JPH0578934B2 - - Google Patents
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- JPH0578934B2 JPH0578934B2 JP13189085A JP13189085A JPH0578934B2 JP H0578934 B2 JPH0578934 B2 JP H0578934B2 JP 13189085 A JP13189085 A JP 13189085A JP 13189085 A JP13189085 A JP 13189085A JP H0578934 B2 JPH0578934 B2 JP H0578934B2
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Description
【発明の詳細な説明】
[技術分野]
本発明は、処理技術、特に半導体装置の製造に
用いられる半導体ウエハの処理技術に適用して有
効な技術に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a technology that is effective when applied to processing technology, particularly to a technology for processing semiconductor wafers used in the manufacture of semiconductor devices.
[背景技術]
半導体装置の製造工程ではシリコン(Si)から
なる半導体ウエハに所定の処理を行うために、拡
散装置もしくは酸化膜形成装置等の処理装置が使
用される。[Background Art] In the manufacturing process of semiconductor devices, a processing device such as a diffusion device or an oxide film forming device is used to perform predetermined processing on a semiconductor wafer made of silicon (Si).
このような処理装置としては、従来、プロセス
チユーブと呼ばれる処理管体を横置したものが使
用されていたが、近年、特開昭55−88323号、同
54−20972号、同53−144269号、同52−127065号、
実開昭51−134372号等に示されるような縦型のプ
ロセスチユーブを有する、いわゆる縦型処理装置
が提案されている。 Conventionally, such processing equipment has been used in which a processing tube called a process tube is placed horizontally, but in recent years, it has been
No. 54-20972, No. 53-144269, No. 52-127065,
A so-called vertical processing apparatus having a vertical process tube as shown in Japanese Utility Model Application Publication No. 51-134372 has been proposed.
上記縦型処理装置を使用した場合の利点は、第
一に、プロセスチユーブ内に熱が一様に篭るため
に、ヒータの長さが少なくてすみ、省電力化を図
ることができること、第二に、プロセスチユーブ
の上部もしくは下部からウエハの出し入れができ
るため、管壁に治具もしくはウエハを接触させる
ことがないため、プロセスチユーブ内壁面を傷つ
けにくいこと、そして第三に、装置を設置する平
面面積が少なくてすむこと等が挙げられる。 The advantages of using the above-mentioned vertical processing equipment are: firstly, the length of the heater is shortened because the heat is trapped evenly within the process tube, and secondly, it is possible to save power. Second, since wafers can be taken in and out from the top or bottom of the process tube, there is no need for the jig or wafer to come into contact with the tube wall, making it difficult to damage the inside wall of the process tube. Third, the flat surface on which the equipment is installed is For example, it requires less area.
ところで、上記縦処理装置では、プロセスチユ
ーブの上部に流体供給口を開設してチユーブ内部
を上部から下方方向に流体を流す方式のものが考
えられる。 By the way, the above-mentioned vertical processing apparatus may be of a type in which a fluid supply port is provided at the upper part of the process tube and the fluid is caused to flow downward from the upper part inside the tube.
しかし、上記方式の流体供給機構では、処理空
間よりも処理流体の温度が低い場合、供給口より
供給された処理流体は急速度で下降してしまい、
ウエハ間を一様に流れて行かない。そのため、処
理が不均一となることが本発明者によつて明らか
にされた。 However, in the fluid supply mechanism of the above type, when the temperature of the processing fluid is lower than that of the processing space, the processing fluid supplied from the supply port falls rapidly.
It does not flow uniformly between wafers. The inventor has revealed that this results in non-uniform processing.
なお、縦型の処理装置として詳しく説明されて
いる例としては、上記公開公報の他にも、株式会
社工業調査会、昭和58年11月15日発行「電子材料
1983年11月号別冊、超LSI製造・試験装置ガイド
ブツク」、P75〜P79がある。 In addition to the above-mentioned publication, examples of vertical processing equipment that are explained in detail include "Electronic Materials
There is a separate issue of the November 1983 issue, "VLSI Manufacturing and Testing Equipment Guidebook", pages 75 to 79.
