JPH03151632A - 半導体ウェーハの熱処理炉 - 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】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体ウェーハの熱処理炉に関し、特に、炉
芯管本体の開口端部に対し炉蓋本体が擦合接触される拡
張段部を形成してなる半導体ウェーハの熱処理炉に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来、この種の半導体ウェーハの熱処理炉としては、た
とえば縦型熱処理炉が提案されていたが、特に、有害ガ
ス（たとえば水素ガス）を用いて半導体ウェーハの熱処
理を実行する場合、炉芯管本体の開口端部を支持するた
めの炉芯管本体支持部の下面に対して炉蓋本体を直接に
当接せしめることにより炉芯管本体の開口端部を閉鎖し
、がつ炉芯管本体支持部の下面に対しＯリングを介して
炉蓋本体を保持するための炉蓋保持部材の上面な当接せ
しめることにより炉芯管本体の開口端部と炉蓋保持部材
との間をシールしてなるものが提案されていた。

［解決すべき問題点］ しかしながら、従来の半導体ウェーハの熱処理炉では、
０リングが炉芯管本体から与えられる熱によって劣化す
ることを防止するための水冷回路を内蔵できるよう、炉
芯管本体支持部および炉蓋保持部材をステンレス鋼で作
成していたので、（ｉｌ炉芯管本体の内部空間に対して
ステンレス鋼が露出してしまう欠点があり、ひいては（
ｉｉｌ熱処理ガスあるいは洗浄ガス（たとえば塩化水素
ガス）によってステンレス鋼が腐食され炉芯管本体の内
部空間に対して鉄、クロムあるいはニッケルなどの金属
粒子が侵入してしまう欠点があり、結果的に（ｉｉｉｌ
炉芯管本体の内部空間で熱処理されるに際し半導体ウェ
ーハがこれらの金属粒子によって汚染されてしまう欠点
があった。

そこで、本発明は、これらの欠点を除去すべく、石英あ
るいは炭化珪素によって作成された炉蓋本体を炉芯管本
体の開口端部に対して直接に擦合接触することにより炉
芯管本体の開口端部を閉鎖して炉芯管本体の内部空間に
対しステンレス鋼が露出することを回避してなる半導体
ウェーハの熱処理炉を提供せんとするものである。

（２）発明の構成 Ｅ問題点の解決手段］ 本発明により提供される問題点の解決手段は、［（１）
加熱部材によって包囲されかつ熱処理ガスが供給される
炉芯管本体の内部空間に対し半導体ウェーハをウェーハ
熱処理用治具に支持して収容しかつ炉芯管本体の開口端
部を炉蓋によって閉鎖することにより熱処理してなる半
導体ウェーハの熱処理炉において、炉芯管本体の開口端
部に対し炉蓋本体が擦合接触される拡張段部を形成して
なることを特徴とする半導体ウェーハの熱処理炉。

（２）炉芯管本体を支持するための炉芯管本体支持部材
に対し炉蓋本体を保持するための炉蓋保持部材を当接せ
しめて炉蓋本体の周囲に密閉空間を形成してなるこ とを特徴とする第（１）項記載の半導体ウニ〜ハの熱処
理炉。」 である。

［作用］ 本発明にかかる半導体ウェーハの熱処理炉は、［問題点
の解決手段］において明示したごとく、加熱部材によっ
て包囲されかつ熱処理ガスが供給される炉芯管本体の内
部空間に対し半導体ウェーハをウェーハ熱処理用治具に
支持して収容しかつ炉芯管本体の開口端部を炉蓋によっ
て閉鎖することにより熱処理してなる半導体ウェーハの
熱処理炉であって、特に、炉芯管本体の開口端部に対し
炉蓋本体が擦合接触される拡張段部を形成してなるので
、 （ｉｔ炉芯管本体の内部空間に対してステンレス鋼が露
出してしまうことを防 止する作用 をなし、ひいては （ｉ、ｉｌ熱処理ガスあるいは洗浄ガス（たとえば塩化
水素ガス）によってステン レス鋼が腐食され炉芯管本体の内部 空間に対して鉄、クロムあるいは ニッケルなどの金属粒子が侵入して しまうことを防止する作用 をなし、結果的に （ｉｉｉ）炉芯管本体の内部空間で熱処理されるに際し
半導体ウェーハがこれらの 金属粒子によって汚染されてしまう ことを防止する作用 をなす。

