JPH02138728A

JPH02138728A - 熱処理方法及びその装置

Info

Publication number: JPH02138728A
Application number: JP1044753A
Authority: JP
Inventors: Noboru Fuse; 布施　昇; Sadao Sakamoto; 坂本　禎雄; Kazuji Aoki; 一二青木
Original assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Priority date: 1988-02-26
Filing date: 1989-02-23
Publication date: 1990-05-28
Anticipated expiration: 2012-10-27
Also published as: KR890013712A; KR0139816B1; US4954684A; JP2668001B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）この発明は、熱処理方法及びその装置に関する。

（従来の技術）被処理体例えば半導体ウェハに酸化処理又は拡散処理等
の熱処理を施す場合には、石英ボードに複数のウェハを
搭載し、このボードを熱処理炉のプロセスチューブ内に
搬入して行なう。このようなウェハの熱処理用の炉とし
ては、従来より、プロセスチューブの長手方向を水平に
した横型炉が用いられている（［ＪＳＰ　３，８２８，
７２２）。

しかしながら、近時のウェハの大型化、及び搭載するウ
ェハ数の増大（例えば１５０枚）に伴い、熱処理炉を大
型化せざるを得ず、横型炉では以下のような不都合が生
じるようになってきた。すなわち、横型炉ではプロセス
チューブを水平にして設置するため、その長さに応じた
設置面積が必要となり、炉の大型化に伴って設置面積の
増大化を招き、単位面積あたりのコストが高いクリーン
ルームでの設置に適さない。また、横型炉ではウェハを
搭載したボートの自重が直接プロセスチューブにかかる
ため、ウェハ数の増加に伴う重量増加によりプロセスチ
ューブの強度がもたなくなると共に、搬出・搬入方向が
ボートの自重が作用する方向と異なるので、搬入用のフ
ォークの曲り等に起因してボートが直接プロセスチュー
ブに接触する可能性が高くパーティクルが発生しやすい
。

このような不都合を回避するため、近時、半導体ウェハ
の熱処理炉として縦型のものが多用されるようになって
きている（実開昭６１−１８３５２５、特開昭５８−６
０５５２等）。縦型炉においては、プロセスチューブが
鉛直に配設され、例えばプロセスチューブの下端開口部
から半導体ウェハを搭載したボートを搬入して、プロセ
スチューブの周囲に配設されたヒータによりプロセスチ
ューブ内を加熱すると共に、プロセスチューブ内に反応
ガスを導入してウェハを熱処理する。

このような縦型炉では、前述の横型炉よりも設置面積を
狭くすることができ、しかもボートをプロセスチューブ
に非接触の状態でプロセスチューブ内に設置することが
できるので、前述した横型炉における不都合を回避する
ことができる。さらに、縦型炉は横型炉に比較するとウ
ェハに対する温度の均一性、及びプロセスチューブ内の
ガス分布の均一性が高く、熱処理工程の歩留が高い。従
って、ウェハの大型化に伴ってプロセスチューブの径が
増大しても適用可能であり、自動化も容易であるという
大きな利点を有している。

このような縦型炉を、例えばシリコンエピタキシャル成
長炉に適用する場合には、エピタキシャル成長処理にお
いてプロセスチューブ内を約１０００℃に保持する。処
理終了後、ウェハをプロセスチューブ外に搬出する際に
、１０００℃程度の高温状態から即座にプロセスチュー
ブ外に取出すとウェハ表面に不要の酸化膜が形成された
り、成長したエピタキシャル膜に悪影響を及ぼす虞があ
るため、ウェハを一旦８００℃程度まで冷却してから取
出す必要がある。このため、プロセスチューブ周囲のヒ
ータの出力を低下させるか又はヒータ電源をＯＦＦにし
て、プロセスチューブ内でウェハを８００°Ｃまで冷却
している。

（発明が解決しようとする課題）しかし、縦型炉は前述したようにウェハの大型化に対応
して用いられているものであるため、通常、ヒータの熱
容量が大きい。従って、たとえヒータ電源をＯＦＦにし
たとしても、炉巾体が冷却されにくいため、プロセスチ
ューブ内のウェハの温度が約１．０００℃から８００℃
まで低下するのにエピタキシャル成長処理時間の数倍と
いう長時間を要する。このため、エピタキシャル成長処
理自体が例えば１０分程度で終了したとしても、１サイ
クルの熱処理全体に要する時間が１時間を超えるような
長時間が必要となり、スループットを向上させることが
できない。

