CN1309028C - 立式热处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供容易进行加热元件的更换等的维护操作，谋求提高维护性的立式热处理装置，其特征为，配备以下部件：即收容多个被处理体(W)、用于热处理的处理容器(4)，和覆盖该处理容器(4)周围的筒状加热器(6)，和设置该加热器6的加热器设置部(7)，和从一侧可维护地收容所述加热器(6)的筐体(11)，所述加热器(6)可单个更换地具有多个加热元件(31)，在所述加热器设置部(7)上设置可旋转地支持加热器6的旋转支持机构(40)。
Description
技术领域
本发明涉及立式热处理装置。
背景技术
在半导体装置的制造中，在被处理体例如半导体晶片上具有施以例如氧化、扩散、CVD、退火等各种热处理的工序，作为用于执行这些工序的热处理装置之一使用可一次对多枚晶片进行热处理的立式热处理装置。
在该立式热处理装置，配备收容多枚晶片用于热处理的处理容器的同时，设置覆盖该处理容器周围的筒状加热器。传统的加热器在筒状绝热材料内周设置加热元件构成。
然而，在上述立式热处理装置，由于加热元件和绝热材料一体形成，在产生加热元件变差或断线等故障的情况下，不能只更换加热元件，存在所谓必须更换加热器全体的问题。另一方面，也提出配备可单个地更换的多个加热元件的设备作为加热器，然而，通常在立式热处理装置，对于从收容加热器的筐体一侧进行维护的构造，而在对位于筐体内另一侧(反对侧)的加热元件进行更换或保养等维护作业的情况下，存在所谓操作性即维护性非常差的问题。
发明内容
本发明是考虑上述各点而作的，其目的是提供可容易进行加热元件的更换等的维护作业，谋求提高维护性的立式热处理装置。
为了达到上述目的，本发明的立式热处理装置的特征为，配备下述部件，即：收容多个被处理体用于热处理的处理容器，和覆盖该处理容器周围的筒状加热器，和设置该加热器的加热器设置部，和可从一侧维护地收容上述加热器的筐体；上述加热器具有可单个地更换的多个加热元件，在上述加热器设置部上设置可旋转支持加热器的旋转支持机构。
根据本发明，在对位于立式热处理装置筐体内另一侧的加热元件进行更换等维护作业的情况下，使加热器旋转，使维护位置来到筐体内一侧，可以容易进行维护操作，谋求提高维护性。
本发明的立式热处理装置可以具有对通过上述旋转支持机构可旋转地支持的加热器的旋转加以固定的固定部件。根据本发明，可以通过固定部件使加热器不以规定角度旋转那样地加以固定。
本发明的立式热处理装置，上述旋转支持机构可以具有升降上述加热器的升降部件，和可旋转地支持上述加热器的支持部件。根据本发明，可以通过升降部件使加热器上升或下降，可以通过支持部件支持加热器。据此，可以举起加热器，可旋转地支持，落下加热器，可以固定旋转。
本发明的立式热处理装置，上述升降部件是螺丝式升降部件或流体压力式升降部件，上述支持部件可以由球体、滚子、含有特氟隆的低磨擦部件的任一种构成。根据本发明，通过简单的构造可以举起重量大的加热器，容易旋转，谋求提高维护性。
根据本发明的立式处理装置，上述支持部件配置在同一圆周上，在上述加热器的底部上优选设置与上述支持部件卡合的环状导向沟槽。根据本发明，可以使加热器沿其周向可靠且容易地旋转，谋求提高维护性。
