JPH0376227A - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
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- JPH0376227A JPH0376227A JP21247589A JP21247589A JPH0376227A JP H0376227 A JPH0376227 A JP H0376227A JP 21247589 A JP21247589 A JP 21247589A JP 21247589 A JP21247589 A JP 21247589A JP H0376227 A JPH0376227 A JP H0376227A
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は熱処理装置、特に半導体ウェハを均一に加熱す
る熱処理装置に関する。
る熱処理装置に関する。
半導体ウェハを熱処理する工程では、第２図に示すよう
に、通常石英からなる炉芯管ｌの周囲がらヒータ５を用
いて輻射光を炉芯管ｌ内に置かれた半導体ウェハ（以下
ウェハと称する）２に照射し、この輻射光をウェハ２が
吸収して温度が上昇することによりウェハ２を高温に保
ち所望の熱処理を行う。３はウェハ台である。ウェハ２
の温度は、熱の出入りが輻射だけであれば、ウェハ２が
放射する輻射エネルギーと吸収する輻射のエネルギーが
釣り合う温度に保たれるはずである。この場合、ウェハ
の全周囲を一定の温度の輻射体っまりヒータ５で囲えば
、キルヒホフの法則により、ウェハの形状、表面状態に
よらずウェハ温度はヒータ５と同一の温度になる。故に
ヒータ５の温度を一定に保つことにより均一な加熱が行
われることが期待される。
に、通常石英からなる炉芯管ｌの周囲がらヒータ５を用
いて輻射光を炉芯管ｌ内に置かれた半導体ウェハ（以下
ウェハと称する）２に照射し、この輻射光をウェハ２が
吸収して温度が上昇することによりウェハ２を高温に保
ち所望の熱処理を行う。３はウェハ台である。ウェハ２
の温度は、熱の出入りが輻射だけであれば、ウェハ２が
放射する輻射エネルギーと吸収する輻射のエネルギーが
釣り合う温度に保たれるはずである。この場合、ウェハ
の全周囲を一定の温度の輻射体っまりヒータ５で囲えば
、キルヒホフの法則により、ウェハの形状、表面状態に
よらずウェハ温度はヒータ５と同一の温度になる。故に
ヒータ５の温度を一定に保つことにより均一な加熱が行
われることが期待される。
しかし、通常の熱処理は窒素、酸素、水素などの気体雰
囲気で行うことが多い。このような場合には、炉芯管１
の気体流入口４からの気体６との接触により気体との間
で熱の出入りがあり、輻射熱のみではウェハ温度は決ま
らない。通常、半導体デバイスの製造工程での熱処理に
おいては、雰囲気ガスは特に加熱されることなく炉芯管
１に導入されている。そのため、高温になったウェハに
低温の気体６が接触することになり、ウェハ２における
気体６と接触する部分のウェハ温度が低下する。高温の
物体の輻射エネルギーの強さはウィーンの法則から、該
物体の絶対温度の４乗に比例するため、熱処理温度が高
い場合には、ウェハが気体で冷却されても強い輻射エネ
ルギーで温度の低下は防ぐことができ影響は比較的少な
い。しかし、熱処理温度を低くすると、ウェハ温度は気
体との接触により大きく影響を受け、さらに対流などの
気体の複雑な流れのため、ウェハ内での温度の不均一を
生じ、ひいてはデバイス特性の不均一をもたらすという
不都合を生じる。そこで、気体の温度をウェハに当たる
前に予め熱処理温度と同じにしておけば、気体との接触
による温度の不均一の発生を防ぐことができることは明
白であるが、現状の半導体熱処理装置において簡単、確
実、かつ清浄度を落さないで気体を加熱する方法は存在
していない。
囲気で行うことが多い。このような場合には、炉芯管１
の気体流入口４からの気体６との接触により気体との間
で熱の出入りがあり、輻射熱のみではウェハ温度は決ま
らない。通常、半導体デバイスの製造工程での熱処理に
おいては、雰囲気ガスは特に加熱されることなく炉芯管
１に導入されている。そのため、高温になったウェハに
低温の気体６が接触することになり、ウェハ２における
気体６と接触する部分のウェハ温度が低下する。高温の
物体の輻射エネルギーの強さはウィーンの法則から、該
物体の絶対温度の４乗に比例するため、熱処理温度が高
い場合には、ウェハが気体で冷却されても強い輻射エネ
ルギーで温度の低下は防ぐことができ影響は比較的少な
い。しかし、熱処理温度を低くすると、ウェハ温度は気
体との接触により大きく影響を受け、さらに対流などの
気体の複雑な流れのため、ウェハ内での温度の不均一を
生じ、ひいてはデバイス特性の不均一をもたらすという
不都合を生じる。そこで、気体の温度をウェハに当たる
前に予め熱処理温度と同じにしておけば、気体との接触
による温度の不均一の発生を防ぐことができることは明
白であるが、現状の半導体熱処理装置において簡単、確
実、かつ清浄度を落さないで気体を加熱する方法は存在
していない。
本発明の目的は管内を流れる気体流中にて輻射熱により
加熱する熱処理装置において、簡単、確実に清浄度を落
さないで、被熱処理試料より該気体流の上流側に気体を
