JP5251015B2 - Heat treatment apparatus and heat treatment method - Google Patents
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Description
本発明は、主要には、高真空且つ高温に維持した雰囲気、又は不活性ガスを若干含む高温雰囲気を形成し、この雰囲気下において、結晶成長、化学反応又は成膜等の化学変化及び物理変化を被処理物に生じさせるための熱処理装置の構成に関する。 The present invention mainly forms an atmosphere maintained at a high vacuum and high temperature, or a high-temperature atmosphere containing a little inert gas, and under this atmosphere, chemical changes and physical changes such as crystal growth, chemical reaction or film formation The present invention relates to a structure of a heat treatment apparatus for generating a heat treatment object.
従来、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等を行うための結晶成長炉や化学反応炉と呼ばれる熱処理装置の中には、真空雰囲気又はガス雰囲気を高温状態に維持する加熱室と、当該加熱室内で被処理物を加熱するための加熱手段とを備え、この加熱室に配置された被処理物に対して熱処理を行う構成のものが知られている。 Conventionally, for example, in a heat treatment apparatus called a crystal growth furnace or a chemical reaction furnace for performing CVD (Chemical Vapor Deposition) or the like, a heating chamber that maintains a vacuum atmosphere or a gas atmosphere at a high temperature state, There is known a configuration that includes a heating means for heating a processing object and performs a heat treatment on the processing object disposed in the heating chamber.
例えば特許文献１は、この種の熱処理装置において、本加熱室と予備加熱室を備え、先ず予備加熱室で予備加熱処理を行った後、予備加熱室から本加熱室へ被処理物を移動させることで本加熱処理を行う構成を開示する。特許文献２〜５においても、同様の構成を有する熱処理装置が開示されている。
しかしながら、上記特許文献１〜５の構成は何れも、被処理物の予備加熱室への出し入れ、及び、予備加熱室と本加熱室との間での被処理物の移動に相当の時間を要していた。このため、熱効率及びスループットの点で改善の余地があった。また、上記の出し入れ及び移動のための機構が複雑であり、構成の簡素化の観点からも改善の余地が残されていた。
However, all of the configurations of
本発明は上記の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、被処理物の温度を速やかに所望の温度まで到達させることができ、熱効率及びスループットに優れるとともに、構成の簡素な熱処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its main purpose is to allow the temperature of the object to be processed to reach a desired temperature quickly, which is excellent in thermal efficiency and throughput, and has a simple configuration. It is to provide a heat treatment apparatus.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems and the effects thereof will be described.
本発明の第１の観点によれば、以下の構成の熱処理装置が提供される。即ち、被処理物を１，０００℃以上２，４００℃以下の温度に加熱するための第１室と、この第１室に隣接する第２室と、この第２室と前記第１室との間で前記被処理物を移動させるための移動機構と、を備える。前記第１室の内部には、前記被処理物を周囲から加熱できるように配置される加熱ヒータと、この加熱ヒータの熱を前記被処理物に向けて反射するように配置される第１多層熱反射金属板と、が備えられる。前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第２多層熱反射金属板を備える。前記被処理物が前記第２室内にあるときには、前記第２多層熱反射金属板が前記第１室と前記第２室とを隔てるように位置し、前記加熱ヒータから発生する熱の一部が前記第２多層熱反射金属板を介して前記第２室に供給されて、これにより当該第２室内の被処理物を予備加熱することが可能に構成されている。 According to the 1st viewpoint of this invention, the heat processing apparatus of the following structures is provided. That is, a first chamber for heating an object to be processed to a temperature of 1,000 ° C. or more and 2,400 ° C. or less, a second chamber adjacent to the first chamber, the second chamber, and the first chamber A moving mechanism for moving the object to be processed. Inside the first chamber, a heater arranged to heat the object to be processed from the surroundings, and a first multilayer arranged to reflect the heat of the heater toward the object to be processed A heat reflecting metal plate. The moving mechanism includes a second multilayer heat reflecting metal plate that can move together with the object to be processed. When the object to be processed is in the second chamber, the second multilayer heat reflecting metal plate is positioned so as to separate the first chamber and the second chamber, and a part of the heat generated from the heater is generated. It is configured to be supplied to the second chamber via the second multilayer heat reflecting metal plate and thereby to preheat the object to be processed in the second chamber.
これにより、第１室の熱を利用して第２室を昇温するので、予備加熱に必要なヒータを少なくでき、又は全く設置しない構成とすることができる。この結果、熱処理装置の構成を著しく簡素化できる。また、第２室での予備加熱が終了した後、隣接する第１室へ被処理物を移動させるだけで、第２多層熱反射金属板が被処理物とともに移動して、第１室と第２室とが連通した状態となる。従って、第１室と第２室との間で被処理物を移動させるための機構を簡素化できるとともに、その移動のために必要な時間も短縮できる。従って、本加熱処理を直ちに開始して急速な昇温を実現でき、熱効率及びスループットが良好である。 Thereby, since the temperature of the second chamber is raised using the heat of the first chamber, it is possible to reduce the number of heaters necessary for the preheating or not to install at all. As a result, the configuration of the heat treatment apparatus can be remarkably simplified. In addition, after the preheating in the second chamber is completed, the second multilayer heat reflecting metal plate moves together with the object to be processed by simply moving the object to be processed to the adjacent first chamber, and the first chamber and the first chamber. The two rooms are in communication. Therefore, the mechanism for moving the workpiece between the first chamber and the second chamber can be simplified, and the time required for the movement can be shortened. Therefore, this heat treatment can be started immediately to achieve a rapid temperature increase, and the thermal efficiency and throughput are good.
前記熱処理装置においては、前記第２多層熱反射金属板の積層枚数は、前記第１多層熱反射金属板の積層枚数よりも少ないことが好ましい。 In the heat treatment apparatus, it is preferable that the number of stacked second multilayer heat reflecting metal plates is smaller than the number of stacked first multilayer heat reflecting metal plates.
これにより、予備加熱時に、第１室の熱の一部が第２多層熱反射金属板を通じて第２室側へ適当に分配される。従って、第２室の温度を適度に上昇させ、予備加熱処理を容易に行うことができる。 Thereby, at the time of preliminary heating, a part of the heat in the first chamber is appropriately distributed to the second chamber side through the second multilayer heat reflecting metal plate. Therefore, the temperature of the second chamber can be appropriately increased and the preheating treatment can be easily performed.
前記熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第３多層熱反射金属板を備える。前記被処理物が前記第２室内にあるときには、前記第３多層熱反射金属板が前記第２室とその外部とを隔てるように位置する。前記被処理物が前記第１室内にあるときには、前記第３多層熱反射金属板が前記第１室と前記第２室とを隔てるように位置する。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. That is, the moving mechanism includes a third multilayer heat reflecting metal plate that can move together with the workpiece. When the object to be processed is in the second chamber, the third multilayer heat reflecting metal plate is positioned so as to separate the second chamber from the outside. When the object to be processed is in the first chamber, the third multilayer heat reflecting metal plate is positioned so as to separate the first chamber from the second chamber.
これにより、予備加熱時においては、第３多層熱反射金属板によって第２室の温度低下を良好に防止できる。また、本加熱処理時においては、第３多層熱反射金属板が第１室と第２室とを隔てるので、第１室の被処理物を効率良く昇温させることができる。 Thereby, at the time of preliminary heating, the temperature drop of the second chamber can be satisfactorily prevented by the third multilayer heat reflecting metal plate. Further, during the main heat treatment, the third multilayer heat reflecting metal plate separates the first chamber and the second chamber, so that the object to be treated in the first chamber can be efficiently heated.
前記熱処理装置においては、前記第３多層熱反射金属板は、多数の貫通孔を有する金属板を、当該貫通孔の位置を異ならせながら積層して構成されていることが好ましい。 In the heat treatment apparatus, it is preferable that the third multilayer heat-reflecting metal plate is formed by laminating metal plates having a large number of through holes while varying the positions of the through holes.
これにより、本加熱処理時に被処理物から発生するガスを、第３多層熱反射金属板の各金属板の貫通孔を通じて良好に排気することができる。従って、被処理物や第１室のガスによる汚染を防止できる。一方で、第１室の熱は第３多層熱反射金属板によって良好に遮断されるので、本加熱処理時の熱効率を良好に維持できる。 Thereby, the gas generated from the object to be processed during the main heat treatment can be exhausted well through the through holes of the metal plates of the third multilayer heat reflecting metal plate. Therefore, it is possible to prevent contamination by the object to be processed and the gas in the first chamber. On the other hand, since the heat in the first chamber is well blocked by the third multilayer heat reflecting metal plate, the thermal efficiency during the main heat treatment can be maintained well.
前記熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第４多層熱反射金属板を備える。前記被処理物が前記第１室内にあるときには、前記第４多層熱反射金属板が前記第２室とその外部とを隔てるように位置する。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. That is, the moving mechanism includes a fourth multilayer heat reflecting metal plate that can move together with the object to be processed. When the object to be processed is in the first chamber, the fourth multilayer heat reflecting metal plate is positioned so as to separate the second chamber from the outside.
これにより、本加熱処理時においては、第４多層熱反射金属板によって第２室の温度低下を防止できるので、第１室を容易に高温雰囲気に維持することができる。 Thereby, at the time of this heat processing, since the temperature fall of a 2nd chamber can be prevented with a 4th multilayer heat | fever reflective metal plate, a 1st chamber can be easily maintained in a high temperature atmosphere.
前記の熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、多層熱反射金属板に囲われた第３室が、前記第２室の外側に隣接させて備えられる。前記第２室は前記第１室に対して上下方向に隣接している。前記第３室は前記第２室に対して上下方向に隣接している。前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第４多層熱反射金属板を備える。前記被処理物が前記第１室内にあるときには、前記第４多層熱反射金属板が前記第２室と前記第３室とを隔てるように位置する。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. That is, the third chamber surrounded by the multilayer heat reflecting metal plate is provided adjacent to the outside of the second chamber. The second chamber is adjacent to the first chamber in the vertical direction. The third chamber is adjacent to the second chamber in the vertical direction. The moving mechanism includes a fourth multilayer heat reflecting metal plate that can move together with the object to be processed. When the object to be processed is in the first chamber, the fourth multilayer heat reflecting metal plate is positioned so as to separate the second chamber from the third chamber.
これにより、第２室等の熱が逃げるロスを、第３室を設ける簡素な構成によって低減することができる。 Thereby, the loss which the heat | fever of a 2nd chamber etc. escapes can be reduced with the simple structure which provides a 3rd chamber.
前記の熱処理装置においては、前記被処理物が前記第２室内にあるときには、前記第４多層熱反射金属板が前記第３室とその外部とを隔てるように位置することが好ましい。 In the heat treatment apparatus, when the object to be processed is in the second chamber, the fourth multilayer heat reflecting metal plate is preferably positioned so as to separate the third chamber from the outside.
これにより、予備加熱処理時に第３多層熱反射金属板と第４多層熱反射金属板とによって第３室が閉鎖されるので、断熱効果を簡単な構成で得ることができる。 Thereby, since the third chamber is closed by the third multilayer heat-reflecting metal plate and the fourth multilayer heat-reflecting metal plate during the preheating treatment, the heat insulation effect can be obtained with a simple configuration.
前記の熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記第４多層熱反射金属板にはロッドが連結されている。このロッドは、前記被処理物が前記第２室内にあるときには、前記第３室を挟んで前記第２室と反対側に位置する。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. That is, a rod is connected to the fourth multilayer heat reflecting metal plate. The rod is located on the opposite side of the second chamber with the third chamber interposed when the workpiece is in the second chamber.
