JP4963336B2 - Heat treatment equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造においては、被処理体例えば半導体ウエハに酸化、拡散、CVD、アニール等の熱処理を施すための各種の熱処理装置が用いられている。この熱処理装置は、排気口を有する処理容器内に半導体ウエハを収容して所定の処理ガス雰囲気下で所定の熱処理例えばCVD処理を施すようになっている。
【0003】
特に、減圧下での処理が可能で、前記排気口が石英製である場合、前記排気口の端面には気密材としてのOリングを介して排気管が接続される。具体的には、排気口および排気管の接続端にはフランジ部がそれぞれ設けられており、これらフランジ部間にOリングが介設される。また、この場合、Oリングの熱的劣化を抑制するために、Oリングの近傍例えば排気管のフランジ部には冷却部例えば冷却水通路を設ける必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記熱処理装置においては、排気口および排気管の接続部(フランジ部)から外部への放熱が多く、排気口の端面付近の温度が下がっているため、排気口の端面付近に排気中の処理ガス成分が接触すると、凝結により副生成物となって付着し易い。排気口の端面付近が冷却水通路によって積極的に冷却されている場合には、更に副生成物が付着し易くなる。排気口の端面付近に副生成物が付着し、この副生成物がパーティクルとなって処理容器内に逆流すると、半導体ウエハが汚染される恐れがある。
【0005】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、処理容器の排気口の端面付近における副生成物の付着を抑制して被処理体のパーティクル汚染を防止することができる熱処理装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、処理容器内に被処理体を収容して所定の熱処理を施す処理容器の排気口の端面に第1の気密材を介して排気管を接続し、前記第1の気密材の近傍にその熱的劣化を抑制するための冷却水通路を設け、前記排気口の端面付近における副生成物の付着を抑制すべくその外周側の気体通路からの気体を内周面から吹出す複数の気体吹出し部を有する内管を排気管内から排気口内の所定範囲に設けた熱処理装置において、前記内管の排気口側先端部の位置から排気管側に延出されて排気口と排気管の接続部の周辺の内周に接して該内周を被覆する筒状延出部を設け、該筒状延出部の先端部の内周に排気ガスを前記内管内に円滑に導入するための先端に向って漸次拡径したテーパー部を設けると共に該テーパー部の後端から前記内管の先端部の内側に延出して内管との間で前記気体通路からの気体を吹出させるための隙間を形成する延出部を設け、前記筒状延出部の下流側先端部外周と前記排気管の内周との間に第2の気密材を前記冷却水通路に接近させて介設したことを特徴とする。
【0008】
前記気体が副生成物の付着を抑制する温度に加温された不活性ガスであることが好ましい。
【0009】
前記気体がクリーニングガスであることが好ましい。
【0012】
前記処理容器が縦型の単管構造からなり、その頂部に前記排気口を備えていることが好ましい。
【0014】
【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である熱処理装置の構成を示す図、図2は同熱処理装置の要部を示す拡大断面図、図3は内管の構成を示す図で、(a)は先端部材の断面図、(b)は中間部材の断面図、(c)は後端部材の断面図である。
【0015】
図1において、1は縦型の熱処理装置で、この熱処理装置1は多数枚の被処理体例えば半導体ウエハwを下方から収容して所定の熱処理例えばCVD処理を施す処理容器(プロセスチューブ)2を備えている。この処理容器2は、縦型の単管構造とされ、耐熱性および耐食性を有する材料例えば石英ガラスにより形成されている。
【0016】
前記処理容器2の下端部は炉口として開口し、その炉口(開口)3の外周にはフランジ部(開口フランジ部)4が形成されている。処理容器2の下側部、図示例ではフランジ部4には処理ガスや処理容器内パージ用の不活性ガス例えば窒素(N2)ガスを導入するガス導入管5が気密に貫通して設けられており、ガス導入管5には処理ガスや不活性ガスを所定の流量で供給する図示しないガス供給系の配管(ガス供給管)が接続されている。処理容器2の上端部(頂部)は縮径し、その中央部には上方に立上がり、一側方に向って開口した逆L形状の排気口(排気ポート)6が形成されており、この排気口6には後述する排気系の配管(排気管)7が接続されている。
