JP2733532B2 - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JP2733532B2
JP2733532B2 JP2045211A JP4521190A JP2733532B2 JP 2733532 B2 JP2733532 B2 JP 2733532B2 JP 2045211 A JP2045211 A JP 2045211A JP 4521190 A JP4521190 A JP 4521190A JP 2733532 B2 JP2733532 B2 JP 2733532B2
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Tokyo Electron Tohoku Ltd
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Tokyo Electron Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は熱処理装置に関する。
(従来の技術) 一般の熱処理装置において、真空ポンプにより排気さ
れる処理容器の開口端とこの開口端を塞ぐ蓋体の間にO
リングを配置し、上記処理容器の気密を保持する方法が
広く用いられている。
また、スプリングを内蔵したフッ素樹脂材を用いた複
数のシール部と、このシール部は同軸的に平行に配置し
た複数の溝部を設けこの溝部を真空排気してシールする
ものとして、“Desigh parameters for differentially
pumped rotating platforms",Rev.Sci.Instrum.58
(2),February 1987 P309,P310がある。
(発明が解決しようとする課題) Oリングをシール部材として用いた場合、このOリン
グは柔軟な部材でフッ素ゴム等からなるもので一般に耐
熱温度が200℃前後であり、熱処理装置においてシール
部がこの温度以上になるとOリングが溶けて変形し所望
の真空シール効果が得られなくなるという改善点を有す
る。また、熱処理装置を停止してOリングを交換する場
合、このOリングが冷えてシール部に固着して取りはず
しが困難になり、時には処理容器を構成する石英チュー
ブ等を取りはずす時、この石英チューブを破損してしま
うという改善点を有する。
さらにOリング内に含まれているガスや水分の放出が
あり、この放出量は圧力,時間,温度によって変化し、
かかるOリングをシール部材とした処理容器を用いて被
処理体の熱処理を行った場合、所定の圧力になった後さ
らに多大な時間をかけて真空引きを行いOリングからガ
スや含有水分を十分放出させてからでないと処理ロット
間に大きなバラツキが発生するという改善点を有する。
また、モノシラン(SiH4)等の処理ガスを用いて被処
理体の自然酸化膜を除去する還元熱処理では、真空ポン
プにより十分排気を行ってもOリングからガスや含有水
分の放出が無視できず、所望の還元熱処理が行えないと
いう改善点を有する。
次に上記文献に示した技術ではシール部材としてフッ
素樹脂を用いているため耐熱温度が200℃前後であり、
熱処理装置においてシール部がこの温度以上になる場
合、上記と同様の改善点を有する。
(発明の目的) この発明は上記点に鑑みなされたもので、容器内に不
用な大気中の酸素や水分が混入しないような封止を行う
熱処理装置を提供するものである。
(課題を解決するための手段) 請求項1の発明は、被処理体を反応容器内に開口端部
から搬入し、この開口端部を蓋体により塞ぎ、真空雰囲
気内で被処理体に対して熱処理を行なう熱処理装置にお
いて、 上記開口端部の端面及び上記蓋体における上記端面に
対向する外周面のうちの少なくとも一方に開口し、内外
に設けられた環状の複数の排気用の溝部と、 この排気用の溝部を介して上記開口端部及び上記蓋体
の接合表面の間を排気する排気手段と、 上記開口端部の端面及び上記蓋体における上記端面に
対向する外周面の少なくとも一方に開口し、上記排気用
の溝部よりも外側の位置に形成された溝部と、 上記溝部内に不活性ガスを供給するガス導入路と、を
備え、 上記溝部内に不活性ガスを供給しながら、排気用の溝
部を排気することにより、上記反応容器と蓋体との間の
気体のリークを封止することを特徴とする。
請求項2の発明は、上記蓋体における上記開口端部の
端面に対向する外周面が反応容器の内方側に向かうにつ
れて上記端面から離れるように当該端面に対して相対的
に傾斜し、上記反応容器内が減圧雰囲気の時には上記蓋
体が反応容器内側に引き込まれるように変形して上記端
面と蓋体の外周面とが平行になるように構成されたこと
を特徴とする。
(作用) 本発明によれば、環状の複数の排気用の溝部を排気す
ることにより、反応容器の開口端部及び蓋体の表面間の
圧力が低くなるので、気体のリークを抑えることができ
る。しかもこの際排気用の溝部よりも外側に位置する溝
部に不活性ガスを供給しているので、反応容器内への例
えば空気の侵入が抑えられる。
(実 施 例) 以下、本発明装置をバッチ式縦型熱処理装置に適用し
た一実施例について図面を参照して具体的に説明する。
