JP2793834B2

JP2793834B2 - 炉芯管装置

Info

Publication number: JP2793834B2
Application number: JP9683789A
Authority: JP
Inventors: 和宏森島; 勇一酒井
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1989-04-17
Filing date: 1989-04-17
Publication date: 1998-09-03
Anticipated expiration: 2013-09-03
Also published as: JPH02273918A

Description

【発明の詳細な説明】（１）発明の目的［産業上の利用分野］本発明は、炉芯管装置に関し、特に炉芯管本体の外周
面のうち均熱領域に対応する箇所を外れた箇所に対して
燃焼装置が配設された炉芯管装置に関するものである。

［従来の技術］従来、この種の炉芯管装置としては、（ｉ）炉芯管本
体の内部空間のうち均熱領域に対応する箇所を外れた箇
所に対して燃焼装置を配設しておき、その燃焼装置に燃
料ガス（たとえば水素ガス）および酸素ガスを外部より
供給して燃焼せしめ、それによって発生された燃焼ガス
（たとえば水蒸気）を炉芯管本体の内部空間のうち均熱
領域に対応する箇所に挿入されたウェーハ支持部材に保
持されている半導体ウェーハに供給してその半導体ウェ
ーハの熱処理に供するものが提案されており、また（i
i）炉芯管本体から離間した外部位置に燃焼装置を配設
しておき、その燃焼装置において燃料ガスを燃焼せし
め、それによって発生された燃焼ガスを燃焼ガス供給管
によって炉芯管本体の外周面まで案内しその頂部から内
部空間に向けて供給し、ウェーハ支持部材に保持された
半導体ウェーハの熱処理を供するものも提案されてい
た。

［解決すべき問題点］したがって、従来の炉芯管装置では、（ｉ）炉芯管本
体の内部空間に燃焼装置を配設する場合、その燃焼装置
における燃焼に伴なって発生された熱により炉芯管本体
の内部空間の温度（特に均熱領域の温度）が撹乱される
ので、均熱領域を確保し維持することが困難となる欠点
があり、また（ii）炉芯管本体の外部に燃焼装置を配設
する場合、燃焼ガスを燃焼ガス供給管によって燃焼装置
から炉芯管本体の内部空間まで案内するに際しその燃焼
ガスの温度を所定温度（たとえば燃焼ガスが水素ガスの
とき400℃）以上に保持しなければならず、燃焼ガス供
給管の周囲に加熱装置を配設しなければならない欠点が
あった。

そこで、本発明は、これらの欠点を除去すべく、炉芯
管本体の外周面のうち均熱領域に対応する箇所を外れた
箇所に燃焼装置を配設してなる炉芯管装置を提供せんと
するものである。

（２）発明の構成［問題点の解決手段］本発明により提供される問題点の解決手段は、「ウェーハ支持部材に保持された半導体ウェーハを熱処
理するための炉芯管装置において、（ａ）炉芯管本体の外周面のうち均熱領域に対応する箇
所を外れた箇所に対して配設された燃焼装置と、（ｂ）燃焼装置に対して燃料ガスおよび酸素ガスを供給
するためのガス供給管と、（ｃ）燃焼装置に対して一端部が開口されかつ他端部が
炉芯管本体の外周面のうち均熱領域に対応する箇所を介
して延長されたのち炉芯管本体の頂部に開口されてお
り、燃焼装置で発生された燃焼ガスを案内し処理ガスと
して炉芯管本体の内部空間に向けて供給するための燃焼
ガス供給管と、（ｄ）炉芯管本体の開口部近傍に開口されており使用済
の燃焼ガスを炉芯管本体の内部空間から外部へ向けて排
除するためのガス排出管とを備えていることを特徴とする炉芯管装置」である。

［作用］本発明にかかる炉芯管装置は、上述の構成を有するの
で、（ｉ）燃料ガスの燃焼に伴なって発生される熱により炉
芯管本体の内部空間に形成された均熱領域の温度が撹乱
されることを回避する作用をなし、また（ii）燃焼ガス供給管の周囲に対して加熱装置を特別に
配設しなければならない必要を除去する作用をなす。

［実施例］次に、本発明にかかる炉芯管装置について、その好ま
しい実施例を挙げ、具体的に説明する。しかしながら、
以下に説明する実施例は、本発明の理解を容易化ないし
促進化するために記載されるものであって、本発明を限
定するために記載されるものではない。換言すれば、以
下に説明される実施例において開示される各部材は、本
発明の精神ならびに技術的範囲に属する全ての設計変更
ならびに均等物置換を含むものである。

