JPH0653223A - 熱処理炉 - Google Patents
熱処理炉Info
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- JPH0653223A JPH0653223A JP20074092A JP20074092A JPH0653223A JP H0653223 A JPH0653223 A JP H0653223A JP 20074092 A JP20074092 A JP 20074092A JP 20074092 A JP20074092 A JP 20074092A JP H0653223 A JPH0653223 A JP H0653223A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】赤外線ランプ型熱処理炉に搬入された半導体基
板の表面温度を正確にコントロールすることによって、
シリコン酸化膜厚の制御性を向上させる。 【構成】炉芯管1の周囲に赤外線ランプ2を配置し、赤
外線ランプ2と炉芯管1内にボート4により搬入された
半導体基板3との間に赤外線を吸収する均熱板6を設け
ている。
板の表面温度を正確にコントロールすることによって、
シリコン酸化膜厚の制御性を向上させる。 【構成】炉芯管1の周囲に赤外線ランプ2を配置し、赤
外線ランプ2と炉芯管1内にボート4により搬入された
半導体基板3との間に赤外線を吸収する均熱板6を設け
ている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板の熱処理炉に
関し、特に赤外線ランプを用いた熱処理炉に関する。
関し、特に赤外線ランプを用いた熱処理炉に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の熱処理炉には図5,図6
の断面図に示すように2つのタイプがある。即ち加熱源
として図5のように抵抗加熱を利用するものと、図6の
ように赤外線ランプを利用するものとがある。
の断面図に示すように2つのタイプがある。即ち加熱源
として図5のように抵抗加熱を利用するものと、図6の
ように赤外線ランプを利用するものとがある。
【0003】抵抗加熱を利用した図5のような熱処理炉
においては、半導体基板3はボート4に搭載され、ボー
ト4と一緒に炉芯管1の内部に搬送される。このとき、
炉芯管1の内部には窒素などの不活性気体が導入され、
炉芯管1の端部より排出される。同時に炉芯管1は抵抗
加熱ヒータ5により、通常800℃から1000℃の高
温状態に維持されており、半導体基板3が炉芯管1に搬
送されると、炉芯管1内部の気体を不活性気体から熱処
理用気体にかえて目的の熱処理が行なわれていた。
においては、半導体基板3はボート4に搭載され、ボー
ト4と一緒に炉芯管1の内部に搬送される。このとき、
炉芯管1の内部には窒素などの不活性気体が導入され、
炉芯管1の端部より排出される。同時に炉芯管1は抵抗
加熱ヒータ5により、通常800℃から1000℃の高
温状態に維持されており、半導体基板3が炉芯管1に搬
送されると、炉芯管1内部の気体を不活性気体から熱処
理用気体にかえて目的の熱処理が行なわれていた。
【0004】一方、赤外線ランプを利用した図6のよう
な熱処理炉においても、同様に半導体基板3はボート4
に搭載され、ボート4と一緒に炉芯管1の内部に搬送さ
れる。ただし、抵抗加熱を用いた熱処理炉が常時高温状
態に維持されるのに対し、赤外線ランプ2を用いた熱処
理炉では、ボート4と一緒に半導体基板3が炉芯管1の
内部に室温で搬送された後、室温から所定の温度まで昇
温が開始され、所定の温度になった後、炉芯管1の内部
の気体を不活性気体から熱処理用気体にかえて目的とす
る熱処理を行なっていた。
な熱処理炉においても、同様に半導体基板3はボート4
に搭載され、ボート4と一緒に炉芯管1の内部に搬送さ
れる。ただし、抵抗加熱を用いた熱処理炉が常時高温状
態に維持されるのに対し、赤外線ランプ2を用いた熱処
理炉では、ボート4と一緒に半導体基板3が炉芯管1の
内部に室温で搬送された後、室温から所定の温度まで昇
温が開始され、所定の温度になった後、炉芯管1の内部
の気体を不活性気体から熱処理用気体にかえて目的とす
る熱処理を行なっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図5,図6に示される
ような従来技術の熱処理炉では以下に述べるような問題
点があった。
ような従来技術の熱処理炉では以下に述べるような問題
点があった。
【0006】抵抗加熱を熱源として用いる図5のような
