(57)【要約】【課題】基板処理装置に於いて、ヒータ周囲の温度が処理中の基板に影響を及さない様にして処理品質の向上を図る。【解決手段】基板８を収納して処理する反応管２と、該反応管の周囲に配設され前記基板を加熱するヒータ３と、該ヒータの外側を覆う様に設けられたヒータカバー３０とを有し、該ヒータカバーの壁は壁の両面を構成する第１の主面３４と第２の主面３６及び第１の主面と第２の主面との間に介在された断熱材３５から構成され、前記第１の主面、第２の主面は前記断熱材より熱伝導率の大きい材質とした。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収納して処理する反応管と、該反応管の周囲に配設され前記基板を加熱するヒータと、該ヒータの外側を覆う様に設けられたヒータカバーとを有し、該ヒータカバーの壁は壁の両面を構成する第１の主面と第２の主面及び第１の主面と第２の主面との間に介在された断熱材から構成され、前記第１の主面、第２の主面は前記断熱材より熱伝導率の大きい材質としたことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板或はガラス基板等の基板表面に成膜、不純物の拡散、エッチング等所要の処理を行う基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の基板処理装置の要部（反応室部）の側断面図、図５は平断面図である。
【０００３】
図中、１は反応室、２は該反応室１を画成する石英製の反応管、３は該反応管２の周囲を囲む様に設けられたヒータを示す。
【０００４】
前記反応管２の内部には、基板載置台９が設けられ、基板８を所定の間隔を置いて上下に２枚重ねて載置できる様になっている。尚、１枚載置する構成の基板処理装置もある。
【０００５】
前記反応管２の両端には、排気マニホールド４，５が気密に連結され、該排気マニホールド４にはゲートバルブ６を介して搬送室７が気密に連設されている。該搬送室７には搬送ロボット（図示せず）が設けられ、該搬送ロボットにより前記ゲートバルブ６を介して前記反応室１に前記基板８が搬入出される。
【０００６】
前記排気マニホールド４，５の上部には、それぞれガス供給口１０，１１が設けられ、前記反応室１に反応ガスを供給する様になっている。又、前記排気マニホールド４，５の下部には、それぞれ排気口１２，１３が設けられ、前記反応室１内の気体を排気する。
【０００７】
前記反応室１内の部材は、前記基板８を含めて前記ヒータ３によって前記反応管２と共に加熱される構造となっている。
【０００８】
次に、上記基板処理装置の作動について説明する。
【０００９】
前記ゲートバルブ６を閉じた状態で前記反応室１を図示しない排気ポンプで排気した後、前記ゲートバルブ６を開き、図示しない前記搬送ロボットにより、前記基板８を前記反応室１に搬入し、前記基板載置台９に載置する。
【００１０】
前記ゲートバルブ６を閉じた後、前記ガス供給口１０から一定流量の反応ガスを供給し、供給したガス及び反応生成物を前記排気口１３から排気しながら成膜等の所定の処理を行う。この時、前記ガス供給口１１からのガス供給、及び前記排気口１２からの排気は行わないので、ガスは図４、図５の左側から右側に向かって流れる。
【００１１】
この状態では、前記基板８の処理状態が偏ってしまう為、プロセス時間が半分経過した時点で、ガスの流れの向きを反対にする。つまり、図４、図５の右側から左側に向かってガスを流す。即ち、前記ガス供給口１１から一定流量の反応ガスを供給し、供給したガス及び反応生成物を前記排気口１２から排気しながら処理を行う。この時、前記ガス供給口１０からのガス供給、及び前記排気口１３からの排気は行わない。
【００１２】
前記ヒータ３により前記反応管２、反応室１内の部材が加熱される時、高温となった前記ヒータ３に作業者が接触し、怪我をしない様に、或は該ヒータ３からの輻射熱で、周囲の部品が焼損、劣化しない様に、該ヒータ３にはヒータカバーが設けられている。
