JP2010153468A - Thermal treatment apparatus of semiconductor wafer - Google Patents

Thermal treatment apparatus of semiconductor wafer Download PDF

Info

Publication number
JP2010153468A
JP2010153468A JP2008327724A JP2008327724A JP2010153468A JP 2010153468 A JP2010153468 A JP 2010153468A JP 2008327724 A JP2008327724 A JP 2008327724A JP 2008327724 A JP2008327724 A JP 2008327724A JP 2010153468 A JP2010153468 A JP 2010153468A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor wafer
heating furnace
carry
port
spiral groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008327724A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Setsuhito Daiza
摂人 台座
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2008327724A priority Critical patent/JP2010153468A/en
Publication of JP2010153468A publication Critical patent/JP2010153468A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To successively start the thermal treatment of semiconductor wafers one by one. <P>SOLUTION: The thermal treatment apparatus of the semiconductor wafer includes a tubular heating furnace, a plurality of carrying shafts extended inside the heating furnace and an actuator for rotating the plurality of carrying shafts respectively. The tubular heating furnace is extended from a carry-in port where the semiconductor wafer can be carried in to a carry-away port where the semiconductor wafer can be carried away. The plurality of carrying shafts are extended from the carry-in port through the inside of the heating furnace to the carry-away port and are disposed in such a positional relation that they can be abutted to the outer peripheral edge of the semiconductor wafer. On each carrying shaft, a spiral groove which is spirally extended along an axial direction and is capable of receiving the outer peripheral edge of the semiconductor wafer is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウエハを熱処理する技術に関する。   The present invention relates to a technique for heat-treating a semiconductor wafer.

特許文献1に、半導体ウエハを熱処理する技術が開示されている。この技術では、多数の半導体ウエハを治具に載置し、当該治具を加熱炉内に収容することによって、多数の半導体ウエハを一括して熱処理している。   Patent Document 1 discloses a technique for heat-treating a semiconductor wafer. In this technique, a large number of semiconductor wafers are collectively heat-treated by placing a large number of semiconductor wafers on a jig and storing the jig in a heating furnace.

特開2003−100647号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-1000064

半導体ウエハを熱処理する場合、必要とされる処理時間が長いこともあって、特許文献1に開示された技術のように、複数の半導体ウエハを一括して熱処理することが多い。しかしながら、複数の半導体ウエハを一括して熱処理する手法では、前工程から既定数の半導体ウエハが供給されるまで、仕掛品の半導体ウエハを無用に滞留させてしまう。また、熱処理後においても、熱処理した多数の半導体ウエハを一括して後工程に供給することになり、やはり仕掛品の半導体ウエハを無用に滞留させてしまう。前工程から供給される半導体ウエハの熱処理を、順次開始することができる技術が必要とされている。
本発明は、上記の問題を解決する。本発明は、半導体ウエハの熱処理を順次開始することができる技術を提供する。
When heat-treating a semiconductor wafer, the required processing time is long, and as in the technique disclosed in Patent Document 1, a plurality of semiconductor wafers are often heat-treated in a lump. However, in the method of collectively heat-treating a plurality of semiconductor wafers, the work-in-process semiconductor wafer is unnecessarily retained until a predetermined number of semiconductor wafers are supplied from the previous process. Further, even after the heat treatment, a large number of heat-treated semiconductor wafers are collectively supplied to the subsequent process, and the work-in-process semiconductor wafers are unnecessarily retained. There is a need for a technique capable of sequentially starting the heat treatment of the semiconductor wafer supplied from the previous process.
The present invention solves the above problems. The present invention provides a technique capable of sequentially starting the heat treatment of a semiconductor wafer.

本発明は、半導体ウエハを熱処理するための熱処理装置に具現化される。この熱処理装置は、管状の加熱炉と、その加熱炉内を伸びる複数の搬送シャフトと、複数の搬送シャフトをそれぞれ回転させるアクチュエータを備えている。管状の加熱炉は、半導体ウエハを搬入可能な搬入口から、半導体ウエハを搬出可能な搬出口まで伸びている。複数の搬送シャフトは、搬入口から加熱炉内を通って搬出口まで伸びているとともに、半導体ウエハの外周縁に当接可能な位置関係で配設されている。各々の搬送シャフトには、軸方向に沿って螺旋状に伸びるとともに、半導体ウエハの外周縁を受入可能な螺旋溝が形成されている。   The present invention is embodied in a heat treatment apparatus for heat treating a semiconductor wafer. This heat treatment apparatus includes a tubular heating furnace, a plurality of conveying shafts extending in the heating furnace, and an actuator for rotating the plurality of conveying shafts. The tubular heating furnace extends from a carry-in port that can carry in a semiconductor wafer to a carry-out port that can carry out the semiconductor wafer. The plurality of transfer shafts extend from the carry-in port through the heating furnace to the carry-out port, and are arranged in a positional relationship capable of contacting the outer peripheral edge of the semiconductor wafer. Each conveyance shaft is formed with a spiral groove that extends in a spiral shape along the axial direction and can receive the outer peripheral edge of the semiconductor wafer.

この熱処理装置では、加熱炉内を伸びる搬送シャフトに螺旋溝が形成されており、処理対象である半導体ウエハが、複数の搬送シャフトに形成された螺旋溝によって支持される。螺旋溝によって支持された半導体ウエハは、搬送シャフトが回転することによって、搬入口から加熱炉内を通って搬出口まで搬出される。回転する搬送シャフトには、半導体ウエハを順次載置することが可能であり、搬送シャフトに載置された半導体ウエハは、加熱炉内で順次熱処理されていく。前工程から供給される半導体ウエハの熱処理を、一枚ずつ順次開始することができるので、多数の半導体ウエハを一括して熱処理する従来の技術と比較して、仕掛品の半導体ウエハを工程内で無用に滞留させることがない。   In this heat treatment apparatus, a spiral groove is formed on a transfer shaft extending in a heating furnace, and a semiconductor wafer to be processed is supported by the spiral grooves formed on a plurality of transfer shafts. The semiconductor wafer supported by the spiral groove is carried out from the carry-in entrance through the heating furnace to the carry-out exit as the carrying shaft rotates. Semiconductor wafers can be sequentially placed on the rotating transfer shaft, and the semiconductor wafers placed on the transfer shaft are sequentially heat-treated in a heating furnace. Since the heat treatment of semiconductor wafers supplied from the previous process can be started one by one in sequence, in-process semiconductor wafers can be processed in the process compared to the conventional technology that heat-treats many semiconductor wafers at once. It does not stay unnecessarily.

前記した搬送シャフトでは、螺旋溝のリードが、搬送シャフトの軸方向に沿って変化することが好ましい。この場合、螺旋溝のリードが、搬送シャフトの軸方向に沿って段階的に変化することも好ましいし、搬送シャフトの軸方向に沿って連続的に変化することも好ましい。
ここで、螺旋溝のリードとは、螺旋溝が搬送シャフトの回りを1周したときに、螺旋溝が搬送シャフトの軸方向に移動する移動量であり、螺旋溝が一条である場合は、螺旋溝のピッチ(間隔)と等しくなる。即ち、螺旋溝のリードは、搬送シャフトが一回転したときに半導体ウエハが搬送される距離に相当し、例えば螺旋溝のリードが短いほど、搬送シャフトの回転速度に対して、半導体ウエハの搬送速度は遅くなる。従って、螺旋溝のリードを搬送シャフトの軸方向に沿って適宜変化させると、搬送シャフトの回転速度を一定に維持したままでも、加熱炉内の位置毎に半導体ウエハの搬送速度を適宜変化させることができる。
In the above-described conveyance shaft, it is preferable that the lead of the spiral groove changes along the axial direction of the conveyance shaft. In this case, it is also preferable that the lead of the spiral groove changes stepwise along the axial direction of the transport shaft, or it also changes continuously along the axial direction of the transport shaft.
Here, the lead of the spiral groove is the amount of movement that the spiral groove moves in the axial direction of the transport shaft when the spiral groove makes one turn around the transport shaft. It becomes equal to the pitch (interval) of the groove. That is, the lead of the spiral groove corresponds to the distance that the semiconductor wafer is transported when the transport shaft makes one rotation. For example, the shorter the lead of the spiral groove, the faster the transport speed of the semiconductor wafer with respect to the rotational speed of the transport shaft. Will be late. Therefore, if the lead of the spiral groove is appropriately changed along the axial direction of the transfer shaft, the transfer speed of the semiconductor wafer can be changed appropriately for each position in the heating furnace even if the rotation speed of the transfer shaft is kept constant. Can do.

