JPH06103671B2 - 基板の熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、例えば酸化炉や拡散炉、CVD（chemical va
por deposition）装置の反応炉など半導体基板（以下単
に基板と称する）を加熱するのに用いられる基板の熱処
理装置に関するものである。

＜従来技術＞ この種の熱処理装置としては従来より、例えば第５図に
示すものが知られている（特開昭60−148124号公報）。

それは基板101を収容する炉芯管102と、炉芯管102の周
囲を電熱体104が囲むように、当該電熱体104を絶縁性耐
熱支持部材105で支持して成る加熱手段103と、炉芯管10
2及び加熱手段103を内嵌収容する外筒炉本体110とを備
えて成り、絶縁性耐熱支持部材105は断熱材より成る筒
状体で、その内周面に螺旋状の溝105aを形成し、その溝
105aに電熱体104を埋設して支持するように構成したも
のである。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 上記従来例のものは電熱体であるヒータ104が断熱性筒
状体105の内周面に埋設支持されていることから、放熱
による熱損失の防止には有効であるが、輻射熱の有効な
利用を図る上で問題があり、しかもその支持部材である
断熱性筒状体105は必然的に熱容器が大きいことから、
昇温時間や降温時間を短縮するのに不都合である。その
上埋設支持されているヒータは、その埋設部分の蓄熱に
伴う過熱による劣化を誘発して断線を生じ易く、このよ
うな断線に際してヒータ104のみを交換することは、溝1
05a内に埋設支持させている都合上容易ではない。この
ため加熱手段103全体を交換することになるが、断熱性
筒状体105はセラミックスファイバ等にて構成されてい
るから、多量の汚染粒子を発生する問題がある。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は上記従来例の問題点を解決することを技術課題
とするもので、上記従来の熱処理装置を以下のように改
良したものである。

即ち、上記加熱手段が、炉芯管の周囲を螺旋状に巻き付
けるように構成されている帯状電熱体と、炉芯管の周囲
にその軸心と平行をなすように配設され、螺旋状の帯状
電熱体と交差接触することで当該帯状電熱体を支持する
棒状支持部材と、棒状支持部材の両端部を支持する一対
の固定フランジとからなるとともに、上記外筒炉本体の
内周面には赤外線を反射する反射膜を被着形成したこと
を特徴とするものである。

＜作用＞ 本発明では、一対の固定フランジで支持された棒状支持
部材とこの棒状支持部材で支持された帯状電熱体は、炉
芯管に外嵌されており、帯状電熱体と棒状支持部材で囲
んだ内部はもとより、帯状電熱体と外筒炉本体との間に
も熱輻射空間が形成される。つまり、帯状電熱体から外
筒炉本体へ向けて放射される赤外線（熱線）は、熱輻射
効率を低下させる障害物で遮られることもなく、上記空
間を経て外筒炉本体の内周面に被着形成されている赤外
線反射膜により、全て有効に反射されて炉芯管内の昇温
を促進する。

また、螺旋状の帯状電熱体は棒状支持部材に凹入溝を設
けないで、交差接触状態となるように支持される。この
棒状支持部材は、熱容量も小さく、電熱体を交差接触状
態で支持する関係上、熱伝導も少なく、蓄熱作用とこれ
に伴う過熱作用を誘発することはない。

これにより、昇温・降温速度を速めることができ、蓄熱
と過熱に起因する電熱体の劣化及び断線を防止すること
ができる。

＜実施例＞ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る熱処理装置の概要を示す縦断側面
図、第２図は第１図のII−II線矢視縦断正面図である。
この熱処理装置は、基板１を収容する石英ガラス製の炉
芯管２と、炉芯管２に外嵌した加熱手段３と、炉芯管２
及び加熱手段３を内嵌収容する外筒炉本体10と、炉芯管
２と外筒炉本体10との間隙内にこれらの軸心と平行をな
す方向へ冷却気体を流通させる強制冷却手段（ブロア）
13とを具備して成る。

石英製炉芯管２は外筒炉本体10内に遊嵌状に挿通され、
その両端部は一対の外筒用フランジ11a・11bを貫通した
状態で当該フランジ11a・11bによって支持されている。

