JP2553364B2 - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
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- JP2553364B2 JP2553364B2 JP62272403A JP27240387A JP2553364B2 JP 2553364 B2 JP2553364 B2 JP 2553364B2 JP 62272403 A JP62272403 A JP 62272403A JP 27240387 A JP27240387 A JP 27240387A JP 2553364 B2 JP2553364 B2 JP 2553364B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、熱処理装置に関する。
（従来の技術） 例えば半導体ウエハの熱処理工程では、発熱自在なヒ
ーター線を巻回した反応管内に、この反応管の長手方向
に対して垂直に複数枚の半導体ウエハを配列搭載したボ
ートを挿入設定し、上記ヒーター線の発熱により半導体
ウエハを加熱して熱処理を行なう装置が一般的に用いら
れている。
ーター線を巻回した反応管内に、この反応管の長手方向
に対して垂直に複数枚の半導体ウエハを配列搭載したボ
ートを挿入設定し、上記ヒーター線の発熱により半導体
ウエハを加熱して熱処理を行なう装置が一般的に用いら
れている。
このような熱処理は、円筒状の反応管の外周に均熱管
を設け、その外周にコイル状のヒーターを巻回し、更に
その外周に断熱材を設けて構成された熱処理炉内に、半
導体ウエハを複数枚搭載したボートを搬入し、上記ヒー
ターの両端に電力を印加してヒーターを加熱し、このヒ
ーターの発熱により上記半導体ウエハを熱処理するもの
である。しかし、このような方法では上記反応管内部の
温度が均一にならなかった。
を設け、その外周にコイル状のヒーターを巻回し、更に
その外周に断熱材を設けて構成された熱処理炉内に、半
導体ウエハを複数枚搭載したボートを搬入し、上記ヒー
ターの両端に電力を印加してヒーターを加熱し、このヒ
ーターの発熱により上記半導体ウエハを熱処理するもの
である。しかし、このような方法では上記反応管内部の
温度が均一にならなかった。
複数枚のウエハの成膜を均一にするためには、上記反
応管内部の温度分布を均一とし、この均一状態で上記ウ
エハの熱処理を行なう必要がある。そのため従来は、上
記ヒーターを３ゾーン分割即ちレフトゾーン・センター
ゾーン・ライトゾーンにゾーン分割し、各々のゾーンに
温度制御手段を設けて温度制御を行ない、更に上記反応
管両端部のヒーターの巻回を密状態として外側への放熱
を抑え、反応管内部を均熱化していた。
応管内部の温度分布を均一とし、この均一状態で上記ウ
エハの熱処理を行なう必要がある。そのため従来は、上
記ヒーターを３ゾーン分割即ちレフトゾーン・センター
ゾーン・ライトゾーンにゾーン分割し、各々のゾーンに
温度制御手段を設けて温度制御を行ない、更に上記反応
管両端部のヒーターの巻回を密状態として外側への放熱
を抑え、反応管内部を均熱化していた。
また、実開昭60−25140号公報では、ヒーターを反応
管の長手方向に沿って少なくとも５ゾーンに分割して各
ゾーン毎に所定電圧を印加することにより反応管内部を
均熱化する技術が開示されている。
管の長手方向に沿って少なくとも５ゾーンに分割して各
ゾーン毎に所定電圧を印加することにより反応管内部を
均熱化する技術が開示されている。
また、反応管の中央部から端部方向へ放熱してしまう
ことにより発生する端部温度の低下を防止するために、
上記反応管の両端部のヒーター線を密状態に巻回し、両
端部の温度を高温に設定する技術が、実公昭54−43650
