JPH03200326A - 半導体材料の熱処理法とこの方法を実行する装置 - 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］ この発明は、処理すべき半導体ディスク等を異なり交番
する組成と温度のプロセスガス混合物に曝す、半導体材
料の熱処理方法と、この方法を実行する装置であって、
一端が開放したプロセス円筒と、このプロセス円筒を取
り囲み、処理すべき半導体ディスクがホルダー上に配設
しである円筒状の加熱カセットと、プロセス円筒を取り
囲むリング空間に備えた液体洗浄器とを有する垂直に配
設されたプロセス空間を保有する装置に関する。

この様な方法を実行する装置は、一般に「拡散炉」なる
用語でも知られている。これ等の装置は実質上加熱カセ
ットを取り囲むプロセス円筒とコーティング装置、たい
てい所謂片持ちレバー系で構成されている。この様な拡
散炉は大抵水平炉にして使用している。即ち、プロセス
円筒が水平に設置され、処理すべき半導体ディスクを前
から装填する。プロセス円筒を垂直に配設し、下又は上
から半導体ディスクを装填する垂直炉も知られている。

これ等公知の垂直炉は、通常の構造様式の加熱カセット
によって取り囲まれ、垂直に配設されたプロセス円筒で
実質上構成されている。半導体ディスクは、プロセス円
筒中の懸垂されているか、あるいは立て掛けた棚に周囲
のプロセス条件で垂直に重ねであるが、水平に整列しで
ある。これ等の半導体ディスクはプロセス円筒中で種々
のプロセスガスで熱処理に曝される。これ等のプロセス
ガスは反応室を下から上に流れる。この反応室は上部又
は下部を開放した端部に組込ガス導入部と排出部付きの
緩く装着したロック部材によって周囲のクリーンルーム
の大気に対して封止されている。この場合、装置に相応
しい上記方法を実行する場合、ガス排除洗浄で処理され
る。

この様な装置及びその中で行われる方法の欠点は明白で
ある。特に、歩留りに悪影響を与える系に内在する技術
的な難点、なかんずくプロセス・パラメータ及び方法結
果の再現性を装填毎に不可能にする一定しないガス雰囲
気及び規則正しく発生する逆拡散がある。他の技術的な
難点は、反応室中で達成できない伝導平衡、反応室を外
界から真空気密に分離できないこと、及び熱上昇気流、
対流と層流によって特徴付けられる非常に欠陥のあるガ
スの流れの点にある。結局、この方式の公知方法と装置
は、不経済で、材料消耗をもたらし、非常に破損の恐れ
がある。

〔発明の課題〕

ここに、この発明は救済策を提供するものである。この
発明の課題は、上に説明した難点を確実に排除し、方法
と、この方法に適合し、ガス流を反応室内部で制御でき
る上記方法を実行する装置とを確立することにある。

〔課題を解決する方法〕

上記の課題は、この発明により、 処理すべき半導体ディスク等を異なり交番する組成と温
度のプロセスガス混合物に曝す、半導体材料の熱処理方
法に対して、 プロセスガスをプロセス室に導入する前に、プロセス温
度に加熱され、僅かに過圧された予熱室の予熱ゾーンを
通して下から上に流し、この予熱室から流れを逆転させ
て斜めにプロセス室に渦巻き運動にして導入し、処理す
べき半導体ディスクを垂直軸に対して斜めに配設し、流
入したプロセスガスによって常時変わる衝突角度で洗浄
し、その後プロセスガスを下に向けて再びプロセス室か
ら排出する方法によって解決されている。

