JP5341370B2 - Vertical furnace equipment - Google Patents
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この発明は、複数枚のシリコン基板やガラス基板を、鉛直方向に沿って多段に配置して熱処理を行う縦型炉装置に関する。 The present invention relates to a vertical furnace apparatus in which a plurality of silicon substrates and glass substrates are arranged in multiple stages along a vertical direction to perform heat treatment.
半導体の製造工程には、シリコン基板やガラス基板等の基板を高温で加熱する熱処理が含まれる。基板に対して熱処理を施す装置として、複数枚の基板を鉛直方向に沿って多段に配置して収納する縦型炉装置が用いられる。縦型炉装置は、所定の処理雰囲気中で複数枚の基板を収納するプロセスチューブを備えている。 The semiconductor manufacturing process includes a heat treatment for heating a substrate such as a silicon substrate or a glass substrate at a high temperature. As an apparatus for performing heat treatment on a substrate, a vertical furnace apparatus that stores a plurality of substrates arranged in multiple stages along a vertical direction is used. The vertical furnace apparatus includes a process tube for storing a plurality of substrates in a predetermined processing atmosphere.
プロセスチューブは、底面が開放した筒状を呈しており、底面から内部に複数枚の基板が搬入出される。熱処理中にはプロセスチューブの底面は、フロアによって閉塞されている。フロアは、プロセスチューブの下方で昇降自在に設けられており、上面に設置されたボートに複数枚の基板が載置される。 The process tube has a cylindrical shape with an open bottom surface, and a plurality of substrates are carried into and out from the bottom surface. During the heat treatment, the bottom surface of the process tube is closed by the floor. The floor is provided below the process tube so as to be movable up and down, and a plurality of substrates are placed on a boat installed on the upper surface.
プロセスチューブの下端面には、フロアの上面との接触面積を拡大してフロアによるプロセスチューブ内の密閉性を保つべく、全周にわたってフランジ部が形成されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかし、プロセスチューブの下端部は、周辺機器の劣化や作業環境の高温化を防止するため、熱処理中に冷却される。このため、例えば、パイロジェニック酸化処理のように、水蒸気などの低温で凝集する成分を含む気体を用いる熱処理にあっては、熱処理中にプロセスチューブ内に導入された気体は、プロセスチューブの下端部の内周面及びフロアの上面に結露する。例えば、水蒸気酸化処理を行う従来の縦型炉装置では、フランジ部とフロアとの間に水分が残留し、後の処理でプロセスチューブ内に反応性ガスが導入されると、残留した水分に溶解し、或いは直接凝集して腐食性の水溶液が形成される場合がある。この結果、Oリングや周辺の金属部品が腐食する問題、更には作業環境を悪化させる問題がある。 However, the lower end portion of the process tube is cooled during the heat treatment in order to prevent deterioration of peripheral devices and a high working environment. For this reason, for example, in a heat treatment using a gas containing a component that aggregates at a low temperature such as water vapor, such as pyrogenic oxidation treatment, the gas introduced into the process tube during the heat treatment is the lower end of the process tube. Condensation on the inner peripheral surface and the upper surface of the floor. For example, in a conventional vertical furnace that performs steam oxidation, moisture remains between the flange and the floor, and when reactive gas is introduced into the process tube in a later process, it dissolves in the remaining moisture. Or, it may directly aggregate to form a corrosive aqueous solution. As a result, there is a problem that the O-ring and surrounding metal parts are corroded, and further, there is a problem that the working environment is deteriorated.
この発明の目的は、プロセスチューブの下端部に結露によって生じた水分等の凝縮液体をフロアの中心部に移動させて再度蒸発させることにより、フランジ部とフロアとの間に水分等の凝縮液体が残留することを防止でき、周辺部品の腐食や作業環境の悪化を防止できる縦型炉装置を提供することにある。 The object of the present invention is to move condensed liquid such as moisture generated by condensation at the lower end of the process tube to the center of the floor and evaporate it again, so that condensed liquid such as moisture is placed between the flange portion and the floor. It is an object of the present invention to provide a vertical furnace apparatus that can prevent the residual and prevent corrosion of peripheral parts and deterioration of the working environment.
