JPH02290490A - 縦型熱処理炉 - 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】 （１１発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、縦型熱処理炉に関し、特に半導体ウェーハを
炉芯管の内部空間から取出すに際してウェーハ熱処理用
治具および支持テーブルの周囲に対して熱輻射防止管を
配置してなる縦型熱処理炉に関するものである． ［従来の技術］ 従来、この種の縦型熱処理炉としては、炉蓋本体に配置
された支持テーブルに対して載置せしめられかつ半導体
ウェーハを保持したウェーハ熱処理用治具を、支持テー
ブルとともに炉芯管の内部空間に対して挿入し、半導体
ウェーハに対して適宜の熱処理を実行したのち、再び支
持テーブルとともに炉芯管の内部空間から取出してなる
ものが提案されていた． また、この種の縦型熱処理炉としては、炉蓋本体に配置
された支持テーブルに対して載置せしめられかつ半導体
ウェーハを保持したウェーハ熱処理用治具を、支持テー
ブルとともに炉芯管の内部空間に対して挿入し取出すに
際し、半導体ウェーハの熱履歴を緩和するために、その
ウェーハ熱処理用治具を内筒管で包囲してなるものも提
案されていた． ［解決すべき問題点］ したがって、従来の縦型熱処理炉では、ｆｉｌ炉芯管の
内部空間から取出された半導体ウェーハ．ウェーハ熱処
理用治具および支持テーブルのもつ熱によって周囲環境
の温度が押し上げられてしまう欠点があり、特にｆｉｔ
）ウェーハ熱処理用治具の周囲に内筒管を配置する場合
、熱容量が一層大きくなるので、周囲環境の温度を更に
押し上げてしまう欠点があり、結果的に（ｉｉｉｌ周囲
環境の温度管理が煩雑化する欠点があり、また（ｉｖｌ
周囲環境に存在する機他などが損傷を受ける欠点があっ
た。

そこで，本発明は、これらの欠点を除去すべく、炉芯管
の内部空間から半導体ウェーハを取出すに際しウェーハ
熱処理用治具および支持テーブルの周囲に対して熱輻射
防止管を配置してなる縦型熱処理炉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、「炉蓋本
体に載置された支持テーブル上のウェーハ熱処理用治具
に保持した状態で半導体ウェーハを炉芯管の内部空間に
対して熱処理のために挿入し熱処理ののち取出す縦型熱
処理炉において、半導体ウェーハを炉芯管の内部空間か
ら取出すに際し、ウェーハ熱処理用治具および支持テー
ブルの周囲に対して熱輻射防止管を配置してなることを
特徴とする縦型熱処理炉」 である。

［作用］ 本発明にかかる縦型熱処理炉は、上述の構成を有するの
で、 ｆｉｌ炉芯管の内部空間から半導体ウエー八を取出すに
際して周囲環境の温度 が押し上げられることを抑制する作 用 をなし、ひいては （ｉｉｌ周囲環境の温度管理を容易化する作用 をなし、また （ｉｉｉｌ周囲環境に存在する機器などが高温によって
受ける損傷を抑制する作用 をなす。

［実施例］ 次に、本発明にかかる縦型熱処理炉について、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、本発明にかかる縦型熱処理炉の一実施例を示
す断面図である。

第２図ないし第７図は、第１図実施例の一連の動作状態
を順次説明するための断面図である。

第８図は、第１図実施例の一部を示す部分斜視図であっ
て、特に内筒管出の内筒管本体７１を示している。

第９図は、第１図実施例の一部を示す部分斜視図であっ
て、特に熱輻射防止管工を示していまず、第１図ないし
第９図を参照しつつ、本発明にかかる縦型熱処理炉の一
実施例について、その構成を詳細に説明する。

