JP5449645B2 - 熱処理用シリコンプレートの製造方法。 - Google Patents

Description

本発明は、均熱板や炉内の熱反射板などに用いられる熱処理用の大型シリコンプレートの製造方法に関する。

半導体シリコンウエハは、熱処理してウエハの基板表面にシリコン酸化膜が形成されるが、このシリコン酸化膜は１０μｍ程度の極めて薄い膜であり、膜厚が不均一にならないよう、均一に熱処理する必要がある。このため、従来、抵抗加熱や赤外線ランプを用いた熱処理炉において、均熱板を用いた熱処理が行なわれている。

例えば、炉心管の周囲に設けた赤外線ランプを加熱源として用いる熱処理炉において、炉内に搬送される半導体基板と赤外線ランプとの間に赤外線を吸収する均熱板を設けた熱処理炉が知られている（特許文献１）。この炉は、赤外線ランプによって半導体基板を直接に加熱するのではなく、赤外線によって均熱板を加熱し、均熱板の全体が昇温することによって炉内温度を均一に加熱している。この均熱板としてシリコンカーバイド（ＳｉＣ）や金属シリコン（Ｓｉ）が用いられている。

従来の上記均熱手段は均熱板を加熱する形式であるため、均熱板が目的温度に加熱されるまでに時間がかかり、また熱量が消費される。さらに、従来のシリコンはシリコンインゴットを板状に切断して製造したものを用いており、大型の平板状シリコンが得られ難いので、熱処理炉の炉内全体に均熱板を設置するのに手間がかかる。
特開平０６−５３２２３号公報

本発明は、従来の熱処理炉に設けられている均熱手段について上記問題を解決したものであり、熱処理炉内において熱反射よって炉内温度の均熱効果に優れた熱処理用シリコンプレート、ないし被熱処理部材を支持板と均熱板とを兼用することができる均熱手段として好適な熱処理用シリコンプレートの製造方法を提供する。

本発明は、以下の構成によって従来の課題を解決した、熱処理用シリコンプレートの製造方法に関する。
〔１〕下部ヒータの上にチルドプレートを設け、該チルドプレートに水平ルツボを載せ、該水平ルツボの上方に上部ヒータを設けた溶融装置を用い、水平ルツボに装入した原料シリコンを上下のヒータによって加熱溶融した後に、チルドプレートに冷媒を通じて溶融シリコンを冷却することによって、少なくとも一辺が５００ｍｍ以上の大型シリコン板からなる熱処理用シリコンプレートを製造することを特徴とする方法。

本発明の熱処理用シリコンプレートは、被熱処理部材を載置する均熱板として用いられるものであり、例えば、水平ルツボの上方および下方にヒータを設け、水平ルツボに装入したシリコン原料を上下のヒータによって加熱溶融し、冷却して製造した平板状のシリコンプレートを用いた少なくとも一辺が５００ｍｍ以上の大型シリコン板によって形成されているので、４０インチ以上の大型プラズマテレビや大型液晶テレビなどの大型ディスプレイ用ガラス基板を熱処理する場合に、この大型ガラス基板の均熱板として好適である。

また本発明の熱処理用シリコンプレートは、熱処理炉の炉壁に設置され、炉内を均熱化する反射板として用いられるので、均熱板を加熱する従来の均熱手段とは異なり、このシリコンプレートを炉壁に設置した熱処理炉は熱損失が少なく、炉内の昇温時間が早いので熱処理効率が良い。

本発明は、下部ヒータの上にチルドプレートを設け、該チルドプレートに水平ルツボを載せ、該水平ルツボの上方に上部ヒータを設けた溶融装置を用い、水平ルツボに装入した原料シリコンを上下のヒータによって加熱溶融した後に、チルドプレートに冷媒を通じて溶融シリコンを冷却することによって、少なくとも一辺が５００ｍｍ以上の大型シリコン板からなる熱処理用シリコンプレートを製造することを特徴とする方法に関する。
本発明の製造方法に係る熱処理用シリコンプレートは、第一の態様として被熱処理部材を載置する均熱板として用いられ、あるいは、第二の態様として熱処理炉の炉壁に設置され、炉内を均熱化する反射板として用いられる。

上記熱処理用シリコンプレートの一例を図１に示す。図示するように、大型シリコン板からなるシリコンプレート１０の上に、被熱処理部材１１、例えば、大型ディスプレイ用ガラス基板を水平に載せ、シリコンプレートと共に熱処理することによって、ガラス基板１１の全体がシリコンプレート１０によって加熱され、シリコンは熱伝導性が良いので、優れた均熱効果を得ることができる。

