JP2693465B2 - 半導体ウェハの処理装置 - Google Patents
半導体ウェハの処理装置Info
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- JP2693465B2 JP2693465B2 JP63033429A JP3342988A JP2693465B2 JP 2693465 B2 JP2693465 B2 JP 2693465B2 JP 63033429 A JP63033429 A JP 63033429A JP 3342988 A JP3342988 A JP 3342988A JP 2693465 B2 JP2693465 B2 JP 2693465B2
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- Japan
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- semiconductor wafer
- tube
- heater
- quartz tube
- quartz
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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、石英管を用いて半導体ウェハに酸化，熱処
理その他の処理を施す半導体ウェハの処理装置に関す
る。
理その他の処理を施す半導体ウェハの処理装置に関す
る。
（従来の技術） 集積回路を始めとする各種半導体装置の製造に際し、
半導体ウェハを1000℃程度の高温で処理する工程が多く
ある。例えば熱酸化や熱処理等である。この様な高温の
処理装置は通常、石英管を用いてこれにヒータを巻いて
構成される。この場合、石英管内に収容される半導体ウ
ェハの処理温度の均一性を高めるため、ヒータ周囲に断
熱材を設けたり、ヒータと石英管の間に均熱管を設ける
ことが行われる。ところが、このように断熱材や均熱管
を設けると処理装置全体の熱容量が大きくなるため、半
導体ウェハ処理を行う温度での均一性はよくなる反面、
昇降温に時間がかかるようになる。これは生産性の低下
をもたらすだけでなく、不純物拡散層の深さを浅く保つ
ことを難しくする。酸化や熱処理を行った後、処理装置
から半導体ウェハを引出して急速に冷却すると、半導体
ウェハ面内に大きい温度差が生じてスリップが発生した
り、反って変形したりするのでこれも問題である。
半導体ウェハを1000℃程度の高温で処理する工程が多く
ある。例えば熱酸化や熱処理等である。この様な高温の
処理装置は通常、石英管を用いてこれにヒータを巻いて
構成される。この場合、石英管内に収容される半導体ウ
ェハの処理温度の均一性を高めるため、ヒータ周囲に断
熱材を設けたり、ヒータと石英管の間に均熱管を設ける
ことが行われる。ところが、このように断熱材や均熱管
を設けると処理装置全体の熱容量が大きくなるため、半
導体ウェハ処理を行う温度での均一性はよくなる反面、
昇降温に時間がかかるようになる。これは生産性の低下
をもたらすだけでなく、不純物拡散層の深さを浅く保つ
ことを難しくする。酸化や熱処理を行った後、処理装置
から半導体ウェハを引出して急速に冷却すると、半導体
ウェハ面内に大きい温度差が生じてスリップが発生した
り、反って変形したりするのでこれも問題である。
一方昇降温の速度が速く、半導体ウェハのみを加熱す
る方式として、ランプ加熱方式が知られている。しかし
この方式は処理速度は速いものの、半導体ウェハと周囲
温度が異なる非平衡状態での加熱であるため、半導体ウ
ェハの不純物濃度に依存して昇温速度が異なる、等の欠
点がある。
る方式として、ランプ加熱方式が知られている。しかし
この方式は処理速度は速いものの、半導体ウェハと周囲
温度が異なる非平衡状態での加熱であるため、半導体ウ
ェハの不純物濃度に依存して昇温速度が異なる、等の欠
点がある。
また、ランプ加熱方式と先に述べた熱容量の大きい処
理装置の中間の昇降温速度を持つ処理装置も提案されて
いる。これは石英管の周囲に均熱管を設けずにヒータを
巻き、その外側を反射体で覆ったものである。しかしこ
の装置では別の問題が生じる。ヒータが石英管の外周に
隣接して配置されるため、ヒータからの不純物が石英管
を貫通して内部の半導体ウェハが汚染されるのである。
理装置の中間の昇降温速度を持つ処理装置も提案されて
いる。これは石英管の周囲に均熱管を設けずにヒータを
巻き、その外側を反射体で覆ったものである。しかしこ
の装置では別の問題が生じる。ヒータが石英管の外周に
隣接して配置されるため、ヒータからの不純物が石英管
を貫通して内部の半導体ウェハが汚染されるのである。
（発明が解決しようとする課題） 以上のように従来の半導体ウェハの熱処理装置は、半
導体ウェハの温度の均一性を保ちながら速やかな昇降温
を行うことが難しく、また平衡状態での熱処理で昇降温
