WO2003085710A1 - Equipement de traitement thermique vertical - Google Patents

Description

明 細 書

縦型熱処理装置

技術分野

本発明は、 複数の被処理基板に対して一緒に熱処理を施す ための縦型熱処理装置に関する。 よ り 具体的には、 本発明は、 複数の被処理基板を積層搭載する保持具を回転させるための 改良された回転機構を有する縦型熱処理装置に関する。

なお、 当該縦型熱処理装置は、 典型的には、 半導体処理シ ステムに組み込まれて使用 される。 こ こで、 半導体処理と は、 半導体ウェハやガラス基板などの被処理基板上に半導体層、 絶縁層、 導電層などを所定のパターンで形成する こ と によ り 、 該被処理基板上に半導体デバイ スや、 半導体デバイスに接続 される配線、 電極な どを含む構造物を製造するために実施さ れる種々 の処理を意味する。

背景技術

半導体デバイ スの製造においては、 被処理基板、 例えば半 導体ウェハに、 膜堆積、 酸化、 拡散、 改質、 ァニール、 エツ チングな どの処理を施すため、 各種の処理装置が用いられる。 この種の処理装置と しては、 多数枚の ウェハを一度に熱処理 する縦型熱処理装置が知られている。

図 7 は縦型熱処理装置において使用 される、 ウェハポー ト を回転させるための従来の回転機構を示す断面図である。 図 7 に示すよ う に、 縦型熱処理炉の炉口 （ロー ドポー ト） を開 閉する昇降可能な蓋体 1 0 5 に回転機構 1 1 5 が配設される。 回転機構 1 1 5 は、 多数の ウェハ （被処理基板） を搭載した ウェハボー ト （保持具） を回転するために使用される。

回転機構 1 1 5 は、 回転軸 1 1 6 と、 回転軸 1 1 6 を軸受 1 1 7及びシール部材 1 1 8 を介して回転可能に支持する支 持部 1 1 9 と を有する。 回転軸 1 1 6 の下端部にはモータ 1 2 8 がベル ト 1 3 0 を介して連結される。 蓋体 1 0 5 を貫通 した回転軸 1 1 6 の上端部には回転テーブル 1 2 0 が配設さ れる。 回転テーブル 1 2 0 は着脱自在に固定された下側部材 1 2 0 a 及び上側部材 1 2 0 b カゝらなる。 回転テーブル 1 2 0 の周縁部と蓋体 1 0 5 と の間には、 炉内の処理ガスが回転 テーブル 1 2 0 と蓋体 1 0 5 の隙間に回り 込んで漏れるのを 防ぐためのラ ビ リ ンス構造 1 6 0 が形成される。

熱処理炉側からの熱によ り 軸受 1 1 7及びシール部材 1 1 8 の耐久性の低下を防止するため、 回転軸 1 1 6 を冷却する 構造が使用 される。 こ の冷却構造では、 回転軸 1 1 6 の外周 部を流通する不活性ガス （例えば窒素ガス N ₂ ) と、 蓋体

1 0 5 の-中央付近に形成された冷却通路 1 3 2 を循環する冷 却水と によ り 、 回転軸 1 1 6 が冷却される。 不活性ガスは、 支持部 1 1 9 と回転軸 1 1 6 と の隙間におけるシール部材 1

1 8 よ り も上方に供給され、 回転テーブル 1 2 0 と蓋体 1 0

5 と の隙間を通って炉内側へ流れる。 冷却通路 1 3 2 は、 蓋 体 1 0 5 の中央付近に回転軸 1 1 6 を囲繞する よ う に略環状 に配設され、 その一端から冷却水が供給され、 他端から排出 される。

縦型熱処理装置は、 ある程度の高温例えば 1 0 0 0 °c程度 の熱処理に耐え得る よ う に設計される。 しカゝし、 それよ り も 更に高い高温例えば 1 2 0 0 °C程度の熱処理に使用 した場合、 従来の冷却構造では冷却が不十分と なる。 こ のた め、 熱膨張 によ る回転軸 1 1 6 と軸受 1 1 7 とのかじ り 付きや焼き付き を生じるな ど、 軸受 1 1 7及びシール部材 1 1 8 の損傷ゃ耐 久性の低下を招 く 恐れがある。

