JP3137164B2 - 熱処理炉 - Google Patents
熱処理炉Info
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- JP3137164B2 JP3137164B2 JP06143809A JP14380994A JP3137164B2 JP 3137164 B2 JP3137164 B2 JP 3137164B2 JP 06143809 A JP06143809 A JP 06143809A JP 14380994 A JP14380994 A JP 14380994A JP 3137164 B2 JP3137164 B2 JP 3137164B2
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- treatment furnace
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱処理炉に関する。さら
に詳しくは、半導体ウエーハに熱処理を施す際に、熱処
理炉全体にわたって半導体ウエーハに均一な拡散層や酸
化膜を形成するとともに、アンチモンの拡散に使用する
石英製の反応管の劣化を抑制することができる熱処理炉
に関するものである。
に詳しくは、半導体ウエーハに熱処理を施す際に、熱処
理炉全体にわたって半導体ウエーハに均一な拡散層や酸
化膜を形成するとともに、アンチモンの拡散に使用する
石英製の反応管の劣化を抑制することができる熱処理炉
に関するものである。
【０００２】
【発明の背景技術】不純物拡散や熱酸化等の熱処理は、
半導体素子形成のために必要不可欠な手段であり、一つ
の半導体装置の製造においても、熱処理炉を使用する種
々の目的の不純物拡散や酸化が、多くの工程で行われ
る。
半導体素子形成のために必要不可欠な手段であり、一つ
の半導体装置の製造においても、熱処理炉を使用する種
々の目的の不純物拡散や酸化が、多くの工程で行われ
る。
【０００３】図６は、従来の開管式熱処理炉を模式的に
示した断面図である。図において、円筒状の反応管１に
は、その一端側に図示しない不純物源等と連通するガス
供給口６が設けられ、他端の開口部５側にフロントキャ
ップ１０が着脱自在に設けられている。反応管１の外周
には、該反応管１を囲繞するようにヒーター４が配置さ
れている。
示した断面図である。図において、円筒状の反応管１に
は、その一端側に図示しない不純物源等と連通するガス
供給口６が設けられ、他端の開口部５側にフロントキャ
ップ１０が着脱自在に設けられている。反応管１の外周
には、該反応管１を囲繞するようにヒーター４が配置さ
れている。
【０００４】上記構成の熱処理炉において例えば拡散処
理を行う場合は、複数枚の半導体ウエーハ（以下「ウエ
ーハ」と言う。）２をウエーハボート３上に整列配置し
て開口部５側より反応管１内に収容し、フロントキャッ
プ１０で前記反応管１の開口部５を閉塞する。そして、
ヒーター４により前記反応管１内を９００〜１３００℃
程度の所定温度まで加熱し、ガス供給口６から不純物を
含むキャリアガスを供給する。前記キャリアガスは、反
応管１内を流れながら不純物をウエーハ２上に供給し、
前記フロントキャップ１０に備えられた排気口１４を通
って外部に排出される。ウエーハ２上に供給された不純
物は、加熱されてウエーハ２内に拡散される。
理を行う場合は、複数枚の半導体ウエーハ（以下「ウエ
ーハ」と言う。）２をウエーハボート３上に整列配置し
て開口部５側より反応管１内に収容し、フロントキャッ
プ１０で前記反応管１の開口部５を閉塞する。そして、
ヒーター４により前記反応管１内を９００〜１３００℃
程度の所定温度まで加熱し、ガス供給口６から不純物を
含むキャリアガスを供給する。前記キャリアガスは、反
応管１内を流れながら不純物をウエーハ２上に供給し、
前記フロントキャップ１０に備えられた排気口１４を通
って外部に排出される。ウエーハ２上に供給された不純
物は、加熱されてウエーハ２内に拡散される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記反応管１内の温度
分布は均一ではなく、ウエーハ２が配置される反応管１
の中央部は所定の拡散温度に保たれるが、反応管１の両
端に位置するガス供給口６や開口部５では、端部に近づ
くほど温度が低い。反応管１の端部に近づくほど温度が
低くなる状況は、特に開口部５側で多くの問題を発生さ
せている。
分布は均一ではなく、ウエーハ２が配置される反応管１
の中央部は所定の拡散温度に保たれるが、反応管１の両
端に位置するガス供給口６や開口部５では、端部に近づ
くほど温度が低い。反応管１の端部に近づくほど温度が
低くなる状況は、特に開口部５側で多くの問題を発生さ
せている。
【０００６】例えば、上記のような従来の熱処理炉で
は、開口部５付近でウエーハ２に形成される拡散層の不
純物濃度や酸化膜の厚さにバラツキを生じていた。これ
は、反応管１の中央部で加熱されて上昇しようとする高
温のガスとフロントキャップ１０の排気口１４を逆流し
て開口部５付近に流入する冷たいガスが図６に示すよう
な対流Ａを開口部５側で生じさせ、この対流Ａにより炉
内の気流に乱れが生じるからである。
は、開口部５付近でウエーハ２に形成される拡散層の不
純物濃度や酸化膜の厚さにバラツキを生じていた。これ
は、反応管１の中央部で加熱されて上昇しようとする高
温のガスとフロントキャップ１０の排気口１４を逆流し
て開口部５付近に流入する冷たいガスが図６に示すよう
な対流Ａを開口部５側で生じさせ、この対流Ａにより炉
内の気流に乱れが生じるからである。
【０００７】また、アンチモンを不純物としてウエーハ