を高速にしようとすると、半導体ウェハの汚染が問題と
なる。
導体ウェハの温度の均一性を保ちながら速やかな昇降温
を行うことが難しく、また平衡状態での熱処理で昇降温
を高速にしようとすると、半導体ウェハの汚染が問題と
なる。
本発明は、この様な問題を解決した半導体ウェハの処
理装置を提供することを目的とする。
理装置を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、石英管に対して、ヒータを設けて内部に配
置された半導体ウェハを平衡状態で熱処理する加熱部と
これに隣接する冷却部とを設け、冷却部は石英管の外周
を反射体で覆う構造としたことを特徴とする。
置された半導体ウェハを平衡状態で熱処理する加熱部と
これに隣接する冷却部とを設け、冷却部は石英管の外周
を反射体で覆う構造としたことを特徴とする。
（作用） 本発明によれば、熱容量の大きい平衡状態での熱処理
により均一性の優れた半導体ウェハ処理ができ、冷却部
は加熱部とは別の領域に熱容量の比較的小さい状態で構
成することによって、半導体ウェハの温度の均一性を損
わない範囲で高速の降温が可能になる。
により均一性の優れた半導体ウェハ処理ができ、冷却部
は加熱部とは別の領域に熱容量の比較的小さい状態で構
成することによって、半導体ウェハの温度の均一性を損
わない範囲で高速の降温が可能になる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、参考例の横型反応炉である。反応管である
石英管11は、図示のように内管111と外管112により構成
された二重管構造となっている。内管111，外管112に対
してそれぞれガス導入管12,13が設けられている。石英
管11の外周にはヒータ14が巻かれている。ヒータ14の外
側には反射体15が配置されている。反射体15は、石英管
の外周に金，白金，アルミニウムなどの金属膜を反射膜
として被覆して構成したものである。この様な反応管
に、石英ボード16に載せた複数枚の半導体ウェハ17を搬
入し、均熱領域に配置する。
石英管11は、図示のように内管111と外管112により構成
された二重管構造となっている。内管111，外管112に対
してそれぞれガス導入管12,13が設けられている。石英
管11の外周にはヒータ14が巻かれている。ヒータ14の外
側には反射体15が配置されている。反射体15は、石英管
の外周に金，白金，アルミニウムなどの金属膜を反射膜
として被覆して構成したものである。この様な反応管
に、石英ボード16に載せた複数枚の半導体ウェハ17を搬
入し、均熱領域に配置する。
例えば半導体ウェハ17に熱酸化膜を形成する場合に
は、例えばヒータ14により半導体ウェハを1000℃程度に
加熱し、ガス導入管12から酸素ガスを供給する。このと
き同時にガス導入管13から外管112には例えば乾燥窒素
ガスを導入する。所定時間の酸化を行った後、ヒータを
切って自然冷却する。
は、例えばヒータ14により半導体ウェハを1000℃程度に
加熱し、ガス導入管12から酸素ガスを供給する。このと
き同時にガス導入管13から外管112には例えば乾燥窒素
ガスを導入する。所定時間の酸化を行った後、ヒータを
切って自然冷却する。
この参考例によれば、石英管11の外周に均熱管等を設
けず直接ヒータ14を巻いているから、熱容量は比較的小
さい。ヒータ14の外側に反射体15を設けているため、炉
の昇温は速い。また熱容量が小さいが、反射体15がある
ために、酸化処理後の降温は半導体ウェハの温度分布が
不均一にならない程度に速いものとなる。また、ヒータ
14が直接石英管11に巻かれているが、石英管11を二重管
構造としてその外管112にガスを流しながら酸化処理を
行っているため、ヒータ15からの不純物による半導体ウ
ェハ17の汚染が防止され、良質の酸化膜が得られる。
けず直接ヒータ14を巻いているから、熱容量は比較的小
さい。ヒータ14の外側に反射体15を設けているため、炉
の昇温は速い。また熱容量が小さいが、反射体15がある
ために、酸化処理後の降温は半導体ウェハの温度分布が
不均一にならない程度に速いものとなる。また、ヒータ
14が直接石英管11に巻かれているが、石英管11を二重管
構造としてその外管112にガスを流しながら酸化処理を
行っているため、ヒータ15からの不純物による半導体ウ
ェハ17の汚染が防止され、良質の酸化膜が得られる。
第２図は、この参考例によりシリコン基板にシリコン
酸化膜を形成した時の得られた酸化膜の絶縁破壊耐圧を
測定した結果である。第２図には、反応管を二重管とし
ない従来例での結果を併せて示している。この実施例に
より、良質の酸化膜が得られていることがわかる。
酸化膜を形成した時の得られた酸化膜の絶縁破壊耐圧を
測定した結果である。第２図には、反応管を二重管とし
ない従来例での結果を併せて示している。この実施例に
より、良質の酸化膜が得られていることがわかる。
なお、外管112に流すガスは窒素に限らず、酸素，ア
