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JP2002009009A - 縦型熱処理装置 - Google Patents

縦型熱処理装置

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JP2002009009A
JP2002009009A JP2000184310A JP2000184310A JP2002009009A JP 2002009009 A JP2002009009 A JP 2002009009A JP 2000184310 A JP2000184310 A JP 2000184310A JP 2000184310 A JP2000184310 A JP 2000184310A JP 2002009009 A JP2002009009 A JP 2002009009A
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gas
flange
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heat treatment
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幸正 齋藤
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Tokyo Electron Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置高さを低くすることができると共に、ガ
ス導入部の強度の向上、処理容器の構造の簡素化やプロ
セス性能の向上等が図れる装置高さを縦型熱処理装置を
提供する。 【解決手段】 下端が開口されその開口４周縁部にフラ
ンジ５を有する処理容器３内に被処理体ｗを収容し、該
処理容器３の開口４を開閉可能な蓋体２４により密閉し
て被処理体ｗに所定の熱処理を施す縦型熱処理装置１に
おいて、前記処理容器３のフランジ５に処理容器３内に
処理ガスを導入するガス導入部６を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、縦型熱処理装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、被処
理体例えば半導体ウエハに、酸化、拡散、ＣＶＤ（Chem
ical Vapor Deposition）などの処理を行うために、
各種の熱処理装置が用いられている。そして、その一つ
として、一度に多数枚の被処理体の熱処理が可能な縦型
熱処理装置が知られている。この縦型熱処理装置は、上
端が閉塞され下端が炉口として開口されその開口周縁部
にフランジを有する石英製の縦型円筒状の処理容器を有
し、この処理容器の周囲にはヒータが設置されている。
【０００３】拡散処理用の装置の場合、処理温度が高い
ため、耐熱性を考慮して、前記処理容器の下側部（フラ
ンジより上方）に、処理容器内に処理ガス等のガスを導
入する石英管からなるガス導入部（ガス導入ポート）が
設けられている。ＣＶＤ処理用の装置の場合、前記処理
容器の開口端に金属製のマニホールドを連結し、このマ
ニホールドの側部に金属管からなるガス導入部が設けら
れている。
【０００４】前記処理容器の下端の開口（もしくはマニ
ホールドの下端の開口）には、開閉可能な蓋体が気密に
閉塞されるようになっている。この蓋体上には、多数枚
例えば１５０枚程度のウエハを高さ方向に所定ピッチ間
隔で保持する保持具（ボートともいう。）が炉口断熱手
段である保温筒を介して載置される。前記処理容器の下
方には、保持具の搬入搬出を行うための作業領域である
ローディングエリアが設けられ、このローディングエリ
アには前記蓋体を昇降させて処理容器内への保持具の搬
入搬出を行う昇降機構が設置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記構
成の縦型熱処理装置においては、処理容器の下方にロー
ディングエリアや昇降機構を配置するスペースを確保す
る必要があるだけでなく、処理容器の下側部にガス導入
