JPS63161611A - 縦型炉 - Google Patents

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　上の１　ン！ この発明は、縦型拡散炉や縦型ＣＶＤ炉などの縦型炉に
関する。

支ｌ悲炎艶 縦型拡散炉を例に説明する。

従来の縦型拡散炉は、第６図に示すようにプロセスチュ
ーブ７１の上部にガス導入ロア２が設けである。シリコ
ンウェーハ７４を配列したつ１−ハポート７３はプロセ
スチューブ７１の下部開口からプロセスチューブ７１内
に収容される。そして不純物、たとえばリンを含んだキ
１１リアガスが矢印で示すようにガス導入ロア２よりプ
ロセスチューブ７１内に導入されシリコンウェーハ７４
の表面が拡散処理されるのである。

１が　゛しようとする　　液 しかし、ガス導入口は第６図に示すように１ケ所に固定
式に設けられており、各シリコンウェーハ全面に均一な
ガス濃度雰囲気を作ることは困難であった。このことは
縦型拡散炉でも縦片ＣＶＤ炉であっても同様である。

尺ｍ追− この発明は上記問題点を解決するためになされたもので
あり、縦型炉内の半導体処理物全面に均一なガス濃度雰
囲気を付与できる縦型炉を提供することを目的とする。

１１匹Ｌ１ この発明は上記目的を達成するために、ガスを内部に導
入してガス雰囲気中で半導体処理物を処理する縦型炉に
おいて、ガス導入口を有するガス導入手段を内部に設け
、このガス導入手段は移動自在であることを特徴とする
縦型炉を要旨としている。

ム　、−を　“するＩ；めの− 第１図と第２図を参照すると、縦型炉は実施例では縦型
拡散炉１ｒ−ある。

ガス導入手段（実施例ではガス導入パイプ１３）を縦型
拡散炉１の内部に設ける。このガス導入手段はガス導入
口１５を有していて、縦型拡散炉１内において移動自在
である。

作」− ガス導入口から出るガスは縦型拡散炉１内に均一に拡が
り、各半導体処理物（実施例ではシリコンウェーハ３１
）の全面に均一なガス温度雰囲気を作る。

亙−ＪＩＬ 第１図と第２図を参照する。

縦型拡散炉１は、本体２、炉体３、ラジェター４および
ウェーハボート５のローディング装２６を備えている。

炉体３の上部にはラジェター４が設けられている。炉体
３の下方にはローディング装置６のＯラド２０が位置し
ている。炉体３は断熱体７、コイルヒーター８、プロセ
スチューブ９を備えている。

断熱体７は、第２図に示すように実施例ではフェルト層
７ａおよびファイバ層７ｂおよびこれらフェルト層７ａ
とファイバ層７ｂを支持する支持層７Ｃにより構成され
ている。

フェルト層７ａｓファイバ層７ｂおよび支持層７Ｃは外
皮１０により囲まれている。コイルヒーター８は、断熱
体７の内側に配置されている。

プロセスチューブ９は、石英により作られている。この
プロセスチューブ９はコイルヒーター８により囲まれて
いる。プロセスチューブ９は、第１図に示すように、セ
ンターゾーンＣＺおよびエンドゾーンＥＺを有している
。

第１図と第２図に示すようにプロセスチューブ９は、上
端が閉じていて、下端には間口部１１を有している。こ
の開口部１１には、後で述べるウェーハボート５が下方
から挿入されるようになっている。

第１図と第２図に示すように、プロセスチューブ９の下
端には、フランジ部１２が設けられている。このフラン
ジ部１２の近くには、石英製のガス導入パイプ１３が通
っている。

ガス導入パイプ１３はサポート部２１を通り、プロセス
チューブ９の内部に設けられているヶガス導入バイブ１
３は石英製であり、サポート部２１のシール部材４０に
通しである。シール部材４０はサポート部２１の外部材
２３と内部材２４に設けてあり、たとえばテフロンによ
り作られている。ガス導入パイプ１３の上端は閉じてあ
り、上端付近にガス導入口１５が設けである。

ガス導入パイプ１３の下端側には、移動、操作手段４５
が設けである。この移動操作手段４５はガス導入パイプ
１３を上下動するためのものであり、次のような構造で
ある。

第１図と第２図に示すように本体２にはガイド部材４６
．４７が固定されている。このガイド部材４．６．４７
にはガス導入パイプ１３が通しである。ガイド部材４７
は、ガス導入パイプ１３が」：限まで上昇した状態にお
いて、ガス導入パイプ１３の下端を支持できる位置にあ
る。

