JP2005136096A

JP2005136096A - 熱処理装置

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Publication number: JP2005136096A
Application number: JP2003369509A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Nishimura; 圭介西村; Kiyohiko Morikawa; 清彦森川
Original assignee: Koyo Thermo Systems Co Ltd
Current assignee: JTEKT Thermo Systems Corp
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2003-10-29
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】熱処理室の大容量化に低コストで対応できるようにするとともに、大容量の熱処理室の運搬時、設置時及びメンテナンス時等における取扱いの利便性を向上させる。
【解決手段】縦型ヒータ１内に配置されて被処理物２０を収納するプロセスチャンバ２を、石英ガラス板又は高耐熱結晶化ガラス等を素材とする各２枚の側面板２ａ，２ａ及び２ｂ，２ｂと１枚の長方形の天板２ｃとに分割して構成した。側面板２ａ、側面板２ｂ及び天板２ｃを、固定部材３によって互いに直交する状態に組み合わせて着脱自在に固定することにより、プロセスチャンバ２を形成する。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体基板、太陽電池及びフラットパネルディスプレイ等の製造プロセスに用いられ、熱処理室に収納した被処理物に熱処理を施す熱処理装置に関する。

従来、被処理物の熱処理に用いられる熱処理装置として、加熱用のヒータによって包囲された空間内に、被処理物を収納する熱処理室を配置したものがある。半導体製造プロセスに用いられる熱処理装置では、外周面にヒータを対向させて配置した外部反応管内に熱処理室としての閉塞された空間を形成し、この空間に複数枚の半導体ウエハを収納する（例えば、特許文献１参照。）。

半導体基板等の製造プロセスにおける熱処理工程では、被処理物をクリーンな雰囲気中において数１００℃〜１２００℃程度に加熱する。このため、従来の熱処理装置では、熱処理室として密封構造の石英チャンバが用いられている。石英は、不純物が少なく、また高温下での熱変形が非常に小さいため、熱処理室の材料として好適である。
特開平０７−０２９８３８号公報

しかしながら、従来の熱処理装置では、熱処理室として一体構造の石英チャンバが用いられていた。このため、熱処理装置に用いられる石英チャンバは、基板等の被処理物の大型化にともなって大容量化すると、一体成形による製造コストが著しく高騰するだけでなく、割れ易い素材である上に重量が重くなり、運搬時、設置時及びメンテナンス時等における取扱いの利便性が損なわれる問題がある。

また、製造可能な寸法にも制限があり、例えば、直径１２５０ｍｍ、長さ１６００ｍｍ以上のものは現状では入手することができない問題もある。

この発明の目的は、ガラス素材の板状体を組み合わせて熱処理室を構成することにより、熱処理室の大容量化に低コストで対応することができるとともに、大容量の熱処理室の運搬時、設置時及びメンテナンス時等における取扱いの利便性を向上させることができる熱処理装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、この発明の熱処理装置は、
加熱用ヒータによって包囲された空間内に被処理物を収納する熱処理室を、固定部材を介して互いに着脱自在に固定される複数の部材に分割して構成したことを特徴とする。

この構成においては、加熱用ヒータによって包囲された空間内で被処理物を収納する熱処理室が、複数の部材を固定部材によって互いに着脱自在に固定して構成される。したがって、熱処理室が複数の部材に分割可能に構成される。

また、前記複数の部材のそれぞれが、板状体であることを特徴とする。

この構成においては、加熱用ヒータによって包囲された空間内で被処理物を収納する熱処理室が、複数枚の板状体を固定部材によって互いに着脱自在に固定して構成される。したがって、熱処理室が最も単純な形状である板状体を複数枚組み合わせて構成される。

さらに、前記固定部材を、前記板状体と同一種類の素材によって構成したことを特徴とする。

この構成においては、複数枚の板状体が同一種類の素材の固定部材を介して互いに着脱自在に固定される。したがって、単一種類の素材によって構成された板状体及び固定部材によって熱処理室が形成される。

加えて、前記熱処理室内を陽圧とし、前記熱処理室と前記ヒータとの間を熱処理室内に対して負圧としたことを特徴とする。

この構成においては、熱処理室内が外部に対して陽圧にされる。したがって、圧力差によって熱処理室内に外気が流入することがない。

この発明の半導体製造装置によれば、熱処理室が複数の板状体に分割可能に構成されるため、一体成形する場合に比較して低コストで熱処理室の大容量化に対応することができるとともに、熱処理装置の運搬時、設置時及びメンテナンス時に熱処理室を複数の部材に分解して取り扱うことができ、利便性を向上させることができる。

また、熱処理室が最も単純な形状である板状体を複数枚組み合わせて構成することができ、製造コストを最も低廉化することができるとともに、熱処理装置の運搬時、設置時及びメンテナンス時の取扱いの利便性を最も向上することができる。

