JP2001110731A - Vertical furnace for semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents

Vertical furnace for semiconductor manufacturing apparatus

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JP2001110731A
JP2001110731A JP28937999A JP28937999A JP2001110731A JP 2001110731 A JP2001110731 A JP 2001110731A JP 28937999 A JP28937999 A JP 28937999A JP 28937999 A JP28937999 A JP 28937999A JP 2001110731 A JP2001110731 A JP 2001110731A
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JP
Japan
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furnace
semiconductor
semiconductor wafer
manufacturing apparatus
boat
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JP28937999A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Hashiguchi
浩二 橋口
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To uniformly control the vacuum level, gas density, and temperature inside each semiconductor wafer to be treated in batch treatment at a time. SOLUTION: Each pole 104A of a boat 104 is provided with grooves in which each wafer 103 is held so as to be inclined so that each wafer 103 set in the groove can be inclined with a prescribed angle with respect to a rotary driving shaft. Therefore, the wafers 103 held to be inclined can be rotated according to the rotation of the board 104, and gas between the wafers 103 and an inside inner tube 110 and an outside inner tube 109 can be stirred. Also, the pole 104A of the boar 104 is provided with plural fins 112 for stirring gas, and the gas between the wafers 103 and the inside inner tube 110 and the outside inner tube 109 can be stirred according to the rotation of the fins 112.

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、半導体ウェーハに
対して成膜等の各種作業を行う半導体製造装置の縦型炉
に関する。
The present invention relates to a vertical furnace for a semiconductor manufacturing apparatus for performing various operations such as film formation on a semiconductor wafer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、例えば縦型CVD炉や縦型拡
散炉といった半導体製造装置の縦型炉においては、炉心
管内のボートに多数の半導体ウェーハを板厚方向に所定
間隔おきに保持し、ボートによって各半導体ウェーハを
回転させるとともに、炉心管内に各種のガスを注入し、
加熱を行うことにより、バッチ方式(多数のウェーハを
同時に生産する方式)による各種作業を行う。ところ
で、このような縦型炉では、1回のバッチ処理で処理さ
れる半導体ウェーハ(以下、バッチ内ウェーハという)
の各ウェーハ面内の真空度、ガス濃度及び温度を均一に
保つことが重要であり、それに向け、種々の対策が取ら
れてきている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a vertical furnace of a semiconductor manufacturing apparatus such as a vertical CVD furnace or a vertical diffusion furnace, a large number of semiconductor wafers are held at predetermined intervals in a plate thickness direction in a boat in a furnace tube. While rotating each semiconductor wafer by the boat, inject various gases into the furnace tube,
By performing the heating, various operations are performed by a batch method (a method of simultaneously producing a large number of wafers). By the way, in such a vertical furnace, a semiconductor wafer processed in one batch processing (hereinafter, referred to as a wafer in a batch)
It is important to keep the degree of vacuum, gas concentration, and temperature uniform in each wafer surface, and various measures have been taken toward it.

【0003】以下、このような従来の縦型炉について具
体的に説明する。図9は、このような従来の縦型炉の構
造例を示す断面図であり、図10は、図9に示す縦型炉
に用いられるボートの外観を示す側面図である。この縦
型炉は、石英製またはセラミック製のボート4で保持さ
れた多数枚の半導体ウェーハ3を、円筒状の石英製の炉
心管1とハッチ6とで密閉したものである。ボート4
は、多数枚の半導体ウェーハ3を所定間隔おきに水平に
保持する支柱4Aを有し、炉心管1内で各半導体ウェー
ハ3を水平後方に回転する回転駆動機構を含むものであ
る。また、炉心管1の外部には、この炉心管1の内部を
加熱するためのヒータ2が配置されるとともに、炉心管
1の内部には、外側内管9と内側内管10が設けられて
いる。
Hereinafter, such a conventional vertical furnace will be specifically described. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a structural example of such a conventional vertical furnace, and FIG. 10 is a side view showing an appearance of a boat used in the vertical furnace shown in FIG. In this vertical furnace, a large number of semiconductor wafers 3 held by a quartz or ceramic boat 4 are sealed with a cylindrical quartz furnace tube 1 and a hatch 6. Boat 4
Has a column 4A for horizontally holding a large number of semiconductor wafers 3 at predetermined intervals, and includes a rotary drive mechanism for rotating each semiconductor wafer 3 horizontally and rearward in the furnace tube 1. A heater 2 for heating the inside of the furnace tube 1 is disposed outside the furnace tube 1, and an outer inner tube 9 and an inner inner tube 10 are provided inside the furnace tube 1. I have.

