JPH03212934A

JPH03212934A - 縦型熱処理装置

Info

Publication number: JPH03212934A
Application number: JP886390A
Authority: JP
Inventors: Wataru Okase; 亘大加瀬
Original assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Priority date: 1990-01-18
Filing date: 1990-01-18
Publication date: 1991-09-18
Anticipated expiration: 2012-12-03
Also published as: JP2683603B2

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）本発明は、縦型熱処理装置に関する。

（従来の技術）縦型熱処理装置は、縦型の熱処理炉内において被処理体
の熱処理を行う装置であり、このような装置としては、
例えば半導体ウェハの縦型気相成長装置や縦型熱拡散炉
等がある。

この種の縦型熱処理装置では、第３図に示すように、周
囲にヒータ１２を有する縦型のプロセスチューブ１０は
、その下端にてマニホールド１４に支持されており、被
処理基板であるウェハ１６は、被処理体搬送治具である
ウェハボート１８に水平状態で複数枚縦方向に所定間隔
おいて配列支持され、この状態で前記プロセスチューブ
ｌｏ内にローディングされる。そして、ウェハ１６の熱
処理を行う際には、前記ウェハボート１８を均熱ゾーン
位置内にセットし、均熱ゾーンでの熱処理を実行する。

さらに、前記ウェハボート１８をプロセスチューブ１０
内に対し搬入出するためのボートエレベータ２０が設け
られている。このポートエレベータ２０のエレベータア
ーム２２には、前記マニホールド１４の下端開口部を密
閉し、炉内を減圧下にするための蓋体２４己、その上方
に固定された保温筒骨は台２６上に保温筒２８が載置さ
れ、さらにこの保温筒２８の上端に前記ウェハボート１
８が着脱自在に支持されるような構造となっている。

ここで前記マニホールド１４は、プロセスチューブ１０
の下端を支持するとともに、プロセスチューブ１０内を
減圧下に保つため、マニホールド１４とプロセスチュー
ブ１０との隙間にシールド材であるＯリング３０ａを介
在させている。また、前記プロセスチューブ１０の下端
開口部を密閉して炉内を減圧下に保つため、前記蓋体２
４は前記０リング３０ａと同様の０リング３０ｂを介し
てプロセスチューブ下端を密閉している。

（発明が解決しようとする課題）これらのＯリング３０ａ及び３０ｂはゴム等で構成され
るが、その耐熱性の問題からある温度に冷却する必要が
ある。このため、前記マニホールド１４のプロセスチュ
ーブ１０下端と接触する部分には空洞状の冷却ジャケッ
ト３２が設けられ、この冷却ジャケット３２内に冷却水
等の冷却媒体を循環させることによりプロセスチューブ
１０の下端を冷却し、前記Ｏリング３０ａ及び３０ｂの
熱損傷を防止している。

上記のような従来の縦型熱処理装置を種々のプロセスに
兼用する場合にあっては、均熱ゾーンの設定温度を予め
設定された処理プログラムにより種々変更して熱処理を
実行することが必要であるが、従来の装置では均熱ゾー
ンの設定温度の変更に対して温度勾配ゾーンの冷却温度
を一定にしていたために、温度勾配ゾーンにおける冷却
部分の温度がその影響を受けて温度変化を生じていた。

ところが、冷却部分の温度が所定温度を越えてしまうと
、上述のようにＯリングの熱損傷等の問題が生じ、不具
合を起こす恐れがあった。

そこで、本発明の目的とするところは、熱処理炉の均熱
ゾーンの設定温度を変化させても、温度勾配ゾーンにお
ける冷却部分の温度を所定温度に保つことができる縦型
熱処理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、縦型の熱処理炉内部に、均熱ゾーン及び温度
勾配ゾーンを形成し、前記熱処理炉内において被処理体
の熱処理を行う縦型熱処理装置において、上記均熱ゾーンでのプロセス温度に対応して温度勾配ゾ
ーンの冷却温度を変化させる温度制御手段を備えたこと
を特徴とする。

（作　用）上記構成によれば、温度制御手段が均熱ゾーンの温度変
化に対応して温度勾配ゾーンでの冷却部の冷却温度を変
化させることにより、温度勾配ゾーンの温度を所定温度
に保たせる。すなわち、均熱ゾーンの設定温度が比較的
低い場合には、それに対応させて温度勾配ゾーンの冷却
温度を上昇させ、一方、均熱ゾーンの設定温度を高くし
た場合には、温度勾配ゾーンの冷却温度を低くするもの
である。