２に拡散する場合には、温度が比較的低い反応管１の両
端部でアンチモンの酸化物（Ｓｂ2Ｏ3，Ｓｂ2Ｏ4，Ｓｂ
2Ｏ5等又はこれらの複合物であり、これらを総称して、
以下にＳｂＯxと記する。）１１が反応管１の内表面上
に析出し付着する。ガス供給口６付近では、単にアンチ
モンの酸化物（ＳｂＯx）１１が反応管１上に堆積する
のみである。しかし、温度が１２００℃程度にまで達す
ることがある開口部５付近では、反応管１が石英製の場
合、該反応管１の内表面上に付着したアンチモンの酸化
物（ＳｂＯx）１１が石英の結晶化を促進し、前記反応
管１の内表面を失透させる。
２に拡散する場合には、温度が比較的低い反応管１の両
端部でアンチモンの酸化物（Ｓｂ2Ｏ3，Ｓｂ2Ｏ4，Ｓｂ
2Ｏ5等又はこれらの複合物であり、これらを総称して、
以下にＳｂＯxと記する。）１１が反応管１の内表面上
に析出し付着する。ガス供給口６付近では、単にアンチ
モンの酸化物（ＳｂＯx）１１が反応管１上に堆積する
のみである。しかし、温度が１２００℃程度にまで達す
ることがある開口部５付近では、反応管１が石英製の場
合、該反応管１の内表面上に付着したアンチモンの酸化
物（ＳｂＯx）１１が石英の結晶化を促進し、前記反応
管１の内表面を失透させる。
【０００８】部分的に失透した石英製の反応管１におい
ては、結晶化した部分と結晶化していない部分との熱膨
張率の違いによりヒビが生じる。この結果、前記反応管
１の開口部５付近では割れが発生しやすくなり、反応管
１を劣化させるばかりでなく、割れた反応管の破片がウ
エーハ２に付着すると、拡散処理されたウエーハ２の品
質にも悪影響を及ぼす。
ては、結晶化した部分と結晶化していない部分との熱膨
張率の違いによりヒビが生じる。この結果、前記反応管
１の開口部５付近では割れが発生しやすくなり、反応管
１を劣化させるばかりでなく、割れた反応管の破片がウ
エーハ２に付着すると、拡散処理されたウエーハ２の品
質にも悪影響を及ぼす。
【０００９】上記した反応管１の劣化は、石英製の反応
管を用いてアンチモンを拡散する場合に主に発生する問
題であり、例えばウエーハにリンやボロンを拡散する場
合には、石英製反応管の劣化は重要な問題でない。
管を用いてアンチモンを拡散する場合に主に発生する問
題であり、例えばウエーハにリンやボロンを拡散する場
合には、石英製反応管の劣化は重要な問題でない。
【００１０】そこで本発明は、半導体ウエーハに熱処理
を施す際に、熱処理炉全体にわたって半導体ウエーハに
均一な拡散層や酸化膜を形成するとともに、アンチモン
の拡散に使用する石英製の反応管の劣化を抑制すること
ができる熱処理炉を提供することを目的とする。
を施す際に、熱処理炉全体にわたって半導体ウエーハに
均一な拡散層や酸化膜を形成するとともに、アンチモン
の拡散に使用する石英製の反応管の劣化を抑制すること
ができる熱処理炉を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、一端が開放さ
れた反応管と、該反応管の開口部を閉塞するように着脱
自在に設けられかつ排気口を備えたフロントキャップと
を有するアンチモン拡散用の熱処理炉において、前記反
応管の中央部より温度が低い開口部に、該反応管の内径
より小さい円筒状の側面部と、前記フロントキャップと
の間に空間部を形成するように配置され且つ貫通孔が設
けられた円板状の端面部とを有する内管を着脱自在に設
けたものである。
れた反応管と、該反応管の開口部を閉塞するように着脱
自在に設けられかつ排気口を備えたフロントキャップと
を有するアンチモン拡散用の熱処理炉において、前記反
応管の中央部より温度が低い開口部に、該反応管の内径
より小さい円筒状の側面部と、前記フロントキャップと
の間に空間部を形成するように配置され且つ貫通孔が設
けられた円板状の端面部とを有する内管を着脱自在に設
けたものである。
【００１２】
【００１３】前記内管は、例えば石英ガラスからなる。
また、前記フロントキャップの少なくともその表面の一
部に不透明領域を有するのが好ましい。
また、前記フロントキャップの少なくともその表面の一
部に不透明領域を有するのが好ましい。
【００１４】
【作用】本発明の請求項１に記載された態様に従えば、
反応管内で比較的温度の低い開口部側の炉内空間を内管
の円板状の端面部により仕切るので、反応管内の反応ガ
スの対流は、開口部側の仕切られた空間に生じる対流と
反応管の中央部側の空間に生じる対流に分かれる。それ
ぞれの対流は比較的小さいので、炉内の気流を乱すよう
な大きな対流が生じなくなる。
反応管内で比較的温度の低い開口部側の炉内空間を内管
の円板状の端面部により仕切るので、反応管内の反応ガ
スの対流は、開口部側の仕切られた空間に生じる対流と
反応管の中央部側の空間に生じる対流に分かれる。それ
ぞれの対流は比較的小さいので、炉内の気流を乱すよう
な大きな対流が生じなくなる。
【００１５】その結果、ウエーハ間及びウエーハ面内で
均一な不純物拡散や熱酸化が行われるようになり、ウエ
ーハ間及びウエーハ面内におけるシート抵抗ρS値やシ
ート抵抗のバラツキＲまたは酸化膜の厚さの分布特性が
改善される。
均一な不純物拡散や熱酸化が行われるようになり、ウエ
ーハ間及びウエーハ面内におけるシート抵抗ρS値やシ
ート抵抗のバラツキＲまたは酸化膜の厚さの分布特性が
改善される。
【００１６】なお、開口部側の仕切られた空間と反応管
の中央部側の空間とは内管の円板状の端面部に設けられ
た貫通孔により相互に連通されているので、反応ガスは
従来と同様にフロントキャップの排出口を介してスムー
ズに排出される。
の中央部側の空間とは内管の円板状の端面部に設けられ