部を設けるためのスペース（ＣＶＤ処理用の装置ではマ
ニホールドを設けるためのスペース）を確保する必要が
あるため、装置の高さが高くなるという問題があった。
特に、ローディングエリアがロードロック仕様の場合に
は、更に真空保持のための構造物により高さ方向の寸法
が必要となるため、装置の高さの制約によりウエハピッ
チを詰めなければならず、その結果、目的の性能の膜が
得にくくなる問題があった。
【０００６】また、拡散処理用の装置の場合には、処理
容器の側部に石英管からなるガス導入部（ガス導入ポー
ト）が突設されているため、ガス導入部が外力や衝撃に
よって破損し易く強度的に弱いという問題があった。Ｃ
ＶＤ処理用の装置の場合には、金属製のマニホールドを
使用しているため、ガス導入部の強度上の問題はない
が、シール部材であるＯリングの熱劣化を防止するため
のシール部の冷却や、冷却に伴う処理ガス成分の析出を
防止するための加熱等の対策が必要で構造が複雑になっ
ていた。
【０００７】本発明は、前記事情を考慮してなされたも
ので、装置高さを低くすることができると共に、ガス導
入部の強度の向上、処理容器の構造の簡素化やプロセス
性能の向上等が図れる装置高さを縦型熱処理装置を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のうち、請求項１
の発明は、下端が開口されその開口周縁部にフランジを
有する処理容器内に被処理体を収容し、該処理容器の開
口を開閉可能な蓋体により密閉して被処理体に所定の熱
処理を施す縦型熱処理装置において、前記処理容器のフ
ランジに処理容器内に処理ガスを導入するガス導入部を
設けたことを特徴とする。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１の縦型熱処理
装置において、前記ガス導入部が、前記フランジに半径
方向に形成されたガス導入孔と、該ガス導入孔にガス導
入配管を接続するガス導入口とを有していることを特徴
とする。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１の縦型熱処理
装置において、前記フランジの周囲には、金属製の環状
支持枠が設けられていることを特徴とする。
【００１１】請求項３の発明は、請求項１の縦型熱処理
装置において、前記ガス導入部が、前記フランジに半径
方向に形成されたガス導入孔と、前記フランジの周囲に
設けられた金属製の環状支持枠と、該環状支持枠に設け
られ前記ガス導入孔と連通しガス導入配管を接続するガ
ス導入口とを有していることを特徴とする。
【００１２】請求項４の発明は、請求項２または４の縦
型熱処理装置において、前記ガス導入孔には前記被処理
体に処理ガスを供給するインジェクタが装着されている
ことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を添
付図面に基いて詳述する。図１は本発明の実施の形態を
示す縦型熱処理装置の縦断面図、図２は同縦型熱処理装
置の要部拡大断面図である。
【００１４】図１に示すように、縦型熱処理装置１は、
複数例えば３０〜５０枚程度の被処理体例えば半導体ウ
エハｗを高さ方向に所定間隔で搭載保持する保持具であ
るボート２を収容してウエハｗに所定の熱処理例えばＣ
ＶＤ処理を施す処理容器（プロセスチューブ）３を備え
ている。この処理容器３は、耐熱性を有する材料例えば
石英により縦型の円筒状に形成されている。この処理容
器３の下端は、炉口として開口され、その開口４の周縁
部にはフランジ５が一体形成されている。このフランジ
５には、処理容器３内に処理ガスやパージ用の不活性ガ
ス例えば窒素（Ｎ2）ガスを導入するためのガス導入部
６が設けられている。
【００１５】このガス導入部６は、図２にも示すよう
に、前記フランジ５に半径方向に形成されたガス導入孔
７と、前記フランジ５の外周に設けられた金属製例えば
ステンレス製の環状支持枠８と、この環状支持枠８に設
けられ前記ガス導入孔７と連通しガス導入配管９を接続
するためのガス導入口１０とを有している。ガス導入孔
７を形成するために、前記フランジ５の厚さは従来のも
