JP3450033B2 - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JP3450033B2
JP3450033B2 JP23639993A JP23639993A JP3450033B2 JP 3450033 B2 JP3450033 B2 JP 3450033B2 JP 23639993 A JP23639993 A JP 23639993A JP 23639993 A JP23639993 A JP 23639993A JP 3450033 B2 JP3450033 B2 JP 3450033B2
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reaction tube
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sic
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幸二 遠目塚
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【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、被処理基板の拡散処理又は熱処
理工程で用いる拡散装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来装置の1例の構成を示す断面
図で、縦型の場合を示している。従来装置は、図3に示
すようにヒータ断熱層2とその内側に配置された発熱体
3からなるヒータ4が縦に配置され、その内部にSiC
製均熱管5,更にその内部に石英製反応管6があり、そ
の中に挿入される形で石英キャップ(保温筒)9にシリ
コンウェーハ8あるいは資料を装填するためのSiC製
ボート7が載せられる。反応管6にはガスを導入するた
めのガス導入口11Aとこのガス導入口11Aに連通し
反応管6の側壁に取付けられたガスノズル61 及びガス
を排気するためのガス排気口12Aが装着されている。
反応管6下部の開口フランジに、外気と遮断するためO
リング13を有し、炉口はボート7を載せた石英キャッ
プ9が載置されたエレベータキャップ14で、該Oリン
グ13を介して密閉される。
【0003】またウェーハ8は反応管6内に挿入され、
ヒータ断熱層2とその内側に配置された発熱体3からな
るヒータ4により加熱され、均熱管5は熱容量の高いS
iC製等の管が用いられているが、該均熱管5は熱容量
が高いため、急激な温度変化が起こりづらくなり、反応
管6内(炉内)温度を安定に保つことができる。反応管
6は不純物の含有率が極めて低く、加工の安易な石英に
より製作されている。反応ガス又は不活性ガス等のキャ
リアガスは、ガス導入口11Aから導入され、反応管6
の側壁に取付けられたガスノズル61 を通り、反応管6
の上部から反応管6内に導入され、排気口12Aから排
出されてウェーハ8が拡散処理又は熱処理される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例にあって
は、反応管6には反応管側面の1箇所にガスノズル61
が取付けられているため、室温程度の低温度の反応ガス
や不活性ガスが流れるので、ノズル側での炉内温度が低
くなり、ウェーハへ均一な拡散処理や熱処理を行えなく
なるという課題がある。又、反応管6が石英製なので、
炉内温度を1100℃以上で用いると変形してくるの
で、炉内温度を1100℃以上で用いるには、反応管6
の材質をSiC等の高温に耐えうるものにする必要があ
る。しかしSiCでは不純物の含有率が高く、また表面
が荒れてくるとパーティクルが発生するので、SiC表
面をCVDコートする必要があるが、ガスノズル61
へのCVDコートが困難であるという課題がある。ま
た、反応管6にガス導入口11Aやガス排気口12Aの
取付け、それにガスノズル61 や天井部の二重構造等、
複雑な構造をSiCで加工しようとすると、SiCは非
常に加工性が悪いので、非常に高価なものとなるという
課題がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するため、ガス導入口、ガス排気口及び環状のガ
ス供給溝を有する筒状のフランジ上に、内部反応管と外
部反応管を載せて組み合わせ、該ガス供給溝から供給さ
れたガスを、該内部反応管のフランジに設けられた複数
個の孔を介し、該内部反応管と該外部反応管との間に流
入させることを特徴とする。そして、前記内、外部反応
管をSiC製とし、フランジを石英製とすることを特徴
