JPH02194624A - 半導体減圧処理装置 - Google Patents

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】 【産業上の利用分野】

本発明は減圧下におい−で、シリコンウェーハ等の半導
体基板を熱処理するための半導体減圧処理装置に関する
ものである。

【従来技術】

従来この種の熱処理装置としては、例えば特開昭６３−
２３９９３８号公報に開示された発明が周知である。こ
の従来例の公報には、多数枚の半導体基板を所定の支持
部材（石英ボート）で所定の間隔を持って支持させ、そ
の支持部材と共に反応炉内に収納し、該反応炉を所定の
温度に加熱し、前記半導体基板の表面にシリコン層を形
成することが明らかにされている。 そして、この従来例においては、反応炉内を減圧下に保
って被処理物を処理するものであるが、処理ガスが例え
ば酸素ガス（０２）とシランガス（ＳｉＨ４）の場合、
加熱され且つ所定圧に減圧された反応炉内において、両
者が反応してシリコン（Ｓ　ｉ　＞　、水素（Ｈ）及び
水（Ｈ２Ｏ）が生成し、シリコンが被処理物の表面に略
均−の皮膜となって付着すると同時に、反応炉の内壁面
にも付着することになる。この内壁面に付着したシリコ
ンは剥離し易く、熱処理中に部分的に剥離して被処理物
に付着すると均一の皮膜にならなくなり、不良の製品と
なってしまう。従って、−殻内には、この種の被処理物
を熱処理する場合には、反応炉の内部を清掃してクリー
ンにすることが必要であり、そのためには加熱処理装置
から反応管又は反応炉を取り外し、その内部を頻繁（３
〜４日毎）に清掃しなければならない。

【発明が解決しようとする課題】

前記従来例における反応管又は反応炉の清掃のための取
り外し作業は、減圧系統、反応ガス供給系統、圧力管理
系統及び温度管理系統などの各接続部における各構成部
品をチエツクしながら再現性を考慮して行わなければな
らず、極めて厄介な作業であり、又その清ｎ後の組み立
て作業においても、各構成部品を夫々清掃して注意深く
、且つ取り外し前と同一の条件が再現できるように組み
立てなければならず、その組み立て作業も時間がｌｆ）
って厄介であり、清掃の作業性に大きな課題を有してい
る。 又、被処理物の処理条件を常に一定にしなければ、製品
にバラツキが生じて品質の低下を来す。 従って低温時でも高温時においても、反応管又は反応炉
内が一定の減圧状態に保てるようにセットしなければな
らない。つまり、低７３　（４００℃以下）時ニオイテ
ハ、Ｈ（１〜９）ｘ　１０−’Ｄ　ａ　、　ｖｌ／　Ｓ
、高温（４００〜８５０℃）時では、旧１〜９）Ｘ　１
Ｏ−６１）　ａ　。 ｒＩｌ／Ｓ、の減圧状態を保たなければならないが、前
記したように清掃のための取り外し及び組み立ての部品
又は部所が多いと、それだけリーク部分が多くなり、そ
の作業毎に同一条件の再現性に大きな課題を有している
のである。 （課題を解決するための手段１ 前記従来例における種々の課題を解決する具体的手段と
して本発明は、半導体ウェーハを処理する半導体用減圧
処理装置であって、少なくとも、半導体ウェーハを処理
するための反応管と、該反応管の外側に位置し処理ガス
の通路とならない気密空間を形成するための気密形成管
とから構成された半導体用減圧装置を提供するものであ
り、前記気密空間を形成するための気密形成管の開口部
にフランジ部材が気密状態で結合された構成にし、又前
記フランジ部材には処理ガスを供給するための処理ガス
供給用接続管と、気密空間を減圧するための減圧用接続
管とが設けられる構成、及び気密形成管と反応管との間
に処理ガスを排気するためのガイド管を介在させた構成
、更には反応管の開口部と対向する端部に連通孔を設け
てガイド管と連通させた構成とを含む半導体減圧処理装
置であり、それによって従来例の課題、即ち清掃の困難
