JPS638128Y2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS638128Y2 JPS638128Y2 JP1981040343U JP4034381U JPS638128Y2 JP S638128 Y2 JPS638128 Y2 JP S638128Y2 JP 1981040343 U JP1981040343 U JP 1981040343U JP 4034381 U JP4034381 U JP 4034381U JP S638128 Y2 JPS638128 Y2 JP S638128Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- furnace
- reaction tube
- cooling
- heat
- air
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
本考案は炉内で熱処理された材料を熱処理終了
後急速にしかも材料全体が均一な温度に冷却でき
る横形管状電気炉たとえば半導体製造用拡散炉と
して使用される炉の急冷構造に関するものであ
る。
後急速にしかも材料全体が均一な温度に冷却でき
る横形管状電気炉たとえば半導体製造用拡散炉と
して使用される炉の急冷構造に関するものであ
る。
半導体製造用拡散炉では使用温度が800℃〜
1250℃程度で、炉内で熱処理するシリコンウエハ
は炉の中心反応管内に長さ方向約600mmに亘つて
並べられている。半導体製品中には熱処理終了後
10〜20℃／分の速度で冷却することを要求するも
のがあつて、従来はこのような急冷が必要な炉の
場合には、加熱コイルの周辺を巻いている断熱体
層をできるだけ薄くし、ヒータケースからの放熱
量を多くする構造としていた。しかしこのような
構造とすれば加熱中はヒータへの供給電力が異常
に大きくなるばかりでなく、ヒータを収納してい
る炉体内は異常な高温になるなどの欠点がある。
しかもこのような方法によつて得られる冷却特性
は５〜６℃／分程度に限られる。これは炉内に挿
入してある炉心管の熱容量が大きいためで、冷却
時炉心管の周囲の断熱材を通してヒータケース表
面から放熱させる他はないからである。このため
断熱材層はできるだけ薄くすればよいが、他方熱
処理中のシリコンウエハ等の処理物の温度分布
は、たとえば140〜160mmφの円板状ウエハを炉心
管軸に沿つて800mmの長さに亘つて並べたとき±
0.5℃以内の温度精度が要求されるので、断熱層
の厚みを減らすには限界がある。
1250℃程度で、炉内で熱処理するシリコンウエハ
は炉の中心反応管内に長さ方向約600mmに亘つて
並べられている。半導体製品中には熱処理終了後
10〜20℃／分の速度で冷却することを要求するも
のがあつて、従来はこのような急冷が必要な炉の
場合には、加熱コイルの周辺を巻いている断熱体
層をできるだけ薄くし、ヒータケースからの放熱
量を多くする構造としていた。しかしこのような
構造とすれば加熱中はヒータへの供給電力が異常
に大きくなるばかりでなく、ヒータを収納してい
る炉体内は異常な高温になるなどの欠点がある。
しかもこのような方法によつて得られる冷却特性
は５〜６℃／分程度に限られる。これは炉内に挿
入してある炉心管の熱容量が大きいためで、冷却
時炉心管の周囲の断熱材を通してヒータケース表
面から放熱させる他はないからである。このため
断熱材層はできるだけ薄くすればよいが、他方熱
処理中のシリコンウエハ等の処理物の温度分布
は、たとえば140〜160mmφの円板状ウエハを炉心
管軸に沿つて800mmの長さに亘つて並べたとき±
0.5℃以内の温度精度が要求されるので、断熱層
の厚みを減らすには限界がある。
第１図は上記の断熱層を薄くする方式とは別の
方式による従来の急冷炉の構造例を示す断面図で
ある。なお第１図〜第３図の記号は共通で、同一
記号のものは同一機能を有するものとする。まず
１はヒータケース、２は加熱コイルで８〜10mmφ
の素線の発熱体をたとえば直径220〜240mmφのコ
イルに加工したものである。３はセパレートピー
スで、コイルの変形防止と炉心管（均熱管とも言
う）５などの荷重を受けるために設けてある。４
はアルミナフアイバ（Al2O3，SiO2）による断熱
体で、コイル２の周辺にたとえば３〜４層巻かれ
ている。６は石英製反応管で、そのほゞ中央部分
に熱処理物（たとえばボートにのせた多数のウエ
ハ等）が置かれ、N2やO2などのガスを尾管７か
ら管６内に流入して雰囲気を作り処理される。
方式による従来の急冷炉の構造例を示す断面図で
ある。なお第１図〜第３図の記号は共通で、同一
記号のものは同一機能を有するものとする。まず
１はヒータケース、２は加熱コイルで８〜10mmφ
の素線の発熱体をたとえば直径220〜240mmφのコ
イルに加工したものである。３はセパレートピー
スで、コイルの変形防止と炉心管（均熱管とも言
う）５などの荷重を受けるために設けてある。４
