JP3129777B2 - 熱処理装置及び熱処理方法 - Google Patents
熱処理装置及び熱処理方法Info
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- JP3129777B2 JP3129777B2 JP03217875A JP21787591A JP3129777B2 JP 3129777 B2 JP3129777 B2 JP 3129777B2 JP 03217875 A JP03217875 A JP 03217875A JP 21787591 A JP21787591 A JP 21787591A JP 3129777 B2 JP3129777 B2 JP 3129777B2
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- processing
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱処理装置及び熱処理
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】減圧ＣＶＤ装置を用いて、ポリシリコン
成膜時に同時にホスフィン（ＰＨ3 ）を添加し、成膜終
了時にリン（Ｐ）がドープされるリン添加ポリシリコン
成膜を行う場合の膜厚の面内均一性を向上させるため、
半導体ウエハより大きな形状の石英のリング板を設け、
このリング板に半導体ウエハを密着して所定の膜生成を
行うものとして特開昭５８−１０８７３５号、特開昭６
１−２０１６９６号公報がある。
成膜時に同時にホスフィン（ＰＨ3 ）を添加し、成膜終
了時にリン（Ｐ）がドープされるリン添加ポリシリコン
成膜を行う場合の膜厚の面内均一性を向上させるため、
半導体ウエハより大きな形状の石英のリング板を設け、
このリング板に半導体ウエハを密着して所定の膜生成を
行うものとして特開昭５８−１０８７３５号、特開昭６
１−２０１６９６号公報がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】例えばジシラン（Ｓｉ
2 Ｈ6 ）とホスフィンを用いてリン添加シリコン膜を成
膜する場合、Ｓｉ2 Ｈ6 の分解温度は約３３０℃である
のに対してＰＨ3 の分解温度は約３８０℃と上記２つの
処理ガスの分解温度が異なる。上記２つの処理ガスを用
いてリン添加シリコン膜を生成する場合、通常成膜ガス
であるＳｉ2 Ｈ6 の分解温度よりも高い温度、例えば約
５００℃に熱処置装置内を均一に加熱した状態で成膜を
行う。その理由は、約５００℃においてはＳｉ2 Ｈ6 の
反応はいわゆる反応律速の反応状態でありウエハ面内均
一性が良好な成膜が行われる。
2 Ｈ6 ）とホスフィンを用いてリン添加シリコン膜を成
膜する場合、Ｓｉ2 Ｈ6 の分解温度は約３３０℃である
のに対してＰＨ3 の分解温度は約３８０℃と上記２つの
処理ガスの分解温度が異なる。上記２つの処理ガスを用
いてリン添加シリコン膜を生成する場合、通常成膜ガス
であるＳｉ2 Ｈ6 の分解温度よりも高い温度、例えば約
５００℃に熱処置装置内を均一に加熱した状態で成膜を
行う。その理由は、約５００℃においてはＳｉ2 Ｈ6 の
反応はいわゆる反応律速の反応状態でありウエハ面内均
一性が良好な成膜が行われる。
【０００４】一方、上記５００℃よりも更に高い温度、
例えば５５０℃と高い成膜温度とするとＳｉ2 Ｈ6 の反
応は活発な反応状態である、いわゆる供給律速の反応状
態となり、Ｓｉ2 Ｈ6 ガスが多く供給されるウエハ周縁
の膜厚が厚くなって不均一な膜厚となり、前記文献の技
術を用いることにより、ある程度膜厚均一性は改善する
ことができるが、十分な膜厚均一性は得られない。
例えば５５０℃と高い成膜温度とするとＳｉ2 Ｈ6 の反
応は活発な反応状態である、いわゆる供給律速の反応状
態となり、Ｓｉ2 Ｈ6 ガスが多く供給されるウエハ周縁
の膜厚が厚くなって不均一な膜厚となり、前記文献の技
術を用いることにより、ある程度膜厚均一性は改善する
ことができるが、十分な膜厚均一性は得られない。
【０００５】ところが、Ｓｉ2 Ｈ6 の分解温度は約３３
０℃であるのに対してＰＨ3 の分解温度は約３８０℃と
上記２つの処理ガスの分解温度が異なり、５００℃では
ＰＨ3 は分解速度が非常に遅い。従って、Ｓｉ2 Ｈ6 の
成膜均一性が良好な約５００℃でリン添加ポリシリコン
膜を成膜するとき、加熱された処理容器の一端側からＰ
Ｈ3 ガスを供給し、上記処理容器の他端側からＰＨ3 ガ
スを排出すると、ＰＨ3 ガスの熱分解状態が処理容器内
の場所によって異なってしまう。すなわち処理容器内の
ＰＨ3 ガス排出側に比べて供給側での熱分解が十分に行
われず、従って、ＰＨ3 供給側に近い場所に収容された
ウエハの成膜後のリン濃度が低くなり、バッチ処理を行
った時ウエハ面間の均一性が劣化するという改善点を有
する。この発明は、上記点に鑑みてなされたもので、熱
分解温度の異なる複数の処理ガスを用いて複数枚の被処
理体に成膜したとき被処理体面間の成膜均一性を改善す
ることのできる熱処理装置を提供するものである。
０℃であるのに対してＰＨ3 の分解温度は約３８０℃と
