JP2000294512A

JP2000294512A - 加熱処理装置

Info

Publication number: JP2000294512A
Application number: JP11102025A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sakashita; 武坂下
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【課題】スループットを低下させることなく、被処理
体の反りやスリップラインの発生を防止できる加熱処理
装置を提供する。【解決手段】本発明に係る拡散処理装置は、半導体ウ
エハ２３を石英チューブ１１内に挿入し加熱処理するも
のである。この拡散処理装置は、石英チューブ１１の外
周に配置されたヒーター１３と、ヒーター１３と石英チ
ューブ１１との間に配置され、チューブ口元１１ｂとヒ
ーター１３の端との間から石英チューブ１１内に窒素ガ
スを導入する導入管１５と、を具備するものであり、上
記チューブ口元１１ｂとヒーター１３の端との間の長さ
は、５０〜１００ｃｍである。これにより、ウエハ２３
の反りやスリップラインの発生を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被処理体をチュー
ブ内に挿入し加熱処理する加熱処理装置に関する。特に
は、被処理体の反りやスリップラインの発生を防止でき
る加熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の加熱処理装置の一例としての拡散
処理装置について説明する。

【０００３】この拡散処理装置は石英チューブを有し、
この石英チューブの先端にはＮ₂等の不活性ガスを導入
する導入口が形成されている。石英チューブの基端（チ
ューブ口元）には開閉可能なシャッターが設けられてお
り、このシャッターを開けて半導体ウエハを石英チュー
ブ内に挿入するように構成されている。

【０００４】石英チューブの外周にはヒーターが設けら
れており、このヒーターの端部はチューブ口元から所定
の距離だけ離れて位置している。このヒーターの端部か
らチューブ口元までの長さは、３０ｃｍ程度である。な
お、石英チューブ内においてヒーターで覆われている部
分が均熱帯となる。

【０００５】次に、この拡散処理装置を用いて拡散処理
を行う方法について説明する。

【０００６】まず、ヒーターを作動させて石英チューブ
内を加熱すると共に、石英チューブの導入口から窒素ガ
スをチューブ内に導入する。そして、石英チューブ内の
温度を８５０℃〜９００℃程度まで上昇させる。

【０００７】この後、被処理体としての複数のウエハを
マザーボードに載置し、石英チューブのシャッターを開
け、このマザーボードを石英チューブ内に搬送する。こ
の際の搬送スピードは２５〜５０ｃｍ／分である。そし
て、石英チューブ内の均熱帯にマザーボードが挿入され
たらシャッターを閉じる。次に、所定時間経過した後、
再びシャッターを開け、マザーボードを石英チューブ内
から所定の速度で搬出する。このようにしてウエハの拡
散処理が完了する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
拡散処理装置では、石英チューブのチューブ口元から均
熱帯までの長さが短く、均熱帯からチューブ口元にかけ
ての温度勾配が急峻である。このため、ウエハを載置し
たマザーボードを石英チューブ内に搬送する際、均熱帯
近傍でウエハの温度が急激に上昇する。その結果、ウエ
ハに反りやスリップラインが発生することがある。

【０００９】これを防止する方法としては、ウエハを石
英チューブ内に搬送する際の炉内温度を低くすることや
ウエハの搬送速度を低くすることが考えられる。しか
し、ウエハ搬送時の炉内温度を低くする場合、ウエハ搬
送後に拡散処理温度まで炉内温度を上昇させる必要があ
り、また拡散処理後のウエハ搬出時に炉内温度を降下さ
せる必要もある。このため、このような昇温及び降温を
行う分だけスループットが低下することとなる。また、
ウエハの搬送速度を低くする場合も、それだけ搬送に時
間がかかるため、スループットが低下することとなる。

【００１０】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、スループットを低下させ
ることなく、被処理体の反りやスリップラインの発生を
防止できる加熱処理装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る加熱処理装置は、被処理体をチューブ
内に挿入し加熱処理する加熱処理装置であって、該チュ
ーブの外周に配置されたヒーターと、該ヒーターと該チ
ューブとの間に配置され、該チューブの被処理体挿入口
と該ヒーターの端との間から該チューブ内に雰囲気ガス
を導入する導入管と、を具備することを特徴とする。ま
た、上記被処理体挿入口と該ヒーターの端との間の長さ
が、５０〜１００ｃｍであることが好ましい。また、上
記雰囲気ガスは不活性ガスであることが好ましい。