性を解決できるのである。 更に本発明は、半導体ウェーハを処理する半導体用減圧
処理装置であって、半導体ウェーハを処理するための反
応管の開口部側に配設されたフランジ部材と気密状態で
結合して気密空間を形成する反応管又は気密形成管を、
前記フランジ部材を取り外すことなく着脱できる半導体
減圧処理装置をも提供するものであり、前記気密形成管
はフランジ部材の内側で締付は手段により気密状態に配
設される構成を含み、それによっても清掃の困難性を解
決できるのである。 いずれにしても、前記被処理物である半導体が収納され
て処理される処理スペースを、減圧状態に維持する諸機
能を備えたフランジ部材を取り外すことなく、熱処理炉
内に配設される８管を取り外すことができるので、その
取り外し及び組み付は作業が著しく容易になり、又これ
等８管を掃除のために取り外しても、元の気密状態の再
現が直ちに行えるのである。

【実施例】

次に本発明を図示の実施例により更に詳しく説明すると
、第１〜４図に示した第１実施例において、１は半導体
用減圧処理装置である縦型の熱処理炉を示すものであり
、該熱処理炉１内にはヒートコイル等の加熱源２が円筒
状に配設され、該加熱源２の円筒状の中央部に被処理物
の処理スペースとなる複数のプロセスチューブが着脱自
在に配設される。これ等プロセスチューブは、耐熱性の
石英ガラスで形成された気密形成管３と、反応管４と、
これ等両管の間に配設したガイド管５とで３重構造に構
成され、熱処理炉１の上部に配設したフランジベース６
とフランジ部材７とにより、熱処理炉１に対して上部か
ら気密に且つ着脱自在に挿着配設される。そして、前記
加熱源２は挿着配設された気密形成管３の外周に近接し
て位置し、８管を外部から加熱するように構成されてい
る。 前記気密形成管３は熱処理炉１内において気密空間を形
成するために８管の外側に位置し、その下端部は略球形
状を呈する曲面に形成され、上端の開口部の外周面には
シールされるべきフランジ部８が一体に形成されている
。この気密形成’Ｉ！ｒ３の内側には処理ガスの排気を
ガイドするためのガイド管５が配設されるが、このガイ
ド管５は前記気密形成管３と略同形状を呈しており、上
部の開口部の外周面にフランシブ９が形成され、該フラ
ンジ部が前記気密形成管３の開口部に当接して配設状態
が維持される構成になっている。つまり、ガイド管５は
気密形成管３の内側に落とし込んだ状態で配設され、両
者間でシールされることなくフランジ部９の当接のみに
よって垂下状態が維持され、必要があれば、７ランジ８
ＩＳ９の外周に適宜の空気抜き用の溝９８を複数条設け
ても良く、又引上げ用のフック部１４９ｂをフランジ部
９の上面に複数設けても良い。 前記反応管４は前記ガイド管５の内側に挿着されて配設
され、その下端部は一部において開口部１０が形成され
、上端部はテーパー而１１を介して拡径部１２を形成し
、該拡径部に処理ガス供給用の連通孔１３を設けである
。従って、この反応管４とガイド管５とは開口部１０を
介して連通し、反応管１１の内側と外側とを伝って処理
ガスが流通又は排気され、前記気密形成管３は熱処理炉
１内に気密空間を形成しているのである。 前記気密形成管３が気密状態に取り付けられるフランジ
ベース６及びフランジ部材７は熱処理炉１上に配設され
る。即ち、熱処理炉１の上部で前記気密形成管３が挿着
される開口部に沿って７ランジベース６を取り付け、こ
のフランジベースに対してフランジ部材７が取り付けら
れる。この場合に、フランジベース６は前記気密形成管
３の７ランジ８Ｉ１８が着座する段部１４を設けると共
に、該段部１４に近接した位置に冷却水用の通水路１５
が設けられ、更に外周面に沿って取付用の張出部１６が
一体に形成され、全体形状としては略ドーナツ状を呈し
ている。そして、前記張出部１６を介して熱処理炉１の