第１図は、本発明にかかる炉芯管装置の第１の実施例
を示す断面図である。

第２図は、第１図実施例の一部を拡大して示す部分拡
大斜視図である。

第３図は、本発明にかかる炉芯管装置の第２の実施例
の一部を示す部分拡大斜視図である。

（第１の実施例）まず、第１図ないし第２図を参照しつつ、本発明にか
かる炉芯管装置の一実施例について、その構成を詳細に
説明する。

10は、縦型熱処理炉であって、半導体ウェーハを熱処
理するための本発明にかかる炉芯管装置20と、炉芯管装
置20の周囲に適宜の間隔を介して所望により配設されて
おり炉芯管装置20において均熱領域を確保容易とするた
めの均熱管30と、均熱管30の周囲に配設された加熱部材
40と、加熱部材40の周囲に配設された断熱管50と、炉芯
管装置20を保持するためにステンレスなどの適宜の材料
で形成されたハウジング60と、石英もしくは炭化珪素な
どの高温使用可能な高純度材料によって形成されており
炉芯管装置20に包有された炉芯管本体21の開口端部21A
に対して直接に当接される炉蓋本体81を有する炉蓋80と
を備えている。

本発明にかかる炉芯管装置20は、石英などの適宜の材
料で形成されており内部空間21Bに形成された均熱領域
で半導体ウェーハを熱処理するための炉芯管本体21と、
断熱管50の外部から炉芯管本体21の外周面まで延長され
ており燃料ガス（たとえば水素ガス）および酸素ガスを
それぞれ供給するためのガス供給管22A,22Bと、炉芯管
本体21の外周面のうち均熱領域に対応する箇所を外れた
箇所に対して配設されかつガス供給管22A,22Bに対して
連通されており燃料ガスを燃焼せしめて燃焼ガスを発生
するための燃焼装置23と、燃焼装置23に対して一端部が
開口されかつ他端部が炉芯管本体21の外周面のうち均熱
領域に対応する箇所を介して軸方向に延長されたのち炉
芯管本体21の頂部において内部空間21Bに対して開口さ
れており燃焼装置23で発生された燃焼ガスを半導体ウェ
ーハの処理ガスとして炉芯管本体21の内部空間21Bに向
けて供給するための燃焼ガス供給管22Cと、炉芯管本体2
1の開口端部21Aの近傍に開口されかつ断熱管50の外部へ
延長されており使用済の燃焼ガスを炉芯管本体21の内部
空間21Bから外部へ向けて排除するためのガス排出管24
とを包有している。ガス供給管22A,22Bのうち炉芯管本
体21の近傍に位置する部分と燃焼ガス供給管22Cとガス
排出管24のうち炉芯管本体21の近傍に位置する部分と
は、それぞれ、なるべく多く、石英などの適宜の材料で
形成されておれば、好ましい。

均熱管30は、たとえば炭化珪素などによって作成され
ており、炉芯管装置20の均熱領域を確保ないし拡張すべ
く炉芯管装置20の全長を包囲するように配設されてい
る。

加熱部材40は、均熱管30の外方に配設されており、炉
芯管装置20の軸方向にそって均熱領域を確保するために
適宜に配設されている。

断熱管50は、グラスファイバなどの適宜の材料によっ
て形成されており、炉芯管装置20，均熱管30および加熱
部材40を全体として包囲している。

ハウジング60は、炉芯管本体支持部61の上面によって
炉芯管装置20に包有された炉芯管本体21の開口端部21A
の外周面に形成された支持突部25の下面を支持してい
る。

炉蓋70は、炉芯管本体21の開口端部21Aの下面に対し
て直接に当接される石英もしくは炭化珪素などの高温使
用可能な高純度材料によって形成された炉蓋本体71と、
炉蓋本体71を保持するステンレスなどの適宜の材料で形
成された炉蓋保持部材72と、炉蓋保持部材72の下面を支
持しており炉蓋本体71を炉芯管本体21の開口端部21Aに
向けて接近離間せしめる炉蓋移動部材73と、炉蓋移動部
材73の上面に対して配設されており炉蓋本体71が炉芯管
本体21の開口端部21Aに対して当接されるとき緩衝材と
して機能する弾性部材74と、炉蓋移動部材73の一端部に
対して配設された駆動シャフト75と、駆動シャフト75と
同様に炉蓋移動部材73の一端部に対して配設された案内
シャフト76と、炉芯管本体21の開口端部21Aの下面に炉
蓋本体71が当接されたとき炉蓋保持部材72の上面と炉芯
管本体21の開口端部21Aの下面との間でシールを確保す
るために炉蓋保持部材82の上面に配設されたＯリング77
とを包有している。

