JPH03273619A - 縦型熱処理装置 - Google Patents

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］ 本発明は縦型熱処理装置に関する。

［従来の技術］ 従来から、半導体ウェハ製造工程の薄膜、酸化膜等の形
成に用いられるＣＶＤ装置、エピタキシャル装置あるい
は熱拡散装置等は断面温度の均−性等の点から半導体ウ
ェハを水平に支持し、多数例えば１００枚を互いに平行
に積層して配置して高温加熱例えば８００℃〜１０００
℃で処理が行ねれる縦型無理装置が用いられている。縦
型熱処理装置は第４図に示すように複数枚の半導体ウェ
ハ１を水平に例えば１００枚積層して支持した石英ボー
ト２が挿入口３から搬入されて処理が行われる反応管４
が設けられる１反応管４には反応ガス供給系（図示せず
）に接続された反応ガス供給口５が設けられ１反応ガス
排気系（図示せず）に接続された反応ガス排気口６から
排気されるようになっている。反応管４の外周にはいく
つかの領域に分割されたヒータ７が設けられ５００℃〜
１２００℃等の所望の温度に加熱される。ヒータ７の外
周には断熱材８が設けられヒータ７の輻射熱が外部に逃
げるのを防止している。断熱材８の数箇所を貫通して熱
電対９が設けられ反応管４の外壁温度を外側から測定す
るようになっている。

また、石英製細管に挿入された熱電対を反応管内部に設
けるものとして特公昭６０−４６７８７号公報、実開昭
６２−１４２８４１号公報がある。

［発明が解決すべき課題］ しかし、上記公報ように縦型熱処理装置では反芯管内部
に棒状の熱電対等の温度センサを石英製の細管に挿入し
て固定させて設けようとしても反応管上部は加熱部で塞
がれており、また反応管下部はウェハが収納された石英
ボートが搬入搬出されるため、上記温度センサを反応管
内に常設することができなかった。また温度センサを常
設すると反応管内の使用可能領域がせまくなり反応管の
中心軸とウェハ列の中心軸が異なリローデイング操作上
不都合があった。また反応管は内壁に反応物の残渣等が
付着するため１例えば月に数回の洗浄を行わなければな
らない。反応管の洗浄時には反応管を熱処理装置から外
してフッ化水素等の反応液に浸漬して行われる。そのた
め反応管内の熱電対を簡単に着脱できるものでなければ
ならず、縦型熱処理装置においてはこのようなものは得
られなかった。そのため反応開始前半導体が挿入される
前に棒状石英パイプに熱電対を組み込んだ温度センサを
反応管内に挿入し、センサが所望の温度に達した時の反
応管の外壁温度を測定して反応管の内部と外壁温度の関
係を求める。その後反応管内に挿入したセンサを取外し
て反応管外壁温度から反応管内部の温度を想定しヒータ
の加熱温度の調整を行い処理を行っていた。しかしこれ
はあくまで内部温度の想定値であって反応管内部の温度
が実測できず高精度な温度制御は望めなかった。

本発明は上記のような欠点を解消するためになされたも
のであって、縦型炉であっても反応管内にセンサを設定
し、反応管内部の温度を高精度に均一にコントロールで
きる縦型熱処理装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため本発明の縦型熱処理装置は、
被処理体を複数枚ボートに設は該ボートを反応管に収容
して処理する縦型熱処理装置において、前記反応管の下
側部に挿入口を備え、前記反応管の長手方向の内壁に装
着固定される細管と、該細管に挿入される曲折可能な温
度センサとを設けたものである。

［作用］ 被処理体が多数積層された収納用ボートを反応管内に配
置させる縦型の熱処理装置の反応管の内壁に被処理体及
び被処理体の支持体に接触しないように細管を装着固定
させる。この細管の口を曲げて反応管の下側部に挿入口
が突出するように設ける。この挿入口から曲折可能なセ
ンサを挿入する。このため縦型熱処理装置であっても反
応が行われている時に温度センサが反応管内に常設され
ているため反応管内部の温度を正確にフィードバック制
御をして加熱処理することができる。

