JPH0336719A - 熱加工炉及びその作動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体加工装置に関し、より詳しくは、熱加工
炉（ｔｈｅｒｍａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｆｕｒｎ
ａｃｅ）内で半導体ウェーハを高温加工する装置に関す
る。

種々の熱加工装置が商業的に入手可能である。

加工サイクル中、所望の加工を行う炉内には、シリコン
又は他の種類のウェーハを収容した幾つかのポートが挿
入される。加工サイクルが完了すると、炉からウェーハ
が取り出されかつ支持ロンドから下ろされる。これらの
挿入工程及び取り出し工程中、ウェーハが大気に曝され
ないようにするのが好ましい。大気中に存在する酸素、
水蒸気、空気浮揚微粒子は、ウェーハと反応して、ウェ
ーハの化学的及び物理的特性に悪影響を及ぼす。ウェー
ハの挿入及び取り出しを行うための１つの非常に便利な
装置が、米国特許第４．４５９．１０４号及び第４，５
４３，０５９号に開示されており、これらの米国特許に
は、装填されたウェーハポートが挿入される管状のカン
チレバーについての説明がある。ウェーハは、チューブ
により微粒子から保護され、また、チューブを通して不
活性ガスを吹き込むことにより湿気及び空気からも保護
される。このことは、−殻内な熱加工サイクルのカンチ
レバー挿入工程及び取り出し工程において特に重要であ
る。

また、管状カンチレバーによりウェーハが炉心管（ｆｕ
ｒｎａｃｅ　ｔｕｂｅ）から隔絶されるため、炉心管自
体の内部でウェーハに見出される異物（ｃｏｎｔａ＋ｗ
ｉ−ｎａｔｉｏｎ）の量も低減される。

他の重要な事項は、ウェーハに対して行われる反応その
他の加工工程が、全てのウェーハについて均一に行われ
るようにすること及び各ウェーハの表面に対して均一に
行われるようにすることである。これ迄にも、炉の設計
について種々の変遷がなされており、炉心管を通る反応
ガスの流れを均一にし、異物が反応管内に流入してウェ
ーハに悪影響を及ぼすことを防止し、かつ炉に供給され
るガスを効率良く除去できるようになっている。

種々の拡散炉には、これらのガスを除去するためのスカ
ベンジャボックスが使用されている。これらのスカベン
ジャボックスは、本質的に立方体の形状をなしており、
その一方の側面には出口ポートが設けられている。特に
、米国特許第４．５４３゜０５９号に開示のスカベンジ
ャの構成では、管状のカンチレバーに、チューブの端部
の幾何学的中心を通る反応ガス出口が設けられており、
この反応ガス出口には、流出流をスカベンジャの出口ポ
ートの近くに向けて外方に流すのに使用される湾曲した
出口スパウトが設けられている。しかしながら、この構
造には、幾つかの固有の欠点がある。

第１の欠点は−ガスが反応チャンバ（すなわち、炉心管
と管状カンチレバーとの間の環状セクション）を出ると
き、ガスが立方体のスカベンジャボックスに直接曝され
ることである。スカベンジャの出口ポートは１つだけで
あるので、スカベンジャボックスにおけるフローパター
ン（流れの形）は非常に不均一かつ非対称なものである
。このように、幾何学的形状が急激に変化していること
により、炉の装填／取り出し端部（ｌｏａｄｉｎｇ／ｕ
ｎｌｏａ−ｄｉｎｇ　ｅｎｄ）において半径方向の圧力
勾配が生じ、このため、反応チャンバ内への大気の侵入
量が増大する。また、一方向のフローパターンにより空
気浮揚微粒子又は静止微粒子が掻き混ぜられて、反応装
置内に流入される。管状カンチレバーと半導体ウェーハ
との間には、内方の環状セクションを出る反応ガスによ
り、程度は小さいけれども同じ問題が生じる。第２の欠
点は、ウェーハを取り出すときに、スカベンジャボック
スの内壁にホットウェーハ／カンチレバー負荷（ｈｏｔ
　ｗａｆｅｒ／ｃａｎ−ｔｉｌｅｖｅｒ　１０ａｄ）が
曝されることであり、これは、腐食性の含塩素化合物の
存在下での酸化により、ステンレス鋼が経時腐食を起こ
し、石英製の管状カンチレバー上に浸出することによる
。このような浸出生成物により、関連する酸化被膜に、
高移動イオンレベル及び高欠陥密度が生じる。第３の欠
点は、酸化反応チャンバ内に対称性を得るには、ウェー
ハ内厚さ及びウェーハ対つェーハ厚さについて所望の高
レベルの均一性を得ることが重要であることは知られて
いるが、このような均一性を得ることにより、製造され
る半導体装置の酸化被膜の電気的特性の変化が最小にな
ってしまうことである。反応領域は対称的であるように
見えるけれども、出口セクションが非対称的であると、
反応装置の全体的対称性に重大な影響を及ぼし、電気的
特性及び組成的特性（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ　ｃ
ｈａｒａ−ｃｔｅｒｆｓｔｉｃｓ）に大きな変化性をも
つウェーハを製造することができる。

