JP3005394U - 気相成長機構および熱処理機構における加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ［目的］ 筒状体である加熱炉において、最も放熱率が
高い端部の開口部を補助加熱体で閉鎖し、炉内において
従前形成していた補助加熱領域の設置構成を排除し、有
効容積のすべてを均熱領域とし、該均熱領域の容積に準
じて被加工処理材量を上昇させること、省熱、また、装
置全体の容積の小型化等を目的とする。 ［構成］ 気相成長、熱拡散または熱処理を行おうとす
る被加工処理材５の複数を設定した姿勢を維持定着した
支持体６を内装できる石英もしくは炭化珪素等よりなる
反応管１の外周に、該反応管１の全長を円筒形の加熱装
置４により被覆形成する装置にあって、該加熱装置４の
前後両端における開口部を補助加熱体４ａをもって閉鎖
し、内在させた被加熱管１を包設してなるものである。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、電子部品の半導体基板、液晶基板において絶縁膜、半導体膜等の 薄膜を形成する気相成長機構および熱処理機構における加熱装置に関するもので ある。

【０００２】

【技術的背景】

この考案は、電子部品の半導体基板、液晶基板において絶縁膜、半導体膜等の 薄膜を形成する手段、例えば 気相成長手段 （ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉ ｏｈ）手段） 即ち、所望の薄膜を形成するための設定ガスを供給し、加熱減圧処理により被 加工処理材の表面に、化学反応による薄膜形成する手段。 熱拡散手段 即ち、所望の設定ガスを加熱処理により被加工処理材中に熱拡散させる手段。 熱処理手段 即ち、被加工処理材を、設定ガスの雰囲気内での加熱処理により適正化する手 段。 これらを加熱炉内の密閉型反応管内で加熱減圧しながら行う機構において、気 相成長、熱処理および熱拡散等の処理を行う熱炉機構において、熱炉構成の熱効 率を向上させ、かつ、小型化または従前と同容積の場合では従前よりも多量の被 加工処理材の加工処理を可能とする加熱装置に係るものである。

【０００３】

【従来の技術】

被加工処理材の複数を整列支持した支持体を内装する主に石英管もしくは炭化 珪素管等よりなる反応管の外周に設置する環状の加熱炉構成手段になる加熱機構 は前記、主体の反応管の設置形態によるところの横方向設置と縦方向の設置とが あり、この設置形態に基づいて横型または縦型と称呼した加熱機構は既に公知で ある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

前記した加熱機構において、その形態の横型、縦型等の形態によるところの長 所、短所は双方互いに具備するものであるが、いずれの形態においても、目的と する被加工処理材に対する加熱処理作業の重大要素は、設定する温度が均一であ ることが絶対的条件であるため、反応管全長において最も安定した熱処理を得る ことができる中央部の均熱領域と称する加熱温度安定ゾーンに被加工処理材を設 置するものである。

【０００５】 即ち、従前の加熱炉構成は、筒状体をその基本形態とし、従って、端部の開口 からの放熱度合いが高く、従って、設定温度の均熱を得るためには該加熱炉の中 心部でなければ得られなかったものである。

【０００６】 加熱炉の内側に設置する反応管においては、前記した均熱領域を得るために、 横型である場合には、該均熱領域の前後位置に、また縦型にあっては、その均熱 領域の上下方向に隣接して補助加熱炉を設置して、均熱領域の加熱効果の補佐を つとめ補助加熱領域を形成している。

【０００７】 このため、均熱領域を挾む双方に隣接する箇所に設置する補助加熱炉とともに これらを加えた全長よりも更に長い反応管を必要とし、その長大な反応管の割合 に、挿入する被加工処理材の総量が少であるという不合理性を備えている。

