JPH06188238A - Heat treatment apparatus and method thereof - Google Patents
Heat treatment apparatus and method thereofInfo
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- JPH06188238A JPH06188238A JP34989392A JP34989392A JPH06188238A JP H06188238 A JPH06188238 A JP H06188238A JP 34989392 A JP34989392 A JP 34989392A JP 34989392 A JP34989392 A JP 34989392A JP H06188238 A JPH06188238 A JP H06188238A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセスに
おける熱処理装置と熱処理方法に関するもので、特に半
導体基板に均一かつ良質な酸化膜を形成するために使用
されるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment apparatus and a heat treatment method in a semiconductor manufacturing process, and is particularly used for forming a uniform and good quality oxide film on a semiconductor substrate.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体基板（ウェーハ）主面に熱酸化膜
を形成する従来の熱処理装置及び熱処理方法の一例につ
いて、図７を参照して説明する。2. Description of the Related Art An example of a conventional heat treatment apparatus and heat treatment method for forming a thermal oxide film on a main surface of a semiconductor substrate (wafer) will be described with reference to FIG.
【０００３】ウェーハ１は、保持治具２により一定の間
隔をあけて保持され、保温筒３を介して反応管キャップ
４上に載置され、反応管５内に挿入される。反応ガス
（例えば高純度のＯ2 ガス）６は反応ガス導入管７を通
り、反応管５の頂部に設けられた反応ガス噴出口８よ
り、管内に導入される。使用済みの反応ガス６ａは、反
応管５の底部近傍に設けられた排出口９より外部に排気
される。図示してないが、反応管５を囲んでヒータ等の
加熱手段等が設けられる。The wafer 1 is held by the holding jig 2 at a constant interval, placed on the reaction tube cap 4 via the heat insulation tube 3, and inserted into the reaction tube 5. A reaction gas (for example, high-purity O 2 gas) 6 passes through a reaction gas introduction pipe 7 and is introduced into the pipe from a reaction gas jet port 8 provided at the top of the reaction pipe 5. The used reaction gas 6a is exhausted to the outside through an exhaust port 9 provided near the bottom of the reaction tube 5. Although not shown, a heating means such as a heater is provided around the reaction tube 5.
【０００４】ウェーハ１は、前記加熱手段により、例え
ば1000℃程度の高温に加熱され、反応ガス噴出口８より
導入される反応ガス６と反応して酸化膜（Ｓi Ｏ2 ）が
形成される。The wafer 1 is heated to a high temperature of, for example, about 1000 ° C. by the heating means, and reacts with the reaction gas 6 introduced from the reaction gas jet port 8 to form an oxide film (SiO 2 ).
【０００５】上記の従来の酸化膜形成においては、次の
ような問題が生じる。In the above conventional oxide film formation, the following problems occur.
【０００６】ウェーハの大口径化が進むに従い、保持さ
れたウェーハ間に存在する残留大気の除去は、より困難
となる。ウェーハ間に大気が存在する限り、熱処理初期
に形成される酸化膜は、本来目的とした反応ガスでな
く、この残留大気を酸化剤とした酸化膜である。したが
ってウェーハ間に存在する残留大気は、良質な酸化膜形
成の大きな障害となる。[0006] As the diameter of wafers increases, it becomes more difficult to remove the residual air existing between the held wafers. As long as the air exists between the wafers, the oxide film formed in the initial stage of the heat treatment is not the originally intended reaction gas, but an oxide film using this residual air as an oxidant. Therefore, the residual air existing between the wafers is a major obstacle to the formation of a good quality oxide film.
【０００７】また、生産性向上のため、熱処理装置で一
度に処理するウェーハ数の多量化が進むに従い、ウェー
ハ保持治具２の全長が延長されるため、ウェーハ保持治
具２の上下両端に位置するウェーハ間で、反応管５の頂
部より供給された反応ガスのウェーハへの到達時間差が
増大するため、特に熱処理時間が短い場合、ウェーハ間
の酸化膜の均一性が劣化する。In order to improve productivity, the total length of the wafer holding jig 2 is extended as the number of wafers to be processed at one time by the heat treatment apparatus is increased. Since the difference in the arrival time of the reaction gas supplied from the top of the reaction tube 5 to the wafers increases among the wafers, the uniformity of the oxide film between the wafers is deteriorated particularly when the heat treatment time is short.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】これまで述べたよう
に、従来の熱処理装置と熱処理方法で、半導体ウェーハ
面に熱酸化膜を形成する場合、ウェーハ間に存在する残
留大気に含まれる不純物が、形成される酸化膜中に混入
し、良質な酸化膜形成の障害となる。ウェーハの大口径
化が進むに従い、この障害はより顕著にあらわれる。As described above, when a thermal oxide film is formed on the surface of a semiconductor wafer by the conventional heat treatment apparatus and heat treatment method, impurities contained in the residual air existing between the wafers are It is mixed in the formed oxide film, which hinders the formation of a high-quality oxide film. This obstacle becomes more remarkable as the diameter of the wafer becomes larger.