また、本発明にかかる半導体ウェーハの熱処理炉は、［
問題点の解決手段］において明示したごと（、加熱部材
によって台間されかつ熱処理ガスが供給される炉芯管本
体の内部空間に対し半導体ウェーハをウェーハ熱処理用
治具に支持して収容しかつ炉芯管本体の開口端部を炉蓋
によって閉鎖することにより熱処理してなる半導体ウェ
ーハの熱処理炉であって、特に、炉芯管本体の開口端部
に対し炉蓋本体が擦合接触される拡張段部を形成し、か
つ炉芯管本体を支持するための炉芯管本体支持部材に対
し炉蓋本体を保持するための炉蓋保持部材を当接せしめ
て炉蓋本体の周囲に密閉空間を形成してなるので、上記
ｆｉ）〜ｆｉｉｉｌの作用に加え、 ｆｉｖ）炉芯管本体の開口端部から有害ガスが漏出する
ことを阻止する作用 をなし、ひいては ｆＶｌ爆発事故などを回避する作用 をなす。

［実施例］ 次に、本発明にかかる半導体ウェーハの熱処理炉につい
て、その好ましい実施例を挙げ、添付図面を参照しつつ
、具体的に説明する。しかしながら、以下に説明する実
施例は、本発明の理解を容易化ないし促進化するために
記載されるものであって、本発明を限定するために記載
されるものではない。換言すれば、以下に説明される実
施例において開示される各部材は、本発明の精神ならび
に技術的範囲に属する全ての設計変更ならびに均等物置
換を含むものである。

」孟付区皿Ω説用上 第１図は、本発明にかかる半導体ウェーハの熱処理炉の
一実施例を示す断面図であって、特に、縦型熱処理炉用
に対して例示されており、炉蓋本体７１が炉芯管本体２
１の開口端部２１Ｂに形成された拡張段部２１ｂに対し
てシールを達成するために擦合接触された状態を示して
いる。

ユ夾施血五徂戒１ まず、第１図を参照しつつ、本発明にかかる半導体ウェ
ーハの熱処理炉の一実施例について、その構成を詳細に
説明する。第１図には、以下の説明を簡潔とするために
、本発明にかかる半導体ウェーハの熱処理炉として縦型
熱処理炉が例示されているが、本発明をこれに限定する
意図はない。

ｌＯは、本発明にかかる半導体ウェーハの縦型熱処理炉
であって、半導体ウェーハを熱処理するための炉芯管装
置輩と、炉芯管装置並の周囲に適宜の間隔を介して所望
に応じ配設されており炉芯管装置並において均熱領域を
確保容易とするための均熱管共と、均熱管ηの周囲に配
設されており外部の電源から与えられた電力で発熱され
て均熱管３０を介し炉芯管装置２０を加熱するための加
熱部材４０と、加熱部材４０の周囲に配設されており加
熱部材料によって発生された熱が外部環境へ逃げるのを
防止するための断熱管亜丈、炉芯管装置赳ないし断熱管
並を保持するためにステンレス鋼などの適宜の材料で形
成されたハウジング並と、炉芯管装置２０の開口を閉鎖
してその内部空間２１Ａを外部環境から隔離するための
と炉蓋装置部を備えている。

