JPH0799163A - バッチ型熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速熱処理装置としての温度変化率を得るこ
とができるとともに重金属汚染を防止することのできる
構造を備えた熱処理装置を提供すること。 【構成】 縦方向に複数の被処理体１８を収容できる炉
室を形成する縦型プロセスチューブ１０を、炉室の周囲
に気密空間１０Ｃを有する二重壁構造とし、該空間１０
Ｃ内に金属イオンと反応するガス若しくはパージガスを
給排することでそのガスを空間１０Ｃ内で搬送すること
で外部に排出するようになっている。このため、均熱部
材をなくすことで昇温速度を早め、しかも、発熱抵抗体
２６から直接輻射熱を入射させる場合に、発熱抵抗体２
６から発生した金属イオンが上記空間内で捕集され、外
部に向け搬送されて排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バッチ型熱処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体ウエハやガラス基板等に
対し、拡散層を形成したり、シリコン酸化膜あるいはシ
リコン窒化膜等を形成する場合には、各種の熱処理装置
が用いられる。これら装置は、通常、反応容器であるプ
ロセスチューブ内に収容した被処理体を加熱するととも
に、プロセスチューブ内に不活性ガスや反応性ガス、所
謂、プロセスガスを挿入することで、所定の熱処理が実
行されるようになっている。

【０００３】この種、熱処理装置の構造としては、一般
拡散型の熱処理装置の場合、被処理体である半導体ウエ
ハが配置される炉室を形成するプロセスチューブと、こ
のプロセスチューブの外周に設けられている発熱抵抗体
と、この発熱抵抗体を包囲して設けられている断熱材と
を備え、この断熱材を介して上記発熱抵抗体が取り付け
られて支持されているものがある。

【０００４】また、上記構造に加えて、発熱抵抗体とプ
ロセスチューブとの間に、一例として、炭化珪素からな
る均熱部材を配置し、バッチ処理される被処理体同士で
加熱ムラ等が発生しないようにした構造もある（例え
ば、特開平４−１８６６１６号公報）。上記均熱管は、
発熱抵抗体からの熱がプロセスチューブ内に設けられて
いる多数枚の半導体ウエハの総てに対して均一な熱が印
加される作用と、高温時、発熱抵抗体や断熱材から発生
する異物がチューブ内に混入するのを防止するために用
いられるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記熱処理
装置における発熱抵抗体としては、一例として、１２０
０℃において２Ｗ／ｃｍ² 程度の表面負荷を持つＦｅＣ
ｒＡｌ発熱体が用いられていることが多かった。しか
し、近年、このような発熱抵抗体に代えて、表面負荷が
２０Ｗ／ｃｍ² という極めて高い表面負荷を備えた二ケ
イ化モリブデンによるヒータが開発され、この発熱体に
よる昇降温度変化速度が少なくとも３０℃／分、好まし
くは１００℃／分（昇温時）、６０℃／分（降温時）を
得られる高速昇降温熱処理装置の製作が要望されてい
る。

【０００６】ところで、上記均熱部材、例えば、ＳｉＣ
製均熱管を用いた場合、プロセスチューブを介して被処
理体の温度を上昇させるメカニズムは、発熱抵抗体から
の輻射エネルギーが一旦均熱部材に蓄積されたうえで二
次的な熱輻射によって、被処理体を加熱するようになっ
ている。しかし、本来、均熱部材は、発熱源での加熱ム
ラが生じた場合においても、被処理体に対する温度分布
を一様化することを目的として設置されている関係上、
蓄熱してから二次輻射するまでの時間が必要となる。こ
のため、温度の立上りが悪くなり、所謂、上記高速昇降
温熱処理装置としての温度変化速度を設定することがで
きなかった。

【０００７】しかも、均熱部材が存在することで発熱抵
抗体からの赤外線が透過しにくくなり、このことがまた
高速昇降温熱処理装置の仕様を満足できなくなる原因で
もあった。

