JP2019161018A - 断熱構造体及び縦型熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハ処理領域から炉口部分への熱移動や熱伝達を抑制することが可能な断熱構造体及び縦型熱処理装置を提供すること。
【解決手段】一実施形態の断熱構造体は、内管と上部を閉塞した外管とを有し、下端に開口を有する二重管構造の処理容器と、前記処理容器の下側に設けられたガス供給部及び排気部と、前記開口から基板を導入及び排出すると共に前記開口を開閉可能な蓋部と、前記処理容器を外側から覆うように設けられた加熱部と、を備え、前記加熱部により前記基板を熱処理する縦型熱処理装置に用いられる断熱構造体であって、前記内管と前記外管との間に設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、断熱構造体及び縦型熱処理装置に関する。

従来、半導体製造装置の一つとして、複数の基板を高さ方向に間隔を有して保持した基板保持部を、高さ方向のゾーン制御が可能な加熱部に囲まれた処理容器内に搬入し、基板に対して熱処理を行う縦型熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。縦型熱処理装置では、保温筒、マニホールドヒータ、キャップヒータ等によって炉口部への放熱対策が行われている（例えば、特許文献１−４参照）。

特開２０１２−６４８０４号公報

しかしながら、上記の縦型熱処理装置では、その構造上、基板保持具が搬入される処理容器の下方（炉口）部分からの放熱が大きく、炉口部分に近いゾーンのヒータに他のゾーンのヒータよりも大きな電力が印加される。そのため、処理容器内のウエハを処理するウエハ処理領域から炉口部分への熱移動や熱伝達を抑制することが求められている。

そこで、本発明の一態様では、ウエハ処理領域から炉口部分への熱移動や熱伝達を抑制することが可能な断熱構造体及び縦型熱処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る断熱構造体は、内管と上部を閉塞した外管とを有し、下端に開口を有する二重管構造の処理容器と、前記処理容器の下側に設けられたガス供給部及び排気部と、前記開口から基板を導入及び排出すると共に前記開口を開閉可能な蓋部と、前記処理容器を外側から覆うように設けられた加熱部と、を備え、前記加熱部により前記基板を熱処理する縦型熱処理装置に用いられる断熱構造体であって、前記内管と前記外管との間に設けられている。

開示の断熱構造体によれば、ウエハ処理領域から炉口部分への熱移動や熱伝達を抑制することができる。

第１の実施形態に係る縦型熱処理装置の全体構成の一例を示す断面図 図１の処理容器を示す図 図１のガス供給部を示す図 図１の断熱構造体を示す斜視図 第２の実施形態に係る縦型熱処理装置の断熱構造体を示す斜視図 第３の実施形態に係る縦型熱処理装置の断熱構造体を示す斜視図 第４の実施形態に係る縦型熱処理装置の断熱構造体を示す斜視図 断熱構造体の有無と各部の温度との関係を示す斜視図 断熱構造体の有無と膜成長速度の面間均一性との関係を示す斜視図 断熱構造体の有無と膜厚の面間均一性との関係を示す斜視図

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る縦型熱処理装置の一例について説明する。図１は、第１の実施形態に係る縦型熱処理装置の全体構成の一例を示す断面図である。図２は、図１の処理容器を示す図である。図３は、図１のガス供給部を示す図である。図４は、図１の断熱構造体を示す斜視図である。

縦型熱処理装置は、処理容器２０と、ガス供給部４０と、排気部６０と、加熱部８０と、断熱構造体１００と、制御手段１２０とを有する。

処理容器２０は、基板保持具の一例であるウエハボートＷＢを収容する。ウエハボートＷＢは、複数の基板の一例である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を高さ方向に所定間隔を有して保持する。処理容器２０は、内管２１と、外管２２とを有する。内管２１は、下端部が開放された有天井の円筒形状に形成されている。内管２１の天井部は、例えば平坦に形成されている。外管２２は、下端部が開放されて内管２１の外側を覆う有天井の円筒形状に形成されている。即ち、外管２２の上部は閉塞している。内管２１及び外管２２は、同軸状に配置されて二重管構造となっている。内管２１及び外管２２は、例えば石英等の耐熱材料により形成されている。

内管２１の一側には、その長手方向（上下方向）に沿ってガスノズルを収容するノズル収容部２３が形成されている。ノズル収容部２３は、例えば図２に示されるように、内管２１の側壁の一部を外側へ向けて突出させて凸部２４を形成し、凸部２４内をノズル収容部２３として形成している。ノズル収容部２３に対向させて内管２１の反対側の側壁には、その長手方向（上下方向）に沿って幅Ｌ１の矩形状の開口部２５が形成されている。