通常、 回転軸 1 1 6 は熱を伝え難い材質のジルコニァ製の 軸からなっているため、 炉内側から伝わった熱が蓄積され易 く 、 冷却 し難い。 また、 蓋体 1 0 5 に配設された軸孔と回転 軸 1 1 6 と の隙間 S は、 例えば 1 m mと大きいため、 冷却通 路 1 3 2側から回転軸 1 1 6 を十分に冷却する こ とが困難で ある。

発明の開示

本発明の 目的は、 回転軸を十分に冷却する こ と ができ、 軸 受及びシール部材の耐久性の向上を図る こ と ができ、 高温の 熱処理に対応可能な縦型熱処理装置を提供する こ と にある。

本発明の第 1 の視点によれば、 縦型熱処理炉の炉口を開閉 する昇降可能な蓋体に、 多数の被処理基板を搭載した保持具 を回転する回転機構が配設された縦型熱処理装置が提供され、 これは、

前記回転機構は、 回転軸と、 前記回転軸を軸受及びシール 部材を介 して回転可能に支持する支持部と を具備 し、 前記回 転軸は薄肉の中空構造をな し且つその内側及び外側に冷却用 ガスが流通される よ う に構成される と共に、 前記支持部は前 記回転軸の上側を囲繞する よ う に形成された冷媒が流通され る冷却通路を有する。 本発明の第 2 の視点によれば、 複数の被処理基板に対して 一緒に熱処理を施すための縦型熱処理装置が提供され、 これ は、

前記被処理基板を収納する気密な処理室と、 前記処理室は 底部にロー ドポー ト を有する こ と と、

前記処理室の前記ロー ドポー ト を選択的に開放及び閉鎖す る蓋体と、

前記処理室内で前記被処理基板を互いに間隔をあけて積重 ねた状態で保持する保持具と、

前記処理室内に処理ガスを供給する供給系 と、

前記処理室内を排気する排気系と、

前記処理室の内部雰囲気を加熱する加熱手段と、

前記被処理基板を保持した前記保持具を前記蓋体上に支持 した状態で前記蓋体を昇降させるエ レベータ と、

前記保持具を回転させるために前記蓋体に配設された回転 機構と、 前記回転機構は、 薄肉で中空構造の回転軸と、 前記 回転軸を軸受及びシール部材を介 して回転可能に支持する支 持部とを含み、 前記回転軸の内部に冷却用の内部ガス通路が 形成される一方、 前記回転軸と前記支持部と の間に冷却用の 外部ガス通路が形成される こ と と、

前記内部ガス通路及び前記外部ガス通路に冷却用の不活性 ガスを供給する不活性ガス供給系と、

を具備する。

前記第 1 及び第 2 の視点に係る縦型熱処理装置において、 前記回転軸の内部は仕切り 壁を介して上下に仕切 られ、 前記 回.転軸の外側で且つ前記仕切 り 壁の近傍に前記シール部材が 配置され、 前記仕切 り 壁よ り も上側で前記回転軸の内部及び 外部に前記冷却用ガスが流通され、 前記仕切 り壁よ り も下側 で前記回転軸の内部が外部に開放される よ う に構成する こ と ができ る。

図面の簡単な説明

図 1 は本発明の実施の形態に係る縦型熱処理装置を概略的 に示す縦断面図。

図 2 は図 1 図示の装置において使用 される、 ウェハボー ト を回転させるための回転機構を示す断面図。

図 3 は図 2 図示の回転機構を拡大して示す断面図。

図 4 A、 B、 Cは図 2 図示の回転機構の回転軸を示す縦断 面図、 頂部平面図、 図 4 A中の IVC - IVC 線に沿つた断面 図。

図 5 は図 2 図示の回転機構における回転テーブルと回転軸 との関係を示す展開斜視図。

図 6 は図 2 図示の回転機構の冷却通路を示す展開斜視図。 図 7 は縦型熱処理装置において使用 される、 ウェハポー ト を回転させるための従来の回転機構を示す断面図。

発明を実施するための最良の形態

本発明の実施の形態について図面を参照 して以下に説明す る。 なお、 以下の説明において、 略同一の機能及ぴ構成を有 する構成要素については、 同一符号を付し、 重複説明は必要 な場合にのみ行う。