【０００８】そこで、均熱部材を取り除くことも考えら
れるが、この場合には、発熱抵抗体がある温度以上に加
熱されると表面に二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）が析出され
ることや、上記発熱抵抗体を支持するためにこの発熱抵
抗体と直接接触するステープルからもＦｅ、Ｃｕ、Ｎａ
イオン等の金属イオンが発生し、これを遮断する均熱部
材が存在していないため、石英製のプロセスチューブを
透過して被処理体に対する重金属汚染を来すという新た
な問題を招くことがあった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、上記従来の熱処
理装置における問題に鑑み、高速昇降温熱処理装置とし
ての温度変化率を得ることができるとともに重金属汚染
を防止することのできる構造を備えた熱処理装置を提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、少なくとも一つの開口を有
する複数枚の被処理体をバッチ処理する縦型プロセスチ
ューブと、上記縦型プロセスチューブの周囲に配置され
た断熱材と、上記断熱材及び上記縦型プロセスチューブ
間に設けられた表面負荷が、１０Ｗ／ｃｍ² 以上であ
り、上記プロセスチューブ内の被処理体を輻射加熱する
発熱抵抗体と、上記縦型プロセスチューブの開口より、
上記複数枚の被処理体を搬入出するために昇降可能な搬
送機構と、を備え、上記縦型プロセスチューブは、上記
炉室の周囲に気密な空間を形成する二重壁構造とされ、
該空間内に金属イオンと反応する反応性ガス若しくはパ
ージガスを供給する手段とを有することを特徴としてい
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、上記金属イオンと反応性を有する反応性ガス若しく
はパージガスは、少なくとも上記発熱抵抗体からの温度
が予め定められた温度以上の時、供給することを特徴と
している。

【００１２】請求項３の発明は、少なくとも一つの開口
を有し、複数枚の被処理体をバッチ処理する縦型プロセ
スチューブと、上記縦型プロセスチューブの周囲に設け
られた断熱材と、上記断熱材及び上記縦型プロセスチュ
ーブ間に設けられた表面負荷が、１０Ｗ／ｃｍ² 以上で
あり、上記プロセスチューブ内の被処理体を輻射加熱す
る発熱抵抗体と、上記縦型プロセスチューブの開口か
ら、ボートに設けられた複数枚の被処理体を搬入出する
ために昇降可能な搬送機構と、上記ボートに設けられる
各被処理体は周縁部を接触状態で支持するごとく設けら
れたリング状トレーと、上記リング状トレーの被処理体
支持部に、この被処理体の周縁部に沿って設けられた上
記被処理体の表面に等しいかまたはこの表面以上の高さ
を有する側壁とを有してなることを特徴としている。

【００１３】

【作用】本発明では、発熱抵抗体とプロセスチューブと
の間には均熱部材が設けられていない。つまり、プロセ
スチューブ周囲には、発熱抵抗体が近接し、発熱抵抗体
からの赤外線が直接プロセスチューブ内の被処理体に向
け透過できるようになっている。しかも、プロセスチュ
ーブは、炉室の周囲に気密な空間を形成する二重壁構造
とされ、その気密空間内に金属イオンと反応性を有する
反応性ガス若しくはパージガスを給排させている。この
ため、二重壁構造のアウタ壁から飛び込んだ金属イオン
は、そのガスによる捕集効果によって外部に向け搬送さ
れることでインナ壁から内部の被処理体に到達すること
がない。

【００１４】また本発明では、金属イオンに反応性を有
する反応性ガス若しくはパージガスが、縦型プロセスチ
ューブの昇温時に給排される。従って、金属イオンが発
生しやすい昇温時には、上記反応性ガス若しくはパージ
ガスによる捕集効果によりプロセスチューブ内への金属
イオンの侵入が確実に阻まれる。

【００１５】さらに、本発明では昇温する際に被処理体
の周縁が異常に高温となることを防止して、被処理体の
面内均一性を保ちながら高速昇温させることができる。
つまり、被処理体を載置するために用いられるリング状
トレーは、被処理体の周縁部と接触する側壁を備え、こ
の側壁が被処理体の表面と等しいかまたは表面以上の高
さに設定されている。このため、加熱源から被処理体の
周縁部に向け入射しようとする輻射熱を遮断または減少
させることで周縁部での温度の異常上昇を防止できる。