【0017】
前記処理容器2の周囲には処理容器2内のウエハwを所定の熱処理温度に加熱昇温するためのヒータ8が設けられている。このヒータ8は、処理容器2の周囲および上方を取囲む水冷ジャケット9を有し、この水冷ジャケット9の内周に抵抗発熱体10を配設して構成されている。水冷ジャケット9には、処理容器2の上部を加熱する抵抗発熱体(上部加熱部)11および排気口6の周囲を加熱する抵抗発熱体(排気口加熱部)12が設けられている。
【0018】
前記ヒータ8は環状の底面板13を有し、この底面板13を介してベースプレート14上に設置されている。処理容器2の開口フランジ部4の下面には、環状の支持体15がフランジ押え16を介して取付けられ、この支持体15が前記ヒータ8の底面板13に取付部材17を介して取付けられている。
【0019】
前記処理容器2内に多数枚例えば25〜150枚程度の半導体ウエハwを高さ方向に所定間隔で搭載保持するために、ウエハwは保持具である例えば石英ガラス製のボート18に保持されている。処理容器2の下方には処理容器2の炉口(開口)3を密閉する例えばSUS製の蓋体19が設けられている。
【0020】
前記蓋体19上には処理容器2の炉口3からの放熱を抑制する断熱手段(炉口断熱手段)として、図示例ではサーモプラグ20が設けられている。このサーモプラグ20は、蓋体19上に立設される複数本の脚柱21と、これら脚柱21の上端部に略水平に設けられた抵抗発熱体からなる下部加熱部22とから主に構成されている。また、蓋体19上には前記ボート18をサーモプラグ20よりも上方位置に載置するための載置台23が設けられている。この載置台23は蓋体19の中央部からサーモプラグ20の中央を緩く貫通して立上がった支柱24を有している。蓋体19の下部には支柱24を介して載置台23を水平回転させるための回転機構25が設けられている。
【0021】
前記処理容器2の下方には、蓋体19を昇降させて蓋体19の開閉および処理容器2内に対するボート18の搬入(ロード)、搬出(アンロード)を行うための昇降機構26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27が設けられている。前記蓋体19の上面には腐食性ガスの接触による腐食を防止するために例えば石英ガラス製のカバー材28で被覆されていることが好ましい。
【0022】
一方、前記排気管7は、前記処理容器2の排気口6の端面6aに気密材であるOリング29を介して接続された水平管30と、この水平管30にエルボ31を介して下向きに接続された垂直管32とを備えており、この垂直管32の下端部には排気中から処理ガス成分の副生成物を捕捉するための排気トラップ33が設けられている。この排気トラップ33が低位置にあるため、そのエレメント交換等のメンテナンスを容易に行うことができる。処理容器2が単管上引き排気構造で、排気口6が高所にあるため、後述する排気口6の副生成物対策により副生成物を先送りして低所の排気トラップ33で捕捉するようにしており、これにより排気口6のメンテナンスと排気トラップ33のメンテナンスを軽減でき、メンテナンス性の向上が図れる。
【0023】
前記排気管7の前記排気トラップ33よりも下流には、開閉および流量調整が可能な圧力可変弁34および減圧ポンプ35等が設けられ、処理容器2内を所定の減圧処理圧力に圧力制御可能に構成されている。前記排気管7は、例えばSUS製の配管、好ましくは内面をフッ素系の樹脂コート材でコーティングした配管からなっている。
【0024】
前記排気口6および排気管7の接続端には、図2にも示すように、フランジ部36,37が設けられ、これらフランジ部36,37の対向面間に第1の気密材であるOリング29が介設され、このOリング29の近傍にはその熱的劣化を抑制するための冷却部である冷却水通路39が設けられている。図示例では、排気管7のフランジ部37側にOリング29が設けられていると共にこのOリング29に接近させて冷却水通路39が設けられている。なお、フランジ部36,37同士は、図示しないクランプ機構により締結されている。
【0025】
前記熱処理装置1においては、処理容器2の頂部に排気口6が設けられ、その排気口6の端面6a付近がOリング29を冷却する冷却水通路39により冷却されているため、排気中の処理ガス成分が接触して副生成物の付着を生じ易いだけでなく、その副生成物がパーティクルとなって排気口6から処理容器2内のウエハw上に落下し、ウエハwを汚染する恐れがある。そこで、処理容器2の排気口6の端面6a付近における副生成物の付着を抑制してウエハwのパーティクル汚染を防止するために、内周面から気体を吹出す複数の気体吹出し部40を有する内管41が排気管6内、図示例では水平管30内から排気口6内の所定範囲に設けられている。