また、処理すべき半導体ディスクを前記プロセス室の内
部にあるホルダー上に配設し、一端を開放したプロセス
円筒とこのプロセス円筒を円筒状に取り囲む加熱カセッ
トとを備えた垂直に配設された等温プロセス室、及び前
記プロセス円筒を取り囲むリング空間中に配設した液体
洗浄部を有する、上記の方法を実行する装置に対して、
複数のプロセス円筒１，２．３はこれ等の円筒の中間に
中空空間９．１０を有し、内部プロセス円筒１は反応室
８を取り巻き、その壁に多数の渦巻きノズル７を装着し
、プロセス円筒１に対して相対運動して出し入れできる
回転台１４を反応室８中に配設し、上記のプロセス円筒
１，２．３には多数の加熱装置が装備してあり、これ等
の加熱装置のうち加熱カセット４は反応室８を横と上で
取り囲み、加熱ブロック１７は反応室８の遮断部材１５
中に組み込んであり、プロセスガス予熱器１６は加熱ブ
ロック１７を外から囲み、回転台１４の駆動軸の中心を
貫通している装置によって解決されている。

〔発明の効果〕

この発明によって種々の利点を同時に達成される。プロ
セス円筒内部、つまり反応室でのプロセスガスの流れの
影響によって、歩留りが単に改善されるだけでな（、プ
ロセス条件及びそれ等の再現性が与えられる。特に、ガ
スの流はプロセス円筒の壁にある渦発生ノズル装置によ
って、従来のように処理すべき半導体ディスクの同じ場
所に常時指向されているのでなく、半導体ディスクの表
面上に配分されて、常時変わる角度で生じる。更に、半
導体ディスクを棚の上に斜めに設置することによって、
半導体ディスクの表面の特定部分に望ましくないガス濃
度が形成されないことを保証する。他の利点は、ガス流
の流れ方向を上から下に優先的に決めている点である。

つまり、ガスがプロセス空間から下に離れ、上方でない
かあるいはそれ以外の個所に集まる点にある。他の利点
は加熱カセットの領域からどんな汚染も防止するため不
活性洗浄ガスを導入している点にある。従って、分子的
ないしは原子的な汚染物質が反応室に到達しない。カバ
ー空間と中間室を洗浄ガスで効果的に冷却することが急
激な装填交換に寄与し、そのためこの方法を経済的に実
行できる。これに必要な装置は、上記方法の条件に合わ
せてあり、更に、内部及び外部反応円筒から成る長円筒
系、特にプロセス経過の間回転する処理すべき半導体デ
ィスク用の回転台、内部プロセス円筒の壁に装備したプ
ロセスガスをプロセス室に導入するための渦発生ノズル
を保有する。

更に、この系の設計には、少量ないしはただ一枚の半導
体ディスク、非常に大量もディスクも含めて、熱処理す
る方法（単一ディスク・プロセス又はカセット対カセッ
ト単一ディスク・プロセス）を実行するためにも特に適
する利点がある。

〔実施例〕

この発明を以下に図面に示した実施例に基づきより詳し
く説明する。

第１図に示す装置は、所謂拡散炉の主要部、即ち本来の
プロセス・ユニットを示す。このユニットは、それぞれ
主として石英で作製した内部プロセス円筒１と外部プロ
セス円筒２９例えばセラミックス製の外側円筒３、他の
加熱素子１７と１８を備えた加熱カセット４、反応室遮
断系１５及び回転金工４から実質上構成されている。

はぼベル型の加熱カセット４は、カバー６によって外部
を取り囲まれている。このカバー６の上端には洗浄ガス
の排出短管２４とカセット外側面冷却部５の冷却ガス排
出短管２５がある。

所謂プロセスガスの中間室である、中空空間９中には、
常時僅かに加圧された一定圧の流通プロセスガスがあり
、反応室８に吹き込む前にプロセスガスの混合を良好に
分布させる。プロセスガスは少なくとも一列の穴７を通
過して、内部等温反応室８に導入され、その中で回転台
１４、即ちディスク受け１２を備えたディスク・ホルダ
ー１３上にある半導体ディスクエ１が全ての側面からプ
ロセスガスによって洗浄される。それ故、穴の列７は、
内部反応円筒１の壁に好ましくはネジ状に種々の傾斜と
、一定していない穴の数を備えている。その場合、穴径
は約０．５　ｖｗかそれ以上で、穴の空間軸は中心円筒
軸に対してずれている。半導体ディスク１１は、ここで
はディスク受け１２の上に少し傾けた配置で重ねて装填
されている。

