JPH0741397A - 半導体の熱処理装置 - Google Patents
半導体の熱処理装置Info
- Publication number
- JPH0741397A JPH0741397A JP5188535A JP18853593A JPH0741397A JP H0741397 A JPH0741397 A JP H0741397A JP 5188535 A JP5188535 A JP 5188535A JP 18853593 A JP18853593 A JP 18853593A JP H0741397 A JPH0741397 A JP H0741397A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat treatment
- silicon carbide
- semiconductor
- temperature range
- treatment apparatus
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、半導体結晶を高温で多段熱処理
し、かつブロック形状の試料の熱処理が可能で、急加熱
および急冷却を行う半導体熱処理装置を提供することを
目的とする。 【構成】 上記目的は、発熱体として炭化珪素ヒーター
を有し、反応管として炭化珪素管を有し、試験物を熱処
理するための最高温度が１４００℃以上であり、均熱長
が５０ｍｍ以上であり、制御可能な冷却速度が１２００
℃〜１４００℃の温度域で０〜３０℃／分かつ１０００
℃〜１２００℃の温度域で０〜２５℃／分であり、制御
可能な昇温速度が１２００℃〜１４００℃の温度域で０
〜１５℃／分である半導体熱処理装置によって実現する
ことができる。
し、かつブロック形状の試料の熱処理が可能で、急加熱
および急冷却を行う半導体熱処理装置を提供することを
目的とする。 【構成】 上記目的は、発熱体として炭化珪素ヒーター
を有し、反応管として炭化珪素管を有し、試験物を熱処
理するための最高温度が１４００℃以上であり、均熱長
が５０ｍｍ以上であり、制御可能な冷却速度が１２００
℃〜１４００℃の温度域で０〜３０℃／分かつ１０００
℃〜１２００℃の温度域で０〜２５℃／分であり、制御
可能な昇温速度が１２００℃〜１４００℃の温度域で０
〜１５℃／分である半導体熱処理装置によって実現する
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体結晶を高温で多
段熱処理し、かつブロック形状の試料の熱処理が可能
で、急加熱および急冷却を行う半導体熱処理装置に関す
る。
段熱処理し、かつブロック形状の試料の熱処理が可能
で、急加熱および急冷却を行う半導体熱処理装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩなどのデバイス製造工程において
は、半導体結晶の熱処理が不可欠である。そのため、以
前より半導体熱処理装置は頻繁に用いられ、その一般的
なものの性能としては、抵抗金属線を発熱体として有
し、反応管として石英管を有し、最高温度が１２００℃
であり、均熱長は数百ｍｍのものであった。しかしなが
ら、その装置目的からして急加熱および急冷却の性能は
有しておらず、制御可能な冷却速度は１０００℃〜１２
００℃の温度域で１０℃／分以下、制御可能な加熱速度
は同じ温度域で１０℃／分以下であった。
は、半導体結晶の熱処理が不可欠である。そのため、以
前より半導体熱処理装置は頻繁に用いられ、その一般的
なものの性能としては、抵抗金属線を発熱体として有
し、反応管として石英管を有し、最高温度が１２００℃
であり、均熱長は数百ｍｍのものであった。しかしなが
ら、その装置目的からして急加熱および急冷却の性能は
有しておらず、制御可能な冷却速度は１０００℃〜１２
００℃の温度域で１０℃／分以下、制御可能な加熱速度
は同じ温度域で１０℃／分以下であった。
【０００３】最近になり、埋め込み絶縁酸化層付きシリ
コンウェーハの進歩などにともない、炭化珪素を発熱体
として有し、反応管として炭化珪素管を有し、最高温度
が１３５０℃、均熱長が数百ｍｍに及ぶ性能を有する半
