JP4015791B2 - 熱処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいては、被処理体である半導体ウエハにＣＶＤ（化学気相成長）、拡散、酸化、アニール等の処理を施すために、各種の熱処理装置が使用されている。中でも、ＣＶＤ処理および比較的高圧の減圧下における拡散処理においては、石英製の縦型の反応管の下部に、ガス導入部および排気部とを有する金属製のマニホールドを設け、前記反応管内の処理領域に保持具であるウエハボートを介して多段に保持された半導体ウエハを収容して密閉し、反応管の外側に設けたヒーターにより処理領域を所定の処理温度に加熱して所定の処理ガスおよび処理圧力の下で半導体ウエハに所定の熱処理を施すようにした熱処理装置（縦型熱処理装置ともいう）が一般的に用いられている。
【０００３】
このような熱処理装置においては、マニホールドがヒーターから離れていること、また、マニホールドと反応管の間をシールするシール部材例えばＯリングの耐熱性の問題からマニホールドのシール部材近傍の冷却を行うことが一般的であること等により、マニホールドの内面が処理温度よりもはるかに低温となる。このため、反応管内の処理領域以外の領域であるマニホールドの内面に処理ガス成分が接触することにより凝縮して、反応副生成物（拡散処理では析出物ともいう。）がマニホールドの内面に付着し、パーティクルの発生等、処理に悪影響を及ぼすことになり、そのため定期的な洗浄が必要であった。また、例えばヒ素等の毒性を有する処理ガスを使用するプロセスにおいては、その反応副生成物の存在がオペレーターの健康に悪影響を及ぼしかねないので、その対策が必要とされる。
【０００４】
このような問題を解決するために、従来の熱処理装置においては、マニホールドを外部から加熱することにより、反応副生成物の蒸気圧を上げてやり、昇華させるという手法が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記熱処理装置においては、マニホールドの外側に専用の加熱ヒーターを取付けるため、装置が複雑化すること、マニホールドの全部位を所望の温度にすることが難しいこと、火傷等への安全の配慮が必要であること、電力消費の増加によるグローバルな意味での環境への影響があること等、いくつかの問題点があった。また、例えばヒ素系の処理ガスを使用するプロセスにおいては、反応副生成物であるヒ素の蒸気圧が低いため、前述の加熱手法による付着抑制には大きな効果が得られなかった。なお、マニホールドの内側に筒状のカバーを設け、カバーとマニホールドの間に環状の排気空間を形成し、カバーの下側に不活性ガス導入管を設けた縦型熱処理装置が提案されている（特開平１０−２２３５３８号公報）。この縦型熱処理装置は、マニホールドの内側に反応副生成物が付着することを防止するのに有効であるが、熱処理領域を経て流れる処理ガスの下降流の下流側からそれに抗する上向きに、不活性ガス導入管から不活性ガスを流さなければならないため、不活性ガスの流速を大きくする必要があり、その結果、不活性ガス流量を多くしなければならないという欠点がある。不活性ガス流量が多いと、不活性ガスが熱処理領域にある処理ガスに多量に混入して熱処理の質に悪影響を与える。
【０００６】
本発明は、前述した課題を解決すべくなされたもので、炉口周辺部への反応副生成物の付着を抑制することができるのは勿論、不活性ガスの流量を少なくすることができ、不活性ガスが熱処理領域にある処理ガスに混入する可能性が低く、熱処理の質に悪影響が及ぶことがない熱処理装置を提供することを目的とする。また、本発明の目的は、反応副生成物が付着したとしても、容易に剥離することがない熱処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、請求項１に係る発明は、周囲にヒーターを有する縦型反応管の下端部に、反応管内の処理領域に処理ガスを導入するガス導入部および排気部を有し炉口を形成する筒状のマニホールドを設け、その炉口を密閉する昇降可能な蓋体上に被処理体を多段に保持した保持具を保温筒を介して載置し、前記処理領域に収容した被処理体を所定の処理ガス、処理温度および処理圧力の下で熱処理する熱処理装置において、前記反応管は、上端および下端が開放された内部に処理領域を形成する内管と、この内管の外側に設けられ上端が閉塞され下端が開放され内管との間に処理ガスを下方に向かって排気するための環状空間を形成する外管とから構成され、前記マニホールドの内周部に形成された内側フランジ部に内管の下端部を支持する内管支持部材を設け、該内管支持部材よりも下側の側壁にパージガス導入部を設け、前記内管支持部材に前記保温筒に接近して処理ガスの拡散速度よりも早いパージガスの対抗流を発生させる隘路を形成する絞り部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、周囲にヒーターを有すると共に上端に排気部を有する縦型反応管の下端部に、反応管内の処理領域に処理ガスを導入するガス導入部および排気部を有し炉口を形成する筒状のマニホールドを設け、その炉口を密閉する昇降可能な蓋体上に被処理体を多段に保持した保持具を保温筒を介して載置し、前記処理領域に収容した被処理体を所定の処理ガス、処理温度及び処理圧力の下で熱処理する熱処理装置であって、前記反応管は、内部に処理領域を形成し上端に排気部を有する内管と、この内管の外側に設けられ内管との間に環状通路を形成する外管とから構成され、前記マニホールドの内周部に形成された内側フランジ部に内管の下端部を支持する内管支持部材を設け、該内管支持部材よりも下側の側壁にパージガス導入部を設け、前記内管支持部材に前記保温筒に接近して処理ガスの拡散速度よりも早いパージガスの対抗流を発生させる隘路を形成する絞り部を設けたことを特徴とする。前記マニホールドの内面および排気部を含む排気系の内面には、反応副生成物の剥離を抑制する粗面加工が施されていることが好ましい（請求項３）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基いて詳述する。図１は本発明を縦型熱処理装置に適用した実施の形態を示す縦断面図、図２は同熱処理装置の要部拡大断面図、図３はマニホールドの内管支持部材を示す図で、（ａ）は部分的平面図、（ｂ）は部分的側面図である。
【００１３】
図１において、１は減圧下でのＣＶＤ処理や拡散処理に適するように構成された縦型熱処理装置で、この熱処理装置１は下部に炉口２を有する熱処理炉３を備えている。この熱処理炉３は、処理容器である石英製の縦型の反応管４と、この反応管４の下端部に設けられ、反応管４内の処理領域（熱処理炉内の処理領域に同じ）Ａに処理ガスを導入するガス導入部５と、処理領域Ａからのガスを排気する排気部６を有する短円筒状のマニホールド７とを備えている。このマニホールド７の下部が炉口２を形成している。反応管４は、内管４ａと外管４ｂの二重管構造になっていることが好ましい。内管４ａは、上端および下端が開放されている。外管４ｂは、上端が閉塞され、下端が開放されている。内管４ａと外管４ｂの間には、下方へ向って処理ガスを排気する環状通路９が形成されている。ガス導入部５から上方へ向って導入された処理ガスは、処理領域Ａを経由し内管４ａと外管４ｂの間の環状通路９を経て下方へ向って流れて排気される。
