半導体用語集
酸化・拡散炉
英語表記：oxidation, diffusion furnace
酸素・または水分子など拡散ソースを加熱された反応室に導入し、高温化で熱酸化反応をウェハ上で起こし、ウェハ面上に酸化膜形成を行ったり、材料分子をウェハ、またはウェハ上の薄膜において拡散層を形成させる装置である。加熱源には抵抗加熱式ヒータが用いられ、これらプロセスは通常、常圧以上の圧力化で行われている。水分子を用いた酸化プロセスにおける水分子の導入には、外部燃焼装置などの技術が用いられている。
酸化・拡散炉はバッチ式生産形態が取られており、その高い生産性から半導体膜製造工程において、幅広い用途に用いられてきた。トランジスタ形成におけるゲート絶縁膜に、この装置を用いた熱酸化膜や水分分子によるウェット酸化膜が用いられているが、半導体加工技術の微細化に伴い、ますます薄膜化と膜厚均一性の実現が求められてきている。
これを実現するための重要な要素技術には、ますます温度の制御性能とともに酸化プロセス時以外での酸化膜の発生を押える技術が必要となってきている。
これにはN₂パージボックスや真空ロードロックによる装置内雰囲気制御技術、そしてプロセス時以外のヒータからの熱の影響による酸化膜を制御するために低温入炉技術が有効であることが知られている。
しかし従来の酸化・拡散炉に用いられてきた加熱源は3～10℃/min と非常に低速な昇降温性能であったために、酸化プロセス時以外の定常時に低い温度を設定すると酸化温度は800℃程度の非常に高温であるために生産性が低下してしまう問題があった。
これを解決する技術として、FTP（Fast Thermal Processing）ヒータと呼ばれる高速昇降温ヒータと、反応室内を強制的に冷却する強制空冷システムが採用されている。
この技術を用いることで、昇温+100℃/min、降温-40℃/min 程度と飛躍的に昇降温性能を上げることが可能となる。この技術はゲート酸化膜以外の幅広い用途でも採用されており、熱処理工程における主流技術の一つとして定着してきている。
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