図 1 は本発明の実施の形態に係る縦型熱処理装置を概略的 に示す縦断面図である。 図 1 に示すよ う に、 縦型熱処理装置

1 は、 複数の被処理基板、 例えば半導体ウェハ wに対して所 定の処理、 例えば拡散処理を施すための縦型の熱処理炉 2 を 有する。 熱処理炉 2 は、 下部が炉ロ （ロー ドポー ト） 3 と し て開 口 された縦長の処理室、 例えば一重管からなる石英製の 反応管 4 を含む。

反応管 （処理室） 4 の炉ロ 3 は、 昇降可能な、 例えば S U S製の蓋体 5 によって選択的に開放及び閉鎖される。 蓋体 5 は炉ロ 3 の開口端に当接して炉ロ 3 を密閉する よ う に構成さ れる。 反応管 4 の周囲には発熱抵抗体を備えたヒータ 6 が ヒ ータベース 8上に配設される。 ヒータ 6 は、 反応管 （炉） 4 内を所定の温度例えば 3 0 0 〜 1 2 0 ◦ °Cに加熱する よ う に 制御される。

反応管 4 の下端部には外向きの フ ラ ンジ部 4 a が形成され る。 フ ラ ンジ部 4 a はフ ラ ンジ保持部材 7 を介してヒータべ ース 8 に保持される 。 ヒータベース 8 はベース プ レー ト 9 上 に支持枠 1 0 を介して配設される。 ベース プ レー ト 9 には反 応管 4 を下方から揷通可能な開 口部が形成される。

反応管 4 の下側部には、 反応管 4 内に処理ガスやパージ用 の不活性ガスを導入するため、 複数のガス導入管 1 1 を含む ガス供給系 G S が接続される。 反応管 4 の下側部にはまた、 反応管 4 内を排気する排気系 E S が排気管 1 2 を介して接続 さ れる。

ウェハ Wは、 反応管 4 内で処理される際、 水平状態で且つ 互いに間隔をあけて積重ねた状態でウェハポー ト （保持具） 1 3 に保持される。 ボー ト 1 3 は、 大口径、 例えば直径 3 0 0 m mの多数、 例えば 2 5 ~ 1 5 0枚程度のウェハ Wを保持 する石英製のポー ト本体を有する。

熱処理炉 2 の下方には、 ウェハボー ト 1 3 に対する ウェハ Wの移载を行う ための作業領域 （ローデイ ングエ リ ア） L A が配設される。 作業領域 L Aには蓋体 6 を昇降させるための 昇降機構 （エ レベータ） 1 4 が配設される （図 1 では蓋体 5 を支持するエ レベータ 1 4 のアームのみを示す） 。 ボー ト 1 3 は、 蓋体 5上に支持された状態で、 エ レベータ 1 4 によつ て作業領域 L A と反応管 4 との間を搬送される。 即ち、 ボー ト 1 3 は、 エ レベータ 1 4 によって反応管 4 に対してロー ド 及びア ン ロ ー ドされる。

蓋体 5 にはウェハボー ト 1 3 を回転するための回転機構 1 5 が配設される。 図 2 は回転機構 1 5 を示す断面図である。 図 3 は回転機構 1 5 を拡大して示す断面図である。 図 4 A、 B、 Cは回転機構 1 5 の回転軸を示す縦断面図、 頂部平面図、 図 4 A中の IVC — IVC 線に沿った断面図である。 図 5 は回 転機構 1 5 における回転テーブルと回転軸と の関係を示す展 開斜視図である。

回転機構 1 5 は、 回転軸 1 6 と、 回転軸 1 6 を軸受 1 7及 ぴシール部材 1 8 を介して回転可能に支持する支持部 （軸受 ハウジングと もい う ） 1 9 と を有する。 回転軸 1 6 の上端部 は、 蓋体 5 を下方から貫通 して蓋体 5 から突出する。 回転軸 1 6 の上端部には、 蓋体 5 上で回転する回転テーブル 2 0が 固定される。 回転テーブル 2 0 は着脱自在に固定された下側 部材 2 0 a 及ぴ上側部材 2 0 b からなる。 回転テーブル 2 0 上に炉ロ 3 の断熱保温手段である保温筒 2 1 を介 してボー ト 1 3 が戴置される。 回転テーブル 2 0 は例えばイ ンコネル製 である。 回転軸 1 6及び支持部 1 9 は熱伝導性の良い例えば S U S製である こ とが望ま しい。