た貫通孔により相互に連通されているので、反応ガスは
従来と同様にフロントキャップの排出口を介してスムー
ズに排出される。
【００１７】また、アンチモンの酸化物（ＳｂＯx）が
析出し付着しやすい反応管の開口部付近を内管でカバー
するので、アンチモンの酸化物は内管上に付着して反応
管には直接付着しにくくなり、反応管の劣化を防ぐこと
ができる。
析出し付着しやすい反応管の開口部付近を内管でカバー
するので、アンチモンの酸化物は内管上に付着して反応
管には直接付着しにくくなり、反応管の劣化を防ぐこと
ができる。
【００１８】さらに、反応管内で比較的温度の低い開口
部側の炉内空間を内管の円板状の端面部により仕切る効
果と、アンチモンの酸化物（ＳｂＯx）が析出し付着し
やすい反応管の開口部付近を内管でカバーすることによ
る効果が同時に得られるので、反応管の劣化防止のみな
らずウエーハのシート抵抗ρS値やシート抵抗のバラツ
キＲまたは酸化膜の厚さの分布特性を同時に改善するこ
とができる。
部側の炉内空間を内管の円板状の端面部により仕切る効
果と、アンチモンの酸化物（ＳｂＯx）が析出し付着し
やすい反応管の開口部付近を内管でカバーすることによ
る効果が同時に得られるので、反応管の劣化防止のみな
らずウエーハのシート抵抗ρS値やシート抵抗のバラツ
キＲまたは酸化膜の厚さの分布特性を同時に改善するこ
とができる。
【００１９】また、本発明の請求項２に記載された態様
に従えば、内管が石英ガラスからなる場合、耐熱性にも
優れ、汚染源となる可能性も少なくなる。
に従えば、内管が石英ガラスからなる場合、耐熱性にも
優れ、汚染源となる可能性も少なくなる。
【００２０】さらに、本発明の請求項３に記載された態
様に従えば、フロントキャップの表面に、例えばサンド
ブラスト加工等を施して不透明領域を設けることによ
り、熱の外部への放射が少なくなって熱効率が向上する
ので、対流の発生を抑制する効果があり好ましい。
様に従えば、フロントキャップの表面に、例えばサンド
ブラスト加工等を施して不透明領域を設けることによ
り、熱の外部への放射が少なくなって熱効率が向上する
ので、対流の発生を抑制する効果があり好ましい。
【００２１】
【実施例】次に、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。熱処理炉本体の基本構成は図６に示した従来の熱処
理炉と同じなので、その同一又は相当部分は同一符合を
付してその説明を省略する。
る。熱処理炉本体の基本構成は図６に示した従来の熱処
理炉と同じなので、その同一又は相当部分は同一符合を
付してその説明を省略する。
【００２２】図１は、本発明の第一の実施例の熱処理炉
を用いてアンチモン拡散を行う場合を模式的に示したも
のである。図において、石英製の反応管１の一端側は、
約８００℃に加熱された不純物源の三酸化アンチモン
（Ｓｂ2Ｏ3）とガス供給口６で連通し、他端の開口部５
側には、表面にサンドブラスト加工等を施した不透明領
域２７を有するフロントキャップ２０が着脱自在に設け
られている。前記フロントキャップ２０の側面部には排
気口２４が設けられ、この排気口２４を介して反応管１
内のガスが排気される。
を用いてアンチモン拡散を行う場合を模式的に示したも
のである。図において、石英製の反応管１の一端側は、
約８００℃に加熱された不純物源の三酸化アンチモン
（Ｓｂ2Ｏ3）とガス供給口６で連通し、他端の開口部５
側には、表面にサンドブラスト加工等を施した不透明領
域２７を有するフロントキャップ２０が着脱自在に設け
られている。前記フロントキャップ２０の側面部には排
気口２４が設けられ、この排気口２４を介して反応管１
内のガスが排気される。
【００２３】図１に示す本実施例の内管２２は、石英ガ
ラスからなり、反応管１の開口部５とフロントキャップ
２０との間に配置される。前記内管２２は、該反応管１
の内径より小さい円筒状の側面部２１と円板状の端面部
２５とを有し、フロントキャップ２０との間に空間部を
形成するように配置されている。
ラスからなり、反応管１の開口部５とフロントキャップ
２０との間に配置される。前記内管２２は、該反応管１
の内径より小さい円筒状の側面部２１と円板状の端面部
２５とを有し、フロントキャップ２０との間に空間部を
形成するように配置されている。
【００２４】このように、反応管１内で比較的温度の低
い開口部５側の炉内空間を内管２２の円板状の端面部２
５で仕切ったことにより、反応管１内の反応ガスの対流
は、開口部５側の仕切られた空間に生じる対流Ｂと反応
管１の中央部側の空間に生じる対流Ｃとに分かれる。そ
れぞれの対流Ｂ，Ｃは比較的小さく、炉内の気流を乱す
ような大きな対流が生じなくなる。
い開口部５側の炉内空間を内管２２の円板状の端面部２
５で仕切ったことにより、反応管１内の反応ガスの対流
は、開口部５側の仕切られた空間に生じる対流Ｂと反応
管１の中央部側の空間に生じる対流Ｃとに分かれる。そ
れぞれの対流Ｂ，Ｃは比較的小さく、炉内の気流を乱す
ような大きな対流が生じなくなる。
【００２５】その結果、ウエーハ間及びウエーハ面内で
均一な不純物拡散や熱酸化が行われるようになり、ウエ
ーハ間及びウエーハ面内におけるシート抵抗ρS値やシ
ート抵抗Ｒのバラツキまたは酸化膜の厚さの分布特性が
改善される。
均一な不純物拡散や熱酸化が行われるようになり、ウエ
ーハ間及びウエーハ面内におけるシート抵抗ρS値やシ
ート抵抗Ｒのバラツキまたは酸化膜の厚さの分布特性が
改善される。
【００２６】なお、開口部５側の仕切られた空間と反応
管１の中央部側の空間とは、内管２２の円板状の端面部
２５に設けられた貫通孔２６により相互に連通されてい
るので、不純物源を含むキャリアガスは、従来と同様に