従って、処理期間中ディスクの表面は穴の列７からのガ
ス流に曝される。−回の装填は、この場合若干のダミー
を入れた、２５枚の半導体ディスク１１の典型的なロフ
ト数である。厳しくない製造の場合には、より多くの半
導体ディスクも同時に導入され、処理できる。

プロセスガス混合気体は導入短管２８を経由してプロセ
スガス中間室９に導入され、プロセスガス排出円筒３０
を経由して系から出る。

外部反応円筒２と加熱カセット４０間で担持されるセラ
ミックス円筒３は外部リング状洗浄室１０を装備してい
る。この室には、所謂「低速流モード」又は「高速流モ
ード」で洗浄ガスが流れる。

「低速流モード」の場合には、−分間に数リッタ＝の洗
浄ガスで、反応室が加熱カセット４の構成部分によって
汚染されることを防止し、「高速流モード」の場合には
、急激な冷却を行える。つまり、こうして全系は通常の
スタンバイ温度である７００″Ｃ〜８００°Ｃよりかな
り低い温度に急速に冷却される。従って、３００°Ｃ又
はそれ以下（室温まで）のスタンバイ温度が得られる。

即ち、所謂「急速加熱カセット」が実現する。加熱カセ
ット４の外側面とカバー６の間に他の冷却室５がある。

この室は加熱カセットを取り囲み、その下部に少なくと
も一個の外側面冷却ガス用の接面吹込短管１９を有する
。この冷却ガスは冷却室を通過した後、短管２５を経由
してこの冷却室から再び排出する。加熱カセットを覆う
物として使用されるカバー６は、クリーンルームに適合
するように形成されている。これには、特に特殊鋼が良
く適している。

反応円筒１の下には、プロセスガス予熱器１６がある。

この加熱器は幅広フランジを有する円筒状の二重壁のリ
ングに形成してあり、反応円筒１を担持している。この
リング中には、加熱素子１８が組み込んであり、一つ又
はそれ以上のプロセスガス導入・排出短管２８と３０が
ある。更に、系を急速冷却するため、洗浄ガスのガス導
入短管２７が装備しである。反応室遮断系１５の反応円
筒１の下部に配設サレテイル加熱素子１７は支持リング
２１によって保持されている。

プロセスガス予熱器１６には、円筒状の加熱素子１８が
あり、フランジとして形成したそのカラーには一個又は
それ以上のプロセスガス導入通路２８がある。円盤状の
加熱素子１７の下にあり、反応室遮断系１５による編状
の中空空間２０には、グラスウール、石綿等が充填しで
ある。支持円筒２１は耐熱性で、耐摩耗材料、例えばセ
ラミックス製の組み込み冷却物を有する支持円筒軸受シ
ェルの上に配設しである。この場合、空気冷却はセラミ
ックス又は金属あるいは合成樹脂製の軸受３５を冷却す
る。フランジ連結部に記号２６を付ける。

全系１〜２８は、共通の組立装置２９によって支持され
る。この装置には、水冷却通路３１と空気冷却通路３２
がフランジ接続されている。

ターンテーブル１４の同軸支持円筒３３には、内部に空
気冷却円筒３３ａが装備しである。この支持円筒３３は
軸受３４と３５の中に支承されている。不活性ガス洗浄
部は支持円筒３６内に装備してあり、多方弁を有する排
気装置を保有する。

ターンテーブル１４の駆動部３７は、フレーム４０に配
設しである。このフレームは、反応円筒ユニットに下か
ら導入できる系を担持し、レール系３８上の軸受３９中
で案内される。レール系３８は基礎枠４１に固定されて
いる。

記号１５を付けた、円筒状に形成された反応室の遮断系
には、複合機能がある。先ず、この遮断系は反応室８を
負荷側で、つまり下に対して真空気密にして遮断するた
めに使用される。この遮断系は熱伝導平衡を維持するた
めに必要で、図示の位置に支持リング２１で固定されて
いる制御可能な加熱素子１７を担持している。遮断系１
５は、主として半導体材料、例えば石英、多結晶シリコ
ン、ＳｉＣ又は他のセラミックス材料で構成されている
。これ等の材料は１　、３００°Ｃ以上にわたって安定
性を有する必要がある。

