JPH11150077A - 半導体ウエハの熱拡散装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、複数の半導体ウエハに均等にプロ
セスガスを反応させることができるプロセスチューブ構
造を有した半導体ウエハの熱拡散装置を提供する。 【解決手段】 プロセスガスＧの導入口３１を有し、内
部に複数の半導体ウエハ２０を軸方向に配列して収容す
るプロセスチューブ３０を備える半導体ウエハの熱拡散
装置である。本発明では、前記プロセスチューブが、外
側チューブ４０と内側チューブ５０とを間隙３２を隔て
同軸的に配設した２重構造を有し、前記内側チューブ
は、前記導入口から導入されて前記外側チューブの内壁
に沿って進む前記プロセスガスを前記半導体ウエハの周
囲に放出する複数の放出孔５１を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロセスガスを使
用して複数の半導体ウエハに同時に不純物を熱拡散する
半導体ウエハの熱拡散装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＩＣチップ製造工程には、不純物
導入法の１つとして熱拡散工程がある。この熱拡散工程
で使用される装置（酸化炉）は、石英製のプロセスチュ
ーブの周囲をヒータで囲ってチューブ内部の温度を制御
する。図３に示すように、プロセスチューブ１０の内部
には、複数のＳｉウエハ２０がボートと呼ばれる支持台
（図示せず）上に搭載されて保持される。

【０００３】熱拡散はバッチ処理で行われ、１つのガス
導入口１１から出力側１２に向けてチューブ１０内に導
入されたプロセスガスＧを拡散源としてウエハに不純物
をドープ（熱拡散）する。プロセスガスＧには、Ｂ（ボ
ロン）系ではＢＣｌ３、Ｂ２Ｈ₆等があり、Ｐ（リン）
系ではＰＯＣｌ３、ＰＢｒ３等がある。この他に、Ｏ₂
やＮ₂も使用される。

【０００４】図３に示す従来のプロセスチューブ１０で
は、複数のウエハ２０はチューブ１０の軸方向に配列さ
れている。そして、１つのガス導入口１１が軸端に配設
された構造である。このため、導入口１１から導入され
たプロセスガスＧとの接触時間が、導入口１１に近いウ
エハ２０と導入口１１から離れたウエハ２０とでは異な
る。この結果、バッチ処理で全てのウエハ２０に共通の
反応時間が適用されると、不純物のドーズ量に差が生
じ、ウエハ２０表面上に形成されるＰＳＧ膜やＢＳＧ膜
の膜質や膜厚、更にはウエハ面内の拡散領域の質に差が
生ずる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図３に示す従来のプロ
セスチューブ１０の上述した問題点を解決するために、
従来はプロセスガスの組成を変化させて反応領域を制御
するようにしているが、この方法には限界がある。

【０００６】本発明は、複数の半導体ウエハに均等にプ
ロセスガスを反応させることができるプロセスチューブ
構造を有した半導体ウエハの熱拡散装置を提供すること
を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、プ
ロセスガスの導入口を有し、内部に複数の半導体ウエハ
を軸方向に配列して収容するプロセスチューブを備える
半導体ウエハの熱拡散装置において、前記プロセスチュ
ーブが、外側チューブと内側チューブとを間隙を隔て同
軸的に配設した２重構造を有し、前記内側チューブは、
前記導入口から導入されて前記外側チューブの内壁に沿
って進む前記プロセスガスを前記半導体ウエハの周囲に
放出する複数の放出孔を有する半導体ウエハの熱拡散装
置で達成できる。

