JPWO2007023855A1 - 基板処理装置及びこれに用いられる加熱装置並びにこれらを利用した半導体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
基板を収納し処理する処理室と、発熱体と断熱材とを有し、この発熱体により処理室内の基板を加熱する加熱装置を設ける。前記発熱体は一端のみを保持部によって保持されるように形成され、前記断熱材には発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設けてある。拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させる。前記断熱材に前記突起を複数設け、これら複数の突起間に前記ピンを配置してもよい。
Description
本発明はシリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に半導体装置を製造する基板処理装置及びこれに用いられる加熱装置並びにこれらを利用した半導体の製造方法に関するものである。
半導体装置を製造する装置に、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、アニール処理、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置があり、基板処理装置としては基板を１枚、或は複数枚処理する枚葉式の基板処理装置、所定枚数を一度に処理するバッチ式の基板処理装置がある。又、バッチ式の基板処理装置としては縦型炉を有する縦型の基板処理装置、或は横型炉を有する横型の基板処理装置がある。
以下、従来の基板処理装置として縦型炉を有するバッチ式の基板処理装置があり、例えば特許文献１に示されるものがある。また、電気ヒーターとしては、特許文献２に記載の如きものが知られている。
特開平１１−６７４２４号公報
特開２００５−１５０１０１号公報
図７に於いて、従来の基板処理装置の縦型炉１について説明する。
円筒状の加熱装置２、該加熱装置２内部に均熱管３、該均熱管３内部に反応管４が同心多重に設けられており、該反応管４にはボート５が装入される。該ボート５はウェーハ１２を水平姿勢で多段に保持するものであり、ボートキャップ６を介してエレベータキャップ７に載置され、該エレベータキャップ７は図示しないボートエレベータに設けられ昇降可能である。
円筒状の加熱装置２、該加熱装置２内部に均熱管３、該均熱管３内部に反応管４が同心多重に設けられており、該反応管４にはボート５が装入される。該ボート５はウェーハ１２を水平姿勢で多段に保持するものであり、ボートキャップ６を介してエレベータキャップ７に載置され、該エレベータキャップ７は図示しないボートエレベータに設けられ昇降可能である。
前記反応管４の上端にはガス導入管８が連通され、前記反応管４の下端には排気口９が設けられている。前記ガス導入管８の下端はガス供給管１０と接続され、前記排気口９は排気管１１と接続されている。
前記ボート５を前記反応管４より引出した状態で、所要枚数のウェーハ１２を前記ボート５により保持し、前記ボートエレベータ（図示せず）により前記ボート５を上昇させ前記反応管４内に装入する。前記加熱装置２で前記反応管４内を所定の温度に加熱し、前記ガス供給管１０、ガス導入管８より反応ガスを前記反応管４内に導入し、前記ウェーハ１２表面に薄膜を生成し、反応後のガスは前記排気口９、排気管１１を経て排気される。
次に、図８〜図１０に於いて前記加熱装置２について説明する。
円筒形状の周囲断熱材１５，１６が前記反応管４と同心に設けられ、前記周囲断熱材１５，１６は天井断熱材１７によって上端が閉塞されている。前記周囲断熱材１５の外面は図示しないヒータケースにより覆われている。
円筒形状の周囲断熱材１５，１６が前記反応管４と同心に設けられ、前記周囲断熱材１５，１６は天井断熱材１７によって上端が閉塞されている。前記周囲断熱材１５の外面は図示しないヒータケースにより覆われている。
前記周囲断熱材１６の内壁の、円周所要等分した位置に鉛直方向に延びる保持部材１８が設けられている。該保持部材１８は、ハイアルミナ（アルミナ９４．２％含有）製の保持ピース１９が鉛直方向に多数個連結されたものであり、該保持ピース１９と保持ピース１９との間に保持孔２２が形成され、該保持孔２２には後述する発熱線２１が挿通する様になっている。
前記均熱管３の周りを囲む様に発熱体である発熱線２１が設けられ、該発熱線２１は断面が円形でコイル状となっており、該発熱線２１は前記保持孔２２を挿通し、前記保持部材１８により円周を所要等分した位置で支持されている。
前記縦型炉１内で前記ウェーハ１２に成膜処理中、前記発熱線２１が発熱し膨脹することにより、該発熱線２１のコイル直径が拡大し、前記保持部材１８には前記縦型炉１の反中心方向に力が作用し、前記保持部材１８は前記発熱線２１と共に前記縦型炉１の反中心方向に移動する。又、前記周囲断熱材１６も前記発熱線２１の発熱の影響で高温となり膨脹する。
成膜処理完了後、前記発熱線２１が発熱を停止すると、該発熱線２１の温度が降下し、コイルの直径が収縮することにより前記保持部材１８には前記縦型炉１の中心方向の力が作用し、前記保持部材１８は前記発熱線２１と共に前記縦型炉１の中心方向に移動する。又、前記周囲断熱材１６も前記発熱線２１の温度降下の影響で温度が降下し収縮する。
前記縦型炉１内で前記ウェーハ１２に成膜処理が施される度に、前記縦型炉１内は昇温、降温を繰返し、前記発熱線２１、周囲断熱材１６は前述した様に膨脹、収縮を繰返す。
上記した従来の加熱装置では各保持ピース間の円周方向の相対変位は保持ピースの構造上規制されていないので、炉内の昇温、降温が繰返されることにより、発熱線、断熱材が膨脹、収縮を繰返し、保持ピースが前記断熱材より抜脱し、更に前記保持ピース間で円周方向の相対変位が生じて、各保持ピース間の連結が外れ、発熱線同士が接触し短絡事故が発生する虞れがある。
又、発熱線の拡大、収縮により発熱線が保持ピースと共に縦型炉の半径方向に移動し、或は熱歪みで不規則に変形し、変形が円周方向の場合は発熱線同士が接触する虞れがあり、或は変形が半径方向の場合は前記発熱線が導電性のある均熱管と接触する虞れがある。
一方、上記特許文献２によれば、発熱体の一端のみを固定し、他端を自由にすると共にピン等で支持する構成のものが知られている。しかし、発熱体中間部の熱変形に対する対策は講じられておらず、半導体プロセスでの実用に対してより一層の対策が求められていた。
かかる実情に鑑み、本発明の目的は、発熱体の均一加熱を妨げることなく発熱体を確実に支持し、しかも、発熱体の熱歪みの発生を抑止すると共に発熱体間或は発熱体の均熱管等構造物への接触を防止して、発熱体の長寿命化を図ることにある。
上記目的を達成するため、本発明に係る基板処理装置の特徴は、基板を収納し処理する処理室と、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置を設け、前記発熱体は一端のみを保持部によって保持されるように形成され、前記断熱材には発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設けてあり、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させたことにある。ここで、「近接」とは接触ではなく「近づく」ことを意味する。そして、発熱体の変形時に変形を抑制するように「突起及び／又は拡大部」が「接当」すればよい。「近接又は接当」を以下、「近接等」とする。
上記本発明の特徴によれば、基板を収納し処理する処理室と、発熱体を有し該発熱体により前記処理室内を加熱する加熱装置とを具備し、前記発熱体は一端のみを保持部によって保持される様に形成されたので、発熱体が高温となり強度が低下した場合も、座屈現象が防止され、発熱体に於ける熱歪みの発生が抑制され、発熱体間或は発熱体の均熱管等構造物への接触を防止して、発熱体の長寿命化を図ることができる等の優れた効果を発揮する。
同発熱体の中間部を絶縁体から離隔させてあるので、放熱効率が良く均一な加熱が可能となる。しかも、前記発熱体は一端のみを保持部によって保持されるので、熱膨張や変形が発生しても脱落の恐れがなくて確実に支持でき、組み付け精度も要せずに安価に製造することができる。