【０００９】また一度に処理されるウェーハ数は、生産
性向上のため増加する傾向にあり、ウェーハ保持治具も
長くなり、その両端に位置するウェーハ間では、反応ガ
スとの反応時間差が増大し、形成された酸化膜の均一性
が劣化する。Further, the number of wafers processed at one time tends to increase for the purpose of improving productivity, the wafer holding jig also becomes longer, and the difference in reaction time between the wafers located at both ends thereof with the reaction gas increases. The uniformity of the formed oxide film deteriorates.
【００１０】本発明の目的は、半導体プロセスにおける
従来の熱処理装置及び熱処理方法を改善することによ
り、ウェーハの多量化や大口径化で発生する問題点を取
り除き、成膜される酸化膜の均一性と膜質を向上させる
ことである。The object of the present invention is to improve the conventional heat treatment apparatus and heat treatment method in the semiconductor process, thereby eliminating the problems caused by the increase in the number of wafers and the increase in diameter, and the uniformity of the oxide film formed. And to improve the film quality.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
熱処理装置は、図１に例示するように、内管１５ａ及び
外管１５ｂより成る二重構造の反応管１５と、半導体ウ
ェーハ１１の主面が反応管の長手方向の管軸に対して垂
直でかつ互いに空隙を介して対向保持される被処理ウェ
ーハ保持治具１２と、反応ガス１６を反応管１５に導入
する反応ガス導入管１７と、内管１５ａ及び外管１５ｂ
によってつくられる反応ガス通路空間２２ａ，２２ｂ
と、反応ガス通路空間の外管１５ｂの壁面に設けられ、
反応ガス導入管１７と連通する反応ガス導入口２０ａ，
２０ｂ，２０ｃと、反応ガス通路空間の内管１５ａの壁
面に設けられ、内管内に保持される半導体ウェーハ１１
の主面に反応ガス１６を吹き付ける反応ガス噴出口１８
と、内管１５ａの壁面に設けられ内管内の反応ガスを反
応管外に排出する排出口１９、あるいは図４に例示する
ようにこの排出口１９と外管１５ｂの壁面に設けられ内
管壁面の反応ガス流出口２３及び反応ガス通路空間２２
ｅを経由して反応管外に内管１５ａ内の反応ガスを排出
する排出口１９ａとを具備することを特徴とするもので
ある。As shown in FIG. 1, a heat treatment apparatus according to claim 1 of the present invention includes a reaction tube 15 having a double structure composed of an inner tube 15a and an outer tube 15b, and a semiconductor wafer 11. Wafer holding jig 12 whose main surface is perpendicular to the tube axis in the longitudinal direction of the reaction tube and is opposed to each other via a gap, and a reaction gas introduction tube for introducing reaction gas 16 into reaction tube 15. 17, inner pipe 15a and outer pipe 15b
Reaction gas passage spaces 22a, 22b created by
And provided on the wall surface of the outer tube 15b in the reaction gas passage space,
A reaction gas introduction port 20a communicating with the reaction gas introduction pipe 17,
20b and 20c, and a semiconductor wafer 11 provided on the wall surface of the inner tube 15a in the reaction gas passage space and held in the inner tube
Gas jet 18 for spraying reaction gas 16 onto the main surface of
And an exhaust port 19 provided on the wall surface of the inner pipe 15a for exhausting the reaction gas in the inner pipe to the outside of the reaction pipe, or an inner pipe wall surface provided on the wall faces of the exhaust port 19 and the outer pipe 15b as illustrated in FIG. Reaction gas outlet 23 and reaction gas passage space 22
A discharge port 19a for discharging the reaction gas in the inner pipe 15a is provided outside the reaction pipe via e.
【００１２】本発明の請求項２に係る熱処理装置は、図
１に例示するように内管１５ａ及び外管１５ｂによって
つくられる反応ガス通路空間を隔壁２１ａによって 2つ
の反応ガス通路空間２２ａ及び２２ｂに分割した、ある
いは図４及び図５に例示するように隔壁２１ｂ，２１
ｃ，及び２１ｄにより 3つの反応ガス通路空間２２ｃ，
２２ｄ及び２２ｅに分割した、請求項１記載の熱処理装
置である。In the heat treatment apparatus according to claim 2 of the present invention, as illustrated in FIG. 1, the reaction gas passage space formed by the inner pipe 15a and the outer pipe 15b is divided into two reaction gas passage spaces 22a and 22b by the partition wall 21a. The partition walls 21b, 21 are divided or, as illustrated in FIGS.
c and 21d, the three reaction gas passage spaces 22c,
The heat treatment apparatus according to claim 1, which is divided into 22d and 22e.
