JPH04196522A

JPH04196522A - 縦型拡散炉

Info

Publication number: JPH04196522A
Application number: JP32835190A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Ishitani; 石谷　滋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1992-07-16

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】［産業上の利用分野］本発明は、半導体製造工程に使用する半導体ウェハな酸
化拡散処理する縦型拡散炉に関し、特に反応管構造に関
する。

［従来の技術］半導体製造工程において、半導体ウェハを高温（約８０
０〜１２００℃）に維持された反応管内に挿入し、反応
ガス（窒素、水素、酸素など）を反応管内に流して、酸
化、拡散する工程があり、該工程に縦型拡散炉が使用さ
れる。

従来の縦型拡散炉を図を用いて説明する。

第４図に示すように半導体ウェハ１は、ボート２内に水
平、かつ平行に収納され、ボート２は断熱キャップ３上
に搭載され、断熱キャップ３は上下駆動機構部４と連結
されている。

反応管５は、ヒータ９内に固定され、反応管Ｓ内が高温
（８００〜１２００℃）に維持されている。

ここで、ボート２．断熱キャップ３２反応管５は、高温
における不純物拡散を防止するため高純度の石英、Ｓｉ
Ｃ等の材料の溶接構造で作られている。反応管５の構造
は、側壁にガスインジェクタ管６が溶接され、ガス導入
ロアより導入されたガスはガスインジェクタ管６内を通
り、ヒータ９に加熱され、反応管５の頭部より反応管Ｓ
内に流入される構造であるａ８はガス排出口である。

半導体ウェハ１は、上下駆動機構部４の上昇動作により
、高温の一様ガス雰囲気の反応管５内に挿入され、酸化
、拡散処理され、上下駆動機構部４の下降動作により取
出され、酸化拡散工程が終了する。

ここで、反応管５内の高温状態を図を用いて説明する。

第６図は、９００℃の温度制御上での反応管頭部より底
部に温度測定を行った状態を示すものである。

縦軸に反応管内の位置、横軸に温度を示す。実線に示す
通り、窒素（Ｎ、）　１０　Ｓ　ＬＭを流したとき、頭
部より温度は上昇し、ボート長さを包含する９ｏ○℃±
０．５℃の温度の長さ（均熱長と呼ぶ）の均熱域があり
、温度は下降する。この均熱長内にて、半導体ウェハは
同一温度にて酸化、拡散処理される。

〔発明が解決しようとする課題］この従来の反応管の構造は、反応管の側壁に、２本のガ
スインジェクタ管が溶接される構造であるため、ガス流
量を多くした場合、ガス導入口より反応管頭部までの間
に充分加熱されず、反応管内に流入し、均熱長をボート
長さを包含する長さがとれないという問題があった。

第６図に示す通り、窒素（Ｎ、）を２０３ＬＭを流した
場合、頭部付近にて９００′Ｃ±０．５℃以上の波のあ
る形状が記録された。

従来はガス流量を多くする方策として、ガスインジェク
タ管数を増やす。また、ガスインジェクタ管径を大きく
する等の二とが試行された。しかしながら、第５図に示
す通り、ガスインジェクタ管６は、ヒータ９の反応管５
への加熱を遮蔽するように溶接されているため、ガスイ
ンジェクタ管６の本数を増やしたり、管径を太くした場
合、半導体ウェハ１のガスインジェクタ管６方向の熱分
布が低くなり、断面の均熱性を悪化させていた。

また、ガスインジェクタ管６の管径を太くした場合、ヒ
ータ内径を太きくしなければならず、また、半導体ウェ
ハ１とヒータとの距離が長くなり、ヒータの負荷を大き
くするという必要があった。

本発明の目的は前記課題を解決した縦型拡散炉を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］前記目的を達成するため、本発明に係る縦型拡散炉は、
半導体ウェハの酸化拡散処理用反応管を有する縦型拡散
炉であって、反応管は、内外２重構造に構成されたもの
で、その底部近傍にガス導入管を有しており、反応管の内管、外管の底部は、封止され、さらに、外管
の頭部は封止され、内管の頭部は、多数穴を有し内管内
に均等にガスを流入させるガス分散板を有するものであ
る。

［作用］反応管の底部から頭部に至る間に充分加熱を行う。

〔実施例１次に本発明について図面を参照して説明する。

（実施例１）第１図は、本発明の実施例１を示す縦断面図、第２図は
、同横断面図である。

図において、反応管外管５．と反応管内管５．は底部に
て接合され２重の一体構造をなしている。

内外管５．、５．は上下駆動機構部４により昇降する底
部付近のガス導入ロアから導入されたガスは、反応管外
管５、と反応管内管５．との間を頭部に向けて上昇する
。上昇するガスは、ヒータ９により加熱される。反応管
外管５．の頭部は閉塞され、反応管内管５．の頭部には
、ガス分散板５．が溶接された構造をなし、反応管外管
５．と反応管内管５、との間を上昇し、加熱されたガス
はガス分散板５ｓにて整流され、−様に反応管内管Ｓ、
の内部に流入し、ボート２上の半導体ウェハ１の酸化拡
散処理が行われる。処理後のガスは反応管内管５３の底
部に溶接されたガス排出口８より排出される。

第２図に示すとおり、反応管は同心円状の構造をなし、
ガスが上昇加熱される反応管外管５．と反応管内管５８
の間の断面積は、従来の反応管のガスインジェクタ管の
断面積より大きくなり、上昇加熱されるガス流速は遅く
なり、底部と頭部の間にて充分加熱され、また、従来の
反応管のガスインジェクタ管の如く、方向性のある熱遮
蔽する構造物はなく、半導体ウェハの断面は均等に加熱
される。

（実施例２）第３図は、本発明の実施例２を示す縦断面図である。

本実施例では、反応管外管５．と反応管内管５゜との頭
部は球面をなしており、反応管外管５．の頭部にトップ
ヒータ１０を有する縦型拡散炉である。反応管外管５．
と反応管内管５３の間を上昇したガスは、反応管内管５
つ内部にガス分散板５つを通り流入するとき、ガスは反
応管外管５、の頭部とガス分散板５．どの間にて乱流状
態となるが、トップヒータ１０により乱流状態のガスを
充分加熱され、より均等に加熱されたガスを反応管内に
流入ならしぬやという効果を有する。

［発明の効果１以上説明したように本発明は、反応管構造を内管、外管
を有する２重構造で、かつ、反応管内管頭部にガス分散
板を有する構造としたので、ガス流量を多くした場合に
おいても、底部から頭部に至る間に充分加熱され、窒素
１１０５Ｌと２０ＳＬＭの均熱長は同一・の長さが得ら
れる。

また、反応管とヒータとの間に方向的に加熱を遮蔽する
構造物がなく、同心円形状をしているため、半導体ウェ
ハへの断面均熱性は向上し、酸化。

拡散の面内分布を向上できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１を示す縦断面図、第２図は
、同横断面図、第３図は、本発明の実施例２を示す縦断
面図、第４図は、従来の縦型拡散炉を示す縦断面図、第
５図は、同横断面図、第６図は、炉内温度分布を示す図
である。ｌ・・・半導体ウェハ　　　２・・・ボート３・・・断
熱キャップ　　　４・・・上下駆動機構部５、・・・反
応管外管　　　５３・・・反応管内管５、・・・ガス分
散板　　　　６・・・ガスインジェクタ管７・・・ガス
導入口　　　　８・・・ガス排出口９・・・ヒータ　　
　　　　　１０・・・トップヒータ第２図嗜第４図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体ウェハの酸化拡散処理用反応管を有する縦
型拡散炉であって、反応管は、内外２重構造に構成され
たもので、その底部近傍にガス導入管を有しており、反応管の内管、外管の底部は、封止され、さらに、外管
の頭部は封止され、内管の頭部は、多数穴を有し内管内
に均等にガスを流入させるガス分散板を有することを特
徴とする縦型拡散炉。