JP2001330377A - ガス漏れ防止機能を有する熱処理炉 - Google Patents

ガス漏れ防止機能を有する熱処理炉

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温での熱処理時においてもガス漏れの無い
熱処理炉を提供する。 【解決手段】 本発明の熱処理炉４０は、一端に開口
４３と開口４３を取り囲むフランジ４７を有する反応管
４１と、フランジ４７において反応管４１と接し開口４
３を塞ぐキャップ４２とを有する熱処理炉において、フ
ランジ４７とキャップ４２の接合間の隙間を通って反応
管４１内のガスが外部へ漏れることを防止する手段４
９、５１と、さらに、フランジ４７とキャップ４２の接
合間の隙間のリーク・ガスを排気する手段４８、５０を
設けたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に熱処理炉に
関し、より詳しくは、炉内のガスが外部へ漏れることを
防止する機能を有する熱処理炉に関する。なお、本明細
書でいう「熱処理」とは、広く対象物をガス雰囲気中で
加熱処理することを意味し、同時に酸化あるいは還元等
の化学反応が生ずる場合をも含む。
【０００２】
【従来の技術】図１は従来の熱処理炉の例を示した図で
ある。熱処理炉１０は反応管（チューブ）１とキャップ
２からなる。キャップ２はチューブ１の開口３を塞い
で、チューブ内のガスを閉じ込める。チューブ１は反応
ガスの供給口４および排気口５を持つ。反応ガスはガス
供給装置（図示なし）から配管を通って供給口４に至
り、チューブ内に供給される。排気口５から出たガスは
ガス処理装置（図示なし）で処理されて排気される。チ
ューブ１内にはウエハ等の対象物６が設置される。チュ
ーブ内はチューブ内あるいはチューブ外に設けられたヒ
ータ（図示なし）により加熱される。
【０００３】図２は図１の符号Ａ部分の拡大図である。
処理時の温度が例えば約８００℃以上の高温になる場
合、チューブ１とキャップ２の接合部にシール用Ｏリン
グを使用することはできない。Ｏリングの耐熱性が低い
からである。したがって、図２に示すように、チューブ
１とキャップ２の接合部には小さな隙間が存在してしま
う。この隙間を通ってチューブ１内のガスが外部へ漏れ
るという問題が発生する（図２の符号７）。特に漏れる
ガスが反応性（腐食性）の高いガスの場合、外部環境へ
重大な悪影響を及ぼす。したがって、高温熱処理時にお
いてガス漏れの無い熱処理炉が要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高温
での熱処理時においてもガス漏れの無い熱処理炉を提供
することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、一端に
開口（２３、４３）と開口を取り囲むフランジ（２７、
４７）を有する反応管（２１、４１）と、フランジにお
いて反応管と接し開口を塞ぐキャップ（２２、４２）と
を有する熱処理炉（２０、４０）において、フランジと
キャップの接合間の隙間を通って反応管内のガスが外部
へ漏れることを防止する手段（２８、２９、４９、５
１）と、さらに、フランジとキャップの接合間の隙間の
リーク・ガスを排気する手段（４８、５０）を設けたこ
とである。
【０００６】また、本発明の熱処理炉の特徴は、熱処理
炉を構成する反応管のフランジ（２７、４７）が、フラ
ンジとキャップの接合間の隙間に不活性ガスを供給する
ための溝（２８、４９）と孔（２９、５１）を有するこ
と、さらにフランジとキャップの接合間の隙間を通るリ
ーク・ガスを排気するための溝（４８）と孔（５０）を
有することである。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を参照しながら説明する。図３は本発明の熱処理炉の
一実施例を示した図である。熱処理炉２０は反応管（チ
ューブ）２１とキャップ２２からなる。キャップ２２は
チューブ２１の開口２３を塞いで、チューブ内のガスを
閉じ込める。チューブ２１は反応ガスの供給口２４およ
び排気口２５を持つ。反応ガスはガス供給装置（図示な
