JPH113859A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number
JPH113859A
JPH113859A JP15412697A JP15412697A JPH113859A JP H113859 A JPH113859 A JP H113859A JP 15412697 A JP15412697 A JP 15412697A JP 15412697 A JP15412697 A JP 15412697A JP H113859 A JPH113859 A JP H113859A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
furnace
semiconductor device
low
reaction gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP15412697A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mikio Takagi
幹夫 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
F T L Kk
Original Assignee
F T L Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by F T L Kk filed Critical F T L Kk
Priority to JP15412697A priority Critical patent/JPH113859A/en
Publication of JPH113859A publication Critical patent/JPH113859A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for efficiently processing a plurality of wafers by forming films, materials and so on of a semiconductor device on the wafers with reactive gas and then annealing. SOLUTION: A lower low-temperature portion, a high-temperature portion and an upper low-temperature portion are formed in a vertical furnace, and the lower low-temperature portion has a gain introducing means for flowing a reactive gas. And films, materials and so on are formed on a semiconductor wafer with the reactive gas at the lower low-temperature portion, the semiconductor wafer is then moved to the high-temperature portion and annealed, and a plurality of the semiconductor wafers are taken out of the furnace by lowering them after once transferring them to the above upper low-temperature portion. A separator with a face shape and dimension nearly equal to or greater than the semiconductor wafer is provided above the top of the semiconductor wafer so as to rise and fall following up a plurality of the semiconductor wafers.

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、半導体装置の製造
方法に関するものであり、さらに詳しく述べるならば、
反応ガスを用いて、膜、物質などをウェーハに形成し、
その後アニールすることにより半導体装置を製造する方
法に関するものである。反応ガスとはガス自身が反応し
て膜などを形成し、あるいは半導体基板と反応して膜な
どを形成するガスを指す。上記の方法には、例えば、S
iH4 を500〜600℃で熱分解して10-2〜10-3
torrのLP−CVD(低圧気相成長法)でアモルフ
ァスシリコンまたはポリシリコンを形成してから600
〜800℃でアニールすることによってより大きい多結
晶膜に改質する方法がある。なお、気相成長温度とアニ
ール温度が等しい場合は改質時間が長くなる。その他下
部炉でTEOSを用いて700℃程度のLP−CVDで
SiO2 膜を形成してから、上部炉でRTA(Rapid Th
ermal Annealing )により900〜950℃の高温熱処
理をしてSiO2 膜を稠密化する方法もある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
Using a reaction gas, a film, substance, etc. are formed on the wafer,
The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device by annealing thereafter. The reactive gas refers to a gas which reacts to form a film or the like by itself or reacts with a semiconductor substrate to form a film or the like. The above method includes, for example, S
iH 4 is pyrolyzed at 500 to 600 ° C. to 10 −2 to 10 −3
After forming amorphous silicon or polysilicon by LP-CVD (low pressure vapor phase epitaxy) of torr, 600
There is a method of reforming into a larger polycrystalline film by annealing at ~ 800 ° C. When the vapor phase growth temperature and the annealing temperature are equal, the modification time becomes longer. In addition, after forming a SiO 2 film by LP-CVD at about 700 ° C. using TEOS in the lower furnace, RTA (Rapid Thing) is performed in the upper furnace.
There is also a method of performing high-temperature heat treatment at 900 to 950 ° C. to densify the SiO 2 film by thermal annealing.

【0002】半導体装置を構成する物質の例である半球
状グレイン(HSG−hemispherical grain )ポリシリ
コンはDRAMのスタックキャパシタの表面積を増大す
ることができるために、高集積度DRAMの要素として
最近注目されている(J.Appl.Phys. Lett. 58, 251(19
91))。この場合、半導体基板のアモルファスシリコン
(a−Si)層に半球状グレインポリシリコンの形成し
アニールを行う。
2. Description of the Related Art HSG (hemispherical grain) polysilicon, which is an example of a material constituting a semiconductor device, has recently been attracting attention as an element of a highly integrated DRAM because it can increase the surface area of a DRAM stacked capacitor. (J. Appl. Phys. Lett. 58, 251 (19
91)). In this case, hemispherical grain polysilicon is formed on the amorphous silicon (a-Si) layer of the semiconductor substrate and annealing is performed.

【0003】[0003]

