修飾雰囲気用オーブンおよびチャンバー炉オプション

700℃までのオーブンに対応する修飾雰囲気オプション

Carboliteは、700℃までの温度に対応するHTMAシリーズの修飾雰囲気オーブンを製造しています。これらのオーブンは、酸素濃度を非常に低くすることを目的とした不活性雰囲気の優れた制御を実現するために特別に設計されています。

パージガスとプロセスガスの流量を別々に制御することで、チャンバー内の大気をパージした後、プロセスガスをより低い流量で使用することができます。パージガスとプロセスガスの切り替えは、手動で行うこともできますが、オプションで自動プログラム制御システムを追加することもできます。酸素濃度は50ppmまで達成可能です。

A105 NiCr合金（インコネル）レトルト

A retort can be used for various heat treating processes requiring a controlled inert or reactive atmosphere, e. g. to prevent oxidisation or to enhance surface hardness. The A105 retort, which incorporates a silicone rubber seal, can achieve low oxygen levels. Manufactured in either NiCr alloy (Inconel) with a maximum operating temperature of 1100 °C or 314 grade stainless steel with a maximum operating temperature of 1050 °C.

The A105 retort is sealed by a removable front opening insulated door fitted with a silicone rubber seal. Gas inlet and outlet connections are easily accessible at the front. Oxygen levels down to 30 ppm are achievable. A105 retorts for CWF furnaces are fitted with a 3 mm thermocouple gland through the centre of the door. The retort and furnace must be ordered together as the furnace is modified to allow it to be used with, and without, the retort. The A105 retort can be used in combination with the laboratory gas safety system for safe use with hydrogen.

A105 internal dimensions

円筒形GLOレトルト

GLO焼鈍炉は、真空タイトレトルトを採用しており、発熱体の位置も対称性の高いものとなっています。円筒形レトルトの前面扉は、必要に応じて加熱することができ、外部からの空冷や、オプションの高速冷却システムにより低温の不活性ガスでパージすることもできます。

1.     開いた扉
2.     放射線の遮蔽物
3.     セラミックファイバーの断熱材と発熱体
4.     チャージラック
5.     薄い金属製のサワーリング
6.     アフターバーニング
7.     フレーム

3000℃までの真空炉用の修飾雰囲気オプション

チャンバー炉よりも高い温度の場合は、真空炉を使用して3000℃までの改質された雰囲気を作ることができます。

カーボライト・ゲロでは、真空炉として真空チャンバー炉、真空フード炉、ボトムローディング炉、実験用真空炉、真空チューブ炉を提供しています。各炉では、反応ガスまたは不活性ガスのいずれかを使用できます。 真空炉シリーズ製品の大部分は、金属、グラファイト、またはセラミック断熱材を使用しています。 ご要望に応じて、グラファイトモデルを最大3000°Cで安全に動作するように構成できます。

カスタム例。半導体ウェハ用HTMA 6/220

このHTMA 6/220を大量の半導体ウェハーの熱処理用に改造した。この工程では、厚さ50～200マイクロメートル（μm）の8インチのシリコンウェハに、330ナノメートル（nm）の金を合金化した。そのウェハを薄くし、厚さを変えていく。

•     厚さ52μmの2枚のウェハには、縁に沿って厚さ700μmの "太鼓 "のリングが付いている
•     厚さ200µmのウェハ1枚
•     厚さ120µmのウェハ1枚

テスト結果

オーブンには、420℃から200℃まで20分で急速に冷却する高速冷却オプションが搭載されています。オーブンの背面には2台の冷却ファンが設置されています。

断熱材と庫内壁の間に設置されたダクトから、庫外に冷気が吹き出されます。冷却を必要としないときに余分な空気が流れないように、排出管には自動バタフライバルブが設置されています。

温度コントローラーは、ドアインターロックの状態を利用してプロセスサイクルを自動的に開始または停止するようにプログラムされており、これにより連続サイクルが可能になります。加熱は、チャンバー内の酸素濃度が一定の閾値を下回ったことをラムダセンサーが検知したときに開始されます。例えば、酸素濃度が50ppmになると、温度プログラムが開始されます。

このほかにも、チャンバー内の棚の位置をカスタマイズして、各棚にウェハーのラックを設置できるようにしたり、アルゴンなどの代替ガスに対応するために流量計を追加したり、オペレーターが作業しやすい位置までオーブンを上昇させるためのフロアスタンドをオプションで用意したりしています。また、温度コントローラーは、パージガスとプロセスガスの流量を自動的に切り替えるように設定されています。

パフォーマンス

連続した処理サイクルを維持するためには、200℃でドアを開けてアンロードとリロードを行ったときに、HTMAが温度とチャンバー内の酸素濃度の両方の点で、すぐに最高の動作状態に戻ることが重要でした。

プロセスサイクルの例

•     オーブンを200℃に加熱します。
•     ドアを開けて、ウェハートレイを投入する。
•     酸素濃度が50ppm以下になるまで窒素でパージします。
•     コントローラーが自動的に420℃まで加熱を開始し、窒素の流量を下げます。 加熱速度は最大で毎分10℃に設定されています。
•     420℃で10分間滞留します。
•     できるだけ早く200°C（待機温度）まで冷却します。
•     扉を開けて、ウェハーを取り出します。
•     プログラムのサイクルタイムは最大で2時間以内です。

カスタム例。触媒材料の焼成（熱分解）用炉

この炉は、生産化学用の触媒材料を焼成（熱分解）するために設計されています。

そのため、レトルトにはニッケル、クロム、モリブデン、鉄、銅からなる合金、ハステロイC-2000®を採用しています。ハステロイC-2000®は、ニッケル、クロム、モリブデン、鉄、銅からなる合金で、耐腐食性に優れています。

テスト結果

このカスタムレトルトチャンバー炉は、最高1200℃の温度に達することができますが、レトルト材料の熱抵抗特性のため、最高使用温度は1000℃に制限されています。一般的な使用温度は700°Cまでです。

レトルトの容積は1,000リットルで、ハステロイC-2000®製のキャリアに、お客様のサンプルトレイを最大12枚まで載せられるように設計されています。ガス導入管を備えており、窒素やアルゴンなどの不燃性ガスを導入することで、レトルト内の雰囲気をお客様のプロセスに合わせて変更することができます。レトルトの扉は、工業用のオーバーセンタークランプで閉じられ、2つの空圧シリンダーで確実に連動します。

炉は3つの加熱ゾーンに分かれており、1つは炉床に、2つはチャンバーの両側に垂直に配置されています。温度制御は、3台のEurotherm 3508コントローラがデジタル通信でリンクされており、中央のゾーンコントローラから他の2台のコントローラに設定値を再送信することができます。各加熱ゾーンは、個別の温度超過コントローラー3216CCに接続されています。

すべての機器は独立した制御キャビネットに収納されており、消費電力を監視するためのキロワットアワーメーターも搭載されています。

本機には、レトルトと炉の断熱材の間の空洞に外気を吹き込む強制冷却システムが搭載されています。このファンは、9インチの水の圧力で1時間あたり600m3の空気を送り出すことができ、全体の冷却期間を約3時間に短縮することができます。