JP5549552B2 - 真空処理装置の組み立て方法及び真空処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、石英製の反応容器を備えた真空処理装置を組み立てる方法及び真空処理装置に関する。

半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）に対して成膜処理などの真空処理をバッチ式で行う装置として、複数枚のウエハを棚状に積載するためのウエハボートと、このウエハボートが下方側から気密に挿入される石英からなる反応管（反応容器）とを備えた縦型熱処理装置が知られている。反応管の例えば側面には、当該反応管内の雰囲気を真空排気するための石英からなる排気ポートの一端側が反応管に溶着されて設けられており、この排気ポートの他端側は、真空ポンプに向かって伸びる金属製の排気管に接続されている。排気管は、反応管の内部の雰囲気が真空雰囲気に設定された場合であっても、当該雰囲気に引き寄せられない（動かない）ように、排気ポート側の端部が例えば装置の外装体をなす筐体に固定されている。また、反応管は、下端周縁部がウエハボートの下端部に設けられた蓋体の上面と周方向に亘って気密に接触するように、ウエハボートに対してウエハの積載される位置よりも下方側において、リング状の取り付け部材であるボトムフランジにより下面側から水平に保持された状態でベースプレートに固定される。従って、排気管側の排気ポートの端部が固定される位置と反応管の下端部が固定される位置とは、この装置において互いの位置関係が概略定められている。

この装置に反応管を取り付ける時あるいは交換する時には、ボトムフランジを下方側に下降させた状態でこのボトムフランジに反応管を固定して、次いで排気管の開口端に排気ポートの前記他端側が臨むようにボトムフランジを上昇させると共に、ベースプレートにボトムフランジを固定する。続いて、例えば作業者が排気ポートと排気管とを配管用フランジ部材を用いて気密に接続する。こうして反応管と排気管とが気密に接続される。

ところで、石英製品は、例えば金属材料に比べて加工性が悪く、加工精度が低い場合が多い。そのため、排気ポートの長さ寸法や反応管から伸びる排気ポートの向きなどが反応管毎にばらついていることがある。従って、既述のように反応管の下端部（ボトムフランジ）及び排気管の互いの位置関係が装置内で決められているので、排気管に排気ポートを接続した時に、当該排気ポートに対して無理な力が加わった状態になる場合があり、そのため例えば排気ポートと反応管との間の溶着部分において反応管が破損してしまうおそれがある。

そこで、既述の排気管について、排気ポート側の第１の配管と真空ポンプ側の第２の配管とに区画し、第１の配管と筐体とを固定する部材例えばボルトが挿入されるボルト穴にある程度のマージンを設ける。そして、これら第１の配管と第２の配管とを屈曲自在及び伸縮自在なベローズで気密に接続して、排気ポートの姿勢に応じて第１の配管の固定位置を調整できるようにしている。しかし、これら第１の配管や排気ポートの固定作業が上方位置（作業者の頭上）において行われるので、作業者の熟練度によっては、排気管に対して排気ポートが位置ずれしたまま固定され、同様に排気ポートに対して無理な力が加わった状態となってしまうおそれがある。この時、排気ポートに対する排気管の位置ずれ量が極めて僅かであっても、反応管及び排気ポートの溶着部分と前記固定位置とが互いに離れているので、溶着部分に近づくにつれて排気ポートが大きく位置ずれしようとして、当該溶着部分に大きな力が加わってしまう場合がある。更に、反応管や排気ポートの寸法誤差が極めて大きい時には、既述のマージンを設けても当該寸法誤差を吸収できない（排気ポートに無理な力が加わってしまう）場合もある。

一方、例えば第１の配管と排気ポートとの間に既述のベローズを設けて、排気ポートの位置に応じてベローズが移動できるように構成すると、反応管内を真空雰囲気にした時に当該ベローズが収縮しようとするので、排気管側に排気ポートが引き寄せられて、反応管から排気ポートが外れて（破損して）しまうおそれがある。
特許文献１には、縦型熱処理装置について記載されているが、既述の課題は検討されていない。

特開２０１０−２３９１４２号公報

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、排気ポートの形成された石英製の反応容器を有する真空処理装置において、反応容器の破損を抑えることのできる真空処理装置の組み立て方法及び真空処理装置を提供することにある。