号公報に開示されている。
ことにより発生する端部温度の低下を防止するために、
上記反応管の両端部のヒーター線を密状態に巻回し、両
端部の温度を高温に設定する技術が、実公昭54−43650
号公報に開示されている。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記従来の技術では、均熱ゾーンを得る
ことはできるが、その均熱長が反応管の長さに比べて短
かく、上記ウエハの成膜を均一とするためには短かい均
熱ゾーン内で熱処理を行なわなければならないために、
１回に処理するウエハに制限があり、スループットが低
下するという問題点があった。
ことはできるが、その均熱長が反応管の長さに比べて短
かく、上記ウエハの成膜を均一とするためには短かい均
熱ゾーン内で熱処理を行なわなければならないために、
１回に処理するウエハに制限があり、スループットが低
下するという問題点があった。
また、上記実開昭60−25140号公報で開示された技術
では、ヒーターを５ゾーン以上にゾーン分割して温度制
御を行なうために、各ゾーン毎に温度制御機構を必要と
してコストが増大するという問題点があった。
では、ヒーターを５ゾーン以上にゾーン分割して温度制
御を行なうために、各ゾーン毎に温度制御機構を必要と
してコストが増大するという問題点があった。
本発明は上記点に対処してなされたもので、長い均熱
長を低コストで実現することによりスループットの向上
を可能とした熱処理装置を得るものである。
長を低コストで実現することによりスループットの向上
を可能とした熱処理装置を得るものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、複数の被処理体を収容する反応管の外周に
前記被処理体に対して均熱領域を形成するためのコイル
状ヒータを設け、このコイル状ヒータの両端部のコイル
ピッチを相対的に密にして高温加熱部を設けた熱処理装
置において、前記ヒータの両端部を除く中間部のコイル
ピッチについては、前記中間部の中央部のピッチをその
他の部分のピッチよりも密に構成したことを特徴とす
る。
前記被処理体に対して均熱領域を形成するためのコイル
状ヒータを設け、このコイル状ヒータの両端部のコイル
ピッチを相対的に密にして高温加熱部を設けた熱処理装
置において、前記ヒータの両端部を除く中間部のコイル
ピッチについては、前記中間部の中央部のピッチをその
他の部分のピッチよりも密に構成したことを特徴とす
る。
また、複数枚の被処理体を収容する反応管の外周に前
記被処理体に対して均熱領域を形成するためのコイル状
ヒータを設け、このコイル状ヒータの両端部のコイルピ
ッチを相対的に密にした熱処理装置において、前記ヒー
タの両端部を除く中間部について、相対的に疎の部分を
形成した定温加熱部分と密の部分を形成した高温加熱部
分とを設けたことを特徴とするものである。
記被処理体に対して均熱領域を形成するためのコイル状
ヒータを設け、このコイル状ヒータの両端部のコイルピ
ッチを相対的に密にした熱処理装置において、前記ヒー
タの両端部を除く中間部について、相対的に疎の部分を
形成した定温加熱部分と密の部分を形成した高温加熱部
分とを設けたことを特徴とするものである。
（作用効果） ヒーターの両端部を除く中間部のコイルピッチについ
ては、前記中間部の中央部のピッチをその他の部分のピ
ッチよりも密に構成したことにより、中央部の密状態ヒ
ータ線で中間部の温度を上昇させて、上記反応管内部温
度を広範囲の渡って均一にすることができる。そのた
め、この熱処理において従来より多数の被加熱体を同一
の条件で処理することが可能となり、スループットを向
上することができる効果が得られる。
ては、前記中間部の中央部のピッチをその他の部分のピ
ッチよりも密に構成したことにより、中央部の密状態ヒ