これにより、第２室等の熱がロッドを伝わって逃げるロスを第３室によって低減できる。従って、熱処理の効率が一層向上するとともに、ロッドの熱損傷も防止できる。 Thereby, the loss which the heat | fever of a 2nd chamber etc. transfers along a rod and escapes can be reduced by a 3rd chamber. Therefore, the efficiency of the heat treatment is further improved, and thermal damage to the rod can be prevented.
前記熱処理装置においては、前記第４多層熱反射金属板は、多数の貫通孔を有する金属板を、当該貫通孔の位置を異ならせながら積層して構成されていることが好ましい。 In the heat treatment apparatus, it is preferable that the fourth multilayer heat-reflecting metal plate is formed by laminating metal plates having a large number of through holes with different positions of the through holes.
これにより、本加熱処理時に被処理物から発生するガスを、第４多層熱反射金属板の各金属板の貫通孔を通じて良好に排気することができる。従って、被処理物や、第１室及び第２室のガスによる汚染を防止できる。一方で、第２室の熱は第４多層熱反射金属板によって良好に遮断されるので、第２室の過度の温度低下を防止し、本加熱処理時の熱効率を良好に維持できる。 Thereby, the gas generated from the workpiece during the main heat treatment can be exhausted well through the through holes of the metal plates of the fourth multilayer heat reflecting metal plate. Therefore, it is possible to prevent contamination by the object to be processed and the gas in the first chamber and the second chamber. On the other hand, since the heat in the second chamber is well blocked by the fourth multilayer heat reflecting metal plate, an excessive temperature drop in the second chamber can be prevented, and the thermal efficiency during the main heat treatment can be maintained well.
前記の熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第５多層熱反射金属板を備える。前記被処理物が前記第１室内にあるときは、前記第５多層熱反射金属板が前記第３室とその外部とを隔てるように位置する。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. That is, the moving mechanism includes a fifth multilayer heat reflecting metal plate that can move together with the object to be processed. When the object to be processed is in the first chamber, the fifth multilayer heat reflecting metal plate is positioned so as to separate the third chamber from the outside.
これにより、本加熱処理時において熱が逃げるロスを、第３室の断熱効果によって一層低減できる。 Thereby, the loss which heat escapes at the time of this heat processing can further be reduced by the heat insulation effect of the 3rd chamber.
前記の熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、多層熱反射金属板に囲われた第４室を、前記第３室の外側かつ下側に隣接させて備える。前記被処理物が前記第２室内にあるときには、前記第５多層熱反射金属板が前記第４室とその外部とを隔てるように位置する。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. That is, the fourth chamber surrounded by the multilayer heat reflecting metal plate is provided adjacent to the outside and the lower side of the third chamber. When the object to be processed is in the second chamber, the fifth multilayer heat reflecting metal plate is positioned so as to separate the fourth chamber from the outside.
これにより、第２室等の熱が逃げるロスを、２つの第３室によって一層低減することができる。 Thereby, the loss which the heat | fever of a 2nd chamber etc. escapes can be reduced further by two 3rd chambers.
前記の熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記第５多層熱反射金属板にはロッドが連結されている。このロッドは、前記被処理物が前記第１室内にあるときには、前記第３室を挟んで前記第２室と反対側に位置する。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. That is, a rod is connected to the fifth multilayer heat reflecting metal plate. The rod is located on the opposite side of the second chamber with the third chamber interposed when the object to be processed is in the first chamber.
これにより、本加熱処理時において、第１室の熱がロッドを伝わって逃げるロスを第３室によって低減できる。従って、熱処理の効率が一層向上するとともに、ロッドの熱損傷も防止できる。 Thereby, at the time of this heat processing, the loss which the heat | fever of a 1st chamber transmits along a rod and escapes can be reduced by a 3rd chamber. Therefore, the efficiency of the heat treatment is further improved, and thermal damage to the rod can be prevented.
前記熱処理装置においては、前記第２室内の被処理物を５００℃以上の温度に予備加熱できることが好ましい。 In the heat treatment apparatus, it is preferable that the workpiece in the second chamber can be preheated to a temperature of 500 ° C. or higher.
これにより、高い温度での予備加熱が必要な処理に好適な熱処理装置を提供できる。 Thereby, the heat processing apparatus suitable for the process which needs preheating at high temperature can be provided.
前記熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記移動機構は、前記被処理物を支持する支持体と、この支持体に連結されるロッドと、を備える。前記ロッドは、温度絶縁体を介して前記支持体に連結される。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. In other words, the moving mechanism includes a support that supports the object to be processed, and a rod that is coupled to the support. The rod is connected to the support through a temperature insulator.
これにより、第１室や第２室の熱がロッドを伝わって逃げるロスを温度絶縁体により低減でき、熱処理の一層の効率化を図ることができる。 Thereby, the loss which the heat | fever of a 1st chamber or a 2nd chamber escapes along a rod can be reduced with a temperature insulator, and the further efficiency improvement of heat processing can be achieved.
前記熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記移動機構は、前記被処理物を支持する支持体と、この支持体に連結されるロッドと、を備える。前記被処理物が前記第１室内にあるときに、前記ロッドと前記支持体との連結を切離し可能に構成されている。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. In other words, the moving mechanism includes a support that supports the object to be processed, and a rod that is coupled to the support. When the object to be processed is in the first chamber, the rod and the support can be disconnected.
これにより、第１室の熱がロッドを伝わって逃げるロスを低減でき、熱処理の一層の効率化を図ることができる。 Thereby, the loss which the heat | fever of a 1st chamber conveys to a rod and escapes can be reduced, and the further efficiency improvement of heat processing can be aimed at.
前記熱処理装置においては、前記第２室は多層熱反射金属板を備え、この多層熱反射金属板には通路孔が形成されて、この通路孔を通じて前記第２室に対し被処理物を出し入れ可能に構成することが好ましい。 In the heat treatment apparatus, the second chamber includes a multilayer heat reflecting metal plate, and a passage hole is formed in the multilayer heat reflecting metal plate, and an object to be processed can be taken in and out of the second chamber through the passage hole. It is preferable to configure.
これにより、簡素な構成で、第２室への被処理物の出し入れを実現できる。 Thereby, with the simple structure, the taking in / out of to-be-processed object to a 2nd chamber is realizable.
前記熱処理装置においては、前記通路孔を開閉可能な開閉部材が設けられていることが好ましい。 In the heat treatment apparatus, it is preferable that an opening / closing member capable of opening / closing the passage hole is provided.
これにより、予備加熱時等に開閉部材を閉鎖することで、第２室の熱ロスを低減し、熱処理の一層の効率化を図ることができる。 Thus, by closing the opening / closing member during preheating or the like, it is possible to reduce the heat loss of the second chamber and further increase the efficiency of the heat treatment.
前記熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記第２室は多層熱反射金属板を備え、この多層熱反射金属板の少なくとも一部が移動することで通路空間を形成可能に構成される。この通路空間を通じて、前記第２室に対し被処理物を出し入れ可能に構成する。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. That is, the second chamber includes a multilayer heat reflecting metal plate, and is configured such that a passage space can be formed by moving at least a part of the multilayer heat reflecting metal plate. Through this passage space, an object to be processed can be taken in and out of the second chamber.
これにより、簡素な構成で、第２室への被処理物の出し入れを実現できる。 Thereby, with the simple structure, the taking in / out of to-be-processed object to a 2nd chamber is realizable.
前記の熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記第２室に対し被処理物を出し入れ可能な搬送機構を備える。この搬送機構はアームを備え、このアームによって被処理物を搬送するように構成されている。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. That is, a transport mechanism capable of taking in and out the workpiece from the second chamber is provided. The transport mechanism includes an arm, and is configured to transport an object to be processed by the arm.
あるいは、前記搬送機構は回転テーブル式に構成されていることが好ましい。 Or it is preferable that the said conveyance mechanism is comprised by the rotary table type.
これにより、簡素な構成の搬送機構によって、第２室への被処理物の出し入れを実現できる。 Thereby, with the conveyance mechanism of a simple structure, withdrawing / inserting to-be-processed object to a 2nd chamber is realizable.
前記熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、被処理物を上下方向に並べて複数ストックすることが可能なストック室と、被処理物を前記第２室と前記ストック室との間で水平方向に搬送可能な搬送機構と、を備える。前記第２室は前記第１室に対し上下方向に隣接している。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. That is, a stock chamber capable of stocking a plurality of objects to be processed in the vertical direction and a transport mechanism capable of transporting the objects to be processed in the horizontal direction between the second chamber and the stock chamber are provided. The second chamber is adjacent to the first chamber in the vertical direction.
これにより、複数の被処理物をストックして次々と予備加熱処理及び本加熱処理を行うことが可能になり、スループットを顕著に向上できる。また、コンパクトな構成で上記機能を達成できるので、熱処理装置の設置面積を低減できる。 As a result, a plurality of objects to be processed can be stocked, and the preliminary heat treatment and the main heat treatment can be performed one after another, and the throughput can be significantly improved. Moreover, since the said function can be achieved with a compact structure, the installation area of a heat processing apparatus can be reduced.
前記熱処理装置においては、前記ストック室は、当該ストック室にストックされる被処理物を冷却するための冷却機構を備えていることが好ましい。 In the heat treatment apparatus, the stock chamber is preferably provided with a cooling mechanism for cooling an object to be processed stocked in the stock chamber.
これにより、熱処理後の被処理物を急速に冷却できるので、短時間で次工程に移行することができ、スループットを一層向上できる。 Thereby, since the to-be-processed object after heat processing can be cooled rapidly, it can transfer to a next process in a short time, and can improve a through-put further.
前記熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、被処理物を大気中から装置内に導入するための導入室を備える。この導入室に導入された被処理物を前記第２室に搬送可能に構成されている。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. That is, an introduction chamber is provided for introducing an object to be processed from the atmosphere into the apparatus. The workpiece introduced into the introduction chamber is configured to be transportable to the second chamber.
これにより、熱処理装置へ被処理物の導入を容易に行うことができる。 Thereby, the workpiece can be easily introduced into the heat treatment apparatus.
前記熱処理装置においては、前記第１室は、１０-2Ｐａ以下の真空とすることが可能に構成されていることが好ましい。 In the heat treatment apparatus, it is preferable that the first chamber is configured to be able to be a vacuum of 10 −2 Pa or less.
あるいは、前記第１室は、１０-2Ｐａ以下の真空に到達した後に不活性ガスを導入した希薄ガス雰囲気下とすることが可能に構成されていることが好ましい。 Alternatively, the first chamber is preferably configured so as to be in a rare gas atmosphere into which an inert gas is introduced after reaching a vacuum of 10 −2 Pa or less.
これにより、例えば半導体プロセス等の高真空での処理に好適な熱処理装置を提供できる。 Thereby, for example, a heat treatment apparatus suitable for high-vacuum processing such as a semiconductor process can be provided.
前記熱処理装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記移動機構は、前記被処理物を載置するための受け台を備える。この受け台は、タンタルカーバイド、タングステンカーバイド、タングステン、タンタル、モリブデン又はグラファイトの少なくとも何れかよりなる。 The heat treatment apparatus preferably has the following configuration. That is, the moving mechanism includes a cradle for placing the object to be processed. The cradle is made of at least one of tantalum carbide, tungsten carbide, tungsten, tantalum, molybdenum, or graphite.
