JPH0766148A - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents

熱処理装置および熱処理方法

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JPH0766148A
JPH0766148A JP5231010A JP23101093A JPH0766148A JP H0766148 A JPH0766148 A JP H0766148A JP 5231010 A JP5231010 A JP 5231010A JP 23101093 A JP23101093 A JP 23101093A JP H0766148 A JPH0766148 A JP H0766148A
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JP
Japan
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heat
heat treatment
heat source
source
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JP5231010A
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English (en)
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Wataru Okase
亘 大加瀬
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Tokyo Electron Ltd
Tokyo Electron Tohoku Ltd
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Tokyo Electron Ltd
Tokyo Electron Tohoku Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
    • C23C16/481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation by radiant heating of the substrate

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理体での面内均一性を確保しながら効率
良く昇温させて熱処理することができる熱処理装置を提
供することにある。 【構成】 被処理体に対向する発熱源20は、被処理体
の中心位置から延長される垂直線に対して、被処理体外
周縁に入射する熱線の入射角を、上記被処理体の被処理
面が導体膜である場合に40度以上に設定する形状とさ
れている。このため、被処理体外周縁での熱吸収率が高
められることで、面内均一性を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱処理装置に関し、特
に、縦型プロセスチューブにおける発熱源の構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】例えば、半導体ウェハ、LCD基板など
の製造においては、酸化、拡散、アニール、CVDなど
の処理を行なうために、各種の熱処理装置が使用され
る。これらの熱処理装置においては、例えばプロセスの
高精度化を達成すること、被処理体の面内の温度分布の
均一性を向上させること、また熱処理の効率を高めるこ
となどが大きな技術課題となっている。
【0003】ところで、近年、半導体プロセスはより微
細化が進み、これとともに、ウェハの口径も8インチ〜
12インチへと、より大口径化が進んでおり、またLC
D基板などの大型の基板を均一に効率良く処理する熱処
理装置も必要となってきている。このような状況に応じ
てプロセスの微細化が進み、被処理体が大口径化するの
に応じて処理のさらなる高精度化、被処理体の面内での
温度分布のさらなる均一化、熱処理効率のさらなる向上
が必要とされる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そこで、被処理体の大
口径化に伴い、被処理体に生じるスリップ、歪みを効果
的に防止し、また、被処理体の面内での温度分布の均一
性の向上を図る必要がある。従って、このような要求に
対しては、被処理体にいかにして均一に温度を加える
か、また、中心部より周辺部のほうが放熱量が大きいた
めに生じる中央部と周辺部との温度差をいかにして少な
くするか等が大きな技術課題となる。また、被処理体の
面内での膜質、膜厚の均一化を図るために、いかにして
短時間で効率良く熱処理を行なうかなども大きな技術課
題となる。
【0005】そこで、本発明の目的とするところは、上
記従来の熱処理装置における要求課題に鑑み、被処理体
での面内均一性を確保しながら効率良く昇温させて熱処
理することができる熱処理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項1記載の発明は、被処理面に導体膜を有する
被処理体の搬入出が可能であって、処理位置に配置され
る被処理体を加熱処理するために設けられている縦型プ
