JPH04179223A - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JPH04179223A
JPH04179223A JP2308271A JP30827190A JPH04179223A JP H04179223 A JPH04179223 A JP H04179223A JP 2308271 A JP2308271 A JP 2308271A JP 30827190 A JP30827190 A JP 30827190A JP H04179223 A JPH04179223 A JP H04179223A
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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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は熱処理装置に関する。
［従来の技術］ 従来から半導体ウェハ製造工程の各種の薄膜形成装置の
ＣＶＤ装置、エピタキシャル成長装置や酸化膜形成装置
あるいはドーピング装置の熱拡散装置等に熱処理装置が
採用されている。熱処理装置は半導体ウェハの大口径化
に対応してヒータの有効内径が３００　ｍｍを超えるも
のまで作られるようになっているが、大口径になるほど
反応管内の温度制御がむずかしい。そのため断面均熱が
コン１〜ロールしやすい縦型炉が多く用いられている。
一般に、縦型炉は第４図に示すように複数の例えば１０
０〜１５０枚の半導体ウェハ２が水平に載置された石英
製のボー１〜１が搬入出される搬入出口３を設けた反応
管４を備える。反応管４はＦｅＣｒＡＱ製等の抵抗発熱
体を備えたスパイラルヒータ５に巻装され、例えば７０
０℃〜１２００℃に加熱されて反応ガス供給系に接続さ
れた反応ガス供給口６から供給され反応ガス排出ロアか
ら排気される反応ガスにより半導体ウェハ２の処理が行
われるようになっている。そして反応管４は７００℃〜
１２００℃に加熱されるが、輻射熱として奪われる熱量
が多いためスパイラルヒータ５の外周に断熱材８を設け
ている。また、反応処理後冷却させる冷却ガス（空気等
）を冷却ガス流入口９から供給し、吸収ポンプ等に接続
された冷却ガス排気口１０から排気を行っている。
［発明が解決すべき課題］ しかし、このような熱処理装置においては、反応管４を
巻装する形状のスパイラルヒータ５により加熱されるた
め第５図に示すように半導体ウェハ２の周辺部から中心
に温度勾配が生じてしまう。
この同一面内に生じる温度の不均一性は、半導体ウェハ
２に形成される膜厚の均一性に影響を及ぼし、さらに半
導体ウェハ２の反応管４内の位置による温度不均一は製
造上除去すべきものであってこの不均一性を除去するの
に非常な努力が払われている。しかし現状ではこの不均
一性を除去する満足な装置は得られなかった。
本発明は上記の欠点を解消するためになされたものであ
って、半導体ウェハの面内に生じる温度不均一性を取り
除き、半導体ウェハ周辺部と中心部で均一温度で処理が
行われ、しかも反応管内でも均一温度で処理可能な熱処
理装置を提供することを目的とする。
［課題を解消するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明の熱処理装置は、複
数枚の被処理体を互いに平行にかつ長手方向に垂直に載
置した支持体が配置される処理管と、該処理管の外周の
長手方向に並列に装着された複数の発熱体から成る加熱
手段と、前記支持体を回転させる回転機構を設けたもの
である。
［作用］ 処理管の長手方向に垂直に被処理体を複数枚平行に配置
させる。処理管の外周に装着させる加熱手段は抵抗発熱
体の表面負荷の大きなものを複数用い、しかも複数の抵
抗発熱体は処理管の長手方向に並列させて設けられる。
そしてこの複数の抵抗発熱体のうち一部を停止させ被処
理体の直径方向に温度勾配を持って加熱させ、この温度
勾配を持った被処理体を処理管内で回転させることによ
り温度勾配を相殺して、面内均一温度で処理が行われる
ようにしたものである。
［実施例コ 本発明の熱処理装置を半導体ウェハ製造の熱拡散装置の
縦型熱処理装置に適用した一実施例を図面を参照して説
明する。
第１図において熱拡散袋ｆＥｆＫは被処理体である半導
体ウェハ２０を水平に複数枚例えば３０枚積層して載置
した支持体であるボート１０が搬入吊装置（図示せず）
により搬入出される搬入出口３０を設けた処理管である
反応管４０を備えている。
反応管４０には反応ガス供給系（図示せず）に接続され
た反応ガス供給口６ｏが反応管４０の上部に、吸引ポン
プ等から成る反応ガス排気系（図示せず）に接続された
反応ガス排出ロア０が下部に設けられ、ボート１０上に
配置された半導体ウェハ２０上に反応ガスが平均に行き
亘るようになっている。ボー１−１０はモータ等から成
る回転機構１１に接続されたボート載置台１２を備え、
その上に載置される半導体ウェハ２０が回転されるよう
になっている。また反応管４ｏの外周には複数の発熱体
である抵抗発熱体１４を例えば１０備えた加熱手段であ
る加熱装置１５が設けられる。加熱装置１５の外周には
遮熱板１６が２層設けられ、遮熱板１６．加熱装置１５
、熱拡散装置にの外壁１７間に冷却ガスが供給されるよ
う冷却ガス供給系（図示せず）に接続された冷却ガス流
入口９０が設けられる。遮熱板１６、加熱装置１５、熱
