【事件の表示】
　特許第２８３９６２１号「半導体製造用熱拡散装置」の特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結論】
　訂正を認める。
　特許第２８３９６２１号の特許を維持する。
【理由】
（１）手続の経緯
　特許第２８３９６２１号は、平成２年２月１３日に特許出願され、平成１０年１０月１６日にその特許の設定登録がなされ、その後、北村　二郎　より請求項１に係る発明に対して特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１１年１０月６日に訂正請求がなされたものである。
（２）訂正の適否についての判断
ア．訂正明細書の請求項１に係る発明
　訂正明細書の請求項１に係る発明は、その特許請求の範囲の請求項１に記載された次の事項により特定されるとおりのものである。
「半導体ウェハを所定のピッチで保持したボートを反応管の内部に挿入して密封し、この反応管の内部を高温の雰囲気に保持したままこの内部にプロセスガスを導いて半導体ウェハに熱処理を施すようにした半導体製造用熱拡散装置において、前記反応管の内壁に沿って下方から上方へ延びる上昇部と前記上昇部の頂端から１８０度屈曲して下方に延びる下降部とから逆Ｕ字に形成されたガス導入管を具備し、前記下降部は上記半導体ウェハに向けてプロセスガスを吹き出すノズルを該ウェハのピッチとほぼ等しいかまたはこれより小さいピッチで設けるとともに、前記ノズルから前記反応管内で十分加熱することにより拡散源を十分反応させた前記プロセスガスが吹き出すよう構成し、更に上記ボートを回転自在としたことを特徴とする半導体製造用熱拡散装置。」
イ．訂正の目的の適否、新規事項の有無及び拡張・変更の存否
１）訂正事項１
　特許請求の範囲の請求項１における「前記ノズルから前記反応管内で十分加熱したプロセスガスが吹き出すよう構成し」を「前記ノズルから前記反応管内で十分加熱することにより拡散源を十分反応させた前記プロセスガスが吹き出すよう構成し」とする訂正は、半導体製造用熱拡散装置の構成を限定するものであるので、特許請求の範囲の減縮に該当し、願書に添付した明細書及び図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものではない。
ウ．独立特許要件の判断
（刊行物に記載された発明）
　実願昭５９−１７５６５６号（実開昭６１−９２０４９号）の願書に添付された明細書及び図面の内容を撮影したマイクロフィルム（以下、「刊行物１」という。）には、
「［従来の技術］従来から半導体ウエハの所要物質の拡散処理や厚膜電子回路基板の焼成等の半導体の熱処理には横形炉が多く用いられていたが、近時は第２図に示したような縦形炉も漸次用いられるようになってきた。」（第２頁第８〜１３行）、
「５は図示しない駆動源に連結されて上下動するアーム、６はこのアームに取付けられた減速機付き回転駆動機、７はこの回転駆動機に支持軸７ａを介して連結されたトレイ支持台、８はこの支持台上に支持された石英製のトレイ、Ｗはこのトレイに垂直方向に所定の間隔をおいて設けた複数の棚板上に載置された半導体基板である。上記の構成になる半導体熱処理炉は、トレイ８を炉本体Ｆ内に挿入した図示位置において、ガス導入管４より所要のガス（又は空気）を石英管３内に供給して該管内を流下させて、ヒータ２により半導体基板Ｗを熱処理する。この際、回転駆動機６によりトレイ支持台７を回転させることにより、トレイ８上の半導体基板Ｗを炉内で回転させたり、或いはアーム５を適宜に上下動させることにより、基板Ｗを炉内で上下動させて所要の熱処理を行うことができる。」（第３頁第１〜１８行）、
「本考案は、上端側が閉鎖され下端側が開放された筒状をなし内壁にヒータ２を備えて略垂直に配置された縦形の炉本体Ｆと、熱処理すべき複数の半導体基板Ｗを上下に対向するもの相互に所定の間隔をおいて垂直方向に重ねて保持するトレイ８と、前記炉本体Ｆとトレイ８との垂直方向の関係位置を相対的に変化させてトレイ８を炉本体Ｆの下方から炉本体Ｆ内に出し入れする駆動機構と、トレイ８に支持されて炉本体Ｆ内に挿入された半導体基板Ｗに所要のガス又は空気を供給して廃気を炉外に排出するガス給排機構とを有する縦形半導体熱処理炉において、前記ガス給排機構は前記炉本体Ｆ内に挿入されるトレイ８を間にして相対向するように炉本体Ｆ内に配設されたガス供給管１１及びガス排出管１２を具備し、ガス供給管１１にはトレイ８上の各半導体基板Ｗの面に平行に前記ガス又は空気を流すように所定の間隔で複数のガス噴出孔１１ａが並設され、ガス排出管１２には前記各ガス噴出孔１１ａに対向する位置にガス吸気孔１２ａが並設されているものである。」（第４頁第１２行〜第５頁第１１行）、
