JPH11288893A - 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体製造装置及び半導体装置の製造方法Info
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- JPH11288893A JPH11288893A JP10108628A JP10862898A JPH11288893A JP H11288893 A JPH11288893 A JP H11288893A JP 10108628 A JP10108628 A JP 10108628A JP 10862898 A JP10862898 A JP 10862898A JP H11288893 A JPH11288893 A JP H11288893A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】酸素を含むガスを充填した拡散炉により、炉芯
管内に挿入されるウェハー支持ボートの各部に配置した
ウェハーに酸化膜を形成するに際し、バッチ内で均一に
酸化膜を形成することができる半導体製造装置及び半導
体装置の製造方法の提供。 【解決手段】炉芯管内へのプロセスガス導入管とは別
に、炉芯管の一の端部にのみガスを供給する炉芯管口部
ガス導入管を設け、炉芯管内へウェハーを導入する際、
炉口部ガス導入管から供給された酸素ガス又は窒素ガス
で希釈された酸素ガスにより、炉芯管口部にのみ酸素雰
囲気層を形成する。
管内に挿入されるウェハー支持ボートの各部に配置した
ウェハーに酸化膜を形成するに際し、バッチ内で均一に
酸化膜を形成することができる半導体製造装置及び半導
体装置の製造方法の提供。 【解決手段】炉芯管内へのプロセスガス導入管とは別
に、炉芯管の一の端部にのみガスを供給する炉芯管口部
ガス導入管を設け、炉芯管内へウェハーを導入する際、
炉口部ガス導入管から供給された酸素ガス又は窒素ガス
で希釈された酸素ガスにより、炉芯管口部にのみ酸素雰
囲気層を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置及び
半導体装置の製造方法に関し、特に、拡散工程に用いる
拡散炉及び拡散炉を用いた酸化膜形成方法に関する。
半導体装置の製造方法に関し、特に、拡散工程に用いる
拡散炉及び拡散炉を用いた酸化膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の拡散炉及び拡散炉を用いた酸化膜
形成方法について以下に説明する。図７は、従来の技術
を説明するための拡散炉を示す縦断面図であり、図８は
従来の拡散炉の酸化処理シーケンスを示す図である。
形成方法について以下に説明する。図７は、従来の技術
を説明するための拡散炉を示す縦断面図であり、図８は
従来の拡散炉の酸化処理シーケンスを示す図である。
【０００３】図７及び図８を参照して、プロセスガス導
入管５及びガスの排気配管６が取り付けられた炉芯管
２、ウェハー４を搭載するウェハー支持ボート３、及び
炉芯管２内を一定温度に保つヒーター１から構成される
縦型拡散炉の酸化処理までのステップを説明する。
入管５及びガスの排気配管６が取り付けられた炉芯管
２、ウェハー４を搭載するウェハー支持ボート３、及び
炉芯管２内を一定温度に保つヒーター１から構成される
縦型拡散炉の酸化処理までのステップを説明する。
【０００４】まず、ウェハー４を炉芯管２内へ導入する
（第１のステップ）。その際、窒素ガス１８［ＳＬＭ］
で希釈された酸素ガス２［ＳＬＭ］をプロセスガスとし
て炉芯管２内に導入し、炉芯管内をヒーター１により、
例えば、８００℃に保つ。
（第１のステップ）。その際、窒素ガス１８［ＳＬＭ］
で希釈された酸素ガス２［ＳＬＭ］をプロセスガスとし
て炉芯管２内に導入し、炉芯管内をヒーター１により、
例えば、８００℃に保つ。
【０００５】次に、ウェハー４導入後の炉芯管２内の温
度安定（Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）を図り（第２のステッ
プ）、つづいて、酸化処理温度、例えば、８５０℃への
昇温（Ｒａｍｐ−ｕｐ）（第３のステップ）、昇温後の
温度安定（Ｒａｍｐ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）（第４のステ
ップ）を行う。ここで、第２ステップから第４のステッ
プのガス条件は、第１のステップと同じである。
度安定（Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）を図り（第２のステッ
プ）、つづいて、酸化処理温度、例えば、８５０℃への
昇温（Ｒａｍｐ−ｕｐ）（第３のステップ）、昇温後の
温度安定（Ｒａｍｐ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）（第４のステ
ップ）を行う。ここで、第２ステップから第４のステッ
プのガス条件は、第１のステップと同じである。
【０００６】そして、第５のステップでは、プロセスガ
