(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に処理ガスを導入して被処理体ボートに収納した被処理体を熱処理する縦型熱処理装置において、被処理体ボートを支持する石英製の支柱を回転駆動機構を介して回転させて前記被処理体ボートを回転自在に設け、前記支柱に回動不能に連結した金属製の保持体のテーパ面と前記支柱の環状段部面との間に金属製の環状テーパクサビを介在させ、このテーパクサビの上面で前記環状段部面を支受し、かつ、テーパクサビの下面に形成したリング状のテーパ面を前記保持体のテーパ面に当接させたことを特徴とする縦型熱処理装置。
【請求項２】
分割リングを組み合わせてリング状のテーパクサビを構成し、この分割リング同志をバネ座金を介してネジで連結してそれぞれの分割リングを径方向へテンションを与えてテーパクサビをリング状に保持させた請求項１に記載の縦型熱処理装置。
【請求項３】
前記支柱の下端に一体に設けた突状の垂直出し部を、保持体の中央位置に形成した嵌入穴に嵌合して支柱の垂直度を保持させるようにした請求項１又は２に記載の縦型熱処理装置。
【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】
通常、半導体ウエハ等の被処理体における製造プロセスにおいては、半導体ウエハ等に対して、酸化処理、拡散処理、減圧ＣＶＤ処理である成膜処理等の処理を施すために、各種の熱処理工程が行われる。これらの熱処理には、多数枚の半導体ウエハに対して処理が可能なバッチ式の縦型熱処理装置が多く用いられている。
この縦型熱処理装置は、縦長の処理容器（反応管）の周囲には加熱炉が設けられ、また、この処理容器の下端部に設けたマニホールドには処理ガスの導入ポートや排気ポートが設けられている。
【０００３】
また、処理容器の下方開口部をキャップ部により開閉可能に設け、このキャップ部上にウエハを多段に収容した複数枚のウエハボートを載置し、昇降機構によるキャップ部の昇降によって処理容器内へウエハボートをロードまたはアンロードするように構成している。
更には、ウエハボートを支持している支柱を保持部材に嵌着し、この保持部材を回転軸に連結し、この回転軸は、昇降機構に設けられたモータによって回転駆動され、回転軸の上方に配設したウエハボートを回転させながら熱処理を行うことにより半導体ウエハの面内における熱処理の均一性を向上させるようにしている。
【０００４】
ところで、この支柱は、処理容器内に収納位置されるので、通常、耐熱性と耐腐食性を有する石英で形成されている。この石英製の支柱は、その下端部を金属製の筒状の保持部材の挿入穴に挿入して支柱と保持部材を連結し、回転軸を回転させることにより支柱と保持部材を介してウエハボートを回転して半導体ウエハを熱処理するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、石英製の支柱は、石英の加工精度を上げるのが難しく、そのため、保持部材に高精度に挿入穴を形成しても、支柱の下端部と挿入穴との嵌合状態の精度に問題があると、上方に配設されているウエハボートの垂直度がなくなってウエハボートが傾き、そのため、ウエハの自動移載時にウエハがウエハボートに接触してウエハが破損するおそれがあると共に、ウエハボート自体が、処理容器の内周面に接触する事態を生じるおそれがある。
【０００６】
特に、保持部材がステンレス等の金属製で形成され、支柱が石英で形成されていると、熱処理容器のプロセス時に、金属製の保持部材が熱膨張する際に、保持部材と支柱との連結部位で摺動が生じて両部位が摩耗され、遂には石英が金属に固着する事態になると共に、保持部材の熱膨張によって、ガタが生じると、ウエハボートが傾き、正常なウエハ移載が不可能になる等の重大な問題点を有している。
【０００７】
本発明は、従来の問題点に鑑みて開発したものであり、その目的とするところは、支柱をガタなく支持するようにし、かつ保持部材の熱膨張による支柱との摺動を最少限に抑えて摺動による破損を回避すると共に、支柱を芯出し調整して、常に、高精度な垂直度を保持させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、処理容器内に処理ガスを導入して被処理体ボートに収納した被処理体を熱処理する縦型熱処理装置において、被処理体ボートを支持する石英製の支柱を回転駆動機構を介して回転させて前記被処理体ボートを回転自在に設け、前記支柱に回動不能に連結した金属製の保持体のテーパ面と前記支柱の環状段部面との間に金属製の環状テーパクサビを介在させ、このテーパクサビの上面で前記環状段部面を支受し、かつ、テーパクサビの下面に形成したリング状のテーパ面を前記保持体のテーパ面に当接させた縦型熱処理装置である。
このテーパクサビによって、支柱と保持体とが、ガタを生じることなく、高精度に垂直状態を保持することができる。
【０００９】
また、テーパクサビによって、荷重を受け、保持体の熱膨張時において、両者の摺動が最少限に抑えられ、高精度に芯出し作用が発揮される。
【００１０】
