KR100762059B1 - Insulating Wall, Heating Structure, Heating Device, Substrate Processing Equipment - Google Patents
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Abstract
발열체의 걸림을 방지하여, 발열체의 변형을 미연에 방지한다. By preventing the heating element from being caught, deformation of the heating element is prevented.
발열체(42)가 마련되는 부착홈(40)의 측벽에 단열벽체(33)의 중심 방향으로 감에 따라서 발열체(42)로부터 멀어지도록 경사하는 테이퍼면(40b), (40c)을 마련한다. 열팽창에 따라 발열체(42)가 부착홈(40) 내에서 반경 방향 외향으로 움직일 때에, 발열체(42)가 부착홈(40)의 테이퍼면(40b), (40c)에 걸려 버리는 것을 방지할 수 있기 때문에, 발열체(42)가 온도 하강하여 수축해도, 발열체(42)는 부착홈(40) 내에서 반경 방향 내향으로 움직여 본래의 위치로 되돌아갈 수 있다. 발열체의 열팽창 및 열수축에 따르는 변형을 방지하는 것에 의해, 발열체의 열팽창 및 열수축에 따라 발생하는 발열체의 단선은 미연에 방지할 수 있기 때문에, 발열체의 수명을 연장할 수 있다. Tapered surfaces 40b and 40c which are inclined away from the heating element 42 are provided on the sidewall of the attachment groove 40 in which the heating element 42 is provided, as it moves toward the center direction of the heat insulation wall 33. When the heating element 42 moves radially outward in the attachment groove 40 due to thermal expansion, the heating element 42 can be prevented from being caught by the tapered surfaces 40b and 40c of the attachment groove 40. Therefore, even if the heating element 42 shrinks due to the temperature drop, the heating element 42 can move radially inward in the attachment groove 40 to return to the original position. By preventing deformation due to thermal expansion and thermal contraction of the heating element, disconnection of the heating element generated due to thermal expansion and thermal contraction of the heating element can be prevented in advance, thus extending the life of the heating element.
Description
도 1은 본 발명의 1실시예인 CVD 장치를 나타내는 정면 단면도이다. 1 is a front sectional view showing a CVD apparatus which is one embodiment of the present invention.
도 2는 발명의 1실시예인 히터 유닛의 주요부를 나타내는 평면 단면도이다.2 is a plan sectional view showing main parts of a heater unit which is one embodiment of the invention.
도 3은 본 발명의 1실시예인 발열체의 유지 구조체의 주요부를 도시하고 있어, (a)는 내측으로부터 본 전개도, (b)는 (a)의 b-b 선에 따르는 평면 단면도, (c)는 (a)의 c-c 선에 따르는 측면 단면도이다. Fig. 3 shows a main part of the holding structure of the heating element which is one embodiment of the present invention, (a) is an exploded view from the inside, (b) is a plan sectional view taken along line bb of (a), (c) is (a) It is a side cross-sectional view along the cc line of ().
도 4의 (a)는 외측 애자를 도시하는 사시도, (b)는 마찬가지로 내측 애자를 나타내는 사시도이다. (A) is a perspective view which shows an outer insulator, (b) is a perspective view which shows an inner insulator similarly.
도 5는 히터 유닛의 사시도이다. 5 is a perspective view of a heater unit.
도 6은 변형 방지의 작용을 나타내는 각 외부 대략 평면 단면도이며, (a)는 비교예의 경우를, (b)은 본 실시예의 경우를 각각 도시하고 있다.Fig. 6 is a schematic cross sectional view of each outer surface showing the effect of deformation prevention, (a) shows a case of a comparative example, and (b) shows a case of this example, respectively.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1: 웨이퍼(기판) 11: 프로세스튜브1: wafer (substrate) 11: process tube
12: 외부튜브 13: 내부튜브12: outer tube 13: inner tube
l4: 처리실 15: 화로구l4: treatment chamber 15: brazier
l6: 매니폴드 17: 배기관6: manifold 17: exhaust pipe
18: 배기로 19: 히터 베이스18: exhaust passage 19: heater base
20: 밀봉캡 21: 보트 엘리베이터20: sealing cap 21: boat elevator
22: 보트 23: 가스 도입관22: boat 23: gas introduction pipe
24: 온도 센서 25: 회전 기구24: temperature sensor 25: rotating mechanism
30: 히터 유닛(가열 장치) 31: 케이스30: heater unit (heating device) 31: case
32: 간격 33: 단열벽체32: gap 33: insulation wall
34: 천장벽부 35: 측벽부34: ceiling wall portion 35: side wall portion
36: 단열 블럭 37: 본체36: heat insulation block 37: main body
37a: 돌출부 38: 결합수컷부(볼록부)37a: protrusion 38: coupling male portion (convex portion)
39: 결합오목부(오목부) 40: 부착홈(오목부)39: coupling recessed part (recessed part) 40: attachment groove (recessed part)
40a: 홈 밑바닥 40b, 40c: 테이퍼면40a:
41: 유지구 42: 발열체41: holder 42: heating element
43: 간격 44: 양단부43: interval 44: both ends
45, 46: 급전부 47, 48: 접속부45, 46:
49, 50: 삽입통과홈 51: 원통부49, 50: insert-through groove 51: cylindrical portion
52: 외측 애자(절연 구조체) 53, 54: 유지 홈52: outer insulator (insulation structure) 53, 54: holding groove
55: 내측 애자(절연 구조체) 56, 57: 유지홈55: inner insulator (insulation structure) 56, 57: holding groove
58: 격벽부 61: 급전 단자58: partition 61: power supply terminal
62: 브리지선 63: 단자 케이스62: bridge wire 63: terminal case
64: 단열재 65: 절연 애자64: insulation 65: insulator
본 발명은 단열벽체, 발열체의 유지 구조체, 가열 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것으로, 예컨대, 반도체 집적 회로 장치(이하, IC라고 함)가 작성하여 넣어지는 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)에 절연막이나 금속제막 및 반도체막을 퇴적(디포지션)시키는 CVD 장치, 산화막 형성 장치, 확산 장치, 이온 주입 후의 캐리어 활성화나 평탄화를 위한 리플로우나 풀림 등의 열처리(thermal treatment)에 사용되는 열처리 장치(furnace) 등의 반도체 제조 장치에 이용하여 유효한 것에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat insulating wall, a holding structure of a heating element, a heating apparatus, and a substrate processing apparatus. For example, an insulating film is formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) into which a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as IC) is created and put. Or a CVD apparatus for depositing (depositing) metal and semiconductor films, an oxide film forming apparatus, a diffusion apparatus, and a heat treatment apparatus used for thermal treatment such as reflow or annealing for carrier activation or planarization after ion implantation. It is related with what is effective for using for semiconductor manufacturing apparatuses, such as these.
IC의 제조 방법에 있어서, 웨이퍼에 성막 처리나 확산 처리를 실시하는데 배치식 종형 핫월형 확산ㆍCVD 장치가 널리 사용되고 있다. In the IC manufacturing method, a batch type hotwall diffusion / CVD apparatus is widely used to perform a film forming process and a diffusion process on a wafer.
일반적으로, 배치식 종형 핫월형 확산ㆍCVD 장치(이하, CVD 장치라고 함)는 웨이퍼가 반입되는 처리실을 형성하는 내부튜브 및 이 내부튜브를 둘러싸는 외부튜브로 구성되어 종형으로 설치된 프로세스튜브와, 피 처리 기판인 복수매의 웨이퍼를 유지하여 내부튜브의 처리실에 반입하는 보트와, 내부튜브 내에 원료 가스를 도입하는 가스 도입관과, 프로세스튜브 내를 배기하는 배기관과, 프로세스튜브 밖에 마련되어 프로세스튜브 내를 가열하는 히터 유닛을 구비하고 있다. In general, a batch vertical hotwall diffusion / CVD apparatus (hereinafter referred to as a CVD apparatus) includes a process tube which is vertically formed by an inner tube forming a process chamber into which a wafer is carried and an outer tube surrounding the inner tube, A boat which holds a plurality of wafers as a substrate to be processed and carries them into a processing chamber of an inner tube, a gas introduction tube which introduces raw material gas into the inner tube, an exhaust pipe exhausting the inside of the process tube, and a process tube provided outside the process tube It is provided with the heater unit which heats.