上記のように螺旋溝のリードを変化させる場合、加熱炉の中間区間に位置する範囲では、螺旋溝のリードを短くすることが好ましい。
この構成によると、比較的に高温に維持された加熱炉の中間区間に、半導体ウエハを長く滞在させることができ、半導体ウエハに十分な熱処理を行うことが可能となる。換言すれば、比較的に長い処理時間が必要とされる熱処理を、比較的に短い加熱炉によって実施することが可能となる。
When the lead of the spiral groove is changed as described above, it is preferable to shorten the lead of the spiral groove in a range located in the middle section of the heating furnace.
According to this configuration, the semiconductor wafer can stay for a long time in the middle section of the heating furnace maintained at a relatively high temperature, and sufficient heat treatment can be performed on the semiconductor wafer. In other words, the heat treatment that requires a relatively long processing time can be performed by a relatively short heating furnace.

前記した複数の搬送シャフトには、同一方向に旋回する螺旋溝がそれぞれ形成されており、前記したアクチュエータは、複数の搬送シャフトを同一方向にそれぞれ回転させることが好ましい。
この構成によると、搬送シャフトに支持された半導体ウエハは、搬送シャフトとの間で生じる摩擦力によって、回転しながら搬送されることになる。半導体ウエハが回転しながら搬送されることで、搬送方向に垂直な断面において加熱炉内に温度差が生じている場合でも、半導体ウエハの全面に均一な熱履歴を与えることが可能となる。換言すれば、搬送方向に垂直な断面において加熱炉内の温度を均一にする必要がなくなり、加熱炉内を加熱するためのヒータの構成やその制御を、簡単なものとすることが可能となる。
The plurality of transport shafts are each formed with spiral grooves that rotate in the same direction, and the actuator preferably rotates the plurality of transport shafts in the same direction.
According to this configuration, the semiconductor wafer supported on the transport shaft is transported while rotating due to the frictional force generated between the semiconductor wafer and the transport shaft. By transporting the semiconductor wafer while rotating, even if there is a temperature difference in the heating furnace in a cross section perpendicular to the transport direction, a uniform thermal history can be given to the entire surface of the semiconductor wafer. In other words, it is not necessary to make the temperature in the heating furnace uniform in a cross section perpendicular to the conveying direction, and the configuration and control of the heater for heating the inside of the heating furnace can be simplified. .

上記した構成によって半導体ウエハを回転させながら搬送する場合、螺旋溝の内面の少なくとも一部には、凹凸を形成しておくことが好ましい。
螺旋溝の内面に凹凸を形成しておくと、半導体ウエハと搬送シャフトとの間で生じる摩擦力を大きくすることができ、半導体ウエハをより確実に回転させることが可能となる。
When the semiconductor wafer is conveyed while rotating with the above-described configuration, it is preferable to form irregularities on at least a part of the inner surface of the spiral groove.
By forming irregularities on the inner surface of the spiral groove, the frictional force generated between the semiconductor wafer and the transfer shaft can be increased, and the semiconductor wafer can be rotated more reliably.

本発明によると、前工程から供給される半導体ウエハの熱処理を、一枚ずつ順次開始することができるので、仕掛品の半導体ウエハを工程内で無用に滞留させることを避けることができる。また、複数の半導体ウエハの熱処理を均一に行うことが可能となり、半導体ウエハから製造する半導体装置の製造品質を安定させることができる。   According to the present invention, the heat treatment of the semiconductor wafers supplied from the previous process can be sequentially started one by one, so that the work-in-process semiconductor wafer can be avoided from being unnecessarily retained in the process. In addition, it becomes possible to uniformly perform heat treatment of a plurality of semiconductor wafers, and the manufacturing quality of a semiconductor device manufactured from the semiconductor wafer can be stabilized.

本発明を実施するための好適な特徴を列記する。
(形態1) 搬送シャフトは、例えば、石英、炭化珪素、アルミナ等で形成することができる。ただし、これらの材料に限られず、搬送シャフトを形成する材料には、比較的に高い強度を有するとともに、熱処理する半導体ウエハよりも耐熱性の高い他の材料を採用することができる。
(形態2) 複数の搬送シャフトは、半導体ウエハを、搬送方向に対して略垂直に支持することが好ましい。
(形態3) 加熱炉には、加熱炉を周方向から囲繞するヒータを、加熱炉の軸方向に沿って複数設けることが好ましい。この場合、リング形状を有するヒータを、加熱炉の軸方向に沿って複数設けてもよいし、管状の加熱炉を周方向から囲繞するように配置した複数のパネルヒータを、加熱炉の軸方向に沿って複数設けることが好ましい。
(形態4) 加熱炉は、搬入口から搬出口まで略水平に伸びていることが好ましい。この構成によると、加熱炉内で搬入口又は搬出口に向かう気流の形成が防止され、搬入口や搬出口から加熱炉内に塵等の異物が侵入することを抑制することができる。
(形態5) 加熱炉には、半導体ウエハに対して安定な(非反応性の)ガスを供給可能な安定ガス供給管が設けられていることが好ましい。この場合、安定ガス供給管は、加熱炉内の全区間に亘って安定なガスを供給可能であることが好ましい。ここで、安定なガスには、例えば窒素ガスが挙げられる。
(形態6) 加熱炉には、半導体ウエハの表面に被膜を形成する反応性ガスを供給可能な反応ガス供給管が設けられていることが好ましい。この場合、反応ガス供給管は、加熱炉の中間区間に位置する範囲のみに、反応性ガスを供給可能であることが好ましい。ここで、反応性ガスには、例えば酸化膜を形成する酸素ガスや、ポリシリコン膜を形成するシランガス等が挙げられる。
(形態7) 加熱炉には、加熱炉内のガスを排出するガス排出管が設けられていることが好ましい。この場合、ガス排出管は、搬送される半導体ウエハを挟んで、安定ガス供給管や反応ガス供給管と対向することが好ましい。
Preferred features for carrying out the present invention are listed.
(Embodiment 1) The conveyance shaft can be formed of, for example, quartz, silicon carbide, alumina, or the like. However, the material for forming the transfer shaft is not limited to these materials, and other materials having relatively high strength and higher heat resistance than the semiconductor wafer to be heat-treated can be used.
(Mode 2) It is preferable that the plurality of transfer shafts support the semiconductor wafer substantially perpendicularly to the transfer direction.
(Mode 3) The heating furnace is preferably provided with a plurality of heaters surrounding the heating furnace from the circumferential direction along the axial direction of the heating furnace. In this case, a plurality of heaters having a ring shape may be provided along the axial direction of the heating furnace, or a plurality of panel heaters arranged so as to surround the tubular heating furnace from the circumferential direction are arranged in the axial direction of the heating furnace. It is preferable to provide a plurality along the line.
(Mode 4) The heating furnace preferably extends substantially horizontally from the carry-in port to the carry-out port. According to this configuration, the formation of an airflow toward the carry-in port or the carry-out port in the heating furnace is prevented, and entry of foreign matters such as dust into the heating furnace from the carry-in port or the carry-out port can be suppressed.
(Mode 5) It is preferable that the heating furnace is provided with a stable gas supply pipe capable of supplying a stable (non-reactive) gas to the semiconductor wafer. In this case, it is preferable that the stable gas supply pipe can supply a stable gas over the entire section in the heating furnace. Here, examples of the stable gas include nitrogen gas.
(Mode 6) The heating furnace is preferably provided with a reactive gas supply pipe capable of supplying a reactive gas for forming a film on the surface of the semiconductor wafer. In this case, it is preferable that the reactive gas supply pipe can supply the reactive gas only to a range located in the middle section of the heating furnace. Here, examples of the reactive gas include oxygen gas for forming an oxide film, silane gas for forming a polysilicon film, and the like.
(Mode 7) The heating furnace is preferably provided with a gas discharge pipe for discharging the gas in the heating furnace. In this case, it is preferable that the gas discharge pipe is opposed to the stable gas supply pipe and the reaction gas supply pipe with the semiconductor wafer to be conveyed interposed therebetween.

本発明を実施した実施例について図面を参照しながら説明する。図1に、本実施例の熱処理装置10の構成を示す模式図を示す。図2は、図1中のII−II線断面図である。熱処理装置10は、半導体ウエハ100を加熱する熱処理を行うための装置である。熱処理装置10による熱処理により、導電型不純物を拡散させるアニール処理や、酸化膜等の被膜形成処理を行うことができる。本明細書では、半導体ウエハ100の加熱を伴うアニール処理や被膜形成処理を総括して、単に熱処理と称することがある。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the schematic diagram which shows the structure of the heat processing apparatus 10 of a present Example is shown. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. The heat treatment apparatus 10 is an apparatus for performing a heat treatment for heating the semiconductor wafer 100. By the heat treatment by the heat treatment apparatus 10, an annealing treatment for diffusing conductive impurities and a film formation treatment such as an oxide film can be performed. In the present specification, the annealing process and the film forming process accompanied by heating of the semiconductor wafer 100 may be collectively referred to simply as heat treatment.