ータ線で中間部の温度を上昇させて、上記反応管内部温
度を広範囲の渡って均一にすることができる。そのた
め、この熱処理において従来より多数の被加熱体を同一
の条件で処理することが可能となり、スループットを向
上することができる効果が得られる。
（実 施 例） 以下、本発明装置を半導体ウエハの熱処理工程に適用
した一実施例につき図面を参照して説明する。
した一実施例につき図面を参照して説明する。
例えば直径172mm、長さ1702mmの石英或いは炭化シリ
コン製反応管（１）内に被加熱体例えば半導体ウエハ
（２）を複数枚例えば100〜150枚程度を上記反応管
（１）の長手方向に対して所定の間隔をおいて石英ボー
ト（３）上に設定配置可能な構成になっている。このウ
エハ（２）を搭載した石英ボート（３）を搬入出可能な
如く、上記反応管（１）の一端側は開閉自在に設けられ
ており、また、反応管（１）の他端には、この反応管
（１）内に反応ガスを供給するためのガス供給管（４）
が接続されている。この反応管（１）の外周には例えば
炭化シリコン製均熱管（５）が設けられ、更にその外周
には上記均熱管（５）と非接触状態にヒーター線（６）
が螺旋状に巻回されている。このヒーター線（６）はＬ
（レフト）ゾーン・Ｃ（センター）ゾーン・Ｒ（ライ
ト）ゾーンに分割され、夫々のゾーン端部から引き出し
線（７）が外部へ取出されて図示しない電源に接続して
いる。また、このヒーター線（６）は、上記反応管
（１）の両端部温度を他の部分より高温に設定するため
に、長手方向の両端部を密状態に巻回し、更に両端部を
除く中間部において、中央部の巻線部分を密状態に設定
している。このようなヒーター線（６）の外周には、上
記ヒーター線（６）からの外部への放熱防止のために断
熱材（８）が設けられている。更にこの断熱材（８）の
外周には、この断熱材（８）を冷却するための冷却機構
（９）が設けられ、外部の加熱による危険を防止するこ
とができる。このようにして熱処理装置が構成されてい
る。
コン製反応管（１）内に被加熱体例えば半導体ウエハ
（２）を複数枚例えば100〜150枚程度を上記反応管
（１）の長手方向に対して所定の間隔をおいて石英ボー
ト（３）上に設定配置可能な構成になっている。このウ
エハ（２）を搭載した石英ボート（３）を搬入出可能な
如く、上記反応管（１）の一端側は開閉自在に設けられ
ており、また、反応管（１）の他端には、この反応管
（１）内に反応ガスを供給するためのガス供給管（４）
が接続されている。この反応管（１）の外周には例えば
炭化シリコン製均熱管（５）が設けられ、更にその外周
には上記均熱管（５）と非接触状態にヒーター線（６）
が螺旋状に巻回されている。このヒーター線（６）はＬ
（レフト）ゾーン・Ｃ（センター）ゾーン・Ｒ（ライ
ト）ゾーンに分割され、夫々のゾーン端部から引き出し
線（７）が外部へ取出されて図示しない電源に接続して
いる。また、このヒーター線（６）は、上記反応管
（１）の両端部温度を他の部分より高温に設定するため
に、長手方向の両端部を密状態に巻回し、更に両端部を
除く中間部において、中央部の巻線部分を密状態に設定
している。このようなヒーター線（６）の外周には、上
記ヒーター線（６）からの外部への放熱防止のために断
熱材（８）が設けられている。更にこの断熱材（８）の
外周には、この断熱材（８）を冷却するための冷却機構
（９）が設けられ、外部の加熱による危険を防止するこ
とができる。このようにして熱処理装置が構成されてい
る。
次に、上述した熱処理装置による半導体ウエハの熱処
理方法を説明する。
理方法を説明する。
まず、石英ボート（３）上に複数枚例えば100〜150枚
程度の被加熱体例えば６インチ半導体ウエハ（２）を自
動搭載し、このボート（３）を反応管（１）内に搬入す
る。搬入手段はソフトランデイング技術を用いる。そし
