JP3594235B2 - ガス漏れ防止機能を有する熱処理炉 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に熱処理炉に関し、より詳しくは、炉内のガスが外部へ漏れることを防止する機能を有する熱処理炉に関する。なお、本明細書でいう「熱処理」とは、広く対象物をガス雰囲気中で加熱処理することを意味し、同時に酸化あるいは還元等の化学反応が生ずる場合をも含む。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来の熱処理炉の例を示した図である。熱処理炉１０は反応管（チューブ）１とキャップ２からなる。キャップ２はチューブ１の開口３を塞いで、チューブ内のガスを閉じ込める。チューブ１は反応ガスの供給口４および排気口５を持つ。反応ガスはガス供給装置（図示なし）から配管を通って供給口４に至り、チューブ内に供給される。排気口５から出たガスはガス処理装置（図示なし）で処理されて排気される。チューブ１内にはウエハ等の対象物６が設置される。チューブ内はチューブ内あるいはチューブ外に設けられたヒータ（図示なし）により加熱される。
【０００３】
図２は図１の符号Ａ部分の拡大図である。処理時の温度が例えば約８００℃以上の高温になる場合、チューブ１とキャップ２の接合部にシール用Ｏリングを使用することはできない。Ｏリングの耐熱性が低いからである。したがって、図２に示すように、チューブ１とキャップ２の接合部には小さな隙間が存在してしまう。この隙間を通ってチューブ１内のガスが外部へ漏れるという問題が発生する（図２の符号７）。特に漏れるガスが反応性（腐食性）の高いガスの場合、外部環境へ重大な悪影響を及ぼす。したがって、高温熱処理時においてガス漏れの無い熱処理炉が要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高温での熱処理時においてもガス漏れの無い熱処理炉を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、一端に開口（２３、４３）と開口を取り囲むフランジ（２７、４７）を有する反応管（２１、４１）と、フランジにおいて反応管と接し開口を塞ぐキャップ（２２、４２）とを有する熱処理炉（２０、４０）において、フランジとキャップの接合間の隙間を通って反応管内のガスが外部へ漏れることを防止する手段（２８、２９、４９、５１）と、さらに、フランジとキャップの接合間の隙間のリーク・ガスを排気する手段（４８、５０）を設けたことである。
【０００６】
また、本発明の熱処理炉の特徴は、熱処理炉を構成する反応管のフランジ（２７、４７）が、フランジとキャップの接合間の隙間に不活性ガスを供給するための溝（２８、４９）と孔（２９、５１）を有すること、さらにフランジとキャップの接合間の隙間を通るリーク・ガスを排気するための溝（４８）と孔（５０）を有することである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図３は本発明の熱処理炉の一実施例を示した図である。熱処理炉２０は反応管（チューブ）２１とキャップ２２からなる。キャップ２２はチューブ２１の開口２３を塞いで、チューブ内のガスを閉じ込める。チューブ２１は反応ガスの供給口２４および排気口２５を持つ。反応ガスはガス供給装置（図示なし）から配管を通って供給口２４に至り、チューブ内に供給される。排気口２５から出たガスはガス処理装置（図示なし）で処理されて排気される。チューブ２１内にはウエハ等の対象物２６が設置される。チューブ内はチューブ内あるいはチューブ外に設けられたヒータ（図示なし）により加熱される。これらの図３の構成は図２の従来例と同様である。
【０００８】
図３では図２の従来例に対して新規な構成として、チューブ２１のフランジ２７に溝２８と孔２９を設けている。溝２８はフランジ２７において同心円状に設けられている。図４は図３の符号Ａ部分の拡大図である。図４に示すように、溝２８は同心円上の任意の箇所において孔２９に接続されフランジ２７を貫通する。なお、孔２９は１つとは限らず、複数設けてもよい。
【０００９】
シリコンウエハの熱酸化処理工程において、チューブ２１内には反応ガスとして酸素ガスや塩化水素ガスが導入される。塩化水素ガスはハロゲン添加剤として用いられる。チューブ２１内はヒータにより、約８００℃以上、例えば約８００℃〜約１２００℃、の温度に加熱される。この場合、従来の熱処理炉では既述したように、チューブとキャップの接合部の小さな隙間を通ってチューブ内の酸素ガスや塩化水素ガスが外部へ漏れてしまう（図２）。
【００１０】
これに対して、本発明の熱処理炉２０では、溝２８に接続する孔２９から、例えば窒素ガスのような不活性ガスを注入する。不活性ガスはヘリウムガスやアルゴンガス等の他の不活性ガスであってもよい。この注入する不活性ガスの流れにより、図４に示すように、隙間から漏れようとするチューブ内のガスをチューブ内へ押し戻してガスリークを防止する。注入する不活性ガスの流量はチューブ内に導入する反応ガスの流量に対して十分小さくてよい（例えば十分の一程度）。したがって、不活性ガス量は反応ガス量に対して無視でき、たとえチューブ内に注入してもチューブ内の熱酸化反応に影響を与えることはない。なお、注入する不活性ガスの流量は熱処理炉の大きさやリーク量などに応じて適宜決めることができる。
【００１１】