【００１６】

【実施例】以下、図１乃至図７に示す実施例によって本
発明の詳細を説明する。

【００１７】図１は、半導体ウェハの酸化拡散処理に用
いられる熱処理装置の例を示している。

【００１８】この熱処理装置は、赤外線等の輻射熱線を
透過しやすく、不純物の発生が少ない高純度石英製の底
部開口、有天井で円筒状とされたプロセスチューブ１０
を備えていて、このプロセスチューブ１０の開口端部に
は、例えば、ステンレススチールからなるベースプレー
ト（図示されず）で縦方向に立設支持されている。この
プロセスチューブ１０の内側には空胴からなる炉室１２
が形成されている。

【００１９】このプロセスチューブ１０によって形成さ
れる炉室１２内には、保温筒１４上に載置されたボート
１６が挿脱可能となっていて、このボート１６には、図
４、図５に示すように多数枚の被処理体である半導体ウ
エハ１８が水平に等間隔に配列支持されている。

【００２０】また、炉室１２内には、プロセスチューブ
１０外からプロセスガスを導入するためのパイプ２０が
上記チューブ１０の内側壁下部から天井部に沿って設け
られており、半導体ウエハ１８に対する熱処理が実行可
能となっている。なお、上記保温筒１４は、フランジキ
ャップ２２上に搭載され、このフランジキャップ２２は
図示せぬエレベータアームに取り付けられて上下移動
し、上記保温筒１４及びボート１６を上下移動させるこ
とにより上記チューブ１０内外に搬入出するとともに、
上記プロセスチューブ１０のボート挿入孔１０Ａをボー
ト１６をあらかじめ定められた位置に搬入した際に密封
し得るようになっている。さらに、保温筒１４は、例え
ば、ベルト２４を介して回転可能とされている。

【００２１】一方、上記プロセスチューブ１０の外周に
は、このチューブを囲繞するように、発熱抵抗体２６を
例えば、略円筒状に配設構成したヒータが設けられてい
る。この発熱抵抗体２６の外側には発熱抵抗体２６を支
持、包囲する筒状断熱材２８が、そして筒状断熱材２８
の外周には冷却媒体を循環させる冷却パイプ３０を収容
したインナシェル３２およびアウタシェル３４がそれぞ
れ設けられている。

【００２２】発熱抵抗体２６は、上記ボート１０内に設
けられているウエハ列部が少なくとも均熱領域となるご
とく上記炉室１２内を垂直方向で例えば、トップ、セン
ター及びボトムの３ゾーンに分けてある。そして、発熱
抵抗体２６は、それぞれを好適な温度条件下で加熱し得
るようにトップ側、センター側及びボトム側のそれぞれ
の発熱抵抗体２６ａ，２６ｂ，２６ｃにてそれぞれ独立
に温度制御可能に構成されるような３ゾーン方式が採用
されている。そして、このような方式により、半導体ウ
エハ１８の配列領域、所謂、均熱ゾーンでの加熱が行な
えるようになっている。なお、ゾーン分割は３ゾーンに
限らず５ゾーンなど適宜必要に応じて決めればよい。ま
た、断熱材２８も上記トップ、センター及びボトムの３
ゾーンに対応してトップ側、センター側及びボトム側の
それぞれの断熱材２８ａ，２８ｂ，２８ｃに分割して構
成されている。

【００２３】さらに、これら断熱材２８ａ，２８ｂ，２
８ｃは、円筒状のもので、半円筒状のものを２個組合せ
て形成されるようになっており、これに対応して上記発
熱抵抗体２６ａ，２６ｂ，２６ｃも周方向で二分された
ものを組合せるようになっている。上記断熱材２８の厚
さは例えば４５ｍｍ以下とされ、本実施例の場合、２５
ｍｍの厚さに設定されている。このような断熱材２８の
厚さは、発熱抵抗体２６の支持および耐熱強度が維持で
きるならば、なるべく薄くされることが、後述する高速
処理炉での温度変化速度を向上させる意味で好ましい。

