JPH08130192A - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
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- JPH08130192A JPH08130192A JP29058294A JP29058294A JPH08130192A JP H08130192 A JPH08130192 A JP H08130192A JP 29058294 A JP29058294 A JP 29058294A JP 29058294 A JP29058294 A JP 29058294A JP H08130192 A JPH08130192 A JP H08130192A
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- temperature
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- treatment apparatus
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ２５０mm以上の大口径の半導体ウエハに対し
て、酸化処理や拡散処理などの熱処理を実施する場合、
高速昇温の下でもウエハにスリップを発生させない。 【構成】 縦型炉２内に位置する反応容器３と、上下方
向に複数の半導体ウエハＷを平行に搭載するラダーボー
ト１０を有する熱処理装置において、ラダーボート１０
における搭載ピッチを、４０mmに設定する。 【効果】 処理温度が１０００゜Ｃの場合、６００゜Ｃ
から１０００゜Ｃまで毎分１００゜Ｃで昇温させても、
被処理体である半導体ウエハの表面の面内温度差を１゜
Ｃに抑えることができ、スリップが発生しない。
て、酸化処理や拡散処理などの熱処理を実施する場合、
高速昇温の下でもウエハにスリップを発生させない。 【構成】 縦型炉２内に位置する反応容器３と、上下方
向に複数の半導体ウエハＷを平行に搭載するラダーボー
ト１０を有する熱処理装置において、ラダーボート１０
における搭載ピッチを、４０mmに設定する。 【効果】 処理温度が１０００゜Ｃの場合、６００゜Ｃ
から１０００゜Ｃまで毎分１００゜Ｃで昇温させても、
被処理体である半導体ウエハの表面の面内温度差を１゜
Ｃに抑えることができ、スリップが発生しない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱処理装置に関するも
のである。
のである。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の半導体デバイスがその表面に
形成される半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）の
製造工程においては、その表面に例えばシリコンの酸化
膜（ＳｉＯ2）を形成する酸化処理や、不純物の拡散を
行う拡散処理が行われており、これら各処理を実施する
場合、従来から熱処理装置が多く使用されている。従来
この種の熱処理装置は、一般に垂直に配置された加熱用
の管状炉の中に、反応空間を内部に形成する略管状の反
応容器を有しており、被処理体であるウエハはラダーボ
ートと呼ばれる石英製の搭載治具に、水平状態で上下に
間隔をおいて所定枚数（例えば１００枚）搭載され、適
宜の昇降機構によってこのウエハボートごと前記反応容
器内にロード・アンロードされるように構成されてい
る。
形成される半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）の
製造工程においては、その表面に例えばシリコンの酸化
膜（ＳｉＯ2）を形成する酸化処理や、不純物の拡散を
行う拡散処理が行われており、これら各処理を実施する
場合、従来から熱処理装置が多く使用されている。従来
この種の熱処理装置は、一般に垂直に配置された加熱用
の管状炉の中に、反応空間を内部に形成する略管状の反
応容器を有しており、被処理体であるウエハはラダーボ
ートと呼ばれる石英製の搭載治具に、水平状態で上下に
間隔をおいて所定枚数（例えば１００枚）搭載され、適
宜の昇降機構によってこのウエハボートごと前記反応容
器内にロード・アンロードされるように構成されてい
る。
【０００３】そして例えばウエハ表面にシリコンの酸化
膜を形成する処理の場合には、ウエハを搭載した前記搭
載治具を反応容器内にロードした後、この反応容器内を
所定の処理に必要な温度、例えば１０００゜Ｃにまで昇
温させた状態で、例えばＯ2（酸素）ガスを反応容器内
に導入して、ウエハ表面に酸化膜（ＳｉＯ2）を形成す
るようになっていた。
膜を形成する処理の場合には、ウエハを搭載した前記搭
載治具を反応容器内にロードした後、この反応容器内を
所定の処理に必要な温度、例えば１０００゜Ｃにまで昇
温させた状態で、例えばＯ2（酸素）ガスを反応容器内
に導入して、ウエハ表面に酸化膜（ＳｉＯ2）を形成す
るようになっていた。
【０００４】ところで従来の搭載治具は、直径が２００
