JP3088419B1 - Cylindrical heater for vertical heating furnace - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 加熱物２８をその周囲から効率よく加熱する
ことができ、そのため昇温時間を短くすることができ、
これにより１サイクルの処理時間を短縮できると共に、
併せて消費電力の低減が可能な円筒状ヒータ。 【解決手段】 ヒータ部材３１と同じ数の導体製の接続
ブロック３２を互いに絶縁した状態で円状に配列し、ヒ
ータ部材３１の一対の上端部を隣接する接続ブロック３
２に固定する。これにより、複数のヒータ部材３１を円
周方向に間隔を置いて円筒状に配列すると共に、隣接す
るヒータ部材３１の上端部を前記接続ブロック３２を介
して電気的に接続する。これにより、複数のヒータ部材
３１が閉じたサークル状に直列に接続される。離れた３
つの接続ブロック３２に電極３６を設け、三相電源から
円筒状ヒータ１２に電力を供給するA heating object can be efficiently heated from its surroundings, so that a heating time can be shortened.
This can reduce the processing time of one cycle,
A cylindrical heater that can also reduce power consumption. SOLUTION: The same number of conductor-made connection blocks 32 as heater members 31 are arranged in a circular shape while being insulated from each other, and a pair of upper ends of the heater members 31 are connected to adjacent connection blocks 3.
Fix to 2. Thus, the plurality of heater members 31 are arranged in a cylindrical shape at intervals in the circumferential direction, and the upper ends of the adjacent heater members 31 are electrically connected via the connection block 32. Thereby, the plurality of heater members 31 are connected in series in a closed circle. 3 away
An electrode 36 is provided on one of the connection blocks 32, and power is supplied to the cylindrical heater 12 from a three-phase power supply.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、縦に長い単体加熱
物または縦に積層された複数の複合加熱物を、その周囲
から加熱する縦型加熱炉に使用するのに好適な円筒形の
ヒータに関し、例えば、半導体ウエハを縦に積層した状
態で熱ＣＶＤ処理を行うため、それら半導体ウエハを周
囲から均一に加熱することを目的とした縦型加熱炉用円
筒状ヒータに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cylindrical heater suitable for use in a vertical heating furnace for heating a vertically long single heating object or a plurality of vertically stacked composite heating objects from the periphery thereof. For example, the present invention relates to a cylindrical heater for a vertical heating furnace for uniformly heating semiconductor wafers from the periphery in order to perform a thermal CVD process in a state where semiconductor wafers are vertically stacked.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体製造プロセスにおけるキーテクノ
ロジーは、高精度な熱コントロールである。大型集積回
路（超ＬＳＩ）のますますの微細化と高速化、さらには
低コスト化が要求されるに伴って、超ＬＳＩの製造プロ
セスで形成される薄膜は、さらに薄く、高品位が要求さ
れようになっている。2. Description of the Related Art A key technology in a semiconductor manufacturing process is high-precision thermal control. With the demand for ever-increasing miniaturization, higher speed, and lower cost of large-scale integrated circuits (ultra-LSIs), thin films formed in the ultra-LSI manufacturing process are required to be thinner and have higher quality. It has become.

【０００３】半導体製造装置の中でも最も古くから主要
装置として使われてきているバッチ式熱拡散装置（縦型
拡散装置）においても、次のような特性条件が求められ
ている。 （オ)処理温度は８００〜１１００℃と高温、（カ）面
内温度分布が±３℃以下、（キ）処理温度が高いので重
金属汚染が一切ないこと、（ク）昇温降温速度１００℃
／ｍｉｎ以上が望めること、（ケ）エコロジーの観点か
ら省電力型でなければならないこと、The following characteristic conditions are also required for a batch type thermal diffusion apparatus (vertical diffusion apparatus) which has been used as a main apparatus since the oldest among semiconductor manufacturing apparatuses. (E) The processing temperature is as high as 800-1100 ° C, (f) the in-plane temperature distribution is ± 3 ° C or less, (g) the processing temperature is so high that there is no heavy metal contamination, and (h) the temperature rise / fall rate is 100 ° C.
/ Min or more, (k) must be power-saving from the viewpoint of ecology,

【０００４】多数枚（１００枚以上）の半導体ウエハを
一度に処理する拡散装置は、プロセス技術の発達の初期
段階においては、多数の半導体ウエハをボート上に縦向
きに並べる横型から発達した。しかし、半導体ウエハの
大口径化と、クリンルーム内に占める床面積を最小にす
るために途中から縦型拡散装置が多用されるようになっ
た。この縦型拡散装置は、ラック状のボートに半導体ウ
エハを５〜６ｍｍ間隔に積層し、その周囲からウエハを
加熱し、そこに反応ガスを導入し、熱ＣＶＤの手段で処
理するものである。[0004] In an early stage of the development of process technology, a diffusion apparatus for processing a large number (100 or more) of semiconductor wafers at a time has been developed from a horizontal type in which a large number of semiconductor wafers are vertically arranged on a boat. However, in order to increase the diameter of the semiconductor wafer and minimize the floor area occupied in the clean room, a vertical diffusion device is frequently used from the middle. In this vertical diffusion apparatus, semiconductor wafers are stacked on a rack-shaped boat at intervals of 5 to 6 mm, the wafer is heated from the periphery, a reaction gas is introduced therein, and the wafer is processed by means of thermal CVD.

【０００５】この縦型拡散装置は、アウターチューブと
称される石英または金属シリコンを含浸させた炭化ケイ
素焼結体の反応管の中に、ガス流路を形成するためもイ
ンナーチューブと称される周面に小さな穴を多数開けた
石英または炭化ケイ素焼結体のパイプを配置し、このイ
ンナーチューブの中にボートが配置される構造になって
いる。反応性ガスはアウターチューブとインナーチュー
ブの間の隙間を流れ、半導体ウエハ上にドーパンドが拡
散し、或いは熱−化学反応によって薄膜が形成される。
アウターチューブの外側は、一般に大気圧となってお
り、所定の温度を得るため、アウターチューブを囲むよ
うに配置された断熱材の内側に発熱線を配線した電気炉
が構成されている。This vertical diffusion device is also called an inner tube for forming a gas flow path in a reaction tube of a silicon carbide sintered body impregnated with quartz or metal silicon called an outer tube. A quartz or silicon carbide sintered pipe having a large number of small holes formed in its peripheral surface is arranged, and a boat is arranged in this inner tube. The reactive gas flows through the gap between the outer tube and the inner tube, and a dopant is diffused on the semiconductor wafer, or a thin film is formed by a thermo-chemical reaction.
The outside of the outer tube is generally at atmospheric pressure, and in order to obtain a predetermined temperature, an electric furnace in which a heating wire is wired inside a heat insulating material arranged so as to surround the outer tube is configured.