また、前記熱処理装置においては、前記加熱ヒータは、タングステン、モリブデン、又はタンタルの少なくとも何れかよりなることが好ましい。 In the heat treatment apparatus, the heater is preferably made of at least one of tungsten, molybdenum, and tantalum.
これにより、高い温度での熱処理に好適な熱処理装置を提供できる。 Thereby, the heat processing apparatus suitable for the heat processing at high temperature can be provided.
また、前記熱処理装置においては、前記受け台又は加熱ヒータの少なくとも何れか一方は、タンタルカーバイドを施したタンタルよりなる取付ネジによって他の部材に固定されていることが好ましい。 Moreover, in the said heat processing apparatus, it is preferable that at least any one of the said cradle or a heater is being fixed to the other member with the attachment screw which consists of tantalum which gave the tantalum carbide.
これにより、高温でも固定部分の焼き付きが生じないので、メンテナンス性に優れた熱処理装置を提供できる。 Thereby, the seizure of the fixed portion does not occur even at a high temperature, so that a heat treatment apparatus excellent in maintainability can be provided.
前記熱処理装置においては、前記加熱ヒータは、タングステン、モリブデン、又はタンタルの少なくとも何れかよりなるカバーによって覆われていることが好ましい。 In the heat treatment apparatus, the heater is preferably covered with a cover made of at least one of tungsten, molybdenum, and tantalum.
これにより、本加熱処理時に被処理物から発生する分子線や蒸気に加熱ヒータが晒されることがカバーによって防止されるので、加熱ヒータの寿命を延ばすことができる。 Thus, the heater prevents the heater from being exposed to the molecular beam or vapor generated from the object to be processed during the main heat treatment, so that the life of the heater can be extended.
また、前記熱処理装置においては、前記カバーは、タンタルカーバイドを施したタンタルよりなる取付ネジによって他の部材に固定されていることが好ましい。 Moreover, in the said heat processing apparatus, it is preferable that the said cover is being fixed to the other member with the attachment screw which consists of tantalum which gave the tantalum carbide.
これにより、高温でも固定部分の焼き付きが生じないので、メンテナンス性に優れた熱処理装置を提供できる。 Thereby, the seizure of the fixed portion does not occur even at a high temperature, so that a heat treatment apparatus excellent in maintainability can be provided.
前記熱処理装置においては、前記第１多層熱反射金属板及び第２多層熱反射金属板は、タングステンカーバイド、タングステン、タンタル又はモリブデンの少なくとも何れかよりなることが好ましい。 In the heat treatment apparatus, it is preferable that the first multilayer heat reflective metal plate and the second multilayer heat reflective metal plate are made of at least one of tungsten carbide, tungsten, tantalum, and molybdenum.
これにより、高い温度での熱処理に好適な熱処理装置を提供できる。 Thereby, the heat processing apparatus suitable for the heat processing at high temperature can be provided.
前記熱処理装置においては、前記第１多層熱反射金属板及び第２多層熱反射金属板の少なくとも何れか一方は、タンタルカーバイドを施したタンタルよりなる取付ネジによって他の部材に固定されていることが好ましい。 In the heat treatment apparatus, at least one of the first multilayer heat-reflecting metal plate and the second multilayer heat-reflecting metal plate is fixed to another member by a mounting screw made of tantalum carbide. preferable.
これにより、高温でも固定部分の焼き付きが生じないので、メンテナンス性に優れた熱処理装置を提供できる。 Thereby, the seizure of the fixed portion does not occur even at a high temperature, so that a heat treatment apparatus excellent in maintainability can be provided.
前記熱処理装置においては、前記移動機構において、被処理物の周囲に、タングステン、モリブデン、又はタンタルの少なくとも何れかよりなるシールドが配置されていることが好ましい。 In the heat treatment apparatus, it is preferable that a shield made of at least one of tungsten, molybdenum, or tantalum is disposed around the workpiece in the moving mechanism.
これにより、本加熱処理時に被処理物から発生する分子線や蒸気に加熱ヒータが晒されることがシールドによって防止されるので、加熱ヒータの寿命を延ばすことができる。 Thereby, since the heater prevents the heater from being exposed to the molecular beam or steam generated from the object to be processed during the main heat treatment, the life of the heater can be extended.
前記の熱処理装置においては、前記シールドは、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジによって他の部材に固定されていることが好ましい。 In the heat treatment apparatus, the shield is preferably fixed to another member by an attachment screw made of tantalum that has been subjected to tantalum carbide treatment.
これにより、高温でも固定部分の焼き付きが生じないので、メンテナンス性に優れた熱処理装置を提供できる。 Thereby, the seizure of the fixed portion does not occur even at a high temperature, so that a heat treatment apparatus excellent in maintainability can be provided.
前記熱処理装置においては、前記第１多層熱反射金属板において、積層されている金属板の間に温度検知部が配置されていることが好ましい。 In the said heat processing apparatus, it is preferable that the temperature detection part is arrange | positioned between the metal plates laminated | stacked in the said 1st multilayer heat reflection metal plate.
これにより、第１室内の温度分布を適切かつ正確に計測することができる。また、この温度検知部を使用して、本加熱部の温度制御を行うことも可能となる。そのことにより、チャンバのビューポートを介して放射温度計で本加熱部を測温し、制御にフィードバックする際にビューポートが曇って測温できなくなる問題も解決できる。 Thereby, the temperature distribution in the first chamber can be measured appropriately and accurately. It is also possible to control the temperature of the main heating unit using this temperature detection unit. As a result, the temperature of the main heating unit is measured with a radiation thermometer via the view port of the chamber, and the problem that the view port becomes cloudy and cannot be measured when feeding back to the control can be solved.
本発明の第２の観点によれば、前記熱処理装置を用いて被処理物を熱処理する熱処理方法であり、前記第２室で被処理物を５００℃以上１，０００℃以下の温度に予備加熱する予備加熱処理と、前記第２室から前記第１室へ被処理物を移動させることで、前記第１室において被処理物を１，０００℃以上２，４００℃以下の温度に加熱する本加熱処理と、この本加熱処理の終了後に、前記第１室から前記第２室へ被処理物を移動させることで被処理物を冷却する冷却処理と、を行う熱処理方法が提供される。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a heat treatment method for heat treating an object to be treated using the heat treatment apparatus, wherein the object to be treated is preheated to a temperature of 500 ° C. or more and 1,000 ° C. or less in the second chamber. A preheating treatment to be performed, and a workpiece to be heated to a temperature of 1,000 ° C. or more and 2,400 ° C. or less in the first chamber by moving the workpiece from the second chamber to the first chamber. Provided is a heat treatment method for performing a heat treatment and a cooling treatment for cooling the workpiece by moving the workpiece from the first chamber to the second chamber after the completion of the main heat treatment.
これにより、被処理物の温度を均一且つ速やかに所望の温度まで到達させることができ、熱効率及びスループットを向上させることができる。 Thereby, the temperature of the object to be processed can be uniformly and quickly reached to a desired temperature, and the thermal efficiency and throughput can be improved.
本発明の第３の観点によれば、前記熱処理装置を用いて被処理物を熱処理する熱処理方法であり、前記第２室で被処理物を５００℃以上１，０００℃以下の温度に予備加熱する予備加熱処理と、前記第２室から前記第１室へ被処理物を移動させた後に、設定された温度プロフィルに従って前記第１室の温度を制御することで、被処理物を１，０００℃以上２，４００℃以下の温度に加熱する本加熱処理と、この本加熱処理の終了後に、設定された温度プロフィルに従って前記第１室の温度を制御することで、前記第１室内の被処理物を冷却する冷却処理と、を行う熱処理方法が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a heat treatment method for heat treating an object to be treated using the heat treatment apparatus, wherein the object to be treated is preheated to a temperature of 500 ° C. or more and 1,000 ° C. or less in the second chamber. The preheating process is performed, and after the workpiece is moved from the second chamber to the first chamber, the temperature of the first chamber is controlled in accordance with the set temperature profile, whereby the workpiece is 1,000. A main heat treatment for heating to a temperature of not less than 0 ° C. and not more than 2,400 ° C., and after the completion of the main heat treatment, the temperature of the first chamber is controlled according to a set temperature profile, thereby A cooling process for cooling an object is provided.
これにより、被処理物の温度を、所望の温度プロフィルで加熱及び冷却することが可能になる。従って、被処理物を急激に加熱する場合及び緩やかに加熱する場合の何れにも対応でき、適用範囲の広い熱処理方法を提供することができる。 This makes it possible to heat and cool the temperature of the workpiece with a desired temperature profile. Therefore, it is possible to cope with both a case where the object to be treated is heated suddenly and a case where it is heated slowly, and a heat treatment method having a wide application range can be provided.
前記熱処理方法においては、前記予備加熱処理及び前記本加熱処理は、１０-2Ｐａ以下の真空において行われることが好ましい。 In the heat treatment method, it is preferable that the preliminary heat treatment and the main heat treatment are performed in a vacuum of 10 −2 Pa or less.
あるいは、前記予備加熱処理及び前記本加熱処理は、１０-2Ｐａ以下の真空に到達した後に不活性ガスを導入した希薄ガス雰囲気下において行われることが好ましい。 Alternatively, the preliminary heat treatment and the main heat treatment are preferably performed in a dilute gas atmosphere into which an inert gas is introduced after reaching a vacuum of 10 −2 Pa or less.
これにより、例えば半導体プロセス等の高真空を必要とする熱処理に好適な方法を提供できる。 Thereby, it is possible to provide a method suitable for heat treatment requiring high vacuum such as a semiconductor process.
前記熱処理方法においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、前記予備加熱処理及び前記本加熱処理は、上容器と下容器からなる容器に前記被処理物を収納し、前記上容器と前記下容器とを嵌合させた状態で行うものとする。この容器は、タンタルカーバイド処理を施したタンタルにより構成されている。 In the heat treatment method, the following is preferable. That is, the preliminary heating process and the main heating process are performed in a state where the object to be processed is stored in a container including an upper container and a lower container, and the upper container and the lower container are fitted. This container is made of tantalum subjected to tantalum carbide treatment.
これにより、容器の実質的な密閉状態が実現されて、真空又は希薄ガス雰囲気下での本加熱処理時に、容器の内圧が雰囲気に対して高く保持される。従って、不純物の容器内への侵入を防止できる。また、ＳｉＣを処理する場合に、容器の内部空間の炭素分子を、容器のタンタルカーバイド処理がされた部分に選択的に吸蔵でき、これによって容器の内部空間をシリコン飽和蒸気圧に保つことができる。従って、単結晶ＳｉＣの処理に好適な熱処理方法を提供することができる。 Thereby, a substantially sealed state of the container is realized, and the internal pressure of the container is kept high with respect to the atmosphere during the main heat treatment in a vacuum or a dilute gas atmosphere. Accordingly, it is possible to prevent impurities from entering the container. In addition, when processing SiC, carbon molecules in the inner space of the container can be selectively occluded in the portion of the container that has been subjected to the tantalum carbide treatment, whereby the inner space of the container can be maintained at a silicon saturated vapor pressure. . Therefore, it is possible to provide a heat treatment method suitable for processing single crystal SiC.
前記熱処理方法においては、以下のようにすることが好ましい。即ち、前記予備加熱処理及び前記本加熱処理は、上容器と下容器からなる容器に前記被処理物を収納し、前記上容器と前記下容器とを嵌合させた状態で行うものとする。この容器は、タングステンカーバイド、タングステン、又はグラファイトの少なくとも何れかよりなる。 In the heat treatment method, the following is preferable. That is, the preliminary heating process and the main heating process are performed in a state where the object to be processed is stored in a container including an upper container and a lower container, and the upper container and the lower container are fitted. This container is made of at least one of tungsten carbide, tungsten, and graphite.
