JPH08130192A - Thermal treatment equipment - Google Patents

Thermal treatment equipment

Info

Publication number
JPH08130192A
JPH08130192A JP29058294A JP29058294A JPH08130192A JP H08130192 A JPH08130192 A JP H08130192A JP 29058294 A JP29058294 A JP 29058294A JP 29058294 A JP29058294 A JP 29058294A JP H08130192 A JPH08130192 A JP H08130192A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
mounting
heat treatment
wafer
semiconductor wafers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29058294A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Harunori Ushigawa
治憲 牛川
Tomohisa Shimazu
知久 島津
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Tokyo Electron Tohoku Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Tokyo Electron Tohoku Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd, Tokyo Electron Tohoku Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP29058294A priority Critical patent/JPH08130192A/en
Priority to US08/549,163 priority patent/US5775889A/en
Publication of JPH08130192A publication Critical patent/JPH08130192A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE: To inhibit the extension of in-plane temperature difference while maintaining a temperature-rise rate at high speed, and to prevent the generation of a slip by optimally setting loading pitches in a loading jig, on which a plurality of semiconductor wafers are loaded in parallel in the vertical direction, in response to the temperatures of heat treatment. CONSTITUTION: A fixed number of semiconductor wafers W having a diameter of 250mm or more (such as 300mm) are loaded on a ladder board 10 as a loading jig arranged to the lower section of a thermal treatment equipment 1 at loading pitches of 10-40mm, the ladder board 10 is loaded in a reaction vessel 3 in a vertical type oven 2 for the thermal treatment equipment 1, and the semiconductor wafers W is heat-treated as specified. A fixed temperature in the heat treatment extends over 800 deg.C from 600 deg.C, and a temperature-rise process of 20 deg.C or higher at every minute is set in a temperature-rise process up to a temperature rise in the fixed-temperature atmosphere. Accordingly, the extension of the in-plane temperature difference of the wafers W is inhibited while maintaining a temperature-rise rate at a high temperature, so that the generation of a slip can be prevented.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、熱処理装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI等の半導体デバイスがその表面に
形成される半導体ウエハ(以下、「ウエハ」という)の
製造工程においては、その表面に例えばシリコンの酸化
膜(SiO2)を形成する酸化処理や、不純物の拡散を
行う拡散処理が行われており、これら各処理を実施する
場合、従来から熱処理装置が多く使用されている。従来
この種の熱処理装置は、一般に垂直に配置された加熱用
の管状炉の中に、反応空間を内部に形成する略管状の反
応容器を有しており、被処理体であるウエハはラダーボ
ートと呼ばれる石英製の搭載治具に、水平状態で上下に
間隔をおいて所定枚数(例えば100枚)搭載され、適
宜の昇降機構によってこのウエハボートごと前記反応容
器内にロード・アンロードされるように構成されてい
る。
2. Description of the Related Art In a manufacturing process of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as "wafer") having a semiconductor device such as an LSI formed on its surface, an oxidation treatment for forming a silicon oxide film (SiO 2 ) on the surface thereof. Alternatively, diffusion processing for diffusing impurities is performed, and when performing each of these treatments, a heat treatment apparatus has been often used conventionally. Conventionally, this type of heat treatment apparatus generally has a tubular furnace for heating, which is arranged vertically, and has a substantially tubular reaction vessel in which a reaction space is formed. A wafer to be processed is a ladder boat. A predetermined number (for example, 100) of quartz wafers are mounted on a quartz mounting jig in a horizontal state at intervals vertically, and the wafer boat is loaded / unloaded into the reaction vessel by an appropriate elevating mechanism. Is configured.

【0003】そして例えばウエハ表面にシリコンの酸化
膜を形成する処理の場合には、ウエハを搭載した前記搭
載治具を反応容器内にロードした後、この反応容器内を
所定の処理に必要な温度、例えば1000゜Cにまで昇
温させた状態で、例えばO2(酸素)ガスを反応容器内
に導入して、ウエハ表面に酸化膜(SiO2)を形成す
るようになっていた。
For example, in the case of a process for forming a silicon oxide film on the surface of a wafer, after the mounting jig having the wafer mounted thereon is loaded into a reaction container, the temperature inside the reaction container is required for a predetermined process. For example, O 2 (oxygen) gas was introduced into the reaction vessel while being heated to 1000 ° C. to form an oxide film (SiO 2 ) on the wafer surface.

【0004】ところで従来の搭載治具は、直径が200
mm(8インチ)のウエハを対象として構成されており、
その搭載ピッチも約6〜10mmの間に設定されていた。
このピッチは、前記したように、多数のウエハを一括処
理してスループットを向上させることと、管状炉によっ
て反応容器内を昇温させる過程における、ウエハの周縁
部と中心部との温度差(面内温度差)を抑えてスリップ
と呼ばれる結晶欠陥の発生を防止することから主として
定められている。即ち、管状炉に囲まれた反応容器内の
ウエハは、加熱昇温の際、その周縁部の方が中央部より
も早く昇温するため、昇温過程で面内温度差が生ずるか
らである。
By the way, the conventional mounting jig has a diameter of 200.
mm (8 inch) wafer
The mounting pitch was also set between about 6 and 10 mm.
As described above, this pitch is used to improve the throughput by collectively processing a large number of wafers, and in the process of raising the temperature inside the reaction vessel by the tubular furnace, the temperature difference (surface The internal temperature difference) is suppressed to prevent the occurrence of crystal defects called slip, and is mainly defined. That is, since the temperature of the wafer in the reaction vessel surrounded by the tubular furnace rises more rapidly at the peripheral edge than at the center when the temperature is raised, an in-plane temperature difference occurs during the temperature rise process. .

