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技術 拡散炉断熱リング

出願人 株式会社ニチビ三井鉱山マテリアル株式会社
発明者 藤井信夫中村浩下野邦正
出願日 1995年5月9日 (24年3ヶ月経過) 出願番号 1995-134717
公開日 1996年11月22日 (22年8ヶ月経過) 公開番号 1996-306636
状態 特許登録済
技術分野 拡散 気相成長(金属層を除く)
主要キーワード リング状支持体 拡散チューブ セラミック長繊維 アルミナ長繊維 形成構造体 成形構造体 セラミック短繊維 リング構造体
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この項目の情報は公開日時点(1996年11月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (1)

目的

半導体製品不良率を減少させうる、断熱リングの表面からの塵埃の発生のない拡散チューブ支持断熱リングを得ること。

構成

半導体および集積回路等の製造に使用する拡散炉内の拡散チューブを支持する断熱リングにおいて、リング構成体の表面をアルミナ成分構成比率が50%以上で、かつ、ホウ素成分を含まないセラミック長繊維被覆し、好ましくは同じ化学成分を有するアルミナ長繊維からなる縫糸で縫製する。

概要

背景

従来からも、拡散炉内拡散チューブを保持するリング状支持体は使用されていた。その構造は耐熱性を有する材料を単にリング状に形成したものであったため、チューブ加熱炉に設置する際、および、装置の加熱運転中に多量の塵埃を発生し、その発生した塵埃が製造中の半導体の表面に沈積し、不良製品の発生の原因となっていた。一方、特公昭60−43011号公報にこの塵埃の発生を防ぐ目的で、このチューブ支持リング断熱材の表面をマット状物被覆せんとする試みがなされている。

概要

半導体製品不良率を減少させうる、断熱リングの表面からの塵埃の発生のない拡散チューブ支持断熱リングを得ること。

半導体および集積回路等の製造に使用する拡散炉内の拡散チューブを支持する断熱リングにおいて、リング構成体の表面をアルミナ成分構成比率が50%以上で、かつ、ホウ素成分を含まないセラミック長繊維で被覆し、好ましくは同じ化学成分を有するアルミナ長繊維からなる縫糸で縫製する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

半導体および集積回路等の製造に使用する拡散炉内拡散チューブを支持する断熱リングにおいて、リング構造体の表面をセラミック長繊維からなる編織物にて被覆したことを特徴とする拡散炉断熱リング。

請求項2

前記被覆材アルミナ成分構成比率が、少なくとも50%以上であり、かつ、ホウ素成分を含まないセラミック長繊維からなることを特徴とする請求項1記載の拡散炉断熱リング。

請求項3

断熱リングの構造体内部がセラミック短繊維成形構造体もしくは綿状体からなることを特徴とする請求項1記載の拡散炉断熱リング。

技術分野

0001

本発明は半導体集積回路等を製造する工程の一段階である 1,000〜1,200 ℃の温度にて処理する、一般に言う拡散工程における拡散炉断熱リングに関するものである。

背景技術

0002

従来からも、拡散炉内拡散チューブを保持するリング状支持体は使用されていた。その構造は耐熱性を有する材料を単にリング状に形成したものであったため、チューブ加熱炉に設置する際、および、装置の加熱運転中に多量の塵埃を発生し、その発生した塵埃が製造中の半導体の表面に沈積し、不良製品の発生の原因となっていた。一方、特公昭60−43011号公報にこの塵埃の発生を防ぐ目的で、このチューブ支持リング断熱材の表面をマット状物被覆せんとする試みがなされている。

発明が解決しようとする課題

0003

かかる手段を使用しても、従来の方法であれば、被覆材料二酸化ケイ素を主成分とする織物編物シート等から構成されていたため、被覆材料の耐熱性が絶対的に不足し、炉内の 1,000〜1,200 ℃という高温雰囲気において長時間連続的に、あるいは断続的に暴露されることにより、急速にその表面が脆化するという現象が生ずる。その結果、微小の塵埃の発生が生じ、この塵埃が製品の歩留まりの低下を招くという難点を有しており、このような塵埃の発生のない被覆材料の出現が待たれていた。

課題を解決するための手段

0004

本発明者等は、かかる欠点を解消すべく鋭意検討した結果、本発明に到達したもので、その要旨とするところは、(1)半導体および集積回路等の製造に使用する拡散炉内の拡散チューブを支持する断熱リングにおいて、リング構成体の表面をセラミック長繊維からなる編織物にて被覆したことを特徴とする拡散炉断熱リングであって、(2) 上記被覆材アルミナ成分構成比率が少なくとも50%以上であり、かつ、ホウ素成分を含まないセラミック長繊維からなる拡散炉断熱リングであって、(3) 該断熱リングの構造体内部がセラミック短繊維成形構造体、もしくは綿状体からなる断熱リングにある。

0005

以下、本発明を詳細に説明する。本発明の断熱リングは、リング構造体の表面をセラミック長繊維からなる編織物にて被覆したものであり、また、セラミック長繊維からなる被覆材の内部にセラミック繊維形成構造体もしくは綿状体を充填したものである。

0006

本発明で被覆材として使用するセラミック長繊維編織物のアルミナ成分構成比率は50%以上が好ましく、より好ましくは60%以上、さらに好ましくは70%以上である。また、ホウ素成分を含まない。

