JPS60148124A - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
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- JPS60148124A JPS60148124A JP342184A JP342184A JPS60148124A JP S60148124 A JPS60148124 A JP S60148124A JP 342184 A JP342184 A JP 342184A JP 342184 A JP342184 A JP 342184A JP S60148124 A JPS60148124 A JP S60148124A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、熱処理技術に関するもので、特に半導体ウェ
ーハの熱酸化に適用して有効な技術に関するものである
。
ーハの熱酸化に適用して有効な技術に関するものである
。
熱処理装置たとえば熱酸化装置には第１図に示すように
、試料であるウェーッ・１を熱酸化する酸化炉２、酸化
炉２０周辺装置であるクリーンベンチ３、ボートローダ
４、炉の制御部５．ガス供給系６などを配設することが
考えられる。
、試料であるウェーッ・１を熱酸化する酸化炉２、酸化
炉２０周辺装置であるクリーンベンチ３、ボートローダ
４、炉の制御部５．ガス供給系６などを配設することが
考えられる。
第２図はこの酸化炉２の要部断面図である。この酸化炉
２は、ヒータ１４、温度検出用の熱電対１３、ヒータ９
を埋設している断熱材１０、その内側に設けている均熱
管８、さらＫその内側にはウェーハ１を処理する反応管
７を配設している。
２は、ヒータ１４、温度検出用の熱電対１３、ヒータ９
を埋設している断熱材１０、その内側に設けている均熱
管８、さらＫその内側にはウェーハ１を処理する反応管
７を配設している。
１１及び１２は反応管７内にガスを供給するためのガス
導入管１１．１２である。このような構成の酸化炉２に
おいて、ガス導入管１１．１２でそれぞれ送られた０、
及びＨ，ガスは１反応管７内で点火され燃焼し、 Ｈ＊
０（水）蒸気写囲気となる。
導入管１１．１２である。このような構成の酸化炉２に
おいて、ガス導入管１１．１２でそれぞれ送られた０、
及びＨ，ガスは１反応管７内で点火され燃焼し、 Ｈ＊
０（水）蒸気写囲気となる。
このＬｏ蒸気を用いてウェーハ表面に酸化膜を形成する
のであるが１反応管７内のウェーッ・１を処理する領域
の温度が均一でないと酸化膜厚が一定とならず、その結
果ウェーッ・の歩留が低下してしまう。そのため、ヒー
タ９を酸化炉２の長手方向に３分割して配置し、中央の
ヒータ部及び両端のヒータ部近傍にそれぞれ熱電対１３
をおいて、反応管７内のウェーッ・処理領域の温度が均
一になるようにヒータ９を制御して℃・る。第３図囚、
（Ｂ）は。
のであるが１反応管７内のウェーッ・１を処理する領域
の温度が均一でないと酸化膜厚が一定とならず、その結
果ウェーッ・の歩留が低下してしまう。そのため、ヒー
タ９を酸化炉２の長手方向に３分割して配置し、中央の
ヒータ部及び両端のヒータ部近傍にそれぞれ熱電対１３
をおいて、反応管７内のウェーッ・処理領域の温度が均
一になるようにヒータ９を制御して℃・る。第３図囚、
（Ｂ）は。
反応等７内の温度分布とウェーッ・処理位置の関係を示
した図である。この図に示すように、ウェーハ１を処理
するには均一な温度分布となる領域、すなわち均熱域Ｂ
でなければならず、領域Ａ及びＣのような温度分布とな
る領域においては、ウェーハの酸化膜厚が均一に形成で
きず不適当である。
した図である。この図に示すように、ウェーハ１を処理
するには均一な温度分布となる領域、すなわち均熱域Ｂ
でなければならず、領域Ａ及びＣのような温度分布とな
る領域においては、ウェーハの酸化膜厚が均一に形成で
きず不適当である。
このことから、ウェーハ処理量は均熱域Ｂの長さで制限
されていた。また、今日ではウェーッ・の大断面化傾向
にある。そのため、反応管７の直径が大きくなり、かつ
反応管７内の水蒸気の分布を一定にしなければならない
ので、Ｈ２及び０□ガスは反応管の直径が大きくなるに
つれて多量に必要となる。従って、Ｈ２と０．の燃焼エ
ネルギーは非常に大きくなる。そのため、Ａ領域の温度
が非常に高くなって、ウェーッ・を処理するのに適する