上記２つの処理ガスの分解温度が異なり、５００℃では
ＰＨ3 は分解速度が非常に遅い。従って、Ｓｉ2 Ｈ6 の
成膜均一性が良好な約５００℃でリン添加ポリシリコン
膜を成膜するとき、加熱された処理容器の一端側からＰ
Ｈ3 ガスを供給し、上記処理容器の他端側からＰＨ3 ガ
スを排出すると、ＰＨ3 ガスの熱分解状態が処理容器内
の場所によって異なってしまう。すなわち処理容器内の
ＰＨ3 ガス排出側に比べて供給側での熱分解が十分に行
われず、従って、ＰＨ3 供給側に近い場所に収容された
ウエハの成膜後のリン濃度が低くなり、バッチ処理を行
った時ウエハ面間の均一性が劣化するという改善点を有
する。この発明は、上記点に鑑みてなされたもので、熱
分解温度の異なる複数の処理ガスを用いて複数枚の被処
理体に成膜したとき被処理体面間の成膜均一性を改善す
ることのできる熱処理装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、予め定められた間隔で複数の被処理体
を積層収容した被処理体収納治具を収容可能に構成され
た反応管と、この反応管を囲繞する如く設けられた加熱
機構と、上記反応管内に熱分解温度の異なる少なくとも
２つの処理ガスを供給する少なくとも２つのガス供給部
とを備えた熱処理装置において、上記処理ガスのうち熱
分解温度の高い処理ガスを流す上記ガス供給部には、こ
れに流れる処理ガスをこの処理ガスの熱分解温度よりも
低い温度まで加熱することによって励起する励起機構を
設けたものである。
解決するために、予め定められた間隔で複数の被処理体
を積層収容した被処理体収納治具を収容可能に構成され
た反応管と、この反応管を囲繞する如く設けられた加熱
機構と、上記反応管内に熱分解温度の異なる少なくとも
２つの処理ガスを供給する少なくとも２つのガス供給部
とを備えた熱処理装置において、上記処理ガスのうち熱
分解温度の高い処理ガスを流す上記ガス供給部には、こ
れに流れる処理ガスをこの処理ガスの熱分解温度よりも
低い温度まで加熱することによって励起する励起機構を
設けたものである。
【０００７】
【作用】本発明の熱処理装置において、反応容器内は第
１の処理ガスが均一に処理することのできる温度に加熱
されており、第１の処理ガスより熱分解温度の高い第２
の処理ガスは、例えばガス加熱機構部のような励起機構
により予め加熱されて励起されるので、第２の処理ガス
は十分に熱分解されており、この状態で反応容器内で複
数の被処理体に第１の処理ガスと第２の処理ガスがとも
に十分に熱分解された状態で成膜することができるので
複数枚の被処理体に対して均一な成膜処理が行われる。
１の処理ガスが均一に処理することのできる温度に加熱
されており、第１の処理ガスより熱分解温度の高い第２
の処理ガスは、例えばガス加熱機構部のような励起機構
により予め加熱されて励起されるので、第２の処理ガス
は十分に熱分解されており、この状態で反応容器内で複
数の被処理体に第１の処理ガスと第２の処理ガスがとも
に十分に熱分解された状態で成膜することができるので
複数枚の被処理体に対して均一な成膜処理が行われる。
【０００８】
【実施例】以下に、本発明の熱処理装置及び熱処理方法
の一実施例を図面を参照して説明する。この実施例の熱
処理装置としての縦型成膜装置は、図１に示すように、
長手方向にほぼ垂直に配設された円筒状の反応管１を有
しており、この反応管１は耐熱性材料、例えば石英から
なる外筒２と、この外筒２内に同心的に収容された例え
ば石英からなる内筒３とから構成された二重管構造とな
っている。上記外筒２及び内筒３は、ステンレス等から
なるマニホールド４によって保持されており、このマニ
ホールド４はベースプレート５に固定されている。そし
て、上記反応管１を囲繞する如く加熱機構として例えば
内部の所望する均熱領域を５００℃〜１２００℃に設定
可能に抵抗発熱体からなる円筒状の加熱用ヒータ６が設
置されて熱処理部が構成されている。
の一実施例を図面を参照して説明する。この実施例の熱
処理装置としての縦型成膜装置は、図１に示すように、
長手方向にほぼ垂直に配設された円筒状の反応管１を有
しており、この反応管１は耐熱性材料、例えば石英から
なる外筒２と、この外筒２内に同心的に収容された例え
ば石英からなる内筒３とから構成された二重管構造とな
っている。上記外筒２及び内筒３は、ステンレス等から
なるマニホールド４によって保持されており、このマニ
ホールド４はベースプレート５に固定されている。そし
て、上記反応管１を囲繞する如く加熱機構として例えば
内部の所望する均熱領域を５００℃〜１２００℃に設定
可能に抵抗発熱体からなる円筒状の加熱用ヒータ６が設
置されて熱処理部が構成されている。
【０００９】上記反応管１の下部に設けられたマニホー
ルド４の下端部の開口部は、ステンレス等からなる円盤
状のキャップ部７により、封止部例えば図示省略した弾
性材料よりなるＯリングを介して気密封止可能に構成さ
れている。上記キャップ部７のほぼ中心部には、例えば
磁気シールにより気密な状態で回転可能な回転軸８が挿
通されている。この回転軸８の下端は図示省略した回転
機構に接続されており、上端は例えばステンレススチー
ルからなるターンテーブル９に固定されている。また、