とする。さらに、前記複数個の孔は、前記内部反応管の
フランジの円周方向に亘って同心状に設けられているこ
とを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明装置はこのような構成であるから、反応
ガスや不活性ガスをガス導入口11Aから導入すると、
これらのガスはガス供給溝15を経て内,外部反応管6
B,6A間の周囲全体から上方に向かって流れ、内,外
部反応管6B,6A上部より反応管6内,即ち内部反応
管6B内に入って下方に向かって流れ、下部のガス排気
口12Aより排気されることにより、室温程度の反応ガ
スや不活性ガスが外,内部反応管6A,6B間内に流れ
ても、両反応管6A,6B間の周囲全体に流れながら上
方へ向かうので、局所的な温度低下が起きず、また従来
のノズル型の場合よりもガスの流速が遅くなり、充分に
加熱されてから内部反応管6B内に導入されるので、被
処理基板8の膜厚,膜質が均一になる熱処理ができるこ
とになる。又、反応管6を内,外部反応管6B,6Aと
フランジ10に分割できる分割型にしたので、内,外部
反応管6B,6Aの形状を単純化することができ、反応
管6の加工が容易になり安価に実施できることになる。
【0007】又、内,外部反応管6B,6Aをボート
7、保温筒9と共にSiC製とすることにより1100
℃以上の熱処理に耐える装置を容易に得ることができ、
かつ内,外部反応管6B,6Aの熱容量,延いては反応
管6の熱容量がSiC製とすることで大きくなるので、
急激な温度変化が起き難くなり、炉内温度の安定化を図
ることができることになる。
【0008】
【実施例】図1(A),(B)はそれぞれ本発明装置の
実施例の構成を示す断面図及びその要部の断面図であ
る。図1において4はヒータ断熱層2とその内側に配置
された発熱体3からなるヒータ、9は石英製保温筒(キ
ャップ)、7はシリコンウェーハ8を装填したSiC製
ボート、13はOリング、14は載置板(エレベータキ
ャップ)である。この実施例は、ガス導入口11A、環
状のガス供給溝15及びガス排気口12Aを有するリン
グ状筒である石英製フランジ10上にSiC製内部反応
管6Bを載せ、この内部反応管6Bの下部フランジ6B
1 には、前記ガス供給溝15に連通する孔6B2 を複数
個、例えば8個同心状に穿設し、これらの孔6B2 を塞
がないようにSiC製外部反応管6Aを載せて組み合わ
せた反応管6を構成する。図2は本発明の参考実施例の
構成を示す断面図である。この参考実施例は、図1の実
施例においてヒータ4と外部反応管6Aとの間にSiC
製均熱管5を配置すると共に外,内部反応管6A,6B
及びボート7を石英製とした場合を示すものである。図
1の実施例は炉内温度が1100℃以上でウェーハの処
理を行う、主に熱処理装置として使用する場合、図2の
参考実施例は炉内温度を1100℃以下でウェーハの処
理を行う不純物拡散装置や、酸化装置又はウェーハの熱
処理装置としても使用できる場合の例である。
【0009】上記実施例において、反応ガスや不活性ガ
スをガス導入口11Aから導入すると、これらのガスは
ガス供給溝15を経て内,外部反応管6B,6A間の周
囲全体から上方に向かって流れ、内,外部反応管6B,
6A上部より反応管6内,即ち内部反応管6B内に入っ
て下方に向かって流れ、下部のガス排気口12Aより排
気されることにより、室温程度の反応ガスや不活性ガス
が内,外部反応管6B,6A間内に流れても、両反応管
6B,6A間の周囲全体に流れながら上方へ向かうの
で、局所的な温度低下が起きず、また従来のノズル型の
場合よりもガスの流速が遅くなり、充分に加熱されてか
ら内部反応管6B内に導入されるので、ウェーハ8の膜
厚,膜質が均一になる熱処理ができることになる。又、
反応管6を内,外部反応管6B,6Aと、ガス導入口1
1A,ガス供給溝15及びガス排気口12Aを有するフ
ランジ10に分割できる分割型にしたので、内,外部反
応管6B,6Aの形状を単純化し簡単な構造とすること
ができ、反応管6の加工が容易になり安価に実施できる
ことになる。
【0010】炉内温度が1100℃以上でウェーハ8の
処理を行う装置の場合は主に図1に示す第1実施例の構
成で用いられ、内,外部反応管6B,6A、ボート7、
保温筒9はSiC製であり、フランジ10は石英製(ヒ
ータ4外にあるフランジ10はヒータ4内(反応管6
内)を1100℃に上げてもその温度には追従せず、石
英製でも変形しない)であるが、炉口部(石英製フラン
ジ10の側面)より輻射熱が発散するのを防ぐために、
石英製フランジ10に微細な気泡を入れることもある。
内,外部反応管6B,6A、ボート7、保温筒9はSi