のよりも厚く形成されている。フランジ５には、ガス種
に応じて複数のガス導入孔７が周方向に適宜間隔で形成
されている。
【００１６】前記環状支持枠８は、フランジ５の外周部
を覆っており、下部にはフランジ５の周縁部下面を支持
する支持部８ａを有している。この環状支持枠８は、後
述するヒータ１１の底面板１２の下部に吊りロッド１３
を介して取付けられており、ヒータ１１の底面板１２は
中央に開口１４を有するベースプレート１５の上部に支
持部材１６を介して取付けられている。また、前記環状
支持枠８の上部には、フランジ５の周縁部上面を押える
フランジ押え１７がネジ止めにより適宜設けられてい
る。
【００１７】前記環状支持枠８には、前記ガス導入孔７
と対応して連通すると共に半径方向外方へ突出したガス
導入口１０がガス導入孔７の数だけ設けられ、各ガス導
入口１０にはガス種に応じたガス導入配管９が袋ナット
１８を介して接続されている。ガス導入配管９は、バル
ブおよび流量調整機構を介して各ガス源に接続されてい
る。また、前記ガス導入孔７には、処理容器３内のウエ
ハｗに処理ガスを供給するためのＬ字型のインジェクタ
１９が装着されている。なお、インジェクタ１９として
は、Ｌ字型でなくてもよい。
【００１８】このインジェクタ１９の基端部１９ａは水
平方向に延出され、インジェクタ１９の先端部１９ｂは
上方に垂直に立上がって形成されている。インジェクタ
１９の基端部１９ａは、ガス導入孔７に処理容器３の内
側から環状支持体８のガス導入口１０近傍まで挿入され
ている。このインジェクタ１９の基端部１９ａには、フ
ランジ５と環状支持枠８との間に位置してこれらの間お
よびこれらとインジェクタ１９との間をシールする例え
ばフッ素ゴム製のＯリング２０が装着されている。前記
ガス導入配管９の端部側外周には、ガス導入口１０に螺
合される袋ナット１８が外周の環状係止部２１にて回転
可能に係止されていると共に、この環状係止部２１より
先端側には前記ガス導入口１０内に挿入されて前記Ｏリ
ング２０に先端が当接される挿入部２２が突出形成され
ている。
【００１９】また、処理容器３の上端には、略円錐状に
絞られた頂部３ａが形成され、この頂部３ａの中央に
は、処理容器３内を排気するための排気口２３が形成さ
れている。この排気口２３には、処理容器３内を所望の
真空度に減圧排気可能な真空ポンプおよび圧力制御機構
を備えた排気系の排気管が接続されている（図示省
略）。また、処理容器３の周囲には、処理容器３内のウ
エハｗを加熱するための抵抗発熱体からなるヒータ１１
が設けられており、このヒータ１１の下端部に前記底面
板１２が設けられている。
【００２０】処理容器３の下方には、処理容器３の開口
端のフランジ５下面に当接されて開口（炉口）４を気密
に閉塞する蓋体（キャップ）２４が上下方向に開閉可能
に設けられている。この蓋体２４は、例えば石英により
形成されており、蓋体２４の下面には水冷構造の冷却板
２５が設けられていることが好ましい。蓋体２４とフラ
ンジ４には、両者の対向当接面間を気密にシールするた
めに、例えば特開平１１−９７４４７号公報に記載され
ているシール構造（封止装置）が設けられている。この
シール構造は、内周側の対向当接面を鏡面仕上げするこ
とにより面接触シールする内周シール部２６と、外周側
対向当接面間に環状のメタルシート（図示省略）を挟み
込み、このメタルシートを外周側対向当接面に形成した
環状溝（図示省略）を介して真空吸着させることにより
シールする外周シール部２７と、内周シール部２６と外
周シール部２７との間に設けられ内周シール部２６を境
とする内外の圧力差が小さくなるように真空引きするた
めの環状溝２８とから構成されている。
【００２１】蓋体２４の上部には、前記ボート２を所定
の高さに載置する回転可能な載置台である回転テーブル
２９が設けられ、蓋体２４の下部には、この回転テーブ
ル２９を回転する回転機構３０が設けられている。回転
テーブル２９は、蓋体２４の上面中央に起立される回転
支柱３１を有している。回転機構３０は、図示しないモ
ータと、このモータの回転力を蓋体２４の下面側から上
面側に気密状態で貫通導入して前記回転テーブル２９に
伝える回転導入部３２とから主に構成されており、この
