JPH0727874B2 - 半導体ウエハの熱処理装置 - Google Patents

半導体ウエハの熱処理装置

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JPH0727874B2
JPH0727874B2 JP59272848A JP27284884A JPH0727874B2 JP H0727874 B2 JPH0727874 B2 JP H0727874B2 JP 59272848 A JP59272848 A JP 59272848A JP 27284884 A JP27284884 A JP 27284884A JP H0727874 B2 JPH0727874 B2 JP H0727874B2
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reaction tube
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wafer
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武雄 田中
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、反応管内に配列された複数の半導体ウエハの
処理温度の均一化に好適な半導体ウエハの熱処理装置に
関するものである。
〔従来の技術〕
従来のこの種の装置は、第4図に示すように、ほぼ円筒
状の反応管1と、その周囲に同軸的に設けられた熱処理
用ヒータ2とで主構成をなし、複数の半導体ウエハ3を
反応管1一端側のウエハ出入口1aから反応管1内に管軸
方向に配列して挿入し、反応管1他端側のガス導入口1b
から処理ガス(図示せず)を導入し、ヒータ2で熱処理
するものであった。
このような従来装置において、配列された複数のウエハ
3の管軸方向での処理温度の均一化のためには次のよう
な手段が採られていた。すなわち、前記ヒータ2を3分
割構成とし、そのうち1つを反応管1の管軸方向中央部
に主ヒータ2aとして、残りの2つを主ヒータ2aの両側に
補正用ヒータ2b,2cとして各々配置する。そして、設定
温度と主ヒータ2a配置個所に対応する反応管1部分の測
定温度とを比較して主ヒータ2aの発熱量を制御し、かつ
上記測定温度と補正用ヒータ2b,2c配置個所に対応する
反応管1部分の測定温度とを比較して補正用ヒータ2b,2
cの発熱量を制御することで反応管1内全体の温度制御
を行い、反応管1の管軸方向の温度分布を一様としてウ
エハ3の処理温度を均一化するものであった。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところでこの種の装置は、一般に、ヒータ2外周部及び
ガス導入口1b側の端には断熱材4が覆われているが、ウ
エハ出入口1a側の端部にはウエハ出入口1aを開閉する通
常、石英製の蓋体5があるだけで断熱材4で覆われてい
ない。このため特開昭56−153728号公報第2図に示すよ
うに、反応管1外面温度は、通常、端部が中央部に比べ
て低い。これは、熱源(ヒータ2など)が反応管1周囲
に同軸的に設けられ、端面側(ウエハ出入口1a及びガス
導入口1b側)には設けられていないことによるが、これ
に伴って反応管1内の中央部にあるウエハ3側から特に
蓋体5側に向かう輻射伝熱による熱損失(輻射損失)が
生じる。この輻射損失は反応管1内の温度均一化を阻害
する大きな要因であり、特に反応管1内に配列された複
数のウエハ3間の管軸方向の温度均一性を大きく左右さ
せるものである。
このため例えばウエハ3と蓋体5の間に輻射伝熱遮へい
板(2次放射体)を設け、上記輻射損失を少なくする方
法が考えられている(前掲特開昭56−153728号公報参
照)。又、特開昭51−79579号公報には、横長の加熱炉
内に被加熱処理物体を挿入し、加熱炉の表面に設けた加
熱手段によって物体を加熱するように、加熱炉の一端に
蓋を設け、この蓋の加熱炉側に熱反射板を取付け、かつ
蓋内は減圧空間を設けるように構成することが開示され
ている。実開昭59−143042号公報には、両側端より被熱
処理板又は処理ガスを送入する横型熱処理炉の熱処理炉
周囲に加熱ヒータを具備し、かつ熱処理炉前後の両端部
にも開閉可能な加熱ヒータを設けることが開示されてい
る。又、特開昭52−22477号公報には、銅の含有量が20p
pm以下で、かつアルカリ金属の含有量が100rpm以下の炭
化珪素および遊離珪素からなるガス不透過性のSiC−Si
系金属の均熱管のことが開示されている。
しかしながら上述方法は、単に蓋体5側からの輻射伝熱
を遮へい板によって防ぐことのみ考慮したもので、ウエ
ハ3出入時の蓋体5開閉による反応管1の温度低下につ