ガス導入パイプ１３にはラック４８が取付けである。こ
のラック４８はガイド部材４６の下に位置している。ガ
イド部材４７はラック４８が通過するのに障害にならな
い一部切欠いた形状となっている。

本体２にはモータ５０が設けである。モータ５０の出力
軸にはビニオン５１が取付けてあり、ビニオン５１とラ
ック４８はかみ合っている。このモータ５０は、ガス導
入バイブ１３をたとえば１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で上
下動可能である。

第１図に示すように、本体２にはリミットスイッチ５２
．５３が取付けである。このリミットスイッチ５２．５
３は、ガス導入パイプ１３の上下ストロークＳを設定す
るためのものである。ラック４８が上昇してその上端が
リミットスイッチ５２に当ると、ガス導入パイプ１３は
上限位置で止まる。ランク４８が下降してその下端がリ
ミットスイッチ５３に当ると、ガス導入パイプ１３は下
限位置で止まる。リミットスイッチ５２．５３からの信
号によりモータ５０は正逆転を行う。

ガス導入バイブ１３の下端はフレキシブルチューブ５５
の一端に接続されている。フレキシブルチューブ５５は
たとえばテフロンにより作られている。フレキシブルチ
ューブ５５の他端はガス供給源（図示せずｉの元管５６
に接続されている。

一方、フランジｆ！１Ｓ１２の近くには石英製のガス排
気パイプ１６が設けである。

第２図に示すように、プロセスチューブ９の下部は、フ
ァイバシール１７を介して前記外皮１０に密着されてい
る。そしてプロセスチューブ９は、押え１８により支持
プレート１９に対して固定されている。

第１図のローディング装置６は、図示しない駆動装置に
よりロッド２０を上下動できるようになっている。この
ロッド２０の下端には、サポート部２１が部材２２を介
して設定されＣいる。この部材２２とロッド２０は、第
２図においては省略しである。

第２図に示すように、サポート部２１は、外部材２３と
内部材２４を有している。この外部材２３は、たとえば
５ＬｊＳ３０４等の金属により作られている。一方向部
材２４は、ＳｉＣもしくは石英により作られている。外
部材２３と内部材２４は円形状である。内部材２４は、
前記プロセスデユープ９のフランジ部１２に接合される
ものである。内部材２４の内側にはＯリング２５が設け
である。このＯリング２５を介してフランジ１２と内部
材２４が密着されるのである。また外部材２３には、内
部材２４の外周部とフランジ部１２の外周部を覆う縁部
２３ａが形成されている。

つぎに、第２図においてこのサポート部２１とフランジ
部１２を冷却する冷却部を説明する。

フランジ部１２には、冷却部２６が設けられている。こ
の冷却部２６は、石英製の部材２８をフランジ部１２に
溶接して内部空間を設けたものである。この冷却部２６
の内部空間中には冷却用媒体Ｍたとえば水が循環される
ようになっている。

一方、外部材２３には、冷却部２７が形成されている。

この冷却部２７は、外部材２３に内部空間を設けたもの
であり、これにも冷却用媒体Ｍまたとえば水が循環され
るようになっている。

冷却部２６は、フランジ部１２付近を冷却するためのも
のである。冷却部２７は、サボ−ト部２１を冷却するた
めのものである。

第２図に示すように内部材２４の上には、サポート台２
９が固定されている。このサポート台２９は、石英製で
ある。

第３図に示すように、このサポート台２９の上には、前
記つ１−ハボート５が設定されている。

ウェーハボート５は、第４図に示すように分割ウェーハ
ボート３０を複数積み上げて組み合わせたものである。

実施例では、４つの分割ウェーハボート３０が積み上げ
である。

各分割ウェーハボート３０は、複数のシリコンウェーハ
３１を所定間隔ごとに離して配列できるようになってい
る。例えば分割ウェーハボート３０は、口径が８インチ
の２５枚のシリコンウェーハ３１を配列できるようにな
っている。第４図に示す例では、４つの分割ウェーハボ
ートが炉長方向（上下方向）に沿って組み合わせてあり
、１００枚のシリコンウェ−ハ３１を設定できる。第４
図に示すようにサポート台２９のベース板２９ａには３
つの突起２９ｂが形成されている。

分割ウェーハボート３０の構造を第５図により説明する
。

分割ウェーハボート３０は側部材３２．３３を有してい
る。側部材３２．３３の間には、支持部材３４ないし３
９が取付けられている。

この各支持部材３４ないし３９には、シリコンウェーハ
３１を嵌め込むための溝４０がそれぞれ形成されている
。この溝４０はたとえばピッチが４１１１１Ｉである。

側部材３２には突起４１が設けられている。

一方側部材３３には凹部４２が設けられている。この３
つの突起４１と３つの凹部４２はそれぞれ対応した位置
にある。

第４図に示したベース板２９の３つの突起２９ｂは、第
５図の側部材３３の四部４２にそれぞれｔＳまり込むよ
うになっている。

第４図に示すような状態で分割ウェーハボート３０が積
み上げられた場合では、下の段の分割ウェーハボート３
０の突起４１が上の段の分割ウェーハボート３０の凹部
４２に嵌まり込むようになっている。

第１図と第２図を参照して、ウェーハボート５のシリコ
ンウェーハ３１を、プロセスチューブ９の中で熱処理す
る操作を説明する。

ローディング装置６のＯラド２０を上方に上げてサポー
ト台２９及びウェーハボート５をプロセスチューブ９の
中に挿入する。サポート部２１はフランジ部１２に接合
する。冷却部２６．２７には水を通す。

そして、ガス導入パイプ１３によりプロセスチューブ９
内に不純物を含むガスを導入するとともに、コイル８に
より所定温度で加熱する。

この時、ガス導入パイプ１３はストロークＳ上下動させ
る。不純物たとえばリンを含むガスとしては、例えばリ
ンを含む０２ガスおよびＮ２ガスなどである。プロセス
チューブ９内は、ガス濃度が均一となり、シリコンウェ
ーハ３１に不純物が均一に拡散処理される。

このガスはガス排気パイプ１６より排出される。第１図
の０ツド２０を下げてウェーハボート５をプロセスチュ
ーブ９から出す。

このような処理においてはウェーハボート５は、高温（
例えば１０００℃）以上に加熱される。しかし各分割ウ
ェーハボート３０は、そのシリコンウェーハ３１の配列
方向の長さ、言換れば炉長方向の長さが短かく分割ウェ
ーハボートの３０の変形が起りにくい。したがってその
寿命が長くなる。

この発明は上述の実施例に限定されない。

実施例は縦型拡散炉であったがこの発明の縦型炉は縦型
ＣＶＤ炉も含んでいる。

ガス導入手段を複数設けて、同じ移動操作手段もしくは
別々の移動操作手段により移動可能にしてもよい。

ガス導入手段の穴はその移動方向に沿って復数設けても
よい。

ガス導入手段は上下動のみならず、縦型炉の内周に沿っ
て円周方向に移動するようにしてもよい。この場合、ガ
ス導入手段は炉長方向に複数のガス導入口を８Ｑけるこ
とが望ましい。

移動操作手段は、ラックとピニオンの組合せのかわりに
、たとえばボールねじなどの他の機構を用いてもよい。

１匪匹珈ｉ 以上説明したように、縦型炉内のガス濃度を均一にして
、半導体処理物の全面に均一なガスｍ度雰囲気を与える
ことができ、半導体処理物の品質向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の縦型炉の実施例である縦型拡散炉を
示す概略図、第２図は縦型拡散炉を示す拡大断面図、第
３図はウェーハボートおよびサポート台を示す平面図、
第４図はウェーハボートおよびサポート台を示す正面図
、第５図は１つの分割ウェーハボートを示す一部省略し
た斜視図、第６図は従来の縦型拡散炉の概略図である。 １・・・縦型拡散炉 ５・・・ウェーハボート ９・・・プロセスチューブ １２・・・フランジ部 １３・・・ガス導入パイプ １５・・・ガス導入口 １６・・・ガス排気パイプ ２１・・・サポート部 ２９・・・サポート台 ３０・・・分割つｌ−ハボート ３１・・・シリコンウェーハ ３２．３３・・・側部材 ３４ないし３９・・・支持部材 ４０・・・溝 ４１・・・突　起 ４２・・・凹　部 代　　理　　人　　　弁理士　　　１）　辺　　　撤第
１図 第３図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ガスを内部に導入してガス雰囲気中で半導 体処理物を処理する縦型炉において、ガス導入口を有す
   るガス導入手段を内部に設け、このガス導入手段は移動
   自在であることを特徴とする縦型炉。