支持部 1 9 は円筒状に形成され、 その上端部が蓋体 5 の略 中央部に上下方向に貫通形成された嵌合穴 2 2 に気密に嵌合 されてネジ 2 3 で固定される。 回転軸 1 6 と支持部 .1 9 との 間には、 上下方向略中間部から下方に軸受 1 7例えば玉軸受 が配設される。 支持部 1 9 の下端部には軸受 1 7 を固定する 端板 2 4 がネジ 2 5 で固定される。 回転軸 1 6 の下側には軸 受 1 7 を固定するナツ ト 2 6 、 例えば緩み止め機能を有する Uナッ ト （商品名） が螺着される。

軸受 1 7 よ り も上側に、 回転軸 1 6 と支持部 1 9 との隙間 をシールするためのシール部材 1 8 、 例えば耐熱性及ぴ耐回 転摩耗性を有するォムニシール （商品名） が配設される。 こ のォムニシールは、 断面 U字状で環状のスプリ ングをテフ 口 ン （登録商標） 製のカバーで覆って構成される。 なお、 シー ル部材 1 8 は O リ ングであっても よい。

回転軸 1 6 を回転駆動するため、 回転軸 1 6 の支持部 1 9 よ り 突出 した下端部には従動プー リ 2 7 が取付け られる。 従 動プーリ 2 7 と、 側方に配設されたモータ 2 8 の回転軸に取 付けた駆動プー リ 2 9 と にタイ ミ ングベル ト 3 0 が卷き掛け られる。 従動プーリ 2 7 の近傍には回転軸 1 6 の回転位置を 検出するためのセンサ 3 1 が配設される。 炉内側から回転軸 1 6や支持部 1 9 を介 して軸受 1 7及ぴ シール部材 1 8 に与える熱影響を抑制するため、 回転軸 1 6 を冷却する構造が使用 される。 この冷却構造において、 回転 軸 1 6 は薄肉の中空をな し、 回転軸 1 6 の内部に冷却用の内 部ガス通路が形成される一方、 回転軸 1 6 と支持部 1 9 と の 間に冷却用の外部ガス通路が形成される。 これらのガス通路 に流通される冷却用ガス は、 例えば窒素ガス N ₂ な どの不 活性ガスか らなる。 更に、 支持部 1 9 内には、 回転軸 1 6 の 上端側を囲繞する よ う に冷媒例えば水や冷却ガスを流通させ る冷却通路 3 2 が形成される。 また、 蓋体 5 には蓋体 5 自体 を冷却するための冷却通路 5 8 が配設される。

図 4 Aにも示すよ う に、 回転軸 1 6 の内部は仕切り壁 3 3 を介 して上下に仕切 られ、 回転軸 1 6 の外側で且つ仕切 り壁 3 3 の近傍にシール部材 1 8 が配置される。 仕切 り壁 3 3 よ り も上側には、 上述の内部ガス通路及び外部ガス通路が形成 される。 仕切 り 壁 3 3 よ り も下側で、 回転軸 1 6 の内部は外 部に開放され、 これによ り 回転軸 1 6 の熱が外部に放熱され る。

回転軸 1 6 の上端には回転テーブル 2 0 を水平に固定する ための平坦部 3 5 が形成される。 回転テーブル 2 0の下面の 略中央部には、 |¾ 5 にも示すよ う に、 回転軸 1 6 の上端部を 揷入する深さの浅い揷入孔 3 6 が形成される。 揷入孔 3 6 の 天上面には、 回転軸 1 6 と回転テーブル 2 0 との接触面積を 小さ く するための略三つ葉状の凹部 3 7 が形成される。 回転 テーブル 2 0 は、 回転軸 1 6 の上端の平坦部 3 5 にネジ 3 8 で固定される。 なお、 凹部 3 7 は回転軸 1 6 上端の平坦部 3 5 に配設されていても よい。

