JPH0233922A - 熱処理装置 - 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、熱処理技術、特に、プロセスチューブについ
ての改良技術に関し、例えば、半導体装置の製造工程に
おいて、ウェハに拡散処理を施すのに利用して有効な技
術に関する。

［従来の技術〕 半導体装置の製造工程において、ウェハに拡散処理を施
す拡散装置として、石英ガラスで円筒形状に形成された
プロセスチューブの内部にウェハを搬入して、プロセス
チューブの内部をヒータにより加熱して所望の拡散反応
を起こさせるように構成されている装置がある。

なお、拡散装置を述べである例としては、株式％式％ 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、このような拡散装置においては、高温度（例え
ば、１２５０°Ｃ）で、長時間（例えば、１０〜５０時
間）熱処理されると、プロセスチューブの筒壁が加熱に
伴って軟化し、筒壁それ自体の剛性強度の低下により自
重を支えきれなくなるため、プロセスチューブの変形等
が発生し、プロセスチューブの筒壁の一部がウェハに接
触しウェハの出し入れ作業を妨害するという問題点があ
ることが、本発明者によって明らかにされた。

そこで、プロセスチューブを手作業にて周方向に回転さ
せることが考えられるが、手作業にて回転させる場合に
は次のような問題点がある。

（１）高温度にさらされるため、作業者の危険度が高ま
る。

（２）作業者の感に顧るため、プロセスチューブへのウ
ェハ搬入搬出装置とプロセスチューブとの芯ずれが発生
する。

（３）プロセスチューブの周方向への回転角度について
微妙な制御を確保することができない。

本発明の目的は、手作業に頼らずに、高温処理に伴うプ
ロセスチューブの変形による弊害の発生を防止すること
ができる熱処理装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、次の通りである。

すなわち、熱処理装置においてプロセスチューブを回転
させる回転装置を設けたものである。

〔作用〕

前記した手段によれば、プロセスチューブが回転装置に
より自動的に回転されることにより、プロセスチューブ
の天井壁に位置する部分が変わるため、天井壁に相当す
る部分における軟化による垂れ下がり変形は防止される
。したがって、変形によってプロセスチューブの天井壁
に相当する部分が被処理物に接触することにより、被処
理物のプロセスチューブに対する出し入れ作業が妨害さ
れるという弊害の発生は未然に防止されることになる。

〔実施例１〕 第１図は本発明の一実施例である拡散装置を示す縦断面
図、第２図はその作用を説明するだめの縦断面図、第３
図および第４図は同じく一部切断正面図および正面図で
ある。

本実施例において、この拡散装置は、石英ガラス等から
略円筒形状に形成されているプロセスチューブ１を備え
ており、このプロセスチューブ１の内部室は処理室２を
実質的に形成している。プロセスチューブ１の外部には
ヒータ４が平行になるように配設されており、プロセス
チューブ１とヒータ４との間には均熱管３がそれぞれ平
行になるように介設されている。そして、ヒータ４およ
び均熱管３はプロセスチューブ１を通して、処理室２に
おける少なくとも中央部分を均一に加熱するようになっ
ている。プロセスチューブ１の一端開口部には被処理物
としてのウェハ５をボート形状の治具６に複数枚整列し
た状態で出し入れするための炉口１ａが形成されており
、炉口１ａはキャップ７により開閉されるようになって
いる。プロセスチューブ１の他端にはガス供給口８が開
設されており、ガス供給口８は拡散源としての不純物を
流すキャリアガスやウェット酸素等のような処理ガスを
導入するようになっている。

プロセスチューブｌの外部にはプロセスチューブ１を周
方向に回転させるための回転装置１０が設備されており
、この回転装置ｌＯは一対の支持台１１．１２を備えて
いる。両支持台１１．１２はプロセスチューブ１の前部
および後部の下方にそれぞれ配設されており、支持台１
１．１２トには軸受装置１３．１４がそれぞれ支持され
ている。

支持台１１．１２は軸受装置１３．１４を上下動し得る
ようにそれぞれ構成されており、軸受装置１３．１４は
２組の回転ローラ１５．１５および１６．１６をそれぞ
れ回転自在に支承するように構成されている。各組の回
転ローラ１５および１６は水平、かつ、プロセスチュー
ブ１の軸心と平行になるように配されて支承されており
、前側に配された組の一方の回転ローラ１５は、支持台
１１上に設備されている流体圧モータまたは電動モータ
等のような回転駆動装置１７により伝動装置１８を介し
て回転されるようになっている。

この回転駆動装置１７はコントローラ１９により制御さ
れるようになっており、コントローラ１９には位置セン
サ２０が接続されている０位置センサ２０はプロセスチ
ューブ１の外部における適当位置に配されて設備されて
おり、この位置センサ２０はプロセスチューブ１が実際
に回転された角度を検出するように構成されている。そ
して、回転駆動装置１７はこの位置センサ２０によりコ
ントローラ１９を介してフィードバック制御されること
により、プロセスチューブ１を回転ローラ１５．１６を
介して所定の角度（後述する。）、回転し得るように構
成されている。