【０００８】 このようにして、前記した不合理性を排除するため筒状体である加熱炉におい て、最も放熱率が高い端部の開口部を補助加熱体で閉鎖し、炉内において従前形 成していた補助加熱領域の設置構成を排除し、有効容積のすべてを均熱領域とし 、該均熱領域の容積に準じて被加工処理材量を上昇させること、省熱、また、装 置全体の容積の小型化等を目的としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この考案は、上記の目的を達成させるための手段として、第１の考案は、気相 成長、熱拡散または熱処理を行おうとする被加工処理材の複数を設定した姿勢を 維持定着した支持体を内装できる石英もしくは炭化珪素等よりなる反応管の外周 に、該反応管の全長を円筒形の加熱装置により被覆形成する装置にあって、該加 熱装置の前後両端における開口部を補助加熱体をもって閉鎖し、内在させた被加 熱管を包設してなるものである。

【００１０】 第２の考案は、気相成長、熱拡散または熱処理を行おうとする被加工処理材の 複数を設定した姿勢を維持定着した支持体を内装できる石英もしくは炭化珪素等 よりなる反応管の外周で、かつ、全長を円筒形の加熱装置により内在させた反応 管を包設し、包設された反応管の一端に連なる排気導管を挿入貫通させる導管挿 入孔を穿設した補助加熱体をもって、前記排気導管を貫通させ、かつ、加熱装置 の開口部を閉鎖するように当接してなるものである。

【００１１】 第３の考案は、気相成長、熱拡散または熱処理を行おうとする被加工処理材の 複数を設定した姿勢を維持定着した支持体を内装できる石英もしくは炭化珪素等 よりなる反応管の外周で、かつ、全長を円筒形の加熱装置により内在させた反応 管を包設し、該前記反応管の後端に、被加工処理材の複数を定着した支持体を搬 入・搬出させる搬送口を開設し、該搬送口を開閉する開閉扉体の外側面に補助加 熱体を装着してなるものである。

【００１２】 第４の考案は、気相成長、熱拡散または熱処理を行おうとする被加工処理材の 複数を設定した姿勢を維持定着した支持体を内装できる石英もしくは炭化珪素等 よりなる反応管の外周で、かつ、全長を円筒形の加熱装置により内在させた反応 管を包設し、該前記反応管の後端に、被加工処理材の複数を定着した支持体を搬 入・搬出させる搬送口を開設し、該搬送口の縁辺に当接できるフランジ８ｂを外 周に設けた開閉扉体の主部を前記反応管の搬送口より内方に挿入できる凹没部を 凹設し、該凹没部の凹所に補助加熱体を定着設置してなるものである。

【００１３】 第５の考案は、気相成長、熱拡散または熱処理を行おうとする被加工処理材の 複数を設定した姿勢を維持定着した支持体を内装できる石英もしくは炭化珪素等 よりなる反応管の外周で、かつ、全長を円筒形の加熱装置により内在させた反応 管を包設し、包設された反応管の一端に連なる排気導管を挿入貫通させる導管挿 入孔を穿設した補助加熱体をもって、前記排気導管を貫通させ、かつ、加熱装置 の開口部に当接してを閉鎖するとともに、また、反応管の後端に、被加工処理材 の複数を定着した支持体を搬入・搬出させる搬送口を開設し、該搬送口を開閉す る開閉扉体の外側面に補助加熱体を装着してなるものである。

【００１４】 第６の考案は、気相成長、熱拡散または熱処理を行おうとする被加工処理材の 複数を設定した姿勢を維持定着した支持体を内装できる石英もしくは炭化珪素等 よりなる反応管の外周で、かつ、全長を円筒形の加熱装置により内在させた反応 管１を包設し、包設された反応管の一端に連なる排気導管を挿入貫通させる導管 挿入孔を穿設した補助加熱体をもって、前記排気導管７を貫通させ、かつ、加熱 装置の開口部に当接してを閉鎖するとともに、また、反応管の後端に、被加工処 理材の複数を定着した支持体を搬入・搬出させる搬送口を開設し、該搬送口１ｃ の縁辺に当接できるフランジを外周に設けた開閉扉体の主部を前記反応管の搬送 口より内方に挿入できる凹没部を凹設し、該凹没部の凹所に補助加熱体を定着設 置してなる開閉する開閉扉体の外側面に補助加熱体を装着してなるものである。

