KR101072356B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 천정 단열체 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 천정 단열체 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 천정 단열재의 크랙의 발생을 적게 하고, 천정 단열재의 파손, 낙하의 우려를 저감할 수 있는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 천정 단열재를 제공한다.
기판 처리 장치는, 기판을 처리하는 반응 용기의 외측에 설치된 히터(206)를 포함한다. 이 히터(206)는, 환상의 측벽 단열재(12)와, 측벽 단열재(12)에 재치되는 천정 단열재(16)와, 측벽 단열재(12)의 내측에 설치되는 발열체(14)를 포함한다. 히터(206)의 천정 단열재(16)에는, 응력 완화부가 천정 단열재(16)의 중심측으로부터 주연측을 향해 복수 설치된다.
단열체, 응력

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 천정 단열체{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND CEILING INSULATING PART }
본 발명은, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 천정 단열체(斷熱體)에 관한 것이다.
기판 처리 장치의 일례로서, 반도체 제조 장치가 있고, 또한 반도체 제조 장치의 일례로서, 종형(縱型) 확산ㆍCVD 장치가 알려져 있다. 이와 같은 기판 처리 장치에 있어서는, 기판을 가열하기 위한 가열 장치가 사용된다.
특허 문헌 1은, 상기 가열 장치의 일례로서, 반응 용기의 외측에 설치되고, 환(環) 형상의 측벽 단열체와, 측벽 단열체에 재치되는 천정 단열체와, 측벽 단열체의 내측에 설치되는 발열체를 포함하는 것을 나타낸다. 또한, 특허 문헌 2는, 열(熱) 변형에 의한 문제를 해소하기 위하여 종형 웨이퍼 보트(wafer boat)의 천판(天板)에 중심으로부터 외주를 향하여 방사 형상으로 슬릿을 설치하는 기술을 개시한다.
<특허 문헌 1> 일본 특허 공개 1996-55811호 공보
<특허 문헌 2> 일본 특허 공개 2007-67232호 공보
그러나, 가열 장치에 있어서 단열체 중에서, 특히 천정 단열체에 대해서는 크랙(crack)이 발생하기 쉽고, 이 크랙이 발전하여 천정 부분이 균열함으로써 천정 단열체가 탈락한다고 하는 문제가 있었는데, 종래부터 천정 단열체의 크랙에 대하여 고려되지 않았었다.
본 발명은, 천정 단열체의 크랙의 발생을 적게 하고, 천정 단열체의 파손, 낙하의 우려를 저감할 수 있는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 천정 단열체를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명의 특징은, 기판을 처리하는 반응 용기와; 적어도, 상기 반응 용기의 외측을 둘러싸는, 측벽 단열체(斷熱體)와, 상기 측벽 단열체에 재치(載置)되는 천정 단열체로서, 상기 천정 단열체의 하측층에 형성되며 상기 천정 단열체를 원주 방향으로 분할하지 않으면서 상면까지 관통하지 않도록 절결(切缺)한 응력 완화용의 홈이 내측면에 복수 설치되어 있는 상기 천정 단열체와, 상기 측벽 단열체의 내측에 설치되는 발열체를 포함하는 가열 장치;를 구비하는 것인 기판 처리 장치에 있다.
본 발명에 의하면, 천정 단열체 크랙의 발생을 적게 하고, 천정 단열체의 파손, 낙하의 우려를 저감할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 따라서 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태로 가장 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 처리로(202)의 개략적인 구성도이며, 종단면도로서 나타나 있다.
도 1에 나타나 있는 바와 같이, 처리로(202)는 가열 장치로서의 히터(206)를 포함한다. 히터(206)는 원통(圓筒) 형상이고, 보지판(保持板)으로서의 히터 베이스(251)에 지지됨으로써 수직으로 부착되어 있다.
히터(206)의 내측에는, 히터(206)와 동심원 형상으로 반응 용기로서의 프로세스 튜브(203)가 배설(配設)되어 있다. 프로세스 튜브(203)는 내부 반응 용기로서의 이너 튜브(inner tube, 204)와, 그 외측에 설치된 외부 반응 용기로서의 아우터 튜브(outer tube, 205)로 구성된다. 이너 튜브(204)는, 석영(SiO2) 또는 탄화실리콘(SiC) 등 내열성 재료로 이루어지고, 상단 및 하단이 개구(開口)한 원통 형상으로 형성되어 있다. 이너 튜브(204)의 통 중공부(中空部)에는 처리실(201)이 형성되고, 기판으로서의 웨이퍼(200)를 후술하는 보트(217)에 의해 수평자세로 수직 방향에 다단으로 정렬한 상태에서 수용할 수 있도록 구성되어 있다. 아우터 튜브(205)는, 예를 들면 석영 또는 탄화실리콘 등의 내열성 재료로 이루어지고, 내경이 이너 튜브(204)의 외경보다 크며 상단이 폐색하고 하단이 개구한 원통 형상으로 형성되어 있으며, 이너 튜브(204)와 동심원 형상으로 설치된다.
아우터 튜브(205)의 하방에는, 아우터 튜브(205)와 동심원 형상으로 매니폴드(209)가 배설된다. 매니폴드(209)는, 예를 들면 스테인리스 등으로 구성되고, 상단 및 하단이 개구한 원통 형상으로 형성되어 있다. 매니폴드(209)는, 이너 튜 브(204)와 아우터 튜브(205)에 계합(係合)하고, 이들을 지지하도록 설치된다. 한편, 매니폴드(209)와 아우터 튜브(205) 사이에는 씰(seal) 부재로서의 O링(220a)이 설치된다. 매니폴드(209)가 히터 베이스(251)에 지지됨으로써, 프로세스 튜브(203)는 수직으로 설치된 상태로 되어 있다. 프로세스 튜브(203)와 매니폴드(209)에 의해 반응 용기가 형성된다.
후술하는 씰 캡(seal cap, 219)에는 가스 도입부로서의 노즐(230)이 처리실(201) 내에 연통하도록 접속되고, 노즐(230)에는 가스 공급관(232)이 접속된다. 가스 공급관(232)의 노즐(230)과의 접속측과 반대측의 상류측에는, 가스 유량 제어기로서의 MFC(mass flow controller, 241)를 개재하여 도시하지 않은 처리 가스 공급원이나 불활성 가스 공급원이 접속된다. MFC(241)에는, 가스 유량 제어부(gas flow controller, 235)가 전기적으로 접속되고, 공급하는 가스의 유량이 원하는 양이 되도록 원하는 타이밍으로 제어하도록 구성된다.
매니폴드(209)에는, 처리실(201) 내의 분위기를 배기하는 배기관(231)이 설치되어 있다. 배기관(231)은, 이너 튜브(204)와 아우터 튜브(205)와의 간격에 의해 형성되는 통(筒) 형상 공간(250)의 하단부에 배치되고, 통 형상 공간(250)에 연통(連通)하고 있다. 배기관(231)의 매니폴드(209)와의 접속측과 반대측의 하류측에는 압력 검출기로서의 압력 센서(245) 및 압력 조정 장치(242)를 개재하여 진공 펌프 등의 진공 배기 장치(246)가 접속되고, 처리실(201) 내의 압력이 소정의 압력(진공도)이 되도록 진공 배기할 수 있도록 구성된다. 압력 조정장치(242) 및 압력 센서(245)에는, 압력 제어부(pressure controller, 236)가 전기적으로 접속되고, 압 력 제어부(236)는 압력센서(245)에 의해 검출된 압력에 기초하여 압력 조정 장치(242)에 의해 처리실(201) 내의 압력이 원하는 압력이 되도록 원하는 타이밍으로 제어하도록 구성된다.
