JPS6366927A

JPS6366927A - 熱処理装置

Info

Publication number: JPS6366927A
Application number: JP61210993A
Authority: JP
Inventors: Toshinobu Yanase; 柳瀬　年延
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-08
Filing date: 1986-09-08
Publication date: 1988-03-25
Also published as: US4766678A; JPH047093B2

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は熱処理装置に関し、特に半導体基板（ウェハ）
を熱処理する縦型拡散炉に係わる。

（従来の技術）従来、熱処理装置としては、横型拡散炉と縦型拡散炉が
知られている。ここで、縦型拡散炉は、開口部が拡散炉
本体の上部にあるもの（縦型拡散炉Ａ）と本体の下部に
あるもの（縦型拡散炉Ｂ）の２つのタイプに介類できる
。

前記横型拡散炉の場合は、ウェハを載せたボートを反応
管に出し入れする時、一部を切り欠いたキャップを用い
て開孔面積を出来るだけ小さくし外気の逆流を防いでい
る。しかしながら、横型拡散炉の場合、ボートが開口部
付近を通過する時、キャップは使えず開口部は全開とな
り外気は反応管内に大凶に逆流する。但し、比較的細い
棒でボートを出し入れするボートローグーの場合は、キ
ャップの切り欠き部は比較的小さくできるため、ある一
定量以上のガスを流す事で逆流を抑えている。しかし、
ボートローダ一方式の場合、ボートが石英管壁にこすら
れるためゴミの発生が多く、ゴミの発生が少ないソフト
ランダ一方式が主流になりつつある。ところで、ソフト
ランダ一方式はボートを持上げるため、フォークと呼ぶ
比較的太い管状の治具を用いる。従って、ソフトランダ
ー用の切り欠きキャップの機構部はフォークが太い事、
上下動する事からかなり大きく外気の逆流量が増加して
いる。また、外気の逆流を防ぐためには５０λ／ｓｉｎ
を越えるガス流量が必要だが、ガス配管の設備、クリー
ンルーム内への大量の高温ガスを持ち込むなど問題が多
い。

前記縦型拡散炉Ａは、開口部付近に大量のガスを放出し
てエアーカーテンを形成するものである。

しかし、開口部付近に大量のガスでエアーカーテンを形
成しても十分な対策になっていない。また、大量のガス
を用いる事は、ガス配管の設備、クリーンルーム内への
大量の高温ガスを持込むなど問題が多い。前記縦型拡散
炉Ｂは、外気の逆流は少ないが、ボート周辺を筒で囲み
外気と遮断する構造となっている。従って、ガスの温度
差を利用するため、外気の逆流量は少なくなるが、ある
−窓以上レベル以上のガスを流す必要がある。具体的に
は、横型炉に比べてるかに少ないが、開口部３００Φの
場合、２０ｆｆｉ／＋ａｉｎのガス流量が必要である。

また、両方の縦型拡散炉とも、高温均熱領域と開口部の
距離が短いのが特徴であるが、ガス流−を大幅に増加す
ると開口部付近の温度が上昇する。その結果、装置壁面
、塗装、シール材等の材質、耐熱性を考慮しなければな
らない。特に、０−リングによりシールする場合、３０
０℃以上では使用できないという問題が生ずる。また、
クリーンルーム内に高温のガスを大量に排出する事は、
熱負荷等問題がある。従って、ガス流山が少なくとも逆
流を防ぐ必要がある。

第３図（ａ）、（ｂ）は、反応管の下部に開口ｍｌを有
した縦型拡散炉の断面図である６図中の１は、下部に開
口部２を有した反応管である。この反応管１の上部には
反応ガスの導入口３が設けられ、同反応管１の下部ｆｆ
１ｌｌには排気口４が設けら、　　れている。前記反応
管１の開口部２には上下動するキャップ５が設けられ、
これにより前記開口部２が開閉される。前記キャップ５
の上にはボート受台６が設けられ、このボート受台６に
は複数のウェハ（図示せず）を水平にセットするボート
７が設けられている。なお、前記ボート受台６は、ボー
ト７を均熱領域に効率よく保持したり、あるいは反応管
１内からの放熱を遮断してキャップ５の昇温を防ぐ為に
設けられている。また、前記ボート受台６上には、前記
ボート７を囲む筒状のジャケット８が設けられている。

