JP3479020B2 - 熱処理装置 - Google Patents
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- JP3479020B2 JP3479020B2 JP2000020149A JP2000020149A JP3479020B2 JP 3479020 B2 JP3479020 B2 JP 3479020B2 JP 2000020149 A JP2000020149 A JP 2000020149A JP 2000020149 A JP2000020149 A JP 2000020149A JP 3479020 B2 JP3479020 B2 JP 3479020B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
- F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
- F27D11/02—Ohmic resistance heating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
- C30B31/12—Heating of the reaction chamber
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/62—Heating elements specially adapted for furnaces
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハなどの被処理体に対して熱処理を行う熱処理装置に関
する。
ハなどの被処理体に対して熱処理を行う熱処理装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造装置の一つとして縦型熱処理
装置が知られている。この装置は縦型の反応管を囲むよ
うにヒ−タを設けてなる熱処理炉を用い、多数枚のウエ
ハを保持具に棚状に保持させて、前記熱処理炉の中に下
方側から搬入して反応管内を所定温度まで昇温し、ウエ
ハに対して成膜処理や酸化処理などを行うものである。
ヒ−タとしては、鉄−クロム系などの金属やＭｏＳｉ2
などのセラミックスからなるヒ−タエレメントを、反応
管を取り巻くように渦巻状に加工したものあるいは周方
向に沿って波型状に加工したものなどが知られている。
また処理雰囲気の場所によって放熱の度合いが異なるこ
となどから、均熱性の高い処理雰囲気をできるだけ広く
確保するためにヒ−タを例えば上段、中段、下段といっ
たぐあいに複数段に分け、各段のヒ−タ毎に温度コント
ロ−ラを設けて処理雰囲気の温度を制御する、いわゆる
ゾ−ン制御を行うようにしている。
装置が知られている。この装置は縦型の反応管を囲むよ
うにヒ−タを設けてなる熱処理炉を用い、多数枚のウエ
ハを保持具に棚状に保持させて、前記熱処理炉の中に下
方側から搬入して反応管内を所定温度まで昇温し、ウエ
ハに対して成膜処理や酸化処理などを行うものである。
ヒ−タとしては、鉄−クロム系などの金属やＭｏＳｉ2
などのセラミックスからなるヒ−タエレメントを、反応
管を取り巻くように渦巻状に加工したものあるいは周方
向に沿って波型状に加工したものなどが知られている。
また処理雰囲気の場所によって放熱の度合いが異なるこ
となどから、均熱性の高い処理雰囲気をできるだけ広く
確保するためにヒ−タを例えば上段、中段、下段といっ
たぐあいに複数段に分け、各段のヒ−タ毎に温度コント
ロ−ラを設けて処理雰囲気の温度を制御する、いわゆる
ゾ−ン制御を行うようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところでウエハが大口
径化してきており、またデバイスの微細化に伴い薄膜の
膜厚が薄くなってきていることから、熱処理炉が大型化
すると共に処理雰囲気の高い均熱性が要求されてきてい
る。このような要求に応えるためにはゾ−ンをきめ細く
分割し、つまりヒ−タの分割数を多くし、それぞれ独自
に温度制御を行う手法が考えられる。このようにすると
温度コントロ−ラの数が多くなり、コスト高になる上、
温度校正などのメンテナンス作業が繁雑になり、現実的
ではない。そこで一つの温度コントロ−ラで受け持たせ
る領域を広くとる一方、ヒ−タの発熱パタ−ン（ヒ−タ
の形状および発熱量）をきめ細く調整することが好まし
い。しかしながら従来のヒ−タエレメントは、線幅（あ
るいは線径）を小さくすると十分な機械的強度が得られ
なくなるので、線幅を大きくせざる得ない。このように
線幅が大きいことおよび材料の特性上から曲げ加工をす
る場合、曲率半径をそれ程小さくすることができない
し、曲げ加工による形状の自由度も小さい。また部分的
に抵抗値を変えて発熱量を変えようとしても、部分的に
線径を変える加工が難しいし、機械的強度の関係から線
径を自由に設定できない。この結果発熱パタ−ンを細か
く調整することが困難であり、均熱性の確保が困難にな
ってきている。
径化してきており、またデバイスの微細化に伴い薄膜の
膜厚が薄くなってきていることから、熱処理炉が大型化
すると共に処理雰囲気の高い均熱性が要求されてきてい
る。このような要求に応えるためにはゾ−ンをきめ細く
分割し、つまりヒ−タの分割数を多くし、それぞれ独自
に温度制御を行う手法が考えられる。このようにすると
温度コントロ−ラの数が多くなり、コスト高になる上、
温度校正などのメンテナンス作業が繁雑になり、現実的
ではない。そこで一つの温度コントロ−ラで受け持たせ
る領域を広くとる一方、ヒ−タの発熱パタ−ン（ヒ−タ
の形状および発熱量）をきめ細く調整することが好まし
い。しかしながら従来のヒ−タエレメントは、線幅（あ
るいは線径）を小さくすると十分な機械的強度が得られ
なくなるので、線幅を大きくせざる得ない。このように
線幅が大きいことおよび材料の特性上から曲げ加工をす
る場合、曲率半径をそれ程小さくすることができない
し、曲げ加工による形状の自由度も小さい。また部分的
に抵抗値を変えて発熱量を変えようとしても、部分的に
線径を変える加工が難しいし、機械的強度の関係から線
径を自由に設定できない。この結果発熱パタ−ンを細か
く調整することが困難であり、均熱性の確保が困難にな
ってきている。
【０００４】また石英の反応管は高温になると分子の透
過性が出てくるので、金属系やセラミックス系のヒ−タ
エレメントに含まれる不純物によりウエハが汚染される
おそれもある。更にまた不純物の透過を抑えるためにＳ
ｉＣ管を用いることもあるが、この場合、熱容量が増大
するので温度制御性が低下し、例えば温度安定化時間が
長くなり、スループットの低下の一因になっていた。
過性が出てくるので、金属系やセラミックス系のヒ−タ
エレメントに含まれる不純物によりウエハが汚染される
おそれもある。更にまた不純物の透過を抑えるためにＳ
ｉＣ管を用いることもあるが、この場合、熱容量が増大
するので温度制御性が低下し、例えば温度安定化時間が
長くなり、スループットの低下の一因になっていた。
【０００５】本発明は、このような事情の下になされた
ものであり、発熱パタ−ンを高い自由度で得ることがで
き、均熱性の高い処理領域を形成することのできる熱処
理装置を提供することにある。
ものであり、発熱パタ−ンを高い自由度で得ることがで
き、均熱性の高い処理領域を形成することのできる熱処
理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の熱処理装置は、
被処理体を反応容器内に搬入し、当該反応容器内を加熱
して被処理体に対して熱処理を行う装置において、前記
反応容器を囲むように設けられた炉体と、線状の可撓性
のある抵抗発熱体を石英よりなる封止部材の中に封入し
てなる長尺なヒ−タエレメントにより構成され、前記炉
体の内側に設けられたヒ−タと、を備えたことを特徴と
する。