熱処理炉は、通常、800℃から1000℃の高温状態
に常時維持されている。この時半導体基板をボートに搭
載し、炉芯管内部に搬入すると、搬入しただけで半導体
基板表面にシリコン酸化膜が2〜3nm程度形成されて
しまう。これは、半導体基板を炉芯管内部に搬入する
際、炉芯管が高温状態なので、その輻射熱により半導体
基板が搬入途中で昇温し、大気中の酸素または炉芯管内
に巻き込んだ酸素と半導体基板が反応したためである。
今日の半導体製造プロセスでは、半導体基板表面に10
nm以下の極めて薄いシリコン酸化膜の膜厚のばらつき
を最小限、例えば±0.2nm以内に制御して形成する
プロセスが必要である。また、個々の半導体基板表面に
おける膜厚均一性の制御はもちろんのこと、ボートに搭
載された半導体基板の全体にわたる膜厚均一性の制御も
必要である。しかしながら、半導体基板の炉芯管入出に
伴なうこのようなシリコン酸化膜の形成は、目的とする
シリコン酸化膜の膜厚制御を非常に困難にしている。
熱処理炉は、通常、800℃から1000℃の高温状態
に常時維持されている。この時半導体基板をボートに搭
載し、炉芯管内部に搬入すると、搬入しただけで半導体
基板表面にシリコン酸化膜が2〜3nm程度形成されて
しまう。これは、半導体基板を炉芯管内部に搬入する
際、炉芯管が高温状態なので、その輻射熱により半導体
基板が搬入途中で昇温し、大気中の酸素または炉芯管内
に巻き込んだ酸素と半導体基板が反応したためである。
今日の半導体製造プロセスでは、半導体基板表面に10
nm以下の極めて薄いシリコン酸化膜の膜厚のばらつき
を最小限、例えば±0.2nm以内に制御して形成する
プロセスが必要である。また、個々の半導体基板表面に
おける膜厚均一性の制御はもちろんのこと、ボートに搭
載された半導体基板の全体にわたる膜厚均一性の制御も
必要である。しかしながら、半導体基板の炉芯管入出に
伴なうこのようなシリコン酸化膜の形成は、目的とする
シリコン酸化膜の膜厚制御を非常に困難にしている。
【0007】また、半導体製造プロセスには1000℃
を越える高温を必要とする工程がある。これは、例えば
半導体基板中にホウ素(B)またはリン(P)をイオン
にして打込み、これらの元素を半導体基板の奥深く押し
込む工程がそれである。この工程に用いる熱処理炉は1
000℃を越えており、この時ヒータから蒸発したヒー
タの構成元素である金属元素が炉芯管の管壁を拡散し、
炉芯管内に到達して内部の半導体基板を金属汚染すると
いうことがある。半導体基板表面に作り込まれる半導体
集積回路は極めて金属汚染に弱く、pn接合のリークを
引きおこしたり、MOSダイオードの絶縁耐圧を劣化さ
せる等のデバイス特性を著しく劣化させている。
を越える高温を必要とする工程がある。これは、例えば
半導体基板中にホウ素(B)またはリン(P)をイオン
にして打込み、これらの元素を半導体基板の奥深く押し
込む工程がそれである。この工程に用いる熱処理炉は1
000℃を越えており、この時ヒータから蒸発したヒー
タの構成元素である金属元素が炉芯管の管壁を拡散し、
炉芯管内に到達して内部の半導体基板を金属汚染すると
いうことがある。半導体基板表面に作り込まれる半導体
集積回路は極めて金属汚染に弱く、pn接合のリークを
引きおこしたり、MOSダイオードの絶縁耐圧を劣化さ
せる等のデバイス特性を著しく劣化させている。
【0008】上述した酸化膜厚制御および金属汚染は、
赤外線ランプを熱源として用いる図6のような熱処理炉
を用いることによって解決されているが、一方、赤外線
ランプ型熱処理炉は半導体基板の温度制御が非常に難し
いという問題点がある。赤外線ランプを用いた熱処理炉
は、ランプから出た赤外線を半導体基板に吸収させ熱に
変換するのであるが、半導体基板表面の温度を測定する
のが極めて難しい。そこで一般には、シリコンのブロッ
クに熱電対を差し込んで、シリコンブロックに赤外線を
吸収させ、昇温したシリコンブロックの温度を熱電対で
測定してその温度を半導体基板の温度としていた。しか
し、シリコンブロックと半導体基板とでは型状が異なる
ことから赤外線の吸収率が異なり、また、熱容量も異な
るために熱電対で測定したシリコンブロックの温度と半
導体基板表面の温度には大きな温度差が存在する可能性
がある。
赤外線ランプを熱源として用いる図6のような熱処理炉
を用いることによって解決されているが、一方、赤外線
ランプ型熱処理炉は半導体基板の温度制御が非常に難し
いという問題点がある。赤外線ランプを用いた熱処理炉
は、ランプから出た赤外線を半導体基板に吸収させ熱に
変換するのであるが、半導体基板表面の温度を測定する
