JPH04302416A - 半導体ウェハーの熱処理炉 - Google Patents
半導体ウェハーの熱処理炉Info
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- JPH04302416A JPH04302416A JP9143591A JP9143591A JPH04302416A JP H04302416 A JPH04302416 A JP H04302416A JP 9143591 A JP9143591 A JP 9143591A JP 9143591 A JP9143591 A JP 9143591A JP H04302416 A JPH04302416 A JP H04302416A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工業におけ
る半導体ウェハーの熱処理炉に関し、特に、半導体ウェ
ハーの酸化，拡散，アニールプロセス等において昇降温
を伴う熱処理炉に関する。
る半導体ウェハーの熱処理炉に関し、特に、半導体ウェ
ハーの酸化，拡散，アニールプロセス等において昇降温
を伴う熱処理炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体ウェハーの熱処理炉は図３
に示すように、半導体ウェハー３をボート２に積載し、
これを炉芯管５内に挿入・取り出しを行う。炉芯管５内
の温度制御は、熱処理用ヒーター６近傍に設置された熱
電対７による閉ループ制御が行われ、熱処理用ヒーター
６への出力ゼロクロス制御又は、位相制御を用いて熱処
理用ヒーター６に流れる電流を変える。熱処理炉の炉芯
管内処理目的に応じた雰囲気にガス供給装置４にて制御
を行うが、通常、ウェハー３の入出炉時は、不活性ガス
雰囲気に炉芯管５内を制御する。
に示すように、半導体ウェハー３をボート２に積載し、
これを炉芯管５内に挿入・取り出しを行う。炉芯管５内
の温度制御は、熱処理用ヒーター６近傍に設置された熱
電対７による閉ループ制御が行われ、熱処理用ヒーター
６への出力ゼロクロス制御又は、位相制御を用いて熱処
理用ヒーター６に流れる電流を変える。熱処理炉の炉芯
管内処理目的に応じた雰囲気にガス供給装置４にて制御
を行うが、通常、ウェハー３の入出炉時は、不活性ガス
雰囲気に炉芯管５内を制御する。
【０００３】半導体ウェハー３とボート２が所定の熱処
理位置まで移動完了後、半導体ウェハー３の熱処理を行
う。熱処理の均一性，制御性を高めるため、及びウェハ
ー３への熱衝撃を低減するため、ウェハー３の入出炉時
の温度をウェハー３の熱処理温度よりも低い温度に設定
し、炉外からウェハー３が熱処理位置に到達した後、炉
内を昇温し、ウェハー３の熱処理完了後、炉内を降温し
てウェハー３の出炉を行う。熱処理炉内を降温するとき
は、空冷装置を作動させ、熱処理の均熱管１５と炉芯管
の間の空気を排気し、炉内を冷却する。構成としては、
ブロア１６と熱交換器１７の組み合わせで、ブロア１６
に入る前に熱交換器１７で排気する空気を冷却すること
がブロア１６の過熱保護のためである。炉内雰囲気は、
熱処理用ヒーター６とガス供給装置４によって制御され
、ウェハー３の熱処理を行う。図中、８は石英バッファ
板、１０は熱処理用温度コントローラ、１１はボート台
、１２はモーター、１３はボールネジ、１４はガイドで
ある。
理位置まで移動完了後、半導体ウェハー３の熱処理を行
う。熱処理の均一性，制御性を高めるため、及びウェハ
ー３への熱衝撃を低減するため、ウェハー３の入出炉時
の温度をウェハー３の熱処理温度よりも低い温度に設定
し、炉外からウェハー３が熱処理位置に到達した後、炉
内を昇温し、ウェハー３の熱処理完了後、炉内を降温し
てウェハー３の出炉を行う。熱処理炉内を降温するとき
は、空冷装置を作動させ、熱処理の均熱管１５と炉芯管
の間の空気を排気し、炉内を冷却する。構成としては、
ブロア１６と熱交換器１７の組み合わせで、ブロア１６
に入る前に熱交換器１７で排気する空気を冷却すること
がブロア１６の過熱保護のためである。炉内雰囲気は、
熱処理用ヒーター６とガス供給装置４によって制御され
、ウェハー３の熱処理を行う。図中、８は石英バッファ
板、１０は熱処理用温度コントローラ、１１はボート台
、１２はモーター、１３はボールネジ、１４はガイドで
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
ウェハーの熱処理炉では、半導体ウェハーの炉芯管内で
の昇温に対しては、熱処理用ヒーターの出力制御により
行い、降温に対しては、熱処理用ヒーターの出力制御と