mm（８インチ）のウエハを対象として構成されており、
その搭載ピッチも約６〜１０mmの間に設定されていた。
このピッチは、前記したように、多数のウエハを一括処
理してスループットを向上させることと、管状炉によっ
て反応容器内を昇温させる過程における、ウエハの周縁
部と中心部との温度差（面内温度差）を抑えてスリップ
と呼ばれる結晶欠陥の発生を防止することから主として
定められている。即ち、管状炉に囲まれた反応容器内の
ウエハは、加熱昇温の際、その周縁部の方が中央部より
も早く昇温するため、昇温過程で面内温度差が生ずるか
らである。
mm（８インチ）のウエハを対象として構成されており、
その搭載ピッチも約６〜１０mmの間に設定されていた。
このピッチは、前記したように、多数のウエハを一括処
理してスループットを向上させることと、管状炉によっ
て反応容器内を昇温させる過程における、ウエハの周縁
部と中心部との温度差（面内温度差）を抑えてスリップ
と呼ばれる結晶欠陥の発生を防止することから主として
定められている。即ち、管状炉に囲まれた反応容器内の
ウエハは、加熱昇温の際、その周縁部の方が中央部より
も早く昇温するため、昇温過程で面内温度差が生ずるか
らである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記した２００mm径の
ウエハは、例えば１６ＭのＤＲＡＭ用として生産されて
いるが、今後益々高集積化が進み、２５６ＭのＤＲＡＭ
を効率よく（例えば１枚あたりのチップ数を現在と同程
度に）生産するためには、ウエハ径も必然的に大型化
し、２５０mm（１０インチ）、３００mm（１２インチ）
径のウエハが必要となってくる。
ウエハは、例えば１６ＭのＤＲＡＭ用として生産されて
いるが、今後益々高集積化が進み、２５６ＭのＤＲＡＭ
を効率よく（例えば１枚あたりのチップ数を現在と同程
度に）生産するためには、ウエハ径も必然的に大型化
し、２５０mm（１０インチ）、３００mm（１２インチ）
径のウエハが必要となってくる。
【０００６】ところがこのような大口径のウエハをバッ
チ方式で熱処理する場合、前記した従来の搭載治具のサ
イズをそのまま拡大し、その搭載ピッチもそのままに設
定すると、面内温度差が大きくなってウエハにスリップ
が発生するおそれがある。この場合、反応容器内の昇温
レートを低くすれば、ある程度面内温度差の拡大を抑え
ることができるが、そうするとスループットが低下し好
ましくない。従って、ある程度の昇温レートを維持しつ
つしかもバッチ処理を可能とするための手段が必要とな
ってくる。
チ方式で熱処理する場合、前記した従来の搭載治具のサ
イズをそのまま拡大し、その搭載ピッチもそのままに設
定すると、面内温度差が大きくなってウエハにスリップ
が発生するおそれがある。この場合、反応容器内の昇温
レートを低くすれば、ある程度面内温度差の拡大を抑え
ることができるが、そうするとスループットが低下し好
ましくない。従って、ある程度の昇温レートを維持しつ
つしかもバッチ処理を可能とするための手段が必要とな
ってくる。
【０００７】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、前記した２５０mm以上の径のウエハをバッチ方式
で熱処理するにあたり、高速の昇温レートを維持しつ
つ、しかも面内温度差の拡大を抑えてスリップの発生を
防止できる熱処理装置を提供して、叙上の問題の解決を
図ることをその目的とするものである。
あり、前記した２５０mm以上の径のウエハをバッチ方式
で熱処理するにあたり、高速の昇温レートを維持しつ
つ、しかも面内温度差の拡大を抑えてスリップの発生を
防止できる熱処理装置を提供して、叙上の問題の解決を
図ることをその目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、上下方向に複数の半導体ウエハを平行に
搭載する搭載治具における搭載ピッチを、熱処理の温度
に応じて最適に設定した熱処理装置を提供する。
め、本発明は、上下方向に複数の半導体ウエハを平行に
搭載する搭載治具における搭載ピッチを、熱処理の温度
に応じて最適に設定した熱処理装置を提供する。
【０００９】即ち請求項１によれば、管状炉内に位置す
る略管状の反応容器と、上下方向に複数の半導体ウエハ
を平行に搭載する搭載治具とを有し、複数の半導体ウエ
ハを搭載した状態の搭載治具を前記反応容器内に納入し
て、所定の温度雰囲気で前記半導体ウエハに対して熱処
理を施す如く構成された熱処理装置において、前記半導
体ウエハは直径２５０mm以上の大きさ、前記所定の温度
は６００゜Ｃ以上８００゜Ｃ未満であって、前記管状炉
によって前記所定温度雰囲気に昇温させるまでの昇温過
程に、毎分２０゜Ｃ以上の昇温過程を有する如く構成さ
れ、前記半導体ウエハの搭載治具における搭載ピッチ
は、１０〜４０mmに設定されたことを特徴とする、熱処
理装置が提供される。
る略管状の反応容器と、上下方向に複数の半導体ウエハ
を平行に搭載する搭載治具とを有し、複数の半導体ウエ
ハを搭載した状態の搭載治具を前記反応容器内に納入し
