KR101583092B1 - 종형 열처리로의 셔터 장치 - Google Patents

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Abstract

(과제) 셔터의 경량화를 가능하게 하면서, 열변형도 억제할 수 있는 종형 열처리로의 셔터 장치를 제공한다.
(해결수단) 본 발명은, 노체(11)의 하단에 설치된 개구를 개폐하는 셔터(25)와, 이 셔터(25)를 개폐 구동하는 구동 기구(24)를 포함하고 있는 종형 열처리로(10)에서의 셔터 장치(23)로서, 노체(11)의 중심부에 대응하는 상기 셔터(25)의 부분에, 노체(11)의 내부로부터 멀어지도록 움푹 패여 셔터(25)의 열변형을 억제하는 오목부(33)가 형성되어 있다.

Description

종형 열처리로의 셔터 장치{SHUTTEER DEVICE OF VERTICAL FURNACE}
본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼의 표면에 산화막을 형성하는 등에 사용되는 종형 열처리로의 셔터 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼의 제조에서는, 표면의 산화 등의 처리를 하기 위해, 종형의 열처리로가 사용되고 있다. 종래의 열처리로는, 웨이퍼를 반입 및 반출하기 위한 하단 개구를 갖는 프로세스 튜브와, 프로세스 튜브의 아래쪽에 설치된 로드실을 포함하고 있다. 로드실에는, 웨이퍼를 지지하기 위한 웨이퍼 보트가 포함되고, 이 웨이퍼 보트를 승강 기구에 의해 상승시킴으로써, 프로세스 튜브 내에 웨이퍼 보트가 수용되어, 웨이퍼가 프로세스 튜브에 반입된다. 동시에, 웨이퍼 보트를 탑재한 노 덮개에 의해 프로세스 튜브의 하단 개구가 폐색되고, 이 상태로 가열 처리가 행해진다.
가열 처리가 끝나면, 승강 기구에 의해 웨이퍼 보트를 탑재한 노 덮개가 하강하여, 웨이퍼가 프로세스 튜브로부터 로드실에 반출되고, 프로세스 튜브의 하단 개구가 개방 상태가 된다. 이와 같이 프로세스 튜브의 하단 개구가 개방된 상태이면, 프로세스 튜브 내의 열이 방열되거나 프로세스 튜브의 내부에 이물질이 침입하거나 할 가능성이 있기 때문에, 열처리로에는 프로세스 튜브의 하단 개구를 닫기 위한 셔터 장치가 설치되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에 기재된 셔터 장치는, 프로세스 튜브의 하단 개구를 개폐하는 셔터와, 이 셔터를 개폐 구동하는 구동 기구를 포함하고 있다. 이 구동 기구는, 상하 방향의 축심을 갖는 회전축과, 회전축 둘레에 회동 가능하게 설치된 회동 아암과, 이 회동 아암의 선단에 부착된 유지 아암과, 회전축을 회전시키는 모터를 포함하며, 유지 아암의 선단에 셔터가 부착되어 있다. 그리고, 셔터 장치는, 모터의 작동에 의해 회전축을 회전시킴으로써, 프로세스 튜브의 하단 개구를 폐색하는 폐색 위치와 하단 개구의 측방의 대기 위치 사이에서 셔터를 수평으로 회동시키도록 구성되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평 6-61164호 공보
열처리로는, 사이즈가 큰 반도체 웨이퍼를 취급하는 것일수록 프로세스 튜브의 하단 개구의 구경이 커진다. 그러나, 특허문헌 1의 셔터는, 1장의 평판으로 형성되어 있기 때문에, 대구경의 하단 개구에 대응하도록 셔터의 면적을 확대하면, 열변형 방지나 강도 확보를 위해 셔터를 두껍게 형성해야 하므로, 중량 증가가 현저해진다. 그리고, 특허문헌 1의 셔터는, 구동 기구에 의해 캔틸레버형으로 지지되어 있기 때문에, 셔터의 중량이 증가하면 구동 기구에 생기는 모멘트가 증대되어, 구동 기구의 회전축이나 회동 아암 등에 가해지는 부담이 매우 커진다는 결점이 있다. 또, 셔터 장치의 구동 기구는, 많은 부품에 의해 구조가 복잡하기 때문에, 제조 비용이 높다는 결점도 있다.