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前記した200mm径の
ウエハは、例えば16MのDRAM用として生産されて
いるが、今後益々高集積化が進み、256MのDRAM
を効率よく(例えば1枚あたりのチップ数を現在と同程
度に)生産するためには、ウエハ径も必然的に大型化
し、250mm(10インチ)、300mm(12インチ)
径のウエハが必要となってくる。
The 200 mm diameter wafer described above is produced for use in, for example, a 16 M DRAM, but the integration will be further increased in the future, and a 256 M DRAM will be produced.
In order to efficiently manufacture (for example, the number of chips per chip is about the same as the present), the wafer diameter is inevitably increased to 250 mm (10 inches), 300 mm (12 inches).
The diameter of the wafer is needed.

【0006】ところがこのような大口径のウエハをバッ
チ方式で熱処理する場合、前記した従来の搭載治具のサ
イズをそのまま拡大し、その搭載ピッチもそのままに設
定すると、面内温度差が大きくなってウエハにスリップ
が発生するおそれがある。この場合、反応容器内の昇温
レートを低くすれば、ある程度面内温度差の拡大を抑え
ることができるが、そうするとスループットが低下し好
ましくない。従って、ある程度の昇温レートを維持しつ
つしかもバッチ処理を可能とするための手段が必要とな
ってくる。
However, when such a large-diameter wafer is heat-treated by the batch method, if the size of the above-mentioned conventional mounting jig is enlarged as it is and the mounting pitch is also set as it is, the in-plane temperature difference becomes large. The wafer may slip. In this case, if the rate of temperature rise in the reaction vessel is lowered, the expansion of the in-plane temperature difference can be suppressed to some extent, but this is not preferable because the throughput is reduced. Therefore, it is necessary to provide a means for maintaining a certain temperature rise rate and enabling batch processing.

【0007】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、前記した250mm以上の径のウエハをバッチ方式
で熱処理するにあたり、高速の昇温レートを維持しつ
つ、しかも面内温度差の拡大を抑えてスリップの発生を
防止できる熱処理装置を提供して、叙上の問題の解決を
図ることをその目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and in heat-treating the above-mentioned wafers having a diameter of 250 mm or more by a batch method, while maintaining a high temperature rising rate, the in-plane temperature difference is enlarged. It is an object of the present invention to provide a heat treatment apparatus capable of suppressing the occurrence of slip and suppressing the occurrence of slip to solve the above problem.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、上下方向に複数の半導体ウエハを平行に
搭載する搭載治具における搭載ピッチを、熱処理の温度
に応じて最適に設定した熱処理装置を提供する。
In order to achieve the above object, according to the present invention, the mounting pitch of a mounting jig for mounting a plurality of semiconductor wafers in parallel in the vertical direction is optimally set according to the temperature of heat treatment. A heat treatment apparatus is provided.

【0009】即ち請求項1によれば、管状炉内に位置す
る略管状の反応容器と、上下方向に複数の半導体ウエハ
を平行に搭載する搭載治具とを有し、複数の半導体ウエ
ハを搭載した状態の搭載治具を前記反応容器内に納入し
て、所定の温度雰囲気で前記半導体ウエハに対して熱処
理を施す如く構成された熱処理装置において、前記半導
体ウエハは直径250mm以上の大きさ、前記所定の温度
は600゜C以上800゜C未満であって、前記管状炉
によって前記所定温度雰囲気に昇温させるまでの昇温過
程に、毎分20゜C以上の昇温過程を有する如く構成さ
れ、前記半導体ウエハの搭載治具における搭載ピッチ
は、10〜40mmに設定されたことを特徴とする、熱処
理装置が提供される。
That is, according to the first aspect of the present invention, there is provided a substantially tubular reaction container located in the tubular furnace, and a mounting jig for mounting a plurality of semiconductor wafers in parallel in the vertical direction. In a heat treatment apparatus configured to deliver the mounting jig in this state into the reaction vessel and heat-treat the semiconductor wafer in a predetermined temperature atmosphere, the semiconductor wafer has a diameter of 250 mm or more, The predetermined temperature is 600 ° C. or more and less than 800 ° C., and the temperature rising process until the temperature is raised to the predetermined temperature atmosphere by the tubular furnace has a temperature rising process of 20 ° C. or more per minute. The heat treatment apparatus is provided in which the mounting pitch of the semiconductor wafer mounting jig is set to 10 to 40 mm.

【0010】また請求項2では、処理温度が請求項1よ
りさらに高温の場合に対処できる熱処理装置として構成
され、管状炉内に位置する略管状の反応容器と、上下方
向に複数の半導体ウエハを平行に搭載する搭載治具とを
有し、複数の半導体ウエハを搭載した状態の搭載治具を
前記反応容器内に納入して、所定の温度雰囲気で前記半
導体ウエハに対して熱処理を施す如く構成された熱処理
装置において、前記半導体ウエハは直径250mm以上の
大きさ、前記所定の温度は800゜C以上1000゜C
未満であって、前記管状炉によって前記所定温度雰囲気
に昇温させるまでの昇温過程に、毎分20゜C以上の昇
温過程を有する如く構成され、前記半導体ウエハの搭載
治具における搭載ピッチが、20〜80mmに設定された
ことを特徴とするものである。
Further, according to a second aspect of the present invention, a heat treatment apparatus which can cope with a case where the treatment temperature is higher than that of the first aspect is provided, and a substantially tubular reaction container located in a tubular furnace and a plurality of semiconductor wafers vertically are provided. A mounting jig that is mounted in parallel is provided, and a mounting jig in which a plurality of semiconductor wafers are mounted is delivered into the reaction container, and heat treatment is performed on the semiconductor wafer in a predetermined temperature atmosphere. In the heat treatment apparatus, the semiconductor wafer has a diameter of 250 mm or more, and the predetermined temperature is 800 ° C. or more and 1000 ° C.
The temperature is less than 20 ° C. per minute in the temperature rising process until the temperature is raised to the predetermined temperature atmosphere by the tubular furnace. Is set to 20 to 80 mm.

