JP2001196364A - Method and device for heat treatment - Google Patents
Method and device for heat treatmentInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理方法及び熱
処理装置に関し、特に被処理体に均一な膜厚の薄膜を形
成する熱処理方法及び熱処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment method and a heat treatment apparatus, and more particularly, to a heat treatment method and a heat treatment apparatus for forming a thin film having a uniform thickness on an object to be processed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、例え
ばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理によっ
て、被処理体に薄膜を形成することが行われている。被
処理体、例えば半導体ウエハに薄膜を形成する工程で
は、例えば、図４に示すような熱処理装置が用いられて
いる。図４に示す熱処理装置５１を用いた薄膜の形成は
以下のようにして行われる。2. Description of the Related Art In a process of manufacturing a semiconductor device, a thin film is formed on an object to be processed by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) process. In the process of forming a thin film on an object to be processed, for example, a semiconductor wafer, for example, a heat treatment apparatus as shown in FIG. 4 is used. The formation of a thin film using the heat treatment apparatus 51 shown in FIG. 4 is performed as follows.
【０００３】まず、内管５２ａ及び外管５２ｂからなる
二重管構造の反応管５２をヒータ５３により所定の温度
に加熱する。次に、複数枚の半導体ウエハ５４を収容す
るウエハボート５５を反応管５２（内管５２ａ）内にロ
ードする。続いて、排気ポート５６から反応管５２内の
ガスを排出し、反応管５２内を所定の圧力に減圧する。
反応管５２内が所定の圧力に減圧されると、ガス供給管
５７から内管５２ａ内に反応ガスを供給する。そして、
半導体ウエハ５４の表面に反応ガスが供給され、半導体
ウエハ５４上に薄膜が形成される。[0003] First, a reaction tube 52 having a double tube structure including an inner tube 52a and an outer tube 52b is heated to a predetermined temperature by a heater 53. Next, a wafer boat 55 accommodating a plurality of semiconductor wafers 54 is loaded into the reaction tube 52 (the inner tube 52a). Subsequently, the gas in the reaction tube 52 is exhausted from the exhaust port 56, and the pressure inside the reaction tube 52 is reduced to a predetermined pressure.
When the pressure in the reaction tube 52 is reduced to a predetermined pressure, a reaction gas is supplied from the gas supply tube 57 into the inner tube 52a. And
A reactive gas is supplied to the surface of the semiconductor wafer 54 to form a thin film on the semiconductor wafer 54.
【０００４】半導体ウエハに薄膜を形成する工程では、
半導体ウエハ５４上に均一な膜厚の薄膜を形成すること
が重要になる。一般に、薄膜の均一性を向上するために
は、反応管５２内の圧力を低圧にすることが好ましい。In the process of forming a thin film on a semiconductor wafer,
It is important to form a thin film having a uniform thickness on the semiconductor wafer 54. Generally, in order to improve the uniformity of the thin film, it is preferable to reduce the pressure in the reaction tube 52.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反応管
５２内の圧力を低圧にするためには、反応管５２内に供
給する反応ガスの流量を減少させる必要があり、成膜工
程の効率が悪くなるという問題があった。これは、反応
管５２内での排気コンダクタンスの影響によるものであ
り、この排気コンダクタンスを改善できれば、反応ガス
の流量を減少させることなく、反応管５２内の圧力を低
圧に維持することができる。However, in order to reduce the pressure in the reaction tube 52, it is necessary to reduce the flow rate of the reaction gas supplied into the reaction tube 52, and the efficiency of the film forming process is low. There was a problem of becoming. This is due to the influence of the exhaust conductance in the reaction tube 52. If the exhaust conductance can be improved, the pressure in the reaction tube 52 can be maintained at a low pressure without reducing the flow rate of the reaction gas.
【０００６】図４に示す熱処理装置５１の場合、反応ガ
スは、反応管５２内において、内管５２ａの内壁と半導
体ウエハ５４の側面との間を下から上方向に流れ、さら
に内管５２ａの上端にて折り返し、そして内管５２ａの
外壁と外管５２ｂの内壁との間を下方向に流れて排気ポ
ート５６から排気される。反応管５２内の排気コンダク
タンスを改善するためには、内管５２ａの内壁と半導体
ウエハ５４の側面とのクリアランス、及び内管５２ａの
外壁と外管５２ｂの内壁とのクリアランスを大きくする
必要がある。しかし、これでは反応管５２を大型化しな
ければならないという新たな問題が生じてしまう。[0006] In the case of the heat treatment apparatus 51 shown in FIG. 4, the reaction gas flows upward from below between the inner wall of the inner tube 52 a and the side surface of the semiconductor wafer 54 in the reaction tube 52. It is turned back at the upper end, and flows downward between the outer wall of the inner pipe 52a and the inner wall of the outer pipe 52b to be exhausted from the exhaust port 56. In order to improve the exhaust conductance in the reaction tube 52, it is necessary to increase the clearance between the inner wall of the inner tube 52a and the side surface of the semiconductor wafer 54 and the clearance between the outer wall of the inner tube 52a and the inner wall of the outer tube 52b. . However, this causes a new problem that the size of the reaction tube 52 must be increased.
【０００７】また、半導体ウエハ５４上に高誘電体膜、
例えば酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）膜を形成する場合、
反応ガスには、例えばペンタエトキシタンタル（Ｔａ
（ＯＣ ２Ｈ５）５）が用いられる。反応ガスがペンタエ
トキシタンタルのような高分子の場合、熱分解によっ
て、例えばエトキシ基（ＯＣ２Ｈ５）が１つ外れたよう
な中間生成物（例えば、Ｔａ（ＯＣ２Ｈ５）４）を生成
し、この中間生成物が逐次分解（高次反応）して、最終
的に酸化タンタルを生成する。そして、生成された酸化
タンタルが半導体ウエハ５４上に堆積して、半導体ウエ
ハ５４上に酸化タンタル膜が形成される。A high dielectric film is formed on the semiconductor wafer 54.
For example, tantalum oxide (Ta2O5) When forming a film,
As the reaction gas, for example, pentaethoxy tantalum (Ta
(OC 2H5)5) Is used. The reaction gas is pentae
For polymers such as toxic tantalum, thermal decomposition
For example, an ethoxy group (OC2H5) Seems to have missed one
Intermediates such as Ta (OC2H5)4)Generate a
This intermediate product is sequentially decomposed (higher order reaction)
Produces tantalum oxide. And the generated oxidation
Tantalum is deposited on the semiconductor wafer 54 to form a semiconductor wafer.
A tantalum oxide film is formed on c.
【０００８】一般に、熱分解反応によって生成される中
間生成物は、分子量が大きく、反応管５２内で拡散しに
くい。このため、半導体ウエハ５４上に中間生成物が堆
積して薄膜が形成されると、薄膜の面内の膜厚分布を均
一に制御することが困難になるという問題があった。Generally, an intermediate product produced by a thermal decomposition reaction has a large molecular weight and is hardly diffused in the reaction tube 52. For this reason, when an intermediate product is deposited on the semiconductor wafer 54 to form a thin film, it is difficult to uniformly control the in-plane film thickness distribution of the thin film.
