JP3110316B2 - 外部燃焼酸化装置 - Google Patents
外部燃焼酸化装置Info
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱酸化法によって
半導体ウェハに酸化膜を形成する外部燃焼酸化装置に関
し、特に半導体ウェハ上に形成される酸化膜の膜厚を均
一にする外部燃焼酸化装置に関する。
半導体ウェハに酸化膜を形成する外部燃焼酸化装置に関
し、特に半導体ウェハ上に形成される酸化膜の膜厚を均
一にする外部燃焼酸化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハに酸化膜を形成するため、
水蒸気に希釈ガスを混合して熱酸化する装置が、特開昭
６０−１８６０２３号公報や特開平１−３１９９４０号
公報などに開示されている。例えば、特開平１−３１９
９４０号公報に開示されている装置は、図５に示すよう
な横型の外部燃焼酸化装置によって半導体ウェハＷに酸
化膜を形成するものである。
水蒸気に希釈ガスを混合して熱酸化する装置が、特開昭
６０−１８６０２３号公報や特開平１−３１９９４０号
公報などに開示されている。例えば、特開平１−３１９
９４０号公報に開示されている装置は、図５に示すよう
な横型の外部燃焼酸化装置によって半導体ウェハＷに酸
化膜を形成するものである。
【０００３】この外部燃焼酸化装置は、石英ガラスなど
で製造された炉芯管１が水平姿勢に設置され、その炉芯
管１の内部が700〜1200℃に加熱するため、その炉芯管
１の外周をヒータ２によって囲繞したものである。この
ような炉芯管１の一端部である出入口１ａから、ボート
３上に鉛直姿勢で保持された多数枚の半導体ウェハＷが
搬入・排出される。
で製造された炉芯管１が水平姿勢に設置され、その炉芯
管１の内部が700〜1200℃に加熱するため、その炉芯管
１の外周をヒータ２によって囲繞したものである。この
ような炉芯管１の一端部である出入口１ａから、ボート
３上に鉛直姿勢で保持された多数枚の半導体ウェハＷが
搬入・排出される。
【０００４】炉芯管１の他端部は、ガス導入管４を介し
て混合室５が接続されている。混合室５内にはＡｒ、Ｎ
2、Ｏ2などの希釈ガスを供給するための希釈ガス供給管
６が導入されるとともに、水蒸気を発生させるための燃
焼室７が隔離した状態に形成されている。燃焼室７内に
は酸素供給管８と水素供給管９とが導入され、燃焼室７
内で水蒸気が発生するようにされている。燃焼室７には
混合室５の壁面と対向する位置に、その水蒸気を混合室
５内に排出するための水蒸気出口７ａが形成されてい
る。
て混合室５が接続されている。混合室５内にはＡｒ、Ｎ
2、Ｏ2などの希釈ガスを供給するための希釈ガス供給管
６が導入されるとともに、水蒸気を発生させるための燃
焼室７が隔離した状態に形成されている。燃焼室７内に
は酸素供給管８と水素供給管９とが導入され、燃焼室７
内で水蒸気が発生するようにされている。燃焼室７には
混合室５の壁面と対向する位置に、その水蒸気を混合室
５内に排出するための水蒸気出口７ａが形成されてい
る。
【０００５】この外部燃焼酸化装置は以上のように構成
され、次のようにして半導体ウェハＷに酸化膜が形成さ
れる。すなわち、燃焼室７内に酸素供給管８と水素供給
管９とからそれぞれ酸素ガスと水素ガスとが供給され、
両ガスが混合されて、着火燃焼することによって燃焼室
７内に水蒸気を発生させる。この水蒸気は水蒸気出口７
ａから混合室５内に流入する。混合室５内には希釈ガス
供給管６から低温の希釈ガスが供給されており、水蒸気
と希釈ガスとが混合・拡散される。その水蒸気と希釈ガ
スはガス導入管４から炉芯管１内に供給される。そし
て、水蒸気による熱酸化によって、炉芯管内に搬入され
ている多数枚の半導体ウェハＷに酸化膜が形成される。
また、希釈ガスによって、酸化膜の膜厚が薄くされる。
され、次のようにして半導体ウェハＷに酸化膜が形成さ
れる。すなわち、燃焼室７内に酸素供給管８と水素供給
管９とからそれぞれ酸素ガスと水素ガスとが供給され、
両ガスが混合されて、着火燃焼することによって燃焼室
７内に水蒸気を発生させる。この水蒸気は水蒸気出口７
ａから混合室５内に流入する。混合室５内には希釈ガス
供給管６から低温の希釈ガスが供給されており、水蒸気
と希釈ガスとが混合・拡散される。その水蒸気と希釈ガ
スはガス導入管４から炉芯管１内に供給される。そし
て、水蒸気による熱酸化によって、炉芯管内に搬入され
ている多数枚の半導体ウェハＷに酸化膜が形成される。
また、希釈ガスによって、酸化膜の膜厚が薄くされる。
【０００６】外部燃焼酸化装置には上記の装置を改良し
た縦型の外部燃焼酸化装置（以下「第１の従来の装置」
という。）が開発されている。
た縦型の外部燃焼酸化装置（以下「第１の従来の装置」
という。）が開発されている。
【０００７】この第１の従来の装置は図６に示すよう
に、石英ガラスなどで製造された炉芯管１が鉛直姿勢に
設置され、その炉芯管１の外周がヒータ２に囲繞され、
炉芯管１の内部が700〜1200℃に加熱される。このよう
