JP2681576B2 - 加工物を周囲空気を排除した特定の選択ガスの雰囲気中で処理するための装置及び方法 - Google Patents

加工物を周囲空気を排除した特定の選択ガスの雰囲気中で処理するための装置及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、処理容器、特に、半導
体デバイスの製造に用いられる処理容器内に周囲空気を
排除した雰囲気を創生することに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスや集積回路を製造するの
に用いられる製造工程の多くは、加工物（半導体）を処
理するために使用される処理容器内に極めて純度の高い
ガス雰囲気を維持することを必要とする。固形粒子や蒸
気相の汚染物、特に湿分及び酸素は、最少限に抑えなけ
ればならない。これらの汚染物は空気中に含まれている
ので、処理容器内への空気の侵入を最少限にしなければ
ならない。
【０００３】上述のような汚染物によって強く影響され
るプロセスの１つは、チタン被覆シリコンウエハを、そ
のチタン珪化物の形成を促進するために窒素又はアルゴ
ン雰囲気内でアニールする工程である。その場合、僅か
１〜５ｐｐｍの酸素及び湿分が存在していても、望まし
くないチタン酸化物を生成するおそれがある。又、バイ
ポーラエミッタを形成するためにウエハの露出シリコン
上にポリシリコンを被着させる工程は、露出シリコンの
酸化に対して極めて敏感である（露出シリコンが少しで
も酸化していると、ポリシリコンを被着させるのが困難
である）。低圧の処理容器内に最初に空気が存在してい
ると、露出シリコン面に酸化物が生じ、その結果半導体
デバイスの性能を劣化させることになる。
【０００４】処理容器内への空気の侵入量、空気の侵入
現象を支配する力、及びそれが惹起する問題点は、集積
回路業界においてまだ完全には認識されていない。大抵
の商業用半導体処理装置は、バッチ式又は反バッチ式に
作動される。１ロットの加工物（ウエハ）が容器内へ装
入され、処理され、取出される。作動のあらゆる段階に
おいていろいろな種類の処理容器内の雰囲気の純度を測
定した結果、一般に、処理容器内への加工物の装入中及
び取出し中に処理容器への周囲空気の相当な侵入が起
り、有害な汚染の原因となっていることが判明した。
【０００５】処理容器は、冷却及び加熱に要する時間が
長いので、常時高温に維持しておかなければならないの
が普通である。容器内へ周囲空気を侵入させる主要な力
は、低温の周囲空気と容器内の高温ガスとの間の浮力の
差である。容器内の高温ガスは、容器の上部へ上昇する
傾向があり、低温の周囲空気は、容器の開口を通して容
器内へ侵入し容器の底部へ下降する。従って、加工物を
装入又は取出すために容器を開放すると、周囲空気の多
量の流入が生じ、容器内の雰囲気が著しく汚染されるこ
とになる。
【０００６】ウエハは、多くの場合、動力で駆動され
る、片持ち式開放キャリア上に載せられたボートに入れ
られている。処理容器が開放されると、キャリアが処理
容器内へ搬入される。キャリアに載せられたウエハが処
理容器に近づくと、処理容器からの輻射及び対流熱によ
って加熱される。この時点ではウエハはまだ周囲空気中
にあるので、その状態で温度が上昇すると有害な影響を
受けることが多い。次いで、ウエハは、処理容器内に入
ると、更に高い温度に露呈されるとともに、処理容器が
開放されたとき侵入してきた酸素、湿分及び粒子の多量
の汚染物に露呈される。処理容器が閉じられると、プロ
セスガスが空中浮遊（空気中に包含されている）汚染物
を処理容器からパージし始めるが、汚染物１００ｐｐｍ
以下のレベルにまでパージするには数十分かかる。その
結果として、処理時間が失われ、処理装置の処理速度が
低下するので、処理されるウエハ１個当りの製造コスト
が増大する。
【０００７】このパージに随伴する問題は、ウエハを低
圧又は負圧の処理容器内で処理する場合には更に深刻に
なる。なぜなら、その場合、侵入してくる空気に包含さ
れている湿分が容器の内面及びその他のすべての露出部
材に吸着し、それを減圧又は真空下で除去するのが困難
であり、時間がかかるからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
上述した諸問題を解決することを課題とするものであ
り、その目的は、加工物準備容器及び処理容器内に周囲
空気を排除した、特定の選択されたガスの雰囲気を創生
するための方法及び装置を提供することである。本発明
の他の目的は、半導体及び集積回路を周囲空気濃度を極
度に低くした雰囲気中で処理するための方法及び装置を
提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、容器内
に特定の選択されたガス（以下、単に「選択ガス」とも
称する）の雰囲気を創生し、周囲空気の侵入を抑制する
ためにその選択ガスの層流状流体カーテン流れを用いる
ことである。
【００１０】本発明は、上記課題を解決するために、加
工物を特定の選択ガス雰囲気中で処理するための処理装
置であって、加工物を導入するための加工物開口と、前
記加工物開口を横切るようにして選択ガスの層流状カー
テン流れを放出するように向けられた放出面を有するデ
ィフューザとを備えた処理容器と；前記処理容器の加工
物開口と合致する加工物開口と、該加工物開口を横切る
ようにして選択ガスの層流状カーテン流れを放出するよ
うに向けられた放出面を有するディフューザとを備えた
