JP2756566B2 - Vertical heat treatment equipment - Google Patents

Vertical heat treatment equipment

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JP2756566B2
JP2756566B2 JP63290467A JP29046788A JP2756566B2 JP 2756566 B2 JP2756566 B2 JP 2756566B2 JP 63290467 A JP63290467 A JP 63290467A JP 29046788 A JP29046788 A JP 29046788A JP 2756566 B2 JP2756566 B2 JP 2756566B2
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【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は縦型熱処理装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a vertical heat treatment apparatus.

(従来の技術) 従来の熱処理装置、例えば低圧CVD装置では、熱処理
のための炉体を横方向に設置したもの(即ち、横型炉タ
イプ)が一般的である。しかし、近年では、次のような
利点を有する縦型炉タイプの熱処理装置も使用されてい
る。
(Prior Art) In a conventional heat treatment apparatus, for example, a low-pressure CVD apparatus, a furnace in which a furnace body for heat treatment is installed in a horizontal direction (ie, a horizontal furnace type) is generally used. However, in recent years, a vertical furnace type heat treatment apparatus having the following advantages has also been used.

縦型炉タイプの第一の利点は、装置の設置面積を縮小
できることである。
The first advantage of the vertical furnace type is that the installation area of the apparatus can be reduced.

横型炉タイプの熱処理装置は、当然ながら炉長に比例
した設置面積を必要とする。これに対し、縦型炉タイプ
の熱処理装置を設置するのに必要な面積は、炉の直径で
決る。炉の直径は一般に炉長よりも短いから、縦型炉の
方が設置面積は小さくてすむ。しかも、熱処理は半導体
ウエハーを連続的に炉内に整列させて行なうから、炉長
は処理能力に比例して長くなるが、炉の直径は処理能力
が大きくなっても変らない。従って、処理能力が大きく
なるほど、設置面積に関する縦型炉の利点は更に大きく
なる。
A horizontal furnace type heat treatment apparatus naturally requires an installation area proportional to the furnace length. On the other hand, the area required for installing a vertical furnace type heat treatment apparatus is determined by the diameter of the furnace. Since the furnace diameter is generally shorter than the furnace length, the vertical furnace requires a smaller installation area. Moreover, since the heat treatment is performed by continuously aligning the semiconductor wafers in the furnace, the furnace length increases in proportion to the processing capacity, but the furnace diameter does not change even if the processing capacity increases. Thus, the greater the throughput, the greater the advantages of a vertical furnace with respect to installation area.

縦型炉の第二の利点は、炉内への処理ガスの供給にお
いて、垂直方向で生じるガスの対流を利用できることで
ある。
A second advantage of vertical furnaces is that the supply of process gas into the furnace can take advantage of the convection of gases that occur in the vertical direction.

横型炉タイプ及び縦型炉タイプの何れにおいても、熱
処理装置で最も重要な要素の一つは、炉長方向に沿った
炉内の温度分布を均一化することである。温度分布が不
均一であると、同一ロットで処理された半導体ウエハー
の間に品質のバラツキを生じるからである。
In both the horizontal furnace type and the vertical furnace type, one of the most important elements in the heat treatment apparatus is to make the temperature distribution in the furnace uniform along the furnace length direction. If the temperature distribution is non-uniform, the quality will vary among the semiconductor wafers processed in the same lot.

(発明が解決しようとする課題) この点において、縦型炉タイプの熱処理装置は横型炉
タイプのものよりも不利である。何故なら、対流によっ
て熱が上方に移動し、炉頂部では累積的に温度が上昇す
るからである。この蓄積は、ヒータの熱的疲労を伴う問
題もある。
(Problems to be Solved by the Invention) In this respect, the vertical furnace type heat treatment apparatus is more disadvantageous than the horizontal furnace type heat treatment apparatus. This is because convection causes heat to move upward, and the temperature rises cumulatively at the furnace top. This accumulation is accompanied by the problem of thermal fatigue of the heater.

上記の理由で、熱処理装置では炉内の限られた所定領
域に均一な温度分布を達成し、該領域でのみ半導体ウエ
ハーの熱処理を行なうようにしている。これは、炉の両
端では周囲への放熱の影響によって不可避的に温度の低
い領域が発生するため、炉の全長に互って内部温度を均
一にすることは不可能だからである。従って、熱処理装
置の生産性を向上するためには、均一な温度分布領域の
比率を高めることが重要である。この点に関しても、上
記同様の理由で、縦型炉タイプの方が横型炉タイプより
も難しい。
For the above reasons, the heat treatment apparatus achieves a uniform temperature distribution in a limited predetermined region in the furnace, and heat-treats the semiconductor wafer only in this region. This is because, at both ends of the furnace, a region having a low temperature is inevitably generated due to the influence of heat radiation to the surroundings, so that it is impossible to make the internal temperature uniform over the entire length of the furnace. Therefore, in order to improve the productivity of the heat treatment apparatus, it is important to increase the ratio of the uniform temperature distribution region. In this regard, the vertical furnace type is more difficult than the horizontal furnace type for the same reason as described above.