「［実施例］以下、本考案の実施例を図面を参照して説明する。第１図において、第２図の装置と同一部分には同符号を付してその説明を省略する。第１図において、石英管３の上端側は閉鎖されている。１１は石英管３内の定位置に挿入されたトレイ８の頂部に対応する高さを有し且つトレイ８に間隔をおいて対向するように石英管３内に立設されたガス供給管である。このガス供給管は上端部が閉鎖され、下端部は炉体１の底部を貫通して炉外に導出されている。このガス供給管１１には、トレイ８に載置した各半導体基板Ｗの面に平行に所要のガス（又は空気）を流すように、所定の間隔で垂直方向に多数のガス噴出孔１１ａが並設されている。・・・本実施例では以上により炉本体Ｆが構成されている。９は支持軸７ａの長さ方向の所定位置に固着された蓋板で、トレイ支持台７が定位置まで上昇すると、この蓋体が炉本体Ｆの開放端を閉じるようになっている。以上のように構成された本考案に係る半導体熱処理炉は、図示しない駆動源によりアーム５を駆動して、トレイ８を炉本体Ｆ内の図示の定位置に挿入する。そして、ガス供給管１１の各ガス噴出孔１１ａよりトレイ８の各棚板に載置された半導体基板Ｗにそれぞれ所要のガス（又は空気）を噴射供給して、ヒータ２により基板Ｗを加熱処理する。」（第６頁第５行〜第７頁第１７行）が、第１図、第２図と共に記載されている。
　すなわち、刊行物１には「半導体基板を所定の間隔をおいて保持するトレイを石英管の内部に挿入して、蓋板が炉本体の開放端を閉じ、半導体基板に所要のガスを供給してヒータにより基板を加熱処理するようにした半導体ウエハヘの所要物質の拡散処理を行う半導体熱処理炉において、石英管内の定位置に挿入されたトレイの頂部に対応する高さを有し且つトレイに間隔をおいて対向するように石英管内に立設された上端部が閉鎖され下端側が炉体の底部を貫通して炉外に導出されているガス供給管を具備し、前記ガス供給管はトレイに載置した各半導体基板の面に平行に所要のガスを流すように、所定の間隔で垂直方向に多数のガス噴出孔が並設されており、前記各ガス噴出孔からはトレイの各棚板に載置された半導体基板にそれぞれ所要のガスを供給されてるものであり、更に前記トレイが回転自在である半導体ウエハヘの所要物質の拡散処理を行う半導体熱処理炉。」が記載されていると認められる。
　実願昭６２−１８６１４４号（実開平１−８９７３２号）の願書に添付された明細書及び図面の内容を撮影したマイクロフィルム（以下、「刊行物２」という。）には、
「前記ガス導入口９およびガス導出口１０は、前述したように内管８の対向壁面に穿設開口されるが、その穿設開口位置は、ボート２に保持されるウエハ４の最高位置から最低位置に対応させて、所定数穿設する。その数は、例えば高さ６００ｍｍのボート２にウエハ４を５０枚保持する場合、最低１０個以上あるのが望ましい。」（第６頁第１０〜１７行）が記載されている。
　実願昭６１−８５３７５号（実開昭６２−１９８２７６号）の願書に添付された明細書及び図面の内容を撮影したマイクロフィルム（以下、「刊行物３」という。）には、
「半導体ウエハを、互いにその主面を平行とするように多数並べて反応容器内に収納し、高温に加熱しつつ、前記反応容器内に設けたスリツト又は多数の孔を有するガス供給ノズルを用いて、前記半導体ウエハ外周より主面にほぼ平行に反応ガスを供給し、気相成長層を形成する装置において、前記ガス供給ノズルを二重管構造とし、前記反応ガスが、その二重管の外管を通つてノズル末端まで達した後に流れ方向を反転し、内管に設けられたスリツト或いは多数の噴出孔より、前記半導体ウエハに供給されることを特徴とする気相成長装置。」（実用新案登録請求の範囲）、
「上記目的は、ガス供給ノズルを二重管構造とし、原料ガスを二重管の外側を通し、ノズル末端まで達せしめ、そこで流れを反転させて内側の管に設けられたスリツト又は多数の孔から、ウエハに供給することにより達成される。〔作用〕二重管ノズルの外側の管から導入された原料ガスは、順次加熱を受けながらノズル内を進行し、末端に達した後、流れの方向を反転させて、もう一方の管内を流れる。これにより二重管の内管内も外管内では、ガス温度が順次高くなる傾向が相殺され、ノズル内のほぼ全域にわたって、ほぼ等しい原料ガス温度が得られる。」（第４頁第６〜１８行）、