スとして水蒸気ガス１５［ＳＬＭ］を供給し、酸化処理
（Ｂｕｒｎｉｎｇ）を行い、最終的な酸化膜厚を得る。
スとして水蒸気ガス１５［ＳＬＭ］を供給し、酸化処理
（Ｂｕｒｎｉｎｇ）を行い、最終的な酸化膜厚を得る。
【０００７】酸化処理工程である第５のステップの直前
までに形成される酸化膜の膜厚は、平均で厚さ３．５ｎ
ｍであり、この時のバッチ内の膜厚均一性は５％であ
る。また、第１のステップ終了後までに形成される酸化
膜の膜厚は、平均で２．５ｎｍであり、この時のバッチ
内の膜厚均一性は８％である。
までに形成される酸化膜の膜厚は、平均で厚さ３．５ｎ
ｍであり、この時のバッチ内の膜厚均一性は５％であ
る。また、第１のステップ終了後までに形成される酸化
膜の膜厚は、平均で２．５ｎｍであり、この時のバッチ
内の膜厚均一性は８％である。
【０００８】ここで、バッチ内の膜厚均一性とは、各ウ
ェハーの膜厚平均値のバッチ内での、（最大差）／（２
×各ウェハーの膜厚平均値のバッチ内での平均値）×１
００、 により得られる値であり、各ウェハーの膜厚平均値と
は、ウェハー面内５点についての（ウェハー中心、及び
ウェハー中心を通る十字線上のウェハーエッジから５ｍ
ｍの位置の周辺の４点）の平均値を表している。
ェハーの膜厚平均値のバッチ内での、（最大差）／（２
×各ウェハーの膜厚平均値のバッチ内での平均値）×１
００、 により得られる値であり、各ウェハーの膜厚平均値と
は、ウェハー面内５点についての（ウェハー中心、及び
ウェハー中心を通る十字線上のウェハーエッジから５ｍ
ｍの位置の周辺の４点）の平均値を表している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、酸化処理工程前にウェハー４上に形成される
酸化膜の膜厚は、炉芯管２内の酸素雰囲気にさらされて
いる時間、炉芯管内酸素濃度及び炉芯管内温度等で決定
される。
たように、酸化処理工程前にウェハー４上に形成される
酸化膜の膜厚は、炉芯管２内の酸素雰囲気にさらされて
いる時間、炉芯管内酸素濃度及び炉芯管内温度等で決定
される。
【００１０】ここで、従来の拡散炉では、ウェハー４を
炉芯管２内に導入する際に、炉芯管２内は全て酸素雰囲
気層となっている為、ウェハー支持ボート２のトップ側
に位置するウェハーと、ボトム側に位置するウェハーと
は酸素雰囲気にさらされている時間が異なる。したがっ
て、酸化処理工程前に形成される酸化膜厚は、トップ側
がボトム側より厚くなり、バッチ内の膜厚均一性が悪く
なるという問題が生じる。
炉芯管２内に導入する際に、炉芯管２内は全て酸素雰囲
気層となっている為、ウェハー支持ボート２のトップ側
に位置するウェハーと、ボトム側に位置するウェハーと
は酸素雰囲気にさらされている時間が異なる。したがっ
て、酸化処理工程前に形成される酸化膜厚は、トップ側
がボトム側より厚くなり、バッチ内の膜厚均一性が悪く
なるという問題が生じる。
【００１１】したがって、本発明は、上記問題点に鑑み
てなされたものであって、その主たる目的は、炉芯管内
に挿入されるウェハー支持ボートの各部に配置したウェ
ハーに酸化膜を形成するに際し、バッチ内で均一に酸化
膜を形成することができる半導体製造装置及び半導体装
置の製造方法を提供することにある。
てなされたものであって、その主たる目的は、炉芯管内
に挿入されるウェハー支持ボートの各部に配置したウェ
ハーに酸化膜を形成するに際し、バッチ内で均一に酸化
膜を形成することができる半導体製造装置及び半導体装
置の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置は、その概要を述べれば、
炉芯管内へのプロセスガス導入管とは別に、炉芯管の一
端にのみ所定のガスを供給する炉芯管口部ガス導入管を
設け、炉芯管内へウェハーを入炉する際、炉芯管口部ガ
ス導入管から供給された所定のガスにより、炉芯管口部
にのみ１以上の所定ガスの雰囲気層を形成するものであ
り、より詳細には、下記記載の特徴を有する。
め、本発明に係る半導体装置は、その概要を述べれば、
炉芯管内へのプロセスガス導入管とは別に、炉芯管の一
端にのみ所定のガスを供給する炉芯管口部ガス導入管を
設け、炉芯管内へウェハーを入炉する際、炉芯管口部ガ
ス導入管から供給された所定のガスにより、炉芯管口部
にのみ１以上の所定ガスの雰囲気層を形成するものであ
り、より詳細には、下記記載の特徴を有する。
【００１３】本発明は、第１の視点において、被処理部
材が炉心管の一側から内部に挿入され、前記被処理部材
の挿入時に、前記炉心管の前記一側の近くに配設された
ガス導入口から反応性ガスを少なくとも含むガスが前記
炉心管内部に導入され前記被処理部材に供給されるとと
もに、前記炉心管の他のガス導入口から不活性ガスを少
なくとも含むガスが前記炉心管内部に供給される。
材が炉心管の一側から内部に挿入され、前記被処理部材
の挿入時に、前記炉心管の前記一側の近くに配設された
ガス導入口から反応性ガスを少なくとも含むガスが前記
炉心管内部に導入され前記被処理部材に供給されるとと
もに、前記炉心管の他のガス導入口から不活性ガスを少
