JPH07326592A - 半導体装置の製造装置及び製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造装置及び製造方法

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JPH07326592A
JPH07326592A JP6117046A JP11704694A JPH07326592A JP H07326592 A JPH07326592 A JP H07326592A JP 6117046 A JP6117046 A JP 6117046A JP 11704694 A JP11704694 A JP 11704694A JP H07326592 A JPH07326592 A JP H07326592A
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heater
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浩 川本
Ichiro Katakabe
一郎 片伯部
Takeshi Okuda
毅 奥田
Kenji Doi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、反応室を冷却する冷却速度を各温
度範囲においてコントロ−ルできる半導体装置の製造装
置を提供する。 【構成】反応室11の外側に均熱管14を設け、均熱管14の
外側に加熱ヒ−タ15を設け、ヒ−タ15と均熱管14との間
に第１のガス経路17を設ける。ヒ−タ15の外側に断熱材
19を設け、断熱材19とヒ−タ15との間に第２のガス経路
21を設ける。第１の経路17の一端17a を第１のブロワ−
24に接続し、第２の経路21の一端21a を第２のブロワ−
27に接続し、第２の経路21の他端21b をブロワ−24,27
に接続し、ブロワ−24,27 を制御手段29に接続し、制御
手段29を内部熱電対30a に接続し、熱電対30a を反応室
11内に挿入する。第１の経路17内に外部熱電対30b 〜30
e を挿入し、制御手段29に記憶部29a を設け、記憶部29
a に冷却特性の入力デ−タを入力している。従って、反
応室を冷却する冷却速度を各温度範囲において制御でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体基板を熱処理
する際、この半導体基板におけるスリップ等の欠陥の発
生を防止すると共に、各半導体基板の冷却速度を均一に
した半導体装置の製造装置及び製造方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図９は、従来の半導体装置の製造装置を
示す構成図である。反応室チュ−ブ１内には、複数の半
導体ウェ−ハ２を載置するウェ−ハ装着治具３が設けら
れている。この反応室チュ−ブ１の外側には加熱ヒ−タ
４が設けられており、このヒ−タ４と反応室チュ−ブ１
との間には矢印５の方向に図示せぬ冷却用のガスを通す
ための冷却用ガス経路６が設けられている。この冷却用
ガス経路６の一端６ａは、第１のチュ−ブ７によりブロ
ワ−８を介してラジエタ−９と接続されている。このラ
ジエタ−９は第２のチュ−ブ１０により冷却用ガス経路
６の他端６ｂと接続されている。
【０００３】上記構成において、先ず、ウェ−ハ装着治
具３には複数の半導体ウェ−ハ２が装着され、これら半
導体ウェ−ハ２はウェ−ハ装着治具３と共に反応室チュ
−ブ１の内部に挿入される。この後、前記半導体ウェ−
ハ２には半導体装置の製造工程における所定の熱処理が
行われる。
【０００４】次に、半導体ウェ−ハ２の温度を降温する
ため、ブロワ−８が作動されることにより、冷却用ガス
経路６に図示せぬ冷却用のガスが矢印５の方向に強制的
に流される。この後、冷却用ガス経路６を通ることによ
り温度が上昇したガスは、ラジエタ−９により冷却され
る。そして、この冷却されたガスは、第２のチュ−ブ１
０を通って、再び冷却用ガス経路６に入れられる。この
ようにして、ヒ−タ４の内側面及び反応室チュ−ブ１の
外側面が冷却されることにより、反応室チュ−ブ１内の
半導体ウェ−ハ２は冷却される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
半導体装置の製造装置では、装置の稼働効率を向上させ
る場合又は素子のジャンクション制御を目的に冷却時に
エア−ブロ−による急冷を行う場合、より効率を上げる
ために空冷用ブロワ−の容量を増加させて対応してい
た。このような対応では、例えば８００℃〜１２００℃
のエリアでの冷却速度を速くすることは可能であるが、
８００℃以下のエリアでのそれを速くすることはできな
い。これに対して、ウェ−ハの面内温度差によるスリッ
プの発生率は、これとは逆の傾向がある。すなわち、冷
却速度を同じにした場合、８００℃〜１２００℃の高温
のエリアではスリップが発生し、８００℃以下の低温の
エリアではスリップが発生しないという傾向にある。し
たがって、上記従来の製造装置では、高温のエリアでの
冷却速度のコントロ−ルを適切に行うことができないた
め、冷却速度を上げると、半導体ウェ−ハにスリップが
発生する。
【０００６】また、上記製造装置では、冷却用ガス経路
６の下部から上部に向けて冷却用のガスを流す構成とし
ているため、反応室チュ−ブ１内の下部に装着している