第１図では、ターンテーブル１４は反応室８の遮断系と
共に半導体ディスク１１を装填した後、下から固定反応
円筒１に導入されるが、第２図に示す実施例では、全反
応ユニットが、内部反応円筒１、カバー６付き加熱カセ
ット４及び洗浄ガスの導入・排出部２７からなり、外側
冷却部５は上に移動するが、ターンテーブルは固定され
たままである。これに対して、反応室１５の遮断系も枠
４０に保持してあり、レール系４４０基礎枠４１が横に
配設しである。二つのリング・フランジを有する保持板
４２は可動する反応ユニットを担持し、摺動軸受３９に
よってレール系４４の横木を移動する。上部及び下部リ
ング・フランジにはそれぞれ記号４３ａと４３ｂが付け
である。

制御可能な内部加熱シリンダ４５は、ターンテーブル１
４の下に配設しである。第２図のプロセスガスの予熱は
、加熱素子４５と４６、及び反応室８の遮断系１５中に
あるプロセスガス導入排出部２８と３０とから成る装備
によって保証される。

円筒遮断系の隔離板には、記号４７が付けである。

この隔離板は制御可能な加熱素子１７．４５と４６を担
持し、下から流入したプロセスガスを予備加熱し、下に
流出する廃ガスを全系中に凝結させないような状態に配
設されている。残りの中空空間の外側面の内側には石英
ウールを充填して、必要な熱遮断を保証している。最後
に、液体冷却部を有するリング状のバッキング４９も装
備されている。

他の実施例は第３図に示しである。この図は特にプロセ
スガス予熱器、第１図の引用記号１６又は第２図で引用
記号１７．４５と４６の他の構成を示している。

第３図のプロセスガス予熱器は、円筒状の加熱素子５０
と、場合によっては個別部分片で合成できるＵ字外形の
リング・フランジ５１と、加熱素子５２とで構成されて
いる。前記加熱素子５２はリングを形成する個々の棒状
加熱素子からでも、またＵ字外形のリング・フランジ５
１に巻き付けた加熱コイルか、あるいはＵ字外形のリン
グ・フランジ５１に合わせた摺動可能な個別加熱素子片
から形成されている。この様な配置の加熱素子５０と５
２は、交換を早く行うことができ、種々のプロセス・パ
ラメータに簡単に合わせることを可能にする。

第４図には、垂直な固定反応ユニットと下に移動可能な
ターンテーブル１４を有する拡散炉の側面が示しである
。

第１図に説明したように、固有の反応ユニットの外にあ
るクリーンルーム台５３の上には、ロボットが組み込ん
である。このロボットはターンテーブル１４を自動的に
装填・取外する。ターンテーブル１４は、図面の左上で
半導体ディスクを装填し、沈めた後、移動装置５６で左
に移動させて、左上に向けて反応円筒１内に入いる。送
風機には、フルターユニットを含めて引用記号５５ａと
５５ｂが付けてあり、クリーンルームの台５３の下のト
ンネルで上昇、降下及び横移動する間には、ディスクは
主としてクラス１〜５のクリーンな空気中を移動するよ
うに保証されている。

第５図には、固定ターンテーブル１４と上に移動する反
応ユニットを備えた第２図の拡散炉が示しである。装填
及び取外を行うため、反応ユニットが持ち上がるので、
ロボット５４が半導体ディスク１１をターンテーブル１
４に持ち込んだり取り外したりできる。

反応円筒１中のプロセスの推移（酸化、水素焼鈍、拡散
、付着）は以下のようである。

例に　酸化（第４図に基づき説明する）先ず、内部等温
反応室８を室温と３００°Ｃの間のスタート温度に設定
し、ターンテーブル１４に半導体ディスク１１を装填す
る。そして、ロボット１４はこれ等のディスクを図示し
いない貯蔵棚から取り出し、ディスク・ホルダー１３の
ディスク受け１２に置く。ディスク受け１２は、好まし
くは丸く形成してあり、１　、３００°Ｃ以上も安定で
ある。