【００１５】

【作用】

この考案の加熱機構の設置形態は横型を基本的な技術思想とすることを前提と して開発し、石英管もしくは炭化珪素管等よりなる反応管においては、その一端 部を被加工処理材の搬入搬出等の搬送口とし、他端を略半球状に形成した頂部に 排気導孔を有する排気口となるようにしたことにより、該反応管の管体形態は略 注射器形を形成し、搬送口とする後端には扉体による開閉が可能となるようにし 、その有効断面を有する区間の全域を均熱領域とするものである。

【００１６】 このようにして反応管のほぼ全長を均熱領域として有効作用を期待できる容積 とし、該加熱管の両端部位置を補助加熱体を装設するものである。

【００１７】 前記のように被加工処理材を内装する反応管の全外面に加熱装置を設置して、 該加熱管内を均熱化するものである。

【００１８】 しかしながら、反応管の形態は前記したように、その全形を大型の注射器状を 呈しており、なおかつ、熱処理作業中は概ね真空もしくは大気以外の設定種のガ スを充填した強減圧下で行うため、外気圧に抗する形状の略半球形を先端形状と し、また、被加工処理材の搬送口用の開閉扉も前記の先端形状と同様に抗常圧形 状の略半球形を形成しており、更に前記の先端部においては、その略半球面の一 部より排気導管が突出形成されているものであるから、反応管の先端を被覆する ように設置する補助加熱体も前記排気導管が挿通できる貫通孔を穿設された略ド ーナッツ型とし、かつ、その内側面は排気導管を突出させた略半球状の凸出球面 に対応できる凹曲面形状に構成することが望ましい。

【００１９】 また、前記のように反応管の後端に開口する搬送口においては、該搬送口に密 合を可能とし、かつ、該開口縁部に当接する扉マニホールドを介して密接できる フランジを設けた断面略山高帽状の開閉扉体をもって耐圧形成されているので、 その外気に接する面は凹没状となっているので、該凹設部に挿入もしくは凹設部 形状に合致嵌合する補助加熱体を埋設し、これら前記先端位置に装設した補助加 熱体、そして上記の開閉扉用の補助加熱体と反応管全周と両端部とを余すことな く加熱装置で包囲することにより反応管内の全容積は均熱化し、該全容積を最も 有効に内装された被加工処理材のすべてが均熱加工処理が受けられるものである 。

【００２０】

【考案の実施例】

次ぎにこの発明の実施例を図とともに説明すれば、図１は本発明を説明するた めの略断面図で、図２ならびに図３は本発明と対比するために開示した従前の装 置の略断面図で、図２は横型のものを示し、図３は縦型のものを示すもので、こ の従前の各図において、その主要部は、便宜上本考案の主要部と同一符号をもっ て説明する。

【００２１】 本考案の実施例の説明に入る前段として、従前の加熱炉構成について触れてみ れば、図２は横型の加熱炉構成の断面略図で、石英管もしくは炭化珪素管等より なる反応管１は、設定寸法の均一径管で、前方には排気導管７を接続する蓋体が 密に固着できるようにしてあり、また、後端には開閉扉体８が密に閉止、そして 開扉ができるように取付けられている。そして、この反応管１の外周には加熱装 置４が囲繞設置されている。これら加熱装置４による炉構成で反応管１内部にお いて、常に設定温度が保たれる均熱領域２を得るために、該均熱領域２の前後位 置に補助加熱領域３、３を形成する。この補助加熱領域３、３を形成させるため に、前記加熱装置４の前後位置にも補助加熱体４ａ、４ａを設置することによっ て前記の均熱領域２が構成される。このようにして形成される前記均熱領域２の みが被加工処理材５の内挿設置範囲となる。

