JP2000269152A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応管の下端低温部への気化ガスの付着を防
止する。 【解決手段】 ウェーハ加熱用のヒータ２２０の内部
に、処理ガスの導入管２０と排出管５０を接続した反応
管本体１０が設置され、ボート２１０に装填したウェー
ハ２００が、反応管本体１０の下端開口より出し入れさ
れる半導体製造装置において、ヒータ２２０の下端より
上側に位置する反応管本体１０内の下部所定位置に、自
身の位置よりも上側の反応管本体１０内空間を高温雰囲
気室として画成するシールフランジ７３を設け、該シー
ルフランジ７３を設けた高さよりも上側に排気管５０と
反応管本体１０の接続部５１を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハの
熱処理等の処理を行う半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程の一つに、シリコンウェ
ーハ表面に熱酸化膜を形成する工程がある。この工程
は、例えば図２（ａ）、（ｂ）に示すような縦型の半導
体製造装置を使用して行われている。

【０００３】図２（ａ）は従来の縦型の半導体製造装置
１の断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＸ１−Ｘ
１線断面図である。これらの図に示すように、この半導
体製造装置１においては、中空のヒータ２２０内に均熱
管２３０が設けられ、均熱管２３０内に反応管１００が
設置されている。均熱管２３０は熱伝導性が大きい例え
ばＳｉＣ材料から構成され、炉内の温度均一性を保つた
めに使用されている。

【０００４】反応管１００は、断面円形の反応管本体１
０と、１本のガス導入管（ガス導入通路）２０とを備え
ている。反応管本体１０の上側の天井板１４上には上部
ガス導入管４０が設けられており、上部ガス導入管４０
と天井板１４とによりシャワー室４２が画成されてい
る。シャワー室４２内の天井板１４は、複数のガス分散
孔３２を有するガスシャワー板３０となっており、シャ
ワー室４２はガスシャワー板３０を介して反応管本体１
０の内部に連通している。

【０００５】ガス導入管２０は、反応管本体１０の外面
にその母線方向に沿って鉛直方向に設けられており、そ
の上流側である下端部にはガス導入部２１が設けられ、
下流側である上端は、反応管本体１０の上部に設けられ
たシャワー室４２に連通している。

【０００６】一方、反応管本体１０の下端近傍には排気
管（排気通路）５０が連通して設けられている。そし
て、ガス導入管２０のガス導入部２１は反応ガス供給源
（図示せず）に接続され、排気管５０は排気装置（図示
せず）に接続されている。

【０００７】反応管本体１０は下端が開口して入口とな
っており、そこからボート２１０に装填された状態のウ
ェーハ２００が導入・導出されるようになっている。ボ
ート２１０は、ボートエレベータ（図示せず）によって
昇降されることにより、反応管本体１０内に導入され、
また、反応管本体１０から取り出される。ボート２１０
はボートキャップ６０上に立設されており、ボートキャ
ップ６０は炉口蓋６２上に設けられている。また、反応
管本体１０の下端の周囲にはフランジ１２が設けられて
おり、フランジ１２と炉口蓋６２との間が、炉口蓋６２
を閉じたときにＯリング６４でシールされるようになっ
ている。

【０００８】前記ボート２１０は４本のボート支柱２１
２を備えており、ボート支柱２１２には複数枚のウェー
ハ２００が水平姿勢で多段に装填され、その状態でウェ
ーハ２００が酸化され、ウェーハ２００の表面に酸化膜
が形成されるようになっている。

【０００９】ウェーハ２００の酸化処理を行う場合は、
ヒータ２２０により炉内およびウェーハ２００を酸化処
理温度に加熱保持し、その状態で酸素ガスをガス導入管
２０によりシャワー室４２に供給し、シャワー室４２か
らガスシャワー板３０のガス分散孔３２を介して、反応
管本体１０内に分散供給する。それにより、酸素ガスと
ウェーハ２００とが反応して、ウェーハ２００の表面に
酸化膜が形成される。反応後のガスは排気管５０を介し
て排気される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ウェーハ２
００に有機系の膜を体積したものを上述のように熱処理
すると、溶剤や未反応成分の熱分解による生成物などの
様々な不純物質成分が気化する。この気化したガス成分
は、多くは熱処理雰囲気ガス（処理ガス）と一緒に運ば
れて外部へ排出されるが、残る僅かのガス成分が、温度
の下がった部分に再付着し、それが次の処理において基
板汚染やパーティクル発生の原因になったりする。ま
た、前記ガス成分が反応管１００の内部で固化すること
により、部品を外せなくなったりする問題も生じる。

【００１１】その対策として、通常は、反応管１００内
を高温に加熱し、付着した成分を酸素で燃やしてしまう
バーンアウトと呼ばれる処理が行われているが、温度の
低い部分に付着した成分までは、なかなか十分には除去
し切れないという問題が残されていた。

【００１２】本発明は、上記事情を考慮し、処理に伴っ
て気化する不純物質のガス成分が低温部に付着しないよ
うにし、付着物が原因による基板汚染やパーティクル発
生を防止すると共に、メンテナンスの容易化も図ること
のできる半導体製造装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、ウェーハ加熱
用のヒータの内部に、処理ガスの導入通路と排出通路を
接続した反応管が設置され、ボートに装填したウェーハ
が、前記反応管の下端開口より出し入れされる半導体製
造装置において、前記ヒータの下端より上側に位置する
反応管内の下部所定位置に、自身の位置よりも上側の反
応管内空間を高温雰囲気室として画成するシール部を設
け、該シール部よりも上側に前記排気通路と反応管の接
続部を設けたことを特徴とする。

【００１４】この半導体製造装置では、反応管内の下部
にシール部を設けることで、ウェーハ処理に利用する高
温雰囲気室を反応管の下端部分から遮断している。従っ
て、反応管の下端の低温部に高温雰囲気室内のガスが回
り込まないようになり、低温部に、気化したガス成分が
付着するのを有効に防止することができる。特に、シー
ル部より上の高温雰囲気室はヒータによる加熱範囲内に
全て入るので、高温雰囲気室内に低温となる部分がなく
なり、気化したガス成分の付着を大幅に減らすことがで
きる。また、排気通路と反応管の接続部が、前記シール
部よりも上のヒータによる加熱範囲内に位置するから、
気化したガス成分が低温にならないうちに排気通路に排
出される。これらのことから、気化した不純物質成分の
付着の問題を解消し、基板汚染やパーティクル発生を防
止することができる。また、付着の問題の解消により、
メンテナンスの容易化も図ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は実施形態として示す縦型の半
導体製造装置の断面図である。ここでは図２（ａ）に示
した従来の半導体製造装置と同じ要素に同じ符号を付し
て説明を簡略化する。

【００１６】この実施形態の半導体製造装置の従来のも
のとの違いは、反応管１００の下部の構造にある。即
ち、反応管本体１０内の下部に、シールガスを充満でき
るようにしたシール室７０を形成している。シール室７
０は、ボート２１０を反応管本体１０内に挿入したと
き、ボートキャップ６０の上端との隙間７２を極力小さ
く保つためのシールフランジ７３を反応管本体１０の内
周に設けたことにより、該シールフランジ７３の下側に
画成されている。シールフランジ７３の上側は、ウェー
ハ２００の処理に利用する高温雰囲気室となっている。

【００１７】シールフランジ７３を設けている位置（高
さ）は、ヒータ２２０の下端位置より上側である。従っ
て、シールフランジ７３によって、その上側に画成され
る高温雰囲気室は、ヒータ２２０による加熱範囲内に全
て入っている。しかも、そのシールフランジ７３によ
り、高温雰囲気室は、反応管本体１０下部のシール室７
０から遮断されている。

