JPH07106318A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱処理後の排気ガスが反応管外の排気管を流
れるに従い、温度が下がる事によって結露した廃液が排
気管内に発生しても、液溜め部にて廃液を集中捕獲して
外部に排出するので、圧力調整機構の正常動作を可能と
し、処理ウェハを均一に熱処理することができる。 【構成】 半導体ウェハ１７を収容して熱処理をするプ
ロセスチューブ１０と、このプロセスチューブ１０に接
続された第１の排気管２２の途中に、圧力調整機構４０
を設けた熱処理装置において、前記圧力調整機構４０の
上部側の前記第１の排気管２２の途中に、少なくとも一
つ設けられた液溜管２３と、この液溜管２３から廃液排
出管５１を介して接続された、廃液排出機構５０とから
構成されたことを特徴とする熱処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に半導体ウェハ等の熱処理プ
ロセスラインは、多数のプロセスチューブを備えた熱処
理炉を設置し、これらの炉の排気系ダクトを共通にして
工場の排気ダクトに接続して製造ラインを構成してい
る。熱処理装置のプロセス排気能力は装置設置場所であ
る工場の排気能力に左右され、複数枚の半導体ウェハを
均一に熱処理するために一定であることが望まれてい
る。しかしながら、プロセスチューブである反応管内の
圧力が、プロセス実行中に変動することが多々発生して
いた。

【０００３】この反応管内の圧力の変動により生ずる排
気管内の圧力の変動を防止するため、排気管途中に設け
た圧力調整機構によって、自動的に内圧を調節して装置
内を均一に排気する技術としては、特開平３−２１９２
００号公報に記載された技術がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
排気技術では装置の構成上、すなわち排気管の途中に設
けられた膨大状の凹部と、この凹部の内側縁に弾性部材
から成るＯリングと、Ｏリングの上部に中心部が凹状に
形成された円形の可動弁が自重でＯリングを押しつけ、
大気との気密状態を設定しているフロート式圧力調整機
構では、熱処理後の排気ガスがプロセスチューブ外の排
気管路を流れるに従い、温度が下がる事によって結露し
た廃液により、圧力調整機構が動作不良を起こし、所望
の排気比を一定に保持する事ができないため、半導体ウ
ェハを均一に熱処理できない等の改善点を有する。

【０００５】本発明は、この様な事情のもとに成された
ものであり、その目的は熱処理後の排気ガスが反応管外
の排気管を流れるに従い、温度が下がる事によって結露
した廃液が排気管内に発生しても、液溜め部にて廃液を
集中捕獲して外部に排出するので、圧力調整機構の正常
動作を可能とし、処理ウェハを均一に熱処理することの
できる処理装置を提供する事にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、被処
理体を収容して熱処理をする反応管と、この反応管に接
続された排気管の途中に、圧力調整機構を設けた熱処理
装置において、前記圧力調整機構の上部側の前記排気管
途中に少なくとも一つ設けられた液溜め部と、この液溜
め部から廃液排出管を介して接続された、廃液排出部と
から構成されたことを特徴とする。

【０００７】請求項２の発明は、前記廃液排出部には、
廃液を所定量蓄積し所定以上の廃液を流出させる廃液容
器を備え、この廃液容器に蓄えられた廃液によって前記
排気管内と外部雰囲気とを遮断したことを特徴とする。

【０００８】請求項３の発明は、被処理体を設けて熱処
理をする反応管と、この反応管に設けられた排気系に、
圧力調整機構を設けた熱処理装置において、前記圧力調
整機構の上部側の前記排気管途中に少なくとも一つ設け
られた液溜め部とから構成されたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明において、熱処理後の排気ガスが反応管
外の排気管を流れるに従い、温度が下がる事によって結
露した廃液が排気管内に発生しても、液溜め部にて廃液
を集中捕獲して、廃液排出管を介して接続された廃液排
出部から外部に排出するので、廃液が圧力調整機構には
流れ込まず、圧力調整機構の正常動作を可能とする。

【００１０】

【実施例】以下本発明の実施例について具体的に説明す
る。図１は本発明を縦型常圧水蒸気酸化熱処理装置に適
用した一実施例を示す説明図である。耐熱材料、例えば
石英からなる垂直方向に長く底面に蓋部を有する反応
管、例えば縦型のプロセスチューブ１０の一端部にプロ
セスガス導入管１２が連結され、他端部に排出管１３が
設けられている。