回転導入部３２の回転軸３３に回転テーブルの２９の回
転支柱３１が連結されている。
【００２２】また、蓋体２４の上部には、炉口部分から
の放熱による温度低下を防止するための保温手段３４が
設けられている。この保温手段３４は、回転テーブル２
９の下に配置される抵抗発熱体からなる面状のヒータ３
５と、このヒータ３５を蓋体２４の上面から所定の高さ
に支持する筒状等の石英製の支持体３６とから主に構成
されている。ヒータ３５の中央部には回転テーブル２９
の回転支柱３１が緩く貫通されている。前記処理容器３
の下方には、蓋体２４を昇降させて蓋体２４の開閉およ
び処理容器３に対するボート２の搬入搬出を行うための
昇降機構（図示省略）が設けられていると共にその作業
領域であるローディングエリア３７が設けられている。
ローディングエリア３７は、ロードロック構造になって
いてもよい。
【００２３】以上の構成からなる縦型熱処理装置の作用
を述べる。先ず、ウエハｗの移載が終了したボート２
は、ローディングエリア３７において、蓋体２４上の回
転テーブル２９上に載置される。次に、昇降機構による
蓋体２４の上昇によってボート２を処理容器３内にその
下端の開口４から搬入し、その開口４を蓋体２４で気密
に閉塞する。そして、処理容器３内を、排気口２３から
の減圧排気により所定の圧力ないし真空度に制御すると
共にヒータ１１により所定の処理温度に制御し、回転テ
ーブル２９の回転によりボート２を回転させながらガス
導入部６より処理ガスを処理容器３内に導入してウエハ
ｗに所定の熱処理例えばＣＶＤ処理を開始する。
【００２４】所定の熱処理が終了したなら、先ず、ヒー
タ１１の電源を切り、処理ガスの導入を停止し不活性ガ
スの導入により処理容器３内をパージする。次に、回転
テーブル２９の回転を停止し、蓋体２４を下降させて処
理容器３の開口４を開放すると共にボート２をローディ
ングエリア３７に搬出すればよい。
【００２５】このように前記縦型熱処理装置１によれ
ば、下端が開口されその開口４周縁部にフランジ５を有
する処理容器３内に半導体ウエハｗを収容し、この処理
容器３の開口４を開閉可能な蓋体２４により密閉してウ
エハｗに所定の熱処理を施す縦型熱処理装置において、
前記処理容器３のフランジ５に処理容器３内に処理ガス
を導入するガス導入部６を設けたので、装置高さを低く
することができると共に、ガス導入部６の強度の向上、
処理容器３の構造の簡素化やプロセス性能の向上等が図
れる。
【００２６】すなわち、処理容器３のフランジ５にガス
導入部６を設けることにより、処理容器３の側壁部のガ
ス導入部やマニホールドを不要にでき、その分、処理容
器３の高さおよび装置高さを低くすることができると共
に、処理容器３の構造が簡素化されて製造の容易化、製
造コストの低減およびメンテナンス性の向上が図れる。
また、マニホールドを使用しないため、冷却箇所が少な
く、加熱効率の向上が図れる。また、装置高さの制約を
受けないので、ボート２におけるウエハｗのピッチを広
げることができ、プロセス性能の向上が図れる。
【００２７】特に、前記ガス導入部６が、前記フランジ
５に半径方向に形成されたガス導入孔７と、前記フラン
ジ５の外周に設けられた金属製の環状支持枠８と、この
環状支持枠８に設けられ前記ガス導入孔７と連通しガス
導入配管９を接続するためのガス導入口１０とを有して
いるため、ガス導入部６の強度の更なる向上が図れる。
従って、ガス導入配管９にバルブ等が取付けられていた
としても、その荷重に十分に耐えることができ、耐久性
の向上が図れる。また、前記ガス導入孔７には前記ウエ
ハｗに処理ガスを供給するインジェクタ１９が装着され
ているため、フランジ５のガス導入部６からウエハｗに
処理ガスを効率良く供給することができる。
【００２８】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の
設計変更等が可能である。例えば、処理容器のフランジ
には環状支持枠が設けられていることが好ましいが、環
状支持枠は必ずしも必要とされるものではない。この場
合、ガス導入部としては、フランジに半径方向に形成さ
れたガス導入孔と、このガス導入孔にガス導入配管を接
