JP2011204747A - Shutter device of vertical heat treatment furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体ウエハの表面に酸化膜を形成するため等に使用される縦型熱処理炉のシャッタ装置に関するものである。 The present invention relates to a shutter device for a vertical heat treatment furnace used, for example, for forming an oxide film on the surface of a semiconductor wafer.
半導体ウエハの製造においては、表面の酸化等の処理を行うために、縦型の熱処理炉が使用されている。従来の熱処理炉は、ウエハを搬入及び搬出するための下端開口を有するプロセスチューブと、プロセスチューブの下方に設けられたロード室とを備えている。ロード室には、ウエハを支持するためのウエハボートが備えられ、このウエハボートを昇降機構によって上昇させることにより、プロセスチューブ内にウエハボートが収容され、ウエハがプロセスチューブに搬入される。同時に、ウエハボートを搭載した炉蓋によってプロセスチューブの下端開口が閉塞され、この状態で加熱処理が行われる。 In the manufacture of semiconductor wafers, a vertical heat treatment furnace is used to perform processing such as surface oxidation. A conventional heat treatment furnace includes a process tube having a lower end opening for loading and unloading a wafer, and a load chamber provided below the process tube. The load chamber is provided with a wafer boat for supporting wafers, and by raising the wafer boat by an elevating mechanism, the wafer boat is accommodated in the process tube, and the wafer is carried into the process tube. At the same time, the lower end opening of the process tube is closed by the furnace lid on which the wafer boat is mounted, and heat treatment is performed in this state.
加熱処理が終わると、昇降機構によってウエハボートを搭載した炉蓋が下降し、ウエハがプロセスチューブからロード室へ搬出されるとともに、プロセスチューブの下端開口が開放状態となる。このようにプロセスチューブの下端開口が開放したままであると、プロセスチューブ内の熱が逃げたりプロセスチューブの内部に異物が侵入したりする可能性があるため、熱処理炉には、プロセスチューブの下端開口を閉じるためのシャッタ装置が設けられている(例えば、特許文献1参照)。 When the heat treatment is finished, the furnace lid on which the wafer boat is mounted is lowered by the elevating mechanism, the wafer is carried out from the process tube to the load chamber, and the lower end opening of the process tube is opened. If the lower end opening of the process tube remains open in this way, the heat in the process tube may escape or foreign matter may enter the inside of the process tube. A shutter device for closing the opening is provided (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載のシャッタ装置は、プロセスチューブの下端開口を開閉するシャッタと、このシャッタを開閉駆動する駆動機構とを備えている。この駆動機構は、上下方向の軸心を有する回転軸と、回転軸回りに回動自在に設けられた回動アームと、この回動アームの先端に取り付けられた保持アームと、回転軸を回転させるモータとを備え、保持アームの先端にシャッタが取り付けられている。そして、シャッタ装置は、モータの作動で回転軸を回転させることによって、プロセスチューブの下端開口を閉塞する閉塞位置と、下端開口の側方の待機位置との間でシャッタを水平に回動させるように構成されている。 The shutter device described in Patent Document 1 includes a shutter that opens and closes a lower end opening of a process tube, and a drive mechanism that drives the shutter to open and close. The drive mechanism includes a rotary shaft having a vertical axis, a rotary arm provided to be rotatable about the rotary shaft, a holding arm attached to a tip of the rotary arm, and a rotary shaft. And a shutter attached to the tip of the holding arm. The shutter device rotates the rotating shaft by the operation of the motor so as to horizontally rotate the shutter between a closed position where the lower end opening of the process tube is closed and a standby position on the side of the lower end opening. It is configured.
熱処理炉は、サイズの大きい半導体ウエハを扱うものほどプロセスチューブの下端開口の口径が大きくなる。しかし、特許文献1のシャッタは、一枚の平板から形成されているので、大口径の下端開口に対応するべくシャッタの面積を拡大すると、熱変形防止や強度確保のためにシャッタを分厚く形成しなければならず、重量増が顕著となる。そして、特許文献1のシャッタは、駆動機構によって片持ち状に支持されているので、シャッタの重量が増加すると駆動機構に生じるモーメントが増大し、駆動機構の回転軸や回動アーム等にかかる負担が非常に大きくなるという欠点がある。また、シャッタ装置の駆動機構は、多くの部品によって構造が複雑化しているので、製造コストが高くつくという欠点もある。 In the heat treatment furnace, the diameter of the lower end opening of the process tube increases as the size of the semiconductor wafer is increased. However, since the shutter of Patent Document 1 is formed from a single flat plate, when the area of the shutter is enlarged to accommodate the large-diameter lower end opening, the shutter is formed thicker to prevent thermal deformation and ensure strength. The weight increase becomes significant. Since the shutter of Patent Document 1 is supported in a cantilevered manner by the drive mechanism, when the weight of the shutter increases, the moment generated in the drive mechanism increases, and the load on the rotation shaft, the rotation arm, and the like of the drive mechanism. Has the disadvantage of becoming very large. In addition, since the structure of the drive mechanism of the shutter device is complicated by many parts, there is a drawback that the manufacturing cost is high.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、炉体からの熱によるシャッタの変形を抑制することによって、シャッタの薄肉化、軽量化を可能とし、大型化を容易に実現することができる縦型熱処理炉のシャッタ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and by suppressing the deformation of the shutter due to heat from the furnace body, it is possible to reduce the thickness and weight of the shutter and easily realize an increase in size. An object of the present invention is to provide a shutter device for a vertical heat treatment furnace.
