JPH0468522A - 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】

「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ものである。

【従来の技術とその課題１ 近年、ＬＳＩの高集積度化に伴って、例えば４ＭＤＲＡ
Ｍの最小設計幅が１μｍ以下にもなり、またゲート酸化
膜の膜厚も２００Å以下になってきている。 特に、　１６ＭＤＲＡＭのゲート酸化膜は、１００Å以
下と更に薄膜化の傾向となっている。 このように膜厚が薄くなると、半導体ウェハ上での膜厚
の面内均一性の要求に対応するのが極めて困難となる。 この面内均一性に応えるためには、半導体ウェハ上の処
理条件を均一にすることが必要であり、特に温度条件を
均一にすることが極めて重要事項である。 通常、縦型熱処理炉は、横型熱処理炉に比較して処理炉
の軸方向の温度勾配を少なくでき、高密度化素子の製造
に有利であるため、最近は縦型熱処理炉が採用される傾
向にある。 従来の縦型熱処理炉において、例えば、半導体ウェハを
酸化炉や拡散炉の反応チューブ内に搬入して加熱処理を
行なう場合、縦方向に所定間隔をおいて多数枚のウェハ
を搭載した処理用ボートを搬出搬入機構を介して反応チ
ューブ内に搬入し、このチューブ内に処理ガスを供給し
て加熱処理を実施するようにしている。 この場合、処理ガスをチューブ内に供給する手段として
は、第３図に示すように、反応チューブ１の外周壁に対
し間隙を設けてアウターチューブ２を設け、この間隙を
処理ガスを導入するための流路１０とし、処理ガスは導
入口４から流路１０を経て反応チューブ上の上端に設け
た流入孔９より内部に流入させ、反応チューブ１の下部
に設けた排気口５より排気するように設け、一方、縦方
向に所定間隔をおいて多数枚の半導体ウェハ８を搭載し
た処理用ボート７をボートエレベータ６を介して反応チ
ューブ１内に搬入可能に設け、更に、反応チューブ１の
外周に設けたヒータ３により加熱して半導体ウェハ８の
熱処理を行なうようにしている。 この反応チューブ１内は通常、９００〜１２００℃程度
まで加熱されているが、処理ガスは導入口４から流路１
ｏを経て反応チューブ１の上端に設けた流入孔９より内
部に流入する。この場合、導入口４に近い流路１ｏの領
域部分はど処理ガスが偏って上昇し、処理ガスが不均一
な状態で流れるため、反応チューブ１内のガス流入部近
傍の温度分布が不均一になり、そのためチューブ内の断
面均熱性が低下し、その結果ウェハの面内の温度分布が
不均一になる等の問題がある。 本発明は上記した従来の課題を解決するために２発した
ものであり、処理ガスを均一に層流状態で導入して、処
理ガスを均一に予備加熱することにより被処理体の断面
均熱性を向上させ、しかも高密度素子の面内均一性を期
することを目的としたものである。 「発明の構成」 【課題を解決するための手段１ 上記の目的を達成するため１本発明は、複数枚の被処理
体を収容した縦型反応チューブ内に処理ガスを導入して
熱処理を行なう縦型熱処理装置において、上記反応チュ
ーブ内に設けられた被処理体の熱処理温度雰囲気に処理
ガスを流動させて予備加熱したのち上記被処理体に処理
ガスを流入させるようにした縦型熱処理装置である。 ［作　用］ 従って、本発明によると、導入された処理ガスは、反応
チューブとアウターチューブの間隙内に設けたガス分配
手段を経て導入されるので、処理ガスは均一に層流状態
で間隙内を上昇し、この間に処理ガスは予めヒータから
の熱により予熱された後に反応チューブ内に導入され、
導入された処理ガスは、ヒータにより均一に予備加熱さ
れて反応チューブ内のガス温度に近い温度のガスが導入
されるため、反応チューブ内への導入後に下降流を生じ
ることが少なくなり、チューブの径方向への拡散が行な
われ、断面均熱が向上する。 【実施例１ 以下、本発明における縦型熱処理装置の実施例を図面を
参照して説明する。 第１図において、反応チューブ１１は、石英ガラスによ
り円筒状に形成され、その軸方向を垂直方向とすること
により縦型熱処理部を構成している。この反応チューブ
１１の外周壁に対し間隙を設け、石英ガラス製円筒状の
アウターチューブ１２を同軸的に配設し、この間隙内の