【0004】また、ハッチ6によって密閉された炉心管
1の下方には、各内管9、10の内側にガスを供給する
ガス導入管7が設置され、炉心管1の外側にはポンプ5
が設けられている。そして、ガス導入管7より供給され
たガスは、内側内管10及び外側内管9と炉心管1の間
を通ってポンプ5により排気される。このように、炉心
管1の内部に内管9、10を設けてガスの流れを制御
し、かつボート4に回転機構を設けて各半導体ウェーハ
3を回転することにより、バッチ内ウェーハのウェーハ
面内の真空度、ガス濃度及び温度を均一に保つような工
夫がなされている。
A gas inlet pipe 7 for supplying gas to the inside of each of the inner tubes 9 and 10 is provided below the furnace tube 1 sealed by the hatch 6, and a pump 5 is provided outside the furnace tube 1.
Is provided. The gas supplied from the gas introduction pipe 7 passes between the inner inner pipe 10 and the outer inner pipe 9 and the furnace core pipe 1 and is exhausted by the pump 5. As described above, the inner pipes 9 and 10 are provided inside the furnace tube 1 to control the gas flow, and the boat 4 is provided with a rotation mechanism to rotate each semiconductor wafer 3, so that the wafer surface of the wafer in the batch is Some measures have been taken to keep the degree of vacuum, gas concentration and temperature in the inside uniform.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述のように従来の縦
型炉では、1回のバッチ処理で処理される半導体ウェー
ハの各ウェーハ面内の真空度、ガス濃度及び温度を均一
に保つよう、種々の対策が取られてきているが、以下の
ような理由(A)(B)により、いまだに完全な均一化
を図ることが困難なものとなっていた。 (A)炉内の上部・下部ではガス濃度・温度にバラツキ
があり、結果として膜厚が安定しない。そのため、生産
に使用できない範囲については、炉内にダミーウェーハ
を配置することにより対応している。このため、無駄が
大きいという問題があった。 (B)バッチ式生産のため、各半導体ウェーハの隙間が
少なく、成膜ガス等がウェーハの中央部まで届きづら
い。その結果、例えば半導体ウェーハ面内の膜厚は外周
部の方が厚く生成される。
As described above, in the conventional vertical furnace, the degree of vacuum, the gas concentration and the temperature within each wafer surface of the semiconductor wafer processed in one batch process are kept uniform. Although various countermeasures have been taken, it is still difficult to achieve perfect uniformity for the following reasons (A) and (B). (A) The gas concentration and temperature in the upper and lower parts of the furnace vary, and as a result, the film thickness is not stable. Therefore, the range that cannot be used for production is dealt with by placing dummy wafers in the furnace. For this reason, there was a problem that waste was large. (B) Because of the batch-type production, the gap between the semiconductor wafers is small, and it is difficult for the film forming gas or the like to reach the center of the wafer. As a result, for example, the film thickness in the surface of the semiconductor wafer is generated thicker in the outer peripheral portion.

【0006】そこで本発明の目的は、1回のバッチ処理
で処理される半導体ウェーハの各ウェーハ面内の真空
度、ガス濃度及び温度をより均一に制御することが可能
な半導体製造装置の縦型炉を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a vertical type semiconductor manufacturing apparatus capable of controlling the degree of vacuum, gas concentration and temperature in each wafer surface of a semiconductor wafer processed in one batch process more uniformly. To provide a furnace.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、半導体ウェーハに対する各種作業を行うため
の炉心管と、前記炉心管内に収納され、多数枚の半導体
ウェーハを板厚方向に所定間隔おきに保持して回転駆動
するボートとを有する半導体製造装置の縦型炉におい
て、前記ボートは、各半導体ウェーハを回転駆動軸に対
して所定の角度だけ傾斜した状態で保持し、各半導体ウ
ェーハの回転によって炉心管内の気体を攪拌するように
したことを特徴とする。また本発明は、半導体ウェーハ
に対する各種作業を行うための炉心管と、前記炉心管内
に収納され、多数枚の半導体ウェーハを板厚方向に所定
間隔おきに保持して回転駆動するボートとを有する半導
体製造装置の縦型炉において、前記ボートは、半導体ウ
ェーハの外周部を係合保持する複数の支柱を有し、前記
支柱に炉心管内の気体を攪拌するためのフィンを設けた
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a furnace tube for performing various operations on a semiconductor wafer and a plurality of semiconductor wafers housed in the furnace tube and arranged in a predetermined thickness direction. In a vertical furnace of a semiconductor manufacturing apparatus having a boat that is rotated and driven while being held at intervals, the boat holds each semiconductor wafer at a predetermined angle with respect to the rotation drive shaft, and holds each semiconductor wafer. The gas in the furnace tube is agitated by the rotation of. Further, the present invention provides a semiconductor having a core tube for performing various operations on a semiconductor wafer, and a boat housed in the core tube and rotating and driving a plurality of semiconductor wafers at predetermined intervals in a plate thickness direction. In the vertical furnace of the manufacturing apparatus, the boat has a plurality of columns for engaging and holding an outer peripheral portion of a semiconductor wafer, and the columns are provided with fins for stirring gas in a furnace tube. .