加熱手段３は炉芯管２の周囲を螺旋状に巻きつけたニク
ロク製で帯のように長くて所要の形状に曲げ加工できる
帯状電熱体４と、帯状電熱体４を交差接触することで支
持するために炉芯管２の周囲にその軸心と平行をなすよ
うに配設した多数の棒状支持部材５とを備え、棒状支持
部材５の両端を固定フランジ6a・6bで固定支持して成
り、炉芯管２と外筒炉本体10との間隙内に挿入自在に設
けられている。

この棒状支持部材５は酸化アルミニウムを主成分とする
セラミック材料で形成されており、熱容量を小さくして
蓄熱作用を生じさせないように構成されている。なお、
これらの図中符号８は電熱体４を所定の等ピッチで保持
するためのスペーサであり、これらスペーサ８も同様に
セラミック材料等で形成される。

なお、棒状支持部材５を固定支持する固定フランジ6a・
6bには後述する強制冷却手段13による冷却気体を流通さ
せるように開口７が形成されるとともに、加熱手段３を
取り出して一方の固定フランジ6aを取り外すことにより
電熱体４を棒状支持部材５に沿って、または棒状支持部
材と一体で着脱交換することができるように構成されて
いる。

一対の外筒用フランジ11a・11bにはそれぞれ外筒炉本体
10の両端面に臨むように吸・排気ポート12a・12bが形成
されており、吸気ポート12aに連通したブロア13により
冷却用に空気を送り込んで炉芯管２と外筒炉本体10との
間隙内を流通させ、加熱手段３及び炉芯管２を冷却した
空気を排気ポート12bより排気するように構成されてい
る。

なお、上記のように炉芯管２を冷却することは、例えば
第５図に示すような従来装置では絶縁性耐熱支持部材10
5の割れや、粒子汚染の発生等の問題があって容易には
実現できなかった。

第１図及び第２図に示すように、帯状電熱体４は棒状支
持部材５に凹入溝を設けないで、交差接触状態となるよ
うに、その帯状の両側面が２本一組の棒状支持部材５・
５で挟持されている。

外筒炉本体10は、耐熱性石英ガラスで形成され、その内
周面に赤外線反射膜10aが被着形成されている。

従って、炉内を昇温して基板１の加熱処理をする際に
は、この赤外線反射膜10aが一種の断熱効果を奏して外
筒炉本体10から熱の放出を阻止しながら、加熱手段３か
ら放射される輻射熱を反射して炉芯管２内の昇温を促進
させる。また、炉内温度を常温付近まで降下させる際に
は、炉芯管２と外筒炉本体10との間隙内に冷却用空気を
流通させることにより、加熱手段３及び炉芯管２を直接
冷却して、降温を促進させる。この際、加熱手段３の棒
状支持部材５は数本の棒状体で構成されているにすぎ
ず、その蓄熱作用も無視し得る程度であることから、降
温促進に支障とはならない。

第３図は加熱手段の別実施例を示す要部縦断正面図であ
り、帯状電熱体４を支持具９を介して棒状支持部材５に
支持した点が第２図のものと異なる。なお螺旋状に巻き
付けた帯状電熱体４はその帯状の表裏面がそれぞれ炉芯
管２及び外筒炉本体10に対面するように支持され、図示
しないスペーサで所定の等ピッチ間隔を維持するように
構成されている。

第４図は加熱手段のさらに別の実施例を示す要部縦断正
面図であり、帯状電熱体４を波形状に形成して螺旋状に
巻きつけ、その凹凸部数ケ所を２本一組の棒状支持部材
５・５で支持した点が第２図のものと異なる。なお、帯
状電熱体４の表裏面がそれぞれ炉芯管２及び外筒炉本体
10に対面するように支持され、図示しないスペーサを介
して支持される点は第３図のものと同様である。

