JPS63161609A - 拡散炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産−上の１　′） この発明は、拡散炉に関し特に高温で動作される高温拡
散炉に関するものである。

更１匹良血 拡散炉は、例えば半導体製品の製造において拡散酸化処
理を行なうのに使用される。

従来の拡散炉では、拡散炉の長さ方向にカートリッジヒ
ータがコイル状に配置されている。このヒータは、金属
製ヒータ、たとえばＦｅ−Ｃｒヒーク（商品名：カンタ
ルΔ−１、が用いられている。

拡散炉では、処理物を加熱する均熱長が長ければ長いほ
ど処理量が多くなり効率が良く拡散処Ｉす！ができる。

：明が　′１しようとするｎ　点 ところが、拡散炉のエンドゾーン（端部領域）では、セ
ンターゾーン〈中央領域）より炉内温度が下がるので、
エンドゾーンとセンターゾーンにおけるそれぞれの炉内
温度をできるだけ均一にしなければならない。

例えば両端が開口しているプロヒスチューブを用いる場
合、センターゾーンの設定温度を１３００℃にすると、
一方と他方のエンドゾーンの設定温度は１３００℃＋５
０℃が限界となった。すなわちセンターゾーンとエンド
ゾーンの温度差が一＋−５０℃もあった。

また均熱長はセンターゾーンの長さより実際には短く、
均熱長が拡散炉の長さにＪ３いて占める割合は小さかっ
た。

そこで従来では、エンドゾーンに位置するヒータの部分
を、センターゾーンに位置するヒータ部分より密に配置
して、エンドゾーンのＩＪ［１熱温度を上げてエンドゾ
ーンとセンターゾーンにおける調度をなるべく均一にし
て、拡散炉の均熱長を長くとることが試みられた。

しかしエンドゾーンの加熱温度を上げると、高負荷とな
りヒータの寿命がセンターゾーンのヒータの寿命に比べ
てかなり短くなり、しかも密に配置するのには限界があ
った。

１１悲ｌ江 この発明は上記問題点を解決するためになされ！ζもの
であり、エンドゾーンでのヒータ野分が長く、センター
ゾーンの占める割合を多くして、均熱長を長くとること
ができ、処理物を効率よく拡散処理できる拡散炉を提供
することを目的としている。

立」「住Ｉ」Ｌ この発明はヒータにより加熱されろ拡散炉において、エ
ンドゾーンに非金属製のヒータを配置することを特徴と
する拡散炉を要旨としている。

＋３νｒを　決するための手 第１図を参照すれば、拡散炉１のエンドゾーンＥＺ１お
よびＥＺ２に、非金属製のヒータ６．７をそれぞれ配置
する。

センターゾーンＣ７とエンドゾーンＥＺ１、ＥＺ２にお
ける温度差が小さくなる。

支ｉ九 第１図はこの発明の拡散炉の好適な実施例を示している
。

拡散炉１は断熱材２を有している。断熱材２は入口２０
を有している。断熱材２の中には両端開口型のプロセス
チューブ３が設けられている。このプロセスチューブ３
は、チューブ入１」３ａおよびチューブ出口３ｂを有し
ている。このプロセスチューブ３は例えば石英により作
られている。プ【コセスヂューブ３の中には処理物４が
設定できるようになっている。この処理物は、例えば半
導体ウェー八等である。

プロセスチューブ３の周囲には、カートリッジ型のヒー
タ５．６．７がそれぞれコイル状に配置されている。こ
のヒータ５．６．７は、それぞれ別個のヒータである。

ヒータ５は、拡散炉１のセンターゾーンＣ７、言いかえ
ればプロセスチューブ３のセンターゾーンＣ７に配置さ
れている。ヒータ６は、拡散炉１のエンドゾーンＥＺ１
、言いがえれば、プロセスチューブ３のエンドゾーンＥ
Ｚ１に配置されている。ヒータ７は、拡散炉１のエンド
ゾーンＥＺ２、言いかえればプロセスチューブ３のエン
ドゾーンＥＺ２に配置されている。

