(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面が開放した筒状のプロセスチューブと、
前記プロセスチューブの下端部を除く周囲を間隙を設けて包囲するヒータと、
前記プロセスチューブが貫通する孔部を有する支持体であって前記プロセスチューブの上下方向の中間部及び前記ヒータの下端部を支持する支持体と、
前記プロセスチューブ及び前記ヒータから前記支持体に対する熱伝導を抑制する高耐熱断熱部材であってＳｉＣの長繊維で構成された環状体の高耐熱断熱部材と、を備え、
前記ヒータは下端部に断熱部を有し、
前記高耐熱断熱部材は、
前記第２の耐熱断熱部材は、それぞれ半円弧状を呈する２分割に構成し、
前記プロセスチューブは、外周面における上下方向の中間部にフランジ部を有し、
前記高耐熱断熱部材は、ＳｉＣの長繊維で構成されて前記フランジ部と前記支持体の底面との間に配置される第１の高耐熱断熱部材と、ＳｉＣの長繊維で構成されて前記断熱部の内周面、前記プロセスチューブの外周面及び前記支持体の上面の間に配置される第２の高耐熱断熱部材と、を含み、
前記断熱部は、上下方向に沿う２つの部分のそれぞれで異なる内径の環状を呈し、
前記第２の高耐熱断熱部材は、前記２つの部分のそれぞれで前記断熱部の内周面に外周面が当接する２つの部分部材であって互いに異なる外径の環状を呈する２つの部分部材からなり、前記２つの部分部材のうち大径の部分部材を小径の部分部材よりも下方に配置した縦型炉装置。
【請求項２】
前記支持体は、前記フランジ部を上下に挟むヒータベース及びスカートを備え、
前記第１の高耐熱断熱部材は、前記ヒータベースの底面と前記フランジ部の上面との間に配置される部材と、前記フランジ部の底面と前記スカートの上面との間に配置される部材と、からなる請求項１に記載の縦型炉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数枚のシリコン基板やガラス基板を、鉛直方向に沿って多段に配置して熱処理を行う縦型炉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造工程には、シリコン基板やガラス基板等の基板を高温で加熱する熱処理が含まれる。基板に対して熱処理を施す装置として、複数枚の基板を鉛直方向に多段に配置して収納する縦型炉装置が用いられる。縦型炉装置は、所定の処理雰囲気中で複数枚の基板を収納するプロセスチューブの周囲にプロセスチューブ内を加熱するヒータを配置している。プロセスチューブは底面が開閉自在にされており、縦型炉装置の底面を炉口として、複数枚の基板がプロセスチューブの内部に搬入出される。
【０００３】
縦型炉装置の炉口の下方には熱処理前後の基板が出し入れされるが、熱処理前後の基板にヒータの熱が作用すると、適正な熱処理を施すことができない。また、ヒータの熱が外部に漏れると、プロセスチューブ内の温度を効率よく所定の処理温度に維持することが困難になるだけでなく、環境温度の上昇によって作業性が低下する。
【０００４】
そこで、縦型炉装置の炉口廻りには、ヒータとプロセスチューブとの間隙からの熱の漏出を防止すべく、耐熱断熱部材が配置されている。従来の縦型炉装置の炉口廻りに配置される耐熱断熱部材は、シリカ繊維やシリカ系セラミックファイバ等を素材として構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３１９５４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の縦型炉装置は、炉口廻りの耐熱断熱部材としてシリカ繊維やシリカ系セラミックファイバ等を素材として用いていたため、数百℃程度の温度下での経時変化によって繊維が剥離し、炉口廻りの断熱性が損なわれるとともに、炉口廻りや処理前後の基板を汚損する問題がある。また、同様の理由により、従来の縦型炉装置は、炉口廻りの温度が１０００℃以上となるような熱処理に使用することができない問題があった。これは、非晶質であるシリカやシリカ系セラミックは、結晶化温度が比較的低く、熱処理時における炉口廻りの温度で結晶化して脆くなるためと考えられる。
【０００６】
