JPH09293712A - 縦型熱処理装置 - Google Patents
縦型熱処理装置Info
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- JPH09293712A JPH09293712A JP10525096A JP10525096A JPH09293712A JP H09293712 A JPH09293712 A JP H09293712A JP 10525096 A JP10525096 A JP 10525096A JP 10525096 A JP10525096 A JP 10525096A JP H09293712 A JPH09293712 A JP H09293712A
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- furnace core
- pressure
- heating chamber
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Abstract
(57)【要約】
【課題】炉芯管の天板部が変形する。処理ガスの圧力に
よりこの変形を防止すると処理ガスの圧力が変動しウェ
ーハ上に形成される酸化膜等の厚さが不均一になる。 【解決手段】加熱室１及び炉芯管３に圧力検出器１２，
１３を設け、炉芯管３内の圧力を天板部が変形しない程
度に高める為に、処理ガス１５に混合する不活性ガス１
７の供給手段を設ける。圧力検出器からの出力により、
不活性ガス１７の流量と排気量調節弁１１の制御をコン
トローラ１９、排気量制御部２０で行う。
よりこの変形を防止すると処理ガスの圧力が変動しウェ
ーハ上に形成される酸化膜等の厚さが不均一になる。 【解決手段】加熱室１及び炉芯管３に圧力検出器１２，
１３を設け、炉芯管３内の圧力を天板部が変形しない程
度に高める為に、処理ガス１５に混合する不活性ガス１
７の供給手段を設ける。圧力検出器からの出力により、
不活性ガス１７の流量と排気量調節弁１１の制御をコン
トローラ１９、排気量制御部２０で行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は縦型熱処理装置に関
し、特に半導体ウェーハ（以下単にウェーハという）の
酸化・拡散等の工程で用いられる縦型熱処理装置に関す
る。
し、特に半導体ウェーハ（以下単にウェーハという）の
酸化・拡散等の工程で用いられる縦型熱処理装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の縦型熱処理装置は、図２に示すよ
うに、ヒータ２を有する加熱室１と、この加熱室１内に
設けられ、ボート５に載置されたウェーハ６を導入する
為の石英製の縦型炉芯管３と、この炉芯管３に一端が接
続され他端が処理ガス供給室１６に連なる外部燃焼室１
４に接続されたガス供給管９と、排気量調節弁１１を有
する排気管１０等から主に構成されている。ボート５は
炉芯管３の開口端を密閉するハッチ７上のボート受け４
に載置され、ボート搬送機構８により炉芯管３内に出し
入れされる。そして、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａｒ等の処理ガス１
５は、装置のコントローラ１９によりマスフローコント
ローラ（ＭＦＣ）を介して制御されて炉芯管３内に導入
され、その排気は排気量制御部２０に制御される排気量
調節弁１１により行なわれる。
うに、ヒータ２を有する加熱室１と、この加熱室１内に
設けられ、ボート５に載置されたウェーハ６を導入する
為の石英製の縦型炉芯管３と、この炉芯管３に一端が接
続され他端が処理ガス供給室１６に連なる外部燃焼室１
４に接続されたガス供給管９と、排気量調節弁１１を有
する排気管１０等から主に構成されている。ボート５は
炉芯管３の開口端を密閉するハッチ７上のボート受け４
に載置され、ボート搬送機構８により炉芯管３内に出し
入れされる。そして、Ｈ2 、Ｏ2 、Ａｒ等の処理ガス１
５は、装置のコントローラ１９によりマスフローコント
ローラ（ＭＦＣ）を介して制御されて炉芯管３内に導入
され、その排気は排気量制御部２０に制御される排気量
調節弁１１により行なわれる。
【０００３】ウェーハ６の酸化処理等では、炉芯管３内
を所定の熱処理よりも１００〜４００℃低い温度に保持
し、ボート５に載置したウェーハ６を不活性ガス雰囲気
中の炉芯管３内に挿入する。そしてヒータにより加熱
し、炉芯管３内を所定の温度に昇温したのち、処理ガス
１５を外部燃焼室１４を介して炉芯管３内に導入し、ウ
ェーハ６の酸化処理等を行なう。
を所定の熱処理よりも１００〜４００℃低い温度に保持
し、ボート５に載置したウェーハ６を不活性ガス雰囲気
