JPH0669146A - 縦型炉の炉口カバー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 縦型炉内にボートによって処理物を搬入する
際の周囲空気や塵埃等の巻き込みを防止する。 【構成】 処理物２５を収容したボート２６を囲み得る
複数の略筒状のカバー３２、３６、３７、３８、３９が
垂直方向に伸縮自在に構成され、カバー３２の上端部
は、縦型炉の炉口フランジ１２に密着自在であり、さら
に各カバー３２、３６、３７、３８、３９は適宜の昇降
装置によって上記炉口フランジに向けて昇降自在に構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置に用い
られる縦型炉の炉口カバー装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハに酸化膜を形成したり、そ
の他種々の熱処理に使用される縦型炉は、一般に加熱用
の管状炉を垂直に配置し、この管状炉の中に石英等から
なる反応管を有しており、多数の半導体ウエハ等の処理
物を水平状態で縦方向に収容したボートを適宜の昇降装
置によって上昇させて上記反応管内に搬入し、酸化膜形
成等、必要な熱処理が炉内で行われるようになってい
る。

【０００３】ところが処理物を収容したボートを反応管
内に搬入する際、雰囲気制御されていない周囲の大気が
それに伴って巻き込まれ、反応管内に大気中の酸素や塵
埃等が侵入して、その結果処理物たる半導体ウエハ上に
不必要な酸化膜が形成されたり、侵入した塵埃が付着す
るおそれがあった。

【０００４】これを改善する従来の技術としては、例え
ば特開平１−１９４４１５号の「縦形炉における炉口
部」があった。この従来技術は、ボートを支持するキャ
ップと反応管との間に、上下移動機構によって上下動す
る筒状のインナーリングを挿設すると共に、このインナ
ーリングの上部には、炉口フランジに係止される突起部
を設けた構成を有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来技術では、大気の巻き込みがある程度改善されるが、
インナーリングの長さが短いため、改善の度合いが小さ
かった。これを向上させるにはインナーリングを長くす
ればよいが、上記従来技術では、ボートへの処理物移載
時のスペースをボート周囲に確保する必要上、インナー
リングの長さを長くできないため、大気の巻き込みの大
幅な改善が期待できなかった。しかも上記従来技術で
は、ボートの上昇に伴ってインナーリングの上方の突起
部が反応管内下方に入ってしまうので、温度分布等に影
響を与え、熱処理上好ましくない。

【０００６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、半導体ウエハなどの処理物を収容するボートの上
昇時、炉内への搬入時における、周囲の大気や塵埃の巻
き込みを大幅に改善できる縦型炉の炉口カバー装置を提
供して上記問題の解決を図ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、まず請求項１として、相互に径が異なる複数の略筒
状のカバーによって垂直方向に伸縮自在に構成され、さ
らに各カバーの内径はいずれも処理物搬入用のボート下
方に位置するキャッピング部材の外径よりも大きく、さ
らにこれら各カバーのうちの最内周のカバーの上端部
は、縦型炉の炉口のフランジ部に密着自在であり、さら
に各カバーは適宜の昇降装置によって上記炉口のフラン
ジ部に向けて昇降自在に構成されていることを特徴とす
る、縦型炉の炉口カバー装置を提供する。

【０００８】さらに請求項２では、上記の如く構成され
たカバー装置において、カバー内にパージガスが供給さ
れる如く構成したことを特徴とする、縦型炉の炉口カバ
ー装置を提供する。ここでいうパージガスとは、例えば
半導体製造装置において清浄や不要ガスの排気等に使用
されているＮ₂やＡｒガスなどの不活性ガスをいう。

【０００９】

【作用】本発明を実施する場合には、ボートを支持して
これを上昇させる可動部材等の上にに各カバーを設置す
る。この場合、ボートへ半導体ウエハなどの処理物を移
載するためのスペースを確保する必要があるが、各カバ
ーは伸縮自在に構成されているから、収縮状態で設置す
ることにより縦方向のスペースをさほど必要としない。
そしてまず、ボート上昇に先立って昇降装置によって各
カバーを縦型炉の炉口に向けて上昇させ、最内周に位置
したカバーの上端部を炉口のフランジ部に密着させ、ま
た各カバーを伸張状態にする。これによって、炉口に通
ずる縦型通路が形成され、いわば炉口が下方にまで延長
された格好となる。