被処理体を反応容器内に搬入し、当該反応容器内を加熱
して被処理体に対して熱処理を行う装置において、前記
反応容器を囲むように設けられた炉体と、線状の可撓性
のある抵抗発熱体を石英よりなる封止部材の中に封入し
てなる長尺なヒ−タエレメントにより構成され、前記炉
体の内側に設けられたヒ−タと、を備えたことを特徴と
する。
【０００７】本発明は複数の被処理体を保持具に棚状に
保持させて縦型の反応容器の下方側から搬入する縦型熱
処理装置に好適である。ヒ−タエレメントは反応容器の
例えば周方向や上下方向に複数分割されて設けられ、各
々例えば棒状、Ｕ字状および波状から選ばれる同一形状
のものから構成されるか、または互いに異なる形状のも
のを組み合わせて構成される。ヒ−タエレメントに用い
られる抵抗発熱体としては細いカ−ボン部材の束を複数
用いて編み込むことにより形成されたものを用いること
ができる。また炉体としては内面が鏡面として形成され
た熱反射体を用いるようにしてもよいし、あるいは内面
が熱反射面として形成された第１の熱反射体と、この第
１の熱反射体を囲むように設けられ、第１の熱反射体を
透過した輻射熱を反射するように内面が熱反射面として
形成された第２の熱反射体とを設けるようにしてもよ
い。更にはまた炉体は、断熱体により構成し、その外側
には冷媒を流すための冷媒流路を設けるようにしてもよ
い。この場合ヒ−タエレメントの端子部は熱例えば反射
体を貫通して外部に引き出される。そして前記抵抗発熱
体例えばカ−ボンワイヤの線径を部位により異ならせて
発熱量を変えることが好ましく、例えば発熱量の大きい
部位と小さい部位との組み合わせ方により発熱パタ−ン
が調整される。
保持させて縦型の反応容器の下方側から搬入する縦型熱
処理装置に好適である。ヒ−タエレメントは反応容器の
例えば周方向や上下方向に複数分割されて設けられ、各
々例えば棒状、Ｕ字状および波状から選ばれる同一形状
のものから構成されるか、または互いに異なる形状のも
のを組み合わせて構成される。ヒ−タエレメントに用い
られる抵抗発熱体としては細いカ−ボン部材の束を複数
用いて編み込むことにより形成されたものを用いること
ができる。また炉体としては内面が鏡面として形成され
た熱反射体を用いるようにしてもよいし、あるいは内面
が熱反射面として形成された第１の熱反射体と、この第
１の熱反射体を囲むように設けられ、第１の熱反射体を
透過した輻射熱を反射するように内面が熱反射面として
形成された第２の熱反射体とを設けるようにしてもよ
い。更にはまた炉体は、断熱体により構成し、その外側
には冷媒を流すための冷媒流路を設けるようにしてもよ
い。この場合ヒ−タエレメントの端子部は熱例えば反射
体を貫通して外部に引き出される。そして前記抵抗発熱
体例えばカ−ボンワイヤの線径を部位により異ならせて
発熱量を変えることが好ましく、例えば発熱量の大きい
部位と小さい部位との組み合わせ方により発熱パタ−ン
が調整される。
【０００８】このような発明によれば、ヒ−タエレメン
トの形状を自由に決めることができ、またカ−ボンワイ
ヤの線径を任意の大きさに設定できるので、発熱量の部
分的な調整を容易に行うことができる。従って発熱パタ
−ンを高い自由度で得ることができ、均熱性の高い処理
領域を得ることができる。更にまた本発明は、反応容器
の上面部と対向するように第１のサブヒ−タを設ける構
成、炉体の下部に第２のサブヒ−タを設ける構成、被処
理体の保持具の下に設けられる保温ユニットに第３のサ
ブヒ−タを設ける構成、反応容器の周面からの離間距離
が互いに異なる第１及び第２のヒ−タエレメントを設け
る構成などを採用してもよい。前記第１及び第３のサブ
ヒ−タは、例えば細いカ−ボン部材の束を複数用いて編
み込むことにより形成されたカ−ボンワイヤをセラミッ
クスよりなる封止部材の中に封入して例えば面状ヒ−タ
として構成され、また第２のサブヒ−タは前記ヒ−タと
同様な線状のヒ−タエレメントにより構成される。
トの形状を自由に決めることができ、またカ−ボンワイ
ヤの線径を任意の大きさに設定できるので、発熱量の部
分的な調整を容易に行うことができる。従って発熱パタ
−ンを高い自由度で得ることができ、均熱性の高い処理
領域を得ることができる。更にまた本発明は、反応容器
の上面部と対向するように第１のサブヒ−タを設ける構
成、炉体の下部に第２のサブヒ−タを設ける構成、被処
理体の保持具の下に設けられる保温ユニットに第３のサ
ブヒ−タを設ける構成、反応容器の周面からの離間距離
が互いに異なる第１及び第２のヒ−タエレメントを設け
る構成などを採用してもよい。前記第１及び第３のサブ
ヒ−タは、例えば細いカ−ボン部材の束を複数用いて編
み込むことにより形成されたカ−ボンワイヤをセラミッ
クスよりなる封止部材の中に封入して例えば面状ヒ−タ
として構成され、また第２のサブヒ−タは前記ヒ−タと
同様な線状のヒ−タエレメントにより構成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明を縦型熱処理装置に
適用した実施の形態を示す全体構成図、図２は縦型熱処
理装置の概観図である。図１中１は、例えば石英で作ら
れた内管１ａ及び外管１ｂよりなる二重管構造の反応管
であり、反応管１の下部側には金属製の筒状のマニホー
ルド２が設けられている。
適用した実施の形態を示す全体構成図、図２は縦型熱処
理装置の概観図である。図１中１は、例えば石英で作ら
れた内管１ａ及び外管１ｂよりなる二重管構造の反応管
であり、反応管１の下部側には金属製の筒状のマニホー
ルド２が設けられている。
【００１０】前記内管１ａは上端が開口されており、マ
ニホールド２の内方側にて支持されている。外管１ｂは
上端が塞がれており、下端がマニホールド２の上端に気
密に接合されている。この例では、内管１ａ、外管１ｂ
及びマニホールド２により反応容器が構成されている。
ニホールド２の内方側にて支持されている。外管１ｂは
上端が塞がれており、下端がマニホールド２の上端に気
密に接合されている。この例では、内管１ａ、外管１ｂ
及びマニホールド２により反応容器が構成されている。
【００１１】前記反応管１内には、多数枚例えば１２６
枚の被処理体をなすウエハＷが各々水平な状態で上下に
間隔をおいて保持具であるウエハボ−ト１１に棚状に載
置されている。ウエハボ−ト１１は図２に示すように天
板１２及び底板１３の間に複数本の支柱１４を設け、こ
の支柱１４にウエハＷの周縁部を保持する溝が形成され
て構成されている。このウエハボ−ト１１は蓋体２１の
上に例えば石英製の筒状体からなる保温ユニット２２を
介して保持されている。詳しくは、蓋体２１を貫通する
と共にモ−タＭにより回転する回転軸２１ａの上にタ−
ンテ−ブル２１ｂが設けられ、この上に保温ユニット２
２が載置されている。前記蓋体２１は、ウエハボ−ト１
１を反応管１内に搬入、搬出するためのボ−トエレベ−
タ２３の上に搭載されており、上限位置にあるときには
マニホールド２の下端開口部、即ち反応管１とマニホー
ルド２とで構成される反応容器の下端開口部を閉塞する
役割を持つものである。
枚の被処理体をなすウエハＷが各々水平な状態で上下に
間隔をおいて保持具であるウエハボ−ト１１に棚状に載
置されている。ウエハボ−ト１１は図２に示すように天
板１２及び底板１３の間に複数本の支柱１４を設け、こ
の支柱１４にウエハＷの周縁部を保持する溝が形成され
て構成されている。このウエハボ−ト１１は蓋体２１の
上に例えば石英製の筒状体からなる保温ユニット２２を
介して保持されている。詳しくは、蓋体２１を貫通する
と共にモ−タＭにより回転する回転軸２１ａの上にタ−
ンテ−ブル２１ｂが設けられ、この上に保温ユニット２
２が載置されている。前記蓋体２１は、ウエハボ−ト１
１を反応管１内に搬入、搬出するためのボ−トエレベ−
タ２３の上に搭載されており、上限位置にあるときには
マニホールド２の下端開口部、即ち反応管１とマニホー