【０００９】さらに、中間生成物にはエトキシ基が含ま
れるので、半導体ウエハ５４上に中間生成物が堆積して
形成された薄膜中には、カーボン（Ｃ）が混入する可能
性が大きくなる。薄膜中にカーボンが混入する（薄膜に
カーボンの汚染がある）と、リーク電流発生の原因とな
り、耐絶縁性が低下してしまうという問題があった。Further, since the intermediate product contains an ethoxy group, the possibility that carbon (C) is mixed in the thin film formed by depositing the intermediate product on the semiconductor wafer 54 is increased. When carbon is mixed in the thin film (the carbon is contaminated in the thin film), there is a problem that a leak current is generated and insulation resistance is reduced.
【００１０】ところで、以前に公開された特開平５−１
０９６２６号公報には、ガス供給ノズル先端をインナー
炉心管の長さ方向中央の内壁付近に設けると共に、イン
ナー炉心管の下方のマニホールドに排気口を設けること
により、インナー炉心管内のガス濃度の差が小さくな
り、均一に成膜できる旨が開示されている。しかし、特
開平５−１０９６２６号公報では、従来の排気口とは別
の新たな排気口をマニホールドに設けているので、熱処
理装置の構造が複雑になってしまう。また、マニホール
ドは、一般にステンレス鋼（ＳＵＳ）で形成されてお
り、インナー炉心管の下方の位置に排気口を形成するこ
とはマニホールドの製造コストが高くなる。さらに、特
開平５−１０９６２６号公報では、単に反応ガスの移動
距離を短くして反応ガス濃度の差を小さくしたものであ
り、例えば前述のような熱分解反応によって中間生成物
が発生する反応ガスを用いると、熱分解反応により発生
する中間生成物が半導体ウエハ５４上に堆積してしま
う。これでは、形成された薄膜の面内の膜厚分布を均一
に制御することが困難になってしまう。By the way, Japanese Patent Laid-Open No. 5-1 previously disclosed.
No. 09626 discloses that the gas supply nozzle tip is provided near the inner wall at the center in the longitudinal direction of the inner core tube and an exhaust port is provided in a manifold below the inner core tube to reduce the difference in gas concentration in the inner core tube. It is disclosed that the film becomes smaller and can be uniformly formed. However, in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 5-109626, a new exhaust port different from the conventional exhaust port is provided in the manifold, so that the structure of the heat treatment apparatus becomes complicated. Further, the manifold is generally formed of stainless steel (SUS), and forming an exhaust port at a position below the inner core tube increases the manufacturing cost of the manifold. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-109626, the difference in the reaction gas concentration is reduced by simply shortening the moving distance of the reaction gas. For example, a reaction gas in which an intermediate product is generated by the above-mentioned thermal decomposition reaction is described. When the is used, an intermediate product generated by the thermal decomposition reaction is deposited on the semiconductor wafer 54. This makes it difficult to uniformly control the in-plane film thickness distribution of the formed thin film.
【００１１】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、被処理体に均一な熱処理を行うことができる熱
処理方法及び熱処理装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、被処理体に均一な薄膜を形成すること
ができる熱処理方法及び熱処理装置を提供することを目
的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a heat treatment method and a heat treatment apparatus capable of performing a uniform heat treatment on an object to be processed.
Another object of the present invention is to provide a heat treatment method and a heat treatment apparatus capable of forming a uniform thin film on a target object.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の第１の観点にかかる熱処理方法は、被処
理体を処理する処理領域を有すると共に、該処理領域に
隣接する非処理領域を有する内管と、該内管を覆うよう
に形成された外管とから構成された反応室を加熱し、前
記非処理領域に配置されたガス供給管から前記処理領域
内に反応ガスを供給して前記被処理体を熱処理する熱処
理方法であって、前記反応ガスにおける熱処理に寄与す
る処理成分を前記ガス供給管から前記処理領域に供給す
ると共に、前記反応ガスにおける熱処理に寄与しない非
処理成分を前記非処理領域に位置する前記内管に設けら
れた開口部を介して前記反応室外に排気する、ことを特
徴とする。In order to achieve the above object, a heat treatment method according to a first aspect of the present invention has a processing region for processing an object to be processed and a non-processing region adjacent to the processing region. Heating a reaction chamber composed of an inner pipe having an inner pipe and an outer pipe formed so as to cover the inner pipe, and supplying a reaction gas into the processing area from a gas supply pipe arranged in the non-processing area. A heat treatment method for heat-treating the object to be processed, wherein a treatment component contributing to heat treatment in the reaction gas is supplied from the gas supply pipe to the treatment region, and a non-treatment component not contributing to heat treatment in the reaction gas. Is exhausted out of the reaction chamber through an opening provided in the inner tube located in the non-processing region.
【００１３】この構成では、非処理領域に配置されたガ
ス供給管から供給された反応ガスの内、熱処理に寄与す
る処理成分が処理領域に供給されて被処理体を熱処理す
る。また、熱処理に寄与しない非処理成分は、開口部を
介して反応室外に排気され、処理領域に供給されにくく
なる。このため、被処理体に均一な熱処理を行うことが
できる。In this configuration, of the reaction gas supplied from the gas supply pipe disposed in the non-processing region, a processing component contributing to the heat treatment is supplied to the processing region to heat-treat the object. In addition, non-processing components that do not contribute to the heat treatment are exhausted to the outside of the reaction chamber through the opening, and are not easily supplied to the processing region. Therefore, a uniform heat treatment can be performed on the object.
【００１４】前記反応ガスは、例えば少なくとも２次プ
ロセスからなる高次の熱分解反応により高次中間生成物
を生成する。そして、前記処理成分が前記高次中間生成
物から構成され、前記非処理成分が前記熱分解反応によ
り生成された低次中間生成物から構成されると、低次中
間生成物が反応室外に排気されて、処理領域に供給され
にくくなる。このため、被処理体に均一な薄膜を形成す
ることができる。The reaction gas produces a higher intermediate product by a higher thermal decomposition reaction, for example, comprising at least a secondary process. When the processing component is composed of the higher intermediate product and the non-processing component is composed of a lower intermediate product generated by the thermal decomposition reaction, the lower intermediate product is exhausted outside the reaction chamber. As a result, it becomes difficult to be supplied to the processing area. Therefore, a uniform thin film can be formed on the object.
【００１５】前記非処理領域は、前記処理領域の下方側
に位置することが好ましい。熱分解反応によって生成さ
れる中間生成物は、分子量が大きく、処理領域の下方に
移動しやすく、開口部を介して反応室外に排気されやす
くなるためである。It is preferable that the non-processing area is located below the processing area. This is because the intermediate product generated by the thermal decomposition reaction has a large molecular weight, easily moves below the treatment region, and is easily exhausted to the outside of the reaction chamber through the opening.
【００１６】前記反応ガスを、前記ガス供給管の先端近
傍に設けられた加熱部により、さらに加熱すると、反応
ガスの熱分解反応が促進され、非処理成分（例えば中間
生成物）の量が減少する。前記反応ガスは、例えば有機
タンタルから構成されている。When the reaction gas is further heated by a heating unit provided near the tip of the gas supply pipe, the thermal decomposition reaction of the reaction gas is promoted, and the amount of non-processed components (for example, intermediate products) is reduced. I do. The reaction gas is composed of, for example, organic tantalum.
