JPH03116929A - Heat treatment device for semiconductor substrate - Google Patents
Heat treatment device for semiconductor substrateInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は半導体基板を水素、酸素又は窒素等のガス雰囲
気中で加熱保温して熱処理することにより半導体基板に
対して不純物の拡散又は酸化等を施す半導体基板用熱処
理装置に関する。Detailed Description of the Invention [Industrial Field of Application] The present invention is directed to heat treatment of a semiconductor substrate by heating and keeping it warm in a gas atmosphere such as hydrogen, oxygen, or nitrogen, thereby preventing the diffusion or oxidation of impurities in the semiconductor substrate. The present invention relates to a heat treatment apparatus for semiconductor substrates.
［従来の技術］
第３図は従来の半導体基板用熱処理装置の一例を示す断
面図である。[Prior Art] FIG. 3 is a sectional view showing an example of a conventional heat treatment apparatus for semiconductor substrates.
この半導体基板用熱処理装置においては、円筒状の炉芯
管６がその軸方向を水平にして設置されている。そして
、この炉芯管６の一端側には開閉可能なハツチ１４が設
けられており、炉芯管６の他端側には反応ガス供給源（
図示せず）に接続された２本のガスノズル７がその先端
を向かい合わせて配設されている。これにより、ガスノ
ズル７を介して炉芯管６内に処理ガスが供給されるよう
になっている。半導体基板載置領域（均熱領域）８は炉
芯管６内の略中央部に配置されており、所定の半導体基
板を載置することができるようになっている。In this heat treatment apparatus for semiconductor substrates, a cylindrical furnace core tube 6 is installed with its axial direction horizontal. A hatch 14 that can be opened and closed is provided at one end of the furnace core tube 6, and a reactant gas supply source (
Two gas nozzles 7 (not shown) are arranged with their tips facing each other. Thereby, the processing gas is supplied into the furnace core tube 6 through the gas nozzle 7. The semiconductor substrate mounting area (heat soaking area) 8 is arranged approximately at the center of the furnace core tube 6, and is capable of placing a predetermined semiconductor substrate thereon.
一方、炉芯管６を嵌合するフロントヒータ２、センター
ヒータ３及びリアヒータ４がハツチ１４側からこの順に
配置されており、これらの各ヒータ２，３．４を外部か
ら通電制御することにより、半導体基板載置領域８の温
度を一定に保つことができる。また、ヒータ２．３．４
は円筒状の断熱材５により被覆されてヒータチャンバ１
を形成している。On the other hand, a front heater 2, a center heater 3, and a rear heater 4, into which the furnace core tube 6 is fitted, are arranged in this order from the hatch 14 side, and by controlling the power supply to each of these heaters 2, 3.4 from the outside, The temperature of the semiconductor substrate mounting area 8 can be kept constant. Also, heater 2.3.4
The heater chamber 1 is covered with a cylindrical heat insulating material 5.
is formed.
このように構成された装置を使用して半導体基板に不純
物の拡散等の処理を施す場合は、先ず、半導体基板載置
領域８に半導体基板を載置した後、ハツチ１４を閉じる
。そして、ヒータ２，３．４により炉芯管６内の半導体
基板載置領域８に載置された半導体基板を加熱して一定
の温度に保持すると共に、ガスノズル７を介して水素、
酸素又は窒素等の処理ガスを炉芯管θ内に供給する。こ
れにより、加熱された半導体基板の表面において、ガス
ノズル７から流入したガス又はその燃焼ガスにより処理
雰囲気が形成され、半導体基板に不純物の拡散処理を施
すことができる。When performing a process such as impurity diffusion on a semiconductor substrate using the apparatus configured as described above, first, the semiconductor substrate is placed on the semiconductor substrate placement area 8, and then the hatch 14 is closed. Then, the semiconductor substrate placed in the semiconductor substrate placement area 8 in the furnace core tube 6 is heated by the heaters 2, 3.4 and maintained at a constant temperature, and hydrogen is
A processing gas such as oxygen or nitrogen is supplied into the furnace core tube θ. As a result, a processing atmosphere is formed on the surface of the heated semiconductor substrate by the gas flowing from the gas nozzle 7 or its combustion gas, and the impurity diffusion process can be performed on the semiconductor substrate.
