JPS6296349A - 半導体熱処理用石英ガラス反応管 - Google Patents
半導体熱処理用石英ガラス反応管Info
- Publication number
- JPS6296349A JPS6296349A JP23461585A JP23461585A JPS6296349A JP S6296349 A JPS6296349 A JP S6296349A JP 23461585 A JP23461585 A JP 23461585A JP 23461585 A JP23461585 A JP 23461585A JP S6296349 A JPS6296349 A JP S6296349A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon nitride
- quartz glass
- reaction tube
- nitride layer
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体ウェハに拡散処理、酸化処理等の熱処理
を施すための石英ガラス反応管の改良に関する。
を施すための石英ガラス反応管の改良に関する。
半導体ウェハの熱処理には精密なコントロールが必要で
あり、温度及び雰囲気には細心の注意が払われている。
あり、温度及び雰囲気には細心の注意が払われている。
特に、熱処理雰囲気の清浄度は半導体デバイスの特性を
大きく左右するため、所定の雰囲気を導入することはも
とより、外周から石英ガラス反応管を通して侵入する汚
染物質により雰囲気が汚染ごれないように多くの考慮が
なされている。
大きく左右するため、所定の雰囲気を導入することはも
とより、外周から石英ガラス反応管を通して侵入する汚
染物質により雰囲気が汚染ごれないように多くの考慮が
なされている。
従来、上述したように石英ガラス反応管内の雰囲気が汚
染されるのを防止する手段としては、石英カラス管を二
重にして両方の管の間にＨＣＭガスやＮ２ガスを流す方
法、あるいは石英ガラスの内面にアルカリ金属をゲッタ
ーする効果を有する窒化珪素層を形成したもの（例えば
特公昭４８−７７４９２号公報）が知られている。
染されるのを防止する手段としては、石英カラス管を二
重にして両方の管の間にＨＣＭガスやＮ２ガスを流す方
法、あるいは石英ガラスの内面にアルカリ金属をゲッタ
ーする効果を有する窒化珪素層を形成したもの（例えば
特公昭４８−７７４９２号公報）が知られている。
しかし、石英ガラス管を二重にする方法では、熱応答性
が悪くなり、内側の石英ガラス管内の温度を精密に制御
することが困難になる。
が悪くなり、内側の石英ガラス管内の温度を精密に制御
することが困難になる。
一方、石英カラス管の内面に窒化珪素層を形成したもの
では、熱処理中に窒化珪素層が剥離してダスト化するた
め、ウェハを汚染し後工程での歩留り低下を招く。しか
も特公昭４８−２７４９４号公報記載のように８００〜
９００℃程度の温度で気相反応により形成された窒化珪
素層は非晶質であるため、耐酸化性が非常に劣り、長時
間の酸化処理には使用できない、また、石英ガラスの洗
浄では一般化しているフッ酸による洗浄を行なうと、窒
化珪素層が石英ガラス管から離脱してしまうという欠点
がある。これは、石英ガラスと窒化珪素とは熱膨張係数
が異なることから、窒化珪素層にはクラックが存在して
おり、このクラックを通してフッ酸が石英ガラス管まで
達すると、窒化珪素層の裏面の石英ガラスが溶失してし
まうためである。
では、熱処理中に窒化珪素層が剥離してダスト化するた
め、ウェハを汚染し後工程での歩留り低下を招く。しか
も特公昭４８−２７４９４号公報記載のように８００〜
９００℃程度の温度で気相反応により形成された窒化珪
素層は非晶質であるため、耐酸化性が非常に劣り、長時
間の酸化処理には使用できない、また、石英ガラスの洗
浄では一般化しているフッ酸による洗浄を行なうと、窒
化珪素層が石英ガラス管から離脱してしまうという欠点
がある。これは、石英ガラスと窒化珪素とは熱膨張係数
が異なることから、窒化珪素層にはクラックが存在して
おり、このクラックを通してフッ酸が石英ガラス管まで
達すると、窒化珪素層の裏面の石英ガラスが溶失してし
まうためである。