【００２４】発熱抵抗体２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、二
ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ₂ ）製のものとしている。
具体的には、二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ₂ ）を主成
分としたヒーター（カンタル社製のカンタルスーパー発
熱体）が採用できる。この二ケイ化モリブデン製の発熱
抵抗体２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、常温で抵抗値が非常
に小さく、高温になると抵抗値が大きくなる。そして、
二ケイ化モリブデン製の発熱抵抗体２６は、線径（ｄ）
に関し、高速昇降を実現するための細線化と組立ての際
のハンドリングや運搬に際しての破損を来さないで折曲
げ等の加工に対する耐久性を確保する意味で、１．５＜
ｄ＜６（ｍｍ）の関係が最適であり、かつ、表面負荷も
高速昇降温を実現するために１２００℃において１０〜
３０Ｗ／ｃｍ² 程度に設定することが最適である。この
ような条件を設定することで、従来の発熱抵抗体である
ＦｅＣｒＡｌ発熱体の最大表面負荷が１２００℃におい
て２Ｗ／ｃｍ² であるのに対し、数倍〜十数倍の発熱量
が得られ、温度上昇速度に関しても、従来用いられてい
るＦｅＣｒＡｌ発熱体が１０℃／分の温度上昇であるの
に対し、本実施例では、少なくとも３０℃／分以上、好
ましくは、１００℃／分程度の温度上昇速度の温度上昇
速度が得られている。この温度上昇速度に関しては、１
００℃／分とすることで高速熱処理炉での昇温特性が得
られる。このような特性は、主に発熱抵抗体の細線化、
均熱管レスであること及び断熱材の表面負荷特性などが
寄与している。

【００２５】また、発熱抵抗体２６ａ，２６ｂ，２６ｃ
は、図２に示すように、各ゾーン毎に周面に沿って、一
本の線材を縦方向に延ばし、上下で交互にＵ字状に折返
されて連続する形状（以下、この形状をミヤンダ状とい
う）に設定されている。

【００２６】そして、このミヤンダ状に形成した発熱抵
抗体２６ａ，２６ｂ，２６ｃをステープル３６にて上記
各断熱部材２８ａ，２８ｂ，２８ｃの内側面に取付け保
持させるようになっている。このステープル３６は、図
３に示すように、発熱抵抗体２６ａ，２６ｂ，２６ｃの
上部では各々の折返し部の頂部に取り付けて発熱抵抗体
２６ａ，２６ｂ，２６ｃを吊下げ支持するとともに、発
熱抵抗体２６ａ，２６ｂ，２６ｃの下部では各々の折曲
部を避けて直線部分を支持して位置を固定されており、
このように発熱抵抗体２６ａ，２６ｂ，２６ｃの下部折
返し部を解放状態にしておくことによって、発熱抵抗体
２６ａ，２６ｂ，２６ｃの熱膨張、収縮による上下方向
の長さ変化を許容できるようにしている。

【００２７】さらに、上記発熱抵抗体２６ａ，２６ｂ，
２６ｃは、加熱されると表面に二酸化ケイ素（Ｓｉ
Ｏ₂ ）が析出されて発熱抵抗体２６の表面に保護膜を形
成し、発熱抵抗体２６が大気中の酸素と反応して酸化
し、断線することを防止している。上記発熱抵抗体２６
ａ，２６ｂ，２６ｃと直接接触する上記ステープル３６
の少なくとも表面を例えば１２００℃という高温におい
ても上記二酸化ケイ素に対して不活性な材料にて形成
し、上記の析出した二酸化ケイ素が浸蝕され発熱抵抗体
２６がステープル３６の接触部で断線しないようにして
いる。上記二酸化ケイ素に対して不活性な材料として
は、例えば、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）などがある。なお、ステープル３６全体を二酸化ケ
イ素に対して不活性な材料あるいは発熱抵抗体２６ａ，
２６ｂ，２６ｃと同一の材料で形成するようにしてもよ
い。

