(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体の下端開口を開閉するシャッタと、このシャッタを開閉駆動する駆動機構とを備えている縦型熱処理炉のシャッタ装置において、
前記シャッタが、板金加工により形成され、
前記シャッタにおける前記炉体の中心部に対応する部分に、当該炉体の内部から遠ざかるように窪んで前記シャッタの熱変形を抑制する凹部が形成されていることを特徴とする縦型熱処理炉のシャッタ装置。
【請求項２】
前記駆動機構は、前記炉体の下端開口を塞ぐ閉鎖位置と、その側方の待機位置との間で前記シャッタを水平方向に直線移動可能に支持するガイド部材と、このガイド部材に支持されている前記シャッタを直線移動させる駆動体と、を備えている請求項１に記載の縦型熱処理炉のシャッタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハの表面に酸化膜を形成するため等に使用される縦型熱処理炉のシャッタ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハの製造においては、表面の酸化等の処理を行うために、縦型の熱処理炉が使用されている。従来の熱処理炉は、ウエハを搬入及び搬出するための下端開口を有するプロセスチューブと、プロセスチューブの下方に設けられたロード室とを備えている。ロード室には、ウエハを支持するためのウエハボートが備えられ、このウエハボートを昇降機構によって上昇させることにより、プロセスチューブ内にウエハボートが収容され、ウエハがプロセスチューブに搬入される。同時に、ウエハボートを搭載した炉蓋によってプロセスチューブの下端開口が閉塞され、この状態で加熱処理が行われる。
【０００３】
加熱処理が終わると、昇降機構によってウエハボートを搭載した炉蓋が下降し、ウエハがプロセスチューブからロード室へ搬出されるとともに、プロセスチューブの下端開口が開放状態となる。このようにプロセスチューブの下端開口が開放したままであると、プロセスチューブ内の熱が逃げたりプロセスチューブの内部に異物が侵入したりする可能性があるため、熱処理炉には、プロセスチューブの下端開口を閉じるためのシャッタ装置が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載のシャッタ装置は、プロセスチューブの下端開口を開閉するシャッタと、このシャッタを開閉駆動する駆動機構とを備えている。この駆動機構は、上下方向の軸心を有する回転軸と、回転軸回りに回動自在に設けられた回動アームと、この回動アームの先端に取り付けられた保持アームと、回転軸を回転させるモータとを備え、保持アームの先端にシャッタが取り付けられている。そして、シャッタ装置は、モータの作動で回転軸を回転させることによって、プロセスチューブの下端開口を閉塞する閉塞位置と、下端開口の側方の待機位置との間でシャッタを水平に回動させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−６１１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱処理炉は、サイズの大きい半導体ウエハを扱うものほどプロセスチューブの下端開口の口径が大きくなる。しかし、特許文献１のシャッタは、一枚の平板から形成されているので、大口径の下端開口に対応するべくシャッタの面積を拡大すると、熱変形防止や強度確保のためにシャッタを分厚く形成しなければならず、重量増が顕著となる。そして、特許文献１のシャッタは、駆動機構によって片持ち状に支持されているので、シャッタの重量が増加すると駆動機構に生じるモーメントが増大し、駆動機構の回転軸や回動アーム等にかかる負担が非常に大きくなるという欠点がある。また、シャッタ装置の駆動機構は、多くの部品によって構造が複雑化しているので、製造コストが高くつくという欠点もある。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、炉体からの熱によるシャッタの変形を抑制することによって、シャッタの薄肉化、軽量化を可能とし、大型化を容易に実現することができる縦型熱処理炉のシャッタ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、炉体の下端開口を開閉するシャッタと、このシャッタを開閉駆動する駆動機構とを備えている縦型熱処理炉のシャッタ装置において、
前記シャッタが、板金加工により形成され、前記シャッタにおける前記炉体の中心部に対応する部分に、当該炉体の内部から遠ざかるように窪んで前記シャッタの熱変形を抑制する凹部が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
熱処理炉の炉体は、その中心部において最も熱が集中するため、シャッタにおける炉体の中心部に対応する部分に炉体内部から遠ざけるように窪んだ凹部を形成することによって、シャッタが炉体から局所的に高熱を受け難くなり、熱によるシャッタの変形を抑制することができる。そのため、シャッタを形成する部材として、可及的に薄肉の部材を使用することが可能となり、シャッタの軽量化を図ることができる。そして、これにより、炉体の下端開口の大口径化に対応してシャッタを容易に大型化することができる。