그리고, 복수매의 웨이퍼가 보트에 의해서 수직 방향으로 정렬되어 유지된 상태로 내부튜브 내에 하단의 화로구로부터 반입(보트 로딩)된 후에, 내부튜브 내에 원료 가스가 가스 도입관으로부터 도입됨과 동시에, 히터 유닛에 의해서 프로세스튜브 내가 가열된다. 이에 따라, 웨이퍼에 CVD 막이 디포지션되고, 또한, 확산 처리가 실시된다. Then, after a plurality of wafers are loaded (boat-loaded) from the brazier at the lower end in the inner tube in a state of being kept aligned in a vertical direction by the boat, the source gas is introduced from the gas introduction tube into the inner tube, and at the same time, the heater The inside of the process tube is heated by the unit. As a result, a CVD film is deposited on the wafer and a diffusion process is performed.
종래의 이 종류의 CVD 장치에 있어서, 가열 장치인 히터 유닛은 알루미나나 실리카 등의 단열재(heat insulating material)가 사용되어 배큠폼(진공 흡착 형성)법에 의해 프로세스튜브를 전체적으로 피복하는 긴 원통 형상으로 형성된 단열벽체와, 철-크롬-알루미늄(Fe-Cr-Al) 합금이나 몰리브덴 실리사이드(MoSi2)가 사용되어 길고 크게 형성된 발열체와, 단열벽체를 피복하는 케이스를 구비하고 있어, 발열체가 단열벽체의 내주에 마련되어 구성되어 있다. In the conventional CVD apparatus of this kind, the heater unit, which is a heating device, has a long cylindrical shape in which a heat insulating material such as alumina or silica is used to cover the process tube as a whole by a vacuum foam (vacuum adsorption formation) method. The formed heat insulating wall is provided with a long and large heating element formed by using an iron-chromium-aluminum (Fe-Cr-Al) alloy or molybdenum silicide (MoSi 2 ), and a case covering the insulating wall. It is provided in the inner circumference and is comprised.
이러한 히터 유닛에 있어서, 예컨대 30℃/분 이상의 급속 가열을 실시하는 경우에는, 발열 유효 면적을 크게 하기 위해서 판 형상으로 형성된 발열체가 사용되고 있다.In such a heater unit, when rapid heating, for example, 30 degrees C / min or more, the heat generating body formed in the plate shape is used in order to enlarge the heat generating effective area.
이 판 형상의 발열체를 단열벽체의 내주에 마련한 종래의 발열체의 유지 구조체로서는, 단열벽체의 내주에 마련된 복수의 부착홈의 각각에 발열체가 홈 바닥면으로부터 떨어진 상태로 마련되어 있는 것이 있다. 예컨대, 특허 문헌 l 참조.As a holding structure of the conventional heating element which provided this plate-shaped heat generating body in the inner periphery of a heat insulation wall, there exist some in which the heat generating body was provided in the state which separated | separated from the groove bottom surface in each of the some attachment groove provided in the inner periphery of a heat insulating wall. See, eg, patent document l.
(특허 문헌 1) 일본국 특허 공개 2004-39967 호 공보(Patent Document 1) Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-39967
상기한 단열벽체에 있어서는, 발열체가 부착홈 내에 각각 설치되어 있기 때문에, 상하로 인접하는 발열체끼리의 접촉은 방지할 수 있다. In the above-mentioned heat insulation wall body, since the heat generating body is provided in the attachment groove, respectively, the contact of the heat generating bodies adjacent to each other up and down can be prevented.
그러나, 발열체의 열팽창 및 열수축에 대처할 필요 때문에, 발열체는 반경 방향으로는 움직일 수 있게 되어 있다. However, since it is necessary to cope with thermal expansion and thermal contraction of the heating element, the heating element can move in the radial direction.
따라서, 열팽창 시에는, 발열체는 부착홈 내에 있어서 반경 방향 외향으로 움직이고, 열수축 시에는, 발열체는 부착홈 내에 있어서 반경 방향 내향으로 움직여 본래의 위치로 되돌아간다. Therefore, during thermal expansion, the heating element moves radially outward in the attachment groove, and during thermal contraction, the heating element moves radially inward in the attachment groove and returns to its original position.
그러나, 발열체가 열팽창 시에 부착홈의 측벽면에 걸려, 해당 걸린 부위가 고정단처럼 작용함으로써, 발열체가 변형해 버린다. 마찬가지로, 발열체가 열팽창 시에 부착홈의 측벽면에 걸려, 그 걸린 상태대로, 발열체가 온도 하강하여 수축하면, 해당 걸린 부위가 고정단처럼 작용함으로써 발열체가 변형해 버린다. However, the heating element is caught by the side wall surface of the attachment groove at the time of thermal expansion, and the affected portion acts as a fixed end, thereby deforming the heating element. Similarly, when the heating element catches on the side wall surface of the attachment groove during thermal expansion, and the heating element falls and contracts as it is, the heating element deforms by acting as a fixed end.
이와 같은 변형이 축적된 경우나 변형이 큰 경우에는, 발열체가 단선된다는 문제점이 있다. In the case where such deformation is accumulated or when deformation is large, there is a problem that the heating element is disconnected.
본 발명의 제 1 목적은 발열체의 걸림을 방지하여, 발열체의 변형을 미연에 방지할 수 있는 단열벽체를 제공하는 것에 있다.A first object of the present invention is to provide a heat insulation wall that can prevent the heating element from being caught and prevent deformation of the heating element in advance.
본 발명의 제 2 목적은 발열체의 걸림을 방지하여, 발열체의 변형을 미연에 방지할 수 있는 발열체의 유지 구조체를 제공하는 것에 있다. It is a second object of the present invention to provide a holding structure of a heating element which can prevent the heating element from being caught and prevent deformation of the heating element in advance.
본 발명의 제 3 목적은 발열체의 걸림을 방지하여, 발열체의 변형을 미연에 방지할 수 있는 가열 장치를 제공하는 것에 있다. It is a third object of the present invention to provide a heating apparatus that can prevent a jam of a heating element and prevent deformation of the heating element in advance.
본 발명의 제 4 목적은 발열체의 걸림을 방지하여, 발열체의 변형을 미연에 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것에 있다. A fourth object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of preventing the heating element from being caught and preventing deformation of the heating element in advance.
상기한 과제를 해결하기 위한 수단 중 대표적인 것은 다음과 같다.Typical examples of the means for solving the above problems are as follows.
(1) 기판 처리 장치에 이용되는 가열 장치의 원통 형상의 단열벽체로서, 해당 원통 형상의 내주면을 따라 평판 형상의 발열체를 수납하기 위한 부착홈을 갖고, 상기 부착홈을 형성하는 한 쌍의 측벽의 간격이 홈 밑바닥에 가까이 감에 따라서 작아지도록 형성되어 있는 단열벽체. (1) A cylindrical heat insulating wall of a heating device used in a substrate processing apparatus, comprising a pair of sidewalls having an attachment groove for accommodating a plate-shaped heating element along the cylindrical inner circumferential surface and forming the attachment groove. An insulated wall formed so that the gap becomes smaller as it approaches the bottom of the groove.
(2) 기판 처리 장치에 이용되는 가열 장치의 원통 형상의 단열벽체로서, 해당 원통 형상의 내주면을 따라 평판 형상의 발열체를 수납하기 위한 부착홈을 갖고, 상기 부착홈을 형성하는 한 쌍의 측벽의 간격이 상기 부착홈의 바닥부로부터 해당 측벽의 정상부를 향해서 점차 커지도록 형성되어 있는 단열벽체.(2) A cylindrical heat insulation wall of a heating device used in a substrate processing apparatus, comprising a pair of side walls having an attachment groove for accommodating a plate-shaped heating element along the cylindrical inner circumferential surface, and forming the attachment groove. A heat insulation wall is formed such that the gap gradually increases from the bottom of the attachment groove toward the top of the side wall.
(3) 기판 처리 장치에 이용되는 가열 장치의 원통 형상의 단열벽체로서, 해당 원통 형상의 내주면을 따라 평판 형상의 발열체를 수납하기 위한 부착홈을 갖고, 상기 부착홈을 형성하는 한 쌍의 측벽의 간격이 상기 부착홈의 밑바닥으로부터 상기 원통 형상의 반경 방향 중심측을 향해서 점차 커지도록 형성되어 있는 단열벽 체.(3) A cylindrical heat insulating wall of a heating device used in a substrate processing apparatus, comprising a pair of sidewalls having an attachment groove for accommodating a flat heating element along the inner circumferential surface of the cylinder and forming the attachment groove. The heat insulation wall body which is formed so that a space | interval becomes gradually larger from the bottom of the said attachment groove toward the radial center side of the said cylindrical shape.