【0026】
前記内管41と排気配管(排気口6および水平管30)の内周との間には環状の気体通路42が形成され、水平管30には気体通路42に気体例えば不活性ガス好ましくは窒素(N2)ガスを供給する気体供給口(気体供給ポート)43が設けられている。この気体供給口43には、流量調整機構を介して気体供給源が接続されている(図示省略)。
【0027】
前記気体通路42の両端からガスが漏出するのを防止するために、内管41の排気口側先端部(先端部材)および排気管側後端部(後端部材)には排気配管の内周との間をシールする第2,第3気密材であるOリング44,45が配設されている。これらOリング44,45および前記Oリング29は、耐熱性を有する材料例えばフッ素系樹脂により形成されていることが好ましい。処理容器2内から排気口6を介して排気管7内に流れる排気ガスは処理容器2内では高温であるが、排気通路を流れ方向に進むにしたがって自然放熱により降温するため、下流側のOリング45は熱的劣化を起こしにくいが、上流側のOリング44は熱的劣化を起こし易い。そこで、排気口側先端部のOリング44の熱的劣化を防止するために内管41の排気口側先端部にはその外周から排気管側(水平管側)に延出された筒状延出部46が設けられ、この筒状延出部46と排気管7の内周との間には前記冷却水通路39に接近させてOリング44が介設されている。
【0028】
前記内管41は、具体的には図3にも示すように、排気ガスの流れ方向上流に配置される環状の先端部材41aと、下流に配置される環状の後端部材41cと、これら先端部材41aと後端部材41cの間に介在される環状の複数の中間部材41bとから構成されている。中間部材41bの先端側内周には雌ねじ部47が設けられ、中間部材41bの後端側外周には前記雌ねじ部47と螺合し得るねじピッチの雄ねじ部48が設けられている。また、中間部材41bには前記雌ねじ部47と隣接して下流側に複数の通気口49が周方向に設けられている。
【0029】
中間部材41bの内周面は上流側(雌ねじ部および通気口の位置)が略水平の平坦面50になっているが、下流側がなだらかに漸次縮径したテーパー面51になっている。また、中間部材41bには前記雄ねじ部47と隣接して下流側に先端側の内周平坦面50よりも小径の外周面(段部)52が形成されている。このような構成により、一方の中間部材41bの雌ねじ部47に他方の中間部材41cの雄ねじ部48を螺合することで複数の中間部材41bを長手方向に連結することができると共に、環状の気体通路42から通気口49に入った気体が一方の先端側内周平坦面50と他方の後端側外周面52との間の隙間(気体吹出し部)40から内管41の内周面に沿って下流側へ吹出されるようになっている。
【0030】
前記後端部材41cには、先端側内周に前記中間部材41bの雄ねじ部48に螺合する雌ねじ部53が設けられていると共に、この雌ねじ部53と隣接して下流側に複数の通気口54が周方向に設けられている。また、後端部材41cの後端側外周にはフランジ部55が形成され、このフランジ部55と水平管30の内周との間にこれらの間の隙間をシールする前記Oリング45が介設されている。
【0031】
前記先端部材41aには、中間部材41bの先端部が係合する環状の係合溝56が設けられていると共に、外周から下流側へ延出した前記筒状延出部46が設けられている。係合溝56には中間部材41bの雌ねじ部47が螺合する雄ねじ部が形成されていても良い。筒状延出部46は隣接する1個または数個の中間部材41bの外周を覆っており、その中間部材41bの外周と筒状延出部46の内周との間には前記環状の気体通路42と連通する環状の気体通路57が形成されている。また、先端部材41aの内周には、前記気体通路57から中間部材41bの通気口49に入った気体を中間部材41bの内周面に沿って下流側へ吹出させるための隙間(気体吹出し部)40を中間部材の内周平坦面50との間に形成する延出部58が形成されている。
【0032】
先端部材41aの外周および筒状延出部46の外周は排気口6の内周および水平管30の入口側内周に接している。また、先端部材41aの内周には、排気口6からの排気ガスを円滑に内管41内に導入するために先端に向って漸次拡径したテーパー部59が形成されている。なお、図示例では、筒状延出片部46の下流側先端部外周と水平管30の内周との間にOリング44を介設するために、水平管30の内周にはその入口側内周よりも拡径した段部60が設けられているが、Oリング44を水平管30の内周に埋め込むようにすれば前記段部60は必ずしも設ける必要はない。
【0033】