て、所定の温度雰囲気で前記半導体ウエハに対して熱処
理を施す如く構成された熱処理装置において、前記半導
体ウエハは直径２５０mm以上の大きさ、前記所定の温度
は６００゜Ｃ以上８００゜Ｃ未満であって、前記管状炉
によって前記所定温度雰囲気に昇温させるまでの昇温過
程に、毎分２０゜Ｃ以上の昇温過程を有する如く構成さ
れ、前記半導体ウエハの搭載治具における搭載ピッチ
は、１０〜４０mmに設定されたことを特徴とする、熱処
理装置が提供される。
【００１０】また請求項２では、処理温度が請求項１よ
りさらに高温の場合に対処できる熱処理装置として構成
され、管状炉内に位置する略管状の反応容器と、上下方
向に複数の半導体ウエハを平行に搭載する搭載治具とを
有し、複数の半導体ウエハを搭載した状態の搭載治具を
前記反応容器内に納入して、所定の温度雰囲気で前記半
導体ウエハに対して熱処理を施す如く構成された熱処理
装置において、前記半導体ウエハは直径２５０mm以上の
大きさ、前記所定の温度は８００゜Ｃ以上１０００゜Ｃ
未満であって、前記管状炉によって前記所定温度雰囲気
に昇温させるまでの昇温過程に、毎分２０゜Ｃ以上の昇
温過程を有する如く構成され、前記半導体ウエハの搭載
治具における搭載ピッチが、２０〜８０mmに設定された
ことを特徴とするものである。
りさらに高温の場合に対処できる熱処理装置として構成
され、管状炉内に位置する略管状の反応容器と、上下方
向に複数の半導体ウエハを平行に搭載する搭載治具とを
有し、複数の半導体ウエハを搭載した状態の搭載治具を
前記反応容器内に納入して、所定の温度雰囲気で前記半
導体ウエハに対して熱処理を施す如く構成された熱処理
装置において、前記半導体ウエハは直径２５０mm以上の
大きさ、前記所定の温度は８００゜Ｃ以上１０００゜Ｃ
未満であって、前記管状炉によって前記所定温度雰囲気
に昇温させるまでの昇温過程に、毎分２０゜Ｃ以上の昇
温過程を有する如く構成され、前記半導体ウエハの搭載
治具における搭載ピッチが、２０〜８０mmに設定された
ことを特徴とするものである。
【００１１】請求項３は、さらに高温の処理の場合に適
した装置構成であって、管状炉内に位置する略管状の反
応容器と、上下方向に複数の半導体ウエハを平行に搭載
する搭載治具とを有し、複数の半導体ウエハを搭載した
状態の搭載治具を前記反応容器内に納入して、所定の温
度雰囲気で前記半導体ウエハに対して熱処理を施す如く
構成された熱処理装置において、前記半導体ウエハは直
径２５０mm以上の大きさ、前記所定の温度は１０００゜
Ｃ以上１１００゜Ｃ未満であって、前記管状炉によって
前記所定温度雰囲気に昇温させるまでの昇温過程に、毎
分２０゜Ｃ以上の昇温過程を有する如く構成され、前記
半導体ウエハの搭載治具における搭載ピッチは、３０〜
１６０mmに設定されたことを特徴とするものである。
した装置構成であって、管状炉内に位置する略管状の反
応容器と、上下方向に複数の半導体ウエハを平行に搭載
する搭載治具とを有し、複数の半導体ウエハを搭載した
状態の搭載治具を前記反応容器内に納入して、所定の温
度雰囲気で前記半導体ウエハに対して熱処理を施す如く
構成された熱処理装置において、前記半導体ウエハは直
径２５０mm以上の大きさ、前記所定の温度は１０００゜
Ｃ以上１１００゜Ｃ未満であって、前記管状炉によって
前記所定温度雰囲気に昇温させるまでの昇温過程に、毎
分２０゜Ｃ以上の昇温過程を有する如く構成され、前記
半導体ウエハの搭載治具における搭載ピッチは、３０〜
１６０mmに設定されたことを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】発明者らの知見によれば、ウエハにスリップが
発生するのは、ウエハの材質であるシリコンのせん断応
力の降伏値が大きく関係している。またこの降伏せん断
応力は、シリコンの温度によって大きく左右されること
も知られている。図１は、ＩＥＥＥ「TRANSACTION ON S
EMICONDUCTOR MANUFACTURING」Vol.1 No.3(August 198
8)で引用紹介された、シリコンの降伏応力についての研
究「Macroscopicplastic properties of dislocation-f
ree germanium and other semiconductorcrystals. I.
yield behavior」において記載された結論に基づいて作
成した、温度とシリコンの降伏せん断応力との関係を示
すグラフである。
発生するのは、ウエハの材質であるシリコンのせん断応
力の降伏値が大きく関係している。またこの降伏せん断
応力は、シリコンの温度によって大きく左右されること
も知られている。図１は、ＩＥＥＥ「TRANSACTION ON S
EMICONDUCTOR MANUFACTURING」Vol.1 No.3(August 198
8)で引用紹介された、シリコンの降伏応力についての研
究「Macroscopicplastic properties of dislocation-f
ree germanium and other semiconductorcrystals. I.
