JP5376819B2 - Heat treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、プロセスチューブ内に封入されたワークに対する熱処理を行う熱処理装置に関し、特に、地震または火災等の非常事態における被害拡大を低コストで防止するように工夫された熱処理装置に関する。 The present invention relates to a heat treatment apparatus that performs heat treatment on a workpiece enclosed in a process tube, and more particularly to a heat treatment apparatus devised to prevent damage expansion in an emergency such as an earthquake or a fire at a low cost.
熱処理装置では、プロセスチューブ内に封入されたワークに対する熱処理を行う際に多種多様のガスや蒸気がプロセスチューブ内に導入される。プロセスチューブ内に導入されるガスの中には可燃性ガスのように発火性または爆発性を有する危険ガスも含まれるため、このような危険ガスの漏洩を防止するための技術が従来開発されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1に係る技術では、爆発性ガスを収納する原料タンクの周囲を気密構造の筐体によって覆うとともに、発火または爆発を検知した際には筐体内に供給する不活性ガスの供給量を増大させるようにしている。このような構成を採用することによって特許文献1に係る技術では、不活性ガスによる迅速な消化が可能であり、筐体外部に延焼することを防止することが可能である、とされている。
しかしながら、熱処理装置は、通常時における危険ガスの漏洩を防止できるだけでなく、地震または火災等の非常事態における被害拡大を防止できるように構成されることが好ましい。 However, it is preferable that the heat treatment apparatus is configured not only to prevent leakage of dangerous gas during normal times, but also to prevent expansion of damage in an emergency such as an earthquake or a fire.
例えば、半導体基板やガラス基板に対して熱処理を行うためのプロセスチューブが破損すると、筐体内部の急激な圧力変化によって筐体が破損し、その結果、危険ガスが筐体から漏出したり、装置外部の酸素が熱源に触れることによって被害が拡大したりする虞があった。プロセスチューブは、製品の清浄度を確保するために石英ガラスやSiC等の比較的破損し易い素材によって構成されているため、地震または火災等の非常事態発生時にはプロセスチューブが破損し得ることを想定しておく必要がある。このとき、プロセスチューブの周囲を覆う筐体をすべて耐圧部材によって構成するという対策を採ることも可能ではあるが、プロセスチューブを囲う筐体をすべて耐圧部材で構成することは非常にコストがかかるという問題がある。 For example, when a process tube for heat treatment on a semiconductor substrate or glass substrate is damaged, the housing is damaged by a sudden pressure change inside the housing, resulting in leakage of dangerous gas from the housing There was a risk of damage spreading due to external oxygen coming into contact with the heat source. Process tubes are made of materials that are relatively easily damaged, such as quartz glass and SiC, to ensure the cleanliness of the product, so it is assumed that process tubes can be damaged in the event of an emergency such as an earthquake or fire. It is necessary to keep it. At this time, it is possible to take a measure that the casing that covers the periphery of the process tube is configured by a pressure-resistant member, but it is very costly to configure the casing that surrounds the process tube by a pressure-resistant member. There's a problem.
この発明の目的は、地震または火災等の非常事態における被害の拡大の防止を、低コストで実現することが可能な熱処理装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus that can realize prevention of expansion of damage in an emergency such as an earthquake or a fire at a low cost.
この発明に係る熱処理装置は、プロセスチューブ内に封入されたワークに対する熱処理を行うように構成される。この熱処理装置は、加熱手段、気密空間形成手段、および容積変更手段を備える。加熱手段は、プロセスチューブの周囲に配置され、プロセスチューブを加熱するように構成される。 The heat treatment apparatus according to the present invention is configured to perform heat treatment on a workpiece enclosed in a process tube. The heat treatment apparatus includes a heating unit, an airtight space forming unit, and a volume changing unit. The heating means is disposed around the process tube and is configured to heat the process tube.
