(57)【要約】【課題】熱ロスの少ない半導体ウエハの熱処理装置を提供する【解決手段】被処理体を搬入出するための下端開口４を備えた炉体５と、当該炉体５の下方に設けられたロード室２と、前記被処理体が前記炉体５内に搬入されたときに前記下端開口４を閉塞する炉蓋３ｂと、前記被処理体がロード室２へ搬出されて前記炉蓋３ｂが前記下端開口４を閉じていないときに前記下端開口４を閉塞可能なシャッタ６と、を備えた縦型の熱処理装置であって、前記シャッタ６は中空部１４を有し、当該中空部１４が真空となっている。【選択図】　　　図１
2004103940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を搬入出するための下端開口を備えた炉体と、当該炉体の下方に設けられたロード室と、前記被処理体が前記炉体内に搬入されたときに前記下端開口を閉塞する炉蓋と、前記被処理体がロード室へ搬出されて前記炉蓋が前記下端開口を閉塞していないときに前記下端開口を閉塞可能なシャッタと、を備えた縦型の熱処理装置であって、
前記シャッタは中空部を有し、当該中空部が真空となっていることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記シャッタは、炉体内からの輻射熱を反射する反射部を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記シャッタは、前記中空部を介して対向する一対の板状部材と、該板状部材間を前記中空部内において連結支持する補強部材と、を備えることを特徴とする請求項１乃至２に記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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熱処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハの製造においては、酸化等の処理を行うために、縦型の熱処理装置が使用されている（例えば、特許文献１参照）。
従来の熱処理装置は、ウエハを搬入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わっており、ウエハが移載されたウエハボートは昇降機構によって上昇されて、ウエハを炉内に収納するとともに、当該ウエハボートを搭載した炉蓋がプロセスチューブの下端開口を塞いで、この状態で加熱処理が行われる。
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。
そして、ウエハボートが下降し炉蓋が開いているスタンバイ時においても、下端開口を閉じるために、従来の熱処理装置には、下端開口を閉塞可能な石英シャッタが備わっているものがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１８１４５９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の石英シャッタは、遮熱性能が充分でないため、高温（８００℃〜１２００℃）でのスタンバイ時では、開口をシャッタで閉じても炉内の熱が炉外のロード室に逃げてしまうという問題があった。この熱ロスのため、スタンバイ時に炉内の温度が低下してしまい、余分な加熱が必要となってヒータの消費電力が多くなっていた。
しかも、炉内からの放熱によって、ロード室内の温度が高くなるため、ロード室内の冷却をするラジエータ等の冷却手段が必要となるという問題があった。
本発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、シャッタの遮熱性能を高め、効率のよい熱処理炉を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理体を搬入出するための下端開口を備えた炉体と、当該炉体の下方に設けられたロード室と、前記被処理体が前記炉体内に搬入されたときに前記下端開口を閉塞する炉蓋と、前記被処理体がロード室へ搬出されて前記炉蓋が前記下端開口を閉塞していないときに前記下端開口を閉塞可能なシャッタと、を備えた縦型の熱処理装置であって、前記シャッタは中空部を有し、当該中空部が真空となっていることを特徴とする。かかる構成の熱処理炉では、中空部を真空とすることにより、中空部内での対流が少なくなり、熱伝導を抑えることが出来るため、シャッタの遮熱性能が高くなる。したがって、高温でのスタンバイ時であっても、炉体内の温度低下・ロード室の温度上昇を防止することができる。
【０００６】
また、シャッタは、炉体内からの輻射熱を反射する反射部を備えるのが好ましい。この場合、炉内からの輻射熱が反射部によって反射され、シャッタの遮熱性能が高くなる。
【０００７】
さらに、シャッタは、前記中空部を介して対向する一対の板状部材と、該板状部材間を前記中空部内において連結支持する補強部材と、を備えるのが好ましい。このような構成にすると、補強部材によって真空圧によるシャッタの変形を防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい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熱処理装置の概略断面図である。この熱処理装置１は、半導体ウエハの酸化膜形成など被処理体に所定の熱処理を施すためのものであり、被処理体が収容される炉体５と、その下方に位置したロード室２と、炉体１内とロード室２との間を昇降する被処理体支持装置３と、を備えている。
【０００９】
被処理体支持装置３は、被処理体であるウエハを支持するウエハボード３ａが炉蓋３ｂに搭載されて構成されており、図示しない昇降機構によって、炉体１内とロード室２との間を昇降するように設けられている。被処理体支持装置３の上昇位置においてウエハボートａは炉体１内に位置し、したがってウエハが炉体１内に収容される。また、被処理体支持装置３の下降位置（図１の位置）においてウエハボート３ａはロード室２内に位置する。被処理体支持装置３の下降位置においては、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ド３ａに載置され、若しくはウエハ取出が行われる。
