JP2563981Y2 - 縦型熱処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、半導体ウエーハや液晶
等のガラス基板の熱処理を行なう縦型熱処理装置に係
り、特に炉心管底部に配置された保温筒上に設置可能に
構成された縦型石英ガラス製収納治具を具えた縦型熱処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、周囲に加熱手段を囲繞した石
英ガラス製炉芯管内に、半導体ウエハを積層配置した支
持ボートを収納可能に構成し、前記加熱手段により支持
ボート上に載設した半導体ウエハを所定温度域まで加熱
し制御しながら、該半導体ウエハ表面域に反応ガス又は
不活性ガスを流し、半導体ウエハ表面域の酸化、拡散、
気相成長、アニール等の各種熱処理を行う熱処理装置は
公知であり、この種の熱処理装置においては省設置面積
化を図るために、前記炉心管を垂直に立設した縦型構造
の加熱処理炉を多用しているが、かかる装置においては
ウエハ表面域に形成又は注入される薄膜の厚さや不純物
濃度分布のバラツキを防止する為に、炉芯管2 内の加熱
区域と炉芯管開口端側間に石英ガラス製の保温筒を配し
て前記ウエハ熱処理用空間温度の均等化を図るととも
に、前記炉芯管周囲に囲繞した加熱手段1 を保温筒上方
に位置せしめ、前記保温筒を断熱材として機能させる事
により、炉芯管2 開口端側に設けたＯリングその他のシ
ール部分に高温が伝搬するのを防いでいる。

【０００３】かかる従来装置においては、支持ボートの
下側には保温等が配設されているが、ボート上側にはウ
エーハ等を積層支持する支持溝を刻設した複数の支柱を
支持する薄板の円板が配設されているのみで、ボート上
部における保温状態は必ずしも完全でなく、この為熱処
理域の均熱長が乱され、この為ボート上部近傍のウエー
ハに対しては必ずしも高品質の熱処理を行なうことが出
来ず、しばしば不良品として廃棄される場合が多々あっ
た。

【０００４】かかる欠点を解消する為に、特開昭６０ー
１４０８１７において、図２に示すように、炉心管３７
の保温筒３４上に設置したウエーハ収納治具３０の上方
より石英ウールを充填した石英容器３２を持つキャップ
３９により炉心管が封止可能に構成し、これにより炉心
管３７内の熱が上方に逃げることを防止する技術が提案
されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術においては石英容器３２と収納治具３０上面間を
間隔保持して配設せねばならないために、その分収納治
具３０の全長が短くなり、積載可能なウエーハ枚数が減
ると共に、基本的には石英容器３２の下面まで加熱せね
ば所定の均熱域を維持出来ない為に、ヒータ３５の長さ
に対し実質的均熱部の長さは短くなり均熱部の効率が低
下する。又、炉心管３７がキャップ３９と胴体部分に分
割され、而も下面に石英容器３２を取り付けているため
に、キャップ３９上面側にガス導入口を設けることが困
難であり、いずれにしても装置構成が煩雑化する。

【０００６】本考案は、かかる従来技術の欠点に鑑み、
半導体ウエーハや液晶等のガラス基板の熱処理におい
て、温度管理が容易にして安定した均熱域を形成し得る
と共に、ボートの強度性を維持して多数枚のウエーハ等
を効率よく熱処理可能な縦型熱処理装置を提供する事を
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案はかかる技術的課
題を達成するために、前記ウエーハ等を積層支持する支
持溝を刻設した複数の支柱の下面側に板状端板を、又上
面側に、石英ウールまたは石英発泡体を充填した中空体
を夫々固設すると共に、前記中空体肉厚を前記保温筒肉
厚より小に設定した縦型石英ガラス製収納治具を具えた
事を特徴とする縦型熱処理装置を提案する。

【０００８】

【作用】かかる技術手段によれば、中空体は石英ウール
または石英発泡体を充填してある為に上部保温筒として
機能し、結果としてウエーハ等を積層支持する収納治具
の上下両側に夫々保温筒が位置することになる為に、上
部より熱が逃げる事なく安定した均熱域が確保出来る。
又、本従来技術においては上部保温筒が直接収納治具に
固設されている為に、下部保温筒と上部保温筒がいずれ
も収納治具に密着配置されることになり、この結果炉心
管の有効長の限度一杯、収納治具長さを設定でき、前記
従来技術に比較して積載可能なウエーハ枚数が大幅に増
加すると共に、ヒータの長さも収納治具長さに対応で
き、ヒータよりの無用な熱損失がなくなり熱効率が増加
する。又、炉心管はキャップと胴体部分に分割する事な
く、従来の炉心管をそのまま使用でき、装置構成の簡単
化につながる。