【００１７】この発明の第２の観点にかかる熱処理装置
は、被処理体を処理する処理領域を有すると共に、該処
理領域に隣接する非処理領域を有する内管と、該内管を
覆うように形成された外管とから構成される反応室と、
前記反応室内を加熱するヒータと、前記内管内に反応ガ
スを供給するガス供給管と、前記反応室内のガスを排気
する排気管と、前記非処理領域に位置する前記内管の側
壁に設けられ、前記内管内の空間と該内管と前記外管と
の間に形成される空間とを連通する少なくとも１つの開
口部と、を備える、ことを特徴とする。A heat treatment apparatus according to a second aspect of the present invention has a processing region for processing an object to be processed, an inner tube having a non-processing region adjacent to the processing region, and an inner tube for covering the inner tube. A reaction chamber composed of a formed outer tube,
A heater for heating the reaction chamber, a gas supply pipe for supplying a reaction gas into the inner pipe, an exhaust pipe for exhausting the gas in the reaction chamber, and a side wall of the inner pipe located in the non-processing region. , And at least one opening communicating with a space in the inner tube and a space formed between the inner tube and the outer tube.
【００１８】この構成では、反応ガスは、ガス供給管か
ら内管内の処理領域に供給され被処理体を熱処理する。
また、内管内のガスの一部が開口部を介して反応室外に
排気され、反応室内の排気コンダクタンスが改善され
る。このため、反応ガスの流量を減少させることなく、
反応室内の圧力を低圧に維持しやすくなり、被処理体に
均一な熱処理を行うことができる。In this configuration, the reaction gas is supplied from the gas supply pipe to the processing region in the inner pipe, and heat-treats the object to be processed.
Further, a part of the gas in the inner tube is exhausted to the outside of the reaction chamber through the opening, and the exhaust conductance in the reaction chamber is improved. Therefore, without reducing the flow rate of the reaction gas,
The pressure in the reaction chamber can be easily maintained at a low pressure, and uniform heat treatment can be performed on the object.
【００１９】前記反応ガスにおける熱処理に寄与する処
理成分を前記ガス供給管から前記処理領域に供給すると
共に、前記反応ガスにおける熱処理に寄与しない非処理
成分を前記開口部を介して前記排気管に排気するよう
に、前記内管内のガスの流れを制御する制御部をさらに
備えると、非処理領域に配置されたガス供給管から供給
された反応ガスの内、熱処理に寄与する処理成分が処理
領域に供給されて被処理体を熱処理する。また、熱処理
に寄与しない非処理成分は、開口部を介して反応室外に
排気され、処理領域に供給されにくくなる。このため、
被処理体に均一な薄膜を形成することができる。A processing component of the reaction gas that contributes to heat treatment is supplied from the gas supply pipe to the processing region, and a non-processing component of the reaction gas that does not contribute to heat treatment is exhausted to the exhaust pipe through the opening. As described above, when a control unit that controls the flow of gas in the inner pipe is further provided, of the reaction gas supplied from the gas supply pipe arranged in the non-processing area, a processing component contributing to heat treatment is supplied to the processing area. The supplied object is heat-treated. In addition, non-processing components that do not contribute to the heat treatment are exhausted to the outside of the reaction chamber through the opening, and are not easily supplied to the processing region. For this reason,
A uniform thin film can be formed on an object to be processed.
【００２０】前記非処理領域は、前記処理領域の下方側
に位置することが好ましい。熱分解反応によって生成さ
れる中間生成物は、分子量が大きく、処理領域の下方に
移動しやすく、開口部を介して反応室外に排気されやす
くなるためである。例えば、前記ガス供給管は、その先
端が前記内管の高さの１／４より低い位置となるように
配置されることが好ましい。また、前記開口部は、前記
内管の高さの１／４より低い位置に設けられていること
が好ましい。例えば、前記開口部は、前記内管の下端に
形成された切欠部から構成することが好ましい。Preferably, the non-processing area is located below the processing area. This is because the intermediate product generated by the thermal decomposition reaction has a large molecular weight, easily moves below the treatment region, and is easily exhausted to the outside of the reaction chamber through the opening. For example, it is preferable that the gas supply pipe is arranged such that the tip thereof is located at a position lower than １ ／ of the height of the inner pipe. Further, it is preferable that the opening is provided at a position lower than 1/4 of the height of the inner tube. For example, it is preferable that the opening is formed of a cutout formed at a lower end of the inner tube.
【００２１】前記ガス供給管の先端近傍には、該ガス供
給管から供給された反応ガスを加熱する加熱部がさらに
設けられていると、反応ガスの熱分解反応が促進され、
非処理成分（例えば中間生成物）の量が減少する。If a heating section for heating the reaction gas supplied from the gas supply pipe is further provided near the tip of the gas supply pipe, the thermal decomposition reaction of the reaction gas is promoted,
The amount of unprocessed components (eg, intermediate products) is reduced.
【００２２】前記非処理領域において、前記開口部を、
前記ガス供給管と対向する位置に設けると、非処理成分
（例えば中間生成物）が反応室外に排気されやすくな
る。前記開口部を、前記内管と前記外管との間に形成さ
れる空間の流路の断面積より小さく形成することが好ま
しい。In the non-processing region, the opening is
When provided at a position facing the gas supply pipe, non-process components (for example, intermediate products) are easily exhausted to the outside of the reaction chamber. It is preferable that the opening is formed to be smaller than a cross-sectional area of a flow path of a space formed between the inner pipe and the outer pipe.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態にかか
る熱処理方法及び熱処理装置を、図１に示すバッチ式縦
型熱処理装置を用いて、半導体ウエハ（被処理体）上に
酸化タンタル膜を形成する場合を例に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A heat treatment method and a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to a batch type vertical heat treatment apparatus shown in FIG. The case of forming is described as an example.
【００２４】図１に示すように、熱処理装置１は、長手
方向が垂直方向に向けられた略円筒状の反応管（反応
室）２を備えている。反応管２は、略円筒状の内管３
と、内管３を覆うと共に内管３と一定の間隔を有するよ
うに形成された有天井の外管４とから構成された二重管
構造を有する。内管３及び外管４は、耐熱材料、例えば
石英により形成されている。As shown in FIG. 1, the heat treatment apparatus 1 includes a substantially cylindrical reaction tube (reaction chamber) 2 whose longitudinal direction is directed vertically. The reaction tube 2 has a substantially cylindrical inner tube 3.
And an outer tube 4 having a ceiling and formed so as to cover the inner tube 3 and to have a certain distance from the inner tube 3. The inner tube 3 and the outer tube 4 are formed of a heat-resistant material, for example, quartz.
【００２５】内管３の下部には、内管３を貫通する、少
なくとも一つの開口部３ａが形成されている。本実施の
形態では、一つの開口部３ａが形成されている。開口部
３ａは、内管３内の空間Ｓ１と、内管３と外管４との間
に形成された環状の空間Ｓ２とを連通するように形成さ
れている。開口部３ａは、反応管２内の排気コンダクタ
ンスを改善すると共に、反応ガスが内管３の上部に供給
されるような所定の面積、例えば１ｃｍ２〜２００ｃｍ
２の面積となるように形成されている。この開口部３ａ
は、内管３と外管４との間に形成された空間Ｓ２の流路
の断面積（図１において水平方向の断面積）より小さく
形成されることが好ましく、本実施の形態では、この空
間Ｓ２の流路の断面積より小さく形成されている。ま
た、開口部３ａの位置（高さ）は、内管３の下部、例え
ば内管３の高さの１／４より低い位置に設けることが好
ましい。At the lower part of the inner tube 3, at least one opening 3a penetrating the inner tube 3 is formed. In the present embodiment, one opening 3a is formed. The opening 3a is formed so as to communicate a space S1 in the inner tube 3 with an annular space S2 formed between the inner tube 3 and the outer tube 4. The opening 3 a improves the exhaust conductance in the reaction tube 2, and has a predetermined area such that the reaction gas is supplied to the upper portion of the inner tube 3, for example, 1 cm 2 to 200 cm.
