JP2000340516A - Thermal treatment apparatus - Google Patents

Thermal treatment apparatus

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JP2000340516A
JP2000340516A JP11146888A JP14688899A JP2000340516A JP 2000340516 A JP2000340516 A JP 2000340516A JP 11146888 A JP11146888 A JP 11146888A JP 14688899 A JP14688899 A JP 14688899A JP 2000340516 A JP2000340516 A JP 2000340516A
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gas
wafer
furnace chamber
distribution plate
gas distribution
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JP11146888A
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Japanese (ja)
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Tetsuji Hamazaki
哲治 濱崎
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a thermal treatment apparatus capable of uniformly heating a wafer at a prescribed temperature throughout its surface. SOLUTION: This device is equipped with an oven chamber 34, and halogen lamps 36 which are arranged around the oven chamber 34 at nearly regular intervals so as to heat a wafer W housed in the oven chamber 34. The oven chamber 34 is equipped with a wafer tray 32 at its bottom, a gas inlet 46 located at the center of a ceiling wall 44, and a gas outlet 50 provided to a bottom wall 48. A first gas distributing plate 52 located near the gas inlet 46 and a second gas distributing plate 54 disposed near the wafer tray 32 are provided in the oven chamber 34 traversing it in parallel with the wafer tray 32. The first gas distributing plate 52 is provided with four gas spouting openings arranged on the circumference of a circle slightly smaller in diameter than the wafer. A second gas distributing plate 54 is provided with gas-spouting openings, which are arranged at regular intervals on the circumferences of concentric circles in a circular region, which is slightly larger in diameter than that of the wafer W.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ熱処理用の
ランプ式急速熱処理装置(RTA装置)に関し、更に詳
細には、ウエハを面内均一な温度に急速加熱できるラン
プ式急速熱処理装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rapid thermal processing apparatus (RTA) for heat treatment of a wafer, and more particularly to a rapid thermal processing apparatus capable of rapidly heating a wafer to a uniform temperature in a plane. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の製造過程では、ウエハに熱
処理(アニーリング)を施すことが多い。例えば、ウエ
ハにイオン注入を行って、ソース/ドレイン領域等の不
純物拡散領域を形成する際には、イオン注入を行った後
で、イオン注入した不純物の活性化のためにウエハに熱
処理を施す。ウエハの熱処理には、通常、専用の熱処理
装置、例えば赤外線ランプを熱源とする熱処理装置(通
称、ランプアニーラ)を使って行われる。
2. Description of the Related Art In the process of manufacturing a semiconductor device, a wafer is often subjected to heat treatment (annealing). For example, when ion implantation is performed on a wafer to form an impurity diffusion region such as a source / drain region, a heat treatment is performed on the wafer after the ion implantation to activate the ion-implanted impurity. The heat treatment of the wafer is usually performed by using a dedicated heat treatment apparatus, for example, a heat treatment apparatus (commonly called a lamp annealer) using an infrared lamp as a heat source.

【0003】ここで、図5及び図6を参照して、従来の
ランプアニーラの構成を説明する。図5は従来のランプ
アニーラの構成を示す模式的縦断面図、図6は図5の矢
視Xの方向に見たガス分配板の平面図である。従来のラ
ンプアニーラ10は、図5に示すように、開閉自在な扉
を有するウエハ搬入出口12を一方の端部に備えた炉体
14と、炉体14内に設けられ、長方体状の炉室を内部
に有する石英チューブ16と、石英チューブ16の炉室
内に配置されたウエハトレー18と、加熱源として石英
チューブ14の周囲に配置された多数個のハロゲンラン
プ20とを備えている。ウエハWは、ウエハ搬入出口1
2から石英チューブ16の炉室に送入され、ウエハトレ
ー18上に設けられた少なくとも3個のウエハ支持部2
2を介してほぼ水平に載置される。ウエハ支持部22
は、ウエハトレー18の上面に離隔して設けられ、先端
に備えた円錐状の支持点でウエハWを支持する。窒素ガ
ス等のプロセスガスを炉室に流入させるガス流入口24
が石英チューブ16の一方の端部に、プロセスガスを炉
室から流出させるガス流出口26が他方の端部に、それ
ぞれ設けてある。
Here, the configuration of a conventional lamp anneal will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view showing the configuration of a conventional lamp anneal, and FIG. 6 is a plan view of the gas distribution plate viewed in the direction of arrow X in FIG. As shown in FIG. 5, a conventional lamp annealer 10 includes a furnace body 14 having a wafer loading / unloading port 12 having an openable and closable door at one end, and a rectangular furnace provided in the furnace body 14. A quartz tube 16 having a chamber therein, a wafer tray 18 arranged in a furnace chamber of the quartz tube 16, and a number of halogen lamps 20 arranged around the quartz tube 14 as a heating source are provided. The wafer W is loaded in the wafer loading / unloading port 1
2 into the furnace chamber of the quartz tube 16 and provided on the wafer tray 18 with at least three wafer supports 2
2 is placed substantially horizontally. Wafer support 22
Is provided on the upper surface of the wafer tray 18 at a distance, and supports the wafer W at a conical support point provided at the tip. Gas inlet 24 for allowing a process gas such as nitrogen gas to flow into the furnace chamber
Is provided at one end of the quartz tube 16 and a gas outlet 26 through which the process gas flows out of the furnace chamber is provided at the other end.

