JP2008177524A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減圧時に蓋体と炉口又は炉口部材との間で気密部材が押し潰されることにより蓋体と炉口又は炉口部材とが直接接触することに起因する炉口のクラック等の損傷又は蓋体と炉口部材の擦れの発生を防止する。
【解決手段】下部に炉口２ａを有し、被処理体ｗを収容して減圧下で所定の熱処理が可能な石英製の処理容器３と、多数の被処理体ｗを搭載した保持具１６を載置して処理容器３への搬入・搬出を行うと共に炉口２ａの閉塞・開放を行う金属製の蓋体１５と、該蓋体１５上の周縁部に設けられ処理容器３の炉口２ａとの間を封止する環状の気密部材３２と、を備えた熱処理装置１において、前記蓋体１５上の前記気密部材３２よりも外側の周縁部に、処理容器３内の減圧時に蓋体１５と炉口２ａとの間で前記気密部材３２が押し潰されることにより蓋体１５と炉口２ａが接触するのを規制する接触規制部材３３を設けている。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱処理装置に関する。

半導体装置の製造においては、被処理体例えば半導体ウエハ（以下、ウエハともいう。）に、酸化、拡散、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの処理を施すために、各種の処理装置（半導体製造装置）が用いられている。そして、処理装置の一つとして、一度に多数枚の被処理体の熱処理が可能なバッチ式の熱処理装置例えば縦型熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この熱処理装置としては、図１３に部分的に示すように、下部に炉口２ａを有し、ウエハを収容して減圧下で所定の熱処理が可能な石英製の処理容器（プロセスチューブ）３と、多数のウエハを搭載した図示しない保持具（ボート）を載置して処理容器３への搬入・搬出を行うと共に炉口２ａの閉塞・開放を行う金属製の蓋体１５と、該蓋体１５上の周縁部に設けられ蓋体１５と処理容器３の炉口２ａとの間（詳しくは炉口フランジ部３ａとの間）を封止するＯリング（環状の気密部材）３２と、を備えたもの（例えば減圧拡散装置、以下前者の熱処理装置という。）がある。

また、熱処理装置としては、図１４に部分的に示すように、下部が開口し、ウエハを収容して減圧下で所定の熱処理が可能な石英製の処理容器（図示省略）と、該処理容器の下部に接続されて炉口２ａを形成する金属製のマニホールド（炉口部材）５０と、多数のウエハを搭載した図示しない保持具（ボート）を載置して処理容器への搬入・搬出を行うと共に炉口２ａの閉塞・開放を行う金属製の蓋体１５と、該蓋体１５上の周縁部に設けられ蓋体１５とマニホールド５０との間を封止するＯリング３２と、を備えたもの（例えば減圧ＣＶＤ装置、以下後者の熱処理装置という。）がある。

特開２００１−２３７２３８号公報

しかしながら、前者の熱処理装置においては、処理容器３内の減圧時に蓋体１５と炉口２ａとの間（詳しくは炉口フランジ部３ａとの間）で前記Ｏリング３２が押し潰されることにより蓋体１５と炉口２ａ（詳しくは炉口フランジ部３ａ）とが直接接触して炉口２ａ（詳しくは炉口フランジ部３ａ）に力がかかり、処理容器の炉口２ａにクラック等の損傷が発生する問題及び微少クラックによるパーティクルの発生の問題を起こしている。

一方、後者の熱処理装置においては、処理容器３の減圧時に蓋体１５とマニホールド５０との間で前記Ｏリング３２が押し潰されることにより蓋体１５とマニホールド５０が直接接触し、両者の熱膨張の違いにより擦れが発生し、この擦れがウエハの金属汚染の原因になっている。

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、減圧時に蓋体と炉口又は炉口部材との間で気密部材が押し潰されることにより蓋体と炉口又は炉口部材とが直接接触することに起因する炉口のクラック等の損傷又は蓋体と炉口部材の擦れの発生を防止することができる熱処理装置を提供することを目的とする。

本発明のうち、第１の発明は、下部に炉口を有し、被処理体を収容して減圧下で所定の熱処理が可能な石英製の処理容器と、多数の被処理体を搭載した保持具を載置して処理容器への搬入・搬出を行うと共に炉口の閉塞・開放を行う金属製の蓋体と、該蓋体上の周縁部に設けられ処理容器の炉口との間を封止する環状の気密部材と、を備えた熱処理装置において、前記蓋体上の前記気密部材よりも外側の周縁部に、処理容器内の減圧時に蓋体と炉口との間で前記気密部材が押し潰されることにより蓋体と炉口が接触するのを規制する接触規制部材を設けたことを特徴とする。

第２の発明は、下部に炉口を有し、被処理体を収容して減圧下で所定の熱処理が可能な石英製の処理容器と、多数の被処理体を搭載した保持具を載置して処理容器への搬入・搬出を行うと共に炉口の閉塞・開放を行う金属製の蓋体と、該蓋体上の周縁部に設けられ処理容器の炉口との間を封止する環状の気密部材と、を備えた熱処理装置において、前記蓋体上の前記気密部材よりも内側に、処理容器内の減圧時に蓋体と炉口との間で前記気密部材が押し潰されることにより蓋体と炉口が接触するのを規制する接触規制部材を設けたことを特徴とする熱処理装置。

第３の発明は、下部が開口し、被処理体を収容して減圧下で所定の熱処理が可能な石英製の処理容器と、該処理容器の下部に接続されて炉口を形成する金属製の炉口部材と、多数の被処理体を搭載した保持具を載置して処理容器への搬入・搬出を行うと共に炉口の閉塞・開放を行う金属製の蓋体と、該蓋体上の周縁部に設けられ炉口部材との間を封止する環状の気密部材と、を備えた熱処理装置において、前記蓋体上の前記気密部材よりも外側の周縁部に、処理容器内の減圧時に蓋体と炉口部材との間で前記気密部材が押し潰されることにより蓋体と炉口部材が接触するのを規制する接触規制部材を設けたことを特徴とする熱処理装置。