図５は本発明の熱処理炉の別の一実施例を示した図である。熱処理炉４０は反応管（チューブ）４１とキャップ４２からなる。キャップ４２はチューブ４１の開口４３を塞いで、チューブ内のガスを閉じ込める。チューブ４１は反応ガスの供給口４４および排気口４５を持つ。反応ガスはガス供給装置（図示なし）から配管を通って供給口４４に至り、チューブ内に供給される。排気口４５から出たガスはガス処理装置（図示なし）で処理されて排気される。チューブ４１内にはウエハ等の対象物４６が設置される。チューブ内はチューブ内あるいはチューブ外に設けられたヒータ（図示なし）により加熱される。これらの図５の構成は図３の実施例と同様である。
【００１２】
図５では図３の実施例に対して新規な構成として、チューブ４１のフランジ４７に溝を２つ（４８、４９）設けている。２つの溝４８、４９はフランジ４７において同心円状に設けられている。図６は図５の符号Ａ部分の拡大図である。図６に示すように、溝４８、４９は共に同心円上の任意の箇所において孔５０、５１に接続されフランジ４７を貫通する。なお、孔５０、５１は１つつ゛とは限らず、各々複数設けてもよい。
【００１３】
２つの孔（溝）のうち、孔５１（溝４９）は図３の場合と同様に不活性ガスの注入口として使用される。一方、孔５０（溝４８）は、チューブ内からのリークガスおよび注入する不活性ガスの排気口として使用される。図６の熱処理炉４０では、ガス供給用の孔５１（溝４９）から供給される不活性ガス流によりチューブ内からのリークガスをチューブ内に押し戻すと共に排気用孔５０（溝４８）からリークガスの一部を排気させる機能を有する。したがって、チューブ内のガスのリークをより完全に防ぐことができる。また、注入される不活性ガスの一部も排気用孔５０（溝４８）から排気される。したがって、チューブ内に入る不活性ガスの量が軽減され、チューブ内の熱酸化反応に影響を与える恐れがより低くなる。
【００１４】
以上、本発明の実施例について、図面に基づいて種々説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではない。その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良，修正，変形を加えた態様で実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の熱処理炉を示す図である。
【図２】図１の符号Ａ部の拡大図である。
【図３】本発明の熱処理炉の一実施例を示す図である。
【図４】図３の符号Ａ部分の拡大図である。
【図５】本発明の熱処理炉の一実施例を示した図である。
【図６】図５の符号Ａ部分の拡大図である。
【符号の説明】
１、２１、４１：チューブ
２、２２、４２：キャップ
３、２３、４３：開口
４、２４、４４：ガス供給口
５、２５、４５：ガス排気口
６、２６、４６：熱処理対象物
７：３１、５２、５３、５４：ガスの流れ
１０、２０、４０：熱処理炉
２８、４８、４９：溝
２９、５０、５１：孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に熱処理炉に関し、より詳しくは、炉内のガスが外部へ漏れることを防止する機能を有する熱処理炉に関する。なお、本明細書でいう「熱処理」とは、広く対象物をガス雰囲気中で加熱処理することを意味し、同時に酸化あるいは還元等の化学反応が生ずる場合をも含む。
【０００２】
【従来の技術】
図１は従来の熱処理炉の例を示した図である。熱処理炉１０は反応管（チューブ）１とキャップ２からなる。キャップ２はチューブ１の開口３を塞いで、チューブ内のガスを閉じ込める。チューブ１は反応ガスの供給口４および排気口５を持つ。反応ガスはガス供給装置（図示なし）から配管を通って供給口４に至り、チューブ内に供給される。排気口５から出たガスはガス処理装置（図示なし）で処理されて排気される。チューブ１内にはウエハ等の対象物６が設置される。チューブ内はチューブ内あるいはチューブ外に設けられたヒータ（図示なし）により加熱される。
【０００３】
図２は図１の符号Ａ部分の拡大図である。処理時の温度が例えば約８００℃以上の高温になる場合、チューブ１とキャップ２の接合部にシール用Ｏリングを使用することはできない。Ｏリングの耐熱性が低いからである。したがって、図２に示すように、チューブ１とキャップ２の接合部には小さな隙間が存在してしまう。この隙間を通ってチューブ１内のガスが外部へ漏れるという問題が発生する（図２の符号７）。特に漏れるガスが反応性（腐食性）の高いガスの場合、外部環境へ重大な悪影響を及ぼす。したがって、高温熱処理時においてガス漏れの無い熱処理炉が要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高温での熱処理時においてもガス漏れの無い熱処理炉を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、一端に開口（２３、４３）と開口を取り囲むフランジ（２７、４７）を有する反応管（２１、４１）と、フランジにおいて反応管と接し開口を塞ぐキャップ（２２、４２）とを有する熱処理炉（２０、４０）において、フランジとキャップの接合間の隙間を通って反応管内のガスが外部へ漏れることを防止する手段（２８、２９、４９、５１）と、さらに、フランジとキャップの接合間の隙間のリーク・ガスを排気する手段（４８、５０）を設けたことである。
【０００６】