ロセスチューブと、上記縦型プロセスチューブ内の被処
理体に対向して配置され上記被処理体よりも大きい寸法
を設定された発熱源と、を備え、上記発熱源の端部から
被処理体外周縁に入射する熱線の入射角を、上記被処理
体面の垂線に対して40度以上に設定したことを特徴と
している。
【0007】請求項2記載の発明は、請求項1におい
て、上記被処理面と対向する位置の上記発熱源の熱輻射
面径をA、被処理面径をD、上記熱輻射面と被処理面と
の間の距離をhとしたとき、 h≦1.2×(A−D)/2 の条件を満足することを特徴としている。
【0008】請求項3記載の発明は、請求項2におい
て、上記発熱源は、一次熱源と二次輻射熱源とを有し、
二次輻射熱源の輻射面径を、上記被処理面と対向する位
置の熱輻射面径Aとしたことを特徴としている。
【0009】請求項4記載の発明は、請求項2におい
て、上記熱輻射面と被処理面との間にダミーの被処理体
を配置し、その下方に1または複数の被処理体を配置
し、被処理体の周囲に、上記熱輻射面径Aを内径とする
筒状の発熱源を配置したことを特徴としている。
【0010】請求項5記載の発明は、被処理面に導体膜
を有する被処理体の搬入出が可能であって、処理位置に
配置される被処理体を加熱処理するために設けられてい
る縦型プロセスチューブと、上記縦型プロセスチューブ
内の被処理体に対向して配置され上記被処理体よりも大
きい寸法を設定された発熱源と、を備えた熱処理装置を
用いて同一径であって被処理体面上の膜質が異なる複数
種の上記被処理体を上記膜質が同一のロット毎に熱処理
するにあたり、上記被処理体面に導体膜を有する被処理
体を熱処理するときの上記熱処理位置を、上記被処理体
面が絶縁膜または半導体膜の被処理体を熱処理する場合
よりも上記発熱源に近づけた位置に設定することを特徴
としている。
【0011】
【作用】本発明では被処理体の周辺部での放熱量を補う
ことのできる熱量を与えることで面内での温度差をなく
し、面内均一性を確保することができる。つまり、被処
理体が受ける熱源からの放射強度は、被処理体に対して
垂直に入射した場合が最も大きく、垂線から水平線に向
けて傾斜角が大きくなるに従って小さくなる。しかし、
導体膜の場合には、入射角が0度に相当する垂線上であ
ると入射エネルギーが最も大きくなる反面、反射による
放射エネルギーも多くなり、結果として被処理面に吸収
される熱量が少なくなる。そこで、本発明では、被処理
体よりも大きな発熱源を設け、その発熱源の端部から被
処理体外周縁に向けた輻射熱の入射角を垂線に対して図
2に示すように、40度以上に設定することで、発熱源
の端部からの熱を有効利用することができる。
【0012】また、同一径であって、絶縁膜を有する被
処理体と導体膜を有する被処理体とを熱処理する場合、
導体膜の方を発熱源に近づけることで、発熱源からの輻
射熱の入射量を多くして反射エネルギーによる熱吸収率
の低下を抑えて昇温速度を早めることができる。
【0013】本発明では、発熱源の型式に拘らず、昇温
速度を損ねることがない。つまり、この種、熱処理装置
では、ヒータを発熱源とする場合あるいは、このヒータ
からの一次輻射を受けて蓄熱し、被処理体への均一な温
度分布を行なわせるための二次的な熱輻射を行なう均熱
部材を設けた場合においても上記条件を設定することで
上記作用を発揮させることができる。
【0014】さらに本発明では、導体膜を有する被処理
体を複数配列した場合においても、最上段の位置にダミ
ーの被処理体を配置することでその下段に位置する被処
理体への輻射熱の入射角を上記熱吸収率が高くなる角度
に設定することができる。
【0015】
【実施例】以下、図面において本発明の詳細を説明す
る。
【0016】図1は、本発明による熱処理装置の熱処理
部10の上部を示す模式図である。熱処理部10は、例
えば、半導体ウェハやLCD基板等の被処理体に対して
各種の熱処理を行なうための部分であり、被処理体が配
置されるプロセスチューブ12を備えている。プロセス
チューブ12は、断熱性に優れ、かつ金属汚染の少ない
高純度石英によって構成されている。
【0017】プロセスチューブ12の上壁と対向する上
方位置には、ヒータユニット14が設けられている。ヒ
ータユニット14は、例えば、アルミナセラミックスか
らなる断熱材16の内壁面に面状発熱源18が固定配置
されて構成されている。面状発熱源18を設けるにあた
り、例えば、断熱材16の内壁に図示しない耐火材を設
け、これに面状発熱源18を固定するようにしてもよ
い。また、この面状発熱源18は、例えば、二ケイ化モ
リブデン、または、鉄とクロムとアルミニュウムとの合
金線であるカンタル(商品名)線等のヒータエレメント
を面状に配置することにより構成されている。このよう
な面状発熱源18を備えたヒータユニット14を設ける
ことで、被処理体100の処理面を均一に熱処理するこ
とが可能になる。
【0018】また、プロセスチューブ12と面状発熱源
18との間には、面状発熱源18からの熱を被処理体に
対して均一に与えるための均熱部材20が配置されてい
る。この均熱部材20は、例えば、炭化ケイ素(Si
C)等の、汚染度が比較的低く、かつ、耐熱性の良好な
材質が選択され、被処理体の外周縁までを含む範囲に配
置されている。このような均熱部材20を設けることに
より、面状発熱源18に発熱ムラが発生した場合でも、
この発熱ムラを解消して熱処理のための面内での加熱量
