JPH03185818A - 熱処理方法および装置 - Google Patents
熱処理方法および装置Info
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- JPH03185818A JPH03185818A JP32530289A JP32530289A JPH03185818A JP H03185818 A JPH03185818 A JP H03185818A JP 32530289 A JP32530289 A JP 32530289A JP 32530289 A JP32530289 A JP 32530289A JP H03185818 A JPH03185818 A JP H03185818A
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- JP
- Japan
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- cooling
- process tube
- jig
- tube
- heat treatment
- Prior art date
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Links
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】
〔産業上の利用分野]
本発明は、熱処理技術、特に、熱処理装置におけるg1
@冷却技術に関するもので、例えば、半導体iINの塑
造工程において、不鈍物を拡散処理するのに利用して有
効なものに関する。
@冷却技術に関するもので、例えば、半導体iINの塑
造工程において、不鈍物を拡散処理するのに利用して有
効なものに関する。
半導体装置の製造工程において、半導体ウェハに不純物
をデポジション、および引伸し拡散する方法として、複
数枚のウェハをlI!置したボートを比較的低温(例え
ば、800〜900℃)でプロセスチューブに搬入した
後、所定の温度(例えcL1000〜1200″C)ま
で炉温度を上昇させて所定時間の処理を実施し、その後
、炉温度を低温まで降温させてから、ウェハを載置した
ボートをプロセスチューブより搬出するように構成され
ている所謂炉熱炉冷プロセスと呼ばれている方法がある
。
をデポジション、および引伸し拡散する方法として、複
数枚のウェハをlI!置したボートを比較的低温(例え
ば、800〜900℃)でプロセスチューブに搬入した
後、所定の温度(例えcL1000〜1200″C)ま
で炉温度を上昇させて所定時間の処理を実施し、その後
、炉温度を低温まで降温させてから、ウェハを載置した
ボートをプロセスチューブより搬出するように構成され
ている所謂炉熱炉冷プロセスと呼ばれている方法がある
。
なお、このような炉熱炉冷プロセスを述べである例とし
ては、特開昭58−33083号公報がある。
ては、特開昭58−33083号公報がある。
このような炉熱炉冷プロセスに使用される拡散装置にお
いては、加熱用ヒータ、ヒータを固定した断熱材、プロ
セスチューブ、およびこれらの間に設置された均熱管(
S i C)等の熱容量が太き(、炉熱炉冷プロセスに
おける降温(炉冷)時の速度が小さく、特に、比較的低
温(1000℃以下)において顕著になり、そのため、
処理サイクル時間が長くなり、作業効率、炉効率が低く
なる。
いては、加熱用ヒータ、ヒータを固定した断熱材、プロ
セスチューブ、およびこれらの間に設置された均熱管(
S i C)等の熱容量が太き(、炉熱炉冷プロセスに
おける降温(炉冷)時の速度が小さく、特に、比較的低
温(1000℃以下)において顕著になり、そのため、
処理サイクル時間が長くなり、作業効率、炉効率が低く
なる。
また、比較的短時間処理のプロセス(例えば、20分以
下)においては、炉熱炉冷プロセス法そのものの適用も
難しい。
下)においては、炉熱炉冷プロセス法そのものの適用も
難しい。
そして、ウェハ径がさらに大口径化された場合にはウェ
ハ変形、割れ、熱応力転位等が発生し易くなるため、炉
熱炉冷プロセス法における低温度をさらに低下(例えば
、900℃→800℃)させる必要があり、かつ、プロ
セスチューブの大型化に伴い熱容量も増大するため、問
題はより一層大きくなる。
ハ変形、割れ、熱応力転位等が発生し易くなるため、炉
熱炉冷プロセス法における低温度をさらに低下(例えば
、900℃→800℃)させる必要があり、かつ、プロ
セスチューブの大型化に伴い熱容量も増大するため、問
題はより一層大きくなる。
そこで、従来、特開昭58−33083号公報に記載さ
れているように、炉熱炉冷プロセスにおける降温時の速
度を高める技術として、ヒータと、断熱材との間の空間
に冷却用流体を通流する吹込管が軸心方向に挿入されて
おり、この吹込管により冷却用流体をヒータと断熱材と
の間の空間に通流させることにより、プロセスチューブ
を強制冷却させる技術が提案されている。
れているように、炉熱炉冷プロセスにおける降温時の速
度を高める技術として、ヒータと、断熱材との間の空間
に冷却用流体を通流する吹込管が軸心方向に挿入されて
おり、この吹込管により冷却用流体をヒータと断熱材と
の間の空間に通流させることにより、プロセスチューブ
を強制冷却させる技術が提案されている。
なお、これ以外に、プロセスチューブを強制的に冷却さ
せる技術を述べである例として、実開昭53−9870
1号公報、実開昭54−131282号公報、実開昭5
7−54122号公報、実開昭55−14791号公報
、実開昭56−49500号公報、実開昭58−158
442号公黴がある。
せる技術を述べである例として、実開昭53−9870
1号公報、実開昭54−131282号公報、実開昭5
7−54122号公報、実開昭55−14791号公報
、実開昭56−49500号公報、実開昭58−158
442号公黴がある。
〔発明が解決しようとする!1111
しかし、特開昭58−33083号公報に記載されてい
る熱処理装置においては、ヒータと断熱材との間の空間
が冷却されるため、冷却速度が低く、また、吹込管の吹
出口付近のみが局所的に冷却されてしまうため、プロセ