また、本発明の熱処理炉の特徴は、熱処理炉を構成する反応管のフランジ（２７、４７）が、フランジとキャップの接合間の隙間に不活性ガスを供給するための溝（２８、４９）と孔（２９、５１）を有すること、さらにフランジとキャップの接合間の隙間を通るリーク・ガスを排気するための溝（４８）と孔（５０）を有することである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図３は本発明の熱処理炉の一実施例を示した図である。熱処理炉２０は反応管（チューブ）２１とキャップ２２からなる。キャップ２２はチューブ２１の開口２３を塞いで、チューブ内のガスを閉じ込める。チューブ２１は反応ガスの供給口２４および排気口２５を持つ。反応ガスはガス供給装置（図示なし）から配管を通って供給口２４に至り、チューブ内に供給される。排気口２５から出たガスはガス処理装置（図示なし）で処理されて排気される。チューブ２１内にはウエハ等の対象物２６が設置される。チューブ内はチューブ内あるいはチューブ外に設けられたヒータ（図示なし）により加熱される。これらの図３の構成は図２の従来例と同様である。
【０００８】
図３では図２の従来例に対して新規な構成として、チューブ２１のフランジ２７に溝２８と孔２９を設けている。溝２８はフランジ２７において同心円状に設けられている。図４は図３の符号Ａ部分の拡大図である。図４に示すように、溝２８は同心円上の任意の箇所において孔２９に接続されフランジ２７を貫通する。なお、孔２９は１つとは限らず、複数設けてもよい。
【０００９】
シリコンウエハの熱酸化処理工程において、チューブ２１内には反応ガスとして酸素ガスや塩化水素ガスが導入される。塩化水素ガスはハロゲン添加剤として用いられる。チューブ２１内はヒータにより、約８００℃以上、例えば約８００℃〜約１２００℃、の温度に加熱される。この場合、従来の熱処理炉では既述したように、チューブとキャップの接合部の小さな隙間を通ってチューブ内の酸素ガスや塩化水素ガスが外部へ漏れてしまう（図２）。
【００１０】
これに対して、本発明の熱処理炉２０では、溝２８に接続する孔２９から、例えば窒素ガスのような不活性ガスを注入する。不活性ガスはヘリウムガスやアルゴンガス等の他の不活性ガスであってもよい。この注入する不活性ガスの流れにより、図４に示すように、隙間から漏れようとするチューブ内のガスをチューブ内へ押し戻してガスリークを防止する。注入する不活性ガスの流量はチューブ内に導入する反応ガスの流量に対して十分小さくてよい（例えば十分の一程度）。したがって、不活性ガス量は反応ガス量に対して無視でき、たとえチューブ内に注入してもチューブ内の熱酸化反応に影響を与えることはない。なお、注入する不活性ガスの流量は熱処理炉の大きさやリーク量などに応じて適宜決めることができる。
【００１１】
図５は本発明の熱処理炉の別の一実施例を示した図である。熱処理炉４０は反応管（チューブ）４１とキャップ４２からなる。キャップ４２はチューブ４１の開口４３を塞いで、チューブ内のガスを閉じ込める。チューブ４１は反応ガスの供給口４４および排気口４５を持つ。反応ガスはガス供給装置（図示なし）から配管を通って供給口４４に至り、チューブ内に供給される。排気口４５から出たガスはガス処理装置（図示なし）で処理されて排気される。チューブ４１内にはウエハ等の対象物４６が設置される。チューブ内はチューブ内あるいはチューブ外に設けられたヒータ（図示なし）により加熱される。これらの図５の構成は図３の実施例と同様である。
【００１２】
図５では図３の実施例に対して新規な構成として、チューブ４１のフランジ４７に溝を２つ（４８、４９）設けている。２つの溝４８、４９はフランジ４７において同心円状に設けられている。図６は図５の符号Ａ部分の拡大図である。図６に示すように、溝４８、４９は共に同心円上の任意の箇所において孔５０、５１に接続されフランジ４７を貫通する。なお、孔５０、５１は１つつ゛とは限らず、各々複数設けてもよい。
【００１３】
２つの孔（溝）のうち、孔５１（溝４９）は図３の場合と同様に不活性ガスの注入口として使用される。一方、孔５０（溝４８）は、チューブ内からのリークガスおよび注入する不活性ガスの排気口として使用される。図６の熱処理炉４０では、ガス供給用の孔５１（溝４９）から供給される不活性ガス流によりチューブ内からのリークガスをチューブ内に押し戻すと共に排気用孔５０（溝４８）からリークガスの一部を排気させる機能を有する。したがって、チューブ内のガスのリークをより完全に防ぐことができる。また、注入される不活性ガスの一部も排気用孔５０（溝４８）から排気される。したがって、チューブ内に入る不活性ガスの量が軽減され、チューブ内の熱酸化反応に影響を与える恐れがより低くなる。
【００１４】
以上、本発明の実施例について、図面に基づいて種々説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではない。その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良，修正，変形を加えた態様で実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の熱処理炉を示す図である。
【図２】図１の符号Ａ部の拡大図である。
【図３】本発明の熱処理炉の一実施例を示す図である。
【図４】図３の符号Ａ部分の拡大図である。
【図５】本発明の熱処理炉の一実施例を示した図である。
【図６】図５の符号Ａ部分の拡大図である。
【符号の説明】