본 발명은, 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 노체로부터의 열에 의한 셔터의 변형을 억제함으로써, 셔터의 두께를 얇게 할 수 있고, 경량화가 가능하며, 대형화를 용이하게 실현할 수 있는 종형 열처리로의 셔터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 노체의 하단 개구를 개폐하는 셔터와, 이 셔터를 개폐 구동하는 구동 기구를 포함하고 있는 종형 열처리로의 셔터 장치에 있어서,
상기 노체의 중심부에 대응하는 상기 셔터의 부분에, 그 노체의 내부로부터 멀어지도록 움푹 패여 상기 셔터의 열변형을 억제하는 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
열처리로의 노체는, 그 중심부에서 가장 열이 집중되기 때문에, 셔터에서의 노체의 중심부에 대응하는 부분에 노체 내부로부터 멀어지도록 움푹 패인 오목부를 형성함으로써, 셔터가 노체로부터 국소적으로 고열을 잘 받지 않게 되어, 열에 의한 셔터의 변형을 억제할 수 있다. 그 때문에, 셔터를 형성하는 부재로서, 가급적 두께가 얇은 부재를 사용하는 것이 가능해져, 셔터의 경량화를 도모할 수 있다. 그리고, 이에 따라, 노체의 하단 개구의 대구경화에 대응하여 셔터를 용이하게 대형화할 수 있다.
셔터에 형성된 오목부는, 노체의 중심부로부터의 열을 가장 많이 받는 부분, 예를 들어 바닥 부분이, 셔터의 다른 부분과는 독립된 부재로 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 그 독립된 부재에 의해 노체의 중심부로부터의 열에 의한 변형을 흡수할 수 있어, 셔터 전체의 변형을 억제할 수 있다.
상기 셔터는 판금 가공에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이에 따라, 비교적 얇고 경량인 판재를 사용하여 오목부를 갖는 셔터를 형성할 수 있다. 또, 판재를 절곡 가공하여 오목부를 형성한 경우에는, 그 오목부가 리브 효과를 발휘하여, 셔터의 강도를 높일 수 있다.
상기 구동 기구는, 상기 노체의 하단 개구를 막는 폐쇄 위치와 그 측방의 대기 위치 사이에서 상기 셔터를 수평 방향으로 직선 이동 가능하게 지지하는 가이드 부재와, 이 가이드 부재에 지지되어 있는 상기 셔터를 직선 이동시키는 구동체를 포함하고 있는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의해, 종래 기술과 같이 회동 아암이나 유지 아암에 의해 셔터를 캔틸레버식으로 지지하여, 회동 동작에 의해 셔터를 개폐하는 경우보다, 구동 기구의 구조의 간소화나 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다.
본 발명에 의하면, 노체로부터의 열에 의한 셔터의 변형을 억제하고, 그것에 의해 셔터의 두께를 얇게 하는 것과 경량화가 가능해진다. 그 때문에, 대형화를 용이하게 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 열처리로의 개략 단면도이다.
도 2는 셔터의 평면도이다.
도 3은 도 2의 III-III 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 종형 열처리로(10)의 개략 단면도이다.
본 실시형태의 열처리로(10)는, 반도체 웨이퍼의 산화막 형성 등과 같이, 피처리물에 소정의 열처리를 하기 위한 것이다. 그리고, 열처리로(10)는, 피처리물이 수용되는 노체(11)와, 그 아래쪽에 위치하는 로드실(12)과, 노체(11) 내와 로드실(12) 사이를 승강하는 피처리물 지지 기구(13)를 포함하고 있다.