スチューブ内の温度のばらつきが大きくなるというB照
点があることが、本発明者によって明らかにされた。
る熱処理装置においては、ヒータと断熱材との間の空間
が冷却されるため、冷却速度が低く、また、吹込管の吹
出口付近のみが局所的に冷却されてしまうため、プロセ
スチューブ内の温度のばらつきが大きくなるというB照
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の温度のばらつき
を防止しつつ炉熱炉冷プロセスにおける降温速度を高め
ることができる熱処理装置を提供することにある。
を防止しつつ炉熱炉冷プロセスにおける降温速度を高め
ることができる熱処理装置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
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。
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、次の通りである。
を説明すれば、次の通りである。
すなわち、半導体ウェハ群が搬入搬出される処理室を備
えているプロセスチューブと、プロセスチューブに外装
され、均熱管を介して、または、介さずに前記処理室内
を加熱するヒータとを備えている熱処理装置において、
前記プロセスチューブ、前記均熱管、および、前記処理
室に搬入される治具のうち、少なくとも一つの壁体内部
に流通路が開設されており、この流通路に冷却用流体が
流通されるように構成されていることを特徴とする。
えているプロセスチューブと、プロセスチューブに外装
され、均熱管を介して、または、介さずに前記処理室内
を加熱するヒータとを備えている熱処理装置において、
前記プロセスチューブ、前記均熱管、および、前記処理
室に搬入される治具のうち、少なくとも一つの壁体内部
に流通路が開設されており、この流通路に冷却用流体が
流通されるように構成されていることを特徴とする。
前記した手段によれば、炉熱炉冷プロセスにおいて、炉
冷開始と同時にプロセスチューブ、均熱管、治具に開設
された流通路に冷却用流体を流通させることにより、プ
ロセスチューブ等を直接的に強制冷却させることができ
るため、降温速度を高めることができ、その結果、プロ
セス全体としての所要時間を短縮させることができる。
冷開始と同時にプロセスチューブ、均熱管、治具に開設
された流通路に冷却用流体を流通させることにより、プ
ロセスチューブ等を直接的に強制冷却させることができ
るため、降温速度を高めることができ、その結果、プロ
セス全体としての所要時間を短縮させることができる。
このとき、冷却用流体はプロセスチューブ、または、均
熱管、または、治具に全長にわたって洟通されるため、
均一に冷却されることになり、しかも、その冷却効果は
きわめて効率的に実行されることになる。
熱管、または、治具に全長にわたって洟通されるため、
均一に冷却されることになり、しかも、その冷却効果は
きわめて効率的に実行されることになる。
第1図は本発明の一実施例である拡散装置を示す[断面
図、第2図は第1図のト」線に沿う一部省略拡大断面図
、第3図は流通路部を示す分解斜視図、第4rAは炉熱
炉冷プロセスのシーケンスを示す線図、第5図ばウェハ
の搬入工程を示す縦断面図、第6図はその作用を説明す
るための部分断面図、第7図は熱処理工程を示す縦断面
図、第8図tよ冷却用治具の搬入工程を示す縦断面図で
ある。
図、第2図は第1図のト」線に沿う一部省略拡大断面図
、第3図は流通路部を示す分解斜視図、第4rAは炉熱
炉冷プロセスのシーケンスを示す線図、第5図ばウェハ
の搬入工程を示す縦断面図、第6図はその作用を説明す
るための部分断面図、第7図は熱処理工程を示す縦断面
図、第8図tよ冷却用治具の搬入工程を示す縦断面図で
ある。
本実施例において、本発明に係る熱処理装置としての拡
散装置は石英ガラス等を用いて略円筒形状に形成されて
いるプロセスチューブ1を備えており、このプロセスチ
ューブ1には炉口1aおよび処理ガス供給Btbがそれ
ぞれ両端に配されて開設されているとともに、その筒中
空部には処理室2が実質的に形成されている。プロセス
チューブ1の外方にはヒータ3がこれを取り巻くように
配設されており、ヒータ3は後記する均熱管6およびプ
ロセスチューブlを遥して処理室2を均一に加熱するよ
うになっている。ヒータ3はヒータ素114を所定のピ
ッチが設定されている円筒形のコイル状に巻かれること
により構成されており、ヒータ素114は通電されるこ
とによって発熱する電気抵抗体により構成されている。
散装置は石英ガラス等を用いて略円筒形状に形成されて
いるプロセスチューブ1を備えており、このプロセスチ
ューブ1には炉口1aおよび処理ガス供給Btbがそれ
ぞれ両端に配されて開設されているとともに、その筒中
空部には処理室2が実質的に形成されている。プロセス
チューブ1の外方にはヒータ3がこれを取り巻くように
配設されており、ヒータ3は後記する均熱管6およびプ
ロセスチューブlを遥して処理室2を均一に加熱するよ
うになっている。ヒータ3はヒータ素114を所定のピ
ッチが設定されている円筒形のコイル状に巻かれること
により構成されており、ヒータ素114は通電されるこ
とによって発熱する電気抵抗体により構成されている。
と−タ3の外側は石英ウール等からなる断熱材5によっ
て被覆されており、ヒータ3はこの断熱材5により支持
されるようになっている。
て被覆されており、ヒータ3はこの断熱材5により支持
されるようになっている。
プロセスチューブlの外部にはヒータ3との間に、炭化
シリコン(S i C)等を用いられてプロセスチュー
ブlよりも大径の円筒形状に形成されている均熱管6が
配設されており、この均熱管6の中空部内底面上にプロ
セスチューブ1が1!置され、また、この均熱管6はヒ
ータ3の中空部内底面上にil置されている。
シリコン(S i C)等を用いられてプロセスチュー
ブlよりも大径の円筒形状に形成されている均熱管6が
配設されており、この均熱管6の中空部内底面上にプロ
セスチューブ1が1!置され、また、この均熱管6はヒ
ータ3の中空部内底面上にil置されている。
プロセスチューブlの処理室2内底部には一対のガイド
