JPH0545056B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は加熱処理における諸問題を解決するた
めに、抵抗加熱が可能な材料よりなるサセプタに
被加熱物を載せて、電力を通電部に設けた電極に
印加しこのサセプタを加熱することにより、この
被加熱物の加熱を少ない電力消費量で短時間に行
う、CVDや拡散やエピタキシヤル成長に用いる
高温処理炉。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、高温処理炉に係り、特に加熱方法の
改良に関するものである。

半導体装置の製造等の高温処理を行う製造工程
においては、それに使用する高温処理炉に各種の
方式の炉が用いられている。

しかしなら、従来の高温処理炉はいずれも種々
の短所を持つており、未だ使用者の充分な満足を
得るには至つていない。

以上のような状況から昇温、降温に時間を要せ
ず、電力の消費量の少ない高温処理炉が要望され
ている。

〔従来の技術〕

従来の高温処理には第６図に示すような各種の
方式の炉が用いられている。

第６図ａに示す高周波誘導加熱方式は、炉芯管
１１の中に被加熱物７を載置したサセプタ１２を
置き、図示しない高周波発振器により高周波電力
を高周波コイル１３に供給し、高周波誘導加熱に
よつて被加熱物７を所定の温度に加熱するもので
ある。

第６図ｂに示す赤外線加熱方式は、炉芯管２１
の中に被加熱物７を搭載したサセプタ２２を置
き、炉芯管２１の周囲に配設した反射板２３を有
する赤外線ランプ２４によりサセプタ２２を灼熱
させ、サセプタ２２によつて被加熱物７を所定の
温度に加熱するものである。

第６図ｃに示す抵抗加熱方式は、炉芯管３１の
内部に被加熱物７を載置したバスケツト３２を置
き、炉芯管３１の周囲に配設したヒータ３３によ
り被加熱物７を所定の温度に加熱するものであ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上説明の従来の高温処理炉で問題となるの
は、高周波誘導加熱方式と赤外線加熱方式では消
費電力量が大きくなることであり、抵抗加熱方式
では抵抗発熱体の他に石綿等を含んで熱容量が大
きくなり、炉温の昇温、例えば850℃の昇温に３
時間以上を要し、又、降温には更にそれ以上の時
間を要し、炉温の設定変更が非常に困難で、全体
を加熱することが必要なために余分な電力を消費
することである。

更に、加熱の不均一性に起因する温度分布のバ
ラツキによる結晶歪が発生し、それが連続すると
スリツプラインとなり被加熱物７である半導体基
板が分断されるという問題も発生する場合があ
る。

本発明は以上のような状況から炉温の昇温、降
温を短時間に行え、加熱部の温度分布を均一に
し、且つ電力消費量が少ない高温処理炉の提供を
目的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は本発明により被加熱物の載置され
るサセプタとしての上面部を有し抵抗加熱が可能
な材料よりなる筒状ヒータとその下部に結合する
通電部とを備え、サセプタに接する上部筒状ヒー
タ部分を残して、ヒータ及び通電部は対向側面に
それぞれ設けられた細隙によつて２分割され、か
つ通電部に結合するヒータ下部の抵抗よりサセプ
タを含む上部筒状ヒータ部分の抵抗が大で、かつ
サセプタ全面に等しい電流が流れる如く細〓の上
端には左右対称形状で細〓に連結する如き切り込
み部を備え、切り込み部の上縁の勾配は細〓に対
し直角方向のサセプタの直径よりの距離が等しく
なる如き形状を有し、２分割された通電部の下端
にはヒータ電源のそれぞれの電極が接続されるこ
とを特徴とする高温処理炉によつて解決される。

〔作用〕

即ち本発明においては、抵抗加熱が可能な材料
よりなるヒータの上面のサセプタに被加熱物を載
置し、このヒータを通電部の上に噛合させて載置
し、電力を通電部に設けた電極に印加し、上部筒
状ヒータ部分を除く下部筒状ヒータ部分及び通電
部の対向する側面には細〓を設けてヒータ部分を
２分割し、かつ細〓の上部に連結する左右対称な
切り込みを上部筒状ヒータ部分に設けることによ
つて下部筒状ヒータ部分よりサセプタを含む上部
筒状ヒータ部分の抵抗が大でかつサセプタ全面に
流れる電流を均等にし、それによつてサセプタの
加熱温度は大となると共に均等な温度となように
して被加熱物の加熱を行うので、少ない電力消費
量で、短時間に炉温の昇温、降温が可能となる。

