JPH10144617A - 熱処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウェハへの拡散処理を均一にすること
ができるとともに、その拡散処理を正確にコントロール
することができる熱処理炉を提供すること。 【解決手段】 半導体ウェハ７０に所定の反応処理を施
すための反応室５８を規定する反応管５２と、反応処理
すべき半導体ウェハ７０を保持する保持ボート６６と、
雰囲気ガスを送給するための第１の送給管７８と、処理
ガスを送給するための第２の送給管８０と、反応室５８
を加熱する加熱手段と、を具備する熱処理炉。第１およ
び第２の供給管７８，８０は反応室５８内に延び、この
反応室５８内にて混合管９０に接続されており、混合管
には複数個のガス噴出口９２が設けられており、 第１
の送給管７８からの雰囲気ガスと第２の送給管８０から
の処理ガスとは、混合管９２にて混合された後に複数個
のガス噴出口９２から反応室５８に噴出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、雰囲気ガスと処理
ガスとを混合した後に反応室に送給して半導体ウェハに
熱処理を行う熱処理炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハに熱処理の１つとしての拡
散処理を行うための熱処理炉として、たとえば、特開平
４−３２９６３１号公報に開示されたものが存在する。
この公知の熱処理炉は、図５に示すとおりの基本的構成
を有している。図５において、この熱処理炉は円筒状の
反応管２を備えている。反応管２は中空円筒状の周壁３
と周壁３の上端に設けられた天壁４を有し、周壁３およ
び天壁４によって実質上密閉された反応室５を規定す
る。反応室５内の底部にはボート支持装置６が配設され
ている。ボート支持装置６は、所定方向に回転される回
転テーブル７を備え、この回転テーブル７に保持ボート
８が取付けられている。保持ボート８は反応管２内を天
壁４に向けて上方に延びている。保持ボート８には上下
方向に間隔を置いて支持プレート１０が設けられてお
り、この支持プレート１０に処理すべき半導体ウェハ１
２が載置される。反応管２の周壁３の外側には加熱ヒー
タ１４が配設されており、加熱ヒータ１４は外部から反
応室５内を加熱する。

【０００３】反応室５の底部には、ガス送給口１６およ
びガス排出口１８が設けられている。ガス送給口１６を
通して混合管２０が反応室５内に延びている。図６をも
参照して、混合管２０の一端側は、反応室５内を上方に
天壁４に向けて延び、天壁４の近傍にてＵ字状に湾曲し
て下方に延びている。混合管２０の下方に延びる部分に
は、所定の間隔を置いて複数個のガス噴出口２２が形成
されている。この混合管２０の他端側はガス送給口１６
を通して反応室５外に延び、その他端部には、第１の送
給管２４および第２の送給管２６が接続されている。第
１の送給管２４には、たとえば窒素ガス、不活性ガス等
の雰囲気ガスが矢印２８で示すように送給され、また第
２の送給管２６には、たとえば拡散不純物およびこの拡
散不純物と反応する酸素を含む処理ガスが矢印３０で示
すように送給される。

【０００４】このような熱処理炉においては、第１の送
給管２４を通して送給された雰囲気ガスと第２の送給管
２６を通して送給された処理ガスとは、混合管２０の他
端部において混合され、かく混合された拡散用ガス（雰
囲気ガスと処理ガスの混合ガス）は混合管２０を通して
反応室５内に流入し、混合管２０の下方に延びる部分の
ガス噴出口２２から対応する半導体ウェハ１２に向けて
噴出される。反応室５内は加熱ヒータ１４によって反応
処理温度に保持されており、したがって拡散用ガスは半
導体ウェハ１２と化学反応し、これによってその表面に
拡散層が形成される。反応室５に噴出された拡散用ガス
は、その後、排出口１８から処理室５外に排出される。

【０００５】混合管２０としては、図５および図６に示
すものに代えて、図７に示すものを備えた熱処理炉も存
在する。図７において、図示の混合管３２も図５におけ
る反応室５の底部に設けたれた送給口１６を通して反応
室５内に挿入される。混合管３２の一端側は、反応管２
の周壁３に沿って上方に延びており、この上方に延びる
部分に複数個のガス噴出口３４が設けられる。混合管３
２の他端側は送給口１６を通して反応室５外に延び、そ
の他端部に第１の送給管３６および第２の送給管３８が
接続される。第１の送給管３６には、矢印４０で示すよ
うに、雰囲気ガスが送給され、第２の送給管３８には、
矢印４２で示すように、処理ガスが送給される。このよ
うな混合管３２を用いても、雰囲気ガスと処理ガスとが
混合された拡散用ガスが、混合管３２を通して反応室５
内に流入し、混合管３２の上方に延びる部分に形成され
たガス噴出口３４から半導体ウェハ１２に向けて拡散用
ガスが噴出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上述した熱処理炉においては、次のとおりの解決すべき
問題が存在する。すなわち、雰囲気ガスと処理ガスと
は、反応室５の外部にて混合され、混合された拡散用ガ
スが混合管２２（３２）を通して反応室５内に流入す
る。たとえば、処理ガスが、拡散不純物としての三臭化
ホウ素（ＢＢｒ₃）とこの拡散不純物と反応する酸素を
含んでいる場合には、高温に保持された反応室５内に位
置する混合管２２（３２）を通って流れるときに、 ２ＢＢｒ₃ ＋３／２Ｏ₂ → Ｂ₂Ｏ₃ ＋３Ｂｒ₂ …（１） の化学反応が促進されて拡散用物質としての三酸化二ホ
ウ素と臭素とが生成される。この三酸化二ホウ素は、そ
の後拡散用ガスに含まれて反応室５内に噴出され、半導
体ウェハ１２との間で、 ２Ｂ₂Ｏ₃ ＋３Ｓｉ → ４Ｂ＋３ＳｉＯ₂ …（２） の化学反応が起こり、拡散物質としてのホウ素（Ｂ）が
半導体ウェハ１２の表面に拡散される。このような拡散
処理は、拡散用ガスが混合管２２を通して流れるときに
拡散不純物と酸素とが充分に化学反応しているのが好ま
しく、充分に化学反応をしていない場合には、拡散処理
の処理速度が遅くなり、また均一な拡散層の形成が困難
となる。

【０００７】従来のように、反応室５の外部で雰囲気ガ
スと処理ガスとが混合される場合には、拡散用ガス（雰
囲気ガスと処理ガスとの混合ガス）に含まれる拡散不純
物と酸素の濃度が処理ガスのときよりも低くなる。その
結果、混合管２２（３２）を流れるときに起こる拡散不
純物と酸素との化学反応の反応速度が遅くなり、反応室
５に噴出される拡散用ガスが不均一とな易く、均一な拡
散層の形成が困難となる。また、拡散不純物と酸素との
化学反応が遅いので、拡散不純物と酸素との化学反応を
正確にコントロールすることが難しく、このことに起因
しても均一な拡散層の形成が困難となる。さらに、上述
したことに関連して、拡散処理の速度も遅くなり、拡散
処理効率も悪くなる。

【０００８】本発明の目的は、半導体ウェハへの拡散処
理を均一にすることができるとともに、その拡散処理を
正確にコントロールすることができる熱処理炉を提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体ウェハ
に所定の反応処理を施すための反応室を規定する反応管
と、前記反応室に収容され、反応処理すべき半導体ウェ
ハを保持する保持ボートと、前記反応室に向けて雰囲気
ガスを送給するための第１の送給流路を規定する第１の
送給管と、前記反応室に向けて処理ガスを送給するため
の第２の送給流路を規定する第２の送給管と、雰囲気ガ
スと処理ガスとを混合して送給するための混合流路を規
定する混合管と、前記反応管の外側に配設された加熱手
段と、を具備する熱処理炉において、前記第１および第
２の送給流路は前記反応室内に延び、この反応室内にて
混合流路に接続されており、前記混合管には、所定の間
隔を置いて複数個のガス噴出口が設けられており、前記
第１の送給流路を通して送給される雰囲気ガスと前記第
２の送給流路を通して送給される処理ガスとは、前記混
合流路にて混合された後に前記複数個のガス噴出口から
前記反応室に噴出されることを特徴とする熱処理炉であ
る。本発明に従えば、雰囲気ガスを送給するための第１
の送給流路と処理ガスを送給するための第２の送給流路
とが反応室内に延びているので、雰囲気ガスおよび処理
ガスは、それぞれ、第１および第２の送給流路の、反応
室内に位置する部分を通して流れるときに加熱される。
特に処理ガスにあっては、第２の送給流路の上記部分を
流れるときに加熱されるので、その中に含まれている拡
散不純物の化学反応が促進されて拡散用物質が生成され
る。そして、この化学反応の後に処理ガスは雰囲気ガス
と混合されるので、拡散用ガスに所望の拡散用物質が含
まれるようになり、その結果、拡散処理において半導体
ウェハの表面に均一な拡散層が形成される。また、処理
ガスが第２の送給流路の上記部分を通して流れる際に充
分は化学反応が起こるので、拡散ガスに含まれる拡散用
物質の濃度を、処理ガスと雰囲気ガスの混合比率を調整
することによって正確にコントロールすることができ
る。