フロントキャップ２０の排出口２４を介してスムーズに
排出される。
管１の中央部側の空間とは、内管２２の円板状の端面部
２５に設けられた貫通孔２６により相互に連通されてい
るので、不純物源を含むキャリアガスは、従来と同様に
フロントキャップ２０の排出口２４を介してスムーズに
排出される。
【００２７】図２は、本発明の第二の実施例の熱処理炉
を用いてアンチモン拡散を行う場合を示す模式図であ
る。図において、石英製の反応管１の一端側は、約８０
０℃に加熱された不純物源の三酸化アンチモン（Ｓｂ2
Ｏ3）とガス供給口６で連通し、他端の開口部５側に
は、側面部に排気口２４が設けられたフロントキャップ
２０が着脱自在に設けられている。なお、このフロント
キャップ２０は、前記第一の実施例と同様に、表面にサ
ンドブラスト加工等を施した不透明領域２７を有するも
のであってもよい。
を用いてアンチモン拡散を行う場合を示す模式図であ
る。図において、石英製の反応管１の一端側は、約８０
０℃に加熱された不純物源の三酸化アンチモン（Ｓｂ2
Ｏ3）とガス供給口６で連通し、他端の開口部５側に
は、側面部に排気口２４が設けられたフロントキャップ
２０が着脱自在に設けられている。なお、このフロント
キャップ２０は、前記第一の実施例と同様に、表面にサ
ンドブラスト加工等を施した不透明領域２７を有するも
のであってもよい。
【００２８】図２に示す本実施例の内管２３は、石英ガ
ラスからなり、反応管１の内径よりやや小さい円筒状で
あって、反応管１の開口部５とフロントキャップ２０と
の間に配置される。この内管２３は、アンチモンの酸化
物（ＳｂＯx）１１の析出が発生する範囲の反応管１内
壁をカバーするように設けられており、その長さは、拡
散の条件により異なる。アンチモンの酸化物１１が析出
し付着する範囲が長くなる条件のときは、前記内管２３
も長くする。
ラスからなり、反応管１の内径よりやや小さい円筒状で
あって、反応管１の開口部５とフロントキャップ２０と
の間に配置される。この内管２３は、アンチモンの酸化
物（ＳｂＯx）１１の析出が発生する範囲の反応管１内
壁をカバーするように設けられており、その長さは、拡
散の条件により異なる。アンチモンの酸化物１１が析出
し付着する範囲が長くなる条件のときは、前記内管２３
も長くする。
【００２９】上記構成において、三酸化アンチモン（Ｓ
ｂ2Ｏ3）を含むキャリアガスは、ガス供給口６から供給
され、反応管１内を流れながら、ヒーター４により９０
０〜１３００℃程度の所定温度まで加熱されたウエーハ
２に拡散用のアンチモンを供給し、前記フロントキャッ
プ２０に備えられた排気口２４を介して外部に排出され
る。
ｂ2Ｏ3）を含むキャリアガスは、ガス供給口６から供給
され、反応管１内を流れながら、ヒーター４により９０
０〜１３００℃程度の所定温度まで加熱されたウエーハ
２に拡散用のアンチモンを供給し、前記フロントキャッ
プ２０に備えられた排気口２４を介して外部に排出され
る。
【００３０】前記キャリアガスが、比較的低温の開口部
５に設けられた内管２３を通り抜ける際、三酸化アンチ
モン（Ｓｂ2Ｏ3）は、その一部がその付近に存在する酸
素と反応してアンチモンの酸化物（ＳｂＯx）１１を形
成しながら、内管２３の内壁に析出し付着する。その結
果、内管２３によりカバーされた反応管１の内壁にはア
ンチモンの酸化物１１が付着しにくいので、反応管１の
劣化を防ぐことができる。
５に設けられた内管２３を通り抜ける際、三酸化アンチ
モン（Ｓｂ2Ｏ3）は、その一部がその付近に存在する酸
素と反応してアンチモンの酸化物（ＳｂＯx）１１を形
成しながら、内管２３の内壁に析出し付着する。その結
果、内管２３によりカバーされた反応管１の内壁にはア
ンチモンの酸化物１１が付着しにくいので、反応管１の
劣化を防ぐことができる。
【００３１】図３は、本発明の第三の実施例の熱処理炉
を用いてアンチモン拡散を行う場合を模式的に示したも
のである。本実施例は前記第一及び第二の実施例を組み
合わせたものである。すなわち、石英製の反応管１の一
端側は、約８００℃に加熱された不純物源の三酸化アン
チモン（Ｓｂ2Ｏ3）とガス供給口６で連通し、他端の開
口部５側には、表面にサンドブラスト加工等を施した不
透明領域２７を有するフロントキャップ２０が着脱自在
に設けられている。
を用いてアンチモン拡散を行う場合を模式的に示したも
のである。本実施例は前記第一及び第二の実施例を組み
合わせたものである。すなわち、石英製の反応管１の一
端側は、約８００℃に加熱された不純物源の三酸化アン
チモン（Ｓｂ2Ｏ3）とガス供給口６で連通し、他端の開
口部５側には、表面にサンドブラスト加工等を施した不
透明領域２７を有するフロントキャップ２０が着脱自在
に設けられている。
【００３２】図３に示す本実施例の内管２８は、石英ガ
ラスからなり、反応管１の開口部５とフロントキャップ
２０との間に配置される。前記内管２８は、該反応管１
の内径よりやや小さい円筒状の側面部２９と円板状の端
面部３０とを有し、フロントキャップ２０との間に空間
部を形成するように配置され、内管２８の側面部２９
は、アンチモンの酸化物（ＳｂＯx）１１が析出し付着
する範囲の反応管１内壁をカバーするように設けられて
いる。
ラスからなり、反応管１の開口部５とフロントキャップ
２０との間に配置される。前記内管２８は、該反応管１
の内径よりやや小さい円筒状の側面部２９と円板状の端
面部３０とを有し、フロントキャップ２０との間に空間
部を形成するように配置され、内管２８の側面部２９
は、アンチモンの酸化物（ＳｂＯx）１１が析出し付着
する範囲の反応管１内壁をカバーするように設けられて
いる。
【００３３】本実施例においては、第一及び第二実施例
