JPH0410531A - 縦型拡散炉 - 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 この発明は、半導体の熱処理工程に用いる縦型拡散炉に
関するものである。

従来の技術 従来、半導体の熱処理工程、例えば酸化、拡散、アニー
ル等の熱処理工程用に縦型拡散炉が開発されていた。縦
型拡散炉の特徴としては、温度分布が横型炉に比べて均
一なこと、ガスの流れが横型炉よりも良好でウェハ中の
膜厚分布精度が向上すること、Ｓ１ウエハが大口径化す
るに連れて横型炉での処理か困難であること等を挙げる
ことかできる。

縦型拡散炉に使用されるライナーチューブとしては、当
初は石英ガラス製のものか主流であったが、石英ガラス
はヒータの輻射熱をそのまま通過させることから、均熱
管としてのＳｉＣチューブの有効性が見回されつつある
。また、ＳｉＣチューブは高温状態のヒータから排出さ
れる金属蒸気（Ｎａ、Ｆｅ、Ｃｕ、ＡＪ等）が炉芯管を
通過して処理空間を汚染することを防止する効果も持つ
。

しかし、単に均熱管としてＳｉＣチューブを用いただけ
ては微量の金属蒸気の侵入は防ぎきれず改善が望まれて
いた。

そこで、本出願人は、従来技術の問題点に鑑みて、特願
平１−１６５２５９号明細書において、均熱管と炉芯管
の間に金属の侵入を防止するためのガスを導入でき、し
かもその導入空間内を気密に保つことができる縦型拡散
炉を提案した。

発明が解決しようとする問題点 しかし、特願平１−１６５２５９号の拡散炉においては
、炉内に設ける処理ガス導入管が石英ガラスで作られて
いたため、微量の金属蒸気の侵入を防ぎきれないという
欠点があった。

発明の目的 本発明は前述のような欠点を解消して、炉内をより高純
度のガス雰囲気に保持できるようにする縦型拡散炉を提
供することを目的としている。

発明の要旨 前述の目的を達成するために、この発明は請求項１に記
載の縦型拡散炉を要旨としている。

問題点を解決するための手段 本発明の縦型拡散炉は、下方に開口した炉芯管と、その
外側に設けたヒータと、ヒータの外側に設けた断熱体と
を持つ縦型拡散炉において、拡散炉の処理空間の底部か
ら頂部まで垂直方向に処理ガス導入管を設け、処理空間
に露出した処理ガス導入管部分の長さを８００〜１５０
０ｍｍにし、処理ガス導入管の内径を５〜２０ｍｍにし
、さらに処理ガス導入管の内面及び外面にＣＶＤにより
厚み２０〜５００μｍのＳｉＣ膜を形成したことを特徴
とする拡散炉である。ＳｉＣの炉芯管の場合は均熱管を
必要としない。石英ガラスの炉芯管の場合には均熱管を
設けた方かよい。

作用効果 処理ガス導入管の内外面にＣＶＤにより厚み２０〜５０
０μｍのＳｉＣ膜を形成したため、表面の高純度化が達
成され、それに伴って、炉内の処理空間も高純度化か図
れる。

実　　施　　例 以下、図面を参照して本発明による縦型拡散炉の実施例
を説明する。

第１図は縦型拡散炉１０を示す概略図である。縦型拡散
炉１０は全体的に円筒形状の炉芯管１２（反応管又はプ
ロセスチューブとも呼ばれる）を備えている。炉芯管１
２は下方に開口していて、その開口から半導体ウェハ９
を出し入れする構成になっている。炉芯管１２は石英ガ
ラスで構成してあり、その内部が処理空間８を形成して
いる。処理空間８にはウェハ保持部材２８によって多数
の半導体ウェハ９か設置しである。

処理空間内には処理カス導入管３３が設けてあり、所定
の処理用カスを導入できる構成になっている。同様に処
理カス排出管３４が設けてあり、処理用のガスを排出す
る構成になっている。

処理ガス導入管３３は処理空間に露出した部分の長さが
１０００〜１３００ｍｍである。

図示例では、この長さは１１００ｍｍになっている。ま
た、処理ガス導入管３３の内径と外径は全長にわたって
ほぼ均一になっており、それぞれ内径は５〜２０ｍｍで
あり、外径は６〜２２＋ｎｍである。図示例では、内径
は１２ｍｍになっており、外径は１６ｍｍになっている
。

さらに、処理ガス導入管３３の内面と外面には、ＣＶＤ
　（化学蒸着）によりＳｉＣ膜が形成しである。ＳｉＣ
膜の厚みは２０〜５００μｍであるが、最高の効果を得
るには５０〜１００μｍにするのが好ましい。

ＣＶＤによるＳｉＣ膜の形成法の最適例は焼抜き法であ
る。たとえば、炭素棒又は管の外面にＳｉＣ膜を形成し
た後に炭素棒又は管を焼抜き、ＳｉＣ管を得る。

なお、処理ガス導入管３３の基材はＣＶＤによるＳｉＣ
膜の成形による高純度なＳｉＣ管にするのが好ましい。

ウェハ保持部材２８は複数の遮熱板２４を持つ。また、
保持したウェハを鉛直軸を中心に回転させる構成になっ
ている。ウェハ保持部材２８は炉蓋１６に設置してあり
、炉蓋１６はベース１７に固定しである。ベース１７の
一端にはナツト（図示せず）が固定しである。ナツトは
送りねじ１８とかみ合っている。

