JP2002025911A

JP2002025911A - 熱処理装置及びそのシール方法

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Publication number: JP2002025911A
Application number: JP2000201573A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nakao; 中尾　　賢; Tomohisa Shimazu; 知久島津
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2000-07-03
Filing date: 2000-07-03
Publication date: 2002-01-25
Anticipated expiration: 2020-07-03
Also published as: JP4483040B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高いシール性を維持でき、しかも被処理体に
対する汚染の恐れもない熱処理装置を提供する。【解決手段】縦長の処理容器４８内にその下端の開口
部から、昇降可能になされたキャップ手段６６上に設置
された被処理体Ｗを挿入して収容すると共に前記開口部
を前記キャップ手段により塞ぎ、前記被処理体を回転し
つつこれに所定の熱処理を施す熱処理装置４０におい
て、前記キャップ手段は、回転可能になされ且つ熱処理
時に前記開口部の周囲に形成された接合フランジ部７２
に対して微小間隙８２だけ隔てて位置されるキャップ本
体６８を有し、前記接合フランジ部の端面側に環状の複
数の排気溝部８４，８６を形成し、前記排気溝部を真空
引きする溝部排気手段９２を設けるように構成する。こ
れにより、高いシール性を維持でき、しかも被処理体に
対する汚染の恐れも大幅に抑制することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理体に所定の熱処理を施す熱処理装置及びそのシー
ル方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造するため
には半導体ウエハに対して成膜、エッチング処理、酸化
拡散等の各種の処理が施される。例えば一度に多数枚の
ウエハ表面に成膜するＣＶＤ装置においては、ウエハボ
ート上に半導体ウエハを例えば等ピッチで載置し、これ
を所定の温度に加熱しながら所定の減圧下にてウエハ表
面に成膜用のガスを供給し、このガスの分解生成物或い
は反応生成物をウエハ上に堆積させて膜形成を行なうよ
うになっている。

【０００３】図５は従来の一般的な縦型の熱処理装置を
示す構成図である。図示するように、この熱処理装置２
は、例えば石英製の内筒４と外筒６とよりなる２重管構
造の処理容器８を有しており、この処理容器８の外周に
は加熱ヒータ１０を設け、加熱炉を形成している。ま
た、この処理容器８の下端には、処理ガスを導入する処
理ガスノズル１２や図示しない真空排気系に接続される
排気口１４を形成した例えばステンレススチール製の筒
体状のマニホールド１６が接続されている。そして、こ
のマニホールド１６の下端開口部は、例えばボートエレ
ベータのような昇降機構１８により昇降可能になされた
例えばステンレススチール製の平板状の蓋体２０により
Ｏリングよりなるシール部材２２を介して気密に塞がれ
てシールされる。そして、この蓋体２０上には、半導体
ウエハＷを所定のピッチで多段に支持したウエハボート
２４が、保温筒２６を介して設置されており、上記蓋体
２０と共に一体的に昇降可能になされている。また、上
記蓋体２０の中央には、磁性流体シール２８を介してこ
れを気密に回転自在に貫通した回転軸３０が設けられ、
この回転軸３０上に設けた回転テーブル３２上に上記保
温筒２６を載置している。そして、この回転テーブル３
２を回転しつつ真空雰囲気下において半導体ウエハに成
膜などの熱処理を施すようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体ウエ
ハの熱処理時には、周知のように、製品歩留りを向上さ
せるために不純な成分が処理容器８内へ侵入することを
避けなければならない。このような状況下において、上
記シール部材２２は一般的にはフッ素系のシリコンゴム
等よりなる耐熱性、シール性及び耐腐食性の高いＯリン
グ等を用いているが、このシール部材２２から非常に僅
かではあるが、Ｏ₂ 成分、Ｈ₂ 成分、フッ素ガス成分等
の不純物ガスがアウトガスとして排出することは避けら
れず、この不純物ガスが真空引きされている処理容器８
内に侵入してウエハ表面中に付着し、電気特性を劣化す
るなど、熱処理に悪影響を与える場合がある、といった
問題があった。