「４は本発明のガス供給ノズルで、第２のノズル形状説明図に示すように二重管構造となっている。このノズルから供給するＨ２雰回気中にシリコン原料を混入し、各ウエハ表面にほぼ平行に原料ガスを供給し、シリコンのエピタキシヤル成長層を形成する。この際二重管ノズルの外側の管から導入された原料ガスは、ノズルの先端で流れ方向を反転し、内側の管に設けられた各ウエハに対応した噴出孔５から供給される。外側の管内と内側の管内では、ガス温度が順次高くなる傾向が相殺し、それぞれの噴出孔から供給される原料ガスの温度はほぼ均一となるため、各ウエハ１間には温度の不均一は生せず、膜厚のほぼ均一なエピタキシャル成長層が形成される。」（第５頁第７行〜第６頁第１行）が、記載されている。
　実願昭４９−１４９３３１号（実開昭５１−７５１５９号）の願書に添付された明細書及び図面の内容を撮影したマイクロフィルム（以下、「刊行物４」という。）には、
「この筒軸２の中心には石英よりなる反応ガスの導入管１０を挿入し、その上部は加熱板５より上方に突出せしめる。第２図示のように導入管１０の上端は天井１１により閉じる。この導入管１０内には内筒１２を設け、この内筒１２の上下両端は開放すると共にその下端と導入管１０の内壁間は環状の部分１３により密閉する。導入管１０の上部には小孔１４，１４・・・　・・・　・・・を穿設し、これら小孔１４，１４・・・　・・・　・・・の径は同径とする。」（第４頁第１〜９行）が第２図と共に記載されている。
　特開昭６１−１１４５２２号公報（以下、「刊行物５」という。）には、
「なお、第２図〜第４図の本発明の別の実施例に示す如く、給気口８から頂部１８に給気ガスを導びく方法は・・・チューブ１７を配置する等により行つても良い。・・・反応管の頂部に達した給気ガスは、ウエハと接しながら降下し、所定の熱処理を行った後、反応管の下部の排気口から外部へ放出する。」（第２頁左下欄第６行〜右下欄第１行）が、第２図〜第４図と共に記載されている。
（対比・判断）
　本件発明と刊行物１に記載された発明を対比すると、本件発明の「半導体ウェハ」、「ボート」、「反応管」、「プロセスガス」、「半導体製造用熱拡散装置」、「ガス導入管」、「ノズル」は、それぞれ刊行物１に記載された発明の「半導体基板」、「トレイ」、「石英管」、「所要のガス」、「半導体ウエハヘの所要物質の拡散処理を行う半導体熱処理炉」、「ガス供給管」、「ガス噴出口」に相当する。
　従って、本件発明と刊行物１に記載された発明は、
「半導体ウェハを所定のピッチで保持したボートを反応管の内部に挿入して密封し、この反応管の内部を高温の雰囲気に保持したままこの内部にプロセスガスを導いて半導体ウェハに熱処理を施すようにした半導体製造用熱拡散装置において、前記反応管の内壁に沿ったガス導入管を具備し、前記ガス導入管には上記半導体ウェハに向けてプロセスガスを吹き出すノズルを該ウェハのピッチとほぼ等しいピッチで設けるとともに、前記ノズルからはプロセスガスが吹き出すよう構成し、更に上記ボートを回転自在としたことを特徴とする半導体製造用熱拡散装置。」である点で一致し、本件発明が「前記反応管の内壁に沿って下方から上方へ延びる上昇部と前記上昇部の頂端から１８０度屈曲して下方に延びる下降部とから逆Ｕ字に形成されたガス導入管を具備し、前記下降部にノズルがを設けられ、前記ノズルから前記反応管内で十分加熱することにより拡散源を十分反応させた前記プロセスガスが吹き出すよう構成」されているのに対して、刊行物１に記載された発明は「前記反応管の内壁に沿って下方から上方へ延びる上昇部からＩ字に形成されたガス導入管を具備し、前記上昇部にノズルが設けられ、前記ノズルからプロセスガスが吹き出すよう構成」されている点で相違する。
　すなわち、刊行物１に記載された発明に係る半導体熱処理炉では、Ｉ字に形成されたガス導入管の上昇部にノズルが設けらており、このようなガス導入管によっては反応管内でプロセスガスを十分に加熱することができないものと認められる。また、刊行物１には、前記ノズルから反応管内で十分に加熱することにより拡散源を十分反応させたプロセスガスを吹き出すようにすることで、拡散源の濃度をより均一にするという技術思想の開示も示唆も認められない。
　また、刊行物２〜５に記載の発明も、本件発明を特定する事項である「前記反応管の内壁に沿って下方から上方へ延びる上昇部と前記上昇部の頂端から１８０度屈曲して下方に延びる下降部とから逆Ｕ字に形成されたガス導入管を具備し、前記下降部にノズルが設けられ、前記ノズルから前記反応管内で十分加熱することにより拡散源を十分反応させた前記プロセスガスが吹き出すよう構成」するという構成を備えておらず、また、反応管内で十分加熱することにより拡散源を十分反応させたプロセスガスをノズルから吹き出すようにすることで、拡散源の濃度をより均一にするという技術思想の開示も示唆も認められない。