前記排気口6の端面6a付近の排気配管、すなわち排気口6の外周および水平管30の外周には副生成物の付着を抑制する温度例えば250℃程度に加熱する加熱部例えばパイプヒータ61,62が設けられていることが好ましい。また、排気口6および水平管30のフランジ部36,37の対向面とは反対側の面(背面)には、同様の加熱部例えばフランジヒータ63,64が設けられていることが好ましい。更に、前記気体が副生成物の付着を抑制する温度に加温された不活性ガス例えば窒素ガスであることが好ましい。
【0034】
次に、以上の構成からなる熱処理装置の作用および熱処理方法を述べる。ローディングエリア27において図示しないカセットからボート18へのウエハwの移載が終了すると、昇降機構26による蓋体19の上昇によってボート18を処理容器2内に下部の炉口3からロードし、炉口3を蓋体19で気密に閉塞する。
【0035】
そして、処理容器2内を、排気口6に接続された排気管7による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8により所定の処理温度に制御し、この状態で処理容器2内にガス導入管5により処理ガスを導入してウエハwに所定の熱処理例えばCVD処理を開始する。そして、熱処理が終了したなら、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2内をパージしてから、蓋体19を降下させて処理容器2内を開放すると共にボート18をローディングエリア27にアンロードすればよい。
【0036】
前記熱処理装置1によれば、処理容器2が単管構造であり、二重管構造のものよりも熱容量が小さいため、急速昇降温が可能なヒータ8の特性を十分に活かすことができ、処理能力の向上が図れる。また、処理容器2の下側部に設けたガス導入管5から処理容器2内に処理ガスを導入し、この処理ガスを処理容器2の頂部に設けた排気口6から排気するようしたので、処理容器2内の下方から上方へ片流れないし偏った流れのない真っ直ぐな均一のガス流(上昇流)を形成することができ、ウエハwの面内均一な処理が可能となり、歩留りの向上および処理能力の向上が図れる。
【0037】
特に、前記排気口6の端面6aにOリング29を介して排気管7を接続すると共に該Oリング29の近傍に冷却部39を設け、前記排気口6の端面6a付近における副生成物の付着を抑制すべく内周面から気体を吹出す複数の気体吹出し部40を有する内管41を排気管7内から排気口6内の所定範囲に設けて、該内管41の内周面に沿って気体を流すことにより排気口6の端面6a付近における副生成物の付着を抑制するようにしているため、処理容器2の排気口6の端面6a付近における副生成物の付着を抑制してウエハwのパーティクル汚染を防止することができ、歩留りの向上および処理能力の向上が図れる。
【0038】
また、前記排気口6の端面6a付近の排気配管に副生成物の付着を抑制する温度に加熱する加熱部例えばパイプヒータ61,62を設ければ、排気口6の端面6a付近における副生成物の付着を更に抑制することができ、ウエハwのパーティクル汚染の問題を解消することができる。更に、前記気体として、副生成物の付着を抑制する温度に加温された不活性ガスを用いれば、処理容器2の排気口6の端面6a付近における副生成物の付着を更に抑制することができ、ウエハwのパーティクル汚染の問題を解消することができる。
【0039】
図4は本発明の実施の形態ではない内管の参考例を示す断面図である。この図において、前記実施の形態と同一部分は同一参照符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明を加える。図4の参考例においては、内管先端部の筒状延出部46と水平管30の内周との間にはOリングが設けられておらず、その代わりに、筒状延出部46には水平管30内の段部60に突き当たって係合するフランジ部65が設けられている。これによれば、Oリングを不要にすることができ得る。
【0040】
図5の本発明の実施の形態ではない参考例においては、内管41の先端部には筒状延出部およびOリングが設けられていない。内管41の先端部(先端部材)の外周は排気口6の内周に接しているが、これら内管41の先端部の外周と排気口6の内周との間の微小な隙間(先端吹出し部)66から気体を吹出すことにより前記隙間66における副生成物の付着を抑制するように構成されている。すなわち、前記内管41の排気口側先端部には、排気口6の内周との間における副生成物の付着を抑制すべく気体を吹出す先端吹出し部66が設けられているため、内管41の先端部と排気口6の内周との間に浸入して付着する副生成物の付着を抑制することができる。
【0041】
