JP2001085348A - 縦型熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度測定子の破損や位置ずれを防止すると共
に、温度測定子の脱着作業を容易にする。 【解決手段】 被処理体ｗを収容して熱処理する処理容
器２の周囲に、筒状の断熱材４の内周に発熱抵抗体５を
設けてなるヒータ３を設け、その断熱材４の外側に、絶
縁保護管１５の先端に熱電対１６を設けてなる温度測定
子１７を前記断熱材４に挿通した状態で固定する固定装
置１８を備えている。前記固定装置１８は温度測定子１
７を挿通する挿通孔１９と、この挿通孔１９に挿通され
た温度測定子１７をバネ２０の力で押える押え部２１
と、この押え部２１の押え状態を解除するための操作部
２２とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、縦型熱処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体装置の製造においては、被
処理体例えば半導体ウエハに酸化、拡散、アニール、Ｃ
ＶＤ等の処理を施す半導体製造装置として、例えば一度
に多数枚の半導体ウエハの処理が可能な縦型熱処理装置
が用いられている。この縦型熱処理装置は、多数枚の半
導体ウエハを所定間隔で配列支持した支持具であるボー
トを処理容器内に収容し、この処理容器の周囲に設けた
ヒータにより半導体ウエハを加熱して所定の処理ガス雰
囲気下で所定の熱処理例えばＣＶＤによる成膜処理を施
すように構成されている。

【０００３】前記ヒータは、筒状の断熱材の内周に発熱
抵抗体を設けて構成されている。このヒータの温度を管
理する目的で、前記断熱材には絶縁保護管の先端に熱電
対を設けてなる温度測定子が断熱材の外側から内側に向
って挿通（挿入）され、断熱材の外側にはその温度測定
子を固定する固定装置が取付けられている。

【０００４】図５は従来の縦型熱処理装置における温度
測定子の固定装置を示す斜視図である。この固定装置
は、温度測定子１７を挿通する挿通孔１９を有する本体
２４を備え、この本体２４には挿通孔１９に挿通された
温度測定子１７を固定するための固定ネジ４０が挿通孔
１９と交差するように捩じ込まれている。温度測定子１
７を固定する場合には、固定ネジ４０を緩めて本体２４
の挿通孔１９に温度測定子１７を挿通（挿入）し、固定
ネジ４０を締め込むことにより固定ネジ４０の先端で温
度測定子１７の絶縁保護管１５を締め付けて固定するよ
うになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記固
定装置においては、固定ネジ４０で直接温度測定子１７
を固定するようになっているため、固定ネジ４０を締め
過ぎて温度測定子１７の絶縁保護管１５を破損すること
があった。また、固定ネジ４０の締め付けが緩いと、温
度測定子１７の位置がずれて正確な温度測定ないし温度
管理が困難になるという問題があった。また、温度測定
子１７の交換等の脱着作業を行う場合、その都度、固定
ネジ４０を緩めたり締めたりしなければならず、手間が
かかっていた。

【０００６】本発明は、前記事情を考慮してなされたも
ので、温度測定子の破損や位置ずれを防止することがで
きると共に、温度測定子の脱着作業が容易にできる縦型
熱処理装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のうち、請求項１
に係る発明は、被処理体を収容して熱処理する処理容器
の周囲に、筒状の断熱材の内周に発熱抵抗体を設けてな
るヒータを設け、その断熱材の外側に、絶縁保護管の先
端に熱電対を設けてなる温度測定子を前記断熱材に挿通
した状態で固定する固定装置を備えた縦型熱処理装置に
おいて、前記固定装置は温度測定子を挿通する挿通孔
と、この挿通孔に挿通された温度測定子をバネの力で押
える押え部と、この押え部の押え状態を解除するための
操作部とを備えていることを特徴とする。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１記載の縦
型熱処理装置において、前記押え部には、前記操作部を
押して回動することにより、押え部を解除状態に係止す
るための係止部が設けられていることを特徴とする。

