JP2806315B2 - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JP2806315B2
JP2806315B2 JP7212921A JP21292195A JP2806315B2 JP 2806315 B2 JP2806315 B2 JP 2806315B2 JP 7212921 A JP7212921 A JP 7212921A JP 21292195 A JP21292195 A JP 21292195A JP 2806315 B2 JP2806315 B2 JP 2806315B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関し、特に複数の横型拡散炉からなる半導体製造装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来の横型拡散炉では、処理ガスの流量
については、プロセスコントロ−ラ−から選択されたプ
ログラムに指定されたとおりに、マスフロ−コントロ−
ラ−で調節しているが、一方、排気については、処理ガ
スの流量に関係なく、一方向に一定量だけ排気するとい
う方式が採用されていた。なお、この横型拡散炉では、
通常何段か重ねて設置する多段炉の場合が多いが、この
場合でも、全ての横型拡散炉を一括して、一定量だけ排
気する方式となっていた。(以下、この方式の拡散炉を
“従来例1の横型拡散炉”という。)
【0003】また、特開昭62−63421号公報には、横型
拡散炉の各炉の排気管にそれぞれ流量センサ−及び流量
調節機構を配設した横型拡散炉について記載されてい
る。(以下、この拡散炉を“従来例2の横型拡散炉”と
いう。)この従来例2の横型拡散炉について、図2を参
照して説明する。
【0004】従来例2の横型拡散炉は、図2に示すよう
に、拡散炉22の各排気部23に、排気圧制御装置26を付設
した排気管24aを配設し、この各排気管24aを共通の
気管24に接続した構成からなる。上記排気圧制御装置26
は、図示しないが、流量センサ−、流量調節弁、制御装
置より構成されている。なお、図2において、21はマス
フロ−コントロ−ラ−である。
【0005】上記従来例2の横型拡散炉で製品の処理を
行う場合について説明すると、マスフロ−コントロ−ラ
−21で設定した処理ガスを拡散炉22に導入し、一方、処
理の終わったガスは、排気部23から排気管24aを介して
共通の排気管24に排気するが、この際、排気管24aに付
設した排気圧制御装置26でそれぞれ独立して排気量を調
節する。このように、従来例2の横型拡散炉では、各拡
散炉22内をそれぞれ独立して所定のガス濃度となるよう
に制御することで、製品の拡散作用のバラツキを解消
し、品質の向上を図るようにしたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の従来
例1の横型拡散炉では、前記したとおり、処理ガスの流
量に関係なく一方向に一定量だけ排気するようになって
いるので、特に拡散炉の排気口付近では、ガスの流れが
均一でなく、偏りが生じたり、また、温度も不均一であ
るという問題があった。さらに、この横型拡散炉を複数
段重ねて設置する多段炉の場合には、全ての炉を一括し
て排気するため、上下にある他の炉の排気の影響を受け
るという欠点を有している。
【0007】一方、前述の従来例2の横型拡散炉では、
前記したとおり、拡散炉22の各排気管24aにそれぞれ独
立して排気圧制御装置26が付設されているので(前掲の
図2参照)、複数段重ねて設置する場合の上・下の拡散
炉の影響については緩和されるが、前記従来例1の横型
拡散炉の場合と同様、各炉の排気口付近でのガス濃度や
温度の不均一性が改善できないという欠点を有してい
る。
【0008】本発明は、上記問題点、欠点に鑑み成され
たものであって、本発明の技術的課題は、複数の横型拡
散炉において、排気部付近のガス流の偏りを解消し、該
ガス流を均一にし、これにより温度も均一にして、例え
ば半導体ウエハ−の酸化膜厚や熱処理量のバッチ間,バ
ッチ内,ウエハ−内の均一性を向上させることができる
