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発明の名称 拡散装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−97099
公開日 平成6年(1994)4月8日
出願番号 特願平4−241653
出願日 平成4年(1992)9月10日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】筒井 大和
発明者 宮口 貴 / 角井 宜治
要約 目的
反応管内の雰囲気を均一に維持することができるようにする。

構成
一端から処理ガスが導入されると共に他端に処理対象の半導体ウェハを搬入するための開口が設けられたチューブ形の反応管1、及びガスカーテンを形成するためのガスを噴射すべく前記開口の近傍に設けられたガス噴出口3を備えた拡散装置であって、反応管1に導入する処理ガスと同種のガスをガス噴出口3へ供給する。
特許請求の範囲
【請求項1】 一端から処理ガスが導入されると共に他端に処理対象の半導体ウェハを搬入するための開口が設けられたチューブ形の反応管と、ガスカーテンを形成するためのガスを噴射すべく前記開口の近傍に設けられたガス噴出口とを備えた拡散装置であって、前記反応管内のガス状態を一定にする性状のガスを前記ガス噴出口へ供給することを特徴とする拡散装置。
【請求項2】 前記ガス噴出口へ供給するガスは、処理ガスと同種のガスであることを特徴とする請求項1記載の拡散装置。
【請求項3】 前記ガス噴出口へ供給するガスは、酸素であることを特徴とする請求項1記載の拡散装置。
【請求項4】 一端から酸素を含む処理ガスが導入されると共に他端に処理対象の半導体ウェハを搬入するための開口が設けられたチューブ形の反応管と、ガスカーテンを形成するためのガスを噴射すべく前記開口の近傍に設けられたガス噴出口とを備えた拡散装置であって、前記反応管内に設置された酸素濃度センサと、このセンサの測定値に基づいて前記反応管内の酸素濃度が所望値になるように前記ガス噴出口へ供給する酸素量を制御する制御手段とを具備することを特徴とする拡散装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハに対し拡散処理を行う技術、特に、処理雰囲気の温度低下防止及び酸素濃度の変化を防止するためのガスカーテンを反応管の開口部に形成する装置に用いて効果のある技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の拡散装置を示す断面図である。
【0003】石英などの材料を用いてチューブ状に作られた反応管1の一端は細く絞られ、ガス導入管2が形成されている。また、反応管1の他端は開口され、この開口から処理対象の半導体ウェハが搬入及び搬出される。反応管1は、内部が処理温度になるようにヒータなどで加熱されている。さらに、反応管1の開口近傍の上部または下部には、反応管1内の雰囲気が外部の影響を受けるのを防止するため、窒素(N2 )カーテンを形成するためのN2 ガスを噴出するガス噴出口3が設けられている。
【0004】図3の構成においては、多数枚の半導体ウェハが反応管1内に搬入され、ガス導入管2から窒素と酸素(N2 +O2 )の混合ガスが反応管1内に送り込まれ、半導体ウェハに対する処理(酸化・拡散プロセス)が行われる。混合ガスの搬入と同時に、ガス噴出口3からN2 ガスが噴射され、ガスによるカーテンを形成し、大気などが反応管1内に入り込むのを防止し、温度低下を防止すると共に処理雰囲気内の酸素濃度が上がるのを防止している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者の検討によれば、反応管の開口の近傍に設けたガス噴出口から窒素ガスを導入して温度低下と雰囲気内の酸素濃度上昇を防止する従来技術は、窒素ガスカーテン用として供給した窒素ガスが処理雰囲気へ流入し、処理雰囲気中のガス濃度を変化(N2 が増えるためにO2 濃度が低下)させ、シリコン鏡面ウェハに面荒れを生じさせるという問題がある。
【0006】そこで、本発明の目的は、反応管内の雰囲気を均一に維持することのできる技術を提供することにある。
【0007】本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【0009】すなわち、一端から処理ガスが導入されると共に他端に処理対象の半導体ウェハを搬入するための開口が設けられたチューブ形の反応管と、ガスカーテンを形成するためのガスを噴射すべく前記開口の近傍に設けられたガス噴出口とを備えた拡散装置であって、前記処理ガスと同種のガスを前記ガス噴出口へ供給するようにしている。
