JPH0221132B2 - - Google Patents
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- JPH0221132B2 JPH0221132B2 JP59202704A JP20270484A JPH0221132B2 JP H0221132 B2 JPH0221132 B2 JP H0221132B2 JP 59202704 A JP59202704 A JP 59202704A JP 20270484 A JP20270484 A JP 20270484A JP H0221132 B2 JPH0221132 B2 JP H0221132B2
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- JP
- Japan
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- temperature
- furnace
- heat treatment
- boat
- wafer
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、酸化もしくは拡散時の熱処理の温度
分布に改良を施した熱処理炉に関する。
分布に改良を施した熱処理炉に関する。
従来、酸化もしくは拡散を高温で行なう熱処理
炉としては、第２図に示すものが知られている。
炉としては、第２図に示すものが知られている。
図中の１は、炉口部２、ガス導入口３を夫々有
した石英管である。この石英管１の長手方向の周
囲には、３分割された発熱体４が設けられてい
る。同石英管１内には、例えば複数のシリコウエ
ハ５…を植設した石英製ボート６がセツトされて
いる。このボート６の先端、中央及び後端には
夫々熱電体７…が設けられている。同ボート６の
一端には引出し棒８が連結され、この引出し棒８
の他端はボートローダー９に装着されている。こ
のボートローダー９は、ボート６の挿入、引出し
の速度を調節する働きをする。前記石英管１の近
くには、前記熱電体７…、発熱体４に夫々接続さ
れた温度調節装置１０が設けられている。しかる
に、炉内温度は、前記熱電体７…により測定され
て温度調節装置１０に入力され、望む温度分布と
なるように発熱体４が制御される。た、前記石英
管１内の雰囲気は、ガス導入口３から任意のガス
を入れることにより調節される。
した石英管である。この石英管１の長手方向の周
囲には、３分割された発熱体４が設けられてい
る。同石英管１内には、例えば複数のシリコウエ
ハ５…を植設した石英製ボート６がセツトされて
いる。このボート６の先端、中央及び後端には
夫々熱電体７…が設けられている。同ボート６の
一端には引出し棒８が連結され、この引出し棒８
の他端はボートローダー９に装着されている。こ
のボートローダー９は、ボート６の挿入、引出し
の速度を調節する働きをする。前記石英管１の近
くには、前記熱電体７…、発熱体４に夫々接続さ
れた温度調節装置１０が設けられている。しかる
に、炉内温度は、前記熱電体７…により測定され
て温度調節装置１０に入力され、望む温度分布と
なるように発熱体４が制御される。た、前記石英
管１内の雰囲気は、ガス導入口３から任意のガス
を入れることにより調節される。
こうした構造の熱処理炉において、ウエハ５…
の酸化等の高温熱処理を行なうと、炉内では第３
図の様な温度分布を示す。しかるに、炉口におい
て急俊な温度勾配を描くため、ウエハ５…の挿
入、引出し時に反りやスリツプ等の塑性変形を起
こし、素子製造工程で歩留りを低下させたり、電
気的特性を劣化させたりする。ところで、この塑
性変形を防止するには、ゆつくりとした温度で挿
入、引出しを行なえばよい。しかしながら、こう
した場合、作業能率が低下する。また、酸化熱処
理では、炉奥側に配置されたウエハ５…と、炉口
側に配置されたウエハ５…で酸化膜厚にバラツキ
が発生する等の問題が生じる。
の酸化等の高温熱処理を行なうと、炉内では第３
図の様な温度分布を示す。しかるに、炉口におい
て急俊な温度勾配を描くため、ウエハ５…の挿
入、引出し時に反りやスリツプ等の塑性変形を起
こし、素子製造工程で歩留りを低下させたり、電
気的特性を劣化させたりする。ところで、この塑
性変形を防止するには、ゆつくりとした温度で挿
入、引出しを行なえばよい。しかしながら、こう
した場合、作業能率が低下する。また、酸化熱処
理では、炉奥側に配置されたウエハ５…と、炉口
側に配置されたウエハ５…で酸化膜厚にバラツキ