図1、図2に示すように、熱処理装置10は、主に、半導体ウエハ100を加熱する加熱炉12と、半導体ウエハ100を加熱炉12内で搬送する複数の搬送シャフト40を備えている。複数の搬送シャフト40は、モータ48が設けられている。モータ48は、複数の搬送シャフト40をそれぞれ回転させる。
加熱炉12は、断面形状が略円形の管形状を有している。ここで、加熱炉12の内径は、半導体ウエハ100の径よりも十分に大きい。加熱炉12の一端には、半導体ウエハ100を搬入可能な大きさで開口する搬入口12aが形成されている。加熱炉12の他端には、半導体ウエハ100を搬出可能な大きさで開口する搬出口12bが形成されている。即ち、搬入口12a及び搬出口12bの径は、半導体ウエハ100の径よりも十分に大きい。
詳しくは後述するが、処理対象である半導体ウエハ100は、複数の搬送シャフト40によって、搬入口12aから加熱炉12内に搬入され、加熱炉12内を搬送されて、搬出口12bから搬出される。複数の搬送シャフト40は、前工程から順次供給される半導体ウエハ100を、加熱炉12に順次搬入し、加熱炉12内を搬送して、加熱炉12外へ順次搬出する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the heat treatment apparatus 10 mainly includes a heating furnace 12 that heats the semiconductor wafer 100 and a plurality of transfer shafts 40 that transfer the semiconductor wafer 100 within the heating furnace 12. The plurality of transport shafts 40 are provided with motors 48. The motor 48 rotates each of the plurality of transport shafts 40.
The heating furnace 12 has a tube shape with a substantially circular cross section. Here, the inner diameter of the heating furnace 12 is sufficiently larger than the diameter of the semiconductor wafer 100. At one end of the heating furnace 12, a carry-in port 12 a that opens to a size capable of carrying the semiconductor wafer 100 is formed. At the other end of the heating furnace 12, a carry-out port 12 b that opens to a size that allows the semiconductor wafer 100 to be carried out is formed. That is, the diameters of the carry-in port 12 a and the carry-out port 12 b are sufficiently larger than the diameter of the semiconductor wafer 100.
As will be described in detail later, the semiconductor wafer 100 to be processed is carried into the heating furnace 12 from the carry-in entrance 12a by the plurality of carrying shafts 40, is carried through the heating furnace 12, and is carried out from the carry-out exit 12b. . The plurality of transfer shafts 40 sequentially carry the semiconductor wafers 100 supplied from the previous process into the heating furnace 12, transfer the inside of the heating furnace 12, and sequentially carry out the outside of the heating furnace 12.

加熱炉12は、略水平に配置されている。即ち、搬入口12aと搬出口12bは、鉛直方向の高さ位置が互いに等しく、同一の水平面内に位置している。そして、加熱炉12は、搬入口12aから搬出口12bまで、水平面内で略直線状に伸びている。
この構成によると、搬入口12aや搬出口12bから加熱炉12内に塵等の異物が侵入することを抑制することができる。換言すれば、搬入口12aと搬出口12bの高さ位置が異なり、管状の加熱炉12が水平方向に対して傾斜していると、搬入口12a又は搬出口12bから加熱炉12内に塵等の異物が侵入しやすくなる。例えば、搬入口12aよりも搬出口12bの方が上方に位置しており、加熱炉12が搬出口12bに向かって上方に傾斜している場合を想定する。この場合、加熱炉12内の高温なガスは、上方に位置する搬出口12bに向かって流れていく。その結果、加熱炉12内には搬入口12aから搬出口12bに向かう気流が発生し、搬入口12aから多くの外気が流れ込む。このとき、外気に含まれる塵等の異物が、外気と共に加熱炉12内に侵入しやすくなる。同様に、搬出口12bよりも搬入口12aの方が上方に位置しており、加熱炉12が搬入口12aに向かって上方に傾斜している場合には、外気と共に異物が搬出口12bから加熱炉12内に侵入しやすくなる。
The heating furnace 12 is disposed substantially horizontally. That is, the carry-in port 12a and the carry-out port 12b have the same vertical height position and are located in the same horizontal plane. And the heating furnace 12 is extended substantially linearly in the horizontal surface from the carrying-in entrance 12a to the carrying-out exit 12b.
According to this structure, it can suppress that foreign materials, such as dust, penetrate | invade into the heating furnace 12 from the carrying-in entrance 12a or the carrying-out exit 12b. In other words, when the height of the carry-in port 12a and the carry-out port 12b is different and the tubular heating furnace 12 is inclined with respect to the horizontal direction, dust or the like enters the heating furnace 12 from the carry-in port 12a or the carry-out port 12b. It becomes easy for foreign matter to enter. For example, it is assumed that the carry-out port 12b is located above the carry-in port 12a and the heating furnace 12 is inclined upward toward the carry-out port 12b. In this case, the high-temperature gas in the heating furnace 12 flows toward the carry-out port 12b located above. As a result, an air flow from the carry-in port 12a to the carry-out port 12b is generated in the heating furnace 12, and a lot of outside air flows from the carry-in port 12a. At this time, foreign matters such as dust contained in the outside air easily enter the heating furnace 12 together with the outside air. Similarly, when the carry-in port 12a is positioned above the carry-out port 12b and the heating furnace 12 is inclined upward toward the carry-in port 12a, the foreign matter is heated from the carry-out port 12b with the outside air. It becomes easy to enter the furnace 12.

加熱炉12には、複数のヒータ14が設けられている。ヒータ14は、リング形状を有しており、管状の加熱炉12を周方向から囲繞している。ヒータ14の内周面は、加熱炉12内に向けて放熱するヒータ面となっている。複数のヒータ14は、加熱炉12の軸方向(図1中の左右方向)に沿って配列されている。本実施例では、リング形状を有する5つのヒータ14が、加熱炉12の軸方向に沿って配列されている。
ここで、個々のヒータ14は、リング形状のものに限られず、例えば複数のパネルヒータ(平面形状のヒータ)を、加熱炉12の周囲に複数配置して構成してもよい。
A plurality of heaters 14 are provided in the heating furnace 12. The heater 14 has a ring shape and surrounds the tubular heating furnace 12 from the circumferential direction. The inner peripheral surface of the heater 14 is a heater surface that radiates heat toward the inside of the heating furnace 12. The plurality of heaters 14 are arranged along the axial direction of the heating furnace 12 (left-right direction in FIG. 1). In the present embodiment, five heaters 14 having a ring shape are arranged along the axial direction of the heating furnace 12.
Here, the individual heaters 14 are not limited to ring-shaped ones. For example, a plurality of panel heaters (planar heaters) may be arranged around the heating furnace 12.

複数のヒータ14は、図示しない温度調節装置によって、その出力が個々に制御される。それにより、図3に示すように、加熱炉12内には、搬入口12aから搬出口12bに向う方向(以下、単に搬送方向と称する)に沿って温度分布が形成されている。ここで、図3に示すグラフにおいて、横軸Xは搬入口12aからの距離を示しており、縦軸Tは温度を示している。
図1、図3に示すように、加熱炉12の搬入口12a側に位置する第1区間S1では、加熱炉12内の温度が搬送方向に沿って連続的に上昇している。なお、搬入口12aは常に開口しているので、搬入口12a付近では室温に近い温度となっている。次に、加熱炉12の中間部分に位置する第2区間S2では、加熱炉12内の温度が略一定に維持されている。第2区間S2における温度は、半導体ウエハ100に行う熱処理に応じて、必要とされる処理温度に設定することができる。最後に、加熱炉12の搬出口12b側に位置する第3区間S3では、加熱炉12内の温度が搬送方向に沿って下降している。なお、搬出口12bも常に開口しているので、搬出口12b付近では室温に近い温度となっている。
The outputs of the plurality of heaters 14 are individually controlled by a temperature control device (not shown). Thereby, as shown in FIG. 3, a temperature distribution is formed in the heating furnace 12 along the direction from the carry-in port 12a to the carry-out port 12b (hereinafter simply referred to as the carrying direction). Here, in the graph shown in FIG. 3, the horizontal axis X indicates the distance from the carry-in port 12a, and the vertical axis T indicates the temperature.
As shown in FIGS. 1 and 3, in the first section S <b> 1 located on the carry-in port 12 a side of the heating furnace 12, the temperature in the heating furnace 12 continuously increases along the transport direction. Since the carry-in port 12a is always open, the temperature near the room temperature is near the carry-in port 12a. Next, in the second section S2 located in the middle portion of the heating furnace 12, the temperature in the heating furnace 12 is maintained substantially constant. The temperature in the second section S2 can be set to a required processing temperature in accordance with the heat treatment performed on the semiconductor wafer 100. Finally, in the third section S3 located on the carry-out port 12b side of the heating furnace 12, the temperature in the heating furnace 12 is lowered along the transport direction. Since the carry-out port 12b is always open, the temperature near the room temperature is near the carry-out port 12b.

