JPH104066A - 縦型反応装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 重ねて載置した２の石英治具の転倒防止機構
を提供する。 【解決手段】 第一の石英治具３１上に，第一の石英治
具３１と着脱自在に一体化して保持される第二の石英治
具３２を備えた縦型反応装置において，第一の石英治具
３１の上端３１ｃの一角に，水平方向に突出する凸部又
は水平方向に窪む凹部３１ｂを有し，かつ第二の石英治
具３２の下端３２ｃが嵌合する切欠き３１ａが設けら
れ，第二の石英治具３２の下端３２ｃの一角に，第一の
石英治具３１の凹部３１ｂ又は凸部に嵌脱自在に水平方
向から嵌合する凸部３２ｂ又は凹部を有し，かつ第一の
石英治具３１の上端３１ｃが嵌合する切欠き３２ａが設
けられ，第二の石英治具３２は，第一の石英治具３１上
に凹部３１ｂに凸部３２ｂを水平に嵌挿させて水平方向
から嵌着される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は交換可能な石英治具
を用いた縦型反応装置に関し，とくに石英治具の転倒防
止機構に関する。

【０００２】半導体装置の製造工程では，装置の設置面
積を少なくするために縦型の反応装置，例えば化学的気
相成長装置，プラズマ反応装置又は拡散炉等の縦型反応
炉又は縦型熱処理炉が多用されている。これらの装置
は，半導体ウエーハの汚染を防止するため，ウエーハの
支持治具を石英製とするものが多い。しかし，石英治具
は壊れやすく，地震の揺れにより転倒して破壊され甚大
な被害を生ずるおそれがある。このため，石英治具の転
倒防止機構を有する縦型反応装置が必要とされている。

【０００３】

【従来の技術】従来の縦型反応装置を縦型反応炉の例を
参照して説明する。図４は従来例断面図であり，縦型反
応炉の反応管内部の主要な構造を表している。

【０００４】縦型反応炉は，図４を参照して，水平な炉
底板１ａ上面に下端面を当接して気密保持された垂直円
筒状の反応管１ｂを有し，その反応管１ｂ内部に回転台
２，保温筒３及び上部にバスケット部５を有する石英ボ
ート４を備える。回転台２は，炉底板１ａの下方から垂
直軸廻りに回転駆動される。保温筒３は，底に円板状の
保温筒底板３ｂを有する円筒形の石英治具であり，反応
管１ｂ内部の熱が炉底板１ａに伝達することを防止す
る。なお，保温筒３は，保温筒底板３ｂを回転台２上に
治具を用いて固定することで固定される。石英ボート４
は，ウエーハ６を石英製支柱５ａにより支持するバスケ
ット部５と一体となり，保温筒３の上に置かれる。

【０００５】一般に縦型反応装置に使用される石英ボー
ト４は，操作の便宜の理由から保温筒３と分離して保管
され，使用時に保温筒３上に載置されて保温筒３と一体
として使用される。

【０００６】従来の装置では，石英ボート４と保温筒３
との一体化は，保温筒３の上面に設けた窪み３ａに石英
ボート４下面に設けた突起部４ａを嵌合することでなさ
れていた。しかし，石英ボート４は上方にウエーハ６を
保持した重いバスケット部５が固定されるため重心位置
が高く，かかる方法で一体としたのでは，地震等により
装置が揺れた場合に，嵌合部が容易に離脱してバスケッ
ト部５が転倒し，ウエーハ及び石英治具の損壊，さらに
は反応管の破壊をも招来するおそれがある。

【０００７】かかる装置の揺動による石英ポートの転倒
を防止するため，石英ボートと保温筒との嵌合部に逆Ｔ
字型の突起を用いて，嵌合部の離脱を防止する機構が考
案され，公開特許公報第昭６４−４２１２１に開示され
ている。