【0008】本発明による半導体製造装置の縦型炉にお
いて、例えば、炉心管内に所定のガスを供給し、所定の
温度に加熱した状態で、ボートに保持された多数枚の半
導体ウェーハを炉心管内で回転させることにより、バッ
チ方式による成膜等の作業を行う。そして、ボートに保
持された各半導体ウェーハは、ボートによる回転駆動軸
に対して所定の角度だけ傾斜した状態で保持されている
ため、各半導体ウェーハが回転すると、炉心管内の気体
が攪拌される。したがって、例えば炉心管内に充填され
たガスは、各半導体ウェーハの回転による攪拌作用によ
って炉心管内で均等の濃度に制御され、また、炉心管内
の温度についても均一に制御されることになり、互いに
近接して配置されたバッチ内ウェーハの表面全体に均等
に供給されることになる。この結果、各半導体ウェーハ
の表面に対して均等の処理を行うことができ、特性の均
一な半導体を製造することができる。また、従来技術で
必要としたダミーウェーハの数も削減することができ、
無駄のない処理を得ることができる。
In a vertical furnace of a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, for example, a predetermined gas is supplied into a furnace tube and heated to a predetermined temperature, and a large number of semiconductor wafers held by a boat are heated in the furnace tube. By rotating, work such as film formation by a batch method is performed. Each semiconductor wafer held by the boat is held in a state of being inclined by a predetermined angle with respect to a rotation drive shaft of the boat, so that when each semiconductor wafer rotates, the gas in the furnace tube is stirred. Therefore, for example, the gas filled in the furnace tube is controlled to have a uniform concentration in the furnace tube by the stirring action due to the rotation of each semiconductor wafer, and the temperature in the furnace tube is also controlled uniformly, so that they are close to each other. The wafers are evenly supplied over the entire surface of the wafers in the batch arranged in a batch. As a result, uniform processing can be performed on the surface of each semiconductor wafer, and a semiconductor having uniform characteristics can be manufactured. Also, the number of dummy wafers required in the conventional technology can be reduced,
Lean processing can be obtained.

【0009】また、本発明による半導体製造装置の縦型
炉において、ボートにはフィンが設けられているため、
このフィンが回転すると、炉心管内の気体が攪拌され
る。したがって、例えば炉心管内に充填されたガスは、
フィンの回転による攪拌作用によって炉心管内で均等の
濃度に制御され、また、炉心管内の温度についても均一
に制御されることになり、互いに近接して配置されたバ
ッチ内ウェーハの表面全体に均等に供給されることにな
る。この結果、各半導体ウェーハの表面に対して均等の
処理を行うことができ、特性の均一な半導体を製造する
ことができる。また、従来技術で必要としたダミーウェ
ーハの数も削減することができ、無駄のない処理を得る
ことができる。
In the vertical furnace of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, the boat is provided with fins.
As the fins rotate, the gas in the furnace tube is agitated. Therefore, for example, the gas charged in the core tube is
By the stirring action by the rotation of the fins, the concentration is controlled to be uniform in the furnace tube, and the temperature in the furnace tube is also controlled uniformly. Will be supplied. As a result, uniform processing can be performed on the surface of each semiconductor wafer, and a semiconductor having uniform characteristics can be manufactured. In addition, the number of dummy wafers required in the related art can be reduced, and a lean process can be obtained.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
半導体製造装置の縦型炉について図面に基づき詳細に説
明する。本実施の形態による半導体製造装置の縦型炉
は、バッチ方式によって多数の半導体ウェーハを縦型炉
内に配置して成膜等の処理を行う場合に、各半導体ウェ
ーハの全表面にわたって膜厚や膜質等の均一化を図るた
め、各半導体ウェーハを回転駆動軸に対して傾斜させて
セットできる構造のボートを用い、各半導体ウェーハが
傾斜させた状態でボートを回転させることにより、半導
体ウェーハ自体で炉内を攪拌すると同時に、各半導体ウ
ェーハの隙間に気流を生じさせ、炉内とウェーハ面内の
ガス濃度分布、及び温度分布を均一にするようにしたも
のである。なお、本実施の形態では、石英製の炉心管内
で半導体ウェーハ表面に生成膜を成長させる縦型CVD
炉や、不純物を熱拡散させたり熱酸化させる縦型拡散炉
等の半導体製造装置に適用した場合について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a vertical furnace of a semiconductor manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The vertical furnace of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present embodiment, when a large number of semiconductor wafers are placed in a vertical furnace by a batch method to perform processing such as film formation, the film thickness and the entire surface of each semiconductor wafer In order to achieve uniform film quality etc., use a boat with a structure that can tilt and set each semiconductor wafer with respect to the rotation drive axis, and rotate the boat with each semiconductor wafer tilted, so that the semiconductor wafer itself At the same time as the inside of the furnace is agitated, an air flow is generated in the gap between the semiconductor wafers, so that the gas concentration distribution and the temperature distribution in the furnace and on the wafer surface are made uniform. In this embodiment, a vertical CVD method for growing a formed film on a semiconductor wafer surface in a quartz furnace tube is used.
A case in which the present invention is applied to a semiconductor manufacturing apparatus such as a furnace or a vertical diffusion furnace in which impurities are thermally diffused or thermally oxidized will be described.

