JPH0120640Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は電気炉の加熱装置に関し、例えば半導
体ウエハの拡散炉の加熱装置に適用して特に好適
なものである。

従来の技術 拡散炉のような電気炉は、通常石英ガラス等か
らなる熱処理管を具備しており、処理される半導
体ウエハは所定のウエハボードに積載されてこの
処理管の内部の所定位置に配される。熱処理管
は、所定の断熱材からなる断熱層に包囲されてお
り、この断熱層と熱処理管との間に加熱手段が設
けられる。加熱手段としては、熱処理管の周囲に
コイル状に配されたニクロム線等の抵抗加熱線が
通常用いられる。

このような電気炉の中でも、とりわけ半導体ウ
エハの拡散炉では、熱処理管内の温度分布が極め
て重要なフアクターになる。即ち、熱処理管の内
部でも温度分布が一様（例えば、炉長が600〜
1000mmの時、1200℃±0.25℃以内）でないと、ウ
エハボードに多数積載された半導体ウエハの熱処
理が均一に行えない。このことは、微妙な誤差を
も許容できない半導体装置にとつて、かなり重要
な問題である。従つて、熱処理管内の温度分布を
できるだけ一様にするための数々の工夫がなされ
てきた。

考案が解決しようとする問題点 上記のような電気炉において、炉長が、例えば
１〜2.5ｍと長くなると、１本の抵抗加熱線で炉
全体を加熱することが困難になる。そこで、加熱
手段を炉軸に沿つた幾つかのブロツクに実質的に
分割し、各ブロツクの抵抗加熱線に夫々駆動電流
を供給して加熱するようにしている。この場合、
電気炉の途中で抵抗加熱線からリード端子を引き
出さなければならない。従来は、このリード端子
を断熱炉を通して最短距離で外部に引き出してい
た。ところが、このようにしてリード端子を引き
出すと、このリード端子を通じて熱が炉の外部へ
逃げてしまい、この結果、第３図に関連して後述
するように、この部分の近傍に温度分布の谷が形
成されて、一様な分布が得られなかつた。

問題点を解決するための手段 本考案は上述の問題点に鑑みてなされたもので
あつて、電気炉の熱処理管を包囲して配された断
熱層と、この断熱層の内面で且つ上記熱処理管の
周囲に配された電気加熱手段と、上記断熱層を通
つて上記電気加熱手段に接続される少なくとも１
個のリード端子とを夫々具備し、上記リード端子
が上記断熱層の側面から外部に引き出されるよう
に構成された電気炉の加熱装置において、上記リ
ード端子を上記断熱層の内部で例えばクランク状
に屈曲させて、このリード端子を断熱層に引き込
む位置と断熱層から引き出す位置とを上記熱処理
管の長手軸に沿つた方向に互いに偏倚させたもの
である。

実施例 以下、半導体ウエハの縦型拡散炉の加熱装置に
本考案を適用した一実施例につき図面を参照して
説明する。

第１図に示すように、拡散炉は、長手軸がほぼ
垂直方向に配された石英ガラス製の処理管１を具
備している。処理管１の上端は、図示のように大
きく開放されており、シリコン等の半導体ウエハ
を積載したウエハボートがこの上部開口から挿入
されて処理管１内の所定位置に吊持される。熱処
理時にはこの上部開口は所定の蓋体によつて閉塞
される。

処理管１は、例えばアルミナを約52〜62％含有
し、残りがSiO₂からなる繊維状の断熱材によつ
て構成された断熱層２に包囲されている。そして
この断熱層２の内面に抵抗加熱線３（例えば、カ
ンタルＡ−１：商品名）がコイル状に保持されて
いる。

