(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端開口を有する外部容器と、
下端開口を有する内部容器とを備え、
その外部容器内に内部容器が配置され、
その外部容器の内周と内部容器の外周との間が、その内部容器内の熱処理空間に下端側から導入される処理ガスの排出通路とされている縦型炉において、
その外部容器の内周に張出部が、この張出部の内方を前記内部容器が上下移動可能に一体的に設けられ、
その外部容器内において、その張出部の上方に間隙を介して前記内部容器を配置することが可能とされ、
前記外部容器の下端開口を介して前記間隙に出し入れ可能な非金属製の環状仕切り部材が、前記張出部に載置され、
その環状仕切り部材に前記内部容器が載置されることを特徴とする縦型炉。
【請求項２】
前記張出部は石英製または炭化珪素製とされ、前記環状仕切り部材は石英製または炭化珪素製とされている請求項１に記載の縦型炉。
【請求項３】
その環状仕切り部材は、周方向に沿って並列する複数の部分に分割可能とされている請求項１または２に記載の縦型炉。
【請求項４】
その張出部に、前記環状仕切り部材の各分割部分の一部が通過可能な切り欠きが形成されている請求項１〜３の中の何れかに記載の縦型炉。
【請求項５】
前記内部容器を支持可能な支持部材と、
その支持部材の前記外部容器に対する動きを阻止可能な固定機構とを備え、
その内部容器に下端開口から被処理物の保持体を出し入れする昇降機構により、その内部容器が前記外部容器に下端開口から前記支持部材を介して出し入れ可能とされ、
その固定機構により動きを阻止された支持部材によって内部容器を支持する状態で、その外部容器の下端開口を介して前記間隙に前記環状仕切り部材が出し入れ可能とされている請求項１〜４の中の何れかに記載の縦型炉に用いられる治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば半導体の製造工程において用いられる縦型炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平７‐３０２７６７号公報に開示された縦型炉は、下端開口を有する外部容器と、下端開口を有する内部容器とを備え、その外部容器内に内部容器が配置され、その外部容器の内周と内部容器の外周との間が、その内部容器内の熱処理空間に下端側から導入される処理ガスの排出通路とされている。各容器の下端開口が被処理物を出し入れするための炉口とされている。
【０００３】
その従来の縦型炉においては、外部容器の内周に一体化されたリングに、周溝と、この周溝に通じる下端開放の切り欠きが形成されている。また、その内部容器の外周に一体化されたリングに爪が形成されている。その外部容器内に下端開口から内部容器を挿入することで、その切り欠きに爪が嵌め合わされ、しかる後に内部容器を回転させることで、その爪は周溝内に位置される。その爪が周溝の内面に接することで、外部容器により内部容器が支持される。
【０００４】
また、その外部容器と内部容器との間の排出通路内のガスが内部容器内に逆流するのを阻止するため、その外部容器の内周のリングと内部容器の外周のリングの中の一方に取り付けられた環状シール部材が、他方に弾力によって押し付けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、内部容器を外部容器により支持する際に、切り欠きに対する爪の位置決めを行い、しかる後に内部容器を回転させる必要がある。そのため、メンテナンスの際に内部容器を外部容器に対して着脱する際の作業が非常に困難である。
【０００６】
また、その環状シール部材は弾力によりリングに押し付けられるため、金属製の板バネやベローズ、合成樹脂やゴム製のＯリング等により弾性変形可能に構成されている。また、その外部容器による内部容器の支持構造を構成する切り欠きと爪は、内部容器を回転させる際に互いに衝突または壊れるおそれがあるため、外部容器の内周と内部容器の外周に設けられるリングを金属製として破損防止を図る必要がある。そうすると、例えば１２００℃に至る高温下で処理ガスとして塩化水素ガス等の腐食ガスを使用して熱処理を行うような場合、そのシール部材やリングの材質をステンレス等としても、金属腐食による錆や汚染物質の発生により、炉内を汚染するパーティクルが生じる。また、そのシール部材を合成樹脂やゴム製とした場合は経時変化により弾性が低下してシール機能が低下する。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決することのできる縦型炉と、その外部容器に対して内部容器を着脱する際に用いられる治具を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下端開口を有する外部容器と、下端開口を有する内部容器とを備え、その外部容器内に内部容器が配置され、その外部容器の内周と内部容器の外周との間が、その内部容器内の熱処理空間に下端側から導入される処理ガスの排出通路とされている縦型炉に適用される。
