JPH0520878B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、例えば酸化炉や拡散炉、CVD
（chemical vapor deposition）層の反応炉など
半導体基板（以下単に基板と称する）を加熱する
のに用いられる熱処理炉に係り、特に基板を収容
する炉芯管の支持構造に関する。

＜従来の技術＞ 第４図は、従来の熱処理炉の構成の概略を示し
た部分断面図である。

図において、符号１０１は石英ガラス製または
セラミツクス（例えば、SiC）製の炉芯管であ
る。この炉芯管１０１の中央部分（均熱長領域）
に石英製のボートに並べられた多数枚の基板が収
容される。炉芯管１０１の中央部分の外周には、
管周面と若干の間〓を隔てて螺旋状に巻かれたヒ
ータ線１０２がある。ヒータ線１０２の外側には
セラミツクフアイバなどからなる筒状の断熱材１
０３がある。この断熱材１０３の内周面に螺旋状
の溝が形成されており、この溝にヒータ線１０２
を埋設することによつて、ヒータ線１０２が支持
されている。このような断熱材１０３は外筒体１
０４内に収納されている。

一方、外筒体１０４の両端部には、断熱材１０
３と同様にセラミツクフアイバーなどで形成され
た円筒状の断熱支持部材１０５が取り付けられて
いる。外筒体１０４内に挿通された炉芯管１０１
は、その両端を前記断熱支持部材１０５で支持さ
れることにより、炉芯管１０１の管軸中心とヒー
タ線１０２の巻回中心とが略一致するように位置
決めされている。また、断熱支持部材１０５は、
炉端と収納フレーム外板１０６との接続及び炉端
からの熱損失を低減する目的も兼ねている。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 炉芯管１０１の両端部を上述したように支持す
る構造の従来の熱処理炉には、次のような問題点
がある。

即ち、近年、基板寸法の大径化に伴い、大口径
の炉芯管が使用されている。このような大口径の
炉芯管を従来の熱処理炉に据えつけると、炉芯管
の自重及び石英製のボートに並べられた多数枚の
基板の重量により炉芯管の中央部分に強い曲げ力
が作用する。そのため、従来の熱処理炉は熱処理
のときに炉芯管に曲がりや歪みが生じやすいとい
う問題点があり、その結果、炉芯管の管軸中心と
ヒータ線の巻回中心とがずれて炉芯管内の温度分
布が変動したり、あるいは炉芯管の挿抜が困難に
なつたりするなどの不都合を生じていた。このよ
うな傾向は、熱処理温度が高い炉において特に顕
著である。

本発明は、このような問題点を解決するために
なされたものであつて、炉芯管に作用する曲げ力
を軽減して、炉芯管の曲がりや歪みを生じにくく
した半導体基板の熱処理炉を提供することを目的
としている。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、このような目的を達成するために、
次のような構成をとる。

即ち、本発明に係る半導体基板の熱処理炉は、
半導体基板を収容する炉芯管の外周面外側に、そ
の管軸方向に沿つて複数本の棒状支持部材を配設
し、この棒状支持部材によつてヒータ線を支持す
るとともに、前記棒状支持部材に張り出し部を設
け、これら複数の張り出し部によつて前記炉芯管
を支持したことを特徴としている。

＜作用＞ 本発明の構成による作用は、次の通りである。

本発明に係る熱処理炉は、棒状支持部材に設け
た複数の張り出し部によつて、炉芯管を管軸方向
の全体にわたつて分散支持するようにしたから、
炉芯管に作用する曲げ力が小さくなる。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１実施例 第１図は本発明の第１実施例に係る熱処理炉の
説明図であり、第１図ａは熱処理炉の縦断面図、
第１図ｂは同図ａにおける−矢視断面図、第
１図ｃは炉芯管の支持構造を抜き出して示した斜
視図である。