この発明の目的は、炉口廻りの形状及び高耐熱断熱部材の材質を適正にすることにより、炉口廻りからの熱の漏出を確実に防止するとともに、熱処理時の炉口廻りの温度下で高耐熱断熱部材からの繊維の剥離を防止し、炉口廻りの高温化や汚損を生じることがなく、炉口廻りの温度が１０００℃以上となるような熱処理にも使用することができる縦型炉装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る縦型炉装置は、プロセスチューブ、ヒータ、支持体、少なくとも１つの高耐熱断熱部材を備えている。プロセスチューブは、底面が開放した筒状を呈する。ヒータは、プロセスチューブの下端部を除く周囲を間隙を設けて包囲し、下端部に断熱部を有している。支持体は、プロセスチューブが貫通する孔部を有し、プロセスチューブの上下方向の中間部及びヒータの下端部を支持する。高耐熱断熱部材は、ＳｉＣの長繊維で構成された環状体であり、プロセスチューブ及びヒータからの支持体に対する熱伝導を抑制する。高耐熱断熱部材は、断熱部の内周面、プロセスチューブの外周面及び支持体の上面の間に配置される第２の高耐熱断熱部材を含む。第２の耐熱断熱部材は、それぞれ半円弧状を呈する２分割に構成されている。
プロセスチューブは、外周面における上下方向の中間部にフランジ部を有する。高耐熱断熱部材は、ＳｉＣの長繊維で構成されてフランジ部と支持体の底面との間に配置される第１の高耐熱断熱部材と、ＳｉＣの長繊維で構成されて前記断熱部の内周面、プロセスチューブの外周面及び支持体の上面の間に配置される第２の高耐熱断熱部材と、を含む。断熱部は、上下方向に沿う２つの部分のそれぞれで異なる内径の環状を呈する。第２の高耐熱断熱部材は、２つの部分のそれぞれで断熱部の内周面に外周面が当接する２つの部分部材であって互いに異なる外径の環状を呈する２つの部分部材からなり、２つの部分部材のうち大径の部分部材は小径の部分部材よりも下方に配置されている。
【０００８】
この構成では、プロセスチューブの上下方向の中間部及びヒータの下端部を支持する支持体に対するプロセスチューブ及びヒータからの熱伝導が、ＳｉＣの長繊維で構成された環状体の高耐熱断熱部材によって抑制される。ＳｉＣの結晶化温度は、熱処理時にプロセスチューブ及びヒータから熱伝導を受ける支持体の温度に比較して十分に高い。したがって、高耐熱断熱部材は経時変化によって脆化せず、可撓性を失うこともないため、高耐熱断熱部材から繊維が剥離することがなく、炉口廻りの断熱性が維持されるとともに、炉口廻りや処理前後の基板を汚損することがない。
【０００９】
プロセスチューブは、外周面における上下方向の中間部にフランジ部を有し、高耐熱断熱部材をフランジ部と支持体の底面との間に配置しているため、プロセスチューブから支持体への熱伝導を抑制することができる。
【００１０】
また、ヒータは下端部に断熱部を有し、高耐熱断熱部材は断熱部の内周面、プロセスチューブの外周面及び支持体の上面の間に配置されているため、ヒータの断熱部とプロセスチューブの外周面との間に生じた隙間を高耐熱断熱部材によって確実に閉塞でき、ヒータとプロセスチューブとの間の間隙から支持体への熱伝導を抑制することができる。
【００１１】
断熱部は、上下方向に沿う複数の部分のそれぞれで異なる内径の環状を呈しており、第２の高耐熱断熱部材は、複数の部分のそれぞれで断熱部の内周面に外周面が当接する複数の部分部材であって互いに異なる外径の環状を呈する複数の部分部材で構成し、大径の部分部材を小径の部分部材よりも下方に配置している。上下方向について断熱部に要求される断熱機能に応じて、断熱部とプロセスチューブとの間の間隙を確実に閉塞できる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、炉口廻りの形状及び耐熱断熱部材の材質を適正にすることができ、炉口廻りからの熱の漏出を確実に防止するとともに、熱処理時の炉口廻りの温度下で耐熱断熱部材からの繊維の剥離を防止できる。これによって、炉口廻りの高温化や汚損を生じることがなく、炉口廻りの温度が１０００℃以上となるような熱処理にも使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、この発明の実施形態に係る縦型炉装置の概略の断面図である。図１では、ハッチングを省略している。
【００１４】
縦型炉装置１０は、プロセスチューブ１、ヒータ２、支持体３を備えている。縦型炉装置１０の下方には、基板の搬入出部（図示せず。）が形成されている。
【００１５】
プロセスチューブ１は、例えば、石英を素材として底面が開放した円筒形状を呈する。プロセスチューブ１の外周面における上下方向の中間部には、フランジ部１１が形成されている。プロセスチューブ１の内部には、底面の炉口から複数枚の基板を鉛直方向に多段に配置したボートが搬入出される。
