JPH0286123A - 半導体熱処理装置 - 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】 〔発明の目的〕 （Ｍ梁上の利用分野） 本発明は、半導体を酸化・拡散処理する半導体熱処理装
置に係り、特に炉口部の断熱効果を向上する構造に関す
るものである。

（従来の技術） 従来、半導体の熱処理には横型炉が多く用いられていた
が、最近は、縦型拡散炉が開発されている。

第８図は、下端側が開放された縦型拡散炉を示し、第９
図は、上端側が開放された縦型拡散炉を示す。

第８図および第９図において、１は、はぼ垂直に配置さ
れ１発熱体２および炉口断熱材３を内蔵した炉体、４は
、この炉体１の内側に間隔を隔てて配置され、一方の端
部に開口部を持つ石英製の反応管、５は１反応管４に挿
脱自在で半導体装置するボート、６は、ボート５を支持
するボート支持台、７は、反応管４の炉口部の蓋をする
キャップである。

このような半導体熱処理装置において、ボート５に載置
された半導体は、１０００’Ｃ程度の高温で加熱処理さ
れる。このとき、半導体に形成される膜厚は、所定の範
囲内に入っている必要があり、また、半導体が変形した
り、スリップラインが発生しないことが必要である。

このため、半導体装置されたボート５は、精密に温度コ
ントロールされた均熱長温度分布範囲内に配置されてい
なければならない。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の縦型拡散炉は、上述した第８図に
示す下端側炉口部、第９図に示す上端側炉口部からの熱
放散が大きく、この影響により均熱長温度分布領域が短
かくなり、ボート５に載置される半導体の個数が制限を
受けるという欠点があった。

また、高温になるほど、この傾向は著しくなり。

均熱長温度分布も乱れてくるという欠点もあった。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、発熱体を内蔵する炉体と、この炉体の内部に
配設され半導体を熱処理する反応管と、この反応管の炉
口部を閉止するキャップを備えた半導体熱処理装置にお
いて、キャップに（遠）赤外線放射セラミックスを内蔵
する断熱部に具備したものである。

（作　用） 炉口部からの放熱を抑えるのみでなく、発熱体によって
加熱された（遠）赤外線放射セラミックスが自ら発熱作
用を起こして炉口部を加熱するので、断熱効果および発
熱効果により均熱長が大幅に伸じ、半導体の熱処理効率
を向上することができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。第
１図は１本発明を縦型拡散炉に適用した実施例を示す断
面図である。なお、第８図および第９図と同一部分には
同符号を付し、その説明を省略する。

第１図において、断面部１０は１反応管４の炉口部の蓋
をするキャップ７に一体に設けられており、容器１１と
、この容器１１に内蔵された例えばジルコニア等の（遠
）赤外線放射セラミックス１２および例えばアルミセラ
ミックスファイバもしくはシリカセラミックスファイバ
等の繊維状断熱材１３とから構成されている。ここで、
（遠）赤外線放射セラミックス１２および繊維状断熱材
１３を容器１１に内蔵させるには、容器１１の一部に予
め開口部を設けておき、内蔵後にこの開口部に蓋を溶着
して塞ぐようにすればよい。また、容器１１は、反応管
４の内壁に接触しないようにして可及的に大きい（つま
り、反応管４の内壁との隙間が可及的に小さい）形状と
しており、端面はボート５の支持台も兼ねた構造になっ
ている。

半導体を酸化・拡散処理する場合には１反応管４の内部
は発熱体２によって所定温度に加熱・保持されるが、下
端側炉口部には（遠）赤外線放射セラミックス１２と繊
維状断熱材１３を有する断熱部１０が配置されているの
で、この断熱効果によりキャップ７からの放熱が大きく
抑制される。さらに、発熱体２によって加熱された（遠
）赤外線放射セラミックス１２は、波長０．８ミクロン
以の（遠）赤外線を２次的に放射し、断熱部１０を加熱
する。