発熱体裏面方向への変位を中間部の突起にて抑制し、処理室側への変位を拡大部により抑制して、発熱体下方向への変位のみをフリーとした。これにより、熱膨張による発熱体の伸びを無理に押さえ込むことによって発生する発熱体の捩れ、亀裂を防止するとともに、発熱体中間部での熱変形に基づく発熱体と反応管との接触、断熱材との接触（断熱材への不測の接触に基づく熱損失）を防止でき、半導体プロセスでの実用に耐えうる厳格な温度調整も可能となった。
本発明の他の目的、構成及び効果については以下に示す発明の実施の形態の項で明らかになるであろう。
２：加熱装置、３：均熱管、４：反応管、５：ボート、１２：ウェーハ、２４：円筒空間、２５：発熱部、２６：ヒータケース、２７：天井部、２８：排気導路、３１：反応ガス導入管、３２：排気管、３３：流量制御器、３４：圧力制御器、３５：炉内空間、３６：冷却ガス導入ダクト、３７、３８：冷却ガス供給ライン、３９：均熱管内空間、４０、４１：エアバルブ、４２：外層断熱体、４３：発熱体、４３ａ：折曲部、４３ｂ：本体部、４３ｘ、４３ｙ：端子、４５：内層断熱体、４６：ピン、４６ａ：拡大部（ワッシャ）、４６ｂ：貫通孔、４７：主制御部、４８：温度制御部、４９：ガス流量制御部、５０：圧力制御部、５１：駆動制御部、５２：ヒータ温度検出器、５３：炉内温度検出器、５５：ヒータカバー、５６：断熱材（絶縁体、断熱部材）、５６ａ〜ｄ：第一〜第四分割体、５６ｈ：挿入孔、５６ｔ：突起、５７：発熱段部、５９：支持体（ヒータ保持部）、５９ａ：貫通孔、５９ｂ：固定釘６１：下保持部材、６２：上保持部材、６３：突条、６４：発熱体保持溝、６５：スリット、６５ａ：下開放スリット、６５ｂ：上開放スリット、６６：絶縁片
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
先ず、図１に於いて本発明に係る基板処理装置の概略を説明する。尚、図１中、図５中と同符号で示すものは、同等のものを示す。
先ず、図１に於いて本発明に係る基板処理装置の概略を説明する。尚、図１中、図５中と同符号で示すものは、同等のものを示す。
円筒状の加熱装置２の内部に均熱管３、更に反応管４が同心に設けられ、該反応管４内に処理室が形成され、該処理室にはウェーハ１２を水平多段に保持するボート５が収納され、該ボート５は図示しないボートエレベータにより、装入、引出し可能である。
前記反応管４内には反応ガス導入管３１及び排気管３２が連通され、前記反応ガス導入管３１には流量制御器３３が設けられ、前記排気管３２には圧力制御器３４が設けられ、反応ガスが所定流量で導入されると共に前記反応管４内が所定圧力に維持される様に、排気ガスが排出される様になっている。尚、前記ボート５、ボートエレベータ等は上記した従来の基板処理装置と同様であり説明を省略する。
前記加熱装置２は、発熱部２５と、該発熱部２５を囲繞し該発熱部２５との間に円筒空間２４を形成するヒータケース２６とから構成され、該ヒータケース２６は外側断熱部として機能し、該ヒータケース２６と前記発熱部２５の上端に天井部２７が設けられ、該天井部２７には下面と側面に開口するエルボ状の排気導路２８が形成されている。
該排気導路２８には強制排気を行う排気ブロア（図示せず）を具備した強制排気ラインが接続されている。
前記発熱部２５の下部を囲繞する様に冷却ガス導入ダクト３６が設けられ、該冷却ガス導入ダクト３６は前記円筒空間２４に連通している。
冷却ガス供給ライン３７が前記冷却ガス導入ダクト３６に連通され、冷却ガス供給ライン３８が前記均熱管３と前記反応管４との間に形成される均熱管内空間３９に連通され、前記冷却ガス供給ライン３７，３８にはそれぞれエアバルブ４０，４１が設けられている。
前記ヒータケース２６は、金属製のヒータカバー５５及び円筒状の外層断熱体４２から構成されている。又、前記発熱部２５は発熱体４３及び該発熱体４３を支持する内層断熱体４５等から構成され、該内層断熱体４５の内面全体に亘り前記発熱体４３が設けられている。
前記外層断熱体４２、内層断熱体４５の材質としては、例えばアルミナ（酸化アルミニウム：Ａｌ2 Ｏ3 ）とシリカ（ＳｉＯ2 ）を主成分としている。又、前記発熱体４３には急速加熱が可能である発熱材料、例えばＦｅ−Ａｌ−Ｃｒ合金が用いられ、発熱表面積が大きくなる様に、断面は平板形状等の形状が採用される。
前記発熱部２５は、後述する様に複数段の発熱段部５７が積上げられて構成され、各段の発熱段部５７毎に前記発熱体４３が設けられている。該発熱体４３は、後述する様に前記加熱装置２の軸心方向に所要のゾーンに区分けされ、ゾーン制御が可能となっており、各ゾーンには各ゾーンの加熱温度を検出するヒータ温度検出器５２が設けられている。又、前記発熱体４３は各ゾーンの成形パターンを同じにすることにより、発熱量を各ゾーンとも均一にする様にしてもよい。
前記反応管４内で処理される前記ウェーハ１２の処理状態は主制御部４７によって制御される。該主制御部４７は、炉内の温度を制御する温度制御部４８、処理ガスの流量、冷却ガスの流量を制御するガス流量制御部４９、前記反応管４内の圧力を制御する圧力制御部５０、前記ボートエレベータ等の機構部を制御する駆動制御部５１を備えている。
前記反応管４の内面に沿って炉内温度検出器５３が立設され、該炉内温度検出器５３で検出された炉内検出温度、前記ヒータ温度検出器５２が検出したヒータ温度は、前記温度制御部４８に入力される。前記エアバルブ４０，４１の開閉が前記ガス流量制御部４９により制御されると共に該ガス流量制御部４９は前記流量制御器３３によりガス導入量を制御し、前記圧力制御部５０は前記圧力制御器３４を介して排気圧力を制御し、前記反応管４内の圧力を制御している。
前記発熱部２５について説明する。
前記内層断熱体４５は短円筒状の絶縁体である断熱部材５６（図２参照）が同心に所要段積上げられて構成され、各段毎に断熱部材５６の内壁面を覆う様に前記発熱体４３が設けられている。後述する様に、各段毎の発熱体４３は加熱制御されており、該発熱体４３と前記断熱部材５６とにより発熱段部５７を構成し、前記発熱部２５は前記発熱段部５７を同心に所要段積上げたものとなっている。また、断熱部材５６には、適宜間隔をおいて突起５６ｔ及び挿入孔５６ｈが設けられている。
前記内層断熱体４５は短円筒状の絶縁体である断熱部材５６（図２参照）が同心に所要段積上げられて構成され、各段毎に断熱部材５６の内壁面を覆う様に前記発熱体４３が設けられている。後述する様に、各段毎の発熱体４３は加熱制御されており、該発熱体４３と前記断熱部材５６とにより発熱段部５７を構成し、前記発熱部２５は前記発熱段部５７を同心に所要段積上げたものとなっている。また、断熱部材５６には、適宜間隔をおいて突起５６ｔ及び挿入孔５６ｈが設けられている。
突起５６ｔは、断面略台形を呈し、発熱体４３と断熱部材５６との間に隙間を形成させる。この隙間により、断熱材との接触による熱逃げが抑制されるとともに、発熱体４３の輻射効率が向上し、より効果的に加熱を行うことができるとともに、断熱部材５６側への発熱体４３の変形をも抑制することができる。尚、好ましくは、突起５６ｔを断面略半球形状とすれば、突起５６ｔの強度を維持できるとともに、発熱体との接触が線接触となるので、断熱材への熱逃げによる加熱ロスをさらに抑制できる。
挿入孔５６ｈは、円筒空間２４と前記発熱部２５と前記均熱管３との間に形成される炉内空間３５とを連通するよう形成されており、拡大部４６ａを有するピン４６が挿入される。このピン４６は円筒形状に形成され、その内部に貫通孔４６ｂを有しており、発熱体４３のスリット６５ａに貫通されて挿入孔５６ｈに通される。ピン４６の一端は発熱体４３の内側で開口し、他端は円筒空間２４と接続されている。そして、スリット６５ａの幅より幅広の拡大部４６ａを介して発熱体４３を支持する。これにより、処理室側方向への発熱体４３の変形を抑制するとともに、ピン４６が冷却ガスの炉内への供給路をも兼ねる。本実施形態において拡大部４６ａはワッシャにより構成され、拡大部を有するピン４６はワッシャ及びピンの２ピース構造をなし、ピンとワッシャを接着剤にて固定する構造とすれば、生産コストを低減させることができる。
このワッシャ４６ａ及びピン４６は耐熱性を有する絶縁体により形成される。発熱体温度が高温になっても問題はなく、絶縁体で構成することにより、発熱体４３間の短絡を防止することができる。又、ピン４６は円筒柱状に形成され、発熱体４３に接触しないように断熱材５６に取り付けられているため、冷却ガスによりピン４６を介して発熱体４３が局所的に冷却されることを抑制し、その結果、発熱体４３の局所的な変形、捩れによる亀裂、延いては断線を防止できる。尚、発熱体４３の昇降温に伴う変形により、発熱体４３がピン４６に接触したとしても、ピン４６は円筒柱状であるため、その接触は線接触となり、ピン４６との接触に起因する発熱体４３の局所冷却を抑制することができる。
