JPH0515765A - ガス供給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば熱処理部へ処理ガスを供給する場合、
ガス供給路を均一に加熱し、また作業性を向上するこ
と。 【構成】 縦型熱処理装置１の筐体１４の上部と加熱室
５との間にダクト６を接続し、これにより熱処理部の排
熱を加熱室５内に導入するようにする。更に加熱室５に
は外気を取り込むためのダクト７及び排気ファン８１を
備えた排気用のダクト８を接続する。ダクト６、７には
ダンパ６１、７１を設け、加熱室５内の温度センサより
の検出温度に基づいてコントローラ９を介してダンパ６
１、７１の開度を調節し、加熱室５内の温度をコントロ
ールする。このような加熱室５内に、バルブなどのガス
供給制御系を含む、処理ガスのガス供給路を収納してガ
ス供給制御系を保温する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば半導体ウエハの熱
処理装置にガスを供給するためのガス供給システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体プロセスにおける熱処理プロセス
において、熱処理装置に対するガス供給路を所定の温度
に保温することが必要な場合がある。例えば処理ガスと
して液化ガスを用いるときには、ガス供給路をガスの沸
点以上に保温して結露を防止しなければならないし、あ
るいは液化ガスでなくとも反応管内で十分な熱分解を行
わせるために、予め処理ガスを加熱しておくことが望ま
しいことがある。

【０００３】このため従来ではテープ状のヒータ（テー
プヒータ）をガス配管や、バルブ、マスフロメータなど
のガス供給制御系に巻き付けて、これらを加熱し、所要
の温度に保温するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで最近の半導体
ウエハの熱処理プロセスは、多岐に亘っていて一つの熱
処理装置で種々の処理が行われることから、供給すべき
ガスの種類が多く、しかもコンパクト化を図って設置ス
ペースをできるだけ狭くするために、ボックス内にバル
ブ、マスフロメータなどのガス供給制御系や配管などを
収納してガス供給ユニットを構成し、これを例えば熱処
理装置に隣接して配置するといったことも検討されてい
る。

【０００５】しかしながらこのようにガスの種類が多い
上、コンパクト化が図られると、ボックス内の配管は非
常に複雑な三次元構造となり、従ってテープヒータの巻
き付け作業が非常に煩わしく、面倒な手間を要するとい
う問題があり、また温調器のための適当な設置スペース
を確保することが困難であった。

【０００６】更にバルブやマスフロメータなどのガス供
給制御系については圧損があるので温度低下により結露
しやすいが、これらに対してはそれらの構造上ガス供給
路の全周に亘ってテープヒータを巻き付けることが極め
て困難であるか、あるいは巻き付けができないものもあ
る。このためガス供給路内にテープヒータから均一に伝
熱することができないし、またガス供給路の一部から放
熱することもあり、従ってガス供給制御系において、結
露して所定のガス供給ができなくなる場合があった。

【０００７】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、加熱するにあたっての作業
性が良く、しかもガス供給路を均一に加熱することがで
きて、例えば結露を確実に防止することができるガス供
給システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガス処理部に
ガスを供給するためのガス供給路の一部または全部を加
熱室内に収納したことを特徴とする。

【０００９】この場合加熱室内に熱媒体である加熱用ガ
スを通気させるための通気路と、加熱室内の温度を調整
するための温度調整手段を設けてもよい。

【００１０】また加熱室内のガス供給路には、バルブや
マスフロメータなどのガス供給制御系を設けてもよい。

【００１１】更に本発明を熱処理部に処理ガスを供給す
るシステムに適用した場合において、前記熱処理部の排
熱を熱媒体である加熱用ガスに伝熱するための熱交換部
と、前記ガス供給路の一部または全部を収納した加熱室
と、前記熱交換部よりの加熱用ガスを前記加熱室内に通
気させるための通気路と、前記加熱室内の温度を調整す
るための温度調整手段と、を設けてなることを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】例えば熱処理部の排熱を熱媒体である加熱用ガ
スに熱交換部にて伝熱して加熱し、加熱された加熱用ガ
スが加熱室内を通気する。そして加熱室内を温度調整手
段により所定の温度に調整した後、ガス供給路に処理ガ
スを通じると、ガス供給路の途中にガス供給制御系が設
けられている場合においても、均一に処理ガスが加熱さ
れ、例えば液体ソースを処理ガスとして用いている場
合、結露することがない。

【００１３】

【実施例】以下本発明を縦型熱処理装置のガス供給シス
テムに適用した実施例について説明する。図１中１は縦
型熱処理装置であり、筒状体１１は上端が開口されてい
て、熱処理部を形成する反応管１０やヒータ（図示せ
ず）などを収納している。前記筒状体１１の下方側に
は、反応管１０内にウエハボート１２をロード、アンロ
ードするためのボートエレベータ１３などが設けられて
おり、縦型熱処理装置１全体は、筐体１４内に収納され
ている。