温度、つまり均熱域Ｂの温度に回復するには、十分な長
手方向の長さが必要となる。そのため、同じウェーッ・
処理数を得るためには反応管の長さを長くする必要があ
る。つまり装置が大型化してしまうという問題がある。
されていた。また、今日ではウェーッ・の大断面化傾向
にある。そのため、反応管７の直径が大きくなり、かつ
反応管７内の水蒸気の分布を一定にしなければならない
ので、Ｈ２及び０□ガスは反応管の直径が大きくなるに
つれて多量に必要となる。従って、Ｈ２と０．の燃焼エ
ネルギーは非常に大きくなる。そのため、Ａ領域の温度
が非常に高くなって、ウェーッ・を処理するのに適する
温度、つまり均熱域Ｂの温度に回復するには、十分な長
手方向の長さが必要となる。そのため、同じウェーッ・
処理数を得るためには反応管の長さを長くする必要があ
る。つまり装置が大型化してしまうという問題がある。
また、逆に装置の寸法を変えなければ、均熱域Ｂの長さ
は短かくなり、ウェーッ・処理数が減少してしまうとい
う問題がおることを本発明者は見い出した。
は短かくなり、ウェーッ・処理数が減少してしまうとい
う問題がおることを本発明者は見い出した。
本発明の目的は、熱処理装置の全体寸法を変えることな
く、あるいは小さくしても均熱領域長さを十分に取れ、
ウェーッ・処理量を増加できる熱処理技術を提供するも
のである。
く、あるいは小さくしても均熱領域長さを十分に取れ、
ウェーッ・処理量を増加できる熱処理技術を提供するも
のである。
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば下記のとおりである。すなわち、局所的な
高温領域となる反応管の壁面を冷却するための手段を設
けることにより１反応管内の余剰熱の放熱を促進して、
すみやかに均熱温度に達するようＫすることＫより、均
熱域をより長くとり、それによって処理できる試料数を
増大することを達成するものである。
を説明すれば下記のとおりである。すなわち、局所的な
高温領域となる反応管の壁面を冷却するための手段を設
けることにより１反応管内の余剰熱の放熱を促進して、
すみやかに均熱温度に達するようＫすることＫより、均
熱域をより長くとり、それによって処理できる試料数を
増大することを達成するものである。
〔実施例１〕
第４図は、本発明の一実施例である熱酸化装置の主要部
の側部断面図、第５図は、その縦断面図である。
の側部断面図、第５図は、その縦断面図である。
以下第４図及び第５図を用いて、また必要により第３図
を用いて説明する。１は試料１例えばウェーハで反応管
７内に多数枚がウェーハ治具１５に載置された状態で収
納されている。８は均熱管で、反応管７０周四忙筒状に
設けられており、ヒー７９の熱が反応管７に均一に伝達
するようになっている。１０は断熱材で、熱電対１３で
コントロールされているヒータ９の熱が外部に逃げるこ
とを防止して（・る。１１及びＪ２はそれぞれｏ２及び
Ｈ２ガスを反応管７に供給するためのガス導入管である
。１４は、反応管７と均熱管８の間に配設した冷却体導
入管で、図示しない冷却窒素（Ｎ、）ガス源からのＮ、
ガスを反応管７とほぼ平行に噴出するように構成されて
いる。この冷却体導入管１４の先端は、第３図のＡ領域
にオＣ尚する温度分布を示す反応管の周囲に冷却Ｎ、ガ
スが導入できる位置まで延設している。
を用いて説明する。１は試料１例えばウェーハで反応管
７内に多数枚がウェーハ治具１５に載置された状態で収
納されている。８は均熱管で、反応管７０周四忙筒状に
設けられており、ヒー７９の熱が反応管７に均一に伝達
するようになっている。１０は断熱材で、熱電対１３で
コントロールされているヒータ９の熱が外部に逃げるこ
とを防止して（・る。１１及びＪ２はそれぞれｏ２及び
Ｈ２ガスを反応管７に供給するためのガス導入管である
。１４は、反応管７と均熱管８の間に配設した冷却体導
入管で、図示しない冷却窒素（Ｎ、）ガス源からのＮ、
ガスを反応管７とほぼ平行に噴出するように構成されて
いる。この冷却体導入管１４の先端は、第３図のＡ領域
にオＣ尚する温度分布を示す反応管の周囲に冷却Ｎ、ガ
スが導入できる位置まで延設している。
次忙この熱酸化装置の動作を説明する。ガス導入管１１
及び１２により送り込まれた０２及びＨ。
及び１２により送り込まれた０２及びＨ。
ガスは１反応管７内で点火され燃焼する。このため、第
３図のＡ領域に相当する燃焼近傍領域は非常な高温とな
