JPH07161655A - 熱処理装置用均熱管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加熱体によって被処理体に熱処理を施す熱処
理装置において、加熱体の存在する領域で発生するコン
タミネーションが、被処理体の存在する熱処理領域へ侵
入することを防止する。 【構成】 被処理体であるウエハＷがロードされる反応
管４１と、熱処理雰囲気を創出するための加熱体６との
間に均熱管３１を介在させる。均熱管３１自体はＳｉＣ
から構成され、さらにその表面には、膜厚が５０〜１０
０μｍのＣＶＤコーティングによるＳｉＣ被膜が形成さ
れている。 【効果】 均熱管表面の純度は高くなり、均熱管全体の
透過率は低下するので、コンタミネーションの侵入は防
止され、しかも均熱管自体からコンタミネーションが発
生することもない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱処理装置において使
用される熱処理装置用均熱管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばＬＳＩ等の半導体デバイスがその
表面に形成される半導体ウエハ（以下、「ウエハ」とい
う）の製造工程を例にとって説明すると、ウエハ表面に
酸化膜を形成したりドーパントの拡散を行うために、対
象となるウエハに対して高温下で熱処理を施すプロセス
が行われており、かかる熱処理にあたっては、外気巻き
込みの少ない縦型熱処理装置が近年多く使用されてい
る。

【０００３】この縦型熱処理装置は、一般に、垂直に配
置された加熱用の管状炉の中に反応管を設けた構成にな
っており、被処理体であるウエハは、熱処理用ボートと
呼ばれる搭載治具に水平状態で上下に間隔をおいて所定
の枚数（例えば１００枚）搭載され、この熱処理用ボー
トごと前記反応管内に挿入され、所定の熱処理が施され
るようになっている。

【０００４】ところで従来この種の縦型熱処理炉は、管
状炉本体の内面に断熱層が設けられ、さらにこの断熱層
の内周壁に、例えば抵抗発熱体によって構成される加熱
体が螺旋状に配置されており、前記反応管はこの加熱体
によって囲まれる空間内に挿入される構成となってい
る。そして前記した熱処理用ボートに搭載されて反応管
内にロードされたウエハは、前記加熱体によって所定の
温度、例えば１２００゜Ｃまで加熱されて所定の熱処理
が施されるように構成されている。

【０００５】そして前記反応管と加熱体との間には、ラ
イナーチューブと呼ばれる略管状の均熱管が配置されて
いる。この均熱管は、ＳｉＣの焼結体にシリコンを含侵
させてなる略管状の形態を有しており、前記螺旋状に配
置された加熱体の温度むらが反応管内の被処理体にその
まま伝わるのを防止するために設けられているものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで今日では、均
熱管の機能として、叙上の温度むらの伝達の防止の他
に、断熱材や加熱体である抵抗発熱体からのコンタミネ
ーションの反応管内への侵入の防止がクローズアップさ
れている。このようなコンタミネーションの反応管内へ
の侵入があると、処理中のウエハ表面に付着してしま
い、即歩留まりの低下を招くからである。

【０００７】しかしながらかかる点から鑑みれば、前記
したように、ＳｉＣの焼結体にシリコンを含侵させた従
来の均熱管では、シリコンを含侵させた構成を採ってい
る関係上、透過率が大きく、その結果前述のコンタミネ
ーションが透過してしまうおそれがあった。

【０００８】さらに均熱管自体の純度の観点からみて
も、従来の均熱管は石英等と比較すれば、Ｆｅなどの不
純物の含有率が大きく、そのためこの均熱管自体からコ
ンタミネーションが発生するおそれもあった。

【０００９】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、前記したようなコンタミネーションの反応管内へ
の侵入防止を図るという、最近重要視されている事由を
考慮し、透過率を抑えて断熱材や加熱体からのコンタミ
ネーションの侵入を防止するとともに、均熱管の構成材
の純度を上げて、均熱管自体からもコンタミネーション
が発生することのない熱処理装置用均熱管を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、被処理体に熱処理を施す如く構成
された熱処理装置に使用され、加熱体と被処理体との間
に配置させて、前記加熱体の温度むらが前記被処理体に
そのまま伝わるのを防止するために用いられる均熱管に
おいて、ＳｉＣからなる管状の本体表面に、膜厚が５０
〜１００μｍのＣＶＤコーティングによるＳｉＣ被膜が
形成されたことを特徴とする、熱処理装置用均熱管が提
供される。

