(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦長の処理容器と、
該処理容器の内壁面の長手方向に沿って、少なくとも該処理容器の下部において前記内壁面と間隔を有して設けられた石英管と、
該石英管を下方から支持する支持部材と、
前記処理容器の下部において、前記石英管に前記処理容器の内側から前記内壁面に向かう押圧力を加えて前記石英管を固定する押圧力発生具と、を有し、
前記押圧力発生具は、前記支持部材よりも上方に設けられる石英管保持構造。
【請求項２】
前記石英管の上端付近は、前記処理容器の前記内壁面又は該内壁面より内側に隆起した受け面と接触している請求項１に記載の石英管保持構造。
【請求項３】
前記石英管の上端付近は、挿入穴に挿入された状態で前記受け面と接触している請求項２に記載の石英管保持構造。
【請求項４】
前記押圧力発生具は、前記支持部材の上面に固定されて設けられた請求項１乃至３のいずれか一項に記載の石英管保持構造。
【請求項５】
前記押圧力発生具は、前記石英管の外周の半分以上を包囲可能な形状を有して下側に設けられた下側固定部材と、前記石英管を押圧可能な形状を有して上側に設けられた上側押圧部材と、前記下側固定部材と前記上側押圧部材とを連結する連結部材とを有し、
前記下側固定部材を前記支持部材の上面に固定したときに、前記連結部材により前記上側押圧部材を前記処理容器の前記内壁面に向かわせる弾性力が作用し、前記上側押圧部材により前記石英管に前記押圧力が加えられる請求項４に記載の石英管保持構造。
【請求項６】
前記上側押圧部材の押圧面は、押圧方向に沿った縦断面において前記下側固定部材の内周面よりも前方に配置され、
前記下側固定部材を前記支持部材の上面に固定したときに、前記連結部材の弾性力により前記上側押圧部材を前記処理容器の前記内壁面に向かわせる前記押圧力が作用する請求項５に記載の石英管保持構造。
【請求項７】
前記上側押圧部材及び前記下側固定部材は、前記石英管と係合可能な形状を有する請求項５又は６に記載の石英管保持構造。
【請求項８】
前記石英管と係合可能な形状はＵ字形状である請求項７に記載の石英管保持構造。
【請求項９】
前記下側固定部材は、前記Ｕ字形状の内周両側面に、前記石英管の直径よりも奥行きの長さが短い直線部分を有する請求項８に記載の石英管保持構造。
【請求項１０】
前記石英管は、前記下側固定部材の前記直線部分と対向する平坦面を有する請求項９に記載の石英管保持構造。
【請求項１１】
前記下側固定部材は、前記石英管とクリアランスを有して非接触な状態で前記支持部材の上面に固定されている請求項５乃至１０のいずれか一項に記載の石英管保持構造。
【請求項１２】
前記押圧力発生具は、金属からなる請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の石英管保持構造。
【請求項１３】
前記押圧力発生具は、ハステロイからなる請求項１２に記載の石英管保持構造。
【請求項１４】
前記石英管は、前記処理容器内にガスを供給するために設けられたインジェクタである請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の石英管保持構造。
【請求項１５】
前記石英管は、棒状の形状を有し、
前記支持部材は、前記石英管の下端部を支持する請求項１４に記載の石英管保持構造。
【請求項１６】
前記石英管は、下端部に水平部分を有するＬ字形状を有し、
前記支持部材は、前記水平部分を支持する請求項１４に記載の石英管保持構造。
【請求項１７】
前記支持部材は、複数本の前記石英管を支持する請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の石英管保持構造。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の石英管保持構造と、
該石英管保持構造の前記処理容器を外側から加熱する加熱手段と、を有する熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英管保持構造及びこれを用いた熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、少なくとも１つのガス供給孔を有する直管部と、直管部の下端に形成され、直管部の径より大きい幅を持つ下端部と、下端部を載置する載置部と、下端部を載置部に固定し、下端部が傾いた時に下端部の上面を支持する支持面を有する蓋部と、を有し、蓋部の上面には前記直管部に対して所定間隔を有するように切欠きが形成され、前記載置部には下端部との接触面にガスを導入する導入孔が形成されているガス供給部が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる特許文献１に記載のガス供給部では、載置部と蓋部によって下端部を挟み込むことにより、下端部を固定して自立させ、ガスノズル設置等のメンテナンス作業を容易にしている。
【０００４】
また、基板を処理する反応室を形成するとともに、反応室内に確保された反応空間に複数枚の基板を縦方向に積載した状態で収容する反応管と、反応空間に縦方向に沿って設置されるガス供給ノズルと、反応空間に設置されるガス供給ノズルの傾きを抑制する傾き抑制手段と、を備え、傾き抑制手段は、ガス供給ノズルの下端部を受け面で受けるノズル受け部と、受け面でガス供給ノズルの下端部を受けた状態でガス供給ノズルをノズル受け部に固定可能な固定部とが形成されたノズル固定部材を備える基板処理装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
