JPH0297014A - 熱処理装置及びそのチューブ取付方法並びにそれに用いる治具 - 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６Ｇ−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、このチュー
ブ内に被処理体を設けて処理することにより処理残渣の
主をインナーチューブに付着させ、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課題） 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
構成が困難となっていた。

例えば、第５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
、一方その上端にはアウターチューブ１を０リング等の
シール部材４を介して載置するためのフランジ３ｂが形
成されている。

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の着脱が極めて煩雑で
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
る欠点がある。

一方、第６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５図の方式よりもインナーチューブ２
の取り外しが容易とはなるが、ボルト締め作業が煩雑で
あり、また、アウターチューブ１の軸とインナーチュー
ブ２の軸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かすことができる縦型炉を提
供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、内形円筒状のアウターチューブの下方開口端
から外形が円筒状インナーチューブを搬入し、支持部材
により支持する二重管方式の縦型炉において、 インナーチューブの円環状下端に、このチューブの外周
より突起して設けられた複数の被係止片と、 この被係止片を係止する如く上記支持部材の内周側に突
起して設けられた係止片と、 この係止片及び上記被係止片を回転係合させて支持結合
させる機構とを有する構成としている。

（作用） インナーチューブの支持部材に対する支持は、インナー
チューブの下端に設けられた複数の被係止片が、支持部
材に形成された係止片に係止されることで、このインナ
ーチューブはその自重により前記支持部材の係止片に係
止されて支持され、アウターチューブの中側に垂直状態
で支持されることになる。

このインナーチューブの取り外しは、インナーチューブ
を回転することで、前記被係止片を支持部材に設けた逃
げ部に配置することにより行う。

この後に、インナーチューブを下降すると、前記被係止
片の下降経路は上記逃げ部によって確保され、他の部材
と干渉せずにインナーチューブを縦型炉より離脱するこ
とができる。

また、洗浄後に、インナーチューブを縦型炉に取り付け
る場合には、インナーチューブの被係止片を、支持部材
の前記逃げ部に対応する位置に設定した状態で、インナ
ーチューブを上昇移動させる。そうすると、この被係止
片の上昇経路は上記逃げ部によって確保されているので
、インナーチューブを所定位置まで上昇移動させること
ができる。この状態で、インナーチューブを回転させる
と、前記被係止片の位置は逃げ部から離脱し、支持部材
の係止片が存在する位置まで回転移動することができる
。

この後、インナーチューブを下降させると、上記被係止
片が支持部材の係止片に係止され、インナーチューブの
自重によって、インナーチューブを垂直状態で支持する
ことができる。

このように、上記構成によれば、インナーチューブの着
脱時に、支持部材を取り外さずに実行でき、インナーチ
ューブの着脱の操作性が大幅に向上する。

（実施例） 以下、本発明を縦型ＣＶＤ装置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。

まず、縦型ＣＶＤ炉の概要について説明すると、第１図
に示すように本実施例の場合はプロセスチューブとして
アウターチューブ１とインナーチューブ２とがそれぞれ
同心で縦方向に立設支持されていて、アウターチューブ
１の外側には例えば抵抗加熱式のヒータ８が配置されて
いる。

そして、上記インナーチューブ２内には、保温筒９上に
載置されたボート（図示せず）が挿脱可能となっていて
、このボートに多数枚の被処理体である半導体ウェハが
水平に等間隔に同軸的に配列支持され、ウェハに対して
気相成長処理を実行可能となっている。

前記ヒータ８の下側には、縦型炉のベースプレート１３
にボルト固定されたトップマニホールド１０が配置され
、前記アウターチューブ１は、上記トップマニホールド
１ｏにボルト止めされたマニホールド１１上に載置して
支持され、がっ、この支持部分はＯリング１２によって
気密に保たれている。また、マニホールド１１における
前記０リング１２の支持部分の下側にはウォータジャケ
ット１４が配置され、０リング１２を耐熱温度以下に冷
却するようにしている。

さらに、上記マニホールド１１には、第１図の左側にア
ウターチューブ１の内部に連通ずる排気管１５が接続さ
れ、また、第１図の右側には不活性ガス例えばＮ２ガス
の導入管１６が、接続され、この導入管１６の先端には
上方に伸びるＮ２用インジェクター１７が固定されてい
る。

上記アウターマニホールド１１の下側には、マニホール
ド下部２０が設けられ、このマニホールド下部２０上に
前記インナーチューブ２が支持される構造となっている
（この構造については後述する）。