　そして、本件発明は前記構成を備えることにより、「十分に加熱させることにより化学反応させて拡散源を発生させたガスを、回転中の半導体ウェハのウェハとウェハとの間に直接吹き込ませ、これによって、半導体ウェハの保持位置に拘ることなく、かつこの全面における拡散源の濃度をより均一にすることができる。従って、拡散源による拡散をより均一に行わせて拡散のバラツキの発生を極力防止することができる。」という本件発明の顕著な効果を奏するものと認められる。
　従って、本件発明が、刊行物１〜５に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたとすることはできない。
（まとめ）
　本件発明は特許出願の際独立して特許を受けることができるものである。
エ．むすび
　以上のとおりであるから、上記訂正は、特許法第１２６条第２−４項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
（３）特許異議申立てについての判断
ア．申立ての理由の概要
　申立人　北村　二郎　は、本件発明は、実願昭５９−１７５６５６号（実開昭６１−９２０４９号）の願書に添付された明細書及び図面の内容を撮影したマイクロィルム（甲第１号証）、実願昭６２−１８６１４４号（実開平１−８９７３２号）の願書に添付された明細書及び図面の内容を撮影したマイクロフィルム（甲第２号証）、実願昭６１−８５３７５号（実開昭６２−１９８２７６号）の願書に添付された明細書及び図面の内容を撮影したマイクロフィルム（甲第３号証）、実願昭４９−１４９３３１号（実開昭５１−７５１５９号）の願書に添付された明細書及び図面の内容を撮影したマイクロフィルム（甲第４号証）、特開昭６１−１１４５２２号公報（甲第５号証）に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであり、特許法第２９条第２項の規定により、特許を受けることができないものであるから、特許を取り消すべきと主張している。
イ．本件発明
　平成１１年１０月６日付けで提出された訂正明細書の請求項１に係る発明（以下、「本件発明」という）は、その特許請求の範囲の請求項１に記載された事項により特定される次のとおりのものである。
「半導体ウェハを所定のピッチで保持したボートを反応管の内部に挿入して密封し、この反応管の内部を高温の雰囲気に保持したままこの内部にプロセスガスを導いて半導体ウェハに熱処理を施すようにした半導体製造用熱拡散装置において、前記反応管の内壁に沿って下方から上方へ延びる上昇部と前記上昇部の頂端から１８０度屈曲して下方に延びる下降部とから逆Ｕ字に形成されたガス導入管を具備し、前記下降部は上記半導体ウェハに向けてプロセスガスを吹き出すノズルを該ウェハのピッチとほぼ等しいかまたはこれより小さいピッチで設けるとともに、前記ノズルから前記反応管内で十分加熱することにより拡散源を十分反応させた前記プロセスガスが吹き出すよう構成し、更に上記ボートを回転自在としたことを特徴とする半導体製造用熱拡散装置。」
ウ．判断
　上記各刊行物には、上記「（２）訂正の適否についての判断　ウ．独立特許要件の判断　（刊行物に記載された発明）」で示した事項が記載されている。
　しかしながら、上記「（２）訂正の適否についての判断　ウ．独立特許要件の判断　（対比・判断）」で示したように、本件発明は各刊行物に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたとすることはできない。
　なお、申立人は、甲第３号証の二重管構造を有するガス供給ノズルが、本件発明の「前記反応管の内壁に沿って下方から上方へ延びる上昇部と前記上昇部の頂端から１８０度屈曲して下方に延びる下降部とから逆Ｕ字に形成されたガス導入管」に相当すると主張する。しかしながら、二重管と逆Ｕ字では両者の形状は明らかに異なり、またそのような形状の部材を製造する為の工作上の困難さ、二重管と逆Ｕ字という形状の相違に基づくプロセスガスヘの熱の伝達効率等も異なることは明らかである。したがって、二重管構造を有するガス供給ノズルが、逆Ｕ字に形成されたガス導入管に相当するということはできない。