ガス供給口１５の近傍位置に石英ガラス製のリングパイ
プ１３を固着し、リングパイプ１３にガス分配孔１４ａ
乃至１４ｅを複数個形成してガス分配手段を構成してい
る。このガス分配孔１４ａ乃至１４ｅは、ガス供給口１
５の近傍領域に近ずくに従って分配孔同志の間隔が大き
く、しかも分配孔を小さく形成している。この分配孔は
、上記の例に限ることなく、ガス供給口１５の近傍領域
に近ずくに従って分配孔を密から粗になるように形成す
るようにしても良い。 また、反応チューブ１１の外周囲には円筒状のヒータ１
７を設け、反応チューブ１１内を、例えば、９００〜１
２００℃程度まで加熱して、酸化や拡散処理を実施する
ようにしている。 この反応チューブ１１は下端が開口し、多数の被処理体
例えば半導体ウェハ１９を水平状態で縦方向に離間して
搭載したボート２０を搬出入できるように垂直に支持さ
れている。 このボート２０は、保温筒２１に垂直に支持され、保温
筒２１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によりボート２０の搬
出入を可能とし、ボートエレベータ１８のフランジ１８
ａで反応チューブ１１の下端開口部を密閉する。 また、反応チューブ１１の下端部より処理ガスを排気す
るためのガス排気管１６が接続され、反応チューブ１１
の上端に多数の流入孔２３を有するバッファ板２２を設
けている。 即ち、ガス供給口１５から流入した反応ガスは、ガス分
配孔１４ａ、１４ｂ・・・・・を介してアウターチュー
ブ１２と反応チューブ１１の外壁間を上方に流動し、反
応チューブ１１の頂部に設けられた流入孔２３から反応
チューブ１１内に反応ガスが導入されるように排気孔１
６が設けられている。 次に上記実施例の作用を説明する。 例えば半導体ウェハ１９に酸化膜を形成する場合につい
て説明する。ボート２０の所定位置にウェハ】−９を搭
載し、反応チューブ１１内に搬入されると、チューブ１
１はヒータ１７により設定温度に加熱される。そして、
反応チューブ１１の外周壁に対し間隙を設けてアウター
チューブ１２を同軸的に配設し、この間隙内にガス分配
手段１３を設けているので、ガス供給口１５に供給され
た処理ガスは、反応チューブ１１とアウターチューブ１
２の間隙内に設けたガス分配孔１４ａ乃至１４ｅを経て
均一に層流状態で上昇して均一に流れるため、処理ガス
は、ヒータ１７により均一に予備加熱されて反応チュー
ブ１１内のガス温度に近い温度のガスが導入されるため
、反応チューブ１１内への導入後に下降流を生じること
が少なくなる。 従って、従来のような温度差に起因した下降流の形成が
少なくなるので、処理ガスが十分に径方向に拡散して下
降することになり、ウェハ１９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、ウェハ１９の面内均
一性が向上する。 上記実施例では、２重管構造の例について説明したが、
この例に限らず、総ての処理ガスが等しく予備加熱され
たのち被処理体に流入させる手段であれば、何れの手段
でもよい。 「発明の効果」 以上のことから明らかなように、本発明によると次のよ
うな優れた効果がある。 即ち、処理ガスが均一に層流状態で導入される際に、ウ
ェハの受ける処理温度で均一に予備加熱された処理ガス
を反応チューブ内に導入することにより断面均熱性を向
上させ、しかも高密度素子の面内均一性を図ることがで
きる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明における縦型熱処理装置の一実施例を示
した断面図であり、第２図は同上のＡ　−へ線拡大断面
図であり、第３図は従来例を示した断面図である。 第１図 １１・・・反応チューブ １２・・・アウターチューブ １３・・ガス分配手段 １７・・ヒータ 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数枚の被処理体を収容した縦型反応チューブ内
   に処理ガスを導入して熱処理を行なう縦型熱処理装置に
   おいて、上記反応チューブ内に設けられた被処理体の熱
   処理温度雰囲気に処理ガスを流動させて予備加熱したの
   ち上記被処理体に処理ガスを流入させるようにしたこと
   を特徴とする縦型熱処理装置。