のが極めて難しい。そこで一般には、シリコンのブロッ
クに熱電対を差し込んで、シリコンブロックに赤外線を
吸収させ、昇温したシリコンブロックの温度を熱電対で
測定してその温度を半導体基板の温度としていた。しか
し、シリコンブロックと半導体基板とでは型状が異なる
ことから赤外線の吸収率が異なり、また、熱容量も異な
るために熱電対で測定したシリコンブロックの温度と半
導体基板表面の温度には大きな温度差が存在する可能性
がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の熱処理炉は、炉
芯管の周囲に赤外線ランプを配置し、赤外線ランプと炉
芯管に搬入された半導体基板との間に赤外線を吸収する
均熱板を設けている。その作用としては、赤外線ランプ
から出た赤外線を均熱板に全て吸収させ、均熱板におい
て赤外線の光エネルギーを熱エネルギーに変換する。そ
して均熱板が昇温することにより炉芯管内部を昇温させ
る。さらに、この均熱板の温度コントロールを行なうこ
とによって、炉芯管内部の温度管理を行なうことにして
いる。
芯管の周囲に赤外線ランプを配置し、赤外線ランプと炉
芯管に搬入された半導体基板との間に赤外線を吸収する
均熱板を設けている。その作用としては、赤外線ランプ
から出た赤外線を均熱板に全て吸収させ、均熱板におい
て赤外線の光エネルギーを熱エネルギーに変換する。そ
して均熱板が昇温することにより炉芯管内部を昇温させ
る。さらに、この均熱板の温度コントロールを行なうこ
とによって、炉芯管内部の温度管理を行なうことにして
いる。
【0010】
【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は本発明の第1の実施例である。本実施例は、
炉芯管1の外周囲に赤外線ランプ2を配置し、ボート4
に搭載され炉芯管1内に搬入された半導体基板3との間
に赤外線を吸収する均熱板6を設けている。次に動作に
ついて説明する。半導体基板3をボート4に搭載し、炉
芯管1の内部へ搬入する。この時、炉芯管1の内部は窒
素等の不活性気体が導入されている。半導体基板3,ボ
ート4が炉芯管1の内部に搬入されると、赤外線ランプ
2を照光する。赤外線ランプ2からの赤外光は均熱板6
により吸収され、均熱板6が昇温する。本実施例では均
熱板6は約1mmのSiC(シリコンカーバイト)を使
用した。尚、シリコン(Si)でもよい。さらに、この
均熱板6に熱電対を接続してある。
る。図1は本発明の第1の実施例である。本実施例は、
炉芯管1の外周囲に赤外線ランプ2を配置し、ボート4
に搭載され炉芯管1内に搬入された半導体基板3との間
に赤外線を吸収する均熱板6を設けている。次に動作に
ついて説明する。半導体基板3をボート4に搭載し、炉
芯管1の内部へ搬入する。この時、炉芯管1の内部は窒
素等の不活性気体が導入されている。半導体基板3,ボ
ート4が炉芯管1の内部に搬入されると、赤外線ランプ
2を照光する。赤外線ランプ2からの赤外光は均熱板6
により吸収され、均熱板6が昇温する。本実施例では均
熱板6は約1mmのSiC(シリコンカーバイト)を使
用した。尚、シリコン(Si)でもよい。さらに、この
均熱板6に熱電対を接続してある。
【0011】均熱板6が昇温するにつれて、炉芯管1の
内部も昇温していく。炉芯管1の内部が所定の温度にな
ったら、炉芯管1の内部を熱処理用の気体例えば、酸化
処理の場合には酸素に入れかえ、所定の時間熱処理をす
る。熱処理終了後、炉芯管1の内部の気体を再び窒素等
の不活性気体に置換し、赤外線ランプ2を消し、そのま
ま半導体基板3を徐冷する。その後、半導体基板3、ボ
ート4を炉芯管1から搬出して熱処理は終了する。なお
参考として、図3に950℃で酸素を使用し、シリコン
酸化膜を形成した時の本実施例と従来の抵抗加熱炉とを
比較したグラフを示す。本実施例は均熱板の温度制御が
容易となることから、熱処理時間(炉芯管1内部の気体
を不活性気体から酸化のための気体に置換してからの時
間)に比例してゼロから任意の膜厚にシリコン酸化膜を
形成できる。
内部も昇温していく。炉芯管1の内部が所定の温度にな
ったら、炉芯管1の内部を熱処理用の気体例えば、酸化
処理の場合には酸素に入れかえ、所定の時間熱処理をす
る。熱処理終了後、炉芯管1の内部の気体を再び窒素等
の不活性気体に置換し、赤外線ランプ2を消し、そのま
ま半導体基板3を徐冷する。その後、半導体基板3、ボ
ート4を炉芯管1から搬出して熱処理は終了する。なお
参考として、図3に950℃で酸素を使用し、シリコン
酸化膜を形成した時の本実施例と従来の抵抗加熱炉とを
比較したグラフを示す。本実施例は均熱板の温度制御が
