JPH09326397A - ガスの加熱方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱を伴う基板の処理に必要なガスを、専用
ヒータを設けることなく加熱すること。 【解決手段】 ガスを通す配管をチャンバの側壁１０と
基板Ｗとの間で複数回巻く。これはガスが吐出するまで
の流路を可能な限り長くするためである。ガスが供給さ
れると管１の内部を通り、吐出口２まで流れる間にガス
は加熱される。この管１で構成されるガスの加熱装置を
石英などで形成することによって、ガス自体が汚染され
ることを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、加熱を伴う基板
の処理装置において、処理室内に所定のガスを供給する
際に、前記ガスを加熱する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体などの基板に対してアニール処理
やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理などの加
熱を伴う処理を行う際に、反応性を有するプロセスガス
や不活性ガスなどの種々のガスが処理室（以下、チャン
バ）に供給される。処理において加熱の対象である基板
の温度は、数百℃から千数百℃程度の高温にする必要が
ある。このような高温の基板に、供給された常温のガス
が接すると、基板を局所的に冷却して基板の面内温度分
布の乱れ、および結晶格子転位（スリップ）を生じる原
因となっている。

【０００３】図８は従来のガス供給形態を示す図であ
る。チャンバ１１０の内部に基板Ｗが水平に支持されて
いる。このチャンバ１１０にガスを供給するためにガス
供給装置１２０が設けられており、ガス管１００により
チャンバ１１０に供給される。当該装置は先に述べた問
題を抱えている。

【０００４】この問題を解決するために、チャンバ内に
ガスを供給する前に加熱装置を用いて予熱を行う方法が
採られている。図９は、従来のガスの加熱装置を示す図
である。チャンバ１１０の内部には基板Ｗが水平に支持
されている。そしてガス供給装置１２０からガス管を通
してチャンバ１１０内にガスを供給する。図８のガス供
給形態と比較すると、ガス供給装置１２０からチャンバ
１１０までの間のガス管１００にガス加熱装置１３０が
設けられている点が異なる。当該ガス加熱装置１３０に
は電源１４０が接続されている。ガス供給装置１２０か
ら供給されるガスはガス管１００を通っている過程にガ
ス加熱装置１３０によってガスは加熱され、チャンバ１
１０内に流れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＣＶＤ処理において
は、液体材料ガスを加圧，加熱で気化して供給するた
め、ガス加熱装置１３０によって管内での液化は防止す
ることができるが、チャンバ１１０内に導入されたとき
に、ガスの温度の低下により液化する可能性があり問題
となっている。

【０００６】また、チャンバ外部に設けられるガス管が
ステンレス製である場合、ガス加熱装置１３０のヒータ
温度と経時変化により、ステンレス製配管の微量含有物
（Ｍｎ等）が析出しやすくなり、ガスが汚染されるとい
う問題がある。そして、ステンレス製の管においては、
継続的に使用する場合の適当な洗浄手段がなく、汚染が
発生する場合は、交換するのみである。

【０００７】さらに、図９のようなガス加熱装置１３０
を設けるとガスの加熱専用ヒータが必要であり、電源容
量を増やさなければならない。

【０００８】この発明は、上記課題に鑑みてなされたも
のであって、処理に必要なガスを汚染することがなく、
かつ、ガス加熱専用ヒータを設ける必要のないガスの加
熱方法およびその装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、加熱を伴う基板の処理装置において、処理室内に所
定のガスを供給する際に、前記ガスを加熱する方法であ
って、前記ガスの加熱を行う熱源は、前記基板の加熱を
行うために設けられた熱源を利用している。

【００１０】請求項２に記載の発明は、加熱を伴う基板
の処理装置において、処理室内に所定のガスを供給する
際に、前記ガスを加熱する装置であって、少なくとも１
本のガスを供給するための管を有し、前記管が、処理室
の側壁と前記基板との間に配置され、かつ、基板の周囲
に沿って複数回巻かれた状態である。

