JPH09251959A - 加熱装置 - Google Patents

加熱装置

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Publication number
JPH09251959A
JPH09251959A JP8575996A JP8575996A JPH09251959A JP H09251959 A JPH09251959 A JP H09251959A JP 8575996 A JP8575996 A JP 8575996A JP 8575996 A JP8575996 A JP 8575996A JP H09251959 A JPH09251959 A JP H09251959A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
cooling water
heating device
insulating material
water pipe
Prior art date
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Pending
Application number
JP8575996A
Other languages
English (en)
Inventor
Keita Ozaki
慶太 尾崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Electric Corp filed Critical Kokusai Electric Corp
Priority to JP8575996A priority Critical patent/JPH09251959A/ja
Publication of JPH09251959A publication Critical patent/JPH09251959A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】降温速度を大きくできてプロセス時間を短縮で
き、また、加熱装置の降温速度のゾーン間のばらつきを
抑制し、加熱装置内の降温時における温度むらを減少さ
せた加熱装置を提供する。 【解決手段】反応管4の外部に発熱部3を設け、発熱部
3の外周部を断熱材5によって覆う。反応管4の内部に
石英ボート2を設け、石英ボート2には複数枚のシリコ
ンウェーハ1を搭載する。半導体装置100の上部と下
部とを除いた中央部付近の断熱材5の外周側に冷却水管
7をコイル状に巻き付ける。冷却水管7と発熱部3との
間の断熱材5aを他の部分の断熱材5よりも薄肉に形成
する。さらに冷却水管7を銅等の熱伝導率の高い素材に
より覆う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱装置に関し、
特に半導体製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の半導体製造装置として
は、例えば図3に示すような半導体製造装置100が知
られている。この半導製造装置100においては、反応
管4の外部にこの反応管4を取り囲むように発熱部3を
設けており、この発熱部3は上下方向に複数のゾーンに
分割され、各ゾーン毎に温度制御されるようになってい
る。発熱部3の外周部および反応管4の上部は断熱材5
によって覆われている。反応管4の内部は反応室9とな
っており、反応室9の底部にはキャップ8が設けられ、
キャップ8上には石英ボート2が設けられている。石英
ボート2には複数枚のシリコンウェーハ1が縦方向に積
層されて搭載されている。反応室9内には熱電対6が設
けられ、反応室9内の所定の箇所の温度をそれぞれ測定
できるようになっている。この半導体製造装置100で
は、各ゾーンの発熱部3に投入する電力をそれぞれ制御
することにより昇温を行い、またその後、所定の温度に
保持する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体製造装置100では、降温する際には自
然放冷を利用していたので、降温速度は炉の熱容量で制
限され、その結果、一定の降温速度以上にすることがで
きなかった。
【0004】図4はこの従来の半導体製造装置100の
降温過程における各点(P1 、P2、P3 )の温度変化
を模式的に示すグラフである。このように、各ゾーンの
熱容量に応じて降温速度が決定され、熱容量の大きい順
に設定温度に到達するまでの降温時間が長くなり、プロ
セスに要する時間が熱容量が大きくて降温時間の長いゾ
ーンによって制約されていた。例えば、図4を参照すれ