半導体ウェ−ハ２の冷却速度がその上部に装着している
ウェ−ハ２のそれより大きくなる。このような反応室チ
ュ−ブ１内の冷却速度のばらつきにより、ウェ−ハ２の
相互間における半導体装置の特性が変動するという問題
が起こる。
【０００７】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その第１の目的は、反応室を冷却す
る冷却速度を各温度範囲においてコントロ−ルできる半
導体装置の製造装置及び製造方法を提供することにあ
る。第２の目的は、反応室内において冷却速度を均一に
した半導体装置の製造装置及び製造方法を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するため、半導体ウェ−ハに所定の熱処理を行う反
応室と、前記反応室の外側に設けられた加熱手段と、前
記反応室の外側に設けられた保温手段と、前記反応室と
前記加熱手段との間に設けられた第１の冷却用ガス経路
と、前記加熱手段と前記保温手段との間に設けられた第
２の冷却用ガス経路と、前記第１及び第２の冷却用ガス
経路それぞれに所定のガスを流すことにより、前記反応
室を冷却する冷却手段と、前記冷却手段を制御する制御
手段と、を具備することを特徴としている。
【０００９】また、前記制御手段は、前記反応室が特定
の冷却速度で冷却されるように、前記冷却手段を制御す
るものであることを特徴としている。また、前記制御手
段は、前記冷却手段により前記反応室を冷却する際の冷
却速度が前記半導体ウェ−ハに欠陥が生じない速度とな
るように制御するものであることを特徴としている。
【００１０】また、ウェ−ハに所定の熱処理を行う反応
室と、前記反応室の外側に設けられたヒ−タと、前記反
応室の外側に設けられた断熱材と、前記反応室と前記ヒ
−タとの間に設けられた第１の冷却用ガス経路と、前記
ヒ−タと前記断熱材との間に設けられた第２の冷却用ガ
ス経路と、前記反応室を冷却する際に、前記第１及び第
２の冷却用ガス経路それぞれに所定のガスを流すブロワ
−と、前記反応室が特定の冷却速度で冷却されるよう
に、前記冷却手段を制御する制御手段と、を具備するこ
とを特徴としている。
【００１１】また、ウェ−ハに所定の熱処理を行う反応
室と、前記反応室の外側に設けられたヒ−タと、前記反
応室の外側に設けられた断熱材と、前記反応室と前記ヒ
−タとの間に設けられた第１の冷却用ガス経路と、前記
ヒ−タと前記断熱材との間に設けられた第２の冷却用ガ
ス経路と、前記反応室を冷却する際に、前記第１及び第
２の冷却用ガス経路それぞれに所定のガスを流すブロワ
−と、前記ブロワ−に接続されたインバ−タと、前記イ
ンバ−タを制御することにより、前記反応室を冷却する
際の冷却速度を制御する制御手段と、を具備することを
特徴としている。
【００１２】また、ウェ−ハに所定の熱処理を行う反応
室と、前記反応室の外側に設けられたヒ−タと、前記反
応室の外側に設けられた断熱材と、前記反応室と前記ヒ
−タとの間に設けられた第１の冷却用ガス経路と、前記
ヒ−タと前記断熱材との間に設けられた第２の冷却用ガ
ス経路と、前記反応室を冷却する際に、前記第１及び第
２の冷却用ガス経路それぞれに所定のガスを流すブロワ
−と、前記第１及び第２の経路それぞれを開閉させるシ
ャッタ−と、前記反応室を冷却する際の冷却速度を制御
する制御手段と、を具備することを特徴としている。
【００１３】また、複数の半導体ウェ−ハが挿入されて
いる反応室チュ−ブと、そのチュ−ブの外側に設けられ
たヒ−タと、そのヒ−タの外側に設けられた断熱材とが
あって、前記反応室チュ−ブと前記ヒ−タとの間に冷却
用ガスを所定の方向に流すと共に、前記ヒ−タと前記断
熱材との間に冷却用ガスを前記所定の方向と逆の方向に
流すことを特徴としている。
【００１４】
【作用】この発明は、反応室と加熱手段との間に第１の
冷却用ガス経路を設け、前記加熱手段と保温手段との間
に第２の冷却用ガス経路を設け、第１及び第２の冷却用
ガス経路それぞれに所定のガスを流すことにより、前記
反応室を冷却する構成としている。この冷却の際、冷却
手段を制御手段によって制御することにより、反応室内
の冷却速度を各温度範囲においてコントロ−ルすること
ができる。
【００１５】また、第２の冷却用ガス経路のガスの進行
方向を第１の冷却用ガス経路のそれに対して逆方向とす
ることにより、反応室内の各領域における冷却速度を均
一にすることができる。つまり、第１、第２の冷却用ガ
ス経路それぞれのガスの進行方向を同一方向とすると、
前記冷却用ガス経路において、ガスが吸気される側の冷
却速度が速くなり、ガスが排気される側の冷却速度が遅
くなるのに対して、前記ガスの進行方向を逆方向とする
と、反応室内の各領域における冷却速度を均一にするこ
とができる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明を実施例によ
り説明する。図１は、この発明の第１の実施例による半
導体装置の製造装置を示す構成図である。石英又はＳｉ
Ｃからなる反応室チュ−ブ１１内には、複数の半導体ウ
ェ−ハ１２を載置するウェ−ハ載置台１３が設けられて
いる。前記反応室チュ−ブ１１の外側には均熱管１４が
設けられている。この均熱管１４の外側には均熱管１４
を覆うように加熱ヒ−タ１５が設けられており、このヒ
−タ１５と均熱管１４との間には第１の矢印１６の方向
に図示せぬ冷却用のガスを通すための第１の冷却用ガス
