JP3066232B2 - 半導体ウェーハの熱処理装置 - Google Patents
半導体ウェーハの熱処理装置Info
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- JP3066232B2 JP3066232B2 JP5225089A JP22508993A JP3066232B2 JP 3066232 B2 JP3066232 B2 JP 3066232B2 JP 5225089 A JP5225089 A JP 5225089A JP 22508993 A JP22508993 A JP 22508993A JP 3066232 B2 JP3066232 B2 JP 3066232B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハの製造
または処理工程等に使用される縦型熱処理炉、ＣＶＤ
炉、エピタキシャル成長炉等の半導体ウェーハ熱処理装
置に関する。
または処理工程等に使用される縦型熱処理炉、ＣＶＤ
炉、エピタキシャル成長炉等の半導体ウェーハ熱処理装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェーハの製造または処理工程に
おいては、半導体ウェーハに各種の性質を付与するため
熱処理作業が行われている。かかる熱処理作業に使用さ
れる熱処理装置は、石英材料からなる炉芯管やベルジャ
ーの内部に熱処理室が形成されている。そして、この熱
処理室内に半導体ウェーハを配置するとともに、所定の
処理ガスを熱処理室内に供給し、かつ炉芯管やベルジャ
ーの外周に配置したヒータによって熱処理室内の半導体
ウェーハを加熱する構成となっている。
おいては、半導体ウェーハに各種の性質を付与するため
熱処理作業が行われている。かかる熱処理作業に使用さ
れる熱処理装置は、石英材料からなる炉芯管やベルジャ
ーの内部に熱処理室が形成されている。そして、この熱
処理室内に半導体ウェーハを配置するとともに、所定の
処理ガスを熱処理室内に供給し、かつ炉芯管やベルジャ
ーの外周に配置したヒータによって熱処理室内の半導体
ウェーハを加熱する構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】熱処理室の内部に金属
不純物が混入すると、その内部に配置された半導体ウェ
ーハが金属成分によって汚染され、結晶欠陥の発生が加
速する等、製品歩留の低下や、品質劣化の原因となるこ
とが知られている。しかしながら、石英材料からなる炉
芯管やベルジャーは、例えば１１００℃という高温状態
のもとでは、外部に存在するＣｕ、Ｆｅ等の金属不純物
を微量ながらも透過させてしまう性質があった。特に、
熱処理室内が還元性または不活性雰囲気を形成していた
場合に、金属不純物の透過が顕著に生じていた。本発明
は、このような事情に鑑みなされたもので、熱処理室内
への金属不純物の混入をなくし、半導体ウェーハの製品
歩留を高めるとともに、品質の向上を図ることのできる
半導体ウェーハ熱処理装置の提供を目的とする。
不純物が混入すると、その内部に配置された半導体ウェ
ーハが金属成分によって汚染され、結晶欠陥の発生が加
速する等、製品歩留の低下や、品質劣化の原因となるこ
とが知られている。しかしながら、石英材料からなる炉
芯管やベルジャーは、例えば１１００℃という高温状態
のもとでは、外部に存在するＣｕ、Ｆｅ等の金属不純物
を微量ながらも透過させてしまう性質があった。特に、
熱処理室内が還元性または不活性雰囲気を形成していた
場合に、金属不純物の透過が顕著に生じていた。本発明
は、このような事情に鑑みなされたもので、熱処理室内
への金属不純物の混入をなくし、半導体ウェーハの製品
歩留を高めるとともに、品質の向上を図ることのできる
半導体ウェーハ熱処理装置の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、熱処理室内に配置した半導体ウェーハに対
し所定の熱処理を行う熱処理装置において、前記熱処理