かかる特許文献２に記載の基板処理装置では、反応室内にガス供給ノズルを設置する場合に、ガス供給ノズルの傾きを低減することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１８５５７８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１８７４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、半導体製造プロセスの多様化と面内均一性の担保の高い要求に基づき、供給ガスの種類を増加させたり、同じガスをエリア毎に異なるノズルで供給したりする要請があり、ガス供給ノズルの設置本数が増加傾向にある。
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、載置部と蓋部の下端部の挟み込みにより直管部の下端部を固定して自立させる構造であるため、載置部、蓋部及び下端部をある程度大きな構造をせざるを得ず、ガス供給ノズルが増加するとスペースが不足し、ガス供給ノズルを多く設置するのは困難であるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２ではガス供給ノズルの下端部をノズル固定部材のノズル受け部に固定して傾きを低減する構造のため、ノズル固定部材はある程度の大きさを有して構成せざるを得ず、やはりガス供給ノズルを多く設置するのは困難であるという問題があった。
【００１０】
そこで、本発明は、簡素な構造で揺れ、傾き、脱離等無く確実に石英管を固定することができ、多数の石英管の設置も可能な石英管保持構造及びこれを用いた熱処理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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る石英管保持構造は、縦長の処理容器と、
該処理容器の内壁面の長手方向に沿って、少なくとも該処理容器の下部において前記内壁面と間隔を有して設けられた石英管と、
該石英管を下方から支持する支持部材と、
前記処理容器の下部において、前記石英管に前記処理容器の内側から前記内壁面に向かう押圧力を加えて前記石英管を固定する押圧力発生具と、を有し、
前記押圧力発生具は、前記支持部材よりも上方に設けられる。
【００１２】
本発明の他の態様に係る熱処理装置は、前記石英管保持構造と、
該石英管保持構造の前記処理容器を外側から加熱する加熱手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡素な構造でありながら、揺れ、傾き、脱離、破損等無く確実に石英管を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置の一例を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る熱処理装置のマニホールドの断面構成の一例を示した断面斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造のホルダ及びインナーガイドの一例の構成を示した斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造のホルダの一例の構成を示した図である。図４（ａ）は、ホルダの平面図である。図４（ｂ）は、ホルダの正面図である。図４（ｃ）は、ホルダの側断面図である。図４（ｄ）は、ホルダの側断面図と側面図を組み合わせた図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造のホルダの一例の構成を示した側面図である。図５（ａ）は、ホルダの固定前の状態を示した側面図である。図５（ｂ）は、ホルダの固定後の状態を示した側面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造のインジェクタ及び下部固定部材の脱離防止構造の一例を示した断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造におけるインジェクタの設置方法の一例を示した図である。図７（ａ）は、インジェクタ挿入工程の一例を示した図である。図７（ｂ）は、ホルダ設置工程の一例を示した図である。図７（ｃ）は、インジェクタ設置工程の一例を示した図である。
【図８】設置されたインジェクタ及びホルダの一例を示した側断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置の支持点を説明するための図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置のインジェクタ設置状態の一例を示した図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造で３本のインジェクタを固定した状態を示した図である。
【図１２】図１１に対応した３本のインジェクタの上部の支持構造を示した図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置の一例を示した図である。
【図１４】第２の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置のインジェクタ設置状態の一例を示した図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置の一例を示した側断面図である。
【図１６】第３の実施形態に係る石英管保持構造のホルダの設置方法の一例を示した図である。図１６（ａ）は、ホルダの設置前のインジェクタの状態を示した図である。図１６（ｂ）は、ホルダの設置後のインジェクタの状態を示した図である。
