、を有することを特徴とする。
[作用] 請求項1に記載の発明によれば、フランジ部を有する
断熱性環状部材を、予め手作業等により手加減しながら
縦型処理容器に外挿する等して装着するので、処理容器
を破損することが少ない。
また、従来技術においては、断熱性リングの内壁とプ
ロセスチューブの外壁との嵌合、および断熱性リングの
外壁と加熱装置の開口部内壁との嵌合により加熱装置内
の均熱性を保持している。これに対し請求項1の縦型熱
処理装置においては、上記環状部材の内壁部と縦型処理
容器の外壁部とが密に嵌合され、フランジ部下面が加熱
装置の開口部下端面と密着するように、フランジ部下面
がマニホールドに載置されることにより断熱シールを実
現し、上記均熱性を保持する。また、環状部材は縦型処
理容器をマニホールド上に立設されるためにも兼用され
る。
従って、プロセスチューブが断熱性リングおよび加熱
装置開口部の両者から圧力を受ける従来法に比し、請求
項1では上記処理容器は上記環状部材からのみ圧力を受
けるにすぎず、処理容器の破損が著しく低下する。
請求項2に記載の発明によれば、柔軟部材により柔軟
性を有しながらも、外被によりそれを保護し、また断熱
性環状部材の本体は環状芯材という鋼性の高い部材にて
形成されることから、密着シール性、断熱シール性を確
保しながらも、丈夫で長持ちとなる。
請求項3に記載の発明によれば、断熱性環状部材を、
第1、第2の環状部材で構成している。この第1の環状
部材は、加熱装置の開口端面に当接して、熱の逃げを防
止している。また、第2の環状部材は、少なくとも処理
容器の外周面に当接して熱の逃げを防止している。この
ため、第2の環状部材と加熱装置との間には若干の間隙
が形成され、従来のように断熱性部材を強引に押し込む
必要もなく、処理容器自体に過度の圧力が加わらず、従
来のような破損を防止できる。さらに、この間隙によ
り、加熱装置の中心と処理装置の中心とが若干ずれてい
ても断熱性シールは確保される。
[実施例] 以下、本発明を半導体ウエハの縦型拡散装置に適用し
た一実施例について、図面を参照して具体的に説明す
る。
第1図において、この拡散装置は、例えば石英製のプ
ロセスチューブ10であるアウターチューブ10a,インナー
チューブ10bが金属製マニホールド12上に縦方向に立設
支持されており、このインナーチューブ10bの内側に処
理室14が形成されるようになっている。なお、上記プロ
セスチューブ10はケーシング32内に納められるようにな
っている。
このプロセスチューブ10によって形成される処理室14
内には、保温筒18に載置されたボート20が挿脱可能とな
っていて、このボート20に多数枚の被処理体である半導
体ウエハ22が水平に等間隔に配列支持され、半導体ウエ
ハ22に対して拡散処理が実行可能となってる。この拡散
処理の際には、排気口15を介して処理室14内を真空排気
し、次いで、プロセスガス導入口16を介して処理室14に
プロセスガスを導入し、処理を行う。尚、保温筒18は、
フランジキャップ24上に搭載され、このフランジキャッ
プ24は図示せぬエレベータアームに取り付けられて上下
動し、上記保温筒18及びボート20を上下動させるととも
に、上記マニホールド12のボート挿入孔26を密閉しうる
ようになっている。
上記プロセスチューブ10の外周には例えば抵抗加熱式
ヒーター線等から成る加熱装置28が設けられており、こ
の加熱装置28の内側には処理室14内の均熱性を向上する
ための均熱管29aが設けられており、一方、その外側に
は加熱装置28を支持、包囲する断熱材34が設けられてい
る。
加熱装置28は、上記処理室14内を縦方向で例えば5ゾ
ーンに分けて、それぞれを好適な温度条件下で加熱し得
るように構成されるような5ゾーン方式をとっている。
また、断熱材34もこの5ゾーン方式に対応して構成され
ている。
次に、本発明の特徴を有する断熱性環状部材40につい
て説明する。
この環状部材40は、第3図に示す如く例えばシリカと
アルミナとの焼結体等から成るフランジ部を有する環状
芯材40aを耐熱性を有し柔軟性有する例えば石英ウール
からなる柔軟部材40bで包囲し、さらにこれを、柔軟性
を有する例えばメッシュ状のガラス繊維等から成る外被
40cで包囲して構成されるものであって、外表面がある
程度の柔軟性を有する部材である。上記柔軟部材40bは
上記環状芯材40aの全周を包囲しなくてもよく、少なく
ともアウターチューブ10aに当接する部分、およびヒー
タボトム面板29bとマニホールド12で押圧される部分に
柔軟部材40bを配設すればよい。第2図は、第1図に示
した拡散装置の部分断面図である。この図において、フ
ランジ部42を有する上記環状部材40は、上記アウタチュ
ーブ10aに外挿されている。この環状部材40の内壁部41
とアウターチューブ10aの外壁部10a′とは密に嵌合して
おり、その一方で、上記フランジ部42の端面44は、拡散
装置の開口部30側の端面であるヒーターボトム面板29b
と当接しており、これにより気密性を保持し、加熱装置
28の下端開口側を断熱シールしている。この結果、アウ
ターチューブ10a雰囲気が熱的にシールされた雰囲気と
され、この雰囲気が均熱ゾーン31として確保される。か
かる断熱シールは、半導体ウエハが酸化するのを防止す
るためにアンロード前に急冷することがあるが、その場
合に有用である。すなわち、急冷時にはプロセスチュー
ブ10と均熱管29aとの間に冷媒例えばエアーを導入する
が、前記断熱シールにより加熱装置28の下端開口側が気
密となっているので、チューブ10内へのエアーもれを防
止でき、効果的な急冷を実現できる。