容易となることから、熱処理時間(炉芯管1内部の気体
を不活性気体から酸化のための気体に置換してからの時
間)に比例してゼロから任意の膜厚にシリコン酸化膜を
形成できる。
【0012】次に、本実施例の炉芯管を用いて熱処理す
る時の清浄度について説明する。図4は本実施例と従来
の抵抗加熱炉とを参考のために比較したグラフで、11
00℃で酸素と窒素を用いて4時間熱処理した後、半導
体基板表面に付着した金属不純物を原子吸光分析法で分
析したものである。前処理として、弗化水素の蒸気を半
導体表面の全面にあて、その後弗化水素1%および過酸
化水素を1%を含有した純水300μlで前記半導体表
面を十分になぞった後、純水の全量を回収し、前記分析
法で分析した。本実施例の熱処理炉を用いると、抵抗加
熱を使用した時のようにヒータからの金属元素の蒸発が
ない上、さらに均熱板を使用しているので高温、長時間
の熱処理を行なっても炉芯管内部の金属汚染がなく、極
めて清浄度の高い熱処理ができる。
る時の清浄度について説明する。図4は本実施例と従来
の抵抗加熱炉とを参考のために比較したグラフで、11
00℃で酸素と窒素を用いて4時間熱処理した後、半導
体基板表面に付着した金属不純物を原子吸光分析法で分
析したものである。前処理として、弗化水素の蒸気を半
導体表面の全面にあて、その後弗化水素1%および過酸
化水素を1%を含有した純水300μlで前記半導体表
面を十分になぞった後、純水の全量を回収し、前記分析
法で分析した。本実施例の熱処理炉を用いると、抵抗加
熱を使用した時のようにヒータからの金属元素の蒸発が
ない上、さらに均熱板を使用しているので高温、長時間
の熱処理を行なっても炉芯管内部の金属汚染がなく、極
めて清浄度の高い熱処理ができる。
【0013】次に、本発明の第2の実施例について述べ
る。図2は本実施例の断面図である。炉芯管1aは縦型
炉芯管であり、ボート4aは半導体基板3を水平に収納
できる。赤外線ランプ2,均熱板6は第1実施例と同様
のものを使用している。第1の実施例では横型炉に適用
した例であるが、本実施例では、縦型炉に適用した場合
である。半導体製造プロセスにおいて、使用される半導
体基板は6インチから8インチ、10インチへと大口径
化していく。それに伴なって製造装置も大型化していく
が、熱処理炉においては横型炉より縦型炉が多用されて
いる。それは縦型炉を使用することにより、装置単位面
積当りの製造コストを下げることが可能となるからであ
る。本実施例は縦型炉を用いることにより、製造コスト
を下げるのみならず、高清浄でかつ製造プロセスにおけ
る酸化膜厚の制御性が向上し、製品の製造歩留り、およ
び製品の信頼性を向上できる。
る。図2は本実施例の断面図である。炉芯管1aは縦型
炉芯管であり、ボート4aは半導体基板3を水平に収納
できる。赤外線ランプ2,均熱板6は第1実施例と同様
のものを使用している。第1の実施例では横型炉に適用
した例であるが、本実施例では、縦型炉に適用した場合
である。半導体製造プロセスにおいて、使用される半導
体基板は6インチから8インチ、10インチへと大口径
化していく。それに伴なって製造装置も大型化していく
が、熱処理炉においては横型炉より縦型炉が多用されて
いる。それは縦型炉を使用することにより、装置単位面
積当りの製造コストを下げることが可能となるからであ
る。本実施例は縦型炉を用いることにより、製造コスト
を下げるのみならず、高清浄でかつ製造プロセスにおけ
る酸化膜厚の制御性が向上し、製品の製造歩留り、およ
び製品の信頼性を向上できる。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、炉芯管の
周囲に赤外線ランプを配置し、赤外線ランプと炉芯管内
に搬入された半導体基板との間に赤外線を吸収する均熱
板を設けることによって半導体基板の温度制御が容易と
なり、シリコン酸化膜厚のゼロからの制御が可能とな
る。また、抵抗加熱のようにヒータからの金属元素の蒸
発がないので、高温かつ長時間の熱処理でも高清浄な熱
処理が可能となる。これらによって、製造プロセスにお
ける酸化膜厚の制御性が向上し、かつ高清浄な製造プロ
セスを実現できるので、製品の製造歩留りの向上および
製品の信頼性を向上させることができるという効果があ
る。
周囲に赤外線ランプを配置し、赤外線ランプと炉芯管内
に搬入された半導体基板との間に赤外線を吸収する均熱
板を設けることによって半導体基板の温度制御が容易と
なり、シリコン酸化膜厚のゼロからの制御が可能とな
る。また、抵抗加熱のようにヒータからの金属元素の蒸
発がないので、高温かつ長時間の熱処理でも高清浄な熱
