JPS6329502A

JPS6329502A - 処理装置

Info

Publication number: JPS6329502A
Application number: JP17156786A
Authority: JP
Inventors: Yoshiiku Sano; 佐野　喜育; Tsugio Tanigawa; 谷川　二男
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-07-23
Filing date: 1986-07-23
Publication date: 1988-02-08

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、処理技術、特に、プロセスチューブ内に収容
した被処理別をヒータで加熱して処理する技術に関し、
例えば、半導体装置の製造工程において、ウェハ上に酸
化膜を形成する技術に利用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程において、ウェハ上に酸化膜を形
成するには、シリコンを酸化雰囲気中で加熱すればよい
。この方法はもっとも簡単で一般的な方法であり、加熱
ヒータとプロセスチューブ、温度コントローラおよび乾
燥酸素もしくは水芸気が供給できればよい。

なお、酸化膜形成技術を述べである例としては、株式会
社工業開査会発行「電子材料１９８１年１１月号別冊」
昭和５６年１１月１０日発行　Ｐ７２〜Ｐ７６、がある
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このような酸化膜形成装置においては、プロセ
スチューブにウェハを搬入する時、炉口側の温度が低下
するため、ウェハ群間またはウェハ群内において膜厚分
布にばらつきが発生するという問題点があることが、本
発明者によって明らかにされた。

本発明の目的は、プロセスチューブ内における処理のば
らつきの発生を防止することができる処理技術を提供す
ることにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明ｍ書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの頂要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、プロセスチューブの外部に炉口ヒータをメイ
ンヒータの炉口側に配設するとともに、この炉口ヒータ
を室温と処理温度との間の範囲を等しい温度プロファイ
ルに常時維持すべく制御されるように構成したものであ
る。

〔作用〕

前記手段によれば、炉口ヒータによってプロセスチュー
ブの炉口付近が被処理物の搬入搬出時においても所定の
温度プロファイルを維持することになるため、各処理毎
における処理状態のばらつきの発生を防止することがで
きる。

（実施例〕第１図は本発明の一実施例である熱処理装置を示す縦断
面図、第２図はその作用を説明するための温度分布図で
ある。

本実施例において、この熱処理装置はプロセスチューブ
１を備えており、このプロセスチューブ１は石英ガラス
によりほぼ円筒形状に形成されている。プロセスチュー
ブｌは、被処理物としてのウェハ２を複数枚立脚した状
態で整列させて保持する治具３を収容し得るように構成
されている。

プロセスチューブ１の一端には治具３を出し入れするた
めの炉口４が開設されており、炉口４にはドア５がこれ
を密閉し得るように開閉自在に取付られている。炉口４
の近傍にはスカベンジャ６が設けられ、スカベンジャ６
はプロセスチューブ１内を排気し得るように構成されて
いる。プロセスチューブ１の他端には酸素（Ｏりまたは
窒素（Ｎｇ）等の処理ガスを導入するための導入ロアが
開設されている。

プロセスチューブ１の外部にはメインヒータＨがプロセ
スチューブｌ内全体を加熱し得るように設けられており
、ヒータＨはプロセスチューブ１の長手方向において、
第１分割ヒータ（以下、第１ヒータという、）Ｈ１〜第
３分割ヒータ（同様）Ｈ３に分割されている。第１〜第
３分割ヒータＨ１〜Ｈ３はコントローラ８によりその加
熱能力をそれぞれ所望通りに設定し得るようになってい
る。

また、プロセスチューブ１の外部における炉口付近には
炉口ヒータｈがプロセスチューブ１内の炉口付近を加熱
し得るように設けられており、炉口ヒータｈはプロセス
チューブ１の長手方向において、第１分割ヒータ（以下
、第１炉ロヒータという、）ｈｌおよび第２分割ヒータ
（同様）ｈｔに２分割されている０画分割ヒータｈ１、
ｈ、はコントローラ８により加熱能力を所望通りに設定
し得るようになっている。

次に作用を説明する。

なお、第２図の温度分布の横軸は第１図のプロセスチュ
ーブに対する位置に対応している。

まず、プロセスチューブｌは第１〜第３ヒータＨ，％Ｈ
３により、第２図において熱処理部（ａｌの範囲で示さ
れるように、炉内温度分布がその中央部において均一な
所定温度になるように予熱される。このとき、第１〜第
３ヒータＨ１〜Ｈ３の加熱能力はコントローラ８により
略均−に設定される。

ドア５を開放して治具３に保持されたウェハ２を炉口４
からプロセスチューブ１内に搬入する直前、第１炉ロヒ
ータｈ１と第２炉ロヒータｈ２の加熱能力は後述するド
ア５の開放によるプロセスチューブ１内の温度降下分、
コントローラ８の指令により、処理中の加熱能力よりも
高められる。

ウェハ２を搬入すべくドア５を開放すると、プロセスチ
ューブ１内の高温雰囲気が炉口４から逃げ、均一に加熱
した場合には第３図に破線で示すように、プロセスチュ
ーブ１内の温度が炉口４から中央部付近に至るまで降下
する。この温度降下は不規則的に起こるため、酸化にば
らつきが発生する。

