JP3074823B2 - 半導体ウェハー用熱処理装置 - Google Patents
半導体ウェハー用熱処理装置Info
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- JP3074823B2 JP3074823B2 JP03214890A JP21489091A JP3074823B2 JP 3074823 B2 JP3074823 B2 JP 3074823B2 JP 03214890 A JP03214890 A JP 03214890A JP 21489091 A JP21489091 A JP 21489091A JP 3074823 B2 JP3074823 B2 JP 3074823B2
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- hydrogen
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- infrared lamp
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェハー用熱処理
装置に関し、特に熱酸化および熱拡散を行なう熱処理装
置に関する。
装置に関し、特に熱酸化および熱拡散を行なう熱処理装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱処理装置は、図５の構成図に示
すように、炉芯管１はフロントヒーター２、センターヒ
ーター３、リアヒーター４ｂの３つのヒーターにより抵
抗加熱されるが、これらのヒーターは温度制御装置５に
より制御される。プログラムメモリ８のデータをプログ
ラムコントローラ７が読み、温度制御装置５とガス供給
制御装置６を制御する。このとき、フロントヒーター
２，センターヒーター３，リアヒーター４ｂは、それぞ
れ通常、図６の側面図（ａ）、断面図（ｂ）に示すよう
に抵抗加熱ヒーター９が炉芯管１をとり巻く配置になっ
ている。
すように、炉芯管１はフロントヒーター２、センターヒ
ーター３、リアヒーター４ｂの３つのヒーターにより抵
抗加熱されるが、これらのヒーターは温度制御装置５に
より制御される。プログラムメモリ８のデータをプログ
ラムコントローラ７が読み、温度制御装置５とガス供給
制御装置６を制御する。このとき、フロントヒーター
２，センターヒーター３，リアヒーター４ｂは、それぞ
れ通常、図６の側面図（ａ）、断面図（ｂ）に示すよう
に抵抗加熱ヒーター９が炉芯管１をとり巻く配置になっ
ている。
【０００３】例えば、シリコン基板のスチーム酸化を行
なう場合、酸化膜厚の炉内ばらつきを低減するために種
々の対策を施している。スチーム酸化は、通常、酸素雰
囲気下で所定の温度にし、水素を供給する。このとき、
スチーム酸化中（水素供給中）の温度を基準にとれば、
水素供給前後および水素供給中の炉内の温度分布は、そ
れぞれ図７（ａ）および（ｂ）となる。また、特にガス
供給側では温度の経時変化が激しく、図７（ｃ）に示す
ように、リアヒーター付近の温度の経時変化が大きくな
っている。逆に水素供給をしていないときの温度を基準
にとれば、水素供給前後および水素供給中の炉内の温度
分布は、それぞれ図８（ａ）および（ｂ）となり、温度
の経時変化は図８（ｃ）となる。この場合、リアヒータ
ー付近の温度変化は３０℃以上になる場合がある。
なう場合、酸化膜厚の炉内ばらつきを低減するために種
々の対策を施している。スチーム酸化は、通常、酸素雰
囲気下で所定の温度にし、水素を供給する。このとき、
スチーム酸化中（水素供給中）の温度を基準にとれば、
水素供給前後および水素供給中の炉内の温度分布は、そ
れぞれ図７（ａ）および（ｂ）となる。また、特にガス
供給側では温度の経時変化が激しく、図７（ｃ）に示す
ように、リアヒーター付近の温度の経時変化が大きくな
っている。逆に水素供給をしていないときの温度を基準
にとれば、水素供給前後および水素供給中の炉内の温度
分布は、それぞれ図８（ａ）および（ｂ）となり、温度
の経時変化は図８（ｃ）となる。この場合、リアヒータ
ー付近の温度変化は３０℃以上になる場合がある。
【０００４】このように炉内の温度分布が変わり、熱履
歴に差がでて酸化膜厚が炉内でばらつく場合、一般的に
はあらかじめヒーターの出力を標準値からずらしておく
方法が用いられ、そのずれの量は、プロセス条件やヒー
ターの位置により異なる。また、水素の燃焼方式を変更
する方法もあり、特に外部燃焼装置と呼ばれる装置を用
いて酸素と水素を反応後に炉芯管内に導入し、反応熱に
よる炉内の温度変化を抑えている。
歴に差がでて酸化膜厚が炉内でばらつく場合、一般的に
