JP2002299271A

JP2002299271A - 縦型熱処理装置

Info

Publication number: JP2002299271A
Application number: JP2001095935A
Authority: JP
Inventors: Tomohisa Shimazu; 知久島津; Manabu Honma; 学本間
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】キャップ部と回転軸との隙間を高精度に調整
しすることにより、パージガスによる密封シール機能を
向上させて、回転機構部分等の腐食防止と、副生成物の
侵入を確実に防止すること。【解決手段】処理容器１内に処理ガスを導入して収納
保持した被処理体である半導体ウエハＷを回転させなが
ら熱処理する縦型熱処理装置において、処理容器１を被
蓋するキャップ部６に回転導入機構部８を貫通させ、こ
の回転導入機構部８にはリング状の調整部材２０を設
け、かつ処理容器１の内部側には、リング状の隙間保持
体２４を設けると共に、キャップ部６と回転導入機構部
８とのパージ流路の隙間２５を、調整部材２０を微調整
させて隙間保持体２４で所定の隙間２５に調整するよう
にした縦型熱処理装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、縦型熱処理装置に
関し、特に、回転導入機構部のシール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、半導体ウエハ等の被処理体におけ
る製造プロセスにおいては、半導体ウエハ等に対して、
酸化処理、拡散処理、減圧ＣＶＤ処理である成膜処理等
の処理を施すために、各種の熱処理工程が行われる。こ
れらの熱処理工程には、多数枚の半導体ウエハに対して
処理が可能なバッチ式の縦型熱処理装置が多く用いられ
ている。この縦型熱処理装置は、縦長の処理容器（反応
管）の周囲には加熱炉が設けられ、また、この処理容器
の下端部にステンレス製のマニホールドを設け、このマ
ニホールドには、処理ガスの導入ポートや排気ポートな
どが設けられている。

【０００３】また、マニホールドの下方開口部は、昇降
機構に設けたキャップ部により開閉可能に設けられ、こ
のキャップ部上にウエハを多段に収容したウエハボート
を載置し、キャップ部の昇降によって処理容器内へウエ
ハボートをロードまたはアンロードするように構成して
いる。更には、ウエハボートを支持している回転軸をキ
ャップ部に形成した貫通孔に貫通させ、この回転軸は、
昇降機構に設けられたモータによって回転駆動され、回
転軸の上方に配設したウエハボートを回転させながら熱
処理を行うことにより半導体ウエハの面内における熱処
理の均一性を向上させるようにしている。

【０００４】ところで、上記キャップ部に設けた貫通孔
と回転軸との間には隙間が生じるので、通常は、この部
分にＮ_２ガス等の不活性ガス（パージガス）を供給して
この部位をシールしたり、或は、キャップ部の外方に位
置している回転軸の周囲に磁気シール等のシール手段を
設けて処理ガスが外部に漏れないようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おけるキャップ部の貫通孔の内周面とこれと対向する回
転軸の内周面との隙間は、貫通孔と回転軸の加工精度の
点から、必要最小限度の隙間を設けるのが困難であっ
た。特に、キャップ部を石英で形成すると、石英の加工
性が悪いため、一層その隙間の管理は難しいものであっ
た。

【０００６】この隙間の加工精度が悪いと、回転軸と貫
通孔の内周面とが接触するおそれがあるばかりでなく、
隙間が所定以上になると、隙間部でのパージガスが不均
一になり、また、パージガスの流量が多く供給される
と、熱処理領域にある処理ガスにパージガスが多量に混
入して熱処理に悪影響を与えることになる。更には、処
理容器内の処理ガスが腐食ガスであると、この隙間部か
ら腐食ガスが侵入して、この軸の回転機構部分等を腐食
させると共に、反応副生成物が生成されてこの回転機構
部に付着したり、処理容器内で生成された反応副生成物
がこの隙間より侵入し、低温度の回転機構部分に副生成
物が凝結して回転駆動に支障をきたす等の課題を有して
いた。