ルド２とで構成される反応容器の下端開口部を閉塞する
役割を持つものである。
【００１２】前記マニホールド２の周囲には複数のガス
供給管が設けられ、複数の処理ガスを内管１ａの中に供
給できるようになっている。図１ではそのうち１本のガ
ス供給管２４を示してあり、このガス供給管２４は図示
しないガス供給源に接続されている。またマニホールド
２には、内管１ａと外管１ｂとの間の空間から排気でき
るように排気管２５が接続されており、図示しない真空
ポンプにより反応管１内を所定の減圧雰囲気に維持でき
るようになっている。
供給管が設けられ、複数の処理ガスを内管１ａの中に供
給できるようになっている。図１ではそのうち１本のガ
ス供給管２４を示してあり、このガス供給管２４は図示
しないガス供給源に接続されている。またマニホールド
２には、内管１ａと外管１ｂとの間の空間から排気でき
るように排気管２５が接続されており、図示しない真空
ポンプにより反応管１内を所定の減圧雰囲気に維持でき
るようになっている。
【００１３】前記反応管１の外側には、上面が塞がれて
いると共に側周面の下端と反応管１との間が塞がれるよ
うに構成された、即ち反応管１を覆うように構成された
炉体をなす筒状の熱反射体３が設けられている。この熱
反射体３は例えばアルミニウムからなり、内面が鏡面と
して形成されていて後述のヒ−タからの輻射熱の放熱を
抑えている。この熱反射体３の内部には冷媒流路である
例えば冷却水路３１がコイル状に形成されている。なお
冷媒流路としては細い水路の代りに広い部屋として形成
するようにしてもよい。
いると共に側周面の下端と反応管１との間が塞がれるよ
うに構成された、即ち反応管１を覆うように構成された
炉体をなす筒状の熱反射体３が設けられている。この熱
反射体３は例えばアルミニウムからなり、内面が鏡面と
して形成されていて後述のヒ−タからの輻射熱の放熱を
抑えている。この熱反射体３の内部には冷媒流路である
例えば冷却水路３１がコイル状に形成されている。なお
冷媒流路としては細い水路の代りに広い部屋として形成
するようにしてもよい。
【００１４】そして前記熱反射体３の内側には例えば数
ミリの間隙を介して図１及び図３に示すように垂直に伸
びる長尺な（管状の）、例えば直管状のヒ−タエレメン
ト４が周方向に沿って例えば数センチオ−ダの間隔で多
数配列されてヒ−タ４０を構成している。前記ヒ−タエ
レメント４は、図４（ａ）に示すように高純度の線状の
可撓性のある抵抗発熱体例えば線径１０ミクロン前後の
カ−ボン部材であるカ−ボンファイバの束を複数用いて
編み込むことにより形成されたカ−ボンワイヤ４１をセ
ラミックスよりなる封止部材例えば外径が十数ミリの例
えば透明な石英管の中に封入して構成されている。
ミリの間隙を介して図１及び図３に示すように垂直に伸
びる長尺な（管状の）、例えば直管状のヒ−タエレメン
ト４が周方向に沿って例えば数センチオ−ダの間隔で多
数配列されてヒ−タ４０を構成している。前記ヒ−タエ
レメント４は、図４（ａ）に示すように高純度の線状の
可撓性のある抵抗発熱体例えば線径１０ミクロン前後の
カ−ボン部材であるカ−ボンファイバの束を複数用いて
編み込むことにより形成されたカ−ボンワイヤ４１をセ
ラミックスよりなる封止部材例えば外径が十数ミリの例
えば透明な石英管の中に封入して構成されている。
【００１５】カ−ボンワイヤ４１の両端には電極部材４
３が接続され、この電極部材４３を介して石英管４２の
両端が封止されている。ヒ−タエレメント４における電
極部材４３から外側部分は端子部４４をなしている。こ
の例では電極部材４３を石英管４２の内部でカ−ボンワ
イヤ４１に接続しているが、カ−ボンワイヤ４１の両端
部の径を太くして発熱しない（発熱はするが他の部位よ
りも発熱量が小さいという意味である）ようにし、この
太い部分を石英管４２の両端で封止し、その外側にて電
極部材と接続するようにしてもよい。
３が接続され、この電極部材４３を介して石英管４２の
両端が封止されている。ヒ−タエレメント４における電
極部材４３から外側部分は端子部４４をなしている。こ
の例では電極部材４３を石英管４２の内部でカ−ボンワ
イヤ４１に接続しているが、カ−ボンワイヤ４１の両端
部の径を太くして発熱しない（発熱はするが他の部位よ
りも発熱量が小さいという意味である）ようにし、この
太い部分を石英管４２の両端で封止し、その外側にて電
極部材と接続するようにしてもよい。
【００１６】ヒ−タエレメント４は、図１に示すように
上下両端部の端子部４４が前記熱反射板３の上下両面を
を貫通し、外部のケ−ブル５に接続されている。この接
続は詳しくは例えば図４（ｂ）に示すように前記電極部
材４３とケ−ブル５の芯線５０とを例えばロウ付けある
いは圧着することより行われる。ケ−ブル５には電源部
５１が接続されており、電源部５１からヒ−タエレメン
ト４に対する電力の供給の手法としては、例えば全ての
ヒ−タエレメント４を例えば並列に接続して共通の電源
部５１から電力を供給してもよいし、複数のグル−プに
分けて各グル−プのヒ−タエレメント４を直列に接続
し、それら直列のヒ−タエレメント４群を互いに並列に
接続してもよいし、各グル−プのヒ−タエレメント４を
直列及び／または並列に接続し、各グル−プ毎に電源部
５１を割り当て、夫々独立して電力制御を行うようにし
てもよい。ヒ−タエレメント４の群を複数のグル−プに
分けるにあたっては、周方向にｎ等分して各等分領域に
属するものをグル−プ化してもよいが、例えば周方向に
沿った数本おきのヒ−タエレメント４を１グル−プとす
るなどしてもよい。
上下両端部の端子部４４が前記熱反射板３の上下両面を
を貫通し、外部のケ−ブル５に接続されている。この接
続は詳しくは例えば図４（ｂ）に示すように前記電極部
材４３とケ−ブル５の芯線５０とを例えばロウ付けある
いは圧着することより行われる。ケ−ブル５には電源部
５１が接続されており、電源部５１からヒ−タエレメン
ト４に対する電力の供給の手法としては、例えば全ての
ヒ−タエレメント４を例えば並列に接続して共通の電源
部５１から電力を供給してもよいし、複数のグル−プに
分けて各グル−プのヒ−タエレメント４を直列に接続
し、それら直列のヒ−タエレメント４群を互いに並列に
接続してもよいし、各グル−プのヒ−タエレメント４を
直列及び／または並列に接続し、各グル−プ毎に電源部
５１を割り当て、夫々独立して電力制御を行うようにし
てもよい。ヒ−タエレメント４の群を複数のグル−プに
分けるにあたっては、周方向にｎ等分して各等分領域に
属するものをグル−プ化してもよいが、例えば周方向に
沿った数本おきのヒ−タエレメント４を１グル−プとす
るなどしてもよい。
【００１７】ここでヒ−タエレメント４に関して図５に
より述べておくと、ヒ−タエレメント４の単位長さの発
熱量はカ−ボンワイヤ４１の径により決まってくる。こ
の実施の形態では、図５（ａ）に示すように例えばヒ−
タエレメント４の端子部を除く全体から発熱させるよう
な径に設定してもよいが、図５（ｂ）あるいは（ｃ）に
示すようにカ−ボンワイヤ４１が細い部分と太い部分と
を形成してつまり断面積を部位によって変えて、発熱す
る部分と発熱しない部分とを形成するようにしてもよ
い。一例を挙げると、カ−ボンワイヤ４１が細い部分
（発熱する部分）の径を２ｍｍに設定して発熱量を１．
５Kw/m （１ｍ当りの発熱量が１．５Kw ）とし、また
カ−ボンワイヤ４１が太い部分（発熱しない部分）の径
を４ｍｍ以上に設定して発熱量を０．３７５Kw/m以下と
することができる。このように発熱する部分及び発熱し
ない部分とは、発熱量からみれば大きい、小さいという
ことであり、処理雰囲気側から見ると夫々処理温度に大
きく寄与する部分と、ほとんど寄与しない部分というこ
とができる。
より述べておくと、ヒ−タエレメント４の単位長さの発
熱量はカ−ボンワイヤ４１の径により決まってくる。こ
の実施の形態では、図５（ａ）に示すように例えばヒ−
タエレメント４の端子部を除く全体から発熱させるよう