加熱炉12内には、上記したような温度勾配が形成されている。それにより、搬入口12aから加熱炉12内に搬入された半導体ウエハ100は、加熱炉12の内部へと搬送される間に徐々に昇温されていく。また、搬出口12bから加熱炉12外に搬出される半導体ウエハ100は、搬出口12bへと搬送される間に徐々に降温されていく。それにより、加熱炉12内へ半導体ウエハ100が搬入される際、及び、加熱炉12外に半導体ウエハ100が搬出される際に、外部との温度差によって半導体ウエハ100の温度が急激に変化することが防止される。半導体ウエハ100の急激な温度変化が防止されることにより、熱応力に起因する半導体ウエハ100の破損が防止される。
また、全ての半導体ウエハ100は、搬入口12aから搬出口12bまで、加熱炉12内を同じように搬送される。従って、加熱炉12内の温度分布が搬送方向に沿って均一でなくとも、全ての半導体ウエハ100には略同一の熱履歴を与えることができる。
The temperature gradient as described above is formed in the heating furnace 12. Thereby, the temperature of the semiconductor wafer 100 carried into the heating furnace 12 from the carry-in port 12 a is gradually raised while being transferred into the heating furnace 12. Further, the semiconductor wafer 100 unloaded from the heating furnace 12 from the unloading port 12b is gradually lowered in temperature while being transferred to the unloading port 12b. Thereby, when the semiconductor wafer 100 is carried into the heating furnace 12 and when the semiconductor wafer 100 is carried out of the heating furnace 12, the temperature of the semiconductor wafer 100 rapidly changes due to a temperature difference with the outside. It is prevented. By preventing a rapid temperature change of the semiconductor wafer 100, the semiconductor wafer 100 is prevented from being damaged due to thermal stress.
All the semiconductor wafers 100 are similarly transported in the heating furnace 12 from the carry-in port 12a to the carry-out port 12b. Therefore, even if the temperature distribution in the heating furnace 12 is not uniform along the conveyance direction, substantially the same thermal history can be given to all the semiconductor wafers 100.

図1、図2に示すように、加熱炉12には、安定ガス供給管20と、反応ガス供給管24が設けられている。安定ガス供給管20は、加熱炉12内の上部に設けられており、加熱炉12の搬入口12aから搬出口12bまで伸びている。安定ガス供給管20には、ガスを吐出するための吐出口20aが、加熱炉12の全区間S1、S2、S3に亘って複数形成されている。安定ガス供給管20の一端には、窒素ガスを供給する窒素供給装置22が接続されており、加熱炉12の全区間S1、S2、S3に亘って窒素ガスを供給可能となっている。なお、安定ガス供給管20は、半導体ウエハ100に対して安定な(非反応性の)ガスを供給するための管路であり、供給するガスは窒素ガスに限定されない。加熱炉12内を安定なガスで満たすことにより、半導体ウエハ100に無用に変質させることなく、半導体ウエハ100の熱処理を行うことができる。なお、安定ガス供給管20による窒素ガスの供給量は、搬入口12a及び搬出口12bの近傍で、特に多くすることも有効である。この場合、搬入口12a及び搬出口12bから大気が侵入することを効果的に防止することができる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the heating furnace 12 is provided with a stable gas supply pipe 20 and a reaction gas supply pipe 24. The stable gas supply pipe 20 is provided in the upper part in the heating furnace 12, and extends from the carry-in port 12a of the heating furnace 12 to the carry-out port 12b. A plurality of discharge ports 20 a for discharging gas are formed in the stable gas supply pipe 20 over all the sections S 1, S 2, S 3 of the heating furnace 12. A nitrogen supply device 22 for supplying nitrogen gas is connected to one end of the stable gas supply pipe 20 so that nitrogen gas can be supplied over the entire sections S1, S2, and S3 of the heating furnace 12. The stable gas supply pipe 20 is a pipe for supplying a stable (non-reactive) gas to the semiconductor wafer 100, and the supplied gas is not limited to nitrogen gas. By filling the inside of the heating furnace 12 with a stable gas, the semiconductor wafer 100 can be heat-treated without unnecessarily degrading the semiconductor wafer 100. It is also effective to increase the amount of nitrogen gas supplied from the stable gas supply pipe 20 in the vicinity of the carry-in port 12a and the carry-out port 12b. In this case, it is possible to effectively prevent the atmosphere from entering from the carry-in port 12a and the carry-out port 12b.

反応ガス供給管24は、加熱炉12内の上部に設けられており、加熱炉12の搬入口12aから第2区間S2を越える位置まで伸びている。反応ガス供給管24にも、ガスを吐出するための吐出口24aが複数形成されている。ただし、反応ガス供給管24では、複数の吐出口24aが、加熱炉12の全区間S1、S2、S3ではなく、第2区間S2に位置する範囲に形成されている。反応ガス供給管24の一端には、酸素ガスを供給する酸素供給装置26が接続されており、加熱炉12の中間に位置する第2区間S2に、酸素ガスを供給可能となっている。高温に維持された第2区間S2に酸素ガスを供給することにより、少なくとも第2区間S2において、半導体ウエハ100の表面に酸化膜を形成することができる。このとき、安定ガス供給管20によって窒素ガスが同時に供給し、外部から加熱炉12内への空気の侵入を防止することができる。それにより、反応ガス供給管24からの酸素供給量を調節することによって、第2区間S2における酸素濃度を正確に調節することができる。   The reaction gas supply pipe 24 is provided in the upper part in the heating furnace 12, and extends from the carry-in port 12a of the heating furnace 12 to a position exceeding the second section S2. The reaction gas supply pipe 24 is also formed with a plurality of discharge ports 24a for discharging gas. However, in the reaction gas supply pipe 24, the plurality of discharge ports 24a are formed in a range located in the second section S2 instead of all the sections S1, S2, and S3 of the heating furnace 12. An oxygen supply device 26 that supplies oxygen gas is connected to one end of the reaction gas supply pipe 24, and oxygen gas can be supplied to the second section S <b> 2 located in the middle of the heating furnace 12. By supplying oxygen gas to the second section S2 maintained at a high temperature, an oxide film can be formed on the surface of the semiconductor wafer 100 at least in the second section S2. At this time, nitrogen gas is simultaneously supplied through the stable gas supply pipe 20, and air can be prevented from entering the heating furnace 12 from the outside. Accordingly, the oxygen concentration in the second section S2 can be accurately adjusted by adjusting the oxygen supply amount from the reaction gas supply pipe 24.

ここで、反応ガス供給管24は、酸素ガスに限られず、他の反応性ガスを供給することもできる。例えば、反応ガス供給管24にシランガス等の供給装置を接続すれば、高温に維持された第2区間S2にシランガス等を供給することができ、半導体ウエハ100の表面にポリシリコン膜を形成することができる。このように、熱処理装置10では、半導体ウエハ100を単にアニール処理するだけでなく、反応ガス供給管24によって供給する反応性ガスの種類を変更することで、半導体ウエハ100の表面に酸化膜やポリシリコン膜といった様々な種類の被膜を形成することができる。   Here, the reactive gas supply pipe 24 is not limited to oxygen gas, and can supply other reactive gas. For example, if a supply device such as silane gas is connected to the reaction gas supply pipe 24, silane gas or the like can be supplied to the second section S2 maintained at a high temperature, and a polysilicon film is formed on the surface of the semiconductor wafer 100. Can do. As described above, in the heat treatment apparatus 10, not only annealing the semiconductor wafer 100 but also changing the type of reactive gas supplied by the reaction gas supply pipe 24, an oxide film or polycrystal is formed on the surface of the semiconductor wafer 100. Various types of coatings such as silicon films can be formed.