【００２８】また、図２において、発熱抵抗体２６ａ，
２６ｂ，２６ｃは、各ゾーン毎の上下で折返された位置
までの延長部が周方向で交互に長短が設定され、この長
短をなす折返し部を各ゾーン間での境界部分において相
互に入り込ませることで噛み合う状態に配置されてい
る。従って、発熱抵抗体２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、各
ゾーン間での境界部分において隙間なく配設され、その
結果トップ、センター、ボトムの各ゾーンの境界部にお
いても均一な加熱がなし得るようになっている。なお、
発熱抵抗体は、トップ、センター、ボトムの各ゾーン内
において上下に複数組合せるようにしてもよく、その場
合には各隣接部分において上述のように交互に組合せる
ようにすることでゾーン内を均一な温度に維持できる。
また組合せ状態は上述の例に限らず、均一な温度に維持
できる各種の組合せが可能である。

【００２９】さらに、上記ボート１６には、図４に示す
ように、被処理体例えば半導体ウエハ１８を支持する治
具として、リング状トレー２４が縦方向に沿ってウエハ
間隔で複数設けられている。これらリング状トレー２４
は、半導体ウエハ１８の周縁部が載置されてウエハ同士
を平行に支持するものであって、載置面２４Ａの側端か
ら上方に向け立上がっている側壁２４Ｂを備えている。
この側壁２４Ｂは、半導体ウエハ１８の厚さ（Ｔ）と同
一若しくはその厚さよりも高くされている（図中、符号
Ｔ２で示す高さ）。このようなリング状トレー２４の構
造は、半導体ウエハ１８の周縁が異常に高温となること
を防止している。つまり、互いに平行した状態で半導体
ウエハ１８を配置した場合には、図５において破線で示
すように、加熱源からの輻射熱が隣接する半導体ウエハ
によって遮蔽され、半導体ウエハ１８の中心部を含む面
内全域に輻射熱を到達させることができなくなる。この
ため、半導体ウエハ１８は、図６において二点鎖線で示
すように、周縁部のみの温度が特に上昇することにな
る。そこで、本実施例では、半導体ウエハ１８の周縁部
に入射しようとする輻射熱を遮断もしくは減少させるこ
とで、周縁部での温度の異常上昇を防止してウエハ面内
均一高速昇温を実現している。なお、図６において一点
鎖線で示す温度変化は、半導体ウエハ１８の周縁部のみ
を載置するリング状トレー２４を設けない場合に相当し
ており、リング状トレー２４を設けるだけでも、周縁で
の熱容量を増加させて温度の上昇を抑えることができ
る。本実施例では、単に半導体ウエハ１８の周縁部での
熱容量を大きくして温度上昇を抑えるだけでなく、赤外
線の熱線が半導体ウエハ１８の周縁部に直接入射しない
ようにウエハ表面と同一かやや広く周縁壁を構成し、ウ
エハのハンドリングに支障のない構造に側壁２４Ｂをリ
ング状に設けることで、さらに半導体ウエハ１８の面内
での温度分布を均一なものとしている。また、リング状
トレー２４同士の間隔、つまり、リング状トレー２４に
おける載置面２４Ａの底部と側壁２４Ｂの頂部との間の
間隔（Ｌ）は、半導体ウエハ１８を載置面２４Ａにロー
ド／アンロードする搬送手段（図示されず）が出入可能
な間隔とされ、また、側壁２４Ｂの幅（Ｗ）は、半導体
ウエハ１８およびリング状トレー２４が熱膨張した際に
周縁と側壁内面との衝突を避けることができる寸法とさ
れている。