【００１０】
前記炉体５は、下端開口４を有しており、この下端開口４をウエハボート３ａが通って昇降することにより、ウエハの搬入出が行われる。被処理体支持装置３３が、上昇位置にあるときには、炉蓋３ｂによって下端開口４を閉じており、ウエハを炉体５内に収容した状態で炉体５内に閉じた処理空間が形成される。一方、被処理体支持装置３が、下降位置にあるときには、炉蓋３ｂも下降しており、下端開口４が開いた状態となる。
【００１１】
熱処理装置１は、下端開口４を開閉可能なシャッタ６と、該シャッタ６を開閉駆動するシャッタ駆動装置７とを備えている。このシャッタ６は、被処理体支持装置３が下降位置にあって炉蓋３ｂが開いているとき（スタンバイ時）に下端開口４を閉塞するためのものであり、シャッタ駆動装置７と支持部材１２を介して連結されている。なお、炉蓋３ｂによって下端開口４が閉じられるときにはシャッタ６は開口４を開く。
【００１２】
炉体５は、断熱壁８で覆われた電熱ヒータ９と、ヒータ９の内側に設けられた石英製のプロセスチューブ１０と、ヒータ９とプロセスチューブ１０との間に配置されてプロセスチューブ１０内の温度を均一化するための均熱管１１とを有している。プロセスチューブ１０は、下端に開口４が形成されており、この開口４が前述の炉体５の下端開口となり、この開口４から被処理体である半導体ウエハがプロセスチューブ１０内に搬入出され、ヒータ９による加熱で、プロセスチューブ１０内にある半導体ウエハへの熱処理が行われる。すなわち、プロセスチューブ１０内が処理空間となっている。
【００１３】
図２は、シャッタ６の拡大断面図であり、このシャッタ６は、内部に中空部１４を有する中空外殻１５を備えている。中空外殻１５は、中空部１４を挟んで対向する一対の円板状の石英製板状部材１６，１６と、両板状部材１６，１６の周縁を接合する周縁接合部１５とから構成され、板状部材１６，１６と周縁接合部１５とで囲まれた内部空間が真空の中空部１４となっている。なお、中空外殻１５は、中空部１４の真空度を維持するため、内部に空気が流入しないように密封構造となっている。
【００１４】
本実施形態では、一対の板状部材１６，１６の周縁を周縁接合部１５で連結してシャッタ６を構成しているため、シャッタのほぼ全体が真空中空部１４となっており、大きな真空中空部１４によって遮熱効果を高めている。
中空外殻１５の中空部１４内には、両板状部材１６，１６間を連結支持する補強部材（補強柱）１７が設けられている。この補強部材１７は、両板状部材１６，１６の中央部間に設けられており、対向する両板状部材１６，１６を相互に支持して、真空圧又は高温による石英製板状部材１６，１６の変形を防止している。また、板状部材１６，１６の最も変形しやすい中央部に補強部材１７が設けられているため、確実な補強となっている。なお、補強部材１７を設ける位置は限定されず、中空部１４内のいずれかに設ければ良いが、中空圧による変形が最も大きい位置の近傍に設けることが好ましい。また、補強部材１７は、支柱状のものや壁状もの、中空部を仕切る仕切板状のもの等、その形状を問わない。また、補強部材は１つでもよく、複数設けても良い。
【００１５】
なお、シャッタ６の構造は、図１及び図２のものに限られず、中空部１４を有していれば足りる。例えば、本実施形態ではシャッタ６は、２枚の板状部材１６，１６によって挟まれた１層の中空部１４を有しているが、３枚以上の板状部材１６あるいは２層以上の中空部１４を設けることも出来る。
【００１６】
シャッタ６の中空外殻１５には、炉体内からの輻射熱（放射光）を反射する反射部１８が設けられている。シャッタ６が反射部６を有しているため、図２において点線で示すように、シャッタ６を透過した放射光が反射部によって反射され遮熱効果が高くなっている。この反射部１８は、下側の板状部材１６にＳＵＳみがき板を取り付けることによって構成されている。反射部１８は、鏡面処理されたものなど、輻射熱を効率良く反射できるように反射率の高い表面状態が得られるものであれば採用でき、例えば、蒸着やメッキなどによって形成した金属薄膜を反射部１８として構成してもよい。
【００１７】
また、反射部１８は、下側の板状部材１６の下面に設けられており、シャッタ６で開口４を閉じたときに炉内に露出しない位置にあるため、反射部１８によって炉内が汚染されるのを防止できる。かかる観点からは、反射部１８は、中空外殻１５の内面に設けることもできる。なお、本実施形態においてシャッタ６を閉じたときに炉内に露出するのは上側の板状部材１６であり、板状部材１６は石英製であるため、炉内の汚染が防止されている。
【００１８】
本実施形態によれば、炉内温度が高温（８００℃〜１２００℃）でのスタンバイ時に上記シャッタ６で開口４を閉じることで、炉内からロード室２への放熱が低減されるため、熱ロスが少なくヒータ９の消費電力を少なくできる。また、ロード室２の温度上昇が防止されるため、ロード室２にラジエータなどを設ける必要がなくなる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に記載の熱処理装置によれば、真空中空部がシャッタの遮熱効果を高め、消費電力を少なくすることができる。
また、請求項２に記載の熱処理装置によれば、反射部が輻射熱の反射率を向上させるので、シャッタの遮熱効果を高めることができる。
請求項３に記載の熱処理装置によれば、真空中空部を設けても補強部材によって真空圧によるシャッタの変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る熱処理装置の概略断面図である。
【図２】シャッタ部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
１　熱処理装置
４　開口
３ｂ　炉蓋
５　炉体
６　シャッタ
１４　中空部
１６　板状部材
１７　補強部材
１８　反射部
【図１】
2004103940.tif 000003
【図２】
2004103940.tif 000004