JPS61292912A

JPS61292912A - 半導体物品の熱処理装置

Info

Publication number: JPS61292912A
Application number: JP13435185A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Anraku; 安楽　一宏
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1985-06-21
Filing date: 1985-06-21
Publication date: 1986-12-23

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】（産業上の利用分野）本発明は半導体物品の熱処理装置に係り、特に、半導体
ウェハ（以下、単にウェハという）の酸化、拡散等の熱
処理を行う装置に関するものである。

（従来の技術）半導体装置の製造工程における拡散及び酸化技術は、今
日のＬＳＩ、ＶＬＳＩの基礎であるプレーナプロセスの
基本的で、かつ重要な役割を果たしている。

ここに、従来の半導体物品の熱処理装置とその処理方法
を図に基づいて説明する。

第４図は従来の半導体物品の熱処理装置の断面図である
。

図中、１はヒータ、２は炉芯管、３は炉芯管のキャップ
、４は炉芯管のガス流入口、５は半導体ウェハの支持用
ボード、６はウェハ、７は押し棒、８はボードローディ
ング装置、９はガス流入管である。

係る構成の装置によって、酸化、拡散等の熱処理を行う
場合には、まず、ヒータ１により炉芯管２内を４００℃
〜１２００℃程度の高温にし、ガス流入口４より所定の
ガスを流し、キャップ３を開きウェハ６を搭載したボー
ド５を搬入し、セット後に、キャップ３を閉じ、押し棒
７及びボードローディング装置８によってボード５を炉
芯管２内のヒータ１の部分に設置する０次に、所定時間
ボード５を放置することによりウェハに酸化膜の形成、
拡散等の処理を行う、その後、上記のウェハの設置方法
とは逆の方法によりウェハ６を炉芯管２内より搬出すよ
うにしていた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記構成の装置では、（１）炉芯管内に
流入されるガスの流れが不均一である。

（２）ウェハの搬入や搬出時に外気の巻き込みによりウ
ェハが汚染されたり、膜厚の均一性が悪（なる、（３）
ウェハの搬入、搬出時にウェハ面内、該ウェハ間の温度
のばらつきにより、酸化、拡散等の均一性の劣化、ウェ
ハの反りや結晶欠陥が発生ずる。といった問題があった
。また、上記（２）（３）の事項を改善しようとすると
炉芯管２の長さ寸法を増大せざるを得ないことになり、
このことはウェハが大口径化するに従って顕著になって
きている。

このように、特にウェハが大口径化したような場合、ガ
スの流れや温度分布が不均一になり、ウェハ上に形成す
べき膜の膜厚や品質の均一性を確保することが困難にな
るといった問題があった。

また、ウェハの支持用ボードとウェハの接触面に働くス
トレスやウェハ面内の温度の不均一性に起因するストレ
ス等によりウェハの反りや結晶性の劣化が発生し、素子
特性に悪影響を及ぼすといった問題があった。

本発明は、上記問題点を除去し、半導体物品の酸化、拡
散等の処理の均一性を確保し、しかも半導体物品の反り
や結晶欠陥の発生を防止可能な半導体物品の熱処理装置
を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記問題点を解決するために、半導体物品の
熱処理装置において、熱処理すべき半導体物品を搭載す
るためのステージは昇降駆動装置によって上下に駆動可
能にし、該ステージが上昇し、セットされた位置でヒー
タを有する反応炉でもって、該ステージを包囲するよう
にしたものである。