な径に設定してもよいが、図５（ｂ）あるいは（ｃ）に
示すようにカ−ボンワイヤ４１が細い部分と太い部分と
を形成してつまり断面積を部位によって変えて、発熱す
る部分と発熱しない部分とを形成するようにしてもよ
い。一例を挙げると、カ−ボンワイヤ４１が細い部分
（発熱する部分）の径を２ｍｍに設定して発熱量を１．
５Kw/m （１ｍ当りの発熱量が１．５Kw ）とし、また
カ−ボンワイヤ４１が太い部分（発熱しない部分）の径
を４ｍｍ以上に設定して発熱量を０．３７５Kw/m以下と
することができる。このように発熱する部分及び発熱し
ない部分とは、発熱量からみれば大きい、小さいという
ことであり、処理雰囲気側から見ると夫々処理温度に大
きく寄与する部分と、ほとんど寄与しない部分というこ
とができる。
【００１８】図６にカ−ボンワイヤ４１における発熱す
る部分Ｈと発熱しない部分Ｌとの配列パタ−ンの一例を
模式的に示す。この例ではウエハＷが熱処理される処理
領域を上段、中段、下段の３つに分割し、下段の発熱量
が一番大きく、次いで上段、中段の順に小さくなるよう
に前記配列パタ−ンを設定している。なお発熱する部分
Ｈと発熱しない部分Ｌとの配列パタ−ンは任意に設定す
ることができ、図７（ａ）〜（ｅ）にその例を示してお
く。（ａ）〜（ｃ）は３分割の例を（ｄ）、（ｅ）は４
分割の例を夫々示している。
る部分Ｈと発熱しない部分Ｌとの配列パタ−ンの一例を
模式的に示す。この例ではウエハＷが熱処理される処理
領域を上段、中段、下段の３つに分割し、下段の発熱量
が一番大きく、次いで上段、中段の順に小さくなるよう
に前記配列パタ−ンを設定している。なお発熱する部分
Ｈと発熱しない部分Ｌとの配列パタ−ンは任意に設定す
ることができ、図７（ａ）〜（ｅ）にその例を示してお
く。（ａ）〜（ｃ）は３分割の例を（ｄ）、（ｅ）は４
分割の例を夫々示している。
【００１９】図１に説明を戻すと、前記熱反射体３の天
井部の下方側には、反応管１の上面と対向するように面
状の第１のサブヒ−タ６が設けられている。このサブヒ
−タ６は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように例えば厚さ
８ｍｍ程度の石英製の封止部材である円板状体（石英プ
レ−ト）６１中に前記カ−ボンワイヤ４１と同様の構成
のカ−ボンワイヤ６２を例えば屈曲させて構成されてい
る。前記石英プレ−ト６１の周縁部の２か所には石英管
６３が溶着されており、カ−ボンワイヤ６２の両端を太
くして発熱量を小さくした部分がこの石英管６３内に配
線されている。この石英管６３は端子部をなすものであ
って、図１に示すように熱反射体３及び断熱体３１を貫
通して外部に引き出され、ヒ−タエレメント４と同様に
図では見えない電極部材を介してケ−ブル６４に接続さ
れている。６５は電源部である。前記サブヒ−タ６は、
例えば熱反射体３の天井部にサポ−ト６６を介して支持
される。
井部の下方側には、反応管１の上面と対向するように面
状の第１のサブヒ−タ６が設けられている。このサブヒ
−タ６は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように例えば厚さ
８ｍｍ程度の石英製の封止部材である円板状体（石英プ
レ−ト）６１中に前記カ−ボンワイヤ４１と同様の構成
のカ−ボンワイヤ６２を例えば屈曲させて構成されてい
る。前記石英プレ−ト６１の周縁部の２か所には石英管
６３が溶着されており、カ−ボンワイヤ６２の両端を太
くして発熱量を小さくした部分がこの石英管６３内に配
線されている。この石英管６３は端子部をなすものであ
って、図１に示すように熱反射体３及び断熱体３１を貫
通して外部に引き出され、ヒ−タエレメント４と同様に
図では見えない電極部材を介してケ−ブル６４に接続さ
れている。６５は電源部である。前記サブヒ−タ６は、
例えば熱反射体３の天井部にサポ−ト６６を介して支持
される。
【００２０】またヒータエレメント４の下部側における
当該ヒータエレメント４よりも内方側の位置には、例え
ば熱反射体３の底部から第２のサブヒータをなす短いヒ
ータエレメント６７が上に向けて伸び出して多数周方向
に設けられている。このヒータエレメント６７は前記ヒ
ータエレメント４と同様にカーボンワイヤを石英管で封
止したものであり、図１の構成に限らず波型状に形成し
て反応管１を囲むように配置するようにしてもよいし、
その他所望の形状に作って配置してもよい。更にまた保
温ユニット２２の上部には第１のサブヒータ６と同様な
構成の面状の第３のサブヒータ７が設けられている。
当該ヒータエレメント４よりも内方側の位置には、例え
ば熱反射体３の底部から第２のサブヒータをなす短いヒ
ータエレメント６７が上に向けて伸び出して多数周方向
に設けられている。このヒータエレメント６７は前記ヒ
ータエレメント４と同様にカーボンワイヤを石英管で封
止したものであり、図１の構成に限らず波型状に形成し
て反応管１を囲むように配置するようにしてもよいし、
その他所望の形状に作って配置してもよい。更にまた保
温ユニット２２の上部には第１のサブヒータ６と同様な
構成の面状の第３のサブヒータ７が設けられている。
【００２１】次に上述実施の形態を用いた熱処理につい
て簡単に述べておく。先ず被処理体であるウエハＷを所
定枚数ウエハボ−ト１１に棚状に保持して、ボ−トエレ
ベ−タ２３を上昇させることにより反応容器内に搬入す
る。ウエハボ−ト１１が搬入されて反応容器の下端開口
部（詳しくはマニホールド２の下端開口部）が蓋体２１
により塞がれた後、ヒ−タ４０、６、６７及び７への供
給電力を大きくして発熱量を増加させ、これにより処理
雰囲気を例えば所定温度まで昇温させると共に、排気管
２５を通じて図示しない真空ポンプにより反応容器内を
所定の真空度まで減圧する。
て簡単に述べておく。先ず被処理体であるウエハＷを所
定枚数ウエハボ−ト１１に棚状に保持して、ボ−トエレ
ベ−タ２３を上昇させることにより反応容器内に搬入す
る。ウエハボ−ト１１が搬入されて反応容器の下端開口
部（詳しくはマニホールド２の下端開口部）が蓋体２１
により塞がれた後、ヒ−タ４０、６、６７及び７への供
給電力を大きくして発熱量を増加させ、これにより処理
雰囲気を例えば所定温度まで昇温させると共に、排気管
２５を通じて図示しない真空ポンプにより反応容器内を
所定の真空度まで減圧する。
【００２２】その後反応容器内の温度を安定させてから
ガス供給管２４から処理ガスを反応容器（反応管１とマ
ニホ−ルド２）内に供給しながら反応容器内の圧力を所
定の真空度に維持する。またこのときモ−タＭによりウ
エハボ−ト１１を回転させる。処理ガスは処理雰囲気内
に拡散しながら分解し、ウエハＷ上に活性種が堆積され
て薄膜が成膜される。その後、ヒ−タ４０、６、６７及
び７への供給電力を小さくして発熱量を減少させ、反応
容器内を降温した後、ウエハボ−ト１１を搬出する。
ガス供給管２４から処理ガスを反応容器（反応管１とマ
ニホ−ルド２）内に供給しながら反応容器内の圧力を所
定の真空度に維持する。またこのときモ−タＭによりウ
エハボ−ト１１を回転させる。処理ガスは処理雰囲気内
に拡散しながら分解し、ウエハＷ上に活性種が堆積され
て薄膜が成膜される。その後、ヒ−タ４０、６、６７及
び７への供給電力を小さくして発熱量を減少させ、反応
容器内を降温した後、ウエハボ−ト１１を搬出する。
【００２３】上述実施の形態によれば次のような効果が
ある。
ある。
【００２４】カ−ボンワイヤ４１を細い石英管４２で封
止したヒ−タエレメント４によりヒ−タを構成している
ので、曲げ加工が容易であり、形状を自由に決めること
ができる。なお説明の便宜上、直管構造の図を出して説
明してあるが、形状を自由に選択できることについては
後で例を挙げておく。また細いカ−ボン部材の束ね量や
その線束の数を選定することによりカ−ボンワイヤ４１
の径を任意の大きさに設定できるので、抵抗値の部分的
