JPH01220437A - 縦型炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の構成」 （産業上の利用分野） 本発明は、プロセスチューブとして二重管方式を採用し
た縦型炉に関する。

（従来の技術） 熱処理炉例えば半導体ウェハの熱処理炉では、プロセス
チューブをインナーチューブとアウターチューブとで構
成した二重管方式のプロセスチューブを採用するものが
多くなっている。

この種の二重管方式のプロセスチューブを採用する利点
としては、特公昭６０−３８０１８号公報に開示されて
いるように、プロセスによって汚染されるプロセスチュ
ーブの洗浄作業を容易とするために、アウターチューブ
内に挿脱自在にインナーチューブを配置し、このインナ
ーチューブの洗浄によりアウターチューブの洗浄回数を
低減させ、装置稼動効率の向上を図れる点にある。

ここで、横型炉の場合には、アウターチューブ内面に接
触させるかたちでインナーチューブを設置することによ
り、二重管方式は容易に達成することができる。

また、縦型炉にも二重管方式を採用した熱処理炉が従来
より提供されている。

（発明が解決しようとする問題点） 縦型炉に二重管方式を採用する場合、特に、加熱部が上
部にある場合には、インナーチューブを容易に着脱する
構成が困罷となっていた。

例えば、第３図に示すように、アウターチューブ１と同
時にインナーチューブ２をマニホールド３に支持する構
成とするものがある。

すなわち、装置にボルト止めされるマニホールド３の内
面にはインナーチューブ２支持用の突起３ａが設けられ
、一方その」一端にはアウターチューブ１をＯリンク等
のシール部材４を介してａｌ！置するためのフランジ３
ｂか形成さている。

この場合、二重管方式を構成できるけれども、インナー
チューブ２を取り外す為にはマニホールド３を取り外す
必要があり、インナーチューブ２の着脱が極めて傾随で
あり、二重管方式を採用した場合の装置稼動効率の向上
は期待できない、また、マニホールドの形状も複雑とな
る欠点かある。

一方、第４図に示すものは、マニホールドをアウターチ
ューブ固定用の第１のマニホールド５と、インナーチュ
ーブ固定用の第２のマニホールド６とに分割したもので
ある。

すなわち、装置にボルト締めされる第１のマニホールド
５は、上部フランジ５ａにシール部材７を介してアウタ
ーチューブ１を載置し、この第１のマニホールド５より
も径の小さい第２のマニホールド６は、下端フランジ６
ａを前記第１のマニホールド５の下端フランジ５ｂとシ
ール部材８を介してボルト締めされて固定され、その上
端フランジ６ｂに前記インナーチューブ２を支持するも
のである。

この場合には、第３図の方式よりもインナーチューブ２
の収り外しが容易とはなるが、ボルト締め作業が＋ｒｔ
雑であり、また、アウターチューブ１のγ巾とインナー
チューブ２の事由とを一致させるための調心作業を必要
とし、この調整も煩雑であった。さらに、マニホールド
を分割構造としているので、その固定に要するボルト点
数等構成部材が増大するという欠点もあった。

そこで、本発明目的とするところは、上述した従来の問
題点を解決し、インナーチューブの着脱を容易として二
重管方式の利点を十分に生がずことかでき、しかも両チ
ューブの調心も容易な縦型炉を提供することにある。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明は、インナーチューブとアウターチューブとで構
成される二重管方式の縦型プロセスデユープを有する縦
型炉において、 インナーチューブを、該チューブの外側で挿脱自在なロ
ックピンによって、着脱自在に支持した構成としている
。

（作用） インナーチューブを同定位置までローダ装置によって搬
入した後に、ロックピンをインナーチューブの例えば周
面に向かって内側に挿入する。

この際、好ましくはインナーチューブに被係止用の消又
は貫通孔を形成しておくことが望ましく、この溝または
孔にロックピンを挿入することでインナーチューブを所
定位置に支持することができる。

