JP3507548B2 - 熱処理方法 - Google Patents
熱処理方法Info
- Publication number
- JP3507548B2 JP3507548B2 JP08747294A JP8747294A JP3507548B2 JP 3507548 B2 JP3507548 B2 JP 3507548B2 JP 08747294 A JP08747294 A JP 08747294A JP 8747294 A JP8747294 A JP 8747294A JP 3507548 B2 JP3507548 B2 JP 3507548B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction tube
- wafer
- temperature
- heat treatment
- heating region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの超微細化、高集積化に
伴い、デバイスの各層の薄膜化が進む一方、半導体ウエ
ハ（以下「ウエハ」という）についても６インチサイズ
から８インチ、１２インチサイズへと大口径化が進めら
れており、このため大面積の極薄膜技術の開発が重要な
課題となっている。また例えばキャパシタ絶縁膜の酸化
膜や、ゲート酸化膜の形成あるいは不純物イオンの拡散
処理では、膜質、膜厚や拡散深さがサーマルバジェット
（熱履歴）の影響を大きく受けるため、熱履歴をできる
だけ小さく抑えて熱処理を行うことが必要である。
伴い、デバイスの各層の薄膜化が進む一方、半導体ウエ
ハ（以下「ウエハ」という）についても６インチサイズ
から８インチ、１２インチサイズへと大口径化が進めら
れており、このため大面積の極薄膜技術の開発が重要な
課題となっている。また例えばキャパシタ絶縁膜の酸化
膜や、ゲート酸化膜の形成あるいは不純物イオンの拡散
処理では、膜質、膜厚や拡散深さがサーマルバジェット
（熱履歴）の影響を大きく受けるため、熱履歴をできる
だけ小さく抑えて熱処理を行うことが必要である。
【０００３】ここで従来のバッチ式熱処理装置の一つで
ある縦型熱処理では、ヒータに囲まれた反応管内に、多
数のウエハを棚状に積層した保持具を搬入して熱処理を
行っているが、反応管の側方に配置されたヒータにより
ウエハを加熱しているため、ウエハを急速に加熱しよう
とするとウエハの中央部と周縁部との間に大きな温度勾
配が生じてしまうし、また反応管に先に入ったウエハと
最後に入ったウエハのサーマルバジェットに大きな差が
生じてしまい、同一バッチ内においても均質なサーマル
バジェットでプロセスを行うことが困難である。
ある縦型熱処理では、ヒータに囲まれた反応管内に、多
数のウエハを棚状に積層した保持具を搬入して熱処理を
行っているが、反応管の側方に配置されたヒータにより
ウエハを加熱しているため、ウエハを急速に加熱しよう
とするとウエハの中央部と周縁部との間に大きな温度勾
配が生じてしまうし、また反応管に先に入ったウエハと
最後に入ったウエハのサーマルバジェットに大きな差が
生じてしまい、同一バッチ内においても均質なサーマル
バジェットでプロセスを行うことが困難である。
【０００４】このようなことから、本発明者は、縦型熱
処理装置の熱処理炉を改良し、反応管内に例えば１枚の
ウエハを保持具に載せて設定位置に搬入した後、加熱源
の温度を変化させてウエハの温度を制御する方法を検討
している。この方法によればウエハの面内温度について
高い均一性が得られるが、反面反応管やこれを囲む加熱
炉が大きいためウエハを急速に昇温させ、また急速に降
温させることが困難であり、熱履歴が大きくなる上高い
スループットが得られないという欠点があった。
処理装置の熱処理炉を改良し、反応管内に例えば１枚の
ウエハを保持具に載せて設定位置に搬入した後、加熱源
の温度を変化させてウエハの温度を制御する方法を検討
している。この方法によればウエハの面内温度について
高い均一性が得られるが、反面反応管やこれを囲む加熱
炉が大きいためウエハを急速に昇温させ、また急速に降
温させることが困難であり、熱履歴が大きくなる上高い
スループットが得られないという欠点があった。
【０００５】そこで本発明者は、反応管の一端側に加熱
源を配置し、１枚のウエハを保持具に載せて反応管の他
端側から一端側の所定の加熱領域まで移動させて熱処理
を行う方法を検討している。この方法によれば、ウエハ
を急速に昇温させ、また急速に降温させることができ、
熱履歴を小さく抑えられる利点がある。
源を配置し、１枚のウエハを保持具に載せて反応管の他
端側から一端側の所定の加熱領域まで移動させて熱処理
を行う方法を検討している。この方法によれば、ウエハ