回転軸 1 6 の上端の平坦部 3 5 は、 回転軸 1 6 に溶接され た上側パー ト 3 9 の上端部からなる。 中空の回転軸 1 6 の仕 切 り 壁 3 3及び上側パー ト 3 9 によ り 、 回転軸 1 6 の上側に は中空部 4 0 が形成される。 中空部 4 0 の天上面には、 図 4 Cに示すよ う に、 回転テーブル 2 0 の凹部 3 7 と 同 じ形状の 凹部 4 1 が配設される。 凹部 4 1 は回転テーブル 2 0 を介し て回転軸 1 6 に伝え られる伝熱量を低減するために形成され る。 なお、 上側パー ト 3 9 は回転軸の上端に溶接以外の接合 手段例えば嵌合ゃ螺合などで配設されていても よい。

回転軸 1 6 の外周部には中空部 4 0 の下側部と対応する部 分に、 複数例えば 6 個のガス入口孔 4 2 が形成される。 また、 中空部 4 0 の上側部 （望ま しく は凹部 4 1 ) と対応する部分 には複数例えば 3個のガス出 口孔 4 3 が夫々配設される。 ガ ス導入口 4 5 から導入された冷却用ガスは、 入口孔 4 2 から 出口孔 4 3 へ向かって、 回転軸 1 6 の中空部 4 0 内を流通さ れる。

支持部 1 9 の内周部には、 ガス入口孔 4 2 と対応する環状 溝 4 4が形成される。 支持部 1 9 には、 その環状溝 4 4 に冷 却用ガス と して不活性ガス、 例えば窒素ガスを導入するため の 1 つのガス導入口 4 5 が形成される。 ガス導入口 4 5 には、 窒素ガスを供給するガス供給系 C G S がガス供給管を介 して 接続される。

環状溝 4 4 に導入された窒素ガスの一部は、 回転軸 1 6 と 支持部 1 9 と の間の隙間 S a を通って上昇する。 環状溝 4 4 に導入された窒素ガスの他の一部は、 ガス入口孔 4 2 からガ ス出 口孔 4 3 に至る回転軸 1 6 内の中空部 4 0 を中心と した 内部ガス通路を通って上昇する。 この よ う に して、 回転軸 1 6 を内外から冷却した窒素ガスは、 出 口孔 4 3 の外側で合流 し、 回転テーブル 2 0 の下面と蓋体 5 の上面と の間の隙間 S b を通って、 炉内即ち反応管 4 内に放出される。

冷却通路 3 2側から回転軸 1 6 を更に十分に冷却するため、 即ち冷却効果を向上させるため、 回転軸 1 6 と支持部 1 9 と の間の隙間 S a は◦ . 1 〜 2 m m、 望ま しく は 0 . 2 〜 0 . 8 m m、 例えば 0 . 4 2 m m程度と小さ く 形成される。 また、 回転軸 1 6 及び支持部 1 9 に設け られた冷却通路 3 2 の各々 の対向面には放熱用の凸部及び/または凹部と して機能する ネジ 4 6 、 4 7 が形成される。 具体的には、 回転軸 1 6 の外 周部上のネジ 4 6 は、 例えば M 3 0 X 1 . 5 の雄ネジカゝらな る。 一方、 ホルダ 1 9 の内周部上のネジ 4 7 は、 例えば M 3 3 X 2 の雌ネジカ らなる。 この よ う に、 いわゆる放熱フ ィ ン をネジ山 とする こ と によ り 、 回転軸 1 6 の冷却効果がよ り 改 善される。

一方、 冷却通路 3 2 は、 冷媒例えば冷却水を淀みなく 循環 させるため、 回転軸 1 6 を周回する略螺旋状に配設される。 図 6 は冷却通路 3 2 を示す展開斜視図である。 冷却通路 3 2 は、 加工を容易にするため、 図 6 に展開 して示すよ う に、 複 数層構造例えば 3層構造に形成される こ と が望ま しい。 即ち、 支持部 1 9 には、 冷却通路 3 2 を構成する環状の通路 3 2 a 、 3 2 b、 3 2 c が、 上下に複数段或いは複数層、 例えば下層、 中層、 上層 と して、 仕切 り 部 6 2、 6 3 を介して配設される。

