JPH03236222A - 熱処理装置 - 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、熱処理技術、特に、ヒータ素線の短絡防止技
術に関し、例えば、半導体装置の製造工程において、ウ
ェハに拡散処理を施すのに利用して有効な技術に関する
。

〔従来の技術］ 一般に、半導体装置の製造工程において、ウェハに拡散
処理を施す熱処理装置は、ヒータ素線をコイル状に巻か
れているヒータがプロセスチューブに外装されており、
このプロセスチューブの内部にウェハを搬入して、ウェ
ハをヒータにより加熱することにより、所望の拡散反応
を起こさせるように構成されている。

このような熱処理装置において、高温度（例えば、１２
５０℃）で、長時間（例えば、１０〜８０時間）の処理
が実施される場合には、石英により形成されたプロセス
チューブが使用されると、軟化変形するため、その寿命
が短くなる。このことは、ウェハの大径化に伴って顕著
になる。

そこで、このような場合には、炭化シリコン（ＳｔＣ）
により形成されたプロセスチューブを使用することが検
討されている。

なお、拡散装置に炭化シリコンにより形成されているプ
ロセスチューブを使用することを述べである例としては
、株式会社工業調査会発行「電子材料１９７６年１０月
号」昭和５１年ｌＯ月発行、Ｐ５２〜Ｐ５３、がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、炭化シリコンにより形成されたプロセスチュー
ブが使用される拡散装置においては、炭化シリコンは非
絶縁性であるため、自重によるヒータ素線の垂れ下がり
が発生すると、ヒータ素線が炭化シリコン製のプロセス
チューブに接触することにより、ヒータ素線において短
絡が発生するという問題点があることが、本発明者によ
って明らかにされた。

本発明の目的は、ヒータ素線の垂れ下がりや、径方向内
向きへの変形によるヒータ素線における短絡の発生を防
止することができる熱処理技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔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
を説明すれば、次の通りである。

すなわち、非絶縁性の材料が用いられて形成されたプロ
セスチューブまたは均熱管と、ヒータとの間に、絶縁材
料によって形成された短絡防止部材が軸心と平行方向に
配されて介設されていることを特徴とする。

［作用］ 前記した手段によれば、非絶縁性の材料により形成され
たプロセスチューブまたは均熱管と、ヒータとの間に絶
縁性の短絡防止部材が介設されているため、ヒータ素線
の垂れ下がりや、径方向内向きの変形が発生しても、ヒ
ータ素線は絶縁性の短絡防止部材に接触することになり
、ヒータ素線の短絡は発生しない。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例である拡散装置を示す縦断面
図、第２図は第１図の■−■線に沿う拡大断面図、第３
図はその作用を説明するための拡大断面図である。

本実施例において、本発明に係る熱処理装置としての拡
散装置は、非絶縁性材料の一例である炭化シリコンが用
いられて略円筒形状に形成されているプロセスチューブ
１を備えており、このプロセスチューブｌの内部室は処
理室２を実質的に形成している。このプロセスチューブ
１には一端に炉口１ａが、他端に処理ガス供給炉１ｂが
それぞれ開設されている。プロセスチューブ１の外方に
はプロセスチューブ１よりも大径の円筒形状に形成され
たヒータ３が、プロセスチューブｌを取り囲むように配
設されており、ヒータ３はプロセスチューブ１を通して
処理室２を均一に加熱するようになっている。

ヒータ３はヒータ素線４、容器５および断熱材６を備え
ている。ヒータ素線４は通電されることによって発熱す
る電気抵抗体により形成されており、所定のピッチが設
定されている円筒形のコイル状に巻かれている。例えば
、ヒータ素線４の構成材料としては、鉄、アルミニウム
、クロムを主成分とするカンタル等のような高温を発生
し得るものを使用することが望ましい。容器５はステン
レス鋼等のような剛性材料を用いられて円筒形状に形成
されており、この容器５内には石英ウール等から成る断
熱材６がヒータ素線４の外側でこれを取り囲むように充
填されている。

このように構成されているヒータ３と、炭化シリコンか
ら成る前記プロセスチューブ１との間には、短絡防止部
材７が介設されている。この短絡防止部材７は耐熱性を
有する絶縁材料の一例である石英ガラスを用いられて、
プロセスチューブ１の外径よりも若干大径で、ヒータ３
の内径よりも若干小径の円筒形状に形成されており、ヒ
ータ３内においてプロセスチューブ１を全体的に取り囲
むように配設されている。

次に作用を説明する。

ヒータ素線４に通電されてプロセスチューブ１の処理室
２が所定の搬入温度および、所定の搬入雰囲気に設定さ
れると、被処理物としてのウエハ１０が複数枚、熱処理
治具としてのボート１１上に載置されてプロセスチュー
ブ１の内部に搬入される。

続いて、第１図に示されているように、プロセスチュー
ブ１の炉口１ａがキャップ８により閉塞されるとともに
、処理温度が所定の温度（例えば、１２５０℃）になる
ようにヒータ素線４が昇温されて行く、このとき、短絡
防止部材７がプロセスチューブｌの周りを全体的に取り
囲んでいるため、短絡防止部材７が均熱管の作用を果た
すことになり、その結果、プロセスチューブ１の処理室
２が全体的に均一に加熱される。