【０００７】本発明は、従来の熱処理装置における問題
点に鑑みて開発したものであり、その目的とするところ
は、キャップ部と回転軸との隙間を高精度に調整し、管
理することにより、パージガスによる密封シール機能を
向上させて、回転機構部分等の腐食防止と、副生成物の
侵入を確実に防止し、処理容器内における処理ガスの接
ガス面を耐腐食性非金属で構成して、上記の腐食防止と
反応副生成物の侵入をより一層向上させた縦型熱処理装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、処理容器内に処理ガスを導
入して収納保持した被処理体を回転させながら熱処理す
る縦型熱処理装置において、処理容器を被蓋するキャッ
プ部に回転導入機構部を貫通させ、この回転導入機構部
には調整部材を設け、かつ処理容器の内部側には、隙間
保持体を設けると共に、前記キャップ部と回転導入機構
部とのパージ流路の隙間を、前記調整部材を微調整させ
て前記隙間保持体で所定の隙間に調整するようにした縦
型熱処理装置である。従って、キャップ部と回転導入機
構部とのパージ流路の隙間を高精度に調整できるので、
処理容器内の処理ガスが侵入したり、反応副生成物が侵
入するおそれがなく、隙間を構成する部材による加工精
度にも影響されない。

【０００９】請求項２に係る発明は、回転導入機構部の
外周囲に、軸方向に沿って上下動自在に調整可能なリン
グ状の調整部材と前記隙間保持体を嵌合すると共に、調
整部材の上端に載置した隙間保持体とキャップ部の上面
との隙間を調整部材を介して調整する装置である。ま
た、調整部材は、軸方向に螺合した引上げネジと押圧ネ
ジで上下動可能に調整するようにしたものであり、簡単
な構造により高精度に調整可能である。

【００１０】また、回転導入機構部は、被処理体を収納
保持する被処理体ボートに設けた支柱の下端部を、駆動
軸の上部に回動不能に回着した金属製の保持体に回動不
能に嵌着して構成したものである。

【００１１】また、処理容器内に導入される処理ガスが
接ガスする構成部材の全てを石英で形成し、処理ガスに
よる腐食を防止する。また、処理容器内に導入される処
理ガスが接ガスする前記構成部材のうち、キャップ部を
ステンレス製とし、その他を石英で形成すると共に、前
記キャップ部の上面である接ガス面を耐腐食性材でコー
ティング処理するようにしても良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明における縦型熱処理装置の
各実施形態を図面に従って詳述する。図１は、縦型熱処
理装置を示した断面説明図であり、図１〜図６はその一
例を示したものである。図７及び図８は、他例を示すも
ので、図９は更に他例を示したものである。

【００１３】図１及び図２において、１は酸化処理、拡
散処理或は減圧ＣＶＤ処理等に用いられる円筒型状の石
英製の処理容器(反応管)であり、この処理容器１の下端
に開口２を設け、更に、ガス導入口３にＬ字形の石英製
インジェクタ４を装入している。また、開口２は、後述
する石英製のキャップ部６で開閉自在に被蓋し、処理容
器１の外周囲には加熱炉７を設けている。本例における
処理容器１は、単管構造であるが、いわゆる二重管構造
でも良い。また、キャップ部６の下面にヒータ６ｂを、
上面に保温筒６ｃを設け、このキャップ部６の軸装部６
ａには、後述する回転導入機構部８を貫通させる貫通孔
９が設けられている。

