JP5347319B2 - Vertical heat treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウエーハ等のような基板に熱処理を行うための縦型熱処理装置に関する。 The present invention relates to a vertical heat treatment apparatus for performing heat treatment on a substrate such as a semiconductor wafer.
半導体単結晶シリコン等の単結晶インゴットからウエーハを切出した後、半導体デバイスを製造するまでには、ウエーハの加工プロセスから素子の形成プロセスまで多数の工程が介在する。それらの工程の一つに熱処理工程がある。この熱処理工程は、ウエーハ表層での無欠陥層の形成、酸素析出物の形成によるゲッタリング層の形成、酸化膜の形成、不純物拡散等の目的で行われ、非常に重要なプロセスである。 After a wafer is cut out from a single crystal ingot such as semiconductor single crystal silicon, a number of steps are involved from the wafer processing process to the element formation process until a semiconductor device is manufactured. One of these processes is a heat treatment process. This heat treatment step is performed for the purpose of forming a defect-free layer on the wafer surface layer, forming a gettering layer by forming oxygen precipitates, forming an oxide film, and diffusing impurities, and is a very important process.
このような熱処理工程で用いられる熱処理装置、例えば、酸化や不純物拡散に用いられる拡散炉(酸化・拡散装置)としては、現在、ウエーハの大口径化に伴い、ウエーハを水平に積層した状態で複数のウエーハを同時に熱処理する縦型の熱処理装置が主に用いられている。
この縦型熱処理装置では、通常複数のウエーハを保持するための熱処理用ボートが用いられている。このような複数のウエーハに同時に熱処理を行う熱処理装置は、バッチ式の熱処理炉と言われている。
As a heat treatment apparatus used in such a heat treatment process, for example, a diffusion furnace (oxidation / diffusion apparatus) used for oxidation and impurity diffusion, a plurality of wafers are stacked in a state of being horizontally stacked as the wafer diameter increases. A vertical heat treatment apparatus for simultaneously heat-treating these wafers is mainly used.
In this vertical heat treatment apparatus, a heat treatment boat for holding a plurality of wafers is usually used. Such a heat treatment apparatus that performs heat treatment on a plurality of wafers at the same time is called a batch-type heat treatment furnace.
図4は、従来のバッチ式の縦型熱処理装置の一例を示す概略図である。図4に示すように、熱処理装置101の反応室は石英製の反応管102により形成されており、シリコンウエーハ等の被熱処理基板Wが載置された熱処理用ボート103が設置されている。反応管上部にはH2、O2、N2、Ar等の雰囲気ガスを反応室内に供給するための石英製のガス導入管104が溶接されており、このガス導入管104は不図示のガス供給源に接続されている。さらに反応管102とガス導入管104を取り囲むように炭化珪素(SiC)製のライナー管105が設置されている。ライナー管105の外側にはヒータ106が設置されており、熱処理用ボート103に載置された被処理基板Wはこのヒータ106によって加熱されるようになっている。
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a conventional batch type vertical heat treatment apparatus. As shown in FIG. 4, the reaction chamber of the heat treatment apparatus 101 is formed by a
しかし、このような縦型熱処理装置101を使って、例えば1200℃といった高温の熱処理を行っていると、石英製の反応管102が熱により変形し、反応管102が熱処理用ボート103やライナー管105に接触して損傷するという不具合が発生した。
However, when high-temperature heat treatment such as 1200 ° C. is performed using such a vertical heat treatment apparatus 101, the
また、反応管102の変形を防止するための縦型熱処理装置の一例が特許文献1には記載されている。これは、図5に示すような縦型熱処理装置101aであり、反応管102を、石英製に換えて耐熱性の高い炭化珪素製のものとしている。この場合、石英製のガス導入管104を反応管102と溶接できないため、縦型熱処理装置101aの下部、すなわち反応管102の下に石英製のフランジ部107を設け、この石英製フランジ部107に石英製のガス導入管104を溶接して縦型熱処理装置101aの下部から反応室内にガス導入管104を挿入し、反応室内で上部までガス導入管104を延長しなければならない。
An example of a vertical heat treatment apparatus for preventing deformation of the
そこで、反応室内で石英製ガス導入管104にSiC製のガス管104aを接続する構造としたが、縦型熱処理装置101aの上部の反応管102と石英製フランジ部107の隙間からリークした空気がガス導入管104とガス管104aの接続部からガス管104aの内部に侵入し、その空気が熱処理中のウエーハに供給されてウエーハ表面に曇りが発生するといった問題が起きた。
Therefore, the SiC gas pipe 104a is connected to the quartz
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、熱処理による反応管の熱変形を抑制し、また、リークによるウエーハの曇りを発生させることもない縦型の熱処理装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is a vertical type that suppresses thermal deformation of the reaction tube due to heat treatment and does not cause the wafer to cloud due to leakage. It is to provide a heat treatment apparatus.