さらに、単一種類の素材によって構成された板状体及び固定部材によって熱処理室を形成することにより、板状体の熱変形特性と固定部材の熱変形特性とが略同一になり、熱応力の発生が有効に抑えられ、複数の板状体の固定状態を堅牢に維持することができる。

加えて、圧力差による熱処理室内への外気の流入を防止して、熱処理室内への塵埃の侵入を防止し、クリーンな雰囲気を維持することができる。

図１及び図２は、この発明の実施形態に係る熱処理装置の構成を示す正面断面図及び平面断面図である。熱処理装置１０は、一例として８角形筒状体の縦型ヒータ１の内部に、一例として四角形筒状体のプロセスチャンバ２を配置して構成されている。縦型ヒータ１は、この発明の加熱用ヒータであり、少なくとも８側面のそれぞれの内側面に、一例として上下方向について４つのゾーンに分割されたヒータを備えている。縦型ヒータ１は、上面が閉塞されている一方、底面において開放されている。

この発明の熱処理室であるプロセスチャンバ２は、縦型ヒータ１の底面の開口部から縦型ヒータ１の内部に挿入されており、外側面に縦型ヒータ１のヒータが対向している。プロセスチャンバ２は、例えば、石英ガラス板又は高耐熱結晶化ガラス等を素材とする水平方向の長さが異なる各２枚の２種類の側面板２ａ，２ａ及び２ｂ，２ｂと１枚の長方形の天板２ｃとを固定部材３を介して組み合わせて構成されている。側面板２ａ，２ａ及び２ｂ，２ｂ並びに天板２ｃが、この発明の複数の部材に相当する。

なお、固定部材３については後述する。また、側面板２ａ，２ａ及び２ｂ，２ｂ並びに天板２ｃのサイズは、必要とされるプロセスチャンバ２の大きさに合せて決定することができ、側面板２ａと側面板２ｂとを同一サイズとすることもできる。さらに、２枚以上の側面板２ａ又は２ｂを平行に配置することもできる。

プロセスチャンバ２は、底面において開口している。この発明の被処理物である複数枚の基板２０は、プロセスチャンバ２の底面の開口部からプロセスチャンバ２内に図示しないエレベータを介して挿入される。

複数枚の基板２０は、プロセスチャンバ２に対して昇降するエレベータフロア６の上面に断熱材７を介して載置された基板保持架台５上に、基板保持治具４を介して水平方向に所定の間隔を設けて並べて保持される。なお、複数枚の基板２０は上下方向に所定の間隔を設けて積層して保持されるものであってもよい。

縦型ヒータ１の側面の上部には、内部に連通する排気口８が設けられている。排気口８は、図示しない排気ダクトに接続されている。排気ダクトは排気口８を経由して縦型ヒータ１内の空気を吸引し、縦型ヒータ１とプロセスチャンバ２との間を負圧状態にする。

プロセスチャンバ２の一方の側面２ａの下部には、内部に連通する排気口９ａが設けられている。排気口９ａは、排気ファン４０に接続されている。排気ファン４０は、排気口９ａを経由してプロセスチャンバ２内の空気を吸引し、プロセスチャンバ２内を僅かに負圧状態にする。

プロセスチャンバ２の他方の側面２ａの下部には、内部に連通する導入口９ｂが設けられている。導入口９ｂは、一例としてエアバルブ４１、マスフローコントローラ４２、圧力計４３、レギュレータ４４及びハンドバルブ４５を介してガスボンベ４６に接続されている。ガスボンベ４６からプロセスチャンバ２内に、導入口９ｂを経由して、例えばＮ₂ガスやＡｒガス等の不活性ガスを導入し、プロセスチャンバ２内を陽圧状態にする。

これによって、プロセスチャンバ２を構成する側面板２ａ，２ａ、側面板２ｂｐ２ｂ及び天板２ｃのそれぞれの間に微少な間隙が存在しても、この間隙を介してプロセスチャンバ２内に外部から塵埃等が侵入することがなく、被処理物に対する熱処理時にプロセスチャンバ２内はクリーンな雰囲気に保たれる。

図３は、上記熱処理装置におけるプロセスチャンバの要部の構成を示す斜視図である。プロセスチャンバ２を組み立てる際には、側面板２ａ，２ａ、側面板２ｂ，２ｂ及び天板２ｃを固定部材３を介して互いに固定する。固定部材３は、一例として立方体のブロック３１と３本の固定ネジ３２とからなる。ブロック３１の互いに直交する３面にはネジ穴３３ａ〜３３ｃが形成されている。

