JP2008047724A - 半導体ウェハ処理装置及び半導体ウェハ処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】形成された膜の品質がばらつくことを抑制できる半導体ウェハ処理装置を提供する。
【解決手段】この半導体ウェハ処理装置は、複数の半導体ウェハ１が挿入される石英管１０と、石英管１０の外側から半導体ウェハ１を加熱する加熱手段３０と、石英管１０の外壁又は内壁に設けられ、該石英管１０の長手方向に延伸し、かつ該長手方向に沿って断面積が変化している熱容量調整部材２０を具備する。この半導体ウェハ処理装置によれば、半導体ウェハ１を一端部１０ａから搬入及び搬出する際に、石英管１０の一端部１０ａ側が他端部１０ｂ側と比較して温度が下がることを抑制できる。従って、半導体ウェハ１に形成された膜の品質がばらつくことを抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数の半導体ウェハに膜を形成する半導体ウェハ処理装置及び半導体ウェハ処理方法に関する。特に本発明は、形成された膜の品質がばらつくことを抑制できる半導体ウェハ処理装置及び半導体ウェハ処理方法に関する。

図４は、従来の半導体ウェハ処理装置の構成を説明する為の断面図である。この半導体ウェハ処理装置は、熱ＣＶＤ法を用いて複数のシリコンウェハ１００に膜を形成する装置である。複数のシリコンウェハ１００は、石英ボード１０２上に略垂直に保持された状態で、石英ボード１０２とともに石英管１１０の内部に搬入されている。石英管１１０の周囲には、シリコンウェハ１００を加熱するために、加熱ヒータ１３０が配置されている。

石英管１１０の一端部１１０ａから原料ガスが導入され、かつシリコンウェハ１００が加熱ヒータ１３０により加熱されると、シリコンウェハ１００にポリシリコン等の膜（図示せず）が形成される（例えば特許文献１参照）。なお、石英ボード１０２及びシリコンウェハ１００は、一端部１１０ａから石英管１１０に搬入され、かつ石英管１１０から搬出される。

特開平１０−２０９１４０号公報（第３段落、図２）

石英管の一端部から半導体ウェハを搬入及び搬出する際に、石英管は、この一端部側が他端部側と比較して温度が下がる。このため、一端部側に位置する半導体ウェハと他端部側に位置する半導体ウェハの間で、膜形成時においても温度差が残ってしまい、形成される膜の品質に差が生じることがあった。また、上記した半導体ウェハ処理装置を用いて半導体ウェハを熱酸化する場合も、同様の理由により、形成される熱酸化膜の品質に差が生じることがあった。

本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、形成された膜の品質がばらつくことを抑制できる半導体ウェハ処理装置及び半導体ウェハ処理方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る半導体ウェハ処理装置は、複数の半導体ウェハが挿入される石英管と、
前記石英管の外側から前記複数の半導体ウェハを加熱する加熱手段と、
前記石英管の外壁又は内壁に設けられ、該石英管の長手方向に延伸し、かつ該長手方向に沿って断面積が変化している熱容量調整部材とを具備する。

この半導体ウェハ処理装置によれば、前記熱容量調整部材の断面積は、前記石英管の長手方向に沿って変化しているため、例えば前記複数の半導体ウェハを搬入及び搬出する際に、前記石英管の一端部側が他端部側と比較して温度が下がることを抑制できる。従って、前記複数の半導体ウェハに形成された膜の品質がばらつくことを抑制できる。

前記半導体ウェハ処理装置は、前記石英管の一端部から前記複数の半導体ウェハが搬入及び搬出される場合、前記熱容量調整部材は、前記石英管の一端部に近づくにつれて断面積が大きくなる。

前記半導体ウェハ処理装置は、ＣＶＤ用の原料ガスを導入する原料ガス導入部を更に具備してもよい。また、複数の前記熱容量調整部材が略等間隔に前記石英管の外壁又は内壁に設けられているのが好ましい。この場合、前記複数の熱容量調整部材は、前記石英管を支持する支持部材を兼ねることも可能である。

本発明に係る半導体ウェハ処理方法は、石英管の外壁又は内壁に、該石英管の長手方向に延伸し、かつ該長手方向に沿って断面積が変化している熱容量調整部材を設け、
前記石英管の一端部側から複数の半導体ウェハを搬入し、前記石英管の外側から前記複数の半導体ウェハを加熱するものである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体ウェハ処理装置の構成を説明する為の断面図である。この半導体ウェハ処理装置は、シリコンウェハ１に熱ＣＶＤを行う装置であり、水平に配置された石英管１０、石英管１０の外壁に取り付けられた熱容量調整部材２０、並びに石英管１０及び熱容量調整部材２０の周囲に配置されたヒータ３０を有している。

石英管１０の内部には、複数のシリコンウェハ１が載置された石英ボード２が、石英管１０の一端部１０ａから搬入され、また原料ガスが一端部１０ａから導入される。なお、石英ボード２及びシリコンウェハ１の搬出も一端部１０ａから行われる。

