JPH05291161A - 縦型拡散装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、半導体ウエハに酸化膜を均一な厚
さで形成することができるようにした縦型拡散装置を提
供することを目的とする。 【構成】中空状の本体１１内に多数の半導体ウエハＵを
軸方向に沿って所定間隔で離間させて収納し、上記本体
１１の軸方向一端側からガスを導入し、他端側から排出
することで上記半導体ウエハに膜Ｕを形成する縦型拡散
装置において、上記本体１１の軸方向他端側の外周面に
周方向に所定間隔で接続された複数の排気管１７ａ〜１
７ｄと、各排気管に設けられた開閉制御弁１８ａ〜１８
ｄと、これら開閉制御弁を制御する開閉装置１９とを具
備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体ウエハの表面に
たとえば酸化膜を形成するために用いられる縦型拡散装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造工程においては、半導体ウ
エハの表面に不純物を拡散し、たとえば酸化膜などの膜
を形成する工程があり、そのような成膜工程は縦型拡散
装置によって行われている。

【０００３】図４に従来の縦型拡散装置を示す。同図中
１は装置本体としての石英などの耐熱性の材料によって
下端面が開放した円筒状のインナチュ−ブである。この
インナチュ−ブ１の上端面にはガス導入管２の一端が接
続されている。このガス導入管２は上記インナチュ−ブ
１の外周面に一体形成されていて、その他端はガス供給
源３に接続されている。このガス供給源３からは、後述
する半導体ウエハＵの表面に酸化膜を形成するためのガ
スが供給されるようになっている。ガスの種類として
は、通常、酸素と窒素の混合ガスや酸素と水素の混合ガ
スなどが用いられる。

【０００４】上記インナチュ−ブ１の下端開口から内部
へは、ボ−ト４が図示しないロボットなどによって挿入
される。このボ−ト４には保持部５が形成され、この保
持部５には多数枚の半導体ウエハＵが上記インナチュ−
ブ１の軸方向に沿って所定間隔で離間した状態で保持さ
れている。また、インナチュ−ブ１の外周面下端部には
１本の排気管６の一端が接続されている。この排気管６
の他端は排気ポンプ７に接続されている。なお、図示し
ないがインナチュ−ブ１の外側はヒ−タを介してアウタ
チュ−ブによって覆われている。

【０００５】したがって、インナチュ−ブ１内を上記ヒ
−タによって所定温度に加熱した状態でガス供給源３か
らのガスをインナチュ−ブ１内へ供給するとともに、排
気ポンプ７を作動させて上記ガスをインナチュ−ブ１の
上部から下部へ流せば、そのガスが半導体ウエハＵの表
面で反応し、その表面に酸化膜を形成することができ
る。

【０００６】ところで、このような従来の構成の縦型拡
散装置によると、インナチュ−ブ１の上端から供給され
たガスは、その下端部の外周面一側に設けられた排気管
６へと向かって流れる。つまり、ガスの流れは、矢印で
示すようにインナチュ−ブ１の径方向において排気管６
の設けられていない他側から排気管６が設けられた一側
へ向かう一方向の流れになってしまう。そして、上記ガ
スは各半導体ウエハＵの表面で反応しながらその径方向
に沿って流れる。

【０００７】そのため、半導体ウエハＵの表面におい
て、反応の終りとなるインナチュ−ブ１の一側に対応す
る径方向一端側よりも、反応の始めとなる他側に対応す
る他端側の方が、半導体ウエハＵの表面に酸化膜を形成
するためのガスの濃度（とくに酸素濃度）が高いため、
半導体ウエハＵに形成される酸化膜の厚さも、ガスの濃
度に応じて不均一になるということがあった。とくに、
近年は半導体装置の集積度が高くなり、酸化膜の厚さも
薄くなってきているので、半導体ウエハＵに形成される
酸化膜のばらつきをできるだけ小さくすることが要求さ
れるようになってきている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の縦
型拡散装置においては、半導体ウエハを収容した本体内
におけるガスの流れが一方向になってしまい、半導体ウ
エハの表面の径方向において作用するガスの濃度が均一
とらないから、半導体ウエハの表面に形成される酸化膜
の厚さにばらつきができるということがあった。