室を形成する炉芯管の外周を粒状または粉状のポリシリ
コン材料により被覆して構成してある。ここで、前記炉
芯管は、石英ガラス製の内管と外管の二重管構造を有
し、前記内管と外管の間に形成された中空部内に粒状ま
たは粉状のポリシリコン材料が充填されているのが望ま
しい。
に本発明は、熱処理室内に配置した半導体ウェーハに対
し所定の熱処理を行う熱処理装置において、前記熱処理
室を形成する炉芯管の外周を粒状または粉状のポリシリ
コン材料により被覆して構成してある。ここで、前記炉
芯管は、石英ガラス製の内管と外管の二重管構造を有
し、前記内管と外管の間に形成された中空部内に粒状ま
たは粉状のポリシリコン材料が充填されているのが望ま
しい。
【０００５】
【作用】熱処理室の外周を被覆するポリシリコン材料に
は、金属物質を吸着する性質がある。そのため、外部か
ら侵入しようとする金属不純物は、ポリシリコン材料に
吸着され、熱処理室内へ至ることがない。ここで、粒状
または粉状のポリシリコン材料を用いて熱処理室の外周
を被覆すれば、金属不純物を吸着する表面積が増大する
ため、一層効果的に金属不純物の熱処理室内への侵入を
阻止することができる。
は、金属物質を吸着する性質がある。そのため、外部か
ら侵入しようとする金属不純物は、ポリシリコン材料に
吸着され、熱処理室内へ至ることがない。ここで、粒状
または粉状のポリシリコン材料を用いて熱処理室の外周
を被覆すれば、金属不純物を吸着する表面積が増大する
ため、一層効果的に金属不純物の熱処理室内への侵入を
阻止することができる。
【０００６】
【実施例】以下、本発明にかかる半導体ウェーハの熱処
理装置について、その好ましい実施例を挙げ、具体的に
説明する。図１は本発明にかかる半導体ウェーハ熱処理
装置の実施例を示す正面断面図であり、特に、半導体製
造工程で用いられる縦型熱処理炉を示している。まず、
同図に示した縦型熱処理炉の概略構成を説明する。縦型
熱処理炉は、全体的に円筒形状の炉芯管１０を備えてい
る。炉芯管１０は下方に開口しており、その開口から半
導体ウェーハを出し入れする構成になっている。炉芯管
１０の内部には熱処理室１１が形成されている。半導体
ウェーハＷは、ウェーハ保持部材１２によって熱処理室
１１に配置される。
理装置について、その好ましい実施例を挙げ、具体的に
説明する。図１は本発明にかかる半導体ウェーハ熱処理
装置の実施例を示す正面断面図であり、特に、半導体製
造工程で用いられる縦型熱処理炉を示している。まず、
同図に示した縦型熱処理炉の概略構成を説明する。縦型
熱処理炉は、全体的に円筒形状の炉芯管１０を備えてい
る。炉芯管１０は下方に開口しており、その開口から半
導体ウェーハを出し入れする構成になっている。炉芯管
１０の内部には熱処理室１１が形成されている。半導体
ウェーハＷは、ウェーハ保持部材１２によって熱処理室
１１に配置される。
【０００７】熱処理室１１内には処理ガス導入管１３が
設けてあり、所定の処理ガスを導入できる構成になって
いる。同様に、熱処理室１１内には処理ガス排出管１４
が設けてあり、処理用のガスを排出する構成になってい
る。ウェーハ保持部材１２は、複数の遮熱板１２ａを有
し、かつ保持した半導体ウェーハＷを鉛直軸を中心に回
転させる構成になっている。ウェーハ保持部材１２は、
炉蓋１５に設置してあり、炉蓋１５はベース１６に固定
してある。ベース１６は図示しない上下駆動機構によっ
て駆動され、ウェーハ保持部材１２を炉芯管１０に対し
て挿脱する。
設けてあり、所定の処理ガスを導入できる構成になって
いる。同様に、熱処理室１１内には処理ガス排出管１４
が設けてあり、処理用のガスを排出する構成になってい
る。ウェーハ保持部材１２は、複数の遮熱板１２ａを有
し、かつ保持した半導体ウェーハＷを鉛直軸を中心に回
転させる構成になっている。ウェーハ保持部材１２は、
炉蓋１５に設置してあり、炉蓋１５はベース１６に固定
してある。ベース１６は図示しない上下駆動機構によっ
て駆動され、ウェーハ保持部材１２を炉芯管１０に対し
て挿脱する。
【０００８】炉芯管１０の外側には、均熱管１７が設け
てある。均熱管１７は全体的に円筒形状をしていて、下