レール11% 12が周方向に間隔を置いた互いに左右
対称位置において軸線方向に延在するように配されて、
全長にわたってそれぞれ敷設されており、両ガイドレー
ル11.12の内部には上流側流通&W13および下流
側流通′ll114が、プロセスチューブ1の処理ガス
供給路1b側から軸線方向にそれぞれ開設されている。
レール11% 12が周方向に間隔を置いた互いに左右
対称位置において軸線方向に延在するように配されて、
全長にわたってそれぞれ敷設されており、両ガイドレー
ル11.12の内部には上流側流通&W13および下流
側流通′ll114が、プロセスチューブ1の処理ガス
供給路1b側から軸線方向にそれぞれ開設されている。
上流側流通!s13には給気管15が接続されており、
この給気管15には冷却用流体としてのエア16を供給
するためのエア供給源としての送風1117が接続され
ている。他方、下流側流通路14には排気管18が接続
されており、この排気管18にはエア16を冷却するた
めの冷却袋219が接続されている。
この給気管15には冷却用流体としてのエア16を供給
するためのエア供給源としての送風1117が接続され
ている。他方、下流側流通路14には排気管18が接続
されており、この排気管18にはエア16を冷却するた
めの冷却袋219が接続されている。
また、両ガイドレール11% 12上には連絡孔20が
?3[数侭、軸線方向に所定のピッチをもってそれぞれ
1列に配されて、その両ガイドレールの上面と両流通路
13.14とをそれぞれ連通させるようにISi設され
ている。さらに、両ガイドレール11.12上の処理ガ
ス供給路]bf11@部には一対のストツバ21.21
がそれぞれ突設されている。
?3[数侭、軸線方向に所定のピッチをもってそれぞれ
1列に配されて、その両ガイドレールの上面と両流通路
13.14とをそれぞれ連通させるようにISi設され
ている。さらに、両ガイドレール11.12上の処理ガ
ス供給路]bf11@部には一対のストツバ21.21
がそれぞれ突設されている。
両方イドレール1112上間には冷却用治具22が摺動
自在に跨設されるようになっており、この治具22は石
英ガラス等を用いられて、断面形状が略s霧形状箇状に
形成されており、後記するウェハ群を包囲し得るように
なっている。二〇治具22の壁体内部には中間流通路2
3が複数本帖心方向に所定のピッチをもって互いに平行
に配されて、それぞれS蹄形状に開設されており、各中
間流通路230両端は治具22における両方の下面にお
いてそれぞれ開口することにより、一対の連絡口24.
24を実質的にそれぞれ構成するようになっている。こ
の連絡口24が前記ガイドレール13.14の連絡孔2
0群に整合するように、中間流道路23群は治具22に
整列されて開設されている。
自在に跨設されるようになっており、この治具22は石
英ガラス等を用いられて、断面形状が略s霧形状箇状に
形成されており、後記するウェハ群を包囲し得るように
なっている。二〇治具22の壁体内部には中間流通路2
3が複数本帖心方向に所定のピッチをもって互いに平行
に配されて、それぞれS蹄形状に開設されており、各中
間流通路230両端は治具22における両方の下面にお
いてそれぞれ開口することにより、一対の連絡口24.
24を実質的にそれぞれ構成するようになっている。こ
の連絡口24が前記ガイドレール13.14の連絡孔2
0群に整合するように、中間流道路23群は治具22に
整列されて開設されている。
そして、このように構成されている冷却用治具22は、
プロセスチューブlの炉口1aからガイドレール11.
12上間に乗せられて処理ガス供給路1bllに押され
、プロセスチューブ1の処理室2へ搬入される。治具2
2はその実側端がガイドレール11,12上のストッパ
21.21に突き当たると位置決めされる。この状態に
おいて、治具22における中間流道路23の各連絡口2
4群がガイドレール11,120連絡孔20M#にそれ
ぞれ整合されるため、上流側連通路13、中間連通路2
3および下流側連通路14が流体的に接続され、これら
により、プロセスチューブlおよび治具22にわたる連
通路25が実質的に構成されることになる。
プロセスチューブlの炉口1aからガイドレール11.
12上間に乗せられて処理ガス供給路1bllに押され
、プロセスチューブ1の処理室2へ搬入される。治具2
2はその実側端がガイドレール11,12上のストッパ
21.21に突き当たると位置決めされる。この状態に
おいて、治具22における中間流道路23の各連絡口2
4群がガイドレール11,120連絡孔20M#にそれ
ぞれ整合されるため、上流側連通路13、中間連通路2
3および下流側連通路14が流体的に接続され、これら
により、プロセスチューブlおよび治具22にわたる連
通路25が実質的に構成されることになる。
次に作用を説明する。
被処理物としてのウェハ7を拡散処理する場合、ウェハ
7を複数枚立てたボート8はプロセスチューブ1に炉口
1aから略中央部に搬入され、炉熱炉冷プロセスについ
てのシーケンス@Il装ffi (図示せず)により第
4図に示すような処理シーケンスで処理が実施される。
7を複数枚立てたボート8はプロセスチューブ1に炉口
1aから略中央部に搬入され、炉熱炉冷プロセスについ
てのシーケンス@Il装ffi (図示せず)により第
4図に示すような処理シーケンスで処理が実施される。
すなわち、ウェハ7およびボート8ば低温時にプロセス
チューブlの炉口1aから搬入される。
チューブlの炉口1aから搬入される。
この搬入時、第5図に示されているように、ウェハ7が
複数枚立てられているボート8は冷却用治具22内の中
央部に設置される。この状態で、ウェハ7およびボート
8は冷却用治具22と一緒に処理室2に搬入される。
複数枚立てられているボート8は冷却用治具22内の中
央部に設置される。この状態で、ウェハ7およびボート
8は冷却用治具22と一緒に処理室2に搬入される。
ウェハ7およびボート8が冷却用治具22によりカバー
された状態で炉口1aから処理室2に搬入される時、ヒ
ータ3からの輻射熱によりプロセスチューブlを1j1
1熱ないしはこれを通して冷却用治具22全体が加熱さ
れる。そして、冷却用治具22が全体的、かつ均一に加