請求項２に係る発明は、分割リングを組み合わせてリング状のテーパクサビを構成し、この分割リング同志をバネ座金を介してネジで連結してそれぞれの分割リングを径方向へテンションを与えてテーパクサビをリング状に保持させたものである。従って、テーパクサビは、分割リングで構成され、径方向へテンションを与えられているので、熱膨張時に石英と金属との間に生じる摺動を最小限に抑えている。
【００１１】
請求項３に係る発明は、支柱の下端に一体に設けた突状の垂直出し部を、保持体の中央位置に形成した嵌入穴に嵌合して支柱の垂直度を保持させるようにしたものである。このように、高精度な嵌め合い状態の垂直出し部によって支柱の垂直を保つようにしている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明における縦型熱処理装置の実施形態を図面に従って詳述する。
図１は、縦型熱処理装置を示した断面説明図であり、図３及び図４は、他の実施例を示した部分断面図であり、図３は石英製のキャップ部であり、図４はステンレス製のキャップ部の例を示している。
【００１３】
図１及び図２において、１は酸化処理、拡散処理或は減圧ＣＶＤ処理等に用いられる円筒型状の石英製の処理容器（反応管）であり、この処理容器１の下端に開口２を設け、更に、ガス導入口３にＬ字形の石英製インジェクタ４を装入している。また、開口２は、後述する石英製のキャップ部６で開閉自在に被蓋し、また、処理容器１の外周囲には加熱炉７を設けている。本例における処理容器１は、単管構造であるが、内管と外管からなる二重管構造でも良い。また、キャップ部６の下面にヒータ６ｂを設け、このキャップ部６の軸装部６ａには、回転導入機構部８を貫通させる貫通孔９が設けられている。
【００１４】
この回転導入機構部８は、多数枚の半導体ウエハＷを多段に収納保持したウエハボート１０を石英製の支柱１１で支持している。この支柱１１の下部を縮径して環状段部面１２と断面円形状の嵌合部１３を形成し、更に嵌合部１３の下面には、更に縮径して小径の垂直出し部１４を一体に形成している。また、筒形状のステンレス製等の金属製保持体１５の上端に内側に傾斜させたテーパ面１６を形成し、更に、側部内方にボルト等の突部１７を設けると共に、小径の嵌入穴１８を形成している。
【００１５】
この支柱１１の嵌合部１３を保持体１５に嵌合すると共に、垂直出し部１４を嵌入穴１８に嵌合し、更に、突部１７を嵌合部１３に形成した係合溝１９に係合して、支柱１１を保持体１５に回動不能に連結している。
また、支柱１１の環状段部面１２と保持体１５のテーパ面１６との間に、環状のテーパクサビ２０を介在させ、テーパクサビ２０の上面２０ｄで支柱１１の環状段部面１２を支受けし、テーパクサビ２０の下面を保持体１５のテーパ面１６に当接させている。
【００１６】
上記のテーパクサビ２０は、図５及び図６において、ステンレス鋼、ステンレス合金等の耐腐食性金属で形成され、本例におけるテーパクサビ２０は、放射方向に分断されて３個に分割された分割リング２０ａ，２０ｂ，２０ｃを組み合わせて構成されている。この分割リングは、２個でも複数個に分割されても良い。この分割リング２０ａ〜２０ｃは、相隣れる分割リング同志の端部の一方に挿入穴２１を他方の分割リングにめねじ部２２を形成し、一方の分割リングの挿入穴２１から挿入したネジ２３でネジ連結すると共に、挿入した分割リング側に、バネ座金２４を装着して分割リング同志を径方向へテンションを与えてテーパクサビ２０をリング状に保持させるようにしている。従って、テーパクサビ２０の上面２０ｄは、支柱１１の石英と接触し、かつ下面のテーパ面２０ｅは、金属製の保持体１５のテーパ面１６と接触する。
【００１７】
また、保持体１５の軸穴１５ａに駆動軸２５をボルト２５ａで回動不能に連結し、この駆動軸２５はモータ２６ａを駆動源とする回転駆動機構２６を設け、この回転駆動機構２６は、ウエハボート１０を処理容器１内へロードまたはアンロードするための昇降機構２７に設けられている。
【００１８】
更に、保持体１５の外周に石英製の調整リング２８を設け、この調整リング２８をねじ２９で上下動させてリング状の隙間保持プレート３０を調整することにより、隙間保持プレート３０とキャップ部６の上面との隙間３１を調整して、パージ供給路３２より供給したパージガスをこの隙間３１よりパージさせて密封シールするようにしている。このキャップ部６は、石英製以外にステンレス製とすることもできるが、この場合は、キャップ部６ｃの上面に耐腐食性材をコーティング処理を施す。
【００１９】
次に、上記実施形態の作用を説明する。
まず、半導体ウエハＷを収納保持したウエハボート１０を昇降機構２７を介して処理容器１の開口２からロードさせて開口２をキャップ部６で密封して図１の状態にする。この状態において、加熱炉７により処理容器１内を所定の処理温度にすると共に、インジェクタ４より処理ガスを導入しながら、図示しないガス排気口より排気する。
次いで、モータ２６ａを駆動させて駆動軸２５を回転させると、支柱１１を介してウエハボート１０が回転し、ウエハボート１０内の半導体ウエハＷが例えば成膜処理または酸化処理或は拡散処理される。
