(57)【要約】 【課題】縦型又は横型熱処理装置の炉心管内にデッドスペースをつくらず、半導体ウェーハを垂直状態で可及的に多く配設できて有効スペースが確保され、多数枚のウェーハの熱処理を効率よく行える角型炉心管を提供する。 【解決手段】半導体ウェーハｗに熱処理が施される縦型又は横型の熱処理装置１、２の電気炉３に装着される炉心管５であって、当該炉心管５の全体形状が略四角形筒体状又は略多角形筒体状の角型に形成されており、その中空内部が支持手段４によって垂直状態を維持されたウェーハｗの可及的多数枚を配設可能に構成されている。【選択図】       図１
0003101594.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハに熱処理が施される縦型又は横型の熱処理装置の電気炉に装着される炉心管であって、当該炉心管の全体形状が略四角形筒体状又は略多角形筒体状の角型に形成されていることを特徴とする角型炉心管。
【請求項２】
半導体ウェーハに熱処理が施される縦型又は横型の熱処理装置の電気炉に装着される炉心管であって、当該炉心管の全体形状が略四角形筒体状又は略多角形筒体状の角型に形成されており、その中空内部が支持手段によって垂直状態を維持されたウェーハの可及的多数枚を配設可能に構成されていることを特徴とする角型炉心管。
【請求項３】
半導体ウェーハに熱処理が施される縦型の熱処理装置の電気炉に装着される炉心管であって、垂直配置の当該炉心管の水平断面形状が略四角形又は略多角形に形成されていることを特徴とする角型炉心管。
【請求項４】
半導体ウェーハに熱処理が施される横型の熱処理装置の電気炉に装着される炉心管であって、水平配置の当該炉心管の短手方向の垂直断面形状が略四角形又は略多角形に形成されていることを特徴とする角型炉心管。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は角型の炉心管に係り、さらに言えば、多数枚の半導体ウェーハ（以下単にウェーハということがある。）に熱処理を施すのに適した縦型又は横型の熱処理装置の電気炉に装着される角型炉心管の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体ウェーハの熱処理装置に使用される炉心管は、全体形状が円筒形状に形成されている。図７〜図９に従来の縦型熱処理装置に使用されている円筒形状の炉心管ｔの例を示した（特開２００１−３５１８７３等）。また、図示を省略したいわゆる横型熱処理装置に使用されている炉心管も、円筒形状に形成したもので実施されている。
【特許文献１】特開２００１−３５１８７３公開特許公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
図７、図８に例示した従来の縦型熱処理装置に使用されている円筒状の炉心管ｔには、ボートｃの凹部ｆに水平配置で支持されたホルダｂの上に、ウェーハａが直接又は図示省略のコロ等を介して間接的に、水平配置で支持されている。そして、ホルダｂで支持する上下のウェーハａ、ａの間隔は、フォークを挿し込んで搬送するスペース（ピッチ）の確保が余儀なくされている。そのため、一度に熱処理できるウェーハａの枚数は自ずと限界があり制約される。また、ウェーハａとホルダｂ（コロ）との接触箇所ｋの部位でスリップが生じたり、ガス導入管ｇから送り込まれた原料ガスの流れが悪く、品質が劣るといった問題点も指摘されている。
【０００４】
この点、ウェーハａを従来のように水平配置に支持せず、起立状態の垂直配置（図１参照）で支持して熱処理すれば、スリップを防止し、ウェーハａを短ピッチで支持できる上、ガスの流れもよく好都合である。しかし、図９に横断面図として示したように、円筒状炉心管ｔ内においてウェーハａ…を十分に無駄なく配設できず、符合Ｓ−１、Ｓ−２、Ｓ−３、Ｓ−４で示した部分のデッドスペース（空間）が生じてしまう。
【０００５】