yield behavior」において記載された結論に基づいて作
成した、温度とシリコンの降伏せん断応力との関係を示
すグラフである。
【００１３】これによれば、５００゜Ｃ付近から急激に
降伏せん断応力値が低下し、６００゜Ｃ〜８００゜Ｃで
少し緩やかに低下し、以後漸次さらに緩やか低下してい
る。従ってかかる特性を鑑みれば、処理温度が高いほど
降伏応力値が低下するので、スリップを発生させない許
容面内温度差もそれに対応して小さくなっていることが
わかる。
降伏せん断応力値が低下し、６００゜Ｃ〜８００゜Ｃで
少し緩やかに低下し、以後漸次さらに緩やか低下してい
る。従ってかかる特性を鑑みれば、処理温度が高いほど
降伏応力値が低下するので、スリップを発生させない許
容面内温度差もそれに対応して小さくなっていることが
わかる。
【００１４】管状炉からの輻射熱によって加熱される方
式では、上下に位置するウエハの間隔が大きいほど面内
温度差を小さくできると考えられ、また既述したよう
に、昇温レートが高いほど、面内温度差は大きくなる。
さらに生産性に関していえば、枚葉式と比較して効率よ
くウエハを処理できなければ、バッチ方式のメリットは
ない。
式では、上下に位置するウエハの間隔が大きいほど面内
温度差を小さくできると考えられ、また既述したよう
に、昇温レートが高いほど、面内温度差は大きくなる。
さらに生産性に関していえば、枚葉式と比較して効率よ
くウエハを処理できなければ、バッチ方式のメリットは
ない。
【００１５】以上のような背景の下で発明者らが構成し
た請求項１、請求項２、請求項３の熱処理装置によれ
ば、処理温度に応じて、面内温度差をスリップの発生し
ない許容温度差内に抑えたウエハの搭載ピッチが付与さ
れている。なお本発明でいうところの搭載ピッチとは、
上下に位置する各ウエハの厚みの中心相互間の距離、即
ち上下方向に平行に搭載されるウエハにおいて、あるウ
エハの上端面と、そのすぐ上に搭載されているウエハの
上端面との間の距離をいう。
た請求項１、請求項２、請求項３の熱処理装置によれ
ば、処理温度に応じて、面内温度差をスリップの発生し
ない許容温度差内に抑えたウエハの搭載ピッチが付与さ
れている。なお本発明でいうところの搭載ピッチとは、
上下に位置する各ウエハの厚みの中心相互間の距離、即
ち上下方向に平行に搭載されるウエハにおいて、あるウ
エハの上端面と、そのすぐ上に搭載されているウエハの
上端面との間の距離をいう。
【００１６】即ち、請求項１によれば、処理温度が６０
０゜Ｃ以上、８００゜Ｃ未満において、スリップを発生
させない搭載ピッチとなっており、請求項２によれば、
処理温度が８００゜Ｃ以上１０００゜Ｃ未満の場合にス
リップを発生させず、さらに請求項３の場合には、処理
温度が１０００゜Ｃ以上１１００゜Ｃ未満の場合にスリ
ップを発生させない。しかもこれら請求項１〜３に記載
の熱処理装置の構成は、昇温レートについても、毎分２
０゜Ｃ以上の高速昇温プロセスが存在することを許容し
ている。
０゜Ｃ以上、８００゜Ｃ未満において、スリップを発生
させない搭載ピッチとなっており、請求項２によれば、
処理温度が８００゜Ｃ以上１０００゜Ｃ未満の場合にス
リップを発生させず、さらに請求項３の場合には、処理
温度が１０００゜Ｃ以上１１００゜Ｃ未満の場合にスリ
ップを発生させない。しかもこれら請求項１〜３に記載
の熱処理装置の構成は、昇温レートについても、毎分２
０゜Ｃ以上の高速昇温プロセスが存在することを許容し
ている。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明すると、図２は本実施例にかかる熱処理装置１の概
観、図３はその断面をそれぞれ示しており、処理対象で
ある直径３００mmのシリコンの半導体ウエハ（以下、
「ウエハ」という）Ｗは、前記熱処理装置１の下方に配
置される搭載治具としてのラダーボート１０に所定枚
数、例えば１０枚搭載されて、前記熱処理装置１の縦型
炉２内の反応容器内３にロードされて、所定熱処理、例
えばシリコン酸化膜の形成処理が施される如く構成され
ている。
説明すると、図２は本実施例にかかる熱処理装置１の概
観、図３はその断面をそれぞれ示しており、処理対象で
ある直径３００mmのシリコンの半導体ウエハ（以下、
「ウエハ」という）Ｗは、前記熱処理装置１の下方に配
置される搭載治具としてのラダーボート１０に所定枚
数、例えば１０枚搭載されて、前記熱処理装置１の縦型
炉２内の反応容器内３にロードされて、所定熱処理、例
えばシリコン酸化膜の形成処理が施される如く構成され
ている。
【００１８】前記ラダーボート１０は、上下に対向して
配置された円形の天板１１と底板１２とを有し、これら
天板１１と底板１２との間には、３本の支柱１３、１
４、１５が設けられている。そして搬送アーム等の搬送
手段（図示せず）によって搬送されたウエハＷは、これ
ら各支柱１３、１４、１５の内側間に固着された載置部
材１６、１７、１８上に載置されることによって、この
ラダーボート１０に搭載される。
配置された円形の天板１１と底板１２とを有し、これら
天板１１と底板１２との間には、３本の支柱１３、１
４、１５が設けられている。そして搬送アーム等の搬送
手段（図示せず）によって搬送されたウエハＷは、これ
ら各支柱１３、１４、１５の内側間に固着された載置部
材１６、１７、１８上に載置されることによって、この
