JPS5849290B2 - 石英反応管 - Google Patents

石英反応管

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JPS5849290B2
JPS5849290B2 JP55113149A JP11314980A JPS5849290B2 JP S5849290 B2 JPS5849290 B2 JP S5849290B2 JP 55113149 A JP55113149 A JP 55113149A JP 11314980 A JP11314980 A JP 11314980A JP S5849290 B2 JPS5849290 B2 JP S5849290B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石英反応管の構造に関する。
半導体基板等の高温反応処理に使用される反応管（炉芯
管）′としては、高純度で且つ汚染されに（い透明石英
管が最も一般的に使用されている。
しかし該透明石英管は軟化温度が１１４０ Ｃ℃）程度
であり、半導体装置の製造工程に於てしばしば用いられ
る１１５０〜１３００ （’Ｃ）での高温反応処理では
該透明石英管に変形を生ずる。
そのため該透明石英管内に挿入された石英器具は透明石
英管にならって変形を起こし、該石英器具に支持されて
いる被処理基板は変形したり、甚だしい場合には割れを
生じたりして製造歩留まりの低下を招（。
父上記の如く変形した透明石英管を使用した場合には被
処理基板を支持した石英器具の出し入れの際に摩擦が増
えて石英粉が多（発生し、該石英粉が被処理基板を汚染
することも製造歩留まりを低下させる原因になる。
従って極度に変形した透明石英管は反応管として使用す
ることができないので、反応管の使用寿命は短か（半導
体装置の製造原価を上昇させている。
そして又透明石英管は製造方法の関係から外径寸法精度
が悪（、外径面が平担に形成されていないのみならず肉
厚も一様でなく、これらの点は外径寸法が大きくなる程
著しくなる。
そのため透明石英管を炉芯管として用いる加熱装置に於
ける均熱管や発熱体はその内径寸法に充分余裕を持たせ
て形成されるので加熱効率が悪くなるという問題や、前
記肉厚のばらつきが発熱体で発生する赤外線に対するレ
ンズ作用をして透明石英管内に異常高温部を発生せしめ
、該異常高温部に於ける異常反応により半導体装置の製
造歩留まりの低下を招くこともある。
更に又透明石英管は肉厚を厚くすることができず、３〜
４〔ｍｗ）程度が限度であるために、熱容量が小さくそ
れ自体では均熱効果に乏しいので、該透明石英管の周囲
には均熱管を別に設けねばならない場合もあり、加熱装
置が大型化して加熱電力等の製造経費が増大するという
問題があった。
そこで以上の問題点の解決方法として従来がら反応管と
してシリコン・カーバイト（ＳｉＣ）管や多結晶シリコ
ン管を用いる方法がある。
しかし該シリコン・カーバイト管や多結晶シリコン管に
於ては、材質の面から反応ガスの導入管を取りつけたり
開口部にキャップ嵌着部を形成する際の形状制限を受け
るために、反応処理を行う際の操作が煩雑になる。
そして又該シリコン・カーバイト管や多結晶シリコン管
は透明石英管に比し著しく高価であり、且つ一部破損し
た際の溶接修理がきかないために、半導体装置の製造工
程に於ける反応管費用が増大し、半導体装置の製造原価
を上昇させるという問題があった。
本発明は上記様々の問題点を除去することができ、しか
も高純度、高精度を維持したまま高温に於ける長寿命が
得られ、且つ加工が容易で加工形状の自由度の大きい石
英反応管を提供する。
即ち本発明は石英反応管に於て、内面に溶融形成された
透明石英層を有する結晶質石英管の端部に、透明石英管
が溶融接合されてなることを特徴とする。
以下本発明の石英反応管を第１図ａに示すその管軸方向
断面図、第１図すに示す第１図ａのＡ −Ａ′矢視断面
図、及び第２図に示す変形寿命曲線図を用いて詳細に説
明する。
本発明の石英反応管は例えば第１図ａに示すように、内
面の表層部に１〜２〔酊１程度の厚さの透明石英層１が
溶融形成された、１４０（７部７Ｍ）程度の内径を有し
６〜８（ｍｍ）程度の肉厚を有する高純度の結晶質石英
管２の、一端部に、試料導入領域として例えば３〜４〔
ｒｎｎ〕程度の肉厚を有し前記結晶質石英管２とほぼ等
しい内径を有する所望の長さの透明石英管３が溶融接合
されており、又他の一端部に反応ガス導入領域として前
記と同種の透明石英管を溶融加工して形成したガス導入
管４を有する透明石英キャップ５が溶融接合された構造
を有している。
（図中６は溶融接合部を表わす。
）そして該反応管に於ける結晶質石英管２の端部は、透
明石英管３成るいは透明石英キャップ５との接合が容易
なように、所望の長さのテーパ領域７を経て透明石英管
３成るいは透明石英キャップ５の肉厚とほぼ等しく形成