【００１３】
図６により、従来の基板処理装置の前記ヒータ３について説明する。
【００１４】
該ヒータ３はヒータ素線１４、該ヒータ素線１４の外側を囲繞するヒータカバー１５により構成され、該ヒータカバー１５は更に断熱材１６、該断熱材１６を収納する金属製のヒータケース１７から構成されている。該ヒータケース１７は通常、ステンレス鋼板（ＳＵＳ）の板金加工製品である。
【００１５】
前記ヒータ３では前記ヒータカバー１５を設けることで、前記ヒータ素線１４からの外部への熱輻射を抑制している。又、前記ヒータ３は、例えばＳＵＳで構成された外部ヒータカバー１８で覆われており、前記外部ヒータカバー１８に設けた空気吸引口３２から所定温度に維持された空気、窒素ガスを供給し、空気排出口３３から所定流量に維持されて排気することで、前記ヒータ３と前記外部ヒータカバー１８間の雰囲気ガスを排出している。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の外部ヒータカバー１８では、前記ヒータ３により前記外部ヒータカバー１８はある程度は加熱されており、該外部ヒータカバー１８を介して周囲へ放熱されている。
【００１７】
この為、周囲温度により前記外部ヒータカバー１８からの放熱量が変動し、放熱量の変動は前記ヒータ素線１４自体の温度変化として現れる。更に、該ヒータ素線１４の温度変化は前記ヒータ３内部の温度変化を生じさせ、処理中の前記基板８の温度のバラツキの原因となり、処理品質に影響を及す。
【００１８】
本発明は斯かる実情に鑑み、ヒータ周囲の温度が処理中の基板に影響を及さない様にして処理品質の向上を図るものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板を収納して処理する反応管と、該反応管の周囲に配設され前記基板を加熱するヒータと、該ヒータの外側を覆う様に設けられたヒータカバーとを有し、該ヒータカバーの壁は壁の両面を構成する第１の主面と第２の主面及び第１の主面と第２の主面との間に介在された断熱材から構成され、前記第１の主面、第２の主面は前記断熱材より熱伝導率の大きい材質とした基板処理装置に係るものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１、図２は本実施の形態に係る基板処理装置を示し、図１は平面図、図２は正断面図を表している。
【００２２】
尚、図１、図２中、図４、図５中で示したものと同一のものには同符号を付してある。
【００２３】
搬送室７は多角形形状（図示では６角形）をしており、周囲に放射状に反応室１，１、冷却、予備加熱を行う冷却・加熱室１９，１９、ロードロック室２０，２０が配設され、前記反応室１，１、冷却・加熱室１９，１９、ロードロック室２０，２０はそれぞれゲートバルブ６，６、ゲートバルブ２７，２７、ゲートバルブ２８，２８を介して前記搬送室７に気密に連設されている。該搬送室７の内部には２組の搬送ロボット２１，２１が設けられ、該２組の搬送ロボット２１，２１は独立して駆動される。
【００２４】
前記ロードロック室２０，２０には大気搬送室２２がゲートバルブ２３，２３を介して連設され、前記大気搬送室２２内には大気雰囲気で基板８を前記ロードロック室２０に搬送する大気搬送ロボット２５が設けられている。又、前記大気搬送室２２にはカセットスタンド２６が連設され、該カセットスタンド２６には外部搬送装置（図示せず）により搬送されるカセット２４が載置される。前記大気搬送ロボット２５は前記カセット２４と前記ロードロック室２０間で前記基板８を搬送する。尚、図示されるカセット２４は密閉式のウェーハカセットを示している。
【００２５】
図示しない外部搬送装置により搬送されたカセット２４は前記カセットスタンド２６に載置される。
【００２６】