【０００６】このような電気炉においては、ヒータが酸
素を含む大気中に置かれるので、耐酸化性の高い金属製
のが選ばれている。現在最も高温に耐えるヒータはドイ
ツのカンタル社製の発熱線である。この発熱線は、Ｃｒ
が２２％、Ａｌが５．５％、残部がＦｅの合金発熱線で
あり、その最高発熱温度は約１３００℃である。炉全体
に必要とされる電力は、６０〜８０ｋＷの大電力である
ため、線径４〜５ｍｍのカンタル社製の発熱線を１０〜
３０ｍｍのコイル状とし、これをファインセラミック製
の断熱材の内側に埋め込み、その一部を断熱材から露出
させて、１ブロック分のヒータとしている。In such an electric furnace, since the heater is placed in the atmosphere containing oxygen, a metal made of metal having high oxidation resistance is selected. The heater that withstands the highest temperatures at present is a heating wire manufactured by Kantal GmbH of Germany. This heating wire is made of Cr
Is an alloy heating wire of 22%, 5.5% of Al, and the balance of Fe. The maximum heating temperature is about 1300 ° C. Since the electric power required for the entire furnace is a large electric power of 60 to 80 kW, a Kanthal heating wire having a wire diameter of 4 to 5 mm is used for 10 to 10 kW.
A 30 mm coil shape is buried inside a heat insulating material made of fine ceramic, and a part thereof is exposed from the heat insulating material to form a heater for one block.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとしている課題】前記の縦型拡散装
置において、アウターチューブを１０００℃以上の温度
に加熱するためには、発熱線を１３００℃近くまで発熱
させる必要があり、高温でヒータが断線しやすい。また
円筒形の炉壁に対して発熱線は線状であるため、円筒面
内の温度分布が一様になりなりにくい。さらには、ヒー
タの温度上限が１３００℃に制限されるため、アウター
チューブの昇温速度は５〜１０℃／ｍｉｎが限界とな
る。そのため、常温から処理可能な温度である１０００
℃以上の温度に加熱するまでに時間がかかってしまい、
１処理サイクルの時間が長くなる。In the above-mentioned vertical diffusion apparatus, in order to heat the outer tube to a temperature of 1000 ° C. or more, it is necessary to generate heat to a temperature of about 1300 ° C., and the heater is disconnected at a high temperature. It's easy to do. Further, since the heating wire is linear with respect to the cylindrical furnace wall, the temperature distribution within the cylindrical surface is unlikely to be uniform. Furthermore, since the upper limit of the temperature of the heater is limited to 1300 ° C., the rate of temperature rise of the outer tube is limited to 5 to 10 ° C./min. Therefore, a temperature that can be processed from room temperature to 1000
It takes time to heat to a temperature of more than ℃,
The time of one processing cycle becomes longer.

【０００８】本発明は、このような従来の縦型拡散装置
に使用されるヒータの課題に鑑み、加熱物をその周囲か
ら効率よく加熱することができ、そのため昇温時間を短
くすることができ、これにより１サイクルの処理時間を
短縮できると共に、併せて消費電力の低減が可能な縦型
加熱炉用円筒状ヒータを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the problem of the heater used in such a conventional vertical diffusion device, and can efficiently heat a heated object from its surroundings, thereby shortening the time required for temperature rise. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a cylindrical heater for a vertical heating furnace capable of reducing the processing time of one cycle and reducing power consumption.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明では、前記の目的
を達成するため、加熱物２８を囲むように真空空間３を
形成し、この真空空間３内に円筒状ヒータ１２を設け
る。円筒状ヒータ１２は、Ｕ字状に連なった板状のグラ
ファイトからなる長尺板状のヒータ部材３１とグラファ
イトからなる接続ブロック３２とを使用した円筒状ヒー
タ１２と、その端面側に配置した円板状ヒータ１３とに
より構成する。接続ブロック３２を円周状に互いに絶縁
した状態で配列し、複数のヒータ部材３１の一対の上端
を隣接する接続ブロック３２に固定する。これにより、
複数のヒータ部材３１を円筒形に配置すると共に、複数
のヒータ部材３１を閉じたサークル状に直列接続する。
さらに、ヒータブロック３２の３点で三相電源を接続
し、ヒータ部材３１に電力を供給するものである。According to the present invention, in order to achieve the above object, a vacuum space 3 is formed so as to surround a heating object 28, and a cylindrical heater 12 is provided in the vacuum space 3. Cylindrical heater 12 comprises a cylindrical heating using the connection block 32 formed of an elongated plate-like heater member 31 and graphite consisting of plate-like graphite continuous in a U-shape
Heater 12 and a disc-shaped heater 13 arranged on the end face side.
It consists of. The connection blocks 32 are arranged circumferentially insulated from each other, and a pair of upper ends of the plurality of heater members 31 are fixed to the adjacent connection blocks 32. This allows
The plurality of heater members 31 are arranged in a cylindrical shape, and the plurality of heater members 31 are connected in series in a closed circle.
Further, a three-phase power supply is connected at three points of the heater block 32 to supply power to the heater member 31.

【００１０】本発明による縦型加熱炉内で加熱物２８を
加熱するヒータは、長尺板状のＵ字形に連なった複数の
ヒータ部材３１が円周方向に間隔を置いて、前記加熱物
２８の周囲を囲むように円筒状に配列されると共に、隣
接するヒータ部材３１の端部が互いに接続されることに
より、それら複数のヒータ部材３１が閉じたサークル状
に直列に接続されている円筒状ヒータ１２と、隣接する
前記ヒータ部材３１が接続されているそれらの端部側に
あって、前記加熱物２８に対向するよう配置された円板
状ヒータ１３とを有するものである。このような円筒状
ヒータ１２を真空空間に配置する場合、ヒータ部材３１
としてグラファイトからなるものを使用できる。A heater for heating a heating object 28 in a vertical heating furnace according to the present invention comprises a plurality of long plate-shaped U-shaped heater members 31 spaced apart in the circumferential direction .
28 while being arranged in a cylindrical shape so as to surround the periphery of, by the end of the heater member 31 adjacent are connected to each other, cylinders plurality of heater member 31 are connected in series in a closed circle shape Heater 12 and adjacent
At those end portions to which the heater members 31 are connected
And a disk arranged to face the heating object 28.
And a heater 13 . When such a cylindrical heater 12 is arranged in a vacuum space, the heater member 31
Can be made of graphite.

【００１１】このような円筒状ヒータ１２のような円筒
状面発熱ヒータでは、円周方向の温度のばらつきが±
０．３℃以下という均熱性が得られる。そして、面発熱
で高電気抵抗を有するヒータ部材３１を得るには、極め
て薄いヒータ部材３１としなければならない。この点に
ついて、ヒータ部材３１を上から下に吊り下げるように
して円筒状に配置することにより、ごく薄いヒータ部材
３１でも容易に円筒形に配置することができる。In a cylindrical surface heater such as the cylindrical heater 12, the temperature variation in the circumferential direction is ±
A soaking property of 0.3 ° C. or less is obtained. Then, in order to obtain the heater member 31 having high electric resistance due to surface heat generation, the heater member 31 must be extremely thin. In this regard, by arranging the heater member 31 in a cylindrical shape so as to be suspended from top to bottom, even a very thin heater member 31 can be easily arranged in a cylindrical shape.

【００１２】より具体的な円筒状ヒータの構造として
は、ヒータ部材３１と同じ数の導体製の接続ブロック３
２を互いに絶縁した状態で円状に配列し、ヒータ部材３
１の一対の上端部を隣接する接続ブロック３２に固定す
る。これにより、複数のヒータ部材３１を円周方向に間
隔を置いて円筒状に配列すると共に、隣接するヒータ部
材３１の上端部を前記接続ブロック３２を介して電気的
に接続する。円筒状ヒータを真空空間に配置する場合、
ヒータ部材３１と同様に、接続ブロック３２としてグラ
ファイトからなるものを使用することができる。As a more specific structure of the cylindrical heater, the same number of conductor connection blocks 3 as the heater members 31 are used.
2 are arranged in a circular shape while being insulated from each other, and the heater member 3
One pair of upper ends is fixed to the adjacent connection block 32. Thus, the plurality of heater members 31 are arranged in a cylindrical shape at intervals in the circumferential direction, and the upper ends of the adjacent heater members 31 are electrically connected via the connection block 32. When placing a cylindrical heater in a vacuum space,
Similar to the heater member 31, the connection block 32 may be made of graphite.