2 are formed. This opening 3a
Is preferably smaller than the cross-sectional area (cross-sectional area in the horizontal direction in FIG. 1) of the flow path of the space S2 formed between the inner pipe 3 and the outer pipe 4. In the present embodiment, It is formed smaller than the cross-sectional area of the flow path in the space S2. Further, the position (height) of the opening 3a is preferably provided at a lower portion of the inner tube 3, for example, at a position lower than １ ／ of the height of the inner tube 3.
【００２６】外管４の下方には、筒状に形成されたステ
ンレス鋼（ＳＵＳ）からなるマニホールド５が配置され
ている。マニホールド５は、外管４の下端と気密に接続
されている。また、内管３は、マニホールド５の内壁か
ら突出すると共に、マニホールド５と一体に形成された
支持リング６に支持されている。Below the outer tube 4, a manifold 5 made of stainless steel (SUS) formed in a cylindrical shape is arranged. The manifold 5 is airtightly connected to the lower end of the outer tube 4. The inner pipe 3 projects from the inner wall of the manifold 5 and is supported by a support ring 6 formed integrally with the manifold 5.
【００２７】マニホールド５の下方には蓋体７が配置さ
れ、ボートエレベータ８により蓋体７は上下動可能に構
成されている。そして、ボートエレベータ８により蓋体
７が上昇すると、マニホールド５の下方側が閉鎖され
る。A lid 7 is arranged below the manifold 5, and the lid 7 is configured to be vertically movable by a boat elevator 8. When the lid 7 is lifted by the boat elevator 8, the lower side of the manifold 5 is closed.
【００２８】蓋体７には、例えば石英からなるウエハボ
ート９が載置されている。ウエハボート９には、被処理
体、例えば半導体ウエハ１０が垂直方向に所定の間隔を
おいて複数枚収容されている。ウエハボート９に収容さ
れた半導体ウエハ１０は、ウエハボート９が内管３内に
挿入されることにより、反応管２の内部に配置されるこ
ととなり、この半導体ウエハ１０の配置領域が反応管２
における処理領域３ｂを構成している。また、処理領域
３ｂに隣接したその下方側が非処理領域３ｃを構成して
いる。A wafer boat 9 made of, for example, quartz is placed on the lid 7. The wafer boat 9 contains a plurality of objects to be processed, for example, semiconductor wafers 10 at predetermined intervals in the vertical direction. The semiconductor wafer 10 accommodated in the wafer boat 9 is arranged inside the reaction tube 2 by inserting the wafer boat 9 into the inner tube 3.
Constitute the processing area 3b. The lower side adjacent to the processing area 3b constitutes the non-processing area 3c.
【００２９】反応管２の周囲には、反応管２を取り囲む
ように断熱体１１が設けられ、その内壁面には、反応管
２内を加熱して、所定の温度に維持する、例えば抵抗発
熱体からなる昇温用ヒータ１２が設けられている。A heat insulator 11 is provided around the reaction tube 2 so as to surround the reaction tube 2, and on the inner wall surface, the inside of the reaction tube 2 is heated to maintain a predetermined temperature, for example, resistance heating. A heating heater 12 made of a body is provided.
【００３０】マニホールド５の側面には、ガス供給管１
３が挿通されている。ガス供給管１３は、支持リング６
より下方（内管３の下方）のマニホールド５の側面から
挿通され、その先端が内管３（上方）に向けて曲折りさ
れている。ガス供給管１３は、その先端が非処理領域３
ｃ（処理領域３ｂの下方側）に位置するように配置さ
れ、例えばガス供給管１３の先端が内管３の高さの１／
４より低い位置となるように配置することが好ましい。
また、ガス供給管１３は、非処理領域３ｃにおいて開口
部３ａと対向する位置に配置されている。そして、反応
ガス、例えばペンタエトキシタンタル（Ｔａ（ＯＣ２Ｈ
５）５）のような有機タンタルと、キャリアガス、例え
ば酸素ガスとを、内管３内に供給する。The gas supply pipe 1 is provided on the side of the manifold 5.
3 is inserted. The gas supply pipe 13 is connected to the support ring 6.
The manifold 5 is inserted through the lower side (below the inner tube 3) of the side surface of the manifold 5, and its tip is bent toward the inner tube 3 (upward). The tip of the gas supply pipe 13 has a non-processing area 3.
c (the lower side of the processing area 3 b), for example, the tip of the gas supply pipe 13 is set to 1 / H of the height of the inner pipe 3.
It is preferable to arrange so as to be at a position lower than 4.
The gas supply pipe 13 is disposed at a position facing the opening 3a in the non-processing area 3c. Then, a reaction gas, for example, pentaethoxy tantalum (Ta (OC 2 H
5 ) An organic tantalum as in 5 ) and a carrier gas, for example, oxygen gas, are supplied into the inner tube 3.
【００３１】マニホールド５の側面には排気口１４が設
けられている。排気口１４は支持リング６より上方に設
けられており、反応管２内の内管３と外管４との間に形
成された空間Ｓ２に連通する。このため、ガス供給管１
３から内管３内に供給された反応ガスは、内管３内の処
理領域３ｂに供給された後、内管３と外管４との間の空
間Ｓ２を通って排気口１４に排出される。また、内管３
には開口部３ａが形成されているので、ガス供給管１３
から内管３内に供給された反応ガスの一部が開口部３ａ
を通って排気口１４に排出される。An exhaust port 14 is provided on a side surface of the manifold 5. The exhaust port 14 is provided above the support ring 6 and communicates with a space S2 formed between the inner tube 3 and the outer tube 4 in the reaction tube 2. Therefore, the gas supply pipe 1
The reaction gas supplied into the inner pipe 3 from the inner pipe 3 is supplied to the processing region 3b in the inner pipe 3 and then discharged to the exhaust port 14 through the space S2 between the inner pipe 3 and the outer pipe 4. You. In addition, inner pipe 3
Is formed with an opening 3a, the gas supply pipe 13
Of the reaction gas supplied into the inner pipe 3 from the opening 3a
Through the exhaust port 14.
【００３２】排気口１４には排気管１５が気密に接続さ
れている。排気管１５には、その上流側から、バルブ１
６と、真空ポンプ１７とが介設されている。バルブ１６
は、排気管１５の開度を調整して、反応管２内及び排気
管１５内の圧力を所定の圧力に制御する。真空ポンプ１
７は、排気管１５を介して反応管２内のガスを排気する
と共に反応管２内及び排気管１５内の圧力を調整する。An exhaust pipe 15 is hermetically connected to the exhaust port 14. The exhaust pipe 15 is provided with a valve 1 from its upstream side.
