(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、該頂部断熱体に前記均熱管の頂部外周を取り囲んで均熱管の揺れを規制する規制部材を周方向に間隔を置いて複数設け、これら規制部材は前記頂部断熱体の下部から下方に突出しており、前記規制部材の均熱管対向面は均熱管の頂部外周形状に対応させてテーパ状又は階段状に形成されていることを特徴とする縦型熱処理装置。
【請求項２】
多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、前記均熱管の揺れを規制するために前記頂部断熱体と前記均熱管の対向部の一方に突部を、他方に該突部が係合する凹部を設けたことを特徴とする縦型熱処理装置。
【請求項３】
多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、前記筒状断熱体の内側に前記均熱管の頂部外周を取り囲んで均熱管の揺れを規制する規制部材を設けたことを特徴とする縦型熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦型熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造においては、被処理体例えば半導体ウエハに酸化、拡散、アニール、ＣＶＤ等の処理を施す半導体製造装置として、例えば一度に多数枚の半導体ウエハの処理が可能なバッチ式の縦型熱処理装置が用いられている。この縦型熱処理装置においては、一般的に、多数枚のウエハを高さ方向に所定間隔で配列した状態で処理容器内に収容し、該処理容器の周囲に設けたヒータにより前記ウエハを加熱して所定の熱処理を施すようになっている。また、縦型熱処理装置としては、例えば拡散処理のように比較的高温領域で熱処理を行う場合、均熱性を図ると共にヒータからウエハへの金属汚染を防止するために、前記ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように均熱管を設置したものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記縦型熱処理装置においては、高さが高く重量の重い均熱管がヒータの底部の内周に設置された弾性を有する底部断熱体の上部に載置されているにすぎなかったので、地震等の揺れで均熱管が揺れ易く、この揺れにより万が一、均熱管が処理容器に強く接触ないし衝突した場合、処理容器が破損する可能性がある。この問題を解決するために、例えば均熱管を固定手段で確実に固定することが考えられるが、固定するための構造や作業が煩雑になる問題がある。
【０００４】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、簡単な構成で均熱管の揺れを抑えることができる縦型熱処理装置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】
本発明のうち、請求項１に係る発明は、多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、該頂部断熱体に前記均熱管の頂部外周を取り囲んで均熱管の揺れを規制する規制部材を周方向に間隔を置いて複数設け、これら規制部材は前記頂部断熱体の下部から下方に突出しており、前記規制部材の均熱管対向面は均熱管の頂部外周形状に対応させてテーパ状又は階段状に形成されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、前記均熱管の揺れを規制するために前記頂部断熱体と前記均熱管の対向部の一方に突部を、他方に該突部が係合する凹部を設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、前記筒状断熱体の内側に前記均熱管の頂部外周を取り囲んで均熱管の揺れを規制する規制部材を設けたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基いて詳述する。
【００１０】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す縦型熱処理装置の縦断面図、図２は図１における頂部断熱体の断面図、図３は同頂部断熱体の底面図である。