な調整つまり発熱量の部分的な調整を容易に行うことが
できる。従ってヒ−タ４０の発熱パタ−ン（形状、発熱
量）を任意に作ることができる。従来のヒ−タでは発熱
ゾ−ンを複数に分割して各分割ゾ−ン毎に温度コントロ
−ラで温度制御を行っているが、ヒ−タエレメント４を
用いればヒ−タエレメント４の発熱パタ−ンを調整する
ことにより発熱ゾ−ンを分割することができるので、例
えば単位面積当たりの発熱量（ここでいう発熱量はヒ−
タ４０が配置される領域の発熱量である）を上から順に
細かく段階的に変えることができるなど、発熱ゾ−ンを
任意に分割することができる。この結果広い領域に亘っ
て高い均熱性を得ることができ、ウエハ間で均一性の高
い熱処理を行うことができ、歩留まりが向上する。
止したヒ−タエレメント４によりヒ−タを構成している
ので、曲げ加工が容易であり、形状を自由に決めること
ができる。なお説明の便宜上、直管構造の図を出して説
明してあるが、形状を自由に選択できることについては
後で例を挙げておく。また細いカ−ボン部材の束ね量や
その線束の数を選定することによりカ−ボンワイヤ４１
の径を任意の大きさに設定できるので、抵抗値の部分的
な調整つまり発熱量の部分的な調整を容易に行うことが
できる。従ってヒ−タ４０の発熱パタ−ン（形状、発熱
量）を任意に作ることができる。従来のヒ−タでは発熱
ゾ−ンを複数に分割して各分割ゾ−ン毎に温度コントロ
−ラで温度制御を行っているが、ヒ−タエレメント４を
用いればヒ−タエレメント４の発熱パタ−ンを調整する
ことにより発熱ゾ−ンを分割することができるので、例
えば単位面積当たりの発熱量（ここでいう発熱量はヒ−
タ４０が配置される領域の発熱量である）を上から順に
細かく段階的に変えることができるなど、発熱ゾ−ンを
任意に分割することができる。この結果広い領域に亘っ
て高い均熱性を得ることができ、ウエハ間で均一性の高
い熱処理を行うことができ、歩留まりが向上する。
【００２５】また反応容器の上方にカ−ボンワイヤ６２
を用いた面状のサブヒ−タ（第１のサブヒ−タ）６を設
けているため、処理雰囲気から熱反射体３の上面を介し
て放熱される熱量が少なくなると共に、サブヒ−タ６の
カ−ボンワイヤ６２の形状及び発熱量の調整も容易であ
るから、ヒ−タエレメント４１の発熱パタ−ンの調整に
加えてサブヒ−タ６の発熱パタ−ンも調整することによ
り、ウエハボ−ト１１の特に上段側における均熱性を高
くすることができる。
を用いた面状のサブヒ−タ（第１のサブヒ−タ）６を設
けているため、処理雰囲気から熱反射体３の上面を介し
て放熱される熱量が少なくなると共に、サブヒ−タ６の
カ−ボンワイヤ６２の形状及び発熱量の調整も容易であ
るから、ヒ−タエレメント４１の発熱パタ−ンの調整に
加えてサブヒ−タ６の発熱パタ−ンも調整することによ
り、ウエハボ−ト１１の特に上段側における均熱性を高
くすることができる。
【００２６】そしてまた炉体の底部（熱反射体３の底
部）に第２のサブヒータ６７を設けると共に保温ユニッ
ト２２に第３のサブヒータ７を設けているため、炉体の
下部側を介して放熱される熱量が少なくなり、これらサ
ブヒータ６７及び７の形状及び発熱量の調整も容易であ
るため、ウエハボート１１の特に下段側における均熱性
を高くすることができる。
部）に第２のサブヒータ６７を設けると共に保温ユニッ
ト２２に第３のサブヒータ７を設けているため、炉体の
下部側を介して放熱される熱量が少なくなり、これらサ
ブヒータ６７及び７の形状及び発熱量の調整も容易であ
るため、ウエハボート１１の特に下段側における均熱性
を高くすることができる。
【００２７】このような効果に加えて、カ−ボンワイヤ
４１、６２は熱容量が小さいことから大きな昇温速度及
び降温速度が得られると共に目標処理温度に到達した後
のリカバリータイム（温度安定時間）も短く、このため
スル−プットが向上する。更にまたヒータ４０、６、６
７及び７に用いられているカ−ボンワイヤ及びこれを封
入するための石英管、石英プレ−トに含まれる不純物量
は極めて少ないため、被処理体例えばウエハＷへの汚染
のおそれはほとんどない。
４１、６２は熱容量が小さいことから大きな昇温速度及
び降温速度が得られると共に目標処理温度に到達した後
のリカバリータイム（温度安定時間）も短く、このため
スル−プットが向上する。更にまたヒータ４０、６、６
７及び７に用いられているカ−ボンワイヤ及びこれを封
入するための石英管、石英プレ−トに含まれる不純物量
は極めて少ないため、被処理体例えばウエハＷへの汚染
のおそれはほとんどない。
【００２８】次にヒ−タエレメント４の形状や配置に関
する具体例を挙げておく。図８の例においては、ヒ−タ
エレメント４をコ字型に形成し、複数例えば３本のヒ−
タエレメント４を縦一列に配列してその列を周方向に沿
って複数列配置すると共に、各ヒ−タエレメント４の両
端の端子部４４を熱反射体３の側面を貫通させて外部に
引き出している。即ちこの例では、ヒ−タエレメントを
周方向及び上下方向に複数分割した構成に相当するもの
である。
する具体例を挙げておく。図８の例においては、ヒ−タ
エレメント４をコ字型に形成し、複数例えば３本のヒ−
タエレメント４を縦一列に配列してその列を周方向に沿
って複数列配置すると共に、各ヒ−タエレメント４の両
端の端子部４４を熱反射体３の側面を貫通させて外部に
引き出している。即ちこの例では、ヒ−タエレメントを
周方向及び上下方向に複数分割した構成に相当するもの
である。
【００２９】またヒ−タエレメント４は、図９に示すよ
うに一対の電極部材４３を石英管４２の一端側に設け、
一端側からカ−ボンワイヤ４１を他端側に向けて配線す
るとともに他端側で折り返すように構成してもよい。図
１０はこのようなヒ−タエレメント４を用いたいくつか
の配置例をまとめて一つの図に表したものであり、熱反
射体３１の上面側から下面側に亘って１本のヒ−タエレ
メント４を配置し、端子部４４を上面、下面あるいは側
面から引き出すようにした例、及び複数（図の例では２
本）のヒ−タエレメント４を縦一列に配列し、端子部を
側面から引き出した例を示している。なおヒ−タエレメ
ント４は１本の線で示すと共に端子部４４は筒形状で示
してある。
うに一対の電極部材４３を石英管４２の一端側に設け、
一端側からカ−ボンワイヤ４１を他端側に向けて配線す
るとともに他端側で折り返すように構成してもよい。図
１０はこのようなヒ−タエレメント４を用いたいくつか
の配置例をまとめて一つの図に表したものであり、熱反
射体３１の上面側から下面側に亘って１本のヒ−タエレ
メント４を配置し、端子部４４を上面、下面あるいは側
面から引き出すようにした例、及び複数（図の例では２
本）のヒ−タエレメント４を縦一列に配列し、端子部を
側面から引き出した例を示している。なおヒ−タエレメ
ント４は１本の線で示すと共に端子部４４は筒形状で示
してある。
【００３０】更にヒ−タエレメント４は、図１１に示す
ようにＵ字型に形成し、縦に例えば２本配列して夫々の
ヒ−タエレメント４の端子部４４を上面及び下面から引
き出すように構成すると共に、その縦の列を周方向に配
列するようにしてヒ−タ４０を構成するようにしてもよ
いし、図１２に示すようにＵ字型を連続した波状型（ミ
アンダ状）に形成してもよい。なお以上の例では熱反射
体３の形状は円筒状であるとして説明してきたが、熱反
射体３は横断面が三角形、四角形あるいは多角形の角筒
状であってもよい。
ようにＵ字型に形成し、縦に例えば２本配列して夫々の
ヒ−タエレメント４の端子部４４を上面及び下面から引
き出すように構成すると共に、その縦の列を周方向に配
列するようにしてヒ−タ４０を構成するようにしてもよ
いし、図１２に示すようにＵ字型を連続した波状型（ミ
アンダ状）に形成してもよい。なお以上の例では熱反射
体３の形状は円筒状であるとして説明してきたが、熱反
射体３は横断面が三角形、四角形あるいは多角形の角筒
状であってもよい。
【００３１】またヒ−タ４０は、図１３に示すように円