【０００９】請求項３に係る発明は、請求項２記載の縦
型熱処理装置において、前記操作部の上面には、手の指
先が収まる操作面が形成されていることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を添
付図面に基いて詳述する。図１は本発明の実施の形態を
示す縦型熱処理装置の縦断面図、図２は同縦型熱処理装
置における温度測定子の固定装置を示す一部断面正面
図、図３は同固定装置の底面図、図４は同固定装置の斜
視図である。

【００１１】半導体製造装置である縦型熱処理装置は、
図１に示すように、多数例えば１５０枚程度の被処理体
例えば半導体ウエハｗを上下方向に所定間隔で配列支持
したボート（支持具）１を収容して所定の処理ガス雰囲
気下で半導体ウエハｗに所定の熱処理例えばＣＶＤ処理
を施す縦型の熱処理炉を構成する処理容器としての反応
管２を備えている。

【００１２】この反応管２の周囲には、炉内を所望の温
度例えば８００〜１２００℃程度に加熱する加熱手段で
あるヒータ３が設けられている。このヒータ３は、反応
管２の周囲を取り囲む円筒状の断熱材４の内周に線状の
発熱抵抗体５を高さ方向に螺旋状もしくは周方向に蛇行
状に配設して構成されている。前記ヒータ３は、高さ方
向に複数のゾーンに分割され、各ゾーン毎に独立して温
度制御可能に構成されている。断熱材４の外側は、図示
しない水冷ジャケットで覆われている。

【００１３】前記ヒータ３は、ベースプレート６上に設
置されている。なお、ヒータ３は、反応管２とヒータ３
との間の空間に冷却空気を送風し、且つ、断熱材４の天
井部に設けられた図示しない強制排気機構により強制排
気することにより、炉を急速に冷却し得るようにした強
制空冷ヒータであってもよい。強制空冷ヒータを採用す
ることにより、縦型熱処理装置を急速昇降温炉として構
成することができる。

【００１４】前記反応管２は、耐熱性および耐食性を有
する材料例えば石英からなり、上端が閉塞され、下端が
炉口として開放された縦長円筒状に形成されている。本
実施の形態では、炉内を減圧した熱処理例えば減圧ＣＶ
Ｄ処理が可能なように炉口を高気密構造とするために、
反応管２の下端部に短円筒状のマニホールド７が取付け
られている。このマニホールド７は、耐熱性および耐食
性を有する材料例えばステンレスからなっている。

【００１５】マニホールド７の側壁には、炉内に処理ガ
スや不活性ガスを導入するガス導入管８と、炉内を排気
する排気管９とが設けらている。ガス導入管８には、流
量制御機構を介してガス供給源が接続され、排気管９に
は、圧力制御機構を介して工場排気系が接続されている
（図示省略）。

【００１６】前記マニホールド７の上端部はベースプレ
ート６に取付固定され、マニホールド７の下端部は炉口
として開放されている。反応管２の下方には、マニホー
ルド７の下部開口端に図示しない気密材例えばＯーリン
グを介して当接されて炉口を気密に閉塞する蓋体１０が
昇降機構１１により昇降可能に設けられている。この蓋
体１０上には前記ボート１が保温筒１２を介して載置さ
れている。昇降機構１１により、反応管２内へのボート
１の搬入搬出と前記蓋体１０の開閉が行われるようにな
っている。また、蓋体１０には、ボート１を回転させる
回転機構が設けられている（図示省略）。

【００１７】一方、本実施の形態の反応管２は、内管２
ａと外管２ｂからなる二重管構造とされている。前記外
管２ｂは、上端が閉塞され、下端が開口され、その開口
端にフランジ部２ｆを有している。この外管２ｂは、そ
の開口端を前記マニホールド７の上端面（上部開口端）
に図示しない気密部材例えばＯリングを介して当接さ
せ、フランジ部２ｆをフランジ押え１３で固定すること
により、マニホールド７上に気密に設置されている。