【０００８】図５は従来例転倒防止機構説明図であり，
石英ボートの転倒を防止するため逆Ｔ字型の突起を用い
て石英ボートと石英保温筒との嵌合部の離脱を防止する
機構を表している。なお，図５（ａ）は転倒防止機構主
要部の断面図，図５（ｂ）はその保温筒天井板の斜視図
である。この逆Ｔ字型の突起を用いる考案では，図５
（ａ）を参照して，石英ボート底板４２の下面にＴ字形
に突出するＴ字部４２ａを設け，図５（ｂ）を参照し
て，これを保温筒天井板４１のスリット４１ｂから挿入
して保温筒天井板４１の中心に開設された円形孔４１ａ
に嵌挿する。嵌合は円形孔４１ａに嵌挿されたＴ字部４
２ａによりなされるから，装置が揺動しても容易に離脱
することはない。

【０００９】しかし，石英ボートの底に逆Ｔ字型の突起
を設けるため，石英ボートを床面に直接置くことができ
ず，床面に置くためには治具が必要となる。また，逆Ｔ
字型の突起の製作は難しくコストがかかる。とくに，嵌
合精度は，Ｔ字部４２ａの垂直軸と円形孔４１ａとの中
心軸の合わせ精度で決まるためこの部分の製作精度に依
存するが，この部分の精密な加工は難しく，石英ボート
と保温筒との中心軸を精密に一致させることは困難であ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように，石英
治具を交換可能とするために一つの石英治具の上に他の
石英治具を載置する従来の縦型反応装置では，地震によ
る装置の揺動により載置した石英治具が分離して転倒
し，ウエーハ，石英治具又は装置を損壊するおそれがあ
る。また，二つの石英治具を逆Ｔ字型の突起部を用いて
嵌合する縦型反応装置では，床面に石英治具を置くこと
ができない，及び製作が難しく精密な形状を作れないた
め二つの治具の中心軸を一致させることが困難であると
いう問題がある。

【００１１】本発明は，上下に重ねて載置される二つの
石英治具の接続を，水平方向に嵌挿される凹凸により嵌
合する切欠きを用いて行うことにより，装置の揺動によ
る石英治具の転倒が防止でき，かつ石英治具を精密な位
置に嵌着することができる縦型反応装置を提供すること
を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の第一実施
形態例分割斜視図であり，２個の石英治具の嵌合部を表
している。図２は本発明の第二実施形態例分割斜視図，
及び図３は本発明の第二実施形態例断面図であり，円筒
状の石英保温筒と円筒状の石英ボートとの嵌合部を表し
ている。

【００１３】上記課題を解決するための本発明の第一の
構成は，図１を参照して，反応管内に保持された第一の
石英治具３１上に，該第一の石英治具３１と着脱自在に
一体化して保持される第二の石英治具３２を備えた縦型
反応装置において，該第一の石英治具３１は，該第一の
石英治具３１の上端３１ｃの一角に，水平方向に突出す
る凸部又は水平方向に窪む凹部３１ｂと，該第二の石英
治具３２の下端３２ｃが嵌合する切欠き３１ａとを有
し，該第二の石英治具３２は，該第二の石英治具３２の
下端３２ｃの一角に，該第一の石英治具３１の凹部３１
ｂ又は凸部に嵌脱自在に水平方向から嵌合する凸部３２
ｂ又は凹部と，該第一の石英治具３１の上端３１ｃが嵌
合する切欠き３２ａとを有し，該第二の石英治具３２
は，該第一の石英治具３１上に，該凹部３１ｂに該凸部
３２ｂを水平に嵌挿させて水平方向から嵌着されること
を特徴として構成し，及び，第二の構成は，図２及び図
３を参照して，反応管内に円筒軸を垂直に保持された円
筒状石英保温筒３と，該保温筒３上に着脱自在に嵌着さ
れ，該保温筒３と一体化して一つの円筒状をなす円筒状
石英ボート４とを備えた縦型反応装置において，該保温
筒３の上端１０の一角に設けられ，該保温筒３の切欠か
れた円筒側面の形状が該円筒軸に垂直な凹凸７を有する
第一の切欠き１１と，該石英ボート４の下端９の一角に
設けられ，該石英ボート４の切欠かれた円筒側面の形状
が該円筒軸に垂直な凹凸８を有する第二の切欠き１２と
を備え，該石英ボート４は，該第一及び該第二の切欠き
１１，１２の該凹凸７，８が相互に嵌挿するように，該
石英ボート４の下端９及び該保温筒３の上端１０をそれ
ぞれ該第一及び該二の切欠き１１，１２に水平方向から
嵌合することで，該保温筒３上に嵌着されることを特徴
として構成する。

