JPH0945628A

JPH0945628A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH0945628A
Application number: JP21292195A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yoneyama; 正洋米山
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-02-14
Anticipated expiration: 2015-07-28
Also published as: JP2806315B2

Abstract

(57)【要約】【課題】多段炉方式の横型拡散炉において、排気部付
近のガス流の偏りをなくして均一にし、これにより温度
も均一にして、例えば半導体ウエハ−の酸化膜厚や熱処
理量のバッチ間，バッチ内，ウエハ−内の均一性を向上
させ得る半導体製造装置を提供すること。【解決手段】複数の横型拡散炉12からなり、各拡散炉
12の排気部13の上下２個所に排気口15を配設し、各排気
口15に排気圧を調節する排気圧制御装置16を付設し、か
つ複数の拡散炉12全体の排気量を調節する排気圧コント
ロ−ラ−17を備え、処理ガス用のマスフロ−コントロ−
ラ−11と前記排気圧制御装置16と前記排気圧コントロ−
ラ−17とをプロセスコントロ−ラ−18に連動させて処理
ガスの排気を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関し、特に複数の横型拡散炉からなる半導体製造装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の横型拡散炉では、処理ガスの流量
については、プロセスコントロ−ラ−から選択されたプ
ログラムに指定されたとおりに、マスフロ−コントロ−
ラ−で調節しているが、一方、排気については、処理ガ
スの流量に関係なく、一方向に一定量だけ排気するとい
う方式が採用されていた。なお、この横型拡散炉では、
通常何段か重ねて設置する多段炉の場合が多いが、この
場合でも、全ての横型拡散炉を一括して、一定量だけ排
気する方式となっていた。（以下、この方式の拡散炉を
“従来例１の横型拡散炉”という。）

【０００３】また、特開昭62−63421号公報には、横型
拡散炉の各炉の排気管にそれぞれ流量センサ−及び流量
調節機構を配設した横型拡散炉について記載されてい
る。（以下、この拡散炉を“従来例２の横型拡散炉”と
いう。）この従来例２の横型拡散炉について、図２を参
照して説明する。

【０００４】従来例２の横型拡散炉は、図２に示すよう
に、拡散炉22の各排気部23に、排気圧制御装置26を付設
した排気管24ａを配設し、この各排気管24ａを排気管24
に接続した構成からなる。上記排気圧制御装置26は、図
示しないが、流量センサ−、流量調節弁、制御装置より
構成されている。なお、図２において、21はマスフロ−
コントロ−ラ−である。

【０００５】上記従来例２の横型拡散炉で製品の処理を
行う場合について説明すると、マスフロ−コントロ−ラ
−21で設定した処理ガスを拡散炉22に導入し、一方、処
理の終わったガスは、排気部23から排気管24ａを介して
排気管24に排気するが、この際、排気管24ａに付設した
排気圧制御装置26でそれぞれ独立して排気量を調節す
る。このように、従来例２の横型拡散炉では、各拡散炉
22内をそれぞれ独立して所定のガス濃度となるように制
御することで、製品の拡散作用のバラツキを解消し、品
質の向上を図るようにしたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の従来
例１の横型拡散炉では、前記したとおり、処理ガスの流
量に関係なく一方向に一定量だけ排気するようになって
いるので、特に拡散炉の排気口付近では、ガスの流れが
均一でなく、偏りが生じたり、また、温度も不均一であ
るという問題があった。さらに、この横型拡散炉を複数
段重ねて設置する多段炉の場合には、全ての炉を一括し
て排気するため、上下にある他の炉の排気の影響を受け
るという欠点を有している。

【０００７】一方、前述の従来例２の横型拡散炉では、
前記したとおり、拡散炉22の各排気管24ａにそれぞれ独
立して排気圧制御装置26が付設されているので(前掲の
図２参照)、複数段重ねて設置する場合の上・下の拡散
炉の影響については緩和されるが、前記従来例１の横型
拡散炉の場合と同様、各炉の排気口付近でのガス濃度や
温度の不均一性が改善できないという欠点を有してい
る。