[発明の目的]
本発明の目的は、均一な処理を行うことのでき
る処理技術を提供することにある。[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a processing technique that can perform uniform processing.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特
徴は、本明細書の記述および添付図面から明らか
になるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[発明の概要]
本願において開示される発明のうち代表的なも
のの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。[Summary of the Invention] A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、上端が閉塞されたプロセスチユーブ
の上部内に複数の流体供給口から相互に円周方向
に逆向きにかつ上向きに処理流体を供給して処理
流体を撹拌することにより、処理流体が撹拌によ
り濃度が均一化された後にプロセスチユーブ内の
被処理物表面を流通するため、処理の均一化を図
ることができる。 That is, by supplying processing fluid upwardly and in opposite directions in the circumferential direction from a plurality of fluid supply ports into the upper part of a process tube whose upper end is closed, the processing fluid is stirred. After the concentration is made uniform, the solution flows over the surface of the object to be processed in the process tube, so that the processing can be made uniform.
また、プロセスチユーブの処理空間内を加熱す
るためのヒータを利用して、プロセスチユーブ内
部への処理流体の供給前に処理流体を予備加熱す
ることにより、加熱した状態で処理流体をチユー
ブ内に供給することができるため、処理流体が急
速に下降することを防止でき安定した処理を行う
ことができる。 In addition, by using a heater to heat the processing space of the process tube and preheating the processing fluid before supplying it to the inside of the process tube, the processing fluid is supplied into the tube in a heated state. Therefore, rapid descent of the processing fluid can be prevented and stable processing can be performed.
[実施例]
第1図は本発明の一実施例である縦型拡散装置
を示す断面図、第2図は流体供給管の供給口近傍
を示す第1図における−線断面図である。[Example] Fig. 1 is a sectional view showing a vertical diffusion device as an embodiment of the present invention, and Fig. 2 is a sectional view taken along the line -- in Fig. 1 showing the vicinity of the supply port of a fluid supply pipe.
本実施例の拡散装置1は一端が開口し、他端が
半球状に閉塞された円筒形状のプロセスチユーブ
2を備えており、このプロセスチユーブ2は例え
ば石英ガラス等からなり、閉塞端部側を上にして
縦長に配設されている。 The diffusion device 1 of this embodiment includes a cylindrical process tube 2 with one end open and the other end closed in a hemispherical shape.The process tube 2 is made of, for example, quartz glass, and the closed end side It is placed vertically upwards.
プロセスチユーブ2の内部は処理空間3が形成
されており、プロセスチユーブ2の外周にはプロ
セスチユーブを囲むようにして前記処理空間3を
加熱するヒータ4が設備されている。 A processing space 3 is formed inside the process tube 2, and a heater 4 that heats the processing space 3 is installed around the outer periphery of the process tube 2 so as to surround the process tube.
処理空間3内には石英からなる治具5が下方か
ら連設されたローダ6により支持されており、こ
の治具5には被処理物である複数の半導体ウエハ
7が各々対面状態で保持されている。 Inside the processing space 3, a jig 5 made of quartz is supported by a loader 6 connected from below, and a plurality of semiconductor wafers 7, which are objects to be processed, are held in this jig 5, facing each other. ing.
プロセスチユーブ2の下端開口部は、治具5と
ともに半導体ウエハ7を出し入れするための炉口
8を構成しており、炉口8には蓋体9が着脱自在
に冠着されており、この炉口8と蓋体9の間は密
着状態とはなつておらず、処理空間3を緩やかに
排気するように〓間つまり排出口10を有してい
る。この蓋体9とプロセスチユーブ2とにより処
理装置本体が形成されている。 The lower end opening of the process tube 2 constitutes a furnace port 8 for loading and unloading semiconductor wafers 7 together with a jig 5. A lid body 9 is removably attached to the furnace port 8. The opening 8 and the lid body 9 are not in close contact with each other, and have a gap or a discharge port 10 so as to gently exhaust the processing space 3. The lid body 9 and the process tube 2 form a processing apparatus main body.