で得られる効果をともに奏するものである。すなわち、
本実施例においては、ウエーハ間及びウエーハ面内で均
一な不純物拡散や熱酸化が行われるようになり、ウエー
ハ間及びウエーハ面内におけるシート抵抗ρSやシート
抵抗のバラツキＲまたは酸化膜の厚さの分布特性が改善
される。また、キャリアガス中に含まれる三酸化アンチ
モン（Ｓｂ2Ｏ3）が酸素と反応して形成するアンチモン
の酸化物（ＳｂＯx）１１は内管２８の側面部２９の内
壁に付着し、反応管１の内壁には付着しにくいので、反
応管１の劣化を防ぐことができる。
で得られる効果をともに奏するものである。すなわち、
本実施例においては、ウエーハ間及びウエーハ面内で均
一な不純物拡散や熱酸化が行われるようになり、ウエー
ハ間及びウエーハ面内におけるシート抵抗ρSやシート
抵抗のバラツキＲまたは酸化膜の厚さの分布特性が改善
される。また、キャリアガス中に含まれる三酸化アンチ
モン（Ｓｂ2Ｏ3）が酸素と反応して形成するアンチモン
の酸化物（ＳｂＯx）１１は内管２８の側面部２９の内
壁に付着し、反応管１の内壁には付着しにくいので、反
応管１の劣化を防ぐことができる。
【００３４】次に、従来の熱処理炉と本発明の第三の実
施例の熱処理炉とを用いて直径１２５ｍｍのウエーハに
アンチモン拡散処理を行い、反応管の交換頻度と、ウエ
ーハのシート抵抗ρSとシート抵抗のバラツキＲとをそ
れぞれ比較した。
施例の熱処理炉とを用いて直径１２５ｍｍのウエーハに
アンチモン拡散処理を行い、反応管の交換頻度と、ウエ
ーハのシート抵抗ρSとシート抵抗のバラツキＲとをそ
れぞれ比較した。
【００３５】まず、従来の熱処理炉及び本発明の第三の
実施例の熱処理炉で、各々アンチモン拡散処理を行った
場合の石英製反応管の交換頻度を比較した。従来の熱処
理炉では、約３０バッチに１度の頻度で劣化した反応管
を交換する必要があった。これに対し、内管２８を備え
た本発明の第三の実施例の熱処理炉では、内管２８の交
換を約３０バッチに１度の頻度で行えば、反応管本体を
交換する頻度は約２５０バッチに１度でよく、熱処理炉
の稼働率を大幅に向上させることができた。
実施例の熱処理炉で、各々アンチモン拡散処理を行った
場合の石英製反応管の交換頻度を比較した。従来の熱処
理炉では、約３０バッチに１度の頻度で劣化した反応管
を交換する必要があった。これに対し、内管２８を備え
た本発明の第三の実施例の熱処理炉では、内管２８の交
換を約３０バッチに１度の頻度で行えば、反応管本体を
交換する頻度は約２５０バッチに１度でよく、熱処理炉
の稼働率を大幅に向上させることができた。
【００３６】次に、従来の熱処理炉及び本発明の第三の
実施例の熱処理炉でのアンチモン拡散処理を行った場合
のウエーハのシート抵抗ρSとシート抵抗のバラツキＲ
とを比較した。具体的には、シート抵抗ρSの目標値を
１８Ω／□、拡散深さｘjを７μｍとする条件で、アン
チモン拡散を複数回バッチ行った。バッチＮｏ．１〜２
０は従来の熱処理炉を用いて拡散処理を行い、バッチＮ
ｏ．２１〜４０は本発明の第三の実施例の内管２８を備
えた熱処理炉を用いて拡散処理を行った。
実施例の熱処理炉でのアンチモン拡散処理を行った場合
のウエーハのシート抵抗ρSとシート抵抗のバラツキＲ
とを比較した。具体的には、シート抵抗ρSの目標値を
１８Ω／□、拡散深さｘjを７μｍとする条件で、アン
チモン拡散を複数回バッチ行った。バッチＮｏ．１〜２
０は従来の熱処理炉を用いて拡散処理を行い、バッチＮ
ｏ．２１〜４０は本発明の第三の実施例の内管２８を備
えた熱処理炉を用いて拡散処理を行った。
【００３７】上記のようにアンチモン拡散を行ったウエ
ーハのうち、１バッチ中、両端の２枚及び中央の１枚の
計３枚のウエーハについて、各ウエーハ面の中心部１点
及び外寄り４点の計５点の測定点でシート抵抗ρSとシ
ート抵抗のバラツキＲとを測定した。図４は１バッチ中
３枚のウエーハより求めた、合計１５点のシート抵抗ρ
Sの平均値、最大値及び最小値のバッチ間推移を示し、
図５は、前記シート抵抗のバラツキＲ｛ρS（バッチ内
の最大値）−ρS（バッチ内最小値）｝のバッチ間推移
を示す。さらに、表１に両者のシート抵抗ρSのバラツ
キを数値的に比較した結果を示す。
ーハのうち、１バッチ中、両端の２枚及び中央の１枚の
計３枚のウエーハについて、各ウエーハ面の中心部１点
及び外寄り４点の計５点の測定点でシート抵抗ρSとシ
ート抵抗のバラツキＲとを測定した。図４は１バッチ中
３枚のウエーハより求めた、合計１５点のシート抵抗ρ
Sの平均値、最大値及び最小値のバッチ間推移を示し、
図５は、前記シート抵抗のバラツキＲ｛ρS（バッチ内
の最大値）−ρS（バッチ内最小値）｝のバッチ間推移
を示す。さらに、表１に両者のシート抵抗ρSのバラツ
キを数値的に比較した結果を示す。
【００３８】図４、図５及び表１からわかるように、従
来の熱処理炉を用いた比較例の場合（バッチＮｏ．１〜
２０）では、シート抵抗ρSとその偏差σとシート抵抗
のバラツキＲとはいずれも比較的大きくばらついている
のに対し、本発明の第三の実施例の内管２８を備えた熱
処理炉を用いた実施例の場合（バッチＮｏ．２１〜４
０）は、比較例に対してバラツキが小さくなった。
来の熱処理炉を用いた比較例の場合（バッチＮｏ．１〜
２０）では、シート抵抗ρSとその偏差σとシート抵抗
のバラツキＲとはいずれも比較的大きくばらついている
のに対し、本発明の第三の実施例の内管２８を備えた熱
処理炉を用いた実施例の場合（バッチＮｏ．２１〜４
０）は、比較例に対してバラツキが小さくなった。
【００３９】
【表１】 Ｒ（平均）：｛ρS（バッチ内の最大値）−ρS（バッチ