抵抗加熱線３は、処理管１の長手軸に沿つて３
つのブロツクに分割されており、上下両端部と中
間部２ケ所にリード端子４，５，６，７が夫々接
続されている。

抵抗加熱線３の中間部に接続されたリード端子
６及び７は、図示のように、断熱層２の内部でク
ランク状に折り曲げられている。例えばリード端
子６は、第２図に拡大図示するように、金属板を
断面クランク状に折曲加工して構成されており、
その一端部が抵抗加熱線３に溶接されている。リ
ード端子６の他端部は外部導線８にボルト止めさ
れている。尚リード端子６と外部導線８との間に
放熱ブロツクを介在させて、リード端子を伝わつ
てくる熱による加熱で外部導線８が酸化するのを
防止することもできる。

従来は、第２図に仮想線で示すように、リード
端子を抵抗加熱線との接続位置から真直ぐ外部に
引き出していた。このため、第３図に破線で示す
ように、リード端子の引出し位置BA及びＢのや
や内側位置で温度分布に谷が形成されていた。尚
グラフの両端部で温度が高くなつているのは、炉
口付近での温度低下を補償するためである。

これに対し、本例のように、リード端子６及び
７を夫々クランク状に折曲し、これらリード端子
６及び７の引出し位置をリード端子６及び７を
夫々断熱層２へ引き込む位置、即ち、各リード端
子６又は７と抵抗加熱線３との接続位置から炉長
方向に偏倚させると、第３図で実線で示すよう
に、温度分布に谷が形成されず、略一様な温度分
布（例えば、1200℃±0.25℃〜1200℃±0.1℃）
が得られた。

好ましい偏倚距離、即ち、端子の引出し位置と
抵抗加熱線への接続位置との間の垂直距離ｌは、
例えば、断熱層の厚さが約30〜80mm、抵抗加熱線
３のコイル径が約80〜300mm、コイルのピツチ間
隔が約14mmの時、約30〜200mm、更に好ましくは
約50〜150mmであつた。

尚各リード端子は、本例のように直角に曲げら
れる必要はなく、他の種々の形状のものを用いる
ことができる。

尚断熱層２が例えば30mm程度と薄い場合には、
第４図に示すように、この断熱層２の外周部に補
助断熱層１２を設け、この補助断熱層１２の内部
でリード端子６及び７を折曲するようにしても良
い。このような構成にすると、従来用いられてい
る加熱装置をそのまま利用できるので便利であ
る。

以上、本考案を半導体ウエハの縦型拡散炉の加
熱装置に適用した実施例について説明したが、本
考案は横型の拡散炉やその他種々の電気炉の加熱
装置に適用が可能である。

考案の効果 以上説明したように、本考案においては、断熱
層の側面から外部に引き出されるリード端子の引
出し位置と、このリード端子を抵抗加熱線等の電
気加熱手段との接続位置から断熱層に引き込む位
置とを炉長方向、即ち電気炉の熱処理管の長手方
向に互いに偏倚させている。従つて、このリード
端子を伝わつて炉内の熱が外部に逃げることを効
果的に防止できる。この結果、炉内の温度が部分
的に低下することがなく、炉内全体に亘亘つて略
一様な温度分布を得るとができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案を半導体ウエハの縦型拡散炉に適
用した一実施例を示すものであつて、第１図は拡
散炉の概略縦断面図、第２図はリード端子の引出
し部分の拡大縦断面図、第３図は炉内の温度分布
を示すグラフ、第４図は拡散炉の変形例を示す部
分拡大縦断面図である。 なお図面に用いた符号において、１……処理
管、２……断熱層、３……抵抗加熱線、６，７…
…リード端子、である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 電気炉の熱処理管を包囲して配された断熱層
   と、この断熱層の内面で且つ上記熱処理管の周囲
   に配された電気加熱手段と、上記断熱層を通つて
   上記電気加熱手段に接続される少なくとも１個の
   リード端子とを夫々具備し、上記リード端子が上
   記断熱層の側面から外部に引き出されるように構
   成された電気炉の加熱装置において、 上記リード端子が上記断熱層の内部で屈曲され
   ていて、上記リード端子をこの断熱層に引き込む
   位置とこの断熱層から引き出す位置とが上記熱処
   理管の長手軸に沿つた方向に互いに偏倚されてい
   ることを特徴とする電気炉の加熱装置。