気密空間形成手段は、少なくとも加熱手段を気密的に包囲する気密空間であって酸素濃度が所定濃度を越えない状態の気密空間を形成するように構成される。気密空間形成手段は、例えば、ヒータを外気に触れさせないように気密空間の気密性を保つ性質を備えた隔壁によって構成される。 The airtight space forming means is configured to form an airtight space that is airtightly surrounding at least the heating means and in which the oxygen concentration does not exceed a predetermined concentration . The hermetic space forming means is constituted by a partition having a property of keeping the hermeticity of the hermetic space so that the heater is not exposed to the outside air, for example.
容積変更手段は、気密空間形成手段に設けられ、かつ気密空間の内圧に応じて気密空間の容積を変化させるように構成される。容積変更手段の構成例としては、気密空間の内圧に応じて撓むように構成された可撓性を有する隔壁、および気密空間に連通するタンクであって、気密空間の内圧に応じて収縮または膨張するように構成されたタンクが挙げられるが、これらに限定されることはない。 The volume changing unit is provided in the hermetic space forming unit and is configured to change the volume of the hermetic space according to the internal pressure of the hermetic space. Examples of the configuration of the volume changing means include a flexible partition wall configured to bend according to the internal pressure of the airtight space, and a tank communicating with the airtight space, and contracts or expands according to the internal pressure of the airtight space. However, it is not limited to these.
この構成においては、プロセスチューブが破損して気密空間の内圧が急変した場合にも、気密空間を画定する気密空間形成手段が破損しないため、プロセスチューブが破損した後にも、ヒータ等の加熱手段やプロセスチューブの周囲の気密性が保たれる。この結果、加熱手段が外からの酸素と触れることがないため、プロセスチューブから漏洩した可燃性ガスと加熱手段とが接触した場合であっても爆発や火災が発生することがない。 In this configuration, even when the process tube is damaged and the internal pressure of the airtight space is suddenly changed, the airtight space forming means for defining the airtight space is not damaged. Airtightness around the process tube is maintained. As a result, since the heating means does not come into contact with oxygen from the outside, even if the combustible gas leaked from the process tube comes into contact with the heating means, no explosion or fire occurs.
また、加熱手段の周囲の酸素濃度を可能な限り下げることを考慮すると、気密空間における酸素濃度を計測する酸素濃度検出手段、および気密空間における酸素濃度が所定濃度を超えたときに気密空間内に不活性ガスを導入するように構成された不活性ガス導入手段を設けることが好ましい。 In consideration of lowering the oxygen concentration around the heating means as much as possible, the oxygen concentration detecting means for measuring the oxygen concentration in the airtight space and the oxygen concentration in the airtight space when the oxygen concentration in the airtight space exceeds a predetermined concentration. It is preferable to provide an inert gas introduction means configured to introduce an inert gas.
本発明によれば、地震または火災等の非常事態における被害の拡大の防止を、低コストで実現することが可能になる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to implement | achieve prevention of the expansion of the damage in emergency, such as an earthquake or a fire, at low cost.