いては考慮されておらず、従って未だ次のような問題点
があった。すなわち、ウエハ3を反応管1内に挿入する
ことにより一時的に反応管1の温度が低下する。第5図
は上述従来装置におけるウエハ3の反応管1への挿入開
始後の反応管1の温度変化を中央部(線イで示す)とウ
エハ出入口1a側(線ロで示す)に分けて測定した結果を
示すグラフである。このグラフから明らかなように、従
来装置では、中央部温度に比べてウエハ出入口1a側の温
度が著しく低下しており、反応管1の管軸方向の温度分
布が著しく不均一で、また均一化のための温度回復に長
時間要し、さらにウエハ3面上での温度分布も不均一に
なりやすいなどの問題があった。又、特開昭51−79579
号公報、実開昭59−143042号公報、特開昭52−22477号
公報に開示のものは、いずれもウエハの挿入位置に応じ
てヒータの挿入位置を変化して均一加熱を行うこと、蓋
体の半径方向において加熱の疎密を調整して均一加熱を
行うこと、蓋体を反応管の中にウエハを入れても熱処理
雰囲気の汚染を防止することについては配慮されていな
いものである。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、ウエハ出入時での反応管の管軸方向温度分布の
不均一をより低減でき、かつ均一化が短時間で行え、さ
らにウエハ面上での温度分布もより簡単に均一化できる
半導体ウエハの熱処理装置を提供することを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明の半導体ウエハの熱
処理装置は、複数の半導体ウエハを反応管内の管軸方向
に配列挿入して反応管周囲の熱処理用ヒータにより熱処
理する装置におて、前記反応管の管軸方向に線材で形成
される半導体ウエハ出入口側加熱用ヒータと該ウエハ出
入口側加熱用ヒータと前記半導体ウエハとの間に熱伝導
率の高いアルミナもしくは炭化ケイ素からなる材料で形
成される均熱板とをケースによって囲むように蓋体を形
成し、該蓋体を前記反応管の内部に挿入可能に構成した
ことを特徴とするものである。
〔作用〕
上記のように構成しているので、蓋体に設けられたウエ
ハ出入口側加熱用ヒータをウエハの出入時に、例えば温
度測定器による測定温度により適宜通電制御し、反応管
のウエハ出入口側の温度低下を極力抑え、反応管の管軸
方向の温度分布の不均一をより低減し、また均一化に要
する時間を短縮するようにすることができる。
又、上記均熱板は、ヒータによる蓋体5の反応管内方側
端面(蓋体5内面)の温度を均一化し、高温に耐え、熱
伝導率の高いアルミナや炭化けい素などからなるので、
ヒータから粒子が飛来し、ウエハに付着するのを防止で
きる。又、ヒータ及び均熱板を具備しているケースを反
応管の中に挿入可能に構成しているので、ウエハの挿入
位置に応じてヒータの挿入位置を変化できるため、均一
加熱にすぐれている。又、蓋体のヒータを線材で形成し
ているので、蓋板の半径方向において加熱の疎密を調整
することができ均一加熱にすぐれている。又、蓋体が上
記の均熱板を具備しケースによって囲まれているため、
反応管の中にウエハを入れても熱処理雰囲気を汚染する
ことがない。
〔実施例〕
以下第1図〜第3図を参照して本発明の実施例を説明す
る。第1図は本発明による半密体ウエハの熱処理装置の
一実施例の要部を示す側断面図で、図中1,1a及び3は各
々第4図と同様である。また、5も第4図と同様に蓋体
を示すが、ここでは反応管1内の熱処理雰囲気の汚染防
止のための石英などからなる外ケース5a内に、反応管1
内方側から、均熱板5b,ウエハ出入口1a側加熱用ヒータ5
c,熱遮へい板5d及び断熱材5eの順で配置してなる。この
場合、上記均熱板5bは、ヒータ5cによる蓋体5の反応管
1内方側端面(蓋体5内面)の温度を均一化するための
もので、高温に耐え、熱伝導率の高いアルミナや炭化け
い素などからなる。また熱遮へい板5dは、ヒータ5cの熱
が反応管1外方に逃げるのを防ぐためのもので、断熱材
を用いてもよく、あるいは反射率の高い材料を用いて輻
射伝熱を遮断するようにしたものでもよい。
6は、蓋体5部分の温度を測定する温度測定器である。
すなわち本発明装置は、蓋体5にウエハ出入口側加熱用
ヒータ5cを設け、これをウエハ3の出入時に、例えば温
度測定器6による測定温度により適宜通電制御し、反応
管1のウエハ出入口1a側の温度低下を極力抑え、反応管
1の管軸方向の温度分布の不均一をより低減し、また均
一化に要する時間を短縮するようにしたものである。
なお、前記蓋体5内面において、径方向に温度差をもた
せたいときには、均熱板5bを除去し、かつ上記ヒータ5c
を線材で形成して蓋体5内面と平行な面に配線し、その
配線路の相互間距離に、蓋体5の径方向について適宜疎