【００１３】また本発明の請求項３に係る熱処理方法
は、上記請求項１または請求項２記載の熱処理装置を使
用する半導体ウェーハの熱処理方法であって、搭載され
たウェーハ間の空隙に沿って、反応ガス噴出口より反応
ガスを吹き付けながら被処理ウェーハ保持治具を反応管
内管に挿入する工程を含むことを特徴とする熱処理方法
である。A heat treatment method according to claim 3 of the present invention is a heat treatment method for a semiconductor wafer using the heat treatment apparatus according to claim 1 or 2, wherein the heat treatment method is performed along a gap between mounted wafers. The heat treatment method includes a step of inserting the wafer holding jig to be processed into the reaction tube inner tube while spraying the reaction gas from the reaction gas jet port.
【００１４】[0014]
【作用】本発明においては、反応管を内管及び外管より
成る二重構造とし、内管と外管とによりつくられる空間
を反応ガスが流れる通路空間とし、かつ外管の長手方向
の壁面に適当な間隔をあけて、複数の反応ガス導入口を
設けたので、反応ガス通路空間を経て反応ガス噴出口よ
りウェーハ主面に吹き付けられる反応ガスの流量は、各
噴出口について均一化される。また所望により反応ガス
通路空間を隔壁により複数の互いに独立した空間に分割
すれば、反応ガス噴出口よりウェーハへの均一な反応ガ
ス供給をより確実にすることができる。これにより均一
な酸化膜を形成することができる。In the present invention, the reaction tube has a double structure consisting of the inner tube and the outer tube, the space formed by the inner tube and the outer tube is the passage space through which the reaction gas flows, and the wall surface of the outer tube in the longitudinal direction. Since a plurality of reaction gas inlets are provided at appropriate intervals, the flow rate of the reaction gas blown from the reaction gas jet port to the wafer main surface through the reaction gas passage space is made uniform for each jet port. . Further, if the reaction gas passage space is divided into a plurality of independent spaces by partition walls as desired, uniform reaction gas supply to the wafer from the reaction gas ejection port can be ensured more reliably. As a result, a uniform oxide film can be formed.
【００１５】上記構成の熱処理装置においては、後述す
るように、反応ガス通路空間を分割する隔壁、外管壁面
に設けられる反応ガス導入口及び反応ガス排出口、なら
びに内管壁面に設けられる反応ガス噴出口及び反応ガス
流出口のそれぞれの設置個数と設置場所を調整すること
により、反応ガス噴出口より吹き付ける反応ガスの方向
を、ウェーハ主面に沿った方向にすることが可能であ
り、さらには一方向にウェーハ間を貫通して流れるよう
にすることも可能である。これはウェーハ間の残留大気
を除去するのに有効である。In the heat treatment apparatus having the above-mentioned structure, as will be described later, a partition for dividing the reaction gas passage space, a reaction gas introduction port and a reaction gas discharge port provided on the outer tube wall surface, and a reaction gas provided on the inner tube wall surface. By adjusting the number of installations of the ejection port and the reaction gas outlet and the installation location, it is possible to make the direction of the reaction gas blown from the reaction gas ejection port along the main surface of the wafer. It is also possible to flow through the wafers in one direction. This is effective in removing the residual air between the wafers.
【００１６】請求項３に係る熱処理方法では、反応管の
ウェーハ挿入口近傍における反応ガスの吹き付け方向が
ウェーハ主面に沿って一方向に流れるようにした反応管
を使用し、ウェーハを内管に挿入する過程で、ウェーハ
間に反応ガスを一方向より吹き付け、ウェーハ間に存在
する大気を反応ガスと置換するものである。これにより
ウェーハの大口径化に対しても残留大気が確実に除去で
きるので良質な酸化膜が得られる。In the heat treatment method according to the third aspect, a reaction tube is used in which the reaction gas is blown in one direction along the main surface of the wafer in the vicinity of the wafer insertion port of the reaction tube. During the inserting process, the reaction gas is blown from one direction between the wafers to replace the atmosphere existing between the wafers with the reaction gas. As a result, the residual air can be reliably removed even when the diameter of the wafer is increased, so that a high quality oxide film can be obtained.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１８】図１は、本発明の熱処理装置の第１実施例
の構成図で、請求項１及び請求項２に係る装置である。
また図２及び図３は、それぞれ図１に示すＡ−Ａ′線及
びＢ−Ｂ′線で反応管を切断した断面図である。FIG. 1 is a block diagram of a first embodiment of a heat treatment apparatus of the present invention, which is an apparatus according to claim 1 and claim 2.
