JPH01220434A

JPH01220434A - 熱処理炉

Info

Publication number: JPH01220434A
Application number: JP4648588A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Kitayama; 博文北山
Original assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-09-04
Anticipated expiration: 2010-04-10
Also published as: JPH0732137B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】し発明の目的］（産業上の利用分腎）本発明は、熱処理炉に関する。

（従来の技術）例えば、縦型ホットウォール型シリコンエピタキシャル
装置あるいは縦型ＣＶＤ装置等では、プロセスチューブ
内に例えば２５〜１００枚程度のウェハを縦方向で離間
して配列し、このプロセスチューブ内にプロセスガスを
導入してバッチ処理を実行している。

ここで、ウェハに形成される膜厚は、プロセスガスの供
給律速で決まるので、縦方向でｍ間装置された全ウェハ
に対して所定の膜厚を得るためには、縦方向に配列され
た各ウェハにガスが均等に供給されなければならない。

このような要求を満足するためには、単にプロセスチュ
ーブの例えば上端のガス導入口よりガス供給するもので
は足りず、プロセスチューブ内に固定配置されたノズル
に縦方向に多孔を設けて対処していた。

さらに、１本の多孔式固定ノズル方式をさらに改善し、
プロセスチューブ内に例えば２本の多孔式ガス供給ノズ
ルを円周方向でずらして固定配置し、この２本のノズル
によって均等なガス分布の確保を図ったもの、あるいは
１本の多孔式ノズルを、ウェハの周囲で回転させるもの
等が提案されていた。

（発明が解決しようとする問題点）上述した従来の縦型炉では、ノズルを複数本とし、ある
いは１本のノズルを回転させるものであっても、１本の
ノズルに形成されるガス噴出口は、縦方向に配列された
各ウェハの数だけ要していたので、各ガス噴出口より供
給されるガス量が上下で異なることは改善不能であった
。

特に、バッチ処理されるウェハ枚数が５０枚〜１００枚
ともなると、ノズル長が長くなり、このノズルに設けた
多数のガス噴出口に対して等流量のガス分配を行うこと
が困難となり、上下でのガス供給量の差が大きく、たと
えガス噴出口の大きさを変えてバラツキを少なくしよう
としても、縦方向の全ウェハに均一な膜厚を確保するこ
とは不可能であった。

そこで、本発明の目的とするところは、上述した従来の
問題点を解決し、縦方向に配列された被処理体に対して
均等にプロセスガスを供給することができ、歩留まりの
高い縦型炉を提供することある。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、プロセスチューブ内で複数枚の被処理体を処
理する熱処理炉において、プロセスチューブ内にプロセスガスを導入するための複
数本のインジェクターに、各インジェクター毎にそれぞ
れ異なるガス供給領域に対応させてガス噴出口を設け、
かつ、各インジェクター毎にガス供給量を制御可能に構
成している。

（作用）本発明によれば、１本のインジェクターに形成されるガ
ス噴出口は、少なくとも被処理体枚数をインジェクター
の数で割った分の数だけで済み、このように縦方向でガ
ス供給領域を異にして分割して形成されたガス噴出口を
有する複数本のインジェクターによって、縦方向のを被
処理体に対してガス供給を実行するようにしている。

従って、１本のノズルでまかなうべきガス供給領域は、
従来のものより低減するので、ある許容範囲内でその供
給領域全体での均等なガス供給が容易に実現できる。

このように、縦方向にガス供給領域を分割することで、
各インジェクターによるガス供給領域内で均等なガス供
給がはかれるが、インジェクターを分割したことにより
、各供給領域毎にガス供給量に差がでる恐れがあるため
、本発明では各インジェクター毎にガス供給量を制御可
能としている。

この結果、縦方向の全被処理体に対して均等なガス供給
が図れ、近年の緻密な膜厚形成にも対応することが可能
となる。

（実施例）以下、本発明を縦型ホットウォール型シリコンエピタキ
シャル装置に適用した一実施例について、図面を参照し
て具体的に説明する。

プロセスチューブ１は、石英ガラスで形成され、その下
端は０リング２を介してマニホールド３によって連通支
持されている。そして、プロセスチューブ１の周囲には
、プロセスチューブ１内をプロセス温度に設定維持する
ための電気抵抗式ヒータ等の加熱装置５が配置されてい
る。