(4) 기판 처리 장치에 이용되는 가열 장치의 원통 형상의 단열벽체로서, 해당 원통 형상의 내주면을 따라 평판 형상의 발열체를 수납하기 위한 부착홈을 갖고, 상기 부착홈을 형성하는 한 쌍의 측벽 중 상기 발열체로부터 수직 방향 상측에 위치하는 측벽은, 상기 원통 형상의 반경 방향 중심측을 향해서 점차 수직 방향 상측으로 넓어지고, 상기 부착홈을 형성하는 한 쌍의 측벽 중 상기 발열체로부터 수직 방향 하측에 위치하는 측벽은, 상기 원통 형상의 반경 방향 중심측을 향해서 점차 수직 방향 하측으로 넓어지도록 형성되어 있는 단열벽체.(4) A cylindrical heat insulating wall of a heating device used in a substrate processing apparatus, comprising: a pair of sidewalls having an attachment groove for accommodating a plate-shaped heating element along the cylindrical inner circumferential surface, and forming the attachment groove. The side wall located above the heating element in the vertical direction gradually widens upward in the vertical direction toward the radial center side of the cylindrical shape, and is located below the heating element in the vertical direction of the pair of side walls forming the attachment groove. The side wall is formed so as to gradually widen downward in the vertical direction toward the radial center side of the cylindrical shape.
(5) 기판 처리 장치에 이용되는 가열 장치의 원통 형상의 단열벽체로서, 해당 원통 형상의 내주면을 따라 평판 형상의 발열체를 수납하기 위한 부착홈을 갖고, 상기 부착홈의 수직 방향의 폭은 적어도 상기 발열체의 수직 방향의 상하단보다 크게 형성되어 있고, 해당 폭은 상기 원통 형상의 반경 방향 중심측을 향해서 점차 커지도록 형성되어 있는 단열벽체.(5) A cylindrical heat insulating wall of a heating apparatus used in a substrate processing apparatus, having an attachment groove for accommodating a plate-shaped heating element along the cylindrical inner circumferential surface, wherein the width in the vertical direction of the attachment groove is at least as described above. It is formed larger than the upper and lower ends of the heating element in the vertical direction, and the said heat insulation wall is formed so that it may become large gradually toward the radial center side of the said cylindrical shape.
(6) 기판 처리 장치에 이용되는 가열 장치의 원통 형상의 단열벽체로서, 내주면을 따라 평판 형상의 발열체를 수납하기 위한 부착홈을 갖는 원통 형상의 단열 블록이 복수 적층되고, 상기 단열 블록 중 하나에 상기 부착홈을 형성하는 한 쌍의 측벽의 한 쪽이 되는 제1 측벽이 형성되어 있고, 상기 제1 측벽이 형성되는 단열 블록에 인접하여 적층된 단열 블록에는, 상기 제1 측벽에 대향하여 상기 부착홈을 형성하는 한 쌍의 측벽의 다른 쪽이 되는 제2 측벽이 형성되어 있고, 상기 제1 측벽과 상기 제2 측벽과의 간격은, 상기 부착홈의 바닥부로부터 해당 부착홈의 정상 부를 향해서 점차 커지도록 형성되어 있는 단열벽체.(6) A cylindrical heat insulating wall of a heating device used in a substrate processing apparatus, wherein a plurality of cylindrical heat insulating blocks having an attachment groove for accommodating a plate-shaped heating element along an inner circumferential surface are laminated, and in one of the heat insulating blocks. A first side wall is formed, which is one side of the pair of side walls forming the attachment groove, and the insulation block stacked adjacent to the insulation block on which the first side wall is formed is opposed to the first side wall. A second side wall, which is the other side of the pair of side walls forming the groove, is formed, and the distance between the first side wall and the second side wall gradually increases from the bottom of the attachment groove toward the top of the attachment groove. Insulation wall formed to be large.
(7) 기판 처리 장치에 이용되는 가열 장치의 원통 형상의 단열벽체로서, 내주면을 따라 평판 형상의 발열체를 수납하기 위한 부착홈을 갖는 원통 형상의 단열 블록이 복수 적층되고, 상기 단열 블록의 하단부에는 상기 단열 블록의 내주의 일부가 원형 링 형상으로 잘려진 상태로 결합 수컷부가 형성되어 있고, 상기 단열 블록의 상단부에는 상기 단열 블록의 외주의 일부가 원형 링 형상으로 잘려진 상태로 결합 오목부가 형성되어 있고, 상기 단열 블록의 내주면에 있어서의 상단과 해당 단열 블록과 인접하는 단열 블록의 내주면에 있어서의 상단과의 사이에 상기 부착홈이 형성되어 있고, 상기 부착홈을 형성하는 한 쌍의 측벽의 간격이 상기 부착홈의 바닥부로부터 해당 측벽의 정상부를 향해서 점차 커지도록 형성되어 있는 단열벽체.(7) A cylindrical heat insulating wall of a heating device used in a substrate processing apparatus, wherein a plurality of cylindrical heat insulating blocks having an attachment groove for accommodating a plate-shaped heating element are stacked along an inner circumferential surface thereof, A coupling male part is formed in a state in which a portion of the inner circumference of the insulating block is cut into a circular ring shape, and a coupling recess is formed in a state in which a portion of the outer circumference of the insulating block is cut in a circular ring shape in an upper end of the insulating block. The attachment groove is formed between an upper end on the inner circumferential surface of the heat insulating block and an upper end on the inner circumferential surface of the heat insulating block adjacent to the heat insulating block, and the interval between the pair of side walls forming the attachment groove is A heat insulation wall formed to gradually increase from the bottom of the attachment groove toward the top of the side wall.
(8) 상기 부착홈이 수직 방향으로 복수 개 형성되어 있는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 단열벽체.(8) The heat insulation wall according to any one of the above (1) to (7), wherein a plurality of the attachment grooves are formed in the vertical direction.
(9) 기판 처리 장치에 이용되는 발열체의 유지 구조체로서, 원통 형상으로 형성된 단열벽체의 내주면을 따라 평판 형상의 부착홈이 형성되어 있고, 이 부착홈 내에 상기 발열체가 마련되어 있고, 상기 부착홈을 형성하는 한 쌍의 측벽의 간격이 홈 밑바닥에 가까이 감에 따라서 작아지도록 형성되어 있는 발열체의 유지 구조체.(9) A holding structure for a heating element used in a substrate processing apparatus, wherein a flat mounting groove is formed along an inner circumferential surface of a heat insulating wall formed in a cylindrical shape, the heating element is provided in the mounting groove, and the mounting groove is formed. The holding structure of the heating element which is formed so that the space | interval of a pair of side walls may become small as it approaches a bottom of a groove | channel.
(10) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나의 단열벽체를 갖는 가열 장치.(10) The heating apparatus which has a heat insulation wall in any one of said (1)-(7).
(11) 상기 (8)의 단열벽체를 갖는 가열 장치.(11) The heating apparatus which has a heat insulation wall of said (8).
(12) 상기 (10)의 가열 장치를 갖는 기판 처리 장치.(12) A substrate processing apparatus having the heating device of (10).
(13) 상기 (11)의 가열 장치를 갖는 기판 처리 장치.(13) A substrate processing apparatus having the heating device of (11).
(14) 기판을 처리하는 처리실을 형성하는 프로세스 튜브와, 해당 프로세스 튜브의 주위를 포위하고 해당 프로세스 튜브의 내부를 가열하는 가열 장치를 포함하며, 상기 가열 장치는 원통 형상으로 형성되고, 해당 원통 형상의 내주면을 따라 평판 형상의 발열체를 수납하기 위한 부착홈을 갖고, 상기 부착홈을 형성하는 한 쌍의 측벽의 간격이 홈 밑바닥에 가까이 감에 따라 작아지도록 형성되어 있는 단열벽체를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.(14) a process tube forming a process chamber for processing a substrate, and a heating device surrounding the process tube and heating the inside of the process tube, wherein the heating device is formed in a cylindrical shape, and the cylindrical shape It has an insulating groove for accommodating the plate-shaped heating element along the inner circumferential surface of the, and has a heat insulating wall is formed so that the distance between the pair of side walls forming the attachment groove becomes smaller as the bottom of the groove closer Substrate processing apparatus.
(15) 상기 (14)의 기판 처리 장치를 이용하여 처리하는 반도체 장치의 제조 방법에 있어서, 상기 프로세스 튜브의 내부에 기판을 반입하는 공정과, 상기 가열 장치가 상기 프로세스 튜브의 내부를 가열하고, 상기 기판을 열처리하는 공정과, 상기 프로세스 튜브의 내부로부터 기판을 반출하는 공정을 갖는 반도체 장치의 제조 방법.(15) A method of manufacturing a semiconductor device, which is processed using the substrate processing apparatus of (14), wherein the step of loading a substrate into the process tube, and the heating device heats the inside of the process tube, And a step of carrying out the heat treatment of the substrate and a step of carrying out the substrate from the inside of the process tube.