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも、石英製の反応管と、該反応管内に配置され、被処理基板を保持するための熱処理用ボートと、被処理基板を加熱するためのヒータを有する縦型熱処理装置であって、前記反応管は筒形状の胴部と天井部を有しており、該反応管の内側には、反応管を支持して熱変形を抑制するための反応管支持体が配置されているものであることを特徴とする縦型熱処理装置を提供する。 To achieve the above object, the present invention provides at least a quartz reaction tube, a heat treatment boat disposed in the reaction tube for holding the substrate to be processed, and a heater for heating the substrate to be processed. The reaction tube has a cylindrical body portion and a ceiling portion, and a reaction for supporting the reaction tube and suppressing thermal deformation is provided inside the reaction tube. that provides a vertical heat treatment apparatus, wherein the tubular support is one that is placed.
このように、石英製の反応管の内側に、反応管を支持して熱変形を抑制するための反応管支持体が配置されている縦型熱処理装置であれば、その石英製の反応管が熱により軟化したとしても、反応管支持体によって石英製の反応管を支えて変形を最小限に留めることができる。そのため、大きく熱変形した反応管が熱処理用ボートやライナー管に接触するという従来における不具合を防止することができる。
したがって、反応管が石英製でありながら、特に高温アニールでも使用することが可能になる。また、その石英製の反応管のライフを延ばすことができるため、反応管のコストの低減、および稼働率の向上を図ることができる。更に、反応管を石英製としているため、SiC製の反応管のように継目のリークの心配はない。
As described above, if the vertical heat treatment apparatus in which the reaction tube support for supporting the reaction tube and suppressing the thermal deformation is arranged inside the reaction tube made of quartz, the reaction tube made of quartz is Even if softened by heat, the reaction tube support can support the quartz reaction tube to minimize deformation. For this reason, it is possible to prevent a conventional problem that the reaction tube which is largely thermally deformed contacts the heat treatment boat or the liner tube.
Therefore, even though the reaction tube is made of quartz, it can be used even in high temperature annealing. Moreover, since the life of the quartz reaction tube can be extended, the cost of the reaction tube can be reduced and the operating rate can be improved. Furthermore, since the reaction tube is made of quartz, there is no concern about leakage of the seam unlike the reaction tube made of SiC.
このとき、前記反応管支持体は、材質が、炭化珪素、炭化珪素に炭化珪素のCVDコートが施されたもの、炭素に炭化珪素のCVDコートが施されたもの、珪素、珪素に炭化珪素のCVDコーティングが施されたもののいずれかであるのが好ましい。
反応管支持体の材質がこれらのいずれかであれば、耐熱性が高く熱による石英製の反応管の変形をより効果的に抑制することができるとともに、被処理基板への重金属等の不純物汚染の少ない縦型熱処理装置とすることができる。
At this time, the reaction tube support is made of silicon carbide, silicon carbide with a silicon carbide CVD coat, carbon with a silicon carbide CVD coat, silicon, silicon with silicon carbide although the CVD coating has been applied and even have preferred either.
If the material of the reaction tube support is one of these, it is highly heat resistant and can more effectively suppress deformation of the quartz reaction tube due to heat, and also contaminate the substrate to be treated with heavy metals and other impurities. The vertical heat treatment apparatus can be reduced.
また、前記反応管支持体は、筒形状の胴体部を有しており、該胴体部の外径が、前記反応管の胴部の内径の90%以上100%未満のものとすることができる。
このように、反応管支持体の胴体部の外径が反応管の胴部の内径の90%以上100%未満であるので、反応室のスペースを必要以上に狭くすることもなく、しかも熱による反応管の変形をより小さくすることができる。
Further, the reaction tube support has a cylindrical body portion, and the outer diameter of the body portion may be 90% or more and less than 100% of the inner diameter of the body portion of the reaction tube. The
As described above, the outer diameter of the body portion of the reaction tube support is 90% or more and less than 100% of the inner diameter of the reaction tube body portion. The deformation of the reaction tube can be further reduced.
このとき、前記反応管支持体は、前記反応管の天井部を支持するための天部をさらに有しており、該天部は平板または曲面板からなるものであるのが好ましい。
このようなものであれば、反応管の天井部を支持することができ、反応管の天井部の変形も最小限に抑えることができる。
At this time, the reaction tube support is the has a top portion for supporting the ceiling portion of the reaction tube further top panel section has preferably that is made of a flat plate or a curved plate.
If it is such, the ceiling part of a reaction tube can be supported and the deformation | transformation of the ceiling part of a reaction tube can also be suppressed to the minimum.
