JPS597913B2

JPS597913B2 - 熱処理炉

Info

Publication number: JPS597913B2
Application number: JP155476A
Authority: JP
Inventors: 清一石井; 文雄宇敷; 雄次郎永野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-01-09
Filing date: 1976-01-09
Publication date: 1984-02-21
Also published as: JPS5285731A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は半導体基板等に不純物拡散、気相化学成長、熱
酸化等の処理を行う熱処理炉に関するものである。

ＩＣ（集積回路装置）、トランジスタなどの半導体装置
を製造するのに使用する拡散炉等の熱処理炉は横長石英
管からなる処理炉内部に処理すべき半導体ウエ・・（基
板）を保持する処理治具を有し、炉の一端開口部にはこ
れを閉塞するための蓋部（キャップ）を有する構造のも
のが広く採用された。

そして、拡散等ｑ熱処理時の半導体ウェハの炉内部への
挿入及び引き出しは、その一端にある蓋部を取り外した
状態で、治具操作棒を外部から炉内に挿入し半導体ウェ
ハを支持する処理治具の出し入れにより行つている。

また、熱処理時の処理温度測定も蓋部（キャップ）を取
り外し熱電対を炉内に挿入することにより行われる。

このように、上記熱処理炉は前記作業の必要のあるたび
毎に蓋を取り外さなければならず、半導体ウェハの挿入
及び引き出し、処理温度測定などの炉内部操作が極めて
複雑であつた。

また、熱処理中は炉内の内部が１０００℃以上の高温に
なることもあり、その一端にある蓋部も約６０℃に加熱
され、半導体ウェハの出し入れ、処理温度の測定などの
操作は蓋部を取り外して行われることから、かなり危険
を伴うものであつた。

さらに、上記蓋部を一般に透明な石英材が使用されるた
め、炉内部の熱が輻射の作用で透明石英蓋部を通過し炉
外部へ放射されるので、熱損失も大きいという欠点があ
つた。本発明は上記欠点を解消するためになされたもの
であり、その目的は熱処理炉への半導体ウエ・・等の処
理物の挿入及び引き出し、炉内部の温度測定などの炉内
部の操作を簡単にすること、他の目的は熱処理操作の危
険性を少くすること及び炉の熱損失を少くすること、適
切な処理条件のもとで熱処理が行えるようにすること等
にある。

上記目的を達成するために本発明の要旨は、炉体と、治
具支持部と上記治具支持部と同時に可動可能な蓋部と、
上記蓋部に取り付けられ上記蓋部内の膨張する空気を排
気する圧力ぬき管とを有することを特徴とする熱処理炉
にある。以下本発明の一実施例を図面を参照しながら具
体的に説明する。実施例Ｉ第１図は本発明の熱処理炉を示すものである。

同図において、１は炉本体で構長の石英管から構成され
る。２は炉本体１の一端開口部に設けられた開口部を閉
塞するための蓋部（キヤツプ）で石英の中空管体３と、
その内部に充填された石英ウール又はアルミナウール、
ＳｉＣ，Ｓｉ等からなる断熱材４とから構成される。

５は炉内に載置する処理治具６の出し入れ操作を行う治
具操作棒、７は炉内の温度を測定する熱電対である。

治具操作棒５はＳｉＣ又はＳｉＯ２を材料として形成し
た主軸８とこれを支持する足部９と処理治具６に引き掛
けるＬ字形（又はＦ字鍵形でもよい）の掛具１０とから
構成されている。熱電対７は白金線又はアルメルクロメ
ルからなり、その導線１１は蓋内部を通つて外部に導か
れている。なお、アルメルクロメルからなる熱電対は比
較的低い熱処理の場合に用いる。上記蓋部（キヤツブ）
２の外側にはその取り外しを容易にするための把手１２
が取付けられるとともに中空管体蓋部内部の気圧を低下
させるための圧力ぬき管１３が取付けられている。

蓋部２の内側には処理治具６の出し入れ操作を行う治具
操作棒５及び温度を測定する熱電対７が取付けられてい
る。すなわち、把手８と圧力ぬき管９を有する蓋部２に
治具操作棒５及び熱電対７が取付けられ、蓋部２と治具
操作棒５と熱電対７とからなる三者が一体になつている
。したがつて、蓋部２を炉の一端から取り外すことによ
つて同時に治具操作棒５及び熱電対７を炉内部から引き
出せ、一方蓋部２を炉の一端開口部に取り付けることに
よつて同時に治具操作棒５及び熱電対７を炉内部に挿入
できるようになつている。拡散等の熱処理時においては
、多数の半導体ウエハ１４を処理治具６に支持させた状
態で、蓋部２と一体になつている治具操作棒５により半
導体ウエハ１４を支持した処理治具６を炉内部に挿入す
る。

この治具操作棒５が炉の奥に挿入されたとき、処理治具
６は炉内の所定位置に達し、同時に蓋部２により炉の一
端開口部が閉塞される。なお、蓋部２には一体となつて
いる熱電対ｒが取付けられているので、炉閉鎖と同時に
炉内部に熱電対７が設置される。そして、炉外部に設け
た加熱コイル（図示せず）により炉内の処理温度を３０
０℃〜１２００℃にして拡散等の熱処理が行われる。こ
のとき、処理温度を炉内部に設置した熱電対７により外
部から随時測定し適切な処理条件のもとで拡散等の熱処
理を行う。上記熱処理において、半導体ウエハ１４の炉
内部への挿入及び引き出しは炉を加熱した状態で行われ
るので、炉の一端開口部に蓋部２を取付けたときに、中
空管体蓋部２の内部の空気が熱膨張し約５Ｋｖの圧力が
加わるが、圧力空気は蓋部２に設けられた圧力ぬき管１
３を通つて大気に貫けるようになつているから、熱膨張
による危険を防止することができる。