上部に固定しである複数のナツト１７にボルト１８等に
より取り付けられる。 前記フランジ部材７は全体として筒状を呈しており、該
筒状の下端は前記フランジベース６に着座し且つ固定さ
れる平坦な端部１９と、後述する蓋部材が施蓋される外
側に開いた上端部２ｏとを有し、該上端部２０にはＯリ
ングが位置する溝部２１が形成され、これ等両端部には
夫々冷却水用の通水路２２゜２３が形成されている。更
に、上端ｌ！１ＩｌＩＦりの内周面に前記反応管４の拡
径部１２が安定して着座するフランジ部２４が一体に突
出形成されている。 更に前記フランジ部材７には、第４図に示したように、
減圧用接続管２５と、処理ガス注入用接続管２６と、減
圧用接続管 サー用の取入管２８とが夫々内部に連通した状態で周側
面に一体的に設けられ、各通水路には冷却水用配管２９
が連結されている。 そして、前記気密形成管３、ガイド管５及び反応管４と
を組み付けるに際しては、予めフランジベース６とフラ
ンジ部材７とを熱処理炉１の上部に取り付けておき、前
記フランジベース６の段部１４に気密形成管３のフラン
ジ部８を着座させ、必要があれば適宜０リング３０を介
在させて着座させ、締付はリング３１をフランジ部８に
当接させて適宜のボルト３２により複数ケ所で締め付け
ることにより、７リング部８がサンドイッチ状に上下か
ら押圧されて気密形成管３が気密に取り付けられる。 この場合に締付はリング３１とフランジ部８との当接面
に適宜のＯリング３３を介在させて気密状態にし、熱処
理炉１内に気密空間が形成される。 次に、ガイド管５を前記気密空間の内側、即も気密形成
管３の内側に落とし込み、ガイド管５のフランジ部９を
気密形成管３の開口部に当接させて配設する。この場合
に、ガイド管５と気密形成管３との間の間隙は、実質的
に開基された状態になり、処理ガス等が入り込まない空
間となるのである。但し、気密空間の内部を減圧状態に
した時には、ガイド管５のフランジ部９と気密形成管３
の開口部との当接部分がシールされていないので、又は
溝部９ａの存在により両管で閉鎖された空間から空気を
扱くことは容易に行えるのである。 更に、反応管、４を前記ガイド管５の内側に挿着するよ
うにして配設する。この反応管４はフランジベース６又
はフランジ部材７との間で気密度を必要としないので、
その拡径部１２がフランジ部２４で支持され、且つ前記
ガイド管５との間で適宜の間隙、即ら処理ガスの通路と
なる間隙が形成されれば良いのである。この場合に、支
持の安定度に不安があれば、例えば支持リング３４を前
記締付はリング３１上にＵ置してから挿着し、拡径部１
２の下面を支持させれば良い。この支持リング３４は耐
熱性のものであり、適宜の通気性を有するか又は適宜の
連通孔を設けて、通気性を付与してあり、同時に７リン
グ部材７に対する断熱機能をも有１−るものである。 このように取り付けられた気密形成管３、ガイド管５及
び反応管４は、フランジベース６に気密状態に取り付け
られているフランジ部材７を取り外すことなく、順次ｎ
着配設及び造り外すことができ、特に前記締付はリング
３１による締付けだけを注意深く作業することで、気密
形成管３で形成される気密空間がその着脱作業を行って
も、気密状態の再現性が高くなるのである。 そして、前記したように取り付けた反応管４に対して、
被処理物である多数のウェーハ等の半導体薄板３５を搭
載したボート３６を吊型状態で反応管４の内側に収納す
る。この場合に、前記ボート３６を蓋部材３７に吊型状
態にして施蓋するか、又は蓋部材３７を貫通して気密状
態にした軸３８を介して吊型状態に収納する。軸３８を
介して吊型状態に収納した時には、ボート３６に対して
所定の回転が付与でき、それによって半導体ウェーハ上
により均一な皮膜が形成される。尚、図中３９はリフタ
ーであり、該リフターの上端部に横方向に伸びたアーム
４０が取り付けられ、該アームによって前記ボート３６