本発明は、炉体の下端開口を開閉するシャッタと、このシャッタを開閉駆動する駆動機構とを備えている縦型熱処理炉のシャッタ装置において、
前記シャッタにおける前記炉体の中心部に対応する部分に、当該炉体の内部から遠ざかるように窪んで前記シャッタの熱変形を抑制する凹部が形成されていることを特徴とする。
The present invention relates to a shutter device for a vertical heat treatment furnace including a shutter that opens and closes a lower end opening of a furnace body and a drive mechanism that opens and closes the shutter.
A concave portion is formed in a portion of the shutter corresponding to the center portion of the furnace body so as to be recessed away from the interior of the furnace body to suppress thermal deformation of the shutter.
熱処理炉の炉体は、その中心部において最も熱が集中するため、シャッタにおける炉体の中心部に対応する部分に炉体内部から遠ざけるように窪んだ凹部を形成することによって、シャッタが炉体から局所的に高熱を受け難くなり、熱によるシャッタの変形を抑制することができる。そのため、シャッタを形成する部材として、可及的に薄肉の部材を使用することが可能となり、シャッタの軽量化を図ることができる。そして、これにより、炉体の下端開口の大口径化に対応してシャッタを容易に大型化することができる。 Since the heat is most concentrated in the central portion of the furnace body of the heat treatment furnace, a shutter is formed in the furnace body by forming a recessed portion that is recessed away from the inside of the furnace body in a portion corresponding to the central portion of the furnace body in the shutter. Therefore, it is difficult to receive high heat locally, and the deformation of the shutter due to heat can be suppressed. Therefore, as thin a member as possible can be used as a member for forming the shutter, and the weight of the shutter can be reduced. And thereby, a shutter can be enlarged easily corresponding to enlargement of the diameter of the lower end opening of a furnace body.
なお、シャッタに形成された凹部は、炉体の中心部からの熱を最も受ける部分、例えば凹部の底部分が、シャッタの他の部分とは独立した部材により形成されていてもよい。この場合、当該独立した部材によって炉体の中心部からの熱による変形を吸収することができ、シャッタ全体の変形を抑制することができる。 In addition, the recessed part formed in the shutter may be formed of a member that receives the most heat from the center of the furnace body, for example, a bottom part of the recessed part, by a member independent of other parts of the shutter. In this case, the independent member can absorb the deformation due to heat from the central portion of the furnace body, and the deformation of the entire shutter can be suppressed.
前記シャッタは板金加工により形成されていることが好ましい。
これにより、比較的薄く軽量な板材を使用して凹部を有するシャッタを形成することができる。また、板材の折曲加工によって凹部を形成した場合には、当該凹部がリブ効果を発揮し、シャッタの強度を高めることができる。
The shutter is preferably formed by sheet metal processing.
Thereby, the shutter which has a recessed part can be formed using a comparatively thin and lightweight board | plate material. Moreover, when a recessed part is formed by the bending process of a board | plate material, the said recessed part can exhibit the rib effect and can raise the intensity | strength of a shutter.
前記駆動機構は、前記炉体の下端開口を塞ぐ閉鎖位置と、その側方の待機位置との間で前記シャッタを水平方向に直線移動可能に支持するガイド部材と、このガイド部材に支持されている前記シャッタを直線移動させる駆動体と、を備えていることが好ましい。
このような構成によって、従来技術のように回動アームや保持アームによってシャッタを片持ち支持し、回動動作によってシャッタを開閉する場合よりも、駆動機構の構造の簡素化や製造コストの削減を図ることができる。
The drive mechanism is supported by a guide member that supports the shutter so that the shutter can be moved linearly in a horizontal direction between a closed position that closes the lower end opening of the furnace body and a standby position on a side thereof. It is preferable to include a driving body that linearly moves the shutter.
