JPS62117288A

JPS62117288A - 半導体熱処理炉用ヒ−タ

Info

Publication number: JPS62117288A
Application number: JP25664285A
Authority: JP
Inventors: 目黒　和教; 北沢　厚男; 佐々木　泰実; 豊石塚; 敏彦渡部
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1985-11-18
Filing date: 1985-11-18
Publication date: 1987-05-28
Anticipated expiration: 2010-05-01
Also published as: JPH0740508B2

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】産　　　　の　１この発明は、半導体熱処理炉用ヒータに関する。

罷」り１恭」Ｌ半導体製造工程中のたとえばＳｉウエーハは、不純物拡
散処理や酸化処理等の熱処理が施される。

たとえば、ウェーハはウェーハボートに載せて、熱処理
に際しては熱処理炉（拡散炉）にある均熱管と炉芯管を
兼ねたプロセスチューブ内にソフトランディング方式で
搬入する。

すなわち、プロセスチューブの内部ヘウエーハボートを
プロセスチューブ内壁に接触させずにプロセスチューブ
内の空間を移動して搬入するのである。

このＳｉ−再結晶質炭化珪素体製のプロセスチューブあ
るいは石英ガラス炉芯管を１っている均熱管等の熱処理
炉用管には、その周囲に加熱用のヒータが覆うように設
けである。

従来、このヒータはたとえばコイル状に配置されたニク
ロム線などの金属製の発熱体であり、プロセスチューブ
内の温度制御を行ない、ウェーハを均一に加熱する目的
で使用される。

が　′しようとする−　１、ところが、近年半導体ウェーハの大口径化が進み、プロ
セスチューブも大口径のものが使用されている。

したがって、従来の金属製ヒータで大口径のプロセスチ
ューブを高温に加熱するためには、ヒータの電流密度を
大きくしなければならず、ヒータが加速度的に劣化し、
温度ムラやヒータの断線が生じたり、ヒータがダしてヒ
ータとプロセスチューブとが接触してプロセスチューブ
が割れる等の問題があった。

このヒータがダレるのを防止するため、絶縁硝子などに
より−Ｆ部保持を１６必要があり構造が複雑化しでいる
。

また、ヒータが断線すると、その交換が大変面倒である
。

また、金属製ヒータが高温になると金属の不純物が揮散
して熱処理中のつ１−ハに悪影響を与える。

まｌごプロセスチューブが大口径になると金属ヒータの
温度を高くしなければならず、ヒータのダレによる影響
を少なくするためにヒータとチューブの径差を大きくし
なければならない。このため、プロセスチューブ内の温
度応答性が悪くなり、温度制御がむつかしく、精度が低
下する。

１１へ１江この発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
であり、構造が簡ｃｏ　ｒ、容易にヒータへの電流の付
加密度を大きくでさるので大口径の熱処理炉であっても
ウェーハを均一に加熱できるとともに、金属製ヒータの
ように高温で変形したり温度ムラやヒータの断線が生じ
ることがなく、耐久性を向上でき、しかｔ）高温におい
て熱処理中のウェーハに悪影響を与えない半導体熱処理
炉用ヒータを提供づることを目的とする。

陸Ｕと１且− この目的を達成プるためにこの発明は、内部に大口径熱
処理炉用管を有する半導体熱処理炉用ヒータにおいで、
該ヒータが再結晶質炭化珪素体からなり、且つ熱処理炉
用管の外径と、ヒータの内径の差が２０ｍｍ以下で５ｍ
ｍ以上であることを特徴とする半導体熱処理炉用ヒータ
を要旨としている。

’Ｅ！Ｌ、ｉを博するための一及第１図を参照すると、ヒータ２は、再結晶質炭化珪素体
ｉＪ）末に熱硬化性バインダー（樹脂）を混合して押出
成形により成形してなる。

そして２１００℃で再結晶化する。また、ヒータ２はＳ
ｉをさらに含侵してケイ化してもよい。

、さらにヒータの内径と熱処理炉用管（この場合はプロ
セスチューブ）の外径の子を２０ｍｍ以下好ましくは４
５ｍｍ以下で５ｍｍ以上にする。

このように限定するのは次の理由による。

２０１Ｔ１ｍ以上の場合、プロセスチューブの温度応答
性が悪く、温度制徨０がむつかしい。熱効率が悪い。

５ｍｍ以下の場合、ヒータのコイルの巻数にもよるがプ
ロセスチューブにコイルに沿った温度ムラが生じる。

飢−」− ヒータ２を再結晶質炭化珪素体あるいはＳｉ−再結晶７
゛１炭化珪素（Ａ　”ｔ：″形成するのて・、ヒ−タ２
が劣化しない。また、このヒータ２は単位面積当りの発
熱量を増大できる。さらに、高温下にてもヒータ２から
は金属の不純物はＨ散しない。