【００１８】前記内管２ａは、上端および下端が開口さ
れている。この内管２ａは、その下端をマニホールド７
の下端開口部（炉口）側の内周に係合載置することによ
り、外管２ｂの内側に非接触状態で配置されている。

【００１９】そして、前記ヒータ３の温度を管理する目
的で、前記断熱材４には絶縁保護管１５の先端に熱電対
１６を設けてなる温度測定子（熱電対組立体ともい
う。）１７が断熱材４の外側から内側に向って挿通さ
れ、断熱材４の外側にはその温度測定子１７を固定する
ための固定装置（固定機構ともいう。）１８が取付けら
れている。固定装置１８は、図２ないし図３に示すよう
に、温度測定子１７をヒータ３の各ゾーン毎に配設する
べく設置されている。固定装置１８は、温度測定子１７
を挿通する挿通孔１９と、この挿通孔１９に挿通された
温度測定子１７をバネ２０の力で押える押え部２１と、
この押え部２１の押え状態を解除するための操作部２２
とを備えている。

【００２０】前記絶縁保護管１５は、例えばアルミナセ
ラミックにより棒状に形成されていると共に内部に軸方
向に沿って熱電対の素線を挿通する挿通孔が形成されて
いる（図示省略）。絶縁保護管１５の先端部には熱電対
（例えばＲ熱電対）１６が一個または二個設けられ、こ
の熱電対１６の素線が絶縁保護管１５の挿通孔を通って
基端部まで導かれた後、補償導線２３を介して図示しな
い制御装置の入力端子に接続されている。図４におい
て、左側の温度測定子１７は熱電対を一個備えたシング
ル型であり、右側の温度測定子１７は熱電対を二個備え
たダブル型である。

【００２１】前記固定装置１８は、アルミ製のブロック
状の本体２４を有し、この本体２４には前記温度測定子
１７をヒータ３の断熱材４に向って挿通する挿通孔１９
が前後方向に貫通して、図示例では左右に二つ形成され
ている。例えば、一方（右側）の挿通孔１９にはヒータ
３の温度制御用の温度測定子１７が挿通され、他方（左
側）の挿通孔１９にはアラーム用の温度測定子１７が挿
通される。

【００２２】前記押え部２１は横断面円形状でその上端
周縁部にテーパ部２５が形成されている。この押え部２
１の上端部には、押え部２１よりも径の小さい連結軸２
６を介してこの連結軸２６よりも径の大きい前記操作部
２２が連結固定されている。前記本体２４の底部（下
部）には、前記押え部２１を上下動可能および回動可能
に収容する収容部２７が前記挿通孔１９と交差するよう
に形成されている。収容部２７の下端は解放されてお
り、本体２４には前記連結軸２６を摺動可能に挿通する
軸孔２８が形成されている。連結軸２６は軸孔２８を通
って本体２４の上方に突出されている。

【００２３】前記バネ２０はコイルバネからなり、前記
連結軸２６に緩く装着されると共に操作部２２と本体２
４との間に介設され、操作部２２および押え部２１を上
方に付勢している。前記バネ２０で押え部２１が上方へ
付勢されていることにより、挿通孔１９に挿通した温度
測定子１７が挿通孔１９の内壁と押え部２１のテーパ部
２５との間でクランプ（挟持）されて固定されるように
なっている。また、操作部２２をバネ２０の力に抗して
下方に押し下げると、押え部２１が挿通孔１９から離れ
ることにより、温度測定子１７の押え状態（固定状態）
が解除されるようになっている。

【００２４】また、前記押え部２１をバネ２０の力に抗
して下方に押し下げた解除状態に保持可能とするため
に、押え部２１には、前記操作部２２を押して軸回りに
９０度回動することにより、押え部２１を解除状態に係
止するための係止部２９が設けられている。係止部２９
は、押え部２１の下端側の対向両側部に突設されてい
る。本体２４の底部には、図３にも示すように、係止部
２９を逃して（収容して）押え部２１を挿通孔１９に接
近させた押え状態にするための逃し溝（収容溝）３０が
長手方向に沿って形成されている。

