JPH05206044A - 基板用熱処理装置 - Google Patents

基板用熱処理装置

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JPH05206044A
JPH05206044A JP3720292A JP3720292A JPH05206044A JP H05206044 A JPH05206044 A JP H05206044A JP 3720292 A JP3720292 A JP 3720292A JP 3720292 A JP3720292 A JP 3720292A JP H05206044 A JPH05206044 A JP H05206044A
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JP
Japan
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gas
core tube
furnace core
substrate
process gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP3720292A
Other languages
English (en)
Inventor
Yusuke Muraoka
祐介 村岡
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Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd filed Critical Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority to JP3720292A priority Critical patent/JPH05206044A/ja
Publication of JPH05206044A publication Critical patent/JPH05206044A/ja
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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炉芯管内周壁面への堆積を回避できるように
するとともに、そのための構成を有効利用して、プロセ
スガスを安価に予熱する。 【構成】 炉芯管1の周囲に基板を加熱するヒーターユ
ニット5を設けるとともに、炉芯管1の外表面全面とヒ
ーターユニット5との間に横断面形状環状のガス流路R
を形成し、そのガス流路Rに空気配管9を介して送気フ
ァン8を接続して冷却用ガスを供給し、更に、炉芯管1
にプロセスガスを供給するガス供給管10に熱交換器1
1を設け、その熱交換器11にガス流路Rを接続し、炉
芯管1に供給する前のプロセスガスをガス流路Rからの
排ガスによって予熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板やセラミッ
クス基板といった各種の基板に対して、CVD(化学気
相成長)などの各種の熱処理を行うために、内部にプロ
セスガスを導入するようにした炉芯管の周囲に基板を加
熱する加熱手段を設けた基板用熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】基板用熱処理装置では、炉芯管内に導入
されるプロセスガスが基板と接触し、それに伴って高温
状態の基板が冷却され、基板において温度の不均一を生
じ、膜材料を均一に堆積できない問題があった。
【0003】この問題を解決する技術として、従来で
は、次のようなものがあった。 A.第1従来例 図3は第1従来例の全体概略縦断面図であり、挿入する
基板ボート01の長さよりも所定長さ長くした横型の炉
芯管02の一端側にガス導入孔03が、他端側に基板ボ
ート01を挿入する開口04がそれぞれ形成され、か
つ、炉芯管02の周囲にヒーターユニット05が設けら
れ、そして、炉芯管02内に、開口04側に偏らせて基
板ボート01を設置し、ガス導入孔03と基板ボート0
1の端部との間に空間を形成して炉芯管02内に導入さ
れたプロセスガスを予熱し、基板ボート01に保持され
た基板Wと接触するまでの間に、プロセスガスの温度を
高くできるように構成されている。
【0004】B.第2従来例 図4は第2従来例の全体概略縦断面図であり、第1従来
例と異なるところは次の通りである。すなわち、横型の
炉芯管02が短いもので構成され、ガス導入孔03に供
給されるプロセスガスの供給管06の途中箇所にヒータ
ー07が介装され、炉芯管02に供給されるプロセスガ
スをヒーター07で予熱し、炉芯管02内に高温のプロ
セスガスを導入するように構成されている。
【0005】C.第3従来例 図5は第3従来例の全体概略縦断面図であり、第1従来
例と異なるところは次の通りである。すなわち、炉芯管
02が縦型で、かつ、有底筒状の第1の管体02aと、
中空筒状の第2の管体02bの二重管で構成され、第2
の管体02bの開口04とは反対側にガス導入孔03が
形成されるとともに、第1の管体02aの内周面と第2
