JP4159066B2 - プロセスチューブ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体ウェーハを処理するための縦型加熱炉に内蔵するプロセスチューブ、さらに詳しくは半導体ウェーハの熱処理又は薄膜形成処理に使用する加熱炉に内蔵するプロセスチューブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウェーハの酸化や、ＣＶＤ法による薄膜の形成には加熱炉が用いられているが、この加熱炉として、半導体ウェーハの搬入・搬出の際の外気の巻き込みによる酸化が少ない上に、熱的な断面均一性に優れている縦型加熱炉が多用いられている。前記縦型加熱炉としては、炉内にプロセスチューブが配置され、そのプロセスチューブの周囲にヒーターが配設され、さらにプロセスチューブとヒーターとの間に均熱管が介装され、プロセスチューブ内には半導体ウェーハを載置するボートが収納された構造の炉が一般的である。そして前記プロセスチューブは高純度で、耐薬品性に優れ、かつ比較的耐熱性の高い石英ガラスで形成される。ところが、近年、半導体ウェーハが大口径化するようになり、使用するプロセスチューブの径も大きくなって天板の重量が増し、半導体ウェーハの処理時に屡々変形が起り、プロセスチューブの寿命を短いものにしていた。この変形を防ぐためプロセスチューブの天板を肉厚にすることが考えられるが、天板を肉厚にするとプロセスチューブの荷重が増し、変形が一段と促進される上に、天板の溶接が困難であるという問題もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者等は上記問題点を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、プロセスチューブの天板に石英ガラスよりさらに耐熱性に優れた支持板を固定することで、その変形が防止でき、寿命の長いプロセスチューブが得られることを見出して、本発明を完成したものである。すなわち
【０００４】
本発明は、半導体ウェーハの処理時に変形の少ないプロセスチューブを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、半導体ウェーハを処理するための縦型加熱炉に内蔵するプロセスチューブにおいて、前記プロセスチューブが円筒形石英ガラス管の天板に耐熱性支持板を着脱自在に固定したことを特徴とするプロセスチューブに係る。
【０００６】
本発明のプロセスチューブは、縦型加熱炉等に内蔵されるプロセスチューブであって、円筒形石英ガラス管に耐熱性支持板が固定したチューブである。そして前記石英ガラス管は天然二酸化珪素を電気溶融あるいは酸水素火炎で溶融して得た溶融石英ガラスや、四塩化珪素を火炎加水分解法で得た合成石英ガラス等で作成され、また、耐熱性支持板は耐熱性の高い炭化珪素、アルミナ等のセラミックスで作成される。前記耐熱性支持板はその直径が円筒形石英ガラス管の外径より少し大きいのがよく、好ましくはほぼ同径であるのがよい。本発明のプロセスチューブを内蔵する縦型加熱炉の例を図１に示す。図１において１はプロセスチューブ、２はヒーター、３は均熱管、４は半導体ウェーハを載置するボート、５は断熱筒、６は開閉シャッター、７はガス導入口、８は耐熱性支持板、９は石英ガラス管の天板である。前記プロセスチューブは円筒形石英ガラス管に耐熱性支持板が固定したプロセスチューブであるが、その固定は円筒形石英ガラス管の天板に設けた石英ピンが耐熱性支持板に設けたピン挿入孔に挿入されることで行われる。前記石英ピンは円筒形石英ガラス管の天板に溶接されているのがよい。そしてこの石英ピンの具体例を図６、８に示す。図６の石英ピン１０は、円筒状石英ピンであって、その長さが耐熱性支持板の厚みより少し長く、上部に溝１１が形成されている。また、図８の石英ピン１０は、同じく円筒状石英ピンであって、その長さが耐熱性支持板の厚みより少し長く、その頭部に円盤状突起１３が形成されている。そしてこれらの石英ピン１０は、耐熱性支持板８に設けたピン挿入孔１２に挿入され、耐熱性支持板を固定する。図６の石英ピンの溝１１は図７のピン止めに嵌合され耐熱性支持板と円筒形石英ガラス管の天板とを固定する。該石英ピン１０の配列は、図２の（ｃ）、図３の（ｃ）に示すように２個以上の石英ピンが同心円状に、かつ対称に配置されているのがよい。この配置によりプロセスチューブの変形が良好に耐熱性支持板に支持され、プロセスチューブの寿命が長く維持されるとともに、安定した半導体ウェーハの処理ができる。前記石英ピンが挿入するピン挿入孔１２は、図２〜５に示すように石英ピン１０の外径よりやや大きく開口されているが、特に図３のプロセスチューブの場合には、石英ピン１０の頭部の円盤状突起１３の外径より少し大きい孔１５と石英ピン１０の胴部外径より少し大きい孔１６とが瓢箪形状に連結して孔に形成されている。
