JPH0143857Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は半導体製造装置に関し、詳しくは半導
体装置の製造において複数の半導体ウエーハを一
括して熱処理する炉心管構造に関するものであ
る。

従来の技術 半導体装置の製造における半導体ウエーハの熱
処理、例えば上記半導体ウエーハに不純物を拡散
する拡散処理工程では、石英製の炉心管からなる
横型拡散炉を使用するのが一般的である。この横
型拡散炉の具体例を、第４図を参照しながら説明
する。同図において、１は長尺な略筒状の石英製
炉心管で、一端にガス供給孔２を有し、他端に半
導体ウエーハの搬出入用の開口部３を有してこの
開口部３の近傍にガス排出孔４を配設する。上記
開口部３には、パツキングを介して蓋体５が開閉
自在に装着される。６は上記炉心管１に外嵌され
た円筒状のヒータ、７は複数の半導体ウエーハ
８，８…を所定のピツチで植立保持する石英製の
ボートで、上記半導体ウエーハ８，８…と共に炉
心管１の開口部３より搬入・搬出される。

上記横型拡散炉を使用した半導体ウエーハの拡
散処理は、まず、ヒータ６により炉心管１内を加
熱すると共に、ガス供給孔２からキヤリヤガスを
導入して、該炉心管１内が所定の雰囲気及び温度
に設定された後、炉心管１内に半導体ウエーハ
８，８…をボート７上に整列させた状態で収納
し、炉心管１の開口部３を蓋体５で閉塞し、半導
体ウエーハ８，８…が所定の温度に達してから、
ガス供給孔２から不純物拡散に必要な反応ガスを
供給する。この炉心管１内に供給された反応ガス
は、加熱された半導体ウエーハ８，８…に接触
し、その熱で熱分解されて半導体ウエーハ８，８
…に不純物が拡散される。

考案が解決しようとする問題点 ところで、上記横型拡散炉を使用して半導体ウ
エーハ８，８…に不純物拡散した場合、炉心管１
の内部が高温状態であるため、ガス供給孔２から
供給された反応ガスは、上記炉心管１内部で暖め
られて、該炉心管１の上部を流れ、ガス排出孔４
から排気される。これにより第５図破線で示すよ
うにボート７上に植立された半導体ウエーハ８，
８…の上部での不純物拡散が、該半導体ウエーハ
８，８…の下部よりも盛んに行われ、半導体ウエ
ーハ８，８…の上部での導電率が良くなつて比抵
抗が小さくなり、上記半導体ウエーハ８，８…の
面内で比抵抗が不均一になる。近年においては半
導体ウエーハ８，８…が大口径化する傾向にあつ
て、上記比抵抗の不均一が重大な問題点となつて
いる。

そこで上記問題点を解決する一手段として、最
近では縦型拡散炉が賞用されつつある。この縦型
拡散炉の具体例を第６図を参照しながら説明する
と、同図に示すように起立保持された石英製の炉
心管９に円筒状のヒータ１０を外嵌したもので、
上記炉心管９の上端にガス供給孔１１を有し、下
端開口部１２にパツキングを介して蓋体１３を開
閉自在に装着する（(株)デンコー タテ型拡散炉
ERECTUSカタログ）。

この縦型拡散炉を使用した半導体ウエーハの拡
散処理は、前述の横型拡散炉の場合と同様に、ヒ
ータ１０で上記炉心管９内を加熱すると共にガス
供給孔２からキヤリヤガスを導入して、炉心管１
内を所定の雰囲気及び温度に設定した後、複数の
半導体ウエーハ１４，１４…を所定のピツチで縦
積み状態に収納したボート１５を炉心管９の下端
開口部１２から供給して、上記ボート１５を炉心
管９内で適宜の手段にて固定し、該炉心管９の下
端開口部１２を蓋体１３で閉塞し、半導体ウエー
ハ８，８…が所定温度に達した後、ガス供給孔１
１から反応ガスを供給して、加熱された半導体ウ
エーハ１４，１４…に不純物を拡散する。

ところで、上記縦型拡散炉を使用して半導体ウ
エーハ１４，１４…に不純物拡散した場合、炉心
管９の内部での加熱効率が良好で消費電力も大幅
に削減することが可能な上に、熱分布が均一とな
り、反応ガスの半導体ウエーハ１４，１４…への
接触状態が、前述の横型拡散炉の場合と比較して
安定しており、上記半導体ウエーハ１４，１４…
の全面に亘つて反応ガスが接触する。そのため、
上記反応ガスによる不純物拡散で得られた半導体
ウエーハ１４，１４…の比抵抗も、その全面に亘
つて均一化され、前記横型拡散炉を使用した場合
での問題点が容易に解決される。

ところが、上述のように縦型拡散炉を使用した
場合、横型拡散炉で生じていた問題点は解決され
たにもかかわらず、別の問題点が新たに発生す
る。即ち上記縦型拡散炉の場合、炉心管９への半
導体ウエーハ１４，１４…の搬入・搬出は、該炉
心管９の下端開口部１２から行うため、炉心管９
の下方に複数の半導体ウエーハ１４，１４…が整
列収納されたボート１５を搬入・搬出するスペー
スが必要となる。通常、作業効率の向上化のた
め、複数の半導体ウエーハ１４，１４…を一括し
て拡散処理するので、１回での半導体ウエーハ１
４，１４…の処理数が増加すれば、上記ボート１
５を搬入・搬出するスペースを大きくする必要が
あると共に、炉心管９も長くなる。そのため装置
全体が非常に高くなり、既設工場等の限られた空
間スペースに設置することが困難になるという問
題点があつた。一方、既設工場等の限られた空間
スペースに設置するためには、半導体ウエーハ
８，８…の一回の処理枚数は著しく少なくしなけ
ればならなかつた。

