專(zhuān)利名稱(chēng)：縱向熱處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于對(duì)多個(gè)被處理基片同時(shí)進(jìn)行熱處理的縱向熱處理裝置。更具體地說(shuō)，本實(shí)用新型涉及一種縱向熱處理裝置，具有用于使層疊裝載多個(gè)被處理基片的保持件旋轉(zhuǎn)的改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
另外，該縱向熱處理裝置，通常用于組裝到半導(dǎo)體處理系統(tǒng)中使用。在此，半導(dǎo)體處理是指，通過(guò)以規(guī)定的圖案在半導(dǎo)體晶片或玻璃基片等被處理基片上形成半導(dǎo)體層、絕緣層、導(dǎo)電層等，用于制造包括該被處理基片上的半導(dǎo)體器件、或連接到半導(dǎo)體器件上的配線(xiàn)、電極等的結(jié)構(gòu)物而進(jìn)行的各種處理。
在半導(dǎo)體器件的制造中，為了在被處理基片、例如半導(dǎo)體晶片上進(jìn)行膜的層積、氧化、擴(kuò)散、改性、退火、蝕刻等處理，需采用各種處理裝置。作為處理裝置，已知一次對(duì)多塊晶片進(jìn)行熱處理的縱向熱處理裝置。
圖7是表示在縱向熱處理裝置中使用的、使晶片裝載體(ウエハボ—ト)旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。如圖7所示，在開(kāi)關(guān)縱向熱處理爐的爐口(裝料口)的可升降蓋體105上配置旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)115。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)115用于旋轉(zhuǎn)裝載有多個(gè)晶片(被處理基片)的晶片裝載體(保持件)。
旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)115具有旋轉(zhuǎn)軸116、經(jīng)由軸承117和密封構(gòu)件118可旋轉(zhuǎn)地支撐旋轉(zhuǎn)軸116的支撐部119。馬達(dá)128經(jīng)由皮帶130連接到旋轉(zhuǎn)軸116的下端部上。在貫穿蓋體105的旋轉(zhuǎn)軸116的上端部上，配置有旋轉(zhuǎn)臺(tái)120。旋轉(zhuǎn)臺(tái)120由可自由拆裝地固定的下側(cè)構(gòu)件120a和上側(cè)構(gòu)件120b構(gòu)成。在旋轉(zhuǎn)臺(tái)120的周邊部和蓋體105之間，形成迷宮結(jié)構(gòu)160，用于防止?fàn)t內(nèi)的處理氣體由于進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)臺(tái)120和蓋體105的縫隙之間而泄漏。
為了防止由于從熱處理爐側(cè)而來(lái)的熱量導(dǎo)致軸承117和密封構(gòu)件118的耐用性下降，采用了對(duì)旋轉(zhuǎn)軸116進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)。在該冷卻結(jié)構(gòu)中，利用在旋轉(zhuǎn)軸116的外周部流通的不活潑的氣體(例如氮?dú)釴2)、和在形成于蓋體105中央附近的冷卻通路132中循環(huán)的冷卻水，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸116進(jìn)行冷卻。不活潑氣體被供應(yīng)到比支撐部119和旋轉(zhuǎn)軸116的間隙中的密封構(gòu)件118更靠上方的部位，通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)120和蓋體105的間隙流向爐內(nèi)。冷卻通路132，以在蓋體105的中央附近圍繞著旋轉(zhuǎn)軸116的方式呈大致環(huán)狀配置，從其一端供應(yīng)冷卻水，從另一端排出。
縱向熱處理裝置被設(shè)計(jì)成可以耐受一定程度的高溫、例如1000℃的熱處理。但是，在比這還高的高溫、例如1200℃左右的熱處理中使用的情況下，在現(xiàn)有的冷卻結(jié)構(gòu)中冷卻不充分。因此，會(huì)產(chǎn)生由于熱膨脹造成的旋轉(zhuǎn)軸116和軸承117的粘連或燒損等，擔(dān)心會(huì)導(dǎo)致軸承117和密封構(gòu)件118的損傷和耐用性下降。