熱加工炉には、炉の端部において半径方向に対称的なガ
ス流を生じさせる流出反応ガス用の対称的なスカベンジ
ャが設けられている。このスカベンジャは、使用済みガ
スを圧力差により外方に吸引するようになっている。ス
カベンジャの内部の石英ライニングには、炉心管の端部
で周方向に間隔を隔てて配置された多数の開口部が設け
られており、このため、半径方向へのガス流の分散をよ
り均一にすることができる。

上記のような管状カンチレバーを用いている場合には、
カンチレバーチューブの端部にもガス出口用の多数の開
口部を設けることができ、これらの開口部を、排出ガス
の半径方向均一性が最大になるように、スカベンジャの
開口部に対して配置することができる。

本発明の新規な特徴は、特許請求の範囲に記載した通り
である。しかしながら、本発明自体、並びに本発明の特
徴及び利点は、添付図面に関連して以下に述べる本発明
の管状カンチレバー装置の特定の実施例についての詳細
な説明により理解されるであろう。

添付図面及び以下の説明は、特に、ウェーハを支持する
管状カンチレバーを備えた本発明の炉の一実施例に関す
るものであるが、本発明のスカベンジャは、当業者に知
られている他の任意の熱加工炉についても使用できるも
のである。

第１図、第２図及び第３図には、本発明の一実施例の特
徴に従って構成された半導体ウェーハの加工炉が示され
ている。この組立体く炉〉は、拡散炉１２の円筒状開口
部１■の内部に配置された長い円筒状の石英炉心管１０
を有している。拡散炉１２は抵抗形のヒータエレメント
１３を有しており、該ヒータエレメント１３は、例えば
、拡散、ＬＰＧＶＤ（ｌｏｗ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｃｈ
ｅｓ＋１ｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ。

低圧ＣＶＤ）、酸化物成長、アニーリング等の幾つかの
半導体製造工程を行う約８００〜１，１５０℃の高温レ
ベルに炉内温度を上昇させる機能を有している。炉心管
１０の一端における人口１５には、反応体又は不活性ガ
スの源１４が連結されていて、作動サイクルの各時点に
おいて炉心管■０内に所望の雰囲気を作り出すことがで
きるようになっている。この実施例による装置は直径６
！ン（約１５．２ＣＩ）のシリコンウェーハを収容する
ためのものであるから、炉心管１０は約１０Ｓン（約２
５．４ｃｍ）の直径を有しているが、装置の意図する用
途に従って、特定サイズの直径を選択することができる
。

石英製の管状カンチレバー１６により多数のシリコンウ
ェーハ１７が保持されており、このチューブ（カンチレ
バー）１６は、ウェーハの装填（ローディング）又は取
り出しくアンローディング）を行うための第１図に示す
ような炉の外に出た位置、又は高温の炉作業を行うため
の第２図に示すような炉内の位置に移動することができ
る。この第２図の位置は、長時間に亘って炉装置のアイ
ドリングを行うのにも使用されるが、その場合にはウェ
ーハ１７が装填されることはない。管状カンチレバー１
６は、摺動自在のドーリ２０によりトラック１９上に取
り付けられた固定具１８により、その外端部が支持され
ている。管状カンチレバー１６及びトラック機構の構造
は、前述の米国特許第４．４５９．１０４号及び第４．
５４３，０５９号に開示されている。

