JPS6241977Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は半導体集積回路等の製造に用いられる
炉心管に関するものである。

半導体集積回路等の製造には、通常シリコン等
の半導体基板にリン、ヒ素、ホウ素等のいわゆる
不純物を熱拡散する拡散工程が含まれる。

又、シリコン基板を高温で熱処理することによ
りシリコン基板表面に酸化シリコン被膜を成長さ
せる酸化工程が含まれる。

これら高温の熱処理に用いられるのが拡散炉と
呼ばれる電気炉であり、この電気炉の炉心に挿入
されるのが石英ガラス等で出来た炉心管である。
シリコン基板等はこの炉心管中央部に石英ガラス
製のボート等に乗せられて熱処理される。

従来の炉心管の構造及び熱処理の機構を以下、
図面に従つて説明する。

第１図は拡散炉の断面図を示す。１は拡散炉全
体をあらわす。２は拡散炉のヒーターである。ヒ
ーター２はカンタル線等に金属発熱体で構成され
る。３はヒーター２を支持し、ヒーター２の発熱
を外部に対して断熱する断熱材である。４は炉心
管であり、円形のコイル状に巻かれたヒーター２
の中央部に挿入される。

第２図は従来の構造の炉心管４を示す。炉心管
４は、中空の円筒状の細長い管であり、通常透明
な石英ガラスで製作される。１２は炉心管４内に
リン等の拡散する不純物源を含んだガス等を流入
させるための流入口である。１１は炉心管４端に
設けられたすり合せ部であり、キヤツプ５が嵌合
される。キヤツプ５はリン等の拡散する不純物源
を含んだガス等を炉心管内部から外部に流出させ
る流出口をなしている。６はシリコン基板であ
り、この基板にリン等が不純物として拡散され
る。７と８は均熱領域を示す線であり、ヒーター
の発熱により、この領域が例えば1000℃±１℃程
度に極めて高い精度でコントロールされる。この
ように高い温度精度で数十cm以上の比較的広い均
熱巾が要求されるのは、半導体集積回路等の製造
にあたつては、不純物の拡散深さ、プロフアイル
を精密に制御する必要があり、且つなるべく沢山
のシリコン基板６を同時処理することにより生産
性を高めるためである。

このような従来の拡散炉１及び炉心管４には、
エネルギー消費上つぎの問題点が存在する。

拡散炉１は、その使用温度例えば1000℃程度に
おいては、１チユーブ当り数kWの電力エネルギ
ーを消費する。そして、半導体の工場等において
は数十チユーブ以上の拡散炉を備えるのが通常で
あり、しかも半導体の熱処理のため１日24時間連
続運転される場合が多い。従つて、トータルとし
てのエネルギー消費量が莫大であり、省エネルギ
ーの必要性の高いものである。

ところで、ヒーター部で発熱されるエネルギー
のフローを考察すると、大きく３通りの経路に別
れる。第１は第１図に矢印１５で示すフローで、
ヒーター２で発生した熱が断熱材３を通して、炉
外に放散される経路である。第２は矢印１６で示
すフローで炉心管４の流入口１２附近の開口部よ
りの放散である。第３は矢印１７で示すフロー
で、ヒーター２で発生した熱が炉心管４内外を通
つて、炉端の開口部より放散される。ところが第
１及び第２のフローは問題ないが、第３のフロー
は間題がある。即ち、第１のフローは断熱材３に
より十分な断熱効果を持たせることができる。第
２のフローについては、放熱防止板９を設けるこ
とにより開口部を小さくすることができ、放熱を
最小限に抑えることができる。而るに第３のフロ
ー即ち矢印１７に示す放熱経路は、第１図に示す
ように炉心管４の寸法より開口部を小さくするこ
とができない故、放熱が大きくなつてしまうとい
う問題がある。

本願考案は、この第３の経路による放熱を減ら
し、もつて拡散炉の省エネルギーを図るものであ
る。

以下、実施例について本考案を説明する。

第３図は本考案に係る一実施例の炉心管４を示
す。その特徴とするところは、炉心管４の一部に
スリガラス部１３を有するところにある。

炉心管４は透明石英ガラスで出来た中空の円筒
状の構造をなしているので、スリガラス部１３を
設けることは、炉心管４の所定の部分を研磨材で
研磨することにより、比較的簡単に製造すること
ができる。

スリガラス部１３の長さとしては、炉心管端１
１より炉体内部、即ち炉端１４の内側に入る程度
が好ましい。最も長くともヒーター２に達しない
程度が好ましい。

本考案の炉心管４表面のスリガラス部１３の作
用としては、次のように理解される。

一般にスリガラスの表面は、ミクロ的に見ると
凹凸がランダムに形成されていて、光が当ると入
射光は乱反射即ち散乱されるものと思われる。従
つて、スリガラスに光が当ると光は透過せず、結
局乱反射されることとなる。第１図の装置におい
て、本考案の炉心管４を用いると、ヒーター２に
よつて発生される幅射熱は炉心管４のスリガラス
部１３によつて反射され、結局矢印１７によつて
示される熱放散が水巾に減少するという効果を生
ずるものである。

第２図に示す従来の炉心管に代えて、第３図に
示す本考案の炉心管を用いることによつて拡散炉
の省エネルギーが図られ、電力入力に換算して、
実験例では数％の電力削減の効果が確認されてい
る。

又、開口部よりの放熱防止により、均熱領域端
部８付近の温度こう配が改善され、均熱巾７〜８
が広がつたという効果が生じた。均熱巾の拡大は
１バツチ当りの処理可能なシリコン基板数の増大
又は、拡散深さのバラツキの減少という効果を生
じる。

以上説明したように、本考案の炉心管は拡散炉
に使用することにより、拡散炉の消費電力の減
少、均熱巾即ち温度分布均一領域を改善するとい
う効果を生じ、広く半導体製造工程のうち、拡
散・酸化等の工程に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は拡散炉の断面図、第２図は従来の炉心
管の構造図、第３図は本考案の炉心管の構造図で
ある。 １……拡散炉、２……ヒーター、４……炉心
管、９……放熱防止板、１２……流入口、１３…
…中空円筒形状をなす透明石英ガラスの表面に設
けられたスリガラス部分、１４……炉端。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 熱拡散炉内に挿入して使用する中空円筒形状の
   透明石英ガラスからなる炉心管において、炉心管
   端より少なくとも前記熱拡散炉の炉端の内側に入
   る位置迄を前記炉心管の表面をスリガラスとした
   ことを特徴とする炉心管。