　また、申立人は、甲第３号証に記載された発明も、二重管構造を有することにより、本件発明と同等の作用・効果が奏すると主張する。しかしながら、甲第３号証に記載された発明が奏する効果が「気相成長装置」の「ノズル内のほぼ全域にわたって、ほぼ等しい原料ガス温度が得られる」ことにより、「各ウエハ１間には温度の不均一は生せず、膜厚のほぼ均一なエピタキシャル成長層が形成される。」というものであるのに対して、本件発明の効果は、「熱拡散装置」の「ノズルから前記反応管内で十分加熱することにより拡散源を十分反応させた前記プロセスガスが吹き出すよう構成」することにより、「拡散源の濃度をより均一にすることができる。従って、拡散源による拡散をより均一に行わせて拡散のバラツキの発生を極力防止することができる。」というものであるから、両者の作用・効果が同等であるとすることもできない。
　さらに、申立人は甲第５号証、甲第４号証にも本件発明の逆Ｕ字に形成されたガス導入管に相当する構成の記載があると主張するが、前記各号証にはそのような記載は認められない。
　従って、申立人の前記各主張はいずれも採用できない。
エ．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議申立の理由及び証拠のよっては本件請求項１に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件発明を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１１年１０月１２日（１９９９．１０．１２）
【訂正の要旨】
　特許請求の範囲の減縮を目的として、平成１０年７月８日の本件請求人提出に係る手続補正書により補正された特許請求の範囲の記載
「半導体ウェハを所定のピッチで保持したボートを反応管の内部に挿入して密封し、この反応管の内部を高温の雰囲気に保持したままこの内部にプロセスカズを導いて半導体ウェハに熱処理を施すようにした半導体製造用熱拡散装置において、前記反応管の内壁に沿って下方から上方へ延びる上昇部と前記上昇部の頂端から１８０度屈曲して下方に延びる下降部とから逆Ｕ字に形成されたガス導入管を具備し、前記下降部は上記半導体ウェハに向けてプロセスガスを吹き出すノズルを該ウェハのピッチとほぼ等しいかまたはこれより小さいピッチで設けるとともに、前期ノズルから前記反応管内で十分加熱したプロセスガスが吹き出すよう構成し、更に上記ボートを回転自在としたことを特徴とする半導体製造用熱拡散装置。」
を
「半導体ウェハを所定のピッチで保持したボートを反応管の内部に挿入して密封し、この反応管の内部を高温の雰囲気に保持したままこの内部にプロセスカズを導いて半導体ウェハに熱処理を施すようにした半導体製造用熱拡散装置において、前記反応管の内壁に沿って下方から上方へ延びる上昇部と前記上昇部の頂端から１８０度屈曲して下方に延びる下降部とから逆Ｕ字に形成されたガス導入管を具備し、前記下降部は上記半導体ウェハに向けてプロセスガスを吹き出すノズルを該ウェハのピッチとほぼ等しいかまたはこれより小さいピッチで設けるとともに、前期ノズルから前記反応管内で十分加熱
することにより拡散源を十分反応させた前記
と訂正する。
（５４）発明の名称
　半導体製造用熱拡散装置
（５７）【特許請求の範囲】
　半導体ウェハを所定のピッチで保持したボートを反応管の内部に挿入して密封し、この反応管の内部を高温の雰囲気に保持したままこの内部にプロセスガスを導いて半導体ウェハに熱処理を施すようにした半導体製造用熱拡散装置において、前記反応管の内壁に沿って下方から上方へ延びる上昇部と前記上昇部の頂端から１８０度屈曲して下方に延びる下降部とから逆Ｕ宇に形成されたガス導入管を具備し、前記下降部は、上記半導体ウェハに向けてプロセスガスを吹き出すノズルを該ウェハのピッチとほぼ等しいかまたはこれより小さいピッチで設けるとともに、前記ノズルから前記反応管内で十分加熱
することにより拡散源を十分反応させた前記
【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、半導体装置の製造において、半導体ウェハに熱処理を施してリン等の不純物を拡散する際に使用される半導体製造用熱拡散装置に関する。
　（従来の技術）
　上記熱拡散装置は、高温雰囲気の不純物を含んだ気体（例えば、気化したＰ２Ｏ５）の中で半導体ウェハに熱処理を行うためのものであるが、近年、高集積化による信頼性の向上、大口径化に伴うメンテナンスの便等の点を考慮して、半導体ウェハ搬送時における空気の逆流が少ない横型拡散炉から縦型拡散炉へと移行する傾向にある。
　この種の一般的な縦型拡散炉の構成を第８図に示す。下端を開口し、上方に延びる有底筒状の石英反応管１の上端面のほぼ中央には、ガス供給管２が接続されている。そして、半導体ウェハ３は、ボート４に所定時間隔離間した状態で保持され、ボートテーブル５を介して搬送されるよう構成され、反応管１の開口部は、反応管１の内部に半導体ウェハ３が完全に挿入された時に、ボートテーブル５に装着したキャップ６で密封されるようなされている。
