JP2002124482A - 炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉口蓋１１を下方へ移動させるときに非加熱
媒体にパーティクルが発生しないようにしたり、弾性体
２０３に外力がかかるときに反応管４が破損しないよう
にする。 【解決手段】 反応管４の外周に突出して形成された平
板状のフランジ５を、ヒータ２が載置されたヒータ載置
台１と支持部材２０１とによって挟んだ状態で、弾性体
２０３を介してねじ２０２を締め付けることによって固
定し、反応管４の中に搬入された非加熱媒体をヒータ２
で加熱する炉において、少なくとも反応管４の中の非加
熱媒体を外部に搬出するとき又は炉本体を使用していな
いときに、支持部材２０１とヒータ載置台１との距離を
決める位置決め手段３０１を設けることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反応管の中に搬入
した非加熱媒体をヒータで加熱する炉に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェハの製造工程における
熱処理には、拡散炉が用いられている。

【０００３】図３は、従来の拡散炉の断面図である。図
３に示すように、従来の拡散炉は、ボート受台１６上
に、バネ２０４を介して、凹部を有する炉口蓋１１が設
けられている。この凹部の側面及び底面に接するように
Ｏリング２０６が備えられており、Ｏリング２０６によ
って支持台２０５が炉口蓋１１に取り付けられている。

【０００４】支持台２０５には、非加熱媒体であるとこ
ろの半導体ウェハが取り付け可能なボート１０が載置さ
れている。また、炉口蓋１１の上には、支持台２０５及
びボート１０を囲うように反応管４が用意されており、
反応管４は炉口蓋１１を上下に移動させることによっ
て、Ｏリング２０６で反応管４の口を開閉している。

【０００５】また、反応管４の外周には、突出した平板
状のフランジ５が形成されており、フランジ５にヒータ
載置台であるところのベースプレート１を、ベースプレ
ート１と支持部材２０２とで挟んだ状態で、ゴムやバネ
２０３などの弾性体を介してねじ２０２を締め付けるこ
とによって固定している。半導体ウェハを加熱するとフ
ランジ５が熱膨張することによってバネ２０３が縮み、
フランジ５には、熱膨張による偏荷重が加わらないよう
にしている。

【０００６】また、ベースプレート１には、１０００℃
程度まで加熱可能なヒータユニット２が載置されてお
り、ヒータユニット２を駆動することで、ボート１０に
取り付けた状態で反応管４の中に搬入している半導体ウ
ェハを加熱処理している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術
は、バネ２０３によって反応管４を弾性的に支持してい
ることから、たとえば、高温処理後に炉口蓋１１を開け
たり、地震などによりバネ２０３に外力が生じた場合に
は、バネ２０３が伸縮して、フランジ５とベースプレー
ト１と固定が開放され、フランジ５の上面がベースプレ
ート１の下面に当たったり、フランジ５の下面が支持部
材２０１の上面にぶつかることによって、フランジ５が
破損する場合があった。

【０００８】たとえば１０００℃以上の温度で半導体ウ
ェハを熱処理すると、Ｏリング２０６は１５０℃〜２０
０℃程度に達する。続いて拡散炉の温度をたとえば６０
０℃程度の温度に下げると、高温で軟化したＯリング２
０６が反応管４の口に固着する現象が生じる。

【０００９】そのため、炉口蓋１１を下に移動させる
と、反応管４は固着したＯリング２０６によって下方へ
の引っ張り力を受ける。このため、フランジ５が支持部
材２０１を下方へ押す力が生じるので、フランジ５とベ
ースプレート１との固定が開放される。なお、炉口蓋１
１を数ミリメートルから十数ミリメートル程度下方へ移
動させると、反応管４とＯリング２０６との固着現象が
解消された。

【００１０】また、炉口蓋１１を開けた状態では、反応
管４はもっぱらバネ２０３によって支持されているた
め、地震によって、バネ２０３に外力が生じると、炉口
蓋１１を下に移動させたときと同様に、フランジ５の上
面がベースプレート１の下面に当たったり、フランジ５
の下面が支持部材２０１の上面に当たることによって、
フランジ５が破損する場合があった。