【0011】図1は、本実施の形態による半導体装置の
縦型炉の構造例を示す断面図であり、図2は、図1に示
す縦型炉に用いられるボートの外観を示す側面図であ
る。また、図3は、図2に示すボートによる半導体ウェ
ーハの保持状態を示す平面図である。この縦型炉は、石
英製またはセラミック製のボート104で保持された多
数枚の半導体ウェーハ103を、円筒状の石英製の炉心
管101とハッチ106とで密閉したものである。ボー
ト104は、多数枚の半導体ウェーハ103をその板厚
方向に所定間隔おきに保持するものであり、各半導体ウ
ェーハ103を保持する4本の支柱104Aを有する。
各支柱104Aは、それぞれ半導体ウェーハ103の外
周縁部を係止する溝を有するものであり、図3に示すよ
うに、半導体ウェーハ103の外周縁部を4つの点で係
止し、各ウェーハ103を上下方向に所定間隔おきに多
段状に保持するものである。
FIG. 1 is a sectional view showing a structural example of a vertical furnace of a semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 2 is a side view showing an appearance of a boat used in the vertical furnace shown in FIG. is there. FIG. 3 is a plan view showing a state in which the semiconductor wafer is held by the boat shown in FIG. In this vertical furnace, a large number of semiconductor wafers 103 held by a quartz or ceramic boat 104 are sealed with a cylindrical quartz core tube 101 and a hatch 106. The boat 104 holds a large number of semiconductor wafers 103 at predetermined intervals in the thickness direction thereof, and has four columns 104A that hold the semiconductor wafers 103.
Each of the columns 104A has a groove for locking the outer peripheral edge of the semiconductor wafer 103, and as shown in FIG. 3, the outer peripheral edge of the semiconductor wafer 103 is locked at four points. Are held in multiple stages at predetermined intervals in the vertical direction.

【0012】そして、本例のボート104は、各半導体
ウェーハ103を水平でなく、一定の傾斜角度をもって
保持するようになっている。これは、1つの半導体ウェ
ーハ103を保持するための各支柱104Aの溝を、同
一の高さ位置でなく、異なる高さ位置に設けることによ
り、容易に実現できる。なお、各半導体ウェーハ103
が板厚方向に互いに平行に配置される従来と同様であ
る。また、ボート104の下端部には、炉心管101内
で各半導体ウェーハ103を回転する回転駆動機構(図
示せず)を内蔵しており、各半導体ウェーハ103を一
体に回転する。そして、この回転駆動機構の回転駆動軸
は、垂直方向に設けられている。したがって、上述のよ
うに水平ではなく傾斜して保持された各半導体ウェーハ
103の板厚方向は、回転駆動軸の方向に対して所定の
傾斜角度を有している。
The boat 104 of this embodiment holds the semiconductor wafers 103 not horizontally but at a fixed inclination angle. This can be easily realized by providing the grooves of the respective columns 104A for holding one semiconductor wafer 103 at different height positions instead of at the same height position. Note that each semiconductor wafer 103
Are arranged parallel to each other in the thickness direction. At the lower end of the boat 104, a rotation drive mechanism (not shown) for rotating each semiconductor wafer 103 in the furnace tube 101 is built in, and each semiconductor wafer 103 is rotated integrally. The rotary drive shaft of the rotary drive mechanism is provided in the vertical direction. Therefore, the plate thickness direction of each semiconductor wafer 103 held not horizontally but inclined as described above has a predetermined inclination angle with respect to the direction of the rotary drive shaft.

【0013】なお、図3に示すように、各支柱104A
は、半導体ウェーハ103の外周縁部の約半周部分を4
点で保持するものである。そして、上述のように各支柱
104Aによって半導体ウェーハ103を斜めに保持す
る場合に、図2に示すように、半導体ウェーハ103の
各支柱104A側の縁部を下方に傾斜した状態で支柱1
04Aの溝に装着し、半導体ウェーハ103の各支柱1
04Aのない側の縁部を上方に配置するような状態で装
着するようになっている。
As shown in FIG. 3, each support 104A
Indicates that approximately half of the outer peripheral edge of the semiconductor wafer 103 is 4
It is something that is held at a point. When the semiconductor wafer 103 is obliquely held by the columns 104A as described above, as shown in FIG. 2, the column 1 is formed with the edge of the semiconductor wafer 103 on the column 104A side inclined downward.
04A, each column 1 of the semiconductor wafer 103
It is designed to be mounted such that the edge on the side without 04A is arranged upward.

【0014】また、炉心管101の外部には、この炉心
管101の内部を加熱するためのヒータ102が配置さ
れるとともに、炉心管101の内部には、外側内管10
9と内側内管110が設けられている。また、ハッチ1
06によって密閉された炉心管101の下方には、各内
管109、110の内側にガスを供給するガス導入管1
07が設置され、炉心管101の外側にはポンプ105
が設けられている。そして、ガス導入管107より供給
されたガスは、内側内管110及び外側内管109と炉
心管101の間を通ってポンプ105により排気され
る。
Outside the furnace tube 101, a heater 102 for heating the inside of the furnace tube 101 is arranged, and inside the furnace tube 101, an outer inner tube 10 is provided.
9 and an inner inner tube 110 are provided. Also, hatch 1
06, a gas introduction pipe 1 for supplying gas to the inside of each of the inner tubes 109 and 110
07 is installed, and a pump 105 is provided outside the core tube 101.
Is provided. Then, the gas supplied from the gas introduction pipe 107 passes between the inner inner pipe 110 and the outer inner pipe 109 and the core tube 101 and is exhausted by the pump 105.

