JPH07106262A - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JPH07106262A
JPH07106262A JP26791793A JP26791793A JPH07106262A JP H07106262 A JPH07106262 A JP H07106262A JP 26791793 A JP26791793 A JP 26791793A JP 26791793 A JP26791793 A JP 26791793A JP H07106262 A JPH07106262 A JP H07106262A
Authority
JP
Japan
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wall
chamber
vacuum chamber
heat
processing
Prior art date
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Pending
Application number
JP26791793A
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English (en)
Inventor
Toru Ikeda
亨 池田
Teruo Iwata
輝夫 岩田
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP26791793A priority Critical patent/JPH07106262A/ja
Publication of JPH07106262A publication Critical patent/JPH07106262A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理容器の壁部に断熱真空室を設けて熱効率
を上げた熱処理装置を提供する。 【構成】 処理容器4の処理室5内へ収容した被処理体
Wを熱処理する熱処理装置において、上記処理容器の壁
部に断熱真空室54,56,58を形成し、処理室と上
記断熱真空室を区画する区画板6A,14A,34Aに
壁部加熱手段60を設ける。これにより、加熱手段から
の熱を外部へ伝達させることなく処理容器内側面の加熱
に効率的に寄与させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体デバイスの微細化及び高
集積化に伴ってプロセスの改良及び装置の改良が行われ
ており、例えば半導体ウエハ表面に1枚ずつ成膜処理を
施す、いわゆる枚葉式の成膜装置においても成膜の均一
性及び効率性を考慮して種々の改良が行われている。
【0003】例えば有機系の処理ガスや金属化合物を含
む処理ガスを用いて成膜を行う場合において被処理体の
みを所定の処理温度に維持していたのでは、処理容器内
に導入された処理ガスが室温、例えば+15℃程度にな
っている容器の壁部と接触して冷却されて液化し、この
ために効率的な成膜処理を行えない場合があった。そこ
で、このような処理ガスの液化を防止するために処理容
器の外壁面略全体に渡ってヒータを設け、これによって
処理容器の内壁面の温度をプロセス温度と同じ例えば1
50℃位に維持することも行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うにヒータを処理容器の外壁面に設けるような構造にあ
っては、ヒータ熱が壁部の厚さを伝わって内壁面を所定
の温度に加熱するようになっているために壁部全体を略
プロセス温度まで昇温しなければならないばかりか、ヒ
ータから外側雰囲気への放熱量もかなり多くなり、全体
的な熱損失が大きくなって効率が悪く、経済的でないと
いう問題点があった。
【0005】また、壁部の厚みを例えば20mmとして
内壁面の温度を例えば150℃程度まで加熱すると設定
した場合には、上述したような放熱等による熱損失を考
慮してヒータ温度を150℃よりも高い、例えば200
℃程度に設定しなければならず、壁面が高温になり過ぎ
て操作者にとって危険な状態となる場合もあった。更に
は、上述のように処理容器の壁部全体を加熱する構造の
ために、容器内壁面の温度が所定のプロセス温度に達す
るまでに多くの時間を要してしまい、装置の稼働率も低
下してスループットも減少してしまうという問題点があ
った。
【0006】本発明は、以上のような問題点に着目し、
これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明
の目的は、処理容器の壁部に断熱真空室を設けて熱効率
を上げた熱処理装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記した問題
点を解決するために、処理容器の処理室内へ収容した被