【００１０】その後、処理物を収容したボートを上昇さ
せると、ボートは各カバーによって形成された上記縦型
通路内を上昇していく。このときボート上昇に伴ってボ
ートの可動部材と伸張した上記カバーの下端部が当接す
るので、その時点からボート上昇に合わせて各カバーを
昇降装置によって徐々に炉口側へと上昇、収縮させる。
そうすると、ボートはいわば下方に延長された炉口を通
って炉内に搬入されるから、炉内へのボート搬入時にお
ける周囲大気や塵埃の巻き込みは減少される。一方、処
理終了後ボートを下降させる際も、ボートの下降にとも
なって各カバーも降下させてこれを伸張させることによ
り、内圧と外圧の差や熱対流による周囲大気や塵埃等の
引き込みは抑えられる。

【００１１】そして各カバーは伸縮自在に構成されてい
るから、各カバーの長さ（高さ）やその数を必要に応じ
て設定することにより、伸張時の長さを任意に設定する
ことができ、炉口のフランジ部からボートの下方まで達
する縦形通路を形成することも可能である。従って、周
囲空気や塵埃の巻き込みを大幅に改善できる。また最内
周のカバーの上端部は炉口のフランジ部と密着する構成
であるから、他の各カバーも炉内に入ることはなく、熱
処理に対してなんら影響を与えることはない。

【００１２】また請求項２では、そのように伸張したカ
バー内にパージガスを供給することができるから、各カ
バーによって形成された縦形通路内の不要な大気や塵埃
等を排出することができ、しかも万が一各カバー相互の
接触や摺動の際にパーティクルが発生してもこれらを外
部に排出することができる。したがって、請求項１の作
用と相まって、ボート搬入、搬出時の炉内への周囲空気
や塵埃の巻き込みはさらに大きく減少される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
すると、本実施例は減圧ＣＶＤ装置に使用した例であ
り、図１はその側面の断面を示している。

【００１４】水平に固定されているベース１によって垂
直に支持された管状炉２の内側には、下端のみが開口し
た石英材からなるアウターチューブ３と石英材からなる
管状のインナーチューブ４とによって構成される反応管
５が挿入され、この管状炉２の内周壁と上記アウターチ
ューブ３との間には、例えば抵抗発熱体によって構成さ
れている加熱源たるヒータ６が螺旋状に配設され、この
ヒータ６によって上記反応管５内は所望温度に加熱され
るようになっている。

【００１５】上記アウターチューブ２とインナーチュー
ブ３は、Ｏリング等の封止部材を介してステンレス製の
マニホールド７によって支持され、このマニホールド７
自体はベース８によって支持されている。このマニホー
ルド７には、上記反応管５内を真空排気するための真空
ポンプなどの排気手段に通ずる排気管９、及び上記アウ
ターチューブ２とインナーチューブ３との間のギャップ
から反応管４内にパージガスを供給するパージガス用導
入管１０、並びに上記インナーチューブ３の内側空間に
反応ガスを供給するプロセスガス用ガス導入管１１が夫
々設けられ、さらにまた炉口を構成する上記マニホール
ド７の下面開口部周縁には、ステンレス製の炉口フラン
ジ１２が固着されている。

【００１６】上記管状炉１の下方近傍には、昇降装置２
１が設置されており、この昇降装置２１によって上下動
する可動支持体２２の上部には支持体２３が設けられ、
さらにこの支持体２３の上面には、保温筒２４が設けら
れ、この保温筒２４の上面には、半導体ウエハなどの処
理物２５を水平状態で縦方向に多数（１００枚）収容す
るボート２６が着脱自在に設けられている。そして支持
体２３の上面であって上記保温筒２４の基部周縁には、
上記炉口フランジ１２と密着して上記反応管５内を気密
化するための０リング等の封止部材を有するステンレス
製のキャッピングフランジ２７が設けられている。

【００１７】上記昇降装置２１内には、上記可動支持体
２２を上下動させる機構とは別の昇降機構（図示せず）
が設けられており、これによって上下動する一対の可動
アーム３１が上記昇降装置２１から水平に突出してい
る。この可動アーム３１はその内部に、別設のパージガ
ス供給ホース（図示せず）から供給されるパージガスの
ガス供給流路を有しており、また可動アーム３１の先端
には、図２に示したように、略筒状の石英材からなるカ
バー３２の上端部が固着されている。