【００１４】本発明の第一の構成では，図１を参照し
て，第一の石英治具３１の上端３１ｃに，上端面の一部
を残して上端面から下方に切り欠いた切欠き３１ｄが設
けられる。一方，第二の石英治具３２の下端３２ｃに，
下端面の一部を残して下端面から上方に切り欠いた切欠
き３２ａが設けられる。この第一及び第二の石英治具３
１，３２に設けられた二つの切欠き３１ａ，３２ａは，
互いの石英治具３１，３２の先端（上端３１ｃ及び下端
３２ｃ）と嵌合して，第一及び第二の石英治具３１，３
２を一体の形状，例えば一つの円筒形となす。

【００１５】この切欠き３１ａ，３２ａの一方に水平方
向に形成された凹部が設けられ，他方にその凹部に嵌挿
される凸部が設けられる。従って，第一及び第二の石英
治具３１，３２は，凹部３１ｂと凸部３２ｂとが嵌挿す
るように，互いの切欠きに３１ａ，３２ａに他方の石英
治具の先端を水平方向から嵌合することにより，嵌着さ
れ一体となる。

【００１６】かかる第一の構成では，第一及び第二の石
英治具は，凹部と凸部とを抜脱できる水平方向には嵌脱
自在である。これに対して，上下方向には凹部と凸部と
を抜脱することができないため，凹部に凸部を嵌挿して
嵌合された第一及び第二の石英治具は上下運動を伴う垂
直面内の回転，移動が封じられるので，第一の石英治具
上に嵌着された第二の石英治具は転倒しない。

【００１７】なお，切欠きに設けられる凹部及び凸部
は，何れの石英治具の側を凹部又は凸部としてもよく，
複数組をもうけることもできる。また，凹部及び凸部の
形状も上下運動を拘束するものであれば，例えば水平な
溝とこれに嵌合する水平なレールであってもよい。さら
に，石英治具の上端及び下端，並びに切欠き底面３１
ｄ，３２ｄを水平とすることで，水平方向からの嵌合が
容易になる。

【００１８】本発明の第二の構成は，垂直に保持された
円筒状の石英保温筒上に同径の円筒状石英ボートを円筒
軸を一致させて嵌着し，一体の円筒形状に保持する石英
治具に関する。

【００１９】図２を参照して，保温筒３は，側面が石英
円筒から構成され，その上端部分に上端面の一部を上端
１０として残し，残りの上端面を下方に切り欠いた形状
の切欠き１１が設けられる。さらに，この切欠き１１の
側から保温筒３側面を上端１０から所定の深さの位置で
水平に切込み，保温筒３側面に水平に設けられた凹部７
ｂ及びその上部に切込みにより形成される凸部７ａが形
成される。

【００２０】石英ボート４は，保温筒３と同径の石英円
筒からなり，その下端９に保温筒３と同様に，石英円筒
の側面が凹凸８形状をなす切欠き１２が形成される。保
温筒３と石英ボート４とは，互いに凹部７ｂ，８ｂ及び
凸部７ａ，７ｂを噛み合せて水平に嵌着され，図３を参
照して，一体の円筒状をなす。

【００２１】本構成では，保温筒３上に嵌着された石英
ボート４は，互いの凹部７ｂ，８ｂ及び凸部７ａ，７ｂ
が咬合しているので，上下運動が拘束され，石英ボート
４の転倒が阻止される。