本発明の真空処理装置の組み立て方法は、
一端側が基板の搬入口として開口すると共に当該一端側に排気ポートが形成された石英製の反応容器内にて減圧雰囲気下で基板を真空処理する真空処理装置を組み立てる方法において、
前記反応容器の一端側に取り付け部材を取り付ける工程（ａ）と、
前記排気ポートに、排気管のうち少なくともフランジ部を接続して固定する工程（ｂ）と、
前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）の後、前記排気ポートに接続して固定された少なくともフランジ部を含む排気管の部分と前記取り付け部材とを固定部材により固定する工程（ｃ）と、
反応容器に取り付け部材を取り付ける前記工程（ａ）の後、前記取り付け部材を支持部に固定する工程（ｄ）と、
前記工程（ａ）から（ｄ）の工程が終了した後、前記排気管を、前記取り付け部材に対する固定位置よりも下流側にて前記取り付け部材とは異なる排気管固定部位に固定する工程（ｅ）と、を備えたことを特徴とする。

前記組み立て方法は、以下のように構成しても良い。
前記反応容器は、複数枚の基板が棚状に保持された保持具が一端側である下端側から搬入される縦型の反応管であり、
前記固定部材は、前記排気管における前記排気ポートに接続されるフランジ部に固定される構成。
前記排気管は、管路部材の一端側に着脱自在にフランジ部が設けられ、
排気ポートに、排気管のフランジ部を接続して固定する工程（ｂ）は、管路部材から切り離された状態でフランジ部を排気ポートに固定する工程であり、
フランジ部と前記取り付け部材とを固定部材により固定する工程（ｃ）を行った後に、当該フランジ部と前記管路部材の一端側とを接続して固定する工程を行い、
その後、排気管を排気管固定部位に固定する工程（ｅ）を行う構成。
前記固定部材は、前記排気ポートの長さ方向に伸びる軸回りに互いに離間するように少なくとも３箇所に配置され、
各々の固定部材は、前記排気ポートの内部領域を介して他の固定部材に対向するように配置されている構成。
前記固定部材は、前記排気管の部分と前記取り付け部材との間における長さ寸法が調整自在に構成されている構成。
前記排気管は、前記排気管固定部位に固定される位置と前記固定部材により取り付け部材に固定される位置との間にベローズ体が介在して設けられている構成。
フランジ部を含む排気管の部分と前記取り付け部材とを固定部材により固定する工程（ｃ）の後に、前記排気管を排気管固定部位に固定する工程（ｅ）を行う代わりに、
前記工程（ｃ）の前に、前記工程（ｅ）を行う構成。
前記固定部材は、前記排気管の部分及び前記取り付け部材に夫々接続される接続部が各々角度調整自在に構成されている構成。

本発明の真空処理装置は、
一端側が基板の搬入口として開口すると共に当該一端側に排気ポートが形成された石英製の反応容器内にて減圧雰囲気下で基板を真空処理する真空処理装置において、
前記反応容器の一端側に取り付けられる取り付け部材と、
前記排気ポートに固定されると共に、排気管の基端部として形成されたフランジ部と、
前記排気ポートに接続して固定された少なくともフランジ部を含む排気管の部分と前記取り付け部材とを固定する固定部材と、を備えたことを特徴とする。
前記取り付け部材が固定される支持部と、
前記取り付け部材に対する固定位置よりも下流側に設けられると共に、前記取り付け部材とは異なる部材により構成され、前記排気管を固定する排気管固定部位と、を備えていても良いし、前記排気管において、前記排気管固定部位に固定される位置と前記固定部材により取り付け部材に固定される位置との間には、ベローズ体が介在して設けられていても良い。

本発明は、反応容器を支持部に取り付けるために反応容器の一端側に固定された取り付け部材と排気管の少なくともフランジ部を含む部分との間を固定部材で固定している。従って、排気管を排気管固定用部位に固定する時に、石英製の排気ポートの基端部に無理な応力が加わることを抑制できるので、反応容器の破損を防止することができる。また、排気管にベローズが介在して設けられている場合であっても、真空引き（減圧）時にベローズが縮退しようとする時に排気ポートの基端部に無理な応力が加わらない。このため排気管にベローズを介在させるという構成を採用することもでき、この場合は排気管を排気管固定用部位に固定する作業が容易になる利点がある。