【００１０】また本発明は、前記反応室には、前記加熱
手段によって反応処理温度に保持された反応処理温度均
一領域が設けられており、前記第１および第２の送給流
路は、前記反応処理温度均一領域にて、またはこの反応
処理温度均一領域を通過した後に、前記混合流路に接続
されていることを特徴とする。本発明に従えば、第１お
よび第２の送給流路は、反応処理温度均一領域におい
て、またはこの反応処理均一領域を通過した後に、混合
流路に接続される。反応室の反応処理温度均一領域は所
定温度の高温に維持されており、したがって第２の送給
流路の、反応処理均一領域に位置する部分を処理ガスが
流れるときにこの処理ガスが充分に高温に加熱され、拡
散不純物の化学反応が促進される。

【００１１】さらに本発明は、前記第１の送給流路を通
して送給される雰囲気ガスは窒素ガスまたは不活性ガス
であり、また前記第２の送給流路を通して送給される処
理ガスは、拡散不純物およびこの拡散不純物と反応する
酸素を含んでいる窒素ガスまたは不活性ガスであること
を特徴とする。本発明に従えば、雰囲気ガスが窒素ガス
または不活性ガスであり、また処理ガスが拡散不純物お
よびこれと反応する酸素を含む窒素ガスまたは不活性ガ
スである。雰囲気ガスおよび処理ガスの成分をこのよう
にすることによって、処理ガスと雰囲気ガスの混合比を
任意に設定することによって拡散ガスにおける拡散用物
質の濃度を正確にコントロールすることができる。ま
た、第２の送給流路を流れる処理ガスの流量を変えるこ
とによって処理ガスの反応速度を調整することができ、
処理ガスの流量に加えて雰囲気ガスの流量を変えること
によって拡散ガスに含まれる拡散用物質の濃度も併せて
調整することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照して、本
発明に従う熱処理炉の一実施形態について説明する。

【００１３】熱処理炉の一実施形態を簡略的に示す図１
において、図示の熱処理炉は、円筒状の反応管５２を備
えている。反応管５２は、中空円筒状の周壁５４と周壁
５４の上端に設けられた天壁５６を有し、周壁５４およ
び天壁５６によって実質上密閉された反応室５８を規定
する。このような反応管５２は、石英ガラスから形成す
ることができる。反応室５８内の底部にはボート支持装
置６０が配設されている。ボート支持装置６０は、駆動
源（図示せず）を内蔵する装置本体６２と、この装置本
体６２の上端に配設された回転テーブル６４を備え、こ
の回転テーブル６４に保持ボート６６が取付けられてい
る。回転テーブル６４は、装置本体６０の駆動源によっ
て所定方向に回転駆動され、これによって保持ボート６
６も一体的に回転される。保持ボート６６は反応管５２
内を周壁５４に沿って天壁５６に向けて上方に延びてい
る。保持ボート６６には上下方向に所定間隔を置いて支
持プレート６８が設けられており、この支持プレート６
８に処理すべき半導体ウェハ７０が載置される。反応管
５２の周壁５４の外側には環状の加熱ヒータ７１（加熱
手段を構成する）が配設されている。加熱ヒータ７１は
反応管５２の下端部から上端部までその軸線方向に延
び、反応管５２の外部から反応室５内を加熱する。反応
室５８内には、温度の制御が精度よく行われる領域、す
なわち反応処理温度均一領域７２が設けられ、反応室５
８にて拡散処理を行う場合、この領域は約１１００℃に
設定される。反応処理温度均一領域７２は、反応室５８
内の下部から上端部まで延びており、この領域７２内に
保持ボート６６に保持された半導体ウェハ７０が配置さ
れる。

【００１４】反応室５の底部には、ガス送給口７４およ
びガス排出口７６が設けられている。ガス送給口７４を
通して第１の送給管７８および第２の送給管８０が反応
室５８内に延びている。図２をも参照して、第１の送給
流路を規定する第１の送給管７８の一端側は、水平方向
に延びてガス送給口７４を通して反応室５８内に挿入さ
れ、しかる後反応管５２の周壁５４に沿って天壁５６に
向けて上方に直線状に延びている。第１の送給管７８の
他端側は、反応管５２の外部に延びている。第１の送給
管７８には、これを通して送給される雰囲気ガスの流量
を制御するための第１の流量制御弁８２が配設されてい
る。また、第２の送給流路を規定する第２の送給管８０
の一端側は、第１の送給管７８と同様に、水平方向に延
びてガス送給口７４を通して反応室５８内に挿入され、
しかる後反応管５２の周壁５４に沿って天壁５６に向け
て直線状に延びている。第２の送給管８０の他端側は、
反応管５２の外部に延び、この部分には、これを通して
送給される処理ガスの流量を制御するための第２の流量
制御弁８４が配設されている。したがって、第１の流量
制御弁８２を制御することによって第１の送給流路を通
して送給される雰囲気ガスの送給量を調整することがで
き、また第２の流量制御弁８４を制御することによって
第２の送給流路を通して送給される処理ガスの送給量を
調整することができ、これら雰囲気ガスおよび処理ガス
の流量を独立して制御することができる。

【００１５】本実施形態では、雰囲気ガスは、雰囲気ガ
スの供給源（図示せず）から矢印８６で示すとおりに第
１の送給管７８に送給される。この雰囲気ガスとして
は、半導体ウェハ７０の表面に拡散物質を拡散する場
合、窒素ガスまたは不活性ガスが用いられる。また、処
理ガスは、処理ガスの供給源（図示せず）から矢印８８
で示すとおりに第２の送給管８０に送給される。処理ガ
スとしては、半導体ウェハ７０の表面に拡散物質を拡散
する場合、拡散不純物およびこの拡散不純物と反応する
酸素を含む窒素ガスまたは不活性ガスが用いられる。処
理ガスに含まれる拡散不純物としては、たとえば、従来
技術で説明したと同様に、三臭化ホウ素が用いられる。

【００１６】また、本実施形態では、第１および第２の
送給管７８，８０の一端部は反応室５８内を反応処理温
度均一領域７２を通過してその上方まで延び、上記上方
において混合管９０に接続されている。混合流路を規定
する混合管９０は、反応処理温度均一領域７２の上方に
おいて幾分水平方向に延び、しかる後保持ボート６６の
側面に沿って下方に上記反応処理温度均一領域７２の下
方まで延びている。この混合管９０には、保持ボート６
６に保持された半導体ウェハ７０の各々に対応してガス
噴出口９２が設けられ、各ガス噴出口９２から対応する
半導体ウェハ７０の表面に向けて拡散用ガス（雰囲気ガ
スと処理ガスの混合ガス）が噴出される。

【００１７】このような熱処理炉は、第１および第２の
送給管７８，８０の構成に関連して、次のとおりの特徴
を有する。

【００１８】第１に、第１および第２の送給管７８，８
０によって規定される第１および第２の送給流路の一端
部は、反応処理温度均一領域７２を越えてその上方まで
延びているので、雰囲気ガスおよび処理ガスは第１およ
び第２の送給流路の上記一端部を通して送給される際に
充分加熱される。したがって、特に処理ガスにおいて
は、拡散不純物としてたとえば三臭化ホウ素（ＢＢ
ｒ₃）とこの拡散不純物と反応する酸素を含んでいる場
合には、上述したとおり、第２の送給流路を通して送給
される間に三酸化二ホウ素と酸素との化学反応が起こっ
て拡散用物質としての三酸化二ホウ素と臭素とが生成さ
れる。この拡散用物質を生成するための化学反応は、雰
囲気温度が高いとその反応速度も促進されるので、実施
形態のように、第２の送給流路の一端部を反応処理温度
均一領域を越えるまで延ばすことによって処理ガスが充
分加熱され、上記化学反応の反応速度が速くなり、拡散
用物質が所望のとおり生成される。また、第２の送給流
路を通して送給されるのは処理ガスであるので、従来の
ように雰囲気ガスと混合した後に反応管内に流入する場
合に比して、ガス中に含まれる拡散不純物および酸素の
濃度が高く、このことによっても拡散用物質の生成のた
めの化学反応が促進される。

【００１９】第２に、第１および第２の送給管によって
規定される第１および第２の送給流路は反応処理温度均
一領域の上方にて混合管９０により規定された混合流路
に接続されるので、混合流路にて両ガスが混合されとき
には拡散用物質を生成するための化学反応が充分に進ん
でおり、それ故に、混合流路にて雰囲気ガスと処理ガス
とが混合されて拡散用ガスとして送給されるとき、拡散
用ガス中に所望の拡散用物質が含まれるようになり、し
たがって半導体ウェハ７０の表面に均一な拡散層を生成
することができる。また、処理ガスにおける化学反応が
充分に進んだ後に処理ガスと雰囲気ガスとが混合される
ので、拡散用ガスに含まれる拡散用物質の量を正確にコ
ントロールすることができる。

【００２０】第３に、第１の送給流路を通して送給され
る雰囲気ガスが窒素ガスまたは不活性ガスであり、また
第２の送給流路を通して送給される処理ガスが拡散不純
物およびこれと反応する酸素を含む窒素ガスまたは不活
性ガスであるので、処理ガスと雰囲気ガスの混合比を任
意に設定することによって拡散不純物、したがって反応
後の拡散用物質の濃度を正確にコントロールすることが
できる。また、第２の送給流路を流れる処理ガスの流量
を変えることによって処理ガスの反応速度を調整するこ
とができ、処理ガスの流量に加えて雰囲気ガスの流量を
変えることによって拡散用物質の濃度も併せて調整する
ことができる。

【００２１】ここで、図３を参照して、管を流れるガス
の流量とその温度上昇の関係について説明する。図３
は、内径７ｍｍの石英管を温度１１００℃に維持した反
応室内に配置して処理ガスを次の条件で流したときの温
度分布のシミュレーション結果を示している。反応室内
に位置する石英管は直線状であり、その長さは３０００
ｍｍである。図３（ａ）は、温度２０℃の処理ガスを１
分間に４リットル（４ｌ／ｍｉｎ）流したときの温度分
布のシミュレーション結果を示し、図３（ｂ）は、温度
２０℃の処理ガスを１分間に８リットル（８ｌ／ｍｉ
ｎ）流したときの温度分布のシミュレーション結果を示
し、図３（ｃ）は、温度２０℃の処理ガスを１分間に１
８リットル（１８ｌ／ｍｉｎ）流したときの温度分布の
シミュレーション結果を示している。図３（ａ）〜
（ｃ）において、シミュレーション結果における参照符
号１００で示す領域は温度が７５０〜８００℃の領域で
あり、参照番号１０２で示す領域は温度が８００〜８５
０℃の領域であり、参照番号１０４で示す領域は温度が
８５０〜９００℃の領域であり、参照番号１０６で示す
領域は温度が９００〜９５０℃の領域であり、参照番号
１０８で示す領域は温度が９５０〜１０００℃の領域で
あり、参照番号１１０で示す領域は温度が１０００〜１
０５０℃の領域であり、また参照番号１１２で示す領域
は温度が１０５０〜１１００の領域であり、さらに参照
番号１１４で示す領域は温度が１１００℃の領域であ
る。

