JPS61172325A - 縦型熱処理炉 - 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】 ［技術分野］ この発明は半導体ウェハに不純物拡散等の加熱処理を施
す装置に関する。

［背景技術］ 従来、半導体ウェハに７クセプタ不純物あるいはドナー
不純物などを拡散するにあたっては、第１図に示すよう
に石英又はシリコン製の治具２に多数のウェハ１を直立
させて並列的に保持し、第２図に示すような横型拡散炉
３に挿入するのが一般的であり、拡散炉３は、ヒータ４
を有すると共に、ウェハ挿入用開口部とは反対端側から
不純物舎含むキャリアガス（０２＝　Ｈ２＝　Ｎ２等）
５を流入させるようになっているのが普通であった。横
型拡散炉の例としては特開昭４９−１０４５７０号があ
る。

しかし、このような従来技術によれば、ウェハを炉内に
挿入するときに、炉体内壁とウェハ治具とが接触し異物
が発生しがちである。又、炉内の温度分布が不均一であ
ることと相撲ってガスの流速分布の不均一性あるいは乱
流の発生などによってウェハ内での又はウェハ間での素
子特性に相当のばらつきが生ずる欠点がある。

すなわちウェハを炉体内に保持するときに、ウェハ治具
が炉体内壁と接触するので、この接触面からの熱伝達に
よってウェハ治具およびウェハの温度分布に差が生じた
り、炉体内に導入された反応ガス密度が重力の影響で炉
体内の上下で差が生じ、一枚のウェハ内でバラツキが生
じたりする等の問題がある。

又、ウェハを−まいずつ治具にたてかえる必要があり自
動化に不向きである。又、装置の専有スペースがかなり
大きいという欠点もある。

［発明の目的］ ゛本発明の目的は上記した欠点を除去した新規な熱処理
炉を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明の代表的なものの概要は下記のとおりである。す
なわも、被処理物を挿入すべき空間がほぼ鉛直方向に沿
って存在するような縦型構成とする。

このような構成とすることにより炉の内壁とウェハ（ウ
ェハ治具）とを非接触にすることができ異物の発生を低
減できる。又、ウェハはほぼ水平に保持されるので治具
から治具への一括移送がしやすく自動化に対応でき、ま
たウェハの大口径化にも対応できる。

さらに省スペース、省エネルギーも達成でき、熱変形に
も強い。

［実施例］ 第３図は、この発明の一実施例で用いられるウェハ保持
治具を示すもので、多数の半導体ウェハ１１はほぼ等間
隔で上下の一対の保持部材１２Ａ。

１２Ｂからなる保持治具１２内に配列される。保持部材
１２Ａ、１２Ｂは互いに同様な構成で、図示の如く重ね
合わせた際にウェ／％外径に相当する内径をもった円筒
状部を各々３本づつで計６本の棒状部１２Ｘにより形成
するようになっている。

そして、各棒状部１２Ｘのウェハ１１に係合すべき部分
にはウェハ厚さに相当する幅の溝が切られており、後述
のようにウェハ１１を水平に保持してもウェハが落下し
ないようになっている。

ウェハ保持治具１２内に第３図に示すように保持された
多数のウェハ１１は、第４図に示すように治具１２を９
０°回転させて治具ホルダ１６に保持させることにより
ほぼ水平の状態で縦形拡散炉（熱処理炉）１３内に挿入
される。拡散路１３はヒータ１４を有すると共に、下方
から不純物を含むキャリヤガス１５を導入するようにな
っている。

拡散処理にあたっては、ガス１５を炉１３内に導入する
と共にヒータ１４でウェハ１１を所定の温度に加熱する
。一方、ウェハ保持治具１２を治具ホルダ１６を用いて
炉の内壁と非接触の状態で保持する。この実施例ではこ
の非接触を利用して治具ホルダ１６を、さらに矢印ＵＬ
に示す如く上下動させ且つ矢印Ｒに示す如く回転させる
ことによりウェハ１１に上下動及び回転運動を与えるよ
うにする。このようにすると、ウエノ１１１に対してヒ
ータ１４の熱とがス１５中の不純物を均一に作用させる
ことができるので、ウェハ内及びウェハ間の素子特性ば
らつきを大幅に減らすことができる。

第５図及び第６図は、第４図の処理バッチにおいて各ウ
ェハ毎に多数の拡散型トランジスタを形成した場合に、
１ウエハ内での又は複数ウェハ間でのトランジスタの電
流増幅率ｈｐ＋＝のばらつきを従来法による場合と対比
して示したものである。

第５図によれば、１つのウェハ１１内におけるＹ方向に
沿うｈｐｇのばらつきは破線Ａに示す従来法による場合
よりも実線Ｂで示すこの発明による場合の方がはるかに
小さいことが明らかである。また、第６図によれば、同
一処理バッチ内におけるウェハ１１間のｈｐＩ：のばら
つきも破線Ａに示す従来の場合よりも実線Ｂに示すこの
発明による場合の方が十分小さいことが明らかで、ある
。

［効果Ｊ 以上のように、縦型熱処理炉を用いると、炉構造ないし
使用治具類を殊更に複雑化させることなく、ウェハ内及
びウェハ間での素子特性ばらつきを大幅に低減すること
ができ、各種半導体装置を高歩留で製作できる。

また、炉の内壁（石英）とウェハ治具とが接触しないの
で異物発生が低減される。

またウェハを−まい−まい鉛直方向にたてる必要がなく
治具を工夫すれば治具から治具への一括移しかえも可能
であり自動化に適する。

又、大口径ウェハのとりあつかいも容易である。

又、従来使用されなかった縦のスペースをうまく利用し
ているのでかなりの専有スペース縮少ができる。又、効
率がよいために省エネにもなる。

又、横型炉では炉体が長時間高温に保たれると例えば石
英管の中央部が重力の影響で下側にたるむなどの変形が
おこりやすいが縦型炉では石英管がもともとほぼ重力方
向（鉛直方向）に延在しているためたるみのような変形
の心配が少ない。

［利用分野］ 本発明は、熱処理装置として非常に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術におけるウェハの保持状態を示す側
図面、第２図は、従来技術による拡散法を示す炉断面図
、第３図は、この発明の一実施例で用いられるウェハ保
持治具を示す斜視図、第４図は、この発明の一実施例に
よる拡散法を示す炉断面図、第５図及び第６図は、この
発明の効果を従来技術による場合と対比して示すグラフ
である。 １１・・・半導体ウェハ、１２・・・ウェハ保持治具、
１３・・・縦形拡散炉、１６・・・治具ホルダ。 第　　１　　図 第　　２　　図 第　　６　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被処理物を挿入すべき空間が、ほぼ鉛直方向に沿って存
   在する炉体を有する縦型熱処理炉。