(57)【要約】【課題】熱処理炉の炉心管内を複雑な構造とせずに親ボートが直進することができる熱処理炉内の運搬台搬送部材および熱処理炉を得ること。【解決手段】ウエハを乗せた親ボート２３をトレイと炉心管との間で搬送する熱処理炉の運搬台搬送部材において、親ボート２３に連結するフック４２を有し、親ボート２３をトレイと炉心管との間で往復動させるフック棒４１と、フック棒４１を支持するフック棒支持部４３と、を備え、フック棒支持部４３は、炉心管内を移動する親ボート２３が回転したときに、その回転と逆方向にフック棒４１に力を及ぼすようにフック棒４１を支持する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハを乗せた運搬台をトレイと炉心管との間で搬送する熱処理炉の運搬台搬送部材において、
前記運搬台に連結するフックを有し、前記運搬台を前記トレイと前記炉心管との間で往復動させるフック棒と、
前記フック棒を支持するフック棒支持部材と、
を備え、
前記フック棒支持部材は、前記炉心管内を移動する前記運搬台が回転したときに、その回転と逆方向に前記フック棒に力を及ぼすように前記フック棒を支持することを特徴とする熱処理炉の運搬台搬送部材。
【請求項２】
前記フック棒は、前記フック棒支持部材で支持される位置で、前記フック棒の表面から所定の方向の両側に突出する支持板を有し、
前記フック棒支持部材は、
前記フック棒を挿入したときに、前記支持板の配置位置から略直交する方向で、前記フック棒を回転自在に支持する軸支部と、
前記フック棒が回転力を受けたときに、逆方向の回転力を前記支持板に対して生み出す弾性部材と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の熱処理炉の運搬台搬送部材。
【請求項３】
前記弾性部材は、前記軸支部と前記フック棒の支持板とで区画される空隙に前記支持板の回転方向に伸縮するように設けられることを特徴とする請求項２に記載の熱処理炉の運搬台搬送部材。
【請求項４】
前記炉心管と、
前記運搬台と、
請求項１から３のいずれか１つに記載の運搬台搬送部材と、
を備えることを特徴とする熱処理炉。
【請求項５】
前記運搬台は、前記運搬台の往復動の際に前記フックの回転の遊びがない状態で前記フックを固定するフック固定部を有するフック連結部を備えることを特徴とする請求項４に記載の熱処理炉。
【請求項６】
前記フック連結部は、前記フックのサイズよりも大きな、前記フックを挿入するフック挿入部をさらに有し、
前記フック固定部は、前記運搬台の移動方向の前記フック挿入部の両側に、前記フック挿入部と連続して設けられることを特徴とする請求項５に記載の熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱処理炉内の運搬台搬送部材および熱処理炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱処理炉は、たとえばウエハの表面に酸化膜などを形成したり、不純物を拡散させたりする装置である。熱処理炉には縦型炉と横型炉とがある。横型炉の場合、炉心管はガス導入部を備えた円筒状を有している。この炉心管の中にウエハを積載したボート（支持体）が、炉心管との摩擦を低減するために車輪の付いた親ボート（運搬台）に乗せられ、親ボートに設けられたフック引っ掛け部にフック棒が引っ掛けられ、ウエハを搭載した親ボートが炉心管に搬出入される。熱処理を行う際には、炉心管内の熱処理に最適な位置まで運ばれた後、ウエハが熱処理される。
【０００３】
熱処理炉の親ボート搬入・搬出時に、炉心管や親ボートに歪みや傾きがある場合や炉心管と親ボート車輪の当たりが悪い場合には親ボートが真っ直ぐ進まずに、円筒形の炉心管に沿って親ボートが回転することがある。また、親ボートを搬送するフック棒の位置や、親ボートの位置は毎回同じではないために、力が加わる支点と親ボートの重心が炉心管に対して真っ直ぐでないことも親ボートが回転する要因である。この回転が大きい場合、搬出時のトレイとの乗り換え部分で、トレイのガイドに乗り上げ、石英部品やウエハの破損を引き起こしたり、親ボートが転倒したりする不具合を生じる。
【０００４】