図示例の縦型熱処理装置は、例えば高温炉や拡散炉を構成する縦型の熱処理炉１を備えている。この熱処理炉１は、多数例えば１５０枚程度の被処理体例えば半導体ウエハｗを支持具である例えば石英製のボート２に高さ方向に所定間隔で配列支持した状態で収容する処理容器（プロセスチューブ）３と、この処理容器３の周囲を覆う如く設置され処理容器３内を所望の温度例えば６００〜１２００℃程度に加熱可能な加熱手段であるヒータ４と、このヒータ４と処理容器３の間（環状空間）に処理容器３を覆うように配置された均熱管５とを備えている。
【００１１】
前記処理容器３は、耐熱性および耐食性を有する材料例えば石英からなり、上端が閉塞され、下端が開口した縦長円筒状に形成されている。処理容器３の下側部には、処理ガスや不活性ガスを導入するガス導入ポート６や、処理容器３内を排気する排気ポート７等が設けらている（図示省略）。ガス導入ポート６には、処理ガス等のガス供給源が接続される。
【００１２】
ガス導入ポート６から導入された処理ガスは、処理容器３の側壁に沿って設けられたガス導入管８を介して処理容器３内の頂部に導入され、多孔分散板部９を介して下方へ分散供給されるようになっている。前記排気ポート7には、排気系が接続される。処理容器３は、内管と外管の二重管構造になっていても良い。
【００１３】
前記処理容器３の下端部は、ベースプレート１０の下側に図示しない取付部材により取付けられている。ベースプレート１０は、例えばステンレス製であり、縦型熱処理装置の筐体内に水平に設けられている。このベースプレート１０には、均熱管５や処理容器３を上下方向に挿通可能な開口部１１が形成されている。
【００１４】
処理容器３の下方には、その下端開口部を開閉する蓋体１２が図示しない昇降機構により昇降可能に設けられている。この蓋体１２上には前記ボート２が保温筒１３を介して載置されている。昇降機構により、処理容器３内へのボート２の搬入搬出と前記蓋体１２の開閉が行われるようになっている。なお、蓋体１２には、半導体ウエハｗを面内均一に処理するためにボート２を保温筒１３と共に回転させる回転機構が設けられていても良い。
【００１５】
前記ヒータ４は、ベースプレート１０上に設置されている。このヒータ4は、処理容器３の周囲を取り囲む筒状好ましくは円筒状の断熱体（筒状断熱体）１４と、この筒状断熱体１４の頂部（上端部）に設置された板状の頂部断熱体１５とを備えている。この頂部断熱体１５は、下部に前記筒状断熱体１４の上端開口部に嵌合する嵌合部１６を有することにより、左右に移動しないようになっている。前記筒状断熱体１４の内周には、線状の抵抗発熱体１７を周方向に蛇行状もしくは長手方向に螺旋状に配設して構成されている。前記ヒータ４は、抵抗発熱体１７が高さ方向に複数ゾーンに分割され、各ゾーン毎に独立して温度制御が可能に構成されていても良い。
【００１６】
筒状断熱体１４、頂部断熱体１５および後述の底部断熱体１８は、所定の断熱材料例えばシリカ（ＳｉＯ2）およびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の混合材料により形成されている。これら断熱体１４，１５，１８の製造方法は、断熱体を成形する成形型を断熱材料をなす無機質繊維を含む懸濁液に浸漬して吸引により成形型内に断熱材料を堆積させる工程と、その堆積された断熱材料からなる成形体を成形型から取外して乾燥させる工程と、その乾燥された成形体を焼成する工程とを備えている。前記筒状断熱体１４および頂部断熱体１５の外側は、金属板からなるアウターシェル１９で覆われ、このアウターシェル１９の外周には水冷ジャケット２０が設けられている。
【００１７】
前記均熱管５は、処理容器３内のウエハｗに対する加熱温度の均一性を図ると共に、ヒータ４の抵抗発熱体１７等から放出される金属によるウエハｗの汚染を防止するもので、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）により形成されている。この均熱管５は、処理容器３の周囲を取り囲む如く、上端が閉塞され下端が開放された縦長円筒状に形成されている。
【００１８】
前記ヒータ４の底部の内側には、筒状断熱体１４と処理容器３との間の環状の開口（炉口、開口部１１）を覆う底部断熱体（炉口断熱体ともいう）１８が設置され、該底部断熱体１８の上部に均熱管５が設置されている。具体的には、前記ベースプレート１０の開口部周縁には、環状の支持板２１がボルト締めにより下方から着脱可能に取付けられ、この支持板２１上に前記底部断熱体１８が設置されている。均熱管５の揺れを抑制するために、前記底部断熱体１８の上部には、均熱管５の下端部を嵌合する嵌合穴２２が形成され、この嵌合穴２２に均熱管５の下端部が挿入嵌合されて均熱管５が設置されていることが好ましい。
【００１９】