本発明の真空処理装置の一例を示す縦断面図である。 前記真空処理装置の一部を拡大して示す斜視図である。 前記真空処理装置の一部を拡大して示す斜視図である。 前記真空処理装置に設けられる排気管の一部を拡大して示す側面図である。 前記排気管の一部を拡大して示す縦平面図である。 前記排気管の一部を拡大して示す分解斜視図である。 前記排気管の一部を拡大して示す斜視図である。 前記排気管を固定する機構であるシャフトを示す斜視図である。 前記シャフトを模式的に示す縦断面図である。 前記排気管を示す縦断面図である。 前記真空処理装置の組み立て方法を示すフロー図である。 前記真空処理装置における作用を示す模式図である。 前記真空処理装置における作用を示す模式図である。 前記真空処理装置における作用を示す模式図である。 前記真空処理装置における作用を示す平面図である。 前記真空処理装置における作用を示す模式図である。 前記真空処理装置における作用を示す模式図である。 前記真空処理装置について行った強度評価の結果を示す特性図である。 前記真空処理装置の他の例を示す排気管の縦断面図である。 前記真空処理装置の他の例を示す排気管の縦断面図である。 前記真空処理装置の他の例を示すシャフトの斜視図である。

本発明の真空処理装置である縦型熱処理装置の実施の形態の一例について、図１〜図１０を参照して説明する。この縦型熱処理装置は、ウエハＷを内部に収納して真空処理この例では成膜処理を行うための石英からなる縦型の反応管（反応容器）１１と、この反応管１１の内部の雰囲気を真空排気（減圧）するために当該反応管１１の外周面に気密に固定（溶着）された石英からなる排気ポート１２と、を備えている。そして、この排気ポート１２は、反応管１１との溶着部分に大きな力の加わること（破損）が抑えられた状態で、装置（詳しくは後述のボトムフランジ３１及びフランジ部材５２）に夫々固定されている。この本発明の要部である、排気ポート１２の装置への固定方法を説明する前に、装置の全体の構成及び各部の詳細について、以下に順を追って説明する。

反応管１１の外側には、内壁面に周方向に亘って加熱部であるヒータ１８の配置された加熱炉本体１９が設けられており、この加熱炉本体１９は、ベースプレート１０ａによって下端部が周方向に亘って支持されている。図１中１０は、反応管１１を支持するために縦型熱処理装置の外面に設けられた外装体をなす筐体（装置本体）であり、支持部であるベースプレート１０ａはこの筐体１０の一部をなしている。反応管１１は、概略円筒形状に形成されており、天井面が上側に向かって膨らむと共に、下端部が開口している。そして、反応管１１の下端部の外周面は、外側に向かって周方向に亘って水平にフランジ状に伸び出して、当該反応管１１を支持するためのフランジ部１１ａをなしている。また、このフランジ部１１ａの内周側は、内側に向かって周方向に亘って伸び出して、後述の蓋体１４の上面に気密に接触して反応管１１の内部領域を密閉するためのシール部１１ｂをなしている。

反応管１１の内部には、複数枚のウエハＷを棚状に積載した基板保持具であるウエハボート１３と、このウエハボート１３の長さ方向に沿うように配置されたガスインジェクター２１と、が設けられており、ウエハボート１３は、当該ウエハボート１３の下端側に設けられた概略円板状の蓋体１４と共に、図示しないボートエレベータにより昇降自在に構成されている。この蓋体１４の上面における周縁部には、既述のシール部１１ｂに周方向に亘って気密に接触して反応管１１を密閉するために、図示しない弾性のある有機材料からなるリング状のシール部材であるＯ−リングなどが設けられている。図１中１３ａは、ウエハボート１３と蓋体１４との間に設けられた概略円筒状の断熱体であり、１３ｂは蓋体１４の下方側においてウエハボート１３を鉛直軸回りに回転させるモータである。

