JP5583443B2

JP5583443B2 - 熱処理装置

Info

Publication number: JP5583443B2
Application number: JP2010072293A
Authority: JP
Inventors: 克尚笠次; 義彦浦崎; 裕也中西
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: KR101745970B1; JP2011202915A; KR20110108233A

Description

この発明は、ワークを搬入および搬出するための開口部を有する有底筒状のプロセスチューブを備えた熱処理装置に関する。

半導体ウェハ等のワークに対して熱処理を行う熱処理装置の中には、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す熱処理装置１００のように、有底筒状のプロセスチューブ１０２の開口部１０４を介してワーク１０６を搬入および搬出するものがある。熱処理装置１００は、開口部１０４を選択的に閉塞するように移動可能に支持された、ＳＵＳ製または石英製のシャッタ１１２を備えている。

このような熱処理装置１００では、図１（Ａ）に示すように、ワーク１０６を搭載したボート１０８を昇降機構によって上昇させ、プロセスチューブ１０２内にワーク１０８を導入したときに、ボート１０８と一体的に移動する底部（炉蓋）によって開口部１０４が閉塞される。その後、プロセスチューブ１０２内を所望の雰囲気に保ちつつ、プロセスチューブ１０２の周囲に配置されたヒータ１１０によってワーク１０６が加熱される。

一方で、図１（Ｂ）に示すように、ボート１０８を昇降機構によって降下させることによってプロセスチューブ１０２内からワーク１０６が搬出される。従来の熱処理装置１００では、プロセスチューブ１０２内からワーク１０６が搬出されたときに、シャッタ１１２によって開口部１０４を閉塞することによって、開口部１０４から異物が流入したり、プロセスチューブ１０２内の熱が大量に放出したりすることを防止している（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−２９７７６９号公報

しかしながら、上述の特許文献１を含む従来技術では、処理されるワークの大型化に伴って、熱処理装置の大型化を招いてしまう虞があった。その理由は、ワークの大型化に伴ってプロセスチューブの開口部が大型化するため、その結果、その開口部を閉塞するためのシャッタも大型化し、大型化したシャッタを移動させるための空間や、大きな駆動機構を配置する空間を別途確保する必要が生じるからである。

また、シャッタの大型化に伴って、シャッタの移動のストロークが大きくなるため、シャッタの開閉の動作に要する時間が長くなり、その結果、プロセスチューブに対するワークの搬入および搬出に要する時間が長くなるという問題もある。

本発明の目的は、処理されるワークが大型化する場合であっても、装置の大型化を抑制し、かつ、プロセスチューブに対するワークの搬入および搬出に要する時間を短くすることが可能な熱処理装置を提供することである。

この発明に係る熱処理装置は、ワークを搬入および搬出するための開口部を有する有底筒状のプロセスチューブを備える。ここで、プロセスチューブの開口部の意味には、プロセスチューブに筒状のマニホールドが接合される場合におけるマニホールドの開口部が含まれるものとする。

この熱処理装置は、ボートおよび昇降機構を少なくとも備える。ボートは、ワークを支持し、板状の底部を備える。底部は、開口部よりも大きい外径で、プロセスチューブの開口部の周囲にプロセスチューブの外部から当接する。昇降機構は、ボートを支持しつつ昇降させるように構成される。この昇降機構は、ワークがプロセスチューブの内部に配置される第１の位置、およびワークがプロセスチューブの外部に配置される第２の位置を含む複数の位置にボールネジを介して片持ち支持したボートを昇降させるように構成される。通常、ボートが第１の位置に配置されたときにワークに対する熱処理が行われ、ボートが第２の位置に配置されたときにボートに対するワークの搬入または搬出が行われる。

ボートは、その上部に設けられ、かつ、開口部を通過可能に構成された閉塞板を備える。閉塞板は、ボートが第２の位置に配置された際に、開口部を塞ぐように開口部内に配置され、開口部よりも僅かに小径にされており、開口部を通過可能に形成されている。

この構成においては、ワークがプロセスチューブの内部に配置される場合であっても、ワークがプロセスチューブの外部に配置される場合であっても、ボートと一体的に移動する底部（炉蓋）または閉塞板によってプロセスチューブの開口部が自動的に閉塞される。