石英管１０の内部に原料ガスが導入され、かつシリコンウェハ１が加熱ヒータ３０を用いて加熱されると、シリコンウェハ１に膜（例えば抵抗素子となるポリシリコン又はアモルファスシリコン：図示せず）が形成される。なお、一端部１０ａ側に位置するシリコンウェハ１の周囲における原料ガスの濃度は、他端部１０ｂ側に位置するシリコンウェハ１の周囲と比較して濃い。このため、同一の基板温度では、一端部１０ａ側に位置するシリコンウェハ１に形成される膜が、他端部１０ｂ側に位置するシリコンウェハ１に形成される膜より厚くなる。これを補正するために、ヒータ３０の出力を部分的に調整することにより、一端部１０ａ側に位置するシリコンウェハ１の温度を、他端部１０ｂ側に位置するシリコンウェハ１の温度より低くする。

図２は、熱容量調整部材２０が取り付けられた石英管１０の斜視図である。熱容量調整部材２０は例えば石英製であり、石英管１０の外壁に溶接されている。熱容量調整部材２０は、石英管１０の他端部１０ｂから一端部１０ａまで延伸しており、石英管１０の一端部１０ａに近づくにつれて断面積が大きくなっている。すなわち熱容量調整部材２０の熱容量は、石英管１０の一端部１０ａに近づくにつれて大きくなる。このため、石英管１０の一端部１０ａからシリコンウェハ１を搬入及び搬出する際に、石英管の一端部１０ａ側が他端部１０ｂ側と比較して温度が下がることを抑制できる。従って、シリコンウェハ１の位置によって膜の品質に差が生じることを抑制できる。

また、複数の熱容量調整部材２０それぞれは石英管１０の長手方向に延伸しており、かつ全周にわたって等間隔（本図の例では６０°間隔）に配置されている。このため、熱容量調整部材２０を石英管１０の支持部材（足）として用いることができる。石英管１０は上を向いている部分が最も熱負荷が大きく、この部分から劣化する場合が多いが、本実施形態では、定期的に石英管１０を回転させて上を向く領域をずらすことができるため、石英管１０の寿命を従来と比較して長くすることができる。

以上、本発明の第１の実施形態によれば、熱容量調整部材２０は、石英管１０の一端部１０ａに近づくにつれて熱容量が大きくなっている。従って、石英管１０の一端部１０ａからシリコンウェハ１を搬入及び搬出する際に、石英管の一端部１０ａ側が他端部１０ｂ側と比較して温度が下がることを抑制できるため、シリコンウェハ１の位置によって膜の品質に差が生じることを抑制できる。
また、定期的に石英管１０を回転させて上を向く領域をずらすことができるため、石英管１０の寿命を従来と比較して長くすることができる。

図２は、本発明の第２の実施形態に係る半導体ウェハ処理装置に用いられる石英管１０及び熱容量調整部材２０の構成を説明する為の斜視図である。本実施形態は、熱容量調整部材２０が石英管１０の一端部１０ａから所定部分(例えば中央部)まで延伸しているが、この所定部分から他端部１０ｂの間には熱容量調整部材２０が設けられていない点が第１の実施形態と異なる。以下、第１の実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。第１及び第２の実施形態において、石英管１０は縦に配置されていてもよい。熱容量調整部材２０は石英管１０の外壁に取り付けられていたが、石英管１０の内壁に取り付けられても良い。また、第１及び第２の実施形態で示した半導体ウェハ処理装置を用いてシリコンウェハ１を熱酸化してもよい。この場合においても、シリコンウェハ１の位置によって熱酸化膜の品質がばらつくことを抑制できる。また、熱容量調整部材２０の数は図示した例に限定されない。

第１の実施形態に係る半導体ウェハ処理装置の構成を説明する為の断面図。 石英管１０及び熱容量調整部材２０の斜視図。 第２の実施形態に係る半導体ウェハ処理装置に用いられる石英管１０及び熱容量調整部材２０の斜視図。 従来の半導体ウェハ処理装置の構成を説明する為の断面図。

符号の説明

１，１００…シリコンウェハ、２，１０２…石英ボード、１０，１１０…石英管、１０ａ，１１０ａ…一端部、１０ｂ…他端部、２０…熱容量調整部材、３０，１３０…ヒータ

Claims (6)

1. 複数の半導体ウェハが挿入される石英管と、
   前記石英管の外側から前記複数の半導体ウェハを加熱する加熱手段と、
   前記石英管の外壁又は内壁に設けられ、該石英管の長手方向に延伸し、かつ該長手方向に沿って断面積が変化している熱容量調整部材と、
   を具備する半導体ウェハ処理装置。
2. 前記半導体ウェハ処理装置は、前記石英管の一端部から前記複数の半導体ウェハが搬入及び搬出され
   前記熱容量調整部材は、前記石英管の一端部に近づくにつれて断面積が大きくなる請求項１に記載の半導体ウェハ処理装置。
3. ＣＶＤ用の原料ガスを導入する原料ガス導入部を更に具備する請求項１又は２に記載の半導体ウェハ処理装置。
4. 複数の前記熱容量調整部材が略等間隔に前記石英管の外壁又は内壁に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体ウェハ処理装置。
5. 前記複数の熱容量調整部材は、前記石英管を支持する支持部材を兼ねる請求項４に記載の半導体ウェハ処理装置。
6. 石英管の外壁又は内壁に、該石英管の長手方向に延伸し、かつ該長手方向に沿って断面積が変化している熱容量調整部材を設け、
   前記石英管の一端部側から複数の半導体ウェハを搬入し、前記石英管の外側から前記複数の半導体ウェハを加熱する、半導体ウェハ処理方法。
   

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