JPH09260299A

JPH09260299A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH09260299A
Application number: JP9339196A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Sakamoto; 一郎坂本; Naoto Nakamura; 直人中村
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】ウェーハ面内の温度分布の均一性を向上させた
半導体製造装置を提供する。【解決手段】ヒータ２２０内に均熱管２３０を設けその
内側に反応管１００を設ける。反応管１００は反応管本
体１０と、ガス供給管１３６とガス加熱分配室１４０と
ガス導入管１１１〜１１４を備える。ガス供給管１３６
からガスを供給し、ガス加熱分配室１４０で予備加熱す
ると共に反応管本体１０の周囲方向にガスを分散させ、
その後ガス導入管１１１〜１１４により反応管本体１０
の上部にガスを誘導し、そこから反応管本体１０の内部
に供給する。反応後のガスは排気管５１から排気され
る。反応管本体１０内のボート２１０にウェーハ２００
を水平姿勢で装填する。ガス加熱加熱分配室１４０によ
りガスが予備加熱されるので、ウェーハ２００の面内で
局所的に冷却されなくなり温度分布の均一性が改善され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置に関
し、特に半導体ウェーハの酸化、拡散、熱処理等の処理
を行う半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程の１つに、シリコンウェ
ーハ表面に熱酸化膜を形成する工程があり、この工程
は、例えば図７Ａ、７Ｂに示す縦型の半導体製造装置を
使用して行われる。

【０００３】図７Ａは、従来の半導体製造装置１の縦断
面図であり、図７Ｂは図７ＡのＸ７−Ｘ７線断面図であ
る。

【０００４】図７Ａ、７Ｂに示すように、この半導体製
造装置１においては、中空のヒータ２２０内に均熱管２
３０が設けられ、均熱管２３０内に反応管１００が設け
られている。均熱管２３０は熱容量が大きい材料から構
成され炉内の温度均一性を保たせるために使用されてい
る。反応管１００は断面円状の反応管本体１０と１本の
ガス導入管２０とを備えている。反応管本体１０の上側
の天井板１４上には上部ガス導入管４０が設けられ、上
部ガス導入管４０と天井板１４とによりシャワー室４２
が画成されている。シャワー室４２内の天井板１４は、
複数のガス分散孔３２が設けられたガスシャワー板３０
となっており、シャワー室４２はガスシャワー板３０を
介して反応管本体１０内部に連通している。ガス導入管
２０は、反応管本体１０の外面に母線方向に沿って鉛直
方向に設けられており、その上流側である下端部にはガ
ス導入管ガス導入部２１が設けられ、下流側である上端
は反応管本体１０の上部に設けられたシャワー室４２に
連通している。反応管本体１０の下端近傍には排気管５
０が連通して設けられている。ガス導入管ガス導入部２
１は反応ガス供給源（図示せず。）に接続され、排気管
５０は排気装置（図示せず。）に接続している。

【０００５】ボート２１０が、ボートエレベータ（図示
せず。）により昇降されることにより、反応管本体１０
内に導入され、反応管本体１０から取り出されるように
なっている。ボート２１０はボートキャップ６０上に立
設されており、ボートキャップ６０は炉口蓋６２上に設
けられている。反応管本体１０の下端の周囲にはフラン
ジ１２が設けられており、フランジ１２と炉口蓋６２と
の間にはＯ−リング６４が挟まれており、反応管本体１
０を気密に封じている。

【０００６】ボート２１０は４本のボート支柱２１２を
備えており、ボート支柱２１２には複数枚のウェーハ２
００が水平姿勢で多段に装填されており、ウェーハ２０
０がボート２１０に装填された状態で酸化され、その表
面に酸化膜が形成されるようになっている。

【０００７】ウェーハ２００の酸化処理は、ヒータ２２
０により炉内およびウェーハ２００が酸化処理温度に加
熱保持された状態で、酸素ガスを、ガス導入管２０によ
りシャワー室４２に供給し、シャワー室４２からガスシ
ャワー板３０のガス分散孔３２を介して反応管本体１０
内に分散供給する。酸素ガスとウェーハ２００とが反応
してウェーハ２００の表面に酸化膜が形成される。反応
後のガスは排気管５０を介して排気される。