を等しくするようになっている。このような均熱部材2
0は、その材質からいって、汚染度が低いものであるの
で、プロセスチューブ12の処理空間を面状発熱源18
から熱的に隔離することができる。このため、面状発熱
源18が汚染の原因となる重金属を含む材料で構成され
ている場合であっても、重金属による汚染を防止するこ
とができる。なお、均熱部材20としては、上記した炭
化ケイ素(SiC)そのものとすることに限らず、例え
ば、グラファイトの表面に炭化ケイ素(SiC)をCV
D処理によって被覆して設けてもよい。
【0019】ところで、本実施例では、一次熱源が面状
発熱体18によって構成され、この発熱源18からの熱
を蓄熱して二次的な熱輻射を行なう部材として均熱部材
20が相当しており、均熱部材20が被処理体に対する
直接の発熱源となる。
【0020】そして、この発熱源の形状は、次の条件を
踏まえて設定されている。
【0021】すなわち、被処理体の被処理面がアルミニ
ュウム配線等に用いられる導体膜である場合には、図2
に示すように、物性的な性質として入射する輻射熱の成
分が、40度の入射角を境にしてこれ以上の角度におい
て被処理面での熱の吸収率が向上する傾向をもつことが
明らかになっている。このため、本実施例では、 h≦1.2×(A−D)/2 の条件を満足する発熱源の寸法を設定するようになって
いる。この場合の輻射面径(A)は、被処理体の外径よ
りも大きくされることが前提である。
【0022】つまり、熱処理装置の設置スペース等の条
件によって熱輻射面径(A)を設定した場合には、この
値を基に、輻射面位置と被処理体位置との関係(h)を
設定することになる。
【0023】次に作用について説明する。
【0024】本実施例では、被処理体に対する輻射熱、
特に発熱源の端部から被処理体の外周縁に対する輻射熱
の入射角が40度以上に設定される。従って、図2から
明らかなように、被処理体での熱吸収率が向上すること
になる。
【0025】一方、このような熱吸収率を得るための発
熱源、本実施例では均熱部材20と被処理体との間の間
隔は、上記数式にて被処理面径および発熱面径を基にし
て決められることになる。従って、被処理体の外周縁で
の熱吸収率を高めることができ、このことから被処理体
の面内での温度分布を均一化することができる。
【0026】しかも、被処理体面径よりも発熱源の大き
さを大きくした場合に上記入射角を設定することで、被
処理体外周縁よりはみでた発熱源からの輻射熱を有効利
用することにより、外周縁での放熱量を補うことができ
る。
【0027】ところで、被処理体の熱処理に際しては、
複数の被処理体を縦方向に配列して多数処理を行なう場
合がある。本発明では、このような場合にも対処するこ
とができる。つまり、配列方向最上位に配置される被処
理体をダミーとして配置し、この下方に位置する被処理
体への輻射熱の入射角が40度以上となるように最上位
の被処理体の上方に加熱面径Aを有する発熱源を配置す
る、従って、最上位の下方に位置する被処理体への輻射
熱の入射角を設定する意味では、均熱部材20の形状は
単に平面をなすだけでなく、下方に向け両端が折り曲げ
られた下向きコ字状をなす場合もある。
【0028】また、上記被処理体の外周縁に対する入射
角は、発熱源に被処理対を近づけることによっても得ら
れる。被処理面が絶縁膜である場合と導体膜を有する被
処理体とを熱処理する場合、導体膜を有する方を発熱源
に近づけることで昇温速度を早めることができる。つま
り、導体膜の場合には、垂直入射の場合に反射エネルギ
ーも大きくなり、熱吸収率が少なくなるが、この少なく
なる熱量を補えるように発熱源に被処理体を近づける。
これにより被処理体に対する熱の入射量が増加するの
で、昇温速度を早めることができる。
【0029】なお、本発明は、上記実施例に限られるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々変形実施する
ことが可能である。
【0030】例えば、本発明が適用される熱処理装置と
しては、CVD装置や、酸化、拡散、アニールに適用さ
れる装置等を対象とすることも可能である。
【0031】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、被処理体
の外周縁での熱吸収率を損ねることなく被処理体での面
内均一性を確保することができる。しかも、面内、特に
被処理体の外周縁での熱吸収率を向上させることで、昇
温速度も早めることが可能になる。この昇温速度を早め
る点に関しては、発熱源に導体膜を有する被処理体を近
づけることで、絶縁膜を有する被処理体の場合に比べ熱
の入射量を増加させることによっても可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す熱処理装置の上部構成を
説明するための断面図である。
【図2】本発明による熱処理装置における被処理体への
輻射熱の入射角と被処理体の外周縁での熱吸収率との関
係を示す線図である。
【図3】図2に示した熱吸収率を確保するための発熱源
の形状寸法を求めるための各パラメータを説明するため
の模式図である。
【符号の簡単な説明】
10 熱処理部 12 プロセスチューブ 18 面状発熱源 20 均熱部材 A 熱輻射面径 D 被処理面径 h 熱副斜面位置と被処理面位置との間の間隔