【０００９】この発明は上記事情にもとづきなされたも
ので、その目的とするところは、半導体ウエハの表面全
体にガスをの均一に作用させることができるようにし
て、上記半導体ウエハに形成される膜の厚さにばらつき
が生じることがないようにした縦型拡散装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、中空状の本体内に多数の半導体ウエハを
軸方向に沿って所定間隔で離間させて収納し、上記本体
の軸方向一端側からガスを導入し、他端側から排出する
ことで上記半導体ウエハに膜を形成する縦型拡散装置に
おいて、上記本体の軸方向他端側の外周面に周方向に所
定間隔で接続された複数の排気管と、各排気管に設けら
れた開閉制御弁と、これら開閉制御弁を開閉制御する制
御手段とを具備したことを特徴とする。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、開閉制御弁を開閉制御して
本体内に供給されたガスの流れ方向を制御することで、
半導体ウエハの表面においてガスを均一に反応させるこ
とができる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１乃至図３を
参照して説明する。

【００１３】図１において、同図中１１は装置本体とし
ての石英などの耐熱性の材料によって下端面が開放した
円筒状に形成されたインナチュ−ブである。このインナ
チュ−ブ１１の上端面の中央部分には所定の長さ寸法Ｌ
のガス導入口体１２がほぼ垂直に接続されている。この
ガス導入口体１２にはガス導入管１３の一端が接続され
ている。このガス導入管１３は上記インナチュ−ブ１の
外周面に下端方向に沿って接合され、その他端はガス供
給源１４に接続されている。このガス供給源１４から
は、後述する半導体ウエハＵの表面に酸化膜を形成する
ためのガスが供給されるようになっている。ガスの種類
としては、通常、酸素と窒素の混合ガスや酸素と水素の
混合ガスなどが用いられる。

【００１４】なお、上記ガス導入口体１２の寸法Ｌは、
上記ガス導入管１４の直径Ｄの５倍以上に設定されてい
る。それによって、上記ガス供給源１４からインナチュ
−ブ１１内に供給されるガスを、このインナチュ−ブ１
１内へほぼ垂直に流出させ、周方向に均一に分散させる
ことができるようになっている。

【００１５】上記インナチュ−ブ１の下端開口から内部
へは、ボ−ト１５が挿入される。このボ−ト１５には保
持部１６が形成され、この保持部１６には多数枚の半導
体ウエハＵが上記インナチュ−ブ１１の軸方向に沿って
所定間隔で離間した状態で保持されている。また、イン
ナチュ−ブ１１の外周面下端部には第１乃至第４の排気
管１７ａ〜１７ｄが周方向に９０度間隔で接続されてい
る。これら排気管１７ａ〜１７ｄの中途部にはそれぞれ
第１乃至第４の開閉制御弁１８ａ〜１８ｄが設けられて
いる。これら開閉制御弁１８ａ〜１８ｄは制御装置１９
によって後述するごとく開閉制御される。

【００１６】上記第１乃至第４の排気管１７ａ〜１７ｄ
の他端は集合管２１に接続されている。この集合管２１
には排気ポンプ２２が接続されている。したがって、上
記ガス導入管１３からインナチュ−ブ１１内に供給され
たガスは、その下端部に接続された上記排気管１７ａ〜
１７ｄおよび集合管２１を介して上記排気ポンプ２２に
よって後述するごとく排気されるようになっている。な
お、図示しないがインナチュ−ブ１１の外側はヒ−タを
介してアウタチュ−ブによって覆われている。

【００１７】上記構成の縦型拡散装置において、半導体
ウエハＵに酸化膜を形成する場合には、インナチュ−ブ
１１内をヒ−タによって所定温度に加熱した状態で、制
御装置１９を作動させる。それによって、第１乃至第４
の開閉制御弁１８ａ〜１８ｄは図３に示すように開閉制
御される。つまり、成膜時間をＴとすると、第１乃至第
４の開閉制御弁１８ａ〜１８ｄは（Ｔ／４）の時間づ
つ、順次開放される。

