JPH0982697A - Thermal treatment system - Google Patents

Thermal treatment system

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JPH0982697A
JPH0982697A JP23875095A JP23875095A JPH0982697A JP H0982697 A JPH0982697 A JP H0982697A JP 23875095 A JP23875095 A JP 23875095A JP 23875095 A JP23875095 A JP 23875095A JP H0982697 A JPH0982697 A JP H0982697A
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JP
Japan
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tube
heat treatment
gas
metal impurities
quartz
Prior art date
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Application number
JP23875095A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Tomita
寛 冨田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a thermal treatment system which is capable of protecting a silicon wafer against contamination without causing troubles such as rut. SOLUTION: Oxygen gas is flowed through an empty space 9 located between a quartz furnace 4 and a soaking tube 5 outside a quartz inner tube 1 to make metal impurities 12 such as Cu, Fe, and the like which turn to a contaminant source adhere to the surface of the soaking tube 5 in the form of a metal oxide 12 of low vapor pressure so as to prevent metal impurities from penetrating into the quartz inner tube 1 where a silicon wafer 3 is introduced and thermally treated.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理装置に係
り、特に被熱処理基体の汚染防止に特徴がある熱処理装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment apparatus, and more particularly to a heat treatment apparatus characterized by preventing contamination of a substrate to be heat treated.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造装置の一つとして、熱酸化や
アニール等の熱処理を伴うプロセスを実行するための熱
処理装置がある。図5に従来の熱処理装置の模式図を示
す。図5において、81はシリコンウェハ等の被熱処理
基体を収容し熱処理するところの石英炉管を示してお
り、この石英炉管81の外側には焼結炭化珪素等からな
る灼熱管82、アルミニウム化合物または鉄化合物から
なるヒータ83が順次設けられている。また、石英炉管
81にはプロセスガスを導入するためのガス導入口84
およびプロセスガスを排気するためのガス排気口85が
設けられている。
2. Description of the Related Art As one of semiconductor manufacturing apparatuses, there is a heat treatment apparatus for executing a process involving heat treatment such as thermal oxidation or annealing. FIG. 5 shows a schematic view of a conventional heat treatment apparatus. In FIG. 5, reference numeral 81 denotes a quartz furnace tube in which a heat-treated substrate such as a silicon wafer is housed and heat-treated. Outside the quartz furnace tube 81, there is a cauterizing tube 82 made of sintered silicon carbide or the like, an aluminum compound tube. Alternatively, a heater 83 made of an iron compound is sequentially provided. Further, a gas inlet port 84 for introducing a process gas into the quartz furnace tube 81.
Also, a gas exhaust port 85 for exhausting the process gas is provided.

【0003】この種の熱処理装置では、その構成部材が
高温状態に曝されて汚染源となるので、例えば、灼熱管
82、ヒータ83に含まれるCuやFe等の金属不純物
86が気相拡散により石英炉管81の外壁に付着し、こ
の付着した金属不純物86は熱拡散により石英炉管81
の内部に侵入し、被熱処理基体を汚染するという問題が
ある。
In this type of heat treatment apparatus, its constituent members are exposed to a high temperature state and become a pollution source. Therefore, for example, metallic impurities 86 such as Cu or Fe contained in the cauterizing tube 82 and the heater 83 are vapor-phase-diffused into quartz. The adhered metal impurities 86 adhere to the outer wall of the furnace tube 81, and the adhered metal impurities 86 are thermally diffused to the quartz furnace tube 81.
However, there is a problem that it invades the inside of the substrate and contaminates the substrate to be heat treated.

【0004】そこで、この種の熱処理装置では、石英炉
管81の内部に侵入した金属不純物86を除去するため
に、プロセスガス87と同時にハロゲンガスやハロゲン
化水素ガス等のクリーニングガス88をガス導入口84
から石英炉管81内に導入している。図中、クリーニン
グガス88が供給される領域を斜線で示してある。
Therefore, in this type of heat treatment apparatus, a cleaning gas 88 such as a halogen gas or a hydrogen halide gas is introduced at the same time as the process gas 87 in order to remove the metal impurities 86 invading the inside of the quartz furnace tube 81. Mouth 84
Is introduced into the quartz furnace tube 81 from the above. In the figure, the region to which the cleaning gas 88 is supplied is shown by hatching.

【0005】クリーニングガス88は金属不純物86を
蒸気圧の高いハロゲン化物に変える効果がある。したが
って、石英炉管81内の金属不純物86は蒸気圧の高い
ハロゲン化物となってガス排気口85から排気され、被
熱処理基体の汚染は防止される。
The cleaning gas 88 has an effect of converting the metal impurities 86 into a halide having a high vapor pressure. Therefore, the metal impurities 86 in the quartz furnace tube 81 become a halide having a high vapor pressure and are exhausted from the gas exhaust port 85, so that the substrate to be heat treated is prevented from being contaminated.

