JP2523938Y2 - 拡散炉の排気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、半導体装置の製造工程において、不純物拡
散処理やイオン注入法におけるアニール処理等を施すた
めの拡散炉に用いられる排気装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、半導体ウエハに不純物拡散処理やアニール
処理等を施す装置の一つとしての拡散炉には、石英又は
炭化シリコン等の耐熱材料で形成した円筒状の炉芯管を
加熱ヒータの内部に挿嵌したものがある。

この拡散炉は、第２図及び第３図に示すように、クリ
ーンルーム14から隔壁13を隔てた外側の位置に配置され
た加熱ヒータ12の内部に炉芯管11の中央部が挿嵌されて
構成され、この炉芯管11の開口端11aは、隔壁13を突き
抜けてクリーンルーム14側に突出するように配置されて
いる。

このような拡散炉において、例えば図示しない多数の
半導体ウエハをボート上に載置して開口端11aから炉芯
管11内に挿入しておき、加熱ヒータ12によってこの炉芯
管11内を適当に温度制御すると共に、炉芯管11のガス注
入端11bから水素ガスを注入すれば、アニール処理を行
なうことができる。

ここで、炉芯管11のガス注入端11bから注入された水
素ガスは、開口端11aから順次流出し、そのままではク
リーンルーム14内に流れ込むことになる。

そこで、従来は、炉芯管11における隔壁13よりクリー
ンルーム14側に突出した開口端11aの周囲を、この開口
端11aの前方正面の開口部を除いて遮蔽するようにし
て、排気室15を形成し、図示しないガス排出装置によっ
てこの排気室15の側壁に設けられたガス排出口18からガ
スを吸引するようにした排気装置を設けることにより、
水素ガスのクリーンルーム14内への流入を防止してい
た。即ち、第３図に示すように、ガス排出口18から矢印
Ｇに示すように排気が行なわれると、排気室15内が大気
圧よりも負圧となり、クリーンルーム14からの空気が矢
印Ｈに示すようにこの排気室15内に流れ込む。すると、
炉芯管11の開口端11aから矢印Ｉに示すようにして流出
する水素ガスがこの空気の流れに遮られて排気室15外に
出ることなくガス排出口18から排出されるので、クリー
ンルーム14内への流入を防止できることになる。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、上記従来の排気装置では、炉芯管11の開口
端11aを出たところで水素ガスの流れと、空気の流れと
が直接衝突することになる。すると、炉芯管11内で加熱
された水素ガスが、常温の空気に対して上昇しようとす
るので、この空気は、矢印Ｊに示すように開口端11aの
下部から炉芯管11内に潜り込んである程度侵入すること
になる。そして、このように酸素を含む空気が炉芯管11
内に侵入すると、処理中の半導体ウエハが酸化し、品質
の低下を招くおそれがある。しかも、このように炉芯管
11内に入り込んだ酸素を含む空気が加熱状態で水素ガス
と混合されると、爆発の危険性も生じる。なお、炉芯管
11内に水素ガス以外のガスを注入する場合でも、この中
に空気が侵入することで、処理物の品質に悪影響を与え
ることは同様である。

また、炉芯管11と隔壁13との間は、炉芯管11の着脱の
ためにある程度の隙間があり、完全に密閉することがで
きない。この隙間近傍の隔壁13より加熱ヒータ12側は温
度が高く上昇気流があり、さらに隔壁13より加熱ヒータ
12側は加熱ヒータ12の熱の放散のために加熱ヒータ12近
傍を強制排気しているので大気圧より負圧になる。この
ために、隔壁13と炉芯管11の隙間近傍では、隔壁13の加
熱ヒータ12側は排気室15より負圧になることがあった。
従って、上記従来の排気装置では、排気室15内全体で水
素ガスが空気と混合されるので、この発火のおそれがあ
るガスが炉芯管11と隔壁13との間の隙間から矢印Ｋに示
すようにある程度外部に漏れ出すことになるという問題
も生じる。なお、炉芯管11内に水素ガス以外の腐食ガス
を注入した場合でも、この腐食ガスが外部に漏れ出す
と、加熱ヒータ12や他の装置を腐食させることになり、
問題が生じる。

［課題を解決するための手段］ 上記問題を解決するために、本考案は、拡散炉におけ
る炉芯管のガス出口側の開口端周囲を、この開口端の前
方正面の開口部を除いて遮蔽するように排気室が形成さ
れ、ガス排出手段によってこの排気室からガスが排出さ
れることにより、炉芯管内から流出するガスの排出を行
なう排気装置において、排気室内における炉芯管のガス
出口側の開口端より前方側に、この開口端の前方正面の
開口部を除いて排気室内を前後に仕切るガス流通制御板
を設けられ、かつ、このガス流通制御板より後方側の排
気室内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段が配
備されると共に、前記ガス排出手段がこのガス流通制御
板より前方側の排気室内からガスを排出するように配置
されたことを特徴とする。換言すると、拡散炉炉芯管の
ガス出口側開口端を取り囲むように排気室を設け、ガス
排出手段によりこの排気室から炉芯管内から流出するガ
スを排出する排気装置において、排気室を前記炉芯管の
ガス出口側開口端よりみて前方側及び後方側に仕切るガ
ス流通制御板を設け、この排気板に炉芯管のガス出口側
開口端に対応する位置にこの開口端より大きな開口部を
形成し、かつ、排気室を仕切った後方側に不活性ガスを
供給する不活性ガス供給口、前方側にガス排出手段のガ
ス排出口を配備してそれぞれの室内気圧を後方側を陽
圧、前方側を負圧に保ち、このガス流通制御板により排
気室外の大気圧空気の前方側から後方側への流入を防ぐ
と共に炉芯管から排出されるガスを後方側から前方側へ
導入して、ガス排出口を介して排出することを特徴とす
る拡散炉の排気装置を提供する。

［作用］ 不活性ガス供給手段によって不活性ガスが供給される
と、ガス流通制御板より後方側の排気室内がこの不活性
ガスによって満たされ、大気圧より陽圧となる。また、
ガス排出手段がガスの排出を行なうと、ガス流通制御板
より前方側の排気室内が大気圧より負圧となる。このた
め、前方側の排気室内では、さらに前方の開口部から排
気室外の空気が流入すると共に、後方側の排気室内から
不活性ガスがガス流通制御板の開口部を通して流入する
ことになる。そして、ガス流通制御板の開口部が炉芯管
の開口端より大きいために、炉芯管の開口端から流出し
たガスは、不活性ガスの流れに伴われて全てガス流通制
御板より前方側の排気室内に流入し、しかも、外部から
の空気の流入に遮られて排気室外に漏れ出すことなく、
ガス排出手段によって排出されることになる。また、前
方側の排気室内に流入した空気は、ガス流通制御板の開
口部からの不活性ガスの流入に遮られて、後方側の排気
室内に入り込むことができなくなる。従って、この空気
が開口端から炉芯管内に侵入することも完全に防止でき
る。

さらに、上記ガス流通制御板より後方側の排気室内の
陽圧により、この排気室と炉芯管の側面との間の隙間か
らもガスが漏れ出すことになる。しかし、後方側の排気
室内は、上記のように不活性ガスのみが充満しているの
で、炉芯管から流出したガスがここから外部に漏れ出す
おそれもなくなる。

［実施例］ 以下、図面を参照しながら、本考案の実施例を詳述す
る。

第１図は、本考案の一実施例に係る拡散炉の排気装置
の平面断面図である。

拡散炉は、炉芯管１と加熱ヒータ２とで構成されてい
る。炉芯管１は、透明な石英や炭化シリコン等の耐熱材
料によって長さ2m程度の円筒状に形成されたものであ
り、一端側が開口されて開口端1aをなすと共に、他端側
は絞られて径小のガス注入端1bとなっている。この炉芯
管１は、横向きの状態で中央の大部分が加熱ヒータ２内
に挿嵌されている。加熱ヒータ２は、挿嵌した炉芯管１
の周囲に図示しない赤外線ヒータを配置したものであ
り、炉芯管１内を所望の温度にほぼ均一に加熱できるよ
うになっている。

上記拡散炉における炉芯管１の開口端1a側は、隔壁３
を突き抜けて、クリーンルーム４側に突出するように配
置されている。

隔壁３のクリーンルーム４側では、炉芯管１の開口端
1aの周囲を覆うように排気室５が形成されている。この
排気室５は、炉芯管１の開口端1aの前方正面に開口部5a
が設けられ、この開口部5aを除いて開口端1aの周囲を遮
蔽するようになっている。

この排気室５内における炉芯管１の開口端1aの前方側
には、排気室５内を前後に仕切るガス流通制御板６が設
けられている。このガス流通制御板６は、炉芯管１の開
口端1aの前方正面に開口端1aより大きい開口部6aが設け
られ、この開口部6aを除いて排気室５内での前後方向の
ガスの流通を遮蔽するようになっている。

この排気室５のガス流通制御板６より後方側（図示し
たガス流通制御板６の右側）の側壁には、不活性ガス供
給口７が設けられているこの不活性ガス供給口７には、
図示しない不活性ガス供給装置が接続され、排気室５内
に窒素ガス等の不活性ガスを供給できるようになってい
る。この不活性ガス供給口７を配設した側壁に対向して
排気室５のガス流通制御板６より前方側（図示したガス
流通制御板６の左側）の側壁には、ガス排出口８が設け
られている。このガス排出口８には、図示しないガス排
出装置が接続され、排気室５内のガスを排出することが
できるようになっている。