はあらかじめヒーターの出力を標準値からずらしておく
方法が用いられ、そのずれの量は、プロセス条件やヒー
ターの位置により異なる。また、水素の燃焼方式を変更
する方法もあり、特に外部燃焼装置と呼ばれる装置を用
いて酸素と水素を反応後に炉芯管内に導入し、反応熱に
よる炉内の温度変化を抑えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体ウェハー
用熱処理装置では、下記のような問題点がある。まず、
あらかじめヒーターの出力を標準値からずらす熱酸化方
法であるが、この方法はある決められた特定の条件で
は、ばらつきの小さな酸化膜を形成できるが、水素供給
時間を変更しただけでウェハーの炉内位置に依存する熱
履歴が変わり、酸化膜厚のばらつきが大きくなる。ま
た、酸化と同時にイオン注入領域の活性化を行なう場
合、熱履歴の差が層抵抗の差となる。これらの現象は熱
拡散の場合も同様で、拡散層抵抗のばらつき要因とな
る。
用熱処理装置では、下記のような問題点がある。まず、
あらかじめヒーターの出力を標準値からずらす熱酸化方
法であるが、この方法はある決められた特定の条件で
は、ばらつきの小さな酸化膜を形成できるが、水素供給
時間を変更しただけでウェハーの炉内位置に依存する熱
履歴が変わり、酸化膜厚のばらつきが大きくなる。ま
た、酸化と同時にイオン注入領域の活性化を行なう場
合、熱履歴の差が層抵抗の差となる。これらの現象は熱
拡散の場合も同様で、拡散層抵抗のばらつき要因とな
る。
【０００６】また、外部燃焼装置を用いる場合は、常温
での水素−酸素の着火不充分による危険があることと、
装置構成が複雑になるため、メンテナンスが難しくなる
という欠点を有する。さらに、従来の抵抗加熱型ヒータ
ーでは、温度の上昇下降速度が１０℃／分程度であり、
特に炉芯管内で水素が燃焼して温度が急上昇した場合、
ヒーターの出力を下げても温度が下がりきらず、一定の
温度を保つことができない。
での水素−酸素の着火不充分による危険があることと、
装置構成が複雑になるため、メンテナンスが難しくなる
という欠点を有する。さらに、従来の抵抗加熱型ヒータ
ーでは、温度の上昇下降速度が１０℃／分程度であり、
特に炉芯管内で水素が燃焼して温度が急上昇した場合、
ヒーターの出力を下げても温度が下がりきらず、一定の
温度を保つことができない。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体ウェハー
用熱処理装置は、抵抗加熱型のリアヒーター部分に赤外
線ランプを組み込み、このリアヒーターの出力を一定に
して炉芯管内の反応ガス温度に応じて赤外線ランプの出
力を制御する手段を備えている。
用熱処理装置は、抵抗加熱型のリアヒーター部分に赤外
線ランプを組み込み、このリアヒーターの出力を一定に
して炉芯管内の反応ガス温度に応じて赤外線ランプの出
力を制御する手段を備えている。
【０００８】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の実施例１の装置構成図である。炉芯
管１はフロントヒーター２，センターヒーター３，ラン
プ組込リアヒーター４ａの３つのヒーターにより加熱さ
れる。これらのヒーターは温度制御装置５からの出力電
圧に応じて昇温，降温することができる。特にランプ組
込リアヒーター４ａは、図２の側面図（ａ）および断面
図（ｂ）に示すように、通常の抵抗加熱型ヒーター９に
赤外線ランプ１０を配置してあり、抵抗加熱型ヒーター
９の出力を一定にして赤外線ランプ１０の出力を変える
ことにより、急速昇温および降温が可能である。
る。図１は本発明の実施例１の装置構成図である。炉芯
管１はフロントヒーター２，センターヒーター３，ラン
プ組込リアヒーター４ａの３つのヒーターにより加熱さ
れる。これらのヒーターは温度制御装置５からの出力電
圧に応じて昇温，降温することができる。特にランプ組
込リアヒーター４ａは、図２の側面図（ａ）および断面
図（ｂ）に示すように、通常の抵抗加熱型ヒーター９に
赤外線ランプ１０を配置してあり、抵抗加熱型ヒーター
９の出力を一定にして赤外線ランプ１０の出力を変える
ことにより、急速昇温および降温が可能である。
【０００９】プログラムメモリ８には、温度、処理時
間、ガス等のプロセス条件のデータが記憶されていて、
プログラムコントローラ７がそのデータを読み込み、温
度制御装置５とガス供給制御装置６を制御する。例え
ば、スチーム酸化を行なう場合、水素供給前には赤外線
ランプ１０の出力を一定値に保っておき、水素供給を開
始すると同時に赤外線ランプ１０の出力を徐々に下げて
いく。その際に、水素と酸素の反応熱による温度上昇に
合わせて赤外線ランプ１０の出力を下げるが、炉内が定