2 and 3 are cross-sectional views of the reaction tube taken along the line AA 'and the line BB' shown in FIG. 1, respectively.
【００１９】図１ないし図３に示すように、反応管１５
は内管１５ａ及び外管１５ｂから成る二重構造である。
この内管及び外管によってつくられる反応ガス通路空間
は、隔壁２１ａによって、上方の通路空間２２ａ及び下
方の通路空間２２ｂに 2分割され、それぞれの通路空間
２２ａ及び２２ｂの外管の壁面には、反応ガス導入管１
７と連通する反応ガス導入口２０ａ，２０ｃ及び２０ｂ
が設けられている。通路空間２２ａの内管壁面には、図
２に示すように全周にわたって反応ガス噴出口１８が設
けられる。As shown in FIGS. 1 to 3, the reaction tube 15
Is a double structure composed of an inner pipe 15a and an outer pipe 15b.
The reaction gas passage space formed by the inner pipe and the outer pipe is divided into two by a partition wall 21a into an upper passage space 22a and a lower passage space 22b, and the wall surfaces of the outer pipes of the respective passage spaces 22a and 22b are Reaction gas introduction pipe 1
Reactant gas inlets 20a, 20c and 20b communicating with 7.
Is provided. As shown in FIG. 2, a reaction gas ejection port 18 is provided on the inner wall surface of the passage space 22a over the entire circumference.
【００２０】また通路空間２２ｂの内管壁面には、ウェ
ーハ挿入口近傍を除いて、通路空間２２ａと同様、反応
ガス噴出口１８が内管全周にわたって設けられる。排出
口１９は内管１５ａの壁面の底部に設けられ、内管内の
反応ガスを反応管外に排出する。A reaction gas jet port 18 is provided on the inner wall surface of the passage space 22b over the entire circumference of the inner pipe as in the passage space 22a except for the vicinity of the wafer insertion port. The discharge port 19 is provided at the bottom of the wall surface of the inner pipe 15a and discharges the reaction gas in the inner pipe to the outside of the reaction pipe.
【００２１】図３に示すように、通路空間２２ｂのウェ
ーハ挿入口近傍においては、内管壁面に設けられる反応
ガス噴出口は、対向する一方の側の壁面（右側）にのみ
設けられ、噴出する反応ガスの流れを一方向とし、ウェ
ーハ間を貫通して反応ガスが流れるようにする。As shown in FIG. 3, in the vicinity of the wafer insertion opening of the passage space 22b, the reaction gas jet port provided on the inner pipe wall surface is provided and jetted only on the wall surface (right side) on one side facing the inner wall surface. The flow of the reaction gas is unidirectional so that the reaction gas flows through the wafers.
【００２２】ウェーハ１１は、ウェーハ保持治具１２内
に、その主面が反応管１５の長手方向の管軸に対し垂直
で、かつ互いに間隔をあけて対向保持される。ウェーハ
治具１２は、保温筒１３を介して反応管キャップ１４上
に載置される。The wafer 11 is held in the wafer holding jig 12 so that its main surface is perpendicular to the tube axis in the longitudinal direction of the reaction tube 15 and is opposed to it with a space therebetween. The wafer jig 12 is placed on the reaction tube cap 14 via the heat insulating cylinder 13.
【００２３】熱処理工程においては、あらかじめ反応管
内の大気を反応ガス１６で置換し、ウェーハ１１を収納
したウェーハ保持治具１２を、反応管１５の底部挿入口
より、内管１５ａに挿入する。In the heat treatment step, the atmosphere in the reaction tube is replaced with the reaction gas 16 in advance, and the wafer holding jig 12 containing the wafer 11 is inserted into the inner tube 15a from the bottom insertion port of the reaction tube 15.
【００２４】挿入に際しては、治具に収納されたウェー
ハが、反応管１５の底部挿入口近傍を通るときには、ウ
ェーハ間の空隙に沿って、反応ガスの噴出口より、一方
向に反応ガスを吹き付け、ウェーハ間に存在する大気を
除去してから、さらに管奥に挿入する（請求項３の実施
例）。At the time of insertion, when the wafer accommodated in the jig passes near the bottom insertion port of the reaction tube 15, the reaction gas is blown in one direction from the ejection port of the reaction gas along the gap between the wafers. After removing the atmosphere existing between the wafers, the wafer is further inserted into the inner part of the tube (the embodiment of claim 3).