ウェーハ支持部材80は、燃焼ガスによって適宜に熱処
理すべき半導体ウェーハ（図示せず）を保持するための
ウェーハ熱処理用治具81と、ウェーハ熱処理用治具81を
炉蓋本体71上に保持するための支持テーブル82とを包有
している。

更に、第１図および第２図を参照しつつ、本発明にか
かる炉芯管装置の一実施例について、その作用を詳細に
説明する。

（燃焼ガスの供給動作）ガス供給管22A,22Bを介して矢印A₁,A₂および矢印B₁,B
₂に示すごとく、それぞれ燃料ガス（たとえば水素ガ
ス）および酸素ガスが、炉芯管本体21の外周面のうち均
熱領域に対応する箇所を外れた箇所に配設された燃焼装
置23に対して供給される。

燃焼装置23では、ガス供給管22Aの開口端部（すなわ
ちノズル部）とガス供給管22Bの開口端部（すなわちノ
ズル部）とからそれぞれ噴出される燃料ガスおよび酸素
ガスが互いに反応し、燃料ガスが燃焼され、燃焼ガスが
発生される。このとき炉芯管本体21の内部空間21Bに形
成された均熱領域の温度が600℃以上に維持されておれ
ば、燃焼装置23の配設位置の温度は、水素ガスと酸素ガ
スとの反応（すなわち水素ガスの燃焼）に支障のない高
さに維持でき、ひいては水素ガスの燃焼のために着火手
段などを必要としない。また燃焼装置23が炉芯管本体21
の外周面のうち均熱領域に対応する箇所を外れた箇所に
配設されているので、燃料ガスの燃焼に伴なって発生さ
れた熱が炉芯管本体21の内部空間21Bに形成された均熱
領域の温度を撹乱することを回避できる。

発生された燃焼ガスは、燃焼装置23から燃料ガス供給
管22Cを介して炉芯管本体21の外周面を軸方向に矢印C₁
で示すごとく案内され、炉芯管本体21の頂部からその内
部空間21Bに矢印C₂で示すごとく供給される。このとき
燃焼ガス供給管21Cが炉芯管本体21の外周面のうち均熱
領域に対応する箇所を介して延長されているので、燃焼
ガスの温度が実質的に炉芯管本体21の均熱領域の温度に
維持せしめられており、格別の加熱装置ないしは保温装
置を必要とせず、炉芯管本体21の内部空間21Bに対して
供給されたとき均熱領域の温度を撹乱する恐れがない。

炉芯管本体21の内部空間21Bに対して供給された燃焼
ガスは、ウェーハ支持部材80のウェーハ熱処理用治具81
に支持されかつ後述のごとく内部空間21Bに対して挿入
された半導体ウェーハ（図示せず）の周囲に供給され半
導体ウェーハの熱処理に供されたのち、支持テーブル82
の周囲に矢印D₁,D₂で示すごとく案内される。

そののち、使用済の燃焼ガスは、炉芯管本体21の開口
端部21A近傍に開口するガス排出管24によって、矢印D₃
に示すごとく炉芯管本体21の外部へ向けて排除される。

（半導体ウェーハの挿入取出動作）熱処理すべき半導体ウェーハを炉芯管本体21の内部空
間21Bに対して挿入する場合、駆動シャフト75および案
内シャフト76によって炉蓋移動部材75を下方へ移動せし
めた状態で、熱処理すべき半導体ウェーハ（図示せず）
を保持したウェーハ支持部材90を炉蓋本体71上に載置せ
しめる。すなわち熱処理すべき半導体ウェーハを保持せ
しめたウェーハ熱処理用治具81を炉蓋本体71上に配置さ
れた支持テーブル82に対して載置せしめる。

そののち、駆動シャフト75および案内シャフト76によ
って、炉蓋移動部材73を炉芯管本体21の開口端部21A方
向に移動せしめる。

これにより、ウェーハ支持部材80すなわち半導体ウェ
ーハを保持したウェーハ熱処理用治具81および支持テー
ブル82が、炉芯管本体21の内部空間21Bに対して挿入さ
れる（第１図参照）。

これに対し、熱処理済の半導体ウェーハを炉芯管本体
21の内部空間21Bから取出す場合、駆動シャフト75およ
び案内シャフト76によって炉蓋移動部材73が、炉芯管本
体21の開口端部21Aから離間する方向に移動せしめら
れ、当初の位置まで復帰される。