形のヒ−タエレメント４を複数段設けた構成としてもよ
いし、図１４に示すようにスパイラル状のヒ−タエレメ
ント４により構成してもよい。あるいはヒ−タ４０は、
図１５に示すように４本の直管状のヒ−タエレメント４
を正方形に組み、この正方形状のヒ−タエレメント４群
を複数段設けた構成や、図１６または図１７に示すよう
２本のＬ字型またはコ字型のヒ−タエレメント４を正方
形に組み、この正方形状のヒ−タエレメント４群を複数
段設けた構成としてもよい。この場合ヒ−タエレメント
４を正方形状に組む代わりに、三角形状あるいは多角形
状に組んでもよい。
形のヒ−タエレメント４を複数段設けた構成としてもよ
いし、図１４に示すようにスパイラル状のヒ−タエレメ
ント４により構成してもよい。あるいはヒ−タ４０は、
図１５に示すように４本の直管状のヒ−タエレメント４
を正方形に組み、この正方形状のヒ−タエレメント４群
を複数段設けた構成や、図１６または図１７に示すよう
２本のＬ字型またはコ字型のヒ−タエレメント４を正方
形に組み、この正方形状のヒ−タエレメント４群を複数
段設けた構成としてもよい。この場合ヒ−タエレメント
４を正方形状に組む代わりに、三角形状あるいは多角形
状に組んでもよい。
【００３２】そしてまたヒ−タ４０は、反応容器を囲
む、径の互いに異なる２個の仮想の円筒に沿ってヒ−タ
エレメント４を配置するようにしてもよい。図１８〜図
２２にを用いてこのような構成例を２個示しておく。図
１８及び図１９の例は、大径の円筒Ｌ１の周面に沿って
直管状のヒ−タエレメント４（４ｂ）を周方向に複数配
列すると共に、この円筒Ｌ１の内側に描いた小径の円筒
Ｌ２に沿ってＵ字状のヒ−タエレメント４（４ａ）を複
数配列し、反応容器の中心からヒ−タエレメント４を見
たときに、Ｕ字状のヒ−タエレメント４（４ａ）の中に
直管状のヒ−タエレメント４（４ｂ）が収まって見える
位置関係にある。また図２０及び図２１の例は、Ｕ字状
のヒ−タエレメント４（４ａ）と直管状のヒ−タエレメ
ント４（４ｂ）との組み合わせパタ−ンを大径の円筒Ｌ
１及び小径の円筒Ｌ２の各々に配列したものである。こ
の場合内側のヒ−タエレメント４の支持は、例えば熱反
射体３から内側まで延ばしたサポ−トにより行うように
してもよい。
む、径の互いに異なる２個の仮想の円筒に沿ってヒ−タ
エレメント４を配置するようにしてもよい。図１８〜図
２２にを用いてこのような構成例を２個示しておく。図
１８及び図１９の例は、大径の円筒Ｌ１の周面に沿って
直管状のヒ−タエレメント４（４ｂ）を周方向に複数配
列すると共に、この円筒Ｌ１の内側に描いた小径の円筒
Ｌ２に沿ってＵ字状のヒ−タエレメント４（４ａ）を複
数配列し、反応容器の中心からヒ−タエレメント４を見
たときに、Ｕ字状のヒ−タエレメント４（４ａ）の中に
直管状のヒ−タエレメント４（４ｂ）が収まって見える
位置関係にある。また図２０及び図２１の例は、Ｕ字状
のヒ−タエレメント４（４ａ）と直管状のヒ−タエレメ
ント４（４ｂ）との組み合わせパタ−ンを大径の円筒Ｌ
１及び小径の円筒Ｌ２の各々に配列したものである。こ
の場合内側のヒ−タエレメント４の支持は、例えば熱反
射体３から内側まで延ばしたサポ−トにより行うように
してもよい。
【００３３】これらの例では２個の仮想円筒Ｌ１、Ｌ２
にヒ−タエレメント４を設けているが、互いに径の異な
る３個以上の仮想円筒にヒ−タエレメント４を設けても
よい。このようにヒ−タエレメント４を３次元的に配置
すれば、処理雰囲気側からヒ−タ４０を見たときの発熱
パタ−ンを更に一層きめ細かく調整できるので、処理雰
囲気の均熱性をなお一層向上させることができる。
にヒ−タエレメント４を設けているが、互いに径の異な
る３個以上の仮想円筒にヒ−タエレメント４を設けても
よい。このようにヒ−タエレメント４を３次元的に配置
すれば、処理雰囲気側からヒ−タ４０を見たときの発熱
パタ−ンを更に一層きめ細かく調整できるので、処理雰
囲気の均熱性をなお一層向上させることができる。
【００３４】図２２は本発明の他の実施の形態を示す図
であり、この例では炉体として内側に位置する筒状の第
１の熱反射体８１とこの第１の熱反射体８１の外側に間
隔を介して位置する第２の熱反射体８２とから構成され
ている点が先の実施の形態と異なり、第１の熱反射体８
１の内側にヒータエレメント４が同様に配置されてい
る。第１の熱反射体８１は例えば石英の筒状体よりなる
内面にアルミナをコーティングして構成される。アルミ
ナのコーティング面は微粒子よりなるものであるため、
ヒータ４０からの輻射熱を多重反射し、受けた輻射熱の
うち例えば８割程度を反射する。一方第２の熱反射体８
２は内面が熱反射面例えば鏡面に形成され、第１の熱反
射体８２を透過した輻射熱を反射し、結果として外部へ
の放熱が抑えられ、熱効率が高い。なお第２の熱反射体
８２の内面は鏡面としなくてもよい。
であり、この例では炉体として内側に位置する筒状の第
１の熱反射体８１とこの第１の熱反射体８１の外側に間
隔を介して位置する第２の熱反射体８２とから構成され
ている点が先の実施の形態と異なり、第１の熱反射体８
１の内側にヒータエレメント４が同様に配置されてい
る。第１の熱反射体８１は例えば石英の筒状体よりなる
内面にアルミナをコーティングして構成される。アルミ
ナのコーティング面は微粒子よりなるものであるため、
ヒータ４０からの輻射熱を多重反射し、受けた輻射熱の
うち例えば８割程度を反射する。一方第２の熱反射体８
２は内面が熱反射面例えば鏡面に形成され、第１の熱反
射体８２を透過した輻射熱を反射し、結果として外部へ
の放熱が抑えられ、熱効率が高い。なお第２の熱反射体
８２の内面は鏡面としなくてもよい。
【００３５】以上の説明では、熱反射体（３、８１、８
２）を設けた例を示してあるが、本発明は図２３に示す
ように熱反射体を設けずに筒状の断熱体９例えばアルミ
ナ、シリカあるいはアルミナーシリカなどからなる断熱
体９を設けると共にその外側に例えば金属からなる外装
板９１を設けて炉体を構成し、この炉体の内側にヒ−タ
エレメント４を配置するようにしてもよい。この例では
外装板９１の外に冷媒流路としての水冷管９２がコイル
状に設けられている。この場合にも、ヒ−タエレメント
４と断熱体９との間に例えば３ｍｍ以上の間隙（クリア
ランス）を設けることが好ましい。その理由について
は、断熱体９とヒ−タエレメント４とが接していると、
局部的にヒータエレメント４が高温化し、破損するおそ
れがある。また石英管４２が高熱になったときに断熱体
９中の極く微量のアルカリ系の不純物が石英管４２の中
に浸透して石英が失透するおそれがある。そして石英管
４２が失透すると、ヒ−タエレメント４内に熱がこもっ
て断熱のおそれがあるし、またその部分の輻射熱量が他
の部位と変わってくるので処理雰囲気の均熱性を悪くす
るおそれもあり、さらには他の部位と膨脹率が変わり破
損するおそれもあるからである。
２）を設けた例を示してあるが、本発明は図２３に示す
ように熱反射体を設けずに筒状の断熱体９例えばアルミ
ナ、シリカあるいはアルミナーシリカなどからなる断熱
体９を設けると共にその外側に例えば金属からなる外装
板９１を設けて炉体を構成し、この炉体の内側にヒ−タ
エレメント４を配置するようにしてもよい。この例では
外装板９１の外に冷媒流路としての水冷管９２がコイル
状に設けられている。この場合にも、ヒ−タエレメント
４と断熱体９との間に例えば３ｍｍ以上の間隙（クリア
ランス）を設けることが好ましい。その理由について
は、断熱体９とヒ−タエレメント４とが接していると、
局部的にヒータエレメント４が高温化し、破損するおそ
れがある。また石英管４２が高熱になったときに断熱体
９中の極く微量のアルカリ系の不純物が石英管４２の中
に浸透して石英が失透するおそれがある。そして石英管
４２が失透すると、ヒ−タエレメント４内に熱がこもっ
て断熱のおそれがあるし、またその部分の輻射熱量が他
の部位と変わってくるので処理雰囲気の均熱性を悪くす
