JP4519016B2

JP4519016B2 - 半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具

Info

Publication number: JP4519016B2
Application number: JP2005189854A
Authority: JP
Inventors: 逸男荒木
Original assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Quartz Products Co Ltd
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: JP2007012774A

Description

本発明は、半導体ウェハを炉心管内で熱処理するための縦型熱処理装置におけるウェハ支持ボートを載置する断熱保温治具に係り、特には炉内における熱処理領域の保温断熱性と装置シーリング部に対する遮熱性に優れ、且つ高温においてもウェハ支持ボートを載置するのに充分な強度を有する断熱保温治具に関する。

断熱保温治具は、縦型熱処理装置において、炉心管内の上部熱処理領域の保温断熱性と装置シーリング部に対する遮熱性が要求されると共に、ウェハ支持ボートを載置するのに充分な強度が要求される。かかる要求性能に沿って、従来の断熱保温治具は、その円筒体内部にシリカガラスウールを充填したものが使用されている。このような断熱保温治具は、熱処理時に断熱保温治具が爆発しないようにシリカガラスウールを充填した後、その円筒体内部が真空引きされている（特許文献１及び特許文献２参照）。

しかし、このような構造の断熱保温治具は、上記のように爆発防止のための真空引きをしながら溶接封止加工が行われるため、この溶接作業に非常に手間が掛かり、多大な労力と熟練を要し、生産性や加工性、取扱性の点で不利がある。しかも、真空引きをしてもなお爆発の危険は完全には解消されず、また、円筒体内部が真空にされているため高温時の強度が低く、熱処理中に破裂する危険がある等の安全性に問題がある。

そこで、断熱保温治具の円筒体内部に円柱状のシリカガラス多孔質体の塊を挿嵌し、円筒体外側に円筒状のシリカガラス多孔質体を外嵌して、真空引きを不要とすることが提案されているが（特許文献３参照）、総重量が重くなって取扱性に難点がある他、円筒体内部に処理ガスが流入して円滑に炉心管外に排出されず均一な熱処理の妨げとなるという問題がある。

一方、シリカガラス製の簿板円盤状のフィンを所定間隔で離間して積層状に配置した断熱保温治具も知られているが（特許文献４参照）、処理ガスの流れを確保するために、フィンの直径を小さくして炉心管とフィンとの間に充分な間隙を設け、フィン自体には孔を穿設しているため、輻射熱が間隙や孔を介して炉心管外のフランジ部に直接伝わり、断熱保温効果が不充分となるため、フランジ部の保護、炉心管の均熱を確保するために断熱保温治具を高く設ける必要があり、その結果として、大型なものを用いたり複数積み重ねて用いたりする必要が生じ、一度に熱処理できるウェハの枚数が減少してしまい生産効率を低下させてしまう問題がある。
特開昭６４−４７０２０号公報特開平７−６９７６号公報実公平７−３５３８４号公報特開２００４−２２８８４号公報特開平７−６１８２７号公報特開平７−３００３４１号公報特開２００４−１３１３７８号公報

本発明は、断熱保温治具の円筒体内部の真空引きを不要として、安全性が高く、生産性、加工性及び取扱性に優れ、且つ処理ガスの円滑な流れを確保でき、充分な断熱保温効果を発揮することのできる半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具は、円盤状のシリカガラス底板体と、該底板体の上面側に立設されたシリカガラス円筒体と、該円筒体の上部を閉塞するシリカガラス天板体とを備える熱処理炉内でウェハ支持ボートを載置するための半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具であって、該シリカガラス円筒体の内部を少なくとも上部空間と下部空間とに仕切る熱遮蔽性シリカガラス体が具設され、且つ該シリカガラス円筒体の該遮蔽性シリカガラス体によって仕切られた各中空部毎の壁面にガス通気孔が複数穿設されてなることを特徴とする。円筒体内部に具設された熱遮蔽性シリカガラス体によって充分な断熱保温効果を得ることができると共に、円筒体の中空部壁面に穿設したガス通気孔によって処理ガスを円滑に炉心管外に搬出でき、均一な熱処理を行うことができる。

前記熱遮蔽性シリカガラス体が複数の円盤状の熱遮蔽性シリカガラス体からなり、該熱遮蔽性シリカガラス体を前記シリカガラス円筒体の内部に所定間隔で上下に離間した状態で重畳的に内設せしめてなることが好ましい。

