JPH09167774A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉内の温度分布の均一性を向上させた熱処理
装置を提供する。 【解決手段】 複数のヒータ８を熱源として備え、半導
体ウエハ５をバッチ方式で処理する熱処理装置１Ａにお
いて、複数のヒータ８のそれぞれの温度を個別に設定す
るためのバイアス設定回路１０にバイアス補正回路１１
を接続し、バイアス設定温度に対する炉内の実温補正を
可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程で
用いられる熱処理装置に関し、特に、ヒータを熱源に用
いて半導体ウエハをバッチ方式で処理する熱処理装置に
適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程で用いられるバッチ式の
熱処理装置は、石英製あるいは炭化珪素（ＳｉＣ）製の
治具（ボート）に複数枚の半導体ウエハを並べ、これを
炉の一端から炉内に挿入してウエハを加熱する構造にな
っている。しかし、このような構造では、ボートを出し
入れする毎に炉の挿入口側の温度が内部よりも下がるの
で、炉内の温度が不均一になり、炉の挿入口に近いウエ
ハと炉の奥のウエハとで熱履歴に差が生じる。

【０００３】これを防ぐために、従来のバッチ式熱処理
装置は、熱源（ヒータ）を複数のブロックに分割し、あ
らかじめそれぞれのヒータ毎に適正温度を設定できるよ
うにして炉内の温度の均一化を図っている。ヒータを複
数のブロックに分割したこの種のバッチ式熱処理装置に
ついては、特開昭６０−７９７２９号公報などに記載が
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のバッチ
式熱処理装置は、あらかじめヒータ毎に適正温度を設定
するための温度補正機能は備えているが、炉内の実際の
温度変化に対応して各ヒータの設定温度を補正する機能
までは持っていない。

【０００５】そのため、炉内の実温に応じた設定温度を
装置毎、使用状況毎に決める必要があり、装置の管理が
非常に煩雑なものとなっている。

【０００６】本発明の目的は、炉内の温度分布の均一性
を向上させた熱処理装置を提供することにある。

【０００７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、明細書の記述および添付図面から明らかにな
るであろう。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０００９】本発明の熱処理装置は、複数のヒータを熱
源として備え、半導体ウエハをバッチ方式で処理する熱
処理装置であって、前記複数のヒータのそれぞれの温度
を個別に設定するためのバイアス設定手段と、前記バイ
アス設定手段によって設定された温度を炉内の実温に応
じて補正するためのバイアス補正手段とを備えているも
のである。

【００１０】上記した本発明の熱処理装置によれば、バ
イアス設定手段によって設定された温度を炉内の実温に
応じて補正するバイアス補正手段を備えたことにより、
炉内の温度分布の均一性を向上させることが可能とな
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１２】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１である熱処理装置１Ａの要部を示す説明図であ
る。

【００１３】この熱処理装置１Ａは、半導体製造工程、
例えばゲート酸化膜形成後の熱処理、ＢＰＳＧ（Boron-
doped Phospho Silicate Glass) のような層間絶縁膜の
ガラスフロー、不純物イオン注入後の活性化および結晶
欠陥の回復、ＣＶＤ膜堆積後の緻密化、シリサイドや多
結晶シリコンアニール処理、メタルシンタ処理などで使
用されるバッチ式の熱処理装置であって、処理室を構成
する反応炉２を横向きに配置した横型方式を採用してい
る。

【００１４】反応炉２は、石英などの透明な耐熱材料か
らなり、その一端には反応炉２と同じ材料で構成された
開閉キャップ３が設けられている。この開閉キャップ３
は、その近傍に設けられた図示しない駆動モータなどに
よって開閉が行われるようになっている。また、反応炉
２の他端には炉内に反応ガスを供給するための配管４が
接続されている。単結晶シリコンからなる半導体ウエハ
５は、石英などの耐熱材料からなるウエハボート６に複
数枚が搭載され、上記開閉キャップ３を通じて反応炉２
に挿入される。

