JP2008277567A - Semiconductor manufacturing device - Google Patents

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Hideki Kimura
英樹 木村
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Toshiba Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor manufacturing device which reflects radiant heat toward the inside a furnace and prevents heat from escaping to the outside of a heater region. <P>SOLUTION: A semiconductor heat treatment apparatus for executing an annealing process in a lateral furnace comprises: a reaction pipe 3 for which a gas injection port 5 is provided on one end and a sealing lid 7 using an O ring 6 is attached to the other end; a heater coil 8 wound around the heat treatment reaction portion of the reaction pipe 3; a gold pipe 4 which covers the reaction pipe 3 at the portion of a heater unit 9 around which the heater coil 8 is wound, and whose inside is coated with gold; and a gold coated buffer plate 12 whose surface is coated with the gold. The gold coated buffer plate 12 is disposed at one end of the portion of the heater unit 9 to prevent the leakage of the radiant heat inside the reaction pipe 3. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、横型アニール炉を用いて半導体熱処理を行う半導体製造装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus that performs semiconductor heat treatment using a horizontal annealing furnace.

従来、この種の半導体製造装置において、横型炉でアニール工程を経て半導体熱処理を行う場合、ウェハの配置面積および処理枚数を稼ぐために、温度が一定に保たれる均熱域を縦型炉よりも広く取る必要がある。   Conventionally, in this type of semiconductor manufacturing apparatus, when performing semiconductor heat treatment through an annealing process in a horizontal furnace, in order to increase the wafer layout area and the number of wafers to be processed, a soaking area where the temperature is kept constant is higher than that of the vertical furnace. It is also necessary to take widely.

一般に、この均熱域を広く取るためには、ヒーター部から発する熱の逃げを抑える必要があり、その手段として、従来は、横型炉を構成するプロセスチューブのヒーター領域の境目に石英バッファ板を取り付けていた。   In general, in order to make this soaking area wide, it is necessary to suppress the escape of heat generated from the heater part. Conventionally, as a means for this, a quartz buffer plate is used at the boundary of the heater region of the process tube constituting the horizontal furnace. It was attached.

しかしながら、従来の石英バッファ板は、図3の斜視図(A)、正面図(B)、および側面図(C)に示したように、バッファ支持板1の面上に、炉内部の形状である、例えば、円形の石英バッファ板2が設置されているだけの簡単な構成のものであった。   However, as shown in the perspective view (A), front view (B), and side view (C) of FIG. 3, the conventional quartz buffer plate has a shape inside the furnace on the surface of the buffer support plate 1. For example, it has a simple configuration in which only a circular quartz buffer plate 2 is installed.

したがって、この従来の石英バッファ板2では、赤外線を透過してしまうために、熱がヒーター領域外に逃げてしまい、その結果、ウェハ配置領域での均熱性が低下して、得られるウェハの電気特性が大きくばらつくと云う問題があった。   Therefore, in this conventional quartz buffer plate 2, since infrared rays are transmitted, heat escapes out of the heater region, and as a result, the thermal uniformity in the wafer placement region is lowered, and the electric power of the resulting wafer is reduced. There was a problem that the characteristics varied greatly.

さらに、このヒーター領域外への熱の逃げは、ヒーター領域外のアニール炉を構成する部品、例えば反応管を密閉するためのOリングの温度を上昇させて劣化を早め、それがアニール炉の早期故障につながる原因にもなっていた。   Further, the heat escape to the outside of the heater region increases the temperature of the components constituting the annealing furnace outside the heater region, for example, the O-ring for sealing the reaction tube, thereby leading to the early deterioration of the annealing furnace. It was also a cause of failure.

そこで、本発明の目的は、輻射熱を炉内部に反射させ、熱がヒーター領域外に逃げないバッファ板を用いた半導体製造装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus using a buffer plate that reflects radiant heat to the inside of the furnace and prevents the heat from escaping outside the heater region.

