JPH0855811A - 縦型炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 断熱性の低下や斑の発生を防止しつつ、炉内
を効率良く冷却することができる縦型炉を提供する。 【構成】 処理対象の基板５を収容する反応管３と、反
応管３の周囲に隙間をもって設けられた筒状のヒータ１
とを有し、ヒータ１によって反応管３に収容した基板５
を加熱して処理する半導体製造装置の縦型炉において、
通孔２０が形成された下層側断熱板１８と、通孔２０に
対応する位置から側面まで連続する溝２１が形成された
上層側断熱板１９とを重ねて成る天板１７によりヒータ
１の上端開口を塞ぎ、ヒータ１の上端に該通孔２０と該
溝２１とから成る放熱用の通路を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体製造装置における
縦型炉に関し、特に、炉内温度を迅速に低下させること
ができる縦型炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造においては、ガラス等の基板
に加熱下で処理を施すことが行われる。例えば、ガラス
基板上に薄膜を形成するＣＶＤ装置においては、縦型の
反応炉に基板を収容して反応ガスを供給しつつ加熱し、
基板上に薄膜を気相成長させている。

【０００３】従来の縦型炉は、図５に示すように、発熱
体を有した筒状のヒータ１と、ヒータ１の内部に隙間を
もって収容された均熱管２と、均熱管２の内部に隙間を
もって収容された反応管３と、反応管３内に処理対象の
基板５を保持するボート６とを備えている。ボート６は
基板５を水平状態で隙間をもって多段に装填でき、この
状態で複数枚の基板５を反応管３内で保持する。ボート
６はボートキャップ７を介して図外のエレベータ上に載
置されており、このエレベータにより昇降可能となって
いる。したがって、基板５の反応管３内への装填および
反応管３からの取り出しはエレベータの作動により行わ
れる。

【０００４】ヒータ１はその上端の開口を断熱板８で塞
がれており、断熱板８には図６に示すように溝９が形成
されている。したがって、この溝９によってヒータ１の
内部と外部とを連通する通路が形成されており、この通
路には開閉可能なダンパー１０を備えた放熱管１１を介
してラジエータ１２及び冷却ファン１３が接続されてい
る。

【０００５】反応管３に装入した基板５への薄膜の形成
は、ヒータ１の発熱体を発熱させて均熱管２を介して反
応管３を加熱し、反応管３内に反応ガスを導入するとと
もに反応管３内を排気して、基板５の表面に薄膜を生成
させることにより行われる。そして、成膜された基板５
の取り出しは、ヒータ１による加熱を停止し、ダンパー
１０を開けるとともに冷却ファン１３を作動させてヒー
タ１内の熱せられた空気を溝９から成る通路及びラジエ
ータ１２を介して外部へ放出し、これによって、反応管
３内の温度を所定の温度まで低下させた後に、エレベー
タを作動させてボート６を反応管３から引き出すことに
より行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の縦型炉
にあっては、図６に示すように、ヒータ１内の放熱を行
うための通路は断熱板８を単に切り欠いた溝９で形成さ
れていたことから、溝９の部分では他の部分より断熱板
８の厚さが薄くなり、ヒータ１の天井部分での断熱性が
部分的に低下してしまっていた。このため、ヒータ１に
よる炉内の加熱効率が低下して基板の加熱処理における
スループットが低下したり、炉内の断熱状態に斑が生じ
て均一な加熱温度を実現することが困難な場合があっ
た。

【０００７】また、図５に示すように、溝９から成る放
熱用の通路はヒータ１の上端部の隅に開口しているた
め、ヒータ１内の熱せられた空気が冷却ファン１３によ
って均一に吸い出されず、炉内の冷却効率が低下して基
板処理におけるスループットが低下してしまうばかり
か、炉内温度の不均一によって熱処理された基板へも悪
影響を与えてしまう虞もあった。なお、放熱用の通路を
ヒータ１の上端の中央部に開口させるようにすれば冷却
時の不具合は解決できるが、このようにした場合には、
断熱板８に溝９が長く延在して形成されることとなるた
め、上記の断熱性の低下や斑が更に一層顕著になるとい
う新たな問題が生ずる。