【従来の技術】HSGは、1枚処理の場合はa−Si上
にSiH4 又はSi26 を用いて100〜300オン
グストロームのpoly−Siの核をD−RAMのスト
レージポリシリコン(530℃以下でキャパシタ用アモ
ルファスシリコン膜をCVDで形成し、これをパターニ
ングしてきのこ状にする)に選択的に付ける処理を58
0〜630℃程度の温度で行い、その後750℃の程度
まで昇温しつつ10-8torrでの高真空でアニールす
ることによりa−Siを核の周りで半球状に結晶成長さ
せて表面積を1.5〜2.0倍に拡大させることができ
る。これらの一連の過程は従来ウェーハの背面からヒー
ター加熱炉を使用して行われていた。一方、一般には5
0〜100枚/バッチのバッチ処理も行われており、こ
の場合は加熱は縦型炉で一連の処理を行っている。
BACKGROUND ART HSG is one process SiH 4 or Si 2 H 6 100 to 300 Angstroms poly-Si nuclear storage polysilicon (530 ° C. of D-RAM for using on a-Si in the case of In the following, a process of selectively forming an amorphous silicon film for a capacitor by CVD and patterning the amorphous silicon film into a mushroom shape) is performed.
This is performed at a temperature of about 0 to 630 ° C., and then annealed in a high vacuum at 10 −8 torr while increasing the temperature to about 750 ° C. to grow hemispherical crystals of a-Si around the nucleus to reduce the surface area. It can be enlarged 1.5 to 2.0 times. Conventionally, a series of these processes has been performed using a heater heating furnace from the back of the wafer. On the other hand, generally 5
Batch processing of 0 to 100 sheets / batch is also performed, and in this case, a series of processing is performed by heating in a vertical furnace.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のバッチ処理で
は、一連のプロセス中の温度変化が一定であるために、
特に核成長工程に時間がかかる。すなわち、温度を1枚
処理のように広い範囲で上昇させることができないの
で、プロセスウィンドウが狭い。具体的には温度をある
程度の範囲に設定することができないので、温度を一定
にして処理時間を長くすることが必要になっている。
In the conventional batch processing, since the temperature change during a series of processes is constant,
In particular, the nucleus growth step takes time. That is, since the temperature cannot be increased in a wide range as in the case of one-sheet processing, the process window is narrow. Specifically, since the temperature cannot be set within a certain range, it is necessary to keep the temperature constant and extend the processing time.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を解決するものであって、反応ガスを用いて、半導体装
置を構成する膜、物質などを複数枚のウェーハに形成
し、その後のアニールを行い半導体装置を製造する方法
において、1枚処理と同様な処理を行うものであって、
下方から上方に向かって低温部、高温部及び低温部を有
する縦型炉の下部低温部に反応ガスを流すガス導入手段
を備えた縦型炉を用いて、下部低温部にて前記反応ガス
により複数枚の半導体ウェーハに前記膜、物質などを形
成し、次に半導体ウェーハを高温部に移動してアニール
を行い、一旦複数枚の半導体ウェーハを前記上部低温部
に移動させた後ウェーハを下降させ炉外に取出すことを
特徴とする。さらに、上記した下方から上方に向かって
低温部、高温部及び低温部を有する縦型炉に代えて、一
端から他端側に向かって低温部、高温部及び低温部を有
する横型炉を使用して処理を行うことができる。プロセ
スウィンドウ拡大の一実施例を以下説明する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and comprises forming a film, a substance, and the like constituting a semiconductor device on a plurality of wafers by using a reaction gas. In the method of manufacturing a semiconductor device by annealing the same, the same processing as the one-sheet processing is performed,
Using a vertical furnace equipped with gas introduction means for flowing a reaction gas to a lower low-temperature section of a vertical furnace having a low-temperature section, a high-temperature section, and a low-temperature section in an upward direction from the bottom, the lower-temperature section uses the reaction gas. The film, material, etc. are formed on a plurality of semiconductor wafers, and then the semiconductor wafer is moved to a high-temperature portion to perform annealing, and once the plurality of semiconductor wafers are moved to the upper low-temperature portion, the wafer is lowered. It is characterized by being taken out of the furnace. Further, instead of the vertical furnace having the low temperature section, the high temperature section, and the low temperature section from above to below, a horizontal furnace having the low temperature section, the high temperature section, and the low temperature section from one end to the other end is used. Process can be performed. One embodiment of the process window expansion will be described below.

【0006】[0006]

【表1】 一定温度熱処理 温度プロファイル熱処理 比熱量 低温部温度 高温部温度 Qp/Qc (℃) (℃) (℃) 600 600 650 約 5 600 600 700 約 25 600 600 750 約125 [Table 1] Constant temperature heat treatment Temperature profile Heat treatment specific heat amount Low temperature part High temperature part temperature Qp / Qc (° C) (° C) (° C) 600 600 650 About 5 600 600 700 About 25 600 600 750 About 125

【0007】表1において、温度プロファイル熱処理は
本発明法に該当し、表1においては600℃で所定時間
熱処理した場合の熱量(Qc)と同じ時間低温部から高
温部にウェーハを移動させつつ熱処理を行った場合にウ
ェーハが受ける熱量(Qp)を比(Qp/Qc)として
示す。両熱処理で同一熱量とし、同一熱処理効果を達成
するためには比熱量の逆数(Qc/Qp)に対応する熱
処理時間を短縮することができる。したがって、短時間
にウェーハを加熱する要素を入れることによって処理時
間を大幅に短縮する効果をもたらす。
In Table 1, the temperature profile heat treatment corresponds to the method of the present invention. In Table 1, the heat treatment is performed while moving the wafer from the low-temperature part to the high-temperature part for the same amount of time as the heat quantity (Qc) when the heat treatment is performed at 600 ° C. for a predetermined time. Is performed, the amount of heat (Qp) received by the wafer is shown as a ratio (Qp / Qc). In order to achieve the same heat amount in both heat treatments and achieve the same heat treatment effect, the heat treatment time corresponding to the reciprocal (Qc / Qp) of the specific heat amount can be shortened. Therefore, the effect of greatly shortening the processing time can be brought about by including an element for heating the wafer in a short time.