この発明は、上述した従来技術を解決するためになされ
たものであり、その目的は、１サイクルの熱処理全体の
時間が短く、スループットが高い熱処理方法及びその装
置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、複数枚の被処理体をそれぞれ離間して上下方
向に配列したボートを収容処理する縦型のプロセスチュ
ーブ内の反応ガス雰囲気として加熱下で被処理体を反応
処理するに際し、プロセスチューブ内に予め反応温度ゾ
ーンと、冷却温度ゾーンとを形成しておき、反応温度ゾ
ーンでの反応終了後に、ボート又は加熱手段の相対的移
動によって、被処理体をプロセスチューブ内の冷却温度
ゾーンに設定し、予め定められた温度に冷却後にボート
をプロセスチューブ内より搬出することを特徴とする熱
処理方法を得るものである。

また、本発明は、長手方向を鉛直にして配設され、被処
理体を収容して所定条件で処理するためのプロセスチュ
ーブと熱処理の際にプロセスチューブの周囲に設けられ
、プロセスチューブ内の被処理体を加熱するための加熱
手段と、プロセスチューブ及び加熱手段の相対的位置を
変化させてプロセスチューブと加熱手段とを離隔させる
ための位置変化手段とを具備したことを特徴とする熱処
理装置を得るものである。

（作　　用）即ち、本発明によれば、プロセスチューブ内での反応温
度ゾーンでの被処理体の反応処理終了後に、ボート又は
周囲の加熱手段の相対的移動により、被処理体を冷却温
度ゾーンに設定するようにしており、上記反応温度ゾー
ンと冷却温度ゾーンとは予め形成されているので、上記
移動によって容易に被処理体の冷却を実行することがで
きる。

また、本発明によれば、プロセスチューブ内での被処理
体の反応処理終了後に、プロセスチューブとその周囲の
加熱手段との相対的位置関係を可変としているので、プ
ロセスチューブ周囲より加熱手段を引き離すことが可能
となり、プロセスチューブ内の被処理体の冷却時間を従
来よりも大幅に短縮することができる。

（実　施　例）以下、本発明方法及びその装置の一実施例につき、図面
を参照して説明する。

第１図は、この発明の一実施例に係る熱処理炉を示す断
面図である。この熱処理炉は、ハウジング１０と、長平
方向を鉛直にして設けられ、熱処理に際して半導体ウェ
ハＷを搭載したボート１　（詳細は後述する）を挿入す
るためのプロセスチューブ２０と、鉛直方向に移動可能
に設けられ、熱処理に際しては、プロセスチューブ２０
の周囲に位置し、プロセスチューブ２０内のウェハＷを
加熱するためのヒータ３０と、プロセスチューブ２０に
対するボート１の搬入・搬出を行なうための第１の昇降
装置４０と、ボート１をプロセスチューブ２０の直下か
らハウジング１０外に搬出し、又はハウジング１０外か
らプロセスチューブ２０の直下に搬入するためのハンド
ラー装置５０と、ヒータ３０を熱処理位置とその上方の
離脱位置との間で移動させるための位置変化手段例えば
第２の昇降装置６０と、ヒータ３０を離脱位置とその側
方の退避位置との間での回動移動させるための回動装置
７０と、ヒータ３０を退避位置に保持するための保持機
構８０を備えている。

熱処理されるべき複数のウェハＷはボート１に搭載され
、ウェハＷが搭載されたボート１は第２図に示すような
状態でプロセスチューブ２０内に設置される。ボート１
は石英製であり、両端部に設けられた上板２ａ及び下板
２ｂと、これら端板２ａ及び２ｂを連結する４本の支持
棒３とを備えている。これら支持棒３には、夫々複数の
ウェハを配列支持するための複数の溝（図示せず）が等
間隔で形成されている。なお、上板２ａの上面には、ボ
ート１をクランプするためのピン４が設けられ、下板２
ｂの外側にはこれと離隔してフランジ５が設けられてい
る。このボート１は長平方向を鉛直にして保温筒６の上
に載置された状態でプロセスチューブ２０の下端の開口
部からその内に挿入される。この保温筒６は、熱処理に
際してボート１をプロセスチューブ内の均熱領域に位置
させると共に、プロセスチューブ２０内の保温機能及び
プロセスチューブからのガス逃げ防止の機能を有してい
る。なお、この保温筒６は、回転可能に構成することも
でき、これによりボート１を直結して回転することがで
きる。この場合には、プロセスチューブ２０内の温度の
均−性及びガス濃度の均一性を一層向上させることがで
きる。