又は蓋部材３７を垂直にリフトアップすることができる
。 第５図に第２実施例を示しである。この実施例において
は、前記第１実施例との間で、気密形成管３の取り付は
構造が相違するのみで他の構成部分は実質的に同一であ
るので、同一符号を付してその詳細は省略する。 即ち、締付はリング３１ａの部分が７リング部材７と一
体に形成され、気密形成管３はフランジ部材７を取り付
ける際にフランジベース６との間に挾み込んで気密状態
に取り付けられ、その後ガイド管５を挿着配設してから
、反応管４を挿着収納する。この場合に、気密形成管３
がフランジベース６及びフランジ部材７に対して気密状
態に取り付けられていれば、これに挿着配設される前記
ガイド管５及び反応管４は単に適正な位置状態に収納配
設されていれば良いのである。 そして、このように挿着配設されたガイド管５及び反応
管４は、フランジ部材７を取り外すことなく、７リング
部材７の上部から簡単に挿着及び離脱させることができ
るのである。但し、気密形成管３は、フランジ部材７を
フランジベース６から取り外さなければ、熱処理炉１か
ら取り外すことができないが、気密形成管３によって、
熱処理炉１内に所定の気密空間を形成する点で、前記第
１実施例と共通するのである。 第６図に第３実施例を示しである。この第３実施例にお
いては、前記第１実施例との間で、気密形成管３で熱処
理炉１内に気密空間を形成すること、及びフランジ部材
７を取り外すことなく気密形成管３及び反応管４が着脱
できる点で共通しているのである。従って、この第３実
施例においても首記第１実施例と同一部分には同一の符
号を付してその詳細は省略しである。この第３実施例に
おいては、気密形成管３と反応管４とで２重構造に形成
し、ガイド管５の配設を省略した構成にしである。この
ように構成することで、半導体を処理したときに、気密
形成管３と反応管４との間が処理ガス通路となって、そ
の壁面にシリコンが析出することになるが、前記したよ
うに両管の着脱が容易であり、且つ気密の再現性に優れ
ているので、その清掃作業が簡単に行えるのである。

【操作の説明】

本発明に係る熱処理装置は、処理スペース内、即ち気密
形成管、ガイド管及び反応管とからなるプロセスチュー
ブ内に被処理物としてシリコンウェーハを収納し、該プ
ロセスチューブ内を所定温度に加熱すると共に所定圧に
減圧し、実質的に処理ガスとして、ｆａ＃ガスとシラン
ガスとを充填して処理するものである。 この場合に、前記第１実施例における熱処理装置は、第
２図に示したように、前記フランジ部材７に設けた減圧
用接続管２５を介して内部、即ち気密形成管３の内部を
減圧させ、その減圧状態を保ちながら、つまり減圧用接
続管２５側で吸引しながら処理ガス注入用接続管２６か
ら、酸素ガスとシランガスとを順次注入すると、反応管
４内を通過した処理ガスが、その下端の連通孔１０から
ガイド管５に導入され、減圧用接続管２５側に順次排気
されることになる。従って、前記した処理を行うと、反
応管４の内側面と外側面及びガイド管５の内側面にシリ
コンが析出することになる。 このような処理が所定の回数行われ、シリコンの析出に
よって、内部を清掃する必要が生じた時、反応管４及び
ガイド管５を引上げて簡単に清掃することができるので
ある。特に、気密形成管３とガイド管５との間に処理ガ
スがほとんど存在しないので、気密形成管３の汚れ、即
ちシリコンの析出がほとんどなく、従って、気密形成管
３の′ｆ４掃は２〜３ケ月に１回の割合で清ｂｉすれば
足りるのである。 又、第２実施例においても、前記同様に内部を清掃する
必要が生じた時、反応管４及びガイド管５を引上げて簡
単に清掃することができる。従って、前記第１及び第２
実施例においては、内側に位置する反応管４とガイド管
５とを清掃すれば足りるので、これ等の両管を清掃した
