JPH06124912A

JPH06124912A - 縦形半導体拡散炉

Info

Publication number: JPH06124912A
Application number: JP27167592A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kono; 隆士河野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1994-05-06

Abstract

(57)【要約】【目的】組立や保守・点検が容易で、半導体ウェーハの
挿入位置の如何にかかわらず、所定の皮膜を均一に形成
することができる縦形半導体拡散炉を得ること。【構成】均熱管２の内側の反応管３を内管３ａと外管３
ｂで二重に構成する。このうち内管３ａには、噴出口14
を連続して少なくとも一条以上設ける。内管３ａと外管
３ｂの間には、処理ガスを供給する吸入管13を接続す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体熱処理装置に係
り、特に、炉体の内部に挿入された半導体ウェーハを熱
処理する縦形半導体拡散炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、半導体ウェーハ（以下、
ウェーハという）の製造工程において、ウェーハの表面
に不純物を拡散したり酸化皮膜を形成させる熱処理装置
のなかには、従来から縦形半導体拡散炉がある。

【０００３】この縦形半導体拡散炉では、処理ガスが供
給された炉内において上述の拡散や皮膜を形成する熱処
理を行うために、ウェーハを所定の温度勾配で所定の温
度に加熱し、所定の時間が経過後、処理能力を上げるた
めに許容される温度勾配で強制冷却される。この熱処理
中には、上下に載置されたすべてのウェーハの全外表面
に処理ガスを均一に流して、表面に形成される酸化皮膜
のばらつきを極めて小さい誤差の範囲に抑えることが要
求される。

【０００４】このような縦形半導体拡散炉のなかには、
図３の縦断面図で示すものがある。同図において、縦断
面が逆Ｕ字状で図示しない横断面が円形の炉体１の内部
には、コイル状の電熱線が収納された加熱部１ａが上下
に挿入され、この加熱部１ａの内側には、同じく逆Ｕ字
状の均熱管２が炉体１と同軸に下から挿入されている。
この均等熱管２の内側には、同じく逆Ｕ字状の反応管23
が均熱管２と同軸に挿入され、この反応管23の下端に
は、略逆凸字状の炉口キャップ４が取り付けられてい
る。

【０００５】この炉口キャップ４の上面には、ボートテ
ーブル５があらかじめ挿入され、このボートテーブル５
の上端には、反応管23と同軸にボート６が縦に載置さ
れ、このボート６には、横向きの数十枚の半導体ウェー
ハがあらかじめ等間隔に上下に載置されている。

【０００６】炉口キャップ４の中心部には、ボートテー
ブル５の下端中央部から下方に突き出た軸５ａが貫通
し、炉口キャップ４の下面には、外側に電動機９ａが横
に取り付けられたボート回転機構９の基部の減速機構９
ｂが固定され、この減速機構９ｂから突き出た軸に挿着
された傘歯車は、軸５ａに挿着された傘歯車と噛み合っ
ている。

【０００７】反応管23の内壁には、図３において左側
に、細い管状のノズル18が下からあらかじめ挿着され、
このノズル18には、複数の図示しない吹出穴がウェーハ
７の載置間隔と等間隔にあらかじめ形成されている。反
応管23の下端には、図３において右側に、排気口23ａが
設けられ、炉口キャップ４の下面には、図３において右
側に、パドル挿入口10が突設されている。

【０００８】このように構成された縦形半導体拡散炉に
おいて、反応管23の内部に挿入された半導体ウェーハ７
を熱処理するときには、図示しないガスボンベから、ノ
ズル18の下端を経て反応管23の内部に処理ガスを供給す
るとともに、加熱部１ａに通電して均熱管22と反応管23
を介して、この反応管23の内部に供給された処理ガスを
所定の温度勾配で所定の温度に所定の時間加熱する。同
時に、排気口23ａに接続された図示しない排気装置で、
処理ガスを排出する。

【０００９】この熱処理中において、ボート回転機構９
は電動機９ａによって駆動され、それに伴いボート６
は、ボートテーブル５に従って回転し、各ウェーハ７の
全面に均一な皮膜が形成されるように考慮されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された縦形半導体拡散炉においては、ノズル18から
反応管23の内部に矢印Ｃで示すように噴出される処理ガ
スの量が、ノズル18の内部の圧力損失によって、ノズル
18の下部では多く、ノズル18の上端になるほど少なくな
る。すると、ボート６の上部に載置されたウェーハ７と
下部に載置されたウェーハ７では、表面に形成された酸
化皮膜の厚さに差が生じるおそれがある。

