JP5107645B2 - 加熱装置及び半導体製造用の熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱装置及び半導体製造用の熱処理装置に関し、さらに詳しくは、被加熱対象物を加熱する熱源を内蔵する熱源内蔵空間を備えると共に、その被加熱対象物を取り巻く可燃性ガス雰囲気中に配置されることのある加熱装置であって、前記熱源内蔵空間と外部雰囲気とを気密に分離することのできる加熱装置、及び、半導体製造用の熱処理装置に関する。

半導体デバイスの製造工程におけるフォトリソグラフィー技術においては、ウエハの表面にフォトレジスト剤を塗布し、これを露光処理し、さらに現像処理をして、所定パターンのレジスト膜が形成される。

フォトレジスト剤をウエハの表面に塗布する前の前処理として、加熱装置を使用してウエハを乾燥する工程がある。また、ヘキサメチルジシラザンなどの密着性向上剤をウエハに塗布して、ウエハの表面を親水性から疎水性にする工程がある。この密着性向上剤塗布工程では、加熱装置によりウエハが加熱される。

密着性向上剤塗布工程において使用される密着性向上剤は強い引火性があるので、前記加熱装置は、加熱装置に内蔵されたヒータの熱により密着性向上剤が引火することのないように、加熱装置の内部と外部との気密性を保つ必要がある。一般に、上記処理工程で使用される加熱装置は、金属製の上部板と凹状の下部板との間にヒータを収容している。気密性を保持するために、加熱装置は、樹脂製のＯリング又はシートなどのシール部材を上部板と下部板との間に介挿し、ネジなどにより上部板と下部板とを圧縮固定して、シール部材の弾性により上部板と下部板とにＯリングが密着する構成となっている。

しかし、加熱装置は、室温から１８０℃の温度範囲で温度の昇降を繰り返して使用される場合があるので、加熱装置を構成する上部板及び下部板などの部品が、熱膨張及び熱収縮を繰り返しながら長期間使用される間に次第にネジの緩みや、樹脂製のＯリングの変形により、Ｏリングと上部板及び下部板との密着性が損なわれるおそれがあった。そうすると、加熱装置の気密性が保持されないことにより、密閉部のリークから密着性向上剤が引火する可能性があった。

本発明の課題は、半導体製造装置においてウエハを加熱又は乾燥するための加熱装置が、温度変化の激しい環境で長期間使用された場合においても、加熱装置の内部と外部との間の気密性を保持することのできる加熱装置を提供することである。

前記課題を解決するための手段として、
請求項１に記載の発明は、
「底面部とその底面部から立ち上がる内周面を有する周壁面部とを備えて、凹状部を有する凹状基板と、前記凹状部を覆蓋する覆蓋基板と、前記凹状基板内に配設されたヒータとを有する加熱装置であって、
前記内周面は、その縁辺から外周面に向かって所定の落差で形成される落差内周面及びこの落差内周面と前記内周面とを連結する連結平面により形成される第１段差部を備え、
前記覆蓋基板は、この覆蓋基板を前記凹状基板に装着したときに、前記連結平面に相対向して臨む対向第１面と前記落差内周面に相対向して臨む対向第２面とを有し、前記連結平面と前記対向第１面との間隙長さが前記落差内周面と前記対向第２面との間隙長さよりも大きくしてなる第２段差部を備え、
前記連結平面と前記対向第１面と前記落差内周面と前記対向第２面とで形成される空間内に前記落差内周面と面接触すると共に前記対向第２面と面接触する状態で装着されたＯリングを備えてなり、
前記凹状基板及び前記覆蓋基板は、前記凹状基板に前記覆蓋基板を装着した場合に前記凹状基板の下方から前記覆蓋基板の上方へと貫通する貫通孔を備え、
前記凹状基板における貫通孔及び前記覆蓋基板における貫通孔は管体が嵌入され、
前記凹状基板における前記貫通孔には、覆蓋基板に向かうように凹状基板内第５段差部が設けられ、
前記覆蓋基板における前記貫通孔には、凹状基板に向かうように覆蓋基板内第３段差部が設けられ、
前記管体の外周と前記凹状基板内第５段差部との間隙には、前記管体の外周面及び前記凹状基板内第５段差部における内周面に面接触するようにＯリングが配設され、
前記管体の外周と前記覆蓋基板内第３段差部との間隙には、前記管体の外周面及び前記覆蓋基板内第３段差部における内周面に面接触するようにＯリングが配設されてなることを特徴とする加熱装置」であり、
請求項２に記載の発明は、
「チャンバ内に設置された請求項１に記載の加熱装置と、前記加熱装置の前記貫通孔を貫通し、ウエハを載置する昇降ピンとを備えていることを特徴とする半導体製造用の熱処理装置」である。