通常，由于旋轉(zhuǎn)軸116由不易傳熱的材料的氧化鋯制成的軸構(gòu)成，所以從爐內(nèi)傳遞而來(lái)的熱量易于積蓄起來(lái)，難以冷卻。并且，配置在蓋體105上的軸孔和旋轉(zhuǎn)軸116之間的間隙S，由于例如為1mm大小，所以從冷卻通路132側(cè)難以對(duì)旋轉(zhuǎn)軸116進(jìn)行充分的冷卻。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種可以對(duì)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行充分冷卻、可以提高軸承和密封構(gòu)件的耐用性、可以應(yīng)對(duì)高溫?zé)崽幚淼目v向熱處理裝置。、采用本實(shí)用新型的第一個(gè)觀點(diǎn)，提供一種縱向熱處理裝置，在開(kāi)閉縱向熱處理爐的爐口的可升降蓋體上，設(shè)置了使裝載有多個(gè)被處理基片的保持件旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其中，前述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)軸；經(jīng)由軸承和密封構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)地支撐前述旋轉(zhuǎn)軸的支撐部；前述旋轉(zhuǎn)軸以形成薄壁的中空結(jié)構(gòu)且使冷卻氣體在其內(nèi)側(cè)和外側(cè)流通的方式構(gòu)成，并且，前述支撐部具有以圍繞前述旋轉(zhuǎn)軸的上側(cè)的方式形成的、使冷媒流通的冷卻通路。
采用本實(shí)用新型的第二個(gè)觀點(diǎn)，提供一種用于對(duì)多個(gè)被處理基片同時(shí)進(jìn)行熱處理的縱向熱處理裝置，該裝置包括容納前述被處理基片的氣密封的處理室，前述處理室在底部具有裝料口，
選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉前述處理室的前述裝料口的蓋體，以相互間隔開(kāi)的層疊狀態(tài)在前述處理室內(nèi)保持前述被處理基片的保持件，向前述處理室內(nèi)供應(yīng)處理氣體的供應(yīng)系統(tǒng)，對(duì)前述處理室內(nèi)部進(jìn)行排氣的排氣系統(tǒng)，對(duì)前述處理室內(nèi)的保護(hù)性氣體進(jìn)行加熱的加熱裝置，以將保持前述被處理基片的前述保持件支撐在前述蓋體上的狀態(tài)使前述蓋體升降的升降機(jī)，為了旋轉(zhuǎn)前述保持件而配置在前述蓋體上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，前述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括以薄壁形成的中空結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸、經(jīng)由軸承和密封構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)地支撐前述旋轉(zhuǎn)軸的支撐部，一方面在前述旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部形成冷卻用的內(nèi)部氣體通路，另一方面在前述旋轉(zhuǎn)軸和前述支撐部之間形成冷卻用的外部氣體通路，將冷卻用的不活潑氣體供應(yīng)給前述內(nèi)部氣體通路和前述外部氣體通路的惰性氣體供應(yīng)系統(tǒng)。
在根據(jù)前述第一和第二觀點(diǎn)的縱向熱處理裝置中，可以采用這樣的結(jié)構(gòu)前述旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部被分隔壁上下分開(kāi)，在前述旋轉(zhuǎn)軸的外側(cè)且在前述分隔壁的附近配置前述密封構(gòu)件，在比前述分隔壁靠上的上側(cè)、于前述旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部和外部流通前述冷卻用氣體，在比前述分隔壁靠下的下側(cè)，向外部開(kāi)放前述旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部。


圖1是概括表示根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施形式的縱向熱處理裝置的縱向剖視圖。
圖2是表示在圖1所示的裝置中使用的、用于旋轉(zhuǎn)晶片的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的剖視圖。
圖3是放大表示圖2所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的剖視圖。