管状カンチレバー１６が第２図に示すように炉内にある
とき、入口１５からのガスの流れは、矢印で示すように
、チューブ（カンチレバー）１６を通って左から右へと
流れ、意図する反応又は蒸着を行うための所望の雰囲気
を作り出すことができるようになっている。このガスの
＆ｌＩ或は、通常のプラクティスに従って、ガス源１４
により選択される。カンチレバー１．６内でウェーハ１
７の両側にはバッフル２１が配置されている。これらの
バフフル２１は、熱損失を低減させ、反応体を充分に混
合すると同時に、反応体ガスが自由に流れ得るようにし
ている。図面には特定の実施例が示されているが、当業
者には他の多くのバッフル構造が知られており、それら
のパンフル構造を採用することもできる。使用済みガス
すなわち排出ガスはスカベンジャボックス２２内に収集
される。

スカベンジャボックスの出口２３は大気圧以下の圧力に
維持されているため、流出反応体ガス（ｅ［−ｆｌｕｅ
ｎｔ　ｒｅａｃｔａｎｔ　ｇａｓｅｓ）は、炉の外部の
大気中に漏洩することなく、スカベンジャボックス２２
内に吸引される。カンチレバー１６が第１図に示すよう
に最外方位置にあるとき、炉の端面ば開放されており、
このため、大気は、矢印２４で示すように管状炉内に流
入することができる。また、スカベンジャボックス２２
は、この大気又はガスをスカベンジャボックス２２内に
吸引して、大気又はガスが炉心管１０に到達しないよう
に出口２３から排出させる機能も有している。しかしな
がら、大気は、反応性があることは別にして、高しヘル
の微粒子や異物を含有しているため、スカベンジャボッ
クス２２の上記のような機能は好ましいものではない。

すなわち、空気が炉心管１０内に流人することは、いか
なるときでも防止しなくてはならない。

炉心管１０から（又はカンチレバー１６の内部から）ス
カベンジャボックス２２内に流入するガスの流れは、半
径方向に対称的にすることが重要である。この目的のた
め、第４図に詳細に示すように、２つの円筒状リングす
なわちバンド（これらの両バンドは約４ｉ″（約１０ｃ
ｎ＋）の間隔を隔てて配置されている）には、ガスが流
れることができる開口部２５が、対称的な列をなして配
置されている。一実施例においては、これらの２つのバ
ンドの各々に８個の開口部２５が配列されており、従っ
て全部で１６個の開口部２５が設けられている。これら
の開口部２５の数、サイズ及び間隔等は、炉の特定のサ
イズ、ガス流量等に基づいて定められる。開口部２５は
、スカベンジャボックス２２の石英製の円筒状のインナ
ーライナ２２ａに形成される。ステンレス鋼製のチュー
ブは、排出される塩素含有薬品による腐食を受け易く、
従って、異物による汚染の心配が生じるけれども、この
部分が石英で作られているという事実により、異物をか
なり低減させることができる。スカベンジャボックス２
２の端部はシールして、ガスが開口部２５以外のあらゆ
るチャンネルを通ってスカベンジャボックス２２から出
ることを防止しなければならない。

再び第１図を参照すると、管状カンチレバー１６の外端
部には、該カンチレバー１６の延長部として作用する石
英製の円筒状セクション２６が設けられており、該セク
ション２６はｌ対のフランジ２７を備えている。また、
このセクション２６は、第５図の断面図にも示すように
、対称的に配置された多数の開口部２８を有しており、
これらの開口部２８は、スカベンジャボックス２２の２
列の開口部２５と協働して、半径方向に対称的な排出ガ
スの流れを形成する働きをする。例示の実施例には４つ
の開口部２８が示されているが、これらの開口部２８の
特定の数、サイズ及び形状、すなわちバンドやリングの
数は、上記ファクタに基づいて定められる。第２図又は
第５図に示すように、炉１２内に管状カンチレバー１６
が設けられている場合には、端セクション（円筒状セク
ション）２６の開口部２８は、スカベンジャボックス２
２の開口部２５同士のほぼ中間において軸線方向に配置
されている。