【００１１】請求項３に記載の発明は、加熱を伴う基板
の処理装置において、処理室内に所定のガスを供給する
際に、前記ガスを加熱する装置であって、少なくとも１
本のガスを供給するための管を有し、前記管が、処理室
の側壁と前記基板との間に配置され、かつ、基板の周囲
に沿う所定の位置に複数回重ねられている。

【００１２】請求項４に記載の発明は、加熱を伴う基板
の処理装置において、処理室内に所定のガスを供給する
際に、前記ガスを加熱する装置であって、前記ガスの配
管が処理室の壁中に設けられている。

【００１３】請求項５に記載の発明は、加熱を伴う基板
の処理装置において、処理室内に所定のガスを供給する
際に、前記ガスを加熱する装置であって、熱源から放射
される輻射エネルギーを反射する反射板を有し、前記反
射板の内部に前記ガスを供給するための管が設けられて
いる。

【００１４】

【発明の実施の形態】

＜発明の原理＞この発明の原理は、高温となるチャンバ
付近の温度を利用してガスの加熱を行うものである。

【００１５】まず、ガスを通す管をチャンバ内に配置す
る際には、ガスの流路を必要な長さとする。ガスの通る
流路が長いということは、管からチャンバ内に吐出され
るまで時間が掛かるということである。したがって、ガ
スは吐出されるまでの間、高温のチャンバ内に引き回さ
れた管の内部に長時間留まるため、その間にガスが熱せ
られる。そして、管の吐出口からガスが吐出される際に
は、ガスの温度は高温になっている。吐出する際のガス
の温度の調整は、管の材質および長さによって制御する
ことが可能である。基本的に管の長さを長くすればする
ほど、吐出する際のガスの温度と、チャンバ内の温度と
の温度差は小さくなる。

【００１６】また、熱処理を行う炉内の壁面も高温にな
るため、この温度を利用することも可能である。すなわ
ち、炉内の壁中にガスの流路を形成する。チャンバ内に
吐出するガスの温度は、炉内の壁の材質，壁中における
ガスの流路が形成される位置およびガスの流路の長さな
どによって制御可能である。

【００１７】＜第１の実施の形態＞図１は、この発明の
第１の実施の形態を示すガス加熱装置の概略図である。
図に示すように、チャンバの側壁１０と基板Ｗの間にガ
スを通す管１が設けられている。ガスがチャンバ内に入
り吐出口２から吐出されるまで可能な限り長い流路が確
保されている。これは、ガスがチャンバ内に吐出する際
に、ガスの温度とチャンバ内の温度との差を小さくする
ためである。そして管１によって形成されたガスの加熱
装置は上方向に取り外し可能である。

【００１８】図２は、この発明のガス加熱装置をチャン
バ内に設置した側面図である。熱処理を行う炉５０は、
チャンバ部分と熱源部分とから成る。チャンバ部分は基
板Ｗの搬出入口１１を有する側壁１０によって外部と遮
断されており、処理の際にはチャンバ内に基板Ｗが水平
に支持され、搬出入口１１は閉じる。プロセスガスなど
のガスは、チャンバの壁面に沿って複数回巻かれた管１
を通過して、吐出口２からチャンバ内に吐出される。基
板Ｗの下方には、ガスを排気するための排気口が設けら
れている。チャンバ部分と熱源部分との間には、石英窓
３０が設けられており、チャンバ内の雰囲気が外部に漏
れないような構造となっている。熱源部分には、ハロゲ
ンランプなどの熱源２０が設けられており、さらにチャ
ンバ内に効率的に熱エネルギーを照射させるために、反
射板４０が設けられている。このような構成において、
管１は入口１１から基板Ｗを搬送する際の障害とならな
いように設置されている。図２においては管１のガスの
供給口は２つ存在するのは、管１が２つ設置されている
ことを示す。そして図２において吐出口２は１つしか存
在していないが、もうひとつの吐出口はチャンバの対角
線上に位置するため図示していない。しかし、吐出口の
数と供給口の数とが１対１でなくてもよい。たとえば、
供給口が１つであり、吐出口が２つ存在してもよい。ま
た、供給口が２つであり、吐出口が１つであってもよ
い。