半導体製造装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体製造
装置は、複数の横型拡散炉を使用し、各炉の排気部に2
以上の排気口を配設し、各排気口における排気圧を調節
する排気圧制御装置を付設し、複数の拡散炉の前記各排
気口又は各排気口に連結した排気管を共通の排気管に接
続して排気し、かつ複数の拡散炉全体の排気圧を調節す
る排気圧コントロ−ラ−を前記共通の排気管の排気下流
側端部に備え、処理ガス用のマスフロ−コントロ−ラ−
と処理プログラム用のプロセスコントロ−ラ−を連動さ
せて、これらの排気圧制御装置と排気圧コントロ−ラ−
を調節する機構を有している。
【0010】即ち、本発明は、 「複数の横型拡散炉からなる半導体製造装置において、(1) 各拡散炉の排気部に2以上の排気口を配設し、(2) 各排気口又は各排気口に連結した排気管に排気圧を
調節する排気圧制御装置を付設し、(3) 複数の拡散炉の前記各排気口又は各排気口に連結し
た排気管を共通の排気管 に接続して排気する構成とし、
かつ複数の拡散炉全体の排気量を調節する排気圧コント
ロ−ラ−を前記共通の排気管の排気下流側端部に備え、(4) 処理ガス用のマスフロ−コントロ−ラ−と前記排気
圧制御装置と前記排気圧コントロ−ラ−とをプロセスコ
ントロ−ラ−に連動させて処理ガスの排気を制御する機
構を備えてなる こと特徴とする半導体製造装置。」 を要旨とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体製造装置は、
前記したとおり、横型拡散炉の排気部に2以上の排気口
を配設することを特徴する。この排気口の数及び配設箇
所について、図3(A)〜(C)を参照して説明する。な
お、図3は、排気口の数及び配設箇所を説明する図であ
って、このうち(A)は、排気部の2箇所に排気口を配設
した図であり、(B)は、3箇所に排気口を配設した図で
あり、いずれも本発明の一実施態様を示す図である。ま
た、(C)は、排気部に排気口を1つ設けた従来例を示す
図である。
【0012】本発明において、排気口の数を2とする場
合、図3(A)に示すように、排気部31の上・下2箇所に
排気口32a,32bを配設することが好ましく、また、排
気口の数を3とする場合、図3(B)に示すように、排気
部31の3箇所に排気口32a,32b,32cを配設すること
が好ましい。(なお、本発明は、上記図3(A),(B)に
示す排気口の数及び配設箇所にのみ限定されるものでは
ない。)
【0013】従来例では、図3(C)に示すように、排気
部31の1箇所に排気口32を配設したものであるので、こ
の場合のガス流は、該図(C)の矢印に示すように、一方
向に偏ってしまうことになり、このため、排気口32付近
では、ガスの流れが均一でなく、温度も不均一になると
いう欠点を有する。これに対して、図3(A)又は(B)に
示すように、本発明において、排気部31の2又は3箇所
に排気口32a,32b又は32a,32b,32cを配設するこ
とで、ガスの流れは、同図の矢印に示すように、2以上
の方向となり、その結果、排気口付近でのガスの流れ及
び温度の均一性を改善することができる。
【0014】本発明に係る半導体製造装置は、(1)上記
したように各炉の排気部に排気口を2以上設け、(2)各
排気口又は各排気口に連結した排気管に排気圧を調節す
る排気圧制御装置を付設し、(3)複数の拡散炉の前記各
排気口又は各排気口に連結した排気管を共通の排気管に
接続して排気する構成とし、かつ複数の拡散炉の排気量
全体を調節する排気圧コントロ−ラ−を前記共通の排気
管の排気下流側端部に設置し、(4)前記排気圧制御装
置、排気圧コントロ−ラ−及び処理ガス用のマスフロ−
メ−タ−の3者をプロセスコントロ−ラ−とデ−タ線で
接続したものであり、上記(1)〜(4)により、他の拡散炉
の排気量の影響を受けずに、それぞれの拡散炉の排気量
を最適にし、拡散炉内の特に排気口付近でのガスの流れ
と温度を均一にすることができる作用効果が生じる。
【0015】即ち、本発明に係る半導体製造装置は、各
拡散炉における排気口を2箇所以上にし、それぞれに排