はアルミナフアイバ（Al2O3，SiO2）による断熱
体で、コイル２の周辺にたとえば３〜４層巻かれ
ている。６は石英製反応管で、そのほゞ中央部分
に熱処理物（たとえばボートにのせた多数のウエ
ハ等）が置かれ、N2やO2などのガスを尾管７か
ら管６内に流入して雰囲気を作り処理される。
さて第１図の炉においては断熱層４の中間に冷
却用ステンレス鋼パイプ９を全周で10本程度挿入
して置き、冷却時には空気流入口８から空気を流
入し、熱気流出口１０から排出させるか、円筒状
の空間層を設け同様な方法で強制空冷する方式で
ある。しかしこれらは断熱材を通じての吸熱効率
が悪いこと、ステンレス鋼材が高温に耐えられな
いこと、重量が重くなること、ヒータの製造が困
難で高価になること等の欠点がある。
却用ステンレス鋼パイプ９を全周で10本程度挿入
して置き、冷却時には空気流入口８から空気を流
入し、熱気流出口１０から排出させるか、円筒状
の空間層を設け同様な方法で強制空冷する方式で
ある。しかしこれらは断熱材を通じての吸熱効率
が悪いこと、ステンレス鋼材が高温に耐えられな
いこと、重量が重くなること、ヒータの製造が困
難で高価になること等の欠点がある。
本考案の炉では断熱層を従来より厚くして消費
電力の低減を図り、かつ冷却特性を10℃／分程度
にできるようにした。これは冷却時ヒータケース
から自然放熱させるのに加えて外部から加熱コイ
ルと炉心管の間に圧縮空気を吹込んで炉心管およ
びコイルを強制空冷させ、熱気を炉外に早く排出
させる構造となつている。第２図は本考案を実施
した炉の構造例の炉軸に沿つた断面図、第３図は
第２図中のＡ−A′断面図である。これらの図に
示すように炉口の断熱ブロツク１５を通じてたと
えばアルミナ磁器またはSiCなどの耐熱性で適当
な長さ（後記のように挿入長は可変）のパイプ１
２の１本〜複数本を加熱コイル２と炉心管５の中
間に挿入し、空気流入口１１から強制空冷用圧力
空気を流入する。このとき炉内での気流は炉心管
５の外面を流れて、炉終端の断熱ブロツク１５′
に貫通している数個の集気パイプ１４から熱気流
となつて排気筒１６を通り排気口１７に排出され
る。炉心管５はこのとき流れる空気によつて熱を
奪われるが、パイプ１２の空気噴射口１３の位置
を調節ねじ１９によつて適切に決めると、炉心管
５内の温度は比較的均一に冷却できる。空気流入
パイプ１２は高温中で垂れ下ることを防ぐためホ
ルダ１８によつて支持する。ホルダ１８は石英の
ような耐熱性かつ電気的絶縁性の良い棒状で、ヒ
ータケース１から加熱コイルの中間を通つて炉内
に入れる。ホルダ１８の先端は第３図のように曲
げてあつて空気流入パイプ１２を容易にのせるこ
とができる。従つてパイプ１２の空気噴出口１３
の位置は左右に簡単に調節できる。上記のような
本考案の炉では冷却温度は炉心管の大きさすなわ
ち熱容量と流入冷却空気量および冷却開始時の炉
の温度によつて決定される。一例を示せば外径
180mmφ、内径168mmφ、長さ1500mmのSiC炉心管
を使用し、冷却開始時の温度を1200℃としこれを
800℃まで冷却させた時、10℃／分の平均冷却速
度を得るには200〜300／分の空気量が必要であ
つた。
電力の低減を図り、かつ冷却特性を10℃／分程度
にできるようにした。これは冷却時ヒータケース
から自然放熱させるのに加えて外部から加熱コイ
ルと炉心管の間に圧縮空気を吹込んで炉心管およ
びコイルを強制空冷させ、熱気を炉外に早く排出
させる構造となつている。第２図は本考案を実施
した炉の構造例の炉軸に沿つた断面図、第３図は
第２図中のＡ−A′断面図である。これらの図に
示すように炉口の断熱ブロツク１５を通じてたと
えばアルミナ磁器またはSiCなどの耐熱性で適当
な長さ（後記のように挿入長は可変）のパイプ１
２の１本〜複数本を加熱コイル２と炉心管５の中
間に挿入し、空気流入口１１から強制空冷用圧力
空気を流入する。このとき炉内での気流は炉心管
５の外面を流れて、炉終端の断熱ブロツク１５′
に貫通している数個の集気パイプ１４から熱気流
となつて排気筒１６を通り排気口１７に排出され
る。炉心管５はこのとき流れる空気によつて熱を
奪われるが、パイプ１２の空気噴射口１３の位置
を調節ねじ１９によつて適切に決めると、炉心管
５内の温度は比較的均一に冷却できる。空気流入
パイプ１２は高温中で垂れ下ることを防ぐためホ
ルダ１８によつて支持する。ホルダ１８は石英の
ような耐熱性かつ電気的絶縁性の良い棒状で、ヒ
ータケース１から加熱コイルの中間を通つて炉内
に入れる。ホルダ１８の先端は第３図のように曲
げてあつて空気流入パイプ１２を容易にのせるこ
とができる。従つてパイプ１２の空気噴出口１３
の位置は左右に簡単に調節できる。上記のような
本考案の炉では冷却温度は炉心管の大きさすなわ
ち熱容量と流入冷却空気量および冷却開始時の炉
の温度によつて決定される。一例を示せば外径
180mmφ、内径168mmφ、長さ1500mmのSiC炉心管
を使用し、冷却開始時の温度を1200℃としこれを