【0008】さらに、図1を参照して説明するように、
高温部の温度及びその幅ならびにウェーハの移動速度を
変化させることにより、多様な熱処理が可能になる。図
1においては高温部温度幅(AB)が狭い、は高温
部温度幅(AC)が広い、高温部温度が高くかつ温度
幅が狭い例である。においてABが高温部、BCが上
部低温部に相当し、においてはACが上部低温部に相
当し、においてはABが下部低温部、DEが高温部に
相当する。上記温度プロファイルをもつ加熱炉内を一定
速度でウェーハを移動させる場合で移動速度を2倍にす
る例を説明する。まず、温度プロファイルを一定速度
(V)で移動する場合と温度プロファイルを一定の2
倍速で移動する場合について比較すると、ウェーハにか
かる熱量は等しい。したがって、ウェーハの移動速度調
整により高温部の長さを短くすることができる。次に、
温度プロファイルにおいて速度を一定速(V),2倍
速(2V),3倍速(3V)にした場合にウェーハが受
ける熱処理パターンを図2に示す。図中の3倍速(3
V)のような急峻な温度分布を炉の断熱材の調節などで
設定することは困難であるが、本発明ではウェーハ移動
速度を調節することにより容易にこのように実効的に急
峻な温度分布を作り出し、ウェーハに加えられる熱量を
調節することができる。
Further, as described with reference to FIG.
Various heat treatments are possible by changing the temperature and width of the high temperature part and the moving speed of the wafer. FIG. 1 shows an example in which the high temperature portion temperature width (AB) is narrow, the high temperature portion temperature width (AC) is wide, the high temperature portion temperature is high, and the temperature width is narrow. , AB corresponds to a high-temperature portion, BC corresponds to an upper low-temperature portion, in, AC corresponds to an upper low-temperature portion,, AB corresponds to a lower low-temperature portion, and DE corresponds to a high-temperature portion. An example in which the moving speed is doubled when a wafer is moved at a constant speed in a heating furnace having the above temperature profile will be described. First, a case where the temperature profile is moved at a constant speed (V) and a case where the temperature profile
Comparing the case of moving at double speed, the amount of heat applied to the wafer is equal. Therefore, the length of the high-temperature portion can be reduced by adjusting the moving speed of the wafer. next,
FIG. 2 shows a heat treatment pattern applied to the wafer when the speed is set to a constant speed (V), a double speed (2 V), and a triple speed (3 V) in the temperature profile. 3x speed (3
Although it is difficult to set such a steep temperature distribution as in V) by adjusting the heat insulating material of the furnace, the present invention easily and effectively adjusts the wafer movement speed to such a steep temperature distribution. To adjust the amount of heat applied to the wafer.

【0009】上部低温部はアニール後の不純物拡散を抑
えるために、低温、好ましくは下部低温部とほぼ同じ温
度あるいはより低い温度を有している。この上部低温部
にウェーハを高温部から前進させることにより、結晶化
の進行が早くなり、しかも各バッチ内のウェーハに同じ
熱量を加えることができる。その後、ウェーハを急速に
高温部及び下部低温部を経てウェーハを炉外に引出す。
前記反応ガスがCVDガスである場合はガスどうしの反
応により発生するパーティクルが上部炉を汚染するため
に、反応ガスを高温部の下部もしくは下部低温部の上部
より排気することが好ましい。また、下方から上方に向
かって低温部、高温部及び低温部を有する縦型炉に代え
て、一端から他端側に向かって低温部、高温部及び低温
部を有する横型炉を用いて同様に本発明法を実施するこ
とができる。横型炉では、ウェーハは横方向に移動し、
排気口は炉の好ましい接地位置は他端側であることは当
然である。以下、本発明法を実施するための装置の一実
施態様を説明する。
The upper low-temperature portion has a low temperature, preferably approximately the same temperature as the lower low-temperature portion or a lower temperature, in order to suppress impurity diffusion after annealing. By advancing the wafer from the high-temperature portion to the upper low-temperature portion, the progress of crystallization is accelerated, and the same amount of heat can be applied to the wafer in each batch. Thereafter, the wafer is rapidly drawn out of the furnace through the high temperature part and the lower low temperature part.
When the reaction gas is a CVD gas, it is preferable to exhaust the reaction gas from the lower part of the high temperature part or the upper part of the lower low temperature part because particles generated by the reaction between the gases contaminate the upper furnace. Further, instead of a vertical furnace having a low-temperature part, a high-temperature part and a low-temperature part from below to above, a horizontal furnace having a low-temperature part, a high-temperature part and a low-temperature part from one end to the other end is similarly used. The method of the present invention can be performed. In a horizontal furnace, the wafer moves laterally,
Of course, the exhaust port is preferably located at the other end of the furnace at the ground contact position. Hereinafter, an embodiment of an apparatus for performing the method of the present invention will be described.