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、前記実施の形態では本発明をバッチ処理式の縦型熱処理装置に適用した例が示されているが、請求項1に係る本発明はこれに限定されず、例えば横型熱処理装置や枚葉式の熱処理装置にも適用可能である。また、前記実施の形態では処理容器の頂部に排気口を設けて上引き排気構造とした例が示されているが、請求項1に係る本発明はこれに限定されず、例えば処理容器の下方に排気口を設けて下引き排気構造とししたものにも適用可能である。本発明における熱処理には、CVD以外に、例えば酸化、拡散、アニール等が含まれる。また、気密材としては、Oリング以外に、例えばメタルシール等であっても良い。
【0042】
また、内管に供給する気体としては、不活性ガスに限定されず、例えばクリーニングガスであっても良い。クリーニングガスとしては、例えばClF3,NF3,HCl,HF,F2,Cl2が使用できる。これにより、処理容器の排気口の端面付近における副生成物の付着を更に抑制することができ、ウエハのパーティクル汚染問題を解消することができる。また、被処理体としては、半導体ウエハ以外に、例えばガラス基板やLCD基板等も適用可能である。
【0043】
【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。
【0044】
本発明によれば、処理容器内に被処理体を収容して所定の熱処理を施す処理容器の排気口の端面に第1の気密材を介して排気管を接続し、前記第1の気密材の近傍にその熱的劣化を抑制する冷却水通路を設け、前記排気口の端面付近における副生成物の付着を抑制すべくその外周側の気体通路からの気体を内周面から吹出す複数の気体吹出し部を有する内管を排気管内から排気口内の所定範囲に設けた熱処理装置において、前記内管の排気口側先端部の位置から排気管側に延出されて排気口と排気管の接続部の周辺の内周に接して該内周を被覆する筒状延出部を設け、該筒状延出部の先端部の内周に排気ガスを前記内管部に円滑に導入するための先端部に向って漸次拡径したテーパー部を設けると共に該テーパー部の後端から前記内管の先端部の内側に延出して内管との間で前記気体通路からの気体を吹出させるための隙間を形成する延出部を設け、前記筒状延出部の下流側先端部外周と前記排気管の内周との間に第2の気密材を前記冷却水通路に接近させて介設したため、処理容器の排気口の端面付近における副生成物の付着を抑制して被処理体のパーティクル汚染を防止することができると共に、第1の気密材及び第2の気密材の熱的劣化を共通の冷却水通路で防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である熱処理装置の構成を示す図である。
【図2】同熱処理装置の要部を示す拡大断面図である。
【図3】内管の構成を示す図で、(a)は先端部材の断面図、(b)は中間部材の断面図、(c)は後端部材の断面図である。
【図4】内管の変形例を示す断面図である。
【図5】内管の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 熱処理装置
w 半導体ウエハ(被処理体)
2 処理容器
6 排気口
7 排気管
29 Oリング(気密材)
39 冷却水通路(冷却部)
40 気体吹出し部
41 内管
44 Oリング(気密材)
46 筒状延出部
66 先端吹出し部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat treatment equipment.
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of semiconductor devices, various heat treatment apparatuses are used for performing heat treatments such as oxidation, diffusion, CVD, and annealing on an object to be processed such as a semiconductor wafer. This heat treatment apparatus accommodates a semiconductor wafer in a processing container having an exhaust port, and performs a predetermined heat treatment such as a CVD process in a predetermined processing gas atmosphere.
