JPH065533A - 熱処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 反応容器内に噴射される原料ガスを半導体ウ
エハに均一に供給することができる熱処理炉を提供す
る。 【構成】 内部反応容器１４は、外部反応容器１２の内
部に配置される。内部反応容器１４の右側面と左側面に
は多数の孔１４ａが所定の間隔で上下方向に形成されて
いる。この右側面と左側面の各々の各孔１４ａは、水平
方向の相対する位置に形成されている。内部反応容器１
４内には、半導体ウエハ２がその表面が水平となるよう
に一定の間隔を保って石英ボート２６に収納されてい
る。原料ガスは外部反応容器１２と内部反応容器１４と
で挟まれた空間に導入され、孔１４ａから内部反応容器
１４内に噴射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体製造工程
において半導体ウエハに対して酸化処理、拡散処理及び
ＣＶＤ法による処理等を行う際に使用される熱処理炉に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３に従来の縦型の熱処理炉の概略断面
図を示す。同図において、半導体ウエハ５２は、石英ボ
ート６２に一定の間隔を保って多数収納されている。石
英ボート６２は、反応容器６４の内部に載置される。こ
の反応容器６４は上部が半球形とされた筒状で、その下
端には開放口が設けられている。反応容器６４の周囲に
はヒータ６６が設けられ、このヒータ６６によって半導
体ウエハ５２と原料ガスとの反応に必要な加熱を行う。

【０００３】マニホールド６８は、反応容器６４の下部
に取り付けられ、反応に使用された原料ガスを外部へ排
出するためのガス排出口７２が設けてある。また、マニ
ホールド６８においては、原料ガスを反応容器６４内に
供給するためのガス導入管７６をＯリング７４により気
密・支持している。ガス導入管７６は単一の石英管より
なり、反応容器６４の内面に沿って上方に延びる垂直部
分と、水平部分とからなる。ガス導入管７６の垂直部分
には、外部から送られてきた原料ガスが反応容器６４内
の半導体ウエハ５２に向かって水平に噴射されるよう、
多数の噴射孔（不図示）が一定の間隔で設けてある。ガ
ス導入管７６は、反応容器６４の内面上部に設けられた
サポートリング７８によって反応容器６４の内面と一定
の距離を保つようにして支持される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガス導入管
７６が単一の石英管からなるため、垂直部分と水平部分
とのなす角度を正確に９０度となるように加工するのが
難しく、ある程度の誤差は避けられない。したがって、
ガス導入管７６の垂直部分は反応容器６４の内面と完全
な平行とはならず、この結果、半導体ウエハ５２に対し
て平行となる原料ガスの流れが得られない。また、反応
容器６４の内部では、ガス導入管７６は反応容器６４の
内面上部に設けられたサポートリング７８のみによって
支持されている。このため、ガス導入管７６を容易に挿
入できるよう、また石英管を破損させないように余裕を
もってサポートリング７８を製造しなければならない。
すなわち、ガス導入管７６は完全には固定されておら
ず、遊びを有する。したがって、Ｏリング７４により気
密・支持されたガス導入管７６の水平部分が同図の左右
方向にずれると、垂直部分も同時に動いて傾き、原料ガ
スの水平な噴射が妨げられることがある。

【０００５】このように原料ガスが水平に噴射されない
と、半導体ウエハの表面に平行な原料ガスの流れが得ら
れず、噴射される原料ガスが半導体ウエハに均一に当た
らなくなる。このため、従来の装置では同じウエハでも
ガス導入管に近い部分と遠い部分とでは原料ガスの供給
のされ方が不均一となり、半導体ウエハに所定の処理結
果が得られないという問題があった。

【０００６】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、反応容器内に噴射される原料ガスを半導体ウエ
ハ等の試料に均一に供給することができる熱処理炉を提
供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明に係る熱処理炉は、第一反応容器と、該第一
反応容器内に配置した、側面に多数の開口部を形成した
第二反応容器とを備え、前記第二反応容器内に試料を載
置し、原料ガスを前記開口部を通して前記第二反応容器
内に導入して前記試料と反応させ前記開口部を通して外
部に排出することを特徴とするものである。