なお、請求項（２）に示すように、上記制御手段を、上
記熱処理炉に取付けた熱変形部材と、この熱変形部材と
接触可能に設けられた冷却ジャケットとから構成した場
合には、熱変形部材の温度変化に応じた寸法の変化によ
る熱変形部材と前記冷却ジャケットとの接触又は離隔に
より、熱伝導経路が形成され又は遮断され、前記熱処理
炉からの熱を制御しつつ逃がすことにより、冷却ゾーン
の温度を一定に保つことができる。この構成によれば、
電気的な数値制御を行う必要もなく、簡易な構成による
温度制御が可能となる。

（実施例）以下、本発明を半導体ウェハに対する成膜装置に適用し
た一実施例について図面を参照して具体的に説明する。

第１図は、実施例に係る縦型熱処理装置の冷却部を示す
概略部分断面図である。この冷却部は第３図に示した従
来装置のプロセスチューブ１０の下端付近に設けられる
ものであり、その他の構成は第３図と異なるところはな
いので省略する。

第１図において、４０はプロセスチューブの一部を示す
ものであり、このプロセスチューブ４０に設けられた冷
却部は同一構造の冷却部ＡＳＢ及びＣから構成されてい
る。このプロセスチューブ４０には突起部４０ａ、４０
ｂ及び４０ｃが設けられ、各々の突起部には熱伝導性の
熱変形部材４２ａ、４２ｂ及び４２ｃがそれぞれ取付け
られている。これらの熱変形部材は温度変化に対応して
その形状、体積、長さ等が変化するものであり、例えば
形状記憶合金や熱膨張性樹脂等から成る。

本実施例の場合は形状記憶合金を採用するものとし、そ
の長さが図のように縦型のプロセスチューブ４０の軸に
沿って変化し得るものとする。さらに、上記各熱変形部
材の近傍には冷却ジャケット４４ａ　　４４ｂ及び４４
ｃが設けられ、各空洞部４６ａ、４６ｂ、４６ｃ内を冷
却水等の冷却媒体が循環し、冷却効果を発揮する。

なお、本実施例では、上記熱変形部材４２ａ。

４２ｂ及び４２ｃの温度変化に対する形状変化の度合い
はそれぞれ異なるものとし、同じ温度変化に対しては、
各熱変形部材は４２ｃ、４２ｂ。

４２ａの順に形状変化の度合いが大きくなっている。し
かし、上記各可変部材の温度変化に対する形状変化の度
合いを同一のものとし、各冷却ジャケットとの距離が異
なるような構成としても本実施例と同様の作用を奏する
。

上記のような構成において、均熱ゾーンの設定温度が比
較的低い場合には、プロセスチューブ４０の冷却ゾーン
への影響も小さいので、その温度上昇も小さく、各突起
部４０ａ、４０ｂ及び４０ｃを介して熱変形部材４２ａ
、４２ｂ及び４２ｃへ伝わる熱量も小さく、各熱変形部
材の長さの変化量も小さく、第２図（Ａ）に示すように
、Ａ、Ｂ、Ｃのいずれの冷却部の熱変形部材も各冷却ジ
ャケットに接触しておらず、熱の伝導経路は形成されな
い。

次に、均熱ゾーンの設定温度を上記よりも上昇させ、熱
変形部材４２ａ、４２ｂ、４２ｃで予め設定された温度
以上になる場合には、各突起部４０ａ、４０ｂ及び４０
ｃを介して熱変形部材４２ａ、４２ｂ及び４２ｃへ伝わ
る熱量が大きくなり、各熱変形部材はいずれも長手方向
に変形して長さを増すことになるが、第２図（Ｂ）に示
すように、長さの変化量の一番大きい熱変形部材４２ａ
がまず冷却ジャケット４４　ａと接触し、熱伝導経路を
形成する。従って、プロセスチューブ４０から突起部４
０ａ１熱変形部材４２ａを介して冷却ジャケット４４ａ
へ熱が逃げ、プロセスチューブ４０の冷却ゾーンの温度
上昇を防止する。