第４の発明は、下部が開口し、被処理体を収容して減圧下で所定の熱処理が可能な石英製の処理容器と、該処理容器の下部に接続されて炉口を形成する金属製の炉口部材と、多数の被処理体を搭載した保持具を載置して処理容器への搬入・搬出を行うと共に炉口の閉塞・開放を行う金属製の蓋体と、該蓋体上の周縁部に設けられ炉口部材との間を封止する環状の気密部材と、を備えた熱処理装置において、前記蓋体上の前記気密部材よりも内側に、処理容器内の減圧時に蓋体と炉口部材との間で前記気密部材が押し潰されることにより蓋体と炉口部材が接触するのを規制する接触規制部材を設けたことを特徴とする熱処理装置。

前記接触規制部材は、環状に形成されていると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部を有していることが好ましい。

前記接触規制部材の下部には下方に突出し更に半径方向外方に突出した引き抜け防止用の係止突条部が周方向に沿って形成され、前記蓋体の上部には前記係止突条部が着脱自在に係合する環状の係合溝部が形成されていることが好ましい。

前記蓋体の外側部には、接触規制部材の外側部に形成した係止溝に係合して接触規制部材の離脱を阻止するための離脱阻止部材が取付けられていることが好ましい。

前記接触規制部材は、環状に形成されていると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部を有し、前記蓋体上の前記気密部材よりも外側の周縁部には前記接触規制部材が嵌合する段部が形成され、該段部の外周面と前記接触規制部材の内周面には互いに係合して接触規制部材の上方への移動を抑制する上方移動抑制部が形成され、前記蓋体の外周面には接触規制部材の開きを抑制する開き抑制部材が適宜間隔で複数設けられていることが好ましい。前記接触規制部材は、耐熱樹脂製であることが好ましい。

本発明のうち、第１又は第２の発明によれば、減圧時に蓋体と炉口との間で気密部材が押し潰されることにより蓋体と炉口とが直接接触することに起因する炉口のクラック等の損傷の発生を防止することができ、処理容器の耐久性の向上が図れる。

第３又は第４の発明によれば、減圧時に蓋体と炉口部材との間で気密部材が押し潰されることにより蓋体と炉口部材とが直接接触することに起因する蓋体と炉口部材の擦れの発生を防止することができ、この擦れに起因する被処理体の金属汚染を防止することができる。

前記接触規制部材が、環状に形成されていると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部を有していることにより、処理容器の減圧時に加わる圧縮荷重を分散させ、該荷重に充分に耐えることができると共に、熱膨張を容易に吸収することができ、これにより接触規制部材及び処理容器の耐久性の向上が図れる。

前記接触規制部材の下部には下方に突出し更に半径方向外方に突出した引き抜け防止用の係止突条部が周方向に沿って形成され、前記蓋体の上部には前記係止突条部が着脱自在に係合する環状の係合溝部が形成されていることにより、接触規制部材を蓋体の上部に容易に取付けることができると共に、蓋体上部からの接触規制部材の外れ（離脱）を防止することができ、しかも、接触規制部材を両手で縮径させて持ち上げることにより容易に取外すことができ、接触規制部材の交換が容易にでき、メンテナンス性の向上が図れる。

前記蓋体の外側部には、接触規制部材の外側部に形成した係止溝に係合して接触規制部材の離脱を阻止するための離脱阻止部材が取付けられていることにより、接触規制部材が何らかの外力により蓋体上部から外れ（離脱する）のを更に確実に防止することができる。

前記接触規制部材は、環状に形成されていると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部を有し、前記蓋体上の前記気密部材よりも外側の周縁部には前記接触規制部材が嵌合する段部が形成され、該段部の外周面と前記接触規制部材の内周面には互いに係合して接触規制部材の上方への移動を抑制する上方移動抑制部が形成され、前記蓋体の外周面には接触規制部材の開きを抑制する開き抑制部材が適宜間隔で複数設けられていることにより、接触規制部材が応力の集中しない単純な形状となり、広い受圧面積を確保することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を基に詳述する。図１は本発明の第１実施形態である熱処理装置を概略的に示す縦断面図、図２は同熱処理装置の要部拡大断面図、図３は蓋体への接触規制部材の取付構造を説明する説明図、図４は接触規制部材の平面図である。

図１において、１は半導体製造装置の一つである縦型の熱処理装置であり、この熱処理装置１は、被処理体である例えば半導体ウエハｗを一度に多数枚収容して減圧拡散等の熱処理を施すことができる縦型の熱処理炉２を備えている。この熱処理炉２は、ウエハｗを多段に収容して所定の熱処理を行うための処理容器３と、該処理容器３を囲繞する筒状の断熱材４と、該断熱材４の内周面に沿って螺旋状又は蛇行状に配置された発熱抵抗体（ヒータ線ともいう）５とを主に備えている。筒状の断熱材４の上端部は閉塞されている。断熱材４と発熱抵抗体５によりヒータ（加熱装置）６が構成されている。

前記熱処理装置１は、ヒータ６を設置するためのベースプレート７を備えている。このベースプレート７には処理容器３を下方から上方に挿入するための開口部８が形成されており、この開口部８にはベースプレート７と処理容器３との間の隙間を覆うように断熱材２０が設けられている。

