JP2764436B2 - 縦型拡散炉 - Google Patents
縦型拡散炉Info
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- JP2764436B2 JP2764436B2 JP1165259A JP16525989A JP2764436B2 JP 2764436 B2 JP2764436 B2 JP 2764436B2 JP 1165259 A JP1165259 A JP 1165259A JP 16525989 A JP16525989 A JP 16525989A JP 2764436 B2 JP2764436 B2 JP 2764436B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、半導体の熱処理工程に用いる縦型拡散炉
に関するものである。
に関するものである。
従来の技術 従来、半導体の熱処理工程、例えば酸化、拡散、アニ
ール等の熱処理工程用に縦型拡散炉が開発されていた。
縦型拡散炉の特徴としては、温度分布が横型炉に比べて
均一なこと、ガスの流れが横型炉よりも良好でウエハ中
の膜厚分布精度が向上すること、Siウエハが大口径化す
るに連れて横型炉での処理が困難であること等を挙げる
ことができる。縦型拡散炉に使用されるライナーチュー
ブとしては、当初は石英ガラス製のものが主流であった
が、石英ガラスはヒータの幅射熱をそのまま通過させる
ことから、均熱管としてのSiCチューブの有効性が見直
されつつある。また、SiCチューブは高温状態のヒータ
から排出される金属蒸気（Na,Fe,Cu,Al等）が炉芯管を
通過して処理空間を汚染することを防止する効果も持
つ。
ール等の熱処理工程用に縦型拡散炉が開発されていた。
縦型拡散炉の特徴としては、温度分布が横型炉に比べて
均一なこと、ガスの流れが横型炉よりも良好でウエハ中
の膜厚分布精度が向上すること、Siウエハが大口径化す
るに連れて横型炉での処理が困難であること等を挙げる
ことができる。縦型拡散炉に使用されるライナーチュー
ブとしては、当初は石英ガラス製のものが主流であった
が、石英ガラスはヒータの幅射熱をそのまま通過させる
ことから、均熱管としてのSiCチューブの有効性が見直
されつつある。また、SiCチューブは高温状態のヒータ
から排出される金属蒸気（Na,Fe,Cu,Al等）が炉芯管を
通過して処理空間を汚染することを防止する効果も持
つ。
発明が解決しようとする課題 単に均熱管としてSiCチューブを用いただけでは微量
の金属蒸気の侵入は防ぎきれず改善が望まれていた。
の金属蒸気の侵入は防ぎきれず改善が望まれていた。
このような従来技術の問題点に鑑み、本発明は、均熱
管と炉芯管の間に金属の侵入を防止するためのガスを導
入でき、しかもその導入空間内を気密に保つことができ
る縦型拡散炉を提供することを目的としている。
管と炉芯管の間に金属の侵入を防止するためのガスを導
入でき、しかもその導入空間内を気密に保つことができ
る縦型拡散炉を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段 本発明の解決手段は、下方に開口した石英ガラス製炉
芯管と、該炉芯管の外側に設けたSi含浸質SiC製均熱管
と、該均熱管の外側に設けたヒータと、ヒータの外側に
設けた断熱体とを持つ縦型拡散炉において、該均熱管と
該炉芯管の間の空間にガスを導入するガス導入手段を該
縦型拡散炉下方側に設け、該均熱管の上部に先細の湾曲
部を設けまたその略中央部上方に屈曲部を有し該屈曲部
より先端側に多数の放熱フィンを備えたガス排気管を設
けたことを特徴とする縦型拡散炉である。
芯管と、該炉芯管の外側に設けたSi含浸質SiC製均熱管
と、該均熱管の外側に設けたヒータと、ヒータの外側に
設けた断熱体とを持つ縦型拡散炉において、該均熱管と
該炉芯管の間の空間にガスを導入するガス導入手段を該
縦型拡散炉下方側に設け、該均熱管の上部に先細の湾曲
部を設けまたその略中央部上方に屈曲部を有し該屈曲部
より先端側に多数の放熱フィンを備えたガス排気管を設
けたことを特徴とする縦型拡散炉である。
作用効果 ガス導入手段を用いて均熱管と炉芯管の間の空間にガ
スを導入する。導入ガスとしては、N2、O2、不活性ガス
等を用いる。また、塩酸ガスをこれらのガスと共に導入
することにより、より有効に金属蒸気の侵入を防ぐこと
ができる。ガス導入の際にはガスの温度と流量を最適の
値に設定する。温度と流量を多段階に渡ってステップ的
に変えてもよい。また、冷却時にはガスを多量に流すこ
とにより冷却効果を高めることができる。ガス流量は熱
処理中は１〜10/min、冷却時は10〜200/min程度が
効果的である。熱処理中におけるガス流量が１/minよ
り少ないと、金属蒸気の侵入を防ぐ効果が得られず、10
/minより多いと炉内の温度を安定に保ちにくい。
スを導入する。導入ガスとしては、N2、O2、不活性ガス
等を用いる。また、塩酸ガスをこれらのガスと共に導入
することにより、より有効に金属蒸気の侵入を防ぐこと
ができる。ガス導入の際にはガスの温度と流量を最適の
値に設定する。温度と流量を多段階に渡ってステップ的
に変えてもよい。また、冷却時にはガスを多量に流すこ
とにより冷却効果を高めることができる。ガス流量は熱
処理中は１〜10/min、冷却時は10〜200/min程度が
効果的である。熱処理中におけるガス流量が１/minよ
り少ないと、金属蒸気の侵入を防ぐ効果が得られず、10