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上述した従来の半導体基板用熱処理装置
においては、ガスノズル７から導入されたガスの燃焼等
により発生した熱は、主に、炉芯管θ内においてリアヒ
ータ４により温度制御される領域に蓄積され、温度制御
上の外乱となる。また、炉芯管６内に半導体基板を出し
入れする際にハツチ１４が開放吠態となり、炉芯管θ内
のフロントヒータ２で温度制御される領域が一時的に急
冷されて温度制御上の外乱となる。従って、このような
熱的外乱にヒータ２，３．４間の相互干渉効果が加わり
、半導体基板載置領域８での温度変動が発生する。この
温度変動が半導体基板の拡散処理において最大の不安定
要因となっている。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional heat treatment apparatus for semiconductor substrates described above, the heat generated by combustion of the gas introduced from the gas nozzle 7 is mainly transferred to the rear heater 4 in the furnace core tube θ. It accumulates in the area where the temperature is controlled by the temperature control, and becomes a disturbance in the temperature control. In addition, when the semiconductor substrate is inserted into or removed from the furnace core tube 6, the hatch 14 becomes open, and the area in the furnace core tube θ whose temperature is controlled by the front heater 2 is temporarily rapidly cooled, causing disturbance in temperature control. becomes. Therefore, the mutual interference effect between the heaters 2, 3.4 is added to such thermal disturbances, and temperature fluctuations occur in the semiconductor substrate mounting area 8. This temperature fluctuation is the most unstable factor in the diffusion process of semiconductor substrates.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
炉芯管内の反応ガス導入部又は開閉部付近における急速
な温度変動を防止することにより、半導体基板載置領域
の温度変動を防止することができる半導体基板用熱処理
装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such problems, and includes:
An object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus for semiconductor substrates that can prevent temperature fluctuations in a semiconductor substrate mounting area by preventing rapid temperature fluctuations near the reactant gas introduction part or the opening/closing part in the furnace core tube. .
［課題を解決するための手段］
本発明に係る半導体装置用熱処理装置は、開閉口が設け
られた炉芯管と、前記炉芯管内へのガス導入手段と、こ
の炉芯管の周囲にその長手方向に分割されて設けられた
複数個のヒータと、前記ヒータのうち特定のヒータを他
のヒータから断熱する断熱材と、前記特定のヒータと他
のヒータとを個別的に温度制御する制御手段とを有する
ことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] A heat treatment apparatus for semiconductor devices according to the present invention includes a furnace core tube provided with an opening/closing port, a means for introducing gas into the furnace core tube, and a gas inlet around the furnace core tube. A plurality of heaters separated in the longitudinal direction, a heat insulating material that insulates a specific heater among the heaters from other heaters, and control that individually controls the temperature of the specific heater and the other heaters. It is characterized by having a means.
［作用コ
本発明においては、特定のヒータを他のヒータから断熱
材により断熱して炉芯管の周囲に設けである。例えば、
ガスの燃焼熱が蓄積される部分の炉芯管の周囲及び／又
は開閉口の開閉により急冷される部分の炉芯管の周囲に
、夫々他のヒータから断熱された特定のヒータを設けて
いる。そして、制御手段はこの特定のヒータと他のヒー
タとを個別的に温度制御する。このため、炉芯管内の反
応ガス導入手段が設けられた部分又は開閉口が設けられ
た部分に急速な温度変動が発生しても、この特定のヒー
タによりこの部分の温度だけを補償して制御することが
できる。また、この特定のヒータは、例えば半導体基板
載置領域の温度を制御するための他のヒータ等から断熱
されているので、ヒータ間の相互干渉効果によって他の
ヒータの温度制御に影響を与えることがない。[Operations] In the present invention, a specific heater is insulated from other heaters by a heat insulating material and provided around the furnace core tube. for example,
Specific heaters insulated from other heaters are installed around the furnace core tube in the area where gas combustion heat is accumulated and/or around the furnace core tube in the area that is rapidly cooled by opening and closing the opening. . Then, the control means individually controls the temperature of this specific heater and other heaters. Therefore, even if rapid temperature fluctuation occurs in the part of the furnace core tube where the reaction gas introduction means or opening/closing port is provided, this specific heater compensates and controls the temperature only in this part. can do. Furthermore, since this particular heater is insulated from other heaters used to control the temperature of the semiconductor substrate mounting area, for example, the temperature control of other heaters may be affected due to mutual interference between the heaters. There is no.
従って、炉芯管内における半導体基板載置領域の温度変
動を防止することができる。Therefore, temperature fluctuations in the semiconductor substrate mounting area within the furnace core tube can be prevented.