【００１３】このような構造を採用することにより、グ
ラファイトヒータの成形体からなる板状のヒータ部材３
１を円筒形に容易に配列することができると共に、それ
らを閉じたサークル状に接続することができる。そし
て、このヒータ部材３１を接続する離れた３つの接続ブ
ロック３２に電極３６を設けることにより、トライアン
グル状の三相結線ヒータを構成することができ、安価な
商用三相電源から円筒状ヒータ１２に電力を供給するこ
とが可能となる。By adopting such a structure, a plate-shaped heater member 3 made of a graphite heater molded body is formed.
The ones can be easily arranged in a cylindrical shape and they can be connected in a closed circle. By providing the electrodes 36 on three separate connection blocks 32 connecting the heater members 31, it is possible to form a triangle-shaped three-phase connection heater. Electric power can be supplied.

【００１４】このような円筒状ヒータ１２の構造におい
ては、前記ヒータ部材３１、３１のそれらが接続された
側の端部と反対側の端部側の一部をトリミングすること
により、部分的な電気抵抗を調整することができる。す
なわち、ヒータ部材３１、３１のトリミングされた部分
では、トリミングされていない部分より電気の流れに対
して直交する断面の面積が小さくなるため、電気抵抗が
大きくなり、発熱量が増大する。他方、これらのヒータ
部材３１、３１のそれらが接続された端部側に円板状ヒ
ータ１３を配置し、加熱物２８に対向させることによ
り、ヒータ部材３１、３１のトリミングされた反対側の
端部側でも、温度分布の調整が可能となる。 In such a structure of the cylindrical heater 12, the heater members 31, 31 are connected to each other.
By trimming a part on the side opposite to the end on the side , the partial electric resistance can be adjusted. That is, in the trimmed portions of the heater members 31, 31, the area of the cross section orthogonal to the flow of electricity is smaller than the untrimmed portions, so that the electric resistance increases and the amount of heat generated increases. On the other hand, these heaters
At the end of the members 31, 31 to which they are connected,
By placing the heater 13 and facing the heating object 28,
Of the heater members 31, 31
The temperature distribution can be adjusted also on the end side.

【００１５】[0015]

【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
まず、図１により、本発明による円筒状ヒータが使用さ
れる縦型加熱炉について説明する。図１では、ラック状
のボート２７に円板形の半導体ウエハである加熱物２８
を装填し、この加熱物２８を上下に間隔をあけて並べて
保持した状態で熱ＣＶＤ処理する縦型加熱炉の全体を示
している。Embodiments of the present invention will now be described specifically and in detail with reference to the drawings.
First, a vertical heating furnace using a cylindrical heater according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a heating object 28 which is a disc-shaped semiconductor wafer is placed on a rack-shaped boat 27.
Is shown, and the entirety of a vertical heating furnace for performing a thermal CVD process in a state in which the heated objects 28 are arranged and held at intervals above and below is shown.

【００１６】前記のボート２７は、円盤状の耐熱部材か
らなるベース板１に取り付けたエレベータ２３に取り付
けられ、ベース板１の上方で上下動される。べース板１
からは円筒形のインナーチューブ８が立設され、このイ
ンナーチューブ８が前記ボート２７に搭載された加熱物
２８をその周囲から囲む。このインナーチューブ８は、
石英または金属シリコンを含浸させた炭化ケイ素焼結体
等の化学的、熱的に安定した材料で形成されている。こ
のインナーチューブ８の周壁には多数の通孔が開設さ
れ、インナーチューブ８の上端は開口している。The boat 27 is attached to an elevator 23 attached to the base plate 1 made of a disc-shaped heat-resistant member, and is moved up and down above the base plate 1. Base plate 1
A cylindrical inner tube 8 stands upright, and the inner tube 8 surrounds a heated object 28 mounted on the boat 27 from the periphery. This inner tube 8
It is formed of a chemically and thermally stable material such as a silicon carbide sintered body impregnated with quartz or metallic silicon. Numerous through holes are formed in the peripheral wall of the inner tube 8, and the upper end of the inner tube 8 is open.

【００１７】ベース板１は、その上面外周部分がリング
状の耐熱部材からなる継手２に気密に接合されており、
この継手２には、円筒形の真空容器４の下部周壁５の下
端部が気密に接合されている。すなわち、真空容器４の
下部周壁５の下端部が前記継手２を介して気密に取り付
けた前記ベース板１によって閉じられている。The base plate 1 has an upper surface outer peripheral portion hermetically bonded to a joint 2 made of a ring-shaped heat-resistant member.
The lower end of the lower peripheral wall 5 of the cylindrical vacuum vessel 4 is hermetically joined to the joint 2. That is, the lower end of the lower peripheral wall 5 of the vacuum vessel 4 is closed by the base plate 1 which is hermetically attached via the joint 2.

【００１８】真空容器４は、下部周壁５と上部周壁６と
を有し、これら円筒形の下部周壁５と上部周壁６とがフ
ランジ継手７を介して気密に接合され、全体として円筒
形の周壁が構成されている。さらに、真空容器４は、円
板状の蓋体１６を有し、この蓋体１６が前記上部周壁６
の上端を気密に閉じる。下部周壁５と上部周壁６、その
下端を閉じるベース板１及び上端を閉じる蓋体１６によ
り、真空容器４は気密な圧力容器として構成されてい
る。The vacuum vessel 4 has a lower peripheral wall 5 and an upper peripheral wall 6. The cylindrical lower peripheral wall 5 and the upper peripheral wall 6 are airtightly joined via a flange joint 7, and a cylindrical peripheral wall is formed as a whole. Is configured. Further, the vacuum container 4 has a disk-shaped lid 16, and the lid 16 is attached to the upper peripheral wall 6.
Close the upper end of the airtight. The vacuum vessel 4 is configured as an airtight pressure vessel by the lower peripheral wall 5 and the upper peripheral wall 6, the base plate 1 closing the lower end thereof, and the lid 16 closing the upper end.

【００１９】真空容器４の外面には、冷却パイプ２０が
取り付けられ、この冷却パイプ２０に流通する水、その
他の冷却液により、真空容器４が冷却されるようになっ
ている。真空容器４の下部周壁５には、真空バルブ２２
を介して真空ポンプ２１が接続されている。また、真空
容器４の蓋体１６には、ガス導入口１８が接続され、こ
のガス導入口１８はマスフローコントローラ１９を介し
てガス供給源（図示せず）に接続されている。A cooling pipe 20 is attached to the outer surface of the vacuum vessel 4, and the vacuum vessel 4 is cooled by water and other cooling liquid flowing through the cooling pipe 20. A vacuum valve 22 is provided on the lower peripheral wall 5 of the vacuum vessel 4.
The vacuum pump 21 is connected via the. Further, a gas inlet 18 is connected to the lid 16 of the vacuum vessel 4, and the gas inlet 18 is connected to a gas supply source (not shown) via a mass flow controller 19.

【００２０】真空容器４の内面、具体的には真空容器４
の下部周壁５、上部周壁６及び蓋体１６の内側にグラフ
ァイト製等の断熱材１０が挿入されている。この断熱材
１０は、真空容器４の内側に赤外線を反射する反射部材
に代えることができ、また断熱材１０の内面に反射面を
形成してもよい。The inner surface of the vacuum vessel 4, specifically, the vacuum vessel 4
A heat insulator 10 made of graphite or the like is inserted inside the lower peripheral wall 5, the upper peripheral wall 6, and the lid 16. The heat insulating material 10 can be replaced with a reflecting member that reflects infrared rays inside the vacuum vessel 4, or a reflecting surface may be formed on the inner surface of the heat insulating material 10.

