JPH03227018A - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば酸化炉や拡散炉、ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法の反応
炉など半導体基板（以下、単に基板と称する）を加熱す
るのに用いられ、さらには温度分布測定が容易にできる
縦型熱処理炉に関する。

〈従来の技術〉 一般的な縦型熱処理炉の概略構成を第６図の断面図に示
す。

図中、符号１は石英ガラス製の炉芯管で、図示しない枠
体に固定されており、この炉芯管１に、基板ｍを配列支
持する基板ボート２が収納される。

３は、炉芯管１の周囲に配設される加熱手段である。炉
芯管ｌの下端開口に石英ガラス製の連通筒４がフランジ
結合されており、この連通筒４の下端にある炉口５に、
炉口キャップに相当するボート支持部材６が当接・離間
可能に配設されている。

基板ボート２はボート支持部材６に支持されており、こ
のボート支持部材６がボート昇降機構１０によって昇降
駆動されることによって、基板ボート２が炉芯管１内に
挿抜されるようになっている。

ボート昇降機構ＩＯは、ボート支持部材６に連結する昇
降アーム１１と、昇降アーム１１の基部に螺合するネジ
棒１２と、このネジ棒１２を正逆に回転駆動するモータ
１３と、このモータ１３を回転制御する制御部１４など
から構成されている。

このような鰭型熱処理炉内の管軸方向の温度分布測定は
、以下のようにして行われる。

第７図に示すように、小径の石英ガラス管７ａに熱電対
７ｂを収納した温度検出手段８を、ホト支持部材６に形
成された貫通孔９を通して炉芯管１内に挿入し、この温
度検出手段８を管軸方向にスライドさせることにより、
炉芯管１内の温度分布を測定する。

温度検出手段８を管軸方向にスライドさせる手法として
、従来、以下のような手法が採られている。

■オペレーターが手動によって、温度検出手段８をスラ
イドさせる。

■温度検出手段８をスライドさせるために、温度検出手
段昇降機構を設け、この温度検出手段昇降機構の昇降動
作によって、温度検出手段８を管軸方向にスライドさせ
る。

〈発明が解決しようとする課題〉 上述した従来技術による温度測定には、次のような問題
点がある。

■に記載の従来技術では、オペレーターが温度検出手段
８をスライドさせているので、作業効率が低く、また、
人手によって温度検出手段８を一定の速度で正確にスラ
イドさせることは困難であるので、温度分布を正確に測
定することができないという問題点がある。

■に記載の従来技術では、温度検出手段８を昇降するた
めの専用のボート昇降機構を設けているので、上記■の
ような問題点を解決することはできるが、基板ボート挿
抜用と熱電対昇降用の二つのボート昇降機構をそれぞれ
設置する必要があるため、熱処理炉が高価なものになる
とともに、大型化してしまうという問題点が生しる。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされ
たものであって、比較的に簡単な構成によって、炉芯管
内の温度分布を自動的に、且つ、正確に測定することが
できる縦型熱処理炉を提供することを目的としている。

〈課題を解決するための手段〉 上記の目的を達成するために、本発明は次のような構成
をとる。

即ち、本発明は、基板ボートを炉心管内へ出し入れする
炉口が、下向きに開口した縦型熱処理炉において、 炉芯管に収容される基板ボートを支持するボート支持部
材と、 前記ボート支持部材に着脱可能に接合し、このボート支
持部材を前記炉芯管の炉口に対して当接離間させるよう
に昇降するボート昇降機構と、前記ボート支持部材を貫
通した状態で炉芯管内に挿入されて炉内温度を検出し、
その基部が前記ボート昇降機構に取りつけられている温
度検出手段と、 前記ボート支持部材を炉口に当接させて支える状態と、
昇降可能にする状態とに切り換わる口。

り機構とを備えたものである。

〈作用〉 上記構成による作用は、次の通りである。

即ち、基板の熱処理時に基板ボートを炉芯管に対して挿
抜するときは、ロック機構を解除して、ボート支持部材
がボート昇降機構によって昇降可能な状態になるように
する。

