JPH08321472A - 処理装置 - Google Patents

処理装置

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JPH08321472A
JPH08321472A JP16327896A JP16327896A JPH08321472A JP H08321472 A JPH08321472 A JP H08321472A JP 16327896 A JP16327896 A JP 16327896A JP 16327896 A JP16327896 A JP 16327896A JP H08321472 A JPH08321472 A JP H08321472A
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heater
process tube
temperature
tube
door
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JP16327896A
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Tetsuya Takagaki
哲也 高垣
Hiroshi Maejima
央 前島
Hiroto Nagatomo
宏人 長友
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度分布の不均衡が発生する場合において、
プロセスチューブ内の温度分布を常に均一に維持する。 【解決手段】 ヒータを複数設け、少なくとも一方の端
部にあるヒータは、それに隣接するヒータよりも短く構
成する。 【効果】 温度分布を均一に維持することにより、被処
理物に対する処理を均一化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、処理技術、特に、
プロセスチューブ内に収容した被処理物をヒータで加熱
して処理する技術に関し、たとえば、半導体装置の製造
においてウエハ上に酸化膜を形成する技術に利用して有
効な技術に関する。 【0002】 【従来の技術】半導体装置の製造において、ウエハ上に
酸化膜を形成するには、シリコンを酸化雰囲気中で加熱
すればよい。この方法はもっとも簡単で一般的な方法で
あり、加熱ヒータと炉心管、温度コントローラおよび乾
燥酸素もしくは水蒸気が供給できればよい(電子材料1
981年別冊、工業調査会発行、昭和56年11月10
日発行P72〜P76)。 【0003】しかし、上述した方法によると、炉心管
(以下プロセスチューブとする)にウエハを搬入する
時、炉口側の温度が低下したり、水素(H2)の燃焼
時、炉奥側の温度が上昇したりして均一な温度分布が崩
れるという問題点があることが本発明者によって明らか
にされた。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、プロ
セスチューブ内の温度分布を均一に維持することができ
る処理技術を提供することにある。 【0005】本発明の前記ならびにその他の課題と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。 【0006】 【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次の通りである。 【0007】すなわち、加熱ヒータ(ヒータ)をプロセ
スチューブの長さ方向において複数に分割するととも
に、各分割ヒータの加熱能力をそれぞれ所望通りに設定
でき得るように構成することにより、被処理の搬入時や
2の燃焼時等にも、プロセスチューブ内の温度分布を
均一に維持できるものである。 【0008】以下、本発明の実施の形態を説明する。 【0009】なお、実施の形態を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。 【0010】 【発明の実施の形態】 〔実施形態1〕図1は本発明の一実施形態である熱処理
装置を示す縦断面図、図2〜図5はその作用を説明する
ための各線図である。 【0011】本実施形態において、この熱処理装置はプ
ロセスチューブ1を備えており、このプロセスチューブ
1は石英ガラスによりほぼ円筒形状に形成されている。
プロセスチューブ1は、被処理物としてのウエハ2を複
数枚立脚した状態で整列させて保持する治具3を収容し
得るように構成されている。プロセスチューブ1の一端
には治具3を出し入れするための炉口4が開設されてお
り、炉口4にはドア5がこれを密閉し得るように開閉自
在に取り付けられている。炉口4の近傍にはスカペンジ
ャ6が設けられ、スカペンジャ6はプロセスチューブ1
内を排気し得るように構成されている。プロセスチュー
ブ1の他端には酸素(O2)または窒素(N2)等の処理
ガスを導入するための導入口7が開設されている。 【0012】プロセスチューブ1の外部にはヒータHが
プロセスチューブ1内全体を加熱し得るように設けられ
ており、ヒータHはプロセスチューブ1の長手方向にお
いて、第1分割ヒータ(以下、第1ヒータという)H1
〜第4分割ヒータ(同様)H4に4分割されている。そ
して、中間に位置する第2ヒータH2は他の第1,第
3,第4ヒータよりも短く構成されている。第1〜第4
分割ヒータH1〜H4はコントローラ8によりその加熱
能力をそれぞれ所望通りに設定でき得るようになってい
る。 【0013】次に作用を説明する。 【0014】なお、図2〜図5において、(a)はプロ
セスチューブ内の温度分布図、(b)は第1〜第4ヒー
タの加熱能力度線図である。 【0015】まず、プロセスチューブ1は第1〜第4ヒ
