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JPH0583172B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0583172B2
JPH0583172B2 JP62213515A JP21351587A JPH0583172B2 JP H0583172 B2 JPH0583172 B2 JP H0583172B2 JP 62213515 A JP62213515 A JP 62213515A JP 21351587 A JP21351587 A JP 21351587A JP H0583172 B2 JPH0583172 B2 JP H0583172B2
Authority
JP
Japan
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reactor core
core tube
heating element
furnace
switching
Prior art date
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Application number
JP62213515A
Other languages
English (en)
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JPS6455821A (en
Inventor
Izuru Izeki
Akihiro Azuma
Kyohiro Sasaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd filed Critical Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority to JP62213515A priority Critical patent/JPS6455821A/ja
Publication of JPS6455821A publication Critical patent/JPS6455821A/ja
Priority to US07/411,224 priority patent/US4925388A/en
Publication of JPH0583172B2 publication Critical patent/JPH0583172B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
    • C30B31/12—Heating of the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-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
    • C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
    • C30B31/16—Feed and outlet means for the gases; Modifying the flow of the gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
    • C30B31/18—Controlling or regulating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B5/00—Muffle furnaces; Retort furnaces; Other furnaces in which the charge is held completely isolated
    • F27B5/06—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B5/16—Arrangements of air or gas supply devices