【００２１】真空容器４の下部周壁５の下端に内側に張
り出したフランジを有し、このフランジと前記継手２の
内側に張り出したフランジとの間に、アウターチューブ
９の下端部から外側に張り出したフランジが気密に挟持
され、これによってアウターチューブ９が真空容器４の
内部に立設されている。また、ベース板１と継手２は水
路（図示せず）を有し、その流水によって冷却される。
このアウターチューブ９は、インナーチューブ８と同様
に石英または金属シリコンを含浸させた炭化ケイ素焼結
体等の化学的、熱的に安定した材料で形成されている。The lower end of the lower peripheral wall 5 of the vacuum vessel 4 has a flange projecting inward, and between the flange and the flange projecting inward of the joint 2 projects outward from the lower end of the outer tube 9. The flange is hermetically clamped, whereby the outer tube 9 stands upright inside the vacuum vessel 4. Further, the base plate 1 and the joint 2 have a water channel (not shown), and are cooled by the flowing water.
The outer tube 9 is made of a chemically and thermally stable material such as a sintered silicon carbide body impregnated with quartz or metallic silicon, like the inner tube 8.

【００２２】アウターチューブ９は上端を閉じた円筒形
を呈し、その下端部のフランジは、真空容器４の下部周
壁５と継手２との間に気密に挟持されているため、この
アウターチューブ９は、前記インナーチューブ８の周囲
を気密に囲み、その内側に気密な空間を形成している。
また、このアウターチューブ９の外側は、真空容器４と
共に気密な空間３を形成しており、前記真空ポンプ２１
を稼働してこの空間３からガス分子を排除することによ
り、アウターチューブ９と真空容器４との間に真空空間
３を形成することができる。この真空空間３は、アウタ
ーチューブ９の周囲と上面を囲んでいる。The outer tube 9 has a cylindrical shape with the upper end closed, and the lower end flange is hermetically sandwiched between the lower peripheral wall 5 of the vacuum vessel 4 and the joint 2. The inner tube 8 is airtightly surrounded around the inner tube 8 to form an airtight space inside.
The outside of the outer tube 9 forms an air-tight space 3 together with the vacuum container 4.
Is operated to remove gas molecules from the space 3, so that the vacuum space 3 can be formed between the outer tube 9 and the vacuum container 4. The vacuum space 3 surrounds the outer tube 9 around and around the upper surface.

【００２３】この真空空間３の断熱材１０の内側には、
前記のアウターチューブ９を囲んでヒータ１２、１３が
配置されている。アウターチューブ９の周囲には、円筒
状ヒータ１２が配置され、この円筒状ヒータ１２は、ア
ウターチューブ９の周囲を円筒状に囲んでいる。後述す
るように、この円筒状ヒータ１２の３本の端子２６を絶
縁した状態で真空容器４の外に取り出し、電源に接続す
る。Inside the heat insulating material 10 in the vacuum space 3,
Heaters 12 and 13 are arranged around the outer tube 9. A cylindrical heater 12 is disposed around the outer tube 9, and the cylindrical heater 12 cylindrically surrounds the outer tube 9. As will be described later, the three terminals 26 of the cylindrical heater 12 are taken out of the vacuum vessel 4 in an insulated state and connected to a power supply.

【００２４】また、アウターチューブ９の上端面には、
円板状ヒータ１３が対向している。この円板状ヒータ１
３の端子５６を絶縁状態で真空容器４の外に取り出し、
電源に接続する。前記ベース板１には、インナーチュー
ブ８とアウターチューブ９との間の空間に反応ガスを導
入する反応ガス導入口２４と、インナーチューブ８の内
側の空間から反応ガスを排出する反応ガス排出口２５と
が設けられている。Also, on the upper end surface of the outer tube 9,
The disk-shaped heaters 13 face each other. This disk-shaped heater 1
3 terminal 56 is taken out of the vacuum container 4 in an insulated state,
Connect to power. The base plate 1 has a reaction gas inlet 24 for introducing a reaction gas into a space between the inner tube 8 and the outer tube 9 and a reaction gas outlet 25 for discharging a reaction gas from a space inside the inner tube 8. Are provided.

【００２５】このような構造を有する縦型加熱炉では、
真空空間３に配置された円筒状ヒータ１２と円板状ヒー
タ１３とでアウターチューブ９をその周囲から加熱し、
加熱物２８を加熱処理するとき、アウターチューブ９の
周囲が真空断熱層となる真空空間３で囲まれているの
で、高い断熱性が得られる。これにより、円筒状ヒータ
１２と円板状ヒータ１３によるアウターチューブ９の加
熱を効率よく行うことができ、アウターチューブ９内の
昇温速度を速く、且つ加熱物の円周方向の温度の均熱性
を保って加熱することが可能となる。In the vertical heating furnace having such a structure,
The outer tube 9 is heated from its surroundings by the cylindrical heater 12 and the disc-shaped heater 13 arranged in the vacuum space 3,
When the heating object 28 is subjected to heat treatment, the outer tube 9 is surrounded by the vacuum space 3 serving as a vacuum heat insulating layer, so that high heat insulating properties can be obtained. Thereby, the heating of the outer tube 9 by the cylindrical heater 12 and the disc-shaped heater 13 can be efficiently performed, the temperature rising rate in the outer tube 9 is increased, and the temperature uniformity of the heated object in the circumferential direction is obtained. And heating can be performed.

【００２６】また、ヒータ１２、１３が真空空間３に配
置されているので、ヒータ１２、１３の高温下での酸化
によるヒータ１２、１３の早期の断線等が起こりにくく
なる。むしろ、酸化を考慮せずに任意のヒータ１２、１
３を選択することができ、前述のようなグラファイトか
らなるヒータ１２、１３を使用することができる。Since the heaters 12 and 13 are arranged in the vacuum space 3, the heaters 12 and 13 are less likely to be disconnected at an early stage due to oxidation of the heaters 12 and 13 at a high temperature. Rather, any of the heaters 12, 1
3 can be selected, and the heaters 12 and 13 made of graphite as described above can be used.

【００２７】さらに、加熱物２８の加熱処理が終わり、
ヒータ１２、１３の発熱を停止したとき、前記ガス導入
口１８から真空空間３にガスを導入することにより、ア
ウターチューブ９内をその周囲から強制冷却することも
できる。これにより、加熱処理後のアウターチューブ９
内の降温速度を早くすることができ、アウターチューブ
９内を短時間で常温に戻すことができる。Further, the heating process of the heating object 28 is completed,
When the heat generation of the heaters 12 and 13 is stopped, the inside of the outer tube 9 can be forcibly cooled from the surroundings by introducing gas into the vacuum space 3 from the gas inlet 18. Thereby, the outer tube 9 after the heat treatment is formed.
The inside temperature of the outer tube 9 can be returned to normal temperature in a short time.

【００２８】冷却ガスは真空ポンプ２１で排気しなが
ら、常に冷えた冷却ガスを導入する。真空空間３内の温
度が高いときは、冷却ガスとして窒素ガスやアルゴンガ
ス等の不活性ガスを使用する。そして、真空空間３内の
温度が或る程度下がったときに、冷却ガスとして空気を
使用するようにすれば、真空容器４の酸化やヒータ１
２、１３の焼失等が起こらない。As the cooling gas is exhausted by the vacuum pump 21, a constantly cooled cooling gas is introduced. When the temperature in the vacuum space 3 is high, an inert gas such as a nitrogen gas or an argon gas is used as a cooling gas. If air is used as the cooling gas when the temperature in the vacuum space 3 drops to some extent, the oxidation of the vacuum vessel 4 and the heater 1
No burning of 2, 13 occurs.