炉芯管装置並は、石英などの適宜の高温使用可能な高純
度材料で形成されており内部空間２１Ａに形成された均
熱領域で半導体ウェーハを熱処理するための炉芯管本体
２１と、断熱管並の外部から炉芯管本体２１の外周面ま
で延長されたのちその外周面にそって頂部まで延長され
頂部において内部空間２１Ａに対して開口されており適
宜の熱処理ガス（たとえば水素ガス）、掃気ガス（たと
えば窒素ガス）あるいは洗浄ガス（たとえば塩素ガス）
を供給ガスとして供給するためのガス供給管２２と、炉
芯管本体２１の開口端部２１Ｂの近傍に開口されかつ断
熱管四の外部へ延長されており使用済の熱処理ガス、掃
気ガスあるいは洗浄ガスを排出ガスとして炉芯管本体２
１の内部空間２１Ａから外部へ向けて排除するためのガ
ス排出管２３とを包有している。ガス供給管２２および
ガス排出管２３のうち炉芯管本体２１の近傍に位置する
部分は、それぞれ、なるべく多く石英などの高温使用可
能な材料で形成されていることが、好ましい。

均熱管柱は、たとえば炭化珪素などの適宜の高温使用可
能な材料によって作成されており、炉芯管装置並の均熱
領域を確保ないし拡張すべく炉芯管装置興の全長を包囲
するよう配設されている。

加熱部材料は、均熱管共の外方に配設されており、炉芯
管装置翻の内部空間２１Ａにおいてその軸方向にそって
均熱領域を形成し確保するために適宜に配設されている
。

断熱管並は、グラスファイバなどの適宜の断熱材料によ
って形成されており、炉芯管装置２０．均熱管３０およ
び加熱部材４０を全体として包囲している。

ハウジング６０は、均熱管ηおよび断熱管堕の下端部を
上面で支持するための支持部材本体６１と、支持部材本
体６１の下面に対して取付けられており中央開口部６２
Ａの段部上面によって炉芯管本体２１の開口端部２１Ｂ
の下端面を支持するための炉芯管本体支持部材６２と、
中央開口部６２Ａの段部上面に対して形成された配設溝
内に収容されており炉芯管本体２１の開口端部２１Ｂの
下端面との間のシールを確保するためのＯリング６３と
、炉芯管本体支持部材６２の中央開口部６２Ａに対して
開口されており炉芯管本体２１の開口端部２１Ｂから有
害ガスが漏出することを阻止するために加圧された不活
性ガス（たとえば窒素ガス）を炉蓋本体７１の周囲に形
成された密閉空間に供給するためのガス供給管６４と、
炉芯管本体支持部材６２の中央開口部６２Ａに対して開
口されており炉芯管本体２１の開口端部２１Ｂからの漏
出ガスを外部へ排出するためのガス排出管６５とを備え
ている。炉芯管本体支持部材６２は、通常、０リング６
３ならびに後述の０リング７４Ａを水冷するための水冷
回路（図示せず）を内蔵しており、その水冷回路による
Ｏリング６３．７４Ａの水冷効率を確保するためにステ
ンレス鋼などで形成されている。

炉蓋装置７０は、炉芯管本体２１の開口端部２１Ｂに形
成された拡張段部２１ｂに対してシールを確保するため
に擦合接触される石英もしくは炭化珪素などの高温使用
可能な高純度材料によって形成された炉蓋本体７１と、
炉蓋本体７１を保持するためのステンレス鋼などの適宜
の材料で形成された炉蓋保持部材７２と、炉蓋保持部材
７２を弾性部材７３を介して保持しており炉芯管本体支
持部材６２の下面に対して上面が当接可能な中間炉蓋保
持部材７４と、中間炉蓋保持部材７４を弾性部材７５を
介して保持するための基部炉蓋保持部材７６と、基部炉
蓋保持部材７６の下面を支持しており炉蓋本体７１を炉
芯管本体２１の開口端部２１Ｂに形成された拡張段部２
１ｂに向けて接近し離間せしめるための炉蓋移動部材７
７と、炉蓋移動部材７７の一端部に対して配設されてお
り炉蓋移動部材７７を昇降移動せしめるための駆１ 動シャフト７８と、駆動シャフト７８と同様に炉蓋ｉ多
動部材７７の一端部に対して配設されており炉蓋移動部
材７７の昇降移動を安定化せしめるための案内シャフト
７９とを備えている。中間保持部材７４の上面の周縁部
には、゛炉蓋本体７１の周囲に密閉空間を形成し炉芯管
本体２１の開口端部２１Ｂから漏出した有害ガスが炉芯
管本体２１の外部へ拡散することを防止するよう、炉芯
管本体支持部材６２の下面との間のシールを確保するた
めのＯリング７４Ａを収容するために配設溝が形成され
ている。中間保持部材７４は、通常、Ｏリング７４Ａを
水冷するための水冷回路（図示せず）を内蔵しており、
その水冷回路によるＯリング７４Ａの水冷効率を確保す
るためにステンレス鋼などで形成されている。