準備容器と；前記準備容器の加工物開口と処理容器の加
工物開口とを合着状態にもたらすための手段と；前記準
備容器の加工物開口と処理容器の加工物開口とが合着状
態に維持されているとき、加工物を該準備容器から処理
容器へ移動させるための手段とから成る処理装置を提供
する。
【００１１】加工物を準備容器から処理容器へ移動させ
るための前記手段は、通常の周囲空気雰囲気中で加工物
を装填され、周囲温度の前記準備容器内へ搬入される加
工物キャリア又はボートから成る。加工物を積載した加
工物キャリアが準備容器内へ搬入されたとき、準備容器
の加工物開口のところに配置されたディフューザから選
択ガスの噴射が開始され、準備容器から周囲空気を放逐
（パージ）する。かくして、加工物がまだ周囲温度にあ
る間に加工物の表面に接触している周囲空気が選択ガス
で置き換えられる。同様にして、処理容器の加工物開口
のところに配置されたディフューザから噴射される選択
ガスによって処理備容器からも周囲空気が放逐される。
かくして、準備容器の加工物開口と処理容器の加工物開
口とを合着させた後、系内への有害な周囲空気の侵入を
許すことなく、加工物を処理容器内へ移送することがで
きる。
【００１２】本発明は、又、別の実施例として、加工物
を処理するための特定の選択ガス雰囲気を設定するため
の装置であって、加工物を導入するための加工物開口を
有する処理容器と；該処理容器内にその加工物開口から
離れた部位に配置されており、処理中加工物設置部位
（加工物が置かれる所定部位）に向けて選択ガスの層流
状流れを噴出するように向けられた放出面を有するディ
フューザと；加工物を保持し、加工物開口を通して前記
処理容器内へ搬送するための加工物キャリア又はボート
と；該加工物キャリアを支持し、該処理容器内へ移動さ
せるための手段とから成る装置を提供する。
【００１３】この実施例の変型として、前記加工物キャ
リアの後行端（キャリアが処理容器に進入するとき後側
になる端部）に後行ディフューザを取付けることができ
る。この後行ディフューザは、処理容器内に嵌合するよ
うに寸法づけし、加工物から離れる方向に向けて選択ガ
スの層流状流れを放出するように向ける。この変型例
は、処理容器への周囲空気の侵入に対するより優れた防
御を提供する。
【００１４】本発明の更に別の実施例においては、前記
加工物キャリアの先行端に、取付けられており、加工物
設置部位に向けて選択ガスの層流状流れを放出するよう
に向けられた先行ディフューザを取付け、加工物キャリ
アの後行端に、加工物から班れるほうこうに選択ガスの
層流状流れを放出するように向けられた後行ディフュー
ザを取付ける。加工物キャリア及び先行及び後行ディフ
ューザは、処理容器内に嵌合するように寸法づけする。
両ディフューザからの選択ガス流は、加工物が処理容器
内に搬入される前に加工物の表面から周囲空気を放逐
し、加工物が処理容器内に搬入された後処理容器内に選
択ガスの雰囲気を維持する。
【００１５】
【実施例】添付図を参照して説明すると、図１〜５は、
特定の選択ガス雰囲気中で加工物を処理するための本発
明の一実施例の装置の異る作動段階を示す。図１に示さ
れるように、この処理装置は、加工物を導入するための
加工物開口１２を有する処理容器（以下、単に「容器」
とも称する）１０と、処理容器１０の開口１２と合致す
る加工物開口２０を有する加工物準備容器（以下、単に
「準備容器」と称する）１８を含む。処理容器１０の加
工物開口（以下、単に「開口」とも称する）１２には、
該開口を横切るようにして特定の選択ガスの層流状流体
カーテン流れを放出するように向けられた放出面１６を
有するディフューザ１４が設けられている。ディフュー
ザ１４から放出される選択ガスは、開口１２を通って容
器１０内に流入し、容器から周囲空気をパージして容器
への周囲空気の侵入を防止し、それによって容器内に選
択ガスの雰囲気を創生する。この選択ガスは、例えば、
不活性ガス、プロセスガス、又は反応ガス、又はそれら
の混合物である。
【００１６】本発明を適用するのに特に適する一般的な
処理容器は、拡散炉チューブである。処理容器１０を高
圧又は減圧下で作動させることができるように処理容器
の開口に閉鎖扉を設けることもできる。その場合、閉鎖
扉が開放されたとき、ディフューザ１４が上述した機能
を果たす。
【００１７】準備容器１８の加工物開口（以下、単に
「開口」とも称する）２０にも、該開口を横切るように
して選択ガスの層流状流体カーテン流れを放出するよう
に向けられた放出面２３を有するディフューザ２２が設
けられている。ディフューザ２２から放出される選択ガ
スは、開口２０を通って準備容器１８内に流入し、準備
容器から周囲空気をパージして周囲空気の侵入を防止
し、それによって準備容器内に選択ガスの雰囲気を創生
する。排ガスは、後述する排ガス収集器５２，５４によ
って収集される。
【００１８】加工物（例えば、ウエハ）２４は、加工物
キャリア（以下、単に「キャリア」と称する）２６又は
ボートに図１に示される位置で積卸しされる。キャリア
２６は、加工物２４を積載して準備容器及び処理容器の
開口１２，２０を通ることができる寸法とされている。
通常、キャリア２６の後行端２８（キャリア２６が処理
容器１０に進入するとき後側になる端部）に、該キャリ
アを片持ち式に支持するキャリアアーム（以下、単に
「アーム」とも称する）３０が付設されている。アーム
３０は、準備容器１８の、開口２０のある側とは反対側
の端部に設けられたポート２０を貫通して突出してい