【０００８】また、前記第一反応容器と前記第二反応容
器とで挟まれた空間が、前記原料ガスの流入側空間と流
出側空間とに仕切ってあることが望ましい。

【０００９】

【作用】本発明は前記の構成によって、第一反応容器内
に第二反応容器を配置し、第二反応容器の側面に多数の
開口部を設けたことにより、原料ガスはこの開口部を通
して試料に供給され、また外部に排出される。一般に、
反応容器の底部の加工精度は高く、また開口部の中心軸
と第二反応容器の底面とを高精度に平行に形成すること
ができる。したがって、開口部から第二反応容器内に噴
射される原料ガスを正確に略平板上の試料の表面に平行
に流すことができ、原料ガスが試料の表面に均一に供給
される。

【００１０】また、第一反応容器と第二反応容器とで挟
まれた空間を、前記原料ガスの流入側空間と流出側空間
とに仕切ることにより、原料ガスを必ず第二反応容器内
に配置された試料に供給することができるので、原料ガ
スを効率良く使用することができる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の第一実施例について図面を参
照して説明する。図１は本発明の第一実施例である熱処
理炉の概略断面図である。

【００１２】図１に示す熱処理炉は、外部反応容器１２
と、内部反応容器１４と、マニホールド１８と、炉蓋２
２と、保温筒２４と、石英ボート２６と、ヒータ２８と
を備えるものである。尚、ここでは、反応容器１２，１
４及びヒータ２８を縦に配置した縦型構造の熱処理炉を
用いている。

【００１３】外部反応容器１２と内部反応容器１４は、
ともに、上部が半球形とされた筒状で、その下端は開放
口とされている。内部反応容器１４は、外部反応容器１
２の内部に配置される。また、図１に示すように内部反
応容器１４の右側面と左側面には多数の孔１４ａが所定
の間隔で上下方向に形成されている。この右側面と左側
面に形成された各孔１４ａは、水平方向の相対する位置
に形成されている。

【００１４】マニホールド１８は外部反応容器１２及び
内部反応容器１４の下面に取り付けられた取付台であ
る。マニホールド１８には、原料ガスを外部反応容器１
２内に導入するガス導入口３２と、反応に使用された原
料ガスを外部に排出するためのガス排出口３４とが設け
てある。また、外部反応容器１２と内部反応容器１４と
で挟まれた空間は、ガス導入口３２から導入された原料
ガスの通路を構成している。

【００１５】マニホールド１８の底部は炉蓋２２により
密封される。炉蓋２２の上に保温筒２４が載置され、さ
らに保温筒２４の上に、半導体ウエハ２が収容された石
英ボート２６が載置される。半導体ウエハ２はその表面
が水平となるように一定の間隔を保って石英ボート２６
に収納される。尚、保温筒２４は回転可能に構成されて
いる。

【００１６】ヒータ２８は、外部反応容器１２の周囲に
設けられ、これによって半導体ウエハ２と孔１４ａを通
って内部反応容器１４内に噴射される原料ガスとの反応
に必要な加熱が行われる。

【００１７】次に、第一実施例の熱処理炉の動作につい
て説明する。まず、半導体ウエハ２を炉内に収納するた
めに、マニホールド１８の底部から取り外された炉蓋２
２の上に、保温筒２４及び半導体ウエハ２を収容した石
英ボート２６を載置する。この状態で炉蓋２２を昇降装
置（不図示）により持ち上げ、石英ボート２６を内部反
応容器１４の内部に挿入し、炉蓋２２をマニホールド１
８に固定する。

【００１８】次に、半導体ウエハ２に所定の熱処理を施
すには、まず、保温筒２４を回転させ、ヒータ２８を動
作させる。原料ガスをガス導入口３２から供給すると、
原料ガスは外部反応容器１２と内部反応容器１４とで挟
まれた空間を通り、一部のガスが内部反応容器１４の側
面に形成された孔１４ａを通じて内部反応容器１４内に
入る。孔１４ａから噴射された原料ガスは半導体ウエハ
２の表面に水平に且つ均一に供給され、高温雰囲気中で
半導体ウエハ２と原料ガスとが反応して、半導体ウエハ
２は所定の処理がなされる。