り、その周囲の反応管７の壁面も高温となる。そこで、
冷却体導入管１４から冷却Ｎ２ガスを反応管７と平行に
なるよう噴出する。これは、冷却Ｎ、ガスを直接に反応
管に当℃ると１反応管が破損する危険性があるからであ
る。噴出した冷却Ｎ、ガスは、反応管７の、熱を吸収し
て、Ｈ！。
３図のＡ領域に相当する燃焼近傍領域は非常な高温とな
り、その周囲の反応管７の壁面も高温となる。そこで、
冷却体導入管１４から冷却Ｎ２ガスを反応管７と平行に
なるよう噴出する。これは、冷却Ｎ、ガスを直接に反応
管に当℃ると１反応管が破損する危険性があるからであ
る。噴出した冷却Ｎ、ガスは、反応管７の、熱を吸収し
て、Ｈ！。
０、ガスの燃焼による余剰な熱が放熱されるのを促進す
る。その結果、燃焼近傍領域の温度を下げることかでき
、さらにウェーッ・１の処理する温度つまり均熱域の温
度まで、すみやかに回復させることができるため、均熱
域の長さをより長くすることができる。そのため、ウェ
ーハの処理数を増大させることが可能となる。
る。その結果、燃焼近傍領域の温度を下げることかでき
、さらにウェーッ・１の処理する温度つまり均熱域の温
度まで、すみやかに回復させることができるため、均熱
域の長さをより長くすることができる。そのため、ウェ
ーハの処理数を増大させることが可能となる。
なお、冷却体導入管１４を第４図とは反対に。
ガス導入管１１．１２と同じ方向から配設してもよい。
この時の冷却体導入管１４はＵ字管の構造をとっても良
い。さらに、ヒータ９と均熱管８の間に、冷却体導入管
１４を設けてもよ〜・。この（１Ｊ１成では、Ｈｔ 、
Ｏｔが燃焼して発生した余剰の熱は、均熱管８を介して
吸収されることになり、ウェーハ１を処理する均熱域の
温度まで、すみやかに回復させることができる。
い。さらに、ヒータ９と均熱管８の間に、冷却体導入管
１４を設けてもよ〜・。この（１Ｊ１成では、Ｈｔ 、
Ｏｔが燃焼して発生した余剰の熱は、均熱管８を介して
吸収されることになり、ウェーハ１を処理する均熱域の
温度まで、すみやかに回復させることができる。
〔実施例２〕
第６図は１本発明の他の実施例である熱酸化装置の主要
部側部断面図である。
部側部断面図である。
第６図に示すように１本実施例ではＨｔ、０！ガスの燃
焼で局所的に高温となる領域の周囲の断熱＠１０を、薄
く設けている。これにより〔実施例１〕で説明した冷却
体導入管１４から導入する冷却Ｎ、ガスと同様な作用を
示す。つまり、断熱材１０の薄く形成した部分１０ａか
ら、Ｈｌ及びＯＲガスの燃焼により発生した余剰の熱が
放熱しやすくすることＫより、燃焼近傍領域の温度を下
げ、さらにウェーハ１を処理する均熱域の温度まですみ
やかに回復させることができる。
焼で局所的に高温となる領域の周囲の断熱＠１０を、薄
く設けている。これにより〔実施例１〕で説明した冷却
体導入管１４から導入する冷却Ｎ、ガスと同様な作用を
示す。つまり、断熱材１０の薄く形成した部分１０ａか
ら、Ｈｌ及びＯＲガスの燃焼により発生した余剰の熱が
放熱しやすくすることＫより、燃焼近傍領域の温度を下
げ、さらにウェーハ１を処理する均熱域の温度まですみ
やかに回復させることができる。
なお、断熱材の薄く形成する部分１０ａの長さ及び厚さ
は、局所的に高温となっている領域の長さや、余剰の熱
量により、種々変更すればよい。
は、局所的に高温となっている領域の長さや、余剰の熱
量により、種々変更すればよい。
また、前記断熱材１０ａの周囲に冷却水等が流れるよう
な管などを設けて、強制的に冷却するようにしてもよい
。
な管などを設けて、強制的に冷却するようにしてもよい
。
（１）反応管内部が局所的に高温となる領域近傍にある
反応管壁面を冷却するための手段を設けることＫより、
前記領域の温度を下げることができ。
反応管壁面を冷却するための手段を設けることＫより、
前記領域の温度を下げることができ。
しかも均熱域の温度まですみやかに回復させることがで
きるので、均熱域の長さをより長くすることができ、試
料の処理量を増大できるという効果が得られる。
きるので、均熱域の長さをより長くすることができ、試
料の処理量を増大できるという効果が得られる。
（２）冷却手段として冷却体導入管を反応管と均熱管の
間あるし・は均熱管とヒータの間に配設すればよいので
、既存の装置に簡単匠配股することができ、しかも反応
管あるいは均熱管と平行に冷却体を噴出させることによ
り、それらを破損させることなく、均熱域の長さをより