【００２５】操作部２２を押して９０度回動させると、
係止部２９が本体２４の下端部（底部）に係止され、押
え部２１が挿通孔１９から離反した解除状態に保持され
るようになっている。この解除状態から操作部２２を９
０度回動すると、係止部２９が再び逃し溝３０に位置
し、押え部２１の上昇が許容されて押え状態になる。こ
のように、操作部２２を押して回動することにより、押
え部２１を押え状態から解除状態に、または、解除状態
から押え状態に切替えることができるようになってい
る。

【００２６】前記操作部２２の上面部には、手の指先が
丁度収まる（指先の内側が係合する）湾曲面状の操作面
３１が形成されており、操作部２２を一本の指先で押し
て回すことが容易にできるようになっている。前記本体
２４の両端部には、本体２４をヒータ３の断熱材４の外
側、具体的には図示しない水冷ジャケットに取付けるた
めのブラケット３２を取付けるための取付溝３３が形成
されている。

【００２７】ブラケット３２は、水冷ジャケットに取付
ネジ３４で固定される垂直板部３２ａと、本体２４を載
せる水平板部３２ｂを有し、この水平板部３２ｂにはネ
ジ軸３５が立設されている。このネジ軸３５を前記本体
２２の取付溝３３に通し、ネジ軸３５にナット３６を螺
合して締め付けることにより、本体２４にブラケット３
２が左右方向に位置調整可能に取付けられている。ま
た、前記垂直板部３２ａには、取付ネジ３４を通すため
の長穴３７が形成され、水冷ジャケットに対してブラケ
ット３２が上下方向に位置調整可能に取付けられるよう
になっている。なお、温度測定子１７を挿通するため
に、水冷ジャケットの一部は切除され、断熱材４には挿
通孔が形成されている（図示省略）。

【００２８】以上の構成からなる縦型熱処理装置におい
て、例えば定期メンテナンスにより温度測定子１７を交
換する場合には、先ず操作部２２を押し込んでから９０
度回し、押え部２１を解除状態とする。この状態で古い
温度測定子１７を挿通孔１９から引き抜いて取外す。次
に、新しい温度測定子１７を挿通孔１９に挿入し、前記
操作部２２を押し込みながら９０度回し、押え部２１を
バネ２０の力で復帰させて押え状態とする。これによ
り、温度測定子１７を一定の適切な力で取付固定するこ
とができる。なお、挿入時の位置決めのために、温度測
定子１７には位置決め用のマーキング３８を施しておく
ことが好ましい。

【００２９】前記縦型熱処理装置によれば、半導体ウエ
ハｗを収容して熱処理する反応管２の周囲に、筒状の断
熱材４の内周に発熱抵抗体５を設けてなるヒータ３を設
け、その断熱材４の外側に、絶縁保護管１５の先端に熱
電対１６を設けてなる温度測定子１７を前記断熱材４に
挿通した状態で固定する固定装置１８を備えており、こ
の固定装置１８は温度測定子１７を挿通する挿通孔１９
と、この挿通孔１９に挿通された温度測定子１７をバネ
２０の力で押える押え部２１と、この押え部２１の押え
状態を解除するための操作部２２とを備えているため、
温度測定子１７を常に一定の適切な力で固定することが
可能となり、ネジで締め付け固定するものと異なり、温
度測定子１７の破損および位置ずれを防止することがで
きると共に、温度測定子１７の脱着作業を容易に行うこ
とが可能となる。

【００３０】また、前記押え部２１には、前記操作部２
２を押して回動することにより、押え部２１を解除状態
に係止するための係止部２９が設けられているため、押
え部２１を解除状態に保持した状態で温度測定子１７を
本体２４の挿通孔１９に挿通（挿入）したり、または挿
通孔１９から温度測定子１７を離脱（抜取）したりする
ことができ、温度測定子１７の脱着作業を片手で行うこ
とが可能となり、操作性の向上が図れる。更に、前記操
作部２２の上面には、手の指先が収まる操作面３１が形
成されているため、操作部２２を一本の指先で容易に押
して回動操作することが可能となり、操作性の更なる向
上が図れる。