図1、図2に示すように、加熱炉12には、ガス排出管28も設けられている。ガス排出管28は、加熱炉12内の下部に設けられており、加熱炉12の搬出口12bから第2区間S2を越える位置まで伸びている。ガス排出管28には、ガスを吸入するための吸入孔28aが複数形成されている。複数の吸入口28aは、加熱炉12の全区間S1、S2、S3ではなく、第2区間S2に位置する範囲に形成されている。ガス排出管28の一端には、図示しない吸引ポンプが接続されている。それにより、ガス排出管28は、加熱炉12の中間に位置する第2区間S2でガスを吸引し、吸引したガスを加熱炉12の外部に排出する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the heating furnace 12 is also provided with a gas discharge pipe 28. The gas discharge pipe 28 is provided in the lower part in the heating furnace 12, and extends from the carry-out port 12b of the heating furnace 12 to a position exceeding the second section S2. The gas discharge pipe 28 is formed with a plurality of suction holes 28a for sucking gas. The plurality of suction ports 28a are formed in a range located in the second section S2 instead of all the sections S1, S2, and S3 of the heating furnace 12. A suction pump (not shown) is connected to one end of the gas discharge pipe 28. Thereby, the gas discharge pipe 28 sucks the gas in the second section S <b> 2 located in the middle of the heating furnace 12 and discharges the sucked gas to the outside of the heating furnace 12.

ガス排出管28は、搬送される半導体ウエハ100を挟んで、上部に位置する安定ガス供給管20及び反応ガス供給管24と対向している。それにより、少なくとも第2区間S2では、上方から下方に向う気流が形成されている。詳しくは後述するが、半導体ウエハ100は、搬送方向に対して垂直に支持されている。従って、当該気流は、半導体ウエハ100の表面に対して略平行に流れている。先に説明したように、加熱炉12の中間に位置する第2区間では、酸化膜等の被膜形成が行われる。その第2区間S2において、半導体ウエハ100の表面に対して平行な気流が形成されていると、半導体ウエハ100の表面に異物が吹きつけられず、また、付着している異物を除去することもできるため、形成する被膜に不純物が混入することを防止することができる。さらに、加熱炉12内で浮遊する異物についても、加熱炉12の外部へ速やかに排出される。   The gas discharge pipe 28 is opposed to the stable gas supply pipe 20 and the reaction gas supply pipe 24 located on the upper side with the semiconductor wafer 100 to be transferred interposed therebetween. Thereby, at least in the second section S2, an airflow from the upper side to the lower side is formed. As will be described in detail later, the semiconductor wafer 100 is supported perpendicular to the transport direction. Therefore, the airflow flows substantially parallel to the surface of the semiconductor wafer 100. As described above, in the second section located in the middle of the heating furnace 12, a film such as an oxide film is formed. If an air flow parallel to the surface of the semiconductor wafer 100 is formed in the second section S2, no foreign matter is blown on the surface of the semiconductor wafer 100, and the attached foreign matter may be removed. Therefore, it is possible to prevent impurities from being mixed into the film to be formed. Further, foreign matters floating in the heating furnace 12 are also quickly discharged to the outside of the heating furnace 12.

図1に示すように、加熱炉12には、第1酸素計31と、第2酸素計32が設けられている。第1酸素計31及び第2酸素計32は、そのセンサヘッド31a、32aが加熱炉12内に配置されており、加熱炉12内の酸素濃度を測定する。
第1酸素計31は、第2区間S2の酸素濃度を監視するものであり、そのセンサヘッド31aは第1区間S1と第2区間S2との境界近傍に配置されている。センサヘッド31aが、第2区間S2内ではなく当該境界位置に配置されているのは、第2区間S2における酸素濃度の最低値を監視するためである。第1酸素計31で測定された酸素濃度は、酸素供給装置26による酸素ガスの供給量制御に用いられる。即ち、酸素供給装置26は、第1酸素計31による測定値に応じて、反応ガス供給管24に供給する酸素ガスの供給量を増減調節する。それにより、第2区間S2の酸素濃度が必要とされる濃度に維持される。なお、反応ガス供給管24から酸素以外の反応性ガスを供給する場合は、第1酸素計31に代えて、その反応性ガスの濃度を測定するセンサを設置するとよい。
第2酸素計32は、搬入口12aから侵入する外気を監視するものであり、そのセンサヘッド32aは搬入口12aの近傍に配置されている。第2酸素計32で測定された酸素濃度は、窒素供給装置22による窒素ガスの供給量制御に用いられる。即ち、窒素供給装置22は、第2酸素計32による測定値に応じて、安定ガス供給管20に供給する窒素ガスの供給量を増減調節する。それにより、搬入口12a及び搬出口12bから外気が侵入することを確実に防止する。
As shown in FIG. 1, the heating furnace 12 is provided with a first oxygen meter 31 and a second oxygen meter 32. The first oximeter 31 and the second oximeter 32 have sensor heads 31 a and 32 a disposed in the heating furnace 12, and measure the oxygen concentration in the heating furnace 12.
The first oximeter 31 monitors the oxygen concentration in the second section S2, and the sensor head 31a is disposed in the vicinity of the boundary between the first section S1 and the second section S2. The reason why the sensor head 31a is arranged at the boundary position instead of within the second section S2 is to monitor the minimum value of the oxygen concentration in the second section S2. The oxygen concentration measured by the first oxygen meter 31 is used for oxygen gas supply amount control by the oxygen supply device 26. That is, the oxygen supply device 26 increases or decreases the supply amount of the oxygen gas supplied to the reaction gas supply pipe 24 according to the measurement value by the first oxygen meter 31. Thereby, the oxygen concentration in the second section S2 is maintained at a required concentration. In addition, when supplying reactive gas other than oxygen from the reactive gas supply pipe 24, it is preferable to install a sensor for measuring the concentration of the reactive gas in place of the first oxygen meter 31.
The second oximeter 32 monitors outside air entering from the carry-in port 12a, and the sensor head 32a is disposed in the vicinity of the carry-in port 12a. The oxygen concentration measured by the second oximeter 32 is used for nitrogen gas supply amount control by the nitrogen supply device 22. That is, the nitrogen supply device 22 increases or decreases the supply amount of nitrogen gas supplied to the stable gas supply pipe 20 according to the measurement value by the second oximeter 32. This reliably prevents outside air from entering from the carry-in port 12a and the carry-out port 12b.

次に、搬送シャフト40について説明する。図1、図2に示すように、本実施例の熱処理装置10では、四本の搬送シャフト40が設けられている。各々の搬送シャフト40は、石英で形成されており、約1200℃まで耐え得る耐熱性を有している。なお、搬送シャフト40は、必要な耐熱性を有する他の材料で形成することもできる。
複数の搬送シャフト40は、搬入口12aから加熱炉12内を通って搬出口12bまで、互いに平行に伸びている。なお、複数の搬送シャフト40の両端は、加熱炉12の外部まで伸びている。図2によく示されるように、四本の搬送シャフト40は、半導体ウエハ100の外周縁100eに当接するように、同一円周上に配設されている。図2中の矢印D1は、各々の搬送シャフト40の回転方向を示している。矢印D1で示すように、四本の搬送シャフト40は、モータ48(図1参照)によって同一方向に回転するように構成されている。
Next, the conveyance shaft 40 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, in the heat treatment apparatus 10 of the present embodiment, four transport shafts 40 are provided. Each conveyance shaft 40 is made of quartz and has heat resistance capable of withstanding up to about 1200 ° C. In addition, the conveyance shaft 40 can also be formed with the other material which has required heat resistance.
The plurality of transfer shafts 40 extend in parallel to each other from the carry-in port 12a to the carry-out port 12b through the heating furnace 12. Note that both ends of the plurality of transport shafts 40 extend to the outside of the heating furnace 12. As well shown in FIG. 2, the four transfer shafts 40 are arranged on the same circumference so as to contact the outer peripheral edge 100 e of the semiconductor wafer 100. An arrow D1 in FIG. 2 indicates the rotation direction of each conveyance shaft 40. As indicated by an arrow D1, the four transport shafts 40 are configured to rotate in the same direction by a motor 48 (see FIG. 1).