斜めに置いたディスク１１が滑り落ちることはディスク
受けのストッパーによって防止されている。

先ず、ターンテーブル１４は下に、次いで左に移動し、
その後、第１図と第４図から理解できるように、再び上
向きに反応ユニットの反応空間８に導入される。第２図
と第５図の実施例の場合には、ターンテーブル１４は固
定しである。そのため、反応ユニットは反応室８と共に
持ち上がる。従って、装填過程をロボットによって行う
ことができる。装填が終了すると、反応ユニットは再び
沈む。

処理すべき半導体ディスク１１を内部反応室８に導入し
た後、先ずガス交換を行う。その場合、反応室８０大部
分が大気組成のガスを「ソフト・ポンプダウン」過程に
よってプロセスガス予熱器１６で既に昇温したプロセス
ガス混合物に交換する。即ち、−回又はそれ以上の回数
の排気と所望のプロセスガス混合物で再充填して行われ
る。ガス交換は、プロセスガス導入短管２８とプロセス
ガス排出短管３０によって行われる。内部反応室８の圧
力は、プロセスに応じて必要な値に調節される。

プロセスガス混合物としては、例えばＯ，／　ＨＣｌ９
７／３容量％が非常に良好に適している。このプロセス
ガスは、僅かに一定の過圧にされたプロセスガス中間室
９を通過し、内部反応円筒１の壁を経由して内部反応室
８中に流入する。そこで、プロセスガスは、常時下向き
に流れ、ターンテーブル１４と一緒に回転するガス流中
に斜めに置いた半導体ディスク１１の表面に当たる。加
熱カセット４と加熱素子１７を高温に調節すると、反応
円筒８の温度が８００°Ｃに上昇する。この所謂「ラン
ピングアップ」期間中に、半導体ディスク１１の表面と
表面近傍の格子位置のデコンタミネーションが、特に塩
素の作用によって行われる。８００°Ｃである保持期間
の後、別な「ランプアップ」が約９００″Ｃ〜１１００
°Ｃの本来のプロセス温度まで行われる。ここで、塩素
ガスの導入を中断し、酸化の期間を開始させる。この酸
化期間は、部分的に連続していてもよい三つ又は四つの
変形モードで進行する。

１、乾燥した酸素の導入、又は ２、湿った酸素、酸素と水素１　：　　１．７の導入、
３、不活性ガス（例えば、Ａｒ）で薄めた乾燥酸素の導
入、 ４、不活性ガス（例えば、Ａｒ）を含む又は含まないが
、負圧で乾燥した又は乾燥していない酸素の導入、即ち
変形種１〜３であるが他の独立可変プロセス・パラメー
タとじて低くした動作圧力にしである。

第４図の実施態様は、最高の再現性と最小の製造許容限
界を有する約２〜１０　ｎμ（２０−１００人）の最小
ゲート酸化層を作製するのに特に適している。

酸化が終了すると、プロセスガスは他の［ソフト・ポン
プダウン」過程によってＮを繰り返す。

次いで、直線的な「ランピングダウン」が約８００°Ｃ
まで行われ、この温度で種々の長さの保持が行われるる
。今度は、洗浄ガス導入短管２７と洗浄ガス排出短管２
４を介してＮ２を利用して「低流量モード」から「高流
量モード」に切り換え、全系を約３００°Ｃ又はプロセ
スに応じて室温まで急速に冷却する。

この温度に到達した後、処理された半導体ディスク１１
はターンテーブルで再び取り出されるか、あるいは反応
ユニットを持ち上げ、ロボット５４によって新しい装填
に交換される。こうして、この過程は最初から始まる。

反応室８は真空気密封止されているので、公知の垂直装
置で従来実行不可能な他の方法の実施態様も酸化時に行
る。即ち、例えば上記の装置で低圧酸化も、あるいは不
活性ガス（例えば、Ｎ、、Ａｒ。

