JPH01321638A - 熱処理管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は管体一端のエンドキャップ側から挿入される支
持部材で支持された半導体ウェハ等の被熱処理物を、管
体の他端側から管体内へキャリヤガスを導入しながら熱
処理する熱処理管に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の熱処理管としては例えば半導体ウェハをメタラ
イズする熱処理管が知られており、第３図は従来におけ
るこの種熱処理管の斜視図、第４図は同じく縦断面図で
ある。図において、有底円筒状に形成された石英ガラス
管ｌの一端である底面には、尾管１ａが一体形成されて
おり、この尾管１ａからは、Ｎｔガス２が管内へ導入さ
れている。

３は有底円筒状に形成されたエンドキャップであって、
石英ガス管ｌの開口端部に密接して着脱自在に被冠され
ており、石英ガラス管ｌを外気から遮断しているととも
に、管内の熱放散を抑制する役目をしている。石英ガラ
ス管ｌの内部には、ボート４がｉ３ｉ置されており、こ
のボート４上には、複数個の半導体ウェハ５（以下ウェ
ハ５という）が支持されている。エンドキャップ３の端
面には小判形の挿入孔３ａが穿設されており、この挿入
孔３ａには、図示しないローディングマシーン側に一端
を固定されたロッド６が進退自在に挿入されている。そ
して、ロンドロの先端鉤状部は、ボ−ト４に掛けられて
おり、ローディングマシーンでロッド６を進退させるこ
とにより、ウェハ５がポート４とともに進退するように
構成されている。

以上のように構成された熱処理管の動作を説明する。例
えばシリコンウェハ５にアルミニウムを１〜２μｍ厚み
だけ蒸着して石英ガラス管１内に＠置し、石英ガラス管
１を通常４００〜５００°Ｃの温度で加熱することによ
り熱処理を行うが、この場合、蒸着されたアルミニウム
膜が過大に酸化されないように、例えば石英ガラス管の
内径が１００〜１５０圓の場合、５〜１５２毎分程度の
ＮＺガス２を尾管１ａから石英ガラス管１内に導入して
外気が管内へ侵入しないようにする。このようにして加
熱とＮ２ガスの導入とを行いながらローディングマシー
ンを作動させると、石英ガラス管１の入口部にあるボー
ト４上のウェハ５が、ロッド６の前進により所定昇温領
域まで押し込まれて熱処理される。熱処理後はローディ
ングマシンでロッド６を後退させてウェハ５を石英ガラ
ス管１の入口部へ移動させたのち、エンドキャンプ３を
外してウェハ５を取り出す。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の熱処理管においては、
石英ガラス管１内でのウェハ５の進退時に外気が管内へ
呼び込まれてアルミニウム蒸着面が酸化し易いという問
題があった。すなわち、半導体工業の生産性を向上させ
ようとしてウェハ５の口径を大きくしたり、経済的見地
から石英ガラス管１の小径化やウェハ５の数を増やして
並列密度を高くしたりすると、ウェハ５をポート４とと
もに押し込むときには、ウェハ群５の後端部とエンドキ
ャップ３との間のＮ２ガス圧が負圧に近くなるので、図
に矢印７で示すように挿入孔３ａから外気が呼び込まれ
てＮ２ガスと充分に置換されぬま一ウェハ５の方向へ向
い、ウェハ５のアルミニウム蒸着面が過大に酸化してし
まうという問題があった。またウェハ５をポート４とと
もに反対方向へ引き出すときにも、尾管１ａ側のＮ２ガ
ス圧が負圧に近くなるので、Ｎ２ガスが一時的に逆流し
て同じくウェハ５が酸化するという問題があった。そし
てウェハ５が酸化してアルミニウムが劣化すると、電気
抵抗率やオーム接触特性が悪化してこの上に接続される
ワイヤボンディングの付着強度を低下させることになり
、全体として半導体デバイスの特性を低下させることに
なる。なお、ローディングマシーンの位置のばらつきや
、ポート４の寸法誤差、石英ガラス管１との平行度誤差
等により、ロッド６が図に点線で示すように進退時に振
れることが多く、このために挿入孔３ａを太き目にする
ことになり、前記のような外気の呼び込みがさらに多く
なる傾向があった。