【０００８】本発明の実施形態によれば、前記放出孔
は、前記内側チューブの円周方向に複数個配列されて環
状の放出孔列を形成し、かつ前記環状の放出孔列が軸方
向に複数列配列されている。この場合、前記放出孔の径
を、前記導入口に近いほど小さく、遠ざかるにつれ大き
く設定するか、あるいは前記放出孔の軸方向への配列ピ
ッチを、前記導入口に近いほど大きく、遠ざかるにつれ
小さく設定することにより、プロセスガスの反応をウエ
ハの配列位置によらず均等化できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に示した実施形態を参
照して、本発明を詳細に説明する。図１は本発明の一実
施形態を示すプロセスチューブの断面図、図２はその内
側チューブを単体で示す斜視図である。本発明の熱拡散
装置は、プロセスガスＧの導入口３１を有し、内部に複
数の半導体ウエハ２０を軸方向に配列して収容するプロ
セスチューブ３０を備える。そして、本発明のプロセス
チューブ３０は、外側チューブ４０と内側チューブ５０
とを間隙３２を隔て同軸的に配設した２重構造を有し、
内側チューブ５０は、導入口３１から導入されて外側チ
ューブ４０の内壁に沿って進むプロセスガスＧを半導体
ウエハ２０の周囲に放出する複数の放出孔５１を有する
ものとしてある。

【００１０】かかる２重構造のプロセスチューブ３０内
では、ガス導入口３１が軸端に１箇所しか設けられてい
ないにも係わらず、外側チューブ４０と内側チューブ５
０との間の間隙３２内を流れるプロセスガスＧが内側チ
ューブ５０の複数の放出孔５１から軸方向に配列された
全てのＳｉウエハ２０に対して同時に放出されるため、
各ウエハ２０とプロセスガスＧとの反応をウエハ２０の
配列位置、即ち導入口３１からの距離によらず均等化す
ることができる。

【００１１】図２に示すように、放出孔５１は、内側チ
ューブ５０の円周方向に複数個配列されて環状の放出孔
列５２を形成し、この環状の放出孔列５２は軸方向に複
数列配列されている。プロセスガスＧは外側チューブ４
０と内側チューブ５０との狭い間隙３２内では流速が速
いため、反応が進まないが、内側チューブ５０の放出孔
５１からチューブ内部に放出されると反応が進む。

【００１２】この場合、放出孔５１の径を、導入口３１
に近いほど小さく、遠ざかるにつれ大きく設定すること
により、プロセスガスＧの反応を軸方向に更に細かく均
等化できる。同様のことは、放出孔５１の軸方向への配
列ピッチを、導入口３１に近いほど大きく、遠ざかるに
つれ小さく設定することによっても達成できる。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、複数
の半導体ウエハに均等にプロセスガスを反応させること
ができるプロセスチューブ構造を有した半導体ウエハの
熱拡散装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示すプロセスチューブの
断面図である。

【図２】図１の内側チューブを単体で示す斜視図であ
る。

【図３】従来のプロセスチューブの断面図である。

【符号の説明】

３０ プロセスチューブ ３１ ガス導入口 ３２ 間隙 ４０ 外側チューブ ５０ 内側チューブ ５１ 放出孔 ５２ 放出孔列

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロセスガスの導入口を有し、内部に複
   数の半導体ウエハを軸方向に配列して収容するプロセス
   チューブを備える半導体ウエハの熱拡散装置において、 前記プロセスチューブが、外側チューブと内側チューブ
   とを間隙を隔て同軸的に配設した２重構造を有し、 前記内側チューブは、前記導入口から導入されて前記外
   側チューブの内壁に沿って進む前記プロセスガスを前記
   半導体ウエハの周囲に放出する複数の放出孔を有するも
   のであることを特徴とする半導体ウエハの熱拡散装置。
2. 【請求項２】 前記放出孔は、前記内側チューブの円周
   方向に複数個配列されて環状の放出孔列を形成し、かつ
   前記環状の放出孔列が軸方向に複数列配列されているこ
   とを特徴とする請求項１の熱拡散装置。
3. 【請求項３】 前記放出孔の径は、前記導入口に近いほ
   ど小さく、遠ざかるにつれ大きく設定されていることを
   特徴とする請求項１または２の熱拡散装置。
4. 【請求項４】 前記放出孔の軸方向への配列ピッチは、
   前記導入口に近いほど大きく、遠ざかるにつれ小さく設
   定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   の熱拡散装置。