（作用）本発明によれば、熱処理すべき半導体物品はステージ上
に載置し、昇降駆動装置により該ステージを上昇させて
、反応炉内に搬入してセットする。

反応炉のヒータは搬入された半導体物品を包囲するよう
に配設されるので、半導体物品の熱処理が良好に行われ
、半導体物品の歩留まり、信転性の向上を図ることがで
きる。また、ヒータとしてヒートパイプ形ヒータを用い
ると反応炉の温度制御を迅速に行うことができる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明に係る半導体物品の熱処理装置の構成図
、第２図は同熱処理装置における半導体物品の搬出状態
の説明図である。これらの図において、１１は熱源とし
てのヒータ、１２はヒートパイプであり、このヒートパ
イプ型ヒータそれ自身としては、例えば、’ｌ５ＯＰＩ
ＰＥ　Ｊ　（Ｈｅｒａｅｕｓ社製）などを用いることが
できる。

ここで、ヒートパイプについて第３図を参照しながら説
明すると、ヒートパイプとは熱伝導性が非常に良好な伝
熱素子である。熱サイフオンに似ているが、相違する点
はヒートパイプ１２の場合、容器の内壁にウィック１２
−Ｌ例えば、薄い金網を何層か重ねた毛管力の大きい構
造体が装着されており、このウィック１２−１の毛管力
によって凝縮した凝縮液１２−２が加熱部へ戻される。

ヒートパイプの場合には加熱部の位置についての制限は
ない。加熱部が一番下にある場合には凝縮液の還流に対
して毛管力の外に重力が助勢して都合が良い。ヒートパ
イプの凝縮部の表面は作動中均一な温度を示すように機
能する。

ここでは、例えば、ヒートパイプ１２をたこ足状に配管
し、そのたこ足の先端部にヒータ１１を配設するように
することができる。そして、例えば、蓋形乃至半円球状
の反応炉を構成する。このヒートパイプ型ヒ〜りはバイ
ブ内の熱媒体の凝縮熱を利用したヒータであるため、バ
イブ内の圧力制御により２次元的な温度制御が可能であ
り、ヒータ１１には温度センサを設け、このヒータ１１
の温度を電子制御装置でモニタして圧力制御装置１３を
調整して反応炉内の温度を一定に保ったり、また、急速
なヒートアップ、クールダウンも可能である。

１３はヒートパイプの温度制御を行うための圧力制御装
置、１４はヒータからの汚染を押さえるための石英炭化
珪素などからなる保護管、１５はヒータ及び保護管１４
を支える耐熱性の固定基台、１６は耐熱性のステージ、
例えば、石英製の支持台である。

１７はステージ１６を有する可動台、１日は可動台１７
を上下に駆動する昇降駆動装置、１９はガス流入口、２
０はガスの排気を行うガス排気口、２１はステージ１Ｇ
上にセットされる半導体物品としてのウェハであり、こ
のウェハ２１はステージ１６上にねかせた状態に、づま
り、ステージ１６によって全面が支持される状態にセッ
トされる。なお、ガス流入口１９とガス排気口２０は逆
になるように配置してもよい。

２２はヒータ１１の温度を検出する温度センサ、２３は
温度センサ２２からの検出信号をモニタし、反応炉を設
定されるべき温度に制御する電子制御装置である。

この装置を用いてウェハの酸化処理を行う場合について
説明する。

まず、第２図に示されるように、ステージ１６は昇降駆
動装置１８により下降した状態にしておき、ヒータ１１
によりヒートパイプ１２を加熱する０次に圧力制御装置
１３によりヒートパイプ１２内の圧力を制御することに
より、ヒートパイプ１２を所定のｉ度（例えば、４００
℃〜８００℃程度）にする、そして、この状態でガス流
入口１９よりパージ用のＮｔ、Ａｒ等のガスを流入させ
ておく。

次に、下降しているステージ１６上にウェハ２１を載置
し、昇降駆動装置１８により、ステージ１６を上昇させ
、第１図に示されるように、ウェハ２１を反応炉内へ搬
入する。その後、圧力制御装置１３によりヒートパイプ
１２の温度をウェハ２１の処理温度、例えば、１０００
℃〜１１００℃とし、ガス流入口１９より反応ガスＯ，
，Ｈ，Ｏ等を流入し、ウェハ２１の熱処理を行う、熱処
理を行ったガスはガス排気口２０より排気される。処理
が終了したら、反応ガスを止め、パージガスを流し、ヒ
ートパイプ１２の温度を下げ、上記ウェハ２１のセント
時とは逆の手順でウェハ２１を反応炉より搬出する。ウ
ェハ２１が搬出されたらステージ１６からウェハ２１を
取り出し、次に処理を行うウェハをステージ１６上へ載
置し、前記した方法で処理を繰り返す。