また、上記負圧の発生を避けようとしてポート４の進退
速度を遅くすると、例えばＮ型半導体の場合には、熱処
理後に急冷が行われないために再結晶粒の分散性が悪く
なり、またＣＶＤ酸化膜の形成後における焼成過程に対
しても悪影響を及ぼすという問題がある。

本発明は以上のような点に漏みなされたもので、箭単な
構造により被熱処理物進退用ロッドの動作を妨げること
なく管内への外気の侵入を防止することを可能にした熱
処理管を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために本発明では、熱処理管
のエンドキャップに設けられる被熱処理物支持部材用の
挿入孔をこの支持部材よりもかなり大きく形成してこの
挿入孔を覆う移動自在なシャッタを設け、このシャッタ
に、前記支持部材よりもわずかに大きい支持部材挿入孔
を穿設した。

〔作　用〕

加熱とキャリヤガスの導入とを行いながら支持部材を前
進させると、被熱処理物が所定温度領域まで移動し熱処
理される。熱処理後は支持部材を後退させ、エンドキャ
ップを外して被熱処理物を取り出す。支持部材の進退に
際しては、シャッタの支持部材挿入孔が、支持部材が通
過するのに必要なだけの大きさに形成されているので、
熱処理管内のキャリヤガス圧力に打ち勝って外気がこの
孔から侵入する機会がきわめて少なく抑えられる。

また、支持部材の振れや位置誤差等は、シャツタの移動
によって吸収され、支持部材の動きを妨げない。さらに
、エンドキャップの支持部材挿入孔も支持部材の動きの
変化に対して充分な大きさを持っているので、同しく支
持部材の動きを妨げケい。

〔実施例〕

第１図および第２図は本発明に係る熱処理管の実施例を
示し、第１図はその斜視図、第２図は同じく継断面図で
ある。本実施例は本発明を半導体ウェハをメタライズす
る熱処理管に適用した例を示し、第３図および第４図に
示す従来の熱処理管と同構成の部材にはこれと同符号を
付してその詳しい説明を省略する。石英ガラス管Ｉの一
端開口部１ｂには、有底円筒状に形成されたエンドキャ
ップ２０が着脱自在に被冠されており、その端面には、
ロンドロよりもかなり大きく形成されてロッド６を進退
自在に係合させる小判形の挿入孔２０ａが設けられてい
る。またこの挿入孔２０ａの両側には、断面Ｎ字状に形
成された一対のガイド２１．２２がエンドキャップ２０
の端面に固定されており、挿入７Ｌ２０ａを覆う長方形
状のシャッタ２３は、これらのガイド２１，２２に上下
動自在に支持されている。このシャッタ２３の中央部に
は、ロッド６よりもわずかに大きくてロッド６を進退自
在に係合させる小判形の挿入孔２３ａが穿設されている
。そして、シャッタ２３の上端部には、折曲げ部２３ｂ
が形成されており、これがガイド２１，２２に当接する
ことによりシャッタ２３の脱落が防止されるように構成
されている。

また、折曲げ部２３ｂはシャッタ２３の開閉に際しての
指掛は用としても役立つように構成されている。

以上のように構成された熱処理管の動作を説明する。ま
ず石英ガラス管１の内部へＮ２ガス２を尾管１ａから適
量導入し、この石英ガラス管１を４００〜５００°Ｃに
加熱して昇温したのち、アルミニウム蒸着された複数個
のウェハ５をボート４上に載置し、エンドキャップ２０
を外した石英ガラス管１の開口部ｔｂ近傍に置く。次い
でエンドキャップ２０を被せたのち、ロッド６を挿入孔
２Ｏａ、２３ａに挿入してその鉤状部をボート４に引っ
掛けるとともに、ロッド６の他端をローディングマシー
ンに装着する。こうしたのちローディングマシーンを作
動させると、ロフト６が前進してこれに引っ掛けられた
ボート４が、石英ガラス管１内の所定界ａ領域まで所定
の速度で押し込められる。この場合、ウェハ５のエンド
キャップ２０側は負圧に近くなるように減圧されるが、
シャッタ２３の挿入孔２３ａとロッド６とのすき間が小
さいので、外気がこのすき間から侵入するよりも、導入
されるＮＺガスの廻り込みの方が抵抗が少なく、外気が
侵入することがない。