前記熱遮蔽性シリカガラス体が複数の円盤状の熱遮蔽性シリカガラス体からなると共に前記シリカガラス円筒体が複数のシリカガラス短尺円筒体からなり、該シリカガラス短尺円筒体と該熱遮蔽性シリカガラス体とを交互に積重せしめてなることもできる。

前記熱遮蔽性シリカガラス体は、不透明シリカガラス体、シリカガラス発泡体、若しくはシリカガラス多孔質体よりなることが好ましい。

前記熱遮蔽性シリカガラス体が、表裏面に透明層を形成し、中間に不透明層を介在させてなる円盤状のシリカガラス積層体であることが望ましい。不透明層によって断熱保温効果を発揮でき、透明層によってパーティクルの発生を防ぐことができるからである。

前記ガス通気孔は、シリカガラス円筒体の中空部壁面の前後対称又は左右対称な位置に複数穿設されていることが望ましい。通気性向上のためである。

本発明によれば、断熱保温治具の円筒体内部の真空引きを不要として、安全性が高く、生産性、加工性及び取扱性に優れ、且つ処理ガスの円滑な流れを確保でき、充分な断熱保温効果を発揮することのできる半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具を提供することができるという大きな効果を奏する。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、これらは例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。

図１は、本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具の第一態様の一例を示す斜視説明図である。図２は、図１の分解組立図である。図３は、本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具の第一態様の他例を示す斜視説明図である。図４は、図３の分解組立図である。図５は、本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具の第二態様の一例を示す斜視説明図である。図６は、図５の分解組立図である。図７は、本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具の第二態様の他例を示す斜視説明図である。図８は、図７の分解組立図である。図９は、本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具を半導体製造用縦型熱処理装置に配設した例を示す断面説明図である。図中、符号１０ａ，１０ｂは本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具の第一態様の一例及び他例であり、符号２０ａ，２０ｂは本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具の第二態様の一例及び他例である。符号１は半導体製造用縦型熱処理装置（半導体ウェハ熱処理炉）である。

まず、図１及び図２に基づいて、本発明の第一態様の一例である半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ａについて説明する。半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ａは、半導体ウェハ熱処理炉１内でウェハ支持ボート４を載置するためのものであり、円盤状のシリカガラス底板体１８と、シリカガラス底板体１８の上面側に立設されるシリカガラス円筒体１４と、シリカガラス円筒体１４の上部を閉塞するシリカガラス天板体１２とを備える。

シリカガラス円筒体１４は、半導体ウェハ熱処理炉内において充分な耐圧性や耐熱性を有するように透明石英ガラス材料を円筒状に形成したものであり、シリカガラス底板体１８の上面側に溶接等によって一体的に立設される。シリカガラス円筒体１４については従来公知の断熱保温治具の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。シリカガラス円筒体１４のサイズは特に制限されないが、直径１００〜４００ｍｍ程度、高さ２００〜５００ｍｍ程度、壁厚２〜１０ｍｍ程度である。以下の説明では、例示として、シリカガラス円筒体１４のサイズを直径２２５ｍｍ、高さ３８０ｍｍ、壁厚４ｍｍとした場合で説明する。

シリカガラス円筒体１４の内部には、熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃが内設される。熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、シリカガラス円筒体１４の内径と同径の円盤形状の熱遮蔽性シリカガラス製の板状体であり、シリカガラス円筒体１４の内部に所定間隔で上下に離間した状態で重畳的に内設せしめられる。換言すれば、シリカガラス円筒体１４の内壁に内接した状態で熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ同士を所定間隔で上下に離間して積層状に積重して配置し、溶接等の常法によって固定するものである。熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃの肉厚は２〜１０ｍｍ程度である。なお、熱遮蔽性シリカガラス体をより肉厚のブロック体とする場合については本発明の第二態様として後述する。

この熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃによって、シリカガラス円筒体１４の内部を少なくとも上部空間１７ａと下部空間１７ｄとに仕切られる。図示例では、シリカガラス円筒体１４の内部が上部空間１７ａと中部空間１７ｂ，１７ｃと下部空間１７ｄとに仕切られている（図１及び図２参照）。

熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ同士を上下に離間する所定間隔については特に限定されないが、０〜２００ｍｍ程度、好ましくは５０〜１５０ｍｍ程度である。あまり狭いとガス通気孔１５を穿孔した場合の通気性が悪く、あまり広いと遮熱性や保温性の点で不利である。例えば、シリカガラス円筒体１４の高さを３８０ｍｍとした場合、３枚の熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃを夫々９５ｍｍ間隔で内設すればよい。なお、図示例では、熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃが３枚の場合を示したが、１枚以上であれば特に枚数制限はなく、好ましくは２〜８枚程度である。あまり枚数が多いと製作に手間が掛かり過ぎるためである。

熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃとしては、熱遮蔽性乃至断熱性を有するシリカガラス体である必要があり、不透明シリカガラス体、シリカガラス発泡体若しくはシリカガラス多孔質体を用いることができる。不透明シリカガラス体、シリカガラス発泡体若しくはシリカガラス多孔質体としては、公知のものを用いることができ、例えば、比重が２．０８〜２．１８で含有する気泡の物性値が（１）気泡直径が１０〜１６０μｍ（２）気泡密度が１００，０００〜６００，０００個／ｃｍ³（３）不透明石英ガラス中に占める気泡総体積が３〜１０％（４）不透明石英ガラス１００ｃｍ³当りの気泡総断面積が８００〜１，５００ｃｍ²である不透明石英ガラス（特許文献５参照）や、気泡直径が１０〜１６０μｍ、気泡密度が１００，０００〜６００，０００個／ｃｍ³、気泡総体積が３〜１０％の独立気泡を有し、かつ石英ガラス基質中の窒素元素濃度が５０〜５００ｐｐｍで比重が２．０８〜２．１８である不透明石英ガラス（特許文献６参照）等がある。不透明石英ガラス材の製造方法としては、ＳｉＯ₂粒子および液体からなる懸濁液の準備、前記懸濁液の均質化、前記懸濁液の成形型への注入、前記懸濁液の乾燥、それによる多孔質の素地の形成、前記素地の焼結による石英ガラス材の形成、の諸工程を備える不透明石英ガラス材の製造方法であって、さらに、前記粒子が少なくとも部分的に、平均一次粒子径が１００ｎｍ以下のナノスケールであり、合成的に生成された非晶質ＳｉＯ₂一次粒子の凝集物である多孔質粒子として存在し、また前記多孔質粒子の粒径が１ｍｍ以下である製造方法（特許文献７参照）等がある。

また、熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃとしてより好ましくは、表裏面に透明層を形成し、中間に不透明層を介在させてなるシリカガラス積層体である。表裏面の透明層によってパーティクルの発生が防止される。図示例では、熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃとして表裏面に透明層を形成し、中間に不透明層を介在させてなるシリカガラス積層体を用いた場合を示している（図１及び図２参照）。このようなシリカガラス積層体としては、不透明石英ガラス材料の表裏面に透明石英ガラス材料を重ね合わせることによって多層構造としてなる多層石英ガラス板や不透明石英ガラス材料の表裏両面に実質的に気泡のない透明石英ガラス材料を設けることにより、表裏両面に実質的に気泡のない透明石英ガラス層を有し、該透明石英ガラス層の中間に不透明石英ガラス層を介在させて多層構造としてなる多層石英ガラス板がある。

上記多層石英ガラス板の透明石英ガラス層は、不純物含有量をＮａ≦０．５ｐｐｍ、Ｋ≦０．８ｐｐｍ、Ａｌ≦２５ｐｐｍ、Ｆｅ≦０．５ｐｐｍ、Ｃｕ≦０．３ｐｐｍ、Ｍｇ≦０．３ｐｐｍに制御した透明石英ガラス材料によって形成されていることが好ましい。

上記多層石英ガラス板の不透明石英ガラス層は、気泡直径が１０〜１６０μｍ、気泡密度が１００，０００〜６００，０００個／ｃｍ³、気泡総体積が３〜１０％の独立気泡を有し、比重が２．０８〜２．１８であり、不純物含有量が、ナトリウム元素、カリウム元素の各濃度が夫々０．２ｐｐｍ以下、ＯＨ基濃度が１０ｐｐｍ以下、鉄元素濃度が０．１ｐｐｍ以下、マグネシウム元素濃度が０．０５ｐｐｍ以下、ジルコニウム元素濃度が０．１ｐｐｍ以下に制御した不透明石英ガラスによって形成されることが好ましい。

上記不透明石英ガラス材料の製造方法は、比表面積が０．０１〜１００ｍ²／ｇである結晶質石英粉をアンモニア雰囲気中で６００〜１，３００℃の温度範囲に加熱しアンモニア化を行ったのち、該アンモニア化石英粉を不活性ガス雰囲気下で１，６００〜２，０００℃で加熱溶融することによって行われる。