【0015】ところで、このような縦型炉において、真
空度を一定に保った状態でバッチ内ウェーハ面内のガス
濃度、及び温度を均一にすることにより、縦型CVD炉
においては成膜速度が一定になり膜厚及び膜質の向上に
つながる。また、縦型拡散炉においては、拡散速度が一
定になり、拡散濃度、及び範囲が均一になる。そこで、
本実施の形態による縦型炉においても、図9、図10に
示す従来例と同様に、炉心管101の内部に内管9、1
0を設けてガスの流れを制御し、かつボート4に回転機
構を設けて各半導体ウェーハ103を回転することによ
り、バッチ内ウェーハのウェーハ面内の真空度、ガス濃
度及び温度を均一に保つような工夫がなされている。す
なわち、ガス導入管107は、炉内のガス濃度を均一に
し、生成膜を均一にするために、ウェーハ103と内側
内管110の間、及び内側内管110と外側内管109
の間に分岐され、ガスが供給されるようになっている。
また、ウェーハ面内の膜厚分布を均一にするために、ボ
ート104が回転する構造をもっており、ボート104
に保持されたウェーハ103は、同時に回転するように
なっている。
Meanwhile, in such a vertical furnace, the gas concentration and the temperature in the wafer surface in the batch are made uniform while the degree of vacuum is kept constant. It becomes constant and leads to improvement of film thickness and film quality. In the vertical diffusion furnace, the diffusion speed is constant, and the diffusion concentration and the range are uniform. Therefore,
Also in the vertical furnace according to the present embodiment, the inner tubes 9 and 1 are inserted inside the core tube 101 similarly to the conventional example shown in FIGS.
0 is provided to control the gas flow, and the boat 4 is provided with a rotation mechanism to rotate each semiconductor wafer 103 so that the degree of vacuum, gas concentration and temperature in the wafer surface of the wafers in the batch are kept uniform. Have been devised. That is, the gas introduction pipe 107 is provided between the wafer 103 and the inner inner pipe 110 and between the inner inner pipe 110 and the outer inner pipe 109 in order to make the gas concentration in the furnace uniform and to make the formed film uniform.
And the gas is supplied.
Further, in order to make the film thickness distribution in the wafer plane uniform, the boat 104 has a rotating structure.
Are simultaneously rotated.

【0016】しかし、このような工夫がされているにも
かかわらず、炉内の温度分布、及びガス濃度分布は図
5、図6に示すように、炉内の上下方向に一定のバラツ
キがあるため、結果としてバッチ内の膜厚分布も、図7
に示すように、数%のバラツキが生じている。特に、ガ
ス導入部(導入管107)に近いボート104の下部、
及びガス排気側(ポンプ5側)に近い上部は、ともに安
定していないため、所定の膜厚規格に入らない場所がで
てくる。この場所には、ダミーウェーハを装填し、安定
している中央部にのみ正式なウェーハを置き、生産して
いる。また、各ウェーハ面内の膜厚分布も、図8に示す
ように、外周部の方に成膜しやすい傾向がある。特に厚
い膜厚を成膜するときは、この傾向が顕著になるため、
ウェーハ間の隙間を広げ、ガスの入り込みをスムースに
して生産することも行われている。
However, in spite of such a contrivance, the temperature distribution and the gas concentration distribution in the furnace have a certain variation in the vertical direction in the furnace as shown in FIGS. As a result, the film thickness distribution in the batch also
As shown in the figure, several percent variation occurs. In particular, the lower part of the boat 104 near the gas introduction part (introduction pipe 107),
In addition, the upper portion close to the gas exhaust side (the pump 5 side) is not stable, and there are places where the predetermined film thickness standard is not met. In this area, dummy wafers are loaded, and official wafers are placed only in the stable central part and produced. In addition, as shown in FIG. 8, the film thickness distribution in each wafer surface also tends to be easily formed on the outer peripheral portion. Particularly when a thick film is formed, this tendency becomes remarkable.
In some cases, the production is performed by widening the gap between the wafers so that the gas enters smoothly.

【0017】そこで、本実施の形態による縦型炉では、
これらの不具合を軽減すべく、従来の縦型炉では、各ウ
ェーハ3がボート4に水平に保持されているのに対し、
図1、図2に示すように、ボート104の各支柱104
Aに各ウェーハ103を傾斜させて保持できるような溝
形状を設けることで、その溝にセットされる各ウェーハ
103が回転駆動軸に対して所定の角度で傾斜した状態
で配置されるようにしたものである。したがって、ボー
ト104が従来と同様に回転すれば、傾斜をもって保持
されたウェーハ103が回転することにより、ウェーハ
103と内側内管110及び外側内管109の間の気体
が攪拌され、ボート104の上部と下部のガス濃度分布
も均一になる。
Therefore, in the vertical furnace according to the present embodiment,
In order to reduce these problems, in the conventional vertical furnace, each wafer 3 is held horizontally on the boat 4,
As shown in FIG. 1 and FIG.
A is provided with a groove shape capable of holding each wafer 103 in an inclined manner, so that each wafer 103 set in the groove is arranged at a predetermined angle with respect to the rotary drive shaft. Things. Therefore, if the boat 104 rotates as before, the wafer 103 held at an angle rotates and the gas between the wafer 103 and the inner inner tube 110 and the outer inner tube 109 is agitated. Then, the gas concentration distribution in the lower part also becomes uniform.