[0003]
In particular, when processing under reduced pressure is possible and the exhaust port is made of quartz, an exhaust pipe is connected to an end surface of the exhaust port via an O-ring as an airtight material. Specifically, flange portions are respectively provided at the connection ends of the exhaust port and the exhaust pipe, and an O-ring is interposed between the flange portions. In this case, in order to suppress thermal deterioration of the O-ring, it is necessary to provide a cooling portion, for example, a cooling water passage, in the vicinity of the O-ring, for example, the flange portion of the exhaust pipe.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the heat treatment apparatus, heat is released to the outside from the connection part (flange part) of the exhaust port and the exhaust pipe, and the temperature near the end surface of the exhaust port is lowered. When the processing gas component comes into contact, it tends to adhere as a by-product due to condensation. When the vicinity of the end face of the exhaust port is actively cooled by the cooling water passage, the by-product is more likely to adhere. When a by-product adheres to the vicinity of the end face of the exhaust port and the by-product becomes particles and flows back into the processing container, the semiconductor wafer may be contaminated.
[0005]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, provide a heat treatment equipment which can suppress the deposition of by-product in the vicinity of the end surface of the exhaust port of the processing chamber to prevent particle contamination of the object to be processed The purpose is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Vicinity of the present invention is to accommodate the object to be processed into the processing chamber connected to the exhaust pipe via the first hermetic material to the end face of the exhaust port of the processing chamber for performing a predetermined heat treatment, the first hermetic material Provided with a cooling water passage for suppressing thermal degradation, and a plurality of gas blown out from the inner peripheral surface of the gas passage on the outer peripheral side in order to suppress adhesion of by-products near the end face of the exhaust port. in the heat treatment apparatus of the inner tube is provided in a predetermined range of the exhaust mouth from an exhaust pipe having a gas blowout unit, connected between the exhaust port exhaust pipe is extended on the exhaust pipe side from the position of the exhaust port side end portion of the inner tube Provided with a cylindrical extension part that contacts the inner periphery of the periphery of the part and covers the inner periphery, and a tip for smoothly introducing exhaust gas into the inner pipe at the inner periphery of the tip part of the cylindrical extension part A tapered portion that gradually increases in diameter toward the tip, and from the rear end of the tapered portion to the tip of the inner tube The extending portion to form a gap for blown gas from the gas passage between the inner tube is provided extending inwardly of the exhaust pipe and the downstream tip outer periphery of the tubular extension portion A second airtight member is interposed between the periphery and the cooling water passage .
[0008]
It is preferred before SL gas is an inert gas which is temperature warm suppress adhesion of by-products.
[0009]
It is preferred before SL gas is a cleaning gas.
[0012]
It pre Symbol processing vessel from a single tubular structure of the vertical, it is preferable to provide the air outlet on the top.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of the heat treatment apparatus, FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an inner tube, and FIG. Sectional drawing of a front-end | tip member, (b) is sectional drawing of an intermediate member, (c) is sectional drawing of a rear-end member.
[0015]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a vertical heat treatment apparatus. The heat treatment apparatus 1 includes a processing container (process tube) 2 for accommodating a plurality of objects to be processed such as a semiconductor wafer w from below and performing a predetermined heat treatment such as a CVD process. I have. The processing container 2 has a vertical single tube structure and is formed of a material having heat resistance and corrosion resistance, for example, quartz glass.