이하, 본 발명의 1실시예를 도면에 의거하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Embodiment of this invention is described based on drawing.
본 실시예에 있어서, 본 발명에 관한 단열벽체는 본 발명에 관한 기판 처리 장치의 1실시예인 CVD 장치(배치식 종형 핫월형 감압 CVD 장치)에 설치된 본 발명에 관한 가열 장치의 1실시예인 히터 유닛에 사용되고 있다. In the present embodiment, the heat insulation wall according to the present invention is a heater unit which is one embodiment of the heating apparatus according to the present invention installed in a CVD apparatus (batch-type vertical hotwall pressure reduction CVD apparatus) which is one embodiment of the substrate processing apparatus according to the present invention. It is used for.
본 발명의 기판 처리 장치의 1실시예인 CVD 장치는, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 수직으로 배치되어 고정적으로 지지된 종형의 프로세스튜브(11)를 갖추고 있고, 프로세스튜브(11)는 외부튜브(12)와 내부튜브(13)로 구성되어 있다. The CVD apparatus, which is one embodiment of the substrate processing apparatus of the present invention, has a vertical process tube 11 arranged vertically and fixedly supported as shown in FIG. 1, and the process tube 11 is an outer tube. It consists of 12 and the inner tube 13.
외부튜브(12)는 석영(SiO2)이 사용되어 원통 형상으로 일체 형성되어 있고, 내부튜브(3)는 석영(SiO2)또는 탄화 실리콘(SiC)이 사용되어 원통 형상으로 일체 형성되어 있다. The outer tube 12 is formed of a cylindrical shape using quartz (SiO 2 ), and the
외부튜브(12)는 내경이 내부튜브(13)의 외경보다도 크고 상단이 폐색하고 하단이 개구한 원통 형상으로 형성되어 있고, 내부튜브(13)에 그 외측을 둘러싸도록 동심원으로 씌워져 있다. The outer tube 12 is formed in a cylindrical shape whose inner diameter is larger than the outer diameter of the inner tube 13 and the upper end is closed and the lower end is opened, and the inner tube 13 is covered with concentric circles so as to surround the outer side thereof.
내부튜브(13)는 상하 양단이 개구한 원통 형상으로 형성되어 있고, 내부튜브(13)의 통 중공부는 보트(22)에 의해서 수직 방향으로 정렬한 상태로 유지된 복수매의 웨이퍼가 반입되는 처리실(14)을 형성하고 있다. 내부튜브(13)의 하단 개구는 웨이퍼를 출납하기 위한 화로구(15)를 구성하고 있다. The inner tube 13 is formed in a cylindrical shape with upper and lower ends open, and the hollow portion of the inner tube 13 is a process chamber into which a plurality of wafers held in a vertically aligned state by the
외부튜브(12)와 내부튜브(13)의 사이의 하단부는, 원형 링 형상으로 형성된 매니폴드(16)에 의해서 기밀 밀봉되어 있고, 매니폴드(16)는 내부튜브(13) 및 외부튜브(12)에 대한 교환 등을 위해 내부튜브(13) 및 외부튜브(12)에 각각 착탈 자유롭게 부착되어 있다.The lower end portion between the outer tube 12 and the inner tube 13 is hermetically sealed by a manifold 16 formed in a circular ring shape, and the manifold 16 has an inner tube 13 and an outer tube 12. Removably attached to the inner tube 13 and the outer tube 12, for example, for exchange for).
매니폴드(16)가 CVD 장치의 히터 베이스(19)에 지지되는 것에 의해, 프로세스튜브(11)는 수직으로 설치된 상태로 되어 있다. By the manifold 16 being supported by the
매니폴드(16)의 측벽의 상부에는 배기관(17)이 접속되어 있고, 배기관(17)은 배기 장치(도시하지 않음)에 접속되어 처리실(14)을 소정의 진공도로 진공 배기할 수 있도록 구성되어 있다. 배기관(17)은 외부튜브(12)와 내부튜브(13)의 사이에 형성된 간격에 연통한 상태로 되어 있고, 외부튜브(12)와 내부튜브(13)의 간격에 의해서 배기로(18)가 구성되어 있다. 배기로(18)의 횡단면 형상은 일정 폭의 원형 링 형상으로 되어 있다. An exhaust pipe 17 is connected to an upper portion of the side wall of the manifold 16, and the exhaust pipe 17 is connected to an exhaust device (not shown) so that the process chamber 14 can be evacuated to a predetermined vacuum degree. have. The exhaust pipe 17 is in a state of communicating with the gap formed between the outer tube 12 and the inner tube 13, and the exhaust path 18 is closed by the gap between the outer tube 12 and the inner tube 13. Consists of. The cross-sectional shape of the exhaust path 18 is a circular ring shape of a predetermined width.
배기관(17)이 매니폴드(16)에 접속되어 있기 때문에, 배기관(17)은 원통 형상의 중공체가 형성되어 수직 방향으로 길게 형성된 배기로(18)의 최하단부에 배치된 상태로 되어 있다.Since the exhaust pipe 17 is connected to the manifold 16, the exhaust pipe 17 is in a state in which a cylindrical hollow body is formed and is arranged at the lowermost end of the exhaust path 18 formed long in the vertical direction.
매니폴드(16)에는 하단 개구를 폐색하는 밀봉캡(20)이, 수직 방향 하측으로부터 맞닿게 되어 있다. 밀봉캡(20)은 외부튜브(12)의 외경과 대략 같은 원반 형상으로 형성되어 있고, 프로세스튜브(11)의 외부에 설비된 보트 엘리베이터(21)(일부만이 도시됨)에 의해 수직 방향으로 승강되도록 구성되어 있다. In the manifold 16, the sealing cap 20 which closes the lower end opening comes into contact with the lower side in the vertical direction. The sealing cap 20 is formed in a disk shape approximately equal to the outer diameter of the outer tube 12, and is lifted in the vertical direction by a boat elevator 21 (only a part of which is shown) installed on the outside of the process tube 11. It is configured to be.