【００１５】反応炉２には、熱処理中における炉内の温
度を測定するための熱電対７が設けられている。

【００１６】本実施の形態の熱処理装置１Ａは、反応炉
２の外側に配置された複数のヒータ８によって半導体ウ
エハ５を加熱する構成になっている。これらのヒータ８
には反応炉２の内部を所望の温度に設定するための温度
設定回路９が接続されている。また、この温度設定回路
９にはヒータ８毎に適正なバイアス電圧を印加するため
のバイアス設定回路１０が接続されている。バイアス設
定回路１０は、反応炉２の一端に設けられた開閉キャッ
プ３を通じてウエハボート６を出し入れする際に炉内の
温度が不均一になることに起因して半導体ウエハ５の熱
履歴に差が生じるのを防ぐために、温度設定回路９によ
って設定された炉内の温度を補正する回路である。

【００１７】しかし、反応炉２の内部の実際の温度は、
装置毎、使用状況毎に異なるため、炉内の温度を均一に
するためには、ヒータ８に印加するバイアス電圧を装置
毎、使用状況毎に設定し直さなければならず、装置の管
理が非常に煩雑になる。

【００１８】そこで、本実施の形態では、バイアス設定
回路１０にこのバイアス設定回路１０とは独立したバイ
アス補正回路１１を接続することにより、あらかじめ測
定された炉内の実温に従ってヒータ８に印加するバイア
ス電圧を補正することができるようにした。

【００１９】このようにすると、ヒータ８に印加するバ
イアス電圧を装置や使用状況に応じてその都度設定し直
さなくとも、炉内の温度分布の均一性を確保することが
できるので、ウエハボート６に搭載された半導体ウエハ
５の熱履歴に差が生じるのを防止することができ、半導
体装置の製造歩留り、信頼性が向上する。

【００２０】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２である熱処理装置１Ｂの要部を示す説明図である。

【００２１】本実施の形態２の熱処理装置１Ｂは、バイ
アス設定回路１０内のバイアス抵抗に印加する電圧を可
変にするための電圧発生回路１２を備えている。これに
より、バイアス抵抗に印加する電圧を炉内の実温に従っ
て補正することができるので、前記実施の形態１の熱処
理装置１Ａと同様、ヒータ８に印加するバイアス電圧を
装置や使用状況に応じてその都度設定し直さなくとも、
炉内の温度分布の均一性を確保することが可能となる。

【００２２】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態１、２に限定されるものではなく、その要旨を
逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでも
ない。

【００２３】本発明は、処理室を構成する反応炉を縦方
向に配置した縦型方式のバッチ式熱処理装置に適用する
ことも可能である。

【００２４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００２５】本発明の熱処理装置によれば、バイアス設
定手段によって設定された温度を炉内の実温に応じて補
正するためのバイアス補正手段を備えていることによ
り、ヒータに印加するバイアス電圧を装置や使用状況に
応じてその都度設定し直さなくとも、炉内の温度分布の
均一性を確保することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１である熱処理装置の説明
図である。

【図２】本発明の実施の形態２である熱処理装置の説明
図である。

【符号の説明】

１Ａ 熱処理装置 １Ｂ 熱処理装置 ２ 反応炉 ３ 開閉キャップ ４ 配管 ５ 半導体ウエハ ６ ウエハボート ７ 熱電対 ８ ヒータ ９ 温度設定回路 １０ バイアス設定回路 １１ バイアス補正回路 １２ 電圧発生回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のヒータを熱源として備え、半導体
   ウエハをバッチ方式で処理する熱処理装置であって、前
   記複数のヒータのそれぞれの温度を個別に設定するため
   のバイアス設定手段と、前記バイアス設定手段によって
   設定された温度を炉内の実温に応じて補正するバイアス
   補正手段とを備えていることを特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の熱処理装置であって、前
   記バイアス設定手段がバイアス設定回路からなり、前記
   バイアス補正手段が前記バイアス設定回路から独立した
   バイアス補正回路からなることを特徴とする熱処理装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の熱処理装置であって、前
   記バイアス設定回路内のバイアス抵抗に印加される電圧
   を可変にする電圧発生回路を備えていることを特徴とす
   る熱処理装置。