経路１７が設けられている。前記加熱ヒ−タ１５の下に
は断熱クロス１８が設けられている。前記加熱ヒ−タ１
５の外側及び均熱管１４の上には断熱材１９が設けられ
ており、この断熱材１９と加熱ヒ−タ１５との間には第
２の矢印２０の方向に図示せぬ冷却用のガスを通すため
の第２の冷却用ガス経路２１が設けられている。
【００１７】前記第１の冷却用ガス経路１７の一端１７
ａは、第１のチュ−ブ２２により第１のラジエタ−２３
を介して第１のブロワ−２４と接続されている。前記第
２の冷却用ガス経路２１の一端２１ａは、第２のチュ−
ブ２５により第２のラジエタ−２６を介して第２のブロ
ワ−２７と接続されている。前記第２の冷却用ガス経路
２１の他端２１ｂは、第３のチュ−ブ２８により第１及
び第２のブロワ−２４、２７と接続されている。これら
第１及び第２のブロワ−２４、２７は制御手段２９に接
続されており、この制御手段２９は内部熱電対３０ａと
接続されている。この内部熱電対３０ａは、反応室チュ
−ブ１１内の温度を測定するために、このチュ−ブ１１
内に挿入されている。前記第１の冷却用ガス経路１７内
には、この第１の経路１７内の温度を測定するために、
第１乃至第４の外部熱電対３０ｂ〜３０ｅが挿入されて
いる。
【００１８】前記制御手段２９には記憶部２９ａが設け
られており、この記憶部２９ａには後述する冷却特性の
入力デ−タが入力されている。この冷却特性とは、反応
室チュ−ブ１１を冷却する際の冷却時間と内部熱電対３
０ａにより測定された反応室チュ−ブ１１内の温度との
特定の関係である。
【００１９】図２は、この発明及び従来それぞれの半導
体装置の製造装置の冷却特性および半導体ウェ−ハにス
リップ等の組成変形が生じる冷却特性の境界を示すもの
である。このスリップは、半導体ウェ−ハにおける中央
部と周辺部との温度差により生じるものである。参照符
号３２は、この発明の半導体装置の製造装置において半
導体ウェ−ハにスリップ等の欠陥が発生する冷却特性の
境界となる冷却時間と反応室チュ−ブ内の温度との関係
を示すもの、即ちシミュレ−ションにより出されたスリ
ップ発生時の半導体ウェ−ハの各外周温度におけるウェ
−ハ面内の温度差から概算したものである。参照符号３
３は、従来の半導体装置の製造装置においてウェ−ハを
冷却した際の冷却時間と反応室チュ−ブ内の熱電対によ
り測定した温度との関係を示すものである。参照符号３
４は、半導体ウェ−ハにスリップが発生する境界条件３
２にスリップが発しいない側のマ−ジンを持たせた冷却
特性の一例であり、この発明の半導体装置の製造装置に
おける制御手段の記憶部に入力される入力デ−タを示す
ものである。
【００２０】この図から、従来の半導体装置の製造装置
の冷却特性では半導体ウェ−ハにスリップ等の組成変形
が発生することがわかり、この発明の半導体装置の製造
装置の冷却特性では半導体ウェ−ハにスリップ等が発生
しないことがわかる。
【００２１】前記参照符号３４についてはこの発明の冷
却特性の単なる一例を示すものであり、参照符号３２に
示す曲線より右側に位置する冷却特性であれば、半導体
ウェ−ハにスリップ等が発生することがない。
【００２２】上記構成において、図１に示すように、先
ず、ウェ−ハ載置台１３には複数の半導体ウェ−ハ１２
が載置され、これら半導体ウェ−ハ１２はウェ−ハ載置
台１３と共に反応室チュ−ブ１１の内部に挿入される。
この後、反応室チュ−ブ１１は加熱ヒ−タ１５により１
０００℃以上の温度まで加熱され、前記半導体ウェ−ハ
１２には半導体装置の製造工程における所定の熱処理が
行われる。
【００２３】次に、半導体ウェ−ハ１２の温度を降温す
るため、内部熱電対３０ａ、外部熱電対３０ｂ〜３０ｅ
それぞれの温度測定結果を用いた、ＰＩＤ（比例、積
分、微分値）制御によって制御されるカスケ−ド制御方
式により、前記加熱ヒ−タ１５のパワ−は制御される。
これと共に、第２のブロワ−２７が作動されることによ
り、第２の冷却用ガス経路２１に図示せぬ冷却用のＮ2
が第２の矢印２０の方向に強制的に流される。この後、
第２の冷却用ガス経路２１を通ることにより温度が上昇
したＮ2 は、第２のラジエタ−２６により冷却される。
そして、この冷却されたＮ2 は、第２、第３のチュ−ブ
２５、２８を通って、再び第２の冷却用ガス経路２１に
入れられる。このようにして、ヒ−タ１５の外側面及び
断熱材１９の内側面が冷却されることにより、反応室チ
ュ−ブ１１内は約６００℃〜７００℃付近まで冷却され
る。このとき、前記加熱ヒ−タ１５は６００℃〜８００
℃の間でオフされる。
【００２４】この際の冷却速度は、記憶部２９ａに記憶
されている半導体ウェ−ハ１２にスリップ等が発生しな
い速度である図２の参照符号３４に示す速度となるよう
に、制御手段２９によって制御される。つまり、前記速
度となるように、制御手段２９において、内部熱電対３
０ａにより測定された温度情報に基づいて、第２のブロ
ワ−２７のオン・オフがコントロ−ルされる。
【００２５】この後、第１のブロワ−２４が作動される
ことにより、第１の冷却用ガス経路１７に図示せぬ冷却
用のＮ2 が第１の矢印１６の方向に強制的に流される。
この後、第１の冷却用ガス経路１７を通ることにより温
度が上昇したＮ2 は、第１のラジエタ−２３により冷却
される。この結果、第１及び第２の冷却用ガス経路１
７、２１の両方に冷却用のＮ2 が流され、反応室チュ−
ブ１１内の冷却速度は増加する。このように冷却速度を