【００２５】本実施例では、反応ガスとして乾燥酸素ガ
スを使用し、Ｓi 基板上に例えばゲート酸化膜のように
良質で薄い熱酸化膜を成膜する。反応管等は高純度の石
英管からつくられ、図示してないが反応管の長手方向を
囲む電熱ヒータによって、酸化温度 900℃から1100℃で
熱酸化膜が得られる。In this embodiment, a dry oxygen gas is used as a reaction gas, and a high-quality thin thermal oxide film such as a gate oxide film is formed on the Si substrate. The reaction tube and the like are made of high-purity quartz tube, and a thermal oxide film is obtained at an oxidation temperature of 900 ° C to 1100 ° C by an electric heater (not shown) surrounding the longitudinal direction of the reaction tube.
【００２６】上記実施例の反応管においては、反応ガス
１６は、反応ガス導入管を流れ、反応ガス導入口２０
ａ，２０ｃと、導入口２０ｂとから、互いに分離された
通路空間２２ａと通路空間２２ｂとにそれぞれ同時に流
入した後、それぞれの内管に設けられた噴出口より内管
内に反応ガスを噴出する。従来の熱処理装置では、反応
ガス導入管には 1つの導入口しかなく、しかも直接反応
管に反応ガスを噴出するのに対し、上記実施例の装置で
は、反応ガス導入管と内管との間にクッションとなる反
応ガス通路空間を設け、隔壁により通路空間を上、下に
2分割し、それぞれの通路空間に対し、反応ガスの導入
及び噴出を、同時に並んで行なわせる。これにより上記
実施例の装置では、内管の壁面に設けられる複数個の反
応ガス噴出口より、ウェーハに供給される反応ガスの流
量は、内管の長手方向に沿ってほぼ均一となり、成膜さ
れた酸化膜の膜厚及び膜質の均一性は大幅に改善され
る。一度に処理されるウェーハの枚数が増加して、反応
管の長さが長くなっても、通路空間の分割数を増加すれ
ば、容易に上記の酸化膜の均一性を維持できる。In the reaction tube of the above-mentioned embodiment, the reaction gas 16 flows through the reaction gas introduction tube and the reaction gas introduction port 20.
After simultaneously flowing into the passage space 22a and the passage space 22b, which are separated from each other, from the a and 20c and the introduction port 20b, the reaction gas is ejected into the inner pipe from the ejection port provided in each inner pipe. In the conventional heat treatment apparatus, the reaction gas introduction pipe has only one introduction port, and further, the reaction gas is directly ejected to the reaction pipe, whereas in the apparatus of the above embodiment, the reaction gas introduction pipe and the inner pipe are A reaction gas passage space that serves as a cushion is provided in the
It is divided into two parts, and the reaction gas is introduced and jetted into the respective passage spaces at the same time. As a result, in the apparatus of the above-mentioned embodiment, the flow rate of the reaction gas supplied to the wafer from the plurality of reaction gas ejection ports provided on the wall surface of the inner tube becomes substantially uniform along the longitudinal direction of the inner tube, and the film formation The uniformity of the film thickness and film quality of the formed oxide film is significantly improved. Even if the number of wafers processed at one time increases and the length of the reaction tube increases, the uniformity of the oxide film can be easily maintained by increasing the number of divided passage spaces.
【００２７】上記実施例の熱処理装置及び熱処理方法に
よれば、ウェーハ挿入口近傍では、図３に示すように、
反応ガス噴出口は、内管壁面の一方の側（右側）に設け
られ、対向する側（左側）には設けられていないので、
反応ガスの流れは一方向となる。すなわち一方向に流れ
る反応ガスをウェーハ間に吹き付けながら反応管に挿入
するので、残留大気をウェーハ間より確実に除去するこ
とができる。特にゲート酸化膜のように薄い酸化膜で
は、残留大気による酸化膜の割合が相対的に厚くなるの
で、上記ウェーハ挿入時の残留大気を除去する効果は顕
著である。またウェーハ口径が大型化されても、ウェー
ハ間に残留する大気を容易に除去できる。According to the heat treatment apparatus and the heat treatment method of the above-described embodiment, as shown in FIG.
Since the reaction gas ejection port is provided on one side (right side) of the inner pipe wall surface and is not provided on the opposite side (left side),
The flow of the reaction gas is unidirectional. That is, since the reaction gas flowing in one direction is blown between the wafers and inserted into the reaction tube, residual air can be reliably removed from between the wafers. Particularly in the case of a thin oxide film such as a gate oxide film, the ratio of the oxide film due to the residual air becomes relatively thick, so that the effect of removing the residual air during the wafer insertion is remarkable. Further, even if the diameter of the wafer is increased, the atmosphere remaining between the wafers can be easily removed.