本発明に係る加熱装置の第１の態様においては、前記連結平面と前記対向第１面との間隙長さを前記落差内壁面と前記対向第２面との間隙長さよりも大きくしてなると共に、前記連結平面と前記対向第１面と前記落差内壁面と前記対向第２面とで形成される空間内に、前記落差内壁面及び前記対向第２面とＯリングとが面接触するように、Ｏリングを装着している。したがって、前記加熱装置が、例えば、室温から約１８０℃の範囲で温度昇降を繰り返して長期間使用された場合に、例えば前記覆蓋基板及び凹状基板が熱膨張及び熱収縮を繰り返すことにより、次第にネジなどの固定部材に緩みを生じたとしても、前記落差内壁面及び前記対向第２面と面接触する状態が維持されるので、加熱装置における凹状部と覆蓋基板とで形成される内部空間と外部との気密性を保持することができる。

さらに、本発明に係る加熱装置は、落差内壁面と周壁面部の端面との間及び前記周壁面部における内周面と前記連結平面との間に面取りされた形状が形成されているので、このような面取りされた形状がない場合に落差内壁面と周壁面部の端面とで形成される角部分によって、又は前記連結平面と前記周壁面部とで形成される角部分によってＯリングが損傷するといった事態を避けることができる。したがって、前記加熱装置を長期間使用しても、Ｏリングが傷つくことなく、シールする機能が損なわれないので、加熱装置の気密性を長期間にわたって保持することができる。

本発明に係る加熱装置の第２の態様は、凹状基板の凹状部を覆蓋するように凹状基板に覆蓋基板を装着した場合に、前記凹状基板の下方から前記覆蓋基板の上方へと貫通する貫通孔を有する加熱装置である。この加熱装置は、覆蓋基板の表面に載置して加熱処理された被加熱対象物を、前記貫通孔に棒状体を挿入することにより、覆蓋基板の表面から取り出すことができる。

この加熱装置においては、第１の態様である加熱装置と同様の技術的効果を奏するとともに、
管体の外周面と凹状基板内第５段差部とで形成されるＯリング装着部に装填されたＯリングが管体の外周面及び凹状基板内第５段差部における内周面に面接触するとともに、管体の外周面と覆蓋基板内第３段差部とで形成されるＯリング装着部に装填されたＯリングが管体の外周面及び覆蓋基板内第３段差部における内周面に面接触するので、初期状態においては互いに緊密に結合されていた覆蓋基板と凹状基板とが、その後に、互いに離反するように緩んだとしても、前記各Ｏリングが、覆蓋基板及び凹状基板の面方向に直交する方向の壁面と面接触しているので、貫通孔と管体とのシール部分が気密に維持され、覆蓋基板で閉鎖されている凹状部の気密性を維持することができる。

まず、図１を参照しつつ本発明に係る一実施例である加熱装置について説明する。図１は、本発明の一実施例である加熱装置を示す断面説明図である。

図１に示されるように、本発明の一実施例である加熱装置１は、その平面形状が例えば長方形、四角形及び円形等の適宜形状をなす底面部２と、その底面部２の縁辺から例えばほぼ垂直に立ち上がる内周面３を有する周壁面部４とを備え、この底面部２と周壁面部４とに囲繞された凹状部５を有する凹状基板６と、前記周壁面部４の端面７すなわち上端面に重ね合わされる下面部と前記凹状部５内に嵌り込む突出部３２とを備えていて、前記凹状部５を覆蓋する覆蓋基板８とを有し、更に凹状部５内にヒータ９を有する。なお、以下においては、底面部２の平面形状が円形であるものとして、説明を進める。前記凹状基板６と前記覆蓋基板８とは、底面部２を貫通して覆蓋基板８に達する複数の固定部材１０により一体に固定されている。前記凹状基板６の周壁面部４と前記覆蓋基板８における突出部３２の外周部との間に形成された空間には、Ｏリング１１が装填されている。前記凹状基板６と前記覆蓋基板８とにより形成された凹状部５が、このＯリングにより、外部から密閉されている。