を急速に昇温させ、また急速に降温させることができ、
熱履歴を小さく抑えられる利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらウエハを
反応管内の所定の加熱領域に到達させただけでは、ウエ
ハの温度が設定温度に落ち着く前に設定温度付近で不安
定な時間帯が存在する。この温度不安定な時間帯はそれ
程長い時間ではなく、また温度のばらつき範囲も狭いも
のではあるが、例えば５０オングストロームもの極薄酸
化膜を形成する場合、数オングストロームの膜厚のばら
つきが問題になるため、ウエハを単に所定の加熱領域に
到達させる方法では、予定の酸化膜を形成することがで
きない。従って反応管を用いた枚葉式の熱処理装置を使
用する場合、いかにして良好なウエハの温度プロファイ
ルを得るかが重要な課題の一つとなっている。
反応管内の所定の加熱領域に到達させただけでは、ウエ
ハの温度が設定温度に落ち着く前に設定温度付近で不安
定な時間帯が存在する。この温度不安定な時間帯はそれ
程長い時間ではなく、また温度のばらつき範囲も狭いも
のではあるが、例えば５０オングストロームもの極薄酸
化膜を形成する場合、数オングストロームの膜厚のばら
つきが問題になるため、ウエハを単に所定の加熱領域に
到達させる方法では、予定の酸化膜を形成することがで
きない。従って反応管を用いた枚葉式の熱処理装置を使
用する場合、いかにして良好なウエハの温度プロファイ
ルを得るかが重要な課題の一つとなっている。
【０００７】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたものであり、被処理体の温度を短時間で安定させ、
これにより面内均一性の高い熱処理を行うことができる
熱処理方法を提供することにある。
れたものであり、被処理体の温度を短時間で安定させ、
これにより面内均一性の高い熱処理を行うことができる
熱処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、反応
管の一端側に、反応管の長さ方向の位置に対して温度が
実質的に均一である第１の加熱領域と、この第１の加熱
領域に連続し、反応管の他端側に向かうにつれて温度が
緩やかに低くなる温度勾配をもった第２の加熱領域とを
形成し、被処理体を、反応管の他端側から移動させて前
記第１の加熱領域に位置させ、次いで前記第２の加熱領
域内を緩やかに反応管の他端側に移動させながら熱処理
することを特徴とする。
管の一端側に、反応管の長さ方向の位置に対して温度が
実質的に均一である第１の加熱領域と、この第１の加熱
領域に連続し、反応管の他端側に向かうにつれて温度が
緩やかに低くなる温度勾配をもった第２の加熱領域とを
形成し、被処理体を、反応管の他端側から移動させて前
記第１の加熱領域に位置させ、次いで前記第２の加熱領
域内を緩やかに反応管の他端側に移動させながら熱処理
することを特徴とする。
【０００９】請求項２の発明は、反応管の一端側に、反
応管の他端側に向かうにつれて温度が緩やかに低くなる
温度勾配をもった加熱領域を形成し、被処理体を、反応
管の他端側から移動させて前記加熱領域に位置させ、次
いでこの加熱領域内を緩やかに反応管の他端側に移動さ
せながら熱処理することを特徴とする。
応管の他端側に向かうにつれて温度が緩やかに低くなる
温度勾配をもった加熱領域を形成し、被処理体を、反応
管の他端側から移動させて前記加熱領域に位置させ、次
いでこの加熱領域内を緩やかに反応管の他端側に移動さ
せながら熱処理することを特徴とする。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１または２の発
明において、反応管は断熱体で取り囲まれ、反応管の一
端側の外部には、反応管の長さ方向と直交する熱制御板
が設けられ、加熱手段により前記熱規制板を介して反応
管内を加熱することを特徴とする。
明において、反応管は断熱体で取り囲まれ、反応管の一
端側の外部には、反応管の長さ方向と直交する熱制御板
が設けられ、加熱手段により前記熱規制板を介して反応
管内を加熱することを特徴とする。
【００１１】請求項４の発明は、請求項１、２または３
の発明において、被処理体が反応管の他端側に向かって
移動する加熱領域の温度勾配の平均は、２０℃／ｃｍ以
下であることを特徴とする。これら発明において被処理
体を反応管の他端側から加熱領域に移動させる方法は、
例えば等速度で、若しくは途中速度を変えて、または所
定位置で停止させることにより間欠的に移動させて、行
われる。
の発明において、被処理体が反応管の他端側に向かって
移動する加熱領域の温度勾配の平均は、２０℃／ｃｍ以
下であることを特徴とする。これら発明において被処理