前記マニホールド３は、例えば第１図の右側の側面に排
気管４を接続し、一方、同図の左側の側面には複数本の
ガス供給インジェクター１０を導入可能となっている。

このプロセスチューブ１内には、例えば下端よりウェハ
６を搭載したボート７を搬入可能となっていて、このボ
ート７は、保温筒８に載置支持され、この保温筒８を図
示しないローダ装置によって上下動することで、ボート
７をプロセスチューブ１に対してロード、アンロード可
能となっている。なお、前記ボート７には、縦方向で上
下に層間して配置された例えば１００枚のウェハが図示
しない渭に係１トされて支持されている。また、前記保
温筒８の下端にはキャップ部材９が設けられ、ボート７
のロード終了後は前記マニホールド３の下端開口部を密
閉可能となっている。

次に、前記ガス供給インジェクター１０について第２図
、第３図をも参照して説明する。

本実施例では、４本のインジェクター１０ａ〜１０ｄを
プロセスチューブ１内に配置している。

この４本のインジェクター１０ａ〜１０ｄは、第２図に
示すように、ウェハ６の円周方向でずれるように配置さ
れ、好ましくは円周方向でなるべく近接して配置してい
る。

また、前述したように、４本のインジェクター１０ａ〜
１０ｄは、マニホールド３の一側面側に配置された排気
管５と対向する位置に配置されるようになっている。

そして、この４本のインジェクター１０ａ〜１０ｄの特
徴的構成としては、各インジェクターに１００枚のウェ
ハ６にガスを供給する構成とぜずに、各インジェクター
は１００枚のウェハの１／４にあたる２５枚分のウェハ
６にガス供給可能なように、少なくとも２５個のガス噴
出口１１を有している。そして、第１のインジェクター
１０ａは、第３図に示すように、最り層のウェハより２
５枚【］のウウニまでをガス供給領域（第１の領域とも
いう）とし、各ウェハ６の１面にガス供給できるように
、ウェハ間に前記ガス噴出口１１が位置するようになっ
ている。

同様に、第２のインジェクター１０ｂは、２６枚【］の
ウウニより５０枚目のウェハまでをガス供給領域（第２
の領域）とし、第３のインジェクター１０ｃは、５１１
００ウェハより７５枚目のウェハまでをガス供給領域（
第３の領域）とし、第４のインジェクター１０ｄは、７
６枚目のウェハより１００枚目のウェハまでをガス供給
領域（第４の領域）とし、各領域において均一ガスが噴
出されるごとく複数個の噴出口１１が設けられている。

この噴出口１１は一例に配列してもよいし、千鳥状に配
列してもよい。

従って、各インジェクター１０ａ〜１０ｄは、縦方向で
ガス供給領域を興にするように分割されたガス噴出口１
１を有することになる。

この各インジェクター１０ａ〜１０ｄヘプロセスガスを
供給するための供給系として、ガスの種類毎に設けられ
たガス供給管２０ａ〜２０ｄと、このガス供給管途中に
配置されたマスフローコントローラ（ＭＦＣ）　２１　
ａ　〜２１　ｄとが設けられている。そして、ＭＦＣ２
１ａ　〜２１　ｃ以降は、各供給管２０ａ〜２０ｄは、
自動弁例えばエアーオペレートバルブ■を介して共通の
ガス供給管２２と、共通の排気管２３とに分岐されてい
る。水素Ｈ２の供給管２０ｄは、ＭＦＣ２０ｅを介して
前記共通の排気管２３に分岐されている。

前記共通のガス供給管２２は、インジェクター流量制御
部３０に接続されている。このガス流量制御部３０は、
前記共通のガス供給管２２を前記ガス供給インジェクタ
ー１０ａ〜１０ｄの数だけ分岐し、この分岐管３１ａ〜
３１ｄ途中にそれぞれ流量制御手段の一例であるＭＦＣ
３２ａ〜３２ｄを挿入接続している。また、分岐管に分
岐されない前記共通のガス供給管２２の一端をガス排気
用としている。そして、このＭＦＣ３２ａ〜３２ｄを介
した一端を前記ガス供給インジェクター１０ａ〜１０ｄ
に接続している。