【０００５】更には、蓋体２０に設けた磁性流体シール
２８には磁性流体を用いているが、この磁性流体が僅か
ではあるがウエハ表面を汚染する、といった問題もあっ
た。そこで、本出願人は、特開平３−２４９９３６号公
報や特開平１０−２３１９３２号公報において開示され
ているように、マニホールド１６と蓋体２０との接合部
を鏡面仕上げし、ここに多段に排気溝を設けてこれを真
空引きしたり、或いはシール部材の内側に微小な環状空
間を形成してこれを真空引きするなどの排気シール構造
を提案した。しかしながら、この場合にはマニホールド
１６と蓋体２０との両端面の接合部に、微小なゴミ等が
介在する場合があり、このゴミ等が両端面間にて摩擦等
により粉砕されてしまい、これがパーティクルとなって
処理容器８内に飛散してしまう、といった新たな不都合
があった。本発明は、以上のような問題点に着目し、こ
れを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の
目的は、高いシール性を維持でき、しかも被処理体に対
する汚染の恐れもない熱処理装置及びそのシール方法を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に規定する発明
は、縦長の処理容器内にその下端の開口部から、昇降可
能になされたキャップ手段上に設置された被処理体を挿
入して収容すると共に前記開口部を前記キャップ手段に
より塞ぎ、前記被処理体を回転しつつこれに所定の熱処
理を施す熱処理装置において、前記キャップ手段は、回
転可能になされ且つ熱処理時に前記開口部の周囲に形成
された接合フランジ部に対して微小間隙だけ隔てて位置
されるキャップ本体を有し、前記接合フランジ部の端面
側に環状の複数の排気溝部を形成し、前記排気溝部を真
空引きする溝部排気手段を設けるように構成したもので
ある。これにより、処理容器の下端の開口部を塞ぐキャ
ップ本体は、接合フランジ部に対して微小間隙だけ隔て
て位置され、この微小間隙の部分を溝部排気手段により
真空引きすることによりシールするので、従来装置と略
同様に高いシール性を維持することが可能となる。ま
た、この場合、従来装置において用いていたＯリング等
のシール部材を用いていないので、アウトガスによる問
題も解消することが可能となる。

【０００７】この場合、例えば請求項２に規定するよう
に、前記接合フランジ部の端面と、これに対向する前記
キャップ本体の端面とは、共に高度に平面仕上げされて
いる。また、請求項３に規定するように、前記キャップ
本体の中央には、前記処理容器内側へ突出された筒体状
の被処理体設置台が設けられ、前記被処理体設置台内に
は、これを加熱する設置台加熱手段が設けられている。
これにより、被処理体設置台が加熱されるので、被処理
体間の温度分布の均一性を向上させることが可能とな
る。

【０００８】請求項４に規定する発明は、縦長の処理容
器内にその下端の開口部から、昇降可能になされたキャ
ップ手段上に設置された被処理体を挿入して収容すると
共に前記開口部を前記キャップ手段により塞ぎ、前記被
処理体を回転しつつこれに所定の熱処理を施す熱処理装
置において、前記キャップ手段は、回転可能になされ且
つ熱処理時に前記開口部の周囲に形成された接合フラン
ジ部に対して微小間隙だけ隔てて位置される内側キャッ
プ本体と、前記内側キャップ本体の外側に配置されて熱
処理時にその周縁部が前記接合フランジ部に対して間隙
シール部材を介して接合され且つ前記内側キャップ本体
と所定の間隔だけ離間して位置される外側キャップ本体
とを有し、前記接合フランジ部の端面側に環状の排気溝
部を形成し、前記排気溝部を真空引きする溝部排気手段
を設けるように構成する。これにより、処理容器の下端
の開口部を塞ぐ内側キャップ本体は、接合フランジ部に
対して微小間隙だけ隔てて位置され、この微小間隙の部
分を溝部排気手段により真空引きすることによりシール
するので、従来装置と略同様に高いシール性を維持する
ことが可能となる。また、外側キャップ本体は、間隙シ
ール部材を介して接合フランジ部に気密にシールされて
いるので、シール性を一層高めることが可能となる。更
に、ここで使用したシール部材から発生するアウトガス
は溝部排気手段によって系外へ排出されてしまうので、
これが処理容器内へ侵入することはほとんどなく、この
アウトガスによる問題も解消することが可能となる。更
には、内側キャップ本体の外側に、外側キャップ本体を
設けるようにしたので、処理容器内とその外側の大気と
の圧力差は外側キャップ本体で受けられ、内側キャップ
本体に大きな荷重がかかることを防止することが可能と
なる。

