JPS5810354Y2 - 加熱処理用石英管 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は内部に半導体ウェーハなどの被処理体を収容
し上記被処理体に加熱処理を施す加熱処理用石英管の改
良に関するものである。

以下、透明石英ガラスからなり半導体ウェーハに不純物
を拡散する拡散装置に用いられる加熱処理用石英管（以
下石英管と略称する）を例にとり説明する。

第１図は従来の石英管を用いた高温用拡散装置の一例を
示す縦断面図である。

図において、１は内部に収容された半導体つ工−ハ（図
示せず）に例えば１１５０℃程度以上の高温において不
純物拡散処理を施す石英管、２は石英管１の外部にこれ
を取り囲んで設けられ石英管１を支持するとともにその
内部の温度を均一にする磁器製の均熱管、３は均熱管２
の外部にこれを取り囲んで設けられ石英管１内に収容さ
れた上記半導体ウェーハを１１５０℃程度以上の温度に
加熱するためのヒータ、４はヒータ３の外部にこれを取
り囲んで設けられヒータ３を保持する断熱材である。

なお、均熱管２はヒータ３からの汚染物質が石英管１の
外表面に付着するのを防止する役目をもしている。

第２図は従来の石英管を用いた低温用拡散装置の一例を
示す縦断面図である。

図において、１ａは内部に収容された半導体ウェーハに
１１５０℃程度以下の比較的低温において不純物拡散処
理を施す石英管、５は石英管１ａと断熱材４との間に介
在して石英管１ａを支持するスペーサである。

このような石英管１および１ａをそれぞれの不純物拡散
処理温度に繰返し使用すると、石英管１においては石英
管１と均熱管２とがゆ着するようになり、石英管１ａに
おいては石英管１ａとスペーサ５とがゆ着するようにな
って、石英管１および１ａが冷却時に破損するという問
題があった。

このようなゆ着問題の防止対策として、石英管１と均熱
管２との間、および石英管１ａとスペーサ５との間に酸
化ケイ素の微粉末を散布したり、４８〜１００時間程度
の周期で石英管１および１ａを少しづつ回転させるとい
う手段が用いられ、上記ゆ着問題は一応解決されてはい
るが、手間のかかる方法である。

特に、高温に使用される石英管１には、上記ゆ着問題と
は別に、失透現象があり、この失透現象によって、その
寿命が短かくなるという問題がある。

この失透現象は次のように考えられる。

すなわち、石英管１を構成する透明石英ガラスは、常温
においては、熱力学的に不安定な状態にあリ、高温に加
熱されることによって、その原子の配列に変化が起り、
その内部に無数の結晶が析出して透明性を失う。

無水ケイ酸の相変状態図から見ると、透明石英ガラスで
あるβ−石英からなる石英管１の表面部が、高温におい
てβ−クリストバライト層に変り、冷却時（２７５℃以
下）においてα−クリストバライト層に変って、白くは
゛ろは゛ろな状態になって、石英管１の表面部に亀裂が
発生する。

この亀裂が、石英管１の管壁を横切るとその使用が不可
能になるために、その寿命を左右することになる。

更に、高温加勢処理中に石英管１が軟化し、その上部が
たれ下り、その管形が楕円形に変形して、その内部に収
容されている半導体ウェーハが破損するという問題もあ
った。

この考案は、上述の問題に鑑みてなされたもので、石英
管の管壁の少なくとも加熱体によって高温に加熱される
部分の外表面にその全周にわたって砂目状の凹凸を均一
に形成することによって、安定な高温の加熱処理ができ
るとともに長寿命である石英管を提供することを目的と
する。

第３図はこの考案の石英管の一実施例を示す正面図であ
る。

図において、１ｂはこの実施例の石英管である。

６は石英管１ｂの管壁の加熱体によって高温に加熱され
る部分の外表面にその全周にわたって５〜５０μｍ程度
の微小な砂目状の凹凸が均一に形成された凹凸形成部を
示す。

このような凹凸形成部６を石英管１ｂの外表面に形成す
る方法として、上記外表面を上記凹凸と同程度の大きさ
の砥粒で研磨する方法またはサンドブラストする方法を
用いることができる。

このようなこの実施例の石英管１ｂでは、その外表面に
凹凸形成部６が形成されているので、第１図および゛第
２図で説明した均熱管２およびスペーサ５とのゆ着の防
止については、酸化ケイ素の微粉末を均一に散布したの
と同様の効果があり、均熱管２およびスペーサ５との接
触面積が減少して、ゆ着に至る大面積での相互反応を簡
単に防止することができる。

また、高温に使用される場合における失透現象について
は、失透現象の発生が凹凸形成部６において一層促進さ
せるが、この失透現象の発生に起因する亀裂が凹凸形成
部６の形成時の加工歪層によって吸収されて石英管１ｂ
の管壁内に進行しにくくなり、石英管１ｂの寿命を延ば
すことができる。

さらに、高温加熱処理中における石英管１ｂの管形の変
形については、次のような利点がある。

考案者の経験によれば、石英管の外表面に浅く均一に失
透現象が発生していると、高温において上記石英管の管
形が変形しにくいということが判明している。

この原因は明確で゛はないが、β−石英クリストパライ
トとの粘性の差によるものと考えられる。

従って、石英管１ｂでは、その表面の凹凸形成部６に失
透現象が均一に急速に発生するので、その管形の変形を
防止することができる。

その他の利点として、石英管１ｂでは、その外表面が凹
凸形成部６による光拡散面であるため、第２図に示した
拡散装置に使用した場合でも、その内部の加熱温度を均
一化するのに役立つ。

なお、この実施例では、凹凸形成部を石英管の外表面の
高温加熱部分にのみ設けたが、上記外表面の全面に設け
てもよい。

また、拡散装置に用いる石英管について述べたが、この
考案はその他の気相成長装置などに用いる石英管にも適
用することができる。

以上、説明したように、この考案の石英管では、管壁の
少なくとも加熱体によって高温に加熱される部分の外表
面にその全周にわたり微小な砂目状の凹凸を均一に形成
したので、上記石英管とこれを支持する均熱管もしくは
スペーサとのゆ着を防止することができる。

また、上記外表面に発生する失透現象に起因する亀裂が
、上記砂目状の凹凸の形成時の加工歪層によって吸収さ
れて上記石英管の管壁内に進行するのを阻止することが
できる。

さらに、上記砂目状の凹凸の形成部分に浅く均一に発生
する失透現象によって上記石英管の熱変形に対する強度
を大きくすることができる。

よって、内部に収容された被処理体に安定な高温の加熱
処理を施すことができるとともに、長寿命である石英管
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の石英管を用いた高温用拡散装置の一例を
示す縦断面図、第２図は従来の石英管を用いた低温用拡
散装置の一例を示す縦断面図、第３図はこの考案の石英
管の一実施例を示す正面図である。 図において、１，１ ａ、１ ｂはそれぞれ石英管、２
は均熱管、３はヒータ、４は断熱材、５はスペーサ、６
は凹凸形成部を示す。 なお、図中同一符号はそれぞれ同−もしくは相当部分を
示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 透明石英ガラスからなりその管壁外表面に直接接する磁
   器製均熱管または磁器製スペーサによって支持され、内
   部に被処理体を収容し、かつ外部に設けられた加熱体に
   よってその上記管壁を介して上記被処理体を高温に加熱
   して処理するものにおいて、上記管壁の上記外表面の少
   なくとも上記加熱体によって高温に加熱される部分にそ
   の全周にわたって砂目状の凹凸を均一に形成したことを
   特徴とする加熱処理用石英管。