また、前記反応管支持体は、枠体、平板、曲面板のいずれかからなる前記反応管の天井部を支持するための天部と、枠体からなる底部と、該天部と底部を連結し、前記反応管の胴部を支持するための複数の支柱を有するものとすることができる。
このようなものであれば、反応管の天井部を支持することができ、該天井部の変形を抑制できるものとなり、さらに、反応管の胴部を支持するための複数の支柱を有するものであるので、軽量で取り扱いが容易となり、製造コストも低いものとすることができる。
The reaction tube support is connected to the top portion for supporting the ceiling portion of the reaction tube made of any one of a frame, a flat plate, and a curved plate, a bottom portion made of the frame, and the top portion and the bottom portion. and, Ru can be made to have a plurality of struts for supporting the body of the reaction tube.
If it is such, it will be possible to support the ceiling portion of the reaction tube, can suppress deformation of the ceiling portion, and further has a plurality of support columns for supporting the body portion of the reaction tube. Therefore, it is lightweight and easy to handle, and the manufacturing cost can be reduced.
このとき、前記反応管支持体の枠体、平板、曲面板のいずれかからなる天部の外径は、前記反応管の天井部の内径の90%以上100%未満のものであるのが好ましい。
このようなものであれば、反応室のスペースを必要以上に狭くすることもなく、しかも熱による反応管の天井部の変形をより小さくすることができる。
At this time, it is preferable that the outer diameter of the top portion made of any one of the frame, the flat plate, and the curved plate of the reaction tube support is 90% or more and less than 100% of the inner diameter of the ceiling portion of the reaction tube. better not.
If it is such, the space of the reaction chamber will not be narrowed more than necessary, and the deformation of the ceiling of the reaction tube due to heat can be further reduced.
本発明の縦型熱処理装置であれば、反応管支持体によって、反応管の熱変形を抑制することができる。その結果、反応管が石英製でありながら高温アニールに使用でき、また、反応管のライフを延長し、コストの低減および稼働率の向上を図ることができる。さらに、反応管が石英製であることから継目は溶着できるため、リークの心配はない。 With the vertical heat treatment apparatus of the present invention, the reaction tube support can suppress thermal deformation of the reaction tube. As a result, while the reaction tube is made of quartz, it can be used for high-temperature annealing, and the life of the reaction tube can be extended to reduce the cost and improve the operating rate. Further, since the reaction tube is made of quartz, the seam can be welded, so there is no risk of leakage.
以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来では、図4に示すような縦型熱処理装置101を使って、例えば1200℃といった高温の熱処理を行っていると、石英製の反応管102が熱により変形し、反応管102が熱処理用ボート103やライナー管105に接触して損傷するという不具合が発生した。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
Conventionally, when a heat treatment at a high temperature such as 1200 ° C. is performed using a vertical heat treatment apparatus 101 as shown in FIG. 4, the
また、図5に示すような縦型熱処理装置101aを用いた場合、縦型熱処理装置101aの反応管102と石英製フランジ部107の隙間からリークした空気が石英製のガス導入管104とSiC製のガス管104aの接続部からガス管104aの内部に侵入し、その空気が熱処理中のウエーハに供給されてウエーハ表面に曇りが発生するといった問題があった。
When the vertical heat treatment apparatus 101a as shown in FIG. 5 is used, the air leaking from the gap between the
そこで、本発明者は、この縦型熱処理装置について鋭意研究を行ったところ、石英製の反応管の熱による変形を抑制するため、反応管内に反応管支持体を配置すれば、上記石英製の反応管が熱処理によって軟化して変形し始めたとしても、その反応管支持体によって反応管を支持することができ、反応管の変形の度合いを抑制することができることを見出した。 Therefore, the present inventor conducted intensive research on this vertical heat treatment apparatus, and in order to suppress deformation of the quartz reaction tube due to heat, if the reaction tube support is arranged in the reaction tube, the quartz It has been found that even when the reaction tube starts to soften and deform due to heat treatment, the reaction tube support can support the reaction tube, and the degree of deformation of the reaction tube can be suppressed.
このようなものであれば、図4の縦型熱処理装置101のように、反応管102が大きく熱変形し、熱処理用ボート103やライナー管105に接触することを防止することができる。また、図5の縦型熱処理装置101aのように、わざわざ石英製のフランジ部107を設けたり、石英製のガス導入管104にSiC製のガス管104aを接続させる必要もなく、反応管全体を石英製とし、SiCとの継目を排除することによって、空気のリーク、さらには被処理基板の表面に曇りが発生するのを防止できる。
本発明者はこれらのことを見出して本発明を完成させた。
With such a configuration, it is possible to prevent the
The present inventor found these things and completed the present invention.