노체(11)는, 단열벽(15)으로 덮힌 전열 히터(16)와, 전열 히터(16)의 내측에 설치된 프로세스 튜브(17)를 갖고 있다. 또, 노체(11)는, 경우에 따라 전열 히터(16)와 프로세스 튜브(17) 사이에, 프로세스 튜브(17) 내의 온도를 균일하게 하기 위한 균열관(均熱管)(18)을 더 포함하고 있어도 된다.
프로세스 튜브(17)는, 그 내부가 열처리 공간이 되고, 하단에 개구(19)가 형성되어 있고, 이 개구(19)가 노체(11)의 하단 개구가 된다. 그리고, 열처리로(10)는, 이 하단 개구(19)를 통하여 프로세스 튜브(17) 내에 반입된 반도체 웨이퍼를 전열 히터(16)에 의해 열처리한다.
피처리물 지지 기구(13)는, 피처리물인 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 보트(21)와, 이 웨이퍼 보트(21)를 탑재한 노 덮개(22)를 포함하고 있다. 또, 피처리물 지지 기구(13)는, 도시하지 않은 승강 기구에 의해 상하로 승강한다. 그리고, 피처리물 지지 기구(13)가 상승하면, 도 1에 2점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 보트(21)가 프로세스 튜브(17) 내에 배치되어, 웨이퍼 보트(21)에 지지된 웨이퍼가 프로세스 튜브(17) 내에 반입된다. 동시에, 프로세스 튜브(17)의 하단 개구(19)가 노 덮개(22)에 의해 폐색된다.
피처리물 지지 기구(13)가 하강하면, 도 1에 실선으로 나타낸 바와 같이, 노 덮개(22)가 프로세스 튜브(17)의 하단 개구(19)를 개방하고, 웨이퍼 보트(21)가 로드실(12) 내에 배치되어, 웨이퍼 보트(21)에 지지된 웨이퍼가 프로세스 튜브(17)로부터 반출된다. 피처리물 지지 기구(13)가 하강한 상태로, 도시하지 않은 웨이퍼 이동 배치 로봇에 의해 웨이퍼가 웨이퍼 보트(21)에 배치되거나, 또는 웨이퍼가 웨이퍼 보트(21)로부터 꺼내어진다.
본 실시형태의 열처리로(10)에는, 피처리물 지지 기구(13)가 하강한 상태(스탠바이 상태)로, 프로세스 튜브(17)의 하단 개구(19)를 폐색하기 위한 셔터 장치(23)가 설치되어 있다. 이 셔터 장치(23)는, 프로세스 튜브(17)의 하단 개구(19)를 개폐하는 셔터(25)와, 이 셔터(25)를 개폐 구동하는 구동 기구(24)를 포함하고 있다.
도 2는, 셔터 장치의 평면도이다. 셔터 장치(23)의 구동 기구(24)는, 한 쌍의 가이드 부재(24A)와 구동체(24B)를 포함하고 있다. 한 쌍의 가이드 부재(24A)는, 프로세스 튜브(17)의 하단 개구(19)의 양측에, 수평으로 서로 평행하게 설치되어 있고, 셔터(25)를 직선 이동 가능하게 지지하고 있다. 구동체(24B)는, 공기압, 유압 등의 유체압 실린더 또는 전동(電動) 실린더로 구성되어 있고, 하단 개구(19)를 폐색하는 폐색 위치와, 하단 개구(19)의 측방에 위치하여 하단 개구(19)를 개방하는 대기 위치 사이에서, 가이드 부재(24A)에 지지된 셔터(25)를 직선 이동시킨다.