なくとも含むガスが前記炉心管内部に供給される。
【００１４】また、本発明の製造方法は、被処理対象の
複数の半導体基板よりなるバッチを炉心管内に挿入して
処理を行う半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方
法において、被処理対象の複数の半導体基板よりなるバ
ッチを炉心管の一側の挿入口から内部に挿入する移動過
程において、前記炉心管の前記一側の近くに配設された
ガス導入口から、反応性ガスを少なくとも含むガスを、
前記炉心管内部に、前記バッチ挿入方向にほぼ直交する
向きに導入することで、前記バッチの挿入方向にほぼ直
交する方向に層界を有するガス雰囲気を形成し、且つ、
前記炉心管の他のガス導入口から不活性ガスを少なくと
も含むガスを、前記炉心管の前記一側と対向する側から
導入し、前記ガス雰囲気中で前記被処理対象の複数の半
導体基板に成膜される膜厚を前記バッチ内で均一化す
る。
複数の半導体基板よりなるバッチを炉心管内に挿入して
処理を行う半導体製造装置を用いた半導体装置の製造方
法において、被処理対象の複数の半導体基板よりなるバ
ッチを炉心管の一側の挿入口から内部に挿入する移動過
程において、前記炉心管の前記一側の近くに配設された
ガス導入口から、反応性ガスを少なくとも含むガスを、
前記炉心管内部に、前記バッチ挿入方向にほぼ直交する
向きに導入することで、前記バッチの挿入方向にほぼ直
交する方向に層界を有するガス雰囲気を形成し、且つ、
前記炉心管の他のガス導入口から不活性ガスを少なくと
も含むガスを、前記炉心管の前記一側と対向する側から
導入し、前記ガス雰囲気中で前記被処理対象の複数の半
導体基板に成膜される膜厚を前記バッチ内で均一化す
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明に係る微細配線形成方法
は、その好ましい一実施の形態において、その内部がガ
スで充填される炉心管（図１の２）と、前記炉心管を所
定の温度に保持するヒーター（図１の１）と、前記炉心
管にガスを供給するプロセスガス導入管（図１の５）
と、を有し、前記炉心管の一の端部からウェハー支持ポ
ート（図１の３）に搭載されたウェハー（図１の４）を
挿入する半導体製造装置において、前記炉心管の前記一
の端部に、炉芯管口部ガス導入管（図１の９）を設け
る。
は、その好ましい一実施の形態において、その内部がガ
スで充填される炉心管（図１の２）と、前記炉心管を所
定の温度に保持するヒーター（図１の１）と、前記炉心
管にガスを供給するプロセスガス導入管（図１の５）
と、を有し、前記炉心管の一の端部からウェハー支持ポ
ート（図１の３）に搭載されたウェハー（図１の４）を
挿入する半導体製造装置において、前記炉心管の前記一
の端部に、炉芯管口部ガス導入管（図１の９）を設け
る。
【００１６】
【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して以下に説明する。
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して以下に説明する。
【００１７】［実施例１］まず、本発明の第１の実施例
について、図１乃至図３を参照して説明する。図１及び
図２は、本発明の半導体製造装置の第１の実施例の構成
を説明するための縦断面図であり、図１は半導体ウェハ
挿入中、図２は半導体ウェハ挿入後の状態を表してい
る。図３は本発明の第１の実施例における温度シーケン
スを説明するための図である。
について、図１乃至図３を参照して説明する。図１及び
図２は、本発明の半導体製造装置の第１の実施例の構成
を説明するための縦断面図であり、図１は半導体ウェハ
挿入中、図２は半導体ウェハ挿入後の状態を表してい
る。図３は本発明の第１の実施例における温度シーケン
スを説明するための図である。
【００１８】図１及び図２を参照すると、この実施例
は、プロセスガス導入管５と、炉心管口部ガス導入管９
及びガスの排気配管６が設けられた炉芯管２と、ウェハ
ー４を搭載するウェハー支持ボート３と、炉芯管２内を
一定温度に保つヒーター１と、を含む縦型拡散炉に本発
明を適用したものである。
は、プロセスガス導入管５と、炉心管口部ガス導入管９
及びガスの排気配管６が設けられた炉芯管２と、ウェハ
ー４を搭載するウェハー支持ボート３と、炉芯管２内を
一定温度に保つヒーター１と、を含む縦型拡散炉に本発
明を適用したものである。
【００１９】炉芯管口部ガス導入管９は、炉芯管口部１
５における炉芯管口部ガス供給部１６にウェハー４と水
平方向にガスを供給し、炉芯管口部ガス供給部１５に炉
芯管プロセス部１４とは異なる雰囲気層を形成できるガ
ス供給機構を有している。
５における炉芯管口部ガス供給部１６にウェハー４と水
平方向にガスを供給し、炉芯管口部ガス供給部１５に炉
芯管プロセス部１４とは異なる雰囲気層を形成できるガ
ス供給機構を有している。
【００２０】ここで、炉芯管プロセス部１４は、図２に
示すように、ウェハー４を搭載したウェハー支持ボート
３が炉芯管２内に完全に収納された状態において、ウェ
ハー支持ボート３のウェハー搭載可能範囲に対応する炉