ラダーボート１０に搭載される。
【００１９】前記載置部材１６、１７、１８は、同形同
大であって、例えば載置部材１６についてその詳細を説
明すると、図４に示したように、この載置部材１６は、
支柱１３の内側に径方向に固着され、その先端部は中心
に向けて突出している。そしてその先端は、一段高くな
って載置部１６ａを形成している。従って、ウエハＷは
この載置部１６ａ上に載置される。なおこの載置部１６
ａは、ウエハＷの周縁部から４０mm〜５０mmの間、例え
ば好適には４４mm内側の部分を支持するように設定され
ている。即ち、図４におけるＬは４４mmに設定されてい
る。他の載置部材１７、１８についても載置部材１６と
同様にして、その先端で一段高くなった載置部にてウエ
ハＷの周縁部から４４mm内側の部分を支持するようにな
っている。
大であって、例えば載置部材１６についてその詳細を説
明すると、図４に示したように、この載置部材１６は、
支柱１３の内側に径方向に固着され、その先端部は中心
に向けて突出している。そしてその先端は、一段高くな
って載置部１６ａを形成している。従って、ウエハＷは
この載置部１６ａ上に載置される。なおこの載置部１６
ａは、ウエハＷの周縁部から４０mm〜５０mmの間、例え
ば好適には４４mm内側の部分を支持するように設定され
ている。即ち、図４におけるＬは４４mmに設定されてい
る。他の載置部材１７、１８についても載置部材１６と
同様にして、その先端で一段高くなった載置部にてウエ
ハＷの周縁部から４４mm内側の部分を支持するようにな
っている。
【００２０】そして載置部材１６、１７、１８は、等間
隔で支柱１３、１４、１５の上下方向に固着されてお
り、その間隔は、図４に示したように搭載されるウエハ
Ｗの搭載ピッチＰが、４０mmとなるように設定されてい
る。
隔で支柱１３、１４、１５の上下方向に固着されてお
り、その間隔は、図４に示したように搭載されるウエハ
Ｗの搭載ピッチＰが、４０mmとなるように設定されてい
る。
【００２１】なおそのようにしてウエハＷを支持する載
置部材については、図５に示したように、各支柱１３、
１４、１５の内側にリング形状の支持部材１９を固着
し、この支持部材１９の上面に、載置部１９ａ、１９
ｂ、１９ｃを形成して構成してもよい。
置部材については、図５に示したように、各支柱１３、
１４、１５の内側にリング形状の支持部材１９を固着
し、この支持部材１９の上面に、載置部１９ａ、１９
ｂ、１９ｃを形成して構成してもよい。
【００２２】以上のように構成されたラダーボート１０
は、例えばステンレスからなるフランジ部２０を備えた
石英製の保温筒２１の上に、支持材２２を介して着脱自
在に装着されており、さらにこの保温筒２１は、昇降自
在なボートエレベータ２３の上に載置されており、この
ボートエレベータ２３の上昇によって、ウエハＷはラダ
ーボート１０ごと前記縦型炉２内の反応容器３内にロー
ドされるようになっている。
は、例えばステンレスからなるフランジ部２０を備えた
石英製の保温筒２１の上に、支持材２２を介して着脱自
在に装着されており、さらにこの保温筒２１は、昇降自
在なボートエレベータ２３の上に載置されており、この
ボートエレベータ２３の上昇によって、ウエハＷはラダ
ーボート１０ごと前記縦型炉２内の反応容器３内にロー
ドされるようになっている。
【００２３】次に被処理体である前記ウエハＷに対し
て、所定のシリコン酸化膜の形成処理を施す前記縦型炉
２内の構成を、図３に基づいて説明すると、この縦型炉
２のケーシング４は、その下端部がベースプレート５の
上面に固着されて、鉛直方向に立設されている。このケ
ーシング４は上面が閉口した略筒状の形態をなし、その
内部表面は断熱材６で覆われており、さらにこの断熱材
６の内周表面には、例えば二ケイ化モリブデン（ＭｏＳ
ｉ2）などの抵抗発熱体によって構成された加熱体７が
例えば螺旋状に設けられている。
て、所定のシリコン酸化膜の形成処理を施す前記縦型炉
２内の構成を、図３に基づいて説明すると、この縦型炉
２のケーシング４は、その下端部がベースプレート５の
上面に固着されて、鉛直方向に立設されている。このケ
ーシング４は上面が閉口した略筒状の形態をなし、その
内部表面は断熱材６で覆われており、さらにこの断熱材
６の内周表面には、例えば二ケイ化モリブデン（ＭｏＳ
ｉ2）などの抵抗発熱体によって構成された加熱体７が
例えば螺旋状に設けられている。
【００２４】そしてこの加熱体７と反応容器３との間に
は、反応容器３を取り囲むように例えばＳｉＣからなる
均熱管８が配置されており、前記加熱体７は、適宜の温
度制御装置（図示せず）によって、反応容器３内を所定
の温度、例えば６００゜Ｃ〜１１００゜Ｃの間の任意の
温度にまで均等に加熱して、これを維持することが可能
なように構成されている。なお前記温度制御装置は、反
応容器３内を上下方向複数のゾーンの分割して個々のゾ
ーンごとに微調整することが可能なように構成されてい
る。
は、反応容器３を取り囲むように例えばＳｉＣからなる
均熱管８が配置されており、前記加熱体７は、適宜の温
度制御装置（図示せず）によって、反応容器３内を所定
の温度、例えば６００゜Ｃ〜１１００゜Ｃの間の任意の
温度にまで均等に加熱して、これを維持することが可能
なように構成されている。なお前記温度制御装置は、反