【００２９】図２に、アウターチューブ９の周囲を囲む
本発明による円筒状ヒータ１２の例を示す。この円筒状
ヒータ１２は、長尺な板状のヒータ部材３１、このヒー
タ部材３１の上端を接続するための接続ブロック３２、
この接続ブロック３２を放射状に固定するための固定リ
ング３３及び一部の接続ブロック３２に取り付けられる
棒状の端子３６とを有する。図示の例では、ヒータ部材
３１と接続ブロック３２とが１２個ずつ使用され、端子
３６が３本使用されている。ヒータ部材３１と接続ブロ
ック３２の数は、ヒータ１２の全体としての径の大きさ
等に応じて任意に設定できる。FIG. 2 shows an example of the cylindrical heater 12 according to the present invention surrounding the outer tube 9. The cylindrical heater 12 includes a long plate-shaped heater member 31, a connection block 32 for connecting the upper end of the heater member 31,
It has a fixing ring 33 for radially fixing the connection block 32 and a rod-shaped terminal 36 attached to some of the connection blocks 32. In the illustrated example, twelve heater members 31 and connection blocks 32 are used, and three terminals 36 are used. The numbers of the heater members 31 and the connection blocks 32 can be set arbitrarily according to the size of the diameter of the heater 12 as a whole.

【００３０】固定リング３３は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＢＮ、Ｓｉ
₃Ｎ₄等の耐熱性絶縁セラミックからなるリング状のもの
である。グラファイトやセラミック等で作られたネジ３
５により、固定リング３３の外周側に１２個の接続ブロ
ック３２を等角度間隔で放射状に固定するもので、その
ためのネジ孔を有している。The fixing ring 33 is made of Al ₂ O ₃ , BN, Si
₃ is N ₄ as such a ring-shaped comprising a heat-resistant insulating ceramic. Screws 3 made of graphite, ceramic, etc.
5, the twelve connection blocks 32 are radially fixed at equal angular intervals on the outer peripheral side of the fixing ring 33, and have screw holes for this.

【００３１】接続ブロック３２は、後述するヒータ部材
３１と同材質のグラファイトからなるもので、図３に示
すように、個々の接続ブロック３２は、平面形状が５角
形を呈している。その幅は、円を１２等分した幅よりや
や狭い。この接続ブロック３２の基端側の上面は一段低
くなっており、そこにはネジ孔４０が設けられている。
さらに、先端面は、対象な２つの面が１５０゜の角度で
交差しておりそれら２つの先端面には、ネジ孔３９が設
けられている。The connection blocks 32 are made of graphite of the same material as a heater member 31 to be described later. As shown in FIG. 3, each connection block 32 has a pentagonal planar shape. Its width is slightly smaller than the width obtained by dividing the circle into twelve equal parts. The upper surface on the proximal end side of the connection block 32 is one step lower, and a screw hole 40 is provided therein.
Further, the two end surfaces intersect at an angle of 150 °, and a screw hole 39 is provided in the two end surfaces.

【００３２】接続ブロック３２の少なくとも３個には、
その基端側より一段高くなった先端側の上面に、電極３
６の下端を固定するためのネジ孔３８が設けられてい
る。また、図２に示すように、接続ブロック３２の少な
くとも３個には、前記のネジ孔３８に代えて、電極３６
より径の大きな通孔４６が設けられている。At least three of the connection blocks 32 include:
An electrode 3 is placed on the upper surface on the tip side, which is one step higher than the base end.
A screw hole 38 for fixing the lower end of 6 is provided. As shown in FIG. 2, at least three connection blocks 32 have electrodes 36 instead of the screw holes 38.
A through hole 46 having a larger diameter is provided.

【００３３】図２及び図３に示すように、ヒータ部材３
１は、上端から下端近くまで中央にスリット４２を設け
た長尺なグラファイト板からなっている。すなわち、こ
のヒータ部材３１は、上端から下端近くまでスリット４
２を入れ、事実上Ｕ字形に連なった長尺板状のグラファ
イト板である。その上端には、ネジを通す通孔４１が設
けられている。As shown in FIG. 2 and FIG.
1 is a long graphite plate provided with a slit 42 at the center from the upper end to the vicinity of the lower end. That is, the heater member 31 is provided with the slit 4 from the upper end to the vicinity of the lower end.
2 is a long plate-like graphite plate connected in a U-shape. At its upper end, a through hole 41 for passing a screw is provided.

【００３４】図２に示すように、接続ブロック３２は、
固定リング３３の外周側に等角度間隔で配列され、この
状態で接続ブロック３２の上面が一段低くなった基端側
が固定リング３３のネジ孔に通したグラファイト製のネ
ジ３５で固定される。このネジ３５は、図３に示した接
続ブロック３２の前記ネジ孔４０に締め込まれる。この
状態では、接続ブロック３２が円周方向に間隔を置いた
状態で固定リング３３の外周に放射状に配列される。As shown in FIG. 2, the connection block 32
It is arranged at equal angular intervals on the outer peripheral side of the fixing ring 33, and in this state, the base end side where the upper surface of the connection block 32 is lowered by one step is fixed by a graphite screw 35 inserted through a screw hole of the fixing ring 33. The screw 35 is screwed into the screw hole 40 of the connection block 32 shown in FIG. In this state, the connection blocks 32 are radially arranged on the outer circumference of the fixing ring 33 with a space therebetween in the circumferential direction.

【００３５】なお、電極３６を取り付けるためのネジ孔
３８を有する接続ブロック３２が３つおきに配置され
る。そしてこれらの接続ブロック３２のネジ孔３８に電
極３６の下端のネジ３７をねじ込み、電極３６を固定す
る。また、通孔４６を有する接続ブロック３２も３つお
きに配置され、ネジ孔３８を有する接続ブロック３２と
通孔４６を有する接続ブロック３２との間に１つずつの
接続ブロック３２が配置される。It should be noted that every third connection block 32 having a screw hole 38 for mounting the electrode 36 is arranged. Then, the screw 37 at the lower end of the electrode 36 is screwed into the screw hole 38 of the connection block 32 to fix the electrode 36. Further, every third connection block 32 having the through hole 46 is also arranged, and one connection block 32 is arranged between the connection block 32 having the screw hole 38 and the connection block 32 having the through hole 46. .

【００３６】接続ブロック３２の先端面には、前記ヒー
タ部材３１の上端を固定し、隣接するヒータ部材３１を
接続ブロック３２を介して順次接続する。すなわち、ヒ
ータ部材３１のスリット４２の両側の一対の上端を隣接
する接続ブロック３２の先端面に当て、ヒータ部材３１
の上端の通孔４１（図３参照）にネジ３４を通し、これ
を接続ブロック３２の先端面のネジ孔３９（図３参照）
にねじ込んで締め込む。このようにして、１２本のヒー
タ部材３１の一対の上端を隣接する接続ブロック３２の
先端面にそれぞれ固定し、これらヒータ部材３１を円筒
状に配列すると共に、これらヒータ部材３１を接続ブロ
ック３２を介して閉じたループ状に直列に接続する。The upper end of the heater member 31 is fixed to the distal end face of the connection block 32, and the adjacent heater members 31 are sequentially connected via the connection block 32. That is, the pair of upper ends on both sides of the slit 42 of the heater member 31 are brought into contact with the distal end surface of the adjacent connection block 32, and the heater member 31
A screw 34 is passed through a through hole 41 (see FIG. 3) at the upper end of the connection block 32, and this is screwed into a screw hole 39 (see FIG. 3) on the distal end surface of the connection block 32.
And tighten it. In this manner, the pair of upper ends of the twelve heater members 31 are fixed to the distal end surfaces of the adjacent connection blocks 32, respectively. The heater members 31 are arranged in a cylindrical shape, and the heater members 31 are connected to the connection block 32. Are connected in series in a closed loop.