【0018】また、炉内の温度は輻射熱により伝わるた
め、温度が均一になるには、距離やガス濃度により時間
差が生じるが、傾斜をもったウェーハで攪拌されること
により、その時間も短くなり、炉内温度分布が均一にな
る。また、各ウェーハ103の隙間に流れが生じるた
め、ガスの入り込みが良くなる。これにより、各バッチ
内ウェーハ間の膜厚分布、及び1つのウェーハ面内の膜
厚分布のバラツキが半減し、膜厚均一化、及び膜質向上
を達成することができる。なお、ウェーハ103の傾斜
角Θは、例えば、5°〜10°程度であれば十分な効果
が得られる。
Further, since the temperature in the furnace is transmitted by radiant heat, a time difference occurs depending on the distance and the gas concentration to make the temperature uniform, but the time is shortened by stirring with the inclined wafer, and The internal temperature distribution becomes uniform. In addition, since a flow is generated in the gap between the wafers 103, gas enters better. As a result, variations in the film thickness distribution between wafers in each batch and the film thickness distribution in one wafer surface can be reduced by half, and the film thickness can be made uniform and the film quality can be improved. Note that a sufficient effect can be obtained if the inclination angle の of the wafer 103 is, for example, about 5 ° to 10 °.

【0019】以上説明した本発明の実施の形態では、以
下のような効果を得ることが可能である。 (1)バッチ内ウェーハ間、及び各ウェーハ面内の膜厚
均一化、及び膜質向上により製品の信頼性向上、及び装
置の安定稼働を図ることができる。 (2)バッチ内ウェーハ間の膜厚分布均一化により、炉
内の生産使用範囲が広くなり、生産性を向上できる。ま
た、ダミーウェーハの必要装填枚数を減少できる。 (3)ウェーハ面内の膜厚分布、及び膜質のバラツキが
軽減されることにより、ウェーハ面内の使用可能チップ
数が多くなる。 (4)ボートの支柱にウェーハを斜めにして保持させる
場合に、ウェーハの支柱側の縁部を下方に傾斜した状態
で支柱の溝に装着し、ウェーハの支柱のない側の縁部を
上方に配置することになり、水平に配置する場合に比較
して、ボートからウェーハが落下することがなくなり、
落下によるウェーハの破損(割れ等)を少なくすること
ができる。
In the embodiment of the present invention described above, the following effects can be obtained. (1) The uniformity of the film thickness between the wafers in the batch and on each wafer surface and the improvement of the film quality can improve the reliability of products and stably operate the apparatus. (2) By making the film thickness distribution uniform between wafers in a batch, the production use range in the furnace is widened, and productivity can be improved. Further, the required number of loaded dummy wafers can be reduced. (3) Variation in film thickness distribution and film quality in the wafer plane is reduced, so that the number of usable chips in the wafer plane increases. (4) When the wafer is held obliquely by the support of the boat, the wafer is mounted in the groove of the support with the edge on the support side of the wafer inclined downward, and the edge of the wafer without the support is upward. It will be placed, compared to the case where it is placed horizontally, the wafer will not drop from the boat,
Damage (cracks, etc.) of the wafer due to falling can be reduced.

【0020】次に、本発明の第2の実施の形態について
説明する。この第2の実施の形態は、炉心管内の気体の
攪拌効果をさらに向上するために、図4に示すように、
ボート104の支柱104Aに気体攪拌用の複数(図示
の例では2つ)のフィン112を設けたものである。図
示のように、各フィン112は、半導体ウェーハ103
の外径方向に延在する状態で支柱104Aに設けられて
おり、各フィン112の基端部112Aが、支柱104
Aの外側面に取り付けられ、各フィン112の先端部1
12Bが、半導体ウェーハ103の回転方向(図中矢線
A)の前方に配置される状態で設けられている。また、
各フィン112は、支柱104Aの高さ方向に対して、
等しい形状を有するものである。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, as shown in FIG. 4, in order to further improve the effect of stirring the gas in the furnace tube,
A plurality of (two in the illustrated example) fins 112 for gas stirring are provided on a support 104A of a boat 104. As shown, each fin 112 is attached to the semiconductor wafer 103.
Are provided on the column 104A so as to extend in the outer diameter direction of the fin 112. The base end 112A of each fin 112 is
A and attached to the outer surface of
12B is provided in a state of being disposed in front of the rotation direction of the semiconductor wafer 103 (arrow A in the figure). Also,
Each fin 112 is arranged in the height direction of the support 104A.
They have the same shape.