【０００９】この場合、例えば請求項５に規定するよう
に、前記接合フランジ部の端面と、これに対向する前記
内側キャップ本体の端面とは、共に高度に平面仕上げさ
れている。また、請求項６に規定するように、前記接合
フランジ部の排気溝部の内周側に、環状のガスパージ溝
部を形成し、このガスパージ溝部に対して不活性ガスを
供給するパージガス供給手段を設けるようにしてもよ
い。これによれば、間隙シール部材から発生したアウト
ガスは、この不活性ガスにより処理容器内へ侵入するこ
とを阻止されるので、アウトガスによる問題を、一層確
実に解消することが可能となる。この場合、例えば請求
項７に規定するように、前記間隙シール部材は、前記排
気溝部の外周側に位置されている。

【００１０】また、請求項８に規定するように、前記排
気溝部は、複数形成されているようにしてもよい。ま
た、請求項９に規定するように、前記内側キャップ本体
の中央には、前記処理容器内側へ突出された筒体状の被
処理体設置台が設けられ、前記被処理体設置台内には、
これを加熱する設置台加熱手段が設けられる。これによ
り、被処理体設置台が加熱されるので、被処理体間の温
度分布の均一性を向上させることが可能となる。また、
請求項１０に規定するように、前記内側キャップ本体と
前記外側キャップ本体との間にはキャップ加熱手段が設
けられている。この場合には内側キャップ本体全体も加
熱することができるので、被処理体間の温度分布の均一
性を更に向上させることが可能となる。

【００１１】また、例えば請求項１１に規定するよう
に、前記微小間隙は、数μｍ〜１０数μｍの範囲内であ
る。更に、請求項１２に規定する発明は、上記した熱処
理装置のシール方法であり、縦長の処理容器内にその下
端の開口部から被処理体を挿入し、前記開口部をキャッ
プ手段により塞ぎつつこれを回転させることによって前
記被処理体を回転させて所定の熱処理を施すようにした
熱処理装置のシール方法であって、前記キャップ手段を
前記開口部の周囲に形成される接合フランジ部に対して
微小間隙だけ隔てた位置で回転し、前記微小間隙を真空
引きするようにしている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る熱処理装置
及びそのシール方法の一実施例を添付図面に基づいて詳
述する。図１は本発明に係る熱処理装置の一実施例を示
す構成図、図２は本発明装置の要部を示す部分拡大図で
ある。この熱処理装置４０は、例えば石英製の内筒４２
と、外筒４４と、この外筒４４の下端に接続される例え
ばステンレス製の筒体状のマニホールド４６より主に構
成される処理容器４８を有している。具体的には、上記
外筒４４は天井を有して円筒体状に成形され、その下端
は上記マニホールド４６の上端に例えばシール部材５０
を介して接合されている。また、このマニホールド４６
の上部は、例えばステンレススチールよりなるベースプ
レート５２に支持されており、ここで装置全体の荷重を
受けている。そして、上記内筒４２は円筒体状に成形さ
れ、その下端は上記マニホールド４６の内壁面にリング
状に設けた支持凸部５４により支持されており、上記外
筒４４とにより２重管構造になっている。また、上記処
理容器４８の外周全体には後述する被処理体を加熱する
加熱ヒータ５６が設けられており、ここに加熱炉を形成
している。そして、上記内筒４２の内側には、例えば石
英製のウエハボート６２に所定のピッチで多段に支持さ
れた被処理体としての半導体ウエハＷが、ロード及びア
ンロード可能に設定されており、これに所定の熱処理を
施すようになっている。

【００１３】また、上記マニホールド４６には、処理容
器４８内へ成膜ガス等の処理ガスを供給する処理ガスノ
ズル５８が設けられると共に、上記内筒４２と外筒４４
との間の空間に連通する排気口６０が設けられており、
この排気口６０には、処理容器４８内を真空引きする図
示しない真空排気系が接続される。上記マニホールド４
６の下端の周囲には、その外方へ突出させてなるリング
状の接合フランジ部７２が形成されており、そして、こ
のマニホールド４６の下端の開口部６４は、本発明の特
徴とするキャップ手段６６により開閉可能に塞がれる。
具体的には、このキャップ手段６６は、例えばステンレ
ススチールよりなるキャップ本体６８を有しており、そ
の周縁部はリング状に略平板状になされていると共に、
中心部は処理容器４８内側へ突出された有天井の筒体状
となってこれにより被処理体設置台７０を形成してい
る。そして、この被処理体設置台７０上に上記ウエハボ
ート６２の下端を設置してこの全体を支持している。