内最小値）｝の全バッチ平均値 Ｒ（最大）：｛ρS（バッチ内の最大値）−ρS（バッチ
内最小値）｝の最大値 Ｒ（最小）：｛ρS（バッチ内の最大値）−ρS（バッチ
内最小値）｝の最小値
内最小値）｝の全バッチ平均値 Ｒ（最大）：｛ρS（バッチ内の最大値）−ρS（バッチ
内最小値）｝の最大値 Ｒ（最小）：｛ρS（バッチ内の最大値）−ρS（バッチ
内最小値）｝の最小値
【００４０】なお、上記各実施例はアンチモン拡散を行
う場合について説明したが、請求項１に記載する本発明
の熱処理炉は、例えばウエーハにリンやボロン等を拡散
する場合や、熱拡散する場合にも、熱処理炉全体にわた
って半導体ウエーハに均一な拡散層や酸化膜を形成する
ことができる。
う場合について説明したが、請求項１に記載する本発明
の熱処理炉は、例えばウエーハにリンやボロン等を拡散
する場合や、熱拡散する場合にも、熱処理炉全体にわた
って半導体ウエーハに均一な拡散層や酸化膜を形成する
ことができる。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体ウエーハに熱処理を施す際に、熱処理炉全体にわた
って半導体ウエーハに均一な拡散層や酸化膜を形成する
とともに、アンチモンの拡散に使用する石英製の反応管
の劣化を抑制することができる。
導体ウエーハに熱処理を施す際に、熱処理炉全体にわた
って半導体ウエーハに均一な拡散層や酸化膜を形成する
とともに、アンチモンの拡散に使用する石英製の反応管
の劣化を抑制することができる。
【図１】本発明の第一の実施例の熱処理炉を模式的に示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】本発明の第二の実施例の熱処理炉を模式的に示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】本発明の第三の実施例の熱処理炉を模式的に示
す断面図である。
す断面図である。
【図４】従来の熱処理炉と実施例の熱処理炉を用いて拡
散処理を行った場合のシート抵抗ρSのバッチ間推移を
示す図である。
散処理を行った場合のシート抵抗ρSのバッチ間推移を
示す図である。
【図５】従来の熱処理炉と実施例の熱処理炉を用いて拡
散処理を行った場合のシート抵抗のバラツキＲのバッチ
間推移を示す図である。
散処理を行った場合のシート抵抗のバラツキＲのバッチ
間推移を示す図である。
【図６】従来の熱処理炉を模式的に示す断面図である。
【符合の説明】 １ 反応管 ２ ウエーハ ３ ウエーハボート ４ ヒーター ５ 開口部 ６ ガス供給口 ２０ フロントキャップ ２１，２９ 側面部 ２２，２３，２８ 内管 ２４ 排気口 ２５，３０ 端面部 ２６，３１ 貫通孔 ２７ 不透明領域 Ａ，Ｂ，Ｃ 対流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−234926（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−164210（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−35713（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−30467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−247022（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−243125（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−66966（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−129128（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭54−184078（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/22 501 H01L 21/324 H01L 21/205
Claims (3)
- 【請求項１】 一端が開放された反応管と、該反応管の
開口部を閉塞するように着脱自在に設けられかつ排気口
を備えたフロントキャップとを有するアンチモン拡散用
の熱処理炉において、前記反応管の中央部より温度が低
い開口部に、該反応管の内径より小さい円筒状の側面部
と、前記フロントキャップとの間に空間部を形成するよ
うに配置され且つ貫通孔が設けられた円板状の端面部と
を有する内管を着脱自在に設けたことを特徴とする熱処
理炉。 - 【請求項２】 前記内管は、石英ガラスからなる内管で
あることを特徴とする請求項１記載の熱処理炉。 - 【請求項３】 前記フロントキャップは、表面に不透明
領域を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の
熱処理炉。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06143809A JP3137164B2 (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 熱処理炉 |
| US08/451,224 US5571333A (en) | 1994-06-02 | 1995-05-26 | Heat treatment furnace with an exhaust baffle |
| EP95108321A EP0690481B1 (en) | 1994-06-02 | 1995-05-30 | Heat treatment furnace |