圖4A、B、C是表示圖2所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸的縱向剖視圖、頂部平面圖、沿著圖4A中的IVC-IVC線(xiàn)的剖視圖。
圖5是表示圖2所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中的旋轉(zhuǎn)臺(tái)和旋轉(zhuǎn)軸的關(guān)系的展開(kāi)透視圖。
圖6是表示圖2所示的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的冷卻通路的展開(kāi)透視圖。
圖7是表示在縱向熱處理裝置中使用的、用于旋轉(zhuǎn)晶片裝載體的現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面，參照附圖說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施形式。另外，在下述說(shuō)明中，對(duì)于具有大致相同的功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要素采用相同的符號(hào)，并僅在有必要時(shí)才進(jìn)行重復(fù)的說(shuō)明。
圖1是概括表示根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施形式的縱向熱處理裝置的縱向剖視圖。如圖1所示，縱向熱處理裝置1具有縱向熱處理爐2，該縱向熱處理爐2用于對(duì)多個(gè)被處理基片、例如半導(dǎo)體晶片W進(jìn)行規(guī)定的處理、例如擴(kuò)散處理。熱處理爐2包括下部開(kāi)設(shè)爐口(裝料口)3的縱向長(zhǎng)的處理室，例如由單層管構(gòu)成的石英制的反應(yīng)管4。
反應(yīng)管(處理室)4的爐口3，被可升降的、例如SUS制造的蓋體5有選擇地打開(kāi)或關(guān)閉。蓋體5與爐口3的開(kāi)口端接觸并密閉爐口3。在反應(yīng)管4的周?chē)瑢⑴溆袩犭娮梵w的加熱器6配置在加熱器基座8上。對(duì)加熱器6進(jìn)行控制，將反應(yīng)管(爐子)4內(nèi)加熱到規(guī)定的溫度、例如300～1200℃。
在反應(yīng)管4的下端部形成向外的凸緣部4a。凸緣部4a經(jīng)由凸緣保持構(gòu)件7保持在加熱器基座8上。加熱器基座8經(jīng)由支撐架10配置在基座板9上。在基座板9上形成從下方可以貫穿反應(yīng)管4的開(kāi)口部。
在反應(yīng)管4的下側(cè)部上連接氣體供應(yīng)系統(tǒng)GS，該氣體供應(yīng)系統(tǒng)GS用于將處理氣體或凈化用的不活潑氣體導(dǎo)入到反應(yīng)管4內(nèi)，包含多個(gè)氣體導(dǎo)入管11。并且，對(duì)反應(yīng)管4內(nèi)部進(jìn)行排氣的排氣系統(tǒng)ES經(jīng)由排氣管連接到反應(yīng)管4的下側(cè)部上。
在反應(yīng)管4內(nèi)對(duì)晶片W進(jìn)行處理時(shí)，以水平狀態(tài)且以相互間隔地層疊狀態(tài)將晶片W保持在晶片裝載體(保持件)13上。裝載體13具有保持例如直徑為300mm的多個(gè)、例如25～150塊左右的晶片W的石英制的裝載體主體。
在熱處理爐2的下方配有操作區(qū)域(裝載區(qū))LA，用于進(jìn)行晶片W相對(duì)于晶片裝載體13的移動(dòng)載置。在操作區(qū)域LA中，配置有用于使蓋體6升降的升降機(jī)構(gòu)(升降機(jī))14(在圖1中僅表示出了支撐蓋體5的升降機(jī)14的臂部)。裝載體13在支撐在蓋體5上的狀態(tài)下，利用升降機(jī)14輸送至操作區(qū)域LA和反應(yīng)管4之間。即，裝載體13利用升降機(jī)14對(duì)反應(yīng)管4進(jìn)行裝料和卸料。
在蓋體5中配置用于旋轉(zhuǎn)晶片13的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15。圖2是表示旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15的剖視圖。圖3是放大表示旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15的剖視圖。圖4A、B、C是表示旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15的旋轉(zhuǎn)軸的縱向剖視圖、頂部平面圖、沿圖4A中的IVC-IVC線(xiàn)的剖視圖。圖5是表示旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15中的旋轉(zhuǎn)臺(tái)和旋轉(zhuǎn)軸的關(guān)系的展開(kāi)透視圖。
旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15具有旋轉(zhuǎn)軸16、經(jīng)由軸承17和密封構(gòu)件18可旋轉(zhuǎn)地支撐旋轉(zhuǎn)軸16的支撐部(稱(chēng)為軸承箱)19。旋轉(zhuǎn)軸16的上端部從下方貫穿蓋體5并從蓋體5突出。在旋轉(zhuǎn)軸16的上端部固定有在蓋體5上旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)20。旋轉(zhuǎn)臺(tái)20由可自由拆裝地固定的下側(cè)構(gòu)件20a和上側(cè)構(gòu)件20b構(gòu)成。裝載體13經(jīng)由作為爐口隔熱保溫機(jī)構(gòu)的保溫筒21載置于旋轉(zhuǎn)臺(tái)20上。旋轉(zhuǎn)臺(tái)20例如由鎳鉻鐵合金制成。旋轉(zhuǎn)軸16和支撐部19優(yōu)選由導(dǎo)熱性良好的例如SUS制成。
支撐部19形成圓筒狀，其上端部氣密封地嵌合到蓋體5的大致中央部沿上下方向貫穿形成的嵌合孔22中，并有螺栓23固定。在旋轉(zhuǎn)軸16和支撐部19之間，從上下方向的大致中間部向下方配置軸承17、例如球軸承。在支撐部19的下端部上利用螺栓25固定用于固定軸承17的端板24。在旋轉(zhuǎn)軸16的下側(cè)螺合有用于固定軸承17的螺母26、例如具有防松動(dòng)功能的U螺母(商品名)。
在臂軸承17更靠上的上側(cè)，配有用于對(duì)旋轉(zhuǎn)軸16和支撐部19的間隙進(jìn)行密封的密封構(gòu)件18、例如具有耐熱性和耐旋轉(zhuǎn)摩擦性的オムニシ—ル(商品名)。該オムニシ—ル是用特氟隆(テフロン注冊(cè)商標(biāo))制的蓋覆蓋截面為U字形的環(huán)形彈簧而構(gòu)成的。另外，密封構(gòu)件18也可以O(shè)環(huán)。
為了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸16，在從旋轉(zhuǎn)軸16的支撐部19突出的下端部上安裝從動(dòng)帶輪(プ—リ)27。正時(shí)齒帶30卷繞在從動(dòng)帶輪27、和安裝在配置于側(cè)方的馬達(dá)28的旋轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)帶輪29上。在從動(dòng)帶輪27的附近配置用于檢測(cè)旋轉(zhuǎn)軸16的旋轉(zhuǎn)位置的傳感器31。
為了抑制從爐內(nèi)側(cè)經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸16和支撐部19施加到軸承17和密封構(gòu)件18上的熱的影響，采用對(duì)旋轉(zhuǎn)軸16進(jìn)行冷卻的結(jié)構(gòu)。在該冷卻結(jié)構(gòu)中，旋轉(zhuǎn)軸16形成薄壁中空狀，在旋轉(zhuǎn)軸16的內(nèi)部形成冷卻用的內(nèi)部氣體通路，另一方面，在旋轉(zhuǎn)軸16和支撐部19之間形成冷卻用的外部氣體通路。在這些氣體通路中流通的冷卻用氣體，例如由氮?dú)釴2等不活潑氣體構(gòu)成。進(jìn)而，在支撐部19內(nèi)，以圍繞旋轉(zhuǎn)軸16的上端側(cè)的方式形成使冷媒、例如水或冷卻氣體流通的冷卻通路32。并且，在蓋體5上配置用于對(duì)蓋體自身進(jìn)行冷卻的冷卻通路58。
如圖4A所示，旋轉(zhuǎn)軸16的內(nèi)部經(jīng)由分隔壁33上下分開(kāi)，在旋轉(zhuǎn)軸16的外側(cè)且在分隔壁33附近配置密封構(gòu)件18。在比分隔壁33更靠上的上側(cè)，形成所述內(nèi)部氣體通路和外部氣體通路。在比分隔壁33更靠下的下側(cè)，旋轉(zhuǎn)軸16的內(nèi)部向外部開(kāi)放，借此將旋轉(zhuǎn)軸16的熱排放到外部。
在旋轉(zhuǎn)軸16的上端形成用于水平固定旋轉(zhuǎn)臺(tái)20的平坦部35。在旋轉(zhuǎn)臺(tái)20下面的大致中央部上，如圖5所示，形成插入旋轉(zhuǎn)軸16的上端部的深度較淺的插入孔36。在插入孔36的上頂面上形成用于減小旋轉(zhuǎn)軸16和旋轉(zhuǎn)臺(tái)20的接觸面積的大致成三葉狀的凹部37。旋轉(zhuǎn)臺(tái)20被螺栓38固定在旋轉(zhuǎn)軸16的上端的平坦部35上。另外，凹部37也可以配置在旋轉(zhuǎn)軸16上端的平坦部35上。