C製であるので、炉内温度が1100℃以上で使用して
変形が起きない。
【0011】又、内,外部反応管6B,6Aをボート
7、保温筒9と共にSiC製とすることにより1100
℃以上の熱処理に耐える装置を容易に得ることができ、
かつ内,外部反応管6B,6Aの熱容量,延いては反応
管6の熱容量がSiC製とすることで大きくなるので、
急激な温度変化が起き難くなり、炉内温度の安定化を図
ることができることになる。更に、内,外部反応管6
B,6AのSiC表面に容易にCVDコートができ、S
iCから発生する表面荒れに伴うパーティクルの発生が
無くなる。
【0012】なお、図1の実施例は1100℃以下でウ
ェーハ8の処理を行う場合にも適用できることは勿論で
あり、この場合は反応管6の熱容量がSiC製とするこ
とで大きくなるので、均熱管5を設けなくてもよい。図
2の参考実施例のように、反応管6石英製とした場合
には、その熱量が小さいので、SiC製均熱管5を設け
る必要がある。
【0013】また、図1,図2に示す装置の両方の場合
に言えることだが、内,外部反応管6B,6A及びフラ
ンジ10のように分割型にしていることで、取付けや取
外し作業をする場合、作業者が一度に全部持つ必要がな
く各部品を別に持てばよく、作業性が良い。特にウェー
ハ8が大口径化(8インチ)してきているので、1本当
りの反応管の重量が重くなってきているため、分割型に
することで作業性を改善できるばかりでなく、落として
破損する等の危険を解消することができる。
【0014】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、ガス導入
口11A、ガス供給溝15及びガス排気口12Aを有す
るリング状筒であるフランジ10上に内部反応管6Bを
載せ、内部反応管6Bの下部フランジ6B1 にはガス供
給溝15に連通する孔6B2 を複数個設け、これらの孔
6B2 を塞がないように外部反応管6Aを載せて組み合
わせて反応管6を構成したので、反応ガスや不活性ガス
の反応管6内への導入及び反応管よりの排気を内,外部
反応管6B,6A間の周囲全体を通して行うため、ガス
の局所的な温度低下が起きず、かつガスが反応管6内へ
充分に加熱されて導入されることになり、膜厚,膜質が
均一になる被処理基板の加熱処理ができる。又、反応管
6を内,外部反応管6B,6Aとガス導入口11A、ガ
ス供給溝15及びガス排気口12Aを有するフランジ1
0に分割できる分割型にしたので、内,外部反応管6
B,6Aの形状を単純化することができ、反応管6の加
工が容易になり安価に実施することができる。又、内,
外部反応管6B,6Aをボート7、保温筒9と共にSi
C製とすることにより1100℃以上の熱処理に耐える
装置を容易に得ることができ、かつ内,外部反応管6
B,6Aの熱容量,延いては反応管6の熱容量がSiC
製とすることで大きくなるので、急激な温度変化が起き
難くなり、炉内温度の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A),(B)はそれぞれ本発明装置の実施
例の構成を示す断面図及びその要部の断面図である。
【図2】本発明の参考実施例の構成を示す断面図であ
る。
【図3】従来装置の1例の構成を示す簡略断面図であ
る。
【符号の説明】
4 ヒータ 5 均熱管 6 反応管 6A 外部反応管 6B 内部反応管 6B1 下部フランジ 6B2 孔 7 ボート 8 被処理基板(シリコンウェーハ) 9 保温筒 10 フランジ 11A ガス導入口 12A ガス排気口 15 ガス供給溝

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガス導入口、ガス排気口及び環状のガス
    供給溝を有する筒状のフランジ上に、内部反応管と外部
    反応管を載せて組み合わせ、該ガス供給溝から供給され
    たガスを、該内部反応管のフランジに設けられた複数個
    の孔を介し、該内部反応管と該外部反応管との間に流入
    させることを特徴とする熱処理装置。
  2. 【請求項2】 前記内、外部反応管をSiC製とし、フ
    ランジを石英製とすることを特徴とする請求項1に記載
    の熱処理装置。
  3. 【請求項3】 前記複数個の孔は、前記内部反応管のフ
    ランジの円周方向に亘って同心状に設けられていること
    を特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。
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