て、予め定められた位置に上記ウエハ（２）を設定して
上記反応管（１）内部を気密状態にする。そして、上記
反応管（１）外周に設けられているヒーター線（６）に
図示しない電源からトータルパワー例えば9.80〔KW〕で
熱入力比例えば（レフト）ゾーン:C（センター）ゾー
ン:R（ライト）ゾーン＝1:2.3:5:1で供給する。この
時、従来のヒーター線は、その長手方向に例えばＬゾー
ンを434mm,Cゾーンを834mm,Rゾーンを434mmと設定し、
この各ゾーンにトータルパワー9.80〔KW〕を供給して、
より多数のウエハを一括処理するためのより長い温度一
定範囲即ち均熱長を得るために熱入力比を測定した結
果、第２図に示すようになり、同一温度で複数枚のウエ
ハを処理できる熱入力比L:C:R＝1:1.7:1で一括処理を行
なっていた。このヒーター線の巻回は、外側へ放熱する
熱量を抑えるために中央部に対して外側を密にしてい
た。しかしこの結果、Ｃゾーン付近では838mm程度の均
熱が得られるが、反応管の全長に対して均熱ゾーンが短
かいという問題があり、これを解決するために例えばＬ
ゾーンを326mm,Cゾーンを1050mm,Rゾーンを326mmと設定
し、トータルパワー9.80〔KW〕を供給した結果、第３図
に示すように均熱長が熱入力比L:C:R＝1:2.4:1で長くな
る。
程度の被加熱体例えば６インチ半導体ウエハ（２）を自
動搭載し、このボート（３）を反応管（１）内に搬入す
る。搬入手段はソフトランデイング技術を用いる。そし
て、予め定められた位置に上記ウエハ（２）を設定して
上記反応管（１）内部を気密状態にする。そして、上記
反応管（１）外周に設けられているヒーター線（６）に
図示しない電源からトータルパワー例えば9.80〔KW〕で
熱入力比例えば（レフト）ゾーン:C（センター）ゾー
ン:R（ライト）ゾーン＝1:2.3:5:1で供給する。この
時、従来のヒーター線は、その長手方向に例えばＬゾー
ンを434mm,Cゾーンを834mm,Rゾーンを434mmと設定し、
この各ゾーンにトータルパワー9.80〔KW〕を供給して、
より多数のウエハを一括処理するためのより長い温度一
定範囲即ち均熱長を得るために熱入力比を測定した結
果、第２図に示すようになり、同一温度で複数枚のウエ
ハを処理できる熱入力比L:C:R＝1:1.7:1で一括処理を行
なっていた。このヒーター線の巻回は、外側へ放熱する
熱量を抑えるために中央部に対して外側を密にしてい
た。しかしこの結果、Ｃゾーン付近では838mm程度の均
熱が得られるが、反応管の全長に対して均熱ゾーンが短
かいという問題があり、これを解決するために例えばＬ
ゾーンを326mm,Cゾーンを1050mm,Rゾーンを326mmと設定
し、トータルパワー9.80〔KW〕を供給した結果、第３図
に示すように均熱長が熱入力比L:C:R＝1:2.4:1で長くな
る。
しかし、この均熱長では±３℃程度のバラツキがある
ため、上記ヒーター線（６）を両端部の巻回が他の部分
より密状態で更に中央部の巻回も例えば５〜15％程度密
状態とする。このように構成したヒーター線（６）に、
上記と同様にトータルパワー9.80〔KW〕で熱入力比L:C:
R＝1:2.4:1で加熱する。すると第４図に示すように±0.
5℃の均熱長が1180mm程度となり、従来の均熱長約838mm
程度に対して40％程度長い均熱長を得ることができ、こ
の結果従来の一括ウエハ処理枚数をより多数とすること
が可能となりスループットが向上する。
ため、上記ヒーター線（６）を両端部の巻回が他の部分
より密状態で更に中央部の巻回も例えば５〜15％程度密
状態とする。このように構成したヒーター線（６）に、
上記と同様にトータルパワー9.80〔KW〕で熱入力比L:C:
R＝1:2.4:1で加熱する。すると第４図に示すように±0.