【００１６】
ヒータ２は、プロセスチューブ１の下端部を除く周囲を間隙を設けて包囲する。したがって、ヒータ２も底面が開放した円筒形状を呈する。ヒータ２は、プロセスチューブ１の内部温度が所定の処理温度となるように駆動される。
【００１７】
支持体３は、プロセスチューブ１、ヒータ２を支持する。支持体３には、孔部３１が形成されている。孔部３１には、プロセスチューブ１が下方から貫通する。支持体３は、上面においてヒータ２の下端部を支持する。支持体３は、プロセスチューブ１のフランジ部１１を底面において支持する。
【００１８】
図２は、上記縦型炉装置の炉口廻りの断面図である。同図は、要部を除いてハッチングを省略している。
【００１９】
支持体３は、フレーム３２、ヒータベース３３及びスカート３４を備えている。ヒータベース３３は、環状を呈している。孔部３１は、ヒータベース３３に形成されている。ヒータベース３３は、フレーム３２の上面に取り付けられている。
【００２０】
ヒータベース３３の上面には、金具２２を介してヒータ２の下端部が固定されている。ヒータ２は、下端部に断熱部５が形成されている。金具２２は、断熱部５にネジ止めされる。
【００２１】
プロセスチューブ１の外径は、断熱部５の内径よりも小さい。また、断熱部５の内周面の下部には、全周にわたって凹部５Ａが形成されている。このため、断熱部５の内周面とプロセスチューブ１の外周面との間には、全周にわたって上下に間隙６１及び間隙６２が形成される。間隙６１及び間隙６２には、それぞれスーパーリング６，７が全周にわたって嵌入する。
【００２２】
スーパーリング６，７は、この発明の第２の高耐熱断熱部材を構成する複数の部分部材である。スーパーリング６は、一例としてＳｉＣの長繊維を素材として図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように半円弧状に形成されている。スーパーリング７は、外径、内径及び高さがスーパーリング６と異なる半円弧状に形成されている。スーパーリング６は、外径を断熱部５の内径に略等しくされており、内径をプロセスチューブ１の外径に略等しくされている。スーパーリング７は、外径を凹部５Ａの周面の径に略等しくされており、内径をプロセスチューブ１の外径に略等しくされている。また、スーパーリング６，７の高さの和は、断熱部５全体の高さに等しくされている。
【００２３】
したがって、スーパーリング６，７を間隙６１及び間隙６２に嵌入すると、スーパーリング６の外周面、内周面及び底面が、それぞれ断熱部５の内周面、プロセスチューブ１の外周面及びスーパーリング７の上面に圧接する。また、スーパーリング７の外周面、内周面、上面及び底面が、それぞれ凹部５Ａの周面、プロセスチューブ１の外周面、凹部５Ａの上面及びヒータベース３３の上面に圧接する。これによって、間隙６１及び６２が閉塞され、ヒータ２とプロセスチューブ１との間の熱が間隙６１，６２から外部に漏出することを抑制できる。
【００２４】
スーパーリング６，７は、半円弧状を呈するため、ヒータベース３３の一部をフレーム３２から取り外すことで、プロセスチューブ１及びヒータ２支持体３に支持させたままの状態で、間隙６１，６２に着脱自在である。
【００２５】
上記のように、この実施形態では、断熱部５が凹部５Ａによって上下方向に沿う２つの部分のそれぞれで異なる内径の環状を呈することから、この発明の第２の高耐熱断熱部材を２つのスーパーリング６，７で構成している。
【００２６】
このため、上下方向について断熱部５に要求される断熱機能に応じて、断熱部５とプロセスチューブ１との間の間隙６１，６２を確実に閉塞できる。また、断熱部５に形成された凹部５Ａにより、炉外により近い側に配置されるスーパーリング７の外径をスーパーリング６の外径よりも大きくなり、スーパーリング６の外周面と断熱部５の内周面との間からの熱の漏出を防止できる。さらに、スーパーリング６，７のそれぞれを劣化状態に応じて個別に交換することができる。加えて、断熱部５の上下方向の全域でプロセスチューブ１の外周面との間に配置すべき環状の断熱部材を、容易に製造することができる。
【００２７】
なお、断熱部５が上下方向に沿う３つ以上の部分のそれぞれで異なる内径の環状である場合には、この発明の第２の高耐熱断熱部材を３つ以上のスーパーリングで構成することができる。
【００２８】
支持体３は、ヒータベース３３とスカート３４との間にフランジ部１１を挟持してプロセスチューブ１を支持する。ヒータベース３３の底面とフランジ部１１の上面との間にはクッション８が配置され、スカート３４の上面とフランジ部１１の底面との間にはクッション９が配置される。
【００２９】
クッション８，９は、この発明の第２の高耐熱断熱部材であり、ＳｉＣの長繊維を素材として図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように環状に形成されている。スカート３４は、環状を呈し、図示しない取付部材を介してヒータベース３３に取り付けられる。なお、図４（Ａ）及び（Ｂ）はクッション８を示しているが、クッション９も径が異なるのみでクッション８と同様の形状を呈している。
【００３０】
プロセスチューブ１の外径は、孔部３１の内径よりも小さく、プロセスチューブ１の外周面と孔部３１の内周面との間には、全周にわたって間隙が形成される。一方、フランジ部１１の外径は、孔部３１の内径よりも大きく、クッション８は全周にわたってフランジ部１１の上面とヒータベース３３の底面との間に配置される。
【００３１】
クッション８は可撓性によってフランジ部１１の上面とヒータベース３３の底面とに密着する。したがって、プロセスチューブ１の熱が、ヒータベース３３とフランジ部１１との間から外部に漏出することを抑制できる。
【００３２】
クッション９は、全周にわたってフランジ部１１の底面とスカート３４の上面との間に配置される。クッション９は可撓性によってフランジ部１１の底面とスカート３４の上面とに密着する。
【００３３】
フランジ部１１は、可撓性を有するクッション８，９を挟んでヒータベース３３及びスカート３４に挟持される。このため、縦型炉装置１０に振動が作用した場合、振動はクッション８，９によって緩衝されてフランジ部１１に直接伝播することがないため、フランジ部１１を含むプロセスチューブ１に破損を生じることがない。
【００３４】
スーパーリング６，７及びクッション８，９の素材であるＳｉＣの結晶化温度は、熱処理時の炉口廻りの温度に比較して十分に高く、スーパーリング６，７及びクッション８，９は長期間にわたる使用後にも可撓性を失うことがない。このため、スーパーリング６，７によるプロセスチューブ１とヒータ２との間の熱の漏出防止、クッション８によるプロセスチューブ１とヒータベース３３との間の熱の漏出防止、及びクッション８，９によるプロセスチューブ１の破損防止を長期間にわたって維持することができる。
【００３５】
また、炉口廻りからの熱の漏出を確実に防止できるとともに、熱処理時の炉口廻りの温度下で高耐熱断熱部材からの繊維の剥離を防止できる。炉口廻りの高温化を生じることがなく、炉口の下方の搬入出部に位置している熱処理前後の基板を汚損することがない。さらに、炉口廻りの温度が１０００℃以上となるような熱処理にも対応することができる。
【００３６】
なお、スーパーリング６，７及びクッション８，９は、内部のブランケット材を表面のクロス材で被覆して構成することができる。この場合に、少なくともクロス材をＳｉＣの長繊維で構成する。
【００３７】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る縦型炉装置の概略を示す断面図である。
【図２】同縦型炉装置の炉口廻りの断面図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、同縦型炉装置に用いられるスーパーリングの平面図及び正面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、同縦型炉装置に用いられるクッションの平面図及び正面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１−プロセスチューブ
２−ヒータ
３−支持体
５−断熱部
６−スーパーリング（第２の高耐熱断熱部材）
７−スーパーリング（第２の高耐熱断熱部材）
８−クッション（第１の高耐熱断熱部材）
９−クッション（第１の高耐熱断熱部材）
１０−縦型炉装置
１１−フランジ部
３１−孔部
３２−フレーム
３３−ヒータベース
３４−スカート
【図１】
0005432465.tif 000002
【図２】
0005432465.tif 000003
【図３】
0005432465.tif 000004
【図４】
0005432465.tif 000005