매니폴드(209)의 하방에는, 매니폴드(209)의 하단 개구를 기밀하게 폐색 가능한 노구(爐口) 개체(蓋體)로서의 씰 캡(219)이 설치된다. 씰 캡(219)은 매니폴드(209)의 하단에 수직 방향 하측으로부터 당접(當接)되도록 되어 있다. 씰 캡(219)은 예를 들면 스테인리스 등의 금속으로 이루어지고, 원반(圓盤) 형상으로 형성된다. 씰 캡(219)의 상면에는 매니폴드(209)의 하단과 당접하는 씰 부재로서의 O링(220b)이 설치된다. 씰 캡(219)의 처리실(201)과 반대측에는, 보트를 회전시키는 회전 기구(254)가 설치된다. 회전 기구(254)의 회전축(255)은 씰 캡(219)을 관통하여, 후술하는 보트(217)에 접속되고, 보트(217)를 회전시킴으로써 웨이퍼(200)를 회전시키도록 구성되어 있다. 씰 캡(219)은 프로세스 튜브(203)의 외부에 수직으로 설비된 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되고, 이것에 의해 보트(217)를 처리실(201)에 대하여 반입 반출할 수 있도록 되어 있다. 회전 기구(254) 및 보트 엘리베이터(115)에는, 구동 제어부(구동 컨트롤러, 237)가 전기적으로 접속되고, 원하는 동작을 하도록 원하는 타이밍으로 제어하도록 구성되어 있다.
기판 보지구(保持具)로서의 보트(217)는, 예를 들면 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지고, 복수 매의 웨이퍼(200)를 수평자세이면서 서로 중심을 맞춘 상태에서 정렬시켜 다단으로 보지하도록 구성된다. 한편, 보트(217)의 하부에 는, 예를 들면 석영이나 탄화규소 등의 내열성 재료로 이루어지는 원판 형상을 한 단열부재로서의 단열판(216)이 수평자세에서 다단으로 복수 매 배치되고, 히터(206)로부터의 열이 매니폴드(209)측에 전달되기 어렵도록 구성된다.
프로세스 튜브(203) 내에는, 온도 검출기로서의 온도 센서(263)가 설치된다. 히터(206)와 온도 센서(263)에는, 전기적으로 온도 제어부(238)가 접속되고, 온도 센서(263)에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 히터(206)에 대한 통전 상태를 조정함으로써 처리실(201) 내의 온도가 원하는 온도 분포가 되도록 원하는 타이밍으로 제어하도록 구성된다. 이 온도 센서(263)에는 소정 온도 이상이 되면 작동하는 온도 스위치(도시 생략)가 설치된다.
또한 처리실(201) 주변에는 냉각수 본관(本管)(도시 생략)이 배설되고, 이 냉각수 본관에는, 냉각수가 소정량 이하로 되면 작동하는 플로우 스위치(도시 생략), 수냉식 라디에이터(도시 생략) 및 수냉식 사이리스터(Thyristor)가 설치된다. 이들 수냉식 라디에이터 및 수냉식 사이리스터에는 소정 온도 이상이 되면 작동하는 온도 스위치(도시 생략)가 설치된다.
가스 유량 제어부(235), 압력 제어부(236), 구동 제어부(237), 온도 제어부(238)는, 조작부, 입출력부를 구성하고, 기판 처리 장치 전체를 제어하는 주제어부(main controller, 239)에 전기적으로 접속된다. 이들, 가스 유량 제어부(235), 압력 제어부(236), 구동 제어부(237), 온도 제어부(238), 주제어부(239)는 컨트롤러(240)로서 구성된다.
다음에, 상기 구성에 따른 처리로(202)를 사용하여, 반도체 디바이스 제조 공정의 일 공정으로서, CVD법에 의해 웨이퍼(200) 상에 박막을 형성하는 방법에 대하여 설명한다. 한편, 이하의 설명에 있어서, 기판 처리 장치를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(240)에 의해 제어된다.
복수 매의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전(wafer charge)되면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 복수 매의 웨이퍼(200)를 보지한 보트(217)는, 보트 엘리베이터(115)에 의해 들어 올려져 처리실(201)로 반입(boat loading)된다. 이 상태에서, 씰 캡(219)은 O링(220b)을 개재하여 매니폴드(209)의 하단을 씰(seal)한 상태가 된다.
처리실(201) 내부가 원하는 압력(진공도)이 되도록 진공 배기 장치(246)에 의해 진공 배기된다. 이 때, 처리실(201) 내부의 압력은, 압력 센서(245)로 측정되고, 이 측정된 압력에 기초하여 압력 조절기(242)가 피드백(feedback) 제어된다. 또한, 처리실(201) 내부가 원하는 온도가 되도록 히터(206)에 의해 가열된다. 이 때, 처리실(201) 내부가 원하는 온도 분포가 되도록 온도 센서(263)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(206)에 대한 통전 상태가 피드백 제어된다. 이어서, 회전 기구(254)에 의해, 보트(217)가 회전됨으로써 웨이퍼(200)가 회전된다.
이어서, 처리 가스 공급원으로부터 공급되고, MFC(241)에서 원하는 유량으로 되도록 제어된 가스는, 가스 공급관(232)을 유통하여 노즐(230)로부터 처리실(201) 내로 도입된다. 도입된 가스는 처리실(201) 내를 상승하고, 이너 튜브(204)의 상단 개구로부터 통형상 공간(250)으로 유출하여 배기관(231)으로부터 배기된다. 가스는 처리실(201) 내를 통과할 때 웨이퍼(200)의 표면과 접촉하고, 이 때 열 CVD 반응에 의해 웨이퍼(200)의 표면 상에 박막이 퇴적(deposition)된다.
미리 설정된 처리 시간이 경과하면, 불활성 가스 공급원으로부터 불활성 가스가 공급되고, 처리실(201) 내부가 불활성 가스로 치환됨과 동시에, 처리실(201) 내의 압력이 상압(常壓)으로 복귀된다.
그 후, 보트 엘리베이터(115)에 의해 씰 캡(219)이 하강되고, 매니폴드(209)의 하단이 개구됨과 동시에, 처리가 완료된 웨이퍼(200)가 보트(217)에 보지된 상태에서 매니폴드(209)의 하단으로부터 프로세스 튜브(203)의 외부로 반출(boat unloading)된다. 그 후, 처리 완료된 웨이퍼(200)는 보트(217)로부터 취출된다(discharge).