【００２８】図４は、本発明の熱処理装置の第２実施例
の構成図で、請求項１及び請求項２に係る装置である。
また図５は、図４に示すＣ−Ｃ′線で反応管を切断した
断面図である。なお図１ないし図３と同じ符号は同じ部
分または対応部分を示す。FIG. 4 is a block diagram of a second embodiment of the heat treatment apparatus of the present invention, which is the apparatus according to the first and second aspects.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the reaction tube taken along the line CC 'shown in FIG. The same reference numerals as those in FIGS. 1 to 3 indicate the same or corresponding portions.
【００２９】図１に示す熱処理装置と異なる点は、隔壁
２１ｂによって反応ガス通路空間を上、下に 2分割した
後、さらに下方の通路空間を図５に示すように、反応管
の管軸方向の隔壁２１ｃ及び２１ｄによって、通路空間
２２ｄと２２ｅとに 2分割したことである。すなわち通
路空間２２ｄの外管の壁面には反応ガス導入口２０ｆを
設け、内管の壁面には反応ガス噴出口１８を設ける。通
路空間２２ｅは、通路空間２２ｄと対向した位置に形成
され、その外管の壁面には反応ガス排出口１９ａが設け
られ、内管壁面の反応ガス流出口２３及び反応ガス通路
空間２２ｅを経由して、内管内の反応ガスを排出口１９
ａから外に排出する。内管１５ａの底部には、第１実施
例と同様、反応ガス排出口１９ａが設けられる。The difference from the heat treatment apparatus shown in FIG. 1 is that after dividing the reaction gas passage space into upper and lower parts by the partition wall 21b, the passage space further below is divided in the axial direction of the reaction tube as shown in FIG. The partition walls 21c and 21d are divided into two passage spaces 22d and 22e. That is, the reaction gas inlet port 20f is provided on the wall surface of the outer tube of the passage space 22d, and the reaction gas injection port 18 is provided on the wall surface of the inner tube. The passage space 22e is formed at a position facing the passage space 22d, the reaction gas discharge port 19a is provided on the wall surface of the outer pipe thereof, and passes through the reaction gas outlet 23 and the reaction gas passage space 22e on the inner pipe wall surface. The reaction gas in the inner pipe to the discharge port 19
Discharge from a. At the bottom of the inner pipe 15a, a reaction gas discharge port 19a is provided as in the first embodiment.
【００３０】第２実施例においては、反応管の下方で
は、図５に示すように、反応ガス１６（矢線で示す）は
通路空間２２ｄの反応ガス噴出口１８からウェーハ間を
貫通するように噴出され、対向する通路空間２２ｅの反
応ガス流出口２３に吸引され、反応ガス排出口１９ａよ
り管外に放出される。排出口１９ａは図示してないがダ
クトに接続され、排出口１９ａの気圧は、一般に内管内
の反応ガス圧に比較して小さく、そのため反応ガスは流
出口２３に吸引され、ウェーハ間を一方向に流れる。本
実施例は、第１実施例に比較して、ウェーハを反応管に
挿入する際、ウェーハ間に存在する大気を容易にかつ速
やかに反応ガスに置換できる。In the second embodiment, below the reaction tube, as shown in FIG. 5, the reaction gas 16 (indicated by the arrow) passes through the reaction gas jet port 18 of the passage space 22d between the wafers. The gas is ejected, sucked into the reaction gas outlet 23 of the opposing passage space 22e, and discharged outside the tube from the reaction gas outlet 19a. The discharge port 19a is connected to a duct (not shown), and the atmospheric pressure of the discharge port 19a is generally smaller than the pressure of the reaction gas in the inner tube, so that the reaction gas is sucked into the flow outlet 23 and unidirectionally flows between the wafers. Flow to. Compared to the first embodiment, this embodiment can easily and quickly replace the atmosphere existing between the wafers with the reaction gas when inserting the wafer into the reaction tube.
【００３１】なお第２実施例の応用例として、隔壁２１
ｂを除去し、反応管の長手方向の隔壁２１ｃ及び２１ｄ
を頂部まで延長し、反応ガス通路空間を長手方向に2 分
割し、内管内の反応ガスの流れをすべて一方向にするこ
とができる。As an application example of the second embodiment, the partition wall 21
b is removed, and partition walls 21c and 21d in the longitudinal direction of the reaction tube are removed.
Can be extended to the top, the reaction gas passage space can be divided into two in the longitudinal direction, and the flow of the reaction gas in the inner tube can be made unidirectional.