本发明的立式热处理装置其特征为，配备下述部件，即：收容多个被处理体，用于热处理的处理容器，和覆盖该处理容器周围的筒状加热器，和设置该加热器的加热器设置部，和可从一侧维护地收容上述加热器的筐体；上述加热器具有可单个地更换的多个加热元件，在上述加热器设置部上设置可旋转支持加热器的旋转支持机构，上述加热器在水冷结构的筒状覆盖体的内周上配备多个加热元件，各加热元件的端子部贯通覆盖体，向外周突出，与连接器连接。根据本发明，与加热元件的端子部贯通覆盖体而向外周突出，具有加热器的旋转支持机构相适应，使加热元件更换等的维护变得容易，谋求提高维护性。
本发明的立式热处理装置在上述加热器的覆盖体的外周面上设置连接器支持部件，在上述连接器支持部件上优选固定上述连接器。本发明的立式热处理器装置在上述加热器的覆盖体的外周面上设置连接器支持部件，在上述连接器的支持部件上可以对上述连接器和上述加热元件端子部的固定件加以固定。
根据本发明，在连接器支持部件上，固定连接器或对连接器和固定件加以固定，使取出或安装加热元件的端子部变得容易。
本发明的立式热处理装置，其特征为，在上述加热器的覆盖体的外周面上设置从上述加热器向径向外方向大体水平地突出的环状连接器支持部件，在上述连接器支持部件上固定上述连接器或/及上述加热元件端子部的固定件。根据本发明，因为使连接器支持部件从加热器的覆盖体的外周面向加热器径向外方大体水平地突出，所以可以容易地对固定的连接器或加热元件的端子部固定件进行取出、安装的作业。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的立式热处理装置的纵截面图。
图2是示出旋转支持机构构成的概略截面图。
图3是示出千斤顶部件构成的放大截面图。
图4是千斤顶部件的底面图。
图5是示出通过旋转支持机构可旋转地支持加热器、通过固定部件固定加热器的构成的放大截面图。
图6是作为支持部件示出具有滚子的旋转支持机构构成的概略截面图。
图7是作为支持部件示出具有特氟隆的旋转支持机构构成的概略截面图。
具体实施方式
以下，根据附图详述本发明的实施方式。图1是示出本发明的实施方式的立式热处理装置的纵截面图。图2是示出旋转支持机构(旋转支持组合体)构成的概略截面图。图3是示出千斤顶部件构成的放大截面图，图4是千斤顶部件的底面图。在图2，左半部分示出加热器的固定状态，右半部分示出千斤顶部件托起加热器的状态。
在图1，1是立式热处理装置，该立式热处理装置具有形成外围的筐体11，在该筐体11内上方收容被处理体，例如半导体晶片W，设置用于实施规定处理例如氧化处理的立式热处理炉2。该热处理炉2主要由以下部件构成，即以下部作为炉口3开口的纵长的处理容器，例如石英制反应管4，和开闭该反应管4炉口3的、可升降的盖体5，按照覆盖上述反应管4周围那样设置的、可将反应管(炉)4内控制加热到规定温度例如300-1200℃的加热器6。
在上述筐体11内，也如图2所示，经架台29，水平地设置用于设置构成热处理炉2的反应管4或加热器6的例如SUS制的基座板(加热器设置部)7。在基座板7上形成用于从下方向上方插入反应管4的开口部7a。上述加热器6从筐体11的一侧面可维护地加以收容。在筐体11的一侧面上设置用于进行加热器维护的维护口11a，该维护口11a通常通过未图示的盖闭塞。
反应管4是例如石英制的，在图示例(实施例)由单层管形成。在该反应管4的下端部上形成外向的法兰部4a，通过由法兰保持部件8把该法兰部4a保持在基座板7的下部，反应管4在从下方向上方插通基座板7的开口部7a的状态保持。为了清洗等，反应管4从基座板7向下方取出。
在反应管4的法兰部4a上设置把处理气体或清洁用惰性气导入反应管4内的多个气体导入管9。气体供给系统的配管与这些气体导入管9连接。反应管4的顶部逐渐缩径，在该顶部形成L字形排气口10，在该排气口10上连接有对反应管4内可减压控制的真空泵或具有压力控制阀等的排气系统的配管(省略图示)。