体を反応管の他端側から加熱領域に移動させる方法は、
例えば等速度で、若しくは途中速度を変えて、または所
定位置で停止させることにより間欠的に移動させて、行
われる。
【００１２】
【作用】被処理体は第１の加熱領域内の所定位置に到達
することによりその位置までの熱履歴に応じて温度が上
昇していく。そして被処理体の温度は、更に上昇しよう
とするが、その後被処理体は温度の低い方へ向かって移
動するため、受ける熱エネルギーが少しづつ小さくな
り、このため被処理体の温度が速やかに所定温度に安定
する。この結果面内均一性の高い熱処理例えば極薄酸化
膜を形成でき、あるいは不純物の拡散を行うことができ
る。ただし被処理体は、第１の加熱領域内に到達させず
に、第２の加熱領域内の所定位置に到達させ、その後反
応管の他端側に移動させてもよい。第１あるいは第２の
加熱領域については、例えば熱制御板を用いることによ
り、これが反応管の一端側の加熱源として反応管の長さ
方向に向かう輻射熱を放射して反応管の横断面において
均一な加熱領域が形成される。
することによりその位置までの熱履歴に応じて温度が上
昇していく。そして被処理体の温度は、更に上昇しよう
とするが、その後被処理体は温度の低い方へ向かって移
動するため、受ける熱エネルギーが少しづつ小さくな
り、このため被処理体の温度が速やかに所定温度に安定
する。この結果面内均一性の高い熱処理例えば極薄酸化
膜を形成でき、あるいは不純物の拡散を行うことができ
る。ただし被処理体は、第１の加熱領域内に到達させず
に、第２の加熱領域内の所定位置に到達させ、その後反
応管の他端側に移動させてもよい。第１あるいは第２の
加熱領域については、例えば熱制御板を用いることによ
り、これが反応管の一端側の加熱源として反応管の長さ
方向に向かう輻射熱を放射して反応管の横断面において
均一な加熱領域が形成される。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の実施例に用いられる熱処理装
置を示す断面図である。図１中１は石英からなる有底筒
状の反応管であり、この反応管１は開口端が下方側にな
るように筒状の断熱体２１の中に配置されている。反応
管１の上方側には加熱手段２２例えば抵抗発熱体が設け
られており、この抵抗発熱体としては、例えばニケイ化
モリブデン（ＭｏＳｉ2 ）、鉄とクロムとアルミニウム
との合金線であるカンタル（商品名）線などの抵抗発熱
体により構成される。
置を示す断面図である。図１中１は石英からなる有底筒
状の反応管であり、この反応管１は開口端が下方側にな
るように筒状の断熱体２１の中に配置されている。反応
管１の上方側には加熱手段２２例えば抵抗発熱体が設け
られており、この抵抗発熱体としては、例えばニケイ化
モリブデン（ＭｏＳｉ2 ）、鉄とクロムとアルミニウム
との合金線であるカンタル（商品名）線などの抵抗発熱
体により構成される。
【００１４】前記反応管１と加熱手段２２との間には例
えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる熱制御板３が後述の
ウエハＷと対向するように配置されている。この熱制御
板３は前記加熱手段２２から入射した輻射熱をウエハＷ
の被処理面に対して均質に入射させるためのものであ
り、ウエハＷを全面に亘って均一に加熱するためには外
径がウエハＷの２倍以上であることが好ましい。
えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる熱制御板３が後述の
ウエハＷと対向するように配置されている。この熱制御
板３は前記加熱手段２２から入射した輻射熱をウエハＷ
の被処理面に対して均質に入射させるためのものであ
り、ウエハＷを全面に亘って均一に加熱するためには外
径がウエハＷの２倍以上であることが好ましい。
【００１５】前記断熱体２１の下端部には、水などの冷
媒が通る冷媒流路をなす冷却手段１１が設けられてお
り、この冷却手段１１の下方側に反応管１の下端のフラ
ンジ部が取り付けられている。更に反応管１の下方側に
は、金属製のマニホールド１２が設けられており、この
マニホールド１２にはガス供給管４１及び排気管４２が
接続されている。ガス供給管４１の内端側は反応管１内
にて上方に伸長して、供給口がウエハＷの斜め上方に位
置している。またマニホールド１２には、図示していな
いがシャッタにより開閉されるウエハ搬出入口が形成さ
れている。マニホールド１２の下端側には被処理空間を
気密にシールする蓋体１３が設けられている。
媒が通る冷媒流路をなす冷却手段１１が設けられてお
り、この冷却手段１１の下方側に反応管１の下端のフラ
ンジ部が取り付けられている。更に反応管１の下方側に
は、金属製のマニホールド１２が設けられており、この