【００１０】
なお、シャッタに形成された凹部は、炉体の中心部からの熱を最も受ける部分、例えば凹部の底部分が、シャッタの他の部分とは独立した部材により形成されていてもよい。この場合、当該独立した部材によって炉体の中心部からの熱による変形を吸収することができ、シャッタ全体の変形を抑制することができる。
【００１１】
また、前記シャッタは板金加工により形成されているので、比較的薄く軽量な板材を使用して凹部を有するシャッタを形成することができる。また、板材の折曲加工によって凹部を形成した場合には、当該凹部がリブ効果を発揮し、シャッタの強度を高めることができる。
【００１２】
前記駆動機構は、前記炉体の下端開口を塞ぐ閉鎖位置と、その側方の待機位置との間で前記シャッタを水平方向に直線移動可能に支持するガイド部材と、このガイド部材に支持されている前記シャッタを直線移動させる駆動体と、を備えていることが好ましい。
このような構成によって、従来技術のように回動アームや保持アームによってシャッタを片持ち支持し、回動動作によってシャッタを開閉する場合よりも、駆動機構の構造の簡素化や製造コストの削減を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、炉体からの熱によるシャッタの変形を抑制し、それによってシャッタの薄肉化、軽量化が可能となる。そのため、大型化を容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る熱処理炉の概略断面図である。
【図２】シャッタの平面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る縦型熱処理炉１０の概略断面図である。
本実施形態の熱処理炉１０は、半導体ウエハの酸化膜形成など、被処理物に所定の熱処理を施すためのものである。そして、熱処理炉１０は、被処理物が収容される炉体１１と、その下方に位置するロード室１２と、炉体１１内とロード室１２との間を昇降する被処理物支持機構１３と、を備えている。
【００１６】
炉体１１は、断熱壁１５で覆われた電熱ヒータ１６と、電熱ヒータ１６の内側に設けられたプロセスチューブ１７とを有している。また、炉体１１は、場合により電熱ヒータ１６とプロセスチューブ１７との間に、プロセスチューブ１７内の温度を均一化するための均熱管１８を更に備えていてもよい。
プロセスチューブ１７は、その内部が熱処理空間とされ、下端に開口１９が形成されており、この開口１９が炉体１１の下端開口とされている。そして、熱処理炉１０は、この下端開口１９からプロセスチューブ１７内に搬入された半導体ウエハを電熱ヒータ１６によって熱処理する。
【００１７】
被処理物支持機構１３は、被処理物であるウエハを支持するウエハボート２１と、このウエハボート２１を搭載した炉蓋２２とを備えている。また、被処理物支持機構１３は、図示しない昇降機構によって上下に昇降する。そして、被処理物支持機構１３が上昇すると、図１に２点鎖線で示すように、ウエハボート２１がプロセスチューブ１７内に配置され、ウエハボート２１に支持されたウエハがプロセスチューブ１７内に搬入される。同時に、プロセスチューブ１７の下端開口１９が炉蓋２２によって閉塞される。
【００１８】
被処理物支持機構１３が下降すると、図１に実線で示すように、炉蓋２２がプロセスチューブ１７の下端開口１９を開放するとともに、ウエハボート２１がロード室１２内に配置され、ウエハボート２１に支持されたウエハがプロセスチューブ１７から搬出される。被処理物支持機構１３が下降した状態で、図示しないウエハ移載ロボットによってウエハがウエハボート２１に載置され、若しくはウエハがウエハボート２１から取り出される。
【００１９】
本実施形態の熱処理炉１０には、被処理物支持機構１３が下降した状態（スタンドバイ状態）で、プロセスチューブ１７の下端開口１９を閉塞するためのシャッタ装置２３が設けられている。このシャッタ装置２３は、プロセスチューブ１７の下端開口１９を開閉するシャッタ２５と、このシャッタ２５を開閉駆動する駆動機構２４とを備えている。
【００２０】
図２は、シャッタ装置の平面図である。シャッタ装置２３の駆動機構２４は、一対のガイド部材２４Ａと駆動体２４Ｂとを備えている。一対のガイド部材２４Ａは、プロセスチューブ１７の下端開口１９の両側に、水平にかつ互い平行に設けられており、シャッタ２５を直線移動可能に支持している。駆動体２４Ｂは、空気圧、油圧等の流体圧シリンダ又は電動シリンダによって構成されており、下端開口１９を閉塞する閉塞位置と、下端開口１９の側方に位置し、下端開口１９を開放する待機位置との間で、ガイド部材２４Ａに支持されたシャッタ２５を直線移動させる。
【００２１】
図３は、図２のIII−III断面図である。シャッタ２５は、金属製の板材を板金加工することによって形成されている。具体的に、シャッタ２５は、例えば、厚さ１〜４ｍｍ程度の比較的薄い板材を折曲加工や穿孔加工することによって形成されたシャッタ本体２６を備えている。このシャッタ本体２６の端部には、下方に折曲するフランジ部２６Ａが形成されている。また、シャッタ本体２６の中央部には、開口部２７が穿設されるとともに、開口部２７の縁部２７Ａが、バーリング加工等によって下方へ折曲されている。また、シャッタ本体２６の下面には、溶接などによって複数の補強板２８が接合されている。この複数の補強板２８は、開口部２７を中心として放射状に配置されている（図２参照）。
【００２２】
開口部２７の縁部２７Ａには、止めネジ等によって断面略Ｚ字状の環状のブラケット３０が取り付けられ、このブラケット３０には止めネジ等によって円板状の閉鎖部材３１が取り付けられ、この閉鎖部材３１によって開口部２７が塞がれている。
【００２３】
閉鎖部材３１の上面（表面）は、シャッタ本体２６の上面（表面）よりも下方に位置し、プロセスチューブ１７の内部から離れた位置に配置されている。したがって、シャッタ２５には、プロセスチューブ１７の中心部に対応する位置において、プロセスチューブ１７の内部から遠ざかるように窪んだ凹部３３が形成されていることになる。
【００２４】
以上のように本実施形態では、プロセスチューブ１７内に被処理物が搬入されていないスタンドバイ状態では、下端開口１９がシャッタ２５によって閉じられるので、プロセスチューブ１７からロード室１２への放熱が低減され、熱のロスを少なくすることができる。そのため、電熱ヒータ１６の消費電力を少なくすることができる。また、ロード室１２への輻射熱の放射が抑制されるので、ロード室１２内の被処理物が不要に酸化されるのを防止することができる。また、シャッタ２５によってプロセスチューブ１７内に異物が侵入するのを防止することができる。
【００２５】
また、シャッタ２５は、一対のガイド部材２４Ａによって水平方向に直線移動可能に支持されているので、従来技術のようにシャッタ２５を回動自在に支持する場合に比べて少ない部品点数で簡素な構造に構成することができ、製造コストの削減を図ることができる。また、本実施形態のシャッタ２５は、板金加工によって形成されているので、端部や中央部に折曲部（フランジ部２６Ａ，縁部２７Ａ）を形成することができ、比較的薄い板材を用いても強度を十分に確保することができる。つまり、シャッタ２５を一枚の平坦な板材で構成する場合に比べて強度を確保しつつ軽量化することができ、熱処理炉１０の大型化（下端開口１９の大口径化）にも容易に対応可能となる。
【００２６】
また、薄い板材を使用してシャッタ２５を板金加工により形成した場合には、プロセスチューブ１７内の熱による変形（反り等）が問題となるが、シャッタ２５の中央部には、プロセスチューブ１７の内部から遠ざかるように窪んだ凹部３３が設けられているので、より高温となるプロセスチューブ１７の中心部からの熱の影響を小さくすることができ、反り等の熱変形を抑制することができる。言い換えると、シャッタ２５の中央部に凹部３３を形成することによってシャッタ２５の熱変形を抑制することができるので、シャッタ２５を形成する部材としてより薄肉の部材を使用することができ、シャッタ２５の軽量化を図ることができる。
【００２７】
また、シャッタ２５に形成された凹部３３は、プロセスチューブ１７の中心部から最も熱を受ける底部が、シャッタ本体２６とは独立した部材である閉鎖部材３１によって形成されているので、プロセスチューブ１７の中心部からの熱による変形を閉鎖部材３１により吸収することが可能となる。そのため、シャッタ２５全体の変形を抑制することができる。
【００２８】
また、シャッタ本体２６の端部には下方へ折れ曲がるフランジ部２６Ａが形成され、開口部２７には下方へ折れ曲がる縁部２７Ａが形成されているので、これらフランジ部２６Ａ及び縁部２７Ａからなる折曲部がリブ効果を発揮し、反り等の熱変形をより一層抑制することができる。
【００２９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において適宜変更できるものである。
例えば、本実施形態のシャッタ２５は、シャッタ本体２６に形成した開口部２７を閉鎖部材３１により塞いだ構造となっているが、シャッタ本体２６の中央部を深絞り加工によって窪ませたものであってもよい。これによって部品点数を削減することができるとともにシャッタ２５の構造を簡素化することができる。
また、駆動機構２４の駆動体２４Ｂはシリンダに限らず、例えばモータとこのモータの動力をシャッタ２５に伝達するチェーンやベルト等の伝達機構等によって構成してもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０：  熱処理炉
１１：  炉体
１７：  プロセスチューブ
１９：  下端開口
２４：  駆動機構
２４Ａ：  ガイド部材
２４Ｂ：  駆動体
２５：  シャッタ
３３：  凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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