【０００８】本発明は上記従来の事情に鑑みなされたも
ので、炉の断熱性の低下や斑の発生を防止しつつ、炉内
を効率良く冷却することができる縦型炉を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の縦型炉は、処理対象の基板を収容する反応
管と、反応管の周囲に隙間をもって設けられた筒状のヒ
ータとを有し、ヒータによって反応管に収容した基板を
加熱して処理する半導体製造装置の縦型炉において、通
孔が形成された下層側断熱板と、前記通孔に対応する位
置から側面まで連続する溝が形成された上層側断熱板と
を重ねて成る天板により前記ヒータの上端開口を塞ぎ、
当該ヒータの上端に該通孔と該溝とから成る放熱用の通
路を形成したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の縦型炉によると、ヒータはその上端開
口を下層側断熱板と上層側断熱板とを積層した天板によ
って塞がれており、ヒータ内の熱せられた空気は下層側
断熱板の通孔から上層側断熱板の溝を通って炉外に排出
される。そして、本発明の縦型炉では、ヒータの天井部
分の断熱性を低下させる原因となる溝を下層側断熱板が
覆う構造となるため、ヒータの天井部分を成す天板全体
としては部分的な断熱性の低下が防止される。このよう
に溝による断熱性への影響が防止されるため、溝を比較
的長く延在させて下層側断熱板の通孔の位置を天井部分
の中央に設定することができ、ヒータ内の熱せられた空
気を均一に排気させて、炉内を均一且つ効率良く冷却す
ることができる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例に係る縦型炉を図面を参照
して説明する。なお、前述した従来例と同一部分には図
中に同一符号を付して説明する。本実施例の縦型反応炉
は、図１に示すように、発熱体１ａを有した円筒状のヒ
ータ１と、ヒータ１の内部に隙間をもって収容された円
筒状の均熱管２と、均熱管２の内部に隙間をもって収容
された円筒状の反応管３と、反応管３内に処理対象の基
板５を保持するボート６とを備えている。反応管３は基
板５を収容する反応室を画成しており、反応管３にはガ
ス導入管１５が連通され、ガス導入管１５には図外の反
応ガス供給源が接続されている。また、反応管３の下端
部には排気管１６が接続されており、反応室内の排気を
行っている。

【００１２】ヒータ１はその上端の開口を天板１７で塞
がれており、この天板１７は図２に示すように下層側断
熱板１８と上層側断熱板１９とを重ね合わせた構造とな
っている。ヒータの上端に当接して設けられる下層側断
熱板１８には円形の通孔２０が形成されており、この通
孔２０は下層側断熱板１８の中央（すなわち、ヒータ１
の中心軸上）に位置している。また、下層側断熱板１８
の上に重ねて設けられる上層側断熱板１９には溝２１が
形成されており、この溝２１は通孔２０に対応する断熱
板１９の中央位置から側面まで連続し、溝２１の端で断
熱板１９の側面を切り欠いている。

【００１３】したがって、これら下層側断熱板１８と上
層側断熱板１９とを重ね合わせると通孔２０と溝２１と
が連通し、この結果、これら通孔２０と溝２１とによっ
て天板１７にはヒータ１の内部と外部とを結ぶ通路が形
成されている。そして、この通路には開閉可能なダンパ
ー１０を備えた放熱管１１を介してラジエータ１２及び
冷却ファン１３が接続されており、この通路を通してヒ
ータ１内の熱せられた空気が排出される。

【００１４】また、ヒータ１を基台２２上に支持してい
る円環状のベース２３には図３に示すように複数の溝２
４が切り欠いて形成されており、この基台２２にヒータ
１の下端が嵌合した状態では、溝２４によってヒータ１
の内部と外部とを連通する通路が形成されている。

【００１５】反応管４に装入した基板６への薄膜の形成
は、従来と同様に、ヒータ１の発熱体１ａを発熱させて
均熱管２を介して反応管３を加熱し、反応ガス供給管１
５を介して反応管３内に反応ガスを導入するとともに、
排気管１６を介して反応管４内を排気して、基板５の表
面に薄膜を生成させることにより行われる。このヒータ
１による加熱に際して、ヒータ１の上端開口を塞いでい
る天板１７は溝２１を下層側断熱板１８が覆う構造であ
ることから、通孔２０をヒータ１の中心軸上に設定する
ために溝２１を比較的長く延在させてあっても、天板１
７全体としては部分的な断熱性の低下が防止されてお
り、ヒータ１により炉内は均一且つ効率的に加熱され
る。

【００１６】上記の成膜処理が終了すると、排気管１６
からの排気を続行した状態でヒータ１による加熱を停止
し、反応管３内の熱せられた雰囲気を外部へ排出するこ
とにより、反応管３内の温度を低下させる。更にこれと
同時に、ダンパー１０を開けるとともに冷却ファン１３
を作動させ、炉外からの空気を溝２４からなる吸気用の
通路から導入してヒータ１と均熱管２との間の隙間を通
して下端から上方へ流し、ヒータ１内の熱せられた空気
を通孔２０及び溝２１から成る放熱用の通路並びにラジ
エータ１２を介して外部へ放出して、ヒータ１内の温度
も低下させ、これによっても、反応管３内の温度を低下
させる。

【００１７】そして、反応管３内の温度を所定の温度ま
で低下させた後に、エレベータを作動させてボート６を
反応管３から引き出し、成膜された基板５を反応管３か
ら取り出す。上記した通孔２０からの排気による冷却に
際して、通孔２０はヒータ１の中心軸上に位置している
ことから、ヒータ１内の熱せられた空気はこの通孔２０
から均一に排気されるため、炉内は均一且つ効率的に冷
却される。このため、反応管３の温度が迅速に低下し、
基板５の温度が反応炉から取り出し得る所定温度まで迅
速に低下する。