処理体を熱処理する熱処理装置において、前記処理容器
の壁部に断熱真空室を形成し、前記断熱真空室と前記処
理室を区画する区画板に壁部加熱手段を設けるように構
成したものである。
【0008】
【作用】本発明は、上述のように構成したので、壁部加
熱手段からの熱は区画板を加熱すると同時に処理室内に
直接放熱され、この内部雰囲気を直接的に加熱する。ま
た、処理容器の外側に対しては、壁部加熱手段からの熱
は壁部に設けた断熱真空室によりその熱伝導が遮断され
てしまい、壁部の厚さ方向外側に向けての熱伝導が阻止
される。従って、処理容器全体の保温性が良好になると
共に昇温速度も大きくなり、熱効率及び装置の稼働率も
向上させることが可能となる。
【0009】
【実施例】以下に、本発明に係る熱処理装置の一実施例
を添付図面に基づいて詳述する。図1は本発明に係る熱
処理装置の一例を示す断面図、図2は図1に示す装置の
天井壁部を除去した状態を示す概略斜視図である。本実
施例においては、熱処理装置として枚葉式CVD成膜装
置を例にとって説明する。
【0010】図示するようにこの成膜装置2は、例えば
アルミニウム等により方形状に成形された処理容器4を
有しており、内部に処理室5が形成される。この処理室
5内の底壁部6上には円盤状のウエハ保持台8が載置さ
れており、この保持台8の上面に被処理体として例えば
半導体ウエハWを保持するようになっている。また、こ
のウエハ保持台8内には上記ウエハWを所定の温度に加
熱するための例えばセラミックヒータ10が埋め込まれ
ている。
【0011】また、処理室5の上部には、上記ウエハ保
持台8に対向させて例えばアルミニウムよりなるガス供
給ヘッダ12が天井壁部14を貫通させて設けられてい
る。このガス供給ヘッダ12には第1の処理ガスとして
例えばTiCl4 を供給する第1のガス供給管16と第
2の処理ガスとして例えば還元剤であるNH3 ガスを供
給する第2のガス供給管18がそれぞれ接続されてお
り、各ガス供給管16、18の先端部はそれぞれ複数に
分岐されると共にこれらの分岐管はガス供給ヘッダ12
のガス噴射板20に設けた多数のガス噴射孔22にそれ
ぞれ接続され、TiCl4 ガスとNH3 ガスとをガス噴
射孔22を介して別々に処理室6内へ供給するようにな
っている。尚、処理ガスとしてはこれらに限定されず有
機ガス等の液化しやすい処理ガスならば全て適用し得
る。
【0012】上記第1のガス供給管16の上流端はバル
ブ24を介して液体TiCl4 源26に接続されてお
り、この液体TiCl4 源26の外周はヒータ28に被
われて蒸気化したTiCl4 ガスを供給するように構成
されている。また、上記第2のガス供給管18の上流端
は、バルブ30を介して気体NH3 源32に接続されて
いる。そして、上記各第1及び第2のガス供給管16、
18には図示しないヒータテープが巻回されており、ガ
ス輸送途中においてこれが液化しないように構成されて
いる。上記処理容器4の一の側壁部34には、容器内部
を開閉するゲートベン36を介してウエハWをロード・
アンロードするためのロードロック室38が接続されて
いる。
【0013】また、処理容器4の底壁部6には処理室6
内に連通する排気ポート40が設けられており、この排
気ポート40には真空引きのための真空排気系42が接
続されている。この真空排気系42は真空排気管44に
その下流側に向けて第1の開閉弁46、ターボ分子ポン
プ48、第2の開閉弁50及びロータリポンプ52を順
次介設して構成されている。
【0014】このように構成された処理容器4の各壁部
6、14、34に、密閉された断熱真空室が略全面に渡
って形成される。具体的には、底壁部6内にはその全面
に渡って底部断熱真空室54が形成され、側壁部34に
はゲートバルブ36の部分を除いて略全面に渡って側部
断熱真空室56が形成され、更に天井壁部36にはガス
供給ヘッダ12の部分を除いて天井断熱真空室58が形
成されており、処理室6と外部との断熱を図っている。
この場合、各真空室58の厚みL1は略同様に設定され
ており、例えば5〜10mm程度に設定され、この時、
壁部の各外面と各断熱真空室の外側面との間の厚みL2
は20mm程度に設定され、また、処理室6と各断熱真
空室を区画する区画板6A、14A、34Aの厚みL3
は1〜2mm程度と比較的薄く設定されている。
【0015】そして、上記各区画板には、加熱手段、例
えばステンレスのシースにヒータ線を挿入してなる壁部
加熱ヒータ60がその略全面に渡って例えば蛇行状に配
設されている。この場合、壁部加熱ヒータ60は、処理
ガスとの直接接触を避けるために各区画板6A、14
A、34Aの各断熱真空室に臨む面に取り付けるのが好
ましい。
【0016】上記各壁部6、14、34には、それぞれ
の対応する断熱真空室54、56、58に連通された断
熱真空室排気ポート62が設けられ、各断熱真空室排気