【0004】また、ウエハトレー18の上面のガス流入
口24側には、1枚又は2枚のガス分配板28がガス流
入口24に対面するように直立している。ガス分配板2
8は、図6に示すように、石英チューブ16の縦断面の
輪郭より多少小さい程度の大きさの板状体であって、プ
ロセスガスを通過させる半円状のガス噴出口29を下部
中央に備えている。
One or two gas distribution plates 28 stand upright on the gas inlet 24 side of the upper surface of the wafer tray 18 so as to face the gas inlet 24. Gas distribution plate 2
As shown in FIG. 6, reference numeral 8 denotes a plate-like body having a size slightly smaller than the profile of the vertical section of the quartz tube 16, and a semi-circular gas ejection port 29 through which a process gas passes is provided at the lower center. Have.

【0005】ウエハWは、ハロゲンランプ20から放射
される赤外線によって加熱される。その間、窒素ガス等
のプロセスガスは、ガス流入口22から流入し、ガス分
配板28のガス噴出口29を通って分散してウエハWに
平行に流れ、次いでガス流出口26から流出する。これ
により、ランプアニーラ10は、ウエハWをウエハ面内
均一に加熱することができると言われている。
[0005] The wafer W is heated by infrared rays emitted from the halogen lamp 20. Meanwhile, a process gas such as nitrogen gas flows in from the gas inlet 22, disperses through the gas outlet 29 of the gas distribution plate 28, flows parallel to the wafer W, and then flows out of the gas outlet 26. Accordingly, it is said that the lamp annealer 10 can uniformly heat the wafer W in the wafer plane.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、石英チュー
ブ内に装填したウエハをハロゲンランプにて急速加熱す
るランプアニーラでは、ウエハ全体を均一な温度に加熱
することが目的であるから、加熱源となるハロゲンラン
プの配置がウエハ面内の温度均一性を確保する上で、重
要となる。しかし、ハロゲンランプの配置を工夫して
も、上述した従来のランプアニーラでは、ウエハ全体を
均一に加熱することが実際には難しく、例えば図7に示
すように、温度の低い領域(図7で斜線部分)と温度の
高い領域(図7で非斜線部分)とがウエハ上に存在する
温度むらが生じる。図7はウエハの面内温度分布の一例
である。面内温度分布がウエハに生じると、熱処理のウ
エハ面内均一性が悪くなり、半導体装置特性がばらつい
たり、製品歩留りが低下したりする原因となる。
In a lamp annealer for rapidly heating a wafer loaded in a quartz tube with a halogen lamp, the purpose is to heat the entire wafer to a uniform temperature. The arrangement of the lamps is important in ensuring the temperature uniformity in the wafer surface. However, even if the arrangement of the halogen lamps is devised, it is actually difficult to uniformly heat the entire wafer with the above-described conventional lamp annealer, and for example, as shown in FIG. (A portion) and a region having a high temperature (a non-hatched portion in FIG. 7) exist on the wafer, resulting in uneven temperature. FIG. 7 is an example of an in-plane temperature distribution of a wafer. When an in-plane temperature distribution is generated on the wafer, the uniformity of the heat treatment on the wafer surface is deteriorated, which causes variations in semiconductor device characteristics and a reduction in product yield.

