JPH0382016A - 被処理体ボート及びそれを用いた縦型熱処理装置 - 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】

［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、縦型気相成長装置に関する。 （従来の技術） 例えば、半導体ウェハの縦型気相成長装置におけるロー
ディングは、第３図に示すように、周囲にヒータ１４を
有し、アウターチューブ１０゜インナーチューブ１２で
構成される二重管方式の縦型熱処理炉内部に、被処理基
板であるウェハ２０を搬送用治具たしてのボート１８上
に水平状態で複数枚縦方向に所定間隔おいて配列支持し
た状態でローディングしている。しかるのち、このボー
ト１８は均熱ゾーン位置内にセットされて、均熱ゾーン
での熱処理を実行している。 前記各チューブ１０．１２の下端はマニホールド２２に
Ｏリング２８を介して支持され、このマニホールド２２
にはプロセスガス用ガス導入管２４ａ、パージガス用ガ
ス導入管２４ｂ及び排気管２６がそれぞれ支持接続され
ている。 さらに、前記ボート１８をインナーチェープ１２内に対
し搬入臼するためのボートエレベータ３０が設けられて
いる。このボートエレベータ３０のエレベータアーム３
２には、前記マニホールド２２の下端開口部を密閉し、
炉内を減圧下にするための蓋体３４と、その上方に固定
された保温筒受は台３６とを有している。そして、前記
保温筒受は台３６上に保温１ｉ３Ｂが載置され、さらに
この保温筒３８の上端に前記ボート１８が着脱自在に支
持されるような構造となっている。ここでこの保温筒３
８は、所定の長さにて形成されることでインナーチュー
ブ１２内にてボート１８を底上げし、このボート１８を
インナーチューブ１２内の均熱ゾーンに対し最適となる
よう設定する作用を有し、また均熱ゾーンを維持するた
めに熱対流、輻射などを防止して、断熱作用を行うよう
な役目も果している。 （発明が解決しようとする課１ｉ） 第３図（Ｂ）は、上述した縦型熱処理装置における縦方
向の温度分布を示したものである。同図の実線は、ポリ
シリコン膜の成膜時の炉内縦方向温度分布の一例であり
、均熱ゾーンＢにおける温度は６３０℃となっている。 一方、同図の破線は、窒化膜の成膜時における炉内縦方
向温度分布の一例を示したものであり、均熱ゾーンＢに
おける温度は７８０℃となっている。ここで、上記均熱
ゾーンＢにおいて所定プロセス温度に設定された状態に
て、前記ガス導入管２４ａを介してインナーチューブ１
２内に所望のプロセスガスを導入すると、このプロセス
ガスの反応が促進され、反応生成物としてのポリシリコ
ンあるいは窒素がウェハ２０の表面に付着し、成膜工程
を実現することができる。 ところで、上記の成膜動作は、ウェハ２０の表面に対し
てのみ行われるのではなく、上記温度領域に配置されて
いる他の部材例えばボート１８等にも成膜されてしまう
。ここで、このボート１８の下端を保温筒３８の上端に
て支持しているが、従来では、このボート１８の下端支
持位置Ａは前記均熱ゾーンＢの近傍にあり、均熱ゾーン
Ｂにおける温度とほぼ同一の温度下に維持されている。 従って、このボート１８の下端支持位置Ａ付近でも上述
した成膜行程が行われることになる。 ここで、前記ボート１８とウェハ２０を納めたキャリア
（図示せず）との間でウェハ２０の移し換えを行う方式
としては、下記に説明する二つの方式があるＪその一つ
は、ボート１８をインナーチューブ１２よりアンローデ
ィングした後に、ボート１８を保温筒３８の上端より取
り外し、ボート１８単体にてボート搬送を行ってウェハ
移し換え位置に設定し、キャリアとボート１８との間で
ウェハの移し換えを行うものである。他の一つは、ボー
ト１８をインナーチューブ１２よりアンローディングし
た後に、このボート１８を保温筒３８の上端に支持した
まま、キャリアとの間でウェハの移し換えを行うもので
ある。 前者の方式にあっては、１サイクルの成膜動作が終了す
る度にボート１８を保温筒３８より取り外すことが不可
欠となる。一方、前者及び後者のいずれの方式を採用す
る場合にあっても、ボート１８を定期的にクリーニング
する必要があるため、この場合には保温筒３８よりボー
ト１８を取り外すことが不可欠となる。 ところが、ボート１８を保温筒３８の上端より取り外す
際には、この支持位置Ａにも成膜が実施されているため
、ボート１８と保温＄１３３８とが上記の成膜によって
癒着し、その分離作業に支障が生じていた。また、両者
を分離する際には必ず膜が剥離するため、半導体製造装
置周囲のクリーンな雰囲気が汚染され、剥離された膜が
パーティクルとしてウェハ２０に付着することによって
、悪影響を及ぼす問題があった。 そこで、本発明の目的とするところは、被処理体を搭載
して縦型熱処理炉に搬入臼するための搬送用治具の下端
側支持位置に、反応生成物が付着することを確実に防止