5℃の均熱長が1180mm程度となり、従来の均熱長約838mm
程度に対して40％程度長い均熱長を得ることができ、こ
の結果従来の一括ウエハ処理枚数をより多数とすること
が可能となりスループットが向上する。
このように上記ウエハ（２）を加熱し、ガス供給管
（４）から反応ガスを供給して上記ウエハ（２）の熱処
理を行なう。この時第４図に示す特性は1200℃程度の均
熱を示すものであるが、この設定温度800℃及び1400℃
として測定した結果、上記の1200℃の場合とほぼ同特性
で800℃及び1400℃に長い均熱長を形成することがで
き、所望の温度に長い均熱長を形成することが可能であ
ることが判った。一般にＬゾーン又はＲゾーンの熱入力
比を大きくすると、中央部温度は外側と比べて下降する
が、外側への放熱は抑えられており、熱的に安定した状
態となっている。この状態でＣゾーンの中央部へ加熱す
ると中央部の温度が上昇し、均熱特性が得られる。この
中央部へ加熱する手段として、反応管両端部及び中央部
の巻回ヒーター線（６）を密状態とし、その他の部分を
疎状態とすることにより行なうが、このヒーター線
（６）を例えばＬゾーンで26ターン,Cゾーンで46ター
ン,Rゾーンで26ターンと設定して、この巻回数を変化さ
せずに上記両端部及び中央部のヒーター線（６）の巻回
を密状態としたり、又は、Ｌゾーンで26ターン、Ｃゾー
ンで43ターン、Ｒゾーンで26ターンと設定して、上記中
央部のヒーター線（６）巻回数を５〜15％程度例えば各
３ターンずつ増やして密状態にするなどしてヒーター線
（６）を形成することにより、複数電源で複数箇所の温
度制御する場合と比べ、ヒーター線（６）構造の変化の
みで上記と同様に部分的な温度設定が可能となるため、
複数の電源及び温度制御手段を必要とせず、装置を低コ
ストにより構成することができる。
（４）から反応ガスを供給して上記ウエハ（２）の熱処
理を行なう。この時第４図に示す特性は1200℃程度の均
熱を示すものであるが、この設定温度800℃及び1400℃
として測定した結果、上記の1200℃の場合とほぼ同特性
で800℃及び1400℃に長い均熱長を形成することがで
き、所望の温度に長い均熱長を形成することが可能であ
ることが判った。一般にＬゾーン又はＲゾーンの熱入力
比を大きくすると、中央部温度は外側と比べて下降する
が、外側への放熱は抑えられており、熱的に安定した状
態となっている。この状態でＣゾーンの中央部へ加熱す
ると中央部の温度が上昇し、均熱特性が得られる。この
中央部へ加熱する手段として、反応管両端部及び中央部
の巻回ヒーター線（６）を密状態とし、その他の部分を
疎状態とすることにより行なうが、このヒーター線
（６）を例えばＬゾーンで26ターン,Cゾーンで46ター
ン,Rゾーンで26ターンと設定して、この巻回数を変化さ
せずに上記両端部及び中央部のヒーター線（６）の巻回
を密状態としたり、又は、Ｌゾーンで26ターン、Ｃゾー
ンで43ターン、Ｒゾーンで26ターンと設定して、上記中
央部のヒーター線（６）巻回数を５〜15％程度例えば各
３ターンずつ増やして密状態にするなどしてヒーター線
（６）を形成することにより、複数電源で複数箇所の温
度制御する場合と比べ、ヒーター線（６）構造の変化の
みで上記と同様に部分的な温度設定が可能となるため、
複数の電源及び温度制御手段を必要とせず、装置を低コ
ストにより構成することができる。
上記実施例では半導体ウエハの熱処理について説明し
たが、拡散処理，酸化処理,CVD処理等何れの熱処理でも
よく、また、半導体ウエハの熱処理に限定するものでは
なく、何れの被加熱体でも同様な効果が得られる。
たが、拡散処理，酸化処理,CVD処理等何れの熱処理でも
よく、また、半導体ウエハの熱処理に限定するものでは
なく、何れの被加熱体でも同様な効果が得られる。
以上述べたようにこの実施例によれば、反応管の中央
部の巻回ヒーター線を他の部分よりも密状態に設定した
ことにより、両端部の高温設定により外側への放熱を抑
えて熱的に安定した状態とし、中央部の密状態ヒーター
線で中央部の温度を上昇させて、上記反応管内部温度を
広範囲に渡って均一とすることができ、１回の熱処理に
おいて更に多数の被加熱体を同一条件で処理することが
可能となり、スループットを向上することができる効果
が得られる。
部の巻回ヒーター線を他の部分よりも密状態に設定した
ことにより、両端部の高温設定により外側への放熱を抑
えて熱的に安定した状態とし、中央部の密状態ヒーター
線で中央部の温度を上昇させて、上記反応管内部温度を