図２、図３により該発熱段部５７について更に説明する。
図２は、最下段の該発熱段部５７を示しており、図２、図３中、５８は断熱材であるリング形状の断熱部ベースを示し、該断熱部ベース５８に前記外層断熱体４２、内層断熱体４５が載設されている。
図２は、最下段の該発熱段部５７を示しており、図２、図３中、５８は断熱材であるリング形状の断熱部ベースを示し、該断熱部ベース５８に前記外層断熱体４２、内層断熱体４５が載設されている。
前記断熱部材５６の下端、上端にはそれぞれヒータ保持部である支持体５９，５９が配設され、該ヒータ保持部５９は更に下保持部材６１、該下保持部材６１に重合される上保持部材６２により構成される。
前記下保持部材６１は、リング板形状をしており、外径は前記断熱部材５６と合致しており、内径は前記断熱部材５６に対して小径であり、内端部（基板側端部、図１参照）が内側に向かって庇状に突出している。
前記上保持部材６２は、リング板形状をしており、外径は前記断熱部材５６と合致しており、内径は前記下保持部材６１に対して小径であり、内端部は前記下保持部材６１より内側に向かって庇状に突出し、前記上保持部材６２の内端には下側に突出する突条６３が形成され、前記上保持部材６２の内端部は鉤形状となっている。
該上保持部材６２と前記突条６３との間には、内側に向かって開放された断面鉤状の発熱体保持溝６４がリング状に形成され、該発熱体保持溝６４に前記発熱体４３の折曲部４３ａが保持される様になっている。該折曲部４３ａと前記発熱体保持溝６４とは上下方向、半径方向ともに適宜な遊びが形成され、又前記突条６３は前記折曲部４３ａが中心側に抜脱する事を抑止している。
前記発熱体４３について図４を参照して説明する。
該発熱体４３の展開形状は、帯板に所定ピッチで該帯板の両幅縁から交互にスリット６５ａ，６５ｂが刻設された、葛折り形状となっている。前記帯板の上端部である折曲部４３ａが外側に向かって直角よりやや大きい鈍角で水平方向に折曲げられ、該折曲部４３ａは前記下保持部材６１と前記上保持部材６２間に挾持されている。
該発熱体４３の展開形状は、帯板に所定ピッチで該帯板の両幅縁から交互にスリット６５ａ，６５ｂが刻設された、葛折り形状となっている。前記帯板の上端部である折曲部４３ａが外側に向かって直角よりやや大きい鈍角で水平方向に折曲げられ、該折曲部４３ａは前記下保持部材６１と前記上保持部材６２間に挾持されている。
前記発熱体４３の本体部４３ｂは、前記断熱部材５６の突起５６ｔに沿って垂下され、中央部近傍において、拡大部を有するピン４６により支持される。また本体部４３ｂは、下側のヒータ保持部５９の上保持部材６２内端に当接しており、前記本体部４３ｂの下端においても、拡大部を有するピン４６により支持される。なお、本体部４３ｂの下端においては、高温時等の発熱体４３の処理室側への変形が大きくなる場合に設ければよい。これにより、発熱体４３の処理室側への移動をさらに抑制することができる。又、該本体部４３ｂは中心側に向かって凸状に湾曲、又は鈍角に屈曲されている。尚、前記本体部４３ｂの一部が、中心側に向かって凸状に湾曲、又は鈍角に屈曲されたものであってもよい。
前記発熱段部５７を上下に積上げた状態では、上側発熱段部５７の発熱体４３の下端が、前記上保持部材６２の内端に当接ないし、近接しており、下側の発熱段部５７の発熱体４３の上端に対して少なくとも前記突条６３分だけ間隙が形成されるので、上側の発熱体４３の下端と下側の発熱体４３の上端とを隙間を空けることなく或はオーバラップする様に設けることができ、又上側の発熱体４３が熱膨張で下側に伸長しても下側の発熱体４３に接触することはない。
前記発熱体４３は前記断熱部材５６の内壁面に沿って湾曲され、全体形状としては該断熱部材５６と同心で略円筒形状となっており、図５に示すように、前記発熱体４３の始端と終端との両端間には隙間が形成され、該発熱体４３が周方向に膨張した場合も両端が接触しない様になっており、又前記発熱体４３の両端の端子４３ｘ、４３ｙには前記温度制御部４８が接続され、前記発熱体４３と前記温度制御部４８との接続部は、両端が変位可能な様にフレキシブルな接続となっている。前記発熱段部５７の発熱体４３毎に独立して前記温度制御部４８によって温度制御される様になっている。
以下、作用について説明する。
前記ウェーハ１２の処理は、該ウェーハ１２が装填された前記ボート５がボートエレベータ（図示せず）により前記反応管４に装入され、前記加熱装置２の加熱により所定温度迄急速加熱される。該加熱装置２により前記ウェーハ１２を所定温度に加熱した状態で前記反応ガス導入管３１より反応ガスが導入され、前記排気管３２を介して排気ガスが排出され、前記ウェーハ１２に所要の熱処理がなされる。
前記ウェーハ１２の処理は、該ウェーハ１２が装填された前記ボート５がボートエレベータ（図示せず）により前記反応管４に装入され、前記加熱装置２の加熱により所定温度迄急速加熱される。該加熱装置２により前記ウェーハ１２を所定温度に加熱した状態で前記反応ガス導入管３１より反応ガスが導入され、前記排気管３２を介して排気ガスが排出され、前記ウェーハ１２に所要の熱処理がなされる。
通常、前記ボート５の装入前は所要の温度、例えば５５０℃に保温しておき、該ボート５が装入された後はウェーハ処理温度、例えば８５０℃迄昇温保持される。尚、装入前の温度、処理温度は基板処理装置での処理内容に応じて適切な温度が選択される。
前記発熱部２５の各段の発熱段部５７は前記温度制御部４８によって独立したゾーンとして温度制御され、又各段の発熱段部５７の発熱体４３は連続した１つの発熱体であるので、該発熱体４３に異常があった場合、例えば断線があった場合も直ちに発見でき、各段の発熱体の劣化状態も容易に把握することができる。
前記発熱部２５の各段の前記発熱段部５７の発熱体４３は上下間で隙間が生じない様になっているので、非加熱部が生じない。又、最下段の発熱段部５７迄、発熱体４３が設けられており、発熱部２５に非加熱部はないので、炉内の均熱領域は大きくとれ、ウェーハ処理の均一性が向上する。
前記発熱体４３の発熱により、該発熱体４３は熱膨張するが、下端が自由となっており、而も本体部４３ｂと前記断熱部材５６とは間隙が形成されているので、前記発熱体４３の上下方向の熱歪みが拘束されることなく、該発熱体４３の熱変形は自由となっている。又、前記折曲部４３ａは遊びを持って保持されているので、円周方向、半径方向に対しても拘束がなく而も前記スリット６５ａ，６５ｂが形成されているので、円周方向の熱歪みは前記スリット６５ａ，６５ｂによって吸収され、前記発熱体４３には上下方向、円周方向、半径方向のいずれに対しても熱応力の発生が抑制される。さらに、突起５６ｔ及び拡大部４６ａによっても発熱体４３の変形は抑制される。
又、前記発熱体４３の下端が何らかの原因で上下方向間の熱膨張が拘束されたとしても、前記本体部４３ｂが内側に向かって湾曲しているので、該本体部の熱変形は本体部が内側に向かって更に膨出する様に誘導され、不規則な熱変形が生じることが防止される。又、前記発熱体４３は上端のみが保持されているので、該発熱体４３が高温となり強度が低下した場合も、例えば、下端も拘束された場合、発生した応力により発生する座屈現象が防止される等、不規則な変形が生じることを防止できる。発熱体４３は折曲部４３ａにて折曲げられており、発熱体４３自身の強度が増しているので変形し難くなっている。
処理が完了すると、ウェーハ出炉温度、例えば５５０℃迄急速冷却される。該ウェーハ１２処理後の冷却は、前記エアバルブ４０，４１が開かれ、空気或は窒素ガス等不活性ガスが冷却ガスとして前記冷却ガス供給ライン３７，３８より供給される。
該冷却ガス供給ライン３８からの冷却ガスは、前記均熱管内空間３９に供給される。又、前記冷却ガス供給ライン３７からの冷却ガスは、前記冷却ガス導入ダクト３６に供給され、前記円筒空間２４に導入される。前記冷却ガス導入ダクト３６から前記円筒空間２４に至る流路には大きな方向変更がなく、圧力損失が少なく、冷却ガスの流れ性はよい。前記円筒空間２４を上昇する冷却ガスは更に、断熱部材５６に形成した挿入孔５６ｈに挿入されたピン４６内部の貫通孔４６ｂを通ってピン４６の発熱体４３側で開口した開口部から前記炉内空間３５に流入し、前記発熱部２５を外面、内面の両側から急速に冷却する。
