JP3359324B2 - 半導体製造用加熱装置 - Google Patents

半導体製造用加熱装置

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JP3359324B2 JP2000283319A JP2000283319A JP3359324B2 JP 3359324 B2 JP3359324 B2 JP 3359324B2 JP 2000283319 A JP2000283319 A JP 2000283319A JP 2000283319 A JP2000283319 A JP 2000283319A JP 3359324 B2 JP3359324 B2 JP 3359324B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10Heating of the reaction chamber or the substrate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造用加熱
装置に係るもので、詳しくは、ウェーハボートの下側に
反射板が設置された熱遮断手段により加熱炉内の熱が下
部に移動されることを遮断して、熱損失を最小化させる
半導体製造用加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体製造工程において誘電体
及び導体として作用するある層を気体状態の化合物を分
解した後化学的反応によりウェーハの表面に積層する化
学蒸着(chemical vapor deposition)工程は、システ
ムの圧力に従い大気圧化学蒸着システム、低圧化学蒸着
システム、高圧化学蒸着システムなどに分類され、特
に、前記低圧化学蒸着システムは0.1〜100Tor
r(13.33〜13330Pa)の圧力で動作するよ
うになっているが、様々のな条件中で加熱炉内の温度、
圧力、ウェーハの間隔、ガス流量などがウェーハの表面
に蒸着される膜の均一性確保に至大な影響を与える。
【0003】このような加熱炉内の条件中で温度は、ボ
ートのローディングのときなどにドアの開放による内部
の熱が流出されることにより、加熱炉内の温度、特に、
下部の温度が一定温度以下に低下され、以後の処理工程
において一定温度に維持させるに所定時間が所要される
ようになって生産性が低下され、加熱炉内の温度分布が
均一にならなくて膜の均一性が低下されて、工程の安定
性が低下されるという問題点があった。
【0004】このような問題点を解決するため、従来に
もウェーハが安着されるウェーハボートの下側にウェー
ハの大きさと同一な大きさをもつ複数個の石英板を取り
付けて、加熱炉の下部での熱損失を減少させるようにし
ているが、これは熱の遮断程度が僅かであって、熱損失
により以後の蒸着工程において再び適正の工程温度に維
持させるに多くの時間が所要されて工程時間が長くな
り、生産性が低下されるなどの問題点があった。
【0005】このような問題点を解決するため、加熱炉
内の下部に反射板を設置した半導体用鐘形熱処理炉が日
本国公開特許公報平成1−130523号に開示されて
いる。即ち、図4に示すように、断熱材10の内側には
炉心管11が取り付けられ、前記断熱材10と炉心管1
1との間には亀裂管12、ヒーター13が順次取り付け
られる。
【0006】前記炉心管11には上部から内部に反応ガ
スを供給する給気管11aが側壁及び上部に沿って取り
付けられ、前記炉心管11の下部に取り付けられた炉の
蓋14の上側には回転軸15上に複数個の反射板16を
介してウェーハボート17が置かれ、前記ウェーハボー
ト17内には多数のウェーハWが装着される。そして、
前記炉の蓋14の側壁には排気管14aが接続され、前
記炉心管11の下段と炉の蓋14の上段には冷却管18
a,18bが設置され、前記冷却管18a,18bの間
にはシーリング19が介在される。
【0007】従って、炉の蓋14を上昇させてウェーハ
Wが装着されたウェーハボート17及び反射板16を炉
心管11内に装入し、前記炉心管11の下部と炉の蓋1
4の上部に取り付けられた冷却管18a,18bの間を
シーリング19で密閉した後、ヒーター13により所定
の温度まで加熱して所定の反応ガスを給気管11aに供
給して熱処理を行う。このとき、シーリング19は前記
冷却管18a,18bの内側へ循環される冷却水により
冷却がなされるようになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このような従
来の技術は、反射板が炉心管の下側に設置されるため、
反射板の設置による空間の減少が減らし、量産性の低下
が防止されるなどの効果は期待されるが、反射板が開放
された状態に設置されるため、振動により流動されるな
どの構造的に安定性をもつことができなくなり、熱遮断
効果が満足できるほどの水準にはならないという問題点
があった。
【0009】そこで、本発明の目的は、構造的に安定性
をもつと共に、さらに向上された熱遮断効果を有する半
導体製造用加熱装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明に係る半導体製造用加熱装置は、炉内の
温度が低下されることを防止するための熱遮断手段を備
えた半導体製造用加熱装置であって、前記熱遮断手段
は、密閉がなされるケースと、前記ケースの内側に横方
向に位置された複数個の反射板と、前記反射板を支持固
定する複数個の支持ピンとを備えることを特徴とする。
【0011】従って、本発明は、反射板をもつ熱遮断手
段によりウェーハボートのローディング時に炉内の熱が
損失されるに従い炉内の温度が低下されることを最小化
することにより、ウェーハボートをローディングした後
に工程が始まるまでの炉内の温度を安定化させ、工程時
間が短縮されて生産性が向上されると共に、均一な品質
をもつウェーハが得られるようになる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて詳しく説明する。図1は、本発明の一実施
例による半導体製造用加熱装置を示す図で、下側が開口
された断熱材20の内側には鐘形の外部チューブ21が
位置し、前記外部チューブ21の内側には上部及び下部
が開口された内部チューブ22が位置する。