밀봉캡(20)의 중심선 상에는 피 처리 기판으로서의 웨이퍼(1)를 유지하기 위한 보트(22)가 수직으로 입각되어 지지되어 있다. On the centerline of the sealing cap 20, the
보트(22)는 복수매의 웨이퍼를 수평으로 또한 서로 중심을 모은 상태로 정렬시켜 유지하도록 되어 있다. The
밀봉캡(20)에는 가스 도입관(23)이 내부튜브(13)의 화로구(15)에 연통하도록 접속되어 있고, 가스 도입관(23)에는 원료 가스 공급 장치 및 캐리어 가스 공급 장치(모두 도시하지 않음)에 접속되어 있다. 가스 도입관(23)으로부터 화로구(15)에 도입된 가스는 내부튜브(13)의 처리실(14) 내를 유통하여 배기로(18)를 통하여 배 기관(17)으로부터 배기된다. A
외부튜브(12)의 외부에는 프로세스튜브(11)의 내부를 가열하는 가열 장치인 히터 유닛(30)이 외부튜브(12)의 주위를 포위하도록 동심원으로 설비되어 있다. Outside the outer tube 12, a
히터 유닛(30)은 스테인리스강(SUS)이 사용되어 상단 폐색이고 하단 개구의 원통 형상으로 형성된 케이스(31)를 구비하고 있고, 케이스(31)의 내경 및 전체 길이는 외부튜브(12)의 외경 및 전체 길이보다도 크게 설정되어 있다. The
케이스(31)의 내부에는 본 발명의 1실시예인 발열체의 유지 구조체가 설치되어 있다. 본 실시예에 관한 발열체의 유지 구조체는 발열체와 단열벽체(33)를 구비하고 있다. Inside the
본 발명의 1실시예인 단열벽체(33)는 외부튜브(12)의 외경보다도 큰 원통 형상으로 형성되어 있고, 외부튜브(12)와 동심원으로 설치되어 있다. 단열벽체(33)와 케이스(31)의 내주면과의 사이의 간격(32)은 공랭을 위한 공간이다. The
단열벽체(33)는 케이스(31)의 내경보다 작은 외경을 갖는 원반 형상의 천장벽부(34)와, 외부튜브(12)의 외경보다도 큰 내경 및 케이스(31)의 내경보다도 작은 외경을 갖는 원통 형상의 측벽부(35)를 구비하고 있다. The
천장벽부(34)는 측벽부(35)의 상단의 개구를 폐색하도록 씌워지고 있고, 천장벽부(34)의 상단면은 케이스(31)의 천장벽의 하면에 접하도록 마련되어 있다. The
또한, 천장벽부(34) 및 케이스(3l)의 천장벽을 관통하는 배기구를 마련하여, 단열벽체(33)와 외부튜브(12)와의 사이의 분위기를 강제 공랭시키도록 구성해도 좋다. In addition, an exhaust port penetrating the
측벽부(35)의 외경이 케이스(31)의 내경보다도 작게 설정되어 있는 것에 의해, 측벽부(35)와 케이스(31)와의 사이에는 공랭 공간으로서의 간격(32)이 형성되어 있다. Since the outer diameter of the side wall part 35 is set smaller than the inner diameter of the
또한, 간격(32)과 단열벽체(33)와 외부튜브(12)와의 사이의 공간을 관통시키도록 단열벽체(33)의 측벽부(35)에 관통공을 마련하여, 단열벽체(33)와 외부튜브(12)와의 사이의 분위기를 강제 공랭 시키도록 구성해도 좋다. In addition, a through hole is provided in the side wall part 35 of the
그리고, 단열벽체(33)의 측벽부(35)는 단열 블럭(36)이 복수개, 수직 방향으로 적층되는 것으로 하나의 통체로서 구축되어 있다. The side wall part 35 of the
도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 단열 블럭(36)은 단척의 원통 형상인 도너츠 형상의 본체(37)를 갖추고 있고, 본체(37)는 섬유 형상 또는 구 형상의 알루미나나 실리카 등의 절연재(insulating material)로서도 기능하는 단열재가 사용되고, 배큠폼 법의 성형 형태에 의해서 일체 성형되어 있다.As shown in Figs. 1 and 2, the insulating
또한, 단열 블럭(36) 및 본체(37)는 원통 형상의 내주 방향으로 복수개로 분할, 예컨대 원통 형상을 소정의 각도로 복수개로 분할한 상태로 성형하고, 그 후, 원통 형상으로 조립하도록 해도 좋다. In addition, the
이렇게 하면, 단열 블럭(36)에도 여유공간(움직기 쉬움)이 형성되기 때문에, 단열 블럭(36)에 응력이 가해졌다고 해도 깨지기 어렵게 된다. 바람직하게는, 4분할로 하면 사이즈적으로도 좋다.In this case, since a free space (easy movement) is formed also in the
본체(37)의 하단부에는 결합수컷부(볼록부)(38)가 본체(37)의 내주 일부를 원형 링 형상으로 잘려진 상태로 형성되어 있다. 본체(37)의 상단부에는 결합 오 목부(오목부)(39)가 본체(37)의 외주의 일부를 원형 링 형상으로 잘려진 상태로 형성되어 있다. A coupling male part (convex part) 38 is formed at the lower end of the
또한, 본체(37)의 상단의 내주측에는 내측 방향으로 돌출한 돌출부(37a)가 형성되어 있다. Further, a protruding
인접하는 상하의 단열블럭(36)의 돌출부(37a)의 사이에, 발열체를 부착하기 위한 부착홈(오목부)(40)이 측벽부(35)의 내주면을 원형 링형상으로 절결된 상태로 되도록, 일정깊이 일정높이로 형성되어 있다. 부착홈(40)은 각각의 단열블럭(36)에 대해 1개씩 형성되어 있으며, 1개의 닫힌 원형형상으로 되어있다. Between the protruding
부착홈(40)의 내주면에는 도 3(b)에 도시되어 있는 바와 같이, 발열체를 위치 결정 유지하기 위한 걸쇠형상의 유지기구(41)가 복수개, 둘레방향으로 대략 등간격으로 부착되어 있다. As shown in Fig. 3 (b), a plurality of clasp-shaped
부착홈(40)은 그 상하 방향의 폭이 원통 형상의 측벽부(35)의 외경 방향(원통의 중심과 반대 방향), 즉 홈 밑바닥(40a)에 가까이 감에 따라서 차차 좁아지도록 형성되어 있다. 즉, 부착홈(40)의 상하의 한 쌍의 측벽에는 테이퍼면(40b), (40c)이 형성되어 있고, 양 테이퍼면(40b), (40c) 사이의 거리는 홈 밑바닥(40a)에 가까이 갈수록 작아진다. The
또한, 다르게 말하면, 부착홈(40)의 수직 방향의 한 쌍의 측벽의 간격은, 측벽의 정상부(돌출부(37a)의 내주면 상)로부터 부착홈(40)의 바닥부(홈 밑바닥(40a)의 내주면 상)에 가까이 갈수록 점차 작아진다. In other words, the distance between the pair of side walls in the vertical direction of the
또한, 도 3(c)에 도시되어 있는 바와 같이, 테이퍼면(40b)은 부착홈(40)의 수직 방향의 한 쌍의 측벽 중 상측의 측벽에 형성되고, 부착홈(40)에 수납되어 있는 발열체(42)로부터 수직 방향 상측에 위치하여, 부착홈(40)의 원통 형상 반경 방향 중심측을 향해서 점차 수직 방향 상측으로 넓어지고 있다. In addition, as shown in FIG. 3C, the
또한, 테이퍼면(40c)은 부착홈(40)의 수직 방향의 한 쌍의 측벽 중 하측의 측벽에 형성되고, 부착홈(40)에 수납되어 있는 발열체(42)로부터 수직 방향 하측에 위치하여, 부착홈(40)의 원통 형상 반경 방향 중심측을 향해서 점차 수직 방향 하측으로 넓어지고 있다. Further, the tapered
발열체(42)에는 Fe-Cr-Al 합금이나 MOSi2 및 SiC 등의 저항 발열 재료가 사용된다. 발열체(42)는 도 3(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 물결형의 평판 형상을 하고 있다. 또한, 상측 물결부(42a)와 상측 간격(43a) 및 하측 물결부(42b)와 하측간격(43b)이 각각 교대로 형성되어 있다. 이들은 프레스 가공이나 레이저 절단 가공 등에 의해서 일체 성형된다. As the
발열체(42)는 단열 블럭(36)의 내주를 따라, 원형 링 형상으로 마련되어 있다. 발열체(42)가 형성하는 원형 링 형상의 외경은 단열 블럭(36)의 부착홈(40)의 내경(내주면의 직경)보다 약간만 소경이다. The
또한, 발열체(42)가 형성하는 원형 링 형상의 내경은 단열 블럭(36)의 돌출부(37a)의 내경보다 약간만 대경이다. In addition, the inner diameter of the circular ring shape formed by the
이상 기술한 바와 같이, 원형 링형상을 한 발열체(42)의 원통부(51)가 형성된다. As described above, the
도 1∼도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 발열체(42)의 원통부(51)는 단열블럭(36)의 부착홈(40)마다 마련되어 있다. 그 상하단에는 인접하는 다른 발열체(42)의 원통부(51)가 격리되어 마련되어 있다.As shown in FIGS. 1-3, the
도 3(a), (b)에 도시되어 있는 바와 같이, 복수개의 유지 기구(41, 41)가 상측 간격(43a)의 하단으로부터 하측 간격(43b)의 상단에 걸치도록 각각 배치되고, 단열 블럭(36)에 삽입된다. 이와 같이 해서, 부착홈(40)의 내주면으로부터 떨어진 상태에서 발열체(42)는 유지되어 있다.As shown in Figs. 3A and 3B, a plurality of holding