プロセスチューブ２０は、第２図に示すように、外筒２
１と内筒２２とを有しており、内筒２２は複数の貫通孔
２３が形成されていて、外筒２１と内ｆｆ１２２との間
はガス通路２４となっている。また、プロセスチューブ
２０の下端からは、内筒２２の内側に沿って上方に向け
てガス導入管２５が挿入されている。このガス導入管２
５から内筒２２の内側にプロセスガスを導入することが
できる。

外筒２１下端部には、ガス導入管２５導入部と反対側に
、外側に向けてガス排出管２６が設けられている。そし
て、排出管２６に接続された真空ポンプ（図示せず）に
より、処理済みの廃ガスが内筒２２の内部から孔２３、
通路２４及びガス排出管２６を通って、炉外に排出され
る。

なお、図面では省略されているが、プロセスチューブ２
０の下には、プロセスチューブ２０と保温筒６とを密閉
するための手段が設けられている。

第１の昇降装置４０は、鉛直方向に延在するボールスク
リュー４１と、ボールスクリューを回転させるためのモ
ータ４２と、ボールスクリュー４１に螺合され、ボール
スクリュー４１の回転によりガイド４７にガイドされつ
つつ上下動する移動部４３を備えている。移動部４３は
その下端部に水平面内で回転可能に設けられた支持部材
４４を有しており、支持部材４４上に保温筒６が載置さ
れる。また、移動部４３はモータ４５を有しており、こ
のモータ４５により支持部材４４を水平面内で回動させ
ることができる。

これら移動部４３及び保温筒６は、第１図中実線で示さ
れる挿入位置と２点鎖線で示される退避位置との間で移
動する。なお、支持部材４４及び保温筒６は退避位置に
ある場合にモータ４５により回動される。これにより、
保温筒６がハンドラー装置５０の動作を妨げとなること
が防止される。

ハンドラー装置５０は、プロセスチューブ２０を挟んで
第１の昇降装置４０と反対側に設けられており。

鉛直方向に延在するボールスクリュー５１と、このボー
ルスクリュー５１を回転させるためのモータ５２と、ボ
ールスクリュー５１に螺合させ、ボールスクリュー５１
の回転によりガイド９１にガイドされつつ上下動する移
動部材５３と、移動部材５３の先端に設けられたハンド
ラー５７と、ボート１を搬送するための搬送部５９を有
している。ハンドラー５７はボート１がプロセスチュー
ブ２０から搬出された際、又はプロセスチューブ２０に
搬入する際にボート１を掴むものであり、ボートを載置
する載置部とボートを挟む挟持アーム（いずれも図示せ
ず）とを有していて、軸５８を中心として回転可能であ
り５水平方向に移動可能である。移動部材５３は、水平
方向に移動可能な水平移動部５４とこの水平移動部５４
をガイドする水平ガイド部材５５と、モータ５６とを有
しており、モータ５６により、ハンドラー５７を水平移
動部５４と共に水平方向に移動させ、また軸５８と共に
回転させる。なお、この場合の移動機構は図示していな
いが、水平移動は例えばラックアンドピニオン機構によ
り行うことができ、回転ははすば歯車機構により行うこ
とができる。

搬送部５９は、ボールスクリュー５１及びガイド９１を
支持しており、レール９２に沿って移動可能に設けられ
ていて、ボート１をこの熱処理炉から他の処理装置に、
又は他の装置からこの熱処理炉に搬送することができる
。

ヒータ３０は、第３図に示すように１例えばステンレス
鋼でつくられたカバー３１と１例えば螺旋状に形成され
た電気抵抗式のヒータ素線３２と、カバー３１とヒータ
素線３２との間に介在された断熱部材３４と素線３２を
支持するための支持部材３３とを備えており、図示しな
い電源から、得ようとする温度に応じた電力が供給され
る。