【0006】図6は、従来の他の熱処理装置を示す模式
図である。この熱処理装置は図5の熱処理装置の石英炉
管81を石英二重炉管812 に置き換えた構成になって
おり、石英二重炉管812 の内管にプロセスガス87を
流し、外管にクリーニングガス88を流すことにより、
被熱処理基体の汚染を防止している。図中、クリーニン
グガス88が供給される領域を斜線で示してある。
FIG. 6 is a schematic view showing another conventional heat treatment apparatus. The heat treatment apparatus is a quartz furnace tube 81 of the heat treatment apparatus of FIG. 5 and has a configuration obtained by replacing the quartz double furnace tubes 81 2, flowing process gas 87 in the inner tube of quartz double furnace tubes 81 2, outer tube By flowing the cleaning gas 88 to the
Contamination of the substrate to be heat treated is prevented. In the figure, the region to which the cleaning gas 88 is supplied is shown by hatching.

【0007】しかし、これら従来の熱処理装置には以下
のような問題がある。すなわち、クリーニングガス88
として腐食性の高いガスであるハロゲンガスを用いてい
るので、装置を構成する各構成部材に錆が発生し、今度
はこの錆により被熱処理基体が汚染されるという問題
(逆汚染問題)が生じる。また、ハロゲンガスを用いて
いるので、それの除去設備が必要になり、コストの点で
負担が大きくなるという問題がある。
However, these conventional heat treatment apparatuses have the following problems. That is, the cleaning gas 88
Since halogen gas, which is a highly corrosive gas, is used as a material, rust occurs in each component of the equipment, and this rust contaminates the heat-treated substrate (reverse contamination problem). . Further, since halogen gas is used, there is a problem in that a facility for removing the halogen gas is required, and the burden becomes large in terms of cost.

【0008】錆が発生するところは、具体的には、石英
炉管81や石英二重炉管812 を支えるフランジ、マニ
ホールド、キャップ等の熱処理部を構成する熱処理部材
や、クリーニングガス88を導入するバルブ・マスフロ
ーコントローラ等のガス供給部を構成するガス供給部材
である。
Where rust occurs, specifically, a heat treatment member constituting a heat treatment portion such as a flange, a manifold, and a cap for supporting the quartz furnace tube 81 and the quartz double furnace tube 81 2 , and a cleaning gas 88 are introduced. A gas supply member that constitutes a gas supply unit such as a valve and a mass flow controller.

【0009】ここで、ガス供給部材に錆を発生させない
ためには、例えば、ガス中の水分濃度を十分に管理し、
さらにガスコントロール部品の気密試験等の装置維持の
ためのメンテナンスを頻繁に行なえばよい。しかし、こ
の場合、装置運営・管理上の負担が大きくなるという問
題が生じる。
Here, in order to prevent rust from being generated in the gas supply member, for example, the water concentration in the gas should be sufficiently controlled,
Furthermore, maintenance for maintaining the apparatus, such as air tightness test of the gas control parts, may be frequently performed. However, in this case, there arises a problem that the burden on the operation and management of the device increases.

【0010】なお、クリーニングガス88を用いる代わ
りに、各構成部材の高純度化を進めて金属不純物自身を
減少させることによっても被熱処理基体の汚染を防止で
きるが、十分な汚染防止効果は得ることは不可能であっ
た。
Contamination of the substrate to be heat-treated can be prevented by advancing the purification of each component and reducing the metal impurities themselves instead of using the cleaning gas 88, but a sufficient contamination prevention effect can be obtained. Was impossible.

【0011】さらに、本質的には、蒸気圧の高い金属ハ
ロゲン化物を形成させているため、外管から内管への脱
離(飛散)と付着(吸着)が起こる(皆無ではない)た
め、安全性の高いクリーニング方法もしくは汚染防止方
法ではない。
Furthermore, since a metal halide having a high vapor pressure is formed, desorption (scattering) and adhesion (adsorption) from the outer tube to the inner tube occur (not at all). It is not a safe cleaning method or contamination prevention method.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】 [概要]上述の如く、従来の熱処理装置にあっては、高
温状態に曝された構成部材中の金属不純物が気相拡散、
熱拡散を経て石英炉管の内部に侵入することによる被熱
処理基体の汚染を防止するために、ハロゲンガスにより
金属不純物を蒸気圧の高いハロゲン化物に変えて排気し
ていた。しかし、ハロゲンガスにより各構成部材に錆が
発生し、今度はこの錆により被熱処理基体が汚染される
という問題があった。
[Summary] As described above, in the conventional heat treatment apparatus, the metal impurities in the components exposed to the high temperature state diffuse in the vapor phase,
In order to prevent the substrate to be heat-treated from being contaminated by entering the inside of the quartz furnace tube through thermal diffusion, the metal impurities are converted into halides having a high vapor pressure by a halogen gas and then exhausted. However, there is a problem that the halogen gas causes rusting on each component, and this rusting causes the heat-treated substrate to be contaminated.