【００３２】図６は、本発明の熱処理装置の第３実施例
の構成図である。本実施例は、内管１５ａと外管１５ｂ
によりつくられる通路空間２２ｆに隔壁を設けないこと
のほかは第１実施例とほぼ同じである。すなわち内管１
５ａと外管１５ｂとでつくられる反応ガス通路空間２２
ｆは一体で、その外管１５ｂには反応ガス導入口２０
ｇ，２０ｈ及び２０ｊが設けられる。反応ガスは、通路
空間に、複数の導入口より一様に供給され、通路空間を
経て噴出口より噴出されるので、反応ガスの流量は、反
応管の長手方向に沿ってほぼ均一となる。これは反応管
の構造を簡単にし、かつ一度に熱処理するウェーハ数が
多量化し、ウェーハ保持治具の全長が延長されても、ウ
ェーハ間の酸化膜の均一性を維持することができる。FIG. 6 is a block diagram of the third embodiment of the heat treatment apparatus of the present invention. In this embodiment, the inner pipe 15a and the outer pipe 15b are
It is almost the same as the first embodiment except that the partition wall is not provided in the passage space 22f created by. Ie inner tube 1
Reaction gas passage space 22 formed by 5a and outer tube 15b
f is integrated, and the reaction gas inlet port 20 is provided in the outer tube 15b.
g, 20h and 20j are provided. The reaction gas is uniformly supplied to the passage space through the plurality of inlets and is ejected from the ejection port through the passage space, so that the flow rate of the reaction gas becomes substantially uniform along the longitudinal direction of the reaction tube. This simplifies the structure of the reaction tube, increases the number of wafers to be heat-treated at one time, and maintains the uniformity of the oxide film between the wafers even if the entire length of the wafer holding jig is extended.
【００３３】上記実施例は縦型熱処理装置について述べ
たが、本発明は横型熱処理装置に対しても適用できるこ
とは勿論である。Although the above embodiment describes the vertical heat treatment apparatus, it is needless to say that the present invention can be applied to a horizontal heat treatment apparatus.
【００３４】また上記実施例では、反応ガスとしてドラ
イ酸素を使用した熱酸化膜形成について述べたがこれに
限定されない。ウェーハ間の残留大気を除去し、均一な
薄膜を形成するその他の場合においても、本発明を適用
することができる。In the above embodiment, the formation of the thermal oxide film using dry oxygen as the reaction gas has been described, but the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to other cases where residual air between wafers is removed and a uniform thin film is formed.
【００３５】[0035]
【発明の効果】これまで述べたように、本発明において
は反応管を二重構造とし、内管と外管とにより反応ガス
通路空間をつくり、また所望により通路空間を分割し、
複数の反応ガス導入口を設ける等により、噴出口から均
一に反応ガスを噴出するようにした。またウェーハ保持
治具に保持されいているウェーハ間に存在する大気を、
ウェーハを内管内に挿入する際、反応ガスを吹き付けて
除去するようにした。これらにより、一度に処理するウ
ェーハの多量化やウェーハの大口径化で発生する問題点
を取り除き、成膜された酸化膜の均一性と、膜質を向上
させることができた。As described above, in the present invention, the reaction tube has a double structure, the reaction gas passage space is formed by the inner pipe and the outer pipe, and the passage space is divided as desired.
By providing a plurality of reaction gas inlets or the like, the reaction gas is uniformly ejected from the ejection port. In addition, the atmosphere existing between the wafers held by the wafer holding jig is
When the wafer was inserted into the inner tube, the reaction gas was blown to remove it. As a result, it was possible to improve the uniformity of the formed oxide film and the film quality by eliminating the problems caused by increasing the number of wafers processed at one time and increasing the diameter of the wafer.
【図１】本発明の熱処理装置の第１実施例の模式的な構
成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of a heat treatment apparatus of the present invention.
【図２】図１に示す装置のＡ−Ａ′線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA ′ of the device shown in FIG.
【図３】図１に示す装置のＢ−Ｂ′線断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line BB ′ of the device shown in FIG.
【図４】本発明の熱処理装置の第２実施例の模式的な構
成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a second embodiment of the heat treatment apparatus of the present invention.
【図５】図４に示す装置のＣ−Ｃ′線断面図である。5 is a sectional view taken along line CC ′ of the apparatus shown in FIG.
【図６】本発明の熱処理装置の第３実施例の模式的な構
成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a third embodiment of the heat treatment apparatus of the present invention.
【図７】従来の熱処理装置の構成図である。FIG. 7 is a block diagram of a conventional heat treatment apparatus.