【図１７】第３の実施形態に係る石英管保持構造において外側からインジェクタ及びホルダを示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００１６】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置の一例を示した図である。本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造は、処理対象、処理内容は特に限定されず、ガスを処理容器内に供給して処理を行う種々の処理装置に適用可能であるが、本実施形態では、基板に熱処理を行う熱処理装置に適用した例に挙げて説明する。よって、図１は、縦型熱処理装置の構成を示している。
【００１７】
図１において、熱処理装置は、半導体ウエハＷを収容する処理容器１０を有している。処理容器１０は、耐熱性の高い石英により略円筒体状に成形され、天井に排気口１１を有する。処理容器１０は、鉛直方向に延びる縦型の形状に構成されている。処理容器１０の直径は、例えば処理されるウエハＷの直径が３００ｍｍの場合には、３５０〜４５０ｍｍ程度の範囲に設定されている。
【００１８】
処理容器１０の天井部の排気口１１には、ガス排気ポート２０が接続される。ガス排気ポート２０は、例えば、排気口１１から延びて直角に横方向へＬ字状に屈曲された石英管から構成される。
【００１９】
ガス排気ポート２０には、処理容器１０内の雰囲気を排気する真空排気系３０が接続される。具体的には、真空排気系３０は、ガス排気ポート２０に連結される例えばステンレススチールよりなる金属製のガス排気管３１を有している。そして、このガス排気管３１の途中には、開閉弁３２、バタフライバルブのような圧力調整弁３３及び真空ポンプ３４が順次介設されており、処理容器１０内の雰囲気を圧力調整しつつ真空引きできるようになっている。なお、ガス排気ポート２０の内径は、ガス排気管３１の内径と同じに設定されている。
【００２０】
処理容器１０の側部には、処理容器１０を取り囲むようにして加熱手段４０が設けられており、内側に位置する半導体ウエハＷを加熱し得るようになっている。加熱手段４０の外周には、断熱材５０が設けられており、この熱的安定性を確保するようになっている。
【００２１】
石英製の処理容器１０の下端部は開口されて、ウエハＷを搬入、搬出できるようになっている。処理容器１０の下端部の開口は、蓋体６０により開閉が行われる構成となっている。
【００２２】
蓋体６０よりも上方には、ウエハボート８０が設けられている。ウエハボート８０は、ウエハＷを保持するためのウエハ保持部材であり、鉛直方向に複数枚のウエハを離間した状態で保持可能に構成される。ウエハボート８０が保持するウエハの枚数は特に定められていないが、例えば、５０〜１００枚のウエハＷを保持する。
【００２３】
ウエハボート８０は、石英製の保温筒７５を介してテーブル７４上に載置されており、テーブル７４は、処理容器１０の下端開口部を開閉する蓋体６０を貫通する回転軸７２の上端部に支持される。そして、この回転軸７２の貫通部には、例えば磁性流体シール７３が介設され、この回転軸７２を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋体６０の周辺部と処理容器１０の下端部には、例えばＯ−リング等よりなるシール部材６１が介設されており、処理容器１０内のシール性を保持している。
【００２４】
回転軸７２は、例えばボートエレベータ等の昇降機構７０に支持されたアーム７１の先端に取り付けられており、ウエハボート８０及び蓋体６０等を一体的に昇降できるようになされている。なお、テーブル７４を蓋体６０側へ固定して設け、ウエハボート８０を回転させることなくウエハＷの処理を行うようにしてもよい。
【００２５】
処理容器１０の下端部には、処理容器１０の内周壁に沿って延びる部分を有するとともに、半径方向外方に向けて延びるフランジ状の部分を有するマニホールド９０が配置されている。そして、マニホールド９０を介して、処理容器１０の下端部から、処理容器１０内へ必要なガスを導入する。マニホールド９０は、処理容器１０とは別部品で構成されるが、処理容器１０の側壁と一体的に設けられ、処理容器１０の側壁の一部を構成するように設けられる。
【００２６】
マニホールド９０は、インジェクタ１１０を支持する。インジェクタ１１０は、処理容器１０内にガスを供給するためのガス供給手段であり、石英で構成される。即ち、インジェクタ１１０は、石英管で構成される。本発明の実施形態に係る石英管保持構造は、種々の石英管に適用可能であるが、第１の実施形態においては、インジェクタ１１０として構成された石英管に適用する例を挙げて説明する。なお、インジェクタ１１０は、処理容器１０の内部で上下方向に延在するように設けられ、直接的にガスをウエハＷに供給する。
【００２７】
インジェクタ１１０は、ガスの種類に応じて複数設けられるのが一般的であるが、近年では、更にウエハボート８０に積載された上下方向の領域毎に、個別のインジェクタ１１０を設ける場合もあることから、１０本以上ものインジェクタ１１０を設ける必要がある場合もある。本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置は、そのような多数本のインジェクタの設置を可能とする構成を有するが、その点の詳細については後述する。
【００２８】
インジェクタ１１０を固定すべく、ホルダ１４０が設けられる。ホルダ１４０は、処理容器１０の内側から処理容器１０の内壁面１２に向かってインジェクタ１１０に押圧力を加える押圧力発生具である。また、処理容器１０の内壁面１２に沿って、挿入穴１５１を有するインナーガイド１５０が設けられており、インジェクタ１１０の上端部付近の所定箇所が挿入穴１５１に挿入されている。ホルダ１４０は、処理容器１０の内壁面１２に向かって押圧力を加えているため、インジェクタ１１０の上端部付近の所定箇所がインナーガイド１５０の挿入穴１５１の内壁面１２側（外側）に押し付けられて接触している。なお、図１において、インジェクタ１１０は垂直に描かれているが、ホルダ１４０により外側に向かう押圧力が加えられているため、インナーガイド１５０の挿入穴１５１の位置によっては、僅かに内壁面１２側に向かって傾斜する場合もある。