る。アーム３０をポート３２を通して操作することによ
り、加工物を担持したキャリア２６が準備容器１８内
へ、そして後に処理容器１０内へ搬入される。通常、ア
ーム３０とポート３２の間には、両者の摺擦接触及び粒
子の発生を回避するためにクリアランスを設けるが、場
合によってはシールを設ける。
【００１９】随意選択として、処理容器１０の、加工物
開口１２のある側から離れた反対側の端部にガス入口
（以下、単に「入口」とも称する）３４を設け、処理容
器内の周囲空気をパージし、選択ガスの雰囲気を維持す
るのを助成するために入口３４を通して選択ガスを導入
するようにすることができる。同様の目的のために、準
備容器１８の、加工物開口２０のある側とは反対側の端
部にも選択ガスのためのガス入口（以下、単に「入口」
とも称する）３６を設けることができる。
【００２０】選択ガスを準備容器１８内へその加工物開
口２０のある側から離れた反対側の端部から導入するた
めの好ましい構成は、図５に示されている。この構成
は、準備容器１８の端壁に装着されたキャリアアーム受
容チューブ３７から成る。キャリアアーム受容チューブ
３７の一端は、該チューブの直径の約０．１〜約３倍の
長さだけ準備容器内へ突入し、他端は該チューブの直径
の約２〜約１０倍の長さだけ準備容器から外部に突出し
ている。キャリアアーム受容チューブ３７の内径は、キ
ャリアアーム３０との摺擦接触を回避するのに十分に該
アームの外径より大きい。チューブ３７とアーム３０と
が摺擦接触すると、粒子が発生する可能性があり、その
ような粒子が準備容器及び処理容器へ進入して処理作業
の質を劣化させるおそれがある。選択ガスのための導入
口は、準備容器の端壁に近いところでチューブ３７に接
続された別のチューブ３９によって構成される。チュー
ブ３９を通して供給された選択ガスの大部分は準備容器
内へ流入するが、一部分はキャリアアーム受容チューブ
３７から周囲の空気中へ流出する。この好ましい構成
は、準備容器から周囲空気をパージするする機能におい
て、図１に示される入口３６，３４から成る構成より効
果的である。
【００２１】図２は、加工物キャリア２６が準備容器１
８内にあるところを示す。選択ガスは、準備容器の開口
２０のところのディフューザ２２と、準備容器の端部の
ガス入口３６から導入され、準備容器の内部から周囲空
気をパージする。かくして、加工物は、周囲温度にある
間に選択ガスの雰囲気を与えられ、周囲空気中で有害な
加熱を受けることがない。
【００２２】準備容器の開口２０と処理容器の開口１２
を合着させる前に、処理容器の開口１２のところのディ
フューザ１４と、処理容器の端部のガス入口３４を通し
ての選択ガスの導入を開始し、処理容器の内部から周囲
空気をパージする。次いで、図３に示されるように、準
備容器の開口２０を処理容器の開口１２に合着させる。
この状態で、準備容器内の加工物を処理容器からの熱伝
達により予備加熱することができる。準備容器内にも、
処理容器内にも選択ガスの雰囲気が設定されているの
で、周囲空気中での加工物の予備加熱を回避することが
できる。
【００２３】次いで、図４に示されるように、加工物キ
ャリア２６をそのアーム３０を操作することによって処
理容器内へ挿入する。キャリア２６の後行端２８には、
処理容器の開口１２の少くとも一部分又は大部分を閉鎖
する働きをする端板３８が付設されている。この端板、
即ち閉鎖板３８は、処理容器内に選択ガス雰囲気を維持
するのに必要とされる選択ガスの所要量を少なくするこ
とを可能にし、場合によっては、この時点で選択ガスの
流れを停止することも可能である。
【００２４】次に、図５に示されるように、準備容器を
処理容器から引き離し、加工物を処理のために処理容器
内に残す。選択ガスは、必要ならば、例えば不活性ガス
からプロセス（処理用）ガスの流れに変更することがで
きる。
【００２５】図６は、処理容器の、加工物開口１２のあ
る側とは反対側の端部の入口３４から選択ガスを導入す
るための構成の変型例を示す。この例では、入口３４に
接続されており、所定の加工物配置部所をを横切るよう
にして、かつ、加工物開口の方に向けて選択ガスの層流
状流体カーテン流れを放出するように向けられた内部デ
ィフューザ４０が設けられている。このような内部ディ
フューザの使用は、処理容器内の加工物を選択ガスで包
み、処理容器への周囲空気の侵入を防止する機能におい
て、容器の壁に設けたポート又はチューブから容器内へ
選択ガスを噴出させる構成より効果的である。従って、
容器内の周囲空気濃度を一層の減少を達成することがで
きる。準備容器にも、その加工物開口２０のある側とは
反対側の端部の入口３６に同様の内部ディフューザ４４
を接続することができる。
【００２６】図９にディフューザ４０として示されるよ
うな、容器内に配置されたディフューザ、又は、図１０
にディフューザ６２，６４として示されるような、加工
物キャリアに取付けられたディフューザは、環形、円
形、ディスク形又はその他の平面状の幾何学的形状の放
出面を有するものとすることができる。例えば、図７に
示されるように、容器の加工物開口に設けられるディフ
ューザ４２（図６には示されていない）は、環体又は環
体の一部分（例えば、円弧）を画定する形状とすること
ができる。このような環状のディフューザの放出面は、
選択ガスを防護すべき加工物開口を横切って半径方向内
方へ噴出するように向けられている。
【００２７】あるいは又、図８に示されるように、容器
の加工物開口に設けられるディフューザ４６は、直線状