るおそれもあり、さらには他の部位と膨脹率が変わり破
損するおそれもあるからである。
【００３６】ここで図１の例では、蓋体２１の上に設け
られている保温ユニット２２の例えば上面に、第３のサ
ブヒータ７を設けているが、例えば図２４に示すように
蓋体２１にサポ−ト７１を介して第３のサブヒ−タ７を
設けると共に当該サブヒ−タ７の下方側に隙間を介して
保温部材７２例えば石英ブロックや石英フィンなどを設
けて保温ユニット７０を構成し、この保温ユニット７０
内を回転軸２１ａが貫通するようにしてもよい。このよ
うにウエハボ−ト１１の下方側にサブヒ−タ７を設けれ
ば、処理雰囲気から下方側へ放熱する熱量が少なくなる
ので、前記ヒ−タ４０の発熱パタ−ンを任意に調整する
ことができることと相俟ってウエハボ−ト１１の下段の
均熱性を高めることができる。そして図２４のようにサ
ブヒ−タ７を回転させないようにすれば、電極を蓋体２
１の下方側に容易に引き出せる利点がある。
られている保温ユニット２２の例えば上面に、第３のサ
ブヒータ７を設けているが、例えば図２４に示すように
蓋体２１にサポ−ト７１を介して第３のサブヒ−タ７を
設けると共に当該サブヒ−タ７の下方側に隙間を介して
保温部材７２例えば石英ブロックや石英フィンなどを設
けて保温ユニット７０を構成し、この保温ユニット７０
内を回転軸２１ａが貫通するようにしてもよい。このよ
うにウエハボ−ト１１の下方側にサブヒ−タ７を設けれ
ば、処理雰囲気から下方側へ放熱する熱量が少なくなる
ので、前記ヒ−タ４０の発熱パタ−ンを任意に調整する
ことができることと相俟ってウエハボ−ト１１の下段の
均熱性を高めることができる。そして図２４のようにサ
ブヒ−タ７を回転させないようにすれば、電極を蓋体２
１の下方側に容易に引き出せる利点がある。
【００３７】以上においてヒータエレメントとしてはカ
ーボン以外の高純度な線状の可撓性抵抗発熱体を石英管
などに封止したものを用いてもよい。また本発明は、Ｃ
ＶＤ処理に限らず酸化処理や拡散処理を行う縦型熱処理
装置に対して適用してもよいし、バッチ処理に限らずウ
エハを１枚づつ処理する枚葉処理を行う熱処理装置に適
用してもよい。また処理対象である被処理体としてはウ
エハに限らず例えば液晶ディスプレイガラス基板であっ
てもよい。
ーボン以外の高純度な線状の可撓性抵抗発熱体を石英管
などに封止したものを用いてもよい。また本発明は、Ｃ
ＶＤ処理に限らず酸化処理や拡散処理を行う縦型熱処理
装置に対して適用してもよいし、バッチ処理に限らずウ
エハを１枚づつ処理する枚葉処理を行う熱処理装置に適
用してもよい。また処理対象である被処理体としてはウ
エハに限らず例えば液晶ディスプレイガラス基板であっ
てもよい。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、発熱パタ−ンを高い自
由度で得ることができ、均熱性の高い処理領域を形成す
ることができる。
由度で得ることができ、均熱性の高い処理領域を形成す
ることができる。
【図１】本発明の実施の形態に係る熱処理装置の全体を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る熱処理装置の外観を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図３】上記の熱処理装置に用いられるヒ−タを示す斜
視図である。
視図である。
【図４】上記の熱処理装置に用いられるヒ−タエレメン
トの一例を示す側面図である。
トの一例を示す側面図である。
【図５】上記の熱処理装置に用いられるヒ−タエレメン
トの他の例を示す側面図である。
トの他の例を示す側面図である。
【図６】上記の熱処理装置に用いられるヒ−タエレメン
トの配置の一例を展開して示す展開図である。
トの配置の一例を展開して示す展開図である。
【図７】上記の熱処理装置に用いられるヒ−タエレメン
トの配置の他の例を展開して示す展開図である。
トの配置の他の例を展開して示す展開図である。
【図８】本発明で用いられるヒ−タの例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図９】本発明で用いられるヒ−タエレメントの他の例
を示す側面図である。
を示す側面図である。
【図１０】本発明で用いられるヒ−タの例を示す斜視図
である。
である。
【図１１】本発明で用いられるヒ−タの例を示す斜視図
である。
である。
【図１２】本発明で用いられるヒ−タの例を示す斜視図
である。
である。
【図１３】本発明で用いられるヒ−タの例を示す斜視図
である。
である。
【図１４】本発明で用いられるヒ−タの例を示す斜視図
である。
である。
【図１５】本発明で用いられるヒ−タの例を示す斜視図
である。
である。
【図１６】本発明で用いられるヒ−タの例を示す斜視図
である。
である。
【図１７】本発明で用いられるヒ−タの例を示す斜視図
である。
である。
【図１８】本発明で用いられるヒ−タの例を示す分解斜
視図である。
視図である。
【図１９】図１８におけるヒ−タを示す平面図である。
【図２０】本発明で用いられるヒ−タの例を示す分解斜
視図である。
視図である。
【図２１】図２０におけるヒ−タを示す平面図である。
【図２２】本発明の他の実施の形態に係る熱処理装置の
ヒ−タ及び断熱体を示す断面図である。
ヒ−タ及び断熱体を示す断面図である。
【図２３】本発明の更に他の実施の形態に係る熱処理装
置のヒ−タ及び断熱体を示す断面図である。
置のヒ−タ及び断熱体を示す断面図である。
【図２４】本発明で用いられる第２のサブヒ−タを備え
た保温ユニットとウエハ保持具とを組み合わせた状態を
示す側面図である。
た保温ユニットとウエハ保持具とを組み合わせた状態を
示す側面図である。
１ 反応管
１１ ウエハボ−ト
Ｗ 半導体ウエハ
２ マニホ−ルド
２１ 蓋体
２２ 保温ユニット
３ 熱反射体
３１ 断熱体
３２ 外装体
３３ 水冷管
４ ヒ−タエレメント
４０ ヒ−タ
４１ カ−ボンワイヤ
４２ 石英管
４３ 電極部材
５ ケ−ブル
６ 第１のサブヒ−タ
６１ 石英プレ−ト
６２ カ−ボンワイヤ４１
６３ 端子部
６７ 第２のサブヒータ
７ 第３のサブヒ−タ
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｆ２７Ｄ 11/02 Ｆ２７Ｄ 11/02 Ａ
Ｂ
Ｈ０１Ｌ 21/22 ５１１ Ｈ０１Ｌ 21/22 ５１１Ａ
(72)発明者 山賀 健一
神奈川県津久井郡城山町町屋１丁目２番
41号 東京エレクトロン東北株式会社
相模事業所内
(56)参考文献 特開 平７−86264（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−308399（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−181082（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/31
F27B 5/14
F27B 17/00
F27D 1/10
F27D 1/12
F27D 11/02
H01L 21/22 511
Claims (18)
- 【請求項１】 被処理体を反応容器内に搬入し、当該反
応容器内を加熱して被処理体に対して熱処理を行う装置
において、 前記反応容器を囲むように設けられた炉体と、 線状の可撓性のある抵抗発熱体を石英よりなる封止部材
の中に封入してなる長尺なヒ−タエレメントにより構成
され、前記炉体の内側に設けられたヒ−タと、を備えた
ことを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項２】 被処理体を反応容器内に搬入し、当該反
応容器内を加熱して被処理体に対して熱処理を行う装置
において、 前記反応容器を囲むように設けられ、内面が鏡面として