が発生する等の問題が生じる。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、
高温熱処理する際に塑性変形を防止するととも
に、酸化に際してはウエハの位置に係わらず均一
な膜厚の酸化膜を得ることができる熱処理炉を提
供することを目的とするものである。
高温熱処理する際に塑性変形を防止するととも
に、酸化に際してはウエハの位置に係わらず均一
な膜厚の酸化膜を得ることができる熱処理炉を提
供することを目的とするものである。
本発明者等は、高温熱処理の際に発生する反
り、スリツプなどの塑性変形の原因について種々
実験を行なつた。その結果、その最大の原因は、
ウエハを炉内に挿入、引出しする際、800℃以上
で発生するウエハ内での大きな温度差に有る事を
究明した。そこで、本発明者らは、反応管と、こ
の反応管の長手方向の周囲に設けられた多数に分
割された発熱体と、これらの発熱体の温度を制御
する温度調節手段とを具備し、ウエハを植設した
ボートを前記反応管内に挿入する時は炉口側で任
意の温度分布を有した第１の温度領域を配しかつ
炉奥側では均一な温度分布を有した第２の温度領
域を有し、前記ボートを反応管内から引出す時は
炉口側でなだらかな温度勾配を有する第１の温度
領域を有しかつ炉奥側では均一な温度分布を有し
た第２の温度領域を有し、ウエハを高温で酸化も
しくは拡散する事により、前述した温度差を小さ
くでき、もつて塑性変形を防止するに至つたもの
である。
り、スリツプなどの塑性変形の原因について種々
実験を行なつた。その結果、その最大の原因は、
ウエハを炉内に挿入、引出しする際、800℃以上
で発生するウエハ内での大きな温度差に有る事を
究明した。そこで、本発明者らは、反応管と、こ
の反応管の長手方向の周囲に設けられた多数に分
割された発熱体と、これらの発熱体の温度を制御
する温度調節手段とを具備し、ウエハを植設した
ボートを前記反応管内に挿入する時は炉口側で任
意の温度分布を有した第１の温度領域を配しかつ
炉奥側では均一な温度分布を有した第２の温度領
域を有し、前記ボートを反応管内から引出す時は
炉口側でなだらかな温度勾配を有する第１の温度
領域を有しかつ炉奥側では均一な温度分布を有し
た第２の温度領域を有し、ウエハを高温で酸化も
しくは拡散する事により、前述した温度差を小さ
くでき、もつて塑性変形を防止するに至つたもの
である。
また、上記手段を用いれば、迅速なウエハの挿
入、引出しが可能となるため、高温酸化における
炉内位置による酸化膜厚のバラツキを小さくする
ことが可能となつた。
入、引出しが可能となるため、高温酸化における
炉内位置による酸化膜厚のバラツキを小さくする
ことが可能となつた。
以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説
明する。ここで、第２図と同部材のものは同符号
を付して説明を省略する。
明する。ここで、第２図と同部材のものは同符号
を付して説明を省略する。
図中の２１は、反応管としての石英管１の長手
方向の周囲に設けられた長さ300〓の10分割され
た発熱体である。発熱体２１を10分割した理由
は、炉内に望む温度を分布させるためであり、
夫々について温度調節手段としての温度調節装置
１０により温度が制御される。また、石英製ボー
ト６上には、口径の大きい６インチシリコウエハ
２２…を植設した。更に、炉内において、ウエハ
２２を挿入する炉口側では任意の温度分布を有し
た第１の温度領域を配し、かつ雰囲気ガスを導入
する炉奥側では均一な温度分布を有した第２の温
度領域を配した。
方向の周囲に設けられた長さ300〓の10分割され
た発熱体である。発熱体２１を10分割した理由
は、炉内に望む温度を分布させるためであり、
夫々について温度調節手段としての温度調節装置
１０により温度が制御される。また、石英製ボー
ト６上には、口径の大きい６インチシリコウエハ
２２…を植設した。更に、炉内において、ウエハ
２２を挿入する炉口側では任意の温度分布を有し
た第１の温度領域を配し、かつ雰囲気ガスを導入
する炉奥側では均一な温度分布を有した第２の温
度領域を配した。
次に、第１図の熱処理炉を用いて熱処理を行な
つた場合の温度制御について、第４図を参照して
説明する。即ち、熱処理温度T2を950℃として、
発熱体２１の出力を調節して炉内に、第４図に示
す如く第１の温度領域イと第２の温度領域ロの２
つの温度領域を配した。このうち、第１の温度領
域イは、炉口側に設けられた熱処理温度T3が