　ここに、上記半導体ウェハ３の搬送時には、ガス供給管２から反応管１内にＮ２等の不活性ガスを流し込むことにより、反応管１内に空気が流れ込んでしまうことが防止される。
　そして、キャップ６で反応管１の開口部を密封した状態で、例えばＰＯＣｌ３を不純物源としたリン拡散を行う場合には、反応管１の内部を、約９００℃以上の荷温雰囲気に保ったまま、この内部に、ガス供給管２からＮ２，Ｏ２，ＰＯＣｌ３蒸気の混合ガスたるプロセスガスを導入して、このプロセスガスを反応管１の天井から下方に流す。これによってＰＯＣｌ３とＯ２の反応によって生成される拡散源Ｐ２Ｏ５と不活性キャリヤガスＮ２の混合ガス中で反応を起こさせて半導体ウェハ３に熱処理を施すよう構成されていた。
　上記リン拡散の結果として、４０００Åのポリシリコンへ高抵抗リン拡散を行った際のシート抵抗１００Ω近辺の制御例を第９図に示す。
　この時の拡散条件は、雰囲気９００℃、拡散時間１５分である。
　この図より、面内のシート抵抗ρｓの各ボート内位置におけるバラツキσを、
　ここにｍａｘ；シート抵抗ρｓの最大値
　　　　ｍｉｎ；シート抵抗ρｓの最小値
とした時、このバラツキσは、各半導体ウェハ３のボート４内の位置において、２４〜２５％と非常に大きくなることが判る。
　また、半導体ウェハ表面におけるシート抵抗ρｓの分布も、この周辺部が低く、中央部が高い同心円状の分布を示すことになる。
　これは各半導体ウェハ３，３の、間への拡散源Ｐ２Ｏ５の供給が、ここでの拡散源Ｐ２Ｏ５の濃度と反応管１内を上から下へと流れるプロセスガス中での拡散源Ｐ２Ｏ５の濃度との濃度差による拡散によって、即ちプロセスガス自体が半導体ウェハ３，３内を流れることなく行われ、従ってこの濃度が半導体ウェハ３の周辺部で高く、中心部に行くに従って徐々に低くなって、半導体ウェハ３の全表面において均一にならないからであると考えられる。
　（発明が解決しようとする課題）
　しかしながら、上述のような条件におけるポリシリコン中へのリン拡散の状況をみると、内面バラツキσが２５％程度と非常に大きくなり、しかも半導体ウェハの表面においても、その周辺部のシート抵抗ρｓが中央のそれよりも低い同心円状の分布を示すことになり、この面内のリン拡散のバラツキは、その後のエッチングプロセスにも影響を及ぼしてしまう。更に、ＣＶＤによるりンゲッタ等のプロセスの適用の際においても、ＣＶＤ膜べり量の違いやメルト形状のバラツキを生じさせてしまう。
　このようなリン拡散のバラツキは、今後の微細化において、精密な制御が要求されることから特に問題となってくると考えられる。
　このようなリン拡散のバラツキの現象は、横型拡散炉においても同様に生じてしまう。
　なお、通常の酸化においても、反応管の周壁に沿って天井方向からプロセスガスを導入することが一般に行われているが、このプロセスガスを反応管内に導入するための導入管内を流れるプロセスガスの流速は、数ｍ／ｓｅｃとかなり速いため、このガスの温度が炉内と同じ温度まで上昇していない。このため、空冷を行っていると同じ状態となって、天井側が冷えて断面均熱が乱れてしまい、面内の酸化膜に大きなバラツキが生じているのが現状であった。
　本発明は上記に鑑み、縦型拡散炉に改良を加えて、より均一な酸化拡散を行えるようにしたものを提供することを目的とする。
　（課題を解決するための手段）
　上記目的を達成するため、本発明に係る半導体製造用拡散装置は、半導体ウェハを所定のピッチで保持したボートを反応管の内部に押入して密封し、この反応管の内部を高温の雰囲気に保持したままこの内部にプロセスガスを尊いて半導体ウェハに熱処理を施すようにした半導体製造用熱拡散装置において、前記反応管の内壁に沿って下方から上方へ延びる上昇部と前記上昇部の頂端から１８０度屈曲して下方に延びる下降部とから逆Ｕ字に形成されたガス導入管を具備し、前記下降部は，上記半導体ウェハに向けてプロセスガスを吹き出すノズルを該ウェハのピッチとほぼ等しいかまたはこれより小さいピッチで設けるとともに、前記ノズルから前記反応管内で十分加熱したプロセスガスが吹き出すよう構成し、更に上記ボートを回転自在としたものである。
　（作用）
