JPH04184922A

JPH04184922A - 熱処理装置

Info

Publication number: JPH04184922A
Application number: JP31488290A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Nishimura; 俊治西村
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1992-07-01
Anticipated expiration: 2015-06-26
Also published as: JP3056240B2

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、熱処理装置に関する。

（従来の技術）近年、半導体デバイスの製造工程における成膜工程等で
使用される熱処理装置として、省スペース化、省エネル
ギー化、被処理物である半導体ウェハの大口径化および
自動化等への対応が容品であること等の理由から、縦型
の熱処理装置が開発されている。

このような縦型熱処理装置は、はぼ垂直に配設された石
英等からなる円筒状の反応管をマニホールドにより保持
すると共に、反応管の周囲を囲繞する如く加熱用ヒータ
等を設けた構成とされている。また被処理物例えば半導
体ウェハは、石英等からなるウェハボートに収容され、
かつ保温筒上に載置された状態で、上記反応管内にその
下方の開口部から昇降機構によってロードされる。

また、反応管下方の開口部は、ウェハボートが反応管内
にロードされた後に、ウェハボートや保温筒等と共に昇
降するキャップ部によって密閉される。また、反応管と
キャップ部とのシールは、０リング等によって気密封止
されるよう構成されている。そして、所定の温度まで昇
温された反応管内に処理ガス、例えば５１（ＯＣ２Ｈｓ
　）　４等を導入することによって成膜処理が行われる
。

ところで、上記縦型熱処理装置におけるマニホールド部
やキャップ部等は、構造状の強度か必要とされるため、
通常はステンレス材等によって形成されている。また、
マニホールド部やキャップ部近傍の温度は、０リング等
の気密封止部材の熱劣化を防止するために、５０℃〜１
００℃程度に設定している。

（発明が解決しようとする課題）上述したように、従来の縦型熱処理装置においては、マ
ニホールド部やキャップ部近傍の温度が５０℃〜１００
℃程度と比較的低い温度に設定されてしまうため、マニ
ホールド部やキャップ部の内表面に、密着性が悪く容易
に剥離する反応副生成物が付着しやすいという問題があ
った。

そして、マニホールド部やキャップ部の内表面に付着し
た反応副生成物が僅かでも剥離すると、半導体ウェハ上
に落下付着して不良の発生原因となり、半導体ウェハの
処理歩留を低下させてしまう。

本発明は、このような従来技術の課題に対処するだめに
なされたもので、マニホールド部やキャップ部の内表面
への反応生成物の付着を防止することによって、処理歩
留の向上を図った熱処理装置を提供することを目的とし
ている。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）すなわち本発明の熱処理装置は、被処理物が収容される
反応管と、この反応管を囲繞する如く設けられた加熱機
構と、前記反応管を保持するマニホールド部と、前記反
応管の開口部を密閉するキャップ部とを具備する熱処理
装置において、前記マニホールド部およびキャップ部の
内表面は、その内表面から熱的に隔てられ、高温保持壁
を形成する輻射熱吸収部材により覆われていることを特
徴としている。

（作　用）本発明の熱処理装置においては、マニホールド部および
キャップ部の内表面を、その内表面から熱的に隔てられ
た輻射熱吸収部材によって覆っている。このように、低
温となるマニホールド部やキャップ部の内表面から輻射
熱吸収部材を熱的に隔てることによって、この輻射熱吸
収部材表面の温度を高温に保つことが可能となり、反応
生成物の付着を防止することができる。また、マニホー
ルド部やキャップ部自体は、低温状態を維持することが
できるため、気密封止部材等に対して熱的な悪影響を与
えることもない。

（実施例）以下、本発明装置をバッチ式の縦型熱処理装置に適用し
た実施例について、図面を参照して説明する。

この実施例の縦型熱処理装置は、第１図に示すように、
はぼ垂直に配設された反応管１を有しており、この反応
管１は例えば石英からなる外筒２と、この外筒２内に同
心的に収容された例えば石英からなる内筒３とから構成
された二重管構造となっている。

上記外筒２および内筒３は、ステンレス等からなるマニ
ホールド部４によって保持されていると共に、ベースプ
レイド５に固定されている。そして、上記反応管１を囲
繞する如く加熱用ヒータ６等が設置されて反応炉本体が
構成されている。