次いで、当該処理温度が所定時間（例えば、１０〜８０
時間）、維持されるとともに、処理ガス供給口１ｂから
所定の処理ガスが供給され、所定の処理条件で所望の拡
散熱処理が実施される。

所定時間経過後、プロセスチューブ１の温度が所定の搬
出温度に低下されるとともに、キャップ８がプロセスチ
ューブｌの炉口１ａから外され、ウェハ１０が乗せられ
たポート１１がプロセスチューブｌの処理室２から引き
出される。

ところで、ウェハ１０の大径化に伴ってヒータ３が大口
径化すると、ヒータ素線４が高温使用時において垂れ下
がりや、径方向内向きの変形を発生することがある。そ
して、ヒータ素線４の円形における上側に相当する部分
が垂れ下がったり、ヒータ素線４が縮径して、ヒータ素
線４が炭化シリコンから成るプロセスチューブｌに接触
すると、炭化シリコンは非絶縁性であるため、ヒータ素
線４において短絡が発生する危険がある。

しかし、本実施例においては、ヒータ素線４とプロセス
チューブｌの外周との間に、石英ガラスから成る短絡防
止材料７が介設されているため、ヒータ素線４が垂れ下
がりや、径方向内向きの変形を発生しても、短絡防止部
材７に接触することになり、その結果、ヒータ素線４の
短絡が発生する危惧は解消されることになる。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１）　　ヒータ素線とプロセスチューブの外周との間
に、石英ガラスから成る短絡防止材料が介設されている
ため、ヒータ素線が垂れ下がりや、径方向内向きの変形
を発生しても、絶縁性の短絡防止部材に接触することに
なり、その結果、ヒータ素線の短絡の発生は未然に防止
することができる。

（２）短絡防止部材をヒータに支持させることにより、
短絡防止部材自体の支持構造を簡単化することができる
。

（３）　　短絡防止部材によってプロセスチューブの周
りを取り囲むことにより、短絡防止部材に均熱管の作用
を持たせることができる。

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
であることはいうまでもない。

例えば、短絡防止部材は円筒形状に形成するに限らず、
第４図、第５図および第６図に示されているように、長
尺形状に形成してプロセスチューブ１または均熱管の円
形における上側部位にのみ部分的に配設してもよい。

第４図において、短絡防止部材７Ａはプロセスチューブ
１の曲率よりも大きい曲率を有する断面円弧の板形状に
形成されており、プロセスチューブ１の外周における上
側部位において、プロセスチューブ１の外面に近接して
軸心と平行に配設されている。

第５図において、短絡防止部材７Ｂは丸棒形状に形成さ
れており、複数本がプロセスチューブ１の外周における
上側部位において、プロセスチューブ１の外面に近接し
て軸心と、かつ、互いに平行に配設されている。

第６図において、短絡防止部材７Ｃは丸棒形状に形成さ
れており、プロセスチューブ１を包囲する均熱管９の外
周における上側部位において、均熱管９の外面に近接し
て軸心と平行に配設されている。

短絡防止部材７．７Ａ、７Ｂは炭化シリコンから成るプ
ロセスチューブ１を取り囲むように配設するに限らず、
第６図に示されている実施例と同様に、炭化シリコン等
のような耐熱性を有する非絶縁材料から成る均熱管９の
外方に配設してもよい。

ヒータ素線がコイル状に巻かれたヒータに限らず、多数
本のヒータ素線を軸心方向と平行方向に延在するように
環状に配設されてなるヒータについての短絡防止にも適
用することができる。

短絡防止部材は横型熱処理装置に設けるに限らず、縦型
の熱処理装置に設けることもでき、その場合、短絡防止
部材はヒータ素線全周の変形に対応し得るように構成す
る必要がある。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である拡散装置に適用した
場合について説明したが、それに限定されるものではな
く、低圧ＣＶＤ装置、アニリング装置、その他の熱処理
装置全般に適用することができる。

〔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、次の通りである。

非絶縁性の材料により形成されたプロセスチューブまた
は均熱管と、ヒータとの間に絶縁性の材料から成る短絡
防止材料を介設することにより、ヒータ素線が垂れ下が
りや、径方向内向きの変形を発生しても、絶縁性の短絡
防止部材に接触することになるため、ヒータ素線４の短
絡の発生は未然に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である拡散装置を示す縦断面
図、 第２図は第１図の■−■線に沿う拡大断面図、第３図は
その作用を説明するための拡大部分断面図である。 第４図、第５図および第６図は本発明の実施例２、実施
例３および実施例４をそれぞれ示す各拡大断面図である
。 ｌ・・・プロセスチューブ、２・・・処理室、３・・・
ヒータ、４・・・ヒータ素線、５・・・容器、６・・・
断熱材、７．７Ａ、７Ｂ、７Ｃ・・・短絡防止部材、８
・・・キャンプ、９・・−均熱管、１０・・・ウェハ（
被処理物）、１１・・・ボート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非絶縁性の材料が用いられて形成されたプロセスチ
   ューブまたは均熱管と、ヒータとの間に、絶縁材料によ
   って形成された短絡防止部材が軸心と平行方向に配され
   て介設されていることを特徴とする熱処理装置。 ２、短絡防止部材が円筒形状に形成され、ヒータの中空
   部底面上に載置されて支持されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の熱処理装置。 ３、短絡防止部材が長尺形状に形成されており、プロセ
   スチューブまたは均熱管の上方に部分的に配設されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱処理
   装置。