【0010】[0010]

【発明の実施態様】図3は本発明法を実施する装置の一
例に係る縦型炉の断面図と炉内温度プロファイルを併せ
て図示したものである。この装置は、基本的には、低温
部をつくり出す下部炉10、高温部を作り出す上部炉2
0、真空排気系統30及びウェーハ昇降装置40よりな
る。なお、高温部は下部炉10上部及び/又は上部炉2
0の下部に作り出される。以下これらの各部を順に説明
する。
FIG. 3 shows a vertical furnace and a temperature profile in a furnace according to an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention. This apparatus basically includes a lower furnace 10 for producing a low temperature part and an upper furnace 2 for producing a high temperature part.
0, a vacuum evacuation system 30 and a wafer elevating device 40. The high temperature part is located above the lower furnace 10 and / or the upper furnace 2.
Created at the bottom of 0. Hereinafter, these components will be described in order.

【0011】下部炉10は、上部炉20と共通で、通常
の10〜11インチの石英反応管1(8インチウェーハ
を処理する場合)の外周を取り囲むように設けられたヒ
ーター2を断熱材からなる炉体10aに固設しており、
多段に且つ相互間に15〜35mmの間隔を置いて積み
重ねられたウェーハ3を所定温度に加熱するように構成
される。石英反応管1はL字形に曲げられた下端部で支
持台4にブラケット5を介して固定されている。Si2
6 などの反応ガス導入管7は石英反応管1の下端より
さらに下方において下部炉10に固設している。この反
応ガス導入管7は下部炉10の直前位置でヒーター(図
示せず)を付設してガスを300℃程度に加温する。6
は反応ガス導入路を形成するために設けられた内管であ
る。
The lower furnace 10 is common to the upper furnace 20 and uses a heat insulating material to heat a heater 2 provided to surround the outer periphery of a normal 10 to 11 inch quartz reaction tube 1 (for processing an 8 inch wafer). Is fixed to the furnace body 10a
The wafers 3 stacked in multiple stages and with a distance of 15 to 35 mm therebetween are heated to a predetermined temperature. The quartz reaction tube 1 is fixed to a support base 4 via a bracket 5 at a lower end portion bent in an L shape. Si 2
A reaction gas introduction pipe 7 such as H 6 is fixed to the lower furnace 10 below the lower end of the quartz reaction pipe 1. The reaction gas introduction pipe 7 is provided with a heater (not shown) immediately before the lower furnace 10 to heat the gas to about 300 ° C. 6
Is an inner tube provided for forming a reaction gas introduction path.

【0012】上述の反応ガス導入管7から吹出された反
応ガスはウェーハ3の間を通過しつつ、SiH4 を用い
た場合はa−Si上での核析出、TEOSを用いた場合
はSiO2 膜の形成などを行い、その後排気される。こ
の反応ガスは上部炉20に流れてパーティクルとならな
いよう、高温部25内あるいは下部炉10の上部より排
出することが好ましい。図3においては下部炉10の上
部より反応ガスの排気を行っている。排気のために設け
られた反応ガス排気管8は内管状直立部管壁6と石英反
応管1の間の環状空間に開口にしている。9は核付け
(シーディング)やその他の膜形成のための反応ガスが
上部に吹き上がってパーティクルの原因となることを阻
止するセパレータであって、ウェーハとほぼ同じかある
いはそれより大きい面形状・寸法を有している。
The reaction gas blown out from the reaction gas introduction pipe 7 passes between the wafers 3 and precipitates nuclei on a-Si when SiH 4 is used, and SiO 2 when TEOS is used. A film is formed, and then the air is exhausted. This reaction gas is preferably discharged from the high temperature section 25 or the upper part of the lower furnace 10 so as not to flow into the upper furnace 20 and become particles. In FIG. 3, the reaction gas is exhausted from the upper part of the lower furnace 10. A reaction gas exhaust pipe 8 provided for evacuation has an opening in an annular space between the inner tubular upright tube wall 6 and the quartz reaction tube 1. Reference numeral 9 denotes a separator which prevents a reactive gas for nucleation (seeding) or other film formation from blowing up to cause particles, and has a surface shape almost equal to or larger than that of a wafer. It has dimensions.

