(57)【特許請求の範囲】
【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半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、炉内温度を迅速に低下させることができる半導体製造装置に関する。
【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半導体製造装置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、本発明の半導体製造装置は、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２４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１５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１７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２０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２１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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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