Such a configuration simplifies the structure of the drive mechanism and reduces manufacturing costs, compared to the case where the shutter is cantilevered by a rotating arm or holding arm as in the prior art, and the shutter is opened and closed by a rotating operation. Can be planned.
本発明によれば、炉体からの熱によるシャッタの変形を抑制し、それによってシャッタの薄肉化、軽量化が可能となる。そのため、大型化を容易に実現することができる。 According to the present invention, the deformation of the shutter due to the heat from the furnace body is suppressed, thereby making it possible to reduce the thickness and weight of the shutter. Therefore, the enlargement can be easily realized.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る縦型熱処理炉10の概略断面図である。
本実施形態の熱処理炉10は、半導体ウエハの酸化膜形成など、被処理物に所定の熱処理を施すためのものである。そして、熱処理炉10は、被処理物が収容される炉体11と、その下方に位置するロード室12と、炉体11内とロード室12との間を昇降する被処理物支持機構13と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a vertical
The
炉体11は、断熱壁15で覆われた電熱ヒータ16と、電熱ヒータ16の内側に設けられたプロセスチューブ17とを有している。また、炉体11は、場合により電熱ヒータ16とプロセスチューブ17との間に、プロセスチューブ17内の温度を均一化するための均熱管18を更に備えていてもよい。
プロセスチューブ17は、その内部が熱処理空間とされ、下端に開口19が形成されており、この開口19が炉体11の下端開口とされている。そして、熱処理炉10は、この下端開口19からプロセスチューブ17内に搬入された半導体ウエハを電熱ヒータ16によって熱処理する。
The
The interior of the
被処理物支持機構13は、被処理物であるウエハを支持するウエハボート21と、このウエハボート21を搭載した炉蓋22とを備えている。また、被処理物支持機構13は、図示しない昇降機構によって上下に昇降する。そして、被処理物支持機構13が上昇すると、図1に2点鎖線で示すように、ウエハボート21がプロセスチューブ17内に配置され、ウエハボート21に支持されたウエハがプロセスチューブ17内に搬入される。同時に、プロセスチューブ17の下端開口19が炉蓋22によって閉塞される。
The
被処理物支持機構13が下降すると、図1に実線で示すように、炉蓋22がプロセスチューブ17の下端開口19を開放するとともに、ウエハボート21がロード室12内に配置され、ウエハボート21に支持されたウエハがプロセスチューブ17から搬出される。被処理物支持機構13が下降した状態で、図示しないウエハ移載ロボットによってウエハがウエハボート21に載置され、若しくはウエハがウエハボート21から取り出される。
When the
本実施形態の熱処理炉10には、被処理物支持機構13が下降した状態(スタンドバイ状態)で、プロセスチューブ17の下端開口19を閉塞するためのシャッタ装置23が設けられている。このシャッタ装置23は、プロセスチューブ17の下端開口19を開閉するシャッタ25と、このシャッタ25を開閉駆動する駆動機構24とを備えている。
The
図2は、シャッタ装置の平面図である。シャッタ装置23の駆動機構24は、一対のガイド部材24Aと駆動体24Bとを備えている。一対のガイド部材24Aは、プロセスチューブ17の下端開口19の両側に、水平にかつ互い平行に設けられており、シャッタ25を直線移動可能に支持している。駆動体24Bは、空気圧、油圧等の流体圧シリンダ又は電動シリンダによって構成されており、下端開口19を閉塞する閉塞位置と、下端開口19の側方に位置し、下端開口19を開放する待機位置との間で、ガイド部材24Aに支持されたシャッタ25を直線移動させる。
FIG. 2 is a plan view of the shutter device. The
図3は、図2のIII−III断面図である。シャッタ25は、金属製の板材を板金加工することによって形成されている。具体的に、シャッタ25は、例えば、厚さ1〜4mm程度の比較的薄い板材を折曲加工や穿孔加工することによって形成されたシャッタ本体26を備えている。このシャッタ本体26の端部には、下方に折曲するフランジ部26Aが形成されている。また、シャッタ本体26の中央部には、開口部27が穿設されるとともに、開口部27の縁部27Aが、バーリング加工等によって下方へ折曲されている。また、シャッタ本体26の下面には、溶接などによって複数の補強板28が接合されている。この複数の補強板28は、開口部27を中心として放射状に配置されている(図2参照)。
3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. The
開口部27の縁部27Aには、止めネジ等によって断面略Z字状の環状のブラケット30が取り付けられ、このブラケット30には止めネジ等によって円板状の閉鎖部材31が取り付けられ、この閉鎖部材31によって開口部27が塞がれている。
An
