JP2716076B2 - 縦型熱処理炉 - Google Patents
縦型熱処理炉Info
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- JP2716076B2 JP2716076B2 JP7129950A JP12995095A JP2716076B2 JP 2716076 B2 JP2716076 B2 JP 2716076B2 JP 7129950 A JP7129950 A JP 7129950A JP 12995095 A JP12995095 A JP 12995095A JP 2716076 B2 JP2716076 B2 JP 2716076B2
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- Japan
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- heat treatment
- furnace
- holding jig
- wafer boat
- vertical heat
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- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエーハの熱処
理に用いられる縦型の熱処理炉に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の縦型熱処理炉を用いた半導体ウエ
ーハの熱処理について、図２の模式図を用いて説明す
る。上記縦型熱処理炉は、縦型の炉芯管１１とこれを加
熱する加熱体１２と、ウエーハボート１３を載置する円
筒状ウエーハボートの保持治具１４と、ウエーハボート
１３を押し上げて炉芯管内に挿入する駆動部材１５と昇
降装置１６からなり、上記保持治具１４には、複数の半
導体ウエーハＷを積載したウエーハボート１３が載置さ
れ、保持治具１４は、その下端縁を形成するフランジ１
８で昇降装置１６に連結した駆動部材１５にゴムパッキ
ン１９等の部材を介して固定される。 【０００３】熱処理にあたっては、半導体ウエーハＷを
積載したウエーハボート１３は、加熱体１２により高温
にされた炉心管１１の中に、駆動部材１５の移動によっ
て該炉心管１１の下方開口部より押し上げられて挿入さ
れ、この状態で熱処理が行なわれる。熱処理時間中は、
保持治具１４の上端部は炉芯管内の高温部１０にあり、
下部は炉芯管等の高温部２０外にある状態が保持され
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】このような縦型熱処理
炉を用いた半導体ウエーハ熱処理方式において、熱処理
時間中は、ウエーハボートの保持治具１４の下部は、常
時、縦型炉の高温部１０外に露出していてほぼ室温と同
じであるのにもかかわらず、保持治具１４下端のフラン
ジ１８に当接するゴムパッキン１９等の部材が予想を超
えたスピードで熱的劣化を引き起こして、ウエーハボー
ト１３が傾斜するので、適宜ゴムパッキン１９等の部材
を交換しなければならない。 【０００５】この交換作業は、高度のクリーン度を維持
している縦型炉の直下で行なわなければならないので、
クリーン度低下のための準備、パッキンの交換、クリー
ン度の回復という一連の作業を必要とするため生産性を
著しく阻害する。 【０００６】本発明者らは、前記部材の熱的劣化の原因
について検討した結果、熱処理中の炉内で発生した赤外
線輻射は、透明石英ガラス製のウエーハボート保持治具
の上端高温部から保持治具内を内面全反射を繰り返しな
がら下端面に達すること、そして、空気に接した面のよ
うに全反射する部分では、赤外線の吸収がないため発熱
することはないが、保持治具の下端のゴムパッキンとの
当接面では、内面全反射が起こらずゴムパッキン及びそ
の周囲に赤外線輻射が吸収されて発熱し、これがゴムパ
ッキン等の部材の熱的劣化を促進していることを究明し
た。 【０００７】本発明は、上記の点に鑑み、熱処理中に炉
内で発生した赤外線輻射が、ウエーハボート保持治具の
下端縁に当接するゴムパッキン等の部材に吸収されるこ
とのない手段を該保持治具に付与して、上記部材の耐久
性を向上させて、長期に亘って安定した半導体ウエーハ
の熱処理を可能にする縦型熱処理炉を提供することを課
題としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、炉芯管と、これを加熱する加熱体と、ウ
エーハボートと、このウエーハボートを炉芯管内に挿入
する駆動部材と、昇降装置と、駆動部材上にあってウエ
ーハボートを載置する保持治具で構成させた縦型熱処理
炉において、前記保持治具に、駆動部材によりウエーハ