旋轉(zhuǎn)軸16上端的平坦部35，由焊接到旋轉(zhuǎn)軸16上的上側(cè)部件39的上端部構(gòu)成。利用中空的旋轉(zhuǎn)軸16的分隔壁33和上側(cè)部件，在旋轉(zhuǎn)軸16的上側(cè)形成中空部40。在中空部40的上頂面上，如圖4C所示的方式配置與旋轉(zhuǎn)臺(tái)20的凹部37形狀相同的凹部41。凹部41是為了減小經(jīng)由旋轉(zhuǎn)臺(tái)20傳遞給旋轉(zhuǎn)軸16的傳導(dǎo)熱而形成的。另外，上側(cè)部件39也可以通過(guò)焊接以外的接合方法、例如嵌合或螺合等配置在旋轉(zhuǎn)軸的上端。
在旋轉(zhuǎn)軸16的外周部中，在與中空部40的下側(cè)部對(duì)應(yīng)的部分中形成多個(gè)、例如6個(gè)氣體入口孔42。并且，在與中空部40的上側(cè)部(優(yōu)選為凹部41)對(duì)應(yīng)的部分中，配置多個(gè)、例如3個(gè)氣體出口孔43。從氣體導(dǎo)入口45導(dǎo)入的冷卻氣體，從入口孔42向著出口孔43在旋轉(zhuǎn)軸16的中空部40內(nèi)流通。
在支撐部19的內(nèi)周部中，形成與氣體入口孔42對(duì)應(yīng)的環(huán)形槽44。在支撐部19上，形成用于將作為冷卻氣體的不活潑氣體、例如氮?dú)鈱?dǎo)入到所述環(huán)形槽44中的一個(gè)氣體導(dǎo)入口45。供應(yīng)氮?dú)獾臍怏w供應(yīng)系統(tǒng)CGS經(jīng)由氣體供應(yīng)管連接到該氣體導(dǎo)入口45上。
導(dǎo)入環(huán)形槽44的氮?dú)獾囊徊糠滞ㄟ^(guò)旋轉(zhuǎn)軸16和支撐部19之間的間隙Sa上升。導(dǎo)入環(huán)形槽44的氮?dú)獾牧硪徊糠?，通過(guò)以從氣體入口孔42至氣體出口孔43的旋轉(zhuǎn)軸16內(nèi)的中空部40為中心的內(nèi)部氣體通路上升。這樣，從內(nèi)、外對(duì)旋轉(zhuǎn)軸16進(jìn)行冷卻的氮?dú)猓诔隹诳?3的外側(cè)合流，通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)20下面和蓋體5的上面之間的間隙Sb，從爐內(nèi)、即反應(yīng)管4內(nèi)排放出去。
為了從冷卻通路32側(cè)進(jìn)一步對(duì)旋轉(zhuǎn)軸16進(jìn)行充分冷卻，即為了提高冷卻效果，旋轉(zhuǎn)軸16和支撐部19之間的間隙Sa形成得較小，為0.1～2mm、優(yōu)選為0.2～0.8mm、例如在0.42mm左右。另外，在設(shè)置于旋轉(zhuǎn)軸16和支撐部19上的冷卻通路32的各對(duì)向面上，形成具有作為放熱用凸部和/或凹部的功能的螺紋46、47。具體而言，旋轉(zhuǎn)軸16的外周部上的螺栓46例如由M30×1.5的陽(yáng)螺紋構(gòu)成。另一方面保持件19的內(nèi)周部上的螺紋47例如由M33×2的陰螺紋構(gòu)成。這樣，通過(guò)用螺紋牙形成所謂散熱翅片，可以改善旋轉(zhuǎn)軸16的冷卻效果。
另一方面，為了使冷媒、例如冷卻水不停滯地循環(huán)，冷卻通路32以繞著旋轉(zhuǎn)軸16呈大致螺旋狀地配置。圖6是表示冷卻通路32的展開(kāi)透視圖。為了易于加工，如圖6中展開(kāi)表示的那樣，冷卻通路32優(yōu)選由多層結(jié)構(gòu)、例如三層結(jié)構(gòu)形成。即，在支撐部19中，構(gòu)成冷卻通路32的環(huán)形通路32a、32b、32c上下形成多級(jí)或多層、例如下層、中層、上層，經(jīng)由分隔部62、63進(jìn)行配置。
下層和中層的通路32a、32b分別利用前后兩個(gè)分隔壁49、50分隔成左通路32ax、32bx和由通路32ay、32by。上層的通路32c是由前側(cè)的一個(gè)分隔壁61分隔成的C形通路。在該上層和中層的分隔部63中，形成在上層分隔部61的附近將上層通路32c和中層的左右通路32bx、32by連通起來(lái)以使冷媒流通的流通孔51、52。在中層和下層的分隔部62中，在中層后側(cè)分隔壁50的附近，形成將中層的左右通路32bx、32by和下層的左右通路32ax、32ay連通起來(lái)以使冷媒流通的流通孔53、54。
在下層的前側(cè)分隔壁49附近，形成冷媒(冷卻水)的導(dǎo)入口55和排出口56。在此，將冷煤供應(yīng)系統(tǒng)CLS的供應(yīng)管和排出管(返回管)連接起來(lái)。通過(guò)導(dǎo)入口55和排出口56，沿箭頭所示的方向?qū)⒗鋮s水(常溫水)供應(yīng)給冷卻通路32并進(jìn)行循環(huán)。