【００１４】
マニホールド７は、耐熱性および耐食性を有する材料、例えばステンレス鋼により形成されている。ガス導入部５は、Ｌ字状のインジェクタ管からなり、マニホールド７の後述する内側フランジ部８よりも下方の側壁を気密に貫通し、処理ガスを反応管４内の処理領域Ａに、その上端の処理ガス導入口５ａから上向き流として導入すべく内管４ａの内壁に沿って立上がって配置されている。前記ガス導入部５は、ガス種に対応してマニホールド７の周方向に複数設けられている。なお、熱処理炉３内を洗浄するクリーニングガスを導入するガス導入部（図示省略）は、Ｌ字状のインジェクタ管ではなく、後述するパージガス導入部と同様に炉口２に直接ガスを導入するように形成されていることが好ましい。
【００１５】
前記排気部６は、マニホールド７の内側フランジ部８よりも上方の側壁に、内管４ａと外管４ｂとの間の環状通路９と連通するように設けられている。排気部６には排気管１０が接続され、この排気管１０には、反応管４内の処理領域Ａを所定の処理圧力例えば２６．６Ｐａ〜９３１００Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ〜７００Ｔｏｒｒ）に制御可能な圧力制御部として、メインバルブ、シャットオフバルブおよび圧力制御バルブの機能を兼ね備えたコンビネーションバルブ１１、真空ポンプ１２および除外装置１３が順に設けられている。前記コンビネーションバルブ１１等を備えた排気管１０および排気部６が排気系１４を構成している。この排気系１４により処理領域Ａが所定の処理圧力に制御された状態において、ガス導入部５の先端から噴出された処理ガスが反応管４の内管４ａ内の処理領域Ａを上昇して所定の熱処理に供された後、内管４ａと外管４ｂとの間の環状通路９を下降して排気部６から排気されるようになっている。
【００１６】
前記マニホールド７の上端と下端には、フランジ部７ａ，７ｂが一体に形成されており、上端フランジ部７ａの上面には、外管４ｂの下端フランジ部４ｇが載置され、フランジ押え１５により固定されている。マニホールド７の上端フランジ部７ａと外管４ｂの下端フランジ部４ｇとの間をシールするために、例えば図２に示すように、外管４ｂの下端フランジ部４ｇを取り囲む環状のフランジ押え１５を採用し、このフランジ押え１５と外管４ｂの下端フランジ部４ｇとの接合部およびフランジ押え１５とマニホールド７の上端フランジ部７ａとの接合部をシール部材であるＯリング１６，１７でそれぞれシールするように構成されていいる。なお、マニホールド７の上端フランジ部７ａと外管４ｂの下端フランジ部４ｇとの間をシールするために、これらの接合部にＯリングを直接介在させるようにしてもよい（図示省略）。
【００１７】
マニホールド７の内側に内管４ａを支持するために、マニホールド７の内周部には内側フランジ部８が形成されていると共に、この内側フランジ部８に内管４ａの下端部を支持するための内管支持部材１８が設けられている。この内管支持部材１８は、図２ないし図３に示すように、耐熱性および耐食性を有する材料例えばインコネルによりリング状に形成されており、その外周に設けた複数の爪部１９と、下端にネジ止めされた押え板２０により前記マニホールド７の内側フランジ部８に着脱可能に固定されていることが好ましい。
【００１８】
前記マニホールド７は、ベースプレート２１の下部に取付けられており、このベースプレート２１の上部には、反応管４内の処理領域Ａを所定の熱処理温度例えば３００〜１１００℃程度に加熱制御可能なヒーター２２が設置されている。このヒーター２２は、反応管４の上方を含む周囲を取り囲むように円筒状に形成された断熱材と、この断熱材の内周に設けられた抵抗発熱体とから主に構成されている（図示省略）。
【００１９】
反応管４内の処理領域Ａに複数枚例えば１５０枚程度の被処理体（被処理基板ともいう）である半導体ウエハＷを水平状態で上下方向に適宜間隔で多段に収容保持するために、半導体ウエハＷは保持具であるウエハボート２３に保持され、このウエハボート２３は炉口２を密閉する昇降可能な蓋体２４の上部に断熱体である保温筒２５を介して載置されている。蓋体２４は、耐熱性および耐食性を有する材料、例えばステンレス鋼により形成されている。
【００２０】
熱処理炉３の下方には、ローディングエリアＥが設けられ、このローディングエリアＥには、蓋体２４を昇降させて反応管４内へのウエハボート２１および保温筒２５の搬入搬出および炉口２の開閉を行うための昇降機構２６が設けられ、この昇降機構２６の昇降アーム２６ａに蓋体２４が取付けられている。マニホールド７の下端フランジ部７ｂと蓋体２４との接合部には、Ｏリング２７が設けられている。マニホールド７の上端フランジ部７ａおよび下端フランジ部７ｂには、Ｏリング１６，１７，２７の熱劣化を防止すべく冷却する手段として、冷却水を循環させる冷却水通路２８が設けられている。
【００２１】
そして、前記処理領域Ａに導入される処理ガスが炉口２側へ侵入するのを阻止するために、炉口２側にはパージガスを導入するパージガス導入部２９が設けられていると共に、処理領域Ａと炉口２の間に処理ガスの拡散速度よりも速いパージガスの対向流を発生させるための絞り部３０が設けられている。前記パージガス導入部２９は、マニホールド７の内側フランジ部８よりも下側の側壁に設けられている。パージガスとしては、不活性ガス例えばアルゴンガスを用いることが好ましいが、窒素ガス等であってもよい。処理ガスの下向きの拡散速度よりも速い上向きのパージガスの増速した対向流を発生させるための熱処理炉内の圧力範囲としては、２６．６Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）の分子流領域ではだめで、粘性流領域である２６６Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）〜大気圧程度が好ましく、実用的には１３３００Ｐａ〜６６５００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ〜５００Ｔｏｒｒ）程度が好ましい。
【００２２】
前記絞り部３０は、マニホールド７と保温筒２５の間にオリフィス状の隘路３１を形成するように設けられる。絞り部３０は、内管４ａに設けられていてもよいが、図示例のように内管支持部材１８に設けられていることが好ましい。この内管支持部材１８は、図２ないし図３に示すように、マニホールド７の内側フランジ部８よりも上方へ立上がっており、内管支持部材１８の上端部を断面Ｌ字の内向きフランジ状に形成することにより、保温筒２５に接近した絞り部３０とされている。すなわち、絞り部３０は、マニホールド７の内管支持部材１８の上端部から径方向内方へ水平に延出した水平部３０ａと、この水平部３０ａの先端から垂直に立上がった垂直部３０ｂとを有するように断面Ｌ字状に形成されていることにより、保温筒２５に接近しており、保温筒２５との間に隘路３１を形成している。隘路３１の幅は１〜１５ｍｍ、例えば５ｍｍ程度が好ましい。