【0011】請求項3は、さらに高温の処理の場合に適
した装置構成であって、管状炉内に位置する略管状の反
応容器と、上下方向に複数の半導体ウエハを平行に搭載
する搭載治具とを有し、複数の半導体ウエハを搭載した
状態の搭載治具を前記反応容器内に納入して、所定の温
度雰囲気で前記半導体ウエハに対して熱処理を施す如く
構成された熱処理装置において、前記半導体ウエハは直
径250mm以上の大きさ、前記所定の温度は1000゜
C以上1100゜C未満であって、前記管状炉によって
前記所定温度雰囲気に昇温させるまでの昇温過程に、毎
分20゜C以上の昇温過程を有する如く構成され、前記
半導体ウエハの搭載治具における搭載ピッチは、30〜
160mmに設定されたことを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an apparatus structure suitable for high-temperature processing, wherein a substantially tubular reaction vessel located in a tubular furnace and a mounting jig for vertically mounting a plurality of semiconductor wafers in parallel. In a heat treatment apparatus configured to deliver a mounting jig in a state in which a plurality of semiconductor wafers are mounted to the reaction container, and heat-treat the semiconductor wafers in a predetermined temperature atmosphere, The semiconductor wafer has a diameter of 250 mm or more, the predetermined temperature is 1000 ° C. or higher and less than 1100 ° C., and the temperature is raised to the predetermined temperature atmosphere by the tubular furnace, the temperature is increased to 20 minutes per minute. The semiconductor wafer is configured to have a temperature rising process of not less than ° C.
It is characterized by being set to 160 mm.

【0012】[0012]

【作用】発明者らの知見によれば、ウエハにスリップが
発生するのは、ウエハの材質であるシリコンのせん断応
力の降伏値が大きく関係している。またこの降伏せん断
応力は、シリコンの温度によって大きく左右されること
も知られている。図1は、IEEE「TRANSACTION ON S
EMICONDUCTOR MANUFACTURING」Vol.1 No.3(August 198
8)で引用紹介された、シリコンの降伏応力についての研
究「Macroscopicplastic properties of dislocation-f
ree germanium and other semiconductorcrystals. I.
yield behavior」において記載された結論に基づいて作
成した、温度とシリコンの降伏せん断応力との関係を示
すグラフである。
According to the knowledge of the inventors, the occurrence of slip on the wafer is largely related to the yield value of the shear stress of silicon, which is the material of the wafer. It is also known that the yield shear stress greatly depends on the temperature of silicon. Figure 1 shows the IEEE "TRANSACTION ON S
EMICONDUCTOR MANUFACTURING '' Vol.1 No.3 (August 198
8) Research on yield stress of silicon, which was cited and introduced in “Macroscopic plastic properties of dislocation-f
ree germanium and other semiconductor crystals.I.
It is a graph which was created based on the conclusion described in "yield behavior" and which shows the relationship between the temperature and the yield shear stress of silicon.

【0013】これによれば、500゜C付近から急激に
降伏せん断応力値が低下し、600゜C〜800゜Cで
少し緩やかに低下し、以後漸次さらに緩やか低下してい
る。従ってかかる特性を鑑みれば、処理温度が高いほど
降伏応力値が低下するので、スリップを発生させない許
容面内温度差もそれに対応して小さくなっていることが
わかる。
According to this, the yield shear stress value sharply decreases from around 500 ° C, slightly decreases from 600 ° C to 800 ° C, and thereafter gradually decreases further gradually. Therefore, in view of such characteristics, it is understood that the yield stress value decreases as the treatment temperature increases, and therefore the allowable in-plane temperature difference in which slip does not occur is correspondingly small.

【0014】管状炉からの輻射熱によって加熱される方
式では、上下に位置するウエハの間隔が大きいほど面内
温度差を小さくできると考えられ、また既述したよう
に、昇温レートが高いほど、面内温度差は大きくなる。
さらに生産性に関していえば、枚葉式と比較して効率よ
くウエハを処理できなければ、バッチ方式のメリットは
ない。
In the method of heating by the radiant heat from the tubular furnace, it is considered that the in-plane temperature difference can be reduced as the distance between the upper and lower wafers is increased, and as described above, the higher the temperature rising rate is, The in-plane temperature difference becomes large.
Further, in terms of productivity, the batch system has no merit unless the wafers can be processed efficiently as compared with the single-wafer system.

【0015】以上のような背景の下で発明者らが構成し
た請求項1、請求項2、請求項3の熱処理装置によれ
ば、処理温度に応じて、面内温度差をスリップの発生し
ない許容温度差内に抑えたウエハの搭載ピッチが付与さ
れている。なお本発明でいうところの搭載ピッチとは、
上下に位置する各ウエハの厚みの中心相互間の距離、即
ち上下方向に平行に搭載されるウエハにおいて、あるウ
エハの上端面と、そのすぐ上に搭載されているウエハの
上端面との間の距離をいう。
According to the heat treatment apparatus of claim 1, claim 2, and claim 3, which are constructed by the inventors under the above-mentioned background, the in-plane temperature difference does not cause a slip depending on the processing temperature. The wafer mounting pitch is given within the allowable temperature difference. The mounting pitch as referred to in the present invention is
The distance between the centers of the thicknesses of the upper and lower wafers, that is, in the wafer mounted in parallel in the vertical direction, between the upper end surface of a wafer and the upper end surface of the wafer mounted immediately above it. Say the distance.

