JPH0534102Y2 - - Google Patents

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JPH0534102Y2
JPH0534102Y2 JP309589U JP309589U JPH0534102Y2 JP H0534102 Y2 JPH0534102 Y2 JP H0534102Y2 JP 309589 U JP309589 U JP 309589U JP 309589 U JP309589 U JP 309589U JP H0534102 Y2 JPH0534102 Y2 JP H0534102Y2
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cooling
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susceptor
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heater block
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Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 (産業上の利用分野) 本考案は、常圧CVD装置に係り、特にサセプ
タ交換時のサセプタ降温時間の短縮を円滑かつ的
確に行なうための装置に関するものである。
[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Field of industrial application) The present invention relates to an atmospheric pressure CVD device, and in particular to a device for smoothly and accurately shortening the time for cooling down the susceptor when replacing the susceptor. It is something.

(従来の技術) 第4図は、従来の常圧CVD装置を示すもので、
固定プレート1の上に高さ調整装置2を介して取
付けられたステンレス鋼製などのベースプレート
3上にアルミニウム合金製のヒータブロツク4を
設置し、その上に同じくアルミニウム合金製のサ
セプタ5を載置し、このサセプタ5上にウエハ6
を配列して、ヒータブロツク4中に埋設したカー
トリツジヒータ7により、前記ウエハ6を約450
℃程度に加熱し、ウエハ6の表面に対向し該表面
に沿つて移動するガスノズル8から反応ガスを吹
出すと共にその周囲のノズルカバー9および排気
ダクト10から排気してウエハ6の表面にCVD
膜を形成するようになつていた。なお、11は断
熱材である。
(Prior art) Figure 4 shows a conventional atmospheric pressure CVD device.
A heater block 4 made of aluminum alloy is installed on a base plate 3 made of stainless steel or the like that is attached to the fixed plate 1 via a height adjustment device 2, and a susceptor 5 also made of aluminum alloy is placed on top of it. Then, a wafer 6 is placed on this susceptor 5.
The cartridge heater 7 embedded in the heater block 4 heats the wafer 6 by approximately 450 mm.
The reactant gas is heated to about 10°C and blown out from the gas nozzle 8 that faces the surface of the wafer 6 and moves along the surface, and is exhausted from the nozzle cover 9 and exhaust duct 10 around it to apply CVD onto the surface of the wafer 6.
It began to form a film. Note that 11 is a heat insulating material.

この常圧CVD装置は、数回のCVDを行なう
と、サセプタ5の表面に次第にCVD膜が堆積す
るため、サセプタ5を交換する必要がある。この
サセプタ5の交換は、サセプタ5がアルミニウム
合金であつて高温強度が低いため、50℃程度まで
温度を下げて行なう必要がある。
In this atmospheric pressure CVD apparatus, after CVD is performed several times, a CVD film gradually accumulates on the surface of the susceptor 5, so that the susceptor 5 must be replaced. When replacing the susceptor 5, since the susceptor 5 is made of an aluminum alloy and has low high-temperature strength, it is necessary to lower the temperature to about 50°C.

(考案が解決しようとする課題) ところで、従来は自然冷却によつてサセプタ5
を降温させていた。しかしながら、最近のウエハ
6の大径化に伴なつてサセプタ5、ヒータブロツ
ク4およびベースプレート3も大形化し、熱容量
が大きくなつているため、自然冷却によつてサセ
プタ5を50℃程度まで降温させるのには、第5図
に示すように、7時間もの長時間を要する。降温
時間を短縮するのには、積極的に冷却すればよい
が、450℃程度に加熱されているアルミニウム合
金製のヒータブロツク4およびサセプタ5を円滑
かつ的確に短時間で冷却することは困難であつ
た。
(Problem to be solved by the invention) By the way, in the past, the susceptor 5 was
was causing the temperature to drop. However, as the diameter of the wafer 6 has recently increased, the susceptor 5, heater block 4, and base plate 3 have also become larger and have a larger heat capacity. As shown in FIG. 5, it takes as long as 7 hours. In order to shorten the cooling time, active cooling is effective, but it is difficult to cool down the aluminum alloy heater block 4 and susceptor 5, which are heated to about 450°C, smoothly and accurately in a short period of time. It was hot.