この熱処理炉は、基板２を収容する石英ガラス
製または、SiCなどのセラミツクス製の炉芯管１
と、この炉芯管１が挿通される外筒体３と、炉芯
管１と外筒体３との〓間に設けられる加熱手段お
よび炉芯管支持手段と、炉芯管１を強制冷却する
冷却手段とを備えている。本実施例の特徴は、前
記加熱手段に関連して設けられる炉芯管支持手段
にある。

まず、本実施例の加熱手段について説明する。

炉芯管１の外周面外側には、その管軸方向に沿
つて複数本の棒状支持部材４が配設されている。
これらの棒状支持部材４は、外筒体３の両端開口
部に設けられた固定フランジ５ａ，５ｂでその両
端が支持されている。棒状支持部材４は、炉芯管
１の管軸中心と同心な二（漢数字）つの仮想同心
円に沿つてそれぞれ筒間隔に配置されており、内
側の仮想同心円に沿つて配置される棒状支持部材
４ａと、これに対向して外側の仮想同心円に沿つ
て配置される棒状支持部材４ｂとが対になつてい
る。

このような棒状支持部材４ａと４ｂとの間に、
螺旋状に形成されたニクロム製の帯状ヒータ６を
挿通することによつて、帯状ヒータ６を支持して
いる。帯状ヒータ６の巻ピツチがずれると、熱処
理炉の温度分布の変化やヒータの短絡を招くの
で、これを避けるために、それぞれ対になつてい
る棒状支持部材４ａ，４ｂに、棒状支持部材４
ａ，４ｂを嵌入するための孔が２個開孔され、ヒ
ータ６の巻き間隔Ｓと等しい幅を有する形状の部
材であるスペーサ７を嵌め付けて、帯状ヒータ６
の巻きピツチを所定の大きさに保持している。

このように帯状ヒータ６を支持している棒状支
持部材４やスペーサ７は、帯状ヒータ６の熱的影
響を避けるために、酸化アルミニウムを主成分と
するセラミツク材料で形成されている。ただし、
低温熱処理炉の場合には、石英ガラス等で構成す
ることも可能である。

一方、石英ガラス製の外筒体３の内周面には、
熱反射膜８が被着されている。このような熱反射
膜として、均あるいはアルミニウムの薄膜が用い
られる。熱反射膜８は、帯状ヒータ６から外側に
照射された熱線を内側に向けて反射する。これに
より熱処理炉の熱効率を向上させることができ
る。なお、熱反射膜８は外筒体３の外周面に被着
してもよい。

次に、炉芯管支持手段について説明する。

炉芯管支持手段は、棒状支持部材４に複数の張
り出し部を形成し、この張り出し部で炉芯管１を
管軸方向全体にわたつて分散支持する構造になつ
ている。具体的には、６対の棒状支持部材４のう
ち、下方に配置されている３対の棒状支持部材４
のスペーサ７の外周に、筒状の炉芯管受け９を嵌
着することによつて、前記張り出し部を構成して
いる。炉芯管受け９の材質は特に限定されない
が、炉芯管１を熱処理炉から挿抜するときに炉芯
管１の周面と擦り合うので、このときに粉塵を発
生しないものが好ましい。本実施例では、炉芯管
１と同様の石英ガラスを使用して粉塵の発生を抑
えている。

因みに、第４図に示した従来例の場合、ヒータ
線の断熱材１０３および炉芯管の断熱支持部材１
０５として、セラミツクフアイバーを固めたもの
を使用しているから、炉芯管１０１を挿抜すると
きに、炉芯管１０１の端部などで断熱材１０３や
断熱支持部材１０５が引つ掻かれるために、粉塵
が発生しやすい。

炉芯管受け９は、必ずしも全てのスペーサ７に
取り付ける必要はない。少なくとも炉芯管１の両
端部および中央部に位置するスペーサ７に取り付
ければ、炉芯管１に作用する曲げ力を充分小さく
することができる。このような炉芯管受け９によ
つて、炉芯管１が支持されることにより、炉芯管
１の管軸が帯状ヒータ６の中心軸と一致するよう
に位置決めされる。