【0013】さらに、本質的には、蒸気圧の高い金属ハ
ロゲン化物を形成させているため、外管から内管への脱
離等が起こるため、安全性の点でも問題があった。本発
明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的と
するところは、被熱処理基体の汚染を防止できる熱処理
装置を提供することにある。
Furthermore, since a metal halide having a high vapor pressure is formed, desorption from the outer tube to the inner tube occurs, which is a problem in terms of safety. The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus capable of preventing contamination of a substrate to be heat treated.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る熱処理装置(請求項1)は、被熱処理
基体を収容し熱処理を行なう処理容器と、この処理容器
の内部に金属不純物が侵入するのを防止するために、前
記金属不純物と反応して該金属不純物よりも蒸気圧の低
い反応物を生成するクリーニングガスを、前記処理容器
の外部に流す手段とを備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a heat treatment apparatus according to the present invention (claim 1) is a treatment container for accommodating a heat-treated substrate and performing heat treatment, and a metal inside the treatment container. In order to prevent the invasion of impurities, there is provided a means for flowing a cleaning gas, which reacts with the metal impurities and produces a reactant having a vapor pressure lower than the metal impurities, to the outside of the processing container. Characterize.

【0015】また、本発明に係る他の熱処理装置(請求
項2)は、多重炉管からなる処理容器を備え、この処理
容器が、前記多重炉管の最も内側の管であり被熱処理基
体が収容される第1の管と、かつ前記処理容器には、第
1の管の外側に配設された第2の管とからなり、前記第
1の管の内部に金属不純物が侵入するのを防止するため
に、前記金属不純物と反応して該金属不純物よりも蒸気
圧の低い反応物を生成するクリーニングガスを前記第2
の管に流す手段が設けられていることを特徴とする。
Further, another heat treatment apparatus according to the present invention (Claim 2) is provided with a processing vessel composed of multiple furnace tubes, and this processing vessel is the innermost tube of the multiple furnace tubes, and the substrate to be heat treated is A first tube to be accommodated and a second tube disposed outside the first tube in the processing container are provided, and metal impurities are prevented from entering the inside of the first tube. In order to prevent the cleaning gas, a cleaning gas that reacts with the metal impurities to generate a reactant having a lower vapor pressure than the metal impurities is used as the second cleaning gas.
It is characterized in that a means for flowing into the pipe is provided.

【0016】また、本発明に係る他の熱処理装置(請求
項3)は、上記熱処理装置(請求項1,2)において、
前記クリーニングガスが酸素を含むガスであることを特
徴とする。
Another heat treatment apparatus according to the present invention (claim 3) is the heat treatment apparatus (claims 1 and 2) described above.
The cleaning gas is a gas containing oxygen.

【0017】また、本発明に係る他の熱処理装置(請求
項4)は、上記熱処理装置(請求項1,2,3)におい
て、前記クリーニングガス中の水濃度が100ppmオ
ーダ以下であることを特徴とする。
Another heat treatment apparatus according to the present invention (claim 4) is characterized in that, in the heat treatment apparatus (claims 1, 2 and 3), the water concentration in the cleaning gas is 100 ppm or less. And

【0018】また、本発明に係る他の熱処理装置(請求
項5)は、上記熱処理装置(請求項1,2,3,4)に
おいて、前記処理容器の材質が合成石英であることを特
徴とする。
Another heat treatment apparatus according to the present invention (claim 5) is characterized in that, in the heat treatment apparatus (claims 1, 2, 3, 4), the material of the processing container is synthetic quartz. To do.