第1図において縦型のプロセスチューブ10は耐熱性材
料例えば石英チューブからなり、このチューブの下部に
はマニホールド20を配置し、マニホールドの一端にはガ
ス導入管26を接続し、他端側には排気管28を接続し図示
しない排気ポンプによりプロセスチューブ10内を真空排
気できるようにしてある。この例ではプロセスチューブ
10とマニホールド20とにより反応容器が構成されてい
る。
プロセスチューブ10の周囲には少なくとも3ゾーン構
成からなる円筒状の抵抗加熱ヒータ16を設け、上記プロ
セスチューブ10内を所望の温度例えば500〜1200℃の範
囲に適宜設定可能としている。
上記プロセスチューブ10内には被処理体として多数枚
のウェハ18を例えば石英製のウェハボート17上に水平に
収容し、このボート17を載置台12上に設置し、この設置
台12を蓋体40に設置して収納している。
この蓋体40は昇降機構50により上下移動することがで
き、プロセスチューブ内の予め定められた位置にウェハ
18を搬入搬出可能な如く構成している。
上記蓋体40と当接するマニホールド20の下部開口端部
22シール機構の詳細については第2図を参照して説明す
る。
蓋体40と当接するマニホールド20の開口端部22、下端
部分に環状の溝部30,32,34を設け、溝部30,32には排気
孔31,33を連結し図示しない真空ポンプにより排気可能
としている。この例ではマニホールド20の開口端部22が
反応容器の開口端部に相当し、排気孔31、33及び真空ポ
ンプが排気手段に相当する。
溝部34にはガス導入路をなすガス導入孔35を接続し図
示しないガス供給源からガス流量もしくはガス圧調整器
を介し不活性ガス例えば窒素ガスを供給可能としてい
る。
マニホールド20と蓋体40はステンレススチール等の耐
食性金属で構成してあり、開口部22の下端部36,37,38,3
9面は研削加工を施こし表面粗さ±2μm以下で、下端
部36,37,38,39面が形成する全平面内において平面度が
±5μm以下としている。
マニホールド20と当接する蓋体40の外周面42の表面粗
さは±2μm以下であり、上記と同様の平面度は±5μ
m以下としている。
上記精密加工を施こす時の加工時の研削跡は、マニホ
ールド20および蓋体40の中心から同心円的に形成される
ようにしている。
次に上記実施例装置の作用について説明する。
ヒータ16によりプロセスチューブ10内の均熱領域の温
度を例えば1000℃の温度に設定し、昇降機構50を上方へ
移動しマニホールド20と蓋体40が当接された状態に設定
する。
ガス導入管26へ供給する処理ガスを止めた状態で、排
気管28より図示しない排気ポンプでプロセスチューブ10
内の排気を行う。
さらに、溝部30,32に連結された排気孔31,33より図示
しない真空ポンプにより排気を行う。
溝部34に連結された導入孔35へ窒素ガスを供給すると
この溝部34内に収容されていた空気は蓋体40の外周面42
とマニホールド20の下端部36,37の間隙より押し出さ
れ、溝部34内は窒素ガスで満された状態となる。
この時溝部34内の圧力は、ガス流量もしくはガス圧調
整器の調整により、加圧状態もしくは減圧状態のいずれ
にも設定することができる。
上記外周面42と下端部37の間隙より排出した窒素ガス
は、溝部32に接続された真空ポンプにより真空排気さ
れ、この溝部32の圧力は1Torr前後となり、同様にして
真空排気された溝部30の圧力は0.01Torr前後となり、プ
ロセスチューブ10内の圧力は1×10-5Torr前後となっ
た。この例ではプロセスチューブ10内外の雰囲気が夫々
第1の気体雰囲気及び第2の気体雰囲気に相当する。
この状態でガス導入管26を介してモノシラン(SiH4
ガスを所要量供給し、被処理体であるシリコンウェハ18
上に形成された自然酸化膜を還元処理行った結果良好な
所望の処理が行えた。
以上説明したように、マニホールド20と蓋体40のシー
ル部は窒素ガスにより空気を除去した後差動排気を行っ
ているのでプロセスチューブ10内に空気中の酸素や水分
が入り込むことがない。また、Oリングを使用していな
いシール部であるためOリングからの放出ガスや水分が
なく所望の圧力に短時間で到達することができるし、O
リングが使用できない200℃以上の高い温度でのシール
を行うことができる。また、マニホールド20の下端部22
に設けた溝部の数を増やせばプロセスチューブ10内をさ
らに低い圧力にすることができる。
他の実施例としては第3図のようにマニホールド20の
下部開口端部22と対向する蓋体40の外周面42を内側に傾
斜させたものがある。第1図と同一部分と同一番号を図
示し説明を省略する。
この蓋体40はプロセスチューブ10内が真空に引かれた
場合大気圧により1kg/cm2の圧力で押され、蓋体中央部
がプロセスチューブ側へ変形することと、ヒータ16によ
り加熱され蓋体40の上面と下面で温度差が付き、蓋体40
が上記と同様の方向に変形する。従って蓋体40の外周面
42に傾斜が付いた状態でこの外周面42とマニホールド20
の下端部36〜39の面が平行になるものである。
この傾斜角度θは蓋体の大きさ、厚さ、材質、ヒータ
