JPH04211119A - 半導体部品の縦型熱処理装置 - Google Patents

Abstract

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め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１１

【産業上の利用分野］この発明は、半導体素子または半
導体ウェハ等の半導体部品を、特定されるガス雰囲気中
で熱処理するための熱処理装置に関するものであり、特
に熱処理される半導体部品を縦の方向に並べて保持し、
熱処理を行う炉内に上または下方向から挿入設定する縦
型の熱処理装置に係るものである。 ［０００２］ 【従来の技術】複数の半導体ウェハを熱処理する装置と
しては、横型の熱処理装置が知られている。この熱処理
装置は、内部に熱処理用反応ガスが導入される横型に設
定した熱処理管によって構成されるもので、この熱処理
管内に、複数の半導体ウェハをそれぞれ立てて並べて配
置した半導体ウェハ群を横方向から挿入し、外部に設定
されるヒータ機構によって前記熱処理管を加熱するよう
に構成される。

【０００３】しかし、半導体ウェハの製造技術の進歩に
伴って、半導体ウェハが大口径化される傾向にある。こ
の様に半導体ウェハが大口径とされると、この半導体ウ
ェハを立てて設定したのでは、半導体ウェハの表面に均
等に反応ガスを作用させるように制御することが困難と
なると共に、熱処理管内部のスペース効率を上げること
が困難となる。したがって、この様な観点から縦型の熱
処理装置が使用される傾向にある。 ［０００４］　この様な縦型の熱処理装置の特徴として
、複数の半導体ウェハを載置設定したボートを熱処理管
内に設置した状態で、このボートを回転させるようにす
る機構を導入することができることである。例えば、ダ
ウンロード型の縦型の熱処理装置にあっては、縦型に設
定される熱処理管の中心軸線部に、上部からロッドを挿
入し、このロッドの下端部に複数の半導体ウェハを載置
したボートを吊り下げることによって、半導体ウェハが
熱処理管内に設置されるようになる。この場合、複数の
半導体ウェハは、それぞれ水平の状態で所定の間隔で縦
の方向に並べて配置保持されるもので、ロッドを回転さ
せることによって、各半導体ウェハが水平面内で回転さ
れるようになる。 ［０００５］　この様な縦型の熱処理管では、その下方
から熱処理用ガスが導入され、半導体ウェハを載置する
ボートの上方から排気されるようになり、半導体ウェハ
が所定の処理ガス中に設定されるようにしている。この
様な状態で、半導体ウェハを水平の状態で載置したボー
トを吊り下げるロッドが回転されると、半導体ウェハも
水平面内で回転され、この状態で熱処理を行うことによ
って、半導体ウェハの全面の特性が容易に均一化される
ようになる。 ［０００６］　この様な縦型の熱処理管にあっては、こ
の熱処理管の上方の開口部分に取り外し自在なキャップ
を設け、このキャップの中心部分にロッドを挿通する開
口が形成されている。そして、ロッドはこのキャップの
中心開口部を通って熱処理管の内部に導入され、またこ
のロッドに吊り下げられたボートと共に回転されるよう
になるもので、キャップのロッドを挿通するための開口
部を気密に構成することが困難となる。 ［０００７］また、キャップとロッドとを一体化した構
造も考えられる。この様な構造でロッドを回転させる機
構を採用する場合には、ロッドとキャップとが一体的に
上下に移動するものであるため、熱処理管の開口部にキ
ャップを接触させた状態でロッドを回転させることがで
きない。したがって、キャップが熱処理管の開口面から
少し離れる位置までロッドを移動させ、キャップと熱処
理管の開口面との間に小さな間隙が形成された状態で、
ロッドを回転させるようにする。したがって、この様な
構造の場合、熱処理管の開口面とキャップとの間の気密
構造がより難しくなる。 ［０００８］　この様なダウンロード型に対して、アッ
プロード型の縦型の熱処理装置においては、半導体ウェ
ハを載置したボートは断熱石英ベース上に取り付けられ
、この断熱石英ベースがボールネジやチェーン駆動機構
、または油圧シリンダを用いた昇降機構によって上下に
駆動されるようにする。そして、垂直に設定された熱処
理管の底部開口から、半導体ウェハがこの熱処理管内に
挿入されるようにしている。 ［０００９］　この様な半導体ウェハを熱処理管内にセ
ットする際に、前記断熱石英ベースのフランジ部分と熱
処理管の開口部周辺のフランジ部分とが、１ｍｍ前後の
わずかな間隙が設定される状態で停止されるように位置
センサ機構を用いて制御する。そして、この様な状態で
回転機構によって断熱石英ベースと共にボートを一体的
に回転させ、熱処理特性の向上が図れるようにしている
。 ［００１０１この様なアップロード型の熱処理装置にお
いて、ボートの回転制御を行なわせることによって、断
熱石英ベースと熱処理管との石英同志が摺接すると、そ
の摩擦によってパーティクルが発生する。したがって、
これを防止するために断熱石英ベースと熱処理管の間に
約１ｍｍの隙間を形成するもので、この部分を気密な構
成とすることが困難である。 ［００１１１半導体ウェハの熱処理を行うに際しては、
熱処理管の内部に熱処理用ガスが導入される。この半導
体ウェハの熱処理用ガスとしては、可燃性ガス、人体に
有害なオキシ塩化リン（ＰＯＣＩ　３　）や塩酸ガス（
ＨＣｌ）等も使用され、その取扱いや外部への漏洩に対
して充分に注意を払わなければならない。また、逆に熱
処理管内に外気が流入し、熱処理管内の雰囲気が損なわ
れないように注意する必要があり、熱処理管とキャップ
または断熱ベースのフランジとの間、さらにロッドの挿
入部分におけるシール構造が非常に重要となる。 ［００１２］　この様な縦型の熱処理装置において、そ
のシール部は熱処理湿炭に対応した温度状態となり、例
えば２００〜３００℃以上の高温状態に維持される。そ
して、この様な高温の状態で、ロッドの回転運動の信頼