Ｈｅ、Ｋｒ、Ｘｅ等）で残留ガス雰囲気を同時に薄める
低圧酸化も実行できる。両方の実施態様では、極端な条
件下で酸化物の増大を確実に制御することができる。即
ち、極端に薄い酸化層（２０−１００人）の場合、長時
間一定である僅かな成長速度自体も、本来の表面が提供
されるとき、得られる。

「早い流れ」及び「遅い流れ」−のモードで駆動される
外部洗浄空間１０を設けることによって、加熱カセット
４が反応室８を汚染できないことを保証する。この場合
、−分当たり数リッター（「遅い流れ」のモード）の洗
浄ガスで洗浄することで充分である。これに反して、「
早い流れ」のモードを用いる場合、つまり大量の洗浄ガ
スを流す場合、加熱カセット４、従って全系を最短時間
内で急激に冷ますことができる。今まで低減させること
のできなっかた、あるいは従来保持てきなかった７００
〜８００°Ｃのスタンバイ温度が、非常に急激に時間的
に直線的に又は指数関数的に約３００°Ｃ１それ以下な
いしは室温まで下がる（所謂「急速加熱カセット」）。

ターンテーブル１４は、プロセス過程の全期間にわたっ
て、場合によっては可変する角速度で放射状のガス流の
中で半導体ディスク１１と一緒にゆっくりと回転する。

前記ガス流は半導体ディスクの間に分配され、それ等の
ディスクの表面を洗浄する。こうして、最も均一で、再
現性のあるプロセス結果が得られる。ターンテーブル１
４は、主として多結晶シリコン、セラミックスあるいは
他の半導体に適した材料、例えばＳｉＣ等のような材料
で構成され、１３００°Ｃ以上にわたって安定であり、
円盤に形成しである。この円盤は、同じ材料製であり、
下に突き出た同軸状の支持バイブ３３を、内部冷却部３
３ａと外部冷却部２２を備えた二重軸受３４．３５と共
に保有する。

例　２：　焼鈍 先ず、例１で説明したような、ターンテーブル１４の装
填を行う。

半導体ディスクを焼鈍するには、完全に閉じていて、垂
直に配設しである炉システムであり、確実に決まるガス
の導入とガスの排出の開口を有し、その中で行う方法の
開始と終了が室温で可能である装置中で、しかも１００
％純粋な水素中で冷却・加熱・冷却サイクルを行う。上
記のことが可能になる理由は、この発明による装置の利
点が確実なガス交換（先ず、特定されていない清浄空気
をＮ２ガスで交換し、次いで窒素を純粋なＨ２１００％
に交換する）を行うプロセス誘導を室温で行い、所望の
温度（主として、４２０°Ｃ〜４９０°Ｃ又はそれ以上
も）までの温度への急速な上昇、この温度でのプロセス
に応じた保持、次いで１００％Ｈ２の雰囲気で室温まで
特定した冷却、そして、更に閉じた系で何時でも、上記
１００％Ｈ２をＮ２に置換し、洗浄ガスで設定した洗浄
時間の後、例１の場合のように、取り外すため、このガ
スをクリ−ルームの大気に置換するからである。

例　３：　拡散、添加物質の注入 この発明による装置の他の利点は、最初に「ソフト・ポ
ンプダウン」過程に関連して、作製期間中の任意の特定
時点で添加物の注入を明確に定めた中断を即座に行える
ことにある。つまり、添加物質を反応室８に供給するこ
とを即座に終え、これ等の添加物の混合物を反応室８か
ら瞬時に排出させる点にある。従って、最低侵入深さＸ
、と大きな膜抵抗Ｒ３Ω１０、即ち最低表面濃度を有す
る非常に少量の添加が実現できる。