如前面所述，在蓋體5的上面和旋轉(zhuǎn)臺(tái)20的下面之間，形成用于使不活潑氣體從中心側(cè)向周邊側(cè)流通的小間隙Sb。并且，在蓋體5的上面和旋轉(zhuǎn)臺(tái)20的下面之間，形成沿周向方向相連的環(huán)形的氣體存留部57。該氣體存留部57，在蓋體5的上面和旋轉(zhuǎn)臺(tái)20的下面，通過(guò)形成對(duì)應(yīng)的環(huán)形槽而形成中空室狀。通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸16內(nèi)外的內(nèi)部氣體通路和外部氣體通路之后的氮?dú)猓ㄟ^(guò)間隙Sb流入氣體存留部57。通過(guò)將氮?dú)獯媪粼跉怏w存留部57中，可以防止從爐內(nèi)而來(lái)的處理氣體回到旋轉(zhuǎn)軸16一側(cè)。
簡(jiǎn)要地說(shuō)，根據(jù)本實(shí)施形式的縱向熱處理裝置1配有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15，該旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15在開(kāi)關(guān)縱向熱處理爐2的爐口3的可升降蓋體5上旋轉(zhuǎn)裝載有多個(gè)晶片W的裝載體13。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)15包括旋轉(zhuǎn)軸16、經(jīng)由軸承17和密封構(gòu)件18可旋轉(zhuǎn)地支撐旋轉(zhuǎn)軸16的支撐部19。旋轉(zhuǎn)軸16形成薄壁中空結(jié)構(gòu)，并且冷卻用氣體在其內(nèi)側(cè)和外側(cè)流通。另一方面，支撐部19具有以圍繞旋轉(zhuǎn)軸16的上側(cè)的方式形成的使冷媒、例如水流通的冷卻通路32。因此，可以充分地冷卻旋轉(zhuǎn)軸16，提高軸承17和密封構(gòu)件18的耐用性，可以應(yīng)對(duì)高溫、例如1200℃左右的熱處理。
旋轉(zhuǎn)軸16內(nèi)部經(jīng)由分隔壁33被上下分隔，在旋轉(zhuǎn)軸16的外部且在分隔壁33的附近，配置密封構(gòu)件18。在分隔壁33的上側(cè)、于旋轉(zhuǎn)軸16的內(nèi)部和外部使冷卻用氣體、例如氮?dú)饬魍?。在分隔?3的下側(cè)，使旋轉(zhuǎn)軸16的內(nèi)部向外部開(kāi)放。因此，可以充分地冷卻旋轉(zhuǎn)軸16。
進(jìn)而，減小旋轉(zhuǎn)軸16和支撐部19的間隙Sa，同時(shí)，在旋轉(zhuǎn)軸16和支撐部19的各對(duì)向面上配置作為放熱用的凸部和/或凹部的螺紋46、47。因此，可以從冷卻通路32側(cè)充分地冷卻旋轉(zhuǎn)軸16。
冷卻通路32以圍繞旋轉(zhuǎn)軸16的方式呈大致螺旋狀配置。因此，在可以使冷卻水不停滯地循環(huán)的同時(shí)，可以沿著旋轉(zhuǎn)軸16的長(zhǎng)度方向?qū)πD(zhuǎn)軸16和支撐部19進(jìn)行廣范圍的冷卻。冷卻通路32被分隔成上下多段，配置使冷媒流通到各段的分隔部62、63中的流通孔51、52、53、54。因此，可以容易地形成大致螺旋狀的冷卻通路32。
在旋轉(zhuǎn)軸16的上端形成用于固定旋轉(zhuǎn)臺(tái)20的平坦部35。在平坦部35和旋轉(zhuǎn)臺(tái)20中的至少一個(gè)上，形成用于減小接觸面積的凹部37。因此，可以抑制從旋轉(zhuǎn)臺(tái)20向旋轉(zhuǎn)軸16的熱傳遞。
在旋轉(zhuǎn)軸16的上端連接著在蓋體5上旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)20。在蓋體5的上面和旋轉(zhuǎn)臺(tái)20的下面之間，形成用于使不活潑氣體從中心側(cè)向周邊側(cè)流通的間隙Sb、和用于存留不活潑氣體的環(huán)形的氣體存留部57。因此，可以利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)防止從爐內(nèi)而來(lái)的處理氣體的回流，不需要復(fù)雜的迷宮結(jié)構(gòu)，可以降低成本。
另外，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施形式，可以在不脫離本實(shí)用新型主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變化。例如，晶片裝載體13可以由石英以外的材料、例如碳化硅或多晶硅(Si)形成。反應(yīng)管4也可以具有內(nèi)管和外管的雙重管結(jié)構(gòu)。。作為冷卻氣體，優(yōu)選為不活潑氣體，但也可以是除不活潑氣體以外的氣體。作為冷媒優(yōu)選采用水，但是，也可以采用除水以外的液體或流體。