開口部２５は、内管２１内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。開口部２５の上下方向の長さは、ウエハボートＷＢの上下方向の長さと同じであるか、又は、ウエハボートＷＢの長さよりも長く上下方向へそれぞれ延びるようにして形成されている。即ち、開口部２５の上端はウエハボートＷＢの上端に対応する位置以上の高さに延びて位置し、開口部２５の下端はウエハボートＷＢの下端に対応する位置以下の高さに延びて位置する。具体的には、例えば図１に示されるように、ウエハボートＷＢの上端と開口部２５の上端との間の高さ方向の距離Ｌ２は、０ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲内であってよい。また、ウエハボートＷＢの下端と開口部２５の下端との間の高さ方向の距離Ｌ３は、０ｍｍ〜３５０ｍｍ程度の範囲内である。

外管２２の下部の内壁には、円環形状の支持部２６が設けられている。支持部２６は、内管２１の下端部を支持する。外管２２の側壁であって、支持部２６の上方には、ガス出口２７が形成されている。外管２２の下端の開口部には、蓋部の一例である蓋体２８がＯリング等のシール部材２９を介して気密に取り付けられており、処理容器２０の下端の開口部を気密に塞き密閉するようになっている。蓋体２８は、開口部を開閉可能に構成されている。蓋体２８は、例えばステンレス鋼により形成されている。

蓋体２８の中央部には、磁性流体シール部３０を介して回転軸３１が貫通させて設けられている。回転軸３１の下部は、ボートエレベータよりなる昇降手段３２のアーム３２Ａに回転自在に支持されている。

回転軸３１の上端には回転プレート３３が設けられている。回転プレート３３上には、石英製の保温台３４を介してウエハボートＷＢが載置される。従って、昇降手段３２を昇降させることによって蓋体２８とウエハボートＷＢとは一体として上下動し、ウエハボートＷＢを処理容器２０内に対して挿脱できるようになっている。

ガス供給部４０は、処理容器２０内へ所定のガスを導入する。ガス供給部４０は、外管２２の下部に設けられており、内管２１内へ所定のガスを導入する。ガス供給部４０は、複数（例えば３本）のガスノズル４１、４２、４３を有する。

ガスノズル４１，４２，４３は、例えば断面が円形の石英管により形成されている。ガスノズル４１、４２、４３は、内管２１のノズル収容部２３内に周方向に沿って一列に設置されている。ガスノズル４１，４２，４３の基端側は、例えば外管２２の内壁部にそれぞれ接続され、その先端側は閉じている。ガスノズル４１，４２，４３は、外管２２の内壁部から内部に延び出して内管２１の内壁に沿って上方に垂直に立ち上がるようにＬ字状に屈曲して設けられると共に、上方に立ち上がった先端部が下方に向けてＵ字状に屈曲し、垂直に延びるように形成されている。なお、図示の例では、ガスノズル４１，４２，４３は、内管２１の内側に向かって屈曲するように形成されているが、例えば内管２１の周方向に沿って屈曲するように形成されていてもよい。また、ガスノズル４１，４２，４３は、先端部が屈曲することなく、内管２１の内壁に沿って上方に垂直に立ち上がるように設けられてもよい。

ガスノズル４１，４２，４３のそれぞれは、屈曲している部位である屈曲部位４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの高さ位置がそれぞれ異なるように形成されている。ガスノズル４１は、例えばウエハボートＷＢの天井部よりも上方側において屈曲している。ガスノズル４３は、例えばガスノズル４１の先端部よりも上方側にて屈曲すると共に、その先端部がウエハボートの下方側に位置するように設けられている。ガスノズル４２は、例えばガスノズル４１，４３のそれぞれの屈曲部位４１Ｂ，４３Ｂの間の高さ位置にて屈曲し、その先端部はガスノズル４１，４３のそれぞれの先端部の間の高さ位置に設けられている。ガスノズル４１，４２，４３は、例えばそれぞれの屈曲部位４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの形状が互いに揃えられている。また、ガスノズル４１，４２，４３は、例えばそれぞれの屈曲部位４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの下流側のガス供給管とウエハボートＷＢに保持されたウエハＷの外縁との距離が等しくなるように配置されている。

ガスノズル４１，４２，４３には、それぞれ屈曲部位４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂより先端側にガス吐出孔４１Ａ，４２Ａ，４３Ａが形成されている。ガス吐出孔４１Ａ，４２Ａ，４３Ａは例えば同じ大きさの円形状であり、ガスノズル４１，４２，４３の長さ方向に沿って例えば等間隔に形成されている。ガス吐出孔４１Ａ，４２Ａ，４３Ａは、ウエハボートＷＢに向けて水平方向にガスを吐出する。また、屈曲部位４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの高さ位置がそれぞれ異なることから、ガス吐出孔４１Ａ，４２Ａ，４３Ａの高さ位置はガスノズル４１，４２，４３の間で互いに異なる。このようにガス吐出孔４１Ａ，４２Ａ，４３Ａは、ウエハＷが配列されている処理容器２０の高さ方向に複数に分割された各領域に対してガスを供給する。図示の例では、ガス吐出孔４１ＡはウエハボートＷＢの上方の領域にガスを供給し、ガス吐出孔４２ＡはウエハボートＷＢの中央の領域にガスを供給し、ガス吐出孔４３ＡはウエハボートＷＢの下方の領域にガスを供給する。