この断熱効果および発熱効果により、炉口部の放熱が大
きく改善され、これにより均熱長が大幅に伸び大量の半
導体をボート５に載置することができる。

また、炉口部からの放熱が大きく改善されることにより
、発熱体２の消費電力が小さくなり、発熱体２の巻線を
少なくすることができる。

さらに、断熱効果および発熱効果により、均熱温度分布
が平滑になって急激な温度変化が抑えられる。これによ
り、半導体膜厚の不均一さが改善され、半導体の素子特
性の改善を図ることができ、半導体の熱変形やスリップ
ライン等の結晶欠陥の発生が抑えられる。

一方、断熱部１０による発熱効果は、（遠）赤外線を放
射させるための副次的な加熱手段を設けることなく得ら
れるものであるから、そのコストメリットは大きい。ま
た、第１図からも明らかなように、断熱部１０はボート
５の支持台も兼ねており、機械的振動等に対しても安定
したボート５の支持ができ、不慮の倒れを防ぐことがで
きる。

なお、本発明は、上述した実施例（以下、第１の実施例
という）に、限定されるものではなく、種々変形実施例
できる。

第２図は、断熱部１０に複数の石英ガラス製支柱で構成
したボート支持台１４を設け、このボート支持台１４で
ボート５を支持するようにした実施例（以下、第２の実
施例とい）である、ただし、炉体１、発熱体２、炉口断
熱材３は、省略している。

この構成によれば、上述した第１の実施例における断熱
部１０の断熱効果および発熱効果以外に、ボート５の下
端部に載置されている半導体の膜厚に不均一が生じる場
合、ボート５の下端部に処理ガスを十分に充満させるこ
とができ、膜厚の不均一を改善することができる。

第３図は、断熱部１５をキャップ７から分離し。

キャップの上に複数の石英ガラス製支柱１６を取付け、
この支柱１６の上に断熱部１５を取付けるようにした実
施例（以下、第３の実施例という）である。

したがって、（遠）赤外線セラミックス１２および繊維
状断熱材１３を内蔵する容器１７は、キャップ７から独
立した形状となる点が、第１の実施例および第２の実施
例の容器１１と相異する。なお、容器１７の端面は、ボ
ート５の支持台を兼ねている。ただし、炉体１２発熱体
２、炉口断熱材３は省略している。

この構成によれば、断熱部１０の石英ガラス製の容器１
７を伝導してキャップ７に放散される熱が、支柱１６に
より製限されて炉口部の断熱効果をさらに増大する。

第４図は、キャップ７と一体に断熱部１８に貫通孔１９
を設け、この貫通孔１９をボート支持台２０が貫通して
、ボート５が反応管４内で回転または上下動できるよう
にした実施例（以下、第４の実施例という）である。し
たがって、（遠）赤外線セラミックス１２および繊維状
断熱材１３を内蔵する容器２１は、中央に貫通孔１９を
設けた点が、第１の実施例および第２の実施例の容器１
１と相異する。ボート支持台２０がキャップ７を貫通す
る部分は、回転シール構造となっている。ただし、炉体
１、発熱体２．炉口断熱材３は、省略している。

この構成によれば、以上説明した各実施例の断熱部１０
．１５の断熱効果および発熱効果の他に、ボート５に載
置された半導体に処理ガスを均一に流れるようにするこ
とができ、半導体の膜厚不均一を低減することができる
。

第５図は、炉体１の上端側に炉口部が設けられている場
合であり、キャップ７の下面側に断熱部２１を設け、こ
の断熱部２１の下端に取付けたボート支持台２２でボー
ト５が吊下げられるようにした実施例（以下、第５の実
施例という）である、したがって、（遠）赤外線セラミ
ックス１２および繊維状断熱材１３を内蔵する容器２３
は、キャップ７の下面に一体に設けられ、下端にボート
支持台２２を取付ける点が、上記した各実施例の容器と
相異する。

なお、反応管４は上端側１こ炉口部が設けられる。

この構成の場合も第１の実施例と同様の効果が得られる
。

第６図は、第１の実施例とほぼ同様であり、炉口断熱材
３の内側面に（遠）赤外線放射セラミックスの粉末をコ
ーティングしたコーティング層２４を設けた点が相異す
る実施例（以下、第６の実施例という）である。