ヒータ５は、金属材料例えばＦｅ−Ｃｒにより作られて
いる。ヒータ６．７は非金属製の材料、例えばＭｏ５ｉ
ｚにより作られている。このＭＯＳｉ２製のヒータ６．
７は、高負荷、高温用のものである。

ヒータ５は、例えばその直径が８ｍｍあるいは１０ｍｍ
で、ピッチが１５ｍｍである。一方、ヒータ６．７は例
えば直径が３ｍｍで、ピッチが２０１１１１１１である
。

第２図に示ずように、エンドゾーンＥＺ１はエンドゾー
ンＥＺ２より大きくなっている。

センターゾーンＣ７のヒータ５は、加熱温度制御装置１
１とでヒータ回路８を構成している。この加熱温度制御
装置１１は例えば１つＫＷの能力を有している。

エンドゾーンＥＺ１のヒータ６は、加熱温度制御装置１
２とによりヒータ回路９を構成している。エンドゾーン
Ｆ”Ｚ２におけるヒータ７は、加熱温度制御装置１３と
によりヒータ回路１０を構成している。加熱温度制御装
置１２．１３はそれぞれ８ＫＷおよび３ＫＷの能力をそ
れぞれ右している。

なお第２図では、図面の簡単化のために、プロセスチュ
ーブ３の図示を省略している。

第３図は第１図の処理１ｔＪ　４を拡散処理したときの
プロセスチューブ３内の温度分布を示している。

第３図において、横軸は拡散炉１の入口２０からの距離
を示している。縦軸は温度を示している。

第３図において均熱長りは、実施例では５５（）ｉ＋ｍ
ｒ”あり、１２００．０℃±０．５℃の湿度に維持され
ている。チューブ入口３ａ側における温度は、横軸のほ
ぼ１００ｍｍの位置において最大ｔ１の湿度たり低下し
ているｂ一方策１図のチューブ出口３ｂ側においては、
温度［２だけ低下している。この温度ｔ１と１２は約２
０℃〜２５℃となった。

第１図と第２図に示すようにエンドゾーンＥＺＩとＥＺ
２において非金属製のヒータ６．７を用いており、高負
荷および高温に耐えることができる。したがって、エン
ドゾーンＥｚ１、ＥＺ２の最高温度を高くでき、センタ
ーゾーンＣ７とエンドゾーンＥ２’１、ＥＺ２の４１２
差を小さくすることができる。言いかえれば、センター
ゾーンＣＺとエンドゾーンＥＺ１、ＥＺ２間での温度勾
配を小さくづることができる。ヒータ５．６は、エンド
ゾーンでＥＺｌ、ＥＺ２において均熱補正を行なうので
ある。

これらのことから、第２図と第３図に示すように、セン
ターゾーンＣＺの長さを均熱長りとすることができる。

なお、エンドゾーンＥＺ１、ＥＺ２はできる限り短い方
が望ましい。

また、ヒータ５．６．７を別々のヒータ回路８．９．１
０にしているので、各ヒータ回路８．９．１０の占有ス
ペースは小さい。

ところでこの発明は上述した実施例に限定されるもので
はない。ヒータ６．７はＭＯＳｉ２により作るだけでな
く、その他の非金属にＪ、り作ってもよい。またヒータ
５はＦｅ　−Ｏｒのほかの種類の材質を用いてらよい。

発明のダＪ巣 以上説明したことから明らかなにうに、エンドゾーンの
ヒータｌｆ命が長くセンターゾーンとエンドゾーンとの
間の温度差が小さくなり、センターゾーンの長さが均熱
長となる。

したがって均熱長を従来に比べて長くすることができ、
拡散炉において処理物をさらに均一に７Ｊｎ熱でき効率
よく拡散処理できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の拡散炉の好適な実施例を示す断面図
、第２図は拡散炉の上半分を示す断面図、第３図はプロ
セスチューブ内の温度分布を示１図である。 １、、、、、、、、拡散炉 ２、、、、、、、、断熱材 ３、、、、、、、、プロセスチューブ ４、、、、、、、、処理物 ５．６．７．、、、、　ヒータ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ヒータにより加熱される拡散炉において、 エンドゾーンに非金属製のヒータを配置することを特徴
   とする拡散炉。