ディフューザセグメントから成るものとすることができ
る。もちろん、このディフューザの放出面は、選択ガス
を防護すべき加工物開口を横切って噴出するように向け
られる。単一の直線状ディフューザセグメントを設けて
もよく、図８に示されるように上下に対置させた１対の
直線状ディフューザセグメントを用いてもよい。あるい
は、加工物開口を取り巻くように配置された４つの直線
状ディフューザセグメントを用いることもできる。これ
らのディフューザセグメントは、容器の加工物開口に固
定したプレート４８に取付けることができる。
【００２８】容器の加工物開口のところに設けるディフ
ューザは、ディフューザのハウジングと容器の加工物開
口の周縁との間に空隙又は間隙が生じないように取付け
ることが好ましい。例えば、環状のディフューザハウジ
ングと、そのディフューザハウジングが取付けられてい
る容器の表面との間の間隙は、図６に示されるように、
バリヤー又はシール５０によって閉鎖する。それによっ
て、ディフューザから噴射される流体カーテン流れに、
そのカーテン流れによって誘引される周囲空気が侵入す
るのを防止することができる。図８に示されるように、
加工物開口を取り巻くように配置された４つの直線状デ
ィフューザセグメントから成るディフューザは、容器の
開口の周りに嵌合する孔を備えたプレート４８に取付け
るのが便利である。このプレート４８と各ディフューザ
セグメントの間、及びプレート４８と容器１０の間にシ
ールを設ける。かくして、プレート４８とシールが、デ
ィフューザと容器の間に誘引空気が流入するのを防止す
るバリヤーを構成する。
【００２９】ディフューザから噴出する選択ガスが酸素
を含まないものである場合、窒息の危険を回避するため
に選択ガスの周囲空気（処理装置が設置されている工場
又は室内の空気）への逃出を防止することが望ましい。
従って、ディフューザ１４から噴出し、処理容器１０の
開口１２から逃出する選択ガスを収集するために、処理
容器の開口１２のところに設けられたディフューザ１４
を囲包する排ガス収集器５２が設けられている。同様
に、ディフューザ２２から噴出し、準備容器１８の開口
２２から逃出する選択ガスを収集するために、準備容器
の開口２２のところに設けられたディフューザ２２を囲
包する排ガス収集器５４が設けられている。
【００３０】図７に示される排ガス収集器５２は、断面
円形のダクトの形とされている。あるいは、図８に示さ
れる排ガス収集器５２のように、断面長方形又は正方形
のダクトの形としてもよい。排ガス収集器５２に収集さ
れたガスは、排ガス収集器の側壁に設けられた抽出ポー
ト又は排ガスポート５６を通して排出される。排ガスポ
ート５６には僅かな負圧を維持する。場合によっては、
収集した排ガスを再処理し、再使用することができる。
【００３１】図８は、排ガスの排出によってディフュー
ザからの層流状流体カーテンの流れが乱されるのを防止
するための好ましい抽出ポート又は排ガスポート５６の
構成を示す。この例の抽出ポート又は排ガスポート５６
は、排ガスに対して流れ抵抗を与える流れ抵抗手段５８
と、排ガスを流れ抵抗部材５８を通して吸引するテーパ
（先細）ダクト６０から成る。流れ抵抗手段５８は、例
えば、メッシュ、多孔プレート又は細いスロットから成
るものとすることができる。流れ抵抗手段５８の作用面
は、容器の開口１２の平面内に位置し、該開口の中心を
頂点とする少くとも４５°の夾角θの範囲に延在するこ
とが好ましい。又、図に示されるように１対の抽出ポー
ト５６を１８０°対置して配置することにより、ディフ
ューザからの層流状流体カーテンの流れの乱れを一層効
果的に防止することができる。流れ抵抗手段５８を容器
の開口１２を３６０°取り巻くように延在させるのが最
も好ましい。
【００３２】図９は、本発明の処理装置の別の実施例を
示す。この実施例の処理装置は、加工物２４を導入する
ための加工物開口１２を有する処理容器１０と、処理容
器１０内の、加工物開口１２のある側とは反対側の端部
に配設された内部ディフューザ４０と、加工物を保持し
て処理容器１０の開口１２内へ搬入するための加工物キ
ャリア２６を含む。内部ディフューザ４０は、処理工程
中配置される加工物を横切るようにして特定の選択ガス
の層流状流体カーテン流れを放出するように向けられた
放出面を有する。
【００３３】加工物キャリア２６の後行端（キャリア２
６が処理容器１０に進入するとき後側になる端部）に、
後行ディフューザ６２が装着されている。後行ディフュ
ーザ６２は、加工物を搬入するときキャリアが処理容器
１０の外部にある間は加工物のある側とは反対側に向け
て選択ガスの層流状流体カーテン流れを放出し、キャリ
アが処理容器１０内に進入したとき処理容器１０の加工
物開口１２に向けてガスの層流状流体カーテン流れを放
出するように向けられている。かくして、後行ディフュ
ーザ６２は、処理容器１０内への周囲空気の侵入を防止
する。この実施例の変型として、後行ディフューザ６２
は、キャリア２６上の加工物に向けて選択ガスの層流状
流体カーテン流れを放出するように構成してもよく、あ
るいは又、選択ガスの層流状流体カーテン流れが後行デ
ィフューザ６２の両面から放出されるように構成するこ
ともできる。
【００３４】該キャリア２６を片持ち式に支持し、移動
させるためのキャリアアーム３０がキャリア２６の後行
端に付設されている。アーム３０には、処理容器の開口
１２の少くとも一部分又は大部分を閉鎖する働きをする
端板即ち閉鎖板３８がキャリア２６の後行端に近接した