増加させると、半導体ウェ−ハ１２における面内温度差
が大きくなるが、半導体ウェ−ハ１２の外周温度が低い
場合は前記面内温度差が大きくてもスリップが発生しな
い。
【００２６】前記反応室チュ−ブ１１内の温度が約６０
０℃〜７００℃付近以下となった時のチュ−ブ１１内の
冷却速度においても、記憶部２９ａに記憶されている図
２の参照符号３４に示す速度となるように、制御手段２
９によって制御される。つまり、前記速度となるよう
に、制御手段２９において、内部熱電対３０ａにより測
定された温度情報に基づいて、第１及び第２のブロワ−
２４、２７それぞれのオン・オフがコントロ−ルされ
る。
【００２７】上記第１の実施例によれば、制御手段２９
によって第１、第２のブロワ−２４、２７のオン・オフ
をコントロ−ルすること、及び高温のエリアでは第２の
冷却用ガス経路２１のみに冷却用のＮ2 を流すことによ
り、図２の参照符号３４に示す条件で半導体ウェ−ハ１
２を冷却することができる。すなわち、制御手段におけ
る記憶部２９ａに冷却速度のデ−タを入力することによ
り、このデ−タ通りの適切な冷却速度、つまりスリップ
の発生しない冷却速度で半導体ウェ−ハ１２を冷却する
ことができる。これと共に、第１及び第２の経路１７、
２１を用いているため、従来の製造装置より冷却速度を
上げることができる。特に、８００℃以下の低温のエリ
アでの冷却速度を従来の装置より増加させることができ
る。
【００２８】尚、上記第１の実施例では、第１及び第２
の冷却用経路１７、２１に流すガスとしてＮ2 ガスを用
いているが、他の不活性ガス又は空気を用いることも可
能である。
【００２９】図３は、この発明の第２の実施例による半
導体装置の製造装置を示す構成図であり、図１と同一部
分には同一符号を付し、第１の実施例と異なる部分につ
いてのみ説明する。
【００３０】第１及び第２のブロワ−２４、２７それぞ
れは、第１及び第２のインバ−タ３６、３７を有してい
る。これら第１及び第２のインバ−タ３６、３７は、制
御手段２９に接続されている。
【００３１】上記構成において、図３に示すように、半
導体ウェ−ハ１２を約６００℃〜７００℃付近まで降温
させる際の冷却速度が図２の参照符号３４に示す速度と
なるように、制御手段２９によって第２のインバ−タ３
７を有する第２のブロワ−２７が制御される。
【００３２】この後、半導体ウェ−ハ１２をさらに冷却
するときの冷却速度においても、図２の参照符号３４に
示す速度となるように、制御手段２９によって第１及び
第２のインバ−タ３６、３７を有する第１及び第２のブ
ロワ−２４、２７が制御される。
【００３３】上記第２の実施例においても第１の実施例
と同様の効果を得ることができる。図４は、この発明の
第３の実施例による半導体装置の製造装置を示す構成図
であり、図１と同一部分には同一符号を付し、第１の実
施例と異なる部分についてのみ説明する。
【００３４】第１の冷却用ガス経路１７の他端１７ｂに
は第１のシャッタ−４０が設けられている。第１及び第
２のブロワ−２４、２７それぞれは、第３のチュ−ブ２
８により第２の冷却用ガス経路２１の他端２１ｂと接続
されており、この第２の経路２１の他端２１ｂには第２
のシャッタ−４１が設けられている。これら第１及び第
２のシャッタ−４０、４１それぞれは制御手段２９と接
続されている。
【００３５】上記構成において、図４に示すように、半
導体ウェ−ハ１２の温度を降温する際、第１のシャッタ
−４０が閉じた状態とされ、第２のシャッタ−４１が開
いた状態とされ、第１及び第２のブロワ−２４、２７が
作動される。この結果、第２の冷却用ガス経路２１に図
示せぬ冷却用のＮ2 が流される。これにより、反応室チ
ュ−ブ１１内は約６００℃〜７００℃付近まで冷却され
る。この際の冷却速度は、図２の参照符号３４に示す速
度となるように、制御手段２９によって制御される。つ
まり、前記速度となるように、制御手段２９において、
内部熱電対３０ａにより測定された温度情報に基づい
て、第２のシャッタ−４１の開閉がコントロ−ルされ
る。
【００３６】この後、第１のシャッタ−４０を開くこと
により、第１の冷却用ガス経路１７に冷却用のＮ2 が流
される。これによって反応室チュ−ブ１１内をさらに冷
却する際の冷却速度においても、図２の参照符号３４に
示す速度となるように、制御手段２９によって制御され
る。つまり、前記速度となるように、制御手段２９にお
いて、内部熱電対３０ａにより測定された温度情報に基
づいて、第１及び第２のシャッタ−４０、４１それぞれ
の開閉がコントロ−ルされる。
【００３７】上記第３の実施例においても第１の実施例
と同様の効果を得ることができる。図５は、この発明の
第４の実施例による半導体装置の製造装置を示す構成図
であり、図１と同一部分には同一符号を付し、第１の実
施例と異なる部分についてのみ説明する。
【００３８】複数の半導体ウェ−ハ１２が載置される等
温球体型反応室４２の外側には反応室４２を覆うように
球体型の加熱ヒ−タ４３が設けられている。このヒ−タ
４３と反応室４２との間には第１の矢印１６の方向に図
示せぬ冷却用のガスを通すための第１の冷却用ガス経路
１７が設けられている。前記加熱ヒ−タ４３の外側には
球体型の断熱材４４が設けられており、この断熱材４４
と加熱ヒ−タ４３との間には第２の矢印２０の方向に図
示せぬ冷却用のガスを通すための第２の冷却用ガス経路
２１が設けられている。
【００３９】前記第１の冷却用ガス経路１７の排気口１