【０００９】又熱は上方より下方に向け熱勾配を有する
ために、上部保温筒（中空体）の肉厚を下部保温筒の肉
厚より小に設定しても保温能力に差がないことに着目し
て前記構成を取っている。これにより支柱にかかる重力
負担を軽減し、強度的に不安のない収納治具を得ること
が出来ると共に、多数枚のウエーハの積載配置を可能と
する強度も確保することが出来る。

【００１０】又特に好ましい実施例においては前記中空
体を、炉心管周囲に囲繞されるヒータ加熱域の上縁側若
しくは該加熱域より外れた区域に位置するように構成す
る事により、前記保温筒を密封封止しても破開／損傷す
ることがない。これにより前記中空体内の断熱材が中空
体外に飛散してパーティクルの発生の原因となることな
く、好ましい。

【００１１】又前記中空体に気泡を混入させ、半透明若
しくは不透明に形成する事により外中空体自体にも保熱
効果をもたすことが出来、好ましい。

【００１２】尚、本考案に類似する技術として支柱の上
下両側に厚肉の中実円筒体を固設した支持ボートが特開
平３ー２５７８２１号に開示されている。そして前記技
術は材料が石英に較べて熱容量の小さい炭化珪素である
ために、保温筒としての機能を有さず、本考案と似て非
なる技術であるが、前記ボートを石英ガラスで形成して
も尚次の様な問題が生じる。即ち前記円筒体は中実であ
るために重量負担が大きく、炭化珪素ならばいざしら
ず、石英ガラスでは強度性が大きな問題となる。この為
透孔を明けた技術も開示されているが、この様な構成を
取ると保温筒としての効果が大きく低減する。又上下に
位置する円筒体が同一厚肉であり、この面でも熱特性を
何等考慮していない。従ってかかる従来技術からは本考
案は何等創作し得ない。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照して本考案の好適な実施例
を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載され
ている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等
は特に特定的な記載がないかぎりは、この考案の範囲を
それに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎな
い。図１は、本考案の実施例に係わる縦型熱処理装置の
縦断面図である。図において、３は円筒ドーム状の炉心
管で、基台４上に設置可能に構成するとともに、該炉心
管３内の基台４中心部に保温筒２を介して、内部にウエ
ーハが積層配置された縦型収納治具１を設置する。一
方、前記縦型収納治具１設置位置と対応する炉心管３周
囲には螺旋管状の発熱体５を囲繞し、高周波加熱可能に
構成する。

【００１４】一方前記炉心管３の上部にはガス導入管２
２が、又発熱体４囲繞位置下方の炉心管３周面上にはガ
ス導出管２１が夫々配設され、前記ガス導入管２２から
導入された処理ガスが収納治具1のスリット空隙を通っ
てウエーハ表面と接触した後、導出管２１より外部に排
出可能に構成されている。基台４は回転可能な駆動軸上
６に設置され、炉心管３と一体的に矢印方向に回転可能
に構成する。

【００１５】次に本考案の主要構成たる保温筒２、収納
治具１について説明する。保温筒２は、前記炉芯管３内
径より僅かに小なる外径を有する透明石英ガラス製円筒
体２０で形成され、上面を収納治具１が搭載可能な平面
状をなすとともに、内部に、多数の微小気泡を有する石
英ガラス性塑性体２３と、その周囲を囲繞する透明石英
ガラス製の囲繞体２４からなる保温体が充填されてい
る。次に前記保温体の製造手順について説明するに、先
ず上方が開口し、前記囲繞体と同形で且つ背高のみが大
なる石英製ルツボ内に石英微粉を投入し、真空炉中で13
00〜1600℃前後の温度で加熱する事により、内部に多数
の微小空間を有し、石英薄膜が縦横に張りめぐらされ
た、いわゆる発泡ガラス状の塑性体が形成される。 こ
の際前記石英微粉内にカーボン粉とともに水を混入して
泥状にした状態で、加熱させる事により更に多数の真空
微小空間を有する発泡ガラス状の塑性体31が形成出来、
好ましい。 そしてこのようにして形成された塑性体２
３の表面を熱溶融させて薄膜の囲繞体２４を形成する。