これにより、容器の実質的な密閉状態が実現されて、真空又は希薄ガス雰囲気下での本加熱処理時に、容器の内圧が雰囲気に対して高く保持される。従って、不純物の容器内への侵入を防止できる。また、高温での熱処理に好適な熱処理方法を提供できる。 Thereby, a substantially sealed state of the container is realized, and the internal pressure of the container is kept high with respect to the atmosphere during the main heat treatment in a vacuum or a dilute gas atmosphere. Accordingly, it is possible to prevent impurities from entering the container. In addition, a heat treatment method suitable for heat treatment at high temperatures can be provided.
次に、発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る高温真空炉の全体構成を示す模式図である。 Next, embodiments of the invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a high-temperature vacuum furnace according to an embodiment of the present invention.
図１に示す熱処理装置としての高温真空炉１１は、加熱炉１２と、ストック室１３と、導入室１４と、観察室１５と、を備えている。
A high-
加熱炉１２は、被処理物を１，０００℃以上２，４００℃以下の温度に加熱するための本加熱室（第１室）２１と、被処理物を５００℃以上の温度に予備加熱可能な予備加熱室（第２室）２２と、を備えている。予備加熱室２２は本加熱室２１の下方に配置され、本加熱室２１に対して上下方向に隣接している。また、加熱炉１２は、予備加熱室２２の下方に配置された断熱室（第３室）２３を備えている。この断熱室２３は予備加熱室２２に対して上下方向に隣接している。
The
加熱炉１２は真空チャンバ１９を備え、前記本加熱室２１と予備加熱室２２は、この真空チャンバ１９の内部に備えられている。真空チャンバ１９には真空形成装置としてのターボ分子ポンプ３４が接続されて、例えば１０-2Ｐａ以下、望ましくは１０-7Ｐａ以下の真空を真空チャンバ１９内に得ることができるようになっている。ターボ分子ポンプ３４と真空チャンバ１９との間には、ゲートバルブ２５が介設される。また、ターボ分子ポンプ３４には、補助のためのロータリーポンプ２６が接続される。
The
加熱炉１２は、予備加熱室２２と本加熱室２１との間で被処理物を上下方向に移動させることが可能な移動機構２７を備えている。この移動機構２７は、被処理物を支持可能な支持体２８と、この支持体２８を上下動させることが可能なシリンダ部２９と、を備えている。シリンダ部２９はシリンダロッド３０を備え、このシリンダロッド３０の一端が前記支持体２８に連結されている。
The
加熱炉１２は、真空度を測定するための真空計３１を備えている。また、加熱炉１２には、質量分析法を行うための質量分析装置３２が備えられる。本実施形態では、真空計３１としてイオンゲージを用い、質量分析装置３２として四重極型質量分析計を用いている。
The
ストック室１３は、加熱炉１２での加熱処理前又は加熱処理後の被処理物を一時的にストックしておくためのものであり、真空チャンバ６１を備えている。この真空チャンバ６１には、加熱炉１２と同様に、ターボ分子ポンプ３４、ゲートバルブ２５、及びロータリーポンプ２６が備えられており、真空チャンバ６１内に例えば１０-2Ｐａ以下、望ましくは１０-7Ｐａ以下の真空を得ることができるように構成されている。
The
真空チャンバ６１には、真空度を測定するための真空計６２が備えられる。本実施形態では、真空計６２としてイオンゲージが用いられている。
The
真空チャンバ６１内にはストッカ６３が備えられている。このストッカ６３は、前記被処理物を上下方向に複数並べてストックできるように構成されている。ストック室１３は、ストッカ６３を上下動させるための移動機構６４を備えている。
A
また、ストック室１３は、ストッカ６３にストックされた被処理物を冷却するための、図略の冷却機構を備えている。この冷却機構は、冷却水を循環させる冷却水経路等より構成されている。
The
加熱炉１２の真空チャンバ１９と、ストック室１３の真空チャンバ６１は、搬送路６５を通じて接続されている。この搬送路６５は、ゲートバルブ６６によって開閉可能になっている。
The
また、ストック室１３には、ストック室１３と加熱炉１２との間で被処理物を搬送するための搬送機構６７が備えられる。この搬送機構６７は、水平方向に移動可能な搬送アーム６８を備えている。搬送機構６７は、被処理物を搬送アーム６８の先端部の上に載置した状態で、当該被処理物を、ストック室１３のストッカ６３上と、加熱炉１２の支持体２８上（予備加熱室２２）との間で、搬送路６５経由で水平方向に搬送することができる。
Further, the
導入室１４は、大気中から高温真空炉１１内に被処理物を導入するためのものであり、真空チャンバ７１を備えている。この真空チャンバ７１には、加熱炉１２及びストック室１３と同様に、ターボ分子ポンプ３４、ゲートバルブ２５、及びロータリーポンプ２６が備えられており、真空チャンバ７１内に例えば１０-2Ｐａ以下、望ましくは１０-5Ｐａ以下の真空を得ることができるように構成されている。真空チャンバ７１には、真空度を測定するための真空計７２が備えられる。本実施形態では、真空計７２としてコンビネーションゲージが用いられている。
The
真空チャンバ７１内にはストッカ７３が備えられている。このストッカ７３は、前記被処理物を上下方向に複数並べてストックできるように構成されている。導入室１４は、ストッカ７３を上下動させるための移動機構７４を備えている。
A
導入室１４は、被処理物を真空チャンバ７１内に導入するための導入口７５を備える。また、導入室１４の真空チャンバ７１と、ストック室１３の真空チャンバ６１とは、搬送路７６を通じて接続されている。この搬送路７６は、ゲートバルブ７７によって開閉可能になっている。
The
導入室１４には、被処理物を搬送するための搬送機構７８が備えられる。この搬送機構７８は、水平方向に移動可能な搬送アーム７９を備えている。搬送機構７８は、被処理物を搬送アーム７９の先端部の上に載置した状態で、当該被処理物を、導入室１４のストッカ７３上と、ストック室１３のストッカ６３上との間で、搬送路７６経由で搬送することができる。
The
観察室１５は、被処理物を評価及び観察するためのものであり、真空チャンバ８１を備えている。この真空チャンバ８１には、真空度を測定するための真空計８２が備えられる。本実施形態では、真空計８２としてイオンゲージが用いられている。
The
この観察室１５には、反射高速電子線回折装置（ＲＨＥＥＤ）８３等、適宜の観察装置及び評価装置が備えられる。また、観察室１５には、被処理物を載置可能な昇降台８４が備えられている。観察室１５は、昇降台８４を上下動させるための移動機構８５を備えている。
The
観察室１５の真空チャンバ８１と、ストック室１３の真空チャンバ６１とは、搬送路８６を通じて接続されている。この搬送路８６は、ゲートバルブ８７によって開閉可能になっている。
The
観察室１５には、被処理物を搬送するための搬送機構８９が備えられる。この搬送機構８９は、水平方向に移動可能な搬送アーム９０を備えている。搬送機構８９は、被処理物を搬送アーム９０の先端部の上に載置した状態で、当該被処理物を、観察室１５の昇降台８４上と、ストック室１３のストッカ６３上との間で、搬送路８６経由で搬送することができる。
The
次に、図２から図５までを参照して、加熱炉１２の構成を説明する。図２は加熱炉及びストック室の断面図、図３は加熱炉の拡大断面図である。図４は図３のIV−IV線断面矢視図、図５は図３のＶ−Ｖ線断面矢視図である。
Next, the configuration of the
図２及び図３に示すように、本加熱室２１は真空チャンバ１９の内部空間の上部に配置される。また、図４に示すように、本加熱室２１は平面断面視で正六角形に形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
本加熱室２１の内部には、加熱ヒータとしてのメッシュヒータ３３が備えられている。図４に示すように、メッシュヒータ３３は、本加熱室２１の側壁に沿うように並べて配置されている。このメッシュヒータ３３は例えばタングステン製とされ、正六角形状の本加熱室２１の１辺につき２個ずつ、計１２個配置されている。メッシュヒータ３３は、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジによって、本加熱室２１の壁部に取り付けられている。この構成により、本加熱室２１の中央部に配置された被処理物を、メッシュヒータ３３により周囲から加熱できるようになっている。
Inside the
このメッシュヒータ３３は、タングステンからなる図略のカバーによって覆われている。このカバーは、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジによって、メッシュヒータ３３に取り付けられている。これにより、後述の本加熱処理時に被処理物から発生する分子線や蒸気にメッシュヒータ３３が晒されることがカバーによって防止されるので、メッシュヒータ３３の寿命を延ばすことができる。
The
また、このメッシュヒータ３３は、正六角形状の本加熱室２１の１つの辺（２個のメッシュヒータ３３）ごとに、本加熱室２１の外壁とともに取り外して交換することができる。この分割構成により、寿命の到来したメッシュヒータ３３だけを交換することが可能になり、メンテナンス費用を低減できる。
The
本加熱室２１の側壁や天井には第１多層熱反射金属板４１が固定され、この第１多層熱反射金属板４１によって、メッシュヒータ３３の熱を本加熱室２１の中央部に向けて反射させるように構成されている。
A first multilayer heat reflecting
これにより、本加熱室２１内において、加熱処理対象としての被処理物を取り囲むようにメッシュヒータ３３が配置され、更にその外側に多層熱反射金属板４１が配置されるレイアウトが実現されている。従って、被処理物を強力且つ均等に加熱し、１，０００℃以上２，３００℃以下の温度まで昇温させることができる。
As a result, a layout is realized in which the
本加熱室２１の天井側は第１多層熱反射金属板４１によって閉鎖される一方、底面の第１多層熱反射金属板４１には貫通孔５５が形成されている。被処理物は、この貫通孔５５を介して、本加熱室２１と、この本加熱室２１の下側に隣接する予備加熱室２２との間で移動できるようになっている。
The ceiling side of the
前記貫通孔５５には、移動機構２７の支持体２８の一部が挿入されている。この支持体２８は、上から順に、第２多層熱反射金属板４２、第３多層熱反射金属板４３、及び第４多層熱反射金属板４４を互いに間隔をあけて配置した構成となっている。
A part of the
３つの多層熱反射金属板４２〜４４は、何れも水平に配置されるとともに、垂直方向に設けた柱部３５によって互いに連結されている。そして、第２多層熱反射金属板４２及び第３多層熱反射金属板４３とで挟まれたスペースに受け台３６が配置され、この受け台３６上に被処理物（正確には、被処理物を収納した容器２）を載置できるように構成されている。本実施形態において、この受け台３６はタンタルカーバイドにより構成されている。また、受け台３６は、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジによって、支持体２８を構成する部材（例えば、第３多層熱反射金属板４３）に取り付けられている。
The three multilayer heat-reflecting