【００２０】
この場合、支柱１１の環状段部面１２と保持体１５のテーパ面１６との間に、テーパクサビ２０が介在されているから、テーパクサビ２０の上面２０ｄによりウエハボート１０を支持している支柱１１の荷重を受け、テーパクサビ２０の下面であるテーパ面２０ｅは、保持体１５のテーパ面１６に当接するので、クサビ効果により支柱１１は、芯出し作用が行われ、支柱１１は、ガタが生じることなく、確実に垂直状態を保持する。
【００２１】
また、処理容器１内が所定のプロセス温度に加熱されると、石英製の支柱１１は、ほとんど熱膨張しないが、テーパクサビ２０は金属製であるから、熱膨張する。
しかし、テーパクサビ２０は、分割リング２０ａ，２０ｂ，２０ｃ同志をバネ座金２４を介してネジ２３で連結して分割リングを径方向へテンションをかけているので、このテーパクサビ２０は、真円度を保持しながら、支柱１１の環状段部面１２とテーパクサビの上面２０ｄとの摺動を最少限に抑えることができ、一方、テーパクサビ２０の下面２０ｅと保持体１５のテーパ面１６とは、熱膨張による摺動が生じるが、石英である支柱１１の環状段部面１２とテーパクサビ２０の上面２０ｄとの支受面間では、摺動が極力抑えられて、支柱１１側の石英は確実に保護される。
【００２２】
更に、支柱１１の嵌合部１３の下面に形成した垂直出し部１４は、保持体１５の嵌入穴１８に小径の嵌め合い状態になるので、保持体１５の熱膨張により影響は最少限に抑えられて、保持体１５の上下の膨張も吸収され、従って、ウエハボート１０を支持している支柱１１は、高精度に垂直状態に保持され、ウエハボート１０が傾斜したりすることなく、正常なウエハ移載が可能となる。
【００２３】
次に、図３及び図４に基づいて、熱処理装置の他例を説明する。図３は、キャップ部６を石英で形成したものであるのに対し、図４は、ステンレス製のキャップ部６ａを用いた例である。
なお、本例と上記の例との同一部分は、同一符号を付すことにし、その説明を省略する。
テーパクサビ２０は、上記の例と同様に、支柱１１の嵌合部１２の外周囲に嵌合され、テーパクサビ２０の外周囲には、保持体３３のフランジ部３３ａに装入された調整リング３４が設けられている。この調整リング３４によって隙間保持プレート３０を上下させて隙間３１を調整するようにしている。
本例におけるテーパクサビ２０の作用効果は、上記の例と同様であるので省略する。
なお、図４に示すキャップ部６ａは、ステンレス製で形成されているが、キャップ部６ａの上面である処理ガスの接ガス面をセラミック系やガラス質系の耐腐食性材でコーティング処理されている。
【００２４】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１に係る発明によると、支柱をガタなく高精度に垂直度を保持することが可能となり、しかも、保持体が熱膨張しても、支柱とテーパクサビ間での摺動を最少限に抑えて、摺動による破損を生じさせることなく、高精度に熱処理される縦型熱処理装置を提供することができる。
【００２５】
請求項２に係る発明は、石英製の支柱と金属製保持体との間に金属製テーパクサビを介在したので、芯出し作用によって高精度に荷重を受け、金属と石英間との熱膨張時の摺動が確実に防止され、石英製の支柱は垂直に保持された状態で保護される。
【００２６】
請求項３に係る発明は、分割リングによって組み合わされたテーパクサビにより、径方向へテンションを与えられた状態であり、従って、熱膨張時に石英と金属との間で生じる摺動を最少限に抑えることができ、摺動による破損が生じるおそれがない。
【００２７】
請求項４に係る発明は、高精度な嵌め合い状態を保つことができる垂直出し部を保持体の嵌入穴に最小ガタの状態で小径嵌め合いされているので、被処理体ボートを支持する支柱の垂直度を確実に保つことができる。
【００２８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における縦型熱処理装置の一例を示した断面説明図である。
【図２】図１における支柱と保持体の連結部位を示した拡大断面図である。
【図３】本発明における他例を示した部分拡大断面図である。
【図４】本発明における更に他例を示した部分拡大断面図である。
【図５】本発明におけるテーパクサビを示した斜視図である。
【図６】図５におけるテーパクサビの一部切欠き断面図である。
【符号の説明】
１  処理容器
２  開口
６  キャップ部
１０  ウエハボート
１１  支柱
１２  環状段部面
１３  嵌合部
１４  垂直出し部
１５  保持体
１６  テーパ面
１８  嵌入穴
２０  テーパクサビ
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  分割リング
２０ｄ  上面
２０ｅ  下面
２１  挿入穴
２２  めねじ部
２３  ネジ
２４  バネ座金
【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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