熱された後、ウェハ7およびボート8全体が均一に加熱
されることになる。
された状態で炉口1aから処理室2に搬入される時、ヒ
ータ3からの輻射熱によりプロセスチューブlを1j1
1熱ないしはこれを通して冷却用治具22全体が加熱さ
れる。そして、冷却用治具22が全体的、かつ均一に加
熱された後、ウェハ7およびボート8全体が均一に加熱
されることになる。
ここで、ウェハ7群およびボート8がプロセスチューブ
1に対して搬入されて行く際、ボート8の進行方向前側
領域におけるウェハ7群と、後側wi域におけるウェハ
18との間において温度差が発生するのを防止するため
に、ボート8は雄やかな速度をもって徐々に移動される
。また、同様な理由で、搬入時におけるプロセスチュー
ブlのヒータ3による加熱温度は所定の処理温度よりも
一時的に降下される0例えば、処理温度が約1200℃
とした場合、搬入搬出時には温度が約800℃に降下さ
れる。
1に対して搬入されて行く際、ボート8の進行方向前側
領域におけるウェハ7群と、後側wi域におけるウェハ
18との間において温度差が発生するのを防止するため
に、ボート8は雄やかな速度をもって徐々に移動される
。また、同様な理由で、搬入時におけるプロセスチュー
ブlのヒータ3による加熱温度は所定の処理温度よりも
一時的に降下される0例えば、処理温度が約1200℃
とした場合、搬入搬出時には温度が約800℃に降下さ
れる。
このようにして、搬入時において、ヒータ3による加熱
温度が下げられ、かつ、ボート8が徐々に移動されて行
くことにより、ボートB上におけるウェハ7群の前後部
における温度差の発生が抑制される。その結果、ボート
B上におけるウェハ7群内(lバッチ内)の熱処理レー
ト(程度)についての差がtfII@されることになる
。
温度が下げられ、かつ、ボート8が徐々に移動されて行
くことにより、ボートB上におけるウェハ7群の前後部
における温度差の発生が抑制される。その結果、ボート
B上におけるウェハ7群内(lバッチ内)の熱処理レー
ト(程度)についての差がtfII@されることになる
。
ところで、第6図に示されているようにウェハ7#およ
びこれを保持するボート8が冷却用治具22により包囲
されない状態で、プロセスチューブ1に対して搬入され
る従来例の場合、プロセスチューブ】の輻射熱がウェハ
7群に対して斜め前方から照射した状態になることによ
り、ウェハ7内に隣りに位置するウェハによる熱的な影
(第6図の斜線部を参照)が形成されるため、ウェハ内
の周辺部と中、央部とで熱応力による転位欠陥やウェハ
変形が発生するという問題点がある。
びこれを保持するボート8が冷却用治具22により包囲
されない状態で、プロセスチューブ1に対して搬入され
る従来例の場合、プロセスチューブ】の輻射熱がウェハ
7群に対して斜め前方から照射した状態になることによ
り、ウェハ7内に隣りに位置するウェハによる熱的な影
(第6図の斜線部を参照)が形成されるため、ウェハ内
の周辺部と中、央部とで熱応力による転位欠陥やウェハ
変形が発生するという問題点がある。
しかし、本実施例においては、ウェハ7群およびこれを
保持するボート8が冷却用治具22により包囲された状
態で、搬入されて行くため、プロセスチューブlの輻射
熱による熟的な影はウェハ7に発生しない。
保持するボート8が冷却用治具22により包囲された状
態で、搬入されて行くため、プロセスチューブlの輻射
熱による熟的な影はウェハ7に発生しない。
すなわち、ウェハ7群およびボート8が冷却用治具22
により包囲された状態で、プロセスチューブlにその炉
口1aから緩やかな速度をもって徐々に搬入されて行く
際、第5図に示されているように、進行方向に対して斜
め前方からIIWIIするプロセスチューブ1の輻射熱
により、まず、冷却用治具22が加熱される。したがっ
て、この冷却用治具22に包囲されているウェハ7群は
プロセスチューブ1の斜め前方からの輻射熱を遮られる
ため、斜め前方からの輻射熱の照射による熱的な影がウ
ェハ7内に発生するのを回避することかできる。
により包囲された状態で、プロセスチューブlにその炉
口1aから緩やかな速度をもって徐々に搬入されて行く
際、第5図に示されているように、進行方向に対して斜
め前方からIIWIIするプロセスチューブ1の輻射熱
により、まず、冷却用治具22が加熱される。したがっ
て、この冷却用治具22に包囲されているウェハ7群は
プロセスチューブ1の斜め前方からの輻射熱を遮られる
ため、斜め前方からの輻射熱の照射による熱的な影がウ
ェハ7内に発生するのを回避することかできる。
そして、ウェハ7群およびボートBが冷却用治具22に
より包囲された状態で、プロセスチューブlに緩やかな
速度をもって徐々に搬入されて行く間、冷却用治具22
がプロセスチューブlの輻tt熱により全体的かつ均一
に加熱される。このとき、冷却用治具22が肉淳に設定
されているため、冷却用治具22の前後部における加熱
時間差により発生する局部的な温度差が抑制され、冷却
用治具22は全体的に略均−な温度分布になる。
より包囲された状態で、プロセスチューブlに緩やかな
速度をもって徐々に搬入されて行く間、冷却用治具22
がプロセスチューブlの輻tt熱により全体的かつ均一
に加熱される。このとき、冷却用治具22が肉淳に設定
されているため、冷却用治具22の前後部における加熱
時間差により発生する局部的な温度差が抑制され、冷却
用治具22は全体的に略均−な温度分布になる。
このようにして、冷却用治具22が全体的かつ均一に加
熱されると、ウェハ7群およびボート8が冷却用治具2
2の輻射熱および冷却用治具22を通してのプロセスチ
ューブlの輻射熱により加熱される。このとき、これら
の輻射熱はウェハ7群に対してその外周方から径方向に
照射する状態になるため、隣り合うウェハ7内士による
熱的な影は発生しないことになる。
熱されると、ウェハ7群およびボート8が冷却用治具2
2の輻射熱および冷却用治具22を通してのプロセスチ
ューブlの輻射熱により加熱される。このとき、これら
の輻射熱はウェハ7群に対してその外周方から径方向に
照射する状態になるため、隣り合うウェハ7内士による
熱的な影は発生しないことになる。
したがって、ウェハ7内において周辺部と中央部とで温