の管体02bの外周面との間に環状のガス供給路R1が
形成され、その環状のガス供給路の下端側にプロセスガ
ス供給管07が接続され、プロセスガスが環状のガス供
給路R1を流動する間に炉芯管02から対流熱により予
熱されるように構成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第1、
第2および第3の従来例のいずれの場合にも次のような
欠点があった。
【0007】a.第1従来例の欠点 炉芯管02が長くて大型化し、基板用熱処理装置が高価
になって不経済である。
【0008】b.第2従来例の欠点 専用の別のヒーター07が必要で、イニシャルコストお
よびランニングコストのいずれもが高価になって不経済
である。
【0009】c.第3従来例の欠点 二重管に構成するために炉芯管02が高価になって不経
済であり、また、炉芯管02全体の熱容量が増大し、炉
芯管02の温度を高くしたり低下させたりするのに時間
がかかり、その影響を受けて基板Wの温度を高速で昇降
しづらい欠点があった。
【0010】また、CVD(化学気相成長)などの熱処
理を行う場合に、炉芯管02自体の温度が高く、そこに
シラン(SiH4 )と酸素(O2 )とを混合したプロセ
スガスを供給したときに、炉芯管02の内周壁面に堆積
を生じる欠点があった。
【0011】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、炉芯管内周壁面への堆積を回避できる
ようにするとともに、そのための構成を有効利用して、
プロセスガスを安価に予熱できるようにすることを目的
とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の基板用熱処理装
置は、上述のような目的を達成するために、内部にプロ
セスガスを導入するようにした炉芯管の周囲に基板を加
熱する加熱手段を設けた基板用熱処理装置において、炉
芯管の外表面全面と加熱手段との間に形成された横断面
形状環状のガス流路に冷却用ガスを供給する冷却ガス供
給手段と、炉芯管に供給する前のプロセスガスを前記ガ
ス流路からの排ガスによって予熱する熱交換器とを備え
て構成する。
【0013】冷却用ガスとしては、空気とか、窒素(N
2 )ガスなどの不活性ガスを使用することができる。
【0014】
【作用】本発明の基板用熱処理装置の構成によれば、環
状のガス流路に冷却用ガスを供給して炉芯管自体を冷却
し、その冷却に伴って高温になった冷却用ガスの排ガス
を熱交換器に供給してプロセスガスを予熱し、高温状態
でプロセスガスを炉芯管内に導入することができる。
【0015】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【0016】<第1実施例>図1は、基板用熱処理装置
の第1実施例の全体概略縦断面図であり、管軸芯方向が
水平方向を向くように赤外線透過性を有する石英材料に
よって形成された炉芯管1が設けられ、その炉芯管1の
管軸芯方向一端側に開口2が設けられ、この開口2を通
じて、多数の基板W…を保持した基板ボート3を挿脱で
きるように構成されている。
【0017】また、炉芯管1の管軸芯方向他端側にガス
導入孔4が設けられるとともに、図示しないパージガス
の供給手段とプロセスガス供給手段とが選択的に連通接
続可能に接続され、パージガスとしてのN2 ガスとかA
rガスやプロセスガスを供給するように構成されてい
る。
【0018】前記炉芯管1の周囲には、管軸芯方向に短
い第1のヒータ5aと長い第2のヒータ5bと短い第3
のヒータ5cとから成る加熱手段としてのヒーターユニ
ット5が設けられている。
【0019】炉芯管1の開口2の近くに、炉芯管1内に
連通するように排気管6が設けられ、基板W…を保持し
た基板ボート3を炉芯管1内に挿入するとともに、開口
2を炉口キャップ7で蓋した状態でプロセスガスをガス
導入孔4から流すときに、排気管6から排出していくよ
うに構成されている。排気管6には、図示しない排気手
段が連通接続されている。
【0020】炉芯管1の外表面全面とヒーターユニット
5との間に横断面形状環状のガス流路Rが形成され、そ
のガス流路Rに、送気ファン8を介装した空気配管9が
接続され、冷却用ガスとしての空気を供給し、炉芯管1
を冷却してその内周壁面に堆積を生じることを抑制でき
るように構成されている。上述送気ファン8と空気配管
9とから成る構成をして冷却ガス供給手段と称する。ま
た、送気ファン8に代えて押込ファンを使用しても良
い。冷却ガス供給手段としては、窒素ガス(N2 )ガス
などの不活性ガスのボンベと、それをガス流路Rに接続
するガス配管とから構成するものでも良い。
【0021】前記ガス導入孔4へのガス供給管10に熱
交換器11が介装されるとともに、ガス流路Rの排出側
に接続された排ガス配管12が熱交換器11に接続さ
れ、炉芯管1に供給する前のプロセスガスをガス流路R
からの排ガスを利用して予熱するように構成されてい
る。
【0022】基板ボート3は、セラミック製のサポート
13に支持され、サポート13は支柱14a…に断熱板
14b…を取り付けた断熱支持部材15を設けて構成さ
れる。基板ボート3は長手方向に微小ピッチで基板挿入