予め一定温度にまで高め、加熱された気体を確実に被熱
処理試料に吹き付ける装置を提供することにある。。
加熱する熱処理装置において、簡単、確実に清浄度を落
さないで、被熱処理試料より該気体流の上流側に気体を
予め一定温度にまで高め、加熱された気体を確実に被熱
処理試料に吹き付ける装置を提供することにある。。
前記目的を達成するため、本発明に係る熱処理装置は、
管内を流れる気体流中にて輻射熱により被熱処理試料を
加熱する熱処理装置において、被熱処理試料より該気体
流の上流側に、輻射熱を受けて発熱し、かつ気体との接
触により該気体を加熱する発熱体を有するものである。
管内を流れる気体流中にて輻射熱により被熱処理試料を
加熱する熱処理装置において、被熱処理試料より該気体
流の上流側に、輻射熱を受けて発熱し、かつ気体との接
触により該気体を加熱する発熱体を有するものである。
また、本発明に係る熱処理装置は、管内を流れる気体流
中にて輻射熱により被熱処理試料を加熱する熱処理装置
において、被熱処理試料より該気体流の上流側に、管の
上部内壁との間に高温気体のみを流通させる流路を形成
する低温気体流入阻止用障壁を有するものである。また
、本発明に係る熱処理装置は、管内を流れる気体流中に
て輻射熱により被熱処理試料を加熱する熱処理装置にお
いて、被熱処理試料より該気体流の上流側に、管の下部
内壁との間に高温気流を低温気流に向けて吹き出す吹出
口を形成する気体混合用障壁を有するものである。
中にて輻射熱により被熱処理試料を加熱する熱処理装置
において、被熱処理試料より該気体流の上流側に、管の
上部内壁との間に高温気体のみを流通させる流路を形成
する低温気体流入阻止用障壁を有するものである。また
、本発明に係る熱処理装置は、管内を流れる気体流中に
て輻射熱により被熱処理試料を加熱する熱処理装置にお
いて、被熱処理試料より該気体流の上流側に、管の下部
内壁との間に高温気流を低温気流に向けて吹き出す吹出
口を形成する気体混合用障壁を有するものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
第１図は本発明による熱処理炉の模式図である。
第１図において、１は試料ウェハ台３上にセットされた
試料ウェハ２を収納する炉芯管である。５は炉芯管１内
を外部から加熱するヒータ、４は炉芯管ｌに開口した気
体流入口である。
試料ウェハ２を収納する炉芯管である。５は炉芯管１内
を外部から加熱するヒータ、４は炉芯管ｌに開口した気
体流入口である。
本発明の第１の発明は炉芯管ｌ内の試料ウェハ２より上
流側の気体流入口４側に、ヒータ５による輻射熱を受け
て発熱し、かつ気体との接触により該気体を加熱する発
熱体を設置したものである。
流側の気体流入口４側に、ヒータ５による輻射熱を受け
て発熱し、かつ気体との接触により該気体を加熱する発
熱体を設置したものである。
実施例では該発熱体として石英製気体加熱用ウェハ台８
にならべた多数の気体加熱用ウェハ７を例として示しで
ある。輻射熱を受けて効率良く発熱するためには輻射光
を吸収し易い黒い物体がよく、気体との接触により効率
良く気体を加熱するためには表面積の大きいことが必要
である。さらに、この発熱体は被熱処理試料に直接接触
する気体に接触するため清浄度も必要であり、シリコン
などの半導体ウェハを多数置くことがこの目的にかなっ
ている。該発熱体を目的とする熱処理と同温度の輻射熱
で暖めると、十分な加熱領域長さえあれば、冷たい気流
６の気体温度は気体の流量に影響されずに該発熱体の温
度と全く同一になり、温度の不均一を防ぐのに都合がよ
い。短い距離で加熱するには、該発熱体付近のヒータ温
度を高めに設定すれば良い。但し、この場合には、気体
流量に応じてヒータ温度を制御して所望の気体温度に制
御する必要がある。
にならべた多数の気体加熱用ウェハ７を例として示しで
ある。輻射熱を受けて効率良く発熱するためには輻射光
を吸収し易い黒い物体がよく、気体との接触により効率
良く気体を加熱するためには表面積の大きいことが必要
である。さらに、この発熱体は被熱処理試料に直接接触
する気体に接触するため清浄度も必要であり、シリコン
などの半導体ウェハを多数置くことがこの目的にかなっ
ている。該発熱体を目的とする熱処理と同温度の輻射熱
で暖めると、十分な加熱領域長さえあれば、冷たい気流
６の気体温度は気体の流量に影響されずに該発熱体の温
度と全く同一になり、温度の不均一を防ぐのに都合がよ
い。短い距離で加熱するには、該発熱体付近のヒータ温
度を高めに設定すれば良い。但し、この場合には、気体
流量に応じてヒータ温度を制御して所望の気体温度に制
御する必要がある。
このような加熱を行うと、炉芯管ｌ中で高温の気流１１
が試料ウェハ２に接触して試料ウェハ２の温度が均一に
なる。
が試料ウェハ２に接触して試料ウェハ２の温度が均一に
なる。
ところで、気体の比重が温度に逆比例することから、炉
芯管１中で高温気流１１が炉芯管１の上部内壁に沿って
流れ、低温気体が炉芯管ｌの下部内壁に滞留する。この
状態で被熱処理試料ウェハ２に気体流が当たると、試料
ウェハ２の下方では低温のままの気体が流れ、温度の不
均一が発生する。
芯管１中で高温気流１１が炉芯管１の上部内壁に沿って
流れ、低温気体が炉芯管ｌの下部内壁に滞留する。この
状態で被熱処理試料ウェハ２に気体流が当たると、試料
ウェハ２の下方では低温のままの気体が流れ、温度の不