定常状態において炉内のより広範な領域で均一な温度
分布を達成するための手段として、従来の熱処理装置で
は、第9図に示すように、プロセスチューブ1の周囲に
分割タイプのヒータ2を設けた炉が用いられている。ヒ
ータ2は抵抗線からなっており、例えば、図示のように
端子T1〜T4を設けることによって三つの部分3a,3b,3cに
分割されている。端子T1〜T2の間、端子T2〜T3の間、端
子T3〜T4の間の電源電圧を夫々独立に設定することによ
り、抵抗3a,3b,3cに流れる電流を独立に制御できるよう
になっている。この従来の装置では、両端部の抵抗3a,3
cに流れる電流を中央部の抵抗3bに流れる電流よりも大
きくすることにより、両端部のヒータ温度を高くしてい
る。これによってプロセスチューブ両端における放熱の
影響が補償されるため、抵抗3a,3b,3cが全て同じヒータ
温度の場合に比較して、中央部における温度分布の均一
な領域は拡大されることになる。
As a means for achieving a uniform temperature distribution over a wider area in the furnace in a steady state, in a conventional heat treatment apparatus, a split type heater 2 is provided around a process tube 1 as shown in FIG. Furnace is used. The heater 2 is made of a resistance wire, and is divided into three portions 3a, 3b, 3c by providing terminals T1 to T4 as shown in the drawing. By independently setting the power supply voltage between the terminals T1 and T2, between the terminals T2 and T3, and between the terminals T3 and T4, the current flowing through the resistors 3a, 3b, and 3c can be controlled independently. I have. In this conventional device, the resistors 3a, 3
By making the current flowing through c larger than the current flowing through the resistor 3b at the center, the heater temperature at both ends is increased. As a result, the influence of heat radiation at both ends of the process tube is compensated, so that the area where the temperature distribution is uniform in the central portion is expanded as compared with the case where the resistors 3a, 3b, and 3c all have the same heater temperature.

しかしながら、上記のような分割型ヒータを用いたと
しても、プロセスチューブ両端における温度制御の効率
はそれほど高くない。このため、抵抗3a,3cを短縮して
温度分布が均一な領域の比率を高めることが困難であ
る。例えば、抵抗3a,3cのヒータ温度を高くしてその長
さを短縮すると、抵抗3bとの間の境界部分で不均一且つ
異常な温度分布が発生してしまうという問題があった。
However, even if the above-described divided heater is used, the efficiency of temperature control at both ends of the process tube is not so high. For this reason, it is difficult to shorten the resistances 3a and 3c to increase the ratio of the region where the temperature distribution is uniform. For example, when the heater temperature of the resistors 3a and 3c is increased and the length thereof is shortened, there is a problem that a non-uniform and abnormal temperature distribution occurs at a boundary between the resistors 3a and 3c.

本発明の目的は、プロセスチューブ内のより広い領域
で均一な温度分布を得ることができる縦型熱処理装置を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide a vertical heat treatment apparatus capable of obtaining a uniform temperature distribution over a wider area in a process tube.

(課題を解決するための手段) 本発明は、ほぼ垂直に設置され被処理物を収容するプ
ロセスチューブと、このプロセスチューブ内における被
処理物が配置されるエリアを囲むようにプロセスチュー
ブの外に設けられた中央部ヒータと、前記被処理物が配
置されるエリアよりも上方側エリアを含む領域を囲むよ
うに前記中央部ヒータの上方側に設けられた上部ヒータ
と、前記被処理物が配置されるエリアよりも下方側エリ
アを含む領域を囲むように前記中央部ヒータの下方側に
設けられた下部ヒータと、を備え、 各ヒータは独立して構成されると共に、上部ヒータ及
び下部ヒータは、中央部ヒータに比べて単位面積当たり
の発熱量が多くなるように構成され、中央部ヒータは、
上部側の単位面積当たりの発熱量が下部側に比べて小さ
くなるように構成されていることを特徴とする縦型熱処
理装置である。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides a process tube which is installed substantially vertically and accommodates an object to be processed, and is provided outside the process tube so as to surround an area where the object to be processed is arranged in the process tube. A central heater provided, an upper heater provided above the central heater so as to surround a region including an area above the area where the workpiece is arranged, and the workpiece A lower heater provided below the central heater so as to surround an area including a lower area than the area to be formed, wherein each heater is independently configured, and the upper heater and the lower heater are The central heater is configured to generate a larger amount of heat per unit area than the central heater.
A vertical heat treatment apparatus characterized in that the heat generation amount per unit area on the upper side is smaller than that on the lower side.