【００３１】以上、本発明の実施の形態を図面により詳
述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の
設計変更等が可能である。例えば、処理容器である反応
管としては、二重管構造であることが好ましいが、単一
管構造であってもよい。本発明に係る縦型熱処理装置
は、ＣＶＤ以外に、例えば酸化、拡散、アニール等の処
理に適するものであってもよい。被処理体としては、半
導体ウエハ以外に、例えばガラス基板やＬＣＤ基板等が
適用可能である。本発明は、操作部を押すことにより押
え部の押え状態を解除するように構成されていることが
好ましいが、請求項１の発明においては、操作部を引っ
張ることにより押え部の押え状態を解除するように構成
されていてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な効果を奏することができる。

【００３３】（１）請求項１に係る発明によれば、被処
理体を収容して熱処理する処理容器の周囲に、筒状の断
熱材の内周に発熱抵抗体を設けてなるヒータを設け、そ
の断熱材の外側に、絶縁保護管の先端に熱電対を設けて
なる温度測定子を前記断熱材に挿通した状態で固定する
固定装置を備えた縦型熱処理装置において、前記固定装
置は温度測定子を挿通する挿通孔と、この挿通孔に挿通
された温度測定子をバネの力で押える押え部と、この押
え部の押え状態を解除するための操作部とを備えている
ため、温度測定子を常に一定の適切な力で固定すること
が可能となり、温度測定子の破損や位置ずれを防止する
ことができると共に、温度測定子の脱着作業を容易に行
うことができる。

【００３４】（２）請求項２に係る発明によれば、前記
押え部には、前記操作部を押して回動することにより、
押え部を解除状態に係止するための係止部が設けられて
いるため、温度測定子の脱着作業を片手で行うことが可
能となり、操作性の向上が図れる。

【００３５】（３）請求項３に係る発明によれば、前記
操作部の上面には、手の指先が収まる操作面が形成され
ているため、操作部を一本の指先で容易に押して回動操
作することができ、操作性の更なる向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す縦型熱処理装置の縦
断面図である。

【図２】同縦型熱処理装置における温度測定子の固定装
置を示す一部断面正面図である。

【図３】同固定装置の底面図である。

【図４】同固定装置の斜視図である。

【図５】従来の縦型熱処理装置における温度測定子の固
定装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

ｗ 半導体ウエハ（被処理体） ２ 反応管（処理容器） ３ ヒータ ４ 断熱材 ５ 発熱抵抗体 １５ 絶縁保護管 １６ 熱電対 １７ 温度測定子 １８ 固定装置 １９ 挿通孔 ２０ バネ ２１ 押え部 ２２ 操作部 ２９ 係止部 ３１ 操作面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体を収容して熱処理する処理容器
   の周囲に、筒状の断熱材の内周に発熱抵抗体を設けてな
   るヒータを設け、その断熱材の外側に、絶縁保護管の先
   端に熱電対を設けてなる温度測定子を前記断熱材に挿通
   した状態で固定する固定装置を備えた縦型熱処理装置に
   おいて、前記固定装置は温度測定子を挿通する挿通孔
   と、この挿通孔に挿通された温度測定子をバネの力で押
   える押え部と、この押え部の押え状態を解除するための
   操作部とを備えていることを特徴とする縦型熱処理装
   置。
2. 【請求項２】 前記押え部には、前記操作部を押して回
   動することにより、押え部を解除状態に係止するための
   係止部が設けられていることを特徴とする請求項１記載
   の縦型熱処理装置。
3. 【請求項３】 前記操作部の上面には、手の指先が収ま
   る操作面が形成されていることを特徴とする請求項２記
   載の縦型熱処理装置。