【００２３】
内管支持部材１８の上端部には、内管４ａを位置決め載置するための環状溝３２が前記絞り部３０と共に形成されている。なお、図３に示すように、絞り部３０には、ガス導入部（インジェクタ管）５との干渉を避けるためにこれらと対応した切欠部３３が設けられている。
【００２４】
また、前記処理ガスの反応副生成物の付着が想定される熱処理炉３の炉口２の内面および排気系１４の内面には、反応副生成物の剥離を抑制する粗面加工が施されている（図示省略）。粗面加工を施す領域としては、マニホールド７の内面（内周面）および排気部６を含む排気系１４の内面であるが、コンビネーションバルブ１１よりも下流は２６．６Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）と圧力が低くて反応副生成物が生成され難く、また除外装置１３が設けられていることから、具体的には、マニホールド７の内側フランジ部８よりも上方の内面、排気部６の内面および排気部６からコンビネーションバルブ１１までの排気管１０の内面に粗面加工を施せばよい。なお、マニホールド７の絞り部３０よりも下方の内面は、パージガスのパージによって反応副生成物の付着が抑制されているが、当該内面および蓋体２４の内面にも粗面加工が施されていてもよい。また、保温筒２５の表面にも粗面加工を施してもよい。
【００２５】
粗面加工の方法としては、例えばバフ研磨、ヘアーライン処理、ブラスト処理、複合電解研磨処理等が適用可能であるが、中でもブラスト処理が好ましいことが実験により確認された。実験では、種々の粗面加工を施した複数のサンプルを作成し、反応副生成物の剥離時期についての試験を行った。その結果、被加工面に例えば１５０〜２５０μのガラスビーズを吹き付けることにより、粗度の高い例えば平均粗さが１．３１μｍの粗面を形成したものが反応副生成物の剥離を抑制する効果が高いことが確認された。そして、特にヒ素系のプロセスにおいては、通常のステンレス鋼表面の場合の剥離時期に対して１０倍以上の延命効果があることが確認された。
【００２６】
また、前記マニホールド７の内側フランジ部８よりも上方の内周壁面には、例えばＨＣｌ等の強腐食性を有する処理ガスやクリーニングガスの接触による腐食を防止するために、石英製の円筒状の保護カバー部材３４が装着されていることが好ましい。
【００２７】
次に、以上の構成からなる縦型熱処理装置の作用について述べる。先ず、ローディングエリアＥに降下された蓋体２４上に半導体ウエハＷが多段に保持されたウエハボート２３を保温筒２５を介して載置したなら、蓋体２４を上昇させて熱処理炉３内の処理領域Ａにウエハボート２３を搬入すると共に炉口２を蓋体２４で密閉する。そして、排気部６からの減圧排気により炉内を所定の処理圧力例えば２６６００Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）にし、ガス導入部５から処理領域Ａに所定の処理ガス例えばアルシン（ＡｓＨ3）を導入すると共にパージガス導入部２９からパージガス例えばアルゴンガスを導入し、処理領域Ａをヒーター２２で所定の処理温度に加熱することにより、半導体ウエハＷに所定の熱処理例えば熱拡散処理を施す。この場合、ガス導入部５から処理ガスを例えば毎分数百ｃｃで導入すると共に、パージガス導入部２９からパージガスを例えば毎分１リットル程度で導入する。
【００２８】
この熱処理工程において、処理ガスは、ガス導入部５の先端の処理ガス導入口５ａから反応管４の内管４ａ内に導入され、内管４ａ内を上昇する過程で処理領域Ａの半導体ウエハＷの熱処理に供された後、内管４ａと外管４ｂとの間の環状通路９を下降してマニホールド７の排気部６から排気される。この場合、処理ガスが処理領域Ａから下方の炉口２側へも拡散しようとするが、処理領域Ａと炉口２の間には絞り部３０が設けられていると共にこの絞り部３０よりも下方にはパージガスが導入されているため、絞り部３０によって狭められた隘路３１をパージガスが処理ガスの拡散速度よりも速い流速の対向流となって処理領域Ａ側へ流れることにより、処理ガスの炉口２側への侵入が阻止ないし抑制される。この際、処理ガスは基本的にはガス導入部５の先端の処理ガス導入口５ａから上向き流として供給されており、この上向き流の上流側から隘路３１を経て上方に向うパージガス流は、処理ガスの下方への拡散に打ち勝てさえすればよいので、冒頭に記載した特開平１０−２２３５３８号公報に記載の縦型熱処理装置に比し、パージガス流の上向き流量は少なくて済み、従って熱処理中に処理ガスに多量の不活性ガスが混入することがない。
【００２９】
従って、炉口周辺部には反応副生成物が生成されないか、生成されたとしても僅少である。これにより、アンロード時にメンテナンスエリアであるローディングエリアＥに暴露される恐れのある炉口周辺部への反応副生成物の付着を解消ないし抑制することができる。よって、従来炉口周辺部に加熱ヒーターを使用していたプロセスにおいては、加熱ヒーターの削除が可能となり、装置の簡素化が図れる。また、加熱ヒーターでも効果の得られないヒ素系のプロセスにおいては、特に有効であり、オペレーターの健康を守る有効な対策となる。
【００３０】
一方、排気側のマニホールド７の内面および排気部６を含む排気系１４の内面には、処理ガスが接触するため、反応副生成物が生成され易いが、反応副生成物の付着が予想されるマニホールド７の内面（具体的には内側フランジ部８よりも上方の内面）および排気部６を含む排気系１４の内面（具体的には排気部６の内面および排気部６からコンビネーションバルブ１１までの排気管１０の内面）に反応副生成物の剥離を抑制する粗面加工が施されているため、反応副生成物が付着したとしても、容易に剥離することがない。これにより、パーティクルの発生を抑制ないし防止することができるため、プロセス的にも、オペレーターの健康のためにも有功となる。また、従来では、反応副生成物の剥離時期との関係で１ラン毎に洗浄が必要とされていたのに対し、１０ラン毎に洗浄を行えばよく、定期洗浄の間隔を大幅に延長することができ、処理能力の向上が図れる。
【００３１】
図４は本発明の実施の形態ではない参考例を示す。図４において、図１に示したと同じかまたは均等な部材または部分については同じ符号を付して説明を省略し、図１と異なる点のみについて以下説明する。この実施の形態では、反応管４は内管と外管を持つ二重管構造ではなく、単管構造になっている。反応管４の上端（頂部）は縮径され、排気部６が設けられ、この排気部６に排気系１４が接続されている。反応管４の頂部に排気部６があるために、マニホールド７の側面には排気部は設けられていない。
【００３２】