第２図の昇降装置６０は前述のハンドラー装置５０の上
方に設けられており、鉛直方向に沿って延在するボール
スクリュー６１と、ボールスクリュー６１を回転させる
ためのモータ６２と、ボールスクリュー６１に螺合され
、ボールスクリュー６１の回転によリガイト６７にガイ
ドされつつ上下動すると共にヒータ３０を移動可能に支
持するヒータ支持部材６３とを備えている。従って、モ
ータ６２を回転させることにより、プロセスチューブ２
０の外側のプロセス位置と、その上方の２点鎖点て示す
離脱位置との間でヒータ３０を移動することができる。

回動装置７０は、プロセスチューブ２０の直上に設けら
れており、ヒータ３０は載置するための載置部７１と、
載置部７１を水平面内で回動させるためのモータ７２と
を有している。そして、載置部７１は、ヒータ３０を第
２の昇降装置６０により上昇させる際には載置部７１が
ヒータ３０の移動の妨げにならない位置に位置され、ヒ
ータ３０が離脱位置に達した時点でヒータ３０の直下に
位置されてヒータ３０を支持する。また、この状態でヒ
ータ３０を第２の昇降装置６０の支持部材６３から取外
され、モータ７２によって載置部７１を回動させること
によりヒータ３０を退避位置まで移動させる。

保持機構８０は、第２の昇降装置６０と反対側に設けら
れており、鉛直方向に沿って延在するボールスクリュー
８１と、ボールスクリュー８１を回転させるためのモー
タ８２と、ボールスクリュー８１に螺合され、ボールス
クリュー８１の回転によりガイド８７にガイドされつつ
上下動する移動部８３と、移動部８３に固定され、ヒー
タを支持すると共に保温する支持／保温部材８４と、支
持／保温部材８４の上方に設けられ、ヒータ３０が退避
位置に移動された際にヒータ３０をクコンプするための
アーム８５とを備えている。そして、ヒータ３０をクラ
ンプアーム８５でクランプした状態で、回動装置７０の
載置部７１をヒータ３０の下から移動させ、支持／保温
部材８４を２点鎖線で示す退避位置から上昇させて、ヒ
ータ３０を支持及び保温する。

次に、このように構成された縦型熱処理炉におけるシリ
コンエピタキシャル成長処理の１サイクルのシーケンス
について説明する。

先ず、他の処理装置にて処理後のウェハをボート１に搭
載し、このボート１を例えば略水平状態でハンドラー装
置５０のハンドラー５７に支持させ、この状態で搬送部
５９をレール９２に沿って移動させ、ボート１を他の処
理装置からこの実施例の熱処理炉まで搬送する。そして
、プロセスチューブ２０直下までボート１を移動させる
と共に、ボート１を垂直になるまで回転させる。その後
、支持部材４４上に保温筒６を載置し、これらをプロセ
スチューブ２０の直下まで回動させてボート１を保温筒
６上に載置すると共に、ハンドラー５７のボート１の支
持を解除し、ハンドラー５７を側方に退避させる。

その後、支持部材４４と保温筒６とを第１の昇降装置４
０により上昇させてボート１をプロセスチューブ２０内
に挿入する。ボート１は長手方向を鉛直にして載置され
るから、ウェハＷは水平に配置される。

この場合に、ボート１の搬入方向がボート１の自重が作
用する方向と一致しているので、横型炉のようにフォー
クの曲り等に起因してボートがプロセスチューブに接触
するということがない。従って、不純物の発生がなく、
半導体ウェハの歩留が極めて高い。なお、このボート１
を搬入する工程において、ヒータ３０はプロセス位置に
設置されている。

この工程において、ボート１が熱処理炉に到着してから
プロセスチューブ２０内に搬入されるまでの時間は、５
分間程度である。

次に、ガス導入管２５からプロセスチューブ２０内に不
活性ガス例えばＮ２ガスを導入し、プロセスチューブ２
０内をパージする。このパージに際しては、Ｎ２ガスを
導入しつつ、プロセスチューブ２ｏ内を貫通孔２３、通
路２４及び排出管２６を介して排気する。

