JPH05234926A - 半導体装置の拡散・反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炉芯管内壁への析出物の発生を抑え、排気管
が詰まるのも防ぐ。 【構成】 炉芯管２の排気側のキャップ８に炉芯管２の
内径よりも小さい外径をもち、ヒータ１０にまで到達す
る長さの内管２０を設け、炉芯管２と内管２０の隙間に
は不活性ガス供給口２２から不活性ガスを供給する。未
反応の混合ガス成分は内管２０に析出し、炉芯管２には
発生しなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウエハに不純物を
拡散させたり、半導体膜や絶縁膜を堆積させるのに使用
する拡散・反応装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の拡散・反応装置は、図１に示され
るように炉芯管２の一端にガス流入口４、他端に排気管
６を有するキャップ８が設けられている。炉芯管２の外
側にはヒータ１０が配置されており、炉芯管２内に半導
体ウエハ１２が置かれ、ガス流入口４から導入される混
合ガスによってウエハ１２に不純物が拡散したり、半導
体膜や絶縁膜が堆積させられる。

【０００３】ヒータ１０は炉芯管２の全長にわたって設
けられているのではなく、キャップ８をヒータ１０を作
動させた状態で開閉してウエハ１２を出し入れできるよ
うにするために、キャップ８がヒータ１０から離れるよ
うに炉芯管２のキャップ８側はヒータ１０から露出する
ように設計されている。

【０００４】図１の拡散・反応装置では、炉芯管２のう
ちヒータ１０から露出している部分の内壁に未反応の混
合ガス成分が析出物１４として発生する。この析出物１
４はウエハ１２上に異物が発生する原因となり、またキ
ャップ８が析出物１４により炉芯管２に固着して外れな
くなるなどの問題が生じる。そこで、炉芯管内壁に析出
物が発生するのを防ぐために、図２に示されるように拡
散や薄膜堆積用の主ヒータ１０以外に、炉芯管２のキャ
ップ８側部分を加熱する補助ヒータ１６を更に設けるこ
とが提案されている（特開平２−３０６６１９号公報参
照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図２のように補助ヒー
タ１６を設けた装置では、炉芯管２の内壁に析出物が発
生したりキャップ８が析出物で炉芯管２に固着する問題
はなくなるが、今度は析出物１４はキャップ８に設けら
れている排気管６に発生して排気管６が詰まったり、キ
ャップ８が高温になるためにウエハ１２を出し入れする
際のキャップ８の開閉操作をする上で問題が生じてく
る。本発明は炉芯管内壁への析出物の発生を抑えるとと
もに、排気管が詰まったりキャップの取扱いに問題が生
じるのを防ぐことのできる拡散・反応装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、炉芯管のガ
ス排出側を炉芯管と内管との二重管構造とし、内管をガ
ス排出口のキャップからヒータ部分にまで到達する長さ
とする。好ましい態様では、炉芯管と内管の間に炉芯管
内の混合ガスの流れの方向と反対方向に不活性ガスを流
す。さらに好ましい態様では、内管の先端開口部が炉芯
管の壁面方向へ広がっている。

【０００７】

【作用】炉芯管のガス排出側が二重管構造になっている
と、未反応の混合ガス成分の析出物は内管に発生し、炉
芯管には発生しなくなる。内管に発生した析出物は内管
とともに除去することができる。炉芯管と内管の間に不
活性ガスを流すと、炉芯管と内管との間に未反応の混合
ガスが侵入するのを防いで、炉芯管への析出物の発生を
一層効果的に防ぐことができる。内管の先端開口部が炉
芯管の壁面方向へ広がっていると、内管の先端で炉芯管
と内管のすき間が狭くなって不活性ガスの流速が速くな
り、炉芯管と内管との間に未反応の混合ガスが侵入する
のをさらに効果的に防ぐことができる。

【０００８】

【実施例】図３は第１の実施例を表わす。図１と同一部
分には同一の記号を用いる。炉芯管２の一端にガス流入
口４、他端に排気管６を有するキャップ８が設けられて
いる。炉芯管２の外側にはヒータ１０が配置されてお
り、炉芯管２内に半導体ウエハ１２が置かれ、ガス流入
口４から導入される混合ガスによってウエハ１２に不純
物が拡散したり、半導体膜や絶縁膜が堆積させられる。

【０００９】炉芯管２の排気側はヒータ１０から露出し
ている。キャップ８には炉芯管２の内径よりも小さい外
径をもち、ヒータ１０にまで到達する長さの内管２０が
設けられている。内管２０が設けられている部分の炉芯
管２には不活性ガス供給口２２が設けられ、炉芯管２と
内管２０のすき間に窒素やアルゴンなどの不活性ガスが
供給される。その不活性ガスは炉芯管２内を流れる混合
ガスと逆方向に流れてウエハ１２よりも排気管側で未反
応の混合ガスと合流して排気管６から排気される。