【0016】即ち、請求項1によれば、処理温度が60
0゜C以上、800゜C未満において、スリップを発生
させない搭載ピッチとなっており、請求項2によれば、
処理温度が800゜C以上1000゜C未満の場合にス
リップを発生させず、さらに請求項3の場合には、処理
温度が1000゜C以上1100゜C未満の場合にスリ
ップを発生させない。しかもこれら請求項1〜3に記載
の熱処理装置の構成は、昇温レートについても、毎分2
0゜C以上の高速昇温プロセスが存在することを許容し
ている。
That is, according to claim 1, the processing temperature is 60.
At 0 ° C or more and less than 800 ° C, the mounting pitch is such that slip does not occur. According to claim 2,
When the treatment temperature is 800 ° C. or higher and lower than 1000 ° C., slip does not occur, and in the case of the third aspect, the slip does not occur when the treatment temperature is 1000 ° C. or higher and lower than 1100 ° C. Moreover, the heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3 has a heating rate of 2 per minute.
It allows the existence of a fast heating process above 0 ° C.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明すると、図2は本実施例にかかる熱処理装置1の概
観、図3はその断面をそれぞれ示しており、処理対象で
ある直径300mmのシリコンの半導体ウエハ(以下、
「ウエハ」という)Wは、前記熱処理装置1の下方に配
置される搭載治具としてのラダーボート10に所定枚
数、例えば10枚搭載されて、前記熱処理装置1の縦型
炉2内の反応容器内3にロードされて、所定熱処理、例
えばシリコン酸化膜の形成処理が施される如く構成され
ている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 2 shows an outline of a heat treatment apparatus 1 according to this embodiment, and FIG. 300mm silicon semiconductor wafer (hereinafter
"Wafers" W are mounted in a predetermined number, for example, 10 on a ladder boat 10 as a mounting jig arranged below the heat treatment apparatus 1, and a reaction container in the vertical furnace 2 of the heat treatment apparatus 1 is loaded. It is configured to be loaded into the inner part 3 and to be subjected to a predetermined heat treatment, for example, a silicon oxide film forming treatment.

【0018】前記ラダーボート10は、上下に対向して
配置された円形の天板11と底板12とを有し、これら
天板11と底板12との間には、3本の支柱13、1
4、15が設けられている。そして搬送アーム等の搬送
手段(図示せず)によって搬送されたウエハWは、これ
ら各支柱13、14、15の内側間に固着された載置部
材16、17、18上に載置されることによって、この
ラダーボート10に搭載される。
The ladder boat 10 has a circular top plate 11 and a bottom plate 12 which are vertically opposed to each other, and three columns 13, 1 are provided between the top plate 11 and the bottom plate 12.
4 and 15 are provided. Then, the wafer W transferred by a transfer means (not shown) such as a transfer arm is mounted on the mounting members 16, 17, 18 fixed between the insides of the columns 13, 14, 15. Is mounted on the ladder boat 10.

【0019】前記載置部材16、17、18は、同形同
大であって、例えば載置部材16についてその詳細を説
明すると、図4に示したように、この載置部材16は、
支柱13の内側に径方向に固着され、その先端部は中心
に向けて突出している。そしてその先端は、一段高くな
って載置部16aを形成している。従って、ウエハWは
この載置部16a上に載置される。なおこの載置部16
aは、ウエハWの周縁部から40mm〜50mmの間、例え
ば好適には44mm内側の部分を支持するように設定され
ている。即ち、図4におけるLは44mmに設定されてい
る。他の載置部材17、18についても載置部材16と
同様にして、その先端で一段高くなった載置部にてウエ
ハWの周縁部から44mm内側の部分を支持するようにな
っている。
The mounting members 16, 17, and 18 have the same shape and the same size. For example, the mounting member 16 will be described in detail. As shown in FIG.
It is fixed to the inside of the column 13 in the radial direction, and its tip portion projects toward the center. The tip of the tip is raised to form a mounting portion 16a. Therefore, the wafer W is mounted on the mounting portion 16a. In addition, this mounting portion 16
The distance a is set so as to support the inner portion of the wafer W between 40 mm and 50 mm, for example, preferably 44 mm. That is, L in FIG. 4 is set to 44 mm. As for the other mounting members 17 and 18, similarly to the mounting member 16, the mounting portion raised by one step at the tip thereof supports a portion 44 mm inside from the peripheral portion of the wafer W.

【0020】そして載置部材16、17、18は、等間
隔で支柱13、14、15の上下方向に固着されてお
り、その間隔は、図4に示したように搭載されるウエハ
Wの搭載ピッチPが、40mmとなるように設定されてい
る。
The mounting members 16, 17 and 18 are fixed at equal intervals in the vertical direction of the columns 13, 14 and 15, and the intervals are such that the wafer W to be mounted is mounted as shown in FIG. The pitch P is set to be 40 mm.