ところに付設されている。
【００３５】図１０は、本発明の処理装置の更に別の実
施例を示す。この実施例の処理装置は、加工物２４を導
入するための加工物開口１２を有する処理容器１０と、
加工物を保持して処理容器１０の開口１２内へ搬入する
ための加工物キャリア２６を含む。キャリア２６の先行
端（キャリア２６が処理容器１０に進入するとき前側に
なる端部）には、先行ディフューザ６４が、そしてキャ
リア２６の後行端（キャリア２６が処理容器１０に進入
するとき後側になる端部）には、後行ディフューザ６２
が装着されている。先行ディフューザ６４は、加工物２
４を処理容器１０内へ搬入する前に加工物の外表面から
周囲空気を放逐して加工物を選択ガスで包み込むように
加工物に向けて特定の選択ガスの層流状流体カーテン流
れを放出するように向けられている。後行ディフューザ
６２は、加工物を搬入するときキャリアが処理容器１０
の外部にある間は加工物のある側とは反対側に向けて選
択ガスの層流状流体カーテン流れを放出し、キャリアが
処理容器１０内に進入したとき処理容器１０の加工物開
口１２に向けてガスの層流状流体カーテン流れを放出す
るように向けられている。かくして、後行ディフューザ
６２は、処理容器１０内への周囲空気の侵入を防止す
る。別法として、後行ディフューザ６２は、キャリア２
６上の加工物に向けて選択ガスの層流状流体カーテン流
れを放出するように構成してもよく、あるいは又、選択
ガスの層流状流体カーテン流れが後行ディフューザ６２
の両面から放出されるように構成することもできる。
【００３６】該キャリア２６を片持ち式に支持し、移動
させるための手段は、キャリア２６の後行端に付設され
たキャリアアーム３０から成る。アーム３０には、処理
容器の開口１２の少くとも一部分又は大部分を閉鎖し、
それによって選択ガスの消費量を少なくする働きをする
端板即ち閉鎖板３８がキャリア２６の後行端に近接した
ところに付設されている。
【００３７】図１１には、本発明の更に別の実施例が示
されている。この実施例の処理装置は、加工物２４を導
入するための大きな加工物開口６８を有する例えばベル
ジャー（釣り鐘形容器又は覆い）の形とすることができ
る処理容器６６を含む。加工物は、所与の要件に適合す
るように、加工物キャリアプレート７０上に垂直又は水
平に載せることができる。キャリアプレート７０は、処
理容器６６の開口６８と合致する表面７２を有してい
る。キャリアプレート７０には、処理容器６６とキャリ
アプレート７０とが合着されている間処理容器６６内へ
選択ガスを導入するためのポート６５が設けられてい
る。処理容器６６とキャリアプレート７０の合致表面７
２とを合着させ合着状態に保持するための手段として
は、任意の慣用の手段を用いることができる。
【００３８】この型式の処理装置は、例えば、シリコン
ウエハ上にエピタキシャル層を育成させるのに用いられ
る。通常、加工物をキャリアプレート７０上に載せる間
は、処理容器６６の内表面及びキャリアプレート７０は
周囲空気に露呈され、大気中の湿分を吸着する。その湿
分は、加工物の処理中に処理容器６６の内表面及びキャ
リアプレート７０から脱離し加工物を損ねる。例えば、
加工物同志が付着することによる損傷、加工物表面の曇
り、その他のフィルム特性の欠陥を惹起する原因とな
る。
【００３９】本発明によれば、処理容器６６の開口６８
のところに、開口６８の平面に対してほぼ直角に処理容
器６６から離れる方向に選択ガスの層流状流体カーテン
流れを放出するように向けられた環状ディフューザ７６
を設ける。キャリアプレート７０を処理容器６６に合着
させた状態で、即ち処理容器６６を開放する前に、ディ
フューザ７６からの選択ガスの放出を開始する。次い
で、キャリアプレート７０を処理容器から僅かに加工さ
せ、ディフューザ７６の選択ガス流の範囲内に維持す
る。かくして、周囲空気は、選択ガスの層流状流体カー
テン流れによって処理容器６６及びキャリアプレート７
０の内側表面から排除されるので、周囲空気による有害
作用を受けることなくキャリアプレート７０への加工物
の積卸しを行うことができる。加工物の積卸しが完了し
たならば、再度処理容器６６とキャリアプレート７０を
合着させ、ディフューザ７６からの選択ガスの放出を停
止し、加工物の処理を開始する。
【００４０】図１１に示されるように、加工物キャリア
プレート７０は、環状ディフューザ７６の内周縁から距
離Ｗだけ突出させることが好ましい。距離Ｗは、処理装
置の作動中における処理容器６６とキャリアプレート７
０との間の最大離隔距離である高さｈに少くとも等しい
距離とする。
【００４１】図１２には、本発明の更に別の実施例が示
されている。この実施例の処理装置も、図１１の実施例
のものと同様のベルジャーの形とした処理容器６６を含
む。加工物キャリア７８は、加工物に向けて半径方向内
方へ選択ガスの層流状流体カーテン流れを放出するよう
に向けられた放出面を有する環状ディフューザ８０を備
えている。この層流状流体カーテン流れは、加工物に接
触していた周囲空気を選択ガスで置き換える。処理容器
６６の開口６８のところには、開口６８を横切る方向に
選択ガスの層流状流体カーテン流れを放出するように向
けられた環状ディフューザ８２を設ける。それによっ
て、処理容器６６内を選択がすで満たし、周囲からの空
気の侵入を防止する。キャリア７８と処理容器６６を合
着させたならば、ディフューザからの選択ガスの放出を
停止する。キャリア７８を処理容器６６から分離する前