【００１４】この回転導入機構部８は、多数枚の半導体
ウエハＷを多段に収納保持したウエハボート１０を支受
けする石英製の支柱１１の下部を縮径して断面円形状の
嵌合部１２を一体に形成して構成されている。この嵌合
部１２を図４及び図５にステンレス等の金属製保持筒材
(保持体)１３に嵌合し、更に、嵌合部１２の下面には、
垂直出し部１４を一体に形成し、この垂直出し部１４を
保持筒材１３に形成した嵌入穴１５に小径の嵌め合い嵌
合して支持軸１１のガタを最小限度にしており、また、
保持筒材１３の膨張の影響を最少限に抑え、更に、保持
筒材１３の上下膨張を吸収するようにしている。また、
支柱１１と嵌合部１２の外周には３分割されてボルトで
連結された石英製テ−パクサビ３２が設けられている。
更に、この嵌合部１２の下端側面に係合溝１６を形成
し、この係合溝１６に保持筒材１３に設けたボルト等の
突部１７を係止させて支柱１１と保持筒材１３とを回動
不能に嵌着している。また、保持筒材１３の下方に形成
したの軸穴１３ａには、駆動軸１８をボルト１９で回動
不能に固着している。

【００１５】図３において、２０は、リング状で筒形を
呈する石英製の調整部材であり、この調整部材２０は、
回転導入機構部８の保持筒材１３の外周囲に嵌合してい
る。この調整部材２０の下部に一対のめねじ部２１を形
成し、このめねじ部２１には、保持筒材１３の嵌合孔１
３ｂに嵌合したネジ２２の下端を螺合して調整部材２０
を引上げ調整し、一方、保持筒材１３のめねじ孔１３ｃ
に螺合した一対のネジ２３の下端部で調整部材２０を押
圧して押し下げ調整するようにしている。

【００１６】図６において、２４は、リング状の隙間保
持体であり、本例においては、石英製の隙間保持リング
２４を支柱１１に嵌合し、前記調整部材２０の上端に載
置するようにして、キャップ部６の上面と隙間保持リン
グ２４の下面との隙間２５を本例においては、０．２ｍ
ｍの隙間に保持するように調整している。また、処理容
器１内へインジェクタ４を介して導入される処理ガスが
接ガスする処理容器１内の構成部材の全てを石英で形成
し、耐熱性と耐腐食性能を発揮させるようにしている。
更に、図１において、窒素ガス等のパージガス（不溶性
ガス）の供給路２６より貫通孔９と回転導入機構部８と
の間で形成する流路２７を経て隙間２５よりパージされ
る。また、図７のようにキャップ部６の軸装部６ａの下
端をＯリング等のシール部材２８を介して保持部材２９
を設け、この保持部材２９に前記パージ供給路２６を設
けている。また、この保持部材２９に軸装した駆動軸１
８を磁気シール部と軸受ベアリング等を内蔵した収納体
３０に軸装し、この収納体３０より突出させた駆動軸１
８にプーリ１８ａとモータ１８ｂのプーリ１８ｃとをベ
ルト１８ｄを介して回転駆動するようにしており、この
回転駆動機構は、ウエハボート１０を処理容器１内へロ
ードまたはアンロードするため昇降機構３１に設けられ
ている。

【００１７】また、石英製のキャップ部６を、ステンレ
ス等の金属で形成する場合もあるが、この場合は、キャ
ップ部の上面である接ガス面をセラミック系やガラス質
系等の耐腐食性材でコーティング処理を施して、処理容
器１内の処理ガスによって腐食しないようにしている。

【００１８】次に、上記実施形態の作用を説明する。ま
ず、半導体ウエハＷを収納保持したウエハボート１０を
昇降機構３１を介して処理容器１の開口２からロードさ
せて開口２をキャップ部６で密閉して図１の状態にす
る。この状態において、加熱炉７により処理容器１内を
所定の処理温度にすると共に、インジェクタ４より処理
ガスを導入しながら、図示しないガス排気口より排気す
る。