【0013】続いて、上部炉20は、下部炉10と同様
に、石英反応管1、断熱材からなる炉体20a,ヒータ
ー21より構成されており、石英反応管1の上部天井は
真空排気系統30と連通する吸引口1aとなっている。
反応管内の圧力を所望の真空度を低下させる効率を高
め、排気スピードを高めるために、既製のフランジの口
径とほぼ同一の寸法の配管を含む真空排気系統において
は、被排気空間(上部炉)と例えばモレキュラーポンプ
などの高真空排気ポンプとの間の距離はできるだけ短い
ことが好ましい。上部炉20間の空間は図示の状態では
ウェーハが存在しないためにまたガスは上方に流れると
の性質があるために、図示の吸引口1aの位置は、排気
効率を非常に高くする。さらに、上部排気と、反応管上
部の太い排気管からの放熱とによって、上部低温部の温
度を所望の温度に急峻に下げることが可能になる。
The upper furnace 20 comprises a quartz reaction tube 1, a furnace body 20a made of a heat insulating material, and a heater 21, similarly to the lower furnace 10, and the upper ceiling of the quartz reaction tube 1 has a vacuum exhaust system. The suction port 1a is connected to the suction port 1a.
In order to increase the efficiency of reducing the pressure inside the reaction tube to a desired degree of vacuum and to increase the evacuation speed, in a vacuum evacuation system including pipes having dimensions substantially the same as the diameter of a ready-made flange, the space to be evacuated (upper furnace) It is preferable that the distance between the vacuum pump and a high vacuum pump such as a molecular pump is as short as possible. Since the space between the upper furnaces 20 has no wafer in the state shown in the figure and the gas flows upward, the position of the suction port 1a shown in the figure greatly enhances the exhaust efficiency. Further, the upper exhaust and the heat radiation from the thick exhaust pipe at the upper part of the reaction tube make it possible to sharply lower the temperature of the upper low-temperature portion to a desired temperature.

【0014】真空排気系統20は、HSG製造の場合
は、核付け(seeding )時に炉内を10-2〜10-3to
rrに真空排気し、アニーリング時に炉内を10-7〜1
-8torrに真空排気するために設けられた配管、逆
止弁、真空ポンプなどからなる機構である。上述の10
-7〜10-8torrではガスの流れは分子流になるの
で、配管を短くして排気速度を高くするためには真空排
気口は炉の上部に設けるとともに、配管の内径を150
〜200mmとすることが有利である。36は反応管内
へのキャリヤーガスや反応ガスの導入用弁であって、例
えばSiO2 膜形成後のアニール時に膜質改質のための
NO,NH3 などの導入に使用する。37はパージガス
導入用弁である。31,32はそれぞれ管を固定するフ
ランジであり、33は長さ調整用バッファー部である。
配管34には、一般にはゲートバルブを使用するメイン
バルブ35及び図示されない逆止弁、ターボ分子ポン
プ、制御弁、ドライポンプなどが炉に近い側から順次付
設されている。
[0014] In the case of HSG production, the evacuation system 20 moves the inside of the furnace at 10 -2 to 10 -3 ton at the time of seeding.
evacuated to rr, 10 of the furnace at the time of annealing -7 to 1
This is a mechanism including a pipe, a check valve, a vacuum pump, and the like provided for evacuating to 0 -8 torr. 10 above
At -7 to 10 -8 torr, the gas flow becomes a molecular flow. Therefore, in order to shorten the piping and increase the pumping speed, a vacuum exhaust port is provided at the top of the furnace, and the inner diameter of the piping is set to 150 mm.
Advantageously it is ~ 200 mm. Numeral 36 denotes a valve for introducing a carrier gas or a reaction gas into the reaction tube, which is used, for example, for introducing NO, NH 3 or the like for modifying the film quality at the time of annealing after the formation of the SiO 2 film. Reference numeral 37 denotes a purge gas introduction valve. Reference numerals 31 and 32 denote flanges for fixing the tubes, respectively, and reference numeral 33 denotes a length adjusting buffer portion.
In the pipe 34, a main valve 35 generally using a gate valve, a check valve (not shown), a turbo molecular pump, a control valve, a dry pump, and the like are sequentially provided in order from the side near the furnace.

【0015】このように、下から順に低温部、高温部及
び低温部を設けることによってバッチのウェーハがこれ
らの各部を一方向にかつ一定速度で通過中に全ウェーハ
が同一条件で加熱される。高温部は停止ウェーハを熱処
理するものではなく、低速移動中のウェーハを熱処理す
る領域であるために図示のように、一定温度部がほとん
とない構成でもよい。但し、熱処理炉全体の高さがある
程度大きくとも、よい場合は、一定温度の長いフラット
ゾーンを設けた方が精度や安定性は更に良いことは勿論
である。
As described above, by providing the low-temperature portion, the high-temperature portion, and the low-temperature portion in order from the bottom, all the wafers are heated under the same condition while the wafers of the batch pass these portions in one direction at a constant speed. Since the high-temperature portion is not a region for heat-treating a stopped wafer but a region for heat-treating a wafer moving at a low speed, the configuration may be such that there is almost no constant-temperature portion as shown in the figure. However, if the entire height of the heat treatment furnace can be large to some extent, it is of course better to provide a long flat zone at a constant temperature for better accuracy and stability.