ガスインジェクター２１の下端部は、反応管１１の側壁（フランジ部１１ａ）を気密に貫通して、流量調整部２２を介して成膜ガス例えばシランガスの貯留された処理ガス源２３に接続されている。図１中２１ａは、ウエハボート１３におけるウエハＷの積載位置毎にガスインジェクター２１の側面に形成されたガス孔である。尚、図１では、ウエハボート１３及びガスインジェクター２１について一部を簡略化して描画している。

反応管１１は、ウエハボート１３を当該反応管１１に対して下方側から挿入できるように、床面レベルから例えば２ｍ程度高い位置において取り付け部材をなすボトムフランジ３１によって既述のベースプレート１０ａに水平に固定されている。即ち、ボトムフランジ３１は、図２に示すように、既述のフランジ部１１ａを上下両側から周方向に亘って挟み込むように構成された下側部材３１ａ及び上側部材３１ｂと、このボトムフランジ３１（反応管１１）を上方側から吊り下げるために上側部材３１ｂの上面に周方向に例えば３箇所に等間隔に形成されたボルト穴などの固定部３１ｃとを備えている。

そして、これら部材３１ａ、３１ｂをボルト３１ｄにより互いに固定すると共に、図３に示すように、ベースプレート１０ａの下面においてボトムフランジ３１の各々の固定部３１ｃに向かって垂直に伸び出す支持軸１０ｂと、各々の固定部３１ｃとを互いに固定することにより、反応管１１はベースプレート１０ａから水平に吊り下げられた状態で固定される。図２及び図３中３２は、例えば作業者により水平方向に移動自在に構成されたチューブカートであり、反応管１１は、ベースプレート１０ａに固定される（ウエハＷに対して真空処理が行われる）高さレベルと、装置から当該反応管１１を取り外したり交換したりする時の位置（床面の高さレベル）と、の間で昇降自在に構成されている。尚、図２は床面レベルに置かれた反応管１１を上方側から見た様子、図３はベースプレート１０ａに固定される高さ位置に持ち上げられた反応管１１を下方側から見た様子を示している。また、図２では、後述のシャフト７１については図示を省略している。

また、ボトムフランジ３１における排気ポート１２側の側周面には、図４及び図５に示すように、後述の固定部材であるシャフト７１の一端側を固定するための固定部３５が複数箇所この例では３箇所に設けられている。これら固定部３５は、図５及び図１０に示すように、排気ポート１２を上方側から見た時の一方側（図１０中右側）に上下に２箇所に配置されると共に、排気ポート１２の他方側（図１０中左側）に１箇所に設けられている。これら固定部３５については、後述のシャフト７１と併せて説明する。尚、図４中３６は、これら固定部３５を下方側から支持してボトムフランジ３１に固定するためのベース板である。

続いて、排気ポート１２及びこの排気ポート１２に接続された排気管（排気路）４１について詳述する。排気ポート１２は、図６に示すように、反応管１１の下端部に近接する領域に設けられており、概略円筒形状となるように構成されると共に一端側が反応管１１に接続（溶着）されたポート本体１２ａと、このポート本体１２ａの他端側の周縁部が周方向に亘って外側に伸び出して構成されたフランジ部１２ｂとを備えている。ポート本体１２ａの周方向における外周面の直径寸法は、例えば３インチ（約７５ｍｍ）〜４インチ（約１００ｍｍ）程度となっている。このフランジ部１２ｂの開口部に近接するように、排気管（管路部材）４１の一端側が配置されており、これらフランジ部１２ｂ（排気ポート１２）と排気管４１とを気密に接続するために、フランジ部材５２が設けられている。そして、排気ポート１２と反応管１１との溶着部分における破損を抑えるために、このフランジ部材５２と、既述の反応管１１の下端面に設けられたボトムフランジ３１と、を互いに固定するための本発明の主要部である固定部材をなすシャフト７１が設けられている。先ず、フランジ部材５２について、以下に説明する。