移動機構２７を構成するシリンダ部２９のシリンダロッド３０は、中空状に形成されている。また、このシリンダロッド３０の端部にフランジが形成されて、このフランジが第４多層熱反射金属板４４の下面に固定される。この構成により、前記シリンダ部２９を伸縮させることで、受け台３６上の被処理物（容器２）を前記３つの多層熱反射金属板４２〜４４とともに上下動させることができる。
The
前記予備加熱室２２は、本加熱室２１の下側の空間を、多層熱反射金属板４６で囲うことにより構成されている。図５に示すように、予備加熱室２２は平面断面視で円状となるように構成されている。なお、予備加熱室２２内には、前記メッシュヒータ３３のような加熱手段は備えられていない。
The preheating
図３や図５に示すように、予備加熱室２２の底面部においては、前記多層熱反射金属板４６に貫通孔５６が形成されている。また、予備加熱室２２の側壁をなす多層熱反射金属板４６において、前記搬送路６５と対面する部位に通路孔５０が形成されている。また、前記予備加熱室２２は、前記通路孔５０を閉鎖可能な開閉部材５１と、この開閉部材５１を昇降させる開閉機構５２と、を備えている。
As shown in FIGS. 3 and 5, a through
予備加熱室２２の下側で隣接する前記断熱室２３は、上側が前記多層熱反射金属板４６によって区画され、下側及び側部が多層熱反射金属板４７によって区画されている。断熱室２３の下側を覆う多層熱反射金属板４７には貫通孔５７が形成されて、前記シリンダロッド３０を挿通できるようになっている。
The
前記貫通孔５７の上端部に相当する位置において、多層熱反射金属板４７には収納凹部５８が形成される。この収納凹部５８には、前記支持体２８が備える第４多層熱反射金属板４４を収納可能になっている。
A
多層熱反射金属板４１〜４４，４６，４７は何れも、金属板（タングステン製）を所定の間隔をあけて積層した構造になっている。前記開閉部材５１においても、通路孔５０を閉鎖する部分には、同様の構成の多層熱反射金属板が用いられている。
Each of the multilayer heat reflecting
このように高融点の金属板を積層させた構成の多層熱反射金属板は、断熱機能を有するほか、タングステンのメッシュヒータ３３から放射される熱放射エネルギーを反射し、これにより加熱効果を得ることができる（反射加熱機能）。
In this way, the multilayer heat-reflecting metal plate constructed by laminating high-melting-point metal plates has a heat insulating function and reflects heat radiation energy radiated from the
即ち、タングステンのメッシュヒータ３３が加熱時（１，８００℃〜２，６００℃の高温領域）に発する波長エネルギーは、その殆どが、波長０．４μｍ〜３．５μｍの波長領域の間に含まれている。一方、２，２００℃において、タングステンの波長エネルギーのピークは約１．１μｍの部分に現れ、このときのタングステンの反射率は約０．６５である。また、タングステンは、比較的波長エネルギーの高い波長領域（１．１μｍ〜３．０μｍ）では、その波長が長くなるにつれて反射率が増加し、例えば波長３．０μｍでは反射率は約０．８に達する。このように、清浄な高純度雰囲気でのタングステンのメッシュヒータ３３に対して、タングステンは十分な反射特性を備えているということができる。
That is, most of the wavelength energy emitted when the
多層熱反射金属板４１〜４４，４６，４７の材質としては、メッシュヒータ３３の熱輻射に対して十分な加熱特性を有し、また、融点が雰囲気温度より高い物質であれば、任意のものを用いることができる。例えば、前記タングステンのほか、タンタル、ニオブ、モリブデン等の高融点金属材料や、タングステンカーバイド、ジリコニウムカーバイド、タンタルカーバイド、ハフニウムカーバイド、モリブデンカーバイド等の炭化物を、多層熱反射金属板４１〜４４，４６，４７として用いることができる。また、その反射面に、金やタングステンカーバイド等からなる赤外線反射膜を更に形成しても良い。
Any material can be used as the material of the multilayer heat-reflecting
そして、支持体２８に備えられる多層熱反射金属板４２〜４４は、小さな貫通孔を多数有するパンチメタル構造のタングステン板を、当該貫通孔の位置を異ならせつつ所定の間隔をあけて積層した構造になっている。
And the multilayer heat | fever reflective metal plates 42-44 with which the
また、支持体２８の最も上層に備えられる第２多層熱反射金属板４２の積層枚数は、本加熱室２１の第１多層熱反射金属板４１の積層枚数よりも少なくなっている。
Further, the number of stacked second multilayer heat reflecting
また、これらの多層熱反射金属板４１〜４４，４６，４７は、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジによって、本加熱室２１や予備加熱室２２等の壁部に固定されている。このように、前記メッシュヒータ３３、それを覆うカバー、受け台３６、及び多層熱反射金属板４１〜４４，４６，４７を他の部材へ取り付ける固定手段として、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジを使用することによって、固定部分でネジが焼き付くことがなく、メンテナンス作業を簡単に行うことができる。
These multilayer heat-reflecting
本加熱室２１に設けられる前記第１多層熱反射金属板４１においては、積層される金属板と金属板との間に、温度検知部としての熱電対３７が複数設置されている（図４を参照）。これにより、本加熱室２１内の温度分布を正確に把握してメッシュヒータ３３をフィードバック制御することができる。従って、本加熱室２１の温度を、予め設定された温度プロフィルに従って正確に上昇又は下降させる制御も可能になる。また、従来の放射温度計及びビューポートによる温度検知制御と比較して、チャンバのビューポートの曇りによって測温不可能となることがなく、信頼性の高い温度制御を実現できる。
In the first multilayer heat-reflecting
次に、図７等を参照しつつ、この高温真空炉１１において被処理物を収納するために用いられる容器２について説明する。図７は容器の上容器と下容器とを取り外した状態の斜視図である。図８は容器内に被処理物がセットされた様子を示す模式断面図である。
Next, with reference to FIG. 7 and the like, the
この容器２は、図７に示す構成の上容器２ａと下容器２ｂとを嵌め合わせることにより構成されている。本実施形態において、容器２は円筒状に構成されているが、これは一例であって、例えば六面体状に構成されていても良い。
The
前記上容器２ａ及び下容器２ｂは、タンタルカーバイド処理を施したタンタルから構成されている。この結果、図８に示すように、容器２の表面にはタンタルカーバイド層３が形成されている。このタンタルカーバイド層３のうち、上容器２ａ及び下容器２ｂの内面を覆う部分は、容器２の内部空間に露出している。
The
容器２の内部空間には、処理対象（被処理物）としての単結晶ＳｉＣ基板１が配置されている。この単結晶ＳｉＣ基板１の結晶構造としては、例えば、６Ｈ−ＳｉＣ又は４Ｈ−ＳｉＣとすることが考えられる。また、容器２の内部には、Ｓｉ供給源としてのシリコンペレット５が配置されている。
In the internal space of the
単結晶ＳｉＣ基板１と下容器２ｂの内底面との間には、スペーサ４が介在される。このスペーサ４によって、単結晶ＳｉＣ基板１の上面及び下面の両方が、容器２の内部空間に対し十分に露出した状態となっている。
A
上容器２ａと下容器２ｂとを図８に示すように嵌め合わせたときの嵌合部分の遊びは、約２ｍｍ以下であることが好ましい。これによって実質的な密閉状態が実現され、本加熱室２１での加熱処理工程において容器２内のＳｉ圧力を高めて外部圧力（本加熱室２１内の圧力）よりも高い圧力とし、不純物がこの嵌合部分を通じて容器２内に侵入するのを防止できる。
The play of the fitting portion when the
以上の構成の容器２を、図１に示す導入室１４の導入口７５から真空チャンバ７１内に入れ、ストッカ７３上に載置する。そして、この状態からターボ分子ポンプ３４を駆動し、真空チャンバ７１の内部を真空とする。
The
なお、加熱炉１２の真空チャンバ１９、及びストック室１３の真空チャンバ６１については、予め１０-2Ｐａ以下、望ましくは１０-7Ｐａ以下の真空状態としておく。あるいは、予め１０-2Ｐａ以下、望ましくは１０-7Ｐａ以下の真空に到達した後に不活性ガスを導入した希薄ガス雰囲気下としても良い。また、加熱炉１２の移動機構２７を予め駆動して、支持体２８を下降させた状態にしておく。また、開閉機構５２を駆動して開閉部材５１を下降させ、予備加熱室２２の前記通路孔５０を開いておく。
Note that the
次に、図１のゲートバルブ７７を開き、搬送機構７８を駆動して、導入室１４の容器２をストック室１３のストッカ６３上に搬送した後、ゲートバルブ７７を閉じる。次に、ゲートバルブ６６を開き、搬送機構６７を駆動して、前記容器２を予備加熱室２２内（支持体２８が備える受け台３６上）へ搬送した後、ゲートバルブ６６を閉じる。このように、予備加熱室２２の側壁に設けられる多層熱反射金属板４６に通路孔５０を設けることで、簡素な構成で、予備加熱室２２に対する容器２の出し入れを実現できる。
Next, the
次に、前記開閉機構５２を駆動して開閉部材５１を上昇させ、前記通路孔５０を閉鎖する。この状態では、図３に示すように、支持体２８の第２多層熱反射金属板４２が貫通孔５５を閉鎖し、予備加熱室２２と本加熱室２１とを仕切るように位置する。また、第３多層熱反射金属板４３が貫通孔５６を閉鎖し、予備加熱室２２と断熱室２３とを仕切るように位置する。更に、第４多層熱反射金属板４４が貫通孔５７及び収納凹部５８を閉鎖し、断熱室２３とその外部の空間とを仕切るように位置する。
Next, the opening /
この状態でメッシュヒータ３３を駆動すると、本加熱室２１が１，０００℃以上２，４００℃以下の所定の温度に加熱される。ここで、支持体２８の第２多層熱反射金属板４２の積層枚数は、前記第１多層熱反射金属板４１の積層枚数よりも少なくなっている。従って、メッシュヒータ３３が発生する熱の一部が第２多層熱反射金属板４２を介して予備加熱室２２に適度に供給（分配）され、予備加熱室２２内の容器２（被処理物）を例えば５００℃以上の所定の温度となるように予備加熱することができる。即ち、予備加熱室にヒータを設置しなくても予備加熱を実現でき、予備加熱室の簡素な構造が実現できている。
When the
またこのとき、第３多層熱反射金属板４３が予備加熱室２２の下側の貫通孔５６を閉鎖しており、この前記第３多層熱反射金属板４３は前述のとおりパンチメタル板の積層構造となっている。同様に、断熱室２３の下側の貫通孔５７を閉鎖する第４多層熱反射金属板４４も、パンチメタル板の積層構造となっている。
At this time, the third multilayer heat reflecting
従って、第３多層熱反射金属板４３の部分で熱を良好に反射させ、予備加熱室２２内の被処理物を効率良く予備加熱し、脱ガス処理を行うことができる。また、予備加熱時に容器２内の被処理物から出るガスは、第３多層熱反射金属板４３及び第４多層熱反射金属板４４のパンチメタルの貫通孔を通じて、予備加熱室２２及び断熱室２３の外部へ容易に排気することができる。
Therefore, heat can be favorably reflected by the portion of the third multilayer heat reflecting