マニホールド１２にはガス供給管４１及び排気管４２が
接続されている。ガス供給管４１の内端側は反応管１内
にて上方に伸長して、供給口がウエハＷの斜め上方に位
置している。またマニホールド１２には、図示していな
いがシャッタにより開閉されるウエハ搬出入口が形成さ
れている。マニホールド１２の下端側には被処理空間を
気密にシールする蓋体１３が設けられている。
【００１６】前記反応管１内にはウエハ保持具５が昇降
軸６１の頂部に設けられている。このウエハ保持具５
は、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなり、ウエハＷを
保持する保持突起が周縁部に例えば３〜４個形成されて
いる。前記昇降軸６１は前記蓋体１３を例えば磁気シー
ル部１４を介して気密にかつ回転、昇降自在に貫通して
おり、昇降軸６１の下端は、昇降アーム６２に設けられ
た回転機構６３に連結されている。前記昇降アーム６２
は、モータ６５により駆動されるボールネジ６４に螺合
しており、ボールネジ６４の回動により図示しないガイ
ド棒にガイドされつつ昇降できるように構成されてい
る。このモータ６５は制御部６０により、ウエハＷが後
述する移動パターンで移動するように制御される。
軸６１の頂部に設けられている。このウエハ保持具５
は、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなり、ウエハＷを
保持する保持突起が周縁部に例えば３〜４個形成されて
いる。前記昇降軸６１は前記蓋体１３を例えば磁気シー
ル部１４を介して気密にかつ回転、昇降自在に貫通して
おり、昇降軸６１の下端は、昇降アーム６２に設けられ
た回転機構６３に連結されている。前記昇降アーム６２
は、モータ６５により駆動されるボールネジ６４に螺合
しており、ボールネジ６４の回動により図示しないガイ
ド棒にガイドされつつ昇降できるように構成されてい
る。このモータ６５は制御部６０により、ウエハＷが後
述する移動パターンで移動するように制御される。
【００１７】次に上述の装置を用いて行われる本発明方
法の実施例について述べる。先ず反応管１内に例えばＯ
2 ガス及びＮ2 ガスを通流させておくと共に、ウエハ保
持具５を鎖線の如く反応管１の下方部に位置させてお
き、マニホールド１２のウエハ搬出入口より被処理体で
あるウエハＷを搬入してウエハ保持具５上に載置する。
ウエハの搬出入口が閉じられた後、ウエハＷの表面に酸
化膜を形成するためにガス供給管４１より例えばＯ2 ガ
ス及びＨＣｌガスを夫々９００ＳＣＣＭ及び１００ＳＣ
ＣＭの流量で反応管１内に供給し、排気管４２より排気
しながら反応管１内を常圧に維持する。
法の実施例について述べる。先ず反応管１内に例えばＯ
2 ガス及びＮ2 ガスを通流させておくと共に、ウエハ保
持具５を鎖線の如く反応管１の下方部に位置させてお
き、マニホールド１２のウエハ搬出入口より被処理体で
あるウエハＷを搬入してウエハ保持具５上に載置する。
ウエハの搬出入口が閉じられた後、ウエハＷの表面に酸
化膜を形成するためにガス供給管４１より例えばＯ2 ガ
ス及びＨＣｌガスを夫々９００ＳＣＣＭ及び１００ＳＣ
ＣＭの流量で反応管１内に供給し、排気管４２より排気
しながら反応管１内を常圧に維持する。
【００１８】一方加熱手段２２より熱制御板３を介して
反応管１内を加熱し、これにより反応管１内には図２に
示すような温度プロファイルをもった加熱領域が形成さ
れる。即ち反応管１の上部領域に、高さ位置の変化に対
して温度が実質的に変化しない第１の加熱領域と、この
第１の加熱領域の下方側に連続して、下方に向かうにつ
れて温度が緩やかに低くなる、例えば２〜５℃／ｃｍ程
度の温度勾配をもった第２の加熱領域とが形成される。
反応管１内を加熱し、これにより反応管１内には図２に
示すような温度プロファイルをもった加熱領域が形成さ
れる。即ち反応管１の上部領域に、高さ位置の変化に対
して温度が実質的に変化しない第１の加熱領域と、この
第１の加熱領域の下方側に連続して、下方に向かうにつ
れて温度が緩やかに低くなる、例えば２〜５℃／ｃｍ程
度の温度勾配をもった第２の加熱領域とが形成される。
【００１９】そしてモータ６５の駆動によりボールネジ
６４を介して昇降軸６１を上昇させ、ウエハＷを反応管
１の上部領域に移動させる。図３の実線はウエハＷの移
動パターンの一例であり、先ずウエハＷを第１の加熱領
域内の位置Ｐ１まで例えば５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で上
昇させる。この場合ウエハＷは、等速度で上昇させても
よいが、途中速度を変えてもよいし、あるいは所定位置
で停止させて間欠的に上昇させるようにしてもよく、昇