【００２９】
インジェクタ１１０へガスを供給するためにガス供給系１２０が設けられる。ガス供給系１２０はインジェクタ１１０へ連通される金属、例えばステンレススチール製のガス配管１２１を有しており、ガス配管１２１の途中には、マスフローコントローラのような流量制御器１２３及び開閉弁１２２が順次介設されて、処理ガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。基板処理に必要な他の処理ガスも、同様に構成されたガス供給系１２０及びマニホールド９０を介して供給される。
【００３０】
処理容器１０の下端部のマニホールド９０の周辺部は、例えばステンレススチールにより形成されたベースプレート１３０により支持されており、このベースプレート１３０により処理容器１０の荷重を支えるようになっている。このベースプレート１３０の下方は、図示しないウエハ移載機構を有するウエハ移載室となっており、略大気圧の窒素ガス雰囲気になっている。またベースプレート１３０の上方は通常のクリーンルームの清浄な空気の雰囲気となっている。
【００３１】
次に、本発明の第１の実施形態に係る熱処理装置のマニホールド９０の構成についてより詳細に説明する。
【００３２】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る熱処理装置のマニホールド９０の断面構成の一例を示した断面斜視図である。マニホールド９０は、インジェクタ支持部９１と、ガス導入部９５とを有する。インジェクタ支持部９１は、処理容器１０内壁面に沿って鉛直方向に延びる部分であり、インジェクタ１１０を支持する。インジェクタ支持部９１は、インジェクタ１１０の下端が挿入可能であり、インジェクタ１１０の下端を外嵌支持可能な挿入穴９２を有する。ガス導入部９５は、インジェクタ支持部９１から半径方向外側に延び、処理容器１０の外側に露出する部分であり、ガス導入路（ガス流路）９６を有する。
【００３３】
図２に示されるように、インジェクタ支持部９１は、処理容器１０の内周壁に沿って延在し、複数本のインジェクタ１１０を支持可能なように、複数の挿入穴９２が周方向に沿って配置される。各挿入穴９２は、１本のインジェクタ１１０の下端部が挿入されたときに、インジェクタ１１０を鉛直に立たせた状態で支持できる高さを有して構成される。インジェクタ１１０の側面には、開口１１２が形成され、ガス導入部９５のガス導入路９６と連通可能に構成される。
【００３４】
次に、図３乃至図５を用いて、ホルダ１４０及びインナーガイド１５０の構成についてより詳細に説明する。図３は、ホルダ１４０及びインナーガイド１５０の一例の構成を示した斜視図である。
【００３５】
図４は、ホルダ１４０の一例の構成を示した図である。図４（ａ）はホルダ１４０の平面図であり、図４（ｂ）はホルダ１４０の正面図である。また、図４（ｃ）は、図４（ｂ）のＥ−Ｅ断面におけるホルダ１４０の側断面図である。なお、図４（ｃ）において、右側がネジ止めされる背面側の位置を示し、左側が処理容器１０の内壁面１２と対面する前面側の位置を示している。図４（ｄ）は、図４（ｂ）のＡ−Ａ断面図と側面図を組み合わせた図である。
【００３６】
図５は、ホルダ１４０の一例の構成を示した側面図である。図５（ａ）は、ホルダ１４０の固定前の状態を示した側面図であり、図５（ｂ）は、ホルダ１４０の固定後の状態を示した側面図である。
【００３７】
図３及び図５に示されるように、ホルダ１４０は、下部固定部材１４１と、上部押圧部材１４２と、連結部材１４３とを有する。下部固定部材１４１は、インジェクタ支持部９１の上面にネジ固定され、ホルダ１４０をインジェクタ支持部９１の上面に固定するための部材で、インジェクタ１１０の回転及び脱離を防止するための部材である。また、上部押圧部材１４２は、インジェクタ１１０を処理容器１０の内壁面１２側に押圧するための部材であり、連結部材１４３は、下部固定部材１４１と上部押圧部材１４２とを連結するための部材である。
【００３８】
図３及び図４（ａ）に示されるように、上部押圧部材１４２は、インジェクタ１１０を処理容器１０の内壁面１２側に押圧可能な形状を有する。本実施形態においては、上部押圧部材１４２は、Ｕ字形状に構成され、Ｕ字の窪み内にインジェクタ１１０を保持し、外側に押圧力を加えることが可能な形状となっている。なお、本実施形態では、上部押圧部材１４２は、Ｕ字形状に構成されているが、インジェクタ１１０を一方向に押圧することが可能な形状であれば、種々の形状に構成されてよい。但し、インジェクタ１１０を確実に保持するためには、インジェクタ１１０と係合可能な形状であることが好ましく、本実施形態のようなＵ字形状や、Ｖ字形状等の円筒形のインジェクタ１１０を保持可能な窪みを有する平面形状であることが好ましい。
【００３９】