【0007】そこで、本発明の目的は、ウエハを面内均
一な温度に加熱できるようにした熱処理装置を提供する
ことである。
An object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus capable of heating a wafer to a uniform temperature in a plane.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者は、ウエハの面
内温度分布が発生する原因を研究した結果、次のことを
見い出した。即ち、ウエハ面内の温度均一性を維持する
ようにハロゲンランプを配置して加熱したとしても、温
度の低いプロセスガスがガス流入口から流入し、ウエハ
周りを一様でない不均一な流れで流れるために、ウエハ
の面内温度分布が変化し、温度均一性が損なわれる。従
って、ランプアニーラでは、加熱用ランプの配置に加え
て、プロセスガスをウエハ周りに如何に均一な分布で流
すかということが重要である。
The present inventor has found the following as a result of studying the cause of the in-plane temperature distribution of a wafer. That is, even if the halogen lamp is arranged and heated so as to maintain the temperature uniformity in the wafer surface, a low-temperature process gas flows in from the gas inlet and flows around the wafer with an uneven flow. Therefore, the in-plane temperature distribution of the wafer changes, and the temperature uniformity is impaired. Therefore, in the lamp anneal, in addition to the arrangement of the heating lamp, it is important how the process gas flows around the wafer in a uniform distribution.

【0009】例えば、上述した従来のランプアニーラ1
0では、ガス噴出口29を有する1枚もしくは2枚のガ
ス分配板28が配置されているものの、ガス分配板28
は、ガス噴出口29を下部中央に1個しか備えていな
い。その結果、ウエハWのオリエンテーション・フラッ
トをガス流入口24に向けた場合、ウエハWの周辺領域
よりも中央領域により多くの温度の低いプロセスガスが
流れ込むこととなり、ウエハWの中央領域の温度が低下
する傾向にある。そのために、図7に示すようなウエハ
Wの面内温度分布になり、面内の熱処理均一性を悪化さ
せている。そこで、本発明者は、ウエハ周りにプロセス
ガスを一様な分布で流すようにすることによりウエハの
面内温度分布を均一にすることを着想し、実験を重ね
て、本発明を完成するに到った。
For example, the above-described conventional lamp annealer 1
In the case of 0, although one or two gas distribution plates 28 having gas ejection ports 29 are arranged,
Has only one gas outlet 29 in the lower center. As a result, when the orientation flat of the wafer W is directed toward the gas inlet 24, a process gas having a lower temperature flows into the central region than the peripheral region of the wafer W, and the temperature in the central region of the wafer W decreases. Tend to. Therefore, the in-plane temperature distribution of the wafer W becomes as shown in FIG. 7, and the in-plane heat treatment uniformity is deteriorated. Therefore, the inventor of the present invention conceived of making the in-plane temperature distribution of the wafer uniform by causing the process gas to flow uniformly around the wafer, and repeated experiments to complete the present invention. It has arrived.

【0010】上記目的を達成するために、上述の知見に
基づいて、本発明に係る熱処理装置は、ウエハ面を上方
に向けて、底壁上にウエハを載置させる炉室と、炉室内
のウエハを加熱する加熱源として炉室の周囲にほぼ等間
隔で設けられた複数個のランプとを備え、炉室にプロセ
スガスを流入させるガス流入口が炉室の上部に、炉室か
らプロセスガスを流出させるガス流出口が炉室の底壁
に、それぞれ、設けられ、炉室内のガス流入口と底壁と
の間には、ガス噴出口を貫通させた複数枚のガス分配板
が、それぞれ、炉室の底壁に平行に設けられ、ガス分配
板にそれぞれ設けられたガス噴出口の個数及び口径は、
ガス分配板毎に異なることを特徴としている。
In order to achieve the above object, based on the above findings, a heat treatment apparatus according to the present invention has a furnace chamber for placing a wafer on a bottom wall with the wafer surface facing upward, A plurality of lamps are provided at substantially equal intervals around the furnace chamber as a heating source for heating the wafer, and a gas inlet through which the process gas flows into the furnace chamber is provided at an upper portion of the furnace chamber, and the process gas is supplied from the furnace chamber. Gas outlets are provided on the bottom wall of the furnace chamber, respectively, and between the gas inlet and the bottom wall in the furnace chamber, a plurality of gas distribution plates penetrating the gas outlets are provided, respectively. The number and diameter of the gas outlets provided in parallel with the bottom wall of the furnace chamber and provided on the gas distribution plate, respectively,
It is characterized in that it differs for each gas distribution plate.

