JPS6227725B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 縦型加熱炉を用い、該加熱炉の炉芯管内に被処
理基板を水平に搭載した基板保持治具を、該炉芯
管の内壁に触れずに挿入し、該基板保持治具を該
炉芯管の中心部にその内壁に触れずにほぼ垂直に
固定して被処理基板の高温反応処理を行う装置
で、出し入れに際して基板保持治具が炉芯管の内
壁を摩擦することがないので炉芯管及び治具材料
の摩擦粉の発生が防止され、該摩擦粉の焼き着き
による高温反応処理の歩留り低下が防止される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は高温反応処理装置に係り、詳しくは半
導体装置の製造工程に用いる半導体基板の高温反
応処理装置に関する。

半導体装置の製造工程においては、酸化、拡
散、気相成長等種々の高温反応処理が行われる。

〔従来の技術〕

従来これらの高温反応処理には横型の加熱装置
を使用し、該横型加熱装置にほぼ水平に配設され
ている透明石英等からなる炉芯管内へ、該炉芯管
の管軸に対して垂直に複数枚の被処理半導体基板
を搭載した透明石英等からなる基板保持治具を、
透明石英等からなるボートローダに載置して挿入
し、加熱する方法が一般に行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし上記従来方法においては、炉芯管内へ被
処理基板を挿入する際及び炉芯管から被処理基板
を取り出す際にボートローダが炉芯管の内面を摺
動するので、最近のように被処理半導体基板が大
径化され、しかも量産性を高めるために多数枚の
被処理基板を同時に処理するようになると、例え
ば100mmφの半導体基板の100枚同時処理において
はボートローダの荷重が約１Kg程度にも達するた
めに、該ボートローダと炉芯管内面との摩擦は極
めて大きくなり、ボートローダの摺動に際して多
量の石英（SiO₂）粉が発生する。

そして該石英粉は高温処理に際して、炉芯管内
へ流入する反応ガスによつて舞い上がり、被処理
半導体基板に付着し焼き着いて、高温反応処理の
歩留り即ち半導体装置の製造歩留りを低下させる
という問題があつた。

そこで弗酸（HF）等による炉芯管の洗浄を頻
繁に行つて歩留り低下を軽減させなければならな
いため、多大の洗浄工数を要し、また炉芯管の寿
命が短くなり、更にまた炉芯管洗浄後の立ち上が
り時間を含めて加熱装置の稼動率が大幅に低下す
る等の問題も生じていた。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、下端部に先細テーパ部２０を介
してガス導入管１９が接続され、上部が開口する
炉芯管１７を有する縦型加熱炉１６と、該炉芯管
１７の内壁に触れずに該炉芯管１７内に垂下し得
る外径を有して被処理基板をほぼ水平に支持し、
且つ下端部に芯出し管９を具備する基板保持治具
１０と、排気口５を有し、該基板保持治具１０の
上端部に固定され、該炉芯管１７の開口部に被せ
られた状態で該基板保持治具１０を該炉芯管１７
の中心部にほぼ垂直に支持する炉芯管蓋６と、該
基板保持治具１０を該炉芯管蓋６を介して該炉芯
管１７の管軸上にほぼ垂直に垂下し、該基板保持
治具１０を該炉芯管１７の中心軸に沿つて該炉芯
管１７内へ出し入れする基板保持治具上下機構１
５とを有し、該基板保持治具上下機構１５によつ
て、該基板保持治具１０を該炉芯管１７内に、該
炉芯管蓋６が該炉芯管１７の開口端に接する位置
まで挿入し、該炉芯管１７の先細テーパ部２０に
接する該芯出し管９と該炉芯管１７開口部に被せ
られた炉芯管蓋６とによつて該基板保持治具１０
を該炉芯管１７の中心部にほぼ垂直に支持した状
態で被処理基板の高温反応処理を行う本発明によ
る高温反応処理装置によつて解決される。

〔作 用〕

即ち本発明の高温反応処理装置においては、基
板保持治具上下機構によつて、炉芯管の内径より
小さい外径を有する基板保持治具が炉芯管の管軸
上に垂直に垂下されている。従つて炉芯管内への
基板保持治具の出し入れを炉芯管の内壁に触れず
に行うことができ、この際の炉芯管と基板保持治
具との摩擦粉の発生が回避される。

また炉芯管内に挿入された基板保持治具は、基
板保持治具の下端部に配設され炉芯管下端部の先
細テーパ部に接する芯出し管と、基板保持治具の
上端部に固定された排気口を有する炉芯管蓋とに
よつて、該炉芯管の中心部にその管壁に触れずに
支持されるので、該基板保持治具を炉芯管内に静
置する際、静置位置から引き上げる際、及び高温
反応が行われている際に基板保持治具と炉芯管と
の間に大きな摩擦が生ずることはなく、この点で
も炉芯管材料及び治具材料の摩擦粉の発生は防止
される。