本考案は、前述したような常圧CVD装置のヒ
ータブロツクおよびサセプタを円滑かつ的確に短
時間で冷却し、この冷却による悪影響を小さく押
えつつサセプタの交換に要する時間を短縮して装
置の稼動率を向上させることを目的としている。
The present invention smoothly and accurately cools the heater block and susceptor of the atmospheric pressure CVD equipment in a short period of time, minimizes the negative effects of this cooling, reduces the time required to replace the susceptor, and increases the operating efficiency of the equipment. The aim is to improve.

〔考案の構成〕[Structure of the idea]

(課題を解決するための手段) 前記の目的を達成するための本考案は、ヒータ
ブロツク上に載置されたサセプタ上にウエハを載
置し、ウエハ表面に反応ガスを吹付けるようにし
た常圧CVD装置において、ヒータブロツクまた
はこれに接触して設けられた冷却ブロツク中に埋
設された冷却パイプと、この冷却パイプに切換弁
によつて冷却気体と冷却液体を選択的に供給する
ための冷媒供給手段と、サセプタ、ヒータブロツ
クおよび冷却ブロツクのうちの少なくとも1つの
温度を検出し、この温度が設定値まで低下したと
き冷却パイプに供給する冷媒を冷却気体から冷却
液体に切換えるように切換弁を作動させるための
制御部とを具備すると共に、ヒータブロツクおよ
び冷却ブロツクを耐熱セラミツクス製のベースプ
レート上に設置したものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention to achieve the above-mentioned object is a conventional method in which a wafer is placed on a susceptor placed on a heater block, and a reactive gas is blown onto the wafer surface. In a pressure CVD device, a cooling pipe is embedded in a heater block or a cooling block provided in contact with the heater block, and a refrigerant is used to selectively supply cooling gas and cooling liquid to the cooling pipe using a switching valve. The switching valve is configured to detect the temperature of at least one of the supply means, the susceptor, the heater block, and the cooling block, and to switch the refrigerant supplied to the cooling pipe from cooling gas to cooling liquid when the temperature falls to a set value. It is equipped with a control section for operation, and a heater block and a cooling block are installed on a base plate made of heat-resistant ceramics.

(作用) サセプタ、ヒータブロツクおよび冷却ブロツク
は互に接触しているため、CVDを行なつている
ときはほぼ同じ温度となつている。サセプタを交
換する場合は、ヒータブロツクの加熱を停止する
と共に、冷却パイプ中に冷却気体を流し、まず気
体によつて冷却する。この冷却気体による冷却
は、CVD温度である例えば450℃程度の高温から
350℃ないし150℃の設定温度に降温するまで行な
い、前記設定温度に達したところで、冷却液体に
切換え、この冷却液体によつて50℃程度まで冷却
する。
(Function) Since the susceptor, heater block, and cooling block are in contact with each other, they are at approximately the same temperature during CVD. When replacing the susceptor, stop heating the heater block and flow cooling gas into the cooling pipe to first cool the susceptor with the gas. Cooling with this cooling gas is possible from high temperatures such as CVD temperatures of about 450°C.
The process is continued until the temperature drops to a set temperature of 350°C to 150°C, and when the set temperature is reached, the cooling liquid is switched to, and the cooling liquid is used to cool down to about 50°C.

このように、冷却気体と冷却液体を併用し、か
つこれらを温度によつて切換えることにより、
450℃程度の高温のサセプタおよびヒータブロツ
クを円滑かつ的確に冷却することができ、冷却に
よる悪影響を押えつつ短時間での冷却が可能とな
り、さらにヒータブロツクおよび冷却ブロツクは
耐熱セラミツクス製のベースプレートに支持され
ているため、上記のような強制冷却を繰り返して
も、CVDを行なう高温状態においては平坦度を
保ち、CVDに悪影響を及ぼすことはない。
In this way, by using cooling gas and cooling liquid together and switching them depending on the temperature,
The susceptor and heater block, which are at a high temperature of approximately 450°C, can be cooled smoothly and accurately, making it possible to cool down in a short time while minimizing the negative effects of cooling.Furthermore, the heater block and cooling block are supported on a base plate made of heat-resistant ceramics. Therefore, even if forced cooling as described above is repeated, the flatness will be maintained in the high temperature conditions where CVD is performed, and CVD will not be adversely affected.

