(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型熱処理炉のプロセスチューブ内にウエーハ保持装置のボートを昇降自在に設けるとともに、プロセスチューブの外側に、当該プロセスチューブと平行に延在する少なくとも一個の挿入管が配置されるとともに、この挿入管に炉内温度制御用熱電対が挿入可能に設けられている縦型熱処理炉において、
前記ボートの受け台に少なくとも一個のポートを設け、各ポートに熱電対ガイド部材を前記ボートと略平行に支持させるとともに、前記熱電対ガイド部材の一部を前記ボートに係合可能に設け、かつ、前記熱電対ガイド部材に沿って前記プロセスチューブ内温度測定用の熱電対を支持可能とし、
前記熱電対ガイド部材は、一端を開口したガイド管により構成され、このガイド管は前記ポートの開口端に係合可能なフランジと、前記ボートに係合可能なフックを備え、少なくとも軸方向二箇所位置にてボートと平行に支持されていることを特徴とする縦型熱処理炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は縦型熱処理炉に係り、更に詳しくは、炉内温度制御用熱電対の校正を容易に行うことのできる縦型熱処理炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置のウエーハ製造工程において、ウエーハに酸化膜形成等の所定処理を行うための熱処理装置が知られている。この熱処理に用いられる熱処理炉としては、横型熱処理炉と縦型熱処理炉とが存在し、最近では、ウエーハの大口径化に伴って縦型熱処理炉が主流になりつつある。
【０００３】
図７には従来の縦型熱処理炉の一例が示されている。この図において、ヒータ１０の内側に下端側が開放したライナー管１１がライナー管受け部材１１Ａを介して配置されているとともに、このライナー管１１の内側にはプロセスチューブ１２が配置されている。このプロセスチューブ１２内には、ウエーハ保持装置１５が図示省略したボートローダを介して昇降自在に設けられている。また、このプロセスチューブ１２の外側には、図示省略した炉内温度制御用の熱電対が配置されている。
【０００４】
前記ウエーハ保持装置１５は、ボートローダに連結されるボート受け台１６と、このボート受け台１６上に設けられたヒートブロック１７と、比較的高純度の石英ガラスあるいはＳiＣ等を加工して製造されたボート１８とを備えて構成されている。ボート１８の図示しない溝には、多数のウエーハ１９が配置されるとともに、その上部にはバッファ２０が配置されている。また、前記ボート受け台１６には上下方向にポート１６Ａが設けられており、このポート１６Ａを通じて前記炉内温度制御用の熱電対を校正するための保護管入りの熱電対２１を挿通できるようになっている。
【０００５】
なお、図７中、符号２３は、プロセスガスあるいは熱の放散を防止するためのスカベンジャを示し、符号２４は、ウエーハ１９に酸化膜を形成するための水蒸気を供給するための外部燃焼装置を示す。また、符号２５，２６は、スカベンジャ排気口及びプロセスガス排気口をそれぞれ示す。
【０００６】
以上の構成において、熱処理時における炉内温度は熱電対２１によって校正したプロセスチューブ外側の炉内温度制御用の熱電対で測定することができ、これによって所要の炉内温度制御を行うことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような縦型熱処理炉において、一般には、ボート１８とプロセスチューブ１２の内壁との距離若しくは隙間が狭いため、ウエーハ保持装置１５が上昇した状態でボート受け台１６のポート１６Ａから保護管入りの熱電対２１を挿入する際に、保護管がウエーハ１９やボート１８に不用意に接触して当該保護管ひいては熱電対２１を損傷させたり、あるいはパーティクルが発生し易いという不都合があった。
【０００８】
また、熱電対２１とウエハ保持装置１５とを同時にプロセスチューブ１２内に配置するために、ボート受け台１６のポート１６Ａに予め熱電対２１を保持させた状態でウエーハ保持装置１５をプロセスチューブ１２内に上昇させようとすると、前記ポート１６Ａの軸方向長さが短いために、不安定なる保持となって熱電対２１を垂直に保持することが困難となる。このため、上昇時に保護管がプロセスチューブの下端にぶつかって破損する事故も発生し易いという不都合を招来する。この場合、例えば、実開平４−３８０３６号公報に示される熱処理炉に見られるように、プロセスチューブの上部から熱電対を挿入可能な保護管をプロセスチューブに設けることも理論的に考えられるが、クリーンルームの天井高さと同程度の高さを有する縦型の熱処理炉においては実用化することはできない。
【０００９】