後に、再度組み付ければ良いのであり、いずれにしても
、フランジ部材７を取り外す必要がないので、フランジ
ベース６との間における気密の状態がそのまま維持でき
ると共に、フランジ部材７に取り付けである減圧用接続
管２５、処理ガス注入用接続管２６、減圧肘用接続管２
７及び内部温度検出センサー用の取入管２８等の減圧維
持に影響する各部の取り外しを全く必要としないので、
取り外しの前の状態がそのまま維持でき、気密形成管３
による気密空間の形成状態に全く変化を来さないのであ
る。 気密形成管３は前記した通り、付着物が少なくて汚れが
少ないけれども、例えば３ケ月に１度程度の清掃を行う
場合には、第１実施例においては、反応管４及びガイド
管５を引上げ、続いて支持リング３４を取り除き、ボル
ト３２を緩めて締付はリング３１の締付けを解除して引
き上げるだけで気密形成管３も容易に取り外すことがで
きる。この場合に、フランジ部材７を取り外す必要がな
いので、フランジベース６との間における気密の状態が
そのまま維持できると共に、フランジ部材７に取り付け
である減圧用接続管２５、処理ガス注入用接続管２６、
減圧肘用接続管２７及び内部温度検出センサー用の取入
管２８等の減圧維持に影響する各部の取り外しを全く必
要とせずにそのままの状態が維持できるのである。 第２実施例の場合には、７リング部材７を取り外し、減
圧維持に影響する各部の取り外しを行って清掃すれば良
い。この場合には、３ケ月に１回の割合であるため、仮
にその作業に１日掛かったにしても、全体から見ればそ
れほど大きな影響を与えるものではない。 第３実施例においては、その清掃において、気密形成管
３と反応管４とを取り外して清掃することになるが、こ
の場合には締付はリング３１を取り外し、フランジ部材
７を取り外すことなく、気密形成管３を取り外すことが
できるので、これ等を清掃してクリーンにしてから順次
組み付ければ良いのである。この場合に、締付はリング
３１の締付は度合いによる気密形成管３とフランジベー
ス６との間の気密状態の再現性をチエツクするだけであ
るため、組み付けの作業性も一段と向上し容易になるの
である。 いずれにしても、清掃が必要な所定のプロセスチューブ
（気密形成管、ガイド管及び反応管）は、所定回数の処
理工程毎に清掃されることになるが、その取り外し及び
取り付は作業の際に、最低限の部品を取り外すだけで済
み、気密及び減圧維持が常に同一条件に再現できるので
ある。尚、実施例は、所謂井戸型と称する縦型減圧処理
装置に関するものであるが、これに限らず、所謂ベル型
と称する縦型減圧処理装置及び横型減圧処理装置にも利
用できるものである。 【発明の効果１ 以上説明したように本発明に係る減圧熱処理装置は、半
導体ウェーハを処理する半導体用減圧処理装置であって
、少なくとも、半導体ウェーハを処理するための反応管
と、該反応管の外側に位置し処理ガスの通路とならない
気密空間を形成するための気密形成管とから構成された
ちのであり、特に処理ガスの通路とならない気密空間を
形成ケるための気密形成管を反応管の外側に位置さぼる
ことにより、気密形成管が汚染されることがほとんどな
く長期に亘って清掃の必要がなくなり、熱処理炉内の処
理条件を長期に口って一定に保つことができると云う優
れた効果を奏する。 又、気密空間を形成するための気密形成管の間口部に７
リング部材が気密状態で結合された構成にし、前記フラ
ンジ部材には処理ガスを供給するための処理ガス供給用
接続管と、気密空間を減圧するための減圧用接続管とが
設けられた構成、及び気密形成管と反応管との間に処理
ガスを排気するためのガイド管を介在させた構成にし、
更に反応管の開口部と対向する端部に連通孔を設けてガ
イド管と連通させた構成にすることによって、気密形成
管の汚れがほとんどなくなり、清−１を必要とする反応
管及びガイド管を容易に着脱でき、それによって清掃の