このため、ボートとは別個独立して移動するシャッタを別途設けなくても、開口部を介してプロセスチューブ内に異物が流入したり、プロセスチューブ内の熱が大量に外部に放出したりすることがない。また、開口部を閉塞または開放する機構を別途動作させるための時間を要することがないため、ワークやプロセスチューブの開口部のサイズにかかわらず、ワークの搬入および搬出に要する時間が短くなる。

また、シャッタおよびその駆動機構を別途設ける必要がなくなる。このため、プロセスチューブの開口部が大型化する場合であっても、大型化したシャッタを移動させるための空間や、大きな駆動機構を配置する空間を別途確保する必要がなくなるため、装置の複雑化および大型化が防止される。

本発明によれば、処理されるワークが大型化する場合であっても、装置の大型化を抑制し、かつ、プロセスチューブに対するワークの搬入および搬出に要する時間を短くすることが可能になる。

従来の熱処理装置の概略を示す図である。本発明の実施形態に係る縦型炉の概略を示す図である。閉塞板によって開口部を塞ぐ状態を示す図である。

図２を用いて、本発明の実施形態に係る縦型炉１０の概略を説明する。縦型炉１０は、熱処理されるべきワーク２０を収納可能なプロセスチューブ１６を備える。ワーク２０の例としては、半導体ウェハが挙げられるが、ワーク２０の例はこれに限定されるものではない。プロセスチューブ１６は、一方向が開放した有底円筒状を呈する石英またはＳｉＣ（炭化珪素）によって構成されており、開放面にフランジ１６１が設けられている。

プロセスチューブ１６の周囲には、プロセスチューブ１６を覆うように構成された断熱層を有する断熱容器１２が配置される。断熱容器１２は、プロセスチューブ１６を周囲から加熱するためのヒータ１４を支持するように構成される。この実施形態では、例えば、ヒータ１４は、プロセスチューブ１６内の温度が１１００℃程度になるように加熱することが可能である。

プロセスチューブ１６の下端部には、石英またはＳｉＣ（炭化珪素）からなるマニホールド１８が接合される。マニホールド１８は、両方向に開放した円筒状を呈しており、プロセスチューブ１６との対向面にフランジ１８１が設けられている。ここでは、プロセスチューブ１６にマニホールド１８を接合する際に、上記フランジ１６１およびフランジ１８１が、図示しないシール部材を介して接合される。

マニホールド１８は、ガス導入部１８２およびガス排出部１８６を少なくとも備える。ガス導入部１８２は、図外のガス供給装置に接続されている。ガス排出部１８６は、図外のガス排出装置に接続されている。

縦型炉１０は、さらにガス導入管１８４を備えている。ガス導入管１８４は、ガス供給装置からガス導入部１８２まで供給されたプロセスガスまたは不活性ガスを、プロセスチューブ１６の上部まで案内するように構成される。ガス導入管１８４は、その上端部がプロセスチューブ１６によって支持されており、その下端部がマニホールド１８によって支持されている。ガス導入管１８４の素材の代表例としては、ＳｉＣ（炭化珪素）が挙げられるが、これに限定されるものではない。例えば、ガス導入管１８４を石英によって構成することも可能である。

マニホールド１８には、炉口１８８が設けられており、この炉口１８８を介して複数のワーク２０を多段状に搭載したボート２２が搬入または搬出される。ボート２２の下には、ボート載置台２２１および底部（炉蓋）２２２が一体的に取り付けられており、底部（炉蓋）２２２が昇降機構２６に接続された昇降アーム２４に接合されている。ここでは、昇降機構２６に、ボールネジおよびステッピングモータ等を有する構成を採用している。

一方で、ボート２２の上部には、炉口１８８よりもわずかに（例えば、５〜２０ｍｍ程度）小さい直径を有する薄円板状の閉塞板２２４が接合される。閉塞板２２４の素材としては石英またはＳｉＣ（炭化珪素）等が挙げられるが、熱エネルギーのロスを減じる観点から不透明な部材（例えば、ＳｉＣ（炭化珪素）や不透明石英等）を用いることが好ましい。

昇降機構２６は、ボート２０を第１の位置および第２の位置の間にて昇降させるように構成される。第１の位置は、昇降アーム２４が昇降範囲の上限位置まで到達したときのボート２２の位置であり、このとき底部（炉蓋）２２２によってマニホールド１８の炉口１８８が閉塞される。