さらに、プロセスチューブ１２の管壁内に熱電対を下方から入れることができるようにして測定することも考えられるが、プロセスチューブ１２とボート受け台１６のポート１６Ａとの位置的な整合精度が高精度でないと不可能であり、また、この構成ではプロセスチューブ１２内温度の測定も不可能となり、炉内温度制御用の熱電対の校正が正確にはできなくなる。
【００１０】
【発明の目的】
本発明は、かかる従来例の不都合を改善するために案出されたものであり、その目的は、前記熱電対の校正を容易に行うことができるとともに、炉内温度の高精度なる把握を可能とし、これによって、ウエーハ処理精度の向上に資することができる縦型熱処理炉を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、縦型熱処理炉のプロセスチューブ内にウエーハ保持装置のボートを昇降自在に設けるとともに、プロセスチューブの外側に、当該プロセスチューブと平行に延在する少なくとも一個の挿入管が配置されるとともに、この挿入管に炉内温度制御用熱電対が挿入可能に設けられている縦型熱処理炉において、
前記ボートの受け台に少なくとも一個のポートを設け、各ポートに熱電対ガイド部材を前記ボートと略平行に支持させるとともに、前記熱電対ガイド部材の一部を前記ボートに係合可能に設け、かつ、前記熱電対ガイド部材に沿って前記プロセスチューブ内温度測定用の熱電対を支持可能とし、
前記熱電対ガイド部材は、一端を開口したガイド管により構成され、このガイド管は前記ポートの開口端に係合可能なフランジと、前記ボートに係合可能なフックを備え、少なくとも軸方向二箇所位置にてボートと平行に支持される、という構成を採っている。
【００１３】
【作用】
本発明においては、熱電対保護部材は、ボート受け台に設けられたポート及びボートの一部に支持された状態で、ウエーハ保持装置が上昇してプロセスチューブ内に移動する。この状態で炉内温度制御用熱電対を校正するためにプロセスチューブ内温度の測定を行う場合に、熱電対をポート開口部から挿入すれば、当該熱電対は保護部材に沿って支持されることとなる。熱電対は予め保護部材に支持させた状態で測定することも勿論可能である。
【００１４】
熱電対保護部材をガイド管によって構成するとともに、このガイド管が少なくとも二箇所にて支持される構成としたことによって、当該保護管を鉛直方向に沿って安定的に保持することが可能となり、また、熱電対の挿入をより一層容易とする他、ウエーハ保持装置の上昇時にガイド管の損傷要因も有効に回避されることとなる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、前記従来装置と同一若しくは同等の構成部分については同一符号を用いるものとし、説明を省略若しくは簡略にする。
【００１６】
図１には本実施例に係る縦型熱処理炉の概略構成が示されている。この図において、ボート受け台１６には、軸方向長さが比較的に短寸となった筒状のポート１６Ａが支持されている。このポート１６Ａには、熱電対ガイド部材を構成するガイド管３０の一端側が支持されるようになっている。このガイド管３０は、図２及び図３に示されるように、本実施例では低アルカリ不純物石英を成形材料として内部に長孔３０Ａを備えた細長い管として構成されている。ガイド管３０の一端である開口端３０Ｂの近傍にはフランジ３１が外周面に形成され、これにより、フランジ３１がポート１６Ａの上端面に係止できるようになっている。この一方、ガイド管３０の他端には略Ｕ字状のフック３２が形成されている。このフック３２は、ボート１８の上端開口に係止可能となっており、ガイド管３０をウエーハ保持装置１５に装着した状態では、ガイド管３０はボート１８に沿って鉛直方向に支持される。
【００１７】
図１の状態では、図面の錯綜を回避するため、単一のポート１６Ａ及びこれに対応した一本のガイド管３０を示しているが、図４に示されるように、プロセスチューブ１２の円周方向に沿って略９０度間隔で４箇所にポート１６Ａを設けてそれぞれのポート１６Ａに対応するガイド管３０を設け、各ガイド管３０内にプロセスチューブ内温度測定用の石英製保護管入りの熱電対２１を挿入支持させる構成が好ましい。これにより、プロセスチューブ１２面内の炉温測定を行うことが可能となる。また、プロセスチューブ１２の外側位置において、図示省略した炉内温度制御用熱電対を挿入可能な挿入管３５が配置されている。
【００１８】
なお、図４において、符号３６はプロセスチューブ１２内にプロセスガスを導入されるための導入管を示し、符号３７はプロセスガスの排気管を示す。また、符号３８は前記外部燃焼装置２４に接続される水蒸気導入管を示し、導入された水蒸気は排気管３９より排気されるようになっている。
【００１９】
次に本実施例の作用について説明する。
【００２０】