【０００８】本発明は、上記問題点、欠点に鑑み成され
たものであって、本発明の技術的課題は、複数の横型拡
散炉において、排気部付近のガス流の偏りを解消し、該
ガス流を均一にし、これにより温度も均一にして、例え
ば半導体ウエハ−の酸化膜厚や熱処理量のバッチ間，バ
ッチ内，ウエハ−内の均一性を向上させることができる
半導体製造装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体製造
装置は、複数の横型拡散炉を使用し、各炉の排気部に２
以上の排気口を配設し、各排気口における排気圧を調節
する排気圧制御装置及び排気管を共有する複数の拡散炉
全体の排気圧を調節する排気圧コントロ−ラ−を備え、
処理ガス用のマスフロ−コントロ−ラ−と処理プログラ
ム用のプロセスコントロ−ラ−を連動させて、これらの
排気圧制御装置と排気圧コントロ−ラ−を調節する機構
を有している。

【００１０】即ち、本発明は、「複数の横型拡散炉から
なる半導体製造装置において、各拡散炉の排気部に２以
上の排気口を配設し、各排気口又は各排気口に連結した
排気管に排気圧を調節する排気圧制御装置を付設し、か
つ複数の拡散炉全体の排気量を調節する排気圧コントロ
−ラ−を備え、処理ガス用のマスフロ−コントロ−ラ−
と前記排気圧制御装置と前記排気圧コントロ−ラ−とを
プロセスコントロ−ラ−に連動させて処理ガスの排気を
制御する機構を備えてなること特徴とする半導体製造装
置。」を要旨とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に係る半導体製造装置は、
前記したとおり、横型拡散炉の排気部に２以上の排気口
を配設することを特徴する。この排気口の数及び配設箇
所について、図３(Ａ)〜(Ｃ)を参照して説明する。な
お、図３は、排気口の数及び配設箇所を説明する図であ
って、このうち(Ａ)は、排気部の２箇所に排気口を配設
した図であり、(Ｂ)は、３箇所に排気口を配設した図で
あり、いずれも本発明の一実施態様を示す図である。ま
た、(Ｃ)は、排気部に排気口を１つ設けた従来例を示す
図である。

【００１２】本発明において、排気口の数を２とする場
合、図３(Ａ)に示すように、排気部31の上・下２箇所に
排気口32ａ，32ｂを配設することが好ましく、また、排
気口の数を３とする場合、図３(Ｂ)に示すように、排気
部31の３箇所に排気口32ａ，32ｂ，32ｃを配設すること
が好ましい。（なお、本発明は、上記図３(Ａ)，(Ｂ)に
示す排気口の数及び配設箇所にのみ限定されるものでは
ない。）

【００１３】従来例では、図３(Ｃ)に示すように、排気
部31の１箇所に排気口32を配設したものであるので、こ
の場合のガス流は、該図(Ｃ)の矢印に示すように、一方
向に偏ってしまうことになり、このため、排気口32付近
では、ガスの流れが均一でなく、温度も不均一になると
いう欠点を有する。これに対して、図３(Ａ)又は(Ｂ)に
示すように、本発明において、排気部31の２又は３箇所
に排気口32ａ，32ｂ又は32ａ，32ｂ，32ｃを配設するこ
とで、ガスの流れは、同図の矢印に示すように、２以上
の方向となり、その結果、排気口付近でのガスの流れ及
び温度の均一性を改善することができる。

【００１４】本発明に係る半導体製造装置は、(1)上記
したように各炉の排気部に排気口を２以上設け、(2)各
排気口又は各排気口に連結した排気管に排気圧を調節す
る排気圧制御装置を付設し、(3)各炉の排気量全体を調
節する排気圧コントロ−ラ−を設置し、(4)前記排気圧
制御装置、排気圧コントロ−ラ−及び処理ガス用のマス
フロ−メ−タ−の３者をプロセスコントロ−ラ−とデ−
タ線で接続したものであり、上記(1)〜(4)により、他の
拡散炉の排気量の影響を受けずに、それぞれの拡散炉の
排気量を最適にし、拡散炉内の特に排気口付近でのガス
の流れと温度を均一にすることができる作用効果が生じ
る。