上記した熱処理装置を用いると、（１）ウェハ２１の表面に対して反応ガスが均一に供給
される。

（２）ウェハ２１を均一に加熱することができる。

（３）ウェハ２１の反応炉への搬入、搬出の際の外気混
入を防止できる。

従って、形成される酸化膜の膜厚や拡散による抵抗値等
が均一化される。またウェハに対する熱ストレスの発生
を防止できる。しかも、ウェハはステージによって全面
で支えられているために部分的に機械的なストレスがか
からないので大口径ウェハであっても、ウェハの反りや
結晶欠陥の発生を防止できる。

また、ヒートパイプ型ヒータを用いると、反応炉を容易
に一定温度に保持することができ、また、反応炉内の温
度の昇温、降温の制御速度が速いためにウェハの処理を
短時間に行うことができる。

更に、反応炉の形状は各種の形状にすることができる０
例えば、箱を伏せたような形状にすることもできる。ヒ
ートパイプ型ヒータであれば、前記したように蓋形乃至
半球状にすることも容易である。ヒートパイプの形状は
管形、平板形など各種のものを用いることができ、反応
炉のあるべき形状にあわせ、て適宜配管可能である。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、本発明の趣旨に従い種々の変形が可能であり、それら
を本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果）以上、詳細に説明したように本発明によれば、半導体物
品を搭載するためのステージと、該ステージを上下に駆
動可能な昇降駆動装置と、該ステージが上昇し、セント
された位置で該ステージを包囲するヒータををする反応
炉を具備するようにしたので、（１）処理すべき半導体物品の表面に対して反応ガスが
均一に供給される。

（２）半導体物品の反応炉への搬入、搬出の際の外気混
入を防止できる。

（３）半導体物品の反応炉への搬入、搬出時の半導体物
品の温度のばらつきが防止できる。

などの利点があり、その結果、半導体物品の膜厚等の均
一性の向上、半導体物品の汚染の防止、半導体物品の反
りや結晶欠陥の発生防止等により、半導体物品の歩留ま
り、信転性の向上に寄与することができる。

また、上記（２）（３）に起因して反応炉の長さの短縮
を図ることができスペースファクタの向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明に係る半導体物品の熱処理装置の構成図
、第２図は半導体物品の搬出状態の説明図、第３図はヒ
ートパイプの説明図、第４図は従来の半導体物品の熱処
理装置の断面図である。１１・・・ヒータ、１２・・・ヒートパイプ、１３・・
・圧力制御装置、１４・・・保護管、１５・・・固定基
台、１６・・・ステージ、１７・・・可動台、Ｉ８・・
・昇降駆動装置、Ｉ９・・・ガス流入口、２０・・・ガ
ス排気口、２１・・・半導体物品（ウェハ）、２２・・
・温度センサ、２３・・・電子制御装置。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱処理すべき半導体物品を搭載するためのステー
ジと、該ステージを上下に駆動可能な昇降駆動装置と、
該ステージが上昇し、セットされた位置で該ステージを
包囲するヒータを有する反応炉を具備するようにしたこ
とを特徴とする半導体物品の熱処理装置。
（２）前記ヒータはヒートパイプ型であることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の半導体物品の熱処理装
置。
（３）前記昇降駆動装置の動作により前記反応炉の密閉
、開放を可能にしたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の半導体物品の熱処理装置。
（４）前記ステージの周辺部にガスの排気口或いは流入
口を設けるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の半導体物品の熱処理装置。