このジャケット８の下部側壁には、反応ガスがジャケッ
ト内に滞留するのを防ぐための排気部９が設けられてい
る。

こうした構造の縦型拡散炉の作用は次に述べる通りであ
る。即ち、反応ガスは反応管１の導入口３から入り、ボ
ート７の周囲を流れてジャケット８の排気部９を通り、
更に反応管１の排気口４を通って外部に排出される（第
３図（ａ）図示）。

熱処理後は、第３図（ｂ）に示す如く、キャップ５が下
げられる。第３図（ｂ）において、反応管１の開口部２
は外気にさらされるが、ボート７はジャケット８により
遮断されている。ところで、もし反応管１とジャケット
８の隙間が非常に小さく断面積が小さいならば、反応ガ
スはジャケット８の排気口９からも排気され、外気はジ
ャケット８内に入る事はできない。ところが、実際は、
ジャケット８を上下動させるため、反応管とある程度の
隙間が必要である。従って、反応ガスは反応管１とジャ
ケット８の隙間や反応管の排気口４で十分排気され、ジ
ャケットの排気部９に反応ガスが十分流れず、外気の逆
流現象が発生し、特性を劣化させる場合がある。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、外気が反応
管内に混入するのを防止し、素子特性の良い半導体装置
を得ることができる熱処理装置を提供することを目的と
する。

Ｃ発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、一端側にボート出入用の開口部を有し、かつ
反応ガスの導入口及び排出口を有した反応管と、この反
応管の開口部に開閉自在に取付けられたキャップと、こ
のキャップに設けられガス導入路及びガス排出路を有し
たボート受台と、このボート受台に設けられウェハをセ
ットするボートとを具備することを特徴とする。

（作用）本発明によれば、ボート受台の所定の位置にガス導入路
及びガス排出路を設ける事により、熱処理後キャップを
下げた時、前記ガス導入路から一定量の反応ガスを流し
、これにより外気が反応管へ混入することを防ぐことが
できる等の種々の効果が得られる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図（ａ）、（ｂ）及び第
２図を参照して説明する。

図中の１１は、下部に開口部１２を有した反応管である
。この反応管１１の上部には反応ガスの導入口１３が設
けられ、同反応管１１の下部側壁には排気口１４が設け
られる。前記反応管１１の開口部１２には上下動するキ
ャップ１５が設けられ、これにより前記開口部１２が開
閉される。前記キャップ１５の上には、ボート受台１６
が設けられている。このボート受台１６は、後記ボート
を均熱領域に効率よく保持したり、あるいは反応管１１
内からの放熱を遮断してキャップ１５の昇温を防ぐ為に
設けられている。このボート受台１６は、第２図に示す
如く、上部に円筒状の突出部１７を有した筒体１６ａと
、この筒体１６ａの上部に支持棒１８を介して設けられ
た円板１６ｂとから構成される。ここで、前記筒体１７
の軸方向には反応ガスを供給する貫通穴が設けられ、該
穴と円板１６ｂ、筒体１６ａ間の空間領域でガス導入路
１９を構成している。また、前記筒体１６ａの縁部には
例えば４個の貫通穴（ガス排出路＞２０が筒体１６ａの
軸方向に沿って設けられている。ここで、前記ガス導入
路１９のガス排出目位ｆｆｔＨｔは、ガス排出路２０の
ガス導入口位置Ｈ２より高い金回にある。前記ボート受
台１６の円板１６ｂの上には、複数のウェハ（図示せず
）を水平にセットするボート２１が設けられている。