これを５分間程度行なうことにより、プロセスチューブ
２０内かへ２ガスで完全にパージされる。

そして、ヒータ３０のヒータ素線３２に電力を投入して
プロセスチューブ２０内を加熱し、プロセスチューブ２
０内の温度をシリコンエピタキシャル成長に最適な温度
、例えば１０００℃まで昇温する。

ここで、必要に応じてこの温度でアニールしつつ、ガス
導入管２５からエツチングガスを導入して気相エツチン
グを実施する。この際にプロセスチューブ２０内でエツ
チングに供された後の廃ガスは、孔２３、通路２４及び
ガス排出管２６を通過して熱処理炉外に排出される。こ
の処理に要する時間は１０分間程度である。

次いで、ガス導入管２５からプロセスガスを導入し、ウ
ェハに対するシリコンエピタキシャル成長処理を行なう
。処理終了後、真空ポンプを駆動することにより廃ガス
がガス排出管２６から炉外に排気される。この処理は、
エピタキシャル成長膜の厚みが５μｓの場合に１０分間
程度である。

そして、シリコンエピタキシャル成長処理が終了した後
、第２の昇降装置６０によってヒータ３０をプロセス位
置からその上方の離脱位置に移動させ、プロセスチュー
ブ２０とヒータ３０とを離隔する。すなわち、モータ６
２によりボールスクリュー６１を回転させ、ヒータ支持
部材６３をガイド６７に沿って上昇させることによりヒ
ータ３０を上昇させる。

これにより、プロセスチューブ２０の周囲からヒータ３
０が完全に離脱されるので、プロセスチューブ２０の外
側が直接外気に接触することが可能になる。すなわち、
プロセスチューブ２０内の冷却に際してヒータ３０の熱
の影響を受けないので、プロセスチューブ２０内の冷却
速度を従来よりも著しく大きくすることができる。

このプロセスチューブ２０内を冷却する工程では。

プロセスチューブ２０内を約１０００℃から約８００℃
まで冷却する。この冷却に要する時間は約２０分間であ
り、従来約４０分間かかっていたのに比べ、半分程度の
時間まで短縮できる。

ここで、プロセスチューブ２０の冷却速度を大きくする
ことのみを目的とするならばヒータ３０を離脱位置に移
動するだけでよいが、この実施例においては、冷却工程
の実施中に、次のサイクルの加熱時間を短縮するために
、ヒータ３０を更に退避位置に移動させてヒータ３０の
保温を行なう。この場合には、先ず、ヒータ３０を支持
部材６３から取外し、回動装置７０のモータ７２によっ
て載置部７１を回動させることによりヒータ３０を退避
位置まで移動させる。次に、保持機構８０によりヒータ
３０を退避位置に保持する。すなわち、ヒータ３０をク
ランプアーム８５でクランプした状態で、第２の昇降装
置７０の載置部７１をヒータ３０の下から移動させ、支
持／保温部材８４を２点鎖線で示す退避位置から上昇さ
せて、この部材８４によりヒータ３０を支持する。

このように支持／保温部材８４によってヒータ３０が支
持されることにより、ヒータ３０の下端開口部が塞がれ
ることになり、ヒータ３０が保温される。

従来は、ヒータによりプロセスチューブを１０００℃に
加熱後、　プロセスチューブ内が８００℃になるまでヒ
ータをＯＦＦにして冷却していたが、　上述のようにす
ることによりヒータの温度を１０００℃よりも若干低い
程度の温度に保持しておくことができる。

従って、次のサイクルにおけるプロセスチューブの加熱
時間を著しく短縮することができる。従来は、１サイク
ル終了後、プロセスチューブの温度を再び１０００℃ま
で上昇、安定化させるのに２０分間程度費やしていたが
、この実施例においては半分の１０分間程度で行なうこ
とができる。

そして、　プロセスチューブ２０内の温度が８００℃程
度に低下した時点で、プロセスチューブ２０内に不活性
ガス、例えばＮ２ガスを導入してプロセスチューブ２０
内をパージしつつ、ウェハＷを搭載したボート１をプロ
セスチューブ２０から搬出する。この搬出動作は、第１
の昇降装置４０及びハンドラー装［５０により、上述し
た搬入動作と逆の手順で行なえばよい。