도 3은, 도 2의 III-III 단면도이다. 셔터(25)는, 금속제의 판재를 판금 가공함으로써 형성되어 있다. 구체적으로, 셔터(25)는, 예를 들어 두께 1∼4 mm 정도의 비교적 얇은 판재를 절곡 가공이나 천공 가공함으로써 형성된 셔터 본체(26)를 포함하고 있다. 이 셔터 본체(26)의 단부에는, 아래쪽으로 절곡된 플랜지부(26A)가 형성되어 있다. 또, 셔터 본체(26)의 중앙부에는 개구부(27)가 형성되고, 개구부(27)의 가장자리부(27A)가 버링 가공 등에 의해 아래쪽으로 절곡되어 있다. 또, 셔터 본체(26)의 하면에는, 용접 등에 의해 복수의 보강판(28)이 접합되어 있다. 이 복수의 보강판(28)은, 개구부(27)를 중심으로 방사형으로 배치되어 있다(도 2 참조).
개구부(27)의 가장자리부(27A)에는, 고정 나사 등에 의해 단면이 대략 Z자형인 환상의 브래킷(30)이 부착되고, 이 브래킷(30)에는 고정 나사 등에 의해 원판형의 폐쇄 부재(31)가 부착되고, 이 폐쇄 부재(31)에 의해 개구부(27)가 막혀 있다.
폐쇄 부재(31)의 상면(표면)은, 셔터 본체(26)의 상면(표면)보다 아래쪽에 위치하고, 프로세스 튜브(17)의 내부로부터 떨어진 위치에 배치되어 있다. 따라서, 셔터(25)에는, 프로세스 튜브(17)의 중심부에 대응하는 위치에서, 프로세스 튜브(17)의 내부로부터 멀어지도록 움푹 패인 오목부(33)가 형성되게 된다.
이상과 같이 본 실시형태에서는, 프로세스 튜브(17) 내에 피처리물이 반입되지 않은 스탠바이 상태에서는, 하단 개구(19)가 셔터(25)에 의해 닫히기 때문에, 프로세스 튜브(17)로부터 로드실(12)로의 방열이 저감되어, 열의 손실을 적게 할 수 있다. 그 때문에, 전열 히터(16)의 소비 전력을 적게 할 수 있다. 또, 로드실(12)로의 복사열의 방사가 억제되기 때문에, 로드실(12) 내의 피처리물이 불필요하게 산화되는 것을 방지할 수 있다. 또, 셔터(25)에 의해 프로세스 튜브(17) 내에 이물질이 침입하는 것을 방지할 수 있다.
또, 셔터(25)는, 한 쌍의 가이드 부재(24A)에 의해 수평 방향으로 직선 이동 가능하게 지지되어 있기 때문에, 종래 기술과 같이 셔터(25)를 회동 가능하게 지지하는 경우에 비해 적은 부품수로 간소한 구조로 구성할 수 있어, 제조 비용의 삭감을 도모할 수 있다. 또, 본 실시형태의 셔터(25)는, 판금 가공에 의해 형성되어 있기 때문에, 단부나 중앙부에 절곡부[플랜지부(26A), 가장자리부(27A)]를 형성할 수 있어, 비교적 얇은 판재를 이용하더라도 강도를 충분히 확보할 수 있다. 즉, 셔터(25)를 1장의 평탄한 판재로 구성하는 경우에 비해 강도를 확보하면서 경량화할 수 있어, 열처리로(10)의 대형화[하단 개구(19)의 대구경화]에도 용이하게 대응할 수 있게 된다.
또, 얇은 판재를 사용하여 셔터(25)를 판금 가공에 의해 형성한 경우에는, 프로세스 튜브(17) 내의 열에 의한 변형(휘어짐 등)이 문제가 되지만, 셔터(25)의 중앙부에는, 프로세스 튜브(17)의 내부로부터 멀어지도록 움푹 패인 오목부(33)가 형성되어 있기 때문에, 보다 고온이 되는 프로세스 튜브(17)의 중심부로부터의 열의 영향을 작게 할 수 있어, 휘어짐 등의 열변형을 억제할 수 있다. 바꾸어 말하면, 셔터(25)의 중앙부에 오목부(33)를 형성함으로써 셔터(25)의 열변형을 억제할 수 있기 때문에, 셔터(25)를 형성하는 부재로서 보다 두께가 얇은 부재를 사용할 수 있어, 셔터(25)의 경량화를 도모할 수 있다.