拡散装置にの外壁１７を通過した冷却ガスは真空装置等
を備えた排気系に接続される冷却ガス排気口１００から
排出されるようになっている。また図示してはいないが
外壁１７に断熱材を薄く装着させてもよい。
このような構成の熱拡散装置にの加熱装置１５は第２図
に示すようにＵ字形に形成された抵抗発熱体１４の端子
１８を支持ブロック１９で固定板　　　□２１に固設し
たものを例えば１０．１４−１．１４−２・・・・１４
−１０、反応管４０の外周を巻装するよう並列させて構
成される。端子１８は外部の電源装置（図示せず）に接
続され随時通電されるようになっている。ここで抵抗発
熱体１４は二ケイ化モリブデン（Ｍｏ　Ｓ　ｉ２）から
成る抵抗発熱体が好適である。ＭｏＳｉ２は従来用いら
れているＦｅＣｒＡＱ発熱体の最大負荷が２Ｗ／ｃｄで
あるのに対し、２０Ｗ／ｃＪと１０倍の発熱量があり強
力なパワー増加が得られ、ＦｅＣｒＡＱ発熱体が１０℃
／分の温度上昇であるのに対して１００℃／分の急勾配
を持って温度上昇させることができる。
以上のような構成の熱拡散装置の動作を説明する。図示
しない搬人出装置により半導体ウェハを載置したボー１
〜１−Ｏが搬入出口３０から挿入されると抵抗発熱体１
４に通電させ加熱装置］５を作動させる。加熱装置１５
からの熱は遮熱板］６により効率的に反応管４０の加熱
に使われ反応管４０の温度は急上昇し、所定の温度例え
ば１０００°Ｃに短時間で達する。この時例えば抵抗発
熱体１４−１及び１４−２の通電を停止させる。そのた
め反応管４０には第３図に示すような温度勾配が生ずる
。即ち抵抗発熱体１４−１及び１４−２に近接する部分
は温度が低く、その反対側の抵抗発熱体１４−６及び１
４−７に近接する部分は温度が高くなる。従ってこの温
度勾配で反応管４０内の半導体ウェハ２０が直径方向に
温度勾配を持って加熱される。その時、半導体ウェハ２
０を載置したボート１０が支持されるボート載置台１２
をモータ１１を回転させることにより回転させる。
直径方向に温度勾配を持って加熱された半導体ウェハ２
０は回転されることにより温度勾配が相殺され、非常に
均一な加熱がなされる。そして水素化物やハロゲン化物
等の反応ガスが反応ガス供給口６０から半導体ウェハ２
０の全体に均一に供給され反応ガス排出ロア０から吸引
される間に、半導体ウェハ２０の薄膜に不純物の拡散が
所定時間桁われる。処理が終了すると反応ガスの供給を
停止すると共に冷却ガス流入口９０がら空気を流入させ
冷却ガス排気口１００から吸引して遮熱板１６間、外壁
１７間、加熱装置１５間を通過させ急冷却させる。
以上の説明は本発明の一実施例であって本発明はこれに
限定されることはない。加熱装置は外周を１ゾーンとし
て設けたが、幾つかのゾーンに分割し例えば３ゾーンと
して３段に分割して抵抗発熱体を設けそれぞれの供給電
流を調整し反応管の各ゾーンに生じる温度差（反応管の
下側部分の温度の低下）を調整するようにしてもよい。
また、反応管の上下にも加熱装置を設けるようにしても
よい。
また、半導体ウェハの直径方向に温度勾配を持たせなく
てもよく、この場合にもボートを回転させることにより
、半導体ウェハ面内の温度分布を向上させることができ
る。
さらにまた単に半導体ウェハの支持体のボートを反応管
の軸と半導体ウェハの中心とをややずらせて配置させ、
半導体ウェハの直径方向に温度勾配を持たせ配置してこ
れをボートを回転させることにより相殺するようにして
もよい。
また発熱体もＭｏ５１２に限定されるものでなく、表面
負荷の大きな発熱体ならば用いることができる。また熱
拡散装置に限定されるものでなく、種々の熱処理装置に
適用することができ、横型の熱処理装置にも採用できる
。
［発明の効果］ 以上の説明からも明らかなように、本発明の熱処理装置
によれば、反応管の外周を温度差をつけて加熱させ、反
応管内の半導体ウェハを直径方向に温度勾配を持って加
熱し、この時半導体ウェハを回転させることによりこの
直径方向の温度勾配を相殺するようにしたため、均一な
温度を維持できる。
しかも温度を急昇降させる場合も反応管全域に渡り断面
温度を均一にして行うことができるため、製品にバラツ
キのない品質の向上した半導体ウェハを製造することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の熱処理装置の一実施例の構成図、第２
図は第１図に示す実施例の要部を示す図、第３図は第１
図に示す実施例を説明する図、第４図は従来例を示す図
、第５図は従来例を説明する図である。 １０・・・・・・ボート（支持体） ２０・・・・・・半導体ウェハ（被処理体）４０・・・
・・・反応管（処理管） １３・・・・・・回転機構 １４．１４−１・・・１４−１０・・・・・抵抗発熱体
（発熱体） １５・・・・・・加熱装置（加熱手段）代理人　弁理士
　　守　谷　−雄 第１図 １第３図 第４図 工必左７．っ、 プ１　　　　　　−　　−一一一一一−１−゛°十Ｍ百
叶１目

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　複数枚の被処理体を互いに平行にかつ長手方向に垂直
    に載置した支持体が配置される処理管と、該処理管の外
    周の長手方向に並列に装着された複数の発熱体から成る
    加熱手段と、前記支持体を回転させる回転機構とを備え
    たことを特徴とする熱処理装置。
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