空冷装置の作動により行っていた。熱処理炉の熱容量が
大きく、昇降温スピードが遅いため、半導体ウェハーの
入出炉温度を低くすることは困難であった。従って、半
導体ウェハーが変形するため、入出炉速度を速くするこ
とができず、半導体ウェハー間の熱履歴にバラツキが生
じるという欠点があった。
ウェハーの熱処理炉では、半導体ウェハーの炉芯管内で
の昇温に対しては、熱処理用ヒーターの出力制御により
行い、降温に対しては、熱処理用ヒーターの出力制御と
空冷装置の作動により行っていた。熱処理炉の熱容量が
大きく、昇降温スピードが遅いため、半導体ウェハーの
入出炉温度を低くすることは困難であった。従って、半
導体ウェハーが変形するため、入出炉速度を速くするこ
とができず、半導体ウェハー間の熱履歴にバラツキが生
じるという欠点があった。
【０００５】また、昇降温の繰り返しによる熱処理用ヒ
ーター素線の劣化、特に、熱膨張・収縮により変形が生
じやすい。特に空冷装置は、熱処理炉内の高温空気を吸
い込みながら、熱処理用ヒーター加熱を行うため、熱処
理用ヒーター劣化が著しい。しかも、熱処理用ヒーター
の場合、降温の温度コントロールが困難であり、空冷装
置を用いた場合、熱処理炉内の温度制御が困難となると
いう欠点がある。
ーター素線の劣化、特に、熱膨張・収縮により変形が生
じやすい。特に空冷装置は、熱処理炉内の高温空気を吸
い込みながら、熱処理用ヒーター加熱を行うため、熱処
理用ヒーター劣化が著しい。しかも、熱処理用ヒーター
の場合、降温の温度コントロールが困難であり、空冷装
置を用いた場合、熱処理炉内の温度制御が困難となると
いう欠点がある。
【０００６】本発明の目的は、前記課題を解決した半導
体ウェハーの熱処理炉を提供することにある。
体ウェハーの熱処理炉を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明に係る半導体ウェハーの熱処理炉においては、
炉芯管と、熱容量の異なる２種の加熱機構とを有する半
導体ウェハーの熱処理炉であって、炉芯管は、内部に熱
処理を行う雰囲気が形成され、その雰囲気中で半導体ウ
ェハーの熱処理が行われるもので、半導体ウェハーの搬
入側に昇降温位置が設定され、昇降温位置より奥まった
領域に熱処理位置が設定されたものであり、２種の加熱
機構は、別個独立に温度制御されるもので、一方が炉芯
管の昇降温位置に対応して設置され、他方が炉芯管の熱
処理位置に対応して設置されたものであり、昇降温位置
の加熱機構は、熱処理位置の加熱機構よりも熱容量を小
さくしたものである。
、本発明に係る半導体ウェハーの熱処理炉においては、
炉芯管と、熱容量の異なる２種の加熱機構とを有する半
導体ウェハーの熱処理炉であって、炉芯管は、内部に熱
処理を行う雰囲気が形成され、その雰囲気中で半導体ウ
ェハーの熱処理が行われるもので、半導体ウェハーの搬
入側に昇降温位置が設定され、昇降温位置より奥まった
領域に熱処理位置が設定されたものであり、２種の加熱
機構は、別個独立に温度制御されるもので、一方が炉芯
管の昇降温位置に対応して設置され、他方が炉芯管の熱
処理位置に対応して設置されたものであり、昇降温位置
の加熱機構は、熱処理位置の加熱機構よりも熱容量を小
さくしたものである。
【０００８】
【作用】本発明に係る半導体ウェハーの熱処理炉は、半
導体ウェハーの処理時に、炉芯管内で昇降温を行う位置
と熱処理を行う位置を隣接させ、半導体ウェハーの昇降
温を行う位置を熱処理を行う位置よりも小さい熱容量な
らしめ、各々を独立に温度制御するようにしたものであ
る。
導体ウェハーの処理時に、炉芯管内で昇降温を行う位置
と熱処理を行う位置を隣接させ、半導体ウェハーの昇降
温を行う位置を熱処理を行う位置よりも小さい熱容量な
らしめ、各々を独立に温度制御するようにしたものであ
る。
【０００９】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
。図１は、本発明の一実施例に係る半導体ウェハーの熱
処理炉を示す断面図、図２は、本発明の一実施例を示す
装置ブロック図である。
。図１は、本発明の一実施例に係る半導体ウェハーの熱
処理炉を示す断面図、図２は、本発明の一実施例を示す
装置ブロック図である。
【００１０】図において、２はボート、３は半導体ウェ
ハー、４はガス供給装置、５は炉芯管、８は石英バッフ
ァ板、１１はボート台、１２はモーター、１３はボール
ネジ、１４はガイドである。
ハー、４はガス供給装置、５は炉芯管、８は石英バッフ
ァ板、１１はボート台、１２はモーター、１３はボール
ネジ、１４はガイドである。
