JP2002075979A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2002075979A
JP2002075979A JP2000262529A JP2000262529A JP2002075979A JP 2002075979 A JP2002075979 A JP 2002075979A JP 2000262529 A JP2000262529 A JP 2000262529A JP 2000262529 A JP2000262529 A JP 2000262529A JP 2002075979 A JP2002075979 A JP 2002075979A
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wafer
processing chamber
boat
temperature
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Toru Harada
徹 原田
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボートローディング時のウエハの反りを防止
する。 【解決手段】 複数枚のウエハを保持したボートを熱処
理装置のプロセスチューブの処理室へローディング(搬
入)するボートローディングステップの期間t2の間、
処理室の温度を600℃以下に維持する。 【効果】 ボートローディング時のウエハの反りの発生
を防止できるため、ウエハの反りによるウエハのボート
との衝突や擦れ等の発生を防止でき、これら衝突や擦れ
等による塵埃の発生やウエハのスクラッチの発生を未然
に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特に、処理が施される基板の変形防止技術
に係り、例えば、半導体装置の製造方法において半導体
ウエハに酸化膜形成処理やアニール処理および拡散処理
等の比較的高い温度(例えば、1000℃以上)で処理
を施す熱処理工程に利用して有効なものに関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体装置の製造方法において
半導体ウエハ(以下、ウエハという。)に酸化膜形成処
理やアニール処理および拡散処理等の熱処理を施す熱処
理工程には、バッチ式縦形ホットウォール形熱処理装置
(furnace 。以下、熱処理装置という。)が、広く使用
されている。
【0003】従来のこの種の熱処理装置は、処理室を形
成したプロセスチューブと、プロセスチューブの外側に
設置されて処理室を加熱するヒータユニットと、複数枚
(例えば、百枚〜二百枚)のウエハを保持して処理室に
対し一括して搬入搬出するボートと、複数枚のウエハを
ボートに対して処理室の外部において授受するウエハ移
載装置とを備えており、処理すべき複数枚のウエハを保
持したボートを処理室に搬入することにより、処理すべ
き複数枚のウエハを処理室において一括処理(バッチ処
理)するように構成されている。そして、従来のこの種
の熱処理装置においては、熱処理工程の生産性を高める
ために、ボートの処理室に対する搬入搬出時の処理室の
温度は熱処理温度に対して可及的に低下させないように
設定されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た熱処理装置においては、ウエハを処理室にボートによ
って搬入する際にウエハ面内に温度差が発生するため
に、ウエハに反り等の変形が発生することがある。ウエ
ハの変形はウエハのボートとの衝突や擦れ等を引き起こ
すことがあり、これら衝突や擦れ等により、塵埃が発生
したり、ウエハに傷(スクラッチ)が発生したりする。
そして、塵埃やウエハのスクラッチの発生は、半導体装
置の製造方法における成膜処理やリソグラフィー処理お
よびエッチング処理等の微細加工の精度を低下させ、マ
スクパターンをウエハに正確に転写することができなく
なるため、半導体装置の製造方法の歩留りを低下させる
原因になる。また、ウエハの変形自体およびスクラッチ
はウエハの結晶のスリップ転位の発生の要因になる。
【0005】本発明の目的は、基板の処理室への搬入時
の基板の変形の発生を防止することができる半導体装置
の製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、複数枚の基板を保持したボートがホット
ウォール式のプロセスチューブの処理室に搬入させる際
に、この処理室の温度が600℃以下に設定されること
を特徴とする。
【0007】前記した手段によれば、基板の搬入時の処
理室の温度を600℃以下に設定することにより、基板