導体熱処理装置が製作された。しかしながら、従来の炭
化珪素管は急加熱および急冷却には弱く破壊してしまう
こと、高温での熱損失を防ぐため蓄熱構造になっている
こと、その装置目的から急加熱および急冷却は必要とさ
れていないことなどから、許容できる冷却度は１２００
℃〜１４００℃で５℃／分以下および許容される加熱速
度は同じ温度域で５℃／分以下であった。
コンウェーハの進歩などにともない、炭化珪素を発熱体
として有し、反応管として炭化珪素管を有し、最高温度
が１３５０℃、均熱長が数百ｍｍに及ぶ性能を有する半
導体熱処理装置が製作された。しかしながら、従来の炭
化珪素管は急加熱および急冷却には弱く破壊してしまう
こと、高温での熱損失を防ぐため蓄熱構造になっている
こと、その装置目的から急加熱および急冷却は必要とさ
れていないことなどから、許容できる冷却度は１２００
℃〜１４００℃で５℃／分以下および許容される加熱速
度は同じ温度域で５℃／分以下であった。
【０００４】ウェーハ品質改善技術の進歩にともない、
急加熱および急冷却の必要性が高まり、ランプ加熱方式
による熱処理装置が作られた。その装置の最高使用温度
は１３５０℃以上であり、制御可能な冷却速度が１２０
０℃〜１４００℃の温度域で１００℃／分以上、制御可
能な冷却速度が１２００℃〜１４００℃の温度域で１０
℃／秒以上であった。しかしながら、均熱長は数ｍｍし
か取れないため、ウェーハ一枚ずつの熱処理しかできな
かった。
急加熱および急冷却の必要性が高まり、ランプ加熱方式
による熱処理装置が作られた。その装置の最高使用温度
は１３５０℃以上であり、制御可能な冷却速度が１２０
０℃〜１４００℃の温度域で１００℃／分以上、制御可
能な冷却速度が１２００℃〜１４００℃の温度域で１０
℃／秒以上であった。しかしながら、均熱長は数ｍｍし
か取れないため、ウェーハ一枚ずつの熱処理しかできな
かった。
【０００５】このように半導体結晶を高温で多段熱処理
し、かつブロック形状の試料の熱処理が可能で、急加熱
および急冷却を行う半導体熱処理装置は存在していなか
った。
し、かつブロック形状の試料の熱処理が可能で、急加熱
および急冷却を行う半導体熱処理装置は存在していなか
った。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、半導
体結晶を高温で多段熱処理し、かつブロック形状の試料
の熱処理が可能で、急加熱および急冷却を行うことので
きる半導体熱処理装置を提供することを目的とする。
体結晶を高温で多段熱処理し、かつブロック形状の試料
の熱処理が可能で、急加熱および急冷却を行うことので
きる半導体熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、発熱体とし
て炭化珪素ヒーターを有し、反応管として炭化珪素管を
有し、試験物を熱処理するための最高温度が１４００℃
以上であり、均熱長が５０ｍｍ以上であり、制御可能な
冷却速度が１２００℃〜１４００℃の温度域で０〜３０
℃／分かつ１０００℃〜１２００℃の温度域で０〜２５
℃／分であり、制御可能な昇温速度が１２００℃〜１４
００℃の温度域で０〜１５℃／分である半導体熱処理装
置によって実現することができる。
て炭化珪素ヒーターを有し、反応管として炭化珪素管を
有し、試験物を熱処理するための最高温度が１４００℃
以上であり、均熱長が５０ｍｍ以上であり、制御可能な
冷却速度が１２００℃〜１４００℃の温度域で０〜３０
℃／分かつ１０００℃〜１２００℃の温度域で０〜２５
℃／分であり、制御可能な昇温速度が１２００℃〜１４
００℃の温度域で０〜１５℃／分である半導体熱処理装
置によって実現することができる。
【０００８】
【作用】熱処理装置の発熱体としては、３００℃〜１２
００℃の温度範囲では金属抵抗線が用いられ、１２００
℃〜１６００℃では炭化珪素が用いられる。半導体熱処
理用装置では熱処理雰囲気が高清浄に保たれることが要
求されるため、１１５０℃以下では反応管として高純度
石英を用い、１２００℃〜１３５０℃では珪素を含浸し
た高純度炭化珪素を用いる。しかしながら、１４００℃
以上で使用した場合には、この珪素を含浸した高純度炭