所定のガスは、例えば成膜ガス、エッチングガス、クリーニングガス等の処理ガスであってよい。また、所定のガスは、例えば処理ガスをパージするためのパージガスであってもよい。所定のガスは、流量制御されてガスノズル４１，４２，４３から処理容器２０内に導入される。

排気部６０は、処理容器２０内のガスを排気する。排気部６０は、ガス出口２７に接続された排気通路６１を有する。排気通路６１には、圧力調整弁６２及び真空ポンプ６３が順に介設されて、処理容器２０内を真空引きできるようになっている。排気部６０は、例えば内管２１と外管２２との間の空間部３５を介して開口部２５より排出される内管２１内のガスを排気する。

加熱部８０は、処理容器２０内に収容されるウエハＷを加熱する。加熱部８０は、例えば外管２２の外周側に、外管２２を覆うように円筒形状に形成されている。加熱部８０は、例えば上側から下側に向かって配置された複数のヒータ８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ，８１Ｄ，８１Ｅ，８１Ｆを有する。加熱部８０が分割された複数のヒータを有するので、上下方向において独立して温度を制御できる。但し、加熱部８０は、分割されていない１つのヒータを有していてもよい。

断熱構造体１００は、内管２１と外管２２との隙間に設けられている。断熱構造体１００は、例えば支持部２６上に設けられている。断熱構造体１００は、図４に示されるように、下側部材１０１と、第１上側部材１０２と、第２上側部材１０３と、第１接続部材１０４と、第２接続部材１０５とを有する。下側部材１０１、第１上側部材１０２、第２上側部材１０３、第１接続部材１０４、及び第２接続部材１０５は、それぞれ断熱材料により形成されている。断熱材料は、例えば透明石英、不透明石英等の石英、窒化アルミニウム等のセラミック、窒化珪素であってよい。

下側部材１０１は、第１上側部材１０２及び第２上側部材１０３を支持する支持部材の一例である。下側部材１０１は、支持部２６上に、内管２１の外周面（外管２２の内周面）に沿って配置される。下側部材１０１は、例えば円環形状に形成されている。下側部材１０１は、例えばその内径が内管２１の外径以上となるように形成され、その外径が外管２２の内径以下となるように形成されている。

第１上側部材１０２は、下側部材１０１の上に第１接続部材１０４を介して接続され、内管２１の外周面に沿って配置されている。第１上側部材１０２は、周方向の一部（例えばガス出口２７と対応する位置）に切欠きが形成されたＣ字形状の板状部材である。第１上側部材１０２は、例えばその内径が内管２１の外径以上となるように形成され、その外径が外管２２の内径以下となるように形成されている。

第２上側部材１０３は、第１上側部材１０２の上に第２接続部材１０５を介して接続され、内管２１の外周面に沿って配置されている。第２上側部材１０３は、第１上側部材１０２と同様の構成であってよい。即ち、第２上側部材１０３は、周方向の一部（例えばガス出口２７と対応する位置）に切欠きが形成されたＣ字形状の板状部材である。第２上側部材１０３は、例えばその内径が内管２１の外径以上となるように形成され、その外径が外管２２の内径以下となるように形成されている。第２上側部材１０３の上面の高さ位置（断熱構造体１００の最上部の高さ位置）は、炉口の放熱抑制及びウエハ均熱という双方の観点から、ガス出口２７の上端の高さ位置よりも高く、ウエハボートＷＢの下端の高さ位置又は加熱部８０（ヒータ８１Ｆ）の下端の高さ位置のうちの上側の高さ位置よりも低いことが好ましい。

第１接続部材１０４は、第１上側部材１０２を支持する支持部材の一例である。第１接続部材１０４は、下側部材１０１と第１上側部材１０２とを接続する。第１接続部材１０４は、例えば複数の棒状部材により形成されている。複数の棒状部材は、例えば内管２１の外周に沿って所定間隔を有して配置されている。各棒状部材は、一端が下側部材１０１の上面と接続され、他端が第１上側部材１０２の下面と接続されている。第１接続部材１０４の各棒状部材は、例えば同じ長さに形成されている。