前記カセット２４の蓋（図示せず）が開放され、前記ゲートバルブ２３が開放され、前記大気搬送ロボット２５により前記カセット２４内の基板８が前記ロードロック室２０に搬入される。前記ゲートバルブ２３が閉じられ、前記ロードロック室２０内が前記搬送室７内と同圧となる迄真空引きされ、前記ゲートバルブ２８が開かれ、前記搬送ロボット２１により前記基板８が搬出される。予備加熱が必要な場合は、前記冷却・加熱室１９で加熱され、必要のない場合は直接、前記反応室１に前記基板８が搬入される。
【００２７】
該基板８の処理については、図４、図５に於いて説明した場合と同様であるので説明を省略する。処理後、前記搬送ロボット２１により前記基板８が前記反応室１より搬出され、前記冷却・加熱室１９に搬入され、所要の温度迄冷却される。
【００２８】
冷却後、該冷却・加熱室１９より前記ロードロック室２０に搬送され、該ロードロック室２０が大気圧に調圧され、前記ゲートバルブ２３が開かれ、前記大気搬送ロボット２５により前記ロードロック室２０内の基板８が前記カセット２４に搬送される。
【００２９】
次に、上記した基板処理装置に於ける、ヒータ３、特にヒータカバーについて図３により説明する。
【００３０】
図３中、図６中で示したものと同等のものには同符号を付し説明を省略する。
【００３１】
反応管２と共にヒータカバー１５が外部ヒータカバー３０に収納される。前記ヒータカバー１５と前記外部ヒータカバー３０間には所要の空間３１が形成される。尚、図３では特に図示していないが、搬送室７の連設部分、反応ガス導入管、排気管等が貫通し、貫通部分は密閉されている。
【００３２】
前記外部ヒータカバー３０に空気吸引口３２、空気排出口３３が設けられ、該空気排出口３３に排気管（図示せず）が接続され、該排気管にはダンパー（図示せず）、排気ブロア（図示せず）等が設けられている。
【００３３】
前記外部ヒータカバー３０の壁は３層構造となっており、内面３４（前記ヒータカバー１５に対峙する第１の主面）、断熱層３５、外面３６（外部に露出する第２の主面）を有する。
【００３４】
前記内面３４、外面３６にはアルミ板が使用され、前記断熱層３５には例えばシリカフェルト等の熱拡散の低い材質が使用される。
【００３５】
前記空気吸引口３２からは所定温度に維持された空気、窒素ガスが送給され、前記空気排出口３３からは所定流量に維持されて排気される。
【００３６】
以下、作動について説明する。
【００３７】
前記反応室１で前記基板８が処理されている状態で、前記空気吸引口３２から所定温度に維持されたガスが吸引され、前記空気排出口３３より所定流量に維持されて排気される。
【００３８】
ヒータケース１７からの輻射熱は前記内面３４に伝達される。該内面３４と前記外面３６間に前記断熱層３５が介在することで、前記内面３４から前記外面３６への熱伝達量は大幅に低減される。又、外部の温度に変化があった場合でも、温度変化が前記外面３６から前記断熱層３５を経て前記内面３４へ伝達される過程で熱の影響は大幅に低減される。
【００３９】
又、前記外部ヒータカバー３０の外側に熱伝導率の高いアルミ板の前記外面３６を設けることで、外部の温度変化によく追従し、該外面３６に蓄積する熱量を低下させるので、外部の温度変化の前記内面３４への伝達を抑制する。即ち、外部の温度が外乱により下がった場合、前記外面３６に蓄えられていた熱はすばやく外部に放出され、前記内面３４への熱伝達は低減される。
【００４０】
ここで、本実施の形態と従来例との熱伝達の比較を行うと、従来のヒータ３の周囲を覆う外部ヒータカバー１８の材質がＳＵＳであるとすると、熱伝導率は１４．０Ｗ／ｍＫであり、本発明の外部ヒータカバー３０の内面３４、外面３６の材質がアルミ板であるとすると、熱伝導率は２２９．０Ｗ／ｍＫであるので、従来の外部ヒータカバー１８よりも放熱量が高く、強制空冷により、前記内面３４の熱が効果的に外部に排出される。
【００４１】