ルゴン，塩化水素その他、半導体ウェハの特性に悪影響
を与えないものを用いることができる。
ルゴン，塩化水素その他、半導体ウェハの特性に悪影響
を与えないものを用いることができる。
第３図は、本発明の一実施例の横型反応炉である。こ
の実施例では、石英管21は長尺であり、その長手方向に
ガス導入管22側が加熱部Ａ、半導体ウェハの出入れを行
う石英キャップ29側が冷却部Ｂとなっている。加熱部Ａ
には、均熱管23を介してヒータ24が巻かれている。均熱
管23は例えば炭化硅素により形成されている。ヒータ24
は外部周辺の温度上昇を抑制するため、断熱材25で覆わ
れている。冷却部Ｂには、石英管21の外側に反射体28が
設けられている。反射体28は先の参考例と同様、金属膜
等の反射膜を被覆した石英管である。
の実施例では、石英管21は長尺であり、その長手方向に
ガス導入管22側が加熱部Ａ、半導体ウェハの出入れを行
う石英キャップ29側が冷却部Ｂとなっている。加熱部Ａ
には、均熱管23を介してヒータ24が巻かれている。均熱
管23は例えば炭化硅素により形成されている。ヒータ24
は外部周辺の温度上昇を抑制するため、断熱材25で覆わ
れている。冷却部Ｂには、石英管21の外側に反射体28が
設けられている。反射体28は先の参考例と同様、金属膜
等の反射膜を被覆した石英管である。
この様な反応炉構成として、例えば半導体ウェハの熱
酸化をおこなう場合、石英ボート26に複数枚の半導体ウ
ェハ27を載せて石英管21内の加熱部Ａに搬入し、酸素雰
囲気中で1000℃程度に加熱する。所定時間の酸化処理が
終了した後、ヒータ24を切ってその半導体ウェハ27を図
に矢印で示すように冷却部Ｂに移動させて冷却する。半
導体ウェハ27が500℃程度以下に冷却されてから、石英
キャップ29を開放して半導体ウェハ27を引出す。
酸化をおこなう場合、石英ボート26に複数枚の半導体ウ
ェハ27を載せて石英管21内の加熱部Ａに搬入し、酸素雰
囲気中で1000℃程度に加熱する。所定時間の酸化処理が
終了した後、ヒータ24を切ってその半導体ウェハ27を図
に矢印で示すように冷却部Ｂに移動させて冷却する。半
導体ウェハ27が500℃程度以下に冷却されてから、石英
キャップ29を開放して半導体ウェハ27を引出す。
第４図は、この実施例での半導体ウェハの冷却曲線を
従来例と比較して示したものである。（ｂ）に示す従来
例１は、熱容量が大きい処理装置でヒータを切ってその
まま炉内で自然冷却した場合である。（ｃ）に示す従来
例２は、ランプ加熱方式での冷却曲線である。（ａ）に
示す実施例は、これら従来例1,2の中間の降温速度で冷
却されることになる。
従来例と比較して示したものである。（ｂ）に示す従来
例１は、熱容量が大きい処理装置でヒータを切ってその
まま炉内で自然冷却した場合である。（ｃ）に示す従来
例２は、ランプ加熱方式での冷却曲線である。（ａ）に
示す実施例は、これら従来例1,2の中間の降温速度で冷
却されることになる。
この実施例によれば、熱処理後の半導体ウェハは加熱
部Ａに隣接する冷却部Ｂまで移動させて冷却される。冷
却部Ｂは、石英管21の外周に反射体28が配置されてい
て、その冷却速度が適度な値に設定されている。従って
半導体ウェハは温度の均一性を損わない範囲で高速の冷
却が行われる。これにより、スリップや反りの発生を防
止してしかも生産性を向上させることができる。
部Ａに隣接する冷却部Ｂまで移動させて冷却される。冷
却部Ｂは、石英管21の外周に反射体28が配置されてい
て、その冷却速度が適度な値に設定されている。従って
半導体ウェハは温度の均一性を損わない範囲で高速の冷
却が行われる。これにより、スリップや反りの発生を防
止してしかも生産性を向上させることができる。
以上においては、熱酸化を行う場合を説明したが、本
発明はその他、単なる熱処理を行う場合は勿論、CVDに
よる膜形成装置等、熱処理を伴う各種半導体ウェハ処理
装置に適用することができる。また、実施例では横型炉
を説明したが、縦型炉にも同様に適用できる。さらにま
た、多数枚のウェハを同時に処理する熱処理装置に限ら
ず、ランプ加熱方式等により、ウェハを１枚ずつ処理す
る枚葉式の熱処理装置に対しても適用可能である。
発明はその他、単なる熱処理を行う場合は勿論、CVDに
よる膜形成装置等、熱処理を伴う各種半導体ウェハ処理
装置に適用することができる。また、実施例では横型炉
を説明したが、縦型炉にも同様に適用できる。さらにま
た、多数枚のウェハを同時に処理する熱処理装置に限ら
ず、ランプ加熱方式等により、ウェハを１枚ずつ処理す
る枚葉式の熱処理装置に対しても適用可能である。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、処理装置の加熱部
と冷却部を分離して、冷却部は石英管の外周に反射体を
設ける構造とすることにより、半導体ウェハの温度分布
の均一性を保ちながら降温速度を速くして、生産性を向