しかしながら、炉口４付近が予めドア５の開放によるプ
ロセスチューブ１内の温度降下分、高温になっているこ
と、さらにウェハ２を搬入している間の温度降下が中央
部まで至るのを防止するため、搬入中、第１炉ロヒータ
ｈ１および第２炉ロヒータｈ９はコントローラ８の指令
により加熱能力を高められ続けることにより、プロセス
チューブ１内の温度分布は、第２図において炉口温度制
御部〜）の範囲で予め想定された緩やかな傾斜を持つ温
度プロファイルを示すことになる。炉口温度制御部（′
ｂ）の最下端は炉口に略対応する位置の温度を示してお
り、この温度はウェハに対して自然に発生する酸化が殆
ど問題にならない程度に抑えられる温度が設定されてい
る０例えば、７００℃が考えられる。

治具３がプロセスチューブ１内のほぼ中央に位置決めさ
れ、ドア５が閉じられると、各ヒータはその加熱能力を
、第２図の温度プロファイルを維持するように制御され
る。この状態において、導入ロアから酸素または窒素等
の処理ガスがプロセスチューブ１内に導入される。この
とき、プロセスチューブ１内における熱処理部ｆａ＋の
温度分布が均一になっているため、治具３上のウェハ２
群全体および各ウェハ２全面にわたって均一な成膜処理
が行われることになる。

所望の熱処理が終了すると、ドア５が開けられてウェハ
２を載せた治具３がプロセスチューブ１から搬出される
が、この搬出時にも炉口付近が第２図に示されている温
度プロファイルを維持するように、炉口ヒータｈはコン
トローラ８により制御される。

以降、各バッチ処理毎に前記作動が繰り返され、各バッ
チ間にわたって前記温度プロファイルが一定に維持され
た熱処理が実施されて行く。

ところで、ウェハ上にリン・シリケート・ガラス（ＰＳ
Ｃ；）ＩＩＩを形成する熱処理においては、プロセスチ
ューブ内にオキシ塩化リン（ＰＯｃｌ３）が導入される
ため、プロセスチューブの炉口付近に未反応生成物が堆
積する。その結果、治具の搬入搬出時に堆積物が剥離し
、ウェハへの付着により歩留り低下が発生する。

しかし、本実施例においては、炉口ヒータｈによりプロ
セスチューブ１内の炉口付近における温度が高められる
ことにより、未反応生成物が結晶化されないため、炉口
付近に異物が堆積されることはない。その結果、治具３
の搬入搬出時における異物の付着が低減されるため、歩
留りが向上される。

このことは、窒化硼素を使用した熱処理でも同様である
。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１）　　プロセスチューブの炉口付近に炉口ヒータを
設けることにより、ウェハの搬入搬出時における炉口付
近を所定の温度プロファイルに維持することができるた
め、ウェハに対する熱処理精度を高めることができると
ともに、ウェハ群間におけるばらつきの発生を防止する
ことができる。

（２）各バッチ処理間にわたってプロセスチューブの温
度プロファイルを一定に維持することにより、各バンチ
処理相互において熱処理条件を均一化することができる
ため、ウェハ群間についてのばらつきの発生を防止する
ことができ、製品の均質化により品質および信頼性を高
めることができる。

（３）炉口付近における温度を高めることにより、未反
応生成の堆積を防止することができるため、ウェハに対
する異物の付着を低減することができ、製品歩留りおよ
び品質、信頼性を向上させることができる。

（４）炉口ヒータをプロセスチューブの長さ方向におい
て複数に分割することにより、炉口付近の温度プロファ
イルを細かく制御することができるため、熱処理の精度
を一層高めることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前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い。

例えば、炉口ヒータは２分割構造に構成するに限らず、
３分割以上または非分割構造に構成してもよい。

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
をその背景となった利用分野である酸化膜形成装置に通
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、拡散装置やアニール装置等に通用することが
できる０本発明は少なくともヒータにより加熱されるプ
ロセスチューブを備えている熱処理装置全般に通用する
ことができる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、次の逼りである。

プロセスチューブにその炉口付近を加熱するための炉口
ヒータを設けることにより、被処理物の搬入撮出時にお
ける炉口付近の温度プロファイルを一定に維持すること
ができるため、熱処理精度を高めることができるととも
に、被処理物群内および被処理物群間における処理のば
らつきの発生を防止することができ、製品を均質化する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である熱処理装置を示す縦断
面図、第２図はその作用を説明するための温度分布図である。ｌ・・・プロセスチューブ、２・・・ウェハ（被処理物
）、３・・・治具、４・・・炉口、５・・・ドア、６・
・・スカベンジャ、７・・・ガス導入口、８・・・コン
トローラ、Ｈ・・・メインヒータ、ｈ・・・炉口ヒータ
。

Claims

【特許請求の範囲】１、被処理物を収容するプロセスチューブ外部にヒータ
がプロセスチューブ内を加熱するように設けられている
処理装置であって、前記プロセスチューブの外部におけ
る前記ヒータの炉口側位置に炉口ヒータが設けられてお
り、この炉口ヒータは室温と処理温度との間の範囲を等
しい温度プロファイルに常時維持すべく制御されるよう
に構成されていることを特徴とする処理装置。２、炉口ヒータが、プロセスチューブの長さ方向におい
て複数に分割されていることを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の処理装置。