【００２２】また，本構成では，保温筒３と石英ボート
４との円筒軸の位置決めは，嵌挿方向については凹部７
ｂ，８ｂの底面に凸部７ａ，７ｂの先端を突き当てるこ
とによりなされる。一般に水平方向の切欠き加工は精密
に加工できるから，かかる位置決めは精密になされる。
他方，嵌挿方向と直交する水平方向の位置決めは，保温
筒３と石英ボート４との円筒外径を合わせることで，容
易に精密な位置決めをすることができる。例えば，図２
を参照して，保温筒３の直径位置に保温筒３の外径に密
接して円筒軸に平行に設けられた２本のピン１３により
石英ボート４をガイドすることで，高精度の位置決めを
実現することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の第一実施形態例は，接続
部分が石英の切削加工により製造された石英治具を有す
る反応装置に関する。本実施形態例の第一の石英治具３
１は，鉛直に保持された石英円柱の上端３１ｃをＬ字型
に切欠き，上端３１ｃと平行な切欠き底面３１ｄを有す
る切欠き３１ａが設けられる。さらに，切欠き３１ａの
鉛直面に水平な凹部３１ｂ，例えば水平に掘穿された孔
を設ける。この第一の石英治具３１は，その底に円板状
の底板３１ｅを有し，反応装置内の回転台上に載置さ
れ，底板３１ｅの周縁を回転台に押止されて保持され
る。

【００２４】第二の石英治具３２は，石英円柱の下端を
Γ字型に切欠き，その切欠き３２ａの鉛直面に第一の石
英治具３１の凹部３１ｂと嵌合する凸部３２ｂ，例えば
切欠き３２ａの鉛直面に水平に穿設した孔に圧入された
水平に突出する棒を設ける。第一及び第二の石英治具３
１，３２は，切欠き３１ａ，３２ａがそれぞれ他方の石
英治具の先端（上端３１ｃ及び下端３２ｃ）と嵌合し，
一つの円柱状になる。

【００２５】この実施形態例では，２つの石英治具の嵌
合の位置決めは，切欠かれた垂直面の突当と，凹部と凸
部の嵌合とによりなされる。これらの加工精度は通常の
切削加工により容易に精密になされるから，精密な位置
に嵌合することができる。また，嵌合は凹部に凸部を嵌
挿してなされるから，第二の石英治具３２の転倒が防止
される。

【００２６】本発明の第二実施形態例は，ウエーハの加
熱を伴う縦型反応装置，例えば図４に示した縦型反応炉
の改良に関し，図４を参照して，２つの石英治具，即ち
石英ボート４及び石英保温筒３を除いて，他は従来の縦
型反応炉と同様である。

【００２７】保温筒３の主要部をなす円筒石英は，上部
に切欠き１１を有し，その底に円板周辺が鍔状に突出す
る円板状の保温筒底板３ｂが設けられる。切欠き１１の
形成は，保温筒３の上端１０面から円筒軸に平行に下方
にかつ保温筒３の直径ＡＢに平行に切欠き，さらに上端
から所定の距離離れた保温筒３の側面を切欠いた側から
平行に切込み，保温筒３側面に水平に切り込まれて形成
された凹部と，その上部に水平に切欠き側に突出する凸
部とを形成することでなされる。なお，切欠きの形状が
同じであれば，他の製作方法を用いてもよい。

【００２８】石英ボート４は，保温筒３と同一径の円筒
石英からなり，保温筒３と円筒中心軸を一致させて嵌合
するように，その下端９に上述した保温筒３の切欠きと
嵌合する形状の切欠き１２が設けられる。即ち，石英ボ
ート４の下端９に水平に突出する凸部８ａが形成され，
その上に水平に切りこまれた凹部８ｂが形成される。ま
た，石英ボート４の上面には，図３を参照して，ウエー
ハ６を搭載するバスケット５が支柱５ａにより固定され
る。

【００２９】保温筒３は，図３を参照して，反応炉の炉
底板１ａの下方から回転駆動される回転台２上に円筒軸
を垂直にして載置され，保温筒底板３ｂを止具２ａによ
り押止することで回転台上に固定される。石英ボート４
は，保温筒３に水平方向から凹部７ａ，８ａと凸部７
ｂ，８ｂとを互いに咬合させて嵌着される。位置合わせ
は，凹部７ａ，８ａと凸部７ｂ，８ｂの先端の突き合わ
せによりなされる。なお，この凹部７ａ，８ａ及び凸部
７ｂ，８ｂの先端の位置は，強度の観点から及び次に述
べるピン１３の利用の観点から，直径ＡＢを挟む位置，
即ち直径ＡＢの両側にあることが好ましい。