面内の温度差を小さく抑制することができるため、面内
温度差による基板の反り等の変形を未然に防止すること
ができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に即して説明する。
【0009】本実施の形態において、本発明に係る半導
体装置の製造方法は酸化膜形成工程を備えており、酸化
膜形成工程は図1および図2に示されている熱処理装置
(バッチ式縦形ホットウォール形熱処理装置)が使用さ
れて実施される。
【0010】図1および図2に示されているように、熱
処理装置1は石英ガラスが使用されて下端が開口した円
筒形状に一体成形されたプロセスチューブ11を備えて
おり、プロセスチューブ11は中心線が垂直になるよう
に縦に配されて筐体(一部のみが図示されている。)2
に支持されている。プロセスチューブ11の筒中空部は
ボートによって同心的に整列した状態に保持された複数
枚のウエハが搬入される処理室12を形成しており、プ
ロセスチューブ11の下端開口は被処理基板としてのウ
エハを出し入れするための炉口13を構成している。し
たがって、プロセスチューブ11の内径は取り扱うウエ
ハの最大外径よりも大きくなるように設定されている。
【0011】プロセスチューブ11の下端面はマニホー
ルド14の上端面にシールリング15を挟んで当接され
ており、マニホールド14が筐体2に支持されることに
より、プロセスチューブ11は垂直に支持された状態に
なっている。マニホールド14の側壁の一部には排気管
16が処理室12に連通するように接続されており、排
気管16の他端は処理室12を所定の真空度に真空排気
するための真空排気装置(図示せず)に接続されてい
る。マニホールド14の側壁の他の部分にはガス導入管
17が処理室12に連通するように接続されており、ガ
ス導入管17の他端は原料ガスや窒素ガス等のガスを供
給するためのガス供給装置(図示せず)に接続されてい
る。
【0012】プロセスチューブ11の外部にはヒータユ
ニット18がプロセスチューブ11を包囲するように同
心円に設備されており、ヒータユニット18は筐体2に
支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっ
ている。ヒータユニット18は処理室12内を全体にわ
たって均一または所定の温度分布に加熱するように構成
されている。
【0013】プロセスチューブ11の真下にはプロセス
チューブ11の外径と略等しい円盤形状に形成されたキ
ャップ19が同心的に配置されており、キャップ19は
送りねじ機構によって構成されたエレベータ20によっ
て垂直方向に昇降されるようになっている。キャップ1
9は中心線上にボート21を垂直に立脚して支持するよ
うになっている。
【0014】ボート21は上下で一対の端板22、23
と、両端板22、23間に架設されて垂直に配設された
複数本(本実施の形態では三本)の保持部材24とを備
えており、各保持部材24に長手方向に等間隔に配され
て互いに同一平面内において開口するようにそれぞれ刻
設された複数条の保持溝25間にウエハWが挿入される
ことにより、複数枚のウエハWを水平にかつ互いに中心
を揃えた状態に整列させて保持するように構成されてい
る。
【0015】ボート21の下側端板23の下には断熱キ
ャップ部26が形成されており、断熱キャップ部26の
下面には断熱キャップ部26の外径よりも若干だけ大径
の円板形状に形成されたベース27が水平に設けられて
いる。ボート21はベース27がキャップ19の上面に
当接されて着脱自在に固定されることによって、ベース
27の上に据え付けられている。
【0016】次に、本発明の一実施の形態である半導体
装置の製造方法の熱処理工程を、前記構成に係る熱処理
装置1によってウエハWに酸化膜(図示せず)を形成す
る場合を一例にして説明する。
【0017】まず、ウエハチャージングステップにおい
て、図1に示されているように、酸化膜を形成すべきウ
エハWがキャップ19に支持されたボート21へウエハ
移載装置(図示せず)によってチャージング(移載)さ
れる。
【0018】予め指定された複数枚のウエハWがボート
21にチャージングされると、ボートローディングステ
ップにおいて、図2に示されているように、ボート21
はエレベータ20によって上昇されてプロセスチューブ
11の処理室12にローディング(搬入)される。ボー
ト21が上限に達すると、キャップ19の上面の外周辺
部がマニホールド14の下面にシールリング15を挟ん
で着座した状態になってマニホールド14の下端開口を
シール状態に閉塞するため、処理室12は気密に閉じら
れた状態になる。
【0019】ここで、図3に示されているように、ウエ