図1は、本発明に係るバッチ式の縦型熱処理装置の一例を示した概略図である。図1に示すように、本発明の縦型熱処理装置1は、石英製の反応管2と、該反応管2の内側に設置され、被処理基板Wが載置される熱処理用ボート3と、反応管2を取り囲むライナー管5を有している。また、ライナー管5の周囲にはヒータ6が設置されており、このヒータ6によって、被処理基板Wを加熱することができる。
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a batch type vertical heat treatment apparatus according to the present invention. As shown in FIG. 1, a vertical
以下、各構成について説明する。
石英製の反応管2は、筒形状の胴部10およびその上端に天井部11を有している。
胴部10は筒形状で、内側に熱処理用ボート3を配置することができれば良く、特には限定されないが、円筒形状とするのが好適である。図1では、円筒形状のものを例に挙げている。
また、天井部11の形状は特に限定されず、例えば平板のように平らなものとすることもできるし、曲面板のように曲率半径を有する形状にすることもできる。天井部11には、熱処理の際にH2、O2、N2、Ar等の雰囲気ガスを反応管2の内部に供給するための石英製のガス導入管4が溶接されている。ガス導入管4の溶接位置等は特に限定されないが、天井部11の中心部であれば雰囲気ガスを反応管2の内部に効率良く供給することができる。また、1本に限定されず、適宜必要な本数設けることが可能である。このガス導入管4は、反応管2とライナー管5の間を通り、他端が不図示のガス供給源に接続されている。このように、本発明では、反応管2が石英製であるため、ガス導入管4等の継目は石英同士で溶着により溶接できるため、石英とSiCとの接続のようなリークは発生しない。
Each configuration will be described below.
The
The
Moreover, the shape of the ceiling part 11 is not specifically limited, For example, it can also be made flat like a flat plate, and can also be made into the shape which has a curvature radius like a curved-surface board. A quartz
そして、反応管2の内側には反応管支持体12が配置されている。この反応管支持体12は、石英製の反応管2が熱処理によって熱変形するのを抑制するためのものであり、熱変形する反応管2の内側から反応管2を支持することができるものであればよく、その材質や形状等は特には限定されない。その都度、熱処理条件等に応じた適切なものを用意することができる。
A reaction tube support 12 is disposed inside the
例えば材質に関しては、炭化珪素、炭化珪素に炭化珪素のCVDコートが施されたもの、炭素に炭化珪素のCVDコートが施されたもの、珪素、珪素に炭化珪素のCVDコーティングが施されたもののいずれかからなるものとすることができる。これらの材質、特に炭化珪素を用いたものであれば耐熱性も高く、熱変形する石英製の反応管2の支持に好適であり、反応管2の熱変形の度合いをより効果的に小さく抑制することができるとともに、被処理基板Wへの重金属等の不純物汚染の少ない縦型熱処理装置とすることができる。
For example, regarding the material, any of silicon carbide, silicon carbide with silicon carbide CVD coating, carbon with silicon carbide CVD coating, silicon, silicon with silicon carbide CVD coating It can consist of These materials, particularly those using silicon carbide, have high heat resistance and are suitable for supporting a
また、反応管支持体12の形状に関しては、図1に示すように、変形する反応管2の胴部10を支持するための胴体部13を有しており、該胴体部13が反応管2の胴部10と同じ筒形状(図1の場合、円筒形状)のものが挙げられる。そして、この胴体部13の外径は、例えば反応管2の胴部10の内径の90%以上100%未満のものとすることができる。このような形状で、上記範囲の大きさの反応管支持体であれば、反応管2の内側に配置した際に、反応室のスペースを必要以上に狭くすることがない。さらには、反応管2の内壁に沿って近傍に配置することができるので、反応管2が熱変形しても、変形の度合いが小さいうちに反応管2を支持することが可能である。すなわち、従来のように、内側に配置された熱処理用ボート3や、外側に配置されたライナー管5に接触するまで、反応管2が大きく熱変形するのを効果的に防止することができる。
Further, as shown in FIG. 1, the reaction tube support 12 has a body portion 13 for supporting the
また、このとき、反応管支持体12は、その上端に、反応管2の天井部11を支持するための天部14を有するものとすることができる。この天部14は、例えば図1に示すように平らな形状(平板15)にすることができる。そして、この天部14には、ガス導入管4を挿入するための貫通孔17を設けておく。
At this time, the reaction tube support 12 may have a
上記反応管支持体12の天部14は、図1のような平板15以外にも、図2に示す本発明の縦型熱処理装置の他の例のように、曲面板16で構成することも可能である。天部14の形状、構成部材は特に限定されず、反応管2の天井部11の形状に対応させて適切な形状のものを選択することができる。
なお、反応管支持体12の上端には平板15や曲面板16は設けず、開放されたものとすることも可能であるが、図1、図2に示すような天部14を有するもののほうが、反応管2の天井部11の熱変形をより適切に支持することができるので好ましい。
In addition to the flat plate 15 as shown in FIG. 1, the
It should be noted that the upper end of the reaction tube support 12 is not provided with the flat plate 15 or the curved plate 16 and can be opened, but the one having the