この発明に係る縦型炉装置は、プロセスチューブとフロアとを備えている。プロセスチューブは、下端面が開放し、下端面の周囲にフランジ部を備えた筒状を呈している。フロアは、プロセスチューブの下端面を開閉するようにプロセスチューブの下方に昇降自在に配置され、第1の凹部が形成されている。第1の凹部は、フロアの上面におけるプロセスチューブの内面の位置に一致する部分を含む範囲内に形成され、プロセスチューブの中心側に向かって下方に傾斜した傾斜面であってプロセスチューブの中心側の端部がプロセスチューブの内面よりもプロセスチューブの中心側に位置する傾斜面を有する。 The vertical furnace apparatus according to the present invention includes a process tube and a floor. The process tube has a cylindrical shape with an open lower end surface and a flange portion around the lower end surface. The floor is disposed so as to be movable up and down below the process tube so as to open and close the lower end surface of the process tube, and a first recess is formed. The first recess is an inclined surface that is formed in a range including a portion corresponding to the position of the inner surface of the process tube on the upper surface of the floor, and is inclined downward toward the center side of the process tube. Has an inclined surface located closer to the center of the process tube than the inner surface of the process tube .
この構成では、プロセスチューブの下端部の内側面に結露によって生じた水分等の凝縮液体は、重力によってフロア上の第1の凹部内に落下し、傾斜面に沿ってプロセスチューブの中心側に向かって移動する。フロアの上面の温度は、プロセスチューブの中心側ほど高温であるため、第1の凹部内に落下した水分等の凝縮液体はプロセスチューブの中心側で蒸発する。このため、水分等の凝縮液体がフランジ部とフロアとの間に残留することがない。 In this configuration, condensed liquid such as moisture generated by condensation on the inner surface of the lower end portion of the process tube falls into the first recess on the floor due to gravity and moves toward the center side of the process tube along the inclined surface. Move. Since the temperature of the upper surface of the floor is higher at the center side of the process tube, condensed liquid such as moisture that has dropped into the first recess evaporates at the center side of the process tube. For this reason, condensed liquids, such as a water | moisture content, do not remain between a flange part and a floor.
この構成において、第1の凹部をフロアの上面におけるフランジ部の底面の内側部分の位置を含む範囲内に形成してもよい。フランジ部の底面とフロアの上面との接触面積が減少し、フランジ部とフロアとの間の水分等の凝縮液体の残留をより確実に防止できる。 In this configuration, the first recess may be formed within a range including the position of the inner portion of the bottom surface of the flange portion on the top surface of the floor. The contact area between the bottom surface of the flange portion and the top surface of the floor is reduced, and it is possible to more reliably prevent the remaining condensed liquid such as moisture between the flange portion and the floor.
また、フロア上面でフランジ部の底面が位置する範囲内であって第1の凹部の外側の範囲内に位置する第2の凹部、及び第2の凹部からプロセスチューブの外部に連通する連通孔を設け、連通孔を経由して前記第2の凹部内に不活性ガスを導入する導入手段を設けても良い。第1の凹部の外側から不活性ガスを導入することでフランジ部とフロアとの間に結露によって生じた水分等の凝縮液体を確実に第1の凹部に移動させることができる。 In addition, a second concave portion located within the range where the bottom surface of the flange portion is located on the upper surface of the floor and outside the first concave portion, and a communication hole communicating from the second concave portion to the outside of the process tube are provided. There may be provided an introducing means for introducing an inert gas into the second recess through the communication hole. By introducing an inert gas from the outside of the first recess, condensed liquid such as moisture generated by condensation between the flange portion and the floor can be reliably moved to the first recess.
この発明によれば、プロセスチューブの下端部に結露によって生じた水分等の凝縮液体をフロアの中心部に移動させて再度蒸発させることにより、フランジ部とフロアとの間に水分等の凝縮液体が残留することを防止でき、周辺機器の腐食や作業環境の悪化を防止できる。 According to the present invention, the condensed liquid such as moisture generated by condensation on the lower end portion of the process tube is moved to the center of the floor and evaporated again, so that the condensed liquid such as moisture is provided between the flange portion and the floor. Residuals can be prevented and corrosion of peripheral devices and deterioration of the working environment can be prevented.