ハチャージングステップの期間t1 とボートローディン
グステップの期間t2 の間は、処理室12の温度は60
0℃の一定に維持されている。ボートローディングステ
ップの期間t2 の間中に、処理室12の温度が600℃
に維持されることにより、ボート21の保持溝25に保
持された各ウエハWの反りが後述するように防止され
る。
【0020】図3に示されているように、ボートローデ
ィングステップの期間t2 が終了した後の昇温ステップ
の前期の期間t3 においては、処理室12の温度は60
0℃から1000℃まで、5℃毎分をもって比較的急激
に上昇される。処理室12の温度が1000℃に達した
後の昇温ステップの後期の期間t4 においては、処理室
12の温度は1000℃から1200℃まで、2℃毎分
をもって比較的緩やかに上昇される。
【0021】また、図3に示されているように、ウエハ
チャージングステップの期間t1 、ボートローディング
ステップの期間t2 および昇温ステップの前期の期間t
3 の間は、処理室12にはガス導入管17によって、窒
素(N2 )ガスが10SLM(スタンダード・リットル
毎分)、酸素(O2 )ガスが0.1SLMずつ導入され
る。
【0022】次いで、図3に示されているように、オキ
シデイション(酸化)ステップの期間t5 において、処
理室12がキャップ19によって気密に閉じられた状態
で、処理室12の温度が1200℃に維持されながら、
処理室12が−5mmAq(約50Pa)に排気管16
によって排気され、10SLMの酸素が供給される。こ
の酸化ステップの期間t5 は120分である。これによ
り、処理室12のウエハWには所定の酸化膜が形成され
る。
【0023】酸化ステップの設定された期間t5 が経過
すると、図3に示されているように、降温ステップの前
期の期間t6 においては、処理室12の温度は1200
℃から1000℃まで、2℃毎分をもって比較的緩やか
に下降される。処理室12の温度が1000℃に下降し
た後の降温ステップの後期の期間t7 においては、処理
室12の温度は1000℃から600℃まで、3℃毎分
をもって若干急激に下降される。
【0024】処理室12の温度が600℃まで下降する
と、ボートアンローディングステップにおいて、ボート
21を保持したキャップ19がエレベータ20によって
図1に示されているように下降されることにより、ボー
ト21がプロセスチューブ11の処理室12からアンロ
ーディング(搬出)される。
【0025】図3に示されているように、ボートアンロ
ーディングステップの期間t8 の間は、処理室12の温
度は600℃の一定に維持されている。ボートアンロー
ディングステップの期間t8 の間に処理室12の温度が
600℃に維持されることにより、ボート21の保持溝
25に保持された各ウエハWの反りが防止される。
【0026】また、図3に示されているように、降温ス
テップの期間t6 、t7 およびボートアンローディング
ステップの期間t8 の間は、処理室12には10SLM
の窒素ガスがガス導入管17によって導入される。
【0027】その後、ウエハディスチャージングステッ
プにおいて、酸化膜を形成されたウエハWはボート21
からウエハ移載装置(図示せず)によってディスチャー
ジングされる。このウエハディスチャージングステップ
の期間t9 の間も処理室12の温度は600℃に維持さ
れており、10SLMの窒素ガスがガス導入管17によ
って導入されている。なお、ボート21が搬出されたプ
ロセスチューブ11の処理室12の炉口13はシャッタ
(図示せず)によって閉鎖され、処理室12の高温雰囲
気や窒素ガスが逃げるのを防止される。
【0028】以降、前述したステップが繰り返されてウ
エハWが熱処理装置1によってバッチ処理されて行く。
【0029】ところで、ボートローディングステップに
おける処理室の温度とウエハの反りの発生との関係を、
本発明者が実験により究明したところ、次の表1のよう
な結果が得られた。なお、ウエハの反りはウエハでのス
クラッチの有無によって判断した。すなわち、ボートロ
ーディング後にウエハにスクラッチが発生した場合には
ウエハの反りが発生したと判断し、スクラッチが発生し
なかった場合にはウエハの反りが発生しなかったと判断
した。
【0030】
【表1】
【0031】この究明によれば、ボートローディング時
の処理室の温度が600℃以下である場合には、ウエハ
の反りの発生を防止可能であることが理解される。ボー
トローディング時の処理室の温度が600℃以下である
場合にウエハの反りの発生を防止することができるの
は、ボート21の保持溝25に保持されたウエハWの面
内の温度分布が全体にわたって均一に保たれるためと、
考えられる。
【0032】ここで、酸化膜形成工程において、ボート