ユ衷胤豊□□□作■１ 更に、本発明にかかる半導体ウェーハの熱処理炉の一実
施例について、第１図に例示した縦型熱処理炉を参照し
つつ、その作用を詳細に説明する。

更λ動作 ２ 炉芯管本体２１の内部空間２１Ａにおける半導体ウェー
ハの熱処理に関する一連の作業を開始するにあたり、ま
ず、ガス供給管２２によって矢印Ａで示すごとく不活性
ガス（たとえば窒素ガス）を炉芯管本体２１の内部空間
２１Ａに対し、て供給する。これにより、炉芯管本体２
１の内部空間２１Ａに残留していたガス（たとえば塩化
水素ガス；残留ガスという）がガス排出管２３を介して
炉芯管本体２１の外部へ排出される。

不活性ガスによる残留ガスの掃気が十分に進行した時期
を見計らって、炉蓋移動部材７７が、駆動シャフト７８
および案内シャフト７９によって矢印Ｙ方向に向は移動
せしめられる。炉蓋移動部材７７が所定の位置まで降下
せしめられると、炉蓋本体７１の上面には、熱処理すべ
き半導体ウェー八を保持したウェーハ熱処理用治具（図
示せず）が適宜の作業具によって載置される。

そののち、炉蓋移動部材７７が、駆動シャフト７８およ
び案内シャフト７９によって矢印Ｘ方向に向は移動せし
められる。

炉蓋移動部材７７が矢印Ｘ方向に向けて移動されると、
ウェーハ熱処理用治具が炉芯管本体２１の内部空間２１
Ａに挿入され、そののち炉蓋本体７１が炉芯管本体２１
の開口端部２１Ｂに形成された拡張段部２１ｂに対して
当接されて擦合接触され、次いで中間保持部材７４が弾
性部材７３に抗しつつ炉芯管本体支持部材６２の下面に
Ｏリング７４Ａを介して当接され、更に基部保持部材７
６が弾性部材７５を介して中間保持部材７４を押圧せし
める。

以上により、ウェーハ熱処理用治具に保持された熱処理
すべき半導体ウェーハが、炉芯管本体２１の内部空間２
１Ａに対して挿入される。

悠処理勲昨 炉芯管本体２１の内部空間２１Ａには、熱処理すべき半
導体ウェーハが挿入されたのちも、半導体ウェーハの短
大動作に伴なって侵入した酸素ガスを掃気するために、
ガス供給管２２を介して不活性ガス（たとえば窒素ガス
）が供給され続ける。炉芯管本体２１の内部空間２１Ａ
では、窒素ガスが矢印Ｂ方向に向けて移動されたのち、
矢印Ｃ方向で示すごとくガス排出管２３に向けて移動さ
れており、酸素ガスが炉芯管本体２１の内部空間２１Ａ
の外部へ排出される。

酸素ガスが十分に掃気された時期を見計らって、ガス供
給管２２により熱処理ガス（たとえば水素ガス）が炉芯
管本体２１の内部空間２１Ａに対して供給される。熱処
理ガスは、炉芯管本体の内部空間２１Ａで矢印Ｂ方向に
移動されたのち、矢印Ｃで示すごとくガス排出管２３を
介して排出されるが、このとき、ウェーハ熱処理用治具
に保持された半導体ウェーハに接触してその熱処理に供
される。