方に開口している。均熱管は、ＳｉＣまたはＳｉ含浸の
ＳｉＣで構成してある。均熱管１７の上部には排気管１
８が設けてある。一方、均熱管１７の下端外周部にはス
テンレス製の架台１９が設けてある。架台１９の下には
均熱管支持部材２０がねじ止めして設けてある。この均
熱管支持部材２０の上に均熱管１７が設置してある。均
熱管支持部材２０には、ガス導入管２１が設置してあ
り、炉芯管１０と均熱管１７の間に形成された空間にガ
スを導入する構成になっている。ガス導入管２１によっ
て導入されたガス、例えば塩酸ガスを含んだ窒素ガス
は、均熱管上部に設けた排気管２２から排出される。
てある。均熱管１７は全体的に円筒形状をしていて、下
方に開口している。均熱管は、ＳｉＣまたはＳｉ含浸の
ＳｉＣで構成してある。均熱管１７の上部には排気管１
８が設けてある。一方、均熱管１７の下端外周部にはス
テンレス製の架台１９が設けてある。架台１９の下には
均熱管支持部材２０がねじ止めして設けてある。この均
熱管支持部材２０の上に均熱管１７が設置してある。均
熱管支持部材２０には、ガス導入管２１が設置してあ
り、炉芯管１０と均熱管１７の間に形成された空間にガ
スを導入する構成になっている。ガス導入管２１によっ
て導入されたガス、例えば塩酸ガスを含んだ窒素ガス
は、均熱管上部に設けた排気管２２から排出される。
【０００９】均熱管支持部材２０と炉蓋１５の間には、
炉芯管支持部材２３が配置してあり、均熱管支持部材２
０にねじ止めされている。炉芯管支持部材２３の上には
炉芯管１０が設置され、炉芯管１０と炉芯管支持部材２
３の接触部分には図示しないがテフロン製のＯリングが
設けてあり、炉内の気密性を高めている。均熱管１７の
外側にはヒータ２４が配置してあり、さらにヒータ２４
の外側には、例えば断熱ファイバからなる断熱体２５が
設けてある。
炉芯管支持部材２３が配置してあり、均熱管支持部材２
０にねじ止めされている。炉芯管支持部材２３の上には
炉芯管１０が設置され、炉芯管１０と炉芯管支持部材２
３の接触部分には図示しないがテフロン製のＯリングが
設けてあり、炉内の気密性を高めている。均熱管１７の
外側にはヒータ２４が配置してあり、さらにヒータ２４
の外側には、例えば断熱ファイバからなる断熱体２５が
設けてある。
【００１０】上述した構成の半導体ウェーハ熱処理装置
において、炉芯管１０は石英ガラス製の内管１０ａと外
管１０ｂの二重管構造となっている。そして、これら内
管１０ａと外管１０ｂの間に形成された中空部内には、
粒状のポリシリコン材料３０が充填されている。ポリシ
リコン材料３０は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属
物質を吸着する性質を有する。したがって、炉芯管１０
の外部から熱処理室１１内に侵入しようとする金属不純
物は、中空部内に充填されたポリシリコン材料３０の表
面に吸着され、熱処理室１１内への侵入を阻止される。
中空部（すなわち、ポリシリコン材料層）の厚さは任意
でよいが、あまり厚過ぎると熱伝導性が悪化し、一方薄
過ぎた場合は金属不純物の吸着性能が劣化するため、こ
れら熱伝導性と吸着性能の各々を考慮して適当な厚さを
設定する。個々の粒状ポリシリコン材料３０の直径は、
可能な限り小さくした方が表面積も増加し、かつ中空部
内に密に充填されるため好ましい。また、上記中空部内
に粉状のポリシリコン材料を充填してもよい。
において、炉芯管１０は石英ガラス製の内管１０ａと外
管１０ｂの二重管構造となっている。そして、これら内
管１０ａと外管１０ｂの間に形成された中空部内には、
粒状のポリシリコン材料３０が充填されている。ポリシ
リコン材料３０は、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属
物質を吸着する性質を有する。したがって、炉芯管１０
の外部から熱処理室１１内に侵入しようとする金属不純
物は、中空部内に充填されたポリシリコン材料３０の表
面に吸着され、熱処理室１１内への侵入を阻止される。
中空部（すなわち、ポリシリコン材料層）の厚さは任意