更に、この予備加熱時に前記通路孔５０が開閉部材５１によって閉鎖されるので、予備加熱室２２の熱ロスを低減できる。また、支持体２８の第４多層熱反射金属板４４に連結されているシリンダロッド３０は、断熱室２３を挟んで予備加熱室２２と反対側に位置している。従って、予備加熱室２２等の熱がシリンダロッド３０を伝わって逃げるロスを断熱室２３によって効果的に低減でき、シリンダロッド３０の熱損傷も防止できる。
Furthermore, since the
上記の予備加熱処理を所定時間行った後、シリンダ部２９を駆動し、支持体２８を上昇させる。この結果、図６に示すように、容器２（及び、内部の被処理物）が下側から貫通孔５５を通過して本加熱室２１内に移動する。これにより、直ちに本加熱処理が開始され、本加熱室２１内の容器（被処理物）を所定の温度（１，０００℃以上２，４００℃以下の温度）に急速に昇温させることができる。
After performing the above-mentioned preheating process for a predetermined time, the
この図６の状態では、支持体２８の第３多層熱反射金属板４３が貫通孔５５を閉鎖し、予備加熱室２２と本加熱室２１とを仕切るように位置する。従って、本加熱室２１内の被処理物を効率良く予備加熱することができる。また、支持体２８の第４多層熱反射金属板４４が貫通孔５６を閉鎖するので、予備加熱室２２から熱が逃げるのを防止し、本加熱室２１での効率的な加熱を実現している。更に、この第４多層熱反射金属板４４は第３多層熱反射金属板４３と同様にパンチメタル構造であるので、ガスを予備加熱室２２の外部へ良好に排気できる。
In the state of FIG. 6, the third multilayer heat reflecting
上記の本加熱処理を所定時間行った後、メッシュヒータ３３による加熱を停止するとともに、移動機構２７を駆動し、支持体２８を下降させる。この結果、図３に示すように、容器２が予備加熱室２２内に移動し、急速に冷却される。この状態で所定時間冷却した後、開閉部材５１及びゲートバルブ６６が開かれるとともに図１の搬送機構６７が駆動され、受け台３６上の容器２がストック室１３のストッカ６３上に搬送された後、ゲートバルブ６６が閉じられる。
After performing the main heating process for a predetermined time, the heating by the
処理後の容器２はストック室１３内で図略の冷却機構により更に冷却された後、観察室１５に搬送されて評価及び観察が行われたり、導入室１４に搬送されて導入口７５から取り出されて次工程へ送られたりする。
The treated
以上のプロセスにおける被処理物の温度変化を図９に示す。このグラフで示すように、予備加熱室２２から本加熱室２１に容器２が移動し、本加熱処理が開始されると同時に、被処理物が急速な昇温カーブで加熱されることが判る。
FIG. 9 shows the temperature change of the object to be processed in the above process. As shown in this graph, it can be seen that the
この本加熱処理では、容器２内（図８）の内部に設置したシリコンペレット５からのシリコン蒸気の蒸発により、容器２の内部空間はシリコン飽和蒸気圧に保たれ、このために単結晶ＳｉＣ基板１の表面からのシリコン分子の蒸発が抑制される。また、容器２の内部空間にはタンタルカーバイド層３が露出しているため、単結晶ＳｉＣ基板１から蒸発して容器２の内部空間に存在するシリコン蒸気及び炭素蒸気の中から、炭素分子だけが選択的に容器２の表面のタンタルカーバイド層３に取り込まれる。
In this main heat treatment, the internal space of the
この結果、容器２の内部空間は、単結晶ＳｉＣ基板１の表面からシリコン蒸気が蒸発しにくい一方、炭素蒸気が蒸発し易い雰囲気に保たれる。この結果、単結晶ＳｉＣ基板１の表面からシリコン蒸気と炭素蒸気がほぼ同時に蒸発する。加えて、炭素分子は選択的に容器２の表面のタンタルカーバイド層３に取り込まれるので、容器２の内部空間はシリコン蒸気圧が常に高く保たれ自動的にシリコン飽和蒸気圧に保たれる。以上により、単結晶ＳｉＣ基板１の表面を、シリコン蒸発による荒れが生じていない極めて平坦な表面とすることができる。
As a result, the internal space of the
本実施形態の高温真空炉１１によれば、図９に示すような鋭い昇温カーブが実現されるとともに、単結晶ＳｉＣ基板１を均一に加熱することができる。
According to the high
即ち、図９に示す温度制御及び被処理物の搬送制御の例は、単結晶ＳｉＣ基板の気相処理条件に関して最適なプロセス環境をもたらすものである。この図９に示す処理は、具体的には以下のように行われる。即ち、予備加熱室２２に被処理物を搬入し、５００℃以上１，０００℃以下の温度に予備加熱する（予備加熱処理）。そして、予備加熱室２２から前記本加熱室２１へ被処理物を移動させるとともに、本加熱室２１を１，０００℃以上２，４００℃以下の任意の温度に維持することにより、鋭い温度勾配で被処理物を、１，０００℃以上２，４００℃以下の任意の温度まで急速に加熱する（本加熱処理）。本加熱終了後に、本加熱室２１から予備加熱室２２へ被処理物を移動させ、これにより、鋭い温度勾配で被処理物を冷却する（冷却処理）。
That is, the example of the temperature control and the conveyance control of the object to be processed shown in FIG. Specifically, the process shown in FIG. 9 is performed as follows. That is, the object to be processed is carried into the preheating
なお、このように急激な温度勾配で被処理物の温度を上昇又は下降させる熱処理は、様々な熱処理に適用することができる。例えば、被処理物としての単結晶ＳｉＣ基板の表面に多結晶ＳｉＣ基板を極めて近接させた状態で配置したものをタンタルカーバイドの坩堝（容器）に収納して、予備加熱室２２内で例えば８００℃に予備加熱する。その後、前記本加熱室２１へ坩堝を移動させることで、坩堝内をシリコン飽和蒸気圧雰囲気とし、数分間で例えば２，０００℃まで加熱する。この２，０００℃の状態で１０分程度加熱処理すると、単結晶ＳｉＣ基板表面に単結晶ＳｉＣ薄膜を気相エピタキシャル成長させることができる。その後、本加熱室２１から予備加熱室２２へ坩堝を移動させることで急速に冷却した後、加熱炉１２の外部へ搬出する。このような超近接昇華法ともいうべき気相プロセスを行う場合、本実施形態の高温真空炉１１を使用して上述のような短時間での加熱及び短時間での冷却を行うと、無欠陥の単結晶ＳｉＣ薄膜を短時間で得ることができ、極めて好適である。
Note that heat treatment for increasing or decreasing the temperature of an object to be processed with such a rapid temperature gradient can be applied to various heat treatments. For example, a single crystal SiC substrate as an object to be processed is placed in a state where a polycrystalline SiC substrate is very close to the surface of the substrate, and is stored in a tantalum carbide crucible (container), and in the preheating
他の熱処理としては、例えば、単結晶ＳｉＣ基板をタンタルカーバイドの坩堝（容器）に収納して、予備加熱室２２内で例えば８００℃に予備加熱する。その後、前記本加熱室２１へ坩堝を移動させることで、坩堝内をシリコン飽和蒸気圧雰囲気とし、例えば２，０００℃の温度で１０分程度加熱処理すると、単結晶ＳｉＣ基板表面が熱エッチングされ、基板表面を原子レベルで平坦化することができる。その後、本加熱室２１から予備加熱室２２へ坩堝を移動させることで急速に冷却した後、加熱炉１２の外部へ搬出する。このような気相プロセスにも、本実施形態の高温真空炉１１を使用して、上述したような短時間での高温加熱及び短時間での冷却を行うことが好適である。これにより、単結晶ＳｉＣ基板の表面改質を熱エッチングで効率良く行うことができるとともに、その表面改質の品質は上述のとおり原子レベルに平坦であり、更に均一なモフォロジーが形成されるので、表面状態を極めて良好とすることができる。この結果、例えば、機械化学研磨（ＣＭＰ）工程を不要とすることができる。
As another heat treatment, for example, a single crystal SiC substrate is accommodated in a tantalum carbide crucible (container) and preheated to, for example, 800 ° C. in the preheating
ただし、被処理物を本加熱室２１へ移動させることで急激に昇温させる代わりに、以下のような形態で熱処理を行っても良い。即ち、予備加熱室２２から本加熱室２１へ被処理物を移動させた後に、設定された温度プロフィルに従って本加熱室２１の温度を制御することで、被処理物を１，０００℃以上２，４００℃以下の温度に加熱する。また、本加熱処理の終了後は、設定された温度プロフィルに従って前記本加熱室２１の温度を制御することで、前記本加熱室２１内の被処理物を冷却するようにするのである。なお、冷却は、ある程度の温度まで本加熱室２１で所定の温度プロフィルに従って冷却処理を行い、その後に、予備加熱室２２へ被処理物を移動させることで第２次冷却処理を行うようにしても良い。
However, instead of rapidly increasing the temperature by moving the object to be processed to the
例えば、単結晶ＳｉＣ基板表面と多結晶ＳｉＣ基板との間にシリコンプレートを介在させたものを、タンタルカーバイドからなる坩堝（容器）に収納して、予備加熱室２２で例えば８００℃に予備加熱する。続いて、前記本加熱室２１へ坩堝を移動させる。その後、所定の温度プロフィルに従って、本加熱室２１の温度を約１時間程度の時間を掛けて上昇させ、２，０００℃に到達してから約１０時間程度の高温処理を行う。すると、坩堝内がシリコン飽和蒸気圧雰囲気となり、かつ、単結晶ＳｉＣ基板と多結晶ＳｉＣ基板との間にシリコン溶融液が介在されて、単結晶ＳｉＣ基板表面に単結晶ＳｉＣを液相エピタキシャル成長させることができる。その後、所定の温度プロフィルに従って、本加熱室２１の温度を約１時間程度の時間を掛けて下降させ、８００℃に到達した時点で前記予備加熱室２２へ移動させ、加熱炉１２の外部へ搬出する。このような液相プロセスを行う場合、温度勾配が緩やかな温度プロフィルを本実施形態の高温真空炉１１に設定して、長時間をかけて被処理物を加熱及び冷却することが、単結晶ＳｉＣ液相エピタキシャル成長膜の歪を防止できる点で極めて有効である。
For example, a silicon plate interposed between the surface of a single crystal SiC substrate and a polycrystalline SiC substrate is accommodated in a crucible (container) made of tantalum carbide and preheated to, for example, 800 ° C. in the preheating
以上に本願発明の好適な実施形態を説明したが、以上の構成は例えば以下のように変更することができる。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the above configuration can be modified as follows, for example.
