JPH08321473A

JPH08321473A - 半導体基板用熱処理装置

Info

Publication number: JPH08321473A
Application number: JP15245595A
Authority: JP
Inventors: Yuuri Mizuo; 有里水尾
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-05-26
Filing date: 1995-05-26
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】シリコンウェハに対する均一でしかも適正な
熱処理を実現する半導体基板用熱処理装置を提供する。【構成】熱処理炉内に設置された石英ボート１０に沿
って、保持部材１５を介して複数のシリコンウェハＷを
多段に積載し、反応ガスを導入してシリコンウェハＷの
所定の熱処理を行う。シリコンウェハＷの外周部を支持
するように保持部材１５を配置し、この保持部材１５も
しくは保持部材１５の至近位置適所に反応ガス導入口１
８を設け、反応ガスがシリコンウェハＷ面に沿って流れ
るようにする。反応ガス導入口１８は、上下の保持部材
１５，１５間の溝部１６に設けられる。また、反応ガス
導入口１８は、上段及び下段のシリコンウェハＷ，Ｗ間
では逆方向に設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造に使
用する熱処理装置に係り、特に熱処理炉内でシリコンウ
ェハを酸化・拡散処理するために用いられるシリコンウ
ェハを積載する石英ボートに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来のこの種の熱処理装置の構
成例を示している。図において、１は反応ガス導入口２
を有する石英管、３は反応ガス導入口２の下方にて基台
４上に立設された石英ボートであり、この石英ボート３
は、シリコンウェハＷの外周部に配置された複数の脚体
３ａ，３ｂ（図示は省略したが、好適には例えば４本設
けられる）から構成される。各脚体３ａ，３ｂは、上下
方向に多数の溝状を形成して成る保持部材５を有してお
り、この保持部材５によってシリコンウェハＷの外周部
を支持する（この例では４か所で支持する）ようになっ
ている。

【０００３】かかる熱処理装置においてシリコンウェハ
Ｗの酸化・拡散処理を行う場合、多数のシリコンウェハ
Ｗを予め積載した石英ボート３を、図６に示したように
石英管１内に挿入する。そして、石英管１の上部の反応
ガス導入口２から図示のように反応ガス６を導入するこ
とにより行っていた。導入された反応ガス６は、図示例
のように各シリコンウェハＷの外周部から回り込むよう
に該シリコンウェハＷへ流れていく。なお、反応ガス６
は最終的に、石英管１の下部適所に設けた排出口から排
出されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
熱処理装置において、装置上部に１か所だけ設けた反応
ガス導入口２から反応ガス６を導入し、その反応ガス６
の言わば自然対流によって反応ガス６を流すようにして
いるため、複数のシリコンウェハＷに対して均一でしか
も各シリコンウェハＷにて万遍なく反応ガス６を適用す
ることが困難であった。また特に、将来的にシリコンウ
ェハの大径化が進むと、その場合石英管内での反応ガス
の不均一性が顕著になり、シリコンウェハ面内での均一
な熱処理を期待し得ない。そして、その結果製品として
の半導体装置の品質のばらつき、或いはスループット低
下を招来する。

【０００５】本発明はかかる実情に鑑み、シリコンウェ
ハに対する均一でしかも適正な熱処理を実現する半導体
基板用熱処理装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体基板用熱
処理装置は、熱処理炉内に設置された石英ボートに沿っ
て、保持部材を介して複数のシリコンウェハを多段に積
載し、反応ガスを導入して前記シリコンウェハの所定の
熱処理を行うようにした半導体基板用熱処理装置であっ
て、特に、前記シリコンウェハの外周部を支持するよう
に前記保持部材を配置し、この保持部材もしくは該保持
部材の至近位置適所に反応ガス導入口を設け、反応ガス
がシリコンウェハ面に沿って流れるようにしたものであ
る。

【０００７】また、本発明の半導体基板用熱処理装置に
おいて、前記反応ガス導入口は、上下の保持部材間の溝
部に設けられる。

【０００８】また、本発明の半導体基板用熱処理装置に
おいて、前記反応ガス導入口は、保持部材のウェハ支持
部に設けられる。

【０００９】また、本発明の半導体基板用熱処理装置に
おいて、前記反応ガス導入口は、上段及び下段のシリコ
ンウェハ間では逆方向に設定される。

【００１０】更に、本発明の半導体基板用熱処理装置に
おいて、前記反応ガス導入口の開口部が、拡開するよう
に且つ偏平に形成したものである。

【００１１】

【作用】本発明によれば、石英ボートにおいて、処理さ
れるべきシリコンウェハ（被処理シリコンウェハ）を積
載する保持部材間の溝部、或いは保持部材のウェハ支持
部に反応ガス導入口を設ける。この場合、反応ガス導入
口の向きを上段及び下段のシリコンウェハ間では逆方向
に設定することにより、熱処理炉全体としての均一性を
図ると共に、単一の被処理シリコンウェハ自体において
も熱処理の均一性を確保することができる。