【００１１】実際に、地震後に反応管４を点検したとこ
ろ、フランジ５に部分的な破損が観察され、破断面観察
等の結果、地震により破損したと推定するに至った。

【００１２】ところで、ヒートユニット内部にはヒータ
及び断熱材等が備えられており、これらには発塵性の高
い部材が多用されている。そのため、ヒートユニット２
を駆動すると、チリやほこりが発生する。チリやほこり
は、半導体ウェハに生じるパーティクルの原因となるこ
とがあるので、通常、ベースプレート１の下側ではフィ
ルター等によってチリやほこりが半導体ウェハに付着し
ないようにしている。

【００１３】しかし、上記のように、フランジ５とベー
スプレート１との間の固定が開放されれば、ベースプレ
ート１の上側で生じたチリやほこりが、フランジ５とベ
ースプレート１との間に生じる隙間を通じてベースプレ
ート１の上側から下側へと移動する場合がある。

【００１４】炉口蓋１１が開けられている場合には、移
動してきたチリやほこりが、半導体ウェハに付着するこ
ともあり、半導体ウェハにパーティクルが発生する場合
があった。

【００１５】そこで、本発明は、炉口蓋を下方へ移動さ
せるときに半導体ウェハにパーティクルが発生しないよ
うにすることを課題とする。

【００１６】また、本発明は、地震などによってねじに
接するバネなどの弾性体に外力がかかるときに反応管が
破損しないようにすることを課題とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、反応管の外周に突出して形成された平板
状のフランジを、ヒータが載置されたヒータ載置台と支
持部材とによって挟んだ状態で、弾性体を介してねじを
締め付けることによって固定し、反応管の中に搬入され
た非加熱媒体を前記ヒータで加熱する炉において、少な
くとも前記反応管の中の非加熱媒体を外部に搬出すると
き又は炉本体を使用していないときに、前記支持部材と
前記ヒータ載置台との距離を決める位置決め手段を設け
ることを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
形態について説明する。

【００１９】（実施形態１）図１は、本発明の実施形態
にかかる拡散炉の断面図である。図１に示すように、本
実施形態の拡散炉は、ボート受台１６上に、バネ２０４
を介して、凹部を有する炉口蓋１１が設けられている。
この凹部の側面及び底面に接するようにＯリング２０６
が備えられており、Ｏリング２０６によって支持台２０
５が炉口蓋１１に取り付けられている。

【００２０】支持台２０５には、非加熱媒体であるとこ
ろの半導体ウェハが取り付け可能なボート１０が載置さ
れている。また、炉口蓋１１の上には、支持台２０５及
びボート１０を囲うように石英などからなる反応管４が
用意されており、反応管４は炉口蓋１１を上下に移動さ
せることによって、Ｏリング２０６で反応管４の口を開
閉している。

【００２１】また、反応管４の外周には、突出した平板
状のフランジ５が形成されており、フランジ５にステン
レスなどからなるヒータ載置台であるところのベースプ
レート１を、ベースプレート１と支持部材２０１とで挟
んだ状態で、ゴムやバネ２０３などの弾性体を介してね
じ２０２を締め付けることによって固定している。半導
体ウェハを加熱するとフランジ５が熱膨張することによ
ってバネ２０３が縮み、フランジ５には、熱膨張による
偏荷重が加わらないようにしている。

【００２２】さらに、ベースプレート１には、支持部材
２０１とベースプレート１との位置を決定する位置決め
手段であるところの位置決め部材３０１を設けている。
また、ベースプレート１には、１０００℃程度まで加熱
可能なヒータユニット２が載置されており、ヒータユニ
ット２を駆動することで、ボート１０に取り付けた状態
で反応管４の中に搬入している半導体ウェハを加熱処理
している。

【００２３】そして、加熱処理した半導体ウェハを反応
管４の中から搬出するときに、位置決め部材３０１によ
ってベースプレート１と支持部材２０１との距離を決め
た状態で、炉口蓋１１を下へ移動させる。このとき、反
応管４は固着したＯリング２０６によって下方への引っ
張り力を受けるので、フランジ５が支持部材２０１を下
方へ押す力が生じるが、位置決め部材３０１によってベ
ースプレート１と支持部材２０１との距離が決められて
いるので、フランジ５とベースプレート１とは固定され
たままであったり、フランジ５の破損やフランジ５とベ
ースプレート１との間に隙間が生じない。

【００２４】ここで、位置決め部材２０１は、一端側に
回転軸を中心に回転するフック３０２が設けられたもの
で、他端はベースプレート１に取り付けられている。フ
ック３０２を回動して、支持部材２０１に形成されてい
るフランジに掛けることにより、ベースプレート１側と
支持部材２０１側とを位置決めする。