閉鎖部材31の上面(表面)は、シャッタ本体26の上面(表面)よりも下方に位置し、プロセスチューブ17の内部から離れた位置に配置されている。したがって、シャッタ25には、プロセスチューブ17の中心部に対応する位置において、プロセスチューブ17の内部から遠ざかるように窪んだ凹部33が形成されていることになる。
The upper surface (front surface) of the closing
以上のように本実施形態では、プロセスチューブ17内に被処理物が搬入されていないスタンドバイ状態では、下端開口19がシャッタ25によって閉じられるので、プロセスチューブ17からロード室12への放熱が低減され、熱のロスを少なくすることができる。そのため、電熱ヒータ16の消費電力を少なくすることができる。また、ロード室12への輻射熱の放射が抑制されるので、ロード室12内の被処理物が不要に酸化されるのを防止することができる。また、シャッタ25によってプロセスチューブ17内に異物が侵入するのを防止することができる。
As described above, in this embodiment, since the
また、シャッタ25は、一対のガイド部材24Aによって水平方向に直線移動可能に支持されているので、従来技術のようにシャッタ25を回動自在に支持する場合に比べて少ない部品点数で簡素な構造に構成することができ、製造コストの削減を図ることができる。また、本実施形態のシャッタ25は、板金加工によって形成されているので、端部や中央部に折曲部(フランジ部26A,縁部27A)を形成することができ、比較的薄い板材を用いても強度を十分に確保することができる。つまり、シャッタ25を一枚の平坦な板材で構成する場合に比べて強度を確保しつつ軽量化することができ、熱処理炉10の大型化(下端開口19の大口径化)にも容易に対応可能となる。
Further, since the
また、薄い板材を使用してシャッタ25を板金加工により形成した場合には、プロセスチューブ17内の熱による変形(反り等)が問題となるが、シャッタ25の中央部には、プロセスチューブ17の内部から遠ざかるように窪んだ凹部33が設けられているので、より高温となるプロセスチューブ17の中心部からの熱の影響を小さくすることができ、反り等の熱変形を抑制することができる。言い換えると、シャッタ25の中央部に凹部33を形成することによってシャッタ25の熱変形を抑制することができるので、シャッタ25を形成する部材としてより薄肉の部材を使用することができ、シャッタ25の軽量化を図ることができる。
In addition, when the
また、シャッタ25に形成された凹部33は、プロセスチューブ17の中心部から最も熱を受ける底部が、シャッタ本体26とは独立した部材である閉鎖部材31によって形成されているので、プロセスチューブ17の中心部からの熱による変形を閉鎖部材31により吸収することが可能となる。そのため、シャッタ25全体の変形を抑制することができる。
In addition, the
また、シャッタ本体26の端部には下方へ折れ曲がるフランジ部26Aが形成され、開口部27には下方へ折れ曲がる縁部27Aが形成されているので、これらフランジ部26A及び縁部27Aからなる折曲部がリブ効果を発揮し、反り等の熱変形をより一層抑制することができる。
In addition, a
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において適宜変更できるものである。
例えば、本実施形態のシャッタ25は、シャッタ本体26に形成した開口部27を閉鎖部材31により塞いだ構造となっているが、シャッタ本体26の中央部を深絞り加工によって窪ませたものであってもよい。これによって部品点数を削減することができるとともにシャッタ25の構造を簡素化することができる。
また、駆動機構24の駆動体24Bはシリンダに限らず、例えばモータとこのモータの動力をシャッタ25に伝達するチェーンやベルト等の伝達機構等によって構成してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.
For example, the
Further, the
10: 熱処理炉
11: 炉体
17: プロセスチューブ
19: 下端開口
24: 駆動機構
24A: ガイド部材
24B: 駆動体
25: シャッタ
33: 凹部
10: Heat treatment furnace 11: Furnace body 17: Process tube 19: Lower end opening 24:
Claims (3)
前記シャッタにおける前記炉体の中心部に対応する部分に、当該炉体の内部から遠ざかるように窪んで前記シャッタの熱変形を抑制する凹部が形成されていることを特徴とする縦型熱処理炉のシャッタ装置。 In a shutter device of a vertical heat treatment furnace provided with a shutter that opens and closes the lower end opening of the furnace body and a drive mechanism that opens and closes the shutter,
A vertical heat treatment furnace characterized in that a recess is formed in a portion of the shutter corresponding to the center of the furnace body so as to be recessed away from the inside of the furnace body to suppress thermal deformation of the shutter. Shutter device.
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