また、上記シリコンプレート１０は被熱処理部材を搬送する支持部材として利用することができるので、熱処理炉の炉内にあらかじめ均熱板を設置する必要がなく、熱処理炉の構造を簡単に形成することができる。

本発明の第二の態様に係る熱処理用シリコンプレートは、熱処理炉の炉壁に設置され、炉内を均熱化する反射板として用いられるものである。この態様を図２に示す。図示するように、熱処理炉２０の炉壁２１にシリコンプレート２２が内張されている。

図２に示す例では、熱処理炉２０の相対面する両側の炉壁２１、２２にヒータ２３が設けられており、他の相対面する両側の炉壁２４、２５にシリコンプレート２６が内張されている。なお、ヒータ２３を設けた炉壁２１、２２に、ヒータ２３の設置部分を除いてシリコンプレート２６を内張しても良い。

シリコンプレート２６を炉壁に設けることによって、ヒータ２３の熱がシリコンプレート２６によって炉内に反射されるので、炉内温度が均一化される。この構造によれば、シリコンプレート２６を加熱する必要がないので、熱効率が良く、昇温時間が短いので、効率よく熱処理することができる。

上記熱処理用シリコンプレートとして用いる大型シリコン板は、小型のシリコン板を溶接やネジまたはピンなどによって接続して形成しても良いが、接続作業に手間がかかるので、例えば、水平ルツボの上方および下方にヒータを設け、水平ルツボに装入したシリコン原料を上下のヒータによって加熱溶融し、冷却して製造した平板状のシリコンプレートを用いると良い。

具体的には、図３に示すように、下部ヒータ３０の上にチルドプレート３１を設け、該プレート３１に水平ルツボ３２を載せ、該水平ルツボ３２の上方に上部ヒータ３３を設けた溶融装置を用い、水平ルツボ３２に装入した原料シリコン３４を上下のヒータ３０、３３によって加熱溶融した後に、チルドプレート３１に冷媒を通じて溶融シリコンを冷却し、平板状のシリコンプレートを製造する。

上記製造方法によれば、冷却時に割れが少なく、大型のシリコンプレートを製造することができる。ルツボを側方から加熱する方法ではルツボ中央部と側端部との熱歪みが大きいので、例えば、一辺が５００mm以上の大型シリコンプレートを製造するのは難しいが、上記製造方法によれば、本発明の被熱処理部材を載置する均熱板として用いる熱処理用シリコンプレートを得ることができる。

〔実施例１〕
８００mm角のディスプレイ用ガラス基板を、図３の方法によって製造したシリコンプレートに載置し、熱処理炉に装入して８００℃でアニール処理した。ガラス基板の中心部と周辺部の温度差は５℃であった。一方、本発明のシリコンプレートを用いない従来の熱処理炉によるアニール処理ではガラス基板の中心部と周辺部の温度差は２０℃であり、本発明のシリコンプレートを用いることによって優れた均熱効果が得られた。

〔実施例２〕
熱処理炉（１０００mm×１０００mm×５００mm）について、図２に示すように、炉壁にシリコンプレートを内張したものを使用し、炉内を８００℃に昇温したところ、炉内中心部と炉内周辺部の温度差は５℃であった。一方、シリコンプレートを設けない熱処理炉における炉内中心部と炉内周辺部の温度差は２０℃であり、本発明のシリコンプレートを用いることによって優れた均熱効果が得られた。

本発明の熱処理用シリコンプレートの概略斜視図。 本発明の熱処理用シリコンプレートを設けた熱処理炉の概略断面図。 シリコンプレート製造用の溶融装置の概念図。

符号の説明

１０−シリコンプレート、１１−ガラス基板、２０−熱処理炉、２１、２２−炉壁、２３−ヒータ、２４、２５−炉壁、２６−シリコンプレート。

Claims (1)

1. 下部ヒータの上にチルドプレートを設け、該チルドプレートに水平ルツボを載せ、該水平ルツボの上方に上部ヒータを設けた溶融装置を用い、水平ルツボに装入した原料シリコンを上下のヒータによって加熱溶融した後に、チルドプレートに冷媒を通じて溶融シリコンを冷却することによって、少なくとも一辺が５００ｍｍ以上の大型シリコン板からなる熱処理用シリコンプレートを製造することを特徴とする方法。

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