(57)【要約】【課題】  半導体ウエハを反応炉の中に搬送し、成膜および熱処理する場合、プロセスガス供給ラインからのパージだけでは、ボート出し入れ時に外気を完全に防止するのは困難であった。【解決手段】  反応炉のボート出し入れ口付近に不活性ガスパージ機構を設け、反応炉への外気の持ち込みを防止する。また、上記不活性ガスパージ機構の形状をリング状で、四方八方に噴出し口を複数設け、完全に外気の持ち込みを防止する。上記不活性ガスパージ機構により、デバイスに影響するウエハ表面上での表面電荷や界面準位を防止し、また良質な膜質と均一な膜厚を成膜する。また、上記不活性ガスパージ機構はリング状の形状をしており、リングへのガスの導入部、ガス噴出し口の数や位置に特徴があり、四方八方均一にガスをパージし、完全に外気の持ち込みを防止する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のウエハを収納するボートを載置する反応炉と、前記反応炉内の下方部及び前記ボートの下部に設けられ、外部から不活性ガスが供給され、前記不活性ガスを前記ボートの下部から前記反応炉内に供給することにより、不活性ガスパージするリング状の不活性ガスパージ機構が設けられていることを特徴とする拡散炉。
【請求項２】
前記不活性ガスパージ機構のガス噴出し口は前記リング状の内径部に形成されている請求項１記載の拡散炉。
【請求項３】
前記不活性ガスパージ機構のガス噴出し口の数は、4つ以上である請求項２記載の拡散炉。
【請求項４】
前記不活性ガスパージ機構は、石英若しくはＳｉＣで形成されている請求項２記載の拡散炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置を製造する製造装置に関し、特に複数のウエハを同時に熱処理する拡散装置や、ＣＶＤ（chemical-vapor deposition）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハ上に半導体装置を製造する工程において、ウエハを加熱したり、ウエハを加熱して所望の膜を形成したりする工程がある。この工程には、拡散装置やＣＶＤ(chemical-vapor deposition)装置などが適用される。これらの装置では、半導体装置の製造効率を向上するため、複数のウエハ（１００〜１５０枚）を収容可能な炉を用いる。これにより多数のウエハを同時に加熱処理する、いわゆるバッチ処理をすることができる。従来の縦型拡散装置における複数のウエハの収容状態を説明する。
【０００３】
縦型拡散装置には、複数のウエハを収容するためのボートが設けられている。このボートは石英で構成される複数の石英柱（例えば４本）を有する。各石英柱には、ウエハを水平に保持するための切り欠き部が設けられている。これらの切り欠き部にウエハをはめ込むことにより、ウエハは保持される。
このようにして、縦型拡散装置は、ボートに１００〜１５０枚のウエハを水平状態で搭載した状態で炉内まで移動し、炉内収納後、所望の熱処理を施す（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１４０３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の拡散炉装置においては、ボートが炉内に移動し収納される際、外気を炉内に巻き込み、表面電荷の発生や不均一な膜厚やクリーンでない膜質となる可能性があり、これにより不具合が生じる。
近年、半導体装置の高集積化及び高微細化に伴い、ウエハ面積が増大する傾向にある。例えば、通常のウエハの大きさは６インチであったが近年では８インチ以上に増大している。このため、ウエハ面内の膜厚、膜質の安定と表面電荷を起こしにくくすることが大変困難であり重要となる。また、バッチ処理時間を短縮するためには、ボートの炉内への移動にかかる時間を短縮することすることも重要である。これはボートの炉内への搬送スピードをあげる必要があるが、スピードをあげることによって外気を巻き込む可能性が高く、外気を巻き込むと炉内は約７００〜８００℃に保たれているためウエハが外気と反応しやすく、反応すると表面電荷の発生やクリーンでない酸化膜を形成してしまう。このように温度差の大きい炉外から炉内への搬送時は、炉内に外気を持ち込ませないことが非常に重要となる。
【０００５】
外気の巻き込みによってウエハ面内の温度の均一性が確保されない場合には、ウエハの部分によって所望の熱履歴を得られない虞がある。このようなウエハの部分では、結晶欠陥が生じたり、形成される膜厚が所望の厚さでなかったり、拡散不純物量のばらつきが生じ、結果として製造された半導体装置が不良品となる虞がある。
【０００６】
また、温度均一性が得られない場合、ウエハにかかるストレスの差により、ウエハ自体にそりや歪みが生じる場合もある。
そこでこの発明の課題は、ウエハ面内およびバッチ内の膜厚、膜質を向上し得る半導体製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数のウエハを搭載するボートを収納する反応炉の内部もしくは反応炉の下方部に外部設置され、前記ボートに搭載された複数のウエハを搬送し前記反応炉に収納する時、外気を持ち込ませない不活性ガスパージ機構を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、半導体プロセスの拡散炉において不活性ガスパージ機構を設けることにより以下の効果を有する。
（１）反応炉内へ外気の持ち込みを防止することが可能である。
