JP3056240B2 - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JP3056240B2 JP2314882A JP31488290A JP3056240B2 JP 3056240 B2 JP3056240 B2 JP 3056240B2 JP 2314882 A JP2314882 A JP 2314882A JP 31488290 A JP31488290 A JP 31488290A JP 3056240 B2 JP3056240 B2 JP 3056240B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (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) 近年、半導体デバイスの製造工程における成膜工程等
で使用される熱処理装置として、省スペ−ス化、省エネ
ルギ−化、被処理物である半導体ウエハの大口径化およ
び自動化等への対応が容易であること等の理由から、縦
型の熱処理装置が開発されている。
このような縦型熱処理装置は、ほぼ垂直に配設された
石英等からなる円筒状の反応管をマニホールドにより保
持すると共に、反応管の周囲を囲繞する如く加熱用ヒ−
タ等を設けた構成とされている。また被処理物例えば半
導体ウエハは、石英等からなるウエハボ−トに収容さ
れ、かつ保温筒上に載置された状態で、上記反応管内に
その下方の開口部から昇降機構によってロードされる。
また、反応管下方の開口部は、ウエハボ−トが反応管
内にロードされた後に、ウエハボ−トや保温筒等と共に
昇温するキャップ部によって密閉される。また、反応管
とキャップ部とのシ−ルは、Oリング等によって気密封
止されるよう構成されている。そして、所定の温度まで
昇降された反応管内に処理ガス、例えばSi(OC2H5
等を導入することによって成膜処理が行われる。
ところで、上記縦型熱処理装置におけるマニホールド
部やキャップ部等は、構造上の強度が必要とされるた
め、通常はステンレス材等によって形成されている。ま
た、マニホールド部やキャップ部近傍の温度は、Oリン
グ等の気密封止部材の熱劣化を防止するために、50℃〜
100℃程度に設定している。
(発明が解決しようとする課題) 上述したように、従来の縦型熱処理装置においては、
マニホールド部やキャップ部近傍の温度が50℃〜100℃
程度と比較的低い温度に設定されてしまうため、マニホ
ールド部やキャップ部の内表面に、密着性が悪く容易に
剥離する反応副生成物が付着しやすいという問題があっ
た。
そして、マニホールド部やキャップ部の内表面に付着
した反応副生成物が僅かでも剥離すると、半導体ウエハ
上に落下付着して不良の発生原因となり、半導体ウエハ
の処理歩留を低下させてしまう。
本発明は、このような従来技術の課題に対処するため
になされたもので、マニホールド部やキャップ部の内表
面への反応生成物の付着を防止することによって、処理
歩留の向上を図った熱処理装置を提供することを目的と
している。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) すなわち本発明の熱処理装置は、被処理物が収容され
る反応管と、この反応管を囲繞する如く設けられた加熱
機構と、前記反応管を保持するマニホ−ルド部と、前記
反応管の開口部を密閉するキャップ部とを具備する熱処
理装置において、 前記マニホ−ルド部およびキャップ部の内表面は、そ
の内表面から熱的に隔てられ、高温保持壁を形成する輻
射熱吸収部材であって、前記マニホ−ルド部およびキャ
ップ部の内表面との間に間隔を設け、当該内表面と当該
輻射熱吸収部材とが面接触することを防止する複数の突
起部を具備した輻射熱吸収部材により覆われていること
を特徴とする。
また、請求項2の発明は、請求項1記載の熱処理装置
において、 前記輻射熱吸収部材が、石英又は炭化ケイ素から形成
されていることを特徴とする。
(作用) 本発明の熱処理装置においては、マニホールド部およ
びキャップ部の内表面を、その内表面から熱的に隔てら
れた輻射熱吸収部材によって覆っている。このように、
低温となるマニホールド部やキャップ部の内表面から輻
射熱吸収部材を熱的に隔てることによって、この輻射熱
吸収部材表面の温度を高温に保つことが可能となり、反
応生成物の付着を防止することができる。また、マニホ
ールド部やキャップ部自体は、低温状態を維持すること
ができるため、気密封止部材等に対して熱的な悪影響を