【００２２】 次ぎに、図３に基づいて従前の縦型の加熱炉構成を説明すれば、前記の横型と 相違して反応管１は、いずれも石英管もしくは炭化珪素管等よりなる外管１ａと 内管１ｂとの二重構造となっており、外管１ａは有底体で、天地逆使用形態を採 って伏状を形成し、これに対し内管１ｂは、両端開口の筒状体で、略半球状の底 部を上端となるように倒立させた前記外管１ａの内周に同心状で、かつ、僅かな 間隙を介して設置するものであるが、この内管１ｂの上端位置と外管１ａにおけ る略半球状の底部の起端位置とを合致させ、かつ、該位置で外管１ａの内部と連 通させてあるが、互いの下端は非連通に形成し、かつ、外管１ａ下端の一部には 排気導管７が接続できるようにしてあり、また、内管１ｂ下端の開口部が被加工 処理材５の出入用の搬送口を開閉扉体８によって開閉できるように構成されてい る。そして、前記した内管１ｂの上端を上限位置とし、かつ、下限位置を、これ ら反応管１の全高の約３分の１程度の高さ位置までの範囲を均熱領域２となるよ うに外管１ａの外全周に加熱装置４を設置し、かつ該加熱装置４の上端より略半 球状の底部の頂部位置を上限とする範囲の外周に補助加熱体４ａを装着し、上部 の補助加熱領域３を形成するものであるが、この上部の補助加熱領域３は、前述 した横型形式の場合と比較して小規模であるが、これは外管１ａの上端が逆の有 底形態により放熱率が低いために大なる補助加熱領域３を必要としない。また、 前記の加熱装置４の下端に連ねて下方の補助加熱体４ａを設置し、これらによっ て反応管１内に上下の補助加熱領域３、３と、それに挾まれるようにして均熱領 域２が形成されている。

【００２３】 これら前記した横型、縦型の双方ともに、形成された均熱領域２に、被加工処 理材５である半導体基板および液晶基板を、形状（丸型もしくは角型）ならびに 面積等の規模によって設定された規格に基づいて設定等間隔を介在させて形成さ れた整列状態を維持できる支持体６によって一個体にしたものを挿入設置するも のである。なお、縦型においては、支持体６が均熱領域２に正確に設置するため に補助台としてボートテーブル６ａが用いられている。

【００２４】 以上のように構成された従来の技術における加熱装置３は筒状体を基本形態と し、その結果、両端の開口からの放熱が大であることから均熱領域２を形成する ために前記加熱装置４の前後方向または上下方向のそれぞれに補助加熱体４ａを 補足的に設置していたものである。

【００２５】 これら従前の技術に対し本考案は、基本的に筒状の加熱装置４にあって、その 両端が必然的に形成される開口部を補助加熱体４ａ、４ａで閉鎖しようとするも ので、これら筒状の加熱装置４と、その両開口部を閉鎖する補助加熱体４ａ、４ ａとによって形成された内腔を炉体とするもので、該内腔内に反応管１を装成し ようとするものである。

【００２６】 実質的な反応管１の形態は、その大部分を同径の筒形で形成し、先端位置には 小径に絞った排気導管７が、略半球状に膨出曲成して内外の圧力差に対抗できる ように球面形成の頂部より突出形成してある。

【００２７】 この排気導管７は、加熱装置４の端部開口部位置より外部に突出させるもので あるから、該加熱装置４の端部開口部を閉鎖する補助加熱体４ａにおいて、反応 管１の一端に連なる排気導管７を挿入貫通させるための導管挿入孔４ａ１を穿設 した補助加熱体４ａをもって、前記排気導管７を貫通させ、かつ、加熱装置４の 開口部を閉鎖するように当接してなるものである。

【００２８】 また、反応管１の後端部は、該反応管１の主部の径をそのまま開口させ、複数 の加工処理材５の出し入れ用の搬送口１ｃとして開口し、該搬送口１ｃを開閉す る開閉扉体８が着脱自在となるように形成するものであるから、補助加熱体４ａ 、４ａも反応管１の形態に追従した端部形成をもって被覆構成するものである。