【0011】本発明では、ウエハの載置手段には制約は
なく、従来のようにウエハトレー上に載置しても良い。
本発明では、炉室の上部にガス流入口を設けて、ガス噴
出口の位置、個数及び口径が相互に異なる複数枚のガス
分配板を介して、プロセスガスをウエハ面に直交する方
向に流すことにより、ウエハ周りにプロセスガスを一様
な分布で流すことができる。本発明に係る熱処理装置で
は、炉室の周囲にほぼ等間隔に設けたランプによる加熱
と、ウエハ周りのプロセスガスの一様な流れとから、ウ
エハの均一な面内温度分布の下でウエハを加熱すること
ができる。
In the present invention, there is no limitation on the means for placing the wafer, and the wafer may be placed on a wafer tray as in the conventional case.
In the present invention, a gas inlet is provided in the upper part of the furnace chamber, and the process gas flows in a direction orthogonal to the wafer surface through a plurality of gas distribution plates having different positions, numbers, and diameters of gas outlets. This allows the process gas to flow around the wafer with a uniform distribution. In the heat treatment apparatus according to the present invention, the wafer is heated under a uniform in-plane temperature distribution of the wafer from the heating by the lamps provided at substantially equal intervals around the furnace chamber and the uniform flow of the process gas around the wafer. Can be heated.

【0012】ガス分配板の枚数には制約はないものの、
ガス流入口が炉室の天井壁の中央に設けられている場合
には、実用的には、ガス分配板はガス流入口に近い第1
のガス分配板と、ガス流入口から遠い第2のガス分配板
との2枚で構成され、第1のガス分配板はガス流入口を
中心とした同心円上に4つのガス噴出口を有し、第2の
ガス分配板は、ウエハの径より大きい直径の円形領域内
に、第1のガス分配板のガス噴出口よりも口径の小さな
複数個のガス噴出口を分散して有する。これにより、ガ
ス流入口から流入したプロセスガスは、ガス流入口側に
配置された第1のガス分配板の4つのガス噴出口を通っ
て一様な分布で流れ、更に第2のガス分配板の口径の小
さな複数個のガス噴出口を通って、より一層一様均一な
分布でウエハ面に向かって流れる。よって、ウエハの面
内温度分布を維持することが容易である。
Although the number of gas distribution plates is not limited,
In the case where the gas inlet is provided at the center of the ceiling wall of the furnace chamber, the gas distribution plate is practically the first gas close to the gas inlet.
, And a second gas distribution plate far from the gas inlet, the first gas distribution plate having four gas outlets on a concentric circle centered on the gas inlet. The second gas distribution plate has a plurality of gas ejection ports having a smaller diameter than the gas ejection ports of the first gas distribution plate dispersed in a circular region having a diameter larger than the diameter of the wafer. As a result, the process gas flowing from the gas inlet flows in a uniform distribution through the four gas outlets of the first gas distribution plate disposed on the gas inlet side, and further flows through the second gas distribution plate. Through a plurality of gas outlets having small diameters toward the wafer surface with a more uniform distribution. Therefore, it is easy to maintain the in-plane temperature distribution of the wafer.

【0013】また、ガス流出口は、ウエハの周りの複数
位置に離隔して設けられている。これにより、プロセス
ガスの排気流れの方向が分散され、プロセスガスの流れ
方に偏りが無くなり、ウエハの面内温度分布がより一層
確実に維持できる。本発明の好適な実施態様では、ラン
プには、それぞれ、個別にランプ出力を調整できる出力
調整装置が設けてある。これにより、ウエハを面内均一
に加熱することができる。本発明に係る熱処理装置の材
料としては、炉室、ウエハトレー及びガス分配板が石英
で形成され、ランプがハロゲンランプである。
Further, the gas outlets are provided at a plurality of positions around the wafer and are separated from each other. As a result, the direction of the exhaust gas flow of the process gas is dispersed, the flow of the process gas is not biased, and the in-plane temperature distribution of the wafer can be maintained more reliably. In a preferred embodiment of the invention, the lamps are each provided with an output adjusting device that can individually adjust the lamp output. Thereby, the wafer can be uniformly heated in the plane. As a material of the heat treatment apparatus according to the present invention, the furnace chamber, the wafer tray and the gas distribution plate are formed of quartz, and the lamp is a halogen lamp.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る熱処理装置の実施形態の
一例であって、図1は本実施形態例の熱処理装置の模式
的縦断面図、図2は第1ガス分配板のガス噴出口の配置
図、図3は第2ガス分配板のガス噴出口の配置図、及び
図4はガス流出口の配置図である。本実施形態例の熱処
理装置30は、6インチウエハ用の熱処理装置であっ
て、図1に示すように、ウエハ面を上に向けてウエハW
を載置するウエハトレー32を収容した炉室34と、炉
室34の周囲に加熱源としてほぼ等間隔で設けられ、炉
室34内のウエハWを加熱する多数個のハロゲンランプ
36と、炉室34を取り囲む炉体38とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiment Example This embodiment is an example of an embodiment of a heat treatment apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of the heat treatment apparatus of this embodiment, and FIG. FIG. 3 is a layout view of gas outlets of the second gas distribution plate, and FIG. 4 is a layout view of gas outlets. The heat treatment apparatus 30 according to the present embodiment is a heat treatment apparatus for a 6-inch wafer, and as shown in FIG.
, A plurality of halogen lamps 36 provided at substantially equal intervals as heating sources around the furnace chamber 34 for heating the wafers W in the furnace chamber 34, And a furnace body 38 surrounding the furnace body 34.