【０００８】反応ガス導入管２０の長さは、反応管本体
１０のヒータ２２０内および均熱管２３０内の長さとほ
ぼ同じ長さである。常温付近の温度でガス導入管ガス導
入部２１から導入された酸素ガスは、ガス導入管２０内
を通過中に加熱され、シャワー室４２に達する頃には反
応管本体１０内の温度やウェーハ２００の温度とほぼ同
じ温度となって、反応管本体１０内に導入されているも
のと考えられている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガス導
入管ガス導入部２１から導入されるのは、常温付近の酸
素ガスであるので、ガス導入管２０の上流側ほど炉内と
は温度差が大きく、また炉内からの吸熱量も大きい。従
って、酸素ガスを一本のガス導入管２０により供給する
と、ガス導入管２０の上流側であるほど、ガス導入管２
０近傍でのウェーハ２００の部分的な冷却が生じ、特に
ウェーハ面内の温度分布の不均一性を招いていた。そし
て、ウェーハの温度は酸化膜の成膜速度に影響を与える
ので、ウェーハ面内の酸化膜の膜厚の不均一性を招いて
いた。

【００１０】このような問題を解決するために、特開平
６−３２６０７９号公報においては２重管構造の反応管
を使用することが提案されている。図８はこのような２
重管構造の反応管を説明するための斜視図である。この
２重管構造の反応管４００は、中空の内側反応管４１０
と中空の外側反応管４２０とを備えている。内側反応管
４１０は円柱状であり天井板４１４を備えている。外側
反応管４２０も円柱状であり天井板４４０を備えてい
る。内側反応管４１０と外側反応管４２０とは同心円状
に配置され、内側反応管４１０と外側反応管４２０との
間にはガス誘導空間４６０が画成されている。内側反応
管４１０の天井板４１４の中央部は複数のガス分散孔４
３２が設けられたガスシャワー板４３０となっており、
ガス誘導空間４６０はガスシャワー板４３０を介して内
側反応管４１０内部に連通している。外側反応管４２０
の下端部近傍には、ガス供給管４２１がガス誘導空間４
６０と連通して設けられている。外側反応管４２０の下
端部は閉塞している。

【００１１】この２重管構造の反応管４００において
も、常温付近の温度でガス供給管４２１から導入された
酸素ガスは、内側反応管４１０と外側反応管４２０との
間のガス誘導空間４６０を通過中に加熱され、ガスシャ
ワー板４３０に達する頃には内側反応管４１０内部の温
度やウェーハの温度とほぼ同じ温度となって、内側反応
管４１０内に導入される。この場合に、ガス供給管４２
１から導入された酸素ガスは、ガス誘導空間４６０内を
広がって流れるので、図７に示すような１本のガス導入
管２０を使用する場合よりもウェーハ面内の温度分布の
不均一性は改善されることが期待される。

【００１２】しかしながら、この従来の２重管構造にお
いては、ガスを均一に流すための工夫がされていないた
めに、ガス供給管４２１の反対側のガス誘導空間４６０
にはガスの流れがほとんどない領域４５０が生じ、その
結果、やはりウェーハ面内の温度分布の不均一性が生じ
ていた。そして、ウェーハの温度は酸化膜の成膜速度に
影響を与えるので、ウェーハ面内の酸化膜の膜厚の不均
一性を招いていた。

【００１３】従って、本発明の主な目的は、ウェーハ面
内の温度分布の均一性を向上させた半導体製造装置を提
供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、加熱手
段と、前記加熱手段内に設けられた反応管であって、前
記反応管の長手方向に所定の距離離間したガス導入部と
排気部とを有する反応管と、前記排気部側に設けられた
ガス供給管と、前記排気部側に設けられ、少なくとも一
部が前記加熱手段内に設けられたガス加熱部であって、
前記ガス供給管から供給されたガスを予備加熱するガス
加熱部と、前記ガス加熱部から前記ガス導入部まで前記
反応管の側壁に沿って延在し、前記ガス加熱部によって
予備加熱されたガスを前記ガス導入部まで誘導するガス
誘導手段と、を備えることを特徴とする半導体製造装置
が提供される。

【００１５】このように、ガス供給管から供給されたガ
スを予備加熱するガス加熱部を設け、このガス加熱部か
らガス導入部まで反応管の側壁に沿って延在し、ガス加
熱部によって予備加熱されたガスをガス導入部まで誘導
するガス誘導手段を設けることにより、反応管内、特に
長手方向と直交する面内の温度分布の均一性を向上させ
ることができる。

【００１６】本発明の半導体製造装置は、好ましくは、
前記反応管内に被処理基板の主面を前記長手方向に実質
的に直角に保持可能な基板保持手段をさらに備える。

【００１７】また、好ましくは、本発明の半導体製造装
置は、前記反応管内に複数枚の被処理基板を前記長手方
向に積層して保持可能であると共に、前記複数枚の前記
被処理基板のそれぞれの主面を前記長手方向に実質的に
それぞれ直角に保持可能な基板保持手段をさらに備え
る。