これによって、本発明による不活性ガスパージ機構により反応炉への外気巻き込みを防止する。これによってウエハ表面の表面電荷の発生を抑えたり、クリーンかつ均一な酸化膜の形成、および均一な膜質の形成を可能とする。作製されたＩＣの特性均一化、歩留まりの向上に効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係る半導体製造装置の実施形態の断面を示し、図２は、この半導体製造装置における不活性ガスパージ機構を説明するための図である。なお、図２（a）は不活性ガスパージ機構を上からみた概略平面図であり、図２（b）は図２（a）における一点鎖線b-b ’における断面図である。
【００１０】
この半導体製造装置は酸化拡散炉装置であり、ボート１、保温筒３、プロセスガス供給ライン４、反応チューブ５、ヒータ６、排気口７、不活性ガスパージ機構８、ハッチ９、とにより構成されている。
【００１１】
ボート１は、上述した従来の拡散装置のボートと同様に図示しない複数の石英柱を有し、各石英柱には切り欠き部が設けられている。ウエハ１２は、この切り欠き部にさし込まれることにより水平に維持される。
保温筒３は、成膜中の炉内の温度を一定に保持するために使用される。反応炉５は、反応管として用いられる。ヒータ６は、炉の外部に複数に独立して設けられている。排気口７は、炉内のガスの排出に、プロセスガス供給ライン４は、炉内へのプロセスガスの導入に使用される。不活性ガスパージ機構８は、反応炉５内に外気を巻き込まないために不活性ガスをパージする。ハッチ９は、反応管内を密閉する。
【００１２】
次に、この実施形態の動作について説明する。
【００１３】
成膜処理および熱処理が行われる複数のウエハ１２は、ボート１に水平に搭載される。図面では、十数枚しか搭載されないように示されているが、実際のボート１には１００〜１５０枚のウエハ１２が搭載可能となる。
【００１４】
ウエハ１２が搭載されたボート１が移動し、所定温度に保持されている反応炉内に収納されると、ハッチ９により密閉される。この後、さらに炉内の温度がプロセス条件温度まで上昇されるとともに、成膜材料となるガスがプロセスガス供給ライン４より炉内に導入される。
ウエハ１２が搭載されたボート１が移動し、所定温度に保持されている反応炉内に収納される際、ボート１の移動によって、従来の技術では、外気を巻き込む気流が発生し、外気を巻き込みウエハ表面に表面電荷を発生させたり、クリーンな酸化膜形成および均一な膜厚を損なう可能性がある。この実施形態によれば、ウエハ１２が搭載されたボート１が移動し、所定温度に保持されている反応炉内に収納される際、反応炉内の下方部もしくは反応炉の下方に外部接続された不活性ガスパージ機構８から、不活性ガスがパージされ、カーテンのような役割をし、反応炉内への外気の進入を完全に防ぐことができる。
【００１５】
また、図２における不活性ガスパージ機構８は、炉の外部からの不活性ガスが不活性ガス供給ライン１０２を通して、炉内の不活性ガスパージリング１２０内にはいる。不活性ガスパージリング１２０は内面１１１と外面１１０の間が空間となっており、空間内を不活性ガスが流れる。内面１１１には不活性ガス噴出し口１００があり、この噴出し口から不活性ガスを反応炉下方部でパージし、反応炉５への外気巻き込みを防止する。これによってウエハ表面の表面電荷の発生を抑えたり、クリーンかつ均一な酸化膜の形成、および均一な膜質の形成を可能とする。作製されたＩＣの特性均一化、歩留まりの向上に効果を奏する。
【００１６】
また、不活性ガスパージリング１２０には不活性ガス供給ライン１０２との接続部の内面１１１部に突起１０１が設けられている。突起１０１により、不活性ガス供給ライン１０２から供給されたガスが不活性ガスパージリング１２０内に均一に流れる。
【００１７】
また、不活性ガスパージリングに滞留したガスは、リング内面１１１の四方八方に設けられた多数の不活性ガス噴出し口１００により、四方八方から均一な流量の不活性ガスを反応炉下方部でパージすることができる。噴出し口１００は、最低４つ好ましくは８つ以上設けられている。
【００１８】
また、不活性ガスパージリング噴出し口１００は、反応炉５の側面に対し、垂直方向に設けられ、不活性ガスは反応炉側面に対して垂直に流れ出る。これにより、ボートの出し入れに関係無く、外気を巻き込むことを防止できる。
【００１９】
また、不活性ガスパージ機構８は、金属汚染やその他の汚染源の発生の少ない石英もしくはSiCで構成されており、不活性ガスパージ機構からの汚染源の可能性を極力防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施例の半導体製造装置の断面図である。
【図２】図２−（a）は、本発明の不活性ガスパージ機構を上から示した平面図であり、図２−（b）は、図２−（a）における一点鎖線b-b ’における断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  ボート
３  保温筒
４  プロセスガス供給ライン
５  反応炉
６  ヒータ
７  排気口
８  不活性ガスパージ機構
９  ハッチ
１００  不活性ガス噴出し口
１０１  リング内面突起
１０２  不活性ガス供給ライン
１２０  不活性ガスパージリング
１１１  不活性ガスパージリング内面
１１０  不活性ガスパージリング外面
【図１】
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【図２】
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