一方、炉芯管内の温度分布を測定する場合は、ボート支
持部材を炉口に当接させて支える状態にロック機構を切
り換え、ボート支持部材とボート昇降機構とを離脱させ
る。この状態で、ボート昇降機構を昇降させると、ボー
ト支持部材を炉口に当接するのをロック機構が維持する
ため、熱処理時の状態である炉口を閉鎖した状態のまま
で、このボート昇降機構に取りつけられた温度検出手段
を炉芯管の管軸方向に沿って移動させて管内の温度分布
を測定する。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

まず、第１図の縦断面図を参照して、本実施例装置の構
成について説明する。

このＶに示すように、石英ガラス製の炉芯管１の下端に
石英ガラス製の連通筒４がフランジ結合されており、こ
の連通筒４の下端にある炉口５の周辺を囲うように、排
気筒２１が配設されている。

なお、炉芯管ｌと連通筒４は、加熱手段（図示せず）を
内設した炉体（図示せず）に内装され、その炉体によっ
て、後述するように第２図に示すフレーム２４に支持さ
れている。

炉芯管１内の基板ボート２を支持するとともに、炉口キ
ャンプとしての役目を担っているボート支持部材６は、
例えばボルト２２の付は外しによって、着脱される一対
の接合部２３ａ　、　２３ｂを介して、ホト昇降機構１
０の昇降アーム１１に着脱可能に連結されている。昇降
アーム１１の基部はネジ棒１２に螺合され、このネジ棒
１２をモータ１３で正逆に回転駆動することにより、昇
降アーム１１とボート支持部材６とが一体的に昇降して
、ボート支持部材６が炉口５を閉塞する状態と、後述す
るように上下動することによって、ボート支持部材６が
下降して基板ボートを着脱できる状態とになるように構
成されている。なお、符号１４は、モータ１３の回転を
制御する制御部である。

昇降アーム１１の一端部には、石英ガラス管７ａに熱電
対７ｂを収納した温度検出手段８の基部が取付けられて
いる。この温度検出手段８は、ボート支持部材６に形成
された貫通孔９を通って、炉芯管１内に挿入され、後述
するように上下動することによって、炉芯管１内の温度
分布を検出する。

炉芯管１が内装された炉体（図示省略）を支持するフレ
ーム２４に、ボート支持部材６を炉口５に当接して支持
する状態（ロック状態）と、昇降可能にする状態（解除
状態）とに切り換わるロック機構３０が設けられている
。本実施例におけるロック機構３０は、鉛直軸周りに略
９０°回転して、前記各状態に切り換わる回転穴になっ
ている。第２図の横断下面口（炉口５の下で鉛直上方を
仰ぎ見る方向の視線で描いた横断面図）に示すように、
ロック機構３０はロック状態（図中、１点鎖線で示す状
態）でボート支持部材６の下面部を３点支持するように
、３個設けられている。解除状態（図中、実線で示す状
態）では、フレーム２４の丁字間に退避し、その退避位
置の近くに設置された　光センサ３１によって、解除状
態であることが検出される。

ロック機構３０の構造について、第３図の一部破断拡犬
側面図を参照して説明する。

中空状のフレーム２４の下壁部を貫通して、内部に突出
するように回転基部３２が固定されており、この回転基
部３２にネジ軸３３が螺合されている。ネジ軸３３の下
端に回転アーム３４の基部が固定されている。回転アー
ム３４は、ネジ軸３３の回動により、軸芯Ａの周りに略
９０°回転し、ボート支持部材６を支えるロック状態と
、フレーム２４の下に退避したロック解除状態とに切り
換わる。

回転アーム３４の先端部にネジ棒３５が螺合されており
、このロック機構３０をロック状態にするときは、ハン
ドル３９を回転操作することによって、ネジ棒３５を回
転させて、ネジ棒３５の先端部をボート支持部材６の下
面に設けられている円錐形の凹部６ａに係入し、ボート
支持部材６を炉口５に対して、当接させた状態で支持す
るように構成されている。