【００１８】このカバー３２は、図２に示したように、
その上端面内周に複数のノズル口が環状に配された環状
ノズル体３４が、またその内周縦方向適宜箇所には複数
のノズル口が垂直方向に配された板状ノズル体３５が設
けられており、これら環状ノズル体３４と板状ノズル体
３５の各ノズル口は、上記可動アーム３１内部に形成さ
れたガス供給流路（図示せず）と連通している。

【００１９】そして上記カバー３２の外周には、石英材
からなるカバー３６が摺動自在に配され、さらに以下同
様にして、内径が次第に大きくなっている石英材からな
るカバー３７、３８、３９が順次摺動自在に配されてい
る。これら各カバー３６、３７、３８、３９の上端部に
は内側に突出する鍔状のフランジ部が形成され、また各
カバー３２、３６、３７、３８の下端部には外側に突出
する鍔状のフランジ部が形成されている。

【００２０】上記各カバー３６、３７、３８、３９は夫
々対応する、上記昇降装置２１内を上下方向に摺動自在
な摺動アーム４０、４１、４２、４３によって支持され
ている。これら摺動アーム４０、４１、４２、４３は夫
々上記可動アーム３１と連動しており、可動アーム３１
がカバー３６の高さ分上昇すると次に摺動アーム４０が
上昇し、その後さらに可動アーム３１がカバー３７の高
さ分上昇すると次に摺動アーム４１が上昇するというよ
うに構成されている。摺動アーム４２、４３も同様であ
る。このような構成を実現するには、例えば可動アーム
３１と摺動アーム４０との関係に関してだけいえば、可
動アーム３１と摺動アーム４０上下間にカバー３６の高
さ分に相当する長さのワイヤを渡しておけばよい。これ
によって可動アーム３１がカバー３６の高さ分上昇した
時点で、摺動アーム４０を上記ワイヤによって引き上げ
ていくことになる。もちろん、このような構成に限ら
ず、各摺動アーム４０、４１、４２、４３とも全く別の
独立駆動系によって昇降、制御してもよい。

【００２１】そして上記各摺動アーム４０、４１、４
２、４３内にも上記可動アーム３１と同様、ガス供給流
路（図示せず）が形成されており、カバー３６、３７、
３８、３９内の各内周壁縦方向に夫々対応して設けられ
た板状ノズル体４４、４５、４６、４７の各ノズル口と
連通している（なお図１、図３等においては、図示の都
合上その存在を明瞭にするため、各板状ノズル体３５、
４４、４５、４６、４７の厚みは誇張して描いてあ
る）。

【００２２】本実施例は以上のように構成されており、
これを用いて例えば半導体ウエハにポリシリコンの成膜
処理を行う場合の動作状況について説明すると、まず別
設の移載装置（図示せず）によって処理物（半導体ウエ
ハ）２５をボート２６へ移載する。図１は移載後の状態
を示しており、ボート２６には処理物２５が１００枚収
容されている。さらにヒータ６に通電して反応管４内部
を６２０゜Ｃに加熱させ、また反応管５内にパージガス
用導入管１０からパージガスとして、例えば不活性ガス
であるＮ₂やＡｒガスを供給させる。

【００２３】次いで、可動アーム３１並びに各摺動アー
ム４０、４１、４２、４３を順次上昇させて、各カバー
３２、３６、３７、３８、及び３９を図３に示したよう
に上昇させこれらを伸張状態とし、カバー３２の上端部
を炉口フランジ１２に密着させる。この状態で炉口へと
通ずるボート２６の縦形通路が形成される。即ちいわば
炉口が最下端にまで延長された格好となる。

【００２４】そしてそのように各カバー３２、３６、３
７、３８、及び３９を伸張状態にした後、今度は可動ア
ーム３１並びに各摺動アーム４０、４１、４２、４３内
に形成されたガス供給流路からもパージガスとして、例
えばＮ₂やＡｒガスを各カバー３２、３６、３７、３
８、及び３９内に環状ノズル体３４や各板状ノズル体３
５、４４、４５、４６、４７から供給させる。このよう
にして、反応管５だけでなく、各カバー３２、３６、３
７、３８、及び３９の内部もＮ₂やＡｒガスによって置
換され、また塵埃やパーティクル等も外部へと排出され
る。