本発明の半導体製造装置は、一端にガス注入口を有し、他端に封止用蓋が設けられた横型反応管と、この反応管の周囲に巻回されたヒーターコイルと、このヒーターコイルが巻回された反応管を内部に収納し、内面が金コーティングされたゴールド管と、前記横型反応管の封止用蓋が設けられた側の端部に配置され、前記横型反応管内部に輻射熱を内部に反射する金コートバッファ板とを備えたことを特徴とするものである。   A semiconductor manufacturing apparatus of the present invention includes a horizontal reaction tube having a gas inlet at one end and a sealing lid provided at the other end, a heater coil wound around the reaction tube, and the heater coil Is placed inside the horizontal reaction tube, and is disposed at the end of the horizontal reaction tube on which the sealing lid is provided. A gold coat buffer plate that reflects radiant heat to the inside is provided.

また、本発明の半導体製造装置においては、前記金コートバッファ板は、2枚の石英バッファ板からなる密閉された容器内に収納されていることを特徴とするものである。   In the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, the gold coat buffer plate is housed in a sealed container composed of two quartz buffer plates.

本発明によれば、輻射熱を逃がさないバッファ板として、金コーティングした金コートバッファ板が用いられているので、赤外線が透過することなく、輻射熱がヒーター領域部分、すなわち、反応管のヒーターユニット部分のみに閉じ込められるので、複数のウェハを均一に加熱することができ、その結果、ウェハの電気特性にばらつきがなくなり、半導体の歩留まりが著しく向上する、また、熱がヒーターユニット部分以外には放出され難いので、熱に弱い材質から出来ている部品、特に、Oリングが加熱されて劣化することもなく、装置の信頼性が増し、経済的効果が大きい。   According to the present invention, since a gold-coated gold-coated buffer plate is used as a buffer plate that does not release radiant heat, radiant heat is transmitted only in the heater region portion, that is, the heater unit portion of the reaction tube without transmitting infrared rays. As a result, it is possible to uniformly heat a plurality of wafers. As a result, there is no variation in the electrical characteristics of the wafers, the yield of the semiconductor is remarkably improved, and heat is not easily released except for the heater unit portion. Therefore, parts made of heat-sensitive materials, in particular, O-rings are not heated and deteriorated, the reliability of the apparatus is increased, and the economic effect is great.

さらに、本発明によれば、このOリングの信頼性向上により、ウェハの熱処理工程中に発生する不純物や有毒な砒素ガスなどが炉外に飛散することもなくなり、したがって、安全性および環境汚染防止にも大きな効果をあげることが出来る。   Further, according to the present invention, the improvement of the reliability of the O-ring prevents impurities generated during the heat treatment process of the wafer and toxic arsenic gas from being scattered outside the furnace, so that safety and environmental pollution can be prevented. Can also have a great effect.

以下、本発明の実施形態につき、図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の横型アニール炉の全体を断面的に捉えた構成説明図で、石英からなるチューブ状の横型の反応管3と、その反応管3のほぼ中央部分を覆っている、内部が金コーティングされたゴールド管4とから構成されている。   FIG. 1 is an explanatory diagram showing a cross section of the entire horizontal annealing furnace of the present invention, and covers a tube-shaped horizontal reaction tube 3 made of quartz and a substantially central portion of the reaction tube 3. Is composed of a gold tube 4 coated with gold.

このうち、反応管3の左端(図面に対して)にはガス注入口5が設けられている。   Among these, a gas inlet 5 is provided at the left end (relative to the drawing) of the reaction tube 3.

また、反応管3の右端(図面に対して)は、Oリング6を用いた蓋7が取り付けられていて、注入されたガスが反応管3内に密閉されるようになっている。なお、蓋7には排気口7−1が設けられている。   Further, a lid 7 using an O-ring 6 is attached to the right end (relative to the drawing) of the reaction tube 3 so that the injected gas is sealed in the reaction tube 3. The lid 7 is provided with an exhaust port 7-1.

一方、ゴールド管4で覆われている部分の反応管3の周囲にはヒーターコイル8が巻かれていて、点線で示したように、ヒーター領域であるヒーターユニット9が形成されている。   On the other hand, a heater coil 8 is wound around a portion of the reaction tube 3 covered with the gold tube 4, and a heater unit 9 which is a heater region is formed as indicated by a dotted line.

