JPH03285328A

JPH03285328A - 縦型熱処理装置

Info

Publication number: JPH03285328A
Application number: JP8609290A
Authority: JP
Inventors: Shingo Watanabe; 伸吾渡辺; Wataru Okase; 亘大加瀬
Original assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Sagami Ltd
Priority date: 1990-03-31
Filing date: 1990-03-31
Publication date: 1991-12-16
Anticipated expiration: 2014-12-20
Also published as: JP2992576B2; KR0155951B1

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】［発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は縦型熱処理装置に関する。

（従来の技術および発明が解決しようとする課題）近年、半導体素子の高密度化が進み、４Ｍ〜１６Ｍ等の
高密度素子の製造への対応が迫られている。

高密度化のためには、素子を形成する膜例えば酸化膜等
の薄膜化の必要があり、例えば２００Å以下の膜厚とな
る。このように膜厚が薄くなると、半導体ウェハ上での
膜厚の面内均一性（例えば１％等）の要求に応えるのが
極めて困難となる。

このような面内均一性の要求に応えるためには、半導体
ウェハ上の面内の処理条件を均一にする必要があり、特
に温度条件を均一にする必要がある。

一般に、縦型熱処理装置では横型熱処理装置に比較して
処理炉の軸方向の温度勾配を少なくでき、高密度化素子
の製造に有利である。

しかし、従来の縦型熱処理炉の径方向の均熱性（以下、
断面均熱とも称する）では、４Ｍ以上の高密度化素子の
製造には対応できない。

本発明者等の研究によれば、従来の縦型熱処理炉は、プ
ロセスチューブの上端より常温の処理ガスを導入してお
り、このため導入されたガスがチューブの径方向に拡散
せずに下降流を生じ、被処理体である半導体ウェハの面
内の径方向の位置により、ウェハに接する処理ガスの温
度が異なることが確認された。

また、処理ガス２０は所定開口の入口から導入されるの
で、ガスの流れが生じることになり、このガスの流通現
象が断面均熱を悪化していることが判明した。

そこで、本発明の目的とするところは、処理ガスの供給
方式を改善することで、断面均熱性を向上し、高密度素
子の所定の面内均一性を実現できる縦型熱処理装置を提
供することにある。

［発明の構成コ（課題を解決するための手段）本発明に係わる縦型熱処理装置は、縦型プロセスチュー
ブと、このプロセスチューブの外側壁に対し間隙を設け
て同軸的に配設された外側チューブと、この外側チュー
ブの外側に設けられたヒータと、上記間隙の下方から処
理ガスを導入させ、上記間隙を流路とする手段と、上記
プロセスチューブの頂部側に設けられた上記処理ガスの
拡散板とを具備して成ることを特徴とする。

（作　用）上記構成によれば、ガス供給通路を通過する間に処理ガ
スはヒータにより処理温度に加熱されるので、プロセス
チューブに入るときには該チューブ内のガス温度に近い
温度まで予熱できる。しかも、同心二重管の間をガス供
給通路として確保しているので供給路断面積が広くなり
、供給速度を遅らせることができるので十分な予熱時間
も確保できる。このように、プロセスチューブ内のガス
温度との温度差が少なくなるので、チューブへの導入後
に下降流を生ずることが少なくなり、逆にチューブ径方
向への拡散が図れるため断面均熱が向上する。さらに、
プロセスチューブのガス導入部には拡散板が配設されて
いるので、これにょ７て強制的に径方向に拡散させて処
理ガスを導入でき、より高い断面均熱を確保できる。

（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具体
的に説明する。

第１図には、実施例に係る縦型熱処理装置の構造が示さ
れている。例えば石英製のプロセスチューブ１０は下端
が開口し、多数のウェハ１２を水平状態にて縦方向で離
間して搭載したボート１４を搬入用できるように垂直に
支持されている。このボート１４は、保温筒１６に垂直
に支持され、さらに保温筒１６をボートエレベータ１８
に支持し、このボートエレベータ１８を上下駆動するこ
とでボート１４の搬入用が可能である。同図の搬入状態
では、ボートエレベータ１８のフランジ１８ａにより処
理炉の下端開口部が密閉される。

これら構成については、当業者において周知であるので
具体的な説明は省略する。

このプロセスチューブ１０と同心にて二重管を構成する
ように、プロセスチューブ１ｏの外側には例えば石英製
のガス供給チューブ２ｏが垂直に支持されている。そし
て、この両チューブ１０゜２０の間であって、両チュー
ブ下端側より処理ガスを導入可能な例えば内径１２霞■
のガス導入管２２が接続されている。この結果、両チュ
ーブ１０．２０の間がガス供給通路２４となる。また、
プロセスチューブ１ｏの下端側より処理ガスを排気する
ためのガス排気管２６が接続されている。

前記プロセスチューブ１ｏのｒＲ部は例えば１１．ＪＪ
状に形成され、その底面および傾斜した側面を拡散板３
０として構成している。この拡散板３ｏは厚さ３■暉の
石英ガラスから成り、第２図のような配置で径２關の孔
部３１を環状に例えば１６４個設けて構成されている。