【００１０】炉芯管２内に配置された半導体ウエハ１２
にリンを拡散する場合を例にすると、ガス流入口４から
はＰＯＣｌ₃が窒素及び酸素とともに供給され、ウエハ
１２の付近の温度はヒータ１０によって９００℃程度に
加熱される。炉芯管２のうちヒータ１０から露出してい
る排気側部分の温度はウエハ部分に比べて低くなってい
るため、排気側部分では未反応の混合ガス成分が析出物
１４として析出するが、炉芯管２と内管２０のすき間に
は不活性ガスが流れているので、析出物１４は炉芯管２
の内壁には発生せず、内管２０の内壁に発生する。

【００１１】ウエハ１２に対する拡散や薄膜堆積終了
後、ウエハ１２を取り出すときはキャップ８とともに内
管２０も取り外されるので、ウエハ１２や、ウエハ１２
を保持しているボートに析出物１４が付着することはな
い。内管２０に生成した析出物１４はキャップ８ととも
に炉芯管２から取り外した状態で洗浄することができる
ので、洗浄は容易である。内管２０が取りつけられたキ
ャップ８を複数個用意しておけば、汚れた内管２０を洗
浄している間は他の内管付きのキャップを使用するよう
にすることにより、析出物１４のない状態で拡散や薄膜
堆積を続けることができる。不活性ガス流入口２２から
供給する不活性ガスの流量は、炉芯管２内でガス流入口
４から供給される混合ガスよりも小さく、ウエハ１２付
近の混合ガスの流れを乱さない程度とする。

【００１２】図４は他の実施例を示したものである。図
３の実施例と比較すると、内管２０の先端開口部２４が
炉芯管２の壁面方向へ広がっている点で相違している。
内管２０の開口部２４がこのように炉芯管内壁方向へ広
がることにより、その先端開口部２４では炉芯管２と内
管２０のすき間が狭くなって不活性ガスの流速が速くな
り、未反応の混合ガスが炉芯管２と内管２０とのすき間
へ侵入することがより少なくなって炉芯管内壁への析出
物発生をより有効に阻止することができる。また、不活
性ガス流量を小さくすることもできるので、不活性ガス
の消費量が少なくてすむ。

【００１３】

【発明の効果】本発明では炉芯管内で析出物が発生する
部分に内管を設け、析出物を内管に発生させるようにし
たので、炉芯管には析出物は発生せず、半導体ウエハへ
の異物発生の原因を除くことができる。炉芯管と排気側
キャップとの接触部への析出物の発生もなくなるため、
キャップが炉芯管に固着することもない。排気管に析出
物が発生することもなく、排気管が詰まる問題も起こら
ない。ヒータにより高温に加熱されるのは内管の先端部
のみであり、キャップ全体が高温に加熱されることはな
いので、キャップの取扱いに支障をきたすこともない。
炉芯管と内管の間に不活性ガスを流すと、炉芯管と内管
との間に未反応の混合ガスが侵入するのを防いで、炉芯
管への析出物の発生を一層効果的に防ぐことができる。
内管の先端開口部が炉芯管の壁面方向へ広がっている
と、内管の先端で炉芯管と内管のすき間が狭くなって不
活性ガスの流速が速くなり、炉芯管と内管との間に未反
応の混合ガスが侵入するのをさらに効果的に防ぐことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の拡散・反応装置を示す概略断面図であ
る。

【図２】提案されている拡散・反応装置を示す概略断面
図である。

【図３】本発明の一実施例を示す概略断面図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

２ 炉芯管 ４ ガス流入口 ６ 排気管 ８ キャップ １０ ヒータ １２ 半導体ウエハ １４ 析出物 ２０ 内管 ２２ 不活性ガス流入管 ２４ 内管先端開口部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒータにより加熱される炉芯管内に半導
   体材料が設置され、前記炉芯管の一端から混合ガスが供
   給されて前記半導体材料への不純物拡散又は薄膜堆積が
   行なわれる拡散・反応装置において、前記炉芯管内のガ
   ス排出側には排気口が設けられているキャップに取りつ
   けられ、炉芯管の内径よりも小さい外径をもち、前記ヒ
   ータ部分にまで到達する長さの内管を設けたことを特徴
   とする拡散・反応装置。
2. 【請求項２】 前記炉芯管と前記内管の間に、炉芯管内
   の混合ガスの流れの方向と反対方向に前記混合ガスの侵
   入を防ぐ不活性ガスを流す請求項１に記載の拡散・反応
   装置。
3. 【請求項３】 前記内管の先端開口部が炉芯管の壁面方
   向へ広がっている請求項２に記載の拡散・反応装置。