前記頂部断熱体１５には、前記均熱管５の頂部外周を取り囲んで均熱管５の揺れを規制する規制部材２３が設けられている。規制部材２３は、図２ないし図３にも示すように、頂部断熱体１５に均熱管５の頂部外周を取り囲む如く周方向に適宜間隔で複数例えば３個取付けられている。この場合、規制部材２３は、例えば頂部断熱体１５と同じ断熱材料により平面円弧状で且つ断面逆Ｌ字状に形成されており、頂部断熱体１５の対応箇所には規制部材２３を上方から挿入して取付けるための断面逆Ｌ字状の取付孔２４が形成されている。
【００２０】
前記規制部材２３は、下側が頂部断熱体１５の下部から下方へ突出した状態に取付けられる。規制部材２３は、前記取付孔２４に接着剤で接着固定されていることが好ましい。また、規制部材２３の均熱管対向面は、均熱管５の頂部外周形状に対応させてテーパー状ないし階段状２５に形成されていることが好ましい。
【００２１】
次に、以上の構成からなる縦型熱処理装置の作用について述べる。先ず、ウエハｗの移載が終了したボート２は、ヒータ４下方のローディングエリアにおいて、蓋体１２上の保温筒１３上に載置され、次に、昇降機構による蓋体１２の上昇によってボート２を処理容器３内にその下端開口から搬入し、その開口を蓋体１２で気密に閉じる。
【００２２】
そして、処理容器３内を排気しながらボート２上のウエハｗをヒータ４により所定の処理温度に昇温させ、処理容器３内に所定の処理ガスを導入してウエハｗに所定の熱処理例えば拡散処理を施す。所定の熱処理が終了したなら、先ず、ヒータ４の電源を切り、処理容器３内を不活性ガス例えば窒素ガスで置換した後、蓋体１２を下方に開けてボート２を処理容器３内から下方のローディングエリアに搬出すれば良い。
【００２３】
ところで、処理容器３とヒータ４の間に設けられている均熱管５は、弾性を有する底部断熱体１８上に設置されており、しかも高さが高く重量も重いため、地震等の揺れによって横揺れを起こし易い。しかしながら、前記縦型熱処理装置によれば、前記ヒータ４の筒状断熱体１４の頂部に設置される頂部断熱体１５に前記均熱管５の頂部外周を取り囲んで均熱管５の揺れを規制する規制部材２３が設けられているので、別途複雑な固定手段を有すること無く簡単な構成で均熱管５の揺れを抑えることができる。
【００２４】
従って、均熱管５が揺れて処理容器３に強く接触ないし衝突することによって生じる可能性のある処理容器３の破損を防止することが可能となり、耐久性、安全性および信頼性が一段と向上する。また、本発明は、構成が簡単で、大幅な設計変更を要しないため、既存の縦型熱処理装置にも容易に実施することが可能である。また、ヒータ４の底部断熱体１８における均熱管５の設置部分には、均熱管５の下端部を嵌合する嵌合穴２２が形成されているため、この嵌合穴２２に均熱管５の下端部を嵌合させて保持することができ、頂部の規制部材２３と相俟って均熱管５の揺れを更に十分に抑制することが可能となる。
【００２５】
図４は、本発明の第２の実施の形態を示す縦型熱処理装置の要部縦断面図である。図４の実施の形態において、前記図１の実施の形態と同一部分は同一参照符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図４の実施の形態では、前記均熱管５の揺れを規制するために前記頂部断熱体１５と前記均熱管５の対向部の一方（図示例では均熱管５の頂部）には突部２６が設けられ、他方（図示例では頂部断熱体１５の下面部）には該突部２６が係合する凹部２７が設けられている。これら突部２６と凹部２７は、熱処理炉１の設計誤差や組立誤差および熱膨張等を考慮して、ゆるく係合するように形成されていることが好ましい。
【００２６】
図４の実施の形態の縦型熱処理装置によれば、均熱管５の頂部に突部２６を設け、頂部断熱体１５の下面部に該突部２６が係合する凹部２７を設けているため、別途複雑な固定手段を有すること無く簡単な構成で均熱管５の揺れを抑えることができる。本実施の形態でも、図１の実施の形態と同様、ヒータの底部断熱体に均熱管の下端部を嵌合する嵌合穴が設けられていることが好ましい（図示省略）。なお、図４において、２８は筒状断熱体１４の内周に抵抗発熱体を保持する絶縁性を有する櫛状の保持体、２９は均熱管５の内側に保持された温度検出器である。
【００２７】
図５は図４の実施の形態の変形例を示す要部概略的断面図である。すなわち、頂部断熱材１５の下面部略中央部には下方に突出した突部２６が設けられ、均熱管５の頂部には該突部２６が係合する凹部２７が設けられている。この場合、突部２６は、折れや曲りを防止するために、頂部断熱体１５の断熱材料よりも剛性を有する材料例えばセラミックにより形成されていることが好ましい。前記凹部２７は、例えば均熱管５の頂部に均熱管５と同材質のリング３０を溶接することにより形成されていても良い。図５の変形例によっても、図４の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