下部固定部材１４１は、上部押圧部材１４２と同様にＵ字形状に構成され、Ｕ字の窪み内にインジェクタ１１０を近接して配置することが可能な形状となっている。下部固定部材１４１は、インジェクタ支持部９１の上面に固定されて設けられてもよい。図３及び図５に示されるように、下部固定部材１４１は、例えば、ネジ１４５等を用いて、インジェクタ支持部９１に固定されてもよい。また、図４（ａ）、（ｄ）に示されるように、上部押圧部材１４２のＵ字形状の窪みのインジェクタ１１０との接触点となる窪み部分１４２ａは、下部固定部材１４１のＵ字形状の窪み部分１４１ａが形成された面よりも前面に位置するように構成されている。よって、図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、上部押圧部材１４２のＵ字形状の窪み部分１４２ａがインジェクタ１１０と接触する位置で、下部固定部材１４１をインジェクタ支持部９１の上面にネジ止め固定すると、上部押圧部材１４２のＵ字形状の窪み部分１４２ａは必ずインジェクタ１１０に接触することになる。これにより、上部押圧部材１４２はインジェクタ１１０を前方に押し出し、処理容器１０の内壁面１２に押圧力を加えることになる。なお、下部固定部材１４１は、インジェクタ１１０とは非接触の状態でインジェクタ支持部９１の上面に固定され、インジェクタ１１０に荷重負担を加えないように構成される。よって、上部押圧部材１４２のＵ字形状の窪み部分１４２ａは、インジェクタ１１０を保持するようにしてインジェクタクタ１１０を押圧するが、下部固定部材１４１は、インジェクタ１１０の外周の少なくとも半分以上、より詳細には２／３〜３／４程度を、３方向から近接して囲む又は覆うように配置される。尤も、下部固定部材１４１は、インジェクタ１１０と離間して配置されるので、インジェクタ１１０と係合しないが、形状自体はＵ字形状であるので、インジェクタ１１０と係合可能な形状を有している。
【００４０】
なお、連結部材１４３は、下部固定部材１４１と上部押圧部材１４２とを連結する部材であり、下部固定部材１４１の固定により、上部押圧部材１４２に前方への押圧力を付与する。連結部材１４３は、連結部材１４３が変形することによって生じる弾性力を上部押圧部材１４２に伝達することができれば、その構成や形状は問わないが、図３乃至図５に示すように、例えば、複数の棒状の形状を有して構成されてもよい。棒状の形状を有することにより、連結部材１４３が変形することによって生じる弾性力を直接的に上部押圧部材１４２に伝達することができる。
【００４１】
連結部材１４３は、弾性を有することが好ましく、例えば、金属から構成されてもよい。下部固定部材１４１及び上部押圧部材１４２も、連結部材１４３と同様に金属で構成されてもよい。石英管保持構造を、熱処理装置等の高温の装置に用いる場合には、熱膨張係数が小さく、かつ耐熱性に優れた金属を用いることが好ましい。このような熱膨張係数が小さく、耐熱性に優れた金属としては、例えば、ハステロイが挙げられる。よって、ホルダ１４０は、例えば、ハステロイで構成されてもよい。熱処理装置は、６００℃以上で処理を行う場合が多いため、熱膨張係数の高い金属を使用すると、インジェクタ１１０を適切に固定することができず、ガタツキや脱離を生じる原因ともなる。よって、ホルダ１４０は、熱膨張係数の小さい金属で構成することが好ましい。
【００４２】
なお、このような高温の領域に使用され得る材料として、石英やセラミクスも存在するが、弾性が不足する場合が多い。勿論、ある程度の弾性を有し、熱膨張率が小さく耐熱性が高い新素材が開発されれば、そのような材料を好適に利用することができる。
【００４３】
また、下部固定部材１４１、上部押圧部材１４２及び連結部材１４３同士の接合は、例えば、溶接で行われてもよい。
【００４４】
かかる熱膨張係数が小さく、弾性を有する連結部材１４３を介して上部押圧部材１４２と下部固定部材１４１とを連結することにより、インジェクタ１１０の揺れを防止することができる。
【００４５】
インナーガイド１５０は、円環状の部材にインジェクタ１１０に対応した挿入穴１５１が形成されて構成される。挿入穴１５１の外側にインジェクタ１１０を押し付けることにより、インジェクタ１１０の傾斜及び揺れの発生を防止することができる。なお、インナーガイド１５０は、処理容器１１０の内壁面１２に設けられるので、処理容器１１０と同様に石英で構成することが好ましい。なお、インジェクタ１１０が押し付けられる挿入穴１５１の外側の内周面は、処理容器１０の内壁面１２よりも内側に隆起しているが、その隆起の程度は、インジェクタ１１０の配置等に応じて適宜定められてよい。インジェクタ１１０が処理容器１０の内壁面１２に近接している場合には、内壁面１２と略同一面となるように構成されてもよい。
【００４６】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｄ）に示されるように、下部固定部材１４１と上部押圧部材１４２は、ともに中心部分にＵ字形状の窪み部分１４１ａ、１４２ａを有し、両外側が連結部材１４３で連結されている。そして、図４（ａ）、（ｄ）に示されるように、上部押圧部材１４２のＵ字形状の窪み部分１４２ａの方が、下部固定部材１４１のＵ字形状の窪み部分１４１ａよりも前方に出ていることが分かる。具体的には、Ｕ字形状の窪み部分１４１ａ、１４２ａの水平方向におけるズレ量Ｘは数ｍｍ程度に設定されるのが好ましく、第１の実施形態においては１．５ｍｍである。また、下部固定部材１４１と上部押圧部材１４２の間の連結部材１４３の長さＹは数十ｍｍに設定されるのが好ましく、第１の実施形態においては５０ｍｍである。ホルダ１４０の材質がハステロイである場合、下部固定部材１４１をインジェクタ支持部９１に固定することによって得られる上部押圧部材１４２の押圧力は約３．０Ｎｍである。
【００４７】
なお、図４（ｃ）に示されるように、下部固定部材１４１には、ネジ１４５と螺合可能なネジ穴１４４が形成されている。
【００４８】
また、図４（ａ）に示されるように、上部押圧部材１４２のＵ字形状の内周面は全体が丸く曲線的に構成されているが、下部固定部材１４１のＵ字形状の両側の内周面の一部には、直線的な形状を有する直線部１４１ｂが形成されている。これは、インジェクタ１１０の下部に下部固定部材１４１と係合可能な平坦面が形成され、脱離防止構造を構成しているからである。ここで、直線部１４１ｂの長さ、つまり直線部１４１ｂの奥行きの長さは、インジェクタ１１０の直径の大きさよりも短い。直線部１４１ｂは、インジェクタ１１０の平坦面と対向し得る範囲に設けられていれば十分だからである。なお、直線部１４１ｂは、インジェクタ１１０の平坦面と係合可能な形状を有するが、下部固定部材１４１の固定時には、インジェクタ１１０の平坦面と接触せず、対向している状態である。この点の詳細については後述する。