そして、前記ガス供給通路２４を通ってプロセスチュー
ブ１ｏに処理ガスを導入する際に、処理ガスをチューブ
１ｏの径方向に均一に拡散させるものである。上記孔部
３１の孔径と数は、上記がス導入管の有効断面の約５倍
になるようにしてあり、孔部３１を通過する時効率良く
加熱され、また、ガスの流速が遅く発塵の原因とならな
いようにしている。

さらに、ガス供給チューブ２ｏを覆うように加熱手段で
あるヒータ３２が設けられている。このヒータ３２は本
来プロセスチューブ１０内を所定温度に設定するもので
あるが、本実施例では上記作用と共に、ガス供給通路２
ｏ内を通過する処理ガスを予熱するためにも用いられる
。

次に、作用について説明する。

例えば、半導体ウェハ１２に酸化膜を形成する場合につ
いて説明する。ボート１４の所定位置に半導体ウェハ１
２が搭載され、プロセスチューブ１０内にセットされる
と、まずプロセスチューブ１０はヒータ３２により設定
温度に加熱される。

そして、上記ガス排気管２６に接続された嘲排気ポンプ
系でプロセスチューブ１０内の圧力を大気圧よりわずか
に低く設定すると共に、所定の供給圧により処理ガス（
０２）をガス導入管２２を介して圧送する。

処理ガスは同心二重管としてのチューブ１０゜２０の間
のガス供給通路２４を通って下から上に流れ、プロセス
チューブ１０の頂部であるガス導入口まで供給される。

このとき、処理ガス２０はガス供給通路２４を流れる間
にヒータ３２の熱により加熱され、プロセスチューブ１
０で設定されている温度に近い温度に予熱できる。しか
も、前記チューブ１０．２０間を供給通路としているの
で、従来より供給断面積を広くてき、ガスの供給圧力、
プロセスチューブ１０内の負圧条件を従来と同一とした
場合でも、前記ガス供給通路２４を流れる速度が遅くな
るので、十分な予熱時間を確保できる。

このようにして、プロセスチューブ１０の頂部側のガス
導入口まで供給された処理ガスは、多孔質の拡散板３０
により、チューブ１０の径方向に拡散されてプロセスチ
ューブ１０内に導入される。

また、ガスが上記拡散板３０の孔部３１を通過するとき
、ガスはさらに加熱され所定のプロセス温度になる。こ
のような拡散板３０の作用により、処理ガスは拡散する
ように流路が強制され、このことによって断面均熱が確
保される。

さらに、処理ガスは予熱されることで、プロセスチュー
ブ１０内の温度との温度差が少なくなっている。従って
、従来のような上記温度差に起因した下降流の形成が少
なくなり、処理ガスが十分に径方向に拡散して下降する
ことになるので、半導体ウェハ１２に接する際には、そ
の面内のいずれの位置でも処理ガス温度がほぼ同一とな
り、半導体ウェハ１２の面内均一性が向上することにな
る。

第３図には、上記拡散板の取付けに関する他の例が示さ
れており、この場合はプロセスチューブ１０の頂部に開
口部４０を設け、この開口部４０の下流側であって、プ
ロセスチューブ１０の内壁に固定されるように水平な拡
散板４２を設けている。この拡散板４２は、上記の場合
と同様に形成しており、第１図の拡散板３０と比べて拡
散板領域を広くとることができる。

この場合にも、上記実施例と同様な作用を実現できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、拡散板３０．４２としては、必ずしもで多数の
小孔を機械加工により形成したものに限らず、多孔質セ
ラミック等であっても良い。また、処理の内容について
も、ドライ酸化にかぎらずウェット酸化による酸化膜形
成処理、ハロゲン化による酸化膜形成処理等の外、他の
膜付処理あるいは膜形成以外の熱処理等であってもよい
。

［発明の効果〕以上説明したように、本発明によれば周囲に加熱手段を
有する同心二重管の間に処理ガスのガス供給通路を形成
して処理ガスを予熱し、この予熱された処理ガスを拡散
板により、内側管であるプロセスチューブの径方向に拡
散させた後に被処理体と接触させているので、プロセス
チューブ内の断面均熱性が向上する。特に、膜付は処理
の場合には、たとえ薄膜であっても面内均一性の高い処
理が可能となり、高密度素子の製造に対応することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る縦型熱処理装置の構成を
示す断面図、第２図は、拡散板の平面図、第３図は、縦型熱処理装置における拡散板取付けの他の
例を示す一部断面図である。１０・・・プロセスチューブ、１２・・・被処理体、２
０・・・外側チューブ、２２・・・ガス導入管、２６・・・ガス供給通路、３０
．４２・・・拡散板、３２・・・加熱手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）縦型プロセスチューブと、このプロセスチューブ
の外側壁に対し間隙を設けて同軸的に配設された外側チ
ューブと、この外側チューブの外側に設けられたヒータ
と、上記間隙の下方から処理ガスを導入させ、上記間隙
を流路とする手段と、上記プロセスチューブの頂部側に
設けられた上記処理ガスの拡散板とを具備して成ること
を特徴とする縦型熱処理装置。