【００１１】また、ノズル18に形成された吹出穴は、各
ウェーハ７の間に位置するように、ボートテーブル５や
ボート６を含む各構成部80の上下方向の寸法は精度よく
製作されるが、それでも、ノズル18の吹出穴は、バーナ
で吹き付ける火炎によって形成されるので、位置の精度
を上げるのは困難である。したがって、これらの複数の
構成部品の誤差の集積によって、組立後に万一、吹出穴
と各ウェーハ７との相対位置がずれていても、外部から
は見えないので確認することができない。

【００１２】さらに、ノズル18を反応管23の内部に挿入
し、反応管23の内壁に沿って固定するときに、万一、ノ
ズル18の先端が反応管23の内面に強く当たると、折損す
るおそれがあるので、特に、限られた時間で行う保守・
点検時のノズル18の着脱には、細心の注意を払わなけれ
ばならない。

【００１３】そこで、本発明の目的は、組立や保守・点
検が容易で、半導体ウェーハの挿入位置の如何にかかわ
らず、所定の皮膜を均一に形成することのできる縦形半
導体拡散炉を得ることである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、炉体の内部に挿入された反応管の内部に、複数の半
導体ウェーハが載置されたボートが挿入され、反応管の
内部に処理ガスを供給して半導体ウェーハを熱処理する
縦形半導体拡散炉において、反応管を外管と内管で構成
し、この内管に、この内管と外管の間に供給された処理
ガスを内管の内部の半導体ウェーハに供給する複数の噴
出穴を形成したことを特徴とする。

【００１５】また、請求項２に記載の発明は、炉体の内
部に挿入された反応管の内部に、複数の半導体ウェーハ
が載置されたボートが挿入され、反応管の内部に処理ガ
スを供給して半導体ウェーハを熱処理する縦形半導体拡
散炉において、反応管を外管と内管で構成し、この内管
に、この内管と外管の間に供給された処理ガスを内管の
内部の半導体ウェーハに供給する複数の噴出穴を形成
し、反応管とボートの少なくとも片方を回転させる駆動
部を設けたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】内管と外管の間に供給された処理ガスは、これ
らの内菅と外管の間に形成された環状の断面積の広い空
間によって圧力損失が減少して、すべての噴口穴から噴
出される処理ガスは、ほぼ均一となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の縦形半導体拡散炉の一実施例
を図面を参照して説明する。図１は、本発明の縦形半導
体拡散炉を示す縦断面図で、従来の図３に対応する図で
ある。したがって、図３と同一部分には、同一符号が付
してある。

【００１８】図１において、図３の縦形半導体拡散炉と
異なるところは、従来の縦形半導体拡散炉にあったノズ
ル18がない代りに、反応管３が二重となっていて、内管
３ａと外管３ｂで形成されている。このうち、内管３ａ
には、反応管３の斜視図を示す図２に示すように、複数
の噴出穴14が螺旋状に設けられている。この噴出穴14の
上下方向の間隔Ｅは、ボート６に縦方向に載置されたウ
ェーハ７の間隔の２分の１となっている。

【００１９】さらに、外管３ｂ（注；図２において外管
３ｂは、上端が内管３ａよりも上方まであるが、説明
上、中間で切断した図で示している）の下端には、Ｌ字
形に形成されたガス導入管13の上端が接続され、この導
入管13の中間部は、内管３ａの下部に形成されたフラン
ジ部３ｄを貫通している。

【００２０】このように構成された縦形半導体拡散炉に
おいて、図１の矢印Ａで示すように、導入管13から内管
３ａと外管３ｂの間に供給された処理ガスは、横断面の
広いこの間隙で圧力損失が急激に減少して上下でほぼ一
定の圧力となる。

【００２１】したがって、内管３ａに形成された噴出穴
14から、矢印Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６に示
すように内管３ａの内部に噴出される処理ガスの量は、
上下の位置に無関係にほぼ等量となる。

【００２２】しかも、この噴出穴14は、螺旋状に設けら
れ、従来と同様にウェーハ７は、ボート回転機構９で回
転されるボート６とともに、回転駆動されるので、内管
３ａの上下の位置に無関係に、処理ガスに均一に接触し
て皮膜が形成される。

【００２３】さらに、噴出穴14は、上下方向の間隔がウ
ェーハ７の載置間隔の２分の１となっているので、ボー
ト６やボートテーブル５などの構成部品の上下方向の製
作精度によって、噴出穴14とウェーハ７との上下方向の
相対位置が変化しても、少なくとも噴出穴14のうちの２
分の１は、各ウェーハ７の間に位置させることができる
ので、異なる製造ロットのボート６やボートテーブル５
を組み込んだときでも、ウェーハ７を均一に熱処理する
ことができる。