【００１９】次いで、モータ１８ｂを駆動させて駆動軸
１８を回転させると、支柱１１を介してウエハボート１
０が回転し、ウエハボート１０内の半導体ウエハＷが例
えば成膜処理または酸化処理或は拡散処理される。更
に、パージ供給路２６より窒素ガス等のパージガスを供
給（本例では、毎分１０ｃｃ）して、流路２７を通過し
て０．２ｍｍの隙間２５より噴出させることによりこの
部位をパージシールする。この場合、例えば、成膜処理
の場合、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２ガスやＮＨ_３ガス等による処理
ガスを導入するが、このとき、反応副生成物として塩化
アンモニウムが生成される。しかし、本例によると、反
応副生成物がこの隙間２５より侵入することが確実に防
止されるので、回転導入機構部８に副生成物が凝結して
回転動作等に支障を与えることがない。また、例えば、
ＨＣｌやＨ_２Ｏガス等の腐食性ガスを導入して処理する
酸化処理や拡散処理の場合でも、この隙間２５をパージ
ガスによって高精度に密閉シールしているので、腐食ガ
スが侵入することを回避でき、回転導入機構部８の金属
製の軸部分等が腐食することがない。

【００２０】また、調整部材２０を軸方向に沿って調整
する場合は、一対のネジ２２を螺合すると、調整部材２
０を上方へ引上げることができ、ネジ２３を螺合する
と、調整部材２０の底部上面を押圧するので、調整部材
２０を下方へ押し下げることができる。このように両者
のネジ２２，２３を適宜に微調整することによって、調
整部材２０を上下動させると、調整部材２０の上端に載
置されている隙間保持体２４が上下に微移動して、隙間
保持体２４の下面とキャップ部６の上面との隙間２５を
例えば、常に０．２ｍｍに高精度に調整維持でき、この
隙間部位をパージガスによるパージシールを確実に行う
ことができる。また、パージガスは、必要最少限度の流
量を供給するように高精度に管理することが可能となる
ので、処理ガス内にパージガスが混入して熱処理の質を
低下させるおそれもない。

【００２１】次に、図７〜図９に基づいて、回転装入機
構部の他例を説明する。図７は、キャップ部６を石英で
形成し、図９はステンレス製のキャップ部である。本例
と上述の例との同一部分は、同一符号を付してその説明
を省略する。本例の回転導入機構部３３と上記の例の回
転導入機構部８とは、保持筒材（保持体）３４と調整部
材３５との構造が異なる。図７と図８において、ステン
レス製の筒形状の保持筒材３４の上方外周にフランジ部
３６を設け、石英製のテーパクサビ３２の外周に嵌合し
たリング状の調整部材３５をフランジ部３６に載置し、
この調整部材３５の軸方向には、対向位置に一対のめね
じ部３７と一対の嵌入孔３８を形成し、このめねじ部３
７にネジ３９を螺合して、ネジ３９の下端をフランジ部
３６に押圧して調整部材３５を軸方向の上方へ調整で
き、嵌入孔３８に嵌入したネジ４０の下端をフランジ部
３６に設けためねじ４１に螺合し、ネジ４０を螺合する
ことによって調整部材３５を下方に調整できる。

【００２２】従って、ネジ３９，４０を螺合することに
よって、調整部材３５を上下に調整することが可能にな
り、隙間保持体２４の下面とキャップ部６の上面との隙
間２５を、例えば、０．２ｍｍの隙間に高精度に調整
し、管理することができるできる。

【００２３】本例における作用効果は、上記の例と同様
であって、回転導入機構部３３の金属製部位の腐食を防
止できると共に、この隙間２５からの反応副生成物の侵
入も防止できる。更に、図９は、キャップ部４２をステ
ンレスで形成した例であり、この場合は、キャップ部４
２の上面である接ガス面をセラミック系やガラス質系等
の耐腐食性材でコーティング処理を施しており、これに
よって耐腐食性能を維持し、コストの低減化を図ること
ができる。

【００２４】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１に係る発明によると、キャップ部と回転導入機構部と
の処理容器の内側のパージ隙間を高精度に調整維持でき
るので、処理容器内の処理ガスが侵入することを防止で
きるため、軸部分が腐食することを防ぐことができ、こ
の隙間より処理容器内の反応副生成物が侵入することも
確実に防止できる。