上述の如く、ピン４６は有孔筒形状であり、一端は発熱体４３内側で開口し、他端は円筒空間２４を介して冷却ガス供給ライン３７に接続されているから、ヒータ冷却時にピン４６の開口部から冷却ガスをヒータ内部に供給すれば、ヒータの冷却速度、延いてはウェーハの冷却速度を向上させることができ、ウェーハ処理のスループットを向上させることができる。また、このピン４３は発熱体押さえと冷却ガス供給管とを兼ねているため、別途ヒータ冷却用のガス管を設ける必要がなく、それ故、ヒータ内壁における発熱体面積を向上させることができる。さらに、ピン４６の開口部は発熱体４３よりも内側にて開口しているので、冷却ガスにより発熱体４３が局所的に冷却されることを防止し、その結果、発熱体４３の局所的な変形、捩れ、亀裂を抑制し、延いては、発熱体４３の断線、反応管４との接触を防止できる。
前記円筒空間２４に導入される冷却ガスが、容積の大きな前記冷却ガス導入ダクト３６を経て分散されることで、前記円筒空間２４に均一に冷却ガスが流入し、冷却むらの発生が防止される。前記冷却ガス導入ダクト３６自体は放熱特性が大きいが、前記断熱部ベース５８が介在し、他の部分と半径方向の熱伝達率が同一とされているので、前記加熱装置２としては下端部の放熱量の増大が抑制される。
冷却ガスは、前記円筒空間２４、前記炉内空間３５、前記均熱管内空間３９を上昇して前記排気導路２８より排気される。前記内層断熱体４５は前記円筒空間２４、前記炉内空間３５を上昇する冷却ガスにより冷却され、前記均熱管３、前記反応管４は前記炉内空間３５、前記均熱管内空間３９を上昇する冷却ガスにより急速に冷却される。
而して、前記反応管４内の前記ウェーハ１２は急速冷却される。前記発熱体４３にセラミック発熱体を採用することで、急速加熱、高温加熱が可能となり、更に冷却ガスによる前記加熱装置２の冷却により急速冷却が可能となっている。
冷却が完了すると、図示しないボートエレベータにより前記ボート５が降下され、該ボート５から処理済のウェーハ１２が払出される。尚、減圧処理の場合は、反応室を大気圧迄復帰させた後、前記ボート５が降下される。
最後にその他の実施形態について説明する。
上記実施形態において、蛇行状の発熱体は平板状に限られず、線材を蛇行状に展開させたものでも構わない。
上記実施形態において、蛇行状の発熱体は平板状に限られず、線材を蛇行状に展開させたものでも構わない。
上記実施形態において、発熱体は、上下方向に垂直に配置するのみならず、発熱体の平面を鉛直方向に傾斜状に配置したり水平に配置しても構わない。
上記実施形態において、拡大部を有するピンをワッシャ及びピンの２ピース構造とした。しかし、ワッシャ及びピンを一体に形成しても構わない。また、ピンは有孔筒形状としたが、ピン内部に貫通孔を設けず炉内への冷却ガス供給管を別に設けても構わない。しかし、発熱体面積を増やし加熱効率を向上させるためには冷却ガス供給管を兼ねるピンとすることが望ましい。なお、冷却ガス供給管を別に設けた場合において、ピンは円柱状に形成されていることが望ましい。発熱体の昇降温に伴う変形により、発熱体がピンに接触したとしても、ピンは円柱状であるため、その接触は線接触となり、ピンとの接触に起因する発熱体の局所冷却を抑制することができる。
また、支持体５９における発熱体の支持態様は、発熱体４３の脱落を十分に防止できる態様であればよく、上記実施形態に限られるものではない。例えば図６に示すように、支持体５９に貫通孔５９ａを形成し、Ｌ字型の固定釘５９ｂにより断熱部材５６に固定しても構わない。発熱体４３の折曲部４３ａのうち上開放スリットには小さな碍管（絶縁体）である絶縁片６６が挿入され、上開放スリットを挟む発熱体４３同士の短絡を防いでいる。この絶縁片６６は、上保持部材６２と下保持部材６１との間で囲まれる発熱体保持溝６４に収納されて脱落が防がれる。
また、上記実施形態において、発熱段部５７の断熱部材５６は一体に形成した。しかし、図６に示すように、断熱部材５６を複数の分割体５６ａ〜ｄを積層させて構成しても構わない。本実施形態において、ピンを挿入する挿入孔を有する分割体や突起を有する分割体等を適宜組み合わせて積層させる。
上記支持体、突起、拡大部（ワッシャ）、ピン、碍管、絶縁片等を構成する絶縁材料としては、アルミナ質、アルミナシリカ質、ムライト質、ジルコン質又はコージライトを主体とするセラミックスや炭化けい素、窒化けい素等、様々なものを用いることができる。また、上記断熱部材（絶縁体）５６を構成する断熱耐火物としては、セラミックスファイバーやセラミックス粉末に有機・無機のバインダーを混入したものなど、様々なものを用いることが可能である。これら断熱体及び支持体を構成する材料の種類や配合は、電気ヒーターの使用温度等に応じて適宜変更することができる。
上記実施形態において、突起及びピンを適宜間隔をおいて配置した。しかし、図に示した配置に限られるものではなく、断熱材に突起を複数設け、これら複数の突起間に前記ピンを配置してもよく、また、前記拡大部を有するピンを複数設け、これら複数のピン間に前記突起を配置してもよい。
なお、上記実施形態において、本発明を基板処理装置として説明したが、本発明は基板処理装置に用いられる加熱装置としても表現することができる。
本発明の実施形態は上述の如く構成されるが、さらに包括的には次に列挙するような構成を備えてもよい。
本発明の基板処理装置は、基板を収納し処理する処理室と、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置を設け、前記発熱体は一端のみを保持部によって保持されるように形成され、前記断熱材には発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設けてあり、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させてある。
そして、前記断熱材に前記突起を複数設け、これら複数の突起間に前記ピンを配置するとよい。前記拡大部を有するピンを複数設け、これら複数のピン間に前記突起を配置してもよい。前記拡大部を有するピンを前記発熱体の下部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させてもよい。前記拡大部をワッシャとし、前記ピンを円柱状としてもよい。前記拡大部及びピンは絶縁体であることが望ましく、前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されていてもよい。
一方、本発明に係る加熱装置は、基板を収容し処理する処理室を具備する基板処理装置に用いられ、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置であって、前記発熱体が一端のみを保持部によって保持されるように形成され、前記断熱材には発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設けてあり、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させたことにある。
ここで、先の加熱装置の前記断熱材に前記突起を複数設け、これら複数の突起間に前記ピンを配置するとよい。前記拡大部を有するピンを複数設け、これら複数のピン間に前記突起を配置してもよい。前記拡大部を有するピンを前記発熱体の下部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させてもよい。前記拡大部をワッシャとし、前記ピンを円柱状としてもよい。前記拡大部及びピンは絶縁体であることが望ましく、前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されていてもよい。
本発明に係る半導体の製造方法は、処理室に基板を収容する工程と、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体は一端のみを保持部によって保持されるように形成され、前記断熱材には発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設けてあり、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当された加熱装置の前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱し該処理室に収容された基板を処理する工程と、前記基板を処理室外に引出す工程とを有している。
この製造方法において、前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されており、前記ピンの他端のガス供給路からガスが前記ピン内を通って前記開口からガスを流す工程をさらに有する。前記ガスは前記処理室内を冷却するための冷却ガスである。