【００１４】このキャップ本体６８の被処理体設置台７
０の天井部内側には、その下方に延びる回転軸７４の上
端が固定されており、この回転軸７４の下端は、ボート
エレベータのような昇降機構７６のアーム７８の先端に
設けたベアリング等を内蔵する軸受け部８０に回転可能
になされている。これにより、このキャップ本体６８の
回転移動と昇降移動を可能としている。この回転軸７４
の回転は、上記アーム７８内に内蔵される図示しない動
力伝達機構によって行なわれる。そして、熱処理時に
は、上記接合フランジ部７２の下側の端面７２Ａに対し
て、上記キャップ本体６８の周縁部の上側の端面６８Ａ
（図２参照）は所定の微小距離ｔだけ離間させて微小間
隙８２を形成し得る位置に設置されるようになってい
る。すなわち、上記両端面６８Ａ、７２Ａは熱処理時に
おいても接触することはなく、微小距離ｔだけ隔てて離
間されている。この距離ｔは例えば数μｍ〜１０数μｍ
程度の範囲内であり、しかも両端面６８Ａ、７２Ａは例
えば平面度が１０μｍ以下に、共に鏡面仕上げされてい
る。

【００１５】そして、上記接合フランジ部７２の端面７
２Ａには、下側を上記微小間隙８２側に開放させて複数
の、図示例にあっては２つの環状、或いはリング状の排
気溝部８４、８６が同心円状に形成されている。この排
気溝部８４、８６の幅は、例えば５ｍｍ程度、高さは例
えば１０ｍｍ程度である。そして、上記各排気溝部８
４、８６には、それぞれ溝部排気通路８８、９０が接続
されると共に、この溝部排気通路８８、９０は、例えば
真空ポンプよりなる溝部排気手段９２に共通に接続され
ており、上記各排気溝部８４、８６を介して微小間隙８
２内を真空引きできるようになっている。この場合、上
記各溝部排気通路８８、９０にそれぞれ圧力調整弁９
４、９６を介設させて、各排気溝部８４、８６内が同圧
となるように真空引きしてもよいし、或いは両排気溝部
８４、８６間に僅かな圧力差を形成するように、例えば
一方の排気溝部８４内の圧力が僅かに高くなるように真
空引きするようにしてもよいし、またはその逆の圧力関
係となるように真空引きしてもよい。そして、上記被処
理体設置台７０の内側の上部には、例えば円板状の抵抗
加熱ヒータよりなる設置台加熱手段９８がその下方の回
転機構８０側より延びる支持ロッド１００により支持固
定されており、この被処理体設置台７０を所定の温度に
加熱し得るようになっている。

【００１６】次に、以上のように構成された本発明装置
の動作及びシール方法について説明する。まず、昇降機
構７６を駆動してキャップ手段６６及びこの上に設置さ
れているウエハボート６２等を、処理容器４８内から降
下させてアンロードした状態で、このウエハボート６２
に未処理の多数枚の半導体ウエハＷを所定のピッチで載
置する。そして、上記昇降機構７６を駆動してキャップ
手段６６及びウエハＷを載置したウエハボート６２を上
昇させ、これを処理容器４８のマニホールド４６の下端
の開口部６４より、予め加熱されている処理容器４８内
へロードして収容し、キャップ手段６６のキャップ本体
６８によりこの開口部６４を塞ぐ。この場合、前述した
ように、キャップ本体６８の周縁部の上側端面６８Ａ
は、接合フランジ部７２の下側端面７２Ａとは接するこ
となく両端面６８Ａ、７２Ａ間は所定の距離ｔ（図２参
照）だけ離間させておき、ここに微小間隙８２を形成し
ておく。

【００１７】この状態で加熱ヒータ５６によりウエハＷ
を所定のプロセス温度まで昇温して維持する。そして、
処理ガスノズル５８より所定の処理ガス、例えば成膜ガ
スを処理容器４８内へ導入しつつ排気口６０より処理容
器４８内を真空引きして所定のプロセス圧力を維持し、
熱処理、例えば成膜処理を開始する。また、この成膜処
理時には、回転機構８０を駆動することにより、ウエハ
ボート６２と共にキャップ本体６８も回転させてこの状
態を維持する。この際、上記排気口６０からの真空引き
と同時に溝部排気手段９２も駆動して、接合フランジ部
７２に形成した排気溝部８４、８６内及び微小間隙８２
内も真空引きを行なう。