組立後のプロセスチャンバ２において互いに直交する側面板２ａ、側面板２ｂ及び天板２ｃのそれぞれにおいて互いに近接する角部には、貫通孔３４ａ〜３４ｃが形成されている。ブロック３１においてネジ穴３３ａ〜３３ｃが形成された３面のそれぞれを側面板２ａ、側面板２ｂ及び天板２ｃのそれぞれにおいて互いに近接する角部の内側面に接触させると、ネジ穴３３ａ〜３３ｃが貫通孔３４ａ〜３４ｃに対向する。ネジ穴３３ａ〜３３ｃが貫通孔３４ａ〜３４ｃに対向した状態で、３本の固定ネジ３２を貫通孔３４ａ〜３４ｃを経由してネジ穴３３ａ〜３３ｃに螺合させることにより、側面板２ａ、側面板２ｂ及び天板２ｃが互いに直交する状態に固定される。

固定部材３を構成するブロック３１及び３本の固定ネジ３２は、側面板２ａ，２ａ、側面板２ｂ，２ｂ及び天板２ｃと同一種類の素材によって形成されている。したがって、プロセスチャンバ２の組立後における被処理物の熱処理時に、ブロック３１及び３本の固定ネジ３２は側面板２ａ，２ａ、側面板２ｂ，２ｂ及び天板２ｃと略同様に膨張及び収縮する。このため、被処理物に対する熱処理時に側面板２ａ，２ａ、側面板２ｂ，２ｂ及び天板２ｃの角角部に過大な熱応力が作用することがなく、側面板２ａ，２ａ、側面板２ｂ，２ｂ及び天板２ｃが破損したり、それぞれの間隙が拡大することがない。

ネジ穴３３ａ〜３３ｃから固定ネジ３２を取り外すことにより、プロセスチャンバ２を側面板２ａ，２ａ、側面板２ｂ，２ｂ及び天板２ｃに容易に分解することができる。このため、運搬時やメンテナンス時に容易に取り扱うことができる。

図４（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の別の実施形態に係る熱処理装置におけるプロセスチャンバの外観図及び要部の組立図である。この実施形態に係る熱処理装置のプロセスチャンバ１２は、円筒形状を呈する。このため、円筒形状の周面を周方向について、一例として４分割した４枚の側面板１２ａ及び１枚の円板状の天板１２ｂを、固定部材１３を介して互いに着脱自在に固定する。

固定部材１３は、側面板１２ａの内側面と同一の曲率の円弧状面１３１ａとこの円弧状面１３１ａの軸方向に直交する平面１３１ｂとを備えたブロック１３１、及び、３本の固定ネジ１３２からなる。円弧状面１３１ａには２個のネジ穴１３１ｃ，１３１ｃが形成されており、平面１３１ｂには単一のネジ穴１３１ｄが形成されている。

プロセスチャンバ１２を組み立てる際には、側面板１２ａ及び天板１２ｂの適所に形成された貫通孔１２１ａ，１２１ｂを経由して固定ネジ１３２をブロック１３１のネジ穴１３１ｃ，１３１ｄに螺合させる。

図５は、この発明のさらに別の実施形態に係る熱処理装置におけるプロセスチャンバの要部の斜視図である。この実施形態に係るプロセスチャンバ２２は、側面板２２ａ，２２ａ、側面板２２ｂ，２２ｂ及び天板２２ｃを固定部材２３０を介して互いに固定する。固定部材２３０は、互いに直交する３面に頭部付きピン２３２を立設させた立方体のブロック２３１と、側面板２２ａ、側面板２２ｂ及び天板２２ｃの外側面と頭部付きピン２３２との間に嵌入する３個の嵌合板２３３と、からなる。

このように、ブロック２３１及び嵌合板２３２からなる固定部材２３０を用いることにより、プロセスチャンバ２２の組立作業及び分解作業をさらに容易に行うことができる。

この発明の実施形態に係る熱処理装置の正面断面図である。この発明の実施形態に係る熱処理装置の平面断面図である。同熱処理装置における熱処理室の要部の斜視図である。この発明の別の実施形態に係る熱処理装置におけるプロセスチャンバの外観図及び要部の組立図である。この発明のさらに別の実施形態に係る熱処理装置におけるプロセスチャンバの要部の斜視図である。

符号の説明

１縦型ヒータ
２プロセスチャンバ
３固定部材
４基板保持治具
５基板保持架台
６エレベータフロア
１０熱処理装置
２０被処理物

Claims

加熱用ヒータによって包囲された空間内に被処理物を収納する熱処理室を配置した熱処理装置において、
前記熱処理室を、固定部材を介して互いに着脱自在に固定される複数の部材に分割して構成したことを特徴とする熱処理装置。
前記複数の部材のそれぞれが、板状体であることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
前記固定部材を、前記板状体と同一種類の素材によって構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱処理装置。
前記熱処理室内を陽圧とし、前記熱処理室と前記ヒータとの間を熱処理室内に対して負圧としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱処理装置。