応容器３内を上下方向複数のゾーンの分割して個々のゾ
ーンごとに微調整することが可能なように構成されてい
る。
【００２５】処理領域を内部に形成する前記反応容器３
は、上面が閉口した略管状形態を有し、下端のフランジ
部３１を介して前記ベースプレート５とは別のベースプ
レート（図示せず）を介して鉛直方向に立設されてい
る。そしてこの反応容器３内における上部には、反応容
器３の天板３２と平行に位置するガス吐出板３３が設け
られ、さらにこのガス吐出板３３には、多数の吐出孔３
４が形成されている。従って、このガス吐出板３３と前
記天板３２等によって囲まれた空間Ｓは、一種の処理ガ
ス予備室を形成し、この空間Ｓ内に供給された処理ガス
は、反応容器３内にロードされたウエハＷに対して、前
記吐出孔３４を通じて均等に吐出されるようになってい
る。
は、上面が閉口した略管状形態を有し、下端のフランジ
部３１を介して前記ベースプレート５とは別のベースプ
レート（図示せず）を介して鉛直方向に立設されてい
る。そしてこの反応容器３内における上部には、反応容
器３の天板３２と平行に位置するガス吐出板３３が設け
られ、さらにこのガス吐出板３３には、多数の吐出孔３
４が形成されている。従って、このガス吐出板３３と前
記天板３２等によって囲まれた空間Ｓは、一種の処理ガ
ス予備室を形成し、この空間Ｓ内に供給された処理ガス
は、反応容器３内にロードされたウエハＷに対して、前
記吐出孔３４を通じて均等に吐出されるようになってい
る。
【００２６】そしてシリコン酸化膜形成用の処理ガスで
ある、例えばＯ2（酸素）ガスは、前記反応容器３の外
側に沿って立ち上がっている処理ガス導入管４１によっ
て、反応容器３上部の前記空間Ｓ内に導入され、次いで
前記吐出孔３４を通じて反応容器３内に吐出され、その
後は、反応容器３下部に設けられた排気管４２によって
外部に排気されるようになっている。
ある、例えばＯ2（酸素）ガスは、前記反応容器３の外
側に沿って立ち上がっている処理ガス導入管４１によっ
て、反応容器３上部の前記空間Ｓ内に導入され、次いで
前記吐出孔３４を通じて反応容器３内に吐出され、その
後は、反応容器３下部に設けられた排気管４２によって
外部に排気されるようになっている。
【００２７】本実施例にかかる熱処理装置１は以上のよ
うに構成されており、次にその動作等について説明する
と、まず加熱体７を発熱させて反応容器３内の温度を、
例えば約６００゜Ｃまで加熱すると共に、処理ガス導入
管４１からＮ2ガスを導入して、反応容器３内をＮ2ガス
雰囲気にしておく。次いでラダーボート１０に被処理体
であるウエハＷを搭載した後、ボートエレベータ２２を
上昇させ、図３に示したように、保温筒２１のフランジ
部２０が、反応容器３下端部のフランジ３１と密着する
位置までラダーボート１０を上昇させ、ウエハＷを反応
容器３内にロードさせる。
うに構成されており、次にその動作等について説明する
と、まず加熱体７を発熱させて反応容器３内の温度を、
例えば約６００゜Ｃまで加熱すると共に、処理ガス導入
管４１からＮ2ガスを導入して、反応容器３内をＮ2ガス
雰囲気にしておく。次いでラダーボート１０に被処理体
であるウエハＷを搭載した後、ボートエレベータ２２を
上昇させ、図３に示したように、保温筒２１のフランジ
部２０が、反応容器３下端部のフランジ３１と密着する
位置までラダーボート１０を上昇させ、ウエハＷを反応
容器３内にロードさせる。
【００２８】次いで応容器３内を所定の処理温度、例え
ば１０００゜Ｃにまで加熱し、そして処理ガス導入管４
１からＯ2（酸素）ガスを反応容器３内に導入すると共
に、排気管４２から排気しながら、反応容器３内を例え
ば常圧に維持して、そのまま所定時間熱処理を実施する
と、ウエハＷの表面に、所定厚のシリコン酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2）が形成されるのである。
ば１０００゜Ｃにまで加熱し、そして処理ガス導入管４
１からＯ2（酸素）ガスを反応容器３内に導入すると共
に、排気管４２から排気しながら、反応容器３内を例え
ば常圧に維持して、そのまま所定時間熱処理を実施する
と、ウエハＷの表面に、所定厚のシリコン酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2）が形成されるのである。
【００２９】ところで前記した予熱温度６００゜Ｃから
処理温度である１０００゜Ｃまで昇温させる場合、スル
ープットを向上させてバッチ処理の利点を活かした生産
性を高めるためには、昇温レートを高速で行う必要があ
る。この場合被処理体である３００mm径のウエハＷは、
従来の２００mm径のウエハよりもかなり大きいものであ
るから、従前の搭載ピッチのままでは、加熱体７からの
熱の入射量が、周縁部と中心部とでは、その差が極めて
大きくなり、その結果面内温度差が大きくなって、スリ
ップが発生してしまう。
処理温度である１０００゜Ｃまで昇温させる場合、スル
ープットを向上させてバッチ処理の利点を活かした生産
性を高めるためには、昇温レートを高速で行う必要があ
る。この場合被処理体である３００mm径のウエハＷは、
従来の２００mm径のウエハよりもかなり大きいものであ
るから、従前の搭載ピッチのままでは、加熱体７からの
熱の入射量が、周縁部と中心部とでは、その差が極めて