度差は発生せず温度分布が均一になるため、温度差によ
る熱応力の発生が抑制され、その結果、熱応力に伴う転
位欠陥やウェハの変形の発生が防止されることになる。
度差は発生せず温度分布が均一になるため、温度差によ
る熱応力の発生が抑制され、その結果、熱応力に伴う転
位欠陥やウェハの変形の発生が防止されることになる。
そして、ウェハ7群を保持したボート8がプロセスチュ
ーブエの処理室2内へ搬入されると、冷却用治具22ば
プロセスチューブLの炉口1aから引き出される 続いて、第7図に示されているように、炉口Iaがキャ
ップ26により閉塞されるとともに、炉温か8℃/分で
昇温するようにヒータ3により加熱されて行(0次いで
、1000℃(高温)が所定時間維持されるとともに、
処理ガス供給口tbから所定の処理ガスが供給され、所
定の処理条件で熱処理が実施される。
ーブエの処理室2内へ搬入されると、冷却用治具22ば
プロセスチューブLの炉口1aから引き出される 続いて、第7図に示されているように、炉口Iaがキャ
ップ26により閉塞されるとともに、炉温か8℃/分で
昇温するようにヒータ3により加熱されて行(0次いで
、1000℃(高温)が所定時間維持されるとともに、
処理ガス供給口tbから所定の処理ガスが供給され、所
定の処理条件で熱処理が実施される。
所定の処理終了後、炉冷ステップに入るが、この隙、−
度搬出された冷却用治具22が高温になっているプロセ
スチューブ1の処理室2番こ再び搬入されることにより
、プロセスチューブlの処理室2が強制冷却される。
度搬出された冷却用治具22が高温になっているプロセ
スチューブ1の処理室2番こ再び搬入されることにより
、プロセスチューブlの処理室2が強制冷却される。
すなわち、炉口1aからキャップ26が外されると、第
8図に示されているように、冷却用治具22がガイドレ
ールti% 12上間に乗せられてプロセスチューブ1
の炉口1aから、その奥信端がストツバ21に突き当た
るまで、処理室2の奥へ搬入されて行く、奥11J端が
ストツバ21に突き当たると、冷却用治具22はボート
8上のウェハ7群を包囲した状態になるとともに、前述
したように、各中間流通路23の連絡口24が上流側流
通813および下流側流通!14の各連絡孔20に流体
連結した状態になる。
8図に示されているように、冷却用治具22がガイドレ
ールti% 12上間に乗せられてプロセスチューブ1
の炉口1aから、その奥信端がストツバ21に突き当た
るまで、処理室2の奥へ搬入されて行く、奥11J端が
ストツバ21に突き当たると、冷却用治具22はボート
8上のウェハ7群を包囲した状態になるとともに、前述
したように、各中間流通路23の連絡口24が上流側流
通813および下流側流通!14の各連絡孔20に流体
連結した状態になる。
冷却用治具22が処理室2に搬入されると、この冷却用
治具22は大きな熱容量を有しているため、処理室2の
熱が冷却用治具22に奪われ、処理室2が強制的に冷却
されることになる。したがって、炉冷ステップに入ると
同時に強制冷却が開始されることになる。
治具22は大きな熱容量を有しているため、処理室2の
熱が冷却用治具22に奪われ、処理室2が強制的に冷却
されることになる。したがって、炉冷ステップに入ると
同時に強制冷却が開始されることになる。
次いで、冷却用治具22が所定位置に停止されると同時
に、第1図に示されているように、送風@17が運転さ
れてプロセスチューブlおよび冷却用治具22にわたる
流通′t1125に冷却用流体としてのエア16が、給
気管15→上流便通路13→連絡孔20→中間流通路2
3→連絡孔20→下流側流通1314→排気管18→冷
却装N19、を通じて送給される。このエア16により
プロセスチューブ1が強制的に冷却され、低温(例えば
、800℃)まで、5〜b される。
に、第1図に示されているように、送風@17が運転さ
れてプロセスチューブlおよび冷却用治具22にわたる
流通′t1125に冷却用流体としてのエア16が、給
気管15→上流便通路13→連絡孔20→中間流通路2
3→連絡孔20→下流側流通1314→排気管18→冷
却装N19、を通じて送給される。このエア16により
プロセスチューブ1が強制的に冷却され、低温(例えば
、800℃)まで、5〜b される。
ところで、強制冷却が実施されない場合には、冷却速度
は2〜b での炉冷時間は杓67〜100分かかる0本実施例によ
れば、冷却速度は5〜b 炉冷時間は20〜40分に短縮することができる。
は2〜b での炉冷時間は杓67〜100分かかる0本実施例によ
れば、冷却速度は5〜b 炉冷時間は20〜40分に短縮することができる。
冷却速度は炉熱炉冷プロセスのシーケンス制御装置によ
る@御に基づく送風機からのエアの供給量により自由に
設定することができる。
る@御に基づく送風機からのエアの供給量により自由に
設定することができる。
処理シーケンスが高温一定の方式、すなわち、高温でウ
ェハ7をR’ll保持したボート8を搬入搬出する方式
を熱応力転位対策のために、第4図に示すような処理シ
ーケンスに変更する場合であって、元の処理条件が比較
的短時間処理の場合(例えば、1000℃で5〜20分
処理する場合〉、従来のように冷却速度が遅い時には、
この炉冷ステップで熱処理が進行するため、第4図に示
されているような高温ステップが充分とれず、炉熱炉冷
処理シーケンスの設定が難しい、しかし、本実施例によ
れば、前述したように、炉熱炉冷処理シーケンスの設定
が可能となる。
ェハ7をR’ll保持したボート8を搬入搬出する方式
を熱応力転位対策のために、第4図に示すような処理シ
ーケンスに変更する場合であって、元の処理条件が比較
的短時間処理の場合(例えば、1000℃で5〜20分
処理する場合〉、従来のように冷却速度が遅い時には、
この炉冷ステップで熱処理が進行するため、第4図に示
されているような高温ステップが充分とれず、炉熱炉冷
処理シーケンスの設定が難しい、しかし、本実施例によ
れば、前述したように、炉熱炉冷処理シーケンスの設定
が可能となる。
ここで、冷却用流体としてのエア16はプロセスチュー
ブlおよび冷却用治具22にわたる連通路25によって
、プロセスチューブlの処理室2内2こおいて直接的に