な炉芯管１の下端部である出入口１ａから、ボート３に
水平姿勢で保持された多数枚の半導体ウェハＷが搬入・
排出される。
に、石英ガラスなどで製造された炉芯管１が鉛直姿勢に
設置され、その炉芯管１の外周がヒータ２に囲繞され、
炉芯管１の内部が700〜1200℃に加熱される。このよう
な炉芯管１の下端部である出入口１ａから、ボート３に
水平姿勢で保持された多数枚の半導体ウェハＷが搬入・
排出される。
【０００８】炉芯管１とヒータ２との間には１本の細い
ガス導入管４が配管され、ガス導入管４の排出口４ａが
炉芯管１の上端部内に配置される。ガス導入管４の他端
部４ｂには希釈ガス供給管６と燃焼室７とが接続され
る。燃焼室７には酸素供給管８と水素供給管９とが接続
される。燃焼室７内はヒータ１１によって水素の発火点
以上に加熱され、水蒸気が発生するようにされている。
さらに、その水蒸気と希釈ガスとはガス導入管４の中間
部４ｃにおいて混合され、そのガス導入管４の中間部は
加熱された水蒸気が低温の希釈ガスによって結露しない
ようにヒータ１２によって100〜200℃に加熱されてい
る。
ガス導入管４が配管され、ガス導入管４の排出口４ａが
炉芯管１の上端部内に配置される。ガス導入管４の他端
部４ｂには希釈ガス供給管６と燃焼室７とが接続され
る。燃焼室７には酸素供給管８と水素供給管９とが接続
される。燃焼室７内はヒータ１１によって水素の発火点
以上に加熱され、水蒸気が発生するようにされている。
さらに、その水蒸気と希釈ガスとはガス導入管４の中間
部４ｃにおいて混合され、そのガス導入管４の中間部は
加熱された水蒸気が低温の希釈ガスによって結露しない
ようにヒータ１２によって100〜200℃に加熱されてい
る。
【０００９】第１の従来の装置は以上のように構成さ
れ、半導体ウェハＷに酸化膜が形成される。第１の従来
の装置は、燃焼室７内に酸素供給管８と水素供給管９と
からそれぞれ酸素と水素とが供給されて水蒸気を発生さ
せ、その水蒸気と希釈ガス供給管３から供給される希釈
ガスとが、混合室５で混合されることなく直接、ガス導
入管４から炉芯管１内に供給されるようにされている。
しかも、水蒸気と希釈ガスとは２か所のヒータ１２、２
によって冷やされることなく炉芯管１内に供給される。
れ、半導体ウェハＷに酸化膜が形成される。第１の従来
の装置は、燃焼室７内に酸素供給管８と水素供給管９と
からそれぞれ酸素と水素とが供給されて水蒸気を発生さ
せ、その水蒸気と希釈ガス供給管３から供給される希釈
ガスとが、混合室５で混合されることなく直接、ガス導
入管４から炉芯管１内に供給されるようにされている。
しかも、水蒸気と希釈ガスとは２か所のヒータ１２、２
によって冷やされることなく炉芯管１内に供給される。
【００１０】さらに、上記の第１の従来の装置を変形さ
せた縦型の外部燃焼酸化装置（以下「第２の従来の装
置」という。）も開発されている。
せた縦型の外部燃焼酸化装置（以下「第２の従来の装
置」という。）も開発されている。
【００１１】この第２の従来の装置は図７に示すよう
に、基本的に第１の従来の装置と同じく、鉛直姿勢の炉
芯管１をヒータ２が囲繞した構造であるが、ガス導入管
４の他端部４ｂに一つの容器１３が接続され、その容器
１３内は石英製の仕切板１４によって燃焼室７と混合室
５とに仕切ったものである。仕切板１４には水蒸気出口
１４ａが形成され、燃焼室７内で発生した水蒸気が混合
室５内に流入することができるようにされている。燃焼
室７には酸素供給管８と水素供給管９とが接続され、燃
焼室７内で水蒸気が発生するようにされている。そのた
め、燃焼室７内はヒータ１１によって水素の発火点以上
に加熱するようにされている。混合室５にはガス導入管
４の他端部４ｂと希釈ガス供給管６が接続される。
に、基本的に第１の従来の装置と同じく、鉛直姿勢の炉
芯管１をヒータ２が囲繞した構造であるが、ガス導入管
４の他端部４ｂに一つの容器１３が接続され、その容器
１３内は石英製の仕切板１４によって燃焼室７と混合室
５とに仕切ったものである。仕切板１４には水蒸気出口
１４ａが形成され、燃焼室７内で発生した水蒸気が混合
室５内に流入することができるようにされている。燃焼
室７には酸素供給管８と水素供給管９とが接続され、燃
焼室７内で水蒸気が発生するようにされている。そのた
め、燃焼室７内はヒータ１１によって水素の発火点以上
に加熱するようにされている。混合室５にはガス導入管
４の他端部４ｂと希釈ガス供給管６が接続される。
【００１２】第２の従来の装置は以上のように構成さ
れ、上記の第１の従来の装置と基本的に同様に半導体ウ
ェハＷに酸化膜が形成される。第２の従来の装置が第１
の従来の装置と異なるのは、燃焼室７内で発生した水蒸
気が水蒸気出口１４ａを通過して混合室５内に流入し、
混合室５内でその水蒸気と希釈ガスとが混合され、その
混合されたガスがガス導入管４から炉芯管１内に供給さ
れるようにされている点である。
れ、上記の第１の従来の装置と基本的に同様に半導体ウ
ェハＷに酸化膜が形成される。第２の従来の装置が第１
の従来の装置と異なるのは、燃焼室７内で発生した水蒸