ば、下部の点P3 が存在するゾーンが一番降温速度が大
きく、上部の点P1 が存在するゾーンがその次に大き
く、中央付近の点P2 が存在するゾーンの降温速度が最
も小さく、一番降温時間が長い。そのために、この半導
体製造装置100を使用した場合のプロセス時間は、こ
の点P2 が存在するゾーンの降温時間によって律速され
ていた。すなわち、図4における時間t2 がプロセス時
間となっていた。
【0005】このように、従来の半導体製造装置100
においては、降温時間、ひいてはプロセス時間が炉の熱
容量で制限されて一定時間以下にできないばかりでな
く、各ゾーンの熱容量はそれぞれのゾーンの構造に応じ
て異なるため、ゾーン間においても降温速度にばらつき
があり、炉内に温度むらが生じてウエーハー1間で特性
がばらついてしまうという問題があった。
【0006】従って、本発明の一目的は、降温速度を大
きくできプロセス時間を短縮できる加熱装置を提供する
ことにある。
【0007】本発明の他の目的は、加熱装置の降温速度
のゾーン間のばらつきを抑制し、加熱装置内の降温時に
おける温度むらを減少させた加熱装置を提供することに
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、他の領
域よりも降温速度の小さい領域に強制冷却手段を設けた
ことを特徴とする加熱装置が提供される。
【0009】本発明においては、他の領域よりも降温速
度の小さい領域に強制冷却手段を設けているから、降温
時にこの領域を強制的に冷却して、この領域の降温速度
を大きくすることができる。このように、他の領域より
も降温速度が小さかった領域の降温速度を大きくできる
ので、加熱装置全体の降温速度を大きくできて、プロセ
ス時間を短縮できる。また、他の領域よりも降温速度が
小さかった領域の降温速度を大きくできるので、他の降
温速度の大きい領域の降温速度と間のばらつきを抑制す
ることができて、加熱装置内の降温時における温度むら
を減少させることができる。
【0010】本発明の加熱装置は、複数のゾーンに分割
された発熱部とその発熱部の外部に設けた断熱材とを有
する炉を好ましくは備える。この場合には、強制冷却手
段は、他の領域よりも降温速度が小さい領域に設けられ
ている断熱材の外側に好ましくは設けられる。この際、
他の領域よりも降温速度が小さい領域の断熱材を薄くす
れば、強制冷却手段と炉との間の熱伝導がよくなり、降
温速度が小さかった領域の降温速度をより大きくするこ
とができる。また、強制冷却手段を銅等の熱伝導率の大
きい材料で覆うことにより、強制冷却手段と炉との熱伝
導を向上させることができ、降温速度が小さかった領域
の降温速度をより大きくすることができる。
【0011】なお、強制冷却手段は、必ずしも他の領域
よりも降温速度の小さい領域にのみ設ける必要はなく、
この他の領域よりも降温速度の小さい領域の前後にも設
けてもよく、炉全体に設けてもよい。このようにすれ
ば、加熱装置全体の降温速度をより大きくできて、プロ
セス時間をより短縮できる。また、降温速度の領域間の
ばらつきを一層抑制することができて、加熱装置内の降
温時における温度むらをさらに減少させることができ
る。
【0012】また、強制冷却手段をいくつかのゾーンに
分割し、各ゾーン毎に冷却量を制御できる構造にしても
よい。強制冷却手段を他の領域よりも降温速度の小さい
領域にのみに設けるのではなく、この他の領域よりも降
温速度の小さい領域の前後にも設ける場合や、炉全体に
設ける場合には、他の領域よりも降温速度が小さい領域
のゾーンに設ける強制冷却手段の冷却能力を他のゾーン
の強制冷却手段の冷却能力よりも大きくすることもで
き、このようにすれば、加熱装置のゾーン間のばらつき
を小さくするのに資することができる。
【0013】強制冷却手段としては、好ましくは冷却水
管が使用される。この冷却水管は、加熱装置が、複数の
ゾーンに分割された発熱部とその発熱部の外部に設けた
断熱材とを有する炉を備える場合には、好ましくは、断
熱材の外側に巻き付けて設けられる。冷却水管は一本の
管からなっていてもよく、また、複数の互いに独立して
冷却水を流せる複数の管から構成されていてもよい。冷
却水管によってゾーン毎に冷却能力を変えるには、冷却
水管を巻き付ける間隔を変えることが好ましく、また、
冷却水管が複数の互いに独立して冷却水を流せる複数の
管から構成されている場合には、それぞれに流す冷却水
の流量を変化させてもよい。冷却水管に流す冷媒として
は好ましくは水が用いられるが、他の冷媒を用いること
もできる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態を説明する。