１、２１、４１：チューブ
２、２２、４２：キャップ
３、２３、４３：開口
４、２４、４４：ガス供給口
５、２５、４５：ガス排気口
６、２６、４６：熱処理対象物
７：３１、５２、５３、５４：ガスの流れ
１０、２０、４０：熱処理炉
２８、４８、４９：溝
２９、５０、５１：孔
Claims (6)
- 一端に開口と該開口を取り囲むフランジを有する反応管と、
前記フランジにおいて前記反応管と接し前記開口を塞ぐキャップと、
前記フランジと前記キャップの接合間の隙間を通って前記反応管内のガスが外部へ漏れることを防止する手段とを含み、
前記ガス漏れ防止手段は、前記フランジに設けられた、前記キャップとの接合面に開口を有する第１の溝と、該第１の溝の少なとも一部において前記フランジを貫通する第１の孔を有し、前記第１の孔から前記フランジと前記キャップの接合間の隙間に不活性ガスを供給して、前記フランジと前記キャップの接合間の隙間を通るリーク・ガスを前記反応管内へ押し戻すことを特徴とする、熱処理炉。 - 前記ガス漏れ防止手段は、さらに、前記フランジに設けられた、前記キャップとの接合面に開口を有する第２の溝と、該第２の溝の少なとも一部において前記フランジを貫通する第２の孔を有し、前記第２の孔から前記フランジと前記キャップの接合間の隙間のリーク・ガスを排気することを特徴とする、請求項１の熱処理炉。
- 前記フランジの前記キャップとの接合断面は円形断面を有し、前記第１の溝は前記円形断面に同心円状に設けられている、請求項１の熱処理炉。
- 前記フランジの前記キャップとの接合断面は円形断面を有し、前記第２の溝は前記円形断面に同心円状に設けられている、請求項２の熱処理炉。
- 前記接合断面において、前記第２の溝は前記第１の溝よりも内側に設けれている、請求項４の熱処理炉。
- 前記反応管はガス供給口を有し、該ガス供給口から反応管に設置した半導体基板を酸化または熱処理するための反応ガスを供給する、請求項１または２記載の熱処理炉。
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| JP2000149330A JP3594235B2 (ja) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | ガス漏れ防止機能を有する熱処理炉 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000149330A JP3594235B2 (ja) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | ガス漏れ防止機能を有する熱処理炉 |
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| JP2001330377A JP2001330377A (ja) | 2001-11-30 |
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ID=18655201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000149330A Expired - Fee Related JP3594235B2 (ja) | 2000-05-22 | 2000-05-22 | ガス漏れ防止機能を有する熱処理炉 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3594235B2 (ja) |
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| US20040261923A1 (en) * | 2003-06-25 | 2004-12-30 | Burns Steven M. | Clean atmosphere heat treat for coated turbine components |
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| US6075922A (en) * | 1997-08-07 | 2000-06-13 | Steag Rtp Systems, Inc. | Process for preventing gas leaks in an atmospheric thermal processing chamber |
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2000
- 2000-05-22 JP JP2000149330A patent/JP3594235B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2001
- 2001-05-15 US US09/859,014 patent/US6485297B2/en not_active Expired - Fee Related
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| US6485297B2 (en) | 2002-11-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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