【００１５】即ち、本発明に係る半導体製造装置は、各
拡散炉における排気口を２箇所以上にし、それぞれに排
気量制御装置を設け、そして、拡散内に流れてくるガス
の流量デ−タをプロセスコントロ−ラ−から取り込み、
それぞれの排気口の排気量を調節することで、従来例で
みられる“拡散炉の排気部で特に排気の流れる下方向の
一方向に偏っていたガスの流れ[前掲の図３(Ｃ)参照]”
を均一にすることができ、温度も均一にできるものであ
る。

【００１６】また、本発明において、多段炉方式の横型
拡散炉とすることもでき、これも本発明の好ましい実施
態様であり、本発明に包含されるものである。この多段
炉方式の横型拡散炉とする場合、排気管を共用している
全ての拡散炉にガスが流れる場合と、そのうち数本の拡
散炉でガスが流れる場合とでは、全体の排気量が変わる
が、この際もプロセスコントロ−ラ−のガス流量デ−タ
とマスフロ−メ−タ−の“ON／OFFデ−タ”を取り込ん
で計算することにより、排気圧コントロ−ラ−を調節し
て、他の拡散炉の排気量の影響を受けずにそれぞれの拡
散炉のガスの流れと温度を均一にすることができる作用
効果が生じる。

【００１７】本発明で生じる作用効果について、半導体
ウエハ−の酸化工程や熱処理工程に適用した場合を例に
挙げて説明すると、本発明では、前記したとおり、拡散
炉内のガスの流れ及び拡散炉内の温度が均一となるの
で、横型拡散炉内のウエハ−の上部と下部あるいは左側
と右側のウエハ−とで処理ガスに含まれる酸化種（O₂，
H₂Oなど）の量が均一となり、そのため、ウエハ−面内
の膜厚の均一性が改善される。

【００１８】また、バッチ内の排気口付近のウエハ−の
膜厚均一性が良くなることにより、処理ガス導入付近の
ウエハ−の膜厚との差も改善できるため、バッチ内の均
一性が向上する。さらに、多段炉方式の横型拡散炉とし
た場合でも、前記したように、上下の炉の影響を緩和で
きることにより、上下の炉でどんな処理をしていよう
と、同じ状態で排気できるため、バッチ間の均一性が向
上する。

【００１９】上記改善、向上効果について、具体的に説
明すると、酸化膜厚のバッチ間均一性は５％から２％
に、バッチ内均一性は３％から１％に、そして、ウェハ
−面内均一性は２％から１％に、それぞれ改善できるこ
とを確認した。なお、酸化工程だけでなく、熱処理工程
でも同様に熱処理量を改善できることが認められた。そ
の上、本発明では、酸化膜厚や熱処理量の均一性を改善
することができるため、例えばトランジスタ−の電気特
性の均一性も改善できるという作用効果が生じる。

【００２０】なお、本発明に係る半導体製造装置は、上
記したように、半導体ウエハ−の酸化工程や熱処理工程
に好適であるが、本発明は、この酸化工程や熱処理工程
に限定されるものではない。

【００２１】

【実施例】次に、本発明の実施例を図１に基づいて詳細
に説明する。なお、図１は、本発明の一実施例を示す横
型拡散炉の概略図である。

【００２２】本実施例の横型拡散炉は、図１に示すよう
に、処理ガス用のマスフロ−コントロ−ラ−11、横型の
拡散炉12、該炉12の排気部13の上下に配設した排気口1
5、該排気口15に排気管14ａを介して接続した排気管1
4、排気管14ａに付設した排気圧を調節する排気圧制御
装置16、拡散炉12全体の排気量を調節する排気圧コント
ロ−ラ−17を備えており、また、前記のマスフロ−コン
トロ−ラ−11，排気圧制御装置16，排気圧コントロ−ラ
−17を処理プログラム用のプロセスコントロ−ラ−18に
デ−タ線19で連動させる構成からなっている。