(実施例) 以下、本発明装置を縦型炉タイプの熱処理装置に適用
した一実施例につき、図面を参照して説明する。
(Embodiment) An embodiment in which the apparatus of the present invention is applied to a vertical furnace type heat treatment apparatus will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の熱処理装置を構成する加熱炉の一
実施例を示している。同図において、1は垂直方向に配
置されたプロセスチューブである。プロセスチューブ1
は石英ガラスまたは炭化珪素等でできており、外管4aお
よび内管4bからなる二重管構造を有している。供給管23
から内管4b内に供給された処理ガスGは、内管4bと外管
4aの間の間隙を通って排気される。プロセスチューブ1
の外周には、独立した三つのヒータ6,8,10が設けられて
いる。ヒータ6はプロセスチューブ1の中央部に、ヒー
タ8はプロセスチューブ1の上端部に、ヒータ10はプロ
セスチューブ1の下端部に夫々設けられている。ヒータ
6,8,10は発熱抵抗体のコイルからなり、夫々が独立した
電源18,20,22に接続されている。ヒータ6は一つのコイ
ルからなっているが、ヒータ8,10は二層コイル構造を有
している。即ち、ヒータ8は二つのコイル8A,8Bからな
り、ヒータ10も二つのコイル10A,10Bからなっている。
第2図に、これらヒータ6,8,10の等価回路を示す。ヒー
タ6には端子12a,12bが設けられ、これら端子には電源1
8が接続されている。また、ヒータ8のコイル8Aには端
子14a,14bが、コイル8Bには端子14c,14dが設けられてい
る。端子14aと端子14cとは短絡され、端子14b,14dは電
源20に接続されている。同様にヒータ10においても、二
つのコイル10A,10Bに設けられた端子16a,16b,16c,16dの
うち、端子16aと16cは短絡され、端子16b,16dに電源22
が接続されている。上記のように、ヒータ6,8,10は独立
した電源18,10,22から供給される電流によって発熱し、
プロセスチューブ1を加熱する。
FIG. 1 shows an embodiment of a heating furnace constituting the heat treatment apparatus of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a process tube arranged in a vertical direction. Process tube 1
Is made of quartz glass, silicon carbide, or the like, and has a double tube structure including an outer tube 4a and an inner tube 4b. Supply pipe 23
The processing gas G supplied into the inner tube 4b from the inner tube 4b and the outer tube
Exhausted through the gap between 4a. Process tube 1
Are provided with three independent heaters 6, 8, and 10. The heater 6 is provided at the center of the process tube 1, the heater 8 is provided at the upper end of the process tube 1, and the heater 10 is provided at the lower end of the process tube 1. heater
Reference numerals 6, 8, and 10 each include a coil of a heating resistor, and are connected to independent power supplies 18, 20, and 22, respectively. The heater 6 is composed of one coil, but the heaters 8 and 10 have a two-layer coil structure. That is, the heater 8 includes two coils 8A and 8B, and the heater 10 also includes two coils 10A and 10B.
FIG. 2 shows an equivalent circuit of these heaters 6, 8, and 10. The heater 6 is provided with terminals 12a and 12b.
8 is connected. The coil 8A of the heater 8 is provided with terminals 14a and 14b, and the coil 8B is provided with terminals 14c and 14d. The terminals 14a and 14c are short-circuited, and the terminals 14b and 14d are connected to the power supply 20. Similarly, in the heater 10, of the terminals 16a, 16b, 16c, and 16d provided in the two coils 10A and 10B, the terminals 16a and 16c are short-circuited, and the power supply 22 is connected to the terminals 16b and 16d.
Is connected. As described above, the heaters 6, 8, and 10 generate heat by the current supplied from the independent power supplies 18, 10, and 22,
The process tube 1 is heated.