本発明は上記欠点を解消するためになされたものであり
、半導体ウェハの酸化処理、拡散処理等の熱処理を精密
に温度制御された清浄な雰囲気下で行なうことができ、
かつウェハに悪影響を与えない半導体熱処理用石英ガラ
ス反応管を提供しようとするものである。
、半導体ウェハの酸化処理、拡散処理等の熱処理を精密
に温度制御された清浄な雰囲気下で行なうことができ、
かつウェハに悪影響を与えない半導体熱処理用石英ガラ
ス反応管を提供しようとするものである。
本発明の半導体熱処理用石英ガラス反応管は、半導体ウ
ェハが装入される管状の石英ガラスの外面にｗｌ、密質
の窒化珪素層を形成したことを特徴とするものである。
ェハが装入される管状の石英ガラスの外面にｗｌ、密質
の窒化珪素層を形成したことを特徴とするものである。
このような半導体熱処理用石英ガラス反応管によれば、
従来のように窒化珪素層のダスト化によるウェハの汚染
やフ−／８１ｉによる洗浄時の窒化珪素層の離脱のよう
な問題を招くことなく、外周からの汚染物質の侵入を防
止して熱処理雰囲気を清浄に維持することができ、デバ
イス特性の劣化を防Ｉトすることができる。
従来のように窒化珪素層のダスト化によるウェハの汚染
やフ−／８１ｉによる洗浄時の窒化珪素層の離脱のよう
な問題を招くことなく、外周からの汚染物質の侵入を防
止して熱処理雰囲気を清浄に維持することができ、デバ
イス特性の劣化を防Ｉトすることができる。
なお、本発明において、窒化珪素層の気孔率は３％以下
であることが望ましい。これは気孔率が３％を超えると
、気孔を通して汚染物質が侵入するので、汚染を防止す
る効果がないためである。
であることが望ましい。これは気孔率が３％を超えると
、気孔を通して汚染物質が侵入するので、汚染を防止す
る効果がないためである。
また、本発明において、窒化珪素層はα型又はβ型の結
晶質部分を２０％以上含有するものであることが望まし
い。これは、結晶質部分が２０％未満であると、アモル
ファスの窒化珪素が多くなり、酸化されて分解し易くな
るので、汚染防止効果が持続しないためである。
晶質部分を２０％以上含有するものであることが望まし
い。これは、結晶質部分が２０％未満であると、アモル
ファスの窒化珪素が多くなり、酸化されて分解し易くな
るので、汚染防止効果が持続しないためである。
更に、本発明において、窒化珪素層のＮａ及びＫの含有
量は２０ ｐｐｍ以下であることが望ましい、これは、
これらアルカリ金属の含有量が２０ｐｐｍを超えると、
石英ガラスの失透を招くためである。
量は２０ ｐｐｍ以下であることが望ましい、これは、
これらアルカリ金属の含有量が２０ｐｐｍを超えると、
石英ガラスの失透を招くためである。
以下１本発明の詳細な説明する。
まず、本発明に係る半導体熱処理用石英ガラス反応管を
製造するために用いられるＣＶＤ装置を第１図を参照し
て説明する。
製造するために用いられるＣＶＤ装置を第１図を参照し
て説明する。
第１図において、炭化珪素反応管ｌの外周には炭化珪素
発熱体２が配置されている。この炭化珪素反応管ｌの内
部の支持台３上に窒化珪素のコーティングがなされる石
英カラス管４がガスの供給側にキャップ５をかぶせた状
態で収容される。また、炭化珪素反応管１の両端部には
水冷ホルダ６．７が設けられている。一方の水冷ホルタ
６には５ｉＣ１゜ガスの供給管８及びＮＨ，ガスの供給
管９が挿入されている。また、他方の水冷ホルダ７には
ガス排出口１０が設けられている。
発熱体２が配置されている。この炭化珪素反応管ｌの内
部の支持台３上に窒化珪素のコーティングがなされる石
英カラス管４がガスの供給側にキャップ５をかぶせた状
態で収容される。また、炭化珪素反応管１の両端部には
水冷ホルダ６．７が設けられている。一方の水冷ホルタ
６には５ｉＣ１゜ガスの供給管８及びＮＨ，ガスの供給
管９が挿入されている。また、他方の水冷ホルダ７には
ガス排出口１０が設けられている。
上記ＣＶＤ装置を用いた窒化珪素層の形成は例えば以下
のような条件で行なわれる。まず、発熱体２により炭化
珪素反応管１内を加熱する。次に、反応管ｌ内が所定温
度に達した後、供給管８から２文／分の流量のＨ２ガス
をキャリアカスとして２００ ｃｃ／分の流量で５ｉＣ
１゜カスを供給するとともに、供給管９から２００ ｃ
ｃ／分の流星でＮＨ３ガスを供給する。一方、ガス排出