流体供給管11はヒータ4とプロセスチユーブ
2の間をプロセスチユーブ2の外側面に沿つて下
部から上部方向に向かつて配管されているが、そ
の途中部分で2系統に分岐されており分岐配管1
1aを形成している。各分岐配管11aは第2図
に示すように、プロセスチユーブ2の半球状の上
端部近傍で処理空間3内にハ字状に屈曲して各々
反対方向に管壁内に挿通され、各供給口12a,
12bは各々斜め上方に向かつて内周壁面に沿つ
て処理流体13を供給するよう臨まされている。 The fluid supply pipe 11 runs between the heater 4 and the process tube 2 from the bottom to the top along the outer surface of the process tube 2, and is branched into two systems in the middle.
1a is formed. As shown in FIG. 2, each branch pipe 11a is bent in a V-shape into the processing space 3 near the hemispherical upper end of the process tube 2, and is inserted into the pipe wall in opposite directions, and each branch pipe 11a is inserted into the pipe wall in opposite directions. 12a,
Each of the tubes 12b faces diagonally upward so as to supply the processing fluid 13 along the inner circumferential wall surface.
次に、本実施例の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be explained.
半導体ウエハ7が治具5に保持されて処理空間
3内に位置されると、ヒータ4により処理空間3
が加熱され供給口12a,12bより窒素ガスあ
るいは酸素ガス等の処理流体13が前記処理空間
3内に供給されて半導体ウエハ7の表面に所望の
不純物拡散処理が施される。 When the semiconductor wafer 7 is held by the jig 5 and positioned in the processing space 3, the heater 4
is heated, and a processing fluid 13 such as nitrogen gas or oxygen gas is supplied into the processing space 3 from the supply ports 12a and 12b, and a desired impurity diffusion process is performed on the surface of the semiconductor wafer 7.
ここで本実施例では、処理流体13の供給は以
下のように行われる。 In this embodiment, the processing fluid 13 is supplied as follows.
まず、処理流体供給管11内を流れてきた処理
流体13は各分岐配管内11a,11bを流通し
て各供給口12a,12bまでやつて来る。この
とき、各分岐配管11a,11bはプロセスチユ
ーブ2とヒータ4の間に配管されているため、処
理流体13は前記分岐配管11a,11bを流通
する過程でヒータ4により予備加熱が行われる。
特に、本実施例では分岐配管構造となつているた
めに処理流体13の効率のよい加熱が行われる。
また、分岐配管構造であるために、単一配管に比
べてプロセスチユーブ2とヒータ4との間に大き
な配管スペースをとることもない。 First, the processing fluid 13 flowing through the processing fluid supply pipe 11 flows through each branch pipe 11a, 11b and reaches each supply port 12a, 12b. At this time, since each branch pipe 11a, 11b is arranged between the process tube 2 and the heater 4, the processing fluid 13 is preheated by the heater 4 while flowing through the branch pipe 11a, 11b.
In particular, in this embodiment, the processing fluid 13 is heated efficiently because of the branched piping structure.
Further, because of the branch piping structure, a large piping space is not required between the process tube 2 and the heater 4 compared to a single piping.
このように、処理流体13は予備加熱がなされ
て処理空間3に近い温度条件となつているため
に、供給口12a,12bに供給された段階で処
理空間3内を急速に下降することはない。したが
つて、処理流体13は半導体ウエハ7の間を緩や
かに流れ、処理の均一化を図ることができる。 In this way, since the processing fluid 13 is preheated and has a temperature condition close to that of the processing space 3, it does not rapidly descend within the processing space 3 at the stage when it is supplied to the supply ports 12a and 12b. . Therefore, the processing fluid 13 flows gently between the semiconductor wafers 7, and uniform processing can be achieved.