円筒状のプロセスチューブに対応して、ヒータ6,8,10
は何れも円筒状に形成され、その中心とプロセスチュー
ブの管軸とが一致するように、プロセスチューブの外周
面上に設置されている。プロセスチューブ1のうち、中
央部ヒータ6により加熱されるエリアは熱処理を行なう
半導体ウエハーが配置されるエリアで、ここに均一な温
度分布が達成されるように設計される。一方、上部ヒー
タ8及び下部ヒータ10は、プロセスチューブの両端にお
ける放熱の影響を補償し、中央部エリアの全体に均一な
温度分布を達成するために設けられる。既述したよう
に、本発明の一般的な課題は、この上部ヒータ8及び下
部ヒータ10の管軸方向の長さをできるだけ短縮すること
である。
Heaters 6, 8, 10 for cylindrical process tubes
Are formed in a cylindrical shape, and are installed on the outer peripheral surface of the process tube such that the center thereof coincides with the tube axis of the process tube. The area of the process tube 1 heated by the central heater 6 is an area where a semiconductor wafer to be subjected to a heat treatment is arranged, and is designed so as to achieve a uniform temperature distribution. On the other hand, the upper heater 8 and the lower heater 10 are provided to compensate for the effect of heat radiation at both ends of the process tube and to achieve a uniform temperature distribution over the entire central area. As described above, a general object of the present invention is to reduce the length of the upper heater 8 and the lower heater 10 in the tube axis direction as much as possible.

第1図の例においては、両端部における放熱の影響を
短い加熱エリアで補償するために、上端部および下端部
のヒータ8,10の単位面積当りの発熱量を、中央部ヒータ
6の2倍以上に設定する。中央部ヒータ6は単層コイル
構造であるのに対し、上端部ヒータ8及び下端部ヒータ
10を上記のような2層コイル構造としたのはそのためで
ある。このように両端部のヒータ8,10の発熱量を高くし
ても、プロセスチューブの中央部エリアに異常な温度分
布を生じることはない。これは、両端部のヒータ8,10と
中央部ヒータ6とが完全に分離されており、熱伝導を生
じないからである。更に、第1図の例では熱対流による
上端部エリアでの熱蓄積も考慮されている。即ち、上端
部ヒータ8による加熱エリアは、下端部ヒータによる加
熱エリアよりも短くなっている。また、中央部ヒータ6
を構成する発熱抵抗体のコイル密度は、上方に行くに従
って粗になっている。これによって、上端部エリアでの
熱蓄積が補償され、均一な温度分布が得られる。また、
所望とあらば、任意の傾斜をもった温度分布を達成する
ことも可能である。
In the example of FIG. 1, in order to compensate for the influence of heat radiation at both ends in a short heating area, the amount of heat generated per unit area of the upper and lower heaters 8 and 10 is twice that of the central heater 6. Set above. The center heater 6 has a single-layer coil structure, whereas the upper heater 8 and the lower heater
That is why 10 has a two-layer coil structure as described above. Even if the heating values of the heaters 8 and 10 at both ends are increased, an abnormal temperature distribution does not occur in the central area of the process tube. This is because the heaters 8, 10 at both ends and the central heater 6 are completely separated from each other, and no heat conduction occurs. Further, in the example of FIG. 1, heat accumulation in the upper end area due to thermal convection is considered. That is, the heating area by the upper end heater 8 is shorter than the heating area by the lower end heater. The central heater 6
The coil densities of the heat generating resistors constituting the element become coarser as going upward. As a result, heat accumulation in the upper end area is compensated, and a uniform temperature distribution is obtained. Also,
If desired, it is also possible to achieve a temperature distribution with an arbitrary slope.

第3図は、第1図の加熱炉を用いた加熱処理装置をよ
り具体的に示す断面図である。同図において、21は熱処
理装置の外壁である。外壁21で囲まれた内部には、第1
図の加熱炉が垂直に設置されている。加熱炉の外側に
は、ヒータ8,6,10の幅に対応した間隔で、保持枠24,26,
28,30が設けられている。これら保持枠の間には、ヒー
タ8,6,10が設けられている。保持枠24,26,28,30は断熱
材でできており、これによって各ヒータ6,8,10間の熱伝
導が防止されている。更に、保持枠30によって、熱処理
装置の解放端部における過熱が防止されている。また、
各ヒータと外壁21との間に断熱材32が充填され、外壁21
の加熱が防止されている。
FIG. 3 is a sectional view more specifically showing a heat treatment apparatus using the heating furnace of FIG. In the figure, reference numeral 21 denotes an outer wall of the heat treatment apparatus. Inside the outer wall 21 is the first
The heating furnace in the figure is installed vertically. On the outside of the heating furnace, at the intervals corresponding to the width of the heaters 8, 6, and 10, holding frames 24, 26,
28 and 30 are provided. Heaters 8, 6, and 10 are provided between these holding frames. The holding frames 24, 26, 28, 30 are made of a heat insulating material, and thereby, heat conduction between the heaters 6, 8, 10 is prevented. Further, the holding frame 30 prevents overheating at the open end of the heat treatment apparatus. Also,
A heat insulating material 32 is filled between each heater and the outer wall 21, and the outer wall 21 is filled.
Is prevented from being heated.