【００１８】このようにして長手方向に直角に基板を保
持することにより、基板の面内の温度分布の均一性が向
上する。

【００１９】また、本発明の半導体装置においては、好
ましくは、前記反応管が断面円状の形状を有している。
このような形状の反応管は基板が半導体ウェーハである
場合に好適に使用される。

【００２０】また、好ましくは、前記ガス加熱部が、前
記反応管の側壁に沿って前記排気部側に設けられたガス
加熱室であり、前記反応管の円周面に沿って前記反応管
の周囲に設けられていると共に前記長手方向に所定の長
さを有している前記ガス加熱室であり、前記ガス加熱室
の前記長手方向における前記ガス導入部側の一端部にガ
スの流れに対して抵抗となる抵抗手段が設けられてお
り、前記ガス供給管が前記ガス加熱室の前記一端部から
前記長手方向において前記ガス加熱室の他端部に向かっ
て所定の距離離間した箇所において前記ガス加熱室に連
通して設けられている。

【００２１】この場合に、好ましくは、前記反応管と同
心円状に配置され、断面円状の形状を有している加熱室
用反応管をさらに備え、前記加熱室の両側壁が前記反応
管と前記加熱室用反応管により構成されている。

【００２２】前記抵抗手段は、好ましくは、ガス導出孔
が設けられたリング状の板であり、前記リング状の板が
前記反応管と前記加熱室用反応管との間に設けられてい
る。

【００２３】この場合に、好ましくは、ガス導出孔が複
数であり、これら複数のガス導出孔が前記反応管周囲に
実質的に等間隔に設けられている。このようにすれば、
反応管の周囲が均等条件となり、温度分布の均一性が向
上する。

【００２４】また、前記ガス誘導手段を、１本のガス導
入管とすることもできる。

【００２５】また、好ましくは、前記ガス誘導手段が、
前記反応管と同心円状に設けられた第２の反応管との間
に画成されたガス誘導空間である。このようにすれば、
ガス加熱部で予備加熱されたガスが反応管の外周の全周
囲にわたってガス導入部に誘導されるので、反応管の周
囲を流れるガスの流量が均等となり、温度分布の均一性
が向上する。

【００２６】前記ガス加熱部および前記ガス誘導手段の
少なくともいずれか一方を前記反応管の内側に設けるこ
とも好ましい。このようにすれば、反応管の洗浄が容易
になる。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。

【００２８】（第１の実施の形態）図１Ａは、本発明の
第１の実施の形態の半導体製造装置を説明するための縦
断面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＸ１−Ｘ１線横断面
図であり、図２は、本発明の第１の実施の形態の半導体
製造装置において使用される反応管を説明するための斜
視図であり、図３は、本発明の第１の実施の形態の半導
体製造装置において使用される反応管を説明するための
部分拡大斜視図である。

【００２９】この半導体製造装置１においては、中空の
ヒータ２２０内に均熱管２３０が設けられ、均熱管２３
０内に反応管１００が設けられている。均熱管２３０は
熱容量が大きい材料（例えばＳｉＣ）から構成され炉内
の温度均一性を保たせるために使用されている。

【００３０】反応管１００は中空で断面円状の反応管本
体１０と４本のガス導入管１１１乃至１１４とガス加熱
分配室１４０とを備えている。

【００３１】反応管本体１０の上側の天井板１４上には
上部ガス導入管４０が設けられ、上部ガス導入管４０と
天井板１４とによりシャワー室４２が画成されている。
シャワー室４２内の天井板１４は、複数のガス分散孔３
２が設けられたガスシャワー板３０となっており、シャ
ワー室４２はガスシャワー板３０を介して反応管本体１
０内部に連通している。

【００３２】ガス加熱分配室１４０は反応管本体１０の
下部に設けられている。このガス加熱分配室１４０は反
応管本体１０の円周面に沿って反応管本体１０の周囲に
設けられていると共に反応管本体１０の母線方向に長さ
Ａを有している。

【００３３】反応管本体１０と、反応管本体１０の外側
に反応管本体１０と同心円状に配置された円柱状のガス
加熱分配室外側反応管１４１と、ガス加熱分配室外側反
応管１４１の上端部と反応管本体１０との間に設けられ
た天井板１４２と、ガス加熱分配室外側反応管１４１の
下端部と反応管本体１０との間に設けられた底板１４４
とによりガス加熱分配室１４０が画成されている。

【００３４】天井板１４２にはガス導出孔１５１乃至１
５４が９０゜間隔に等間隔に設けられている。ガス導入
管１１１乃至１１４も反応管本体１０の円周面に沿って
９０゜間隔に等間隔に設けられ、かつ反応管本体１０の
外周面に母線方向に沿って鉛直方向にそれぞれ設けられ
ている。ガス導入管１１１乃至１１４の下端はガス導出
孔１５１乃至１５４をそれぞれ介してガス加熱分配室１
４０と連通している。ガス導入管１１１乃至１１４の下
流側である上端は反応管本体１０の上部に設けられたシ
ャワー室４２の円周の４等分した位置にそれぞれ連通し
ている。ガス導入管１１１乃至１１４の内径および外径
はそれぞれ互いに同じであり、ガス導入管１１１乃至１
１４の内径はガス導出孔１５１乃至１５４の直径と同じ
である。

【００３５】ガス導入管１１１の下方であって外側反応
管１４１の下端部にはガス供給管１３６がガス加熱分配
室１４０と連通して設けられている。反応管本体１０の
下端近傍には排気管５１が連通して設けられている。ガ
ス供給管１３６は反応ガス供給源（図示せず。）に接続
され、排気管５１は排気装置（図示せず。）に接続され
ている。

【００３６】ボート２１０が、ボートエレベータ（図示
せず。）により昇降されることにより、反応管本体１０
内に導入され、反応管本体１０から取り出されるように
なっている。ボート２１０はボートキャップ６０上に立
設されており、ボートキャップ６０は炉口蓋６２上に設
けられている。反応管本体１０の下端の周囲にはフラン
ジ１２が設けられており、フランジ１２と炉口蓋６２と
の間にはＯ−リング６４が挟まれており、反応管本体１
０を気密に封じている。

【００３７】ボート２１０は４本のボート支柱２１２を
備えており、ボート支柱２１２には複数枚のウェーハ２
００が水平姿勢で多段に装填されており、ウェーハ２０
０がボート２１０に装填された状態で酸化され、その表
面に酸化膜が形成されるようになっている。

【００３８】ウェーハ２００の酸化処理は、ヒータ２２
０により炉内およびウェーハ２００が酸化処理温度に加
熱保持された状態で、酸素ガスを、ガス供給管１３６、
ガス加熱分配室１４０およびガス導入管１１１乃至１１
４を介してシャワー室４２に供給し、シャワー室４２か
らガスシャワー板３０のガス分散孔３２を介して反応管
本体１０内に分散供給する。酸素ガスとウェーハ２００
とが反応してウェーハ２００の表面に酸化膜が形成され
る。反応後のガスは排気管５１を介して排気される。

【００３９】ガス供給管１３６から供給された酸素ガス
はガス加熱分配室１４０によって分配され、ガス導出孔
１５１乃至１５４に到達する際には、これらのガス導出
孔１５１乃至１５４における流量がかなり均一化され、
またはほぼ同じとなっている。ガス導出孔１５１乃至１
５４から導出されるガスの流量を同じとするためには、
ガス導出孔１５１乃至１５４の抵抗に比べて、ガス加熱
分配室１４０の高さＡと幅Ｂとにより決まるガス供給管
１３６からガス導出孔１５１乃至１５４までの抵抗を充
分小さくすることが必要となる。

【００４０】本実施の形態では、ガス加熱分配室１４０
によって流量がかなり均一化されまたはほぼ同じとなっ
てガス導出孔１５１乃至１５４からそれぞれ導出される
酸素ガスが、反応管本体１０の周囲に等分配置され内径
が同じである４本のガス導入管１１１乃至１１４により
シャワー室４２にそれぞれ供給されるので、反応管本体
１０の周囲が略均等条件となり、ウェーハ２００の面内
で局所的に冷却される部分がなくなり、熱酸化処理によ
り形成した酸化膜の均一性が改善される。

【００４１】また、本実施の形態では、ガス加熱分配室
１４０をヒータ２２０および均熱管２３０内に配置して
いるから、ガス加熱分配室１４０はガス分配室としてだ
けでなく、ガスを予備加熱するガス加熱室としても機能
するようになり、ガス供給管１３６から供給されたガス
は、ガス導入管１１１乃至１１４内に導入されるまでに
予備加熱される。その結果、ガス導入管１１１乃至１１
４内を流れるガスによる冷却効果が抑制される。

【００４２】このように、ガス加熱分配室１４０を加熱
室として機能させるためには、ヒータ２２０内および均
熱管２３０内のガス加熱分配室１４０の高さを約２００
乃至４００ｍｍとすることが好ましい。