［実施例］ 本発明の縦型熱処理装置を半導体ウェハ製造工程の拡散
装置に適用した一実施例を図面を参照して説明する。

第１図の縦型熱処理装置の拡散袋［Ｋは長手方向の長さ
が約６００ｍｍの石英ボート２に水平に積層されて支持
された複数枚例えば１００枚の半導体ウェハｌが挿入口
３０から搬入され処理が行われる反応管４０が設けられ
る。反応管４０は長手方向約１１００ｍｍの長さであっ
て、反応ガス供給系（図示せず）に接続された反応ガス
供給口５０が設けられ、反応ガス排気系（図示せず）に
接続された反応ガス排気口６０から排出されるようにな
っている。反応管４０を囲繞していくつかの領域に分割
されたヒータ７０が設けらそれぞれ加熱処理するように
なっている。ヒータ７０の外周には冷却ガス流入口１０
から供給される冷却ガスの通路を備えて断熱材８０が設
けられ、冷却ガスは冷却ガス排出口１１からバキューム
装置等で吸引されて排気されるようになっている。また
反応管４０内には被処理体であるウェハノ均一な処理を
得るためにモータ１２に接続されて回転可能な石英ボー
ト２を載置する載置金工３が設けられる。

さらに反応管４０の内壁には、石英製の細管１４が溶接
される。細管１４は半導体ウェハ１や石英ボート２に接
触しないよう細く例えば外径５ｍｍφ、内径３■φで反
応管４０の下側４１に挿入口１５を設け、この挿入口１
５近傍で曲部工６を有して挿入口１５を突出させるよう
に設けられる。

細管１４は第２図に示すように反応管４０の所望の温度
測定位置にそれぞれ先端がくるように複数本備えられる
。この細管１４内には第３図に示すように例えばアルミ
ナセラミック等の円柱状の絶縁体１７が玉連状に多数備
えられる。絶縁体１７は例えば直径２．５ｍｍφ長さ５
ｍｍであって直径０．７ｍｍφの貫通孔１８が２箇設け
られ、この貫通孔１８にセンサである熱電対９ｏを構成
する例えば直径Ｑ、５ｍｍφの白金線９１及びロジウム
線９２が遊貫される。白金線９１及びロジウム線９２の
端子はそれぞれ細管１４の挿入口１５から導出されて電
源装置に接続される。絶縁体１７は緩衝材となってしか
も玉連状に多数備えられるため白金線９１及びロジウム
線９２を相互に接触させることなく遊貫させて曲部１６
を持った石英製微細管１４にも挿入口１５から挿入出で
きる。

上記のような構成の拡散装置の動作を説明する。

石英ボート２に支持された半導体ウェハ１が挿入口３０
から反応管４０内に挿入される。挿入口３０が蓋体によ
り閉じられ反応管４０内に例えば水素化物やハロゲン化
物等の反応ガスが所定量反応ガス供給口５０から供給さ
れ反応ガス排気口６０から排気される。反応管４０はヒ
ータ７０により所望の温度に加熱される。そして、反応
処理中少なくても３以上例えば５つの熱電対９０により
それぞれの部位の温度を測定する。その測定温度により
例えば３ゾーンに分割されたヒータ７０に印加する電力
をそれぞれ制御して反応管４０内が所望の一定温度にな
るよう図示しない制御手段を作動させフィードバック制
御を行う。このようにして薄膜に不純物拡散を行い反応
が終了したら反応ガスの供給を停止させ、冷却ガス流入
口１０から供給した冷却ガスを例えば空気を冷却ガス排
出口１１より吸引してヒータ７０の周囲に上記冷却ガス
を循環させて反応管４０の冷却を行う。

以上の説明は本発明の一実施例の説明であって本発明は
これに限定することなく、拡散装置のみでなく熱処理装
置ならばＣＶＤ装置、プラズマ装置等いずれのものにも
採用することができる。また、縦型炉でなくとも横型炉
にも適用することができる。

［発明の効果コ 以上の説明からも明らかなように本発明の縦型熱処理装
置によれば、反応管の下側部に挿入口を有した細管を設
けても熱電対を常設することができ、反応管内の温度を
常時精密に温度制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の縦型熱処理装置の一実施例の構・成因
、第２図及び第３図は第１図に示す一実施例の要部を示
す図、第４図は従来例を示す図である。 ｌ・・・・・・・半導体ウェハ（被処理体）４０・・・
・・反応管 ４１・・・・・下側部 １４・・・・・細管 １５・・・・・挿入口 １６・・・・・曲部 ９０・・・・・センサ（熱電対） Ｋ・・・・・・・拡散装置（縦型熱処理装置）第１図 ／゛

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　被処理体を複数枚ボートに設け、該ボートを反応管に
   下方から収容して処理する縦型熱処理装置において、前
   記反応管の下側部に挿入口を備え、前記反応管の長手方
   向の内壁に密着固定される細管と、該細管に挿入される
   曲折可能な温度センサとを設けたことを特徴とする縦型
   熱処理装置。