【００３７】このようにして組み立てられたヒータ１２
は、図１に示すようにして真空容器４とアウターチュー
ブ９との間に挿入され、真空空間３に配置される。電極
３６は、真空容器４の蓋体２６から絶縁部材を介して真
空容器４の外部に気密に引き出し、電源に接続する。互
いに離れた３つの接続部材３２に前記の電極３６を、を
設けることにより、閉じたループ状に接続されたヒータ
部材３１の３カ所設けた電極３６を介して電源を接続す
ることになる。これにより、トライアングル状の三相結
線ヒータを構成することができ、三相電源からヒータに
電力を供給することが可能となる。The heater 12 assembled as described above
Is inserted between the vacuum container 4 and the outer tube 9 as shown in FIG. The electrode 36 is hermetically pulled out of the lid 26 of the vacuum vessel 4 to the outside of the vacuum vessel 4 via an insulating member, and is connected to a power supply. By providing the electrodes 36 on the three connection members 32 separated from each other, a power supply is connected via the three electrodes 36 provided on the heater member 31 connected in a closed loop. This makes it possible to configure a triangular three-phase connection heater, and to supply power to the heater from a three-phase power supply.

【００３８】図４は、前述のようなヒータ１２に使用さ
れるヒータ部材３１の例を示すものである。図４（ａ）
は、図１及び図２により前述したヒータ部材３１であ
り、その断面形状は、上下両端を除いて全体に等しい。
この図４（ａ）のヒータ部材３１を標準的なものとする
と、図４（ｂ）〜（ｄ）は、ヒータ部材３１の下端をト
リミングし、その断面積を一部小さくしている。FIG. 4 shows an example of the heater member 31 used for the heater 12 as described above. FIG. 4 (a)
Is a heater member 31 described above with reference to FIGS. 1 and 2, and its cross-sectional shape is equal to the whole except for upper and lower ends.
Assuming that the heater member 31 in FIG. 4A is a standard one, FIGS. 4B to 4D show a trimming of the lower end of the heater member 31 to partially reduce the cross-sectional area.

【００３９】図４（ｂ）は、ヒータ部材３１の下端側の
両側をトリミングして切欠４３を設け、これによりヒー
タ部材３１の下端側の断面積を一部小さくしている。図
４（ｃ）は、ヒータ部材３１の下端側の両側に孔４４を
設け、これによりヒータ部材３１の下端側の断面積を一
部小さくしている。さらに、図４（ｄ）は、ヒータ部材
３１の下端側を厚さ方向にトリミングして削除部４５設
け、これによりヒータ部材３１の下端側の断面積を一部
小さくしている。何れの場合も、ヒータ部材３１の下端
側の断面積が一部小さくなることにより、単位面積当た
りの電流密度がその分だけ大きくなり、電気抵抗が増大
し、ヒータ部材３１の下端部の発熱量を増大させること
ができる。In FIG. 4B, both sides of the lower end side of the heater member 31 are trimmed to form notches 43, thereby partially reducing the cross-sectional area of the lower end side of the heater member 31. In FIG. 4C, holes 44 are provided on both sides on the lower end side of the heater member 31, thereby partially reducing the cross-sectional area on the lower end side of the heater member 31. Further, in FIG. 4D, the lower end side of the heater member 31 is trimmed in the thickness direction to provide the deleted portion 45, thereby partially reducing the cross-sectional area of the lower end side of the heater member 31. In any case, since the cross-sectional area of the lower end of the heater member 31 is partially reduced, the current density per unit area is increased by that amount, the electric resistance is increased, and the amount of heat generated at the lower end of the heater member 31 is increased. Can be increased.

【００４０】図５は、図１に示すような縦型加熱炉の試
験機を使用し、加熱試験を行った結果であり、加熱時に
おける円筒状ヒータ１２の中心軸上の温度分布を測定し
た結果を示している。真空容器３はＡｌ製とし、その高
さは１２０４ｍｍ、直径５００ｍｍとした。円筒状ヒー
タ１２は、高さ１００２ｍｍ、幅８５．２ｍｍ、スリッ
ト幅８ｍｍ、厚さ５ｍｍのグラファイト製長尺板状の１
２枚のヒータ部材３１を、直径３６０ｍｍの円筒形配列
とした。FIG. 5 shows the results of a heating test performed using a vertical heating furnace testing machine as shown in FIG. 1. The temperature distribution on the central axis of the cylindrical heater 12 during heating was measured. The results are shown. The vacuum vessel 3 was made of Al, and had a height of 1204 mm and a diameter of 500 mm. The cylindrical heater 12 has a length of 1002 mm in height, 85.2 mm in width, 8 mm in slit width, and 5 mm in thickness.
The two heater members 31 were arranged in a cylindrical array having a diameter of 360 mm.

【００４１】加熱物２８としては、高さ８６０ｍｍ、直
径２６６ｍｍのＳｉＣ製のインナーチューブ８の中のボ
ート２７に８インチのシリコンウエハを１００枚装填し
た。ここでは、加熱物である半導体ウエハのボート上の
装填ピッチを６．３５ｍｍとし、温度測定位置をその半
導体ウエハの位置（ボートの段数）で表してある。１段
目が最上位である。真空空間３を１×１０^-46Ｐａに減
圧した状態で、前記円筒状ヒータ１２、円板状ヒータ１
３に電流３８０〜３９０Ａ、電圧７５Ｖ、電力５０ｋＷ
の三相交流を流し、加熱試験を行っている。As the heating object 28, 100 8-inch silicon wafers were loaded into the boat 27 in the inner tube 8 made of SiC having a height of 860 mm and a diameter of 266 mm. Here, the loading pitch of the semiconductor wafer as a heating object on the boat is 6.35 mm, and the temperature measurement position is represented by the position of the semiconductor wafer (the number of stages of the boat). The first row is the top. With the vacuum space 3 reduced to 1 × 10 ⁻⁴⁶ Pa, the cylindrical heater 12 and the disc-shaped heater 1
3, current 380-390A, voltage 75V, power 50kW
And a heating test is conducted.

【００４２】所定の温度に位置すべき領域の最下段位置
（目標均熱最下段位置）を上から８０段目までとし、ヒ
ータ１２、１３の加熱温度調整は、最上段（上面温調位
置）と、前記目標均熱最下段位置のほぼ中間位置（側面
温調位置＝４８段）との２点で行った。The lowermost position of the region to be located at the predetermined temperature (the lowermost position of the target soaking) is the uppermost 80th stage, and the heating temperature of the heaters 12 and 13 is adjusted at the uppermost position (upper surface temperature control position). And a substantially middle position (side temperature control position = 48 steps) of the lowermost position of the target soaking.

【００４３】白印が円筒状ヒータ１２と円板状ヒータ１
３の双方に電力を供給して発熱させた結果であり、黒印
が側面（周面）の円筒状ヒータ１２のみに電力を供給し
て発熱させた結果である。何れも、合計で毎時３ｋＷ、
４．２ｋＷ、５．４ｋＷ、６．５ｋＷの電力を供給し、
加熱開始から１０分以上経過し、温度が定常状態に達し
たときの測定結果を示す。The white marks indicate the cylindrical heater 12 and the disk heater 1.
3 is a result of generating heat by supplying power to both of them, and a black mark is a result of supplying power only to the cylindrical heater 12 on the side surface (peripheral surface) to generate heat. In each case, a total of 3 kW / hour,
Supply 4.2kW, 5.4kW, 6.5kW power,
10 shows the measurement results when 10 minutes or more have elapsed from the start of heating and the temperature has reached a steady state.