| DE69511957T DE69511957T2 (de) | 1994-06-02 | 1995-05-30 | Heissbehandlungsofen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06143809A JP3137164B2 (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 熱処理炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07335579A JPH07335579A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3137164B2 true JP3137164B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=15347482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06143809A Expired - Lifetime JP3137164B2 (ja) | 1994-06-02 | 1994-06-02 | 熱処理炉 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5571333A (ja) |
| EP (1) | EP0690481B1 (ja) |
| JP (1) | JP3137164B2 (ja) |
| DE (1) | DE69511957T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3473715B2 (ja) * | 1994-09-30 | 2003-12-08 | 信越半導体株式会社 | 石英ガラス製ウェーハボート |
| US5645417A (en) * | 1995-10-09 | 1997-07-08 | Micron Technology, Inc. | Dimpled thermal processing furnace tube |
| WO1999023276A1 (en) * | 1997-11-03 | 1999-05-14 | Asm America, Inc. | Long life high temperature process chamber |
| JP2928210B1 (ja) | 1998-01-30 | 1999-08-03 | 九州日本電気株式会社 | 半導体基板の不純物拡散処理方法および半導体製造装置 |
| US6194030B1 (en) * | 1999-03-18 | 2001-02-27 | International Business Machines Corporation | Chemical vapor deposition velocity control apparatus |
| US6117213A (en) * | 1999-05-07 | 2000-09-12 | Cbl Technologies, Inc. | Particle trap apparatus and methods |
| US7166165B2 (en) | 2000-04-06 | 2007-01-23 | Asm America, Inc. | Barrier coating for vitreous materials |
| US6825051B2 (en) * | 2002-05-17 | 2004-11-30 | Asm America, Inc. | Plasma etch resistant coating and process |
| US20040221810A1 (en) * | 2002-06-28 | 2004-11-11 | Miles Ronald O. | Process boat and shell for wafer processing |
| US6974781B2 (en) * | 2003-10-20 | 2005-12-13 | Asm International N.V. | Reactor precoating for reduced stress and uniform CVD |
| US7205216B2 (en) * | 2004-07-29 | 2007-04-17 | International Business Machines Corporation | Modification of electrical properties for semiconductor wafers |
| US7874726B2 (en) * | 2007-05-24 | 2011-01-25 | Asm America, Inc. | Thermocouple |
| US8034410B2 (en) | 2007-07-17 | 2011-10-11 | Asm International N.V. | Protective inserts to line holes in parts for semiconductor process equipment |
| US20090052498A1 (en) * | 2007-08-24 | 2009-02-26 | Asm America, Inc. | Thermocouple |