７ｃは、第１のチュ−ブ２２により第１のラジエタ−２
３を介して第１のブロワ−２４と接続されている。前記
第２の冷却用ガス経路２１の排気口２１ｃは、第２のチ
ュ−ブ２５により第２のラジエタ−２６を介して第２の
ブロワ−２７と接続されている。前記第１の冷却用ガス
経路１７の吸気口１７ｄは、第３のチュ−ブ２８により
第１及び第２のブロワ−２４、２７と接続されている。
前記第１の冷却用ガス経路１７内には、第１乃至第４の
外部熱電対が挿入されていない。
【００４０】上記構成において、図５に示すように、反
応室４２内には複数の半導体ウェ−ハ１２が挿入され、
これら半導体ウェ−ハ１２には所定の熱処理が行われ
る。次に、半導体ウェ−ハ１２の温度を降温するため、
第２のブロワ−２７が作動されることにより、第２の冷
却用ガス経路２１に図示せぬ冷却用のＮ2 が流される。
これにより、ヒ−タ４３の外表面及び断熱材４４の内表
面が冷却され、等温球体型反応室４２内は約６００℃〜
７００℃付近まで冷却される。この際の冷却速度は、図
２の参照符号３４に示す速度となるように、制御手段２
９によって制御される。
【００４１】この後、第１のブロワ−２４が作動される
ことにより、第１の冷却用ガス経路１７に図示せぬ冷却
用のＮ2 が第１の矢印１６の方向に流される。次に、第
１の冷却用ガス経路１７を通ることにより温度が上昇し
たＮ2 は、第１のラジエタ−２３により冷却される。そ
して、この冷却されたＮ2 は、第３のチュ−ブ２８を通
って、再び第１の冷却用ガス経路１７に入れられる。こ
の結果、第１及び第２の冷却用ガス経路１７、２１の両
方に冷却用のＮ2 が流され、反応室チュ−ブ１１内の冷
却速度は増加する。
【００４２】上記第４の実施例においても第１の実施例
と同様の効果を得ることができる。また、上記実施例で
は、等温球体型反応室４２、球体型の加熱ヒ−タ４３及
び球体型の断熱材４４を用いているため、小スペ−ス
化、小ロット化、しかも省エネルギ−化が可能となる。
すなわち、従来のチュ−ブ型の拡散炉と比較してコンパ
クトで余分な均熱ゾ−ンを必要としないため、省エネル
ギ−化、小スペ−ス化が可能となる。しかも、反応室内
の温度をコントロ−ルするのに必要な熱電対も１本で足
りる。従って、制御系を含めて装置コストを下げること
ができる。さらに、昇温速度、降温速度の両方を制御す
ることが可能であり、スリップフリ−で高速昇降温可能
である。
【００４３】図６は、この発明の第５の実施例による半
導体装置の製造装置を示す構成図であり、図５と同一部
分には同一符号を付し、第４の実施例と異なる部分につ
いてのみ説明する。
【００４４】第１及び第２のブロワ−２４、２７それぞ
れは、第１及び第２のインバ−タ３６、３７を有してい
る。これら第１及び第２のインバ−タ３６、３７は、制
御手段２９に接続されている。
【００４５】上記構成において、図６に示すように、半
導体ウェ−ハ１２を約６００℃〜７００℃付近まで降温
させる際の冷却速度が図２の参照符号３４に示す速度と
なるように、制御手段２９によって第２のインバ−タ３
７を有する第２のブロワ−２７が制御される。
【００４６】この後、半導体ウェ−ハ１２をさらに冷却
するときの冷却速度においても、図２の参照符号３４に
示す速度となるように、制御手段２９によって第１及び
第２のインバ−タ３６、３７を有する第１及び第２のブ
ロワ−２４、２７が制御される。
【００４７】上記第５の実施例においても第４の実施例
と同様の効果を得ることができる。図７は、この発明の
第６の実施例による半導体装置の製造装置を示す構成図
であり、図５と同一部分には同一符号を付し、第４の実
施例と異なる部分についてのみ説明する。
【００４８】第１及び第２のブロワ−２４、２７それぞ
れは、第３のチュ−ブ２８により第１の冷却用ガス経路
１７の吸気口１７ｄと接続されており、この第１の経路
１７の吸気口１７ｄには第１のシャッタ−４０が設けら
れている。第２の冷却用ガス経路２１の吸気口２１ｄに
は図示せぬ第２のシャッタ−が設けられている。これら
第１及び第２のシャッタ−４０それぞれは制御手段２９
と接続されている。
【００４９】上記構成において、図７に示すように、半
導体ウェ−ハ１２の温度を降温する際、第１のシャッタ
−４０が閉じた状態とされ、第２のシャッタ−４１が開
いた状態とされ、第１及び第２のブロワ−２４、２７が
作動される。この結果、第２の冷却用ガス経路２１に図
示せぬ冷却用のＮ2 が流される。これにより、等温球体
型反応室４２内は約６００℃〜７００℃付近まで冷却さ
れる。この際の冷却速度は、図２の参照符号３４に示す
速度となるように、制御手段２９によって制御される。
つまり、前記速度となるように、制御手段２９におい
て、内部熱電対３０ａにより測定された温度情報に基づ
いて、第２のシャッタ−４１の開閉がコントロ−ルされ
る。
【００５０】この後、第１のシャッタ−４０を開くこと
により、第１の冷却用ガス経路１７に冷却用のＮ2 が流
される。これによって反応室４２内をさらに冷却する際
の冷却速度においても、図２の参照符号３４に示す速度
となるように、制御手段２９によって制御される。つま
り、前記速度となるように、制御手段２９において、内
部熱電対３０ａにより測定された温度情報に基づいて、
第１及び第２のシャッタ−４０、４１それぞれの開閉が
コントロ−ルされる。
【００５１】上記第６の実施例においても第４の実施例
と同様の効果を得ることができる。図８は、この発明の
