JPS6031260Y2 - 半導体製造装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は半導体製造装置に関し、特に半導体ウェーハ
の不純物拡散や絶縁膜を形成する熱処理装置の改良に関
する。

半導体ウェーハに不純物を拡散したり酸化膜等の絶縁膜
を形成する場合、従来第１図に示すような装置が用いら
れている。

図において、１は石英製の炉心管で、一方端に縮径した
ガス導入口２を有し、他端に縮径しない開口３を有する
。

４は開口３を閉塞するために炉心管１に着脱される石英
製の蓋であり、中心部にガス排出孔５が形成されている
。

６は炉心管１を囲繞するヒータである。７は石英または
シリコンよりなるボートで、多数の半導体ウェーハ８を
整列支持している。

次に、不純物の拡散の場合について使用方法を説明する
と、まず蓋４を取りはずして、開口３から炉心管１内に
多数の半導体ウェーハ８を支持したボート７を挿入し、
蓋４を閉止し、ガス導入口２からＮ２等のキャリヤガス
９を導入して炉心管１内の空気を排出し、ヒータ６に通
電して半導体ウェーハ８を所定の温度に保持する。

そして、ガス導入口２からキャリヤガス９に加えてドー
パントガス１０を導入し、半導体ウェーハ８の所定の導
電型の不純物を所定の濃度でかつ所定深さまで拡散する
。

拡散が終了すると、蓋４を取りはずして開口３からボー
ト７ごと半導体ウェーハ８を取り出す。

ところで、第１図に示す従来装置においては、拡散処理
中、炉心管１の開口３に蓋４や装着されて、ガス排出孔
５から使用済ガス１１を排出するようにしているが、炉
心管１と蓋４との寸法公差によって両者間に若干の隙間
が生じ、ガス排出孔５から使用済ガス１１が急速に排出
されるのに伴い、炉心管１の開口３の下方部分が若干の
負圧状態になっているので、外部の空気１２が前記隙間
を通って炉心管１内に侵入し、開口３に近い半導体ウェ
ーハ８の温度を低下せしめ、しかも酸化させるために、
半導体ウェーハ８間での不純物濃度のばらつきを生じる
という問題があった。

特に、拡散処理が終了すると、蓋４を取りはずしてボー
ト７を取り出すが、このときにも多量の空気が炉心管１
内に侵入して、未だ高温状態の半導体装置−ハ８を酸化
せしめていた。

そのため、第２図に示すような装置も提案されている。

この装置が第１図と異なる点は、ボート７と蓋４との間
に陽圧キャップ１３を介在せしめたことである。

この陽圧キャップ１３は石英で形成されており、炉心管
１の内径に略等しい外径を有し、中心部にガス挿通孔１
４を有する。

この第２図の装置によると、仮に炉心管１と蓋４との寸
法公差による隙間を通って炉心管１内に空気１２が侵入
しても、陽圧キャップ１３の内方側の炉心管１内は陽圧
に保持されているので、侵入した空気１２が陽圧キャッ
プ１３を越えて内部までは入り込まないので、前記した
問題点がなくなる。

しかしながら、第２図の装置では、ボート７の出し入れ
の際に、引き出し棒（図示せず）を陽圧キャップ１３の
ガス挿通孔１４に挿通してボート７に引掛けて出し入れ
している。

このため、引き出し棒をボート７に引掛る作業が煩雑で
作業性が悪かった。

この考案はこのような点にかんがみ提案されたもので、
以下その一実施例を第３図ないし第８図により説明する
。

第３図は陽圧キャップ２０の正面図を示し、第４図は第
３図のＩＶ−ＩＶ線に沿う縦断面図を示す。

この陽圧キャップ２０は、石英でつくられており、炉心
管の内径と略同等の外径を有する円筒状で、一方端、す
なわち炉心管１の内方側となる端部２１が若干小径にな
るように傾斜状に形成されており、また軸方向の中央部
分が縮径されてガス挿通孔２２が形成されている。

さらに前記内方側にボートに引掛けるための鉤形の係合
部２３が一体に突出形成されており、外方側となる方に
は円形の開口部を横切るように仕切板２４が一体に固着
されて、後述する出し入れ治具３０の係合部２５が形成
されており、仕切板２４には引き出し棒（図示せず）を
引掛けるための半円形の切欠部２６が形成されている。

第５図は出し入れ治具３０の正面図を示し、第６図は第
５図のＶＩ−ＶＩ線に沿う縦断面図を示す。

この出し入れ治具３０も石英でつくられており、前記陽
圧キャップ２０の出し入れ治具受入部２５に嵌合する外
径を有する略半円形の本体部３１と、陽圧キャップ２０
のガス挿通孔２２に嵌合する突出部３２と、ハンドル部
３３とを備えている。

第７図は前記陽圧キャップ２０および出し入れ治具３０
を備えたこの考案の半導体製造装置の縦断面図を示す。

図において、第１図および第２図と同一部分または対応
部分には同一参照符号を付したので、その説明を省略す
る。

すなわち、この考案では、ボート７の一端７ａに陽圧キ
ャップ２０の係合部２３を係合し、出し入れ治具３０の
本体部３１を図示２点鎖線のように上方に位置せしめた
状態で、突出部３２を陽圧キャップ２０のガス挿通孔２
２に挿入し、次いで本体部３１を軸に中心にして１８咳
回転して、図示実線位置、すなわち出し入れ治具受人部
２５に係合する。