【００４４】また図６は、円筒状ヒータ１２のみに７ｋ
Ｗの電力を供給し、加熱開始から１０分以上経過し、温
度が定常状態に達したときの温度測定結果を示す。この
グラフは、図５に比べて縦軸の温度を拡大して示してあ
る。これら図５及び図６に示すように、段数１００段ま
での温度分布を見ると、円筒状ヒータ１２のみを発熱さ
せた場合、温度分布は、縦軸の温度分布をｙ、横軸のウ
エハ段数１〜１００段をθとした場合θが約０〜１８０
゜の範囲の正弦曲線に近似する。また、円筒状ヒータ１
２と円板状ヒータ１３の双方を発熱させ、両ヒーター１
２、１３が共に９００℃になるよう温度を調節した場合
は、温度分布は、縦軸の温度分布をｙ、横軸のウエハ段
数１〜１００段をθとした場合、θが約０〜１８０゜の
範囲の余弦曲線に近似し、１段目がθ＝０となる。FIG. 6 shows that 7 k is applied only to the cylindrical heater 12.
FIG. 9 shows a temperature measurement result when 10 minutes or more have elapsed from the start of heating and the temperature has reached a steady state when electric power of W is supplied. This graph shows the temperature on the vertical axis as enlarged as compared to FIG. As shown in FIGS. 5 and 6, when looking at the temperature distribution up to 100 stages, when only the cylindrical heater 12 is heated, the temperature distribution is represented by y on the vertical axis and the wafer stage number on the horizontal axis. Θ is about 0 to 180 when 1 to 100 stages are θ
Approximate a sine curve in the range of ゜. In addition, the cylindrical heater 1
2 and the disc-shaped heater 13 to generate heat.
When the temperature is adjusted so that both 2 and 13 are 900 ° C., the temperature distribution is represented by y when the temperature distribution on the vertical axis is y, and when the number of wafer stages on the horizontal axis is 1 to 100, θ is about 0 to 180. It approximates a cosine curve in the range of ゜, and the first stage is θ = 0.

【００４５】この結果例えば、図４に示すようなトリミ
ング手段により、ヒータ部材３１の電流の流れと垂直な
断面Ａを温度分布に対応した正弦曲線や余弦曲線とする
ことにより、加熱物を加熱するエリアの温度分布を一定
にすることができることになる。As a result, for example, by using a trimming means as shown in FIG. 4 to make the section A perpendicular to the current flow of the heater member 31 into a sine curve or a cosine curve corresponding to the temperature distribution, the object to be heated is heated. The temperature distribution in the area can be made constant.

【００４６】図７は図４（ｄ）に示すように、５ｍｍ板
厚のグラファイト製のヒータ部材３１の先端部を２ｍｍ
までトリミングしたものを使用した円筒状ヒータ１２
と、図４（ａ）に示すようなトリミングしていないヒー
タ部材３１を使用した円筒状ヒータ１２とについて、加
熱温度分布を比較したグラフである。FIG. 7 shows a 5 mm-thick graphite heater member 31 as shown in FIG.
Cylindrical heater 12 using trimmed up to
FIG. 5 is a graph comparing heating temperature distributions of a cylindrical heater 12 using a non-trimmed heater member 31 as shown in FIG.

【００４７】トリミングされたヒータ部材３１は、上か
らウエハの８０枚目に対応する位置まで５ｍｍの厚さで
あり、８０枚以降に対応するヒータ部材３１の厚さは２
ｍｍまで薄くしてある。トリミングされていない均一な
５ｍｍの厚さのヒータ部材３１を使用した場合、余弦曲
線のθ＝０がウエハの１枚目であるのに対して、５ｍｍ
−２ｍｍにトリミングしたヒータ部材３１の場合、その
余弦曲線のθ＝０は、ウエハの７０枚目までシフトした
曲線になっている。すなわち約７０枚目までは均一加熱
が達成されたことになる。The trimmed heater member 31 has a thickness of 5 mm from the top to a position corresponding to the 80th wafer, and the thickness of the heater member 31 corresponding to the 80th and subsequent wafers is 2 mm.
mm. In the case where the heater member 31 having a uniform thickness of 5 mm without trimming is used, the cosine curve θ = 0 is 5 mm, while the first wafer is
In the case of the heater member 31 trimmed to −2 mm, the cosine curve θ = 0 is a curve shifted to the 70th wafer. That is, uniform heating is achieved up to about the 70th sheet.

【００４８】このときトリミングされたヒータ部材３１
でも、トリミングされていないヒータ部材３１でも、９
００℃を維持するために必要な電力は上面の円板状ヒー
タ１３が２ｋＷ、周囲の円筒状ヒータ１２が５ｋＷでそ
のトータル７ｋＷは同じである。すなわち、トリミング
された部分の電気抵抗が上がり、ここの部分の発熱量が
増すために、余弦曲線がシフトしていることを意味して
いる。従って、トリミング比を５：２以上に増すことに
よって、またその位置を右側にシフトし、余弦曲線のθ
＝０の位置を８０枚以上に延ばせることになる。At this time, the trimmed heater member 31
However, even if the heater member 31 is not trimmed,
The electric power required to maintain 00 ° C. is 2 kW for the disk heater 13 on the upper surface and 5 kW for the peripheral cylindrical heater 12, and the total power is 7 kW. In other words, this means that the cosine curve is shifted because the electrical resistance of the trimmed portion increases and the calorific value of this portion increases. Therefore, by increasing the trimming ratio to 5: 2 or more, the position is shifted to the right and the cosine curve θ
The position of = 0 can be extended to 80 or more sheets.

【００４９】また図７に示した加熱平衡状態において、
同一ウエハ内の１２点の温度計測点の温度のバラツキ
は、ウエハの７段目から６７段目のすべてにおいて±
０．３℃に治まっており、本発明の効異が発揮されてい
ることがわかる。これはとりもなおさず、板状のグラフ
ァイト製のヒータ部材３１が円筒状に複数配置された円
筒状面発熱体の中心軸上に加熱物が配置された効果であ
る。In the heating equilibrium state shown in FIG.
Temperature variations at 12 temperature measurement points in the same wafer are ±± in all of the 7th to 67th stages of the wafer.
It has been settled at 0.3 ° C., indicating that the effects of the present invention are exhibited. This is an effect that the heating object is arranged on the central axis of the cylindrical surface heating element in which a plurality of plate-like graphite heater members 31 are arranged in a cylindrical shape.

【００５０】[0050]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明による縦型加
熱炉用円筒状ヒータでは、加熱効率のより板状のヒータ
部材３１を円筒形に配列して円筒形のヒータを構成して
いるので、短時間でアウターチューブを高温に加熱でき
る。これにより、１サイクルの処理時間を短縮できると
共に、消費電力の低減が可能な縦型加熱炉を容易に構成
できる。As described above, in the cylindrical heater for a vertical heating furnace according to the present invention, the plate-shaped heater member 31 having a higher heating efficiency is arranged in a cylindrical shape to constitute a cylindrical heater. The outer tube can be heated to a high temperature in a short time. This makes it possible to easily configure a vertical heating furnace capable of reducing the processing time of one cycle and reducing power consumption.

【００５１】さらに、互いに絶縁した状態でヒータ部材
３１と同じ数の導体製の接続ブロック３２を円状に配列
し、隣接するヒータ部材３１の一対の上端部を前記の接
続ブロック３２に固定することにより、板状のヒータ部
材３１を円筒形に容易に配列することができると共に、
接続ブロック３２を介して、ヒータ部材３１を閉じたサ
ークル状に接続することができる。Further, the same number of conductor connection blocks 32 as the heater members 31 are arranged in a circle in a state of being insulated from each other, and a pair of upper ends of the adjacent heater members 31 are fixed to the connection blocks 32. Thereby, the plate-shaped heater members 31 can be easily arranged in a cylindrical shape, and
Through the connection block 32, the heater member 31 can be connected in a closed circle.