そこで、炉心管内部に、車輪を挟むように２本のガイド管を設置することで直進性を向上させる熱処理炉が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１８１００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術によれば、熱処理炉の炉心管は主に石英製であり、ガイド管を設置するような複雑な構造となるとコストがかさむという問題点があった。また、ガイド管に親ボートが引っ掛かった場合には破損の恐れがあり、またガイド管を乗り越えてしまう可能性もある。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、熱処理炉の炉心管内を複雑な構造とせずに親ボートが直進することができる熱処理炉内の運搬台搬送部材および熱処理炉を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明にかかる熱処理炉の運搬台搬送部材は、ウエハを乗せた運搬台をトレイと炉心管との間で搬送する熱処理炉の運搬台搬送部材において、前記運搬台に連結するフックを有し、前記運搬台を前記トレイと前記炉心管との間で往復動させるフック棒と、前記フック棒を支持するフック棒支持部材と、を備え、前記フック棒支持部材は、前記炉心管内を移動する前記運搬台が回転したときに、その回転と逆方向に前記フック棒に力を及ぼすように前記フック棒を支持することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ウエハを炉心管に挿入する際に、親ボートが螺旋状に進んでも復元力により元の向きに修正されるので、直進性がよくなるという効果を有する。また、炉心管内部にガイド管を設置する場合のように炉心管の構造が複雑にならず、ガイドと親ボートが接触し、破損するリスクを冒さずに、親ボートの炉心管内での直進性を向上させることができ、衝突による石英部品またはウエハの破損や、ウエハを積載した親ボートの転倒を防止することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態による熱処理炉の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２は、実施の形態による熱処理炉内の運搬台とその搬送部材の概略構成を示す分解斜視図である。
【図３】図３は、フック引っ掛け部の構造の一例を示す上面図である。
【図４】図４は、フック棒支持部の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、フック棒支持部の他の構成例を模式的に示す斜視図である。
【図６】図６は、熱処理炉へのウエハの搬出入の様子を模式的に示す図である。
【図７】図７は、一般的な運搬台とその搬送部材を模式的に示す斜視図である。
【図８】図８は、一般的な場合の運搬時の問題点を模式的に示す図である。
【図９】図９は、実施の形態による親ボートの回転を抑制する機構を説明する図である。
【図１０】図１０は、フック棒支持部の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる熱処理炉内の運搬台搬送部材および熱処理炉を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。
【００１２】
図１は、実施の形態による熱処理炉の構成を模式的に示す図であり、図２は、実施の形態による熱処理炉内の運搬台とその搬送部材の概略構成を示す分解斜視図であり、図３は、フック引っ掛け部の構造の一例を示す上面図であり、図４は、フック棒支持部の構成を模式的に示す断面図であり、図５は、フック棒支持部の他の構成例を模式的に示す斜視図である。なお、以下に示す図で、親ボート２３の搬送方向をＸ軸とし、高さ方向をＺ軸とし、これらＸ軸とＺ軸に垂直な方向をＹ軸とする。
【００１３】
熱処理炉１０は、横型拡散炉であり、ウエハ２１を加熱する円筒形状の石英製の炉心管１１を有する。ウエハ２１は、所定の枚数ごとに子ボート２２に積載され、子ボート２２はさらに車輪２３ａが取り付けられた親ボート２３に載せられる。親ボート２３には、円筒形状の炉心管１１の軸方向に移動可能なように車輪２３ａが取り付けられている。図では、炉心管１１の軸はＸ軸方向に一致するように配置され、親ボート２３がＸ軸方向に移動可能なように車輪２３ａが取り付けられている。また、親ボート２３のＸ軸負方向の端部（炉心管１１のウエハ搬出入口１１ａ側の端部）には、フック引っ掛け部２４が設けられている。なお、この例では、親ボート２３には、車輪２３ａが取り付けられているが、車輪２３ａが取り付けられていなくてもよい。