温過程の熱履歴の影響を考慮した方法で上昇させればよ
い。
６４を介して昇降軸６１を上昇させ、ウエハＷを反応管
１の上部領域に移動させる。図３の実線はウエハＷの移
動パターンの一例であり、先ずウエハＷを第１の加熱領
域内の位置Ｐ１まで例えば５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で上
昇させる。この場合ウエハＷは、等速度で上昇させても
よいが、途中速度を変えてもよいし、あるいは所定位置
で停止させて間欠的に上昇させるようにしてもよく、昇
温過程の熱履歴の影響を考慮した方法で上昇させればよ
い。
【００２０】ウエハＷが位置Ｐ１に到達した後直ちにウ
エハＷを第２の加熱領域の位置Ｐ２まで緩やかに下降さ
せる。この下降速度は例えば０．１ｍｍ／ｓｅｃに設定
され、Ｐ１とＰ２との高さ位置の差は例えば６ｍｍに設
定される。その後ウエハＷは位置Ｐ２から例えば１００
ｍｍ／ｓｅｃの速度で図１の鎖線位置まで下降する。
エハＷを第２の加熱領域の位置Ｐ２まで緩やかに下降さ
せる。この下降速度は例えば０．１ｍｍ／ｓｅｃに設定
され、Ｐ１とＰ２との高さ位置の差は例えば６ｍｍに設
定される。その後ウエハＷは位置Ｐ２から例えば１００
ｍｍ／ｓｅｃの速度で図１の鎖線位置まで下降する。
【００２１】ウエハＷをこのような移動パターンで移動
させることによりウエハＷの表面温度のプロファイル
は、図３の点線に示すようになる。即ちウエハＷを実線
のように位置Ｐ１まで急速に上昇させることにより、ウ
エハＷの温度がウエハＷの移動路の反応管１内の温度プ
ロファイルよりも遅れて上昇していく。ウエハＷが位置
Ｐ１に到達したときウエハＷの温度は、図２に示す温度
プロファイルの当該位置Ｐ１の温度よりも低く、仮にウ
エハＷの高さ位置をＰ１に固定した場合、ウエハＷの温
度は、位置Ｐ１に対応した温度に向かって上昇し続ける
が、ウエハＷが緩やかに降下して第２の加熱領域に入
り、温度の低い方へ向かうため、温度上昇が抑えられ、
熱エネルギーの収支バランスに対応した所定の温度例え
ば１０００℃に安定する。こうしてウエハＷの表面に例
えば膜厚が５０オングストロームの酸化膜が形成され
る。
させることによりウエハＷの表面温度のプロファイル
は、図３の点線に示すようになる。即ちウエハＷを実線
のように位置Ｐ１まで急速に上昇させることにより、ウ
エハＷの温度がウエハＷの移動路の反応管１内の温度プ
ロファイルよりも遅れて上昇していく。ウエハＷが位置
Ｐ１に到達したときウエハＷの温度は、図２に示す温度
プロファイルの当該位置Ｐ１の温度よりも低く、仮にウ
エハＷの高さ位置をＰ１に固定した場合、ウエハＷの温
度は、位置Ｐ１に対応した温度に向かって上昇し続ける
が、ウエハＷが緩やかに降下して第２の加熱領域に入
り、温度の低い方へ向かうため、温度上昇が抑えられ、
熱エネルギーの収支バランスに対応した所定の温度例え
ば１０００℃に安定する。こうしてウエハＷの表面に例
えば膜厚が５０オングストロームの酸化膜が形成され
る。
【００２２】ところでウエハＷの温度プロファイルを拡
大してみると、ウエハＷが位置Ｐ１に到達した後下降し
始めたときに図４（ａ）に示すように温度が若干不安定
になる領域が存在する。この不安定領域ではウエハ面内
の各点の温度が斜線で示す範囲内に収まってはいるもの
の、この範囲内で面内において温度のばらつきがある。
しかしながらこの温度不安定領域は例えば２秒程度と非
常に短かく、この不安定領域を抜けた後温度は安定する
のでウエハＷの面内では均一になる。従ってウエハＷの
面内では熱履歴がほとんど実質的に同じになるため、酸
化膜の膜厚は均一になり、ウエハＷ間においても勿論均
一になる。
大してみると、ウエハＷが位置Ｐ１に到達した後下降し
始めたときに図４（ａ）に示すように温度が若干不安定
になる領域が存在する。この不安定領域ではウエハ面内
の各点の温度が斜線で示す範囲内に収まってはいるもの
の、この範囲内で面内において温度のばらつきがある。
しかしながらこの温度不安定領域は例えば２秒程度と非
常に短かく、この不安定領域を抜けた後温度は安定する
のでウエハＷの面内では均一になる。従ってウエハＷの
面内では熱履歴がほとんど実質的に同じになるため、酸
化膜の膜厚は均一になり、ウエハＷ間においても勿論均
一になる。
【００２３】またウエハＷの上限位置は、第１の加熱領
域に限らず第２の加熱領域であってもよく、その上限位
置をどのポイントにするか、あるいはウエハＷが上限位
置に到達した後直ちに下降させるのかそれとも若干停止
させておくかなどについては、ウエハＷの上昇速度や処
理時間などに応じて適宜設定すればよい。またウエハが
緩やかに移動する領域、この例ではＰ１〜Ｐ２までの加
熱領域においては、温度勾配が大き過ぎるとウエハの温