このことは従来一般の横型熱処理装置についても同様のことが言える。すなわち、水平方向に配設された従来の円筒状炉心管の中に、炉心管の長手方向に平行となるように起立させてウェーハａを配設（図５参照）したとしても、その短手方向の横断面形状は前記図９の図示例と同様になり、やはり無駄なデッドスペースが生じてしまう。
【０００６】
したがって、本考案の目的は、縦型又は横型の熱処理装置に装着される炉心管内にデッドスペースをつくらず、当該炉心管の中空内部の端から端に至るまで半導体ウェーハを垂直状態で可及的に多く配設できて有効スペースが確保され、コンパクト設計ながら多数枚のウェーハの熱処理を効率よく経済的に且つ高品質に行える角型炉心管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段として、請求項１記載の考案の角型炉心管は、半導体ウェーハｗに熱処理が施される縦型又は横型の熱処理装置１、２の電気炉３に装着する炉心管５であって、当該炉心管５の全体形状を略四角形筒体状又は略多角形筒体状の角型に形成したことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の考案の角型炉心管は、半導体ウェーハｗに熱処理が施される縦型又は横型の熱処理装置１、２の電気炉３に装着する炉心管５であって、当該炉心管５の全体形状を略四角形筒体状又は略多角形筒体状の角型に形成し、その中空内部を、支持手段４によって垂直状態を維持されたウェーハｗの可及的多数枚を配設可能に構成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の考案の角型炉心管は、半導体ウェーハｗに熱処理が施される縦型の熱処理装置１の電気炉３に装着する炉心管５であって、垂直配置の当該炉心管５の水平断面形状を略四角形又は略多角形に形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の考案の角型炉心管は、半導体ウェーハｗに熱処理が施される横型の熱処理装置２の電気炉３に装着する炉心管５であって、水平配置の当該炉心管５の短手方向ｐの垂直断面形状を略四角形又は略多角形に形成したことを特徴とする。
【考案の効果】
【００１１】
請求項１、２記載の考案によれば、半導体ウェーハに熱処理が施される縦型又は横型の熱処理装置の電気炉に装着される炉心管の全体形状が、略四角形筒体状又は略多角形筒体状の角型に形成されているので、支持手段によって垂直状態を維持された半導体ウェーハを、当該角型炉心管内の端から端に至るまで可及的に多く配設でき、無駄なデッドスペースをつくらずに有効スペースが確保され、コンパクト設計ながら多数枚の大口径ウェーハの合理的で経済的な熱処理が達成される。
【００１２】
また副次的な効果として、この角型炉心管内で、ホルダを使用せずに、個々のウェーハをボート等の支持手段によって垂直状態に維持した状態で熱処理を施すことにより、当該角型炉心管内の上方から垂直下向き（又は側方から水平方向）に送り出されるガスが、前記垂直状態のウェーハ間を隈なく良好に流れ、ガスがウェーハに対して均一に当たって、ウェーハ表面の膜厚が均一に形成され、パーティクルやスリップの発生が抑制された高品質のウェーハの提供にも寄与する。
【００１３】
請求項３記載の考案によれば、垂直配置の当該炉心管の水平断面形状が略四角形又は略多角形に形成され、請求項４記載の考案によれば、水平配置の当該炉心管の短手方向の垂直断面形状が略四角形又は略多角形に形成されているので、各角型炉心管の内部に垂直状態を維持されたウェーハの可及的多数枚を配設でき、前記考案の効果と同様、デッドスペースをつくらずに有効スペースが確保され、コンパクト設計ながら多数枚のウェーハの合理的で高品質な熱処理が達成される。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１４】
本考案の角型炉心管は、半導体ウェーハの熱処理、例えばＳＩＭＯＸ（Separation