本願と同時に出願した本件出願人による係属中の特許出
願第３７２．６６９号（Ｄｉｇｉｔａｌ　８９−０２０
５）における発明の特徴によれば、炉心管１０の端部を
包囲するように対称的なマニホルドカラー３０が配置さ
れており、該マニホルドカラー３０は、窒素ガスのよう
な不活性ガスを矢印３１で示すように対称的に噴射する
ようになっている。この不活性ガスの噴射は、カンチレ
バー１６が第１図に示すように最外方位置にあるとき、
又は第２図の位置に（又は第２図の位置から）移動され
るときにのみ行われる。第６図に示すような一実施例に
よれば、カラー３０は２つのセクション３０ａ　、３０
ｂに分割されており、これらの両セクション３０ａ、３
０ｂはヒンジ状連結部３２の回りで回転できるようにな
っている。すなわち、カラー３０は掃除のために炉心管
１０から取り外す必要があるため、該カラー３０の両半
部３０ａ、３０ｂは、取付は及び取外しを容易にするた
め開き得るようになっているのである。カラー３０の各
半部３０ａ　、　３０ｂは、ステンレス鋼製の中空の半
円筒状セクションからなり、内部チャンバ３３を有して
いる。内部チャンバ３３内には入口３４から不活性ガス
が強制的に送り込まれる。また、各半部３０ａ、３０ｂ
は多数のノズルすなわち孔３°５を有しており、これら
の孔３５は、矢印３１で示すように、内方に突出する窒
素カーテンを形成するようになっている。

また、カラーの半部３０ａ、３０ｂは、ステンレス鋼以
外の材料、例えばシリコン、炭化ケイ素又は石英等の材
料で作ることもできる。また、カラー３０は、不活性ガ
スの噴射が行える２つの箇所を備えた一体構造で構成す
ることができる。所望の不活性ガスカーテンを形成する
のに必要なガスの体積は、特定の適用例における炉の種
々の寸法に基づいて定められるが、例示の実施例におい
ては、数百β７分の不活性ガスが２つの入口３４に流入
するようになっている。開口部（ノズル）３５から出る
不活性ガス例えば窒素は、バリヤすなわちカーテンを形
成し、このカーテンは２組の開口部２５を通してスカベ
ンジャボックス２２により吸引される。また、このとき
、不活性ガスは、入口１５から炉心管１０を通して強制
的に供給されるため、炉心管１０の内部の圧力は、大気
圧及びスカベンジャボックス２２内の圧力よりも高くな
る。カーテン効果と相俟って、これらの圧力差により、
矢印２４により示される流入大気が炉心管１０の内部に
到達することはなく、スカベンジャボックス２２により
無害に吸い出される。

本願と同時に出願した本件出願人による係属中の特許出
願第３７２，６７２号（Ｄｉｇｉｔａｌ　８９−０１９
４）における発明によれば、ガス人口１５とウェーハを
入れる炉心管１０の円筒状本体との間における石英製の
炉心管１０の、内端部の形状は、円錐のような形状４０
になっている。この形状のため、不活性ガスの噴射点（
噴射位置）の近くでのガス再循環セル（ｇａｓ　ｒｅ−
ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　ｃｅｌｌｓ）　　４１の形成
が抑制される。ガス再循環セル４１は、第８図に示すよ
うに、人口１５が直接円筒状の炉心管１０に直接通じて
いるときに形成される。すなわち、第８図に示す炉心管
の入口の鋭いコーナを通るガスの流れによって、滞留し
た円形のガスセル４１が生じ、このため、成るガス流か
ら他のガス流に変わるときに、炉心管のパージングを行
うのが困難になる。流入ガスの速度の急激な変化は、炉
心管１０の横断面積Ａ□に対する入口１５の横断面積Ａ
、を比較することにより表すことができる。すなわち、
ガスの流量については、Ａ、・Ｖ、−Ａ２　・Ｖ２の関
係があるから、面積Ａ２が面積Ａ１の１００倍であると
きには、人口１５内の流速■。