本発明の実施形態は上述の如く構成されるが、さらに包括的には次に列挙するような構成を備えてもよい。
本発明の基板処理装置は、基板を収納し処理する処理室と、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置を設け、前記発熱体は一端のみを保持部によって保持されるように形成され、前記断熱材には発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設けてあり、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させてある。
そして、前記断熱材に前記突起を複数設け、これら複数の突起間に前記ピンを配置するとよい。前記拡大部を有するピンを複数設け、これら複数のピン間に前記突起を配置してもよい。前記拡大部を有するピンを前記発熱体の下部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させてもよい。前記拡大部をワッシャとし、前記ピンを円柱状としてもよい。前記拡大部及びピンは絶縁体であることが望ましく、前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されていてもよい。
一方、本発明に係る加熱装置は、基板を収容し処理する処理室を具備する基板処理装置に用いられ、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置であって、前記発熱体が一端のみを保持部によって保持されるように形成され、前記断熱材には発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設けてあり、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させたことにある。
ここで、先の加熱装置の前記断熱材に前記突起を複数設け、これら複数の突起間に前記ピンを配置するとよい。前記拡大部を有するピンを複数設け、これら複数のピン間に前記突起を配置してもよい。前記拡大部を有するピンを前記発熱体の下部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させてもよい。前記拡大部をワッシャとし、前記ピンを円柱状としてもよい。前記拡大部及びピンは絶縁体であることが望ましく、前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されていてもよい。
本発明に係る半導体の製造方法は、処理室に基板を収容する工程と、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体は一端のみを保持部によって保持されるように形成され、前記断熱材には発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設けてあり、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当された加熱装置の前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱し該処理室に収容された基板を処理する工程と、前記基板を処理室外に引出す工程とを有している。
この製造方法において、前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されており、前記ピンの他端のガス供給路からガスが前記ピン内を通って前記開口からガスを流す工程をさらに有する。前記ガスは前記処理室内を冷却するための冷却ガスである。
本発明に係る基板処理装置は、半導体装置を製造する装置に、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、アニール処理、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置に使用することができ、室温から１４００℃に至る加温まで適用可能である。また、本発明に係る加熱装置は、上述の処理を行う基板処理装置に用いられる加熱装置として利用することができる。
【０００１】
技術分野
［０００１］
本発明はシリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に半導体装置を製造する基板処理装置及びこれに用いられる加熱装置並びにこれらを利用した半導体の製造方法及び発熱体の保持構造に関するものである。
背景技術
［０００２］
半導体装置を製造する装置に、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、アニール処理、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置があり、基板処理装置としては基板を１枚、或は複数枚処理する枚葉式の基板処理装置、所定枚数を一度に処理するバッチ式の基板処理装置がある。又、バッチ式の基板処理装置としては縦型炉を有する縦型の基板処理装置、或は横型炉を有する横型の基板処理装置がある。
［０００３］
以下、従来の基板処理装置として縦型炉を有するバッチ式の基板処理装置があり、例えば特許文献１に示されるものがある。また、電気ヒーターとしては、特許文献２に記載の如きものが知られている。
特許文献１：特開平１１−６７４２４号公報
特許文献２：特開２００５−１５０１０１号公報
［０００４］
図７に於いて、従来の基板処理装置の縦型炉１について説明する。
円筒状の加熱装置２、該加熱装置２内部に均熱管３、該均熱管３内部に反応管４が同心多重に設けられており、該反応管４にはボート５が装入される。該ボート５はウェーハ１２を水平姿勢で多段に保持するものであり、ボートキャップ６を介してエレベータキャップ７に載置され、該エレベータキャップ７は図示しないボートエレベータに設けられ昇降可能である。
［０００５］
前記反応管４の上端にはガス導入管８が連通され、前記反応管４の下端には排気口９が設けられている。前記ガス導入管８の下端はガス供給管１０と接続され、前記排
技術分野
［０００１］
本発明はシリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に半導体装置を製造する基板処理装置及びこれに用いられる加熱装置並びにこれらを利用した半導体の製造方法及び発熱体の保持構造に関するものである。
背景技術
［０００２］
半導体装置を製造する装置に、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、アニール処理、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置があり、基板処理装置としては基板を１枚、或は複数枚処理する枚葉式の基板処理装置、所定枚数を一度に処理するバッチ式の基板処理装置がある。又、バッチ式の基板処理装置としては縦型炉を有する縦型の基板処理装置、或は横型炉を有する横型の基板処理装置がある。
［０００３］
以下、従来の基板処理装置として縦型炉を有するバッチ式の基板処理装置があり、例えば特許文献１に示されるものがある。また、電気ヒーターとしては、特許文献２に記載の如きものが知られている。
特許文献１：特開平１１−６７４２４号公報
特許文献２：特開２００５−１５０１０１号公報
［０００４］
図７に於いて、従来の基板処理装置の縦型炉１について説明する。
円筒状の加熱装置２、該加熱装置２内部に均熱管３、該均熱管３内部に反応管４が同心多重に設けられており、該反応管４にはボート５が装入される。該ボート５はウェーハ１２を水平姿勢で多段に保持するものであり、ボートキャップ６を介してエレベータキャップ７に載置され、該エレベータキャップ７は図示しないボートエレベータに設けられ昇降可能である。
［０００５］
前記反応管４の上端にはガス導入管８が連通され、前記反応管４の下端には排気口９が設けられている。前記ガス導入管８の下端はガス供給管１０と接続され、前記排
【０００３】
が降下し収縮する。
［００１２］
前記縦型炉１内で前記ウェーハ１２に成膜処理が施される度に、前記縦型炉１内は昇温、降温を繰返し、前記発熱線２１、周囲断熱材１６は前述した様に膨脹、収縮を繰返す。
［００１３］