【００１８】このように、排気溝部８４、８６内や微小
間隙８２内を真空引きすることにより排気シールの作用
を示し、処理容器４８の外側大気より上記微小間隙８２
を介して処理容器４８内へ侵入しようとする空気は、上
記排気溝部８４、８６側へ真空引きされるので、処理容
器４８内側へ侵入することはない。この場合、この溝部
排気手段９２による真空引きの程度は、処理容器４８内
のプロセス圧力にも依存するが、処理容器４８内の圧力
よりも僅かに低い圧力を維持するように真空引きすれ
ば、処理容器４８内の雰囲気も上記排気溝部８４、８６
側へ真空引きされることになるので、大気側の空気が処
理容器４８内へ侵入することを確実に防止し、シール性
を高く維持することが可能となる。このように、接合フ
ランジ部７２とキャップ手段６６との接合部に、従来装
置で用いていたＯリング等のシール部材を用いる必要が
ないので、アウトガス問題をなくすことができ、ウエハ
Ｗを不純物ガスで汚染することもない。また、回転して
いるキャップ本体６８は接合フランジ部７２に接するこ
となく僅かに離間されているので、両者が接した状態と
なっている従来装置ではゴミ等を挟み込んでこれを砕く
ことによりパーティクルが発生する問題があったが、本
実施例ではそのようなパーティクルの問題は発生せず、
また、微小間隙８２に侵入したゴミ等は排気溝部８６を
介して系外へ排出されてしまうことになる。

【００１９】また、キャップ本体６８の端面６８Ａと接
合フランジ部７２の端面７２Ａは、共に鏡面仕上げされ
ているので、キャップ本体６８が回転しても両端面６８
Ａ、７２Ａが接することはない。また、熱処理時には、
被処理体設置台７０内に設けた設置台加熱手段９８に通
電して設置台７０を所定の温度に維持しているので、加
熱量が劣る傾向にあるウエハボート６２の下端部近傍の
ウエハＷに対して温度補償を行なって十分に熱量を加え
ることができ、上下方向に位置されるウエハ間の温度分
布をなくしてこれを均一な温度分布状態に維持すること
が可能となる。また、この部分に不要な反応副生成物が
付着することも防止できる。

【００２０】また、ここでは両排気溝部８４、８６から
真空引きする際に、共通の真空ポンプ、すなわち溝部排
気手段９２により真空引きするようにしているが、これ
に限定されず、内側の排気溝部８６は真空到達度が高い
真空ポンプ、例えばターボ分子ポンプを用いて真空引き
し、外側の排気溝部８４は大排気量の真空ポンプ、例え
ばドライポンプを用いるなど、両溝部８４、８６を別々
の真空ポンプで吸引するようにしてもよい。また、ここ
では排気溝部８４、８６は２段設けたが、この段数には
制限がなく、プロセス圧力に鑑みてシール性を高めるた
めには更に多くの排気溝部を同心円状に形成してもよ
い。ここで図３を参照して排気溝部の段数と各段の溝部
の到達圧力と微小間隙の距離ｔとの関係について説明す
る。図中では、微小間隙の距離ｔを０μｍ、１５μｍ、
３０μｍ、６０μｍの場合のデータを記してあり、ま
た、このシミュレーションでは処理容器内の圧力を完全
真空として設定している。尚、各段の排気溝部の排気速
度は１０リットル／分に設定してある。

【００２１】この図３によれば、例えば距離ｔを１５μ
ｍに設定した時には、３段程度の排気溝部を形成すれ
ば、１．３３Ｐａ（１×１０^-2Ｔｏｒｒ）程度まで真空
引きが可能であることが判明する。従って、この図３を
基にして、必要な距離ｔや排気溝部の段数を適宜設定す
ることができる。上記実施例では、キャップ手段６６と
して１枚のキャップ本体６８を用いた場合を例にとって
説明したが、これに限定されず、キャップ手段６６とし
て図４に示す本発明装置の変形例のように２枚のキャッ
プ本体１０２、１０４を用いるようにしてもよい。尚、
図４においては、図２に示す構成部分と同一部分につい
ては同一符号を付して説明を省略する。具体的には、図
４に示すキャップ手段６６では、図２に示したキャップ
本体６８と同様な構造のものを内側キャップ本体１０２
として用いており、更に、この外側、図示例では下方に
これを覆うようにして略円板状の外側キャップ本体１０
４を設けている。この場合にも、接合フランジ部７２の
下側の端面７２Ａと内側キャップ本体１０２の上側の端
面１０２Ａとの間は前記実施例と同様に距離ｔだけ離間
されており、ここに微小間隙８２を積極的に形成してい
る。