(実施例) 以下本考案の実施例につき第1図ないし第3図
を参照して説明する。なお、第1図において、第
4図と同一部分には同一符号を用いて説明を省略
する。ベースプレート3aは、熱変形を押えるた
め、石英ガラスで形成され、その上にアルミニウ
ム合金製の冷却ブロツク12が設置されている。
冷却ブロツク12中には、第2図に示すように、
冷却パイプ13が蛇行して埋設されている。冷却
パイプ13の一端は切換弁14を介して空圧源な
どの冷却気体供給パイプ15と水道管などの冷却
液体供給パイプ16に選択的に接続されるように
なつており、他端はタンク17に接続されてい
る。
(Embodiments) Examples of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. Note that in FIG. 1, the same parts as in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and their explanation will be omitted. The base plate 3a is made of quartz glass in order to suppress thermal deformation, and a cooling block 12 made of aluminum alloy is installed thereon.
In the cooling block 12, as shown in FIG.
The cooling pipe 13 is buried in a meandering manner. One end of the cooling pipe 13 is selectively connected to a cooling gas supply pipe 15 such as an air pressure source and a cooling liquid supply pipe 16 such as a water pipe via a switching valve 14, and the other end is connected to a tank 17. It is connected to the.

切換弁14は、制御部18によつて切換えを制
御されるようになつており、サセプタ5の表面温
度を検出する温度検出器19の出力が制御部18
の設定部18aに設定されている温度より高いと
きには冷却パイプ13を冷却気体供給パイプ15
に接続し、低いときには冷却液体供給パイプ16
に接続すると共に、指令によつて供給と停止を行
なうようになつている。
The switching of the switching valve 14 is controlled by the control unit 18, and the output of the temperature detector 19 that detects the surface temperature of the susceptor 5 is controlled by the control unit 18.
When the temperature is higher than the temperature set in the setting section 18a, the cooling pipe 13 is switched to the cooling gas supply pipe 15.
and when the temperature is low, the cooling liquid supply pipe 16
In addition to being connected to the system, it is also possible to supply and stop the supply according to commands.

冷却ブロツク12の上には、ヒータブロツク4
が密着して取付けられており、このヒータブロツ
ク4から上は、第4図に示した従来装置と同一で
ある。
Above the cooling block 12 is a heater block 4.
The heater block 4 and above are the same as the conventional device shown in FIG. 4.

次いで本装置の作用について説明する。CVD
を行なつているときは、切換弁14を閉じ、ヒー
タブロツク4のカートリツジヒータ7に給電すれ
ば、従来装置と同様にCVDが行なわれる。
Next, the operation of this device will be explained. CVD
When performing CVD, the switching valve 14 is closed and power is supplied to the cartridge heater 7 of the heater block 4, and CVD is performed in the same manner as in the conventional apparatus.

サセプタ5を交換する場合は、カートリツジヒ
ータ7への給電を停止し、制御部18に指令を与
え、切換弁14を開く。このとき、サセプタ5の
表面温度は450℃程度であるため、温度検出器1
9の出力は設定部18aの設定温度より高い。そ
こで、前記のように切換弁14を開くと、冷却パ
イプ13には冷却気体供給パイプ15から冷却気
体が供給され、冷却ブロツク12を冷却し、これ
によりヒータブロツク4およびサセプタ5を冷却
する。この初期の冷却は気体による冷却であるた
め、第3図に示すように、比較的ゆるやかである
が、高温に接して沸騰する水などの液体による場
合と異なり、安全かつ円滑に行なわれる。
When replacing the susceptor 5, the power supply to the cartridge heater 7 is stopped, a command is given to the control section 18, and the switching valve 14 is opened. At this time, the surface temperature of the susceptor 5 is about 450°C, so the temperature detector 1
The output of No. 9 is higher than the set temperature of the setting section 18a. Therefore, when the switching valve 14 is opened as described above, cooling gas is supplied to the cooling pipe 13 from the cooling gas supply pipe 15 to cool the cooling block 12, thereby cooling the heater block 4 and the susceptor 5. Since this initial cooling is performed by gas, it is relatively slow, as shown in FIG. 3, but unlike the case of using liquid such as water, which boils when exposed to high temperatures, it is performed safely and smoothly.