上記反応管１の開口部、すなわちマニホールド部４の下
端部の開、口部は、ステンレス等からなる円盤状のキャ
ップ部７により、気密封止部材例えば図示を省略したＯ
リングを介して密閉されるよう構成されている。

上記キャップ部７のほぼ中心部には、回転軸８が挿通さ
れている。この回転軸８の下端は図示を省略した回転機
構に接続されており、上端はターンテーブル９に固定さ
れている。

ターンテーブル９の上方には、反応管１の内筒３と所定
の間隙を保持して保温筒１０が設置されており、保温筒
１０上には多数の半導体ウェハ１１が所定のピッチで積
層収容された、例えば石英からなるウェハボート１２が
搭載される。これらウェハボート１２、保温筒１０、タ
ーンテーブル９およびキャップ部７は、図示を省略した
昇降機構例えばボートエレベータにより反応管１内に一
体となってロード・アンロードされる。・また、マニホ
ールド部４の下部には、成膜ガス導入管１３がガス吐出
部１３ａを内筒３内に直線的に突出させて設置されてい
る。さらに、マニホールド部４の上部、すなわち外８２
の下部側には、図示を省略した真空ポンプ等の排気系に
接続された排気管１４が、外筒２と内筒３との間隙から
成膜ガスを排出するよう設置されている。また、上記排
気管１４には、排気口近傍のマニホールド部４の極端な
温度低下を防止するように、マントルヒータ１５が巻装
されている。

上記キャップ部７の上面には、該キャップ部７とほぼ同
様な円盤形状を有し、かつ回転軸８の挿通孔を有し、耐
熱性を有する例えば石英や炭化ケイ素等の輻射熱吸収部
材からなるキャップ部用側生成物付着防止カバー１６が
配置されている。このキャップ部用側生成物付着防止カ
バー１６は、キャップ部７の上面との間に１■〜２０程
度の間隙１７が形成されるように、少なくとも３ケ所の
突起部１６ａによって支持されている。

また、上記キャップ部用側生成物付着防止カッく−１６
の上方、すなわち内筒２の下部に相当するマニホールド
部４の内側には、該マニホールド部４の内周形状とほぼ
同様な略円筒形状を有し、耐熱性材料例えば石英や炭化
ケイ素等の輻射熱吸収部材からなる円筒側マニホールド
部用側生成物付着防止カバー１８が配置されている。こ
の円筒側マニホールド部用側生成物付着防止カッく−１
８とマニホールド部４の内周面との間にも、複数の突起
部１８Ｈによって、ｌａｍ〜２■程度の間隙１９が形成
されており、これらが面接触することを防止している。

さらに、外筒２と内筒３との間隙の下部に相当するマニ
ホールド部４の内側には、該マニホールド部４の内周形
状とほぼ同様な略円筒形状を有し、耐熱性材料例えば石
英や炭化ケイ素等の輻射熱吸収部材からなる外筒側マニ
ホールド部用側生成物付着防止カバー２０が配置されて
いる。この外筒側マニホールド部用側生成物付着防止カ
バー２０とマニホールド部４の内周面との間にも、複数
の突起部２０ａによってｌ＋ｕａ〜２ａｍ程度の間隙２
１が形成されている。

そして、キャップ部７とマニホールド部４の内表面は、
キャップ部用側生成物付着防止カバー１６、円筒側マニ
ホールド部用側生成物付着防止カバー１８および外筒側
マニホールド部用側生成物付着防止カバー２０によって
覆われており、これら各副生酸物付着防止カバー１６．
１８．２０は、それぞれ突起部１６　ａ　ｓ　１８　ａ
　ｓ　２０　ａにより設けられた　ｌ■−〜２■程度の
間隙１７．１９．２１によって、キャップ部７およびマ
ニホールド部４の内表面から熱的に隔てられている。