【００２５】また、拡散炉を未使用の際にも、位置決め
部材３０１によって、ベースプレート１側と支持部材２
０１側との位置決めして、地震などにより支持部材２０
１とフランジ５との間に外力がかかることによってフラ
ンジ５が破損しないようにしている。

【００２６】なお、位置決め部材３０１によって、ベー
スプレート１側と支持部材２０１側との位置決めやこれ
を解除させる動作は、機械的又は電気的に制御したり、
拡散炉を運転するプログラム、すなわち、たとえば炉口
蓋１１を上下に移動させたり、ヒータユニット２の加熱
温度を可変するプログラムによって制御してもよい。

【００２７】具体的には、機械的な制御としては、たと
えば炉口蓋１１を上下させるときの垂直方向の力を、フ
ック３０２を回転させる回転力に変えるギアを設けて、
炉口蓋１１の開閉と共にフック３０２を回転させる。ま
た、電気的な制御としては、フック３０２を回転させる
ためのモータを設けて、炉口蓋１１を上下させる信号と
共に、このモータを駆動する信号を出力することによっ
て、フック３０２を回転させる。

【００２８】なお、図１には、位置決め部材３０１と支
持部材２０１の位置決め部材とを、接触させている様子
を図示しているが、数ｍｍ程度ならば、隙間があっても
よい。

【００２９】（実施形態２）図２は、本発明の実施形態
２に係る拡散炉の反応管４のフランジ５付近の拡大図で
ある。ちなみに、図２に示していない部分は図１と同様
である。図２において、位置決め手段であるところの４
０１はカムであり、４０２はカム４０１を回転させるこ
とによりスライドするスライド部材である。なお、図３
において図１に示した部分と同様の部分には、同一の符
号を付している。

【００３０】カム４０１を回転させてスライド部材４０
２を上にスライドさせたときには、支持部材２０１とベ
ースプレート１とによって反応管４を支持する力は大き
くなる。一方、スライド部材４０２を下にスライドさせ
たときには、支持部材２０１とベースプレート１とによ
って反応管４を支持する力は小さくなる。

【００３１】このため、実施形態１と同様に、炉口蓋１
１を開けるとき及び拡散炉を使用していないときには、
カム４０１を回転させてスライド部材４０２を上にスラ
イドさせる。また、半導体ウェハを加熱処理するときに
は、カム４０１を回転させてスライド部材４０２を下に
スライドさせる。こうして、フランジ５の破損を防止し
たり、半導体ウェハのパーティクル発生を防止してい
る。

【００３２】なお、カム４０１の回転は、機械的又は電
気的に制御したり、拡散炉を運転するプログラム、すな
わち、たとえば炉口蓋１１を上下に移動させたり、ヒー
タユニット２の加熱温度を可変するプログラムによって
制御してもよい。

【００３３】また、本発明の各実施形態では、加熱処理
が終了した半導体ウェハを反応管４の中から搬出すると
きや、炉を使用していないときに、位置決め手段３０
１，４０１によって支持部材２０１とベースプレート１
との距離を決めていたが、炉の温度に応じて支持部材２
０１とベースプレート１との距離を決めてもよい。

【００３４】具体的には、半導体ウェハを反応管４の中
に搬入したり、反応管４の中から搬出するときの炉の温
度を６００℃、半導体ウェハの加熱温度を１０００℃、
フランジ５が熱膨張することによりバネ２０３が縮み始
める温度を８００℃としたときに、半導体ウェハを加熱
することにより炉の温度が６００℃から８００℃になる
と、それを検知して位置決め手段３０１による位置決め
を解除し、また加熱処理の後に半導体ウェハを冷却して
炉の温度が１０００℃から８００℃になると、それを検
知して位置決め手段３０１による位置決めを開始すれ
ば、炉の温度に応じて支持部材２０１とベースプレート
１との距離を決められる。

【００３５】

【実施例】図１，図２に示した拡散炉を用いて熱処理試
験を行った。炉口蓋１１を開けるときに、位置決め部材
３０１によってベースプレート１と支持部材２０１との
距離を一定にしたり、カム４０１を回転させてスライド
部材４０２を上にスライドさせてベースプレート１と支
持部材２０１との距離を一定にしたときには、反応管４
が下方へ移動しなかった。

【００３６】また、半導体ウェハ上に付着したパーティ
クル数を光学式の異物検査装置によって計測したら、半
導体ウェハ１枚当たり平均２．０８個のパーティクルが
計測できた。

【００３７】一方、位置決め部材３０１による位置決め
を解除したり、カム４０１を回転させてスライド部材４
０２を下にスライドさせたときには、半導体ウェハ１枚
当たり平均７．８８個のパーティクルが計測できた。こ
のパーティクルの成分を分析したところ、ヒータユニッ
ト２内部のヒータ周辺の断熱材と成分が一致した。

【００３８】なお、本発明の各実施形態及び実施例で
は、拡散炉を例に説明したが、非加熱媒体を加熱できる
ものであればこれに限定されない。また、図面にはいわ
ゆる縦型炉を示したが、横型炉や鐘型炉などであっても
適用できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、反応管
の中の非加熱媒体を外部に搬出するとき又は炉本体を使
用していないときに、支持部材とヒータ載置台との距離
を決める位置決め手段を設けているため、炉口蓋を下方
へ移動させるときに非加熱媒体にパーティクルが発生し
ないようにしたり、弾性体に外力がかかるときに反応管
が破損しないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る拡散炉の断面図であ
る。

【図２】本発明の実施形態２に係る拡散炉の反応管のフ
ランジ付近の拡大図である。

【図３】従来の拡散炉の断面図である。

【符号の説明】

１ ベースプレート ２ ヒータユニット ４ 反応管 ６ 支持部材 １０ ボート １１ 炉口蓋 ２０１ 支持部材 ２０２ ねじ ２０３，２０４ バネ ２０５ 支持台 ２０６ Ｏリング ３０１ 位置決め部材 ４０１ カム ４０２ スライド部材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２７Ｂ 5/14 Ｆ２７Ｂ 5/14 Ｆ２７Ｄ 11/02 Ｆ２７Ｄ 11/02 Ａ Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｆターム(参考） 3J001 FA11 GA01 HA04 HA07 HA10 JA03 KA15 KA26 3J023 AA01 BA02 BA05 BB01 CA02 DA03 4K061 AA01 BA11 CA08 DA05 DA09 FA07 4K063 AA05 AA12 BA12 CA03 FA18 5F045 BB15 DP19 EC02 EK06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応管の外周に突出して形成された平板
   状のフランジを、ヒータが載置されたヒータ載置台と支
   持部材とによって挟んだ状態で、弾性体を介してねじを
   締め付けることによって固定し、反応管の中に搬入され
   た非加熱媒体を前記ヒータで加熱する炉において、 少なくとも前記反応管の中の非加熱媒体を外部に搬出す
   るとき又は炉本体を使用していないときに、前記支持部
   材と前記ヒータ載置台との距離を決める位置決め手段を
   設けることを特徴とする炉。
2. 【請求項２】 前記反応管の中に搬入された非加熱媒体
   を前記ヒータで加熱するときに、前記位置決め手段によ
   る位置決めを解除することを特徴とする請求項１記載の
   炉。
3. 【請求項３】 前記弾性体は、バネ又はゴムであること
   を特徴とする請求項１又は２記載の炉。
4. 【請求項４】 前記非加熱媒体は、半導体ウェハである
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の
   炉。
5. 【請求項５】 前記位置決め手段は、一端側に回転軸を
   中心に回転するフックが設けられ、他端が前記ヒータ載
   置台に取り付けられており、前記フックを回転させるこ
   とによって前記支持部材に形成されているフランジに掛
   けることにより、前記支持部材と前記ヒータ載置台との
   距離を決めることを特徴とする請求項１から４のいずれ
   か１項記載の炉。
6. 【請求項６】 前記位置決め手段は、前記ねじと前記弾
   性体との間に設けたカムであって、カムを回転させるこ
   とによって前記弾性体に力を加えることによって、前記
   支持部材と前記ヒータ載置台との距離を決めることを特
   徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の炉。
7. 【請求項７】 前記位置決め手段は、前記ヒータの加熱
   温度に応じて位置決めと解除とを切り替えることを特徴
   とする請求項１記載の炉。
8. 【請求項８】 前記位置決め手段の動作は、電気的若し
   くは機械的に制御され、又は炉本体の動作を制御するプ
   ログラムによって制御されることを特徴とする請求項１
   から７のいずれか１項記載の炉。