【００１８】図４には本発明の他の一実施例に係る縦型
炉を示してある。なお、前述の実施例と同一部分には同
一符号を付して重複する説明は省略する。本実施例は、
上端が閉塞された均熱管２に代えて上端が開口した均熱
管３２を備えた縦型炉に本発明を適用したものであり、
均熱管３２をその上端が下層側断熱板１８の下面に当接
させて設け、均熱管３２の内部の熱せられた空気を通孔
２０から炉外へ放出するようにしている。なお、前述の
実施例と同様に、均熱管３２の下端部には炉外から空気
を導入するための吸気用通路が設けられており、通孔２
０からの排気に合わせてこの吸気用通路から均熱管３２
内に炉外から比較的低温な空気が導入される。

【００１９】したがって、本実施例では、前述の実施例
を同様な効果を奏するに加え、温度を低下させる対象で
ある基板５に近い空間（すなわち、反応管３と均熱管２
との隙間）から熱せられた空気を放出できるので、より
一層効率的に基板５を冷却することができる。

【００２０】なお、上記した各実施例では均熱管２を備
えた縦型炉を示したが、本発明は均熱管を有しない縦型
炉に適用してもよく、上記した各実施例と同様な効果を
得ることができる。また、上記した各実施例では円筒状
のヒータ１を示したが、本発明では、これに限らず、種
々な断面形状の筒型ヒータに適用することができる。ま
た、下層側断熱板１８及び上層側断熱板１９の形状も、
上記の実施例のように円板状に限られず、ヒータ１の上
端開口を塞げるように、ヒータの断面形状に応じて種々
に設定される。

【００２１】また、下層側断熱板１８に形成される通孔
２０は複数形成するようにしてもよく、通孔２０の形状
も円形以外の形状としてもよい。更に、通孔２０は必ず
下層側断熱板１８の中央に設けなくともよく、例えば、
下層側断熱板１８と中心を同じくして複数の通孔を円環
状や放射状に配設するようにしてもよい。なお、下層側
断熱板１８の中央のように、ヒータ１の中心軸に対して
対象な位置に通孔を形成すれば、ヒータ内の均一な冷却
を実現することができるが、本発明では、通孔２０を中
央からずれた隅の位置に設けたとしても、下層側断熱板
１８と上層側断熱板１９との積層構造により部分的な断
熱性の低下による弊害を防止することができるので、通
孔２０を下層側断熱板１８の中央からずれた位置に設け
ることも可能である。

【００２２】また、上層側断熱板１９に形成される溝２
１は通孔２０に連通すればよいので、も通孔２０に数や
位置に応じて種々に変更されるものであり、形成する数
も１つに限らず状況に応じて複数形成することもでき
る。また、基台２３の溝２４から成る吸気用の通路のよ
うに、冷却時にヒータ１の内部に炉外から空気を導入す
る通路は種々な態様で形成することができ、要は、通孔
２０からの排気に合わせて外部から空気を導入できる通
路がどのような態様にしても存在すればよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の縦型炉に
よると、通孔が形成された下層側断熱板と溝が形成され
た上層側断熱板とを重ねて成る天板によりヒータの上端
開口を塞ぎ、ヒータの上端に通孔と溝とから成る放熱用
の通路を形成したため、ヒータの天井部分を成す天板全
体としては部分的な断熱性の低下が防止されて、炉内を
均一且つ効率的に加熱することができるとともに、溝を
比較的長く延在させて下層側断熱板の通孔の位置をヒー
タの天井部分の中央に設定することが可能となり、ヒー
タ内の熱せられた空気を均一に排気させて、炉内を均一
且つ効率良く冷却することができる。このため、縦型炉
による基板の処理能率が向上し、スループットが向上す
る。また、ヒータの天板を下層側断熱板と上層側断熱板
との積層構造としたため、ヒータの天井部分に放熱用の
通路を容易に形成することができ、上記の効果を奏する
縦型炉を低コスト且つ容易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る縦型炉を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の一実施例に係る天板を示す分解斜視図
である。

【図３】本発明の一実施例に係るヒータ支持部を示す分
解斜視図である。

【図４】本発明の他の一実施例に係る縦型炉を示す断面
図である。

【図５】従来の縦型炉を示す断面図である。

【図６】従来の天板を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ヒータ ３ 反応管 ５ 基板 １７ 天板 １８ 下層側断熱板 １９ 上層側断熱板 ２０ 通孔 ２１ 溝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理対象の基板を収容する反応管と、反
   応管の周囲に隙間をもって設けられた筒状のヒータとを
   有し、ヒータによって反応管に収容した基板を加熱して
   処理する半導体製造装置の縦型炉において、通孔が形成
   された下層側断熱板と、前記通孔に対応する位置から側
   面まで連続する溝が形成された上層側断熱板とを重ねて
   成る天板により前記ヒータの上端開口を塞ぎ、当該ヒー
   タの上端に該通孔と該溝とから成る放熱用の通路を形成
   したことを特徴とする縦型炉。