【0019】なお、上記熱処理装置(請求項2)におい
て、第1の管の材質が合成石英であることが好ましい。 [作用]本発明によれば、金属不純物と反応して該金属
不純物よりも蒸気圧の低い反応物(凝集物)を生成する
クリーニングガスを処理容器の外部もしくはその最も内
側の管の外部に流すので、金属不純物は蒸気圧の低い反
応物の形で汚染源に付着したままとなる。あるいは蒸気
圧の低い反応物の形で汚染源からパーティクル状で剥離
してクリーニングガスとともに流され排気される。した
がって、金属不純物は処理容器の内部に侵入することは
ないので、被熱処理基体の汚染を防止できる。
In the heat treatment apparatus (claim 2), the material of the first tube is preferably synthetic quartz. [Operation] According to the present invention, a cleaning gas that reacts with metal impurities to generate a reaction product (aggregate) having a lower vapor pressure than the metal impurities is flowed to the outside of the processing container or the innermost tube thereof. Therefore, the metal impurities remain attached to the pollution source in the form of reactants having a low vapor pressure. Alternatively, it is separated from the pollution source in the form of particles in the form of a reaction product having a low vapor pressure, and is flown together with the cleaning gas and exhausted. Therefore, since the metal impurities do not enter the inside of the processing container, contamination of the heat-treated substrate can be prevented.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら発明の
実施の形態(実施態様)を説明する。 (第1の実施態様)図1は、本発明の第1の実施態様に
係る熱処理装置の概略構成を示す模式図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments (embodiments) of the present invention will be described below with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【0021】図中、1は石英内管(処理容器)を示して
おり、この石英内管1の内部にはウェハボード2が収容
されている。このウェハボード2には複数のシリコンウ
ェハ3が載置されている。
In the figure, reference numeral 1 denotes an inner quartz tube (processing container), and a wafer board 2 is housed inside the inner quartz tube 1. A plurality of silicon wafers 3 are placed on the wafer board 2.

【0022】この石英内管1の外側には石英炉管4、灼
熱管5、ヒータ6が順次設けられている。石英内管1、
石英炉管4および灼熱管5は熱処理室を構成している。
石英内管1、石英炉管4および灼熱管5はフランジ7に
取り付けられ、また、断熱材8により覆われている。灼
熱管5は例えば焼結炭化珪素により形成され、ヒータ6
は例えばモリブデンシリサイド等の金属シリサイド、窒
化ホウ素または鉄化合物等により形成されている。
A quartz furnace tube 4, a burning tube 5, and a heater 6 are sequentially provided outside the inner quartz tube 1. Quartz inner tube 1,
The quartz furnace tube 4 and the cauterizing tube 5 form a heat treatment chamber.
The inner quartz tube 1, the quartz furnace tube 4 and the ablation tube 5 are attached to a flange 7 and are covered with a heat insulating material 8. The ablation tube 5 is made of, for example, sintered silicon carbide, and has a heater 6
Is formed of, for example, metal silicide such as molybdenum silicide, boron nitride, iron compound, or the like.

【0023】フランジ7には石英炉管4と灼熱管5との
間の空間9(図中、斜線で示された領域)にクリーニン
グガスとしての酸素ガス(O2 ガス)を流すためのガス
導入口10および排気するためのガス排気口11が設け
られている。
A gas is introduced into the flange 7 for flowing an oxygen gas (O 2 gas) as a cleaning gas into a space 9 (a shaded area in the drawing) between the quartz furnace tube 4 and the ablation tube 5. A port 10 and a gas exhaust port 11 for exhausting gas are provided.

【0024】上記酸素ガスは例えば図示しない酸素ボン
ベから供給される。ここで、酸素ガス中の水分濃度は本
発明の効果を十分に発揮するために100ppm以下が
好ましい。より好ましくは5ppm以下であることが望
ましい。それは、高温にさらされた水が解離してメタル
酸化物に対して還元力のある水素を発生させるためであ
る。また、ガス排気口11は図示しない排気ポンプに接
続されている。ガス導入口10、ガス排気口11、上記
酸素ボンベ、上記排気ポンプなどにより酸素ガスを石英
内管1の外部に流す手段が構成されている。また、石英
内管1には図示しないプロセスガスを導入するためのガ
ス導入口および排気するためのガス排気口が設けられて
いる。
The oxygen gas is supplied from, for example, an oxygen cylinder (not shown). Here, the water concentration in the oxygen gas is preferably 100 ppm or less in order to sufficiently exert the effects of the present invention. More preferably, it is 5 ppm or less. This is because water exposed to high temperature dissociates to generate hydrogen having a reducing power with respect to the metal oxide. The gas exhaust port 11 is connected to an exhaust pump (not shown). The gas introduction port 10, the gas exhaust port 11, the oxygen cylinder, the exhaust pump, and the like constitute a means for flowing oxygen gas to the outside of the quartz inner tube 1. Further, the quartz inner tube 1 is provided with a gas introduction port for introducing a process gas and a gas exhaust port for exhausting the process gas, which are not shown.