前記ボート受台１６の筒体１６ｂの縁部上でかつガス排
出路２０の外側には、筒状のジャケット２２が設けられ
ている。

こうした構造の縦型拡散炉において、反応ガスは反応管
１１の導入口１３から入ってボート２１の周囲を流れ、
その後ボート受台１６の排出路２０を通り、反応管１１
の排気口１４を通って外部に排出される。また、熱処理
後、キャップ１５を下げた時は、第１図（ｂ）に示す如
く反応管１１の開口部１２は外気にさらされるが、ボー
ト２１はジャケット２２により遮断される。更に、反応
ガス流量が多い時とか反応管１１とジャケット２２の隙
間が小さい時には問題ないのは従来通りであるが、反応
ガス流量が少ない時とか反応管１１とジャケット２２の
隙間が多い時には次のようになる。即ち、ボート受台１
６のガス導入路１９より炉温より低く室温より高い温度
のガスを例えば５ｆｆｉ／ｗｉｎ流すと、温度差により
このガスは炉内にはほとんど入らず、ボート受台１６の
ガス排出路２０から排出される。従って、外気の逆流が
生じない。なお、ガス導入路１９より流すガス流量（Ｑ
／ｗｉｎ）の最少値は、（ジャケットの内側断面１ｉｃｎ＋”　ｘキャップ下降
速度ｃｍ／Ｗｉｎ　−４−１０００）＋αで良く、非常
に少なくできる。

上記実茄例によれば、次に述べる効果を有する。

■ボート受台１６の所定の箇所にガス導入路１９、ガス
排出路２０を夫々設けた構造となっているため、熱処理
後キャップ２２を下げた時、ガス導入路１９から炉温よ
りも低く室温より＾い温度のガスを流すことにより、外
気が反応管内に混入するのを防止できる。

■また、−ボート２１の出し入れを行なう時の反応ガス
の流量を少なくできる。従って、反応管１１の開口部付
近に出てくるガスの流量を減らし低温化できる。また、
ジャケット２２と反応管１１の隙間を大きくして上下動
動作のマージンを広げることができる。更には、ウェハ
の温度低下を加速できる。

■更に、ボート受台１６のガス導入路１９から流すガス
の温度は、反応管１１で暖められたガスではなく、ボー
ト受台１６等で暖められた低温ガスなので、反応管１１
の開口部付近での熱影響を小さくできる。また、クリー
ンルームの熱負荷に大きな負担をかけるものでない。更
に、反応管１１とジャケット２２の隙間が大きくても、
ジャケット２２の上側が反応管１１にある限り影響を受
けることはない。

なお、上記実施例では、ボート受台とボートが分離され
ている場合について述べたが、これに限定されず、一体
化していてもよく、ガス導入路がボートやジャケットか
ら出ても良い。

［発明の効果コ以上詳述した如く本発明に２よれば、ボート受台にガス
導入路及びガス排出路を設けることにより、外気の反応
管内への混入を防止する等積々の効果を有し、もって素
子特性の良好な半導体装置が得られる熱処理装置を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例に係る縦型拡散炉の熱
処理時の断面図、同図（ｂ）は同縦型拡散炉の熱処理後
の断面図、第２図は同縦型拡散炉のボート受台の斜視図
、第３図（ａ）は従来の縦型拡散炉の熱処理時の断面図
、同図（ｂ）は同縦型拡散炉の熱処理後の断面図である
。１１・・・反応管、１２・・・開口部、１３・・・導入
口、１４・・・排出口、１５・・・キャップ、１６・・
・ボート受台、１６ａ・・・筒体、１６ｂ・・・円板、
１９・・・ガス導入路、２０・・・ガス排出路、２１・
・・ボート、２２・・・ジャケット。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦ＣＭ　　　　　　　　’ 第３（ｂ）図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一端側にボート出入用の開口部を有し、かつ反応
ガスの導入口及び排出口を夫々有した反応管と、この反
応管の開口部に開閉自在に取付けられたキャップと、こ
のキャップに設けられガス導入路及びガス排出路を夫々
有したボート受台と、このボート受台に設けられウェハ
をセットするボートとを具備することを特徴とする熱処
理装置。
（２）前記ガス導入路のガス排出口位置がガス排出路の
ガス導入口位置より高いことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の熱処理装置。
（３）前記ボート受台にボートを囲み、該ボート内のウ
ェハを外気から遮断する筒状部材を設けることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の熱処理装置。
（４）導入するガスの温度が反応管内温度より低温でか
つ室温より高いことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の熱処理装置。