JPH07153709A - ガス拡散装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハ面にガスが均一に接触できるガス拡散
装置を提供すること。 【構成】 このガス拡散装置１は、所定のガスが注入さ
れる筒状の反応管２と、ウエハ１０の周縁を保持する少
なくとも３本の保持棒３１および各保持棒３１の両端を
つなぎ止める保持板３２から構成されウエハ１０を保持
した状態で反応管２の内部に挿入されるボート３と、反
応管２の周囲に配置されるヒータ４とから成るものであ
って、ボート３にて保持するウエハ１０の略中央を回転
中心としてボート３を反応管２内で回転させる回転機構
５を備えたり、保持棒３１に攪拌板３３を備えたりす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造工程にお
いて用いられるウエハへのガス拡散装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ等の半導体装置の製造工程における
不純物拡散では、シリコン等から成るウエハを石英製の
ボートで保持した状態で石英製の管内に挿入し、この管
内に不純物源を含むガスを流入させることで熱拡散処理
が行われている。

【０００３】図２は、この熱拡散処理を行うためのガス
拡散装置を説明する概略断面図であり、（ａ）はその
１、（ｂ）はその２を示すものである。すなわち、図２
（ａ）に示すガス拡散装置１は、主として石英により形
成され例えば横長状に配置された筒状の反応管２と、反
応管２の一端側から内部に所定のガスを注入するための
ガスライン１１と、複数枚のウエハ１０を並べた状態で
保持し反応管２の他端側から内部に挿入される石英製の
ボート３と、反応管２の周囲に配置されるヒータ４とか
ら構成されるものである。

【０００４】このガス拡散装置１を用いてウエハ１０内
へ例えばリン（Ｐ）やボロン（Ｂ）から成る不純物を拡
散させるには、先ず、ヒータ４により反応管２を加熱し
ながらガスライン１１から反応管２の内部へ窒素
（Ｎ₂ ）等のキャリアガスを注入する。そして、反応管
２内が所定の設定温度に達した後、反応管２の一方側
（例えばガスライン１１と反対側）からウエハ１０を保
持したボート３を石英製の棒６を用いて挿入し、キャッ
プ２０にて反応管２の一方側を閉じる。

【０００５】この状態で拡散させたいリン（Ｐ）やボロ
ン（Ｂ）等を含む不純物ガスをキャリアガスやその他の
ガスとともにガスライン１１から反応管２内へ注入す
る。これにより注入したガスのうち所定のガスが反応管
２内で反応し、ウエハ１０内へ不純物として拡散する。
ガスの注入は所定の拡散が終了するまで行われるが、こ
の際の余剰ガスはキャップ２０に設けられた小穴２０ａ
から外部へ排出される。そして、拡散が終了した後にキ
ャップ２０を外し、棒６を用いてボート３を引き出すこ
とにより拡散処理が成されたウエハ１０を反応管２内か
ら取り出す。

【０００６】この図２（ａ）に示すガス拡散装置１にお
いては、注入した各ガスの熱膨張率の差によって反応管
２内でガスが層流となってしまい、各ガスの十分な混合
が成されないために反応が不十分となりウエハ１０の面
内における不純物濃度のばらつきが生じてしまう。そこ
で、図２（ｂ）に示すガス拡散装置１では、反応管２内
のガスライン１１に近い位置に拡散板２１が設けられて
おり、ガスライン１１から注入されるガスがこの拡散板
２１を通過する際に拡散してウエハ１０の位置まで達す
るようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のガス拡散装置には次のような問題がある。すなわち、
いずれのガス拡散装置であっても反応管に注入されて反
応したガスが反応管内の上部近くを流れることになり、
ウエハの上部と下部ではガスとの接触に不均一が生じて
しまう。このため、ウエハの面内における不純物濃度の
ばらつきが発生し、これによって製造する半導体装置の
特性不均一や良品の歩留り低下を招くことになる。よっ
て、本発明はウエハ面にガスが均一に接触できるガス拡
散装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために成されたガス拡散装置である。すなわ
ちこのガス拡散装置は、一端側から内部へ所定のガスが
注入される筒状の反応管と、ウエハの周縁を保持する少
なくとも３本の保持棒および各保持棒の両端をつなぎ止
める保持板から構成されウエハを保持した状態で反応管
の他端側から内部に挿入されるボートと、反応管の周囲
に配置されるヒータとから成り、ボートにて保持するウ
エハの略中央を回転中心としてボートを反応管内で回転
させる回転機構を備えた構成となっている。また、保持
棒に攪拌板を設けたガス拡散装置でもある。

【０００９】

【作用】本発明のガス拡散装置に備えられた回転機構に
より、ウエハの略中央を回転中心としてボートが反応管
内で回転するため、反応管内においてガスの流れに偏り
があってもウエハの全面と効率よく接触することにな
る。また、ボートを構成する保持棒に攪拌板を備えるこ
とで、攪拌板がボートの回転と一体となり反応管の内面
に沿って移動し反応管内のガスを混ぜ合わせるようにな
る。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明のガス拡散装置の実施例を図
に基づいて説明する。図１は、本発明のガス拡散装置１
を説明する概略図で、（ａ）は側断面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図である。なお、本実施例の
ガス拡散装置１において従来と同様な構成である例えば
反応管２、ガスライン１１および拡散板２１については
説明を省略し、新たな部分について説明する。