【００４３】また、このように、ガス加熱分配室１４０
をガス加熱室として機能させる場合には、ガス加熱分配
室１４０は、ボート２１０に搭載されるウェーハ２００
の位置よりも下側に設けることが好ましい。このように
すれば、ウェーハ処理領域の温度ムラを防止できる。

【００４４】なお、大流量を流した場合等であってガス
加熱分配室１４０による予備加熱が充分でなく、ガス加
熱分配室１４０による加熱によってガス導入管１１１乃
至１１４内に導入されるまでに炉内およびウェーハ２０
０の温度とほぼ同じ温度にガスの温度がなっていない場
合であっても、ガス導入管を本実施の形態のように複数
本使用することにより、ウェーハに対する冷却の影響を
分散することができる。この場合には、ガス導入管１１
１乃至１１４は反応管本体１０の外周に等分配置されて
いることが好ましい。また、ガス加熱分散室１４０から
導出されたガスは、ガス導入管１１１乃至１１４内をそ
れぞれ通過中に加熱され、シャワー室４２に達する頃に
は反応管本体１０内の温度やウェーハ２００の温度とほ
ぼ同じ温度となる。

【００４５】また、ガス加熱分配室１４０によって充分
に加熱されてガス導入管１１１乃至１１４内に導入され
るまでに炉内およびウェーハ２００の温度とほぼ同じ温
度にガスの温度がなっている場合には、ガス導入管１１
１乃至１１４は必ずしも反応管本体１０の外周に等分配
置しなくても、ウェーハ２００の面内の温度分布は均一
なものとなり、その結果成膜される酸化膜の膜厚もウェ
ーハ２００の面内において均一なものとなる。また、こ
のように、ガス加熱分配室１４０によって充分に加熱さ
れてガス導入管１１１乃至１１４内に導入されるまでに
炉内およびウェーハ２００の温度とほぼ同じ温度にガス
の温度がなっている場合には、ガス導入管は１本でもよ
い。図４に示す第２の実施の形態は、ガス導入管が１本
の場合である。

【００４６】（第２の実施の形態）図４Ａは、本発明の
第２の実施の形態の半導体製造装置を説明するための縦
断面図であり、図４Ｂは、図４ＡのＸ４−Ｘ４線横断面
図である。

【００４７】第１の実施の形態では、ガス導入管１１１
乃至１１４を４本使用したが、本実施の形態ではガス導
入管１１３を１本使用した点が第１の実施の形態と異な
るが、他の点は同様である。

【００４８】本実施の形態は、ガス加熱分配室１４０に
よって充分に加熱されてガス導入管１１１内に導入され
るまでに炉内およびウェーハ２００の温度とほぼ同じ温
度にガスの温度がなっている場合に好適に適用され、ウ
ェーハ２００の面内の温度分布は均一なものとなり、そ
の結果成膜される酸化膜の膜厚もウェーハ２００の面内
において均一なものとなる。

【００４９】（第３の実施の形態）図５は、本発明の第
３の実施の形態の半導体製造装置において使用される反
応管を説明するための断面図である。

【００５０】本実施の形態においては、ガス加熱分配室
３４０を反応管本体１０の内側に設けている点が第１の
実施の形態と異なるが他の点は同様である。

【００５１】ガス加熱分配室３４０は反応管本体１０の
円周面に沿って反応管本体１０の内側周囲に設けられて
いると共に反応管本体１０の母線方向に所定の長さを有
している。

【００５２】反応管本体１０と、反応管本体１０の内側
に反応管本体１０と同心円状に配置された円柱状のガス
加熱分配室内側反応管３４１と、ガス加熱分配室内側反
応管３４１の上端部と反応管本体１０との間に設けられ
た天井板３４２と、ガス加熱分配室内側反応管３４１の
下端部と反応管本体１０との間に設けられた底板３４４
とによりガス加熱分配室３４０が画成されている。

【００５３】天井板３４２にはガス導入管１１１乃至１
１４の一端部がそれぞれ連通して設けられている。ガス
導入管１１１乃至１１４は反応管本体１０の内円周面に
沿って９０゜間隔に等間隔に設けられ、かつ反応管本体
１０の内周面に母線方向に沿って鉛直方向にそれぞれ設
けられている。