また、炉蓋本体７１の周囲に中間保持部材７４によって
形成された密閉空間には、ガス供給管６４を介して加圧
された不活性ガス（たとえば窒素ガス）が矢印Ｅで示す
ごとく供給されているので、炉芯管本体２１の内部空間
２１Ａよりも高圧とでき、炉芯管本体２１の開口端部２
１Ｂの拡張段部２１ｂと炉蓋本体７１との擦合接触面か
ら熱処理ガスが漏出することを阻止できる。仮に、熱処
理ガスが、炉芯　５ ６ 管本体２１の開口端部２１Ｂの拡張段部２１１）と炉蓋
本体７１との擦合接触面から漏出したとしても、その密
閉空間によって確実に捕捉されたのち、直ちに、ガス排
出管６５によって矢印Ｆで示すごとく外部へ排出できる
。それ故、本発明によれば、熱処理ガスの漏出に伴なう
爆発事故などを回避できる。

粧坦勤詐 半導体ウェーハの熱処理動作が終了すると、ガス供給管
２２を介して不活性ガス（たとえば窒素ガス）が、残留
した熱処理ガスを掃気するために、炉芯管本体２１の内
部空間２１Ａに対して矢印Ａで示すごとく供給される。

炉芯管本体２１の内部空間２１Ａでは、不活性ガスが矢
印Ｂで示すごとく移動されたのち、矢印Ｃで示すごとく
ガス排出管２３に向けて移動されており、熱処理ガスが
炉芯管本体２１の内部空間２１Ａの外部へ排出される。

不活性ガスによる熱処理ガスの掃気が十分に進行した時
期を見計らって、炉蓋移動部材７７が、駆動シャフト７
８および案内シャフト７９によって矢印Ｙ方向に移動せ
しめられる。炉蓋移動部材７７が所定の位置まで降下せ
しめられると、熱処理済の半導体ウェー八を保持するウ
ェーハ熱処理用治具が、適宜の作業具により炉蓋本体７
１から除去される。

更に、半導体ウェーハの熱処理動作を続行する場合は、
熱処理すべき半導体ウェーハを保持する別のウェーハ熱
処理用治具を上述と同様に炉蓋本体７１に載置したのち
短大動作を実行する。また、半導体ウェーハの熱処理動
作を続行しない場合は、炉芯管本体２１の内部空間２１
Ａを保護するために、炉蓋移動部材７７が、駆動シャフ
ト７８および案内シャフト７９によって矢印Ｘ方向に移
動せしめられ、炉蓋本体７１および中間保持部材７４を
それぞれ炉芯管本体２１の開口端部２１Ｂに形成された
拡張段部２１ｂおよび炉芯管本体支持部材６２の下面に
対して当接せしめる。

」変形例上 なお、上述においては、炉蓋本体７１の周囲に形成され
た密閉空間に対し、熱処理動作の期間中、ガス供給管６
４を介して加圧された不活性ガスを供給しているが、本
発明は、これに限定されるものではない。すなわち、炉
蓋本体７１の周囲に形成された密閉空間には、炉蓋本体
７１が炉芯管本体２１の開口端部２１Ｂに形成された拡
張段部２１ｂに当接された直後および離間される直前に
のみ、ガス供給管６４を介して矢印Ｅで示すごとく不活
性ガスを供給し、短大動作に伴なって侵入した酸素ガス
あるいは熱処理動作もしくは洗浄動作に伴なって漏出し
た熱処理ガスもしくは洗浄ガスを排除することとしても
よい。