第２接続部材１０５は、第２上側部材１０３を支持する支持部材の一例である。第２接続部材１０５は、第１上側部材１０２と第２上側部材１０３とを接続する。第２接続部材１０５は、例えば複数の棒状部材により形成されている。複数の棒状部材は、例えば内管２１の外周に沿って所定間隔を有して配置されている。各棒状部材は、一端が第１上側部材１０２の上面と接続され、他端が第２上側部材１０３の下面と接続されている。第２接続部材１０５の各棒状部材は、例えば同じ長さに形成されている。

制御手段１２０は、装置全体の動作を制御する。制御手段１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有する。ＣＰＵは、ＲＡＭ等の記憶領域に格納されたレシピに従って、所望の熱処理を実行する。レシピには、プロセス条件に対する装置の制御情報が設定されている。制御情報は、例えばガス流量、圧力、温度、プロセス時間であってよい。なお、レシピ及び制御手段１２０が使用するプログラムは、例えばハードディスク、半導体メモリに記憶されてもよい。また、レシピ等は、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で所定位置にセットされ、読み出されるようにしてもよい。なお、制御手段１２０は、縦型熱処理装置とは別に設けられていてもよい。

以上に説明した第１の実施形態によれば、内管２１と外管２２との隙間に断熱構造体１００が設けられている。これにより、処理容器２０内のウエハＷを処理するウエハ処理領域から炉口部分への熱移動や熱伝達が断熱構造体１００によって抑制される。そのため、処理容器２０の炉口部分での放熱を抑制できるので、ウエハ処理領域における温度の面間均一性が向上する。その結果、膜特性（例えば膜厚）の面間均一性が向上する。

なお、第１の実施形態では、断熱構造体１００が２つの上側部材（第１上側部材１０２、第２上側部材１０３）を有する場合を例に挙げて説明したが、上側部材は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。

また、第１の実施形態では、下側部材１０１、第１上側部材１０２、第２上側部材１０３、第１接続部材１０４、及び第２接続部材１０５が別体に形成されている場合を例に挙げて説明したが、例えば一体に形成されていてもよい。

また、断熱構造体１００は、周方向に沿って複数に分割可能に構成されていてもよい。断熱構造体１００が周方向に沿って複数に分割可能に構成されていることにより、処理容器２０内への断熱構造体１００の取り付けが容易になる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る縦型熱処理装置の一例について説明する。第２の実施形態に係る縦型熱処理装置は、断熱構造体１００に代えて断熱構造体１００Ａを有する点で、第１の実施形態に係る縦型熱処理装置と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。図５は、第２の実施形態に係る縦型熱処理装置の断熱構造体を示す斜視図である。

断熱構造体１００Ａは、内管２１と外管２２との隙間に設けられている。断熱構造体１００Ａは、例えば支持部２６上に設けられている。断熱構造体１００Ａは、下側部材１０１と、第１上側部材１０２Ａと、第２上側部材１０３Ａと、第１接続部材１０４と、第２接続部材１０５とを有する。下側部材１０１、第１上側部材１０２Ａ、第２上側部材１０３Ａ、第１接続部材１０４、及び第２接続部材１０５は、それぞれ断熱材料により形成されている。断熱材料は、例えば透明石英、不透明石英等の石英、窒化アルミニウム等のセラミック、窒化珪素であってよい。

下側部材１０１、第１接続部材１０４、及び第２接続部材１０５は、第１の実施形態と同様の構成であってよい。

第１上側部材１０２Ａは、下側部材１０１の上に第１接続部材１０４を介して接続され、内管２１の外周面に沿って配置されている。第１上側部材１０２Ａは、例えば円環形状に形成されている。第１上側部材１０２Ａは、例えばその内径が内管２１の外径以上となるように形成され、その外径が外管２２の内径以下となるように形成されている。第１上側部材１０２Ａの下面の高さ位置は、第１の実施形態と同様に、ガス出口２７の上端の高さ位置よりも高いことが好ましい。

第２上側部材１０３Ａは、第１上側部材１０２Ａの上に第２接続部材１０５を介して接続され、内管２１の外周面に沿って配置されている。第２上側部材１０３Ａは、第１上側部材１０２Ａと同様の構成であってよい。即ち、第２上側部材１０３Ａは、例えば円環形状に形成されている。第２上側部材１０３Ａは、例えばその内径が内管２１の外径以上となるように形成され、その外径が外管２２の内径以下となるように形成されている。第２上側部材１０３Ａの上面の高さは、第１の実施形態と同様に、ウエハボートＷＢの下端の高さ位置又は加熱部８０（ヒータ８１Ｆ）の下端の高さ位置のうちの上側の高さ位置よりも低いことが好ましい。

以上に説明した第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態により奏される効果と同様の効果が奏される。