【0015】ウエハトレー32は、フレーム状の石英製
枠体として形成され、上面には、先端の円錐状部でウエ
ハWを支持するようにしたウエハ支持部40を3個離隔
して有する。ハロゲンランプ36は、ウエハWの面内温
度均一性を確保するべく、ほぼ等間隔に配置された多数
個のハロゲンランプ列として構成され、かつ個々に出力
調整装置を備え、独立してランプパワーを設定し、調整
することができるようになっている。炉体38は、炉室
34を取り囲んで熱の放散を防止するために、耐熱性断
熱材で形成された外壁体であって、ウエハWの搬入出用
の開閉自在な扉部42を一方の端部に備える。
The wafer tray 32 is formed as a frame-shaped quartz frame, and has, on its upper surface, three wafer support portions 40 that support the wafer W with a conical portion at the tip thereof and are separated from each other. The halogen lamps 36 are configured as a large number of halogen lamp rows arranged at substantially equal intervals in order to secure the in-plane temperature uniformity of the wafer W. It can be set and adjusted. The furnace body 38 is an outer wall formed of a heat-resistant heat insulating material in order to surround the furnace chamber 34 and prevent heat from being dissipated. Prepare at the end.

【0016】炉室34は、石英製の容器内の横断面で約
200mm×約250mmの室であって、底部にウエハ
トレー32を収容し、天井壁44の中央にガス流入口4
6を、底壁48にガス流出口50を有し、炉体38の扉
部42に対応する場所にウエハWを搬入出するゲート
(図示せず)を有する。ウエハWは、ウエハトレー32
のウエハ支持部40上に載置され、ガス流入口46の直
下に位置するように炉室34の底部に配置される。
The furnace chamber 34 is a chamber having a cross section of about 200 mm × about 250 mm in a quartz vessel, which accommodates the wafer tray 32 at the bottom and a gas inlet 4 at the center of the ceiling wall 44.
6 has a gas outlet 50 on the bottom wall 48 and a gate (not shown) for loading / unloading the wafer W at a location corresponding to the door 42 of the furnace body 38. The wafer W is stored in the wafer tray 32
Is placed on the wafer support part 40 and is disposed at the bottom of the furnace chamber 34 so as to be located immediately below the gas inlet 46.

【0017】炉室34内には、ガス流入口46とウエハ
トレー32との間に、ガス流入口に近い第1ガス分配板
52と、ウエハトレー32に近い第2ガス分配板54と
の2枚のガス分配板が、ウエハトレー32に平行に炉室
34を横断するように設けてある。これにより、炉室3
4は、ガス流入口46と第1ガス分配板52との間の第
1ガス分配室56と、第1ガス分配板52と第2ガス分
配板54との間の第2ガス分配室58と、ウエハトレー
32を収容したウエハトレー室60とに仕切られてい
る。
In the furnace chamber 34, a first gas distribution plate 52 near the gas inlet and a second gas distribution plate 54 near the wafer tray 32 are provided between the gas inlet 46 and the wafer tray 32. A gas distribution plate is provided across the furnace chamber 34 parallel to the wafer tray 32. Thereby, the furnace chamber 3
4 is a first gas distribution chamber 56 between the gas inlet 46 and the first gas distribution plate 52, and a second gas distribution chamber 58 between the first gas distribution plate 52 and the second gas distribution plate 54. , And a wafer tray chamber 60 accommodating the wafer tray 32.