し）から配管を通って供給口２４に至り、チューブ内に
供給される。排気口２５から出たガスはガス処理装置
（図示なし）で処理されて排気される。チューブ２１内
にはウエハ等の対象物２６が設置される。チューブ内は
チューブ内あるいはチューブ外に設けられたヒータ（図
示なし）により加熱される。これらの図３の構成は図２
の従来例と同様である。
【０００８】図３では図２の従来例に対して新規な構成
として、チューブ２１のフランジ２７に溝２８と孔２９
を設けている。溝２８はフランジ２７において同心円状
に設けられている。図４は図３の符号Ａ部分の拡大図で
ある。図４に示すように、溝２８は同心円上の任意の箇
所において孔２９に接続されフランジ２７を貫通する。
なお、孔２９は１つとは限らず、複数設けてもよい。
【０００９】シリコンウエハの熱酸化処理工程におい
て、チューブ２１内には反応ガスとして酸素ガスや塩化
水素ガスが導入される。塩化水素ガスはハロゲン添加剤
として用いられる。チューブ２１内はヒータにより、約
８００℃以上、例えば約８００℃〜約１２００℃、の温
度に加熱される。この場合、従来の熱処理炉では既述し
たように、チューブとキャップの接合部の小さな隙間を
通ってチューブ内の酸素ガスや塩化水素ガスが外部へ漏
れてしまう（図２）。
【００１０】これに対して、本発明の熱処理炉２０で
は、溝２８に接続する孔２９から、例えば窒素ガスのよ
うな不活性ガスを注入する。不活性ガスはヘリウムガス
やアルゴンガス等の他の不活性ガスであってもよい。こ
の注入する不活性ガスの流れにより、図４に示すよう
に、隙間から漏れようとするチューブ内のガスをチュー
ブ内へ押し戻してガスリークを防止する。注入する不活
性ガスの流量はチューブ内に導入する反応ガスの流量に
対して十分小さくてよい（例えば十分の一程度）。した
がって、不活性ガス量は反応ガス量に対して無視でき、
たとえチューブ内に注入してもチューブ内の熱酸化反応
に影響を与えることはない。なお、注入する不活性ガス
の流量は熱処理炉の大きさやリーク量などに応じて適宜
決めることができる。
【００１１】図５は本発明の熱処理炉の別の一実施例を
示した図である。熱処理炉４０は反応管（チューブ）４
１とキャップ４２からなる。キャップ４２はチューブ４
１の開口４３を塞いで、チューブ内のガスを閉じ込め
る。チューブ４１は反応ガスの供給口４４および排気口
４５を持つ。反応ガスはガス供給装置（図示なし）から
配管を通って供給口４４に至り、チューブ内に供給され
る。排気口４５から出たガスはガス処理装置（図示な
し）で処理されて排気される。チューブ４１内にはウエ
ハ等の対象物４６が設置される。チューブ内はチューブ
内あるいはチューブ外に設けられたヒータ（図示なし）
により加熱される。これらの図５の構成は図３の実施例
と同様である。
【００１２】図５では図３の実施例に対して新規な構成
として、チューブ４１のフランジ４７に溝を２つ（４
８、４９）設けている。２つの溝４８、４９はフランジ
４７において同心円状に設けられている。図６は図５の
符号Ａ部分の拡大図である。図６に示すように、溝４
８、４９は共に同心円上の任意の箇所において孔５０、
５１に接続されフランジ４７を貫通する。なお、孔５
０、５１は１つつ゛とは限らず、各々複数設けてもよ
い。
【００１３】２つの孔（溝）のうち、孔５１（溝４９）
は図３の場合と同様に不活性ガスの注入口として使用さ
れる。一方、孔５０（溝４８）は、チューブ内からのリ
ークガスおよび注入する不活性ガスの排気口として使用
される。図６の熱処理炉４０では、ガス供給用の孔５１
（溝４９）から供給される不活性ガス流によりチューブ
内からのリークガスをチューブ内に押し戻すと共に排気
用孔５０（溝４８）からリークガスの一部を排気させる
機能を有する。したがって、チューブ内のガスのリーク
をより完全に防ぐことができる。また、注入される不活
性ガスの一部も排気用孔５０（溝４８）から排気され
る。したがって、チューブ内に入る不活性ガスの量が軽
減され、チューブ内の熱酸化反応に影響を与える恐れが
より低くなる。
【００１４】以上、本発明の実施例について、図面に基
づいて種々説明したが、本発明は上記した実施例に限定