フランジ部材５２は、図６に示すように、排気ポート１２の長さ方向に互いに離間して対向するように配置された概略矩形の２枚の板状部材５３、５３を備えている。これら２枚の板状部材５３のうち排気ポート１２側の板状部材５３及び排気管４１側の板状部材５３に夫々「５３ａ」、「５３ｂ」の符号を付すと、板状部材５３ａの中央部には円形の貫通口５５が形成されており、この貫通口５５の開口寸法はフランジ部１２ｂの外径寸法よりも大きくなるように形成されている。また、この板状部材５３ａにおいて、図６中Ｙ方向手前側の側壁部の上端部及び下端部の各々と図６中Ｙ方向奥側の側壁部の下端部は、水平方向に伸び出して、既述のシャフト７１の一端側を各々固定するための固定部６１の一部をなしている。板状部材５３ｂの排気管４１側には、内部領域が排気ポート１２と連通するフランジ部５８が形成されている。尚、図６及び図７は反応管１１を一部切り欠いて描画しており、図６は排気ポート１２とフランジ部材５２とを分離させた状態、図７はこれら排気ポート１２とフランジ部材５２とを接続した状態を示している。

板状部材５３ａ、５３ｂ間には、フランジ部１２ｂを上下両側から挟み込むように、排気ポート１２の長さ方向から見た時に、各々フランジ部１２ｂの外縁に沿って概略円弧状となるように形成された２つの割り型（カラー体）５４、５４が配置されている。カラー体５４、５４は、図４に示すように、フランジ部１２ｂの外面に沿うように配置した時に、フランジ部１２ｂの外周部分よりも反応管１１側の端部（縮径部５４ａ）が当該外周部分よりも縮径するように構成されており、この縮径部５４ａが既述の板状部材５３ａの貫通口５５内に収納されるように構成されている。従って、貫通口５５内にフランジ部１２ｂ及びポート本体１２ａが挿入されるように板状部材５３ａを配置して、次いでフランジ部１２ｂを上下両側から挟み込むようにカラー体５４、５４を配置すると共に、板状部材５３ａをカラー体５４、５４側に移動させると、板状部材５３ａはこれらカラー体５４、５４と内周面が嵌合した状態となる。そして、板状部材５３ａ、５３ｂ間にＯ−リングなどのシール部材５６を介在させた状態でこれら板状部材５３ａ、５３ｂを外周側から周方向に亘ってボルト５７により固定すると、排気ポート１２とフランジ部材５２とが気密に接続される。尚、図７ではカラー体５４、５４についてはフランジ部１２ｂを描画するため省略しており、図６ではボルト５７を省略している。また、図４ではフランジ部材５２の一部について断面を示している。

続いて、ボトムフランジ３１とフランジ部材５２とを互いに固定するためのシャフト７１について以下に詳述する。ここで、反応管１１及び排気ポート１２は、いずれも石英により構成されているため、加工精度が例えば金属材料よりも低い場合があり、そのため例えば排気ポート１２の長さ寸法や、反応管１１から伸びる排気ポート１２の向きなどが反応管１１（排気ポート１２）毎にばらついていることがある。そこで、このシャフト７１は、反応管１１や排気ポート１２の加工精度に寄らずにボトムフランジ３１とフランジ部材５２とを互いに固定できるように、即ち反応管１１に対する排気ポート１２の姿勢に応じてボトムフランジ３１とフランジ部材５２とを互いに固定できるように構成されている。

即ち、このシャフト７１は、長さ寸法が調整可能で且つ両端部が各々ボールジョイント構造となっている。具体的には、シャフト７１は、図８及び図９に示すように、長さ方向における一端側及び他端側に各々設けられた球状のボール部材７２、７２と、これらボール部材７２、７２間において概略円筒形状に形成されたシャフト本体７４と、を備えている。これらボール部材７２、７２のうち一方側（図９では右側）のボール部材７２はシャフト本体７４に固定されている。また、他方側（左側）のボール部材７２は、シャフト本体７４の内部領域において当該シャフト本体７４の長さ方向に沿って伸びる進退軸７３に接続されており、この進退軸７３によってシャフト本体７４から突没自在に構成されている。このシャフト本体７４の側面には、当該シャフト本体７４の長さ方向に沿うように形成された固定用穴７５、７５が互いに対向するように２箇所に配置されており、進退軸７３は、これら固定用穴７５、７５を介してボルト７６によって側方側（上下）から固定できるように構成されている。従って、進退軸７３をシャフト本体７４に対して突没させ、次いでボルト７６により進退軸７３を固定することにより、ボール部材７２、７２間の長さ寸法が調整されることになる。

