JPH025519A - 熱処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 反応管と、反応管の周囲に配置されて外側が断熱材で覆
われたヒータと、全体を囲む外套とを具えた熱処理炉に
関し、 加熱後の被処理物の降温速度を大幅に速め得るようにす
ることを目的とし、 反応管とヒータの間に片側が反応管の外面となる間隙を
設け、該間隙に冷却用の流体を通流させ得るように構成
し、または、この構成に加えて、断熱材と外套の間に間
隙を設け、該間隙に冷却用の流体を通流させ得るように
構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、反応管と、反応管の周囲に配置されて外側が
断熱材で覆われたヒータと、全体を囲む外套とを具えた
熱処理炉に係り、特に、降温特性の改善に関する。

上記熱処理炉は、被処理物を反応管に入れて加熱しなが
ら所定の処理を行うものであり、例えば半導体装置の製
造においてウェーハ処理としての膜生成や拡散などに用
いられている。

その場合、処理が済んだウェーハを処理温度（例えば７
００〜１１００℃）の状態で取り出すと、ウェーハ割れ
や自然酸化膜成長などの不具合が生ずることから、取り
出す前にウェーハを所定の温度（例えば４００℃程度）
に降温する必要がある。然るに、熱処理炉の方では温度
分布の改善や熱ロスの低減のため上記断熱林産ｉ＊くす
る傾向にあり５、これが、上記降温に要する時間を長引
かせて、スルーブツトの低下を招いている。

そこで、降温速度を速め得るように降温特性の改善が望
まれている。

〔従来の技術〕

」二足降温特性を改善するものとして、ヒータを覆う断
熱材の中を冷却用の流体が通流し得るＪ、うにした熱処
理炉（例えば、特開昭５７−１０６１１８号公報）や、
反応管とヒータとの間に均熱管が介在してその均熱管と
ヒータとの間に間隙を設け、この間隙を冷却用の流体が
通流し得るよ・うにした熱処理炉（例えば、特開昭５８
−３３０８３号公報）、また、上記均熱管の中を冷却用
の流体が通流し得るよ・うにした熱処理炉（例えば、特
開昭５８−３３８３１号公報）、が提案されている。

これらは、降温の際に冷却用の流体を用いて、反応管の
外側に配置された部材を降温させよ・うとするものであ
る。

〔発明が解決し、ようとする課題〕 しかしながら２、処理が済んで高温状態にあるウェーハ
を例えば２０℃／ｒａｉｎ以上の速度で降温させるとい
った具合の高速な降温特性を望むと、上記のように反応
管の外側に配置された部材を降温させる方策では、反応
管の降温が遅れて所望の降温特性を得ることが困難であ
る。

そこで本発明は、反応管と、反応管の周囲に配置されて
外側が断熱材で覆われたヒータと、全体を囲む外套とを
具えた熱処理炉において、加熱後の被処理物（ウェーハ
）の降温速度を大幅に速め得るようにする、−とを目的
とする。

〔課題を解決するだめの手段〕

上記目的は、反応管とヒータの間に片側が反応管の外面
となる間隙を設け１、該間隙に冷却用の流体を通流させ
得るように構成した本発明の熱処理炉によって解決され
る。

〔作　用〕

反応管内で処理された被処理物の降温は、反応管の降温
を介して行われる。従って、所望の降温特性は、反応管
の降温速度如何にかかってくる。

本発明では冷却用の流体が反応管に直接触れて反応管を
降温させている。、′−のことから、先に述べた従来の
方策の場合より１、反応管が速く降温して被処理物の降
温速度が速くなる。

〔実施例〕

以下本発明による五つの実施例について第１図〜第５図
を用いて説明する。企図を通じ同一符号は同一対象物を
示す。

第１の実施例を示す第１図の模式側断面図において、１
は反応管、２ば反応管の周囲に配置されたヒータ、３は
ヒータ２の外側を覆う断熱材、４は全体を囲み要すれば
内面を断熱材でライニングした外套、である。

反応管１とヒータ２の間には片側が反応管１の外面とな
る間隙Ａを有ｊ７、外套４には冷却用の流体５　（ここ
では空気）を内部に流入・流出させる流入口６及び流出
口７が設けられて、処理のための加熱が終わった後、流
体５が間隙Ａを通流ｊ〜て反応管１の外面に触れながら
反応管１を降温させる。８は流体５が漏れないように反
応管１と外套４の隙間を塞ぐ耐熱性のシール材である。

この実施例は、冷却用の流体５が反応管１に直接触れて
反応管１を降温させるので、先に述べた従来の方策の場
合より反応管１が速く降温して、被処理物の降温速度を
所望の２０℃／ｍｉｎ以上にすることが容易である。