前記処理容器３は、プロセスチューブ（反応管）とも称し、石英製で、上端が閉塞され、下端が開口された縦長の円筒状に形成されている。処理容器３の開口端には外向きのフランジ部３ｆが形成され、該フランジ部３ｆがフランジ支持部材９を介して前記ベースプレート７に支持されている。このフランジ支持部材９は、図２にも示すように、フランジ部３ｆの下部周縁部を支持する環状の支持枠１０と、該支持枠１０の上部にネジ止め等により取付けられフランジ部３ｆの上部を押えるフランジ押え１１と、前記支持枠１０の外周縁部を前記ベースプレート７から支持する複数の支持ロッド１２とを含んでいる。

図示例の処理容器３は、下側部に処理ガスや不活性ガス等を処理容器３内に導入する導入ポート（導入口）１３及び処理容器３内のガスを排気するための排気ポート（排気口）２３が設けられている。導入ポート１３にはガス供給源が接続され、排気ポート２３には例えば１０〜１０^−８Ｔｏｒｒ程度に減圧制御が可能な真空ポンプを備えた排気系が接続されている。

処理容器３の下方には、処理容器３の下端開口部からなる炉口２ａを閉塞・開放する上下方向に開閉可能な蓋体１５が図示しない昇降機構により昇降移動可能に設けられている。この蓋体１５の上部には、例えば直径が３００ｍｍのウエハｗを多数枚例えば１００〜１５０枚程度上下方向に所定の間隔で搭載する保持具である石英製のボート１６が炉口の保温手段である例えば保温筒１７を介して載置されている。蓋体１５には、ボート１６をその軸心回りに回転する回転機構１８が設けられている。ボート１６は、蓋体１５の下降移動により処理容器３内から下方のローディングエリア内に搬出（アンロード）され、ウエハｗの移替え後、蓋体１５の上昇移動により処理容器３内に搬入（ロード）される。

断熱材４の形状を保持すると共に断熱材４を補強するために、図１に示すように、断熱材４の外周は金属製例えばステンレス製の外皮（アウターシェル）３０で覆われている。また、ヒータ外部への熱影響を抑制するために、外皮３０の外周は水冷ジャケット３１で覆われている。

前記蓋体１５上の周縁部には、図２に示すように、処理容器３の炉口２ａとの間（詳しくは炉口フランジ部３ｆとの間）を封止する環状の気密部材であるＯリング３２が取付けられ、蓋体１５上のＯリング３２よりも外側の周縁部には、処理容器３内の減圧時に蓋体１５と炉口フランジ部３ｆとの間で前記Ｏリング３２が押し潰されることにより蓋体１５と炉口フランジ部３ｆが接触するのを規制する耐熱樹脂製の接触規制部材３３が設けられている。前記蓋体１５は、金属製例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）製であり、前記Ｏリング３２は、耐熱樹脂製例えばフッ素系樹脂製である。蓋体１５の上面周縁部には、Ｏリング３２を取付けるための平面環状で隆起した取付台３４が形成され、この取付台３４に上部に形成された環状の取付溝３５にＯリング３２が嵌合装着されている。平面環状のＯリング３２の直径は例えば４００ｍｍであり、Ｏリング３２の断面の直径は例えば５．７ｍｍである。Ｏリング３２は取付台３４の上面から所定高さａ＝１．１ｍｍ突出している。

前記接触規制部材３３は、図４に示すように、平面環状に形成されていると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部３６を有している。接触規制部材３３の断面形状としては四角形であることが好ましい。蓋体１５の上面周縁部には取付台３４よりも外側に接触規制部材３３を載置するための載置面３７が形成されている。

前記接触規制部材３３を蓋体１５上に容易に取付け、且つ外れにくくなるよう着脱可能に取付けるために、前記接触規制部３３材の下部には下方に突出し更に半径方向外方に屈曲して突出した断面略Ｌ字状の引き抜け防止用の係止突条部３８が周方向に沿って形成され、前記蓋体１５の上部には前記係止突条部３８が着脱自在に係合する断面略Ｌ字状で平面環状の係合溝部３９が形成されている。この場合、係止突条部３８の先端側の幅寸法ｗａと係合溝部３９の入口側の幅寸法ｗｂとが略等しくされ、係止突条部３８を係合溝３９に容易に挿入できるようになっている。また、係止突条部３８は、やや縮径した状態で係合溝に挿入されて解放されると、自らの弾性復元力で拡径して先端の外側方突起部３８ａが外側方溝部３９ａに嵌合し、引き抜けにくくなる。

処理容器３内の常圧時には、蓋体１５を処理容器３の炉口フランジ部３ｆに当接させて閉塞した場合、Ｏリング３２の潰し代が０．４ｍｍであり、取付台３４上面と炉口フランジ部３ｆ下面との間に０．７ｍｍの隙間が生じ、接触規制部材３３の上面と炉口フランジ部３ｆ下面との間に０．４ｍｍの隙間が生じるように設定されている。また、処理容器内の減圧時には、図２に示すように、接触規制部材３３の上面が炉口フランジ部３ｆの下面に突当り、Ｏリングの潰し代ｂが０．８ｍｍであり、取付台３４上面と炉口フランジ部３ｆ下面との間に０．３ｍｍの隙間ｃが生じるように設定されている。

上記処理容器３内の減圧時に蓋体１５のＯリング３２よりも内側の面に作用する大気圧は例えば１．３トン程度であるから、接触規制部材としては１０〜２０ｋｇ／ｃｍ^２好ましくは１６ｋｇ／ｃｍ^２程度の圧縮荷重に耐え、且つ２５０℃程度の温度に耐え得る必要がある。また、接触規制部材３３としては、石英製の炉口フランジ部３ｆ下面に凹凸があってもこれを吸収し得る弾性を有することが必要である。これらの要件を満足する接触規制部材３３の樹脂としては、弾性、耐熱性及び耐荷重性に優れたポリイミドが好適である。