【００５４】このように、ガス加熱分散室３４０やガス
導入管１１１乃至１１４を反応管本体１０の内側に設け
ることによって、反応管１００の洗浄等が容易になる。
すなわち、ガス導入管１１１乃至１１４を反応管本体１
０の内側に設けることによって、反応管１００の側壁を
ローラー等の支持部材で支持しつつ洗浄用薬液に浸けて
反応管１００を回転しながら洗浄する場合に、ガス導入
管１１１乃至１１４が支持部材にぶつかったりひっかか
ったりすることがなく、反応管１００がスムーズに回転
し、また破損することも防止できる。また、ガス加熱分
散室３４０を反応管本体１０の内側に設ければ、ガス加
熱分散室３４０と反応管本体１０との段違いがなくな
り、反応管１００がスムーズに回転するようになる。

【００５５】なお、本実施の形態においても、ガス加熱
分配室３４０をヒータ２２０および均熱管２３０内に配
置して、ガス分配室３４０をガスを予備加熱するガス加
熱室として機能せしめている。

【００５６】なお、上記各実施の形態においてはそれぞ
れ所定数のガス導入管を設けたが、ガス導入管の本数
は、必要に応じて２本、３本、４本あるいは５本以上と
することができ、また、１本のガス導入管を複数に分岐
させ、ガスシャワー板３０の周囲等分箇所からガスを流
出させるようにしてもよく、また、ガスシャワー板３０
を介さずに直接反応管本体１０内に導入してもよい。

【００５７】また、上記各実施の形態においては、反応
管本体に対して複数のガス導入管や加熱分配室を付設す
る構造であるので、制作費も安価であり、かつ重量的に
もあまり重くならず、メンテナンス時に作業者が持ち運
ぶのも取り付けるのも容易となり、安全性も向上する。
なお、図８に示した全２重管構造の場合には、反応管の
重さは約１８ｋｇであったのに対して、加熱分配室１４
０を用いる第１乃至第３の実施の形態では反応管の重さ
は約１２．４ｋｇであり、約３０％も軽量化できた。

【００５８】（第４の実施の形態）図６は、本発明の第
４の実施の形態の半導体製造装置を説明するための図で
あり、図６Ａは図６ＢのＹ６−Ｙ６線縦断面図であり、
図６Ｂは、図６ＡのＸ６−Ｘ６線横断面図である。

【００５９】この半導体製造装置１においては、中空の
ヒータ２２０内に均熱管２３０が設けられ、均熱管２３
０内に反応管５００が設けられている。均熱管２３０は
熱容量が大きい材料（例えばＳｉＣ）から構成されてい
る。

【００６０】反応管５００は２重管構造であり、中空の
内側反応管５１０と中空の外側反応管５２０と、抵抗板
６４２とガス加熱分配室６４０とを備えている。

【００６１】内側反応管５１０は円柱状であり天井板５
１４を備えている。外側反応管５２０も円柱状であり天
井板５４０と底板５２２を備えている。内側反応管５１
０と外側反応管５２０とは同心円状に配置され、内側反
応管５１０の側壁５１１と外側反応管５２０の側壁５２
１との間にはガス誘導空間５５０が画成され、内側反応
管５１０の天井板５１４と外側反応管５２０の天井板５
４０との間にはガス誘導空間５６０が画成されており、
ガス誘導空間５５０とガス誘導空間５６０は連通してい
る。内側反応管５１０の天井板５１４の中央部は複数の
ガス分散孔５３２が設けられたガスシャワー板５３０と
なっており、ガス誘導空間５６０はガスシャワー板４３
０を介して内側反応管５１０内部に連通している。外側
反応管５２０の下端部は、外側反応管５２０の底板５２
２が内側反応管５１０の側壁５１１において終端するこ
とにより閉塞している。

【００６２】抵抗板６４２はリング状であり、外側反応
管５２０下端から鉛直方向に距離Ｃの位置において、そ
の外側が外側反応管５２０の側壁５２１に固定され、そ
の内側が内側反応管５１０の側壁５１１に固定されてい
る。抵抗板６４２、内側反応管５１０の側壁５１１、外
側反応管５２０の側壁５２１および底板５２２によりガ
ス加熱分配室６４０が画成されている。

【００６３】抵抗板６４２には、ガス導出孔６４３が４
５゜間隔に等間隔に設けられている。ガス導出孔６４３
の直径はすべて同じである。ガス加熱分配室６４０はガ
ス誘導空間５５０と抵抗板６４２のガス導出孔６４３を
介して連通している。

【００６４】外側反応管５２０の下端部にはガス供給管
６３６がガス加熱分配室６４０と連通して設けられてい
る。内側反応管５１０の下端近傍には排気管６５１が連
通して設けられている。ガス供給管６３６は反応ガス供
給源（図示せず。）に接続され、排気管６５１は排気装
置（図示せず。）に接続されている。

【００６５】ボート２１０が、ボートエレベータ（図示
せず。）により昇降されることにより、内側反応管５１
０内に導入され、内側反応管５１０から取り出されるよ
うになっている。ボート２１０はボートキャップ６０上
に立設されており、ボートキャップ６０は炉口蓋６２上
に設けられている。内側反応管５１０の下端の周囲には
フランジ５１２が設けられており、フランジ５１２と炉
口蓋６２との間にはＯ−リング６４が挟まれており、内
側反応管５１０を気密に封じている。

【００６６】ボート２１０は４本のボート支柱２１２を
備えており、ボート支柱２１２には複数枚のウェーハ２
００が水平姿勢で多段に装填されており、ウェーハ２０
０がボート２１０に装填された状態で酸化され、その表
面に酸化膜が形成されるようになっている。

【００６７】ウェーハ２００の酸化処理は、ヒータ２２
０により炉内およびウェーハ２００が酸化処理温度に加
熱保持された状態で、酸素ガスを、ガス供給管６３６、
ガス加熱分配室６４０、ガス誘導空間５５０、５６０お
よびガスシャワー板５３０のガス分散孔５３２を介して
内側反応管５１０内に分散供給する。酸素ガスとウェー
ハ２００とが反応してウェーハ２００の表面に酸化膜が
形成される。反応後のガスは排気管６５１を介して排気
される。

【００６８】ガス供給管６３６から供給された酸素ガス
はガス加熱分配室６４０によって分配され、ガス導出孔
６４３に到達する際には、これらのガス導出孔６４３に
おける流量がかなり均一化され、またはほぼ同じとなっ
ている。ガス導出孔６４３から導出されるガスの流量を
同じとするためには、ガス導出孔６４３の抵抗に比べ
て、ガス加熱分配室６４０の高さＣと幅Ｄとにより決ま
るガス供給管６３６からガス導出孔６４３までの抵抗を
充分小さくすることが必要となる。

【００６９】本実施の形態では、ガス加熱分配室６４０
によって流量がかなり均一化されまたはほぼ同じとなっ
てガス導出孔６４３からそれぞれ導出される酸素ガス
が、内側反応管５１０の外側の周囲に同一の幅を持って
形成されているガス誘導空間５５０により内側反応管５
１０上部のガス誘導空間５６０まで供給されるので内側
反応管５１０の周囲が略均等条件となり、ウェーハ２０
０の面内で局所的に冷却される部分がなくなり、熱酸化
処理により形成した酸化膜の均一性が改善される。

【００７０】また、本実施の形態のように、ガス加熱分
配室６４０をヒータ２２０および均熱管２３０内に配置
することによりガス加熱分配室６４０はガス分配室とし
てだけでなく、ガスを予備加熱するガス加熱室としても
機能するようになり、ガス供給管６３６から供給された
ガスは、ガス誘導空間５５０内に導入されるまでに予備
加熱される。その結果、ガス誘導空間５５０内を流れる
ガスによる冷却効果が抑制される。

【００７１】なお、このように、ガス加熱分配室６４０
をガス加熱室として機能させる場合にも、抵抗板６４２
は、ボート２１０に搭載されるウェーハ２００の位置よ
りも下側に設けることが好ましい。このようにすれば、
ウェーハ処理領域の温度ムラを防止できる。

【００７２】なお、上記各実施の形態においては、ガス
加熱分配室１４０、３４０、６４０、に連通するガス供
給管は一本であったが、複数本のガス供給管をガス加熱
分配室に連通させてもよく、均一性が向上する。このよ
うに複数本のガス供給管を設ける場合には、複数本のガ
ス供給管を等分配置することが均一性を向上させる点で
好ましい。

【００７３】また、上記各実施の形態においては、酸素
ガスによるドライ酸化処理について説明したが、パイロ
ジェニック法によるウェット酸化、リン拡散、各種熱処
理等の半導体ウェーハの各種処理について同様に効果が
ある。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、反応管内の温度分布の
均一性が向上するので、ウェーハ等の被処理物の面内の
温度分布の均一性を向上させることができ、その結果、
ウェーハ等の被処理物上に形成される酸化膜厚等の均一
性が向上し、ひいては、デバイス特性の均一性が向上
し、歩留まりが向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の半導体製造装置を
説明するための図であり、図１Ａは縦断面図であり、図
１Ｂは、図１ＡのＸ１−Ｘ１線横断面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態の半導体製造装置に
おいて使用される反応管を説明するための斜視図であ
る。

