JPS6295819A - 半導体素子の熱処理方法 - 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】 ［発明の技術分野〕 本発明は縦型熱処理炉を使用した半導体素子の熱処理方
法の改良に関する。

〔発明の技術的背景〕

旺盛な需要ならびに激しい競争にさらされている半導体
産業では生産性の高い生産ラインの確立が課題とされて
おり、この観点から半導体ウェーハの大口径が進められ
ているのが現状である。それに加えて、超ＬＳＩに代表
される最近の半導体装置は高性能化及び高集積化の進歩
が著るしく、これにつれてその製造プロセスも複雑多岐
にわたっており、製造ラインの清浄度が歩溜りに与える
影響が大きく、このために製造設備にも細心の注意が払
われている。

ところで、半導体素子の製造工程にとって不可欠な拡散
炉等の熱処理炉は、いわゆる横型方式が多用されており
、その炉体内に挿入する石英管端を炉体外に露出して、
炉体での温度勾配を一定とする工夫がされてきた。しか
も、クリーンルーム内の清浄度を維持するために、その
露出した部分を覆うスカベンジャと称する仕切りを設け
、その仕切り内のダストをこのクリーンルーム内に設け
たダクトから排出する方式が採用されてきた。

一方、前述のように製造ラインの清浄度が一段と求めら
れる最近では、いわゆるソフトランダ方式が（７ＦＪ発
されてその実用化が促進されて来たが、この方式でも石
英管内をボード等でこするために。

清浄度が厳しく要求される最近の半導体製造工程では更
に縦型方式を採用した熱処理炉が実用化されている。

第３図にその概要を説明する。

筒状の炉体（２０）を鉛直方向に配置し、この炉体に設
けた有底筒状の中空部（２１）に耐熱性筒体である石英
管（２２）を固定する。この炉体は断熱材で構成しここ
にヒータを埋設するのは従来通りであり、更に石英管（
２２）の外には図示しないが、半導体素早の表面安定化
物質としてその機能が確認されているＳｉＣからなる均
熱管をも付設する。この鉛直方向に準備した石英管には
ここに昇降可能なローダアーム（２３）を設け、その端
末には被処理半導体素子を係止するボード（２４）なら
びに石英管端を覆う蓋体（２５）を固定して設ける。

〔背景技術の問題点〕

このような縦型熱処理炉では、石英管にボード（２４）
を出し入れする際には蓋体（２５）が完全に解放された
状態になるので、ガス対流、熱輻射による熱損失、更に
気圧の低下を招き、この蓋体付近では炉内温度の低下と
周辺空気の巻き込みを招く。

この結果、炉内温度が低下してボード（２４）を新たに
挿入した場合、炉内温度の不安定時間が長くなり、又空
気の巻き込みに伴うウェーハ汚染を起す等の問題があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は上記難点を除去した新規な半導体素子の熱処理
方法を提供するものである。

〔発明の概要〕

このため本発明では縦型熱処理炉に不活性ガスでパージ
した保護室を付設して所要の操作を行う方式を採用して
、ボードの出し入れ時に発生する対流や、熱輻射による
炉内温度の低下防止、周辺空気の巻き込みによる半導体
素子の汚染防止を達成する。

〔発明の実施例〕

第１図（ａ）〜（ｃ）により本発明を詳述する。

鉛直方向に筒状の炉体（１）を配置し、ここに形成した
有底筒状の中空部（２）に有底筒状の耐熱性筒体、一般
には石英管（３）を配置し、更に炉体（１）には加熱源
（図示せず）を設ける。図中中空部（２）は石英管（３
）が示されているので場所のみを示した。炉体は断熱材
で構成し、ここに埋設する加熱源は炉体中央部が最高温
度になるように配慮するが、他の手段としては被加熱域
を複数に区分し、それぞれを別個の加熱源を制御する手
段も勿論採用可能である。