［実施例］
次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。[Example] Next, an example of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第１図は本発明の第１の実施例に係る半導体基板用熱処
理装置を示す断面図である。第１図において第３図と同
一物には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。FIG. 1 is a sectional view showing a heat treatment apparatus for semiconductor substrates according to a first embodiment of the present invention. Components in FIG. 1 that are the same as those in FIG. 3 are given the same reference numerals, and detailed explanation thereof will be omitted.
第１図に示すように、ガスノズル７が配設された側の炉
芯管６の端部の周囲には燃焼部用ヒータ９が設けられて
いる。そして、このヒータ９とリアヒータ４との境界部
には燃焼部分離用断熱壁１０が設けられ、これにより、
ヒータ９とリアヒータ４とが熱的に分離されている。ま
た、ヒータ９は燃焼部保温用断熱材１１により被覆され
て保温されている。また、ヒータ２．３．４とヒータ９
とは温度制御手段により夫々個別的に温度制御される。As shown in FIG. 1, a combustion section heater 9 is provided around the end of the furnace core tube 6 on the side where the gas nozzle 7 is disposed. A heat insulating wall 10 for separating the combustion part is provided at the boundary between the heater 9 and the rear heater 4.
Heater 9 and rear heater 4 are thermally separated. Further, the heater 9 is covered with a heat insulating material 11 for keeping the combustion part warm. Also, heater 2.3.4 and heater 9
and are individually temperature-controlled by temperature control means.
このように構成された装置を使用して半導体基板に不純
物の拡散処理を施す場合は、先ず、半導体基板載置領域
８に半導体基板を載置した後、ハッチ１４を閉じる。そ
して、ヒータ２．３．４により炉芯管θ内の半導体基板
載置領域８に載置された半導体基板を加熱して所定温度
に保持する。When performing an impurity diffusion process on a semiconductor substrate using the apparatus configured as described above, first, the semiconductor substrate is placed on the semiconductor substrate placement area 8, and then the hatch 14 is closed. Then, the heater 2.3.4 heats the semiconductor substrate placed in the semiconductor substrate placement area 8 in the furnace core tube θ and maintains it at a predetermined temperature.
また、ヒータ９を作動させると共に、ガスノズル７を介
して水素、酸素又は窒素等のガスを炉芯管θ内に供給す
る。これにより、炉芯管ｅ内に処理ガスの雰囲気が形成
される。そして、加熱保温された半導体基板の表面にお
いて、これらのガスにより半導体基板内に不純物が拡散
される。一方、これらの拡散処理を継続することにより
、ガスノズル７の周辺にガスの燃焼熱が蓄積されてこの
部分の温度が変動した場合に、ヒータ２．３．４から断
熱されたヒータ９によりこの部分の温度を制御する。従
って、ガスノズル７の周辺部分に燃焼熱が発生しても、
ガスノズル７の周辺部分の温度制御と半導体基板載置領
域８の温度制御とが夫々独立しているため、ヒータ２．
３．４に熱的外乱による相互干渉を与えることがなく、
半導体基板載置領域８の温度変動を防止することができ
る。Further, while operating the heater 9, gas such as hydrogen, oxygen, or nitrogen is supplied into the furnace core tube θ via the gas nozzle 7. As a result, a processing gas atmosphere is formed within the furnace core tube e. Then, impurities are diffused into the semiconductor substrate by these gases on the surface of the semiconductor substrate that has been heated and kept warm. On the other hand, by continuing these diffusion processes, if the combustion heat of the gas is accumulated around the gas nozzle 7 and the temperature of this area fluctuates, the heater 9 insulated from the heater 2.3.4 will control the temperature of the Therefore, even if combustion heat is generated around the gas nozzle 7,
Since the temperature control of the peripheral portion of the gas nozzle 7 and the temperature control of the semiconductor substrate mounting area 8 are independent from each other, the heater 2.
3.4 without mutual interference due to thermal disturbance,
Temperature fluctuations in the semiconductor substrate mounting area 8 can be prevented.
なお、本実施例においては、ヒータ９を被覆する燃焼部
保温用断熱材１１として、その厚さが断熱材５より薄く
、保温性が低い断熱材を使用することができる。In this embodiment, as the combustion section heat-retaining heat insulating material 11 that covers the heater 9, a heat insulating material that is thinner than the heat insulating material 5 and has low heat retention properties can be used.