【００１１】本実施例は、炉芯管５の半導体ウェハー挿
入側の昇降温位置Ａに昇降温用ヒーター１を設置し、炉
芯管５の熱処理位置Ｂ外周に均熱管１５が外装され、そ
の外周に熱処理用ヒーター６を設置し、各ヒーター１，
６に、熱電対７と昇降温用温度コントローラ１０又は熱
処理用温度コントローラ９を備えている。さらに、昇降
温ヒーター１は、ヒーター素線径を熱処理用ヒーター６
より細い線材で構成し、熱容量を小さくしてある。
入側の昇降温位置Ａに昇降温用ヒーター１を設置し、炉
芯管５の熱処理位置Ｂ外周に均熱管１５が外装され、そ
の外周に熱処理用ヒーター６を設置し、各ヒーター１，
６に、熱電対７と昇降温用温度コントローラ１０又は熱
処理用温度コントローラ９を備えている。さらに、昇降
温ヒーター１は、ヒーター素線径を熱処理用ヒーター６
より細い線材で構成し、熱容量を小さくしてある。
【００１２】実施例の動作を半導体ウェハー３を９５０
℃で処理を行う場合を例に説明する。半導体ウェハー３
を積載したボート２は、ボートローダーコントローラ１
８の制御の下にボートローディング機構１１，１２，１
３，１４により、半導体ウェハー３の昇降温位置にウェ
ハー３が到達するように移動する。このとき、ガスコン
トローラ１９の制御の下にガス供給装置４によって、炉
芯管５内は、所定の入出炉雰囲気に制御され、また、ウ
ェハー３の昇降温位置Ａは、熱電対７で温度計測しつつ
熱処理炉コントローラ２０の指令に基づき昇降温用温度
コントローラ１０の制御の下に昇降温用ヒーターにより
６００℃程度に保持され、ウェハー３の熱処理位置Ｂで
は、同様に熱処理用温度コントローラ９の制御の下に熱
処理用ヒーター６により９５０℃に保持する。ウェハー
３が低い温度の昇降温位置Ａまで高速で移動し、６００
℃で安定した後、昇降温用ヒーター１で加熱され、９５
０℃まで昇温する。ウェハー３の昇降温位置Ａが９５０
℃で安定した後、再びボートローディング機構により、
ウェハー３を積載したボート２がウェハー３の熱処理位
置Ｂまで移動し、炉芯管５内の温度を９５０℃で安定さ
せる。そして、ガス供給装置４により炉芯管５内を所定
の熱処理雰囲気に置換し、ウェハー３の熱処理を行う。
℃で処理を行う場合を例に説明する。半導体ウェハー３
を積載したボート２は、ボートローダーコントローラ１
８の制御の下にボートローディング機構１１，１２，１
３，１４により、半導体ウェハー３の昇降温位置にウェ
ハー３が到達するように移動する。このとき、ガスコン
トローラ１９の制御の下にガス供給装置４によって、炉
芯管５内は、所定の入出炉雰囲気に制御され、また、ウ
ェハー３の昇降温位置Ａは、熱電対７で温度計測しつつ
熱処理炉コントローラ２０の指令に基づき昇降温用温度
コントローラ１０の制御の下に昇降温用ヒーターにより
６００℃程度に保持され、ウェハー３の熱処理位置Ｂで
は、同様に熱処理用温度コントローラ９の制御の下に熱
処理用ヒーター６により９５０℃に保持する。ウェハー
３が低い温度の昇降温位置Ａまで高速で移動し、６００
℃で安定した後、昇降温用ヒーター１で加熱され、９５
０℃まで昇温する。ウェハー３の昇降温位置Ａが９５０
℃で安定した後、再びボートローディング機構により、
ウェハー３を積載したボート２がウェハー３の熱処理位
置Ｂまで移動し、炉芯管５内の温度を９５０℃で安定さ
せる。そして、ガス供給装置４により炉芯管５内を所定
の熱処理雰囲気に置換し、ウェハー３の熱処理を行う。
【００１３】所定の熱処理が完了した後ガス供給装置４
により炉芯管５内を出炉雰囲気に置換し、ウェハー３を
ボートローディング機構により、昇降温位置Ａに移動さ
せる。ウェハー３の熱処理時間が短い場合は、昇降温位
置Ａは、９５０℃の状態で保持し、ウェハー３の熱処理
時間が長い場合は、一度昇降温位置Ａの温度を下げた後
、ウェハー３を積載したボート２を移動させる直前に９
５０℃に復帰させる。ウェハー３が昇降温位置Ａに到達
後、ウェハー３の温度を下げて６００℃にし、冷却して
ボート２の出炉を行う。実施例の動作説明で昇降温位置
Ａを６００℃，熱処理位置Ｂを９５０℃にして説明した
が、他の温度でも、昇降温時間に差が生じるだけである
。
により炉芯管５内を出炉雰囲気に置換し、ウェハー３を
ボートローディング機構により、昇降温位置Ａに移動さ
せる。ウェハー３の熱処理時間が短い場合は、昇降温位
置Ａは、９５０℃の状態で保持し、ウェハー３の熱処理
時間が長い場合は、一度昇降温位置Ａの温度を下げた後
、ウェハー３を積載したボート２を移動させる直前に９
５０℃に復帰させる。ウェハー３が昇降温位置Ａに到達
後、ウェハー３の温度を下げて６００℃にし、冷却して