度を高精度に制御することが困難になるため、温度勾配
は２０℃／ｃｍ以下であることが好ましい。
域に限らず第２の加熱領域であってもよく、その上限位
置をどのポイントにするか、あるいはウエハＷが上限位
置に到達した後直ちに下降させるのかそれとも若干停止
させておくかなどについては、ウエハＷの上昇速度や処
理時間などに応じて適宜設定すればよい。またウエハが
緩やかに移動する領域、この例ではＰ１〜Ｐ２までの加
熱領域においては、温度勾配が大き過ぎるとウエハの温
度を高精度に制御することが困難になるため、温度勾配
は２０℃／ｃｍ以下であることが好ましい。
【００２４】ここで上述実施例と比較する比較例とし
て、同じ装置を用いて図５の実線で示すようにウエハＷ
を例えば前記位置Ｐ１に到達した後そのまま位置Ｐ１に
停止させる移動パターンをとった場合についてウエハＷ
の温度（表面温度）を調べてみると、その温度プロファ
イルは点線で示すようになる。即ちウエハＷの温度は、
図４（ｂ）に示すように不安定領域（斜線部分）が存在
するが、この不安定領域の温度幅が大きくかつその時間
帯が例えば３０秒と長いためウエハＷの面内にて熱履歴
のばらつきが大きく、しかもウエハＷの温度は徐々に上
昇しており、一定値に安定するまで例えば３００秒もの
時間がかかるため、酸化膜の膜厚のコントロールが困難
な上、面内の均一性が実施例に比べて可成り低いものに
なってしまう。
て、同じ装置を用いて図５の実線で示すようにウエハＷ
を例えば前記位置Ｐ１に到達した後そのまま位置Ｐ１に
停止させる移動パターンをとった場合についてウエハＷ
の温度（表面温度）を調べてみると、その温度プロファ
イルは点線で示すようになる。即ちウエハＷの温度は、
図４（ｂ）に示すように不安定領域（斜線部分）が存在
するが、この不安定領域の温度幅が大きくかつその時間
帯が例えば３０秒と長いためウエハＷの面内にて熱履歴
のばらつきが大きく、しかもウエハＷの温度は徐々に上
昇しており、一定値に安定するまで例えば３００秒もの
時間がかかるため、酸化膜の膜厚のコントロールが困難
な上、面内の均一性が実施例に比べて可成り低いものに
なってしまう。
【００２５】例えば１０００℃の温度で酸化処理を行う
場合、０．５℃異なると１オングストロームの膜厚の差
が生じ、移動パターンは、極薄膜の形成にあたってウエ
ハの面内均一性を大きく左右し、実施例の方法が極薄膜
の形成に非常に有効であることが理解される。更に実施
例の方法によれば、ウエハを急速に目標温度まで昇温さ
せ、また熱処理後は急速に降温させることができるた
め、熱履歴が小さく、スループットも高い。
場合、０．５℃異なると１オングストロームの膜厚の差
が生じ、移動パターンは、極薄膜の形成にあたってウエ
ハの面内均一性を大きく左右し、実施例の方法が極薄膜
の形成に非常に有効であることが理解される。更に実施
例の方法によれば、ウエハを急速に目標温度まで昇温さ
せ、また熱処理後は急速に降温させることができるた
め、熱履歴が小さく、スループットも高い。
【００２６】以上において、酸化処理によるゲート酸化
膜やキャパシタ絶縁膜などの極薄酸化膜の形成や、不純
物イオンの拡散処理の結果についてはウエハの温度制御
にほとんど依存するため、本発明はこれらの熱処理に対
して好適なものであるが、その他ＣＶＤ処理、あるいは
アニール処理、アッシング処理などの熱処理を行う場合
に適用することができる。その場合ウエハの移動パター
ンは各処理に応じて適宜設定すればよく、例えば拡散処
理を行う場合、図６に示すようにウエハを間欠的に（時
間に対する移動パターンにおいて階段状）上昇させて、
不純物の拡散長を制御する上で重要な温度域Ｔ１〜Ｔ２
間において、ウエハの昇温速度を制御するようにするこ
ともできる。
膜やキャパシタ絶縁膜などの極薄酸化膜の形成や、不純
物イオンの拡散処理の結果についてはウエハの温度制御
にほとんど依存するため、本発明はこれらの熱処理に対
して好適なものであるが、その他ＣＶＤ処理、あるいは
アニール処理、アッシング処理などの熱処理を行う場合
に適用することができる。その場合ウエハの移動パター
ンは各処理に応じて適宜設定すればよく、例えば拡散処
理を行う場合、図６に示すようにウエハを間欠的に（時
間に対する移動パターンにおいて階段状）上昇させて、
不純物の拡散長を制御する上で重要な温度域Ｔ１〜Ｔ２
間において、ウエハの昇温速度を制御するようにするこ
ともできる。
【００２７】なお本発明で用いられる熱処理装置として
は、上述の構成に限らず、例えば抵抗発熱体を熱制御板
の上方側のみならず反応管の側周面を囲むように設けて
もよい。また熱制御板は、ウエハからみれば加熱源に相
当し、ウエハに対して均質に輻射熱を放射するので好ま
しいものであるが、加熱源としては他の構成であっても