また、反応管支持体の形状に関して、他には、例えば図3に示すものが挙げられる。図3に示す反応管支持体12aは、上端の天部14aと、下端の底部18とに枠体19をそれぞれ有し、これらの枠体19を連結する複数本の支柱20によって構成されている。このような構成によって、反応管2が熱変形する際に、天部14aで反応管2の天井部11を支持し、支柱20で反応管2の胴部10を支持することが可能である。
In addition, regarding the shape of the reaction tube support, for example, the one shown in FIG. The reaction tube support 12a shown in FIG. 3 includes a
また、このように、枠体19や複数の支柱20で構成することで、反応管支持体12aの軽量化を図ることができ、取り扱いも容易にすることができる。かつ、材料コストを低く抑えることができ、安価に構成できる。
なお、反応管支持体12aの天部14aは枠体19に限定されず、この他、図1、図2のような平板15や曲面板16等とし、これを支柱20で支持するものとすることも可能である。
In addition, by configuring the
Note that the top portion 14a of the reaction tube support 12a is not limited to the
また、反応管支持体12aの天部14a(図3の場合、円形である)の外径を、反応管2の天井部11の内径(図3から分かるように、反応管2の胴部10の内径に相当する)の90%以上100%未満とすることができる。天部14aをこのような大きさのものとし、また、支柱20の高さも適宜調整することにより、反応管2の内壁の近傍に配置させることができ、反応室のスペースを必要以上に狭くすることもなく、かつ、反応管2が大きく熱変形しないように効率良く支持することが可能なものとなる。
Further, the outer diameter of the top portion 14a (circular in the case of FIG. 3) of the reaction tube support 12a is set to the inner diameter of the ceiling portion 11 of the reaction tube 2 (as can be seen from FIG. 3). 90% or more and less than 100%). By making the top part 14a of such a size and also adjusting the height of the
そして、図1−図3に示したような反応管2、反応管支持体12、12aには、それぞれ下部に、排気用ポート21が設けられており、該排気用ポート21から、熱処理時に反応室内に供給された雰囲気ガスを系外へと排気することが可能である。
The
なお、熱処理用ボート3やライナー管5、ヒータ6等の本発明の縦型熱処理装置1における上記以外の他の構成は特に限定されず、例えば従来と同様のものとすることができる。被処理基板の大きさや熱処理条件等に応じてその都度適切なものを用意することが可能である。
Other configurations other than the above in the vertical
以上のような本発明の縦型熱処理装置であれば、熱処理によって、たとえ石英製の反応管が熱変形を起こしても、その内側に配設された反応管支持体によって支持することができ、反応管が従来のように大きく熱変形するのを防止できる。熱変形の度合いを小さくすることによって、反応管が熱処理用ボートやライナー管に接触するのを防ぐことが可能である。そもそも、反応管の内側、すなわち反応管と熱処理用ボートの間に反応管支持体を配置しているので、特に反応管の胴部が熱処理用ボートに接触するのを防ぐのに効果的である。そして、これらのため、石英製の反応管を用いつつも高温アニールが可能となり、さらにはその反応管のライフの延長を図ることができる。したがって、反応管のコストを低減することができるし、また、稼働率も向上させることができる。さらに、石英製の反応管であるため、接続部は溶接により溶着できるため、リークの心配はない。 If the vertical heat treatment apparatus of the present invention as described above, even if the quartz reaction tube is thermally deformed by heat treatment, it can be supported by the reaction tube support disposed on the inside, The reaction tube can be prevented from being greatly deformed by heat as in the prior art. By reducing the degree of thermal deformation, it is possible to prevent the reaction tube from contacting the heat treatment boat or the liner tube. In the first place, since the reaction tube support is arranged inside the reaction tube, that is, between the reaction tube and the heat treatment boat, it is particularly effective to prevent the body of the reaction tube from contacting the heat treatment boat. . For these reasons, high-temperature annealing can be performed while using a quartz reaction tube, and the life of the reaction tube can be extended. Therefore, the cost of the reaction tube can be reduced and the operating rate can be improved. Furthermore, since the reaction tube is made of quartz, the connection portion can be welded by welding, so there is no risk of leakage.
