JPH0419753Y2

JPH0419753Y2 -

Info

Publication number: JPH0419753Y2
Application number: JP1987057151U
Authority: JP
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1987-04-15
Publication date: 1992-05-06
Also published as: JPS63164194U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野この考案は、半導体ウエハ処理用加熱炉のヒー
タに関するものである。

従来の技術半導体ウエハ処理用加熱炉には、例えば、半導
体製造などに用いる拡散炉があるが、この拡散炉
には炉内を高温にするため均熱管（反応管）の外
側に所定間隔をおいてヒータが設けられている。

従来、ヒータとして太線ヒータ、即ち、断面円
形の太線状発熱体が用いられる。しかし、このヒ
ータでは、高温時、例えば、1200℃における寿命
が長いがその反面重量が大きく熱容量も大きいの
で、設備電力が大きくなると共に高温時において
は、自重のため大きく変形する。そのためヒータ
がたれ下がり、反応管との間隔を所定に保つこと
ができなくなるので、反応管全長にわたり均一に
加熱することが困難となる。従つて、反応管内に
ある半導体ウエハ全部に均一な膜を形成すること
ができなくなるので、所定通りの半導体ウエハ処
理を行うことができない。

又、ヒータが更に大きく変形すると、該ヒータ
は反応管に接触し、該反応管を破損させてしま
う。

そのため、反応管内で処理中の多数のウエハ例
えば150枚が不良品となるとともに、破損した高
価な反応管を新しい反応管と交換しなければなら
ないので経済上著しい損害が発生する。又、反応
管交換時には長時間該加熱炉を使用できなくなる
ので、該加熱炉の稼働率が低下する。

その上、昇降温特性が良くないので、ウエハの
熱処理終了後、炉が冷却するまで長時間かかり、
炉の稼働率が良くない。

そこで、細線ヒータ、即ち、断面円形の細線状
発熱体を用いることにより、上記問題点の解決を
図つている。しかし、このヒータでは、重量が小
さく、熱容量も小さいので、昇降温特性は良い
が、その反面、表面負荷が大きいので高温時にお
ける寿命が短い。

又、従来、炉の稼働率を良くするため、ヒータ
と反応管との間に冷却流体、例えば、低温空気を
流し込んでいる。しかし、この冷却方法ではヒー
タ外周部に設けた断熱材が該冷風に当たりその繊
維質がウエハの嫌うゴミとなつて炉内に飛散す
る。

この考案は上記事情に鑑み、加熱炉を冷却する
時に炉内にゴミが発生しないようにすることを目
的とする。

他の目的は、反応管内を均一加熱できる様にす
るとともに使用寿命を伸ばすことである。

問題点を解決するための手段この考案は、絶縁材で形成した収容部に、空間
部を介して反応管を挿着し、該空間部に半導体ウ
エハを拡散するための電気発熱体を配設した加熱
炉において、該電気発熱体が、流体供給口と流体
排出口とを炉外に露出せしめた無穴ストロー状薄
肉パイプ発熱体であることを特徴とする半導体ウ
エハ処理用加熱炉のヒータにより前記目的を達成
しようとするものである。

作用電気発熱体に電力を供給すると、ジール熱が発
生し、加熱炉内は高温となり、反応管内は均一温
度となる。

この時、該発熱体は無穴ストロー状薄肉パイプ
なので軽量で変形しにくく、かつち熱容量も小さ
く、又、高温時においても、表面負荷が小さく、
長寿命である。

更に、パイプ状の発熱体は、加熱され易くかつ
冷却され易いので極めて昇降温特性がすぐれてい
るとともに、冷却時に流体供給口に冷却流体を流
入させ流体排出口から排出させても該冷却流体
は、該発熱体の配設されている空間部に漏れるこ
とはない。

実施例この考案の一実施例を添付図面により説明す
る。

円筒状の断熱材１の内側には、間隔をおいて複
数の支持リング２が設けられている。

この支持リング２には、円周方向に間隔をおい
て、複数の無穴ストロー状薄肉パイプ発熱体（ヒ
ータ）３が設けられている。

ここで、無穴ストロー状薄肉パイプ発熱体とは
壁面に穴があいておらず、かつストローの様に薄
肉の発熱体を指称し、例えば、この発熱体３は、
第３図に示す様に断面円筒状に形成されその外径
Ｄは、15mm、その内径ｄは12mmに形成されてい
る。

４は、発熱体３と接続する中空電極、５は流体
供給部でこの供給部５には、各発熱体３の中空部
３ａと連通する流体供給口５ａが設けられてい
る。

６は、流体排出部で、この排出部６には、各発
熱体３の中空部３ａと連通する流体排出口６ａが
設けられている。

７は、反応管でこの中には、ウエハを収容した
石英ボート（図示せず）が挿入されている。

次に、この実施例の作動について説明すると、
反応管７内にウエハを収容したボートを挿入した
後、中空電極４から給電し、発熱体３を加熱する
と、反応管７内が高温、例えば、1200℃になるの
で、反応管７内のウエハは熱処理される。

