JPS6180818A - 熱処理炉 - Google Patents
熱処理炉Info
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- JPS6180818A JPS6180818A JP20270484A JP20270484A JPS6180818A JP S6180818 A JPS6180818 A JP S6180818A JP 20270484 A JP20270484 A JP 20270484A JP 20270484 A JP20270484 A JP 20270484A JP S6180818 A JPS6180818 A JP S6180818A
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- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims description 46
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- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
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- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims description 5
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Classifications
-
- 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
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、酸化もしくは拡散時の熱処理の温度分布に改
良を施した熱処理炉に関する。
良を施した熱処理炉に関する。
Ｍ的背景とその問題点〕
従来、酸化もしくは拡散を高温で行なう熱処理炉として
は、第２図に示すものが知られている。
は、第２図に示すものが知られている。
図中の１は、炉口部２、ガス導入口３を夫々有した石英
管である。この石英管１の長手方向の周囲には、３分割
された発熱体４が設けられている。
管である。この石英管１の長手方向の周囲には、３分割
された発熱体４が設けられている。
同石英管１内には、例えば複数のシリコウェハ５・・・
を植設した石英製ボート６がセットされている。
を植設した石英製ボート６がセットされている。
このボート６の先端、中央及び後端には夫々熱雷体７・
・・が設けられている。同ボート６の一端には引出し棒
８が連結され、この引出し俸８の他端はボートローダ−
９に装着されている。このボートローダ−９は、ボート
６の挿入、引出しの速度を調節する働きをする。前記石
英管１の近くには、前記熱雷体７・・・、発熱体４に夫
々接続された温度調節装置１０が設けられている。しか
るに、炉内温度は、前記熱雷体７・・・により測定され
て温度調り装置１０に入力され、望む温度分布となるよ
うに発熱体４が制御される。た、前記石英管１内の雰囲
気は、ガス導入口３から任意のガスを入れることにより
調節される。
・・が設けられている。同ボート６の一端には引出し棒
８が連結され、この引出し俸８の他端はボートローダ−
９に装着されている。このボートローダ−９は、ボート
６の挿入、引出しの速度を調節する働きをする。前記石
英管１の近くには、前記熱雷体７・・・、発熱体４に夫
々接続された温度調節装置１０が設けられている。しか
るに、炉内温度は、前記熱雷体７・・・により測定され
て温度調り装置１０に入力され、望む温度分布となるよ
うに発熱体４が制御される。た、前記石英管１内の雰囲
気は、ガス導入口３から任意のガスを入れることにより
調節される。
こうした構造の熱処理炉において、ウェハ５・・・の醇
化等の高温熱処理を行なうと、炉内では第３図の様な温
度分布を示す。しかるに、炉口において悪疫な温度勾配
を描くため、ウェハ５・・・の挿入、引出し時に反りや
スリップ等の塑性変形を起こし、素子製造工程で歩留り
を低下させたり、電気的特性を劣化させたりする。とこ
ろで、この塑性変形を防止するには、ゆっくりとした温
度で挿入、引出しを行なえばよい。しかしながら、こう
した場合、作業能率が低下する。また、酸化熱処理では
、炉！！！側に配置されたウェハ５・・・と、炉口側に
配置されたウェハ５・・・で醇化膜厚にバラツキが発生