上記ターンテーブル９の上方には、反応管１の内筒３と
所定の間隙を保持して石英からなる保温筒１０が設置さ
れており、この保温筒１０上には多数枚の例えば５０枚
の半導体ウエハ１１（被処理体は半導体ウエハに限らず
ガラス基板等どのようなものであっても構わない）が所
定の間隔、例えば１３ｍｍ間隔で積層収容された、例え
ば石英からなる被処理体収納具としてのウエハボート１
２が搭載されている。すなわち、前記ウエハボート１２
は、前記保温筒１０上に設けることにより、前記均熱領
域に設置される。
ルド４の下端部の開口部は、ステンレス等からなる円盤
状のキャップ部７により、封止部例えば図示省略した弾
性材料よりなるＯリングを介して気密封止可能に構成さ
れている。上記キャップ部７のほぼ中心部には、例えば
磁気シールにより気密な状態で回転可能な回転軸８が挿
通されている。この回転軸８の下端は図示省略した回転
機構に接続されており、上端は例えばステンレススチー
ルからなるターンテーブル９に固定されている。また、
上記ターンテーブル９の上方には、反応管１の内筒３と
所定の間隙を保持して石英からなる保温筒１０が設置さ
れており、この保温筒１０上には多数枚の例えば５０枚
の半導体ウエハ１１（被処理体は半導体ウエハに限らず
ガラス基板等どのようなものであっても構わない）が所
定の間隔、例えば１３ｍｍ間隔で積層収容された、例え
ば石英からなる被処理体収納具としてのウエハボート１
２が搭載されている。すなわち、前記ウエハボート１２
は、前記保温筒１０上に設けることにより、前記均熱領
域に設置される。
【００１０】上記ウエハボート１２、保温筒１０、ター
ンテーブル９及びキャップ部７は、図示を省略した昇降
機構例えばボートエレベータにより反応管１内にこの下
方から一体となってローディングし、処理後アンロード
されるように構成されている。マニホールド４の下部に
は、上方すなわちウエハボート１２方向に向けて曲折さ
れたＬ字状の例えば石英からなるガス供給部としての第
１のガス導入管１３がシール部材１３ｂによりマニホー
ルド４に気密に配設されている。上記シール部材１３ｂ
には、例えばステンレススチールからなるガス配管１３
ｃが接続されている。この第１のガス導入管１３に設け
られたガス流出口１３ａはウエハボート１２に収容され
た半導体ウエハ１１の近傍に達するように垂設されてお
り、半導体ウエハ１１の配列方向に向けて開口されてい
る。上記第１のガス導入管１３には、成膜用の処理ガス
例えばジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6）と窒素（Ｎ2 ）が上記ガ
ス供給源から供給されるように構成されている。
ンテーブル９及びキャップ部７は、図示を省略した昇降
機構例えばボートエレベータにより反応管１内にこの下
方から一体となってローディングし、処理後アンロード
されるように構成されている。マニホールド４の下部に
は、上方すなわちウエハボート１２方向に向けて曲折さ
れたＬ字状の例えば石英からなるガス供給部としての第
１のガス導入管１３がシール部材１３ｂによりマニホー
ルド４に気密に配設されている。上記シール部材１３ｂ
には、例えばステンレススチールからなるガス配管１３
ｃが接続されている。この第１のガス導入管１３に設け
られたガス流出口１３ａはウエハボート１２に収容され
た半導体ウエハ１１の近傍に達するように垂設されてお
り、半導体ウエハ１１の配列方向に向けて開口されてい
る。上記第１のガス導入管１３には、成膜用の処理ガス
例えばジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6）と窒素（Ｎ2 ）が上記ガ
ス供給源から供給されるように構成されている。
【００１１】また、例えばリン（Ｐ）やボロン（Ｂ）や
砒素（Ａｓ）等のドープ元素を含む有機化合物を含有す
るドープ用ガス等の非成膜ガス例えばホスフィン（ＰＨ
3 ）を反応管１内に導入する他のガス供給部としての第
２のガス導入管１４は、Ｌ字形状を有しており、マニホ
ールド４の下部にシール部材１４ｂによりマニホールド
４に気密的に配設されている。上記第２のガス導入管１
４は、ウエハボート１２に収容された各半導体ウエハ１
１の面方面に向けて所定の間隔で開口された複数のガス
流出孔１４ａを有しており、各半導体ウエハ１１に対し
て均一にＰＨ3 ガスを供給することができるように配置
されている。
砒素（Ａｓ）等のドープ元素を含む有機化合物を含有す
るドープ用ガス等の非成膜ガス例えばホスフィン（ＰＨ
3 ）を反応管１内に導入する他のガス供給部としての第
２のガス導入管１４は、Ｌ字形状を有しており、マニホ
ールド４の下部にシール部材１４ｂによりマニホールド
４に気密的に配設されている。上記第２のガス導入管１
４は、ウエハボート１２に収容された各半導体ウエハ１
１の面方面に向けて所定の間隔で開口された複数のガス
流出孔１４ａを有しており、各半導体ウエハ１１に対し
て均一にＰＨ3 ガスを供給することができるように配置
されている。
【００１２】上記第２のガス導入管１４は、ＰＨ3 ガス
が収容されたガス供給源１６に接続される。このガス導
入管１４には、ガス流量調整器であるＭＦＣ１７が配設
される。このガス導入管１４には、また、前記反応管１