また、この実施の形態では、図１に示すマニホールド７の内側に支持される内管支持部材１８は設けられず、保護カバー部材３４の内側に隣接して筒状の絞り部３０が取付けられている。絞り部３０の筒部は、保温筒２５の外周面との間に環状の隘路３１を形成している。絞り部３０は、図１の場合と同様に、パージガス導入部２９より上方で、しかも処理ガス導入口５ａから出る処理ガスの上向き流に関して上流側に位置している。この実施の形態は、ガスの排気の態様で図１に示す実施の形態と異なるだけで、それ以外の基本的作用は図１に示す実施の形態と同じである。この実施の形態では、上向き流として処理領域Ａを経た処理ガスは直接反応管４上端の排気部６から排気系１４に排気されるため、排気のコンダクタンスを向上させることができる。
【００３３】
図５は本発明の熱処理装置の他の実施の形態を示す。図５において、図１に示したと同じかまたは均等な部材または部分については同じ符号を付して説明を省略し、図１と異なる点のみについて以下説明する。この実施の形態では、図１に示す実施の形態と同様に二重管構造を採用していて、内管４ａと外管４ｂとの間に環状通路９が形成されている。しかし、この環状通路９は処理ガスの排気のためには使用しない。処理ガスの排気は、図４に示す実施の形態と同様に内管４ａの頂部に設けた排気部６から排気系１４によりなされるようになっている。
【００３４】
外管４ｂは、内管４ａとほぼ同じ形状で内管４ａの外側を覆っており、内管４ａとの間に環状通路９を形成している。この環状通路９の下部に設けた不活性ガス導入部４０からＮ2のような不活性ガスを環状通路９内に流して頂部から工場排気系に排気することによりに、内管４ａ外部への処理ガスの漏出を防止すると共に、ヒータ２２から放出される金属成分による半導体ウエハの金属汚染を防止している。また、外管４ｂは処理ガスと直接接しないため洗浄を要せず、処理ガスと直接接する内管４ａのみを洗浄すればよい。この実施の形態は、ガスの排気の態様で図１に示す実施の形態と異なるだけで、それ以外の基本的作用は図１に示す実施の形態と同じである。
【００３５】
図６は本発明の実施の形態ではない参考例を示す。前記実施の形態では、絞り部３０は内管支持部材１８に一体的に形成されているが、図６に示す実施の形態では、絞り部３０は保温筒２５の外周に設けられており、絞り部３０の筒状垂直部外周面と内管４ａとの間には隘路３１が形成されている。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。本発明は、縦型熱処理装置以外に例えば枚葉式の熱処理装置や横型熱処理装置にも適用可能である。また、被処理体としては、半導体ウエハ以外に例えばガラス基板やＬＣＤ基板等が適用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上要する本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００４２】
（１）請求項１に係る発明によれば、周囲にヒーターを有する縦型反応管の下端部に、反応管内の処理領域に処理ガスを導入するガス導入部および排気部を有し炉口を形成する筒状のマニホールドを設け、その炉口を密閉する昇降可能な蓋体上に被処理体を多段に保持した保持具を保温筒を介して載置し、前記処理領域に収容した被処理体を所定の処理ガス、処理温度および処理圧力の下で熱処理する熱処理装置において、前記反応管は、上端および下端が開放された内部に処理領域を形成する内管と、この内管の外側に設けられ上端が閉塞され下端が開放され内管との間に処理ガスを下方に向かって排気するための環状空間を形成する外管とから構成され、前記マニホールドの内周部に形成された内側フランジ部に内管の下端部を支持する内管支持部材を設け、該内管支持部材よりも下側の側壁にパージガス導入部を設け、前記内管支持部材に前記保温筒に接近して処理ガスの拡散速度よりも早いパージガスの対抗流を発生させる隘路を形成する絞り部を設けているため、アンロード時にメンテナンスエリアであるローディングエリアに暴露される恐れのある炉口周辺部への反応副生成物の付着を抑制することができる。
【００４３】
（２）請求項２に係る発明によれば、周囲にヒーターを有すると共に上端に排気部を有する縦型反応管の下端部に、反応管内の処理領域に処理ガスを導入するガス導入部および排気部を有し炉口を形成する筒状のマニホールドを設け、その炉口を密閉する昇降可能な蓋体上に被処理体を多段に保持した保持具を保温筒を介して載置し、前記処理領域に収容した被処理体を所定の処理ガス、処理温度及び処理圧力の下で熱処理する熱処理装置であって、前記反応管は、内部に処理領域を形成し上端に排気部を有する内管と、この内管の外側に設けられ内管との間に環状通路を形成する外管とから構成され、前記マニホールドの内周部に形成された内側フランジ部に内管の下端部を支持する内管支持部材を設け、該内管支持部材よりも下側の側壁にパージガス導入部を設け、前記内管支持部材に前記保温筒に接近して処理ガスの拡散速度よりも早いパージガスの対抗流を発生させる隘路を形成する絞り部を設けているため、アンロード時にメンテナンスエリアであるローディングエリアに暴露される恐れのある炉口周辺部への反応副生成物の付着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を縦型熱処理装置に適用した実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】 同熱処理装置の要部拡大断面図である。
【図３】 マニホールドの内管支持部材を示す図で、（ａ）は部分的平面図、（ｂ）は部分的側面図である。
【図４】 本発明の実施の形態とは異なる参考例を示す縦断面図である。
【図５】 本発明の熱処理装置の他の実施の形態を示す縦断面図である。
【図６】 本発明の実施の形態とは異なる参考例の要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
１ 縦型熱処理装置（熱処理装置）
２ 炉口
３ 熱処理炉
４ 反応管
４ａ 内管
４ｂ 外管
Ａ 処理領域
５ ガス導入部
６ 排気部
７ マニホールド
１４ 排気系
２２ ヒーター
２４ 蓋体
２９ パージガス導入部
３０ 絞り部
３１ 隘路
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいては、被処理体である半導体ウエハにＣＶＤ（化学気相成長）、拡散、酸化、アニール等の処理を施すために、各種の熱処理装置が使用されている。中でも、ＣＶＤ処理および比較的高圧の減圧下における拡散処理においては、石英製の縦型の反応管の下部に、ガス導入部および排気部とを有する金属製のマニホールドを設け、前記反応管内の処理領域に保持具であるウエハボートを介して多段に保持された半導体ウエハを収容して密閉し、反応管の外側に設けたヒーターにより処理領域を所定の処理温度に加熱して所定の処理ガスおよび処理圧力の下で半導体ウエハに所定の熱処理を施すようにした熱処理装置（縦型熱処理装置ともいう）が一般的に用いられている。
【０００３】
