JPS63124517A

JPS63124517A - 半導体装置の製造装置

Info

Publication number: JPS63124517A
Application number: JP26976686A
Authority: JP
Inventors: Koji Fujie; 藤江　公司
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-11-14
Filing date: 1986-11-14
Publication date: 1988-05-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は半導体装置の製造装置に関し、特に半導体基板
を熱処理するための装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、半導体基板におけるエピタキシャル成長や不純
物拡散等の熱処理工程においては、横型炉方式或いは縦
型炉方式が用いられている。

例えば、横型炉では半導体基板を支持した治具を炉芯管
内へ挿入或いは炉芯管内から引き出してローディングを
行っている。しかし、大口径の半導体基板の場合には半
導体基板全体の重量が増大し、炉芯管内壁と治具との摩
擦による微粒子の発生が増大することがある。

また、カンチレバーを用いて炉芯管とこすり合わないよ
うに治具の挿入及び引き出しを行うことも可能であるが
、カンチレバーの材質はコストやコンタミネーションの
問題を考慮して通常は石英が使用されており、強度的に
限界がある。

更に、炉芯管上部の温度が炉芯管下部の温度に比較して
高いため、大口径の半導体基板を熱処理する場合、半導
体基板内での温度分布が不均一となり、結晶欠陥が発生
し易いという問題がある。

一方、半導体基板を支持した治具を上下方向にローディ
ングさせる縦型炉の場合、炉芯管との接触が全くなく、
かつ半導体基板を重力方向に支持しているため、半導体
基板の重量に対しても強度を保つことができる。更に反
応ガスの流れが縦方向であり、かつ半導体基板を支持し
た治具を回転することができるため、半導体基板内での
熱分布を均一に保つことができる。

このような状況から、半導体基板の大口径化に伴って縦
型炉への要求が高まってきている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の炉芯管構造において、半導体基板を熱処
理する場合、炉芯管の内部に存在する微粒子や外気が製
造する半導体装置の品質や特性に重大な影響を与えるこ
とが知られている。

このため、横型炉では例えば第６図（ａ）に示すように
横型炉において炉芯管２１の開口部にアウターキャップ
２２を取り付ける構造、或いは第６図（ｂ）に示すよう
に横型炉において炉芯管２１の開口部にインナーキャッ
プ２３を取り付ける構造が提案されており、外部からの
炉芯管内への微粒子や外気の進入防止を図っている。し
かしながら、上記したように半導体基板のローディング
に伴って炉芯管の内部で発生する微粒子を抑制すること
は難しい。

一方、要求の高い縦型炉には、第７図（ａ）に示すよう
に、炉体３１及び炉芯管３２を上側に固定し、半導体基
板３３を支持した治具３４を下側から上側へ挿入する方
式と、第７図（ｂ）に示すように炉体３１及び炉芯管３
２を下側に設置し、半導体基板３３を支持した治具３４
を上側から吊り下げる方式とがある。しかし、この縦型
炉は炉芯管内での微粒子の発生を防ぐことはできるもの
の、炉芯管の開口を閉塞することが難しいために、外部
からの微粒子や外気の巻き込みを防ぐことが困難である
という問題がある。

特に、後者の方式の場合、反応ガスの流れの方向が下側
から上側であるため、反応ガスの流速が速くなり、その
分外気が巻き込まれ易くなる。また、前者の方式の場合
、反応ガスの流れの方向は上側から下側になるため、反
応ガスの流速が遅くなり、その分外気は巻き込まれにく
くなるものの、−度炉芯管内に外気が巻き込まれると炉
芯管の奥部まで巻き込まれてしまうという問題がある。

この外部からの微粒子や外気の巻き込みを防ぐために、
横型炉の場合のようなキャンプの装着が考えられるが、
キャップの支持方法やキャンプと炉芯管との摩擦による
微粒子の発生等、多くの問題がある。

本発明は、外部からの微粒子や外気の巻き込みを有効に
防止することのできる半導体装置の製造装置を提供する
ことを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の製造装置は、炉芯管の開口部の周
縁の内側に沿ってこれよりも小径の炉芯内管を配設して
二重構造とし、これら炉芯管と炉芯内管との間に反応ガ
スの通流可能な間隙を画成した構成としている。

間隙は開口部の全円周部分に形成し、或いは横型炉に用
いる場合には上側円周部分の間隙を閉塞した構成として
いる。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

（第１実施例）第１図乃至第３図は本発明の半導体装置の製造装置の第
１実施例を示し、第１図（ａ）は全体の縦断面図、第１
図（ｂ）はその要部の拡大図である。また、第２図に開
口部の正面拡大図を示す。

これらの図に示すように、一端にガス供給口１ａを有す
る炉芯管としての石英管１は、他端例の大径の開口部を
二重構造に構成している。即ち、この開口部は、第１図
（ｂ）から明らかなように、例えば直径約３０ｃｍ＋の
石英管１の開口部の周縁１ｂを内側に向けて断面Ｓ字状
に屈曲させ、石英管直径の約１０％を中心方向に縮小す
る。更にこの屈曲した周縁１ｂの内側には、周縁と約０
．５〜１−．５ｃｍの隙間を持たせながら周縁１ｂに沿
って約１５〜２０Ｃ１１の石英内管２を配設し、これを
円周方向複数箇所に配設した接合棒３を用いて石英管ｌ
に接合させる。ここでは、４本の接合棒３　ａ〜３ｄを
円周方向に９０度の位置に配設して接合を行っている。