【００１９】第一実施例の熱処理炉では、外部反応容器
内に更に内部反応容器を配置し、内部反応容器の互いに
対向する側面に多数の孔を設けたことにより、原料ガス
は、一方の側面に形成された孔を通って半導体ウエハに
供給され、他方の側面に形成された孔を通って外部に排
出される。一般に、反応容器の底部の水平加工精度は高
いため、内部反応容器の底面と半導体ウエハの表面とを
高い精度で平行にすることができるので、ガス導入管を
使用した従来の熱処理炉に比べて、内部反応容器の側面
に形成した孔から内部に噴射される原料ガスを正確に水
平方向に流すことができる。したがって、原料ガスは半
導体ウエハの表面に均一に供給することができるので、
半導体ウエハの全体を一様に処理することができ、半導
体製造工程のスループットを向上させることができる。

【００２０】次に、本発明の第二実施例について図面を
参照して説明する。図２は本発明の第二実施例である熱
処理炉の概略断面図である。尚、第二実施例の熱処理炉
において、第一実施例と同一の機能を有するものには同
一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略す
る。

【００２１】第二実施例の熱処理炉が、第一実施例のも
のと異なる点は、外部反応容器１２０と内部反応容器１
４０とで挟まれる空間を二つに仕切るための仕切り１６
を設けた点である。また、外部反応容器１２０、内部反
応容器１４０及び仕切り１６をガス導入口３２及びガス
排出口３４も含めて、一体的に形成している。

【００２２】第二実施例の熱処理炉では、外部反応容器
と内部反応容器とで挟まれる空間を仕切って二つに分け
たことにより、ガス導入口から導入した原料ガスは、必
ず内部反応容器の孔を通して半導体ウエハに供給され
る。このため、原料ガスが内部反応容器内に入らずにそ
のまま外部に排出されることがなくなるので、原料ガス
を効率良く使用することができる。尚、その他の作用・
効果は第一実施例の熱処理炉と同様である。

【００２３】尚、本発明は、上記の各実施例に限定され
るものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形
が可能である。たとえば、上記の各実施例では、内部反
応容器の互いに対向する側面に孔を上下方向に１列形成
した場合について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、各側面の孔を上下方向に２列以上形成
してもよい。また、開口部は孔に限られるものではな
く、たとえばスリット状のものであってもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
一反応容器内に第二反応容器を配置し、第二反応容器の
側面に多数の開口部を設けたことにより、開口部から第
二反応容器内に噴射される原料ガスを正確に試料の表面
に平行に流すことができ、したがって例えば半導体製造
工程において半導体ウエハの表面全体を一様に処理する
ことができ、スループットを向上させることができる熱
処理炉を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例である熱処理炉の概略断面
図である。

【図２】本発明の第二実施例である熱処理炉の概略断面
図である。

【図３】従来の熱処理炉の概略断面図である。

【符号の説明】

２ 半導体ウエハ １２，１２０ 外部反応容器 １４，１４０ 内部反応容器 １４ａ 孔 １６ 仕切り １８ マニホールド ２２ 炉蓋 ２４ 保温筒 ２６ 石英ボート ２８ ヒータ ３２ ガス導入口 ３４ ガス排気口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一反応容器と、該第一反応容器内に配
   置した、側面に多数の開口部を形成した第二反応容器と
   を備え、前記第二反応容器内に試料を載置し、原料ガス
   を前記開口部を通して前記第二反応容器内に導入して前
   記試料と反応させ前記開口部を通して外部に排出するこ
   とを特徴とする熱処理炉。
2. 【請求項２】 前記第一反応容器と前記第二反応容器と
   で挟まれた空間が、前記原料ガスの流入側空間と流出側
   空間とに仕切ってある請求項１記載の熱処理炉。