芯管内部領域、すなわち、プロセスガスによるウェハー
４の処理領域を言う。
示すように、ウェハー４を搭載したウェハー支持ボート
３が炉芯管２内に完全に収納された状態において、ウェ
ハー支持ボート３のウェハー搭載可能範囲に対応する炉
芯管内部領域、すなわち、プロセスガスによるウェハー
４の処理領域を言う。
【００２１】また、炉芯管口部１５は、炉芯管２内にお
ける炉芯管プロセス部１４の最下端から炉芯管の最下端
に至る炉芯管内部領域を言い、炉心管口部ガス供給部１
６は、炉芯管口部１５において炉芯管口部ガス導入管９
により供給されたガスにより形成される雰囲気が存在す
る領域を言う。
ける炉芯管プロセス部１４の最下端から炉芯管の最下端
に至る炉芯管内部領域を言い、炉心管口部ガス供給部１
６は、炉芯管口部１５において炉芯管口部ガス導入管９
により供給されたガスにより形成される雰囲気が存在す
る領域を言う。
【００２２】炉芯管２内温度は、ヒーター１により制御
され、炉芯管プロセス部１４、炉芯管口部ガス供給部１
６を異なる温度で制御可能である。プロセスガスとして
は、酸化性ガスとしての水蒸気ガスを含む窒素ガス又は
窒素ガスを用い、プロセスガス導入管５を通り炉芯管２
上部から炉芯管２内へ供給される。従って、炉芯管２内
部のプロセスガス流８ａは、炉芯管上部から下部へ向か
う。
され、炉芯管プロセス部１４、炉芯管口部ガス供給部１
６を異なる温度で制御可能である。プロセスガスとして
は、酸化性ガスとしての水蒸気ガスを含む窒素ガス又は
窒素ガスを用い、プロセスガス導入管５を通り炉芯管２
上部から炉芯管２内へ供給される。従って、炉芯管２内
部のプロセスガス流８ａは、炉芯管上部から下部へ向か
う。
【００２３】また、炉芯管口部ガス導入管９より供給す
る酸素ガス及び窒素ガスはウェハー４と水平方向へ吹き
出すことで炉芯管口部ガス供給部１６を形成する。
る酸素ガス及び窒素ガスはウェハー４と水平方向へ吹き
出すことで炉芯管口部ガス供給部１６を形成する。
【００２４】次に、本発明の第１の実施例における酸化
処理シーケンスについて、図３に示したシーケンス図を
参照して説明する。
処理シーケンスについて、図３に示したシーケンス図を
参照して説明する。
【００２５】第１のステップとして、ウェハーを搭載し
たウェハー支持ボート３を炉心管２内に入炉する。この
際、炉心管プロセス部１４及び炉心管口部ガス供給部１
６の温度はヒーター１により、例えば、８００℃に保持
されている。
たウェハー支持ボート３を炉心管２内に入炉する。この
際、炉心管プロセス部１４及び炉心管口部ガス供給部１
６の温度はヒーター１により、例えば、８００℃に保持
されている。
【００２６】ここで、プロセスガスとして窒素１８［Ｓ
ＬＭ］を供給し、炉心管口部ガス供給部１６を形成する
ガスとして酸素２［ＳＬＭ］と窒素１８［ＳＬＭ］の混
合ガスを供給する。
ＬＭ］を供給し、炉心管口部ガス供給部１６を形成する
ガスとして酸素２［ＳＬＭ］と窒素１８［ＳＬＭ］の混
合ガスを供給する。
【００２７】ウェハー支持ボート３の入炉の際、ウェハ
ー４が炉心管口部ガス供給部１６を通過する間、ウェハ
ー支持ボート３の入炉速度は、例えば速度１００ｍｍ／
分で一定に維持する。このステップにおいて、ウェハー
支持ボート３を炉芯管内へ入炉する途中の状態を示した
のが図１であり、入炉が完了の状態を示したが図２であ
る。
ー４が炉心管口部ガス供給部１６を通過する間、ウェハ
ー支持ボート３の入炉速度は、例えば速度１００ｍｍ／
分で一定に維持する。このステップにおいて、ウェハー
支持ボート３を炉芯管内へ入炉する途中の状態を示した
のが図１であり、入炉が完了の状態を示したが図２であ
る。
【００２８】第２のステップとして、入炉後の温度安定
（Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）を行う。この時、炉心管口部ガス
供給部１６には酸素２［ＳＬＭ］と窒素１８［ＳＬＭ］
の混合ガスは供給しない。これ以外のプロセスガス条件
及び温度条件は、第１のステップと同じである。
（Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）を行う。この時、炉心管口部ガス
供給部１６には酸素２［ＳＬＭ］と窒素１８［ＳＬＭ］
の混合ガスは供給しない。これ以外のプロセスガス条件
及び温度条件は、第１のステップと同じである。
【００２９】第３のステップは、酸化処理温度８５０℃
への昇温（Ｒａｍｐ−ｕｐ）、第４のステップは、昇温
後の温度安定（Ｒａｍｐ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）、第５の
ステップは、酸化処理（Ｂｕｒｎｉｎｇ）である。酸化
処理時にはプロセスガスとして、窒素ガスに替わり、水
蒸気ガス１５［ＳＬＭ］を供給し、酸化処理（Ｂｕｒｎ
ｉｎｇ）を行い、最終的な酸化膜厚を得る。
への昇温（Ｒａｍｐ−ｕｐ）、第４のステップは、昇温
後の温度安定（Ｒａｍｐ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）、第５の