されてなっている。
そして上記構造を有する石英反応管は、結晶質石英管２
の端部に所望の長さに切断した透明石英管３成るいは公
知の加工方法により形成した透明石英キャップ５を、一
般に行われる方法に従って酸水素焔等を用いて溶融接合
して形成する。
そして上記結晶質石英管２は、筒軸を中心にして高速に
回転させた所望の内径を有する内筒型の内壁に、１５０
〜２５０〔メツシュ〕程度の大きさの高純度結晶質石英
の破砕粒を所望の厚さに遠心力で被着させて後、該円筒
型を回転させながらその中心方向から抵抗加熱成るいは
アーク加熱等の方法により２０００〜２５００〔℃〕程
度の温度に所望の時間加熱し、前記結晶質石英破砕粒被
着層の中心に面した深さ１〜２〔朋〕程度の領域を溶融
せしめ、且つ被着層全体を焼結せしめて形成し、更にそ
の端部外径面には透明石英管３成る（・は透明石英キャ
ップ５との接合を容易にするために通常行われる研摩法
等によりテーパー領域７を形成する。
従って上記のような方法で形成する本発明の構造を有す
る石英反応管に於ては、加熱炉内に挿入される領域にあ
たる結晶質石英管２部の外径面８は前記のように該結晶
質石英管２の製造工程に於ける円筒型の内径面により規
定されるので、寸法精度及び平坦度は極めて良く形成さ
れる。
そして第１図すに示すように透明石英層１を包んでいる
高純度結晶質石英層９は透明石英層１に比べて参・に高
温である１７００Ｃ’Ｃ）程度の軟化点を有するので、
半導体装置の製造方法に於てしばしば用いられる１１５
０〜１３００ （’Ｃ）の温度に於ける該結晶質石英管
の強度は透明石英管よりも遥かに太き（、例えば直径１
４０（ｍｍ）の反応管に於ける１ ２００ （’Ｃ）に
於ての変形寿命（石英管の垂直方向内径のつぶれが所定
の比率に達するまでの時間）は、第２図に示すように透
明石英管に比べ大幅に延長される。
なお第２図に於て縦軸りは石英管の垂直方向の内径、横
軸ｔは使用時間、Ａは本発明の石英反応管の変形寿命曲
線、Ｂは透明石英管の変形寿命曲線、Ｃは使用限界線を
表わす。
又上記結晶質石英管は前述のような方法で形成されるの
で肉厚は充分に厚（形成することができるので、反応管
と発熱体の間に特に均熱管を設けなくても反応管内の均
熱性は充分に確保され、更に又肉厚も均一に形成するこ
とができるので従来の透明石英反応管のようなレンズ作
用も発生しないので反応管内に異常高温部を発生させる
ことがない。
そして本発明の石英反応管に於ては、前述のように内面
が溶融形成された透明石英層で覆われているので極めて
平滑な面を有する。
従って石英器具の出し入れに際しての石英粉の発生も少
な太又反応管内面の洗浄も完全に行えるので、高温反応
処理に於ける被処理基板の汚染が減少する。
以上説明したように本発明によれば、シリコン・カーバ
イト反応管成るいは多結晶シリコン反応管に比べて大幅
に安い値段で、形成でき高純度高精度を維持した状態で
高温に於て極めて長い寿命を有し、然かも均一な厚い肉
厚と平滑な内面を有し、且つ加工自由度の高い高純度高
温反応処理用の反応管を提供することができるので、半
導体装置等を製造する際に於ける歩留まりの向上及び製
造費用の削減等等に極めて有効である。
【図面の簡単な説明】 第１図ａは本発明の石英反応管の管軸方向断面図、第１
図すは第１図ａのＡ−Ａ’矢視断面図で、第２図は変形
寿命曲線図である。 図に於て、１は透明石英層、２は結晶質石英管、３は透
明石英管、４はガス導入管、５は透明石英キャップ、６
は溶融接合部、７はテーパ領域、８は外径面、９は高純
度結晶質石英層、Ｄは石英管の垂直方向の内径、Ａは本
発明の石英反応管の変形寿命曲線、Ｂは透明石英管の変
形寿命曲線、Ｃは使用限界線を表わす。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 内面に溶融形成された透明石英層を有する結晶質石
    英管の端部に、透明石英管が溶融接合されてなることを
    特徴とする石英反応管。
JP55113149A 1980-08-18 1980-08-18 石英反応管 Expired JPS5849290B2 (ja)

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EP81303610A EP0046355B1 (en) 1980-08-18 1981-08-06 Quartz tube for thermal processing of semiconductor substrates
US06/290,975 US4382776A (en) 1980-08-18 1981-08-07 Quartz tube for thermal processing of semiconductor substrates
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