【００１８】上記制御装置１９を作動させると同時に、
ガス供給源１４からガス導入管１３を通じてガスをイン
ナチュ−ブ１１内へ供給し、また排気ポンプ２２を作動
させる。ガス供給源１４からのガスは、インナチュ−ブ
１１の上端面に垂直に接続され、かつ所定の長さ寸法Ｌ
を有するガス導入口体１２から上記インナチュ−ブ１１
内へ流出する。そのため、ガスはボ−ト１５の上部で乱
流を生じるものの、周方向において偏ることなくほぼ均
一に流入する。

【００１９】このように、インナチュ−ブ１１内へ流入
したガスは、まず、第１の開閉制御弁１８ａが開放して
いるときには、この第１の開閉弁１８ａが接続された第
１の排気管１７ａだけに吸引力が生じるから、図２に矢
印Ａで示すように、インナチュ−ブ１１（半導体ウエハ
Ｕ）の径方向において上記第１の排気管１７ａに向かっ
て流れる。（Ｔ／４）時間経過後、第１の開閉弁１８ａ
が閉じ、第２の開閉弁１８ｂが開放されると、第２の排
気管１７ｂだけに吸引力が生じるから、ガスの流れは矢
印Ａと直交する矢印Ｂ方向へと変わる。つぎに、第３の
開閉制御弁１８ｃが開放されれば、ガスは矢印Ｃ方向に
沿って流れ、第４の開閉制御弁１８ｄが開放されれば、
矢印Ｄ方向に沿って流れる。つまり、ガスは、その流れ
方向を順次９０度づつ変えることになる。

【００２０】このように、インナチュ−ブ１１内に供給
されたガスの流れを経時的に変化させれば、半導体ウエ
ハＵの表面において反応するガスの濃度を均一化するこ
とができるから、ガスとの反応によって形成される酸化
膜の厚さも半導体ウエハＵの表面においてばらつきが生
じることなく、均一にできる。

【００２１】なお、上記一実施例では半導体ウエハの表
面に酸化膜を形成する場合について説明したが、金属膜
など他の膜を形成する場合にもこの発明を適用できる。
また、インナチュ−ブには排気管を周方向に９０度間隔
で４本接続したが、４本に限られず、２本以上であれ
ば、従来に比べて半導体ウエハの表面におけるガスの流
れを均一化することができる。さらに、ガス導入管をイ
ンナチュ−ブの上端に接続し、排気管を下部に接続した
が、下部からガスを供給し、上部から排出させる構成で
あってもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上述べたようにこの発明は、内部に半
導体ウエハが収納保持される中空状の本体の一端側から
ガスを供給し、他端側から排出することで、上記半導体
ウエハの表面に膜を形成する場合、上記本体の他端側
に、それぞれ開閉制御弁が設けられた複数の排気管を接
続し、上記開閉制御弁を開閉制御するようにした。

【００２３】そのため、上記本体内におけるガスの流れ
方向を上記開閉制御弁の開閉制御によって変えること
で、半導体ウエハの表面全体にガスを均一に流すことが
できるから、上記半導体ウエハへの膜の形成を厚さにば
らつきが生じることなく均一に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の全体構成を示す縦断面
図。

【図２】同じく横断面図図。

【図３】同じく各開閉制御弁の開閉制御のタイミングチ
ャ−ト。

【図４】従来の装置の縦断面図。

【符号の説明】 １１…インナチュ−ブ（本体）、１７ａ〜１７ｄ…排気
管、１８ｄ〜１８ｄ…開閉制御弁、１９…制御装置、Ｕ
…半導体ウエハ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空状の本体内に多数の半導体ウエハを
   軸方向に沿って所定間隔で離間させて収納し、上記本体
   の軸方向一端側からガスを導入し、他端側から排出する
   ことで上記半導体ウエハに膜を形成する縦型拡散装置に
   おいて、上記本体の軸方向他端側の外周面に周方向に所
   定間隔で接続された複数の排気管と、各排気管に設けら
   れた開閉制御弁と、これら開閉制御弁を開閉制御する制
   御手段とを具備したことを特徴とする縦型拡散装置。