また、前記マニホールド下部２０の第１図の右側には、
プロセスガス導入管２３が固定され、このプロセスガス
導入管２３の先端には、インナーチューブ２内にプロセ
スガスを導入するためのインジェクター２４が垂直に固
定されている。一方、第１図の左側には、インナーチュ
ーブ２の内側に配置された熱転対支持管２６が設けられ
ている。

そして、この熱転対支持管２６内には例えば３本の熱転
対が支持され、本実施例の場合、縦型炉のトップ、セン
ター、ボトムの３ゾ一ン方式のヒータ３を採用している
ので、各領域の温度をそれぞれ測定可能としている。

次に、フランジキャップ３０．前記保温筒９の回転機構
及びフランジキャップ３０の上下動機構について説明す
る。

前記フランジキャップ３０は、前記マニホールド下部２
０の下端の開口部端面２０ａを密封し、かつ、前記保温
筒９を搭載して上下動するものであり、フランジキャッ
プ３０の周縁には、上記端面２０ａと気密を保って接触
する０リング３１が配置されている。

そして、このフランジキャップ３ｏの中央部より突出す
るように磁気シールユニット４０が固定され、その接合
部の気密を保持するために０リング４２が配置されてい
る。

また、前記フランジキャップ３０は、ストラススプリン
グを主要構成要素とする懸架ユニット５０によってエレ
ベータアーム６０に取り付けられ、このエレベータアー
ム６０によって上記フランジキャップ３０を上下動可能
となっている。

次に、上記保温筒９の回転機構について説明すると、前
記磁気シールユニット４０にはモータ例えばステッピン
グモータ７０が固定さ、れ、このモータ７０の回転出力
軸７２と前記磁気シールユニット４０に回転自在に挿通
支持した回転軸４４とには図示しないプーリが固定され
、このプーリ間に図示しないベルトを掛は渡すようにし
ている。

この結果、上記モータ７０の出力は回転軸４４に伝達さ
れ、この回転軸４４の上端には上記保温筒９が固定され
るようになっているので、この保温筒９を回転駆動する
ことができる。

また、前記フランジキャップ３０の上面の全面を覆うよ
うに、被覆体の一例であるダスト受皿９０が着脱自在に
配置されている。

次に、上記インナーチューブ２を、前記マニホールド下
部２０に支持する構造およびこのインナーチューブ２を
縦型炉に対して着脱する際に使用される治具について、
第２図以下を参照して説明する。

前記インナーチューブ２の下端には、このチューブ２を
嵌入して垂直に支持するインナーチューブ受は部材１０
０が設けられている。このインチ−チューブ受は部材１
００は、上記インナーチューブ２と一体的に形成しても
良いが、その構造として、上記インナーチューブ２の外
周よりも突出した被係止片１０１を複数例えば４箇所に
有した構成であれば良い。

一方、上記インナーチューブ受は部材１００の被係止片
１０１を支持するために、上記マニホールド下部２０は
下記の構成となっている。

すなわち、前記被係止片１０１の上下動経路に沿って、
このマニホールド下部２０の内面の４箇所において、被
係止片１０１の幅及び外周径よりも大きく切り欠かれた
逃げ部１０２と（第２図（Ｂ）のＡ−Ａ断面である第３
図参照）、この逃げ部１０２に隣接して形成され、上記
被係止片１０１が逃げ部１０２内にある位置よりもイン
ナーチューブ２を回転した場合に、上記被係止片１０１
の下面を載置支持可能な係止片の一例である載置面１０
３（第２図（Ｂ）のＢ−Ｂ断面である第４図参照）とを
有する構成となっている。なお、本実施例の場合には、
上記載置面１０３は、上記マニホールド下部２０の内周
側を開口部とする断面コ字状のスリット１０４の底面と
して構成され、このスリット１０４は上記載置面１０３
の他、載置面１０３と対向する上側面１０５と、内周面
１０６とから構成されている。そして、本実施例では、
上記上側面１０５と載置面１０３との間の間隔は、上記
被係止体１０１の厚さよりも上側に０゜５ｍ、下側に０
．５ｍ＋＋＋だけ大きくなっており、方、前記スリット
１０４の内周面１０６の径も、前記被係止片１０１の径
よりも左右でそれぞれ０゜５　ｍｍずつ大きくなってい
る。