【0015】図1は、本発明の一実施の形態の半導体製
造装置100を説明するための縦断面図である。この半
導体製造装置100においては、石英製の反応管4の外
部にこの反応管4を取り囲むように発熱部3を設けてお
り、この発熱部3は上下方向に複数のゾーンに分割さ
れ、各ゾーン毎に温度制御されるようになっている。発
熱部3の外周部および反応管4の上部は断熱材5によっ
て覆われている。反応管4の内部は反応室9となってお
り、反応室9の底部にはキャップ8が設けられ、キャッ
プ8上には石英ボート2が設けられている。石英ボート
2には複数枚のシリコンウェーハ1が縦方向に積層され
て搭載されている。反応室9内には熱電対6が設けら
れ、反応室9内の所定の箇所の温度をそれぞれ測定でき
るようになっている。
【0016】半導体製造装置100の上部と下部とを除
いた中央部付近の断熱材5の外周側にコイル状に巻き付
けられて冷却水管7が設けられている。冷却水管7は銅
管など熱伝導率の高い材料でできている。冷却水管7と
発熱部3との間の断熱材5aは他の部分の断熱材5より
も薄肉に形成され、さらに冷却水管7は銅等の熱伝導率
の高い素材により覆われている。
【0017】本実施の形態においては、発熱部3に抵抗
加熱式のヒータを使用し、各ゾーンの抵抗加熱ヒータに
投入する電力をそれぞれ制御することにより昇温すると
ともに、昇温後においては所定の温度に保持し、その後
降温を行った。
【0018】昇温するには、昇温に先だって予め冷却水
管7の水を排水しておき、その後、発熱部を加熱する。
【0019】降温時においては、降温が始まると同時
に、または所定の温度にまで降温した後に冷却水管7に
冷却水を流す。
【0020】本実施の形態においては、冷却水管7とし
て直径1/4インチの銅管を用いて水温10℃の水を5
(リットル/分)の流量で流して強制冷却した。図2
は、本実施の形態の半導体製造装置100の降温過程に
おける各点(P1 、P2 、P3)の温度変化を模式的に
示すグラフである。図2からもわかるように、特に、中
央付近の点P2 の降温速度が従来の冷却水管7を設けな
い場合に比べて大きくなり、その結果、半導体製造装置
100全体の降温速度も大きくなり、プロセス時間を短
縮できた。すなわち、1プロセスの温度変化域が100
℃の場合においては、1プロセス当たりの所用時間が2
0分間短縮できた。また、中央付近の点P2 の降温速度
が大きくなって他の点P1 、P3 との間のばらつきも小
さくなって、半導体製造装置100内の降温時における
温度むらも減少した。
【0021】
【発明の効果】本発明においては、他の領域よりも降温
速度の小さい領域に強制冷却手段を設けているから、降
温時にこの領域を強制的に冷却して、この領域の降温速
度を大きくすることができる。
【0022】このように、他の領域よりも降温速度が小
さかった領域の降温速度を大きくできるので、加熱装置
全体の降温速度を大きくできて、プロセス時間を短縮で
きる。その結果、スループットを向上することができ、
またメンテナンス時における降温時間も短縮できる。
【0023】また、他の領域よりも降温速度が小さかっ
た領域の降温速度を大きくできるので、他の降温速度の
大きい領域の降温速度との間のばらつきを抑制すること
ができて、加熱装置内の降温時における温度むらを減少
させることができる。その結果、温度むらに起因する被
加熱物の品質の低下を抑制することができ、例えば、ウ
ェーハ上に均一な薄膜を形成することができ、また、ウ
ェーハ間の特性のばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の半導体製造装置を示す
縦断面図である。
【図2】図1の半導体製造装置の降温過程における各点
(P1 、P2 、P3 )の温度変化を模式的に示すグラフ
である。
【図3】従来の半導体製造装置を示す縦断面図である。
【図4】図3の半導体製造装置の降温過程における各点
(P1 、P2 、P3 )の温度変化を模式的に示すグラフ
である。
【符号の説明】
1…シリコンウェーハ 2…石英ボート 3…発熱部 4…反応管 5…断熱材 6…熱電対 7…冷却水管 8…キャップ 9…反応室

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】他の領域よりも降温速度の小さい領域に強
    制冷却手段を設けたことを特徴とする加熱装置。
JP8575996A 1996-03-14 1996-03-14 加熱装置 Pending JPH09251959A (ja)

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