回転アーム３４の中間部分には、スプリング３６によっ
て上方に付勢されているボール３７が設けられており、
回転アーム３４をフレーム２４の上空間の退避位置に移
動させたとき、ポール３７はフレーム２４の下面に形成
された窪み（図示せず）内に嵌まり、回転アーム３４を
解除状態に保持するように構成されている。

なお、図中、符号３８はネジ棒３５の回転を所定のロッ
ク位置にロックするロックナツトである。

次に、上述した実施例装置の動作について、第４図を参
照して説明する。

第４図（ａ）は、ロック機構３０を解除状態にしたとき
の正面図である。

炉芯管１に基板ボート２を挿抜するために、ロック機構
３０をフレーム２４の上空間に退避させたロック解除状
態では、昇降アーム１１とボート支持部材６とを結合す
る接合部２３ａ、２３ｂは、ボルト２２によって、互い
に連結結合されており、ボート昇降機構１０の昇降動作
によって、ボート支持部材６が昇降アーム】１とともに
一体的に昇降する。これにより、ボート支持部材７上に
支持された基板ボート２が炉芯管１内に挿抜される。

第４図（ｂ）は、ロック機構１８をロック状態にしたし
ときの正面図である。

炉芯管１内の温度分布を測定する場合には、ロック機構
３０をボート支持部材６の上空間に位置するように回動
させ、ハンドル３９を回転させてネジ棒３５の先端をボ
ート支持部材６の凹部６ａに係入させて、ボート支持部
材６が炉口５から脱落しないようにロックしておく。こ
の状態で、ボルト２２を取り外して、接合部２３ａ、２
３ｂとを離間可能な状態にする。そして、ボート昇降機
構１０を駆動して昇降アーム１１を昇降させると、ボー
ト支持部材６が炉口５を閉塞したままで、昇降アーム１
１だけが昇降し、この昇降アーム１１に取付けられた温
度検出手段８を管軸方向に沿って移動させることができ
る。このとき、ボート昇降機構ｌＯの制御部１４からモ
ータ１３に制御信号を与えて、昇降アーム１１を一定の
速度で腎下させて炉芯管１内の温度分布を測定する。

なお、上述した実施例では、ロック機構として回転式の
ロック機構３０を例に挙げたが、本発明はこれに限定さ
れることなく、種々変形実施することができる。例えば
、第５図に示すようなスライド式のロック機構４０を用
いることができる。これは、フレーム２４の下面に中空
状のホルダ４１を固定し、このホルダ４１内に水平方向
に摺動するスライダ４２を設けたものである。スライダ
４２のスライド方向の先端部は先細り形状になっており
、下面部にはスライダ４２をスライドさせるための把手
４３が形成されている。スライダ４２は、その先端部が
ホルダ４１の前側開口４４から突出し、また、把手４３
が下側開口部４５から延び出した状態で、ホルダ４１内
に収納されている。このような、四ツク機構４０をロッ
ク状態にするときは、把手４３をＲの位置まで水平方向
に押して、前側開口部４４からスライダ４２を延出させ
、その先端部をボート支持部材６の外周下部に接触させ
て、ボート支持部材６が炉口５から離間しないようにロ
ックする。また、ロックを解除するときは、把手４３を
０の位置まで逆方向に押して、スライダ４２の先端部を
ボート支持部材６の下から退避させる。

なお、図中、符号４６はスライダ４２の後端部がホルダ
４１の後側開口部４７から延出された状態、すなわち、
退避状態を検出する光センサである。

また、昇降アーム１１とボート支持部材６とを着脱可能
に接合する手段として、上述した実施例では、昇降アー
ム１１とボート支持部材６との接合部２３ａ　　２３ｂ
をボルト２２の付は外しによって着脱可能にしているが
、本発明はこれに限定されず、例えばボルト２２をピン
に変えてもよいし、接合部２３ａ、２３ｂを電磁石を利
用して着脱可能に構成してもよい。あるいは、上述した
ような結合手段を用いずに、接合部２３ａ、２３ｂを単
に当接させた状態に構成しても、ロックが解除されてい
れば、基板ボートを支えるボート支持部材６はその自重
によって昇降アームＩＩに伴って昇降するので、このよ
うな構成も本発明に含まれる。