このように、各副生酸物付着防止カバー１６．１８．２
０とキャップ部７やマニホールド部４の内表面とを熱的
に隔てることによって、キャップ部７やマニホールド部
４が例えば１００℃程度の低温状態になったとしても、
各副生酸物付着防止カバー１６．１８．２０は、加熱用
ヒータ６からの輻射熱を受けるが、上記突起部１６　ａ
　ｓ　１８　ａ　５２０ａが設けられているため、マニ
ホールド部４等へ伝熱による熱の移動がないために冷却
される割合が少なく、その表面温度を例えば５００℃前
後の高温状態の高温保持壁を形成することができ、密着
性の悪い反応副生成物の付着を防止することができる。

上記高温保持壁を形成する温度は、少なくとも１５０℃
以上であれば、Ｓｔ、　ＳＩＮ　５Ｓ１０２等を成膜す
るプロセスにおいて、密着性の悪い反応副生成物の付着
を防止することができる。

また、外筒２と内筒３との間隙の下部に相当するマニホ
ールド部４の内表面に対しては、排気管１４にマントル
ヒータ１５を巻装し、排気口近傍の極端な温度低下を防
止していることも、反応生成物の付着防止に寄与してい
る。

さらに、成膜ガス導入管１３を内筒３内に対して直線的
に突出させているため、成膜ガス導入管１３の設置位置
とこれと対向する側の位置との圧力がほぼ同一となって
、反応副生成物の落下が防止され、このことも反応副生
成物の付着防止に対して有効に寄与している。すなわち
、成膜ガス導入管１３をＬ字状とすると、成膜ガス導入
管１３の設置位置と対向する側の圧力が低下し、反応副
生成物の落下を促進してしまい、反応副生成物が付着し
易くなってしまう。

そして、上記した実施例の縦型熱処理装ｆｉｌこおいて
は、上述したような理由によって半導体ウェハの処理品
質に重大な影響を及ぼしていた処理雰囲気内の比較的低
温部に位置するキャップ部７やマニホールド部４への反
応副生成物の付着を防止することができるため、半導体
ウェハの処理歩留を大幅に向上させることが可能になる
。

なお、上記実施例においては、各副生酸物付着防止カバ
ー１６．１８．２０とキャップ部７やマニホールド部４
の内表面とを熱的に隔てるための手段として、突起部１
６　ａ　ｓ　１８　ａ　ｓ　２０　ａによりそれぞれに
間隙１７．１９．２１を設けたが、本発明はこれに限定
されるものではなく、例えば輻射熱を吸収することがで
きる断熱材料を介在させること等によっても同様な効果
が得られる。また、本発明は横型の熱処理装置にも適用
可能であることは当然である。

また、上記実施例では、成膜装置に本発明を適用した例
について説明したが、酸化炉や拡散炉でも熱処理炉であ
れば、適用して同様な効果を得ることができる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の熱処理装置によれば、処
理雰囲気内の比較的低温領域の内表面への反応副生成物
の付着を防止することが可能となり、よって処理歩留の
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のバッチ式縦型熱処理装置の
構成を示す縦断面図である。１・・・・・・反応管、２・・・・・・外筒、３・・・
・・・内筒、４・・・・・・マニホールド部、６・・・
・・・加熱用ヒータ、７・・・・・・キャップ部、１１
・・・・・・半導体ウェハ、１２・・・・・・ウェハボ
ート、１３・・・・・・成膜ガス導入管、１４・・・・
・・−排気管、１５・・・・・・マントルヒータ、１６
・・・・・・キャップ部用側生成物付着防止カバー、１
６ａ、１８ａｓ２０ａ・・・・・・突起部、１７．１９
．２１・・・・・・間隙、１８・・・・・・円筒側マニ
ホールド部用副生酸物付着防止カバー、２０・・・・・
・外筒側マニホールド部用側生成物付着防止カバー。出願人　　　　　東京エレクトロン株式会社代理人　弁
理士　須　山　佐　− （ほか１名）第１図

Claims

【特許請求の範囲】被処理物が収容される反応管と、この反応管を囲繞する
如く設けられた加熱機構と、前記反応管を保持するマニ
ホールド部と、前記反応管の開口部を密閉するキャップ
部とを具備する熱処理装置において、前記マニホールド部およびキャップ部の内表面は、その
内表面から熱的に隔てられ、高温保持壁を形成する輻射
熱吸収部材により覆われていることを特徴とする熱処理
装置。