図１０に加熱炉の例の模式図を示す。なお、以下の説明において、前記実施形態と同一又は類似する部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。 FIG. 10 shows a schematic diagram of an example of a heating furnace. In the following description, members that are the same as or similar to those in the above-described embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図１０に示す加熱炉１２においては、支持体２８の下端部に位置する前記第４多層熱反射金属板４４に、シリンダロッド３０の先端が、温度絶縁体３８を介して連結されている。この構成により、本加熱室２１や予備加熱室２２の熱がシリンダロッド３０を伝わって逃げるロスを温度絶縁体３８によっても低減できている。
In the
また、図３等においては図示を省略したが、図１０で示すように、本加熱室２１において、前記被処理物（容器２）の本加熱処理時の位置の周囲にシールド３９が備えられても良い。このシールド３９は、例えばタングステン、モリブデン、又はタンタルからなり、円筒状に形成されている。この構成によれば、本加熱処理時に被処理物から発生する分子線やガスにメッシュヒータ３３が晒されることがシールド３９によって防止されるので、メッシュヒータ３３の寿命を延ばすことができる。このシールド３９は、移動機構２７の支持体２８側に（被処理物とともに移動可能に）備えられても良く、この場合でも上記と同様の効果を発揮することができる。シールド３９を他の部材に取り付けるには、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジを用いるのが、高温環境での焼き付きを防止できる点で好ましい。
Although not shown in FIG. 3 and the like, as shown in FIG. 10, in the
図１１に加熱炉の別の例の模式図を示す。この図１１の加熱炉１２においては、断熱室２３の下側に第２断熱室（第４室）２４を更に配置している。この第２断熱室２４は、その上側を多層熱反射金属板４７によって覆われ、側部及び下側を多層熱反射金属板４８によって覆われている。移動機構２７の支持体２８は、第４多層熱反射金属板４４の下側に、更にパンチメタル構造の第５多層熱反射金属板４５を備えている。この第５多層熱反射金属板４５は、他の多層熱反射金属板４２〜４４と同様に、被処理物とともに移動可能とされている。そして、この第５多層熱反射金属板４５に前記シリンダロッド３０が温度絶縁体３８を介して連結されている。
FIG. 11 shows a schematic diagram of another example of the heating furnace. In the
図１１は予備加熱処理時の様子を示し、このとき、多層熱反射金属板４７に形成されている貫通孔５９は、支持体２８が備える第４多層熱反射金属板４４によって閉鎖されて、断熱室２３と第２断熱室２４との間が第４多層熱反射金属板４４によって隔てられる。また、多層熱反射金属板４８に形成されている貫通孔５７及び収納凹部５８は、支持体２８が備える第５多層熱反射金属板４５によって閉鎖されて、第２断熱室２４とその外部の空間とが第５多層熱反射金属板４５によって隔てられる。従って、予備加熱時においては断熱室２３及び第２断熱室２４の閉鎖状態が実現され、２つの断熱室の断熱効果によって一層の熱効率向上が図られる。
FIG. 11 shows a state during the preheating process. At this time, the through
また、図１１の状態から支持体２８を上昇させた本加熱処理時では、多層熱反射金属板４６の貫通孔５６が第４多層熱反射金属板４４によって閉鎖され、多層熱反射金属板４７の貫通孔５９が第５多層熱反射金属板４５によって閉鎖される。従って、この図１１の構成では本加熱処理時においても断熱室２３の閉鎖状態が実現されて、その断熱効果によって熱効率を一層上昇させることができる。また、本加熱処理時ではシリンダロッド３０が前記断熱室２３を挟んで予備加熱室２２と反対側に位置するので、シリンダロッド３０の熱損傷を効果的に防止できる。
Further, during the main heat treatment in which the
予備加熱室２２に通路孔５０を設ける構成に代えて、例えば以下の構成とすることができる。即ち、予備加熱室２２の多層熱反射金属板４６を例えば水平方向（又は上下方向）に分割した構成とし、分割された一部又は全部が移動することで多層熱反射金属板４６の間に隙間（通路空間）を形成できるようにする。この場合、前記通路空間を通じて、予備加熱室２２に対して被処理物を出し入れすることができる。
Instead of the configuration in which the
予備加熱室２２に対して被処理物（容器２）を出し入れする搬送機構は、搬送アーム６８を用いたものに限定されない。例えば、水平な回転テーブルを有する回転テーブル式の搬送機構に変更することができる。
The conveyance mechanism for taking in and out the object (container 2) to / from the preheating
被処理物（容器２）が本加熱室２１内にあるときに、シリンダロッド３０の先端を支持体２８に対して切離し可能に構成することもできる。なお、シリンダロッド３０を切り離す前に、前記支持体２８は適宜の機構によって本加熱室２１側に保持しておく。この構成によれば、シリンダロッド３０を介した熱ロスやシリンダロッド３０の熱損傷を大幅に抑制することができる。
When the object to be processed (container 2) is in the
受け台３６は、タンタルカーバイドで構成されることに代えて、例えばタングステンカーバイド、タングステン、又はグラファイトからなるように変更することができる。
The
前記メッシュヒータ３３は、タングステンで構成されることに代えて、例えばモリブデン又はタンタルからなるように変更することができる。
The
メッシュヒータ３３を覆う図略のカバーは、タングステンで構成されることに代えて、例えばモリブデン又はタンタルからなるように変更することができる。
A cover (not shown) covering the
熱処理で用いる容器２は、タンタルカーバイド処理されたタンタルによって構成されることに代えて、例えばタンタルカーバイド、（タンタルカーバイド処理なしの）タンタル、タングステンカーバイド、タングステン、又はグラファイトからなるように変更することができる。
The
上記実施形態の熱処理は、単結晶ＳｉＣ基板１に関する熱処理に限らず、他の様々な化学変化及び物理変化を被処理物に生じさせるために用いることができる。
The heat treatment of the above embodiment is not limited to the heat treatment related to the single
１ 単結晶ＳｉＣ基板（試料、被処理物）
２ 容器
１１ 高温真空炉（熱処理装置）
１２ 加熱炉
１３ ストック室
１９ 真空チャンバ
２１ 本加熱室（第１室）
２２ 予備加熱室（第２室）
２３ 断熱室（第３室）
２４ 第２断熱室（第４室）
２７ 移動機構
２８ 支持台
２９ シリンダ部
３０ シリンダロッド
３３ メッシュヒータ（加熱ヒータ）
４１ 第１多層熱反射金属板
４２ 第２多層熱反射金属板
４３ 第３多層熱反射金属板
４４ 第４多層熱反射金属板
４５ 第５多層熱反射金属板
４６〜４８ 多層熱反射金属板
1 Single crystal SiC substrate (sample, workpiece)
2
12
22 Preheating room (2nd room)
23 Insulation room (third room)
24 Second heat insulation room (4th room)
27 Moving
41 1st multilayer heat reflecting
Claims (42)
この第１室に隣接する第２室と、
この第２室と前記第１室との間で前記被処理物を移動させるための移動機構と、
を備え、
前記第１室の内部には、前記被処理物を周囲から加熱できるように配置される加熱ヒータと、この加熱ヒータの熱を前記被処理物に向けて反射するように配置される第１多層熱反射金属板と、が備えられ、
前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第２多層熱反射金属板を備え、
前記被処理物が前記第２室内にあるときには、前記第２多層熱反射金属板が前記第１室と前記第２室とを隔てるように位置し、前記加熱ヒータから発生する熱の一部が前記第２多層熱反射金属板を介して前記第２室に供給されて、これにより当該第２室内の被処理物を予備加熱することが可能に構成されていることを特徴とする熱処理装置。 A first chamber for heating the workpiece to a temperature of 1,000 ° C. or more and 2,400 ° C. or less;
A second chamber adjacent to the first chamber;
A moving mechanism for moving the object to be processed between the second chamber and the first chamber;
With
Inside the first chamber, a heater arranged to heat the object to be processed from the surroundings, and a first multilayer arranged to reflect the heat of the heater toward the object to be processed A heat reflecting metal plate,
The moving mechanism includes a second multilayer heat-reflecting metal plate that can move with the object to be processed,
When the object to be processed is in the second chamber, the second multilayer heat reflecting metal plate is positioned so as to separate the first chamber and the second chamber, and a part of the heat generated from the heater is generated. A heat treatment apparatus, wherein the heat treatment apparatus is configured to be supplied to the second chamber through the second multilayer heat-reflecting metal plate and thereby to preheat the object to be processed in the second chamber.
前記第２多層熱反射金属板の積層枚数は、前記第１多層熱反射金属板の積層枚数よりも少ないことを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1,
The heat treatment apparatus characterized in that the number of laminated layers of the second multilayer heat reflecting metal plates is smaller than the number of laminated layers of the first multilayer heat reflecting metal plates.
前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第３多層熱反射金属板を備え、
前記被処理物が前記第２室内にあるときには、前記第３多層熱反射金属板が前記第２室とその外部とを隔てるように位置し、
前記被処理物が前記第１室内にあるときには、前記第３多層熱反射金属板が前記第１室と前記第２室とを隔てるように位置することを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 1 or 2,
The moving mechanism includes a third multilayer heat reflecting metal plate movable with the object to be processed,
When the object to be processed is in the second chamber, the third multilayer heat-reflecting metal plate is positioned so as to separate the second chamber from the outside thereof.
A heat treatment apparatus, wherein the third multilayer heat reflecting metal plate is positioned so as to separate the first chamber and the second chamber when the object to be processed is in the first chamber.
前記第３多層熱反射金属板は、多数の貫通孔を有する金属板を、当該貫通孔の位置を異ならせながら積層して構成されていることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 3,
The third multilayer heat-reflecting metal plate is formed by laminating metal plates having a large number of through-holes while varying the positions of the through-holes.
前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第４多層熱反射金属板を備え、
前記被処理物が前記第１室内にあるときには、前記第４多層熱反射金属板が前記第２室とその外部とを隔てるように位置することを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 3 or 4,
The moving mechanism includes a fourth multilayer heat-reflecting metal plate movable with the object to be processed,
The heat treatment apparatus, wherein when the object to be processed is in the first chamber, the fourth multilayer heat reflecting metal plate is positioned so as to separate the second chamber from the outside.
多層熱反射金属板に囲われた第３室を、前記第２室の外側に隣接させて備え、
前記第２室は前記第１室に対して上下方向に隣接しており、
前記第３室は前記第２室に対して上下方向に隣接しており、
前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第４多層熱反射金属板を備え、
前記被処理物が前記第１室内にあるときには、前記第４多層熱反射金属板が前記第２室と前記第３室とを隔てるように位置することを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 3 or 4,
A third chamber surrounded by a multilayer heat-reflecting metal plate is provided adjacent to the outside of the second chamber;
The second chamber is vertically adjacent to the first chamber;
The third chamber is vertically adjacent to the second chamber,
The moving mechanism includes a fourth multilayer heat-reflecting metal plate movable with the object to be processed,
The heat treatment apparatus, wherein the fourth multilayer heat reflecting metal plate is positioned so as to separate the second chamber and the third chamber when the object to be processed is in the first chamber.
前記被処理物が前記第２室内にあるときには、前記第４多層熱反射金属板が前記第３室とその外部とを隔てるように位置することを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 6,
The heat treatment apparatus, wherein when the object to be processed is in the second chamber, the fourth multilayer heat-reflecting metal plate is positioned so as to separate the third chamber from the outside.
前記第４多層熱反射金属板にはロッドが連結されており、
このロッドは、前記被処理物が前記第２室内にあるときには、前記第３室を挟んで前記第２室と反対側に位置することを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 7,
A rod is connected to the fourth multilayer heat reflecting metal plate,
The rod is located on the opposite side of the second chamber across the third chamber when the workpiece is in the second chamber.
前記第４多層熱反射金属板は、多数の貫通孔を有する金属板を、当該貫通孔の位置を異ならせながら積層して構成されていることを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus according to any one of claims 5 to 8,
The fourth multilayer heat-reflecting metal plate is formed by laminating metal plates having a large number of through holes while varying the positions of the through holes.
前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第５多層熱反射金属板を備え、
前記被処理物が前記第１室内にあるときは、前記第５多層熱反射金属板が前記第３室とその外部とを隔てるように位置することを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 6 or 7,
The moving mechanism includes a fifth multilayer heat reflecting metal plate movable with the object to be processed,
When the object to be processed is in the first chamber, the fifth multilayer heat reflecting metal plate is positioned so as to separate the third chamber from the outside.
多層熱反射金属板に囲われた第４室を、前記第３室の外側かつ下側に隣接させて備え、
前記被処理物が前記第２室内にあるときには、前記第５多層熱反射金属板が前記第４室とその外部とを隔てるように位置することを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 10,
A fourth chamber surrounded by a multilayer heat-reflecting metal plate is provided adjacent to the outside and the lower side of the third chamber;
An apparatus for heat treatment, wherein when the object to be processed is in the second chamber, the fifth multilayer heat-reflecting metal plate is positioned so as to separate the fourth chamber from the outside.