第4A図は、ヒータ6を構成するコイルのピッチを示し
ている。また、第4B図はヒータ8,10を構成するコイルの
ピッチを示している。第4A図から明らかなように、ヒー
タ6のコイルピッチを上から順にP1,P2,P3…Pnとする
と、P1>P2>P3…>Pnとなっている。即ち、既述したよ
うに、プロセスチューブ1内部での温度分布を均一化す
るために、上部ではピッチを大きくし、下部ではピッチ
を小さくしている。
FIG. 4A shows the pitch of the coils constituting the heater 6. FIG. 4B shows the pitch of the coils constituting the heaters 8 and 10. As is apparent from Figure 4A, is made from above the coil pitch of the heater 6 When P 1, P 2, P 3 ... P n sequentially, and P 1> P 2> P 3 ...> P n. That is, as described above, in order to make the temperature distribution inside the process tube 1 uniform, the pitch is increased in the upper part and smaller in the lower part.

第4B図から明らかなように、ヒータ8,10における内側
のコイル8A,10Aと、外側のコイル8B,10Bとは同一のピッ
チPを有している。また、内側のコイル8A,10Aと外側の
コイル8B,10Bとは、P/2だけづらせて配置されている。
As is clear from FIG. 4B, the inner coils 8A, 10A of the heaters 8, 10 and the outer coils 8B, 10B have the same pitch P. Also, the inner coils 8A, 10A and the outer coils 8B, 10B are arranged so as to be shifted by P / 2.

各コイル6、8,10の幅Lは、プロセスチューブ1の長
さに対応して適宜設定する。図示のように、上部ヒータ
8の幅は下部ヒータ10の幅よりも短くなっている。これ
は、既述したように対流による上部での蓄熱を補償する
ためである。また、コイルの線径は、ヒータ8,10の線径
(d2)の方がヒータ6の線径(d1)よりも大きい。これ
によって、両端部ヒータ8,10の単位当りの発熱量を高
め、且つ熱蓄積に曝される上部ヒータ8の熱的耐久性を
向上することが可能となる。
The width L of each of the coils 6, 8, and 10 is appropriately set according to the length of the process tube 1. As shown, the width of the upper heater 8 is shorter than the width of the lower heater 10. This is to compensate for the heat storage in the upper part due to convection as described above. Further, the wire diameter (d 2 ) of the heaters 8 and 10 is larger than the wire diameter (d 1 ) of the heater 6. This makes it possible to increase the amount of heat generated per unit of the heaters 8 and 10 at both ends and to improve the thermal durability of the upper heater 8 exposed to heat accumulation.

第3図に示したように、この実施例の装置を用いて半
導体ウエハーの熱処理を行なうに際しては、石英ガラス
ボート36に保持された多数の半導体ウエハー38をプロセ
スチューブ内管4bの内部に収納する。石英ガラスボート
36は保温筒40に支持される。保温筒40は、石英ガラスボ
ートを支持すると共に、出入口付近を保温する機能を有
している。保温筒40の下端部には回転機構42が設けら
れ、これによって半導体ウエハー38を回転させながら熱
処理を行なうようになっている。また、熱処理を行なっ
ているときにはプロセスチューブを密封するために、出
入口を閉じる蓋44が設けられている。
As shown in FIG. 3, when performing the heat treatment of the semiconductor wafer using the apparatus of this embodiment, a large number of semiconductor wafers 38 held in the quartz glass boat 36 are housed in the process tube inner tube 4b. . Quartz glass boat
36 is supported by the heat retaining cylinder 40. The heat retaining cylinder 40 has a function of supporting the quartz glass boat and keeping the temperature near the entrance and exit. A rotating mechanism 42 is provided at the lower end of the heat retaining cylinder 40 so that the heat treatment is performed while rotating the semiconductor wafer 38. Further, a lid 44 for closing the entrance is provided to seal the process tube during the heat treatment.