【００２４】さらに、従来のノズル18のような細管は使
われないので、組立時や保守・点検時に反応管の内部に
挿入するときの破損のおそれを解消することもできる。

【００２５】なお、上記実施例において、内管３ａに形
成した噴出穴14は螺旋状に１条に形成した例で説明した
が、２条に形成してもよく、その場合には、片側の列の
噴出穴14の間に他側の列の噴出穴14が位置するようにし
て、噴出穴の形成間隔を広くしてもよい。この場合に
は、噴出穴14の近接連続形成による内管３ａの強度の部
分的低下を緩和することができる利点がある。

【００２６】また、上記実施例では、内管３ａに形成さ
れた噴出穴14を螺旋状に設けた例で説明したが、内管３
ａの長手方向に内管３ａの軸方向と平行に、一条又は複
数条設けてもよい。さらに、上記実施例では、ボート６
を回転させた例で説明したが、導入管13と排気口23ａに
回転継手を設けて、反応管３を回転させてもよい。

【００２７】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、炉体の
内部に挿入された反応管の内部に、複数の半導体ウェー
ハが載置されたボートが挿入され、反応管の内部に処理
ガスを供給して半導体ウェーハを熱処理する縦形半導体
拡散炉において、反応管を外管と内管で構成し、この内
管に、この内管と外管の間に供給された処理ガスを内管
の内部の半導体ウェーハに供給する複数の噴出穴を形成
することで、内管と外管の間に供給された処理ガスを、
これらの内菅と外管の間に形成された環状の断面積の広
い空間によって圧力損失を減少させ、すべての噴口穴か
ら均一な処理ガスを内管の内部に噴出させたので、組立
や保守・点検が容易で、半導体ウェーハの挿入位置の如
何にかかわらず、所定の皮膜を均一に形成することので
きる縦形半導体拡散炉を得ることができる。

【００２８】また、請求項２に記載の発明によれば、炉
体の内部に挿入された反応管の内部に、複数の半導体ウ
ェーハが載置されたボートが挿入され、反応管の内部に
処理ガスを供給して半導体ウェーハを熱処理する縦形半
導体拡散炉において、反応管を外管と内管で構成し、こ
の内管に、この内管と外管の間に供給された処理ガスを
内管の内部の半導体ウェーハに供給する複数の噴出穴を
形成し、反応管とボートの少なくとも片方を回転させる
駆動部を設けることで、内管と外管の間に供給された処
理ガスを、これらの内菅と外管の間に形成された環状の
断面積の広い空間によって圧力損失を減少させ、すべて
の噴口穴から均一な処理ガスを内管の内部に噴出させた
ので、組立や保守・点検が容易で、半導体ウェーハの挿
入位置の如何にかかわらず、所定の皮膜を均一に形成す
ることのできる縦形半導体拡散炉を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の縦形半導体拡散炉の一実施例を示す縦
断面図。

【図２】図１の部分詳細斜視図。

【図３】従来の縦形半導体拡散炉の一例を示す縦断面
図。

【符号の説明】

１…炉体、２…均熱管、３…反応管、３ａ…内管、３ｂ
…外管、４…炉口キャップ、５…ボートテーブル、６…
ボート、７…ウェーハ、９…回転機構、10…パドル挿入
口。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉体の内部に挿入された反応管の内部
に、複数の半導体ウェーハが載置されたボートが挿入さ
れ、前記反応管の内部に処理ガスを供給して前記半導体
ウェーハを熱処理する縦形半導体拡散炉において、前記
反応管を外管と内管で構成し、この内管に、この内管と
前記外管の間に供給された前記処理ガスを前記内管の内
部の前記半導体ウェーハに供給する複数の噴出穴を形成
したことを特徴とする縦形半導体拡散炉。
【請求項２】炉体の内部に挿入された反応管の内部
に、複数の半導体ウェーハが載置されたボートが挿入さ
れ、前記反応管の内部に処理ガスを供給して前記半導体
ウェーハを熱処理する縦形半導体拡散炉において、前記
反応管を外管と内管で構成し、この内管に、この内管と
前記外管の間に供給された前記処理ガスを前記内管の内
部の前記半導体ウェーハに供給する複数の噴出穴を形成
し、前記反応管と前記ボートの少なくとも片方を回転さ
せる駆動部を設けたことを特徴とする縦形半導体拡散
炉。