【００１４】
炉心管１１のウエハ搬出入口１１ａには炉心管１１に蓋をするための図示しない石英製の扉が設けられている。また、炉心管１１のウエハ搬出入口１１ａ側には、搬送する親ボート２３を置くためのトレイ３１が設けられている。トレイ３１の上面は、炉心管１１の内部の底面と同じ高さとなるように位置が調整されている。
【００１５】
また、熱処理炉１０には、親ボート２３を炉心管１１に出し入れする運搬台搬送部材４０が設けられる。運搬台搬送部材４０は、Ｘ軸方向に延在するフック棒４１と、フック棒４１のＸ軸正方向の端部に設けられるフック４２と、フック棒４１のＸ軸負方向の端部でフック棒４１を支持するフック棒支持部４３と、を有する。
【００１６】
フック棒４１のフック棒支持部４３に支持される箇所には、所定の方向に突出する支持板４４が設けられている。この例では、フック棒４１のＹ軸の正負のそれぞれの方向に支持板４４が設けられている。
【００１７】
フック棒支持部４３は、図４に示されるように、フック棒４１が貫通する周囲の領域に空洞４３３を有する支持部本体４３１によって構成される。空洞４３３のＹ軸方向中央部付近には、フック棒４１を支持するＺ軸方向に突出した軸支部４３２が支持部本体４３１に固定されて設けられている。軸支部４３２は、支持部本体４３１のＸ軸方向から挿入されるフック棒４１を支持する。フック棒４１は、支持板４４の延在方向が初期状態でＹ軸方向となるように、軸支部４３２で固定される。フック棒４１と軸支部４３２との接点は十分に滑らかであり、フック棒４１は挿入方向に垂直な面内で回転自在に支持される。
【００１８】
また、支持板４４がＹ軸方向に配置されるようにフック棒４１を挿入することによって、支持部本体４３１内の空洞４３３は、軸支部４３２と支持板４４とによって、４つの領域４３３ａ〜４３３ｄに分割される。そして、この４つの領域４３３ａ〜４３３ｄに弾性部材４３４が嵌め込まれる。弾性部材４３４としては、弾性力のある材料であり、たとえばばねなどを例示することができる。上記したように、フック棒４１は挿入方向に垂直な面内で回転可能であるので、その方向にフック棒４１が回転したときに、フック棒４１に設けられた支持板４４は弾性部材４３４を圧縮する。このとき、圧縮力に抵抗する方向に力を及ぼすように、弾性部材４３４が配置される。なお、弾性部材４３４の一端を空洞４３３を構成する支持部本体４３１の内壁に固定し、他端を支持板４４に固定してもよいし、どちらか一方または両方を固定しなくてもよい。
【００１９】
なお、図２では、フック棒４１を１枚のフック棒支持部４３で支える構造となっているが、図５に示されるようにフック棒支持部４３と、フック棒支持部４３のＸ軸方向両側に設けられる２つのストッパ５１と、によってフック棒４１を支える構造としてもよい。ストッパ５１は、フック棒４１が挿入される部分のみに開口５１ａが設けられている。これによって、フック棒４１がＸ軸方向に移動しても、支持板４４がストッパ５１に当たるので、フック棒４１のＸ軸方向の滑りを抑制することができる。
【００２０】
この実施の形態によるフック引っ掛け部２４は、図３に示されるように、フック棒４１のフック４２が上（Ｚ軸正方向）から差し込める構造となっており、フック挿入部２４１と、フック挿入部２４１のＸ軸方向両側にフック挿入部２４１から連続して設けられるフック固定部２４２と、を有する。フック挿入部２４１は、フック棒４１（フック４２）の位置が多少ずれても、フック４２がフック引っ掛け部２４に引っかかるように、フック４２の寸法に比して広く設計されている。フック挿入部２４１からＸ軸方向に沿って離れるにつれて、フック４２を挿入する領域の幅が狭くなっており、両端部であるフック固定部２４２ではフック４２の回転の遊びは無い。これによって、親ボート２３とフック棒４１の回転が同期するようになる。搬入時はＸ軸正方向の端のフック固定部２４２に嵌り、搬出時はＸ軸負方向の端のフック固定部２４２に嵌る。
【００２１】