このような構造の熱処理炉であれば、炉の一端開口部に
蓋部２を取付けることによつて蓋部２と一体になつてい
る治具操作棒８及び熱電対７も同時に炉内部へ挿入され
、蓋部２の取付け、処理治具６の炉内部への挿入及び処
理温度測定が一回の操作で同時に行うことができ、一方
炉の一端から蓋部２を取り外せば、同時に処理治具６の
引き出し及び熱電対７の引き出しができ、熱処理操作が
簡単になる。

実施例第２図は本発明の他の実施例で、治具操作棒内部に熱電
対が内在するようにして、蓋部と治具操作棒と熱電対と
一体になつたものを示すものである。

５は処理治具６の出し入れ操作を行うＳｉＣ又はＳｉＯ
２からなる治具操作棒で、この棒内部に炉内の温度を測
定する熱電対７が内蔵されている。

この場合、治具操作棒５は内在する熱電対７により機械
的に補強されるので、熱による治具操作棒８の変形が避
けられる。また、この実施例においては、治具操作棒５
はその先端Ｌ字形の掛具１０がその軸に対してあらゆる
角度に曲げることのできるユニバーサルジョイント構造
を有しており、処理治具６の出し入れ操作を行うとき、
炉の内壁が多少変形していてもそれにＬ字形の掛具１０
が追従できるようになつている。

したがつて、処理治具６がＬ字形の掛具１０からはずれ
ることがない。実施例１第３図は本発明の他の実施例で、開口する炉の一端を閉
鎖する蓋部と熱電対を一体にしたものを示したものであ
る。

７は炉内の温度を測定する熱電対で、蓋部２の内側のほ
ぼ中央部に取付けられている。

この場合、熱電対７は蓋部の中央部に取付けられている
ので、蓋部の上下位置を決めずに、あらゆる角度からで
も閉塞できるようになつている。

なお、この場合、処理治具６を出し入れする治具操作棒
５は別に設ける。このような蓋部２と熱電対７とが一体
になつた熱処理炉であれば、処理温度測定のとき、いち
いち蓋を開放して測定しないでも、通常は随時測定する
ことができ、必要に応じて蓋部２を取り外すときは同時
に熱電対７を炉内から引き出すことができ、処理治具６
の出し入れ操作の邪魔にならない。

実施例第４図及び第５図は本発明の他の実施例で、炉の一端開
口部を閉塞する蓋部と治具操作棒とを一体になつたもの
を示すものである。

治具操作棒５は炉の一端開口部を閉塞する蓋部２に取付
けられ、治具操作棒５と蓋部２とが一体になつている。

蓋部２と一体になつている治具操作棒５は蓋部近傍にお
いてユニバーサルジョイント構造を有しその先端にＦ字
鍵形の掛具１０が取付けられ、この治具操作棒５は案内
支持部１５に支持されその先端Ｆ字鍵形の掛具１０が大
きくこま運動できるようになつている。

この場合、炉内壁下面が凹凸していても、治具操作棒５
の先端が大きくこま運動をするから、処理治具６がＦ字
鍵形の掛具１０からはずれることはなく、また、治具操
作棒５と蓋部２とが一体になつていることから、処理治
具６の出し入れ操作と炉の開閉操作を同時に行うことが
でき、処理治具６の出し入れ操作が極めて簡単になる。

なお、第４図はユニバーサルジョイント構造の治具操作
棒５の下側にこれを補助的に支持する足部９が設けられ
るものを示し、第５図は治具操作棒５が蓋部２に直接ユ
ニバーサルジョイント構造で取付けられているものを示
している。

本発明は上記実施例に限定されるものでなく、その構造
は必要に応じて変えられるものであり、拡散炉に限らず
、気相化学成長炉、熱酸化炉、その他の熱処理炉等広範
囲に利用できるものである。

以上実施例で説明したような本発明によれば、蓋部と治
具操作棒と熱電対、蓋部と熱電対、蓋部と治具操作棒の
ように蓋部と他の操作具とが一体となつていることから
、処理治具の出し入れ及び処理温度測定が蓋部取付操作
と同時に行うことができ、処理治具の出し入れ操作及び
処理温度測定などの炉内操作を極めて簡単にすることが
できるものである。実施例，，…の場合、通常熱電対は
炉内に備えておくことから、処理温度を随時測定するこ
とができ、適切な条件のもとで熱処理が行えるものでぁ
る。本発明によれば、中空管体蓋部内部には石英ウール
、アルミナウール等の断熱材が充填されていることから
、炉外部へ熱が伝達されず蓋部開閉の危険は極めて少な
く、また断熱材による副射を遮断することから、炉の熱
損失も極めて少ない。

さらに本発明によれば、炉内部操作を炉遮閉と同時に行
うことによる蓋開閉回数が減少し、これによる熱損失も
少なくなるなどの種々の顕著な効果を奏するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図乃至第５図
は本発明の他の実施例のそれぞれ要部を示す断面図であ
る。１・・・炉本体、２・・・蓋部、３・・仲空管体、４・
・・断熱材、５・・・治具操作棒、６・・・処理治具、
７・・・熱電対、８・゛・・主軸、９・・・足部、１０
・・・掛具、１１・・・導線、１２・・・把手、１３・
・・圧力ぬき管、１４・・・半導体ウエ・・１５・・
・案内支持部。

Claims

【特許請求の範囲】

１炉体と治具支持部と、上記治具支持部と同時に可動
可能な蓋部と、上記蓋部に取り付けられ上記蓋部内の、
膨張する空気を排気する圧力ぬき管とを有することを特
徴とする熱処理炉。