続するためのガス導入口とを有していることが好まし
い。
【００２９】前記実施の形態では、熱処理の一例として
ＣＶＤ処理が例示されているが、本発明の縦型熱処理装
置は、一つの装置でＣＶＤ処理、拡散処理、酸化処理、
アニール処理等を行うことが可能である。また、被処理
体としては、半導体ウエハ以外に、例えばＬＣＤ基板や
ガラス基板等であってもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な効果を奏することができる。
【００３１】（１）請求項１の発明によれば、下端が開
口されその開口周縁部にフランジを有する処理容器内に
被処理体を収容し、該処理容器の開口を開閉可能な蓋体
により密閉して被処理体に所定の熱処理を施す縦型熱処
理装置において、前記処理容器のフランジに処理容器内
に処理ガスを導入するガス導入部を設けたので、装置高
さを低くすることができると共に、ガス導入部の強度の
向上、処理容器の構造の簡素化やプロセス性能の向上等
が図れる。
【００３２】（２）請求項２の発明によれば、前記ガス
導入部が、前記フランジに半径方向に形成されたガス導
入孔と、該ガス導入孔にガス導入配管を接続するための
ガス導入口とを有しているため、ガス導入配管の接続の
容易化が図れる。
【００３３】（３）請求項３の発明によれば、前記フラ
ンジの周囲には、金属製の環状支持枠が設けられている
ため、フランジおよびガス導入部の強度の向上が図れ
る。
【００３４】（４）請求項４の発明によれば、前記ガス
導入部が、前記フランジに半径方向に形成されたガス導
入孔と、前記フランジの外周に設けられた金属製の環状
支持枠と、該環状支持枠に設けられ前記ガス導入孔と連
通しガス導入配管を接続するガス導入口とを有している
ため、フランジおよびガス導入部の強度の向上とガス導
入配管の接続の容易化が図れる。
【００３５】（５）請求項５の発明によれば、前記ガス
導入孔には前記被処理体に処理ガスを供給するインジェ
クタが装着されているため、フランジ部のガス導入部か
ら被処理体に処理ガスを効率良く供給することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦型熱処理装置の縦
断面図である。
【図２】同縦型熱処理装置の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１ 縦型熱処理装置 ３ 処理容器 ４ 開口 ５ フランジ ６ ガス導入部 ７ ガス導入孔 ８ 環状支持枠 ９ ガス導入配管 １０ ガス導入口 １９ インジェクタ ２４ 蓋体

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下端が開口されその開口周縁部にフラン
    ジを有する処理容器内に被処理体を収容し、該処理容器
    の開口を開閉可能な蓋体により密閉して被処理体に所定
    の熱処理を施す縦型熱処理装置において、前記処理容器
    のフランジに処理容器内に処理ガスを導入するガス導入
    部を設けたことを特徴とする縦型熱処理装置。
  2. 【請求項２】 前記ガス導入部が、前記フランジに半径
    方向に形成されたガス導入孔と、該ガス導入孔にガス導
    入配管を接続するガス導入口とを有していることを特徴
    とする請求項１記載の縦型熱処理装置。
  3. 【請求項３】 前記フランジの周囲には、金属製の環状
    支持枠が設けられていることを特徴とする請求項１記載
    の縦型熱処理装置。
  4. 【請求項４】 前記ガス導入部が、前記フランジに半径
    方向に形成されたガス導入孔と、フランジの周囲には設
    けられた金属製の環状支持枠と、該環状支持枠に設けら
    れ前記ガス導入孔と連通しガス導入配管を接続するガス
    導入口とを有していることを特徴とする請求項１記載の
    縦型熱処理装置。
  5. 【請求項５】 前記ガス導入孔には前記被処理体に処理
    ガスを供給するインジェクタが装着されていることを特
    徴とする請求項２または４記載の縦型熱処理装置。
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