気が水蒸気出口１４ａを通過して混合室５内に流入し、
混合室５内でその水蒸気と希釈ガスとが混合され、その
混合されたガスがガス導入管４から炉芯管１内に供給さ
れるようにされている点である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】第１の従来の装置及び
第２の従来の装置では、ガス導入管４は炉芯管１とヒー
タ２との間に配管されている。これは、ガス導入管４内
を流れる水蒸気と希釈ガスが冷やされないようにするた
め、及び設置スペースを小さくするためである。したが
って、ガス導入管４が配管された側の炉芯管１内の温度
は、ガス導入管４から離れた側の炉芯管１内の温度より
も低くなる。すると、炉芯管１内の半導体ウェハＷの面
内には温度差が生じ、その結果、酸化膜の膜厚に差が生
じる。
第２の従来の装置では、ガス導入管４は炉芯管１とヒー
タ２との間に配管されている。これは、ガス導入管４内
を流れる水蒸気と希釈ガスが冷やされないようにするた
め、及び設置スペースを小さくするためである。したが
って、ガス導入管４が配管された側の炉芯管１内の温度
は、ガス導入管４から離れた側の炉芯管１内の温度より
も低くなる。すると、炉芯管１内の半導体ウェハＷの面
内には温度差が生じ、その結果、酸化膜の膜厚に差が生
じる。
【００１４】例えば図６のＤ−Ｄ線断面を示す図８にお
いて、ガス導入管４に近い半導体ウェハＷの位置Ｅと、
ガス導入管４から離れた半導体ウェハＷの位置Ｆとの膜
厚の差を図９に示す。この図９は横軸に炉芯管１内の位
置をとり、縦軸にその位置での膜厚の差をとったグラフ
であり、希釈ガスの流量の違いによって、その膜厚の差
がどのように異なるかを示す。すなわちこの図９は、半
導体ウェハＷの面内の酸化膜の膜厚の差が、希釈ガスの
ある流量ａを●、その５倍の流量５ａを▲、１０倍の流
量１０ａを■によってそれぞれ表されたグラフである。
このグラフから、希釈ガスの流量が多いほど酸化膜の膜
厚の差が大きくなり、さらにいずれの流量であっても、
炉芯管１の上端部（TOP）よりも出入口１ａである下端
部 （BOTTOM）の方が酸化膜の膜厚の差が顕著に現われ
ることがわかる。
いて、ガス導入管４に近い半導体ウェハＷの位置Ｅと、
ガス導入管４から離れた半導体ウェハＷの位置Ｆとの膜
厚の差を図９に示す。この図９は横軸に炉芯管１内の位
置をとり、縦軸にその位置での膜厚の差をとったグラフ
であり、希釈ガスの流量の違いによって、その膜厚の差
がどのように異なるかを示す。すなわちこの図９は、半
導体ウェハＷの面内の酸化膜の膜厚の差が、希釈ガスの
ある流量ａを●、その５倍の流量５ａを▲、１０倍の流
量１０ａを■によってそれぞれ表されたグラフである。
このグラフから、希釈ガスの流量が多いほど酸化膜の膜
厚の差が大きくなり、さらにいずれの流量であっても、
炉芯管１の上端部（TOP）よりも出入口１ａである下端
部 （BOTTOM）の方が酸化膜の膜厚の差が顕著に現われ
ることがわかる。
【００１５】希釈ガスの流量が多いほど、膜厚の差が大
きくなるのは、希釈ガスの流量が多くなれば、希釈ガス
はヒータ２によって十分に加熱されず、冷やされた状態
で炉芯管１内に流入するためと考えられる。また、炉芯
管１の上端部の方が膜厚の差が小さいのは、炉芯管１の
上端部では希釈ガスが加熱された状態にあるためと考え
られる。
きくなるのは、希釈ガスの流量が多くなれば、希釈ガス
はヒータ２によって十分に加熱されず、冷やされた状態
で炉芯管１内に流入するためと考えられる。また、炉芯
管１の上端部の方が膜厚の差が小さいのは、炉芯管１の
上端部では希釈ガスが加熱された状態にあるためと考え
られる。
【００１６】このように半導体ウェハＷに形成される酸
化膜の膜厚は、各面内にバラツキがあるだけでなく、炉
芯管１内の位置によってもバラツキが生じている。酸化
膜の膜厚にバラツキが生じていると、半導体ウェハから
製造される半導体装置の品質が不均一になるため、歩留
まりが低下するといった不具合が生じる。
化膜の膜厚は、各面内にバラツキがあるだけでなく、炉
芯管１内の位置によってもバラツキが生じている。酸化
膜の膜厚にバラツキが生じていると、半導体ウェハから
製造される半導体装置の品質が不均一になるため、歩留
まりが低下するといった不具合が生じる。
【００１７】そこで、本発明は、ガス導入管内に流れる
混合ガスの温度の影響が半導体ウェハに及ばないように
することにより、半導体ウェハに形成される酸化膜の膜
厚差を低減することができる外部燃焼酸化装置を提供す
ることを目的とする。
混合ガスの温度の影響が半導体ウェハに及ばないように
することにより、半導体ウェハに形成される酸化膜の膜
厚差を低減することができる外部燃焼酸化装置を提供す
ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明の外部燃焼酸化装
置は、半導体ウェハを収納する炉芯管と、その炉芯管内
に供給される水蒸気と希釈ガスとを混合する混合室と、
その混合室を加熱するヒータと、混合室と炉芯管とを連