図4は、搬送シャフト40の一部を拡大して示している。図4に示すように、搬送シャフト40には、その軸方向に沿って螺旋状に伸びる螺旋溝42(ねじ溝)が形成されている。螺旋溝42は、その幅が半導体ウエハ100の厚みよりも大きく、半導体ウエハ100の外周縁100eを受入可能となっている。また、螺旋溝42の底面42aには、微小な凹凸が形成されるように、軸方向に伸びる溝が多数形成されている。
本実施例の熱処理装置10では、全ての搬送シャフト40に、同様の螺旋溝42が形成されている。四本の搬送シャフト40は、半導体ウエハ100の外周縁100eを、螺旋溝42によって支持することができる。このとき、半導体ウエハ100は、搬送方向に対して垂直に支持される。搬送シャフト40がモータ48によって回転させられると、搬送シャフト40によって支持された半導体ウエハ100は、搬出口12bに向けて搬送される。即ち、四本の搬送シャフト40は、ねじ送りの原理によって半導体ウエハ100を搬送する。
FIG. 4 shows an enlarged part of the transport shaft 40. As shown in FIG. 4, the conveying shaft 40 is formed with a spiral groove 42 (screw groove) extending in a spiral shape along the axial direction thereof. The spiral groove 42 has a width larger than the thickness of the semiconductor wafer 100 and can receive the outer peripheral edge 100 e of the semiconductor wafer 100. In addition, a number of grooves extending in the axial direction are formed on the bottom surface 42a of the spiral groove 42 so that minute irregularities are formed.
In the heat treatment apparatus 10 of the present embodiment, the same spiral groove 42 is formed on all the conveyance shafts 40. The four transfer shafts 40 can support the outer peripheral edge 100 e of the semiconductor wafer 100 by the spiral groove 42. At this time, the semiconductor wafer 100 is supported perpendicular to the transport direction. When the transfer shaft 40 is rotated by the motor 48, the semiconductor wafer 100 supported by the transfer shaft 40 is transferred toward the carry-out port 12b. That is, the four transfer shafts 40 transfer the semiconductor wafer 100 by the principle of screw feeding.

本実施例では、各々の搬送シャフト40に、同一方向に旋回する螺旋溝42が形成されている。そして、図2に示すように、各々の搬送シャフト40は、モータ48によって同一方向D1に回転する構成となっている。この構成によると、半導体ウエハ100は、螺旋溝42との間で生じる摩擦力によって、図2に示すD2方向に回転しながら搬送される。加熱炉12内では、搬送方向に垂直な断面において、避けられない温度差が生じ得る。このような場合でも、半導体ウエハ100が回転しながら搬送されれば、当該温度差に影響を受けることなく、半導体ウエハ100の全体を均一に加熱することができ、均一な熱履歴を与えることが可能となる。さらに、螺旋溝42の底面42aには、微小な凹凸が形成されているので、半導体ウエハ100と螺旋溝42との間で生じる摩擦力が比較的に大きく、半導体ウエハ100をより確実に回転させることができる。さらに、半導体ウエハ100が回転することにより、半導体ウエハ100に対して螺旋溝42が摺動することを抑制できるので、半導体ウエハ100の摩耗や欠損を避けることができる。
なお、上記した利点を特に必要としない場合、半導体ウエハ100を搬送する際に、半導体ウエハ100を回転させる必要は必ずしもない。この場合、搬送シャフト40毎に螺旋溝42の旋回方向を相違させ、それに応じて搬送シャフト40の回転方向が個々に異なる構成とすることもできる。即ち、各々の搬送シャフト40では、半導体ウエハ100を搬送可能となるように、その回転方向に応じて螺旋溝42が旋回していればよい。
In the present embodiment, each conveyance shaft 40 is formed with a spiral groove 42 that turns in the same direction. As shown in FIG. 2, each conveyance shaft 40 is configured to rotate in the same direction D <b> 1 by a motor 48. According to this configuration, the semiconductor wafer 100 is conveyed while rotating in the direction D2 shown in FIG. 2 by the frictional force generated between the semiconductor wafer 100 and the spiral groove 42. In the heating furnace 12, an unavoidable temperature difference may occur in a cross section perpendicular to the transport direction. Even in such a case, if the semiconductor wafer 100 is conveyed while rotating, the entire semiconductor wafer 100 can be uniformly heated without being affected by the temperature difference, and a uniform thermal history can be provided. It becomes possible. Furthermore, since minute irregularities are formed on the bottom surface 42a of the spiral groove 42, the frictional force generated between the semiconductor wafer 100 and the spiral groove 42 is relatively large, and the semiconductor wafer 100 is rotated more reliably. be able to. Furthermore, since the spiral groove 42 can be prevented from sliding with respect to the semiconductor wafer 100 by rotating the semiconductor wafer 100, wear and chipping of the semiconductor wafer 100 can be avoided.
When the above-described advantages are not particularly required, it is not always necessary to rotate the semiconductor wafer 100 when the semiconductor wafer 100 is transferred. In this case, the rotation direction of the spiral groove 42 can be made different for each conveyance shaft 40, and the rotation direction of the conveyance shaft 40 can be made different accordingly. That is, it is only necessary that the spiral groove 42 is turned in each transfer shaft 40 according to the rotation direction so that the semiconductor wafer 100 can be transferred.

熱処理装置10では、搬送シャフト40に形成する螺旋溝42のリードを、搬送シャフト40の軸方向に沿って変化させることも有効である。ここで、螺旋溝42のリードとは、螺旋溝42が搬送シャフト40の回りを1周したときに、螺旋溝42が搬送シャフト40の軸方向に移動する移動量である。即ち、螺旋溝42のリードは、搬送シャフト40が一回転したときに半導体ウエハ100が搬送される距離に相当し、例えば螺旋溝42のリードを短くするほど、搬送シャフト40の回転速度に対して半導体ウエハ100の搬送速度を遅くすることができる。従って、螺旋溝42のリードを部分的に変化させると、搬送シャフト40の回転速度を一定に維持したまま、搬送方向の一部範囲で半導体ウエハ100の搬送速度を変化させることができる。   In the heat treatment apparatus 10, it is also effective to change the lead of the spiral groove 42 formed on the transport shaft 40 along the axial direction of the transport shaft 40. Here, the lead of the spiral groove 42 is a moving amount by which the spiral groove 42 moves in the axial direction of the transport shaft 40 when the spiral groove 42 makes one round around the transport shaft 40. That is, the lead of the spiral groove 42 corresponds to the distance to which the semiconductor wafer 100 is transported when the transport shaft 40 makes one rotation. For example, the shorter the lead of the spiral groove 42 is, the faster the transport speed of the transport shaft 40 is. The transfer speed of the semiconductor wafer 100 can be reduced. Therefore, when the lead of the spiral groove 42 is partially changed, the transfer speed of the semiconductor wafer 100 can be changed in a partial range in the transfer direction while keeping the rotation speed of the transfer shaft 40 constant.

本実施例の熱処理装置10では、図1に示すように、加熱炉12の第2区間S2に位置する範囲で、螺旋溝42のリードを短くしている。それにより、実際に熱処理が行われる第2区間S2に、半導体ウエハ100を長時間に亘って滞在させることができる。この構成によると、比較的に長い処理時間が必要とされる熱処理を、比較的に短い加熱炉12によって実施することが可能となる。
さらに、本実施例の熱処理装置10では、加熱炉12の外部の区間S0、S4に位置する範囲においても、螺旋溝42のリードを短くしている。搬入口12a側の外部に位置する区間S0は、搬送シャフト40に半導体ウエハ100を載置する区間である。この区間S0で螺旋溝42のリードを短くしておくと、螺旋溝42の軸方向への移動速度が遅くなり、半導体ウエハ100を搬送シャフト40に載置しやすい。一方、搬出口12b側の外部に位置する区間S4は、搬送シャフト40から半導体ウエハ100を取り上げる区間である。この区間S4で螺旋溝42のリードを短くしておくと、搬送シャフト40上の半導体ウエハ100の移動速度が遅くなり、搬送シャフト40から半導体ウエハ100が取り出しやすくなる。
In the heat treatment apparatus 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the lead of the spiral groove 42 is shortened in a range located in the second section S <b> 2 of the heating furnace 12. Thereby, the semiconductor wafer 100 can be allowed to stay for a long time in the second section S2 where the heat treatment is actually performed. According to this configuration, heat treatment that requires a relatively long processing time can be performed by the relatively short heating furnace 12.
Further, in the heat treatment apparatus 10 of the present embodiment, the lead of the spiral groove 42 is shortened also in the range located in the sections S0 and S4 outside the heating furnace 12. The section S0 located outside the carry-in entrance 12a is a section where the semiconductor wafer 100 is placed on the transfer shaft 40. If the lead of the spiral groove 42 is shortened in this section S0, the moving speed of the spiral groove 42 in the axial direction becomes slow, and the semiconductor wafer 100 can be easily placed on the transport shaft 40. On the other hand, the section S4 located outside the unloading port 12b is a section in which the semiconductor wafer 100 is picked up from the transfer shaft 40. If the lead of the spiral groove 42 is shortened in this section S4, the moving speed of the semiconductor wafer 100 on the transfer shaft 40 becomes slow, and the semiconductor wafer 100 can be easily taken out from the transfer shaft 40.