こうして、冷却ブロツク12、ヒータブロツク
4およびサセプタ5が冷却され、サセプタ5の表
面温度が、設定部17aの設定温度である例えば
230℃まで低下すると、制御部18によつて切換
弁14が切換えられ、冷却気体に代えて冷却液体
供給パイプ16から冷却液体を冷却パイプ13へ
供給し、冷却液体によつて冷却ブロツク12を冷
却する。このとき、冷却ブロツク12は、前記の
ように約230℃まで低下しているため、冷却液体
として水を用いても、受熱量が比較的小さく、か
つ冷却液体は流れているので、沸騰することな
く、安全かつ的確な冷却が行なわれる。この冷却
液体による冷却は、第3図に示すように、比較的
急速に行なわれ、冷却気体による冷却も含めて合
計で1時間30分程度で50℃まで降温させることが
できる。なお、この冷却時間は、一実施例を示す
もので、冷却パイプ13による熱交換能力を高め
たり、冷却気体および冷却液体の流量を増加させ
たりすることにより、さらに短時間にできる。
In this way, the cooling block 12, the heater block 4, and the susceptor 5 are cooled, and the surface temperature of the susceptor 5 is set to the set temperature of the setting section 17a, for example.
When the temperature drops to 230°C, the control unit 18 switches the switching valve 14 to supply cooling liquid from the cooling liquid supply pipe 16 to the cooling pipe 13 instead of the cooling gas, and cools the cooling block 12 with the cooling liquid. do. At this time, the temperature of the cooling block 12 has dropped to approximately 230°C as described above, so even if water is used as the cooling liquid, the amount of heat received is relatively small, and the cooling liquid is flowing, so it will not boil. Safe and accurate cooling is performed. As shown in FIG. 3, cooling by this cooling liquid is performed relatively rapidly, and the temperature can be lowered to 50° C. in about 1 hour and 30 minutes in total, including cooling by cooling gas. Note that this cooling time shows one example, and can be further shortened by increasing the heat exchange capacity of the cooling pipe 13 or increasing the flow rates of cooling gas and cooling liquid.

前記のような積極的な冷却を行なうことによ
り、ベースプレート3a、ヒータブロツク4およ
びサセプタ5がわん曲し、CVDに悪影響を及ぼ
すことも考えられたが、ベースプレート3aを石
英ガラス等の熱変形を生じない例えば耐熱セラミ
ツクスのような材料で形成すれば、アルミニウム
合金製の冷却ブロツク12、ヒータブロツク4お
よびサセプタ5は450℃程度のCVD温度において
はベースプレート3aの上面にならうため、全く
問題を生じない。
It was thought that by actively cooling the base plate 3a, the heater block 4, and the susceptor 5, it would have a negative effect on CVD. For example, if they are made of a material such as heat-resistant ceramics, the aluminum alloy cooling block 12, heater block 4, and susceptor 5 will not cause any problems because they will follow the top surface of the base plate 3a at a CVD temperature of about 450°C. .