なお、第１図に示す第１の昇降装置４０及びハンドラー
装置５０を用いることにより以下に示すような利点を得
ることができる。すなわち、搭載するウェハの数が多く
長いボートを使用する場合、及び保温筒６が長い場合等
にも、ボートの搬入・搬出の際に必要なハウジング１０
の高さが、これらの装置がない場合に比較して低くてよ
く、設置場所に高さ制限がある場合に有利である。

その理由をボート１を搬出する工程を例にとって第４図
Ａ〜第４図Ｃを参照しながら詳細に説明する。第４図Ａ
に示すように、ボート１の搬出の際に、ボート１の上部
がプロセスチューブ２０内に残存している状態で、ハン
ドラー５７の下端に設けられた載置部５７ａにボート１
が載置される。次いで、モータ４５により支持部材４４
及び保温筒６が回動され、第４図Ｂに示すようにボート
１の直下から退避する。この状態でモータ５２を駆動し
てハンドラー５７を下降させ、ボート１をプロセスチュ
ーブ２０から完全に露出させる。従って、保温筒６の長
さ分だけハウジング１０の高さを低くすることができる
。

以上のように、１サイクルの熱処理プロセスにおいて、
従来長時間を要していたプロセスチューブの冷却時間を
著しく短縮することができるので、全体の熱処理時間を
短縮することができ、スループットが著しく向上する。

また、従来は炉が大きくなるほどプロセスチューブの冷
却時間が長くなっていたが、上述のようにヒータをプロ
セスチューブから離隔することにより、大型の炉であっ
ても冷却時間を極めて短くすることができる。また、前
述したように、ヒータを退避位置で保温することにより
２サイクル目以降の加熱時間を短縮することができるの
で、冷却時間の短縮と合せて一層スループツトが向上す
る。

なお、上述の実施例では、ヒータを上方に移動させてプ
ロセスチューブから離隔させたが、天井の低い場所に設
置する場合には、第５図に示すような分割可能なヒータ
を用いることができる。このヒータ１００は、　プロセ
スチューブ２０の周囲に設けられており、断面が半円型
の半割ヒータ１００ａ。

１００ｂを有している。各半割ヒータの外周部にはステ
ンレス製のケース１０１ａ、　１０１ｂが設けられてい
る。

半割ヒータ１００ａ、　１．ｏｏｂは、夫々、プロセス
チューブ２０のすぐ外側を囲むヒータ素線１０２ａ、　
１０２ｂを有しており、ケース１０１ａ、　１０１ｂと
素線１０２ａ、　１０２ｂとの間には、夫々、断熱材１
０３ａ、　１０３ｂが配設されている。また、各ヒータ
素線の対向端部には、夫々２つのヒータ素線支持部１０
４ａ、　１０４ｂが取付けられている。半割ヒータ１０
０ａ、　１００ｂは、夫々、支持棒１０５ａ、　１０５
ｂに回転可能に支持されており、この支持棒１０５ａ、
　１０５ｂを中心として回転することにより開閉するこ
とができる。

このように構成されたヒータ１００において、　シリコ
ンエピタキシャル成長処理に際しては、半割ヒータ１０
０ａ、　１００ｂを合体させておき、処理終了後に支持
棒１０５ａ、　１０５ｂを中心として半割ヒータ１００
ａ。

１００ｂを外側に回転させて開き、　ヒータ１００をプ
ロセスチューブ２０の周囲から離脱させる。従って、上
述の実施例と同様にプロセスチューブ２０内の冷却に際
し、ヒータの熱の影響を少なくすることができるので、
プロセスチューブ２０の冷却時間を著しく短縮すること
ができ、スループットを向上させることができる。

ヒータをこのように構成すれば、ヒータを上方に退避さ
せる必要がないので、特に天井高さに制限があるクリー
ンルーム内に熱処理炉を設置する場合に有効である。

なお、このようなヒータを使用する場合には、ヒータを
開放したままプロセスチューブから水平方向に退避する
ようにしてもよく、これにより冷却時間を一層短縮する
ことができる。この際に。

プロセスチューブから退避したヒータを、前述の実施例
と同様の方法で保温することにより１次サイクルの熱処
理に際してのプロセスチューブの加熱時間をも短縮する
ことができる。