以上のように、本実施例の熱処理装置10では、前工程から順次供給される半導体ウエハ100を、回転する搬送シャフト40に順次載置することができる。搬送シャフト40に載置された半導体ウエハ100は、搬送シャフト40の螺旋溝42によって加熱炉12内へ順次搬入されていく。加熱炉12内へ搬入された半導体ウエハ100は、回転する搬送シャフト40の螺旋溝42によって加熱炉12内を搬送され、その間に熱処理が行われる。そして、加熱炉12で熱処理が完了した半導体ウエハ100は、回転する搬送シャフト40の螺旋溝42によって、加熱炉12から順次搬出される。このように、熱処理装置10は、半導体ウエハ100の熱処理を、一枚ずつ順次開始するとともに、一枚ずつ順次完了することができる。複数の半導体ウエハ100を一括して熱処理する必要がないので、仕掛品を無用に停滞させることがなく、半導体装置の製造を効率よく行うことが可能となる。   As described above, in the heat treatment apparatus 10 of this embodiment, the semiconductor wafers 100 sequentially supplied from the previous process can be sequentially placed on the rotating transfer shaft 40. The semiconductor wafers 100 placed on the transfer shaft 40 are sequentially carried into the heating furnace 12 by the spiral grooves 42 of the transfer shaft 40. The semiconductor wafer 100 carried into the heating furnace 12 is transferred through the heating furnace 12 by the spiral groove 42 of the rotating transfer shaft 40, and heat treatment is performed during that time. Then, the semiconductor wafer 100 that has been heat-treated in the heating furnace 12 is sequentially carried out of the heating furnace 12 by the spiral groove 42 of the rotating transfer shaft 40. As described above, the heat treatment apparatus 10 can sequentially start the heat treatment of the semiconductor wafers 100 one by one and can sequentially complete the wafers one by one. Since it is not necessary to heat-treat the plurality of semiconductor wafers 100 at once, it is possible to efficiently manufacture the semiconductor device without unnecessarily stagnation of work in progress.

また、本実施例の熱処理装置10では、全ての半導体ウエハ100が、搬入口12aから搬出口12bまで、加熱炉12内を同じように搬送される。即ち、複数の半導体ウエハ100を一括して熱処理する従来の技術と異なり、各々の半導体ウエハ100が特定の位置に留まることがない。それにより、加熱炉12内の温度分布がその断面ない搬送方向に沿って均一でなくとも、全ての半導体ウエハ100に略同一の熱履歴を与えることができる。さらに、半導体ウエハ100を回転させながら搬送することで、加熱炉12内の温度分布が搬送方向に垂直な断面内で均一でなくとも、半導体ウエハ100に与える熱履歴のばらつきを実質的に無くすこともできる。   Further, in the heat treatment apparatus 10 of the present embodiment, all the semiconductor wafers 100 are similarly conveyed in the heating furnace 12 from the carry-in port 12a to the carry-out port 12b. That is, unlike the conventional technique in which a plurality of semiconductor wafers 100 are collectively heat-treated, each semiconductor wafer 100 does not stay at a specific position. Thereby, even if the temperature distribution in the heating furnace 12 is not uniform along the conveying direction without the cross section, substantially the same thermal history can be given to all the semiconductor wafers 100. Further, by transporting the semiconductor wafer 100 while rotating, even if the temperature distribution in the heating furnace 12 is not uniform in the cross section perpendicular to the transport direction, the variation of the thermal history applied to the semiconductor wafer 100 is substantially eliminated. You can also.

また、本実施例の熱処理装置10では、搬送される半導体ウエハ100が、搬送方向に対して垂直に支持されている。加熱炉12内の温度は、搬入口12a又は搬出口12bに向かって低下する。そのことから、加熱炉12内には、半導体ウエハ100の搬送方向に沿って温度勾配が生じている。この場合、例えば半導体ウエハ100が搬送方向に対して平行に保持されていると、半導体ウエハ100の搬送方向前方に位置する部分と、半導体ウエハ100の搬送方向後方に位置する部分との間で、比較的に大きな温度差が生じる。このような温度差が半導体ウエハ100に生じると、半導体ウエハ100には大きな熱応力が発生することから、半導体ウエハ100を破損させてしまうことがある。それに対して、半導体ウエハ100が搬送方向に対して略垂直に支持されていれば、半導体ウエハ100に生じる温度差は小さく抑えられ、半導体ウエハ100に過大な熱応力が生じることが防止される。
ただし、半導体ウエハ100の搬送速度が非常に低速であるなど、半導体ウエハ100に生じる温度差が小さい場合は、半導体ウエハ100を必ずしも垂直に支持する必要はない。この場合、複数の搬送シャフト40の位置関係を調整することで、半導体ウエハ100を搬送方向に対して斜めに支持しながら搬送することもできる。この構成であると、加熱炉12の断面積を比較的に小さくすることができる。
Further, in the heat treatment apparatus 10 of the present embodiment, the semiconductor wafer 100 to be transferred is supported perpendicular to the transfer direction. The temperature in the heating furnace 12 decreases toward the carry-in port 12a or the carry-out port 12b. Therefore, a temperature gradient is generated in the heating furnace 12 along the transfer direction of the semiconductor wafer 100. In this case, for example, when the semiconductor wafer 100 is held in parallel with the transport direction, between the portion located in the front of the semiconductor wafer 100 in the transport direction and the portion located in the rear of the semiconductor wafer 100 in the transport direction, A relatively large temperature difference occurs. When such a temperature difference occurs in the semiconductor wafer 100, a large thermal stress is generated in the semiconductor wafer 100, which may damage the semiconductor wafer 100. On the other hand, if the semiconductor wafer 100 is supported substantially perpendicularly to the transport direction, the temperature difference generated in the semiconductor wafer 100 is suppressed to be small, and excessive thermal stress is prevented from being generated in the semiconductor wafer 100.
However, when the temperature difference generated in the semiconductor wafer 100 is small, such as when the transfer speed of the semiconductor wafer 100 is very low, the semiconductor wafer 100 does not necessarily need to be supported vertically. In this case, the semiconductor wafer 100 can be transported while being supported obliquely with respect to the transport direction by adjusting the positional relationship between the plurality of transport shafts 40. With this configuration, the cross-sectional area of the heating furnace 12 can be made relatively small.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、安定ガス供給管20、反応ガス供給管24、ガス排出管28の構成は、適宜変更することができる。図5に、その変形例を示す。図5に示す変形例のように、窒素供給装置22に接続された安定ガス供給管20を、加熱炉12の壁部を貫通するように配設することができる。この場合、複数の安定ガス供給管20を、加熱炉12の全体に亘って配設するとよい。また、酸素供給装置26に接続された反応ガス供給管24についても、加熱炉12の壁部を貫通するように配設することができる。この場合、複数の反応ガス供給管24を、加熱炉12の中間部分のみに配設するとよい。さらに、ガス排出管28についても、加熱炉12の中央位置で、加熱炉12の壁部を貫通するように配設することができる。
Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
For example, the configurations of the stable gas supply pipe 20, the reaction gas supply pipe 24, and the gas discharge pipe 28 can be changed as appropriate. FIG. 5 shows a modification thereof. As in the modification shown in FIG. 5, the stable gas supply pipe 20 connected to the nitrogen supply device 22 can be disposed so as to penetrate the wall portion of the heating furnace 12. In this case, a plurality of stable gas supply pipes 20 may be disposed over the entire heating furnace 12. Further, the reaction gas supply pipe 24 connected to the oxygen supply device 26 can also be disposed so as to penetrate the wall portion of the heating furnace 12. In this case, the plurality of reaction gas supply pipes 24 may be disposed only in the middle portion of the heating furnace 12. Further, the gas discharge pipe 28 can also be disposed so as to penetrate the wall portion of the heating furnace 12 at the center position of the heating furnace 12.