前述した実施例は、ヒータブロツク4の下に密
着させて配置した冷却ブロツク12中に冷却パイ
プ13を埋設した例を示したが、冷却パイプ13
はヒータブロツク4中に埋設してもよく、また、
切換弁13の切換え用の温度検出器19はサセプ
タ5の表面温度に限らず、ヒータブロツク4また
は冷却ブロツク12の温度を検出するようにして
もよい。さらに、冷却気体から冷却液体に切換え
る温度は、使用する冷却液体の種類および供給流
量等によつて沸騰しない範囲でできるだけ高く定
めることが好ましく、水道水を用いる場合でも
350℃程度まで上げることができる。
In the above-mentioned embodiment, the cooling pipe 13 is buried in the cooling block 12 which is placed in close contact with the heater block 4.
may be buried in the heater block 4, and
The temperature detector 19 for switching the switching valve 13 is not limited to detecting the surface temperature of the susceptor 5, but may also detect the temperature of the heater block 4 or the cooling block 12. Furthermore, it is preferable to set the temperature at which cooling gas is switched to cooling liquid as high as possible without boiling depending on the type of cooling liquid used and the supply flow rate, etc. Even when using tap water,
The temperature can be raised up to about 350℃.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

以上述べたように本考案によれば、常圧CVD
装置のサセプタを円滑かつ的確に短時間で降温さ
せることができ、装置の稼動率を向上させること
ができる効果が得られる。
As described above, according to the present invention, atmospheric pressure CVD
The temperature of the susceptor of the device can be lowered smoothly and accurately in a short time, and the operating rate of the device can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例を示す一部破断側面
図、第2図は本考案の要部概要構成図、第3図は
本考案によるサセプタ表面温度の降下を示す図、
第4図は従来装置の一部破断側面図、第5図は従
来の自然冷却によるサセプタ表面温度の降下を示
す図である。 3,3a……ベースプレート、4……ヒータブ
ロツク、5……サセプタ、6……ウエハ、8……
ガスノズル、12……冷却ブロツク、13……冷
却パイプ、14……切換弁、15……冷却気体供
給パイプ、16……冷却液体供給パイプ、18…
…制御部、18a……設定部、19……温度検出
器。
FIG. 1 is a partially cutaway side view showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of the main parts of the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the drop in susceptor surface temperature according to the present invention.
FIG. 4 is a partially cutaway side view of a conventional device, and FIG. 5 is a diagram showing a decrease in susceptor surface temperature due to conventional natural cooling. 3, 3a... Base plate, 4... Heater block, 5... Susceptor, 6... Wafer, 8...
Gas nozzle, 12... Cooling block, 13... Cooling pipe, 14... Switching valve, 15... Cooling gas supply pipe, 16... Cooling liquid supply pipe, 18...
...control section, 18a...setting section, 19...temperature detector.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] ヒータブロツク上に載置されたサセプタ上にウ
エハを載置し、該ウエハの表面に反応ガスを吹付
けるようにした常圧CVD装置において、前記ヒ
ータブロツクまたはこれに接触して設けられた冷
却ブロツク中に埋設された冷却パイプと、同冷却
パイプに切換弁によつて冷却気体と冷却液体を選
択的に供給するための冷媒供給手段と、前記サセ
プタ、ヒータブロツクおよび冷却ブロツクのうち
の少なくともいずれか1つの温度を検出し該温度
が設定値まで低下したとき前記冷却パイプに供給
する冷媒を冷却気体から冷却液体に切換えるよう
に前記切換弁を作動させるための制御部とを具備
すると共に、前記ヒータブロツクおよび冷却ブロ
ツクが耐熱セラミツクス製のベースプレート上に
設置されていることを特徴とする常圧CVD装置。
In an atmospheric pressure CVD apparatus in which a wafer is placed on a susceptor placed on a heater block and a reaction gas is sprayed onto the surface of the wafer, the heater block or a cooling block provided in contact therewith is used. a cooling pipe buried therein; a refrigerant supply means for selectively supplying cooling gas and cooling liquid to the cooling pipe by a switching valve; and at least one of the susceptor, the heater block, and the cooling block. a control unit for detecting one temperature and operating the switching valve to switch the refrigerant supplied to the cooling pipe from cooling gas to cooling liquid when the temperature falls to a set value; An atmospheric pressure CVD device characterized in that a block and a cooling block are installed on a base plate made of heat-resistant ceramics.
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