JPH05152229A - 熱処理炉 - Google Patents
熱処理炉Info
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- JPH05152229A JPH05152229A JP33763891A JP33763891A JPH05152229A JP H05152229 A JPH05152229 A JP H05152229A JP 33763891 A JP33763891 A JP 33763891A JP 33763891 A JP33763891 A JP 33763891A JP H05152229 A JPH05152229 A JP H05152229A
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- Japan
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- furnace
- boat
- silicon dioxide
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 １１００〜１３００℃の高温熱処理において
も、塑性変形することがなく、金属不純物の炉室内拡散
を防止することができる熱処理炉を提供する。 【構成】 炭化ケイ素製の熱処理炉の炉芯管３、キャッ
プ４、ドア５、ボート７、ボートローダ８等の表面にポ
リシリコンと二酸化ケイ素を２層以上形成する。例えば
ボート材１００の表面に二酸化ケイ素層１０１、ポリシ
リコン膜１０２、二酸化ケイ素層１０３を積層、形成す
る。
も、塑性変形することがなく、金属不純物の炉室内拡散
を防止することができる熱処理炉を提供する。 【構成】 炭化ケイ素製の熱処理炉の炉芯管３、キャッ
プ４、ドア５、ボート７、ボートローダ８等の表面にポ
リシリコンと二酸化ケイ素を２層以上形成する。例えば
ボート材１００の表面に二酸化ケイ素層１０１、ポリシ
リコン膜１０２、二酸化ケイ素層１０３を積層、形成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造工程の熱処
理等に使用される熱処理炉に関するものである。
理等に使用される熱処理炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、熱処理炉は、半導体ウェーハ
（以下、ウェーハという）の表面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）膜、酸化
膜等の形成、および、不純物拡散を行うための装置であ
る。この熱処理炉はその形状によって縦型炉と横型炉と
に分類される。例えば、横型の熱処理炉は、水平に設置
される炉芯管を有する。この炉芯管は石英製である。炉
芯管は一端側に炉口を有する。炉芯管の周りには断熱材
を介してヒータが配設される。これらの断熱材およびヒ
ータは、これらから炉芯管の炉口側部分が所定長さだけ
突出するように設けられている。そして、この炉口側部
分にはスリーブ形状のキャップが外嵌されている。この
キャップは石英製で、断熱材による炉芯管内の汚染防止
のため設けられている。キャップの下部には排気孔が形
成されている。キャップの開口はドア（蓋）を用いて閉
止される。このドアも石英製で、円板形状である。ボー
トローダはボートを炉芯管内に搬入するためのものであ
る。このボートローダも石英製である。ボートは直径３
インチから８インチまでのウェーハを数枚から数百枚搭
載可能でる。このボートも石英製である。
（以下、ウェーハという）の表面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）膜、酸化
膜等の形成、および、不純物拡散を行うための装置であ
る。この熱処理炉はその形状によって縦型炉と横型炉と
に分類される。例えば、横型の熱処理炉は、水平に設置
される炉芯管を有する。この炉芯管は石英製である。炉
芯管は一端側に炉口を有する。炉芯管の周りには断熱材
を介してヒータが配設される。これらの断熱材およびヒ
ータは、これらから炉芯管の炉口側部分が所定長さだけ
突出するように設けられている。そして、この炉口側部
分にはスリーブ形状のキャップが外嵌されている。この
キャップは石英製で、断熱材による炉芯管内の汚染防止
のため設けられている。キャップの下部には排気孔が形
成されている。キャップの開口はドア（蓋）を用いて閉
止される。このドアも石英製で、円板形状である。ボー
トローダはボートを炉芯管内に搬入するためのものであ
る。このボートローダも石英製である。ボートは直径３
インチから８インチまでのウェーハを数枚から数百枚搭
載可能でる。このボートも石英製である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の熱
処理炉にあっては、熱処理炉を構成する炉芯管、キャッ