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Description

【発明の詳細な説明】 ≪産業上の利用分野≫ 本発明は、例えば酸化炉や拡散炉、CVD
（chemical vapor deposition）装置などのよう
に、反応炉心管内に収納した半導体基板（以下単
に基板と称する）を加熱して、その基板に所要の
発熱理をするのに用いられる基板の発熱処理装置
に関し、特に速熱・速冷に適した速冷式熱処理装
置に関するものである。
≪従来の技術≫ この種の熱処理装置は処理効果を高めるため
に、速熱・速冷に適した熱容量の小さい炉が必要
とされ、従来より例えば第３図に示すものが知ら
れている（Semiconductor Wrold 1985.12.第65
頁）。
それは基板１０１を収容する石英製の反応炉心
管１０２と反応炉心管１０２の外周に設けたヒー
タ１０３と、反応炉心管１０２及びヒータ１０３
を内部に収容し、熱容量の小さい材料で形成した
外筒炉本体１０５と、反応炉心管１０２の外側を
その軸心方向に冷却気体を流通させる強制冷却手
段１２３とを具備して成り、炉内温度を急速に昇
温し、又は急速に降下し得るように構成されてい
る。
≪発明が解決しようとする問題点≫ しかるに、上記従来のものは、強制冷却手段１
２３による冷却気体の流通方向を反応炉心管１０
２の一端側から他端即へ一定方向に設定している
ため、反応炉心管１０２内の長手方向の降温が不
均一になる。つまり、基板１０１の冷却速度が風
上側では速く、風下側では遅くなる。かかる降温
の不均一は基板の品質が不均一となる要因であ
り、基板製造時の歩留りを向上させるうえで弊害
になつていた。
≪問題点を解決するための手段≫ 本発明は上記問題点を解決するためになされた
もので以下のように構成される。
即ち、基板を収容する反応炉心管、反応炉心管
を囲うように配設した発熱体と、反応炉心管及び
発熱体を内部に収容する構造体と、反応炉心管の
外側をその軸心方向に沿つて冷却気体を流動させ
る強制冷却手段とを具備して成る速冷式熱処理装
置において、強制冷却手段に冷却気体の流通方向
を切換える切換手段を付設し、冷却気体を反応炉
心管の一端側から他端側へ交互に切換えて流通さ
せるように構成したことを特徴とするものであ
る。
≪作用≫ 本発明では上記のように、制強冷却手段に付設
した流通方向切換手段で冷却気体の流通方向は反
応炉心管の一端側から他端側へ交互に切換えて流
通させ、そうすることによつて、反応炉心管内の
長手方向の降温がほぼ均等になる。つまり、反応
炉心管内の基板はほぼ均等に冷却され品質の不揃
いはなくなる。
≪実施例≫ 以下本発明に係る実施例装置を図面に基づいて
説明する。
第１図は速冷式熱処理装置の縦断面図であり、
第２図はその熱処理装置の降温制御手段の構成図
である。
この速冷式熱処理装置は基板１を収容する石英
製の反応炉心管２と、反応炉心管２を囲うように
設けた筒状発熱体３と、反応炉心管２及び筒状発
熱体３を内部に収容する断熱構造体５と、反応炉
心管２の外側をその軸心方向に沿つて冷却気体を
流通させる制強冷却手段２３と、強制冷却手段２
３に付設され冷却気体の流通方向を切換える流通
方向切換手段２４と、炉内長手方向の降温を均熱
制御する降温制御手段２５とを具備して成る。
断熱構造体５は石英ガラス等の熱線透過性高温
耐熱材料で形成された内筒６と、セラミツクス等
の断熱材料で形成され内周面に金（AU）の蒸着
膜７を披着した筒状熱線反射ミラー８と、同じく
断熱材料で形成された外筒９とから成り、上下で
一組の支持フランジ１２ａ・１２ｂによつて支持
されている。なお、内筒６と筒状熱線反射ミラー
８は、その両端がアルミナクロス製のスペーサ１
３ａ・１３ｂを介して支持フランジ１２ａ・１２
ｂに支持され、両者の隙間を20mm以下に設定する
ことで、気体断熱層１０が形成される。
この気体熱断層１０は層内での気体の対流を抑
制して炉内の熱が外へ伝導流出するのを防止しな
がら、一方では輻射熱を透過させて熱線反射ミラ
ー８により輻射熱を反射させ、炉内にその輻射熱
を閉じ込めて熱損失を防止するものである。
筒状発熱体３は例えばカンタルガデリウス株式
会社製のカンタルAFを電熱材料とする多孔板を
円筒状に形成したもので、その両端がアルミナ製
支持環１４ａ・１４ｂを介して支持フランジ１２
ａ・１２ｂに絶縁支持されている。
また、この筒状発熱体３は、炉内長手方向に沿
つて中央ゾーン３Ｂと、両端部ゾーン３Ａ・３Ｃ
とに区画形成され、区画された各部分３Ａ・３
Ｂ・３Ｃの両端には、それぞれの部分を独立して
発熱制御し得るように環状の耐熱電極４ａ〜４ｄ
が付設され、それぞれの電極端子（図示せず）が
炉外に取り出され、後述する給電切換器２６に接
続されている。
反応炉心管２は筒状発熱体３内に遊嵌状に挿通
され、その下端部がＯリング１５ａを介して排気
フランジ１６に接続され、さらにＯリング１５ｂ
を介してボート支持台１７に支持されている。な
お第１図中符号１８ａは基板用ボート、１８ｂは
ボート受第、１９は炉全体を支持する支持フレー
ムである。
支持フランジ１２ａ・１２ｂにはそれぞれ吸排
気ポート２０ａ・２０ｂを形成する吸排気箱２１
ａ・２１ｂが付設され、吸排気箱２１ａ・２１ｂ
は図示しない吸排気ダクを介して順次流通方向切
換用の四方切換弁２４及び強制排気ブロア２３に
連通連結されている。
四方切換弁２４は回転子２４ａを90゜回転する
ことによつて冷却気体の流れ（矢印Ａ）を反転さ
せるもので、後述する降温制御手段２５によつて
切換制御するようになつている。
降温制御手段２５は炉内長手方向に配設した複
数の検温素子２６ａ・２６ｂ・２６ｃと、その検
温素子からの温度信号Tiに基づいて、四方切換
弁２４及び給電切換器２８を切換制御する切換制