【0025】このように構成された熱処理装置の本体は
図示しない排気ダクトが設けられた炉体外フレーム内に
収納されている。この種の熱処理装置では、例えば、石
英炉管4の外部に設けられた灼熱管5が汚染源となる。
すなわち、灼熱管5は高温状態に曝されるので、灼熱管
5中のCuやFe等の金属不純物が気相拡散、熱拡散を
起こして石英炉管4を介して石英内管1の内部に侵入す
る。
The main body of the heat treatment apparatus configured as described above is housed in a furnace outer frame provided with an exhaust duct (not shown). In this type of heat treatment apparatus, for example, the cauterization tube 5 provided outside the quartz furnace tube 4 becomes a pollution source.
That is, since the ablation tube 5 is exposed to a high temperature state, metal impurities such as Cu and Fe in the ablation tube 5 are vapor-phase-diffused and thermally diffused to the inside of the quartz inner tube 1 through the quartz furnace tube 4. invade.

【0026】そこで、本実施態様では、石英炉管4と灼
熱管5との間の空間9に酸素ガスを流して、灼熱管5中
のCuやFe等の金属不純物を酸素と反応させて金属酸
化物(凝集物)12に変える。この種の金属酸化物12
は蒸気圧は低いので灼熱管5の表面に付着したままとな
るので、石英炉管4の内部に侵入することはない。
Therefore, in the present embodiment, oxygen gas is caused to flow in the space 9 between the quartz furnace tube 4 and the ablation tube 5 to react metal impurities such as Cu and Fe in the ablation tube 5 with oxygen to react with the metal. Change to oxide (aggregate) 12. This kind of metal oxide 12
Since its vapor pressure is low, it remains attached to the surface of the cauterization tube 5 and does not enter the inside of the quartz furnace tube 4.

【0027】また、灼熱管5の表面から金属酸化物12
が剥離しても、この剥離した金属酸化物12は、パーテ
ィクル状であるためガス排気口11から空間9の外に排
気されるので、空間9内には溜まらず、石英炉管4の内
部に侵入することはない。
In addition, from the surface of the ablation tube 5 to the metal oxide 12
Even if peeled off, the peeled metal oxide 12 is exhausted from the gas exhaust port 11 to the outside of the space 9 because it is in the form of particles, so that the metal oxide 12 does not accumulate in the space 9 and remains inside the quartz furnace tube 4. There is no intrusion.

【0028】また、熱処理の間、酸素ガスはガス導入口
10から導入され、ガス排気口11から排気されるの
で、空間9には常に十分な量の酸素ガスが供給される。
このため、灼熱管5中の金属不純物と酸素ガスとを十分
に反応させることができ、金属不純物を確実に金属酸化
物12に変えることができる。
During the heat treatment, oxygen gas is introduced through the gas inlet 10 and exhausted through the gas outlet 11, so that the space 9 is always supplied with a sufficient amount of oxygen gas.
Therefore, the metal impurities in the ablation tube 5 and the oxygen gas can be sufficiently reacted, and the metal impurities can be surely converted into the metal oxide 12.

【0029】かくして本実施態様によれば、酸素ガスを
用いて金属不純物を蒸気圧の低い金属酸化物12に変え
ることにより、石英炉管4の内部に金属不純物が侵入す
るのを防止できるので、シリコンウェハ3の汚染を防止
できる。
Thus, according to the present embodiment, it is possible to prevent the metal impurities from entering the inside of the quartz furnace tube 4 by changing the metal impurities into the metal oxide 12 having a low vapor pressure by using oxygen gas. The contamination of the silicon wafer 3 can be prevented.

【0030】また、酸素ガスはハロゲンガスに比べて構
成部材に錆を発生させ難いので、錆発生を防止するため
に伴う上述した従来の問題は存在しない。 (第2の実施態様)図2は、本発明の第2の実施態様に
係る熱処理装置の概略構成を示す模式図である。なお、
以下の図において、前出した図と同一符号(添字が異な
るものを含む)は同一部分または相当部分を示し、詳細
な説明は省略する。
Further, since oxygen gas is less likely to cause rust in the constituent members than halogen gas, the above-mentioned conventional problems associated with preventing rust are not present. (Second Embodiment) FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat treatment apparatus according to a second embodiment of the present invention. In addition,
In the following figures, the same reference numerals (including those with different subscripts) as in the above figures indicate the same or corresponding parts, and detailed description thereof will be omitted.