上記構成の拡散炉を例えばアニール処理に使用する場
合、まず排気室５内を介して開口端1aから炉芯管１内
に、図示しない多数の半導体ウエハを載置したボートを
挿入し、加熱ヒータ２によってこの炉芯管１内の温度を
約800度程度に維持すると共に、ガス注入端1bより水素
ガスを注入することになる。

この際、矢印Ａに示すように、排気室５内には、不活
性ガス供給口７から不活性ガス例えば、窒素ガスが供給
される。また、矢印Ｂに示すように、ガス排出口８から
は、排気室５内のガスが排出される。

このように不活性ガス供給口７から窒素ガスが供給さ
れると、ガス流通制御板６より後方側の排気室５内がこ
の窒素ガスによって満たされ、大気圧より陽圧となる。
また、ガス排出口８からガスの排出が行なわれると、ガ
ス流通制御板６より前方側の排気室５内が大気圧より負
圧となる。このため、前方側の排気室５内では、矢印Ｃ
に示すように、排気室５の開口部5aを通してクリーンル
ーム４からの空気が流入すると共に、矢印Ｄに示すよう
に、ガス流通制御板６の開口部6aを通して後方側の排気
室５内から窒素ガスが流入することになる。従って、炉
芯管１の開口端1aから流出した水素ガスは開口部6aが開
口端1aより大きいために、矢印Ｅに示すように、窒素ガ
スの流れに伴われて全て前方側の排気室５内に流入し、
しかも、排気室５の開口部5aからの空気の流入に遮られ
て、クリーンルーム４側に漏れ出すことなく、ガス排出
口８から排出されることになる。

また、前方側の排気室５内に流入した空気は、ガス流
通制御板６の開口部6aからの窒素ガスの流入に遮られ
て、後方側の排気室５内に入り込むことができなくな
る。従って、この空気が開口端1aから炉芯管１内に侵入
することも完全に防止できる。なお、この際、後方側の
排気室５内の不活性な窒素ガスが多少炉芯管１内に入り
込んだとしても、酸化等の問題は生じない。

さらに、上記後方側の排気室５内の陽圧により、矢印
Ｆに示すように、炉芯管１と隔壁３との間の隙間3aから
もガスが漏れ出すことになるが、後方側の排気室５内に
は上記のように窒素ガスのみが充満しているので、炉芯
管１内から流出した水素ガスがここから外部に漏れ出す
おそれもなくなる。この結果、外部に漏れ出すのは不活
性な窒素ガスのみとなるので、加熱ヒータ２等に障害を
与えるおそれもなくなる。

［考案の効果］ 以上の説明から明らかなように、本考案の拡散炉の排
気装置は、炉芯管から流出したガスを排気室の前方のみ
ならず後方からも外部に漏らすことなく、確実に排出す
ることができるという効果が得られる。しかも、外部か
ら前方側の排気室内に流入した空気は、不活性ガスの流
れによって後方側の排気室内に入り込むのを阻止される
ので、炉芯管内へ空気が侵入するのを完全に防止するこ
とができるという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例に係る拡散炉の排気装置の
断面図、第２図は従来の拡散炉の排気装置の斜視図、第
３図は従来の拡散炉の排気装置の断面図である。 １……炉芯管、1a……開口端、５……排気室、６……ガ
ス流通制御板、6a……開口部、７……不活性ガス供給
口、８……ガス排出口。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】拡散炉における炉芯管のガス出口側開口端
   を取り囲むように排気室を設け、ガス排出手段によりこ
   の排気室から前記炉芯管内から流出するガスを排出する
   排気装置において、 前記排気室を前記炉芯管のガス出口側開口端よりみて、
   前方側及び後方側に仕切るガス流通制御板を設け、この
   ガス流通制御板に前記炉芯管のガス出口側開口端に対応
   する位置にこの開口端より大きな開口部を形成し、か
   つ、前記排気室を仕切った後方側に不活性ガスを供給す
   る不活性ガス供給口、前方側に前記ガス排出手段のガス
   排出口を配備してそれぞれの室内気圧を後方側を陽圧、
   前方側を負圧に保ち、前記ガス流通制御板により前記排
   気室外の大気圧空気の前方側から後方側への流入を防ぐ
   と共に前記炉芯管から排出されるガスを後方側から前方
   側へ導入して、前記ガス排出口を介して排出することを
   特徴とする拡散炉の排気装置。