容易性並びに清ｎ後の処理条件の再現性が著しく向上す
ると云う優れた効果を奏する。 更に本発明の半導体処理装置は、半導体ウェー八を処理
する半導体用減圧処理装置であって、半導体ウェー八を
処理するための反応管の開口部側に配設されたフランジ
部材と気密状態で結合して気密空間を形成する反応管又
は気密形成管を、前記７リング部材を取り外すことなく
着脱できる構成にしたことにより、清掃のために６管を
取り外し又は再度組み付けても、元の気密状態の再現が
直りに行え、同一条件で処理できると云う優れた効果も
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱処理装置の第１実施例を示す略
示的側断面図、第２図は同装置の要部を拡大して示した
一部断面図、第３図は同装置の要部を更に拡大して示し
た一部断面図、第４図は同装置のフランジ部材の平面図
、第５図は第２実施例を示す要部の略示的側断面図、第
６図は第３実施例を示す要部の略示的側断面図である。 １・・・・・・熱処理炉　　　　２・・・・・・加熱源
３・・・・・・気密形成管　　　４・・・・・・反応管
５・・・・・・処理ガス排気するためのガイド管６・・
・・・・フランジベース　７・・・・・・フランジ部材
８．９・・・フランジ部　　１０・・・・・・開口部１
１・・・・・・テーパー面　　　１２・・・・・・拡径
部１３・・・・・・連通孔　　　　　１４・・・・・・
段部１５・・・・・・通水路　　　　　１６・・・・・
・張出部１７・・・・・・ナツト　　　　　１８．３２
・・・ボルト１９・・・・・・平坦な端部　　　２０・
・・・・・上端部２１・・・・・・溝部　　　　　　２
２．２３・・・通水路２４、４５・・・・・・７リング
部　２５・・・・・・減圧用接続管２６・・・・・・処
理ガス注入用接続管２１・・・・・・圧力計用接続管 ２８・・・・・・内部温度検出センサー用の取入管２９
・・・・・・冷部水用配管　　３０．３３・・・０リン
グ３１・・・・・・締付はリング　　３４・・・・・・
支持リング３５・・・・・・半導体基板　　　３６・・
・・・・ボート３７・・・・・・蓋部材　　　　　３８
・・・・・・軸特許出願人　株式会社ディスコハイチッ
ク代 理 人 秋 輝 雄 第３ 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）半導体ウェーハを処理する半導体用減圧処理装置
   であって、少なくとも、半導体ウェーハを処理するため
   の反応管と、該反応管の外側に位置し処理ガスの通路と
   ならない気密空間を形成するための気密形成管とから構
   成された半導体用減圧装置。 （２）気密空間を形成するための気密形成管の開口部に
   フランジ部材が気密状態で結合されている請求項（１）
   記載の半導体減圧処理装置。 （３）フランジ部材には処理ガスを供給するための処理
   ガス供給用接続管と、気密空間を減圧するための減圧用
   接続管とが設けられている請求項（２）記載の半導体減
   圧処理装置。 （４）気密形成管と反応管との間に処理ガスを排気する
   ためのガイド管を介在させた請求項 （１）、（２）又は　（３）記載の半導体減圧処理装置
   。 （５）反応管の開口部と対向する端部に連通孔を設けて
   ガイド管と連通させた請求項（４）記載の半導体減圧処
   理装置。 （６）半導体ウェーハを処理する半導体用減圧処理装置
   であって、半導体ウェーハを処理するための反応管の開
   口部側に配設されたフランジ部材と気密状態で結合して
   気密空間を形成する反応管又は気密形成管を、前記フラ
   ンジ部材を取り外すことなく着脱できる半導体減圧処理
   装置。 （７）気密形成管はフランジ部材の内側で締付け手段に
   より気密状態に配設される請求項（６）記載の半導体減
   圧処理装置。