【図３】本発明の第１の実施の形態の半導体製造装置に
おいて使用される反応管を説明するための部分拡大斜視
図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態の半導体製造装置を
説明するための図であり、図４Ａは縦断面図であり、図
４Ｂは、図４ＡのＸ４−Ｘ４線横断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態の半導体製造装置に
おいて使用される反応管を説明するための横断面図であ
る。

【図６】本発明の第４の実施の形態の半導体製造装置を
説明するための図であり、図６Ａは図６ＢのＹ６−Ｙ６
線断面図であり、図６Ｂは、図６ＡのＸ６−Ｘ６線横断
面図である。

【図７】従来の半導体製造装置を説明するための図であ
り、図７Ａは縦断面図、図７Ｂは、図７ＡのＸ７−Ｘ７
線断面図である。

【図８】従来の半導体製造装置において使用される反応
管を説明するための斜視図である。

【符号の説明】

１…半導体製造装置１０…反応管本体１２、５１２…フランジ１４、１４２、３４２、４１４、４４０、５１４、５４
０…天井板２０、１１１〜１１４…ガス導入管２１…ガス導入管ガス導入部３０、４３０、５３０…ガスシャワー板３２、４３２、５３２…ガス分散孔４０…上部ガス導入管４２…シャワー室５０、５１、６５１…排気管１００、４００、５００…反応管１３６、６３６…ガス供給管１４０、３４０、６４０…ガス加熱分配室１４１…ガス加熱分配室外側反応管１５１〜１５４、６４３…ガス導出孔１４４、３４４…底板２００…ウェーハ２１０…ボート２２０…ヒータ２３０…均熱管３４１…ガス加熱分配室内側反応管４１０、５１０…内側反応管４２０、５２０…外側反応管５５０、５６０…ガス誘導空間４５０…ガスの流れがほとんどない領域６４２…抵抗板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱手段と、前記加熱手段内に設けられた反応管であって、前記反応
管の長手方向に所定の距離離間したガス導入部と排気部
とを有する反応管と、前記排気部側に設けられたガス供給管と、前記排気部側に設けられ、少なくとも一部が前記加熱手
段内に設けられたガス加熱部であって、前記ガス供給管
から供給されたガスを予備加熱するガス加熱部と、前記ガス加熱部から前記ガス導入部まで前記反応管の側
壁に沿って延在し、前記ガス加熱部によって予備加熱さ
れたガスを前記ガス導入部まで誘導するガス誘導手段
と、を備えることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】前記反応管内に被処理基板の主面を前記長
手方向に実質的に直角に保持可能な基板保持手段をさら
に備えることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装
置。
【請求項３】前記反応管内に複数枚の被処理基板を前記
長手方向に積層して保持可能であると共に、前記複数枚
の前記被処理基板のそれぞれの主面を前記長手方向に実
質的にそれぞれ直角に保持可能な基板保持手段をさらに
備えることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装
置。
【請求項４】前記反応管が断面円状の形状を有している
ことを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項５】前記ガス加熱部が、前記反応管の側壁に沿
って前記排気部側に設けられたガス加熱室であり、前記
反応管の円周面に沿って前記反応管の周囲に設けられて
いると共に前記長手方向に所定の長さを有している前記
ガス加熱室であり、前記ガス加熱室の前記長手方向にお
ける前記ガス導入部側の一端部にガスの流れに対して抵
抗となる抵抗手段が設けられており、前記ガス供給管が
前記ガス加熱室の前記一端部から前記長手方向において
前記ガス加熱室の他端部に向かって所定の距離離間した
箇所において前記ガス加熱室に連通して設けられている
ことを特徴とする請求項４記載の半導体製造装置。
【請求項６】前記反応管と同心円状に配置され、断面円
状の形状を有している加熱室用反応管をさらに備え、前
記ガス加熱室の両側壁が前記反応管と前記加熱室用反応
管により構成されていることを特徴とする請求項５記載
の半導体製造装置。
【請求項７】前記抵抗手段が、ガス導出孔が設けられた
リング状の板であり、前記リング状の板が前記反応管と
前記加熱室用反応管との間に設けられていることを特徴
とする請求項６記載の半導体製造装置。
【請求項８】前記ガス誘導手段が、１本のガス導入管で
あることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載
の半導体製造装置
【請求項９】前記ガス誘導手段が、前記反応管と同心円
状に設けられた第２の反応管との間に画成されたガス誘
導空間であることを特徴とする請求項４乃至７のいずれ
かに記載の半導体製造装置。
【請求項１０】前記ガス加熱部および前記ガス誘導手段
の少なくともいずれか一方が前記反応管の内側に設けら
れていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに
記載の半導体製造装置。