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JP3404674B2 - 超高温熱処理装置 - Google Patents

超高温熱処理装置

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JP3404674B2
JP3404674B2 JP2000013511A JP2000013511A JP3404674B2 JP 3404674 B2 JP3404674 B2 JP 3404674B2 JP 2000013511 A JP2000013511 A JP 2000013511A JP 2000013511 A JP2000013511 A JP 2000013511A JP 3404674 B2 JP3404674 B2 JP 3404674B2
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JP
Japan
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furnace
heater
heat treatment
high temperature
temperature heat
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壽男 南部
真 篠原
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株式会社真空技研
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    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B3/00Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Electric arc furnaces ; Tank furnaces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、超高温熱処理装置
の技術分野に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、殊にウエハーに関する超高温熱処
理装置における加熱ヒーターは、電気炉内の断熱材の内
側壁面にスパイラル状または折返し状に設置され、各ゾ
ーンが一体構造で製作されていた。 【0003】さらに前記加熱ヒーターの固定は、前記電
気炉内の断熱材に直接発熱部を固定していた。 【0004】そのため、加熱ヒーターが損傷すると、全
体の加熱ヒーターを交換し、そのため補修費が著しく増
大していた。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、第1に、超
高温熱処理装置の加熱ヒーターが1本単位で交換可能に
して補修費を著しく節減した。 【0006】第2に本発明は、前記加熱ヒーターの発熱
部を直接固定しないで、電力導入部のみを固定し、炉材
との反応、炉材の収縮を低減せしめた。 【0007】さらに前記のように加熱ヒーターの加熱部
は、拘束させないで熱変形に対する強度を増し製品の寿
命を延命させた。 【0008】 【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
超高温熱処理装置Aを構成する電気炉Bにおいて、正面
よりみてU形状の発熱部4と上方が折曲する非発熱部5
からなる加熱ヒーター1が、その非発熱部5を炉内断熱
材2内に貫通せしめ、前記炉内断熱材2を所定間隔をも
って被覆する外側囲み壁部2−1に前記非発熱部5を固
定して取着し、当該加熱ヒーター1の発熱部4は、前記
炉内断熱材2の内側壁面3に間隙部6を設け、密着する
ことなく、且1本単位で交換可能に装着せしめたことを
特徴とする超高温熱処理装置である。 【0009】 【発明の実施の形態】請求項1記載の発明に関する実施
の形態を説明する。 【0010】図面中、Aは超高温熱処理装置であり、B
は前記Aを構成する1,500℃対応の電気炉である。
1は炉内断熱材2の内側壁面3に、密着することなく、
且1本単位で交換可能とした図4A、Bの如き加熱ヒー
ターである。 【0011】前記加熱ヒーター1は、図4A、Bに図示
するU形状を有している。該ヒーター1は正面よりみて
U形状の発熱部4と上方を直角状(但し、これに限定し
ない。)に折曲する非発熱部5からなる。 【0012】本発明の前記ヒーター1は、図1〜図3の
如く、前記炉内断熱材2内に非発熱部5を貫通せしめ、
発熱部4は、前記炉内断熱材2の壁面3に密着させない
こと、さらに固定しないことを条件に固定する。このよ
うに前記ヒーター1を固定するので、万一損傷したとき
は、1本単位で交換する。この点従来の加熱ヒーターの
ように、損傷すると全部取替えなければならなかった構