図1を用いて、本発明の実施形態に係る熱処理装置100の概略を説明する。熱処理装置100は、例えば、半導体基板やガラス基板に対して減圧状態で熱処理を行うように構成される。熱処理の例として、化学気相成長処理、拡散処理、およびアニール処理などが挙げられる。
The outline of the
熱処理装置100は、炉体10、ガス供給部50、ガス選択部60、排出部40、および各構成要素を統括的に制御する制御部(図示せず)を少なくとも備える。
The
炉体10は、石英ガラス製のプロセスチューブ12、石英ガラス製のフロアプレート22、およびヒータ14を少なくとも備える。プロセスチューブ12は、その底面に開口を有しており、熱処理が行われる処理室を画定する。フロアプレート22は、図示しないエレベータ装置に昇降自在に支持されており、プロセスチューブ12の開口を選択的に密閉するように構成される。ヒータ14は、プロセスチューブ12の周囲に配置されており、プロセスチューブ12内のワークを加熱するように構成される。
The
ガス供給部50は、プロセスチューブ12に供給すべきガスをそれぞれ供給する第1〜第4のガス供給部(52、54、56、58)を備える。この実施形態では、第1のガス供給部52からSiH4 (シラン)、第2のガス供給部54からAr、第3のガス供給部56からN2 がそれぞれ供給されるが、第1〜第4のガス供給部(52、54、56、58)から供給されるガスの種類はこの組み合わせに限定されるものでない。また、ガス供給部の数も4つに限定されることはなく、適宜、ガス供給部の数を増減させることが可能である。
The
ガス選択部60は、ガス供給部50とプロセスチューブ12とを中継するように構成される。ガス選択部60は、制御部から供給される制御信号に基づいて、第1〜第4のガス供給部(52、54、56、58)のそれぞれから供給されるガスを選択的にプロセスチューブ12に導入する。
The
排出部40は、例えば、エアバルブおよびマニュアルバルブ等が設けられた排気管を有しており、プロセスチューブ12からの排気を行うように構成される。また、排出部40は、プロセスチューブ内を減圧するための減圧ポンプ(例えば、真空ポンプ)を備える。
The
続いて、縦型熱処理装置100に適用される防爆システム16について説明する。防爆システム16は、プロセスチューブ12の上部およびヒータ14を気密的に包囲する気密空間を形成するように構成された気密空間形成部を備える。この実施形態では、気密空間形成部は、ソフトシェル161、壁部162、および炉体10の底部によって構成される。ソフトシェル161は、気密空間を画定する隔壁の役割を果たしており、例えば、図示しないフレーム部材等の支持部材に支持されることによって炉体10の内部の所定位置に配置される。ソフトシェル161は、気密空間の内圧に応じて撓むように可撓性を有する部材によって構成される。ソフトシェル161の構成の例としては、アルミガラスクロス等の、ガラスクロスをアルミ箔で被覆し樹脂等で接着してなる構成などが挙げられ、市販のものを利用することが可能である。ただし、ソフトシェル161は、耐熱機能、気密性を保つ機能、および内外の圧力差を吸収する機能を備えるものであれば良く、上述の素材に限定されることはない。なお、この実施形態では、ソフトシェル161が本発明の容積変更手段に対応する。
Next, the explosion-
壁部162は、炉体10の底部に立設されており、圧力計30、温度計28、および冷却装置24を支持するように構成される。圧力計30は、気密空間内の圧力を測定する。温度計28は、気密空間内の温度を測定する。冷却装置24はファンおよびラジエータ等を有しており、気密空間内の気体を吸引し、これを冷却した後に気密空間に戻すように構成される。また、冷却装置24には、大気を選択的に導入するように構成された大気導入バルブ26が接続される。壁部162には、図2に示すように、メンテナンス用の扉164が設けられる。扉164は、シール部材によってシールされる。扉164は、本発明における任意的構成要素であり、本発明の実施の際に必ずしも必要ではない。
The
防爆システム16は、さらに、気密空間における酸素濃度を計測する酸素濃度計18、気密空間に対して不活性ガスを導入するように構成された不活性ガス供給部20、および気密空間のガスを選択的に排気する逆止バルブ32を備える。この実施形態では、不活性ガス供給部20から気密空間に対して窒素が供給される。また、不活性ガス供給部20は、気密空間における酸素濃度が所定濃度(例えば、5%以上)を超えたときに気密空間内に窒素を導入するように制御される。なお、気密空間に導入された窒素は、ブロア25によって吸入口23から吸引され吹出ノズル27からヒータ内部に導入される。
The explosion-
以上の構成において、地震等によりプロセスチューブ12が破損した場合には、プロセスチューブ12の減圧雰囲気の影響で気密空間の圧力が急減するが、この内圧の減少がソフトシェル161によって吸収される。具体的には、ソフトシェル161が内側に撓むことによって気密空間の容積が減少する。このように、気密空間の内圧の減少をソフトシェル161が吸収することによって、プロセスチューブ12が破損した後も、プロセスチューブ12やヒータ14の周囲を気密的に保つことが可能になる。このため、プロセスチューブ12が破損したことにより、可燃性ガスが外部に漏洩したり、外部からの酸素がヒータ14に触れたりすることがない。このため、ヒータ14が気密空間外からの酸素と触れることがないため、プロセスチューブ12から漏洩した可燃性ガスとヒータ14が接触するような場合であっても爆発や火災が発生することがない。
In the above configuration, when the
さらに、ソフトシェル161を用いることにより、プロセスチューブ12やヒータ14の周囲をすべて耐圧部材によって囲う場合に比較して、コストを削減することが可能になる。
Furthermore, by using the
