JPH02201921A - ＰＯＣｌ↓３を使用する半導体熱処理炉 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＰＯＣＪ！！ガスを使用して半導体基板の表
層にＰの拡散層を形成するための半導体熱処理炉に関す
る。

（従来の技術） 従来、ＰＯＣ４を使用する半導体熱処理炉として、例え
ば第１図示のように、石英製の気密のアウター管ａ内に
、一端が開放された石英製のインナー管すを設け、該ア
ウター管ａには、Ｎ２ガス等のキャリアガスの導入口Ｃ
と、半導体基板ｄの搬出入のためのドアｅ及び排気管ｆ
を設け、またインナー管すには、その内部へＰＯＣｌ３
ガスに例えば０２ガスを混入したソースガスを導入する
ためのソース導入口ｇを設けるようにし、該インナー管
す内にボートｈに載せて収容した半導体基板ｄ及びソー
スガスを、該アウター管ａの外周に設けたヒータｊで加
熱して該半導体基板ｄの表層にＰの拡散層を形成するよ
うにしたものが知られている。

この拡散炉では、基板ｄに付着しなかったＰ２Ｏ５成分
はインナー管すからアウター管ａ内へ排出され、Ｐ２Ｏ
５を冷やすことなくキャリアガスと共に排気管ｆから排
出される。該排気管ｆ１；は、ダイアフラムゲージ等の
圧力センサー０、圧力コントローラｋ及び水冷トラップ
ｌが設けられており、該排気管ｆ内の圧力をコントロー
ルし、Ｐ２Ｏ５をトラップする。ボートｈ及びダミー半
導体基板ｍを載せたボートｎは、図示してない搬出人手
段により、そっとインナー管す内に置き、そっとインナ
ー管す内から取出すソフトランディングのスタイルで出
し入れされる。

該拡散炉によれば、表面に３０００人のポリシリコンを
つけた１００枚の半導体基板ｄに、夫々２５Ω±２％以
下の精度でＰの拡散層を形成することが出来る。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来の拡散炉では、インナー管すの端部は開放され
、その開口よりボートｈ％ｎが出し入れされるが、該開
口からアウター管ａ内を流れるＮ２キャリアガスがイン
ナー管す内へと巻き込まれ、該開口の部分のソースガス
の濃度を精密に制御することが難しい欠点がある。

また拡散処理はアウター管ａ内を大気圧に維持し乍ら行
なう必要があるので、インナー管すの開口の部分の圧力
を数ｍｍＡｑの範囲内で精密に制御しなければならず、
そのため圧力センサー０として高精度のものが設けられ
るが、この高精度圧力センサー０はトラブルが多く、圧
力コントローラにとのマツチング等によるメンテナンス
性の面でデメリットが多い。

また、インナー管すからＰｚＯｓが排気管ｆに流れる途
中でドアｅの内面に付着するが、これが該ドアｅを開い
たとき大気中の水分を吸収し、腐蝕性の強いリン酸とな
って該ドアｅの付近に滴下し、例えばドアｅの付近に設
けられるスキャベンジャ一部分に腐蝕を生じさせる不都
合がある。

本発明は、ＰＯＣｌ３をソースガスとして使用すること
により生ずる半導体熱拡散炉の前記した欠点、不都合等
を解消することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明では、石英製の気密のアウター管内に石英製のイ
ンナー管を設け、該アウター管に、その内部へキャリア
ガスを導入するガス導入口と半導体基板の搬出入のため
のドア及び排気管を設けると共に該インナー管にその内
部へＰＯＣｊ！３ガスを含むソースガスを導入するソー
ス導入口を設け、該インナー管に収容した半導体基板及
び導入されたソースガスを該アウター管の外周に設けた
ヒータにより加熱して該半導体基板にＰの拡散層を形成
するようにしたものに於て、該インナー管にその内部を
独立空間に密閉するドアを設けることにより、前記目的
を達成するようにした。