均一が発生する。
そこで、本発明の第２の発明では炉芯管ｌ内の試料ウェ
ハ２より上流側に、低温気体流入阻止用障壁９を設置し
、該障壁９の上縁と炉芯管１の上部内壁との間に高温気
流１１の流路１３を形成したものである。このようにす
れば、加熱され高温気流１１のみが流路１３を通して被
熱処理試料ウェハ２の方に流れ、試料ウェハ２に当たる
気体温度の均一性が達成される。ここでは、低温気体流
入阻止用障壁９を炉芯管１と一体に成形した例を示した
が、障壁９を炉芯管１と別体とし、炉芯管１の下部内壁
との間を封止し、上部内壁との間に流路１３を形成する
ように自立構造としてもよい。この方法は特に第１図の
気体加熱用ウェハ７のような積極的な発熱体を持たない
場合でも炉芯管１の内壁での加熱などのため気体が暖め
られるので有効である。
ハ２より上流側に、低温気体流入阻止用障壁９を設置し
、該障壁９の上縁と炉芯管１の上部内壁との間に高温気
流１１の流路１３を形成したものである。このようにす
れば、加熱され高温気流１１のみが流路１３を通して被
熱処理試料ウェハ２の方に流れ、試料ウェハ２に当たる
気体温度の均一性が達成される。ここでは、低温気体流
入阻止用障壁９を炉芯管１と一体に成形した例を示した
が、障壁９を炉芯管１と別体とし、炉芯管１の下部内壁
との間を封止し、上部内壁との間に流路１３を形成する
ように自立構造としてもよい。この方法は特に第１図の
気体加熱用ウェハ７のような積極的な発熱体を持たない
場合でも炉芯管１の内壁での加熱などのため気体が暖め
られるので有効である。
ところが、均一に加熱された気体を被熱処理試料ウェハ
２に吹き付けるようにしても、被熱処理試料ウェハ２付
近に低温の気体が存在すると、高温の気体は低温の気体
の上方を流れ、炉芯管の下部には流れない可能性がある
。このような低温の気体は、炉芯管の出口から逆流して
くる空気などがある。そこで、本発明の第３の発明では
炉芯管１内の試料ウェハ２より上流側に気体混合用障壁
１０を設置し、該障壁ｌＯの上縁で炉芯管ｌ内の上部空
間を封止し、障壁ＩＯの下縁と炉芯管ｌの下部内壁との
間に高温気流１１の吹出口１４を形成したものである。
２に吹き付けるようにしても、被熱処理試料ウェハ２付
近に低温の気体が存在すると、高温の気体は低温の気体
の上方を流れ、炉芯管の下部には流れない可能性がある
。このような低温の気体は、炉芯管の出口から逆流して
くる空気などがある。そこで、本発明の第３の発明では
炉芯管１内の試料ウェハ２より上流側に気体混合用障壁
１０を設置し、該障壁ｌＯの上縁で炉芯管ｌ内の上部空
間を封止し、障壁ＩＯの下縁と炉芯管ｌの下部内壁との
間に高温気流１１の吹出口１４を形成したものである。
したがって、高温気流１１は障壁１０により炉芯管１の
下部側に向けられて吹出口１４から吹き出されることに
より低温の気体と効率よく混合し、ウェハ２に接触する
混合気流１２の気体全体の温度を均一に高めることがで
きる。なお、実施例では障壁ｌＯを炉芯管ｌと一体に成
形したが、別体としてもよい。
下部側に向けられて吹出口１４から吹き出されることに
より低温の気体と効率よく混合し、ウェハ２に接触する
混合気流１２の気体全体の温度を均一に高めることがで
きる。なお、実施例では障壁ｌＯを炉芯管ｌと一体に成
形したが、別体としてもよい。
以上、説明した３つの装置は、各々独立に存在しても炉
芯管に流れる気体が被熱処理試料ウェハに到達する前に
管壁などで加熱されるならば、有効に機能する。最も効
果を上げるのは第１図のように上記の３つの発明を組合
せて使うことが望ましい。
芯管に流れる気体が被熱処理試料ウェハに到達する前に
管壁などで加熱されるならば、有効に機能する。最も効
果を上げるのは第１図のように上記の３つの発明を組合
せて使うことが望ましい。
熱処理用の気体を一定の温度に加熱するにはいろいろな
方法があり得るが、本発明によれば、半導体用の熱処理
工程において通常使われる、シリコンウェハ、石英部品
などを用いることで簡単に、かつ、安全、清浄、正確に
気体温度を上げ、均一な温度での熱処理を実現できる。
方法があり得るが、本発明によれば、半導体用の熱処理
工程において通常使われる、シリコンウェハ、石英部品
などを用いることで簡単に、かつ、安全、清浄、正確に
気体温度を上げ、均一な温度での熱処理を実現できる。
第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は従来例
を示す構成図である。 １・・・炉芯管 ２・・・試料ウェハ３・・
・試料ウェハ台 ４・・・気体流入口５・・・ヒー
タ ６・・・冷たい気流７・・・気体加熱用
ウェハ ８・・・気体加熱用ウェハ台９・・・低温気体
流入阻止用障壁 １０・・・気体混合用障壁
を示す構成図である。 １・・・炉芯管 ２・・・試料ウェハ３・・
・試料ウェハ台 ４・・・気体流入口５・・・ヒー
タ ６・・・冷たい気流７・・・気体加熱用
ウェハ ８・・・気体加熱用ウェハ台９・・・低温気体
流入阻止用障壁 １０・・・気体混合用障壁
Claims (3)
- （１）管内を流れる気体流中にて輻射熱により被熱処理
試料を加熱する熱処理装置において、被熱処理試料より
該気体流の上流側に、輻射熱を受けて発熱し、かつ気体
との接触により該気体を加熱する発熱体を有することを
