JP2947604B2 - 熱処理炉 - Google Patents

熱処理炉

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JP2947604B2 JP2261816A JP26181690A JP2947604B2 JP 2947604 B2 JP2947604 B2 JP 2947604B2 JP 2261816 A JP2261816 A JP 2261816A JP 26181690 A JP26181690 A JP 26181690A JP 2947604 B2 JP2947604 B2 JP 2947604B2
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    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明では、熱処理炉に関し、特に被処理体を高温化
で熱処理するために用いる熱処理炉に関する。
(従来の技術) 熱処理炉、例えば半導体ウエハの各種熱処理に使用さ
れる熱処理炉は、被熱処理体である半導体ウエハを収容
する石英からなるプロセスチューブの周囲を発熱体とし
てのヒータ線にて囲繞し、このヒータ線の外側を断熱材
で覆って炉室を構成している。
この場合、プロセスチューブ内を例えば1200℃程度に
維持しなければならないため、炉室の外周部は例えば30
0℃とからなり高熱となるので、炉室外に熱が伝わって
周囲が熱くなるのを可能な限り紡糸し周囲に影響が及ば
ないようにする必要がある。
このため従来では、例えば実公昭53−48589号公報及
び実開昭49−39044号公報に示すように、炉室の周囲を
冷却扇を用いて強制的に冷却する強制空冷方式を採用す
るようにしていた。
(発明が解決しようとする課題) 上記従来の熱処理炉におけるように、炉室の周囲を冷
却扇にて強制的に冷却する強制空冷方式を採用する場
合、それほど高い冷却能力が期待できず、冷却能力が不
十分で、炉室周囲の温度をそれほど下げることができな
かった。
すなわち、炉室の周囲には通常エアパイプや各種の配
線が配設されており、これらエアパイプや各種配線に影
響が及ばないようにするには炉室周囲の温度を50℃程度
以下に設定するのが好ましいが、上記強制空冷方式では
炉室周囲の温度を50℃以下に下げることができず、従っ
て炉室周囲に配設されたエアパイプや各種配線に対する
熱の影響は避けられないという問題があった。
また、半導体ウエハの製造は、クリーンルーム内で行
なう必要があり、このクリーンルーム内では静穏な雰囲
気に保つ必要があり、空気の撹拌などは極力避けなけれ
ばならないが、上記のように強制空冷方式を採用した場
合、クリーンルーム内の空気を撹拌して半導体ウエハに
悪影響を与える虞れがあるという問題があった。
そこで本発明は、炉室の周囲の温度を炉室の周囲に配
したエアパイプや各種の配線に影響を与えない程度の温
度に維持することができ、かつクリーンルーム内の空気
の撹拌が生じず、半導体ウエハの製造に悪影響を与える
ことのない熱処理炉を提供することを、その解決課題と
している。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、上記課題を解決するためになしたもので、
その解決手段として本発明の熱処理炉は、ケーシングか
ら該ケーシングの内部に向けて所定間隔離して設置され
る熱処理炉において、 前記容器の周囲を囲繞する発熱体と、 前記発熱体の外側を覆う断熱材と、 前記断熱材の外側を囲繞して熱処理炉の最外郭を形成
する隔壁と、 を含み、 前記隔壁は、前記断熱材の外側を冷却する冷却媒体の
循環パイプを前記断熱材に対面する面に有し、かつ、前
記断熱材との間に前記ケーシングとの間の間隔よりも狭
い間隔をおいて設けられる構成としている。
(作 用) 上記構成の熱処理炉にあっては、断熱材とケーシング
の間に位置する隔壁が、断熱材に対面する面に冷却媒体
の循環パイプを備え、かつ、ケーシングとの間の間隔よ
りも狭い間隔を断熱材との間において設けられることに
より、発熱体にて高温にされた炉室とその外側とを断熱
材にて断熱し、更に断熱材の外側あって、隔壁で囲繞さ
れた限られた空間内を、冷却媒体が流通する循環パイプ
で冷却して炉室の周囲を冷却するので、熱交換効率良く
炉室の周囲を冷却し、炉室の周囲に配設したエアパイプ
や各種の配線に影響を与えない程度の温度に、炉室周囲
の温度を設定することが可能となる。
また、冷却媒体の循環パイプで冷却するので、空気を