【0031】本実施態様の熱処理装置が第1の本実施態
様のそれと異なる点は、石英炉管4の代わりに石英二重
管42 を用いたことにある。石英二重管42 の外管4
2outの中を第1の実施形態に示した酸素ガス(クリーニ
ングガス)が流れる構成となっている。石英二重管42
の内管42in は合成石英により形成されたものである。
したがって、内管42in 中の不純物含有量は十分に低い
ものとなる。
The heat treatment apparatus of this embodiment differs from that of the first embodiment in that a quartz double tube 4 2 is used instead of the quartz furnace tube 4. Quartz double tube 4 2 outer tube 4
The oxygen gas (cleaning gas) shown in the first embodiment flows through 2out . Quartz double tube 4 2
The inner tube 4 2 in is made of synthetic quartz.
Therefore, the content of impurities in the inner pipe 42 in becomes sufficiently low.

【0032】なお、石英二重管42 の外管42outは通常
の石英あるいは合成石英のいずれでも良い。また、三重
以上の石英多重管を用いた場合には少なくとも最も内側
の管は合成石英により形成されたものとする。三重管以
上の多重管を用いる場合には、特に一番内側の管のすぐ
外側の管内に上記クリーニングガスが流れることが最も
好ましい。しかし、外側の複数の管のうち少なくとも1
つに上記クリーニングガスを流せば良く、全ての管に流
すと最も効果が大きい。
The outer tube 4 2out of the quartz double tube 4 2 may be either normal quartz or synthetic quartz. Further, in the case of using multiple quartz tubes having three or more layers, it is assumed that at least the innermost tube is made of synthetic quartz. When using multiple tubes of triple tubes or more, it is most preferable that the cleaning gas flows in the tube immediately outside the innermost tube. However, at least one of the outer tubes
It is only necessary to flow the cleaning gas, and it is most effective to flow it through all the tubes.

【0033】本実施態様でも先の実施例と同様な効果が
得られる。また、本実施態様では、内管42in として合
成石英により形成されたものを用いている。これは後述
するように、合成石英を用いた場合、Feの汚染を効果
的に防止できることが分かったからである。 (第3の実施態様)図3は、本発明の第3の実施態様に
係る熱処理装置の概略構成を示す模式図である。
In this embodiment, the same effect as that of the previous embodiment can be obtained. Further, in the present embodiment, the inner tube 42 in made of synthetic quartz is used. This is because it was found that Fe contamination can be effectively prevented when synthetic quartz is used, as will be described later. (Third Embodiment) FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat treatment apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【0034】本実施態様の熱処理装置が第1の本実施態
様のそれと異なる点は、断熱材8の下部にガス導入口1
0が形成されたフランジ7aを設け、断熱材8に酸素ガ
スを供給している。
The heat treatment apparatus of this embodiment differs from that of the first embodiment in that the gas inlet 1 is provided under the heat insulating material 8.
Oxygen gas is supplied to the heat insulating material 8 by providing a flange 7a having 0 formed therein.

【0035】断熱材8は発砲材から形成されているの
で、断熱材8の他に灼熱管5、ヒータ6の周りも酸素雰
囲気となる。ガス導入口10から導入された酸素ガスは
炉体外フレームの排気ダクトから排気される。図中、酸
素ガスが供給される領域は斜線で示してある。
Since the heat insulating material 8 is formed of a foam material, the surroundings of the ablation tube 5 and the heater 6 as well as the heat insulating material 8 are in an oxygen atmosphere. The oxygen gas introduced from the gas inlet 10 is exhausted from the exhaust duct of the frame outside the furnace body. In the figure, the region to which oxygen gas is supplied is shown by hatching.

【0036】本実施態様によれば、断熱材8、灼熱管5
およびヒータ6に酸素ガスが供給されるので、これらに
含まれる金属不純物による汚染を防止できる。本発明者
は、従来および本発明の熱処理装置(熱処理拡散炉)内
でそれぞれシリコンウェハの表面を水素燃焼酸化して、
シリコンウェハ上に厚さ300nmの酸化膜を形成し、
それぞれの酸化膜中の金属不純物量を湿式分析(VPD
法)により調べてみた。なお、石英炉管は普通の石英で
形成されたものである。
According to this embodiment, the heat insulating material 8 and the burning tube 5 are provided.
Further, since oxygen gas is supplied to the heater 6, it is possible to prevent contamination by metal impurities contained in these. The inventors of the present invention performed hydrogen combustion oxidation on the surface of a silicon wafer in the heat treatment apparatus (heat treatment diffusion furnace) of the conventional and the present invention,
Form an oxide film with a thickness of 300 nm on a silicon wafer,
Wet analysis of the amount of metal impurities in each oxide film (VPD
Method). The quartz furnace tube is made of ordinary quartz.