化珪素材は、珪素が軟化するため使用できず、さらに高
純度炭化珪素自身が緻密質であるため、熱ショックに弱
く急加熱および急冷却により破壊してしまう。それに対
し、多孔質の高純度炭化珪素を常圧焼結して管型を作
り、さらに表面に高純度炭化珪素ＣＶＤ膜を堆積させて
表面の空孔を防ぐことにより１４００℃以上の高温に耐
え、かつ熱ショックに強くかつ高清浄な雰囲気での熱処
理が可能な反応管が得られる。
００℃の温度範囲では金属抵抗線が用いられ、１２００
℃〜１６００℃では炭化珪素が用いられる。半導体熱処
理用装置では熱処理雰囲気が高清浄に保たれることが要
求されるため、１１５０℃以下では反応管として高純度
石英を用い、１２００℃〜１３５０℃では珪素を含浸し
た高純度炭化珪素を用いる。しかしながら、１４００℃
以上で使用した場合には、この珪素を含浸した高純度炭
化珪素材は、珪素が軟化するため使用できず、さらに高
純度炭化珪素自身が緻密質であるため、熱ショックに弱
く急加熱および急冷却により破壊してしまう。それに対
し、多孔質の高純度炭化珪素を常圧焼結して管型を作
り、さらに表面に高純度炭化珪素ＣＶＤ膜を堆積させて
表面の空孔を防ぐことにより１４００℃以上の高温に耐
え、かつ熱ショックに強くかつ高清浄な雰囲気での熱処
理が可能な反応管が得られる。
【０００９】また、発熱体を囲むチャンバーについては
発熱体の周囲に密に断熱体を詰め込むことはせず、チャ
ンバの内壁のみに断熱材を配置し、発熱体の周囲にはで
きるだけ広い空間を作り出すことによって、１２００℃
〜１４００℃の温度域で０〜３０℃／分かつ１０００℃
〜１２００℃の温度域で０〜２５℃／分の制御可能な冷
却速度を作り出すことができる。
発熱体の周囲に密に断熱体を詰め込むことはせず、チャ
ンバの内壁のみに断熱材を配置し、発熱体の周囲にはで
きるだけ広い空間を作り出すことによって、１２００℃
〜１４００℃の温度域で０〜３０℃／分かつ１０００℃
〜１２００℃の温度域で０〜２５℃／分の制御可能な冷
却速度を作り出すことができる。
【００１０】従って、発熱体として炭化珪素棒を用い反
応管として表面に超高純度炭化珪素ＣＶＤ膜を堆積させ
た常圧焼結多孔質高純度炭化珪素管を用い、発熱体を囲
むチャンバーの内壁のみに断熱材を設置し、発熱体の周
囲にはできるだけ広い空間を作り出すことによって、最
高温度が１４００℃以上であり、制御可能な冷却速度が
１２００℃〜１４００℃の温度域で０〜３０℃／分かつ
１０００℃〜１２００℃の温度域で０〜２５℃／分とな
る。炭化珪素棒を上下に並行に並べることにより５０ｍ
ｍ以上の均熱長を作り出すことができ、炭化珪素棒の本
数を増やすことによって、制御可能な昇温速度が１２０
０℃〜１４００℃の温度域で０〜１５℃／分となる。こ
の様にして作られた半導体熱処理装置によって半導体結
晶を高温で多段熱処理し、かつブロック形状の試料の熱
処理が可能で各温度間の急加熱および急冷却が可能とな
る。
応管として表面に超高純度炭化珪素ＣＶＤ膜を堆積させ
た常圧焼結多孔質高純度炭化珪素管を用い、発熱体を囲
むチャンバーの内壁のみに断熱材を設置し、発熱体の周
囲にはできるだけ広い空間を作り出すことによって、最
高温度が１４００℃以上であり、制御可能な冷却速度が
１２００℃〜１４００℃の温度域で０〜３０℃／分かつ
１０００℃〜１２００℃の温度域で０〜２５℃／分とな
る。炭化珪素棒を上下に並行に並べることにより５０ｍ
ｍ以上の均熱長を作り出すことができ、炭化珪素棒の本
数を増やすことによって、制御可能な昇温速度が１２０
０℃〜１４００℃の温度域で０〜１５℃／分となる。こ
の様にして作られた半導体熱処理装置によって半導体結
晶を高温で多段熱処理し、かつブロック形状の試料の熱
処理が可能で各温度間の急加熱および急冷却が可能とな
る。
【００１１】
【実施例】以下に図１に示す実施例を用いて本発明を説
明するが、本発明がこれらの実施例の記載によって制限
されるものではないことはいうまでもない。本発明の半
導体熱処理装置１は、発熱体が収容されているヒーター
チャンバ２とヒーターチャンバの中央を左右に貫く反応
管３とで構成されている。この反応管３内に試験物を入