する等の問題が生じる。
化等の高温熱処理を行なうと、炉内では第３図の様な温
度分布を示す。しかるに、炉口において悪疫な温度勾配
を描くため、ウェハ５・・・の挿入、引出し時に反りや
スリップ等の塑性変形を起こし、素子製造工程で歩留り
を低下させたり、電気的特性を劣化させたりする。とこ
ろで、この塑性変形を防止するには、ゆっくりとした温
度で挿入、引出しを行なえばよい。しかしながら、こう
した場合、作業能率が低下する。また、酸化熱処理では
、炉！！！側に配置されたウェハ５・・・と、炉口側に
配置されたウェハ５・・・で醇化膜厚にバラツキが発生
する等の問題が生じる。
本発明は、上記事情に濫みてなされたもので、高温熱処
理する際に塑性変形を防止するとともに、酸化に際して
はウェハの位置に係わらず均一なｑり厚の酸化膜を得る
ことができる熱処理炉を提供することを目的とするもの
である。
理する際に塑性変形を防止するとともに、酸化に際して
はウェハの位置に係わらず均一なｑり厚の酸化膜を得る
ことができる熱処理炉を提供することを目的とするもの
である。
本発明者等は、高温熱処理の際に発生する反り、スリッ
プなどの塑性変形の原因について種々実験を行なった。
プなどの塑性変形の原因について種々実験を行なった。
その結果、その最大の原因は、ウェハを炉内に挿入、引
出しする際、８００ ’Ｃ以上で発生するウェハ内での
大きな１度差に有る事を究明した。そこで、本発明は、
ウェハを挿入する炉口側では任意の温度分布を有した第
１の温度領域を配し、雰囲気ガスを導入する炉奥側では
均一な温度分布を有した第２の温度領域を配することに
より、前述した温度差を小さく出来、もって塑性変形を
防止するに至ったものである。
出しする際、８００ ’Ｃ以上で発生するウェハ内での
大きな１度差に有る事を究明した。そこで、本発明は、
ウェハを挿入する炉口側では任意の温度分布を有した第
１の温度領域を配し、雰囲気ガスを導入する炉奥側では
均一な温度分布を有した第２の温度領域を配することに
より、前述した温度差を小さく出来、もって塑性変形を
防止するに至ったものである。
また、上記手段を用いれば、迅速なウェハの挿
１人、引出しが可能となるため、高ＡＭ化における炉内
位置による酸化膜厚のバラツキを小さくすることが可能
となった。
１人、引出しが可能となるため、高ＡＭ化における炉内
位置による酸化膜厚のバラツキを小さくすることが可能
となった。
以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。
ここで、第２図と同部材のものは同符号を付して説明を
省略する。
省略する。
図中の２１は、石英管１の長手方向の周囲に設けられた
長さ３００ ’！、の１０分割された発熱体である。発
熱体２１を１０分υ１した理由は、炉内に望む温度を分
布させるためであり、夫々について温度調節装置１０に
より温度が制御される。また、石英製ボート６上に、は
、口径の大きい６インチシリコウェハ２２・・・を植設
した。更に、炉内において、ウェハ２２を挿入する炉口
側では任意の温度分布を有した第１の温度領域を配し、
かつ雰囲気ガスを導入する炉実測では均一な温度分布を
有した第２の温度領域を配した。
長さ３００ ’！、の１０分割された発熱体である。発
熱体２１を１０分υ１した理由は、炉内に望む温度を分
布させるためであり、夫々について温度調節装置１０に
より温度が制御される。また、石英製ボート６上に、は
、口径の大きい６インチシリコウェハ２２・・・を植設
した。更に、炉内において、ウェハ２２を挿入する炉口
側では任意の温度分布を有した第１の温度領域を配し、
かつ雰囲気ガスを導入する炉実測では均一な温度分布を
有した第２の温度領域を配した。
次に、第１図の熱処理炉を用いて熱処理を行なった場合
の温度制御について、第４図を参照して説明する。即ち
、熱処理温度Ｔ２を９５０°Ｃとして、発熱体２１の出
力を調節して炉内に、第４図に示す如く第１の温度領域
（イ）と第２の温度領域（ロ）の２つの温度領域を配し
た。このうち、第１の温度領域（イ）は、炉口側に設け
られた熱処理温度Ｔ３がｉ ｏｏｏ℃の領域Ｉと、熱処
理温度Ｔ１が６００°Ｃの領域■とからなる。なお、領
域Ｉはウェハ２２・・・を支持するボード６の長さより
も長い（７５ｃｍ ＞範囲で８５０℃以上を保持する。
の温度制御について、第４図を参照して説明する。即ち
、熱処理温度Ｔ２を９５０°Ｃとして、発熱体２１の出
力を調節して炉内に、第４図に示す如く第１の温度領域
（イ）と第２の温度領域（ロ）の２つの温度領域を配し
た。このうち、第１の温度領域（イ）は、炉口側に設け