【００１９】また、一般的にチャンバの側壁１０が金属
で構成されているため、処理中にこれら金属からの汚染
物質がチャンバ内に漂う可能性がある。これら汚染物質
によって処理対象である基板が汚染される。

【００２０】したがって、側壁１０に沿って（または、
基板Ｗの周囲に沿って）、ガスの管１を巻き重ねること
によって側壁１０からの汚染物質が基板Ｗに付着するこ
とを防ぐ、汚染物質防止板の役目も果たす。

【００２１】つぎに、図３は、図１とは異なるこの発明
の実施の形態を示すガス加熱装置の概略図である。図１
との違いは、チャンバの形状のみである。図のように底
面が四角形であるチャンバに、側壁１０が設けられてい
る。そして基板Ｗと側壁１０との間に側壁１０に沿って
ガスの管１が設けられており、供給口から流入するガス
は、吐出口２から吐出されるまでの間の流路において、
ガスが加熱される。図３においては、ガスの管１の配管
はチャンバの側壁１０に沿って形成されているが、基板
Ｗの周囲に沿って形成されてもよい。しかし、ガスの流
路を可能な限り長くすることが必要であれば、チャンバ
の側壁１０に沿うことが望まれる。

【００２２】ところで、ここまで説明してきた第１の実
施の形態のガスの加熱装置のガスの管の材質は、熱およ
びプロセスガスなどによって変形・変質しない石英など
によって形成されることが望ましい。一例を挙げると、
高純度石英，高純度セラミックなどである。これによっ
て基板Ｗの周囲の雰囲気が汚染されることを防止でき
る。

【００２３】また、石英の管で形成されたガスの加熱装
置を取り外し可能にしておくことによって管内が汚れた
場合には、取り外して洗浄することが可能である。

【００２４】＜第２の実施の形態＞図４は、この発明の
第２の実施の形態を示すガス加熱装置の概略図である。
図４は、基板Ｗの搬出入などのための構造上の理由か
ら、基板Ｗの周囲のすべてに管１を配管することができ
ない場合の配管方法を示す。当該実施例のように、配管
の際に回避しなければならない箇所が存在する場合に
は、管を折返して配管すればよい。

【００２５】そして、第２の実施の形態のガスの加熱装
置のガスの管の材質も、第１の実施の形態と同様に、基
板Ｗの周囲の雰囲気が汚染されることを防止するため
に、熱およびプロセスガスなどによって変形・変質しな
い石英，高純度石英，高純度セラミックなどによって形
成されることが望ましい。そして、石英の管で形成され
たガスの加熱装置を取り外し可能にしておくことによっ
て管内が汚れた場合には、取り外して洗浄することがで
きる。

【００２６】＜第３の実施の形態＞図５は、この発明の
第３の実施の形態を示すガス加熱装置の概略図である。
図５は、反射板４０の内部にガスが通る流路が形成され
ていることを示す。反射板４０はハロゲンランプなどの
熱源から熱エネルギーを受け、高温となっている。した
がって、この反射板４０の内部にガスの配管を行えば、
管が高温となり、ガスが加熱される。

【００２７】なお、チャンバ内の雰囲気を汚染しないと
いう点で、反射板４０の内部に設置された管の材質は石
英などであることが望ましい。

【００２８】図６は、この発明の第３の実施の形態の反
射板の断面図である。図６のＡ１〜Ａ４はガス用の配管
Ａを示す。そして同図のＢ１〜Ｂ４は冷却水用の配管Ｂ
である。ガス用の配管Ａと冷却水用の配管Ｂでは、ガス
用の配管Ａの方が炉内側に位置し、熱源に近いため、加
熱効果が高い。そして、第３の実施の形態で説明した配
管の方法はチャンバの側壁にも応用可能である。

【００２９】＜第４の実施の形態＞図７は、この発明の
第４の実施の形態を示す側面図である。

【００３０】基板Ｗの上方に石英板６０ａ，６０ｂを設
け、基板Ｗの下方に石英板６０ｂ，６０ｃを設ける。当
該２枚の石英板６０ａ，６０ｂの間および６０ｂ，６０
ｃの間にガスを通す。ハロゲンランプなどの熱源２０
は、２枚の石英板６０ａ，６０ｂの間および６０ｂ，６
０ｃの間のガスを加熱し、ガスが基板Ｗに触れるころに
は十分な熱を有する。