造とは著しく相違している。したがって、補修工事費を
著しく節減できた。6は加熱ヒーター1と発熱部4との
間の間隙部である。 【0013】さらに本発明は、前記ヒーター1を図1〜
図3の如く、壁面3より所定の間隔を設けて取着するの
で、前記炉内断熱材2との反応と該断熱材2の収縮を低
減せしめ、さらに所定の高温まで安定して加熱すること
が可能となった。 【0014】また、本発明の加熱ヒーター1は、図1〜
図3の如く、発熱部4が拘束されていないため、熱変形
に対して強く、且耐久性を有し寿命を延長できた。 【0015】さらに本発明の加熱ヒーター1は、図1〜
図3の如く、前記炉内断熱材2に直接触れていないの
で、発熱部4のロスも低減せしめた。 【0016】本発明は、前記加熱ヒーター1の使用数に
ついては、電気炉Bの大きさに対応せしめ使用する。 【0017】前記加熱ヒーター1は、炉内断熱材2を所
定間隔をもって被覆する外側囲み壁部2−1に非発熱部
5を固定して取着する。前記外側囲み壁部2−1より外
側方に突出させた前記非発熱部5をストッパー5−1と
網線5−2をもって固定する。 【0018】本発明に関連する実施の形態を説明する。 【0019】本実施形態は、図1〜3及び図5の如く、
超高温熱処理装置Aを構成する多孔質SiC/CVD−
SiC製炉心管7の下方に設置する装置を、石英製マニ
ホールド8にしたものである。 【0020】従来は、前記炉心管7の下方に水冷型金属
マニホールドを設けていた。したがって従来の炉心管7
と水冷型金属マニホールドとの合せ部には、外部からの
汚染物等の巻き込みを防止するためOリング等を入れて
いた。また炉心管長に製作上の限界があった。 【0021】しかるに本実施形態は、前記の各図面図示
のように、炉心管7と石英製マニホールド8にしたの
で、合せ部を高温部に配置することが可能となり、且温
度均熱長を長くすることが可能となった。 【0022】さらに本実施形態は、多孔質SiC/CV
D−SiC製炉心管7への熱衝撃に対する問題も緩和で
きた。また本装置Aのコスト面も低減できた。 【0023】異なる実施の形態を説明する。 【0024】本実施形態は、図6、図7に示す如く、超
高温熱処理装置Aを構成する多孔質SiC/CVD−S
iC製炉心管7の下方に、石英製マニホールド8を設置
すると共に、前記炉心管7と合わさる石英製マニホール
ド8の上面11に、スリット部9を設ける。さらに、前
記スリット部9にバキューム排気管10を接続させた。 【0025】さらに前記スリット部9は、図面図示の如
く限定しない。 【0026】本実施形態において、前記スリット部9を
設ける理由は、SiC/CVD−SiC製炉心管7と石
英製マニホールド8の合せ部を高温部に配置しているた
め、Oリング等を入れることができない。そこで前記石
英製マニホールド8の上面11にスリット部9を入れ、
バキューム排気管10と接続させる。そのため前記の合
せ部に発生した高温熱を排気し、外部よりの巻き込みを
も防止した。 【0027】さらに本実施形態は、前記の石英製マニホ
ールド8の石英とSiC/CVD−SiC製炉心管7の
SiCのみで排気できるよう製作しているので、金属汚
染を減らすことができた。 【0028】次にまた、異なる実施の形態を説明する。 【0029】本実施形態は、超高温熱処理装置Aを構成
する多孔質SiC/CVD−SiC製炉心管7内に嵌挿
せしめる遮熱、断熱装置として、SiC製バッファー1
2の下方に石英製バッファー13を設置せしめた。 【0030】従来の多孔質SiC/CVD−SiC製炉
心管7の下方部には、遮熱、断熱用として、SiC製バ
ッファー12のみで行っていた。 【0031】本実施形態は、前記の如く、SiC製バッ
ファー12と石英製バッファー13を積重状態にしたの
で、炉心管7の下方への熱伝導を低減せしめると共に、
前記バッファー設置部の冷却を簡単にした。そのため従
来に比しコストの低減を図ることができた。 【0032】さらに異なる実施の形態を説明する。 【0033】本実施形態は、図6に示すとおり、超高温
熱処理装置Aを構成する多孔質SiC/CVD−SiC
製炉心管7の下方に設置する前記炉内の汚染防止用とし
て石英製マニホールド8と石英製フランジ15を設け
た。そして、前記石英製マニホールド8の内側面を傾斜
させて傾斜状部14とした。さらに前記石英製マニホー
ルド8の下方に設置の石英製フランジ15の外側面を傾
斜せしめて傾斜状部16とし、且前記傾斜状部16に凹
部17を設け、Oリング18を該凹部17に嵌挿し離脱
を防止したものである。 【0034】前記両部材の傾斜状部14、16の傾斜角
度については限定しない。 【0035】さらにOリング18の材質は、耐高温熱及
び耐久性にもすぐれた材質のものを使用する。 【0036】さらに本実施形態は、前記マニホールド8
とフランジ15の傾斜状部14、16の間に、Oリング
18を直接嵌め込むものでなく、下方の受け手になって