한편, 일례로서, 본 실시 형태의 처리로에서 웨이퍼를 처리할 때의 처리 조건으로서는, 예를 들면, SiN막(실리콘 질화막)의 성막(成膜)에 있어서는, 처리 온도 400∼800℃, 처리 압력1∼50Torr, 성막 가스 종류 SiH2Cl2, NH3, 성막 가스 공급 유량 SiH2Cl2:0.02∼0.30slm, NH3：0.1∼2.0slm이 예시되고, 또한, Poly-Si막(polysilicon film)의 성막에 있어서는, 처리 온도 350∼700℃, 처리압력 1∼50Torr, 성막 가스 종류 SiH4, 성막 가스 공급 유량 0.01∼1.20slm이 예시되며, 각각의 처리 조건을, 각각의 범위 내의 소정 값으로 일정하게 유지함으로써 웨이퍼(200)에 처리가 이루어진다.
또한 히터(206)에 대하여 상세히 설명한다.
히터(206)에는, 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 것과 포함하는 것이 있다. 도 2는 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터(206)를 나타내고, 도 3은 급속 냉각 기구를 포함하는 것을 나타낸다.
도 2에 있어서, 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터(206)는, 환 형상으로 형성된(바람직하게는 원통 형상으로 형성된) 측벽 단열재(측벽 단열체라고도 함)(12)를 포함한다. 이 측벽 단열재(12)의 내측[바람직하게는 내주(內周)를 따라]에 발열체(14)가 배치된다. 또한, 측벽 단열재(12)의 상부에 예를 들면 원판 형상의 천정 단열재(천정 단열체라고도 함)(16)가 재치된다. 측벽 단열재(12) 및 천정 단열재(16)로 둘러싼 공간에 상술한 반응 용기로서의 프로세스 튜브(203)가 배설된다.
도 3에 있어서, 급속 냉각 기구를 포함하는 히터(206)는, 도 2에 나타낸 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 것과 비교하여, 천정 단열재(16)의 구성을 달리하고 있다. 천정 단열재(16)는, 측벽 단열재(12)에 재치된 하측층(18)과, 그 하측층(18) 상에 재치된 중간층(20)과, 그 중간층(20) 상에 재치된 상측층(22)을 포함한다. 하측층(18)의 중심에는, 배기공(24)이 형성되어 있다. 또한, 중간층(20)에는, 배기홈(26)이 형성되어 있다. 이 배기홈(26)은, 측단으로부터 중심부를 넘어서 형성되고, 일단이 배기공(24)에 접속되고, 타단은 히터(206)의 측면에 개구하고 있다. 그 개구하고 있는 타단에는, 라디에이터(28)를 개재하여 냉각팬(30)이 접속되고, 이 냉각팬(30)이 작동함으로써, 히터(206) 내의 기체가 배기공(24), 배기홈(26) 및 라디에이터(28)를 개재하여 배기되고, 히터(206) 내부가 급속히 냉각된다.
측벽 단열재(12) 및 천정 단열재(16)는, 산화알루미늄 또는 산화실리콘 등으 로 구성된다.
한편, 도 2에 있어서 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터(206)의 천정 단열재(16)를 복수층으로 형성해도 된다. 또한, 도 3에 있어서 하측층(18), 중간층(20), 상측층(22) 중 적어도 하나 이상을 복수층으로 더 형성해도 된다.
이와 같은 히터(206)에 있어서는, 종래, 천정 단열재(16)에 크랙이 발생하기 쉽고, 이 크랙이 발전하여 천정 부분이 깨짐으로써 천정 단열재의 일부가 탈락한다는 문제가 있었다. 또한, 크랙을 개재하여 열이 외부로 누설되기 때문에, 처리실 내부의 온도 제어에 악영향을 미치거나, 열 에너지가 외부로 누설됨으로써 에너지의 낭비가 발생할 우려가 있었다.
즉, 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터의 천정 단열재(16)에는, 도 4(a)에 나타내는 바와 같이 실질적으로 중앙부로부터 복수로 나뉘어져 크랙(32)이 형성된다. 크랙(32)에 둘러싸인 천정 단열재(16)의 일부가 탈락하여 히터 내에 낙하한다. 또한, 크랙(32)을 개재하여 예기치 않은 위치로부터 열이 빠져나가게 된다. 한편, 급속 냉각 기구를 포함하는 히터의 천정 단열재(16), 특히 하측층(18)에 있어서는, 도 4(b)에 나타내는 바와 같이, 배기공(24)과 주연(周緣)을 접속하도록 크랙(32)이 복수 발생하고, 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 경우와 마찬가지로, 크랙(32)에 둘러싸인 하측층(18)의 일부가 탈락하여 히터 내에 낙하한다. 또한, 크랙(32)을 개재하여 예기치 않는 위치로부터 열이 방출된다.
다음에, 크랙(32)이 발생하는 메커니즘에 대하여, 특히 급속 냉각 기구를 갖는 히터의 천정 단열재(16)의 하측층(18)을 대상으로 설명한다.
기판 처리 장치에 사용되는 히터(206)는, 처리실 내에서 기판을 처리할 때, 예를 들면 로딩 공정, 언로딩 공정시에는 400℃, 기판 처리 시에는 1100℃와 같이, 승온와 강온을 반복한다.
도 5는, 승온시에 있어서 하측층(18)의 온도 분포를 나타낸다. 도 6은, 승온시에 있어서 하측층(18)의 응력 분포를 나타낸다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 배기공(24)을 포함하는 중앙부의 온도는 노내측에서의 열에 의해 1100℃ 정도까지 상승하지만, 주연부는 실온에 가깝다. 주연부는 측벽 단열재가 닿아 있기 때문이다. 따라서, 중앙부는 온도 상승에 의해 열팽창하려고 하지만, 주연부는 거의 팽창하지 않는다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 이 때의 팽창 차이에 의해 주연부 근방에 인장(引張) 응력이 집중한다. 또한, 주연부에서, 천정 단열재(16)의 자중(自重)을 지지함으로써, 중앙부의 자중에 의한 모멘트(응력)가 주연부에 집중한다. 이들 응력이 하측층(18)의 인장 강도를 초과하면 크랙이 주연부(특히 하면 부분)에 발생한다. 상방 외벽측과 노내측을 비교하더라도, 노내측으로부터의 열에 의해 하측층(18)의 노내측은 1100℃ 정도까지 상승하지만, 상방 외벽측은, 약400∼600℃로 되어 온도가 낮다. 이에 의해, 응력은 적잖이 발생하지만, 주연부와 중앙부와의 온도차와 같이 급격한 온도 구배(句配)는 없기 때문에, 발생하는 응력도 적게 된다. 그 때문에, 천정 단열재(16)의 노내측과 상방 외벽측과의 사이에는, 주연부에 비하여 크랙이 발생하기 어려운데, 바람직하게는, 천정 단열재를 복수층으로 형성하여, 층간을 접착하지 않고도 각각의 층을 자유롭게 신축시킴으로써, 노내측과 상방 외벽측과의 사이에 크랙이 발생하는 것을 막을 수 있다.