送られて流通するため、流通するエア16による冷却効
果はきわめて高く、降温速度はきわめて早くなる。
ブlおよび冷却用治具22にわたる連通路25によって
、プロセスチューブlの処理室2内2こおいて直接的に
送られて流通するため、流通するエア16による冷却効
果はきわめて高く、降温速度はきわめて早くなる。
なお、処理開始時の低温(例えば、800℃)と、処理
終了時の低温(例えば、940℃)が異なる場合には、
次の処理までに低温をさらに低下させる必要があるが、
本実施例によれば、この準備時間を短縮することもでき
る。
終了時の低温(例えば、940℃)が異なる場合には、
次の処理までに低温をさらに低下させる必要があるが、
本実施例によれば、この準備時間を短縮することもでき
る。
このようにして、プロセスチューブ1の処理室2が所定
の低温(800℃)まで冷却されると、ボート8に保持
されているウェハ7群は冷却用治1422でカバーされ
た状態で一緒に、処理室2から炉口1aに搬送される。
の低温(800℃)まで冷却されると、ボート8に保持
されているウェハ7群は冷却用治1422でカバーされ
た状態で一緒に、処理室2から炉口1aに搬送される。
ウェハ7群が冷却用治具22によりカバーされた状態で
、処理室2の炉口1aから外部へ搬出される時、冷却用
治具22が全体的、かつ、均一に冷却された後に、ウェ
ハ7群が全体的に冷却される。また、この搬出時にも、
ウェハ7群は冷W用治具22により包囲された状態で、
炉口1aを移動して行くため、プロセスチューブlの輻
射熱による熱的な影はウェハ7に発生しないことになる
。したがって、搬入時と同様、ウェハ7群内およびウェ
ハ7内において温度差は発生せず、温度分布が均一にな
り、温度差による熱応力の発生が抑制され、その結果、
熱応力に伴う転位欠陥やウェハの変形が防止されるこ乙
になる。
、処理室2の炉口1aから外部へ搬出される時、冷却用
治具22が全体的、かつ、均一に冷却された後に、ウェ
ハ7群が全体的に冷却される。また、この搬出時にも、
ウェハ7群は冷W用治具22により包囲された状態で、
炉口1aを移動して行くため、プロセスチューブlの輻
射熱による熱的な影はウェハ7に発生しないことになる
。したがって、搬入時と同様、ウェハ7群内およびウェ
ハ7内において温度差は発生せず、温度分布が均一にな
り、温度差による熱応力の発生が抑制され、その結果、
熱応力に伴う転位欠陥やウェハの変形が防止されるこ乙
になる。
前記実施例によれば次の効果が得られる。
(1) プロセスチューブおよび冷却用治具の壁体内
部に冷却用流体流通路を開設し、この冷却用流体流通路
に冷却用流体を供給することにより、冷却用流体をプロ
セスチューブの処理室に直接的に供給することができる
ため、プロセスチューブの処理室を強制的に、かつ、直
接的に冷却させることができ、その結果、プロセスチュ
ーブの処理室の降温速度を高めることができ、処理時間
としての所要時間を短縮することができる。
部に冷却用流体流通路を開設し、この冷却用流体流通路
に冷却用流体を供給することにより、冷却用流体をプロ
セスチューブの処理室に直接的に供給することができる
ため、プロセスチューブの処理室を強制的に、かつ、直
接的に冷却させることができ、その結果、プロセスチュ
ーブの処理室の降温速度を高めることができ、処理時間
としての所要時間を短縮することができる。
C) 冷却用流体流通路を冷却用治具に形成することに
より、冷却用流体を所望の箇所に適正に供給することが
できるため、前記(1)の効果をより一層高めることが
できる。
より、冷却用流体を所望の箇所に適正に供給することが
できるため、前記(1)の効果をより一層高めることが
できる。
(3)プロセスチューブの処理室に熱容量の大きい冷却
用治具を絞入することにより、プロセスチューブの処理
室内の熱を冷却用治具に吸収させることができるため、
プロセスチューブの処理室をきわめて簡単に強制冷却す
ることができる。
用治具を絞入することにより、プロセスチューブの処理
室内の熱を冷却用治具に吸収させることができるため、
プロセスチューブの処理室をきわめて簡単に強制冷却す
ることができる。
(4) ウェハ群を冷却用治具により包囲した状態で
プロセスチューブに対して搬入搬出すること番こより、
ウェハ群に対するプロセスチューブの斜めからの輻射熱
の照射を冷却用治具により遮ることができるため、隣り
合うウェハ同士による熱的な影の発生を抑制することに
より、ウェハをその径方向から均等に加熱することがで
き、その結果、ウェハ内の周辺部と中央部との温度差の
発生を防止することができる。
プロセスチューブに対して搬入搬出すること番こより、
ウェハ群に対するプロセスチューブの斜めからの輻射熱
の照射を冷却用治具により遮ることができるため、隣り
合うウェハ同士による熱的な影の発生を抑制することに
より、ウェハをその径方向から均等に加熱することがで
き、その結果、ウェハ内の周辺部と中央部との温度差の
発生を防止することができる。
(5) ウェハ内の温度分布を均一化することにより
、熱応力の発生を抑制することができるため、過度の熱
応力の発生に伴う転位欠陥やウェハの変形の発生を防止
することができるとともに、熱処理レートをウェハ内に
おいて全体的に均一化させることができる。
、熱応力の発生を抑制することができるため、過度の熱
応力の発生に伴う転位欠陥やウェハの変形の発生を防止
することができるとともに、熱処理レートをウェハ内に
おいて全体的に均一化させることができる。
(ω ウェハの熱応力転位欠陥や変形等のようなウェハ
欠陥の発生を防止するとともに、熱処理レートをウェハ
内全体にわたって均一化させることにより、製品歩留り
、並びに製品の品質および信頼性を高めることができる
。
欠陥の発生を防止するとともに、熱処理レートをウェハ
内全体にわたって均一化させることにより、製品歩留り
、並びに製品の品質および信頼性を高めることができる
。
(7) ウェハ群のプロセスチューブに対する搬入搬出
時におけるウェハ群に対するプロセスチューブの斜めか
らの輻射熱照射によるウェハ内温度分布の不均一化の回
避を実現することにより、搬入搬出時にウェハ群を徐々
に進行させることができるため、ウェハ群の進行方向前