根據(jù)上述實(shí)施形式的縱向熱處理裝置是采用本實(shí)用新型的例子，本實(shí)用新型也可以同樣地適用于其它類(lèi)型的縱向熱處理裝置。例如，縱向熱處理裝置可以由進(jìn)行擴(kuò)散處理以外的處理、例如CVD處理(包含減壓式的)、氧化處理、退火處理的方式構(gòu)成。并且，在上述實(shí)施形式中，作為被處理基片以半導(dǎo)體晶片為例進(jìn)行說(shuō)明，但是本實(shí)用新型也可以適用于對(duì)LCD基片等其它基片進(jìn)行處理的裝置。
權(quán)利要求1.一種縱向熱處理裝置，在開(kāi)閉縱向熱處理爐的爐口的可升降蓋體上，設(shè)置了使裝載有多個(gè)被處理基片的保持件旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，其中，前述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)軸；經(jīng)由軸承和密封構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)地支撐前述旋轉(zhuǎn)軸的支撐部；前述旋轉(zhuǎn)軸以形成薄壁的中空結(jié)構(gòu)且使冷卻氣體在其內(nèi)側(cè)和外側(cè)流通的方式構(gòu)成，并且，前述支撐部具有以圍繞前述旋轉(zhuǎn)軸的上側(cè)的方式形成的、使冷媒流通的冷卻通路。
2.如權(quán)利要求1所述的縱向熱處理裝置，其中，前述旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部經(jīng)由分隔壁上下分隔開(kāi)，在前述旋轉(zhuǎn)軸的外側(cè)且在前述分隔壁的附近配置前述密封構(gòu)件，在前述分隔壁的上側(cè)使前述冷卻氣體在前述旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部和外部流通，在前述分隔壁的下側(cè)，前述旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部向外部開(kāi)放。
3.如權(quán)利要求1所述的縱向熱處理裝置，其中，前述旋轉(zhuǎn)軸和前述支撐部之間的間隙設(shè)定得較小，并且，在前述旋轉(zhuǎn)軸和前述支撐部的至少一個(gè)的對(duì)向面上配置散熱用的凹部或凸部。
4.如權(quán)利要求1所述的縱向熱處理裝置，前述冷卻通路呈大致螺旋狀配置。
5.如權(quán)利要求1所述的縱向熱處理裝置，前述冷卻通路經(jīng)由分隔部被上下分隔成多段，在各段分隔部中形成使冷媒流通的流通孔。
6.如權(quán)利要求1所述的縱向熱處理裝置，在前述旋轉(zhuǎn)軸的上端形成固定旋轉(zhuǎn)臺(tái)的平坦部，在前述平坦部和前述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的至少一個(gè)上，形成使接觸面積小的凹部。
7.如權(quán)利要求1所述的縱向熱處理裝置，在前述旋轉(zhuǎn)軸的上端配置在前述蓋體上旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)，在前述蓋體的上面和前述旋轉(zhuǎn)臺(tái)的下面之間形成使不活潑氣體從中心側(cè)向周邊側(cè)流通的間隙，同時(shí)，形成存留前述不活潑氣體的環(huán)形氣體存留部。
8.一種用于對(duì)多個(gè)被處理基片同時(shí)進(jìn)行熱處理的縱向熱處理裝置，包括容納前述被處理基片的氣密封的處理室，前述處理室在底部具有裝料口，選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉前述處理室的前述裝料口的蓋體，以相互間隔開(kāi)的層疊狀態(tài)在前述處理室內(nèi)保持前述被處理基片的保持件，向前述處理室內(nèi)供應(yīng)處理氣體的供應(yīng)系統(tǒng)，對(duì)前述處理室內(nèi)部進(jìn)行排氣的排氣系統(tǒng)，對(duì)前述處理室的內(nèi)部環(huán)境氣體進(jìn)行加熱的加熱裝置，以將保持前述被處理基片的前述保持件支撐在前述蓋體上的狀態(tài)使前述蓋體升降的升降機(jī)，為了旋轉(zhuǎn)前述保持件而配置在前述蓋體上的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，前述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括以薄壁形成的中空結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)軸、經(jīng)由軸承和密封構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)地支撐前述旋轉(zhuǎn)軸的支撐部，一方面在前述旋轉(zhuǎn)軸內(nèi)部形成冷卻用的內(nèi)部氣體通路，另一方面在前述旋轉(zhuǎn)軸和前述支撐部之間形成冷卻用的外部氣體通路，將冷卻用的不活潑氣體供應(yīng)給前述內(nèi)部氣體通路和前述外部氣體通路的惰性氣體供應(yīng)系統(tǒng)。