与えることもない。
(実施例) 以下、本発明装置をバッチ式の縦型熱処理装置に適用
した実施例について、図面を参照して説明する。
この実施例の縦型熱処理装置は、第1図に示すよう
に、ほぼ垂直に配設された反応管1を有しており、この
反応管1は例えば石英からなる外筒2と、この外筒2内
に同心的に収容された例えば石英からなる内筒3とから
構成された二重管構造となっている。
上記外筒2および内筒3は、ステンレス等からなるマ
ニホ−ルド部4によって保持されていると共に、ベ−ス
プレイト5に固定されている。そして、上記反応管1を
囲繞する如く加熱用ヒ−タ6等が設置されて反応炉本体
が構成されている。
上記反応管1の開口部、すなわちマニホ−ルド部4の
下端部の開口部は、ステンレス等からなる円盤状のキャ
ップ部7により、気密封止部材例えば図示を省略したO
リングを介して密閉されるよう構成されている。
上記キャップ部7のほぼ中心部には、回転軸8が挿通
されている。この回転軸8の下端は図示を省略した回転
機構に接続されており、上端はタ−ンテ−ブル9に固定
されている。
タ−ンテ−ブル9の上方には、反応管1の内筒3と所
定の間隙を保持して保温筒10が設置されており、保温筒
10上には多数の半導体ウエハ11が所定のピッチで積層収
容された、例えば石英からなるウエハボ−ト12が搭載さ
れる。これらウエハボ−ト12、保温筒10、タ−ンテ−ブ
ル9およびキャップ部7は、図示を省略した昇降機構例
えばボ−トエレベ−タにより反応管1内に一体となって
ロ−ド・アンロ−ドされる。
また、マニホ−ルド部4の下部には、成膜ガス導入管
13がガス吐出部13aを内筒3内に直線的に突出させて設
置されている。さらに、マニホ−ルド部4の上部、すな
わち外筒2の下部側には、図示を省略した真空ポンプ等
の排気系に接続された排気管14が、外筒2と内筒3との
間隙から成膜ガスを排出するよう設置されている。ま
た、上記排気管14には、排気口近傍のマニホ−ルド部4
の極端な温度低下を防止するように、マントルヒータ15
が巻装されている。
上記キャップ部7の上面には、該キャップ部7とほぼ
同様な円盤形状を有し、かつ回転軸8の挿通孔を有し、
耐熱性を有する例えば石英や炭化ケイ素等の輻射熱吸収
部材からなるキャップ部用副生成物付着防止カバー16が
配置されている。このキャップ部用副生成物付着防止カ
バー16は、キャップ部7の上面との間に1mm〜2mm程度の
間隙17が形成されるように、少なくとも3ケ所の突起部
16aによって支持されている。
また、上記キャップ部用副生成物付着防止カバー16の
上方、すなわち内筒2の下部に相当するマニホールド部
4の内側には、該マニホールド部4の内周形状とほぼ同
様な略円筒形状を有し、耐熱性材料例えば石英や炭化ケ
イ素等の輻射熱吸収部材からなる内筒側マニホールド部
用副生成物付着防止カバー18が配置されている。この内
筒側マニホールド部用副生成物付着防止カバー18とマニ
ホールド部4の内周面との間にも、複数の突起部18aに
よって、1mm〜2mm程度の間隙19が形成されており、これ
らが面接触することを防止している。
さらに、外筒2と内筒3との間隙の下部に相当するマ
ニホールド部4の内側には、該マニホールド部4の内周
形状とほぼ同様な略円筒形状を有し、耐熱性材料例えば
石英や炭化ケイ素等の輻射熱吸収部材からなる外筒側マ
ニホールド部用副生成物付着防止カバー20が配置されて
いる。この外筒側マニホールド部用副生成物付着防止カ
バー20とマニホールド部4の内周面との間にも、複数の
突起部20aによって1mm〜2mm程度の間隙21が形成されて
いる。
そして、キャップ部7とマニホールド部4の内表面
は、キャップ部用副生成物付着防止カバー16、内筒側マ
ニホールド部用副生成物付着防止カバー18および外筒側
マニホールド部用副生成物付着防止カバー20によって覆
われており、これら各副生成物付着防止カバー16、18、
20は、それぞれ突起部16a、18a、20aにより設けられた1
mm〜2mm程度の間隙17、19、21によって、キャップ部7
およびマニホールド部4の内表面から熱的に隔てられて
いる。
このように、各副生成物付着防止カバー16、18、20と
キャップ部7やマニホールド部4の内表面とを熱的に隔
てることによって、キャップ部7やマニホールド部4が
例えば100℃程度の低温状態になったとしても、各副生
成物付着防止カバー16、18、20は、加熱用ヒータ6から
の輻射熱を受けるが、上記突起部16a、18a、20aが設け