【００１２】また本発明によれば、反応ガス導入口の開
口部を拡開させると共に、偏平に形成することによっ
て、保持部材によって積載される被処理シリコンウェハ
間のピッチを広げることなく、そのウェハ面内にて反応
ガス分布を均一化することができる。そして、このこと
によりスループットの低下を防止することができる。

【００１３】

【実施例】以下、図１〜図５に基づき、本発明による半
導体基板用熱処理装置の好適な実施例を説明する。

【００１４】図１は、本発明の半導体基板用熱処理装置
の一実施例に係る石英ボート１０まわりの構成例を示し
ている。図において、石英ボート１０は、図示されてい
ない熱処理炉（図６に示した石英管１と実質的に同等で
ある。）内で基台１７上に立設され、その熱処理炉内に
て所定の熱処理を行うものとする。この石英ボート１０
は、シリコンウェハＷの外周部に配置されたこの例では
４つの脚体１１〜１４（図２をも参照）により構成され
る。

【００１５】脚体１１〜１４の各々は、上下方向に沿っ
て多数の溝状を形成して成る保持部材１５を有してお
り、この保持部材１５によって図２のように、シリコン
ウェハＷの外周部を４か所で支持するようになってい
る。即ち、各脚体１１，１２，１３及び１４において、
保持部材１５の相互間に溝部１６を設けると共に、保持
部材１５を所定の間隔ピッチで配置する。脚体１１，１
２，１３及び１４における同一高さの保持部材１５同士
毎にシリコンウェハＷを積載する。

【００１６】この実施例では保持部材の至近位置、即ち
所望の保持部材１５間の溝部１６に反応ガス導入口１８
を設け、反応ガスがシリコンウェハＷ面に沿って流れる
ようにしたものである。この場合、図１に示されるよう
に脚体１１，１２，１３及び１４内に反応ガス導入管１
９を埋設し、各反応ガス導入口１８を反応ガス導入管１
９に接続する。ここで、反応ガス導入口１８の構成例を
図３に示す。この好適例のように、反応ガス導入口１８
の開口部１８ａを拡開させる共に、且つ偏平に形成す
る。また、開口部１８ａがシリコンウェハＷ面の中心部
を向くように、反応ガス導入口１８を配置する。

【００１７】また、反応ガス導入口１８の設定もしくは
配設方法の例としては、１枚のシリコンウェハＷに対し
て、好適には１つの反応ガス導入口１８を設定する。こ
の場合、例えば対向する脚体１１と脚体１３の間で、溝
部１６に上から下へと交互に配設する。つまり、このよ
うに反応ガス導入口１８を設けると、上段及び下段のシ
リコンウェハＷ，Ｗ間では反応ガス導入口１８が逆方向
に設定される。なお、脚体１１，１２，１３及び１４に
おける溝部１６に順次上から下へと配設するようにして
もよい。

【００１８】上記構成で成る半導体基板用熱処理装置に
おいて、石英ボート１０を用いてシリコンウェハＷの酸
化・拡散処理を行う場合、先ず石英ボート１０に所定の
シリコンウェハＷを予め積載し、その石英ボート１０を
図６のように熱処理炉内に挿入する。このとき反応ガス
導入口１８から窒素ガスを流出しておき、これにより窒
素ガスがシリコンウェハＷ面に沿って流れる。このよう
に予め窒素ガスを流しておくことによって、シリコンウ
ェハＷの表面にパーティクル等が付着するのを防ぐこと
ができる。次に、石英ボート１０の挿入後、各反応ガス
導入口１８から窒素、酸素、水素等の反応ガスを所定比
率で流出させ（図１及び図２、点線矢印参照）、所定時
間だけ酸化・拡散処理を行う。