なお、図２に示すように、Ｏリング３２の過熱を防止するために、支持枠１０には冷却水を流通させて処理容器３のフランジ部３ｆを間接的に冷却するための冷却水通路４０が設けられ、蓋体１５にもＯリング３２を冷却するための冷却水通路４１が設けられている。

以上の構成からなる熱処理装置１によれば、下部に炉口フランジ部３ｆを有し、ウエハｗを収容して減圧下で所定の熱処理が可能な石英製の処理容器３と、多数のウエハｗを搭載したボート１６を載置して処理容器３への搬入・搬出を行うと共に炉口フランジ部３ｆの閉塞・開放を行う金属製の蓋体１５と、該蓋体１５上の周縁部に設けられ処理容器３の炉口フランジ部３ｆとの間を封止する環状のＯリング３２と、を備え、前記蓋体１５上の前記Ｏリング３２よりも外側の周縁部に、処理容器３内の減圧時に蓋体１５と炉口フランジ部３ｆとの間で前記Ｏリング３２が押し潰されることにより蓋体１５と炉口フランジ部３ｆが接触するのを規制する耐熱樹脂製の接触規制部材３３を設けているため、減圧時に蓋体１５と炉口フランジ部３ｆとの間でＯリング３２が押し潰されることにより蓋体１５と炉口フランジ部３ｆとが直接接触することに起因する炉口フランジ部３ｆのクラック等の損傷（ひび割れ、割れ、欠けなど）の発生を防止することができ、処理容器３の耐久性の向上が図れる。また、微少クラックによるパーティクルの発生を防止することができる。

前記接触規制部材３３は、環状に形成されているため、処理容器３の減圧時に加わる圧縮荷重を分散させ、該荷重に充分に耐えることができると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部３６を有しているため、熱膨張を容易に吸収することができ、これにより接触規制部材３３及び処理容器３の耐久性の向上が図れる。また、前記接触規制部材３３の下部には下方に突出し更に半径方向外方に突出した引き抜け防止用の係止突条部３８が周方向に沿って形成され、前記蓋体１５の上部には前記係止突条部３８が着脱自在に係合する環状の係合溝部３９が形成されているため、接触規制部材３３を蓋体１５の上部に容易に取付けることができると共に、蓋体１５上部からの接触規制部材３３の外れ（離脱）を防止することができ、しかも、接触規制部材３３を両手で縮径させて持ち上げることにより容易に取外すことができ、接触規制部材３３の交換が容易にでき、メンテナンス性の向上が図れる。

図５は接触規制部材の取付構造の変形例を示す概略的断面図である。図５の実施の形態において、図２ないし図３の実施の形態と同一部分は同一参照符号を付して説明を省略する。図５の実施の形態では、接触規制部外３３が何らかの外力により蓋体１５上部から外れ（離脱する）のを更に確実に防止するために、蓋体１５の外側部には、接触規制部材３３の外側部に形成した係止溝４２に係合して接触規制部材３３の外れないし離脱を阻止するための離脱阻止部材４３がネジ４４等により着脱可能に取付けられている。

前記係止溝４２は、接触規制部材３３の外側部（外周面）に周方向に連続して１つ又は周方向に適宜間隔で複数形成されている。前記離脱阻止部材３３は、断面Ｌ字状に形成されており、先端の係止部４３ａを係止溝４２に挿入した状態で基部側が蓋体１５の側面（外周面）にネジ４４で固定されている。離脱阻止部材４３は、蓋体１５の側面に周方向に適宜間隔で複数取付けられる。図５の実施の形態によれば、蓋体１５の外側部には、接触規制部材３３の外側部に形成した係止溝４２に係合して接触規制部材３３の離脱を阻止するための離脱阻止部材４３が取付けられているため、接触規制部材３３の外れ、離脱を確実に防止することができる。

図６は接触規制部材の取付構造の他の変形例を示す断面図、図７は蓋体上面を概略的に示す平面図である。本実施形態では、蓋体１５上のＯリング３２よりも外側の周縁部には接触規制部材３３が嵌合する段部６０が形成され、該段部６０の外周面６０ｂと前記接触規制部材３３の内周面には互いに係合して接触規制部材３３の上方向への離脱を抑制する離脱抑制部６１が形成され、前記蓋体１５の外周面には接触規制部材３３の開きを抑制する開き抑制部材６２が周方向に適宜間隔ないし等間隔で複数例えば２〜４個設けられている。

前記段部６０は、水平の上面（段部上面）６０ａと垂直の外周面（段部外周面）６０ｂとからなっている。前記接触規制部材３３は、図４に示すように、平面環状に形成されていると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部３６を有している。接触規制部材３３は、図６に示すように横断面四角形に形成されている。接触規制部材３３の下面は段部上面６０ａに載置され、接触規制部材３３の内周面と段部外周面６０ｂとが対向し、接触規制部材３３の上端面は取付台３４の上面より所定高さ例えば０．３ｍｍだけ突出している。