れ、炉中央まで移動させることによって熱処理を行う。
熱処理装置１の外形は、幅６４０ｍｍ、奥行き５００ｍ
ｍ、高さ６００ｍｍである。ヒーターチャンバ２の内壁
はアルミナファイバー製の断熱材４で覆われ、外界との
熱交換を遮断している。ただし、断熱材４は内壁を約２
５ｍｍの厚さで２層覆っているのみであり、チャンバ内
には広い空間が存在している。ヒーターチャンバ内の空
間には反応管３に垂直に炭化珪素製の発熱体５が上下に
列をなして約８０ｍｍ間隔で６本ずつ配置されている。
発熱体は直径１０ｍｍ、長さ４５０ｍｍの円柱形状であ
る。この半導体熱処理装置の温度特性を表１に示す。図
３は、本発明の装置の熱処理パターンを示しており、半
導体結晶を高温で多段熱処理しかつブロック形状の試料
の熱処理が可能で、各温度間の急加熱および急冷却を行
うことができる。
明するが、本発明がこれらの実施例の記載によって制限
されるものではないことはいうまでもない。本発明の半
導体熱処理装置１は、発熱体が収容されているヒーター
チャンバ２とヒーターチャンバの中央を左右に貫く反応
管３とで構成されている。この反応管３内に試験物を入
れ、炉中央まで移動させることによって熱処理を行う。
熱処理装置１の外形は、幅６４０ｍｍ、奥行き５００ｍ
ｍ、高さ６００ｍｍである。ヒーターチャンバ２の内壁
はアルミナファイバー製の断熱材４で覆われ、外界との
熱交換を遮断している。ただし、断熱材４は内壁を約２
５ｍｍの厚さで２層覆っているのみであり、チャンバ内
には広い空間が存在している。ヒーターチャンバ内の空
間には反応管３に垂直に炭化珪素製の発熱体５が上下に
列をなして約８０ｍｍ間隔で６本ずつ配置されている。
発熱体は直径１０ｍｍ、長さ４５０ｍｍの円柱形状であ
る。この半導体熱処理装置の温度特性を表１に示す。図
３は、本発明の装置の熱処理パターンを示しており、半
導体結晶を高温で多段熱処理しかつブロック形状の試料
の熱処理が可能で、各温度間の急加熱および急冷却を行
うことができる。
【００１２】比較例 次に図２に示す比較例について述べる。従来の半導体熱
処理装置１１は発熱体が収容されているヒーターチャン
バ１２とチャンバの中央を左右に貫く反応管１３とで構
成されている。ヒーターチャンバの内部はほぼ全体が断
熱材１４で埋められ、外界への熱の漏れを防いでいる。
ヒーターチャンバ内の断熱材１４と反応管１３の隙間に
は、反応管１３を取り囲むように金属抵抗線ヒータ１５
が螺旋状に巻かれている。この半導体熱処理装置の温度
特性を実施例１とあわせて表１に示す。図４は、比較例
１の熱処理パターンを示しており、ブロック形状の試料
の熱処理が可能であるが高温熱処理はできない上、各温
度間の急加熱および急冷却も不可能である。
処理装置１１は発熱体が収容されているヒーターチャン
バ１２とチャンバの中央を左右に貫く反応管１３とで構
成されている。ヒーターチャンバの内部はほぼ全体が断
熱材１４で埋められ、外界への熱の漏れを防いでいる。
ヒーターチャンバ内の断熱材１４と反応管１３の隙間に
は、反応管１３を取り囲むように金属抵抗線ヒータ１５
が螺旋状に巻かれている。この半導体熱処理装置の温度
特性を実施例１とあわせて表１に示す。図４は、比較例
１の熱処理パターンを示しており、ブロック形状の試料
の熱処理が可能であるが高温熱処理はできない上、各温
度間の急加熱および急冷却も不可能である。
【００１３】
【表１】
【００１４】
【発明の効果】本発明により、半導体結晶を高温で多段
熱処理し、かつブロック形状の試料の熱処理が可能で、
急加熱および急冷却を行えるため、高品質シリコン単結
晶開発に適する。
熱処理し、かつブロック形状の試料の熱処理が可能で、
急加熱および急冷却を行えるため、高品質シリコン単結
晶開発に適する。
【図１】は、本発明の実施例１の断面図を示す図面、
【図２】は、従来技術である比較例１の断面図を示す図
面、
面、
【図３】は、実施例１で実行可能な熱処理パターンの一
例を示すグラフ、
例を示すグラフ、
【図４】は、比較例１で実行可能な熱処理パターンの一
例を示すグラフ。
例を示すグラフ。
１…半導体熱処理装置、 ２…ヒーターチャンバ、３
…反応管（表面に超高純度炭化珪素ＣＶＤ膜を堆積させ