広範囲に渡って均一とすることができ、１回の熱処理に
おいて更に多数の被加熱体を同一条件で処理することが
可能となり、スループットを向上することができる効果
が得られる。
また、両端部及び中央部に複数の電源及び温度制御手
段を必要としないため、装置を低コストにより構成する
ことができる。
段を必要としないため、装置を低コストにより構成する
ことができる。
第１図は本発明装置の一実施例を説明するための熱処理
装置の概略図、第２図は従来の熱処理装置による均熱長
を示すグラフ、第３図は第１図のヒーター線の巻回比を
Ｌゾーン:Cゾーン:Rゾーン＝1:2.4:1とした時の熱特性
を示す曲線図、第４図は第１図の均熱データを示す曲線
図である。 １……反応管、２……ウエハ、 ６……ヒーター線、７……引き出し線。
装置の概略図、第２図は従来の熱処理装置による均熱長
を示すグラフ、第３図は第１図のヒーター線の巻回比を
Ｌゾーン:Cゾーン:Rゾーン＝1:2.4:1とした時の熱特性
を示す曲線図、第４図は第１図の均熱データを示す曲線
図である。 １……反応管、２……ウエハ、 ６……ヒーター線、７……引き出し線。
Claims (2)
- 【請求項１】複数の被処理体を収容する反応管の外周に
前記被処理体に対して均熱領域を形成するためのコイル
状ヒータを設け、このコイル状ヒータの両端部のコイル
ピッチを相対的に密にして高温加熱部を設けた熱処理装
置において、 前記ヒータの両端部を除く中間部のコイルピッチについ
ては、前記中間部の中央部のピッチをその他の部分のピ
ッチよりも密に構成したことを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項２】複数枚の被処理体を収容する反応管の外周
に前記被処理体に対して均熱領域を形成するためのコイ
ル状ヒータを設け、このコイル状ヒータの両端部のコイ
ルピッチを相対的に密にした熱処理装置において、 前記ヒータの両端部を除く中間部について、相対的に疎
の部分を形成した低温加熱部分と密の部分を形成した高
温加熱部分とを設けたことを特徴とする熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62272403A JP2553364B2 (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62272403A JP2553364B2 (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 熱処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01114032A JPH01114032A (ja) | 1989-05-02 |
| JP2553364B2 true JP2553364B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=17513415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62272403A Expired - Fee Related JP2553364B2 (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2553364B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5128515A (en) * | 1990-05-21 | 1992-07-07 | Tokyo Electron Sagami Limited | Heating apparatus |
| US5461214A (en) * | 1992-06-15 | 1995-10-24 | Thermtec, Inc. | High performance horizontal diffusion furnace system |
| KR101641278B1 (ko) * | 2015-04-14 | 2016-07-21 | 주식회사 뉴핫맥스 | 라인 히터 |
-
1987
- 1987-10-28 JP JP62272403A patent/JP2553364B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01114032A (ja) | 1989-05-02 |
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