【００２３】この横型拡散炉で製品の処理を行う場合に
ついて説明すると、まず、プロセスコントロ−ラ−18に
登録されている処理プログラムどおりに、拡散炉12の回
りに配置されているヒ−タ−(図示せず)を制御して温度
を設定する。次に、各マスフロ−コントロ−ラ−11でガ
ス流量を制御して処理ガスを拡散炉12に導入し、該処理
ガスを設定された時間保持し、必要により途中で処理ガ
スを変え、これを繰り返すことにより、酸化膜形成や熱
処理を行う。

【００２４】処理後のガス排気は、排気部13から上下２
箇所の排気口15を通して行うが、各排気口15に接続され
ている排気管14ａには排気圧制御装置16が取り付けられ
ており、それぞれ独立に排気量を調節できるようになっ
ている。次に、各排気口15からの排気は、排気管14ａを
介して複数の拡散炉12で共用している排気管14を通って
外部に排気されるが、この全体の排気量についても、排
気圧コントロ−ラ−17で制御できるようになっている。

【００２５】また、マスフロ−コントロ−ラ−11と排気
圧制御装置16と排気圧コントロ−ラ−17とプロセスコン
トロ−ラ−18は、デ−タ線19で接続されており、マスフ
ロ−コントロ−ラ−11から流れるガスの流量のデ−タか
ら、それぞれの拡散炉12内のガスの流れが均一になるよ
うに、排気量制御装置16を調節する。

【００２６】さらに、上下の他の拡散炉12の排気量の影
響をなくすために、排気圧コントロ−ラ−17により、排
気管14を共有する複数の拡散炉12のそれぞれのガス流量
と排気圧のデ−タを基に全体の排気量を調節することが
できる。

【００２７】本実施例では、図１に示すように、排気口
15を各排気部13から上・下２箇所に配設した例を示した
が、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば
排気口15の数を３以上とし、更なる効果(処理ガスの流
れの均一化、処理温度の均一化の改善効果)を生じさせ
ることも可能であり、これも本発明に包含されるもので
ある。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、それぞ
れの拡散炉に排気口を２箇所以上設け、それぞれに排気
圧制御装置を取り付け、さらに複数の拡散炉の排気量全
体を調節する排気圧コントロ−ラ−を設置し、これらと
マスフロ−メ−タ−とプロセスコントロ−ラ−をデ−タ
線で接続することにより、他の拡散炉の排気量の影響を
受けずにそれぞれの拡散炉の排気量を最適にし、拡散炉
内の特に排気口付近でのガスの流れと温度を均一にする
ことができる効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す横型拡散炉の概略図

【図２】従来例２の横型拡散炉の概略図

【図３】排気口の数及び配設箇所を説明する図であっ
て、このうち(Ａ)及び(Ｂ)は、本発明の一実施態様を示
す図であり、(Ｃ)は、排気部に排気口を１つ設けた従来
例を示す図

【符号の説明】

１１，２１マスフロ−コントロ−ラ− １２，２２拡散炉１３，２３排気部１４，２４排気管１４ａ，２４ａ排気管１５，２５排気口１６，２６排気圧制御装置１７排気圧コントロ−ラ− １８プロセスコントロ−ラ− １９デ−タ線３１排気部３２，３２ａ〜３２ｃ排気口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の横型拡散炉からなる半導体製造装
置において、各拡散炉の排気部に２以上の排気口を配設
し、各排気口又は各排気口に連結した排気管に排気圧を
調節する排気圧制御装置を付設し、かつ複数の拡散炉全
体の排気量を調節する排気圧コントロ−ラ−を備え、処
理ガス用のマスフロ−コントロ−ラ−と前記排気圧制御
装置と前記排気圧コントロ−ラ−とをプロセスコントロ
−ラ−に連動させて処理ガスの排気を制御する機構を備
えてなること特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】前記排気口が、各拡散炉の排気部上・下
２箇所に配設してなること特徴とする請求項１に記載の
半導体製造装置。