JP4285789B2 - 縦型電気炉 - Google Patents

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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ウェーハ処理用の請求項１の前文による縦型電気炉に関する。
【０００２】
かかる処理は、ガス雰囲気の管理された温度が比較的高精度の状態で比較的高温を実現しなければならない。
【０００３】
【従来技術及びその課題】
かかるウェーハの処理に対する近年の諸要求は、比較的高い温度を必要とする。本技術においては、単独型又はクラスターとの組合せのいずれでも使用できる縦型電気炉が知られている。かかる炉は、内側スリーブ、加熱用コイル、断熱体及び外側スリーブを備える。通常、内側スリーブは石英材料で作られ、支持構造体上に乗る。大多数の場合、この支持構造体は冷却される。
【０００４】
しかし、炉の中の温度が、例えば約１２５０℃に上昇すると、石英材料は艶を失い劣化する。内側スリーブのまわりに設けられた加熱用要素の輻射はこのスリーブを通って伝達されず、従ってウェーハの加熱が不十分となる。更に、この材料が脆くなり割れ易くなる可能性がある。
【０００５】
本技術においてはその他のセラミック材料が知られており、これらは透過性能が劣化することなく高温に耐える。例えば、炭化ケイ素をこの目的で使うことができる。
【０００６】
しかし、かかる材料の熱伝導度は比較的高く、従って加熱区域において発生した熱量の相当な部分が支持構造体への損失となるであろう。更に、比較的高温度に耐えるかかるセラミック材料は、比較的大きな熱膨張係数を持っている。
【０００７】
本発明は、約１２００℃のような比較的高い温度で使用され、かつ内側スリーブから支持構造体への熱損失を最小とする炉を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
これは、本発明により、請求項１の特徴的な特色により実現される。
【０００９】
本発明の好ましい実施例により、内側スリーブはSiC材料からなる。
【００１０】
支持スリーブは、好ましくは石英材料からなる。
【００１１】
支持構造体は、冷却された支持板であることが好ましい。
【００１２】
更なる好ましい実施例により、処理すべきウェーハの受入れ用部材が内側スリーブの内側に設けられ、この受入れ用部材は、前記ウェーハの装填／取出しのために垂直方向で移動できる。
【００１３】
かかる受入れ用部材は、１個又は複数個の熱遮蔽体を備えることができる。
【００１４】
内側スリーブの下端は、好ましくは石英材料よりなるカラーにより支持されることが好ましい。
【００１５】
本発明の更に別の好ましい実施例により、炉の気密を保証するように、恐らくはカラーと一緒の内側スリーブの材料と支持構造体の材料との間の膨張係数の差を補償するための手段が設けられる。
【００１６】
【実施例】
本発明の好ましい実施例が付属図面を参照し、更に詳細に示されるであろう。
図に示された炉は、永久的に閉鎖されかつ本技術により具体化された上方部分を持つ。この炉は、ＵＳ−Ａ−５２９４５７２によるクラスター装置の部分とすることができる。この明細書はここに参考文献として取り入れられる。
【００１７】
一般に、かかる炉は、内側スリーブ２、加熱用要素４（１個が図３に示される）、断熱体７、８及び外側の水冷スリーブ５を備える。この支持板１０は、通常は、１個又は複数個の冷却用ダクト１６を持った金属板である。１２５０℃のような比較的高い温度に適したこの炉を作るために、内側スリーブ２は、SiC材料より作られる。この材料は、石英材料が普通そうであるように、一方では良好な耐高温性を有し、他方では高温においてその透過性が劣化することがない。
【００１８】
SiCは比較的良好な熱伝導体であるため、冷却された支持板１０上に内側スリーブ２が直接置かれた場合は、高温の維持の点で問題の生ずる可能性がある。
【００１９】
本発明により、この問題を未然に防ぐために支持スリーブ９を設けることが提案される。この支持スリーブ９は、内側スリーブ２のまわりに置かれ、そして内側スリーブ２上に配置し得る支持用の突起３によりこれを支持する。支持スリーブは高温に耐えねばならないが、この温度は内側スリーブ２が受ける温度よりはかなり低い。これは、内側スリーブ２を作るSiC材料よりも更に断熱性の大きな材料で支持スリーブを具体化し得ることを意味する。例えば、支持スリーブ９は、石英材料より作ることができる。これは、より低い温度において艶を失うことが、かかる支持スリーブに対しては本質的なことではないためである。
【００２０】
支持用突起の位置は、一方では支持スリーブ９の長さが支持スリーブ９を過熱させるであろうように長すぎることのないように選択すべきであるが、他方では支持用突起を低過ぎて配置すべきではない。これは、内側スリーブ２を通過する熱の損失が受け入れ難くなるであろうためである。
【００２１】
支持スリーブはスリーブ２の重量を支持板１０に伝えるであろう。
【００２２】
スリーブ２の下端と蓋６との間を気密にするためにカラー１７が設けられる。炉の下端は比較的低温であるため、このカラー１７は石英材料とすることができる。伸びの差を補償するために、カラー１７は支持板１０に直接には取り付けられず、突起１９を経て空間２０内に受け入れられ、ばね２１による弾性力下に置かれる。空間２０は部分２２内に設けられ、この部分は支持板１０と蓋６の下方部分との両者に関してシールされ、熱による膨張差を補償する。
【００２３】
蓋６は、蓋６を（部分１３、１２及び１５と共に）矢印１４の方向で動かすことができるエレベーター軸２３に連結される。断熱ブロックの上方に多数の環状の熱遮蔽体１２が設けられる。
【００２４】
縦型電気炉内のガスの排出又は導入にために導管手段１８が設けられる。
【００２５】
炉内の温度の計測及び／又は管理のために熱電対１１が設けられる。
【００２６】
試験中、炉内の温度を１２５０±０.５℃に維持できることが明らかにされた。炉の長時間使用後においても、内側スリーブ及び支持スリーブの両者とも、その特性は変化しなかった。
【００２７】
炉は単独型として示されたが、ＵＳ−Ａ−５２９４５７２に示されたようにクラスター内にこれを導入することが可能である。
【００２８】
上述の本発明は本発明の最も好ましい実施例を参照したが、上述された種々の部品に変更を導入することは熟練技術者に明らかでありかつ特許請求の範囲内で可能であることを理解すべきである。
【００２９】
本発明の実施態様は次のとおりである。
【００３０】
１．支持構造体上に取り付けられたウェーハ処理用の縦型電気炉であって、下端又は上端のいずれかに取外し可能な蓋を有し他方の端部には閉鎖用手段の設けられた内側スリーブ、前記内側スリーブを囲んでいる電気加熱用手段、加熱用手段と内側スリーブとの両者を囲んでいる断熱材及び外側スリーブを備え、内側スリーブは少なくも１２００℃の温度に耐える材料よりなりかつ内側スリーブの下方端部において内側スリーブのまわりに配置された支持スリーブの上方部分と係合するための連結用手段が設けられ、前記支持スリーブの下方部分が前記支持構造体上に置かれている縦型電気炉。
【００３１】
２．前記内側スリーブがSiC材料よりなる先行実施態様の一つによる炉。
【００３２】
３．前記支持スリーブが石英材料よりなる先行実施態様の一つによる炉。
【００３３】
４．前記支持構造体が冷却された支持板よりなる先行実施態様の一つによる炉。
【００３４】
５．処理すべきウェーハのための受入れ用部材が内側スリーブの内側に設けられ、前記受入れ用部材が前記ウェーハノ装填／取出しのために垂直方向で移動し得る先行実施態様の一つによる炉。
【００３５】
６．前記受入れ用部材が熱遮蔽体よりなる先行実施態様の一つによる炉。
【００３６】
７．内側スリーブの下端を支持するカラーが設けられ、前記カラーが支持構造体に連結されている先行実施態様の一つによる炉。
【００３７】
８．カラー手段と支持構造体との間に温度補償用手段が設けられ、実施態様７と組み合わせた先行実施態様の一つによる縦型電気炉。
【００３８】
９．支持構造体上に位置決めされたウェーハ処理用の縦型電気炉であって、下端又は上端のいずれかに取外し可能な蓋を有し他方の端部には閉鎖用手段の設けられた内側スリーブ、前記内側スリーブを囲んでいる電気加熱用手段、加熱用手段と内側スリーブとの両者を囲んでいる断熱体及び外側スリーブを備え、内側スリーブは少なくも１２００℃の温度に耐える材料よりなり、内側スリーブの下端と支持構造体との間に石英材料のカラーが設けられた縦型電気炉。
【００３９】
１０．内側スリーブの下端において内側スリーブのまわりに配置された支持スリーブの上端と組み合うための連結用手段が内側スリーブに設けられ、前記支持スリーブの下端が前記支持構造体上に置かれている実施態様９又は１０による炉。１１．支持構造体とカラーの取付け具との間に温度補償用手段が設けられる実施態様１０による炉。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の炉の立面図を示す。
【図２】図１による炉の懸架装置を示す。
【図３】図１の詳細を示す。
【符号の説明】
２ 内側スリーブ
４ 加熱用要素
７ 断熱材
８ 断熱材
９ 支持スリーブ
１０ 支持板
１６ 冷却用ダクト
１７ カラー