【００２８】
図６は、本発明の第３の実施の形態を示す縦型熱処理装置の要部縦断面図である。図６の実施の形態において、前記図１ないし図４の実施の形態と同一部分は同一参照符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。図３の実施の形態の縦型熱処理装置においては、ヒータ４の筒状断熱体１４の内側に前記均熱管５の頂部外周を取り囲んで均熱管５の揺れを規制する規制部材３１が設けられている。図示例の規制部材３１は、均熱管５を取り囲む如く周方向に連続した属したリング状に形成されているが、周方向に適宜間隔で複数設けられていても良い。図６の実施の形態の縦型熱処理装置によれば、ヒータ４の筒状断熱体１４の内側に前記均熱管５の頂部外周を取り囲んで均熱管５の揺れを規制する規制部材３１が設けられているため、別途複雑な固定手段を有すること無く簡単な構成で均熱管の揺れを抑えることができる。本実施の形態でも、図１の実施の形態と同様、ヒータの底部断熱体に均熱管の下端部を嵌合する嵌合穴が設けられていることが好ましい（図示省略）。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。被処理体としては、半導体ウエハ以外に、例えばガラス基板やＬＣＤ基板等が適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００３１】
（１）請求項１に係る発明によれば、多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、該頂部断熱体に前記均熱管の頂部外周を取り囲んで均熱管の揺れを規制する規制部材を周方向に間隔を置いて複数設け、これら規制部材は前記頂部断熱体の下部から下方に突出しており、前記規制部材の均熱管対向面は均熱管の頂部外周形状に対応させてテーパ状又は階段状に形成されているので、簡単な構成で均熱管の揺れを抑えることができる。
【００３２】
（２）請求項２の発明によれば、多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、前記均熱管の揺れを規制するために前記頂部断熱体と前記均熱管の対向部の一方に突部を、他方に該突部が係合する凹部を設けたので、簡単な構成で均熱管の揺れを抑えることができる。
【００３３】
（３）請求項３に係る発明によれば、多数の被処理体を高さ方向に所定間隔で配列した状態で収容する処理容器と、該処理容器の周囲に設けられたヒータと、該ヒータと前記処理容器の間に処理容器を覆うように設置された均熱管とを備えた縦型熱処理装置であって、前記ヒータは筒状断熱体の頂部に設置される頂部断熱体を有し、前記筒状断熱体の内側に前記均熱管の頂部外周を取り囲んで均熱管の揺れを規制する規制部材を設けたので、簡単な構成で均熱管の揺れを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す縦型熱処理装置の縦断面図である。
【図２】図１における頂部断熱体の断面図である。
【図３】同頂部断熱体の底面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す縦型熱処理装置の要部縦断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の変形例を示す要部概略的断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す縦型熱処理装置の要部縦断面図である。
【符号の説明】
ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
３  処理容器
４  ヒータ
５  均熱管
１４  筒状断熱体
１５  頂部断熱体
１８  底部断熱体
２２  嵌合穴
２３  規制部材
２６  突部
２７  凹部
３１  規制部材
【図１】
0004493823.tif 000002
【図２】
0004493823.tif 000003
【図３】
0004493823.tif 000004
【図４】
0004493823.tif 000005
【図５】
0004493823.tif 000006
【図６】
0004493823.tif 000007