気量制御装置を設け、そして、拡散内に流れてくるガス
の流量デ−タをプロセスコントロ−ラ−から取り込み、
それぞれの排気口の排気量を調節することで、従来例で
みられる“拡散炉の排気部で特に排気の流れる下方向の
一方向に偏っていたガスの流れ[前掲の図3(C)参照]”
を均一にすることができ、温度も均一にできるものであ
る。
【0016】また、本発明において、多段炉方式の横型
拡散炉とすることもでき、これも本発明の好ましい実施
態様であり、本発明に包含されるものである。この多段
炉方式の横型拡散炉とする場合、排気管を共用している
全ての拡散炉にガスが流れる場合と、そのうち数本の拡
散炉でガスが流れる場合とでは、全体の排気量が変わる
が、この際もプロセスコントロ−ラ−のガス流量デ−タ
とマスフロ−メ−タ−の“ON/OFFデ−タ”を取り込ん
で計算することにより、排気圧コントロ−ラ−を調節し
て、他の拡散炉の排気量の影響を受けずにそれぞれの拡
散炉のガスの流れと温度を均一にすることができる作用
効果が生じる。
【0017】本発明で生じる作用効果について、半導体
ウエハ−の酸化工程や熱処理工程に適用した場合を例に
挙げて説明すると、本発明では、前記したとおり、拡散
炉内のガスの流れ及び拡散炉内の温度が均一となるの
で、横型拡散炉内のウエハ−の上部と下部あるいは左側
と右側のウエハ−とで処理ガスに含まれる酸化種(O2
H2Oなど)の量が均一となり、そのため、ウエハ−面内
の膜厚の均一性が改善される。
【0018】また、バッチ内の排気口付近のウエハ−の
膜厚均一性が良くなることにより、処理ガス導入付近の
ウエハ−の膜厚との差も改善できるため、バッチ内の均
一性が向上する。さらに、多段炉方式の横型拡散炉とし
た場合でも、前記したように、上下の炉の影響を緩和で
きることにより、上下の炉でどんな処理をしていよう
と、同じ状態で排気できるため、バッチ間の均一性が向
上する。
【0019】上記改善、向上効果について、具体的に説
明すると、酸化膜厚のバッチ間均一性は5%から2%
に、バッチ内均一性は3%から1%に、そして、ウェハ
−面内均一性は2%から1%に、それぞれ改善できるこ
とを確認した。なお、酸化工程だけでなく、熱処理工程
でも同様に熱処理量を改善できることが認められた。そ
の上、本発明では、酸化膜厚や熱処理量の均一性を改善
することができるため、例えばトランジスタ−の電気特
性の均一性も改善できるという作用効果が生じる。
【0020】なお、本発明に係る半導体製造装置は、上
記したように、半導体ウエハ−の酸化工程や熱処理工程
に好適であるが、本発明は、この酸化工程や熱処理工程
に限定されるものではない。
【0021】
【実施例】次に、本発明の実施例を図1に基づいて詳細
に説明する。なお、図1は、本発明の一実施例を示す横
型拡散炉の概略図である。
【0022】本実施例の横型拡散炉は、図1に示すよう
に、処理ガス用のマスフロ−コントロ−ラ−11、横型の
拡散炉12、該炉12の排気部13の上下に配設した排気口1
5、該排気口15に排気管14aを介して接続した共通の
気管14、排気管14aに付設した排気圧を調節する排気圧
制御装置16、拡散炉12全体の排気量を調節する排気圧コ
ントロ−ラ−17を共通の排気管14の排気下流側端部に
えており、また、前記のマスフロ−コントロ−ラ−11,
排気圧制御装置16,排気圧コントロ−ラ−17を処理プロ
グラム用のプロセスコントロ−ラ−18にデ−タ線19で連
動させる構成からなっている。
【0023】この横型拡散炉で製品の処理を行う場合に
ついて説明すると、まず、プロセスコントロ−ラ−18に
登録されている処理プログラムどおりに、拡散炉12の回
りに配置されているヒ−タ−(図示せず)を制御して温度
を設定する。次に、各マスフロ−コントロ−ラ−11でガ
ス流量を制御して処理ガスを拡散炉12に導入し、該処理
ガスを設定された時間保持し、必要により途中で処理ガ
スを変え、これを繰り返すことにより、酸化膜形成や熱
処理を行う。
【0024】処理後のガス排気は、排気部13から上下2
箇所の排気口15を通して行うが、各排気口15に接続され
ている排気管14aには排気圧制御装置16が取り付けられ