ポート62は排気管64により共通に連結された後、排
気管開閉弁66を介して前記ターボ分子ポンプ48の上
流側に接続されている。これにより、真空排気系42を
駆動することにより処理室54内と各断熱真空室54、
56、58とを同時に或いは同期して真空引きして処理
室54と各断熱真空室との間に、これらを区画する区画
板6A、14A、34Aを破壊する程の過度の差圧が発
生しないようになっている。
【0017】尚、図中、断熱真空室排気ポート62は2
個しか記されていないが、このポートは各断熱真空室に
設けられている。また、断熱真空室に接続される排気管
64には不活性ガス開閉弁68を介して不活性ガス源、
例えばN2 ガス源が接続されており、必要に応じて不活
性ガスを供給して各断熱真空室内へ腐食性の処理ガスが
逆流して流入しないように構成されている。
【0018】上記処理容器4を形成する場合には、例え
ば各壁部を構成する肉厚なアルミニウム製の板状部材
を、排気ポート40等になる部分を除いて削り込んで断
熱真空室になる部分を形成し、真空室内の区画板面に壁
部加熱ヒータ60を配設した後、その端部を蓋材等によ
り溶接して密閉された真空室を作る。そして、各壁部を
組み立てて溶接することにより処理容器の全体を構築す
る。
【0019】尚、処理容器の組み立て方法はこれに限定
されないのは勿論である。また、処理ガスを供給するガ
ス供給ヘッダ12にも図示しない加熱ヒータが設けられ
ており、処理ガスの液化を防止するようになっている。
また、本実施例においては断熱真空室を処理容器の全壁
部に設けたが、これに限定されず、一部の壁部のみに設
けるようにしてもよい。
【0020】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、真空排気系44のターボ
分子ポンプ48及びロータリポンプ52を駆動すること
により処理室5内を真空引きする。この時、排気管開閉
弁66を開状態にしておくことにより各断熱真空室5
4、56、58も同時に真空引きする。これにより、処
理室5と各断熱真空室との間に大きな差圧が発生するこ
となく各室は真空雰囲気下になされる。
【0021】真空引きが完了したならば、ロードロック
室38からゲートベン36を介してウエハWをウエハ保
持台8上に移載し、処理室5内を密閉する。そして、保
持台8のセラミックヒータ10によりウエハWを処理温
度、例えば150℃に加熱し、液体TiCl4 源26及
び気体NH3 源32からそれぞれ10SCCM及び10
0SCCMの流量でTiCl4 ガス及びNH3 ガスを処
理室5内に供給し、成膜処理を行う。この時、処理室5
内は真空排気系42により真空引きされて例えば100
mTorr程度の処理圧力に維持される。このようなC
VDプロセスでは、TiCl4 と反応性の強い還元成分
との化学気相反応によりTiNよりなる金属膜が生成さ
れてウエハW表面上に堆積される。
【0022】この成膜操作と同時に、各断熱真空室、す
なわち底部断熱真空室54、側部断熱真空室56及び天
井断熱真空室58に設けた各壁部加熱ヒータ60を駆動
し、このヒータ熱により各壁部、具体的には処理室5と
各断熱真空室54、56、58を区画する区画板6A、
14A、34Aをプロセス温度と同じ温度、例えば15
0℃程度に加熱する。これにより、処理室5内に導入さ
れた処理ガスが処理容器4の内壁面と接触しても、これ
が冷却されて凝縮されることはなく迅速且つ効率的な成
膜を行うことができる。
【0023】この際、各壁部6、14、34にはそれぞ
れの断熱真空室54、56、58が設けられているの
で、これが断熱の作用をし、各壁部加熱ヒータ60の熱
が各壁部の外側に伝達することを抑制することができ
る。従って、壁部の厚みL2が20mm程度の肉厚な部
分を加熱する必要もなく、しかもこれより外部に放出さ
れる熱量も少なくて済み、熱損失を大幅に削減すること
が可能となる。この点に関し、従来装置にあっては例え
ば16本のヒータを用いて130〜150℃まで加熱す
るのに5時間程度要したが、本実施例によれば例えば6
本のヒータを用いて10分程度で150℃まで昇温する
ことができた。また、上記した理由から処理容器自体の
外周面の温度はさほど上がらなくなり、安全性を向上さ
せることができる。
【0024】更に、真空排気系42による真空引きと同
時にN2 ガス源から僅かな量のN2ガスを排気管64内
へ供給するが、これにより真空引きされて真空排気管4
4内を流れる腐食性の処理ガスが各断熱真空室54、5
6、58に逆流することを阻止でき、ステンレスにより
被われて一応耐腐食性構造になされた壁部加熱ヒータ6
0が腐食されることを確実に防止することができる。
尚、この壁部加熱ヒータ60を断熱真空室ではなく各区
画板の処理室5を臨む面に設けるようにしてもよい。こ
れによれば壁部加熱ヒータ60の配設作業を容易に行う
ことができる。