ボートを炉芯管内に挿入した際に、炉高温部外に露出し
た下部に、球状若しくは楕円形で、径が１５〜１０００
μｍである微細気泡入り半透明石英ガラス層を形成する
という技術的手段を講じている。 【０００９】本発明の縦型熱処理炉に用いられる炉芯
管、加熱体、駆動部材及び昇降装置は、従来の縦型熱処
理炉に使用されているものを採用できる。また、上記縦
型熱処理炉のウエーハボートの保持治具は、その下部に
融着一体化した微細気泡入り半透明石英ガラス層が形成
される。このウエーハボートの保持治具の下部は、上記
から理解されるように、この保持治具が駆動部材の移動
によりウエーハを載置したウエーハボートを炉芯管内に
押し上げた状態で、炉高温部より下側に露出している部
分である。 【００１０】微細気泡入り石英ガラス層とする部分は、
ウエーハボートの保持治具の少なくともこの露出部に形
成する必要がある。これは、一般に、保持治具の上部は
炉内に挿入されて高温となり、熱処理中に不純物が表面
より浸透するので、適宜表面層をエッチングによって洗
浄しなければならないが、この部分に気泡があるとエッ
チングによって開気孔となり、ここに取り込まれた不純
物を除去することがさらに困難になってしまうからであ
る。 【００１１】これに対して、本発明に係るウエーハボー
ドの保持治具のように、下部に微細気泡入り半透明石英
層を形成しても、この半透明石英層は、高温に加熱され
ることがないため、開気孔に汚染が取り込まれる心配は
ない。 【００１２】なお、本発明のウエーハボートの保持治具
では、従来のようにゴムパッキンに吸収されてこれを加
熱していた赤外線輻射が微細気泡入り半透明石英ガラス
層中で散乱吸収されて発熱するので、この部分は従来例
のように室温と等しいわけにはゆかず２００℃以上にな
るが、この部分の遮蔽効果により、保持治具下端縁部の
耐熱性の低いゴムパッキン等の部材は室温と同様に保つ
ことが出来るので、劣化は殆ど進行しない。 【００１３】上記微細気泡入り半透明石英ガラス層にお
ける気泡は、例えば径が１５〜１０００μｍの球状もし
くは楕円球が好適で、この範囲より小さいと製造が困難
であり、大きいとウエーハボートを保持するための機械
的強度が低下するので好ましくない。 【００１４】本発明の縦型熱処理炉に係るウエーハボー
トの保持治具の微細気泡入り半透明石英ガラス層は、例
えば、微細気泡入り半透明石英ガラス管を製造し、これ
を適当な長さにカットしたものを保持治具の下側端部に
融着一体化することにより容易に形成させることができ
る。また、必要であれば、さらにその微細気泡入り半透
明石英ガラス管の下側に透明石英ガラスを融着一体化し
てもよい。 【００１５】以下、本発明の縦型熱処理炉を添付図面に
より説明する。図１（ａ）は、本発明の縦型熱処理炉の
一例の使用状態を示す模式図であり、図１（ｂ）は、こ
の縦型熱処理炉に用いるウエーハボート保持治具の下端
部の拡大断面図である。本発明の縦型熱処理炉は、炉芯
管１とこれを加熱する加熱体２と、ウエーハボート３を
載置する保持治具４と、このウエーハボート３を炉芯管
内に挿入する駆動部材５、及び昇降装置６から構成され
ている。 【００１６】上記ウエーハボートの保持治具４は、透明
石英ガラス製の円筒状であり、その下部には、球状若し
くは楕円形で、径が１５〜１０００μｍである微細気泡
入りの半透明石英ガラス層７がリング状に融着一体化さ
れ、さらにその下部端縁にはフランジ８が一体に形成さ
れている。上記微細気泡入り半透明石英ガラス層７は、
駆動部材５によりウエーハボート３を炉芯管１内に挿入
した際に、炉高温部１０外に露出した上記保持治具の下
部に形成されている。熱処理中の炉芯管内で発生した赤
外線輻射は、図１（ｂ）で、矢印で示すように、微細気
泡入り半透明石英ガラス層７で散乱吸収されて発熱し、
保持治具４の下端縁には達しない。 【００１７】 【作用】本発明の縦型熱処理炉において、加熱体によっ
て炉芯管の内部は高温化され、保持治具は、駆動部材と
昇降装置によって、その上に載置したウエーハボートを
押し上げて炉芯管内に挿入する。ウエーハボートの保持
治具の下部に形成された、微細気泡入り半透明石英ガラ
ス層は、炉芯管内の高温部から放射された赤外線輻射
が、透明石英ガラス体内部を内面全反射を繰り返しなが
ら、微細気泡入り半透明石英ガラス層に到達した際、該
層内に形成された無数の気泡面に当たって散乱吸収され
て発熱し、保持治具下端縁に到達することはない。その
結果、ウエーハボート保持治具と駆動部材間に介在する
ゴムパッキン等の部材が、高温となって熱的劣化するこ
とがなく、本発明の技術的課題は解決される。なお、本
発明の縦型熱処理炉の作用は、ゴムパッキンに限らずウ
エーハボート保持治具と駆動部材間に介在する部材であ
れば、同様に熱的劣化を防止できることは言うまでもな
い。 【００１８】 【発明の効果】本発明の縦型熱処理炉では、従来のよう
な炉内に発生した赤外線輻射がウエーハボート保持治具
の下端縁に設けられるゴムパッキン等の部材に吸収され
て、熱的劣化を引き起こすことがないため、ゴムパッキ
ン等の部材の耐久性が著しく向上し、変形等によるウエ
ーハボートの傾斜を防止できる。それ故、パッキン等の
部材の交換作業のためにクリーンルームのクリーン度を
しばしば低下させる必要がなくなり、結果として、長期
に亘って安定した半導体ウエーハの熱処理が可能とな
る。
理に用いられる縦型の熱処理炉に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来の縦型熱処理炉を用いた半導体ウエ
ーハの熱処理について、図２の模式図を用いて説明す
る。上記縦型熱処理炉は、縦型の炉芯管１１とこれを加
熱する加熱体１２と、ウエーハボート１３を載置する円
筒状ウエーハボートの保持治具１４と、ウエーハボート
１３を押し上げて炉芯管内に挿入する駆動部材１５と昇
降装置１６からなり、上記保持治具１４には、複数の半
導体ウエーハＷを積載したウエーハボート１３が載置さ
れ、保持治具１４は、その下端縁を形成するフランジ１
８で昇降装置１６に連結した駆動部材１５にゴムパッキ
ン１９等の部材を介して固定される。 【０００３】熱処理にあたっては、半導体ウエーハＷを
積載したウエーハボート１３は、加熱体１２により高温
にされた炉心管１１の中に、駆動部材１５の移動によっ
て該炉心管１１の下方開口部より押し上げられて挿入さ
れ、この状態で熱処理が行なわれる。熱処理時間中は、
保持治具１４の上端部は炉芯管内の高温部１０にあり、
下部は炉芯管等の高温部２０外にある状態が保持され
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】このような縦型熱処理
炉を用いた半導体ウエーハ熱処理方式において、熱処理
時間中は、ウエーハボートの保持治具１４の下部は、常
時、縦型炉の高温部１０外に露出していてほぼ室温と同
じであるのにもかかわらず、保持治具１４下端のフラン
ジ１８に当接するゴムパッキン１９等の部材が予想を超
えたスピードで熱的劣化を引き起こして、ウエーハボー
ト１３が傾斜するので、適宜ゴムパッキン１９等の部材
を交換しなければならない。 【０００５】この交換作業は、高度のクリーン度を維持
している縦型炉の直下で行なわなければならないので、
クリーン度低下のための準備、パッキンの交換、クリー
ン度の回復という一連の作業を必要とするため生産性を
著しく阻害する。 【０００６】本発明者らは、前記部材の熱的劣化の原因
について検討した結果、熱処理中の炉内で発生した赤外
線輻射は、透明石英ガラス製のウエーハボート保持治具
の上端高温部から保持治具内を内面全反射を繰り返しな
がら下端面に達すること、そして、空気に接した面のよ
うに全反射する部分では、赤外線の吸収がないため発熱
することはないが、保持治具の下端のゴムパッキンとの
当接面では、内面全反射が起こらずゴムパッキン及びそ
の周囲に赤外線輻射が吸収されて発熱し、これがゴムパ
ッキン等の部材の熱的劣化を促進していることを究明し
た。 【０００７】本発明は、上記の点に鑑み、熱処理中に炉
内で発生した赤外線輻射が、ウエーハボート保持治具の
下端縁に当接するゴムパッキン等の部材に吸収されるこ
とのない手段を該保持治具に付与して、上記部材の耐久
性を向上させて、長期に亘って安定した半導体ウエーハ
の熱処理を可能にする縦型熱処理炉を提供することを課
題としている。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、炉芯管と、これを加熱する加熱体と、ウ
エーハボートと、このウエーハボートを炉芯管内に挿入
する駆動部材と、昇降装置と、駆動部材上にあってウエ
ーハボートを載置する保持治具で構成させた縦型熱処理
炉において、前記保持治具に、駆動部材によりウエーハ
ボートを炉芯管内に挿入した際に、炉高温部外に露出し
た下部に、球状若しくは楕円形で、径が１５〜１０００
μｍである微細気泡入り半透明石英ガラス層を形成する
という技術的手段を講じている。 【０００９】本発明の縦型熱処理炉に用いられる炉芯
管、加熱体、駆動部材及び昇降装置は、従来の縦型熱処
理炉に使用されているものを採用できる。また、上記縦
型熱処理炉のウエーハボートの保持治具は、その下部に
融着一体化した微細気泡入り半透明石英ガラス層が形成
される。このウエーハボートの保持治具の下部は、上記
から理解されるように、この保持治具が駆動部材の移動
によりウエーハを載置したウエーハボートを炉芯管内に
押し上げた状態で、炉高温部より下側に露出している部
分である。 【００１０】微細気泡入り石英ガラス層とする部分は、
ウエーハボートの保持治具の少なくともこの露出部に形
成する必要がある。これは、一般に、保持治具の上部は
炉内に挿入されて高温となり、熱処理中に不純物が表面
より浸透するので、適宜表面層をエッチングによって洗
浄しなければならないが、この部分に気泡があるとエッ
チングによって開気孔となり、ここに取り込まれた不純
物を除去することがさらに困難になってしまうからであ
る。 【００１１】これに対して、本発明に係るウエーハボー
ドの保持治具のように、下部に微細気泡入り半透明石英
層を形成しても、この半透明石英層は、高温に加熱され
ることがないため、開気孔に汚染が取り込まれる心配は
ない。 【００１２】なお、本発明のウエーハボートの保持治具
では、従来のようにゴムパッキンに吸収されてこれを加
熱していた赤外線輻射が微細気泡入り半透明石英ガラス
層中で散乱吸収されて発熱するので、この部分は従来例
のように室温と等しいわけにはゆかず２００℃以上にな
るが、この部分の遮蔽効果により、保持治具下端縁部の
耐熱性の低いゴムパッキン等の部材は室温と同様に保つ
ことが出来るので、劣化は殆ど進行しない。 【００１３】上記微細気泡入り半透明石英ガラス層にお
ける気泡は、例えば径が１５〜１０００μｍの球状もし
くは楕円球が好適で、この範囲より小さいと製造が困難
であり、大きいとウエーハボートを保持するための機械
的強度が低下するので好ましくない。 【００１４】本発明の縦型熱処理炉に係るウエーハボー
トの保持治具の微細気泡入り半透明石英ガラス層は、例
えば、微細気泡入り半透明石英ガラス管を製造し、これ
を適当な長さにカットしたものを保持治具の下側端部に
融着一体化することにより容易に形成させることができ
る。また、必要であれば、さらにその微細気泡入り半透
明石英ガラス管の下側に透明石英ガラスを融着一体化し
てもよい。 【００１５】以下、本発明の縦型熱処理炉を添付図面に
より説明する。図１（ａ）は、本発明の縦型熱処理炉の
一例の使用状態を示す模式図であり、図１（ｂ）は、こ
の縦型熱処理炉に用いるウエーハボート保持治具の下端
部の拡大断面図である。本発明の縦型熱処理炉は、炉芯
管１とこれを加熱する加熱体２と、ウエーハボート３を
載置する保持治具４と、このウエーハボート３を炉芯管
内に挿入する駆動部材５、及び昇降装置６から構成され
ている。 【００１６】上記ウエーハボートの保持治具４は、透明
石英ガラス製の円筒状であり、その下部には、球状若し
くは楕円形で、径が１５〜１０００μｍである微細気泡
入りの半透明石英ガラス層７がリング状に融着一体化さ
れ、さらにその下部端縁にはフランジ８が一体に形成さ
れている。上記微細気泡入り半透明石英ガラス層７は、
駆動部材５によりウエーハボート３を炉芯管１内に挿入
した際に、炉高温部１０外に露出した上記保持治具の下
部に形成されている。熱処理中の炉芯管内で発生した赤
外線輻射は、図１（ｂ）で、矢印で示すように、微細気
泡入り半透明石英ガラス層７で散乱吸収されて発熱し、
保持治具４の下端縁には達しない。 【００１７】 【作用】本発明の縦型熱処理炉において、加熱体によっ
て炉芯管の内部は高温化され、保持治具は、駆動部材と
昇降装置によって、その上に載置したウエーハボートを
押し上げて炉芯管内に挿入する。ウエーハボートの保持
治具の下部に形成された、微細気泡入り半透明石英ガラ
ス層は、炉芯管内の高温部から放射された赤外線輻射
が、透明石英ガラス体内部を内面全反射を繰り返しなが
ら、微細気泡入り半透明石英ガラス層に到達した際、該
層内に形成された無数の気泡面に当たって散乱吸収され
て発熱し、保持治具下端縁に到達することはない。その
結果、ウエーハボート保持治具と駆動部材間に介在する
ゴムパッキン等の部材が、高温となって熱的劣化するこ
とがなく、本発明の技術的課題は解決される。なお、本
発明の縦型熱処理炉の作用は、ゴムパッキンに限らずウ
エーハボート保持治具と駆動部材間に介在する部材であ
れば、同様に熱的劣化を防止できることは言うまでもな
い。 【００１８】 【発明の効果】本発明の縦型熱処理炉では、従来のよう
な炉内に発生した赤外線輻射がウエーハボート保持治具
の下端縁に設けられるゴムパッキン等の部材に吸収され
て、熱的劣化を引き起こすことがないため、ゴムパッキ
ン等の部材の耐久性が著しく向上し、変形等によるウエ
ーハボートの傾斜を防止できる。それ故、パッキン等の
部材の交換作業のためにクリーンルームのクリーン度を
しばしば低下させる必要がなくなり、結果として、長期
に亘って安定した半導体ウエーハの熱処理が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の縦型熱処理炉を用いた半導体ウ
エーハの熱処理状態を示す模式図であり、（ｂ）は、上
記熱処理炉に使用する保持治具の下端部の部分拡大断面
図である。 【図２】従来の縦型熱処理炉を用いた図１と同様の模式