さらに、上述した実施例では、温度検出手段８を昇降ア
ーム１１の一端部に固定して、炉芯管１の内周面近傍の
温度分布を検出するようにしているが、昇降アーム１１
の中央部に固定して、炉芯管１の中央部の温度分布を検
出するようにしてもよい。

なお、その場合には、温度分布の測定時にボート支持部
材６に基板ボート２を支持させないか、あるいは、基板
ボート２にも温度測定手段８を貫通させる孔を形成して
おけばよい。ただし、そのように、孔を形成しておいた
基板ボート２を使用する場合、中央に孔を形成しておい
た温度測定用に用意した基板を収容しておくようにする
か、それとも、温度分布の測定時には基板ボート２に基
板を収容しないようにすればよい。

また、前記実施例における温度検出手段８は、熱電対７
ｂを上端の１箇所にだけ設けているが、中間の高さの所
に熱電対７ｂをもう一つ設けてもよく、そのようにすれ
ば、炉芯管１内の温度分布を測定するのに温度検出手段
８を一定の速度で昇降するストロークを１／２にできる
。なお、熱電対７ｂはもっと沢山、他の高さの所に設け
てもよく、その数や、設ける所を限定しない。

〈発明の効果〉 本発明によれば、次の効果が発揮される。

即ち、本発明の瞳型熱処理炉は、炉芯管の温度分布を測
定するときは、ロック機構によってボート支持部材が炉
口を閉塞するようにロングした状態で、基板ボート挿抜
用のボート昇降機構を利用して温度検出手段を炉芯管の
管軸方向に移動させている。

したがって、炉芯管内への外気の侵入を防いだ状態で炉
芯管内の温度分布を自動的に検出することができ、温度
測定精度の向上を図ることができる。

また、炉芯管内に基板を収容した熱処理時の状態のまま
で、しかも、その状態から基板や基板ボートを上下移動
さすことなく、温度検出手段だけを上下動させて、温度
測定することができる。

また、温度分布検出の際に、基板ボート挿抜用のボート
昇降機構を利用しているので、温度検出手段を昇降させ
るための別のボート昇降機構を設ける必要もなく、温度
測定の機能付きの縦型熱処理炉を安価、かつ小型に実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例に係り、第１図
は縦型熱処理炉の要部縦断面図、第２図はその横断面図
、第３図はロック機構の概略構成を示す一部破断拡大側
面図、第４図は温度測定時の動作説明図である。第５図
はロック機構の変形例の概略構成を示した縦断面図であ
る。 また、第６図および第７図は従来例に係り、第６図は縦
型熱処理炉の概略構成を示す縦断面図、第７図は温度測
定方法の説明図である。 ■・・・炉芯管　　　　２・・・基板ボート５・・・炉
口　　　　　６・・・ボート支持部材８・・・温度検出
手段　１０・・・ボート昇降機構２３ａ　、　２３ｂ　
−接合部 ３０、４０・・・ロック機構 第 ２ 図 第 図 （ａ） 第 図 Ｏ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板ボートを炉心管内へ出し入れする炉口が、下
   向きに開口した縦型熱処理炉において、炉芯管に収容さ
   れる基板ボートを支持するボート支持部材と、 前記ボート支持部材に着脱可能に接合し、このボート支
   持部材を前記炉芯管の炉口に対して当接離間させるよう
   に昇降するボート昇降機構と、前記ボート支持部材を貫
   通した状態で炉心管内に挿入されて炉内温度を検出し、
   その基部が前記ボート昇降機構に取りつけられている温
   度検出手段と、 前記ボート支持部材を炉口に当接させて支える状態と、
   昇降可能にする状態とに切り換わるロック機構と、 を備えたことを特徴とする縦型熱処理炉。