そして、このヒーターユニット9部分の反応管3の内部には、ウェハ搭載ボート10上に載せられた複数個のウェハ11が設置されており、また、ヒーターユニット9の右端部(図面に対して)に位置する反応管3の封止口には、本発明による金コートバッファ板12が反応管3内部を封止する状態で取り付けられている。   A plurality of wafers 11 placed on a wafer loading boat 10 are installed inside the reaction tube 3 of the heater unit 9 portion, and the right end portion of the heater unit 9 (relative to the drawing). A gold coat buffer plate 12 according to the present invention is attached to the sealing port of the reaction tube 3 located in a state in which the inside of the reaction tube 3 is sealed.

図2は、本発明による金コートバッファ板の構成を示した断面図で、この金コートバッファ板12は、金属、例えば、円盤状のシリコン(Si)の表面を金コーティングした金コート板13を、2枚の石英バッファ板14Aおよび14Bの間に挟み、金コーティング部分の劣化を防ぐために真空封止し、その下面部を石英からなるバッファ支持板15上に固定設置させた構成になっている。すなわち、2枚の石英バッファ板14Aおよび14Bは内部に金コート板13を収納する密閉容器を構成している。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a gold coat buffer plate according to the present invention. This gold coat buffer plate 12 includes a gold coat plate 13 in which a surface of a metal, for example, disc-shaped silicon (Si) is gold coated. It is sandwiched between two quartz buffer plates 14A and 14B, vacuum sealed to prevent deterioration of the gold coating portion, and its lower surface portion is fixedly installed on a buffer support plate 15 made of quartz. . That is, the two quartz buffer plates 14A and 14B constitute a sealed container that houses the gold coat plate 13 therein.

このような金コートバッファ板12を取り付けた横型アニール炉において、ウェハ搭載ボート10上に複数のウェハ11を載せて、その複数のウェハ11を反応管3の右端(図面に対して)から挿入し、ヒーターユニット9部分に設置する。ウェハ11にはn型またはp型の不純物がイオンインプランテーション(インプラ)により注入されている。   In a horizontal annealing furnace having such a gold coat buffer plate 12 mounted thereon, a plurality of wafers 11 are placed on the wafer loading boat 10 and the plurality of wafers 11 are inserted from the right end (relative to the drawing) of the reaction tube 3. Install the heater unit 9 part. An n-type or p-type impurity is implanted into the wafer 11 by ion implantation (implantation).

そのウェハ11の設置後、ヒーターユニット9の右端部(図面に対して)に位置する反応管3の排気口側に、本発明による金コートバッファ板12を設置し、次いで、反応管3の右端(図面に対して)をOリング6による蓋7で閉じる。次いで、ガス注入口5からは熱処理中にウェハ11からの構成元素の飛散を防止するために、所定の圧力のガスが導入される。例えば、ウェハ11がガリウム砒素(GaAs)のような化合物半導体により構成されている場合、反応管3での熱処理中に構成元素である砒素(As)が反応管3内に飛散する恐れがあるため、反応管3内にはガス注入口5からAsガスを導入し、反応管3内を所定の圧力のAsガスで充満させる。この状態に置いてヒーターコイル8に通電してウェハ11の熱処理を行う。   After the wafer 11 is placed, the gold coat buffer plate 12 according to the present invention is placed on the exhaust port side of the reaction tube 3 located at the right end (with respect to the drawing) of the heater unit 9, and then the right end of the reaction tube 3 is placed. (With respect to the drawing) is closed with a lid 7 by an O-ring 6. Next, a gas having a predetermined pressure is introduced from the gas inlet 5 in order to prevent scattering of constituent elements from the wafer 11 during the heat treatment. For example, when the wafer 11 is made of a compound semiconductor such as gallium arsenide (GaAs), the constituent element arsenic (As) may be scattered in the reaction tube 3 during the heat treatment in the reaction tube 3. Then, As gas is introduced into the reaction tube 3 from the gas inlet 5, and the reaction tube 3 is filled with As gas at a predetermined pressure. In this state, the heater 11 is energized to heat the wafer 11.