に、ディフューザ８０，８２からの選択ガスの放出を開
始し、それによって処理容器及びキャリアの内側表面を
周囲空気に露呈することなく加工物の積卸しを行うこと
ができる。
【００４２】流体カーテンについて動的相似の基準とし
て有用な無次元パラメータは、改変フルード数である。
この無次元パラメータは、無次元化された、又は正規化
された流速に類似したものであり、実効層流状流体カー
テン流れを設定するための要件を記述するのに用いるこ
とができる。層流状流れは、流体の流速の不規則な変動
の自乗平均が平均流速の１０％を越えない場合に存在す
るとみなされる。ここで使用する改変フルード数Ｆは、
下記のように定義される。Ｆ＝（Ｑ／Ａ）［ρe ／（ρ
a −ρv ）ｇｔ］ここで、Ｑはカーテン流れを設定する
ためにディフューザへ供給される流体の総容積流量、Ａ
はカーテン流れによってカバーされる面積、ρe はディ
フューザから放出される流体の質量密度、ρa はカーテ
ン流れに隣接する周囲空気の密度、ρv は容器の自由空
間内のガスの密度、ｇは重力加速度、ｔは発生源におけ
るカーテン流れの厚さである。
【００４３】上述したどの実施例においても、容器の開
口のところに配置されるディフューザは、そのディフュ
ーザによって放出させようとする流体カーテン流れの吹
出し（突出）長さの少くとも５％の寸法の横断方向の幅
又は直径を有することが望ましい。又、選択ガスが約
０．０５〜約１０の範囲の改変フルード数で噴射される
ようにディフューザからの選択ガスの流量を制御するた
めの制御手段を設けることが望ましい。選択ガスが加圧
供給源から供給されるようになされている場合は、その
ような制御手段は、弁又は圧力調整器から成るものとす
ることができる。その場合、ディフューザ内の圧力は、
所望の流量及び所望の改変フルード数を設定する所定の
値に調整される。
【００４４】本発明に従って容器の開口のところに配置
されるディフューザは、例えば、多孔性の放出面を備え
たチャンネルで構成することができる。そのような多孔
性の放出面は、例えば、約０．５μ〜約５０μ、好まし
くは約２μ〜約５μの範囲の孔寸法を有する焼結金属板
とすることができる。多孔質プラスチック又はフリット
化石英のような非金属材を使用することもできる。半導
体や集積回路の処理においては、多孔質材は、放出ガス
から有害な粒状物を濾過するという点で追加の利点を提
供する。
【００４５】ディフューザの構造としては、流体を放出
するための多数の孔を有する側壁（有孔側壁又は多孔性
側壁）から成る多孔性筒状本体で構成するのが好まし
い。この筒状本体には、その本体内へ流体を導入するた
めの流体入口を設ける。この多孔性筒状本体を、実質的
に全長に亙って延長した長手出口を有する細長いハウジ
ング又はチャンネル内に装着する。例えば、断面Ｕ字形
のハウジング又はチャンネルを用いることができる。こ
のハウジングは、筒状本体とほぼ同じ長さとする。筒状
本体の多孔性側壁から放出される選択ガスは、ハウジン
グの長手出口を通して、先に説明したように、選択ガス
の雰囲気とすべき囲われた空間（即ち、処理容器）への
開口を横切る層流状流体カーテン流れとして噴出され
る。ハウジングの長手出口の高さ（幅）は、流体カーテ
ン流れの吹出し（突出）長さの少くとも５％の寸法とす
る。ハウジングの長手出口は、ハウジングから噴出する
流体の流れを分散させるとともに、ハウジング内の多孔
性筒状本体を外部からの粒子等による損傷から防護する
ためのスクリーンで覆う。
【００４６】上記筒状本体の一端に円筒形の支持部材を
突設し、その支持部材を上記ハウジングの一端壁に通す
ことによって筒状本体を支持することが好ましい。筒状
本体の他端に上記流体入口を穿設し、該他端をハウジン
グの他方の端壁によって支持する。
【００４７】多孔性筒状本体の側壁の孔は、細かい孔で
あり、筒状本体の側壁を多孔質材で形成するのが好まし
い。孔寸法は、約０．５μ〜約１００μ、好ましくは約
２μ〜約５０μの範囲とする。作動において、多孔性筒
状本体から噴出する流体が約０．０５〜約１０の範囲の
改変フルード数で層流状となるようにその流量を制御す
る。
【００４８】上記スクリーンは、それを通るガス流の圧
力降下をほとんど起こさず、ディフューザの多孔性筒状
本体を外部の物体（粒子等）による損傷から保護するこ
とができる任意の有孔面材であってよい。例えば、１ｃ
ｍ当り１個ないし５０個の網目を有するワイヤメッシュ
が好適である。そのようなメッシュでハウジングの長手
出口を覆い、メッシュの両側縁をハウジングの側壁に巻
付けておけば、特別の密封部材を用いる必要がない。驚
くべきことに、このスクリーンは、周囲空気が防護空間
（即ち、処理容器）への開口に侵入するのを防止すると
いうディフューザの全体的性能を高める。メッシュの他
に、有孔プレートや焼結金属面材を使用することもでき
る。いずれの面材も、上述した技法、又は例えば嵌め込
み取付け法やフラッシュ取付け法等の他の慣用の技法に
よってハウジングに取付けることができる。
【００４９】
【発明の効果】本発明の重要な利点は、従来技術の方法
及び装置に比べて、短い時間で選択ガスの雰囲気を設定
し、かつ、周囲空気の濃度を低く抑えることである。以
上、本発明を実施例に関連して説明したが、本発明は、
ここに例示した実施例の構造及び形態に限定されるもの
ではなく、本発明の精神及び範囲から逸脱することな
く、いろいろな実施形態が可能であり、いろいろな変更
