JPH11176762A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成膜処理後、ウェーハを高温の炉から取り出
すために炉を降温させる際、その降温速度を増加してス
ループットを上げられるようにする。 【解決手段】 反応炉１の炉口１２を密閉するボートキ
ャップ７と、炉口１２を断熱する保温体１５とを分割型
にして、ボートキャップ７と保温体１５とを別個に昇降
可能に取り付ける。昇温時および昇温後の温度安定時は
ボートキャップ７内に保温体１５を装着して、ボートキ
ャップ７に密閉された炉口１２に断熱効果を持たせる。
降温時は、ボートキャップ７で炉口１２を密閉した状態
を保ち、ボートキャップ７から保温体１５を離脱して、
炉口１２の断熱効果を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置に関
し、特に反応炉の炉口を密閉するボートキャップの断熱
構造に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体製造装置、例えば縦型拡散
装置は、図３に示すように、多数枚の処理用ウェーハＷ
を載せたボート６をキャップ受け９上にボートキャップ
７を介して載置し、スクリューロッド１０に矢印方向に
昇降自在に取り付けた前記キャップ受け９を上昇するこ
とにより、反応炉１を構成する反応管２内に前記ボート
６を挿入して、ボートキャップ７で炉口１２を密閉す
る。反応管２内に挿入したウェーハＷを反応管２の外側
に設けられるヒータ３により加熱するとともに、ガス供
給口４よりプロセスガスを供給して流通させ、反応管２
の排気口５より排気することによりウェーハＷに酸化膜
を生成する。

【０００３】ところで、反応管２の内部を保温するため
に反応管２の周囲を断熱する必要がある。そこで上部お
よび外周部は耐熱レンガなどの断熱部材で覆うようにし
ている。また、反応炉１の底部となる前記炉口１２は、
炉口１２を密閉するボートキャップ７の一部を保温筒８
で一体的に構成することにより、炉口１２を断熱してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記炉口の断熱に用い
る前記保温筒は、反応炉の縦方向の均熱長を長くとるた
め必要であるが、炉を降温するときに炉内を断熱してし
まったり、保温筒内に蓄えられた熱により降温速度を低
下させる要因となっている。降温速度の低下は、ウェー
ハの処理時間を増加させ、これによりウェーハの生産性
（スループット）が低下してしまうという問題があっ
た。

【０００５】本発明の課題は、上述した従来技術の問題
点を解消して、均熱長特性を劣化させることなく、降温
特性にすぐれた半導体製造装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、反応炉の炉口
を密閉するボートキャップに保温体を設けた半導体製造
装置において、前記ボートキャップに対して前記保温体
を着脱自在に設けたものである。

【０００７】ボートキャップをしたまま反応炉内を降温
するとき、ボートキャップから保温体を取り外す。する
と、ボートキャップによって密閉されている反応炉の炉
口は断熱効果が低減するため、炉口から速やかに炉内の
熱が放散される。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図２に示
す縦型拡散装置の要部構成図を用いて説明する。

【０００９】反応炉１は、石英製の反応管２と、反応管
２の外周に断熱部材（図示略）を介して設けられたヒー
タ３とから構成される。前記反応管２にはプロセスガス
を供給するガス供給口４と、ガスを排気するガス排気口
５が設けられる。

【００１０】ボート６は石英製であって、多数枚の処理
用ウェーハＷを載置できるようになっている。ボート６
を支持するボートキャップ７は石英製で、保温体１５を
挿入できるように底部が開口し内部が空洞になってお
り、反応炉１の炉口１２にはまって炉口１２を密閉する
ようになっている。ボートキャップ７をその上のボート
６とともに支持するキャップ受け９は、円板状で中央部
が前記保温体１５をボートキャップ７に挿入できるよう
に開口しており、反応炉１の縦方向に沿って設けられた
ボート用スクリューロッド１０に矢印方向に昇降自在に
取り付けられ、反応管２に対してボート６を挿入、また
は抜き出すことができるようになっている。

【００１１】保温体１５は保温筒８とその内部に充填さ
れた保温材１３とから構成され、ボートキャップ７の前
記空洞に対してピッタリ着脱できるようになっており、
ボートキャップ７内に装着されたときはボートキャップ
７に断熱効果を持たせ、ボートキャップ７内から離脱さ
れたときは、ボートキャップ７の断熱効果を低減するよ
うになっている。前記保温体１５を支持する保温体受け
１４は、反応炉１の縦方向に沿い、かつ前記ボート用ス
クリューロッド１０と別位置に設けられた保温体用スク
リューロッド１１に、ボートキャップ７よりも下側で矢
印方向に昇降自在に取り付けられ、ボートキャップ７に
対して保温体１５を装着、または離脱することができる
ようになっている。