されるものではない。その他、本発明はその趣旨を逸脱
しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良，修
正，変形を加えた態様で実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の熱処理炉を示す図である。
【図２】 図１の符号Ａ部の拡大図である。
【図３】 本発明の熱処理炉の一実施例を示す図であ
る。
【図４】 図３の符号Ａ部分の拡大図である。
【図５】 本発明の熱処理炉の一実施例を示した図であ
る。
【図６】 図５の符号Ａ部分の拡大図である。
【符号の説明】
１、２１、４１：チューブ ２、２２、４２：キャップ ３、２３、４３：開口 ４、２４、４４：ガス供給口 ５、２５、４５：ガス排気口 ６、２６、４６：熱処理対象物 ７：３１、５２、５３、５４：ガスの流れ １０、２０、４０：熱処理炉 ２８、４８、４９：溝 ２９、５０、５１：孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 隆 滋賀県野洲郡野洲町大字市三宅800番地 日本アイ・ビー・エム株式会社 野洲事業 所内 Ｆターム(参考） 4K063 AA05 BA12 CA02 DA09 DA13 DA22 DA32 5F045 AB32 AC11 AC13 AF03 DP19 DQ05 EB02 EB10 EE14 EF02 EG01

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一端に開口と該開口を取り囲むフランジ
    を有する反応管と、 前記フランジにおいて前記反応管と接し前記開口を塞ぐ
    キャップと、 前記フランジと前記キャップの接合間の隙間を通って前
    記反応管内のガスが外部へ漏れることを防止する手段
    と、 を含む熱処理炉。
  2. 【請求項２】 前記ガス漏れ防止手段は、前記フランジ
    と前記キャップの接合間の隙間を通るリーク・ガスを前
    記反応管内へ押し戻す手段を有する、請求項１の熱処理
    炉。
  3. 【請求項３】 前記ガス漏れ防止手段は、さらに前記フ
    ランジと前記キャップの接合間の隙間のリーク・ガスを
    排気する手段を有する、請求項２の熱処理炉。
  4. 【請求項４】 前記押し戻す手段は、前記フランジに設
    けられた、前記キャップとの接合面に開口を有する第１
    の溝と、該第１の溝の少なとも一部において前記フラン
    ジを貫通する第１の孔を有し、前記第１の孔から前記フ
    ランジと前記キャップの接合間の隙間に不活性ガスを供
    給する、請求項２の熱処理炉。
  5. 【請求項５】 前記排気手段は、前記フランジに設けら
    れた、前記キャップとの接合面に開口を有する第２の溝
    と、該第２の溝の少なとも一部において前記フランジを
    貫通する第２の孔を有し、前記第２の孔から前記フラン
    ジと前記キャップの接合間の隙間のリーク・ガスを排気
    する、請求項３の熱処理炉。
  6. 【請求項６】 前記フランジの前記キャップとの接合断
    面は円形断面を有し、前記第１の溝は前記円形断面に同
    心円状に設けられている、請求項４の熱処理炉。
  7. 【請求項７】 前記フランジの前記キャップとの接合断
    面は円形断面を有し、前記第２の溝は前記円形断面に同
    心円状に設けられている、請求項５の熱処理炉。
  8. 【請求項８】 前記反応管はガス供給口を有し、該ガス
    供給口から反応管に設置した半導体基板を酸化または熱
    処理するための反応ガスを供給する、請求項１の熱処理
    炉。
  9. 【請求項９】 前記反応ガスは塩化水素を含む、請求項
    ８の熱処理炉。
  10. 【請求項１０】 前記反応管内は熱処理中に約８００℃
    〜約１２００℃の温度になる、請求項８の熱処理炉。
  11. 【請求項１１】 前記半導体基板はシリコン・ウエハを
    含む、請求項９の熱処理炉。
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