【0021】なおそのようにしてウエハWを支持する載
置部材については、図5に示したように、各支柱13、
14、15の内側にリング形状の支持部材19を固着
し、この支持部材19の上面に、載置部19a、19
b、19cを形成して構成してもよい。
Regarding the mounting member for supporting the wafer W in this manner, as shown in FIG.
A ring-shaped support member 19 is fixed to the inside of the support members 14 and 15, and the mounting portions 19a and 19 are mounted on the upper surface of the support member 19.
b and 19c may be formed.

【0022】以上のように構成されたラダーボート10
は、例えばステンレスからなるフランジ部20を備えた
石英製の保温筒21の上に、支持材22を介して着脱自
在に装着されており、さらにこの保温筒21は、昇降自
在なボートエレベータ23の上に載置されており、この
ボートエレベータ23の上昇によって、ウエハWはラダ
ーボート10ごと前記縦型炉2内の反応容器3内にロー
ドされるようになっている。
The ladder boat 10 constructed as described above
Is detachably mounted on a quartz heat insulating cylinder 21 having a flange portion 20 made of, for example, stainless steel via a support member 22, and the heat insulating cylinder 21 is mounted on a boat elevator 23 that can be raised and lowered. The wafer W is loaded on the ladder boat 10 in the reaction vessel 3 in the vertical furnace 2 by the boat elevator 23 being lifted up.

【0023】次に被処理体である前記ウエハWに対し
て、所定のシリコン酸化膜の形成処理を施す前記縦型炉
2内の構成を、図3に基づいて説明すると、この縦型炉
2のケーシング4は、その下端部がベースプレート5の
上面に固着されて、鉛直方向に立設されている。このケ
ーシング4は上面が閉口した略筒状の形態をなし、その
内部表面は断熱材6で覆われており、さらにこの断熱材
6の内周表面には、例えば二ケイ化モリブデン(MoS
2)などの抵抗発熱体によって構成された加熱体7が
例えば螺旋状に設けられている。
Next, the structure in the vertical furnace 2 for subjecting the wafer W as the object to be processed to the formation of a predetermined silicon oxide film will be described with reference to FIG. The casing 4 has its lower end fixed to the upper surface of the base plate 5 and is erected vertically. The casing 4 has a substantially cylindrical shape with a closed upper surface, the inner surface of which is covered with a heat insulating material 6, and the inner peripheral surface of the heat insulating material 6 has, for example, molybdenum disilicide (MoS).
The heating element 7 formed of a resistance heating element such as i 2 ) is provided in a spiral shape, for example.

【0024】そしてこの加熱体7と反応容器3との間に
は、反応容器3を取り囲むように例えばSiCからなる
均熱管8が配置されており、前記加熱体7は、適宜の温
度制御装置(図示せず)によって、反応容器3内を所定
の温度、例えば600゜C〜1100゜Cの間の任意の
温度にまで均等に加熱して、これを維持することが可能
なように構成されている。なお前記温度制御装置は、反
応容器3内を上下方向複数のゾーンの分割して個々のゾ
ーンごとに微調整することが可能なように構成されてい
る。
A soaking tube 8 made of, for example, SiC is arranged between the heating body 7 and the reaction vessel 3 so as to surround the reaction vessel 3. The heating body 7 is provided with an appropriate temperature control device ( (Not shown) is configured so that the inside of the reaction vessel 3 can be uniformly heated to and maintained at a predetermined temperature, for example, an arbitrary temperature between 600 ° C and 1100 ° C. There is. The temperature control device is configured so that the reaction container 3 can be divided into a plurality of zones in the vertical direction and finely adjusted for each zone.

【0025】処理領域を内部に形成する前記反応容器3
は、上面が閉口した略管状形態を有し、下端のフランジ
部31を介して前記ベースプレート5とは別のベースプ
レート(図示せず)を介して鉛直方向に立設されてい
る。そしてこの反応容器3内における上部には、反応容
器3の天板32と平行に位置するガス吐出板33が設け
られ、さらにこのガス吐出板33には、多数の吐出孔3
4が形成されている。従って、このガス吐出板33と前
記天板32等によって囲まれた空間Sは、一種の処理ガ
ス予備室を形成し、この空間S内に供給された処理ガス
は、反応容器3内にロードされたウエハWに対して、前
記吐出孔34を通じて均等に吐出されるようになってい
る。
The reaction vessel 3 having a processing region formed therein
Has a substantially tubular shape with an upper surface closed, and is erected in the vertical direction via a base plate (not shown) different from the base plate 5 via the flange portion 31 at the lower end. A gas discharge plate 33 located parallel to the top plate 32 of the reaction container 3 is provided in the upper portion of the reaction container 3, and the gas discharge plate 33 has a large number of discharge holes 3
4 are formed. Therefore, the space S surrounded by the gas discharge plate 33 and the top plate 32 and the like forms a kind of processing gas preliminary chamber, and the processing gas supplied into the space S is loaded into the reaction vessel 3. The wafer W is evenly ejected through the ejection holes 34.

【0026】そしてシリコン酸化膜形成用の処理ガスで
ある、例えばO2(酸素)ガスは、前記反応容器3の外
側に沿って立ち上がっている処理ガス導入管41によっ
て、反応容器3上部の前記空間S内に導入され、次いで
前記吐出孔34を通じて反応容器3内に吐出され、その
後は、反応容器3下部に設けられた排気管42によって
外部に排気されるようになっている。
A processing gas for forming a silicon oxide film, such as O 2 (oxygen) gas, is introduced into the space above the reaction vessel 3 by a processing gas introduction pipe 41 rising along the outside of the reaction vessel 3. It is introduced into S, then discharged into the reaction container 3 through the discharge hole 34, and thereafter, is exhausted to the outside by an exhaust pipe 42 provided in the lower part of the reaction container 3.