この結果、石英管１の開口部は二重構造に構成され、そ
の周縁内側に断面Ｓ字状の間隙４が構成されることにな
る。

このように構成した石英管１を、第７図（ｂ）に示した
ような縦型炉に適用した場合の作用について説明する。

第３図はこのように石英管ｌを縦型炉芯管として構成し
た場合の反応ガス、例えば窒素ガスの流れを示す図であ
り、反応ガスは石英管１内を下側から上側に向かって通
流される。

このとき、石英管１の内壁付近を流れる反応ガスの流れ
Ｆｌの一部は、二重構造をした石英管１の開口部に画成
された間隙４の中を流れる。この間隙４は石英管の直径
に対して約２〜５％と非常に狭いため、この中を流れる
反応ガスの流れＦｌの圧力は、石英管１の中心部を流れ
る反応ガスの流れＦ２の圧力に比べて高いものとされる
。

したがって、石英管１の開口部の周縁部から石英管内に
進入されようとする外部の微粒子や外気の巻き込みを、
この間隙４から流出する高圧のガス流Ｆ１によって防ぐ
ことができる。

このようにして、外部からの微粒子や外気の影響を全く
受けることなく熱処理を実行することができる。

（第２実施例）第４図及び第５図は本発明の第２実施例を示し、第４図
は要部の正面図、第５図はその縦断面図である。

これらの図に示すように、炉芯管としての石英管１１の
大径開口部は、前記第１実施例と同様に、周縁１１ｂを
内側に向けて屈曲させるとともに、その内側に石英内管
１２を配設し、これを円周方向複数箇所において接合棒
１３ａ〜１３ｄにおいて石英管１１に接合して二重構造
を構成している。

しかしながら、ここでは開口部の端部において石英管１
１と石英内管１２を円周方向の半分の領域を相互に接合
して閉塞部１５を形成している。この結果、石英管１１
と石英内管１２との間に画成される間隙１４は、石英管
の円周方向の半分においてのみ開放された状態で形成さ
れることになる。

この構成の石英管１１を閉塞部１５が上側になるように
横型炉に設置する。横型炉の場合、第５図に示すように
、反応ガスは図示の左から右に向けて石英管１１内を通
流される。このとき、開口部付近では閉塞部１５によっ
て閉塞されているため、反応ガスの流れＦ３は閉塞部１
５において流れの方向が変化され、開口部を円周方向に
沿って通流した後に、石英管１１の下側で間隙１４を通
流される反応ガスの流れＦ４に合流して石英管１１の下
半分から高圧の反応ガスの流れＦ５となって吹き出され
る。

したがって、この高圧の反応ガスの流れＦ５によって、
横型炉における石英管１１の下側から巻き込まれようと
する微粒子や外気の進入を防ぐことができる。

なお、前記各実施例では炉芯管の材質として石英を用い
た場合を示したが、本発明はこれらの材質に限られるも
のではなく、他の材質でも同様に適用することができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、炉芯管の開口部の周縁の
内側に沿ってこれよりも小径の炉芯内管を配設して二重
構造とし、これら炉芯管と炉芯内管との間に反応ガスの
通流可能な間隙を画成しているので、半導体基板の熱処
理工程における炉芯管外部からの微粒子や外気の巻き込
みをガスの流れによって確実に防ぐことができ、特に炉
芯管を縦型炉として構成した場合にも巻き込みを防止で
きるので、内部における微粒子等の発生防止とともに有
効な熱処理を実現することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図＜ａ＞は本発明の第１実施例における石英管の縦
断面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の要部の拡大図、
第２図は第１図（ａ）の石英管開口部の正面拡大図、第
３図は第１実施例の作用を説明するための断面図、第４
図は第２実施例の石英管開口部の正面拡大図、第５図は
第２実施例の作用を説明するための断面図、第６図＜ａ
）及び第６図（ｂ）は夫々従来の異なる横型炉の方式を
示す断面図、第７図（ａ）及び第７図（ｂ）は夫々従来
の異なる縦型炉の方式を示す断面図である。１・・・石英管、２・・・石英内管、３，３ａ〜３ｄ・
・・接合棒、４・・・間隙、１１・・・石英管、１２・
・・石英内管、ｌ　３　ａ＝１３　（Ｌ”接合棒、１４
−・・間隙、１５・・・閉塞部、２１・・・炉芯管、２
２・・・アウターキャップ、２３・・・インナーキャッ
プ、３１・・・炉体、３２・・・炉芯管、３３・・・半
導体基板、３４・・・治具、Ｆ１〜Ｆ５・・・反応ガス
の流れ。代理人　弁理士　　３．＊　９　え、、＜、、、、：？
。 ’Ｉ、：、・第１図（ａ）第２図、３ａＣ第３図第４図（１３ａ：１３Ｃｊ５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内部を所定のガス雰囲気及び温度に保持し内装さ
れた半導体基板を熱処理するための炉芯管を備える半導
体装置の製造装置において、前記炉芯管は開口部周縁の
内側に沿ってこれよりも小径の炉芯内管を配設して二重
構造とし、これら炉芯管と炉芯内管との間に反応ガスの
通流可能な間隙を画成したことを特徴とする半導体装置
の製造装置。
（２）間隙は開口部の全円周部分に形成してなる特許請
求の範囲第１項記載の半導体装置の製造装置。
（３）横型炉として構成する炉芯管の上側円周部分の間
隙を閉塞してなる特許請求の範囲第１項記載の半導体装
置の製造装置。