この状態ではボート７と陽圧キャップ２０と出し入れ治
具３０とが係合一体化されているので、出し入れ治具３
０のハンドル部３３を握って炉心管１の内方に向って全
体を押し込む。

そうして、第７図のように陽圧キャップ２０が炉心管１
の開口３内に挿入されると、ハンドル部３３を軸を中心
として１８０度回転し、すなわち本体部３１を図示２点
鎖線位置にして、ハンドル部３３を炉心管１の外方に向
って引き出す。

それによって、出し入れ治具３０の突出部３２は陽圧キ
ャップ２０のガス挿通孔２２から抜けて、出し入れ治具
３０のみを取り出すことができる。

の状態で石英製の引き出し棒４０を仕切板２４の切欠部
２６に引掛けて、陽圧キャップ２０とボート７を所定位
置まで押し込む。

次に、引き出し棒４０を切欠部２６からはずして炉心管
１の外部に取り出したのち、第８図に示すように、炉心
管１の開口３に蓋４を装着して、ガス導入口２からキャ
リヤガス９を導入して、炉心管１内の空気を排出し、ヒ
ータ６に通電して半導体ウェーハ８を所定温度にしたの
ち、ガス導入口２からキャリヤガス９に加えてドーパン
トガス１０を導入し、半導体ウェーハ８に不純物を拡散
する。

このとき、使用済ガス１１は、陽圧キャップ２０のガス
挿通孔２２およびＭ４のガス排出孔５を通って外部に排
出される。

また、炉心管１と蓋体４との寸法公差によって両者間に
隙間が生じていて、この隙間から炉心管１内に空気１２
が侵入しても、陽圧キャップ２０の内方側が陽圧状態に
保持されていて、空気１２が陽圧キャップ２０の内方側
進入り込まないので、半導体ウェーハ８の温度低下や酸
化が防止される。

かくして、拡散処理が終了すると、蓋４を取りはずして
、引き出し棒４０を切欠部２６に引掛けて陽圧キャップ
２０およびボート７を炉心管１の開口３まで引き出す。

次いで前記と逆の順序で第７図のように出し入れ治具３
０を陽圧キャップ２０に係合して、出し入れ治具３０を
炉心管１の外方に向って引き出すことにより、これと一
体に係合している陽圧キャップ２０およびボート７を一
緒に引き出す。

このとき、陽圧キャップ２０およびボート７を一気に炉
心管１の外部に引き出すと、高温状態の半導体ウェーバ
８が酸化したり、急冷により湾曲したりするので、漸次
冷却するように徐徐に引き出すか、あるいは陽圧キャッ
プ２０を炉心管１の端部まで一気に引き出し、そこで半
導体ウェーバ８を徐冷し、しかるのちに炉心管１の外部
に引き出すようにする。

なお、上記実施例は炉心管１内にキャリヤガス９ととも
にドーパントガス１０を導入して、半導体ウェーバ８に
不純物をガス拡散する場合について説明したが、ボート
７上に半導体ウェーバ８とともに窒化ボロン（ＢＮ）や
ボロンプラス（Ｂ＋）等の固体拡散源（図示せず）を支
持しておき、炉心管１内にキャリヤガス９のみを導入し
て揮拡散法で拡散する場合にも同様に使用できる。

あるいは、炉心管１内にキャリヤガス９とともに酸化性
ガスを導入して半導体ウェーバ８に熱酸化膜を猛威する
場合にも使用できる。

この考案は以上のように、陽圧キャップにボートに着脱
自在の係合部を設け、かつこの陽圧キャップに係合する
出し入れ治具を設けたので、半導体ウェーバの熱処理中
の半導体ウェーバの熱処理のばらつきがなくなり、しか
もボートの出し入れ作業が非常に簡単になるという作用
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の半導体製造装置の異なる例
の縦断面図、第３図および第４図はこの考案の陽圧キャ
ップの一実施例を示し、第３図はその正面図で、第４図
は第３図のＩＶ−ＩＶ線に沿う縦断面図、第５図および
第６図はこの考案の出し入れ治具の一炉心管１を示し、
第５図はその正面図、第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ線に
沿う縦断面図、第７図はこの考案の半導体製造装置のボ
ート出し入れ時の態様を示す縦断面図、第８図はこの考
案の半導体製造装置の使用時の態様を示す縦断面図であ
る。 １・・・・・・炉心管、２・・・・・・ガス導入口、４
・・・・・・蓋、６・・・・・・ヒータ、７・・・・・
・ボート、８・・・・・・半導体ウェーバ、２０・・・
・・・陽圧キャップ、２２・・・・・・ガス通過孔、２
３・・・・・・係合部、２４・・・・・・板状部材、２
５・・・・・・係合部、３０・・・・・・出し入れ治具
、３１・・・・・・本体部、３２・・・・・・突出部、
３３・・・・・・バンドル部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 炉心管と、炉心管内に挿入されるボートおよび陽圧キャ
   ップと、ボートおよび陽圧キャップを炉心管内に出し入
   れする出し入れ治具とを備え、前記陽圧キャップは炉心
   管の内径に略等しい外径で、一方端にボートと着脱自在
   に係合する係合部を有するとともに、他方端に出し入れ
   治具の受入部を有腰前記出し入れ治具は前記陽圧キャッ
   プのガス挿通孔に挿入される突出部と、陽圧キャップの
   受は入れ部に嵌合する略半円形の本体部と、この本体部
   と一体となったハンドル部とを有することを特徴とする
   半導体製造装置。