前記離脱抑制部６１は、例えば接触規制部材３３の内周面の下側にその周方向に沿って形成された突条部６１ａと、取付台３４の外周面である段部外周面６０ｂの下側にその周方向に沿って形成された凹溝部６１ｂとからなっていることが好ましい。なお、これらの関係は逆であってもよく、段部外周面に突条部を形成し、接触規制部材の内周面に凹溝部を形成してもよい。凹溝部６１ｂの溝幅を突条部６１ａの幅よりも若干大きくすることにより接触規制部材３３の若干の上下移動が許容されていてもよい。前記開き抑制部材６２は、金属製の板材からなり、蓋体１５の外周面に沿って所定の長さ例えば２０ｍｍで曲面状に形成されている。開き抑制部材６２は、少なくとも左右一対の取付ネジ６３により蓋体１５の外周面に取付固定されている。特に、図７に示すように１つの開き抑制部材６２は、接触規制部材３３の切欠部３６を挟んで対向する両端部３３ａ，３３ｂに跨るように配置されていることが接触規制部材３３の両端部（自由端）３３ａ，３３ｂの径方向外方への開きを抑制する上で好ましい。また、当該開き抑制部材６２の内側面には、接触規制部材３３の両端部３３ａ，３３ｂ間の切欠部３６に挿入されて接触規制部材３３の周方向の移動（回転ないし位置ずれ）を抑制する（周方向の位置決めを行う）ための周方向位置決め突起部６２ａが突設されていることが好ましい。これにより、接触規制部材３３が熱膨張を考慮した隙間を保ちつつその隙間分、回転したとしても、開き抑制部材６２から接触規制部材３３が外れないようになっている。

本実施形態によれば、前記蓋体１５上の前記Ｏリング３２よりも外側の周縁部には前記接触規制部材３３が嵌合する段部６０が形成され、該段部６０の外周面６０ｂと前記接触規制部材３３の内周面には互いに係合して接触規制部材３３の上方向への離脱を抑制する離脱抑制部６１が形成され、前記蓋体１５の外周面には接触規制部材３３の開きを抑制する開き抑制部材６２が適宜間隔で複数設けられていることにより、接触規制部材３３が応力の集中しない単純な形状となり、広い受圧面積を確保することができ、耐久性の向上が図れる。

図８は接触規制部材の取付構造の他の変形例を示す断面図である。本実施の形態において、図６の実施の形態と同一ないし同程度の部分は同一符号を付して説明を省略する。図６の実施形態では、前記蓋体１５上の前記Ｏリング３２よりも内側の周縁部に、接触規制部材３３が設けられている。前記蓋体１５上の前記Ｏリング３２よりも内側には前記接触規制部材３３が嵌合する段部６０が形成され、該段部６０の内周面６０ｃと前記接触規制部材３３の外周面には互いに係合して接触規制部材３３の上方向への離脱を抑制する離脱抑制部６１が形成されている。該離脱抑制部６１は、例えば接触規制部材３３の外周面の下側にその周方向に沿って形成された突条部６１ａと、段部内周面６０ｃの下側にその周方向に沿って形成された凹溝部６１ｂとからなっていることが好ましいが、これらの凹凸の関係は逆であってもよい。本実施の形態によっても、図６の実施形態と略同様の効果が得られる。なお、段部内周面６０ｃにより接触規制部材３３の開きを抑制できるので、開き抑制部材は不要である。

図９は本発明の第２実施形態である熱処理装置を概略的に示す縦断面図、図１０は同熱処理装置の要部拡大断面図である。図９において、１は半導体製造装置の一つである縦型の熱処理装置であり、この熱処理装置１は、被処理体である例えば半導体ウエハｗを一度に多数枚収容して減圧ＣＶＤ等の熱処理を施すことができる縦型の熱処理炉２を備えている。この熱処理炉２は、ウエハｗを多段に収容して所定の熱処理を行うための処理容器３と、該処理容器３を囲繞するように設置されウエハｗを加熱するヒータとを主に備えている。

前記熱処理装置１は、ヒータ６を設置するためのベースプレート７を備えている。このベースプレート７には処理容器３を下方から上方に挿入するための開口部８が形成されている。

前記処理容器３は、プロセスチューブ（反応管）とも称し、石英製で、上端が閉塞され、下端が開口された縦長の円筒状に形成された外管３ａと、該外管３ａの内部に配置された縦長の円筒状の内管３ｂとから二重管構造とされている。外管３ａの開口端には外向きのフランジ部３ａｆが形成され、該フランジ部３ａｆが金属製の炉口部材であるステンレス鋼製の短円筒状のマニホールド５０の上端フランジ部５０ａに気密に接合されている。マニホールド５０は、前記ベースプレート７の下部に取付けられている。

前記内管３ｂの下端部は、マニホールド５０の内部に当接されて支持されている。マニホールド５０の側面部には処理ガスや不活性ガス等を処理容器３内の内管３ｂの内側に導入する導入ポート１３と、処理容器２内のガスを内管３ｂと外管３ａの間から排気するための排気ポート１４とが設けられている。導入ポート１３にはガス供給源が接続され、排気ポート１４には例えば１０〜１０^−８Ｔｏｒｒ程度に減圧制御が可能な真空ポンプを備えた排気系が接続されている。

マニホールド５０の下方には、マニホールド５０の下端開口部（炉口２ａ）を閉塞・開放する上下方向に開閉可能な蓋体１５が図示しない昇降機構５２により昇降移動可能に設けられている。この蓋体１５の上部には、例えば直径が３００ｍｍのウエハｗを多数枚例えば１００〜１５０枚程度上下方向に所定の間隔で搭載する保持具である石英製のボート１６が炉口２ａの保温手段である例えば保温筒１７を介して載置されている。蓋体１５には、ボート１６をその軸心回りに回転する図示しない回転機構が設けられている。ボート１６は、蓋体１５の下降移動により処理容器３内から下方のローディングエリア内に搬出（アンロード）され、ウエハｗの移替え後、蓋体１５の上昇移動により処理容器３内に搬入（ロード）される。