でよいが、あまり厚過ぎると熱伝導性が悪化し、一方薄
過ぎた場合は金属不純物の吸着性能が劣化するため、こ
れら熱伝導性と吸着性能の各々を考慮して適当な厚さを
設定する。個々の粒状ポリシリコン材料３０の直径は、
可能な限り小さくした方が表面積も増加し、かつ中空部
内に密に充填されるため好ましい。また、上記中空部内
に粉状のポリシリコン材料を充填してもよい。
【００１１】図２は本発明の他の実施例を示す正面断面
図である。すなわち、一枚の石英ガラスからなる炉芯管
４０と均熱管１７の間に、内部が中空の石英管４１を設
置し、この石英管４１の中空部内に粒状ポリシリコン材
料４２を充填した構成とすることもできる。このように
構成した場合でも、石英管４１内のポリシリコン材料が
金属不純物を吸着するので、熱処理室１１内への金属不
純物の侵入を阻止することができる。この石英管４１
は、均熱管支持部材２０上に設置されている。なお、ガ
ス導入管２１は、石英管４１の外部および内部の双方に
開口している。石英管４１の上壁中央部には、ガス導入
管２１から導入されたガスを排出するための排出口４２
が形成してある。
図である。すなわち、一枚の石英ガラスからなる炉芯管
４０と均熱管１７の間に、内部が中空の石英管４１を設
置し、この石英管４１の中空部内に粒状ポリシリコン材
料４２を充填した構成とすることもできる。このように
構成した場合でも、石英管４１内のポリシリコン材料が
金属不純物を吸着するので、熱処理室１１内への金属不
純物の侵入を阻止することができる。この石英管４１
は、均熱管支持部材２０上に設置されている。なお、ガ
ス導入管２１は、石英管４１の外部および内部の双方に
開口している。石英管４１の上壁中央部には、ガス導入
管２１から導入されたガスを排出するための排出口４２
が形成してある。
【００１２】実施例よび比較例 図１に示した構成の熱処理装置（実施例）と、炉芯管が
一枚の石英ガラスからなり、炉芯管外部にポリシリコン
材料が配置されていない従来の熱処理装置（比較例）と
を使用し、酸化雰囲気下において１１００℃で５時間の
熱処理をシリコンウェーハに対して実施した。上記構成
の本実施例装置と比較例装置とで熱処理を施したシリコ
ンウェーハの表面を原子吸光法分析によって測定し、同
表面に吸着している重金属不純物の量を検出した。その
結果を表１に示す。なお、表１において「＜１」は、検
出限界以下の値であったことを示す。表１から明らかな
ように、本実施例の熱処理装置は、金属部コーティング
層のない比較例と比べ、被処理ウェーハの金属汚染量が
著しく低減した。
一枚の石英ガラスからなり、炉芯管外部にポリシリコン
材料が配置されていない従来の熱処理装置（比較例）と
を使用し、酸化雰囲気下において１１００℃で５時間の
熱処理をシリコンウェーハに対して実施した。上記構成
の本実施例装置と比較例装置とで熱処理を施したシリコ
ンウェーハの表面を原子吸光法分析によって測定し、同
表面に吸着している重金属不純物の量を検出した。その
結果を表１に示す。なお、表１において「＜１」は、検
出限界以下の値であったことを示す。表１から明らかな
ように、本実施例の熱処理装置は、金属部コーティング
層のない比較例と比べ、被処理ウェーハの金属汚染量が
著しく低減した。
【００１３】
【表１】( ×1010atms/cm2)
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体ウ
ェーハ熱処理装置によれば、前記熱処理室を形成する炉
芯管の外周を粒状または粉状のポリシリコン材料によっ
て被覆したので、外部に発生した金属不純物をこのポリ
シリコン材料が吸着し、熱処理室内への侵入を阻止する
ことができる。その結果、熱処理室内に配置した半導体
ウェーハに対して結晶欠陥の発生を抑止し、製品歩留の
向上と、品質の向上を図ることができる。
ェーハ熱処理装置によれば、前記熱処理室を形成する炉
芯管の外周を粒状または粉状のポリシリコン材料によっ
て被覆したので、外部に発生した金属不純物をこのポリ
シリコン材料が吸着し、熱処理室内への侵入を阻止する