性、接触する熱処理ガスに対する耐腐食性、金属ガスや
有機物ガス等の不純物が熱処理ガス中に混入することの
ない清浄性、そして無発塵性等の特性が安定して設定さ
れることを要求される。この様な要求の中で最も厳しい
特性が要求される熱処理装置としては、酸化拡散装置が
ある。 ［００１３１図４は、例えば酸化拡散装置として使用さ
れる縦型に構成されたウェル（ｗｅｌｌ）タイプの熱処
理装置の構成を示すもので、熱処理用の炉を形成する有
底の円筒型に形成された熱処理管５１を備える。この熱
処理管５１は石英によって構成されるもので、その上方
は開口され、その開口面に同じく石英によって構成され
たキャップ５２が自重によって乗せられている。ここで
、熱処理管５１とキャップ５２とが接触される面は、摺
合せ面として構成され、キャップ５２が熱処理管５１の
開口面に対して設定された状態で、この熱処理管５１の
開口面とキャップ５２との間から気体が漏洩されること
を防止する構造となっている。そして、このキャップ５
２の熱処理管５１の内面部には、熱処理管５１の内部に
嵌まり込むようにして石英によって構成される部屋５３
が一体的に形成され、この部屋５３内には石英ウール５
４を収納して、断熱層が形成されるようにしている。 ［００１４］キヤツプ５２の中心部には開口５５が形成
されている。この開口５５はキャップ５２の上面から部
屋５３を貫通して熱処理管５１の中心軸線に一致して形
成されるもので、この開口５５を通ってロッド５６が熱
処理管５１の内部に挿入される。そして、このロッド５
６の下端には、複数の半導体ウェハ５７１．５７２、・
・・を支持したボート５８が吊り下げ設定され、ロッド
５６によって熱処理すべき半導体ウェハ５７１．５７２
、・・・が熱処理管５１内部の所定位置に収納されるよ
うにしている。 ［００１５］　ここで、ロッド５６はリフト機構（図示
せず）によって支持され、矢印で示すように上下方向に
移動されるようになっているものであり、またモータを
含む機構によって回転駆動されるようになっている。そ
して、図に示す状態からロッド５６を上方に移動させた
場合、ロッド５６に一体的に形成された鍔５６１によっ
てキャップ５２も一緒に上昇され、半導体ウェハを支持
するボート５８が、熱処理管５１の外部に取り出される
ようになる。 また、このボート５８に半導体ウェハを支持設定した後
ロッド５６を下げれば、このロッド５６が熱処理管５１
内の所定位置に設定されると共に、キャップ５２も熱処
理管５１の開口面に設置されるようになる。 ［００１６］熱処理管５１の底部からは、図示していな
いが熱処理の雰囲気を形成するガスが導入されるもので
あり、この熱処理管５１の上部（ボート５８の上方に位
置して）に排気用ダクト５９が形成されている。この場
合、熱処理管５１内に導入されるガスの量は制御されて
いるものであり、また排気用ダクト５９からは強制排気
されるようにする。そして、この排気量を調整すること
によって、熱処理管５１の内圧と外部圧力とに圧力差が
設定されるようにするものであるが、その圧力差はでき
るだけ小さく設定されるようにしている。 ［００１７］　この様な熱処理装置において、キャップ
５２の開口５５とロッド５６との間には、ロッド５６の
上下運動および回転運動を妨げないように間隙が形成さ
れているものであり、したがって開口５５を介して熱処
理管５１の内部が外気に連通している。したがって、熱
処理管５１から開口５５を介しての気体の漏洩を確実に
阻止する必要がある。 ［００１８］　この様な気体漏洩を阻止するシールは、
気体によって行うもので、熱処理管５１のキャップ５２
に近接する位置に気体供給用のダクト６０を形成する。 このダクト６０は、熱処理管５１の上部開口部の周囲に
リング状に形成された部屋６１に連通され、この部屋６
１はキャップ５２の内面に形成した通路６２を介して、
ロッド５６の外周部のリング状間隙によって形成された
通路６３に連通される。この通路６３はキャップ５２の
開口５５に連通されるもので、熱処理管５１の内部に開
口されている。ここで、この図ではダクト５９および６
０をそれぞれ１個で示しているが、これらダクト５９お
よび６０は熱処理管５１の外周部に複数個等間隔で形成
される。そして、通路６２も開口５５の周囲に放射状に
して複数個形成されている。 ［００１９］気体供給用ダクト６０からは、窒素あるい
は酸素等の人体に無害で且つ安全面で問題がなく、さら
に被熱処理物を汚染させない高純度のシール用気体が導
入されるもので、このシール用気体はその一部が開口５
５を介して外部に放出される。また、同時に通路６２お
よび６３を介して熱処理管５１内に導入され、排気用ダ
クト５９から排出される。したがって、このシール用気
体の流れによって熱処理管５１内の気体の開口５５の方
向に向かう流れが阻止され、熱処理管５１内の熱処理用
ガスが外部に漏出することを確実に阻止している。 ［００２０］Ｌかし、この様なシール構造では、熱処理
用気体の導入される熱処理管５１の内部にシール用気体
も流入し、熱処理のための雰囲気に影響を与えるように
なる。すなわち、熱処理管５１内の熱処理用ガスの濃度
が、シール用気体によって薄められる。この熱処理用ガ
スの希釈は熱処理管５１の上部程著しくなる。さらに、
ダクト６０から導入されるシール用気体の総量は制御で
きるが、熱処理管５１内への流入量は制御できない。し
たがって、熱処理管５１内へのシール用気体の流入量の
変動によって、熱処理管５１内の活性ガス濃度等が変化
し、半導体ウェハの表面に形成される酸化膜の形成速度
等の重要なパラメータが変動する。例えば、酸素と水素
を原料として、これを燃焼させて発生される水分によっ
て酸化膜を形成させるパイロジェニック酸化工程を行う
場合、酸化膜の成長速度が低下するばかりか、その成長
速度をコントロールすることが困難なり、半導体ウェハ
の熱処理時における熱処理管５１に対する相対位置によ
って、酸化膜の成長速度が異なる問題が生ずる。 ［００２１１

【発明が解決しようとする課題］この発明は上記のよう
点に鑑みなされたもので、熱処理管内に導入される熱処
理ガスのシールが確実に行われると共に、特に熱処理管
内の熱処理ガス雰囲気に影響を与えること無く、安定し
た半導体部品の熱処理管理が行え、特に熱処理管内の熱
処理ガスの濃度に影響を与えること無く、例えば酸化膜
の形成工程において、酸化膜の成長速度を確実に制御で
きるようにした半導体部品の縦型熱処理装置を提供しよ
うとするものであり、さらに特別のシール用気体を使用
すること無く、簡単な構成でキャップ部分のシールが行
えるようにして、その安全性が確実に保証できるように
した半導体部品の熱処理装置を提供するにある。 ［００２２］ 【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体部
品の熱処理装置は、軸線を垂直の状態に設定された筒状
の熱処理管の上方または下方から、前記軸線に沿って。 半導体部品を載置したボートを挿入設定し、熱処理管の
下方または上方から熱処理ガスを導入すると共に、一方
から熱処理管内のガスを排出する第１の排気手段を設け
ると共に、さらに熱処理管の開口部に設定される断熱キ
ャップに近接する位置に第２の排気手段を形成し、この
排気手段は断熱キャップ部に外気と連通ずるように形成
された気体通路および熱処理管内に連通させるようにし
ている。 ［００２３］

【作用】この様に構成される熱処理装置にあっては、熱
処理管のシール構造を必要とするキャップ部分において
、第２の排気手段が形成されている。ここで、この排気
手段はキャップ部分で外気に連通ずる気体通路に連通さ
れ、この排気手段から吸気することにより、前記気体通
路から、熱処理管内の気体と共に外気が排出されるよう
になり、熱処理管内の気体が大気に放出されることが確
実に阻止される。したがって、熱処理管のシールが確実
に行われると共に、熱処理管内の熱処理用気体に他のガ
スが混入されることが無く、熱処理用ガスの濃度が熱処
理管内で均一に安定して制御され、熱処理速度が容易且
つ確実に制御できるようになる。 ［００２４］

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。図１は、ボート回転機構が設置された縦型の
熱処理装置、具体的には半導体ウェハ等の半導体部品の
酸化拡散装置を示している。この装置は、有底筒状の石
英によって構成した熱処理管１１を備えるもので、この
熱処理管１１の上部の開口部には、同じく石英によって
構成したキャップ１２が、自重によって載置されている
。ここで、熱処理管１１の開口面とキャップ１２との接
触面は摺合せによって気密に接触されるようになってい
る。キャップ１２の内面には石英によって部屋１３が一
体的に形成され、この部屋１３の内部に石英ウール１４
を充填し、断熱構造が構成されるようにしているもので
、部屋１３はキャップ１２が熱処理管１１の開口部を塞
ぐ状態に設定されたときに、熱処理管１１の内部に入り
込むようになっている。 ［００２５］キヤツプ１２の中心部には、部屋１３を貫
通して熱処理管１１の内部にまで連通ずる開口１５が形
成されている。この開口１５には、石英製のロッド１６
が挿通されているもので、このロッド１６は、熱処理管
１１の中心軸線に一致する位置に設定される。このロッ
ド１６の下端にはボート１７が吊り下げられている。こ
のボート１７には、下方向に向けた複数の支持柱１８１
．１８２、・・・が設けられ、この支持柱１８１．１８
２、・・・でそれぞれ外周部が保持されるようにして複
数の半導体部品、すなわち半導体ウェハ１９１．１９２
、・・・が水平の状態で且つ所定の間隔が設定されるよ
うにして保持される。 ［００２６］熱処理管１１の底部には熱処理用ガスを導
入するインジェクタ２０が開口され、酸化膜を形成する
処理を行う場合には、熱処理用ガスとして水素と酸素が
導入される。また熱処理管１１の上方には複数（例えば
６個）の排気ダクト２１１．２１２、・・・が設けられ
る。この排気ダクト２１１．２１２、・・・は、熱処理
管１１の外周面に等間隔で設けられているもので、イン
ジェクタ２０から導入された熱処理用気体が、熱処理管
１１の内部で充満され、この熱処理管１１内の気体が排
気ダクト２１１．２１２、・・・から排出されるように
する。 ［００２７］　ここで、インジェクタ２０からは単位時
間当たりで定められた量の熱処理用ガスが導入されるも
のであり、また排気ダクト２１１．２１２、・・・には
排気機構２２が連通され、強制的に熱処理管１１の内部
のガスを排気し、スクラバ２３内に導くようにする。排
気ダクト２１１．２１２、・・・からの排気量は、制御
弁２４によって制御され、熱処理管１１の内部圧力と外
部圧力との差が所定圧力に設定されるようにする。スク
ラバ２３では、熱処理用ガスの成分を除去し、安全なガ
ス成分を外部に放出している。 ［００２８］熱処理管１１の上方の開口部の周囲には、
キャップ１２の方向に向けて開口したリング状の部屋２
５が形成され、この部屋２５に開口するようにして複数
の排気ダクト２６１．２６２、・・・が連通される。こ
の複数の排気ダクト２６１．２６２、・・・は、熱処理
管１１の周囲に等間隔で配置され、排気機構２７によっ
て排気されるようにする。そして、この排気ガスはスク
ラバ２３に導かれる。 ［００２９］　リング状の部屋２５は、キャップ１２に
形成した排気通路２８を介して、ロッド１６を取り囲む
ように形成されている開口１５部に連通され、さらに通
路２９介して熱処理管１１の内部に連通されている。そ
して、排気ダクト２６１．２６２、・・・から、開口１
５を介して外気を吸い込むと共に、通路２９を介して熱
処理管１１の内部のガスが吸い込まれ、排出されるよう
にする。

【００３０】ロッド１６は支持部材３０によってその上
端を保持され、支持部材３０は油圧シリンダあるいはボ
ールネジを用いて構成した昇降機構３１によって上下に
移動されるようになっている。したがって、この昇降機
構３１によってロッド１６を上方に引き上げることによ
って、ロッド１６に一体的に設けた鍔１６１によってキ
ャップ１２が支持され、このキャップ１２と共にボート
１７が熱処理管１１の内部からロードアウトされる。ま
た、支持部材３０にはモータ３２が設けられ、このモー
タ３２の回転をベルトを介してロッド１６に一体に取り
付けたブーＩＪ３３に伝えることによって、ロッド１６
がボート１７と共に回転されるようになっている。

【００３１】石英製の熱処理管１１の外周には、均熱管
の外周に電熱線等を巻回して構成した加熱機構３４が設
けられ、熱処理管１１の内部を所定の熱処理温度に設定
させるようにしている。 ［００３２］　この様に構成される熱処理装置において
、インジェクタ２０から熱処理用ガスが熱処理管１１内
に定められた流入速度で導入される。そして、排気用ダ
クト２１１．２１２、・・・から排出されるものである
が、この排出速度は制御弁２４によって制御され、熱処
理管１１内の圧力がほぼ大気圧程度に設定されるように
している。 ［００３３］正確には、熱処理管１１内の圧力は、大気
圧よりやや低い状態とするもので、例えば排気ダクト２
１１．２１２、・・・部分の圧力を、おおよそ水柱１０
ｍに対して１５ｍｍ程度低い値（１５ｍｍＡｑ）とする
ことによって、熱処理管１１内の熱処理用気体は、排気
ダクト２１１．２１２、・・・および２６１．２６２　
、・・・から排出されるようになる事実が判明した。

【００３４】したがって、熱処理管１１内の熱処理用気
体がキャップ１２に形成した開口１５部、さらにキャッ
プ１２と熱処理管１１の上部開口面との間の摺合せ部分
から外部に漏出することは確実に阻止され、この部分の
シールが確実に行われるようになる。 ［００３５］　これまで説明した実施例では、キャップ
１２の中心部分に開口１５を形成し、この開口１５を通
してロツド１６が熱処理管１１内に挿入されるようにし
て、熱処理工程において半導体部品を保持したボート１
が回転されるようにした。しかし、ロッド１６とキャッ
プ１２とが一体に構成されるようにした場合でも、この
発明は応用できる。 ［００３６］図２は第２の実施例を示しているもので、
キャップ１２の中心軸部分に、ロッド１６が一体的に取
り付けられている。すなわち、ロッド１６の上下と共に
キャップ１２も上下されるものであり、ロッド１６の周
囲には外気に連通ずる間隙が形成されていない。 ［００３７］　この様な構造の熱処理装置にあっては、
ロッド１６を上方に引き上げ、ロッド１６に吊り下げら
れたボート１７に熱処理すべき半導体ウェハ１９１．１
９２、・・・を取り付けた後、このロッド１６を熱処理
管１１の内部に、キャップ１２が熱処理管１１の上部開
口面との距離が１ｍｍ前後となるまで挿入する。もし、
互いに接触した状態でロッドを回転させると、その接触
面の摩擦により石英のパーティクルが発生し、半導体ウ
ェハを汚染させる。そして、熱処理の準備が完了される
。 ［００３８］回転運動をするキャップ１２と固定設定さ
れる熱処理管１１の開口面との間は、石英の磨耗による
パーティクルの発生を防ぐために一定の間隙をもって設
定しているので、完全な気密構造とすることはできない
。したがって、この部分から熱処理管１１内部の熱処理
用気体が漏洩することがある。 ［００３９］したがって、この実施例に示した装置にあ
っては、熱処理管１１のキャップ１２と近接する面に、
熱処理管１１の開口面周囲に形成したリング状の部屋２
５を介して、部屋２５の外部、さらに熱処理管１１の内
部が連通されるようにする。 ［００４０１すなわち、熱処理管１１の内部の気体が部
屋２５を介して排気ダクト２６１．２６２、・・・から
排気されるようになると共に、外気の流れも部屋２５を
介して排気ダクト２６１．２６２、・・・に向けて形成
され、熱処理管１１の内部の熱処理用気体の漏洩は確実
に阻止されるようになる。 ［００４１］次に、図１で示した第１の実施例の装置お
よび図２で示した第２の実施例の装置と、図４で示した
従来の装置とによって、それぞれパイロジェニック酸化
をシリコン基板に施し、シリコン基板の表面に形成され
た酸化厚膜の分布を、ポート内の位置依存性として調べ
た結果を示す。 ［００４２］　この場合の酸化条件は、熱処理温度９５
０℃とし、インジェクタ２０から熱処理管１１内に導入
される熱処理気体は、水素（４リッタ／分）および酸素
（５リッタ／分）の混合気体とし、酸化時間は全て１２
分にした。また、ボート１７には清浄化処理を施したシ
リコン基板がそれぞれ１００枚セットされるようにした
。 ［００４３］　この様な同一の条件で各装置において熱
処理を行ったところ、図４で示した従来構造の熱処理装
置においては、ボートに設置した１００枚のシリコン基
板の中で、上から５枚目および下から５枚目に設置され
たシリコン基板の、それぞれ中心部分の酸化膜厚は、そ
れぞれ３８．５ｎｍおよび５０．３ｎｍであった。また
、この上から５枚目と下から５枚目のシリコン基板を含
み、その間に設定されている９２枚のシリコン基板それ
ぞれの基板中心の膜厚の標準偏差の平均値に対する比は
９．２％であった。 ［００４４］　これに対して第１の実施例の熱処理装置
にあって、ボート１７の上から５枚目および下から５枚
目にそれぞれ設置されたシリコン基板の中心部分の酸化
膜厚は、それぞれ５１．８ｎｍおよび５１．６ｎｍであ
った。さらに第２の実施例に係る熱処理装置において、
ボート１７の上から５枚目および下から５枚目に設置さ
れたシリコン基板の中心部分の酸化膜厚は、それぞれ５
０．６ｎｍおよび５０．９ｎｍであった。 ［００４５］すなわち、第１および第２の実施例でそれ
ぞれ示した熱処理装置では、ボート１７の上部に設置さ
れたシリコン基板において酸化速度の低下は見られない
ことが確認された。またこれら実施例装置において、上
から５枚目から下から５枚目までの９２枚のシリコン基
板に形成された酸化膜厚を測定したところ、これらの酸
化膜厚の標準偏差の平均値に対する比はそれぞれ０．４
％と０．　５％である。したがって、−度に設定できる
処理枚数を最大限に設定したときでも、その均一性は著
しく向上され、標準偏差は約１／２０に低下している。 ［００４６］熱処理管内の処理気体圧力を一定にすると
共に熱処理温度が一定に設定される場合において、熱処
理管内に設置されたシリコン基板の酸化速度は、酸化種
である熱処理用気体の濃度に依存する。 ［００４７］したがって、図４で示した熱処理装置では
、上方からシール用気体が導入されるものであるため、
上方の酸化種の濃度がシール用気体で希釈される結果、
ボートに設置された多数のシリコン基板の中で、上方に
設置されたシリコン基板の酸化速度が、下方に設置され
たシリコン基板の酸化速度に比較して低くなる。 ［００４８］また、実施例で示したような熱処理装置は
、例えばオキシ塩化燐を用いてシリコン基板に燐を拡散
する処理を行うために用いることのできるもので、第１
の実施例に係る熱処理装置と図４に示した従来の装置に
おいて、それぞれ拡散処理を行ってみた。そして、シリ
コン基板に燐を拡散した後のシート抵抗の分布を調べた
。 ［００４９］　この実験では、前記酸化膜の例と同様に
ボート１７に１００枚のシリコン基板を設置し熱処理し
たもので、この１００枚のシリコン基板の中で上下の４
枚を除く９２枚のシリコン基板それぞれの中心部分のシ
ート抵抗分布を評価した。 ［００５０１この結果シート抵抗で約１０（Ω／口）の
目標で、従来の装置では設置した複数のシリコン基板の
シート抵抗の平均値と標準偏差の平均値に対する比はそ
れぞれ１０．６（Ω／口）で２３．３％であった。また
第１の実施例に示した装置にでは、シート抵抗の平均値
と標準偏差の平均値に対する比はそれぞれ９．８（Ω／
口）と２．１％であり、実施例の装置において熱処理さ
れた複数のシリコン基板において、シート抵抗値の均一
性に著しい向上が認められた。 （００５１１ここで、燐拡散の条件は、いずれの場合も
熱処理温度が９５０℃であり、処理時間は３０分に設定
されているもので、オキシ塩化燐をおおよそ１００１０
０（分）の割合で熱処理管内に供給した。これまでの実
施例ではダウンロード型の例を示したが、アップロード
型であっても同様なシール構造が採用できる。 ［００５２］図３アップロード型にした縦型の熱処理装
置を示すもので、石英によって構成した熱処理管１１は
下方の面を開口して構成されている。この熱処理管１１
の外側には、同軸的に均熱管４１が設けられ、その外側
に加熱機構３４が設けられている。 ［００５３］熱処理管１１の下方の開口面には、断熱ベ
ース４２が対設される。この断熱ベース４２は石英によ
って構成されるもので、一体的に形成した部屋１３には
石英ウール１４を充填して断熱構造とされるようにして
いる。そして、この断熱ベース４２の上にボート１７を
載置するもので、このボート１７には多数の半導体ウェ
ハ１９１．１９２、・・・が支持され、断熱ベース４２
が図のように上昇した位置に設定された状態で、ボート
１７が熱処理管１１の内部に挿入設定されるようにする
。 ［００５４］熱処理管１１の内部には、挿入設定された
ボート１７の周囲を取り囲むようにした筒体４３が設け
られ、この筒体４３の下端部は開放されている。そして
、その上端部には周囲に向けた開口４３１が形成され、
この筒体４３の内部と外部とが連通されるようする。す
なわち、この筒体４３の外周面と熱処理管１１の内周面
との間に、円筒状のガス通路４３２が形成されている。 ［００５５］処理管１１の下方にはインジェクタ２叶お
よび２０２が開口され、ガス制御ユニット４４から例え
ば０２　、Ｎ２　、ＨＣＩさらにＮ２の熱処理用ガスが
供給される。この熱処理用ガスは筒体４３の内部にその
下方から供給されるもので、この熱処理用ガスは筒体４
３でボート１７に設置した半導体ウェハ１９１．１９２
、・・・に接触して上部に導かれ、ガス通路４３２を介
して熱処理管１１の下方に導かれるようになる。 ［００５６］そして、熱処理管１１の下方の側面に、ガ
ス通路４３２に連通ずるようにして排気ダクト２１を設
け、さらに熱処理管１１の下方開口部の周囲に形成した
リング状の部屋２５に連通するようにして排気ダクト２
６を設ける。 これら排気ダクト２１および２６は、制御弁機構を介し
て排気機構２２に導かれ、この排気機構２２によって排
出されたガスはスクラバ２３に供給する。 ［００５７］断熱ベース４２はスクリュウ４５１および
４５２によって支えられ、チェーンを介してモータ４６
によって駆動されるスクリュウ４５１．４５２の回転に
よって、上下方向に移動される。また、この断熱ベース
４２はモータ４７よって回転され、熱処理管１１の内部
で半導体ウェハ１９１．１９２、・・・を支持したボー
ト１７が回転されるようにしている。 ［００５８］　この様に断熱ベース４２を回転させた場
合、この断熱ベース４２のフランジ部と熱処理管１１の
下方の開口面部とが接触していると、石英同志の磨耗に
よってパーティクルが発生する。したがって、ボート１
７が熱処理管１１の内部に設定された図の状態で、断熱
ベース４２と熱処理管１１の開口面との間に１ｍｍ程度
の間隙が設定されるように、断熱ベース４２が移動制御
されるようにしている。 ［００５９］　この様に構成される熱処理装置にあって
は、断熱ベース４２と熱処理管１１の開口面との間に間
隙が存在し、この間隙部分から外気が侵入するものであ
るが、この外気は部屋２５から排気ダクト２６に排気さ
れ、熱処理管１１の内部まで侵入することは阻止される
。したがって、ボート１７が回転される状態であっても
、熱処理管１１内部のガスが大気中に排出されることが
なく、また熱処理管１１の内部の処理ガスに外気が混入
されることもない。 ［００６０］

【発明の効果】以上のようにこの発明に係る半導体部品
の縦型熱処理装置によれば、熱処理管のシール構造を必
要とするキャップ部分において、熱処理管内の気体が外
気に放出されることを確実に阻止することができる。し
たがって、この熱処理管のシールが確実に行われるよう
になると共に、熱処理管内の気体に他のガスが混入され
ることが防止され、熱処理用ガスの濃度が均一に安定し
て設定され、熱処理速度の制御が確実に実行されるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る半導体部品の縦型熱
処理装置を説明する断面構成図。

【図２】この発明の第２の実施例を説明する断面構成図
。

【図３】この発明の第３の実施例を説明する断面構成図
。

【図４】従来の縦型熱処理装置を説明する断面図。

【符号の説明】

１１・・・熱処理管、１２・・・キャップ、１５・・・
開口、１６・・・ロッド、１７・・・ボート、１９１．
１９２、・・・半導体ウェハ、２０・・・インジェクタ
、２１１．２１２　、・・・排気ダクト、２２．２７・
・・排気機構、２３・・・スクラバ、２５・・・部屋（
リング状）　、２６１．２６２・・・排気ダクト、２８
・・・排気通路。

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　有底で一方が開口して構成されている熱
   処理管と、この熱処理管の開口面に設置されているキャ
   ップと、このキャップの中央部を貫通して前記熱処理管
   の内部に挿入設定され、熱処理すべき半導体部品を保持
   しているロッドと、熱処理用のガスを前記熱処理管の下
   方向から供給するガス供給手段と、少なくとも前記ロッ
   ドで保持された半導体部品が設置される位置より上方か
   ら前記熱処理管内の熱処理用ガスを排気して、熱処理管
   内の圧力を外気よりやや低い値に設定する第１の排気手
   段と、前記熱処理管の開口面に近接して形成されている
   第２の排気手段と、前記キャップの内面部に形成され、
   このキャップ部に対応して存在する外気との連通路およ
   び前記熱処理管内部と前記第２の排気通路とを連通し、
   前記熱処理管内部の熱処理用ガスと共に前記外気との連
   通路から侵入する外気を排気する気体通路と、を具備し
   たことを特徴とする半導体部品の縦型熱処理装置。
2. 【請求項２】　前記熱処理管は上方に開口して構成され
   るもので、この開口面に前記キャップが載置され、前記
   ロッドは上方から吊り下げられるようにした請求項１の
   半導体部品の縦型熱処理装置。
3. 【請求項３】　前記熱処理管は下方に開口して構成され
   るもので、この開口面に前記キャップが対設され、前記
   ロッドは上方に前記半導体部品を保持し、下方から押し
   上げられることによって前記半導体部品が前記熱処理管
   内に設置されるようにした請求項１の半導体部品の縦型
   熱処理装置。
4. 【請求項４】　前記キャップの中央部分には、前記熱処
   理管の内部に連通ずる開口が形成され、この開口を貫通
   して前記ロッドが配置されるようにした請求項１の半導
   体部品の縦型熱処理装置。
5. 【請求項５】　前記キャップと前記ロッドとは一体的に
   構成されるようにした請求項１の半導体部品の縦型熱処
   理装置。
6. 【請求項６】　前記熱処理管の上部開口面の周囲を取り
   囲むようにしてリング状の部屋を形成し、この部屋は前
   記開口面に載置されるキャップの接触面に開口して形成
   され、またこの部屋には前記第２の排気手段および前記
   気体通路を連通し、この気体通路を通過した気体が前記
   リング状の部屋を介して前記第２の排気手段に導かれる
   ようにした請求項１の半導体部品の縦型熱処理装置。
7. 【請求項７】　前記キャップの中央部分には、前記ロッ
   ドを挿通するための外気に連通した開口が形成され、こ
   の開口は前記連通路を介して前記気体通路に連通される
   ようにした請求項１の半導体部品の縦型熱処理装置。
8. 【請求項８】　前記第２の排気手段はスクラバに連通さ
   れ、排気気体の中から熱処理用ガスの成分を分離するよ
   うにした請求項１の半導体部品の縦型熱処理装置。
9. 【請求項９】　上方に底部を有し下方を開口した熱処理
   管と、この熱処理管の下方開口部に対設設置されるキャ
   ップと、このキャップ部で載置され、前記熱処理管内に
   設定すべき半導体部品を保持するボートと、熱処理用ガ
   スを前記熱処理管の下方から供給するガス供給手段と、
   前記熱処理管の、少なくとも前記ボートで保持される半
   導体部品の位置よりも上方から前記熱処理管内の熱処理
   用ガスを排気して、熱処理管内の圧力を外気よりやや低
   い値に設定する第１の排気手段と、前記熱処理管の開口
   部に近接して形成されている第２の排気手段と、前記キ
   ャップと前記熱処理管の開口面との間に開口して形成さ
   れ、前記第２の排気手段に連通される部屋とを具備し、
   前記第２の排気手段で、前記熱処理管内部の熱処理用ガ
   スと共に、前記キャップと熱処理管開口面との間から侵
   入する外気が排気されるようにしたことを特徴とする半
   導体部品の縦型熱処理装置。