前記蓋体１５上の周縁部には、図１０に示すように、マニホールド５０との間を封止する環状の気密部材であるＯリング３２が取付けられ、蓋体１５上のＯリング３２よりも外側の周縁部には、処理容器３内の減圧時に蓋体１５とマニホールド５０との間で前記Ｏリング３２が押し潰されることにより蓋体１５とマニホールド５０が接触するのを規制する耐熱樹脂製の接触規制部材３３が設けられている。マニホールド５０の下部開口端には外向きのフランジ部５０ｂが形成され、このフランジ部５０ｂに蓋体１５の上部周縁部がＯリング３２を介して当接され、密閉されるようになっている。フランジ部５０ｂにはＯリング３２の過熱を抑制すべくフランジ部５０ｂを冷却するための冷却水通路５３が設けられている。

前記蓋体１５は、金属製例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）製であり、前記Ｏリング３２は、耐熱樹脂製例えばフッ素系樹脂製である。蓋体１５の上面周縁部には、Ｏリング３２を取付けるための平面環状で隆起した取付台３４が形成され、この取付台３４に上部に形成された環状の取付溝３５にＯリング３２が嵌合装着されている。平面環状のＯリング３２の直径は例えば４３０ｍｍであり、Ｏリング３２の断面の直径は例えば５．７ｍｍである。Ｏリング３２は取付台３４の上面から所定高さａ＝１．１ｍｍ突出している。

前記接触規制部材３３は、図４に示すように、平面環状に形成されていると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部３６を有している。接触規制部材３３の断面形状としては四角形であることが好ましい。蓋体１５の上面周縁部には取付台３４よりも外側に接触規制部材３３を載置するための載置面３７が形成されている。

前記接触規制部材３３を蓋体１５上に容易に取付け、且つ外れにくくなるよう着脱可能に取付けるために、前記接触規制部材３３の下部には下方に突出し更に半径方向外方に屈曲して突出した断面略Ｌ字状の引き抜け防止用の係止突条部３８が周方向に沿って形成され、前記蓋体１５の上部には前記係止突条部３８が着脱自在に係合する断面略Ｌ字状で平面環状の係合溝部３９が形成されている。この場合、係止突条部３８の先端側の幅寸法ｗａと係合溝部３９の入口側の幅寸法ｗｂとが略等しくされ、係止突条部３８を係合溝部３９に容易に挿入できるようになっている。また、係止突条部３８は、やや縮径した状態で係合溝部３９に挿入されて解放されると、自らの弾性復元力で拡径して先端の外側方突起部３８ａが外側方溝部３９ａに嵌合し、引き抜けにくくなる。

処理容器３内の常圧時には、蓋体１５を処理容器３のマニホールド５０に当接させて閉塞した場合、Ｏリング３２の潰れ代が０．４ｍｍであり、取付台３４上面とマニホールド５０の下面（下部フランジ部５０ｂ下面）との間に０．７ｍｍの隙間が生じ、接触規制部材３３の上面とマニホールド５０下面との間に０．４ｍｍの隙間が生じるように設定されている。また、処理容器３内の減圧時には、図７に示すように、接触規制部材３３の上面がマニホールド５０下面に突当り、Ｏリング３２の潰し代ｂは０．８ｍｍであり、取付台３４上面とマニホールド５０下面との間に０．３ｍｍの隙間ｃが生じるように設定されている。

上記処理容器３内の減圧時に蓋体１５のＯリング３２よりも内側の面に作用する大気圧は例えば１．５トン程度であるから、接触規制部材３３としては１０〜２０ｋｇ／ｃｍ^２好ましくは１６ｋｇ／ｃｍ^２程度の圧縮荷重に耐え、且つ２５０℃程度の温度に耐え得る必要がある。また、接触規制部材３３としては、マニホールド５０の下面を傷つけないために、金属例えばステンレス鋼よりも硬度が低いことが必要である。これらの要件を満足する接触規制部材３３の樹脂としては、弾性、耐熱性及び耐荷重性に優れたポリイミドが好適である。

以上の構成からなる熱処理装置１によれば、下部が開口し、ウエハｗを収容して減圧下で所定の熱処理（ＣＶＤ）が可能な石英製の処理容器３と、該処理容器３の下部に接続されて炉口２ａを形成する金属製のマニホールド５０と、多数のウエハｗを搭載したボート１６を載置して処理容器３への搬入・搬出を行うと共に炉口２ａの閉塞・開放を行う金属製の蓋体１５と、該蓋体１５上の周縁部に設けられマニホールド５０との間を封止する環状のＯリング３２と、を備え、前記蓋体１５上の前記Ｏリング３２よりも外側の周縁部に、処理容器３内の減圧時に蓋体１５とマニホールド５０との間で前記Ｏリング３２が押し潰されることにより蓋体１５とマニホールド５０が接触するのを規制する耐熱樹脂製の接触規制部材３３を設けているため、減圧時に蓋体１５とマニホールド５０との間でＯリング３２が押し潰されることにより蓋体１５とマニホールド５０とが直接接触することに起因する蓋体１５とマニホールド５０の擦れの発生を防止することができ、この擦れに起因するウエハｗの金属汚染を防止することができる。

前記接触規制部材３３は、環状に形成されているため、処理容器３の減圧時に加わる圧縮荷重を分散させ、該荷重に充分に耐えることができると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部３６を有しているため、熱膨張を容易に吸収することができ、これにより接触規制部材３３及び処理容器３の耐久性の向上が図れる。また、前記接触規制部材３３の下部には下方に突出し更に半径方向外方に突出した引き抜け防止用の係止突条部３８が周方向に沿って形成され、前記蓋体１５の上部には前記係止突条部３８が着脱自在に係合する環状の係合溝部３９が形成されているため、接触規制部材３３を蓋体１５の上部に容易に取付けることができると共に、蓋体１５上部からの接触規制部材３３の外れ（離脱）を防止することができ、しかも、接触規制部材３３を両手で縮径させて持ち上げることにより容易に取外すことができ、接触規制部材３３の交換が容易にでき、メンテナンス性の向上が図れる。