下層および中層の通路 3 2 a、 3 2 b は夫々前後 2つの仕 切 り 壁 4 9、 5 0 によ り 左通路 3 2 a x、 3 2 b x と右通路 3 2 a y、 3 2 b y と に分割される。 上層の通路 3 2 c は前 側 1 つの仕切 り 壁 6 1 によ り仕切 られ C状の通路と される。 この上層 と 中層の仕切 り 部 6 3 には、 上層の仕切 り 部 6 1 の 近傍に上層の通路 3 2 c と 中層の左右の通路 3 2 b x、 3 2 b y と を連通させて冷媒を通流させる通流孔 5 1、 5 2 が形 成される。 中層 と下層の仕切 り 部 6 2 には、 中層の後側仕切 り壁 5 0 の近傍に、 中層の左右の通路 3 2 b x、 3 2 b y と 下層の左右の通路 3 2 a x、 3 2 a y と を連通させて冷媒を 通流させる通流孔 5 3、 5 4が形成される。

下層の前側仕切 り 壁 4 9 の近傍には、 冷媒 （冷却水） の導 入口 5 5 と排出口 5 6 とが形成される。 これらには、 冷媒供 給系 C L S の供給管と排水管 （戻 り 管） と が夫々接続される。 導入口 5 5 と排出口 5 6 と を通 して、 冷却通路 3 2 には矢印 で示すよ う に冷却水 （常温の水） が供給され且つ循環される。

前述のよ う に、 蓋体 5 の上面と 回転テーブル 2 0 の下面と の間には不活性ガスを中心側よ り 周縁側へ流通させるための 小さ な隙間 S b が形成される。 また、 蓋体 5 の上面と回転テ 一プル 2 0 の下面と の間には周方向に連続した環状のガス溜 り 部 5 7 が形成される。 ガス溜 り 部 5 7 は、 蓋体 5 の上面と 回転テーブル 2 0 の下面と に、 対応する環状の溝を形成する こ と によって中空室状に形成される。 回転軸 1 6 内外の内部 ガス通路及ぴ外部ガス通路を通過 した後の窒素ガスは、 隙間 S b を通 してガス溜 り 部 5 7 に流れ込む。 ガス溜 り 部 5 7 に 窒素ガスが溜る こ と によ り 、 炉内からの処理ガスが回転軸 1

6側に回 り 込むのが防止される。

要約する と、 本実施の形態に係る縦型熱処理装置 1 は、 縦 型熱処理炉 2 の炉ロ 3 を開閉する昇降可能な蓋体 5 に多数の ウェハ Wを搭載したボー ト 1 3 を回転する回転機構 1 5 を備 える。 回転機構 1 5 は、 回転軸 1 6 と、 回転軸 1 6 を軸受 1 7及びシール部材 1 8 を介して回転可能に支持する支持部 1 9 と を有する。 回転軸 1 6 は薄肉の中空構造をな し且つその 内側及ぴ外側に冷却用ガスが流通される よ う に構成される。 一方、 支持部 1 9 は回転軸 1 6 の上側を囲繞する よ う に形成 された冷媒例えば水が流通される冷却通路 3 2 を有する。 こ れによ り 、 回転軸 1 6 を十分に冷却する こ とができ、 軸受 1 7及ぴシール部材 1 8 の耐久性の向上させ、 高温例えば 1 2 0 0 °C程度の熱処理に対応可能と なる。 - 回転軸 1 6 の内部は仕切 り壁 3 3 を介して上下に仕切 られ、 回転軸 1 6 の外部で且つ仕切 り 壁 3 3 の近傍にシール部材 1 8 が配置される。 仕切 り壁 3 3 よ り も上側で回転軸 1 6 の内 部及び外部に冷却用ガス、 例えば窒素ガスを流通される。 仕 切り 壁 3 3 よ り も下側で回転軸 1 6 の内部が外部に開放され る。 これによ り 、 回転軸 1 6 を十分に冷却する こ とができ る。

更に、 回転軸 1 6 と支持部 1 9 の隙間 S a を小さ く する と 共に、 回転軸 1 6 と支持部 1 9 の各々 の対向面に放熱用の凸 部及び/または凹部であるネジ 4 6 、 4 7 が配設される。 こ のため、 冷却通路 3 2側から回転軸 1 6 を十分に冷却する こ とができ る。