これによつて、高温反応処理における被処理基
板への炉芯管材料及び治具材料の摩擦粉の焼き着
きは殆んど皆無になり、高温反応処理の歩留りが
向上する。

〔実施例〕

以下実施例を、図面実施例により具体的に説明
する。

第１図ａ及びｂは本発明の一実施例の工程別模
式側断面図、第２図は同実施例に用いる基板ホル
ダの正面図ａ及びＡ−Ａ矢視断面図ｂ、第３図は
同実施例に用いる基板保持治具の斜視図、第４図
は同実施例における基板ホルダ搭載時の基板保持
治具の側面図である。

全図を通じ同一対象物は同一符合で示す。

本発明の高温反応処理装置は例えば第１図ａ及
びｂに示すように、下端部に先細テーパ部２０を
介してガス導入管１９が接続され、上部が開口す
る透明石英よりなる炉芯管１７が垂直に保持され
た縦型加熱炉１６と、該炉芯管１７の内壁に触れ
ずに該炉芯管１７内に垂下し得る外径を有し、図
示しない半導体基板を基板ホルダ１を介して炉芯
管１７の管軸上にほぼ水平に保持し、且つ下端部
の中心に石英製のガス通路を兼ねる芯出し管９を
具備する透明石英製の基板保持治具１０と、排気
口５を有し、該基板保持治具１０の上部に溶着固
定され、該炉芯管１７の開口端にかぶせた状態で
該基板保持治具１０を該炉芯管１７の中心部に垂
直に支持する透明石英製の炉芯管蓋６と、該基板
保持治具１０を該炉芯管蓋６に配設されている吊
り手４を介して炉芯管１７の管軸上に垂直に垂下
し、基板保持治具１０を炉芯管１７の内壁に触れ
ずに炉芯管１７内へ出し入れする機能を有する。
例えば先端が上記吊り手４に決着されて滑車２３
を介し該先端が上下するステンレスワイヤ１５等
の基板保持治具上下機構を有して構成される。

そして先ず、同図ａに示すようにワイヤ１５を
引上げた状態で該ワイヤ１５の先端部を前記吊り
手４に結着された基板保持治具１０を炉芯管１７
の開口部の真上（管軸上）に滑車２３を介して垂
直に吊り下げる。

高温反応処理に際しては同図ｂに示すように、
所望の反応ガス１８を下部のガス導入管１９から
流入し、所定の温度に昇温されている炉芯管１７
の中へその中心軸に沿つて上記基板保持治具１０
を徐々に下降し、基板保持治具１０の炉芯管蓋６
を炉芯管１７の開口部に被せる。この際基板保持
治具１０の下端に配設されている芯出し管９が炉
芯管１７下部の先細テーパ部２０によりガイドさ
れ、該基板保持治具１０は炉芯管１７の中心にほ
ぼ垂直に保持される。

そして、高温反応処理は炉芯管蓋６によつて炉
芯管１７の開口部が覆われ炉芯管１７の内部が均
一な反応ガス１８の雰囲気に保たれ、且つ基板保
持治具１０を静止せしめた状態で行われる。

反応領域を通過した反応ガス１８は炉芯管蓋６
の排気口５を通して例えば該高温反応装置を内包
するクリーンベンチ２１内へ放出され排気ダクト
により室外に排出される。

上記状態において被処理基板に所望の時間高温
反応処理が施された後、基板保持治具上下機構即
ち前記ステンレスワイヤ１５を滑車２３を介して
徐々に引上げ、再び同図ａに示すように基板保持
治具１０を炉芯管１７の上部に引上げて高温反応
処理を完了する。

なお上記基板保持治具１０の出し入れに際し
て、基板保持治具１０を炉芯管１７の内壁に触れ
させずに行うことは可能であるが、該基板保持治
具１０が例え炉芯管１７の内壁に触れたとして
も、該基板保持治具１０の荷重は総て基板保持治
具上下機構即ちステンレスワイヤ１５で支持され
ているので該基板保持治具１０が炉芯管１７の内
壁を強く摩擦することがなく、石英粉の発生は殆
どない。

第２図ａ，ｂは上記実施例に示す高温反応処理
装置に用いる一般的な透明石英よりなる基板ホル
ダ１で、被処理半導体基板３は基板挿入溝２に差
し込まれて搭載する。

また同実施例に用いる基板保持治具１０は第３
図に示すように、吊り手４が溶着され、排気口５
が設けられ透明石英板からなる炉芯管蓋６を上部
に有し、（図においては横に寝かせた状態で示し
ている）、該炉芯管蓋６に垂直に溶着された透明
石英からなる３本の支柱７の他端に透明石英から
なる環状枠８ａ及び８ｂを有し、該環状枠８ｂの
下方中心部に該環状枠８ｂに石英棒を介して溶着
固定された透明石英よりなる芯出し管９が配設さ
れた構造を有する。

なお図中１１は基板ホルダ１１が搭載されるふ
ところ部を示す。

第４図は上記基板保持治具１０に被処理基板を
搭載した状態を示している。

即ち、前記３本の支柱７に囲まれて形成されて
いるふところ部１１に複数台の前記被処理半導体
基板３を搭載した基板ホルダ１１を載置し、基板
保持治具１０の炉芯管蓋６に形成されている基板
押さえ棒挿入孔１２を通して該基板保持治具１０
の環状枠８に形成されている基板押さえ棒挿入溝
１３に透明石英よりなる基板押さえ棒１４を差込
み、該基板保持治具１０を基板保持治具上下機構
に前記吊り手４を介して垂直に垂下した際の被処
理基板処理半導体基板３の落下を防止する。