中の炉芯管３内に挿入する。そしてヒータにより加熱
し、炉芯管３内を所定の温度に昇温したのち、処理ガス
１５を外部燃焼室１４を介して炉芯管３内に導入し、ウ
ェーハ６の酸化処理等を行なう。
【０００４】この従来の縦型熱処理装置では、炉芯管３
内の天板部を平板にすることでウェーハの有効処理能力
を向上させているが、熱処理温度が１１００℃以上にな
ると天板部自身の自重の為に天板部の変形が著しくな
る。これは石英の歪点が１１００℃前後である為であ
る。この対策としては、炉芯管３の天板部を半球状に形
成する方法が主に採用されている。
内の天板部を平板にすることでウェーハの有効処理能力
を向上させているが、熱処理温度が１１００℃以上にな
ると天板部自身の自重の為に天板部の変形が著しくな
る。これは石英の歪点が１１００℃前後である為であ
る。この対策としては、炉芯管３の天板部を半球状に形
成する方法が主に採用されている。
【０００５】又、石英製炉芯管の変形を防止する為に、
圧力差を利用する方法が横型熱処理装置で実施されてい
る（例えば実公平４−４０１６０号公報）。
圧力差を利用する方法が横型熱処理装置で実施されてい
る（例えば実公平４−４０１６０号公報）。
【０００６】この横型熱処理装置は、図３に示すように
構成されている。すなわち、機密構造の炉本体３０の両
側壁には貫通口が設けられ、この貫通口に石英製の炉芯
管３Ａが、セラミックファイバー等の耐熱弾性材を介し
てその両端を炉外に突出させて配置してある。炉芯管３
Ａの端部開口には、蓋部材３１が設けられ、この蓋部材
３１にガス供給管９Ａを接続してある。他端部には、排
気量調節弁１１Ａを有するガス排気管１０Ａが接続して
ある。
構成されている。すなわち、機密構造の炉本体３０の両
側壁には貫通口が設けられ、この貫通口に石英製の炉芯
管３Ａが、セラミックファイバー等の耐熱弾性材を介し
てその両端を炉外に突出させて配置してある。炉芯管３
Ａの端部開口には、蓋部材３１が設けられ、この蓋部材
３１にガス供給管９Ａを接続してある。他端部には、排
気量調節弁１１Ａを有するガス排気管１０Ａが接続して
ある。
【０００７】炉本体３０の加熱室１Ａ内には、炉芯管３
Ａを取り囲むようにヒータ２が配設されるとともに、加
熱室１Ａにヒータ２の酸化防止の保護ガス３２の供給
管、保護ガス排気量調節弁３４を備えた保護ガス排気管
３３及び圧力検出管３５が設けられている。
Ａを取り囲むようにヒータ２が配設されるとともに、加
熱室１Ａにヒータ２の酸化防止の保護ガス３２の供給
管、保護ガス排気量調節弁３４を備えた保護ガス排気管
３３及び圧力検出管３５が設けられている。
【０００８】そして、炉本体内の圧力検出管３５の一端
は、ガス排気管１０Ａの排気量調節弁１１Ａより上流側
に接続するとともに、その途中に差圧検出器３６が設け
られ、炉芯管３Ａ内の圧力と加熱室１Ａ内の圧力との圧
力差を検出するようになっている。
は、ガス排気管１０Ａの排気量調節弁１１Ａより上流側
に接続するとともに、その途中に差圧検出器３６が設け
られ、炉芯管３Ａ内の圧力と加熱室１Ａ内の圧力との圧
力差を検出するようになっている。
【０００９】この横型熱処理装置は、処理ガス及び保護
ガスの排気量調節弁１１Ａ，３４を開とし、炉芯管３Ａ
内に所定流量の処理ガス１５Ａをガス供給管９Ａから供
給し、かつ、加熱室１Ａ内に保護ガス用流量制御装置に
よって、所定流量の保護ガス３２を保護ガス供給管から
供給する。炉芯管３Ａ内の圧力と加熱室１Ａの圧力差を
差圧検出器３６により検出し、この差圧が１０ｍｍＡｑ
（９８Ｐａ）以内となるように、保護ガス排気調整弁３
４を調節した後、ヒータ２により加熱室１Ａ内を加熱す
るものである。
ガスの排気量調節弁１１Ａ，３４を開とし、炉芯管３Ａ
内に所定流量の処理ガス１５Ａをガス供給管９Ａから供
給し、かつ、加熱室１Ａ内に保護ガス用流量制御装置に
よって、所定流量の保護ガス３２を保護ガス供給管から
供給する。炉芯管３Ａ内の圧力と加熱室１Ａの圧力差を
差圧検出器３６により検出し、この差圧が１０ｍｍＡｑ
（９８Ｐａ）以内となるように、保護ガス排気調整弁３
４を調節した後、ヒータ２により加熱室１Ａ内を加熱す
るものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の縦型熱
処理装置は、熱処理温度が１１００℃以上になる場合は
石英製炉芯管の天板部が変形する。そしてこの変形を防
止する為に炉芯管の天板部を半球状にすると、ウェーハ
の有効処理領域が減少するという問題点がある。
処理装置は、熱処理温度が１１００℃以上になる場合は
石英製炉芯管の天板部が変形する。そしてこの変形を防
止する為に炉芯管の天板部を半球状にすると、ウェーハ
の有効処理領域が減少するという問題点がある。