800℃まで冷却させた時、10℃／分の平均冷却速
度を得るには200〜300／分の空気量が必要であ
つた。
なお上記の例は冷却用空気を炉心管５と加熱コ
イル２間に流し込む方法であるが、炉心管５と反
応管６の間に流してもよく、炉心管を省略して全
く使用しない場合を含めてこれらの場合は熱処理
物により近い部分を冷却するので冷却効率はさら
に改善される。
イル２間に流し込む方法であるが、炉心管５と反
応管６の間に流してもよく、炉心管を省略して全
く使用しない場合を含めてこれらの場合は熱処理
物により近い部分を冷却するので冷却効率はさら
に改善される。
以上の説明から明らかなように本考案の効果は
１）従来の急冷式加熱炉よりも1.7倍以上速い冷
却速度が得られ、半導体の所望特性が容易に得ら
れる。２）繰返しの熱処理工程が短縮し生産効率
が向上する。３）従来の薄い断熱層を用いねばな
らなかつた急冷式加熱炉に比べて消費電力は30％
以上低減できるなど工業上著しいものである。
１）従来の急冷式加熱炉よりも1.7倍以上速い冷
却速度が得られ、半導体の所望特性が容易に得ら
れる。２）繰返しの熱処理工程が短縮し生産効率
が向上する。３）従来の薄い断熱層を用いねばな
らなかつた急冷式加熱炉に比べて消費電力は30％
以上低減できるなど工業上著しいものである。
第１図は従来の急冷炉の構造を示す断面図、第
２図は本考案による急冷炉の構造例断面図、第３
図は第２図中のＡ−A′断面図である。 １……ヒータケース、２……加熱コイル、３…
…セパレートピース、４……断熱材、５……炉心
管、６……反応管、７……尾管、８，１１……空
気流入口、９……冷却用パイプ、１０……熱気流
出口、１２……空気流入パイプ、１３……空気噴
出口、１４……集気パイプ、１５，１５′……炉
口、炉端断熱ブロツク、１６……排気筒、１７…
…排気口、１８……ホルダ、１９……調節ねじ。
２図は本考案による急冷炉の構造例断面図、第３
図は第２図中のＡ−A′断面図である。 １……ヒータケース、２……加熱コイル、３…
…セパレートピース、４……断熱材、５……炉心
管、６……反応管、７……尾管、８，１１……空
気流入口、９……冷却用パイプ、１０……熱気流
出口、１２……空気流入パイプ、１３……空気噴
出口、１４……集気パイプ、１５，１５′……炉
口、炉端断熱ブロツク、１６……排気筒、１７…
…排気口、１８……ホルダ、１９……調節ねじ。
Claims (1)
- 少くともヒータケース内に熱処理物を内部に収
めた反応管とこれを取巻く加熱コイルと断熱体層
とを有する横形管状電気炉において、一方の炉口
から反応管と加熱コイルの間に冷却用圧縮空気を
流すための炉内の長さが調節自由な１本以上の空
気噴出用パイプと、反対の炉口から炉内の熱気体
を炉外に排出する複数本の排気管とを反応管と加
熱コイルの間に設けたことを特徴とする急速冷却
可能な炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981040343U JPS638128Y2 (ja) | 1981-03-24 | 1981-03-24 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1981040343U JPS638128Y2 (ja) | 1981-03-24 | 1981-03-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57153995U JPS57153995U (ja) | 1982-09-27 |
| JPS638128Y2 true JPS638128Y2 (ja) | 1988-03-10 |
Family
ID=29837457
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1981040343U Expired JPS638128Y2 (ja) | 1981-03-24 | 1981-03-24 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS638128Y2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0691031B2 (ja) * | 1986-11-25 | 1994-11-14 | 九州日本電気株式会社 | 拡散炉装置 |
| JPH06103671B2 (ja) * | 1987-02-14 | 1994-12-14 | 大日本スクリ−ン製造株式会社 | 基板の熱処理装置 |
-
1981
- 1981-03-24 JP JP1981040343U patent/JPS638128Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57153995U (ja) | 1982-09-27 |
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