及び改変を加えることができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例による処理装置の縦
断面図であり、１つの作動段階を示す。
【図２】図２は、図１と同様の縦断面図であるが、異る
作動段階を示す。
【図３】図３は、図１及び図２と同様の縦断面図である
が、異る作動段階を示す。
【図４】図４は、図１〜３と同様の縦断面図であるが、
異る作動段階を示す。
【図５】図５は、図１〜４と同様の縦断面図であるが、
異る作動段階を示す。
【図６】図６は、図１に示された実施例の変型による処
理装置の縦断面図である。
【図７】図７は、図６の装置の矢印７−７に沿ってみた
端面図である。
【図８】図８は、図６の装置の矢印７−７に沿ってみた
端面図であるが、本発明に使用することができるディフ
ューザの変型例を示す。
【図９】図９は、本発明の別の実施例による処理装置の
縦断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の更に別の実施例による処
理装置の縦断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の更に別の実施例による処
理装置の縦断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の更に別の実施例による処
理装置の縦断面図である。
【符号の説明】 １０：処理容器 １２：加工物開口 １４：ディフューザ １６：放出面 １８：準備容器 ２０：加工物開口 ２３：放出面 ２６：加工物キャリア ３０：キャリアアーム ３２：ポート ３４：ガス入口 ３６：ガス入口 ３７：キャリアアーム受容チューブ ３８：端板（閉鎖板） ３９：チューブ（ガス導入口） ４０：内部ディフューザ ４２：内部ディフューザ ４４：内部ディフューザ ４６：直線状セグメント（ディフューザハウジング） ５０：バリヤー（シール） ５２，５４：排ガス収集器 ５６：抽出ポート（排ガスポート） ５８：流れ抵抗ダクト ６０：テーパダクト ６２：後行ディフューザ ６４：先行ディフューザ ６６：処理容器 ６８：加工物開口 ７０：加工物キャリアプレート ７６：環状ディフューザ ７８：加工物キャリア ８０，８２：環状ディフューザ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウォルター・プランテ アメリカ合衆国マサチューセッツ州オー バーン、パイオニア・レイン21 (56)参考文献 特表 平１−502512（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加工物を特定の選択ガス雰囲気中で処理
    するための処理装置であって、 （ａ）（１）加工物を導入するための加工物開口と、 （２）前記加工物開口を横切るようにして選択ガスの層
    流状カーテン流れを放出するように向けられた放出面を
    有するディフューザとを備えた処理容器と、 （ｂ）
    （１）前記処理容器の加工物開口と合致する加工物開口
    と、 （２）該加工物開口を横切るようにして選択ガスの層流
    状カーテン流れを放出するように向けられた放出面を有
    するディフューザとを備えた準備容器と、 （ｃ）前記準備容器の加工物開口と処理容器の加工物開
    口とを合着状態にもたらすための手段と、 （ｄ）加工物キャリアと、 （ｅ）前記準備容器の加工物開口と処理容器の加工物開
    口とが合着状態に維持されているとき、前記加工物キャ
    リアを該準備容器から処理容器へ移動させるための手段
    と、 から成る処理装置。
  2. 【請求項２】 加工物を処理するための特定の選択ガス
    雰囲気を設定するための装置であって、 （ａ）加工物を導入するための加工物開口を有する処理
    容器と、 （ｂ）該処理容器内にその加工物開口から離れた部位に
    配置されており、処理中加工物設置部位に向けて選択ガ
    スを放出するように向けられており、かつ、選択ガスの
    層流状流れを噴出する放出面を有するディフューザと、 （ｃ）加工物を保持し、前記加工物開口を通して前記処
    理容器内へ搬送するための加工物キャリアと、 （ｄ）該加工物キャリアを支持し、該処理容器内へ移動
    させるための手段と、 （ｅ）前記加工物キャリアの後行端に取付けられ、前記
    処理容器内に嵌合するように寸法づけされており、加工
    物設置部位に向けて、あるいは加工物設置部位とは反対
    側に向けて、あるいは加工物設置部位とそれとは反対側
    の両方に向けて選択ガスの層流状流れを放出するための
    放出面を有している後行ディフューザと、から成る装
    置。
  3. 【請求項３】 加工物を処理するための特定の選択ガス
    雰囲気を設定するための装置であって、 （ａ）加工物を導入するための加工物開口を有する処理
    容器と、 （ｂ）加工物を保持し、前記加工物開口を通して前記処
    理容器内へ搬送するための加工物キャリアと、 （ｃ）該加工物キャリアを支持し、搬送するための手段
    と、 （ｄ）前記加工物キャリアの先行端に取付けられてお
    り、加工物設置部位に向けて、あるいは加工物設置部位
    とは反対側に向けて、あるいは加工物設置部位とそれと
    は反対側の両方に向けて選択ガスの層流状流れを放出す
    るための放出面を有している先行ディフューザと、 （ｅ）前記加工物キャリアの後行端に取付けられてお
    り、加工物設置部位に向けて、あるいは加工物設置部位