特徴とする熱処理装置。 - （２）管内を流れる気体流中にて輻射熱により被熱処理
試料を加熱する熱処理装置において、被熱処理試料より
該気体流の上流側に、管の上部内壁との間に高温気体の
みを流通させる流路を形成する低温気体流入阻止用障壁
を有することを特徴とする熱処理装置。 - （３）管内を流れる気体流中にて輻射熱により被熱処理
試料を加熱する熱処理装置において、被熱処理試料より
該気体流の上流側に、管の下部内壁との間に高温気流を
低温気流に向けて吹き出す吹出口を形成する気体混合用
障壁を有することを特徴とする熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21247589A JPH0376227A (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21247589A JPH0376227A (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 熱処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0376227A true JPH0376227A (ja) | 1991-04-02 |
Family
ID=16623261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21247589A Pending JPH0376227A (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0376227A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003051505A (ja) * | 2001-06-01 | 2003-02-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 熱処理装置及び熱処理方法 |
| US7879693B2 (en) | 2001-06-01 | 2011-02-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thermal treatment equipment and method for heat-treating |
| US7974524B2 (en) | 2001-03-16 | 2011-07-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Heat treatment apparatus and heat treatment method |
| TWI581335B (zh) * | 2015-07-24 | 2017-05-01 | 茂迪股份有限公司 | 熱處理裝置 |
-
1989
- 1989-08-18 JP JP21247589A patent/JPH0376227A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7974524B2 (en) | 2001-03-16 | 2011-07-05 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Heat treatment apparatus and heat treatment method |
| US9666458B2 (en) | 2001-03-16 | 2017-05-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Heat treatment apparatus and heat treatment method |
| JP2003051505A (ja) * | 2001-06-01 | 2003-02-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 熱処理装置及び熱処理方法 |
| US7879693B2 (en) | 2001-06-01 | 2011-02-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thermal treatment equipment and method for heat-treating |
| US7923352B2 (en) | 2001-06-01 | 2011-04-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thermal treatment equipment and method for heat-treating |
| US8318567B2 (en) | 2001-06-01 | 2012-11-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Thermal treatment equipment and method for heat-treating |
| TWI581335B (zh) * | 2015-07-24 | 2017-05-01 | 茂迪股份有限公司 | 熱處理裝置 |
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