第２図は本発明の第２の実施例に係る半導体基板用熱処
理装置を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a heat treatment apparatus for semiconductor substrates according to a second embodiment of the present invention.
第２図に示すように、ハツチ１４が設けられた側の炉芯
管６の端部の周囲には炉口部用ヒータ１２が設けられて
いる。そして、このヒータ１２とフロントヒータ２との
境界部には炉口部分雌用断熱壁１３が設けられ、これに
より、ヒータ１２とフロントヒータ２とが熱的に分離さ
れている。また、ヒータ２，３，４及びヒータ１２は、
断熱材５により被覆されて保温されており、ヒータチャ
ンバ１内に配置されている。このヒータ２１３゜４とヒ
ータ１２とは温度制御手段により個別的に温度制御され
ている。一方、炉芯管６の端部には反応ガス供給源（図
示せず）に接続された１本のガスノズル７ａがハツチ１
４と対向して配置されている。As shown in FIG. 2, a furnace mouth heater 12 is provided around the end of the furnace core tube 6 on the side where the hatch 14 is provided. A female heat insulating wall 13 is provided at the boundary between the heater 12 and the front heater 2, thereby thermally separating the heater 12 and the front heater 2. Moreover, the heaters 2, 3, 4 and the heater 12 are
It is covered with a heat insulating material 5 to keep it warm, and is placed inside the heater chamber 1 . The temperatures of the heater 213.4 and the heater 12 are individually controlled by temperature control means. On the other hand, one gas nozzle 7a connected to a reactant gas supply source (not shown) is installed at the end of the furnace core tube 6.
It is placed opposite 4.
このように構成された装置を使用して連続運転により半
導体基板を熱処理する場合は、加熱された炉芯管６内に
半導体基板を収納し、又は加熱された炉芯管６内から半
導体基板を取り出す。このとき、ハツチ１４を開けて炉
芯管６を開放状態にすることによりハツチ１４の周辺の
炉芯管６内が急速に冷却されてこの部分の温度が変動す
る。この場合は、ヒータ２に対して断熱されたヒータ１
２によりこの部分の温度を制御して炉芯管６内の温度変
動を防止することができる。また、本実施例においても
、ハツチ１４の周辺部分の温度制御と半導体基板載置領
域８の温度制御とが夫々独立しているため、ヒータ２，
３．４に熱的外乱による相互干渉を与えることがなく、
半導体基板載置領域８の温度変動を防止することができ
る。When heat-treating semiconductor substrates in continuous operation using an apparatus configured as described above, the semiconductor substrates are housed in the heated furnace core tube 6, or the semiconductor substrates are removed from the heated furnace core tube 6. Take it out. At this time, by opening the hatch 14 and opening the furnace core tube 6, the inside of the furnace core tube 6 around the hatch 14 is rapidly cooled, and the temperature of this portion fluctuates. In this case, heater 1 is insulated from heater 2.
2, it is possible to control the temperature of this portion and prevent temperature fluctuations within the furnace core tube 6. Further, in this embodiment as well, since the temperature control of the peripheral portion of the hatch 14 and the temperature control of the semiconductor substrate mounting area 8 are respectively independent, the heater 2,
3.4 without mutual interference due to thermal disturbance,
Temperature fluctuations in the semiconductor substrate mounting area 8 can be prevented.
なお、上記各実施例においては、温度変動を補償するた
めのヒータ１１，１２は、半導体基板載置領域を加熱す
るためのヒータ２．３．４とは異なり、急速な温度変動
に迅速に対応し得る高出力ヒータを使用することが好ま
しい。Note that in each of the above embodiments, the heaters 11 and 12 for compensating for temperature fluctuations are different from the heaters 2.3.4 for heating the semiconductor substrate mounting area, and are capable of quickly responding to rapid temperature fluctuations. It is preferable to use a high-power heater that can be used.
また、第１の実施例及び第２の実施例を組み合わせた半
導体基板用熱処理装置も可能であることは勿論のことで
ある。It goes without saying that a heat treatment apparatus for semiconductor substrates which is a combination of the first embodiment and the second embodiment is also possible.
なお、上記実施例は半導体基板に対して不純物を拡散処
理する場合のものであるが、半導体基板の酸化処理等、
種々の熱処理に本実施例装置を適用できることは勿論で
ある。Note that the above embodiments are for the case where impurity diffusion treatment is performed on a semiconductor substrate, but oxidation treatment of a semiconductor substrate, etc.