内に導入するに際し、励起、例えばＰＨ3 ガスを所定の
温度に予備加熱し、この熱によりガスを成膜前に予め励
起状態にすることのできる励起機構としてのガス加熱機
構部２０が配設される。従って、上記第２のガス導入管
１４は、所定の温度に加熱されて励起されたＰＨ3 ガス
を上記反応管１内へ供給することができるように構成さ
れている。
が収容されたガス供給源１６に接続される。このガス導
入管１４には、ガス流量調整器であるＭＦＣ１７が配設
される。このガス導入管１４には、また、前記反応管１
内に導入するに際し、励起、例えばＰＨ3 ガスを所定の
温度に予備加熱し、この熱によりガスを成膜前に予め励
起状態にすることのできる励起機構としてのガス加熱機
構部２０が配設される。従って、上記第２のガス導入管
１４は、所定の温度に加熱されて励起されたＰＨ3 ガス
を上記反応管１内へ供給することができるように構成さ
れている。
【００１３】上記ガス加熱機構部２０には、図２に示す
如く耐熱性材料例えば石英からなる円筒状の加熱容器２
１が設けられ、この加熱容器２１を囲繞する如く例えば
抵抗加熱ヒータ２２が設けられ、このヒータ２２からの
放熱を防止するためにシリカブロックからなる断熱材２
３が設けられている。上記ヒータ２２の近傍には温度検
出器２８が設けられ、図示しない制御部によって上記加
熱容器２１内が所定の温度に保持することが可能の如く
ヒータ２２に電力を制御印加するように構成されてい
る。
如く耐熱性材料例えば石英からなる円筒状の加熱容器２
１が設けられ、この加熱容器２１を囲繞する如く例えば
抵抗加熱ヒータ２２が設けられ、このヒータ２２からの
放熱を防止するためにシリカブロックからなる断熱材２
３が設けられている。上記ヒータ２２の近傍には温度検
出器２８が設けられ、図示しない制御部によって上記加
熱容器２１内が所定の温度に保持することが可能の如く
ヒータ２２に電力を制御印加するように構成されてい
る。
【００１４】上記加熱容器２１の一端は、シール部材２
４に接続され、このシール部材２４には上記ＭＦＣ１７
を介して処理ガスであるＰＨ3 ガスが供給される例えば
ステンレススチールの配管１７ａが接続されている。ま
た、上記加熱容器２１の他端は、シール部材２５に接続
され、このシール部材２５には例えばステンレススチー
ルの配管１４ｃが接続され、所定の温度に加熱された上
記ＰＨ3 ガスを上記第２のガス導入管１４へ供給するよ
うに構成されている。
４に接続され、このシール部材２４には上記ＭＦＣ１７
を介して処理ガスであるＰＨ3 ガスが供給される例えば
ステンレススチールの配管１７ａが接続されている。ま
た、上記加熱容器２１の他端は、シール部材２５に接続
され、このシール部材２５には例えばステンレススチー
ルの配管１４ｃが接続され、所定の温度に加熱された上
記ＰＨ3 ガスを上記第２のガス導入管１４へ供給するよ
うに構成されている。
【００１５】更に又、上記加熱容器２１と、ヒータ２２
と、断熱材２３は、例えばステンレススチールからなる
容器２６で気密に囲繞され、この容器２６の上部には排
気管２７が接続され、この排気管２７は図示しない排気
装置により常時排気され、上記石英の加熱容器２１が破
損して処理ガスである有害なＰＨ3ガスは流出しても上
記容器２６外にＰＨ3 ガスが流出拡散することなく上記
排気装置によって排気されるように構成されている。そ
して、マニホールド４の上部側面には、図示を省略した
真空ポンプ等の排気系に接続された排気管１５が、外筒
２と内筒３との間隙から処理ガスを排出し反応管１内を
所定の減圧雰囲気に設定することができるように構成さ
れている。
と、断熱材２３は、例えばステンレススチールからなる
容器２６で気密に囲繞され、この容器２６の上部には排
気管２７が接続され、この排気管２７は図示しない排気
装置により常時排気され、上記石英の加熱容器２１が破
損して処理ガスである有害なＰＨ3ガスは流出しても上
記容器２６外にＰＨ3 ガスが流出拡散することなく上記
排気装置によって排気されるように構成されている。そ
して、マニホールド４の上部側面には、図示を省略した
真空ポンプ等の排気系に接続された排気管１５が、外筒
２と内筒３との間隙から処理ガスを排出し反応管１内を
所定の減圧雰囲気に設定することができるように構成さ
れている。
【００１６】以上の如く熱処理装置は構成されている。
上記構成の熱処理装置を用いて、リン添加シリコン成膜
処理を行う場合について以下説明を行う。まず、ヒータ
６により例えば被処理体処理領域が５００℃の均熱加熱
状態にある反応管１内に、その下方開口部から図示しな
いボートエレベータにより複数枚例えば６０枚の半導体
ウエハ１１を収容したウエハボート１２をロードする。
上記構成の熱処理装置を用いて、リン添加シリコン成膜
処理を行う場合について以下説明を行う。まず、ヒータ
６により例えば被処理体処理領域が５００℃の均熱加熱
状態にある反応管１内に、その下方開口部から図示しな
いボートエレベータにより複数枚例えば６０枚の半導体
ウエハ１１を収容したウエハボート１２をロードする。
【００１７】次に、反応管１内を所定の真空状態まで排
気した後に、第１のガス導入管１３から成膜用ガス例え
ばＳｉ2 Ｈ6 ガス８０ＳＣＣＭとＮ2 ガス１２０ＳＣＣ