ており、それぞれ独立に排気量を調節できるようになっ
ている。次に、各排気口15からの排気は、排気管14aを
介して複数の拡散炉12で共用している共通の排気管14を
通って外部に排気されるが、この全体の排気量について
も、共通の排気管14の排気下流側端部に備えた排気圧コ
ントロ−ラ−17で制御できるようになっている。
【0025】また、マスフロ−コントロ−ラ−11と排気
圧制御装置16と排気圧コントロ−ラ−17とプロセスコン
トロ−ラ−18は、デ−タ線19で接続されており、マスフ
ロ−コントロ−ラ−11から流れるガスの流量のデ−タか
ら、それぞれの拡散炉12内のガスの流れが均一になるよ
うに、排気量制御装置16を調節する。
【0026】さらに、上下の他の拡散炉12の排気量の影
響をなくすために、排気圧コントロ−ラ−17により、
通の排気管14を有する複数の拡散炉12のそれぞれのガス
流量と排気圧のデ−タを基に全体の排気量を調節するこ
とができる。
【0027】本実施例では、図1に示すように、排気口
15を各排気部13から上・下2箇所に配設した例を示した
が、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば
排気口15の数を3以上とし、更なる効果(処理ガスの流
れの均一化、処理温度の均一化の改善効果)を生じさせ
ることも可能であり、これも本発明に包含されるもので
ある。
【0028】
【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、それぞ
れの拡散炉に排気口を2箇所以上設け、それぞれに排気
圧制御装置を取り付け、さらに複数の拡散炉の排気量全
体を調節する排気圧コントロ−ラ−を共通の排気管の排
気下流側端部に設置し、これらとマスフロ−メ−タ−と
プロセスコントロ−ラ−をデ−タ線で接続することによ
り、他の拡散炉の排気量の影響を受けずにそれぞれの拡
散炉の排気量を最適にし、拡散炉内の特に排気口付近で
のガスの流れと温度を均一にすることができる効果が生
じる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す横型拡散炉の概略図
【図2】従来例2の横型拡散炉の概略図
【図3】排気口の数及び配設箇所を説明する図であっ
て、このうち(A)及び(B)は、本発明の一実施態様を示
す図であり、(C)は、排気部に排気口を1つ設けた従来
例を示す図
【符号の説明】
11,21 マスフロ−コントロ−ラ− 12,22 拡散炉 13,23 排気部 14,24 共通の排気管 14a,24a 排気管15 排気口 16,26 排気圧制御装置 17 排気圧コントロ−ラ− 18 プロセスコントロ−ラ− 19 デ−タ線 31 排気部 32,32a〜32c 排気口
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/22 501 H01L 21/205 H01L 21/31 C23C 16/44

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の横型拡散炉からなる半導体製造装
    置において、(1) 各拡散炉の排気部に2以上の排気口を配設し、(2) 各排気口又は各排気口に連結した排気管に排気圧を
    調節する排気圧制御装置を付設し、(3) 複数の拡散炉の前記各排気口又は各排気口に連結し
    た排気管を共通の排気管 に接続して排気する構成とし、
    かつ複数の拡散炉全体の排気量を調節する排気圧コント
    ロ−ラ−を前記共通の排気管の排気下流側端部に備え、(4) 処理ガス用のマスフロ−コントロ−ラ−と前記排気
    圧制御装置と前記排気圧コントロ−ラ−とをプロセスコ
    ントロ−ラ−に連動させて処理ガスの排気を制御する機
    構を備えてなる こと特徴とする半導体製造装置。
  2. 【請求項2】 前記排気口が、各拡散炉の排気部上・下
    2箇所に配設してなること特徴とする請求項1に記載の
    半導体製造装置。
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