は、炉心管１０内の流速■２の１００倍になる。

速度（流速）のこの急激な変化、並びに、圧力差による
物理的形状及び体積の急激な変化により、淀み点（ｓ　
ｔａｇｎａｎ　ｔ）すなわち再ｗＩ環ガスセル（ガス再
循環セル）４１が形成される。また、ウェーハ１７の酸
化に炉１２を使用するとき、酸化前期間（ｐｒｅ−ｏｘ
ｉｄａｔｉｏｎ　１ｎｔｅｒｖａｌ）から酸化工程に移
行するとき、又は酸化期間から酸化後工程（ｐｏｓｔ−
ｏｘｉｄａＮｏｎ　５ｔｅｐ）に移行する場合に、円錐
状部分４０の優れたパージ能力により、プロセスガスの
オーバーラツプ時間が短縮される。他の前作業により定
められているように、流入する反応体ガスの再循環セル
を抑制できる最適形状は、流れの理論的な流線の方向に
ノズルの側壁の曲率を増大させることにより得ることが
できる。

第１図に示すように、好ましい実施例における円錐状部
分４０は、軸線方向の長さｒｃＪを有しており、この長
さ「Ｃ」は、少なくとも炉心管１０の直径よりも大きい
。より詳しくは、一実施例において、炉心管ＩＯの直径
が１０！ン（約２５ｃｍ）であるとき、長さｒｃＪは約
１２！ン（約３０ｃｍ）である。円錐状部分４０の形状
は、第１図に示すように、石英チューブ（炉心管）１０
自体を所望の形状に底形することにより得ることができ
るが、別の方法として第９図に示すように、炉心管１０
自体は平らな端部４４を備えた円筒状のものを用い、こ
れに石英又は他の材料からなる充填材４５を付加して、
ガスを最適に流すのに必要な円錐状の形状を創出しても
よい。

石英製の炉心管１０自体の外形は、円筒状の方が破壊に
対して強いという機械的な見地から、第１図に示すよう
な円錐状部分４０をもつものよりも、第９図に示すよう
な円筒状のものにするのが好ましい。また、熱的な見地
からは、炉心管１０のノズル端部を断熱材で包み、炉の
後部からの熱損失を最小限にするのが一般的なプラクテ
ィスである。この場合にも、断熱材で包むのに、円筒状
チューブの方が、円錐状部分４０を含むチューブよりも
、作業が容易に行えかつ熱効率も優れている。また、殆
どの炉は円筒状の炉心管を使用するものとして槽底され
ていることから、第１図に示す炉心管よりも第９図に示
す形状の炉心管の方が、現行の炉装置に対する整合性は
大きい。

しかしながら、第９図に示すノズルを製造するにはかな
りの労力を要し、かつチューブ内の空間を有効に充填し
て円錐状にするには、充填材４５としての多量の石英材
料が必要になる。また、そのようにして製造された炉心
管は、マスが大きくて熱消散源として作用するか、或い
は少なくとも熱慣性を創出するものとなる。炉心管ＩＯ
の円錐状ノズルに関する別の構造が第１０図に示されて
いる。第１０図の例では、炉心管ＩＯがその端部に至る
まで全て円筒状に形成されているが、円錐状のインサー
ト４６が設けられていて、第１図又は第９図の炉心管と
同し円錐状の内部形状を創出している。この第１０図の
例では、インサート４６と入口１５とが一体に形成され
ているが、中空で環状の内部チャンバ４７が残された構
造になっている。この構造は、第９図の実施例に比べ、
充填材４５が不要なために非常に軽量であり、容易に構
成でき、かつ第９図の例のように大きな熱消散や熱慣性
を有しないものである。円筒状チューブ（炉心管）１０
の端片４８は、入口１５に結合されることなく、従って
環状開口部４９が残されるようにして、チャンバ４７が
密封されないように構成するのが好ましい。チャンバ４
７を密封すると、該チャンバ４７内のガスが膨張して炉
心管１０にクラックを発生させる原因になる。また、開
口部４９の大きさは、炉心管１０が取り出されて、従来
のチューブエッチ＋　−（ｔｕｂｅ　ｅｔｃｈｅｒ）内
で洗浄されるときに、洗浄液を排出できるように充分大
きなものにする。開口部４９を残さない場合、すなわち
端片４８を入口１５まで延ばしておく場合には、チャン
バ４７が密封されてしまうため、炉心管１０の製造時に
チャンバ４７を減圧して真空にしておく。