第１図（ａ）に示したのは拡散装置の概略を示し、（ｂ
）は化学気相反応（ＣＶＤ）装置の概略を示した断面図
である。拡散装置ではその有底筒状の石英管（３）の底
部には排気孔（４）と、拡散に必要な気体導入孔（５）
ならびに導出孔（６）を形成し、導入孔（５）は石英管
内に導入し、そこにノズル（７）を設ける。

第１図（ｂ）のＣＶＤ装置では石英管（２）の底部にジ
ョイト（８）を設け、ここから必要な気体を導入する細
管（９）（９）を設置する。

石英管（２）の開口面には、後述する蓋体（１１）を載
置する鍔（１２）を設け、その両者間にはすり合せ面を
形成する。

一方この炉体の上部、即ち筒軸方向に沿ってステンレス
外壁（１２）ならびに内側（１３）を石英とした保護室
（１３）を設置する。この保護室には石英管の蓋体（１
１）ならびに被処理半導体素子を係止するボード（１４
）を位置させ、しかもこの両部品は昇降可能なローダア
ーム（１５）端に固定する。従ってこのボードは炉体内
に非接触状態で挿入可能となる。

このボードとしては石英製枠４本を互いに平行に配にし
て端末で固定し、ここに設けた切込みに半導体ウェーハ
のオリフラ部分を係止する。しかしこの石英棒は３６０
°を等間隔に区分して配置するのではなく、　１８０°
　を等間隔に区分する位置に配置して半導体ウェーハの
ハンドリングをし易くするように配慮する。

更に、保護室（１３）には第１図（Ｃ）に示す石英部品
（１５）を取り着ける。この部品にはボード（１４）に
被処理半導体素子を係止するのに便利なような空所（１
６）と、更にローダアーム（１５）を移動させるために
スリット（１７）を設け、更にこの保護室（１３）内は
不活性ガス、例えばＮ２でパージしておく。

このように構成した熱処理装置では不活性雰囲気でかつ
周辺外気に触れずに半導体素子がハンドリングされ、更
にボードは非接触状態で炉内に挿入される。

〔発明の効果〕

これらの装置における空気の巻き込み量を測定するため
に酸素濃度計を使用した。この装置はジルコニヤに被測
定気体をさらして得られる起電力を、被測定気体にさら
さないジルコニヤの起電力と比較して酸素濃度を測定す
るものである。

従って、従来装置における石英管に載置した蓋体を除い
た時点での石英管内の気体を採取し、又本発明ではＮ２
ガスでパージされた保護室内の気体を採取し、両気体を
冷却後、前記濃度計によって酸素含有量を測定した。従
来装置では１％単位の酸素がＪｉｌｔ定されたのに対し
て、本発明方法では僅に１００ＰＰ１１の酸素しか検出
されなかったのでその有効性は明らかである。

更に、半導体ウェーハの出し入れに伴う対流の発生及び
熱輻射による炉内温度の低下を防止できる利点がある。

尚ボードの全長は６００＋ｎｍ〜７００ｍｍ、石英管の
全長は１２００ｍｍであるので保護室の高さは８００）
あれば充分である。

このように本発明方法では熱処理時に周囲の空気の巻き
込みが殆んどないので半導体素子の製造にとって必要な
清浄度を維持できるので、半導体素子の世情りを向上す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｃ）は１本発明方法に適用する装置の
概略を示す断面図、第２図は従来の装置を示す断面図で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 筒状の炉体を鉛直方向に配置し、この炉体に形成する有
   底筒状の中空部に耐熱性有底筒体を内挿し、この耐熱性
   有底筒体に向けて昇降自在なアームを設け、このアーム
   端には被処理半導体素子を係止するボード及び耐熱性有
   底筒体用蓋体を設け、この耐熱性筒体の開口面付近から
   その軸方向に沿って前記ボード及び蓋体を囲む保護室を
   設け、この保護室内でこの熱処理炉用の操作を行うこと
   を特徴とする半導体素子の熱処理方法。