溝(図示せず)を形成して構成され、基板Wの外縁所要
部を挿入して四点で保持できるようになっている。
【0023】図中16は、サポート13に対する支持部
を示し、この支持部16を水平方向に駆動移動すること
によってサポート13に保持された基板ボート3を炉芯
管1に挿脱するように構成されている。
【0024】<第2実施例>図2は、基板用熱処理装置
の第2実施例の全体概略縦断面図であり、第1実施例と
異なるところは、次の通りである。
【0025】すなわち、基板用熱処理装置が縦型に構成
されるとともに、炉芯管1が上部側にガス導入孔4が形
成されない筒状体で構成され、その炉芯管1内に開口2
側から上部までガス導入管17が延出して設けられてい
る。
【0026】炉芯管1の下側から上方部分が、ヒーター
ユニット5を取り付けたケーシング18で覆われるとと
もに、そのケーシング18の上部に、送気ファン19が
空気配管20を介して接続され、炉芯管1の外表面とヒ
ーターユニット5間に形成される環状のガス流路Rに空
気を供給し、炉芯管1の内周壁面を冷却できるように構
成されている。
【0027】前記ガス導入管17に接続されたガス供給
管21に熱交換器22が介装されるとともに、ガス流路
Rの排出側に接続された排ガス配管23が熱交換器22
に接続され、炉芯管1に供給する前のプロセスガスをガ
ス流路Rからの排ガスを利用して予熱するように構成さ
れている。
【0028】また、基板ボート3が、石英製で透明の3
本の支柱24…の長手方向両端側それぞれに石英製の板
体25,26を一体的に設けて構成されるとともに、支
柱24…それぞれに、長手方向に微小ピッチで基板挿入
溝(図示せず)が形成され、基板Wの外縁所要部を挿入
して三点で保持できるように構成されている。下方の板
体26側には、支柱27…に断熱板28…を取り付けた
断熱支持部材29が設けられている。
【0029】図中30は昇降支持アームを示し、この昇
降支持アーム30を駆動昇降することによって炉口キャ
ップ7を保持し、その炉口キャップ7上に支持された断
熱支持部材29と基板ボート3を昇降して炉芯管1に挿
脱するように構成されている。
【0030】この第2実施例によれば、プロセスガスを
供給するガス導入管17が、炉芯管1内で、その下方か
ら上部まで延出されているため、そのガス導入管17を
通っている間にもプロセスガスを予熱でき、基板Wに対
する温度の不均一を一層良好に防止できる利点を有して
いる。
【0031】上記第1および第2実施例それぞれにおい
て、ヒーターユニット5として、炉芯管1の材料である
石英に対する吸収係数の小さい短波長の赤外線ランプヒ
ーターなどを用いることにより、ヒーターユニット5の
加熱による炉芯管1の温度上昇を抑え、冷却用ガスの供
給により、炉芯管1を一層低温化し、炉芯管1の内周壁
面への堆積をより良好に防止できるようにしても良い。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の基板用熱
処理装置によれば、環状のガス流路に冷却用ガスを供給
して炉芯管自体を冷却するから、CVD(化学気相成
長)などの熱処理を行う場合における炉芯管の内周壁面
への堆積を減少できる。
【0033】また、熱交換器を設けるだけで、炉芯管の
冷却に伴って高温になった冷却用ガスの排ガスを利用し
てプロセスガスを予熱するから、特殊な形状や構成の炉
芯管とかヒーターを使用したりせずに済み、経済的であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る基板用熱処理装置の第1実施例の
全体概略縦断面図である。
【図2】第2実施例の全体概略縦断面図である。
【図3】第1従来例の全体概略縦断面図である。
【図4】第2従来例の全体概略縦断面図である。
【図5】第3従来例の全体概略縦断面図である。
【符号の説明】
1…炉芯管 2…開口 5…加熱手段としてのヒーターユニット 8…冷却ガス供給手段を構成する送気ファン 9…冷却ガス供給手段を構成する空気配管 11…熱交換器 19…冷却ガス供給手段を構成する送気ファン 20…冷却ガス供給手段を構成する空気配管 22…熱交換器 R…ガス流路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/324 D 8617−4M

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部にプロセスガスを導入するようにし
    た炉芯管の周囲に基板を加熱する加熱手段を設けた基板
    用熱処理装置において、 前記炉芯管の外表面全面と前記加熱手段との間に形成さ
    れた横断面形状環状のガス流路に冷却用ガスを供給する
    冷却ガス供給手段と、 前記炉芯管に供給する前のプロセスガスを前記ガス流路
    からの排ガスによって予熱する熱交換器と、 を備えたことを特徴とする基板用熱処理装置。
JP3720292A 1992-01-27 1992-01-27 基板用熱処理装置 Pending JPH05206044A (ja)

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