結するガス導入管と、炉芯管内の温度を検出する温度検
出手段と、その温度検出手段によって検出された炉芯管
内の温度に基づいて、ヒータの加熱を制御する温度コン
トローラと、を有することを特徴とするものである。
置は、半導体ウェハを収納する炉芯管と、その炉芯管内
に供給される水蒸気と希釈ガスとを混合する混合室と、
その混合室を加熱するヒータと、混合室と炉芯管とを連
結するガス導入管と、炉芯管内の温度を検出する温度検
出手段と、その温度検出手段によって検出された炉芯管
内の温度に基づいて、ヒータの加熱を制御する温度コン
トローラと、を有することを特徴とするものである。
【００１９】上記の発明によれば、炉芯管内の温度を温
度検出手段によって検出し、その検出された温度に応じ
て温度コントローラが混合室を加熱するヒータを制御す
るので、ガス導入管内を流れる混合ガスの温度の影響
が、炉芯管内の半導体ウェハに及ぼすことがなくなり、
半導体ウェハの面内温度差をなくすことができ、その結
果、半導体ウェハに形成される酸化膜の面内膜厚差を低
減することができる。
度検出手段によって検出し、その検出された温度に応じ
て温度コントローラが混合室を加熱するヒータを制御す
るので、ガス導入管内を流れる混合ガスの温度の影響
が、炉芯管内の半導体ウェハに及ぼすことがなくなり、
半導体ウェハの面内温度差をなくすことができ、その結
果、半導体ウェハに形成される酸化膜の面内膜厚差を低
減することができる。
【００２０】本発明は又、半導体ウェハを収納する炉芯
管と、その炉芯管内に供給される水蒸気と希釈ガスとを
混合する混合室と、その混合室を加熱するヒータと、混
合室と炉芯管の一方側の端部とを連結し、炉芯管の側面
に沿って延びたガス導入管と、炉芯管内のガス導入管側
に設置され、炉芯管内の温度を検出する温度検出手段
と、その温度検出手段によって検出された炉芯管内の温
度に基づいて、ヒータの加熱を制御する温度コントロー
ラと、を有することを特徴とするものである。
管と、その炉芯管内に供給される水蒸気と希釈ガスとを
混合する混合室と、その混合室を加熱するヒータと、混
合室と炉芯管の一方側の端部とを連結し、炉芯管の側面
に沿って延びたガス導入管と、炉芯管内のガス導入管側
に設置され、炉芯管内の温度を検出する温度検出手段
と、その温度検出手段によって検出された炉芯管内の温
度に基づいて、ヒータの加熱を制御する温度コントロー
ラと、を有することを特徴とするものである。
【００２１】上記の炉芯管は鉛直姿勢に設置されると有
効である。
効である。
【００２２】本発明は又、希釈ガスが供給される混合室
と、水蒸気を発生させる燃焼室と、混合室と燃焼室とを
仕切り、水蒸気出口が形成された仕切板とを備えた容器
を有してもよい。
と、水蒸気を発生させる燃焼室と、混合室と燃焼室とを
仕切り、水蒸気出口が形成された仕切板とを備えた容器
を有してもよい。
【００２３】希釈ガスが供給される混合室と、水蒸気を
発生させる燃焼室とが、分離して設けられてもよい。
発生させる燃焼室とが、分離して設けられてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１及び図
２を参照しながら説明する。但し、従来と同一部分は同
一符号を附して、その説明を省略する。
２を参照しながら説明する。但し、従来と同一部分は同
一符号を附して、その説明を省略する。
【００２５】本実施の形態は第２の従来の装置と同様、
石英ガラスなどで製造された炉芯管１が鉛直姿勢に設置
され、炉芯管１の内部が700〜1200℃に加熱されるよう
に、その炉芯管１の外周をヒータ２が囲繞した装置にお
いて実施するものである。炉芯管１内には水平姿勢で保
持された多数枚の半導体ウェハＷが出入口１ａから搬入
・排出される。炉芯管１とヒータ２との間には１本の細
いガス導入管４が配管され、ガス導入管４の排出口４ａ
が炉芯管１の上端部内に配置される。ガス導入管４の他
端部４ｂは容器１３内を仕切板１４によって仕切られた
混合室５に接続される。混合室５には、希釈ガス供給管
６が接続されるとともに、容器１３の他方の燃焼室７内
で発生した水蒸気が水蒸気出口１４ａから混合室５に流
入される。
石英ガラスなどで製造された炉芯管１が鉛直姿勢に設置
され、炉芯管１の内部が700〜1200℃に加熱されるよう
に、その炉芯管１の外周をヒータ２が囲繞した装置にお
いて実施するものである。炉芯管１内には水平姿勢で保
持された多数枚の半導体ウェハＷが出入口１ａから搬入
・排出される。炉芯管１とヒータ２との間には１本の細
いガス導入管４が配管され、ガス導入管４の排出口４ａ
が炉芯管１の上端部内に配置される。ガス導入管４の他
端部４ｂは容器１３内を仕切板１４によって仕切られた
混合室５に接続される。混合室５には、希釈ガス供給管
６が接続されるとともに、容器１３の他方の燃焼室７内
で発生した水蒸気が水蒸気出口１４ａから混合室５に流
入される。
【００２６】本発明に係る外部燃焼酸化装置は、さら
に、混合室５を加熱するヒータ２１と、炉芯管１内の温
度を検出する温度検出器２４と、ヒータ２１と温度検出
