JPH0710648A - 半導体熱処理炉用断熱材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、断熱性が高く、しかも高純度な半
導体ウエハに悪影響を与えない半導体熱処理炉用断熱材
を提供することを目的とする。 【構成】 表面がガス不透過性の緻密な炭化珪素質から
なり、気孔率が１％〜２０％であり、炭化珪素粒子の焼
結体を含有することを特徴とする半導体熱処理炉用断熱
材１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に半導体ウエハを加
熱してその表面に酸化シリコン被膜を形成したり、その
内部に不純物原子を拡散したりする半導体熱処理作業に
用いられる半導体熱処理炉用断熱材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウエハを半導体熱処理炉の
炉芯管内で熱処理する作業において、半導体ウエハを石
英ガラス製または炭化珪素製のウエハ支持ボートに載置
した状態で、ヒータによって加熱している。

【０００３】この熱処理においては、一般的に、炉芯管
の端部に蓋をしている。

【０００４】しかしながら、そのように蓋をしただけで
は、炉芯管の断熱性が不充分である。特に、横型の半導
体ウエハ熱処理炉においては、炉芯管の長さ方向（軸線
方向）の断熱性が著しく不充分であり、熱効率が悪い。
そのため、炉芯管内の均熱部の温度がヒータの加熱によ
って上昇するスピードが遅くなり易いという欠点があ
る。

【０００５】この欠点を解消する目的で、石英ガラス製
または炭化珪素製の板状の断熱材を、ウエハ支持ボート
の端部付近に載置することが行われている。

【０００６】この炭化珪素製の断熱材について説明する
と、炭化珪素焼結体中にシリコンを含浸した緻密な炭化
珪素シリコン複合材もしくは、この表面に炭化珪素をコ
ーティングしたものが用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
石英ガラスや炭化珪素の断熱材は、熱伝導率が高く、し
かも輻射熱を遮る効果が小さいので、それらの断熱材の
断熱性は、満足できるものではなく、前述の欠点を充分
には解消できない。

【０００８】充分な断熱性を有する断熱材としては、そ
の他の種々の素材が考えられる。しかしながら、半導体
熱処理炉用断熱材は、充分な断熱性を有するだけでな
く、高純度な半導体ウエハに悪影響を与えず、しかも安
価であることが要求される。石英ガラスおよび炭化珪素
の他の素材では、そのような要求を充分に満たされてい
ない。

【０００９】本発明は、断熱性が高く、しかも高純度な
半導体ウエハに悪影響を与えない半導体熱処理炉用断熱
材を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、表面がガス不
透過性の緻密な炭化珪素質からなり、気孔率が１％〜２
０％であり、炭化珪素粒子の焼結体を含有することを特
徴とする半導体熱処理炉用断熱材を要旨とする。

【００１１】

【実施例】本発明の好適な実施例による半導体熱処理炉
用断熱材について説明する。

【００１２】この半導体熱処理炉用断熱材の表面は、ガ
ス不透過性の緻密な炭化珪素質からなり、この断熱材の
気孔率は、１％〜２０％であり、この断熱材は、炭化珪
素粒子の焼結体を含有する。

【００１３】このような半導体熱処理炉用断熱材の製造
方法について説明すると、炭化珪素粒子に有機バインダ
ーを添加し、それらを混練して成形し、その成形物を焼
成し、その焼成体を高温で高純度化処理し、焼成体の表
面にガス不透過性の緻密な炭化珪素をコーティングし
て、断熱材を得る。

【００１４】次に説明するように、この製造方法によっ
て半導体熱処理炉用断熱材を製造した。

【００１５】まず、平均粒径４４μｍの炭化珪素粉とフ
ェノールレジンを混練して乾燥、造粒後さらに粉末状の
フェノールレジンを添加し、フェノールレジンの総計を
２０〜５０ｗｔ％含有する粉体を成形し、その成形物を
非酸化性雰囲気中で焼成して、焼成体を得た。その後、
炉内にて１５００℃の温度で塩酸（ＨＣｌ）ガスを流し
た状態で焼成体に対して純化処理を行った。純化処理後
の焼成体の気孔率は、１２％であった。