後部における温度差の発生を抑制させることができ、そ
の結果、熱処理レートをウェハ群内(1バフチ内)にお
いて全体的に均一化させることができる。
時におけるウェハ群に対するプロセスチューブの斜めか
らの輻射熱照射によるウェハ内温度分布の不均一化の回
避を実現することにより、搬入搬出時にウェハ群を徐々
に進行させることができるため、ウェハ群の進行方向前
後部における温度差の発生を抑制させることができ、そ
の結果、熱処理レートをウェハ群内(1バフチ内)にお
いて全体的に均一化させることができる。
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。
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、冷却用流体流通路は、プロセスチューブおよび
冷却用、治具に配設する、に限らず、第9図および第1
0図に示されている流通路25Aのように、均熱管6A
の壁体内部に螺旋形状に配設してもよい。
冷却用、治具に配設する、に限らず、第9図および第1
0図に示されている流通路25Aのように、均熱管6A
の壁体内部に螺旋形状に配設してもよい。
また、冷却用流体流通路は、プロセスチューブの壁体内
部に配設してもよく、均熱管の無い熱処理amについて
も適用することができる。
部に配設してもよく、均熱管の無い熱処理amについて
も適用することができる。
冷却用流体としてはエアを使用するに限らず、窒素ガス
等を使用することができ、また、Ii!使用するように
構成してもよい。
等を使用することができ、また、Ii!使用するように
構成してもよい。
さらに、プロセスチューブの処理室の強制冷却は、冷却
用流体を流通させることにより実行されるように構成す
るに限らず、冷却用治具をプロセスチューブの処理室に
搬入させることにより、この冷却用治具の熱容量により
プロセスチューブの処理室における熱を吸収させて強制
的に冷却するように構成してもよい、この場合、冷却用
治具区第11図および第12図に示されている冷却用治
具22Aおよび22Bの如く大きな熱容量を有するよう
に構成してもよい、また、冷却用治具はプロセスチュー
ブ処理室に何回も出し入れしてもよ(、新旧のものを交
換して出し入れするようにしてもよい。
用流体を流通させることにより実行されるように構成す
るに限らず、冷却用治具をプロセスチューブの処理室に
搬入させることにより、この冷却用治具の熱容量により
プロセスチューブの処理室における熱を吸収させて強制
的に冷却するように構成してもよい、この場合、冷却用
治具区第11図および第12図に示されている冷却用治
具22Aおよび22Bの如く大きな熱容量を有するよう
に構成してもよい、また、冷却用治具はプロセスチュー
ブ処理室に何回も出し入れしてもよ(、新旧のものを交
換して出し入れするようにしてもよい。
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拡散装置に適用した
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、低圧CVD装置、アニーリング装置、その他の熱処
理装置全般に適用することができる。
をその背景となった利用分野である拡散装置に適用した
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、低圧CVD装置、アニーリング装置、その他の熱処
理装置全般に適用することができる。
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、次の通りである。
て得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。
プロセスチューブ、冷却用治具、均熱管の壁体内部に冷
却用流体流通路を開設するとともに、この冷却用流体流
通路に冷却用流体を流通させることにより、冷却用流体
によってプロセスチューブを強制的に、かつ、直接的に
冷却させることができるため、プロセスチューブの降温
速度を高めることができ、処理時間としての所要時間を
短縮することができる。
却用流体流通路を開設するとともに、この冷却用流体流
通路に冷却用流体を流通させることにより、冷却用流体
によってプロセスチューブを強制的に、かつ、直接的に
冷却させることができるため、プロセスチューブの降温
速度を高めることができ、処理時間としての所要時間を
短縮することができる。
第1図は本発明の一実施例である拡散装置を示す縦断面
図、 第2図は第1図のト」線に沿う一部省略拡大断面図、 第3&!1は冷却用流体流通路の部分を示す分解斜視図
、 第4図は炉熱炉冷プロセスのシーケンスを示すwA居、 第5図はウニへの搬入工程を示す縦断面図、第6図はそ
の作用を説明するための部分断面は第7図は熱処理工程
を示す縦断面図、 第8図は冷却用治具搬入工程を示す縦断面図である。 第9図は本発明の他の実施例である熱処理装置を示すw
IWi面図、 第10図はその冷却用流体流通路の部分を示す均熱管の
部分斜視図である。 第11図は本発明の他の実施例に使用される冷却用治具
を示す斜視図、 第12図は同じ(別の冷却用治具を示す斜視図である。 l・・・プロセスチューブ、2−・・処理室、3・・・
ヒータ、4・・・ヒータ素線、5・・・断熱材、6.6
A−・・均熱管、7・・・ウェハ(被処理物)、8・
・・ボート(処理治具〉、11.12・・・ガイドレー
ル、13・・・上流側流通路、14・・−下流側流通路
、15・・・給気管、16・・・エア(冷却用流体)、
17・・・送1R11,18−・排気管、19−冷却i
t、20−・・連絡孔、21・・・ストッパ、22.2
2A、22B−・・冷却用治苑23−・・中間流通路、
24−・・連絡口、25.25A・・・冷却用流体流通
路、26−・・キャップ。
図、 第2図は第1図のト」線に沿う一部省略拡大断面図、 第3&!1は冷却用流体流通路の部分を示す分解斜視図
、 第4図は炉熱炉冷プロセスのシーケンスを示すwA居、 第5図はウニへの搬入工程を示す縦断面図、第6図はそ
の作用を説明するための部分断面は第7図は熱処理工程
を示す縦断面図、 第8図は冷却用治具搬入工程を示す縦断面図である。 第9図は本発明の他の実施例である熱処理装置を示すw