0007

アルミナ成分構成比率が50%以下の被覆材では、その耐熱性が不十分となり好ましくない。また、ホウ素成分を含むアルミナ繊維は耐熱性が劣り、使用寿命に問題があるばかりでなく、高温下においてホウ素の離脱が発生し、高温雰囲気中に脱離したホウ素によって製品が汚染され、性能低下につながるという好ましくない問題を起こす。

0008

図1にホウ素成分を含むアルミナ繊維と、含まないアルミナ繊維との加熱時の強度変化を示している。加熱時間は2時間である。この結果からも明らかなように、ホウ素成分を含むアルミナ繊維は、低温域においてはホウ素成分を含まないアルミナ繊維より強度は大きいが、 1,050℃近辺の温度を境にして強度は逆転することがわかる。

0009

編織物を構成する繊維は長繊維であることが必要である。上記アルミナ成分構成比率のセラミック繊維でも短繊維からなるものでは、被覆材自体から短繊維の抜け等による塵埃の発生があり、好ましくない。

0010

本発明でいうセラミック短繊維成形構造体とは、セラミック短繊維を接着剤等で成形固化したものをいう。従って、一定の形状に固化したものを断熱リング構造体とした場合は、その構造体の表面をセラミック長繊維編織物で被覆し、端部を縫製することにより、断熱リングとすることができる。また、内容物をセラミック短繊維の綿状体とする場合には、セラミック長繊維スリーブ等に充填し、端部を縫糸にて縫製することにより、断熱リングとすることができる。

0011

本発明で用いる縫糸としては、熱に対する挙動が被覆材と同じであることが好ましく、この点からも被覆材に使用するセラミック長繊維と化学組成面で同質のものを用いるのが好ましい。

0012

本発明のごとく、断熱リング構造物の表面をセラミック長繊維からなる編織物にて被覆することにより、拡散チューブの設置時における塵埃の発生がなく、また、セラミック長繊維の耐熱性がそのアルミナ成分の高い含有率由来して高いため、拡散炉運転にともなう雰囲気温度が 1,000〜1,200 ℃の高温域に連続して長時間暴露されても、被覆材本体からその脆化に伴う塵埃の発生は全くなく、アルミナ長繊維からのホウ素成分の揮散がないため、極めてクリーン雰囲気を保つことが可能となったのである。これは被覆材が無限長のセラミック繊維フィラメント原料として、編物、織物に加工しているためであり、優れた耐熱性とともに常時塵埃を発生しない作用を具備しているためである。当然のことながら、前述したように、短繊維からなる編織物では、短繊維の抜けによる塵埃の発生があり、このような作用はない。

0013

また、被覆材として使用しているセラミック長繊維編織物がその優れた耐熱性のため、リング内部構造物の断熱保護材としても作用している。このため高温雰囲気下においての劣化を防止することができ、断熱リング全体としての寿命を格段に向上させる効果もある。

0014

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

0015

単繊維径10μm 、Al2O3/SiO2=70/30なる組成のアルミナ長繊維から製織したアルミナ長繊維綾織クロス(厚さ 0.3mm、経糸密度30本/インチ緯糸密度25本/インチ、重さ 440g/m2)を使用してセラミックモールド品を被覆し、断熱リングとした。使用したセラミックモールド品は、Al2O3/SiO2=49/51の構成比率で、サイズは外径250mm、内径180mm、厚さ50mmの円筒状で、密度は 285Kg/m2であった。

0016

アルミナ長繊維クロスは、このモールド品に合わせて立体的裁断し、縫糸としてはクロスと同成分のアルミナ長繊維を使用し、手縫いで縫製した。この断熱リングを 180mm径の拡散チューブに装置し、 1,100℃にて60分加熱する拡散工程に供した。この断熱リングの装着は容易であり、3カ月間にわたる使用後において、断熱リングの表面は平滑であり、脆化にともなう塵埃の発生はほとんど見られなかった。

0017

単繊維径10μm 、Al2O3/SiO2=80/20なる組成のアルミナ長繊維を円筒状に編組して、内径40mm、厚さ 1.3mm、重さ 105g/mのアルミナ長繊維スリーブを得た。このスリーブの内部にセラミック短繊維綿状物セラミツクウール商品名:イビウール、イビデン株式会社製)を充填し、端部をアルミナ長繊維縫糸にて縫合することにより、外径280mm、内径 200mmのドーナツ状断熱リングを形成した。

0018

このドーナツ状断熱リングに外径200mmの拡散チューブを保持するように装置して拡散炉に入れた。拡散工程で 1,000℃に加熱しながら、断続的に5カ月間使用したが、リングの外観に全く変化が見られず、また、取り外して分解したところ、内部のセラミックウールにもほとんど脆化が見られなかった。また、このリングを使用することにより、塵埃の沈着による製品の不良率は大幅に低減した。

発明の効果

0019

断熱リングの被覆材として、本発明のセラミック長繊維編織物を使用することにより、従来の断熱リングに見られた塵埃の発生に伴う多大の製品不良を著しく低減することができた。

図面の簡単な説明

0020

図1ホウ素成分を含むアルミナ繊維と含まないアルミナ繊維との耐熱性を示した図である。

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