第７の実施例による半導体装置の製造装置を示す構成図
であり、図１と同一部分には同一符号を付し、第１の実
施例と異なる部分についてのみ説明する。
【００５２】断熱材１９と加熱ヒ−タ１５との間には第
２の矢印５１の方向に図示せぬ冷却用のガスを通すため
の第２の冷却用ガス経路２１が設けられている。第１の
冷却用ガス経路１７の一端１７ａは、第１のチュ−ブ２
２により第１のラジエタ−２３を介して流量の調節が可
能な第１のバルブ５２の一方側と接続されている。この
第１のバルブ５２の他方側は第２のチュ−ブ５３の第１
の端部５３ａと接続されている。この第２のチュ−ブ５
３の第２の端部５３ｂはブロワ−５４と接続されてお
り、第２のチュ−ブ５３の第３の端部５３ｃは流量の調
節が可能な第２のバルブ５５の一方側と接続されてい
る。
【００５３】前記第２の冷却用ガス経路２１の一端２１
ａは第３のチュ−ブ５６により前記ブロワ−５４と接続
されている。第２の冷却用ガス経路２１の他端２１ｂは
第４のチュ−ブ５７により第２のラジエタ−２６を介し
て第２のバルブ５５の他方側と接続されている。
【００５４】上記構成において、図８に示すように、半
導体ウェ−ハ１２の温度を降温する際、第１及び第２の
バルブ５２、５５が開かれた状態で、ブロワ−５４が作
動される。これにより、第１及び第２の冷却用ガス経路
１７、２１それぞれに図示せぬ冷却用のＮ2 が第１及び
第２の矢印１６、２０の方向に流される。このとき、第
１の冷却用ガス経路１７を通ることにより温度が上昇し
たＮ2 は、第１のラジエタ−２３により冷却される。そ
して、この冷却されたＮ2 は、第１乃至第３のチュ−ブ
２２、５３、５６を通って、第２の冷却用ガス経路２１
に入れられる。また、第２の冷却用ガス経路２１を通る
ことにより温度が上昇したＮ2 は、第２のラジエタ−２
６により冷却される。そして、この冷却されたＮ2 は、
第２乃至第４のチュ−ブ５３、５６、５７を通って、再
び第２の冷却用ガス経路２１に入れられる。このように
半導体ウェ−ハ１２の温度を降温する際は、第１乃至第
４の外部熱電対３０ｂ〜３０ｅで各ゾ−ンの温度がモニ
タ−される。この情報に基づいて、前記各ゾ−ンにおけ
る降温速度が均一になるように、冷却用のＮ2 の流量が
第１及び第２のバルブ５２、５５により調節される。
【００５５】上記第７の実施例によれば、第２の冷却用
ガス経路２１の冷却用のＮ2 の流れる方向を第１の冷却
用ガス経路１７のそれの方向に対して逆方向としてい
る。これにより、反応室チュ−ブ１１内の各ゾ−ンにお
ける降温速度のばらつきをなくすこと、即ち各ゾ−ンに
おける降温速度を均一にすることができる。つまり、第
２の冷却用ガス経路２１の冷却用のＮ2 の流れる方向
を、第１の冷却用ガス経路１７のそれと同じにすると、
第１乃至第４の外部熱電対３０ｂ〜３０ｅそれぞれにお
いて測定された冷却速度は次のようになった。この冷却
速度は、反応室チュ−ブを６４０℃〜３００℃まで冷却
させたものである。
【００５６】第１の外部熱電対３０ｂによる測定結果は
３９．１℃／min であり、第２及び第３の外部熱電対３
０ｃ、３０ｄそれぞれによる測定結果は４２．６℃／mi
n であり、第４の外部熱電対３０ｅによる測定結果は７
８．３℃／min であった。
【００５７】これに対して、冷却用のＮ2 の流れる方向
を上記第７の実施例のようにした場合、第１乃至第４の
外部熱電対３０ｂ〜３０ｅそれぞれによる冷却速度の測
定結果は均一なものとなる。したがって、従来技術のよ
うな各ゾ−ンにおける冷却速度のばらつきによって生じ
る各半導体ウェ−ハ相互間における半導体装置の特性の
変動を防止することができる。
【００５８】また、反応室チュ−ブ１１内の冷却速度
を、従来の半導体装置の製造装置のそれに比べ、速くす
ることができる。これは、従来の製造装置では上記実施
例の第１の冷却用ガス経路１７に相当する部分のみに冷
却用のガスを流していたのに対して、上記実施例の場
合、第１及び第２の冷却用ガス経路１７、２１の両方に
冷却用のガスを流す構成としたからである。
【００５９】また、第１及び第２のバルブ５２、５５を
用いることにより、ブロワ−５４を一つにしている点で
は、第１乃至第６の実施例によるものより、コストを低
くすることができる。
【００６０】尚、前記各実施例の構成要素を任意に選択
的に組合せ、これにより前記各実施例とは同等若しくは
異なる機能を有する装置を構成し、これを新たな実施例
としてもよい。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
反応室を冷却する冷却速度を各温度範囲においてコント
ロ−ルできる半導体装置の製造装置及び製造方法を提供
することができる。また、反応室内において冷却速度を
均一にした半導体装置の製造装置及び製造方法を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例による半導体装置の製
造装置を示す構成図。
【図２】この発明及び従来それぞれの半導体装置の製造
装置の冷却特性および半導体ウェ−ハにスリップ等の組
成変形が生じる冷却特性の境界を示すグラフ。
【図３】この発明の第２の実施例による半導体装置の製
造装置を示す構成図。
【図４】この発明の第３の実施例による半導体装置の製
造装置を示す構成図。
【図５】この発明の第４の実施例による半導体装置の製
造装置を示す構成図。