【００１１】

【作用】ＣＶＤコーティングによって形成されるＳｉＣ
被膜は純度が高く、いわばＳｉＣの結晶体を本体の表面
に形成するので、均熱管自体の透過率を大幅に抑えるこ
とができる。したがって、均熱管の外側に発生する断熱
材や加熱体からのコンタミネーションの、均熱管内部へ
の侵入を防止することが可能である。しかも前記ＳｉＣ
被膜は、そのようにＣＶＤコーティングによって形成さ
れているとともに、その膜厚が５０〜１００μｍの範囲
であるから、ＳｉＣから成る本体の表面との定着が強固
であって、しかも剥離等を起こすおそれはないものであ
る。それゆえ均熱管自体からコンタミネーションが発生
することもない。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明すると、本実施例は被処理体例えば半導体ウエハ
（以下、「ウエハ」という）に対して酸化、拡散処理な
どの熱処理を行う如く構成された縦型熱処理装置に使用
される均熱管に適用した実施例である。

【００１３】図１はこの縦型熱処理装置１の概観を示し
ており、被処理体であるウエハＷは、ウエハボート１０
に所定枚数搭載されて、前記縦型熱処理装置１の縦型炉
２内の反応管内に納入されて、所定の熱処理が施される
如く構成されている。前記ウエハボート１０は、上下に
対向して配置された円形の天板１１と底板１２とを有
し、これら天板１１と底板１２との間には、例えばＳｉ
Ｃからなる支柱１３、１４、１５、１６が設けられてい
る。そしてウエハＷは、搬送アーム１７によって搬送さ
れ、前記各支柱１３、１４、１５、１６表面に形成され
た溝部１８内にその端縁部が収納されることによって、
このウエハボート１０に所定枚数、例えば１５０枚搭載
されるように構成されている。

【００１４】以上のように構成されたウエハボート１０
は、フランジ部１９を備えた例えば石英からなる保温筒
２０の上に着脱自在に装着されており、さらにこの保温
筒２０は、昇降自在なボートエレベータ２１の上に載置
されており、このボートエレベータ２１の上昇によっ
て、ウエハＷはウエハボート１０ごと前記縦型炉２内に
ロードされるようになっている。

【００１５】次にウエハＷに対して所定の熱処理を施す
前記縦型炉２内の構成を、図２以下に基づいて説明する
と、図２はこの縦型炉２の縦断面を示しており、この縦
型炉２の本体３は、その下端部が第１ベースプレート４
の上面に固着されて、鉛直に立設している。この本体３
は上面が閉口した略筒状の形態をなし、その内部表面は
断熱材５で覆われ、さらにこの断熱材５の内周表面に
は、例えば抵抗発熱体によって構成された加熱体６が螺
旋状に設けられており、適宜の温度制御装置（図示せ
ず）によって、後述の反応管４１内を所定の温度、例え
ば１２００゜Ｃに加熱、維持することが可能なように構
成されている。

【００１６】そして本実施例にかかる均熱管３１は、こ
の加熱体６から所定の間隔を隔てて、前記本体３内部に
設けられている。この均熱管３１は、図３に示したよう
に、本体３と略相似形をなし、全体として上面が閉口し
た略管状の形態を有している。前記均熱管３１は、図４
に示したように、その均熱管本体３２がＳｉＣの焼結体
によって構成されており、さらにこの均熱管本体３２の
内側の表面には、ＣＶＤコーティングによって形成され
たＳｉＣの被膜３３が形成されている。前記被膜３３
は、そのように均熱管本体３２の内側だけではなく、外
側にも形成してもよく、もちろんいずれか一側表面だけ
でもよい。そしてかかる被膜３３の膜厚Ｔは、５０〜１
００μｍの厚さとなるように設定されている。

【００１７】かかる構成を有する均熱管３１は、環状の
シール材３４を介して、略リング状の取付部材３５によ
って、前記第１ベースプレート４に対して固着されてい
る。したがって、前記断熱材５及び加熱体６が存在する
空間は、外部に対して気密に構成されている。

【００１８】そのようにして縦型炉２内に設けられた均
熱管３１の内部には、熱処理領域を形成する反応管４１
が鉛直方向に配置される。この反応管４１は、例えば石
英によって構成された外管４２と内管４３とによって構
成される二重管の構成を有しており、下端のフランジ部
４４を介して、第２ベースプレート（図示せず）上に気
密に立設されている。またこのフランジ部４４の上部外
周表面は、断熱体４５で覆われており、この断熱体４５
を貫通して、前記外管４２と内管４３との間の空間に通
ずるガス導入管４６と、やはり断熱体４５を貫通して内
管４３内側に通ずる排気管４７とが対向して前記反応管
４１に接続されている。

【００１９】また前記内管４３の頂部には、ガス流路を
構成する多数の細孔４８が穿設されており、前記ガス導
入管４６から外管４２と内管４３との間の空間内に導入
された所定の処理ガスは、これら各細孔４８を通じて内
管４３内部にその頂部から導入され、その後前記排気管
４７を通じて、反応管４１外部へと排気されるように構
成され、かかる導入、排気動作を通じてこの反応管４１
内部は、所定の圧力、例えば常圧に設定維持した状態
で、所定の熱処理を施すことが可能なように構成されて
いる。