覆蓋基板の平面形状は、この加熱装置自体が熱源となってこの加熱装置から分離した位置にある被加熱対象物が加熱されるのであれば、円形、方形、長方形、三角形、又は楕円形など様々の形状が採用され、また放熱を効率よく行うために覆蓋基板の表面に放熱板等を設けてもよい。なお、図１に示される例では、覆蓋基板の平面形状は円形である。また、この加熱装置を、覆蓋基板の平面、つまり上面にウエハを載置してこのウエハを加熱する手段として、使用することもできる。この場合、覆蓋基板の上面は、少なくともウエハを載置することのできる十分な平面面積及び形状を有することができる限り、上記様々の平面形状であってもよい。

この発明における覆蓋基板及び凹状基板の材質は、耐熱温度、熱伝導率などを考慮して適宜選択することができ、例えば、アルミニウム、ステンレス、銅、鉄などが挙げられる。この加熱装置は、凹状部内に配置されたヒータを加熱することにより覆蓋基板自体を被加熱対象物を加熱する加熱源とすることができる。したがって、この覆蓋基板を形成する材質は、上述したように、耐熱性、熱伝導率に優れた材質が好ましいのである。

この発明に係る加熱装置を形成する凹状基板もまた、凹状部内に配設されているヒータが発する熱を受けて加熱される。したがって、この凹状基板を形成する材質もまた、耐熱性、熱伝導率に優れた材質が好ましい。覆蓋基板及び凹状基板の材質は、同じでも異なっても良い。もっとも、凹状基板内にあるヒータにより覆蓋基板及び凹状基板が加熱されたときに、熱膨張率が同じである方が、ネジなどの固定部材の緩みが生じるのを抑えることができるので、覆蓋基板及び凹状基板は同じ材料で形成されるのが好ましい。いずれにしても、覆蓋基板８及び凹状基板６の形状及び厚さなどによって熱膨張率は変化するので、これらを考慮の上、覆蓋基板及び凹状基板を形成する材質を適宜に選択するのが良い。

固定部材１０は、前記凹状基板６と前記覆蓋基板８とを固定することができれば良く、例えば、ネジ等の螺合部材などが挙げられる。

ヒータ９は、この加熱装置を熱源として被加熱対象物を加熱することができる限りその構造に制限がなく、図１に示される例にあっては、エッチング法、蒸着法、めっき法、スクリーン印刷法などにより絶縁体層の上に形成された高抵抗導電層である。その高抵抗導電層を形成する材質は、適用温度に応じて、例えば、金、銀、パラジウム、白金、鉄クロム、ニクロム又は合金などにより適宜選択される。

Ｏリング１１の素材は、弾性を有して落差内壁面及び対向第２面に面接触可能に変形することのできる限り制限がないが、圧縮永久歪率の小さいフッ素ゴム、パーフロロエラストマーが好ましく、市販品としては例えばデュポン社製のバイトン（登録商標）、カルレッツ（登録商標）、及び日本バルカー社製Ｄ２５７０等が挙げられる。

図２は、図１における加熱装置１のシール構造を更に詳細に示す説明図である。

凹状基板６の底面における縁辺からほぼ垂直に周壁面が立ち上がって周壁面部４が形成される。凹状基板６の底面すなわち凹状部の底面をその開口側から観察したときの平面形状は、例えば円形である。凹状基板６の底面が円形であるから、その周壁面部４を形成する周壁面は円筒の内周面３を形成するとともに、その周壁面部４の上部に第１段差部２５を備える。この第１段差部２５は、周壁面部４における内周面３の上端縁である縁辺２１から外周面２２に向かって所定の落差で形成される落差内壁面２３と、この落差内壁面２３と前記内周面３とを連結するように、前記凹状基板６の底面と平行に形成された連結平面２４とを備える。前記凹状基板６の底面の平面形状が円形であると、前記連結平面２４の平面形状は環状をなす。

前記覆蓋基板８は、この覆蓋基板８を前記凹状基板６に装着したときに、前記連結平面２４に相対向して臨む対向第１面２６と前記落差内壁面２３に相対向して臨む対向第２面２７とを有する第２段差部２８を備える。前記連結平面２４と前記対向第１面２６との間隙長さＸは、前記落差内壁面２３と前記対向第２面２７との間隙長さＹよりも大きくしてなる。前記覆蓋基板８を前記凹状基板６に装着して凹状部５を覆蓋閉塞すると、前記連結平面２４と前記対向第１面２６と前記落差内壁面２３と前記対向第２面２７とで、Ｏリングが配設される空間であるＯリング装着部２９が形成される。なお、覆蓋基板８を凹状基板６に完全に装着した状態にあっては、覆蓋基板８の縁辺部の下面が、落差内壁面２３における端面７に、密着している。また、前記凹状基板６の底面の平面形状が円形であると、覆蓋基板８における突出部３２の外周面が前記対向第２面２７である。