冷却通路 3 2 は回転軸 1 6 を周回する よ う に略螺旋状に配 設される。 このため、 冷却水を澱みな く 循環させる こ と がで き る と共に、 回転軸 1 6 の長手方向に沿って回転軸 1 6 及び 支持部 1 9 を広範囲に冷却する こ とができ る。 冷却通路 3 2 は上下複数段に仕切 られ、 各段の仕切 り 部 6 2、 6 3 に冷媒 通流させる通流孔 5 1 、 5 2 、 5 3、 5 4 が配設される。 こ のため、 略螺旋状の冷却通路 3 2 を容易に形成する こ と がで さ る。

回転軸 1 6 の上端には回転テーブル 2 0 を固定するための 平坦部 3 5 が形成される。 平坦部 3 5 及ぴ回転テーブル 2 0 の少なく と も一方には接触面積を小さ く するための凹部 3 7 が形成される。 このため、 回転テーブル 2 0 から回転軸 1 6 への熱伝導を抑制する こ と ができ る。

回転軸 1 6 の上端には蓋体 5 上で回転する回転テーブル 2 0 が接続される。 蓋体 5 の上面と 回転テーブル 2 0 の下面と の間には、 不活性ガスを中心側よ り周縁側へ流通させるため の隙間 S b と、 不活性ガスを溜めるための環状のガス溜 り 部 5 7 とが形成される。 このため、 簡単な構造で炉内からの処 理ガスの回 り 込みを防止する こ と ができ、 複雑なラ ビリ ンス 構造が不要と な り 、 コス ト の低減を図る こ と ができ る。

なお、 本発明は上述の実施の形態に限定される も のではな く 、 本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々 の設計変更など が可能である。 例えば、 ウェハボー ト 1 3 は、 石英以外の材 料、 例えば炭化珪素やポリ シ リ コ ン （ S i ) から形成する こ とができ る。 反応管 4 は、 内管及び外管の二重管構造を有す る もであっても よい。 冷却用ガス と しては不活性ガスが望ま しいが、 不活性ガス以外のガスであっても よい。 冷媒と して は、 水が望ま しいが、 水以外の液体や流体であっても よい。

上述の実施の形態に係る縦型熱処理装置は本発明を適用す る例であ り 、 本発明は他のタイ プの縦型熱処理装置にも同様 に適用する こ と ができ る。 例えば、 縦型熱処理装置は、 拡散 処理以外の処理、 例えば C V D処理 （減圧タイプを含む） 、 酸化処理、 ァニール処理を行う よ う に構成する こ とができ る。 また、 上述の実施の形態では被処理基板と して半導体ウェハ を例に と って説明 したが、 本発明は L C D基板な どの他の ¾ 板を処理する装置にも適用する こ とができ る。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 縦型熱処理炉の炉口 を開閉する昇降可能な蓋体に、 多 数の被処理基板を搭載した保持具を回転する回転機構が配設 された縦型熱処理装置において、

前記回転機構は、 回転軸と、 前記回転軸を軸受及びシール 部材を介 して回転可能に支持する支持部と を具備し、 前記回 転軸は薄肉の中空構造をな し且つその内側及び外側に冷却用 ガスが流通される よ う に構成される と共に、 前記支持部は前 記回転軸の上側を囲繞する よ う に形成された冷媒が流通され る冷却通路を有する。

2 . 前記回転軸の内部は仕切 り 壁を介して上下に仕切 られ、 前記回転軸の外側で且つ前記仕切 り壁の近傍に前記シール部 材が配置され、 前記仕切 り 壁よ り も上側で前記回転軸の内部 及び外部に前記冷却用ガスが流通され、 前記仕切 り壁よ り も 下側で前記回転軸の内部が外部に開放される請求の範囲 1 に 記載の縦型熱処理装置。 -

3 . 前記回転軸と前記支持部と の間の隙間は小さ く 設定さ れる と共に、 前記回転軸及び前記支持部の少なく と も一方の 対向面に放熱用の凹部または凸部が配設される請求の範囲 1 に記載の縦型熱処理装置。