在比上述筐体11内的基座板7还下方的位置上，把在盖体5上设置的热处理用载置舱16搬入(装载)热处理炉(即反应管4)2内，从热处理炉2搬出(卸载)，或者设置用于进行晶片W对载置舱11移载的作业领域(装载区域)12。在该作业领域12设置应进行载置舱16的搬入、搬出使盖体5进行升降的升降机构13。
上述盖体5例如是SUS制的，经多个缓冲机构，例如弹簧14，在保持板15上保持，该保持板15与上述升降机构13连接。盖体5这样构成，以便与炉口3的开口端抵接，密闭炉口3。在盖体5的下部中央部上设置用于使载置舱16旋转的载置舱旋转机构20。
上述载置舱16例如是石英制的，配备以下部件，即：以水平状态、上下方向空开间隔多段支持大口径例如直径300mm的多枚例如75-100枚程度的晶片W的载置舱主体17，和与用于使该载置舱主体沿晶片周方向旋转的旋转机构20的转轴20连接的一个支柱的脚部18；一体地形成这些载置舱主体17和脚部18。在上述脚部18上形成法兰部19，用螺丝使该法兰部19与旋转机构20的旋转轴部连结。
在上述盖体5上固定作为炉口保温装置的炉口加热机构21。该炉口加热机构21主要由以下部件构成，即：按照覆盖盖体5上面那样地载置的环状覆盖板22，和在该覆盖板22上，沿着周方向以合适间隔竖立设置的多个支柱23，和在这些支柱23的上端部上水平地悬挂设置的面状发热电阻体24，在该发热电阻体24的下方以合适间隔在支柱23上设置的多枚例如2枚遮热板25。
上述覆盖板22、支柱23以及遮热板22例如是石英制的，通过覆盖板22保护盖体5上面免受具有腐蚀性的处理气体侵蚀。在上述发热电阻体24以及遮热板25上设置包含载置舱16的法兰部19的脚部18贯通的贯通孔26。从保持板15气密地贯通盖体5的状态下，设置用于导通供电给上述发热电阻体24的电缆的导通管27。在上述覆盖板22上，在图示例上双重设置覆盖上述法兰部19周围以及上方的环状遮热盖28。这些遮热盖28例如是石英制的，按照可以容易装卸那样分成二半形成。
另一方面，上述加热器6主要由下述部件构成，即：水冷构造的筒状优选圆筒状的覆盖体30，和在该覆盖体30的内周上可单个更换地设置的多个加热元件31。覆盖体30一体地在下端部具有环状的底板部30a、在上端部具有环状的顶板部30b。从该顶板部30b中央的开口部32突出反应管4的排气口10。覆盖体30优选例如是SUS制的。在覆盖体30上例如螺旋状等地设置用于流通冷部水的通水路33。
加热元件31是由通过以纵长形状编入作为电阻发热体的碳纤维束，并把它封入石英管内而形成的碳加热器构成，在两端具有端子部34。作为加热元31使用下列部件，即：沿着覆盖体30内周的上下方向设置的主加热元件31a，和在覆盖体30内周的上部设置的上部加热元件31b，和在覆盖体30内周的下部设置的下部加热元件31c，和在顶板部30b的开口部32上设置的顶部加热元件31d。上部加热元件31b呈蛇行状形成，下部加热元件31c以及顶部加热元件31d呈螺旋状形成。
各加热元件31配设在覆盖体30的内周，各加热元件31的端子部34沿径向贯通覆盖体向外周突出，与连接器35连接。在上述覆盖体30的外周面的上部和下部上设置环状凸缘状部件(连接器支持部件)36，在该凸缘状部件36上安装用于连接端子部34的连接器35的同时，安装用于支持固定端子部34的中途部分的固定件37。连接器35经电缆38电连接供电部。