6 and a vacuum pump 17 are interposed. Valve 16
Adjusts the opening degree of the exhaust pipe 15 to control the pressures in the reaction pipe 2 and the exhaust pipe 15 to predetermined pressures. Vacuum pump 1
7 exhausts gas in the reaction tube 2 via the exhaust pipe 15 and adjusts the pressure in the reaction tube 2 and the exhaust pipe 15.
【００３３】ボートエレベータ８、昇温用ヒータ１２、
ガス供給管１３、バルブ１６、及び真空ポンプ１７に
は、制御部１８が接続されている。制御部１８は、マイ
クロプロセッサ、プロセスコントローラ等から構成さ
れ、熱処理装置１の各部の温度、圧力等を測定し、測定
データに基づいて、上記各部に制御信号等を出力して、
熱処理装置１の各部を制御する。The boat elevator 8, the heater 12 for raising the temperature,
A control unit 18 is connected to the gas supply pipe 13, the valve 16, and the vacuum pump 17. The control unit 18 includes a microprocessor, a process controller, and the like, measures the temperature, the pressure, and the like of each unit of the heat treatment apparatus 1 and outputs a control signal or the like to each unit based on the measurement data.
Each part of the heat treatment apparatus 1 is controlled.
【００３４】次に、以上のように構成された熱処理装置
１を用いた熱処理方法について、半導体ウエハ１０に酸
化タンタル膜を形成する場合を例に説明する。なお、以
下の説明において、熱処理装置１を構成する各部の動作
は、制御部１８によりコントロールされている。Next, a heat treatment method using the heat treatment apparatus 1 configured as described above will be described by taking as an example a case where a tantalum oxide film is formed on the semiconductor wafer 10. In the following description, the operation of each unit constituting the heat treatment apparatus 1 is controlled by the control unit 18.
【００３５】まず、蓋体７が下げられた状態で、半導体
ウエハ１０が収容されたウエハボート９を蓋体７上に載
置する。また、昇温用ヒータ１２により反応管２内を所
定の温度、例えば３００℃〜８００℃、好ましくは４０
０℃〜６００℃に加熱する。First, with the cover 7 lowered, the wafer boat 9 containing the semiconductor wafer 10 is placed on the cover 7. Further, the inside of the reaction tube 2 is heated to a predetermined temperature, for example, 300 ° C. to 800 ° C., and preferably 40 ° C.
Heat to 0 ° C to 600 ° C.
【００３６】次に、ボートエレベータ８により蓋体７を
上昇させ、ウエハボート９（半導体ウエハ１０）を反応
管２内にロードする。これにより、半導体ウエハ１０を
反応管２内に収容すると共に、反応管２を密閉する。Next, the lid 7 is raised by the boat elevator 8, and the wafer boat 9 (semiconductor wafer 10) is loaded into the reaction tube 2. Thereby, the semiconductor wafer 10 is accommodated in the reaction tube 2 and the reaction tube 2 is sealed.
【００３７】反応管２を密閉した後、反応管２内の減圧
を開始する。具体的には、バルブ１６の開度を制御しつ
つ、真空ポンプ１７を駆動させて、反応管２内のガスを
排出する。反応管２内のガスの排出は、反応管２内の圧
力が常圧から所定の圧力、例えば１．３３Ｐａ〜１３３
０Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ）になるまで
行う。そして、反応管２内の圧力を１．３３Ｐａ〜１３
３０Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ）に維持す
る。After the reaction tube 2 is sealed, the pressure inside the reaction tube 2 is reduced. Specifically, the gas in the reaction tube 2 is discharged by driving the vacuum pump 17 while controlling the opening of the valve 16. The gas in the reaction tube 2 is discharged when the pressure in the reaction tube 2 is changed from normal pressure to a predetermined pressure, for example, 1.33 Pa to 133.
The process is performed until the pressure becomes 0 Pa (0.01 Torr to 10 Torr). Then, the pressure in the reaction tube 2 is increased to 1.33 Pa to 13
The pressure is maintained at 30 Pa (0.01 Torr to 10 Torr).
【００３８】ここで、反応管２内には、内管３内の空間
Ｓ１を上方向に移動した後、内管３と外管４との間に形
成された空間Ｓ２を下方向に移動して排気口１４に排出
されるガスの流れと、開口部３ａを通って排気口１４に
排出されるガスの流れとが形成されている。このため、
反応管２内の排気コンダクタンスが改善され、反応管２
内の圧力を１．３３Ｐａ〜１３３０Ｐａ（０．０１Ｔｏ
ｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ）のような低圧に維持しやすくな
る。Here, after the space S1 in the inner tube 3 is moved upward in the reaction tube 2, the space S2 formed between the inner tube 3 and the outer tube 4 is moved downward. Thus, a flow of gas discharged to the exhaust port 14 and a flow of gas discharged to the exhaust port 14 through the opening 3a are formed. For this reason,
The exhaust conductance in the reaction tube 2 is improved,
Pressure within the range of 1.33 Pa to 1330 Pa (0.01 To
(rr to 10 Torr).
【００３９】反応管２内の圧力が１．３３Ｐａ〜１３３
０Ｐａ（０．０１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ）に維持され
ると、ガス供給管１３から反応管２（内管３）内に、反
応ガスとしてのペンタエトキシタンタルを所定の流量、
例えば０．０００１リットル／ｍｉｎ〜１リットル／ｍ
ｉｎ供給すると共に、キャリアガスとしての酸素ガスを
所定の流量、例えば０．０１リットル／ｍｉｎ〜１０リ
ットル／ｍｉｎ供給する。The pressure in the reaction tube 2 is 1.33 Pa to 133
When the pressure is maintained at 0 Pa (0.01 Torr to 10 Torr), pentaethoxy tantalum as a reaction gas is supplied from the gas supply pipe 13 into the reaction pipe 2 (inner pipe 3) at a predetermined flow rate.
For example, 0.0001 liter / min to 1 liter / m
In addition, oxygen gas as a carrier gas is supplied at a predetermined flow rate, for example, 0.01 liter / min to 10 liter / min.
【００４０】反応管２（内管３）内が加熱されているの
で、内管３内に供給されたペンタエトキシタンタルは、
熱分解反応を起こし、例えばエトキシ基（ＯＣ２Ｈ５）
が１つ外れたような中間生成物（例えば、Ｔａ（ＯＣ２
Ｈ５）４のごとき低次中間生成物）を生成する。この中
間生成物がさらに熱分解反応を起こすように逐次分解し
て、最終的に酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）を生成する。
本実施の形態では、酸化タンタルが反応ガスにおける熱
処理に寄与する処理成分を構成し、中間生成物が反応ガ
スにおける熱処理に寄与しない非処理成分を構成する。Since the inside of the reaction tube 2 (the inner tube 3) is heated, the pentaethoxy tantalum supplied into the inner tube 3
A thermal decomposition reaction occurs, for example, an ethoxy group (OC 2 H 5 )
Product such as Ta (OC 2
H 5) 4, such as to generate a low order intermediate product). This intermediate product is sequentially decomposed so as to further cause a thermal decomposition reaction, and finally, tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) is generated.
In the present embodiment, tantalum oxide constitutes a treatment component that contributes to heat treatment in a reaction gas, and an intermediate product constitutes a non-treatment component that does not contribute to heat treatment in a reaction gas.