    とは反対側に向けて、あるいは加工物設置部位とそれと
    は反対側の両方に向けて選択ガスの層流状流れを放出す
    るための放出面を有している後行ディフューザと、 から成る装置。
  4. 【請求項４】 加工物を処理容器内で特定の選択ガス雰
    囲気中で処理するための処理装置であって、 （ａ）（１）前記処理容器の加工物開口と合致する表面
    と、 （２）選択ガスのための排出手段と、 を有する加工物キャリアプレートと、 （ｂ）（１）加工物を出し入れするための加工物開口
    と、 （２）該加工物開口を囲繞して配置されており、選択ガ
    スの層流状カーテン流れを該加工物開口の平面に対して
    ほぼ直角に処理容器から離れる方向に前記加工物に向け
    て放出するように向けられたディフューザと、 を有する処理容器と、 （ｃ）前記処理容器の加工物開口と前記加工物キャリア
    プレートの合致表面とを合着状態にもたらすための手段
    と、 から成る処理装置。
  5. 【請求項５】 加工物を特定の選択ガス雰囲気中で処理
    するための処理装置であって、 （ａ）（１）加工物を出し入れするための加工物開口
    と、 （２）該加工物開口を横切って選択ガスの層流状カーテ
    ン流れを放出するように向けられたディフューザと、 を有する処理容器と、 （ｂ）（１）該処理容器の加工物開口と合致する表面
    と、 （２）加工物キャリアの加工物設置部位を横切って選択
    ガスの層流状カーテン流れを放出するように向けられた
    放出面を備えたディフューザと、 を有する加工物キャリアと、 （ｃ）前記両ディフューザを前記処理容器の外部に配置
    し、前記加工物設置部位を該処理容器の加工物開口内に
    位置させた状態で、該処理容器の加工物開口と前記加工
    物キャリアプレートの合致表面とを合着状態にもたらす
    ための手段と、から成る処理装置。
  6. 【請求項６】 加工物を受入れるための加工物開口を備
    えた処理容器と、該処理容器の加工物開口と合致する加
    工物開口を備えた準備容器内で加工物を処理するために
    特定の選択ガス雰囲気を設定するための方法であって、 （ａ）加工物を前記準備容器内に装入する工程と、 （ｂ）該準備容器の加工物開口を横切るようにして選択
    ガスの層流状カーテン流れを噴射する工程と、 （ｃ）前記処理容器の加工物開口を横切るようにして選
    択ガスの層流状カーテン流れを噴射する工程と、 （ｄ）前記準備容器の加工物開口と前記処理容器の加工
    物開口とを合着させ、 （ｅ）前記加工物キャリアを該準備容器から処理容器へ
    移動させる工程と、 から成る処理方法。
  7. 【請求項７】 加工物を導入するための加工物開口を備
    えた処理容器内へ加工物を搬入する加工物キャリア上で
    加工物を処理するために特定の選択ガス雰囲気を設定す
    るための方法であって、 （ａ）前記加工物キャリアを前記処理容器内へ搬入する
    工程と、 （ｂ）前記加工物の外表面から周囲空気を実質的に放逐
    して加工物を選択ガスで包み込むように該加工物を横切
    るようにして選択ガスのカーテン流れを層流状に噴射す
    る工程と、 （ｃ）前記加工物キャリアの後行端に取付けられたディ
    フューザから選択ガスの流れを層流状に、加工物から離
    れる方向に、又は、加工物に向けられる方向に、又は、
    加工物に向けられる方向と加工物から離れる方向の両方
    に噴射する工程と、 から成る方法。
  8. 【請求項８】 加工物を導入するための加工物開口を備
    えた処理容器内へ加工物を搬入する加工物キャリア上で
    加工物を処理するために特定の選択ガス雰囲気を設定す
    るための方法であって、 （ａ）前記加工物の外表面から周囲空気を実質的に放逐
    して加工物を選択ガスで包み込むように該加工物に向け
    て選択ガスの流れを層流状に噴射する工程と、 （ｂ）前記加工物キャリアを前記処理容器内へ搬入する
    工程と、 （ｃ）前記加工物キャリアの後行端に取付けられたディ
    フューザから選択ガスの流れを層流状に、加工物から離
    れる方向に、又は、加工物に向けられる方向に、又は、
    加工物に向けられる方向と加工物から離れる方向の両方
    に噴射する工程と、 から成る方法。
  9. 【請求項９】 加工物設置部を有し、処理容器の加工物
    開口と合致する表面を有する加工物キャリアプレート上
    で加工物を処理するために該処理容器内に特定の選択ガ
    ス雰囲気を設定するための方法であって、 （ａ）前記処理容器の加工物開口を囲繞したディフュー
    ザから該加工物開口の平面に対してほぼ直角に該加工物
    開口から離れる方向に選択ガスのカーテン流れを層流状
    に噴射する工程と、 （ｂ）前記加工物キャリアプレートの前記加工物設置部
    を前記ディフューザから噴射する前記カーテン流れ内に
    位置させる工程と、 （ｃ）加工物を前記加工物キャリアプレートの加工物設
    置部上に置く工程と、 （ｄ）前記処理容器の加工物開口と前記加工物キャリア
    プレートの合致表面とを合着状態にもたらす工程と、 （ｅ）前記処理容器内へ選択ガスを放出する工程と、 から成る方法。
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