大きくなり、その結果面内温度差が大きくなって、スリ
ップが発生してしまう。
【００３０】この点、本実施例で使用したラダーボート
１０では、その搭載ピッチを既述の如く４０mmに設定し
てあるので、面内温度差を小さくしてスリップの発生を
防止することが可能である。
１０では、その搭載ピッチを既述の如く４０mmに設定し
てあるので、面内温度差を小さくしてスリップの発生を
防止することが可能である。
【００３１】発明者らが、実際にシミュレーションによ
って検証したところ、本実施例によって、６００゜Ｃか
ら１０００゜Ｃまで昇温させるにあたり、毎分１００゜
Ｃもの高速昇温で昇温させた際、９５０゜Ｃ通過時にお
けるウエハの面内温度差を１０゜Ｃに抑えることができ
た。かかる小さい面内温度差ではスリップは発生しない
と予想される。この点従来と比較するため、搭載ピッチ
を１０mmにして、同一の昇温レートで昇温させた場合、
９５０゜Ｃ通過時におけるウエハの面内温度差は、３０
゜Ｃにも達した。従って、前記のような高速昇温過程が
あっても、本実施例の方が、スリップの原因となる面内
温度差を小さく抑えられることが確認できた。
って検証したところ、本実施例によって、６００゜Ｃか
ら１０００゜Ｃまで昇温させるにあたり、毎分１００゜
Ｃもの高速昇温で昇温させた際、９５０゜Ｃ通過時にお
けるウエハの面内温度差を１０゜Ｃに抑えることができ
た。かかる小さい面内温度差ではスリップは発生しない
と予想される。この点従来と比較するため、搭載ピッチ
を１０mmにして、同一の昇温レートで昇温させた場合、
９５０゜Ｃ通過時におけるウエハの面内温度差は、３０
゜Ｃにも達した。従って、前記のような高速昇温過程が
あっても、本実施例の方が、スリップの原因となる面内
温度差を小さく抑えられることが確認できた。
【００３２】しかも枚葉方式と比較した場合、短時間酸
化（１０分）の場合であっても、枚葉方式の一般的なス
ループットを５分／１枚と仮定しても、本実施例におい
てラダーボート１０にウエハを８枚搭載すれば、生産性
は枚葉方式よりも本実施例の方が優れていることが確認
できた。もちろん当然のことながら、長時間酸化の場合
は、さらにその差が開き、本実施例の方が格段に生産性
が高くなる。従って、３００mmの大口径ウエハの熱処理
を、枚葉方式よりも生産性を高くしつつ、しかもスリッ
プを発生させることなくこれを実施することが可能であ
る。
化（１０分）の場合であっても、枚葉方式の一般的なス
ループットを５分／１枚と仮定しても、本実施例におい
てラダーボート１０にウエハを８枚搭載すれば、生産性
は枚葉方式よりも本実施例の方が優れていることが確認
できた。もちろん当然のことながら、長時間酸化の場合
は、さらにその差が開き、本実施例の方が格段に生産性
が高くなる。従って、３００mmの大口径ウエハの熱処理
を、枚葉方式よりも生産性を高くしつつ、しかもスリッ
プを発生させることなくこれを実施することが可能であ
る。
【００３３】なお前記実施例は、ウエハに対して酸化処
理、拡散処理を実施する常圧型の熱処理装置に適用した
例であったが、本発明は、減圧型の熱処理装置、例えば
減圧ＣＶＤ装置に対しても適用可能である。
理、拡散処理を実施する常圧型の熱処理装置に適用した
例であったが、本発明は、減圧型の熱処理装置、例えば
減圧ＣＶＤ装置に対しても適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】請求項１、２、３によれば、２５０mm以
上の大口径のウエハを熱処理する場合、複数のウエハを
搭載する搭載治具を用いたバッチ処理を採用しつつ、ス
リップを発生させない熱処理が可能である。そのうえ昇
温レートについても、毎分２０゜Ｃ以上の昇温過程があ
ってもスリップが発生しないので、スループットが良好
であり、枚葉方式よりも生産性が良好である。
上の大口径のウエハを熱処理する場合、複数のウエハを
搭載する搭載治具を用いたバッチ処理を採用しつつ、ス
リップを発生させない熱処理が可能である。そのうえ昇
温レートについても、毎分２０゜Ｃ以上の昇温過程があ
ってもスリップが発生しないので、スループットが良好
であり、枚葉方式よりも生産性が良好である。
【図１】シリコンの温度変化に伴う降伏せん断応力の変
化を示すグラフである。
化を示すグラフである。
【図２】本発明の実施例にかかる熱処理装置の概観を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図３】本発明の実施例にかかる熱処理装置の断面説明
図である。
図である。
【図４】図２の熱処理装置におけるラダーボートの載置
部材の側面拡大説明図である。
部材の側面拡大説明図である。
【図５】ラダーボートに使用可能な他の載置部材の概観
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
１ 熱処理装置 ２ 縦型炉 ３ 反応容器 ７ 加熱体 １０ ラダーボート １３、１４、１５ 支柱 １６、１７、１８ 載置部材 ４１ 処理ガス導入管 ４２ 排気管 Ｗ ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島津 知久 神奈川県津久井郡城山町町屋１丁目２番41 号 東京エレクトロン東北株式会社相模事 業所内
Claims (3)
