JP4493823B2 - 縦型熱処理装置 - Google Patents
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Description
【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】
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、CVD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バッチ式の縦型熱処理装置が用いられている。この縦型熱処理装置においては、一般的に、多数枚のウエハを高さ方向に所定間隔で配列した状態で処理容器内に収容し、該処理容器の周囲に設けたヒータにより前記ウエハを加熱して所定の熱処理を施すようになっている。また、縦型熱処理装置としては、例えば拡散処理のように比較的高温領域で熱処理を行う場合、均熱性を図ると共にヒータからウエハへの金属汚染を防止するために、前記ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように均熱管を設置したものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記縦型熱処理装置においては、高さが高く重量の重い均熱管がヒータの底部の内周に設置された弾性を有する底部断熱体の上部に載置されているにすぎなかったので、地震等の揺れで均熱管が揺れ易く、この揺れにより万が一、均熱管が処理容器に強く接触ないし衝突した場合、処理容器が破損する可能性がある。この問題を解決するために、例えば均熱管を固定手段で確実に固定することが考えられるが、固定するための構造や作業が煩雑になる問題がある。
【0004】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、簡単な構成で均熱管の揺れを抑えることができる縦型熱処理装置を提供することを目的とする。
【0005】
【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、多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、該頂部断熱体に前記均熱管の頂部外周を取り囲んで均熱管の揺れを規制する規制部材を周方向に間隔を置いて複数設け、これら規制部材は前記頂部断熱体の下部から下方に突出しており、前記規制部材の均熱管対向面は均熱管の頂部外周形状に対応させてテーパ状又は階段状に形成されていることを特徴とする。
【0006】
請求項2の発明は、多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、前記均熱管の揺れを規制するために前記頂部断熱体と前記均熱管の対向部の一方に突部を、他方に該突部が係合する凹部を設けたことを特徴とする。
【0007】
請求項3の発明は、多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、前記筒状断熱体の内側に前記均熱管の頂部外周を取り囲んで均熱管の揺れを規制する規制部材を設けたことを特徴とする。
【0009】
【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。
【0010】
図1は、本発明の第1の実施の形態を示す縦型熱処理装置の縦断面図、図2は図1における頂部断熱体の断面図、図3は同頂部断熱体の底面図である。
図示例の縦型熱処理装置は、例えば高温炉や拡散炉を構成する縦型の熱処理炉1を備えている。この熱処理炉1は、多数例えば150枚程度の被処理体例えば半導体ウエハwを支持具である例えば石英製のボート2に高さ方向に所定間隔で配列支持した状態で収容する処理容器(プロセスチューブ)3と、この処理容器3の周囲を覆う如く設置され処理容器3内を所望の温度例えば600〜1200℃程度に加熱可能な加熱手段であるヒータ4と、このヒータ4と処理容器3の間(環状空間)に処理容器3を覆うように配置された均熱管5とを備えている。
【0011】
前記処理容器3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、下端が開口した縦長円筒状に形成されている。処理容器3の下側部には、処理ガスや不活性ガスを導入するガス導入ポート6や、処理容器3内を排気する排気ポート7等が設けらている(図示省略)。ガス導入ポート6には、処理ガス等のガス供給源が接続される。
【0012】
ガス導入ポート6から導入された処理ガスは、処理容器3の側壁に沿って設けられたガス導入管8を介して処理容器3内の頂部に導入され、多孔分散板部9を介して下方へ分散供給されるようになっている。前記排気ポート7には、排気系が接続される。処理容器3は、内管と外管の二重管構造になっていても良い。
【0013】
前記処理容器3の下端部は、ベースプレート10の下側に図示しない取付部材により取付けられている。ベースプレート10は、例えばステンレス製であり、縦型熱処理装置の筐体内に水平に設けられている。このベースプレート10には、均熱管5や処理容器3を上下方向に挿通可能な開口部11が形成されている。
【0014】
処理容器3の下方には、その下端開口部を開閉する蓋体12が図示しない昇降機構により昇降可能に設けられている。この蓋体12上には前記ボート2が保温筒13を介して載置されている。昇降機構により、処理容器3内へのボート2の搬入搬出と前記蓋体12の開閉が行われるようになっている。なお、蓋体12には、半導体ウエハwを面内均一に処理するためにボート2を保温筒13と共に回転させる回転機構が設けられていても良い。
【0015】