プ、ドア、ボートローダ、ボート等は石英製であった。
しかしながら、石英は１１００〜１３００℃の高温熱処
理においては、軟化点が低く、塑性変形を起こしやす
い。このため、熱処理炉の強度が低下してしまうという
課題があった。また、上記高温熱処理においても塑性変
形しにくい炭化ケイ素製を使用することも考えられる
が、この炭化ケイ素は石英と比べると純度が低く、金属
汚染を起こしやすい。詳しくは、炭化ケイ素は、金属不
純物としてＡｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｕ、
Ｎｉ等を含んでおり、これらの不純物が熱処理炉内に拡
散して、ウェーハを汚染させる。この結果、ウェーハの
ライフタイムを低下させたり、酸素誘起欠陥を発生させ
るという課題が生じることとなる。
処理炉にあっては、熱処理炉を構成する炉芯管、キャッ
プ、ドア、ボートローダ、ボート等は石英製であった。
しかしながら、石英は１１００〜１３００℃の高温熱処
理においては、軟化点が低く、塑性変形を起こしやす
い。このため、熱処理炉の強度が低下してしまうという
課題があった。また、上記高温熱処理においても塑性変
形しにくい炭化ケイ素製を使用することも考えられる
が、この炭化ケイ素は石英と比べると純度が低く、金属
汚染を起こしやすい。詳しくは、炭化ケイ素は、金属不
純物としてＡｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｕ、
Ｎｉ等を含んでおり、これらの不純物が熱処理炉内に拡
散して、ウェーハを汚染させる。この結果、ウェーハの
ライフタイムを低下させたり、酸素誘起欠陥を発生させ
るという課題が生じることとなる。
【０００４】そこで、本発明は上記のような課題を解消
するためになされたもので、１１００〜１３００℃の高
温熱処理においても、塑性変形することがなく、金属不
純物の拡散を防止することができる熱処理炉を提供する
ことを、その目的としている。
するためになされたもので、１１００〜１３００℃の高
温熱処理においても、塑性変形することがなく、金属不
純物の拡散を防止することができる熱処理炉を提供する
ことを、その目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る熱処理炉においては、ウェーハが載置されて、加熱
される炉室を有する熱処理炉において、この炉室内に晒
される熱処理炉構成部材を炭化ケイ素で形成するととも
に、この熱処理炉構成部材の表面を、少なくとも、ケイ
素からなる第１層および酸化ケイ素を有する第２層とに
より被覆したものである。
係る熱処理炉においては、ウェーハが載置されて、加熱
される炉室を有する熱処理炉において、この炉室内に晒
される熱処理炉構成部材を炭化ケイ素で形成するととも
に、この熱処理炉構成部材の表面を、少なくとも、ケイ
素からなる第１層および酸化ケイ素を有する第２層とに
より被覆したものである。
【０００６】
【作用】請求項１に記載の発明に係る熱処理炉にあって
は、例えば炭化ケイ素製のウェーハ用ボートの表面が二
酸化ケイ素層で形成され、さらにこの二酸化ケイ素層の
上に多結晶ケイ素（以下ポリシリコンという）層が形成
されている。この結果、１１００〜１３００℃の温度範
囲にて塑性変形することはない。さらに、二酸化ケイ素
層とポリシリコン層の界面で金属不純物のうちＮａ、Ｆ
ｅを捕獲することができ、ポリシリコン層で金属不純物
のうちＡｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｋ、Ｃａを捕獲するこ
とができる。すなわち、炭化ケイ素製のボートに含まれ
る金属不純物をこれらの２層で完全にゲッタリングし
て、金属不純物の炉室内への拡散を防止するものであ
る。
は、例えば炭化ケイ素製のウェーハ用ボートの表面が二
酸化ケイ素層で形成され、さらにこの二酸化ケイ素層の
上に多結晶ケイ素（以下ポリシリコンという）層が形成
されている。この結果、１１００〜１３００℃の温度範
囲にて塑性変形することはない。さらに、二酸化ケイ素
層とポリシリコン層の界面で金属不純物のうちＮａ、Ｆ
ｅを捕獲することができ、ポリシリコン層で金属不純物
のうちＡｌ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｋ、Ｃａを捕獲するこ
とができる。すなわち、炭化ケイ素製のボートに含まれ
る金属不純物をこれらの２層で完全にゲッタリングし
て、金属不純物の炉室内への拡散を防止するものであ
る。
【０００７】
【実施例】以下、本発明に係る熱処理炉の一実施例につ
いて、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施
例に係る横型熱処理炉の概略を示す断面図である。本発
明に係る横型熱処理炉は、図１に示すように、水平に設
置される炉芯管３を有している。この炉芯管３の内径は
３００ｃｍであり、炉芯管３の内部に炉室３１が画成さ