特に、第２の実施形態によれば、ガス出口に対応する位置に形成された切欠きを持たないため、より炉口の放熱抑制が高いという効果が奏される。炉口部への放熱が小さいことは、ウエハ均熱の観点でも好ましい。

なお、第２の実施形態では、断熱構造体１００Ａが２つの上側部材（第１上側部材１０２Ａ、第２上側部材１０３Ａ）を有する場合を例に挙げて説明したが、上側部材は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。また、Ｃ字形状の上側部材と円環形状の上側部材とを組み合わせた形態であってもよい。

また、第２の実施形態では、下側部材１０１、第１上側部材１０２Ａ、第２上側部材１０３Ａ、第１接続部材１０４、及び第２接続部材１０５が別体に形成されている場合を例に挙げて説明したが、例えば一体に形成されていてもよい。

また、断熱構造体１００Ａは、周方向に沿って複数に分割可能に構成されていてもよい。断熱構造体１００Ａが周方向に沿って複数に分割可能に構成されていることにより、処理容器２０内への断熱構造体１００Ａの取り付けが容易になる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る縦型熱処理装置の一例について説明する。第３の実施形態に係る縦型熱処理装置は、断熱構造体１００に代えて断熱構造体１００Ｂを有する点で、第１の実施形態に係る縦型熱処理装置と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。図６は、第３の実施形態に係る縦型熱処理装置の断熱構造体を示す斜視図である。

断熱構造体１００Ｂは、内管２１と外管２２との隙間に設けられている。断熱構造体１００Ｂは、例えば支持部２６上に設けられている。断熱構造体１００Ｂは、下側部材１０１と、第１弧状部材１０６と、第３接続部材１０７と、第２弧状部材１０８と、第４接続部材１０９と、を有する。下側部材１０１、第１弧状部材１０６、第３接続部材１０７、第２弧状部材１０８、及び第４接続部材１０９は、それぞれ断熱材料により形成されている。断熱材料は、例えば透明石英、不透明石英等の石英、窒化アルミニウム等のセラミック、窒化珪素であってよい。

下側部材１０１は、第１の実施形態と同様の構成であってよい。

第１弧状部材１０６は、下側部材１０１の上に第３接続部材１０７を介して接続され、内管２１の外周に沿って配置されている。第１弧状部材１０６は、例えば弧状に形成されている。第１弧状部材１０６は、内管２１の外周に沿って複数設けられている。

第３接続部材１０７は、第１弧状部材１０６を支持する支持部材の一例である。第３接続部材１０７は、下側部材１０１と第１弧状部材１０６とを接続する。第３接続部材１０７は、例えば複数の棒状部材により形成されている。複数の棒状部材は、例えば内管２１の外周に沿って所定間隔を有して配置されている。各棒状部材は、一端が下側部材１０１の上面と接続され、他端が第１弧状部材１０６の下面と接続されている。各棒状部材は、例えば第１の長さを有する。

第２弧状部材１０８は、下側部材１０１の上に第４接続部材１０９を介して接続され、内管２１の外周に沿って配置されている。第２弧状部材１０８は、例えば弧状に形成されている。第２弧状部材１０８は、内管２１の外周に沿って複数設けられている。

第４接続部材１０９は、第２弧状部材１０８を支持する支持部材の一例である。第４接続部材１０９は、下側部材１０１と第２弧状部材１０８とを接続する。第４接続部材１０９は、例えば複数の棒状部材により形成されている。複数の棒状部材は、例えば内管２１の外周に沿って所定間隔を有して配置されている。各棒状部材は、一端が下側部材１０１の上面と接続され、他端が第２弧状部材１０８の下面と接続されている。各棒状部材は、例えば第１の長さと異なる（例えば第１の長さよりも長い）第２の長さを有する。

第３接続部材１０７を構成する複数の棒状部材と第４接続部材１０９を構成する複数の棒状部材とは、内管２１の外周に沿って交互に配置されている。言い換えると、第１の高さ位置に設けられた第１弧状部材１０６と第１の高さ位置と異なる（例えば第１の高さ位置よりも上方の）第２の高さ位置に設けられた第２弧状部材１０８とは、内管２１の外周に沿って交互に配置されている。また、互いに隣接する第１弧状部材１０６及び第２弧状部材１０８は平面視で一部が重なるように配置されている。

また、平面視でガス出口２７と対応する位置には第１弧状部材１０６及び第２弧状部材１０８が設けられていない。但し、平面視でガス出口２７と対応する位置にも第１弧状部材１０６及び第２弧状部材１０８が設けられていてもよい。

以上に説明した第３の実施形態によれば、上述した第１の実施形態により奏される効果と同様の効果が奏される。

特に、第３の実施形態によれば、平面視で断熱構造の切れ目がないことによる高い放熱抑制と、排気効率低下の抑制を両立するという効果が奏される。炉口部への放熱が小さいことは、ウエハ均熱の観点でも好ましい。