本発明は、その外部容器の内周に張出部が、この張出部の内方を前記内部容器が上下移動可能に一体的に設けられ、その外部容器内において、その張出部の上方に間隙を介して前記内部容器を配置することが可能とされ、前記外部容器の下端開口を介して前記間隙に出し入れ可能な非金属製の環状仕切り部材が、前記張出部に載置され、その環状仕切り部材に前記内部容器が載置されることを特徴とする。
本発明の構成によれば、外部容器内に内部容器を導入し、次に、その外部容器の内周の張出部と内部容器との間の間隙に、その外部容器の下端開口から環状仕切り部材を導入し、しかる後に、その張出部に載置した環状仕切り部材に内部容器を載置することで、外部容器により内部容器を支持することができる。また、内部容器から外部容器を取り外す際は逆の操作を行えばよい。これにより、内部容器を外部容器に対して容易に着脱することができる。
しかも、その内部容器を環状仕切り部材に載置するだけで、外部容器と内部容器との間の処理ガス排出通路を、その環状仕切り部材の下方領域から仕切ることができる。よって、その環状仕切り部材は弾性変形する必要がなく、また、内部容器を支持する強度があれば足りるため、樹脂やゴム以外の耐熱性、耐蝕性に優れた非金属製とすることができ、高温下でも汚染物質を発生することがなく、長期に亘りガス遮蔽機能を奏することができる。
【０００９】
前記張出部は石英製または炭化珪素製とされ、前記環状仕切り部材は石英製または炭化珪素製とされているのが好ましい。
これにより、確実に汚染物質の発生を防止できる。
【００１０】
その環状仕切り部材は、周方向に沿って並列する複数の部分に分割可能とされているのが好ましい。さらに、その張出部に、前記環状仕切り部材の各分割部分の一部が通過可能な切り欠きが形成されているのが好ましい。
その環状仕切り部材を複数部分に分割することで、その間隙の上下方向寸法が小さくても環状仕切り部材を出し入れできる。さらに、各分割部分の一部を張出部の切り欠きを介して張出部の上方の間隙に出し入れすることで、その間隙の上下方向寸法を小さくできる。よって、縦型炉の上下寸法が大きくなるのを防止できる。
【００１１】
本発明の治具は、上記本発明の縦型炉に用いられるもので、前記内部容器を支持可能な支持部材と、その支持部材の前記外部容器に対する動きを阻止可能な固定機構とを備え、その内部容器に下端開口から被処理物の保持体を出し入れする昇降機構により、その内部容器が前記外部容器に下端開口から前記支持部材を介して出し入れ可能とされ、その固定機構により動きを阻止された支持部材と外部容器の下端開口との間を介して前記間隙に、前記環状仕切り部材が出し入れ可能とされている。
本発明の治具を用いることで、外部容器に対して内部容器を容易に着脱することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に示す縦型炉１は、設置部２上にフランジ３ａを介して設置された炉体３と、この炉体３内に配置された外部容器４と、この外部容器４内に配置された内部容器５と、この内部容器５内に配置される被処理物の保持体であるウエハボート６とを備える。その炉体３に設けられたヒータエレメント３ｂにより内部容器５内の熱処理空間が加熱され、例えば１２００℃程度の高温から３００℃程度の中低温においてウエハボート６により保持されるシリコンウエハ等の熱処理が処理ガス雰囲気下において行われる。
【００１３】
その外部容器４は上部壁４ａと下端開口４ｂとを有する円筒状であって、石英製または炭化珪素（ＳｉＣ）製とされている。その外部容器４の外周に、上記炉体３の下方に位置するフランジ４ｄが設けられている。そのフランジ４ｄが第１固定機構３０により炉体３の下端に押し付けられることで、外部容器４は炉体３に取り付けられている。
【００１４】
その外部容器４の内周に石英製または炭化珪素製の張出部４ｃが一体的に設けられている。図２に示すように、その張出部４ｃに一対の切り欠き４ｃ′が形成され、これにより張出部４ｃは互いに対抗する一対の円弧状の平面視形状を有する。この張出部４ｃの外部容器４の内周からの張り出し寸法は、この張出部４ｃの内方を上記内部容器５が上下に移動可能に設定されている。
【００１５】
その張出部４ｃに非金属製の環状仕切り部材４０が載置されている。本実施形態では、その環状仕切り部材４０は石英製または炭化珪素製とされている。図３に示すように、その環状仕切り部材４０は周方向に沿って並列する２つの部分４０ａ、４０ｂに分割可能とされている。その環状仕切り部材４０を構成する一方の部分４０ａの端面と他方の部分４０ｂの端面とは微小な隙間を介して対向するように配置される。
【００１６】
その内部容器５は上部壁５ａと下端開口５ｂとを有する円筒状であって、石英製または炭化珪素製とされている。この内部容器５は上記環状仕切り部材４０に載置される。