【００１２】次に上記した構成の縦型拡散装置を用いて
ウェーハの酸化膜を生成処理するための成膜シーケンス
を図１を用いて説明する。図１(a) において横軸は時
間、縦軸は反応管２内の反応室温度である。なお、ボー
トロード／アンロード時の温度は通常６００〜８００℃
である。それ以上の温度で行うと、ウェーハが急な温度
変化により変形したりして、ウェーハ上の素子や回路に
悪影響があるからである。

【００１３】ボートロード時、多数枚の処理用ウェーハ
Ｗを載せたボート６をキャップ受け１４上にボートキャ
ップ７を介して載置し、保温体１５をボートキャップ７
に挿入した状態で、前記キャップ受け９および保温体受
け１４を矢印方向に一緒に上昇する（図１(b) ）。これ
により反応管２内にボート６を挿入して、ボートキャッ
プ７で炉口１２を密閉し、７００℃から処理温度である
１０００℃まで昇温する（図１(c) ）。このときボート
キャップ７内に保温体１５が挿入されているので、保温
体１５の断熱効果が発揮され従来の速い昇温レート、お
よび昇温後の温度安定を確保できる。

【００１４】昇温後、ウェーハＷを反応管２の外側に設
けられるヒータ３により加熱するとともに、ガス供給口
４よりプロセスガスを供給して流通させ、排気口５より
排気することによりウェーハＷに酸化膜を生成処理す
る。このとき炉口１２の断熱が保持されているため、従
来と同様に、反応炉１の縦方向の均熱長を長くとれ、ウ
ェーハ間に成膜のばらつきがない。

【００１５】成膜処理が終わり、ウェーハＷの取り出し
温度まで降温させるステップにおいて、アンロードする
が、まず保温体１５のみを矢印方向に下降して７００℃
まで降温する（図１(d) ）。このときボートキャップ７
内から保温体１５が抜き取られ、炉口１２の断熱効果が
低減するため、一点鎖線で示した従来例の降温レートよ
り、実線で示す実施例の素速いレートを実現でき、炉内
温度の降温速度が増加する。７００℃まで降温したら、
ボートキャップ７とボート６を反応炉１から降下してボ
ートをアンロードする（図１(e) ）。

【００１６】上述したように実施形態によれば、従来一
体型であったボートキャップと保温体とを分割型とし、
ボートキャップ７と保温体１５とを別個に昇降できるよ
うにして、断熱を必要とする昇温および成膜時は保温体
をボートキャップに装着し、断熱を必要としない降温時
は保温体１５をボートキャップ７から離脱して断熱機能
を奪うようにしたので、昇温速度および温度安定性を従
来通り確保しながら、降温速度を従来よりも上昇させる
ことができ、降温速度の上昇によりウェーハの処理時間
を低減させ、これによりウェーハのスループットを向上
できる。

【００１７】なお、実施の形態ではキャップ受けと保温
体受けとをそれぞれ昇降させるスクリューロッドを別々
に設けて２軸としたが、同軸としても良い。同軸の場
合、キャップ受けまたは保温体受けのいずれか一方が昇
降しているときは、いずれか他方を停止させなければな
らないため、当該スクリューロッドと螺合するギアをフ
リーにすることが必要である。

【００１８】また、半導体製造装置の反応炉は縦型に限
らず横型でもよい。反応炉には拡散炉の他に、酸化炉、
ＣＶＤ炉、加熱炉、エッチング炉などの炉も広く含まれ
る。実施形態のように保温体はボートキャップの底部か
ら取り外すようにすることもできるが、側部から取り外
すようにしてもよい。保温材には例えば石英ウール、石
綿などの繊維・片状断熱材が用いられる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、ボートキャップに保温
体を着脱自在に設けるようにして、昇温時や処理時はボ
ートキャップに保温体を装着して炉内の均熱長特性を確
保し、降温時はボートキャップから保温体を離脱して炉
内の降温速度を増加することにより、ウェーハの処理時
間を短縮して生産性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態によるウェーハの成膜シーケンスの説
明図であり、(a) は時間と反応室温度特性図、(b) はボ
ートロード前、(c) はボートロード時およびボートロー
ド後、(d) は保温体アンロード時、(e) はボートアンロ
ード時の説明図である。

【図２】実施形態による半導体製造装置の要部構成図で
ある。

【図３】従来の半導体製造装置の要部構成図である。

【符号の説明】

１ 反応炉 ６ ボート ７ ボートキャップ １２ 炉口 １５ 保温体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応炉の炉口を密閉するボートキャップに
   保温体を設けた半導体製造装置において、 前記ボートキャップに対して前記保温体を着脱自在に設
   けたことを特徴とする半導体製造装置。