IWi面図、 第10図はその冷却用流体流通路の部分を示す均熱管の
部分斜視図である。 第11図は本発明の他の実施例に使用される冷却用治具
を示す斜視図、 第12図は同じ(別の冷却用治具を示す斜視図である。 l・・・プロセスチューブ、2−・・処理室、3・・・
ヒータ、4・・・ヒータ素線、5・・・断熱材、6.6
A−・・均熱管、7・・・ウェハ(被処理物)、8・
・・ボート(処理治具〉、11.12・・・ガイドレー
ル、13・・・上流側流通路、14・・−下流側流通路
、15・・・給気管、16・・・エア(冷却用流体)、
17・・・送1R11,18−・排気管、19−冷却i
t、20−・・連絡孔、21・・・ストッパ、22.2
2A、22B−・・冷却用治苑23−・・中間流通路、
24−・・連絡口、25.25A・・・冷却用流体流通
路、26−・・キャップ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、半導体ウェハ群がプロセスチューブの処理室に搬入
され、プロセスチューブに外装されたヒータにより半導
体ウェハ群が加熱され、熱処理後、半導体ウェハ群がプ
ロセスチューブの処理室から搬出される熱処理方法であ
って、前記プロセスチューブの処理室に冷却用治具が搬
入されることにより、プロセスチューブが強制的に冷却
されることを特徴とする熱処理方法。 2、半導体ウェハ群が搬入搬出される処理室を備えてい
るプロセスチューブと、プロセスチューブに外装され、
均熱管を介して、または、介さずに前記処理室内を加熱
するヒータとを備えている熱処理装置であって、前記プ
ロセスチューブ、前記均熱管、および、前記処理室に搬
入される治具のうち、少なくとも一つの壁体内部に流通
路が開設されており、この流通路に冷却用流体が流通さ
れるように構成されていることを特徴とする熱処理装置
。 3、前記流通路がプロセスチューブの壁体内部、および
、このプロセスチューブ処理室に前記半導体ウェハ群を
包囲するように搬入される治具の壁体内部にそれぞれ形
成されており、前記冷却用流体がプロセスチューブの流
通路を介して治具の流通路に流通されるように構成され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の熱
処理装置。 4、前記流通路が均熱管の壁体内部に環状に配設されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の熱処
理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32530289A JPH03185818A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 熱処理方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32530289A JPH03185818A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 熱処理方法および装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03185818A true JPH03185818A (ja) | 1991-08-13 |
Family
ID=18175300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32530289A Pending JPH03185818A (ja) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | 熱処理方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03185818A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05160053A (ja) * | 1991-12-03 | 1993-06-25 | Nec Yamaguchi Ltd | 半導体ウェハーの熱処理方法 |
| JPH05218007A (ja) * | 1992-01-30 | 1993-08-27 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板熱処理装置 |
| CN104947075A (zh) * | 2014-03-24 | 2015-09-30 | 东京毅力科创株式会社 | 立式热处理装置的运转方法和立式热处理装置 |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP32530289A patent/JPH03185818A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05160053A (ja) * | 1991-12-03 | 1993-06-25 | Nec Yamaguchi Ltd | 半導体ウェハーの熱処理方法 |
| JPH05218007A (ja) * | 1992-01-30 | 1993-08-27 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板熱処理装置 |
| CN104947075A (zh) * | 2014-03-24 | 2015-09-30 | 东京毅力科创株式会社 | 立式热处理装置的运转方法和立式热处理装置 |
| KR20150110338A (ko) * | 2014-03-24 | 2015-10-02 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 종형 열처리 장치의 운전 방법, 기억 매체 및 종형 열처리 장치 |
| JP2015195350A (ja) * | 2014-03-24 | 2015-11-05 | 東京エレクトロン株式会社 | 縦型熱処理装置の運転方法、記憶媒体及び縦型熱処理装置 |
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