また、前記スリット１０４は全周で連通ずるものではな
く、前記逃げ部１０２の一方の端部と隣接してほぼ被係
止片１０１の円弧長さ分だけ切欠されたものとなってい
て、そのスリット１０４の内部の４箇所の端部１０４ａ
が被係止片１０１のストッパともなっている。

次に、このインナーチューブ２を縦型炉に対して着脱す
る場合に、前記フランジキャップ３０に取り付けられて
使用される治具１１０について説明する。

この治具１１０は、前記インナーチューブ受は部材１０
０を載置可能な中空筒状のインナーボデー１１１と、こ
のインナーボデー１１１をベアリング１１２を介して回
転自在に支持するアウターボデー１１３とから構成され
ている。

上記インナーボデー１１１は、その上側面の周縁がテー
パ面１１１ａとなっていて、かつ、このテーパ面１１１
ａに隣接する水平面１１１ｂ上に上側に突出した位置決
めピン１１１Ｃを有している。一方、このインナーボデ
ー１１１に載置支持される前記インナーチューブ受は部
材１００の下端内周には、上記テーパ面１１１ａと同様
な傾斜のテーパ面１００ａが形成され、かつ、前記位置
決めピン１１１Ｃと対応する位置には、位置決め用穴１
００ｂが形成されている。従って、テーパ面１００ａ、
１ｌｌａ同士の接触によって両者が半径方向で位置決め
され、一方、前記ピン１１１ｃ、穴１００ｂとの嵌合に
よって、円周方向での位置きめが実行されるようになっ
ている。

また、上記アウターボデー１１３には、操作レバー１２
０がボルト１１８によって固着されていて、この操作レ
バー１２０の一端側であって、レバー面より上側に突出
する方向に回転角度規制用のピン１２２が固着されてい
る。

さらに、この回転角度規制用ピン１２２の回転角度を規
制するために、前記アウターボデー１１３の外周にはガ
イド板１３０が固着されていて、このガイド板１３０に
は上記ピン１２２を挿通し、かつ、このピン１２２の４
５°に亘る回転を許容するためのガイド穴１３２が形成
されている。

なお、上記アウターボデー１１３が前記フランジキャッ
プ３０上に位置決め載置され、エレベータアーム５０の
駆動によって上下動可能となるが、そのアウターボデー
１１３の位置決めとしては、アウターボデー１１３の半
径方向及び円周方向で確実に位置決めされる必要がある
。

次に、上記治具１１０を用いてのインナーチューブ２の
着脱動作およびこのような縦型炉の作用について説明す
る。

まず、エレベータアーム６０に取り付けられたフランジ
キャップ３０上に、上記治具１１０を位置決め載置する
。さらに、この治具１１０上にインナーチューブ２及び
インナーチューブ受は部材１００を載置支持する。この
際、上記インナーチューブ受は部材１００と治具１１０
のインナーボデー１１１とは、テーバ面１００ａ、１ｌ
ｌａ及びピン１１１　ｃ、穴１００ｂによってその半径
方向及び円周方向の位置が確実に決められる。一方、フ
ランジキャップ３０とこの治具１１０との間の上記位置
決めもなされるので、インナーチューブ２の縦型炉に対
する軸芯及びインナーチューブ受は部材１００の前記被
係止片１０１の円周方向の位置が定められる。

この状態で、エレベータアーム６０を上昇移動させる。

この上昇移動の間に亘って、前記インナーチューブ２よ
り外周で突出する被係止片１０１は、マニホールド下部
２０の逃げ部１０２を通過することになるので、被係止
片１０１を他の部材と干渉せずに上昇させることができ
る。

そして、治具１１０の上端がマニホールド下部２０の下
端に当接する停止位置（この位置は、通常のボート搬入
時よりも、治具１１０のアウターボデー１１３のほぼ厚
さ分だけ下側である）を予め記憶しておくことで、上記
マニホールド下部２０に形成されたスリット１０４が存
在する領域まで上昇させることができる。

次に、前記治具１１０の操作レバー１２０を操作が可能
となるように、縦型炉の扉（図示せず）を開放する。な
お、本実施例の場合、この扉は、クリーン度の低いウェ
ハを搬入比する側とは反対側に設けられ、クリーン度が
高い側に設けられているため、縦型炉内部にゴミなどが
搬入される可能性を低くしている。