【００１１】上記プロセスチューブ１０の側壁周囲には
同軸的に筒上ヒータ、例えば抵抗加熱ヒータ１６が設け
られ、プロセスチューブ１０を所定の熱処理温度、例え
ば８００℃〜１２００℃の範囲で適宜制御設定可能であ
る。被処理体として、例えば複数枚の半導体ウェハ１７
は耐熱性材料、例えば石英製ウェハボート１８に収容さ
れ、この石英製ウェハボート１８は載置台１９に設置さ
れ、上記プロセスチューブ１０内の予め定められた位
置、すなわち均熱領域に収納されるように構成されてい
る。

【００１２】上記載置台１９は蓋体２０上に設置され、
この蓋体２０は図示しない昇降機構により上記複数枚の
半導体ウェハ１７を収納した状態で上下方向にに移動す
る事ができ、半導体ウェハ１７を収納した上記ウェハボ
ート１８を上記プロセスチューブ１０に対しての搬入搬
出を行えるように構成されている。

【００１３】前記プロセスガス導入管１２には、処理ガ
ス例えば水蒸気発生源３２から水蒸気を、マスフローコ
ントローラ３４からＨＣｌガスを供給できるよう構成さ
れている。

【００１４】前記排出管１３は、結合バルブを介して水
平に配置された第２の排気管２１が結合され、この第２
の排気管２１には、主筒を垂直に配置した第１の排気管
２２が結合されており、この第１の排気管２２には配管
途中に液溜め部、例えば鍵形あるいはＵ字形に湾曲され
た液溜管２３が設けられている。この液溜管２３ａ，２
３ｂを、排気流の上流側下流側に配して圧力調整機構４
０が設けられている。

【００１５】この圧力調整機構４０は、排気流の圧力を
予め設定された圧力に自動的に設定するためのもので、
排気路であれば配管の途中に限らず何処に設けてもよ
い。

【００１６】次に図２に示すように、圧力調整機構４０
の構成は第１の排気管２２の途中から例えば下方に曲げ
られた支流管４１の端部に膨大状の凹部４３が設けら
れ、この凹部４３の内側縁に弾性部材から成るＯリング
４４が配設されている。このＯリング４４の上部には中
心部が凹状に形成された円形の可動弁４５が自重でＯリ
ング４４を押しつけ、圧力調整機構４０と大気との気密
状態を設定している。

【００１７】上記第１の排気管２２と上記第２の排気管
２１の接続点より例えば下方、及び液溜管２３の例えば
下方には廃液排出部、例えば廃液排出機構５０が配置さ
れている。強制吸引機構を設ければ上方でも良い。この
廃液排出機構５０は図３に示すように、図１の上記第１
の排気管２２及び液溜管２３から延長して位置する廃液
排出管５１を廃液容器、例えば廃液溜め部５２の内側に
挿入配置し、この廃液溜め部５２の上部には穴部５４を
少なくとも１以上設け、廃液５５が上部穴部５４から溢
れ出る様に構成され、廃液溜め部５２の周囲は外側ケー
ス５６で密閉されて構成されている。この溢水構造によ
り共通廃液管６３との直結を回避し、排気流の乱れを防
止している。

【００１８】このようにして一系統の熱処理装置が構成
されている。このような熱処理装置が、半導体製造工場
では複数系統並列に配置され、これらの排気系及び廃液
排出系は、最終的には図１に示すように一系統に集合さ
れる。

【００１９】即ち、複数のプロセスチューブ１０の排気
駆動を、共通排気管６１に設置した排気能力の大きな１
つの排気ファン６２により排気されるように構成されて
いる。この排気ファン６２については真空ポンプで構成
しても良い。

【００２０】また、複数のプロセスチューブ１０の熱処
理後の排気ガスが、排気管路を流れるに従い温度が下が
る事によって結露した廃液は、廃液排出機構５０から共
通廃液排出管６３を介して排出されるよう構成されてい
る。

【００２１】尚、高温ガスやＨＣｌ等の腐食性ガスと接
触する前記プロセスガス導入管１２、排出管１３、第２
の排気管２１、第１の排気管２２、液溜管２３、圧力調
整機構４０、廃液排出機構５０、廃液排出管５１、及び
共通廃液排出管６３の部分は、非金属、例えば石英やフ
ッ素樹脂等の耐熱耐食性部材から構成されている。