送りねじ１８が回転するとベース１７は鉛直方向（矢印
Ｃ）に送られる。このように送りねじ１８を回転するこ
とによりウェハの移動を行う。なお、送りねじは１本、
ガイドシャフトが１本設けてあり、第１図ではガイドシ
ャフト１本は前の送りねじの後ろに位置している。

炉芯管１２の外側には均熱管１１が設けである。均熱管
１１は全体的に円筒形状をしていて、下方に開口してい
る。均熱管１１の上部には先細の湾曲部が設けてあり、
いわゆるＲ形状を呈している。この湾曲部は均熱管本体
と一体的に構成してもよいし、蓋として別に製造して嵌
合又は接着してもよい。ガスシール性を考慮した場合に
は、嵌合よりは接着型が望ましい。このように均熱管上
部をＲ形状にすることにより、フラット形状の場合より
耐熱衝撃性を向上できる。また、熱効率も向上できる。

均熱管１１はＳｉＣまたはＳｉ含浸のＳｉＣで構成する
。耐酸化性、ガス透過性等を考慮するとＳｉ含浸のＳｉ
Ｃが望ましい。

均熱管１１の上部には、排気管２０が設けである。排気
管２０の端部にはフランジ２１が設けである。このフラ
ンジ２１にテフロン製のＯリングを介してガス管（図示
せず）を接続できる。排気管２０の外側には多数の冷却
フィン２２が設置されている。

均熱管１１の下端部外周部にはステンレス製の架台１５
が設けである。

架台１５の下にはステンレス製の部材２９がネジ止めさ
れ設置しである。部材２９の上には均熱管１１が設置さ
れ、均熱管１１と部材２９の接触部分にはテフロン製の
０リング３０が設けてあり、炉の気密性を高めている。

部材２９にはガス導入手段としてガス導入管２３が設置
してあり、炉芯管と均熱管の間の空間２６にガスを導入
する構成になっている（矢印Ａ）。この実施例ではガス
導入管２３が対向する２ケ所に設けである。ガス導入管
２３によって導入されたガス、例えば塩酸ガスを含んだ
窒素ガスは均熱管１１上部に設けた排気管２０からガス
管（図示せず）を通して排出される（矢印Ｂ）。

部材２９と炉蓋１６の間には、ステンレス製の部材２５
が配置してあり部材２９にネジ止めされている。部材２
９と部材２５の間、部材２５と炉蓋１６の間にはテフロ
ン製のＯリング３１．１９が設けてあり、炉の気密性を
高めている。

部材２５の上には、炉芯管１２が設置され炉芯管１２と
部材２５の接触部分にはテフロン製のＯリング３１が設
けである。炉芯管のみ交換する場合には、部材２５を部
材２９に止めているネジをとり、炉蓋１６とともに下方
へ移動させることにより交換できる。

架台１５、部材２９、部材２５、及び炉蓋１６は中空に
して、冷却する構造にしてもよい。

均熱管１１の外側にはヒータ１３が配置されている。ヒ
ータ１３の外側には例えば断熱ファイバからなる断熱体
１４か形成しである。

ガス流量は使用する条件によって調節できる。

ガスを流す効果を明らかにするために、塩酸ガスを含ん
だ窒素ガスを５１’／ｍｉｎ流し、酸化処理を行った場
合とガスを何も流さず酸化処理を行った場合のシリコン
ウェハ酸化膜中のナトリウム、ニッケルの含有量を測定
した。酸化膜は約１０００人（オングストローム）形成
した。その結果を第１表に示す。第１表から、炉芯管と
均熱管の間にガスを流すことにより、金属蒸気の侵入を
防ぐことができることが明らかになった。

次に、放熱フィンの効果を明らかにするために、放熱フ
ィンを有するカス排気管とフィンを持たないガス管にお
けるフランジ端面における温度を測定した。その結果を
第２表に示す。第２表から、フィンを設けることにより
カス排気管におけるフランジ部の温度を大幅に低下でき
ることが明らかになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による縦型拡散炉の実施例を示す概略図
、第２図は第１図に示した炉においてウェハの出入れの
ために炉蓋やベースを下方に移動したところを示す概略
図である。 １０・・・縦型拡散炉 １２・・・炉芯管 １１・・・均熱管 １３・・・ヒータ １４・・・断熱体 ２３・・・ガス導入手段 ２０・・・ガス排気管 ２２・・・放熱フィン 第　　１ 収 代　　理　　人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　下方に開口した炉芯管と、その外側に設けたヒータと
   、ヒータの外側に設けた断熱体とを持つ縦型拡散炉にお
   いて、拡散炉の処理空間の底部から頂部まで垂直方向に
   処理ガス導入管を設け、処理空間に露出した処理ガス導
   入管部分の長さを８００〜１５００ｍｍにし、処理ガス
   導入管の内径を５〜２０ｍｍにし、さらに処理ガス導入
   管の内面及び外面にＣＶＤにより厚み２０〜５００μｍ
   のＳｉＣ膜を形成したことを特徴とする拡散炉。