つぎに、このような熱処理炉１０を用いた熱処理の様子について説明する。図６は、熱処理炉へのウエハの搬出入の様子を模式的に示す図であり、図７は、一般的な運搬台とその搬送部材を模式的に示す斜視図であり、図８は、一般的な場合の運搬時の問題点を模式的に示す図であり、図９は、実施の形態による親ボートの回転を抑制する機構を説明する図である。
【００２２】
図６では、太陽電池製造工程の不純物（たとえば、リンなど）の拡散工程または熱酸化工程において、横型拡散炉の炉心管１１への熱処理対象となるウエハ２１を搭載した親ボート２３の搬出入の様子を表している。ここで、熱処理の対象となるウエハ２１は、たとえば表面に反射防止用の凹凸が形成されたｐ型シリコンウエハを用いることができる。熱拡散処理時は高温のため、ウエハ２１を石英製の親ボート２３に乗せて処理が行われる。
【００２３】
まず、図６（ａ）に示されるように、トレイ３１上で、熱処理の対象となるウエハ２１を積載した子ボート２２を親ボート２３上の所定の位置に載置する。その後、親ボート２３のＸ軸負方向の端部に設けられるフック引っ掛け部２４に、フック棒４１のフック４２を引っ掛ける。フック４２はＺ軸上方からフック引っ掛け部２４に挿入される。
【００２４】
ついで、図６（ｂ）に示されるように、親ボート２３を炉心管１１内に挿入する方向にフック棒４１を押し込み、図６（ｃ）に示されるように、車輪２３ａ付き親ボート２３は、炉心管１１内の所定の位置で止められる。その後、フック４２がフック引っ掛け部２４から外され、フック棒４１が元の位置に戻される。そして、炉心管１１のウエハ搬出入口１１ａが図示しない扉で閉じられ、炉心管１１内を所定のガス雰囲気として、熱処理が行われる。
【００２５】
熱処理後、扉が開けられ、炉心管１１のウエハ搬出入口１１ａからフック棒４１が挿入され、親ボート２３のフック引っ掛け部２４にフック４２が引っ掛けられる。ついで、図６（ｄ）に示されるように、フック棒４１をＸ軸負方向に移動させることによって、親ボート２３が炉心管１１から搬出され、図６（ｅ）に示されるように、トレイ３１上の所定の位置まで搬送される。トレイ３１上でフック棒４１が外され、所定の温度まで冷却された後、子ボート２２がつぎの工程での処理に移される。以上によって、熱処理炉１０を用いたウエハ２１の処理が終了する。
【００２６】
図７に示されるように、一般的な親ボート２３では、Ｘ軸負方向にフック棒４１のフック４２の径よりも大きな空間ができるように、コの字型のフック引っ掛け部２４が取り付けられている。このような構造では、フック４２をフック引っ掛け部２４に差し込むと、フック４２とフック引っ掛け部２４との接続部は、点で接することになる。そのため、この状態で親ボート２３を炉心管１１内にフック棒４１で押し込むと、親ボート２３が図８の矢印の方向に回転し、螺旋状に搬送されてしまうことがあった。
【００２７】
一方、この実施の形態では、図３に示されるように、親ボート２３の搬送時には、フック４２が、フック引っ掛け部２４のフック固定部２４２に回転の遊びがなく嵌るようになっている。これによって、親ボート２３とフック棒４１が、親ボート２３の回転方向に対して固定され、回転が同期することになる。そのため、搬送中に親ボート２３が炉心管１１内で図８のように回転しにくくなる。このようにフック棒４１と親ボート２３の回転を同期させるだけでも、親ボート２３の回転抑制効果は期待できる。しかし、一般にフック棒４１と親ボート２３は石英製であるので、力が強すぎると破損の虞がある。
【００２８】
そこで、この実施の形態では、図４に示されるように、フック棒４１の表面から垂直にＹ軸方向に伸ばした２枚の支持板４４と軸支部４３２で区画される領域４３３ａ〜４３３ｄに弾性部材４３４を設置した。これによって、親ボート２３が図８のように回転し、フック棒４１も同期して回転した場合に、逆回転方向に力が加わるようにし、同時に急な力を緩和する。
【００２９】
図９は、親ボート２３とフック棒４１が同期して反時計回りに回転した場合のフック棒支持部４３の内部の様子を模式的に示している。フック棒４１が反時計回りに回転すると、フック棒４１に取り付けられている支持板４４も反時計回りに回転することになる。その結果、領域４３３ｂの弾性部材４３４ｂは、支持板４４と空洞４３３の上面部との間で圧縮されることになり、支持板４４には弾性部材４３４ｂが伸びる方向（時計回り）の力Ｆが働く。また、領域４３３ｃの弾性部材４３４ｃの一端が支持板４４に接続されている場合には、弾性部材４３４ｃは伸長されることになり、支持板４４には弾性部材４３４ｃが縮む方向（時計回り）の力が働くことになる。
【００３０】
領域４３３ｄの弾性部材４３４ｄも同様に、支持板４４と空洞４３３の下面部との間で圧縮されることになり、支持板４４には弾性部材４３４ｄが伸びる方向（時計回り）の力Ｆが働く。また、領域４３３ａの弾性部材４３４ａの一端が支持板４４に接続されている場合には、弾性部材４３４ａは伸長されることになり、支持板４４には弾性部材４３４ａが縮む方向（時計回り）の力が働くことになる。
【００３１】
これによって、親ボート２３が炉心管１１内でＸ軸回りに回転してしまった場合でも、それを打ち消す方向にフック棒４１に力が働くので、親ボート２３を炉心管１１内の所定の位置に収めることが可能となる。
【００３２】
なお、図４や図９では、フック棒４１の支持板４４がＹ軸方向に突出するように配置され、支持部本体４３１の空洞４３３内に形成される軸支部４３２がＸ軸方向に突出するように配置された例を示しているが、これに限定されるものではない。軸支部４３２は任意の方向に形成することができ、また、フック棒４１の支持板４４は、軸支部４３２に対して略直交する方向に配置されればよい。
【００３３】
図１０は、フック棒支持部の他の例を示す図である。この図１０では、弾性部材４３４の一端を支持板４４の端部に接続し、他端を空洞４３３を構成する側面に接続し、弾性部材４３４が、支持板４４の突出方向に略並行となるように配置された構造となっている。このような構造でも、親ボート２３が炉心管１１内で回転した際に、逆回転の方向の力をフック棒４１に及ぼすことができる。
【００３４】
この実施の形態では、フック挿入部２４１にフック４２を挿入し、親ボート２３の搬送時にはフック固定部２４２にフック４２の回転の遊びがなく嵌るように構成したフック引っ掛け部２４を備えた。これによって、フック棒４１はある程度自由に回転できるので、始めに親ボート２３が多少回転していても規定の位置にフック棒４１を嵌めることができる。また、親ボート２３の炉心管１１内での回転とフック棒４１との回転を同期させることができるので、親ボート２３の直進性が改善され、衝突による石英部品やウエハ２１の破損や、ウエハ２１を積載した親ボート２３の転倒を防止できるという効果を有する。
【００３５】
また、この実施の形態では、支持部本体４３１内の空洞４３３の中心付近にフック棒４１を挿入し、フック棒４１を支持する空洞４３３内の軸支部４３２と、軸支部４３２に対して略直角となるようにフック棒４１の表面に設けられる支持板４４と、軸支部４３２と支持板４４によって区画される４つの領域４３３ａ〜４３３ｄに配置した弾性部材４３４と、を設けた。これによって、フック棒４１が回転したときに、回転方向に圧縮される弾性部材４３４によって、圧縮方向とは逆方向の力が支持板４４に働く。その結果、親ボート２３の直進性が改善され、衝突による石英部品やウエハ２１の破損や、ウエハ２１を積載した親ボート２３の転倒を防止できるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、この発明にかかる熱処理炉の運搬台搬送部材は、ウエハに対して熱処理を行う横型の熱処理炉に有用である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  熱処理炉、１１  炉心管、１１ａ  ウエハ搬出入口、２１  ウエハ、２２  子ボート、２３  親ボート、２３ａ  車輪、２４  フック引っ掛け部、３１  トレイ、４０  運搬台搬送部材、４１  フック棒、４２  フック、４３  フック棒支持部、４４  支持板、５１  ストッパ、５１ａ  開口、２４１  フック挿入部、２４２  フック固定部、４３１  支持部本体、４３２  軸支部、４３３  空洞、４３３ａ〜４３３ｄ  領域、４３４，４３４ａ〜４３４ｄ  弾性部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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