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理面に導体膜を有する被処理体の搬
    入出が可能であって、処理位置に配置される被処理体を
    加熱処理するために設けられている縦型プロセスチュー
    ブと、 上記縦型プロセスチューブ内の被処理体に対向して配置
    され上記被処理体よりも大きい寸法を設定された発熱源
    と、 を備え、上記発熱源の端部から被処理体外周縁に入射す
    る熱線の入射角を、上記被処理体面の垂線に対して40
    度以上に設定したことを特徴とする熱処理装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、 上記被処理面と対向する位置の上記発熱源の熱輻射面径
    をA、 被処理面径をD、 上記熱輻射面と被処理面との間の距離をhとしたとき、 h≦1.2×(A−D)/2 の条件を満足することを特徴とする熱処理装置。
  3. 【請求項3】 請求項2において、 上記発熱源は、一次熱源と二次輻射熱源とを有し、二次
    輻射熱源の輻射面径を、上記被処理面と対向する位置の
    熱輻射面径Aとしたことを特徴とする熱処理装置。
  4. 【請求項4】 請求項2において、 上記熱輻射面と被処理面との間にダミーの被処理体を配
    置し、その下方に1または複数の被処理体を配置し、被
    処理体の周囲に、上記熱輻射面径Aを内径とする筒状の
    発熱源を配置したことを特徴とする熱処理装置。
  5. 【請求項5】 被処理面に導体膜を有する被処理体の搬
    入出が可能であって、処理位置に配置される被処理体を
    加熱処理するために設けられている縦型プロセスチュー
    ブと、 上記縦型プロセスチューブ内の被処理体に対向して配置
    され上記被処理体よりも大きい寸法を設定された発熱源
    と、 を備えた熱処理装置を用いて同一径であって被処理体面
    上の膜質が異なる複数種の上記被処理体を上記膜質が同
    一のロット毎に熱処理するにあたり、 上記被処理体面に導体膜を有する被処理体を熱処理する
    ときの上記熱処理位置を、上記被処理体面が絶縁膜また
    は半導体膜の被処理体を熱処理する場合よりも上記発熱
    源に近づけた位置に設定することを特徴とする熱処理方
    法。
JP5231010A 1993-08-11 1993-08-24 熱処理装置および熱処理方法 Pending JPH0766148A (ja)

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KR1019940019770A KR100297282B1 (ko) 1993-08-11 1994-08-11 열처리장치 및 열처리방법
TW083110322A TW303498B (ja) 1993-08-11 1994-11-08
US08/607,189 US5763856A (en) 1993-08-11 1996-02-26 Heat treatment apparatus and method

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0736614A3 (en) * 1995-03-30 1996-10-23 F.T.L. Co., Ltd. Method and apparatus for producing semiconductor device
JP2011510515A (ja) * 2008-01-25 2011-03-31 ナノグラム・コーポレイション 無機膜のゾーンメルト再結晶

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