【0018】第1ガス分配板52は、石英製の板状体で
あって、図2に示すように、中心61がガス流入口46
の直下に位置し、直径がウエハWの径より多少小さい円
62の円周上に、直径D1 が30mmの4個のガス噴出
口64を等間隔に離隔した配置で有する。第2ガス分配
板54は、石英製の板状体であって、図3に示すよう
に、中心がガス流入口46の直下に位置し、直径がウエ
ハWの径より多少大きな円(図示せず)の領域内の複数
の同心円の円周上に直径D2 が5mmのガス噴出口66
を等間隔に離隔した配置で有する。本実施形態例では、
ガス噴出口66の数は49である。炉室34の底壁48
には、図4に示すように、直径D3 が10mmのガス流
出口50が、16個、ウエハWの周囲にほぼ等間隔に離
隔して設けてある。
The first gas distribution plate 52 is a plate made of quartz and has a center 61 at the gas inlet 46 as shown in FIG.
Located directly under the, on the circumference of the slightly smaller circle 62 than the diameter of the diameter of the wafer W, with the arrangement where the diameter D 1 spaced four gas ports 64 of 30mm at regular intervals. The second gas distribution plate 54 is a plate made of quartz and has a center located directly below the gas inlet 46 and a diameter slightly larger than the diameter of the wafer W (see FIG. 3), as shown in FIG. The gas outlet 66 having a diameter D 2 of 5 mm is formed on the circumference of a plurality of concentric circles in the region
Are arranged at equal intervals. In the present embodiment,
The number of gas outlets 66 is 49. The bottom wall 48 of the furnace chamber 34
As shown in FIG. 4, 16 gas outlets 50 having a diameter D 3 of 10 mm are provided around the wafer W at substantially equal intervals.

【0019】プロセスガスは、ガス導入口68から炉室
34の外側に設けられたガス導入室70を介して炉室3
4のガス流入口46に到達する。本実施形態例では、プ
ロセスガスは、ガス導入室70を流れる間にハロゲンラ
ンプ36に加熱されるので、ウエハの面内温度均一性を
更に高めることができる。また、プロセスガスは、ガス
流出口50から炉室34の外側に設けられたガス排出室
72を介してガス排出口74に到達し、外部に排出され
る。本実施形態例の熱処理装置30では、プロセスガス
としては、通常、酸素、窒素、アンモニア、一酸化窒
素、亜酸化窒素等が使用される。
The process gas is supplied to the furnace chamber 3 from a gas inlet 68 through a gas inlet chamber 70 provided outside the furnace chamber 34.
4 reaches the gas inlet 46. In this embodiment, the process gas is heated by the halogen lamp 36 while flowing through the gas introduction chamber 70, so that the in-plane temperature uniformity of the wafer can be further improved. Further, the process gas reaches the gas discharge port 74 from the gas outlet 50 via the gas discharge chamber 72 provided outside the furnace chamber 34, and is discharged to the outside. In the heat treatment apparatus 30 of the present embodiment, as the process gas, oxygen, nitrogen, ammonia, nitric oxide, nitrous oxide and the like are usually used.

【0020】本実施形態例では、プロセスガスは、ガス
導入口68からガス導入室70を介してガス流入口46
から第1ガス分配室56に流入する。次いで、プロセス
ガスは、第1ガス分配板52のガス噴出口62を通って
分散して第2ガス分配室58に流入する。この際、プロ
セスガスは、第1ガス分配板52に設けられた、直径
(D1 )が30mmの4個のガス噴出口62によって均
等に分配される。続いて、プロセスガスは第2ガス分配
板54のガス噴出口66を通って更に一様に分散してウ
エハトレー室60に流入し、ウエハWに向かって流れ
る。この際、プロセスガスは、49個の直径(D2 )が
5mmのガス噴出口66によって一様に分散されるの
で、ウエハWの周囲を一様な分布で流れることができ
る。次いで、ガス流出口50からガス排出室72を介し
てガス排出口74から外部に排出される。この際も、プ
ロセスガスは、炉室34の底壁48にウエハWに沿って
同心円上に設けられた、16個の直径(D3 )が10m
mのガス流出口50を通って均等に排気されるので、ウ
エハWの周りのプロセスガスの一様な流れが乱されるよ
うなことはない。
In this embodiment, the process gas is supplied from the gas inlet 68 to the gas inlet 46 through the gas inlet chamber 70.
From the first gas distribution chamber 56. Next, the process gas is dispersed through the gas ejection ports 62 of the first gas distribution plate 52 and flows into the second gas distribution chamber 58. At this time, the process gas is evenly distributed by the four gas ejection ports 62 having a diameter (D 1 ) of 30 mm provided on the first gas distribution plate 52. Subsequently, the process gas is further uniformly dispersed through the gas ejection ports 66 of the second gas distribution plate 54, flows into the wafer tray chamber 60, and flows toward the wafer W. At this time, the process gas can be uniformly distributed around the wafer W because the 49 gas (D 2 ) has a diameter (D 2 ) of 5 mm and is uniformly dispersed by the gas ejection ports 66. Next, the gas is discharged from the gas outlet 50 to the outside through the gas discharge chamber 74 via the gas discharge chamber 72. Also in this case, the process gas has a diameter of 16 m (D 3 ) provided on the bottom wall 48 of the furnace chamber 34 along the wafer W and concentrically.
Since the gas is uniformly exhausted through the gas outlet 50 of m, the uniform flow of the process gas around the wafer W is not disturbed.