このような熱処理装置においては、マニホールドがヒーターから離れていること、また、マニホールドと反応管の間をシールするシール部材例えばＯリングの耐熱性の問題からマニホールドのシール部材近傍の冷却を行うことが一般的であること等により、マニホールドの内面が処理温度よりもはるかに低温となる。このため、反応管内の処理領域以外の領域であるマニホールドの内面に処理ガス成分が接触することにより凝縮して、反応副生成物（拡散処理では析出物ともいう。）がマニホールドの内面に付着し、パーティクルの発生等、処理に悪影響を及ぼすことになり、そのため定期的な洗浄が必要であった。また、例えばヒ素等の毒性を有する処理ガスを使用するプロセスにおいては、その反応副生成物の存在がオペレーターの健康に悪影響を及ぼしかねないので、その対策が必要とされる。
【０００４】
このような問題を解決するために、従来の熱処理装置においては、マニホールドを外部から加熱することにより、反応副生成物の蒸気圧を上げてやり、昇華させるという手法が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記熱処理装置においては、マニホールドの外側に専用の加熱ヒーターを取付けるため、装置が複雑化すること、マニホールドの全部位を所望の温度にすることが難しいこと、火傷等への安全の配慮が必要であること、電力消費の増加によるグローバルな意味での環境への影響があること等、いくつかの問題点があった。また、例えばヒ素系の処理ガスを使用するプロセスにおいては、反応副生成物であるヒ素の蒸気圧が低いため、前述の加熱手法による付着抑制には大きな効果が得られなかった。なお、マニホールドの内側に筒状のカバーを設け、カバーとマニホールドの間に環状の排気空間を形成し、カバーの下側に不活性ガス導入管を設けた縦型熱処理装置が提案されている（特開平１０−２２３５３８号公報）。この縦型熱処理装置は、マニホールドの内側に反応副生成物が付着することを防止するのに有効であるが、熱処理領域を経て流れる処理ガスの下降流の下流側からそれに抗する上向きに、不活性ガス導入管から不活性ガスを流さなければならないため、不活性ガスの流速を大きくする必要があり、その結果、不活性ガス流量を多くしなければならないという欠点がある。不活性ガス流量が多いと、不活性ガスが熱処理領域にある処理ガスに多量に混入して熱処理の質に悪影響を与える。
【０００６】
本発明は、前述した課題を解決すべくなされたもので、炉口周辺部への反応副生成物の付着を抑制することができるのは勿論、不活性ガスの流量を少なくすることができ、不活性ガスが熱処理領域にある処理ガスに混入する可能性が低く、熱処理の質に悪影響が及ぶことがない熱処理装置を提供することを目的とする。また、本発明の目的は、反応副生成物が付着したとしても、容易に剥離することがない熱処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、請求項１に係る発明は、周囲にヒーターを有する縦型反応管の下端部に、反応管内の処理領域に処理ガスを導入するガス導入部および排気部を有し炉口を形成する筒状のマニホールドを設け、その炉口を密閉する昇降可能な蓋体上に被処理体を多段に保持した保持具を保温筒を介して載置し、前記処理領域に収容した被処理体を所定の処理ガス、処理温度および処理圧力の下で熱処理する熱処理装置において、前記反応管は、上端および下端が開放された内部に処理領域を形成する内管と、この内管の外側に設けられ上端が閉塞され下端が開放され内管との間に処理ガスを下方に向かって排気するための環状空間を形成する外管とから構成され、前記マニホールドの内周部に形成された内側フランジ部に内管の下端部を支持する内管支持部材を設け、該内管支持部材よりも下側の側壁にパージガス導入部を設け、前記内管支持部材に前記保温筒に接近して処理ガスの拡散速度よりも早いパージガスの対抗流を発生させる隘路を形成する絞り部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、周囲にヒーターを有すると共に上端に排気部を有する縦型反応管の下端部に、反応管内の処理領域に処理ガスを導入するガス導入部および排気部を有し炉口を形成する筒状のマニホールドを設け、その炉口を密閉する昇降可能な蓋体上に被処理体を多段に保持した保持具を保温筒を介して載置し、前記処理領域に収容した被処理体を所定の処理ガス、処理温度及び処理圧力の下で熱処理する熱処理装置であって、前記反応管は、内部に処理領域を形成し上端に排気部を有する内管と、この内管の外側に設けられ内管との間に環状通路を形成する外管とから構成され、前記マニホールドの内周部に形成された内側フランジ部に内管の下端部を支持する内管支持部材を設け、該内管支持部材よりも下側の側壁にパージガス導入部を設け、前記内管支持部材に前記保温筒に接近して処理ガスの拡散速度よりも早いパージガスの対抗流を発生させる隘路を形成する絞り部を設けたことを特徴とする。前記マニホールドの内面および排気部を含む排気系の内面には、反応副生成物の剥離を抑制する粗面加工が施されていることが好ましい（請求項３）。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基いて詳述する。図１は本発明を縦型熱処理装置に適用した実施の形態を示す縦断面図、図２は同熱処理装置の要部拡大断面図、図３はマニホールドの内管支持部材を示す図で、（ａ）は部分的平面図、（ｂ）は部分的側面図である。
【００１３】
図１において、１は減圧下でのＣＶＤ処理や拡散処理に適するように構成された縦型熱処理装置で、この熱処理装置１は下部に炉口２を有する熱処理炉３を備えている。この熱処理炉３は、処理容器である石英製の縦型の反応管４と、この反応管４の下端部に設けられ、反応管４内の処理領域（熱処理炉内の処理領域に同じ）Ａに処理ガスを導入するガス導入部５と、処理領域Ａからのガスを排気する排気部６を有する短円筒状のマニホールド７とを備えている。このマニホールド７の下部が炉口２を形成している。反応管４は、内管４ａと外管４ｂの二重管構造になっていることが好ましい。内管４ａは、上端および下端が開放されている。外管４ｂは、上端が閉塞され、下端が開放されている。内管４ａと外管４ｂの間には、下方へ向って処理ガスを排気する環状通路９が形成されている。ガス導入部５から上方へ向って導入された処理ガスは、処理領域Ａを経由し内管４ａと外管４ｂの間の環状通路９を経て下方へ向って流れて排気される。
【００１４】
マニホールド７は、耐熱性および耐食性を有する材料、例えばステンレス鋼により形成されている。ガス導入部５は、Ｌ字状のインジェクタ管からなり、マニホールド７の後述する内側フランジ部８よりも下方の側壁を気密に貫通し、処理ガスを反応管４内の処理領域Ａに、その上端の処理ガス導入口５ａから上向き流として導入すべく内管４ａの内壁に沿って立上がって配置されている。前記ガス導入部５は、ガス種に対応してマニホールド７の周方向に複数設けられている。なお、熱処理炉３内を洗浄するクリーニングガスを導入するガス導入部（図示省略）は、Ｌ字状のインジェクタ管ではなく、後述するパージガス導入部と同様に炉口２に直接ガスを導入するように形成されていることが好ましい。
【００１５】
前記排気部６は、マニホールド７の内側フランジ部８よりも上方の側壁に、内管４ａと外管４ｂとの間の環状通路９と連通するように設けられている。排気部６には排気管１０が接続され、この排気管１０には、反応管４内の処理領域Ａを所定の処理圧力例えば２６．６Ｐａ〜９３１００Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ〜７００Ｔｏｒｒ）に制御可能な圧力制御部として、メインバルブ、シャットオフバルブおよび圧力制御バルブの機能を兼ね備えたコンビネーションバルブ１１、真空ポンプ１２および除外装置１３が順に設けられている。前記コンビネーションバルブ１１等を備えた排気管１０および排気部６が排気系１４を構成している。この排気系１４により処理領域Ａが所定の処理圧力に制御された状態において、ガス導入部５の先端から噴出された処理ガスが反応管４の内管４ａ内の処理領域Ａを上昇して所定の熱処理に供された後、内管４ａと外管４ｂとの間の環状通路９を下降して排気部６から排気されるようになっている。
【００１６】
前記マニホールド７の上端と下端には、フランジ部７ａ，７ｂが一体に形成されており、上端フランジ部７ａの上面には、外管４ｂの下端フランジ部４ｇが載置され、フランジ押え１５により固定されている。マニホールド７の上端フランジ部７ａと外管４ｂの下端フランジ部４ｇとの間をシールするために、例えば図２に示すように、外管４ｂの下端フランジ部４ｇを取り囲む環状のフランジ押え１５を採用し、このフランジ押え１５と外管４ｂの下端フランジ部４ｇとの接合部およびフランジ押え１５とマニホールド７の上端フランジ部７ａとの接合部をシール部材であるＯリング１６，１７でそれぞれシールするように構成されていいる。なお、マニホールド７の上端フランジ部７ａと外管４ｂの下端フランジ部４ｇとの間をシールするために、これらの接合部にＯリングを直接介在させるようにしてもよい（図示省略）。
【００１７】
マニホールド７の内側に内管４ａを支持するために、マニホールド７の内周部には内側フランジ部８が形成されていると共に、この内側フランジ部８に内管４ａの下端部を支持するための内管支持部材１８が設けられている。この内管支持部材１８は、図２ないし図３に示すように、耐熱性および耐食性を有する材料例えばインコネルによりリング状に形成されており、その外周に設けた複数の爪部１９と、下端にネジ止めされた押え板２０により前記マニホールド７の内側フランジ部８に着脱可能に固定されていることが好ましい。
【００１８】
前記マニホールド７は、ベースプレート２１の下部に取付けられており、このベースプレート２１の上部には、反応管４内の処理領域Ａを所定の熱処理温度例えば３００〜１１００℃程度に加熱制御可能なヒーター２２が設置されている。このヒーター２２は、反応管４の上方を含む周囲を取り囲むように円筒状に形成された断熱材と、この断熱材の内周に設けられた抵抗発熱体とから主に構成されている（図示省略）。
【００１９】
反応管４内の処理領域Ａに複数枚例えば１５０枚程度の被処理体（被処理基板ともいう）である半導体ウエハＷを水平状態で上下方向に適宜間隔で多段に収容保持するために、半導体ウエハＷは保持具であるウエハボート２３に保持され、このウエハボート２３は炉口２を密閉する昇降可能な蓋体２４の上部に断熱体である保温筒２５を介して載置されている。蓋体２４は、耐熱性および耐食性を有する材料、例えばステンレス鋼により形成されている。
【００２０】
熱処理炉３の下方には、ローディングエリアＥが設けられ、このローディングエリアＥには、蓋体２４を昇降させて反応管４内へのウエハボート２１および保温筒２５の搬入搬出および炉口２の開閉を行うための昇降機構２６が設けられ、この昇降機構２６の昇降アーム２６ａに蓋体２４が取付けられている。マニホールド７の下端フランジ部７ｂと蓋体２４との接合部には、Ｏリング２７が設けられている。マニホールド７の上端フランジ部７ａおよび下端フランジ部７ｂには、Ｏリング１６，１７，２７の熱劣化を防止すべく冷却する手段として、冷却水を循環させる冷却水通路２８が設けられている。
【００２１】
そして、前記処理領域Ａに導入される処理ガスが炉口２側へ侵入するのを阻止するために、炉口２側にはパージガスを導入するパージガス導入部２９が設けられていると共に、処理領域Ａと炉口２の間に処理ガスの拡散速度よりも速いパージガスの対向流を発生させるための絞り部３０が設けられている。前記パージガス導入部２９は、マニホールド７の内側フランジ部８よりも下側の側壁に設けられている。パージガスとしては、不活性ガス例えばアルゴンガスを用いることが好ましいが、窒素ガス等であってもよい。処理ガスの下向きの拡散速度よりも速い上向きのパージガスの増速した対向流を発生させるための熱処理炉内の圧力範囲としては、２６．６Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）の分子流領域ではだめで、粘性流領域である２６６Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）〜大気圧程度が好ましく、実用的には１３３００Ｐａ〜６６５００Ｐａ（１００Ｔｏｒｒ〜５００Ｔｏｒｒ）程度が好ましい。
【００２２】
前記絞り部３０は、マニホールド７と保温筒２５の間にオリフィス状の隘路３１を形成するように設けられる。絞り部３０は、内管４ａに設けられていてもよいが、図示例のように内管支持部材１８に設けられていることが好ましい。この内管支持部材１８は、図２ないし図３に示すように、マニホールド７の内側フランジ部８よりも上方へ立上がっており、内管支持部材１８の上端部を断面Ｌ字の内向きフランジ状に形成することにより、保温筒２５に接近した絞り部３０とされている。すなわち、絞り部３０は、マニホールド７の内管支持部材１８の上端部から径方向内方へ水平に延出した水平部３０ａと、この水平部３０ａの先端から垂直に立上がった垂直部３０ｂとを有するように断面Ｌ字状に形成されていることにより、保温筒２５に接近しており、保温筒２５との間に隘路３１を形成している。隘路３１の幅は１〜１５ｍｍ、例えば５ｍｍ程度が好ましい。
【００２３】
内管支持部材１８の上端部には、内管４ａを位置決め載置するための環状溝３２が前記絞り部３０と共に形成されている。なお、図３に示すように、絞り部３０には、ガス導入部（インジェクタ管）５との干渉を避けるためにこれらと対応した切欠部３３が設けられている。
【００２４】
また、前記処理ガスの反応副生成物の付着が想定される熱処理炉３の炉口２の内面および排気系１４の内面には、反応副生成物の剥離を抑制する粗面加工が施されている（図示省略）。粗面加工を施す領域としては、マニホールド７の内面（内周面）および排気部６を含む排気系１４の内面であるが、コンビネーションバルブ１１よりも下流は２６．６Ｐａ（０．２Ｔｏｒｒ）と圧力が低くて反応副生成物が生成され難く、また除外装置１３が設けられていることから、具体的には、マニホールド７の内側フランジ部８よりも上方の内面、排気部６の内面および排気部６からコンビネーションバルブ１１までの排気管１０の内面に粗面加工を施せばよい。なお、マニホールド７の絞り部３０よりも下方の内面は、パージガスのパージによって反応副生成物の付着が抑制されているが、当該内面および蓋体２４の内面にも粗面加工が施されていてもよい。また、保温筒２５の表面にも粗面加工を施してもよい。
【００２５】
粗面加工の方法としては、例えばバフ研磨、ヘアーライン処理、ブラスト処理、複合電解研磨処理等が適用可能であるが、中でもブラスト処理が好ましいことが実験により確認された。実験では、種々の粗面加工を施した複数のサンプルを作成し、反応副生成物の剥離時期についての試験を行った。その結果、被加工面に例えば１５０〜２５０μのガラスビーズを吹き付けることにより、粗度の高い例えば平均粗さが１．３１μｍの粗面を形成したものが反応副生成物の剥離を抑制する効果が高いことが確認された。そして、特にヒ素系のプロセスにおいては、通常のステンレス鋼表面の場合の剥離時期に対して１０倍以上の延命効果があることが確認された。
【００２６】
また、前記マニホールド７の内側フランジ部８よりも上方の内周壁面には、例えばＨＣｌ等の強腐食性を有する処理ガスやクリーニングガスの接触による腐食を防止するために、石英製の円筒状の保護カバー部材３４が装着されていることが好ましい。
【００２７】
次に、以上の構成からなる縦型熱処理装置の作用について述べる。先ず、ローディングエリアＥに降下された蓋体２４上に半導体ウエハＷが多段に保持されたウエハボート２３を保温筒２５を介して載置したなら、蓋体２４を上昇させて熱処理炉３内の処理領域Ａにウエハボート２３を搬入すると共に炉口２を蓋体２４で密閉する。そして、排気部６からの減圧排気により炉内を所定の処理圧力例えば２６６００Ｐａ（２００Ｔｏｒｒ）にし、ガス導入部５から処理領域Ａに所定の処理ガス例えばアルシン（ＡｓＨ3）を導入すると共にパージガス導入部２９からパージガス例えばアルゴンガスを導入し、処理領域Ａをヒーター２２で所定の処理温度に加熱することにより、半導体ウエハＷに所定の熱処理例えば熱拡散処理を施す。この場合、ガス導入部５から処理ガスを例えば毎分数百ｃｃで導入すると共に、パージガス導入部２９からパージガスを例えば毎分１リットル程度で導入する。
【００２８】
この熱処理工程において、処理ガスは、ガス導入部５の先端の処理ガス導入口５ａから反応管４の内管４ａ内に導入され、内管４ａ内を上昇する過程で処理領域Ａの半導体ウエハＷの熱処理に供された後、内管４ａと外管４ｂとの間の環状通路９を下降してマニホールド７の排気部６から排気される。この場合、処理ガスが処理領域Ａから下方の炉口２側へも拡散しようとするが、処理領域Ａと炉口２の間には絞り部３０が設けられていると共にこの絞り部３０よりも下方にはパージガスが導入されているため、絞り部３０によって狭められた隘路３１をパージガスが処理ガスの拡散速度よりも速い流速の対向流となって処理領域Ａ側へ流れることにより、処理ガスの炉口２側への侵入が阻止ないし抑制される。この際、処理ガスは基本的にはガス導入部５の先端の処理ガス導入口５ａから上向き流として供給されており、この上向き流の上流側から隘路３１を経て上方に向うパージガス流は、処理ガスの下方への拡散に打ち勝てさえすればよいので、冒頭に記載した特開平１０−２２３５３８号公報に記載の縦型熱処理装置に比し、パージガス流の上向き流量は少なくて済み、従って熱処理中に処理ガスに多量の不活性ガスが混入することがない。
【００２９】
従って、炉口周辺部には反応副生成物が生成されないか、生成されたとしても僅少である。これにより、アンロード時にメンテナンスエリアであるローディングエリアＥに暴露される恐れのある炉口周辺部への反応副生成物の付着を解消ないし抑制することができる。よって、従来炉口周辺部に加熱ヒーターを使用していたプロセスにおいては、加熱ヒーターの削除が可能となり、装置の簡素化が図れる。また、加熱ヒーターでも効果の得られないヒ素系のプロセスにおいては、特に有効であり、オペレーターの健康を守る有効な対策となる。
【００３０】
一方、排気側のマニホールド７の内面および排気部６を含む排気系１４の内面には、処理ガスが接触するため、反応副生成物が生成され易いが、反応副生成物の付着が予想されるマニホールド７の内面（具体的には内側フランジ部８よりも上方の内面）および排気部６を含む排気系１４の内面（具体的には排気部６の内面および排気部６からコンビネーションバルブ１１までの排気管１０の内面）に反応副生成物の剥離を抑制する粗面加工が施されているため、反応副生成物が付着したとしても、容易に剥離することがない。これにより、パーティクルの発生を抑制ないし防止することができるため、プロセス的にも、オペレーターの健康のためにも有功となる。また、従来では、反応副生成物の剥離時期との関係で１ラン毎に洗浄が必要とされていたのに対し、１０ラン毎に洗浄を行えばよく、定期洗浄の間隔を大幅に延長することができ、処理能力の向上が図れる。
【００３１】
図４は本発明の実施の形態ではない参考例を示す。図４において、図１に示したと同じかまたは均等な部材または部分については同じ符号を付して説明を省略し、図１と異なる点のみについて以下説明する。この実施の形態では、反応管４は内管と外管を持つ二重管構造ではなく、単管構造になっている。反応管４の上端（頂部）は縮径され、排気部６が設けられ、この排気部６に排気系１４が接続されている。反応管４の頂部に排気部６があるために、マニホールド７の側面には排気部は設けられていない。
【００３２】
また、この実施の形態では、図１に示すマニホールド７の内側に支持される内管支持部材１８は設けられず、保護カバー部材３４の内側に隣接して筒状の絞り部３０が取付けられている。絞り部３０の筒部は、保温筒２５の外周面との間に環状の隘路３１を形成している。絞り部３０は、図１の場合と同様に、パージガス導入部２９より上方で、しかも処理ガス導入口５ａから出る処理ガスの上向き流に関して上流側に位置している。この実施の形態は、ガスの排気の態様で図１に示す実施の形態と異なるだけで、それ以外の基本的作用は図１に示す実施の形態と同じである。この実施の形態では、上向き流として処理領域Ａを経た処理ガスは直接反応管４上端の排気部６から排気系１４に排気されるため、排気のコンダクタンスを向上させることができる。
【００３３】
図５は本発明の熱処理装置の他の実施の形態を示す。図５において、図１に示したと同じかまたは均等な部材または部分については同じ符号を付して説明を省略し、図１と異なる点のみについて以下説明する。この実施の形態では、図１に示す実施の形態と同様に二重管構造を採用していて、内管４ａと外管４ｂとの間に環状通路９が形成されている。しかし、この環状通路９は処理ガスの排気のためには使用しない。処理ガスの排気は、図４に示す実施の形態と同様に内管４ａの頂部に設けた排気部６から排気系１４によりなされるようになっている。
【００３４】
外管４ｂは、内管４ａとほぼ同じ形状で内管４ａの外側を覆っており、内管４ａとの間に環状通路９を形成している。この環状通路９の下部に設けた不活性ガス導入部４０からＮ2のような不活性ガスを環状通路９内に流して頂部から工場排気系に排気することによりに、内管４ａ外部への処理ガスの漏出を防止すると共に、ヒータ２２から放出される金属成分による半導体ウエハの金属汚染を防止している。また、外管４ｂは処理ガスと直接接しないため洗浄を要せず、処理ガスと直接接する内管４ａのみを洗浄すればよい。この実施の形態は、ガスの排気の態様で図１に示す実施の形態と異なるだけで、それ以外の基本的作用は図１に示す実施の形態と同じである。
【００３５】
図６は本発明の実施の形態ではない参考例を示す。前記実施の形態では、絞り部３０は内管支持部材１８に一体的に形成されているが、図６に示す実施の形態では、絞り部３０は保温筒２５の外周に設けられており、絞り部３０の筒状垂直部外周面と内管４ａとの間には隘路３１が形成されている。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。本発明は、縦型熱処理装置以外に例えば枚葉式の熱処理装置や横型熱処理装置にも適用可能である。また、被処理体としては、半導体ウエハ以外に例えばガラス基板やＬＣＤ基板等が適用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
以上要する本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００４２】
（１）請求項１に係る発明によれば、周囲にヒーターを有する縦型反応管の下端部に、反応管内の処理領域に処理ガスを導入するガス導入部および排気部を有し炉口を形成する筒状のマニホールドを設け、その炉口を密閉する昇降可能な蓋体上に被処理体を多段に保持した保持具を保温筒を介して載置し、前記処理領域に収容した被処理体を所定の処理ガス、処理温度および処理圧力の下で熱処理する熱処理装置において、前記反応管は、上端および下端が開放された内部に処理領域を形成する内管と、この内管の外側に設けられ上端が閉塞され下端が開放され内管との間に処理ガスを下方に向かって排気するための環状空間を形成する外管とから構成され、前記マニホールドの内周部に形成された内側フランジ部に内管の下端部を支持する内管支持部材を設け、該内管支持部材よりも下側の側壁にパージガス導入部を設け、前記内管支持部材に前記保温筒に接近して処理ガスの拡散速度よりも早いパージガスの対抗流を発生させる隘路を形成する絞り部を設けているため、アンロード時にメンテナンスエリアであるローディングエリアに暴露される恐れのある炉口周辺部への反応副生成物の付着を抑制することができる。
【００４３】
（２）請求項２に係る発明によれば、周囲にヒーターを有すると共に上端に排気部を有する縦型反応管の下端部に、反応管内の処理領域に処理ガスを導入するガス導入部および排気部を有し炉口を形成する筒状のマニホールドを設け、その炉口を密閉する昇降可能な蓋体上に被処理体を多段に保持した保持具を保温筒を介して載置し、前記処理領域に収容した被処理体を所定の処理ガス、処理温度及び処理圧力の下で熱処理する熱処理装置であって、前記反応管は、内部に処理領域を形成し上端に排気部を有する内管と、この内管の外側に設けられ内管との間に環状通路を形成する外管とから構成され、前記マニホールドの内周部に形成された内側フランジ部に内管の下端部を支持する内管支持部材を設け、該内管支持部材よりも下側の側壁にパージガス導入部を設け、前記内管支持部材に前記保温筒に接近して処理ガスの拡散速度よりも早いパージガスの対抗流を発生させる隘路を形成する絞り部を設けているため、アンロード時にメンテナンスエリアであるローディングエリアに暴露される恐れのある炉口周辺部への反応副生成物の付着を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を縦型熱処理装置に適用した実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】 同熱処理装置の要部拡大断面図である。
【図３】 マニホールドの内管支持部材を示す図で、（ａ）は部分的平面図、（ｂ）は部分的側面図である。
【図４】 本発明の実施の形態とは異なる参考例を示す縦断面図である。
【図５】 本発明の熱処理装置の他の実施の形態を示す縦断面図である。
【図６】 本発明の実施の形態とは異なる参考例の要部拡大縦断面図である。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
１ 縦型熱処理装置（熱処理装置）
２ 炉口
３ 熱処理炉
４ 反応管
４ａ 内管
４ｂ 外管
Ａ 処理領域
５ ガス導入部
６ 排気部
７ マニホールド
１４ 排気系
２２ ヒーター
２４ 蓋体
２９ パージガス導入部
３０ 絞り部
３１ 隘路
Claims (3)
- 周囲にヒーターを有する縦型反応管の下端部に、反応管内の処理領域に処理ガスを導入するガス導入部および排気部を有し炉口を形成する筒状のマニホールドを設け、その炉口を密閉する昇降可能な蓋体上に被処理体を多段に保持した保持具を保温筒を介して載置し、前記処理領域に収容した被処理体を所定の処理ガス、処理温度および処理圧力の下で熱処理する熱処理装置において、前記反応管は、上端および下端が開放された内部に処理領域を形成する内管と、この内管の外側に設けられ上端が閉塞され下端が開放され内管との間に処理ガスを下方に向かって排気するための環状空間を形成する外管とから構成され、前記マニホールドの内周部に形成された内側フランジ部に内管の下端部を支持する内管支持部材を設け、該内管支持部材よりも下側の側壁にパージガス導入部を設け、前記内管支持部材に前記保温筒に接近して処理ガスの拡散速度よりも早いパージガスの対抗流を発生させる隘路を形成する絞り部を設けたことを特徴とする熱処理装置。
- 周囲にヒーターを有すると共に上端に排気部を有する縦型反応管の下端部に、反応管内の処理領域に処理ガスを導入するガス導入部および排気部を有し炉口を形成する筒状のマニホールドを設け、その炉口を密閉する昇降可能な蓋体上に被処理体を多段に保持した保持具を保温筒を介して載置し、前記処理領域に収容した被処理体を所定の処理ガス、処理温度及び処理圧力の下で熱処理する熱処理装置であって、前記反応管は、内部に処理領域を形成し上端に排気部を有する内管と、この内管の外側に設けられ内管との間に環状通路を形成する外管とから構成され、前記マニホールドの内周部に形成された内側フランジ部に内管の下端部を支持する内管支持部材を設け、該内管支持部材よりも下側の側壁にパージガス導入部を設け、前記内管支持部材に前記保温筒に接近して処理ガスの拡散速度よりも早いパージガスの対抗流を発生させる隘路を形成する絞り部を設けたことを特徴とする熱処理装置。
- 前記マニホールドの内面および排気部を含む排気系の内面には、反応副生成物の剥離を抑制する粗面加工が施されていることを特徴とする請求項１又は２記載の熱処理装置。
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