下記の表Ａには、第１図及び第２図に関連して説明した
炉心管ＪＯの一般的な作動シーケンス（作動順序〉が示
されている。この装置には３つのガス源がある。第１の
ガス源は、供給源１４から入口１５を介して炉心管１０
内に導入される不活性ガスすなわち反応体ガスであり、
第２のガス源は、ウェーハの装填、アイドリング時又は
冷却時にウェーハを汚染する虞れのある周囲のガスが管
状カンチレバー１６内に流入しないように、カンチレバ
ー１６の外端部に設けられた入口１５に導入される不活
性ガスであり（もちろん、前述のように、別体のカンチ
レバー１６を使用しない場合には、ガス人口５０は省略
されている）、第３のガス源は、カラー３０の入口３４
を通して導入される不活性ガスのカーテンである。表Ａ
には、炉のアイドリング状態が、第２図に示すようにカ
ンチレバー１６が炉内にあるときに行われ、かつチッソ
（Ｎ２）が炉心管１０の入口１５を通って導入されるも
のと想定したときに、３つのガス源から３つのガスを供
給する順序が示されている。この表Ａにおいて、作動期
間とは、管状カンチレバー１６の移動をいう。

表　　　Ａ 工程　時間　チュー　カーテ　カンナ　作動（分）ブ（
Ｎ２）ン（Ｎ２）　　レバー（Ｎ　） ０　　　−−−　　　Ｙｅｓ　　　　Ｎｏ　　　　　Ｎ
ｏ　　　アイドル１　　２０　　　Ｙｅｓ　　　Ｙｅｓ
　　　　Ｙｅｓ　　取り出しくプルアウト） （この時点で、製品ウェーハ１７をポートに装填し、該
ポートを管状カンチレバー内に挿入する〉２　　２０　
　　Ｙｅｓ　　　Ｙｅｓ　　　　Ｙｅｓ　　パージ３　
　２０　　　Ｙｅｓ　　　Ｙｅｓ　　　　Ｙｅｓ　　装
填（ブツシュイン） ４　　３０　　　Ｙｅｓ　　　Ｎｏ　　　　Ｎｏ　　温
度上昇速度を上げる 表　　　Ａ　（続き） ５１ＯＮｏ（酸素）　　Ｎｏ　　　　Ｎｏ　　　酸化６
　　３０　　　Ｙｅｓ　　　Ｎｏ　　　　Ｎｏ　　　ア
ニール７　　４０　　　Ｙｅｓ　　　Ｎｏ　　　　Ｎｏ
　　温度上昇速度を下げる ８　　　２０　　　Ｙｅｓ　　　Ｙｅｓ　　　　Ｙｅｓ
　　取り出しくプルアウト） （この時点で、管状カンチレバー１６から製品ウェーハ
を取り出す〉 ９　　２０　　　Ｙｅｓ Ｙｅｓ　　　　Ｙｅｓ　　装填（ブ ツシュイン） Ｎｏ　　　　　Ｎｏ　　　アイドル ０ Ｙｅｓ 以上、本発明の特定の実施例について説明したが、上記
説明は限定的なものであると解釈すべきではない。当業
者には、上記記載に基づいて、本発明について種々の変
更を施すことができるであろうが、そのような全ての変
更は本発明の範囲に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の特徴を具現化した管状カンチレバー
を備えた常圧熱加工炉を断面した側面図であり、カンチ
レバーが炉の外に出されている状態を示すものである。 第２図は、第１図の炉を断面した側面図であり、カンチ
レバーが炉内にあるところを示すものである。 第３図は、第２図の３−３線に沿う、第２図の炉の断面
図である。 第４図は、第１図及び第２図の炉のスカベンジャボック
スの断面図である。 第５図は、第２図の５−５線に沿う、第１図、第２図及
び第４図のスカベンジャボックスの断面図である。 第６図は、第１図の６−６線に沿う、第１図及び第２図
のカラーの断面図である。 第７図は、第６図の７−７線に沿う、第１図、第２図及
び第６図のカラーの断面図である。 第８図は、従来技術による炉心管のガス人口ノズルを断
面して示す側面図である。 第９図は、本発明の別の構成による炉心管のガス入口ノ
ズルを断面して示す側面図である。 第１０図は、本発明の更に別の構成による炉心管のガス
人口ノズルを断面して示す第８図及び第９図と同様な側
面図である。 １０・・・炉心管、　　　　　１２・・・拡散炉、１４
・・・反応体源（不活性ガス源）、１６・・・管状カン
チレバー １７・・・シリコンウェーハ、 ２１・・・バッフル、 ２２・・・スカベンジャボックス、 ２２ａ・・・インナーライナ、 ２５・・・開口部、　　　　　３０・・・マニホルドカ
ラー３２・・・ヒンジ連結部、　　３３・・・内部チャ
ンバ、３５・・・ノズル（孔）、　　４６・・・インサ
ート、４７・・・内部チャンバ、　４８・・・端片、４
９・・・環状開口部。 ＦＩＧ、　　４ ４＋−１ ＦＩＧ。