また、第３図及び第４図に示す加熱手段はいずれも第１
図に示すものと同様、外筒用フランジ11aを介して取り
出し可能に設けられ、かつ一方の固定フランジ6aを取り
外して電熱体４を棒状支持部材５に沿って引き出すかま
たは棒状支持部材５と一体で着脱交換可能に構成されて
いる。なお、棒状支持部材５がセラミック棒で形成され
ているので、従来例のように断熱性支持部材の破損・摩
耗に起因する発塵のおそれを解消し、かつ断線時の電熱
体の交換等、そのメンテナンス作業も容易である。ま
た、電熱体４のみを交換すれば良く、メンテナンスコス
トが低減できる。

上記実施例では、電熱体をニクロム製の帯状電熱体で構
成し、炉芯管の周囲を螺旋状に巻きつけたものについて
説明したが、これに限るものではなく、例えば断面中空
状の電熱体で構成してもよく、また、電熱体をいわゆる
セラミックヒータで構成したものでもよい。

＜発明の効果＞ 本発明では、加熱手段が、炉芯管の周囲を螺旋状に巻き
付けるように構成されている帯状電熱体と、炉芯管の周
囲にその軸心と平行をなすように配設され、螺旋状の帯
状電熱体と交差接触することで当該帯状電熱体を支持す
る棒状支持部材と、棒状支持部材の両端部を支持する一
対の固定フランジとからなるとともに、上記外筒炉本体
の内周面には赤外線を反射する反射膜を被着形成したこ
とにより、以下のような秀れた効果を奏する。

（イ）帯状電熱体から外筒炉本体へ向けて放射される赤
外線（熱線）は、熱輻射効率を低下させる障害物で遮ら
れることもなく、外筒炉本体の内周面の赤外線反射膜に
より、全て有効に反射されて炉芯管内の昇温を促進し
て、昇温速度を速めることができる。

（ロ）棒状支持部材に凹入溝を設けないで、帯状電熱体
を交差接触することで支持させる関係上、棒状支持部材
への熱伝導も少なく、蓄熱作用とこれに起因する過熱作
用は生じないので、蓄熱と過熱に起因する電熱体の劣化
及び断線を防止することができる。

（ハ）棒状支持部材は熱容量も小さく蓄熱作用も殆ど生
じないことから、降温時間の短縮を図ることができる。

（ニ）また、電熱体を帯状電熱体で構成し、棒状支持部
材に沿って、または棒状支持部材と一体で着脱交換可能
に構成した場合には、断線時の電熱体の交換作業等が容
易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱処理装置の概要を示す縦断側面
図、第２図は第１図のII−II線矢視縦断正面図、第３図
及び第４図はそれぞれ加熱手段の別実施例を示す要部縦
断面図、第５図は従来例による熱処理装置の要部縦断側
面図である。 １…基板、２…炉芯管、３…加熱手段、４…帯状電熱
体、５…棒状支持部材、6a・6b…固定フランジ、10…外
筒炉本体、10a…赤外線反射膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂井 高正 京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４丁 目天神北町１番地の１ 大日本スクリーン 製造株式会社内 (72)発明者 榛原 均 京都府京都市伏見区羽束師古川町322番地 大日本スクリーン製造株式会社洛西工場 内 (72)発明者 中川 圭司 京都府京都市伏見区羽束師古川町322番地 大日本スクリーン製造株式会社洛西工場 内 (56)参考文献 特開 昭61−287224（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−37690（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−153995（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭48−24181（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板を収容する炉芯管と、炉芯管に外嵌さ
   れ、基板を加熱する加熱手段と、炉芯管及び加熱手段を
   内嵌収容する外筒炉本体とを備えた基板の熱処理装置に
   おいて、 上記加熱手段が、 炉芯管の周囲を螺旋状に巻き付けるように構成されてい
   る帯状電熱体と、 炉芯管の周囲にその軸心と平行をなすように配設され、
   螺旋状の帯状電熱体と交差接触することで当該帯状電熱
   体を支持する棒状支持部材と、 棒状支持部材の両端部を支持する一対の固定フランジと
   からなるとともに、 上記外筒炉本体の内周面には赤外線を反射する反射膜を
   被着形成した ことを特徴とする基板の熱処理装置。
2. 【請求項２】電熱体を着脱交換可能に構成した特許請求
   の範囲第１項に記載の基板の熱処理装置。