Ｍを内管３内に導入すると共に、ＰＨ3 がヘリウム（Ｈ
ｅ）で１％に希釈された混合ガスを、第２のガス導入管
１４に設けられた複数のガス流出孔１４ａから半導体ウ
エハに均等に供給する。ＰＨ3 とＨｅとの混合ガスは、
ウエハボート１２の下部に収容された半導体ウエハ１１
が成膜されたと時、所望のリン濃度が得られるよう、流
量調整される。上記混合ガスは、上記ガス加熱部機構２
０で２００℃以上例えば３００℃（少なくとも２００℃
以上）に加熱される。そして反応管１内を０．１〜０．
３Ｔｏｒｒ例えば０．２Ｔｏｒｒになるように圧力を制
御しながら排気を行い、所定時間例えば１２０分成膜を
行うと３０００Åのリン添加シリコン膜が半導体ウエハ
１１表面に成膜される。
気した後に、第１のガス導入管１３から成膜用ガス例え
ばＳｉ2 Ｈ6 ガス８０ＳＣＣＭとＮ2 ガス１２０ＳＣＣ
Ｍを内管３内に導入すると共に、ＰＨ3 がヘリウム（Ｈ
ｅ）で１％に希釈された混合ガスを、第２のガス導入管
１４に設けられた複数のガス流出孔１４ａから半導体ウ
エハに均等に供給する。ＰＨ3 とＨｅとの混合ガスは、
ウエハボート１２の下部に収容された半導体ウエハ１１
が成膜されたと時、所望のリン濃度が得られるよう、流
量調整される。上記混合ガスは、上記ガス加熱部機構２
０で２００℃以上例えば３００℃（少なくとも２００℃
以上）に加熱される。そして反応管１内を０．１〜０．
３Ｔｏｒｒ例えば０．２Ｔｏｒｒになるように圧力を制
御しながら排気を行い、所定時間例えば１２０分成膜を
行うと３０００Åのリン添加シリコン膜が半導体ウエハ
１１表面に成膜される。
【００１８】上記条件で各半導体ウエハ１１上に成膜さ
れたシリコン膜のリン濃度は５０枚のウエハ間で図３に
示す如く２．２×１０20個／ｃｍ3 前後であり、リン濃
度誤差は±１０％以内と良好な均一性が得られた。この
均一性は１．０〜５．０×１０20個／ｃｍ3 の任意のリ
ン濃度で得られる。本実施例の効果を確認するためにＰ
Ｈ3 ガスのガス加熱を行わず同一条件で成膜した。この
場合におけるリン濃度は図４に示すことくボート下側の
ウエハでは１．５×１０20個／ｃｍ3 、ボート上側のウ
エハでは２．２×１０20個／ｃｍ3であり、リン濃度誤
差は約±２０％の不均一状態であった。
れたシリコン膜のリン濃度は５０枚のウエハ間で図３に
示す如く２．２×１０20個／ｃｍ3 前後であり、リン濃
度誤差は±１０％以内と良好な均一性が得られた。この
均一性は１．０〜５．０×１０20個／ｃｍ3 の任意のリ
ン濃度で得られる。本実施例の効果を確認するためにＰ
Ｈ3 ガスのガス加熱を行わず同一条件で成膜した。この
場合におけるリン濃度は図４に示すことくボート下側の
ウエハでは１．５×１０20個／ｃｍ3 、ボート上側のウ
エハでは２．２×１０20個／ｃｍ3であり、リン濃度誤
差は約±２０％の不均一状態であった。
【００１９】上記の如くガス加熱を行わないとリン濃度
が不均一となる原因はボート下部のウエハ部分ではＰＨ
3 がまだ十分に加熱分解されていないため反応が促進さ
れずリン濃度が低くなり、一方ボート上部のウエハ部分
では、ＰＨ3 が反応管１内の５００℃均熱領域を通過し
て十分加熱・分解されているため反応が促進されリン濃
度が高くなるためである。また、第１のガス導入管１３
及び第２のガス導入管１４はＬ字形状に限らず、長さの
短い（例えば５ｃｍの）ストレート形状でも上記実施例
と同様のリン濃度改善効果が得られる。
が不均一となる原因はボート下部のウエハ部分ではＰＨ
3 がまだ十分に加熱分解されていないため反応が促進さ
れずリン濃度が低くなり、一方ボート上部のウエハ部分
では、ＰＨ3 が反応管１内の５００℃均熱領域を通過し
て十分加熱・分解されているため反応が促進されリン濃
度が高くなるためである。また、第１のガス導入管１３
及び第２のガス導入管１４はＬ字形状に限らず、長さの
短い（例えば５ｃｍの）ストレート形状でも上記実施例
と同様のリン濃度改善効果が得られる。
【００２０】上記ガス加熱部２０は抵抗発熱体を用いた
加熱装置に限らずランプ加熱、プラズマ加熱、レーザ加
熱等ガスを加熱することができればどのような加熱装置
であっても構わない。また、ガス導入管１３、１４は各
１本ずつに限らず、それぞれ複数本の管に分割すること
ができる。この場合、第２のガス導入管１４として機能
する管は、すべてガス加熱機構部を通過するように構成
する。また、配管１４ｃと配管１７ａに電気信号で開閉
することのできるインターロックバルブをそれぞれ設
け、反応容器１内の圧力を測定しこの圧力が例えば１Ｔ
ｏｒｒ以上になったとき上記インターロックバルブを閉
じるように構成し、例えば石英の加熱容器２１が破損し
た場合にも安全を確保することができる安全機構を設け
ることも本発明を実施する上で有用である。
加熱装置に限らずランプ加熱、プラズマ加熱、レーザ加
熱等ガスを加熱することができればどのような加熱装置
であっても構わない。また、ガス導入管１３、１４は各
１本ずつに限らず、それぞれ複数本の管に分割すること
ができる。この場合、第２のガス導入管１４として機能
する管は、すべてガス加熱機構部を通過するように構成
する。また、配管１４ｃと配管１７ａに電気信号で開閉
