JP3757066B2 - Thermal insulation for heat treatment equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱処理装置用断熱部材に係わり、熱処理装置内での汚染がなく長寿命、安価であり、特に半導体ウェーハ熱処理装置用として適する熱処理装置用断熱部材に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の酸化、拡散等多数の熱処理工程には複数の半導体ウェーハを半導体ウェーハボートに搭載し、この半導体ウェーハボートを熱処理装置に収納し、加熱して熱処理を行っている。
【0003】
例えば縦型熱処理炉を用いた熱処理にあっては、高温の縦型熱処理炉に収納される縦型半導体ウェーハボートは、縦型熱処理炉の熱が処理炉外に逃げるのを防ぐために処理炉開口部近傍に配置され、一部が室温の作業室に露出した半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材の上に載置されている。
【0004】
従来の半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材は、特開平3−114223号公報に記載されているように、石英ガラス製の円筒形状のものを用いたり、あるいはこのような石英ガラス製の円筒形状のものにグラスウールを充填したものが用いられていた。しかし、このような石英ガラス製の半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材は半導体ウェーハを縦型半導体ウェーハボートの重量と処理炉から熱により変形することがあり、長期間の使用が困難であった。また、後者の円筒中にグラスウールを充填したものにあっては、グラスウールからの発塵により、処理炉内を汚染する虞があった。
【0005】
また、特公平6−5666号公報に記載された半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材は、円板形状の薄板状体を偏倚した位置で4本の支柱に接合しており、その材質が石英ガラスあるいは炭化珪素であっても、より高温の熱処理条件では、遮蔽板に変形が生じることも起こり得る。
【0006】
さらに、図5に示すような従来の反応焼結SiC製の半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材31は、使用中の熱的影響による変形や割れを回避するために、反応焼結SiC製の複数枚の遮蔽板32と、この遮蔽板32が着脱自在にはめ込まれる溝部33が形成された3本の支柱34と、この支柱34の一端部35が接合される底板36と、他端部37が接合され縦型ウェーハボートが載置される天板38とからなる構造になっている。
【0007】
このような構造を有する従来の半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材31は、遮蔽板32を支柱34から着脱する際に発塵が発生し、また、溝部33形成のためのコストが嵩むなどの不都合があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、熱処理炉の汚染および使用中の変形がなく、長寿命、安価で半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材に適する熱処理装置用断熱部材が要望されており、本発明は熱処理炉の汚染および使用中の変形がなく、長寿命、安価で半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材に適する熱処理装置用断熱部材を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本願請求項1の発明は、炭化珪素質材料からなる複数本の支柱と、この支柱が接合状態で貫通する1個の貫通孔と支柱が遊挿する遊挿孔とが設けられた炭化珪素質材料からなる複数枚の薄板状体とを有し、前記貫通孔を介して薄板状体を前記支柱に1ケ所で接合することにより、前記薄板状体を前記支柱に間隔を設けて保持することを特徴とする熱処理装置用断熱部材であることを要旨としている。
【0010】
本願請求項2の発明では、上記複数枚の隣接する薄板状体は各々異なる支柱に接合されていることを特徴とする請求項1に記載の熱処理装置用断熱部材であることを要旨としている。
【0011】
本願請求項3の発明では、上記薄板状体の貫通孔は隣接する薄板状体の貫通孔とは1間隔変位して位置させ、複数枚の薄板状体と複数本の支柱の接合位置を順次変位させることを特徴とする請求項1または2に記載の熱処理装置用断熱部材であることを要旨としている。
【0012】
本願請求項4の発明では、上記薄板状体の貫通孔および遊挿孔を薄板状体の中心点から等距離に位置させ、複数枚の薄板状体と複数本の支柱の接合位置を順次変位させることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の熱処理装置用断熱部材であることを要旨としている。
【0013】