何れにしても、この発明に基づき構成された装置によっ
て、非常に改善されたプロセス品質と再現性が得られる
。これには、注入円筒として形成されている内部プロセ
ス円筒１の構成も寄与している。何故なら、この処置に
よって全系が最初から所謂「イン・ケージ」　（かごの
中での）プロセス作業に合わしであるからである。即ち
、酸化、焼鈍、拡散／注入、打込、付着等の全ての過程
対して、所謂「ケージ・ボート」を省略できるからであ
る。この中では、ディスク・ホルダーが端部隔離板と円
筒表面の列にした多数の穴（プロセスガス導入用）とを
有する閉じた円筒中で処理されるか、設置される。この
「ケージ・ボート」技術に関連する製造を行う際の欠点
、つまり半導体ディスクを六列の穴に対して確実に位置
決めし、系に必須の不均一なガス流は、この発明で提唱
する装置の場合排除される。半導体ディスク１１と六列
７は互いに傾けて配設しである。その場合、半導体ディ
スクは、六列に対して、従って注入ガス流に対して回転
運動し、ターンテーブル１４上にある。

この方法によって、半導体技術での狭いプロセス許容範
囲と最適な再現性が実現でき、このことによって、どん
な方式のＣＶＤプロセスの場合でも、有利に導入できる
。何故なら、この製造方法が異常に強い度合いで反応室
８中での流れの状況、ターンテーブル１４の可変できる
回転速度、及び「ケージ・ボード」の置換として反応円
筒１に依存しているからである。当然、反応円筒１対半
導体ディスク１１の最小直径比（Ｑ、、、１≦１．３．
主として１．２６〜１．２、及び半導体ディスク１１の
直径に応じて更に小さ（なる）もこの発明で提唱する垂
直で処理する装置の利点に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図、この発明による装置の縦断面図。 第２図、第１図に対する変形種による装置の縦断面図。 第３図、他の変形種による装置の縦断面図。 第４図、拡散炉全体の横断面図。 第５図、拡散炉の変形種の横断面図。 図中引用記号： １・・・内部プロセス円筒、 ２・・・外部プロセス円筒、 ３・・・外側円筒、 ４・・・加熱カセット、 ５・・・加熱カセットカバー冷却部、 ６・・・棚、 ７・・・穴の列、 ８・・・反応室、 ９・・・中空室、所謂プロセスガス中間室、１０・・・
外部リング状洗浄空間、 １１・・・半導体ディスク、 １２・・・ディスク受け、 １３・・・ディスク・ホルダー １４・・・回転台、ターンテーブル、 １５・・・反応室遮断系、 １６・・・プロセスガス予熱器、 １７．１８．４６，５０．５２・・・加熱素子、１９・
・・吹き込み短管、 ２０・・・中空室、 ２１・・・支持円筒、 ２２・・・導入短管と排出短管を有する冷却室、２３・
・・冷却部を有する支持円筒軸受シェル、２４・・・洗
浄ガス排出短管、 ２５・・・冷却ガス排出短管、 ２６・・・フランジ連結部、 ２７・・・洗浄ガス導入短管、 ２８・・・プロセスガス導入短管、 ２９・・・組立装置、 ３０・・・プロセスガス排出短管、 ３１・・・水冷却通路、 ３２・・・冷却空気通路、 ３３・・・支持円筒、 ３３ａ・・・空気冷却部、 ３４．３５．３９・・・軸受、 ３６・・・保護円筒、 ３７・・・駆動部、 ３Ｂ・・・横移動系、 ４０・・・枠、 ４１・・・基礎枠、 ４２・・・保持板、 ４３ａ、４３ｂ・・・リング・フランジ、４４・・・レ
ール系、 ４５・・・加熱シリンダ、 ４７・・・隔離板、 ４８・・・ガバー ４９・・・バッキング、 ５１・・・Ｕ字型リング・フランジ、 ５３・・・クリーンルーム台、 ５４・　・　・ロボット、 ５５ａ、５５ｂ　・・−送風機、 ５６・・・横移動装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、処理すべき半導体ディスク等を異なり交番する組成
   と温度のプロセスガス混合物に曝す、半導体材料の熱処
   理方法において、プロセスガスをプロセス室に導入する
   前に、プロセス温度に加熱され、僅かに過圧された予熱
   室の予熱ゾーンを通して下から上に流し、この予熱室か
   ら流れを逆転させて斜めにプロセス室に渦巻き運動にし