また、本実施例では二つの供給口12a,12
bが各々処理空間3の斜め上方に向かつて内周壁
面に沿つて開設されている。したがつて、供給口
12a(もしくは12b)より供給された処理流
体13は、一旦プロセスチユーブ2の内周側面に
沿つて斜め上方に向かつて流れる。そして、半周
分程度流れた部位で各々の流れは他方の供給口1
2b(もしくは12a)からの流れとぶつかり、
処理流体13の撹拌が行われる。この撹拌が行わ
れた処理流体13は処理空間3内を下方に流れて
いく。このように、処理流体13が処理空間3内
で、一旦撹拌されるため、処理流体13の濃度分
布が均一化される。したがつて、処理の均一化を
実現できる。 In addition, in this embodiment, two supply ports 12a, 12
b are each opened diagonally upward of the processing space 3 and along the inner circumferential wall surface. Therefore, the processing fluid 13 supplied from the supply port 12a (or 12b) once flows obliquely upward along the inner circumferential side of the process tube 2. Then, each flow flows to the other supply port 1 at the part where it has flowed for about half a revolution.
It collides with the flow from 2b (or 12a),
The processing fluid 13 is stirred. The processing fluid 13 that has been stirred flows downward within the processing space 3. In this way, since the processing fluid 13 is once stirred within the processing space 3, the concentration distribution of the processing fluid 13 is made uniform. Therefore, uniform processing can be achieved.
このように、処理流体13は処理空間3内を上
から下方向に流れて炉口8と蓋体9との排出口1
0から緩やかに排気されて行く。 In this way, the processing fluid 13 flows from top to bottom in the processing space 3 and reaches the discharge port 1 between the furnace mouth 8 and the lid body 9.
The air is gradually exhausted from 0.
(1) プロセスチユーブの上部において相互に円周
方向逆向きかつ上向きに流体供給口から処理流
体を供給することにより処理流体を撹拌させる
とともに、処理空間内を加熱するためのヒータ
を利用して供給される処理流体を予備加熱した
後に流体供給口から供給するようにしたので、
処理流体は急速に下降することが防止された状
態でプロセスチユーブの上部で十分に撹拌さ
れ、濃度が均一な処理流体を被処理物に供給す
ることができる。
(1) The processing fluid is agitated by supplying the processing fluid from the fluid supply ports in mutually opposite directions in the circumferential direction and upward at the top of the process tube, and is supplied using a heater to heat the inside of the processing space. Since the processing fluid to be processed is preheated and then supplied from the fluid supply port,
The processing fluid is sufficiently stirred at the upper part of the process tube while being prevented from descending rapidly, and the processing fluid with a uniform concentration can be supplied to the object to be processed.
(2) しかも、濃度が均一化された後にプロセスチ
ユーブ内の被処理物表面に処理流体を流通させ
るため、処理の均一化を図ることができる。(2) Moreover, since the processing fluid is passed over the surface of the object to be processed in the process tube after the concentration has been made uniform, it is possible to achieve uniform processing.
(3) そして、処理流体が処理空間内を急速に下降
することが防止されることから、安定した処理
を行うことができる。(3) Since the processing fluid is prevented from rapidly descending within the processing space, stable processing can be performed.
(4) プロセスチユーブとその外側に設けられたヒ
ータとの間に処理流体供給管を配管することに
より、予備加熱用の専用の加熱手段を設けるこ
となく、処理流体の予備加熱を行うことができ
る。(4) By installing a processing fluid supply pipe between the process tube and the heater installed outside of the process tube, the processing fluid can be preheated without the need for a dedicated heating means for preheating. .
(5) 処理流体供給管を分岐配管構造とすることに
より、処理流体の加熱効率を向上させることが
できる。(5) By forming the processing fluid supply pipe into a branch piping structure, the heating efficiency of the processing fluid can be improved.
(6) 処理流体供給管を分岐配管構造とすることに
より、管抵抗を減少させて安定した処理流体の
供給を行うことができる。(6) By forming the processing fluid supply pipe into a branch piping structure, pipe resistance can be reduced and stable processing fluid can be supplied.
以上本発明者によつてなされた発明を実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。 Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on Examples above, the present invention is not limited to the Examples described above, and it is understood that various changes can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say.
たとえば、撹拌手段については、直接流体をプ
ロセスチユーブの内端面に当てるものであつても
よいし、またプロセスチユーブの端部構造につい
ても球状のものに限られない。 For example, the stirring means may be one that directly applies the fluid to the inner end surface of the process tube, and the end structure of the process tube is not limited to a spherical one.
