JPH05109739A - 円環型熱処理装置と熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の製造において半導体ウエーハに
熱処理を施す熱処理装置と熱処理方法に関し、大量の半
導体ウエーハを空気雰囲気中において同時に熱処理でき
る熱処理装置と熱処理方法の提供を目的とする。 【構成】 円環状の炉心51を有し炉心51の中央において
上部炉心管52と下部炉心管53に分割可能な炉心管５と、
上部炉心管52および下部炉心管53の内壁に沿ってそれぞ
れ敷設されたヒーター６と、少なくとも上部炉心管52を
上下動させるリフト機構７を具えてなるように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造におい
て半導体ウエーハに熱処理を施す熱処理装置と熱処理方
法に関する。

【０００２】半導体装置の製造工程では各種導体層間や
素子間にSiO₂膜等の絶縁膜を生成する工程を始めとし
て、多くの工程において熱処理装置に収容された半導体
ウエーハに対し所定温度と所定雰囲気の中で所定時間の
熱処理が施されている。

【０００３】しかるに熱処理の中には加熱温度や熱処理
中の雰囲気、或いは処理時間を厳密に設定しなければな
らない工程もあるが、熱処理中の温度変化に対する許容
範囲が広く空気雰囲気中においても充分熱処理できる工
程も含まれている。

【０００４】かかる工程には加熱温度や雰囲気を厳密に
設定できる熱処理装置より量産可能な熱処理装置の方が
適しており、大量の半導体ウエーハを空気雰囲気中にお
いて同時に熱処理できる熱処理装置と熱処理方法の実現
が要望されている。

【０００５】

【従来の技術】図２は従来の直線型熱処理装置の主要部
を示す側断面図である。図において従来より一般に使用
されている直線型熱処理装置は耐熱性絶縁体からなり１
本の炉心11を具えた炉心管１と、炉心11の周り、即ち炉
心管１の内壁に沿って螺旋状に巻回されてなる加熱用の
ヒーター２とで構成されている。

【０００６】上記熱処理装置は炉心11内に所望する性質
のガスが供給されると共にヒーター２によって所定の温
度に加熱されており、保持治具３によって保持された半
導体ウエーハ等の被処理物体４を炉心11に挿入すること
によって熱処理される。

【０００７】なお、被処理物体４を空気雰囲気中におい
て熱処理する場合は所望する性質のガスを炉心11内に供
給する代わりに、熱処理中も自由に外部から空気が炉心
11内に流入できるように炉心11の両端開口を開放状態に
している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の直線型
熱処理装置の場合は両端の開口部において炉心11が大気
に直結しており、例えば炉心11の中央近傍を所定の温度
に加熱しても両端開口部の近傍では室温近くまで降下す
る。即ち、中央近傍における全長の１／３程度の領域は
温度勾配が小さく熱処理に利用できるが、その両側は温
度勾配が大きく全長の２／３程度の領域は熱処理に利用
することができない。その結果、熱処理装置を大型化し
ても専有面積当たりの処理数が増加しないという問題が
あった。

【０００９】本発明の目的は大量の半導体ウエーハを空
気雰囲気中において同時に熱処理できる熱処理装置と熱
処理方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図１は本発明になる円環
型熱処理装置の主要部を示す斜視図である。なお全図を
通し同じ対象物は同一記号で表している。

【００１１】上記課題は円環状の炉心51を有し炉心51の
中央において上部炉心管52と下部炉心管53に分割可能な
炉心管５と、上部炉心管52および下部炉心管53の内壁に
沿ってそれぞれ敷設されたヒーター６と、少なくとも上
部炉心管52を上下動させるリフト機構７を具えてなる本
発明の円環型熱処理装置によって達成される。

【００１２】

【作用】図１において円環状の炉心を有し炉心の中央に
おいて上部炉心管と下部炉心管に分割可能な炉心管と、
上部炉心管および下部炉心管の内壁に沿ってそれぞれ敷
設されたヒーターと、少なくとも上部炉心管を上下動さ
せるリフト機構を具えてなる本発明の円環型熱処理装置
は、上部炉心管を上方に移動させて処理済の被処理物体
を円環状の炉心から取り出し、若しくは上部炉心管を上
方に移動させて処理前の被処理物体を炉心内に配列し、
上部炉心管を下部炉心管上に降下させた状態でヒーター
に通電し加熱することによって、熱処理中に大気と直結
する開口部が無いため温度勾配が小さく炉心の全ての領
域を熱処理に利用できる。即ち、大量の半導体ウエーハ
を空気雰囲気中において同時に熱処理できる熱処理装置
と熱処理方法を実現することができる。

【００１３】

【実施例】半導体装置の製造工程では各種導体層間や素
子間にSiO₂膜等の絶縁膜を生成する工程を始めとして、
多くの工程において熱処理装置に収容された半導体ウエ
ーハに対し所定温度と所定雰囲気の中で所定時間の熱処
理が施されている。

【００１４】しかるに熱処理の中には加熱温度や熱処理
中の雰囲気、或いは処理時間を厳密に設定しなければな
らない工程もあるが、熱処理中の温度変化に対する許容
範囲が広く空気雰囲気中においても充分熱処理できる工
程も含まれている。

【００１５】本発明は温度変化に対する許容範囲が広く
空気雰囲気中で充分熱処理できる工程に適用され、大量
の半導体ウエーハを同時に熱処理できる熱処理装置と熱
処理方法を提供するもので以下図１により本発明の実施
例について詳細に説明する。

【００１６】図において本発明になる円環型熱処理装置
は耐熱性絶縁体からなり円環状の炉心51を有する炉心管
５を具えており、炉心管５は炉心51の中央において上部
炉心管52と下部炉心管52に分割可能なように構成されて
いる。

【００１７】また加熱用のヒーター６は従来の装置とは
異なり上部炉心管52と下部炉心管52を分割可能なよう
に、螺旋状に巻回することなく炉心51を形成する上部炉
心管52および下部炉心管53の内壁に沿ってそれぞれ敷設
されている。

【００１８】更に本発明になる円環型熱処理装置は上部
炉心管52が中央に設けられたリフト機構７に吊着されて
おり、例えば油圧や空気圧、或いは電動でリフト機構７
を駆動することによって上部炉心管52を上下動させるこ
とができる。

【００１９】予熱工程：図１に示す本発明になる円環型
熱処理装置は熱処理に先立ってリフト機構７を操作し、
上部炉心管52を下部炉心管53の上に降下させ上下のヒー
ター６に同時に通電して炉心51内が所定の温度に達する
まで予熱する。

【００２０】装填工程：炉心51内の温度が所定の温度に
達したあとリフト機構７を操作して上部炉心管52を上昇
せしめ、保持治具３によって保持された半導体ウエーハ
等の被処理物体４を円環状の炉心51内に装填する。

【００２１】熱処理工程：被処理物体４を炉心51内に装
填したあとリフト機構７を操作して上部炉心管52を降下
せしめ、上下のヒーター６に同時に通電して炉心51内を
加熱し所定の温度で被処理物体４を所定の時間熱処理す
る。

【００２２】取出工程：所定の温度で所定の時間熱処理
したあとリフト機構７を操作して上部炉心管52を上昇せ
しめ、保持治具３によって保持された半導体ウエーハ等
の被処理物体４を円環状の炉心51から取り出す。

【００２３】本発明になる円環型熱処理装置のように上
部炉心管52と下部炉心管52に分割する方式の熱処理装置
は、例えば炉心51内が所定の温度に達するまで予熱して
あっても上部炉心管52を上昇させることによって温度が
降下する。

【００２４】また熱処理後の被処理物体４を炉心51から
取り出す際も温度が若干降下するまで被処理物体４を放
置しておく必要があり、例えば所定の温度に加熱されて
いた炉心51内の温度が被処理物体４を放置しておく間に
降下する。

【００２５】したがってかかる熱処理装置の炉心51内に
被処理物体４を装填したあと上部炉心管52を降下せし
め、上下のヒーター６に同時に通電して加熱しても炉心
51内が所定の温度に到達するまでに若干の時間を要す
る。

【００２６】更に従来の直線型熱処理装置の場合は熱処
理中に所望する性質のガスを炉心内に供給することが可
能であるが、上部炉心管52と下部炉心管52に分割する方
式の熱処理装置では炉心51内の空気を所望する性質のガ
スに置換することが難しい。

【００２７】しかし、熱処理中は大気と直結する開口部
が無いため炉心の全領域を熱処理に利用できるという利
点があり、温度変化に対する許容範囲が広く空気雰囲気
中で充分熱処理できる工程では大量の半導体ウエーハを
同時に熱処理可能である。

【００２８】このように円環状の炉心を有し炉心の中央
において上部炉心管と下部炉心管に分割可能な炉心管
と、上部炉心管および下部炉心管の内壁に沿ってそれぞ
れ敷設されたヒーターと、少なくとも上部炉心管を上下
動させるリフト機構を具えてなる本発明の円環型熱処理
装置は、上部炉心管を上方に移動させて処理済の被処理
物体を円環状の炉心から取り出し、若しくは上部炉心管
を上方に移動させて処理前の被処理物体を炉心内に配列
し、上部炉心管を下部炉心管上に降下させた状態でヒー
ターに通電し加熱することによって、熱処理中に大気と
直結する開口部が無いため温度勾配が小さく炉心の全て
の領域を熱処理に利用できる。即ち、大量の半導体ウエ
ーハを空気雰囲気中において同時に熱処理できる熱処理
装置と熱処理方法を実現することができる。

【００２９】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば大量の半導体
ウエーハを空気雰囲気中において同時に熱処理できる熱
処理装置と熱処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明になる円環型熱処理装置の主要部を示
す斜視図である。

【図２】 従来の直線型熱処理装置の主要部を示す側断
面図である。

【符号の説明】

３ 保持治具 ４ 被処理物体 ５ 炉心管 ６ ヒーター ７ リフト機構 51 炉心 52 上部炉心管 53 下部炉心管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円環状の炉心(51)を有し該炉心(51)の中
   央において上部炉心管(52)と下部炉心管(53)に分割可能
   な炉心管(5) と、 該上部炉心管(52)および該下部炉心管(53)の内壁に沿っ
   てそれぞれ敷設されたヒーター(6) と、 少なくとも該上部炉心管(52)を上下動させるリフト機構
   (7) を具えてなることを特徴とする円環型熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された円環型熱処理装置
   を用いて被処理物体(4) に熱処理を施す熱処理方法であ
   って、上部炉心管(52)を上方に移動させて処理済の該被
   処理物体(4) を円環状の炉心(51)から取り出し、 若しくは該上部炉心管(52)を上方に移動させて処理前の
   該被処理物体(4) を該炉心(51)内に配列し、該上部炉心
   管(52)を下部炉心管(53)上に降下させた状態でヒーター
   (6) に通電し加熱することを特徴とした熱処理方法。