いるフランジ15に凹部17を形成し、その凹部17内
にOリング18を嵌め込む。 【0037】したがって、前記Oリング18がマニホー
ルド8とフランジ15との間から離脱することがない。 【0038】また異なる実施の形態を説明する。 【0039】本実施形態は、図8〜図10の如く、超高
温熱処理装置Aを構成する多孔質SiC/CVD−Si
C製炉心管7内において熱処理を施すウエハー19をウ
エハー19より径が大きいホルダー20より分離する機
構において、前記ホルダー20の外周縁部21が載置可
能な段部22付き分離装置23を設ける。前記の段部2
2は、ホルダー20の形状に応じて載置可能なように複
数形成する。 【0040】さらにウエハー19とホルダー20は、重
合状態にある。この両部材を分離せしめるには、ホルダ
ー20にウエハー19が重合したまま前記分離装置23
に前記ホルダー20だけを載置する。 【0041】他方、前記ウエハー19だけが単体で載せ
台24上に載置されている。 【0042】したがって、前記のように密着状態にあっ
たウエハー19が載せ台24の上面に位置し、これを自
動搬送装置を介して他の位置に搬送せしめ積層状態にす
る。 【0043】25は前記台24に接続するウエハー19
を吸着するバキューム排気管である。 【0044】次に上記超高温熱処理装置Aに共通する構
成部材につき説明する。 【0045】26は多孔質SiC製炉心管7内を昇降す
る膜単体SiC製ボート及び膜単体ホルダー、27は炉
心断熱材2の下方の内側に取着のウール断熱材取付部で
ある。28は石英製マニホールド8のロック機構、29
は炉内へのガス導入部、30はボートエレベーター機
構、31、32は冷却水出入口、33は内部測定用Si
C製管、34は排気管、35は炉口石英製シャッターユ
ニット、36はボートエレベーター機構、37は外気導
入部、38は円筒型断熱材、39は二ツ割断熱材であ
る。1aは各ゾーン毎の温度測定用熱電対である。 【0046】 【発明の効果】請求項1記載の発明は、超高温熱処理装
置を構成する電気炉において、正面よりみてU形状の発
熱部と上方が折曲する非発熱部からなる加熱ヒーター
が、その非発熱部を炉内断熱材内に貫通せしめ、前記炉
内断熱材を所定間隔をもって被覆する外側囲み壁部に前
記非発熱部を固定して取着し、当該加熱ヒーターの発熱
部は、前記炉内断熱材の内側壁面に間隙部を設け、密着
することなく、且1本単位で交換可能に装着せしめた超
高温熱処理装置なので、加熱ヒーターを1本単位で交換
可能となり、そのため製造及び補修コストを著しく節減
できた。また、炉内との反応及び収縮を低減させ高温ま
で安定して加熱できる。さらに、発熱部を拘束させない
ので、熱変形に対して強くせしめて、製品の寿命を延長
した。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の超高温熱処理装置を示した正面図であ
る。 【図2】超高温熱処理装置の背面図である。 【図3】図1の装置における要部の一部切欠拡大正面図
である。 【図4】A、Bは、同装置に取着する発熱ヒーターの一
部切欠正面図と右側面図である。 【図5】同装置の概略図である。 【図6】同装置の要部の一部切欠拡大縦断面図である。 【図7】同装置を構成する石英製マニホールドの斜視図
である。 【図8】同装置における被熱処理用ウエハーをホルダー
から分離させる分離装置の縦断正面図である。 【図9】図8における分離装置の右側面図である。 【図10】図9における分離装置の平面図である。 【符号の説明】 A 超高温熱処理装置 1 加熱ヒーター 2 炉内断熱材 3 内側壁面 4 発熱部 5 非発熱部 7 多孔質SiC/CVD−SiC製炉心管 8 石英製マニホールド 9 スリット部 10 バキューム排気管 12 SiC製バッファー 13 石英製バッファー 14 傾斜状部 15 石英製フランジ 16 傾斜状部 17 凹部 18 Oリング 19 ウエハー 20 ホルダー 21 外周縁部 23 分離装置 24 載せ台
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/324 F27D 11/02

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】超高温熱処理装置を構成する電気炉におい
    て、正面よりみてU形状の発熱部と上方が折曲する非発熱部
    からなる加熱ヒーターが、その非発熱部を炉内断熱材内
    に貫通せしめ、前記炉内断熱材を所定間隔をもって被覆
    する外側囲み壁部に前記非発熱部を固定して取着し、当
    該加熱ヒーターの発熱部は、前記炉内断熱材の内側壁面
    に間隙部を設け、密着することなく、且1本単位で交換
    可能に 装着せしめたことを特徴とする超高温熱処理装
    置。
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