【００５２】また、このヒータ部材３１を接続する離れ
た３つの接続ブロック３２に電極３６を設けることによ
り、三相電源からヒータ１２に電力を供給することが可
能となる。さらに、本発明による円筒状ヒータでは、前
記ヒータ部材３１、３１のそれらが接続された側の端部
と反対側の端部側の一部をトリミングすることにより、
部分的な電気抵抗を調整することができ、その中心軸方
向に所望の温度分布を容易に形成できる円筒状ヒータを
得ることが可能となる。また、これらのヒータ部材３
１、３１の他方の端部側に円板状ヒータ１３を配置する
ことにより、ヒータ部材３１、３１のトリミングされた
反対側の端部側でも、温度分布の調整が可能となる。 Further, by providing the electrodes 36 on three separate connection blocks 32 for connecting the heater members 31, power can be supplied to the heater 12 from a three-phase power supply. Further, in the cylindrical heater according to the present invention, the ends of the heater members 31, 31 on the side to which they are connected.
By trimming a part of the end side opposite to
Partial electric resistance can be adjusted, and a cylindrical heater that can easily form a desired temperature distribution in the center axis direction can be obtained. Further, these heater members 3
The disk-shaped heater 13 is arranged on the other end side of the first and the 31st.
As a result, the heater members 31, 31 were trimmed.
The temperature distribution can also be adjusted on the opposite end.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明による縦型加熱炉の例を示す概略縦断側
面図である。FIG. 1 is a schematic vertical sectional side view showing an example of a vertical heating furnace according to the present invention.

【図２】同縦型加熱炉に使用される円筒形ヒータの一例
を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of a cylindrical heater used in the vertical heating furnace.

【図３】同円筒形ヒータの一部の構成部材を示す分解斜
視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view showing some components of the cylindrical heater.

【図４】同円筒形ヒータに使用される板状のヒータ部材
の各例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing each example of a plate-shaped heater member used in the cylindrical heater.

【図５】前記縦型加熱炉の例により加熱試験を行った結
果として半導体ウエハの装填位置と温度分布との関係を
示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a loading position of a semiconductor wafer and a temperature distribution as a result of performing a heating test using the example of the vertical heating furnace.

【図６】前記縦型加熱炉の例により加熱試験を行った結
果として半導体ウエハの装填位置と温度分布との関係を
示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing a relationship between a semiconductor wafer loading position and a temperature distribution as a result of performing a heating test using the example of the vertical heating furnace.

【図７】本発明による縦型加熱装置において、トリミン
グされたヒータ部材を使用した円筒状ヒータとトリミン
グされてないヒータ部材を使用した円筒状ヒータとの加
熱比較試験を行った結果として半導体ウエハの装填位置
と温度分布との関係を示すグラフである。FIG. 7 shows the results of a heating comparison test between a cylindrical heater using a trimmed heater member and a cylindrical heater using an untrimmed heater member in a vertical heating device according to the present invention. It is a graph which shows the relationship between a loading position and a temperature distribution.

【符号の説明】１２ 円筒状ヒータ １３ 円板状ヒータ ２８ 加熱物 ３１ ヒータ部材 １２ 円筒状ヒータ ３２ 接続ブロック ３６ 電極[Description of Signs] 12 Cylindrical heater 13 Disc-shaped heater 28 Heated object 31 Heater member 12 Cylindrical heater 32 Connection block 36 Electrode

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−166195（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−89790（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−33440（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−96844（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−106261（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−161725（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−102915（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−115944（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−106398（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−198497（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭49−37062（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭46−15576（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 3/64 Continuation of the front page (56) References JP-A-63-166195 (JP, A) JP-A-58-89790 (JP, A) JP-A-48-33440 (JP, A) JP-A-6-96844 (JP) , A) JP-A-7-106261 (JP, A) JP-A-7-161725 (JP, A) JP-A-11-102915 (JP, A) Fully open 52-115944 (JP, U) Fully open 56-106398 (JP, U) JP-A 62-198497 (JP, U) JP-B 49-37062 (JP, B1) JP-B 46-15576 (JP, Y1) (58) Fields surveyed (Int. Cl. ⁷ , DB name) H05B 3/64

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 縦型加熱炉内で加熱物（２８）を加熱す
るヒータであって、長尺板状のＵ字形に連なった複数の
ヒータ部材（３１）が円周方向に間隔を置いて、前記加
熱物（２８）の周囲を囲むように円筒状に配列されると
共に、隣接するヒータ部材（３１）の端部が互いに接続
されることにより、それら複数のヒータ部材（３１）が
閉じたサークル状に直列に接続されている円筒状ヒータ
（１２）と、隣接する前記ヒータ部材（３１）が接続さ
れているそれらの端部側にあって、前記加熱物（２８）
に対向するよう配置された円板状ヒータ（１３）とを有
することを特徴とする縦型加熱炉用円筒状ヒータ。1. A heater for heating a heating object (28) in a vertical heating furnace, wherein a plurality of long U-shaped heater members (31) are arranged at intervals in a circumferential direction. ,
The plurality of heater members (31) are arranged in a cylindrical shape so as to surround the periphery of the heating object (28), and the ends of the adjacent heater members (31) are connected to each other to form a closed circle shape. Cylindrical heater connected in series to
(12) and the adjacent heater member (31) are connected.
On their end side, the heating object (28)
And a disc-shaped heater (13) arranged to face the
A cylindrical heater for a vertical heating furnace. 【請求項２】 前記ヒータ部材（３１）はグラファイト
からなることを特徴とする請求項１に記載の縦型加熱炉
用円筒状ヒータ。2. The cylindrical heater for a vertical heating furnace according to claim 1, wherein the heater member (31) is made of graphite. 【請求項３】 前記長尺板状のＵ字形に連なったヒータ
部材（３１）が上から吊り下げられた状態で円周方向に
並べて複数本配置されていることを特徴とする請求項１
または２に記載の縦型加熱装置。3. A plurality of the long plate-shaped U-shaped heater members (31) are arranged side by side in a circumferential direction in a state of being suspended from above.
Or the vertical heating device according to 2. 【請求項４】 ヒータ部材（３１）と同じ数の導体製の
接続ブロック（３２）を互いに絶縁した状態で円状に配
列し、ヒータ部材（３１）の一対の上端部を隣接する接
続ブロック（３２）に固定することにより、複数のヒー
タ部材（３１）を円周方向に間隔を置いて円筒状に配列
すると共に、隣接するヒータ部材（３１）の上端部を前
記接続ブロック（３２）を介して電気的に接続したこと
を特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の縦型加熱炉
用円筒状ヒータ。4. The same number of conductor-made connection blocks (32) as the heater members (31) are arranged in a circular shape in a state of being insulated from each other, and a pair of upper ends of the heater members (31) are connected to the adjacent connection blocks (32). 32), a plurality of heater members (31) are arranged in a cylindrical shape at intervals in the circumferential direction, and the upper ends of adjacent heater members (31) are connected via the connection block (32). The cylindrical heater for a vertical heating furnace according to any one of claims 1 to 3, wherein the cylindrical heater is electrically connected. 【請求項５】 前記接続ブロック（３２）はグラファイ
トからなることを特徴とする請求項４に記載の縦型加熱
炉用円筒状ヒータ。5. The cylindrical heater for a vertical heating furnace according to claim 4, wherein the connection block (32) is made of graphite. 【請求項６】 互いに離れた３つ接続ブロック（３２）
が電極（３６）を介して三相結線されていることを特徴
とする請求項４または５に記載の縦型加熱炉用円筒状ヒ
ータ。6. Three connection blocks (32) separated from each other.
6. The cylindrical heater for a vertical heating furnace according to claim 4, wherein the heaters are three-phase connected via electrodes (36). 7. 【請求項７】 前記ヒータ部材（３１）は、それらが接
続された側の端部と反対側の端部側の一部をトリミング
して部分的な電気抵抗が調整されていることを特徴とす
る請求項１〜６の何れかに記載の縦型加熱炉用円筒状ヒ
ータ。Wherein said heater member (31), they contact
The vertical heating according to any one of claims 1 to 6, wherein a part of an end portion opposite to the connected end portion is trimmed to partially adjust electric resistance. Cylindrical heater for furnace.