It goes without saying that the apparatus of this embodiment can be applied to various heat treatments.
［発明の効果］
以上説明したように本発明によれば、半導体基板用熱処
理装置の温度変動が大きくなりやすい特定部分と、その
他の部分とを、個別的にヒータにより温度制御するので
、この特定部分の温度変動を防止することができ、延い
ては、炉芯管内の半導体基板載置領域の温度を極めて安
定化させることができる。また、この特定のヒータは、
断熱材により他の部分の例えば半導体基板載置領域を加
熱するためのヒータから断熱されているので、ヒータ間
の相互干渉効果によって半導体基板載置領域の制御温度
に影響を与えることがない。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, the temperature of specific parts of the heat treatment apparatus for semiconductor substrates where temperature fluctuations tend to be large and other parts are individually controlled by heaters. It is possible to prevent temperature fluctuations in the area, and in turn, it is possible to extremely stabilize the temperature of the semiconductor substrate mounting area in the furnace core tube. Also, this particular heater
Since the heater is insulated from other parts, such as the semiconductor substrate mounting area, by the heat insulating material, the control temperature of the semiconductor substrate mounting area is not affected by the mutual interference effect between the heaters.
従って、この半導体基板用熱処理装置を使用して半導体
基板に酸化又は不純物の拡散等の熱処理を施せば、半導
体デバイスの歩留りを向上させることができる。Therefore, by applying heat treatment such as oxidation or impurity diffusion to a semiconductor substrate using this heat treatment apparatus for semiconductor substrates, the yield of semiconductor devices can be improved.
第１図は本発明の第１の実施例に係る半導体基板用熱処
理装置を示す断面図、第２図は本発明の第２の実施例に
係る半導体基板用熱処理装置を示す断面図、第３図は従
来の半導体基板用熱処理装置の一例を示す断面図である
。
１；ヒータチャンバ、２；フロントヒータ、３；センタ
ーヒータ、４；リアヒータ、５；断熱材６；炉芯管、７
．７ａ；ガスノズル、８；半導体基板載置領域、９；燃
焼部用ヒータ、１０；燃焼部分離用断熱壁、１１；燃焼
部保温用断熱材、１２；炉口部用ヒータ、１３；炉口部
分雌用断熱壁、１４；ハツチ1 is a cross-sectional view showing a heat treatment apparatus for semiconductor substrates according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a heat treatment apparatus for semiconductor substrates according to a second embodiment of the present invention, and FIG. The figure is a sectional view showing an example of a conventional heat treatment apparatus for semiconductor substrates. 1; Heater chamber, 2; Front heater, 3; Center heater, 4; Rear heater, 5; Heat insulating material 6; Furnace core tube, 7
．． 7a; Gas nozzle; 8; Semiconductor substrate mounting area; 9; Heater for combustion section; 10; Heat insulating wall for separating combustion section; 11; Insulating material for keeping heat of combustion section; 12; Heater for furnace mouth section; Female insulation wall, 14; hatch
Claims (1)
ガス導入手段と、この炉芯管の周囲にその長手方向に分
割されて設けられた複数個のヒータと、前記ヒータのう
ち特定のヒータを他のヒータから断熱する断熱材と、前
記特定のヒータと他のヒータとを個別的に温度制御する
制御手段とを有することを特徴とする半導体基板用熱処
理装置。(1) A furnace core tube provided with an opening/closing port, a means for introducing gas into the furnace core tube, a plurality of heaters provided around the furnace core tube divided in its longitudinal direction, and the heater 1. A heat treatment apparatus for semiconductor substrates, comprising: a heat insulating material that insulates a specific heater from other heaters; and a control means that individually controls the temperature of the specific heater and the other heaters.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25482889A JPH03116929A (en) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Heat treatment device for semiconductor substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25482889A JPH03116929A (en) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Heat treatment device for semiconductor substrate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03116929A true JPH03116929A (en) | 1991-05-17 |
Family
ID=17270426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25482889A Pending JPH03116929A (en) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Heat treatment device for semiconductor substrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03116929A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003531489A (en) * | 2000-04-17 | 2003-10-21 | エスアール ジェイムス ジェイ メズィー | Method and apparatus for heat treating a wafer |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60211913A (en) * | 1984-04-06 | 1985-10-24 | Hitachi Ltd | Processing device |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP25482889A patent/JPH03116929A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60211913A (en) * | 1984-04-06 | 1985-10-24 | Hitachi Ltd | Processing device |
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