【0027】本実施例にかかる熱処理装置1は以上のよ
うに構成されており、次にその動作等について説明する
と、まず加熱体7を発熱させて反応容器3内の温度を、
例えば約600゜Cまで加熱すると共に、処理ガス導入
管41からN2ガスを導入して、反応容器3内をN2ガス
雰囲気にしておく。次いでラダーボート10に被処理体
であるウエハWを搭載した後、ボートエレベータ22を
上昇させ、図3に示したように、保温筒21のフランジ
部20が、反応容器3下端部のフランジ31と密着する
位置までラダーボート10を上昇させ、ウエハWを反応
容器3内にロードさせる。
The heat treatment apparatus 1 according to the present embodiment is constructed as described above. Next, the operation and the like will be described. First, the heating body 7 is caused to generate heat and the temperature in the reaction vessel 3 is
For example, while heating to about 600 ° C., N 2 gas is introduced from the processing gas introducing pipe 41 to keep the inside of the reaction vessel 3 in an N 2 gas atmosphere. Next, after mounting the wafer W which is the object to be processed on the ladder boat 10, the boat elevator 22 is raised, and as shown in FIG. 3, the flange portion 20 of the heat insulating cylinder 21 becomes the flange 31 of the lower end portion of the reaction container 3 and the flange portion 20. The ladder boat 10 is lifted to the position where the wafer W is closely attached and the wafer W is loaded into the reaction container 3.

【0028】次いで応容器3内を所定の処理温度、例え
ば1000゜Cにまで加熱し、そして処理ガス導入管4
1からO2(酸素)ガスを反応容器3内に導入すると共
に、排気管42から排気しながら、反応容器3内を例え
ば常圧に維持して、そのまま所定時間熱処理を実施する
と、ウエハWの表面に、所定厚のシリコン酸化膜(Si
2)が形成されるのである。
Next, the inside of the reaction vessel 3 is heated to a predetermined processing temperature, for example, 1000 ° C., and the processing gas introducing pipe 4 is used.
When the O 2 (oxygen) gas from 1 is introduced into the reaction container 3 and exhausted from the exhaust pipe 42, the inside of the reaction container 3 is maintained at a normal pressure, for example, and heat treatment is performed for a predetermined time as it is. A silicon oxide film (Si
O 2 ) is formed.

【0029】ところで前記した予熱温度600゜Cから
処理温度である1000゜Cまで昇温させる場合、スル
ープットを向上させてバッチ処理の利点を活かした生産
性を高めるためには、昇温レートを高速で行う必要があ
る。この場合被処理体である300mm径のウエハWは、
従来の200mm径のウエハよりもかなり大きいものであ
るから、従前の搭載ピッチのままでは、加熱体7からの
熱の入射量が、周縁部と中心部とでは、その差が極めて
大きくなり、その結果面内温度差が大きくなって、スリ
ップが発生してしまう。
By the way, in the case of raising the preheating temperature from 600 ° C. to the processing temperature of 1000 ° C., in order to improve the throughput and enhance the productivity utilizing the advantages of the batch processing, the temperature rising rate is set high. Should be done in. In this case, the wafer W having a diameter of 300 mm, which is an object to be processed,
Since it is considerably larger than a conventional wafer having a diameter of 200 mm, the difference in the amount of heat incident from the heating body 7 between the peripheral portion and the central portion becomes extremely large with the conventional mounting pitch. As a result, the in-plane temperature difference becomes large and slip occurs.

【0030】この点、本実施例で使用したラダーボート
10では、その搭載ピッチを既述の如く40mmに設定し
てあるので、面内温度差を小さくしてスリップの発生を
防止することが可能である。
In this respect, since the mounting pitch of the ladder boat 10 used in this embodiment is set to 40 mm as described above, it is possible to reduce the in-plane temperature difference and prevent the occurrence of slip. Is.

【0031】発明者らが、実際にシミュレーションによ
って検証したところ、本実施例によって、600゜Cか
ら1000゜Cまで昇温させるにあたり、毎分100゜
Cもの高速昇温で昇温させた際、950゜C通過時にお
けるウエハの面内温度差を10゜Cに抑えることができ
た。かかる小さい面内温度差ではスリップは発生しない
と予想される。この点従来と比較するため、搭載ピッチ
を10mmにして、同一の昇温レートで昇温させた場合、
950゜C通過時におけるウエハの面内温度差は、30
゜Cにも達した。従って、前記のような高速昇温過程が
あっても、本実施例の方が、スリップの原因となる面内
温度差を小さく抑えられることが確認できた。
The inventors of the present invention have actually verified by simulation and found that when raising the temperature from 600 ° C. to 1000 ° C. according to the present embodiment, the temperature was raised at a high rate of 100 ° C./min. The in-plane temperature difference of the wafer when passing through 950 ° C could be suppressed to 10 ° C. It is expected that slip will not occur with such a small in-plane temperature difference. To compare this point with the conventional one, when the mounting pitch is 10 mm and the temperature is raised at the same temperature rising rate,
The difference in in-plane temperature of the wafer after passing 950 ° C is 30
It reached to ° C. Therefore, it was confirmed that the present embodiment can suppress the in-plane temperature difference that causes the slip to be small even in the above-described high-speed temperature rising process.