〔実施例〕

以下第１図〜第５図によつて本発明を詳細に説
明する。

第１図は本発明の原理側面図を示す。図におい
てヒータ１は筒状をなし、その上面部は被加熱物
７が載置されるサセプタ１ａである。ヒータの下
部には通電部２が結合され、ヒータ及び通電部は
図の如く下部は分割され、通電部には電極３を介
してヒータ電源が接続されている。しかもかかる
構造において下部筒状ヒータ部分の抵抗よりサセ
プタを含む上部筒状ヒータ部分の抵抗が大で、か
つサセプタには均等な電流が流れる様になつてい
る。

第２図は１実施例の構造を示し、筒状ヒータ１
は通電部２の上に結合され、ヒータ１の上面のサ
セプタ１ａには被加熱物７が載置されており、上
部筒状ヒータ部分を残し下部筒状ヒータ部分及び
通電部を２等分する如き細〓８がヒータの対向側
面に設けられると共に細〓の上部にはそれに連結
する左右対称の切り込み１ｂがもうけられてい
る。この切り込みによつて下部筒状ヒータ部分の
抵抗より、サセプタを含む上部ヒータ部分の抵抗
は大となつている。しかもこの切り込みの上縁の
勾配は第５図ａに示す様にサセプタ面で細〓に対
し直角方向の直径より上縁までの総べての長さが
等しくなるような形状となつている。

即ち図で（Ｌ＋ｌ）＝（L′＋1′）となつている。
かかる形状のヒータによつて、サセプタを含む上
部筒状ヒータ部分の抵抗は下部筒状ヒータ部分の
抵抗より大となり加熱温度は高くなり、しかもサ
セプタには均等な電流が流れるためサセプタは均
等に加熱される。

ヒータ１及び通電部２の材料としてはグラフア
イト或いは炭化珪素をコーテイングしたグラフア
イトを用いる。

加熱に要する電力は、ヒータ電源５に接続され
た電力制御器４により制御され、通電部２に設け
た電極３に印加されるようになつている。

本発明の高温処理炉は、加熱によるストレスを
緩和するようにヒータ１と通電部２に分割されて
おり、その構造は第３図の側面図に示すような輪
状の突起が接合部で噛み合う形状となつている。

その詳細は第４図に示すように輪状の突起がな
い場合に比し、接触面積が約50％増加しており、
接触抵抗を減少させている。

ヒータ１のサセプタ１ａ及びその近傍の温度分
布は、ヒータ１の切り込み１ｂの勾配を適正にす
ると、電気抵抗が略均一になるので第５図ｂに示
すように均一になり、切り込み１ｂの下部では電
流密度が大となるので、第５図ｃに示すようにＢ
では周辺のＣに比して高温になる。

このように加熱によるストレスを緩和するよう
に、分割されたヒータの通電部２の上にヒータ１
を載せ、接触面積の大きな輪状の突起を有する接
合部で接続し、ヒータ１に設けた切り込み１ｂに
より、サセプタ１ａの電気抵抗の均一を図つてい
るので、サセプタ１ａの表面温度分布を均一にす
ることが可能となる。

なお、被加熱物７の上面部或いは側面部にもサ
セプタ１ａと同様に加熱された熱源を追加して設
け、熱エネルギーの供給を増加する構造とするこ
とも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば極めて簡単
な構造のサセプタに直接通電して加熱することに
より、少ない電力消費量で短時間に炉温の昇温、
降温が可能となり、被加熱物を均一に加熱するこ
とが可能となる等の利点があり、著しい経済的及
び、信頼性向上の効果が期待でき工業的には極め
て有用なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理図、第２図は本発明によ
る一実施例を示す斜視図、第３図は本発明による
一実施例を示す側面図、第４図はヒータと通電部
の接続を示す断面図、第５図は本発明による一実
施例の温度分布を示す図、第６図は従来の高温処
理炉を模式的に示す側断面図、である。 図において、１は筒上ヒータ、１ａはサセプ
タ、１ｂは切り込み、２は通電部、３は電極、４
は電力制御器、５はヒータ電源、６はベルジヤ、
７は被加熱物、８は細〓を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被加熱物の載置されるサセプタとしての上面
   部を有し抵抗加熱が可能な材料よりなる筒状ヒー
   タとその下部に結合する通電部とを備え、サセプ
   タに接する上部筒状ヒータ部分を残して、ヒータ
   及び通電部は対向側面にそれぞれ設けられた細〓
   によつて２分割され、かつ通電部に結合するヒー
   タ下部の抵抗よりサセプタを含む上部筒状ヒータ
   部分の抵抗が大で、かつサセプタ全面に等しい電
   流が流れる如く細〓の上端には左右対称形状で細
   〓に連結する如き切り込み部を備え、切り込み部
   の上縁の勾配は細〓に対し直角方向のサセプタの
   直径よりの距離が等しくなる如き形状を有し、２
   分割された通電部の下端にはヒータ電源のそれぞ
   れの電極が接続されることを特徴とする高温処理
   炉。