/minより多いと炉内の温度を安定に保ちにくい。
また、ガス排気管の外側に設けた放熱フィンによって
熱を放出し、排気管端部の温度を下げる。それにより、
均熱管に設けたガス排出管にガス管を接続する際、テフ
ロン製のパッキンやＯリングを使用することができ、気
密性を高めることができる。つまり、装置内にガスが漏
れると、金属部分を腐食させてしまう塩酸ガスを含むガ
スを流すこともできる。
熱を放出し、排気管端部の温度を下げる。それにより、
均熱管に設けたガス排出管にガス管を接続する際、テフ
ロン製のパッキンやＯリングを使用することができ、気
密性を高めることができる。つまり、装置内にガスが漏
れると、金属部分を腐食させてしまう塩酸ガスを含むガ
スを流すこともできる。
実 施 例 以下、図面を参照して本発明による縦型拡散炉の実施
例を説明する。
例を説明する。
第１図は縦型拡散炉10を示す概略図である。縦型拡散
炉10は全体的に円筒形状の炉芯管12（反応管又はプロセ
スチューブとも呼ばれる）を備えている。炉芯管12は下
方に開口していて、その開口から半導体ウエハ９を出し
入れする構成になっている。炉芯管12は石英ガラスで構
成してあり、その内部が処理空間８を形成している。処
理空間８にはウエハ保持部材28によって多数の半導体ウ
エハ９が設置してある。
炉10は全体的に円筒形状の炉芯管12（反応管又はプロセ
スチューブとも呼ばれる）を備えている。炉芯管12は下
方に開口していて、その開口から半導体ウエハ９を出し
入れする構成になっている。炉芯管12は石英ガラスで構
成してあり、その内部が処理空間８を形成している。処
理空間８にはウエハ保持部材28によって多数の半導体ウ
エハ９が設置してある。
処理空間内には石英ガラス製の処理ガス導入管33が設
けてあり、所定の処理用ガスを導入できる構成になって
いる。同様に処理ガス排出管34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。
けてあり、所定の処理用ガスを導入できる構成になって
いる。同様に処理ガス排出管34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。
ウエハ保持部材28は複数の遮熱板24を持つ。また、保
持したウエハを鉛直軸を中心に回転させる構成になって
いる。ウエハ保持部材28は炉蓋16に設置してあり、炉蓋
16はベース17に固定してある。ベース17の一端にはナッ
ト（図示せず）が固定してある。ナットは送りねじ18と
かみ合っている。送りねじ18が回転するとベース17は鉛
直方向（矢印Ｃ）に送られる。このように送りねじ18を
回転することによりウエハの移動を行う。なお、送りね
じは１本、ガイドシャフトが１本設けてあり、第１図で
はガイドシャフト１本は前の送りねじの後ろに位置して
いる。
持したウエハを鉛直軸を中心に回転させる構成になって
いる。ウエハ保持部材28は炉蓋16に設置してあり、炉蓋
16はベース17に固定してある。ベース17の一端にはナッ
ト（図示せず）が固定してある。ナットは送りねじ18と
かみ合っている。送りねじ18が回転するとベース17は鉛
直方向（矢印Ｃ）に送られる。このように送りねじ18を
回転することによりウエハの移動を行う。なお、送りね
じは１本、ガイドシャフトが１本設けてあり、第１図で
はガイドシャフト１本は前の送りねじの後ろに位置して
いる。
炉芯管12の外側には均熱管11が設けてある。均熱管11
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11の上部には先細の湾曲部が設けてあり、いわゆ
るＲ形状を呈している。この湾曲部は均熱管本体として
一体的に構成してもよいし、蓋として別に製造して嵌合
又は接着してもよい。ガスシール性を考慮した場合に
は、嵌合よりは接着型が望ましい。このように均熱管上
部をＲ形状にすることにより、フラット形状の場合より
耐熱衝撃性を向上できる。また、熱効率も向上できる。
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11の上部には先細の湾曲部が設けてあり、いわゆ
るＲ形状を呈している。この湾曲部は均熱管本体として
一体的に構成してもよいし、蓋として別に製造して嵌合
又は接着してもよい。ガスシール性を考慮した場合に
は、嵌合よりは接着型が望ましい。このように均熱管上
部をＲ形状にすることにより、フラット形状の場合より
耐熱衝撃性を向上できる。また、熱効率も向上できる。
均熱管11はSi含浸質SiCで構成する。耐酸化性、ガス
透過性等を考慮するとSi含浸質SiCが望ましい。
透過性等を考慮するとSi含浸質SiCが望ましい。
均熱管11の上部には、排気管20が設けてある。排気管
20の端部にはフランジ21が設けてある。このフランジ21
にテフロン製のＯリングを介してガス管（図示せず）を
接続できる。排気管20の外側には多数の冷却フィン22が
設置されている。
20の端部にはフランジ21が設けてある。このフランジ21
にテフロン製のＯリングを介してガス管（図示せず）を
接続できる。排気管20の外側には多数の冷却フィン22が
設置されている。
均熱管11の下端部外周部にはステンレス製の架台15が
設けてある。
設けてある。
架台15の下にはステンレス製の部材29がネジ止めされ
設置してある。部材29の上には均熱管11が設置され、均
熱管11と部材29の接触部分にはテフロン製のＯリング30