長くして試料の処理量を増大させることができる。
間あるし・は均熱管とヒータの間に配設すればよいので
、既存の装置に簡単匠配股することができ、しかも反応
管あるいは均熱管と平行に冷却体を噴出させることによ
り、それらを破損させることなく、均熱域の長さをより
長くして試料の処理量を増大させることができる。
（３）冷却手段として、局所的に高温となる領域近傍に
ある断熱材を薄く形成することＫより、前記領域の余剰
熱が放熱しやｉくなるので、その領域の温度を下げるこ
とができる。そのため、均熱域の温度に回復するまでの
時間が早く、均熱域の長さをより長くすることができる
。
ある断熱材を薄く形成することＫより、前記領域の余剰
熱が放熱しやｉくなるので、その領域の温度を下げるこ
とができる。そのため、均熱域の温度に回復するまでの
時間が早く、均熱域の長さをより長くすることができる
。
（４）局所的に高温となる領域近傍の反応管壁面を冷却
するための手段を設けること忙より、前記領域の温度を
下げることができ、しかも均熱域の温度まですみやかに
回復させることができるので、ウェーハが大断面化して
Ｈ２とＯ６の燃焼近傍領域の余剰熱が大となっても１反
応管の長手長さを長くしなくても、十分な均熱域の幅を
得ることができるという効果が得られる。
するための手段を設けること忙より、前記領域の温度を
下げることができ、しかも均熱域の温度まですみやかに
回復させることができるので、ウェーハが大断面化して
Ｈ２とＯ６の燃焼近傍領域の余剰熱が大となっても１反
応管の長手長さを長くしなくても、十分な均熱域の幅を
得ることができるという効果が得られる。
（５）局所的に高温となる領域のみを冷却することが可
能となるので、反応管の長手方向の温度分布が良好とな
り、酸化膜厚を一定に形成することが可能である。
能となるので、反応管の長手方向の温度分布が良好とな
り、酸化膜厚を一定に形成することが可能である。
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが１本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもな〜・０たとえば、冷却体導
入管の形状、あるいは本数は実施例に限定されない。ま
た、冷却体はＮ！ガス以外例えばエアー等であってもよ
い。
具体的に説明したが１本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもな〜・０たとえば、冷却体導
入管の形状、あるいは本数は実施例に限定されない。ま
た、冷却体はＮ！ガス以外例えばエアー等であってもよ
い。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となりた利用分野であるつ工−ハの熱酸化装
置に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではなく、たとえば。
をその背景となりた利用分野であるつ工−ハの熱酸化装
置に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではなく、たとえば。
ウェーハへの不純物の拡散装置、気相成長装置などの技
術に適用できる。本発明は、少なくとも反応管内の温度
分布を均一にする必要があるものに適用することができ
る。
術に適用できる。本発明は、少なくとも反応管内の温度
分布を均一にする必要があるものに適用することができ
る。
第１図は、熱酸化装置の斜視榊成図、
第２図は、第１図の主要部側面図、
第３図は、反応管内の温度分布を示す図、第４図は、本
発明の一実施例である熱酸化装置の主要部側面図、 第５図は、第４図の縦断面図、 第６図は、本発明の他の実施例である熱処理装置の主要
部側面図である。 ■・・・ウェーハ、２・・・熱酸化炉、３・・・クリー
ンペンチ、４・・・ポートローダ、５・・・炉の制御系
、６・・・ガス供給系、７・・・反応管、８・・均熱管
、９・・ヒータ、１０．１０ａ・・・断熱材、１１・・
・０．ガス導入管、１２・・・Ｈ２ガス導入管、１３・
・・熱電対、１４第 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図 第 ５ 図 第 ６ 図
発明の一実施例である熱酸化装置の主要部側面図、 第５図は、第４図の縦断面図、 第６図は、本発明の他の実施例である熱処理装置の主要
部側面図である。 ■・・・ウェーハ、２・・・熱酸化炉、３・・・クリー
ンペンチ、４・・・ポートローダ、５・・・炉の制御系
、６・・・ガス供給系、７・・・反応管、８・・均熱管
、９・・ヒータ、１０．１０ａ・・・断熱材、１１・・
・０．ガス導入管、１２・・・Ｈ２ガス導入管、１３・
・・熱電対、１４第 １ 図 第 ２ 図 第 ３ 図 第 ４ 図 第 ５ 図 第 ６ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、試料を熱処理するための反応管と、前記反応管の近
傍に設けられ、ヒー夛を□埋設している断熱材と、前記
ヒータの熱を晶記反応管に均一に伝達するために、反応
管とヒータの間に設けた均熱管を有する熱処理装置にお
いて反応管内部における局所的に高温となる領域近傍の
反応管の壁面を、冷却するための手段を設けたことを特
徴とする熱処理装置。 ２、冷却手段は１局所的に高温となる領域近傍の反応管
壁面のまわりに、冷却体を導入できるように配設した冷
却体導入管℃あることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の熱処理装置。 ３、冷却手段は、局所的に高温となる領域近傍の反応管
壁面に対向する部分の断熱材を薄く形成してなることを
特徴とする特許詰′求の範囲第１項記載の熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP342184A JPS60148124A (ja) | 1984-01-13 | 1984-01-13 | 熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP342184A JPS60148124A (ja) | 1984-01-13 | 1984-01-13 | 熱処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60148124A true JPS60148124A (ja) | 1985-08-05 |
Family
ID=11556911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP342184A Pending JPS60148124A (ja) | 1984-01-13 | 1984-01-13 | 熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60148124A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63132424A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-04 | Nec Kyushu Ltd | 拡散炉装置 |
| US4849608A (en) * | 1987-02-14 | 1989-07-18 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Apparatus for heat-treating wafers |
| JPH01210831A (ja) * | 1988-02-18 | 1989-08-24 | Tel Sagami Ltd | 成膜装置 |
-
1984
- 1984-01-13 JP JP342184A patent/JPS60148124A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63132424A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-04 | Nec Kyushu Ltd | 拡散炉装置 |
| US4849608A (en) * | 1987-02-14 | 1989-07-18 | Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd. | Apparatus for heat-treating wafers |
| JPH01210831A (ja) * | 1988-02-18 | 1989-08-24 | Tel Sagami Ltd | 成膜装置 |
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