【００２２】これらのシミュレーション結果から明らか
なように、処理ガスの流量が少ないほどその温度上昇は
早くなり、一方処理ガスの流量が多いほどその温度上昇
は遅くなる。したがって、処理ガスの温度が高いほど拡
散用物質を生成するための化学反応の反応速度が速くな
るので、処理ガスの流量が少ないほど処理ガスにおける
拡散不純物の化学反応が促進され、充分な化学反応が行
われ、この処理ガスの流量を制御することによって拡散
不純物の化学反応の速度を調整することができる。そし
て、このように調整することによって、混合管のガス噴
出口から噴出される拡散ガス中に含まれる拡散用物質を
均一にし、半導体ウェハの表面に形成される拡散層を均
一にすることができる。

【００２３】図４は、第１および第２の送給管ならびに
混合管の変形形態を示している。図４において、この変
形形態においても、第１の送給流路を規定する第１の送
給管１２０は水平方向に延びて反応管１２２内に挿入さ
れ、しかる後反応管１２２の周壁に沿って上方に延びて
いる。また、第２の送給流路を規定する第２の送給管１
２４は水平方向に延びて反応管１２２内に挿入され、し
かる後反応管１２２の周壁に沿って第１の送給管１２２
に実質状平行に上方に延びている。第１および第２の送
給管１２０，１２４の一端部は反応処理温度均一領域１
２６の上部部位にて混合管１２８に接続されている。混
合流路を規定する混合管１２８は、反応処理温度均一領
域１２６の上方まで延び、この上方にて略Ｕ字状に湾曲
した後第１および第２の送給管１２０，１２４に実質上
平行に下方に延びており、この下方に延びる部分に、上
下方向に所定の間隔を置いて複数個のガス噴出口１３０
が設けられている。第１の送給流路には矢印１３２で示
すように雰囲気ガスが送給され、また第２の送給流路に
は矢印１３４で示すように処理ガスが送給される。そし
て、第１の送給流路からの雰囲気ガスと第２の送給流路
からの処理ガスとは混合流路にて混合され、混合された
拡散ガスはガス噴出口１３０から半導体ウェハに向けて
噴出される。

【００２４】この変形形態においても、第１および第２
の送給管１２０，１２４によって規定される第１および
第２の送給流路の一端部は、反応処理温度均一領域１２
６まで延びているので、雰囲気ガスおよび処理ガスは第
１および第２の送給流路の上記一端部を通して送給され
る際に充分加熱される。したがって、特に処理ガスにお
いては、拡散不純物の化学反応が促進され、上述と同様
の効果が達成される。また、第１および第２の送給流路
は反応処理温度均一領域にて混合流路に接続されるの
で、混合流路にて両ガスが混合されときには拡散用物質
を生成するための化学反応が充分に進んでおり、それ故
に、拡散用ガス中に所望の拡散用物質が含まれるように
なる。また、処理ガスにおける化学反応が充分に進んだ
後に処理ガスと雰囲気ガスとが混合されるので、上述し
たと同様に、拡散用ガスに含まれる拡散用物質の量を正
確にコントロールすることができる。

【００２５】なお、上述した実施形態では、第１および
第２の送給流路が反応処理温度均一領域にてまたはこの
領域を通過した後に混合流路に接続されているが、反応
管内にて第１および第２の送給流路が混合流路に接続さ
れる形態のものにおいても、第２の送給流路を通して送
給される際に処理ガスが加熱されるので、上述したと同
様の効果が達成される。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、雰囲気ガスを送給する
ための第１の送給流路と処理ガスを送給するための第２
の送給流路とが反応室内に延びているので、雰囲気ガス
および処理ガスは、それぞれ、第１および第２の送給流
路の、反応室内に位置する部分を通して流れるときに加
熱される。特に処理ガスにあっては、第２の送給流路の
上記部分を流れるときに加熱されるので、その中に含ま
れている拡散不純物の化学反応が促進されて拡散用物質
が生成される。そして、この化学反応の後に処理ガスは
雰囲気ガスと混合されるので、拡散用ガスに所望の拡散
用物質が含まれるようになり、その結果、拡散処理にお
いて半導体ウェハの表面に均一な拡散層が形成される。
また、処理ガスが第２の送給流路の上記部分を通して流
れる際に充分は化学反応が起こるので、拡散ガスに含ま
れる拡散用物質の濃度を、処理ガスと雰囲気ガスの混合
比率を調整することによって正確にコントロールするこ
とができる。

【００２７】また本発明によれば、第１および第２の送
給流路は、反応処理温度均一領域において、またはこの
反応処理均一領域を通過した後に、混合流路に接続され
る。反応室の反応処理温度均一領域は所定温度の高温に
維持されており、したがって第２の送給流路の、反応処
理均一領域に位置する部分を処理ガスが流れるときにこ
の処理ガスが充分に高温に加熱され、拡散不純物の化学
反応が促進される。

【００２８】さらに本発明によれば、雰囲気ガスが窒素
ガスまたは不活性ガスであり、また処理ガスが拡散不純
物およびこれと反応する酸素を含む窒素ガスまたは不活
性ガスである。雰囲気ガスおよび処理ガスの成分をこの
ようにすることによって、処理ガスと雰囲気ガスの混合
比を任意に設定することによって拡散ガスにおける拡散
用物質の濃度を正確にコントロールすることができる。
また、第２の送給流路を流れる処理ガスの流量を変える
ことによって処理ガスの反応速度を調整することがで
き、処理ガスの流量に加えて雰囲気ガスの流量を変える
ことによって拡散ガスに含まれる拡散用物質の濃度も併
せて調整することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従う熱処理炉の一実施形態を簡略的に
示す断面図である。

【図２】図１の熱処理炉の第１および第２の送給管なら
びに混合管を簡略的に示す正面図である。

【図３】図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、石英管に処
理ガスを流したときの温度変化のシミュレーション結果
を示す図である。

【図４】第１および第２の送給管ならびに混合管の変形
形態を簡略的に示す正面図である。

【図５】従来の熱処理炉を簡略的に示す断面図である。

【図６】図５の熱処理炉における第１および第２の送給
管ならびに混合管を示す正面図である。

【図７】従来の他の例における第１および第２の送給管
ならびに混合管を示す正面図である。

【符号の説明】

２，５２ 反応管 ５，５８ 反応室 ８，６６ 保持ボート １２，７０ 半導体ウェハ １４，７１ 加熱ヒータ ２０，３２，９０，１２８ 混合管 ２２，３４，９２，１３０ ガス噴出口 ２４，３６，７８，１２０ 第１の送給管 ２６，３８，８０，１２４ 第２の送給管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハに所定の反応処理を施すた
   めの反応室を規定する反応管と、前記反応室に収容さ
   れ、反応処理すべき半導体ウェハを保持する保持ボート
   と、前記反応室に向けて雰囲気ガスを送給するための第
   １の送給流路を規定する第１の送給管と、前記反応室に
   向けて処理ガスを送給するための第２の送給流路を規定
   する第２の送給管と、雰囲気ガスと処理ガスとを混合し
   て送給するための混合流路を規定する混合管と、前記反
   応管の外側に配設された加熱手段と、を具備する熱処理
   炉において、 前記第１および第２の送給流路は前記反応室内に延び、
   この反応室内にて混合流路に接続されており、 前記混合管には、所定の間隔を置いて複数個のガス噴出
   口が設けられており、 前記第１の送給流路を通して送給される雰囲気ガスと前
   記第２の送給流路を通して送給される処理ガスとは、前
   記混合流路にて混合された後に前記複数個のガス噴出口
   から前記反応室に噴出されることを特徴とする熱処理
   炉。
2. 【請求項２】 前記反応室には、前記加熱手段によって
   反応処理温度に保持された反応処理温度均一領域が設け
   られており、前記第１および第２の送給流路は、前記反
   応処理温度均一領域にて、またはこの反応処理温度均一
   領域を通過した後に、前記混合流路に接続されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の熱処理炉。
3. 【請求項３】 前記第１の送給流路を通して送給される
   雰囲気ガスは窒素ガスまたは不活性ガスであり、また前
   記第２の送給流路を通して送給される処理ガスは、拡散
   不純物およびこの拡散不純物と反応する酸素を含んでい
   る窒素ガスまたは不活性ガスであることを特徴とする請
   求項１または２記載の熱処理炉。