た常圧焼結多孔質高純度炭化珪素管）、４…断熱材、
５…発熱体（炭化珪素製ヒータ）、１１…
半導体熱処理装置、 １２…ヒーターチャンバ、１３…
反応管（石英）、 １４…断熱材、１５…発熱体（抵
抗金属線）。
…反応管（表面に超高純度炭化珪素ＣＶＤ膜を堆積させ
た常圧焼結多孔質高純度炭化珪素管）、４…断熱材、
５…発熱体（炭化珪素製ヒータ）、１１…
半導体熱処理装置、 １２…ヒーターチャンバ、１３…
反応管（石英）、 １４…断熱材、１５…発熱体（抵
抗金属線）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中靜 恒夫 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 小島 清 山口県光市大字島田3434番地 ニッテツ電 子株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体を熱処理する装置であって、試験
物を熱処理するための最高温度が１４００℃以上であ
り、均熱長が５０ｍｍ以上であり、制御可能な冷却速度
が１２００℃〜１４００℃の温度域で０〜３０℃／分か
つ１０００℃〜１２００℃の温度域で０〜２５℃／分で
あり、制御可能な昇温速度が１２００℃〜１４００℃の
温度域で０〜１５℃／分であることを特徴とする半導体
熱処理装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の熱処理装置であって、発
熱体として炭化珪素ヒーターを有し、反応管として炭化
珪素管を有することを特徴とする半導体熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5188535A JPH0741397A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 半導体の熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5188535A JPH0741397A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 半導体の熱処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0741397A true JPH0741397A (ja) | 1995-02-10 |
Family
ID=16225409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5188535A Pending JPH0741397A (ja) | 1993-07-29 | 1993-07-29 | 半導体の熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0741397A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010066153A (ko) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 황인길 | 급속 열처리 방법 |
| KR101107087B1 (ko) * | 2009-08-13 | 2012-01-30 | 주식회사 동광이엔씨 | 유압 실린더에 의해 좌석 회동속도 조절이 가능한 절첩식 의자 |
-
1993
- 1993-07-29 JP JP5188535A patent/JPH0741397A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010066153A (ko) * | 1999-12-31 | 2001-07-11 | 황인길 | 급속 열처리 방법 |
| KR101107087B1 (ko) * | 2009-08-13 | 2012-01-30 | 주식회사 동광이엔씨 | 유압 실린더에 의해 좌석 회동속도 조절이 가능한 절첩식 의자 |
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