【００２２】このように多数の常圧熱処理装置の排気系
が一系統に統一されるため、排気量の総量は一定にする
必要がある。従って、この排気量を一定にする手段とし
て、圧力調整機構が各系の排気管路に設けられている。

【００２３】次に前述実施例の作用について述べる。複
数のプロセスチューブ１０の内、１つのプロセスチュー
ブ１０に処理ガスが供給されており、他のプロセスチュ
ーブ１０には処理ガスが供給されず蓋体２０が閉じられ
ている状態では、排気ファン６２の排気能力に対して流
れる処理ガスの流量が少ないため、第１の排気管２２の
中の圧力は比較的大きく負圧状態となる。

【００２４】その結果、可動弁４５の重さより可動弁４
５に加わる差圧の力が大きくなり、可動弁４５は大きく
浮き上がり凹部４３を介して大気が第１の排気管２２へ
流入し、内圧は予め定めれた圧力に常に保たれる。

【００２５】更に、他のプロセスチューブ１０に半導体
ウェハ１７を搬入するため蓋体２０を開けた状態では、
プロセスチューブ１０から多量の大気が第１の排気管２
２に流れ込み、内圧は上昇する。

【００２６】この時、今まで大きく開いていた圧力調整
機構４０の可動弁４５の開度が狭くなり、所望の圧力が
得られる状態で安定する。このように圧力調整機構４０
の可動弁４５の開度が第１の排気管２２内の圧力に応じ
て変化し、常に所望の圧力が保たれるように作動する。
プロセス状態を変えるためプロセスチューブ１０に流す
ガスの流量を変化させた場合も、上記と同様に圧力調整
機構４０の可動弁４５が作動し、常に所望の圧力に保持
する。

【００２７】また、廃液については抵抗加熱ヒータ１６
によりプロセスチューブ１０内の均熱領域を、酸化処理
温度例えば１０００℃の温度に設定し、処理ガスとして
水蒸気とＨＣｌガスをプロセスチューブ１０内に収納さ
れている被処理体、例えば半導体ウェハ１７に供給す
る。そしてプロセスチューブ１０内を通過して排気され
第１の排気管２２の内壁で水蒸気が冷やされ、ＨＣｌを
含んだ廃液はこの第１の排気管２２の内壁に沿って落下
し、液溜管２３から更に廃液管５１を通り廃液排出機構
５０の廃液溜め部５２から溢れだし、共通廃液排出管６
３に排出する。

【００２８】以下に前述実施例の効果について説明す
る。本発明によれば、熱処理後の排気ガスがプロセスチ
ューブ１０外の排気管路を流れるに従い、温度が下がる
事によって結露した廃液が排気管路内に発生しても、液
溜管２３にて集中捕獲し廃液排出管５１を介して排出す
ることができる。また、廃液が圧力調整機構４０には流
れ込まず外部に漏れ出る事を防止し、可動弁４５の正常
動作を可能とする。

【００２９】従って、熱処理の中でもウェット酸化処理
のように多量の水蒸気を流し、どの様に廃液が多くなっ
ても廃液によって第１の排気管２２や第２の排気管２１
は塞がれることはなく、半導体ウェハ１７間のバラツキ
のない所望の処理を行うことができる。

【００３０】また、プロセスチューブ１０内を流れるプ
ロセスガスの均一排気が可能となり、もって装置内のガ
ス流に乱れが生じなくなり、半導体ウェハ１７の面内面
間均一性を良好に処理する事ができる。

【００３１】更に、ＨＣｌ等の腐食性ガスを流しても廃
液排出機構５０は非金属の耐蝕性部材で構成されている
ため、腐食は起こらない。

【００３２】次に本発明の他の実施例について説明す
る。図４に示すように、排出管１３は結合バルブを介し
て水平に配置された第２の排気管２１が結合され、この
第２の排気管２１には、主筒を垂直に配置した第１の排
気管２２が結合されている。この第１の排気管２２は配
管途中に分岐して設けられた支流管４１に液溜め部、例
えば鍵形あるいはＵ字形に湾曲された液溜管２３が設け
られている。この液溜管２３を経て下方に曲げられた支
流管４１の端部に圧力調整機構４０が設けられている。

【００３３】従って上流側下流側の少なくとも一方に液
溜管２３を設けてもよい。この実施例では、液溜管２３
を圧力調整機構４０の上流側に設けた例について説明し
たが、排気ガスが液化した廃液が圧力調整機構４０に流
入するのを防止する手段であれば何でもよく、この実施
例では少なくとも上流側が望ましい。