【0016】続いて、ウェーハ昇降装置40は、途中に
セパレータ42を固定したT字形治具41にウェーハ3
を上下に隔てて配列する棚を支えた構造のものであっ
て、例えば本出願人の特開平9−17739号公報(図
8,9)にて公知のものである。このT字形治具40の
下端には磁石又はコイル44を取り付け、一方この磁石
44に吸引磁力を及ぼす別の磁石またはコイル45を上
下可動に設けることによって、ウェーハ昇降装置40を
下部炉10から上部炉20内へ移動させ、又逆に下降さ
せる。かかる上昇下降を可能にするために磁石45など
を支持する台46を(図示されない)駆動装置により回
転されるロッド47と螺合している。43は加熱炉の底
部43aを構成するとともにT字形治具41の昇降を案
内する管体を兼ねた炉底構造体である。この炉底構造体
43はウェーハの熱処理中は図示の位置に気密に固定さ
れており、熱処理前後には支持部49と螺合したロッド
48を回転させることにより昇降される。なお支持部4
9は炉底構造体43の上部水平部43aに固着されてお
り、ロッド47の上端を回転可能に嵌合している。
Subsequently, the wafer elevating device 40 mounts the wafer 3 on a T-shaped jig 41 on which a separator 42 is fixed.
Are supported by shelves arranged vertically above and below, and are known, for example, from Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-17739 (FIGS. 8 and 9) of the present applicant. A magnet or a coil 44 is attached to the lower end of the T-shaped jig 40, and another magnet or a coil 45 that exerts an attractive magnetic force on the magnet 44 is provided so as to be movable up and down. It is moved into the furnace 20 and, conversely, lowered. In order to enable such ascent and descent, a base 46 supporting a magnet 45 and the like is screwed with a rod 47 rotated by a driving device (not shown). Reference numeral 43 denotes a furnace bottom structure which constitutes a bottom portion 43a of the heating furnace and also serves as a tube for guiding the elevation of the T-shaped jig 41. The furnace bottom structure 43 is air-tightly fixed at the position shown in the drawing during the heat treatment of the wafer, and is raised and lowered by rotating a rod 48 screwed to the support 49 before and after the heat treatment. The support 4
Numeral 9 is fixed to the upper horizontal portion 43a of the furnace bottom structure 43, and rotatably fits the upper end of the rod 47.

【0017】図3の左側には炉内の温度プロファイルを
示す。この最高温度は上部炉20の下部で発生している
が、これはヒーター21の上部における発熱を下部より
小さくすることにより可能となるが、上述のように排気
作用による温度分布修正効果も大きい。
FIG. 3 shows a temperature profile in the furnace on the left side. This maximum temperature is generated in the lower part of the upper furnace 20, which can be achieved by making the heat generated in the upper part of the heater 21 smaller than that in the lower part. However, as described above, the effect of correcting the temperature distribution by the exhaust action is large.

【0018】続いて、TEOSによるSiO2 膜生成に
例をとって本発明法を図3を参照として説明する。先
ず、各管7、8に付設されたバルブを遮断し、一方配管
34に付設されたメインバルブ35を開放し、ターボ分
子ポンプ及びドラインポンプを作動させて炉内を排気す
る。その後、メインバルブ35を遮断して反応ガス導入
管7よりN2キャリヤーガスを5〜20L/minの流
量で流し、反応ガス排気管8より排気する。排気と同時
にヒータ2、21に通電して図1に示す温度プロファイ
ル(低温部690℃、高温部920℃)を作り出す。続
いて図3に示すように8インチSiウェーハ3を炉内に
配置し、ウェーハ3が690℃に加熱されたならば、N
2 ガスの流量を100mL/minに減らし、かつ反応
管内の圧力が0.5Torrに保たれるように排気を行
う。
Next, the method of the present invention will be described with reference to FIG. 3 by taking an example of forming an SiO 2 film by TEOS. First, the valves attached to the pipes 7 and 8 are shut off, the main valve 35 attached to the pipe 34 is opened, and the inside of the furnace is evacuated by operating the turbo molecular pump and the drain pump. Thereafter, the main valve 35 is shut off, and a N 2 carrier gas flows at a flow rate of 5 to 20 L / min from the reaction gas introduction pipe 7 and is exhausted from the reaction gas exhaust pipe 8. At the same time as the exhaust, the heaters 2 and 21 are energized to create the temperature profile shown in FIG. Subsequently, as shown in FIG. 3, an 8-inch Si wafer 3 is placed in a furnace, and when the wafer 3 is heated to 690 ° C., N
(2) The gas is exhausted such that the flow rate of the gas is reduced to 100 mL / min and the pressure in the reaction tube is maintained at 0.5 Torr.

【0019】上記N2 ガスの流量を保ちながら反応ガス
導入管7からTEOSを、SiO2成長速度が100〜
150オングストローム/minになるような、流量で
流し、所望の膜厚が成長したならば、N2 ガスのみを流
すようにガス源を切り替えて反応を停止する。十分にT
EOSをパージしてからウェーハ3を上部炉20に所望
の速度で移動させ920℃の領域を通過させてアニール
を行い、さらに上昇を続け低温域まで移動させる。その
後素早く下部炉10に移動させる。その後ウェーハ3を
反応炉から取りだす。
While maintaining the flow rate of the N 2 gas, TEOS is supplied from the reaction gas introduction pipe 7 and the SiO 2 growth rate is set to 100 to 100%.
The flow is performed at a flow rate of 150 angstroms / min, and when a desired film thickness is grown, the gas source is switched so that only N 2 gas flows, and the reaction is stopped. Enough T
After purging the EOS, the wafer 3 is moved to the upper furnace 20 at a desired speed, passed through a region of 920 ° C., annealed, and further raised to a lower temperature region. Then, it is moved to the lower furnace 10 quickly. Thereafter, the wafer 3 is taken out of the reaction furnace.