ータH1〜H4により、図2(a)に示されるように、
炉内温度分布がその中央部において均一な所定温度にな
るように予熱される。このとき、第1〜第4ヒータH1
〜H4の加熱能力はコントローラ8により、図2(b)
に示されるようにほぼ均一に設定される。 【0016】ドア5を開放して治具3に保持されたウエ
ハ2を炉口4からプロセスチューブ1内に搬入する直
前、図3(b)に実線で示されるように、第1ヒータH
1と第2ヒータH2の加熱能力は後述するドア5の開放
によるプロセスチューブ1内の温度降下分、コントロー
ラ8の指令により、第3ヒータH3,第4ヒータH4の
加熱能力よりも高められる。これにより、プロセスチュ
ーブ1内の温度分布は、図3(a)に示されるように、
炉口4付近が他の領域よりも高温になった分布状態にな
る。 【0017】なお図3(a)において、破線Aは、均一
に加熱された場合の炉口4付近の温度分布を示し、破線
Bは、後述するドア5開放による均一加熱時の温度降下
を示す。 【0018】ウエハ2を搬入すべくドア5を開放する
と、プロセスチューブ1内の高温雰囲気が炉口4から逃
げ、均一に加熱した場合には図4(a)に破線で示すよ
うに、プロセスチューブ1内の温度が炉口4から中央部
付近に至るまで降下する。 【0019】しかしながら、図3(a)に示されている
ように、炉口4付近が予めドア5開放によるプロセスチ
ューブ1内の温度降下分、高温になっていること、さら
にウエハ2を搬入している間の温度降下が中央部まで至
るのを防止するため、搬入中、図4(b)に示されるよ
うに、第1ヒータH1と第2ヒータH2はコントローラ
8の指令により加熱能力を高められ続ける。これによ
り、プロセスチューブ1内の温度分布は、図4(a)に
示されるように、ほぼ均一な分布状態になる。 【0020】治具3がプロセスチューブ1内のほぼ中央
に位置決めされ、ドア5が閉じられると、図5(b)に
示されるように、第1〜第4ヒータH1〜H4はその加
熱能力をほぼ等しく制御される。これにより、図5
(a)に示されるように、プロセスチューブ1内の温度
分布はほぼ均一な分布状態に維持される。この状態にお
いて、導入口7からO2またはN2等の処理ガスがプロセ
スチューブ1内に導入される。このとき、プロセスチュ
ーブ1内の温度分布が均一になっているため、治具3上
のウエハ2群全体および各ウエハ2全面にわたって均一
な成膜処理が行われることになる。 【0021】〔実施形態2〕図6は本発明の他の実施形
態を示す縦断面図、図7〜図10はその作用を説明する
ための各線図である。 【0022】本実施形態が前記実施形態と異なる点は、
第3ヒータH3が他の第1,第2,第4ヒータH1,H
2,H4よりも短く構成された点と、導入口7から水素
(H2)およびO2が導入されるように構成されている点
にある。 【0023】本実施形態において、プロセスチューブ1
内の中央部にウエハ3を保持した治具3が位置決めされ
ると、図7(b)に示されるように、第1〜第4ヒータ
H1〜H4は加熱能力をコントローラ8によりほぼ均一
に制御される。これにより、プロセスチューブ1内の温
度分布は、図7(a)に示されるように、ほぼ均一な状
態に維持される。 【0024】その後、導入口7からH2/O2が導入され
る前に、コントローラ8の指令により第3ヒータH3お
よび第4ヒータH4の加熱能力が後述するH2/O2導入
時の燃焼によるプロセスチューブ1内の温度上昇分、低
められる。このとき、第3ヒータH3よりも第4ヒータ
H4の方が能力を一層低められる。これにより、プロセ
スチューブ1内の温度分布は、図8(b)に示されるよ
うに、導入口7付近の温度が低下した分布状態となる。 【0025】なお、図8(a)において、破線Cは、均
一に加熱された場合の導入口7付近の温度分布を示し、
破線Dは、後述するH2/O2導入時の燃焼による均一加
熱時の温度上昇を示す。 【0026】導入口7からH2/O2が導入されると、燃
焼が始まるため、プロセスチューブ1内が均一に加熱さ
れている場合この燃焼により、図9(a)に破線で示す
ように、プロセスチューブ1内の温度が導入口7から中
央部付近まで上昇する。この温度分布の不均衡により、
酸化膜の膜厚や膜質等が、治具3上のウエハ2群全体お
よび各ウエハ2全面にわたって不均一になってしまう。 【0027】しかしながら、図8(a)に示されている
ように、導入口7付近がH2/O2導入時の、燃焼による
温度上昇分、低温になっていること、さらにH2が燃焼
している間の温度上昇が中央部にまで至るのを防止する
ため、燃焼中、図9(b)に示されるように、第3ヒー
タH3と第4ヒータH4はコントローラ8により加熱能
力を適当な割合で低下され続ける。これにより、プロセ
スチューブ1内の温度分布は、図9(a)に示されるよ
うに、ほぼ均一な分布状態になる。 【0028】燃焼が終了すると、図10(b)に示され
るように、第1〜第4ヒータH1〜H4はその加熱能力
をほぼ等しく設定される。これにより、図10(a)に
示されるように、プロセスチューブ1内の温度分布はほ
ぼ均一な分布状態に維持される。 【0029】〔実施形態3〕図11は、本発明の他の実
施形態として、前記実施形態1と実施形態2を組合わせ
た装置を示す。本実施形態は、ヒータを5つに分割し、
その加熱能力をそれぞれ所望通りに設定でき得るように
したことを特徴とする。 【0030】本実施形態において、この熱処理装置はプ
ロセスチューブ1を備えており、このプロセスチューブ
1は石英ガラスによりほぼ円筒形状に形成されている。
プロセスチューブ1は、被処理物としてのウエハ2を複
数枚立脚した状態で整列させて保持する治具3を収容し