１０は、本発明にかかる縦型熱処理炉であって、石英な
どの適宜の材料で形成されており半導体ウェーハ（図示
せず）を熱処理するための炉芯管翻と，炉芯管輩の周囲
に適宜の間隔を介して所望によって配設されており炉芯
管２０において均熱領域を確保容易とするための均熱管
並と、均熱雷凹の周囲に配設された加熱部材並と、加熱
部材並の周囲に配設された断熱管並と、炉芯管翻を保持
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、石英などの適宜の材料で形成されてお
り炉芯管２０の内部空間に対して挿脱可能な内筒管本体
７１を有する内筒管出と、内筒管出が炉芯管翻から取出
されるに際して内筒管出の周囲に配置され内筒管上から
輻射される熱を遮蔽する熱輻射防止管工と、石英もし《
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
成されており内筒管本体７ｌの開口端部７１Ａに対して
直接に当接される炉蓋本体８ｌを有する炉蓋廷とを備え
ている。内筒管上は、所望によって除去してもよいが、
ここでは説明の都合上、備えられたものとして説明する
． 炉芯管並は、断熱管並の外部より延長されかつその外周
面にそって軸方向に延長されたのち頂部において内部空
間２ｌに対し開口されており適宜の処理ガスを供給する
ためのガス供給管２２と、開口端部２１Ａの近傍に開口
されかつ断熱管廷の外部へ延長されており使用済の処理
ガスを炉芯管翻の内部空間から外部へ排除するためのガ
ス排出管２３とを包有している。ガス供給管２２および
ガス排出管２３は、ともに、断熱管並の内部に位置する
部分がなるべ《多く石英などの適宜の材料によって形成
されていることが好ましい。

均熱管並は、たとえば炭化珪素などによって作成されて
おり、炉芯管赳の均熱領域を確保ないし拡張すべく炉芯
管２０の全長を包囲するように配設されている． 加熱部材並は、均熱管廷の外側に配設されており、炉芯
管並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。

断熱管並は、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、炉芯管翻，均熱管並および加熱部材並
を全体として包囲している。

ハウジング並は、炉芯管銭の開口端部２１Ａの外周面に
形成された支持突部２４の下面を支持するための炉芯管
支持部６ｌと、断熱管並の外周において後述の熱輻射防
止管玉を収容するための収容孔６２とを包有している。

内筒管上は、炉芯管並の内部空間２ｌに対してその開口
端部２１Ａより挿入取出可能とされており開口端部７１
Ａの近傍に対し使用済の処理ガスを排除するためのガス
孔７１ａが形成されている内筒管本体７ｌと、内筒管本
体７１の開口端部７１Ａの外周面に形成された支持突部
７２の下面を内周支持部７３Ａで支持しておりかつ内筒
管本体７ｌを炉芯管翻の内部空間２ｌに対して挿入しあ
るいは内部空間２ｌから取出すための内筒管移動部材７
３と、内筒管移動部材７３の一端部に対して配設された
駆動シャフト７４と、駆動シャフト７４と同様に内筒管
移動部材７３の一端部に対して配設された案内シャフト
７５と、炉芯管並の内部空間２ｌに対して内筒管本体７
１が挿入されたときハウジング観の炉芯管支持部６１の
下面との間でシールを確保するために内周支持部７３Ａ
の近傍上面に配設されたＯリング７６とを包有している
． 熱輻射防止管座は、ステンレス，石英，炭化珪素あるい
は耐熱プラスチックなどによって形成され、内筒管移動
部材７３上に配設されており、内筒管移動部材７３によ
って移動されるに際してガス供給管２２およびガス排出
管２３との間で干渉を生じることを回避するためにスリ
ット７７ａ，　７７ｂが形成されている． 炉蓋８０は、内筒管本体７１の開口端部７１Ａ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８
ｌと、ステンレスなどの適宜の材料で形成されており炉
蓋本体８１を保持するための炉蓋保持部材８２と、炉蓋
保持部材８２の下面を支持しており炉蓋本体８１を内筒
管本体７１の開口端部７１Ａに向けて接近離間せしめる
炉蓋移動部材８３と、炉蓋移動部材８３の上面に対して
配設されており炉蓋本体８１が内筒管本体７ｌの開口端
部７１Ａ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８４と、炉蓋移動部材８３の一端部に対して配
設された駆動シャフト８５と、駆動シャフト８５と同様
に炉蓋移動部材８３の一端部に対して配設された案内シ
ャフト８６と、内筒管本体７ｌの開口端部７１Ａの下面
に炉蓋本体８１が当接されたとき炉蓋保持部材８２の上
面と内筒管移動部材７３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０リング
８７とを包有している． 更に、第１図ないし第９図を参照しつつ、本発明にかか
る縦型熱処理炉の一実施例について、その作用を詳細に
説明する。

ウェーハの 駆動シャフト８５および案内シャフト８６によって炉蓋
移動部材ｇ３を下方へ移動せしめかつ内筒管本体７１お
よび熱輻射防止管７０Ｂを駆動シャフト７３および案内
シャフト７４によってそれぞれ炉芯管凹の内部空間２ｌ
およびハウジング廷の収容孔６２に挿入せしめた状態（
第１図参照）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賎を炉蓋本体８１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９ｌを、炉蓋本体
８１上に配置された支持テーブル９２に対して載置せし
める（第２図参照）。