続いて、図3を用いて、本発明の他の実施形態を説明する。この実施形態に係る熱処理装置200の基本的構成は先の実施形態に係る熱処理装置100と同様である。ただし、熱処理装置200では、ソフトシェル161に換えてハードシェル166が用いられている。ハードシェル166によって気密空間を画定する場合には、図3を示すように、可撓性を備えたタンク42を機密空間に連通させると良い。このような構成においては、気密空間の内圧に応じてタンク42が収縮または膨張するため、ハードシェル166に耐圧部材を用いなくとも、プロセスチューブ12の破損によりハードシェル166が破損することを防止できる。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The basic configuration of the
また、図4の熱処理装置300のように、ソフトシェル161および可撓性を備えたタンク42の両方を併用することも可能である。
Further, as in the
以上の実施形態に係る構成によれば、水素等の可燃性ガスおよびシラン等の危険ガスが熱処理プロセスに使用される場合であっても、プロセスチューブ12の破損により爆発が発生することを防止できる。
According to the configuration according to the above embodiment, even when a flammable gas such as hydrogen and a dangerous gas such as silane are used in the heat treatment process, it is possible to prevent an explosion from occurring due to breakage of the
上述の実施形態では、プロセスチューブ内を減圧状態にして熱処理を行う例を説明したが、プロセスチューブ12を常圧状態にして熱処理を行う場合にもこの発明を適用することは可能である。
In the above-described embodiment, the example in which the heat treatment is performed with the inside of the process tube in a reduced pressure state has been described. However, the present invention can also be applied to the case where the heat treatment is performed with the
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The above description of the embodiment is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
10−炉体
12−プロセスチューブ
14−ヒータ
16−防爆システム
18−酸素濃度計
20−不活性ガス供給部
161−ソフトシェル
162−壁部
10-furnace body 12-process tube 14-heater 16-explosion-proof system 18-oxygen concentration meter 20-inert gas supply part 161-soft shell 162-wall part
Claims (4)
前記プロセスチューブの周囲に配置され、前記プロセスチューブを加熱するように構成された加熱手段と、
少なくとも前記加熱手段を気密的に包囲する気密空間であって酸素濃度が所定濃度を越えない状態の気密空間を形成するように構成された気密空間形成手段と、
前記気密空間形成手段に設けられ、かつ前記気密空間の内圧に応じて前記気密空間の容積を変化させるように構成された容積変更手段と、
を備えた熱処理装置。 A heat treatment apparatus for performing heat treatment on a workpiece enclosed in a process tube,
Heating means disposed around the process tube and configured to heat the process tube;
An airtight space forming means configured to form an airtight space in an airtight space surrounding at least the heating means and having an oxygen concentration not exceeding a predetermined concentration ;
Volume changing means provided in the airtight space forming means and configured to change the volume of the airtight space according to the internal pressure of the airtight space;
The heat processing apparatus provided with.
前記気密空間における酸素濃度が所定濃度を超えたときに前記気密空間内に不活性ガスを導入するように構成された不活性ガス導入手段と、
をさらに備えた請求項1乃至3の何れかに記載の熱処理装置。 Oxygen concentration detection means for measuring the oxygen concentration in the airtight space;
An inert gas introduction means configured to introduce an inert gas into the airtight space when the oxygen concentration in the airtight space exceeds a predetermined concentration;
The heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3 , further comprising:
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