JPH0758094A - 半導体ウェーハの熱処理装置 - Google Patents

半導体ウェーハの熱処理装置

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JPH0758094A
JPH0758094A JP5225090A JP22509093A JPH0758094A JP H0758094 A JPH0758094 A JP H0758094A JP 5225090 A JP5225090 A JP 5225090A JP 22509093 A JP22509093 A JP 22509093A JP H0758094 A JPH0758094 A JP H0758094A
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好生 桐野
Atsushi Yoshikawa
淳 吉川
Katsuhiro Chagi
勝弘 茶木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】金属部材の酸化または蒸発により熱処理室内の
雰囲気が汚染されることのない半導体ウェーハ熱処理装
置を低コストで提供する。 【構成】熱処理室内に配置した半導体ウェーハに対し所
定の熱処理を行う熱処理装置において、前記熱処理室内
の雰囲気に接する金属部表面に、セラミックス材料から
なるコーティング層を形成した。該コーティング層は
0.5〜5.0μmを好ましい厚さとし、コーティング
層を形成するセラミックス材料として、TiNまたはT
iCN2 を用いた。コーティング層は、イオンプレーテ
ィング法またはCVD(化学蒸着)法により形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハの製造
または処理工程等に使用される半導体ウェーハの熱処理
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、縦型熱処理炉、CVD炉、エピタ
キシャル成長炉等の熱処理装置では、フランジ部や炉芯
管またはベルジャーの保持部材等に、ステンレス鋼等の
金属材料が用いられていた。これらの金属材料部材は、
熱処理雰囲気を外気から遮断するための部材であり、熱
処理雰囲気に直接接触している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】これらステンレス鋼等
の金属材料からなる部材は、熱処理作業の間、高温状態
にさらされる。このため、金属材料が酸化したりまたは
蒸発したりして鉄、クロム、ニッケル等の金属成分が熱
処理雰囲気内に侵入するおそれがあった。その結果、熱
処理雰囲気内に配置された半導体ウェーハが金属成分に
汚染され、結晶欠陥の発生を加速する等の問題を生じ、
製品歩留の低下や、品質の劣化を招いていた。特に、金
属成分の蒸発に起因するこのような問題は、非酸化性雰
囲気下で生じやすく、かかる雰囲気下での熱処理におい
て解決が望まれていた。本出願人は、かかる従来技術の
欠点を解消すべく、先に炉芯管本体支持部材および炉蓋
をともにセラミックス材料で形成した半導体ウェーハの
熱処理炉を開発し、特許出願している(特開平3−15
1631号公報参照)。しかしながら、炉芯管本体等の
重量構造物を支える炉芯管本体支持部材および炉蓋をセ
ラミックス材料で形成した場合、配管等の加工が困難で
あり、製造コストが高価格となる課題を有していた。本
発明は、このような事情に鑑みなされたもので、金属部
材の酸化または蒸発により熱処理室内の雰囲気が汚染さ
れることのない半導体ウェーハ熱処理装置を低コストで
提供すること目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、熱処理室内に配置した半導体ウェーハに対
し所定の熱処理を行う熱処理装置において、前記熱処理
室内の雰囲気に接する金属部表面に、セラミックス材料
からなるコーティング層を形成したことを特徴としてお
り、該コーティング層は0.5〜5.0μmを好ましい
厚さとしている。また、特に金属成分の蒸発に起因する
熱処理雰囲気の汚染を的確に防止すべく、コーティング
層を形成するセラミックス材料として、TiNまたはT
iCN2を用いたことを特徴としている。コーティング
層は、イオンプレーティング法またはCVD(化学蒸
着)法により形成することが好ましい。
【0005】
【作用】本発明では、熱処理室内の雰囲気に接する金属
部表面に、セラミックス材料からなるコーティング層を
形成してあるので、金属部が熱処理雰囲気から遮断され
ている。したがって、金属部が高温状態下におかれ酸化