器２４とに接続され、温度検出器２４によって検出され
た炉芯管１内の温度に基づいて、ヒータ２１の加熱を制
御する温度コントローラ２２とを有する。
に、混合室５を加熱するヒータ２１と、炉芯管１内の温
度を検出する温度検出器２４と、ヒータ２１と温度検出
器２４とに接続され、温度検出器２４によって検出され
た炉芯管１内の温度に基づいて、ヒータ２１の加熱を制
御する温度コントローラ２２とを有する。
【００２７】温度検出器２４は、例えば、石英管２３か
ら突出させた熱電対からなり、ガス導入管４に流れる混
合ガスによる温度影響の大きい箇所を検出するため、炉
芯管１内のガス導入管４側の下部に配置される。温度コ
ントローラ２２は、炉芯管１内の温度が所望の酸化温度
となるように、混合室５を加熱するヒータ２１の温度を
制御する。
ら突出させた熱電対からなり、ガス導入管４に流れる混
合ガスによる温度影響の大きい箇所を検出するため、炉
芯管１内のガス導入管４側の下部に配置される。温度コ
ントローラ２２は、炉芯管１内の温度が所望の酸化温度
となるように、混合室５を加熱するヒータ２１の温度を
制御する。
【００２８】容器１３内が仕切板１４によって仕切られ
た他方の燃焼室７は、従来と同様、酸素供給管８と水素
供給管９とが接続される。燃焼室７内はヒータ１１によ
って水素の発火点以上に加熱されるようにされている。
た他方の燃焼室７は、従来と同様、酸素供給管８と水素
供給管９とが接続される。燃焼室７内はヒータ１１によ
って水素の発火点以上に加熱されるようにされている。
【００２９】本発明に係る外部燃焼酸化装置は以上のよ
うに構成され、次に半導体ウェハＷに酸化膜を形成する
方法について説明する。
うに構成され、次に半導体ウェハＷに酸化膜を形成する
方法について説明する。
【００３０】従来と同様、炉芯管１内に水蒸気と希釈ガ
スとを供給するため、燃焼室７内に酸素供給管８と水素
供給管９とからそれぞれ酸素と水素とが供給され、水素
の発火点以上に加熱されて水蒸気を発生させる。その水
蒸気と、希釈ガス供給管６から供給される希釈ガスとが
混合室５内で混合される。その水蒸気と希釈ガスとはヒ
ータ２１によって所望の酸化温度に加熱され、ガス導入
管４から炉芯管１内に供給される。
スとを供給するため、燃焼室７内に酸素供給管８と水素
供給管９とからそれぞれ酸素と水素とが供給され、水素
の発火点以上に加熱されて水蒸気を発生させる。その水
蒸気と、希釈ガス供給管６から供給される希釈ガスとが
混合室５内で混合される。その水蒸気と希釈ガスとはヒ
ータ２１によって所望の酸化温度に加熱され、ガス導入
管４から炉芯管１内に供給される。
【００３１】本発明に係る外部燃焼酸化装置において
は、炉芯管１内に熱電対のような温度検出器２４が配置
され、炉芯管１内の温度が温度コントローラ２２に入力
されるため、炉芯管１内の温度が所望の酸化温度よりも
低いときは、温度コントローラ２２によってヒータ２１
を加熱することにより、混合室５内の温度を高くし、水
蒸気と希釈ガスとが加熱されて炉芯管１内に供給される
ようにする。
は、炉芯管１内に熱電対のような温度検出器２４が配置
され、炉芯管１内の温度が温度コントローラ２２に入力
されるため、炉芯管１内の温度が所望の酸化温度よりも
低いときは、温度コントローラ２２によってヒータ２１
を加熱することにより、混合室５内の温度を高くし、水
蒸気と希釈ガスとが加熱されて炉芯管１内に供給される
ようにする。
【００３２】逆に、炉芯管１内の温度が所望の酸化温度
よりも高いときは、温度コントローラ２２によってヒー
タ２１の加熱を停止して、混合室５内の温度を低くし、
水蒸気及び希釈ガスが低い温度で炉芯管１内に供給する
ようにする。
よりも高いときは、温度コントローラ２２によってヒー
タ２１の加熱を停止して、混合室５内の温度を低くし、
水蒸気及び希釈ガスが低い温度で炉芯管１内に供給する
ようにする。
【００３３】このように、温度コントローラ２２によ
り、混合室５内の温度を調節するので、ガス導入管４内
を流れる混合ガスの温度の影響が、炉芯管１内の半導体
ウェハＷに及ぼすことがなくなり、半導体ウェハＷの面
内温度差をなくすことができる。
り、混合室５内の温度を調節するので、ガス導入管４内
を流れる混合ガスの温度の影響が、炉芯管１内の半導体
ウェハＷに及ぼすことがなくなり、半導体ウェハＷの面
内温度差をなくすことができる。
【００３４】ここで図１のＡ−Ａ線断面を示す図２にお
いて、ガス導入管４に近い半導体ウェハＷの位置Ｂと、
ガス導入管４から離れた半導体ウェハＷの位置Ｃとに形
成された酸化膜の膜厚差を図３に示す。図３は図９と同
様に、炉芯管１内の上端部（TOP）から出入口１ａであ
る下端部（BOTTOM）における酸化膜の膜厚の膜厚差を、
３種類の希釈ガス流量別にグラフに示したものである。
いて、ガス導入管４に近い半導体ウェハＷの位置Ｂと、
ガス導入管４から離れた半導体ウェハＷの位置Ｃとに形
成された酸化膜の膜厚差を図３に示す。図３は図９と同
様に、炉芯管１内の上端部（TOP）から出入口１ａであ
る下端部（BOTTOM）における酸化膜の膜厚の膜厚差を、