【００４９】
図５（ａ）は、ホルダ１４０をインジェクタ１１０に嵌め合わせ、インジェクタ支持部９１の上面にネジ１４５で仮止めした状態を示している。なお、図５（ａ）では、ネジ１４５でホルダ１４０が仮止めされているが、インジェクタ１１０が下方に抜け落ちなければ、ネジ１４５が無くても作業的には問題無い。
【００５０】
図５（ｂ）は、ネジ１４５を固定した状態を示している。ネジ１４５でホルダ１４０の下部固定部材１４１をインジェクタ支持部９１の上面に固定すると、力Ｆ１が下部固定部材１４１に加わった状態となり、下部固定部材１４１の底面がインジェクタ支持部９１の上面に密着する。上部押圧部材１４２は、インジェクタ１１０に接触しており移動できないため、力Ｆ２が加わり、連結部材１４３が背面側に反るように変形する。この連結部材１４３の変形に伴い、前方方向（処理容器１０の内壁面１２方向）への弾性力Ｆ３が発生し、上部押圧部材１４２には前方方向の押圧力Ｆ４が加わる。このようにして、上部押圧部材１４２の押圧力Ｆ４により、インジェクタ１１０を固定することができる。
【００５１】
図６は、インジェクタ１１０及び下部固定部材１４１の脱離防止構造の一例を示した断面図である。なお、図６は、インジェクタ支持部９１の周方向に沿った断面を示している。図６に示されるように、インジェクタ１１０の下部のインジェクタ支持部９１の直上の位置の所定箇所には、円筒形の外周が削られて平坦面１１１が形成される。平坦面１１１は、処理容器１０の半径方向に沿って反対側同士に２面形成され、平行面を形成している。この平坦面１１１が下部固定部材１４１のＵ字形状部分の内周面の直線部１４１ｂと係合し、インジェクタ１１０の回転を防ぐ回り止めとして機能するとともに、脱離を防止する脱離防止構造として機能する。なお、インジェクタ１１０の外周面と下部固定部材１４１のＵ字形状部分の内周面との間および、インジェクタ１１０の平坦面１１１の下端から水平方向に延びる下部水平面（図６の"Ｄ"で示される部分）と下部固定部材１４１の底面との間にはクリアランスが設けられており、下部固定部材１４１をインジェクタ支持部９１にネジ固定しても接触することはない。これにより、下部固定部材１４１が金属であっても、石英管が破損することを防止できる。また、インジェクタ１１０の平坦面１１１より下の部分は、インジェクタ１１０の直径よりも僅かに大きな大径部を有することが好ましい。この大径部は、インジェクタ支持部９１の挿入穴９２と略同一径に設定されるが、インジェクタの直径が大径部と同じ寸法である場合、インジェクタ１１０を取り付ける際に挿入穴９２に干渉してしまうためである。
【００５２】
次に、図７を用いて本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造におけるインジェクタ１１０の設置方法について説明する。図７は、本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造におけるインジェクタ１１０の設置方法の一例を示した図である。
【００５３】
図７（ａ）は、インジェクタ挿入工程の一例を示した図である。インジェクタ挿入工程においては、インジェクタ１１０がインジェクタ支持部９１の挿入穴９２に挿入され、上部では、インジェクタ１１０の上端部がインナーガイド１５０の挿入穴１５１に挿入される。その際、インジェクタ１１０は、平坦面１１１が周方向に沿って配置されるようにする。
【００５４】
図７（ｂ）は、ホルダ設置工程の一例を示した図である。ホルダ設置工程では、ホルダ１４０がインジェクタ１１０と係合するように設置される。即ち、下部固定部材１４１及び上部押圧部材１４２のＵ字形状部分をインジェクタ１１０に嵌め込む。その際、下部固定部材１４１の直線部１４１ｂがインジェクタ１１０の平坦面１１１と係合するように位置合わせを行う。また、ネジ穴１４４にネジ１４５を挿入し、インジェクタ１１０の上端部とインナーガイド１５０の挿入穴１５１との接触面に大きな加重がかからない程度にネジ１４５を仮固定することが好ましい。この状態において、上部押圧部材１４２のＵ字形状の窪み部分１４２ａはインジェクタ１１０の外面に接触するが、下部固定部材１４１のＵ字形状の窪み部分１４１ａはインジェクタ１１０の外面に接触しない。インジェクタ１１０の平坦面１１１の上端から水平方向に延びる上部水平面（図６の"Ｕ"で示される部分）は下部固定部材１４１の上面によって支えられるため、インジェクタ１１０が下方へ抜け落ちることはない。
【００５５】
図７（ｃ）は、インジェクタ設置工程の一例を示した図である。インジェクタ設置工程においては、挿入穴９２の下端部にプラグ（円形部材）が嵌め込まれ、挿入穴９２の下端部が塞がれる。これにより、インジェクタ１１０の下端部がプラグ１０２上に載置されて支持された状態となり、インジェクタ支持部９１に形成されたガス導入部９５のガス導入路９６とインジェクタ１１０の下方に形成された開口１１２とが連通する。この後にネジ１４５を固定する。ネジで固定すると、下部固定部材１４１の底面がインジェクタ支持部９１の上面に密着すると同時に連結部材１４３が変形し、上部押圧部材１４２には処理容器１０の内壁面１２に向かう押圧力Ｆ４が発生してインジェクタ１１０を保持する。なお、インジェクタ１１０の固定の原理は、図５で説明した通りである。
【００５６】
例えば、このようにして、インジェクタ１１０は処理容器１０内に設置される。
【００５７】