なお、第３の実施形態では、下側部材１０１、第１弧状部材１０６、第３接続部材１０７、第２弧状部材１０８、及び第４接続部材１０９が別体で形成されている場合を例に挙げて説明したが、例えば一体に形成されていてもよい。

また、断熱構造体１００Ｂは、周方向に沿って複数に分割可能に構成されていてもよい。断熱構造体１００Ｂが周方向に沿って複数に分割可能に構成されていることにより、処理容器２０内への断熱構造体１００Ｂの取り付けが容易になる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態に係る縦型熱処理装置の一例について説明する。第４の実施形態に係る縦型熱処理装置は、断熱構造体１００に代えて断熱構造体１００Ｃを有する点で、第１の実施形態に係る縦型熱処理装置と異なる。以下、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。図７は、第４の実施形態に係る縦型熱処理装置の断熱構造体を示す斜視図である。

断熱構造体１００Ｃは、内管２１と外管２２との隙間に設けられている。断熱構造体１００Ｃは、例えば支持部２６上に設けられている。断熱構造体１００Ｃは、ブロック状部材１１０を有する。ブロック状部材１１０は、断熱材料により形成されている。断熱材料は、例えば透明石英、不透明石英等の石英、窒化アルミニウム等のセラミック、窒化珪素であってよい。

ブロック状部材１１０は、支持部２６上に、内管２１の外周面に沿って配置されている。ブロック状部材１１０は、周方向の一部（例えばガス出口２７と対応する位置）に切欠きが形成され、平面視でＣ字形状に形成されている。また、ブロック状部材１１０は、切欠きを有さず、平面視で円環形状に形成されていてもよい。ブロック状部材１１０は、例えばその内径が内管２１の外径以上となるように形成され、その外径が外管２２の内径以下となるように形成されている。ブロック状部材１１０の上面の高さ位置は、第１の実施形態の第２上側部材１０３と同様に、ウエハボートＷＢの下端の高さ位置又は加熱部８０（ヒータ８１Ｆ）の下端の高さ位置のうちの上側の高さ位置よりも低いことが好ましい。

以上に説明した第４の実施形態によれば、上述した第１の実施形態により奏される効果と同様の効果が奏される。

特に、第４の実施形態によれば、熱伝導率の小さい材料を選択することで、より炉口の放熱抑制が高いという効果が奏される。炉口部への放熱が小さいことは、ウエハ均熱の観点でも好ましい。

なお、断熱構造体１００Ｃは、周方向に沿って複数に分割可能に構成されていてもよい。断熱構造体１００Ｃが周方向に沿って複数に分割可能に構成されていることにより、処理容器２０内への断熱構造体１００Ｃの取り付けが容易になる。

［実施例］
本発明の実施形態に係る断熱構造体により奏される効果を確認するための実施例について説明する。

（実施例１）
実施例１では、図１を参照して説明した縦型熱処理装置の内管２１と外管２２との隙間に断熱構造体を設けた場合と設けていない場合とについて、蓋体２８及びシール部材２９の温度を測定して断熱構造体の断熱性を評価した。実施例１では、ヒータ８１Ａ〜８１Ｆのパワーを制御してウエハＷの温度を８００℃に調整した。断熱構造体としては、支持部２６上に内管２１の外周面に沿って複数の石英管（外径３０ｍｍ、内径２６ｍｍ、高さ１１０ｍｍ）を載置し、その上にブランケット状断熱材（幅３０ｍｍ、厚さ１２．５ｍｍ）を円環形状に載置した構造体を用いた。ブランケット状断熱材としては、ニチアス株式会社製のＮｏ．５１２０＃１３０を用いた。

図８は、断熱構造体の有無と各部の温度との関係を示す斜視図である。図８（ａ）は断熱構造体の有無とヒータ８１Ｆのパワー（ｋＷ）との関係を示し、図８（ｂ）は断熱構造体の有無と蓋体２８の温度（℃）との関係を示し、図８（ｃ）は断熱構造体の有無とシール部材２９の温度との関係を示す。

図８（ａ）に示されるように、内管２１と外管２２との隙間に断熱構造体を設けることで、ウエハＷの温度を８００℃に調整したときのヒータ８１Ｆのパワーが小さくなっていることが分かる。これにより、処理容器２０内のウエハＷを処理するウエハ処理領域から炉口部分への熱移動や熱伝達が断熱構造体１００によって抑制されていると考えられる。

また、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示されるように、内管２１と外管２２との隙間に断熱構造体を設けることで、ウエハＷの温度を８００℃に調整したときの蓋体２８及びシール部材２９の温度が低くなっていることが分かる。これにより、蓋体２８やシール部材２９等の部品を比較的低い温度に維持した状態で、ウエハ処理領域においてウエハＷに対して高温処理を実施できると考えられる。