【００２５】その後、昇降装置２１によって可動支持体
２２を上昇させてボート２６を上昇させていくと、それ
に伴って可動支持体２２は最下端に位置していたカバー
３９から順次上方に持ち上げていき、やがて図４に示し
たように、各カバー３２、３６、３７、３８、及び３９
は収縮状態となり、保温筒２４の基部周縁にあるキャッ
ピングフランジ２７が炉口フランジ１２と密着して、反
応管５内は気密化される。

【００２６】そのように反応管５内が気密化された後
は、排気管９から反応管５内部のパージガスが排気さ
れ、内圧が０．２Ｔｏｒｒにまで減圧され、その後プロ
セスガス用ガス導入管１１から、反応ガスであるＳｉＨ
₄が３００ＳＣＣＭ供給されて、処理物２５の表面にポ
リシリコンの成膜処理がなされるのである。

【００２７】一方そのようにして行った成膜処理後は、
次の処理物の成膜処理に移るべく、まず反応管４内の反
応ガスを不活性ガスであるＮ₂やＡｒガスと置換すると
ともに内圧を常圧にまで高め、その後、可動アーム３１
を固定した状態で可動支持体２２を降下させていけば、
順次各カバー３９、３８、３７、３６及び３２も降下し
ていく。そして再び図３のような状態にした後、可動ア
ーム３１を降下させていって各カバー３２、３６、３
７、３８、及び３９を降下させると共にこれらを収縮さ
せ、図１の状態に戻すのである。後はボート２６に収容
した処理済みの処理物２５を新しい処理物と交換して再
び同様な作業に移ればよい。

【００２８】以上の動作からも明らかなように、本実施
例では、カバー３２、３６、３７、３８、及び３９の伸
張状態（図３）によって、ボート２６の上昇に先立って
可動支持体２２の上端面から炉口フランジ１２まで達す
る縦形通路が形成されて、いわば炉口が下方に延長され
た格好となり、この中を処理物２５を収容したボート２
６が上昇していくので、ボート２６の反応管４内への搬
入時の周囲空気や塵埃の巻き込みは大幅に減少される。

【００２９】しかもこの縦形通路内には、これを形成す
るカバー３２、３６、３７、３８、及び３９内に設けた
環状ノズル体３４や板状ノズル体３５、４４、４５、４
６、４７によってパージガスが供給されているので、周
囲大気や塵埃の巻き込みはさらに大きく低減する。また
特に板状ノズル体３５、４４、４５、４６、４７からは
図３に示したように、水平方向にパージガスが供給され
ているから、処理物２５の上下相互間の空隙にもよくい
き渡り、もしパーティクルや塵埃等が存在していてもこ
れらは清浄されて、外部に排出される。従って、ボート
２６の反応管４内への搬入時の周囲空気や塵埃の巻き込
みはさらに大幅に減少されるものである。

【００３０】さらにまた成膜処理後ボート２６を搬出す
る場合にも、ボート２６の下降に伴って各カバー３９、
３８、３７、３６、３２が順に降下、伸張していくの
で、内圧と外圧の差や熱対流による周囲大気や塵埃等の
引き込みは抑えられている。

【００３１】なお上記実施例では、図４に示したよう
に、ボート２６を上昇させていって可動支持体２２が収
縮状態にあるカバー３９の下端に係止されれば、それ以
上可動支持体２２を上昇させることはできないが、今日
縦形炉を設置するにあたっての垂直方向のスペース確保
については、かなり腐心しているのが実情である。従っ
てできれば可能な限り装置全体の高さを抑えることが望
ましい。

【００３２】そこで上記実施例で用いたカバーに変え
て、図５に示したように、カバー本体５１に垂直方向の
切欠開口部５２を設け、この切欠開口部５２を閉止自在
なシャッタ５３をスライド自在にこのカバー本体５１に
設けた構成を有するカバー５４を用いれば、図４の状態
において各カバーのシャッタを開放して切欠開口部５２
を創出することにより、可動支持体２２はこの切欠開口
部５２を通過でき、ボート２６をさらに上昇させること
ができる。即ち、このようなカバー５４を用いれば、結
局装置全体としてみた場合、図４に示された減圧ＣＶＤ
装置の高さ（管状炉２の高さ）をカバー１つ分低くでき
ることになる。