- 【請求項１】 管状炉内に位置する略管状の反応容器
と、上下方向に複数の半導体ウエハを平行に搭載する搭
載治具とを有し、複数の半導体ウエハを搭載した状態の
搭載治具を前記反応容器内に納入して、所定の温度雰囲
気で前記半導体ウエハに対して熱処理を施す如く構成さ
れた熱処理装置において、前記半導体ウエハは直径２５
０mm以上の大きさ、前記所定の温度は６００゜Ｃ以上８
００゜Ｃ未満であって、前記管状炉によって前記所定温
度雰囲気に昇温させるまでの昇温過程に、毎分２０゜Ｃ
以上の昇温過程を有する如く構成され、前記半導体ウエ
ハの搭載治具における搭載ピッチは、１０〜４０mmに設
定されたことを特徴とする、熱処理装置。 - 【請求項２】 管状炉内に位置する略管状の反応容器
と、上下方向に複数の半導体ウエハを平行に搭載する搭
載治具とを有し、複数の半導体ウエハを搭載した状態の
搭載治具を前記反応容器内に納入して、所定の温度雰囲
気で前記半導体ウエハに対して熱処理を施す如く構成さ
れた熱処理装置において、前記半導体ウエハは直径２５
０mm以上の大きさ、前記所定の温度は８００゜Ｃ以上１
０００゜Ｃ未満であって、前記管状炉によって前記所定
温度雰囲気に昇温させるまでの昇温過程に、毎分２０゜
Ｃ以上の昇温過程を有する如く構成され、前記半導体ウ
エハの搭載治具における搭載ピッチは、２０〜８０mmに
設定されたことを特徴とする、熱処理装置。 - 【請求項３】 管状炉内に位置する略管状の反応容器
と、上下方向に複数の半導体ウエハを平行に搭載する搭
載治具とを有し、複数の半導体ウエハを搭載した状態の
搭載治具を前記反応容器内に納入して、所定の温度雰囲
気で前記半導体ウエハに対して熱処理を施す如く構成さ
れた熱処理装置において、前記半導体ウエハは直径２５
０mm以上の大きさ、前記所定の温度は１０００゜Ｃ以上
１１００゜Ｃ未満であって、前記管状炉によって前記所
定温度雰囲気に昇温させるまでの昇温過程に、毎分２０
゜Ｃ以上の昇温過程を有する如く構成され、前記半導体
ウエハの搭載治具における搭載ピッチは、３０〜１６０
mmに設定されたことを特徴とする、熱処理装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29058294A JPH08130192A (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 熱処理装置 |
| US08/549,163 US5775889A (en) | 1994-05-17 | 1995-10-27 | Heat treatment process for preventing slips in semiconductor wafers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29058294A JPH08130192A (ja) | 1994-10-31 | 1994-10-31 | 熱処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08130192A true JPH08130192A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=17757892
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29058294A Pending JPH08130192A (ja) | 1994-05-17 | 1994-10-31 | 熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08130192A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997032339A1 (en) * | 1996-02-29 | 1997-09-04 | Tokyo Electron Limited | Heat-treating boat for semiconductor wafer |
| JP2018011011A (ja) * | 2016-07-15 | 2018-01-18 | クアーズテック株式会社 | 縦型ウエハボート |
-
1994
- 1994-10-31 JP JP29058294A patent/JPH08130192A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997032339A1 (en) * | 1996-02-29 | 1997-09-04 | Tokyo Electron Limited | Heat-treating boat for semiconductor wafer |
| US6062853A (en) * | 1996-02-29 | 2000-05-16 | Tokyo Electron Limited | Heat-treating boat for semiconductor wafers |
| JP2018011011A (ja) * | 2016-07-15 | 2018-01-18 | クアーズテック株式会社 | 縦型ウエハボート |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030902 |