【0010】
【作用】上記した手段によれば、ガスカーテンを形成するためのガス噴出口側からのガスが反応管内の雰囲気に流入して雰囲気中の酸素濃度を変動させることに着目し、ガス噴出口に供給するガスを雰囲気ガスの状態を維持しうるガス(例えば反応管へ導入する処理ガスと同種のガス)にしている。これにより、反応管内のガス濃度を変化させることがなく、雰囲気ガスを均一にし、製品品質を向上させることができる。
【0011】
【実施例1】図1は本発明による拡散装置の第1実施例を示す断面図である。なお、図1においては、図3と同一であるものには同一引用数字を用いたので重複する説明は省略する。
【0012】本実施例においては、ガス導入管2とガス噴出口3とが配管4によって連結され、ガス導入管2に供給した処理ガス(N2 +O2 )の一部がガス噴出口3へ送り込まれるようにしている。
【0013】反応管1内にセットされた半導体ウェハに対し、ガス導入管2から処理ガスが導入され、同時にガス噴出口3からも処理ガスが導入され、処理ガスによるガスカーテンが形成され、外気と処理雰囲気との隔離が図られる。ガス噴出口3からの処理ガスは、その一部が処理雰囲気へ流入するが、ガス導入管2からのガスと同一種類であるため、処理雰囲気のガス濃度は変化しない。したがって、処理雰囲気のガス濃度状態は常に均一に保たれ、半導体ウェハ表面に面荒れなどを生じさせることがない。
【0014】
【実施例2】図2は本発明による拡散装置の第2実施例を示す断面図である。なお、図2においては、図1と同一であるものには同一引用数字を用いたので重複する説明は省略する。
【0015】本実施例は、ガス噴出口3に供給するガスは、処理ガスと同じ種類のガスであるが、混合した状態で供給するのではなく、N2 とO2 を個別に供給し、ガス噴出口3の部分で適量を混合するようにしたところに特徴がある。このために、ガス噴出口3の近傍にN2 ガスを供給する配管5とO2 ガスを供給する配管6を枝管として接続し、配管5の途中にはバルブ7を設け、配管6の途中にはバルブ8を設け、これらバルブを制御部9によって制御するようにしている。制御部9(制御手段)に情報を与えるためにO2 濃度センサ10(この実施例では3個)が反応管1内の底部に設置されている。
【0016】この実施例では、配管5からガス噴出口3に供給するN2 ガスの量を一定にしておき、配管6からのO2 ガスの量を可変にしている。反応管1内の複数箇所(3箇所)のO2 濃度をO2 濃度センサ10によって測定し、この測定値が所望値となるように制御部9によってバルブ8の開度を制御する。O2 濃度が高くなればバルブ8を閉める方向に制御し、逆の場合には開ける方向にバルブ8を制御する。このような制御を行うことで反応管1内の雰囲気ガスの状態を適正に維持することができ、製品の品質を向上させることができる。
【0017】以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【0018】例えば、上記実施例においては、処理ガスが(N2 +O2 )であるとしたが、(アルゴン+O2 )の組み合わせなどであってもよい。したがって、ガス噴出口3からのガスとしては、ガス導入管2に導入したガスと同じ種類のものであればよく、(N2 +O2 )やO2 に限定されるものではない。
【0019】また、図1の実施例ではガス導入管2から分岐した処理ガスを配管4を介してガス噴出口3へ供給するものとしたが、配管4を用いず、ガス導入管2の経路とは別経路で供給するものとしてもよい。
【0020】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【0021】すなわち、一端から処理ガスが導入されると共に他端に処理対象の半導体ウェハを搬入するための開口が設けられたチューブ形の反応管と、ガスカーテンを形成するためのガスを噴射すべく前記開口の近傍に設けられたガス噴出口とを備えた拡散装置であって、前記処理ガスと同種のガスを前記ガス噴出口へ供給するようにしたので、反応管内のガス濃度を変化させることがなく、雰囲気ガスの状態を均一にし、製品品質を向上させることができる。




 

 


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