9.如權(quán)利要求8所述的縱向熱處理裝置，其中，前述旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部經(jīng)由分隔壁上下分隔開(kāi)，在前述旋轉(zhuǎn)軸的外側(cè)且在前述分隔壁的附近配置前述密封構(gòu)件，在前述分隔壁的上側(cè)形成前述內(nèi)部氣體通路和前述外部氣體通路，在前述分隔壁的下側(cè)使前述旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部向外部開(kāi)放。
10.如權(quán)利要求8所述的縱向熱處理裝置，在形成前述外部氣體通路的區(qū)域中，在前述旋轉(zhuǎn)軸的外周面上形成放熱用的凸部或凹部。
11.如權(quán)利要求8所述的縱向熱處理裝置，前述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)一步配有連接到前述旋轉(zhuǎn)軸的上端的旋轉(zhuǎn)臺(tái)，前述旋轉(zhuǎn)臺(tái)和前述蓋體隔著一個(gè)小間隙相互對(duì)向，同時(shí)，在兩者之間形成與前述小間隙連通的環(huán)形的氣體存留部，前述旋轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)使得，前述不活潑氣體在通過(guò)前述內(nèi)部氣體通路或前述外部氣體通路之后，通過(guò)前述小間隙流入到前述氣體存留部中。
12.如權(quán)利要求8所述的縱向熱處理裝置，進(jìn)一步包括在前述外部氣體通路的周?chē)?、形成于前述支撐部?jī)?nèi)的使冷媒流通的冷卻通路；和向前述冷卻通路供應(yīng)冷媒的冷媒供應(yīng)系統(tǒng)。
13.如權(quán)利要求12所述的縱向熱處理裝置，前述冷卻通路配置成大致螺旋狀。
14.如權(quán)利要求12所述的縱向熱處理裝置，前述冷卻通路經(jīng)由分隔部被分隔成上下多段，形成使冷媒流通到各段的分隔部?jī)?nèi)的流通孔。
15.如權(quán)利要求12所述的縱向熱處理裝置，在形成前述冷卻通路的區(qū)域中，在前述旋轉(zhuǎn)軸和前述支撐部的至少一個(gè)的對(duì)向面上，形成散熱用的凸部或凹部。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種縱向熱處理裝置(1)，可以對(duì)旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行充分冷卻、可以提高軸承和密封構(gòu)件的耐用性、可以應(yīng)對(duì)高溫?zé)崽幚?。在開(kāi)閉縱向熱處理爐(2)的爐口(3)的可升降蓋體(5)中，配置使裝載有多個(gè)被處理基片(W)的保持件(13)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(15)。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(15)包含旋轉(zhuǎn)軸(16)、經(jīng)由軸承(17)和密封構(gòu)件(18)可旋轉(zhuǎn)地支撐旋轉(zhuǎn)軸(16)的支撐部(19)。旋轉(zhuǎn)軸(16)形成薄壁中空結(jié)構(gòu)，并且使冷卻用氣體在其內(nèi)側(cè)和外側(cè)流通。支撐部(19)具有以圍繞旋轉(zhuǎn)軸(16)的上側(cè)的方式形成的使冷媒流通的冷卻通路(32)。
文檔編號(hào)H01L21/324GK2706861SQ0324325
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2003年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月9日
發(fā)明者戶(hù)羽勝也, 高橋喜一, 小原美鶴 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社