得るように構成されている。プロセスチューブ1の一端
には治具3を出し入れするための炉口4が開設されてお
り、炉口4にはドア5がこれを密閉し得るように開閉自
在に取り付けられている。炉口4の近傍にはスカペンジ
ャ6が設けられ、スカペンジャ6はプロセスチューブ1
内を排気し得るように構成されている。プロセスチュー
ブの他端には、導入口7が設けられ、導入口7からは水
素(H2)およびO2が導入されるように構成されてい
る。 【0031】プロセスチューブ1の外部にはヒータHが
プロセスチューブ1内全体を加熱し得るように設けられ
ており、ヒータHはプロセスチューブ1の長手方向にお
いて、第1分割ヒータ(以下、第1ヒータという。)H
1〜第5分割ヒータ(同様)H5に5分割されている。
そして、第2ヒータH2および第4ヒータH4は他の第
1,第3,第5ヒータよりも短く構成されている。第1
〜第5分割ヒータH1〜H5はコントローラ8によりそ
のか熱能力をそれぞれ所望通りに設定でき得るようにな
っている。 【0032】次に作用を説明する。 【0033】つまり、ドア5を開放して治具3に保持さ
れたウエハ2を炉口4からプロセスチューブ1内に搬入
する前、実施形態1と同様に第1ヒータH1と第2ヒー
タH2の加熱能力を、ドア5の開放によるプロセスチュ
ーブ1内の温度降下分、コントローラ8の指令により、
高められており、さらに、ウエハ2を搬入している間の
温度降下が中央部まで至るのを防止するため、搬入中も
第1ヒータH1と第2ヒータH2はコントローラ8の指
令により加熱能力を高められ続ける。これにより、プロ
セスチューブ1内の温度分布は、ほぼ均一な分布状態に
なる。 【0034】また、実施形態2と同様に、導入口7か
ら、H2/O2が導入される前に、コントローラ8の指令
により第4ヒータH4および第5ヒータH5の加熱能力
がH2/O2導入、燃焼によるプロセスチューブ1内の温
度上昇分、低められる。このとき、第4ヒータH4より
も第5ヒータH5の方が能力を一層低められる。さら
に、H2が燃焼している間の温度上昇が中央部にまで至
るのを防止するため、燃焼中、第4ヒータH4と第5ヒ
ータH5はコントローラ8により加熱能力を適当な割合
で低下され続ける。これにより、プロセスチューブ1内
の温度分布は、ほぼ均一な分布状況になる。 【0035】上述した作用によれば、被処理物の搬入時
や、処理ガスの燃焼等のように温度分布の不均衡が発生
するような場合においても、加熱温度を調整することが
できるため、プロセスチューブ内の温度分布を均一に保
て、被処理物に対する処理を均一に行なうことができ
る。 【0036】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明
は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは
勿論である。 【0037】 【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。 【0038】(1)ヒータをプロセスチューブの長さ方
向において複数に分割するとともに、各分割ヒータの加
熱能力を所望温度に設定でき得るように構成することに
より、被処理物の搬入時や処理ガスの燃焼時等のように
温度分布の不均衡が発生する場合において加熱温度を調
整することができるため、プロセスチューブ内の温度分
布を常に均一に維持することができる。 【0039】(2)温度分布を均一に維持することによ
り、被処理物に対する処理を均一化することができる。 【0040】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。 【0041】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるウエハ
に酸化膜を形成する熱処理装置に適用した場合について
説明したが、それに限定されるものではなく、たとえ
ば、拡散炉、CVD装置等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の一実例を示す縦断面図である。 【図2】その作用を説明するための各線図である。 【図3】その作用を説明するための各線図である。 【図4】その作用を説明するための各線図である。 【図5】その作用を説明するための各線図である。 【図6】本発明の他の実施形態を示す縦断面図である。 【図7】その作用を説明するための各線図である。 【図8】その作用を説明するための各線図である。 【図9】その作用を説明するための各線図である。 【図10】その作用を説明するための各線図である。 【図11】本発明の他の実施形態を説明するための図で
ある。 【符号の説明】 1…プロセスチューブ、2…ウエハ、3…治具、4…炉
口、5…ドア、6…スカペンジャ、7…導入口、8…コ
ントローラ、H1〜H5…分割ヒータ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.被処理物を収容するプロセスチューブと、前記プロ
    セスチューブの外部に設けられ、前記プロセスチューブ
    内のウェハ処理領域を加熱するヒータとを有する処理装
    置において、前記ヒータは複数設けられ、少なくとも一
    方の端部にあるヒータは、それに隣接するヒータよりも
    短く構成されていることを特徴とする処理装置。
JP8163278A 1996-06-24 1996-06-24 処理装置 Expired - Lifetime JP2659926B2 (ja)

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