上記した従来の加熱装置では各保持ピース間の円周方向の相対変位は保持ピースの構造上規制されていないので、炉内の昇温、降温が繰返されることにより、発熱線、断熱材が膨脹、収縮を繰返し、保持ピースが前記断熱材より抜脱し、更に前記保持ピース間で円周方向の相対変位が生じて、各保持ピース間の連結が外れ、発熱線同士が接触し短絡事故が発生する虞れがある。
［００１４］
又、発熱線の拡大、収縮により発熱線が保持ピースと共に縦型炉の半径方向に移動し、或は熱歪みで不規則に変形し、変形が円周方向の場合は発熱線同士が接触する虞れがあり、或は変形が半径方向の場合は前記発熱線が導電性のある均熱管と接触する虞れがある。
［００１５］
一方、上記特許文献２によれば、発熱体の一端のみを固定し、他端を自由にすると共にピン等で支持する構成のものが知られている。しかし、発熱体中間部の熱変形に対する対策は講じられておらず、半導体プロセスでの実用に対してより一層の対策が求められていた。
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［００１６］
かかる実情に鑑み、本発明の目的は、発熱体の均一加熱を妨げることなく発熱体を確実に支持し、しかも、発熱体の熱歪みの発生を抑止すると共に発熱体間或は発熱体の均熱管等構造物への接触を防止して、発熱体の長寿命化を図ることにある。
課題を解決するための手段
［００１７］
上記目的を達成するため、本発明に係る基板処理装置の特徴は、基板を収納し処理する処理室と、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置を設け、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、前記断熱材内面に発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部におい
が降下し収縮する。
［００１２］
前記縦型炉１内で前記ウェーハ１２に成膜処理が施される度に、前記縦型炉１内は昇温、降温を繰返し、前記発熱線２１、周囲断熱材１６は前述した様に膨脹、収縮を繰返す。
［００１３］
上記した従来の加熱装置では各保持ピース間の円周方向の相対変位は保持ピースの構造上規制されていないので、炉内の昇温、降温が繰返されることにより、発熱線、断熱材が膨脹、収縮を繰返し、保持ピースが前記断熱材より抜脱し、更に前記保持ピース間で円周方向の相対変位が生じて、各保持ピース間の連結が外れ、発熱線同士が接触し短絡事故が発生する虞れがある。
［００１４］
又、発熱線の拡大、収縮により発熱線が保持ピースと共に縦型炉の半径方向に移動し、或は熱歪みで不規則に変形し、変形が円周方向の場合は発熱線同士が接触する虞れがあり、或は変形が半径方向の場合は前記発熱線が導電性のある均熱管と接触する虞れがある。
［００１５］
一方、上記特許文献２によれば、発熱体の一端のみを固定し、他端を自由にすると共にピン等で支持する構成のものが知られている。しかし、発熱体中間部の熱変形に対する対策は講じられておらず、半導体プロセスでの実用に対してより一層の対策が求められていた。
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［００１６］
かかる実情に鑑み、本発明の目的は、発熱体の均一加熱を妨げることなく発熱体を確実に支持し、しかも、発熱体の熱歪みの発生を抑止すると共に発熱体間或は発熱体の均熱管等構造物への接触を防止して、発熱体の長寿命化を図ることにある。
課題を解決するための手段
［００１７］
上記目的を達成するため、本発明に係る基板処理装置の特徴は、基板を収納し処理する処理室と、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置を設け、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、前記断熱材内面に発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部におい
【０００４】
て前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の前記処理室側において発熱体に近接又は接当させたことにある。ここで、「近接」とは接触ではなく「近づく」ことを意味する。そして、発熱体の変形時に変形を抑制するように「突起及び／又は拡大部」が「接当」すればよい。「近接又は接当」を以下、「近接等」とする。
発明の効果
［００１８］
上記本発明の特徴によれば、基板を収納し処理する処理室と、発熱体を有し該発熱体により前記処理室内を加熱する加熱装置とを具備し、前記発熱体は一端のみを保持部によって保持される様に形成されたので、発熱体が高温となり強度が低下した場合も、座屈現象が防止され、発熱体に於ける熱歪みの発生が抑制され、発熱体間或は発熱体の均熱管等構造物への接触を防止して、発熱体の長寿命化を図ることができる等の優れた効果を発揮する。
［００１９］
同発熱体の中間部を絶縁体から離隔させてあるので、放熱効率が良く均一な加熱が可能となる。しかも、前記発熱体は一端のみを保持部によって保持されるので、熱膨張や変形が発生しても脱落の恐れがなくて確実に支持でき、組み付け精度も要せずに安価に製造することができる。
［００２０］
発熱体裏面方向への変位を中間部の突起にて抑制し、処理室側への変位を拡大部により抑制して、発熱体下方向への変位のみをフリーとした。これにより、熱膨張による発熱体の伸びを無理に押さえ込むことによって発生する発熱体の捩れ、亀裂を防止するとともに、発熱体中間部での熱変形に基づく発熱体と反応管との接触、断熱材との接触（断熱材への不測の接触に基づく熱損失）を防止でき、半導体プロセスでの実用に耐えうる厳格な温度調整も可能となった。
［００２１］
本発明の他の目的、構成及び効果については以下に示す発明の実施の形態の項で明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
［００２２］
［図１］本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦型炉の断面概略図である。
［図２］該縦型炉の加熱装置の最下段部分の一部省略した断面図である。
［図３］該加熱装置の内層断熱体の断面図である。
［図４］該加熱装置の発熱体の斜視図である。
て前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の前記処理室側において発熱体に近接又は接当させたことにある。ここで、「近接」とは接触ではなく「近づく」ことを意味する。そして、発熱体の変形時に変形を抑制するように「突起及び／又は拡大部」が「接当」すればよい。「近接又は接当」を以下、「近接等」とする。
発明の効果
［００１８］
上記本発明の特徴によれば、基板を収納し処理する処理室と、発熱体を有し該発熱体により前記処理室内を加熱する加熱装置とを具備し、前記発熱体は一端のみを保持部によって保持される様に形成されたので、発熱体が高温となり強度が低下した場合も、座屈現象が防止され、発熱体に於ける熱歪みの発生が抑制され、発熱体間或は発熱体の均熱管等構造物への接触を防止して、発熱体の長寿命化を図ることができる等の優れた効果を発揮する。
［００１９］
同発熱体の中間部を絶縁体から離隔させてあるので、放熱効率が良く均一な加熱が可能となる。しかも、前記発熱体は一端のみを保持部によって保持されるので、熱膨張や変形が発生しても脱落の恐れがなくて確実に支持でき、組み付け精度も要せずに安価に製造することができる。
［００２０］
発熱体裏面方向への変位を中間部の突起にて抑制し、処理室側への変位を拡大部により抑制して、発熱体下方向への変位のみをフリーとした。これにより、熱膨張による発熱体の伸びを無理に押さえ込むことによって発生する発熱体の捩れ、亀裂を防止するとともに、発熱体中間部での熱変形に基づく発熱体と反応管との接触、断熱材との接触（断熱材への不測の接触に基づく熱損失）を防止でき、半導体プロセスでの実用に耐えうる厳格な温度調整も可能となった。
［００２１］
本発明の他の目的、構成及び効果については以下に示す発明の実施の形態の項で明らかになるであろう。
図面の簡単な説明
［００２２］
［図１］本発明の実施の形態に係る基板処理装置の縦型炉の断面概略図である。
［図２］該縦型炉の加熱装置の最下段部分の一部省略した断面図である。
［図３］該加熱装置の内層断熱体の断面図である。
［図４］該加熱装置の発熱体の斜視図である。
【００１４】
は基板処理装置に用いられる加熱装置としても表現することができる。