도 7은, 강온시에 있어서 하측층(18)의 응력의 형태를 나타낸다. 먼저 배기공(24)으로부터 가열된 분위기를 배기하기 위해, 하측층(18)의 중심 부분이 일시적으로 상승한다. 다음에 발열체에 대한 통전이 OFF가 됨으로써 강온하고, 하측층(18)의 하면부터 수축한다. 강온 개시 직후는 하측층(18)의 내부는 축열하고, 팽창 상태 때문에, 내부와 외부로 팽창, 수축의 변형량에 차이가 발생한다. 다음에 하측층(18)의 하면인 초기 냉각 부분에 인장 응력이 발생하여 수직 방향의 크랙이 된다. 하측층(18)의 주연에 크랙이 이미 발생한 경우는, 그 인장 응력에 의해 크랙이 중심을 향하여 전파(傳播)하고, 결국에는 배기공(24)까지 도달하게 된다.
이러한 크랙의 발생을 방지하기 위하여, 단순히 천정 단열재(16)를 분할하더라도, 각 단열재를 밀착시키면, 이들 단열재의 열팽창ㆍ열수축에 의해 발생하는 응력을 다 흡수하지 못하여 단열재가 깨지거나 갈라진다. 또한, 천정 단열재(16)의 낙하 대책으로서, 낙하 도중에 낙하물(落下物)을 받기 위한 단열포(insulating cloth)로 이루어진 세이프티 넷(safety net)을 설치하는 경우도 생각할 수 있다. 그러나, 세이프티 넷은 값이 비싸고, 망(網) 형상으로 형성되어 있기 때문에, 낙하 도중에 세이프티 넷이 천정 단열재(16)를 받는다고 하더라도, 망 사이로 단열재의 조각이 낙하하고, 이 조각이 파티클(particle)의 원인이 되어, 단열재가 낙하함으로써 천정 부분의 단열 특성에 변화가 생긴다.
또한, 천판 부분에 급냉용의 배기구를 설치하고 있는 경우, 세이프티 넷이 받은 단열재도 상기 배기구로부터 배기된다는 문제가 있다.
따라서, 이러한 크랙의 발생을 방지하기 위하여, 천정 단열재(16)[하측층(18)]에 복수의 응력 완화부를 설치한다. 상술한 바와 같이, 천정 단열재(16)에 크랙이 발생하는 요인으로서, 히터(206) 내의 온도 상승, 하강에 따르는 열팽창, 수축에 의한 응력 발생을 생각할 수 있고, 이 응력을 완화하여 크랙의 발생을 억제한다.
도 8은, 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 천정 단열재(16)에 응력 완화부(34)를 설치한 예를 나타낸다. 응력 완화부(34)는, 홈(정의에 대해서는 후술함)으로 이루어지고, 천정 단열재(16)를 중앙부[본 실시 형태에서는 천정 단열재(16)의 중심축]로부터 주연부를 향하여 복수 설치된다. 응력 완화부(34)는, 도 8(a)에서는 2개가 180° 떨어진 위치에 형성되고, 도 8(b)에서는 4개가 90° 떨어진 위치에, 도 8(c)에서는 6개가 60° 떨어진 위치에, 도 8(d)에서는 8개가 45° 떨어진 위치에 각각 형성되어 있다.
도 9는, 급속 냉각 기구를 포함하는 천정 단열재(16)의 하측층(18)에 응력 완화부(34)를 설치한 예를 나타낸다. 응력 완화부(34)는, 하측층(18)을 중앙부[이 실시 형태에 있어서는 배기공(24)]로부터 주연부를 향하여 복수 설치된다. 응력 완화부(34)는, 도 9(a)에서는 2개가 180° 떨어진 위치에 형성되고, 도 9(b)에서는 4개가 90° 떨어진 위치에, 도 9(c)에서는 6개가 60° 떨어진 위치에, 도 9(d)에서는 8개가 45° 떨어진 위치에 각각 형성되어 있다.
이와 같이, 응력 완화부(34)를 180° 이하의 각도가 되도록 한 것은, 천정 단열재(16)는, 중심측에 대하여 주위 방향으로 팽창하는데, 바람직하게는, 180° 이하로 적어도 1개소에 응력 완화부(34)가 없으면, 응력 완화부(34)가 없는 측의 응력을 완화하기 어렵지만, 180° 이하로 적어도 1개소의 응력 완화부(34)가 있으면, 모든 영역의 팽창을 흡수할 수 있기 때문이다. 또한, 응력 완화부(34) 사이의 각도를 균일하게 함으로써, 전체로서 균일하게 응력을 완화할 수 있다.
도 10(a)는, 천정 단열재(16)에 응력 완화부(34)로서, 홈(34a)으로 구성한 급속 냉각 기구를 포함하는 천정 단열재(16)를 예로서 나타낸다. 도 10(a)에 있어서, 홈(34a)은, 천정 단열재(16)를 원주 방향으로 분할하지 않으면서 상면까지 관통하지 않도록 절결(切缺)한 것이다.
여기에서, 도 3에 나타낸 급속 냉각 기구를 포함하는 히터(206)의 하측층(18)에 응력 완화부(34)를 설치한 경우를 예로 하여 설명한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 천정 단열재(16)를, 예를 들면 하측층(18), 중간층(20) 및 상측층(22)으로 종(縱)분할하여 형성한 경우, 천정 단열재(16)의 일부의 낙하나 크랙의 발생을 방지한다. 바람직하게는, 천판 단열재(16)의 하측층(18)에 슬릿(34b)을 형성한다. 한편, 슬릿(34b)이란, 도 10(b)에 있어서, 천정 단열재(16)를 분할하지 않고, 상면과 하면과의 사이를 관통하도록 절결한 것이다. 이에 의해, 하측층(18)을 일체화할 수 있고, 히터(206)를 제조할 때의 작업성이 개선된다. 보다 바람직하게는, 하측층(18)의 하면에 상술한 홈(34a)을 형성한다. 이에 의해, 천정 단열재(16)의 상방 외벽측으로부터 열이 빠져나가는 것을 억제할 수 있다. 보다 바람직하게는, 홈(34a) 또는 슬릿(34b)은 하측층(18)의 중심측으로부터 도중까지, 바람직하게는 측벽 단열재(12)의 내측면까지 형성된다[도 3(b) S참조]. 측단부까지 슬릿(34b) 또는 홈(34a)을 형성하면, 이 슬릿(34b) 또는 홈(34a)을 개재하여 히터(206) 내의 열이 빠져나가는 데에 대하여, 천정 단열재(16)의 중심측으로부터 도중까지 슬릿(34b) 또는 홈(34a)을 형성함으로써, 열이 빠져나가는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 에너지를 절약할 수 있고, 주연부 등 기판의 원주 방향에서의 불균일한 열누설에 의한 온도 제어성의 악화, 막두께 균일성의 악화를 방지할 수 있다. 한편, 슬릿(34b)으로서 설명했는데, 하측층(18), 중간층(20) 및 상측층(22)을 합한 천정 단열재(16) 전체로 보면, 슬릿은 홈으로 정의할 수 있다. 이 경우, 상술한 홈(34a)이란 슬릿이 층간과 연통하고 있음으로써 층간으로부터 열누설이 발생한다는 점에서 결점이 있긴 하지만 그 이외에는 동일한 효과를 갖는다.