することのできるインターロックバルブをそれぞれ設
け、反応容器１内の圧力を測定しこの圧力が例えば１Ｔ
ｏｒｒ以上になったとき上記インターロックバルブを閉
じるように構成し、例えば石英の加熱容器２１が破損し
た場合にも安全を確保することができる安全機構を設け
ることも本発明を実施する上で有用である。
【００２１】また、他の処理ガスとして亜酸化窒素（Ｎ
2 Ｏ）とシラン（ＳｉＨ4 ）を用いて成膜する酸化膜成
膜時、例えばＮ2 Ｏをガス加熱機構部２０で７００℃に
加熱し反応容器１内で例えば７８０℃で成膜することに
より従来８００℃で成膜していたのとほぼ同一の膜質で
良好な膜厚均一性を得ることができる。また、ガス加熱
機構部２０で加熱する温度は例えばホスフィン（ＰＨ
3 ）ガスを加熱する場合、２００℃以上であれば効果が
あるが、ＰＨ3 とＳｉ2 Ｈ6 との分解温度差（約５０
℃）を考慮し、予熱温度を３５０℃前後にすれば複数枚
の被処理体間のリン濃度成膜均一性を前記実施例よりさ
らに改善することができる。
2 Ｏ）とシラン（ＳｉＨ4 ）を用いて成膜する酸化膜成
膜時、例えばＮ2 Ｏをガス加熱機構部２０で７００℃に
加熱し反応容器１内で例えば７８０℃で成膜することに
より従来８００℃で成膜していたのとほぼ同一の膜質で
良好な膜厚均一性を得ることができる。また、ガス加熱
機構部２０で加熱する温度は例えばホスフィン（ＰＨ
3 ）ガスを加熱する場合、２００℃以上であれば効果が
あるが、ＰＨ3 とＳｉ2 Ｈ6 との分解温度差（約５０
℃）を考慮し、予熱温度を３５０℃前後にすれば複数枚
の被処理体間のリン濃度成膜均一性を前記実施例よりさ
らに改善することができる。
【００２２】上記実施例にあっては、処理ガスを励起す
る励起機構としてガス加熱機構部２０を用いたが、これ
に代えて図５または図６に示すように処理ガスに光を照
射する光照射機構部２０ｂまたは処理ガスをプラズマ加
熱するプラズマ加熱機構部２０ｃをそれぞれ設けるよう
にしてもよい。尚、図５および図６において、図２中の
部材と同一部材については同一符号を付し、それらの説
明を省略する。具体的には、図５にあっては抵抗発熱体
を用いた励起機構であるガス加熱機構部に代えて、光照
射を利用した光照射機構２０ｂが設けられる。ここでＰ
Ｈ3 は、吸収端を２００ｎｍ以下に有するため、光源と
して重水素ランプやＡｒＦエキシマレーザ等が使用でき
る。
る励起機構としてガス加熱機構部２０を用いたが、これ
に代えて図５または図６に示すように処理ガスに光を照
射する光照射機構部２０ｂまたは処理ガスをプラズマ加
熱するプラズマ加熱機構部２０ｃをそれぞれ設けるよう
にしてもよい。尚、図５および図６において、図２中の
部材と同一部材については同一符号を付し、それらの説
明を省略する。具体的には、図５にあっては抵抗発熱体
を用いた励起機構であるガス加熱機構部に代えて、光照
射を利用した光照射機構２０ｂが設けられる。ここでＰ
Ｈ3 は、吸収端を２００ｎｍ以下に有するため、光源と
して重水素ランプやＡｒＦエキシマレーザ等が使用でき
る。
【００２３】この光照射機構部２０ｂの加熱容器２１の
外周にはこれを挟むように、例えば光源としての重水素
ランプ３２と反射板３４とが配置されている。このと
き、光照射の条件は、加熱容器２１内のＰＨ3 の流量が
１００ＳＣＣＭの場合、１００Ｗ程度である。また、図
６にあっては抵抗発熱体を用いた励起機構であるガス加
熱機構部に代えて、プラズマを利用したプラズマ加熱機
構部２０ｃが設けられる。具体的には、加熱容器２１の
外周には、これを囲むように高周波コイル４２が配置さ
れており、このコイルに図示しないＲＦ電源より電力を
供給して、上記加熱容器２１内を流れる処理ガスをプラ
ズマ加熱することにより励起するように構成されてい
る。
外周にはこれを挟むように、例えば光源としての重水素
ランプ３２と反射板３４とが配置されている。このと
き、光照射の条件は、加熱容器２１内のＰＨ3 の流量が
１００ＳＣＣＭの場合、１００Ｗ程度である。また、図
６にあっては抵抗発熱体を用いた励起機構であるガス加
熱機構部に代えて、プラズマを利用したプラズマ加熱機
構部２０ｃが設けられる。具体的には、加熱容器２１の
外周には、これを囲むように高周波コイル４２が配置さ
れており、このコイルに図示しないＲＦ電源より電力を
供給して、上記加熱容器２１内を流れる処理ガスをプラ
ズマ加熱することにより励起するように構成されてい
る。
【００２４】尚、上記実施例では、成膜温度が高温であ
ったため、予備加熱したが、低温の場合に予備低温加熱
することになるのは、説明するまでもないことである。
上記実施例では、半導体膜を形成する場合について説明
したが、半導体膜に限らず、金属膜、絶縁膜、酸化膜、
拡散などの装置や工程に用いてもよいことは説明するま
でもないことである。本発明は上記実施例に限定される
ものでなく２種類以上の処理ガスを用いる熱処理装置で
あれば酸化拡散装置、ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置
等に利用することができる。また、被処理体は半導体ウ
エハに限らずガラス基板等のどのようなものであっても
構わない。
ったため、予備加熱したが、低温の場合に予備低温加熱