よい。
は、上述の構成に限らず、例えば抵抗発熱体を熱制御板
の上方側のみならず反応管の側周面を囲むように設けて
もよい。また熱制御板は、ウエハからみれば加熱源に相
当し、ウエハに対して均質に輻射熱を放射するので好ま
しいものであるが、加熱源としては他の構成であっても
よい。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば急速に被処
理体を所定温度まで昇温させかつ安定した温度で熱処理
を行うことができるため、被処理体に対して均一に熱処
理を行うことができる。
理体を所定温度まで昇温させかつ安定した温度で熱処理
を行うことができるため、被処理体に対して均一に熱処
理を行うことができる。
【図１】本発明方法の実施例に用いられる熱処理装置の
一例を示す断面図である。
一例を示す断面図である。
【図２】反応管内の上部の温度プロファイルを示す特性
図である。
図である。
【図３】実施例の方法においてウエハの移動パターンの
一例と温度変化とを示す特性図である。
一例と温度変化とを示す特性図である。
【図４】実施例に係る方法と比較例とについてウエハの
温度変化を拡大して示す説明図である。
温度変化を拡大して示す説明図である。
【図５】比較例の方法においてウエハの移動パターンと
温度変化とを示す特性図である。
温度変化とを示す特性図である。
【図６】ウエハの移動パターンの他の例と温度変化とを
示す特性図である。
示す特性図である。
１ 反応管
２１ 断熱体
２２ 加熱手段
３ 熱制御板
４１ ガス供給管
４２ 排気管
５ ウエハ保持具
Ｗ ウエハ
６０ 制御部
６１ 昇降軸
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−206043（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−245298（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/22
H01L 21/31
H01L 21/324
Claims (5)
- 【請求項１】 反応管の一端側に、反応管の長さ方向の
位置に対して温度が実質的に均一である第１の加熱領域
と、この第１の加熱領域に連続し、反応管の他端側に向
かうにつれて温度が緩やかに低くなる温度勾配をもった
第２の加熱領域とを形成し、 被処理体を、反応管の他端側から移動させて前記第１の
加熱領域に位置させ、次いで前記第２の加熱領域内を緩
やかに反応管の他端側に移動させながら熱処理すること
を特徴とする熱処理方法。 - 【請求項２】 反応管の一端側に、反応管の他端側に向
かうにつれて温度が緩やかに低くなる温度勾配をもった
加熱領域を形成し、 被処理体を、反応管の他端側から移動させて前記加熱領
域に位置させ、次いでこの加熱領域内を緩やかに反応管
の他端側に移動させながら熱処理することを特徴とする
熱処理方法。 - 【請求項３】 反応管は断熱体で取り囲まれ、反応管の
一端側の外部には、反応管の長さ方向と直交する熱制御
板が設けられ、加熱手段により前記熱制御板を介して反
応管内を加熱することを特徴とする請求項１または２記
載の熱処理方法。 - 【請求項４】 被処理体が反応管の他端側に向かって移
動する加熱領域の温度勾配の平均は、２０℃／ｃｍ以下
であることを特徴とする請求項１、２または３記載の熱
処理方法。 - 【請求項５】 被処理体を反応管の他端側から等速度
で、若しくは途中速度を変えて、または所定位置で停止
させることにより間欠的に移動させて、加熱領域に移動
させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに
記載の熱処理方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08747294A JP3507548B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 熱処理方法 |
| US08/410,538 US5662469A (en) | 1991-12-13 | 1995-03-24 | Heat treatment method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08747294A JP3507548B2 (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 熱処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07268627A JPH07268627A (ja) | 1995-10-17 |