または蒸発が生じても、金属成分の熱処理雰囲気内への
侵入は防止される。特に、非酸化性雰囲気での熱処理を
行う場合には、金属部表面のコーティング層をTiNま
たはTiCN2 で形成することにより、膜成分の高い安
定性、高温下で充分に低い蒸気圧、そして優れた耐食性
を満足することができる。なお、酸化性雰囲気では、金
属部表面に酸化皮膜が形成され、金属成分の蒸発が抑制
されるので、蒸発による熱処理雰囲気の汚染はあまり問
題とならない。また、コーティング層が厚くなると、金
属部とセラミックス材料からなるコーティング層との間
の熱膨張係数の違いから、高温状態下でコーティング層
の剥離が生じやすくなる。一方、コーティング層が薄過
ぎる場合には、ピンホール等の欠陥が残りやすく、金属
部表面の被覆性能が不十分となる。そこで、コーティン
グ層の剥離防止とピンホール等の欠陥除去のため、コー
ティング層の厚さは0.5〜5.0μmとすることが好
ましい。
【0006】さらに、セラミックス材料、特にTiNか
らなるコーティング層は、金属部表面への完全な密着と
ピンホール等の欠陥を除去するため、イオンプレーティ
ング法またはCVD法によって形成することが好まし
い。このとき、金属部表面は、セラミックス材料を均一
に成膜するために、あらかじめバフ研磨面もしくは化学
研磨面としておくことが好ましい。なお、コーティング
層を形成するセラミックス材料としては、TiNまたは
TiCN2 以外にも、TiC、Al23 、AlN、T
iO2 、SiC等、種々の材料を使用することが可能で
ある。ただし、TiNまたはTiCN2 以外の材料は、
還元性雰囲気下での安定性が欠如したり、金属部表面か
らの剥離が生じやすい等の欠点を有することは否めな
い。
【0007】
【実施例】以下、本発明にかかる半導体ウェーハの熱処
理装置について、その好ましい実施例を挙げ、具体的に
説明する。図1は本発明にかかる半導体ウェーハ熱処理
装置の実施例を示す正面断面図であり、特に、半導体製
造工程で用いられる縦型熱処理炉を示している。まず、
同図に示した縦型熱処理炉の概略構成を説明する。縦型
熱処理炉は、全体的に円筒形状の炉芯管10を備えてい
る。炉芯管10は下方に開口していて、その開口から半
導体ウェーハを出し入れする構成になっている。炉芯管
10は石英ガラスで構成してあり、その内部が処理空間
10aを形成してる。処理空間10aには、ウェーハ保
持部材11によって多数の半導体ウェーハ12が設置し
てある。
【0008】処理空間10a内には処理ガス導入管13
が設けてあり、所定の処理ガスを導入できる構成になっ
ている。同様に 、処理空間10a内には処理ガス排出
管14が設けてあり、処理用のガスを排出する構成にな
っている。ウェーハ保持部材11は、複数の遮熱板11
aを有し、かつ保持した半導体ウェーハ12を鉛直軸を
中心に回転させる構成になっている。ウェーハ保持部材
11は、炉蓋15に設置してあり、炉蓋15はベース1
6に固定してある。ベース16は図示しない上下駆動機
構によって駆動され、ウェーハ保持部材11を炉芯管1
0に対して挿脱する。ここで、炉蓋15はステンレスで
形成されている。
【0009】炉芯管10の外側には、均熱管17が設け
てある。均熱管17は全体的に円筒形状をしていて、下
方に開口している。均熱管は、SiCまたはSi含浸の
SiCで構成してある。均熱管17の上部には排気管1
8が設けてある。一方、均熱管17の下端外周部にはス
テンレス製の架台19が設けてある。架台19の下には
ステンレス製の均熱管支持部材20がねじ止めして設け
てある。この均熱管支持部材20の上に均熱管17が設
置してある。均熱管支持部材20には、ガス導入管21
が設置してあり、炉芯管10と均熱管17の間に形成さ
れた空間にガスを導入する構成になっている。ガス導入
管21によって導入されたガス、例えば塩酸ガスを含ん
だ窒素ガスは、均熱管上部に設けた排気管18から排出
される。
【0010】均熱管支持部材20と炉蓋15の間には、
炉芯管支持部材23が配置してあり、均熱管支持部材2
0にねじ止めされている。この炉芯管支持部材23はス
テンレスによって形成されている。炉芯管支持部材23
の上には炉芯管10が設置され、炉芯管10と炉芯管支
持部材23の接触部分には図示しないがテフロン製のO
リングが設けてあり、炉内の気密性を高めている。均熱
管17の外側にはヒータ24が配置してあり、ヒータ2
4の外側には、例えば断熱ファイバからなる断熱体が形
成してある。
【0011】上述した構成の半導体ウェーハ熱処理装置
において、炉芯管10の内部空間、すなわち熱処理雰囲
気に接触する金属部は、図2に拡大して示すように、炉