られた熱処理温度Ｔ３がｉ ｏｏｏ℃の領域Ｉと、熱処
理温度Ｔ１が６００°Ｃの領域■とからなる。なお、領
域Ｉはウェハ２２・・・を支持するボード６の長さより
も長い（７５ｃｍ ＞範囲で８５０℃以上を保持する。
一方、第２の温度領域（ロ）は、均熱帯の領域■と漸次
降温する領域■からなる。まず、領域工を５ｏｃＩＲ／
分以上で通過させる。これにより、ウェハ２２＠ｉを６
００℃まで短時間で上昇させることができる。これは、
ウェハを２０ｃｍ１分以上の速度で挿入する場合、ウェ
ハ内温度は炉内温度に追従せず時間的な遅れを生ずるこ
とを利用したものである。また、ウェハは７００℃まで
は急激な温度変化に耐えるので、領域■を通過させても
塑性変形は全く起こらない。つづいて、ｍ１ｆｆｌｎで
５分保持した後、炉中央部へ１０ｃｍＺ分の速度で挿入
した。なお、領域■での保持を開始した時に同時に炉口
側の発熱体２１の温度を上げ、第３図に示すような均熱
帯が広くなるようにする。ひきつづき、所定の酸化後、
引出しを行なう。なお、引出しにあたっては、第５図に
示すように炉口側Ａの領域にＴ２ （９５０°Ｃ）よ
り低い温度で炉口側に向かってなだらかに温度が減少す
るような温度領域を形成し、２０ｃｍ１分の速度でウェ
ハを引出した。
降温する領域■からなる。まず、領域工を５ｏｃＩＲ／
分以上で通過させる。これにより、ウェハ２２＠ｉを６
００℃まで短時間で上昇させることができる。これは、
ウェハを２０ｃｍ１分以上の速度で挿入する場合、ウェ
ハ内温度は炉内温度に追従せず時間的な遅れを生ずるこ
とを利用したものである。また、ウェハは７００℃まで
は急激な温度変化に耐えるので、領域■を通過させても
塑性変形は全く起こらない。つづいて、ｍ１ｆｆｌｎで
５分保持した後、炉中央部へ１０ｃｍＺ分の速度で挿入
した。なお、領域■での保持を開始した時に同時に炉口
側の発熱体２１の温度を上げ、第３図に示すような均熱
帯が広くなるようにする。ひきつづき、所定の酸化後、
引出しを行なう。なお、引出しにあたっては、第５図に
示すように炉口側Ａの領域にＴ２ （９５０°Ｃ）よ
り低い温度で炉口側に向かってなだらかに温度が減少す
るような温度領域を形成し、２０ｃｍ１分の速度でウェ
ハを引出した。
しかして、本発明によれば、ウェハ２２を挿入する炉口
側、雰囲気ガスを導入する炉奥側で夫々第４図に示すよ
うな第１、第２の温度領域を配することにより、以下に
示す効果を有するものである。
側、雰囲気ガスを導入する炉奥側で夫々第４図に示すよ
うな第１、第２の温度領域を配することにより、以下に
示す効果を有するものである。
■、スリップ発生を定常的に防止できる。
第７図に、従来及び本発明に係る熱処理炉を用いて、６
インチウェハを９５０°Ｃでの酸化工程を１１なう際、
炉内への挿入時におけるウェハ周辺部でのせん面応力を
示す。ここで、塑性変形はウェハ中心部と周辺部との温
度差６丁によって発生するせん面応力によってひき起こ
されるが、このぜん面応力が材料の強さの目安である上
降伏応力より小さければ反りやスリップは起こらない。
インチウェハを９５０°Ｃでの酸化工程を１１なう際、
炉内への挿入時におけるウェハ周辺部でのせん面応力を
示す。ここで、塑性変形はウェハ中心部と周辺部との温
度差６丁によって発生するせん面応力によってひき起こ
されるが、このぜん面応力が材料の強さの目安である上
降伏応力より小さければ反りやスリップは起こらない。
同図により、従来炉では、例えば９５０ ’Ｃの酸化で
は８５０℃以上の高温領域で温度差６丁が大きく、スリ
ップが発生し易かった。これに対し、本発明では、温度
差のピークを６００℃に移し、なおかつ従来炉で問題で
あった８５０″ｃＬＪ、上の温度差ΔＴを小さな値にす
ることができたため、定常的にスリップを防止できた。
は８５０℃以上の高温領域で温度差６丁が大きく、スリ
ップが発生し易かった。これに対し、本発明では、温度
差のピークを６００℃に移し、なおかつ従来炉で問題で
あった８５０″ｃＬＪ、上の温度差ΔＴを小さな値にす
ることができたため、定常的にスリップを防止できた。
また、８５０’Ｃ以上の熱処理において本発明を適用し
た場合、Ｔ３を熱処理温度Ｔ２の１００〜１２０％とし
、かつＴｌをＴ２の４０〜８０％とすることにより、大
きな効果が得られた。
た場合、Ｔ３を熱処理温度Ｔ２の１００〜１２０％とし
、かつＴｌをＴ２の４０〜８０％とすることにより、大
きな効果が得られた。
■、熱処理工程の時間を短縮できる。
第８図に時間と炉口からのウェハの距離を示す。
なお、従来のボートの挿入時の速度は５ｃｍ１分、引出
し時のそれは１０ｃｍＺ分である。同図より、例えば、