図1は、この発明の実施形態に係る縦型炉装置の概略の断面図である。縦型炉装置10は、プロセスチューブ1、ヒータ2、ライナー管3、フロア4、支持体5を備えている。縦型炉装置10の下方には、基板の搬入出部が形成されている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a vertical furnace apparatus according to an embodiment of the present invention. The
プロセスチューブ1は、例えば、石英を素材として底面が開放した円筒形状を呈する。プロセスチューブ1の外周面には、下端部に第1のフランジ部11が形成されており、上下方向の下部に第2のフランジ部12が形成されている。プロセスチューブ1の内部には、底面の炉口から複数枚の基板を鉛直方向に沿って多段に配置したボートが搬入出される。
The
プロセスチューブ1の下方には、基板を搭載したボートの搬入出のための搬送装置が設置される。第1のフランジ部11は、搬送装置の故障や基板の搬入出作業の作業環境の悪化を防止すべく、プロセスチューブ1の下端部を低温化するために、冷却水によって冷却される。
Below the
ヒータ2は、プロセスチューブ1の下端部を除く周囲を間隙を設けて包囲する。したがって、ヒータ2も底面が開放した円筒形状を呈する。ヒータ2は、プロセスチューブ1の内部温度が所定の処理温度となるように駆動される。
The
ライナー管3は、プロセスチューブ1とヒータ2との間に配置されている。したがって、ライナー管3も底面が開放した円筒形状を呈する。ライナー管3は、ヒータ2からの熱がプロセスチューブ1の下端部を除く部分の外表面に均一に作用させる。
The
フロア4は、プロセスチューブ1の下方で昇降自在に配置されている。フロア4が最下部に下降している状態で、フロア4の上面に基板がボートを介して載置される。フロア4が最上部に上昇した状態で、フロア4の上面に第1のフランジ部11の底面が当接する。
The
第1のフランジ部11の底面における外周部近傍とフロア4の上面との間には、Oリング13が配置される。Oリング13は、フロア4が最上部に位置している状態で、プロセスチューブ1内の気密性を保つ。Oリング13が第1のフランジ部11の外周部近傍に配置されているのは、弾性体を素材とするOリング13をできるだけ低温部に配置してOリング13の劣化を防止するためである。
An O-
支持体5は、プロセスチューブ1、ヒータ2、ライナー管3を支持する。支持体5には、孔部51が形成されている。孔部51には、プロセスチューブ1が下方から貫通する。支持体5は、上面においてヒータ2の下端部及びライナー管3の下端部を支持する。支持体5は、底面においてプロセスチューブ1の第2のフランジ部12を支持する。
The support 5 supports the
図2は、上記縦型炉装置の炉口廻りの断面図である。また、図3は、フロア4の平面図である。フロア4の上面におけるプロセスチューブ1の内周面の下端部が位置する部分を含む範囲内には、全周にわたって第1の凹部41が形成されている。第1の凹部41は、プロセスチューブ1の中心側に向かって下降する傾斜面を備え、すり鉢状を呈している。
FIG. 2 is a sectional view around the furnace port of the vertical furnace apparatus. FIG. 3 is a plan view of the
プロセスチューブ1の半径方向について、第1の凹部41の外側端は、第1のフランジ部11の底面の中間部に位置している。したがって、第1のフランジ部11の底面は、外縁部の近傍の一部でのみフロア4の上面と当接している。
With respect to the radial direction of the
フロア4の上面で第1のフランジ部11の底面と当接する部分における第1の凹部41の外側には、全周にわたって第2の凹部42が形成されている。フロア4における第2の凹部42の円周方向における複数の位置のそれぞれには、連通孔43が形成されている。連通孔43は、第2の凹部42をプロセスチューブ1の外部に連通しており、導入用パイプ44を介して気体源45に接続されている。気体源45は、導入用パイプ44及び連通孔43を経由して、第2の凹部42内にN2ガス等の不活性ガスを導入する。
A
フロア4の上面の外縁部には、段部46が形成されている。段部46には、Oリング13が収納される。
A
縦型炉装置10における熱処理の一例として、水素ガスと酸素ガスとの燃焼ガスをプロセスチューブ1内に導入して水蒸気雰囲気中で基板の表面に酸化膜を形成した後、引き続き亜酸化窒素ガス(N2O)をプロセスチューブ1内に導入する水蒸気酸化処理がある。水蒸気酸化処理では、プロセスチューブ1の下端部の内周面に結露によって水が付着する。
As an example of the heat treatment in the
プロセスチューブ1の下端部の内周面に付着した水は、重力によって第1の凹部41内に落下した後に傾斜面に沿ってプロセスチューブ1の中心側に向かって移動する。第1の凹部41が形成されているフロア4の上面において、プロセスチューブ1の中心側は、第2のフランジ部12に近接した半径方向の外側に比較して温度が高い。このため、第1の凹部41内のプロセスチューブ1の中心側に移動した水は蒸発し、フロア4上に残留することがない。
The water adhering to the inner peripheral surface of the lower end portion of the
また、第1の凹部41の半径方向の外側端は、第1のフランジ部11の中間部に位置しており、フロア4の上面と第1のフランジ部11との接触面積が減少している。このため、結露によって生じた水がフロア4の上面と第1のフランジ部11との接触範囲に残留し難くなる。
Further, the radially outer end of the first
さらに、半径方向における第1の凹部41の外側に配置されている第2の凹部42には、プロセスチューブ1の外部から不活性ガスが導入される。このため、熱処理中に水蒸気が、フロア4の上面と第1のフランジ部11との間で、第2の凹部42を超えて半径方向の外側に流入することがなく、この部分に結露を生じることがない。また、フロア4の上面と第1のフランジ部11との間の第2の凹部42よりも内側に結露を生じたとしても、この部分に付着した水は第2の凹部42からプロセスチューブ1内に向かう不活性ガスによって第1の凹部41内に導かれる。