16の温度等によって異なるので所要作動時に適宜上記両
面が平行になるように傾斜角度を設定するものとする。
上記傾斜角度を付けた場合の一例を上げれば、蓋体の
直径が300mm、厚さ12mm、材質ステンレススチールSUS30
4のものを用い、ヒータの温度を1000℃とした場合最適
な傾斜角度θは0.01〜0.1度の範囲である。
また他の実施例として第4図のようにプロセスチュー
ブ10の下端縁11とマニホールド20の上端部24の当接部に
本発明にかかる技術を応用したものである。
プロセスチューブ10と当接するマニホールド20の上部
開口端部24の上端面部分に環状溝部60,62,64を設け、溝
部60,62には排気孔61,63を連結し図示しない真空ポンプ
により排気可能としている。
溝部64にはガス導入孔65を接続し図示しないガス供給
源からガス流量もしくはガス圧調整器を介し不活性ガス
例えば窒素ガスを供給可能としている。
マニホールド20の上端部66,67,68,69面の加工精度は
前記実施例と同様としている。
マニホールド20と当接するプロセスチューブ10の下端
縁11,下端面部分11aの表面粗さは±2μm以下であり、
平面度は±5μm以下としている。
プロセスチューブ10をヒータ16により例えば1000℃に
加熱した場合、プロセスチューブ10の下端縁11の温度は
300℃前後となり、このような使用条件では本発明を用
いることにより初めて真空封止可能となる。
また第2図〜第4図の実施例において、真空ポンプを
最外周溝部に接続しこの溝部を真空排気し、3つの溝部
を全て真空排気しても良い。この時の圧力は最外周溝部
で1Torr前後、中間溝部で0.05Torr前後、最内周溝部で
0.005Torr前後となりプロセスチューブ10内の圧力は5
×10-6Torr前後となった。
尚、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
マニホールドに設けた複数の溝部を蓋体に設けても良
いことはもちろんであり、その他シール両面に設けても
良い、また蓋体の材質を金属以外の石英やSiC等の非金
属としても良いことはもちろんである。
前記実施例では減圧熱処理装置について説明を行った
が拡散炉や常圧CVD装置等の熱処理装置やその他バッチ
処理装置に応用しても良く、縦型装置に限らず横型装置
に応用できるのは当然のことである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によればOリング等が使
用できない高温に耐えるシール部を形成することがで
き、容器内に不用な大気中の成分が混入せず、もって所
望の処理を被処理体に施こすことが可能になるという顕
著な効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る縦型熱処理装置の一実施例説明
図、第2図は第1図の部分説明図、第3図は第2図の他
の実施例説明図、第4図は第1図の他の実施例説明図で
ある。 10……プロセスチューブ、16……ヒータ 17……ボート、18……ウェハ 20……マニホールド、22……開口端部 30,32,34……溝部、31,33……排気管 35……導入管、36〜39……下端部 40……蓋体、42……外周面 50……昇降機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関塚 博 神奈川県津久井郡城山町川尻字本郷3210 番1 東京エレクトロン相模株式会社内 (56)参考文献 特開 平1−169174(JP,A) 実開 昭59−15431(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被処理体を反応容器内に開口端部から搬入
    し、この開口端部を蓋体により塞ぎ、真空雰囲気内で被
    処理体に対して熱処理を行なう熱処理装置において、 上記開口端部の端面及び上記蓋体における上記端面に対
    向する外周面のうちの少なくとも一方に開口し、内外に
    設けられた環状の複数の排気用の溝部と、 この排気用の溝部を介して上記開口端部及び上記蓋体の
    接合表面の間を排気する排気手段と、 上記開口端部の端面及び上記蓋体における上記端面に対
    向する外周面の少なくとも一方に開口し、上記排気用の
    溝部よりも外側の位置に形成された溝部と、 上記溝部内に不活性ガスを供給するガス導入路と、を備
    え、 上記溝部内に不活性ガスを供給しながら、排気用の溝部
    を排気することにより、上記反応容器と蓋体との間の気
    体のリークを封止することを特徴とする熱処理装置。
  2. 【請求項2】上記蓋体における上記開口端部の端面に対
    向する外周面が反応容器の内方側に向かうにつれて上記
    端面から離れるように当該端面に対して相対的に傾斜
    し、上記反応容器内が減圧雰囲気の時には上記蓋体が反
    応容器内側に引き込まれるように変形して上記端面と蓋
    体の外周面とが平行になるように構成されたことを特徴
    とする請求項1記載の熱処理装置。
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