【0032】しかも枚葉方式と比較した場合、短時間酸
化(10分)の場合であっても、枚葉方式の一般的なス
ループットを5分/1枚と仮定しても、本実施例におい
てラダーボート10にウエハを8枚搭載すれば、生産性
は枚葉方式よりも本実施例の方が優れていることが確認
できた。もちろん当然のことながら、長時間酸化の場合
は、さらにその差が開き、本実施例の方が格段に生産性
が高くなる。従って、300mmの大口径ウエハの熱処理
を、枚葉方式よりも生産性を高くしつつ、しかもスリッ
プを発生させることなくこれを実施することが可能であ
る。
Further, in comparison with the single wafer method, even in the case of short-time oxidation (10 minutes), even if the general throughput of the single wafer method is assumed to be 5 minutes / 1 sheet, in this embodiment It was confirmed that when eight wafers were mounted on the ladder boat 10, the productivity of this example was superior to that of the single wafer method. As a matter of course, in the case of long-time oxidation, the difference is further increased, and the productivity of this embodiment is much higher. Therefore, it is possible to heat-treat a large-diameter wafer of 300 mm with higher productivity than the single-wafer method and without causing slip.

【0033】なお前記実施例は、ウエハに対して酸化処
理、拡散処理を実施する常圧型の熱処理装置に適用した
例であったが、本発明は、減圧型の熱処理装置、例えば
減圧CVD装置に対しても適用可能である。
Although the above-mentioned embodiment is an example in which the present invention is applied to the atmospheric pressure type heat treatment apparatus for performing the oxidation treatment and the diffusion treatment on the wafer, the present invention is applied to the reduced pressure type heat treatment apparatus, for example, the reduced pressure CVD apparatus. It can also be applied.

【0034】[0034]

【発明の効果】請求項1、2、3によれば、250mm以
上の大口径のウエハを熱処理する場合、複数のウエハを
搭載する搭載治具を用いたバッチ処理を採用しつつ、ス
リップを発生させない熱処理が可能である。そのうえ昇
温レートについても、毎分20゜C以上の昇温過程があ
ってもスリップが発生しないので、スループットが良好
であり、枚葉方式よりも生産性が良好である。
According to the first, second, and third aspects, when heat-treating a wafer having a large diameter of 250 mm or more, slip is generated while adopting batch processing using a mounting jig for mounting a plurality of wafers. A heat treatment that does not occur is possible. In addition, as for the rate of temperature rise, no slippage occurs even if there is a temperature rise process of 20 ° C. per minute or more, so that the throughput is good and the productivity is better than that of the single wafer method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】シリコンの温度変化に伴う降伏せん断応力の変
化を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing changes in yield shear stress with changes in temperature of silicon.

【図2】本発明の実施例にかかる熱処理装置の概観を示
す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing an overview of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例にかかる熱処理装置の断面説明
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional explanatory diagram of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図4】図2の熱処理装置におけるラダーボートの載置
部材の側面拡大説明図である。
4 is an enlarged side view of a mounting member of a ladder boat in the heat treatment apparatus of FIG.

【図5】ラダーボートに使用可能な他の載置部材の概観
を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an outline of another mounting member usable for the ladder boat.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 熱処理装置 2 縦型炉 3 反応容器 7 加熱体 10 ラダーボート 13、14、15 支柱 16、17、18 載置部材 41 処理ガス導入管 42 排気管 W ウエハ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat treatment apparatus 2 Vertical furnace 3 Reaction vessel 7 Heating body 10 Ladder boat 13, 14, 15 Supports 16, 17, 18 Mounting member 41 Processing gas introduction pipe 42 Exhaust pipe W Wafer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島津 知久 神奈川県津久井郡城山町町屋1丁目2番41 号 東京エレクトロン東北株式会社相模事 業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tomohisa Shimazu 1-24-141, Machiya, Shiroyama-cho, Tsukui-gun, Kanagawa Tokyo Electron Tohoku Co., Ltd. Sagami Business Office