口１０より真空ポンプで排気しながら、反応管ｌ内を５
Ｔｏｒｒに保持する。この結果、石英ガラス反応管４の
外面には窒化珪素層１１が形成される。
のような条件で行なわれる。まず、発熱体２により炭化
珪素反応管１内を加熱する。次に、反応管ｌ内が所定温
度に達した後、供給管８から２文／分の流量のＨ２ガス
をキャリアカスとして２００ ｃｃ／分の流量で５ｉＣ
１゜カスを供給するとともに、供給管９から２００ ｃ
ｃ／分の流星でＮＨ３ガスを供給する。一方、ガス排出
口１０より真空ポンプで排気しながら、反応管ｌ内を５
Ｔｏｒｒに保持する。この結果、石英ガラス反応管４の
外面には窒化珪素層１１が形成される。
このように石英ガラス管４の外面に窒化珪素層１１が形
成された半導体熱処理用石英ガラス反応管によれば、従
来のように石英ガラス管の内面に窒化珪素層が形成され
たものと異なり、窒化珪素層のタスト化によるウェハの
汚染やフッ酸による洗浄時の窒化珪素層の離脱のような
問題を招くことがない。したがって、ウェハが窒化珪素
のダストにより汚染されることなく、精密な温度制御や
酸化処理での長時間の使用が可能となる。一方、外周の
汚染物質については石英ガラス管４の外面に形成された
窒化珪素層１１により内部への侵入を防止することがで
き、熱処理雰囲気を清浄に維持することができる。した
がって、石英ガラス反応管内部で熱処理されて製造され
るデバイスの特性劣化を防止することができる。
成された半導体熱処理用石英ガラス反応管によれば、従
来のように石英ガラス管の内面に窒化珪素層が形成され
たものと異なり、窒化珪素層のタスト化によるウェハの
汚染やフッ酸による洗浄時の窒化珪素層の離脱のような
問題を招くことがない。したがって、ウェハが窒化珪素
のダストにより汚染されることなく、精密な温度制御や
酸化処理での長時間の使用が可能となる。一方、外周の
汚染物質については石英ガラス管４の外面に形成された
窒化珪素層１１により内部への侵入を防止することがで
き、熱処理雰囲気を清浄に維持することができる。した
がって、石英ガラス反応管内部で熱処理されて製造され
るデバイスの特性劣化を防止することができる。
次いで１本発明に係る半導体熱処理用石英ガラス反応管
の性能に影響を与える窒化珪素層の特性を更に詳細に調
べた。まず、上記ＣＶＤ装置を用いて８５０〜１３００
℃の範囲で温度を変化させたところ、１１５０℃以下で
は非晶質の窒化珪素層か形成され、温度が高いほど結晶
性が向上し、１２００℃以上では非晶質を含まないα型
窒化珪素層が形成された。
の性能に影響を与える窒化珪素層の特性を更に詳細に調
べた。まず、上記ＣＶＤ装置を用いて８５０〜１３００
℃の範囲で温度を変化させたところ、１１５０℃以下で
は非晶質の窒化珪素層か形成され、温度が高いほど結晶
性が向上し、１２００℃以上では非晶質を含まないα型
窒化珪素層が形成された。
次に、上記の各温度で形成された窒化珪素層の耐酸化性
を調べるために、１２００″Ｃで１００時間酸化処理を
行ない、酸化増量を測定した。この結果を第２図に示す
。
を調べるために、１２００″Ｃで１００時間酸化処理を
行ない、酸化増量を測定した。この結果を第２図に示す
。
第２図から明らかなように、１２００℃以上で形成した
窒化珪素層は＃酸化性が非常に向上していることがわか
る。
窒化珪素層は＃酸化性が非常に向上していることがわか
る。
実際に熱酸化処理工程で２４０時間使用した石英ガラス
反応管（比較例）と緻密質窒化珪素を外面に形成した石
英ガラス反応管（実施例）とを用い、５インチＰ型シリ
コンウェハを１２８０℃で加熱処理した場合の評価試験
の結果を下記表に示す。
反応管（比較例）と緻密質窒化珪素を外面に形成した石
英ガラス反応管（実施例）とを用い、５インチＰ型シリ
コンウェハを１２８０℃で加熱処理した場合の評価試験
の結果を下記表に示す。
なお、反応管はいずれも外径１９０履箇、内径１８３履
り長さ２９７５ｍ厘のものを用いた。また、下記表中Ｓ
＋０２膜中の可動イオン濃度（Ｉ ｎ１ｔｉａｌ Ｎ
Ｆ−８及び＋ＢＴΔＮ ｒｅ ）はシリコンウェハの不
純物による汚染度合を示すものである。ここで、■旧ｔ
ｉａｌ ＮＦｍはＢＴ処理を行なう前のＮ Ｆｍ値、
＋ＢＴΔＮＦ１１は正の電圧を印加してＢＴ処理を行な
った場合のＮｐ−５の変化量をそれぞれ示す。これらの