前記ヒータ4は、ベースプレート10上に設置されている。このヒータ4は、処理容器3の周囲を取り囲む筒状好ましくは円筒状の断熱体(筒状断熱体)14と、この筒状断熱体14の頂部(上端部)に設置された板状の頂部断熱体15とを備えている。この頂部断熱体15は、下部に前記筒状断熱体14の上端開口部に嵌合する嵌合部16を有することにより、左右に移動しないようになっている。前記筒状断熱体14の内周には、線状の抵抗発熱体17を周方向に蛇行状もしくは長手方向に螺旋状に配設して構成されている。前記ヒータ4は、抵抗発熱体17が高さ方向に複数ゾーンに分割され、各ゾーン毎に独立して温度制御が可能に構成されていても良い。
【0016】
筒状断熱体14、頂部断熱体15および後述の底部断熱体18は、所定の断熱材料例えばシリカ(SiO2)およびアルミナ(Al2O3)の混合材料により形成されている。これら断熱体14,15,18の製造方法は、断熱体を成形する成形型を断熱材料をなす無機質繊維を含む懸濁液に浸漬して吸引により成形型内に断熱材料を堆積させる工程と、その堆積された断熱材料からなる成形体を成形型から取外して乾燥させる工程と、その乾燥された成形体を焼成する工程とを備えている。前記筒状断熱体14および頂部断熱体15の外側は、金属板からなるアウターシェル19で覆われ、このアウターシェル19の外周には水冷ジャケット20が設けられている。
【0017】
前記均熱管5は、処理容器3内のウエハwに対する加熱温度の均一性を図ると共に、ヒータ4の抵抗発熱体17等から放出される金属によるウエハwの汚染を防止するもので、例えば炭化珪素(SiC)により形成されている。この均熱管5は、処理容器3の周囲を取り囲む如く、上端が閉塞され下端が開放された縦長円筒状に形成されている。
【0018】
前記ヒータ4の底部の内側には、筒状断熱体14と処理容器3との間の環状の開口(炉口、開口部11)を覆う底部断熱体(炉口断熱体ともいう)18が設置され、該底部断熱体18の上部に均熱管5が設置されている。具体的には、前記ベースプレート10の開口部周縁には、環状の支持板21がボルト締めにより下方から着脱可能に取付けられ、この支持板21上に前記底部断熱体18が設置されている。均熱管5の揺れを抑制するために、前記底部断熱体18の上部には、均熱管5の下端部を嵌合する嵌合穴22が形成され、この嵌合穴22に均熱管5の下端部が挿入嵌合されて均熱管5が設置されていることが好ましい。
【0019】
前記頂部断熱体15には、前記均熱管5の頂部外周を取り囲んで均熱管5の揺れを規制する規制部材23が設けられている。規制部材23は、図2ないし図3にも示すように、頂部断熱体15に均熱管5の頂部外周を取り囲む如く周方向に適宜間隔で複数例えば3個取付けられている。この場合、規制部材23は、例えば頂部断熱体15と同じ断熱材料により平面円弧状で且つ断面逆L字状に形成されており、頂部断熱体15の対応箇所には規制部材23を上方から挿入して取付けるための断面逆L字状の取付孔24が形成されている。
【0020】
前記規制部材23は、下側が頂部断熱体15の下部から下方へ突出した状態に取付けられる。規制部材23は、前記取付孔24に接着剤で接着固定されていることが好ましい。また、規制部材23の均熱管対向面は、均熱管5の頂部外周形状に対応させてテーパー状ないし階段状25に形成されていることが好ましい。
【0021】
次に、以上の構成からなる縦型熱処理装置の作用について述べる。先ず、ウエハwの移載が終了したボート2は、ヒータ4下方のローディングエリアにおいて、蓋体12上の保温筒13上に載置され、次に、昇降機構による蓋体12の上昇によってボート2を処理容器3内にその下端開口から搬入し、その開口を蓋体12で気密に閉じる。
【0022】
そして、処理容器3内を排気しながらボート2上のウエハwをヒータ4により所定の処理温度に昇温させ、処理容器3内に所定の処理ガスを導入してウエハwに所定の熱処理例えば拡散処理を施す。所定の熱処理が終了したなら、先ず、ヒータ4の電源を切り、処理容器3内を不活性ガス例えば窒素ガスで置換した後、蓋体12を下方に開けてボート2を処理容器3内から下方のローディングエリアに搬出すれば良い。
【0023】
ところで、処理容器3とヒータ4の間に設けられている均熱管5は、弾性を有する底部断熱体18上に設置されており、しかも高さが高く重量も重いため、地震等の揺れによって横揺れを起こし易い。しかしながら、前記縦型熱処理装置によれば、前記ヒータ4の筒状断熱体14の頂部に設置される頂部断熱体15に前記均熱管5の頂部外周を取り囲んで均熱管5の揺れを規制する規制部材23が設けられているので、別途複雑な固定手段を有すること無く簡単な構成で均熱管5の揺れを抑えることができる。
【0024】
従って、均熱管5が揺れて処理容器3に強く接触ないし衝突することによって生じる可能性のある処理容器3の破損を防止することが可能となり、耐久性、安全性および信頼性が一段と向上する。また、本発明は、構成が簡単で、大幅な設計変更を要しないため、既存の縦型熱処理装置にも容易に実施することが可能である。また、ヒータ4の底部断熱体18における均熱管5の設置部分には、均熱管5の下端部を嵌合する嵌合穴22が形成されているため、この嵌合穴22に均熱管5の下端部を嵌合させて保持することができ、頂部の規制部材23と相俟って均熱管5の揺れを更に十分に抑制することが可能となる。
【0025】
図4は、本発明の第2の実施の形態を示す縦型熱処理装置の要部縦断面図である。図4の実施の形態において、前記図1の実施の形態と同一部分は同一参照符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図4の実施の形態では、前記均熱管5の揺れを規制するために前記頂部断熱体15と前記均熱管5の対向部の一方(図示例では均熱管5の頂部)には突部26が設けられ、他方(図示例では頂部断熱体15の下面部)には該突部26が係合する凹部27が設けられている。これら突部26と凹部27は、熱処理炉1の設計誤差や組立誤差および熱膨張等を考慮して、ゆるく係合するように形成されていることが好ましい。
【0026】