これに対して、第２の位置は、図３に示すように、昇降アーム２４が昇降範囲の下限位置の近傍まで到達し、ボート２２が炉外に出たときの位置である。このとき、ボート２２の上部に設けられた閉塞板２２４が炉口１８８内に配置され、閉塞板２２４によってマニホールド１８の炉口１８８が閉塞される。また、このとき、閉塞板２２４は、その上面が、開口部１８８の上端と同一平面上に配置されることが好ましい。

ボート２２が第２の位置に配置されるとき、閉塞板２２４とマニホールド１８との間に多少の間隙が形成されるが、プロセスチューブ１６内に不活性ガスを流すことにより、プロセスチューブ１６内に外部雰囲気が逆流することが抑制される。

以上のとおり、縦型炉１０では、ボート２２とは別個独立して移動するシャッタを別途設けなくても、炉口１８８を介してプロセスチューブ１６内に異物が流入したり、プロセスチューブ１６内の熱が大量に外部に放出したりすることがない。また、炉口１８８を閉塞または開放する機構を別途動作させるための時間を要することがないため、ワーク２０や炉口１８８のサイズにかかわらず、ワーク２０の搬入および搬出に要する時間を短くすることが可能になる。

また、縦型炉１０では、シャッタおよびその駆動機構を別途設ける必要がない。このため、炉口１８８が大型化する場合であっても、大型化したシャッタを移動させるための空間や、大きな駆動機構を配置する空間を別途確保する必要がない。

さらには、シャッタ機能を有する閉塞板２２４がボート２２と一体となるため、炉口１８８近傍の構造が簡素化する。そして、ボート２２と閉塞板２２４とが一体であり、かつ、閉塞板２２４がプロセスチューブ１６およびマニホールド１８と接触することがないため、閉塞板２２４が他の部材と擦れてパーティクルが発生するといった不都合もない。

また、閉塞板２２４がボート２２に接合されるため、閉塞板２２４の厚みを薄くした場合でも強度的な問題が発生しにくいため、閉塞板２２４を薄型化することが可能である。さらに、プロセスチューブ１６内で天井からガスを流す場合には、閉塞板２２４を分散板として機能させることが可能になる。

上述の実施形態では、単一のチューブからなるプロセスチューブ１６について説明したが、アウターチューブ（外管）およびインナーチューブ（内管）を有するプロセスチューブに対しても本発明の技術思想を適用することが可能である。また、プロセスチューブ１６の下部にマニホールド１８が接合される構成について説明したが、プロセスチューブ１６の下部にマニホールド１８が接合されない場合であっても本発明の技術思想を適用することが可能である。さらに、本発明ではプロセスチューブ１６を縦方向に配置する例を説明したが、プロセスチューブ１６を横方向に配置する場合であっても本発明の技術思想を適用することが可能である。

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。

１０−縦型炉
１６−プロセスチューブ
１８−マニホールド
２０−ワーク
２２−ボート
２４−昇降アーム
２６−昇降機構
２２２−底部
２２４−閉塞板

Claims

ワークを搬入および搬出するための開口部を有する有底筒状のプロセスチューブを備えた熱処理装置であって、
前記ワークを支持し、板状の底部を備えたボートと、
前記ボートを昇降させる昇降機構であって、前記ワークが前記プロセスチューブの内部に配置される第１の位置、および前記ワークが前記プロセスチューブの外部に配置される第２の位置を含む複数の位置にボールネジを介して片持ち支持した前記ボートを昇降させるように構成された昇降機構と、
を備え、
前記ボートは、上部に設けられ、かつ、前記開口部を通過可能に構成された閉塞板であって、前記第２の位置に配置された際に、前記開口部を塞ぐように前記開口部内に配置される閉塞板を備え、
前記底部は、前記開口部よりも大きい外径で、前記開口部の周囲に前記プロセスチューブの外部から当接するように構成し、
前記閉塞板は、前記開口部よりも直径が僅かに小さく、
前記開口部の内径は、前記プロセスチューブの内径よりも小さく、
前記閉塞板の上面は、前記ボートが前記第２の位置に配置された際に、前記開口部の上端と同一平面上に配置される熱処理装置。
前記閉塞板は、不透明部材で構成された請求項１に記載の熱処理装置。