도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 발열체(42)의 원통부(51)의 양단부(44, 44)에는 한 쌍의 급전부(45), (46)가 원형 링 형상의 원주 방향과 직각이고 반경 방향 외향으로 각각 굴곡되어 형성되어 있다. 한 쌍의 급전부(45), (46)의 선단부에는 한 쌍의 접속부(47), (48)가 서로 역방향이 되도록, 급전부(45), (46)와 직각으로 각각 굴곡되어 형성되어 있다. As shown in Fig. 2 and Fig. 3, a pair of
한 쌍의 급전부(45), (46)에 있어서의 발열량의 저하를 억제하기 위해, 한 쌍의 급전부(45), (46)의 간격은 작게 설정되어 있다. In order to suppress the fall of the heat generation amount in the pair of
바람직하게는 한 쌍의 급전부(45), (46)가 원형 링 형상의 원주 방향으로부터 반경 방향 외향의 직각으로 각각 굴곡되는 개소는, 발열체(42)의 상측 물결부(42a)의 최상부 부근 혹은 하측 물결부(42b)의 최하부 부근으로 하면 좋다. Preferably, the portions where the pair of
이렇게 하는 것에 의해, 발열체(42)를 한 쌍의 급전부(45), (46)에 더욱 간격없이 깔 수 있다.By doing in this way, the
한 쌍의 급전부(45), (46)의 위치에 대응하는 원통 형상의 단열 블럭(36)에 는 한 쌍의 삽입통과홈(49), (50)이 각각 형성되어 있다. 양 삽입통과홈(49), (50)은 부착홈(40)측으로부터 원통 형상의 직경 방향으로 본체(37)의 외주측에 걸쳐 도달하도록 형성된다. 양 급전부(45), (46)가 양 삽입통과홈(49), (50)에 각각 삽입통과되어 있다.A pair of insertion through
또한, 삽입통과홈(49), (50)은 양 급전부(45), (46)가 삽입통과되기 전에는, 양 삽입통과홈(49), (50)의 사이도 포함시켜, 양 삽입통과홈(49), (50)이 하나의 삽입통과홈으로 되도록 형성해 두고, 양 급전부(45), (46)를 삽입통과한 후에, 양 급전부(45), (46) 사이에 섬유 형상 또는 구 형상의 알루미나나 실리카 등의 절연재로서도 기능하는 단열재를 매립함으로써, 단열벽체(33) 및 삽입통과홈(49), (50)을 형성해도 좋다.In addition, the insertion through
본체(37)의 외주면에 있어서의 양 삽입통과홈(49), (50)의 부분에는 애자(이하, 외측애자라고 함, 52)가 마련되어 있다. Insulators (hereinafter referred to as outer insulators) 52 are provided in the portions of the both insertion through
외측애자(52)는 알루미나나 실리카 등의 내수성을 갖는 절연재로서의 세라믹이 사용되고, 소결법 등의 적당한 제법에 의해, 단열 블럭(36)보다 경도, 구부림 강도 및 밀도를 높게 할 수 있다. 예를 들면, 외측애자(52)는 단열 블럭(36)보다 알루미나 성분의 함유율을 높게 함으로써 경도, 구부림 강도, 밀도를 높게 할 수 있다.As the
도 4(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 외측애자(52)는 대략 정방형이며, 단열 블럭(36)의 외주면의 곡면에 대응하도록 약간의 곡면 R1을 갖는 평반 형상으로 일체 성형되어 있고, 본체(37)의 외주면에 고정되어 있다.As shown in Fig. 4A, the
외측애자(52)는 적어도 단열 블럭(36)과 동등 이상의 경도, 동등 이상의 구부림 강도 및 동등 이상의 밀도를 구비하고 있다.The
또, 바람직하게는 외측애자(52)의 경도를 단열 블럭(36)의 경도보다도 높게 하면, 효과적으로 발열체(42)의 날뜀을 억지할 수 있다.In addition, preferably, if the hardness of the
또한, 바람직하게는 외측애자(52)의 구부림 강도 및/또는 밀도를 단열 블럭(36)의 구부림 강도 및/또는 밀도보다 높게 하면, 효과적으로 발열체(42)의 날뜀을 억지할 수 있다.In addition, preferably, when the bending strength and / or density of the
외측애자(52)의 상부에는 한 쌍의 급전부를 삽입통과하기 위한 삽입통과부로서의 한 쌍의 유지홈(53), (54)이 각각 형성되어 있다. 양 유지홈(53), (54)의 위치는 양 삽입통과홈(49), (50)의 위치에 대응시키고, 대략 동일 위치가 되도록 하고 있다. 양 유지홈(53), (54)에는 양 삽입통과홈(49), (50)에 삽입통과된 양 급전부(45), (46)가 각각 삽입통과되어 유지되어 있다.On the upper side of the
바람직하게는 도 4(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 유지홈(53), (54)은 외측애자(52)의 최상부에 이를 때까지 절결되도록 형성하면 좋다. 한 쌍의 급전부를 설치한 후에, 외측애자(52)를 부착하거나, 교환하는 것이 가능해지기 때문이다. 단, 유지홈(53), (54)은 외측애자(52)의 최상부까지 잘라내지 않고 구멍 형상으로 형성할 수도 있다.Preferably, as shown in Figure 4 (a), the retaining
외측애자(52)의 양 유지홈(53), (54)은 발열체(42)의 급전부(45), (46)를 유지하는 것에 의해, 발열체(42)의 날뜀을 억제할 수 있다. 양 유지홈(53), (54)의 간격은 본체(37)의 양 삽입통과홈(49), (50)의 간격에 대응시키고, 동일한 간격으 로 하고 있다.The holding
여기서, 발열체(42)의 날뜀이라는 것은 발열체(42)에 급전하는 것에 의해 발열체(42)가 열팽창을 일으키거나, 급전을 중지하는 것에 의해 열수축을 일으키거나 해서, 본래 배치되어 있는 위치로부터 어긋나거나, 이동하거나, 비틀리도록 움직이는 현상의 것을 말한다.Here, the skipping of the
부착홈(40)의 내주면에 있어서의 양 삽입통과홈(49), (50)에 대응하는 부위에는 애자(이하, 내측 애자라고 함, 55)가 맞닿아 고정되어 있다. Insulators (hereinafter referred to as inner insulators) 55 abut against and are fixed to portions corresponding to both insertion through
내측 애자(55)는 알루미나나 실리카 등의 내열성을 갖는 절연재로서의 세라믹이 사용되며, 소결법 등의 적당한 제법에 의해, 단열 블럭(36)보다도 경도, 구부림 강도 및 밀도를 높게 할 수 있다.The
예컨대, 내측 애자(55)는 단열 블럭(36)보다 알루미나의 성분의 함유율을 높게 함으로써, 경도, 구부림 강도, 밀도를 높게 할 수 있다.For example, the
도 4(b)에 도시되어 있는 바와 같이 내측 애자(55)는 대략 정방형으로서, 단열 블럭(36)의 부착홈(40)의 내주면의 곡면에 대응하도록 약간의 곡면 R2를 갖는 평반 형상으로 일체 성형되어 있다.As shown in Fig. 4 (b), the
내측 애자(55)는 적어도 단열 블럭(36)과 동등 이상의 경도가 구비되어 있다. The
또한, 바람직하게는, 내측 애자(55)의 경도를 단열 블럭(36)의 경도보다 높게 하면, 효과적으로 발열체(42)의 날뜀을 억지할 수 있다.In addition, preferably, if the hardness of the
또한, 바람직하게는 내측 애자(55)의 구부림 강도 및/또는 밀도를 단열 블 럭(36)의 구부림 강도 및/또는 밀도보다 높게 하면, 효과적으로 발열체(42)의 날뜀을 억지할 수 있다.In addition, if the bending strength and / or density of the
내측 애자(55)의 상부에는 한 쌍의 급전부를 삽입통과하기 위한 삽입통과부로서의 한 쌍의 유지홈(56), (57)이 각각 형성되어 있다. 양 유지홈(56), (57)의 위치는 양 삽입통과홈(49), (50)의 위치에 대응시키고, 대략 동일위치가 되도록 하고 있다. 양 유지홈(56), (57)에는 양 삽입통과홈(49), (50)에 삽입통과된 양 급전부(45), (46)가 각각 삽입통과되어 유지되어 있다.On the upper portion of the
바람직하게는, 도 4(b)에 도시되어 있는 바와 같이, 유지홈(56), (57)은 내측 애자(55)의 최상부에 이를 때까지 절결되도록 형성하면 좋다. 한 쌍의 급전부(45), (46)를 설치한 후에 내측 애자(55)를 부착하거나, 교환하는 것이 가능해지기 때문이다. 단, 유지홈(56), (57)은 내측 애자(55)의 최상부까지 잘라내지 않고 구멍 형상으로 형성할 수도 있다.Preferably, as shown in Figure 4 (b), the retaining
내측 애자(55)의 양 유지홈(56), (57)은 발열체(42)의 급전부(45), (46)를 유지하는 것에 의해 발열체(42)의 날뜀을 억제할 수 있다. 양 유지홈(56), (57)의 간격은 본체(37)의 삽입통과홈(49), (50)에 대응시키며, 동일한 간격으로 하고 있다.Both holding