【００１１】又、従来の横型熱処理装置のように、加熱
室を機密構造とし、加熱室と炉芯管内に導入する保護ガ
ス及び処理ガスの流量及び排気量の調整を行う方法で
は、大幅な改造により縦型熱処理装置が高価になると共
に、炉芯管内部の処理ガスの圧力が変動する為、ウェー
ハの酸化処理に使用する場合、ウェーハ上に形成される
酸化膜の厚さが変動するという問題点がある。
室を機密構造とし、加熱室と炉芯管内に導入する保護ガ
ス及び処理ガスの流量及び排気量の調整を行う方法で
は、大幅な改造により縦型熱処理装置が高価になると共
に、炉芯管内部の処理ガスの圧力が変動する為、ウェー
ハの酸化処理に使用する場合、ウェーハ上に形成される
酸化膜の厚さが変動するという問題点がある。
【００１２】本発明の目的は、大幅な改造をすることな
く、炉芯管の天板部の変形と炉芯管内に導入される処理
ガスの圧力（分圧）の変動を抑制できる縦型熱処理装置
を提供することにある。
く、炉芯管の天板部の変形と炉芯管内に導入される処理
ガスの圧力（分圧）の変動を抑制できる縦型熱処理装置
を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の縦型熱処理装置
は、ヒータを備えた加熱室と、この加熱室内に設けられ
ボートに載置された半導体ウェーハを挿入する為の密閉
可能な石英製縦型炉芯管と、この炉芯管に接続された処
理ガス供給管と排気管と、前記処理ガス供給管に接続さ
れた処理ガス供給手段と、前記排気管に接続された排気
量制御弁と、前記加熱室に接続された第１の圧力検出器
と、前記炉芯管に接続された第２の圧力検出器と、前記
炉芯管内の圧力を前記加熱室の圧力より所定圧だけ高く
する為に処理ガスと共に前記炉芯管内に導入する希釈用
の不活性ガス供給手段と、前記第１及び第２の圧力検出
器からの信号を入力し前記不活性ガスの供給量を制御す
る不活性ガス量制御手段とを含むことを特徴とするもの
である。
は、ヒータを備えた加熱室と、この加熱室内に設けられ
ボートに載置された半導体ウェーハを挿入する為の密閉
可能な石英製縦型炉芯管と、この炉芯管に接続された処
理ガス供給管と排気管と、前記処理ガス供給管に接続さ
れた処理ガス供給手段と、前記排気管に接続された排気
量制御弁と、前記加熱室に接続された第１の圧力検出器
と、前記炉芯管に接続された第２の圧力検出器と、前記
炉芯管内の圧力を前記加熱室の圧力より所定圧だけ高く
する為に処理ガスと共に前記炉芯管内に導入する希釈用
の不活性ガス供給手段と、前記第１及び第２の圧力検出
器からの信号を入力し前記不活性ガスの供給量を制御す
る不活性ガス量制御手段とを含むことを特徴とするもの
である。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。図１は本発明の実施の形態を説明する為の
縦型熱処理装置の断面図である。
て説明する。図１は本発明の実施の形態を説明する為の
縦型熱処理装置の断面図である。
【００１５】図１を参照すると縦型熱処理装置は、ヒー
タ２を備えた加熱室１と、この加熱室１内に設けられボ
ート５に載置されたウェーハ６を導入する為の密閉可能
な石英製縦型炉芯管３と、この炉芯管３に接続された処
理ガス供給管９及び排気管１０と、このガス供給管９に
接続され外部燃焼室１４、処理ガス供給室１６、コント
ローラ１９等からなる処理ガス供給手段と、排気管１０
に接続された排気量調節弁１１と、加熱室１に接続され
た第１の圧力検出器１２と、炉芯管３に接続された第２
の圧力検出器１３と、炉芯管３内の圧力を加熱室１の圧
力より高める為に処理ガス１５と共に不活性ガス１７を
炉芯管３内に導入する為のＭＦＣやコントローラ１９等
からなる不活性ガス供給手段と、第１及び第２の圧力検
出器１２，１３からの信号を入力し不活性ガス１７の供
給量を制御するメモリーや演算回路等からなる不活性ガ
ス流量設定部１８と、コントローラ１９に接続し、排気
量調節弁１１の開閉度を制御する排気量制御部２０とか
ら主に構成されている。以下ウェーハの酸化処理を例に
動作と共に説明する。
タ２を備えた加熱室１と、この加熱室１内に設けられボ
ート５に載置されたウェーハ６を導入する為の密閉可能
な石英製縦型炉芯管３と、この炉芯管３に接続された処
理ガス供給管９及び排気管１０と、このガス供給管９に
接続され外部燃焼室１４、処理ガス供給室１６、コント
ローラ１９等からなる処理ガス供給手段と、排気管１０
に接続された排気量調節弁１１と、加熱室１に接続され
た第１の圧力検出器１２と、炉芯管３に接続された第２
の圧力検出器１３と、炉芯管３内の圧力を加熱室１の圧
力より高める為に処理ガス１５と共に不活性ガス１７を
炉芯管３内に導入する為のＭＦＣやコントローラ１９等
からなる不活性ガス供給手段と、第１及び第２の圧力検
