(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端面が開放し、下端面の周囲にフランジ部を備え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面を開閉するように前記プロセスチューブの下方に昇降自在に配置されたフロアと、を備え、
前記フロアは、上面における前記プロセスチューブの内面の位置に一致する部分を含む範囲内に、前記プロセスチューブの中心側に向かって下方に傾斜した傾斜面であって、前記プロセスチューブの中心側の端部が前記プロセスチューブの内面よりも前記プロセスチューブの中心側に位置する傾斜面を有する第１の凹部を設けた縦型炉装置。
【請求項２】
前記フロアは、上面における前記フランジ部の底面の内側部分の位置を含む範囲内に、前記第１の凹部を設けた請求項１に記載の縦型炉装置。
【請求項３】
前記フロアは、上面における前記フランジ部の底面が位置する範囲内であって前記第１の凹部の外側の範囲内に位置する第２の凹部、及び前記第２の凹部から前記プロセスチューブの外部に連通する連通孔を備え、
前記連通孔を経由して前記第２の凹部内に不活性ガスを導入する導入手段をさらに備えた請求項１又は２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沿って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を備えている。
【０００３】
プロセスチューブは、底面が開放した筒状を呈しており、底面から内部に複数枚の基板が搬入出される。熱処理中にはプロセスチューブの底面は、フロアによって閉塞されている。フロアは、プロセスチューブの下方で昇降自在に設けられており、上面に設置されたボートに複数枚の基板が載置される。
【０００４】
プロセスチューブの下端面には、フロアの上面との接触面積を拡大してフロアによるプロセスチューブ内の密閉性を保つべく、全周にわたってフランジ部が形成されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００７−２９９７９５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、プロセスチューブの下端部は、周辺機器の劣化や作業環境の高温化を防止するため、熱処理中に冷却される。このため、例えば、パイロジェニック酸化処理のように、水蒸気などの低温で凝集する成分を含む気体を用いる熱処理にあっては、熱処理中にプロセスチューブ内に導入された気体は、プロセスチューブの下端部の内周面及びフロアの上面に結露する。例えば、水蒸気酸化処理を行う従来の縦型炉装置では、フランジ部とフロアとの間に水分が残留し、後の処理でプロセスチューブ内に反応性ガスが導入されると、残留した水分に溶解し、或いは直接凝集して腐食性の水溶液が形成される場合がある。この結果、Ｏリングや周辺の金属部品が腐食する問題、更には作業環境を悪化させる問題がある。
【０００６】
この発明の目的は、プロセスチューブの下端部に結露によって生じた水分等の凝縮液体をフロアの中心部に移動させて再度蒸発させることにより、フランジ部とフロアとの間に水分等の凝縮液体が残留することを防止でき、周辺部品の腐食や作業環境の悪化を防止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、プロセスチューブとフロアとを備えている。プロセスチューブは、下端面が開放し、下端面の周囲にフランジ部を備えた筒状を呈している。フロアは、プロセスチューブの下端面を開閉するようにプロセスチューブの下方に昇降自在に配置され、第１の凹部が形成されている。第１の凹部は、フロアの上面におけるプロセスチューブの内面の位置に一致する部分を含む範囲内に形成され、プロセスチューブの中心側に向かって下方に傾斜した傾斜面であってプロセスチューブの中心側の端部がプロセスチューブの内面よりもプロセスチューブの中心側に位置する傾斜面を有する。
【０００８】
この構成では、プロセスチューブの下端部の内側面に結露によって生じた水分等の凝縮液体は、重力によってフロア上の第１の凹部内に落下し、傾斜面に沿ってプロセスチューブの中心側に向かって移動する。フロアの上面の温度は、プロセスチューブの中心側ほど高温であるため、第１の凹部内に落下した水分等の凝縮液体はプロセスチューブの中心側で蒸発する。このため、水分等の凝縮液体がフランジ部とフロアとの間に残留することがない。
【０００９】
この構成において、第１の凹部をフロアの上面におけるフランジ部の底面の内側部分の位置を含む範囲内に形成してもよい。フランジ部の底面とフロアの上面との接触面積が減少し、フランジ部とフロアとの間の水分等の凝縮液体の残留をより確実に防止できる。
【００１０】
また、フロア上面でフランジ部の底面が位置する範囲内であって第１の凹部の外側の範囲内に位置する第２の凹部、及び第２の凹部からプロセスチューブの外部に連通する連通孔を設け、連通孔を経由して前記第２の凹部内に不活性ガスを導入する導入手段を設けても良い。第１の凹部の外側から不活性ガスを導入することでフランジ部とフロアとの間に結露によって生じた水分等の凝縮液体を確実に第１の凹部に移動させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、プロセスチューブの下端部に結露によって生じた水分等の凝縮液体をフロアの中心部に移動させて再度蒸発させることにより、フランジ部とフロアとの間に水分等の凝縮液体が残留することを防止でき、周辺機器の腐食や作業環境の悪化を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。縦型炉装置１０は、プロセスチューブ１、ヒータ２、ライナー管３、フロア４、支持体５を備えている。縦型炉装置１０の下方には、基板の搬入出部が形成されている。
【００１３】
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の外周面には、下端部に第１のフランジ部１１が形成されており、上下方向の下部に第２のフランジ部１２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沿って多段に配置したボートが搬入出される。
【００１４】