そして、均熱ゾーンの設定温度をさらに上昇させた場合
には、上記と同様に順次熱変形部材４２ｂ、４２ｃが予
め設定された温度で熱変形を起して冷却ジャケット４４
ａ、４４ｂと接触して熱伝導経路を形成し、熱を逃がす
ことになる。従って、均熱ゾーンの設定温度の上昇に伴
い、プロセスチューブ４０下端からの熱の伝導経路の容
量が増し、冷却効果が高まる。

この結果、本実施例に係る装置の縦軸方向における温度
分布特性は、第４図に示すように、均熱ゾーンの設定温
度が種々変更されても温度勾配ゾーンの冷却温度は所定
の一定温度に保たれる。温度勾配ゾーンの冷却部分の温
度は必ずしも一定温度に制御する必要はないが、上記の
構成により、たとえ均熱ゾーンでの設定温度が変化して
も、ゴム等で構成される前記Ｏリング３０ａ及び３０ｂ
はその耐熱温度である１５０℃以下、好ましくは１３０
℃以下に冷却できる。また、このようにプロセスチュー
ブ１０の下端を所望に冷却できるので、この付近でのプ
ロセスガスの反応を防止し、治具に反応生成物が付着す
るのを防止できる。なお、上記のような温度制御と併せ
て、各冷却ジャケットの冷却媒体の流量を制御すること
により、冷却部分の温度制御がより効果的に行うことが
可能となる。

なお、上記の実施例は、冷却部をプロセスチューブ４０
の軸方向に沿って設けた三つの冷却部Ａ。

Ｂ、Ｃから成る例を示したが、冷却部の個数は上記に限
定されず、上記よりも多数でも少数でもよく、その位置
も適宜変更可能である。また、前述のように、熱変形部
材としては、上述のような形状記憶合金以外にも、熱膨
張性樹脂のほか、管内に熱膨張性の液体を満たしたもの
等、温度変化に対応してその形状や体積、長さ等が変化
するものであって熱伝導性のものであれば適用可能であ
る。

さらに、上記熱変形部材が接触する対象は冷却ジャケッ
トである必要は必ずしもなく、冷却部への熱伝導経路を
成す部材に接触するようにしてもよい。

以上説明した、制御手段は上記実施例の構成に限定され
ず、本発明の要旨の範囲内で適宜変更して適用すること
ができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明は、縦型熱処理炉内部に、
均熱ゾーン、温度勾配ゾーンを形成し、前記熱処理炉内
において被処理体の熱処理を行う縦型熱処理装置におい
て、上記均熱ゾーンの温度変化に対応して温度勾配ゾー
ンでの冷却温度を変化させることにより、熱処理炉の均
熱ゾーンの設定温度が変化しても温度勾配ゾーンの冷却
温度を所定温度に保つことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第一実施例に係る縦型熱処理装置の
冷却部を示す断面図、第２図は、冷却部の動作を示す説明図、第３図は、従来
の縦型熱処理装置の概略断面図、第４図は本発明を適用
した縦型熱処理装置の縦方向における温度分布特性図で
ある。０．４０・・・プロセスチューブ、２・・・ヒータ、４・・・マニホールド、６・・・ウェハ、８・・・ウェハボート、０・・・ボートエレベータ、２・・・エレベータアーム、２４・・・蓋体、６・・・
保温筒受は台、２８・・・保温筒、Ｏａ、３０ｂ−−−
０リング、２．４４ａ、４４ｂ、４４ｃ・・・冷却ジャケット、３４・・・プロセスガス導入管、３６・・・ガス排出口、４０　ａ　、　４０　ｂ　、　４０　ｃ　−・・突起部
、４２　ａ　、　４２　ｂ　、　４２　ｃ　−−−熱変
形部材、４６ａ、４６ｂ、４６ｃｍ・・空洞部。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）縦型の熱処理炉内部に、均熱ゾーン及び温度勾配
ゾーンを形成し、前記熱処理炉内において被処理体の熱
処理を行う縦型熱処理装置において、上記均熱ゾーンで
のプロセス温度に対応して温度勾配ゾーンの冷却温度を
変化させる温度制御手段を備えたことを特徴とする縦型
熱処理装置。
（２）請求項（１）において、上記温度制御手段は、上記熱処理炉に取付けた熱伝導性
の熱変形部材と、この熱変形部材と接触可能に設けられ
た冷却ジャケットとから成り、温度変化に応じて熱変形
部材の寸法が変化して前記冷却ジャケットに接触して熱
伝導経路を形成するものである縦型熱処理装置。