도 11은, 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터(206)의 천정 단열재(16)가 측벽 단열재(12)에 재치되는 재치 개소의 변형예이다.
천정 단열재(16)를 복수층으로 형성하고, 노내측의 층을 노내측층(17)으로 한다. 노내측층(17)의 천정 단열재(16)의 주연측에 환 형상의 볼록부(凸部), 이 볼록부에 대향하는 측벽 단열재(12)에 환 형상의 오목부(凹部)를 설치한다. 이에 의해, 천정 단열재(16)를 측벽 단열재(12)에 감합(嵌合)하기 쉽게 된다. 또한, 재치 개소로부터의 열누설을 방지할 수 있다. 한편, 이와 같은 구성인 경우, 노내측층의 중심으로부터 도중까지, 바람직하게는 천정 단열재(16)의 노내측층(17)의 철부까지 응력 완화부(34)를 형성하면 된다.
도 12는, 급속 냉각 기구를 포함하는 히터(206)의 천정 단열재(16)의 하측층(18)이 측벽 단열재(12)에 재치되는 재치 개소의 변형예이다.
상술한 바와 마찬가지로, 천정 단열재(16)의 하측층(18)을 복수층으로 형성하고, 노내측의 층을 노내측층(17)으로 한다. 상술한 바와 같이, 노내측층(17) 하측층(18)의 주연측에 환 형상의 볼록부, 이 볼록부에 대향하는 측벽 단열재(12)에 환 형상의 오목부를 설치함으로써 하측층(18)을 측벽 단열재(12)에 감합하기 쉽게 되어, 재치 개소로부터의 열누설을 방지할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 노내측층의 중심으로부터 도중까지, 바람직하게는 하측층(18)의 노내측층(17)의 볼록부까지 응력 완화부(34)를 형성하면 된다.
또한 응력 완화부(34)의 여러 가지의 변형예에 대하여 설명한다.
도 13은 제1 변형예를 나타낸다. 이 제1 변형예에 있어서는, 응력 완화부(34) 천정 단열재(16)의 하면에 개구하는 모서리부를 모따기 처리하고, 테이퍼(taper)부(38)가 응력 완화부(34)의 길이 방향을 따라서 형성된다. 응력 완화부(34)의 하면에 개구하는 부분이 90° 각도인 상태로라면, 모서리 부분이 조립작업 중의 행위에 의해 결락하거나, 히터 사용 중의 승강 온도에 의한 열충격으로 결락할 위험성이 있다. 그러나, 테이퍼부(38)를 설치함으로써, 각도를 크게 할 수 있기 때문에 이러한 위험성은 낮아진다. 테이퍼부(38)는 모따기뿐 아니라, 둥그스름하게 하는 것도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 한편, 이 테이퍼부(38)는, 응력 완화부(34)로서, 홈(34a)뿐 아니라 응력 완화부(34)가 슬릿(34b), 분할 라인(34c) 중 그 어느 경우에도 설치할 수 있다. 또한, 분할 라인(34c)이란, 도 14에 있어서, 천정 단열재(16)를 복수의 분할편(36)으로 분할(이 예에서는 6개의 분할편으로 분할)한 것이다.
도 15는 제2 변형예를 나타낸다. 이 제2 변형예는 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터의 천정 단열재(16)에 적용된 것으로써, 응력 완화부(34)는, 4분할된 분할 라인(34c)이며, 주연측보다 중심측의 응력 완화부(34)의 폭을 크게 하고 있다. 이 예에서는, 보다 바람직한 형태로서, 주연측보다 중심측(중심축)을 향하여 서서히 넓어지고 있다. 노내 온도는 중심부가 가장 높게 되기 때문에, 이 부분의 간격을 크게 취함으로써 열팽창분을 흡수할 수 있다. 응력 완화부(34)는, 바람직하게는, 홈(34a)으로 하면 상방 외벽측으로부터의 열누설을 억제할 수 있다. 한편, 제2 변형예는 급속 냉각 기구를 포함하는 히터의 천정 단열재(16)에도 당연히 적용할 수 있다. 이 경우, 중심축에 배기공(24)을 설치하면 된다.
도 16은, 제3 변형예를 나타낸다. 이 제3 변형예는 급속 냉각 기구를 포함하는 히터의 천정 단열재(16)의 하측층(18)에 적용된 것으로써, 응력 완화부(34)는 6개의 슬릿(34b)이며, 주연부에 도달하지 않는 도중으로부터 배기공(24)을 향하여 형성되고, 주연측보다 배기공(24)(중심측)의 응력 완화부의 폭을 크게 하고 있다. 이 예에서는, 보다 바람직한 형태로서, 주연부로부터 배기공(24)에 근접함에 따라 서서히 넓어지도록 형성되어 있다. 배기공(24) 부분의 온도가 가장 높게 되기 때문에, 이 부분의 간격을 크게 취함으로써 열팽창분을 흡수할 수 있다. 또한, 주연 부분이 연계되어 일체의 구조로 되어 있기 때문에, 부품개수를 적게 할 수 있다. 이 경우도, 제2 변형측과 마찬가지로, 응력 완화부(34)는, 바람직하게는 홈(34a)으로 하면, 상방 외벽측으로부터의 열누설을 억제할 수 있다. 한편, 제3 변형예는 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터의 천정 단열재(16)에도 당연히 적용할 수 있다. 이 경우, 주연부에 도달하지 않는 도중으로부터 중심측(중심축)을 향하여 서서히 넓어지도록 형성하면 된다.
도 17은, 제4 변형예를 나타낸다. 이 제4 변형예는 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터의 천정 단열재(16)에 적용된 것으로써, 응력 완화부(34)는 4개의 홈(34a)이며, 주연부에 도달하지 않는 도중으로부터 중심측을 향하여 형성되고, 중심축에 근접함에 따라 서서히 넓어지도록 형성되며, 천정 단열재(16)의 하면(내벽)측보다 상면(외벽)측 홈 폭을 좁게 하고 있다. 이러한 예에서는, 보다 바람직한 형태로서, 단면이 삼각형 형상을 이루고, 천정 단열재(16)의 하면에 개구하고 있다. 이에 의해, 보다 온도가 높게 되는 노내측에 넓은 간격이 있어 열팽창분을 흡수하고, 온도가 낮은 내부측은 좁게 하여 열누설을 최소한으로 할 수 있다. 한편, 상술한 단면은, 삼각형 형상이 아니더라도, 홈 밑바닥을 R면이나 플랫면으로 하여, 천정 단열재(16)의 하면에서 홈 밑바닥으로 근접함에 따라 서서히 응력 완화부의 폭을 좁게 해도 된다.