値は膜厚５００人のＳ ｉ０２について測定されたもの
である。前記＋ＢＴＢＴ処理２００°Ｃにおいて５■の
電圧を３分間印加して行なった。また、下記表のデータ
はそれぞれ１０サンプルの平均値である。
り長さ２９７５ｍ厘のものを用いた。また、下記表中Ｓ
＋０２膜中の可動イオン濃度（Ｉ ｎ１ｔｉａｌ Ｎ
Ｆ−８及び＋ＢＴΔＮ ｒｅ ）はシリコンウェハの不
純物による汚染度合を示すものである。ここで、■旧ｔ
ｉａｌ ＮＦｍはＢＴ処理を行なう前のＮ Ｆｍ値、
＋ＢＴΔＮＦ１１は正の電圧を印加してＢＴ処理を行な
った場合のＮｐ−５の変化量をそれぞれ示す。これらの
値は膜厚５００人のＳ ｉ０２について測定されたもの
である。前記＋ＢＴＢＴ処理２００°Ｃにおいて５■の
電圧を３分間印加して行なった。また、下記表のデータ
はそれぞれ１０サンプルの平均値である。
Ｆ足表のＳ ｉ０２膜中の可動イオン濃度を比較して明
らかなように、実施例では外周から石英ガラス反応管を
通して侵入しようとするアルカリ金属等の不純物を窒化
珪素膜でゲッターすることができ１反応管内が清浄な雰
囲気になっていることがわかる。
らかなように、実施例では外周から石英ガラス反応管を
通して侵入しようとするアルカリ金属等の不純物を窒化
珪素膜でゲッターすることができ１反応管内が清浄な雰
囲気になっていることがわかる。
以上詳述した如く本発明によれば、半導体ウェハの酸化
処理、拡散処理等の熱処理を精密に温度制御された清浄
な雰囲気下で行なうことができる半導体熱処理用石英ガ
ラス反応管を提供できるものである。
処理、拡散処理等の熱処理を精密に温度制御された清浄
な雰囲気下で行なうことができる半導体熱処理用石英ガ
ラス反応管を提供できるものである。
第１図は本発明の実施例における半導体熱処理用石英ガ
ラス反応管を製造するためのＣＶＤ装置の断面図、第２
図は窒化珪素層の形成温度と酸化処理後の酸化増量との
関係を示す線図である。 ｌ・・・・・・炭化珪素反応管、２・・・発熱体、３・
・・支持台、４・・・石英ガラス管、５・・・キャップ
、６．７・・・水冷ホルダ、８．９・・・供給管、１０
・・・ガス排出口、１１・・・窒化珪素層。
ラス反応管を製造するためのＣＶＤ装置の断面図、第２
図は窒化珪素層の形成温度と酸化処理後の酸化増量との
関係を示す線図である。 ｌ・・・・・・炭化珪素反応管、２・・・発熱体、３・
・・支持台、４・・・石英ガラス管、５・・・キャップ
、６．７・・・水冷ホルダ、８．９・・・供給管、１０
・・・ガス排出口、１１・・・窒化珪素層。
Claims (4)
- （１）半導体ウェハが装入される管状の石英ガラスの外
面に緻密質の窒化珪素層を形成したことを特徴とする半
導体熱処理用石英ガラス反応管。 - （２）窒化珪素層の気孔率が３％以下であることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の半導体熱処理用石英
ガラス反応管。 - （３）窒化珪素層がα型又はβ型の結晶質部分を２０％
以上含有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体熱処理用石英ガラス反応管。 - （４）窒化珪素層のＮａ及びＫの含有量がそれぞれ２０
ｐｐｍ以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の半導体熱処理用石英ガラス反応管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23461585A JPS6296349A (ja) | 1985-10-22 | 1985-10-22 | 半導体熱処理用石英ガラス反応管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23461585A JPS6296349A (ja) | 1985-10-22 | 1985-10-22 | 半導体熱処理用石英ガラス反応管 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6296349A true JPS6296349A (ja) | 1987-05-02 |
Family