【００２２】一方、これに対して、外側キャップ本体１
０４は、上記内側キャップ本体１０２よりも一回り大き
く形成されており、その周縁部は上方に略直角に屈曲さ
れており、このリング状の屈曲部の上端は、Ｏリング等
の間隙シール部材１０６を介して接合フランジ部７２の
下側の端面７２Ａの周辺部に気密に直接接触してシール
されている。そして、この外側キャップ本体１０４は、
その中央部にて、軸受け部８０側に高さ調整ネジ１０８
でもって高さ調整可能に支持固定されている。これによ
り、上記内側キャップ本体１０２は回転軸７４に接合さ
れてこれと一体的に回転するが、この外側キャップ本体
１０４は、回転することなく固定された状態となる。そ
して、上記回転軸７４を挿通するために上記外側キャッ
プ本体１０４の中央部に成形した挿通孔１１０の周囲に
は、この外側キャップ本体１０４と上記軸受け部８０と
の間に気密に接合された例えば金属製の伸縮可能なベロ
ーズ１１２が介在されており、処理容器４８内の気密性
を維持している。

【００２３】また、上記内側キャップ本体１０２と外側
キャップ本体１０４との間は所定の間隔Ｔ、例えば２０
ｍｍ程度だけ離間されており、この間隔の部分に、例え
ば薄い円板状の抵抗加熱ヒータよりなるキャップ加熱手
段１１４が設置されて、主に上記内側キャップ本体１０
２の周縁部を加熱するようになっている。このキャップ
加熱手段１１４は、上記外側キャップ本体１０４を貫通
する支持ロッド１１６（兼電力導入端）により、軸受け
部８０側へ支持されている。そして、上記支持ロッド１
１６及び設置台加熱手段９８を支持する支持ロッド１０
０の上記外側キャップ本体１０４に対する貫通部には、
Ｏリング１１８等が介在されており、気密性を保持して
いる。また、図２に示す先の実施例では、接合フランジ
部７２には２つの排気溝部８４、８６を設けたが、ここ
では図４に示すように外側の一方の溝を排気溝部８４と
して用い、内側の溝をガスパージ溝部１２０として用い
ている。そして、このガスパージ溝部１２０にはガス通
路１２２を介して不活性ガス供給手段１２４が接続され
ており、Ｎ₂ ガス等の不活性ガスを流量制御器１２６に
より流量制御しつつ上記ガスパージ溝部１２０へ供給し
得るようになっている。尚、本実施例の場合にも、先の
実施例と同様に複数の排気溝部を形成してそれぞれを真
空引きするようにしてもよい。

【００２４】そして、上記外側キャップ本体１０４の周
縁部の屈曲部には、排気ポート１２８が形成されてお
り、これには途中に圧力調整弁１３０を介設した間隙排
気通路１３２が接続されている。この間隙排気通路１３
２は、溝部排気通路８８と共に、溝部排気手段９２へ接
続されており、上記微小間隙８２内の雰囲気や内側及び
外側キャップ本体１０２、１０４間の空隙部分の雰囲気
を真空引きできるようになっている。そして、この外側
キャップ本体１０４内には、冷却媒体を流すための冷却
ジャケット１３４が形成されており、プロセス時にこの
外側キャップ本体１０４を所定の温度まで冷却するよう
になっている。更には、マニホールド４６の側壁部分、
上記ガスパージ溝部１２０及び外側キャップ本体１０４
の屈曲部には、それぞれ圧力計１３６Ａ、１３６Ｂ、１
３６Ｃが設けられており、例えば各圧力値が略同一値と
なるように不活性ガスであるＮ₂ ガスの供給量、溝部排
気手段９２の排気量、各圧力調整弁９４、１３０等が制
御されることになる。

【００２５】この実施例においては、プロセス時には内
側キャップ本体１０２は接合フランジ部７２に対して非
接触でウエハＷと共に一体的に回転するが、外側キャッ
プ本体１０４は固定されており、接合フランジ部７２に
対して間隙シール部材１０６を介して気密に接触してい
る。従って、図２にて説明した先の実施例の場合より
も、シール性を大幅に向上させることが可能となる。換
言すれば、シール性が高くなった分だけ、排気溝部の数
を減少させることができる。そして、本実施例の場合に
は、上記間隙シール部材１０６からアウトガスが発生す
るが、このアウトガスは、この間隙シール部材１０６よ
りも内周側に設けた排気溝部８４及び外側キャップ本体
１０４に設けた排気ポート１２８より真空引きされてい
るので、これを介して系外へ排出されることになる。特
に、最内周側に設けたガスパージ溝部１２０に不活性ガ
スとしてＮ₂ ガスを微量ずつ供給しているので、このＮ
₂ ガスが微小間隙８２を介してその外周側に位置する排
気溝部８４へと流れるガス流が形成される。このため、
処理容器４８内へ流入しようとするアウトガスの流れ
は、上記Ｎ₂ ガスのガス流によって阻止され、上述のよ
うに排気溝部８４からＮ₂ ガスと共に系外へ排出される
ので、アウトガスによるウエハＷの汚染を一層確実に阻
止することが可能となる。