【００１１】すなわち、このガス拡散装置１は従来のも
のに比べ特にボート３の部分に特徴がある。ボート３
は、ウエハ１０の周縁を保持する少なくとも３本の保持
棒３１、およびこれらの保持棒３１の両端をつなぎ止め
る石英製の保持板３２から構成されている。保持棒３１
は保持板３２から取り外しできるようになっており、例
えばウエハ１０をボート３に着脱する際に取り外せるよ
うになっている。

【００１２】また、ガスライン１１と反対側の保持板３
２には軸５１が取り付けられており、さらにこの軸５１
を介して反応管２の外部にモータ５２が取り付けられて
いる。つまり、この軸５１とモータ５２とによりボート
３の回転機構５が構成され、ボート３に保持したウエハ
１０の略中央を回転中心としてボート３が反応管２内で
回転できるようになっている。

【００１３】また、ボート３を構成する各保持棒３１に
は石英製の攪拌板３３が取り付けられており、ウエハ１
０の略中央を中心としたボート３の回転移動と一体とな
り反応管２の内面に沿って移動して反応管内２の各ガス
を混ぜ合わせることができるようになっている。

【００１４】このようなガス拡散装置１を用いてウエハ
１０へ所定の不純物を拡散させるには、先ず、ヒータ４
により反応管２を加熱しながらガスライン１１からキャ
リアガスを注入する。また、予め反応管２の外部におい
てボート３の３本の保持棒３１によりウエハ１０を保持
しておく。ボート３を用いてウエハ１０を保持するに
は、先に述べたように保持棒３１を保持板３２から取り
外して行い、ウエハ１０を配置した後に保持棒３１を取
り付けるようにする。

【００１５】次に、反応管２の一端側（例えば、ガスラ
イン１１の反対側）からウエハ１０を保持したボート３
を反応管２内に挿入し、所定位置までボート３を押し込
んだ状態でキャップ２０を閉める。そして、回転機構５
のモータ５２を回転させ軸５１を介してその回転運動を
反応管２内のボート３に伝達する。これにより、ボート
３は保持しているウエハ１０の略中央を中心として反応
管２で回転移動することになる。

【００１６】この状態で、ガスライン１１から拡散させ
たい不純物ガス（リン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等を含むガ
ス）をキャリアガスやその他のガスとともに反応管２内
へ注入する。注入されたガスは、回転しているボート３
の保持棒３１に取り付けられた攪拌板３３によって反応
管２内で混ぜ合わされ、均一に分布するようになる。ま
た、ボート３の回転によって保持されているウエハ１０
も回転するため、ウエハ１０の表面にガスが効率よく接
触するようになる。これにより、ウエハ１０面内におい
て均一な不純物拡散を行うことができるようになる。

【００１７】反応管２内に注入したガスのうち余剰ガス
はキャップ２０に設けられた小穴２０ａから外部に排出
される。そして、所定の拡散が終了した後にキャップ２
０を外し、ボート３を引き出すことによって拡散処理が
成されたウエハ１０を反応管２内から取り出すようにす
る。

【００１８】このようにしてウエハ１０の面内において
均一な濃度で不純物を拡散させることができる。なお、
本実施例においては横長状の反応管２を用いた例を説明
したが、本発明はこれに限定されず縦長状の反応管２を
用いたガス拡散装置１であっても同様である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のガス拡散装
置によれば次のような効果がある。すなわち、ボートの
回転によって反応管内でウエハを回転させることでウエ
ハ面にガスを均一に接触させることが可能となる。さら
に、ボートの保持棒に取り付けた攪拌板によって反応管
内に注入されたガスを混ぜ合わせることができるため、
反応管内のガスを均一に分布させることが可能となる。
これらによってウエハ面内における不純物濃度の均一化
が図れ、製造する半導体装置の特性均一化および良品の
歩留り向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス拡散装置を説明する概略図で、
（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面
図である。

【図２】従来のガス拡散装置を説明する概略断面図で、
（ａ）はその１、（ｂ）はその２である。

【符号の説明】

１ ガス拡散装置 ２ 反応管 ３ ボート ４ ヒータ ５ 回転機構 １０ ウエハ １１ ガスライン ３１ 保持棒 ３２ 保持板 ３３ 攪拌板 ５１ 軸 ５２ モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側から内部へ所定のガスが注入され
   る筒状の反応管と、ウエハの周縁を保持する少なくとも
   ３本の保持棒および各保持棒の両端をつなぎ止める保持
   板から構成され該ウエハを保持した状態で該反応管の他
   端側から内部に挿入されるボートと、該反応管の周囲に
   配置されるヒータとから成るガス拡散装置であって、 前記ボートにて保持するウエハの略中央を回転中心とし
   て該ボートを前記反応管内で回転させる回転機構を備え
   たことを特徴とするガス拡散装置。
2. 【請求項２】 前記保持棒は攪拌板を備えていることを
   特徴とする請求項１記載のガス拡散装置。