【0025】また、上述のように壁部内面側の温度を所
定のプロセス温度に短時間で昇温することができるので
装置自体の稼働率を向上させて、スループットを大幅に
向上させることが可能となる。更に、処理室5と各断熱
真空室とを同時に且つ略同じ圧力を維持するように真空
引きするようにしたので、区画板6A、14A、34A
が差圧により破損することもない。
【0026】尚、上記実施例においては熱処理装置とし
てCVD成膜装置を例にとって説明したが、これに限定
されず他の熱処理装置、例えばウエハを予備加熱するプ
リベーク装置等にも適用することができる。また、被処
理体としては、半導体ウエハに限定されず、LCD基板
(Liquid Crystal Device)等に
も適用し得る。
【0027】
【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、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。処理容器の壁部に設けた断熱真空室により壁
部加熱手段からの熱が外部へ放熱されるのを防止するよ
うにしたので、処理容器の壁部全体を加熱する必要がな
く、しかも外部への放熱量も抑制することができ、熱損
失を大幅に減少させることができる。また、上記した理
由から処理容器外周面の温度を低く押さえることができ
るので、操作者にとっての安全性も向上させることがで
きる。更には、熱損失を抑制したことから壁部内側面を
迅速に所定の温度に昇温することができ、装置自体の稼
働率を上げてスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る熱処理装置の一例を示す断面図で
ある。
【図2】図1に示す装置の天井壁部を除去した状態を示
す概略斜視図である。
【符号の説明】
2 成膜装置(熱処理装置) 4 処理容器 5 処理室 6 底壁部 6A 区画板 14 天井壁部 14A 区画板 34 側壁部 34A 区画板 42 真空排気系 48 ターボ分子ポンプ 52 ロータリポンプ 54 底部断熱真空室 56 側部断熱真空室 58 天井断熱真空室 60 壁部加熱ヒータ(壁部加熱手段) W 半導体ウエハ(被処理体)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理容器の処理室内へ収容した被処理体
    を熱処理する熱処理装置において、前記処理容器の壁部
    に断熱真空室を形成し、前記断熱真空室と前記処理室を
    区画する区画板に壁部加熱手段を設けるように構成した
    ことを特徴とする熱処理装置。
  2. 【請求項2】 前記処理室と前記断熱真空室は、これら
    各室を共通に真空引きする真空排気系に接続されている
    ことを特徴とする請求項1記載の熱処理装置。
JP26791793A 1993-09-30 1993-09-30 熱処理装置 Pending JPH07106262A (ja)

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JP26791793A JPH07106262A (ja) 1993-09-30 1993-09-30 熱処理装置

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003010800A1 (fr) * 2001-07-25 2003-02-06 Tokyo Electron Limited Appareil et procede de traitement
JP2007227436A (ja) * 2006-02-21 2007-09-06 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 真空成膜装置
JP2016084990A (ja) * 2014-10-27 2016-05-19 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置
KR20160097109A (ko) * 2015-02-06 2016-08-17 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 기판 처리 장치, 가스 정류부, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체
JP2017123425A (ja) * 2016-01-08 2017-07-13 株式会社日立国際電気 基板処理装置、半導体装置の製造方法、プログラム及び記録媒体
WO2018051463A1 (ja) * 2016-09-15 2018-03-22 堺ディスプレイプロダクト株式会社 基板処理装置

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