所定時間熱処理したのち、ローディングマシーンを作動
させてロッド６を後退させると、ボート４が引き出され
るが、このとき引き出し速度を速くすると、ウェハ５の
尾管１ａ側が負圧に近（なるまで減圧される。このとき
も上記と同様に、シャッタ２３の挿入孔２３ａから外気
が侵入するよりも、石英ガラス管ｌ内でのＮ２ガス２の
廻り込みの方が抵抗が少ないので、外気が侵入すること
がない。

また、ロッド６の進退に際しては、ローディングマシー
ンの位置のばらつきやボート４の位置誤差等によりロッ
ド６が振れることがあるが、この振れはシャッタ２３の
上下動によって吸収されるので、ロッド６の運動を妨げ
ることがない。

このあと、ウェハ５は石英ガス管１の開口部ｌｂ付近で
充分に冷却されたのち、ロッド６とエンドキャップ２０
を外すことにより回収される。

エンドキャンプは構成が単純であるからこれを構成する
材料としては、耐熱性のものであれば特に限定するもの
ではなく、メタライズのシンタリング用であればステン
レス鋼が適しており、また不純物の熱拡散や熱酸化膜の
形成用であれば、石英ガラスや、Ｓ　ｉ　Ｃ，多結晶シ
リコン、セラミックス等が適している。

本実施例ではシャンク２３の上端部に折曲げ部２３ｂが
形成されているので、ロッド６を抜いてもシャッタ２３
がガイド２１，２２で止まるので脱落することがないし
、また、シャッタ２３を開閉するときに指を掛けられる
ので、操作性が良好である。

なお、本実施例では、本発明をアルミニウムのメタライ
ズシンタリング用に通用した例を示したが、これに限定
するものではなく、半導体ウェアへの不純物の熱拡散や
熱酸化およびその前後の熱処理においても、同様の熱処
理過程を経るために適用が可能である。また、半導体に
限らず、−ｇに雰囲気炉であって熱処理を外気を侵入さ
せることなくワークを自動的に移動させる場合に広範囲
に使えることは言うまでもない。

〔発明の効果］ 以上の説明により明らかなように本発明によれば熱処理
管のエンドキャップに設けられる被熱処理物支持部材用
の挿入孔をこの支持部材よりもかなり大きく形成してこ
の挿入孔を覆う移動自在なシャッタを設け、このシャッ
タに、前記支持部材よりもわずかに大きい支持部材挿入
孔を穿設するという簡単な構造により、熱処理中に管内
へ外気が侵入せず、被熱処理物の品質が向上するととも
に、支持部材の振れをシャッタの移動で吸収することが
できるので、支持部材の運動を妨げることがなく、装置
の加工や組付けが容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係る熱処理管の実施例を
示し、第１図はその斜視図、第２図は同じく縦断面図、
第３図および第４図は従来の熱処理管を示し、第３図は
その斜視図、第４図は同じく縦断面図である。 ■・・・・石英ガラス管、１ａ・・・・尾管、２・・　
・　・Ｎ２ガス、４・・・・ボート、５・　・・・半導
体ウェハ、６・・・・ロンド、２０・・・・エンドキャ
ップ、２０ａ・・・・挿入孔、２１゜２２・・・・ガイ
ド、２３・・・・シャッタ、２３ａ・・・・挿入孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　管体の一端に設けたエンドキャップの挿入孔から管体
   内へ進退自在に挿入される支持部材で支持された被熱処
   理物を、管体の他端側からキャリヤガスを導入しながら
   熱処理する熱処理管において、前記支持部材用の挿入孔
   をこの支持部材よりもかなり大きく形成してこの挿入孔
   を覆う移動自在なシャッタを設け、このシャッタに、前
   記支持部材よりもわずかに大きい支持部材挿入孔を穿設
   したことを特徴とする熱処理管。