   て導入し、処理すべき半導体ディスクを垂直軸に対して
   斜めに配設し、流入したプロセスガスによって常時変わ
   る衝突角度で洗浄し、その後プロセスガスを下に向けて
   再びプロセス室から排出することを特徴とする方法。 ２、斜めに形成したノズルによってプロセスガスに渦巻
   き運動にして移動させ、ターンテーブル上で回転し、こ
   のターンテーブルに斜めに配設した半導体ディスクの中
   間室を経由してこのプロセスガスを下に流すことを特徴
   とする請求項１記載の方法。 ３、少なくとも全製造工程期間中、少量の不活性洗浄ガ
   スを、プロセスガスとは別な、このプロセスガスを取り
   囲む外部流れにして、熱源の内部で任意の方向に流すこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の方法。 ４、プロセス室を冷却する期間中には、不活性洗浄ガス
   の量を急激に高めることを特徴とする請求項１〜３の何
   れか１項に記載の方法。 ５、冷却期間中には、大量の不活性ガスの他の流れをハ
   ウジング外側面と熱源の間に流すことを特徴とする請求
   項１〜４の何れか１項に記載の方法。 ６、内圧を低くする場合でも、高くする場合でも、反応
   室を大気圧に対して真空封止して遮断する方法を継続さ
   せることを特徴とする請求項１記載の方法。 ７、室温までのより低いプロセス開始温度と終了温度に
   調節するため、大量の洗浄ガスを使用することを特徴と
   する請求項１及び以下の諸請求項の何れか１項に記載の
   方法。 ８、装置の内部で最高凝縮点以下に冷却させることを回
   避するため、プロセスガスが二回プロセスガス予熱器を
   通過する、つまり先ず内部プロセス円筒と外部プロセス
   円筒の間の中空空間に上向き移動で導入する時、及び工
   程が終了した後プロセス室から廃ガスとして下向き移動
   にして排出させる時、通過することを特徴とする請求項
   １及び以下の諸請求項の何れか１項に記載の方法。 ９、処理すべき半導体ディスクを前記プロセス室の内部
   にあるホルダー上に配設し、一端を開放したプロセス円
   筒とこのプロセス円筒を円筒状に取り囲む加熱カセット
   とを備えた垂直に配設された等温プロセス室、及び前記
   プロセス円筒を取り囲むリング空間中に配設した液体洗
   浄部を有する、請求項１〜８の何れか１項の方法を実行
   する装置において、多数のプロセス円筒（１、２、３）
   はこれ等の円筒の中間に中空空間（９、１０）を有し、
   内部プロセス円筒（１）は反応室（８）を取り巻き、そ
   の壁に多数の渦巻きノズル（７）を装着し、プロセス円
   筒（１）に対して相対運動して出し入れできる回転台（
   １４）を反応室（８）中に配設し、上記のプロセス円筒
   （１、２、３）には多数の加熱装置が装備してあり、こ
   れ等の加熱装置のうち加熱カセット（４）は反応室（８
   ）を横と上で取り囲み、加熱ブロック（１７）は反応室
   （８）の遮断部材（１５）中に組み込んであり、プロセ
   スガス予熱器（１６）は加熱ブロック（１７）を外から
   囲み、回転台（１４）の駆動軸の中心を貫通しているこ
   とを特徴とする装置。 １０、プロセスガス予熱器（１６）が装備してあること
   を特徴とする請求項８記載の装置。 １１、「イン・ケージ」による製法を行うため、内部プ
   ロセス円筒（８）にプロセスガスの導入開口として一つ
   又はそれ以上列の穴（７）を装備してあることを特徴と
   する請求項８又は９記載の装置。 １２、ターンテーブル（１４）は固定配設してあるが、
   反応ユニットは上に移動可能であることを特徴とする請
   求項８〜１０の何れか１項に記載の装置。 １３、反応ユニットは固定配設してあるが、ターンテー
   ブル（１４）はクリーンルームで装填・取外を行うため
   、レール（５６）上で下と横にロボット（５４）を備え
   た台（５３）に移動することを特徴とする請求項８〜１
   ０の何れか１項に記載の装置。