ボート２の出炉を行う。実施例の動作説明で昇降温位置
Ａを６００℃，熱処理位置Ｂを９５０℃にして説明した
が、他の温度でも、昇降温時間に差が生じるだけである
。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体ウ
ェハーの熱処理炉内で昇降温を行う位置と熱処理を行う
位置を隣接させ、昇降温を行う位置は熱処理を行う位置
よりも小さい熱容量であり、独立に温度制御できるよう
にすることにより、昇降温温度を倍以上（通常、熱処理
ヒーター２〜３℃／Ｍｉｎ）確保できるため、半導体ウ
ェハーの熱処理炉への入出炉速度の高速化を図り、さら
に熱処理炉内における移動は、温度差を伴わないように
することで、半導体ウェハーの熱履歴のバラツキを低減
できる効果がある。また、空冷システムを用いずに、迅
速な昇降温を伴う処理が可能であるため、熱処理ヒータ
ー素線の変形を低減し熱処理用ヒーターの寿命を延ばし
、降温中の温度制御を容易にできるという効果がある。
ェハーの熱処理炉内で昇降温を行う位置と熱処理を行う
位置を隣接させ、昇降温を行う位置は熱処理を行う位置
よりも小さい熱容量であり、独立に温度制御できるよう
にすることにより、昇降温温度を倍以上（通常、熱処理
ヒーター２〜３℃／Ｍｉｎ）確保できるため、半導体ウ
ェハーの熱処理炉への入出炉速度の高速化を図り、さら
に熱処理炉内における移動は、温度差を伴わないように
することで、半導体ウェハーの熱履歴のバラツキを低減
できる効果がある。また、空冷システムを用いずに、迅
速な昇降温を伴う処理が可能であるため、熱処理ヒータ
ー素線の変形を低減し熱処理用ヒーターの寿命を延ばし
、降温中の温度制御を容易にできるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例を示す装置ブロック図である
。
。
【図３】従来の半導体ウェハー熱処理炉を示す断面図で
ある。
ある。
１ 昇降温用ヒーター
２ ボート
３ 半導体ウェハー
４ ガス供給装置
５ 炉芯管
６ 熱処理用ヒーター
７ 熱電対
８ ボート台
９ 熱処理用温度コントローラ
１０ 昇降温用温度コントローラ
１１ 石英バッファ板
１２ モーター
１３ ボールネジ
１４ ガイド
１５ 均熱管
１６ ブロア
１７ 熱交換器
Claims (1)
- 【請求項１】 炉芯管と、熱容量の異なる２種の加熱
機構とを有する半導体ウェハーの熱処理炉であって、炉
芯管は、内部に熱処理を行う雰囲気が形成され、その雰
囲気中で半導体ウェハーの熱処理が行われるもので、半
導体ウェハーの搬入側に昇降温位置が設定され、昇降温
位置より奥まった領域に熱処理位置が設定されたもので
あり、２種の加熱機構は、別個独立に温度制御されるも
ので、一方が炉芯管の昇降温位置に対応して設置され、
他方が炉芯管の熱処理位置に対応して設置されたもので
あり、昇降温位置の加熱機構は、熱処理位置の加熱機構
よりも熱容量を小さくしたことを特徴とする半導体ウェ
ハーの熱処理炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9143591A JPH04302416A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 半導体ウェハーの熱処理炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9143591A JPH04302416A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 半導体ウェハーの熱処理炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04302416A true JPH04302416A (ja) | 1992-10-26 |
Family
ID=14026292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9143591A Pending JPH04302416A (ja) | 1991-03-29 | 1991-03-29 | 半導体ウェハーの熱処理炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04302416A (ja) |
-
1991
- 1991-03-29 JP JP9143591A patent/JPH04302416A/ja active Pending
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