本願請求項5の発明では、上記薄板状体は円板形状であり、上記貫通孔および遊挿孔を前記薄板状体の同心円上に等間隔で位置させ、複数枚の薄板状体と複数本の支柱の接合位置を順次変位させることを特徴とする請求項1または3に記載の熱処理装置用断熱部材であることを要旨としている。
【0014】
本願請求項6の発明では、上記支柱の断面は円形形状であり、薄板状体に形成される遊挿孔は円形であって、この遊挿孔の直径が支柱の直径の2倍以下であることを特徴とする請求項4または5に記載の熱処理装置用断熱部材であることを要旨としている。
【0015】
本願請求項7の発明では、上記遊挿孔の直径が支柱の直径の1.4倍以上であることを特徴とする請求項4ないし6のいずれか1項に記載の熱処理装置用断熱部材であることを要旨としている。
【0016】
本願請求項8の発明では、上記3本以上の支柱は一端部で底板に立設され、他端部で縦型半導体ウェーハ熱処理装置用部材が載置される天板に固着されており、薄板状体は3枚以上である縦型半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の熱処理装置用断熱部材であることを要旨としている。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる熱処理装置用断熱部材の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0018】
図1に示すように、熱処理装置用断熱部材、例えば半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材(以下断熱部材という。)1は、炭化珪素質材料であるシリコン含浸炭化珪素(Si−SiC)からなる複数本例えば3本の支柱2a、2b、2cと、この支柱2が接合状態で貫通する1個の貫通孔3aと支柱2が遊挿する複数個例えば2個の遊挿孔4a1 、4a2 とが設けられ、炭化珪素質からなる複数枚例えば3枚の薄板状体5a、5b、5cとを有している。さらに、この薄板状体5と同一外径を有し支柱2の下端部6に強固に接合されて立設された底板7と、この底板7と同一形状を有し、断熱部材1の使用時縦型半導体ウェーハボートが載置され、支柱2の上端部8に強固に接合された天板9とを有している。
【0019】
半導体ウェーハが搭載された縦型半導体ウェーハボートの荷重は天板9、支柱2および底板7で受けられ、薄板状体5には一切かからない構造になっている。
【0020】
上記断熱部材1には、CVD−SiC膜が全面に形成されている。
【0021】
上記薄板状体5は円板形状であり、この薄板状体5には同心円上に間隔例えば等間隔(120°の中心角度)を有して1個の上記貫通孔3と複数個例えば2個の上記遊挿孔4が設けられている。
【0022】
貫通孔3は円形形状で支柱2の直径Dよりも若干大きめの直径d1 を有し、遊挿孔4は円形形状で支柱2の直径Dの2倍以下の直径d2 を有し、断熱部材1にCVD−SiC被膜を形成する場合には、遊挿孔4の直径d2 を支柱2の直径Dの1.4倍以上になっている。
【0023】
この遊挿孔4の直径d2 を支柱2の直径Dの2倍以下にするのは、遮熱効果を良好に保つためであり、2倍を超えると遊挿孔4を介して熱リークが発生し遮熱効果が低下するためである。遊挿孔4の直径d2 を支柱2の直径Dの1.4倍以上にするのは、遊挿孔4の側壁部にCVD−SiC膜が十分形成され、基材の露出やSiC膜の剥離の発生を防ぐためである。
【0024】
また、薄板状体5を支柱2に保持する構造は、薄板状体5に設けられた1個の貫通孔3を介して1枚の薄板状体5と1本の支柱2とを接合剤により1ケ所の接合位置10aで接合させるようになっており、さらに複数枚の隣接する薄板状体5は、各々異なる支柱2に1間隔(120°)ずつ順次変位した異なる接合位置10b、10cで接合されるようになっている。
【0025】
上述のような構造を有する断熱部材1は、図4に示すような工程流れにより製造される。なお、断熱部材1の各構成部品の成形体にも同一番号を付して説明する。
【0026】
すなわち、原料のSiC粉末と炭素とバインダを混練する混練工程と、これらを造粒する造粒工程と、この造粒原料を成形し支柱成形体2、薄板状体成形体5、底板成形体7、天板成形体9を作る成形工程と、これらの成形体2、5、7、9を仮焼する工程と、仮焼された成形体2、底板成形体7、天板成形体9を整形し、薄板状体成形体5に貫通孔3および遊挿孔4を穿設する加工工程と、有機結合剤とSiC粉末よりなる接着剤を用いて、支柱2の下端部6に底板7を、上端部8に天板9を、貫通孔3を介して薄板状体5を支柱2にそれぞれ接合する接合工程と、この接着されて組立てられた断熱部材1にSiを含浸させる含浸工程と、このSi含浸時、断熱部材1の表面に吹出したSiを研磨する研磨工程と、研磨され表面が平坦になった断熱部材1にCVD−SiC膜を形成するSiC膜形成工程とにより製造される。
【0027】
次に、本実施形態の半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材1の使用方法について説明する。
【0028】
ヒータ21を有する縦型熱処理炉22の昇降装置23に断熱部材1を載置する。しかる後、半導体ウェーハ24が多数搭載された縦型ウェーハボート25を天板9を介して断熱部材1に載置し、さらに縦型ウェーハボート25と断熱部材1を石英ガラス製炉芯管26で覆う。
【0029】