내측 애자(55)의 내측 단면(단열 블럭(36)과 반대측의 단면 즉 발열체(42)의 원통부(51)측의 단면)에는 양 유지홈(56), (57)의 사이에, 발열체(42)의 한 쌍의 급전부(45), (46) 및 원통부(51)를 떼어놓는 격벽부(58)가 마련되어 있다. 격벽부(58)는 부착홈(40)의 내주면에 맞닿아 고정시켰을 때에 적어도 발열체(42)의 원 통부(51)의 내주면 상의 위치까지 마련되는 두께(t)로 되어 있다.An inner end face of the inner insulator 55 (an end face opposite to the
바람직하게는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 격벽부(58)는 부착홈(40)의 내주면에 접하도록 마련하여 고정시켰을 때에, 발열체(42)의 원통부(51)의 내주면 상을 넘어서 원통부(51)의 내측까지 마련되는 두께(t)로 하면 좋다. 이와 같이 하는 것에 의해, 효과적으로 발열체(42)의 한 쌍의 급전부(45), (46) 및 원통부(51)를 떼어놓을 수 있다.Preferably, as shown in FIG. 2, when the
또한, 격벽부(58)의 높이(h)는 부착홈(40)의 내주면에 맞닿아 고정했을 때에, 적어도 발열체(42)의 판 폭과 동등 이상의 값 내지 치수(h)로 되어 있다. 또한, 발열체(42)의 한 쌍의 급전부(45), (46)를 떼어놓도록 한 쌍의 급전부(45), (46)를 동일 높이의 위치에 설치할 수 있도록, 양 유지홈(56), (57)과 동일한 높이 위치에 마련되어 있다.In addition, when the height h of the
바람직하게는 격벽부(58)의 높이(h)는 도 3(a)에 도시되는 바와 같이, 부착홈(40)의 내주면에 접하도록 마련해서 고정했을 때에, 발열체(42)의 원통부(51)의 상측 물결부(42a)의 최상부의 높이와 하측 물결부(42b)의 최하부의 높이와의 사이의 값(h1)보다 크게 하면 좋다. 이와 같이 하는 것에 의해, 한 쌍의 급전부(45), (46) 및 원통부(51)를 효과적으로 떼어놓을 수 있다.Preferably, the height h of the
격벽부(58)는 내측 애자(55)의 내측 단면으로부터 양측에 구부림부 R3을 형성시켜 마련되어 있다. 이 구부림부 R3이 마련되는 것에 의해, 내측 애자(55)를 쉽게 성형할 수 있음과 동시에, 내측 애자(55)의 강도가 증가하여, 발열체(42)의 원통부(51)가 팽창하고, 신장하며, 격벽부(58)와 접촉해도 내측 애자(55)가 잘 깨 지지 않게 된다.The
또, 구부림부 R3은 곡면 형상으로 할 뿐만 아니라, 평탄면으로 이루어지는 테이퍼 형상으로 해도 좋다.In addition, the bent portion R3 may be not only curved, but also tapered.
도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 상단측의 발열체(42)의 한쪽의 접속부(이하, 플러스측 접속부라 함, 47)에는 급전단자(61)가 용접되어 있고, 다른 쪽의 접속부(이하, 마이너스측 접속부라 함, 48)에는 브리지선(62)의 상단부가 용접되어 있다. 브리지선(62)의 하단부는 하단측의 발열체(42)의 플러스측 접속부(47)에 접속되어 있다.2 and 3, a
따라서, 하단측의 발열체(42)의 플러스측 접속부(47)는 상단측의 발열체(42)의 마이너스측 접속부(48)의 바로 아래 부근에 위치하고 있으며, 그만큼 하단측의 발열체(42)의 원통부(51)의 양단부(44, 44)는 상단측의 발열체(42)의 원통부(51)의 양단부(44, 44)보다도 둘레방향으로 어긋난 상태로 되어 있다.Therefore, the positive
브리지선(62)은 이 브리지선(62)의 표면으로부터의 방열을 작게 억제하기 위해서, Fe-Cr-A1합금이나 MOSi2 및 SiC 등의 저항 발열 재료가 사용되고, 단면이 원형인 둥근 봉 형상으로 형성되어 있다. 단, 브리지선의 전류 용량의 사정에 따라서는 브리지선(62)은 단면이 사각형인 각진 봉 형상으로 형성해도 좋다.The
도 2 및 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 히터유닛(30)의 케이스(31)의 외주면에 있어서의 급전 단자(61)의 설치 장소에 대응하는 위치에는, 양 접속부(47), (48)나 브리지선(62)을 피복하는 단자 케이스(63)가 씌워져 있고, 단자 케이스(63) 의 내부에는 유리 울 등의 단열재(64)가 충전되어 있다. 단자 케이스(63)에는 복수개의 급전 단자(61)가 절연 애자(65)를 거쳐서 삽입되어 있다.As shown in FIG.2 and FIG.5, both
다음에, 상기 구성에 관한 CVD장치에 의한 IC 등의 반도체 장치의 제조 방법에 있어서의 성막 공정을 간단하게 설명한다.Next, the film formation process in the manufacturing method of semiconductor devices, such as IC by the CVD apparatus concerning the said structure, is demonstrated easily.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 복수매의 웨이퍼(1)가 보트(22)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 복수매의 웨이퍼(1)를 유지한 보트(22)는 보트 엘레베이터(21)에 의해서 들어 올려져 처리실(14)로 반입(보트로딩)된다. As shown in FIG. 1, when the plurality of wafers 1 are loaded (wafer charged) into the
이 상태에서, 밀봉캡(20)은 매니폴드(16)의 하단 개구를 밀봉한 상태가 된다.In this state, the sealing cap 20 is in a state of sealing the lower end opening of the manifold 16.
프로세스튜브(11)의 내부가 소정의 압력(진공도)이 되도록 배기관(17)을 거쳐서 진공 배기된다.The inside of the process tube 11 is evacuated through the exhaust pipe 17 so as to have a predetermined pressure (vacuum degree).
또한, 프로세스튜브(11)의 내부가 소정의 온도가 되도록 히터 유닛(30)에 의해서 가열된다. 이 때, 처리실(14) 내가 소정의 온도 분포로 되도록, 온도 센서(24)가 검출한 온도 정보에 의거하여 히터 유닛(30)의 발열체(42)로의 통전 상태가 피드백 제어된다.In addition, the inside of the process tube 11 is heated by the
계속해서, 보트(22)가 회전 기구(25)에 의해서 회전되는 것에 의해, 웨이퍼(1)가 회전된다. Subsequently, the wafer 1 is rotated by the
다음에, 소정의 유량으로 제어된 원료가스가 처리실(14) 내로 가스 도입관(23)을 통해서 도입된다. Next, the source gas controlled at a predetermined flow rate is introduced into the processing chamber 14 through the
도입된 원료 가스는 처리실(14) 내를 상승하고, 내부튜브(13)의 상단 개구로 부터 배기로(18)로 유출하여 배기관(17)으로부터 배기된다. The introduced source gas rises in the processing chamber 14, flows out of the upper end of the inner tube 13 into the exhaust path 18, and is exhausted from the exhaust pipe 17.
원료 가스는 처리실(14) 내를 통과할 때에 웨이퍼(1)의 표면과 접촉하고, 이 때, 열CVD 반응에 의해서 웨이퍼(1)의 표면 상에 박막이 퇴적(데포지션)된다.The source gas is in contact with the surface of the wafer 1 when passing through the process chamber 14, and at this time, a thin film is deposited (deposition) on the surface of the wafer 1 by the thermal CVD reaction.
미리 설정된 처리 시간이 경과하면, 불활성가스 공급원(도시하지 않음)으로부터 불활성 가스가 공급되고, 처리실(14) 내가 불활성 가스로 치환됨과 동시에, 처리실(14) 내의 압력이 상압으로 복귀된다.When a predetermined processing time elapses, an inert gas is supplied from an inert gas supply source (not shown), the process chamber 14 is replaced with an inert gas, and the pressure in the process chamber 14 is returned to normal pressure.
그 후, 보트 엘레베이터(21)에 의해 밀봉캡(20)이 하강되고, 매니폴드(16)의 하단이 개구됨과 동시에, 처리 완료의 웨이퍼(1)가 보트(22)에 유지된 상태에서, 매니폴드(16)의 하단으로부터 프로세스튜브(11)의 외부로 반출(보트언로딩)된다. Thereafter, the sealing cap 20 is lowered by the
그후, 처리 완료의 웨이퍼(1)는 보트(22)로부터 꺼내진다(웨이퍼 디스챠지).Thereafter, the processed wafer 1 is taken out of the boat 22 (wafer discharge).