実施例１以下、この発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は、この発明の半導体熱処理炉用ヒータの実施例
１が配置され！ご半導体熱処理炉であるプロセスデユー
プを示している。

プロセスチューブ１は、石英ガラス材質あるいはＳｉ　
−再結晶質炭化珪素体材質などからなる。プロセスチュ
ーブ１の外周囲には、複数個のヒータ２が所定間隔で設
けられており、このヒータ２に通電することにより、プ
ロセスチューブ１内の温度制御を行ない、Ｓｉのウェー
ハ３を均一に加熱できるようになっている。

ヒータ２は、第２図に承引ように割り汀書１４を右する
リング形のものであり、電源側に接続される接続部５，
６が形成されている。ヒータ２とプロセスチューブ１の
径差はｉＱｍｍである。

ヒータ２は、再結晶質炭化珪素体により作られている。

すなわら、ヒータ２は、次のようにして作られている。

平均粒径６μｍの再結晶質炭化珪素体粉末１００部に、
たとえばフェノールレジンなどの熱硬化性バインダー（
樹脂）１５〜２５部を混合する。その混合物は、棒状ま
たは管状などに押し出しながら再結晶７１炭化珪素体を
成形し、かつこれをカーボン製管に対しでリング状に巻
きつけ、そのあと加熱乾燥して硬化させる。

さらに、これを２１００℃で再結晶化させる。

ところで、第１図の８は、ウェーハボート９の搬送用具
である。この搬送用具８は、フォーク状のアーム１０と
、ウェーハボート９の支持部１１を有していて、石英ガ
ラス材質あるいは再結晶質炭化珪素体材質などにより作
られている。

アーム１０の端部１２は、搬送用具の搬送装置に固定さ
れている。従来公知の搬送装置としては、たとえばオー
トローディング装置が採用できる。このオートローディ
ング装はは、ウェーハボート９を支持部１１に載せて、
ウェーハボート９をプロセスチューブ１の内壁に接触し
ないようにプロセスチューブ１内に出し入れできるいわ
ゆるソフトランディング１能を有しているものである。

このオートローディング装置は、この発明には直接関係
しイｃいので・、ここでは図示およびその詳細な説明を
省略する。

実際に作業する際には、第１図に示すようにオートロー
ディング装置によりプロセスチューブ１に搬送用具８に
よりウェーハボート９を挿入する。

所定位置まで挿入されたウェーハボート９は、支持部１
１から降ろされプロセスチューブ１内に置かれる。そし
て、ウェーハボート９の各ウェーハ３は、種々の処理を
受ける。

この処理の時に、再結晶質炭化珪素体製のヒータ２は、
従来のニクロム線のヒータに比較すると、ヒータ２の電
流の付加密度が大きくでき、単位面積当りの発熱量を約
７倍にできる。このため、ウェーハ３を均一に加熱でき
る。

さらに、ヒータ２は従来の金属製のヒータとは異なり、
耐熱性が高く加速度的に劣化したり、温度ムラが生じた
り、変形したり、断′６することはない。したがって、
ヒータ２とブ「１セスチコーブ１とが接触してプロセス
チューブ１が割れたりすることがない。そして、ヒータ
２はダレることがないので、ダレ防止用の保持構造を必
要としない。

また、ヒータ２は高温においても金属の不純物が揮散し
ないので、熱処理中のウェーハ３に悪影響を与えない。

このリング状のヒータ２は、温度制御の点から最も好ま
しい形状である。

１１九二第３図はヒータの実施例２を示している。

ヒータ２２は、コイル状（スパイラル型）をしている。

このヒータ２２は次のようにして再結晶質炭化珪素体に
より作られる。

平均粒径６μｍの再結晶質炭化珪素体粉末１００部に、
たとえばフェノールレジンなどの熱硬化性バインダー（
樹脂）１５〜２５部を混合づ゛る。、その混合物は、棒
状または管状などに押し出しながら再結晶質炭化珪素体
を成形し、これをカーボン製管に対してコイル状に巻き
つけ、ぞのあと加熱乾燥して硬化させる。