シリカガラス円筒体１４の中空部壁面（上部空間１７ａ、中部空間１７ｂ，１７ｃ、下部空間１７ｄの壁面）にはガス通気孔１５が複数穿設されている。ガス通気孔１５は、熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃによって仕切られた各中空部（上部空間１７ａ、中部空間１７ｂ，１７ｃ、下部空間１７ｄ）毎の壁面に穿孔され、処理ガスの通気性向上の観点から前後対称或いは左右対称となるような位置関係で穿孔されている（図１及び図２参照）。図示例では、ガス通気孔１５を各中空部毎に４個穿設した場合を示したが、孔数には特に限定はなく、各中空部毎に１〜２０孔程度、好ましくは２〜１０孔程度である。あまり少ないと通気性が悪く、あまり多いと強度が低くなるからである。ガス通気孔１５のサイズは、直径１〜２０ｍｍ程度、好ましくは直径２〜１０ｍｍ程度である。あまり小さいと通気性が悪く、あまり大きいと強度が低くなる。

シリカガラス底板体１８は、シリカガラス円筒体１４と同径以上の円盤形状のシリカガラス製の板状体である。シリカガラス底板体１８としては、熱遮蔽性乃至断熱性を有するシリカガラス体であることが好ましく、前述した熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃの場合と同様に、不透明シリカガラス体、シリカガラス発泡体、若しくはシリカガラス多孔質体を用いることができる。好ましくは、表裏面に透明層を形成し、中間に不透明層を介在させてなるシリカガラス積層体である。表裏面の透明層によってパーティクルの発生が防止される。図示例では、シリカガラス底板体１８として表裏面に透明層を形成し、中間に不透明層を介在させてなるシリカガラス積層体を用いた場合を示している（図１及び図２参照）。シリカガラス積層体については、熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃの場合と同様である。なお、図示例では、シリカガラス円筒体１４よりも大径のシリカガラス底板体１８を示したが、シリカガラス円筒体１４と同径以上であればよく、シリカガラス底板体１８のサイズは特に限定されない。例えば、シリカガラス円筒体１４を直径２２５ｍｍとした場合、シリカガラス底板体１８は直径３２０ｍｍのものを用いることができる。

シリカガラス天板体１２は、シリカガラス円筒体１４の上部開口を閉塞するものである。半導体ウェハ熱処理炉内においてウェハ支持ボート４を載置するため、その荷重に耐え得るだけの充分な強度が必要であり、透明石英ガラス材料を肉厚５〜３０ｍｍ程度でシリカガラス円筒体１４と同径の円盤状に形成したものである。シリカガラス天板体１２については従来公知の断熱保温治具の場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。

上述した半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ａによれば、断熱保温治具の円筒体内部の真空引きを不要として、安全性が高く、生産性、加工性及び取扱性に優れ、且つ処理ガスの円滑な流れを確保でき、充分な断熱保温効果を発揮することができる。

次に、図３及び図４に基づいて、本発明の第一態様の他例である半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ｂについて説明する。なお、半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ｂにおけるシリカガラス底板体１８やシリカガラス天板体１２については、半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ａの場合と同様であるので重複した説明は省略する。

半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ｂでは、複数の短尺なシリカガラス短尺円筒体１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄを用い、熱遮蔽性シリカガラス体１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃもシリカガラス短尺円筒体１４Ａ〜１４Ｄの内径ではなく外径と同径としている。そして、シリカガラス短尺円筒体１４Ａ〜１４Ｄと熱遮蔽性シリカガラス体１６Ａ〜１６Ｃとを交互に積重せしめてなるものである。即ち、シリカガラス短尺円筒体１４Ａ、熱遮蔽性シリカガラス体１６Ａ、シリカガラス短尺円筒体１４Ｂ、熱遮蔽性シリカガラス体１６Ｂ、シリカガラス短尺円筒体１４Ｃ、熱遮蔽性シリカガラス体１６Ｃ、シリカガラス短尺円筒体１４Ｄという順番で積み重ねるようにして、溶接等の常法により固定するものである。シリカガラス短尺円筒体１４Ａ〜１４Ｄ及び熱遮蔽性シリカガラス体１６Ａ〜１６Ｃの材質等については、半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ａにおけるシリカガラス円筒体１４及び熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ〜１６ｃの場合と同様である。また、ガス通気孔１５についても同様に穿孔すればよい。