またこの実施例では、流出ロアから出た流体５を冷却し
て流入口６に戻す冷却循環系９を設けである。こうする
ことにより、無塵室内で使用した際の室内汚染を防止す
ることができる。

第２の実施例を示す第２図の模式側断面図において、こ
の実施例は、第１の実施例の断熱材３と外套４との間に
も間隙Ｂを設けて、冷却用の流体５が間隙Ａ及びＢを同
時に通流するようにしたものである。

間隙Ｂの通流が追加されることにより、ヒータ２及び断
熱材３の降温かより速（なり、反応管ｌに対する輻射熱
が低減して反応管１の降温がより速くなる。

第３の実施例を示す第３図の模式側断面図において、こ
の実施例は、第２の実施例の断熱材３に、ヒータ２の隙
間を通して間隙ＡとＢの間で流体５が通流し得る貫通孔
３ａを設けたものである。流体５を流している際には、
ヒータ２及び断熱材３を挟む間隙ＡとＢの温度差や圧力
差により、貫通孔３ａを流体５が気流となって通流し、
ヒータ２及び断熱材３の降温が第２の実施例の場合より
速くなる。

第４の実施例を示す第４図の部分側断面図において、こ
の実施例は、第３の実施例の断熱材３にカバー１１を被
せ、また、ヒータ２の両端部に間隙への出入口を塞ぎ得
るようにしたシャッタ１２を配置したものである。

第３の実施例では、断熱材３に貫通孔３ａを設けたため
、降温特性が向上したものの断熱材３の断熱機能が低下
している。カバー１１はこの低下を抑えるために設けた
ものである。即ち、カバー１１は、貫通孔３ａに対応し
た位置に貫通孔を有して降温時には流体５が貫通孔３ａ
を通流し得るようにし、加熱時には断熱材３上の位置を
ずらせて貫通孔３ａを塞ぎ流体５の通流を阻止して、断
熱材３の機能低下を抑える。カバー１１の移動は操作杆
１１ａを介して外部から行う。図は降温時を示している
。

シャッタ１２は、間隙Ａの出入口の存在による断熱機能
の低下を抑えるものである。即ち、カバー１１と同様に
操作杆１２ａを介した操作により移動して、降温時には
間隙Ａの出入口を開いて流体５の通流が所定に行われる
ようにし、加熱時にはその出入口を閉じて反応管１など
内側からの熱放散を抑えるようにする。

従ってこの実施例は、降温特性が第３の実施例と同様に
なるようにしながら、加熱時の特性が向上している。

第５の実施例を示す第５図の模式側断面図において、こ
の実施例は、第２の実施例における間隙Ｂの部分を閉領
域にした間隙Ｃにし、そこに流体５とは別の冷却用流体
５Ａを通流させるものである。

いうまでもなく、流体５Ａの流入は流体５の流入に同期
させる。

この間隙Ｃとなる閉領域は、金属で形成されており温度
変化に対して強いことから、流体５＾を液体（ここでは
水）にして降温作用を第２の実施例の場合より大きくし
である。加熱時には流体５Ａの流入を止めて間隙Ｃ内を
蒸気状態にする。なお流体５Ａに対して循環系を設けな
くとも、流体５Ａが液体であることから無塵室を汚染す
る恐れは少ない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の構成によれば、反応管と、
反応管の周囲に配置されて外側が断熱材で覆われたヒー
タと、全体を囲む外套とを具えた熱処理炉において、加
熱後の被処理物の降温速度を大幅に速め得るようにする
ことができて、例えば半導体装置の製造における当該熱
処理炉を用いるウェーハ処理において、スループットの
向上を可能にさせる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例を示す模式側断面図、第２図は第
２の実施例を示す模式側断面図、第３図は第３の実施例
を示す模式側断面図、第４図は第４の実施例を示す部分
側断面図、第５図は第５の実施例を示す模式側断面図、
である。 図において、 １は反応管、 ３は断熱材、 ４は外套、 ６は流入口、 ８はシール材、 １１はカバー ＡＳＢ、Ｃは間隙、 である。 ２はヒータ、 ３ａは貫通孔、 ５．５Ａは冷却用の流体、 ７は流出口、 ９は冷却循環系、 １２はシャフタ、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 反応管と、反応管の周囲に配置されて外側が断熱材で覆
   われたヒータと、全体を囲む外套とを具えた熱処理炉に
   おいて、反応管とヒータの間に片側が反応管の外面とな
   る間隙を設け、該間隙に冷却用の流体を通流させ得るよ
   うに構成したことを特徴とする熱処理炉。