【００３１】これまで説明した各実施の形態の適用は、
基板の枚葉式処理形態であってもよく、また、複数枚を
一度に処理するバッチ式処理形態であってもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、ガスが加熱されてから基板と接するた
め、基板の面内温度分布の不均一やスリップの発生を抑
制することができる。そして、ガスを加熱するための熱
源を専用に設ける必要がなく省電力化することができ
る。

【００３３】請求項２および請求項３に記載の発明によ
れば、チャンバがアルミニウムまたはステンレスなどの
金属製チャンバなどである場合には、基板の汚染防止の
ための汚染物質防止板の効果がある。また逆に、当該汚
染物質防止板はチャンバの側壁にプロセスガスや副生成
物が付着することによる薄膜の形成を防止することが可
能である。

【００３４】さらに、取り外しが可能なことから、汚れ
が付着した場合には、取り外し、洗浄することができ
る。そして、材質として石英などを用いることにより、
高温環境および経時的要因による変形もしくは変質を起
こすことがないため、チャンバ内を汚染することがな
い。

【００３５】請求項４および請求項５に記載の発明によ
れば、チャンバの側壁内または反射板の内部にガスの配
管が設けられているため、チャンバの容量、特に内容量
を小さくすることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態を示すガス加熱装
置の概略図である。

【図２】この発明のガス加熱装置をチャンバ内に設置し
た側面図である。

【図３】この発明の実施の形態を示すガス加熱装置の概
略図である。

【図４】この発明の第２の実施の形態を示すガス加熱装
置の概略図である。

【図５】この発明の第３の実施の形態を示すガス加熱装
置の概略図である。

【図６】この発明の第３の実施の形態の反射板の断面図
である。

【図７】この発明の第４の実施の形態を示す側面図であ
る。

【図８】従来のガス供給形態を示す図である。

【図９】従来のガスの加熱装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 管 ２ 吐出口 １０ 側壁 ２０ 熱源 ３０ 石英窓 ４０ 反射板 Ｗ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 敏博 京都市伏見区羽束師古川町322番地 大日 本スクリーン製造株式会社洛西事業所内 (72)発明者 増田 充弘 京都市伏見区羽束師古川町322番地 大日 本スクリーン製造株式会社洛西事業所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱を伴う基板の処理装置において、処
   理室内に所定のガスを供給する際に、前記ガスを加熱す
   る方法であって、 前記ガスの加熱を行う熱源は、前記基板の加熱を行うた
   めに設けられた熱源を利用していることを特徴とするガ
   スの加熱方法。
2. 【請求項２】 加熱を伴う基板の処理装置において、処
   理室内に所定のガスを供給する際に、前記ガスを加熱す
   る装置であって、 少なくとも１本のガスを供給するための管を有し、 前記管が、 処理室の側壁と前記基板との間に配置され、かつ、 基板の周囲に沿って複数回巻かれた状態であることを特
   徴とするガスの加熱装置。
3. 【請求項３】 加熱を伴う基板の処理装置において、処
   理室内に所定のガスを供給する際に、前記ガスを加熱す
   る装置であって、 少なくとも１本のガスを供給するための管を有し、 前記管が、 処理室の側壁と前記基板との間に配置され、かつ、 基板の周囲に沿う所定の位置に複数回重ねられたことを
   特徴とするガスの加熱装置。
4. 【請求項４】 加熱を伴う基板の処理装置において、処
   理室内に所定のガスを供給する際に、前記ガスを加熱す
   る装置であって、 前記ガスの配管が処理室の壁中に設けられていることを
   特徴とするガスの加熱装置。
5. 【請求項５】 加熱を伴う基板の処理装置において、処
   理室内に所定のガスを供給する際に、前記ガスを加熱す
   る装置であって、 熱源から放射される輻射エネルギーを反射する反射板を
   有し、 前記反射板の内部に前記ガスを供給するための管が設け
   られたことを特徴とするガスの加熱装置。