３種類の希釈ガス流量別にグラフに示したものである。
【００３５】このグラフからわかるように、本発明の外
部燃焼酸化装置では、半導体ウェハＷの面内温度差がな
くなるので、半導体ウェハＷに形成される酸化膜の面内
膜厚差を低減することができることがわかる。また、酸
化膜は、希釈ガスの流量に関係なく、かつ炉芯管１の位
置、すなわち上端部であるか下端部であるかに関係な
く、ほぼ均一に形成されることがわかる。
部燃焼酸化装置では、半導体ウェハＷの面内温度差がな
くなるので、半導体ウェハＷに形成される酸化膜の面内
膜厚差を低減することができることがわかる。また、酸
化膜は、希釈ガスの流量に関係なく、かつ炉芯管１の位
置、すなわち上端部であるか下端部であるかに関係な
く、ほぼ均一に形成されることがわかる。
【００３６】次に、本発明の変形例を図４に示して説明
する。この変形例は燃焼室７と混合室５とが別々に形成
され、混合室５がヒータ２１によって加熱されることが
できるようにしたものである。混合室５内の温度は、上
記の実施の形態と同様に、炉芯管１の下端部に配置され
た温度検出器２４によって制御される。温度検出器２４
によって炉芯管１内の温度が検出され、その温度が所望
の酸化温度になるように温度コントローラ２２によっ
て、混合室５内の温度が制御される。
する。この変形例は燃焼室７と混合室５とが別々に形成
され、混合室５がヒータ２１によって加熱されることが
できるようにしたものである。混合室５内の温度は、上
記の実施の形態と同様に、炉芯管１の下端部に配置され
た温度検出器２４によって制御される。温度検出器２４
によって炉芯管１内の温度が検出され、その温度が所望
の酸化温度になるように温度コントローラ２２によっ
て、混合室５内の温度が制御される。
【００３７】したがって、水蒸気と希釈ガスとが所望の
酸化温度に加熱されるように炉芯管１内に供給され、炉
芯管１内の半導体ウェハＷには膜厚の均一な酸化膜が形
成される。
酸化温度に加熱されるように炉芯管１内に供給され、炉
芯管１内の半導体ウェハＷには膜厚の均一な酸化膜が形
成される。
【００３８】変形例のように、燃焼室７と混合室５とが
分離されることにより、装置のレイアウト上の制約がな
くなり、しかも混合室５が燃焼室７の温度の影響を受け
なくなり、一層、所望の酸化温度が設定されることがで
きる。
分離されることにより、装置のレイアウト上の制約がな
くなり、しかも混合室５が燃焼室７の温度の影響を受け
なくなり、一層、所望の酸化温度が設定されることがで
きる。
【００３９】本発明は、上記の実施の形態に限定される
ことはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の
範囲内において、種々の変更が可能である。たとえば、
炉芯管は水平姿勢に設置したものでも実施することがで
きる。また、温度検出器は耐熱性の各種温度センサーな
どでも実施することができる。
ことはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の
範囲内において、種々の変更が可能である。たとえば、
炉芯管は水平姿勢に設置したものでも実施することがで
きる。また、温度検出器は耐熱性の各種温度センサーな
どでも実施することができる。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、炉芯管内の温度を温度
検出手段によって検出し、その検出された温度に応じて
温度コントローラが混合室を加熱するヒータを制御する
ので、ガス導入管内を流れる混合ガスの温度の影響が、
炉芯管内の半導体ウェハに及ぼすことがなくなり、半導
体ウェハの面内温度差をなくすことができ、その結果、
半導体ウェハに形成される酸化膜の面内膜厚差を低減す
ることができる。したがって、半導体ウェハから製造さ
れる半導体装置の歩留まりが向上する。
検出手段によって検出し、その検出された温度に応じて
温度コントローラが混合室を加熱するヒータを制御する
ので、ガス導入管内を流れる混合ガスの温度の影響が、
炉芯管内の半導体ウェハに及ぼすことがなくなり、半導
体ウェハの面内温度差をなくすことができ、その結果、
半導体ウェハに形成される酸化膜の面内膜厚差を低減す
ることができる。したがって、半導体ウェハから製造さ
れる半導体装置の歩留まりが向上する。
【図１】本発明に係る外部燃焼酸化装置の構成図であ
る。
る。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明に係る外部燃焼酸化装置によって製造さ
れた半導体ウェハの酸化膜の膜厚の差を示すグラフであ
る。
れた半導体ウェハの酸化膜の膜厚の差を示すグラフであ
る。
【図４】本発明に係る変形例を示す外部燃焼酸化装置の
構成図である。
構成図である。
【図５】従来の横型の外部燃焼酸化装置の構成図であ
る。
る。
【図６】第１の従来の外部燃焼酸化装置の構成図であ
る。
る。
【図７】第２の従来の外部燃焼酸化装置の構成図であ
る。
る。
【図８】図６のＤ−Ｄ線断面図である。