ことができる。その結果、熱処理室内に配置した半導体
ウェーハに対して結晶欠陥の発生を抑止し、製品歩留の
向上と、品質の向上を図ることができる。
【図１】本発明にかかる半導体ウェーハ熱処理装置の実
施例を示す正面断面図。
施例を示す正面断面図。
【図２】本発明にかかる半導体ウェーハ熱処理装置の他
の実施例を示す正面断面図。
の実施例を示す正面断面図。
１０、４０ 炉芯管 １０ａ 内管 １０ｂ 外管 １１ 熱処理室 １３ 処理ガス導入管 １４ 処理ガス排出管 １５ 炉蓋 １６ ベース １７ 均熱管 １９ 架台 ２０ 均熱管支持部材 ２１ ガス導入管 ２２ 排気管 ２３ 炉芯管支持部材 ２４ ヒータ ３０，４２ ポリシリコン材料 ４１ 石英管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/22 511 H01L 21/324
Claims (2)
- 【請求項１】 熱処理室内に配置した半導体ウェーハに
対し所定の熱処理を行う熱処理装置において、 前記熱処理室を形成する炉芯管の外周を粒状または粉状
のポリシリコン材料によって被覆したことを特徴とする
半導体ウェーハの熱処理装置。 - 【請求項２】 前記炉芯管は、石英ガラス製の内管と外
管の二重管構造を有し、前記内管と外管の間に形成され
た中空部内に粒状または粉状のポリシリコン材料が充填
されていることを特徴とする請求項１に記載された半導
体ウェーハの熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5225089A JP3066232B2 (ja) | 1993-08-18 | 1993-08-18 | 半導体ウェーハの熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5225089A JP3066232B2 (ja) | 1993-08-18 | 1993-08-18 | 半導体ウェーハの熱処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0758037A JPH0758037A (ja) | 1995-03-03 |
| JP3066232B2 true JP3066232B2 (ja) | 2000-07-17 |
Family
ID=16823835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5225089A Expired - Fee Related JP3066232B2 (ja) | 1993-08-18 | 1993-08-18 | 半導体ウェーハの熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3066232B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4493823B2 (ja) * | 2000-09-20 | 2010-06-30 | 東京エレクトロン株式会社 | 縦型熱処理装置 |
| WO2008016143A1 (fr) * | 2006-08-04 | 2008-02-07 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Appareil de traitement de substrat et procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur |
-
1993
- 1993-08-18 JP JP5225089A patent/JP3066232B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0758037A (ja) | 1995-03-03 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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