以下、本発明を実施例、比較例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
(実施例1)
図1のような内径380mm、外径390mmの円筒形状の石英製反応管を備えた縦型の熱処理装置を用意した。この反応管の天井部は平板であり、円筒形状の胴部外側から這わせたガス導入管が天井部の中心に溶接され、反応管の上部から雰囲気ガスを供給するようになっている。また、反応管の胴部の下部には排気用ポートが溶接されている。反応管の周囲はライナー管によって囲まれている。
さらに、前記反応管の中に、反応管の胴部と同じ筒形状で、炭化珪素に炭化珪素のCVDコートを施した材料で作製した外形370mmの円筒形状である胴体部を有する反応管支持体を配置した。前記反応管支持体の天部は平板であり、平板の中心にはガス導入管を通すための貫通孔が設けてある。石英製反応管の平板からなる天井部と炭化珪素製で円筒形状の反応管支持体の天部の平板との隙間が5mmになるように反応管支持体が配置されている。反応管および反応管支持体内に熱処理用ボートを配置し、このような本発明の縦型熱処理装置を用いてシリコン単結晶ウエーハに1200℃で1時間の熱処理を1000回実施した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail using an Example and a comparative example, this invention is not limited to this.
Example 1
A vertical heat treatment apparatus equipped with a cylindrical quartz reaction tube having an inner diameter of 380 mm and an outer diameter of 390 mm as shown in FIG. 1 was prepared. The ceiling portion of the reaction tube is a flat plate, and a gas introduction tube extending from the outside of the cylindrical body is welded to the center of the ceiling portion so as to supply atmospheric gas from the upper part of the reaction tube. An exhaust port is welded to the lower part of the body of the reaction tube. The periphery of the reaction tube is surrounded by a liner tube.
The reaction tube support further includes a body portion having a cylindrical shape having an outer shape of 370 mm and made of a material obtained by applying silicon carbide CVD coating to silicon carbide in the same tube shape as the body portion of the reaction tube. Arranged. The top of the reaction tube support is a flat plate, and a through hole is formed in the center of the flat plate for passing a gas introduction tube. The reaction tube support is arranged so that the clearance between the ceiling portion of the flat plate of the quartz reaction tube and the flat plate of the top of the cylindrical reaction tube support made of silicon carbide is 5 mm. A heat treatment boat was placed in the reaction tube and the reaction tube support, and the silicon single crystal wafer was heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour 1000 times using such a vertical heat treatment apparatus of the present invention.
反応管の天井部が反応管支持体の天部の平板に接触し、かつ反応管の外径が最大400mmまで拡大したが、反応管が熱処理用ボートや反応管の外側に設置した炭化珪素製のライナー管に接触することはなかった。また、熱処理したシリコン単結晶ウエーハにリークが原因と思われる曇り等の問題は発生しなかった。 The ceiling of the reaction tube is in contact with the top plate of the reaction tube support and the outer diameter of the reaction tube is expanded to a maximum of 400 mm, but the reaction tube is made of silicon carbide installed outside the heat treatment boat or reaction tube. The liner tube was not touched. Further, the heat-treated silicon single crystal wafer did not have a problem such as fogging which seems to be caused by leakage.
(実施例2)
反応管の天井部が曲率半径500mmのドーム状の曲面板であり、反応管支持体の天部が曲率半径500mmであること以外は実施例1と同様の本発明の縦型熱処理装置(図2参照)を用意し、実施例1と同様の熱処理を行った。
(Example 2)
The vertical heat treatment apparatus of the present invention (FIG. 2) similar to that of Example 1 except that the ceiling of the reaction tube is a dome-shaped curved plate with a radius of curvature of 500 mm and the top of the reaction tube support has a radius of curvature of 500 mm. And the same heat treatment as in Example 1 was performed.
反応管の曲面板からなる天井部が、反応管支持体の天部の曲面板に接触し、反応管の外径が最大400mmまで拡大したが、反応管が熱処理用ボートや反応管の外側に設置した炭化珪素製のライナー管に接触することはなかった。 The ceiling made up of the curved plate of the reaction tube contacts the curved plate at the top of the reaction tube support, and the outer diameter of the reaction tube has expanded to a maximum of 400 mm, but the reaction tube is located outside the heat treatment boat or reaction tube. There was no contact with the installed liner pipe made of silicon carbide.
(実施例3)
図3に示す本発明の縦型熱処理装置を用意した。
反応管は、天井部が曲率半径500mmの曲面板であること以外は実施例1と同様である。
また、反応管支持体は、天部および底部が一対の円形の枠体からなるもので、これらの一対の枠体は幅20mmの3本の支柱で連結されている。この反応管支持体は炭化珪素に炭化珪素のCVDコートを施した材料で作製されたものであり、天部の枠体の外径は370mmである。反応管内に反応管支持体が配置されたとき、石英製反応管のドーム状の曲面板からなる天井部と反応管支持体の天部である枠体との隙間(ここでは、反応管の天井部において枠体の直上に位置する箇所と、枠体との間隔を言う)は5mmであった。この縦型熱処理装置を用い、実施例1と同様の熱処理を行った。
(Example 3)
A vertical heat treatment apparatus of the present invention shown in FIG. 3 was prepared.