常状態となるときに赤外線ランプの出力をゼロにする。
次に、水素供給が終了すると同時に赤外線ランプ１０の
出力を徐々に上げ、水素供給前の値に戻す。
間、ガス等のプロセス条件のデータが記憶されていて、
プログラムコントローラ７がそのデータを読み込み、温
度制御装置５とガス供給制御装置６を制御する。例え
ば、スチーム酸化を行なう場合、水素供給前には赤外線
ランプ１０の出力を一定値に保っておき、水素供給を開
始すると同時に赤外線ランプ１０の出力を徐々に下げて
いく。その際に、水素と酸素の反応熱による温度上昇に
合わせて赤外線ランプ１０の出力を下げるが、炉内が定
常状態となるときに赤外線ランプの出力をゼロにする。
次に、水素供給が終了すると同時に赤外線ランプ１０の
出力を徐々に上げ、水素供給前の値に戻す。
【００１０】これにより、図３に示すように、ランプ組
込リアヒーター４ａ付近の温度を一定に保ち、その変動
の幅を±１℃以内に抑えることが可能となる。図３に示
した赤外線ランプ１０の出力データは、あらかじめプロ
グラムメモリ８に入力されている。このデータは、赤外
線ランプ１０の出力をゼロにした状態で水素供給を行な
い、ランプ組込リアヒーター４ａ付近の温度の経時変化
を測定し、水素供給中の定常状態の温度との差を補償す
るように設定すればよい。
込リアヒーター４ａ付近の温度を一定に保ち、その変動
の幅を±１℃以内に抑えることが可能となる。図３に示
した赤外線ランプ１０の出力データは、あらかじめプロ
グラムメモリ８に入力されている。このデータは、赤外
線ランプ１０の出力をゼロにした状態で水素供給を行な
い、ランプ組込リアヒーター４ａ付近の温度の経時変化
を測定し、水素供給中の定常状態の温度との差を補償す
るように設定すればよい。
【００１１】図４は本発明の実施例２の装置構成図であ
る。構成は実施例１とほぼ同様であるが、プログラムメ
モリ８に詳細な温度データを入力する代わりに、フロン
ト温度センサー１１、センター温度センサー１２、リア
温度センサー１３により、水素供給前後の反応熱による
温度変化を直接測定し、温度制御装置５によりランプ組
込リアヒーター４ａの赤外線ランプ１０の出力を調整
し、一定温度を保持する。実施例２では温度を直接測定
しているため、温度の追従性が向上する。
る。構成は実施例１とほぼ同様であるが、プログラムメ
モリ８に詳細な温度データを入力する代わりに、フロン
ト温度センサー１１、センター温度センサー１２、リア
温度センサー１３により、水素供給前後の反応熱による
温度変化を直接測定し、温度制御装置５によりランプ組
込リアヒーター４ａの赤外線ランプ１０の出力を調整
し、一定温度を保持する。実施例２では温度を直接測定
しているため、温度の追従性が向上する。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、スチーム
酸化のように酸化中に温度が変動する場合でも、温度を
一定に保つことが可能なので、シリコン酸化膜の膜厚の
炉内位置依存性を低減できるという効果を有する。ま
た、スチーム酸化と同時に、イオン注入領域の活性化、
不純物のドライブインを行なう場合は、炉内位置による
熱履歴の差を低減できるので不純物層の層抵抗のばらつ
きが低減し、バイポーラトランジスタのｈFE、ＭＯＳト
ランジスタのＶT 、抵抗値等が安定する。また本発明
は、外部燃焼装置を用いないので、メンテナンス性を損
わず、また安全性も高い。
酸化のように酸化中に温度が変動する場合でも、温度を
一定に保つことが可能なので、シリコン酸化膜の膜厚の
炉内位置依存性を低減できるという効果を有する。ま
た、スチーム酸化と同時に、イオン注入領域の活性化、
不純物のドライブインを行なう場合は、炉内位置による
熱履歴の差を低減できるので不純物層の層抵抗のばらつ
きが低減し、バイポーラトランジスタのｈFE、ＭＯＳト
ランジスタのＶT 、抵抗値等が安定する。また本発明
は、外部燃焼装置を用いないので、メンテナンス性を損
わず、また安全性も高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の装置構成図である。
【図２】ランプ組込リアヒーターを示す図で、同図
（ａ）は側面図，同図（ｂ）は断面図である。
（ａ）は側面図，同図（ｂ）は断面図である。
【図３】スチーム酸化における赤外線ランプの出力とラ
ンプ組込リアヒーター付近の温度の経時変化を示す図で
ある。
ンプ組込リアヒーター付近の温度の経時変化を示す図で
ある。
【図４】本発明の実施例２の装置構成図である。
【図５】従来の装置構成図である。
【図６】従来の抵抗加熱ヒーターを示す図で、同図
（ａ）は側面図、同図（ｂ）は断面図である。
（ａ）は側面図、同図（ｂ）は断面図である。
【図７】スチーム酸化において、水素供給中の温度を基
準にした場合を示す図で、同図（ａ）は水素供給前後の
温度分布、同図（ｂ）は水素供給中の温度分布、同図
（ｃ）は温度の経時変化をそれぞれ示す図である。
準にした場合を示す図で、同図（ａ）は水素供給前後の
温度分布、同図（ｂ）は水素供給中の温度分布、同図
（ｃ）は温度の経時変化をそれぞれ示す図である。
【図８】スチーム酸化において、水素供給前後の温度を
基準にした場合を示す図で、同図（ａ）は水素供給前後
の温度分布、同図（ｂ）は水素供給中の温度分布、同図
（ｃ）は温度の経時変化をそれぞれ示す図である。
基準にした場合を示す図で、同図（ａ）は水素供給前後
の温度分布、同図（ｂ）は水素供給中の温度分布、同図
（ｃ）は温度の経時変化をそれぞれ示す図である。
１ 炉芯管 ２ フロントヒーター ３ センターヒーター ４ａ ランプ組込リアヒーター ４ｂ リアヒーター ５ 温度制御装置 ６ ガス供給制御装置 ７ プログラムコントローラ ８ プログラムメモリ ９ 抵抗加熱ヒーター １０ 赤外線ランプ １１ フロント温度センサー １２ センター温度センサー １３ リア温度センサー
Claims (1)
- 【請求項１】 それぞれ抵抗加熱型のフロントヒータ
ー、センターヒーター、リアヒーターの３つのヒーター
により炉芯管を加熱し、温度制御装置とガス供給制御装
置をプログラムコントローラで制御する半導体ウェハー
用熱処理装置において、前記リアヒーターに赤外線ラン
プを組み込み、このリアヒーターの出力を一定にして炉
芯管内の反応ガス温度に応じて前記赤外線ランプの出力
を制御することを特徴とする半導体ウェハー用熱処理装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03214890A JP3074823B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 半導体ウェハー用熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03214890A JP3074823B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 半導体ウェハー用熱処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555195A JPH0555195A (ja) | 1993-03-05 |
| JP3074823B2 true JP3074823B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=16663263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03214890A Expired - Lifetime JP3074823B2 (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 半導体ウェハー用熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074823B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101787439B1 (ko) * | 2015-12-31 | 2017-10-18 | 전영환 | 기능성 베개 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4137281B2 (ja) | 1999-04-28 | 2008-08-20 | 株式会社ジーシー | 歯科用粘性材料用ディスペンサー |
| JP4872075B2 (ja) * | 2005-08-26 | 2012-02-08 | 国立大学法人三重大学 | Ｉｉｉ族窒化物結晶の作製装置およびｉｉｉ族窒化物結晶の作製方法 |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP03214890A patent/JP3074823B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101787439B1 (ko) * | 2015-12-31 | 2017-10-18 | 전영환 | 기능성 베개 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0555195A (ja) | 1993-03-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000509 |