密を設ければよい。例えば、第2図(a),(c)に示
すようにヒータ5c配線路に疎密を設ければ、第2図
(b),(d)に示すように蓋体5の半径方向に温度差
をもたせることができ、ウエハ3面上での温度分布の均
一化調整に有効である。この場合、ヒータ5cを分割構成
してもよい。
次に上記ヒータ5cの制御の具体例を第3図に基づき説明
する。第3図において、7は温度測定器、8はヒータ発
熱量制御器である。その他、第1図及び第4図と同一符
号は同一又は相当部分を示す、すなわち図示例では、反
応管1のウエハ出入口側補正用ヒータ2b対応部分の温度
を測定する温度測定器7の出力と、蓋体5部分の温度を
測定する温度測定器6の出力とを制御器8に送り、制御
器8で比較演算してその演算結果によりヒータ5cの発熱
量を決定し、その発熱量に応じてヒータ5cに通電するも
のである。この制御は、例えば図中A,B,C各位置の温度
が等しくなるようにしてもよく、また、ウエハ3面の温
度分布がより均一化されるのに好適なA,B,C各位置の温
度分布が得られるようにしてもよい。さらに、制御をよ
り高精度に行うために、温度測定器6,7を各々複数個設
けてもよい。
〔発明の効果〕
「以上述べたように本発明によれば、ウエハ出入時での
反応管の管軸方向温度分布の不均一をより低減でき、か
つ均一化が短時間で行え、さらにウエハ面上での温度分
布もより簡単に均一化できるなどの効果がある。又、熱
処理時に上記の均熱板を設けているので、ヒータから粒
子が飛来し、ウエハに付着するのを防止できる効果があ
る。又、ヒータ及び均熱板を具備しているケースを反応
管の中に挿入可能に構成しているので、ウエハの挿入位
置に応じてヒータの挿入位置を変化できるため、均一加
熱にすぐれている。又、蓋体のヒータを線材で形成して
いるので、蓋体の半径方向において加熱の疎密を調整す
ることができ均一加熱にすぐれている。又、蓋体が上記
の均熱板を具備しケースによって囲まれているため、反
応管の中にウエハを入れても熱処理雰囲気を汚染するこ
とがない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による半導体ウエハの熱処理装置の一実
施例の要部を示す側断面図、第2図は第1図中のヒータ
の配線例と温度分布を示す図、第3図は本発明装置の他
の実施例を示す図、第4図は従来装置の側断面図、第5
図は同装置におけるウエハ挿入時の反応管温度変化を示
すグラフである。 1……反応管、1a……ウエハ出入口、1b……ガス導入
配、2……熱処理用ヒータ、3……半導体ウエハ、4…
…断熱材、5……蓋体、5a……外ケース、5b……均熱
板、5c……ウエハ出入口側加熱用ヒータ、5d……熱遮へ
い板、5e……断熱材、6,7……温度測定器、8……ヒー
タ発熱量制御装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−95917(JP,A) 特開 昭60−79729(JP,A) 実開 昭59−143042(JP,U)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の半導体ウエハを反応管内の管軸方向
    に配列挿入して反応管周囲の熱処理用ヒータにより熱処
    理する装置において、前記反応管の管軸方向に線材で形
    成される半導体ウエハ出入口側加熱用ヒータと該ウエハ
    出入口側加熱用ヒータと前記半導体ウエハとの間に熱伝
    導率の高いアルミナもしくは炭化ケイ素からなる材料で
    形成される均熱板とをケースによって囲むように蓋体を
    形成し、該蓋体を前記反応管の内部に挿入可能に構成し
    たことを特徴とする半導体ウエハの熱処理装置。
  2. 【請求項2】前記ウエハ出入口側加熱用ヒータは、その
    発熱量が、前記蓋体部分での測定温度と、前記熱処理用
    ヒータが設けられていた前記反応管部分での測定温度と
    の比較演算結果により制御されることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項に記載の半導体ウエハの熱処理装置。
JP59272848A 1984-12-26 1984-12-26 半導体ウエハの熱処理装置 Expired - Lifetime JPH0727874B2 (ja)

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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3028237U (ja) * 1996-02-21 1996-08-30 株式会社丸善製作所 挟持具

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