도 18은 제5 변형예를 나타낸다. 이 제5 변형예는 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터의 천정 단열재(16)에 적용된 것으로써, 응력 완화부(34)는 4분할된 분할라인(34c)이며, 주연부로부터 중심측을 향하여 형성되고, 중심측에 근접함에 따라 서서히 넓어지도록 형성되며, 천정 단열재(16)의 하면(내벽)측보다 상면(외벽)측의 홈 폭을 좁게 하고 있다. 이 예에서는, 보다 바람직한 형태로서, 단면이 삼각형 형상을 이루고, 천정 단열재(16)의 하면측이 넓어지고 있다. 도 18(b)에 나타내는 바와 같이, 분할 라인(34c)의 전체를 단면이 삼각형 형상으로 해도 되고, 도 18(c)에 나타내는 바와 같이, 분할 라인(34c)의 상면에 도달하는 앞쪽까지를 단면이 삼각형 형상으로 되도록 하고, 나머지 부분을 직선 형상으로 형성해도 된다. 한편, 상술한 단면은, 삼각형 형상이 아니더라도, 홈 밑바닥을 R면이나 플랫면으로 하여, 천정 단열재(16)의 하면으로부터 홈 밑바닥에 근접함에 따라 서서히 응력 완화부의 폭을 좁게 하도록 해도 된다. 또한, 제4, 제5 변형예는, 주연부나 주연부에 도달하지 않는 도중으로부터 중심측을 향하여 서서히 넓어지도록 형성하는 것이, 응력이 완화되기 쉬운 점에서 탁월하지만, 주연부나 주연부에 도달하지 않는 도중으로부터 중심측을 향하여 서서히 넓어지도록 형성하지 않아도 된다. 제4, 제5 변형예는, 급속 냉각 기구를 포함하는 히터의 천정 단열재(16)에도 당연히 적용할 수 있다. 이 경우, 중심축에 배기공(24)을 설치하면 된다.
도 19는 제6 변형예를 나타낸다. 제6 변형예는, 급속 냉각 기구를 포함하는 히터의 천정 단열재(16)에 적용된 것으로써, 분할 라인(34c)에 응력 완화부(34)로서 홈(34a) 또는 슬릿(34b)의 적어도 하나 이상을 혼합한 것이다. 천정 단열재(16)가 분할됨으로써 제작하기 쉽게 된다. 또한, 응력 완화부(34)에 의해 응력을 완화할 수 있다.
도 20은 제7 변형예를 나타낸다. 제7 변형예는, 급속 냉각 기구를 포함하는 히터의 천정 단열재(16)에 적용된 것으로써, 응력 완화부(34)로서 천정 단열재(16)의 중심측으로부터 주연측을 향하여 설치된 홈(34a) 또는 슬릿(34b)의 적어도 하나 이상의 길이를 다르게 한 것이다. 가열 장치 내부는 열복사ㆍ열전도ㆍ열대류 작용에 의해, 천정 단열재(16)의 중심측으로 됨에 따라서 온도가 높아지기 때문에, 중 심측에 근접함에 따라 단열재의 열팽창이 커진다. 또한, 슬릿 또는 홈의 수가 많으면 많은 분량만큼 열누설이 발생하게 된다. 상기한 바와 같이 구성함으로써, 열팽창량에 따른 완화량, 열누설량으로 할 수 있다. 한편, 천정 단열재(16)의 중심측으로부터 주연측을 향하여 설치된 홈(34a) 또는 슬릿(34b)의 적어도 하나 이상의 길이를 다르게 하는데 그치지 않고, 바람직하게는, 중심측으로부터 주연측의 응력 완화부(34)가 형성되어 있는 표면적을 작게 형성하면 된다.
도 21은 제8 변형예를 나타낸다. 제8 변형예는, 급속 냉각 기구를 포함하는 히터의 천정 단열재(16)에 적용된 것으로써, 응력 완화부(34)로서 홈(34a) 또는 슬릿(34b)의 형태를 천정 단열재(16)의 중심측으로부터 주연측을 향하여 설치한 후, 중심측과 주연측 사이에서 원주 방향으로 연재(延在)하도록 한 것이다. 이와 같이 구성하면, 홈(34a) 또는 슬릿(34b)의 중심측으로부터 주연측을 향하여 설치된 부분의 연장선 상에 응력이 집중하는 경우에도, 중심측과 주연측 사이에서 둘레방향으로 연재하는 부분에 상기 응력을 분산할 수 있어, 균열이 중심측과 주연측 사이에서 원주방향으로 연재하는 부분에서 일어나는 것을 방지할 수 있다.
도 22는 제9 변형예를 나타낸다. 제9 변형예는, 천정 단열재(16)의 응력 완화용의 홈(34a)에 대향하는 반대면에 돌출부(凸부)(40)를 설치한 것이다. 이에 의해, 천정 단열재(16)의 강도 저하를 방지할 수 있음과 동시에, 홈 부분의 단열성 저하를 방지할 수 있다.
제6 내지 제9 변형예에서는, 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터의 천정 단열재(16)에도 당연히 적용할 수 있다. 이 경우, 배기공(24) 대신에 중심축을 포 함하도록 하면 된다.
한편, 그 밖의 변형예로서, 분할 라인(34c)을 따라, 홈(34a) 또는 슬릿(34b)을 설치하도록 해도 된다. 구체적으로는, 마주보는 각 단열체의 측면(충돌면)에 홈(34a) 또는 슬릿(34b)을 설치한다. 이에 의해, 단열체 상방ㆍ단열체 측방(가열 장치 측방)으로부터의 방열을 방지할 수 있음과 동시에, 열팽창ㆍ열수축에 의해 발생하는 응력을 완화하여 단열체가 깨지거나, 갈라지는 것을 억제할 수 있다. 한편, 홈(34a)은 마주보는 각 단열체의 측면(충돌면)에 각각 설치하여 형성하도록 해도 되며, 한쪽의 단열체 측면(충돌면)에만 설치해도 된다. 홈(34a)을 천정 단열재(16)의 내벽면에 대하여 수직으로 설치하는 경우뿐 아니라, 내벽면에 대하여 경사하여 설치해도 된다. 더욱 바람직하게는, 홈(34a)을 근방의 발열체(14)로부터의 발열선의 진행방향과 다른 방향을 향해 경사하도록 설치하면 된다. 이와 같이 구성하면, 방열을 더 방지할 수 있다. 한편, 가열 장치의 측벽 단열체는, 환 형상에 국한하지 않고 모서리 형상이어도 된다.
본 발명은, 특허청구의 범위에 기재한 사항을 특징으로 하고 있는데, 아울러 다음에 기재한 사항도 포함된다.
(1) 기판을 처리하는 반응 용기와; 적어도, 상기 반응 용기의 외측을 둘러싸는, 측벽 단열체(斷熱體)와, 상기 측벽 단열체에 재치(載置)되는 천정 단열체로서, 상기 천정 단열체의 하측층에 형성되며 상기 천정 단열체를 원주 방향으로 분할하지 않으면서 상면까지 관통하지 않도록 절결(切缺)한 응력 완화용의 홈이 내측면에 복수 설치되어 있는 상기 천정 단열체와, 상기 측벽 단열체의 내측에 설치되는 발열체를 포함하는 가열 장치;를 구비하는 것인 기판 처리 장치.
(2) 상기 홈은, 상기 천정 단열체의 중심측으로부터 주연(周緣)측을 향하여 설치되어 있는 상기 (1)에 기재한 기판 처리 장치.
(3) 상기 홈은, 상기 천정 단열체의 주연측의 폭보다 중심측 폭이 큰 상기 (2)에 기재한 기판 처리 장치.
가열 장치 내부는 열복사ㆍ열전도ㆍ열대류 작용에 의해, 천정 단열체의 주연측보다 중심측 쪽의 온도가 높아지기 때문에, 주연측보다 중심측 쪽이 단열체의 열팽창이 커진다. 또한, 홈 부분이 커지면, 그 부분으로부터 적잖이 열누설이 발생하게 된다. 상기한 바와 같이 구성함으로써, 열팽창량에 대응한 완화량, 열누설량으로 할 수 있다.
(4) 상기 홈은, 상기 천정 단열체의 주연측으로부터 중심측으로 됨에 따라서 폭이 커지는 상기 (2)에 기재한 기판 처리 장치.
가열 장치 내부는 열복사ㆍ열전도ㆍ열대류 작용에 의해, 천정 단열체의 중심측으로 됨에 따라 온도가 높아지기 때문에, 중심측에 근접함에 따라 단열체의 열팽창이 커진다. 또한, 홈 부분이 커지면, 그 부분으로부터 적잖이 열누설이 발생하게 된다. 상기한 바와 같이 구성함으로써, 열팽창량에 대응한 완화량, 열누설량으로 할 수 있다.
(5) 상기 홈은, 상기 천정 단열체의 내벽측의 폭보다 상기 천정 단열체의 외벽측의 폭이 좁아지는 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재한 기판 처리 장치.
가열 장치 내부는 열복사ㆍ열전도ㆍ열대류 작용에 의해, 천정 단열체의 내벽측 쪽의 온도가 높아지기 때문에, 내벽측 쪽이 단열체의 열팽창이 커진다. 상기한 바와 같이 구성함으로써, 열팽창량에 대응한 완화량, 열누설량으로 할 수 있다.
(6) 상기 홈은, 상기 천정 단열체의 내벽측으로부터 상기 천정 단열체의 외벽측으로 됨에 따라서 폭이 좁아지는 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재한 기판 처리 장치.
가열 장치 내부는 열복사ㆍ열전도ㆍ열대류 작용에 의해, 천정 단열체의 내벽측으로 됨에 따라서 온도가 높아지기 때문에, 내벽측에 가까이 됨에 따라서 단열체의 열팽창이 커진다. 상기한 바와 같이 구성함으로써, 열팽창량에 대응한 완화량, 열누설량으로 할 수 있다.
(7) 상기 홈을 형성하는 측벽은, 상기 천정 단열체의 내측면이 모따기 처리되어 있는 상기 (1)에 기재한 기판 처리 장치.
(8) 상기 천정 단열체는, 복수로 분할되어 있고, 상기 홈은, 상기 분할된 개소에 설치되어 있는 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재한 기판 처리 장치.
(9) 상기 홈은, 복수 설치되고, 각각 180°이하의 각도를 이루어 설치되어 있는 상기 (2)에 기재한 기판 처리 장치.
중심측에 대하여 원주 방향으로 팽창하는데, 바람직하게는, 180°이하에 적어도 1개소에 홈이 없으면, 홈 내측의 응력이 완화되기 어려우나, 180°이하에 적어도 1개소에 홈이 있으면, 모든 영역의 팽창을 흡수할 수 있다.
(10) 상기 홈이, 적어도 3개소 형성되어 있고, 각각의 상기 홈이 90°보다 크고 180°미만의 각도를 이루어 방사 형상으로 설치되어 있는 상기 (2)에 기재한 기판 처리 장치.
(11) 상기 천정 단열체의 중심측에는, 가열 장치 내부의 분위기를 배기하는 배기공이 설치되어 있는 상기 (1)에 기재한 기판 처리 장치.
상기 배기공이 설치되는 경우, 처리실을 냉각할 때 배기공으로부터 가열된 분위기를 배기하기 때문에, 천정 단열체의 중심부는 특히 온도가 올라가기 쉽고, 열팽창량이 현저히 커지는데, 상기 (1)과 같이 구성하면 천정 단열체의 일부의 낙하나 크랙의 발생을 방지할 수 있다.
(12) 상기 천정 단열체는, 복수로 분할되어 있고, 상기 홈은, 상기 분할된 개소와는 별도의 개소에 설치되어 있는 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재한 기판 처리 장치.
(13) 상기 천정 단열체에는, 슬릿이 설치되어 있고, 상기 홈은, 상기 슬릿과는, 별도의 개소에 설치되어 있는 상기 (1) 또는 상기 (2)에 기재한 기판 처리 장치.
(14) 상기 홈은 2 종류 이상의 길이로 설치되어 있는 상기 (2)에 기재한 기판 처리 장치.
(15) 상기 천정 단열체에는, 상기 홈이 설치되어 있는 개소의 상단측(반대측)에 볼록부(凸부)가 설치되어 있는 상기 (1)에 기재한 기판 처리 장치.
(16) 기판 처리 장치에 사용되는 가열 장치로서, 측벽 단열체와 상기 측벽 단열체에 재치된 내측면에 응력 완화용의 홈이 복수 설치된 천정 단열체를 구비하는 가열 장치.
(17) 기판을 처리하는 반응 용기와, 상기 반응 용기의 외주를 둘러싸는, 적어도 측벽 단열체와 상기 측벽에 재치되고, 주연측의 폭보다 중심측의 폭을 넓게 한 응력 완화부가 설치되는 천정 단열체와, 상기 측벽 단열체의 내측에 설치되는 발열체로 구성되는 가열 장치를 구비하는 기판 처리 장치.
(18) 기판을 처리하는 반응 용기와, 상기 반응 용기의 외주를 둘러싸는, 적어도 측벽 단열체와 상기 측벽에 재치되고, 내벽측의 폭보다 외벽측의 폭을 좁게 한 응력 완화부가 설치되는 천정 단열체와, 상기 측벽 단열체의 내측에 설치되는 발열체로 구성되는 가열 장치를 구비하는 기판 처리 장치.
(19) 상기 모따기 처리는, 테이퍼 형상 또는 곡면(曲面) 형상으로 처리되어 있는 상기 (7)에 기재한 기판 처리 장치.
(20) 기판을 처리하는 반응 용기의 외주에 설치되는 가열 장치의, 측벽 단열체에 재치되는 천정 단열체의 내측면에 복수 설치되는 응력 완화용 홈이 발생하는 응력을 완화하면서 상기 측벽 단열체의 내측에 설치되는 발열체가 상기 반응 용기 내의 기판을 가열 처리하는 반도체 장치의 제조 방법.
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도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 사용한 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터를 나타내고, (a)는 사시도, (b)는 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 사용한 급속 냉각 기구를 포함하는 히터를 나타내고, (a)는 사시도, (b)는 단면도.