この時、発熱体３は、高温となるが、ストロー
状薄肉パイプで、かつ、径が大きいので、重量が
軽い割りには、曲げに対する強度があり、また、
その変形量も少ない。更に表面負荷も小さいの
で、長寿命が期待でき、又この発熱体３は、支持
リング２に保持されているので、仮に変形して
も、ヒータの内側にある石英管７に接触する危険
性も少ない。

ウエハの熱処理終了後、液体供給部５の供給口
５ａから冷却流体、例えば、低温空気又は、ガス
を圧入し発熱体３の中空部３ａを通し、液体排出
部６の排出口６ａから排出せしめると、発熱体３
は、冷却流体に熱量を奪われて急激に冷却される
ので、反応管７内は、急激に冷却される。

従つて、冷却のために多くの時間を必要としな
いので、ローテーシヨンを早めることが可能とな
る。

又、この冷却方法によると、従来例のような問
題、即ち、強制冷却する場合石英管とヒータとの
間に冷風を流していたため、ヒータ外周部に設け
た断熱材が、該冷風に当たり、その繊維質がウエ
ハの嫌うゴミとなつて炉内に飛散するという問題
の発生を防止することができる。

なお、流体供給部５の供給口５から加熱流体、
例えば、高温空気又は、ガスを発熱体３の中空部
３ａに圧入しながら発熱体３に給電すると、より
一層ヒータの加熱が早くなるので能率的なウエハ
の熱処理を行う事ができる。

この考案の実施例は、上記に限定されるもので
なく、例えば、パイプ発熱体３の形状を第４図に
示すように断面中空楕円状にしたり、又第５図に
示す様に、断面中空方形状に形成しても良い。

又、パイプ発熱体３を第６図に示す様に反応管
７の外周にスパイラル状に巻きつけてもよいこと
は勿論である。更に、第７図に示すようにセパレ
ータ７０に支持されたパイプ発熱体の両端にヘツ
ダ７１，７２を設け、ヘツダ７１に端子７４付中
空電極７５を接続し、この電極７５からガスを供
給し、ヘツダ７２に設けた端子７６付中空電極７
７より排出してもよい。

このセパレータの形状は、第８図、第９図のよ
うなものがあり、第８図のセパレータ８１には発
熱体貫通孔８２が形成され、又、第９図のセパレ
ータ９１には、発熱体嵌合溝９２が形成されてい
る。

第１０図は、三つのセパレータ１０１，１０
２，１０３により、曲がりくねつた一本の発熱体
１０４を支持した実施例を示す斜視図でパイプ発
熱体の入口１０５とパイプ発熱体の出口１０６に
は各々端子１０７，１０８が設けられている。

考案の効果この考案は以上の様に構成したので次の如き顕
著な効果を奏する。

(1) 無穴ストロー状薄肉パイプ発熱体なので軽量
であり、従来例の太線ヒータに比べ、自重が軽
いため、ヒータの変形を防ぐことができる。そ
のため、ヒータの所定位置に維持できるので、
従来例と異なり、反応管内の温度を均一にでき
るとともに反応管の破損事故を防止できる。

従つて、半導体ウエハ処理に最適な加熱炉と
なる。

(2) 従来例の細線ヒータに比べ、表面負荷が小さ
いので、使用寿命を伸ばすことができる。

(3) 流体供給口と流体排出口とを炉外に露出して
設けたので、ヒータを冷却する場合には、該流
体供給口に冷却流体を供給すると、発熱体は急
冷されるので、反応管内は急激に冷却される。

従つて、昇降特性が極めてよくなるので、ロ
ーテーシヨンが早くなり、炉の稼働率を向上さ
せることができる。

又、流体供給口に冷却流体を流し流体排出口
から排出させても該冷却流体が空間部に漏れる
ことはない。従つて、従来例と異なり断熱材に
冷却流体が衝突することがないので、該断熱材
の繊維質がウエハの嫌うゴミとなることもな
い。そのため、加熱炉にクリーンな状態に維持
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の実施例を示す縦断面図第
２図は、第１図の−線断面図、第３図は第１
図の要所拡大図でパイプ発熱体の断面図第４図、
第５図は、他の実施例を示す断面図で、第３図に
相当する図、第６図〜第１０図は、各々、更に他
の実施例を示す図である。１……断熱材、２……支持リング、３……無穴
ストロー状薄肉パイプ発熱体、５ａ……流体供給
口、６ａ……流体排出口、７……反応管。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 絶縁材で形成した収容部に、空間部を介して
反応管を挿着し、半導体ウエハを拡散するため
の電気発熱体を該空間部に配設した加熱炉にお
いて、該電気発熱体が、流体供給口と流体排出
口とを炉外に露出せしめた無穴ストロー状薄肉
パイプ発熱体であることを特徴とする半導体ウ
エハ処理用加熱炉のヒータ。 (2) 流体供給口が、冷却流体の供給口であること
を特徴とする実用新案登録請求の範囲１記載の
半導体ウエハ処理用加熱炉のヒータ。 (3) 流体供給口が、加熱流体の供給口であること
を特徴とする実用新案登録請求の範囲１記載の
半導体ウエハ処理用加熱炉のヒータ。