（実施例２）
実施例２では、図１を参照して説明した縦型熱処理装置の内管２１と外管２２との隙間に断熱構造体を設けた場合と設けていない場合とについて、ウエハＷに膜を成長させたときの膜成長速度を評価した。実施例２では、断熱構造体として、図４を参照して説明した第１の実施形態の断熱構造体１００であって、第２上側部材１０３の上面の高さ位置がガス出口２７の上端の高さ位置よりも僅かに上方の高さ位置である断熱構造体１００を用いた。

図９は、断熱構造体の有無と膜成長速度の面間均一性との関係を示す斜視図である。図９中、横軸はウエハボートＷＢ上のスロット位置を示し、縦軸は膜成長速度（Å／ｍｉｎ）を示す。なお、ウエハボートＷＢ上のスロット位置は、処理容器２０の上下方向の最上段をスロット位置０とし、最下段をスロット位置１４０とした。

図９に示されるように、断熱構造体１００を設けていない場合（図９の四角印を参照）、スロット位置１０５〜１２５において膜成長速度が高くなり、極大値を示した後、スロット位置１２５〜１４０において膜成長速度が急激に低くなっていることが分かる。このことから、ウエハ処理領域から炉口部分への熱移動や熱伝達が大きく、ヒータ８１Ｆのパワーが別のヒータ８１Ａ〜８１Ｅのパワーよりも大きくなることで、ヒータ８１Ｆ近傍のウエハ温度が局所的に高くなっていると考えられる。

これに対し、断熱構造体１００を設けた場合（図９の三角印を参照）、スロット位置１０５〜１４０における膜成長速度が略一定となっていることが分かる。このことから、断熱構造体１００によりウエハ処理領域から炉口部分への熱移動や熱伝達が抑制され、ヒータ８１Ｆのパワーが別のヒータ８１Ａ〜８１Ｅのパワーと略同一になり、ヒータ８１Ｆ近傍のウエハ温度が局所的に高くなることが抑制されたと考えられる。

（実施例３）
実施例３では、図１を参照して説明した縦型熱処理装置の内管２１と外管２２との隙間に断熱構造体を設けた場合と設けていない場合とについて、ウエハＷに膜を成長させたときの膜厚を評価した。実施例３では、断熱構造体として、図４を参照して説明した第１の実施形態の断熱構造体１００であって、第２上側部材１０３の上面の高さ位置がヒータ８１Ｆの下端の高さ位置と略同一の高さ位置である断熱構造体１００を用いた。

図１０は、断熱構造体の有無と膜厚の面間均一性との関係を示す斜視図である。図１０中、横軸はウエハボートＷＢ上のスロット位置を示し、縦軸は８０ｎｍで規格化された膜厚（ｎｍ）を示す。なお、ウエハボートＷＢ上のスロット位置は、処理容器２０の上下方向の最上段をスロット位置０とし、最下段をスロット位置１４０とした。

図１０に示されるように、内管２１と外管２２との隙間に断熱構造体を設けることで、スロット位置１３０〜１４０における膜厚の変化量が小さくなっていることが分かる。このことから、断熱構造体１００によりウエハ処理領域から炉口部分への熱移動や熱伝達が抑制され、ヒータ８１Ｆのパワーが別のヒータ８１Ａ〜８１Ｅのパワーと略同一になり、ヒータ８１Ｆ近傍のウエハ温度が局所的に高くなることが抑制されたと考えられる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。

上記の各実施形態では、処理容器２０の下側にガス供給部４０及び排気部６０が設けられた縦型熱処理装置を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、縦型熱処理装置は、処理容器の下側にガス供給部が設けられ、処理容器の上部に排気部が設けられた構成であってもよい。

２０ 処理容器
２１ 内管
２２ 外管
２６ 支持部
２７ ガス出口
４０ ガス供給部
６０ 排気部
８０ 加熱部
１００ 断熱構造体
１００Ａ 断熱構造体
１００Ｂ 断熱構造体
１００Ｃ 断熱構造体
１０１ 下側部材
１０２ 第１上側部材
１０２Ａ 第１上側部材
１０３ 第２上側部材
１０３Ａ 第２上側部材
１０４ 第１接続部材
１０５ 第２接続部材
１０６ 第１弧状部材
１０７ 第３接続部材
１０８ 第２弧状部材
１０９ 第４接続部材
１１０ ブロック状部材
Ｗ ウエハ

Claims (15)