処理が可能となる。これらによって、製造プロセスにお
ける酸化膜厚の制御性が向上し、かつ高清浄な製造プロ
セスを実現できるので、製品の製造歩留りの向上および
製品の信頼性を向上させることができるという効果があ
る。
【図1】本発明の第1の実施例の断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例の断面図である。
【図3】本発明の第1の実施例の効果を示す参考図であ
る。
る。
【図4】本発明の第1の実施例の効果を示す参考図であ
る。
る。
【図5】従来の抵抗加熱型熱処理炉を示す断面図であ
る。
る。
【図6】従来の赤外線ランプ型熱処理炉を示す断面図で
ある。
ある。
1,1a 炉芯管 2 赤外線ランプ 3 半導体基板 4,4a ボート 5 ヒータ 6 均熱板
Claims (1)
- 【請求項1】 炉芯管の周囲に配置された赤外線ランプ
を加熱源として用いる熱処理炉において、赤外線ランプ
と炉芯管内に搬入された熱処理すべき半導体基板との間
に赤外線を吸収する均熱板を設けたことを特徴とする熱
処理炉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20074092A JPH0653223A (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 熱処理炉 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20074092A JPH0653223A (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 熱処理炉 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0653223A true JPH0653223A (ja) | 1994-02-25 |
Family
ID=16429384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20074092A Withdrawn JPH0653223A (ja) | 1992-07-28 | 1992-07-28 | 熱処理炉 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0653223A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6310328B1 (en) * | 1998-12-10 | 2001-10-30 | Mattson Technologies, Inc. | Rapid thermal processing chamber for processing multiple wafers |
JP2008138986A (ja) * | 2006-12-05 | 2008-06-19 | Mitsubishi Materials Corp | 熱処理用シリコンプレートおよび熱処理炉 |
-
1992
- 1992-07-28 JP JP20074092A patent/JPH0653223A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6310328B1 (en) * | 1998-12-10 | 2001-10-30 | Mattson Technologies, Inc. | Rapid thermal processing chamber for processing multiple wafers |
US6610967B2 (en) | 1998-12-10 | 2003-08-26 | Mattson Technology, Inc. | Rapid thermal processing chamber for processing multiple wafers |
US6727474B2 (en) | 1998-12-10 | 2004-04-27 | Mattson Technology, Inc. | Rapid thermal processing chamber for processing multiple wafers |
JP2008138986A (ja) * | 2006-12-05 | 2008-06-19 | Mitsubishi Materials Corp | 熱処理用シリコンプレートおよび熱処理炉 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |