JPH0221616A - 半導体デバイスの熱処理装置 - 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、酸化、拡散、アニール及びデポジション等の
熱処理を行なうための半導体デバイスの熱処理装置に関
する。

［従来の技術］ 従来の半導体デバイスの熱処理装置の構成を第９図及び
第１０図に基づいて説明する。まず、第９図に示す装置
の構造を述べると、１は石英管などから成る主反応管で
あり、内部の主反応室につ工−ハ等の試料（図示せず）
を収容するようになっている。２は主反応管１を包囲す
る電気〜炉などの加熱炉である。主反応管１の一端には
水素ガス等の反応ガスを供給するための供給管３が接続
され、細端は排気管４が設けられたＭ５によって封止さ
れている。そして、主反応管１の主反応室内で発生した
排気ガスを排気管４の出口に設けられた種火６によって
燃焼させ大気中に放出させる。

第１０図の製造装置は、第９図における排気ガス処理の
ための構成が異なっており、主反応管１の終端部に排気
ガス処理装置（図示せず）へ延びる配管７が接続され、
排気ガスは、配管７の途中に接続された別個の配管８を
介して供給される窒素ガス等の不活性の希釈用ガスとと
もに排気ガス処理装置へ送られるようになっている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、このような熱処理方法にあっては、次の
ような問題点がある。

第９図に示す装置による場合、反応性物質あるいは反応
生成物等が排気ガス中に含まれているときは作業者にと
って極めて危険となる。例えば、気相成長（ＶＤ）や、
主反応管１の内部を洗浄するためのＨＣｆＪＣｆ−ニン
グ等を行なう場合にあっては同図に示す熱処理装置を適
用することは極めて危険である。

第１０図の場合には、密閉された排気ガス処理装置内で
排気ガスを処理するので、第９図に示す処理のような危
険性は除去されるが、配管での暴爆を防止するために排
気ガスを大ωの不活性ガスで希釈する必要があるため処
理コストが極めて高くなり、又、配管７．８と主反応管
１との継ぎ部の密閉処理等が極めて煩雑となる等の問題
があった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような問題点に鑑みて成されたものであり
、加熱炉と該加熱内に収容される主反応管を備え、該主
反応管内の反応ガス雰囲気中に置かれた試料を加熱処理
する半導体デバイスの熱処理装置において、前記主反応
管内で発生するｉ勇気ガスを排気径路の途中で酸素ガス
と混合・燃焼さＵる密閉された排気ガス処］！Ｉ！室を
備えたことを特徴とする。これにより、排気ガス中の未
燃物を完全燃焼さＵることができるので、防爆対策とし
ての不活性ガスによる希釈が不要となり、又、構造が簡
素で済むので取扱いが容易であり、メインテナンス効率
の向上を図ることができる等の効果を４ｇることができ
る。

［実　施　例］ 以下、本発明の実ｍ例を図面と共に説明する。

尚、第９，１０図と同−又は相当する部分には同一符号
を附けている。

まず、第１図に基づいて第１の実施例による熱処理装置
の構造を述べると、１は主反応管、２は電気炉であり、
主反応管１の終端部は排気ガス処理炉９を介して排気ガ
ス処理装置に接続している。

排気ガス処理炉９は、電気炉１０とその中央に配置され
る石英管等よげ成る反応管１１を備え、反応管１１の内
部は主反応管１より流入する排気ガスの流入方向に対し
て略直交する複数のバッフル板１２が設けられ、更に排
気ガスの流入口１３の近傍に向けて酸素ガスを供給する
配管１４が接続された排気ガス処Ｉ’ｌ＋　１となって
いる。そして、バッフル板１２の後方に設けられた排気
管１５を介して排気ガス処理装置へ接続されている。

次に、かかる装置の作動を述べると、供給管３より水素
ガス等の還元性ガスが供給され、試料が挿入されている
主反応管１内の主反応室に発生した排気ガスは排気ガス
処理炉９へ送られる。この排気ガスは流入口１３の近傍
で配管１４よりの酸素ガスと混合し、電気炉１０の加熱
によって燃焼される。

この燃焼は、密閉された反応管１１の内部で行なわれる
ので、排気ガス中に反応性物質が含まれていても安全に
作業することができる。尚、主反応管１に供給される水
素ガスのＭと配管１４を介して供給される酸素ガスの伍
の比率Ｈ２１０２（モル比率）を２以下とすることが好
ましい。更に、ＣＶＤ等の処理で堆積性の反応物が排気
ガス中に含まれる場合、上記の燃焼が行なわれた後の排
気ガスが更にバッフル板１２によって攪拌されるので、
未反応物質の反応が促進され、排気管１５に達するまで
にかなりの債の堆積物をバッフル板１１によって取り除
くことができ、排ガス処理装置の負担を軽減することが
できる。

この処理方法ににれば、従来のように、主反応管１で発
生した排気ガスを大苗の不活性ガスで希釈して排気ガス
処理装置へ送る必要がなくなるため、処理コストを低減
できる。又、主反応管１と反応管１１は夫々別個の電気
炉２，１０ぐ加熱するので、例えば主反応管１よりも反
応管１１の温度を高温にして排気ガスを処理する等の様
に、夫々独立の熱処理を行なうことができ、排気ガス処
■！炉９において未反応ガスを効率良く反応させること
ができる。更に、排気ガス処理炉９の構造は簡素であり
、主反応管１から容易に取り外すことができるため、バ
ッフル板１２ｙに堆積した堆積物を簡単に洗浄すること
ができ、メインテナンスの効率が極めて高い。

次に、第２の実施例を第２図に基づいて説明Ｊる。これ
は、主反応管１内に排気ガス処理部分を一体に構成した
ものである。即ち、主反応管１の中央部に断面が口字状
の筒状の逆流防止用バッフル１６が設けられ、試料を収
容するための前室（主反応室）１１と排気ガスを処理す
るための後室（排気ガス処理室）１８が構成されている
。そして、逆流防止用バッフル１Ｇは、その底壁が主反
応室１７側に、四部が排気ガス処理室１８側に向けられ
、その外（ｉＩＱ壁と主反応管１の内側壁の間に周方向
に広がる極めて狭い隙間１９が形成されるＪ：うに配置
されている。この隙間１９により、主反応室１７で発生
した排気ガスは加速されて排気ガス処理室１８へ流れ込
み、逆流が防止される。

更に、排気ガス処理室１８内には逆流防止用バッフル１
Ｇに対向するように複数のバッフル板２０が設けられる
と共に、逆流防止用バッフル１６とバッフル板２０の間
で隙間１９の出口側の近傍に酸素ガスを供給するための
配管２１が設けられている。排気ガス処理室１８の開口
端は排気ガス処理装置へ延びる排気管４が接続された蓋
５によって封止されている。この装置は、蓋５を外して
主反応室１７にウェーハ等の試料を挿入した後、逆流防
止用バッフル１６及びバッフル板２０を図示するように
挿入し、最後に蓋５で封止することにより熱処理を行な
うことができるようになっている。尚、逆流防止用バッ
フル１Ｇとバッフル材２０を図示の間隔で一体に形成し
、装着及び取外しを容易にしても良い。

次にかかる装置の作動を述べると、供給管３より供給さ
れる水素ガス等の反応ガスと電気炉２による加熱でもっ
て主反応室１７内の試料が熱処理され、発生した排気ガ
スは隙間１９で加速されると共に配管２１より供給され
る酸素ガスと混合させる。

この温合ガスは電気炉２の加熱により燃焼され、更にバ
ッフル板２０によって更に撹拌されるので、未反応物質
の反応を促進することができる。

この実施例は、第１の実施例に比して構成が簡素となり
、又、排気ガス処理装置に対する負担の軽減を図ること
ができる等の効果がある。更に、バッフル板２０を設け
たことにより排気ガスの逆流防止の完全を帰すことがで
き、更に排気ガスから堆積物を効率良く取り除くことが
できる等の効果がある。

第３図は第３の実施例を示し、第２の実施例における主
反応管１の構造に変更を加えたものである。即ち、第２
図の主反応管１の先端側にフランジを右する開口部を形
成し、該フランジに密着すると共に着脱可能な蓋２２に
接続された供給管３を介して反応ガスを主反応室１７へ
供給するようになっている。更に排気ガス処理室１８に
は逆流防止用バッフル１６の凹部近傍に酸素ガスを供給
する配管２３が設けられ、後室１８の一端に固着されて
いるｌｉ気？２４が排気ガス処理装置に接続している。

かかる構造の装置にあっては、蓋２２を着脱するだけで
排気ガス処理を行なう排気ガス処Ｉ！１！室１８側の構
成部材を移動することなく試料の挿入及び取出しを行な
うことができ、又堆積物の５１を目やすに洗浄すれば良
いので、使い易い等の効果がある。