【００１７】
そのウエハボート６は、被処理物として複数の半導体ウエハ７を上下並列させて保持するもので、例えば石英製または炭化珪素製とされ、保温用石英製ヒートバリア８を介して石英製底部プレート９上に設置されている。そのヒートバリア８、底部プレート９を介してウエハボート６はステンレス製昇降台１１により支持される。その昇降台１１が昇降機構（図示省略）により昇降されることで、その内部容器５に各容器４、５の下端開口４ｂ、５ｂからウエハボート６が出し入れされる。すなわち、各容器４、５の下端開口４ｂ、５ｂが熱処理空間に被処理物を出し入れするための炉口とされている。その昇降機構は公知のものを用いることができる。そのウエハボート６が内部容器５に導入されると、その底部プレート９は外部容器４の下端開口４ｂを閉鎖する。この際、図４に示すように、その底部プレート９の上面に載置されたフッ素系ゴム製環状シール１３が外部容器４の下端面に接する。なお、その環状シール１３の周囲を底部プレート９に押し付けるステンレス製リング１９が昇降台１１上に載置されている。そのリング１９に窒素ガスを吹きつけることで環状シール１３の冷却が可能とされている。
【００１８】
その外部容器４の下部外周に取り付けられた導入管１５から、その内部容器５内の熱処理空間に下端側から処理ガスが導入される。その熱処理空間内の処理ガスは、図1 において矢印で示すように、その内部容器５の上部壁５ａに形成されたガス排出口５ｃから、その外部容器４の内周と内部容器５の外周との間の排出通路１６に至り、この排出通路１６から外部容器４の下部外周に取り付けられた排出管１７を介して排出される。
【００１９】
図５の（１）に示すように、上記第１固定機構３０は、その炉体３の下部に横軸３１中心に揺動可能に連結されるネジシャフト３２と、このネジシャフト３２にねじ合わされるナット３３と、その外部容器４を囲む筒体３４と、この筒体３４の内周に形成された内向きフランジ３５と、その筒体３４の外周に形成された受け部３６とを有する。そのネジシャフト３２、ナット３３、および受け部３６は、周方向に間隔をおいて複数設けられている。図５の（２）に示すように、そのネジシャフト３２が受け部３６に形成された切り欠き３６ａに嵌め合わされ、その内向きフランジ３５上に上記外部容器４のフランジ４ｄが配置され、そのナット３３がネジシャフト３２にねじ合わされることで、受け部３６が上方に押し上げられる。これにより、その外部容器４のフランジ４ｄが炉体３にスペーサ２１を介して押し付けられ、外部容器４が炉体３に固定される。図５の（３）に示すように、そのナット３３のねじ込みを緩めた後にネジシャフト３２を揺動させることで、上記昇降台１１によりウエハボート６に代えて支持した外部容器４と筒体３４とを下降させることができる。
【００２０】
図６に示すように、その外部容器４内において、上記張出部４ｃの上方に間隙Ｌを介して上記内部容器５を配置することが可能とされている。そのため、その外部容器４の張出部４ｃから上方の上下方向寸法は内部容器５の上下方向寸法よりも大きくされ、張出部４ｃの上方において内部容器５が外部容器４に干渉することがないものとされている。
【００２１】
その外部容器４内で張出部４ｃの上方に配置される内部容器５は、支持部材５１と第２固定機構６０とを備える治具５０により支持される。その支持部材５１は、合成樹脂製の上部筒体５１ａと、この筒体５１ａに圧入されるステンレス製の下部筒体５１ｂと、この下部筒体５１ｂの下端に固定される基板５１ｃと、この基板５１ｃの外周に形成された複数の受け部５１ｄとを有する。その上部筒体５１ａの上端に、その内部容器５の上部壁５ａのガス排出口５ｃに嵌め合わされる凸部５１ｄが形成されている。その基板５１ｃは、図７に示すように平面視略Ｔ字形を有し、上記昇降台１１にウエハボート６に代えて取り付け可能とされている。これにより、外部容器４が炉体３に固定され、環状仕切り部材４０が張出部４ｃに載置されていない状態で、その外部容器４に下端開口４ｂから内部容器５を上記昇降機構により上下移動させることで支持部材５１を介して出し入れできる。
【００２２】
その外部容器４内において上記張出部４ｃの上方に間隙Ｌを介して上記内部容器５を配置した状態で、その内部容器５を支持する支持部材５１の外部容器４に対する動きが第２固定機構６０により阻止可能とされている。すなわち、図８の（１）に示すように、その第２固定機構６０は、炉体３の下部に横軸６１中心に揺動可能に連結されるネジシャフト６２と、このネジシャフト６２にねじ合わされるナット６３とを有する。そのネジシャフト６２が図７に示すように上記支持部材５１の受け部５１ｄに形成された切り欠き５１ｄ′に嵌め合わされ、そのナット６３がネジシャフト６２にねじ合わされることで、その受け部５１ｄは上記筒体３４に押し付けられる。これにより、その支持部材５１の外部容器４に対する動きが阻止される。