【図６】この発明の第５の実施例による半導体装置の製
造装置を示す構成図。
【図７】この発明の第６の実施例による半導体装置の製
造装置を示す構成図。
【図８】この発明の第７の実施例による半導体装置の製
造装置を示す構成図。
【図９】従来の半導体装置の製造装置を示す構成図。
【符号の説明】
11…反応室チュ−ブ、12…半導体ウェ−ハ、13…ウェ−
ハ載置台、14…均熱管、15…ヒ−タ（加熱手段）、16…
第１の矢印、17…第１の冷却用ガス経路、17a…第１の
冷却用ガス経路の一端、17b …第１の冷却用ガス経路の
他端、17c …第１の冷却用ガス経路の排気口、17d …第
１の冷却用ガス経路の吸気口、18…断熱クロス、19…断
熱材、20…第２の矢印、21…第２の冷却用ガス経路、21
a …第２の冷却用ガス経路の一端、21b …第２の冷却用
ガス経路の他端、21c …第２の冷却用ガス経路の排気
口、21d …第２の冷却用ガス経路の吸気口、22…第１の
チュ−ブ、23…第１のラジエタ−、24…第１のブロワ
−、25…第２のチュ−ブ、26…第２のラジエタ−、27…
第２のブロワ−、28…第３のチュ−ブ、29…制御手段、
29a …記憶部、30a …内部熱電対、30b …第１の外部熱
電対、30c …第２の外部熱電対、30d …第３の外部熱電
対、30e …第４の外部熱電対、32…この発明の半導体装
置の製造装置において半導体ウェ−ハにスリップ等の欠
陥が発生する冷却特性の境界となる冷却時間と反応室チ
ュ−ブ内の温度との関係、33…従来の半導体装置の製造
装置においてウェ−ハを冷却した際の冷却時間と反応室
チュ−ブ内の熱電対により測定した温度との関係、34…
半導体ウェ−ハにスリップが発生する境界条件３２にス
リップが発しいない側のマ−ジンを持たせた冷却特性の
一例、36…第１のインバ−タ、37…第２のインバ−タ、
40…第１のシャッタ−、41…第２のシャッタ−、43…球
体型の加熱ヒ−タ、44…球体型の断熱材、51…第２の矢
印、52…第１のバルブ、53…第２のチュ−ブ、53a …第
２のチュ−ブの第１の端部、53b …第２のチュ−ブの第
２の端部、53c …第２のチュ−ブの第３の端部、54…ブ
ロワ−、55…第２のバルブ、56…第３のチュ−ブ、57…
第４のチュ−ブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥田 毅 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 土井 建治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝多摩川工場内

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウェ−ハに所定の熱処理を行う反
    応室と、 前記反応室の外側に設けられた加熱手段と、 前記反応室の外側に設けられた保温手段と、 前記反応室と前記加熱手段との間に設けられた第１の冷
    却用ガス経路と、 前記加熱手段と前記保温手段との間に設けられた第２の
    冷却用ガス経路と、 前記第１及び第２の冷却用ガス経路それぞれに所定のガ
    スを流すことにより、前記反応室を冷却する冷却手段
    と、 前記冷却手段を制御する制御手段と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
  2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記反応室が特定の冷
    却速度で冷却されるように、前記冷却手段を制御するも
    のであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の
    製造装置。
  3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記冷却手段により前
    記反応室を冷却する際の冷却速度が前記半導体ウェ−ハ
    に欠陥が生じない速度となるように制御するものである
    ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造装
    置。
  4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記半導体ウェ−ハに
    欠陥が生じない冷却速度で前記反応室が冷却されるよう
    に、前記冷却手段を制御するものであることを特徴とす
    る請求項１記載の半導体装置の製造装置。
  5. 【請求項５】 前記制御手段は、前記冷却手段により冷
    却中の前記反応室の内部の温度を測定する測定手段を有
    することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造
    装置。
  6. 【請求項６】 ウェ−ハに所定の熱処理を行う反応室
    と、 前記反応室の外側に設けられたヒ−タと、 前記反応室の外側に設けられた断熱材と、 前記反応室と前記ヒ−タとの間に設けられた第１の冷却
    用ガス経路と、 前記ヒ−タと前記断熱材との間に設けられた第２の冷却
    用ガス経路と、 前記反応室を冷却する際に、前記第１及び第２の冷却用
    ガス経路それぞれに所定のガスを流すブロワ−と、 前記反応室が特定の冷却速度で冷却されるように、前記