これにより、ウェーハ支持部材80に保持された半導体
ウェーハは、炉芯管本体21の内部空間21Bから取出され
る。

以下、上述の動作が反復される。

（第２の実施例）加えて、第３図を参照しつつ、本発明にかかる炉芯管
装置の他の実施例について、その構成および作用を説明
する。

第２の実施例は、燃焼装置23が炉芯管本体21の外周面
にそってその円周方向に延長され炉芯管本体21を包囲し
ていることを除き、第１の実施例と同一の構成および作
用を有する。したがってここでは、説明を簡略とするた
めに、燃焼装置23の構成および作用を除き、詳細な説明
を省略する。

第２の実施例では、ガス供給管22A,22Bによってそれ
ぞれ矢印A₂,B₂に示すごとく供給された燃料ガス（たと
えば水素ガス）および酸素ガスが、そのノズル部から燃
焼装置23の内部空間に対して噴出されることにより互い
に反応せしめられ、その燃料ガスが燃焼される。発生さ
れた燃焼ガスは、燃焼装置23の内部空間を矢印E₁,E₂に
示すごとく炉芯管本体21の外周面にそって案内される。
そののち燃焼ガスは、燃焼ガス供給管22Cによって矢印C
₁で示すごとく炉芯管本体21の頂部へ均熱領域に対応す
る箇所を介して案内され、その頂部から内部空間21Bに
対して供給される。

したがって、燃焼装置23で発生された燃焼ガスは、炉
芯管本体21の外周面にそって円周方向に案内されるの
で、炉芯管本体21の外周面を局部的に加熱する恐れがな
く、更には、燃焼ガス供給管22Cに与えられるときすで
にその温度が十分に緩和されており、炉芯管本体21の外
周面を長軸方向にそって案内されるに際し、その均熱領
域の温度を撹乱することがない。

上述においては、縦型熱処理炉に対して使用される炉
芯管装置20についてのみ説明したが、本発明は、これに
限定されるものではなく、横型熱処理炉に対して使用さ
れる炉芯管装置に対しても適用される。

（３）発明の効果上述より明らかなように、本発明にかかる炉芯管装置
は、（ｉ）燃料ガスの燃焼に伴なって発生される熱により炉
芯管本体の内部空間に形成された均熱領域の温度が撹乱
されることを回避できる効果を有し、また（ii）燃焼ガス供給管の周囲に対し加熱装置を特別に配
設しなければならない必要を除去できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる炉芯管装置の一実施例を示す断
面図、第２図は第１図実施例の一部を拡大して示す斜視
図、第３図は本発明にかかる炉芯管装置の他の実施例を
示す部分拡大斜視図である。10 ……縦型熱処理炉20 ……炉芯管装置 21……炉芯管本体 21A……開口端部 21B……内部空間 22A,22B……ガス供給管 22C……燃焼ガス供給管 23……燃焼装置 24……ガス排出管 25……支持突部30 ……均熱管40 ……加熱部材50 ……断熱管60 ……ハウジング 61……炉芯管本体支持部70 ……炉蓋 71……炉蓋本体 72……炉蓋保持部材 73……炉蓋移動部材 74……弾性部材 75……駆動シャフト 76……案内シャフト 77……Ｏリング80 ……ウェーハ支持部材 81……ウェーハ熱処理用治具 82……支持テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/22 501 H01L 21/22 511 H01L 21/205 H01L 21/316

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ウェーハ支持部材に保持された半導体ウェ
ーハを熱処理するための炉芯管装置において、（ａ）炉芯管本体の外周面のうち均熱領域に対応する箇
所を外れた箇所に対して配設された燃焼装置と、（ｂ）燃焼装置に対して燃料ガスおよび酸素ガスを供給
するためのガス供給管と、（ｃ）燃焼装置に対して一端部が開口されかつ他端部が
炉芯管本体の外周面のうち均熱領域に対応する箇所を介
して延長されたのち炉芯管本体の頂部に開口されてお
り、燃焼装置で発生された燃焼ガスを案内し処理ガスと
して炉芯管本体の内部空間に向けて供給するための燃焼
ガス供給管と、（ｄ）炉芯管本体の開口部近傍に開口されており使用済
の燃焼ガスを炉芯管本体の内部空間から外部へ向けて排
除するためのガス排出管とを備えていることを特徴とする炉芯管装置。