JPS63200526A - 減圧熱処理装置に用いられる反応管 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明はウェハ表面域に酸化、拡散、気相成長　　　゛
等の各種熱処理を行う半導体ウエノ＼の減圧熱処理装置
に用いられる反応管の改良に関する。

「従来の技術」 従来より、周囲に加熱手段を囲繞した石英反応管内にサ
セプタを介して半導体ウエノλを収納可能に構成し、前
記加熱手段によりサセプタ上に気膜した半導体ウェハを
所定温度域まで加熱し制御しながら、該半導体ウニｌ−
表面域に反応ガス又は不活性ガスを流し、半導体ウニ７
１表面域の酸化、拡散、気相成長、アニール等の各種熱
処理を行う熱処理装置は公知であり、この種の処理装置
におｌ、％では前記ウェハ表面域に形成又は注入される
薄膜の厚みや不純物の深さ方向の濃度分布が熱拡散によ
り変化しないように、短時間で且つ予め定められた温度
制御サイクルによって加熱する必要がある。

かかる要請を満足する為に、近年前記加熱手段として赤
外線ランプを用い、所定温度制御サイクルに基づいて加
熱制御を行うようにした装置が提案されているが、赤外
線は一般に、その照射距離に比例して等比級数的に光分
散されるものである為に、前記赤外線ランプとその照射
面たるウェハ表面域間の距離が近接させた方が熱効率の
向上と運転コストの節減につながる事がよく知られてお
り、この為前記装置においては、前記赤外線ランプが配
設される側を偏平状に形成した、偏平筒体、　状“の反
応管を用いて反応室を形成する場合が多い。

「発明が解決しようとする問題点」 一方、前記半導体熱処理装置においては、前記ウェハの
均一加熱の容易化等を図る為に、反応管内を０．１〜１
０Ｔｏｒｒ前後に減圧した状態で加熱処理を行う減圧処
理装置が近年種々提案されているが、かかる減圧処理装
置に前記偏平筒状反応管を用いると、反応管内の負圧に
より容易に押潰されてしまうという問題が生じる。

この為前記のような減圧処理装置においては、前記負圧
に耐え得るだけの強度性をもたす為に、真円筒状の反応
管を用いざるを得ないが、このような反応管を用いると
必然的にその周囲に配設した赤外線ランプとウェハ面と
の距離が離れる為に赤外線ランプのパワーを極めて大き
くしなげればならず、装置費用と運転コストが大幅に増
大してしまう。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、前記反応管内な
負圧下で加熱しても押漬する事なく、面も前記赤外線ラ
ンプとウェハ表面域間の距離を近接させる事の出来る反
応管を提供する事を目的とする。

ｒ問題点を解決しようとする手段」 本発明はかかる技術的課題を達成する為に、下記■〜■
を必須構成要件とする反応管を提案する。

■反応管１を偏平筒体状に形成した点、このような反応
管ｌは、断面楕円形状にのみ限定されるものではなく、
卵型や偏平円筒状のものも含む。

■反応管ｌを負圧下において加熱した場合に生じる変形
を阻止する少なくとも一対の仕切板２，３を平行に配設
した点、 従って前記仕切板２．３は、必ずしも一対のみではなく
三枚以上設けてもよく、又前記仕切板２．３の上下両側
にキール部材を設けてもよい。

■前記仕切板２．３に挟まれる区域ＩＡと連通ずる反応
管１の任意の個所にガス導出入手段４，５を設け、前記
仕切板２，３に挟まれる区域ＩＡ内に所定ガスが流通可
能に構成した点、 即ち前記ガス導出入手段４，５は、必ずしも反応管ｌに
取り付けられるガス導管のみに限定されるものではなく
、例えば前記反応管ｌの一側を開口部となし、該開口部
に導管を設けた蓋体を封止させてもよい。

尚、前記反応管ｌと仕切板２．３はいずれも光透過性の
石英材で構成するのが好ましい。

又前記反応管ｌは、加熱手段に赤外線ランプ６を用いた
場合に、好ましい効果を上げる事が出来るが、これのみ
に限定されるものではなく、高周波誘導加熱体その他の
加熱手段を用いた場合も当然に本発明の技術的範囲に含
まれる。

「作用」 本技術手段４，５によれば、前記反応管ｌを偏平筒体状
に形成した為に、赤外線ランプ′８を幅広周面上に配置
した場合に、該ランプ６とウェハ７表面域間の距離を近
接させる事が出来、これにより該ランプ６のパワーを小
さくしても容易に所定の熱処理が可能となり、熱効率の
向上と運転コストの節減につながる。

又、前記反応管ｌを偏平筒体状に形成した場合は、反応
室内を減圧下で加熱した場合において押漬する恐れがあ
るが、本技術手段４，５によれば、反応管！内に前記変
形を阻止する仕切板２．３を設けた為に、反応室内を０
．１〜１０Ｔｏｒｒ前後のほぼ真空状態で加熱した場合
においても、反応管１の肉厚を厚くする事なく容易に前
記押漬を防止する事が出来る。

更に前記仕切板２，３を設けた為に、強度性が向上し、
その分薄肉化が可能である。

又前記仕切板２，３に挟まれる区域ＩＡと連通ずる反応
管ｌの任意の個所にガス導出入手段４，５を設け、前記
仕切板２，３に挟まれる区域ＩＡ内に所定ガスが流通可
能に構成した為に、前記仕切板２，３上にサセプタを介
して半導体ウェハ７を戴置させる事により容易に熱処理
を行う事が出来る。

而も該仕切板２．３と対面する反応管！外周上に赤外線
ランプ６を配設する事により、熱効率よく加熱処理が可
能であるとともに、前記仕切板２，３により実質的に二
重構造となる為に、加熱温度分布の均一性が維持され、
スリップラインの発生やウェハ７の変形等を防止出来る
。

更に反応管１は仕切板２．３により実質的に三分割され
ている為に、使用ガスの量が少なくて済むととも前記仕
切板２，３に挟まれる区域ＩＡ内と、その両側に位置す
る反応管１内部空間ＩＢ、１Ｇとを互いに連通可能に構
成する事により、該反応管ｌ内の減圧工程を円滑に行え
るとともに、反応管１内で圧力の偏在が生じる事がない
為に温度の適応性が優れている。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成
部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定
的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに限
定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第１図は開口側からみた本発明の実施例に係る反応管ｌ
の側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ’線断面図、第３図
は前記反応管１を用いた減圧熱処理装置の正面断面図で
ある。

ｌは透明石英で断面楕円形の偏平筒体状に形成した反応
管で、軸方向一端側の開口部１１周囲に方形のフランジ
１２を設け、後記する蓋体９を密着封止可能に構成する
とともに、軸方向他端側中央部を縮径して尾管４を設け
る。又反応管ｌの開口部１１近傍の周面下側には、ガス
導入管５が設けられており、ポンプ８により反応管ｌ内
を減圧可能に構成する、 尚前記尾管４周囲の鏡板部１４は若干丸味を付は強度性
を向上させている。

そして該反応管１は偏平状に形成されている為に前記ガ
ス導入管５よりの吸引により内部をほぼ真空状態に減圧
して加熱させた場合は、該反応管１の幅広周面上に最も
押圧力が印加され、該幅広方向に沿って拡径しながら押
漬するものである為に、第１図に示すように反応管１内
の断面幅広方向における中央線を挟んでその両側に、透
明石英材で形成された一対の仕切板２．３を平行に設け
、前記変形を阻止させている。

即ち前記仕切板２，３の詳細構成を説明するに、仕切板
２，３は、該両社切板２，３に挟まれる区域ＩＡ内に、
サセプタ１０に敷設された半導体ウェハ７を搬出入可能
な程度の幅間隔をもって配設するとともに、該仕切板２
．３の周縁側を反応管ｌの内周面と鏡板部１４の内周壁
に沿って固着させ前記変形を阻止する補強板として機能
させる。

そして該仕切板２，３は、−側を鏡板部１４内周壁に沿
って固着させるとともに、他側をフランジ１２面より僅
かに内側付近まで延設させ、前記フランジ１２面と仕切
板２，３間に空隙部１３ａを形成し、ガス導入管５より
反応管！内に導入された反応ガス等が仕切板２，３に挟
まれる区域ＩＡ内に容易に導入可能に構成している。

又木実流側においては、前記仕切板２．３の尾管４出口
側近傍を開口１３ｂシ、該仕切板２，３の両側に位置す
る反応管ｌ内部空間ＩＢ、ＩＣが隘路となるのを防止し
、尾管４側の内部空間ＩＢ、ＩＣに滞留したガスが尾管
４より円滑に流出可能に構成している。

そしてかかる反応管１は第３図に示すように、前記反応
管ｌの仕切板２，３と対面する幅広前外周面上に赤外線
ランプ６を配設するとともに、該反応管１のフランジ１
２面側に、密閉封止可能な蓋体８を設け、更に該蓋体８
にパージガス導入用の導入管９を設ける事により、所定
の減圧熱処理装置が構成される。

かかる処理装置によれば、半導体ウェアｓ７を敷設した
サセプタ１０を反応管１間目端側より仕切板２．３に挟
まれる区域ＩＡ内に装填し、該反応管１内部を蓋体８に
より密閉封止した後、パージガス導入管９より不活性ガ
スを流しながらガス置換をし、０．１〜１０Ｔｏｒｒ前
後のほぼ真空状態まで減圧した後、前記赤外線ランプ８
により所定の温度域まで加熱維持しながらガス導入管５
より反応ガスを流す事により、前記半導体ウェハ７表面
域の酸化、拡散等の各種処理を行う事が出来、前述した
本発明の作用が円滑に達成される。

「発明の効果」 以上記載の如く本発明によれば、偏平筒体状の反応管を
用いた故に赤外線ランプ等の加熱体ととウニへ表面城間
の距離を近接させる事が出来、これにより前記加熱体の
パワーを大きくする必要がなく、運転コストと装置コス
トが低減するとともに、前記反応管内が仕切板により補
強されている為に、該反応管を負圧下で加熱しても押漬
する事がなく、この結果、赤外線ランプを用いる減圧熱
処理装置として好適な反応管を提供し得る。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は開口側からみた本発明の実施例に係る反応管の
側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ’線断面図、第３図は
前記反応管を用いたアニール装置の正面断面図である。 １：反応管　２，３：仕切板　ｌＡ：仕切板に挟まれる
区域　４，４：ガス導出人手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）偏平筒体状に形成した反応管内に、該反応管を負圧
   下において加熱した場合に生じる変形を阻止する少なく
   とも一対の仕切板を平行に配設するとともに、前記仕切
   板に挟まれる区域と連通する反応管の任意の個所にガス
   導出入手段を設け、前記仕切板に挟まれる区域内に所定
   ガスが流通可能に構成した事を特徴とする減圧熱処理装
   置に用いられる反応管 ２）前記仕切板と反応管がいずれも透明石英材で形成さ
   れている特許請求の範囲第１項記載の反応管 ３）前記仕切板に挟まれる区域内と、その両側に位置す
   る反応管内部空間とを互いに連通可能に構成した特許請
   求の範囲第１項又は第２項記載の反応管