1000℃の領域と、熱処理温度T1が600℃の領域
とからなる。なお、領域はウエハ２２…を支
持するボード６の長さよりも長い（75cm）範囲で
850℃以上を保持する。一方、第２の温度領域ロ
は、均熱帯の領域と漸次降温する領域からな
る。まず、領域を50cm／分以上で通過させる。
これにより、ウエハ２２端を600℃まで短時間で
上昇させることができる。これは、ウエハを20
cm／分以上の速度で挿入する場合、ウエハ内温度
は炉内温度に追従せず時間的な遅れを生ずること
を利用したものである。また、ウエハは700℃ま
では急激な温度変化に耐えるので、領域を通過
させても塑性変形は全く起こらない。つづいて、
領域で５分保持した後、炉中央部へ10cm／分の
速度で挿入した。なお、領域での保持を開始し
た時に同時に炉口側の発熱体２１の温度を上げ、
第３図に示すような均熱帯が広くなるようにす
る。ひきつづき、所定の酸化後、引出しを行な
う。なお、引出しにあたつては、第５図に示すよ
うに炉口側Ａの領域にT2（950℃）より低い温度
で炉口側に向かつてなだらかに温度が減少するよ
うな温度領域を形成し、20cm／分の速度でウエハ
を引出した。
つた場合の温度制御について、第４図を参照して
説明する。即ち、熱処理温度T2を950℃として、
発熱体２１の出力を調節して炉内に、第４図に示
す如く第１の温度領域イと第２の温度領域ロの２
つの温度領域を配した。このうち、第１の温度領
域イは、炉口側に設けられた熱処理温度T3が
1000℃の領域と、熱処理温度T1が600℃の領域
とからなる。なお、領域はウエハ２２…を支
持するボード６の長さよりも長い（75cm）範囲で
850℃以上を保持する。一方、第２の温度領域ロ
は、均熱帯の領域と漸次降温する領域からな
る。まず、領域を50cm／分以上で通過させる。
これにより、ウエハ２２端を600℃まで短時間で
上昇させることができる。これは、ウエハを20
cm／分以上の速度で挿入する場合、ウエハ内温度
は炉内温度に追従せず時間的な遅れを生ずること
を利用したものである。また、ウエハは700℃ま
では急激な温度変化に耐えるので、領域を通過
させても塑性変形は全く起こらない。つづいて、
領域で５分保持した後、炉中央部へ10cm／分の
速度で挿入した。なお、領域での保持を開始し
た時に同時に炉口側の発熱体２１の温度を上げ、
第３図に示すような均熱帯が広くなるようにす
る。ひきつづき、所定の酸化後、引出しを行な
う。なお、引出しにあたつては、第５図に示すよ
うに炉口側Ａの領域にT2（950℃）より低い温度
で炉口側に向かつてなだらかに温度が減少するよ
うな温度領域を形成し、20cm／分の速度でウエハ
を引出した。
しかして、本発明によれば、ウエハ２２を挿入
する炉口側、雰囲気ガスを導入する炉奥側で夫々
第４図に示すような第１、第２の温度領域を配す
ることにより、以下に示す効果を有するものであ
る。
する炉口側、雰囲気ガスを導入する炉奥側で夫々
第４図に示すような第１、第２の温度領域を配す
ることにより、以下に示す効果を有するものであ
る。
スリツプ発生を定常的に防止できる。
第７図に、従来及び本発明に係る熱処理炉を用
いて、６インチウエハを950℃での酸化工程を行
なう際、炉内への挿入時におけるウエハ周辺部で
のせん断応力を示す。ここで、塑性変形はウエハ
中心部と周辺部との温度差ΔTによつて発生する
せん断応力によつてひき起こされるが、このせん
断応力が材料の強さの目安である上降伏応力より
小さければ反りやスリツプは起こらない。同図に
より、従来炉では、例えば950℃の酸化では850℃
以上の高温領域で温度差ΔTが大きく、スリツプ
が発生し易かつた。これに対し、本発明では、温
度差のピークを600℃に移し、なおかつ従来炉で
問題であつた850℃以上の温度差ΔTを小さな値
にすることができたため、定常的にスリツプを防
止できた。また、850℃以上の熱処理において本
発明を適用した場合、T3を熱処理温度T2の100〜
120％とし、かつT1をT2の40〜80％とすることに
より、大きな効果が得られた。
いて、６インチウエハを950℃での酸化工程を行
なう際、炉内への挿入時におけるウエハ周辺部で
のせん断応力を示す。ここで、塑性変形はウエハ
中心部と周辺部との温度差ΔTによつて発生する
せん断応力によつてひき起こされるが、このせん
断応力が材料の強さの目安である上降伏応力より
小さければ反りやスリツプは起こらない。同図に
より、従来炉では、例えば950℃の酸化では850℃
以上の高温領域で温度差ΔTが大きく、スリツプ
