JPS6266627A - 半導体熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置の製造に使用される熱処理装置に
関するものである。

（従来の技術） 第３図は従来の半導体熱処理装置の一構成例を示す概略
断面図で、１は炉芯管、２はガス流入口、３は反応ガス
、４はヒータ、５はボート、６はウェハ、７はキャップ
、８は押し棒、９はスカベンジャ　（排気装置）、１０
は排気ダクト、１１は作業エリアである。この装置にお
いては、ガス流入口２より炉芯管１内に反応ガス３を流
入し、ヒータ４に電力を供給して炉芯管１内を所定の１
度（８００〜１０００℃程度）に制押すれば、熱処理装
置として機能する。ここで炉芯管１内に流入された反応
ガス３は所定の温度まで昇温され、最終的にキャップ７
の孔より排出されるが、これを排ガス１２と呼ぶ。炉芯
管１内にウェハ６が置かれている場合には、排ガス１２
はウェハ６との反応に寄与しなかった残反応ガスであり
、炉芯管１内にウェハ６が置かれていない場合は、排ガ
ス１２は反応ガス３と同じものとみなしてよい。また、
スカベンジャ９及び排気ダク１−１０は、高温の排ガス
１２が作業エリア１１へ流れ出ることを防止する目的で
設置されている。

この熱処理装置を、例えば半導体装置の製造に於ける酸
化工程に用いる方法を以下に述べる。この場合、反応ガ
スは酸素（０２）あるｂｌは水蒸気（Ｈ２Ｏ）である。

先づ、作業エリア１１にてウェハ６をボート５上に載置
する。キャップ７を炉芯管１より取外し、ウェハ６を載
置したボー１−５を炉芯管１開口部より炉芯管１内に入
れ、キャップ７を再び取付けた後、キャップ７の孔から
押し棒８の一端を炉芯管１内に入れてボート５につなぐ
。

次にウェハ６及びボート５が急激な温度変化によってヒ
ートショックを受けないように挿入速度を考慮して、ウ
ェハ６及びボート５を炉芯管１内の均温域まで押動する
。ウェハ６は所定の温度まで加熱され、反応ガス３と化
学的に反応し、ウェハ６上に酸化膜が形成される。炉芯
管１内を所定温度に制御し、所定の反応ガスを流し、こ
の雰囲気内にウェハ６を所定時間放置することにより、
所望の酸化膜厚が得られる。熱処理の終了したウニ／１
６は挿入のときと逆の手順に従って取出されろ。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記構成の熱処理装置では作業エリアに
伝わる熱を実用上問題とならないレベルまで低減するに
は、極めて強力な排気を行う必要があり、このために炉
芯管内に外気が混入して均熱を乱したり、反応ガスの分
圧比を乱して、形成膜厚や拡散の均一性モして膜質に悪
影響を及ぼすという欠点があった。

また、ウエハサ、イズの大口径化に伴い熱処理装置から
放出されろ２ａ　ｆｉｔは増加の一途をたどっており、
排気だけでは充分な冷却が困難となってきた。

このため、作業者に対しては衛生上の問題を起こしたり
、作業エリアに於いては熱処理装置から放出されろ熱が
火災の原因となる危険性も生じてきた。

本発明は、強力な排気という方法に依らずに、優れた熱
処理を可能とし、さらに作業者の安全を確保することが
できる熱処理装置を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は半導体熱処理装置において、熱集収部、熱交換
部及びビートパイプより成る冷却部をヒータとスカベン
ジャとの間に設けたことを特徴とする。

（作　用） 上記のように冷却部を設けたことにより、炉芯管開口部
側におけろ冷却作用が効率よく行われ、排気ダクトによ
る強力な排気を行う必要がなくなり、さらに排ガスの温
度制園も容易となる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す概略断面図で、炉芯、
管開口部側で放出されろ熱を吸収するための冷却部１３
、ヒータ１４と冷却部１３とが相互に与えろ影響を低減
する目的の断熱材１４が設置されている。スカベンジャ
９及び排気ダクト１０の役割は、排気ガス１２の回収と
冷却部１３にて冷却しきれなかった熱の吸収である。冷
却部１３の作用により、排気ダクト１０の流量は特に強
くする必要はなく、この結果、排気ダクトｌＯをキャッ
プ７より作業エリア１１側に設けることが可能となった
。また、排気ダクト１０の流量は排気ガス１２を回収す
るのに充分で、なおかつ外気を炉芯管１内に混入させな
い程度の流量に制御する。