蓋15の上面(周縁部を除く)15aと炉芯管支持部材
23の内側面23aである。本実施例では、少なくとも
これらの各面にセラミックス材料からなるコーティング
層30,31を形成している。コーティング層30,3
1は、膜厚0.5〜5.0μmに形成してある。コーテ
ィング層30,31を形成するセラミックス材料として
は、TiNまたはTiCN2 を使用している。このコー
ティング層30,31は、イオンプレーティング法また
はCVD法により金属部の表面に形成してある。
【0012】実施例よび比較例 上述した構成の熱処理装置と、金属部表面にコーティン
グ層を形成していない熱処理装置(比較例)とを使用し
て、1200℃で1時間の熱処理をシリコンウェーハに
対して実施した。熱処理雰囲気は、水素ガス雰囲気およ
びアルゴンガス雰囲気のそれぞれとした。コーティング
層は、TiNを用い、平均厚さ3μmになるように、イ
オンプレーティング法によって形成した。なお、イオン
プレーティング法は、被成膜母材上に均一な膜を形成す
るために、自公転タイプのPVD炉を使用した。上記構
成の本実施例装置と比較例装置とで熱処理を施したシリ
コンウェーハの表面を全反射蛍光X線法で測定し、同表
面に吸着している重金属不純物の量を検出した。その結
果を表1に示す。表1から明らかなように、本実施例の
熱処理装置は、金属部コーティング層のない比較例と比
べ、被処理ウェーハの汚染量が著しく低減した。
【0013】
【表1】( ×1010atms/cm2)
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体ウ
ェーハ熱処理装置によれば、熱処理雰囲気に接する金属
部表面にセラミックス材料からなるコーティング層を形
成したので、低い製造コストで金属部の酸化または蒸発
による熱処理雰囲気の汚染を防止することができ、熱処
理雰囲気内に配置された半導体ウェーハの結晶欠陥の発
生を抑止し、製品歩留の向上と、品質の向上を図ること
ができる。特に、コーティング層を、TiNまたはTi
CN2 によって形成することにより、膜成分の高い安定
性、高温下で充分に低い蒸気圧、そして優れた耐食性を
満足することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる半導体ウェーハ熱処理装置の実
施例を示す正面断面図。
【図2】同装置において、熱処理室内の雰囲気に接する
金属部を拡大して示す正面断面図。
【符号の説明】
10 炉芯管 11 ウェーハ保持部材 13 処理ガス導入管 14 処理ガス排出管 15 炉蓋 16 ベース 17 均熱管 19 架台 20 均熱管支持部材 21 ガス導入管 22 排気管 23 炉芯管支持部材 24 ヒータ 30,31 コーティング層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱処理室内に配置した半導体ウェーハに
    対し所定の熱処理を行う熱処理装置において、前記熱処
    理室内の雰囲気に接する金属部表面に、セラミックス材
    料からなるコーティング層を形成したことを特徴とする
    半導体ウェーハの熱処理装置。
  2. 【請求項2】 前記コーティング層を形成するセラミッ
    クス材料として、TiNまたはTiCN2 を用いたこと
    を特徴とする請求項1記載の半導体ウェーハの熱処理装
    置。
  3. 【請求項3】 前記コーティング層を、0.5〜5.0
    μmの厚さに形成したことを特徴とする請求項1または
    2記載の半導体ウェーハの熱処理装置。
  4. 【請求項4】 前記コーティング層を、イオンプレーテ
    ィング法またはCVD法により形成したことを特徴とす
    る請求項1ないし3のいずれか1項記載の半導体ウェー
    ハの熱処理装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000225511A (ja) * 1999-02-08 2000-08-15 Asahi Diamond Industrial Co Ltd カッター及びその製造方法
JP2002093795A (ja) * 2000-09-20 2002-03-29 Tokyo Electron Ltd 縦型熱処理装置

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JPH02174225A (ja) * 1988-12-27 1990-07-05 Tel Sagami Ltd 処理装置

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