【００２３】
その第２固定機構６０により動きを阻止された支持部材５１によって内部容器５を支持する状態で、その支持部材５１を取り外した昇降台１１を下降させる。これにより、上記環状仕切り部材４０を上記間隙Ｌに外部容器４の下端開口４ｂを介して出し入れできる。その出し入れに際して環状仕切り部材４０は２分割され、図７において２点鎖線で示すように、各分割部分４０ａ、４０ｂの一部は支持部材５１の基板５１ｃに干渉することなく、上記張出部４ｃに形成された切り欠き４ｃ′を通過できる。その間隙Ｌにおいて張出部４ｃ上に環状仕切り部材４０を載置した後に、図８の（２）に示すように、上記昇降機構により上昇させた昇降台１１上に支持部材５１を取り付け、第２固定機構６０のナット６３のねじ込みを緩めてネジシャフト６２を揺動させる。これにより、その昇降台１１を下降させて支持部材５１を介して内部容器５を下降させることで、その間隙Ｌをなくし、環状仕切り部材４０上に内部容器５を載置できる。
【００２４】
上記構成によれば、外部容器４内に内部容器５を導入し、次に、その外部容器４の内周の張出部４ｃと内部容器５との間の間隙Ｌに、その外部容器４の下端開口４ａから環状仕切り部材４０を導入し、しかる後に、その張出部４ｃに載置した環状仕切り部材４０に内部容器５を載置することで、外部容器４により内部容器５を支持することができる。その内部容器５から外部容器４を取り外す際は逆の操作を行えばよい。これにより、内部容器５を外部容器４に対して容易に着脱することができる。その内部容器５を環状仕切り部材４０に載置するだけで、外部容器４と内部容器５との間の処理ガス排出通路１６を、その環状仕切り部材４０の下方領域から仕切ることができる。よって、その環状仕切り部材４０は弾性変形する必要がなく、また、内部容器５を支持する強度があれば足りるため、樹脂やゴム以外の耐熱性、耐蝕性に優れた石英等の非金属製とすることができ、高温下でも汚染物質を発生することがなく、長期に亘りガス遮蔽機能を奏することができる。なお、環状仕切り部材４０を構成する各分割部分４０ａ、４０ｂ相互間の隙間や、その張出部４ｃの切り欠き４ｃ′において環状仕切り部材４０により覆われない部分が存在するが、その大きさを実用上問題がない程度に小さくすればよい。
その張出部４ｃは石英製または炭化珪素製とされ、その環状仕切り部材４０は石英製または炭化珪素製とされることで、高温下において処理ガスとして塩化水素ガス等の腐食性ガスを用いても汚染物質が発生するのを確実に防止できる。
その環状仕切り部材４０を複数部分４０ａ、４０ｂに分割することで、その間隙Ｌの上下方向寸法が小さくても環状仕切り部材４０を出し入れできる。さらに、各分割部分４０ａ、４０ｂの一部を張出部４ｃの切り欠き４ｃ′を介して張出部４ｃの上方の間隙Ｌに出し入れすることで、その間隙Ｌの上下方向寸法をより小さくできる。よって、縦型炉１の上下寸法が大きくなるのを防止できる。
上記構成の治具５０を用いることで、外部容器４に対して内部容器５を容易に着脱することができる。
【００２５】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では環状仕切り部材を２分割したが、３分割以上に分割してもよい。
また、外部容器を覆う容器を付加し、コンタミネーションの侵入防止効果を向上してもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、外部容器による内部容器の支持構造を簡単化し、メンテナンス性を向上し、高温下において腐食性の処理ガスを用いる場合でも炉内汚染を低減できる縦型炉と、その外部容器に対する内部容器の着脱作業時における利便性に優れた治具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における縦型炉の縦断面図
【図２】図１のＩＩ‐ＩＩ線に沿う部分の要部の断面図
【図３】本発明の実施形態における環状仕切り部材の斜視図
【図４】本発明の実施形態における縦型炉の部分断面図
【図５】本発明の実施形態における第１固定機構の（１）は固定状態での断面図、（２）は受け部の平面図、（３）は固定解除状態での断面図
【図６】本発明の実施形態における縦型炉の作用説明用縦断面図
【図７】図６のＶＩＩ‐ＶＩＩ線に沿う部分の要部の断面図
【図８】本発明の実施形態における第２固定機構の（１）は固定状態での断面図、（２）は固定解除状態での断面図
【符号の説明】
１  縦型炉
４  外部容器
４ｃ  張出部
４ｃ′  切り欠き
５  内部容器
１６  排出通路
４０  環状仕切り部材
５０  治具
５１  支持部材
６０  第２固定機構
Ｌ  間隙
【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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