【0037】その結果、従来の熱処理拡散炉ではCuの
表面濃度が1×1011atoms/cm2 程度検出され
たのに対し、本発明の熱処理拡散炉ではCuの表面濃度
が検出限界以下(1×109 atoms/cm2 以下)
であった。
As a result, in the conventional heat treatment diffusion furnace, the surface concentration of Cu was detected at about 1 × 10 11 atoms / cm 2 , whereas in the heat treatment diffusion furnace of the present invention, the surface concentration of Cu was below the detection limit (1 × 10 9 atoms / cm 2 or less)
Met.

【0038】また、従来および本発明の熱処理拡散炉を
用いてNOR型フラッシュメモリの過剰消去モードエラ
ーとなるトンネル酸化膜の低電界リーク電流を調べてみ
た。図4はその結果であるゲート電圧VG とリーク電流
Iとの関係を示す特性図である。図4から従来の熱処理
拡散炉を用いた場合、本発明の熱処理拡散炉を用いた場
合とは異なり、ゲート電圧VG が−6〜−10Vの範囲
でトンネル酸化膜に低電界リーク電流が発生しているこ
とが分かる。
Further, the low electric field leakage current of the tunnel oxide film which causes the excessive erase mode error of the NOR type flash memory was examined by using the heat treatment diffusion furnaces of the prior art and the present invention. FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the gate voltage V G and the leak current I as the result. As shown in FIG. 4, when the conventional heat treatment diffusion furnace is used, a low electric field leakage current is generated in the tunnel oxide film when the gate voltage V G is in the range of −6 to −10 V, unlike the case where the heat treatment diffusion furnace of the present invention is used. You can see that

【0039】また、従来および本発明の熱処理装置(水
素アニール炉)内でそれぞれシリコンウェハに水素アニ
ールを施して、それぞれのシリコンウェハの表面の金属
不純物量を湿式分析(WAS法)により調べてみた。な
お、石英炉管は普通の石英で形成されたものである。
Further, hydrogen annealing was performed on the silicon wafers in the conventional heat treatment apparatus (hydrogen annealing furnace) and the amount of metal impurities on the surface of each silicon wafer was examined by wet analysis (WAS method). . The quartz furnace tube is made of ordinary quartz.

【0040】その結果、従来の水素アニール炉ではCu
の表面濃度が5×1010atoms/cm2 程度検出さ
れたのに対し、本発明の熱処理拡散炉ではCuの表面濃
度が検出限界以下(1×109 atoms/cm2
下)であった。
As a result, in the conventional hydrogen annealing furnace, Cu
The surface concentration of Cu was detected at about 5 × 10 10 atoms / cm 2 , whereas the surface concentration of Cu was below the detection limit (1 × 10 9 atoms / cm 2 or less) in the heat treatment diffusion furnace of the present invention.

【0041】次に合成石英製の石英炉管を用いて同様
に、従来および本発明の熱処理装置(水素アニール炉)
内でそれぞれシリコンウェハに水素アニールを施して、
それぞれのシリコンウェハの表面の金属不純物量を湿式
分析(WAS法)により調べてみた。
Next, using a quartz furnace tube made of synthetic quartz, heat treatment apparatuses (hydrogen annealing furnace) of the conventional and the present invention are similarly used.
Hydrogen annealing is applied to each silicon wafer in the
The amount of metal impurities on the surface of each silicon wafer was examined by wet analysis (WAS method).

【0042】その結果、Cuの表面濃度のみならず、F
eの表面濃度についても同様な結果が得られた。すなわ
ち、従来の場合はCuの表面濃度が5×1010atom
s/cm2 程度検出されたのに対し、本発明の場合はC
uおよびFeの表面濃度が検出限界以下(1×109
toms/cm2 以下)であった。
As a result, not only the surface concentration of Cu but also F
Similar results were obtained for the surface concentration of e. That is, in the conventional case, the surface concentration of Cu is 5 × 10 10 atom.
Although about s / cm 2 was detected, in the case of the present invention, C
The surface concentration of u and Fe is below the detection limit (1 × 10 9 a
(Toms / cm 2 or less).

【0043】なお、本発明は上述した実施態様に限定さ
れるものではない。例えば、上記実施態様では、熱処理
装置として酸化膜の成膜やアニール処理のためのものに
ついて説明したいが、本発明は他の用途,例えば、LP
(Low Pressure)−CVDに代表される堆積成膜等の熱
処理装置にも適用できる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, as the heat treatment apparatus, it is desired to explain one for forming an oxide film or annealing, but the present invention is not limited to this, and the present invention has other applications, for example, LP
(Low Pressure) -Applicable to a heat treatment apparatus such as deposition film formation represented by CVD.