【0013】前記外部チューブ21の下側には内部チュ
ーブ22の内側に反応ガスを供給するガス供給管23が
設置され、その他側には炉内のガスを排出させる排気口
24が形成される。前記外部チューブ21の下側には別
途の駆動手段の作動に従い昇降される昇降板25が具備
され、前記昇降板25の上側には回転軸26が突出形成
される。
【0014】前記回転軸26の上側にはウェーハボート
27が位置し、前記回転軸26とウェーハボート27と
の間には内部チューブ22内の熱が下側に移動されるこ
とを遮断する熱遮断手段30が介在される。前記熱遮断
手段30は、図2及び図4に示すように、外側に形成さ
れるケース31と、前記ケース31の内側に横方向に区
分する隙板32と、前記ケース31の底部及び隙板32
の上側に位置して熱を反射させて遮断する複数個の反射
板33とを備える。
【0015】そして、前記熱遮断手段30は、前記反射
板33の縁部に垂直に設置される複数個の外部支持ピン
34と、前記反射板33の内側に垂直に設置される複数
個の内部支持ピン35とを具備する。前記外部支持ピン
34は、反射板33の縁部が一側に埋設されて、反射板
33が縦方向及び横方向に流動されることを防止し、前
記内部支持ピン35は反射板33の上側に支持されて、
反射板33が縦方向に流動されることを防止する。
【0016】前記ケース31の内側は真空が維持される
ようにし、前記反射板33の材質は溶融温度を考慮して
選定し、好ましくは、熱反射率が良好な金属、例えば、
アルミニウム及び銀などからなるか、または表面にアル
ミニウム及び銀などの金属でメッキすることができる。
【0017】そして、前記熱遮断手段30の設置位置も
適用対象工程の工程温度に従い設定され、前記ウェーハ
ボート27と回転軸26の間に設置するのが最も好まし
い。このように構成された本発明による半導体製造用加
熱装置は、昇降板25が下降した状態で複数個のウェー
ハが投入されたウェーハボート27をローディングした
後に再び前記昇降板25を上昇させて炉内に投入させ
る。
【0018】このとき、前記ウェーハボート27の下側
には熱遮断手段30が位置された状態で、次いで、別途
の駆動手段が作動して回転軸26を駆動させるに従い、
ウェーハボート27が回転作動し、これと同時に断熱材
20の外側に設置された図示しないヒーターが作動して
炉内の温度を上昇させる。
【0019】次いで、炉内の温度が適正の温度に維持さ
れると、ガス供給管23を通して反応ガスが炉内に供給
されることにより、蒸着などの工程がなされるようにな
り、適正の時間の間に工程がなされた後には排気口24
を通して炉内の反応ガスが排出され、再び前記昇降板2
5が下降すると、工程が完了される。
【0020】このとき、前記ウェーハボート27が下降
した後に新しいウェーハボート27がローディングされ
るまでの時間の間には炉内の温度、特に、炉内の下部温
度が落ちるが、これは熱遮断手段30により温度が低下
されることを防止するようになる。
【0021】前記熱遮断手段30内に設置された複数個
の反射板33が炉内の熱を反射させて再び炉内に送るこ
とにより、炉内の温度が低下されることを防止する。そ
れで、新しいウェーハボート27がローディングされて
から工程が始まるまで炉内の温度が低下されることを最
小化することにより、最も安定された動作を行うことが
できるようになる。
【0022】
【発明の効果】以上、説明したように本発明は、反射板
をもつ熱遮断手段によりウェーハボートのローディング
のときに熱損失に起因して炉内の温度が低下されること
を最小化することにより、ウェーハボートをローディン
グした後に工程が始まるまでの炉内の温度を安定化さ
せ、これにより工程時間が短縮されて生産性が向上され
ると共に、ウェーハの品質が均一になり、反射板が安定
した姿勢で保持されることにより流動が防止されるなど
のいろいろの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体製造用加熱装置
を示す断面図である。
【図2】本発明の一実施例による半導体製造用加熱装置
の要部を示す縦断面図である。
【図3】本発明の一実施例による半導体製造用加熱装置
の要部を示す横断面図である。
【図4】従来の半導体製造用加熱装置を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
30 熱遮断手段 31 ケース 32 隔板 33 反射板 34 外部支持ピン 35 内部支持ピン
フロントページの続き (72)発明者 漢 賢 大韓民国京畿道水原市八達区梅灘洞原川 1団地住公アパート105−1304 (56)参考文献 特開 平9−306855(JP,A) 特開 平6−208954(JP,A) 特開 平5−343342(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205,21/365,21/22

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炉内の温度が低下されることを防止する
    ための熱遮断手段を備えた半導体製造用加熱装置であっ
    て、 前記熱遮断手段は、密閉がなされるケースと、 前記ケースの内側に横方向に位置された複数個の反射板
    と、 前記反射板を支持固定する複数個の支持ピンとを備える
    ことを特徴とする半導体製造用加熱装置。
  2. 【請求項2】 前記支持ピンは、反射板の縁部に設置さ
    れる複数個の外部支持ピンと、 前記反射板の内側に設置される複数個の内部支持ピンと
    を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体製造
    用加熱装置。
  3. 【請求項3】 前記ケースの内側には横方向に隔板が形
    成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体製造
    用加熱装置。
  4. 【請求項4】 前記ケースの内部は真空が保持されるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の半導体製造用加熱装
    置。
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