【００１６】その後、反応炉内で焼成体の表面に、水素
ガスをキャリアガスとしたトリクロルメチルシランを毎
分２ｇ〜２０ｇ供給して、焼成体を、ガス不透過性の緻
密な炭化珪素からなる０．１ｍｍの厚さの膜でコーティ
ングした。

【００１７】このようにして、半導体熱処理炉用断熱材
を得た。この断熱材は、円板形状でありその外径は、１
８０ｍｍであり、その厚さは、２ｍｍであった。この断
熱材は、炭化珪素粒子の焼結体を含有しており、断熱材
の気孔率は、１１％であった。

【００１８】次に、このような断熱材１を、２枚製造
し、図１に示すように、石英ガラス製のウエハ支持ボー
ト２の両端部に１枚ずつに載せた。それらを、内径２０
０ｍｍの円筒形状の石英ガラス製の炉芯管３内に配置
し、断熱材１を炉芯管３の均熱部Ａの両端部に位置する
ようにセットした。炉芯管３の外側に配置されたヒータ
４によって加熱して、炉芯管３の均熱部Ａの温度を１０
００℃に保った。

【００１９】この時の炉芯管３の内側の温度分布を、図
２のグラフに実線１０で示す。このグラフの横軸は、炉
芯管３の軸線方向についての位置に対応している。

【００２０】比較例 前述の従来の石英ガラス製の断熱材および炭化珪素製の
断熱材を、それぞれ２枚ずつ用意した。それらの断熱材
の形状は、前述の実施例の断熱材の形状と同一（つま
り、外径１８０ｍｍ、厚さ２ｍｍの円板形状）であっ
た。

【００２１】前述の実施例と同様にして、それらの断熱
材を、炉芯管の均熱部の両端部に配置した。

【００２２】石英ガラスの断熱材を配置した場合の炉芯
管の内側の温度分布を、図２のグラフに破線１２で示
し、炭化珪素製の断熱材を配置した場合の炉芯管の内側
の温度分布を２点鎖線１１で示す。

【００２３】また、断熱材を配置しない場合の炉芯管の
内側の温度分布を一点鎖線１３で示す。

【００２４】図２から明らかなように、実施例の断熱材
は、比較例の断熱材と比較して、炉芯管の軸線方向の断
熱性に優れており、均熱部の内側と外側の間を良好に断
熱している。

【００２５】なお、本発明は、前述の実施例に限定され
るものではない。例えば断熱材の形状は円板形状に限ら
ない。

【００２６】また、焼成体は、前述のものに限らず、従
来の炭化珪素の焼成体を採用できる。例えば、フェノー
ルレジンに代えてその他の従来のバインダーを使用して
製造した焼成体も採用できる。

【００２７】また、ガス不透過性の緻密な炭化珪素質
は、前述の方法でなく、その他の従来の方法によって形
成できる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の半導体熱
処理炉用断熱材によれば、ガス不透過性の緻密な炭化珪
素質の表面を有する断熱材の内部に骨材として炭化珪素
粒子が含まれ、しかも気孔が存在するので、断熱性が高
く、しかも機械的強度が強く、熱衝撃にも強い。

【００２９】また、断熱材の気孔率が１％〜２０％なの
で、従来の石英ガラスまたは炭化珪素製の断熱材と比較
して大幅に断熱性を向上させることができる。

【００３０】また、断熱材の表面が、ガス不透過性の緻
密な炭化珪素からなり、高純度であるので、高純度な半
導体ウエハに悪影響を与えることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例による半導体熱処理炉用
断熱材を炉芯管に配置した状態を示す断面図。

【図２】図１に示した炉芯管の軸線方向についての温度
分布を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 半導体熱処理炉用断熱材 ２ ウエハ支持ボート ３ 炉芯管 ４ ヒータ Ａ 均熱部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々 一治 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者 佐藤 勝憲 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者 佐々木 泰実 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面がガス不透過性の緻密な炭化珪素質
   からなり、気孔率が１％〜２０％であり、炭化珪素粒子
   の焼結体を含有することを特徴とする半導体熱処理炉用
   断熱材。