９５０℃の酸化では従来炉（一点鎖線）１、い１，１゜
エラ、４．１あ７え。。８４ １発明（実線）では２
７分に短縮可能となった。
し時のそれは１０ｃｍＺ分である。同図より、例えば、
９５０℃の酸化では従来炉（一点鎖線）１、い１，１゜
エラ、４．１あ７え。。８４ １発明（実線）では２
７分に短縮可能となった。
■、ウェハ位置による酸化膜厚のバラツキを小さくでき
る。
る。
第９図に、従来炉（一点鎖線）と木兄明炉（実線）にＪ
５けるボー１−上のウェハ位置による酸化膜厚のバラツ
キを比較した結果を示す。同図より、本発明では、挿入
時のボート速度を速くできるため、ウェハ位置による酸
化膜厚のバラツキが小さくなり、従来炉の１／４に減少
できた。
５けるボー１−上のウェハ位置による酸化膜厚のバラツ
キを比較した結果を示す。同図より、本発明では、挿入
時のボート速度を速くできるため、ウェハ位置による酸
化膜厚のバラツキが小さくなり、従来炉の１／４に減少
できた。
なお、上記実／ＩＩＩ例では、６インチシリコンウェハ
の場合について述べたが、これに限らず、５インチ以上
の大口径の場合に有効である。また、４インチ以下の小
口径のシリコンウェハの熱処理の場合は、第６図に示す
如く、炉口側に炉中心部に向かって徐冷に上昇するよう
な温度分布を有した第１の温度領域（イ）を配すればよ
い。この場合、小口１￥のシリコンウェハは大口径のも
のに比べてウェハ内の伝導熱が大きいため、第４図のよ
うな温度領域を用いずとも塑性変形を引起こさずに十分
に速く熱処理することができる。また、かかる場合、上
記実施例に比べて電力の消費を減少できる。
の場合について述べたが、これに限らず、５インチ以上
の大口径の場合に有効である。また、４インチ以下の小
口径のシリコンウェハの熱処理の場合は、第６図に示す
如く、炉口側に炉中心部に向かって徐冷に上昇するよう
な温度分布を有した第１の温度領域（イ）を配すればよ
い。この場合、小口１￥のシリコンウェハは大口径のも
のに比べてウェハ内の伝導熱が大きいため、第４図のよ
うな温度領域を用いずとも塑性変形を引起こさずに十分
に速く熱処理することができる。また、かかる場合、上
記実施例に比べて電力の消費を減少できる。
以上詳述した如く本発明によれば、高温熱処理時の塑性
変形を防止できるとともに、酸化時にウェハ表面に均一
な膜厚の酸化膜を形成し得る熱処理を提供できるもので
ある。
変形を防止できるとともに、酸化時にウェハ表面に均一
な膜厚の酸化膜を形成し得る熱処理を提供できるもので
ある。
第１図は本発明の一実施例に係る熱処理炉の説明図、第
２図は従来の熱処理炉の説明図、第３図は従来の熱処理
炉に係る温度分布図、第４図は第１図の熱処理炉に係る
ウェハ挿入時の温度分布図、第５図は第１図の熱処理炉
に係るウェハ引出し時の温度分布図、第６図は第１図の
熱処理炉に係る他のウェハ挿入時の温度分布図、第７図
はウェハ挿入時のウェハ周辺部でのせん面応力特性図、
第８図は本発明による゛熱処理工程時間の短縮を説明す
るための特性図、第９図はウェハ位置による酸化膜厚の
バラツキを示す特性図である。 １・・・石英管、２・・・炉口部、３・・・ガス導入管
、６・・・石英製ボート、７・・・熱電体、８・・・引
出し棒、９・・・ボートローダ−１１０・・・温度調節
装置、２１・・・発熱体、２２・・・シリコンウェハ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第６図 第８図 時閉 −
２図は従来の熱処理炉の説明図、第３図は従来の熱処理
炉に係る温度分布図、第４図は第１図の熱処理炉に係る
ウェハ挿入時の温度分布図、第５図は第１図の熱処理炉
に係るウェハ引出し時の温度分布図、第６図は第１図の
熱処理炉に係る他のウェハ挿入時の温度分布図、第７図
はウェハ挿入時のウェハ周辺部でのせん面応力特性図、
第８図は本発明による゛熱処理工程時間の短縮を説明す
るための特性図、第９図はウェハ位置による酸化膜厚の
バラツキを示す特性図である。 １・・・石英管、２・・・炉口部、３・・・ガス導入管
、６・・・石英製ボート、７・・・熱電体、８・・・引
出し棒、９・・・ボートローダ−１１０・・・温度調節
装置、２１・・・発熱体、２２・・・シリコンウェハ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第６図 第８図 時閉 −
Claims (4)
- （１）、ウェハを高温で酸化もしくは拡散を行なう熱処
理において、ウェハを挿入する炉口側では任意の温度分
布を有した第１の温度領域を配し、雰囲気ガスを導入す
る炉奥側では均一な温度分布を有した第２の温度領域を