1. 内管と上部を閉塞した外管とを有し、下端に開口を有する二重管構造の処理容器と、
   前記処理容器の下側に設けられたガス供給部及び排気部と、
   前記開口から基板を導入及び排出すると共に前記開口を開閉可能な蓋部と、
   前記処理容器を外側から覆うように設けられた加熱部と、
   を備え、前記加熱部により前記基板を熱処理する縦型熱処理装置に用いられる断熱構造体であって、
   前記内管と前記外管との間に設けられている、
   断熱構造体。
2. 前記断熱構造体は、前記内管の外周に沿って設けられた板状部材を有する、
   請求項１に記載の断熱構造体。
3. 前記板状部材は、平面視で前記排気部と対応する位置に切欠きが形成されたＣ字形状に形成されている、
   請求項２に記載の断熱構造体。
4. 前記板状部材は、平面視で円環形状に形成されている、
   請求項２に記載の断熱構造体。
5. 前記板状部材は、上下方向の異なる位置に設けられた第１上側部材及び第２上側部材を有し、
   請求項２乃至４のいずれか一項に記載の断熱構造体。
6. 内管と上部を閉塞した外管とを有し、下端に開口を有する二重管構造の処理容器と、
   前記処理容器の下側に設けられたガス供給部及び排気部と、
   前記開口から基板を導入及び排出すると共に前記開口を開閉可能な蓋部と、
   前記処理容器を外側から覆うように設けられた加熱部と、
   を備え、前記加熱部により前記基板を熱処理する縦型熱処理装置に用いられる断熱構造体であって、
   前記内管と前記外管との間に、前記内管の外周に沿って設けられた板状部材を有し、
   前記板状部材は、上下方向の第１の高さ位置に前記内管の外周に沿って複数設けられた第１弧状部材と、前記第１の高さ位置と異なる第２の高さ位置に前記内管の外周に沿って複数設けられた第２弧状部材と、を有し、
   前記第１弧状部材及び前記第２弧状部材は前記内管の外周に沿って交互に配置されており、互いに隣接する前記第１弧状部材及び前記第２弧状部材は平面視で一部が重なるように配置されている、
   断熱構造体。
7. 前記断熱構造体は、前記板状部材を支持する支持部材を有する、
   請求項２乃至６のいずれか一項に記載の断熱構造体。
8. 前記外管の下部の内壁には、円環形状の支持部が形成されており、
   前記支持部材は、
   前記支持部の上に配置される下側部材と、
   前記下側部材と前記板状部材とを接続する接続部材と、
   を有する、
   請求項７に記載の断熱構造体。
9. 内管と上部を閉塞した外管とを有し、下端に開口を有する二重管構造の処理容器と、
   前記処理容器の下側に設けられたガス供給部及び排気部と、
   前記開口から基板を導入及び排出すると共に前記開口を開閉可能な蓋部と、
   前記処理容器を外側から覆うように設けられた加熱部と、
   を備え、前記加熱部により前記基板を熱処理する縦型熱処理装置に用いられる断熱構造体であって、
   前記内管と前記外管との間に、前記内管の外周に沿って設けられたブロック状部材を有する、
   断熱構造体。
10. 前記ブロック状部材は、平面視で前記排気部と対応する位置に切欠きが形成されたＣ字形状に形成されている、
    請求項９に記載の断熱構造体。
11. 前記ブロック状部材は、平面視で円環形状に形成されている、
    請求項９に記載の断熱構造体。
12. 前記断熱構造体は、最上部の高さ位置が、前記排気部の上端の位置よりも高くなるように配置されている、
    請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の断熱構造体。
13. 前記断熱構造体は、最上部の高さ位置が、前記基板を保持した状態で前記処理容器内に収容される基板保持具の下端又は前記処理容器の外周側に配置される加熱部の下端のうち上側の位置よりも低くなるように配置されている、
    請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の断熱構造体。
14. 内管と上部を閉塞した外管とを有し、下端に開口を有する二重管構造の処理容器と、
    前記処理容器の下側に設けられたガス供給部及び排気部と、
    前記開口から基板を導入及び排出すると共に前記開口を閉塞可能な蓋部と、
    前記処理容器を外側から覆うように設けられた加熱部と、
    を備え、前記加熱部により前記基板を熱処理する縦型熱処理装置であって、
    前記内管と前記外管の間に設けられる断熱構造体を備えることを特徴とする縦型熱処理装置。
15. 内管と外管とを有し、下端に開口を有する二重管構造の処理容器と、
    前記処理容器の下側に設けられたガス供給部と、
    前記処理容器の上部に設けられた排気部と、
    前記開口から基板を導入及び排出すると共に前記開口を閉塞可能な蓋部と、
    前記処理容器を外側から覆うように設けられた加熱部と、
    を備え、前記加熱部により前記基板を熱処理する縦型熱処理装置であって、
    前記内管と前記外管の間に設けられる断熱構造体を備えることを特徴とする縦型熱処理装置。

Images