れている。炉芯管３の厚さは耐熱性を高めるため８ｍｍ
以上に厚くしている。炉芯管３は一端側に炉口を有す
る。炉芯管３の周りにヒータ１が配設される。ヒータ１
から炉芯管３の炉口側部分が所定長さだけ突出するよう
に設けられており、グラスウールを無塵加工した断熱材
２がこの突出部分を覆っている。ヒータ１は主にカンタ
ルアルミニウム製の熱線である。ヒータ１の熱線は炉芯
管３の長さ方向に均一に分散している。このため、炉室
３１内での均熱性は向上する。炉芯管３の炉口側にはス
リーブ形状のキャップ４が外嵌されている。このキャッ
プ４は、炉芯管３の炉口から炉芯管３内への不純物の汚
染防止のため設けられている。キャップ４の下部には排
気孔が形成されている。この排気孔は排気装置（図示し
ていない）に接続されている。キャップ４の開口はドア
５を用いて閉止される。ドア５は円板形状である。ボー
トローダ８はボート７を炉芯管３内に搬入するためのも
のである。このボート７は直径３インチから８インチま
でのウェーハ９を数枚から数百枚搭載可能である。
いて、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施
例に係る横型熱処理炉の概略を示す断面図である。本発
明に係る横型熱処理炉は、図１に示すように、水平に設
置される炉芯管３を有している。この炉芯管３の内径は
３００ｃｍであり、炉芯管３の内部に炉室３１が画成さ
れている。炉芯管３の厚さは耐熱性を高めるため８ｍｍ
以上に厚くしている。炉芯管３は一端側に炉口を有す
る。炉芯管３の周りにヒータ１が配設される。ヒータ１
から炉芯管３の炉口側部分が所定長さだけ突出するよう
に設けられており、グラスウールを無塵加工した断熱材
２がこの突出部分を覆っている。ヒータ１は主にカンタ
ルアルミニウム製の熱線である。ヒータ１の熱線は炉芯
管３の長さ方向に均一に分散している。このため、炉室
３１内での均熱性は向上する。炉芯管３の炉口側にはス
リーブ形状のキャップ４が外嵌されている。このキャッ
プ４は、炉芯管３の炉口から炉芯管３内への不純物の汚
染防止のため設けられている。キャップ４の下部には排
気孔が形成されている。この排気孔は排気装置（図示し
ていない）に接続されている。キャップ４の開口はドア
５を用いて閉止される。ドア５は円板形状である。ボー
トローダ８はボート７を炉芯管３内に搬入するためのも
のである。このボート７は直径３インチから８インチま
でのウェーハ９を数枚から数百枚搭載可能である。
【０００８】図２はボート７の一部拡大断面図であり、
ウェーハを載置、立設する溝部分を示している。このボ
ート７は、以下に説明するように製造される。まず、ポ
リシリコン粒を含有した炭化ケイ素を溝を有する所定の
形状に加工したボート材１００を準備する。このボート
材１００は酸素および水蒸気雰囲気中で熱処理を施され
る。この結果、ボート材１００中のポリシリコン粒が酸
化され、ボート材１００の表面には二酸化ケイ素層１０
１が所定の厚さに形成される。次に、ＣＶＤ装置を用い
てこの二酸化ケイ素層１０１の表面にポリシリコン膜１
０２を０.３〜１０μｍの厚さに形成する。さらに、こ
のポリシリコン膜１０２を被覆したボート材１００に酸
素および水蒸気雰囲気中で熱処理を施す。この結果、ポ
リシリコン膜１０２の表面に二酸化ケイ素層１０３が形
成される。したがって、ボート７は、ボート材１００の
表面を３層構造としたことになる。これらの結果、ボー
ト７は炭化ケイ素を主成分とするボート材１００により
形成されるので、１１００〜１３００℃の高温熱処理に
おいても、塑性変形することがない。
ウェーハを載置、立設する溝部分を示している。このボ
ート７は、以下に説明するように製造される。まず、ポ
リシリコン粒を含有した炭化ケイ素を溝を有する所定の
形状に加工したボート材１００を準備する。このボート
材１００は酸素および水蒸気雰囲気中で熱処理を施され
る。この結果、ボート材１００中のポリシリコン粒が酸
化され、ボート材１００の表面には二酸化ケイ素層１０
１が所定の厚さに形成される。次に、ＣＶＤ装置を用い
てこの二酸化ケイ素層１０１の表面にポリシリコン膜１
０２を０.３〜１０μｍの厚さに形成する。さらに、こ
のポリシリコン膜１０２を被覆したボート材１００に酸
素および水蒸気雰囲気中で熱処理を施す。この結果、ポ
リシリコン膜１０２の表面に二酸化ケイ素層１０３が形
成される。したがって、ボート７は、ボート材１００の
表面を３層構造としたことになる。これらの結果、ボー
ト７は炭化ケイ素を主成分とするボート材１００により
形成されるので、１１００〜１３００℃の高温熱処理に
おいても、塑性変形することがない。
【０００９】ボート７の二酸化ケイ素層１０１，１０３
とポリシリコン膜１０２の界面は、ボート材１００が含
有する金属不純物Ｎａ、Ｆｅを捕獲（ゲッタリング）す
る機能を有している。また、二酸化ケイ素層１０１の表
面のポリシリコン膜１０２は、ボート材１００内の金属