接触規制部材３３が何らかの外力により蓋体１５上部から外れる（離脱する）のを更に確実に防止するために、図５に示すように、蓋体１５の外側部には、接触規制部材３３の外側部に形成した係止溝部３９に係合して接触規制部材３３の外れ（離脱）を阻止するための離脱阻止部材４３がネジ４４等により着脱可能に取付けられていることが好ましい。

図１１は接触規制部材の取付構造の他の変形例を示す断面図である。本実施形態では、蓋体１５上のＯリング３２よりも外側の周縁部には接触規制部材３３が嵌合する段部６０が形成され、該段部６０の外周面と前記接触規制部材３３の内周面には互いに係合して接触規制部材３３の上方向への離脱を抑制する離脱抑制部６１が形成され、前記蓋体１５の外周面には接触規制部材３３の開きを抑制する開き抑制部材６２が周方向に適宜間隔ないし等間隔で複数例えば２〜４個設けられている。

前記段部６０は、水平の上面（段部上面）６０ａと垂直の外周面（段部外周面）６０ｂとからなっている。前記接触規制部材３３は、図４に示すように、平面環状に形成されていると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部３６を有している。接触規制部材３３は、図１１に示すように横断面四角形に形成されている。接触規制部材３３の下面は段部上面６０ａに載置され、接触規制部材３３の内周面と段部外周面６０ｂとが対向し、接触規制部材３３の上端面は取付台３４の上面より所定高さ例えば０．３ｍｍだけ突出している。

前記離脱抑制部６１は、例えば接触規制部材３３の内周面の下側にその周方向に沿って形成された突条部６１ａと、取付台３４の外周面である段部外周面６０ｂの下側にその周方向に沿って形成された凹溝部６１ｂとからなっていることが好ましい。なお、これらの関係は逆であってもよく、段部外周面に突条部を形成し、接触規制部材の内周面に凹溝部を形成してもよい。凹溝部６１ｂの溝幅を突条部６１ａの幅よりも若干大きくすることにより接触規制部材３３の若干の上下移動が許容されていてもよい。前記開き抑制部材６２は、金属製の板材からなり、蓋体１５の外周面に沿って所定の長さ例えば２０ｍｍで曲面状に形成されている。開き抑制部材６２は、少なくとも左右一対の取付ネジ６３により蓋体１５の外周面に取付固定されている。特に、図７に示すように１つの開き抑制部材６２は、接触規制部材３３の切欠部３６を挟んで対向する両端部３３ａ，３３ｂに跨るように配置されていることが接触規制部材３３の両端部（自由端）３３ａ，３３ｂの径方向外方への開きを抑制する上で好ましい。また、当該開き抑制部材６２の内側面には、接触規制部材３３の両端部３３ａ，３３ｂ間の切欠部３６に挿入されて接触規制部材３３の周方向の移動（回転ないし位置ずれ）を抑制する（周方向の位置決めを行う）ための周方向位置決め突起部６２ａが突設されていることが好ましい。これにより、接触規制部材３３が熱膨張を考慮した隙間を保ちつつその隙間分、回転したとしても、開き抑制部材６２から接触規制部材３３が外れないようになっている。

本実施形態によれば、前記蓋体１５上の前記Ｏリング３２よりも外側の周縁部には前記接触規制部材３３が嵌合する段部６０が形成され、該段部６０の外周面６０ｂと前記接触規制部材３３の内周面には互いに係合して接触規制部材３３の上方向への離脱を抑制する離脱抑制部６１が形成され、前記蓋体１５の外周面には接触規制部材３３の開きを抑制する開き抑制部材６２が適宜間隔で複数設けられていることにより、接触規制部材３３が応力の集中しない単純な形状となり、広い受圧面積を確保することができ、耐久性の向上が図れる。

図１２は接触規制部材の取付構造の他の変形例を示す断面図である。本実施の形態において、図１１の実施の形態と同一ないし同程度の部分は同一符号を付して説明を省略する。図１２の実施形態では、前記蓋体１５上の前記Ｏリング３２よりも内側の周縁部に、接触規制部材３３が設けられている。前記蓋体１５上の前記Ｏリング３２よりも内側には前記接触規制部材３３が嵌合する段部ないし環状溝６０が形成され、該環状溝６０の内周面６０ｃと前記接触規制部材３３の外周面には互いに係合して接触規制部材３３の上方向への離脱を抑制する離脱抑制部６１が形成されている。該離脱抑制部６１は、例えば接触規制部材３３の外周面の下側にその周方向に沿って形成された突条部６１ａと、段部内周面６０ｃの下側にその周方向に沿って形成された凹溝部６１ｂとからなっていることが好ましいが、これら凹凸の関係は逆であってもよい。本実施の形態によっても、図１１の実施形態と略同様の効果が得られる。なお、段部内周面６０ｃにより接触規制部材３３の開きを抑制できるので、開き抑制部材は不要である。

以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、被処理体としては、ガラス基板、ＬＣＤ基板等であってもよい。

本発明の第１実施形態である熱処理装置を概略的に示す縦断面図である。 同熱処理装置の要部拡大断面図である。 蓋体への接触規制部材の取付構造を説明する説明図である。 接触規制部材の平面図である。 接触規制部材の取付構造の変形例を示す概略的断面図である。 接触規制部材の取付構造の他の変形例を示す断面図である。 蓋体上面を概略的に示す平面図である。 接触規制部材の取付構造の他の変形例を示す断面図である。 本発明の第２実施形態である熱処理装置を概略的に示す縦断面図である。 同熱処理装置の要部拡大断面図である。 接触規制部材の取付構造の他の変形例を示す断面図である。 接触規制部材の取付構造の他の変形例を示す断面図である。 従来の熱処理装置の要部を示す断面図である。 従来の熱処理装置の要部を示す断面図である。