【００３０】一方、上記プロセスチューブ１０は、高速
昇降温を実現するため均熱管を設けないレス構造とした
ため、ヒータや断熱材からの汚染物質の炉内への混入対
策を行っている。すなわち、図１に示すように、外壁を
なすアウタチューブ１０Ａと内壁をなすインナチューブ
１０Ｂとからなる二重壁構造とされ、チューブ間に空間
１０Ｃが形成されている。これらチューブ１０Ａ、１０
Ｂは、いずれも赤外線が透過しやすく耐熱性をもち不純
物が発生しにくい石英製あるいはサファイヤ製の透明体
であり、プロセスチューブ１０の開口側で両者が溶着に
て一体化されて空間１０Ｃを密封している。この空間１
０Ｃは、発熱抵抗体２６や断熱材２８から発生した金属
イオンが均熱管を有しないことを理由に空間１０Ｃ内に
入り込んだ時にそれを捕集して外部に搬送する通路であ
る。このため、空間１０Ｃには、図７に示すように、例
えば、プロセスチューブ１０の上部で開口部が接続され
ている洗浄ガス導入パイプ４０が連結されている。この
洗浄ガス導入パイプ４０は、プロセスチューブ１０のう
ち、アウタチューブ１０Ａを透過して空間１０Ｃ内に混
入した汚染物質、例えば、金属イオンを捕集して搬送す
るためのガスを導入するようになっている。このため、
空間１０Ｃ内に導入されるガスは、例えば、ハロゲン系
ガスの一例である塩素ガスや酸素ガスが選択され、混入
イオンと化学反応させて排出してもよいし、さらにはパ
ージガスとしては窒素ガスにより捕集し排出しても効果
が得られている。このようなガスは、洗浄ガス導入パイ
プ４０が連結されている図示されない供給源によって、
例えば、塩素ガスの場合には、体積比で１〜１０％の含
有量、あるいは酸素ガスの場合には５ｍ³ ／分程度の流
量を以って供給されるようになっている。なお、上記ガ
スを混合して用いる場合には、総量として５〜８ｍ³ ／
分の供給量が設定される。また、空間１０Ｃ内に導入さ
れたガスは、洗浄ガス導入パイプ４０の下端側に形成さ
れている排気口１０Ｄを介して図示されない回収装置に
向け排出される。

【００３１】洗浄ガス導入パイプ４０からの反応性ガス
の導入タイミングは、金属イオンの発生する時期に設定
されており、例えば、プロセスチューブ１０内での昇温
時、およびプロセス温度が維持されている間に設定され
ている。また、この導入タイミングとしては、プロセス
が実行される毎としてもよい。但し、金属イオンを捕集
して空間内から排出する関係上、金属イオンの発生が少
ない時期に相当している降温時やロード／アンロード時
にはガスの導入を避けることが好ましい。これは、ガス
の消費を抑えるためである。また、上記プロセスチュー
ブ１０と発熱抵抗体２６間に間隙を設け、この間隙に、
降温に際し、冷媒を流すことが最適である。この手段と
しては下方から上方に向けて例えばウエハ列の中間部ま
たは中間部より上方に向けて空気流を高速に形成する構
成にすればよい。

【００３２】次に作用について説明する。

【００３３】被処理体１８の熱処理を行なう場合には、
例えば半導体ウエハ１８をウエハキャリアから自動的に
移し換収納しているボート１６を図示しない搬送機構例
えばボートエレベータにより上昇させることで搬入す
る。そして、上記ボート１６が所定位置に位置決めされ
ると、上記チューブ１０の開口が閉じられ、炉室１２内
が気密状態を設定される。この後、チューブ１０内が排
気されたうえで発熱抵抗体２６による高速昇温を実施す
る。また、ボート１６の搬入前に予め炉室１２内を酸化
膜の生成速度の遅い温度例えば６００℃以下で加熱する
ことが、スループットを向上させる意味で有利となる。
一方、発熱抵抗体２６からの輻射熱は、従来のように均
熱部材を介さないで、直接、プロセスチューブ１０のア
ウタチューブ１０Ａおよびインナチューブ１０Ｂを透過
して炉室１２内の半導体ウエハ１８に向け入射すること
になる。このため、半導体ウエハ１８での昇温速度は均
熱部材がない分早められることになる。また、このよう
に昇温速度が早められる多数枚の半導体ウエハ１８は、
図４に示すように、それぞれリング状トレー２４に載置
されているので、各ウエハ１８の周縁部での熱容量が大
きく設定されているので、周縁部のみの急激な温度上昇
が抑制される。さらに図５に示すように、側壁２４Ｂに
よって半導体ウエハ１８の周縁部のみに入射する輻射熱
を遮ぎるので、周縁部のみが急激な温度上昇を来すこと
なく面内での温度分布が均一な状態で高速昇温される。
そして、この昇温により、処理温度に昇温した後、成膜
処理を実行する。