在进行位于筐体11内另一侧的加热元件更换等维护作业时，为了使加热器6旋转，以便使维护处来到筐体11内的一侧(维护口11a一侧)，以容易进行维护作业，在作为加热器设置部的基座板7上设置可旋转地支持加热器6的旋转支持机构(旋转支持组合体)40。该旋转支持机构40由下列部件构成，即：顶起落下加热器6底部(底板部30a的下面)的多个例如4个螺丝式千斤顶部件41，和可旋转地支持在各千斤顶部件41的上部可旋转地设置的加热器6的底部的球体42(支持部件)。
千斤顶部件41如图3～图4所示主要由，如下部件构成，即：在下端部上具有使旋转工具卡合的例如六角的卡合部43a的丝杠部(升降部件)43，和可上下方向移动地螺合该丝杠部43的托架部44，和在丝杠部43的上端部上経球体支持部(轴承)45，可旋转地设置的球体42(支持部件)。托架部44通过多个例如3个螺丝46可装卸地安装在基座板7的下面。上述千斤顶部件41由于在丝杠部43的前端部上可旋转地配备球体42，所以可以称为所谓圆珠笔(ballpen)型旋转支持机构。
在上述基座板7上卡合法兰部44的筒状上端部的同时，设置允许包含球体42的球体支持部45的升降移动的穴部47。上述球体支持部45设置在丝杠部43的前端部(上端部)上，在球体42一部分从该球体支持部45的上端部突出的状态下，球体42旋转自如地支持在球体支持部45内。在上述托架部44上形成球体42不从基座板7的上面突出地收容包含球体42的球体支持部45的收容凹部48。也可以常时设置上述千斤顶部件41，也可以只在维护加热器6时安装使用。
千斤顶部件41优选是例如SUS制的。此外，上述托架部部44的上端侧外周部上形成法兰44a，该法兰部44a用螺丝46安装固定在基座板7的下面。这种情况下，为了不取出螺丝46而可取出千斤顶部件41，在法兰部44a上在与基座板7螺接着的螺丝46对应的位置上设置螺丝46的头部46a可插通的孔部19，和在允许螺丝46从该孔部49向周方向相对移动(即托架部部44的转动)的同时，设置螺丝46头部46a未插通的长穴部49a。
为了使加热器6沿其周方向(围绕轴心)稳定地旋转且可转动地支持，上述千斤顶部件41(正确说，支持部件的球体42)配置在以加热器6的轴心为中心的同一圆周上(即与加热器同心的圆上)，在加热器6的底部设置卡合上述千斤顶部件41球体42的环状导向沟槽50。该导向沟槽50在与加热器6同心的圆上环状地形成。导向沟槽50优选是截面呈V字形的沟槽。
上述加热器6通常通过从下方拧入的固定螺丝51固定在基座板7上，在加热器6维护时取出固定螺丝51，也可以通过旋转工具使千斤顶部件41的丝杠43旋转，使加热器6只从基座板7托起规定高度h即可。据此，可容易地转动加热器。图1中，39是应当在加热器上部覆盖与排气口10之间的开口部32而设置的、以环状分成2半结构的遮热材料。
在进行更换加热元件31的维护时，从基座板7取出反应管4，从加热器6内向下方拔取，移至其它场所。而且，例如在对图1的左侧即：与筐体11的维护口11a的反对侧的加热元件引进行更换时，由于在加热器6的背后，所以手难以触及，操作性极差。
因此，取出在基座板7上固定加热器6的固定螺杆51，通过构成加热器6的旋转支持机构40的千斤顶部件41，顶起加热器6(抬上)。这时，在构成千斤顶部件41的丝杠部43的下端的卡合部43a上卡住螺丝扳手等的转动工具，使丝杠部43旋转，通过螺丝传送作用使丝杠部43上升移动即可。据此，千斤顶部件上端的球体与加热器6底部导向沟槽50卡合，顶起加热器6的底部，可以使重量大的加热器6容易从基座板7上顶起。