【0044】また、クリーニングガスは酸素ガスに限定
されるものではなく、金属不純物と反応して該金属不純
物よりも蒸気圧の低い反応物を生成するガスであれば、
他のガスでも良い。その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施できる。
The cleaning gas is not limited to oxygen gas, and any gas can be used as long as it is a gas that reacts with metal impurities to produce a reaction product having a vapor pressure lower than that of the metal impurities.
Other gas may be used. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、酸
素ガス等のクリーニングガスを用いて金属不純物を蒸気
圧の低い金属酸化物に変えることにより、処理容器の内
部に金属不純物が侵入するのを防止できるので、被熱処
理基体の汚染を防止できる。
As described above in detail, according to the present invention, a cleaning gas such as oxygen gas is used to convert metal impurities into metal oxides having a low vapor pressure, so that the metal impurities penetrate into the processing container. Since this can be prevented, contamination of the heat-treated substrate can be prevented.

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

【図1】本発明の第1の実施態様に係る熱処理装置の概
略構成を示す模式図
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施態様に係る熱処理装置の概
略構成を示す模式図
FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat treatment apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施態様に係る熱処理装置の概
略構成を示す模式図
FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a heat treatment apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の効果を説明するためのゲート電圧とリ
ーク電流との関係を示す特性図
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a gate voltage and a leak current for explaining the effect of the present invention.

【図5】従来の熱処理装置の概略構成を示す模式図FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional heat treatment apparatus.

【図6】従来の他の熱処理装置の概略構成を示す模式図FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another conventional heat treatment apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…石英内管(処理容器) 2…ウェハボード 3…シリコンウェハ(被熱処理基体) 4…石英炉管 42 …石英二重管 42in …石英二重管の内管 42out…石英二重管の外管 5…灼熱管 6…ヒータ 7…フランジ 8…断熱材 9…空間 10…ガス導入口 11…ガス排気口 12…金属酸化物1 ... quartz inner tube (processing container) 2 ... wafer board 3 ... silicon wafer (to be thermally substrate) 4 ... inner tube 4 2out ... quartz dual quartz furnace tube 4 2 ... a quartz double tube 4 2in ... quartz double tube Outer tube 5 ... Burning tube 6 ... Heater 7 ... Flange 8 ... Insulating material 9 ... Space 10 ... Gas inlet 11 ... Gas exhaust 12 ... Metal oxide

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被熱処理基体を収容し熱処理を行なう処理
容器と、 この処理容器の内部に金属不純物が侵入するのを防止す
るために、前記金属不純物と反応して該金属不純物より
も蒸気圧の低い反応物を生成するクリーニングガスを、
前記処理容器の外部に流す手段とを具備してなることを
特徴とする熱処理装置。
1. A processing container for accommodating a substrate to be heat-treated and performing a heat treatment, and a vapor pressure higher than that of the metal impurities by reacting with the metal impurities in order to prevent metal impurities from entering the inside of the processing container. Cleaning gas, which produces a low reactant
A heat treatment apparatus comprising: a means for flowing out of the processing container.
【請求項2】多重炉管からなる処理容器を備え、この処
理容器は、前記多重炉管の最も内側の管であり被熱処理
基体が収容される第1の管と、この第1の管の外側に配
設された第2の管とからなり、かつ前記処理容器には、
前記第1の管の内部に金属不純物が侵入するのを防止す
るために、前記金属不純物と反応して該金属不純物より
も蒸気圧の低い反応物を生成するクリーニングガスを前
記第2の管に流す手段が設けられていることを特徴とす
る熱処理装置。
2. A processing vessel comprising multiple furnace tubes, the processing vessel being the innermost tube of the multiple furnace tubes and containing a substrate to be heat treated, and a first vessel of the first tube. A second pipe disposed outside, and the processing container includes
In order to prevent the metal impurities from entering the inside of the first pipe, a cleaning gas that reacts with the metal impurities to generate a reactant having a vapor pressure lower than that of the metal impurities is supplied to the second pipe. A heat treatment apparatus provided with a flow means.
【請求項3】前記クリーニングガスは酸素を含むガスで
あることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
熱処理装置。
3. The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the cleaning gas is a gas containing oxygen.
【請求項4】前記クリーニングガス中の水濃度は100
ppmオーダ以下であることを特徴とする請求項1〜請
求項3のいずれかに記載の熱処理装置。
4. The water concentration in the cleaning gas is 100.
The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, which has a ppm order or less.
【請求項5】前記処理容器の材質は合成石英であること
を特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の熱
処理装置。
5. The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the processing container is made of synthetic quartz.
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