次に、昇降装置23を作動させて、石英ガラス製炉芯管26に収納された縦型ウェーハボート25と断熱部材1を縦型熱処理炉22に装填する。
【0030】
この状態で縦型ウェーハボート25は縦型熱処理炉22のほぼ中央部27に収納され縦型熱処理炉22の開口部28は断熱部材1により閉塞される。しかる後、ヒータ21を付勢して、半導体ウェーハ24の熱処理を行う。
【0031】
この熱処理工程において、縦型熱処理炉22内は約1400°以上の高温に保たれるが、複数枚の薄板状体5よりなる断熱部材1により効果的に遮熱が図られ縦型熱処理炉22内は高温に保たれる。また、断熱部材1は炭化珪素質材料であり耐熱性に優れているので、高温中に長時間曝されても変形せず長時間の使用が可能である。また、薄板状体5の各接合位置10をそれぞれ変位させることにより、断熱部材1の受ける熱歪みのバランスをとることができ、さらに、例えば各薄板状体5の遊挿孔4a1 、4b1 、4c1 は同一支柱2aに沿って一直線上に並んでおらず、図2に示す点線のような高温ガス流れ(f)に起因し1本の支柱2に沿う熱リークは、この貫通孔3a部分で遮熱されて、遊挿孔4を介して行われる熱リークは最小限に抑えられる。
【0032】
さらに、遊挿孔の直径が支柱の直径の2倍以下であるので、熱リークは効果的に抑えられる。
【0033】
また、断熱部材1の上部29は高温に曝され、下部30は室温と接するので、断熱部材1の支柱2および薄板状体5は熱膨脹するが、1枚の薄板状体5は、支柱2と薄板状体5との接合が1ケ所のみで行われており、支柱2および薄板状体5の熱膨脹分は遊嵌孔4で逃がされ、支柱2および薄板状体5間には熱応力が発生せず、支柱2、薄板状体5に割れ等を発生することもなく、長寿命である。
【0034】
さらに、断熱部材1に断熱用グラスウールを用いておらず、薄板状体を支柱の溝部に着脱する構造でないので、溝部形成のためのコストを要さず、また、薄板状体の着脱時、発塵により縦型熱処理炉内を汚染することもなく、縦型熱処理炉22内を清浄に保てる。
【0035】
上記実施形態では、半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材について説明したが、本発明に係わる熱処理装置用断熱部材は、半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材に限定されるものではない。
【0036】
また、熱処理装置用断熱部材は縦型のみならず横型も包含される。さらに、3本以上の支柱を有し、この支柱に接合された円形の底板、天板および薄板状体を有する縦型断熱部材について説明したが、本発明に係わる断熱部材は、熱処理炉の形状等に応じて、薄板状体は矩形でもよく、また、必ずしも断熱部材の表面にCVD−SiC膜を形成する必要はない。また、基材を形成する炭化珪素質材料は反応焼結によるSi−SiCに限らず、焼結助剤にB、C等を用いた自焼結SiCであってもよい。さらに、断熱部材は、横型で断熱部材に半導体ウェーハ熱処理装置用ボートなどの荷重がかからない場合には、支柱は2本であってもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明に係わる熱処理装置用断熱部材によれば、熱処理炉の汚染および使用中の変形がなく、長寿命、安価で特に半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材に適する熱処理装置用断熱部材を提供することができる。また、複数枚の隣接する薄板状体の接合位置を変位させることにより、断熱部材の受ける熱歪みのバランスをとることができる。
【0038】
さらに、1本の支柱は遊挿孔を遊挿し、必ず貫通孔も接合状態で貫通するので、熱リークは接合位置で遮熱されて、熱リークは最小限に抑えられる。遊挿孔の直径が支柱の直径の2倍以下であるので、熱リークは効果的に抑えられる。また、遊挿孔の直径を支柱の直径の1.42倍以上にすれば、CVD−SiC膜の形成も完全に行える。
【0039】
さらに、1枚の薄板状体は、支柱と薄板状体の接合が1ケ所で行われ、支柱および薄板状体の熱膨脹分は遊嵌孔で逃がされ、支柱および薄板状体間には熱応力が発生せず、支柱、薄板状体に割れ等を発生することもなく、長寿命である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態の半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材の斜視図。
【図2】本発明の一実施形態の半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材の側面図。
【図3】本発明の一実施形態の半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材の使用状態を示す説明図。
【図4】本発明の一実施形態の半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材の製造工程流れ図。
【図5】従来の半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材の側面図。
【符号の説明】
1 半導体ウェーハ熱処理装置用断熱部材
2 支柱
3 貫通孔
4 遊挿孔
5 薄板状体
6 下端部
7 底板
8 上端部
9 天板
10 接合位置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat insulating member for a heat treatment apparatus, and more particularly to a heat insulating member for a heat treatment apparatus that is free from contamination in the heat treatment apparatus, has a long life, is inexpensive, and is particularly suitable for a semiconductor wafer heat treatment apparatus.
[0002]
[Prior art]
In many heat treatment processes such as oxidation and diffusion of semiconductor devices, a plurality of semiconductor wafers are mounted on a semiconductor wafer boat, and this semiconductor wafer boat is housed in a heat treatment apparatus and heated to perform heat treatment.
[0003]
For example, in a heat treatment using a vertical heat treatment furnace, a vertical semiconductor wafer boat housed in a high-temperature vertical heat treatment furnace has a processing furnace opening to prevent the heat of the vertical heat treatment furnace from escaping outside the processing furnace. It is placed in the vicinity of the part, and a part thereof is placed on the heat insulating member for the semiconductor wafer heat treatment apparatus exposed to the working room at room temperature.
[0004]
As described in JP-A-3-114223, a conventional heat insulating member for a semiconductor wafer heat treatment apparatus uses a cylindrical shape made of quartz glass or such a cylindrical shape made of quartz glass. The one filled with glass wool was used. However, such a heat insulating member for a semiconductor wafer heat treatment apparatus made of quartz glass may be deformed due to heat from the weight of the vertical semiconductor wafer boat and the processing furnace, and is difficult to use for a long period of time. Further, in the case where the latter cylinder is filled with glass wool, the inside of the processing furnace may be contaminated by the generation of dust from the glass wool.
[0005]
In addition, the heat insulating member for a semiconductor wafer heat treatment apparatus described in Japanese Patent Publication No. 6-5666 is bonded to four columns at a position where a disk-shaped thin plate-like body is biased, and the material is made of quartz glass or Even with silicon carbide, the shielding plate may be deformed under higher temperature heat treatment conditions.