られているため、マニホールド部4等へ伝熱による熱の
移動がないために冷却される割合が少なく、その表面温
度を例えば500℃前後の高温状態の高温保持壁を形成す
ることができ、密着性の悪い反応副生成物の付着を防止
することができる。上記高温保持壁を形成する温度は、
少なくとも150℃以上であれば、Si、SiN、SiO2等を成膜
するプロセスにおいて、密着性の悪い反応副生成物の付
着を防止することができる。
また、外筒2と内筒3との間隙の下部に相当するマニ
ホールド部4の内表面に対しては、排気管14にマントル
ヒータ15を巻装し、排気口近傍の極端な温度低下を防止
していることも、反応生成物の付着防止に寄与してい
る。
さらに、成膜ガス導入管13を内筒3内に対して直線的
に突出させているため、成膜ガス導入管13の設置位置と
これと対向する側の位置との圧力がほぼ同一となって、
反応副生成物の落下が防止され、このことも反応副生成
物の付着防止は対して有効に寄与している。すなわち、
成膜ガス導入管13をL字状とすると、成膜ガス導入管13
の設置位置と対向する側の圧力が低下し、反応副生成物
の落下を促進してしまい、反応副生成物が付着し易くな
ってしまう。
そして、上記した実施例の縦型熱処理装置において
は、上述したような理由によって半導体ウエハの処理品
質に重大な影響を及ぼしていた処理雰囲気内の比較的低
温部に位置するキャップ部7やマニホールド部4への反
応副生成物の付着を防止することができるため、半導体
ウエハの処理歩留を大幅に向上させることが可能にな
る。
なお、上記実施例においては、各副生成物付着防止カ
バー16、18、20とキャップ部7やマニホールド部4の内
表面とを熱的に隔てるための手段として、突起部16a、1
8a、20aによりそれぞれに間隙17、19、21を設けたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば輻射熱
を吸収することができる断熱材料を介在させること等に
よっても同様な効果が得られる。また、本発明は横型の
熱処理装置にも適用可能であることは当然である。
また、上記実施例では、成膜装置に本発明を適用した
例について説明したが、酸化炉や拡散炉でも熱処理炉で
あれば、適用して同様な効果を得ることができる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の熱処理装置によれば、
処理雰囲気内の比較的低温領域の内表面への反応副生成
物の付着を防止することが可能となり、よって処理歩留
の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のバッチ式縦型熱処理装置の
構成を示す縦断面図である。 1……反応管、2……外筒、3……内筒、4……マニホ
−ルド部、6……加熱用ヒータ、7……キャップ部、11
……半導体ウエハ、12……ウエハボ−ト、13……成膜ガ
ス導入管、14……排気管、15……マントルヒータ、16…
…キャップ部用副生成物付着防止カバー、16a、18a、20
a……突起部、17、19、21……間隙、18……内筒側マニ
ホールド部用副生成物付着防止カバー、20……外筒側マ
ニホールド部用副生成物付着防止カバー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/365 H01L 21/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被処理物が収容される反応管と、この反応
    管を囲繞する如く設けられた加熱機構と、前記反応管を
    保持するマニホ−ルド部と、前記反応管の開口部を密閉
    するキャップ部とを具備する熱処理装置において、 前記マニホ−ルド部およびキャップ部の内表面は、その
    内表面から熱的に隔てられ、高温保持壁を形成する輻射
    熱吸収部材であって、前記マニホ−ルド部およびキャッ
    プ部の内表面との間に間隔を設け、当該内表面と当該輻
    射熱吸収部材とが面接触することを防止する複数の突起
    部を具備した輻射熱吸収部材により覆われていることを
    特徴とする熱処理装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の熱処理装置において、 前記輻射熱吸収部材が、石英又は炭化ケイ素から形成さ
    れていることを特徴とする熱処理装置。
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