本発明の実施形態は上述の如く構成されるが、さらに包括的には次に列挙するような構成を備えてもよい。
本発明の基板処理装置は、基板を収納し処理する処理室と、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置を設け、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、前記断熱材内面に発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の前記処理室側において発熱体に近接又は接当させてある。
そして、前記断熱材に前記突起を複数設け、これら複数の突起間に前記ピンを配置するとよい。前記拡大部を有するピンを複数設け、これら複数のピン間に前記突起を配置してもよい。前記拡大部を有するピンを前記発熱体の下部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させてもよい。前記拡大部をワッシャとし、前記ピンを円柱状としてもよい。前記拡大部及びピンは絶縁体であることが望ましく、前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されていてもよい。
一方、本発明に係る加熱装置は、基板を収容し処理する処理室を具備する基板処理装置に用いられ、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置であって、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、前記断熱材内面に発熱体の内側に向かって発熱体の中間部で突出し発熱体に近接又は接当する突起を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の内側において発熱体に近接又は接当させたことにある。
ここで、先の加熱装置の前記断熱材に前記突起を複数設け、これら複数の突起間に前記ピンを配置するとよい。前記拡大部を有するピンを複数設け、これら複数のピン間に前記突起を配置してもよい。前記拡大部を有するピンを前記発熱体の下部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させてもよい。前記拡大部をワッシャとし、前記ピンを円柱状としてもよい。前記拡大部及び
は基板処理装置に用いられる加熱装置としても表現することができる。
本発明の実施形態は上述の如く構成されるが、さらに包括的には次に列挙するような構成を備えてもよい。
本発明の基板処理装置は、基板を収納し処理する処理室と、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置を設け、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、前記断熱材内面に発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の前記処理室側において発熱体に近接又は接当させてある。
そして、前記断熱材に前記突起を複数設け、これら複数の突起間に前記ピンを配置するとよい。前記拡大部を有するピンを複数設け、これら複数のピン間に前記突起を配置してもよい。前記拡大部を有するピンを前記発熱体の下部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させてもよい。前記拡大部をワッシャとし、前記ピンを円柱状としてもよい。前記拡大部及びピンは絶縁体であることが望ましく、前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されていてもよい。
一方、本発明に係る加熱装置は、基板を収容し処理する処理室を具備する基板処理装置に用いられ、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置であって、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、前記断熱材内面に発熱体の内側に向かって発熱体の中間部で突出し発熱体に近接又は接当する突起を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の内側において発熱体に近接又は接当させたことにある。
ここで、先の加熱装置の前記断熱材に前記突起を複数設け、これら複数の突起間に前記ピンを配置するとよい。前記拡大部を有するピンを複数設け、これら複数のピン間に前記突起を配置してもよい。前記拡大部を有するピンを前記発熱体の下部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させてもよい。前記拡大部をワッシャとし、前記ピンを円柱状としてもよい。前記拡大部及び
【００１５】
ピンは絶縁体であることが望ましく、前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されていてもよい。
本発明に係る半導体の製造方法は、処理室に基板を収容する工程と、発熱体と断熱材とを有し、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、前記断熱材内面に発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の前記処理室側において発熱体に近接又は接当された加熱装置の前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱し該処理室に収容された基板を処理する工程と、前記基板を処理室外に引出す工程とを有している。
この製造方法において、前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されており、前記ピンの他端のガス供給路からガスが前記ピン内を通って前記開口からガスを流す工程をさらに有する。前記ガスは前記処理室内を冷却するための冷却ガスである。
本発明に係る発熱体の保持構造は、基板を収納し処理する処理室を具備する基板処理装置に用いられる発熱体の保持構造であって、発熱体と断熱材とを有し、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、前記断熱材内面に発熱体の内側に向かって発熱体の中間部で突出し発熱体に近接又は接当する突起を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の内側において発熱体に近接又は接当させてある。
また、本発明の他の基板処理装置は、基板を収納し処理する処理室と、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置を設け、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の前記処理室側において発熱体に近接又は接当させてある。
本発明の他の加熱装置は、基板を収容し処理する処理室を具備する基板処理装置に用いられ、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理案内の基板を加熱する加熱装置であって、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の内側において発熱体に近接又は接当させてある。
本発明の他の半導体の製造方法は、処理室に基板を収容する工程と、発熱体と断熱材とを有し、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の前記処理室側において発熱体に近接又は接当された加熱装置の前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱し該処理室に収容された基板を処理する工程と、前記基板を処理室外に引出す工程とを有している。
本発明の他の発熱体の保持構造は、基板を収納し処理する処理室を具備する基板処理装置に用いられる発熱体の保持構造であって、発熱体と断熱材とを有し、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の内側において発熱体に近接又は接当させてある。
産業上の利用可能性
［００７０］
