(57)【要約】【課題】ウエハ製膜装置などに用いるカーボン製のサセプタを有する高温加熱装置に関するもので、サセプタ内の温度を均一にし得ると共に、加熱周波数に制限されることがなく、低い周波数を用いられるようにすることである。【解決手段】一方に開閉部３を有し、他方に排気部４を有する石英管３１と、石英管３１の長手方向中央部に設けられたカーボンにより形成された方形の角管状のサセプタ３２と、サセプタ３２の外周面と石英管３１の内周面との間に挿入された断熱材３４と、記石英管３１の長手方向外周部に巻回された高周波誘導コイル３５とから構成され、高周波誘導コイルに高周波電流を供給することにより角管状のサセプタ内３２に載置された被加熱物３３を加熱するようにしたものである。【選択図】　　　図１
2004014892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方に開閉部を有し、他方に排気部を有する石英管と、
該石英管の長手方向中央部に設けられたカーボンにより形成された方形の角管状のサセプタと、
該サセプタの外周面と前記石英管の内周面との間に挿入された断熱材と、
前記石英管の長手方向外周部に巻回された高周波誘導コイルとから構成され、
前記高周波誘導コイルに高周波電流を供給することにより前記角管状のサセプタ内に載置された被加熱物を加熱するようにした高温加熱装置。
【請求項２】
前記石英管は円筒状に形成された請求項１に記載の高温加熱装置。
【請求項３】
前記サセプタの管内の上面又は側面に被加熱物を載置する載置部が設けられた請求項１又は２に記載の高温加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウエハ製膜装置，アニール装置などに用いるカーボン製のサセプタを有する高温加熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の横型の高温加熱装置を側面から見た模式図であり、一方にガス導入部２を有する開閉部（ハッチ）３が形成され、他方に排気口４が形成された断面形状が方形の角型石英炉芯管１の内部に、矩形の板状のカーボン製のサセプタ５が石英により構成されている台６に斜めに設置されるようになっている。この角型石英炉芯管１の外周部に高周波誘導コイル７がソレノイド型に巻回されており、高周波誘導コイル７には図示していない電源部から高周波電流を供給してサセプタ５を加熱し、このサセプタ５に載置された複数枚のウエハ８を加熱する。この加熱はガス導入部２から供給される所要のガス雰囲気中によりウエハ８の処理が行われる。
【０００３】
この従来例の場合は、導入ガスが排気口４側に流れる際、ウエハ８に均一に作用させるためにサセプタ５を斜めに設置している。サセプタ５の大きさは幅１７０〜２００ｍｍ，長さ３００〜４００ｍｍ程度であり、７０φ程度のウエハを２０枚ほど処理することができる。なお、ウエハ８を載置したサセプタ５は、台６とともに開閉部３から出し入れするようになっている。また、サセプタ５の温度は、加熱周波数１００〜２００ｋＨｚ位で１２００℃程度までの加熱が可能である。
【０００４】
図４は従来の縦型の高温加熱装置を側面から見た模式図であり、基盤１１の上に石英により形成されたベルジャー１２が設けられ、その外面部に水冷されたステンレス製のベルジャー１３が設けられている。石英ベルジャー１２の内部には、基盤１１を貫いて円筒状の回転軸１４が設けられ、回転軸１４のフランジ１５にドーナツ形状のカーボン製のサセプタ１６が固定されており、回転軸１４を基盤１１の下面に取り付けられたモータ１７によりベルト１８を介して回転させることができる。サセプタ１６の下側には、石英により形成された上部が平坦なドーム状のケース１９が設けられており、その上側内面には渦巻状の高周波誘導コイル２０が設けられている。
【０００５】
また、円筒状の回転軸１４の内部にはガス導入用のノズル２１が挿通されていて、上部の噴射孔２２から所要のガスが供給されるようになっている。なお、基盤１１にはガス等の排気管２３が設けられている。
この縦型の高温加熱装置は、高周波誘導コイル２０に図示していない電源部から高周波電流を供給し、サセプタ１６をモータ１７の動作により回転軸１４を介して回転させながら加熱すると共に、ノズル２１を通して所定のガスを供給して、サセプタ１６上に載置してあるウエハ２４を所要の雰囲気中で加熱して処理を行うものである。ガスの流れはサセプタ１６に対して平行であり、かつサセプタ１６は回転しているため、均一な処理をすることができる。
【０００６】
なお、この縦型の高温加熱装置の場合は、加熱周波数が３０ｋＨｚ位で１２００℃程度までの加熱が可能である。また、サセプタ１６の大きさは、一例として直径が１０００ｍｍ程度まで可能であり、７０φ程度のウエハを４０枚ほど処理することができるし、１２５φ程度のウエハも１０数枚の処理が可能であり、前述した横型のものより処理能力は大きい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の高温加熱装置は、いずれも空間部が広いため熱効率が悪く、加熱温度も１２００℃程度までであり、それ以上の高温の処理には対応ができないという問題があった。また、縦型の高温加熱装置はサセプタ５の厚み（ｔ）により誘導加熱電源の加熱周波数に制限が生じる。