撹拌することなく冷却することが可能となり、クリーン
ルーム内を静穏な雰囲気に維持でき、半導体ウエハの製
造に悪影響を与えることなく冷却がなしうることとな
る。
(実施例) 以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明
する。
第1図〜第3図は、本発明の一実施例を示す図であ
る。
この実施例は、半導体ウエハの製造に用いる縦形の熱
処理炉を示す。
この熱処理炉は、クリーンルーム内で耐熱材料例えば
石英からなる容器のプロセスチューブ10が例えばステン
レススチールからなるベースプレート12上に縦方向に立
設支持されており、このプロセスチューブ10内には、保
温筒18に載置された耐熱材料例えば石英からなるボート
20が挿脱可能に設けられ、このボート20の図示しない溝
部には多数枚の被処理体である半導体ウエハ22が例えば
150枚水平に等間隔に配列支持され、図示しない処理ガ
ス供給源より上記プロセスチューブ内に処理ガスを供給
し半導体ウエハ22に対して気相成長処理を実行可能とな
っている。なお、保温筒18は、フランジキャップ24上に
搭載され、このフランジキャップ24は図示せぬエレベー
タアームに取り付けられて上下移動し、上記保温筒18及
びボート20を上下移動させると共に、上記プロセスチュ
ーブ10の下側に設けられたボート挿入孔26を密封し得る
ようになっている。
上記プロセスチューブ10の外側には、発熱体として、
例えば抵抗加熱発熱線式のヒータ30が配置され、このヒ
ータ30によってプロセスチューブ10を囲繞するようにな
っている。このヒータ30は、縦形炉のトップ,センタ
ー,ボトムに別々に設けられそれぞれ別々に加熱できる
3ゾーン方式を採用して、トップ,センター,ボトムの
各領域の温度をそれぞれ500〜1200℃の範囲で所望の温
度に設定しうるようになっている。
また、ヒータ30の外側は断熱材34で覆ってあり、この
断熱材34によって、ヒータ30の熱が炉室14外に伝わるの
を防止するようにしている。この断熱材34の外側面には
金属製例えばステンレススチールの筒状のインナシェル
36が配設されている。
さらに、上記金属製のインナシェル36の外側には、こ
のインナシェル36と一定の間隔を置いて隔壁としての筒
状をなす金属製例えばステンレススチールからなるアウ
タシェル38を設けてインナシェル36を囲繞し、このイン
ナシェル36とアウタシェル38との間に空間を形成するよ
うにしている。
そして、上記インナシェル36と、アウタシェル38との
間に、上記断熱材の外側を冷却する冷却媒体が流通する
循環パイプ40を配設するようにしている。上記冷却媒体
としては例えば20℃前後の水道水が用いられており、か
つ上記循環パイプ40は例えば銅パイプが用いられるよう
になっている。
また、循環パイプ40は、第3図に示すように、一本の
銅パイプを上下部で折り曲げて縦形の連続状に形成する
とともに、全体を筒状に形成したものとなっている。
そして、この状態に形成した循環パイプ40を例えばス
テンレススチールのクランプ42を図示しない取付ネジに
より上記アウタシェル38の内側面に取付け保持させるよ
うになっている。このクランプ42は、循環パイプ40の上
部では各循環パイプ40の折曲部に取り付けて循環パイプ
40を吊下げ支持すると共に、循環パイプ40の下部では折
曲部を避けて直線部分を支持して循環パイプ40の下端を
解放状態にしておくことによって、循環パイプ40やアウ
ターシェル38の38の熱膨張,収縮による上下方向の長さ
変化に対応できるようにしている。
また、アウタシェル38は、一枚の金属板を筒状に曲折
したもので、アウタシェル38は、循環パイプ40を取り付
けた状態で、インターシェル36の外周に金属製のバンド
にて締付けて固定され、筒形の状態を維持するようにさ
れている。
以上のごとく炉室14は構成されており、この炉室14は
ケーシング32内のほぼ中央に所定の間隔で設けられてい
る。また、ケーシング32の内側および炉室14の外側には
図示せぬがエアパイプや各種配線が配設されている。
このように、断熱材の外側に設けられた金属製のイン
ナーシェル36を循環パイプ40に冷却水を流して冷却する
ことにより、ヒータ30で発生した熱は断熱材34を介して
インナーシェル36に伝えられ冷却水の循環パイプ40で冷
却され、しかも循環パイプ40による冷却空間はインナシ
ェル36,アウタシェル38で囲まれた限られた空間となっ
ているので、冷却パイプ内の冷却媒体との熱交換を効率
良く実現でき、アウターシェル38の外側の温度を下げる