問題点を解決するための手段 本考案は上記問題点に鑑みて提案されたもの
で、この問題点を解決するための技術的手段は、
複数の半導体ウエーハを定ピツチで整列収納して
熱処理する炉心管を、縦横配置が可能なように垂
直面内で回動自在に支承し、上記半導体ウエーハ
の炉心管への搬入・搬出時には、炉心管を水平状
態に配置し、半導体ウエーハの熱処理時には、炉
心管を回転させて直立状態に配置するようにした
ものである。

作 用 上記技術的手段によれば、炉心管を、半導体ウ
エーハの搬入・搬出時及び熱処理時に応じて縦横
自在に配置することが可能で、上記半導体ウエー
ハの搬入・搬出時は、炉心管を水平状態に配置し
て該炉心管の横方向から半導体ウエーハを搬入・
搬出し、その半導体ウエーハの搬入後には、炉心
管を回動させて直立状態に配置して熱処理するよ
うにしたことによつて、縦型及び横型拡散炉の両
者における前記問題点を容易に解決し得る。

実施例 本考案に係る半導体製造装置の一実施例を、第
１図乃至第３図を参照しながら説明する。同図に
おいて、１６は長尺な略筒状の石英製炉心管で、
一般にガス供給孔１７を有し、他端に半導体ウエ
ーハの搬出入用の開口部１８を有し、この開口部
１８の近傍にガス排出孔１９が配設される。上記
開口部１８には、パツキングを介して蓋体２０が
開閉自在に装着される。２１は上記炉心管１６に
外嵌された円筒状のヒータ、２２は上記炉心管１
６をその軸方向と直交する垂直面内で回動自在に
支承する支持フレームで、この支持フレーム２２
は基台２３上に立設されている。２４は複数の半
導体ウエーハ２５，２５…を所定のピツチで整列
収納する石英製のボートで、上記半導体ウエーハ
２５，２５…は、図示しないがボート２４に形成
された溝に嵌合させることによつて支持されてお
り、後述するように炉心管１６を直立させた状態
でボート２４から半導体ウエーハ２５，２５…
が、抜け落ちないように若干傾斜させてボート２
４に収納される。

本考案に係る上記半導体製造装置を使用した半
導体ウエーハの拡散処理について以下説明する
と、まず半導体ウエーハ２５，２５…の搬入時に
は、第２図に示すように炉心管１６を水平状態に
配置する。この状態で複数の半導体ウエーハ２
５，２５…を整列させたボート２４を炉心管１６
の開口部１８から該炉心管１６内に収納して適宜
の手段で固定し、その開口部１８を蓋体２０で閉
塞する。このようにして半導体ウエーハ２５，２
５…の搬入が完了すると、第３図に示すように、
炉心管１６を垂直面内で90度回転させて直立状態
に配置する。この時、ボート２４は炉心管１６内
で適宜の手段で固定支持され、また半導体ウエー
ハ２５，２５…は上記ボート２４に若干傾斜して
収納されているため、抜け落ちることはない。こ
の状態で半導体ウエーハ８，８…が所定の温度に
達した後、ガス供給孔１７から不純物拡散に必要
な反応ガスを供給する。この反応ガスが、炉心管
１６内で加熱された半導体ウエーハ２５，２５…
に接触することで熱分解され、上記半導体ウエー
ハ２５，２５…に不純物が拡散される。この半導
体ウエーハ２５，２５…の拡散処理が完了する
と、第２図に示すように、再度上記炉心管１６を
水平状態に配置し、蓋体２０を開放して炉心管１
６の開口部１８から処理済の半導体ウエーハ２
５，２５…を、ボート２４ごと取り出して後工程
へ搬送する。

尚、上記実施例では、半導体装置製造における
不純物拡散に適用した場合について説明したが、
本考案はこれに限定されることなく、半導体装置
製造における酸化、シシタリング等の他の熱処理
に適用可能であるには勿論である。

考案の効果 本考案によれば、炉心管を回転自在に支承して
半導体ウエーハの搬入・搬出時には、上記炉心管
を水平状態に配置するようにしたから、従来の横
型拡散炉で使用されていた既存設備を利用するこ
とができる。また、半導体ウエーハの熱処理時に
は、炉心管を回動させて直立状態に配置するた
め、従来の縦型拡散炉と比較して、炉心管の下方
に、半導体ウエーハを該炉心管へ搬入・搬出する
ための配置スペースが必要ないので、装置全体の
高さを低く設定することが可能となつて空間スペ
ースを有効利用することができると共に、各半導
体ウエーハを略全体的に均一に熱処理することが
可能となり、半導体ウエーハの高品質化が図れ
て、半導体ウエーハの大型化にも容易に対応する
ことができるて、歩留まりも大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る半導体製造装置の一実施
例を示す正面図、第２図は第１図の装置における
半導体ウエーハの搬出入状態を示す正断面図、第
３図は第１図の装置における半導体ウエーハの熱
処理状態を示す正断面図である。第４図は本考案
の前提となる横型拡散炉の具体例を示す正断面
図、第５図はボート上の半導体ウエーハを示す正
面図、第６図は本考案の前提となる縦型拡散炉の
具体例を示す正断面図である。 １６……炉心管、２５……半導体ウエーハ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 複数の半導体ウエーハを整列収納して熱処理す
   る長尺な略筒状の炉心管を、垂直面内で回動自在
   に支承し、上記半導体ウエーハの炉心管への搬
   入・搬出時に炉心管を水平状態に配置し、半導体
   ウエーハの熱処理時に炉心管を直立状態に配置す
   るようにしたことを特徴とする半導体製造装置。