【００２０】本実施例が使用された縦型熱処理装置１は
以上のように構成されており、次にその動作作用につい
て説明すると、まず加熱体６を発熱させて反応管４１内
の温度を、例えば約８００゜Ｃまで加熱する。かかる場
合、加熱体６と反応管４１との間には、均熱管３１が配
置されているので、前記加熱は温度むらなく反応管４１
内全域に対して均一になされ、反応管４１内は均熱状態
となっている。

【００２１】他方ウエハボート１０には、既述の如く搬
送アーム１７によって被処理体であるウエハＷが搭載さ
れており、所定枚数例えば１５０枚搭載された時点で、
ボートエレベータ２１が上昇し、図２に示したように、
保温筒２０のフランジ部１９が、反応管４１下部のフラ
ンジ部４４と密着して反応管４１下部の開口を塞ぐ位置
までウエハボート１０を上昇させ、ウエハＷを反応管４
１の内管４３内にロードさせる。

【００２２】そしてウエハＷが反応管４１内の雰囲気と
同一温度に達した後、前記加熱体６をさらに発熱させ、
反応管４１内の温度を、例えば１２００゜Ｃまで昇温さ
せ、次いでガス導入管４６から細孔４８を介して、内管
４３内に所定の処理ガスを導入し、同時に排気管４７か
ら排気して反応管４１内を所定の圧力、例えば常圧に維
持させることにより、被処理体である前記ウエハＷに対
して例えば拡散処理が行われる。

【００２３】かかる場合、加熱体６と反応管４１との間
には、均熱管３１が介在しているので、螺旋状に配置さ
れている加熱体６のパターンに基づく温度むらが、その
まま反応管４１内部に伝わることはなく、上下方向に所
定の間隔をおいてロードされている各ウエハＷに対し
て、均一な拡散処理がなされる。

【００２４】しかもそのような温度むらの伝達を防止し
ている均熱管３１は、既述の如く、その表面にＣＶＤコ
ーティングによって形成されたＳｉＣの被膜３３が形成
されているので、均熱管３１全体の透過率は極めて低く
なっており、その結果、断熱体５や加熱体６から発生す
るコンタミネーションを確実に遮断することができる。

【００２５】またかかる被膜３３の膜厚は、５０〜１０
０μｍの厚さであるから、前記したような高温雰囲気に
おいても、剥離したり亀裂が入ったりすることはなく、
それゆえこの均熱管３１自体からコンタミネーションが
発生することもない。したがって、反応管４１内へのか
かるコンタミネーションの侵入を防止して、ウエハＷに
対して所期の熱処理を実行することが可能である。

【００２６】なお上記実施例にかかる熱処理装置用均熱
管は、酸化、拡散処理を行う縦型熱処理装置に用いられ
るものであったが、これに限らず、ＣＶＤ処理やエッチ
ング処理などを行う熱処理装置に用いられる均熱管に対
しても本発明は適用可能であり、さらにまた処理される
側の被処理体も、前記実施例のような半導体ウエハに限
らず、例えばＬＣＤ基板などであっても全く同様な効果
を発揮することが可能である。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、均熱管を構成する本体
の透過率が従来よりも大幅に低下しているので、均熱管
の外側に発生する断熱材や加熱体からのコンタミネーシ
ョンの均熱管内部への侵入を防止することが可能であ
り、しかもこの均熱管自体からコンタミネーションが発
生することはない。したがって、被処理体へのコンタミ
ネーションの付着を防止して、歩留まりの向上を図るこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例が用いられた縦型熱処理装置の
概観を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施例が用いられた縦型熱処理装置に
おける縦型炉の縦断面図である。

【図３】本発明の実施例の斜視図である。

【図４】本発明の実施例における膜厚を示すための要部
拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 縦型熱処理装置 ２ 縦型炉 ３ 本体 ５ 断熱材 ６ 加熱体 １０ ウエハボート ３１ 均熱管 ３２ 均熱管本体 ３３ 被膜 ４１ 反応管 Ｗ ウエハ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体に熱処理を施す如く構成された
   熱処理装置に使用され、加熱体と被処理体との間に配置
   させて、前記加熱体の温度むらが前記被処理体にそのま
   ま伝わるのを防止するために用いられる均熱管におい
   て、 ＳｉＣからなる管状の本体表面に、膜厚が５０〜１００
   μｍのＣＶＤコーティングによるＳｉＣ被膜が形成され
   たことを特徴とする、熱処理装置用均熱管。