ことができ、従って効率良く炉室14の周囲を冷却できる
こととなる。
その結果、炉室14の周囲に配設したエアパイプや各種
の配線に影響を与えない程度の温度例えば50℃以下に、
炉室14周囲の温度を設定して炉室14の周囲に配設された
エアパイプや各種の配線に対する悪影響を効果的に防止
することができることとなる。
また、冷却水が流通する循環パイプ40で冷却するの
で、ケーシング32内の空気を撹拌することなく冷却する
ことができ、図示していないケーシング32の隙間から塵
がクリーンルーム内に飛散することなく、クリーンルー
ム内を静穏な雰囲気に維持でき、半導体ウエハ22の製造
に悪影響を与えることなく冷却がなしうることとなる。
第4図には他の実施例を示す。
この実施例は、横形の熱処理炉に関するもので、第4
図はその熱処理炉に用いる冷却水を流通する循環パイプ
46及びアウタシェル48を示している。
循環パイプ46は、一本の銅パイプをリング状に折り返
して、全体が筒状になるように形成している。
アウタシェル48は、半円状の2枚の金属板50,52を溶
接もしくはネジ止めして、ほぼ筒状になるように形成し
てある。また、各々の金属板50,52の隣り合う側辺に
は、上記循環パイプ46の両側部の折曲げ部を受け入れる
曲折部54が形成されている。
そして、金属板50,52を別体のまま、その曲折部54内
に循環パイプ46に両側部の折曲げ部54を挿入して、金属
板50,52を溶接もしくはネジ止めで一体化するようにし
ている。
次いで、この一体化した循環パイプ46及びアウタシェ
ル48を横形の断熱材を覆うインナシェル上に被せ金属製
のバンドで締付ければ容易に水冷構造の熱処理炉が形成
できることとなる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施例が可能で
ある。
例えば、断熱材の外側にインナシェルを設けずに、直
接断熱材の外側にアウタシェル及び循環パイプを設ける
ようにすることも可能である。
また、冷却媒体として水以外の液体や気体を用いるこ
とも可能である。
さらに、循環パイプに、例えばアルミニウム製の多数
の冷却フィンを取り付けて冷却効率を向上させることも
可能である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の熱処理炉は、断熱材
と、この断熱材の外側に間隔を置いて設けた隔壁との間
に、断熱材の外側を冷却する冷却媒体の循環パイプを配
設することとしたため、発熱体にて高温にされた炉室と
その外側とを断熱する断熱材の外側を冷却媒体の循環パ
イプで冷却して炉室の周囲を冷却することができ、従っ
て効率良く炉室の周囲を冷却でき、その結果炉室の周囲
に配設したエアパイプや各種の配線に影響を与えない程
度の温度に、炉室周囲の温度を設定して炉室の周囲に配
設されたエアパイプや各種の配線に対する悪影響を効果
的に防止することができるという効果がある。
また、冷却媒体の循環パイプで冷却するので、空気を
撹拌することなく冷却することができ、クリーンルーム
内を静穏な雰囲気に維持でき、半導体ウエハの製造に悪
影響を与えることなく冷却がなしうることとなるという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る縦形の熱処理炉を示す
概略断面図、 第2図は第1図の横断面図、 第3図は第1図及び第2図に示す熱処理炉の冷却媒体の
循環パイプの状態を示す斜視図、 第4図は他の実施例に係る横形の熱処理炉に用いる冷却
媒体の循環パイプの状態を示す斜視図である。 10……プロセスチューブ、14……炉室、 22……半導体ウエハ、30……ヒータ、 34……断熱材、36……インナシェル、 38,48……アウタシェル 40,46……循環パイプ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ケーシングから該ケーシングの内部に向け
    て所定間隔離して設置される熱処理炉において、 被熱処理体を収容する容器と、 前記容器の周囲を囲繞する発熱体と、 前記発熱体の外側を覆う断熱材と、 前記断熱材の外側を囲繞して熱処理炉の最外郭を形成す
    る隔壁と、 を含み、 前記隔壁は、前記断熱材の外側を冷却する冷却媒体の循
    環パイプを前記断熱材に対面する面に有し、かつ、前記
    断熱材との間に前記ケーシングとの間の間隔よりも狭い
    間隔をおいて設けられることを特徴とする熱処理炉。
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