前記Ｏリング１１は、前記対向第２面２７に弾性力をもって嵌められている。前記覆蓋基板８が凹状基板６に装着された状態では、Ｏリング１１は、Ｏリング装着部２９により形成された空間内に、Ｏリング１１と対向第２面２７とが面接触するとともにＯリング１１と落差内壁面２３とが面接触する。したがって、このＯリング１１の太さは、落差内壁面２３と対向第２面２７との間隙長さＹよりも大きく設計されている。Ｏリング１１の太さは前記面接触が可能となるように適宜に決定される。Ｏリング装着部２９内で、Ｏリング１１が、落差内壁面２３と対向第２面２７とそれぞれ面接触している結果、この加熱装置１を長期間にわたって加熱された状態及び常温の状態に繰返して使用されることによりネジなどの固定部材が緩んで凹状基板６に対して覆蓋基板８が浮き上がった状態になったとしても、覆蓋基板８による凹状部５の気密性が維持される。覆蓋基板８の凹状基板６に対する装着状態に緩みが生じたとしても、上記のように気密性が確保されるという技術的効果は、例えば、Ｏリング１１が対向第１面２６と連結平面２４とに面接触しているが、落差内壁面２３と対向第２面２７とには面接触していない状態でＯリング装着部２９にＯリング１１が装着されているときには、達成されることができない。なぜならば、図２に示されるように、覆蓋基板８が凹状基板６から浮き上がった状態になると、Ｏリング１１と対向第１面２６及び／又は連結平面２４とによる面接触が不良となることにより、凹状部５内と外部とを隔絶する気密性が損なわれるからである。ところが、Ｏリング１１が落差内壁面２３と対向第２面２７とに面接触していると、図２に示されるように、覆蓋基板８が凹状基板６から浮き上がった状態になったとしても、Ｏリング１１と落差内壁面２３及び対向第２面２７との面接触状態が維持されるので気密性が保持される。

落差内壁面２３における端面７から連結平面２４までの長さは、ネジなどの固定部材１０により覆蓋基板８と凹状基板６とを締付けたときに、Ｏリングが対向第１面２６と連結平面２４とに接触し、所定の接触面積を有することにより、ネジなどの固定部材１０による締付け方向においてもシール機能を発揮でき、かつＯリング１１が対向第１面２６と端面７との間にはみ出しを生じない程度の長さであることが好ましい。

落差内壁面２３と対向第２面２７とは、略平行に形成されているのが好ましい。なぜならば、Ｏリング装着部に、弾性を有するＯリング１１が装着されていると、前記落差内壁面２３と対向第２面２７とによりＯリングが圧縮応力を受けてＯリング１１との接触面積が良好に実現されて、固定部材１０が緩んだ状態でも気密性を保つことができるからである。

覆蓋基板８と端面７とは、凹状基板６に覆蓋基板８を装着する際に、平行になるように形成されているのが好ましい。ネジなどの固定部材１０により覆蓋基板８と凹状基板６とを締付ける際には、Ｏリング１１が存在することにより、覆蓋基板８と端面７との間に僅かな隙間が存在しており、もし、覆蓋基板８と端面７とが平行でないために、端面７における落差内壁面２３側のみが覆蓋基板８に接触してしまう場合には、この接触点に大きな応力が生じてしまうことがあるからである。

連結平面２４と対向第１面２６とは、必ずしも平行である必要はない。すなわち、連結平面２４と内周面３とで形成される角度は、連結平面２４と対向第１面２６とでＯリング１１を保持することができる限り、その角度は特に限定されず、図２に示されるような直角、図３（ａ）に示されるような鋭角θ_１、又は図３（ｂ）に示されるような鈍角θ_２であっても良い。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、前記落差内壁面２３と前記端面７との連結部３０及び前記内周面３と前記連結平面２４との連結部３１は、面取りされている形状又は丸みのある形状を有するのが好ましい。前記落差内壁面２３と前記端面７との連結部３０及び前記内周面３と前記連結平面２４との連結部３１が面取りされている形状、又は丸みのある形状を有することにより、Ｏリング１１をＯリング装着部２９に設置し、覆蓋基板８を凹状基板６に装着する際にＯリング１１が傷つくのを防ぐことができる。また、覆蓋基板８を凹状基板６に装着した後に固定部材１０により覆蓋基板８と凹状基板６とを締め付けて固定する際に、Ｏリング１１が傷つくのを防ぐことができる。

面取りされているとは、例えば、前記落差内壁面２３と前記端面７とによる稜角が形成されない面が形成されていることであり、この面は平面または曲面である。この平面の大きさ及び角度、曲面の曲率半径などは、Ｏリング１１が傷つくのを防ぐことができ、かつＯリング１１によるシール機能を損なうことがない範囲内で適宜決定される。

本発明に係る加熱装置１は、凹状基板６にヒータ９を設置した後、覆蓋基板８で凹状基板６の凹状部を覆蓋する。この場合、覆蓋基板８における円柱状の突出部３２の外周面である対向第２面２７にＯリング１１を嵌めてＯリング１１を覆蓋基板８に装着しておくのが良い。Ｏリング１１を装着した覆蓋基板８を凹状基板６に装着すると、Ｏリング装着部２９にＯリング１１が配設されることになる。かくして、落差内壁面２３と対向第２面２７とに対してＯリング１１が面接触する状態となるので、凹状部５は、加熱装置の外部から気密に密閉されている。さらに、固定部材１０により、覆蓋基板８と凹状基板６とを締め付けることにより、覆蓋基板８と凹状基板６とが固定されると共に、連結平面２４と対向第１面２６とに対してＯリング１１が接触することにより、Ｏリングの接触面積が確保されるので、さらに確実に凹状部５は密閉される。

図４は、本発明の一実施例である加熱装置を設けた半導体製造用の熱処理装置を説明するための一部断面説明図である。

図４に示されるように、熱処理装置４０は、処理室をなす外部ケース４１と外部ケース４１の中に設置されたチャンバー４２とを有する。このチャンバー４２の中に加熱装置４３が設置されている。加熱装置４３には複数の貫通孔４４が設けられている。円板状であるウエハ４５が加熱装置４３の上に適切に載置されるように、この貫通孔４４を貫通する円柱状の昇降ピン４６が昇降機構４７により昇降自在に設置されている。外部ケース４１には、この外部ケース４１とチャンバー４２との間に形成される内部空間にガスを供給するガス導入管４８ａが取り付けられ、また、前記内部空間からガスを排気するガス排気管４９ａが取り付けられている。図４に簡略に示されているように、このガス導入管４８ａ及びガス排気管４９ａにはバルブが取り付けられている。前記チャンバー４２には、このチャンバー４２の内部空間にガスを供給するガス導入管４８ｂが取り付けられ、また、前記内部空間からガスを排気するガス排気管４９ｂが取り付けられている。図４に簡略に示されているように、このガス導入管４８ｂ及びガス排気管４９ｂにはバルブが取り付けられている。外部ケース４１とチャンバー４２とで形成される内部空間は、ガス排気管４９ａを通じて真空引きした後に窒素などの不活性ガスがガス導入管４８ａから供給され、窒素雰囲気となっている。ヘキサメチルジシラザン（以下においては、ＨＭＤＳと称する。）などの密着性向上剤をウエハに塗布して、ウエハの表面を親水性から疎水性にする処理を行う場合には、チャンバー４２の内部は、ガス排気管４９ｂを通じて真空引きした後にＨＭＤＳガスがガス導入管４８ｂから供給される。

このＨＭＤＳガスは、強い引火性を有するので、加熱装置に内蔵されたヒータに引火する危険がある。しかし、本発明に係る加熱装置は、長期間使用する間に覆蓋基板と凹状基板とを固定するためのネジなどの固定部材が緩んでしまったとしても、Ｏリングと落差内壁面及び対向第２面とが面接触しているので、Ｏリングのシール機能が保持されている。したがって、本発明に係る加熱装置は、常に気密性を保つことができるので、加熱装置の周囲に強い引火性を有するＨＭＤＳガスが存在していても安全に使用することができる。

図５は、本発明の一実施例である加熱装置４３の貫通孔４４におけるシール構造を説明するための模式的な概略断面図である。図４に示される熱処理装置４０に使用される加熱装置４３は、加熱装置４３の軸方向に平行に複数の貫通孔４４を有している。したがって、この貫通孔４４を通して、加熱装置４３における大気雰囲気を有する凹状部５とＨＭＤＳガス雰囲気を有するチャンバー４２の内部とが連通しないように、密閉されていなければならない。このような要請を満たす構造の一例が、図５に示される。

図４に示される加熱装置４３の貫通孔４４は、図５に示されるように覆蓋基板８に形成された第１貫通孔４４Ａと凹状基板６に形成された第２貫通孔４４Ｂと管体５４とで形成される。この第１貫通孔４４Ａと第２貫通孔４４Ｂとは中心軸線が共通になるように開設される。

第１貫通孔４４Ａについて説明する。図５に示されるように、覆蓋基板８には、この覆蓋基板８で凹状基板６の凹状部５を覆蓋するようにこの覆蓋基板８を凹状基板６に装着した場合に、第１貫通孔４４Ａの凹状基板６に向かう面側に、その凹状基板６に向かう覆蓋基板８の面からその面とは反対側の面に向かって２つの段差部、すなわち、第３段差部５２及び第４段差部５１が形成されている。

この第３段差部５２は、覆蓋基板８における凹状基板６側の平面に開口する円形の開口部における内周面５２ａと、凹状基板６側の平面に平行に形成された環状第１面５２ｂとで形成される。前記第４段差部５１は、前記環状第１面５２ｂにおける円形の内側縁辺にて開口する開口部における内周面５１ａと、この内周面５１ａの開口部とは反対側に位置するように環状に形成された環状第２面５１ｂとにより、形成される。この環状第２面５１ｂにおける円形の内側縁辺にて開口する開口部が覆蓋基板８における凹状基板６側とは反対側の面に向かって連続して形成され、これによって貫通した孔が形成される。この孔は内周面５９を有する。前記第３段差部５２及び第４段差部５１が形成されていることにより、凹状基板６側から、内周面５２ａを有する大径孔５２ｃと、内周面５１ａを有する中径孔５１ｃと、環状第２面５１ｂの内側縁辺で開口し、貫通する小径孔５９ｃとを同軸に形成して成る第１貫通孔４４Ａが、形成される。

図５に示されるように、内周面５２ａの中心軸線方向の長さが、前記環状第１面５２ｂの半径方向の幅よりも大きくなるように、第３段差部５２を形成するのが好ましい。

第２貫通孔４４Ｂについて説明する。図５に示されるように、凹状基板６には、この覆蓋基板８で凹状基板６における凹状部５を覆蓋するように、覆蓋基板８が装着されるとする場合に、この覆蓋基板６に向かう凹状基板６の平面に形成された第５段差部５３を有する第２貫通孔４４Ｂが、形成される。

この第５段差部５３は、覆蓋基板８に形成された第３段差部５２と同様の構造を有する。すなわち、この第５段差部５３は、凹状基板６における覆蓋基板８側の平面に開口する円形の開口部における内周面６４と、この内周面６４の中心軸線方向における下端に形成された環状第３面５３Ａとで形成される。この環状第３面５３Ａは、凹状基板６における底面２と平行な環状平面を有する。

図５に示されるように、内周面６４の中心軸線方向の長さが、前記環状第３面５３Ａの半径方向の幅よりも大きくなるように、第５段差部５３を形成するのが好ましい。

第２貫通孔４４Ｂが、前記環状第３面５３Ａにおける円形状の内側縁辺を開口部とし、この内側縁辺からこの凹状基板６の覆蓋基板８とは反対側の平面にまで連続する内周面５６と、第５段差部５３を形成する内周面６４とで形成される。

管体５４について説明する。

第１貫通孔４４Ａ及び第２貫通孔４４Ｂには、一つの管体５４が挿入されている。管体５４の外径は、内周面５５及び内周面５６に管体５４が嵌合することができる程度に、第４段差部５１が形成する内周面５５の内径及び凹状基板６に形成された第２貫通孔４４Ｂにおける内周面５６の内径よりわずかに小さなクリアランスが生じるように設計される。つまり、管体５４の外周面５７は、第４段差部５１の内周面５５及び凹状基板６における第５貫通孔４４Ｂの内周面５６に接触している。管体５４の内周面５８の半径は、覆蓋基板８の第１貫通孔４４Ａにおける内周面５９の半径と略同じである。内周面５８の半径と内周面５９の半径とは、図４に示されているように、貫通孔の内部に挿入される昇降ピン４６が摺動状態で昇降できるような長さを有している。

凹状部５における管体５４の外周面５７には、管体５４の外周に向かって凸状の環状突起６０が形成されており、凹状基板６の底面部２に接している。

管体５４の両端部は、第４段差部５１にける内周面５５の途上、及び凹状基板６における内周面５６の途上にあり、ネジなどの固定部材１０により覆蓋基板８と凹状基板６とを締め付けたときに、第４段差部５１の環状第２面５１ｂに管体５４の端部が接触しないように、第４段差部５１が形成する内周面５５の軸方向の長さと管体の軸方向の長さとが設定されている。

第３段差部にはＯリング６２ａが配設されている。このＯリング６２ａの太さは、第３段差部５２の内周面６３と管体５４の外周面５７との間隙長さよりも大きく設計されてなる。Ｏリング６２ａの太さは、第３段差部５２の内周面６３と管体５４の外周面５７とに面接触するように適宜決定される。第５段差部５３にもＯリング６２ｂが嵌入されており、このＯリング６２ｂの太さは、第５段差部５３の内周面６４と管体５４の外周面５７との間隙長さよりも大きく設計されてなる。Ｏリング６２ｂの太さは、第５段差部５３の内周面６４と管体５４の外周面５７とに面接触するように適宜決定される。

これらのＯリング６２ａ、６２ｂは、前記した加熱装置１の外周部におけるシール構造と同様に、第３段差部６２の内周面６３及び第５段差部５３の内周面６４と管体５４の外周面５７とが、Ｏリング６２ａ、６２ｂに面接触するので、凹状部５内の密閉性が確保されている。

以上のことから、底面部とその底面部から立ち上がる内周面を有する周壁面部とを備えて、凹状部を有する凹状基板と、前記凹状部を覆蓋する覆蓋基板と、凹状基板内に配設されたヒータと、凹状基板の下方から覆蓋基板の上方へと貫通する貫通孔とを有する加熱装置において、覆蓋基板で閉鎖された凹状部の気密性を確保する課題を解決するための手段として、
前記内周面には、その縁辺から外周面に向かって所定の落差で形成される落差内壁面及びこの落差内壁面と前記内周面とを連結する連結平面により形成される第１段差部を設け、
前記覆蓋基板には、この覆蓋基板を前記凹状基板に装着したときに、前記連結平面に相対向して臨む対向第１面と前記落差内壁面に相対向して臨む対向第２面とを有し、前記連結平面と前記対向第１面との間隙長さが、前記落差内壁面と前記対向第２面との間隙長さよりも大きくしてなる第２段差部を設け、
前記連結平面と前記対向第１面と前記落差内壁面と前記対向第２面とで形成される空間内に、前記落差内壁面と面接触すると共に前記対向第２面と面接触する状態で、装着されたＯリングを備え、
前記凹状基板における貫通孔及び前記覆蓋基板における貫通孔に嵌入される管体と、前記凹状基板における貫通孔に覆蓋基板に向かうように設けられた凹状基板内第５段差部と、前記覆蓋基板における貫通孔に凹状基板に向かうように設けられた覆蓋基板内第３段差部と、前記管体の外周と凹状基板内第５段差部との間隙に、前記管体の外周面及び凹状基板内第５段差部における内周面に面接触するように配設されたＯリングと、前記管体の外周と覆蓋基板内第３段差部との間隙に、前記管体の外周面及び覆蓋基板内第３段差部における内周面に面接触するように配設されたＯリングとを備えてなることを特徴とする加熱装置、を挙げることができる。

上記したところの、凹状基板の下方から覆蓋基板の上方へと貫通する貫通孔とを有する加熱装置は、以下の技術的効果を奏する。すなわち、凹状基板における第１段差部と覆蓋基板における対向第２面とで形成されるＯリング装着部に装填されたＯリングが前記第１段差部における落差内壁面及び対向第２面に面接触し、また、管体の外周面と凹状基板内第５段差部とで形成されるＯリング装着部に装填されたＯリングが管体の外周面及び凹状基板内第５段差部における内周面に面接触するとともに、管体の外周面と覆蓋基板内第３段差部とで形成されるＯリング装着部に装填されたＯリングが管体の外周面及び覆蓋基板内第３段差部における内壁面に面接触するので、初期状態においては互いに緊密に結合されていた覆蓋基板と凹状基板とが、その後に、互いに離反するように緩んだとしても、前記各Ｏリングが、覆蓋基板及び凹状基板の面方向に直交する方向の壁面と面接触しているので、覆蓋基板で閉鎖されている凹状部の気密性を維持することができる。

凹状部を有する凹状基板を覆蓋部材で閉鎖して前記凹状部を密閉する加熱装置、及び凹状部を有する凹状基板を覆蓋部材で閉鎖するとともに、前記凹状基板の下方から覆蓋基板の上方へと貫通する貫通孔とを有する加熱装置のいずれにおいても、Ｏリングが、覆蓋基板及び凹状基板の面方向に直交する方向、換言すると貫通孔が貫通する貫通方向に沿う壁面例えば落差内壁面、対向第２面、凹状基板内第５段差部における内周面、及び覆蓋起案内第２段差部における内周面に面接触しているので、覆蓋基板と凹状基板とが相互に離反する方向にずれて取り付け状態が緩んだとしても、凹状部内の気密性が維持されるという、共通の技術的効果が奏される。

図１は、本発明の一実施例である加熱装置を説明するための断面説明図である。 図２は、図１における加熱装置のシール構造を説明するための説明図である。 図３はこの発明に係る加熱装置の他の例を示し、図３（ａ）は、本発明の変形例である加熱装置のシール構造を説明するための断面説明図であり、図３（ｂ）は、本発明の他の変形例である加熱装置のシール構造を説明するための断面説明図である。 図４は、本発明の一実施例である加熱装置を設けた半導体製造用の熱処理装置を説明するための一部断面説明図である。 図５は、本発明の一実施例である加熱装置の貫通孔におけるシール構造を説明するための一部断面説明図である。

符号の説明

１ 加熱装置
２ 底面部
３ 内周面
４ 周壁面部
５ 凹状部
６ 凹状基板
７ 端面
８ 覆蓋基板
９ ヒータ
１０ 固定部材
１１ Ｏリング
２１ 縁辺
２２ 外周面
２３ 落差内壁面
２４ 連結平面
２５ 第１段差部
２６ 対向第１面
２７ 対向第２面
２８ 第２段差部
２９ Ｏリング装着部
３０ 連結部
３１ 連結部
３２ 突出部
４０ 熱処理装置
４１ 外部ケース
４２ チャンバー
４３ 加熱装置
４４ 貫通孔
４４Ａ 第１貫通孔
４４Ｂ 第２貫通孔
４５ ウエハ
４６ 昇降ピン
４７ 昇降機構
４８ａ、４８ｂ ガス導入管
４９ａ、４９ｂ ガス排気管
５１ 第４段差部
５１ａ 内周面
５１ｂ 環状第２面
５１ｃ 中径孔
５２ 第３段差部
５２ａ 内周面
５２ｂ 環状第１面
５２ｃ 大径孔
５３ 第５段差部
５３Ａ 環状第３面
５４ 管体
５５ 第４段差部の内周面
５６ 凹状基板における貫通孔の内周面
５７ 管体の外周面
５８ 管体の内周面
５９ 覆蓋基板における貫通孔の内周面
５９ｃ 小径孔
６０ 突起
６１ 第４段差部の平面
６２ａ、６２ｂ Ｏリング
６３ 第３段差部の内周面
６４ 第５段差部の内周面

Claims (2)

1. 底面部とその底面部から立ち上がる内周面を有する周壁面部とを備えて、凹状部を有する凹状基板と、前記凹状部を覆蓋する覆蓋基板と、前記凹状基板内に配設されたヒータとを有する加熱装置であって、
   前記内周面は、その縁辺から外周面に向かって所定の落差で形成される落差内周面及びこの落差内周面と前記内周面とを連結する連結平面により形成される第１段差部を備え、
   前記覆蓋基板は、この覆蓋基板を前記凹状基板に装着したときに、前記連結平面に相対向して臨む対向第１面と前記落差内周面に相対向して臨む対向第２面とを有し、前記連結平面と前記対向第１面との間隙長さが前記落差内周面と前記対向第２面との間隙長さよりも大きくしてなる第２段差部を備え、
   前記連結平面と前記対向第１面と前記落差内周面と前記対向第２面とで形成される空間内に前記落差内周面と面接触すると共に前記対向第２面と面接触する状態で装着されたＯリングを備えてなり、
   前記凹状基板及び前記覆蓋基板は、前記凹状基板に前記覆蓋基板を装着した場合に前記凹状基板の下方から前記覆蓋基板の上方へと貫通する貫通孔を備え、
   前記凹状基板における貫通孔及び前記覆蓋基板における貫通孔は管体が嵌入され、
   前記凹状基板における前記貫通孔には、覆蓋基板に向かうように凹状基板内第５段差部が設けられ、
   前記覆蓋基板における前記貫通孔には、凹状基板に向かうように覆蓋基板内第３段差部が設けられ、
   前記管体の外周と前記凹状基板内第５段差部との間隙には、前記管体の外周面及び前記凹状基板内第５段差部における内周面に面接触するようにＯリングが配設され、
   前記管体の外周と前記覆蓋基板内第３段差部との間隙には、前記管体の外周面及び前記覆蓋基板内第３段差部における内周面に面接触するようにＯリングが配設されてなることを特徴とする加熱装置。
2. チャンバ内に設置された請求項１に記載の加熱装置と、前記加熱装置の前記貫通孔を貫通し、ウエハを載置する昇降ピンとを備えていることを特徴とする半導体製造用の熱処理装置。

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