[0016]
A lower end portion of the processing vessel 2 is opened as a furnace port, and a flange portion (opening flange portion) 4 is formed on the outer periphery of the furnace port (opening) 3. A
[0017]
A heater 8 for heating the wafer w in the processing container 2 to a predetermined heat treatment temperature is provided around the processing container 2. The heater 8 includes a water cooling jacket 9 that surrounds and surrounds the processing vessel 2, and a
[0018]
The heater 8 has an
[0019]
In order to mount and hold a large number of, for example, about 25 to 150 semiconductor wafers w in the processing container 2 at a predetermined interval in the height direction, the wafers w are held by a
[0020]
A
[0021]
Below the processing container 2, an elevating mechanism 26 is provided for raising and lowering the
[0022]
On the other hand, the
[0023]
A pressure
[0024]
As shown in FIG. 2,
[0025]
In the heat treatment apparatus 1, the
[0026]
An
[0027]
In order to prevent gas from leaking from both ends of the
[0028]
Specifically, as shown in FIG. 3, the
[0029]
The inner peripheral surface of the
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
The outer periphery of the
[0033]
Heating portions such as
[0034]
Next, the operation of the heat treatment apparatus having the above configuration and the heat treatment method will be described. When the transfer of the wafer w from the cassette (not shown) to the
[0035]
Then, the inside of the processing container 2 is controlled to a predetermined pressure or degree of vacuum by depressurization exhausted by the
[0036]
According to the heat treatment apparatus 1, since the processing vessel 2 has a single tube structure and a heat capacity smaller than that of the double tube structure, the characteristics of the heater 8 capable of rapid temperature rise and fall can be fully utilized. Improve ability. In addition, since the processing gas is introduced into the processing container 2 from the
[0037]
In particular, the
[0038]
Further, if a heating unit, for example,
[0039]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a reference example of an inner tube that is not an embodiment of the present invention . In this figure, the same parts as those of the above embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof is omitted, and different parts are described. In the reference example of FIG. 4, no O-ring is provided between the
[0040]
In the reference example which is not the embodiment of the present invention shown in FIG. 5, the distal end portion of the
[0041]
Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes and the like can be made without departing from the scope of the present invention. is there. For example, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a batch processing type vertical heat treatment apparatus is shown. However, the present invention according to claim 1 is not limited thereto, and for example, a horizontal heat treatment apparatus or a single wafer. It can also be applied to a heat treatment apparatus of the type. Moreover, although the example which provided the exhaust port in the top part of the process container and was made into the upper exhaust structure is shown in the said embodiment, this invention which concerns on Claim 1 is not limited to this, For example, the downward direction of a process container The present invention can also be applied to a bottom exhaust structure provided with an exhaust port. The heat treatment in the present invention includes, for example, oxidation, diffusion, annealing and the like in addition to CVD. In addition to the O-ring, for example, a metal seal or the like may be used as the airtight material.
[0042]
Further, the gas supplied to the inner pipe is not limited to the inert gas, and may be, for example, a cleaning gas. For example, ClF 3 , NF 3 , HCl, HF, F 2 , and Cl 2 can be used as the cleaning gas. Thereby, adhesion of by-products in the vicinity of the end face of the exhaust port of the processing container can be further suppressed, and the particle contamination problem of the wafer can be solved. In addition to the semiconductor wafer, for example, a glass substrate, an LCD substrate, or the like is applicable as the object to be processed.
[0043]
【Effect of the invention】
In short, according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0044]
According to the present invention, the exhaust pipe is connected to the end face of the exhaust port of the processing container for accommodating the object to be processed in the processing container and subjected to predetermined heat treatment via the first airtight material, and the first airtight material A cooling water passage that suppresses thermal degradation is provided in the vicinity of the exhaust gas, and a plurality of gases are blown out from the inner peripheral surface of the gas passage on the outer peripheral side so as to suppress adhesion of by-products near the end surface of the exhaust port. in the heat treatment apparatus of the inner tube is provided in a predetermined range of the exhaust mouth from an exhaust pipe having a gas blowout unit, connected between the exhaust port exhaust pipe is extended on the exhaust pipe side from the position of the exhaust port side end portion of the inner tube A cylindrical extension that covers the inner circumference in contact with the periphery of the portion and covers the inner circumference , and smoothly introduces exhaust gas into the inner pipe at the inner circumference of the tip of the cylindrical extension. Provided with a tapered portion that gradually increases in diameter toward the distal end, and from the rear end of the tapered portion to the distal end of the inner tube Of extending inwardly extending portion to form a gap for blown gas from the gas passage between the inner tube is provided with a downstream distal end outer periphery of the tubular extension portion of the exhaust pipe Since the second hermetic material is interposed between the inner periphery and the cooling water passage, the adhesion of by-products in the vicinity of the end face of the exhaust port of the processing container is suppressed, and particle contamination of the object to be processed is prevented. While being able to prevent , thermal deterioration of the 1st airtight material and the 2nd airtight material can be prevented with a common cooling water passage .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a main part of the heat treatment apparatus.
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing a configuration of an inner tube, in which FIG. 3A is a cross-sectional view of a front end member, FIG. 3B is a cross-sectional view of an intermediate member, and FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modified example of the inner tube.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modified example of the inner tube.
[Explanation of symbols]
1 Heat treatment apparatus w Semiconductor wafer (object to be processed)
2 Processing
39 Cooling water passage (cooling part)
40
46 Cylindrical extension 66 Tip outlet
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