【００２９】 反応管１の後端に開口する搬送口１ｃには、これを開閉できる開閉扉体８を形 成する。

【００３０】 この開閉扉体８は、その周囲に前記反応管１の開口縁部を形成する扉マニホー ルド８ａに当接できるフランジ８ｂを有し、かつ該フランジ８ｂの内周位置に連 ねて凹没部８ｃが設けられ、該凹没部８ｃの外周は前記扉マニホールド８ａ位置 より反応管１の内方に挿入できる径をもって形成され、その挿入方向が略半球形 成の膨出球面が形成され反応管１の内外圧力差に抗し得るようにし、これによっ て凹没形成された凹所に補助加熱体４ａを定着設置してなるものである。

【００３１】 また、これらの構成において、前記した扉マニホールド８ａにあっては、必要 に応じて外部の必要回路に接続できるガス導入管８ｄを設けるものである。

【００３２】 更に図中、符号５は被加工処理材を示すもので、該被加工処理材５の種類、材 質・物性、加工ならびに処理法、さらには形態（大きさ、外形）等によって反応 管１内における設置状況を異にするものであるが、これら複数の被加工処理材５ を上記の所望する設置状態を維持して支持できる支持体６によって支承させるも のである。

【００３３】 さらにまた、図中符号７ａは、中間に真空ポンプ７ｂを介装した排気管を示す もので、この排気管７ａは前記した反応管１の先端より突出形成した排気導管７ に接続することができるようにしてなるものである。

【００３４】

【考案の効果】

この考案は以上のように構成したので、従前の技術において、反応管を被覆す る加熱炉にあっては、筒状体を基本的な形態とすることにより、その両端からの 放熱度合いが高いため、設定温度の均熱域が中間部の小区域に限定され、均熱域 において設定温度の安定状態を得るために、該均熱域の両外位置に補助加熱領域 を形成して均熱領域の温度安定化を図ってきたが、これによって加熱装置の全体 容積が大となり、該容積に対して稼働率ならびに熱効率も低いものであったが、 本考案にあっては該加熱炉にあっては、その基本形態である従前の筒状体を踏襲 し、放熱度合いが高かった両端部を補助加熱体をもって閉鎖構成したことにより 補助加熱領域システムを排除することができ、また、容積に対する稼働比率と熱 効率の双方を同時に向上することができる効果あるものである。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

図１ 本考案の装置の全体断面図 図２ 従前技術の横型装置の断面図 図３ 従前技術の縦型装置の断面図

【００３６】

【符号の説明】

１ 反応管 １ａ 外管 １ｂ 内管 １ｃ 搬送口 ２ 均熱領域 ３ 補助加熱領域 ４ 加熱装置 ４ａ 補助加熱体 ４ａ１ 導管挿通孔 ５ 被加工処理材 ６ 支持体 ６ａ ボートテーブル ７ 排気導管 ７ａ 排気管 ７ｂ 真空ポンプ ８ 開閉扉体 ８ａ 扉マニホールド ８ｂ フランジ ８ｃ 凹没所 ８ｄ ガス導入管