【0021】このようなフィン112を設けることによ
り、半導体ウェーハ103と内側内管110及び外側内
管109との間の気体が攪拌され、また、各半導体ウェ
ーハ103の隙間に気体の流れが生じ、ガスの入り込み
をさらによくすることが可能となる。なお、その他の構
成は、第1の実施の形態と同様であるので同一符号を付
して説明は省略する。また、このようなフィン112
は、図9、図10に示す従来の縦型炉に適用してもよい
ものである。また、フィン112の数や形状としては、
上記の例に限定されず、例えば炉内の上部と中間部と下
部とで、一定の変化をもった形状としてもよい。
By providing such fins 112, the gas between the semiconductor wafer 103 and the inner inner tube 110 and the outer inner tube 109 is stirred, and a gas flow is generated in the gap between the semiconductor wafers 103. It is possible to further improve the gas entry. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the same reference numerals are given and the description is omitted. In addition, such a fin 112
May be applied to the conventional vertical furnace shown in FIGS. 9 and 10. The number and shape of the fins 112 are as follows:
The shape is not limited to the above example, and may be, for example, a shape having a certain change between the upper part, the middle part, and the lower part in the furnace.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体製造装置の縦型炉では、多数枚の半導体ウェーハを保
持して回転するボートが各半導体ウェーハを回転駆動軸
に対して所定の角度だけ傾斜した状態で保持し、各半導
体ウェーハの回転によって炉心管内の気体を攪拌するよ
うにした。したがって、バッチ内の各半導体ウェーハ、
及び1枚の半導体ウェーハ内の前面に均等の処理を行う
ことができ、特性の均一な半導体を製造することがで
き、品質の向上と生産効率の改善を図ることが可能とな
る。
As described above, in the vertical furnace of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, the boat that holds and rotates a large number of semiconductor wafers rotates each semiconductor wafer by a predetermined angle with respect to the rotary drive shaft. The semiconductor wafer was held in an inclined state, and the gas in the furnace tube was stirred by the rotation of each semiconductor wafer. Therefore, each semiconductor wafer in the batch,
In addition, uniform processing can be performed on the front surface within one semiconductor wafer, a semiconductor having uniform characteristics can be manufactured, and quality can be improved and production efficiency can be improved.

【0023】また本発明による半導体製造装置の縦型炉
では、多数枚の半導体ウェーハを保持して回転するボー
トの支柱に炉心管内の気体を攪拌するためのフィンを設
け、このフィンの回転によって炉心管内の気体を攪拌す
るようにした。したがって、バッチ内の各半導体ウェー
ハ、及び1枚の半導体ウェーハ内の前面に均等の処理を
行うことができ、特性の均一な半導体を製造することが
でき、品質の向上と生産効率の改善を図ることが可能と
なる。
In the vertical furnace of the semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, fins for stirring the gas in the core tube are provided on the column of the boat that rotates while holding a large number of semiconductor wafers. The gas in the tube was agitated. Therefore, uniform processing can be performed on each semiconductor wafer in the batch and on the front surface in one semiconductor wafer, and a semiconductor with uniform characteristics can be manufactured, thereby improving quality and improving production efficiency. It becomes possible.

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

【図1】本発明の実施の形態による半導体装置の縦型炉
の一例を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a vertical furnace of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す縦型炉に用いられるボートの外観を
示す側面図である。
FIG. 2 is a side view showing an appearance of a boat used in the vertical furnace shown in FIG.

【図3】図2に示すボートによる半導体ウェーハの保持
状態を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing a state of holding a semiconductor wafer by a boat shown in FIG. 2;

【図4】本発明の第2の実施の形態のボートによる半導
体ウェーハの保持状態を示す平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing a state of holding a semiconductor wafer by a boat according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来の縦型炉内における温度分布の一例を示す
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example of a temperature distribution in a conventional vertical furnace.

【図6】従来の縦型炉内におけるガス濃度分布の一例を
示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a gas concentration distribution in a conventional vertical furnace.

【図7】従来のバッチ内ウェーハ間に生じた膜厚分布の
一例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of a conventional film thickness distribution generated between wafers in a batch.

【図8】従来の1ウェーハ面に生じた膜厚分布の一例を
示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view showing an example of a conventional film thickness distribution generated on one wafer surface.

【図9】従来の縦型炉の構造例を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing a structural example of a conventional vertical furnace.