図である。 【符号の説明】 １，１１ 炉心管 ２，１２ 加熱体 ３，１３ ウエーハボート ４，１４ 保持治具 ５，１５ 駆動部材 ６，１６ 昇降装置 ７ 微細気泡入り半透明石英ガラス層 ８ フランジ ９ ゴムパッキン １０，２０ 炉の高温部 Ｗ 半導体ウエーハ
エーハの熱処理状態を示す模式図であり、（ｂ）は、上
記熱処理炉に使用する保持治具の下端部の部分拡大断面
図である。 【図２】従来の縦型熱処理炉を用いた図１と同様の模式
図である。 【符号の説明】 １，１１ 炉心管 ２，１２ 加熱体 ３，１３ ウエーハボート ４，１４ 保持治具 ５，１５ 駆動部材 ６，１６ 昇降装置 ７ 微細気泡入り半透明石英ガラス層 ８ フランジ ９ ゴムパッキン １０，２０ 炉の高温部 Ｗ 半導体ウエーハ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中村 一雄
東京都新宿区西新宿１丁目22番２号 信
越石英株式会社内
(72)発明者 剣持 克彦
福島県郡山市田村町金屋字川久保88 信
越石英株式会社石英技術研究所内
(56)参考文献 実開 昭57−51639（ＪＰ，Ｕ)
電子材料、25［３］（1986．３．１)
Ｐ．98−102
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．半導体ウエーハの熱処理に用いられる縦型熱処理炉
において、縦型の炉芯管と、これを加熱する加熱体と、
ウエーハボートと、このウエーハボートを炉芯管内に挿
入する駆動部材と、昇降装置と、駆動部材上にあってウ
エーハボートを載置する保持治具からなり、前記保持治
具は、駆動部材によりウエーハボートを炉芯管内に挿入
した際に、炉高温部外に露出した下部に、球状若しくは
楕円形で、径が１５〜１０００μｍである微細気泡入り
の半透明石英ガラス層を形成した透明石英ガラスでなる
縦型熱処理炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7129950A JP2716076B2 (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 縦型熱処理炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7129950A JP2716076B2 (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 縦型熱処理炉 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2099800A Division JPH0648679B2 (ja) | 1990-04-16 | 1990-04-16 | 石英ガラス製ウエーハボート保持治具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0851083A JPH0851083A (ja) | 1996-02-20 |
| JP2716076B2 true JP2716076B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=15022451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7129950A Expired - Lifetime JP2716076B2 (ja) | 1995-05-29 | 1995-05-29 | 縦型熱処理炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2716076B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015133405A (ja) * | 2014-01-14 | 2015-07-23 | 日立金属株式会社 | 半導体製造装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5751639U (ja) * | 1980-09-09 | 1982-03-25 |
-
1995
- 1995-05-29 JP JP7129950A patent/JP2716076B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 電子材料、２５［３］（１９８６．３．１）Ｐ．９８−１０２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0851083A (ja) | 1996-02-20 |
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