Further, an inert gas is introduced from the outside of the
これらによって、結露によって生じた水がフロア4の上面と第1のフランジ部11との接触範囲に残留することをより確実に防止できる。
By these, it can prevent more reliably that the water produced by dew condensation remains in the contact range of the upper surface of the
したがって、亜酸化窒素ガス等の反応性ガスをプロセスチューブ1内に導入しても、強酸性又は強アルカリ性の水溶液が形成されることはなく、プロセスチューブ1のOリング13や下端部周辺の金属部品を腐食させることがない。
Therefore, even when a reactive gas such as nitrous oxide gas is introduced into the
なお、上記の実施形態では一例として水蒸気酸化処理について説明したが、本発明は水蒸気酸化処理以外の低温で凝集する成分を含む気体を用いる熱処理においても同様の効果を奏するものである。 In the above embodiment, the steam oxidation treatment has been described as an example. However, the present invention has the same effect even in a heat treatment using a gas containing a component that aggregates at a low temperature other than the steam oxidation treatment.
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above description of the embodiment is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
1−プロセスチューブ
2−ヒータ
3−ライナー管
4−フロア
5−支持体
10−縦型炉装置
11−第1のフランジ部
12−第2のフランジ部
41−第1の凹部
42−第2の凹部
43−連通孔
44−導入用パイプ
45−気体源
46−段部
1-process tube 2-heater 3-liner tube 4-floor 5-support 10-vertical furnace device 11-first flange portion 12-second flange portion 41-first recess 42-second recess 43-Communication hole 44-Pipe for introduction 45-Gas source 46-Step part
Claims (3)
前記プロセスチューブの下端面を開閉するように前記プロセスチューブの下方に昇降自在に配置されたフロアと、を備え、
前記フロアは、上面における前記プロセスチューブの内面の位置に一致する部分を含む範囲内に、前記プロセスチューブの中心側に向かって下方に傾斜した傾斜面であって、前記プロセスチューブの中心側の端部が前記プロセスチューブの内面よりも前記プロセスチューブの中心側に位置する傾斜面を有する第1の凹部を設けた縦型炉装置。 A cylindrical process tube having a lower end surface opened and a flange portion around the lower end surface;
A floor arranged to be movable up and down below the process tube so as to open and close the lower end surface of the process tube,
The floor is an inclined surface inclined downward toward the center side of the process tube within a range including a portion corresponding to the position of the inner surface of the process tube on the upper surface, and is an end on the center side of the process tube The vertical furnace apparatus provided with the 1st recessed part in which a part has the inclined surface located in the center side of the said process tube rather than the inner surface of the said process tube .
前記連通孔を経由して前記第2の凹部内に不活性ガスを導入する導入手段をさらに備えた請求項1又は2に記載の縦型炉装置。 The floor is within a range where the bottom surface of the flange portion is located on the top surface and is located outside the first recess, and from the second recess to the outside of the process tube. It has a communication hole that communicates,
The vertical furnace apparatus according to claim 1, further comprising an introduction unit that introduces an inert gas into the second recess through the communication hole.
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