図4の実施の形態の縦型熱処理装置によれば、均熱管5の頂部に突部26を設け、頂部断熱体15の下面部に該突部26が係合する凹部27を設けているため、別途複雑な固定手段を有すること無く簡単な構成で均熱管5の揺れを抑えることができる。本実施の形態でも、図1の実施の形態と同様、ヒータの底部断熱体に均熱管の下端部を嵌合する嵌合穴が設けられていることが好ましい(図示省略)。なお、図4において、28は筒状断熱体14の内周に抵抗発熱体を保持する絶縁性を有する櫛状の保持体、29は均熱管5の内側に保持された温度検出器である。
【0027】
図5は図4の実施の形態の変形例を示す要部概略的断面図である。すなわち、頂部断熱材15の下面部略中央部には下方に突出した突部26が設けられ、均熱管5の頂部には該突部26が係合する凹部27が設けられている。この場合、突部26は、折れや曲りを防止するために、頂部断熱体15の断熱材料よりも剛性を有する材料例えばセラミックにより形成されていることが好ましい。前記凹部27は、例えば均熱管5の頂部に均熱管5と同材質のリング30を溶接することにより形成されていても良い。図5の変形例によっても、図4の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【0028】
図6は、本発明の第3の実施の形態を示す縦型熱処理装置の要部縦断面図である。図6の実施の形態において、前記図1ないし図4の実施の形態と同一部分は同一参照符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図3の実施の形態の縦型熱処理装置においては、ヒータ4の筒状断熱体14の内側に前記均熱管5の頂部外周を取り囲んで均熱管5の揺れを規制する規制部材31が設けられている。図示例の規制部材31は、均熱管5を取り囲む如く周方向に連続した属したリング状に形成されているが、周方向に適宜間隔で複数設けられていても良い。図6の実施の形態の縦型熱処理装置によれば、ヒータ4の筒状断熱体14の内側に前記均熱管5の頂部外周を取り囲んで均熱管5の揺れを規制する規制部材31が設けられているため、別途複雑な固定手段を有すること無く簡単な構成で均熱管の揺れを抑えることができる。本実施の形態でも、図1の実施の形態と同様、ヒータの底部断熱体に均熱管の下端部を嵌合する嵌合穴が設けられていることが好ましい(図示省略)。
【0029】
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。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。
【0030】
【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。
【0031】
(1)請求項1に係る発明によれば、多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、該頂部断熱体に前記均熱管の頂部外周を取り囲んで均熱管の揺れを規制する規制部材を周方向に間隔を置いて複数設け、これら規制部材は前記頂部断熱体の下部から下方に突出しており、前記規制部材の均熱管対向面は均熱管の頂部外周形状に対応させてテーパ状又は階段状に形成されているので、簡単な構成で均熱管の揺れを抑えることができる。
【0032】
(2)請求項2の発明によれば、多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、前記均熱管の揺れを規制するために前記頂部断熱体と前記均熱管の対向部の一方に突部を、他方に該突部が係合する凹部を設けたので、簡単な構成で均熱管の揺れを抑えることができる。
【0033】
(3)請求項3に係る発明によれば、多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、前記筒状断熱体の内側に前記均熱管の頂部外周を取り囲んで均熱管の揺れを規制する規制部材を設けたので、簡単な構成で均熱管の揺れを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1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】図1における頂部断熱体の断面図である。
【図3】同頂部断熱体の底面図である。
【図4】本発明の第2の実施の形態を示す縦型熱処理装置の要部縦断面図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態の変形例を示す要部概略的断面図である。
【図6】本発明の第3の実施の形態を示す縦型熱処理装置の要部縦断面図である。
【符号の説明】
w 半導体ウエハ(被処理体)
3 処理容器
4 ヒータ
5 均熱管
14 筒状断熱体
15 頂部断熱体
18 底部断熱体
22 嵌合穴
23 規制部材
26 突部
27 凹部
31 規制部材
Claims (3)
- 多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、該頂部断熱体に前記均熱管の頂部外周を取り囲んで均熱管の揺れを規制する規制部材を周方向に間隔を置いて複数設け、これら規制部材は前記頂部断熱体の下部から下方に突出しており、前記規制部材の均熱管対向面は均熱管の頂部外周形状に対応させてテーパ状又は階段状に形成されていることを特徴とする縦型熱処理装置。
- 多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、前記均熱管の揺れを規制するために前記頂部断熱体と前記均熱管の対向部の一方に突部を、他方に該突部が係合する凹部を設けたことを特徴とする縦型熱処理装置。
- 多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、前記筒状断熱体の内側に前記均熱管の頂部外周を取り囲んで均熱管の揺れを規制する規制部材を設けたことを特徴とする縦型熱処理装置。
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