なお、プロセスチューブと加熱手段としてのヒータとの
相対的位置を変化させて両者を離隔する手段としては、
上述した２つの機構に限らず、種々の機構を採用するこ
とができる。例えば、ヒータを下方に退避移動するもの
でもよく、あるいはプロセスチューブをボートと共に移
動させてヒータ内から離隔するものであってもよい。

次に、この発明の他の実施例について説明する。

この実施例においては、プロセスチューブの周囲に配設
されたヒータが上下２つに分割されており、プロセスチ
ューブが各ヒータに対応する２つのゾーンを有している
熱処理炉について示す。第６図は、この発明の他の実施
例に係る縦型熱処理炉を示す断面図である。第６図中、
第１図と同じものには同じ符号を付して説明を省略する
。プロセスチューブ２２０は前述のプロセスチューブ２
０と同様に石英でつくられており、プロセスチューブ２
０と同様の構造を有しているが、プロセスチューブ２０
よりも長く構成されており、上部が熱処理温度に設定さ
れる熱処理ゾーン２２０ａ、下部が冷却温度に設定され
る冷却ゾーン２２０ｂとなっている。ヒータ２３０は前
述したヒータ３０と同様に電気抵抗式であり、上部ヒー
タ２３１と下部ヒータ２３２とを有してあり、これらは
ヒータ３０と同様に構成されている。

そして、上部ヒータ２３１はプロセスチューブ２２０の
熱処理ゾーン２２０ａの周囲に設けられており、下部ヒ
ータ２３２は冷却ゾーン２２０ｂの周囲に設けられてい
る。実際の処理に際しては、第７図に示すように、上部
ヒータ２３１により熱処理ゾーン２２０ａが、熱処理温
度１例えば１０５０℃に保持され、冷却ゾーン２２０ｂ
が、冷却温度、例えば８００℃に保持される。

これら２つのゾーン内の略均−の温度に保持されるがこ
れら２つのゾーンの間のゾーンは、所定の温度勾配を有
する。このゾーンの幅は、上部ヒータ２３１と下部ヒー
タ２３２との間の距離Ｑを可変することにより適宜設定
することができる。特に、両ゾーンに高い均熱性が要求
され、かつ両ゾーンの温度差が大きい場合には、上部ヒ
ータ２３１と下部ヒータ２３２との間の距離を調節して
均熱性を良好に保つことが好ましい。

なお、保温筒２０６は、ボート１をプロセスチューブ２
２０の上部に位置させるため、前述した保温筒６よりも
高さが高い。

ボート１のプロセスチューブの搬入に際しては、前述の
実施例の同様に行われる。この場合に、ボート１は最終
的にプロセスチューブ２２０内の熱処理ゾーン２２０ａ
に位置されるが、熱処理ゾーン２２０ａに至る前に、冷
却ゾーン２２０ｂで停止させ、又は冷却ゾーン２２０ｂ
を除々に通過させることにより、ウェハを予熱すること
も可能である。

これに続くガスパージ工程、昇温加熱工程、アニール／
エツチング工程、及びシリコンエピタキシャル成長工程
は、前述の実施例と同様に実施する。

次に、ボー１−１をプロセスチューブ２２０から搬出す
る前に、第８図に示すようにボート１を下降させて、８
００℃に保持された冷却ゾーン２２０ｂに位置させる。

この実施例の場合にも、従来のようにヒータの温度調節
によってプロセスチューブ内を冷却する必要がないので
前述の実施例と同様にプロセスチューブ内の冷却時間を
大幅に短縮することができる。

ボート１の搬出動作も、前述の実施例と同様に行われる
。この実施例の場合には、プロセスチューブ２２０に２
つのゾーンを設けるため、　プロセスチューブ２２０及
び保温筒２０６の長さを長くする必要があり、ボート１
の搬出搬入に際してその移動ストロークが大きくなる。

従って、前述のハンドラー装置５０及び昇降装置４０を
用いてボート１の搬出・搬入を行なうことにより、長い
保温筒２０６の長さの分の移動ストロークを節約するこ
とができ、極めて有効である。