【図９】第１の従来の外部燃焼酸化装置によって製造さ
れた半導体ウェハの酸化膜の膜厚の差を示すグラフであ
る。
れた半導体ウェハの酸化膜の膜厚の差を示すグラフであ
る。
１：炉芯管 １ａ：出入口 ４：ガス導入管 ５：混合室 ７：燃焼室 １３ ：容器 １４ ：仕切板 １４ａ：水蒸気出口 ２１ ：ヒータ ２２ ：温度コントローラ ２４ ：温度検出器（温度検出手段）
Claims (5)
- 【請求項１】半導体ウェハを収納する炉芯管と、 その炉芯管内に供給される水蒸気と希釈ガスとを混合す
る混合室と その混合室を加熱するヒータと、 前記混合室と炉芯管とを連結するガス導入管と、 前記炉芯管内の温度を検出する温度検出手段と、 その温度検出手段によって検出された炉芯管内の温度に
基づいて、前記ヒータの加熱を制御する温度コントロー
ラと、 を有することを特徴とする外部燃焼酸化装置。 - 【請求項２】半導体ウェハを収納する炉芯管と、 その炉芯管内に供給される水蒸気と希釈ガスとを混合す
る混合室と、 その混合室を加熱するヒータと、 前記混合室と炉芯管の一方側の端部とを連結し、前記炉
芯管の側面に沿って延びたガス導入管と、 前記炉芯管内のガス導入管側に設置され、炉芯管内の温
度を検出する温度検出手段と、 その温度検出手段によって検出された炉芯管内の温度に
基づいて、前記ヒータの加熱を制御する温度コントロー
ラと、 を有することを特徴とする外部燃焼酸化装置。 - 【請求項３】前記炉芯管は、鉛直姿勢に設置されること
を特徴とする請求項１又は２に記載の外部燃焼酸化装
置。 - 【請求項４】希釈ガスが供給される前記混合室と、水蒸
気を発生させる燃焼室と、前記混合室と燃焼室とを仕切
り、水蒸気出口が形成された仕切板とを備えた容器を有
することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの
項に記載の外部燃焼酸化装置。 - 【請求項５】希釈ガスが供給される前記混合室と、水蒸
気を発生させる燃焼室とが、分離して設けられることを
特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つの項に記載の
外部燃焼酸化装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08196082A JP3110316B2 (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 外部燃焼酸化装置 |
| US08/900,843 US5785762A (en) | 1996-07-25 | 1997-07-25 | External combustion oxidation apparatus |
| GB9715798A GB2315599B (en) | 1996-07-25 | 1997-07-25 | External combustion oxidation apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08196082A JP3110316B2 (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 外部燃焼酸化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1041287A JPH1041287A (ja) | 1998-02-13 |
| JP3110316B2 true JP3110316B2 (ja) | 2000-11-20 |
Family
ID=16351914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08196082A Expired - Fee Related JP3110316B2 (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 外部燃焼酸化装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5785762A (ja) |
| JP (1) | JP3110316B2 (ja) |
| GB (1) | GB2315599B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2928210B1 (ja) * | 1998-01-30 | 1999-08-03 | 九州日本電気株式会社 | 半導体基板の不純物拡散処理方法および半導体製造装置 |
| US6112696A (en) * | 1998-02-17 | 2000-09-05 | Dry Plasma Systems, Inc. | Downstream plasma using oxygen gas mixture |
| KR100363158B1 (ko) * | 1998-10-09 | 2003-01-24 | 삼성전자 주식회사 | 폐쇄형반도체습식열산화장치 |