[0006]
Furthermore, the conventional
[0007]
The conventional
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, there is a need for a heat treatment apparatus heat insulating member that is free from contamination and deformation during use of the heat treatment furnace, has a long service life, is inexpensive, and is suitable for a heat insulating member for a semiconductor wafer heat treatment apparatus. An object of the present invention is to provide a heat insulating member for a heat treatment apparatus that is not deformed, has a long life, is inexpensive and is suitable for a heat insulating member for a semiconductor wafer heat treatment apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to
[0010]
The gist of the invention of claim 2 is the heat insulating member for a heat treatment apparatus according to
[0011]
In the invention of claim 3 of the present application, the through-holes of the thin plate-like bodies are positioned so as to be displaced by one interval from the through-holes of the adjacent thin plate-like bodies, and the joining positions of the plurality of thin plate-like bodies and the plurality of support columns are sequentially arranged. The gist is the heat insulating member for a heat treatment apparatus according to
[0012]
In the invention of
[0013]
In the invention of
[0014]
In the invention of
[0015]
In the invention according to
[0016]
In the invention of
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a heat insulating member for a heat treatment apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
As shown in FIG. 1, a heat insulating member for a heat treatment apparatus, for example, a heat insulating member for a semiconductor wafer heat treatment apparatus (hereinafter referred to as a heat insulating member) 1 is a plurality of silicon impregnated silicon carbide (Si—SiC) which is a silicon carbide material. For example, three
[0019]
The load of the vertical semiconductor wafer boat on which the semiconductor wafer is mounted is received by the
[0020]
A CVD-SiC film is formed on the entire surface of the
[0021]
The thin plate-
[0022]
The through hole 3 is circular and has a diameter d1 that is slightly larger than the diameter D of the support column 2, and the
[0023]
The reason why the diameter d2 of the
[0024]
Moreover, the structure which hold | maintains the thin plate-shaped
[0025]
The
[0026]
That is, a kneading step for kneading raw material SiC powder, carbon, and a binder, a granulating step for granulating them, and forming this granulated raw material to form a column molded body 2, a thin plate molded
[0027]
Next, the usage method of the
[0028]
The
[0029]
Next, the elevating
[0030]
In this state, the
[0031]
In this heat treatment step, the inside of the vertical
[0032]
Furthermore, since the diameter of the loose insertion hole is not more than twice the diameter of the support column, heat leakage is effectively suppressed.
[0033]
Moreover, since the
[0034]
Further, since the
[0035]
Although the said embodiment demonstrated the heat insulation member for semiconductor wafer heat processing apparatuses, the heat insulation member for heat processing apparatuses concerning this invention is not limited to the heat insulation member for semiconductor wafer heat processing apparatuses.
[0036]
Further, the heat insulating member for heat treatment apparatus includes not only a vertical type but also a horizontal type. Furthermore, although the vertical heat insulating member having three or more struts and having a circular bottom plate, top plate and thin plate-like body joined to the struts has been described, the heat insulating member according to the present invention is a shape of a heat treatment furnace. Depending on the above, the thin plate member may be rectangular, and it is not always necessary to form a CVD-SiC film on the surface of the heat insulating member. Further, the silicon carbide material forming the base material is not limited to Si—SiC by reaction sintering, but may be self-sintered SiC using B, C or the like as a sintering aid. Furthermore, when the heat insulating member is a horizontal type and a load such as a boat for a semiconductor wafer heat treatment apparatus is not applied to the heat insulating member, the number of support columns may be two.
[0037]
【The invention's effect】
According to the heat insulating member for a heat treatment apparatus according to the present invention, it is possible to provide a heat insulating member for a heat treatment apparatus that is free from contamination of a heat treatment furnace and is not deformed during use, has a long life, is inexpensive, and is particularly suitable for a heat insulating member for a semiconductor wafer heat treatment apparatus. it can. Moreover, the thermal distortion which a heat insulation member receives can be balanced by displacing the joining position of a plurality of adjacent thin plate-like bodies.
[0038]
Furthermore, since one support column loosely inserts the loose insertion hole and the through hole always penetrates in the joined state, the heat leak is shielded at the joining position, and the heat leak is minimized. Since the diameter of the loose insertion hole is not more than twice the diameter of the column, heat leakage is effectively suppressed. Further, if the diameter of the loose insertion hole is 1.42 times or more the diameter of the support column, the CVD-SiC film can be completely formed.
[0039]
Furthermore, in one thin plate-like body, the support and the thin plate-like body are joined at one place, and the thermal expansion of the support and the thin plate-like body is released by a loose fitting hole, and between the support and the thin plate-like body, No stress is generated, and there are no cracks or the like in the support pillars and the thin plate-like body, resulting in a long life.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a heat insulating member for a semiconductor wafer heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of a heat insulating member for a semiconductor wafer heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a usage state of a heat insulating member for a semiconductor wafer heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a manufacturing process flowchart of a heat insulating member for a semiconductor wafer heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a side view of a conventional heat insulating member for a semiconductor wafer heat treatment apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
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