なお、この実施例においては、熱処理ゾーン及び冷却ゾ
ーンをいずれも均熱ゾーンとしたが、冷却ゾーンについ
ては、必ずしも均熱ゾーンである必要はない、但し、冷
却ゾーンを熱処理前の予熱ゾーンとしても用いる場合に
は、均熱ゾーンであることが好ましい。また、ボート１
を熱処理ゾーンと冷却ゾーンとの間で移動させたが、ヒ
ータを移動させるようにすることもできる。更に、３ゾ
一ン方式又は５ゾ一ン方式のヒータの場合には、各ゾー
ンの温度を制御することによって上記２つのゾーンを形
成することができる。

なお、上記いずれの実施例においても、プロセスチュー
ブに対する被処理体の搬出・搬入を下方から行なってい
るが、上方から行なうようにすることもできる。

さらに、この発明はシリコンエピタキシャル成長炉に限
らず、プロセスチューブ内で被処理体を熱処理するため
の種々の縦型炉に適用することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によればプロセスチューブ
内での被処理体の反応処理終了後に、プロセスチューブ
とその周囲の加熱手段との相対的位置関係を可変として
いるので、プロセスチューブ周囲より加熱手段を引き離
すことが可能となり、プロセスチューブ内の被処理体の
冷却時間を従来よりも大幅に短縮することができる。

なお、上記構成を実現するにあたっては、プロセスチュ
ーブを移動するためには、被処理体を搭載したボートの
移動を必ず伴うため、加熱手段の移動による方が簡易に
実施することができる。この加熱手段を移動する場合に
は、加熱手段をプロセスチューブの上方に退避させるも
のが簡易に実施でき、天井高さ制限のある場合には、加
熱手段を半割り型ヒータで構成し、この半割り型ヒータ
を開放するようにすれば良い。

ここで、プロセスチューブより離脱させたヒータの温度
を下げないように、プロセスチューブの開口端に前述し
た密閉蓋または保温筒を装着するか、あるいはこれらと
併せてまたは独立してヒータの温度制御を実行すること
で２次のプロセス開始までの加熱時間をも大幅に短縮す
ることができ。

このように冷却時間及び加熱時間の短縮を図ることで、
−サイクルのプロセス時間がより短縮され、スループッ
トの大幅な向上が期待できる。

また、プロセスチューブ内での反応温度ゾーンでの被処
理体の反応処理終了後に、ボート又は周囲の加熱手段の
相対的移動により、被処理体を冷却温度ゾーンに設定す
るようにしており、上記反応温度ゾーンと冷却温度ゾー
ンとは予め形成されているので、上記移動によって容易
に被処理体の冷却を実行することができる。

従って、従来のように温度制御によってその都度反応温
度より冷却温度にクールダウンする必要がないので、−
サイクルの熱処理時間が大幅に短縮され、被処理体のス
ループットを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法及びその装置の一実施例を説明する
ための熱処理装置の構成図、第２図は第１図のプロセス
チューブ説明図、第３図は第１図のヒータ説明図、第４
図は第１図熱処理装置によるボート搬出動作説明図、第
５図は第１図ヒータの変形例説明図、第６図は本発明方
法及びその装置の他の実施例説明図、第７図は第６図プ
ロセスチューブ内の温度分布説明図、第８図は第６図の
冷却動作説明図である。１　・ボート　　　　　　２０・・・プロセスチューブ
３０・・・ヒータ　　　　　　４０・第１の昇降装置・
ハンドラ７０・・・回動装置

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数枚の被処理体をそれぞれ離間して上下方向に
配列したボートを収容処理する縦型のプロセスチューブ
内の反応ガス雰囲気として加熱下で被処理体を反応処理
するに際し、プロセスチューブ内に予め反応温度ゾーン
と、冷却温度ゾーンとを形成しておき、反応温度ゾーン
での反応終了後に、ボート又は加熱手段の相対的移動に
よって、被処理体をプロセスチューブ内の冷却温度ゾー
ンに設定し、予め定められた温度に冷却後にボートをプ
ロセスチューブ内より搬出することを特徴とする熱処理
方法。
（２）長手方向を鉛直にして配設され、被処理体を収容
して所定条件で処理するためのプロセスチューブと、熱
処理の際にプロセスチューブの周囲に設けられ、プロセ
スチューブ内の被処理体を加熱するための加熱手段と、
プロセスチューブ及び加熱手段の相対的位置を変化させ
てプロセスチューブと加熱手段とを離隔させるための位
置変化手段とを具備したことを特徴とする熱処理装置。