JPH06188210A

JPH06188210A - 熱処理装置

Info

Publication number: JPH06188210A
Application number: JP33705792A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Nakamura; 秀一中村; Ryuji Chiba; 竜二千葉; Hisaaki Nagahama; 寿明長浜
Original assignee: Hitachi Tokyo Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Priority date: 1992-12-17
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 1994-07-08

Abstract

(57)【要約】【目的】試料を収納するホルダの外側に設けられる石
英管を高温で使用した際、その高熱に起因する石英管上
部の変形を防止できるようにする。【構成】半導体ウェハ１２を収納するホルダ１を覆蓋
するようにして熱処理のための閉塞空間を形成する石英
管８を配設し、この外側から熱を付与する熱処理装置で
あって、石英管８の上部に支持治具９を係着し、この支
持治具９を荷重調節器１０により、石英管８の高温領域
の自重に相当する荷重を重力方向とは逆向きに付与す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の熱処理技
術、特に、半導体製造プロセスの高温熱処理工程で用い
て効果のある技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の熱処理装置の一例を示す断
面図である（ここでは、縦型の拡散装置を例にしてい
る）。

【０００３】ホルダ１は昇降可能に配設され、このホル
ダ１には多数枚の半導体ウェハ（以下、ウェハという）
を水平にした状態で垂直方向に一定間隔に積み重ねられ
ている。このホルダ１がセット位置にあるとき、このホ
ルダ１を取り囲むように石英管２（拡散チューブともい
う）が配設され、この外側には、石英管２のサイズを大
きくした形状で同様に石英を材料にした均熱管３が石英
管２に対し同軸に配設されている。

【０００４】なお、石英管２内は、外部から供給される
処理ガスが循環できるように構成されると共に、真空排
気系に連結できるように構成されている。さらに、均熱
管３の外側には、この均熱管３を覆うように円筒状で上
部が閉塞された形状のヒータブロック４が配設されてい
る。このヒータブロック４の内側には、ヒータ５が螺旋
状に埋設されている。

【０００５】この装置においては、ウェハを処理する場
合、ヒータ５に通電して石英管２内を高温（例えば、約
１２００℃）に加熱する。そして、不図示の駆動手段に
よってホルダ１を降下させ、その各段にウェハをセット
し、この後ホルダ１を定位置まで上昇させる。さらに、
真空排気系を稼働させて石英管２内（処理室に相当）を
真空にし、ついで所定の処理ガスを導入する。処理済み
のガスは装置外へ排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者の検討によれ
ば、拡散チューブなどに石英管を用いた従来の熱処理装
置は、高温（１１００℃以上）で長時間稼働させると、
比較的短い時間で図４に点線で図示したように変形した
石英管６が生じ、ホルダに搭載されたウェハに接触する
という問題がある。石英管の変形速度は、高温領域（石
英管２の上部で、図４の鎖線位置より上側）に加わる自
重による荷重Ｍに依存し、この荷重Ｍが大きくなるにつ
れて変形速度は大きくなる。

【０００７】この問題は、石英管２の肉厚を大きくする
ことにより改善することができるが、熱を均一にするこ
とが難しくなるほか、コストアップを招くという新たな
問題がある。また、石英管２の高さを低くすることによ
っても改善されるが、この場合には処理枚数が少なくな
るという不具合がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、高温での使用に
よる石英管の変形を防止することのできる技術を提供す
ることにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかにな
るであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下の通りである。

【００１１】すなわち、試料に対する熱処理のための閉
塞空間を形成する釣鐘状の石英管を用いた熱処理装置で
あって、重力方向に対し逆向きの荷重を前記石英管の上
部に付与する手段を設けるようにしている。

【００１２】

【作用】上記した手段によれば、石英管の高温領域にお
ける自重相当の力に対し、これを中和する逆向きの力を
外部から加え、高温領域に加わる荷重を軽減する。これ
により、石英管の高温領域の変形を防止することが可能
になる。

【００１３】

【実施例１】図１は本発明による熱処理装置の一実施例
を示す断面図である。なお、図１においては、図４と同
一または同一機能を有するものには同一引用数字を用い
たので重複する説明は省略する。

【００１４】図１に示すように、各部材の配置関係は図
４の構成と同一であるが、本実施例は図４の石英管２に
代えて、頂部に半円形の把手７が設けられた石英管８
（その形状及び肉厚は石英管２と同一）を用い、把手７
に別途用意した“Ｔ”字形の支持治具９（例えば、Ｓｉ
Ｃ、石英などを用いて製作する）を係着して石英管８を
吊り下げる形態にしたところに特徴がある。

【００１５】支持治具９は、その垂直部が棒状に加工さ
れ、この部分が均熱管３の頂部及びヒータブロック４の
天井部を貫通するように取り付けられる。そして、支持
治具９の水平部（棒状、円板状などに加工）はヒータブ
ロック４の上面より露出しており、その下面とヒータブ
ロック４の表面との間に荷重調節器１０が設けられてい
る。なお、石英管２は、支持台１１に載置された状態で
固定される。また、１２はホルダ１にセットされた試料
としての半導体ウェハである。