が発生し易かつた。これに対し、本発明では、温
度差のピークを600℃に移し、なおかつ従来炉で
問題であつた850℃以上の温度差ΔTを小さな値
にすることができたため、定常的にスリツプを防
止できた。また、850℃以上の熱処理において本
発明を適用した場合、T3を熱処理温度T2の100〜
120％とし、かつT1をT2の40〜80％とすることに
より、大きな効果が得られた。
熱処理工程の時間を短縮できる。
第８図に時間と炉口からのウエハの距離を示
す。なお、従来のボートの挿入時の速度は５cm／
分、引出し時のそれは10cm／分である。同図よ
り、例えば、950℃の酸化では従来炉（一点鎖線）
で挿入、引出し工程で45分であつたものが、本発
明（実線）では27分に短縮可能となつた。
す。なお、従来のボートの挿入時の速度は５cm／
分、引出し時のそれは10cm／分である。同図よ
り、例えば、950℃の酸化では従来炉（一点鎖線）
で挿入、引出し工程で45分であつたものが、本発
明（実線）では27分に短縮可能となつた。
ウエハ位置による酸化膜厚のバラツキを小さ
くできる。
くできる。
第９図に、従来炉（一点鎖線）と本発明炉（実
線）におけるボート上のウエハ位置による酸化膜
厚のバラツキを比較した結果を示す。同図より、
本発明では、挿入時のボート速度を速くできるた
め、ウエハ位置による酸化膜厚のバラツキが小さ
くなり、従来炉の1/4に減少できた。
線）におけるボート上のウエハ位置による酸化膜
厚のバラツキを比較した結果を示す。同図より、
本発明では、挿入時のボート速度を速くできるた
め、ウエハ位置による酸化膜厚のバラツキが小さ
くなり、従来炉の1/4に減少できた。
なお、上記実施例では、６インチシリコンウエ
ハの場合について述べたが、これに限らず、５イ
ンチ以上の大口径の場合に有効である。また、４
インチ以下の小口径のシリコンウエハの熱処理の
場合は、第６図に示す如く、炉口側に炉中心部に
向かつて徐徐に上昇する温度分布を有した第１の
温度領域イを配すればよい。この場合、小口径の
シリコンウエハは大口径のものに比べてウエハ内
の伝導熱が大きいため、第４図のような温度領域
を用いずとも塑性変形を引起こさずに十分に速く
熱処理することができる。また、かかる場合、上
記実施例に比べて電力の消費を減少できる。
ハの場合について述べたが、これに限らず、５イ
ンチ以上の大口径の場合に有効である。また、４
インチ以下の小口径のシリコンウエハの熱処理の
場合は、第６図に示す如く、炉口側に炉中心部に
向かつて徐徐に上昇する温度分布を有した第１の
温度領域イを配すればよい。この場合、小口径の
シリコンウエハは大口径のものに比べてウエハ内
の伝導熱が大きいため、第４図のような温度領域
を用いずとも塑性変形を引起こさずに十分に速く
熱処理することができる。また、かかる場合、上
記実施例に比べて電力の消費を減少できる。
以上詳述した如く本発明によれば、高温熱処理
時の塑性変形を防止できるとともに、酸化時にウ
エハ表面に均一な膜厚の酸化膜を形成し得る熱処
理を提供できるものである。
時の塑性変形を防止できるとともに、酸化時にウ
エハ表面に均一な膜厚の酸化膜を形成し得る熱処
理を提供できるものである。
第１図は本発明の一実施例に係る熱処理炉の説
明図、第２図は従来の熱処理炉の説明図、第３図
は従来の熱処理炉に係る温度分布図、第４図は第
１図の熱処理炉に係るウエハ挿入時の温度分布
図、第５図は第１図の熱処理炉に係るウエハ引出
し時の温度分布図、第６図は第１図の熱処理炉に
係る他のウエハ挿入時の温度分布図、第７図はウ
エハ挿入時のウエハ周辺部でのせん断応力特性
図、第８図は本発明による熱処理工程時間の短縮
を説明するための特性図、第９図はウエハ位置に
よる酸化膜厚のバラツキを示す特性図である。 １……石英管、２……炉口部、３……ガス導入
管、６……石英製ボート、７……熱電体、８……
引出し棒、９……ボートローダー、１０……温度
調節装置、２１……発熱体、２２……シリコンウ
エハ。
明図、第２図は従来の熱処理炉の説明図、第３図
は従来の熱処理炉に係る温度分布図、第４図は第
１図の熱処理炉に係るウエハ挿入時の温度分布
図、第５図は第１図の熱処理炉に係るウエハ引出
し時の温度分布図、第６図は第１図の熱処理炉に
係る他のウエハ挿入時の温度分布図、第７図はウ
エハ挿入時のウエハ周辺部でのせん断応力特性
図、第８図は本発明による熱処理工程時間の短縮
を説明するための特性図、第９図はウエハ位置に
よる酸化膜厚のバラツキを示す特性図である。 １……石英管、２……炉口部、３……ガス導入