操作整个千斤顶部件41，使加热器6水平地升起，通过手动使加热器6旋转，以便使图1左侧的加热元件31来到右侧的维护口11a。由于在千斤顶部件41的上部配备球体42，所以可以平滑且容易地使加热器6旋转。使应更换的加热元件31来到图1的右侧，该加热元件31的端子部34从凸缘状部36的固定件37及连接器35取出，使该加热元件31从加热器6内、即覆盖体30的内侧取出，而且，也可以更换为新的加热元件，这样，可以容易地进行加热元件更换等维护。
根据从以上构成形成的立式热处理装置1，配备以下部件，即：作为收容多枚晶片w用于热处理的处理容器的反应管4，和覆盖该反应管4周围的筒状加热器6，和设置该加热器6的基座板7(加热器设置部)，和从一侧可维护地收容上述加热器6的筐体11；由于上述加热器6具有可单个地更换的多个加热元件31，在上述基座板7上，设置可转动地支持加热器的旋转支持机构40，所以在进行位于筐体11内另一侧的加热元件31更换等的维护作业时，使加热器6转动，以便维护处来到筐体11内的一侧，可以容易地进行作业，谋求提高维护性。
这种情况下，上述加热器6在水冷构造的筒状覆盖体30的内周上配备多个加热元件31，各加热元件31的端子部34贯通覆盖体30，向外周突出，与连接器35连接。如图1所示，凸缘状部件36从覆盖体30的外周面沿着加热器6的径向外方大体水平地延伸，由于在其表面上整齐排列有连接器35和加热元件的固定件37，所以在覆盖体30的外侧通过从连接器35向外取出端子部34，可以很容易地从覆盖体30的内侧取出加热元件31。与该取出的容易性和配备加热器6的旋转支持机构相关，使加热元件31的更换等的维护变得容易，谋求提高维护性。
由于上述旋转支持机构40由升起降下加热器6底部的多个螺丝式千斤顶部件41，和可旋转地支持在各千斤顶部件41的上部可转动地设置的加热器6的底部的球体42构成，所以能以简单的构造升起重量大的例如340kg左右的加热器6，容易地转动，谋求提高维护性。此外，上述千斤顶部件41配置在同一圆周上，由于在加热器6的底部上设置与上述千斤顶部件41的球体42卡合的环状导向沟槽50，所以可以使加热器6沿其周方向可靠容易地转动，谋求提高维护性。
其次，阐述本发明的其它实施方式。
在图1～4的实施方式，旋转支持机构40可以升起降下加热器6的底部，在通常运转时，使丝杠部43下降，如图2的左半部分所示地固定加热器6，在进行加热器元件31更换等的维护时，升起丝杠部43，可使加热器6转动。
与此相反，本发明作成不升降旋转支持机构的结构，一方面常时地支持加热器6，另一方面，在正常运转或必须维护时，可以固定加热器6的旋转。在图5示出固定加热器6的旋转的固定部件的一例。
在图5，在覆盖体30的底板部30a和基座板7上设置可以匹配的多个孔，在使规定孔匹配的状态下，作为固定部件的螺栓60插通覆盖体30的底板部30a和底板7。在图5，旋转支持机构40是可以升降球体42的构造，然而，旋转支持机构40也可以是可旋转支持加热器6然而不升降支持部件的构造。在图5，作为固定部件用螺栓60，使螺栓60插通在覆盖体30的底板部30a和基座板7上设置的孔，然而，固定部件可以是本领域普通技术人员能做的任意的固定部件。例如，也可以在覆盖体30的底板部30a和基座板7之间打入楔形部件。
在图1～4的实施方式，可旋转地支持加热器6的底部的支持部件由球体42形成。
只要支持部件可以旋转地支持加热器6，则本领域普通技术人员可以作成能任意地制作的替代装置。例如支持部件可以作成如图6所示那样的滚子61。这时，在覆盖体30的底板部30a的底面上优选设置对滚子61导向的导向沟槽62。此外，支持部件可以作成图7所示那样的低摩擦部件63。作为低磨擦部件可以使用例如特氟隆(Teflon)63。特氟隆63优选通过支持体保持在周围，顶面优选与覆盖体30的底板部30a的底面抵接。即使在这种情况下，在底板部30a的底面上也优选设置对特氟隆63导向的导向沟槽64。
在以上各实施方式，可旋转地支持加热器的支持部件(球体42，滚子61，特氟隆63一体地设置在升降加热器的升降部件(丝杠部43)的上部。可是，支持部件(球体42，滚子61，特氟隆63和升降部件(丝杠部43)可以作成单个部件。这时，支持部件可旋转地支持加热器6，升降部件可以升降加热器6。
在以上各实施方式，千斤顶部件41是由丝杠部43和托架部44构成的螺丝式干斤部件，然而，也可以是通过流体压力式，例如油压对升降机构进行升降的机构。
在图1～4的实施方式，支持连接器37的连接器支持部件由环状凸缘部件36形成，然而连接器支持部件可以作成任意形状，例如加热器6的覆盖体周围向加热器的径向突出的任意形状的板。
以上依靠附图详述了本发明的实施方式，然而本发明并不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的要点范围，可进行种种设计变更等。例如，作为热处理装置也可以这样构成，以便在氧化处理之外，进行CVD处理、扩散处理、退火处理。作为上述载置舱材质除石英外也可以是例如碳化硅或多晶硅(Si)等。作为被处理体除半导体晶片外，也可以是例如LCD基板或石英等。反应管也可以作成内管和外管的双重构造。作为炉口保温部件也可以是保温筒。
Claims (10)
1、一种立式热处理装置，其特征为，具有：
收容多个被处理体、用于热处理的处理容器；
覆盖该处理容器的筒状加热器；
设置该加热器的加热器设置部；和
从一侧可维护地收容所述加热器的筐体，
所述加热器具有可单个地更换的多个加热元件，
在所述加热器设置部设有可旋转地支持加热器的旋转支持机构。
2、根据权利要求1所述的立式热处理装置，其特征为，
具有对所述加热器的旋转加以固定的固定部件。
3、根据权利要求1所述的立式热处理装置，其特征为，
所述旋转支持机构具有升降所述加热器的升降部件；和可旋转地支持所述加热器的支持部件。
4、根据权利要求3所述的立式热处理装置，其特征为，
所述升降部件是螺丝式升降部件或流体压力式升降部件，所述支持部件由球体或滚子形成。
5、根据权利要求3所述的立式热处理装置，其特征为，
所述支持部件在同一圆周上配置，在所述加热器底部上设置与所述支持部件卡合的环状导向沟槽。
6、根据权利要求1所述的立式热处理装置，其特征为，
所述加热器在水冷构造的筒状覆盖体的内周上配备多个加热元件，各加热元件的端子部贯通覆盖体而向外周突出，与连接器连接。
7、根据权利要求6所述的立式热处理装置，其特征为，
在所述加热器的覆盖体外周面上设置连接器支持部件，在所述连接器支持部件上固定所述连接器。
8、根据权利要求6所述的立式热处理装置，其特征为，
在所述加热器的覆盖体外周面上设置连接支持部件，在所述连接器支持部件上固定所述连接器和所述加热元件端子部的固定件。
9、根据权利要求6所述的立式热处理装置，其特征为，
在所述加热器的覆盖体外周面上设置从所述加热器向径向外方大体水平地突出的环状连接器支持部件，在所述连接器支持部件上固定所述连接器或/和所述加热元件端子部的固定件。
10、根据权利要求3所述的立式热处理装置，其特征为，
所述升降部件是螺丝式升降部件或流体压力式升降部件，所述支持部件是含有特氟隆的低摩擦部件。
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