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 管状炉内に位置する略管状の反応容器
と、上下方向に複数の半導体ウエハを平行に搭載する搭
載治具とを有し、複数の半導体ウエハを搭載した状態の
搭載治具を前記反応容器内に納入して、所定の温度雰囲
気で前記半導体ウエハに対して熱処理を施す如く構成さ
れた熱処理装置において、前記半導体ウエハは直径25
0mm以上の大きさ、前記所定の温度は600゜C以上8
00゜C未満であって、前記管状炉によって前記所定温
度雰囲気に昇温させるまでの昇温過程に、毎分20゜C
以上の昇温過程を有する如く構成され、前記半導体ウエ
ハの搭載治具における搭載ピッチは、10〜40mmに設
定されたことを特徴とする、熱処理装置。
1. A mounting jig having a substantially tubular reaction container located in a tubular furnace, and a mounting jig for mounting a plurality of semiconductor wafers in parallel in a vertical direction, and mounting a plurality of semiconductor wafers. In a heat treatment apparatus configured to perform heat treatment on the semiconductor wafer in a predetermined temperature atmosphere in the reaction container.
0 mm or more, the predetermined temperature is 600 ° C or more 8
If the temperature is less than 00 ° C and the temperature is raised to the predetermined temperature atmosphere by the tubular furnace, 20 ° C per minute
A heat treatment apparatus configured to have the above temperature rising process, wherein the mounting pitch of the semiconductor wafer mounting jig is set to 10 to 40 mm.
【請求項2】 管状炉内に位置する略管状の反応容器
と、上下方向に複数の半導体ウエハを平行に搭載する搭
載治具とを有し、複数の半導体ウエハを搭載した状態の
搭載治具を前記反応容器内に納入して、所定の温度雰囲
気で前記半導体ウエハに対して熱処理を施す如く構成さ
れた熱処理装置において、前記半導体ウエハは直径25
0mm以上の大きさ、前記所定の温度は800゜C以上1
000゜C未満であって、前記管状炉によって前記所定
温度雰囲気に昇温させるまでの昇温過程に、毎分20゜
C以上の昇温過程を有する如く構成され、前記半導体ウ
エハの搭載治具における搭載ピッチは、20〜80mmに
設定されたことを特徴とする、熱処理装置。
2. A mounting jig having a substantially tubular reaction container located in a tubular furnace and a mounting jig for mounting a plurality of semiconductor wafers in parallel in a vertical direction, and mounting a plurality of semiconductor wafers. In a heat treatment apparatus configured to perform heat treatment on the semiconductor wafer in a predetermined temperature atmosphere in the reaction container.
Size of 0 mm or more, the predetermined temperature is 800 ° C or more 1
The semiconductor wafer mounting jig is configured to have a temperature raising process of 20 ° C. or more per minute during the temperature raising process of less than 000 ° C. until the temperature is raised to the predetermined temperature atmosphere by the tubular furnace. The heat treatment apparatus is characterized in that the mounting pitch in is set to 20 to 80 mm.
【請求項3】 管状炉内に位置する略管状の反応容器
と、上下方向に複数の半導体ウエハを平行に搭載する搭
載治具とを有し、複数の半導体ウエハを搭載した状態の
搭載治具を前記反応容器内に納入して、所定の温度雰囲
気で前記半導体ウエハに対して熱処理を施す如く構成さ
れた熱処理装置において、前記半導体ウエハは直径25
0mm以上の大きさ、前記所定の温度は1000゜C以上
1100゜C未満であって、前記管状炉によって前記所
定温度雰囲気に昇温させるまでの昇温過程に、毎分20
゜C以上の昇温過程を有する如く構成され、前記半導体
ウエハの搭載治具における搭載ピッチは、30〜160
mmに設定されたことを特徴とする、熱処理装置。
3. A mounting jig having a substantially tubular reaction container located in a tubular furnace and a mounting jig for mounting a plurality of semiconductor wafers in parallel in a vertical direction, and mounting a plurality of semiconductor wafers. In a heat treatment apparatus configured to perform heat treatment on the semiconductor wafer in a predetermined temperature atmosphere in the reaction container.
The size is 0 mm or more, the predetermined temperature is 1000 ° C. or more and less than 1100 ° C., and the temperature is raised to the predetermined temperature atmosphere by the tubular furnace, the temperature is increased to 20 minutes per minute.
The mounting pitch of the semiconductor wafer mounting jig is 30 to 160.
A heat treatment device characterized by being set to mm.
JP29058294A 1994-05-17 1994-10-31 Thermal treatment equipment Pending JPH08130192A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29058294A JPH08130192A (en) 1994-10-31 1994-10-31 Thermal treatment equipment
US08/549,163 US5775889A (en) 1994-05-17 1995-10-27 Heat treatment process for preventing slips in semiconductor wafers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29058294A JPH08130192A (en) 1994-10-31 1994-10-31 Thermal treatment equipment

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08130192A true JPH08130192A (en) 1996-05-21

Family

ID=17757892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29058294A Pending JPH08130192A (en) 1994-05-17 1994-10-31 Thermal treatment equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08130192A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997032339A1 (en) * 1996-02-29 1997-09-04 Tokyo Electron Limited Heat-treating boat for semiconductor wafer
JP2018011011A (en) * 2016-07-15 2018-01-18 クアーズテック株式会社 Vertical wafer boat

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997032339A1 (en) * 1996-02-29 1997-09-04 Tokyo Electron Limited Heat-treating boat for semiconductor wafer
US6062853A (en) * 1996-02-29 2000-05-16 Tokyo Electron Limited Heat-treating boat for semiconductor wafers
JP2018011011A (en) * 2016-07-15 2018-01-18 クアーズテック株式会社 Vertical wafer boat

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3125199B2 (en) Vertical heat treatment equipment
JP3504784B2 (en) Heat treatment method
JP3204699B2 (en) Heat treatment equipment
JP3348936B2 (en) Vertical heat treatment equipment
US5775889A (en) Heat treatment process for preventing slips in semiconductor wafers
JP2001332602A (en) Apparatus and method for controlling wafer environment between thermal cleaning and heat treatment
JPH10107018A (en) Semiconductor wafer heat treatment apparatus
US20030221623A1 (en) Fabricating a semiconductor device
JP3474261B2 (en) Heat treatment method
JPH09199438A (en) Heat treating jig
JPH08130192A (en) Thermal treatment equipment
JP4218360B2 (en) Heat treatment apparatus and heat treatment method
JP2001308085A (en) Heat-treating method
JPH08288372A (en) Wafer support plate
JP2004228462A (en) Method and device for thermally treating wafer
JPH07326593A (en) Method and device for heat treatment
JP2005328008A (en) Vertical boat for heat-treating semiconductor wafer, and heat treatment method
JP4029610B2 (en) Wafer support
JP2000124143A (en) Heat treatment apparatus
JP2005166823A (en) Semiconductor substrate heat treatment apparatus, wafer boat therefor, and heat treatment method of semiconductor substrate
JP2003257881A (en) Boat for heat treatment and method for heat treating wafer
JP2001257167A (en) Semiconductor manufacturing device
JP3464505B2 (en) Heat treatment method
JP2004111715A (en) Substrate treating device and method of manufacturing semiconductor device
JPH08330317A (en) Production of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20030902