【００１４】前記反応管１０には、ガス供給路としての
ガス供給管２の一端が接続されると共に、前記ガス供給
管２の他端側には、ガス供給源４がガス供給制御系３を
介して接続されており、このガス供給源４からガス供給
管２を介して反応管１０内に処理ガスが供給される。な
お処理ガスとは、反応ガス及びキャリアガスの双方を含
めた意味である。

【００１５】図１では便宜上ガス供給管２及びガス供給
源４を各々１個のみ記載してあるが、実際には図２に示
すようにシステムに対応して例えばｎ個のガス供給源４
−１〜４−ｎが用意されると共に、これらに夫々ガス供
給管２−１〜２−ｎが接続される。

【００１６】また前記ガス供給制御系３は図１では鎖線
で示してあるが、具体的には図２に示すように例えばバ
ルブＶ１〜Ｖｎ、マスフロメータＭ１〜Ｍｎなどが相当
し、密閉構造のチャンバ５１により構成された加熱室５
内に収納されている。

【００１７】前記加熱室５には、加熱用ガスを導入する
ための例えば外径２０ｃｍの第１のダクト６の一端が接
続されており、このダクト６の他端は、前記熱処理装置
１の筐体１４の上部に接続されている。前記筐体１４内
の上部は、筒状体１１の上端が開口しているためヒータ
により直接加熱されて例えば７００〜８００℃の温度に
なっており、筐体１４の下部の隙間から当該筐体１４内
に吸引されて入り込んだ外気（室内の空気）は、筒状体
１１の上部を通過するときに例えば百数十度の温度に加
熱されて、ダクト６より前記加熱室５内に導入される。

【００１８】この例では、加熱室５内に導入される空気
は熱媒体である加熱用ガスに相当するものであり、また
筐体１４は、熱処理部の排熱を加熱用ガスに給熱するた
めの熱交換部に相当するものである。

【００１９】また前記第１のダクト６は途中で分岐して
分岐路６ａを有しており、この分岐路６ａを通じて空気
を例えば工場内の他の加熱システムに供給して、熱処理
部の排熱の有効利用を図っている。

【００２０】前記加熱室５には、加熱室５内の温度を調
整するための温度調整用のガス例えば外気（室内の空
気）を直接取り込むために第２のダクト７が接続される
と共に、加熱室５内の空気を排気するために排気ファン
８１を備えた第３のダクト８が接続されており、この排
気ファン８１を作動させることによって熱処理装置１よ
りの加熱された空気と温度調整用の空気とを夫々ダクト
６、７を介して加熱室５内に取り込むようにする。この
場合第１及び第３のダクト６、８は、加熱室５内に加熱
用空気を通気させるための通気路を構成している。

【００２１】前記ダクト６、７には夫々ダンパ６１、７
１が設けられると共に、加熱室５内に温度センサ９１が
設けられており、コントローラ９によって温度センサ９
１の検出温度にもとずきダンパ６１、７１の開度を調節
して、熱処理装置１からの加熱された空気と冷却用の外
気との導入量をコントロールするようになっている。な
お図１中９２は加熱室５内の圧力を検出する圧力計であ
り、加熱室５内が過大圧力になったときに排気ファン８
１の排気量を例えば最大にして減圧するようにしてい
る。

【００２２】次に上述実施例の作用について述べる。先
ず排気ファン８１を作動させると、外気が熱処理装置１
の筐体１４の中に下部の隙間などから入り込み、例えば
７００〜８００℃の高温領域である筒状体１１の上方を
通ることにより、例えば１００℃前後の温度に加熱さ
れ、第１のダクト６を介して加熱室５内に取り込まれる
と共に、温度調整用の外気が第２のダクト７から加熱室
５内に取り込まれ、ここで自然拡散により混合されて加
熱室５内が所定の温度に加熱される。

【００２３】この場合コントローラ９により、温度セン
サ９１からの検出温度を監視し、この温度が処理ガスや
処理プロセスに応じて予め設定した範囲内となるように
ダンパ６１、７１の開度を調節して熱処理装置１よりの
排熱量と温度調整用のガスの取り込み量とをコントロー
ルする。こうして加熱室５内が所定の温度に加熱された
後、ガス供給源４（４−１〜４−ｎの中から選択された
ガス供給源４）から反応ガスやキャリアガスなどをガス
供給管２を介して反応管１０内に供給し、ウエハボート
１２上の半導体ウエハに対して所定の熱処理を行う。