【００３３】また上記実施例では、各カバー３２、３
６、３７、３８、及び３９の上下端部にはフランジ部が
形成されて、各カバー３２、３６、３７、３８、及び３
９の伸張時には、これら各フランジ部が相互が当接して
各カバー３２、３６、３７、３８、及び３９によって形
成される縦形通路の密閉性をある程度確保していたが、
そのように接触する構成とせず、伸張状態で各カバーの
相互間に僅かなギャップが創出するように構成してもよ
い。例えば可動アーム３１と連動上昇させる各摺動アー
ム４０、４１、４２、４３の上昇間隔を少しずつ短くす
れば、各フランジ部分相互に空隙ができる。このように
構成すれば、各カバー３２、３６、３７、３８、及び３
９相互の接触はなく、パーティクルが発生しない。かか
る場合、各カバー３２、３６、３７、３８、及び３９に
よって形成される縦形通路の密閉性は当該空隙の分損な
われるが、この場合各カバー３６、３７、３８、及び３
９の各上端内周にも環状ノズル体を設けて、パージガス
を環状に吹き出すようにすれば、上記空隙をカバーする
ことができる。

【００３４】なお上記実施例は、減圧ＣＶＤ装置に使用
したが、これに限らず常圧ＣＶＤ装置その他縦形炉を使
用する各種の酸化装置、成膜装置、拡散装置等において
も本発明は適用できる。

【００３５】

【発明の効果】請求項１によれば、処理物を載置させた
ボートの上昇に先立って炉口へと通ずる縦形通路を形成
させることができるので、ボート搬入時の炉内への周囲
空気や塵埃の巻き込みは減少される。しかも各カバーは
伸縮自在に構成されているから、各カバーの長さ（高
さ）やその数を必要に応じて設定することにより、伸張
時の長さ、即ち縦形通路の長さを長くできるから、周囲
空気や塵埃の巻き込みを大幅に改善できる。

【００３６】また請求項２では、そのように伸張したカ
バー内にパージガスを供給することができるから、各カ
バーによって形成された縦形通路内の不要大気や塵埃等
を排出することができ、請求項１の作用と相まって、ボ
ート搬入時の炉内への周囲空気や塵埃の巻き込みはさら
に大きく減少される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を用いた減圧ＣＶＤ装置におい
て各カバーが下方に収縮状態にある様子を示す側面断面
図である。

【図２】本発明の実施例におけるカバーの斜視図であ
る。

【図３】本発明の実施例を用いた減圧ＣＶＤ装置におい
て各カバーが伸張状態にある様子を示す側面断面図であ
る。

【図４】本発明の実施例を用いた減圧ＣＶＤ装置におい
てボートが上昇して各カバーが上方に収縮状態にある様
子を示す側面断面図である。

【図５】本発明の他の実施例に使用するカバーの斜視図
である。

【符号の説明】

２ 管状炉 ５ 反応管 １２ 炉口フランジ ２１ 昇降装置 ２２ 可動支持体 ２５ 処理物 ２６ ボート ２７ キャッピングフランジ ３１ 可動アーム ３２、３６、３７、３８、３９ カバー ４０、４１、４２、４３ 摺動アーム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相互に径が異なる複数の略筒状のカバー
   によって垂直方向に伸縮自在に構成され、さらに各カバ
   ーの内径はいずれも処理物搬入用のボート下方に位置す
   るキャッピング部材の外径よりも大きく、またこれら各
   カバーのうちの最内周に配されるカバーの上端部は、縦
   型炉の炉口のフランジ部に密着自在であり、またさらに
   各カバーは適宜の昇降装置によって上記炉口のフランジ
   部に向けて昇降自在に構成されていることを特徴とす
   る、縦型炉の炉口カバー装置。
2. 【請求項２】 カバー内にパージガスが供給される如く
   構成したことを特徴とする、請求項１に記載の縦型炉の
   炉口カバー装置。