【図10】図9に示す縦型炉に用いられるボートの外観
を示す側面図である。
FIG. 10 is a side view showing the appearance of a boat used in the vertical furnace shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101……炉心管、102……ヒータ、103……半導
体ウェーハ、104……ボート、104A……支柱、1
05……ポンプ、106……ハッチ、107……ガス導
入管、109……外側内管、110……内側内管、11
2……フィン。
101: core tube, 102: heater, 103: semiconductor wafer, 104: boat, 104A: support, 1
05 ... pump, 106 ... hatch, 107 ... gas introduction pipe, 109 ... outer inner pipe, 110 ... inner inner pipe, 11
2 ... fins.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体ウェーハに対する各種作業を行う
ための炉心管と、前記炉心管内に収納され、多数枚の半
導体ウェーハを板厚方向に所定間隔おきに保持して回転
駆動するボートとを有する半導体製造装置の縦型炉にお
いて、 前記ボートは、各半導体ウェーハを回転駆動軸に対して
所定の角度だけ傾斜した状態で保持し、各半導体ウェー
ハの回転によって炉心管内の気体を攪拌するようにし
た、ことを特徴とする半導体製造装置の縦型炉。
1. A semiconductor comprising: a core tube for performing various operations on semiconductor wafers; and a boat housed in the core tube and rotatably driving a plurality of semiconductor wafers at predetermined intervals in a plate thickness direction. In the vertical furnace of the manufacturing apparatus, the boat holds each semiconductor wafer in a state of being inclined by a predetermined angle with respect to the rotary drive shaft, so that the gas in the furnace tube is stirred by the rotation of each semiconductor wafer, A vertical furnace for a semiconductor manufacturing apparatus, comprising:
【請求項2】 前記ボートは、半導体ウェーハの外周部
を係合保持する複数の支柱を有し、前記各支柱によって
各半導体ウェーハを所定の角度だけ傾斜した状態で保持
することを特徴とする請求項1記載の半導体製造装置の
縦型炉。
2. The boat according to claim 1, wherein the boat has a plurality of columns for engaging and holding an outer peripheral portion of the semiconductor wafer, and each of the columns holds each semiconductor wafer at a predetermined angle. Item 4. A vertical furnace for a semiconductor manufacturing apparatus according to Item 1.
【請求項3】 前記支柱に炉心管内の気体を攪拌するた
めのフィンを設けたことを特徴とする請求項2記載の半
導体製造装置の縦型炉。
3. A vertical furnace for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 2, wherein fins for stirring gas in a furnace core tube are provided on said column.
【請求項4】 前記フィンは、半導体ウェーハの外径方
向に延在する状態で設けられ、かつ、前記フィンの先端
部が前記半導体ウェーハの回転方向の前方に配置される
状態で設けられていることを特徴とする請求項3記載の
半導体製造装置の縦型炉。
4. The fin is provided so as to extend in an outer diameter direction of the semiconductor wafer, and is provided in a state where a tip portion of the fin is disposed in front of a rotation direction of the semiconductor wafer. 4. The vertical furnace of a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 3, wherein:
【請求項5】 前記炉心管内で半導体ウェーハのCVD
作業を行うことを特徴とする請求項1記載の半導体製造
装置の縦型炉。
5. CVD of a semiconductor wafer in the furnace tube
2. The vertical furnace for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the operation is performed.
【請求項6】 前記炉心管内で半導体ウェーハの熱拡散
作業を行うことを特徴とする請求項1記載の半導体製造
装置の縦型炉。
6. The vertical furnace for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a semiconductor wafer is thermally diffused in said furnace tube.
【請求項7】 半導体ウェーハに対する各種作業を行う
ための炉心管と、前記炉心管内に収納され、多数枚の半
導体ウェーハを板厚方向に所定間隔おきに保持して回転
駆動するボートとを有する半導体製造装置の縦型炉にお
いて、 前記ボートは、半導体ウェーハの外周部を係合保持する
複数の支柱を有し、前記支柱に炉心管内の気体を攪拌す
るためのフィンを設けたことを特徴とする半導体製造装
置の縦型炉。
7. A semiconductor having a furnace tube for performing various operations on semiconductor wafers, and a boat housed in the furnace tube and rotatably driving a plurality of semiconductor wafers at predetermined intervals in a plate thickness direction. In the vertical furnace of the manufacturing apparatus, the boat has a plurality of columns for engaging and holding an outer peripheral portion of a semiconductor wafer, and the columns are provided with fins for stirring gas in a furnace tube. Vertical furnace for semiconductor manufacturing equipment.
【請求項8】 前記フィンは、半導体ウェーハの外径方
向に延在する状態で設けられ、かつ、前記フィンの先端
部が前記半導体ウェーハの回転方向の前方に配置される
状態で設けられていることを特徴とする請求項7記載の
半導体製造装置の縦型炉。
8. The fin is provided so as to extend in an outer radial direction of the semiconductor wafer, and is provided in a state where a tip portion of the fin is disposed in front of a rotation direction of the semiconductor wafer. The vertical furnace of a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 7, wherein:
【請求項9】 前記炉心管内で半導体ウェーハのCVD
作業を行うことを特徴とする請求項7記載の半導体製造
装置の縦型炉。
9. CVD of a semiconductor wafer in said furnace tube
8. The vertical furnace for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 7, wherein the operation is performed.
【請求項10】 前記炉心管内で半導体ウェーハの熱拡
散作業を行うことを特徴とする請求項7記載の半導体製
造装置の縦型炉。
10. The vertical furnace for a semiconductor manufacturing apparatus according to claim 7, wherein a semiconductor wafer is thermally diffused in said furnace tube.
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