冷却手段は、次のように構成されている。

外筒体３の一端側に吸気ポート１０ａを、他端
側に排気ポート１０ｂをそれぞれ設けている。固
定フランジ５ａ，５ｂにそれぞれ空気流通孔を形
成し、前記両ポート１０ａ，１０ｂを連通させて
いる。そして、ブロア１１から冷却用の空気を吸
気ポート１０ａに送り込み、炉芯管１と外筒体３
との〓間を流通させて、排気ポート１０ｂから排
出している。上述した加熱手段は、その構成上、
熱容量が小さいから炉芯管１を速やかに降温する
ことができる。

第２実施例 第２図は、第２実施例に係る熱処理炉の説明図
である。同図ａは横断面図、同図ｂは炉芯管支持
構造を抜き出して示した斜視図である。第２図に
おいて、第１図と同一符号は、同一部分あるいは
相当部分を示している。

本実施例では、帯状ヒータ６を波形状に形成し
て螺旋状に屈曲巻回し、その屈曲の山谷部数箇所
を一対の棒状支持部材４ａ，４ｂで支持してい
る。これらの棒状支持部材のうち、下方に配置さ
れた棒状支持部材４ａに取り付けられたスペーサ
７に、円筒状の炉芯管受け９を嵌め付けて炉芯管
１を支持している。

第３実施例 第３図は、第３実施例に係る熱処理炉の説明図
である。同図ａは横断面図、同図ｂは炉芯管支持
構造を抜き出して示した拡大斜視図である。第３
図において、第１図と同一符号は、同一部分ある
いは相当部分を示している。

本実施例では、帯状ヒータ６と棒状支持部材４
とを支持具１２によつて連結することによつて、
帯状ヒータ６を支持している。そして、下方に配
置された棒状支持部材４に取り付けられたスペー
サ７に、円筒状の炉芯管受け９を嵌め付けて炉芯
管１を支持している。

なお、上述の各実施例では、スペーサ７と炉芯
管受け９とをそれぞれ個別に形成したが、これら
を一体的に形成して、棒状支持部材４に取り付け
るようにしてもよい。

また、棒状支持部材４に張り出し部分を一体的
に形成し、この張り出し部分で炉芯管１を支持す
るようにしてもよい。

また、張り出し部分は棒状支持部材４の両端と
中央にだけ設けてもよい。

＜発明の効果＞ 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、棒状支持部材に設けられた複数の張り出し部
によつて、炉芯管が管軸方向の全体にわたつて支
持されるから、炉芯管に作用する曲げ力が小さく
なり、炉芯管の曲がりや歪みの発生を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係る熱処理炉
の説明図であり、第１図ａは熱処理炉の縦断面
図、第１図ｂは同図ａにおける−矢視断面
図、第１図ｃは炉芯管の支持構造を抜き出して示
した斜視図である。第２図は、第２実施例に係る
熱処理炉の説明図であり、同図ａは横断面図、同
図ｂは炉芯管の支持構造を抜き出して示した斜視
図である。第３図は、第３実施例に係る熱処理炉
の説明図であり、同図ａは横断面図、同図ｂは炉
芯管の支持構造を抜き出して示した斜視図であ
る。第４図は、従来の熱処理炉の構成の概略を示
した一部断面図である。 １……炉芯管、２……基板、３……外筒体、４
（４ａ，４ｂ）……棒状支持部材、６……帯状ヒ
ータ、７……スペーサ、９……炉芯管受け。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体基板を収容する炉芯管の外周面外側
   に、その管軸方向に沿つて複数本の棒状支持部材
   を配設し、この棒状支持部材によつてヒータを支
   持するとともに、前記棒状支持部材に張り出し部
   を複数設けて、これらの張り出し部によつて前記
   炉芯管を、その荷重を分散させて支持したことを
   特徴とする半導体基板の熱処理炉。 ２ 炉芯管を支持する張り出し部は、ヒータの巻
   きピツチを保持するためのスペーサを棒状支持部
   材に取り付け、前記スペーサの外周に嵌着した筒
   状の炉芯管受けである特許請求の範囲第１項に記
   載の半導体基板の熱処理炉。