| US7807222B2 (en) * | 2007-09-17 | 2010-10-05 | Asm International N.V. | Semiconductor processing parts having apertures with deposited coatings and methods for forming the same |
| US7993057B2 (en) * | 2007-12-20 | 2011-08-09 | Asm America, Inc. | Redundant temperature sensor for semiconductor processing chambers |
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| US8262287B2 (en) | 2008-12-08 | 2012-09-11 | Asm America, Inc. | Thermocouple |
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| US8382370B2 (en) | 2009-05-06 | 2013-02-26 | Asm America, Inc. | Thermocouple assembly with guarded thermocouple junction |
| US8100583B2 (en) * | 2009-05-06 | 2012-01-24 | Asm America, Inc. | Thermocouple |
| US8398772B1 (en) * | 2009-08-18 | 2013-03-19 | Stion Corporation | Method and structure for processing thin film PV cells with improved temperature uniformity |
| CN103160809B (zh) * | 2011-12-16 | 2015-06-24 | 有研新材料股份有限公司 | 一种用于晶圆多晶硅膜生长过程中气体弥散装置及生长工艺 |
| USD702188S1 (en) | 2013-03-08 | 2014-04-08 | Asm Ip Holding B.V. | Thermocouple |
| TWI589010B (zh) * | 2016-06-22 | 2017-06-21 | 上銀光電股份有限公司 | 反應性熱處理設備 |
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|---|---|---|---|---|
| DE1457139C3 (de) * | 1965-05-19 | 1975-06-26 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Vorrichtung zum Dotieren von Halbleiterkristallen |
| DE1544326C3 (de) * | 1966-08-05 | 1975-10-02 | Telefunken Patentverwertungsgesellschaft Mbh, 7900 Ulm | Vorrichtung zur Einführung und zur Entnahme von Halbleiterscheibe n aus einem Ofen |
| FR1597833A (ja) * | 1968-01-15 | 1970-06-29 | ||
| DE2061410A1 (en) * | 1970-12-14 | 1972-06-22 | Itt Ind Gmbh Deutsche | Preventing condensation at exit end of tube furnace - by auxiliary counterflow gas supply |
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| JP2651574B2 (ja) * | 1987-07-09 | 1997-09-10 | 東京都下水道サ−ビス株式会社 | ガス処理塔 |
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-
1994
- 1994-06-02 JP JP06143809A patent/JP3137164B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-05-26 US US08/451,224 patent/US5571333A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-05-30 EP EP95108321A patent/EP0690481B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-05-30 DE DE69511957T patent/DE69511957T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69511957D1 (de) | 1999-10-14 |
| DE69511957T2 (de) | 2000-04-20 |
| EP0690481A1 (en) | 1996-01-03 |
| US5571333A (en) | 1996-11-05 |
| EP0690481B1 (en) | 1999-09-08 |
| JPH07335579A (ja) | 1995-12-22 |
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