도 4는 종래의 히터에 있어서, 크랙이 발생한 천정 단열재를 나타내고, (a)는 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터의 천정 단열재의 이면도(裏面圖), (b)는 급속 냉각 기구를 포함하는 히터의 천정 단열재의 이면도.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 있어서, 천정 단열재의 하측층을 중심으로 단면화하고, 승온시에 있어서 온도 분포를 해석한 도면.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 있어서, 천정 단열재의 하측층을 중심으로 단면화하고, 승온시에 있어서 응력 분포를 해석한 도면.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 있어서, 천정 단열재의 하측층의 강온시에 있어서 응력 분포를 해석한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 사용한 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터의 천정 단열재의 여러 가지 예를 나타내는 이면도.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 사용한 급속 냉각 기구를 포함하는 히터의 천정 단열재의 하측층의 여러 가지 예를 나타내는 이면도.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 있어서 응력 완화부의 여러 가지 예를 나타 내고, (a)는 응력 완화부가 홈인 천정 단열재의 하측층의 이면도와 A-A선 단면도, (b)는 응력 완화부가 슬릿인 천정 단열재의 하측층의 이면도와 B-B선 단면도.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 사용한 급속 냉각 기구를 포함하지 않는 히터의 천정 단열재의 재치 개소의 변형예를 나타내고, (a)는 사시도, (b)는 단면도.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 사용한 급속 냉각 기구를 포함하는 히터의 천정 단열재의 재치 개소의 변형예를 나타내고, (a)는 사시도, (b)는 단면도.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 있어서 제1 변형예를 나타내는 천정 단열재의 사시도.
도 14는 본 발명의 실시 형태에 있어서 응력 완화부가 분할 라인인 천정 단열재의 하측층의 이면도.
도 15는 본 발명의 실시 형태에 있어서 제2 변형예를 나타내는 천정 단열재의 이면도.
도 16은 본 발명의 실시 형태에 있어서 제3 변형예를 나타내는 천정 단열재의 하측층의 이면도.
도 17은 본 발명의 실시 형태에 있어서 제4 변형예를 나타내고, (a)는 천정 단열재의 이면도, (b)는 C-C선 단면도.
도 18은 본 발명의 실시 형태에 있어서 제5 변형예를 나타내고, (a)는 천정 단열재의 이면도, (b)는 D-D선 단면도로서, 응력 완화부가 분할 라인인 일례를 나타내며, (c)는 D-D선 단면도로서, 응력 완화부가 분할 라인인 다른 예를 나타내는 도면.
도 19는 본 발명의 실시 형태에 있어서 제6 변형예를 나타내는 천정 단열재의 하측층의 이면도.
도 20은 본 발명의 실시 형태에 있어서 제7 변형예를 나타내는 천정 단열재의 하측층의 이면도.
도 21는 본 발명의 실시 형태에 있어서 제8 변형예를 나타내는 천정 단열재의 하측층의 이면도.
도 22는 본 발명의 실시 형태에 있어서 제9 변형예를 나타내고, (a)는 천정 단열재의 하측층의 이면도(노내측), (b)는 E-E 선 단면도이며, (c)는 천정 단열재의 하측층의 상면도(천판측), (d)는 F-F선 단면도.
<도면 주요 부호의 설명>
202 : 기판 처리 장치 206 : 가열 장치(히터)
12 : 측벽 단열재 14 : 발열체
16 : 천정 단열재 18 : 하측층
20 : 중간층 22 : 상측층
24 : 배기공 32 : 크랙
34 : 응력 완화부 34a : 홈
34b : 슬릿 34c : 분할 라인

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 반응 용기와;
    적어도, 상기 반응 용기의 외측을 둘러싸는, 측벽 단열체(斷熱體)와, 상기 측벽 단열체에 재치(載置)되는 천정 단열체로서, 상기 천정 단열체의 하측층에 형성되며 상기 천정 단열체를 원주 방향으로 분할하지 않으면서 상면까지 관통하지 않도록 절결(切缺)한 응력 완화용의 홈이 내측면에 복수 설치되어 있는 상기 천정 단열체와, 상기 측벽 단열체의 내측에 설치되는 발열체를 포함하는 가열 장치;
    를 구비하는 것인 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홈은, 상기 천정 단열체의 중심측으로부터 주연(周緣)측을 향하여 설치되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 홈은, 상기 천정 단열체의 중심측으로부터 주연부에 이르는 도중까지 형성되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 홈은, 상기 천정 단열체의 주연측의 폭보다 중심측의 폭이 큰 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 홈은, 상기 천정 단열체의 주연측으로부터 중심측으로 됨에 따라서 폭이 커지는 것인 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 홈은, 상기 천정 단열체의 내벽측의 폭보다 상기 천정 단열체의 외벽측의 폭이 좁아지는 것인 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 홈은, 상기 천정 단열체의 내벽측으로부터 상기 천정 단열체의 외벽측으로 됨에 따라서 폭이 좁아지는 것인 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 홈을 형성하는 측벽은, 상기 천정 단열체의 내측면이 모따기되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 천정 단열체는, 복수로 분할되어 있고, 상기 홈은, 상기 분할된 개소에 설치되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  10. 제2항에 있어서, 상기 홈은, 복수 설치되고, 각각 180° 이하의 각도를 이루어 설치되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  11. 제2항에 있어서, 상기 홈이, 적어도 3개소 형성되어 있고, 각각의 상기 홈이 90°보다 크고 180° 미만의 각도를 이루어 방사(放射) 형상으로 설치되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 천정 단열체의 중심측에는, 가열 장치 내부의 분위기를 배기(排氣)하는 배기공이 설치되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 천정 단열체는, 복수로 분할되어 있고, 상기 홈은, 상기 분할된 개소와는 별도의 개소에 설치되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 천정 단열체에는, 슬릿(slit)이 설치되어 있고, 상기 홈은, 상기 슬릿과는, 별도의 개소에 설치되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  15. 제2항에 있어서, 상기 홈은 2종류 이상의 길이로 설치되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 천정 단열체에는, 상기 홈이 설치되어 있는 개소의 상기 천정 단열체의 반대면에 볼록부(凸部)가 설치되어 있는 것인 기판 처리 장치.
  17. 기판 처리 장치에 사용되는 가열 장치에 있어서 측벽 단열체에 재치되는 천정 단열체로서, 상기 천정 단열체의 하측층에 형성되며 상기 천정 단열체를 원주 방향으로 분할하지 않으면서 상면까지 관통하지 않도록 절결(切缺)한 응력 완화용의 홈이 내측면에 복수 설치되어 있는 것인 천정 단열체.
  18. 제17항에 기재된 상기 천정 단열체를 구비하는 것인 가열 장치.
  19. 제1항에 기재된 기판 처리 장치를 사용하여 처리하는 반도체 장치의 제조 방법으로서, 상기 홈이 상기 천정 단열체에 발생하는 응력을 완화하면서 상기 발열체가 상기 반응 용기 내의 기판을 가열 처리하는 것인 반도체 장치의 제조 방법.
  20. 적어도, 반응 용기의 외측을 둘러싸는, 측벽 단열체와, 상기 측벽 단열체에 재치되는 천정 단열체의 내측면에 복수 설치되고 상기 천정 단열체의 하측층에 형성되며 상기 천정 단열체를 원주 방향으로 분할하지 않으면서 상면까지 관통하지 않도록 절결(切缺)한 응력 완화용의 홈이 상기 천정 단열체에 발생하는 응력을 완화하면서 발열체가 상기 반응 용기 내의 기판을 가열 처리하는 것인 반도체 장치의 제조 방법.
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