【0021】尚、本実施形態例で示した、第1ガス分配
板52及び第2ガス分配板54のガス噴出口64、66
ならびに炉室34の底壁48に設けたガス流出口50の
口径、個数、配置は、本発明の理解のための例示であっ
て、本発明は、これらの例示に限定されるものではな
い。ガス噴出口の個数、口径、配置等の最適条件は、プ
ロセスガスの流量や、ウエハWの寸法等の条件により変
化するため、個々の条件に応じて、ガス噴出口の個数、
口径、配置等を実験等により求めるのが望ましい。
The gas outlets 64, 66 of the first gas distribution plate 52 and the second gas distribution plate 54 shown in this embodiment.
The diameter, number, and arrangement of the gas outlets 50 provided on the bottom wall 48 of the furnace chamber 34 are examples for understanding the present invention, and the present invention is not limited to these examples. Since the optimal conditions such as the number, diameter, and arrangement of the gas ejection ports vary depending on the conditions such as the flow rate of the process gas and the dimensions of the wafer W, the number of gas ejection ports,
It is desirable to determine the aperture, arrangement, and the like by experiments and the like.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、炉室内上部に口径及び個数が相互に異なるガス噴出
口を有する複数枚のガス分配板を設けることにより、ウ
エハ面に一様にプロセスガスを導入することができるの
で、ウエハを面内均一な温度で熱処理することができ
る。更に、炉室の底壁にウエハの周りに沿って複数個の
ガス流出口を設けることにより、プロセスガスを一様な
流れで流出させることができるので、プロセスガスはよ
り一層一様な分散でウエハ周りを流れ、プロセスガスの
流れ方に偏りが発生しなくなる。以上のことから、本発
明に係る熱処理装置を使ってウエハに熱処理を施すこと
により、ウエハの面内温度分布が確保され、製品歩留り
が向上する。
As described above, according to the present invention, by providing a plurality of gas distribution plates having gas outlets having different diameters and numbers in the upper part of the furnace chamber, the wafer surface can be uniformly formed. Since the process gas can be introduced into the wafer, the wafer can be heat-treated at a uniform temperature in the plane. Further, by providing a plurality of gas outlets on the bottom wall of the furnace chamber along the periphery of the wafer, the process gas can be discharged in a uniform flow, so that the process gas can be dispersed more uniformly. The flow around the wafer does not cause an uneven flow of the process gas. As described above, by performing the heat treatment on the wafer using the heat treatment apparatus according to the present invention, the in-plane temperature distribution of the wafer is secured, and the product yield is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態例の熱処理装置の模式的縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a heat treatment apparatus according to an embodiment.

【図2】第1ガス分配板のガス噴出口の配置図である。FIG. 2 is a layout view of gas outlets of a first gas distribution plate.

【図3】第2ガス分配板のガス噴出口の配置図である。FIG. 3 is a layout view of gas outlets of a second gas distribution plate.

【図4】ガス流出口の配置図である。FIG. 4 is a layout view of a gas outlet.

【図5】従来のランプアニーラの模式的縦断面図であ
る。
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of a conventional lamp annealer.

【図6】従来のランプアニーラに設けたガス分配板を図
5の矢視Xの方向に見た平面図である。
6 is a plan view of a gas distribution plate provided in a conventional lamp annealer as viewed in the direction of arrow X in FIG.