ローディング時の処理室の温度を低く設定すると、処理
室の温度を酸化ステップに必要な温度(1200℃)ま
で上昇させるための時間が長くなってしまうため、酸化
膜形成工程全体の処理時間が延長されてしまう事態が発
生する。
【0033】そこで、本実施の形態においては、前述し
た通り、ボートローディングステップの期間t2 におけ
る処理室12の温度を600℃に設定することにより、
酸化膜形成工程全体の処理時間の延長を回避しつつ、ウ
エハWの反りの発生を防止するものとしている。
【0034】以上説明した通り、本実施の形態によれ
ば、ボートローディング時のウエハの反りの発生を防止
することができるため、ウエハの反りによるウエハのボ
ートとの衝突や擦れ等の発生を防止することができ、こ
れら衝突や擦れ等による塵埃の発生やウエハのスクラッ
チの発生を未然に防止することができる。そして、塵埃
やウエハのスクラッチを未然に防止することにより、半
導体装置の製造方法における成膜処理やリソグラフィー
処理およびエッチング処理等の微細加工の精度、ひいて
は半導体装置の製造方法の歩留りの低下を防止すること
ができる。
【0035】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変
更が可能であることはいうまでもない。
【0036】例えば、前記実施の形態では酸化膜形成処
理について説明したが、アニール処理や拡散処理等の熱
処理全般に使用することができる。特に、本発明は比較
的高い温度(例えば、1000℃以上)で処理を施す熱
処理に利用して優れた効果を発揮する。
【0037】また、前記実施の形態ではバッチ式縦形ホ
ットウォール形熱処理装置を使用した場合について説明
したが、本発明はこれに限らず、バッチ式横形ホットウ
ォール形熱処理装置等の熱処理装置を使用した半導体装
置の製造方法全般に適用することができる。
【0038】前記実施の形態ではウエハに熱処理が施さ
れる場合について説明したが、被処理基板はホトマスク
やプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスク
および磁気ディスク等であってもよい。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板の処理室への搬入時の基板の変形の発生を防止する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造
方法の酸化膜形成工程のボートローディング前を示す正
面断面図である。
【図2】そのボートローディング後を示す正面断面図で
ある。
【図3】酸化膜形成工程のタイムチャートである。
【符号の説明】
W…ウエハ(基板)、1…熱処理装置、2…筐体、11
…プロセスチューブ、12…処理室、13…炉口、14
…マニホールド、15…シールリング、16…排気管、
17…ガス導入管、18…ヒータユニット、19…キャ
ップ、20…エレベータ、21…ボート、22…上側端
板、23…下側端板、24…保持部材、25…保持溝、
26…断熱キャップ部、27…ベース、t1 …ウエハチ
ャージングステップの期間、t2 …ボートローディング
ステップの期間、t3 …昇温ステップの前期の期間、t
4 …昇温ステップの後期の期間、t5 …オキシデイショ
ン(酸化)ステップの期間、t6 …降温ステップの前期
の期間、t7 …降温ステップの後期の期間、t8 …ボー
トアンローディングステップの期間、t9 …ウエハディ
スチャージングステップの期間。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数枚の基板を保持したボートをホット
    ウォール式のプロセスチューブの処理室に搬入させる際
    に、この処理室の温度が600℃以下に設定されること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
JP2000262529A 2000-08-31 2000-08-31 半導体装置の製造方法 Pending JP2002075979A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004063685A (ja) * 2002-07-26 2004-02-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004063685A (ja) * 2002-07-26 2004-02-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法

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