JPS582357B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は酸化あるいは不純物拡散等高温熱処理を必要
とする製造方法に用いる熱処理装置に関するものである
。

以下半導体装置の製造方法を例にとり説明する。

従来の熱処理装置の一例として熱処理炉の断面を第１図
に示す。

この図で、１は熱処理炉管、２は熱処理すべきウエハの
挿入口、３は前記挿入口２の開閉を行うための蓋体、４
は前記熱処理炉管１を加熱するヒータである。

このような装置は従来、半導体装置の製造において、例
えば酸化工程、不純物拡散工程等高温熱処理に広く使わ
れている。

熱処理を行うに当り、蓋体３をはずしウエハを出し入れ
するが、この時の挿入速度および引出し速度は製造され
る半導体装置の特性を左右するものできわめて重要であ
る。

すなわち、挿入速度および引出し速度が早い場合には、
ウエハに歪が発生して、ｐ−ｎ接合の逆方向飽和電流が
増大したり、あるいはバイポーラトランジスタにおいて
はｈＦＥが低下する等の特性の劣化、および歩留りの低
下を来すことが多い。

また挿入速度および引出し速度が遅い場合には、上述し
た速い場合とは異なった不都合が生じる。

第２図ａは上述した熱処理炉における熱処理炉管１の挿
入口２近傍の温度分布図であり、第２図ｂは外部空気の
侵入状態を示す図で、第２図ａの横軸と第２図ｂの横軸
は対応させてある。

蓋体３を取りはずしたときの外部空気は、熱処理炉管１
の挿入口２から内部に５０〜７０ｃｍも侵入し、均熱帯
の一部にも到達している。

ウエハの挿入速度が遅いときには、外気雰囲気中で昇温
されるため、外気中の酸素や、水蒸気により不必要に酸
化されることになる。

したがって、酸化膜形成を目的とする熱処理工程におい
ては、形成される酸化膜が不均一となり、また不純物拡
散を目的とする熱処理工程においては、拡散される不純
物が不均一となる欠点がある。

またウエハの引出し速度が遅い場合には、外気中の酸素
雰囲気中で低温熱処理を行うのと等価となり、不必要な
酸化嘆の生成が起ると同時に、シリコンとシリコン酸化
膜の界面に存在する表面準位密度を増大させることにな
る。

特にＭＯＳの電界効果トランジスタにおいては、この表
面準位密度は、しきい値電圧に直接影響を与えるが、こ
の状態を第３図に示す。

すなわち、第３図中、ａはウエハの引出し速度が６０ｃ
ｍ／ｓｅｃの場合のしきい値電圧の分布を示し、ｂは同
じく０．１ｃｍ／ｓｅｃの場合のしきい値電圧の分布を
示している。

したがって、上記ａの場合は、ウエハが比較的急激に冷
却されるため、上記表面準位密度の数は少なく、かつ、
ばらつきも少ない。

またｂの場合は、ウエハが除々に冷却されるため、外気
中の酸素が影響して表面準位密度の数が増大し、かつ、
ばらつきが多くなっている。

これらのことから半導体装置の製造における熱処理時の
挿入速度および引出し速度は高温部への外気の侵入をお
さえた状態で低速で行うことが必要であることがわかる
。

ところで、外気の侵入を防ぐ方法として第４図に示す方
法が考えられる。

この方法においては、熱処理炉管１の挿入口２の近傍に
不活性ガス（窒素、アルゴン等）流出口５を設ける方法
であり、挿入および引出し時に不活性ガス流出口５より
不活性ガスを吹出し、ガスカーテン６を作ることにより
外気を遮へいするものである。

しかし、この方法においては熱処理炉管１に不活性ガス
流出口５がつけられているため、熱処理炉管１の取りは
ずしゃ洗浄の際不活性ガス流出口５を破損することが多
いという不都合がある。

この発明は、上述のような不都合を解決するためになさ
れたもので、その一実施例を第５図に示す。

この図で、７はパージ管で熱処理炉管１にすり合せ等の
方法で取り付けられており、このパージ管７の一部に不
活性ガス流出口５を設け、この部分より不活性ガスを吹
き出すよう構成されている。

このような構成をとることにより、熱処理炉管１の取り
はずし、洗浄の際にパージ管７を取りはずすことができ
、不活性ガス流出口５を破損することを防ぐことができ
る。

なお、不活性ガス流出口５は複数個設けることにより、
外気の侵入をより完全に防止しうろことができることは
言うまでもない。

またパージ管７の他端はすり合せ等により第２図に示す
ような蓋体３を取り付けるようにしてもよい。

以上説明したように、この発明は熱処理炉管の出口にパ
ージ管を設け、こゝから不活性ガスを流出せしめてガス
カーテンを作るようにしたので、ウエハの出し入れによ
って熱処理炉管内に外気の侵入するのが少なくなる。

しかもパージ管に不活性ガス流出口を設けたので、熱処
理炉管を取りはずす際も不活性ガス流出口を破損するこ
とがない利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の熱処理炉の断面図、第２図ａ，ｂは熱処
理炉内の温度分布と外気雰囲気の侵入状態を示す特性図
、第３図はウエハの引出し速度が速い場合と遅い場合の
しきい値電界の分布図、第４図は外気の侵入を防止する
ため考えられた従来の方法を示す断面図、第５図はこの
発明の一実施例を示す断面図である。 図中、１は熱処理炉管、２は挿入口、３は蓋体、４はヒ
ータ、５は不活性ガス流出口、６はガスカーテン、７は
パージ管である。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱処理炉管の出口にガスカーテンを作るための不活
   性ガス流出口をもったパージ管を取り付けたことを特徴
   とする熱処理装置。