【図7】ウエハの面内温度分布を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an in-plane temperature distribution of a wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10……従来のランプアニーラ、12……ウエハ搬入出
口、14……炉体、16……石英チューブ、18……ウ
エハトレー、20……ハロゲンランプ、22……ウエハ
支持部、24……ガス流入口、26……ガス流出口、2
8……ガス分配板、29……ガス噴出口、30……実施
形態例の熱処理装置、32……ウエハトレー、34……
炉室、36……ハロゲンランプ、38……炉体、40…
…ウエハ支持部、42……扉部、44……天井壁、46
……ガス流入口、48……底壁、50……ガス流出口、
52……第1ガス分配板、54……第2ガス分配板、5
6……第1ガス分配室、58……第2ガス分配室、60
……ウエハトレー室、61……中心、62……円、64
……ガス噴出口、66……ガス噴出口、68……ガス導
入口、70……ガス導入室、72……ガス排出室、74
……ガス排出口。
Reference numeral 10: Conventional lamp annealer, 12: Wafer loading / unloading, 14: Furnace body, 16: Quartz tube, 18: Wafer tray, 20: Halogen lamp, 22: Wafer support, 24: Gas inlet , 26 ... gas outlet, 2
8 gas distribution plate, 29 gas outlet, 30 heat treatment apparatus of embodiment, 32 wafer tray, 34
Furnace chamber, 36 Halogen lamp, 38 Furnace body, 40
.., Wafer support, 42, door, 44, ceiling wall, 46
... gas inlet, 48 ... bottom wall, 50 ... gas outlet,
52 first gas distribution plate, 54 second gas distribution plate, 5
6 first gas distribution chamber, 58 second gas distribution chamber, 60
…… Wafer tray chamber, 61 …… Center, 62 …… Circle, 64
... gas outlet, 66 ... gas outlet, 68 ... gas inlet, 70 ... gas introduction chamber, 72 ... gas discharge chamber, 74
... gas outlet.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ウエハ面を上方に向けて、底壁上にウエ
ハを載置させる炉室と、 炉室内のウエハを加熱する加熱源として炉室の周囲にほ
ぼ等間隔で設けられた複数個のランプとを備え、 炉室にプロセスガスを流入させるガス流入口が炉室の上
部に、炉室からプロセスガスを流出させるガス流出口が
炉室の底壁に、それぞれ、設けられ、 炉室内のガス流入口と底壁との間には、ガス噴出口を貫
通させた複数枚のガス分配板が、それぞれ、炉室の底壁
に平行に設けられ、 ガス分配板にそれぞれ設けられたガス噴出口の個数及び
口径は、ガス分配板毎に異なることを特徴とする熱処理
装置。
1. A furnace chamber for mounting a wafer on a bottom wall with a wafer surface facing upward, and a plurality of heating sources provided at substantially equal intervals around the furnace chamber as heating sources for heating the wafer in the furnace chamber. A gas inlet for flowing the process gas into the furnace chamber is provided at an upper portion of the furnace chamber, and a gas outlet for flowing the process gas from the furnace chamber is provided at a bottom wall of the furnace chamber, respectively. A plurality of gas distribution plates penetrating the gas ejection ports are provided between the gas inlet and the bottom wall of the furnace in parallel with the bottom wall of the furnace chamber, respectively. A heat treatment apparatus characterized in that the number and diameter of the jet ports are different for each gas distribution plate.
【請求項2】 ガス流入口は炉室の天井壁の中央に設け
られ、ガス分配板はガス流入口に近い第1のガス分配板
と、ガス流入口から遠い第2のガス分配板との2枚で構
成され、 第1のガス分配板は、ガス流入口を中心とした同心円上
に4個のガス噴出口を有し、第2のガス分配板は、ウエ
ハの径より大きい直径の円形領域内に、第1のガス分配
板のガス噴出口よりも口径の小さな複数個のガス噴出口
を分散して有することを特徴とする請求項1に記載の熱
処理装置。
2. A gas inlet is provided at the center of the ceiling wall of the furnace chamber, and the gas distribution plate includes a first gas distribution plate near the gas inlet and a second gas distribution plate far from the gas inlet. The first gas distribution plate has four gas outlets on a concentric circle centered on the gas inlet, and the second gas distribution plate has a circular shape having a diameter larger than the diameter of the wafer. The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein a plurality of gas ejection ports having a smaller diameter than the gas ejection ports of the first gas distribution plate are dispersed in the region.
【請求項3】 ガス流出口は、ウエハの周りの複数位置
に離隔して設けられていることを特徴とする請求項1に
記載の熱処理装置。
3. The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the gas outlets are provided at a plurality of positions around the wafer.
【請求項4】 ランプには、それぞれ、個別にランプ出
力を調整できる出力調整装置が設けてあることを特徴と
する請求項1に記載の熱処理装置。
4. The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the lamp is provided with an output adjusting device capable of individually adjusting the lamp output.
【請求項5】 炉室及びガス分配板が石英で形成され、
ランプがハロゲンランプであることを特徴とする請求項
1から4のうちのいずれか1項に記載の熱処理装置。
5. The furnace chamber and the gas distribution plate are formed of quartz,
The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the lamp is a halogen lamp.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002043240A (en) * 2000-07-27 2002-02-08 Japan Storage Battery Co Ltd Ultraviolet processing system
CN109075056A (en) * 2016-04-05 2018-12-21 硅电子股份公司 The gaseous corrosion method of semiconductor wafer for trace metal analysis

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