【００３４】このプロセスの開始に対応してプロセスチ
ューブ１０に洗浄ガス導入パイプ４０から洗浄ガス、例
えば、塩素ガスまたは酸素ガスあるいは窒素ガス等の金
属イオンと反応性を有するガスやパージガスのいずれか
を空間１０Ｃ内に導入する。もちろん発熱抵抗体２６に
電流を流すとともに洗浄ガスを供給してもよい。これら
のガスは、発熱抵抗体２６が加熱された際に析出する二
酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）やこの発熱抵抗体２６を保持す
るために用いられるステープルから発生するＦｅ、Ｃ
ｕ、Ｎａイオン等の金属イオンがアウタチューブ１０Ｂ
を透過した場合にこれら金属イオンを捕集して搬送し、
排気口１０Ｄから外部に排出する。このため、アウタチ
ューブ１０Ａを透過して空間１０Ｃ内に進入した金属イ
オンは、空間を流動するガスによって捕集されること
で、インナチューブ１０Ｂから内方に透過することがな
く、半導体ウエハ１８に対する重金属汚染が防止される
ことになる。従って、このような空間１０Ｃ内でのガス
の流動は、プロセス温度が維持されてプロセスが継続さ
れている間は勿論のこと、発熱抵抗体２６への通電が開
始されてプロセスチューブ１０内の温度がプロセス温度
に上昇する過程においても、要は、上記重金属イオンの
発生する期間は継続されることが望ましい。

【００３５】本実施例によれば、金属イオンと反応性を
有するガスが空間１０Ｃの上部に向け移動する構造とさ
れているので、移動する過程で発熱抵抗体２６からの輻
射熱により加熱されることになる。このため、ガス自体
の温度も上昇して金属イオンとの反応性を向上させるこ
とができる。従って、金属イオンの捕集効率を向上させ
ることが可能になる。また、この効果は降温プロセスに
おいて顕著に現れており、少なくとも降温時は上記洗浄
ガスの供給が効果的である。

【００３６】また本実施例によれば、リング状トレーに
よって半導体ウエハの周縁部を載置できる構造としたの
で、半導体ウエハの中心部よりも周縁部において熱容量
が大きい状態を設定することができる。このため、隣接
する半導体ウエハによって入射する輻射熱線が遮られた
場合に生じる周縁部での異常な温度上昇を防止すること
ができ、しかも、周縁部に入射する熱線を遮ることで、
温度上昇をさらに確実に抑制することができる。

【００３７】さらに、本実施例によれば、断熱材の厚さ
を従来のものに比べて薄くしているので、プロセスチュ
ーブそのものの熱容量を小さくして高速熱処理炉として
の温度変化速度を確保することができる。ちなみに、従
来の熱処理炉に用いられる断熱材の厚さは、本実施例で
示した２５ｍｍに対して５０ｍｍ以上とされており、こ
の厚さの違いからして、発熱抵抗体２６からの直接の熱
輻射を有効に作用させて被処理体の温度上昇を早めるこ
とができる。

【００３８】なお、本発明は、上記実施例に限られるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々変形すること
が可能である。