次に作用を説明する。

本実施例において、熱処理作業が実施される際、第１図
および第３図に示されているように、回転ローラ１５．
１６は支持台１１．１２を下降されることによりプロセ
スチューブ１から離されており、したがって、プロセス
チューブ１は均熱管３上に載置された状態になっている
。この状態において、プロセスチューブ１、均熱管３お
よびヒータ４の軸心は同一の垂直面内において互いに平
行になっている。

ヒータ４に通電されてプロセスチューブ１の処理室２が
均熱管３を介して所定の処理温度および雰囲気に設定さ
れると、被処理物としてのウェハ５が複数枚、石英ガラ
ス製の治具６に載置されてプロセスチューブ１の内部に
炉口１ａから搬入される。このとき、治具６はプロセス
チューブｌの内面上を滑動されるが、プロセスチューブ
１は真円形状に形成されているため、治具６とプロセス
チューブ１内面とを整合させ易い。

処理室２にガス供給口８から所定の処理ガスが供給され
ると、ウェハ５は所定雰囲気において所定温度に加熱さ
れることにより、所望の拡散処理を施される。

ところで、例えば、パワートランジスタのベース形成に
際し、硼素（Ｂ）をデボジソシゴンされたウェハに引伸
し拡散処理を実施する場合等においては、１２５０°Ｃ
の高温度下で、１０〜５０時間のような長時間にわたる
熱処理が実施される場合があるが、このような場合、プ
ロセスチューブの筒壁が加熱に伴って軟化し、それ自体
の剛性強度の低下により自重を支えきれなくなるため、
プロセスチューブの変形等が発生するという問題点があ
ることが、本発明者によって明らかにされた。

特に、プロセスの天井壁は高温度になり易いため、軟化
して垂れ下がり変形し易い（第３図の想像線参照）、、
そして、天井壁が垂れ下がり変形すると、プロセスチュ
ーブ内に搬入されているウェハ群の上側部分に垂れ下が
り変形部分が接触し、プロセスチューブからのウェハ群
の搬出が困難になったり、フ゛ロセスチューフ゛が１員
傷されたりする等の弊害が発生する。

そこで、本実施例においては、プロセスチューブｌを回
転装置１０により、定期的、例えば、１回の処理毎に回
転させてプロセスチューブ１における天井壁の垂れ下が
り変形による弊害の発生が防止される。

すなわち、所定の処理が終了しウェハ５がプロセスチュ
ーブ１から搬出されると、第２図および第４図に示され
ているように、プロセスチューブ１の前後部において回
転ローラ１５．１６が支持台１１．１２により上昇され
、プロセスチューブ１が均熱管３内の底面上から差し上
げられる。

続いて、コントローラ１９によって制御される回転駆動
装置１７により回転ローラ１５が伝動装置１８を介して
回転され、プロセスチューブ１が所定の角度、すなわち
、９０度またはその奇数倍の角度、回動される。このと
き、プロセスチューブ１の実際に回動された角度が位置
センサ２０により測定され、その実測値がコントローラ
１９に送信されることにより、回転駆動装置１７がフィ
ードバック制御されるため、プロセスチューブ１は所定
角度正確に回動される。

その後、回転ローラ１５．１６が支持台１１．１２によ
り下降され、プロセスチューブ１が均熱管３内の底面上
に載置される。このとき、回転ローラ１５．１６は垂直
に上下動されるため、プロセスチューブｌにおける軸心
の均熱管３およびヒータ４の軸心に対する位置は、垂直
かつ平行を精密に維持されることになる。したがって、
プロセスチューブ１の偏心に伴って発生するプロセスチ
ューブ１の変形や、加熱の偏り等を防止することができ
るとともに、ウェハの搬入搬出装置との関係を適正に維
持することができる。

このようにして、プロセスチューブ１が９０度または９
０度の奇数倍の角度だけ回動されると、今まで天井壁に
位置していた部分が側壁に位置することになる。そして
、このプロセスチューブｌの回動が、例えば１処理毎に
繰り返されることにより、天井壁に位置する部分はプロ
セスチューブ１において常に移り替わるため、天井壁の
垂れ下がりは抑止ないしは抑制されることになる。した
がって、プロセスチューブの垂れ下がり変形部分にウェ
ハ群の上側部分が接触し、プロセスチューブからのウェ
ハ群の搬出が困難になったり、プロセスチューブが損傷
されたりする等の弊害の発生は未然に防止されたことに
なる。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１）　　プロセスチューブを周方向に回転させること
により、プロセスチューブにおいて天井壁に位置する部
分を移し替えることができるため、高温度処理中に自重
によってプロセスチューブの天井壁部分が垂れ下がり変
形してしまう事態が発生するのを防止することができる
。

（２）高温度熱処理中におけるプロセスチューブの天井
壁についての垂れ下がり変形を防止することにより、天
井壁が被処理物に接触して被処理物の搬入搬出を妨害す
る事故や、プロセスチューブの損傷事故等のような弊害
の発生を未然に防止することができるため、作業性の低
下を回避することができるとともに、プロセスチューブ
全体としての寿命を延長させることができる。

