JPH06204155A - 縦型半導体拡散炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体ウェーハを加熱処理した後の冷却時間を
短縮する。 【構成】炉体２の下面に環状の支持台１を設ける。均熱
管４の外側には、均熱管４と比べて直径の大きい均熱管
14を設ける。支持台１には、複数の供給管10と排出管11
を交互に放射状に設ける。供給管10から冷却ガスを均熱
管４と均熱管14の間に供給する。この供給された冷却ガ
スは、炉体１の内面に取り付けられた発熱導体３と均熱
管14の間から排出管11によって排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、縦型半導体拡散炉に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の縦型半導体拡散炉の一例を図３の
縦断面図に示す。図３において、下端に形成された開口
部に環状の断熱環21が取り付けられた縦断面逆Ｕ字状の
炉体２の内周には、通電で発熱する発熱導体３が取り付
けられ、この発熱導体３の内側には、逆Ｕ字状の均熱管
４が下から挿入されている。この均熱管４の内部には、
ほぼ凸字状の反応管５が挿入され、この反応管５の開口
部には蓋６が取り付けられている。反応管５の内部に
は、図示しない等間隔の棚に百数十枚の半導体ウェーハ
がそれぞれ収納された図示しないボートが挿入されてい
る。

【０００３】このように構成された縦型半導体拡散炉に
おいては、図示しないガス供給管から反応ガスが反応管
５の内部に供給され、発熱導体３の発熱により、炉内は
約1000℃の処理温度まで昇温された後、百数十枚の半導
体ウェーハが所定の温度勾配で所定の時間加熱処理さ
れ、その後数 100℃の温度まで冷却される。

【０００４】処理された半導体ウェーハは、炉外に取り
出され、未処理の半導体ウェーハを載置したボートが挿
入された後、再び上記の加熱・冷却による熱処理が繰り
返される。

【０００５】ところで、従来の縦型半導体拡散炉におて
は、百数十枚の半導体ウェーハを一度に処理する量産形
であり、炉体２をはじめ均熱管４、反応管５などの熱容
量は大きい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された縦型半導体拡散炉においては、加熱処理後の
冷却は自然に冷却させているため、所定の温度に冷却す
る時間が長くなって半導体ウェーハの処理能力向上の障
害となる。そのため、冷却用ガスを供給して冷却する方
法も考えられるが、冷却時間を短縮するために、冷却用
ガスの温度を下げると、発熱導体３も急冷されるので、
上述した処理の繰り返しによるヒートショックで素線が
損傷するおそれもある。一方、冷却時間を短縮して稼働
率を上げることができる縦型半導体拡散炉の要請はます
ます強くなっている。そこで、本発明の目的は、半導体
ウェーハを加熱処理後の冷却時間を短縮することのでき
る縦型半導体拡散炉を得ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、内周に発熱体が設けられた筒状の炉体に均熱管と反
応管が挿着された縦型半導体拡散炉において、均熱管を
内側均熱管と外側均熱管で構成し、この内側均熱管と外
側均熱管の間から炉体の内周に冷却用ガスを供給する手
段と、炉体の内周から冷却用ガスを排出する手段を付加
したことを特徴とする。

【０００８】また、請求項２に記載の発明は、内周に発
熱体が設けられた筒状の炉体に均熱管と反応管が挿着さ
れた縦型半導体拡散炉において、炉体の開口部を閉塞す
る支持台を設け、この支持台から内側均熱管と外側均熱
管の間を経て炉体の内周に冷却用ガスを供給する手段
と、炉体の内周から冷却用ガスを排出する手段と、支持
台を冷却する手段を付加したことを特徴とする。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の発明においては、反応管の内
部に挿入された半導体ウェーハは、内側均熱管と外側均
熱管の間に供給され炉体の内側から排出される冷却用ガ
スによって冷却され、発熱体は、内側均熱管と外側均熱
管で加熱された冷却用ガスによって徐冷される。

【００１０】また、請求項２に記載の発明においては、
反応管の内部に挿入された半導体ウェーハは、支持台で
冷却された後内側均熱管と外側均熱管の間に供給され炉
体の内側から排出される冷却用ガスによって冷却され、
発熱体は、内側均熱管と外側均熱管で加熱された冷却用
ガスによって徐冷される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の縦型半導体拡散炉の一実施例
を図面を参照して説明する。ただし、図３と同一の部分
には同一符号を付して、説明を省略する。図１は、本発
明の縦型半導体拡散炉を示す縦断面図である。

【００１２】図１において、炉体２の下面には、ステン
レス材で製作され図１の図示しない底面図では環状の支
持台１が取り付けられている。この支持台１の上面に
は、内周側に均熱管４が同軸に載置され、この均熱管４
の外側には直径が均熱管４と比べて大きい均熱管14が同
じく同軸に載置されている。

【００１３】支持台１の内部には、図１及びこの図１の
Ａ−Ａ断面を示す図２のように、外周から中心方向にＬ
字形の供給管10が 120°間隔で放射状に設けられ、各供
給管10の外側の端部には空圧継手が接続されている。支
持台１には、各供給管10の外側端部の外周間の中央部か
ら中心方向に、供給管10よりも僅かに短いＬ字形の排出
管11が 120°間隔に放射状に設けられ、各排出管11の外
側の端部には、空圧継手が接続されている。

【００１４】これらの供給管10と排出管11のうち、供給
管10の内側の端部は、均熱管４と均熱管14の下端の間に
連通し、排出管11の内側の端部は均熱管14と炉体２の内
側に連通している。

【００１５】支持台１の内部には、排出管11の下部に環
状の水冷部12が設けられ、この水冷部12の下端には、環
状の蓋16が水冷部12の下端面の内側と外側に挿着された
Ｏリング９Ａ，９Ｂを介して水密に取り付けられてい
る。水冷部12の図１において左端は、支持台１の外周に
螺合された配管継手に接続され、同じく水冷部12の図１
において右端は、支持台１の外周に螺合された配管継手
に接続されている。

【００１６】支持台１の外周には、供給管10の外側端部
の外側に図２において略Ｃ形の主供給管17が設けられ、
この主供給管17の両端と中央部の内周側は、各供給管10
の外側端部に空圧継手を介して接続されている。

【００１７】同様に、支持台１の外周には、主供給管17
と同形の主排出管18が、主供給管17の下側に隣接して主
供給管17と対称的に設けられ、この主排出管18の両端と
中央部の内周側は、各排出管11の外側端部と空圧継手を
介して接続されている。

【００１８】主供給管17の図１において左端は、配管８
を介して電磁弁７の片側に接続され、この電磁弁７の他
側は、図示しないガスタンクに接続されている。このガ
スタンクには、窒素ガスが封入され、この窒素ガスは、
図示しない冷却器で冷却されている。一方、主排出管11
の図１において右端は、この縦型半導体拡散炉に近接し
て設置されたブロア13に接続されている。

【００１９】このように構成された縦型半導体拡散炉に
おいては、反応管５の内部で所定の温度に所定の時間加
熱された後約 800℃まで自然冷却されると、水冷部12に
冷却水が供給されるとともに、電磁弁７が開かれる。す
ると、図示しないガスタンクから冷却用の窒素ガスが、
図２の矢印Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３に示すように主供給管17に
供給され、さらに、矢印Ｂ４，Ｂ５，Ｂ16に示すように
各供給管10に供給される。

【００２０】すると、この冷却用の窒素ガスは、図１の
矢印Ｄ１に示すように均熱管４，14の間に供給され、こ
れらの均熱管４，14と内側の反応管５は窒素ガスで冷却
されて、この反応管５の内部に収納された図示しないボ
ートに載置された半導体ウェーハも冷却される。

【００２１】これらの均熱管４，14及び反応管14によっ
て加熱された窒素ガスは、図１の矢印Ｄ２，Ｄ３に示す
ように均熱管４と均熱管14の間を上昇し、炉体２の天井
部で反転して均熱管14と発熱導体３で加熱され、矢印Ｅ
１，Ｅ２に示すように均熱管14と発熱導体３の間を下降
する。すると、この窒素ガスは、ブロア13による吸入作
用によって、各排出管11から図２の矢印Ｃ１，Ｃ２に示
すように主排出管18に流出し、矢印Ｃ３に示すようにブ
ロア13で吸入されて、図１の矢印Ｆに示すように図示し
ないダクトに排出される。

【００２２】したがって、このように構成された縦型半
導体拡散炉においては、冷たい冷却用ガスが発熱導体３
に接触せず、炉内で暖められた窒素ガスが触れるので、
冷却過程において温度の急激な変化にさらされることは
ない。そのため、急激な冷却と加熱のヒートサイクルに
よる発熱導体３の損傷を防ぐことができるだけでなく、
放射状に配置された供給管10と排気管11によって冷却時
の炉内の温度の均一化を図ることもできる。

【００２３】また、供給管10と排気管11は、水冷されて
いる支持台１の内部に設けられ、窒素ガスが支持台１で
冷却されるので、炉内を急速冷却することができるだけ
でなく、加熱され排出される窒素ガスも急速に冷却され
て放出される。

【００２４】この結果、半導体ウェーハを加熱処理後の
冷却時間を短縮することができ、冷却に要する装置は、
冷却用ガスの導入配管とバルブ類を付加し、図３で示し
た断熱管21の代りに水冷された支持台１を取り付けるだ
けの簡単な構造で実現できる。万一、支持台１からの排
気ガスの温度が幾分高い場合には、小形のラジエータを
設け、支持台１から排出される冷却用ガスを冷却すれば
よい。

【００２５】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
内周に発熱体が設けられた筒状の炉体に均熱管と反応管
が挿着された縦型半導体拡散炉において、均熱管を内側
均熱管と外側均熱管で構成し、この内側均熱管と外側均
熱管の間から炉体の内周に冷却用ガスを供給する手段
と、炉体の内周から冷却用ガスを排出する手段を付加す
ることで、反応管の内部に挿入された半導体ウェーハ
を、内側均熱管と外側均熱管の間に供給され炉体の内側
から排出される冷却用ガスによって冷却し、内側均熱管
と外側均熱管で加熱された冷却用ガスによって発熱体を
徐冷したので、半導体ウェーハを加熱処理後の冷却時間
を短縮することのできる縦型半導体拡散炉を得ることが
できる。

【００２６】また、請求項２に記載の発明によれば、内
周に発熱体が設けられた筒状の炉体に均熱管と反応管が
挿着された縦型半導体拡散炉において、炉体の開口部を
閉塞する支持台を設け、この支持台から内側均熱管と外
側均熱管の間を経て炉体の内周に冷却用ガスを供給する
手段と、炉体の内周から冷却用ガスを排出する手段と、
支持台を冷却する手段を付加することで、反応管の内部
に挿入された半導体ウェーハを、支持台で冷却された後
内側均熱管と外側均熱管の間に供給され炉体の内側から
排出される冷却用ガスによって冷却し、内側均熱管と外
側均熱管で加熱された冷却用ガスによって発熱体を徐冷
したので、半導体ウェーハを加熱処理後の冷却時間を短
縮することのできる縦型半導体拡散炉を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の縦型半導体拡散炉の一実施例を示す縦
断面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】従来の縦型半導体拡散炉の一例を示す縦断面
図。

【符号の説明】

１…支持台、２…炉体、３…発熱導体、４，14…均熱
管、５…反応管、６…蓋、７…電磁弁、８…配管、９…
Ｏリング、10…供給管、11…排出管、12…水冷部、13…
ブロア。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周に発熱体が設けられた筒状の炉体に
   均熱管と反応管が挿着された縦型半導体拡散炉におい
   て、前記均熱管を内側均熱管と外側均熱管で構成し、こ
   の内側均熱管と外側均熱管の間から前記炉体の内周に冷
   却用ガスを供給する手段と、前記炉体の内周から前記冷
   却用ガスを排出する手段を付加したことを特徴とする縦
   型半導体拡散炉。
2. 【請求項２】 内周に発熱体が設けられた筒状の炉体に
   均熱管と反応管が挿着された縦型半導体拡散炉におい
   て、前記炉体の開口部を閉塞する支持台を設け、この支
   持台から前記内側均熱管と外側均熱管の間を経て前記炉
   体の内周に冷却用ガスを供給する手段と、前記炉体の内
   周から前記冷却用ガスを排出する手段と、前記支持台を
   冷却する手段を付加したことを特徴とする縦型半導体拡
   散炉。