【００２５】また、請求項２に係る発明によると、調整
部材と隙間保持体で必要最小限の隙間を調整でき、極め
て簡単な構造で達成することができ、構成部材の加工精
度にも影響を受けることなく、微調整を可能とする。

【００２６】請求項３に係る発明によると、調整部材
は、引上げネジと押圧ネジで、容易にかつ高精度に調整
可能である。

【００２７】請求項４に係る発明によると、回転導入機
構部は、簡単な構造によって構成され、確実に軸芯を維
持して回転操作されるので、被処理体ボートが傾いて処
理容器に接触するおそれもなく、被処理体ボートへの被
処理体の移載も確実に実施できる。

【００２８】請求項５に係る発明によると、処理ガスが
接ガスする構成部材は石英製であるから、耐熱性を有
し、処理ガスによる腐食も防止でき、請求項６に係る発
明によると、同様に腐食防止が図られると共に、熱処理
装置のコストダウンを図ることが可能となる。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における縦型熱処理装置の一例を示した
断面説明図である。

【図２】図１におけるキャップ部と回転導入機構部の部
分を示した部分拡大図である。

【図３】図１におけるリング状の調整部材を示した斜視
図である。

【図４】図１の保持部材の平面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。

【図６】図１の隙間保持体の斜視図である。

【図７】本発明における縦型熱処理装置の他例を示した
部分断面図である。

【図８】図７における調整部材の斜視図である。

【図９】図７の更に他例を示した部分断面図である。

【符号の説明】

１処理容器２開口６キャップ部８，３３回転導入機構部９貫通孔１１支柱１３，３４保持体１８駆動軸２０，３５調整部材２２ネジ２３ネジ２４隙間保持体２５隙間２６パージ供給路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K030 CA04 CA12 GA06 GA13 KA04 KA10 KA46 5F045 AA06 AA20 BB20 DP19 DQ05 EB10 EK06 EM10 EN05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理容器内に処理ガスを導入して収納保
持した被処理体を回転させながら熱処理する縦型熱処理
装置において、処理容器を被蓋するキャップ部に回転導
入機構部を貫通させ、この回転導入機構部には調整部材
を設け、かつ処理容器の内部側には、隙間保持体を設け
ると共に、前記キャップ部と回転導入機構部とのパージ
流路の隙間を、前記調整部材を微調整させて前記隙間保
持体で所定の隙間に調整するようにしたことを特徴とす
る縦型熱処理装置。
【請求項２】前記回転導入機構部の外周囲に、軸方向
に沿って上下動自在に調整可能なリング状の調整部材と
前記隙間保持体を嵌合すると共に、調整部材の上端に載
置した隙間保持体とキャップ部の上面との隙間を調整部
材を介して調整するようにした請求項１に記載の縦型熱
処理装置。
【請求項３】前記調整部材は、軸方向に螺合した引上
げネジと押圧ネジで上下動可能に調整するようにした請
求項１又は２に記載の縦型熱処理装置。
【請求項４】前記回転導入機構部は、被処理体を収納
保持する被処理体ボートに設けた支柱の下端部を、駆動
軸の上部に回動不能に回着した金属製の保持体に回動不
能に嵌着して構成した請求項１又は２に記載の縦型熱処
理装置。
【請求項５】前記処理容器内に導入される処理ガスが
接ガスする構成部材の全てを石英で形成した請求項１乃
至４の何れかに記載の縦型熱処理装置。
【請求項６】前記処理容器内に導入される処理ガスが
接ガスする前記構成部材のうち、キャップ部をステンレ
ス製とし、その他の構成部材を石英で形成すると共に、
前記キャップ部の上面である接ガス面を耐腐食性材でコ
ーティング処理した請求項１乃至４の何れかに記載の縦
型熱処理装置。