【００４１】ここで、内管３内に供給された反応ガス
は、全て酸化タンタルに変化するのではなく、中間生成
物も存在する。一般に、中間生成物は、分子量が大き
く、ガス供給管１３の下方に移動しやすい。このため、
ガス供給管１３の下方付近の中間生成物（非処理成分）
は、開口部３ａを通って排気口１４に排出される。ま
た、内管３内の反応生成物（例えば、酸化タンタルのご
とき高次中間生成物）は、中間生成物に比べて分子量が
小さく、ガス供給管１３の上方に移動しやすい。このた
め、ガス供給管１３の上方付近の酸化タンタル（処理成
分）は、ガス供給管１３の上方に移動して処理領域３ｂ
に供給される。Here, the reaction gas supplied into the inner tube 3 does not all change to tantalum oxide, but also includes intermediate products. Generally, the intermediate product has a large molecular weight and easily moves below the gas supply pipe 13. For this reason,
Intermediate products near the lower part of the gas supply pipe 13 (unprocessed components)
Is discharged to the exhaust port 14 through the opening 3a. In addition, a reaction product (for example, a higher intermediate product such as tantalum oxide) in the inner tube 3 has a smaller molecular weight than the intermediate product, and is easily moved above the gas supply tube 13. Therefore, the tantalum oxide (processing component) near the upper part of the gas supply pipe 13 moves to the upper part of the gas supply pipe 13 and moves to the processing region 3b.
Supplied to
【００４２】また、開口部３ａは、内管３と外管４との
間に形成された空間Ｓ２の流路の断面積より小さく形成
されているので、ガス供給管１３の上方付近の酸化タン
タルが処理領域３ｂに供給され、開口部３ａを通って排
気口１４に排出されにくい。さらに、開口部３ａは、ガ
ス供給管１３と対向する位置に設けられているので、中
間生成物が、開口部３ａを通って排気口１４に排出され
やすい。加えて、開口部３ａ及びガス供給管１３の先端
が、内管３の高さの１／４より低い位置に設けられてい
るので、酸化タンタルが開口部３ａを通って排気口１４
に排出されにくくなる。The opening 3a is formed to be smaller than the cross-sectional area of the flow path of the space S2 formed between the inner pipe 3 and the outer pipe 4, so that the tantalum oxide near the upper part of the gas supply pipe 13 is formed. Is supplied to the processing region 3b and is hardly discharged to the exhaust port 14 through the opening 3a. Further, since the opening 3a is provided at a position facing the gas supply pipe 13, an intermediate product is easily discharged to the exhaust port 14 through the opening 3a. In addition, since the opening 3a and the tip of the gas supply pipe 13 are provided at a position lower than １ ／ of the height of the inner pipe 3, the tantalum oxide passes through the opening 3a and the exhaust port 14a.
Is difficult to be discharged.
【００４３】そして、この熱処理を、例えば数分行う
と、半導体ウエハ１０上に、例えば１０〜１００オング
ストローム程度の酸化タンタル膜が形成される。この酸
化タンタル膜に中間生成物が含まれると、中間生成物は
半導体ウエハ１０の端部に堆積しやすく、半導体ウエハ
１０の中央に堆積しにくいので、半導体ウエハ１０の中
央とその周辺では膜質が異なってしまう。これは、中間
生成物は分子量が大きく、反応管２内で拡散しにくいの
で、中間生成物は半導体ウエハ１０の端部に留まること
となり、半導体ウエハ１０の中央まで到達しづらいため
である。また、中間生成物は反応管２内の下方に留ま
り、反応管２内の上方まで到達しづらいので、ウエハボ
ート９の下方に収容された半導体ウエハ１０に堆積しや
すく、酸化タンタル膜の膜厚が半導体ウエハ１０がウエ
ハボート９に収容された位置（高さ）によって異なって
しまう。本実施の形態の酸化タンタル膜には、中間生成
物が含まれにくいので、酸化タンタル膜の面内の膜厚分
布を均一に制御することができる。また、酸化タンタル
膜中にカーボンが混入しにくくなり、酸化タンタル膜の
耐絶縁性が低下するおそれがなくなる。When this heat treatment is performed, for example, for several minutes, a tantalum oxide film of, for example, about 10 to 100 Å is formed on the semiconductor wafer 10. If an intermediate product is contained in the tantalum oxide film, the intermediate product is easily deposited on the edge of the semiconductor wafer 10 and is difficult to deposit on the center of the semiconductor wafer 10. Will be different. This is because the intermediate product has a large molecular weight and is hardly diffused in the reaction tube 2, so that the intermediate product remains at the end of the semiconductor wafer 10 and is difficult to reach the center of the semiconductor wafer 10. Further, the intermediate product stays in the lower part of the reaction tube 2 and is hard to reach the upper part of the reaction tube 2, so that the intermediate product is easily deposited on the semiconductor wafer 10 stored below the wafer boat 9, and the thickness of the tantalum oxide film is increased. Is different depending on the position (height) at which the semiconductor wafer 10 is accommodated in the wafer boat 9. Since the tantalum oxide film of this embodiment hardly contains an intermediate product, the in-plane thickness distribution of the tantalum oxide film can be uniformly controlled. Further, carbon is less likely to be mixed into the tantalum oxide film, and there is no possibility that the insulation resistance of the tantalum oxide film is reduced.
【００４４】半導体ウエハ１０上に酸化タンタル膜が形
成されると、ガス供給管１３からのペンタエトキシタン
タル及び酸素ガスの供給を停止する。そして、バルブ１
６の開度を制御しつつ、真空ポンプ１７を駆動させて、
反応管２内のガスを排出した後、ガス供給管１３から窒
素ガスを供給して、反応管２内のガスを排気管１５に排
出する。なお、反応管２内のガスを確実に排出するため
に、反応管２内のガスの排出及び窒素ガスの供給を複数
回繰り返すことが好ましい。When the tantalum oxide film is formed on the semiconductor wafer 10, the supply of pentaethoxy tantalum and oxygen gas from the gas supply pipe 13 is stopped. And valve 1
While controlling the opening of 6, the vacuum pump 17 is driven,
After discharging the gas in the reaction tube 2, nitrogen gas is supplied from the gas supply tube 13, and the gas in the reaction tube 2 is discharged to the exhaust pipe 15. In order to reliably discharge the gas in the reaction tube 2, it is preferable to repeat the discharge of the gas in the reaction tube 2 and the supply of the nitrogen gas a plurality of times.
【００４５】最後に、ガス供給管１３から窒素ガスを供
給して反応管２内を常圧に戻す。そして、ボートエレベ
ータ８によりウエハボート９（半導体ウエハ１０）を反
応管２からアンロードする。Finally, nitrogen gas is supplied from the gas supply pipe 13 to return the inside of the reaction pipe 2 to normal pressure. Then, the boat elevator 8 unloads the wafer boat 9 (semiconductor wafer 10) from the reaction tube 2.
【００４６】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、ガス供給管１３の下方には開口部３ａが設けられて
いるので、反応管２内の排気コンダクタンスが改善さ
れ、反応管２内の圧力を低圧に維持しやすくなる。この
ため、半導体ウエハ１０上に均一な酸化タンタル膜を形
成することができる。As described above, according to the present embodiment, since the opening 3a is provided below the gas supply pipe 13, the exhaust conductance in the reaction pipe 2 is improved, and the inside of the reaction pipe 2 is improved. Pressure can be easily maintained at a low pressure. Therefore, a uniform tantalum oxide film can be formed on the semiconductor wafer 10.
【００４７】中間生成物が開口部３ａを通って排気口１
４に排出され、反応生成物が処理領域３ｂに供給され
る。さらに、開口部３ａは、ガス供給管１３と対向する
位置に設けられているので、反応生成物のみが処理領域
３ｂに供給されやすくなる。このため、半導体ウエハ１
０上に均一な酸化タンタル膜を形成することができる。
また、酸化タンタル膜の耐絶縁性が低下するおそれがな
くなる。The intermediate product passes through the opening 3a and passes through the exhaust port 1
4 and the reaction product is supplied to the processing area 3b. Further, since the opening 3a is provided at a position facing the gas supply pipe 13, only the reaction product is easily supplied to the processing region 3b. Therefore, the semiconductor wafer 1
0, a uniform tantalum oxide film can be formed.
Further, there is no possibility that the insulation resistance of the tantalum oxide film is reduced.
【００４８】従来の熱処理装置の内管３に開口部３ａを
設けるだけで、反応管２内の排気コンダクタンスを改善
することができ、熱処理装置１の構造が複雑にならな
い。また、内管３は、石英で形成されており、開口部３
ａの加工も容易になる。By merely providing the opening 3a in the inner tube 3 of the conventional heat treatment apparatus, the exhaust conductance in the reaction tube 2 can be improved, and the structure of the heat treatment apparatus 1 does not become complicated. The inner tube 3 is formed of quartz and has an opening 3.
Processing of a is also easy.
【００４９】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、例えば、有機タンタルは、ペンタエト
キシタンタルの他、ペンタジメチルアミノタンタル（Ｔ
ａ（Ｎ（ＣＨ３）２）５）であってもよい。The present invention is not limited to the above embodiment. For example, organic tantalum may be pentadimethylamino tantalum (T
a (N (CH 3 ) 2 ) 5 ).
【００５０】図２に示すように、ガス供給管１３の先端
近傍に、ガス供給管１３から供給された反応ガスを加熱
する加熱部１９を配置してもよい。この場合、ガス供給
管１３から供給された反応ガスの熱分解反応が促進さ
れ、酸化タンタルを生成しやすくなる。このため、半導
体ウエハ１０上に均一な酸化タンタル膜を形成すること
ができる。また、加熱部１９は、例えば反応管２の内壁
に配置してもよい。As shown in FIG. 2, a heating section 19 for heating the reaction gas supplied from the gas supply pipe 13 may be arranged near the tip of the gas supply pipe 13. In this case, the thermal decomposition reaction of the reaction gas supplied from the gas supply pipe 13 is promoted, and tantalum oxide is easily generated. Therefore, a uniform tantalum oxide film can be formed on the semiconductor wafer 10. Further, the heating unit 19 may be arranged on, for example, the inner wall of the reaction tube 2.
【００５１】半導体ウエハ１０上に形成される薄膜は、
酸化タンタル膜に限定されるものではない。例えば、半
導体ウエハ１０上にシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）を
形成する場合には、ガス供給管１３から反応ガスとして
のＮＨ３ガス、ＳｉＨ２Ｃｌ ２ガスを所定量供給するこ
とにより、半導体ウエハ１０の表面にシリコン窒化膜が
形成される。また、ガス供給管１３からオゾンを供給し
てシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）を形成してもよい。The thin film formed on the semiconductor wafer 10 is
It is not limited to a tantalum oxide film. For example, half
A silicon nitride film (Si3N4Membrane)
In the case of forming, as a reaction gas from the gas supply pipe 13
NH3Gas, SiH2Cl 2Supply a predetermined amount of gas.
As a result, a silicon nitride film is formed on the surface of the semiconductor wafer 10.
It is formed. Also, ozone is supplied from the gas supply pipe 13.
Silicon oxide film (SiO2Film).
【００５２】開口部３ａは、内管３内の空間Ｓ１と、内
管３と外管４との間に形成される空間Ｓ２とを連通する
ように、内管３に形成されていればよい。このため、開
口部３ａの位置、形状、数、及び面積は任意である。例
えば、図２に示すように、開口部３ａを内管３の下端に
形成された切欠部から構成してもよい。この場合、開口
部３ａの形成が容易になる。また、開口部３ａを排気管
１５の延長線上に配置（排気管１５と一直線上となるよ
うに配置）することができ、反応管２の排気コンダクタ
ンスを改善することができる。The opening 3a may be formed in the inner tube 3 so that the space S1 in the inner tube 3 communicates with the space S2 formed between the inner tube 3 and the outer tube 4. . Therefore, the position, shape, number, and area of the opening 3a are arbitrary. For example, as shown in FIG. 2, the opening 3a may be formed by a cutout formed at the lower end of the inner tube 3. In this case, the opening 3a is easily formed. Further, the opening 3a can be arranged on an extension of the exhaust pipe 15 (arranged so as to be in line with the exhaust pipe 15), and the exhaust conductance of the reaction tube 2 can be improved.
【００５３】図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、
開口部３ａを複数設けてもよい。開口部３ａの大きさ
は、内管３と外管４との間に形成される空間Ｓ２の流路
の断面積より小さいことが好ましいが、この断面積より
大きくてもよい。この場合、例えば開口部３ａを内管３
の下端近傍に設けることにより、反応生成物を処理領域
３ｂに供給することができる。また、開口部３ａの位置
は、ガス供給管１３と対向する位置に限定されるもので
はない。As shown in FIGS. 3A and 3B,
A plurality of openings 3a may be provided. The size of the opening 3a is preferably smaller than the cross-sectional area of the flow path of the space S2 formed between the inner pipe 3 and the outer pipe 4, but may be larger than this cross-sectional area. In this case, for example, the opening 3a is
The reaction product can be supplied to the processing region 3b by providing the reaction product in the vicinity of the lower end. Further, the position of the opening 3a is not limited to the position facing the gas supply pipe 13.
【００５４】また、ガス供給管１３及び開口部３ａは、
反応管２の下方に設けている場合に限定されるものでは
ない。例えば、ガス供給管１３及び開口部３ａを反応管
２の上方に設けてもよい。The gas supply pipe 13 and the opening 3a are
The present invention is not limited to the case where it is provided below the reaction tube 2. For example, the gas supply pipe 13 and the opening 3a may be provided above the reaction tube 2.
【００５５】[0055]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被処理体に均一な熱処理を行うことができる。また、本
発明によれば、被処理体に均一な膜厚の薄膜を形成する
ことができる。As described above, according to the present invention,
A uniform heat treatment can be performed on the object. Further, according to the present invention, a thin film having a uniform thickness can be formed on an object to be processed.
【図１】本発明の実施の形態の熱処理装置の模式断面図
である。FIG. 1 is a schematic sectional view of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】別の実施の形態の熱処理装置の模式断面図であ
る。FIG. 2 is a schematic sectional view of a heat treatment apparatus according to another embodiment.
【図３】別の実施の形態の開口部の形状を示す斜視図で
ある。FIG. 3 is a perspective view showing the shape of an opening according to another embodiment.
【図４】従来の熱処理装置の模式断面図である。FIG. 4 is a schematic sectional view of a conventional heat treatment apparatus.