【００１９】このように反応ガス導入口１８から反応ガ
スを流出させるが、上記のように溝部１６にて反応ガス
導入口１８の向きを逆方向に設定することにより、熱処
理炉全体として均一に、即ち石英ボート１０の上下でば
らつきなく、反応ガスを流出させることができる。ま
た、各シリコンウェハＷに対して、開口部１８ａが拡開
した反応ガス導入口１８から反応ガスを流出させること
により、シリコンウェハＷ面に均一に反応ガスを分布さ
せることができる。従って、石英ボート１０に積載され
たシリコンウェハＷの全体としても単体でも、反応ガス
分布を均一化することができる。

【００２０】かくして、シリコンウェハＷの酸化・拡散
処理の完了後、石英ボート１０を熱処理炉から引き出す
るが、このときにも反応ガス導入口１８から窒素ガスを
流出しておく。なお、この場合にも窒素ガスを流してお
くことによって、シリコンウェハＷの表面にパーティク
ル等が付着するのを防いでいる。

【００２１】図４は、本発明の半導体基板用熱処理装置
における別の構成例による石英ボート２０まわりを示し
ている。この石英ボート２０の基本構成は、上述したも
のと実質的に同様であり、即ち４つの脚体１１〜１４に
より構成され、熱処理炉内にて所定の熱処理を行うもの
とする。

【００２２】この例の石英ボート２０では、特に反応ガ
ス導入口１８は、保持部材１５のウェハ支持部１５ａ
（即ち、各脚体１１，１２，１３及び１４における突出
部）に設けられる。この場合にも、反応ガス導入口１８
の開口部１８ａを拡開させる共に、且つ偏平に形成し、
また、開口部１８ａがシリコンウェハＷ面の中心部を向
くように反応ガス導入口１８を配置する。図４及び図５
の図示例では、反応ガス導入口１８を脚体１１と脚体１
３の間で、ウェハ支持部１５ａに上から下へと交互に配
設し、つまり上段及び下段のシリコンウェハＷ，Ｗ間で
は反応ガス導入口１８が逆方向に設定される。

【００２３】このように構成した石英ボート２０を用い
てシリコンウェハＷの酸化・拡散処理を行う場合でも、
熱処理炉全体として均一に、シリコンウェハＷ自体にお
いて均一に反応ガスを流出させることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、石
英ボートにおいてシリコンウェハを積載する際の保持部
材を有効に利用して、その保持部材部分に反応ガス導入
口を設けることにより、熱処理炉全体としてのみなら
ず、シリコンウェハ単体においても反応ガスを均一に分
布させ、これにより熱処理の均一性を格段に向上させる
ことができる。従って半導体装置の品質ばらつきをなく
すると共に、スループットを改善し、更にはシリコンウ
ェハに大径化に有効に対応することができる等の利点を
有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体基板用熱処理装置の一実施例に
係る石英ボートまわりの構成例を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】本発明の半導体基板用熱処理装置に係る反応ガ
ス導入口の斜視図である。

【図４】本発明の半導体基板用熱処理装置における別の
構成例による石英ボートまわりを示す部分断面図であ
る。

【図５】図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図６】従来の熱処理装置の構成例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１０，２０石英ボート１１，１２，１３，１４脚体１５保持部材１６溝部１８反応ガス導入口１９反応ガス導入管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱処理炉内に設置された石英ボートに沿
って、保持部材を介して複数のシリコンウェハを多段に
積載し、反応ガスを導入して前記シリコンウェハの所定
の熱処理を行うようにした半導体基板用熱処理装置であ
って、前記シリコンウェハの外周部を支持するように前記保持
部材を配置し、この保持部材もしくは該保持部材の至近
位置適所に反応ガス導入口を設け、反応ガスがシリコン
ウェハ面に沿って流れるようにしたことを特徴とする半
導体基板用熱処理装置。
【請求項２】前記反応ガス導入口は、上下の保持部材
間の溝部に設けられることを特徴とする請求項１に記載
の半導体基板用熱処理装置。
【請求項３】前記反応ガス導入口は、保持部材のウェ
ハ支持部に設けられることを特徴とする請求項１に記載
の半導体基板用熱処理装置。
【請求項４】前記反応ガス導入口は、上段及び下段の
シリコンウェハ間では逆方向に設定されることを特徴と
する請求項２又は３に記載の半導体基板用熱処理装置。
【請求項５】前記反応ガス導入口の開口部が、拡開す
るように且つ偏平に形成したことを特徴とする請求項２
〜４のいずれかに記載の半導体基板用熱処理装置。