この場合、ウェハ11が設置されているヒーターユニット9部分の反応管3内では、発生する輻射熱が、ゴールド管4の内面にコーティングされた金コートによって反射され、反応管3外部への透過がない。また、ヒーターユニット9部分の反応管3の開放端が金コートバッファ板12で遮蔽されているので、その金コート部分によって熱は反射され、輻射熱がヒーターユニット9部分の反応管3内だけに閉じ込められ、その結果、複数個のウェハ11に対して均一な加熱が可能となる。   In this case, in the reaction tube 3 of the heater unit 9 portion where the wafer 11 is installed, the generated radiant heat is reflected by the gold coat coated on the inner surface of the gold tube 4 and does not pass outside the reaction tube 3. . Further, since the open end of the reaction tube 3 of the heater unit 9 is shielded by the gold coat buffer plate 12, heat is reflected by the gold coat portion, and radiant heat is confined only within the reaction tube 3 of the heater unit 9 portion. As a result, the plurality of wafers 11 can be uniformly heated.

また、反応管3のヒーターユニット9部分以外のへの熱漏れが小さいので、反応管3を密閉する封止用蓋7のOリング6が過熱されて劣化することもない。したがって、装置としての信頼性が向上するだけではなく、高周波の半導体ウェハのように、GaAsを含む化合物半導体の熱処理に際して、半導体基板を形成するAsが反応炉の外部に漏れることはなく、安全性および環境汚染防止にも大きな効果を発揮する。   In addition, since the heat leakage to portions other than the heater unit 9 portion of the reaction tube 3 is small, the O-ring 6 of the sealing lid 7 that seals the reaction tube 3 is not overheated and deteriorated. Therefore, not only the reliability of the apparatus is improved, but also the As forming the semiconductor substrate does not leak out of the reactor during the heat treatment of the compound semiconductor containing GaAs like a high-frequency semiconductor wafer, and the safety. It also has a great effect in preventing environmental pollution.

本発明による横型アニール炉の全体を断面的に捉えた構成説明図である。1 is an explanatory diagram showing a cross section of an entire horizontal annealing furnace according to the present invention. 本発明による金コートバッファ板の構成を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the structure of the gold coat buffer board by this invention. 従来の石英バッファ板を示す説明図で、(A)は斜視図、(B)は正面図、(C)は側面図である。It is explanatory drawing which shows the conventional quartz buffer board, (A) is a perspective view, (B) is a front view, (C) is a side view.

符号の説明Explanation of symbols

1,15 バッファ支持板
2,14A,14B 石英バッファ板
3 反応管
4 ゴールド管
5 ガス注入口
6 Oリング
7 封止用蓋
8 ヒーターコイル
9 ヒーターユニット
10 ウェハ搭載ボード
11 ウェハ
12 金コートバッファ板
13 金コート板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,15 Buffer support plate 2,14A, 14B Quartz buffer plate 3 Reaction tube 4 Gold tube 5 Gas inlet 6 O-ring 7 Sealing lid 8 Heater coil 9 Heater unit 10 Wafer mounting board 11 Wafer 12 Gold coat buffer plate 13 Gold coated board

Claims (2)

一端にガス注入口を有し、他端に封止用蓋が設けられた横型反応管と、この反応管の周囲に巻回されたヒーターコイルと、このヒーターコイルが巻回された反応管を内部に収納し、内面が金コーティングされたゴールド管と、前記横型反応管の封止用蓋が設けられた側の端部に配置され、前記横型反応管内部に輻射熱を内部に反射する金コートバッファ板とを備えたことを特徴とする半導体製造装置。   A horizontal reaction tube having a gas inlet at one end and a sealing lid provided at the other end, a heater coil wound around the reaction tube, and a reaction tube wound with the heater coil A gold tube that is housed inside and coated with gold on the inner surface, and a gold coat that is disposed at the end of the horizontal reaction tube on which the sealing lid is provided and reflects the radiant heat inside the horizontal reaction tube A semiconductor manufacturing apparatus comprising a buffer plate. 前記金コートバッファ板は、2枚の石英バッファ板からなる密閉された容器内に収納されていることを特徴とする請求項1記載の半導体製造装置。   2. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the gold coat buffer plate is accommodated in a sealed container made of two quartz buffer plates.
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