4 . 前記冷却通路は略螺旋状に配設される請求の範囲 1 に 記載の縦型熱処理装置。

5 . 前記冷却通路は仕切 り 部を介して上下複数段に仕切ら れ、 各段の仕切 り 部に冷媒を通流させる通流孔が形成される 請求の範囲 1 に記載の縦型熱処理装置。

6 . 前記回転軸の上端には回転テーブルを固定する平坦部 が形成され、 前記平坦部及び前記回転テーブルの少なく と も 一方には接触面積を小さ く する凹部が形成される請求の範囲 1 に記載の縦型熱処理装置。

7 . 前記回転軸の上端には前記蓋体上で回転する回転テー ブルが配設され、 前記蓋体の上面と前記回転テーブルの下面 との間には、 不活性ガスを中心側よ り周縁側へ流通させる隙 間が形成される と共に、 前記不活性ガスを溜める環状のガス 溜り 部が形成される請求の範囲 1 に記載の縦型熱処理装置。

8 . 複数の被処理基板に対して一緒に熱処理を施すための 縦型熱処理装置であって、

前記被処理基板を収納する気密な処理室と、 前記処理室は 底部にロ ー ドポー ト を有する こ と と、

前記処理室の前記ロー ドポー ト を選択的に開放及び閉鎖す る蓋体と、

前記処理室内で前記被処理基板を互いに間隔をあけて積重 ねた状態で保持する保持具と、

前記処理室内に処理ガス を供給する供給系 と、

前記処理室内を排気する排気系 と、

前記処理室の内部雰囲気を加熱する加熱手段と、

前記被処理基板を保持した前記保持具を前記蓋体上に支持 した状態で前記蓋体を昇降させるエ レベータ と、

前記保持具を回転させるために前記蓋体に配設された回転 機構と、 前記回転機構は、 薄肉で中空構造の回転軸と、 前記 回転軸を軸受及ぴシール部材を介 して回転可能に支持する支 持部と を含み、 前記回転軸の内部に冷却用の内部ガス通路が 形成される一方、 前記回転軸と前記支持部と の間に冷却用の 外部ガス通路が形成される こ と と、

前記内部ガス通路及び前記外部ガス通路に冷却用の不活性 ガスを供給する不活性ガス供給系 と、

を具備する。

9 . 前記回転軸の内部は仕切 り 壁を介して上下に仕切 られ、 前記回転軸の外側で且つ前記仕切 り壁の近傍に前記シール部 材が配置され、 前記仕切り 壁よ り も上側に前記内部ガス通路 及び前記外部ガス通路が形成され、 前記仕切 り 壁よ り も下側 で前記回転軸の内部が外部に開放される請求の範囲 8 に記載 の縦型熱処理装置。

1 0 . 前記外部ガス通路を形成する領域において、 前記回転 軸の外周面に放熱用の凸部または凹部が形成される請求の範 囲 8 に記載の縦型熱処理装置。

1 1 . 前記回転機構は、 前記回転軸の上端に接続された回転 テーブルを更に具備 し、 前記回転テーブルと前記蓋体と は小 間隙を介して対向する と共に、 両者間に前記小間隙と連通す る環状のガス溜 り 部が形成される こ と と、 前記回転軸は、 前 記不活性ガスが、 前記内部ガス通路及び前記外部ガス通路を 通過後に、 前記小間隙を通 して前記ガス溜 り 部に流れ込むよ う に構成される こ と と、 を具備する請求の範囲 8 に記載の縦 型熱処理装置。

1 2 . 前記外部ガス通路の周囲で前記支持部内に形成された 冷媒を流通させる冷却通路と、 前記冷却通路に冷媒を供給す る冷媒供給系と を更に具備する請求の範囲 8 に記載の縦型熱 処理装置。

1 3 . 前記冷却通路は略螺旋状に配設される請求の範囲 1 2 に記載の縦型熱処理装置。

1 4 . 前記冷却通路は仕切 り 部を介して上下複数段に仕切ら れ、 各段の仕切 り 部に冷媒を通流させる通流孔が形成される 請求の範囲 1 2 に記載の縦型熱処理装置。

1 5 . 前記冷却通路を形成する領域において、 前記回転軸及 び前記支持部の少な く と も一方の対向面に放熱用の凸部また は凹部が形成される請求の範囲 1 2 に記載の縦型熱処理装置。