また、加熱炉12には、さらに多数のヒータ14を配設することができる。図6にその変形例を示す。図6に示す変形例では、リング形状を有する6つのヒータ14が、加熱炉12の軸方向に沿って配設されている。さらに、この変形例では、搬出口12bに連なる区間で、ヒータ14が配設されていない。この構成によると、ヒータ14が存在しない区間も含め、搬送方向に沿って7区間に分けて温度勾配を形成することができる。なお、加熱炉12に設けるヒータ14の数は、逆に少なくすることも可能であり、少なくとも1つのヒータ14を第2区間S2(図1参照)に設ければ、搬送方向に沿って温度上昇する第1区間S1(図1参照)と、搬送方向に沿って温度が略一定の第2区間S2と、搬送方向に沿って温度低下する第1区間S3を実現することができる。   In addition, a larger number of heaters 14 can be disposed in the heating furnace 12. FIG. 6 shows a modification thereof. In the modification shown in FIG. 6, six heaters 14 having a ring shape are arranged along the axial direction of the heating furnace 12. Furthermore, in this modification, the heater 14 is not provided in the section that continues to the carry-out port 12b. According to this configuration, the temperature gradient can be formed in seven sections along the transport direction including the section where the heater 14 is not present. Note that the number of heaters 14 provided in the heating furnace 12 can be reduced conversely. If at least one heater 14 is provided in the second section S2 (see FIG. 1), the temperature rises along the conveyance direction. The first section S1 (see FIG. 1), the second section S2 whose temperature is substantially constant along the transport direction, and the first section S3 where the temperature decreases along the transport direction can be realized.

また、搬送シャフト40には、複数の螺旋溝42を並行するように形成することもできる。即ち、多条の螺旋溝42を形成してもよい。螺旋溝42が一条である場合、搬送シャフト40が一回転する毎に、一枚の半導体ウエハ100を搬入、搬出することができる。それに対して、例えば螺旋溝42が二条である場合、搬送シャフト40が半回転する毎に、一枚の半導体ウエハ100を搬入、搬出させることができる。   In addition, a plurality of spiral grooves 42 can be formed in the conveying shaft 40 in parallel. In other words, multiple spiral grooves 42 may be formed. When the spiral groove 42 is a single line, the semiconductor wafer 100 can be loaded and unloaded every time the conveyance shaft 40 rotates once. On the other hand, for example, when the spiral groove 42 has two strips, each time the transport shaft 40 makes a half rotation, one semiconductor wafer 100 can be loaded and unloaded.

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.

熱処理装置の構成を示す模式図。The schematic diagram which shows the structure of the heat processing apparatus. 図1中のII−II線断面図。II-II sectional view taken on the line in FIG. 加熱炉内の搬送方向における温度分布を示す図。The figure which shows the temperature distribution in the conveyance direction in a heating furnace. 搬送シャフトを拡大して示す図。The figure which expands and shows a conveyance shaft. 安定ガス供給管、反応ガス供給管、ガス排出管の構成を変形した変形例を示す図。The figure which shows the modification which deform | transformed the structure of the stable gas supply pipe | tube, the reactive gas supply pipe | tube, and the gas exhaust pipe. ヒータの構成を変形した変形例を示す図。The figure which shows the modification which changed the structure of the heater.

符号の説明Explanation of symbols

10:熱処理装置
12:加熱炉
12a:搬入口
12b:搬出口
14:ヒータ
20:安定ガス供給管
22:窒素供給装置
24:反応ガス供給管
26:酸素供給装置
28:ガス排出管
31:第1酸素計
32:第2酸素計
40:搬送シャフト
42:螺旋溝
42a:螺旋溝42の底面
48:モータ
100:半導体ウエハ
100e:外周縁
10: Heat treatment apparatus 12: Heating furnace 12a: Carrying inlet 12b: Carrying outlet 14: Heater 20: Stable gas supply pipe 22: Nitrogen supply apparatus 24: Reaction gas supply pipe 26: Oxygen supply apparatus 28: Gas discharge pipe 31: First Oxygen meter 32: second oxygen meter 40: transfer shaft 42: spiral groove 42a: bottom surface 48 of spiral groove 42: motor 100: semiconductor wafer 100e: outer peripheral edge

Claims (5)

半導体ウエハを熱処理するための熱処理装置であって、
半導体ウエハを搬入可能な搬入口から半導体ウエハを搬出可能な搬出口まで伸びる管状の加熱炉と、
前記搬入口から前記加熱炉内を通って前記搬出口まで伸びる複数の搬送シャフトと、
前記複数の搬送シャフトをそれぞれ回転させるアクチュエータを備え、
前記複数の搬送シャフトは、半導体ウエハの外周縁に当接する位置関係で配設されているとともに、各々の搬送シャフトには、半導体ウエハの外周縁を受入可能な螺旋溝が形成されていることを特徴とする熱処理装置。
A heat treatment apparatus for heat treating a semiconductor wafer,
A tubular heating furnace extending from a carry-in port capable of carrying in a semiconductor wafer to a carry-out port capable of carrying out a semiconductor wafer;
A plurality of transfer shafts extending from the carry-in port to the carry-out port through the heating furnace;
An actuator for rotating each of the plurality of transport shafts;
The plurality of transfer shafts are disposed in a positional relationship in contact with the outer peripheral edge of the semiconductor wafer, and each transfer shaft is formed with a spiral groove capable of receiving the outer peripheral edge of the semiconductor wafer. A heat treatment device characterized.
前記螺旋溝のリードは、搬送シャフトの軸方向に沿って変化することを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置。   The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the lead of the spiral groove changes along the axial direction of the transport shaft. 前記螺旋溝のリードは、前記加熱炉の中間区間に位置する範囲で短くなっていることを特徴とする請求項2に記載の熱処理装置。   The heat treatment apparatus according to claim 2, wherein the lead of the spiral groove is shortened in a range located in an intermediate section of the heating furnace. 前記複数の搬送シャフトには、同一方向に旋回する螺旋溝がそれぞれ形成されており、
前記アクチュエータは、複数の搬送シャフトを同一方向にそれぞれ回転させることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の熱処理装置。
The plurality of conveying shafts are respectively formed with spiral grooves that rotate in the same direction,
The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the actuator rotates a plurality of conveyance shafts in the same direction.
前記螺旋溝の内面の少なくとも一部には、凹凸が形成されていることを特徴とする請求項4に記載の熱処理装置。   The heat treatment apparatus according to claim 4, wherein unevenness is formed on at least a part of the inner surface of the spiral groove.
JP2008327724A 2008-12-24 2008-12-24 Thermal treatment apparatus of semiconductor wafer Pending JP2010153468A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008327724A JP2010153468A (en) 2008-12-24 2008-12-24 Thermal treatment apparatus of semiconductor wafer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008327724A JP2010153468A (en) 2008-12-24 2008-12-24 Thermal treatment apparatus of semiconductor wafer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010153468A true JP2010153468A (en) 2010-07-08

Family

ID=42572270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008327724A Pending JP2010153468A (en) 2008-12-24 2008-12-24 Thermal treatment apparatus of semiconductor wafer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010153468A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016109366A (en) * 2014-12-08 2016-06-20 曙ブレーキ工業株式会社 Heat treatment device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016109366A (en) * 2014-12-08 2016-06-20 曙ブレーキ工業株式会社 Heat treatment device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100241293B1 (en) Temperature controlling method and apparatus for rapid thermal process
US8822240B2 (en) Temperature detecting apparatus, substrate processing apparatus and method of manufacturing semiconductor device
KR100780301B1 (en) Susceptor of equipment for gas phase thin film growth and equipment for gas phase thin film growth using the susceptor
KR101699690B1 (en) Quartz window having gas feed and processing equipment incorporating same
KR100217542B1 (en) Thermal processing method
TWI303083B (en)
JP2011066318A (en) Heat processing apparatus
JPH07312351A (en) Heat-treatment method
JP2010153468A (en) Thermal treatment apparatus of semiconductor wafer
JP3333577B2 (en) Heat treatment boat and vertical heat treatment equipment
JP4558031B2 (en) Heat treatment apparatus and heat treatment method
JP2000269137A (en) Semiconductor manufacturing apparatus and wafer handling method
JP2002110556A (en) Heat treatment apparatus
JP2007242850A (en) Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method
JP2005183823A (en) Substrate processing equipment
JP2010123702A (en) Thermal processing apparatus for semiconductor wafer
JP2008117810A (en) Heat treatment apparatus, and method of acquiring heating condition in the heat treatment apparatus
TWI793235B (en) Heat treatment furnace and manufacturing method thereof
JPH0799164A (en) Apparatus and method for heat treatment
JP2020088322A (en) Epitaxial wafer manufacturing method and device
TWI640754B (en) Temperature measuring method and heat processing apparatus
JP3084232B2 (en) Vertical heat treatment equipment
JP2006186049A (en) Substrate processing apparatus
WO2019138890A1 (en) Heat treatment furnace and method for manufacturing same
JP2008028014A (en) Vertical diffusion furnace