符号の説明

１ 熱処理装置
ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
２ａ 炉口
３ 処理容器
１５ 蓋体
３２ 気密部材
３３ 接触規制部材
３６ 切欠部
３８ 係止突条部
３９ 係合溝
４２ 係止溝
４３ 離脱阻止部材
５０ マニホールド（炉口部材）
６０ 段部
６１ 離脱抑制部
６２ 開き抑制部材

Claims (14)

1. 下部に炉口を有し、被処理体を収容して減圧下で所定の熱処理が可能な石英製の処理容器と、多数の被処理体を搭載した保持具を載置して処理容器への搬入・搬出を行うと共に炉口の閉塞・開放を行う金属製の蓋体と、該蓋体上の周縁部に設けられ処理容器の炉口との間を封止する環状の気密部材と、を備えた熱処理装置において、前記蓋体上の前記気密部材よりも外側の周縁部に、処理容器内の減圧時に蓋体と炉口との間で前記気密部材が押し潰されることにより蓋体と炉口が接触するのを規制する接触規制部材を設けたことを特徴とする熱処理装置。
2. 下部に炉口を有し、被処理体を収容して減圧下で所定の熱処理が可能な石英製の処理容器と、多数の被処理体を搭載した保持具を載置して処理容器への搬入・搬出を行うと共に炉口の閉塞・開放を行う金属製の蓋体と、該蓋体上の周縁部に設けられ処理容器の炉口との間を封止する環状の気密部材と、を備えた熱処理装置において、前記蓋体上の前記気密部材よりも内側に、処理容器内の減圧時に蓋体と炉口との間で前記気密部材が押し潰されることにより蓋体と炉口が接触するのを規制する接触規制部材を設けたことを特徴とする熱処理装置。
3. 前記接触規制部材は、環状に形成されていると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の熱処理装置。
4. 前記接触規制部材の下部には下方に突出し更に半径方向外方に突出した引き抜け防止用の係止突条部が周方向に沿って形成され、前記蓋体の上部には前記係止突条部が着脱自在に係合する環状の係合溝部が形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の熱処理装置。
5. 前記蓋体の外側部には、接触規制部材の外側部に形成した係止溝に係合して接触規制部材の離脱を阻止するための離脱阻止部材が取付けられていることを特徴とする請求項１、３又は４記載の熱処理装置。
6. 前記接触規制部材は、環状に形成されていると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部を有し、前記蓋体上の前記気密部材よりも外側の周縁部には前記接触規制部材が嵌合する段部が形成され、該段部の外周面と前記接触規制部材の内周面には互いに係合して接触規制部材の上方への離脱を抑制する離脱抑制部が形成され、前記蓋体の外周面には接触規制部材の開きを抑制する開き抑制部材が適宜間隔で複数設けられていることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
7. 前記接触規制部材は、耐熱樹脂製であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の熱処理装置。
8. 下部が開口し、被処理体を収容して減圧下で所定の熱処理が可能な石英製の処理容器と、該処理容器の下部に接続されて炉口を形成する金属製の炉口部材と、多数の被処理体を搭載した保持具を載置して処理容器への搬入・搬出を行うと共に炉口の閉塞・開放を行う金属製の蓋体と、該蓋体上の周縁部に設けられ炉口部材との間を封止する環状の気密部材と、を備えた熱処理装置において、前記蓋体上の前記気密部材よりも外側の周縁部に、処理容器内の減圧時に蓋体と炉口部材との間で前記気密部材が押し潰されることにより蓋体と炉口部材が接触するのを規制する接触規制部材を設けたことを特徴とする熱処理装置。
9. 下部が開口し、被処理体を収容して減圧下で所定の熱処理が可能な石英製の処理容器と、該処理容器の下部に接続されて炉口を形成する金属製の炉口部材と、多数の被処理体を搭載した保持具を載置して処理容器への搬入・搬出を行うと共に炉口の閉塞・開放を行う金属製の蓋体と、該蓋体上の周縁部に設けられ炉口部材との間を封止する環状の気密部材と、を備えた熱処理装置において、前記蓋体上の前記気密部材よりも内側に、処理容器内の減圧時に蓋体と炉口部材との間で前記気密部材が押し潰されることにより蓋体と炉口部材が接触するのを規制する接触規制部材を設けたことを特徴とする熱処理装置。
10. 前記接触規制部材は、環状に形成されていると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部を有していることを特徴とする請求項７又は８記載の熱処理装置。
11. 前記接触規制部材の下部には下方に突出し更に半径方向外方に突出した引き抜け防止用の係止突条部が周方向に沿って形成され、前記蓋体の上部には前記係止突条部が着脱自在に係合する環状の係合溝部が形成されていることを特徴とする請求項７，８又は９記載の熱処理装置。
12. 前記蓋体の外側部には、接触規制部材の外側部に形成した係止溝に係合して接触規制部材の離脱を阻止するための離脱阻止部材が取付けられていることを特徴とする請求項７、９又は１０記載の熱処理装置。
13. 前記接触規制部材は、環状に形成されていると共に、その一部に周方向の熱膨張を吸収するための切欠部を有し、前記蓋体上の前記気密部材よりも外側の周縁部には前記接触規制部材が嵌合する段部が形成され、該段部の外周面と前記接触規制部材の内周面には互いに係合して接触規制部材の上方への離脱を抑制する離脱抑制部が形成され、前記蓋体の外周面には接触規制部材の開きを抑制する開き抑制部材が適宜間隔で複数設けられていることを特徴とする請求項７記載の熱処理装置。
14. 前記接触規制部材は、耐熱樹脂製であることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載の熱処理装置。

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