by IMplanted OXygen）によるウェーハ製作時に適したアニール方法やアルゴンアニール・水素アニール等に使用される熱処理装置において好適に実施される。当該角型炉心管５内で送り出された原料ガス（酸素、アルゴン、窒素、水素等）は、例えば前記ＳＩＭＯＸによれば、シリコンウェーハｗの表面に、シリコンと反応してＳiＯ２の被膜を形成しつつ、ウェーハｗに熱処理が施される。
【００１５】
以下、本考案を実施するための最良の形態を、図面にしたがって説明する。
【００１６】
この角型炉心管５が装着される縦型熱処理装置１又は横型熱処理装置２は１５００℃対応であるが、この温度に限定されるものではない。当該角型炉心管５はＳｉＣにより好適に製作されるが、石英などにより製作して実施することも可能である。なお、図中、符号１２はヒータ、符号１３はバッファ、符号１５はガスシャワー板、符号１７は基台をそれぞれ示している。
【００１７】
まず、図１〜図４に示した縦型熱処理装置１における角型炉心管５について述べる。
【００１８】
この角型炉心管５は、半導体ウェーハｗに熱処理が施される縦型の熱処理装置１の電気炉３に装着される炉心管５であって、当該炉心管５の全体形状が略四角形筒体状の角型に形成されている。但し、図示を省略した異なる略多角形筒体状の角型に炉心管５を形成して実施する形態も採用可能である。
【００１９】
図１に例示した本実施形態の全体形状が略四角形筒体状の角型炉心管５は、二重管構造により形成されている。すなわち、中空な略四角形筒体状の内管を構成するインナー炉心管５０（図２Ｂ）と、その外周を覆う中空な略四角形筒体状の外管を構成するアウター炉心管５１（図２Ａ）とから成っている。
【００２０】
アウター炉心管５１は、インナー炉心管５０の外周を囲む大きさで角筒状（略四角形筒体状）の角型本体部５２と、その角型本体部５２の上部先端を覆うドーム形状のドーム型先端部５４と、前記角型本体部５２の下部基端から外方に折曲されたフランジ５３とより成る。このアウター炉心管５１の下方から、前記インナー炉心管５０が装填され、同インナー炉心管５０とアウター炉心管５１の角型本体部５２との隙間には、原料ガスの流路８が形成されている（図１、図３）。また、通常インナー炉心管５０の上部に、ガスシャワー板１５を設置する形態で好適に実施される（図３参照）。
【００２１】
したがって、図１、図４に示したように、前記二重管構造の角型炉心管５（インナー炉心管５０）の下方から内部に、ボート等の支持手段４によって垂直状態を維持された半導体ウェーハｗ…の可及的多数枚（例えば、１００枚）を配設可能に構成されている（請求項１、請求項２）。すなわち、従来例を示した図９と本実施形態を示した図４を比べて分かる通り、本実施形態によれば、従来のようなデッドスペースＳ−１、Ｓ−２、Ｓ−３、Ｓ−４の無駄な空間を生ずることなく、垂直配置の半導体ウェーハｗ…を角型炉心管５の内部一杯に多数配設することができるのである。
【００２２】
また、前記のように当該角型炉心管５を利用して、個々のウェーハｗを同心上に多数整列し且つ垂直方向に起立させて前記ボート４の上に支持すると、垂直状態で隣り合うウェーハｗ、ｗ間に、垂直方向に通りやすいガス流路６が形成される。よって、この角型炉心管５内で、インナー炉心管５０とアウター炉心管５１との間に形成されたガス流路８に送り込まれ上方から送り出された原料ガス（例えば酸素）は、ガスシャワー板１５を通過してウェーハｗ、ｗ間のガス流路６に誘導され、各シリコンウェーハｗの表面に均一に当接し、シリコンと反応して膜厚が均一なＳiＯ２の被膜を形成しつつ、多数枚のウェーハｗ…を高品質に同時熱処理することができる。
【００２３】
なお、角型炉心管５は全体形状が略四角形筒体状や略多角形筒体状の角型に形成されている点が従来にない特徴であるが、少なくとも図４に示したような本体部分（角型本体部５２）の水平断面形状が略四角形や略多角形に形成されていればよい（請求項３）。
【００２４】
次に、図５と図６に示した横型熱処理装置２における角型炉心管５について述べる。