ここで、冷却部１３の構造としては冷却水による直接的
な構造が容易に考えられるが、沸点が１００℃の冷却水
を用いて、炉温が８００〜１０００℃の熱処理装置から
放出されろ熱を吸収するのは実用的ではない。第４図は
従来装置、即ち排気ダクトによる冷却が行われた場合の
炉内温度分布を示したもので、温度が最も低いキャップ
７付近でも１５０℃程度の温度となっている。

第２図は本発明に係る冷却部１３の構造例で、炉芯管１
を囲む熱集収部１５と熱交換部１６とより構成され、熱
集収部１５と熱交換部１６とはビートパイプ１７で結ば
れており、熱交換部１６には冷却水１８が流れている。

冷却部１３の材質は、熱伝導が良くて比重の小さいアル
ミニウムが最適であるが、軽量化を図った構造を採用す
れば鋼を用いることも可能である。

また、熱交換部１６を水冷ではなく空冷にする方法も考
えられる。熱集収部１５の形状は熱処理装冑の使用目的
により異なるが、例左ばこの実施例のととく断面を略三
角形とし、ウェハ６に弓えろヒートショックを極力小さ
くするよう考慮される。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように本発明によれば、熱処理装
置のヒータとスカベンジャとの間に冷却部を設けたので
、次のような効果が期待できろ。

イ）排気ダクトの役割が主に排ガスの回収ｔ！けとなる
ため、強力な排気が不要となる。

口）イ）の効果により、排気ダクトの設置位置を比較的
自由に選択することが可能となる。この結果、炉芯管内
に外気を混入させにくい位置に排気ダクトを設置するこ
とができる。

ハ）イ）及び口）の効果により、炉芯管内に外気の混入
を防止できるので、形成膜厚や拡散の均一性向上、形成
膜質の向上がはかれる。

二）作業エリアに放出される熱を充分に抑えろことがで
きるので、作業マ境の向上につながり、さらに火災の危
険性が極めて少なくなる。

ホ）冷却部の形状や寸法等を適切なものとすることによ
り、ウェハに対するビートショックを最少限度に抑えろ
ことができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係ろ熱処理装置の概略断面図、第２図
ｆａｌ〜（Ｃ１は冷却部の構造例を示す図、第３図は従
来の熱処理装置の概略断面図、第４図（よ従来装置の炉
内潤度分布図である。 １・・・炉芯管、３・・反応ガス、４・・ヒータ、６ウ
エハ、９・・・スカベンジャ、１０・・排気タクト、１
２・・・排ガス、１３　冷却部、１４・断熱材、１５・
・熱集収部、１６・熱交換部、１７　ピー１−バイブ、
１８・・・冷却水。 代理人　弁理士　菊　　池　　　弘“　　１１゛！ （ｂ）　　平面［ワ （Ｃ月１１’１面口 ′Ｆ写（げ巳１；１１Ｅろ・ろ＼六Ｔ音ｐの９＋皮３−
イフ１１第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉芯管、ヒータ及びスカベンジャを主構成要素と
   する半導体熱処理装置において、冷却部を前記ヒータ及
   びスカベンジャとの間に設けたことを特徴とする半導体
   熱処理装置。
2. （２）前記冷却部は、炉芯管外周を包囲する熱集収部と
   、該熱集収部の少なくとも一側部に設けられた熱交換部
   と、該熱集収部及び熱交換部とを熱的に導通するヒート
   パイプとより構成され、さらに該冷却部のヒータ側には
   断熱材を配置したことを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載の半導体熱処理装置。