そして、上記環状部材40は、アウターチューブ10aに
外挿されたままで上記マニホールド12に載置されてお
り、また、環状部材40が横方向に変位しないようにマニ
ホールド12に設けられたL字金具60により固定されてい
る。マニホールド12の加熱装置の開口部30側の当接面12
aは、加熱装置のベースプレート50と当接している。
次に、本実施例の拡散装置における断熱性シールのた
めの一手順について説明する。
まず、上記環状部材40を予め手加減しながら上記アウ
ターチューブ10aに外挿する。そして、この環状部材40
を、アウターチューブ10aに外挿したままで上記マニホ
ールド12に載置する。環状部材40が横方向に変動しない
ようにL字金具60で固定した後、図示しないエレベータ
アームにより、マニホールド12を上昇させ、上記マニホ
ールドの当接面12aを上記ベースプレート50と当接させ
ると同時に、環状部材40のフランジ部の端面44を上記ヒ
ーターボトム面板29bと当接させ、加熱装置28内に均熱
ゾーン31を形成して断熱シールを実現する。
この場合、上記フランジ部の端面44とヒーターボトム
面板29bとの密な当接は、エレベータの上限位置がマニ
ホールド12とベースプレート50との当接により一義的に
定まるため、予め環状部材40のフランジ部42の厚さを適
切に設定することで常に確保できる。
次に、実施例の作用について説明する。
本実施例においては、上記環状部材40の内壁部41とア
ウターチューブ10aの外壁部10a′との密な嵌合、および
加熱装置のヒータボトム面板29bと環状部材のフランジ
部端面44との当接により断熱性シールを実現している。
従って、上記アウターチューブ10aは環状部材40のみに
より内側に押圧されているだけなので、破損することが
極めて少ない。しかも、上述のように、予め手作業等に
より力加減しながら環状部材40をアウターチューブ10a
に外挿するので、アウターチューブ10aの破損は一層少
なくなる。
さらに、環状部材40と上記均熱管29aとの間には若干
の隙間があるので、拡散装置の中心とプロセスチューブ
10の中心とが若干ずれていても断熱性シールは確保され
る。
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲
内において種々の変形実施が可能である。
例えば、本発明が適用される熱処理装置は、拡散装置
に限らずCVD等加熱下で処理を行う各種装置に適用でき
る。
また、上記環状部材は必ずしもフランジ部と一体的に
構成されていることを必要とせず、第4図に示すように
2個の環状部材40Aと40Bとから構成されていてもよい。
さらに、上記環状部材40Bのみでも断熱シールを実現
し、本発明の効果を奏することができる。
[発明の効果] 請求項1の発明によれば、加熱装置内の均熱性を確実
に保持でき、かつ、処理容器を加熱装置内に装着する際
に、処理容器が破損し難い熱処理装置を提供することが
できる。
請求項2の発明によれば、密着シール性、断熱シール
性を確保しながらも、丈夫で長持ちとなる。
請求項3の発明によれば、第2の環状部材と加熱装置
との間には若干の間隙が形成され、従来のような破損を
防止できる。さらに、装着時に、加熱装置の中心と処理
装置の中心とが若干ずれていても断熱性シールは確保さ
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す拡散装置の断面図、 第2図は、第1図の拡散装置の部分断面図、 第3図は、第1図の環状部材の部分断面図、 第4図は、本発明にかかる環状部材の変形例を示す部分
断面図である。 10……プロセスチューブ、28……加熱装置、 29b……ヒーターボトム面板、30……開口部、 40……断熱性環状部材、44……フランジ部端面。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/22 511 H01L 21/22 501 H01L 21/205 H01L 21/31

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】下端に開口部を有する加熱装置と、この加
    熱装置内に着脱可能な縦型処理容器と、前記縦型処理容
    器を立設支持するマニホールドとを備えた縦型熱処理装
    置において、 前記縦型処理容器にはフランジ部を有する断熱性環状部
    材が密に外挿されており、 この環状部材のフランジ部の上面が前記加熱装置の前記
    開口部下端面と密着するように、前記フランジ部の下面
    が前記マニホールドに載置されることにより断熱シール
    することを特徴とする縦型熱処理装置。
  2. 【請求項2】請求項(1)において、 前記断熱性環状部材は、 環状芯材と、 前記環状芯材の周囲に被覆され、耐熱性及び柔軟性を有
    する柔軟部材と、 前記柔軟部材の周囲に被覆される外被と、 を有することを特徴とする縦型熱処理装置。
  3. 【請求項3】請求項(1)又は(2)において、 前記断熱性環状部材は、 前記フランジ部を形成して、少なくとも前記加熱装置の
    開口部下端面と前記マニホールドとに挟持される第1の
    環状部材と、 前記第1の環状部材より、前記加熱装置の内周面と前記
    処理容器の外周面との間に向けて延在形成され、少なく
    とも前記縦型処理容器の外周面と当接する第2の環状部
    材と、 を有することを特徴とする縦型熱処理装置。
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