することになるのは、説明するまでもないことである。
上記実施例では、半導体膜を形成する場合について説明
したが、半導体膜に限らず、金属膜、絶縁膜、酸化膜、
拡散などの装置や工程に用いてもよいことは説明するま
でもないことである。本発明は上記実施例に限定される
ものでなく２種類以上の処理ガスを用いる熱処理装置で
あれば酸化拡散装置、ＣＶＤ装置、プラズマＣＶＤ装置
等に利用することができる。また、被処理体は半導体ウ
エハに限らずガラス基板等のどのようなものであっても
構わない。
【００２５】また、本発明にあっては、励起機構として
ガス加熱機構部、光照射機構部、プラズマ加熱機構部を
用いた場合について説明したが、これに限定されず処理
ガスを励起し得るものであれば、どのようなものでも良
い。
ガス加熱機構部、光照射機構部、プラズマ加熱機構部を
用いた場合について説明したが、これに限定されず処理
ガスを励起し得るものであれば、どのようなものでも良
い。
【００２６】
【発明の効果】以上の如く本発明を用いることにより、
熱分解温度の異なる複数の処理ガスを用いて成膜を行っ
ても、複数枚の被処理体間の成膜均一性を大幅に改善す
ることができるという顕著な効果がある。
熱分解温度の異なる複数の処理ガスを用いて成膜を行っ
ても、複数枚の被処理体間の成膜均一性を大幅に改善す
ることができるという顕著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱処理装置を示す説明図である。
【図２】図１の励起機構としてのガス加熱機構部の説明
図である。
図である。
【図３】ガス加熱した場合のウエハ位置対リン濃度特性
図である。
図である。
【図４】ガス加熱をしなかった場合のウエハ位置対リン
濃度特性図である。
濃度特性図である。
【図５】励起機構として用いられる光照射機構部を示す
断面図である。
断面図である。
【図６】励起機構として用いられるプラズマ加熱機構部
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１ 反応管 ２ 外筒 ３ 内筒 ４ マニホールド ６ ヒータ（加熱機構） １１ 半導体ウエハ（被処理体） １２ ウエハボート（被処理体収納具） １３ 第１のガス導入管（ガス供給部） １４ 第２のガス導入管（ガス供給部） ２０ ガス加熱機構部（励起機構） ２０ｂ 光照射機構部（励起機構） ２０ｃ プラズマ加熱機構部（励起機構）
Claims (11)
- 【請求項１】 予め定められた間隔で複数の被処理体を
積層収容した被処理体収納治具を収容可能に構成された
反応管と、 この反応管を囲繞する如く設けられた加熱機構と、 上記反応管内に熱分解温度の異なる少なくとも２つの処
理ガスを供給する少なくとも２つのガス供給部とを備え
た熱処理装置において、 上記処理ガスのうち熱分解温度の高い処理ガスを流す上
記ガス供給部には、これに流れる処理ガスをこの処理ガ
スの熱分解温度よりも低い温度まで加熱することによっ
て励起する励起機構を設けたことを特徴とする熱処理装
置。 - 【請求項２】 上記励起機構は、上記処理ガスを加熱す
るガス加熱機構部を有することを特徴とする請求項１記
載の熱処理装置。 - 【請求項３】 上記励起機構は、上記処理ガスに光を照
射する光照射機構部を有することを特徴とする請求項１
記載の熱処理装置。 - 【請求項４】 上記励起機構は、上記処理ガスをプラズ
マ加熱するプラズマ加熱機構部を有することを特徴とす
る請求項１記載の熱処理装置。 - 【請求項５】 前記ガス加熱機構部は、抵抗加熱ヒータ
と、このヒータの近傍に設けられた温度検出器と、を備
え、前記ガス加熱機構部内が所定の温度に保持可能な構
成である請求項２に記載の熱処理装置。 - 【請求項６】 前記ガス加熱機構部は、この機構部を囲
繞する容器と、この容器内を排気可能に設けられた排気
装置と、を更に備えたことを特徴とする請求項５に記載
の熱処理装置。 - 【請求項７】 前記励起機構を有するガス供給部は、複
数のガス流出孔が形成されて、前記被処理体の積層方向
に沿って延びた導入管を有し、他方のガス供給部はガス
流出口を前記被処理体の近傍に位置させたガス導入管を
有すことを特徴とする請求項１乃至６のいすれかに記載
の熱処理装置。 - 【請求項８】 予め定められた間隔で複数の被処理体を
積層収容した被処理体収納治具を収容可能に構成された
反応管と、 この反応管を囲繞する如く設けられた加熱機構と、 上記反応管内に処理ガスを供給する少なくとも２つのガ
ス供給部と、を備えた 熱処理装置を用いて行う熱処理方
法であって、 熱分解温度の異なる少なくとも２つの処理ガスを前記反
応管内に供給して熱処理する際、前記２つの処理ガスの
内、熱分解温度の高い処理ガスを、この熱分解温度より
も低い温度まで予め加熱することによって励起した状態
で前記反応管内へ供給することを特徴とする熱処理方
法。 - 【請求項９】 前記２つの処理ガスは、ＰＨ 3 ガスとＳ
ｉ 2 Ｈ 6 ガスであり、ＰＨ 3 ガスを予め加熱して供給す
ることを特徴とする請求項８に記載の熱処理方法。 - 【請求項１０】 前記２つの処理ガスは、Ｎ 2 Ｏガスと
ＳｉＨ 4 ガスであり、Ｎ 2 Ｏガスを予め加熱して供給す