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）加工すべき物品を受け入れる一端が開放した
   長い円筒状チャンバを備えた管状の炉と、ｂ）前記チャ
   ンバの他端内に反応体ガス及び／又は不活性ガスを導入
   する手段と、 ｃ）前記円筒状チャンバの前記一端を囲んでいるガスス
   カベンジャチャンバであって、該スカベンジャチャンバ
   の円筒状内面の回りで周方向に間隔を隔てて配置されて
   いて前記炉からの排出ガスを半径方向に対称的に流出さ
   せることができる複数の開口部を備えたガススカベンジ
   ャチャンバとを有していることを特徴とする熱加工炉。
2. （２）前記スカベンジャチャンバの前記複数の開口部が
   ２つの別々の開口部の群を備えており、これらの２つの
   群が互いに軸線方向に間隔を隔てて配置されていること
   を特徴とする請求項１に記載の熱加工炉。
3. （３）半導体ウェーハに高温加工を施す炉において、ａ
   ）半導体ウェーハを受け入れる一端が開放した長い円筒
   状の加熱チャンバを備えた管状の炉と、 ｂ）前記半導体ウェーハを移送するカンチレバー手段と
   を有しており、該カンチレバー手段の外端部には支持手
   段が設けられていて、該支持手段が、前記加工を施すべ
   く前記半導体ウェーハを軸線方向に移動させて前記加熱
   チャンバ内に入れかつ前記半導体ウェーハの装填及び取
   り出しを行うべく前記加熱チャンバから取り出すように
   なっており、 ｃ）前記円筒状チャンバの他端内に反応体ガス及び／又
   は不活性ガスを導入する手段と、ｄ）前記円筒状の加熱
   チャンバの前記一端を囲んでおりかつ前記半導体ウェー
   ハが前記加熱チャンバ内に移動されたときに前記カンチ
   レバー手段の外端部を囲むように配置されたガススカベ
   ンジャチャンバとを更に有しており、該スカベンジャチ
   ャンバが、その円筒状内面の回りで周方向に間隔を隔て
   て配置されていて前記外端部からの排出ガスを半径方向
   に対称的に流出させることができる複数の開口部を備え
   ていることを特徴とする半導体ウェーハに高温加工を施
   す炉。
4. （４）前記スカベンジャチャンバの前記複数の開口部が
   ２つの別々の開口部の群を備えており、これらの２つの
   群が互いに軸線方向に間隔を隔てて配置されていること
   を特徴とする請求項３に記載の炉。
5. （５）前記カンチレバー手段が前記半導体ウェーハを取
   り囲む管状カンチレバーを備えており、該管状カンチレ
   バーが、前記スカベンジャチャンバ内にガスを排出させ
   るべく前記外端部の回りで周方向に間隔を隔てて配置さ
   れた複数の開口部を備えていることを特徴とする請求項
   ３に記載の炉。
6. （６）前記管状カンチレバーの前記開口部は、前記管状
   カンチレバーが前記円筒状の加熱チャンバ内に移動され
   たときに前記スカベンジャチャンバの前記開口部の群に
   より囲まれる領域内に配置されていることを特徴とする
   請求項５に記載の炉。
7. （７）前記管状カンチレバーが石英チューブであり、前
   記長い円筒状の加熱チャンバが、前記管状カンチレバー
   より直径の大きな石英炉心管を備えており、前記スカベ
   ンジャチャンバが石英ライナを備えていて、該石英ライ
   ナには複数の開口部が形成されていることを特徴とする
   請求項５に記載の炉。
8. （８）前記管状カンチレバーが、前記外端部の回りで周
   方向に間隔を隔てて配置されておりかつ前記外端部から
   間隔を隔てて配置された複数の開口部を備えており、こ
   れらの開口部は、前記管状カンチレバーが前記加熱チャ
   ンバ内に移動したときに、前記スカベンジャチャンバ内
   にガスを排出できるようになっていることを特徴とする
   請求項５に記載の炉。
9. （９）半導体ウェーハに高温加工を施すのに使用される
   形式の炉を作動する方法において、 ａ）複数の半導体ウェーハを円筒状の管状カンチレバー
   内に装填し、前記加工を施すべく管状の炉の一端内へと
   軸線方向に移動できるように、前記管状カンチレバーを
   外端部に支持し、ｃ）前記管状の炉の他端に反応体ガス
   及び／又は不活性ガスを導入し、 ｄ）前記管状カンチレバーが前記炉内に移動されたとき
   に、前記管状カンチレバーの外端部を囲むように配置さ
   れた複数の開口部を通して、前記炉の前記一端において
   ガスを除去することを特徴とする半導体ウェーハに高温
   加工を施すのに使用される形式の炉を作動する方法。
10. （１０）前記複数の開口部が２つの別々の開口部の群か
    らなり、各群が円形リング内に配置されており、前記２
    つの群が互いに軸線方向に間隔を隔てて配置されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. （１１）前記管状カンチレバーが、ガスを排出できるよ
    うに前記外端部の回りで周方向に間隔を隔てて配置され
    た複数の開口部を備えていることを特徴とする請求項９
    に記載の方法。
12. （１２）前記管状カンチレバーの前記開口部は、前記管
    状カンチレバーが前記炉内に移動したときに前記２つの
    群をなす開口部の間に配置されるようになっていること
    を特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. （１３）前記管状カンチレバーが石英チューブであり、
    前記炉が、前記管状カンチレバーより直径の大きな石英
    の炉ライナを備えていることを特徴とする請求項９に記
    載の方法。
14. （１４）前記管状カンチレバーが、前記外端部の回りで
    周方向に間隔を隔てて配置された複数の開口部を備えて
    おり、これらの開口部は、前記管状カンチレバーが前記
    炉内に移動したときにガスを排出できるようになってい
    ることを特徴とする請求項９に記載の方法。
15. （１５）前記管状カンチレバーが前記炉の外に移動した
    ときに、前記炉の前記一端において前記複数の開口部を
    通してガスを除去する工程を更に有していることを特徴
    とする請求項９に記載の方法。
16. （１６）管状の炉等の開口部において使用するスカベン
    ジャチャンバにおいて、 ａ）複数の開口部が設けられた円筒状の内壁を有してお
    り、前記開口部が、前記内壁の回りで周方向に間隔を隔
    てて配置されていて、排出ガスを半径方向に対称的に流
    出させることができるようになっており、 ｂ）前記内壁の半径方向外方に配置された外壁と、 ｃ）前記内壁と前記外壁との間の空間からガスを排出さ
    せる手段とを更に有していることを特徴とするスカベン
    ジャチャンバ。
17. （１７）前記管状カンチレバーが、前記内壁に対して軸
    線方向に整合しているけれども、内方に間隔を隔てて配
    置されていることを特徴とする請求項１６に記載のスカ
    ベンジャチャンバ。
18. （１８）前記管状カンチレバーが前記開口部の近くに配
    置された複数の排出ポートを備えており、該排出ポート
    が前記管状カンチレバーの回りで周方向に間隔を隔てて
    配置されていることを特徴とする請求項１７に記載のス
    カベンジャチャンバ。
19. （１９）前記内壁の前記複数の開口部が２つの別々の開
    口部の群からなり、これらの２つの群が互いに軸線方向
    に間隔を隔てて配置されていることを特徴とする請求項
    １７に記載のスカベンジャチャンバ。
20. （２０）前記管状カンチレバーが、前記内壁に対して軸
    線方向に整合しているけれども内方に間隔を隔てて配置
    されており、前記管状カンチレバーが前記開口部の近く
    に配置された複数の排出ポートを備えており、該排出ポ
    ートが前記管状カンチレバーの回りで１つのリング内に
    おいて周方向に間隔を隔てて配置されていることを特徴
    とする請求項１９に記載のスカベンジャチャンバ。
21. （２１）前記リングが、前記２つの群の開口部の間で軸
    線方向に配置されていることを特徴とする請求項２０に
    記載のスカベンジャチャンバ。