御器２７と、当該給電切換器２８とから成る。
検温素子２６ａ・２６ｂ・２６ｃは、例えば筒
状発熱体３の三つに区画された各部分３Ａ・３
Ｂ・３Ｃに熱電体を装着することで炉内長手方向
の温度を検知し得るように構成される。
また、給電切換器２８は筒状発熱体３の三つに
区画された各部分３Ａ・３Ｂ・３Ｃへの給電を切
換制御器２７からの制御信号Ejに基づいて適宜切
換えるように構成される。つまり、切換制御器２
７は検温素子２６ａ・２６ｂ・２６ｃで検知した
炉内長手方向の温度差が所定値より大きくなれば
その温度差をなくすように、冷却気体の流通方向
四方切換弁２４で切換えるように制御信号Eiを出
力するとともに、発熱体３への給電（急激に冷え
すぎるのを阻止するための給電）を給電切換器２
８で切換えるように制御信号Ejを出力する。この
ようにして炉内は冷却され、長手方向の降温は均
一に制御される。なお、給電切換器２８は、昇降
時および高温維持時の発熱体３への給電も、均一
に発熱するよう切換えるべく機能する。
なお、上記実施例では強制冷却手段２３に降温
制御手段２５を付設したものについて例示した
が、本発明はこのような降温制御手段は必ずしも
必要とせず、例えばタイマーを介して一定時間毎
に流通方向切換手段２４を切換えるようにした
り、あるいは上記実施例のうち、給電切換器２８
による発熱制御を省いて降温制御をする等多くの
変形を加えて実施し得ることは云うまでもない。
また、上記実施例は反応炉心管が軸心が垂直と
なるように設置した縦型の熱処理炉について説明
したが、横型の熱処理炉についても同様に本発明
を実施し得ることは云うまでもない。
≪発明の効果≫ 以上の説明より明らかなように、本発明では強
制冷却手段に冷却気体の流通方向を切換える切換
手段を付設し、冷却気体の流通方向を反応炉心管
の一端側から他端側へ交互に切換えて流通させる
ように構成したので、反応炉心管内の基板は全数
がほぼ均等に冷却され、従来降温の不均一によつ
て生じていた基板の品質の不均一の解消され、基
板製造時の歩留りを一段と向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る速冷式熱処理装置の縦断
面図、第２図はその熱処理装置の降温制御手段の
構成図、第３図は従来の速冷式熱処理装置の概要
図である。 １……基板、２……反応炉心管、３……発熱体
（筒状発熱体）、３Ａ・３Ｂ・３Ｃ……区画した発
熱体部分、５……断熱構造体、８……熱線反射ミ
ラー、２３……強制冷却手段（排気ブロア）、２
４……流通方向切換手段（四方切換弁）、２５…
…降温制御手段、２６ａ・２６ｂ・２６ｃ……検
温素子、２７……切換制御器、２８……給電切換
器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 基板を収容する反応炉心管と、反応炉心管を
    囲うように配設した発熱体と、反応炉心管及び発
    熱体を内部に収容する構造体と、反応炉心管の外
    側をその軸心方向に沿つて冷却気体を流通させる
    強制冷却手段とを具備して成る速冷式熱処理装置
    において、 強制冷却手段に冷却気体の流通方向を切換える
    切換手段を付設し、冷却気体を反応炉心管の一端
    側から他端側へ交互に切換えて流通させるように
    構成したことを特徴とする速冷式熱処理装置。 ２ 強制冷却手段に降温制御手段を付設し、降温
    制御手段は、炉内長手方向に配設した複数の検温
    素子と、検温素子からの温度信号に基づいて流通
    方向切換手段を切換制御する切換制御器とを備え
    て成り、炉内長手方向の降温を均等制御するよう
    に構成した特許請求の範囲第１項に記載の速冷式
    熱処理装置。 ３ 発熱体は炉内長手方向に沿つて複数に区画さ
    れ独立して発熱制御可能な複数部分から成り、降
    温制御手段は切換制御器からの制御信号に基づい
    て発熱体への給電切換えをする給電切換器を備え
    て成り、給電切換器を介して発熱体の各区画部分
    ごとの発熱を制御することに基づいて炉内長手方
    向の降温を均熱制御するように構成した特許請求
    の範囲第２項に記載の速冷式熱処理装置。
JP62213515A 1987-08-26 1987-08-26 Rapid cooling type heat treating apparatus Granted JPS6455821A (en)

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JP62213515A JPS6455821A (en) 1987-08-26 1987-08-26 Rapid cooling type heat treating apparatus
US07/411,224 US4925388A (en) 1987-08-26 1989-09-22 Apparatus for heat treating substrates capable of quick cooling

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JP62213515A JPS6455821A (en) 1987-08-26 1987-08-26 Rapid cooling type heat treating apparatus

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JPS6455821A JPS6455821A (en) 1989-03-02
JPH0583172B2 true JPH0583172B2 (ja) 1993-11-25

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