【００１８】前記シール室７０には、窒素ガス等のシー
ル用ガスの導入管７１が接続されており、シール室７０
内に導入した窒素ガスが、シールフランジ７３とボート
キャップ６０との隙間７２から上側の高温雰囲気室側へ
吹き出すことにより、シール室７０内への高温雰囲気室
側からのガスの流入を阻止するようになっている。

【００１９】そして、反応管本体１０の下端部にシール
室７０が画成されたことにより、排気管（排気通路）５
０と反応管本体１０の接続部５１が、シール室７０の上
側のヒータ２２０による加熱範囲内に入る位置に配置さ
れている。

【００２０】次に作用を説明する。ウェーハ２００の酸
化処理を行う場合は、ヒータ２２０により炉内およびウ
ェーハ２００を酸化処理温度に加熱保持し、その状態で
酸素ガスを、ガス導入管２０から供給してガスシャワー
板３０より反応管本体１０内に分散供給する。それによ
り、酸素ガスとウェーハ２００とが反応して、ウェーハ
２００の表面に酸化膜が形成される。そして、反応後の
ガスは排気管５０を介して排気する。

【００２１】この際、反応管本体１０内の下部に設けた
シールフランジ７３によって、ウェーハ処理に利用する
高温雰囲気室を、反応管本体１０の下部のシール室７０
から遮断しているので、反応管本体１０の下端の低温部
に高温雰囲気室内のガスが回り込まないようになり、低
温部に、気化したガス成分が付着するのを有効に防止す
ることができる。特にシール室７０からは窒素ガスが吹
き出すような設定になっているので、シール室７０に気
化したガス成分が入り込むことはない。

【００２２】また、高温雰囲気室側について見てみる
と、シールフランジ７３により画成された高温雰囲気室
側はヒータ２２０による加熱範囲内に全て入るので、高
温雰囲気室内に低温となる部分がなく、気化したガス成
分が付着するおそれはない。

【００２３】また、排気管５０と反応管本体１０の接続
部５１が、シールフランジ７３よりも上のヒータ２２０
による加熱範囲内に位置するようになっているから、気
化したガス成分が、低温にならないうちに排気管５０に
排出されてしまう。

【００２４】以上のように気化した不純物質のガス成分
の付着を解消できることから、基板汚染やパーティクル
発生を防止することができ、メンテナンスの容易化も図
ることができる。なお、実施の形態では有機系の熱処理
について説明したが、本発明はこれに限定されず、不純
物物質をウェハに拡散させる拡散処理においても、低温
部にガス成分が付着し、パーティクル発生等の問題があ
れば、本発明を適用できる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウェーハ加熱用のヒータの内部に、処理ガスの導入通路
と排出通路を接続した反応管が設置され、ボートに装填
したウェーハが、前記反応管の下端開口より出し入れさ
れる半導体製造装置において、前記ヒータの下端より上
側に位置する反応管内の下部所定位置に、自身の位置よ
りも上側の反応管内空間を高温雰囲気室として画成する
シール部を設け、該シール部よりも上側に前記排気通路
と反応管の接続部を設けたので、気化した不純物質成分
の付着の問題を解消し、基板汚染やパーティクル発生を
防止することができる。また、付着の問題の解消によ
り、メンテナンスの容易化も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の半導体製造装置の断面図で
ある。

【図２】従来の半導体製造装置の断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体製造装置 １０ 反応管本体 ２０ ガス導入管（導入通路） ５０ 排気管（排気通路） ５１ 接続部 ７３ シールフランジ（シール部） １００ 反応管 ２００ ウェーハ ２１０ ボート ２２０ ヒータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェーハ加熱用のヒータの内部に、処理
   ガスの導入通路と排出通路を接続した反応管が設置さ
   れ、ボートに装填したウェーハが、前記反応管の下端開
   口より出し入れされる半導体製造装置において、 前記ヒータの下端より上側に位置する反応管内の下部所
   定位置に、自身の位置よりも上側の反応管内空間を高温
   雰囲気室として画成するシール部を設け、該シール部よ
   りも上側に前記排気通路と反応管の接続部を設けたこと
   を特徴とする半導体製造装置。