そして、上記界の開放後に、手操作によって前記治具１
１０の操作レバーを一回転方向に４５゜回転させる。な
お、上記操作レバー１２０は逆方向の回転はピン１２２
．ガイド穴１３２よって規制されているので、上記回転
動作によって、逃げ部１０２内に存在する被係止片１０
１は、スリット１０４内部に回転移動され、被係止片１
０１の下側の全域にスリット１０４の載置面１０３を配
置することができる。

この後、エレベータアーム６０を下降移動すると、治具
１１０はこのエレベータアーム６０と一体的に下降する
ことになるが、前記インナーチューブ受は部材１００は
、その被係止片１０１が前記スリット１０４の載置面１
０３に当接支持され、それ以降は下降せずにこの載置面
０１３上に自重によって支持されることになる。この結
果、インナーチューブ２をその受は部材１００を介して
マニホールド下部２０に支持することができる。

このようにして、インナーチューブ２を縦型炉に設定し
た後には、ウェハに対するプロセスを実行可能となる。

すなわち、まずフランジキャップ３０上に保温筒９を載
置し、所定枚数のウェハを水平状態として、かつ、上下
で所定ピッチで離間して配列したボートを前記保温筒９
上に載置する。

この後、フランジキャップ３０をエレベータア−ムロ０
によって上昇させ、フランジキャップ３０がマニホール
ド下部２０の下端と接触する上死点まで移動させる。こ
の移動によって、ボートはインナーチューブ２の炉芯に
設定され、かつ、フランジキャップ３０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、真空ポンプによる排気等を実行
して、不要な空気等を排出し、ヒータ８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。

プロセス処理終了後は、所定温度までの降温を待ってフ
ランジキャップ３０の降下を開始し、ボートを取り出す
ことで−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チューブ、特
にインナーチューブ２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
ロセスチューブの定期的な洗浄が必要となる。

そして、本実施例では、二重前方式を採用しているので
、アウターチューブ１の定期的洗浄の頻度は大幅に低減
し、インナーチューブ２を主に洗浄すれば足りる。この
際、このインナーチューブ２の洗浄の際に必要なインナ
ーチューブ２の取り外しを、前述した取り付は動作の逆
工程を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簡易に実施すること
ができ、頻度の多いインナーチューブ２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短縮される
ので装置の稼動効率を向上することができる。

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。

上記実施例では、マニホールド下部２０の載置面１０３
をスリット構造とし、上下方向、半径方向でのインナー
チューブ２のずれを防止できる構成としたが、少なくと
も載置面１０３を有するものであればインナーチューブ
２を載置支持できるのでこれに限定されるものではない
。また、上記実施例では、インナーチューブ２の着脱時
の回転動作を手動で行ったが、回転駆動機構によって自
動化するものでも良く、特に、エレベータ機構に内蔵さ
れた回転駆動機構を利用するものであっても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば二重管を構成する
縦型プロセスチューブのうちのインナーチューブを、上
昇後に回転させることで容易にマニホールドに支持する
ことができ、その取り外しも逆工程の実施により行うこ
とができるので、インナーチューブの着脱にあたってマ
ニホールドの着脱を伴うような従来の煩雑な動作を要せ
ずに簡易に実施することができ、もって、インナーチュ
ーブの定期的洗浄を容易とし、かつ、着脱時間の短縮に
よって縦型炉の可動率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を縦型ＣＶＤに適用した一実施例の概
略断面図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は、インナーチューブ
受は部材及びその治具を説明するための平面図、断面図
、第３図は、第２図（Ｂ）のＡ−Ａ断面図、第４図は、
第２図（Ｂ）のＢ−Ｂ断面図、第５図、第６図はそれぞ
従来の二重前方式の場合のインナーチューブの固定機構
を説明するための概略断面図である。 １・・・アウターチューブ、 ２・・・インナーチューブ、 ２０・・・マニホールド下部、 ３０・・・フランジキャップ、 １００・・・インナーチューブ受は部材、１０１・・・
被係止片、 １０２・・・逃げ部、１０３・・・載置面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　内形円筒状アウターチューブの下方開口端から外形円
   筒状のインナーチューブを搬入し、支持部材により支持
   する二重管方式の縦型炉において、インナーチューブの
   円環状下端に、このチューブの外周より突起して設けら
   れた複数の被係止片と、 この被係止片を係止する如く上記支持部材の内周側に突
   起して設けられた係止片と、 この係止片及び上記被係止片を回転係合させて支持結合
   させる機構とを具備してなることを特徴とする縦型炉。