管、６……石英製ボート、７……熱電体、８……
引出し棒、９……ボートローダー、１０……温度
調節装置、２１……発熱体、２２……シリコンウ
エハ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反応管と、この反応管の長手方向の周囲に設
けられた多数に分割された発熱体と、これららの
発熱体の温度を制御する温度調節手段とを具備
し、ウエハを植設したボートを前記反応管内に挿
入する時は炉口側で任意の温度分布を有した第１
の温度領域をかつ炉奥側では均一な温度分布を有
した第２の温度領域をもたせ、前記ボートを反応
管内から引出す時は炉口側でなだらかな温度勾配
を有する第１の温度領域をかつ炉奥側では均一な
温度分布を有した第２の温度領域をもたせ、ウエ
ハを高温で酸化もしくは拡散する事を特徴とする
熱処理炉。 ２ 850℃以上の高温でシリコンウエハを酸化も
しくは拡散する事を特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の熱処理炉。 ３ 第１の温度領域が、ボートの挿入側で少なく
ともボートのウエハ支持具よりも長い850℃以上
の温度領域と、この領域よりも低い温度領域とか
らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の熱処理炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20270484A JPS6180818A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 熱処理炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20270484A JPS6180818A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 熱処理炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6180818A JPS6180818A (ja) | 1986-04-24 |
| JPH0221132B2 true JPH0221132B2 (ja) | 1990-05-11 |
Family
ID=16461770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20270484A Granted JPS6180818A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 熱処理炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6180818A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2691810B2 (ja) * | 1991-10-21 | 1997-12-17 | 日野自動車工業株式会社 | 重量測定刻印装置 |
| US6222161B1 (en) | 1998-01-12 | 2001-04-24 | Tokyo Electron Limited | Heat treatment apparatus |
| JP6333128B2 (ja) * | 2014-09-03 | 2018-05-30 | 東京エレクトロン株式会社 | 磁気アニール装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59132616A (ja) * | 1983-01-20 | 1984-07-30 | Toshiba Corp | 半導体ウエハの拡散処理装置 |
-
1984
- 1984-09-27 JP JP20270484A patent/JPS6180818A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59132616A (ja) * | 1983-01-20 | 1984-07-30 | Toshiba Corp | 半導体ウエハの拡散処理装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6180818A (ja) | 1986-04-24 |
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