（３）プロセスチューブを回転させる回転装置を垂直に
上下動するように構成することにより、プロセスチュー
ブの均熱管およびヒータに対する軸心関係を回転前後に
おいて精密に維持することができるため、プロセスチュ
ーブの偏心に伴って発生するプロセスチューブの変形や
加熱の偏り等を防止することができるとともに、プロセ
スチューブへのウェハの搬入搬出装置との関係を適正に
維持することができる。

（４）プロセスチューブ、均熱管、ヒータおよびウェハ
の搬入・搬出装置の構造並びにそれらの機能等を変更し
なくて済むため、設備費や維持管理費の増加を抑制する
ことができるとともに、加熱処理についての精度の低下
等を回避することができる。

（５）プロセスチューブを自動的に回転させることによ
り、プロセスチューブを手作業で回転させなくて済むた
め、作業の安全性の低下を回避することができるととも
に、作業の精度および信頼性を高めることができる。

〔実施例２〕 第５図は本発明の他の実施例である拡散装置を示す縦断
面図、第６図はその一部切断正面図である。

本実施例２が前記実施例１と異なる点は、回転装置１０
Ａが熱処理中においても、プロセスチューブ１をガス供
給口８に接続されたフレキシブルチューブ（図示せず）
の許容範囲（例えば、９０度〜３６０度程度）内で往復
回動させ得るように構成されているとともに、熱処理中
、ウェハ５群がカンチレバー６Ａによりプロセスチュー
ブ１の底面から浮き上げられて支持されるようになって
いる点にある。

本実施例において、熱処理中、プロセスチューブ１が回
転装置１０Ａにより往復回動されるため、プロセスチュ
ーブ１の天井壁に位置する部分は常に１多り替わってい
ることになる。したがって、プロセスチューブ１のうち
最も高温度になる部分である天井壁が垂れ下がることは
防止される。このとき、プロセスチューブｌはガス供給
口８に接続されたフレキシブルチューブ（図示せず）の
許容範囲内で往復回動されるため、ガス供給口８からの
ガス供給については何らの支障は発生しないし、発塵も
ない、また、プロセスチューブｌ内において、ウェハ５
群はプロセスチューブ１の底面から浮かされて支持され
ているため、プロセスチューブ１の回転がウェハ５群に
よって妨げられることはない。

本実施例２によれば、前記実施例１と同様にプロセスチ
ューブの天井壁に相当する部分の垂れ下がりを防止する
ことができるため、天井壁に相当する部分がウェハに接
触してウェハの搬入搬出を妨害する事故や、プロセスチ
ューブの損傷事故等のような弊害の発生を未然に防止す
ることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

例えば、プロセスチューブを周方向に回転させるための
回転装置としては、前記実施例１．２に開示されている
構成のもの使用するに限らず、プロセスチューブをベル
トやチェーン等により吊持して回転させるように構成さ
れているもの等を使用してもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である拡散装置に適用した
場合について説明したが、それに限定されるものではな
く、低圧ＣＶＤ装置、アニーリング装置、その他の熱処
理装置全般に適用することができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。

プロセスチューブを周方向に回転させることにより、プ
ロセスチューブにおいて天井壁に位置する部分を移し替
えることができるため、高温度処理中に自重によってプ
ロセスチューブの天井壁部分が垂れ下がり変形してしま
う事態が発生するのを防止することができる。高温度熱
処理中におけるプロセスチューブの天井壁についての垂
れ下がり変形を防止することにより、天井壁が被処理物
に接触して被処理物の搬入搬出を妨害する事故や、プロ
セスチューブの損傷事故等のような弊害の発生を未然に
防止することができるため、作業性の低下を回避するこ
とができるとともに、プロセスチューブ全体としての寿
命を延長させることができる。また、プロセスチューブ
を自動的に回転させることができるため、無人化により
、作業の安全性精度および信頬性を高めることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である拡散装置を示す縦断面
図、 第２図はその作用を説明するための縦断面図、第３図お
よび第４図は同じく一部切断正面図および正面図である
。 第５図は本発明の他の実施例である拡散装置を示す縦断
面図、 第６図はその一部切断正面図である。 １・・・プロセスチューブ、２・・・処理室、３・・・
均熱管、４・・・ヒータ、５・・・ウェハ（被処理物）
、６・・・治具、６Ａ・・・カンチレバー、７・・・キ
ャップ、８・・・ガス供給口、１０、ＩＯＡ・・・回転
装置、１１．１２・・・支持台、１３．１４・・・軸受
装置、１５．１６・・・回転ローラ、１７・・・回転駆
動装置、１８・・・伝動装置、１９・・・コントローラ
、２０・・・位置センサ。 第３図 ム 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プロセスチューブを周方向に回転させる回転装置を
   備えていることを特徴とする熱処理装置。 ２、回転装置が、プロセスチューブを９０度またはその
   奇数倍の角度宛、定期的に回転させるように構成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱処
   理装置。 ３、回転装置が、プロセスチューブを往復回動させるよ
   うに構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の熱処理装置。