ることを特徴とする請求項８に記載の熱処理方法。 - 【請求項１１】 前記ＰＨ 3 ガスの加熱温度の下限は２
００℃であることを特徴とする請求項９記載の熱処理方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03217875A JP3129777B2 (ja) | 1990-11-16 | 1991-08-02 | 熱処理装置及び熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-310632 | 1990-11-16 | ||
| JP31063290 | 1990-11-16 | ||
| JP03217875A JP3129777B2 (ja) | 1990-11-16 | 1991-08-02 | 熱処理装置及び熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH056858A JPH056858A (ja) | 1993-01-14 |
| JP3129777B2 true JP3129777B2 (ja) | 2001-01-31 |
Family
ID=26522262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03217875A Expired - Lifetime JP3129777B2 (ja) | 1990-11-16 | 1991-08-02 | 熱処理装置及び熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3129777B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6244247B1 (en) | 1996-05-16 | 2001-06-12 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ignition device for internal combustion engines |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3587249B2 (ja) * | 2000-03-30 | 2004-11-10 | 東芝セラミックス株式会社 | 流体加熱装置 |
| JP2002110555A (ja) * | 2000-09-28 | 2002-04-12 | Hitachi Kokusai Electric Inc | プラズマｃｖｄ装置および薄膜の製造方法 |
| KR100829327B1 (ko) | 2002-04-05 | 2008-05-13 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | 기판 처리 장치 및 반응 용기 |
| JP4130380B2 (ja) * | 2003-04-25 | 2008-08-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理方法及び熱処理装置 |
| WO2005020309A1 (ja) * | 2003-08-26 | 2005-03-03 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | 半導体装置の製造方法および基板処理装置 |
| JP5017913B2 (ja) * | 2005-08-17 | 2012-09-05 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置及び熱処理方法 |
| JP4412411B2 (ja) * | 2007-08-10 | 2010-02-10 | 三菱電機株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| JP2011142347A (ja) * | 2011-04-08 | 2011-07-21 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置 |
| JP5977274B2 (ja) * | 2013-03-21 | 2016-08-24 | 東京エレクトロン株式会社 | バッチ式縦型基板処理装置および基板保持具 |
-
1991
- 1991-08-02 JP JP03217875A patent/JP3129777B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6244247B1 (en) | 1996-05-16 | 2001-06-12 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Ignition device for internal combustion engines |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH056858A (ja) | 1993-01-14 |
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