このような半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ｂによっても、断熱保温治具の円筒体内部の真空引きを不要として、安全性が高く、生産性、加工性及び取扱性に優れ、且つ処理ガスの円滑な流れを確保でき、充分な断熱保温効果を発揮することができる。

次に、図５及び図６に基づいて、本発明の第二態様の一例である半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具２０ａについて説明する。半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具２０ａは、半導体ウェハ熱処理炉１内でウェハ支持ボート４を載置するためのものであり、円盤状のシリカガラス底板体２８と、シリカガラス底板体２８の上面側に立設されるシリカガラス円筒体２４と、シリカガラス円筒体２４の上部を閉塞するシリカガラス天板体２２とを備える。

半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具２０ａにおけるシリカガラス天板体２２、シリカガラス円筒体２４、シリカガラス底板体２８については、夫々、前述した半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ａにおけるシリカガラス天板体１２、シリカガラス円筒体１４、シリカガラス底板体１８と同様であるので、重複した説明は省略する。また、ガス通気孔２５についても前述したガス通気孔１５と同様である。

半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具２０ａにあっては、シリカガラス円筒体２４の内部には、肉厚で円盤状乃至短尺円柱状のブロック体である熱遮蔽性シリカガラス体２６が内設される。熱遮蔽性シリカガラス体２６は、肉厚とした以外は前述した熱遮蔽性シリカガラス体１６ａ，１６ｂ，１６ｃの場合と同様のもので、熱遮蔽性乃至断熱性を有するシリカガラス体である必要があり、不透明シリカガラス体、シリカガラス発泡体、若しくはシリカガラス多孔質体を用いることができる。また、表裏面に透明層を形成し、中間に不透明層を介在させてなるシリカガラス積層体を用いることもできる。図示例では、熱遮蔽性シリカガラス体２６として不透明シリカガラス体を用いた場合を示している（図５及び図６参照）。熱遮蔽性シリカガラス体２６は溶接等の常法によってシリカガラス円筒体２４の内壁に固定される。熱遮蔽性シリカガラス体２６の肉厚は２０〜６０ｍｍ程度である。

この熱遮蔽性シリカガラス体２６によって、シリカガラス円筒体２４の内部を少なくとも上部空間２７ａと下部空間２７ｂとに仕切られる。図示例では、シリカガラス円筒体２４の内部が上部空間２７ａと下部空間２７ｂとに仕切られている（図５及び図６参照）。

このような半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具２０ａによっても、断熱保温治具の円筒体内部の真空引きを不要として、安全性が高く、生産性、加工性及び取扱性に優れ、且つ処理ガスの円滑な流れを確保でき、充分な断熱保温効果を発揮することができる。

次に、図７及び図８に基づいて、本発明の第二態様の他例である半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具２０ｂについて説明する。なお、半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具２０ｂにおけるシリカガラス底板体２８やシリカガラス天板体２２については、半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具２０ａの場合と同様であるので重複した説明は省略する。

半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具２０ｂでは、複数の短尺なシリカガラス短尺円筒体２４Ａ，２４Ｂを用い、熱遮蔽性シリカガラス体２６Ａはシリカガラス短尺円筒体２４Ａ，２４Ｂの外径と同径とされている。そして、シリカガラス短尺円筒体２４Ａ，２４Ｂと熱遮蔽性シリカガラス体２６Ａとを交互に積重せしめてなるものである。即ち、シリカガラス短尺円筒体２４Ａ、熱遮蔽性シリカガラス体２６Ａ、シリカガラス短尺円筒体２４Ｂという順番で積み重ねるようにして、溶接等の常法により固定するものである。シリカガラス短尺円筒体２４Ａ，２４Ｂ及び熱遮蔽性シリカガラス体２６Ａの材質等については、半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具２０ａにおけるシリカガラス円筒体２４及び熱遮蔽性シリカガラス体２６の場合と同様である。また、ガス通気孔２５についても同様に穿孔すればよい。

このような半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具２０ｂによっても、断熱保温治具の円筒体内部の真空引きを不要として、安全性が高く、生産性、加工性及び取扱性に優れ、且つ処理ガスの円滑な流れを確保でき、充分な断熱保温効果を発揮することができる。