그런데, 히터유닛(30)의 발열체(42)는 온도가 상승하면, 열팽창에 의해서 신장하기 때문에, 전체적으로 원형 링 형상의 발열체(42)의 원통부(51)는 직경이 커진다. 발열체(42)의 직경이 커지면, 발열체(42)는 유지 기구(41)에 의해 단열벽체(33)의 중심 방향으로의 이동만이 규제되어 있기 때문에, 발열체(42)는 부착홈(40) 내에서 반경 방향 외향으로 움직이는 상태가 된다. By the way, since the
예컨대, 도 6(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 상하의 측벽이 서로 평행하게 형성된 부착홈(40’)의 경우에는, 부착홈(40’) 내에서 반경 방향 외향으로 움직일 때에, 발열체(42)가 부착홈(40’)의 측벽면에 걸려버려, 걸린 부위가 고정단처럼 작용함으로써 발열체가 변형해 버릴 가능성이 있다. For example, as shown in Fig. 6A, in the case of the attachment groove 40 'where the upper and lower side walls are formed in parallel with each other, the
또한, 마찬가지로, 발열체가 열팽창 시에 부착홈(40’)의 측벽면에 걸려 그 걸린 상태대로, 발열체(42)가 온도 하강하여 수축하면, 해당 걸린 부위가 고정단처럼 작용함으로써, 발열체(42)가 변형해 버린다. 이러한 변형이 축적한 경우나 변형이 큰 경우에는, 발열체(42)가 단선될 가능성이 있다. 또한, 열팽창에 의해 상측 물결부(42a)는 상측에 하측 물결부(42b)는, 하측에 각각 신장하기 때문에 부착홈(40)의 양측벽과 발열체(42)와의 거리는 좁아지므로 상술의 문제는 더욱 현저해 진다. Similarly, when the heating element catches on the side wall surface of the attachment groove 40 'at the time of thermal expansion, and the
그러나, 본 실시예에 있어서는, 부착홈(40)의 양측벽에는 테이퍼면(40b), (40c)이 형성되어 있기 때문에, 도 6(b)에 도시되어 있는 바와 같이, 부착홈(40) 내에 있어 반경 방향 외향으로 움직일 때에, 발열체(42)가 부착홈(40)의 측벽면에 걸려 버리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 발열체(42)가 열팽창 시에 한쪽의 측벽측에 어긋났다고 해도, 테이퍼면에 발열체(42)가 미끄러져, 소정의 상하 위치에 둘 수 있다. However, in this embodiment, since the
따라서, 발열체(42)가 온도 하강하여 수축해도, 발열체(42)는 부착홈(40) 내에서 반경 방향 내향으로 움직여 본래의 위치로 되돌아간다. 즉, 발열체(42)의 열팽창 및 열수축에 동반하는 변형, 열화, 단선은 미연에 방지할 수 있다.Therefore, even if the
또한, 바람직하게는, 부착홈(40)의 홈 밑바닥(40a)의 수직 방향(상하 방향)의 폭은, 적어도 발열체(42a)의 원통부(5l)의 상측 물결부(42a)의 최상부의 높이와 하측 파(42b)의 최하부의 높이와의 사이의 값(hl)보다 큰 폭으로 하면 좋다. 이렇게 하는 것에 의해, 부착홈(40)의 홈 밑바닥(40a)까지 발열체(42)는 측벽면에 걸려 버리는 일 없이 열팽창 할 수 있다. Preferably, the width in the vertical direction (up and down direction) of the
상기 실시예에 의하면, 다음의 효과를 얻을 수 있다. According to the above embodiment, the following effects can be obtained.
l) 발열체가 부착되는 부착홈의 측벽을, 측벽간의 거리가 홈 밑바닥에 가까이 갈수록 작아지도록 경사시키는 것에 의해, 열팽창에 따라 발열체가 부착홈 내에 있어서 반경 방향 외향으로 움직일 때에, 발열체가 부착홈의 측벽면에 걸려 버리는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 발열체가 온도 하강하여 수축해도, 발열체는 부착홈 내에 있어서 반경 방향 내향으로 움직여 본래의 위치로 되돌아갈 수 있다. l) By inclining the side wall of the attachment groove to which the heating element is attached such that the distance between the side walls becomes smaller as the distance between the side walls becomes closer to the bottom of the groove, when the heating element moves radially outward in the attachment groove due to thermal expansion, It can prevent you from hanging on the wall. As a result, even if the heating element shrinks due to the temperature drop, the heating element can move radially inward in the attachment groove to return to the original position.
2) 발열체의 열팽창 및 열수축에 따르는 발열체의 변형이나 응력 부하를 방지하는 것에 의해, 발열체의 열팽창 및 열수축에 따라 발생하는 발열체의 열화나 단선을 미연에 방지할 수 있기 때문에, 발열체의 수명을 연장할 수 있다. 2) By preventing deformation or stress load of the heating element due to thermal expansion and thermal contraction of the heating element, deterioration or disconnection of the heating element generated by thermal expansion and thermal contraction of the heating element can be prevented in advance, thereby extending the life of the heating element. Can be.
3) 발열체의 열팽창 및 열수축에 따르는 발열체의 상하 방향(수직 방향)의 움직임을 소망하는 범위로 하는 것에 의해, 프로세스튜브 내의 보트에 상하 방향(수직 방향)으로 깔린 웨이퍼를 가열할 때의 상하 방향의 웨이퍼간의 온도가 발열체의 상하 방향으로의 이동에 의해, 웨이퍼로의 온도 분포를 열화시키거나, 적정한 온도 분포로 하도록 재조정할 필요가 발생하거나 하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 히터 유닛, 나아가서는 CVD 장치의 성능을 향상시킬 수 있다. 3) Up and down direction when heating the wafer spread in the up and down direction (vertical direction) to the boat in the process tube by setting the desired range of the vertical direction (vertical direction) movement of the heating element due to thermal expansion and thermal contraction of the heating element. Since the temperature between the wafers can be prevented from deteriorating the temperature distribution to the wafer or the need for readjustment to the proper temperature distribution due to the movement of the heating element in the vertical direction, the heater unit and the CVD apparatus Can improve the performance.
또, 본 발명은 상기 실시예의 형태에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경이 가능한 것은 말할 필요도 없다. In addition, this invention is not limited to the form of the said Example, Needless to say that various changes are possible in the range which does not deviate from the summary.
예컨대, 단열벽체는 복수개의 단열 블럭을 수직 방향으로 적층하여 일체의 원통체로 구축하여 구성하는 것에 한하지 않고, 일체적으로 성형해도 좋다. For example, the heat insulating wall is not limited to a plurality of heat insulating blocks stacked in a vertical direction to form an integral cylindrical body, and may be formed integrally.
외측 애자 및 내측 애자는 상기 실시예의 것을 사용하는 것에 한하지 않고, 생략하더라도 좋다. The outer insulator and the inner insulator are not limited to those of the above embodiment, and may be omitted.
본 발명에 관한 단열벽체는, CVD 장치의 히터 유닛에 있어서의 발열체의 유지 구조체에 적용하는 것에 한하지 않고, 산화막 형성 장치나 확산 장치 및 풀림 장치의 히터 유닛 등의 가열 장치의 단열벽체 전반에 적용할 수 있다. The heat insulating wall according to the present invention is not limited to being applied to the holding structure of the heating element in the heater unit of the CVD apparatus, but is applied to the whole heat insulating wall of the heating apparatus such as the oxide film forming apparatus, the diffusion apparatus, and the heater unit of the annealing apparatus. can do.
더욱이, 본 발명에 관한 기판 처리 장치는, CVD 장치에 적용하는 것에 한하지 않고, 산화막 형성 장치나 확산 장치 및 풀림 장치 등의 기판 처리 장치 전반에 적용할 수 있다. Furthermore, the substrate processing apparatus according to the present invention can be applied not only to a CVD apparatus but also to a substrate processing apparatus such as an oxide film forming apparatus, a diffusion apparatus, and an unwinding apparatus.
본 발명에 의하면, 열팽창 시에, 발열체가 부착홈 내에 있어서 반경 방향 외향으로 움직여도, 발열체가 부착홈의 측벽면에 걸리는 것을 방지할 수 있기 때문에, 열수축 시에는, 발열체는 부착홈 내에 있어서 반경 방향 내향으로 움직여 본래의 위치로 되돌아갈 수 있다.According to the present invention, since the heating element can be prevented from being caught by the side wall surface of the attachment groove even when the heating element moves radially outward in the attachment groove during thermal expansion, the heating element is radially inward in the attachment groove at the time of thermal contraction. To return to its original position.
Claims (15)
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