この構成によれば、発熱体２によって加熱されたコーテ
ィング層２４は、（遠）赤外線を放射し。

反応管４の炉口部を加熱し、炉口部からの放熱を抑制す
る。また、炉口部をコーティング層２４と断熱部１０で
構成すると、コーティングＭ２４および（遠）赤外線放
射セラミックス１２の発熱効果が重畳され、均熱長ささ
らに大きく伸ばすことができる。

第７図は、第６の実施例にさらに炉口部分の反応管４の
周囲に（遠）赤外線放射セラミックスおよび断熱材を内
蔵した断熱シール２５を巻回して設けた実施例（以下、
第７の実施例という）である。

この構成によれば、断熱シール２５が炉口部分の断熱の
行うと共に、（遠）赤外線を２次的に放射して反応管４
の炉口部分を加熱する。この断熱効果および発熱効果に
より、炉口部の放熱が抑制される。また、断熱部１０、
コーティング層２４を設けているので、さらに断熱効果
および発熱効果が重畳され、炉口部からの放熱が大きく
抑制され、均熱長を大幅に伸ばすことができる。

なお、以上の説明は、縦型拡散炉について行ったが、横
型拡散炉にも適用できることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、次の効果が得られ
る。すなわち、 ■　（遠）赤外線放射セラミックスと繊維状断熱材を内
蔵した断熱部を有する反応管用のキャップで炉口を構成
するため、繊維状断熱材による断熱効果および（遠）赤
外線放射セラミックスによる発熱効果により、従来の半
導体熱処理炉に比べ炉口からの放熱が大きく改善され、
均熱長を大幅に伸ばすことができ、大量の半導体をボー
トに載置することが可能となり、製作コストを低減する
ことができる。

■　炉体に内蔵された発熱体で（遠）赤外線放射セラミ
ックスを加熱するので、（遠）赤外線放射セラミックス
を加熱するための副次的な加熱手段を設ける必要がなく
、そのコストメリットは大きい。

■　上記のように炉口からの放熱が大きく抑制されるの
で、炉体の消費電力が小さくなり、また炉体に内蔵され
ている発熱体の巻数も少なくできる。

（イ）断熱部の断熱効果および発熱効果により、均熱長
温度分布が平滑となり急激な温度変化が抑えられ、これ
により半導体膜厚のバラツキが減少し、半導体の素子特
性の改善が図られ、半導体の熱変形やスリップラインな
どの結晶欠陥の発生が抑えられる。

■　キャップに具備された断熱部は、ボート支持台も兼
ねることができるので、機械的振動等に対しても安定し
ており、ボートの不慮の倒れを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は本
発明の他の実施例の主要部を示す縦断面図、第３図は本
発明のさらに異なる他の実施例の主要部を示す縦断面図
、第４図は本発明のさらに異なる他の実施例の主要部を
示す縦断面図、第５図は本発明のさらに異なる他の実施
例の縦断面図、第６図は本発明のさらに異なる他の実施
例の縦断面図、第７図は本発明のさらに異なる他の実施
例の縦断面図、第８図は従来の縦型拡散炉を示す縦断面
図、第９図は第８図と異なる従来の縦型拡散炉を示す縦
断面図である。 １・・・炉体　　　　　　　２・・・発熱体４・・・反
応管　　　　　　５・・・ボート７・・・キャップ　　
　　　１０・・・断熱部１２・・・（遠）赤外線放射セ
ラミックス１３・・・繊維状断熱材 （８７３３）　　代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほ
か１名）第　１　画 茅　２　暫 茅３ＶＭ 辛 図 茅 図 茅 乙 図 茅 γ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 発熱体を内蔵する炉体と、この炉体の内部に配設され半
   導体を熱処理する反応管と、この反応管の炉口部を閉止
   するキャップを備えた半導体熱処理装置において、前記
   キャップに（遠）赤外線放射セラミックスを内蔵する断
   熱部を具備したことを特徴とする半導体熱処理装置。