図８は、設置されたインジェクタ１１０及びホルダ１４０の一例を示した側断面図である。図８に示されるように、上部押圧部材１４２よりも下部固定部材１４１の方が前後の長さが大きく、固定部材としての機能を果たし、上部押圧部材１４２は、前方に押圧力を加える背面のみがインジェクタ１１０よりも後方にあり、押圧の役割を有しない前方は、インジェクタ１１０よりも前方に到達しておらず、最小限のサイズで構成されている。このように、部品点数も少なく、簡素に構成されているため、隣接するインジェクタ１１０同士の間隔が狭い場合であっても、互いに干渉することなく設置できる。
【００５８】
図９は、本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置の支持点を説明するための図である。図９において、インジェクタ１１０がホルダ１４０を用いて固定されているときにおけるインジェクタ１１０の支持点Ｓ１〜Ｓ３が示されている。支持点Ｓ１は、インジェクタ支持部９１の挿入穴９２の外側の面である。そして、支持点Ｓ２は、ホルダ１４０の上部押圧部材１４２のＵ字形状の窪み部分１４２ａである。支持点Ｓ３は、インナーガイド１５０の挿入穴１５１の外側の部分である。このように、インジェクタ１１０の上端部及び下端部を外側から支持点Ｓ１、Ｓ３で支持し、インジェクタ１１０の下部を内側から支持点Ｓ２で支持し、３点支持で、プラグ１０２上に載置されたインジェクタ１１０を固定して保持している。より詳細には、支持点Ｓ２で内側から外側に向かって押圧力を加え、上端部及び下端部の支持点Ｓ１、Ｓ３でその押圧力を受け、インジェクタ１１０の両側から挟むようにして固定している。
【００５９】
また、図９において、ホルダ１４０の下部固定部材１４１は、ホルダ１４０の下部固定部材１４１の底面とインジェクタ１１０の平坦面１１１の下端から水平方向に延びる下部水平面（図６の"Ｄ"で示される部分）との間に隙間Ｇ１を有して固定されていることが示されている。これにより、インジェクタ１１０と下部固定部材１４１とが接触してインジェクタ１１０が破損することを防止できる。
【００６０】
図１０は、本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置のインジェクタ設置状態の一例を示した図である。図１０に示されるように、縦長の細いインジェクタ１１０が、インナーガイド１５０、インジェクタ支持部９１の挿入穴９２及びホルダ１４０という最小限の支点で固定されている状態が示されており、本実施形態に係る石英保持構造がいかに簡素化されたものであるかということが示されている。また、インジェクタ１１０の一部を掴むような構成ではなく、安定した少ない支持点Ｓ１〜Ｓ３に押し付ける構造であるため、これらの支持点Ｓ１〜Ｓ３に変形等が生じない限り、揺れ、傾き及び脱離無く確実にインジェクタ１１０を保持することができる。
【００６１】
図１１は、本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造で３本のインジェクタ１１０を固定した状態を示した図である。図１１に示されるように、３本のインジェクタ１１０が、非常に狭い間隔で配置されている。このように、本実施形態に係る石英管保持構造によれば、ホルダ１４０が非常に簡素に構成されているため、インジェクタ１１０同士の間隔が狭い場合にも適用可能であり、適用範囲が大きい。
【００６２】
図１２は、図１１に対応した３本のインジェクタ１１０の上部の支持構造を示した図である。インジェクタ１１０の上端部においても、インナーガイド１５０を用いてコンパクトにインジェクタ１１０を配置固定できる構成となっている。
【００６３】
このように、本発明の第１の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置によれば、簡素な構造でありながら、高温下で使用されても揺れ、傾き、脱離及び破損を生じさせること無く石英管を保持することができる。
【００６４】
〔第２の実施形態〕
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置の一例を示した図である。第２の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置は、処理容器１０の上部においてインナーガイド１５０が設けられておらず、インジェクタ１１０を処理容器１０の内壁面１２で支持している点が異なっている。その他の構成については、第１の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置と同様であるので、対応する構成要素には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
図１３に示される通り、支持点Ｓ１、Ｓ２は、第１の実施形態と全く同様である。一方、インジェクタ１１０の上端部の支持点Ｓ３０は、処理容器１０の内壁面１２となっている。第２の実施形態においては、インナーガイド１５０を設けず、インジェクタ１１０の上部を直接処理容器１０の内壁面１２に接触させている。インナーガイド１５０を設けないことにより、インジェクタ１１０は若干外側に傾斜するが、インジェクタ１１０と内壁面１２との間のクリアランスは数ｍｍ程度であり、２〜３ｍｍ前後に設定される場合が多いので、１５００ｍｍ以上の長さを有するインジェクタ１１０では、殆ど無視できる傾斜となり、プロセスに何ら悪影響を与えない。
【００６６】
よって、第２の実施形態のように、インナーガイド１５０を設けず、インジェクタ１１０の上端部の所定箇所を処理容器１０の内壁面１２に直接押し付けるような構成であってもよい。
【００６７】
なお、ホルダ１４０の下部固定部材１４１の底面とインジェクタ１１０の平坦面１１１の下端から水平方向に延びる下部水平部（図６の"Ｄ"で示される部分）との間に隙間Ｇ１が形成されている点は、第１の実施形態と同様である。
【００６８】