【００１６】収納治具１は石英ガラス材からなり、ウエ
ーハ１０外形より僅かに大なる外形を有する下部端板１
１と、該端板の半円側の片側に寄せてその周縁より立設
し、内側にウエーハピッチ間隔と対応するピッチ間隔で
ウエーハ支持溝１２が刻設された複数本の支柱１３と、
該支柱１３上に固設され前記端板と同径の円筒状中空体
１５からなる。中空体１５は、前記保温筒２と異なり、
内部に気泡を含有させ白濁化させた石英ガラス製円筒体
１５で形成され、内部に、前記保温筒２と同様に多数の
微小気泡を有する石英ガラス性塑性体２３と、その周囲
を囲繞する透明石英ガラス製の囲繞体２４からなる保温
体が充填封止されている。そして前記保温筒２はその上
面が発熱体５の下端とほぼ一致させ、一方中空体１５下
面が発熱体５の上端とほぼ一致する如く前記支柱１３高
さを設定する。

【００１７】かかる実施例によれば前記発熱体５の加熱
域の上下境界域より僅かに外れた域に中空体１５と保温
筒２が位置することになる為に、気泡を含有させた石英
ガラス製円筒体１５１で形成しても又微小気泡を有する
塑性体２３を密封封止しても破裂損傷することはなく、
前記した本考案の作用を円滑に達成し得るとともに、密
封封止したために前記中空体等よりパーティクルの発生
を完全に防ぐことが出来る。

【００１８】また上記構成により、炉心管３の内部のウ
エーハ熱処理領域である均熱部は、前記炉心管３を囲繞
する発熱体５により１１００℃〜１２００℃の所定温度
±α℃の管理温度のもとに管理された均一にして高温の
ウエーハの熱処理領域を形成する。このような安定し且
つ均一な温度分布状態では、例えば拡散処理に必要な精
密温度制御が可能となり高品質の熱処理が可能となる。

【００１９】

【考案の効果】以上記載した如く本考案によれば、縦型
熱処理装置による半導体ウエーハの拡散熱処理におい
て、下部保温筒に設置される収納治具の上部に断熱性の
中空体を一体構造として固設したため、前記ウエーハ処
理領域の均熱化を容易に達成し得ると共に、下部保温筒
と上部保温筒が収納治具の上下両面側に密接配置されて
いるために、均熱域を収納治具全長の限度一杯取ること
が出来、多数枚のウエーハ等を効率よく熱処理すること
が出来る。又収納治具１の上部に上部保温体（中空体）
を取りつけるも該保温体は中空であり、下部保温体より
薄肉に形成されているために強度性も維持しつつ、多数
枚の半導体ウエーハを効率よく熱処理可能となる。等の
種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係わる縦型熱処理装置の縦断
面図である。

【図２】従来技術に係る縦型熱処理装置の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１５ 中空体 １０ 半導体ウエーハ １ 収納治具 ２ 保温筒 ３ 炉心管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 横井 千枝 福井県武生市萱谷町第３号１番地４ 株 式会社福井信越石英内 (72)考案者 東川 洋子 福井県武生市萱谷町第３号１番地４ 株 式会社福井信越石英内 (72)考案者 森下 美智子 福井県武生市萱谷町第３号１番地４ 株 式会社福井信越石英内 (72)考案者 徳永 直樹 福井県武生市萱谷町第３号１番地４ 株 式会社福井信越石英内 (56)参考文献 特開 昭60−140817（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−55532（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉心管底部に配置された保温筒上に設置
   され、半導体ウエーハ又は液晶等のガラス基板等の板状
   体（以下ウエーハ等という）を上下に積層配置可能に構
   成された縦型収納治具を具えた縦型熱処理装置におい
   て、 前記ウエーハ等を積層支持する支持溝を刻設した複数の
   支柱の下面側に板状端板を、又上面側に、石英ウールま
   たは石英発泡体を充填した中空体を夫々固設すると共
   に、前記中空体肉厚を前記保温筒肉厚より小に設定した
   縦型石英ガラス製収納治具を具えた事を特徴とする縦型
   熱処理装置
2. 【請求項２】 前記中空体を、炉心管周囲に囲繞される
   ヒータ加熱域の上縁側若しくは該加熱域より外れた区域
   に位置するように構成した請求項１記載の縦型熱処理装
   置
3. 【請求項３】 前記中空体に気泡を混入させ、半透明若
   しくは不透明に形成した請求項１記載の縦型熱処理装置