次に、作用について説明する。

１００枚のウェハ６を縦方向で眉間配置したボート７を
保温筒８上に載置し、図示しないローダ装置によって保
温筒８を上昇させることで、ボート７をプロセスチュー
ブ１内の炉芯に配置させる。

この際、保温筒８の下端のキャップ部材９によってマニ
ホールド３の下端開口部が密閉される。

次に、プロセスチューブ１内の不要な空気などを排出す
るためパージを行い、この後に加熱装置４によってプロ
セスチューブ１内をプロセス温度まで昇温させる。

上記の前工程の終了後にウェハ６に対する膜形成工程が
実施されることになる。

このためには、プロセスチューブ１内にプロセスガスを
導入する必要がある。

本実施例では、ウェハ６に対するガス供給を下記のよう
にして実行している。

すなわち、プロセスガスの供給割合に応じて前段側のＭ
ＦＣ２０ａ〜２０ｅを制御し、所定の比率でプロセスガ
スを共通のガス供給管２２に供給する。なお、ガス供給
が安定するまでは共通排気管２３によって排気し、流量
が安定したらエアーオペレートバルブＶを切り替えるこ
とになる。このガス供給管２２は、インジェクター流量
制御部３０に接続され、このインジェクター流量制御部
３０において、プロセスチューブ１内に配置されている
４木のガス供給インジェクター１０ａ〜１０ｄに対する
ガス供給量を個別的に制御している。

この流量制御は、分岐管３１ａ〜３１ｄに挿入接続され
たＭＦＣ３２ａ〜３２ｄによって各分岐管毎に独立して
実行れることになる。

そして、ＭＦＣ３２ａ〜３２ｄによって流量制御された
分岐管３１ａ〜３１ｄ内のプロセスガスは、それぞれ４
本のガス供給インジェクター１０ａ〜１０ｄに供給され
ることになる。

そして、第１のインジェクター１０ａは、プロセスチュ
ーブ１内の最上層のウェハ６から２５枚目のウェハまで
の各ウェハに対応して配置されているガス噴出口１１よ
りプロセスガスを噴出することで、この第１の領域に対
するウェハにガス供給を実行することができる。

同様にして、第２のインジェクター１０ｂは、」二から
２領域目の２５枚のウェハ群に対応する第２の領域にプ
ロセスガスの供給を実行し、第３のインジェクター１０
ｃは第３の領域、第４のインジェクター１０ｄはれ下層
のウェハを含む２５枚のウェハ群に対応する第４の領域
にプロセスガスを供給することができる。

ここで、−り記ガス供給管］Ｏａ〜１０　ｄは、プロセ
スガスの排気管４と対向するように位置されているので
、各インジェクターの噴出口１１より噴出されたプロセ
スガスは、反対側の排気管４か配置する側に向かって各
ウェハ６の上面を均等に通過し、この際にプロセスガス
が膜形成に供されることになる。なお、４本のインジェ
クター１０ａ〜１０ｄを円周方向でなるべく近接して配
置した方が良い理由は、このようなガスの流れを確保で
きるようにするためであり、本実施例のように１点で排
気している場合にはこの排気管５と対向させるために近
接する必要があるからである。

このように−枚のウェハ６の全面に対してガスを均等に
供給するためには、−枚のウェハ６に対して排気管５と
対向する位置にガス噴出口１１を、配置することで、従
来のようにプロセスチューブ１の上端の一点よりガスを
供給するものよりも十分な効果を得ることができる。

しかし、この種の縦型炉では、縦方向に配列された全ウ
ェハ６に対して均一な膜厚を得る必要があり、このため
には縦方向に配列されている全ウェハ６に均等ガス供給
を行わなければならない。

そこで、本実施例では全ウェハ６に対するガス供給領域
を、ウェハ６の配列方向である縦方向でインジェクター
毎に分割し、各インジェクターによってガス供給領域を
分割してまかなってガス供給を行っている。