| JP3507548B2 true JP3507548B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=13915862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08747294A Expired - Fee Related JP3507548B2 (ja) | 1991-12-13 | 1994-03-31 | 熱処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3507548B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005019725A (ja) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Shinku Jikkenshitsu:Kk | アニール装置及びアニール方法 |
| US6855916B1 (en) * | 2003-12-10 | 2005-02-15 | Axcelis Technologies, Inc. | Wafer temperature trajectory control method for high temperature ramp rate applications using dynamic predictive thermal modeling |
| JP4288309B2 (ja) | 2007-09-03 | 2009-07-01 | キヤノンアネルバ株式会社 | 基板熱処理装置及び基板の熱処理方法 |
-
1994
- 1994-03-31 JP JP08747294A patent/JP3507548B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07268627A (ja) | 1995-10-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101005953B1 (ko) | 절연막 형성 방법 | |
| US6774060B2 (en) | Methods and apparatus for thermally processing wafers | |
| US5903711A (en) | Heat treatment apparatus and heat treatment method | |
| JPH0897167A (ja) | 処理装置及び熱処理装置 | |
| US5662469A (en) | Heat treatment method | |
| US5500388A (en) | Heat treatment process for wafers | |
| JPH10107018A (ja) | 半導体ウェーハの熱処理装置 | |
| JPH07283160A (ja) | 熱処理装置 | |
| JP3188967B2 (ja) | 熱処理装置 | |
| JP3507548B2 (ja) | 熱処理方法 | |
| JP3281018B2 (ja) | 熱処理方法 | |
| JPH08316222A (ja) | 熱処理方法及びその装置 | |
| JP3126455B2 (ja) | 熱処理装置 | |
| JP2640269B2 (ja) | 処理方法及び処理装置 | |
| JP2009010144A (ja) | 基板処理装置 | |
| JP3510329B2 (ja) | 熱処理装置 | |
| JPH0917739A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3388627B2 (ja) | 熱処理装置及び熱処理方法 | |
| JP3084232B2 (ja) | 縦型加熱処理装置 | |
| JPH1022290A (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置 | |
| JP3119706B2 (ja) | 熱処理装置および熱処理方法 | |
| JP2000077346A (ja) | 熱処理装置 | |
| JPH07321059A (ja) | 熱処理装置及び熱処理方法 | |
| JP3182532B2 (ja) | 熱処理装置 | |
| JP3980663B2 (ja) | 熱処理方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031219 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |