JPH0447956Y2

JPH0447956Y2 -

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Publication number: JPH0447956Y2
Application number: JP1985056644U
Authority: JP
Priority date: 1985-04-16
Filing date: 1985-04-16
Publication date: 1992-11-12
Also published as: JPS61173132U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、縦型拡散装置、特に炉心管の炉口付
近に気密用ボツクスを設けた縦型拡散装置に関す
るものである。

（従来の技術）従来、このような分野の技術としては、例えば
第２図のようなものがあつた。以下、その構成を
図を用いて説明する。

第２図は、従来の縦型拡散装置の構成例を示す
概略図である。図において、１は拡散装置の筐体
であり、この筐体１内の下部には円筒状のヒータ
エレメント２が縦方向に配設されている。ヒータ
エレメント２の内部にはヒータ線３が巻装され、
該ヒータ線３に電圧を印加することによつてヒー
タエレメント２が加熱され、通常、半導体製造工
程で使われる400〜1000℃の温度の保たれる。ヒ
ータエレメント２の中には、縦方向に石英ガラス
製の炉心管４が配設されている。炉心管４は、下
端にガス注入口４ａを、上端に被拡散物挿入用の
炉口４ｂをそれぞれ有している。ガス注入口４ａ
には、必要とするガス（例えば、N₂，O₂，A_r
等）が外部から供給する。

筐体１内の上部には、フイルタユニツト５を有
するクリーンルーム６が設けられている。クリー
ンルーム６の底面には、開口部７ａを有するテー
ブル７が配設され、該開口部７ａが炉口４ｂの上
方に位置している。開口部７ａと炉口４ｂとの間
には、炉内から流出するガスと熱を排気するため
の排気空間（スカベンジヤ）８が設けられ、この
排気空間８が排気ダクト９を介して外部と連通し
ている。

ヒータエレメント２の近傍には、ローデイング
装置１０が配置され、このローデイング装置１０
によりアーム１１が上下動する。アーム１１は、
その上端がクリーンルーム６内に収容され、該ア
ーム１１の先端には支持棒１２が懸吊されてい
る。支持棒１２には、その上部に、ヒータエレメ
ント２からの放熱を遮断するためのヒートカバー
１３が取付けられると共に、下部には炉口４ｂへ
挿入されるボート１４が着脱自在に装着される。
ボート１４は、被拡散物、例えば半導体ウエハ１
５を多数枚水平方向に支持収納して、該半導体ウ
エハ１５を大量処理するために用いられる。

次に、以上のように構成される縦型拡散装置の
動作について説明する。

先ず、ヒータエレメント２が加熱されると共
に、炉心管４のガス注入口４ａからガスが注入さ
れる。そして、クリーンルーム６内において、熱
処理すべき多数枚の半導体ウエハ１５を収納した
ボート１４を、支持棒１２の下部に取付けた後、
アーム１１を下降させてボート１４を炉心管４内
に挿入する。すると、ヒートカバー１３がテーブ
ル７の開口部７ａを閉じ、ヒータエレメント２か
らのクリーンルーム６への放熱が遮断される。炉
心管４内のガス雰囲気下で所定時間、半導体ウエ
ハ１５の熱処理を行つた後、アーム１１を上昇さ
せ、ボート１４を支持棒１２から外せば、作業が
終了する。なお、ボート１４の着脱作業（ローデ
イング作業及びアンローデイング作業）をクリー
ンルーム６内で行うのは、集積度の向上、パター
ンの微細化に伴い、塵埃（パーテイクル）の極め
て少ない環境のなかで行う必要があるからであ
る。

（考案が解決しようとする問題点）しかしながら、上記構成の縦型拡散装置では、
次のような問題点があつた。

(a) 従来の縦型拡散装置では、排気空間８が狭
く、かつヒータエレメント２の上部の温度勾配
が急峻であるため、ボート１４の挿入時に外気
が炉心管４内に流入し、その外気により半導体
ウエハ１５が空気酸化してボート１４の下部と
上部で膜厚のばらつきを生じ、それによつて均
一性の向上と大量処理化の妨げになるという問
題点があつた。

(b) 前記(a)の問題点を解決するために、例えば特
開昭56−36130号公報に記載された技術、即ち
横型の熱処理用炉心管を有する半導体製造装置
において、炉口近傍にN₂ゾーンを設けて空気
酸化を防止する技術を、例えば特開昭58−
75840号公報に記載された縦型拡散装置に適用
することが考えられる。

しかし、横型と縦型の装置はその構造上の相
違から、前者をそのまま後者に適用することが
設計上及び製造上において難しい。その上、こ
のような技術を用いても、ボート１４の装着と
取外しの際に炉口４ｂが開放されて炉の温度が
低下するため、ヒータ線２の電力消費量が増大
すると共に、炉温度の変化によつてウエハ処理
能力が低下するという問題があつた。しかも、
炉口開放時のガスの流動によつて半導体ウエハ
１５に塵埃が付着する等の問題があつた。

(c) 前記(b)の問題を解決するため、前記のN₂ゾ
ーンとして、例えば開口部７ａ上にボツクスを
設け、そのボツクスで、ボート１４の装着と取
外しを行う領域を囲むことも考えられる。しか
し、炉心管４内のガスや熱が上方のボツクス内
に入り込むため、塵埃の舞い上がりにより、ボ
ツクス内のクリーン度を維持することが困難で
あるばかりか、ボツクス内の温度が上昇すると
いう問題が生じ、技術的に充分満足のゆくもの
が得られなかつた。

本考案は、前記従来技術が持つていた問題点と
して、炉口での被拡散物（例えば、半導体ウエ
ハ）の空気酸化による膜厚のばらつき、塵埃の付
着、電力消費量の増大、及び被拡散物処理能力の
低下等の点について解決した縦型拡散装置を提供
するものである。

（問題点を解決するための手段）本考案は、前記問題点を解決するために、縦方
向に配置されかつガス注入口及び被拡散物挿脱用
の炉口を有する炉心管と、前記炉心管に配設され
たヒータと、被拡散物を収納するボートを前記炉
心管に対して挿脱する昇降装置と、前記昇降装置
に対する前記ボートの装着と取外しを行う領域を
囲み、かつ開口部及び排気空間を介して前記炉口
と連通するボツクスと、前記昇降装置に取付けら
れ前記ボートの前記炉心管への挿入時に前記開口
部を開閉自在に閉止するヒートカバーと、前記炉
口を開閉自在に閉止する熱遮蔽板とを、備えた縦
型拡散装置において、次のような手段を講じたも
のである。

即ち、本考案では、前記ボツクスの前記開口部
から離れた位置にガス流入口を設け、前記ヒート
カバーによる前記開口部の開放時に該ガス流入口
から前記ボツクス内へ注入されたガスを前記開口
部及び排気空間へ排気する構造にしている。

（作用）本考案によれば、以上のように縦型拡散装置を
構成したので、熱遮蔽板は、炉口を閉止すること
により、炉心管の放熱や炉温度の低下を防止する
働きがある。その上、熱遮蔽板で炉口を閉止する
ことにより、炉口に連通されたボツクス内の空間
は、一旦、完全に炉心管に注入されるガス雰囲気
下にすることが可能であり、それにより、ボツク
ス内の空間をガス雰囲気下にする際のそのガスの
注入（導入）と排気による被拡散物への塵埃付着
の防止が図れると共に、ガス雰囲気下の空間から
ボートが炉心管に挿入されることによる空気（外
気）酸化の防止が図れる。

また、ガス流入口からボツクス内へ注入された
ガスは、開口部を介して排気空間へ排気されるの
で、ボツクス内での塵埃の舞い上がりの抑制化が
図れる。その上、ボートを炉心管に出し入れする
際、ボツクスにガスを注入しながら行えば、炉心
管内から流出するガスや熱の該ボツクス内への流
入の阻止が図れる。さらに、炉心管へのボート挿
入時、ヒートカバーが開口部を閉じるので、ボツ
クス内のクリーン度の維持と温度上昇を、より的
確に抑制しうる。

従つて、前記問題点を除去できるのである。

（実施例）第１図は本考案の実施例を示す縦型拡散装置の
構成図である。なお、第２図中の要素と同一の要
素には同一の符号が付されている。

そして、この縦型拡散装置が第２図のものと異
なる点は、アーム１１及び支持棒１２をおおうエ
レフアント形のボツクス２０を設けたこと等であ
る。

すなわち、ボツクス２０は、開口した床面がテ
ーブル７上に固定され、外周壁に複数個のガス流
入口２１と開閉扉２２とを有している。ボツクス
２０内に上下動自在に収納された支持棒１２に
は、上方から下方に向かつて順次、ヒートカバー
１３、炉心管キヤツプ２３、及びヒートバリア２
４が取付けられている。さらに、炉口４ｂには横
方向に移動する閉止用の熱遮蔽板２５が取り付け
られている。この熱遮蔽板２５は、アーム１１の
上下動に連動して自動的に開閉する構造になつて
いる。

なお、通常横形拡散装置は大量処理のため、長
尺の石英性ボートを持つている。例えば、拡散炉
の均熱長が1mの場合、それ以上長いボートを使
い、均熱領域に十分に半導体ウエハをセツトでき
るように配慮されている。そのため、1mにも及
ぶ長いボートでは、排気空間（スカベンジヤ）及
びエレフアント形ボツクスもそれに応じて長くす
ることが必要となる。しかし、縦型拡散装置にお
いては、装置の高さ上の制約から、排気空間８や
エレフアント形ボツクス２０の寸法は横型のもの
よりも小さな構造となる。また、ボツクス２０
は、ボート１４の挿入と引出し時に炉心管４から
放熱を受けた場合を考慮して、該ボツクス２０の
外部を冷却水等で常時冷却してもよい。

先ず、ヒータエレメント２が加熱されると共
に、炉心管４のガス注入口４ａからガスが注入さ
れる。半導体ウエハ１５を熱処理する場合は、ボ
ツクス２０の開閉扉２２を開け、多数枚の半導体
ウエハ１５を収納したボート１４をボツクス２０
内に入れて支持棒１２の下部に吊り下げる。そし
て、開閉扉２２を閉じ、ガス流入口２１から例え
ばN₂ガスを注入してボツクス２０内をN₂ガスで
置換する。次いで、炉口４ｂを閉じている熱遮蔽
板２５を横方向へ移動して炉口４ｂを開き、ロー
デイング装置１０を作動させてアーム１１を下降
させ、ボート１４を炉心管４内に挿入する。する
と、ヒートカバー１３がテーブル７の開口部７ａ
を封じると共に、炉心管キヤツプ２３が炉口４ｂ
を閉じるため、炉心管４からのボツクス２０への
放熱が遮断される。この際、ヒートバリア２４は
炉心管４内に位置し、上方への熱放出を抑制す
る。

炉心管４内のガス雰囲気下で所定時間、半導体
ウエハ１５の熱処理を行つた後、熱遮蔽板２５を
開き、アーム１１を上昇させてボート１４をボツ
クス２０内へと引上げる。すると、熱遮蔽板２５
が閉じて炉口４ｂからボツクス２０への熱放出が
阻止される。そして開閉扉２２を開いてボート１
４を支持棒１２から外せば、作業が終了する。

本実施例では、次のような利点を有している。

(a) 支持棒１２に対するボート１４の装着と取外
しの際に、炉口４ｂが熱遮蔽板２５で閉止され
るので、炉心管４の放熱による炉温度の低下を
防止できる。また、炉心管４に対するボート１
４の挿脱時以外は、炉口４ｂが開放されないの
で、炉温度の低下も少ない。そのため、ヒータ
線３の電力消費量が少なくなつて省エネルギー
化が図れると共に、炉温度の安定化に伴うウエ
ハ処理能力の向上が図れる。

(b) 熱遮蔽板２５で炉口４ｂを閉じることによ
り、その炉口４ｂと連通したボツクス２０内の
空間は、一旦、完全に、炉心管４に注入される
N₂ガス等のガス雰囲気下にすることが可能と
なる。そのため、その空間をガス雰囲気下にす
る際のガスの注入（導入）と排気による半導体
ウエハ１５への塵埃の付着を防止できる。その
上、ガス雰囲気下のボツクス内空間から、ボー
ト１４が炉心管４に挿入されることによる空気
（外気）酸化を防止できるため、半導体ウエハ
１５の膜厚及び拡散のばらつきをなくすことが
できる。

(c) ボツクス２０の開口部７ａは、ガス流入口２
１より下方に位置するので、ボツクス２０への
ガスの注入と排気による半導体ウエハ１５への
塵埃付着防止の際、ボツクス２０内で塵埃を舞
い上げずに行え、短時間化が図れる。

(d) ガス流入口２１からボツクス２０内に注入さ
れたガスの全てを、炉心管４内から流出するガ
スや熱と同じ排気経路（つまり、排気空間８及
び排気ダクト９）で、装置外部へ排気する。そ
のため、熱遮蔽板２５による炉口４ｂの開放
時、即ちボート１４を炉心管４に出し入れする
際、ボツクス２０にガスを注入しながら行うこ
とにより、炉心管４内から流出するガスや熱を
ボツクス２０内へ流入することを防止できる。
従つて、ボツクス２０内のクリーン度を維持で
きるばかりか、ボツクス２０内の温度上昇も抑
制できる。

(e) 熱遮蔽板２５により炉口４ｂを閉止して、半
導体ウエハ１５を熱処理する時、ヒートカバー
１３によつてボツクス２０の開口部７ａが閉じ
られるので、前記(d)の炉口開放時とほぼ同様の
利点が得られる。

第３図は、本考案の他の実施例を示す縦型拡散
装置の構成図である。なお、第１図中の要素と同
一の要素には同一の符号が付されている。

そしてこの縦型拡散装置が第１図のものと異な
る点は、ローデイング装置１０をボツクス２０の
外部上方に設け、このローデイング装置１０によ
り、支持棒１２を上下動させるようにしたことで
ある。

このような構造にしても、上記実施例と同様の
作用効果が得られるばかりか、アーム１１が省略
できるために、支持棒１２の昇降機構が簡単にな
る。

なお、上記実施例では、炉心管４の炉口４ｂが
上方に向いているが、筐体１内の上部に、炉口４
ｂを下方に向けた炉心管４とヒータエレメント２
と設けると共に、筐体１内の下部に、クリーンル
ーム６とボツクス２０とを設けた構造にしてもよ
い。

（考案の効果）以上詳細に説明したように、本考案の縦型拡散
装置では、ヒートカバー、ボツクス、及び熱遮蔽
板を備えている。そのため、次のような効果が期
待できる。

（）熱遮蔽板で炉口を閉じることにより、昇
降装置に対してボートの装着と取外しを行つて
も、炉の温度が低下せず、また炉心管に対する
ボートの挿脱時以外は炉口が開放されないの
で、炉の温度低下も少ない。そのため、ヒータ
に供給する電力の省エネルギー化と、炉温度の
安定化に伴う被拡散物の処理能力の向上が図れ
る。

（）熱遮蔽板で炉口を閉じることにより、そ
の炉口と連通するボツクス内の空間は、一旦、
完全に炉心管に注入されるガス雰囲気下にする
ことが可能である。そのため、ボツクス内空間
をガス雰囲気下にする際の、そのガスの注入
（導入）と排気による被拡散物への塵埃付着を
防止できる。さらに、ガス雰囲気下のボツクス
内空間から、ボートが炉心管に挿入されること
による空気（外気）酸化を防止できるため、被
拡散物の膜厚及び拡散のばらつきがなくなり、
拡散の高精度化と大量処理化が図れる。

（）ボートを炉心管へ挿入する時に、ヒート
カバーによつてボツクスの開口部が閉じられる
ので、炉心管から流出するガスや熱の該ボツク
ス内への流入を防止できる。

本考案は、以上のような効果を有する縦型拡散
装置に対して、ボツクスにガス流入口を設け、ヒ
ートカバーによる開口部の開放時に、該ガス流入
口からボツクス内へ注入されたガスを該開口部及
び排気空間へ排出する手段を設けている。そのた
め、次のような顕著な効果を有する。

(1) ボツクスの開口部は、ガス流入口から離れた
位置にあるので、該ボツクスへのガスの注入と
排気による被拡散物への塵埃付着防止の際、ボ
ツクス内で塵埃を散乱し、例えば舞い上げずに
行え、短時間化が図れる。

(2) ガス流入口からボツクス内に注入されたガス
の全てを、炉心管内から流出するガスや熱と同
じ排気空間を介して装置外部へ排気する。その
ため、熱遮蔽板による炉口の開放時、即ちボー
トを炉心管に出し入れする際、ボツクスにガス
を注入しながら行うことにより、炉心管内から
流出するガスや熱をボツクス内へ流入すること
を防止できる。従つて、ボツクス内のクリーン
度を維持できるばかりか、ボツクス内の温度上
昇も抑制できる。

従つて、構造簡単にして的確に、従来装置のも
つ欠点を除去した縦型拡散装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例を示す縦型拡散装置の
構造図、第２図は従来の縦型拡散装置の構造図、
第３図は本考案の他の実施例を示す縦型拡散装置
の構造図である。１……筐体、２……ヒータエレメント、４……
炉心管、４ａ……ガス注入口、４ｂ……炉口、６
……クリーンルーム、７ａ……開口部、８……排
気空間、１０……ローデイング装置、１１……ア
ーム、１２……支持棒、１３……ヒートカバー、
１４……ボート、１５……半導体ウエハ、２０…
…ボツクス、２１……ガス流入口、２２……開閉
扉、２３……炉心管キヤツプ、２５……熱遮蔽
板。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】縦方向に配置されかつガス注入口及び被拡散物
挿脱用の炉口を有する炉心管と、前記炉心管に配
設されたヒータと、被拡散物を収納するボートを
前記炉心管に対して挿脱する昇降装置と、前記昇
降装置に対する前記ボートの装着と取外しを行う
領域を囲み、かつ開口部及び排気空間を介して前
記炉口と連通するボツクスと、前記昇降装置に取
付けられ前記ボートの前記炉心管への挿入時に前
記開口部を開閉自在に閉止するヒートカバーと、
前記炉口を開閉自在に閉止する熱遮蔽板とを、備
えた縦型拡散装置において、前記ボツクスの前記開口部から離れた位置にガ
ス流入口を設け、前記ヒートカバーによる前記開
口部の開放時に該ガス流入口から前記ボツクス内
へ注入されたガスを前記開口部及び排気空間へ排
気する構造にしたことを特徴とする縦型拡散装
置。