JPH0251225A - 半導体拡散炉用炉芯管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １１直塵机肌分立 本発明は、シリコンウェハー熱処理工程における酸化、
拡散等のための熱処理炉に用いられる均熱管１反応管等
の半導体拡散炉用炉芯管に関する。

従沫９−捉権 半導体の製造過程においては、シリコンウェハーに拡散
炉（又は酸化炉）と呼ばれる熱処理炉により数回の熱処
理を施し、酸化又は拡散を行なうことがなされる。この
拡散炉でシリコンウェハーに熱処理を施す場合、シリコ
ンウェハーを均熱管。

反応管等の炉芯管内に収容し、加熱処理するものである
が、均熱管の材質としては炭化珪素質（−部ムライト使
用）が、また反応管には石英質、炭化珪素質が用いられ
る。しかし、上記拡散炉は長期間使用すると使用してい
るヒーターが劣化して垂れ下がり、均熱管や反応管に接
触するといったトラブルがしばしば発生ずる。その際、
炭化珪素質は導電性を有するため、アークによる割れが
発生し易く、結果として半導体製造における生産性低下
の大きな原因となる。

そこで、従来これら炉芯管の外面にアルミナ質やジルコ
ン質等の絶縁膜を形成することが一般に行なわれている
。この絶縁膜を形成する方法としては、アルミナ、シリ
カ、ジルコニア、ジルコン等の粉末にバインダーを添加
し、管外面にこれらを塗布した後、焼き付けるといった
方法が採られている（以下、単に焼き付は法と称する）
。

が　　しよ゛とする しかしながら、このように焼き付けられた絶縁膜は、長
期間使用すると徐々に劣化し、剥離が生じ、最終的には
粉末化して塵状となってしまう。

このように絶縁膜の剥離が生じると当然のことながらそ
の絶縁効果が消失し、ヒーター接触時に炉芯管自体が破
損する恐れが生じる。また、絶＃膜剥離部分にヒーター
が接触している場合、炉芯管に人が触れると通電の可能
性もあり、非常に危険である。更に、絶縁膜の劣化が進
み、これが塵状になるとその粉末が舞い上がり、拡散炉
の置かれているクリーンルームを汚染することとなり、
この汚染は当然半導体の製造歩留まりに大きく影響を及
ぼし、半導体の生産性を著しく低下させる。

このように、絶縁膜を焼き付は法により形成した炉芯管
は長期使用による絶縁膜の劣化を原因とする種々の問題
点を有する。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、長期間使用しても絶ａ膜の劣化、剥離を生じるような
ことがなく、長期に亘って安定した熱処理を半導体に施
すことができる均熱管２反応管等の半導体拡散炉用炉芯
管を提供することを目的とする。

課　を　　するための　　　び 本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を行った
結果、絶縁膜を溶射法により形成することが膜の耐久性
の点で有効であり、これにより長期間の使用に耐え得る
炉芯管を得ることができることを見い出した。即ち、従
来の焼き付は法が種々のセラミック粉末にバインダーを
添加し、管外面に塗布した後、８００〜１２００℃まで
昇温し、焼き付けるのに対し、溶射法の場合、バインダ
ーを使用することなく、直接原料粉末をＤＣプラズマ等
により３０００℃以上で瞬時に溶融し、管外面に衝突さ
せて膜を形成するため、長期間使用しても劣化、剥離等
の不都合を生じるようなことがない強固な膜が形成され
、耐久性に優れる炉芯管を得ることができることを知見
し、本発明を完成するに至ったものである・ 従って、本発明は半導体拡散炉用炉芯管本体の外周面全
面に溶射法による絶ａ　ＩＩＩを形成したことを特徴と
する半導体拡散炉用炉芯管を提供するものである。

以下、本発明につき更に詳しく説明する。

本発明の炉芯管は、図面に示すように、半導体拡散炉用
炉芯管本体１の外周面全面に溶射法による！！！縁膜２
を形成したものである。

ここで、炉芯管本体としては、公知の材質にて形成し得
、例えば炭化珪素質にて形成することができる。なお、
炭化珪素質には反応焼結法によるもの、再結晶法による
もの等があるが、これら製造法にはなんら制限されない
。また、絶縁膜としては、アルミナ、シリカ、ジルコニ
ア、ジルコン又はこれら２種以上の混合物等、耐熱性、
絶縁性を有する物質であればよく、特に制限されるもの
ではないが、管本体との熱膨張率の差が小さいものが耐
剥離性の点から好ましい。例えば管本体としては炭化珪
素質のものが一般的であるが、この場合はジルコンが熱
膨張率の差が小さいため好適に用いられる。