そののち、駆動シャフト７４および案内シャフト７５に
よって内筒管移動部材７３を矢印Ａ，方向に移動せしめ
ることにより、炉芯管２０の内部空間２ｌおよびハウジ
ング凹の収容孔６２からそれぞれ内筒管本体７ｌおよび
熱輻射防止管７０Ｂを同時に引出し、ウェーハ支持部材
凹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９ｌおよび支持テーブル９２の周囲に配置せしめる
（第３図参照）。このとき炉芯管２ａの内部空間２１か
ら内筒管本体７１が引出されるに際し熱輻射防止管７０
Ｂがその周囲に配置されていることとなるので、内筒管
本体７１がもつ熱によって周囲環境（たとえばクリーン
ルーム）の温度が押し上げられることを抑制することが
でき、ひいては周囲環境の温度管理を容易化でき，また
周囲環境に存在する機器などが高温によって受ける損傷
を抑制できる。

次いで、駆動シャフト７４および案内シャフト７５によ
って内筒管移動部材７３を矢印Ａ２方向に移動せしめつ
つ、駆動シャフト８５および案内シャフトＢ６によって
炉蓋移動部材８３を矢印Ｂ，方向に移動せしめる（第３
図参照）。内筒管移動部材７３および炉蓋移動部材８３
がともに上方へ移動することにより、ウェーハ支持部材
凹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９１および支持テーブル９２が、内筒管本体７１お
よび熱輻射防止管上によって包囲され内筒管本体７ｌに
よって保謹された状態で、炉芯管並の内部空間２１に対
して挿入される。これによりウェーハ支持部材９０に保
持された半導体ウェーハは、炉芯管並の内部空間２１に
挿入されるに際して、その中心部温度θ１と周辺部温度
θ２との間に生じる温度差θΔが一定範囲内に抑制され
ることとなり、結晶欠陥（いわゆる゜゜スリップ”）を
生じることがない。

内筒管移動部材７３は、最終的に、ハウジング並の炉芯
管支持部６Ｉの下面に対してＯリング７６を介して当接
される。また炉蓋保持部材８２は、最終的に、０リング
８７を介して内筒管移動部材７３の下面に対し当接され
る（第４図参照）。

この状態で、ガス供給管２２を介して炉芯管２０の内部
空間２１に対し適宜の処理ガスを矢印Ｃ，で示すごとく
供給しつつ、ウェーハ熱処理用治具９１に保持せしめた
半導体ウェーハ（図示せず）の熱処理を適宜に実行する
。

使用済の処理ガスは、ウェーハ熱処理用治具９ｌに保持
された半導体ウェーハの周辺から内筒管本体７１のガス
孔７１ａを介して矢印Ｃ２で示すごとく排除されたのち
、ガス排出管２３を介して炉芯管２０の内部空間２１か
ら外部へ向けて排除される。

゛　ウェーハの取 ウェーハ熱処理用治具９１に保持せしめた半導体ウェー
ハの熱処理が終了したのち、駆動シャフト７４および案
内シャフト７５によって内筒管移動部材７３が矢印Ａ，
方向に移動せしめられ、かつ駆動シャフト８５および案
内シャフト８６によって炉蓋移動部材８３が矢印Ｂ２方
向に移動せしめられる（第５図参照）。

炉蓋移動部材８３が当初の位置近傍まで移動されると、
内筒管移動部材７２は、ウェーハ熱処理用治具９ｌを支
持テーブル９２から除去するために、駆動シャフト７４
および案内シャフト７５によって矢印Ａ４に示すごとく
、再び炉芯管並の開口端部２１Ａに向けて移動せしめら
れる（第６図参照）。

これにより、ウェーハ支持部材凹に保持された半導体ウ
ェーハは、熱処理ののち、炉芯管並の内部空間２１から
取出されるに際し、内筒管本体７ｌによって包囲される
ので、その中心部温度θ，と周辺部温度θ，との間に生
じる温度差θΔが一定範囲内に抑制されることとなり、
結晶欠陥（いわゆる゛゜スリップ”）を生じることがな
い。

また、ウェーハ支持部材凹すなわちウェーハ熱処理用治
具９１および支持テーブル９２と内筒管本体７１とが、
熱輻射防止管工によって包囲された状態で、炉芯管並の
内部空間２ｌから取出されるので、周囲環境の温度が上
昇することを抑制でき、ひいては周囲環境の温度管理を
容易化でき、また周囲環境に存在する機器などの受ける
損傷を抑制できる。

そののち、内筒管本体７１が炉芯管翻の内部空間２１に
挿入されかつ熱輻射防止管工がハウジング６０の収容孔
６２に収容されることによって、ウェーハ支持部材践す
なわちウェーハ熱処理用治具９１および支持テーブル９
２の周面から除去される（第７図参照）と、熱処理済の
半導体ウェーハを保持したウェーハ熱処理用治具９１が
、炉蓋本体８ｌ上に配置された支持テーブル９２から適
宜の手段によって除去される（第１図参照）。

以下，上述の動作が反復される。

なお、上述においては、内筒管７０Ａが使用される場合
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、所望により内筒管？ＯＡを使用しない場
合も適用できる。

（３）発明の効果 上述より明らかなように、本発明にかかる縦型熱処理炉
は、 （ｉ）炉芯管の内部空間から半導体 ウェーハを取出すに際して周囲 環境の温度が押し上げられるこ とを抑制できる効果 を有し、ひいては ｆｉｉｌ周囲環境の温度管理を容易化できる効果 を有し、また ｆｉｉｉｌ周囲環境に存在する機器などが高温によって
受ける損傷を抑制 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縦型熱処理炉の一実施例を示す
断面図、第２図ないし第７図は第１図実施例の一連の動
作状態を順次説明するための断面図、第８図および第９
図は第１図実施例の一部を示す部分斜視図である。 ＩＯ・・・・・・・・・・・・・・・・・・縦型熱処理
炉２０・・・・・・・・・・・・・・・・　炉芯管２１
・・・・・・・・・・・・・・・・内部空間２１Ａ・・
・・・・・・・・・・開口端部２２　　・・・・・・・
・・・・・ガス供給管２３・・・・・・・・・・　ガス
排出管２４・・・・・・・・・・・・・支持突部３０・
・・・・・・・・・・・・・・・・・均熱管４０・・・
・・・・・・・・・・・・・加熱部材５０・・・・・・
・・・・・・・・・・・断熱管６０・・・・・・・・・
・・・・・・・・・ハウジング６ｌ・・・・・・・・・
・・・・・・炉芯管支持部６２・・・・・・・・・・・
・・・・・収容孔７０Ａ・・・・・・　・　・・・内筒
管７ｌ・・・・・・・・・・・・・内筒管本体７１Ａ・
・・・・・・・・・・・開口端部７２・・・・・・・・
・・・・・・・・支持突部７３・・・・・・・・・・・
・・内筒管移動部材７３Ａ・・・・・・・・・・・・内
周支持部７４・・・・・・・・・・　・・・駆動シャフ
ト７５・・・・・・・・・・・・・・・案内シャフト７
６・・・・・・・・・・・・・・・０リング７０Ｂ・・
・・・・・・・・・・・・・熱輻射防止管７７ａ，７７
ｂ・・・・　　・・・スリット８０・・・・・・・・・
・・・・・・炉蓋８１・・・・・・・・・・・・・・・
・炉蓋本体８２・・・・・・・・・・・・・・・・炉蓋
保持部材８３・・・・・・・・・・・・・・炉蓋移動部
材８４・・・・・・・・・・・　・・弾性部材８５・・
・・・・・・・・・・・・・・駆動シャフト８６・・・
・・・・・・・・・・・・・案内シャフト８７・・・・
・・・・・・・・　・・Ｏリング９０・・・・・・・・
・・・・・・・・・・ウェーハ支持部材９ｌ・・・・・
・・・・・・・・・ウェーハ熱処理用治具９２・・・・
・・・・・・・・・・支持テーブル特許出願人　東芝セ
ラミックス株式会社代理人　　　弁理士　　工　藤　　
　隆　夫第 凶 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉蓋本体に載置された支持テーブル上のウェーハ熱処理
   用治具に保持した状態で半導体ウェーハを炉芯管の内部
   空間に対して熱処理のために挿入し熱処理ののち取出す
   縦型熱処理炉において、半導体ウェーハを炉芯管の内部
   空間から取出すに際し、ウェーハ熱処理用治具および支
   持テーブルの周囲に対して熱輻射防止管を配置してなる
   ことを特徴とする縦型熱処理炉。