又、前記空気吸引口３２より吸引されたガスが前記空気排出口３３から排気されることで、前記空間３１が強制冷却され、前記ヒータケース１７表面から熱を奪うと共に前記内面３４からも熱を奪い、前記ヒータケース１７と前記内面３４間の熱損失量を増加させる。即ち、前記内面３４の温度上昇が抑制され、結果的に前記ヒータカバー１５から前記外部ヒータカバー３０への熱伝達量が低減し、前記外部ヒータカバー３０の温度上昇を抑制できる。又、外部から前記ヒータカバー１５への熱変化の伝達も抑制される。
【００４２】
又、前記空気吸引口３２から、ある一定の温度、一定流量の空気を吸引し、前記空気排出口３３から一定流量排出した場合、従来例では、前記空間３１と外部ヒータカバー３０の外の雰囲気の温度差（内外温度差）が３０℃であったのに対し、本実施の形態では、内外温度差が９０℃になった。ここで、強制空冷による前記空間３１の熱損失量は、（単位体積当りの熱容量）×（気積）×（換気回数）×（内外温度差）で表され、次の様に仮定すると、
単位体積当りの熱容量：０．３［ｋｃａｌ／ｍ３　℃］
気積　　　　　　　　：１　　［ｍ３　］
換気回数　　　　　　：２４０［回／ｈ］
従来例に於ける熱損失量は、０．３×１×２４０×３０＝２１６０ｋｃａｌ／ｈであり、本実施の形態に於ける熱損失量は、０．３×１×２４０×９０＝６４８０ｋｃａｌ／ｈとなり、３倍となる。
【００４３】
然し、本実施の形態では、前記内面３４の外側に断熱層を設けている為、蓄熱の影響があり、単純に前記ヒータ３から外部ヒータカバー３０への熱伝達量が１／３になるとは言えないものの、ヒータ３に対向する外部ヒータカバー３０の材質をＳＵＳから、熱伝導率の高いアルミ板に変更したことで、前記ヒータ３から外部へ伝達する熱量が低減できると言える。
【００４４】
前記外部ヒータカバー３０の上記機能により、該外部ヒータカバー３０表面の温度上昇は従来に比較し、１／１０以下となり、周囲温度変化によるヒータ内部温度の変化は無視し得る程度となる。
【００４５】
尚、前記内面３４、外面３６に対する熱伝達効率を向上させる為、該内面３４、外面３６に伝熱用のフィンを設けてもよく、或はヒートシンクを固着してもよい。
【００４６】
更に、該内面３４、外面３６の材質はアルミ材に限らず熱伝導率のよいものであればよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、基板を収納して処理する反応管と、該反応管の周囲に配設され前記基板を加熱するヒータと、該ヒータの外側を覆う様に設けられたヒータカバーとを有し、該ヒータカバーの壁は壁の両面を構成する第１の主面と第２の主面及び第１の主面と第２の主面との間に介在された断熱材から構成され、前記第１の主面、第２の主面は前記断熱材より熱伝導率の大きい材質としたので、外部温度の変化のヒータへの影響を著しく低減し得、処理中の基板の温度変化を抑止し、処理品質の向上を図れるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す平面図である。
【図２】同前本発明の実施の形態を示す正断面図である。
【図３】同前本発明の実施の形態の要部を示す正断面図である。
【図４】従来の基板処理装置の反応室の側断面図である。
【図５】従来例の基板処理装置の反応室の平断面図である。
【図６】従来の基板処理装置の要部の側断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　反応室
２　　　　　反応管
３　　　　　ヒータ
８　　　　　基板
１５　　　　ヒータカバー
１６　　　　断熱材
１７　　　　ヒータケース
３０　　　　外部ヒータカバー
３２　　　　空気吸引口
３３　　　　空気排出口
３４　　　　内面
３５　　　　断熱層
３６　　　　外面
【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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