【０００７】
プロセスチューブの他の実施例として、図４、５に示すプロセスチューブを挙げることができる。該プロセスチューブは、天板の中央部にガス拡散用凸部１７が設けられ、該ガス拡散用凸部１７にガスを導入するガス導入管１８が接続されているとともに、天板に石英ピンが溶接された円筒状石英ガラス管に耐熱性支持板が固定されたプロセスチューブである。そしてその固定では、耐熱性支持板に設けたガス拡散用凸部挿入穴１９、ガス導入管用切欠２０及び石英ピン１０が挿入するピン挿入孔１２に、前記ガス拡散用凸部１７、ガス導入管１８及び石英ピンが挿入される。使用する石英ピンとしては、図６、８に示すピンが好ましく、その固定方法は、前述と同様な方法で行われる。特に図８の石英ピンで固定する場合には、耐熱性支持板のピン挿入孔１２の小さい孔１６に石英ピン１０が移動可能に耐熱性支持板の移動方向と反対側の切欠に外側に開口する傾斜部２１を設けるのがよい。
【０００８】
【発明の効果】
本発明のプロセスチューブは、セラミックスという耐熱性の高い支持板でプロセスチューブの天板が支持されているところから、１０００℃を超える高温での半導体ウェーハの処理であっても前記耐熱性支持板による支持でプロセスチューブの天板の変形を抑制することができ、プロセスチューブの寿命を長く維持できるとともに、安定に半導体ウェーハを処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】天板の上部に溝を有する石英ピンが設けられたプロセスチューブを内蔵する縦型加熱炉の概略断面図である。
【図２】上部に溝を有する石英ピンが溶接したプロセスチューブ（ａ）及び耐熱性支持板（ｂ）の縦断面図、並びにピン挿入孔の形状及び配置図である。
【図３】頭部に円盤状突起を有する石英ピンをプロセスチューブ（ａ）及び耐熱性支持板（ｂ）の縦断面図、並びにピン挿入孔の形状及び配置図である。
【図４】天板にガス拡散用凸部が設けられたプロセスチューブに耐熱性支持板を固定した縦断面図である。
【図５】ガス拡散用凸部及び石英ピンが設けられた円筒状石英ガラス管（ａ）及び耐熱性支持板（ｂ）の縦断面図、並びにピン挿入孔の形状及び配置図である。
【図６】上部に溝を有する石英ピンの説明図である。
【図７】ピン止めの縦断面図である。
【図８】頭部に円盤状突起を有する石英ピンの説明図である。
【符号の説明】
１ プロセスチューブ
４ 半導体ウエーハ載置ボート
８ 耐熱性支持板
９ プロセスチューブの天板
１０ 石英ピン
１１ 溝
１２ ピン挿入孔
１３ 円盤状突起
１４ ピン止め
１５ 瓢箪状ピン挿入孔の大きい孔
１６ 瓢箪状ピン挿入孔の小さい孔
１７ ガス導入用凸部
１８ ガス導入管
１９ ガス拡散用凸部挿入穴
２０ ガス導入管用切欠
２１ ガス導入管用切欠の傾斜部

Claims (4)

1. 半導体ウェーハを処理するための縦型加熱炉に内蔵するプロセスチューブにおいて、前記プロセスチューブは円筒形石英ガラス管の天板に設けた２個以上の石英ピンが円筒形石英ガラス管の外径とほぼ同径を有する耐熱性支持板のピン挿入孔に挿入され、前記天板に耐熱性支持板を着脱自在に固定したことを特徴とするプロセスチューブ。
2. 石英ピンが上部に溝が切られた円筒状石英ピンであって、その円筒状石英ピンが耐熱性支持板に設けたピン挿入孔に挿入され、前記円筒状石英ピンの溝にピン止めが嵌合し着脱自在に固定したことを特徴とする請求項１記載のプロセスチューブ。
3. 石英ピンが頭部に円盤状突起が設けられた円筒状石英ピンであって、該石英ピンが耐熱性支持板に設けた瓢箪形状に連結したピン挿入孔の大きい孔に挿入され小さい孔に移動し着脱自在に固定したことを特徴とする請求項１記載のプロセスチューブ。
4. 石英ピンが円筒形石英ガラス管の天板に同心円状に、かつ対称に２個以上溶接されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１記載のプロセスチューブ。

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