【００２６】また、各圧力計１３６Ａ、１３６Ｂ、１３
６Ｃの圧力値が略同一になるように設定することによ
り、図２に示した先の実施例と比較して内側キャップ本
体１０２の上下面間における圧力差がなくなるので、こ
の変形を防止できるのみならず、軸受け部８０に対する
負荷を大幅に軽減することもできる。更に、ここでは設
置台加熱手段９８のみならず、キャップ加熱手段１１４
も設けているので、内側キャップ本体１０２の全体を加
熱することができ、ウエハＷ間の温度分布の均一性を更
に向上させることが可能となる。尚、以上の各実施例で
はキャップ手段６６としてステンレススチールを用いた
場合を例にとって説明したが限定されず、ＳｉＣなどの
セラミックス、或いは石英を用いるようにしてもよい。

【００２７】また、ここでは外筒４４の下端にステンレ
ス製のマニホールド４６を接合してなる処理容器４８を
例にとって説明したが、これに限定されず、外筒４４と
マニホールド４６とを全て石英で形成してこれらを一体
化した石英一体型の処理容器にも本発明を適用すること
ができるのは勿論である。また、本発明装置は、２重管
構造の熱処理装置のみならず、単管構造の熱処理装置に
も適用できる。更には、ここでは保温筒を設けない場合
を例にとって説明したが、従来装置と同様に保温筒を用
いた熱処理装置にも本発明を適用することができる。ま
た、本発明装置は、成膜処理のみならず、エッチング処
理、酸化拡散処理、アニール処理、改質処理、結晶化処
理等の各種の熱処理についても適用できるのは勿論であ
る。また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例に
とって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、Ｌ
ＣＤ基板等にも適用することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱処理装
置及びそのシール方法によれば、次のように優れた作用
効果を発揮することができる。請求項１、２、１１及び
１２に係る発明によれば、処理容器の下端の開口部を塞
ぐキャップ本体は、接合フランジ部に対して微小間隙だ
け隔てて位置され、この微小間隙の部分を溝部排気手段
により真空引きすることによりシールするので、従来装
置と略同様に高いシール性を維持することができる。ま
た、この場合、従来装置において用いていたＯリング等
のシール部材を用いていないので、アウトガスによる問
題も解消することができる。請求項３に係る発明によれ
ば、被処理体設置台が加熱されるので、被処理体間の温
度分布の均一性を向上させることができる。請求項４及
び５に係る発明によれば、処理容器の下端の開口部を塞
ぐ内側キャップ本体は、接合フランジ部に対して微小間
隙だけ隔てて位置され、この微小間隙の部分を溝部排気
手段により真空引きすることによりシールするので、従
来装置と略同様に高いシール性を維持することができ
る。また、外側キャップ本体は、間隙シール部材を介し
て接合フランジ部に気密にシールされているので、シー
ル性を一層高めることができる。更に、ここで使用した
シール部材から発生するアウトガスは溝部排気手段によ
って系外へ排出されてしまうので、これが処理容器内へ
侵入することはほとんどなく、このアウトガスによる問
題も解消することができる。更には、内側キャップ本体
の外側に、外側キャップ本体を設けるようにしたので、
処理容器内とその外側の大気との圧力差は外側キャップ
本体で受けられ、内側キャップ本体に大きな荷重がかか
ることを防止することができる。請求項６〜９に係る発
明によれば、間隙シール部材から発生したアウトガス
は、この不活性ガスにより処理容器内へ侵入することを
阻止されるので、アウトガスによる問題を、一層確実に
解消することができる。請求項１０に係る発明によれ
ば、内側キャップ本体全体も加熱することができるの
で、被処理体間の温度分布の均一性を更に向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱処理装置の一実施例を示す構成
図である。