この際、貫通孔ではなく、被係止用の溝とすることで、
インナーチューブはロックピンによって周囲より押圧さ
れ、中心に向かうロックピンの移動量を等距離とするこ
とで、インナーチューブの軸心をアウターチューブの軸
心に一致することもでき、調心を自動的に実施すること
ができる。

また、ロックピンの挿脱によってインナーチューブの着
脱が可能であり、ボルト等を要することがなくその作業
が極めて容易となる。このロックピンの挿脱動作はもち
ろんレバー操作のような手動でも行えるが、好ましくは
自動化するものが良い、このようなロックピンの挿脱は
、ａｒＩｉａ成上簡易であり、エアーシリンダー等のア
クチュエータによってリモート操作すること容易であり
、さらにはこの操作をサブシーケンスとしてプログラミ
ングしておくこともできる。

（実施例） 以下、本発明を縦型ＬＰ　−ＣＶＤに適用した一実施例
について、図面を参照して具体的に説明する。

二重管方式を作用した縦型プロセスチューブ１０は、中
空筒状のアウターチューブ１１と、この中に配置される
中空筒状のインナーチューブ１２とで構成されている。

これらは共に石英ガラスで構成されることが好ましいが
、この他、耐熱性があり、かつ、高温下でコンタミネー
ションを放出しない材料であれば良い。

そして、アウターチューブ１１の周囲には、抵抗加熱ヒ
ーター、高周波誘導加熱用コイル又は赤外線ランプ等で
構成される加熱装置１３が配置されている。

前記アウターチューブ１】は、その下端にフランジｌｌ
ａを有し、スデンレスなどで構成したマニホールド１４
の上部フランジ１４ａの上にシール部材である０リング
１５を介して載置支持されている。そして、このマニホ
ールド１４を装置にボルト締め等によって固定すること
で、アウターチューブ１１を縮方向で垂直に支持可能と
なっている。

また、マニホールド１４の下端フランジ１４ｂは、ロー
タ装置（図示せず）によって昇降自在なキャップ部材１
６が上死点に達した際に、この・キャップ部材１６の縁
部とシール部材であるＯリング１７を介して接触可能で
あって、このキャップ部材１６によってプロセスチュー
ブ１０の開口部を密閉可能となっている。

このマニホールド１４は、その側面に排気管１つを連通
支持し、排気管１つを真空引きすることで、プロセスチ
ューブ１０内の排気を可能としている。

前記キャップ部材１６は、その上面に保温筒１８を載置
可能であり、かつ、この保温筒１８の上部にはボート２
０を載置可能となっている。前記ボート２０は、各ウェ
ハ２１を水平に支持し、かつ、ウェハ２１を上下方向で
所定ピッチ例えば３／１６またはその倍ピツチである３
／８インチピッチで層間して支持するものてあり、同様
に石英ガラスで構成されている。そして、前記保温筒１
８上にボート２０を支持することで、ボート２０をプロ
セスチューブ１０の炉芯位置に設定可能となっている。

次に、本実施例の特徴的構成であるインナーチューブ１
２の支持機構について説明する。

インナーチューブ１２は、前記マニホールド１４よりも
小径の支持リング３０上に載置支持可能となっていて、
支持リング３０の上端に設けた段差部３１に前記インナ
ーチューブ１２の下端を係止可能となっている。

前記支持リング３０は、第２図に示すように、円周方向
で所定間隔毎に被係止用の渭３２を複数個有し、この？
ＩＩ３２は支持リング３０の外面より所定深さの溝とな
っていて、本実施例では貫通孔とはなっていない、なお
、この被係止用溝３２は、表面側が最大径となるような
テーパ渭とすることもできる。

また、インナーチューブ１２が支持される際の前記支持
リング３０の被係止用溝３２の位置と対向する位置で、
ロックピン３５が炉の軸心に向かって挿脱自在に支持さ
れている。