ステップは、酸化処理（Ｂｕｒｎｉｎｇ）である。酸化
処理時にはプロセスガスとして、窒素ガスに替わり、水
蒸気ガス１５［ＳＬＭ］を供給し、酸化処理（Ｂｕｒｎ
ｉｎｇ）を行い、最終的な酸化膜厚を得る。
【００３０】入炉時にウェハー４上に形成される酸化膜
の膜厚は、炉芯管内の酸素雰囲気に曝されている時間、
炉芯管内酸素濃度及び炉芯管内温度等で決定されるが、
炉芯管内温度は一定に制御され、また炉芯管内酸素濃度
は炉芯管の上部から下部までほぼ一定と考えられるた
め、バッチ内の酸化膜厚均一性は炉芯管内２の酸素雰囲
気にさらされている時間に左右される。
の膜厚は、炉芯管内の酸素雰囲気に曝されている時間、
炉芯管内酸素濃度及び炉芯管内温度等で決定されるが、
炉芯管内温度は一定に制御され、また炉芯管内酸素濃度
は炉芯管の上部から下部までほぼ一定と考えられるた
め、バッチ内の酸化膜厚均一性は炉芯管内２の酸素雰囲
気にさらされている時間に左右される。
【００３１】本実施例では、炉芯管口部にのみ酸素雰囲
気層１１を形成しており、炉芯管プロセス部１４は窒素
ガスで満たされている為、炉芯管プロセス部１４では酸
化膜は形成されない。従って、ウェハー支持ボート３の
炉芯管２内への入炉速度が一定であれば、トップ側とボ
トム側のウェハーで酸素雰囲気層１１にある時間はかわ
らず、バッチ内で均一に酸化膜を形成することができ
る。
気層１１を形成しており、炉芯管プロセス部１４は窒素
ガスで満たされている為、炉芯管プロセス部１４では酸
化膜は形成されない。従って、ウェハー支持ボート３の
炉芯管２内への入炉速度が一定であれば、トップ側とボ
トム側のウェハーで酸素雰囲気層１１にある時間はかわ
らず、バッチ内で均一に酸化膜を形成することができ
る。
【００３２】本実施例において、酸化処理工程である第
５のステップの直前までに形成される酸化膜の膜厚は
１．５ｎｍ、この時のバッチ内の膜厚均一性は３％であ
り、高い均一性で成膜することができる。
５のステップの直前までに形成される酸化膜の膜厚は
１．５ｎｍ、この時のバッチ内の膜厚均一性は３％であ
り、高い均一性で成膜することができる。
【００３３】ここで、バッチ内の膜厚均一性とは、各ウ
ェハーの膜厚平均値のバッチ内での、 （最大差）／（２×各ウェハーの膜厚平均値のバッチ内
での平均値）×１００、 により得られる値であり、各ウェハーの膜厚平均値と
は、ウェハー面内５点についての（ウェハー中心、及び
ウェハー中心を通る十字線上のウェハーエッジから５ｍ
ｍの位置の周辺の４点）の平均値を表している。但し、
第２から第４のステップは酸化膜形成には寄与せず、第
１のステップのみでこの酸化膜が形成される。
ェハーの膜厚平均値のバッチ内での、 （最大差）／（２×各ウェハーの膜厚平均値のバッチ内
での平均値）×１００、 により得られる値であり、各ウェハーの膜厚平均値と
は、ウェハー面内５点についての（ウェハー中心、及び
ウェハー中心を通る十字線上のウェハーエッジから５ｍ
ｍの位置の周辺の４点）の平均値を表している。但し、
第２から第４のステップは酸化膜形成には寄与せず、第
１のステップのみでこの酸化膜が形成される。
【００３４】以上説明した本実施例において、そのパラ
メータは上記に限定されるものではなく、その条件が以
下の（１）〜（４）記載の範囲にあれば本実施例と同様
の効果が得られる。
メータは上記に限定されるものではなく、その条件が以
下の（１）〜（４）記載の範囲にあれば本実施例と同様
の効果が得られる。
【００３５】（１）入炉時のプロセスガスである窒素ガ
スの流量が１〜１００［ＳＬＭ］の範囲で、このプロセ
スガスと炉芯管口部ガス供給部１６の酸素雰囲気層１１
形成ガスとの比を炉内の流速比で１以下であること。
スの流量が１〜１００［ＳＬＭ］の範囲で、このプロセ
スガスと炉芯管口部ガス供給部１６の酸素雰囲気層１１
形成ガスとの比を炉内の流速比で１以下であること。
【００３６】（２）ウェハー４が炉芯管口部ガス供給部
１６の酸素雰囲気層１１を通過する時のウェハー支持ボ
ート３の入炉速度が、１０〜５００ｍｍ／分の範囲の一
定速度であること。
１６の酸素雰囲気層１１を通過する時のウェハー支持ボ
ート３の入炉速度が、１０〜５００ｍｍ／分の範囲の一
定速度であること。
【００３７】（３）炉芯管口部ガス供給部１６の温度が
５００〜９００℃の範囲で、入炉のステップで時間的に
一定の温度に保たれること。またこの時、炉芯管口部ガ
ス供給部１６の温度は炉芯管プロセス部１４とは異なる
温度で制御してもよい。
５００〜９００℃の範囲で、入炉のステップで時間的に
一定の温度に保たれること。またこの時、炉芯管口部ガ
ス供給部１６の温度は炉芯管プロセス部１４とは異なる
温度で制御してもよい。
【００３８】（４）炉芯管口部ガス供給部１６の酸素雰
囲気層１１形成に用いている酸素ガス希釈用の窒素ガス
を不活性ガスに置き換えること。
囲気層１１形成に用いている酸素ガス希釈用の窒素ガス
を不活性ガスに置き換えること。
【００３９】また、これら４つの条件のいかなる組み合
わせにおいても、本実施例と同様のの効果が得られる。
但し、酸化処理工程の直前までに形成する酸化膜の膜厚