該インナー管内への半導体基板の搬出入は、該インナー
管及びアウター管の各ドアを挿通して設けたパドルに載
せて行なわれる。

（作　用） 該インナー管内に半導体基板が収められるとドアにより
該インナー管を閉じてその内部を独立した空間とし、更
にアウター管のドアを閉じる。続いて、アウター管の外
周のヒータを作動させ、アウター管のガス導入口からそ
の内部に例えばＮ２のキャリアガスを導入すると共にイ
ンナー管のソース導入口からＰＯＣ４ガスと０□ガスの
混合ガスを導入し、排気管よりの排気作動を開始する。

該キャリアガス及びソースガスの流量を制御して、アウ
ター管及びインナー管内を大気圧に制御する。これによ
りインナー管内のソースガス中のＰの成分は加熱された
半導体基板の表面からその内部へと層状に拡散浸透し、
その熱処理が終了するとソースガスの導入を止め、イン
ナー管のドアを開き、キャリアガスによりインナー管内
のソースガスを排気管からブローアウトする。次いでキ
ャリアガス及び排気管の排気を止め、アウター管のドア
を開き、処理済みの半導体基板を外部へ取出す。

この場合、アウター管内のキャリアガスは、インナー管
に設けたドアに阻まれてインナー管内へ巻き込まれるこ
とがなく、インナー管内のソースガスの濃度がキャリア
ガスにより変化することを防げ、ソースガス濃度の制御
精度が向上する。また処理中はインナー管内がドアに゛
より閉じられて独立した空間になり、排気管に接続され
ないので、排気管の系統に圧力センサーや圧力コントロ
ーラを設ける必要がなくなり、インナー管へ導入するソ
ースガスの量を制御するだけでインナー管内を大気圧に
維持することが出来る。そしてインナー管内は独立した
状態にあるのでアウター管内に多量のキャリアガスを導
入して排気管から排出してもインナー管内の圧力やガス
濃度に変化を与えることがなく、多量のキャリアガスを
流通させて水冷トラップへと排気することが可能になり
、アウター管内のＰ２Ｏ５成分を水冷トラップへ排気す
る効率を高め得る。Ｐ２０Ｓ成分は、熱処理中はインナ
ー管内に存在するが、インナー管及びそのドアはＰ２Ｏ
５成分が付着しにくい高温に保持されており、熱処理が
終了して該ドアが開かれたときに、多量にアウター管内
を流通するキャリアガスによりＰ２０Ｓ成分をほぼ完全
に排気管へ排出することが出来、インナー管のドアにＰ
２Ｏ５成分が殆んど付着せず、半導体基板をアウター管
の外部へと取出す時にインナー管のドアが大気に触れて
もそこに腐蝕性の強い酸が生成することがなく、アウタ
ー管のドア付近のスキャベンジャ一部分を腐蝕させる不
都合が解消される。

（実施例） 本発明の実施例を図面第２図に基づき説明すると、同図
に於て符合（１）は石英製の気密のアウター管、（２）
は該アウター管（１）内にその内壁と間隔を存して設け
た石英製のインナー管を示し、該アウター管（１）には
、その一端にＮ２ガス等のキャリアガスの導入口（３）
が設けられると共に他端にシリコン製の半導体基板（４
）の搬出入のためのドア（５）が設けられ、更にアウタ
ー管（１）の管壁に排気管（６）が接続される。また、
インナー管（２）の一端にはアウター管（１）の管壁を
抜けて外部へと導出されるソース導入口（Ｄが設けられ
、該ソース導入口（７）を介して例えばＰＯＣＪｇガス
と０２ガスの混合ガスを該インナー管（２）内に導入す
るようにした。（８）は該アウター管（１）の外周に設
けられた筒状のヒータ、くっ）は排気管（６）の途中に
設けられた水冷トラップで、該トラップ（９）は排気管
（６）の先端に設けた真空ポンプやブロワ−によりアウ
ター管（１）内のガスを吸引排気する際に水溶性のガス
成分を捕集する。（ＩＱはアウター管（１）のドア（５
）の外周を覆うスキャベンジャ一部を示す。

以上の構成は従来の半導体熱処理炉の構成とほぼ同様で
あるが、本発明に於ては該インナー管（２）のアウター
管（１）内への開口部にドア（＋１）を設けるようにし
たもので、図示の例ではアウター管（１）のドア（５）
を出没自在に挿通してインナー管（２）内へと延びるＳ
ｉＣ製のパドル（１２１を設け、該パドル■の途中にイ
ンナー管（２）の開口部を塞ぐドア０１を設けるように
した。

ドアａｖはパドル０に固定しておくことが好ましく、ア
ウター管（１）のドア（５）に例えばＳｉＣ製のカンチ
レバーによりアウター管（１）の開口部を密閉するよう
に構成される。

半導体基板（４）は、パドル■の先端に間隔を存して直
立させて載置され、アウター管（１）内にその開口部か
ら軸方向へパドル６ｂを挿入することとによりインナー
管（２）内に収容されるが、該半導体基板（４）が適正
位置に達する前にドア（５）を閉じ、アウター管（１）
内に導入口（３）から排気管（６）へとキャリアガスを
流すことによりアウター管（１）内及びインナー管（２
）内の空気を排除する。次いで半導体基板（４）をイン
ナー管（２）内の適正位置に到達させ、ドア（Ｉｖでイ
ンナー管（２）が塞がれるとヒータ（８）を作動させる
と共にソース導入口（７）からインナー管（２）内が大
気圧になるようにソースガスの導入を行なう。これによ
ってソースガスは分解され、ガス成分中のＰ成分を基板
（４）の表層に拡散浸透させる熱処理が行なわれ、この
間インナー管（２）内へキャリアガスが混入しないので
ソースガスの濃度及び圧力を精密に制御出来る。

所定の熱処理が終ると、インナー管（２）内へのソース
導入口（７）を閉じてソースガスの導入を止め、パドル
Ｇつをインナー管（２）から少し引き出してドアａ１を
開き、アウター管（１）内を流れるキャリアガスにより
ソースガス成分をアウター管（１）及びインナー管（２
）内から排気管（６）内へパージする。このあとキャリ
アガスを止め、アウター管（１）のドア（５）を開き、
パドル１１ツを外部へ取出し、基板（４）を交換する。

熱処理中はアウター管（１）のドア（５）にインナー管
（２）内で生成するＰ２Ｏ，が付着ことかなく、またイ
ンナー管（２）のドア（Ｉｔを開いたときにキャリアガ
スを充分流通させることにより排気管（６）へＰ２Ｏ５
成分を排除し、該ドア（Ｉｖに付着することを防止出来
、Ｐ２Ｏ５成分と大気とが接触して腐蝕性の強い酸が生
成することの不都合がない。

（発明の効果） 以上のように、本発明によるときは、アウター管内にＰ
ＯＣｌ３ガスが導入されるインナー管を設けた半導体熱
処理炉に於て、インナー管にドアを設けてその内部を独
立空間にするようにしたので、インナー管内のソースガ
スの濃度と圧力の制御をソースガスの導入の際に行なえ
、排気管に圧力センサーや圧力コントローラを特別に設
ける必要がなく、装置が簡略化されると共に保守も容易
になり、腐蝕性の強い酸が生成する不都合も解消出来る
等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図の従来例の裁断側面図、第２図は本発明の実施例
の裁断側面図である。 （１）・・・アウター管　　　（２）・・・インナー管
（３）・・・ガス導入口　　　（４）・・・半導体基板
（５）　（ＴＤ・・・ド　ア　　　　　（６）・・・排
気管（１）・・・ソース導入口　　（８）・・・ヒータ
０・・・パドル 特　　許　　出　　願　　人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石英製の気密のアウター管内に石英製のインナー管
   を設け、該アウター管に、その内部へキャリアガスを導
   入するガス導入口と半導体基板の搬出入のためのドア及
   び排気管を設けると共に該インナー管にその内部へＰＯ
   Ｃｌ＿３ガスを含むソースガスを導入するソース導入口
   を設け、該インナー管に収容した半導体基板及び導入さ
   れたソースガスを該アウター管の外周に設けたヒータに
   より加熱して該半導体基板にＰの拡散層を形成するよう
   にしたものに於て、該インナー管にその内部を独立空間
   に密閉するドアを設けたことを特徴とするＰＯＣｌ＿３
   を使用する半導体熱処理炉。 ２、該インナー管に設けたドア及びアウター管に設けた
   ドアを挿通するパドルを設け、該パドル上に半導体基板
   を載せるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の
   ＰＯＣｌ＿３を使用する半導体熱処理炉。