出器１２，１３からの信号を入力し不活性ガス１７の供
給量を制御するメモリーや演算回路等からなる不活性ガ
ス流量設定部１８と、コントローラ１９に接続し、排気
量調節弁１１の開閉度を制御する排気量制御部２０とか
ら主に構成されている。以下ウェーハの酸化処理を例に
動作と共に説明する。
【００１６】まず、ウェーハ６を載置したボート５をハ
ッチ７上のボート受け４にのせ、ボート搬送機構８によ
り炉芯管３内に挿入する。この時の炉芯管３内は、所定
の熱処理温度よりも１００〜４００℃低い温度に保持さ
れ、不活性ガス（Ａｒ又はＮ2 ）雰囲気となっている。
ッチ７上のボート受け４にのせ、ボート搬送機構８によ
り炉芯管３内に挿入する。この時の炉芯管３内は、所定
の熱処理温度よりも１００〜４００℃低い温度に保持さ
れ、不活性ガス（Ａｒ又はＮ2 ）雰囲気となっている。
【００１７】ボート５の挿入完了後、所定の圧力に制御
しながら、所定の熱処理温度までヒータ２により炉芯管
３の内部を加熱昇温する。加熱室１内の圧力と炉芯管３
内の圧力との差圧設定は、炉芯管３の天板部の自重を相
殺するように炉芯管３内部を加熱室１内部（ほぼ大気
圧）より高く設定される。例えば、石英の比重は約２．
２ｇ／ｃｍ3 であるので、板圧が４ｍｍの場合、差圧は
８６．３Ｐａ、板圧が５ｍｍの場合、差圧は１０７．９
Ｐａとしてコントローラ１９のメモリに設定される。昇
温完了後、外部燃焼装置１４を介して供給された処理ガ
ス１５は、希釈用の不活性ガス１７（例えば、Ｎ2 ，Ａ
ｒ等）と混合され、処理ガス供給管９を通り炉芯管３内
に供給され、炉芯管３内を通過後炉芯管３の下部に設置
された排気管１０より排出される。排出量は排気量調整
弁１１により制御される。
しながら、所定の熱処理温度までヒータ２により炉芯管
３の内部を加熱昇温する。加熱室１内の圧力と炉芯管３
内の圧力との差圧設定は、炉芯管３の天板部の自重を相
殺するように炉芯管３内部を加熱室１内部（ほぼ大気
圧）より高く設定される。例えば、石英の比重は約２．
２ｇ／ｃｍ3 であるので、板圧が４ｍｍの場合、差圧は
８６．３Ｐａ、板圧が５ｍｍの場合、差圧は１０７．９
Ｐａとしてコントローラ１９のメモリに設定される。昇
温完了後、外部燃焼装置１４を介して供給された処理ガ
ス１５は、希釈用の不活性ガス１７（例えば、Ｎ2 ，Ａ
ｒ等）と混合され、処理ガス供給管９を通り炉芯管３内
に供給され、炉芯管３内を通過後炉芯管３の下部に設置
された排気管１０より排出される。排出量は排気量調整
弁１１により制御される。
【００１８】希釈用の不活性ガスの流量は、加熱室１内
の第１の圧力検出器１２の出力により測定された圧力と
装置コントローラ１９に設定された差圧により、炉芯管
３内の処理ガス１５の分圧が変化しないように決定され
る。例えば、加熱室１内の圧力が１０１３ヘクトＰａ、
処理ガス１５の総流量が１０ＳＬＭ、差圧設定が８６．
３Ｐａでは、不活性ガス１７の流量は、８．５ＳＣＣＭ
に自動設定される。そして、炉芯管３内部の圧力は、設
定された圧力になるように、第２の圧力検出器１３によ
り設定された圧力信号によりコントトーラ１９、排気量
制御部２０により制御される排気量調節弁１１の開閉に
よって調節される。
の第１の圧力検出器１２の出力により測定された圧力と
装置コントローラ１９に設定された差圧により、炉芯管
３内の処理ガス１５の分圧が変化しないように決定され
る。例えば、加熱室１内の圧力が１０１３ヘクトＰａ、
処理ガス１５の総流量が１０ＳＬＭ、差圧設定が８６．
３Ｐａでは、不活性ガス１７の流量は、８．５ＳＣＣＭ
に自動設定される。そして、炉芯管３内部の圧力は、設
定された圧力になるように、第２の圧力検出器１３によ
り設定された圧力信号によりコントトーラ１９、排気量
制御部２０により制御される排気量調節弁１１の開閉に
よって調節される。
【００１９】このように構成された本発明によれば、加
熱室１内と炉芯管３内の圧力差に応じて希釈用の不活性
ガスの流量を制御できる為、炉芯管の天板部の変形を防
止できると共に、炉芯管内部の処理ガスの分圧を一定に
することができる。この為、ウェーハの酸化等に使用す
る場合、ウェーハ上に形成される酸化膜圧の変動を小さ
くすることができる。
熱室１内と炉芯管３内の圧力差に応じて希釈用の不活性
ガスの流量を制御できる為、炉芯管の天板部の変形を防
止できると共に、炉芯管内部の処理ガスの分圧を一定に
することができる。この為、ウェーハの酸化等に使用す
る場合、ウェーハ上に形成される酸化膜圧の変動を小さ
くすることができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、加熱室と
炉芯管に圧力検出器を、そして炉芯管内の圧力を高める