（３）発明の効果 上述より明らかなごとく、本発明にかかる半導体ウェー
ハの熱処理炉は、Ｃ問題点の解決手段］において明示し
たごとく、加熱部材によって包囲されかつ熱処理ガスが
供給される炉芯管本体の内部空間に対し半導体ウェーハ
をウェーハ熱処理用治具に支持して収容しかつ炉芯管本
体の開口端部を炉蓋によって閉鎖することにより熱処理
してなる半導体ウェーハの熱処理炉であって、特に、炉
芯管本体の開口端部に対し炉蓋本体が擦合接触される拡
張段部を形成してなるので、 （ｉｌ炉芯管本体の内部空間に対してステンレス鋼が露
出してしまうことを防 止できる効果 を有し、ひいては １ｉｉｌ熱処理ガスあるいは洗浄ガス（たとえば塩化水
素ガス）によってステン レス鋼が腐食され炉芯管本体の内部 空間に対して鉄、クロムあるいは ニッケルなどの金属粒子が侵入して しまうことを防止できる効果 を有し、結果的に （ｉｉｉｌ炉芯管本体の内部空間で熱処理されるに際し
半導体ウェーハがこれらの 金属粒子によって汚染されてしまう ことを防止できる効果 を有する。

また、本発明にかかる半導体ウェーハの熱処理炉は、Ｃ
問題点の解決手段〕において明示したご　９ ０ とく、加熱部材によって包囲されかつ熱処理ガスが供給
される炉芯管本体の内部空間に対し半導体ウェーハをウ
ェーハ熱処理用治具に支持して収容しかつ炉芯管本体の
開口端部を炉蓋によって閉鎖することにより熱処理して
なる半導体ウェーハの熱処理炉であって、特に、炉芯管
本体の開口端部に対し炉蓋本体が擦合接触される拡張段
部を形成し、かつ炉芯管本体を支持するための炉芯管本
体支持部材に対し炉蓋本体を保持するための炉蓋保持部
材な当接せしめて炉蓋本体の周囲に密閉空間を形成して
なるので、上記（ｉ）〜（ｉｉｉｌの効果に加え、 （ｉｖｌ炉芯管本体の開口端部から有害ガスが漏出する
ことを阻止できる効果 を有し、ひいては （Ｖ）爆発事故などを回避できる効果 を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかる半導体ウェーハの熱処理炉の
一実施例を示す断面図である。 １０・・・・・・・・・・・・・・・・・・縦型熱処理
炉２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・炉芯管装
置２１・・・・・・・・・・・・・・・・炉芯管本体２
１Ａ・・・・・・・・・・・・内部空間２１Ｂ・・・・
・・・・・・・・開口端部２１ｂ・・・・・・・・・・
・・拡張段部２２・・・・・・・・・・・・・・・・ガ
ス供給管２３・・・・・・・・・・・・・・・・ガス排
出管３０・・・・・・・・・・・・・・・・・・均熱管
４０・・・・・・・・・・・・・・・・・・加熱部材５
０・・・・・・・・・・・・・・・・・・断熱管６０・
・・・・・・・・・・・・・・・・・ハウジング６１・
・・・・・・・・・・・・・・・支持部材本体６２・・
・・・・・・・・・・・・・・炉芯管本体支持部材６２
Ａ・・・・・・・・・・・・中央開口部６３・・・・・
・・・・・・・・・・・０リング６４・・・・・・・・
・・・・・・・・ガス供給管６５・・・・・・・・・・
・・・・・・ガス排出管７０・・・・・・・・・・・・
・・・・炉蓋７１・・　・・・・・・・・・・・・炉蓋
本体７２　　　・・・　・・・・炉蓋保持部材７３・・
・・・　・・・・・　・弾性部材７４・・・・・・・・
・・・・・中間炉蓋保持部材７４Ａ・　・・・　　　０
リング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱部材によって包囲されかつ熱処理ガスが供給
   される炉芯管本体の内部空間に対し半導体ウェーハをウ
   ェーハ熱処理用治具に支持して収容しかつ炉芯管本体の
   開口端部を炉蓋によって閉鎖することにより熱処理して
   なる半導体ウェーハの熱処理炉において、炉芯管本体の
   開口端部に対し炉蓋本体が擦合接触される拡張段部を形
   成してなることを特徴とする半導体ウェーハの熱処理炉
   。
2. （２）炉芯管本体を支持するための炉芯管本体支持部材
   に対し炉蓋本体を保持するための炉蓋保持部材を当接せ
   しめて炉蓋本体の周囲に密閉空間を形成してなることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の半導体ウェ
   ーハの熱処理炉。