JPS60130833A

JPS60130833A - 熱処理炉

Info

Publication number: JPS60130833A
Application number: JP58238804A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Ogino; 荻野　正信
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-12-20
Filing date: 1983-12-20
Publication date: 1985-07-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、半導体製造プロセスの際用いられる熱処理炉
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、半導体製造プロセスの酸化、拡散に用いられる熱
処理炉としては、第１図及び第２図に示すものが知られ
てい矛。図中の１は、外周に螺旋状のヒータ２を巻装し
た均熱管である。

この均熱管１内には、一端に雰囲気ガス３の導入口４を
有する炉芯管５が設けられている。この炉芯管５内の底
部には、複数のウェー／％　５　、。

６□・・・を植設すべきボート７が設けられ、該ボート
７の端部にはボート７の出し入れを行なう押し棒８が係
止されている。

こうした構造の熱処理炉において、雰囲気ガス３の流れ
がウェーッ’６１ｔ６！・・・に対して垂直であるため
、ボート２の中央部に植設されている例えばウェーハ６
３の表面に沿って流れるガス流は非常に少ないとともに
、ガス自身の熱伝導度の小さいことも起因してウェーッ
・６３への雰囲気ガスからの熱伝導は非常に少ない。つ
まシ、高温においては、一般に雰囲気ガス３の熱伝導に
よる成分よシも炉芯管５の内壁からの輻射熱への依存度
の方が大きい。具体的には、第２図においてウェー７・
６．の中央部、周辺部上の２点をＰ、、Ｐ、とすれば、
Ｐ、とウェー・・６．の端部を結んだ直線とウェーハ６
２のなす角ａ３は、Ｐ、のそれα、よシ大きく、輻射熱
による温度上昇はウェーハ６、周辺部Ｐ、の方がウェー
・・６．の中央部Ｐ、よシ早い。そのため、ウェーハ６
、．６２・・・を炉芯管５に出し入れする際、ウェーハ
の中央部と周辺部で温度差を生じ、これによシクエーハ
６１＊６ｔ・・・中に応力を生じる。そして、この応力
がある臨界値を越えた場合、ウェーハ６Ｉｓ６！・・・
が塑性変形し、ひいては半導体製品の歩留りを低下させ
る。

ところで、ウェーハ６Ｉ　＊６２・・・を出し入れする
際の上記温度差は当然の事ながら、出し・入れのスピー
ドを早めるか、あるいはウェーハ６１＋６２・・・の径
を大きくするか、あるいはウェー・・６１＋６２・・・
間の距離ｄ、を小さくすることによシ犬きくなる。しか
るに、今日の様にウェー・・が大きくなってくると、塑
性変形を起さないようにするためζニは、ウェーハの出
し入れのスピードを落すか、あるいはウェーハ間の距離
ｄを大きくするかのいずれかの手段をとらねばなちない
。しかしながら、前者の場合、ウェーハを熱処理炉に出
し入れする時間が炉の中で熱処理する時間と同根あるい
はそれ以上となるため、ウェーハのボート７上の位置に
よシ、酸化膜厚あるいは拡散長にバラツキが生じる０ま
た、後者の場合、スループットが低下する。

また、前述した雰囲気ガスの流れ（二おける問題点を解
゛消する手段として、ウェーハ６．。

６ｉ・・・をボート７の出し入れ方向に対して平行、す
なわち雰囲気ガス３に平行となるようにボート１上に並
べることが考えられるが、ウェーッ・６Ｉ　ｖ６２・・
・の径が大きくなるに従い、ボート７の出し入れ方向に
平行な炉内の温度分布の影響により、ウェーハ６１＊６
２・・・に大きな温度差をもたらし、塑性変形が生ずる
。

〔発明の目的〕

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、酸化もし
くは拡散時に酸化膜厚、拡散長にバラツキを生じたシ、
酸化、拡散工程のスループットを低下させることなく、
ウェーハの塑性変形を抑制して歩留シを向上し得る熱拡
散炉を提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明は、ウェーハの出し入れ方向に直角でかつ各ウェ
ーハの主面に平行にガスを送給する手段、具体的（ニは
例えば炉芯管内の上方に、ウェー・・のセット位置に対
応する部分にウェーハ主面に対して平行にガスを送給す
る複数の噴出口を有したガス導入管を設けることにより
、前述した目的を達成することを図ったものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第３図を参照して説明する。

なｚ１１Ｉ図及び第２図の熱処理炉と同部材のものは同
符号を付して説明を省略する。図中の１１は、炉芯管１
２内の上方に設けられたガス導入管である。このガス導
入管１１の炉芯管入口付近にはウェーハ６１＋６２・・
・の出し入れ方向（−直角に複数の噴出口１３・・・が
開孔され、これら噴出口１３・・・から雰囲気ガス３が
ウェーハ６．＋６１・・・の主面に対して平行に送給さ
れるようになっている。

しかして、本発明によれば、炉芯管５内の上方に、雰囲
気ガス３をウェーハ６１＋６２・・・の主面に対して平
行に送給可能なガス導入管１１を設けた構造となってい
るため、ウェーハ６、。

６、・・・の中央部と周辺部で温度差を生ずることを回
避し、もって塑性変形を抑制し、半導体製品の一留シ奪
向上でさる。勿論、酸化時や拡散時に、酸化膜厚、拡散
長のバラツキが生じたり、スルーブツトが低下すること
を阻止できる。事実、Ｍ１図及び第２図の従来の熱処理
炉、並びに第３図の本発明に係る熱処理炉を用いてウェ
ーハを炉に出し入れし７こときの塑性変形の有無を調べ
にどころ、第４図（ａ）　、　（ｂ）に示す分布図が得
られた。但し、ウェーハとしでは、直径１２５　””％
厚さ６２５　ｔｔｍ　％結晶力位（１００）のＰ型のシ
リコン基板を用いた。そして、これら基板を３０枚並べ
たボートを、乾燥酸素ガスを噴出口１３・・・よシ計１
０ｔ／分流しながら出し入れし、炉芯管５のガス導入口
４から１２Ｌｌ分流した。なお、噴出口１３・・・から
のガスは、基板が炉の中央部の所定の位置にセットされ
るとともに止めるようにした。これによシ、ガスの浪費
が防止される。また、熱処理温度は９５０℃、炉芯管中
央部における熱処理時間は１時間であった。第４図−）
の従来の装置を用いた場合によれば、例えばウェーハ間
隔ｄが２１Ｌｌの場合、出し入れ速さは１０ｃＷＬ／ｍ
ｌｎが限界である。これに対し、第４図（ｂ）の本発明
装置を用いた場合によれば、ｄ＝２ｓｍの場合、出し入
れ速さは２０ｃｍ／ｍｉｙ。

まで早くしてもウェーハに塑性変形が生じないことが明
らかである。以上より、本発明装置が従来のそれと比べ
て優れていることが確認できる。なお、第４図（ａ）　
、　（ｂ）中の曲線は、夫々クエー・・の塑性変形の有
無の境界線を示す０なお、本発明に係る熱処理炉は、上
記実施例の場合に限らず、例えば第５図に示す如く炉芯
管１４を２重構造にし、噴出口１δ゛°°を炉芯管１４
の内壁に多数設けたものでもよい。また、図示しないが
、第３図中のガス導入管を複数個炉芯管の内壁に取シ付
けた構造のものでもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明によれば、酸化膜厚や拡散長に
バラツキを生じたシ、スループットを低下することなく
、ウェーハの塑性変形を抑制して歩留シを向上し得る高
信頼性の熱処理炉を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱処理炉の断面図、第２図は第１図の部
分拡大断面図、第３図は本発明の一実施例に係る熱処理
炉の断面図、第４図（ａ）は従来の熱処理炉によるウェ
ーッ・の塑性変形の有無を説明するための分布図、同図
（ｂ）は第３図の熱処理炉によるウェーッ・の塑性変形
の有無を説明するだめの分布図、第５図は本発明の他の
実施例に係る熱処理炉の断面図である。Ｊ・・・均熱管、２・・・ヒータ、４・・・導入口、６
゜〜６６・・・ウェーハ、７・・・ボート、１１・・・
ガス導入管、１２．１４・・・炉芯管、１３・・・噴出
口。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外周にヒータを巻装した筒状の均熱管と、この均
熱管内に設けられた□炉芯管とを具備する熱処理炉にお
いて、ウェーハの出し入れ方向に直角で、かっ各ウェー
ハの主面に平行にガスを送給する手段を有することを特
徴とする熱処理炉。
（２）　ウェーハの主面に平行に送給されるガスの流れ
が、ウェーハが炉芯管内の所定位置に達したときに停止
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱処
理炉。