これを２１００℃で再結晶化させる。

このようにして作られたヒータ２２の寸法例を示せば、
ヒータ長２０００　ｍｍ、ヒータ均熱長９００　ｍｍ、
ヒータ内径２８５ｍＩＩｌ、ヒータＮ線径９．５ｍｌ１
ｌである。

このヒータ２２を用い、再結晶質炭化珪素体の均熱管を
使用することで・、たとえばヒータ２２と均熱管の径差
を１５ｍｍとし、炉長２４５０ｍ１ｌｌのプロセスチュ
ーブ内を、４００〜１２００℃の連続使用温度範囲に保
つことができ、たとえば１２００℃においては±０゜５
℃の長期安定度でウェーハを均一に加熱できる。

ところで、ヒータ２２の気孔率は、１０〜２１％であり
、従来１９られた再結晶質炭化珪素体の気孔率が２３〜
２５％であることから、これに比較して緻密であり、熱
処理炉（拡散炉）のヒータどして最適である。すなわち
、Ｉ２！１理中、ヒータ２２の変形は少なく、ｐａ富で
あることから酸化しにくいため劣化が少ない。

次に、第４図に示すヒータ３２は、円筒状のものでハニ
カム状の穴３３および長円形状の穴３４が多数形成され
ている。このヒータ３２も実施例１．２とほぼ同様に作
られる。

寸なわら、平均粒径６μｍの再結晶質炭化珪素体粉末１
００部に熱硬化性バインダー１５〜２５都を混合して上
記の形状に成形し、この再結晶ｒ１炭化珪素体を加熱乾
燥して硬化させて２１００′Ｃで再結晶化させる。

なＪり、この発明のヒータは上記の実施例に限定される
ものではない。

たとえば、上述した実施例１〜３のヒータ２．２２．３
２は、さらにそれぞれＳｌを含浸してケイ化することで
強度をざらに高くできるとともに、耐酸化性を向、トで
きる。

１１へ九ｌ〈１）　ヒータを再結晶質炭化珪素体あるいはＳｉ−再
結晶質炭化珪素体で形成することにより、高温での変形
や劣化が小さくヒータの耐久性を向上できる。したがっ
て、温度ムラやヒータが断線したり、ヒータと熱処理炉
が接触して熱処理炉が割れるなどの問題が生じない。ま
た、ダレがなく保持構造舎必要とぜず構造が簡単である
。

さらに、ダレがないので熱処理炉用管とヒータの径差を
最適な値とすることができ、温度本１陣が容易で精度が
向−トする。

（２）　再結晶質炭化珪素体に一夕あるいはＳｉ−再結
晶質炭化珪素体ヒータはニクロム線ビータに比較すると
、単位面積あたりの発熱量を約７倍にすることができる
のでヒータへの電流の付加密度を大きくでき、大口径つ
Ｉ−ハを収容する大形の熱処理炉であっても、小形の熱
処理炉の場合と同様に熱処理炉内のウェーハを均一に加
熱できる。

く３）　さらに、再結晶質炭化珪素体やＳｉ−再結晶質
炭化珪素体のヒータは、高温においても金属の不純物が
揮散しないので熱処即中のウェーハに悪影響を与えるこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の半導体熱処理炉用ヒータの実施例１
が配置されたプロセスチューブを示す断面図、第２図は
実施例１のヒータの斜視図、第３図と第４図はこの発明
のヒータの実施例２．３を示す正面図である。１・・・プロセスデユープ（熱処理炉）２．２２．３２
、・・・じ−タ３・・・ウェーハ第１　図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内部に大口径熱処理炉用管を有する半導体熱処理炉用ヒータにおいて、該ヒータが再結晶質
炭化珪素体からなり、且つ熱処理炉用管の外径と、ヒー
タの内径の差が２０ｍｍ以下で５ｍｍ以上であることを
特徴とする半導体熱処理炉用ヒータ。
（２）再結晶質炭化珪素体にＳｉが含浸されている特許請求の範囲第１項記載の半導体熱処理炉用
ヒータ。
（３）再結晶質炭化珪素体は押出成形により作られる特許請求の範囲第１項または第２項記載の半
導体熱処理炉用ヒータ。