또, 셔터(25)에 형성된 오목부(33)는, 프로세스 튜브(17)의 중심부로부터 가장 열을 많이 받는 바닥부가, 셔터 본체(26)와는 독립된 부재인 폐쇄 부재(31)로 형성되어 있기 때문에, 프로세스 튜브(17)의 중심부로부터의 열에 의한 변형을 폐쇄 부재(31)에 의해 흡수하는 것이 가능해진다. 그 때문에, 셔터(25) 전체의 변형을 억제할 수 있다.
또, 셔터 본체(26)의 단부에는 아래쪽으로 절곡된 플랜지부(26A)가 형성되고, 개구부(27)에는 아래쪽으로 절곡된 가장자리부(27A)가 형성되어 있기 때문에, 이들 플랜지부(26A) 및 가장자리부(27A)로 이루어지는 절곡부가 리브 효과를 발휘하여, 휘어짐 등의 열변형을 한층 더 억제할 수 있다.
본 발명은, 상기 실시형태에 한정되지 않고, 특허청구범위에 기재된 범위 내에서 적절하게 변경할 수 있는 것이다.
예를 들어, 본 실시형태의 셔터(25)는, 셔터 본체(26)에 형성한 개구부(27)를 폐쇄 부재(31)로 막은 구조로 되어 있지만, 셔터 본체(26)의 중앙부를 딥드로잉 가공에 의해 움푹 패이게 한 것이어도 된다. 이것에 의해 부품수를 삭감할 수 있고 셔터(25)의 구조를 간소화할 수 있다.
또, 구동 기구(24)의 구동체(24B)는 실린더에 한정되지 않고, 예를 들어 모터와 그 모터의 동력을 셔터(25)에 전달하는 체인이나 벨트 등의 전달 기구 등으로 구성해도 된다.
10 : 열처리로
11 : 노체
17 : 프로세스 튜브
19 : 하단 개구
24 : 구동 기구
24A : 가이드 부재
24B : 구동체
25 : 셔터
33 : 오목부

Claims (3)

  1. 노체 내에 위치하고, 내부가 열처리 공간이 되는 프로세스 튜브와,
    상기 프로세스 튜브 내에 피처리물을 삽입 및 분리시키기 위해서 상하 이동하는 피처리물 지지 기구와,
    상기 프로세스 튜브의 하단 개구를 개폐하는 셔터와,
    이 셔터를 개폐 구동하는 구동 기구
    를 포함하고 있는 종형 열처리로의 셔터 장치로서,
    상기 노체의 중심부에 대응하는 상기 셔터의 부분에, 그 노체의 내부로부터 멀어지도록 움푹 패여 상기 셔터의 열변형을 억제하는 오목부가 형성되고,
    상기 피처리물 지지 기구가 상기 프로세스 튜브로부터 하강했을 때에, 상기 셔터가 상기 프로세스 튜브의 하단 개구를 폐쇄하는 위치에 있고, 이 폐쇄 위치에서 상기 셔터의 오목부 및 이 오목부를 둘러싸는 적어도 일부가 상기 프로세스 튜브의 하단 개구의 내주의 내측에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리로의 셔터 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 셔터가 판금 가공에 의해 형성되어 있는 것인 종형 열처리로의 셔터 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동 기구는, 상기 노체의 하단 개구를 막는 폐쇄 위치와 그 측방의 대기 위치 사이에서 상기 셔터를 수평 방향으로 직선 이동 가능하게 지지하는 가이드 부재와, 이 가이드 부재에 지지되어 있는 상기 셔터를 직선 이동시키는 구동체를 포함하고 있는 것인 종형 열처리로의 셔터 장치.
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