このロックピン３５は、全溝３２の数と同数だけ円周方
向に配設され、好ましくはその先端をテーパ状に形成す
ることができる。そして、このロックピン３５の通過用
孔１４ｃが前記マニホールド１４に設けられると共に、
このロックピン３５の挿脱経路の気密シールとして、マ
ニホールド１４の通過用孔１４ｃの外側に筒部１４ｄを
構成し、この筒部１４ｄの内面とロックピン３５の周面
との間に０リング３６を挿入している。

そして、前記ロックピン３５の挿脱駆動方式としては、
本実施例の場合エアーシリンダをアクチュエータとして
使用し、図示しないＣＰＵからの指令に従ってアクチュ
エータをリモート駆動することで、ロックピン３５の挿
脱駆動を自動で行うように構成している。

次に、作用について説明する。

まず、インナーチューブ１２の取り付けについて説明す
る。この際、アウターチューブ１１は、マニホールド１
４に既に支持されているものとする。

例えば、キャップ部材１６上に保温筒１８およびボート
２０を載置せず、支持リング３０と、この支持リング３
０の段差部３１に支持されたインナーチューブ１２とを
ｕ、霞し、図示しないローダ装置によってキャップ部材
１６を上昇させる。

この移動は、キャップ部材１６がマニホールド１４の下
端フランジ１４ｂに０リング１７を介して接触するまで
続けられる。なお、このキャップ部材１６の上昇中では
、ロックピン３５は全て炉の軸心より遠ざかる方向に引
っ込められ、インナーチューブ１２の移動経路と干渉し
ない位置に設定しておく。

キャップ部材１６が上死点まで達したら、ローダ装置の
駆動を停止すると共に、アクチュエータの駆動によって
複数のロックピン３５を炉の軸心に向かう方向へ同じ量
だけ移動させる。

そうすると、このロックピン３５は、停止位置にある支
持リング３０の被係止用溝３２と対向する位置を移動経
路としているので、上記移動によってロックピン３５は
被係止用溝３２に挿入され、この溝の底面に到達するこ
とになる。ここで、消３２の底面まで到達後のロックピ
ン３５のオーバードライブ量を所定に設定することで、
ロックピン３５によって支持リング３０は、複数の半径
方向より同じ圧力で押圧されるので、支持リング３０の
縦中心軸が炉の軸心に一致した状態でロックピン３５に
よって押圧支持されることになる。

この結果、支持リング３０は、キャップ部材１６を下降
させた後にあっても、ロックピン３５によってその周囲
を抑圧支持され、しかも炉の軸心に一致した状態での支
持を維持することができる。

従って、この支持リング３０に支持されているインナー
チューブ１２も、予め支持リング３０との軸心が一致す
るようにしてａＭ支持されていれば、炉の軸心と一致し
て縦方向に垂直に支持することができる。

このように、本実施例装置では、ロックピン３５をアク
チュエータ駆動によって自動的に移動することで、作業
者の何等の手を煩わずこと無く、インナーチューブ１２
の固定を実行することができる。

このように、インナーチューブ１２を設定した後には、
ウェハ２１に対するプロセスを実行可能となる。

すなわち、まずキャップ部材１６上に保温＠１８を載置
し、所定枚数のウェハ２１を水平状態として、かつ、上
下で所定ピッチで離間して配列したボート２０を前記保
温筒１８上に載置する。

この後、キャップ部材１６をローダ装置によって上昇さ
せ、キャップ部材１６がマニホールド１４の下端フラン
ジ１４ｂと０リング１７を介して接触する上死点まで移
動させる。この移動によって、ボート２０はインナーチ
ューブ１２の炉芯に設定され、かつ、キャップ部材１６
によって炉の開口部が密閉されることになる。