第４図は第４の実施例を示し、第２図並びに第３図に示
した実施例に改良を加えたものである。

即ち、上記第２．第３の実施例では、堆積物がバッフル
板２０に付着するだけでなく、主反応管１の内壁にも付
着するので、第２図の場合は試料の出し入れの際に汚染
されたり第３図の場合には逆流防止用バッフル１Ｇやバ
ッフル板２０の取外しが煩雑となったりする。これらの
問題点を除去するために、主反応管１の排気ガス処理室
１８側に主反応管１の内径より若干小径の円筒状の内管
２４が装着され、主反応管１の内側壁と内情２４の外側
壁との間に出来る隙間２５に酸素ガスが供給されるよう
になっている。挿入、内管２２の一側には、周方向に沿
って複数の貫通孔２６が形成され、前室１７で発生した
排気ガスと酸素ガスが貫通孔２６を通過する際に混合ガ
スとなって主反応室１８内に流れ込むようになっている
。そして内管２４の内部に設けられたバッフル板２０に
よって更に混合ガスは攪拌され未反応ガスの反応の促進
が図られ、堆積物等が除かれた排気ガスは排気管４を介
して排気ガス処理へ排出される。ここで、堆積物は内管
２４の内部に付着するので、内管２４を洗浄するだめの
取り外し作業が極めて容易となると共に、主反応室１７
に収容される試料を汚染することが無い。また、試料を
取り出した後に、塩化水素ガス等で堆積物をエツチング
する場合、主反応室１７の堆積物の除去が可能となり、
更にこの場合には内管２４のみを取り出して洗浮するだ
けで演むので主反応管１の洗浄回数を大幅に減らすこと
ができる。

第５図は第５の実施例を示し、第４図に示す第４の実施
例を改良したものであり、主反応管１の先端部にフラン
ジ部を有する開口端を形成し、このフランジ部に密着す
ると共に着脱可能な蓋２７を介して主反応室１７に試料
を出入れすることができるようになっている。そして蓋
２７の一端に反応ガスを供給するための供給管３が接続
されている。

更に、内情２４が配置される側の主反応管１の一端にも
同様のフランジ部を有する開口端が形成され、排気管４
が接続される？！Ｘ２８を該フランジ部に着脱可能に取
付けるようになっている。かかる構造によると、試料の
出入れと内管２４の出入れを別個の間口端より行なうこ
とができるので、作業性の向ヒ、メインテナンスの向上
等の効果が得られる。

第６図は第６の実施例を示し、第４図と第５図に示す扶
気ガス処理室１８内の構成を変えたものである。即ち、
内管２４のＬ！１通孔２６よりも若干底壁側に入った位
置に酸素ガスを供給するための配管２９を蓋５の一端を
口過して配置し、先の配管２１を介して窒素ガスなどの
不活性ガスを供給するようになっている。かかる構成と
することにより、主反応室１７で発生した排気ガスは、
配管２９より供給される酸素ガスと共に燃焼され、内管
２４内の底壁側に堆積物が付着する。このため貫通孔２
Ｇに堆積物が付着するのを低減し又、内情２４の外壁に
付着しなくなり、メインテナンスを簡素にすることがで
きる。尚、後室１８内にバッフル板を設けても良い。

第７図は第７の実施例を示し、第６図の装置における試
料の出入れ及び内管２４の出入れを容易どする構造にし
たものである。叩１５、主反応管１の先端部にフランジ
部を有する間口端を形成し、このフランジ部に密着する
と共に着脱可能な蓋３０を介して主反応室１７に試料を
出入れすることがでさるようになっている。又、蓋３０
の一端に反応ガスを供給するための供給管３が接続され
ている。−方、主反応管１の後端部にもフランジ部を右
する間口端を形成し、このフランジ部に密着すると共に
着脱可能な飽３１が設けられている。そして、蓋３１の
一端に排気管４が接続され、排気ガス処理室１８内に酸
素ガスを供給するための配管２９が蓋３１を口過して排
気ガス処理室１８内へ挿入されている。

かかる構成とすることにより、主反応室１７への試料の
出入は蓋３０を介して行ない、内管２４の着脱は蓋３１
を介して行なうことができ、作業かしや１゛りなると共
に、メインテナンスを簡素化することができる。

第８図は第８の実施例を示し、主反応管３２の外側を更
に密封する外管３２を備えている。即ち、主反応管１の
後端部に複数の貫通孔３３が形成され、主反応管１内に
発生した排気ガスは貫通孔３３を介して外管３２へ流出
するようになっている。又、貫通孔３３の近傍の外管３
２の一端には酸素ガスを供給するための配管３４が接続
され、外管３２の他の一端に排気ガス処理装置へ延びる
配管４が接続されている。更に、配管３４及び貫通孔３
３が設けられた位置と、配管４との間にバッフル板３５
が設けられている。かかる構成とすると、排気ガスは貫
通孔３３を通り、配管３４を介して供給される酸素ガス
と混合され、更にバッフル板３５により攪拌され、十分
に燃焼された状態で排ガス処理装置へ排出される。

即ち、主反応管１と外管そして、外管３２が主反応管１
と電気炉２の炉壁の間に介在するので炉壁よりのアルミ
ナや炭化シリコン（Ｓｉ　Ｃ）等の物質による試料の汚
染を防止することができる。よって、試料を高温で熱処
理したり、熱酸化あるいは熱拡散する場合に要求される
清ｉ手効果を向上させることができる。

尚、以上説明した実施例のうちの第４ないし第７の実施
例において、洗浮を行なう場合には、酸素ガスを供給す
る配管にＮ２．Δｒ、１−１ｅなどの不活性ガス又は非
酸化性ガス（水素ガスなど）を供給することにより、付
着した堆積物を容易に除去することが出来、メインテナ
ンスの向上を図ることができる。ただし、この場合には
水素処理を上記第１の実施例その他の方法で行なう必要
があるが、堆積物を非酸化状態で取り出す場合に効果的
である。

更に、上記第２ないし第７の実施例において、電気炉が
試料を加熱する温度と、排気ガス処理を行なう領域を加
熱する温度とを独立に変えることができる構成となって
いる場合には、排ガス処理の領域を低温にして堆積物を
増加させたり、高温にして未反応ガス分を減少させる等
の制御を行なうと、より優れた効果を得ることができる
。

また、通常の熱処理装置で用いられる公知の描・造、た
とえば外気の巻き込み防止用のバージガス口、熱雷対の
挿入口、エレファントチューブ等をこれらの実施例に付
は加えることは容易に行なうことができる。更に、これ
らの実施例では横型炉について説明したが、縦型もしく
は傾斜した構造の炉にも適用できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、主反応管内に発
生した排気ガスを、密封された排気ガス処１！［！室内
で酸素ガスと共に燃焼させ、この燃焼模の排気ガスを排
気ガス処理装置等へ排出させるようにしたので、未燃物
が除去された状態で排気ガスが排出される結果爆発等の
危険性がなくなり、排気ガスを不活性ガスで希釈して排
気ガス処理装置へ送る必要がなくなる。又、堆積性のあ
る反応生成物を含む排気ガスが発生しても該排気ガス処
理室内における燃焼により堆積物が取り残されるので、
排気ガス処理装置への負担が軽減され、又、Ｈ２処理を
容易に行なうことができる。更に、装置が簡単に構成す
ることができ、従来から在る熱処理装置に容易に適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明による半導体デバイスの熱
処理装置の実施例の構造を示す概略断面図、第９図と第
１０図は熱処理装置の従来例の構造を示す概略断面図で
ある。 １・・・主反応管 ２・・・電気炉 ３・・・供給管 ４・・・排気管 ５・・・蓋 ６・・・種　火 ７・・・配　管 ８・・・配　管 ９・・・排気ガス処理炉 １０・・・電気炉 １１・・・反応管 １２・・・バッフル板 １３・・・流入口 １４・・・配　管 １５・・・排気管 １６・・・逆流防止用バッフル １７・・・主反応室 １８・・・排気ガス処理室 １９・・・隙　問 ２０・・・バッフル板 ２１・・・配　管 ２２・・・蓋 ２３・・・配　管 ２４・・・内　管 ２５・・・隙　間 ２６・・・口過孔 ２７・・・蓋 ２８・・・蓋 ２９・・・配　管 ３０・・・蓋 ３１・・・蓋 ３２・・・外　管 ３３・・・貫通孔 ３４・・・配　管 ３５・・・バッフル板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加熱炉と、該加熱炉内に収容される主反応管を備え、該
   主反応管内の反応ガス雰囲気中に置かれた試料を加熱処
   理する半導体デバイスの熱処理装置において、 前記主反応管内で発生する排気ガスを排気径路の途中で
   酸素ガスと混合・燃焼させる密閉された排気ガス処理室
   を備えたことを特徴とする半導体デバイスの熱処理装置
   。