プロセスチューブ１の下方には、基板を搭載したボートの搬入出のための搬送装置が設置される。第１のフランジ部１１は、搬送装置の故障や基板の搬入出作業の作業環境の悪化を防止すべく、プロセスチューブ１の下端部を低温化するために、冷却水によって冷却される。
【００１５】
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。
【００１６】
ライナー管３は、プロセスチューブ１とヒータ２との間に配置されている。したがって、ライナー管３も底面が開放した円筒形状を呈する。ライナー管３は、ヒータ２からの熱がプロセスチューブ１の下端部を除く部分の外表面に均一に作用させる。
【００１７】
フロア４は、プロセスチューブ１の下方で昇降自在に配置されている。フロア４が最下部に下降している状態で、フロア４の上面に基板がボートを介して載置される。フロア４が最上部に上昇した状態で、フロア４の上面に第１のフランジ部１１の底面が当接する。
【００１８】
第１のフランジ部１１の底面における外周部近傍とフロア４の上面との間には、Ｏリング１３が配置される。Ｏリング１３は、フロア４が最上部に位置している状態で、プロセスチューブ１内の気密性を保つ。Ｏリング１３が第１のフランジ部１１の外周部近傍に配置されているのは、弾性体を素材とするＯリング１３をできるだけ低温部に配置してＯリング１３の劣化を防止するためである。
【００１９】
支持体５は、プロセスチューブ１、ヒータ２、ライナー管３を支持する。支持体５には、孔部５１が形成されている。孔部５１には、プロセスチューブ１が下方から貫通する。支持体５は、上面においてヒータ２の下端部及びライナー管３の下端部を支持する。支持体５は、底面においてプロセスチューブ１の第２のフランジ部１２を支持する。
【００２０】
図２は、上記縦型炉装置の炉口廻りの断面図である。また、図３は、フロア４の平面図である。フロア４の上面におけるプロセスチューブ１の内周面の下端部が位置する部分を含む範囲内には、全周にわたって第１の凹部４１が形成されている。第１の凹部４１は、プロセスチューブ１の中心側に向かって下降する傾斜面を備え、すり鉢状を呈している。
【００２１】
プロセスチューブ１の半径方向について、第１の凹部４１の外側端は、第１のフランジ部１１の底面の中間部に位置している。したがって、第１のフランジ部１１の底面は、外縁部の近傍の一部でのみフロア４の上面と当接している。
【００２２】
フロア４の上面で第１のフランジ部１１の底面と当接する部分における第１の凹部４１の外側には、全周にわたって第２の凹部４２が形成されている。フロア４における第２の凹部４２の円周方向における複数の位置のそれぞれには、連通孔４３が形成されている。連通孔４３は、第２の凹部４２をプロセスチューブ１の外部に連通しており、導入用パイプ４４を介して気体源４５に接続されている。気体源４５は、導入用パイプ４４及び連通孔４３を経由して、第２の凹部４２内にＮ２ガス等の不活性ガスを導入する。
【００２３】
フロア４の上面の外縁部には、段部４６が形成されている。段部４６には、Ｏリング１３が収納される。
【００２４】
縦型炉装置１０における熱処理の一例として、水素ガスと酸素ガスとの燃焼ガスをプロセスチューブ１内に導入して水蒸気雰囲気中で基板の表面に酸化膜を形成した後、引き続き亜酸化窒素ガス（Ｎ２Ｏ）をプロセスチューブ１内に導入する水蒸気酸化処理がある。水蒸気酸化処理では、プロセスチューブ１の下端部の内周面に結露によって水が付着する。
【００２５】
プロセスチューブ１の下端部の内周面に付着した水は、重力によって第１の凹部４１内に落下した後に傾斜面に沿ってプロセスチューブ１の中心側に向かって移動する。第１の凹部４１が形成されているフロア４の上面において、プロセスチューブ１の中心側は、第２のフランジ部１２に近接した半径方向の外側に比較して温度が高い。このため、第１の凹部４１内のプロセスチューブ１の中心側に移動した水は蒸発し、フロア４上に残留することがない。
【００２６】
また、第１の凹部４１の半径方向の外側端は、第１のフランジ部１１の中間部に位置しており、フロア４の上面と第１のフランジ部１１との接触面積が減少している。このため、結露によって生じた水がフロア４の上面と第１のフランジ部１１との接触範囲に残留し難くなる。
【００２７】
さらに、半径方向における第１の凹部４１の外側に配置されている第２の凹部４２には、プロセスチューブ１の外部から不活性ガスが導入される。このため、熱処理中に水蒸気が、フロア４の上面と第１のフランジ部１１との間で、第２の凹部４２を超えて半径方向の外側に流入することがなく、この部分に結露を生じることがない。また、フロア４の上面と第１のフランジ部１１との間の第２の凹部４２よりも内側に結露を生じたとしても、この部分に付着した水は第２の凹部４２からプロセスチューブ１内に向かう不活性ガスによって第１の凹部４１内に導かれる。
【００２８】
これらによって、結露によって生じた水がフロア４の上面と第１のフランジ部１１との接触範囲に残留することをより確実に防止できる。
【００２９】
したがって、亜酸化窒素ガス等の反応性ガスをプロセスチューブ１内に導入しても、強酸性又は強アルカリ性の水溶液が形成されることはなく、プロセスチューブ１のＯリング１３や下端部周辺の金属部品を腐食させることがない。
【００３０】
なお、上記の実施形態では一例として水蒸気酸化処理について説明したが、本発明は水蒸気酸化処理以外の低温で凝集する成分を含む気体を用いる熱処理においても同様の効果を奏するものである。
【００３１】
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】
【００３２】
【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】同縦型炉装置に備えられるフロアの平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１−プロセスチューブ
２−ヒータ
３−ライナー管
４−フロア
５−支持体
１０−縦型炉装置
１１−第１のフランジ部
１２−第２のフランジ部
４１−第１の凹部
４２−第２の凹部
４３−連通孔
４４−導入用パイプ
４５−気体源
４６−段部
【図１】
0005341370.tif 000002
【図２】
0005341370.tif 000003
【図３】
0005341370.tif 000004