さらに、供給口については単一もしくは三つ以
上の供給口が開設されているプロセスチユーブで
あつてもよい。 Furthermore, the process tube may have a single supply port or three or more supply ports.
[利用分野]
以上の説明では主として本発明者によつてなさ
れた発明をその利用分野である、いわゆる拡散装
置に適用した場合について設定したが、これに限
定されるものではなく、たとえば減圧CVD装置、
アニーリング装置あるいは熱酸化処理装置等の処
理装置に適用しても有効な技術である。[Field of Application] In the above explanation, the invention made by the present inventor is mainly applied to the field of application, which is a so-called diffusion device, but the invention is not limited to this, for example, a low pressure CVD device. ,
This technique is also effective when applied to processing equipment such as annealing equipment or thermal oxidation processing equipment.
第1図は本発明の一実施例である縦型拡散装置
を示す断面図、第2図は流体供給管の供給口近傍
を示す第1図における−線断面図である。
1……拡散装置(処理装置)、2……プロセス
チユーブ、3……処理空間、4……ヒータ、5…
…治具、6……ローダ、7……半導体ウエハ(被
処理物)、8……炉口、9……蓋体、10……排
出口、11……流体供給管、11a,11b……
分岐配管、12a,12b……供給口、13……
処理流体。
FIG. 1 is a sectional view showing a vertical diffusion device as an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along the line -- in FIG. 1 showing the vicinity of the supply port of a fluid supply pipe. 1... Diffusion device (processing device), 2... Process tube, 3... Processing space, 4... Heater, 5...
... Jig, 6 ... Loader, 7 ... Semiconductor wafer (workpiece), 8 ... Furnace mouth, 9 ... Lid, 10 ... Discharge port, 11 ... Fluid supply pipe, 11a, 11b ...
Branch piping, 12a, 12b... Supply port, 13...
processing fluid.
Claims (1)
閉塞され下端が開口されて上下方向に配設される
プロセスチユーブと、前記下端に着脱自在に取り
付けられ前記開口を閉塞する蓋体とにより被処理
物が配置される処理装置本体を形成し、 前記プロスチユーブの外側に取り付けられたヒ
ータと前記プロセスチユーブとの間に、処理流体
を案内する流体供給管を前記処理装置の下端部か
ら上端部に向けて配管し、 前記配管の先端部を前記プロセスチユーブの上
部内に突出させるとともに、前記先端部に前記プ
ロセスチユーブの内壁面に沿つて相互に円周方向
逆向きかつ上向きに前記処理流体を供給する複数
の流体供給口を前記被処理物よりも上方に位置さ
せて設け、 前記プロセスチユーブの上部において撹拌され
た後、下方に向けて前記処理空間内を流れた前記
処理流体を外部に排出する排出口を、前記処理装
置本体の下部に形成したことを特徴とする処理装
置。 2 前記プロセスチユーブの上端に半球状の閉塞
端部を形成したことを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の処理装置。 3 前記供給管が複数に分岐して配管されている
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の処
理装置。[Scope of Claims] 1. A process tube having a processing space formed therein and disposed vertically with a closed upper end and an open lower end, and a lid that is detachably attached to the lower end and closes the opening. A fluid supply pipe for guiding the processing fluid is connected between the heater attached to the outside of the prosthetic tube and the process tube at the lower end of the processing device. The tip of the tube projects into the upper part of the process tube, and the tips of the tube are arranged circumferentially oppositely and upwardly along the inner wall surface of the process tube at the tip. A plurality of fluid supply ports for supplying processing fluid are provided above the object to be processed, and the processing fluid that has been stirred at the upper part of the process tube and then flowed downward in the processing space is provided. A processing device characterized in that a discharge port for discharging to the outside is formed in a lower part of the processing device main body. 2. The processing apparatus according to claim 1, wherein a hemispherical closed end is formed at the upper end of the process tube. 3. The processing apparatus according to claim 1, wherein the supply pipe is branched into a plurality of pipes.
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