【００２５】
この横型熱処理装置２における角型炉心管５も、基本的形態は上記縦型熱処理装置１における角型炉心管５と同じである。但し、図５と図６に例示したケースでは、二重管構造ではなくアウター炉心管５１のみの実施形態を示している。
【００２６】
アウター炉心管５１は、水平配置の当該炉心管５の短手方向ｐの垂直断面形状が略四角形の角型本体部５２と、同角型本体部５２の一側先端を覆うドーム形状のドーム型先端部５４と、前記角型本体部５２の基端部から外方に折曲されたフランジ５３とより成る。つまり、水平配置の当該炉心管５の少なくとも短手方向ｐの垂直断面形状が略四角形に形成されている（請求項４）。但し、前記短手方向ｐの垂直断面形状を異なる略多角形に形成して実施することも可能である（図示は省略）。そして、このアウター炉心管５１のドーム型先端部５４のガス導入口１８からガスが送り込まれ、そのガスは角型本体部５２の基端に設けられたガス排気口１６から排気される構成である。
【００２７】
したがって、この横型熱処理装置２に使用される角型炉心管５（アウター炉心管５１）の側方から内部に、ボート等の支持手段４によって垂直状態を維持された半導体ウェーハｗ…をボート受け７により装填することで、可及的多数枚のウェーハｗ…を配設することができる（請求項１、請求項２）。そのことは、やはり本実施形態の図６と従来例を示した図９を比較すれば明らかな通り、本実施形態によれば、従来のようなデッドスペースＳ−１、Ｓ−２、Ｓ−３、Ｓ−４の不要な空間を生ずることなく、垂直配置の半導体ウェーハｗ…を角型炉心管５（アウター炉心管５１）の内部一杯に多数配設することができるのである。
【００２８】
また、個々のウェーハｗを図５に示したような垂直方向に起立させて当該角型炉心管５内に配設すると、垂直状態で隣り合うウェーハｗ、ｗ間にガス流路６が形成されるので、図中右側から送り込まれたガスが前記ガス流路６に誘導され、各ウェーハｗ…に隈なく当接し、全てのウェーハ表面に膜厚を均一に形成し、高品質で多数のウェーハｗ…を熱処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】縦型熱処理装置の角型炉心管に配設されたウェーハを示した全体斜視図である。
【００３０】
【図２】Ａ、Ｂは、角型炉心管を構成するアウター炉心管の斜視図とインナー炉心管を示した斜視図である。
【００３１】
【図３】縦型熱処理装置の角型炉心管における熱処理要領を示した説明断面図である。
【００３２】
【図４】図３のＩ−Ｉ矢視断面の説明図である。
【００３３】
【図５】横型熱処理装置の角型炉心管における熱処理要領を示した説明断面図である。
【００３４】
【図６】図５のII−II矢視断面の説明図である。
【００３５】
【図７】従来の縦型熱処理装置の炉心管におけるウェーハの配設と熱処理要領を示した縦断面図である。
【００３６】
【図８】従来の縦型熱処理装置における炉心管を示した斜視図である。
【００３７】
【図９】図８の従来の炉心管にウェーハを垂直に配設した場合におけるIII−III矢視断面の説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
ｗ      半導体ウェーハ
１      縦型熱処理装置
２      横型熱処理装置
３      電気炉
４      支持手段（ボート）
５      角型炉心管
５０    インナー炉心管
５１    アウター炉心管
【図１】
0003101594.tif 000003
【図２】
0003101594.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003101594.tif 000007
【図６】
0003101594.tif 000008
【図７】
0003101594.tif 000009
【図８】
0003101594.tif 000010
【図９】
0003101594.tif 000011