JPS5925142B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱処理装置に関する。

半導体工業においては、半導体板（ウエー・・ ）に拡
散、ＣＶＤ等を施こす場合多くの熱処理装置（拡散炉等
）が用いられている’。

一方、ウエー ・・に拡散、ＣＶＤ等を施こす場合、最
近、品質のバラツキを少なくする方法として、炉熱、炉
冷が行なわねるようになつてきた。

すなわち、高温の反応管からウェーハを外に取り出すと
、ウエー ・・は急激に冷却されるため、反り返つた沙
する。また、反応管内にウエー ・・を入れる際、一方
向からウェーハを入れるため、ウェーハの挿入側および
これから挿入される側との間には温度差ができ、品質が
不均一となる。そこで、ウェーハの出し人れをする時は
、反応管をたとえば７００℃程度に降温させ、拡散、Ｃ
ＶＤプロセスでは反応管を一定温度に上昇させる方法を
採つている。しかし、第３図に示すように、従来の拡散
炉は保温型であるため、昇降温作業に時間が掛り、炉稼
動率は５０％程度となわ、極めて効率が低い。具体的に
設置するならば、従来の炉は、第３図で示すように、内
側から同心円的に石英管からなる反応管１、アルミナか
らなる均熱管２、カンタル線で形成されるヒータ３、断
熱保温材からなる保護筒４とからなり、保温型構造とな
つている。このため、内部から外部に熱が逃げないよう
に、均熱管２、保護筒４は断熱材で形成されている。こ
の結果、これら断熱材は熱伝導度が低いため、炉の温度
を低くするとき急激に冷却することがなく多大の時間を
要することになる。そこで、反応管をランプ等を用いて
輻射加熱する輻射加熱方法が考えられる。

しかし、この方法では炉の昇温降温時間は短縮できるが
、温度均一一性、たとえば１±０．５℃が保てない。し
たがつて、本発明の目的は温度均一性が優れ、炉の昇温
降温が短時間で行なえる熱処理装置を提供することにあ
る。

このような目的を達成するために本発明は、反応管と、
この反応管を取り囲むように設置された熱媒体とその周
囲に設けられたヒータ群よりなる熱処理炉において反応
管周辺にそつて冷却ファン機構を設けて、降温速度をは
やくしたものである。

以下実施例により本発明を具体的に説明する。第１図お
よび第２図は本発明の熱処理装置の一実施例を示す。第
１図に示すように、中央には石英管からなる細長の反応
管１０が水平に配設されている。そして、この反応管１
０の周囲にはヒートパイプ群１１が配設されている。こ
のヒートパイプ群１１は第２図で示すように、細長の複
数のヒートパイプ１２を環状に並べたものであり、この
環は反応管１０と同心円的に配設されている。また、こ
れらヒートパイプ１２は金属管またはガラス管で形成さ
れ、内部に液体又は金属等を封入した構造となつている
。そして、この場合は高温領域で操作される拡散炉に用
いることから、封入液体の沸騰、気体の膨張等による管
内圧力の上昇による破裂等を防ぐため、金属等（半田等
）を封入した高温用ヒートパイプを用いる必要がある。
また、前記ヒートパイプ群１１の外側にヒートパイプ群
１１を取り囲む反射鏡群１３が配設さわている。これら
反射鏡群は内面に複数の凹溝１４を有する筒状の金属板
（たとえばアルミニウム）１５からなつている。また、
この金属の内面には金がめつきされ、光、熱を反射する
鏡を形成している。前記凹溝１４は反応管１０の長さ方
向に沿つて延びるとともに、この凹溝１４は第２図に示
すように放物面からなる凹面鏡１６となつている。また
、これら複数（図では８個）の凹面鏡１６の焦点に相当
する位置に沿つて細長の赤外線ランプヒータ（ヒータ）
１７がそれぞれ配設されている。したがつて、ヒータ１
７から発した赤外線は直接ヒートパイプ群１１に達し加
熱するとともに、ヒートパイプ群１１から外れた方向に
進む赤外線は凹面鏡１６部分で反射され、平行光束とな
つてヒートパイプ群１１に達する。また、前記赤外線ラ
ンプは加熱効率の良好な近赤外線を発する沃素ランプを
用いる。また、前記金属板１５は炉のカバーの役割も兼
ている。

また、炉の前面｝よび後面は反応管１０を出し入れする
に足りるだけの開口部のみを有する前カバー１８｝よび
後カバー１９が設けられている。また、前カバー１８卦
よび後カバー１９のそれぞれ内側には空気流路空間２０
が設けられ、この空気流路空間２０は反応管１０とヒー
トパイプ群１１の間の空間２１卦よびヒートパイプ群１
１と反射鏡群１３の間の空間２２に連通している。そし
て、一方（図では後カバー側）の空気流路空間２０には
炉外部から風を送り込む冷却用フアン機構２３が配設さ
れている。また他方の空気流路空間２０は排気口２４に
連通している。このような拡散炉によれば、ヒートパイ
プ群１１は赤外線で温められ、環状のヒートパイプ群１
１内を温める。ところで、ヒートパイプ１２は内部に熱
伝導性が良好な流動できる物質が封入されていることか
ら、ヒートパイプ各部に温度差が生じると、物質内の熱
の伝導とともに物質が流動してこの温度差を速やかに解
消する。このため、反応管１０各部の温度の均一性（た
とえば１±０．５１Ｃ）が保たれる。一方、この装置で
は熱伝導性の低い断熱材等は使用していないことと、炉
の降温時は冷却用フアン機構２３が動作して風を送り、
これらの風が反応管１０、ヒートパイプ群１１、ヒータ
１７、金属板１５等に当たり、熱を速やかに奪い、排気
口２４から排気されることから、従来に較べて降温時間
が著しく短縮される。

また、昇温時にあつても、直接放射熱でヒートパイプ群
を温めることから昇温時間も短かくなる。たとえば、従
来７００℃〜１０００℃の間の昇降温に要する時間は約
４〜５時間であつたのに対し、本発明による拡散炉では
１時間以内で達成できる。な卦、本発明は前記実施例で
限定されない。

以上のように、本発明の熱処理装置によれば、炉内の温
度を均一に保つことができるとともに、炉温度の昇温、
降温にあつても、その作業時間を短縮できる。したがつ
て、炉の稼動率も向上させることができ、作業性を向上
させることができ孔

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱処理装置による一実施例の断面正面
図、第２図は第１図の−に沿う断面図、第３図は従来の
拡散炉の断面図である。 １・・・・・・反応管、２・・・・・・均熱管、３・・
・・・・ヒータ、４・・・・・・保護筒、１０・・・・
・・反応管、１１・・・．・・・ヒートパイプ群、１２
・・・・・・ヒートパイプ、１３・・・・・・反射鏡群
、１４・・・・・・凹溝、１５・・・・・・金属板、１
６・・・・・・凹面鏡、１７・・・・・・赤外線ランプ
ヒータ（ヒータ）、１８・，．・・・前カバー １９・
・・・・・後カバー、２０・・・・・・空気流路空間、
２１，２２・・・・・・空間、２３・・・・・・冷却用
フアン機構、２４・・・・・・排気口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （ａ）反応管。 （ｂ）上記反応管を取り囲むように設置された熱媒体。 （ｃ）上記熱媒体の外側に設けられたヒータ群。 （ｄ）上記反応管、熱媒体、ヒータ群に風を吹きつける
   冷却用ファン機構。とを構える熱処理装置。