【００１６】図２は荷重調節器１０の模式的構成を示す
部分断面図である。

【００１７】荷重調節器１０は、調整棒１３、その調整
棒１３の下端に形成された雄ねじ１４、該雄ねじ１４に
噛合する雌ねじが中心部に設けられた調整ねじ１５、該
調整ねじ１５を自動的に回転させるためのモータユニッ
ト１６、前記調整棒１３の上端に設けられた荷重測定用
のロードセル１７、モータ回転を自動制御する制御回路
系１８の各々から構成される。

【００１８】本発明においては、ホルダ１が石英管８内
にセットされた後、ホルダ１の底部を固定している。こ
の状態で把手７を上方向に引っ張ることにより、高温領
域に加わる荷重を軽減でき、石英管８の変形速度が小さ
くなり、石英管８の上部が変形するのを防止することが
できる。本発明では、荷重調節器１０によって把手７に
対する引っ張り力を可変している。

【００１９】ホルダ１をセットした後、モータ駆動によ
り調整ねじ１５を回転させると、その回転方向に応じて
調整棒１３が上昇または下降する。調整棒１３はロード
セル１７を介して上端が支持治具９の水平部を支えてい
るため、調整棒１３と一体に支持治具９が昇降し、把手
７を介して石英管８の吊り上げ荷重を調整（すなわち荷
重Ｍを調整）することができる。具体的には、荷重調節
器１０にかかる荷重が調節器がない時に高温領域にかか
る荷重Ｍに等しくなるようにすればよい。

【００２０】温度昇降温時に石英が伸縮するのに対応し
て荷重は変化するので、ロードセル１７の信号を常時モ
ニタし、設定値Ｍとの差をモニタにフィードバックして
調整棒１３を自動調節することにより、ロードセル１７
に加わる荷重を常に設定値Ｍに制御することができる。
荷重調節方式として、油圧制御方式、エア制御方式を用
いても同様な効果が得られる以上のように、石英管８を
上下２箇所で支持し、高温領域に加わる荷重を最小にな
るように制御することで、石英管８の変形を防止するこ
とができる。本発明者らは、１２００℃の高温下で実装
評価を行った結果、従来は４００時間程度で変形が生じ
て使用不能になっていたのに対し、本発明によれば、４
００時間を経過しても石英管の変形は認められなかっ
た。

【００２１】

【実施例２】図３は本発明の他の実施例の主要部の構成
を示す断面図である。なお、図３においては、石英管の
みを示し、前記各実施例と同一であるものには同一引用
数字を用いている。

【００２２】本実施例における石英管２１は、前記した
石英管２などと同一の形状及びサイズを有するものであ
るが、上部にストッパ２２を設け、このストッパ２２よ
り下側の石英管２１に筒形の治具２３（例えば、ＳｉＣ
を用いて加工）を外嵌し、この治具２３を荷重調節器２
４で押し上げるようにしたものである。なお、前記実施
例と同様に、石英管２１の底部は支持台１１によって固
定する。

【００２３】この実施例によれば、前記実施例と同様
に、石英管２１の高温領域の自重に相当する荷重を治具
２３によって石英管２１の上部に付与することができ、
石英管２１に変形を生じないようにすることができる。

【００２４】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。

【００２５】また、以上の説明では、主として本発明者
によってなされた発明をその利用分野である拡散装置に
適用した場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、例えば、１０００℃を越える高温度で稼働
させる酸化装置、アニール装置などに対しても本発明を
適用可能である。

【００２６】さらに、以上の説明では処理対象として半
導体ウェハを例にしたが、これに限定されるものではな
い。

【００２７】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記の通りである。

【００２８】すなわち、試料に対する熱処理のための閉
塞空間を形成する釣鐘状の石英管を用いた熱処理装置で
あって、重力方向に対し逆向きの荷重を前記石英管の上
部に付与する手段を設けるようにしたので、石英管の高
温領域の変形を防止することが可能になる。また、コス
トダウンを図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による熱処理装置の一実施例を示す断面
図である。

【図２】図１の荷重調節器の模式的構成を示す部分断面
図である。

【図３】本発明の他の実施例主要部の構成を示す断面図
である。

【図４】従来の熱処理装置の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ホルダ２石英管３均熱管４ヒータブロック５ヒータ６変形した石英管７把手８石英管９支持治具１０荷重調節器１１支持台１２半導体ウェハ１３調整棒１４雄ねじ１５調整ねじ１６モータユニット１７ロードセル１８制御回路系２１石英管２２ストッパ２３治具２４荷重調節器

フロントページの続き (72)発明者長浜寿明東京都青梅市藤橋３丁目３番地２日立東京エレクトロニクス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料に対する熱処理のための閉塞空間を
形成する釣鐘状の石英管を用いた熱処理装置であって、
重力方向に対し逆向きの荷重を前記石英管の上部に付与
する手段を設けたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】前記手段は、前記石英管の上部に対し下
側から荷重を付与するものであることを特徴とする請求
項１記載の熱処理装置。
【請求項３】前記手段は、前記石英管の底部を固定す
ると共に、頂部を重力方向に対し逆向きに牽引するもの
であることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項４】前記牽引は、前記石英管の頂部を支持す
る支持治具と熱処理装置の外郭を成す部材との間の間隔
を可変可能な荷重調節器によって行うことを特徴とする
請求項３記載の熱処理装置。