熱処理に用いる処理ガスGは、既述したように供給管
23からプロセスチューブの内管4b内に導入される。導入
された処理ガスは、半導ウエハー38と接触して所定の熱
処理が行なわれる。その際、半導体ウエハー38が回転さ
れることにより、処理ガスとの均一な接触が可能とな
る。その後、処理ガスは内管の頂部に設けた開口46、内
管4bと外管4aとの間の間隙34を通って図示しない排気部
に導かれる。
The processing gas G used for the heat treatment is supplied through the supply pipe as described above.
From 23, it is introduced into the inner tube 4b of the process tube. The introduced processing gas is brought into contact with the semiconductor wafer 38 to perform a predetermined heat treatment. At this time, by rotating the semiconductor wafer 38, uniform contact with the processing gas becomes possible. Thereafter, the processing gas is guided to an exhaust unit (not shown) through an opening 46 provided at the top of the inner tube and a gap 34 between the inner tube 4b and the outer tube 4a.

上記実施例におけるヒータの構成は、本発明の範囲内
において種々の変更が可能である。第5A図,第5B図およ
び第6A図,第6B図にその例を示す。
The configuration of the heater in the above embodiment can be variously changed within the scope of the present invention. FIGS. 5A, 5B, 6A, and 6B show examples.

第5A図はヒータの一変形例を示す図で、第5B図はその
等価回路図である。この例では、上部ヒータ8の二つの
コイル8A,8Bを短絡することなく、夫々のコイル8A,8Bを
独立の電源20A,20Bに接続している。同様に、下部ヒー
タ10についても、その二つのコイル10A,10Bを夫々独立
した電源22A,22Bに接続している。従って、中央部ヒー
タも含めると、全体として5個の独立した駆動回路が形
成されている。この変形例では、上部ヒータ8及び下部
ヒータ10による加熱量をより高範囲に制御することが可
能である。
FIG. 5A is a diagram showing a modification of the heater, and FIG. 5B is an equivalent circuit diagram thereof. In this example, the respective coils 8A, 8B are connected to independent power supplies 20A, 20B without short-circuiting the two coils 8A, 8B of the upper heater 8. Similarly, in the lower heater 10, the two coils 10A and 10B are connected to independent power supplies 22A and 22B, respectively. Therefore, including the central heater, five independent drive circuits are formed as a whole. In this modification, the amount of heating by the upper heater 8 and the lower heater 10 can be controlled to a higher range.

第6A図はヒータの他の変形例を示す図で、第6B図はそ
の等価回路図である。この例では、上部ヒータ8及び下
部ヒータ10の構成は第2図および第3図の例と同じであ
るが、中央部ヒータ6の構成が異なってる。即ち、中央
部ヒータとして、夫々独立した電源18A,18B,18Cに接続
された三つのヒータ6A,6B,6Cが用いられている。即ち、
電源18Aはヒータ6Aの端子12c,12dに接続され、電源18B
はヒータ6Bの端子12e,12fに接続され、電源18Cはヒータ
6Cの端子12g,12hに接続されている。この変形例は、プ
ロセスチューブが長い熱処理装置の場合に有用である。
FIG. 6A is a diagram showing another modification of the heater, and FIG. 6B is an equivalent circuit diagram thereof. In this example, the configuration of the upper heater 8 and the lower heater 10 is the same as the example of FIGS. 2 and 3, but the configuration of the central heater 6 is different. That is, three heaters 6A, 6B, 6C connected to independent power supplies 18A, 18B, 18C are used as the central heater. That is,
Power supply 18A is connected to terminals 12c and 12d of heater 6A, and power supply 18B
Is connected to terminals 12e and 12f of heater 6B, and power supply 18C is connected to heater
Connected to 6C terminals 12g and 12h. This modification is useful for a heat treatment apparatus having a long process tube.

また、上記ヒータは3分割に限らず5分割等の複数分
割にしても良い。
Further, the heater is not limited to three divisions, but may be divided into plural parts such as five divisions.

なお、上記の実施例では二重管構造のプロセスチュー
ブを用いているが、本発明はプロセスチューブが単一管
構造の場合にも適用できる。
Although the above embodiment uses a process tube having a double tube structure, the present invention can be applied to a case where the process tube has a single tube structure.

更に、各ヒータ6,8,10におけるコイルの線径を等しく
してもよく、また上部ヒータ8は下部ヒータ10の幅を等
しくしてもよい。
Further, the wire diameter of the coil in each of the heaters 6, 8, 10 may be equal, and the width of the lower heater 10 may be equal in the upper heater 8.

次に、第7図および第8図を参照し、本発明の他の実
施例を説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 and FIG.

第7図は本発明による熱処理装置の他の実施例を示
し、第8図はその下端部を詳細に示している。この実施
例では、単管構造のプロセスチューブ1が用いられてい
る。処理ガスGはプロセスチューブ1の頂部から導入さ
れ、下端部に設けた排気口50から排出される。プロセス
チューブ1の側壁には、既述の実施例と同様の構成から
なる三つの独立したヒータ6,8′,10′が設けられてい
る。但し、両端部のヒータ8′,10′は単層コイルから
なっている。この実施例の特徴は、プロセスチューブ下
端部の出入口を閉じるための蓋に、独立のヒータ51を設
けた点である。蓋は、内部に断熱材53を充填した外筒52
と、内側に保護筒56を設けた内筒55からなっている。こ
の構造が、第8図に詳細に記載されている。
FIG. 7 shows another embodiment of the heat treatment apparatus according to the present invention, and FIG. 8 shows the lower end portion in detail. In this embodiment, a process tube 1 having a single tube structure is used. The processing gas G is introduced from the top of the process tube 1 and discharged from the exhaust port 50 provided at the lower end. On the side wall of the process tube 1, three independent heaters 6, 8 ', and 10' having the same configuration as in the above-described embodiment are provided. However, the heaters 8 'and 10' at both ends are composed of single-layer coils. The feature of this embodiment is that an independent heater 51 is provided on a lid for closing the entrance at the lower end of the process tube. The lid is an outer cylinder 52 filled with heat insulating material 53 inside.
And an inner cylinder 55 provided with a protection cylinder 56 inside. This structure is described in detail in FIG.

第8図において、外筒52にはフランジ54が設けられ、
断熱材53によってプロセスチューブ1の開口方向への熱
の伝播を遮断する。内筒55は、外筒52の内部に進退可能
に設置されている。即ち、内筒55は、半導体ウエハー38
を収納した石英ガラスボート36を支持するための支持部
材として機能する。ヒータ51は熱電対温度計58と共に、
内筒55の内部に設けた保護筒56の更に内側に設けられて
いる。保護筒56はプロセスチューブ1内の処理ガスGを
遮断し、ガスGとの接触によるヒータの劣化を防止す
る。また、ヒータ51には端子電極51a,51bが設けられて
おり、これら端子電極は図示しない電源に接続されてい
る。60は支持台で、該支持台と外筒フランジ54との間に
はベローズ61が設けられている。支持台60は、昇降装置
62のアーム部63に固定されている。また、外壁21の下端
部内側には冷却水通路64が設けられ、この中に冷却水を
流すことにより充分な冷却が行なわれる。
In FIG. 8, the outer cylinder 52 is provided with a flange 54,
The heat insulating material 53 blocks the propagation of heat in the opening direction of the process tube 1. The inner cylinder 55 is installed inside the outer cylinder 52 so as to be able to advance and retreat. That is, the inner cylinder 55 is
Functions as a support member for supporting the quartz glass boat 36 in which is stored. The heater 51, together with the thermocouple thermometer 58,
It is provided further inside a protection tube 56 provided inside the inner tube 55. The protection cylinder 56 shuts off the processing gas G in the process tube 1 and prevents deterioration of the heater due to contact with the gas G. Further, the heater 51 is provided with terminal electrodes 51a and 51b, and these terminal electrodes are connected to a power source (not shown). Reference numeral 60 denotes a support, and a bellows 61 is provided between the support and the outer cylinder flange 54. The support base 60 is a lifting device
62 is fixed to the arm 63. A cooling water passage 64 is provided inside the lower end of the outer wall 21, and sufficient cooling is performed by flowing cooling water through the cooling water passage 64.

上記第7図および第8図の実施例においては、プロセ
スチューブ1の側面だけでなく、ヒータ51によってプロ
セスチューブ1底部の出入口をも加熱する。出入口部分
は放熱による影響が最も大きいから、ヒータ51を用いる
ことによってプロセスチューブ内の温度分布を更に均一
化することが可能となる。
In the embodiment of FIGS. 7 and 8, not only the side surface of the process tube 1 but also the inlet / outlet at the bottom of the process tube 1 is heated by the heater 51. Since the entrance / exit portion has the greatest effect of heat radiation, the use of the heater 51 makes it possible to further uniform the temperature distribution in the process tube.

なお、第7図および第8図の実施例で採用したプロセ
スチューブ下端開口部を加熱するためのヒータは、本発
明の範囲と組合せることなく、単独で用いることも可能
である。例えば、第7図および第8図の実施例におい
て、プロセスチューブ側壁には第9図の従来例と同じヒ
ータを用いた場合にも、ヒータ51を用いたことによる一
定の効果を得ることができる。
The heater for heating the lower end of the process tube employed in the embodiment shown in FIGS. 7 and 8 can be used alone without being combined with the scope of the present invention. For example, in the embodiment shown in FIGS. 7 and 8, even when the same heater as that of the conventional example shown in FIG. 9 is used for the side wall of the process tube, a certain effect can be obtained by using the heater 51. .

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、中央部ヒータ、上部ヒータ及び下部
ヒータを互いに独立させ、中央部ヒータを、上部側の単
位面積当たりの発熱量が下部側に比べて小さくなるよう
に構成しているので、上端部エリアでの蓄熱積が補償さ
れ、均一な温度分布が得られる。
According to the present invention, the central heater, the upper heater, and the lower heater are made independent from each other, and the central heater is configured such that the amount of heat generated per unit area on the upper side is smaller than that on the lower side. The heat storage product in the upper end area is compensated, and a uniform temperature distribution is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の一実施例を説明するための熱処理装
置の加熱炉の構成図、 第2図は、第1図の加熱炉におけるヒータの等価回路
図、 第3図は、第1図の加熱炉の説明図 第4A図及び第4B図は、第3図の熱処理装置におけるヒー
タの構成を、より詳細に示す説明図、 第5A図は第1図の加熱炉におけるヒータの一つの変形例
を示す説明図であり、第5B図はその等価回路図、 第6A図は第1図の加熱炉におけるヒータの他の変形例を
示す説明図であり、第6B図はその等価回路図、 第7図は、本発明の他の実施例を説明するための加熱炉
の説明図、 第8図は、第7図の加熱炉一部を拡大して示す説明図、 第9図は、従来の熱処理装置に採用されている分割タイ
プのヒータを、模式的に示す説明図である。 1…プロセスチューブ、4a…外管 4b…内管、6,8,10,51…ヒータ 10,18,22…電源、24,26,28,30…保持枠 32…断熱材、36…ボート 38…ウエハー、40…保温筒
FIG. 1 is a configuration diagram of a heating furnace of a heat treatment apparatus for explaining one embodiment of the present invention, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a heater in the heating furnace of FIG. 1, and FIG. 4A and 4B are explanatory views showing the configuration of a heater in the heat treatment apparatus of FIG. 3 in more detail, and FIG. 5A is one of the heaters in the heating furnace of FIG. FIG. 5B is an explanatory diagram showing a modified example, FIG. 5B is an equivalent circuit diagram thereof, FIG. 6A is an explanatory diagram showing another modified example of the heater in the heating furnace of FIG. 1, and FIG. 6B is an equivalent circuit diagram thereof. 7 is an explanatory view of a heating furnace for explaining another embodiment of the present invention, FIG. 8 is an explanatory view showing a part of the heating furnace in FIG. 7, and FIG. It is explanatory drawing which shows typically the heater of the division | segmentation type employ | adopted in the conventional heat processing apparatus. 1 ... process tube, 4a ... outer tube 4b ... inner tube, 6, 8, 10, 51 ... heater 10, 18, 22, ... power supply, 24, 26, 28, 30 ... holding frame 32 ... heat insulating material, 36 ... boat 38 … Wafer, 40… insulated tube

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ほぼ垂直に設置され被処理物を収容するプ
ロセスチューブと、このプロセスチューブ内における被
処理物が配置されるエリアを囲むようにプロセスチュー
ブの外に設けられた中央部ヒータと、前記被処理物が配
置されるエリアよりも上方側エリアを含む領域を囲むよ
うに前記中央部ヒータの上方側に設けられた上部ヒータ
と、前記被処理物が配置されるエリアよりも下方側エリ
アを含む領域を囲むように前記中央部ヒータの下方側に
設けられた下部ヒータと、を備え、 各ヒータは独立して構成されると共に、上部ヒータ及び
下部ヒータは、中央部ヒータに比べて単位面積当たりの
発熱量が多くなるように構成され、中央部ヒータは、上
部側の単位面積当たりの発熱量が下部側に比べて小さく
なるように構成されていることを特徴とする縦型熱処理
装置。
A process tube installed substantially vertically and containing an object to be processed, a central heater provided outside the process tube so as to surround an area in the process tube where the object to be processed is arranged, An upper heater provided above the central heater so as to surround an area including an area above the area where the object is arranged, and an area below the area where the object is arranged And a lower heater provided below the central heater so as to surround an area including: the heaters are independently configured, and the upper heater and the lower heater are unitized as compared with the central heater. The heat generation amount per area is configured to be large, and the central heater is configured so that the heat generation amount per unit area on the upper side is smaller than that on the lower side. Vertical heat treatment apparatus.
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