次に、図９に基づいて、本発明治具を用いた半導体製造用縦型熱処理装置（半導体ウェハ熱処理炉）１について説明する。半導体製造用縦型熱処理装置（半導体ウェハ熱処理炉）１は、石英ガラス製の円筒ドーム状の炉心管２と、炉心管２の周囲を囲繞する加熱手段３と、炉心管２が載設される基台７を備える。炉心管２は、その下端開口部側がＯリング６その他のシール部材により封止されて基台７上に載設されている。炉心管２内には、半導体ウェハＷを複数枚収納可能なウェハ支持ボート４を備え、加熱手段３によりウェハ支持ボート４上の半導体ウェハＷを所定温度域まで加熱し制御しながら、炉心管２内に処理ガスとして反応ガス又は不活性ガスを流し、半導体ウェハＷ表面の酸化、拡散、気相成長、アニール等の各種熱処理を行うものである（図９参照）。

炉心管２内において、ウェハ支持ボート４は本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ａの上に載置されており、本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ａによって、炉心管２内における熱処理領域の保温及び断熱と、装置１のシーリング部（Ｏリング６等）に対する遮熱が図られる。本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ａによれば、円筒体内部が真空引きされていないため、高温においてもウェハ支持ボート４を載置するのに充分な強度を有しており、熱処理中に破裂する危険はなく安全である。本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ｂ，２０ａ，２０ｂについても半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具１０ａと同様に用いることができる。

本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具の第一態様の一例を示す斜視説明図である。図１の分解組立図である。本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具の第一態様の他例を示す斜視説明図である。図３の分解組立図である。本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具の第二態様の一例を示す斜視説明図である。図５の分解組立図である。本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具の第二態様の他例を示す斜視説明図である。図７の分解組立図である。本発明の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具を半導体製造用縦型熱処理装置に配設した例を示す断面説明図である。

符号の説明

１：半導体ウェハ熱処理炉、２：炉心管、３：加熱手段、４：ウェハ支持ボート、６：Ｏリング、７：基台、１０ａ，１０ｂ：半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具、１２：シリカガラス天板体、１４：シリカガラス円筒体、１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ：シリカガラス短尺円筒体、１５：ガス通気孔、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ：熱遮蔽性シリカガラス体、１７ａ：上部空間、１７ｂ，１７ｃ：中部空間、１７ｄ：下部空間、１８：シリカガラス底板体、２０ａ，２０ｂ：半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具、２２：シリカガラス天板体、２４：シリカガラス円筒体、２４Ａ，２４Ｂ：シリカガラス短尺円筒体、２５：ガス通気孔、２６：熱遮蔽性シリカガラス体、２６Ａ：熱遮蔽性シリカガラス体、２７ａ：上部空間、２７ｂ：下部空間、２８：シリカガラス底板体、Ｗ：半導体ウェハ。

Claims

円盤状のシリカガラス底板体と、該底板体の上面側に立設されたシリカガラス円筒体と、該円筒体の上部を閉塞するシリカガラス天板体とを備える熱処理炉内でウェハ支持ボートを載置するための半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具であって、該シリカガラス円筒体の内部を少なくとも上部空間と下部空間とに仕切る熱遮蔽性シリカガラス体が具設され、且つ該シリカガラス円筒体の該遮蔽性シリカガラス体によって仕切られた各中空部毎の壁面にガス通気孔が複数穿設されてなることを特徴とする半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具。
前記熱遮蔽性シリカガラス体が複数の円盤状の熱遮蔽性シリカガラス体からなり、該熱遮蔽性シリカガラス体を前記シリカガラス円筒体の内部に所定間隔で上下に離間した状態で重畳的に内設せしめてなることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具。
前記熱遮蔽性シリカガラス体が複数の円盤状の熱遮蔽性シリカガラス体からなると共に前記シリカガラス円筒体が複数のシリカガラス短尺円筒体からなり、該シリカガラス短尺円筒体と該熱遮蔽性シリカガラス体とを交互に積重せしめてなることを特徴とする請求項１記載の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具。
前記熱遮蔽性シリカガラス体が、不透明シリカガラス体、シリカガラス発泡体、若しくはシリカガラス多孔質体よりなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具。
前記熱遮蔽性シリカガラス体が、表裏面に透明層を形成し、中間に不透明層を介在させてなる円盤状のシリカガラス積層体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具。
前記ガス通気孔は、シリカガラス円筒体の中空部壁面の前後対称又は左右対称な位置に複数穿設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の半導体ウェハ熱処理炉用断熱保温治具。