が設けてあり、炉の気密性を高めている。部材29にはガ
ス導入手段としてガス導入管23が設置してあり、炉芯管
と均熱管の間の空間26にガスを導入する構成になってい
る（矢印Ａ）。この実施例ではガス導入管23が対向する
２ヶ所に設けてある。ガス導入管23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11上部
に設けた排気管20からガス管（図示せず）を通して排出
される（矢印Ｂ）。
設置してある。部材29の上には均熱管11が設置され、均
熱管11と部材29の接触部分にはテフロン製のＯリング30
が設けてあり、炉の気密性を高めている。部材29にはガ
ス導入手段としてガス導入管23が設置してあり、炉芯管
と均熱管の間の空間26にガスを導入する構成になってい
る（矢印Ａ）。この実施例ではガス導入管23が対向する
２ヶ所に設けてある。ガス導入管23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11上部
に設けた排気管20からガス管（図示せず）を通して排出
される（矢印Ｂ）。
部材29と炉蓋16の間には、ステンレス製の部材25が配
置してあり部材29にネジ止めされている。部材29と部材
25の間、部材25と炉蓋16の間にはテフロン製のＯリング
31、19が設けてあり、炉の気密性を高めている。
置してあり部材29にネジ止めされている。部材29と部材
25の間、部材25と炉蓋16の間にはテフロン製のＯリング
31、19が設けてあり、炉の気密性を高めている。
部材25の上には、炉芯管12が設置され炉芯管12と部材
25の接触部分にはテフロン製のＯリング31が設けてあ
る。炉芯管のみ交換する場合には、部材35を部材29に止
めているネジをとり、炉蓋16とともに下方へ移動させる
ことにより交換できる。
25の接触部分にはテフロン製のＯリング31が設けてあ
る。炉芯管のみ交換する場合には、部材35を部材29に止
めているネジをとり、炉蓋16とともに下方へ移動させる
ことにより交換できる。
架台15、部材29、部材25、及び炉蓋16は中空にして、
冷却する構造にしてもよい。
冷却する構造にしてもよい。
均熱管11の外側にはヒータ13が配置されている。ヒー
タ13の外側には例えば断熱ファイバからなる断熱体14が
形成してある。
タ13の外側には例えば断熱ファイバからなる断熱体14が
形成してある。
ガス流量は使用する条件によって調節できる。
ガスを流す効果を明らかにするために、塩酸ガスを含
んだ窒素ガスを５/min流し、酸化処理を行った場合と
ガスを何も流さず酸化処理を行った場合のシリコンウエ
ハ酸化膜中のナトリウム、ニッケルの含有量を測定し
た。酸化膜は約1000Å（オングストローム）形成した。
その結果を第１表に示す。第１表から、炉芯管と均熱管
の間にガスを流すことにより、金属蒸気の侵入を防ぐこ
とができることが明らかになった。
んだ窒素ガスを５/min流し、酸化処理を行った場合と
ガスを何も流さず酸化処理を行った場合のシリコンウエ
ハ酸化膜中のナトリウム、ニッケルの含有量を測定し
た。酸化膜は約1000Å（オングストローム）形成した。
その結果を第１表に示す。第１表から、炉芯管と均熱管
の間にガスを流すことにより、金属蒸気の侵入を防ぐこ
とができることが明らかになった。
次に、放熱フィンの効果を明らかにするために、放熱
フィンを有するガス排気管とフィンを持たないガス管に
おけるフランジ端面における温度を測定した。その結果
を第２表に示す。第２表から、フィンを設けることによ
りガス排気管におけるフランジ部の温度を大幅に低下で
きることが明らかになった。
フィンを有するガス排気管とフィンを持たないガス管に
おけるフランジ端面における温度を測定した。その結果
を第２表に示す。第２表から、フィンを設けることによ
りガス排気管におけるフランジ部の温度を大幅に低下で
きることが明らかになった。
第１図は本発明による縦型拡散炉の実施例を示す概略
図、第２図は第１図に示した炉においてウエハの出入れ
のために炉蓋やベースを下方に移動したところを示す概
略図である。 10……縦型拡散炉 12……炉芯管 11……均熱管 13……ヒータ 14……断熱体 23……ガス導入手段 20……ガス排気管 22……放熱フィン
図、第２図は第１図に示した炉においてウエハの出入れ
のために炉蓋やベースを下方に移動したところを示す概
略図である。 10……縦型拡散炉 12……炉芯管 11……均熱管 13……ヒータ 14……断熱体 23……ガス導入手段 20……ガス排気管 22……放熱フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 俊吉 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社小国製造 所内 (72)発明者 渡辺 義之 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社小国製造 所内 (72)発明者 森島 和宏 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミ ックス株式会社中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−272525（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−130876（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−48130（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/22 H01L 21/205 H01L 21/31