この結果、１本のインジェクターに対して本実施例の場
合に少なくとも２５個のガス噴出口１１を配置するのみ
で良く、１００枚のウェハを処理するのに従来のように
１本のノズルに１００個のガス噴出口を有していたもの
に比べれば、その数が大幅に減少するので、１本のイン
ジェクターの上端のガス噴出口１１より下端のガス噴出
口１１までの間での各噴出口１１からの供給ガス量のバ
ラツキが大幅に減少し、あるいは噴出口１１の大きさを
変えることで（上端のものほど大きくする等）、かなり
の精度でガス流電を均等化することができる。そして、
このようなインジェクター１０ａ〜１０ｄのガス噴出口
１１によるガス供給領域を縦方向で分割した配置とする
ことで、各インジェクターでまかなわれるべき領域内で
それぞれ均等なガス供給を実行することができる。

そして、このように各インジェクターのガス供給領域を
縦方向で分割しているので、各インジェクターによって
まかなわれる領域間のガス供給量のバラツキをなくすた
めに、前記インジェクター流量制御部３０によって、各
領域でのガス噴出のばらつきを補正している。この結果
、縦方向の全ウェハ６に対して均等なガス供給を実行す
ることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、バッチ処理されるべきウェハ枚数は処理工程の
相違によって種々あり、本発明の場合特にバッチ処理枚
数が多くてもガス供給の均等化が図れるか、２５枚程度
のバッチ処理枚数であっても１４様に適用可能である。

また、ガス供給インジェクターの配設数としては、バッ
チ処理枚数に応じて種々変形実施が可能であり、枚数が
多ければそれに応じてインジェクター数も増やすことが
できる。

また、ガス供給インジェクターの配設方式、インジェク
ター流星制御部３０の構成などについては種々変形可能
であり、流量＄−１１ｔｎ部に関してはＭＦＣが流量制
御の精度の面からいえば好もしいが、この他しぼり弁等
の流量制御手段を採用することができる。

また、この揮の縦型炉では、プロセスチューブをアウタ
ーチューブとインナーチューブとで構成した二重等方式
を採用するものがあるが、この場合にも同様に本発明を
適用可能である。この場合、排気はインナーチューブと
アウターチューブとの間を真空引きすることで行い、プ
ロセスガスの導入はインナーチューブ内にのみ実施する
ので、複数本のインジェクターをインナーチューブ内に
配置し、しかもインナーチューブに形成したアウターチ
ューブとの連通口を形成する排気口と対向する位置に、
ガス噴出口を配置すれば良い。

また、本発明としては、バッチ処理枚数が多いものほど
適用価値が高くなるが、プロセスの種類によっては、通
常のウェハ配列ピッチである３／１６インチの変わりに
、この倍ピツチである３／８で実施し、ウェハ面間距離
を多くすることでガスのまわりを良好としたものがあり
、この場合にはバッチ処理枚数は少なくとも倍ピツチで
配列することにより同様にインジェクター長が長くなる
ので、本発明の適用価値が大きくなる。

なお、本発明は縦型の熱処理炉にのみ適用されるもので
はなく、横型の熱処理炉にも同様に適用することができ
る。

［発明の効果コ以上説明したように、本発明によればプロセスチューブ
内に配列された全ての被処理体に対して、均等なプロセ
スガス供給を確保することが可能となり、バッチ処理枚
数を多くあるいは被処理体ピッチを大きくして配列して
も、配列された全被処理体への緻密な膜厚形成を実現す
ることができ、スルーブツトの向上および歩留まりの向
りを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を縦型シリコンエピタキシャル装置に
連用した一実施例を説明するための概略説明図、第２図は、第１図の構成要素であるガス供給インジェク
ターの配列を示す概略説明図、第３図は、各インジェク
ターによってまかなわれるガス供給領域を説明するため
の概略説明図である。１・・・プロセスチューブ、４・・・排気管、５・・・加熱装置、６・・・被処理体、７・・・ボート、１０ａ〜１０ｄ・・・ガス供給インジェクター、１１・
・・ガス噴出口、３０・・・インジェクター流量制御部、３２ａ〜３２ｄ
・・・マスフローコントローラ。代理人　弁理士　井　上　　−（他１名）第２図第３図

Claims

【特許請求の範囲】　プロセスチューブ内で複数枚の被処理体を処理する熱
処理炉において、プロセスチューブ内にプロセスガスを導入するための複
数本のインジェクターに、各インジェクター毎にそれぞ
れ異なるガス供給領域に対応させてガス噴出口を設け、
かつ、各インジェクター毎にガス供給量を制御可能に構
成したことを特徴とする熱処理炉。