【００１２】上記加熱処理装置では、雰囲気ガスが導入
管内を流れる間にヒーターによって暖められ、この雰囲
気ガスをチューブの被処理体挿入口とヒーターの端との
間から該チューブ内に導入している。このため、被処理
体をチューブ内に搬送する際の被処理体挿入口からヒー
ターの端までのチューブ内の温度勾配を緩やかなものと
することができる。これにより、被処理体を搬送する
際、被処理体の温度を緩やかに上昇させることができ
る。従って、被処理体に反りやスリップラインが発生す
るのを抑制できる。

【００１３】また、上記加熱処理装置においては、上記
導入管がスパイラル管であることも可能である。また、
上記チューブの先端には、該チューブ内に雰囲気ガスを
導入する導入口が形成されていることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施の形態について説明する。

【００１５】図１は、本発明の実施の形態による加熱処
理装置の一例としての拡散処理装置の構成を示す断面図
である。

【００１６】この拡散処理装置は石英チューブ１１を有
し、この石英チューブ１１の先端にはＮ₂等の不活性ガ
スを導入する導入口１１ａが形成されている。石英チュ
ーブ１１の基端（チューブ口元１１ｂ）には開閉可能な
シャッター１７が設けられており、このシャッター１７
を開けて被処理体としての半導体ウエハ２３を載置した
マザーボード２１を石英チューブ１１内に挿入するよう
に構成されている。

【００１７】石英チューブ１１の外周にはヒーター１３
が設けられており、このヒーター１３の端部はチューブ
口元１１ｂから所定の距離１９だけ離れて位置してい
る。このヒーター１３の端部からチューブ口元１１ｂま
での距離１９は、５０〜１００ｃｍ程度であれば良い
が、最適値は５０ｃｍ程度である。なお、石英チューブ
内においてヒーターで覆われている部分が均熱帯とな
る。

【００１８】また、石英チューブ１１とヒーター１３と
の間には、Ｎ₂等の不活性ガスをチューブ１１内に導入
する導入管１５が設けられている。この導入管１５の先
端１５ａは、石英チューブ１１の先端側の該チューブ１
１とヒーター１３との間から延出して配置されている。
導入管１５の基端１５ｂは、ヒーター１３の端部とチュ
ーブ口元１１ｂとの間に配置され、石英チューブ１１の
側壁に接続されている。即ち、導入管１５の基端１５ｂ
は石英チューブ１１の内部につながっている。

【００１９】次に、上記拡散処理装置を用いて拡散処理
を行う方法について説明する。

【００２０】まず、ヒーター１３を作動させて石英チュ
ーブ１１内を加熱すると共に、石英チューブ１１の導入
口１１ａから窒素ガスＮ₂をチューブ１１内に導入す
る。更に、導入管１５の先端１５ａから窒素ガスＮ₂を
流し込み、この窒素ガスをチューブ口元１１ｂと均熱帯
との間のチューブ１１内に導入する。そして、ヒーター
１３によって暖められた窒素ガスがチューブ１１内に導
入されることとなる。このような状態で、石英チューブ
１１内の温度を８５０℃〜９００℃程度まで上昇させ
る。

【００２１】この後、被処理体としての複数のウエハ２
３をマザーボード２１に載置し、石英チューブ１１のシ
ャッター１７を開け、このマザーボード２１を石英チュ
ーブ１１内に搬送する。この際の搬送速度は２５〜５０
ｃｍ／分である。そして、石英チューブ１１内の均熱帯
にマザーボード２１が挿入されたらシャッター１７を閉
じる。

【００２２】次に、所定時間経過した後、再びシャッタ
ー１７を開け、マザーボード２１を石英チューブ１１内
から所定の速度で搬出する。このようにしてウエハ２３
の拡散処理が完了する。

【００２３】上記実施の形態によれば、石英チューブ１
１のチューブ口元１１ｂから均熱帯までの長さ１９を従
来の拡散処理装置より長くし、更に、窒素ガスが導入管
１５内を流れる間にヒーター１３によって８００℃〜９
００℃に暖められ、この窒素ガスを導入管１５の基端１
５ｂからチューブ１１内に導入している。このため、マ
ザーボード２１をチューブ１１内に搬送する際のチュー
ブ口元１１ｂからヒーター１３の端部までのチューブ内
の温度勾配を、図２に示す直線３１のように緩やかなも
のとすることができる。これにより、ウエハ２３を搬送
する際、ウエハ２３の温度が急激に上昇することがな
く、ウエハ２３の温度を緩やかに上昇させることができ
る。従って、ウエハ２３に反りやスリップラインが発生
するのを抑制できる。なお、図２に示す参照符号３１
は、図１の拡散処理装置においてマザーボード２３をチ
ューブ１１内に搬送する際のチューブ口元１１ｂからヒ
ーター１３の端までの間のチューブ１１内の温度勾配を
示すものである。

【００２４】また、図２に示す参照符号３３は、従来の
拡散処理装置に比べてチューブ口元からヒーターの端ま
での距離を単に長くしただけの拡散処理装置においてマ
ザーボードをチューブ内に搬送する際のチューブ口元か
らヒーターの端までの間のチューブ内の温度勾配を示す
ものである。このようにチューブ口元からヒーターの端
までの距離を単に長くしただけで、暖められた窒素ガス
を導入管１５から導入しない拡散処理装置では、本実施
の形態のように緩やかな温度勾配を作ることができな
い。

【００２５】また、ウエハの反り等を懸念して、ロード
時の炉温を下げるといったことも必要なく、均熱帯を常
に処理温度に保つことができる。従って、スループット
が低下することもない。また、ウエハ搬送速度を低くす
ることも必要ないため、その点でもスループットが低下
することがない。

【００２６】尚、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、種々変更して実施することが可能である。例えば、
本実施の形態では、本発明を拡散処理装置に適用してい
るが、本発明を他の加熱処理装置にもちいることも可能
であり、本発明を例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Depos
ition）装置に適用することも可能である。

【００２７】また、本実施の形態では、本発明を横型炉
に適用しているが、本発明を縦型炉に適用することも可
能である。

【００２８】また、本実施の形態では、ヒーター１３と
石英チューブ１１との間に設けた導入管１５として直線
形状の管を用いているが、これに限定されず、他の形状
の導入管を用いることも可能であり、例えば石英チュー
ブ１１の外周に螺旋状に引き回したスパイラル管を用い
ることも可能である。

【００２９】また、本実施の形態では、石英チューブ１
１の導入口１１ａからＮ₂等の不活性ガスを導入してい
るが、石英チューブ１１の導入口１１ａから不活性ガス
と共に酸素を導入することも可能である。この場合、半
導体ウエハを拡散処理する際に酸素を炉内に導入するこ
とにより、ウエハ表面が酸化されて該表面のＳｉが飛ん
でいくことを防止でき、またウエハ表面の有機物を除去
する効果も期待できる。

【００３０】また、導入管１５から導入する暖められた
窒素ガスの流量は適宜調整しても良く、それにより均熱
帯からチューブ口元１１ｂまでの温度勾配を調整するこ
とが可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ヒ
ーターとチューブとの間に配置され、該チューブの被処
理体挿入口と該ヒーターの端との間から該チューブ内に
雰囲気ガスを導入する導入管を具備している。したがっ
て、スループットを低下させることなく、被処理体の反
りやスリップラインの発生を防止できる加熱処理装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による加熱処理装置の一例
としての拡散処理装置の構成を示す断面図である。

【図２】図１に示すマザーボードをチューブ内に搬送す
る際のチューブ口元からヒーターの端までの距離とチュ
ーブ内の温度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１１石英チューブ１１ａ導入
口１１ｂチューブ口元１３ヒータ
ー１５導入管１５ａ先端１５ｂ基端１７シャッ
ター１９チューブ口元からヒーターの端までの長さ２１マザーボード２３半導体
ウエハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理体をチューブ内に挿入し加熱処理
する加熱処理装置であって、該チューブの外周に配置されたヒーターと、該ヒーターと該チューブとの間に配置され、該チューブ
の被処理体挿入口と該ヒーターの端との間から該チュー
ブ内に雰囲気ガスを導入する導入管と、を具備することを特徴とする加熱処理装置。
【請求項２】上記被処理体挿入口と該ヒーターの端と
の間の長さが、５０〜１００ｃｍであることを特徴とす
る請求項１記載の加熱処理装置。
【請求項３】上記導入管がスパイラル管であることを
特徴とする請求項１又は２記載の加熱処理装置。
【請求項４】上記チューブの先端には、該チューブ内
に雰囲気ガスを導入する導入口が形成されていることを
特徴とする請求項１又は２記載の加熱処理装置。