ID=16973819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23461585A Pending JPS6296349A (ja) | 1985-10-22 | 1985-10-22 | 半導体熱処理用石英ガラス反応管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6296349A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007085520A1 (de) * | 2006-01-26 | 2007-08-02 | Wacker Chemie Ag | KERAMISCHER FORMKÖRPER MIT HOCHREINER Si3N4-BESCHICHTUNG UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG |
| CN102898034A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-30 | 东海晶澳太阳能科技有限公司 | 一种晶体硅铸锭用坩埚氮化硅涂层的制作方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5296999A (en) * | 1976-01-13 | 1977-08-15 | Tohoku Daigaku Kinzoku Zairyo | Silicon nitride having ultraahigh hardness and high purity process for peparing same and apparatus therefore |
| JPS54132164A (en) * | 1978-04-05 | 1979-10-13 | Toshiba Ceramics Co | Device for fabricating semiconductor |
| JPS5568621A (en) * | 1978-11-20 | 1980-05-23 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Heat treatment jig |
-
1985
- 1985-10-22 JP JP23461585A patent/JPS6296349A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5296999A (en) * | 1976-01-13 | 1977-08-15 | Tohoku Daigaku Kinzoku Zairyo | Silicon nitride having ultraahigh hardness and high purity process for peparing same and apparatus therefore |
| JPS54132164A (en) * | 1978-04-05 | 1979-10-13 | Toshiba Ceramics Co | Device for fabricating semiconductor |
| JPS5568621A (en) * | 1978-11-20 | 1980-05-23 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Heat treatment jig |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007085520A1 (de) * | 2006-01-26 | 2007-08-02 | Wacker Chemie Ag | KERAMISCHER FORMKÖRPER MIT HOCHREINER Si3N4-BESCHICHTUNG UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG |
| CN102898034A (zh) * | 2012-09-28 | 2013-01-30 | 东海晶澳太阳能科技有限公司 | 一种晶体硅铸锭用坩埚氮化硅涂层的制作方法 |
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