図１に示されるように、ウエーハ保持装置１５が下降した状態で熱電対ガイド部材としてのガイド管３０の下端側、すなわちフランジ３１が設けられている側を下にして、ポート１６Ａの開口内に挿入する。ガイド管３０がポート１６Ａに挿入された状態では、フランジ３１がポート１６Ａの開口端面に係止されることとなり、下方への脱落は阻止される。次いで、ガイド管３０の上端に設けられたフック３２をボート１８の上端開口に係合させる（図５参照）。この状態では、ガイド管３０は軸方向二箇所にて支持されることとなり、ボート１８に対する平行支持が実現される。
【００２１】
このようにしてガイド管３０の支持を完了した後において、ウエーハ保持装置１５が上昇し、当該ウエーハ保持装置１５全体がプロセスチューブ１２内に入り込み、ウエーハ１９に所定の熱処理を行うことができる。プロセスチューブ１２の外側に配置された前記挿入管３５内の図示しない炉内温度制御用熱電対を校正する際は、図６に示されるように、下方より保護管入りの熱電対２１が挿入される。この際、熱電対２１はガイド管３０の長孔３０Ａに沿ってスムース且つ安定した上昇が確保される。炉内温度制御用熱電対の出力データと前記熱電対２１の出力データとを比較処理することで炉内温度制御用の熱電対の校正を行うことができる。
【００２２】
なお、予め熱電対２１がガイド管３０内に挿入された状態でウエーハ保持装置１５とともに上昇させてもよい。
【００２３】
従って、本実施例においては、熱電対ガイド部材としてガイド管３０を設けるとともに、このガイド管３０を軸方向二箇所位置にて支持する構成を採用したから、熱電対２１の挿入時に当該熱電対２１をスムースに案内することが可能となり、かかる作業に際して熱電対２１が損傷を受けることがなく、これによって、パーティクルの発生を未然に防止できるという効果がある。
【００２４】
また、ガイド管３０の前述の支持構造によれば、軸心のずれが生じないため、ウエーハ保持装置１５の上昇時にガイド管３０の上端がプロセスチューブ１２の下端側にぶつかる虞も確実に解消でき、ガイド管３０の損傷に起因したパーティクルの発生原因も有効に防止することができる。
【００２５】
また、前記実施例においては、プロセスチューブ１２の内面側において、９０度間隔にて４本の熱電対２１を配置する構成としたから、プロセスチューブ１２面内の炉温測定も可能となる。
【００２６】
なお、前記実施例において、熱電対保護部材はガイド管３０により構成する場合を図示、説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、横断面形状がＵ字状となった適宜なガイドを設け、これに熱電対２１を支持させる構成等も場合によっては採用することができる。
【００２７】
また、ガイド管３０は、軸方向二箇所にて支持する構成としたが、ガイド管が長寸の場合には、三箇所以上にて支持する構成も勿論採用可能である。
【００２８】
さらに、前記熱電対２１は、石英保護管入りのものを採用したが、かかる保護管を有しない熱電対を採用してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成され、かつ、作用するので、これによると、熱電対の校正を容易に行うことができるとともに、炉内温度の高精度なる把握を可能とし、これによって、ウエーハ処理精度の向上に資することができる。また、既存設備に大幅なる設計変更を行うことなく極めて簡易なる構成によって保護管ひいては熱電対の損傷原因を有効に回避することができ、パーティクルの発生を未然に防止することができる、という従来にない優れた効果を奏する縦型熱処理炉を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施例の全体構成を示す概略構成図である。
【図２】  前記実施例のガイド管を示す正面図である。
【図３】  図２のＡ矢視図である。
【図４】  図１の一部横断面図である。
【図５】  ウエーハ保持装置が上昇する状態を示す概略構成図である。
【図６】  プロセスチューブ内温度測定用の熱電対を挿入する状態を示す概略構成図である。
【図７】  従来の縦型熱処理炉を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０・・・ヒータ、１２・・・プロセスチューブ、１５・・・ウエーハ保持装置、１６・・・ボート受け台、１６Ａ・・・ポート、１８・・・ボート、２１・・・熱電対、３０・・・熱電対ガイド部材としてのガイド管、３１・・・フランジ、３２・・・フック、３５・・・炉内温度制御用熱電対挿入管
【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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