この後、所定のパージを実行して、不要な空気等を排出
し、加熱装置１３によるプロセス温度の設定が終了した
後にプロセスガスを導入してプロセスを開始する。ここ
で、プロセスガスの導入は、例えばインナーチューブ１
２内に配置したノズル等よりインナーチューブ１２内の
ウェハ２１に対してガスを噴出し、その排気は、ガス噴
出口と対向してインナーチューブ１２に形成した孔（排
気管１９が面する側に形成する）を介してアウターチュ
ーブ１１に導き、排気管１９より排出することで実行す
る。

プロセス処理終了後は、所定温度までの降温を待ってキ
ャップ部材１６の降下を開始し、ボート２０をプロセス
チューブ１０より取り出すことで一サイクルの処理が終
了し、以降このサイクルを繰り返し実行することになる
。

ここで、プロセスの実行によってプロセスデユープ１０
、特にインナーチューブ１２はプロセス生成物等の付着
によって汚染されることになる。

これを放置するとウェハ２１の表面に不純物が付着し、
歩留まりが悪化してしまうのでプロセスチューブ１０の
定期的な洗浄が必要となる。

そして、本実施例では、二重管方式を採用しているので
、アウターチューブ１１の定期的洗浄の頻度は大幅に低
減し、インナーチューブ１２を主に洗浄すれば足りる。

この際、このインナーチューブ１２の洗浄の際に必要な
インナーチューブ１２の取り外しを、前述した取り付は
動作の逆工程を自動的に実施することで行うことができ
、また、その後の取り付は作業は前述したようにして自
動化することができ、頻度の多いインナーチューブ１２
の着脱を容易に実施することができ、その着脱時間が大
幅に複線されるので装置の稼動効率を向上することがで
きる。

特に、ロックピン３５の挿脱操作をアクチュエータを使
用することによってリモート操作可能とし、さらには、
この着脱作業をＣＰＵのサブシーケンスに組み込んで定
期的に行えるようにすれば、さらに省力化が図れ、作業
者の負担を著しく軽減することが可能となる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、ロックピン３５によるインナーチューブ１２の
支持作用としては、上記実施例のように外側より押圧す
るもののほうが自動調心作用を達成することができる点
で優れているが、必ずしもこれに限らず、貫通孔に挿入
して支持するもの、あるいはインナーチューブ１２また
は支持リング３０の下端を直接支持して１８Ｎ支持する
ものでも良い。

また、支持リング３０を要せずに、直接インナーチュー
ブ１２に被係止用溝あるいは貫通孔を形成し、ロックピ
ン３５によってインナーチューブ１２を直接支持するこ
ともできる。

なお、インナーチューブ１２の形状としては、必ずしも
円筒状に限らず、矩形断面等でもよく、ロックピン３５
の形状としても、インナーチューブ１２を好適に支持可
能な種々の形状とすることができる。

また、ロックピン３５の挿脱経路の気密方式としても他
の種々の変形実施が可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば二重管のを構成す
る縦型プロセスチューブのうちのインナーチューブを、
外側より挿脱可能なロックピンによって支持する構成と
することで、インナーチューブの着脱を極めて容易に実
施することができ、二重管方式を採用した場合のプロセ
スチューブの洗浄を容易とする利点を十分に生かすこと
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を縦型ＬＰ　−ＣＶＤに適用した一実
施例の概略断面図、 第２図は、第１図の支持リングの概略斜視図、第３図、
第４図は、従来の二重管方式の場合のインナーチューブ
の固定ｉ構を説明するための概略断面図である。 １０・・・縦型プロセスチューブ、 １１・・・アウターチューブ、 １２・・・インナーチューブ、 ３０・・・支持リング、３２・・・被係止用溝、３５・
・・ロックピン。 代理人　弁理士　井　上　　−（他１名）第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　インナーチューブとアウターチューブとで構成される
   二重管方式の縦型プロセスチューブを有する縦型炉にお
   いて、 インナーチューブを、該チューブの外側で挿脱自在なロ
   ックピンによって、着脱自在に支持したことを特徴とす
   る縦型炉。