【図２】本発明装置の要部を示す部分拡大図である。

【図３】排気溝部の段数と各段の溝部の到達圧力と微小
間隙の距離ｔとの関係を示す図である。

【図４】本発明装置の変形例を示す図である。

【図５】従来の一般的な縦型の熱処理装置を示す構成図
である。

【符号の説明】

４０熱処理装置４２内筒４４外筒４６マニホールド４８処理容器６６キャップ手段６８キャップ本体７０被処理体設置台７２接合フランジ部８２微小間隙８４，８６排気溝部９２溝部排気手段９８設置台加熱手段１０２内側キャップ本体１０４外側キャップ本体１０６間隙シール部材１１４キャップ加熱手段１２０ガスパージ溝部１２４不活性ガス供給手段Ｗ半導体ウエハ（被処理体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/324 Ｈ０１Ｌ 21/302 ＢＦターム(参考） 4K030 CA04 CA12 DA09 FA10 KA04 KA10 KA23 KA28 LA15 5F004 BC01 BC02 BC08 5F045 BB14 DP19 EB10 EF20 EG01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】縦長の処理容器内にその下端の開口部か
ら、昇降可能になされたキャップ手段上に設置された被
処理体を挿入して収容すると共に前記開口部を前記キャ
ップ手段により塞ぎ、前記被処理体を回転しつつこれに
所定の熱処理を施す熱処理装置において、前記キャップ
手段は、回転可能になされ且つ熱処理時に前記開口部の
周囲に形成された接合フランジ部に対して微小間隙だけ
隔てて位置されるキャップ本体を有し、前記接合フラン
ジ部の端面側に環状の複数の排気溝部を形成し、前記排
気溝部を真空引きする溝部排気手段を設けるように構成
したことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】前記接合フランジ部の端面と、これに対
向する前記キャップ本体の端面とは、共に高度に平面仕
上げされていることを特徴とする請求項１記載の熱処理
装置。
【請求項３】前記キャップ本体の中央には、前記処理
容器内側へ突出された筒体状の被処理体設置台が設けら
れ、前記被処理体設置台内には、これを加熱する設置台
加熱手段が設けられることを特徴とする請求項１または
２記載の熱処理装置。
【請求項４】縦長の処理容器内にその下端の開口部か
ら、昇降可能になされたキャップ手段上に設置された被
処理体を挿入して収容すると共に前記開口部を前記キャ
ップ手段により塞ぎ、前記被処理体を回転しつつこれに
所定の熱処理を施す熱処理装置において、前記キャップ
手段は、回転可能になされ且つ熱処理時に前記開口部の
周囲に形成された接合フランジ部に対して微小間隙だけ
隔てて位置される内側キャップ本体と、前記内側キャッ
プ本体の外側に配置されて熱処理時にその周縁部が前記
接合フランジ部に対して間隙シール部材を介して接合さ
れ且つ前記内側キャップ本体と所定の間隔だけ離間して
位置される外側キャップ本体とを有し、前記接合フラン
ジ部の端面側に環状の排気溝部を形成し、前記排気溝部
を真空引きする溝部排気手段を設けるように構成したこ
とを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】前記接合フランジ部の端面と、これに対
向する前記内側キャップ本体の端面とは、共に高度に平
面仕上げされていることを特徴とする請求項４記載の熱
処理装置。
【請求項６】前記接合フランジ部の排気溝部の内周側
に、環状のガスパージ溝部を形成し、このガスパージ溝
部に対して不活性ガスを供給するパージガス供給手段を
設けるようにしたことを特徴とする請求項４または５記
載の熱処理装置。
【請求項７】前記間隙シール部材は、前記排気溝部の
外周側に位置されていることを特徴とする請求項４乃至
６のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項８】前記排気溝部は、複数形成されているこ
とを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の熱処
理装置。
【請求項９】前記内側キャップ本体の中央には、前記
処理容器内側へ突出された筒体状の被処理体設置台が設
けられ、前記被処理体設置台内には、これを加熱する設
置台加熱手段が設けられることを特徴とする請求項４乃
至８のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項１０】前記内側キャップ本体と前記外側キャ
ップ本体との間にはキャップ加熱手段が設けられること
を特徴とする請求項４乃至９のいずれかに記載の熱処理
装置。
【請求項１１】前記微小間隙は、数μｍ〜１０数μｍ
の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至１０のい
ずれかに記載の熱処理装置。
【請求項１２】縦長の処理容器内にその下端の開口部
から被処理体を挿入し、前記開口部をキャップ手段によ
り塞ぎつつこれを回転させることによって前記被処理体
を回転させて所定の熱処理を施すようにした熱処理装置
のシール方法であって、前記キャップ手段を前記開口部
の周囲に形成される接合フランジ部に対して微小間隙だ
け隔てた位置で回転し、前記微小間隙を真空引きするよ
うにしたことを特徴とする熱処理装置のシール方法。