【0020】続いてHSGの例をSiO2 膜の形成と相
違する点を説明する。 (1)下部炉温度−550℃ (2)上部炉温度−720℃ (3)下部炉における処理条件 N2 ガスを200mL/min、次にN2 ,He又はA
r(約2%のH2 を添加が好ましい)を100mL/m
inで流しつつ10-3Torrまで排気する。その後、
SiH4 +30%Heを80〜180mL/min流し
して10-3Torrに排気しながら、ストレージアモル
ファスシリコン表面に100〜300オングストローム
の膜厚のポリシリコンを被着させる。 (3)上部炉における処理条件 配管34から10-8Torrの炉内圧が達成されるよう
に排気する。
Next, the difference between the example of the HSG and the formation of the SiO 2 film will be described. (1) lower furnace temperature -550 ° C. (2) the upper furnace temperature -720 ° C. (3) treatment conditions N 2 gas in the lower furnace 200 mL / min, then N 2, the He or A
r (preferably adding about 2% H 2 ) to 100 mL / m
Exhaust to 10 −3 Torr while flowing in. afterwards,
Polysilicon having a thickness of 100 to 300 Å is deposited on the surface of the storage amorphous silicon while evacuating SiH 4 + 30% He at a flow rate of 80 to 180 mL / min to 10 −3 Torr. (3) Processing Conditions in Upper Furnace The piping 34 is evacuated so that a furnace pressure of 10 -8 Torr is achieved.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上説明したように、本発明法によると
多数枚のウェーハに高能率で膜形成などを行うことがで
きる。
As described above, according to the method of the present invention, a film can be formed on a large number of wafers with high efficiency.

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

【図1】本発明の温度プロファイルを有する熱処理炉で
の熱処理の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of heat treatment in a heat treatment furnace having a temperature profile of the present invention.

【図2】図1のの温度分布をもつ炉においてウェーハ
移動速度を一定、2倍、3倍と変化させた場合の熱処理
履歴を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a heat treatment history when a wafer moving speed is changed to a constant, twice, and three times in the furnace having the temperature distribution of FIG.

【図3】本発明法を実施する縦型炉の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a vertical furnace for carrying out the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 石英反応管 2 ヒーター 3 ウェーハ 4 支持台 6 内管状直立部管壁 7 反応ガス導入管 8 反応ガス排気管 9 セパレータ 10 下部炉 20 上部炉 21 ヒーター 30 真空排気系統 31、32 フランジ 33 バッファー部 34 配管 35 メインバルブ 40 ウェーハ昇降装置 41 T字形治具 42 セパレータ 43 炉底構造体 44 磁石又はコイル 45 磁石又はコイル 46 支持台 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Quartz reaction tube 2 Heater 3 Wafer 4 Support base 6 Inner tube upright tube wall 7 Reaction gas introduction tube 8 Reaction gas exhaust tube 9 Separator 10 Lower furnace 20 Upper furnace 21 Heater 30 Vacuum exhaust system 31, 32 Flange 33 Buffer unit 34 Piping 35 Main valve 40 Wafer elevating device 41 T-shaped jig 42 Separator 43 Furnace bottom structure 44 Magnet or coil 45 Magnet or coil 46 Support base

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反応ガスを用いて半導体装置を構成する
膜、物質などをウェーハに形成し、その後のアニールを
行い半導体装置を製造する方法において、 下方から上方に向かって低温部、高温部及び低温部を有
する縦型炉の下部低温部に反応ガスを流すガス導入手段
を備えた縦型炉を用いて、下部低温部にて前記反応ガス
により複数枚の半導体ウェーハに前記膜、物質などを形
成し、次に半導体ウェーハを高温部に移動してアニール
を行い、一旦該複数枚の半導体ウェーハを前記上部低温
部に移動させた後、下降させ炉外に取出すことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device by forming a film, a material, and the like constituting a semiconductor device on a wafer using a reaction gas and performing subsequent annealing, wherein a low-temperature portion, a high-temperature portion, Using a vertical furnace equipped with gas introduction means for flowing a reaction gas to a lower low temperature section of a vertical furnace having a low temperature section, the film, the substance, and the like are formed on a plurality of semiconductor wafers by the reaction gas in the lower low temperature section. Forming, then moving the semiconductor wafer to a high-temperature portion to perform annealing, once moving the plurality of semiconductor wafers to the upper low-temperature portion, and then lowering the semiconductor wafer and taking it out of the furnace. Production method.
【請求項2】 半導体ウェーハとほぼ同じかあるいはよ
り大きい面形状・寸法を有するセパレータを該複数枚の
半導体ウェーハに追従して昇降するように、最上半導体
ウェーハより上方に設けることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置の製造方法。
2. A method according to claim 1, wherein a separator having substantially the same or larger surface shape and size as the semiconductor wafer is provided above the uppermost semiconductor wafer so as to move up and down following the plurality of semiconductor wafers. Item 2. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 1.
【請求項3】 前記上部低温部の温度が下部低温部の温
度とほぼ同じであるかもしくはより低い請求項1又は2
記載の半導体装置の製造方法。
3. The temperature of the upper low-temperature part is substantially the same as or lower than the temperature of the lower low-temperature part.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項4】 前記縦型炉の上部に設けられた排気系統
から排気を行いつつアニールを行うことを特徴とする請
求項1から3までの何れか1項記載の半導体装置の製造
方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein annealing is performed while exhausting air from an exhaust system provided at an upper part of the vertical furnace.
【請求項5】 前記縦型炉の上部に設けられた給気系統
からパージガスを炉内に流すことを特徴とする請求項1
から3までの何れか1項記載の半導体装置の製造方法。
5. The furnace according to claim 1, wherein a purge gas is supplied into the furnace from an air supply system provided at an upper part of the vertical furnace.
4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein
【請求項6】 前記縦型炉の上部に設けられた給気系統
から、アニール中に、反応ガスを流してアニールと同時
に反応を行うことを特徴とする請求項1から3までの何
れか1項記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein a reaction gas is supplied from an air supply system provided at an upper portion of the vertical furnace during the annealing to perform a reaction simultaneously with the annealing. 13. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項7】 前記反応ガスがCVDガスであり、該反
応ガスを前記高温部の下部もしくは前記下部低温部の上
部より排気することを特徴とする請求項1から6までの
何れか1項記載の半導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 1, wherein the reaction gas is a CVD gas, and the reaction gas is exhausted from a lower part of the high temperature part or an upper part of the lower low temperature part. Of manufacturing a semiconductor device.
【請求項8】 前記反応ガスが半導体基板と反応して前
記膜、物質などを形成するガスであり、該反応ガスを前
記高温部の下部もしくは前記下部低温部の上部より排気
するか、もしくは前記縦型炉の上部に設けられた排気系
統から排気し、あるいは両方の排気を同時に行うことを
特徴とする請求項1から6までの何れか1項記載の半導
体装置の製造方法。
8. The reaction gas is a gas that reacts with a semiconductor substrate to form the film, the substance, and the like, and the reaction gas is exhausted from a lower part of the high temperature part or an upper part of the lower low temperature part, or 7. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein exhaust is performed from an exhaust system provided at an upper part of the vertical furnace, or both exhausts are performed simultaneously.
【請求項9】 下方から上方に向かって低温部、高温部
及び低温部を有する縦型炉に代えて、一端から他端側に
向かって低温部、高温部及び低温部を有する横型炉を用
いて請求項1から8までの何れか1項記載の方法を行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. A horizontal furnace having a low temperature section, a high temperature section, and a low temperature section from one end to the other end is used instead of a vertical furnace having a low temperature section, a high temperature section, and a low temperature section from below. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising performing the method according to any one of claims 1 to 8.
JP15412697A 1997-06-11 1997-06-11 Method for manufacturing semiconductor device Pending JPH113859A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15412697A JPH113859A (en) 1997-06-11 1997-06-11 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15412697A JPH113859A (en) 1997-06-11 1997-06-11 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH113859A true JPH113859A (en) 1999-01-06

Family

ID=15577486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15412697A Pending JPH113859A (en) 1997-06-11 1997-06-11 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH113859A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019173906A (en) * 2018-03-29 2019-10-10 株式会社キッツエスシーティー Pressure control valve

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019173906A (en) * 2018-03-29 2019-10-10 株式会社キッツエスシーティー Pressure control valve

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI483311B (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP3023982B2 (en) Film formation method
US8123858B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device and substrate processing apparatus
US5500388A (en) Heat treatment process for wafers
KR100996689B1 (en) Manufacturing method of semiconductor apparatus, film forming method and substrate processing apparatus
TWI579947B (en) Apparatus for processing substrate
TWI497610B (en) Semiconductor device manufacturing method and substrate processing device
WO2024077865A1 (en) Film forming method for alleviating warping
TWI578384B (en) A semiconductor device manufacturing method, a substrate processing method, and a substrate processing apparatus
JPH113859A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2012204691A (en) Manufacturing method of semiconductor device and substrate processing device
US20080199610A1 (en) Substrate processing apparatus, and substrate processing method
TW201133560A (en) Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus
US20030175426A1 (en) Heat treatment apparatus and method for processing substrates
JP4324418B2 (en) Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method
JP4456341B2 (en) Semiconductor device manufacturing method and substrate processing apparatus
JP2008053605A (en) Manufacturing method of semiconductor device and layer formation control method
JP4218360B2 (en) Heat treatment apparatus and heat treatment method
JP2001308085A (en) Heat-treating method
JP3083415B2 (en) Semiconductor manufacturing equipment
JPH07153695A (en) Method of forming film
JP2004537855A (en) Method and apparatus for producing thin epitaxial semiconductor layer
JP4892579B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2008171958A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP3393213B2 (en) Film formation method