【００３４】また排気流路に冷却部を設け、この冷却部
で強制的に排気ガスを液化し、この液化部に液溜め部を
設ければ、この場合も液溜め部は一か所でよい。尚、図
４においてその他の部分は前述第一実施例と同じである
ので、同一部分には同一符号を付して、その説明は省略
する。

【００３５】本実施例の作用について説明すると、前述
第一実施例と同じく、圧力調整機構４０の可動弁４５の
開度が第１の排気管２２内の圧力に応じて変化し、常に
所望の圧力が保たれるように作動し、プロセス状態を変
えるためプロセスチューブ１０に流すガスの流量を変化
させた場合も、上記と同様に圧力調整機構４０の可動弁
４５が作動し、常に所望の圧力に保たれる。また、廃液
についても液溜管２３から廃液排出管５１を通り、廃液
排出機構５０の液溜め部５５から溢れだし、共通廃液排
出管６３に排出される。

【００３６】本実施例では、第一実施例に比較してより
簡単な装置構成によって、処理ウェハ間のバラツキのな
い等の、所望の処理を行うことができる。

【００３７】尚、本発明は前述実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可
能である。

【００３８】本発明は必ずしも複数のプロセスチューブ
に対して排気駆動源を共通化したものに適用するものに
限らず、第１の排気管２２が単一のプロセスチューブ１
０専用に設けられている場合においても、プロセス状態
を変えるため処理ガスの流量を変えたり、電源電圧変動
等により排気ファン２５の性能が変わったりする事があ
り、均一排気を行うために本発明は有用である。

【００３９】また、所望の圧力で圧力調整機構４０の可
動弁４５の重さを調整できるようにするか、可動弁４５
をスプリングで押すか又は引っ張ることも本発明を実施
する上で有用である。

【００４０】更に、本発明は酸化炉や拡散炉等の熱処理
炉に限らず、常圧ＣＶＤ装置やその他常圧処理装置に応
用してもよいことは当然である。また、縦型装置に限ら
ず横型熱処理炉等の横型装置に適用できるのは当然のこ
とである。

【００４１】更にまた、本発明はバッチ処理に限らず、
枚葉処理でも同様な効果の得られることは説明するまで
もないことである。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、熱処理後の排気ガスが
反応管外の排気管を流れるに従い、温度が下がる事によ
って結露した廃液が排気管内に発生しても、液溜め部に
て廃液を集中捕獲して、廃液排出管を介して接続された
廃液排出部から外部に排出するので、廃液が圧力調整機
構には流れ込まず、圧力調整機構の正常動作を可能とす
る。従って、処理ウェハ間のバラツキのない所望の均一
な熱処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】縦型熱処理装置に適用した本発明の一実施例を
示す説明図である。

【図２】図１の圧力調整機構を示す説明図である。

【図３】図１の廃液排出機構を示す説明図である。

【図４】縦型熱処理装置に適用した本発明の他の実施例
を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ プロセスチューブ １７ 半導体ウェハ １８ ウェハボート ２１ 第２の排気管 ２２ 第１の排気管 ２３ 液溜管 ４０ 圧力調整機構 ５０ 廃液排出機構 ５１ 廃液排出管 ５２ 廃液溜め部 ５５ 廃液

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体を収容して熱処理をする反応管
   と、この反応管に接続された排気管の途中に、圧力調整
   機構を設けた熱処理装置において、前記圧力調整機構の
   上部側の前記排気管途中に少なくとも一つ設けられた液
   溜め部と、この液溜め部から廃液排出管を介して接続さ
   れた、廃液排出部とから構成されたことを特徴とする熱
   処理装置。
2. 【請求項２】 前記廃液排出部には、廃液を所定量蓄積
   し所定以上の廃液を流出させる廃液容器を備え、この廃
   液容器に蓄えられた廃液によって前記排気管内と外部雰
   囲気とを遮断したことを特徴とする請求項１記載の熱処
   理装置。
3. 【請求項３】 被処理体を設けて熱処理をする反応管
   と、この反応管に設けられた排気系に、圧力調整機構を
   設けた熱処理装置において、前記圧力調整機構の上部側
   の前記排気管途中に少なくとも一つ設けられた液溜め部
   とから構成されたことを特徴とする熱処理装置。