　上記のように構成した本発明によれば、プロセスガスを予め加熱させることにより十分に化学反応させて拡散源を発生させたガスを、半導体ウェハを回転させつつ、各ノズルから各半導体ウェハと半導体ウェハとの間に直接吹き込ませることができ、これによって、半導体ウェハのボートによる保持位置に拘ることなく、かつこの全面におけるの拡散源の濃度をより均一にするとともに、プロセスガスが十分に暖まらないうちに半導体ウェハの方向に吹き出すことを防止して、拡散源による拡散をより均一に行わせて拡散のバラツキの発生を極力防止することができる。
　（実施例）
　以下、本発明の実施例を第１図を参照して説明する。
　第１図は本発明の第１の実施例を示すもので、下端を開口し、上方に延びる有底筒状の石英反応管１の上端面のほぼ中央には、ガス供給管２が接続されている。そして、半導体ウェハ３は、ボート４に所定間隔離間した状態で保持され、ボートテーブル５を介して搬送されるよう構成され、反応管１の開口部は、反応管１の内部に半導体ウェハ３が完全に挿入された時に、ボートテーブル５に固着したキャップ６で密封されるようなされている。
　更に、上記ボートテーブル５にはモータ７が接続され、このモーター７の回転によって、ボートテーブル５、更にはボート４で保持した半導体ウェハ３が一体となって水平方向に同時に回転するようなされている。
　また、上記反応管１の内部には、その内壁に沿って一旦下方から上方に延びる上昇部８ａと、この上昇部８ａの頂端から１８０℃屈曲して下方に延びる下降部８ｂとから逆Ｕ字状に構成された細管からなるガス導入管８が配置されているとともに、このガス導入管８の下降部８ｂの周壁には、この長さ方向に沿って所定のピッチで直線状に複数のノズル８ｃが穿接されている。
　そして、この各ノズル間ピッチｐ１は、上記ボート４に保持された各半導体チップ間ピッチｐ２より小さく（ｐ１＜ｐ２）なされている。
　このように、ガス導入管８を逆Ｕ字状に屈曲させたのは、ガス導入管８に沿って反応炉１内を流れるプロセスガスのパスを長くして、即ちプロセスガスが反応管１内において、一旦この天井まで上がり、その後下降してノズル８ｃから吹き出すようにすることにより、これを十分に暖めるためであり、また、ノズル間ピッチｐ１を半導体ウェハ間ピッチｐ２より小さくしたのは、各半導体ウェハ３，３の問にノズル８ｃからのプロセスガスがむらなく吹き込むようにするためである。
　そして、半導体ウェハ３をボード４で保持して、ボードテーブル５を介して上方に搬送する際には、上記ガス供給管２からＮ２等のキャリアガスを導入しつつ行うことにより、空気が反応管１内へ侵入してしまうことを防止するのであり、例えばＰＯＣｌ３を不純物源としたリン拡散を行う場合には、キャップ６で反応管１の開口部を密封した後に、反応管１の内部を約９００℃以上の高温雰囲気に保ったまま、この内部にガス導入管８の各ノズル８ｃからＮ２，Ｏ２，ＰＯＣｌ３の蒸気の混合ガス等からなるプロセスガスを導入し、かつモータによって半導体ウェハ３を回転させて所定の温度による半導体ウェハ３の熱処理を行うのである。
　上記実施例を使用して、９００℃で１５分間のポリシリコンヘのリン拡散を行った結果を、本実施例におけるＵ字型ガス導入管８とこれの代わりにストレート導入管（下降部８ｂを設けることなく上昇部８ａの周壁にノズル８ｃを設けた導入管）を使用したものと比較して第２図に示す。
　これより明らかなように、本実施例の場合、シート抵抗ρｓの面内バラツキが３〜８％となり、上記従来例に比較して約１／３に改善されていることが判る。
　なお、ガス導入管をＵ字管の変わりにストレート管で構成した場合には、シート抵抗ρｓは、反応管１の底部がこの頂部よりかなり高くなって、半導体ウェハ３のボート４内の位置の相違によるシート抵抗ρｓが均一性がかなり悪くなってしまうことが判る。
　これは、上記ＰＯＣｌ３を使用したリン拡散においては、このＰＯＣｌ３と過剰Ｏ２とが、約４５０℃以上で反応して拡散源Ｐ２Ｏ５が生成されるのであるが、底部においては、ストレート管内をかなり速い流速で流れるプロセスガスが十分に暖まる前に半導体ウェハ３の方向に吹き出すことになり、この結果、いわゆる空冷状態となってプロセスガスが半導体ウェハに吹き付けることになり、このために拡散源の濃度が底部ほど濃くなって頂部のこの濃度とかなりの差が出てしまうからである。
　即ち、ガス導入管８としてＵ字管を使用することにより、反応管１内を通過するプロセスガスの通路パスを長くすることによって、これを十分に暖め、これによって拡散源Ｐ２Ｏ５の濃度を均一化したプロセスガスをノズル８ｃから吹き出すようにすることにより、反応管１内に保持した半導体ウェハ３に、そのボート３４の内における保持場所に拘らず均一にリン拡散を施すことができるのである。