本発明炉芯管は、上記［Ｊｆ膜を溶射法により管本体外
周面全面に形成する６具体的には、溶射機でアルミナ、
シリカ、ジルコニア、ジルコン等の粉末又はこれらの混
合粉末を瞬時に溶融させ、それをガスにて吹き飛ばして
噴霧状となし、これを管表面に被覆させて絶縁膜を形成
する方法を採用し得る。この場合、管本体は通常長尺チ
ューブ形状であるため、回転させながら溶射する方法が
ノリみムラをなくすために好ましい。また、溶射膜の固
着性を高めるために、予めサンドブラスト等により管本
体の外周面を粗面処理しておくことが好ましい。なお、
溶射法としては、炎溶射法、爆裂溶射法、プラズマ溶射
法等、種々の方式のものを採用し得、特に制限されるも
のではないが、溶融温度が高く、かつ溶射粒子の速度が
速いプラズマ溶射法が好適に採用され、その方法、条件
は通常の方法、条件に従うことができる。

上記方法により絶縁膜を溶射形成する場合、その膜厚は
膜の材質、溶射方法、耐電圧等に応じて適宜設定される
が、溶射法によって得られた膜は＃＠縁性に優れ、この
ため、焼き付は法による膜に比べてその膜厚を薄くする
ことができる。例えば、焼き付は法によって形成された
膜が１００ＯＶ以上の耐電圧を得るためには膜厚０．３
ｏｎ以−に、好ましくはＱ、５ａｎ以上必要であるのに
対して、溶射法によって形成された膜は約Ｑ、１ｍｍ以
上あれば十分に絶縁の効果が得られ、このため管の寸法
精度を向上させることができる。具体的にはプラズマ溶
射法によってジルコン膜を形成する場合は耐電圧の点か
ら０．１−０．５ａｎ、特に０．２ｎ１１程度とするこ
とができる。この場合、膜厚をあまり厚くすると耐電圧
は向上するものの熱サイクルにより剥離し易くなる場合
がある。

倉朝辺匁米 以」二説明したように、本発明半導体拡散炉用炉芯管は
、長期間使用しても絶縁膜の劣化、剥離を生じるような
ことがなく、長期に亘って安定した熱処理を半導体に施
すことができ、更にその製造においては管の寸法精度を
向上させることができる。

以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明
するが１本発明は下記実施例に制限されるものではない
。

〔実施例〕

外径１９８ｍｍφ、内径１９１叫φ、長さ１８００ｍの
炭化珪素質均熱管の外面をサンドブラストで粗面化し、
外表面を梨地状とした。次いで、ジルコンを溶射し、厚
さ０．２ｆｆ１１＋のジルコン膜を管外表面に形成した
。この均熱管を拡散炉内に装填し、１年間使用した。１
年経過した後、拡散炉から灼熱管を取り出し、膜の変化
を調べたところ、色。

外観共に変化は見られず剥離も見られなかった。

〔比較例〕

上記実施例で用意したものと同じ形状の炭化珪素質均熱
管を準備し、同様に表面をサンドブラスト処理した。次
いで、ジルコン粉末とアルミナセメントとを１０：１（
！ｌｔ比）の混合比で混合し、さらに水を添加したスラ
リー状の水溶液を管外面に塗布した。該均熱管を室温で
２４時間乾燥した後、拡散炉内に装填し、２℃／ｍｉｎ
で２５０℃迄昇温し、３時間保持した。更に、５℃／ｍ
ｊｎで１２００℃迄昇温し、３時間保持してジルコン膜
を焼き付は形成した。冷却後便から取り出し、実施例と
同じ拡散炉内に装填し、実施例と同一の条件で１年間使
用した。１年経過した後、拡散炉から均熱管を取り出し
、膜の変化を調べたところ、十数箇所に剥離が見られた
ほか、膜の劣化が激しく、手で触れると粉末が脚上がり
、容易に剥がれ落ちてしまった。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る半導体拡散炉用炉芯管の一例を示す
断面図である。 １、半導体拡散炉用炉芯管本体、 ２゜絶縁膜。 出願人　　信越化学工業株式会社 代理人　　弁理士　小　島　隆　司

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、半導体拡散炉用炉芯管本体の外周面全面に溶射法に
   よる絶縁膜を形成したことを特徴とする半導体拡散炉用
   炉芯管。