は、これらの条件の組み合わせにより変化するので、所
望の酸化膜厚が得られる条件を選択する必要がある。
わせにおいても、本実施例と同様のの効果が得られる。
但し、酸化処理工程の直前までに形成する酸化膜の膜厚
は、これらの条件の組み合わせにより変化するので、所
望の酸化膜厚が得られる条件を選択する必要がある。
【００４０】［実施例２］次に、本発明の第２の実施例
について図４及び図５を参照にして説明する。図４は、
本発明の半導体装置の第２の実施例を説明するための半
導体装置の縦断面図であり、図５は、本発明の第２の実
施例の温度シーケンスを説明するための図である。
について図４及び図５を参照にして説明する。図４は、
本発明の半導体装置の第２の実施例を説明するための半
導体装置の縦断面図であり、図５は、本発明の第２の実
施例の温度シーケンスを説明するための図である。
【００４１】本発明の第２の実施例は、前記した第１の
実施例と相違して、炉芯管口部ガス導入管９を２つに分
離し（Ｍ１とＭ２とする）、これらの２つのガス導入管
を用いて独立してガスを供給可能としている。例えば、
炉芯管プロセス部１４側の炉芯管口部ガス導入管Ｍ１に
より酸素雰囲気層１１を形成し、炉芯管最下部側の炉芯
管口部ガス導入管Ｍ２により窒素ガス雰囲気層１２を形
成する。ここで、Ｍ２により供給する窒素ガスは不活性
ガスであってもよい。
実施例と相違して、炉芯管口部ガス導入管９を２つに分
離し（Ｍ１とＭ２とする）、これらの２つのガス導入管
を用いて独立してガスを供給可能としている。例えば、
炉芯管プロセス部１４側の炉芯管口部ガス導入管Ｍ１に
より酸素雰囲気層１１を形成し、炉芯管最下部側の炉芯
管口部ガス導入管Ｍ２により窒素ガス雰囲気層１２を形
成する。ここで、Ｍ２により供給する窒素ガスは不活性
ガスであってもよい。
【００４２】本発明の第２の実施例の処理シーケンスを
図５を参照して説明する。本発明の第２の実施例、前記
した第１の実施例（図３）と相違して、入炉時にＭ２よ
り窒素ガスを流している。このような構成のもとで、ウ
ェハを入炉させた場合、炉芯管口部ガス導入管Ｍ２によ
る窒素ガス又は不活性ガスの雰囲気層が形成されるた
め、更に、酸素巻き込みを防止することができるという
利益を有する。
図５を参照して説明する。本発明の第２の実施例、前記
した第１の実施例（図３）と相違して、入炉時にＭ２よ
り窒素ガスを流している。このような構成のもとで、ウ
ェハを入炉させた場合、炉芯管口部ガス導入管Ｍ２によ
る窒素ガス又は不活性ガスの雰囲気層が形成されるた
め、更に、酸素巻き込みを防止することができるという
利益を有する。
【００４３】［実施例３］次に、本発明の第３の実施例
について図６を参照にして説明する。図６は、本発明の
半導体製造装置の第３の実施例を説明するための縦断面
図であり、炉心管口部を拡大したものである。
について図６を参照にして説明する。図６は、本発明の
半導体製造装置の第３の実施例を説明するための縦断面
図であり、炉心管口部を拡大したものである。
【００４４】図６を参照すると、本実施例では、前記第
１の実施例の炉芯管口部ガス供給部の構造に更に改良を
施し、炉芯管口部ガス供給部をｎ個（ｎは３以上の整
数）に分離し、Ｍ１からＭｎまでの独立したガス供給を
可能にするものである。最も炉芯管プロセス部側に位置
するものをＭ１、最下部にあるものをＭｎとし、Ｍ１か
らＭｋ（ｋはｎ未満の数）までを酸素雰囲気層形成に用
い、Ｍｋ＋１からＭｎまでを窒素ガス雰囲気形成に用い
る。
１の実施例の炉芯管口部ガス供給部の構造に更に改良を
施し、炉芯管口部ガス供給部をｎ個（ｎは３以上の整
数）に分離し、Ｍ１からＭｎまでの独立したガス供給を
可能にするものである。最も炉芯管プロセス部側に位置
するものをＭ１、最下部にあるものをＭｎとし、Ｍ１か
らＭｋ（ｋはｎ未満の数）までを酸素雰囲気層形成に用
い、Ｍｋ＋１からＭｎまでを窒素ガス雰囲気形成に用い
る。
【００４５】酸素雰囲気層を形成する供給管の最下部Ｍ
ｋを適宜選択することにより、酸素雰囲気層の幅を可変
できる。酸素雰囲気層の幅を変えることにより、更に、
入炉時に形成する酸化膜の膜厚を制御することが可能と
なる。
ｋを適宜選択することにより、酸素雰囲気層の幅を可変
できる。酸素雰囲気層の幅を変えることにより、更に、
入炉時に形成する酸化膜の膜厚を制御することが可能と
なる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば下
記記載の効果を奏する。
記記載の効果を奏する。
【００４７】本発明の第１の効果は、ガス雰囲気中で生
成される膜の厚さをバッチ内で均一にすることができ
る、ということである。
成される膜の厚さをバッチ内で均一にすることができ
る、ということである。
【００４８】その理由は次の通りである。すなわち、ウ
ェハーを炉に挿入する際、ウェハー上に形成される膜の
厚さは、他の条件を一定にすれば炉芯管内のガス雰囲気
にさらされている時間で決定されるが、本発明によれ
ば、炉芯管口部にのみガス雰囲気層を形成し、炉芯管プ
ロセス部には不活性ガスを満たすことにより、炉芯管プ
ロセス部では膜は形成されない。
ェハーを炉に挿入する際、ウェハー上に形成される膜の
厚さは、他の条件を一定にすれば炉芯管内のガス雰囲気
にさらされている時間で決定されるが、本発明によれ
ば、炉芯管口部にのみガス雰囲気層を形成し、炉芯管プ
ロセス部には不活性ガスを満たすことにより、炉芯管プ
ロセス部では膜は形成されない。
【００４９】従って、ウェハー支持ボートの炉芯管内へ
の挿入速度を一定に保てば、トップ側とボトム側でウェ
ハーがガス雰囲気層を通過する時間は同じであり、バッ
チ内で均一な厚さの膜を形成することができるからであ
る。
の挿入速度を一定に保てば、トップ側とボトム側でウェ
ハーがガス雰囲気層を通過する時間は同じであり、バッ
チ内で均一な厚さの膜を形成することができるからであ
る。
【００５０】本発明の第２の効果は、ガス雰囲気中で生
成される膜の厚さを、容易に可変することができる、と
いうことである。
成される膜の厚さを、容易に可変することができる、と
いうことである。
【００５１】その理由は次の通りである。すなわち、ウ
ェハーを炉に挿入する際、形成される膜の厚さは、他の
条件を一定にすれば炉芯管口部のガス雰囲気層の幅によ
り決定されるが、本発明によれば、炉芯管口部ガス供給
部を複数個に分離し、ガス雰囲気層を形成する供給管の
最下部の位置を選択することにより、ガス雰囲気層の幅
を可変できるからである。
ェハーを炉に挿入する際、形成される膜の厚さは、他の
条件を一定にすれば炉芯管口部のガス雰囲気層の幅によ
り決定されるが、本発明によれば、炉芯管口部ガス供給
部を複数個に分離し、ガス雰囲気層を形成する供給管の
最下部の位置を選択することにより、ガス雰囲気層の幅
を可変できるからである。
【図１】本発明の第１の実施例を示す拡散炉の縦断面図
（入炉途中の状態）である。
（入炉途中の状態）である。
【図２】本発明の第１の実施例を示す拡散炉の縦断面図
（入炉終了後の状態）である。
（入炉終了後の状態）である。
【図３】本発明の第１の実施例を示す拡散炉の酸化処理
シーケンスを示す図である。
シーケンスを示す図である。
【図４】本発明の第２の実施例を示す拡散炉の縦断面図
（入炉途中の状態）である。
（入炉途中の状態）である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す拡散炉の酸化処理
シーケンスを示す図である。
シーケンスを示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例を示す拡散炉の炉芯管口
部ガス供給部の縦断面図である。
部ガス供給部の縦断面図である。
【図７】従来の技術を示す拡散炉の縦断面図（入炉途中
の状態）である。
の状態）である。
【図８】従来の技術を示す拡散炉の酸化処理シーケンス
を示す図である。
を示す図である。
１ ヒーター ２ 炉芯管 ３ ウェハー支持ボート ４ ウェハー ５ プロセスガス導入管 ６ プロセスガス排気配管 ７ プロセスガス導入管内のガス流 ８ａ，８ｂ 炉芯管内部のプロセスガス流 ９ 炉芯管口部ガス導入管 １０ 炉芯管口部酸素雰囲気層のガス流 １１ 炉芯管口部酸雰囲気層 １２ 炉芯管口部の窒素又は不活性ガス層 １３ 炉芯管口部の窒素又は不活性ガス層のガス流 １４ 炉芯管プロセス部 １５ 炉芯管口部 １６ 炉芯管口部ガス供給部 １７ 炉芯管口部ガス導入管（Ｍ１） １８ 炉芯管口部ガス導入管（Ｍｋ） １９ 炉芯管口部ガス導入管（Ｍｋ＋１） ２０ 炉芯管口部ガス導入管（Ｍｎ）
Claims (16)
- 【請求項１】被処理部材が炉心管の一側から内部に挿入
され、前記被処理部材の挿入時に、前記炉心管の前記一
側の近くに配設されたガス導入口から反応性ガスを少な
くとも含むガスが前記炉心管内部に導入され前記被処理
部材に供給されるとともに、前記炉心管の他のガス導入
口から不活性ガスを少なくとも含むガスが前記炉心管内
部に供給される、ことを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項２】前記他のガス導入口が、前記炉心管の前記
一側と対向する他側に配設されている、ことを特徴とす
る請求項１記載の半導体製造装置。 - 【請求項３】前記炉心管の前記一側に、前記反応性ガス
を少なくとも含むガスを前記炉心管内部に導入するため
の前記ガス導入口、及び、前記不活性ガスを少なくとも
含むガスを前記炉心管内部に導入するための前記他のガ
ス導入口を備えたことを特徴とする請求項１記載の半導
体製造装置。 - 【請求項４】前記反応性ガスを少なくとも含むガスを前
記炉心管内部に導入するガス導入口が、前記被処理部材
が前記炉心管内に収容された状態で、前記被処理部材端
部に対して、前記炉心管の前記被処理部材挿入口側より
に配設されている、ことを特徴とする請求項１記載の半
導体製造装置。 - 【請求項５】前記反応性ガスを少なくとも含むガスを前
記炉心管内部に導入するガス導入口から導入される前記
反応性ガスのガス流の向きが、前記被処理部材の挿入方
向にほぼ直交する方向となり、前記不活性ガスを少なく
とも含むガスを前記炉心管内部に導入するための前記他
のガス導入口から導入される不活性ガスのガス流の向き
が前記被処理部材の挿入方向に沿った方向となる、こと
を特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。 - 【請求項６】前記炉心管内において前記反応性ガスを少
なくとも含むガスを導入するための前記ガス導入口より
導入されたガス雰囲気層の層界が、前記被処理部材の挿
入方向にほぼ直交する向きである、ことを特徴とする請
求項１乃至５記載のいずれか一に記載の半導体製造装
置。 - 【請求項７】前記他のガス導入口から不活性ガス又は窒
素ガスが導入される、ことを特徴とする請求項１乃至
３，５のいずれか一に記載の半導体製造装置。 - 【請求項８】前記反応性ガスを少なくとも含むガスが、
不活性ガス又は窒素ガス、により希釈されてなる酸素ガ
スよりなる、ことを特徴とする請求項１、３乃至６のい
ずれか一に記載の半導体製造装置。 - 【請求項９】被処理部材が一側から内部に挿入される炉
心管を備えた半導体製造装置において、 前記炉心管の前記一側の近くに配設されるガス導入管
が、複数種のガスを前記炉心管内部に導入するために複
数の互いに分離された供給口を有し、前記分離された複
数の供給口からそれぞれ前記炉心管内に導入される複数
種のガスが、前記被処理部材の挿入方向にほぼ直交する
方向の層界で互いに分離されたガス雰囲気層を有する、
ことを特徴とする半導体製造装置。 - 【請求項１０】半導体基板等被処理部材が一側から内部
に挿入される炉心管と、 前記炉心管を所定の温度に保持するための加熱手段と、 前記炉心管内部に不活性ガスを少なくとも含むガスを導
入するための第１のガス導入管と、 前記炉心管の前記一側の近くに設けられ、前記炉心管内
で前記被処理部材に対する反応性ガスを少なくとも含む
ガス雰囲気を形成するためのガスを前記炉心管内部に導
入するための第２のガス導入管と、 を含み、 前記第２のガス導入管により前記炉心管内部に導入され
るガスが、前記炉心管内で、前記炉心管の前記被処理部
材挿入方向にほぼ直交する方向に層界を有するガス雰囲
気層を形成してなる、ことを特徴とする半導体製造装
置。 - 【請求項１１】半導体基板等被処理部材が一側から内部
に挿入される炉心管と、 前記炉心管を所定の温度に保持するための加熱手段と、 前記炉心管内部に不活性ガスを少なくとも含むガスを導
入するための第１のガス導入管と、 前記炉心管の前記一側の近くに設けられ、前記炉心管内
で前記被処理部材に対する反応性ガスを少なくとも含む
ガス雰囲気を形成するためのガスを前記炉心管内に導入
するための第２のガス導入管と、 を含み、 前記第２のガス導入管が、複数種のガスを導入するため
の、複数に分離された領域を有し、 前記第２のガス導入管の前記複数に分離された領域のそ
れぞれに導入された複数種のガスが、各領域のガス供給
口から、前記炉心管内で、前記炉心管の前記被処理部材
挿入方向にほぼ直交する方向に層界を有する複数のガス
雰囲気層を形成してなる、ことを特徴とする半導体製造
装置。 - 【請求項１２】前記第２のガス導入管の前記複数に分離
された領域において、反応性ガス及び不活性ガスを前記
炉心管内に導入する領域の数が可変に設定される、こと
を特徴とする請求項１１記載の半導体製造装置。 - 【請求項１３】前記第１のガス導入管から前記炉心管内
部に導入されるガスが窒素ガスよりなり、前記第２のガ
ス導入管から前記炉心管内部に導入されるガスが窒素ガ
スで希釈した酸素ガスよりなる、ことを特徴とする請求
項１０記載の半導体製造装置。 - 【請求項１４】前記第１のガス導入管から前記炉心管内
部に導入されるガスが窒素ガスよりなり、前記第２のガ
ス導入管から前記炉心管内部に導入される前記複数種の
ガスが、窒素ガスで希釈した酸素ガスと窒素ガスとより
なる、ことを特徴とする請求項１１に記載の半導体製造
装置。 - 【請求項１５】被処理対象の複数の半導体基板よりなる
バッチを炉心管内に挿入して処理を行う半導体製造装置
を用いた半導体装置の製造方法において、 被処理対象の複数の半導体基板よりなるバッチを炉心管
の一側の挿入口から内部に挿入する移動過程において、
前記炉心管の前記一側の近くに配設されたガス導入口か
ら、反応性ガスを少なくとも含むガスを、前記炉心管内
部に、前記バッチ挿入方向にほぼ直交する向きに導入す
ることで、前記バッチの挿入方向にほぼ直交する方向に
層界を有するガス雰囲気を形成し、且つ、前記炉心管の
他のガス導入口から不活性ガスを少なくとも含むガス
を、前記炉心管の前記一側と対向する側から導入し、 前記ガス雰囲気中で前記被処理対象の複数の半導体基板
に成膜される膜厚を前記バッチ内で均一化するようにし
たことを半導体装置の製造方法。 - 【請求項１６】前記不活性ガスを少なくとも含むガスが
窒素ガスよりなり、前記反応性ガスを少なくとも含むガ
スが窒素ガスで希釈した酸素ガスよりなる、ことを特徴
とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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