不純物Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉを捕獲すると
ともに、ボート材１００内の金属不純物Ｎａ、Ｆｅをも
少量ではあるが捕獲する機能を有している。なお、二酸
化ケイ素層１０１の厚さはボート材１００に含有したポ
リシリコン粒の大きさに依存するので、金属不純物汚染
が大きいときは、ポリシリコン膜１０２を厚くすればよ
い。これらの結果、ボート７からの金属不純物Ｎａ、Ｆ
ｅ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉの炉室３１内へ
の拡散は防止されるものである。また、最外層の二酸化
ケイ素層１０３によりボート材１００に対する外部から
の逆汚染を防止している。なお、この最外層である二酸
化ケイ素層１０３を形成せずに、二酸化ケイ素層１０１
とポリシリコン膜１０２との２層構造によりボート材１
００の表面を被覆してもよい。
とポリシリコン膜１０２の界面は、ボート材１００が含
有する金属不純物Ｎａ、Ｆｅを捕獲（ゲッタリング）す
る機能を有している。また、二酸化ケイ素層１０１の表
面のポリシリコン膜１０２は、ボート材１００内の金属
不純物Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉを捕獲すると
ともに、ボート材１００内の金属不純物Ｎａ、Ｆｅをも
少量ではあるが捕獲する機能を有している。なお、二酸
化ケイ素層１０１の厚さはボート材１００に含有したポ
リシリコン粒の大きさに依存するので、金属不純物汚染
が大きいときは、ポリシリコン膜１０２を厚くすればよ
い。これらの結果、ボート７からの金属不純物Ｎａ、Ｆ
ｅ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｎｉの炉室３１内へ
の拡散は防止されるものである。また、最外層の二酸化
ケイ素層１０３によりボート材１００に対する外部から
の逆汚染を防止している。なお、この最外層である二酸
化ケイ素層１０３を形成せずに、二酸化ケイ素層１０１
とポリシリコン膜１０２との２層構造によりボート材１
００の表面を被覆してもよい。
【００１０】また、ボート７は、まず、炭化ケイ素製の
ボート材１００の表面にＣＶＤ装置を用いてポリシリコ
ン膜を０.３〜２０μｍ堆積させ、次に、酸素および水
蒸気雰囲気中で熱処理して、このポリシリコン膜の表面
を酸化させ、二酸化ケイ素層を０.１〜５μｍ形成し、
さらに、この二酸化ケイ素層の表面にＣＶＤ装置でポリ
シリコン膜を０.３〜２０μｍの厚さに堆積、形成して
も、上記と同じ効果を得ることができる。
ボート材１００の表面にＣＶＤ装置を用いてポリシリコ
ン膜を０.３〜２０μｍ堆積させ、次に、酸素および水
蒸気雰囲気中で熱処理して、このポリシリコン膜の表面
を酸化させ、二酸化ケイ素層を０.１〜５μｍ形成し、
さらに、この二酸化ケイ素層の表面にＣＶＤ装置でポリ
シリコン膜を０.３〜２０μｍの厚さに堆積、形成して
も、上記と同じ効果を得ることができる。
【００１１】なお、上記実施例では、二酸化ケイ素層は
ポリシリコン膜を熱酸化（酸素および水蒸気雰囲気中で
熱処理）して形成していたが、ＣＶＤ装置を用いてＬＴ
Ｏ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｏｘｉｄａｔｉ
ｏｎ）膜、ＨＴＯ（ＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）膜、ＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａＥｔｈ
ｙｌ Ｏｒｔｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ）膜を堆積させた
二酸化ケイ素膜でもよい。また、ハロゲン添加酸化法で
二酸化ケイ素膜を形成してもよい。例えば、ポリシリコ
ンをＨＣｌガスで洗浄後、ドライ酸素にＨＣｌを添加
し、ポリシリコンを熱酸化して、ポリシリコンの表面に
二酸化ケイ素層を形成させるとさらに良い。また、ポリ
シリコン膜は数回に分けて堆積温度を変更して形成して
もよい。また、ボートの溝と溝以外の表面に形成した二
層以上の膜の厚みが異なってもよい。特に、溝の表面に
形成したものが、溝以外の表面に形成したものより厚い
方が望ましい。
ポリシリコン膜を熱酸化（酸素および水蒸気雰囲気中で
熱処理）して形成していたが、ＣＶＤ装置を用いてＬＴ
Ｏ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｏｘｉｄａｔｉ
ｏｎ）膜、ＨＴＯ（ＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）膜、ＴＥＯＳ（ＴｅｔｒａＥｔｈ
ｙｌ Ｏｒｔｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ）膜を堆積させた
二酸化ケイ素膜でもよい。また、ハロゲン添加酸化法で
二酸化ケイ素膜を形成してもよい。例えば、ポリシリコ
ンをＨＣｌガスで洗浄後、ドライ酸素にＨＣｌを添加
し、ポリシリコンを熱酸化して、ポリシリコンの表面に
二酸化ケイ素層を形成させるとさらに良い。また、ポリ
シリコン膜は数回に分けて堆積温度を変更して形成して
もよい。また、ボートの溝と溝以外の表面に形成した二
層以上の膜の厚みが異なってもよい。特に、溝の表面に
形成したものが、溝以外の表面に形成したものより厚い
方が望ましい。
【００１２】同様に、炉芯管３、キャップ４、ドア５、
ボートローダ８等を炭化ケイ素の表面に積層被覆構造と
して製造すれば、１１００〜１３００℃の高温熱処理に
おいても、塑性変形することがなく、かつ、金属不純物
の炉室内への拡散を防止することができた熱処理炉を製
造することができる。この熱処理炉によれば、ウェーハ
を金属汚染することもなく、ウェーハに酸素誘起欠陥が
発生することを防止することができ、高温熱処理中での
熱処理炉構成部材の機械的強度を十分な強さに保つこと
ができるものである。なお、本実施例は横型熱処理につ
いて説明したが、縦型熱処理においても同様な効果を生
ずることができる。
ボートローダ８等を炭化ケイ素の表面に積層被覆構造と
して製造すれば、１１００〜１３００℃の高温熱処理に
おいても、塑性変形することがなく、かつ、金属不純物
の炉室内への拡散を防止することができた熱処理炉を製
造することができる。この熱処理炉によれば、ウェーハ
を金属汚染することもなく、ウェーハに酸素誘起欠陥が
発生することを防止することができ、高温熱処理中での
熱処理炉構成部材の機械的強度を十分な強さに保つこと
ができるものである。なお、本実施例は横型熱処理につ
いて説明したが、縦型熱処理においても同様な効果を生
ずることができる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明してきたように本発明に係る熱
処理炉によれば、１１００〜１３００℃の高温熱処理に
おいても、熱処理炉構成部材が塑性変形することがな
く、かつ、炉室内への金属不純物の拡散を防止すること
ができる。したがって、熱処理中にウェーハを金属汚染
することもなく、ウェーハに酸素誘起欠陥が発生するこ
とを防止でき、高温熱処理中での熱処理炉の機械強度を
保つことができる。
処理炉によれば、１１００〜１３００℃の高温熱処理に
おいても、熱処理炉構成部材が塑性変形することがな
く、かつ、炉室内への金属不純物の拡散を防止すること
ができる。したがって、熱処理中にウェーハを金属汚染
することもなく、ウェーハに酸素誘起欠陥が発生するこ
とを防止でき、高温熱処理中での熱処理炉の機械強度を
保つことができる。
【図１】本発明の一実施例に係る熱処理炉の概略を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る熱処理炉のウェーハ用
ボートの一部拡大断面図である。
ボートの一部拡大断面図である。
３ 炉芯管 ４ キャップ ５ ドア ７ ボート ８ ボートローダ １００ ボート １０１ 二酸化ケイ素層 １０２ ポリシリコン膜 １０３ 二酸化ケイ素層
Claims (1)
- 【請求項１】 ウェーハが載置されて、加熱される炉室
を有する熱処理炉において、 この炉室内に晒される熱処理炉構成部材を炭化ケイ素で
形成するとともに、 この熱処理炉構成部材の表面を、少なくとも、ケイ素か
らなる第１層および酸化ケイ素を有する第２層により被
覆したことを特徴とする熱処理炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33763891A JPH05152229A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 熱処理炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33763891A JPH05152229A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 熱処理炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05152229A true JPH05152229A (ja) | 1993-06-18 |
Family
ID=18310544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33763891A Pending JPH05152229A (ja) | 1991-11-26 | 1991-11-26 | 熱処理炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05152229A (ja) |
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