することで、搬送用治具の取外しを容易とし、かつ、こ
の取外し時に反応生成物が剥れることによって生じる飛
散及び再付着等の悪影響を防止することができる縦型気
相成長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、縦型気相成長炉内部に均熱ゾーンとその下方
の温度勾配ゾーンとを形成し、下端にて着脱自在に支持
された搬送用治具に被処理体を搭載して上記気相成長炉
に搬入することで、プロセスガスが導入される」二記気
相成長炉内の上記均熱ゾーンに彼処゛理体を設定して気
相成長を行う縦型気相成長装置において、上記搬送用治
具の下端支持位置を、上記温度勾配ゾーンであって、上
記プロセスガスの反応生成温度未満の温度領域に設定し
たこεを特徴とする。 （作　用） 上記構成によれば、被処理体を搭載する搬送用治具の下
端支持位置は、被処理体を熱処理する均熱ゾーンの下方
に設定されている温度勾配ゾーンに設定され、かつ、こ
の温度勾配ゾーンにおけるプロセスガスの反応温度未満
の温度領域に設定されている。従って、このような温度
領域ではプロセスガスの反応がほとんど促進されないた
め、反応生成物の生成が少なく、搬送用治具の下端支持
位置に反応生成物が付養するこεを防止できる。 尚、搬送用治具の下端支持位置を上記のような位置に設
定するためには、搬送用治具の下端側を延長し、保温筒
を使用する場合にはこの保温筒の全長を短くすればよい
。この際、請求項（２）に示すように、搬送用治具の延
長きれた領域に断熱部を一体形成するここで、従来の保
温筒と同様な効果を得ることができる。また、本発明を
実施する場合には、必ずしも保温筒を用いる必要はなく
、搬送用治具の全長を従来の保温筒長きを加算した長さ
にて形成することでもよい。 （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（Ａ）は、実施例にかかる縦型成膜装置の概略断
面図であり、同図に示す部材のうち、第３図（Ａ）に示
した部材ε同一機能を有する部材については同一符号を
付してその詳細な説明を省略する。 本実施例装置が、従来の第３図（Ａ）に示す装置と相違
する点は下記の通りである。 本実施例に使用される搬送用治具としてのボート４０は
その下端側が延長され、一方、保温筒６０はその全長が
短縮され、従って、ボート４０の下端支持位置Ａは、従
来の位置よりも下方に設定されている。 このようなボート４０としては、第２図（Ａ）〜（Ｃ）
に示すものを採用できる。 同図に示すボート４０の共通的な構成として、例えば４
本の垂直ロッド４２ａに縦方向にて所定間隔毎に形成し
た係止溝（図示せず）を有するウェハ搭載部４２と、そ
の下側に一体的に形成された延長部４４と、この延長部
４４の下側に形ｅ、きれ、前記保温筒６０における溝（
図示せず）に挿入される挿入部４６とを有している。 同図（Ａ）に示すボート４０は、前記延長部４４の構成
として保温効果を持たせた複数枚のフィン５０を有して
いる。そして、この最も下側のフィン５０の下面が、前
記保温筒６０にこのボート４０を挿入した際のストッパ
として作用する。 同図（Ｂ）に示すボート４０は、前記延長部４４に対し
ても保温効果を持たせた円筒部５２で形成したものであ
り、この円筒部５２．！：前記挿入部４６との間には、
挿入部４６よりも大径のフランジ５２ａを有し、このフ
ランジ５２ａが上記ストッパとして作用する。 同図（Ｃ）に示すボート４０は前記延長部４４を真空断
熱チャンバー５４で形成したものである。 こ゛の真空断熱チャンバー５４は、前記挿入部４６より
も大径の中空円筒部として構成され、その西部を真空引
きしたものである。また、好ましくは、この中空部に石
英ウール等の断熱材を充填することもできる。 なお、前記ボート４０の材質としては、耐熱性を有し、
かつ、不純物の析出の少ない材料、例えば石英ガラス、
ポリシリコン、Ｓａｃ等を用いることができる。 次に、作用について説明する。 第１図（Ｂ）は、同図（Ａ）に示す縦型熱処理装置にお
ける縦方向の温度分布を示したものであり、同図の実線
はポリシリコン膜生成プロセス、同図の破線は窒化膜の
生成プロセスの各温度分布をそれぞれ示している。共に
、図示Ｂの領域が均熱ゾーンであり、図示Ｃの領域が温
度勾配ゾーンである。 ここで、前記ボート４０の下端が保温筒６０に支持され
る下端支持位置Ａと対応する温度は、ポリシリコン膜生
成プロセスの場合には、４７０℃となっている。本発明
者等は、第１図（Ａ）に示すようなインジェクションタ
イプのプロセスガス用ガス導入管２４ｇを配置した場合
に、前記下端支持位置Ａと対応する温度４７０℃にてそ
のプロセスガスである５ＩＨ４の反応が開始されず、従
ってこの温度領域では成膜動作が行われないことを確認
した。同様に、窒化膜生成プロセス時にあっては、前記
下端支持位置Ａと対応する温度は６Ｃ）０℃であるが、
この温度下でも窒化膜の成膜動作が開始されないことが
確認できた。 このように本実施例によれば、ボート４０の下端支持位
置Ａ１即ち保温筒６０との着脱部分の雰囲気において、
成膜の生成工程が行われないことから、保温筒６０から
ボート４０を取り外す作業を何らの支障なく円滑に行う
ことができ、しかもこの取外し時にパーティクル等の不
良要因が発生することもない。従って、ボート４０をイ
ンナーチューブ１２よりアンローディングした後に、ボ
ート４０を搬送してウェハ移し換えを行う場合にあって
は、その度に保温筒６０よりボート４０が取り外される
ことになるが、この各回での取外し動作を円滑に行うこ
とができ、かつ、パーティクル等の不良要因の発生を抑
制できる。さらに、ボー）４０をインナーチューブ１２
よりアンローディングした後に、保温筒６０にボート４
０を搭載した状態にてウェハ移し換えを含めたいずれの
方式にあっても、ボート４０の定期的なりリーニングが
必要になるが、このクリーニング時におけるボート４０
の取外しの際にも上記の作用、効果を奏することができ
る。 ここで、上記実施例に用いられるボートとしては、第２
図（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかのボート４０が用いられる
が、各ボート４０における延長部４４は従来保温筒が配
置されていた部分であるので、この領域にて断熱作用を
効果的に行うことができる同図（Ａ）または（Ｃ）に示
すボート４０を採用することが好ましい。同図゛（Ａ）
に示すボート４０の場合には、フィン５０によって熱の
輻射を防止でき、かつ、熱の対流をも抑制でき、これら
によって断熱作用を行うことができる。−方、同図（Ｃ
）に示すボート４０の場合には、真空断熱チャンバ−５
４内部が真空引きされているので、この内部での熱対流
は抑制され、効果的な断熱を行うことができる。さらに
、この真空引きされた空間に石英ウール等の断熱材を配
置することで、その断熱作用をより高めることができる
。 なお、本発明は上記実施例は限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で１Ｗ）Ｊの変形実施が可能であ
る。 均熱ゾーンにおける温度としては、プロセスの種類によ
って種々様々であり、高温プロセスの場合には１０００
℃を越えるものがあるが、同様の原理によりボート４０
の下端支持位置Ａへの成膜を防止することができる。こ
の際、１０００℃以上の高温プロセス用のボートと、６
００℃前後の低温プロセス用のボートとを兼用すること
も可能である。すなわち、各プロセスにおける反応開始
温度のうちで最も低い温度未満の領域に下端支持位置Ａ
を設定できるボートを用いれば良い。 【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれば搬送用治具の下端
支持位置を温度勾配ゾーンであって、プロセスガスの反
応温度未満の温度領域に設定することによって、搬送用
治具の下端支持部分への反応生成物の付着を防止するこ
とができ、搬送用治具の取外し作業を円滑に行うことが
でき、しかもその取外し時にパーティクルが発生するこ
とを確実に低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を説明するもので、同図（
Ａ）は縦型気相成長装置の断面図、同図（Ｂ）はこの縦
型気相成長装置の縦方向の温度分布特性図、 第２図（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ実施例に用いられる
ボートの概略斜視図、 第３図は、従来の縦型気相成長装置を説明するためのも
ので、同図（Ａ）は従来の縦型気相成長装置の概略断面
図、同図（Ｂ）は同図（Ａ）の装置の縦方向における温
度分布特性図である。 １０．１２，１４．２２・・・縦型気相成長炉、２０・
・・被処理体（ウェハ）、 ４０・・・搬送用治具（ボート）、 ４２・・・搭載部、　４４・・・延長部、５０．５４・
・・断熱部、Ａ・・・下端支持位置、Ｂ・・・均熱ゾー
ン、Ｃ・・・温度勾配ゾーン。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）縦型気相成長炉内部に均熱ゾーンとその下方の温
   度勾配ゾーンとを形成し、下端にて着脱自在に支持され
   た搬送用治具に被処理体を搭載して上記気相成長炉に搬
   入することで、プロセスガスが導入される上記気相成長
   炉内の上記均熱ゾーンに被処理体を設定して気相成長を
   行う縦型気相成長装置において、 上記搬送用治具の下端支持位置を、上記温度勾配ゾーン
   であって、上記プロセスガスの反応温度未満の温度領域
   に設定したことを特徴とする縦型気相成長装置。
2. （２）請求項（１）において、 上記搬送用治具は、被処理体の搭載部と上記下端支持位
   置との間に断熱部を一体形成したものである縦型気相成
   長装置。