The reaction tube is the same as in Example 1 except that the ceiling is a curved plate having a curvature radius of 500 mm.
The reaction tube support is composed of a pair of circular frames at the top and the bottom, and these pair of frames are connected by three columns having a width of 20 mm. This reaction tube support is made of a material obtained by applying silicon carbide CVD coating to silicon carbide, and the outer diameter of the top frame is 370 mm. When the reaction tube support is placed in the reaction tube, the gap between the ceiling made of a dome-shaped curved plate of the quartz reaction tube and the frame that is the top of the reaction tube support (here, the ceiling of the reaction tube) The distance between the frame body and the portion located immediately above the frame body in the part) was 5 mm. Using this vertical heat treatment apparatus, the same heat treatment as in Example 1 was performed.
反応管の曲面板からなる天井部は、若干垂れ下がりはしたものの、熱処理用ボートに接触することはなかった。また、反応管の外径が最大400mmまで拡大したが、反応管の外側に設置した炭化珪素製ライナー管に接触することはなかった。 Although the ceiling portion made of the curved plate of the reaction tube was slightly dripped, it did not contact the heat treatment boat. Moreover, although the outer diameter of the reaction tube expanded to a maximum of 400 mm, it did not contact the silicon carbide liner tube installed outside the reaction tube.
(比較例1)
図4のような縦型熱処理装置を用意した。すなわち、本発明の縦型熱処理装置における反応管支持体は備えていない。反応管は実施例1と同様のものである。
このような従来の縦型熱処理装置を用い、1200℃で1時間の熱処理を500回実施した。
(Comparative Example 1)
A vertical heat treatment apparatus as shown in FIG. 4 was prepared. That is, the reaction tube support in the vertical heat treatment apparatus of the present invention is not provided. The reaction tube is the same as in Example 1.
Using such a conventional vertical heat treatment apparatus, heat treatment was performed 500 times at 1200 ° C. for 1 hour.
熱処理の回数が実施例1の半分に過ぎないにも関わらず、反応管の平板からなる天井部がすり鉢状に大きく垂れ下がって、反応管内に配置されている熱処理用ボートに接触した。また、反応管の外径が最大415mmまで拡大し、反応管の外側に設置した炭化珪素製のライナー管に接触して抜けなくなった。 Despite the fact that the number of heat treatments was only half that of Example 1, the ceiling portion made of a flat plate of the reaction tube drastically dropped into a mortar shape, and contacted the heat treatment boat disposed in the reaction tube. In addition, the outer diameter of the reaction tube was increased to a maximum of 415 mm, and contacted with the silicon carbide liner tube installed outside the reaction tube, it could not be removed.
(比較例2)
反応管の天井部が曲率半径500mmのドーム状の曲面板であること以外は比較例1と同様の縦型熱処理装置を用意した。
このような従来の縦型熱処理装置を用い、1200℃で1時間の熱処理を500回実施した。
(Comparative Example 2)
A vertical heat treatment apparatus similar to Comparative Example 1 was prepared except that the ceiling of the reaction tube was a dome-shaped curved plate with a curvature radius of 500 mm.
Using such a conventional vertical heat treatment apparatus, heat treatment was performed 500 times at 1200 ° C. for 1 hour.
反応管のドーム状の曲面板からなる天井部は、若干垂れ下がりはしたものの、熱処理用ボートに接触することはなかった。しかしながら、反応管の外径が最大415mmまで拡大し、反応管の外側に設置した炭化珪素製のライナー管に接触して抜けなくなった。 The ceiling made of the dome-shaped curved plate of the reaction tube was slightly dripped but did not contact the heat treatment boat. However, the outer diameter of the reaction tube expanded to a maximum of 415 mm, and contacted with a silicon carbide liner tube installed outside the reaction tube, it could not be removed.