Claims (2)

  1. 支持構造体上に取り付けられたウェーハ処理用の縦型電気炉であって、下端又は上端のいずれかに取外し可能な蓋'を有し他方の端部には閉鎖用手段の設けられた内側スリーブ、前記内側スリーブを囲んでいる電気加熱用手段、加熟用手段と内側スリーブとの両者を囲んでいる断熱材及び外側スリーブを備え、内側スリーブは少なくとも１２００℃の温度に耐えるＳｉＣ材料よりなりかつ内側スリーブの下方端部において内側スリーブのまわりに配置された石英製の支持スリーブの上方部分と係合するための連結用手段が設けられ、前記石英製の支持スリーブは前記内側スリーブを支え、前記石英製支持スリーブの下方部分が前記支持構造体上に置かれている縦型電気炉。
  2. 支持構造体上に位置決めされたウェーハ処理用の縦型電気炉であって、下端又は上端のいずれかに取外し可能な蓋を有し他方の端部には閉鎖用手段の設けられた内側スリーブ、前記内側スリーブを囲んでいる電気加熱用手段、加熱用手段と内側スリーブとの両者を囲んでいる断熱体及び外側スリーブを備え、内側スリーブは少なくも１２００℃の温度に耐えるＳｉＣ材料よりなり、内側スリーブの下端と支持構造体との間に石英材料のカラーが設けられた縦型電気炉。
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