形成された炉体と、 線状の可撓性のある抵抗発熱体を石英よりなる封止部材
の中に封入してなる長尺なヒ−タエレメントにより構成
され、前記炉体の内側に設けられたヒ−タと、を備えた
ことを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項３】 複数の被処理体を保持具に棚状に保持さ
せて縦型の反応容器の下方側から搬入し、当該反応容器
内を加熱して被処理体に対して熱処理を行う装置におい
て、 前記反応容器を囲むように設けられた炉体と、 線状の可撓性のある抵抗発熱体を石英よりなる封止部材
の中に封入してなる長尺なヒ−タエレメントにより構成
され、前記炉体の内側に前記反応容器を囲むように設け
られたヒ−タと、 線状の可撓性のある抵抗発熱体をセラミックスよりなる
封止部材の中に封入してなるヒ−タエレメントにより構
成され、前記反応容器の上面部と対向するように設けら
れた第１のサブヒ−タと、を備えたことを特徴とする熱
処理装置。 - 【請求項４】 複数の被処理体を保持具に棚状に保持さ
せて縦型の反応容器の下方側から搬入し、当該反応容器
内を加熱して被処理体に対して熱処理を行う装置におい
て、 前記反応容器を囲むように設けられた炉体と、 線状の可撓性のある抵抗発熱体を石英よりなる封止部材
の中に封入してなる長尺なヒ−タエレメントにより構成
され、前記炉体の内側に前記反応容器を囲むように設け
られたヒ−タと、 線状の可撓性のある抵抗発熱体をセラミックスよりなる
封止部材の中に封入してなるヒ−タエレメントにより構
成され、前記炉体の下部において前記ヒ−タよりも内側
に設けられた第２のサブヒ−タと、を備えたことを特徴
とする熱処理装置。 - 【請求項５】 被処理体を反応容器内に搬入し、当該反
応容器内を加熱して被処理体に対して熱処理を行う装置
において、 前記反応容器を囲むように設けられた炉体と、 線状の可撓性のある抵抗発熱体を石英よりなる封止部材
の中に封入してなる長尺なヒ−タエレメントにより構成
され、前記炉体の内面側に設けられたヒ−タとを備え、 前記抵抗発熱体の断面積を部位により異ならせて発熱量
を変えることを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項６】 発熱量の大きい部位と小さい部位との組
み合わせ方により発熱パタ−ンが調整されることを特徴
とする請求項５記載の熱処理装置。 - 【請求項７】 被処理体を反応容器内に搬入し、当該反
応容器内を加熱して 被処理体に対して熱処理を行う装置において、 前記反応容器を囲むように設けられた炉体と、 前記炉体の内側に設けられた長尺な第１のヒ−タエレメ
ントとこの第１のヒ−タエレメントよりも外側位置に設
けられた長尺な第２のヒ−タエレメントとを含むヒ−タ
とを備え、 前記第１及び第２のヒ−タエレメントは、線状の可撓性
のある抵抗発熱体を石英よりなる封止部材の中に封入し
てなることを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項８】 被処理体を反応容器内に搬入し、当該反
応容器内を加熱して被処理体に対して熱処理を行う装置
において、 前記反応容器を囲むように設けられ、内面が熱反射面と
して形成された第１の熱反射体と、この第１の熱反射体
を囲むように設けられ、第１の熱反射体を透過した輻射
熱を反射するように内面が熱反射面として形成された第
２の熱反射体とを備えた炉体と、 線状の可撓性のある抵抗発熱体を石英よりなる封止部材
の中に封入してなる長尺なヒ−タエレメントにより構成
され、前記炉体の内側に設けられたヒ−タと、を備えた
ことを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項９】 第２の熱反射体の内面は鏡面として形成
されていることを特徴とする請求項８記載の熱処理装
置。 - 【請求項１０】 被処理体を反応容器内に搬入し、当該
反応容器内を加熱して被処理体に対して熱処理を行う装
置において、 前記反応容器を囲むように設けられた炉体を構成する断
熱体と、 線状の可撓性のある抵抗発熱体を石英よりなる封止部材
の中に封入してなる長尺なヒ−タエレメントにより構成
され、前記断熱体の内側に間隙を介して設けられたヒ−
タと、を備えたことを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項１１】 断熱体を冷却する冷媒を流すための冷
媒流路を設けたことを特徴とする請求項１０記載の熱処
理装置。 - 【請求項１２】 複数の被処理体を保持具に棚状に保持
させて縦型の反応容器の下方側から搬入するように構成
したことを特徴とする請求項１、２、５、６、７、８、
９、１０または１１のいずれか一に記載の熱処理装置。 - 【請求項１３】 保持具は、反応容器の下端開口部を気
密に塞ぐための蓋体の上に保温ユニットを介して配置さ
れ、この保温ユニットは、線状の可撓性のある抵抗発熱
体をセラミックスよりなる封止部材の中に封入してなる
第３のサブヒ−タを備えていることを特徴とする請求項
３、４または１２のいずれか一に記載の熱処理装置。 - 【請求項１４】 ヒ−タエレメントは反応容器の周方向
に複数分割されて設けられていることを特徴とする請求
項１ないし１３のいずれか一に記載の熱処理装置。 - 【請求項１５】 ヒ−タエレメントは反応容器の上下方
向に複数分割されて設けられていることを特徴とする請
求項１ないし１４のいずれか一に記載の熱処理装置。 - 【請求項１６】 複数のヒ−タエレメントは、棒状、Ｕ
字状および波型状から選ばれる同一形状のものから構成
されるか、または互いに異なる形状のものを組み合わせ
て構成されることを特徴とする請求項１４または１５の
いずれか一に記載の熱処理装置。 - 【請求項１７】 抵抗発熱体は、細いカ−ボン部材の束
を複数用いて編み込むことにより形成されたものである
ことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか一に記
載の熱処理装置。 - 【請求項１８】 ヒ−タエレメントの端子部は炉体を貫
通して外部に引き出されていることを特徴とする請求項
１ないし１７のいずれか一に記載の熱処理装置。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
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| EP01101823A EP1132506B1 (en) | 2000-01-28 | 2001-01-26 | Thermal processing apparatus |
| DE60116533T DE60116533T2 (de) | 2000-01-28 | 2001-01-26 | Wärmebehandlungsanlage |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000020149A JP3479020B2 (ja) | 2000-01-28 | 2000-01-28 | 熱処理装置 |
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|---|---|
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| JP3479020B2 true JP3479020B2 (ja) | 2003-12-15 |
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ID=18546760
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|---|---|---|---|
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