    冷却手段を制御する制御手段と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
  7. 【請求項７】 前記制御手段は、前記ブロワ−のオン・
    オフを制御することを特徴とする請求項６記載の半導体
    装置の製造装置。
  8. 【請求項８】 ウェ−ハに所定の熱処理を行う反応室
    と、 前記反応室の外側に設けられたヒ−タと、 前記反応室の外側に設けられた断熱材と、 前記反応室と前記ヒ−タとの間に設けられた第１の冷却
    用ガス経路と、 前記ヒ−タと前記断熱材との間に設けられた第２の冷却
    用ガス経路と、 前記反応室を冷却する際に、前記第１及び第２の冷却用
    ガス経路それぞれに所定のガスを流すブロワ−と、 前記ブロワ−に接続されたインバ−タと、 前記インバ−タを制御することにより、前記反応室を冷
    却する際の冷却速度を制御する制御手段と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
  9. 【請求項９】 ウェ−ハに所定の熱処理を行う反応室
    と、 前記反応室の外側に設けられたヒ−タと、 前記反応室の外側に設けられた断熱材と、 前記反応室と前記ヒ−タとの間に設けられた第１の冷却
    用ガス経路と、 前記ヒ−タと前記断熱材との間に設けられた第２の冷却
    用ガス経路と、 前記反応室を冷却する際に、前記第１及び第２の冷却用
    ガス経路それぞれに所定のガスを流すブロワ−と、 前記第１及び第２の経路それぞれを開閉させるシャッタ
    −と、 前記反応室を冷却する際の冷却速度を制御する制御手段
    と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
  10. 【請求項１０】 前記制御手段は、前記シャッタ−の開
    閉を制御することを特徴とする請求項９記載の半導体装
    置の製造装置。
  11. 【請求項１１】 前記制御手段は、前記第２の冷却用ガ
    ス経路に所定のガスを流すことにより前記半導体ウェ−
    ハが６００℃〜７００℃付近の温度まで冷却された後、
    前記第１及び第２の冷却用ガス経路に所定のガスを流す
    ことにより前記半導体ウェ−ハが前記温度より低い温度
    に冷却されるように制御することを特徴とする請求項
    ６、８又は９記載の半導体装置の製造装置。
  12. 【請求項１２】 前記制御手段は、前記反応室を冷却す
    る際の冷却速度が前記半導体ウェ−ハに組成変形が生じ
    ない速度となるように制御するものであることを特徴と
    する請求項６、８又は９記載の半導体装置の製造装置。
  13. 【請求項１３】 前記所定のガスは、空気又は不活性ガ
    スであることを特徴とする請求項１、６、８又は９記載
    の半導体装置の製造装置。
  14. 【請求項１４】 前記反応室は、等温球体型反応室であ
    ることを特徴とする請求項１、６、８又は９記載の半導
    体装置の製造装置。
  15. 【請求項１５】 前記加熱手段及び前記保温手段それぞ
    れは、球体型であることを特徴とする請求項１記載の半
    導体装置の製造装置。
  16. 【請求項１６】 前記ヒ−タ及び前記断熱材それぞれ
    は、球体型であることを特徴とする請求項６、８又は９
    記載の半導体装置の製造装置。
  17. 【請求項１７】 前記第１の冷却用ガス経路のガスの進
    行方向は、前記第２の冷却用ガス経路のそれに対して逆
    方向とされていることを特徴とする請求項１、６、８又
    は９記載の半導体装置の製造装置。
  18. 【請求項１８】 半導体ウェ−ハに所定の熱処理を行う
    反応室と、 前記反応室の外側に設けられた加熱手段と、 前記反応室の外側に設けられた保温手段と、 前記反応室と前記加熱手段との間に設けられた第１の冷
    却用ガス経路と、 前記加熱手段と前記保温手段との間に設けられ、前記第
    １の冷却用ガス経路のガスの進行方向に対して逆方向と
    されガスの進行方向を有する第２の冷却用ガス経路と、 前記第１及び第２の冷却用ガス経路それぞれに所定のガ
    スを流すことにより、前記反応室を冷却する冷却手段
    と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造装置。
  19. 【請求項１９】 複数の半導体ウェ−ハが各温度範囲に
    おいて特定の冷却速度となるように、制御手段によって
    前記半導体ウェ−ハの冷却速度がコントロ−ルされるこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
  20. 【請求項２０】 複数の半導体ウェ−ハが挿入されてい
    る反応室チュ−ブと、そのチュ−ブの外側に設けられた
    ヒ−タと、そのヒ−タの外側に設けられた断熱材とがあ
    って、前記反応室チュ−ブと前記ヒ−タとの間に冷却用
    ガスを所定の方向に流すと共に、前記ヒ−タと前記断熱
    材との間に冷却用ガスを前記所定の方向と逆の方向に流
    すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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