配したことを特徴とする熱処理炉。 - （２）、８５０℃以上の高温でシリコンウェハを酸化も
しくは拡散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。 - （３）、第１の温度領域が、ウェハ挿入側でかつ少なく
ともウェハ支持具よりも長い８５０℃以上の温度領域と
、この領域よりも低い温度領域とからなることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の熱処理炉。 - （４）、第１の温度領域がなだらかな温度勾配を有して
い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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20270484A JPS6180818A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 熱処理炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20270484A JPS6180818A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 熱処理炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6180818A true JPS6180818A (ja) | 1986-04-24 |
| JPH0221132B2 JPH0221132B2 (ja) | 1990-05-11 |
Family
ID=16461770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20270484A Granted JPS6180818A (ja) | 1984-09-27 | 1984-09-27 | 熱処理炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6180818A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05113362A (ja) * | 1991-10-21 | 1993-05-07 | Hino Motors Ltd | 重量測定刻印装置 |
| US6450803B2 (en) | 1998-01-12 | 2002-09-17 | Tokyo Electron Limited | Heat treatment apparatus |
| JP2016054213A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 磁気アニール装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59132616A (ja) * | 1983-01-20 | 1984-07-30 | Toshiba Corp | 半導体ウエハの拡散処理装置 |
-
1984
- 1984-09-27 JP JP20270484A patent/JPS6180818A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59132616A (ja) * | 1983-01-20 | 1984-07-30 | Toshiba Corp | 半導体ウエハの拡散処理装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05113362A (ja) * | 1991-10-21 | 1993-05-07 | Hino Motors Ltd | 重量測定刻印装置 |
| US6450803B2 (en) | 1998-01-12 | 2002-09-17 | Tokyo Electron Limited | Heat treatment apparatus |
| JP2016054213A (ja) * | 2014-09-03 | 2016-04-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 磁気アニール装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0221132B2 (ja) | 1990-05-11 |
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