為に処理ガスに混合する不活性ガス供給手段とを設ける
ことにより、装置を大幅に改造することなく炉芯管の天
板部の変形を防止できると共に、炉芯管内に導入される
処理ガスの分圧の変動を抑制できるという効果がある。
炉芯管に圧力検出器を、そして炉芯管内の圧力を高める
為に処理ガスに混合する不活性ガス供給手段とを設ける
ことにより、装置を大幅に改造することなく炉芯管の天
板部の変形を防止できると共に、炉芯管内に導入される
処理ガスの分圧の変動を抑制できるという効果がある。
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態を説明する為の縦型熱処理
装置の断面図。
装置の断面図。
【図２】従来の縦型熱処理装置の断面図。
【図３】従来の横型熱処理装置の断面図。
１ 加熱室 ２ ヒータ ３ 炉芯管 ４ ボート受け ５ ボート ６ ウェーハ ７ ハッチ ８ ボート搬送機構 ９ ガス供給管 １０ 排気管 １１ 排気量調節弁 １２ 第１の圧力検出器 １３ 第２の圧力検出器 １４ 外部燃焼室 １５ 処理ガス １６ 処理ガス供給室 １７ 不活性ガス １８ 不活性ガス流量設定部 １９ コントローラ ２０ 排気量制御部
Claims (1)
- 【請求項１】 ヒータを備えた加熱室と、この加熱室内
に設けられボートに載置された半導体ウェーハを挿入す
る為の密閉可能な石英製縦型炉芯管と、この炉芯管に接
続された処理ガス供給管と排気管と、前記処理ガス供給
管に接続された処理ガス供給手段と、前記排気管に接続
された排気量制御弁と、前記加熱室に接続された第１の
圧力検出器と、前記炉芯管に接続された第２の圧力検出
器と、前記炉芯管内の圧力を前記加熱室の圧力より所定
圧だけ高くする為に処理ガスと共に前記炉芯管内に導入
する希釈用の不活性ガス供給手段と、前記第１及び第２
の圧力検出器からの信号を入力し前記不活性ガスの供給
量を制御する不活性ガス量制御手段とを含むことを特徴
とする縦型熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08105250A JP3075173B2 (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 縦型熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08105250A JP3075173B2 (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 縦型熱処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09293712A true JPH09293712A (ja) | 1997-11-11 |
| JP3075173B2 JP3075173B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=14402415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08105250A Expired - Lifetime JP3075173B2 (ja) | 1996-04-25 | 1996-04-25 | 縦型熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3075173B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114300386A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-08 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 一种反应腔室尾气压力控制装置及半导体工艺设备 |
-
1996
- 1996-04-25 JP JP08105250A patent/JP3075173B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114300386A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-08 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 一种反应腔室尾气压力控制装置及半导体工艺设备 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3075173B2 (ja) | 2000-08-07 |
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