　第３図に半導体ウェハ間ピッチｐ２が４．７６ｍｍ（ｐ２＝４．７６ｍｍ）である時に、ノズル間ピッチｐ１をこれより小さい４ｍｍ（ｐ１＝４ｍｍ）としたときのものと、これよりかなり大きい２０ｍｍ（ｐ１＝２０ｍｍ）としたときのものと上記と同じ条件での実験の結果を示す。
　これにより、４ｍｍピッチの場合には、シート抵抗ρｓの内面バラツキが少ないが、２０ｍｍピッチとした場合には、互いに隣接する半導体ウェハとの間でのシート抵抗ρｓの面内バラツキの違いが３〜２５％とかなり大きくなってしまうことが判る。
　これは、ノズル間ピッチｐ１を半導体ウェハ間ピッチｐ２より大きくすると、ノズル８ｃから吹き出すプロセスガスが直接半導体ウェハ３に当たらない部分が生じてしまうからであると考えられる。
　また、第４図に空気の反応管１内への侵入を防止するために、Ｎ２ガス２０／ｍｉｎをガス供給管２から導入した場合と、ガス導入管８から導入した場合の空気の侵入状態をＯ２濃度で評価した結果を示す。
　これにより、天井からの吹き出しの場合、Ｏ２濃度が１００ｐｐｍ以下となる空気の侵入が、炉口から２００ｍｍ、であるのに対し、ノズルからの吹き出しの場合には４５ｍｍと侵入が多く、従って、半導体ウェハ３の搬送時において、ガス供給管２より天井からガスをダウンフローに導入した方が、ノズル８ｃを介して側部から導入するよりも空気の逆流を防止してこの反応管１内への侵入を防止できることが判る。
　なお、上記ガス供給管２とガス導入管８からは、上記のように夫々異なるガスが導入されるため、異なるガス供給源に夫々接続するようにすることもできるが、従来のように一本にまとめ弁を介して切換えるようにしても良い。
　第５図乃至第７図は、上記プロセルガスの加熱手段として、上記実施例と夫々異なるものを採用したものを示す。
　即ち、第５図に示すものは、ガス導入管９として反応炉１の内部において下方から上方に直線状に延びるストレート管を使用するとともに、このガス導入管９の外部露出部の周囲に予備加熱ヒータ１０を配置して、この加熱ヒータ１０によってガス導入管９内を流れるプロセスガスを加熱して、この加熱したプロセスガスをノズル９ａから噴出するようにしたものである。
　また、第６図に示すものは、ガス導入管１０を反応管１の下部に当接させつつ蛇行させ、更に反応管１の内部にこの下方から上方に向けて直線状に配置することにより、プロセスガスを反応管１の周囲で加熱し、この加熱したプロセスガスをノズル１０ａから噴出するようにしたものである。
　更に、第６図に示すものは、反応管１の下部に２重壁によりガス滞留室１１を形成し、更にこのガス滞留室１１に下端を開口させて上方に延びるガス導入管１２を反応管１の内部に配置し、これによってガス滞留室１１の中にプロセスガスを導入してこの速度を減少させて十分に加熱し、しかる後、ガス導入管１２のノズル１２ａから加熱されたプロセスガスを反応管１の内部に導入するようにしたものである。なお、リン拡散の他の酸化プロセスにおいても、細い管から冷えた状態のガスを導入すると、このガスの速度を早いため、ガスが十分に暖められず、このために空冷状態による炉の断面における均熱の乱れが生じ、この結果、膜厚にバラツキが生じてしまう。
　従って、このような場合にも、上記のようにして、プロセスガスを加熱し、十分に反応を行わせた状態でプロセスガスを反応管１の内部に導入する必要がある。
〔発明の効果〕
　本発明は上記のような構成であるので、十分に加熱させることにより化学反応させて拡散源を発生させたガスを、回転中の半導体ウェハのウェハとウェハとの間に直接吹き込ませ、これによって、半導体ウェハの保持位置に拘ることなく、かつこの全面におけるの拡散源の濃度をより均一にすることができる。従って、拡散源による拡散をより均一に行わせて拡散のバラツキの発生を極力防止することができるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
　第１図は本発明の一実施例を示す概要図、第２図はガス導入管としてＵ字型ノズルとストレートノズルとを使用した時のシート抵抗の分布を示すグラフ、第３図はノズルピッチをウェハピッチより小さい４ｍｍとそれより大きい２０ｍｍとした時のシート抵抗の分布を示すグラフ、第４図は天井からガスを吹き出した時とノズルから吹き出した時のＯ２濃度の分布を示すグラフ、第５図乃至第７図は夫々異なるプロセスガスの加熱手段を示す縦断面図、第８図は従来例を示す第１図相当図、第９図は同じく第２図相当図である。
１……反応管、２……ガス供給管、３……半導体ウェハ、４……ボート、５……ボートテーブル、６……キャップ、７……モータ、８，９，１０，１２……ガス導入管、８ｃ，９ａ，１０ａ，１２ａ，……ノズル。