本発明に係る基板処理装置は、半導体装置を製造する装置に、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、アニール処理、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置に使用することができ、室温から１４００℃に至る加温まで適用可能である。また、本発明に係る加熱装置は、上述の処理を行う基板処理装置に用いられる加熱装置として利用することができる。
ピンは絶縁体であることが望ましく、前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されていてもよい。
本発明に係る半導体の製造方法は、処理室に基板を収容する工程と、発熱体と断熱材とを有し、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、前記断熱材内面に発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の前記処理室側において発熱体に近接又は接当された加熱装置の前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱し該処理室に収容された基板を処理する工程と、前記基板を処理室外に引出す工程とを有している。
この製造方法において、前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されており、前記ピンの他端のガス供給路からガスが前記ピン内を通って前記開口からガスを流す工程をさらに有する。前記ガスは前記処理室内を冷却するための冷却ガスである。
本発明に係る発熱体の保持構造は、基板を収納し処理する処理室を具備する基板処理装置に用いられる発熱体の保持構造であって、発熱体と断熱材とを有し、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、前記断熱材内面に発熱体の内側に向かって発熱体の中間部で突出し発熱体に近接又は接当する突起を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の内側において発熱体に近接又は接当させてある。
また、本発明の他の基板処理装置は、基板を収納し処理する処理室と、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置を設け、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の前記処理室側において発熱体に近接又は接当させてある。
本発明の他の加熱装置は、基板を収容し処理する処理室を具備する基板処理装置に用いられ、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理案内の基板を加熱する加熱装置であって、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の内側において発熱体に近接又は接当させてある。
本発明の他の半導体の製造方法は、処理室に基板を収容する工程と、発熱体と断熱材とを有し、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の前記処理室側において発熱体に近接又は接当された加熱装置の前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱し該処理室に収容された基板を処理する工程と、前記基板を処理室外に引出す工程とを有している。
本発明の他の発熱体の保持構造は、基板を収納し処理する処理室を具備する基板処理装置に用いられる発熱体の保持構造であって、発熱体と断熱材とを有し、前記断熱材は前記発熱体を保持する保持部を有し、前記発熱体はスリットを有すると共にこのスリットの長手方向の一端側のみを前記保持部によって保持され、前記断熱材の内面と前記発熱体との間に間隙を設け、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において前記スリット及び前記断熱材に貫通させると共に前記拡大部は前記スリットの幅より幅広に形成され、前記拡大部を発熱体の内側において発熱体に近接又は接当させてある。
産業上の利用可能性
［００７０］
本発明に係る基板処理装置は、半導体装置を製造する装置に、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、アニール処理、不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置に使用することができ、室温から１４００℃に至る加温まで適用可能である。また、本発明に係る加熱装置は、上述の処理を行う基板処理装置に用いられる加熱装置として利用することができる。
Claims (17)
- 基板を収納し処理する処理室と、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置を設け、前記発熱体は一端のみを保持部によって保持されるように形成され、前記断熱材には発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設けてあり、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させた基板処理装置。
- 前記断熱材に前記突起を複数設け、これら複数の突起間に前記ピンを配置する請求項１記載の基板処理装置。
- 前記拡大部を有するピンを複数設け、これら複数のピン間に前記突起を配置する請求項１記載の基板処理装置。
- 前記拡大部を有するピンを前記発熱体の下部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させた請求項１記載の基板処理装置。
- 前記拡大部はワッシャであり、前記ピンは円柱状である請求項１記載の基板処理装置。
- 前記拡大部及びピンは絶縁体である請求項１記載の基板処理装置。
- 前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されている請求項１記載の基板処理装置。
- 基板を収容し処理する処理室を具備する基板処理装置に用いられ、発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱する加熱装置であって、前記発熱体が一端のみを保持部によって保持されるように形成され、前記断熱材には発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設けてあり、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させた加熱装置。
- 前記断熱材に前記突起を複数設け、これら複数の突起間に前記ピンを配置する請求項８記載の加熱装置。
- 前記拡大部を有するピンを複数設け、これら複数のピン間に前記突起を配置する請求項８記載の加熱装置。
- 前記拡大部を有するピンを前記発熱体の下部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当させた請求項８記載の加熱装置。
- 前記拡大部はワッシャであり、前記ピンは円柱状である請求項８記載の加熱装置。
- 前記拡大部及びピンは絶縁体である請求項８記載の加熱装置。
- 前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されている請求項８記載の加熱装置。
- 処理室に基板を収容する工程と、
発熱体と断熱材とを有し、前記発熱体は一端のみを保持部によって保持されるように形成され、前記断熱材には発熱体の中間部で処理室側に突出し発熱体に近接又は接当する突起を設けてあり、拡大部を有するピンを前記発熱体の中間部において発熱体及び断熱材に貫通させて前記拡大部を発熱体に近接又は接当された加熱装置の前記発熱体により前記処理室内の基板を加熱し該処理室に収容された基板を処理する工程と、
前記基板を処理室外に引出す工程とを有する半導体の製造方法。 - 前記ピンは有孔筒形状であり、前記ピンの一端は前記発熱体内側で開口し、他端はガス供給路に接続されており、前記ピンの他端のガス供給路からガスが前記ピン内を通って前記開口からガスを流す工程をさらに有する請求項１５記載の半導体の製造方法。
- 前記ガスは前記処理室内を冷却するための冷却ガスである請求項１６記載の半導体の製造方法。
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