上させることができる。
と冷却部を分離して、冷却部は石英管の外周に反射体を
設ける構造とすることにより、半導体ウェハの温度分布
の均一性を保ちながら降温速度を速くして、生産性を向
上させることができる。
第１図は、参考例の横型反応炉を示す図、第２図はこの
反応炉により得られたシリコン酸化膜の絶縁破壊耐圧分
布を従来例と比較して示す図、第３図は本発明の一実施
例の反応炉を示す図、第４図（ａ）〜（ｃ）はその反応
炉による半導体ウェハ冷却速度を従来例と比較して示す
図である。 11……石英管、111……内管、112……外管、12,13……
ガス導入管、14……ヒータ、15……反射体、16……石英
ボート、17……半導体ウェハ、21……石英管、22……ガ
ス導入管、23……均熱管、24……ヒータ、25……断熱
材、26……石英ボート、27……半導体ウェハ、28……反
射体、29……石英キャップ。
反応炉により得られたシリコン酸化膜の絶縁破壊耐圧分
布を従来例と比較して示す図、第３図は本発明の一実施
例の反応炉を示す図、第４図（ａ）〜（ｃ）はその反応
炉による半導体ウェハ冷却速度を従来例と比較して示す
図である。 11……石英管、111……内管、112……外管、12,13……
ガス導入管、14……ヒータ、15……反射体、16……石英
ボート、17……半導体ウェハ、21……石英管、22……ガ
ス導入管、23……均熱管、24……ヒータ、25……断熱
材、26……石英ボート、27……半導体ウェハ、28……反
射体、29……石英キャップ。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体ウェハを収容する石英管と、この石
英管の外周にヒータが設けられて内部の半導体ウェハを
加熱する加熱部と、この加熱部に隣接して設けられ、前
記石英管内の半導体ウェハを冷却する冷却部とを有し、
前記冷却部は前記石英管の外周を覆うように反射体を配
置して構成したことを特徴とする半導体ウェハの処理装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63033429A JP2693465B2 (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 半導体ウェハの処理装置 |
| US08/027,575 US5259883A (en) | 1988-02-16 | 1993-03-05 | Method of thermally processing semiconductor wafers and an apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63033429A JP2693465B2 (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 半導体ウェハの処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01207926A JPH01207926A (ja) | 1989-08-21 |
| JP2693465B2 true JP2693465B2 (ja) | 1997-12-24 |
Family
ID=12386306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63033429A Expired - Fee Related JP2693465B2 (ja) | 1988-02-16 | 1988-02-16 | 半導体ウェハの処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2693465B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10034829B2 (en) | 2010-10-27 | 2018-07-31 | Noxell Corporation | Semi-permanent mascara compositions |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5481270U (ja) * | 1977-11-21 | 1979-06-08 | ||
| JPH0219960Y2 (ja) * | 1984-11-30 | 1990-05-31 | ||
| JPS61183525U (ja) * | 1984-12-26 | 1986-11-15 |
-
1988
- 1988-02-16 JP JP63033429A patent/JP2693465B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01207926A (ja) | 1989-08-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |