JP3791647B2

JP3791647B2 - 高圧アニール装置

Info

Publication number: JP3791647B2
Application number: JP31710697A
Authority: JP
Inventors: 一朗中本
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 2006-06-28
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: JPH11152567A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基板等に成膜したシリコン膜を加熱して特性を改善するための高圧アニール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は米国特許第５１６７７１６号に記載の半導体薄膜の製造方法および装置に関するものである。
図において、１１２および１１３は二重壁で構成された圧力容器である。９５は石英容器であり、１１５は石英容器９５の底部材である。４５は石英容器９５内に設けられた基板を載せるタワーである。石英容器９５と底部材１１５とは、石英容器９５と底部材１１５のフランジを重ね合わせるようにして接続している。フランジの重ね合わせは底部材１１５のフランジの下部に閉止材５６を介して設けたアクチュエータ７７により行うようになっている。１１８，１２０はシール材であり、１２４，１２５はヒータである。１２７，１２８は冷却プレートである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した米国特許第５１６７７１６号に記載の半導体薄膜の製造方法および装置に示された石英容器９５のフランジと底部材１１５のフランジの接続は、底部材１１５の下部に設けたアクチュエータにより行われるので、底部材１１５の下部に複数本の大きなアクチュエータを設けなければならず、装置全体が大がかりになり、装置重量も大きくなる。また、半導体薄膜の製造装置は、クリーンな環境に設置されるので、アクチュエータに油圧を用いると、油圧によるクリーンルームへの汚染があり、アクチュエータに空気圧を用いると、必要とする力が大きいため、アクチュエータの大型化が避けられない。圧力容器内に接続装置を設けると圧力容器が大型化し、コストアップになるなどの問題がある。
【０００４】
本発明は、上記のような問題点を解決するために創案されたもので、上部内部容器と下部内部容器の接続をコンパクトな接続装置で行うようにしてクリーンルームへの汚染を防止するとともに、圧力容器を小型化し、コストの低減を図ることができる高圧アニール装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ガラス基板等に成膜したシリコン膜を加熱して特性を改善するための高圧アニール装置であって、ステンレス製の上部圧力容器と下部圧力容器とから成る外部圧力容器と、石英製の上部内部容器と下部内部容器とから成る内部容器と、外部圧力容器と内部容器との間に設けた加熱装置とを有し、上部圧力容器と下部圧力容器の接続は、該容器の接続部に設けたフランジ同志を挟持するように外嵌した接続装置により行い、上部内部容器と下部内部容器の接続は、該容器の接続部に設けたフランジ同志を、下部内部容器の下部に設けた膨張室を加圧することにより下部内部容器を押し上げ当接して行うようにした高圧アニール装置が提供される。
【０００６】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記接続装置は、上部圧力容器と下部圧力容器の接続部に設けた外周部に多数の凹凸の歯形部を形成したフランジと、該フランジを上下に挟持するように外嵌する断面コ字状のクランプリングとから成り、該クランプリング内側の上下の突起部には、フランジの歯形部と同形の多数の凹凸の歯形部を形成しており、上部圧力容器と下部圧力容器を接続するときは、クランプリングの凹部にフランジの凸部を合わせて嵌入した後、クランプリングを回動して嵌入したフランジの凸部とクランプリングの凹部の位置をずらすことによって行うようにした。
【０００７】
次に本発明の作用について説明する。
ガラス基板等に成膜したシリコン膜の特性を改善するのに、シリコン膜を加熱すると同時に、高圧で熱処理される。シリコン膜は金属などによる汚染を防止するため、石英製の内部容器内で熱処理される。石英製の内部容器は、石英製の内部容器だけでは高圧に耐えられないので、圧力容器内に設けられる。石英製の内部容器内は汚染防止のため、圧力容器内雰囲気よりわずかに高圧に保持されており、そのため上下の内部容器を気密に接続する接続装置が必要である。上部圧力容器と下部圧力容器の接続は、この圧力容器の接続部に設けたフランジ同志を挟持するように外嵌した接続装置により行い、上部内部容器と下部内部容器の接続は、該容器の接続部に設けたフランジ同志を、下部内部容器の下部に設けた膨張室を高圧ガスで加圧することにより下部内部容器を押し上げ当接して行うので、クリーンルームへの汚染を防止することができ、また、圧力容器を小型化し、コストの低減を図ることができる。なお、圧力容器のフランジ間にはゴム製のガスケットが挟持されており、内部容器のフランジ間には耐熱製のＯリングが挟持されていて気密保持を行う。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は本発明の高圧アニール装置の側断面図である。図２ないし図４は図１の一部拡大図で、図２は大気圧時の各容器の接続状況を示す図、図３は圧力容器加圧時の各容器の接続状況を示す図、図４は膨張室加圧時の各容器の接続状況を示す図である。図５は圧力容器の接続装置の一部拡大図である。
【０００９】
図１において、１は高圧アニール装置である。高圧アニール装置１は、ステンレス製の上部圧力容器２ａと下部圧力容器２ｂとから成る外部圧力容器２と、石英製の上部内部容器３ａと下部内部容器３ｂとから成る内部容器３と、外部圧力容器２と内部容器３との間に設けた加熱装置４とを有し、上部圧力容器２ａと下部圧力容器２ｂの接続は、該容器２ａ，２ｂの接続部に設けたフランジ２ｅ，２ｆ同志を挟持するように外嵌した接続装置５により行い、上部内部容器３ａと下部内部容器３ｂの接続は、該容器３ａ，３ｂの接続部に設けたフランジ３ｃ，３ｄ同志を、下部内部容器３ｂの下部に設けた膨張室６を加圧することにより下部内部容器３ｂを押し上げ当接して行うようになっている。
【００１０】
圧力容器２の上部圧力容器２ａは筒状をしており、上部圧力容器２ａの頂部および下部圧力容器２ｂの底部は、半楕円形体鏡板になっている。ガラス基板等に成膜したシリコン膜の加熱の際、圧力容器２内の圧力を昇圧する。圧力容器２は、上部圧力容器２ａのフランジ２ｅの下面と下部圧力容器２ｂのフランジ２ｆとの間に１〜２ｍｍの隙間が発生する。
【００１１】
上部内部容器３ａは、上部圧力容器２ａ内に設けられた上部内部容器支持材１６と、上部内部容器固定リング１７により固定されている。下部内部容器３ｂは、下部圧力容器２ｂ内に設けられた下部内部容器支持材１８と、下部内部容器固定リング１９により固定されている。また、下部内部容器３ｂは、上方に突出するように形成されており、上部内部容器３ａと下部内部容器３ｂを接続するときは、その突出部は、上部内部容器３ａ内に挿入されるようになっている。内部容器３は、圧力容器２の接続と同時に接続するが、内部容器３の上部内部容器３ａのフランジ３ｃの下面と下部内部容器３ｂフランジ３ｄの上面との間に、図３に示すように、１〜２ｍｍの隙間Ｇが発生する。２１は耐熱製のＯリングで、上部内部容器３ａのフランジ３ｃの下面と下部内部容器３ｂのフランジ３ｄの上面との間をシールする。
【００１２】
加熱装置４は、内部容器３の外周を囲むように設けられている。４ａは加熱装置４の頂部に設けられた開口である。１５はこの開口４ａを開閉する蓋で、蓋開閉装置１５ａによりロッド１５ｂを介して開閉するようになっている。この蓋１５は加熱時は閉じており、放冷するときには対流を活発にするため開放する。
【００１３】
接続装置５は、上部圧力容器２ａと下部圧力容器２ｂの接続部に設けた外周部に多数の凹凸の歯形部を形成したフランジ２ｅ，２ｆと、このフランジ２ｅ，２ｆを上下に挟持するように外嵌する断面コ字状のクランプリング５ａとから成り、このクランプリング５ａ内側の上下の突起部５ｂには、フランジ２ｅ，２ｆの歯形部２ｃ，２ｄと同形の多数の凹凸の歯形部５ｃを形成しており、上部圧力容器２ａと下部圧力容器２ｂを接続するときは、クランプリング５ａの凹部にフランジの凸部を合わせて嵌入した後、クランプリング５ａを、図５に示す矢印方向に回動して嵌入したフランジ２ｅ，２ｆの凸部とクランプリング５ａの凹部の位置をずらすことによって行うようになっている。
【００１４】
膨張室６は、下部圧力容器２ｂ内の下部内部容器３ｂの下部に設けられている。膨張室６は上方を開放した円筒状の側壁６ａを有しており、膨張室６内には上面にプッシャー７ａを有する昇降部材７を嵌入している。昇降部材７は下部内部容器３ｂを支持しており、膨張室６の底部に設けられた圧力導入部６ｂから高圧ガスを導入して膨張室６を加圧し、下部内部容器３ｂを押し上げ、密着して隙間Ｇをなくすようになっている。７ｂは膨張室６の外面に二重に設けられたＯリングで、膨張室側壁６ａとの間をシールする。
【００１５】
８は下部圧力容器２ｂ内に設けた下部内部容器３ｂを支持するステージである。９は熱処理室であり、１０はこの熱処理室９内の、下部内部容器３ｂの上面に設けた基板ステージである。基板ステージ１０には複数の基板１１が載置されて熱処理される。
【００１６】
１２は圧力容器２の外面に所要の間隔を持って設けられた水冷ジャケットで、圧力容器２との間に冷却水流路１２ａを形成している。１３は冷却水配管であり、１４は排気管である（図１）。２０はゴム製のガスケットで、上部圧力容器２ａのフランジ２ｅの下面と下部圧力容器２ｂのフランジ２ｆの上面との間をシールする。
【００１７】
次に実施形態に基づく作用について説明する。
ガラス基板等に成膜したシリコン膜の特性を改善するのに、シリコン膜を酸化性ガス，還元性ガスまたは不活性なガスの雰囲気中で加熱すると同時に、高圧で熱処理される。大気圧中で、圧力容器２の上部圧力容器２ａと下部圧力容器２ｂを接続すると同時に、内部容器３の上部内部容器３ａと下部内部容器３ｂも接続する。圧力容器２内を加圧すると、接続装置（クランプリング）５には作動用のがたがあるため、上部圧力容器２ａのフランジ２ｅの下面と下部圧力容器２ｂのフランジ２ｆの上面との間に、１〜２ｍｍのがた分の隙間が発生する。この隙間は縮み代の大きいゴム製のガスケット２０の弾性によりシールされる。一方、この隙間の発生に伴い上部内部容器３ａのフランジ３ｃの下面と下部内部容器３ｂのフランジ３ｄの上面との間にも１〜２ｍｍの隙間が発生するが、上部内部容器３ａと下部内部容器３ｂの接続部は内部容器３が高温となるため、縮み代の大きいゴム製のガスケットは使用できず、縮み代の小さい耐熱性のＯリング２１しか使用できないのでシールが不能になる。内部容器３内はシールがゆるんで内部容器３内に外部からの不純物が侵入しないように、圧力容器内雰囲気より１％ｆ／ｃｍ²程度の高圧に保持している。そこで、上部内部容器３ａと下部内部容器３ｂの接続は、この容器３ａ，３ｂの接続部に設けたフランジ３ｃ，３ｄ同志を、下部内部容器３ｂの下部に設けた膨張室６を内部容器３内の圧力により押し下げ力に対抗できる高圧ガスで加圧することにより下部内部容器３ｂを押し上げ当接して行うようにした。これにより圧力容器２を小型化し、コストの低減を図ることができる。なお、圧力容器２内は、図示しない、高圧ガス供給装置からレギュレータを介して加圧されるが、この高圧ガス供給装置から別のレギュレータを介して膨張室６内に導入すれば、高圧ガス供給装置を別に設ける必要はない。
【００１８】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００１９】
【発明の効果】
上述した本発明の高圧アニール装置によれば、下部内部容器の下部に設けた膨張室を高圧ガスで加圧して下部内部容器を押し上げ、上部内部容器に当接して接続するので、クリーンルームへの汚染を防止することができ、また、圧力容器を小型化し、コストの低減を図ることができるなどの優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧アニール装置の側断面図である。
【図２】図１の一部拡大図で、大気圧時の各容器の接続状況を示す図である。
【図３】図１の一部拡大図で、圧力容器加圧時の各容器の接続状況を示す図である。
【図４】図１の一部拡大図で、膨張室加圧時の各容器の接続状況を示す図である。
【図５】接続装置の一部拡大図である。
【図６】従来の米国特許第５１６７７１６号に記載の半導体薄膜の製造方法および装置の図である。
【符号の説明】
１高圧アニール装置
２外部圧力容器
２ａ上部圧力容器
２ｂ下部圧力容器
３内部容器
３ａ上部内部容器
３ｂ下部内部容器
４加熱装置
５接続装置
５ａクランプリング
６膨張室
７昇降部材
８内部容器ステージ
９処理室
１０基板ステージ
１１基板
１６上部内部容器支持材
１７上部内部容器固定リング
１８下部内部容器支持材
１９下部内部容器固定リング
２０ガスケット
２１Ｏリング
Ｇ隙間

Claims

ガラス基板等に成膜したシリコン膜を加熱して特性を改善するための高圧アニール装置であって、ステンレス製の上部圧力容器と下部圧力容器からなる外部圧力容器と、石英製の上部内部容器と下部内部容器とからなる内部容器と、外部圧力容器と内部容器との間に設けた加熱装置とを有し、上記上部圧力容器と下部圧力容器との接続装置は、上部圧力容器と下部圧力容器の接続部に設けた外周部に多数の凹凸の歯形部を形成したフランジと、該フランジを上下から挟持するように外嵌する断面コ字状のクランプリングとからなり、該クランプリング内側の上下の突起部には、フランジの歯形部と同形の多数の凹凸の歯形部を形成しており、上部圧力容器と下部圧力容器を接続するときは、該クランプリングの凹部にフランジの凸部を合わせてクランプリングを嵌入した後、クランプリングを回動して嵌入したフランジの凸部とクランプリングの凹部の位置をずらすことにより行うようにし、上記上部内部容器と下部内部容器との接続は、該容器の接続部に設けたフランジ同士を、上記下部内部容器の下部に設けた膨張室を加圧することにより下部内部容器を押し上げ当接して行うようにしたことを特徴とする高圧アニール装置。
上記膨張室は、上記下部内部容器を支持する円板状のプッシャーを有する昇降部材と、上記下部圧力容器の上面に突設され、上方を開放した円筒状の側壁とを有しており、該側壁内に上記昇降部材を嵌入してなる請求項１記載の高圧アニール装置。