JP2563497B2 - 半導体装置の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置の製造装置、とりわけ拡散炉の
プロセスガス導入管に関するものである。

従来の技術 近年、半導体集積回路の高集積化、微細化に伴いこれ
らの半導体装置に使用される熱酸化膜の膜厚も薄膜化さ
れると共に膜厚のウェーハ面内及びウェーハ間での膜厚
の均一性の向上が要求されている。これらの熱酸化膜の
形成方法の中でも酸素ガスと水素ガスの混合気体を拡散
炉のプロセスチューブ内で燃焼させるパイロジエニック
スチーム酸化は高品質の熱酸化膜を形成することが出来
るためよくもちいられている。

第２図は従来の拡散炉におけるガス導入部の断面図を
示したものである。第１のプロセスガスである酸素ガス
はプロセスチューブ最後部２からプロセスチューブに沿
ってガス導入管３からプロセスチューブ内に導入される
一方、第２のプロセスガスである水素ガスはプロセスチ
ューブ最後部からガス導入管３と同心管の構造を有しプ
ロセスチューブ内に突出したノズル４の先端５から導入
される。この際第１のプロセスガスである酸素と第２の
プロセスガスである水素は高温のプロセスチューブ内で
反応し燃焼して水蒸気となる。このとき、燃焼反応は前
述のノズル４の先端部５で生ずる。この燃焼反応により
生じた水蒸気を酸化雰囲気として使用する。

発明が解決しようとする課題 従来例で述べたプロセスガス導入部は第２のプロセス
ガスである水素ガスをプロセスチューブ内にノズルによ
り酸素と同一方向に導入しているため燃焼反応はノズル
の先端部でガス導入方向と同一方向に向かって生ずる。
このため、ノズルの先端部およびノズル先端部付近のプ
ロセスチューブ内の温度はこの燃焼反応により著しく上
昇する。このためプロセスチューブ内の温度に不均一が
生じウェーハ間での膜厚が著しく不均一になる。これら
の問題を解決するために第３図に示すような第２のプロ
セスガスである水素ガスの吹き出しノズルの先端部にノ
ズルに対して10〜30度の角度をつけてノズル先端部での
燃焼による温度上昇の影響を緩和している例もあるがこ
の方法では燃焼によって生じた水蒸気の噴出方向がプロ
セスチューブの中心からずれる為、ウェーハ面内での膜
厚分布に不均一が生じてしまう。

本発明は、前記のノズル先端部での燃焼による高温の
水蒸気の吹き出しによって生ずるプロセスチューブ内の
温度の不均一、およびノズルから吹き出した高温の水蒸
気のプロセスチューブ内での流れの不均一によるウェー
ハ間及びウェーハ内の酸化膜厚の不均一を解決するため
のもので、従来のガス導入部と取付けにおいて互換性を
もちながら酸化膜厚の均一性および処理枚数を大幅に向
上させる構造を備えた半導体装置の製造装置を実現する
ものである。

課題を解決するための手段 本発明の半導体装置の製造装置は、拡散炉のプロセス
ガス導入部においてプロセスチューブの一端から２種以
上のプロセスガスを別々にチューブ内に導入するための
複数個の同心ガス導入管のうち１個のガス導入管はプロ
セスチューブの一端に開口部を持ち、それ以外のガス導
入管はプロセスチューブ内にまで挿入され、その先端部
にはプロセスチューブの一端方向へプロセスガスを放射
状に噴出させる噴出口を有し、噴出口から噴出したガス
の流れを前記プロセスチューブの一端部分で乱流とする
構造とした。

作用 この構造のプロセスガス導入管によると第２のプロセ
スガスである水素ガスはプロセスチューブの後方に向か
って噴出し第１のプロセスガスである酸素ガスと燃焼反
応を生ずるが、このとき生じた高温の水蒸気はプロセス
チューブの後部に向かって噴出するためプロセスチュー
ブ内の温度分布を著しく乱すことはない。また、ガスの
噴出方向がプロセスチューブ後方である為、一旦吹き出
した高温の水蒸気はプロセスチューブ後部端で反射され
乱流となってプロセスチューブ前方へ流れてゆく。さら
にノズル先端が放射状に分岐しているため円筒のチュー
ブに対してどの半径方向にも等しくガスが供給される。
このため水素と酸素の燃焼反応により生じた水蒸気はチ
ューブ内を乱流となって流れるためプロセスチューブ内
ウェーハに充分ガスが行き渡るとともに、プロセスチュ
ーブ内の温度分布の乱れも最小限に抑えることができ
る。

実施例 以下、導入管に石英を用いた場合の本発明の実施例を
第１図に示す断面図に従い記述する。

第１図において直径220mmの石英プロセスチューブ１
の最後部に直径70mmのすりあわせのガス導入ポート２が
設置されている。本発明のガス導入部は交換の容易さを
考慮してカートリッジ式とし２のガス導入ポートにすり
あわせにより固定される。第１のプロセスガス導入管３
は導入口を広くとりガスがプロセスチューブの管壁に沿
ってプロセスチューブ内に均一に拡がるよう考慮されて
いる。一方、第2,第３のプロセスガス導入管４は第１の
プロセスガス導入口３と同心構造を有し長さ200mmのノ
ズルの先端を90度ずつ回転させ４方向に分岐している。
またこれらの噴出口はプロセスチューブ後方に向いてお
り、さらにプロセスチューブの中心線に対して20度の角
度を持っている。この角度により噴出したガスはプロセ
スチューブ後部端で反射され乱流となる。これらの構造
を採用することによりウェーハ面内及びウェーハ間の膜
厚均一性の優れた熱酸化膜を一度に大量に形成すること
が可能となる。

発明の効果 以上のように、本発明による半導体装置の製造装置は
ウェーハ面内及びウェーハ間の膜厚均一性の優れた酸化
膜を一度に大量に形成することが可能であり、これらの
熱酸化膜を用いる半導体装置の高性能化、低価格化を可
能としている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体装置の製造装置のガス導入
管断面図、第２図，第３図は従来例装置の断面図であ
る。 １……プロセスチューブ、２……ガス導入部、３……第
一のプロセスガス導入管、４……第二のプロセスガス導
入管、５……第２のプロセスガス噴出口、６……半導体
ウェーハ、７……カンチレバー、８……ボート。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】拡散炉のプロセスガス導入部においてプロ
   セスチューブの一端から２種以上のプロセスガスを別々
   に前記プロセスチューブ内に導入するための複数個の同
   心ガス導入管のうち１個のガス導入管は前記プロセスチ
   ューブの一端に開口部を持ち、それ以外のガス導入管は
   前記プロセスチューブ内にまで挿入され、その先端部に
   は前記プロセスチューブの一端方向へプロセスガスを放
   射状に噴出させる噴出口を有し、前記噴出口から噴出し
   たガスの流れを前記プロセスチューブの一端部分で乱流
   とすることを特徴とする半導体装置の製造装置。