| DE60131698T2 (de) * | 2000-05-31 | 2008-10-30 | Tokyo Electron Ltd. | Thermische Behandlungsvorrichtung und Verfahren |
| US6348395B1 (en) * | 2000-06-07 | 2002-02-19 | International Business Machines Corporation | Diamond as a polish-stop layer for chemical-mechanical planarization in a damascene process flow |
| EP1326271A4 (en) * | 2000-09-18 | 2005-08-24 | Tokyo Electron Ltd | METHOD FOR FILMING A GATE INSULATOR, DEVICE FOR FILMING A GATE INSULATOR AND A CLUSTER TOOL |
| JP3421660B2 (ja) * | 2001-05-09 | 2003-06-30 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置及びその方法 |
| US6726468B2 (en) | 2002-09-25 | 2004-04-27 | Silterra Malaysia Sdn. Bhd. | Pre-heating dilution gas before mixing with steam in diffusion furnace |
| KR101750633B1 (ko) * | 2012-07-30 | 2017-06-23 | 가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키 | 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 |
| CN111105989B (zh) * | 2018-10-29 | 2022-10-21 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 对基片进行钝化的方法及钝化设备 |
| CN109853043A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-06-07 | 张忠恕 | 一种用于氢氧合成的氧化扩散炉***点火腔室 |
| CN111816586A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-10-23 | 中国科学院微电子研究所 | 一种用于半导体制造的气体混合设备及混合方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60186023A (ja) * | 1984-03-05 | 1985-09-21 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 水蒸気処理装置 |
| JPH01319940A (ja) * | 1988-06-22 | 1989-12-26 | Kimmon Mfg Co Ltd | 外部燃焼酸化装置 |
| EP0614216A4 (en) * | 1991-11-22 | 1994-11-30 | Tadahiro Ohmi | APPARATUS FOR FORMING AN OXIDE FILM, HOT PROCESSING APPARATUS, SEMICONDUCTOR DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF. |
-
1996
- 1996-07-25 JP JP08196082A patent/JP3110316B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-07-25 GB GB9715798A patent/GB2315599B/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-07-25 US US08/900,843 patent/US5785762A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9715798D0 (en) | 1997-10-01 |
| US5785762A (en) | 1998-07-28 |
| GB2315599B (en) | 2000-12-06 |
| JPH1041287A (ja) | 1998-02-13 |
| GB2315599A (en) | 1998-02-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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