【００２４】そしてバルブ（Ｖ１〜Ｖｎ）やマスフロメ
ータ（２−１〜２−ｎ）などからなるガス供給制御系３
は、熱媒体である加熱された空気の中に置かれているた
め、全周に亘って均一に加熱される。従ってガス供給源
として液化ガスを用いる場合、例えばＣＶＤ処理時に液
体ソースであるテオス（Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）を用い
る場合、テオスの沸点以上に加熱室５内を加熱しておく
ことにより結露を確実に防止できる。また例えば反応管
１０内のガス導入口付近における熱分解を十分に行うた
めに処理ガスを予備加熱することが望ましい場合にも、
処理ガスが加熱室５内のガス供給制御系５を通過するこ
とによって予備加熱される。

【００２５】なお熱処理工程が終了し、次の熱処理工程
に移るまでの間は、例えばダンパ６１を閉じておき、筐
体１４よりの空気の全部を分岐路６ａ側に送気して排熱
の有効利用を図る。

【００２６】以上において加熱室５内の温度を調整する
ためには、第２のダクト７を第１のダクト６に連結する
ようにしてもよいし、外気の代りに不活性ガスを取り込
むようにしてもよく、あるいは例えば冷却水管を第１の
ダクト６に設けて、その水量を調整するなどの手法でも
よい。

【００２７】また本発明では、例えば結露の問題はない
が、処理ガスの加熱を必要とする場合には、ガス供給制
御系を加熱室の外に配置し、ガス供給管のみを加熱する
ようにしてもよいし、更には加熱室における加熱とテー
プヒータとを併用することもできる。

【００２８】以上において処理ガスを供給する場合、通
常処理ガスの圧力制御及び流量制御を行っているが、圧
力制御系及び流量制御系の双方を加熱室内に収納しても
よいし、あるいは流量制御系のみを加熱室内に収納して
もよく、この場合流量制御系を収納した加熱室を熱処理
装置の筐体１４の天井部に設置するようにしてもよい。

【００２９】なお、本発明は、加熱室内にガス供給路を
加熱するにあたっては、加熱用ガスを通気させる代り
に、赤外線ランプ等により加熱するようにしてもよく、
また熱処理以外のガス処理を行うためのシステムにも適
用できる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ガス供給路を
加熱室内に収納して加熱するようにしているため、テー
プヒータを巻き付ける作業が不要になり、特にガス供給
路が複雑な場合作業性の点で非常に有利である。

【００３１】そして請求項２の発明によれば、ガスを熱
媒体としているのでガス供給路を均一に加熱することが
できてガスを所定の温度に確実に保温することができ、
特に請求項３の発明の如くガス供給制御系を加熱室内に
収納した場合には、ガス供給制御系における結露を確実
に防止できるなど非常に有効である。

【００３２】更に請求項４の発明によれば、上述の効果
に加えて次のような効果がある。即ち熱処理部へ供給さ
れる処理ガスに対して、熱処理部が排熱を利用して保温
しているため、省エネルギ−化を図ることができ、コス
トが低くて済む。そして結露を確実に防止できるので常
に良好な熱処理を行なうことができるし、また処理ガス
の種類が多くなり、コンパクト化が図られている実情か
らして、テープヒータの巻き付け作業が不要になること
は、作業性が格段に向上し、実用上極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す説明図である。

【図２】図１の実施例におけるガス供給制御系の詳細を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 縦型熱処理装置 １０ 反応管 １４ 筐体 ３ ガス供給制御系 ４ ガス供給源 ５ 加熱室 ６、７、８ ダクト ６１、７１ ダンパ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス処理部に処理ガスを供給するための
   ガス供給路の一部または全部を加熱室内に収納したこと
   を特徴とするガス供給システム。
2. 【請求項２】 加熱室内に熱媒体である加熱されたガス
   を通気させるための通気路と、 前記加熱室内の温度を調整するための温度調整手段と、 を有してなる請求項１記載のガス供給システム。
3. 【請求項３】 加熱室内に収納されるガス供給路には、
   ガス供給制御系が設けられている請求項１または請求項
   ２記載のガス供給システム。
4. 【請求項４】 ガス供給路を介して熱処理部に処理ガス
   を供給するガス供給システムにおいて、 前記熱処理部の排熱を熱媒体である加熱用ガスに伝熱す
   るための熱交換部と、 前記ガス供給路の一部または全部を収納した加熱室と、 前記熱交換部よりの加熱用ガスを前記加熱室内に通気さ
   せるための通気路と、 前記加熱室内の温度を調整するための温度調整手段と、 を設けてなることを特徴とするガス供給システム。