１ 熱処理装置 ２ 反応管 ３ 内管 ３ａ 開口部 ３ｂ 処理領域 ３ｃ 非処理領域 ４ 外管 １０ 半導体ウエハ １２ 昇温用ヒータ １３ ガス供給管 １５ 排気管 １８ 制御部 １９ 加熱部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat treatment apparatus 2 Reaction tube 3 Inner tube 3a Opening 3b Processing region 3c Non-processing region 4 Outer tube 10 Semiconductor wafer 12 Heater for heating 13 Gas supply tube 15 Exhaust tube 18 Control unit 19 Heating unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大畑 友一朗 山梨県韮崎市穂坂町三ツ沢650番地 東京 エレクトロン株式会社内 (72)発明者 崔 東均 山梨県韮崎市穂坂町三ツ沢650番地 東京 エレクトロン株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 BA17 BA42 CA04 EA11 FA10 KA04 KA25 5F045 AA04 AB31 AC07 AC08 AC09 AD07 AD08 AD09 AD10 AD11 AD12 AE17 AE19 AE21 AE23 AF03 AF10 BB02 DC63 DP19 DQ05 EC02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yuichiro Ohata 650 Mitsuzawa, Hosaka-cho, Nirasaki, Yamanashi Prefecture Inside Tokyo Electron Co., Ltd. F term (reference) 4K030 AA11 BA17 BA42 CA04 EA11 FA10 KA04 KA25 5F045 AA04 AB31 AC07 AC08 AC09 AD07 AD08 AD09 AD10 AD11 AD12 AE17 AE19 AE21 AE23 AF03 AF10 BB02 DC63 DP19 DQ05 EC02
Claims (14)
に、該処理領域に隣接する非処理領域を有する内管と、
該内管を覆うように形成された外管とから構成された反
応室を加熱し、前記非処理領域に配置されたガス供給管
から前記処理領域内に反応ガスを供給して前記被処理体
を熱処理する熱処理方法であって、 前記反応ガスにおける熱処理に寄与する処理成分を前記
ガス供給管から前記処理領域に供給すると共に、前記反
応ガスにおける熱処理に寄与しない非処理成分を前記非
処理領域に位置する前記内管に設けられた開口部を介し
て前記反応室外に排気する、ことを特徴とする熱処理方
法。An inner tube having a processing region for processing an object to be processed and having a non-processing region adjacent to the processing region;
Heating the reaction chamber composed of an outer tube formed so as to cover the inner tube, and supplying a reaction gas into the processing region from a gas supply tube disposed in the non-processing region to thereby form the object to be processed. A heat treatment method for heat-treating the reaction gas, wherein a processing component contributing to heat treatment in the reaction gas is supplied from the gas supply pipe to the processing region, and a non-processing component not contributing to heat treatment in the reaction gas is supplied to the non-processing region. A heat treatment method, wherein the air is exhausted to the outside of the reaction chamber through an opening provided in the located inner tube.
からなる高次の熱分解反応により高次中間生成物を生成
し、 前記処理成分は前記高次中間生成物から構成され、前記
非処理成分は前記熱分解反応により生成された低次中間
生成物から構成されている、ことを特徴とする請求項１
に記載の熱処理方法。2. The reaction gas generates a higher intermediate product by a higher-order thermal decomposition reaction comprising at least a secondary process, wherein the processing component is composed of the higher intermediate product, and the non-processing component is 2. is composed of lower intermediate products generated by the thermal decomposition reaction.
3. The heat treatment method according to 1.
位置する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱
処理方法。3. The heat treatment method according to claim 1, wherein the non-processing region is located below the processing region.
傍に設けられた加熱部により、さらに加熱する、ことを
特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱処
理方法。4. The heat treatment method according to claim 1, wherein the reaction gas is further heated by a heating unit provided near a tip of the gas supply pipe.
ている、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
項に記載の熱処理方法。5. The method according to claim 1, wherein said reaction gas is composed of organic tantalum.
The heat treatment method according to the above item.
に、該処理領域に隣接する非処理領域を有する内管と、
該内管を覆うように形成された外管とから構成される反
応室と、 前記反応室内を加熱するヒータと、 前記内管内に反応ガスを供給するガス供給管と、 前記反応室内のガスを排気する排気管と、 前記非処理領域に位置する前記内管の側壁に設けられ、
前記内管内の空間と該内管と前記外管との間に形成され
る空間とを連通する少なくとも１つの開口部と、を備え
る、ことを特徴とする熱処理装置。6. An inner tube having a processing area for processing an object to be processed and having a non-processing area adjacent to the processing area;
A reaction chamber including an outer tube formed to cover the inner tube; a heater for heating the reaction chamber; a gas supply tube for supplying a reaction gas into the inner tube; An exhaust pipe for exhausting, provided on a side wall of the inner pipe located in the non-processing region,
A heat treatment apparatus, comprising: at least one opening that communicates a space inside the inner tube and a space formed between the inner tube and the outer tube.
理成分を前記ガス供給管から前記処理領域に供給すると
共に、前記反応ガスにおける熱処理に寄与しない非処理
成分を前記開口部を介して前記排気管に排気するよう
に、前記内管内のガスの流れを制御する制御部をさらに
備える、ことを特徴とする請求項６に記載の熱処理装
置。7. A processing component that contributes to the heat treatment in the reaction gas is supplied from the gas supply pipe to the processing region, and a non-processing component that does not contribute to the heat treatment in the reaction gas is supplied to the exhaust pipe through the opening. The heat treatment apparatus according to claim 6, further comprising a control unit that controls a gas flow in the inner pipe so that the gas is exhausted.
位置する、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の熱
処理装置。8. The heat treatment apparatus according to claim 6, wherein the non-processing region is located below the processing region.
高さの１／４より低い位置となるように配置されてい
る、ことを特徴とする請求項８に記載の熱処理装置。9. The heat treatment apparatus according to claim 8, wherein the gas supply pipe is disposed such that a tip thereof is located at a position lower than １ ／ of a height of the inner pipe.
より低い位置に設けられている、ことを特徴とする請求
項８に記載の熱処理装置。10. The height of the opening is one-fourth of the height of the inner tube.
The heat treatment apparatus according to claim 8, wherein the heat treatment apparatus is provided at a lower position.
れた切欠部から構成されている、ことを特徴とする請求
項８又は１０に記載の熱処理装置。11. The heat treatment apparatus according to claim 8, wherein said opening comprises a notch formed at a lower end of said inner tube.
供給管から供給された反応ガスを加熱する加熱部がさら
に設けられている、ことを特徴とする請求項６乃至１１
のいずれか１項に記載の熱処理装置。12. A heating unit for heating a reaction gas supplied from the gas supply pipe is provided near a tip of the gas supply pipe.
The heat treatment apparatus according to any one of the preceding claims.
は、前記ガス供給管と対向する位置に設けられている、
ことを特徴とする請求項６乃至１２のいずれか１項に記
載の熱処理装置。13. The non-processing region, wherein the opening is provided at a position facing the gas supply pipe.
The heat treatment apparatus according to any one of claims 6 to 12, wherein:
間に形成される空間の流路の断面積より小さく形成され
ている、ことを特徴とする請求項６乃至１３のいずれか
１項に記載の熱処理装置。14. The apparatus according to claim 6, wherein said opening is formed to be smaller than a sectional area of a flow path of a space formed between said inner tube and said outer tube. The heat treatment apparatus according to claim 1.
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