【００３０】図２を参照して，保温筒３の直径ＡＢの外
径に接して，２本のピン１３が設けられる。このピン１
３は，石英ボート４を保温筒３に嵌合するときのガイド
として使用され，嵌合後は直径ＡＢの方向へのずれを防
止する。ピン１３の形状は例えば円柱又は多角柱でよ
く，円筒側面に熔着又は保温筒底板３ｂに垂設された孔
に嵌挿されて保温筒３に固定することができる。

【００３１】本実施例形態例では，円筒状の石英治具を
嵌合するとき，ピンをガイドとして利用できるので嵌合
が容易になる。また，切欠きとガイドとを用いて円筒軸
を精密に合わせて嵌着することができる。さらに，石英
治具の下端が平坦なので，特別の治具を用いることなく
そのまま床に置くことができ，取扱に便利である。

【００３２】さらに，第一及び第二の実施形態例の石英
治具は，単純な切削加工により精密に製作することがで
きるので，装置の製造価格を低減することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の縦型反応装置では，水平方向に
凹凸を有する切込みが設けられた石英治具を，その凹凸
を互いに咬合させて水平に嵌合して一体とするため，装
置の揺動による石英治具の転倒を防止することができる
ので，装置又はウエーハの損壊を防止することができ，
電子機器の製造コストの低減及び製造工程での安全性の
向上に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一実施例分割斜視図

【図２】 本発明の第二実施例分割斜視図

【図３】 本発明の第二実施例断面図

【図４】 従来例断面図

【図５】 従来例転倒防止機構説明図

【符号の説明】

１ａ 炉底板 １ｂ 反応管 ２ 回転台 ３ 保温筒 ３ａ 窪み ３ｂ 保温筒底板 ４ 石英ボート ４ａ 突起 ５ バスケット部 ５ａ 支柱 ６ ウエーハ ７，８ 凹凸 ７ａ，８ａ 凸部 ７ｂ，８ｂ 凹部 ９ 下端 １０ 上端 １１，１２ 切欠き １３ ピン ３１ 第一の石英治具 ３１ａ，３２ａ 切欠き ３１ｂ 凹部 ３１ｃ 上端 ３１ｄ，３２ｄ 切欠き底面 ３２ 第二の石英治具 ３２ｂ 凸部 ３２ｃ 下端 ３２ｅ 底板 ４１ 保温筒天井板 ４１ａ 円形孔 ４１ｂ スリット ４２ 石英ボート底板 ４２ａ Ｔ字部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応管内に保持された第一の石英治具上
   に，該第一の石英治具と着脱自在に一体化して保持され
   る第二の石英治具を備えた縦型反応装置において，該第
   一の石英治具は，該第一の石英治具の上端の一角に，水
   平方向に突出する凸部又は水平方向に窪む凹部と，該第
   二の石英治具の下端が嵌合する切欠きとを有し，該第二
   の石英治具は，該第二の石英治具の下端の一角に，該第
   一の石英治具の凹部又は凸部に嵌脱自在に水平方向から
   嵌合する凸部又は凹部と，該第一の石英治具の上端が嵌
   合する切欠きとを有し，該第二の石英治具は，該第一の
   石英治具上に，該凹部に該凸部を水平に嵌挿させて水平
   方向から嵌着されることを特徴とする縦型反応装置。
2. 【請求項２】 反応管内に円筒軸を垂直に保持された円
   筒状石英保温筒と，該保温筒上に着脱自在に嵌着され，
   該保温筒と一体化して一つの円筒状をなす円筒状石英ボ
   ートとを備えた縦型反応装置において，該保温筒の上端
   の一角に設けられ，該保温筒の切欠かれた円筒側面の形
   状が該円筒軸に垂直な凹凸を有する第一の切欠きと，該
   石英ボートの下端の一角に設けられ，該石英ボートの切
   欠かれた円筒側面の形状が該円筒軸に垂直な凹凸を有す
   る第二の切欠きとを備え，該石英ボートは，該第一及び
   該第二の切欠きの該凹凸が相互に嵌挿するように，該石
   英ボートの下端及び該保温筒の上端をそれぞれ該第一及
   び該二の切欠きに水平方向から嵌合することで，該保温
   筒上に嵌着されることを特徴とする縦型反応装置。