以上の実施例1−3、比較例1−2からわかるように、本発明の縦型熱処理装置を用いた実施例1−3では、従来の縦型熱処理装置を用いた比較例1−2に対して熱処理回数が倍であるにもかかわらず、石英製の反応管の変形の度合いを抑制し、変形する反応管を内側から反応管支持体が支持し、熱処理用ボートやライナー管へ接触して不具合が発生するのを防止することができた。すなわち、本発明の縦型熱処理装置であれば、従来品よりも反応管のライフを延長することができ、コストの低減や稼働率の改善を図ることができる。 As can be seen from the above Example 1-3 and Comparative Example 1-2, Example 1-3 using the vertical heat treatment apparatus of the present invention is different from Comparative Example 1-2 using the conventional vertical heat treatment apparatus. Despite the fact that the number of heat treatments is doubled, the degree of deformation of the reaction tube made of quartz is suppressed, and the reaction tube support is supported from the inside by the reaction tube support, and contacts the heat treatment boat and liner tube. It was possible to prevent problems from occurring. That is, with the vertical heat treatment apparatus of the present invention, the life of the reaction tube can be extended as compared with the conventional product, and the cost can be reduced and the operating rate can be improved.
また、本発明品では、図5のようなSiC製の反応管を備えた縦型熱処理装置とは異なり、雰囲気ガスの導入にあたって、反応管内で、異なる管を接続させる必要も特にはないため、管の接続部からの空気の侵入を防ぎ、熱処理後の被処理基板の表面に曇りが発生するのを防ぐことができる。 In addition, in the product of the present invention, unlike a vertical heat treatment apparatus having a SiC reaction tube as shown in FIG. 5, it is not particularly necessary to connect different tubes in the reaction tube when introducing the atmospheric gas. Intrusion of air from the connection portion of the tube can be prevented, and fogging on the surface of the substrate to be processed after heat treatment can be prevented.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
上記実施例では、反応管支持体として炭化珪素に炭化珪素のCVDコートを施した材料で作製したものを用いたが、他の材料、例えば炭化珪素、炭素に炭化珪素のCVDコートが施されたもの、珪素、珪素に炭化珪素のCVDコーティングが施されたものとすることも可能である。これらは、熱処理温度、被処理基板の種類等に応じて、適宜選択して使用すれば良い。
また、反応管支持体の形状も上記例に限定されるものではない。反応管を支持し、その熱変形を抑制する反応管支持体を備えた縦型熱処理装置であれば良く、熱処理条件等により、反応管支持体として適切なものを選択することができ、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
In the above embodiment, a reaction tube support made of silicon carbide with a silicon carbide CVD coating was used, but other materials such as silicon carbide and carbon with silicon carbide CVD coating were used. It is also possible for silicon, silicon, or silicon carbide to have a CVD coating of silicon carbide. These may be appropriately selected and used according to the heat treatment temperature, the type of substrate to be treated, and the like.
Further, the shape of the reaction tube support is not limited to the above example. Any vertical heat treatment apparatus provided with a reaction tube support that supports the reaction tube and suppresses thermal deformation thereof can be selected, and an appropriate reaction tube support can be selected according to the heat treatment conditions and the like. The same effect as the example can be obtained.
1…本発明における縦型熱処理装置、 2…反応管、 3…熱処理用ボート、
4…ガス導入管、 5…ライナー管、 6…ヒータ、
10…胴部、 11…天井部、 12、12a,…反応管支持体、
13…胴体部、 14、14a…天部、 15…平板、 16…曲面板、
17…貫通孔、 18…底部、 19…枠体、 20…支柱、
21…排気用ポート、 W…被処理基板。
DESCRIPTION OF
4 ... Gas introduction pipe, 5 ... Liner pipe, 6 ... Heater,
10 ... trunk, 11 ... ceiling, 12, 12a, ... reaction tube support,
13 ... trunk part, 14, 14a ... top part, 15 ... flat plate, 16 ... curved plate,
17 ... through hole, 18 ... bottom, 19 ... frame, 20 ... support,
21: Exhaust port, W: Substrate to be processed.
Claims (3)
前記反応管は筒形状の胴部と天井部を有しており、該反応管の内側には、反応管を支持して熱変形を抑制するための反応管支持体が配置されており、
前記反応管支持体は、枠体、平板、曲面板のいずれかからなる前記反応管の天井部を支持するための天部と、枠体からなる底部と、該天部と底部を連結し、前記反応管の胴部を支持するための複数の支柱を有するものであることを特徴とする縦型熱処理装置。 A vertical heat treatment apparatus having at least a quartz reaction tube, a heat treatment boat disposed in the reaction tube for holding the substrate to be processed, and a heater for heating the substrate to be processed,
The reaction tube has a cylindrical body portion and a ceiling portion, and a reaction tube support for supporting the reaction tube and suppressing thermal deformation is disposed inside the reaction tube ,
The reaction tube support is connected to the top portion for supporting the ceiling portion of the reaction tube made of any one of a frame, a flat plate, and a curved plate, a bottom portion made of a frame, and the top portion and the bottom portion. A vertical heat treatment apparatus comprising a plurality of support columns for supporting the body portion of the reaction tube.
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