その他の構成は、第１の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置と同様であるので、その説明を省略する。
【００６９】
図１４は、第２の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置のインジェクタ設置状態の一例を示した図である。図１４に示されるように、インジェクタ１１０の上端部においては、処理容器１０の内壁面１２に支持されているが、内壁面１２とインジェクタ１１０のクリアランスは非常に小さいため、インジェクタ１１０の傾斜は殆ど無視でき、鉛直に立っているのにほぼ等しい。よって、プロセスに何ら悪影響を与えることは無く、石英管保持構造及び熱処理装置に何ら問題無く適用可能である。
【００７０】
このように、第２の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置によれば、更に簡素な構造で、部品点数を減らしてインジェクタ１１０を支持することができ、構造の更なる簡素化及びコストの低減を図ることができる。
【００７１】
〔第３の実施形態〕
図１５は、本発明の第３の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置の一例を示した側断面図である。図１５に示されるように、第３の実施形態に係る石英管保持構造では、石英管であるインジェクタ１１５が、下端部に水平部分１１５ｂを有するＬ字形状に構成されている。インジェクタ１１５は、下端部においてインジェクタ支持部９７を水平に貫通し、処理容器１０の内部で鉛直部１１５ａが垂直に上方に延びている構成を有する。そして、インジェクタ支持部９７の上面にホルダ１４０を設け、Ｌ字形状のインジェクタ１１５を固定することができる。このように、ホルダ１４０は、Ｌ字形のインジェクタ１１５にも同様に用いることができる。ホルダ１４０の設置により、インジェクタ１１５は、処理容器１０の内壁面１２に向かう押圧力を受け、第１及び第２の実施形態と同様にインジェクタ１１５を固定することができる。
【００７２】
図１６は、第３の実施形態に係る石英管保持構造のホルダ１４０の設置方法の一例を示した図である。図１６（ａ）は、ホルダ１４０の設置前のインジェクタ１１５の状態を示した図であり、図１６（ｂ）は、ホルダ１４０の設置後のインジェクタ１１５の状態を示した図である。
【００７３】
図１６（ａ）、（ｂ）に示されるように、インジェクタ支持部９７の上面に、内側から外側に向かって下部固定部材１４１及び上部押圧部材１４２をインジェクタ１１５に嵌め込み、下部固定部材１４１をネジ止め固定することにより、インジェクタ１１５を外側に押圧して固定することができる。
【００７４】
なお、インジェクタ１１５の上端部の固定方法は、第１の実施形態のように、インナーガイド１５０を設けて挿入穴１５１に挿入して固定する構成であってもよいし、第２の実施形態のように、単に処理容器１０の内壁面１２に押し付ける構成であってもよい。
【００７５】
図１７は、第３の実施形態に係る石英管保持構造において外側からインジェクタ１１５及びホルダ１４０を示した斜視図である。内側から外側に向かってインジェクタ１１５を上部押圧部材１４２が押圧し、固定する点は、第１及び第２の実施形態と同様である。
【００７６】
このように、ホルダ１４０は種々の石英管に利用することができ。種々の石英管保持構造及び熱処理装置を構成することができる。
【００７７】
また、第１乃至第３の実施形態では、石英管をインジェクタ１１０、１１５として構成する例を挙げて説明したが、石英管が熱電対として構成されている場合等、種々の石英管に本発明の実施形態に係る石英管保持構造を適用することができる。
【００７８】
本発明の実施形態に係る石英管保持構造及び熱処理装置によれば、高温の条件下においても、石英管を簡素な構造で、揺れ、傾斜、脱離及び破損無く確実に保持することができる。また、押圧力発生具であるホルダ１４０を非常に小型に構成できるため、インジェクタ１１０、１１５同士の間隔が狭い場合であっても、好適に適用することができる。
【００７９】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１０    処理容器
１２    内壁面
４０    加熱手段
９１、９７    インジェクタ支持部
９２    挿入穴
１０２    プラグ
１１０、１１５    インジェクタ
１１１    平坦面
１４０    ホルダ
１４１    下部固定部材
１４１ａ、１４２ａ    窪み形状部分
１４１ｂ    直線部
１４２    上部押圧部材
１４３    連結部材
１４４    ネジ穴
１４５    ネジ
１５０    インナーガイド
１５１    挿入穴
【図１】
0006602230.tif 000002
【図２】
0006602230.tif 000003
【図３】
0006602230.tif 000004
【図４】
0006602230.tif 000005
【図５】
0006602230.tif 000006
【図６】
0006602230.tif 000007
【図７】
0006602230.tif 000008
【図８】
0006602230.tif 000009
【図９】
0006602230.tif 000010
【図１０】
0006602230.tif 000011
【図１１】
0006602230.tif 000012
【図１２】
0006602230.tif 000013
【図１３】
0006602230.tif 000014
【図１４】
0006602230.tif 000015
【図１５】
0006602230.tif 000016
【図１６】
0006602230.tif 000017
【図１７】
0006602230.tif 000018