【００３９】例えば、本発明が対象とする被処理体は、
少なくとも面状形状の被処理体であればよく、半導体ウ
エハ以外にも、例えば、ＬＣＤ基板等であっても良い。
さらに本発明が適用される熱処理装置としては、酸化、
拡散装置以外にも、例えば、ＣＶＤ、アニールに適用さ
れる装置を対象とすることも可能である。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発熱抵抗体とプロセスチューブとの間には均熱部材が設
けられていない（均熱部材レス）。つまり、プロセスチ
ューブ周囲には、発熱抵抗体が近接し、発熱抵抗体から
の赤外線が直接プロセスチューブ内の被処理体に向け透
過できるようになっている。このため、被処理体への直
接加熱によって、被処理体の温度変化速度を早めること
ができることで高速昇降温熱処理装置としても性能を確
保することができる。しかも、プロセスチューブは、内
部に空間を有する二重壁構造とされ、その空間内に金属
イオンと反応性を有するガス若しくはパージガスを流動
させているので、二重壁構造のアウタ壁からの金属イオ
ンが、そのガスによって外部に向け搬送されることでイ
ンナ壁から内部の被処理体に到達することがない。従っ
て、均熱部材を設けない場合でも、被処理体への重金属
汚染を未然に防止することが可能になる。

【００４１】また本発明では、金属イオンに反応性を有
するガス若しくはパージガスが、縦型プロセスチューブ
の昇温時に流動させられる。従って、金属イオンが発生
しやすい昇温時には、上記ガス若しくはパージガスが流
動することでプロセスチューブ内への金属イオンの侵入
が確実に阻まれる。従って、金属イオンが発生しやすい
状況において、特に、重金属汚染対策を講ずる必要がな
くなるので、構造を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例による熱処理装置の一例を示す模
式的な断面図である。

【図２】図１に示した熱処理装置に用いられる発熱抵抗
体の構造を示す斜視図である。

【図３】図２に示した発熱抵抗体の固定構造を示す一部
断面図である。

【図４】図１に示した熱処理装置に用いられる被処理体
の支持構造を示す模式図である。

【図５】図４に示した支持構造での輻射熱の入射状態を
説明するための模式図である。

【図６】図４に示した被処理体の支持構造での温度分布
を説明するための線図である。

【図７】図１に示した熱処理装置における要部の構造を
説明するための模式図である。

【符号の説明】

１０ プロセスチューブ １０Ａ アウタチューブ １０Ｂ インナチューブ １０Ｃ 空間 ２６ 発熱抵抗体 ４０ 洗浄ガス導入パイプ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一つの開口を有し、複数枚の
   被処理体をバッチ処理する縦型プロセスチューブと、 上記縦型プロセスチューブの周囲に配置された断熱材
   と、 上記断熱材及び上記縦型プロセスチューブ間に設けられ
   た表面負荷が、１０Ｗ／ｃｍ² 以上であり、上記プロセ
   スチューブ内の被処理体を輻射加熱する発熱抵抗体と、 上記縦型プロセスチューブの開口より、上記複数枚の被
   処理体を搬入出するために昇降可能な搬送機構と、 を備え、上記縦型プロセスチューブは、上記炉室の周囲
   に気密な空間を形成する二重壁構造とされ、上記空間内
   に金属イオンと反応する反応性ガス若しくはパージガス
   を供給する手段とを具備してなることを特徴とするバッ
   チ型熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 上記金属イオンと反応性を有する反応性ガス若しくはパ
   ージガスは、少なくとも上記発熱抵抗体の温度があらか
   じめ定められた温度以上の時、供給することを特徴とす
   るバッチ型熱処理装置。
3. 【請求項３】 少なくとも一つの開口を有し、複数枚の
   被処理体をバッチ処理する縦型プロセスチューブと、 上記縦型プロセスチューブの周囲に設けられた断熱材
   と、 上記断熱材及び上記縦型プロセスチューブ間に設けられ
   た表面負荷が、１０Ｗ／ｃｍ² 以上であり、上記プロセ
   スチューブ内の被処理体を輻射加熱する発熱抵抗体と、 上記縦型プロセスチューブの開口から、ボートに設けら
   れた複数枚の被処理体を搬入出するために昇降可能な搬
   送機構と、 上記ボートに設けられる各被処理体は周縁部を接触状態
   で支持するごとく設けられたリング状トレーと、 上記リング状トレーの被処理体支持部に、この被処理体
   の周縁部に沿って設けられた上記被処理体の表面に等し
   いかまたはこの表面以上の高さを有する側壁とを有して
   なることを特徴とするバッチ型熱処理装置。