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 気相成長、熱拡散または熱処理を行おう
   とする被加工処理材５の複数を設定した姿勢を維持定着
   した支持体６を内装できる石英もしくは炭化珪素等より
   なる反応管１の外周に、該反応管１の全長を円筒形の加
   熱装置４により被覆形成する装置にあって、該加熱装置
   ４の前後両端における開口部を補助加熱体４ａをもって
   閉鎖し、内在させた被加熱管１を包設してなることを特
   徴とする気相成長機構および熱処理機構における加熱装
   置。
2. 【請求項２】 気相成長、熱拡散または熱処理を行おう
   とする被加工処理材５の複数を設定した姿勢を維持定着
   した支持体６を内装できる石英もしくは炭化珪素等より
   なる反応管１の外周で、かつ、全長を円筒形の加熱装置
   ４により内在させた反応管１を包設し、包設された反応
   管１の一端に連なる排気導管７を挿入貫通させる導管挿
   入孔４ａ１を穿設した補助加熱体４ａをもって、前記排
   気導管７を貫通させ、かつ、加熱装置４の開口部を閉鎖
   するように当接してなることを特徴とする気相成長機構
   および熱処理機構における加熱装置。
3. 【請求項３】 気相成長、熱拡散または熱処理を行おう
   とする被加工処理材５の複数を設定した姿勢を維持定着
   した支持体６を内装できる石英もしくは炭化珪素等より
   なる反応管１の外周で、かつ、全長を円筒形の加熱装置
   ４により内在させた反応管１を包設し、該前記反応管１
   の後端に、被加工処理材５の複数を定着した支持体６を
   搬入・搬出させる搬送口１ｃを開設し、該搬送口１ｃを
   開閉する開閉扉体８の外側面に補助加熱体４ａを装着し
   てなることを特徴とする気相成長機構および熱処理機構
   における加熱装置。
4. 【請求項４】 気相成長、熱拡散または熱処理を行おう
   とする被加工処理材５の複数を設定した姿勢を維持定着
   した支持体６を内装できる石英もしくは炭化珪素等より
   なる反応管１の外周で、かつ、全長を円筒形の加熱装置
   ４により内在させた反応管１を包設し、該前記反応管１
   の後端に、被加工処理材５の複数を定着した支持体６を
   搬入・搬出させる搬送口１ｃを開設し、該搬送口１ｃの
   縁辺に当接できるフランジ８ｂを外周に設けた開閉扉体
   ８の主部を前記反応管１の搬送口１ｃより内方に挿入で
   きる凹没部８ｃを凹設し、該凹没部８ｃの凹所に補助加
   熱体４ａを定着設置してなることを特徴とする気相成長
   機構および熱処理機構における加熱装置。
5. 【請求項５】 気相成長、熱拡散または熱処理を行おう
   とする被加工処理材５の複数を設定した姿勢を維持定着
   した支持体６を内装できる石英もしくは炭化珪素等より
   なる反応管１の外周で、かつ、全長を円筒形の加熱装置
   ４により内在させた反応管１を包設し、包設された反応
   管１の一端に連なる排気導管７を挿入貫通させる導管挿
   入孔４ａ１を穿設した補助加熱体４ａをもって、前記排
   気導管７を貫通させ、かつ、加熱装置４の開口部に当接
   してを閉鎖するとともに、また、反応管１の後端に、被
   加工処理材５の複数を定着した支持体６を搬入・搬出さ
   せる搬送口１ｃを開設し、該搬送口１ｃを開閉する開閉
   扉体８の外側面に補助加熱体４ａを装着してなることを
   特徴とする気相成長機構および熱処理機構における加熱
   装置。
6. 【請求項６】 気相成長、熱拡散または熱処理を行おう
   とする被加工処理材５の複数を設定した姿勢を維持定着
   した支持体６を内装できる石英もしくは炭化珪素等より
   なる反応管１の外周で、かつ、全長を円筒形の加熱装置
   ４により内在させた反応管１を包設し、包設された反応
   管１の一端に連なる排気導管７を挿入貫通させる導管挿
   入孔４ａ１を穿設した補助加熱体４ａをもって、前記排
   気導管７を貫通させ、かつ、加熱装置４の開口部に当接
   してを閉鎖するとともに、また、反応管１の後端に、被
   加工処理材５の複数を定着した支持体６を搬入・搬出さ
   せる搬送口１ｃを開設し、該搬送口１ｃの縁辺に当接で
   きるフランジ８ｂを外周に設けた開閉扉体８の主部を前
   記反応管１の搬送口１ｃより内方に挿入できる凹没部８
   ｃを凹設し、該凹没部８ｃの凹所に補助加熱体４ａを定
   着設置してなる開閉する開閉扉体８の外側面に補助加熱
   体４ａを装着してなることを特徴とする気相成長機構お
   よび熱処理機構における加熱装置。