１，１１ 半導体ウェーハ ２，１２ ウェーハ保持治具 ３，１３ 保温筒 ４，１４ 反応管キャップ ５，１５ 反応管 ６，１６ 反応ガス ７，１７ 反応ガス導入管 ８，１８ 反応ガス噴出口 ９，１９，１９ａ 排出口 １５ａ 内管 １５ｂ 外管 ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 反応ガス導入口 ２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ 反応ガス導入口 ２０ｇ，２０ｈ，２０ｊ 反応ガス導入口 ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ 隔壁 ２２ａ，２２ｂ 反応ガス通路空間 ２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ 反応ガス通路空間 ２２ｆ 反応ガス通路空間 ２３ 反応ガス流出口 1,11 Semiconductor wafer 2,12 Wafer holding jig 3,13 Insulation tube 4,14 Reaction tube cap 5,15 Reaction tube 6,16 Reaction gas 7,17 Reaction gas introduction tube 8,18 Reaction gas jet 9,19 , 19a Outlet port 15a Inner tube 15b Outer tube 20a, 20b, 20c Reaction gas inlet port 20d, 20e, 20f Reaction gas inlet port 20g, 20h, 20j Reaction gas inlet port 21a, 21b, 21c, 21d Partition wall 22a, 22b Reaction gas Passage space 22c, 22d, 22e Reaction gas passage space 22f Reaction gas passage space 23 Reaction gas outlet
Claims (3)
と、半導体ウェーハ主面が反応管の長手方向の管軸に対
して垂直でかつ互いに空隙を介して対向保持される被処
理ウェーハ保持治具と、反応ガスを反応管に導入する反
応ガス導入管と、内管及び外管とによってつくられる反
応ガス通路空間と、反応ガス通路空間の外管の壁面に設
けられ反応ガス導入管と連通する反応ガス導入口と、反
応ガス通路空間の内管の壁面に設けられ内管内に保持さ
れる半導体ウェーハの主面に反応ガスを吹き付ける反応
ガス噴出口と、内管の壁面に設けられ内管内の反応ガス
を反応管外に排出する排出口あるいはこの排出口と外管
の壁面に設けられ内管内の反応ガスを内管壁面の反応ガ
ス流出口及び反応ガス通路空間を経由して反応管外に排
出する排出口とを具備することを特徴とする熱処理装
置。1. A double-structured reaction tube consisting of an inner tube and an outer tube, and a semiconductor wafer main surface which is held perpendicular to a tube axis in the longitudinal direction of the reaction tube and opposed to each other with a gap therebetween. A wafer holding jig, a reaction gas introduction pipe for introducing a reaction gas into the reaction pipe, a reaction gas passage space created by an inner pipe and an outer pipe, and a reaction gas introduction provided on the wall surface of the outer pipe of the reaction gas passage space. Provided on the wall surface of the inner tube, a reaction gas inlet communicating with the tube, a reaction gas outlet provided on the wall surface of the inner tube of the reaction gas passage space and blowing a reaction gas onto the main surface of the semiconductor wafer held in the inner tube The discharge port for discharging the reaction gas in the inner tube to the outside of the reaction tube or this discharge port and the reaction gas in the inner tube provided on the wall surface of the outer tube through the reaction gas outlet port and the reaction gas passage space With a discharge port to discharge outside the reaction tube Heat treatment apparatus characterized by.
通路空間が隔壁によって分割された複数の反応ガス通路
空間である請求項１記載の熱処理装置。2. The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the reaction gas passage space formed by the inner pipe and the outer pipe is a plurality of reaction gas passage spaces divided by partition walls.
を使用する半導体ウェーハの熱処理方法において、搭載
されたウェーハ間の空隙に沿って、反応ガスの噴出口よ
り反応ガスを吹き付けながら前記被処理ウェーハ保持治
具を前記反応管内管に挿入する工程を含むことを特徴と
する熱処理方法。3. A heat treatment method for a semiconductor wafer using the heat treatment apparatus according to claim 1 or 2, wherein the reaction gas is blown from an ejection port of the reaction gas along a gap between the mounted wafers. A heat treatment method comprising a step of inserting a processing wafer holding jig into the reaction tube inner tube.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34989392A JPH06188238A (en) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Heat treatment apparatus and method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP34989392A JPH06188238A (en) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Heat treatment apparatus and method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06188238A true JPH06188238A (en) | 1994-07-08 |
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ID=18406824
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|---|---|---|---|
| JP34989392A Withdrawn JPH06188238A (en) | 1992-12-02 | 1992-12-02 | Heat treatment apparatus and method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06188238A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1992
- 1992-12-02 JP JP34989392A patent/JPH06188238A/en not_active Withdrawn
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