Claims (1)
- 【請求項１】下方に開口した石英ガラス製炉芯管と、該
炉芯管の外側に設けたSi含浸質SiC製均熱管と、該均熱
管の外側に設けたヒータと、ヒータの外側に設けた断熱
体とを持つ縦型拡散炉において、該均熱管と該炉芯管の
間の空間にガスを導入するガス導入手段を該縦型拡散炉
下方側に設け、該均熱管の上部に先細の湾曲部を設けま
たその略中央部上方に屈曲部を有し該屈曲部より先端側
に多数の放熱フィンを備えたガス排気管を設けたことを
特徴とする縦型拡散炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1165259A JP2764436B2 (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 縦型拡散炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1165259A JP2764436B2 (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 縦型拡散炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0332020A JPH0332020A (ja) | 1991-02-12 |
| JP2764436B2 true JP2764436B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=15808926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1165259A Expired - Fee Related JP2764436B2 (ja) | 1989-06-29 | 1989-06-29 | 縦型拡散炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2764436B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5461214A (en) * | 1992-06-15 | 1995-10-24 | Thermtec, Inc. | High performance horizontal diffusion furnace system |
| JP4355441B2 (ja) * | 2000-11-29 | 2009-11-04 | 株式会社日立国際電気 | 熱処理装置及び熱処理方法及び半導体デバイスの製造方法 |
| JP3683572B2 (ja) * | 2003-05-07 | 2005-08-17 | 株式会社コーテック | Ｃｖｄ用反応容器 |
| JP5364314B2 (ja) * | 2008-08-28 | 2013-12-11 | 東京応化工業株式会社 | 熱処理装置 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS54130876A (en) * | 1978-04-03 | 1979-10-11 | Cho Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Method of heating semiconductor |
| JPS5648130A (en) * | 1979-09-26 | 1981-05-01 | Toshiba Ceramics Co Ltd | Structure of furnace core tube for semiconductor diffusion |
| JPS58418U (ja) * | 1981-06-24 | 1983-01-05 | 沖電気工業株式会社 | 半導体熱処理装置 |
| JPS5940447Y2 (ja) * | 1982-05-14 | 1984-11-16 | 株式会社東芝 | 拡散炉 |
| JPS61183525U (ja) * | 1984-12-26 | 1986-11-15 | ||
| JPS62272525A (ja) * | 1986-05-21 | 1987-11-26 | Hitachi Ltd | 熱処理装置 |
-
1989
- 1989-06-29 JP JP1165259A patent/JP2764436B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0332020A (ja) | 1991-02-12 |
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| JPH0222534B2 (ja) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
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|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees | ||
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |