JPH082955Y2 - 縦型環状炉 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、加熱装置、特に半導体ウエハ等の薄膜形成
又は熱拡散に必要な厳重な温度管理を行う縦型環状炉に
関連する。

［従来の技術］ 半導体ウエハの薄膜成形又は熱拡散を行う場合、従来
では、縦型の中空円筒状に形成された炉壁体と、炉壁体
の内周面に螺旋状に配設された電気抵抗発熱体と、炉壁
体の外周面に沿って配置された断熱層とを有する。例え
ば、第３図に示すように、この形式の縦型環状炉１は、
縦型の中空円筒状に形成された炉壁体２と、炉壁体２の
内周面に螺旋状に配設された電気抵抗発熱体３と、炉壁
体の外周面に沿って備えられた断熱層４とから構成され
ている。

縦型環状炉１の電気抵抗発熱体３に通電することによ
り、電気抵抗発熱体３が発熱して熱を放射することによ
り、炉壁体２及びその内部空間に挿入される物体を加熱
する。その際、炉壁体２から外部に向かって放射された
熱は、断熱層４により遮断され、外部へは放熱されな
い。このように従来では、炉壁体２の内部の熱を外部に
対して完全に遮断することにより加熱効率の向上が図ら
れていた。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、前記構成の縦型環状炉１では、その上
端及び下端から熱が外部に放射される放熱現象が認めら
れている。このため、第４図の実線で示すように、炉壁
体２の上端領域2a及び下端領域2bにおいて加熱温度が低
下し、炉壁体２の軸方向に沿う温度分布は均一にならな
らない。半導体ウエハの薄膜成形又は熱拡散では温度分
布が１℃以上変化すると、所望の品質を有する製品を製
造することができない。

このような欠点を解消するため、上端領域2a及び下端
領域2bにて電気抵抗発熱体３の螺旋ピッチを比較的密に
することにより、発熱量を増加させて、炉壁体２の軸方
向に沿う温度分布をより均一にする構造が提案されてい
る。しかし、電気抵抗発熱体３から放射された熱は、空
気の対流によって上方に向かって移動する性質があるた
め、電気抵抗発熱体３の上述したピッチが比較的密な部
分に対応する炉壁体２の直上の部分2cにおいては、第４
図の点線で示すように、他の部分に比較して温度が著し
く上昇する。このため、炉壁体２の軸方向に関して均一
な温度分布が得られなかった。

本考案は、上述の点に鑑み、軸方向に関して、より一
層均一な温度分布が得られる縦型環状炉を提供すること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本考案の縦型環状炉によれば、縦型の中空円筒状に形
成された炉壁体と、炉壁体の内周面に螺旋状に配設され
た電気抵抗発熱体と、炉壁体の外周面に沿って備えられ
た断熱層とが設けられる。電気抵抗発熱体の螺旋ピッチ
は炉壁体の下端領域において比較的密に構成される。炉
壁体の外周面に設けられた断熱層は、炉壁体の下端領域
の直上部分において、他の部分よりも高い熱伝導率を有
する低断熱部を備えている。下端領域において電気抵抗
発熱体から発生する熱の一部が、低断熱部を通り外部に
放熱されることにより、炉壁体のほぼ全長さに沿って均
一な温度分布が得られる。低断熱部は他の部分よりも高
い熱伝導率を有する異なる材料で形成される。

［作用］ 本考案による縦型環状炉によれば、電気抵抗発熱体の
螺旋ピッチが、炉壁体の下端領域にて、密であるため、
下端領域から下方に向かう熱の放射によって、下端領域
の炉壁体の温度が低下しない。また下端領域の電気抵抗
発熱体から対流により上方に移動する熱は、下端領域の
直上部分に対応する断熱層が他の部分に比較して高い熱
伝導率を有する低断熱部を備えているので、断熱層の直
上部分を介して、他の部分よりも多くの熱が外部に放射
される。このため、直上部分の炉壁体の温度が上昇する
ようなことがなく、結果的に炉壁体の軸方向のほぼ全体
に亘り均一な温度分布が得られる。換言すれば、温度が
均一な部分の長さが大きいので、同じ長さの温度均一部
分を得るためには、より短い炉壁体を用意すればよい。

［実施例］ 以下、第１図及び第２図に示すこの考案の一実施例を
更に詳細に説明する。

第１図は本考案による縦型環状炉の一実施例を示して
おり、縦型環状炉10は、縦型の中空円筒状に形成された
炉壁体11と、炉壁体11の内周面に螺旋状に配設された電
気抵抗発熱体12と、炉壁体の外周面に沿って備えられた
断熱層13とから構成されている。

以上の構成は、第３図に示す従来の縦型環状炉１と同
様の構成であるが、本考案実施例においては、電気抵抗
発熱体12は、炉壁体11の下端領域11aにて、他の領域よ
りも螺旋ピッチが密になるように配設されている。ま
た、断熱層13は、炉壁体11の下端領域11aに対応する部
分の直上部分13aにおいて他の部分よりも熱伝導率が高
い低断熱部を構成する。例えば、低断熱部は0.03kcal/k
hr℃以上の熱伝導度を有する一般的な断熱材を使用する
ことができる。例えば、アスベスト等の鉱物繊維、ガラ
ス繊維、珪酸カルシウム、セラミック繊維又はアルミナ
繊維等を使用することができる。これに対し、他の部分
は、熱伝導度0.01〜0.03kcal/mhr℃の微細多孔構造を有
する断熱材を使用することができる。例えば、日本アエ
ロジル株式会社から販売されている商品名「マイクロサ
ーム」を使用することができる。このように、低断熱部
は他の部分に対して異なる材料から形成されている。し
かし、含有組成成分の変更又は内部組織の変更により、
上記の範囲内で低断熱部と他の部分の熱伝導度を選択し
てもよい。

本考案による実施例は以上のように構成されており、
電気抵抗発熱体12の螺旋ピッチが、炉壁体11の下端領域
11aにて、密になっていることにより、下端領域11aから
下方に熱の放射があっても、発熱量自体が増大している
ことから、下端領域11aの炉壁体11の温度が低下しな
い。また、下端領域11aの直上部分に対応する断熱層13
の直上部分13aが他の部分に比較して高い熱伝導率を有
する低断熱部により構成されるので、下端領域11aの電
気抵抗発熱体12から空気の対流によって上方に移動する
熱は、断熱層13の直上部分13aを介して、他の部分より
も多く外部に放出される。このため、直上部分13aに対
応する炉壁体11の部分の温度が不均一に上昇しない。

従って、第２図に示すように、炉壁体11の軸方向のほ
ぼ全体に沿って均一な温度分布が得られる。換言すれ
ば、温度が均一な部分の長さを大きく確保することがで
きる。

尚、実施例において、電気抵抗発熱体12は、図示のよ
うに炉壁体11の上端領域11bにて、螺旋ピッチが密にな
っていてもよい。

［考案の効果］ 以上述べたように、下端領域の炉壁体の温度が低下す
るようなことがなく、また下端領域の電気抵抗発熱体か
ら対流により上方に移動する熱は、低断熱部から他の部
分よりも多くの熱が外部に放射されることによって、直
上部分の炉壁体の温度が上昇しない。従って、炉壁体の
軸方向のほぼ全体に亘って均一な温度分布が得られるこ
とになり、温度が均一である部分の長さを大きくとるこ
とができるので、同じ長さの温度均一部分を得るために
は、より短い炉壁体を用意すればよいことになり、縦型
環状炉がより小型に構成され得ることとなる。従って、
本考案の縦型環状炉を半導体ウエハの製造に使用すれ
ば、均一な品質を有する製品を高い歩留まりで製造する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による縦型環状炉の一実施例の概略斜断
面図、第２図は第１図の実施例による温度分布を示すグ
ラフ、第３図は従来の縦型環状炉の一例を示す概略断面
図、第４図は第３図の縦型環状炉による温度分布を示す
グラフである。 10……縦型環状炉、11……炉壁体、11a……下端領域、1
2……電気抵抗発熱体、13……断熱層、13a……直上部
分、

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】縦型の中空円筒状に形成された炉壁体と、
   炉壁体の内周面に螺旋状に配設された電気抵抗発熱体
   と、炉壁体の外周面に沿って備えられた断熱層とを含む
   縦型環状炉において、 電気抵抗発熱体の螺旋ピッチは炉壁体の下端領域におい
   て比較的密に構成され、炉壁体の外周面に設けられた断
   熱層は、炉壁体の下端領域の直上部分において、他の部
   分よりも高い熱伝導率を有する低断熱部を備え、下端領
   域において電気抵抗発熱体から発生する熱の一部が、低
   断熱部を通り外部に放熱されることにより、炉壁体のほ
   ぼ全長さに沿って均一な温度分布が得られることを特徴
   とする縦型環状炉。
2. 【請求項２】低断熱部は他の部分よりも高い熱伝導率を
   有する異なる材料で形成された請求項（１）に記載の縦
   型環状炉。