前記第５多層熱反射金属板にはロッドが連結されており、
このロッドは、前記被処理物が前記第１室内にあるときには、前記第３室を挟んで前記第２室と反対側に位置することを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 11,
A rod is connected to the fifth multilayer heat reflecting metal plate,
The rod is located on the opposite side of the second chamber across the third chamber when the workpiece is in the first chamber.
前記第２室内の被処理物を５００℃以上の温度に予備加熱できることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 12,
A heat treatment apparatus characterized in that the object to be treated in the second chamber can be preheated to a temperature of 500 ° C. or higher.
前記移動機構は、前記被処理物を支持する支持体と、この支持体に連結されるロッドと、を備え、
前記ロッドは、温度絶縁体を介して前記支持体に連結されることを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 13,
The moving mechanism includes a support that supports the object to be processed, and a rod that is coupled to the support.
The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the rod is connected to the support through a temperature insulator.
前記移動機構は、前記被処理物を支持する支持体と、この支持体に連結されるロッドと、を備え、
前記被処理物が前記第１室内にあるときに、前記ロッドと前記支持体との連結を切離し可能に構成されていることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 14,
The moving mechanism includes a support that supports the object to be processed, and a rod that is coupled to the support.
A heat treatment apparatus configured to be capable of releasing the connection between the rod and the support when the object to be processed is in the first chamber.
前記第２室は多層熱反射金属板を備え、この多層熱反射金属板には通路孔が形成されて、この通路孔を通じて前記第２室に対し被処理物を出し入れ可能に構成したことを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 15,
The second chamber is provided with a multilayer heat reflecting metal plate, and a passage hole is formed in the multilayer heat reflecting metal plate, and an object to be processed can be taken in and out of the second chamber through the passage hole. Heat treatment equipment.
前記第２室は多層熱反射金属板を備え、この多層熱反射金属板の少なくとも一部が移動することで通路空間を形成可能に構成され、
この通路空間を通じて、前記第２室に対し被処理物を出し入れ可能に構成したことを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 14,
The second chamber includes a multilayer heat reflecting metal plate, and is configured to be able to form a passage space by moving at least a part of the multilayer heat reflecting metal plate.
A heat treatment apparatus characterized in that a workpiece can be taken in and out of the second chamber through the passage space.
前記第２室に対し被処理物を出し入れ可能な搬送機構を備え、
この搬送機構はアームを備え、このアームによって被処理物を搬送するように構成されていることを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 18,
A transport mechanism capable of loading and unloading an object to and from the second chamber;
The transport mechanism includes an arm, and is configured to transport an object to be processed by the arm.
前記第２室に対し被処理物を出し入れ可能な搬送機構を備え、
この搬送機構は回転テーブル式に構成されていることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 19,
A transport mechanism capable of loading and unloading an object to and from the second chamber;
A heat treatment apparatus characterized in that the transport mechanism is configured as a rotary table.
被処理物を上下方向に並べて複数ストックすることが可能なストック室と、
被処理物を前記第２室と前記ストック室との間で水平方向に搬送可能な搬送機構と、
を備え、
前記第２室は前記第１室に対し上下方向に隣接していることを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 20,
A stock room capable of stocking a plurality of workpieces in a vertical direction; and
A transport mechanism capable of transporting a workpiece in a horizontal direction between the second chamber and the stock chamber;
With
The heat treatment apparatus, wherein the second chamber is adjacent to the first chamber in a vertical direction.
前記ストック室は、当該ストック室にストックされる被処理物を冷却するための冷却機構を備えていることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 21, wherein
The heat treatment apparatus, wherein the stock chamber includes a cooling mechanism for cooling an object to be processed stocked in the stock chamber.
被処理物を大気中から装置内に導入するための導入室を備え、
この導入室に導入された被処理物を前記第２室に搬送可能に構成されていることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 22,
Provided with an introduction chamber for introducing workpieces from the atmosphere into the equipment,
A heat treatment apparatus configured to be capable of transporting an object to be treated introduced into the introduction chamber to the second chamber.
前記第１室は、１０-2Ｐａ以下の真空とすることが可能に構成されていることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 23,
The heat treatment apparatus is characterized in that the first chamber is configured to be able to be a vacuum of 10 −2 Pa or less.
前記第１室は、１０-2Ｐａ以下の真空に到達した後に不活性ガスを導入した希薄ガス雰囲気下とすることが可能に構成されていることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 23,
The heat treatment apparatus is characterized in that the first chamber is configured to be in a rare gas atmosphere into which an inert gas is introduced after reaching a vacuum of 10 −2 Pa or less.
前記移動機構は、前記被処理物を載置するための受け台を備え、
この受け台は、タンタルカーバイド、タングステンカーバイド、タングステン、タンタル、モリブデン又はグラファイトの少なくとも何れかよりなることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 25,
The moving mechanism includes a cradle for placing the object to be processed,
The cradle is made of at least one of tantalum carbide, tungsten carbide, tungsten, tantalum, molybdenum, or graphite.
前記受け台は、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる固定ネジによって他の部材に固定されていることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 26,
The heat treatment apparatus, wherein the cradle is fixed to another member by a fixing screw made of tantalum subjected to tantalum carbide treatment.
前記加熱ヒータは、タングステン、モリブデン、又はタンタルの少なくとも何れかよりなることを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 27,
The heating heater is made of at least one of tungsten, molybdenum, and tantalum.
前記加熱ヒータは、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジによって他の部材に固定されていることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 28, wherein
The said heater is fixed to the other member with the attachment screw which consists of a tantalum which performed the tantalum carbide process, The heat processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記加熱ヒータは、タングステン、モリブデン、又はタンタルの少なくとも何れかよりなるカバーによって覆われていることを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 29,
The heat treatment apparatus is characterized in that the heater is covered with a cover made of at least one of tungsten, molybdenum, and tantalum.
前記カバーは、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジによって他の部材に固定されていることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to claim 30, wherein
The heat treatment apparatus, wherein the cover is fixed to another member by a mounting screw made of tantalum subjected to tantalum carbide treatment.
前記第１多層熱反射金属板及び第２多層熱反射金属板は、タングステンカーバイド、タングステン、タンタル又はモリブデンの少なくとも何れかよりなることを特徴とする熱処理装置。 The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 31,
The heat treatment apparatus, wherein the first multilayer heat reflective metal plate and the second multilayer heat reflective metal plate are made of at least one of tungsten carbide, tungsten, tantalum, and molybdenum.
前記第１多層熱反射金属板又は第２多層熱反射金属板の少なくとも何れか一方は、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジによって他の部材に固定されていることを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus according to claim 32, wherein
At least one of the first multilayer heat-reflecting metal plate and the second multilayer heat-reflecting metal plate is fixed to another member by a mounting screw made of tantalum carbide-treated tantalum. .
前記移動機構において、被処理物の周囲に、タングステン、モリブデン、又はタンタルの少なくとも何れかよりなるシールドが配置されていることを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 33,
In the moving mechanism, a heat treatment apparatus is characterized in that a shield made of at least one of tungsten, molybdenum, and tantalum is disposed around an object to be processed.
前記シールドは、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジによって他の部材に固定されていることを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus according to claim 34,
The heat treatment apparatus, wherein the shield is fixed to another member by a mounting screw made of tantalum subjected to tantalum carbide treatment.
前記第１多層熱反射金属板において、積層されている金属板の間に温度検知部が配置されていることを特徴とする熱処理装置。 A heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 35, wherein
In the first multilayer heat-reflecting metal plate, a temperature detecting unit is disposed between the stacked metal plates.
前記第２室で被処理物を５００℃以上１，０００℃以下の温度に予備加熱する予備加熱処理と、
前記第２室から前記第１室へ被処理物を移動させることで、前記第１室において被処理物を１，０００℃以上２，４００℃以下の温度に加熱する本加熱処理と、
この本加熱処理の終了後に、前記第１室から前記第２室へ被処理物を移動させることで被処理物を冷却する冷却処理と、
を行うことを特徴とする熱処理方法。 A heat treatment method for heat-treating an object to be treated using the heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 36,
A preheating treatment in which the object to be treated is preheated to a temperature of 500 ° C. or more and 1,000 ° C. or less in the second chamber;
A main heat treatment for heating the object to be processed to a temperature of 1,000 ° C. or more and 2,400 ° C. or less in the first chamber by moving the object to be processed from the second chamber to the first chamber;
A cooling process for cooling the object to be processed by moving the object to be processed from the first chamber to the second chamber after the end of the main heat treatment;
The heat processing method characterized by performing.
前記第２室で被処理物を５００℃以上１，０００℃以下の温度に予備加熱する予備加熱処理と、
前記第２室から前記第１室へ被処理物を移動させた後に、設定された温度プロフィルに従って前記第１室の温度を制御することで、被処理物を１，０００℃以上２，４００℃以下の温度に加熱する本加熱処理と、
この本加熱処理の終了後に、設定された温度プロフィルに従って前記第１室の温度を制御することで、前記第１室内の被処理物を冷却する冷却処理と、
を行うことを特徴とする熱処理方法。 A heat treatment method for heat-treating an object to be treated using the heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 36,
A preheating treatment in which the object to be treated is preheated to a temperature of 500 ° C. or more and 1,000 ° C. or less in the second chamber;
After the workpiece is moved from the second chamber to the first chamber, the temperature of the first chamber is controlled in accordance with a set temperature profile, so that the workpiece is 1,000 ° C. or more and 2,400 ° C. A main heat treatment for heating to the following temperature;
After the completion of the main heating process, by controlling the temperature of the first chamber according to a set temperature profile, a cooling process for cooling the object to be processed in the first chamber;
The heat processing method characterized by performing.
前記予備加熱処理及び前記本加熱処理は、１０-2Ｐａ以下の真空において行われることを特徴とする熱処理方法。 A heat treatment method according to claim 37 or 38,
The heat treatment method, wherein the preliminary heat treatment and the main heat treatment are performed in a vacuum of 10 −2 Pa or less.
前記予備加熱処理及び前記本加熱処理は、１０-2Ｐａ以下の真空に到達した後に不活性ガスを導入した希薄ガス雰囲気下において行われることを特徴とする熱処理方法。 A heat treatment method according to claim 37 or 38,
The preheating treatment and the main heating treatment are performed in a dilute gas atmosphere into which an inert gas is introduced after reaching a vacuum of 10 −2 Pa or less.
前記予備加熱処理及び前記本加熱処理は、上容器と下容器からなる容器に前記被処理物を収納し、前記上容器と前記下容器とを嵌合させた状態で行うものとし、
この容器は、タンタルカーバイド処理を施したタンタルにより構成されていることを特徴とする熱処理方法。 The heat treatment method according to claim 39 or 40,
The preliminary heat treatment and the main heat treatment are performed in a state in which the object to be processed is accommodated in a container composed of an upper container and a lower container, and the upper container and the lower container are fitted with each other.
The container is made of tantalum subjected to tantalum carbide treatment.
前記予備加熱処理及び前記本加熱処理は、上容器と下容器からなる容器に前記被処理物を収納し、前記上容器と前記下容器とを嵌合させた状態で行うものとし、
この容器は、タングステンカーバイド、タングステン、又はグラファイトの少なくとも何れかよりなることを特徴とする熱処理方法。 The heat treatment method according to claim 39 or 40,
The preliminary heat treatment and the main heat treatment are performed in a state in which the object to be processed is accommodated in a container composed of an upper container and a lower container, and the upper container and the lower container are fitted with each other.
The container is made of at least one of tungsten carbide, tungsten, or graphite.
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