即ち、加熱周波数を下げるためにはサセプタ５の板厚を厚くする必要があり、加熱周波数を大幅に下げ得ないという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による高温加熱装置は、一方に開閉部を有し、他方に排気部を有する石英管と、該石英管の長手方向中央部に設けられたカーボンにより形成された方形の角管状のサセプタと、該サセプタの外周面と前記石英管の内周面との間に挿入された断熱材と、前記石英管の長手方向外周部に巻回された高周波誘導コイルとから構成され、前記高周波誘導コイルに高周波電流を供給することにより前記角管状のサセプタ内に載置された被加熱物を加熱するようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る高温加熱装置の要部の一実施例を示す模式図であり、図１（ａ）は側面断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した一実施例の中央部Ａ−Ａの横断面図、図１（ｃ）は平面断面図である。図１において、３１は円筒状の石英管であり、図３に示した従来例の横型の高温加熱装置と同様に、一方にガス導入部を有する開閉部が形成され、他方に排気口が形成されるようになっている。３２はカーボン製のサセプタであり、断面が所要の厚みを有する方形の角管により形成されている。この角管のサセプタ３２は、熱効率の観点からこの実施例ではウエハ３３を載置する幅方向の寸法に対して高さ方向の寸法を１／２程度に構成してある。即ち、サセプタ３２の長さは７００ｍｍであって、外側の幅は３００ｍｍ，高さは１５０ｍｍ、内側の幅は２６０ｍｍ，高さは１１０ｍｍ程度としている。
【００１０】
３４は円筒状の石英管３１の内周面と角管のサセプタ３２の外周面との間に挿入された断熱材であり、例えばカーボンフェルト，アルミナフェルトなどを使用する。３５は石英管３１の外周部に巻回された高周波誘導コイルであり、ソレノイド型に巻回されてある。
この実施例では、処理対象のウエハ３３の直径は２００φ程度と大型のもの１個であり、高周波誘導コイル３５はその範囲を十分にカバーする部分に設けられているが、処理対象とするウエハの大きさ又は数量等により、サセプタ３２の断面の大きさや長さに伴って、石英管３１の大きさ及び高周波誘導コイル３５の配置を必要に応じて適宜変更することができる。
【００１１】
本発明による高温加熱装置は、角管のサセプタ３２を用いたことにより、誘導加熱にて加熱される角管の断面方向に高周波電流が流れるため、均一な加熱ができる。また図３に示した従来の横型の高温加熱装置で使用されている板状のサセプタ５のように、サセプタ５の厚み（ｔ）による加熱周波数の制限がなく、かつ過熱効率も断面積が大きい分だけよくなる。
また、高周波誘導コイル３５に供給される電源周波数は５ｋＨｚ程度で、サセプタ３２の温度は２０００℃と高温が確保された。
更に、石英管３１とサセプタ３２との間に断熱材３４を挿入してあるため、放熱が抑制され、熱効率も大幅に向上する効果を得ることができる。
【００１２】
角管のサセプタ３２内へのウエハ３３の載置は、図１に示すように横型として使用する場合は、単に底面部に載せるほか、図２（ａ）に示すようにサセプタ３２内の上面部に吊り鉤部３６を設けたり、図２（ｂ）に示すようにサセプタ３２内の側面部にアーム部３７を設けて、その吊り鈎部３６又はアーム部３７にウエハ３３の載置するようにしてもよい。このように載置することにより、製膜を行う際に反応生成物がウエハ３３上に付着するのを防止することができる。また、サセプタ３２内部の均熱区域内にウエハ３３を置くことができるため、ウエハ３３全体への熱の伝わり方がよく、ウエハ３３の反りを少なくすることができる。更に、石英管３１は円筒形状であるため、真空引きを行って処理する高温加熱装置として使用することができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明による高温加熱装置は、前述したようにサセプタに角管を用いることにより、サセプタ内の温度を均一にし得ると共に、加熱周波数に制限されることがなく従来に比較して低い周波数を用いることができる。また、サセプタの周囲には断熱材が設けてあるため、熱効率を大幅に向上させることができる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高温加熱装置の加熱部の一実施例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る高温加熱装置のサセプタの他の実施例を説明する模式図である。
【図３】従来の横型の高温加熱装置の一例を示す模式図である。
【図４】従来の縦型の高温加熱装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
１　角型石英炉芯管
２　ガス導入部
３　開閉部（ハッチ）
４　排気口
５　サセプタ
６　台
７　高周波誘導コイル
８　ウエハ
１１　基盤
１２　石英により形成されたベルジャー
１３　水冷されたステンレス製のベルジャー
１４　回転軸
１５　フランジ
１６　サセプタ
１７　モータ
１８　ベルト
１９　ドーム状のケース
２０　高周波誘導コイル
２１　ガス導入用のノズル
２２　ノズルの噴射孔
２３　排気管２
２４，３３　ウエハ
３１　円筒状の石英管
３２　角管状のサセプタ
３４　断熱材
３５　高周波誘導コイル
３６　サセプタのー吊り鉤部
３７　アーム部
【図１】
2004014892.tif 000003
【図２】
2004014892.tif 000004
【図３】
2004014892.tif 000005
【図４】
2004014892.tif 000006