上記実施例に示すように本発明の高温反応処理
装置においては、下端部に先細テーパ部２０を介
してガス導入管１９が接続され上端部が開口する
縦型加熱炉１６の炉芯管１７内に、該炉芯管１７
開口の上部における該炉芯管の管軸上に設けられ
た基板保持治具上下機構１５によつて、該上下機
構１５に垂直に垂下された炉芯管１７の内径によ
り細い外径を有する基板保持治具（被処理基板が
水平に搭載されている）１０を、該炉芯管１７の
中心軸に沿つて垂下挿入し、該基板保持治具１０
をその下端部に配設された炉芯管下端部の先細テ
ーパ部２０に接する芯出し管９と、該基板保持治
具１０の上端部に固定された排気口５を有する炉
芯管蓋６とによつて炉芯管１７の中心部に支持し
て、塔載されている被処理基板の高温反応処理が
行われる。

従つて基板保持治具１０の、炉芯管１７内への
出し入れ、及び炉芯管１７内での支持を炉芯管の
内壁に触れずに行うことが可能であり、また炉芯
管１７内への出し入れに際して例え基板保持治具
が多少傾いて炉芯管１７の内壁に触れたとして
も、基板保持治具１０の荷重が総て基板保持治具
上下機構１５によつて支持されているので、炉芯
管１７の内壁が基板保持治具１０により強く摩擦
されていることはないので、炉芯管１７内壁や基
板保持治具１０が削られてその細粉が発生するこ
とは殆どない。従つて該細粉の焼きつきによる高
温反応処理歩留りの低下は防止される。

なお上記実施例においては、本発明に係る高温
反応装置が透明石英による炉芯管及び治具を用い
て構成されたが、本発明は高純度カーボン或いは
炭化珪素等で炉芯管及び治具を構成する際にも勿
論有効に適用される。

〔発明の効果〕

以上説明のように本発明によれば高温反応処理
装置における炉芯管と基板保持治具との摩擦によ
る炉芯管や治具の材料の細粉の発生が防止できる
ので、上記細粉の焼つきによる被処理基板の汚染
が防止され、高温反応処理の歩留りが向上する。

また上記効果により、細粉除去のための炉芯管
の洗浄頻度も従来に比べ大幅に減少できるので、
洗浄工数の削減、炉芯管の長寿命化、及び加熱炉
の稼動率向上等の効果が生ずる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ及びｂは本発明の一実施例の工程別模
式側断面図、第２図は同実施例に用いる基板ホル
ダの正面図ａ及びＡ−Ａ矢視断面図ｂ、第３図は
同実施例に用いる基板保持治具の斜視図、第４図
は同実施例における基板ホルダ搭載時の基板保持
治具の側面図である。 図において、１は基板ホルダ、２は基板挿入
溝、３は被処理半導体基板、４は吊り手、５は排
気口、６は炉芯管、７は支柱、８ａ，８ｂは環状
枠、９は芯出し管、１０は基板保持治具、１１は
ふところ部、１２は基板押さえ棒挿入孔、１３は
基板押さえ棒挿入溝、１４は基板押さえ棒、１５
はステンレスワイヤ、１６は縦型加熱炉、１７は
炉芯管、１８は反応ガス、１９はガス導入管、２
０は先細テーパ部、２１はクリーンベンチ、２２
は排気ダクト、２３は滑車を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下端部に先細テーパ部２０を介してガス導入
   管１９が接続され、上部が開口する炉芯管１７を
   有する縦型加熱炉１６と、 該炉芯管１７の内壁に触れずに該炉芯管１７内
   に垂下し得る外径を有して被処理基板をほぼ水平
   に支持し、且つ下端部に芯出し管９を具備する基
   板保持治具１０と、 排気口５を有し、該基板保持治具１０の上端部
   に固定され、該炉芯管１７の開口部に被せられた
   状態で該基板保持治具１０を該炉芯管１７の中心
   部にほぼ垂直に支持する炉芯管蓋６と、 該基板保持治具１０を該炉芯管蓋６を介して該
   炉芯管１７の管軸上にほぼ垂直に垂下し、該基板
   保持治具１０を該炉芯管１７の中心軸に沿つて該
   炉芯管１７内へ出し入れする基板保持治具上下機
   構１５とを有し、 該基板保持治具上下機構１５によつて、該基板
   保持治具１０を該炉芯管１７内に、該炉芯管蓋６
   が該炉芯管１７の開口端に接する位置まで挿入
   し、 該炉芯管１７の先細テーパ部２０に接する該芯
   出し管９と該炉芯管１７開口部に被せられた炉芯
   管蓋６とによつて該基板保持治具１０を該炉芯管
   １７の中心部にほぼ垂直に支持した状態で被処理
   基板の高温反応処理を行うことを特徴とする高温
   反応処理装置。