続いて、ボール部材７２（シャフト７１）をボトムフランジ３１及びフランジ部材５２に各々固定するための固定部３５、６１について説明する。ここで、これら固定部３５、６１は互いにほとんど同じ構成であるため、図６中Ｙ方向手前側の２つの固定部６１、６１のうち上方側の固定部６１を例に挙げて説明する。この固定部６１は、当該固定部６１に対するシャフト７１の接続（固定）角度が調整できるように、即ちこの固定部６１を基点としてシャフト７１の向きを調整できるように、ボール部材７２の外面を例えば３箇所で支持するように構成されている。

具体的には、固定部６１は、図８に示すように、板状部材５３ａの側壁にボルト８１により固定されるクランプ部材８２を備えている。このクランプ部材８２の上端面は、板状部材５３ａの上端部から図８中Ｙ方向手前側に向かって水平に伸び出す水平部分６１ａと、当該水平部分６１ａの基端部から下方に伸びる板状部材５３ａの側面と、の接続部（直角部分）に対向するように斜めに形成されている。また、水平部分６１ａの先端部は、下方に向かって垂直に伸び出すと共に板状部材５３ａの側面に向かって直角に屈曲して、係止部６１ｂをなしている。この係止部６１ｂに対向するクランプ部材８２の上端部は、板状部材５３ａの側面とは反対側に向かって水平に屈曲して、当該係止部６１ｂと係止する被係止部８２ａをなしている。これらの水平部分６１ａ、板状部材５３ａの側面及びクランプ部材８２の上端面においてボール部材７２を支持する部位は、図示を省略するが、当該ボール部材７２を支持するために、各々僅かにボール部材７２の外面に沿うように球状に窪んでいる。

そして、水平部分６１ａと、板状部材５３ａの側面と、クランプ部材８２の上端部とによって囲まれる領域にボール部材７２を位置させると共に、このボール部材７２から伸びるシャフト本体７４の向きを調整して、係止部６１ｂと被係止部８２ａとを互いに係止させ、クランプ部材８２を固定することにより、シャフト７１の一端側が固定部６１に固定される。他の固定部６１及びボトムフランジ３１の固定部３５についてもこの固定部６１と同様に構成されており、同様にシャフト７１の向きを調整自在に固定できるようになっている。

そして、これら固定部３５、６１の組（シャフト７１）は、ボトムフランジ３１とフランジ部材５２とを排気ポート１２の外側において周方向に亘って固定できるように、図１０に示すように、複数箇所この例では３箇所に配置されている。これら固定部３５、６１の組は、排気ポート１２の長さ方向に伸びる軸回りに互いに離間すると共に、排気ポート１２の内部領域を介して互いに対向するように設けられている。具体的には、前記組は、排気ポート１２の長さ方向から見た時に当該排気ポート１２の直径方向に相対向するように２箇所に設けられると共に、これら２つの組から排気ポート１２の周方向に離間した位置に１箇所設けられている。従って、排気ポート１２の長さ方向に対して直交する方向に水平に伸びる水平軸と各々の前記組とのなす角度をθとすると、これら組についての角度θは、夫々−４５°、４５°及び２２５°となっている。これら固定部３５、６１間の離間距離（シャフト７１の長さ寸法）は、既述のように反応管１１（排気ポート１２）の寸法誤差に応じてまちまちであるが、一例を挙げると例えば５７ｍｍ〜６８．５ｍｍ程度もの短い距離となっている。

次に、排気管４１について説明する。この排気管４１は、図１に示すように、排気ポート１２側に一端側が気密に接続された第１の排気管４１ａと、この第１の排気管４１ａの他端側に気密に接続されると共に、バタフライバルブなどの圧力調整部４２を介して真空ポンプ４３に向かって伸びる第２の排気管４１ｂと、によって構成されている。これら排気管４１ａ、４１ｂは、ベースプレート１０ａよりも真空ポンプ４３側（下流側）において、当該ベースプレート１０ａとは異なる部材である支持板（排気管固定部位）１０ｃに図示しないボルトなどを介して支持部４０、４０において各々固定されている。この支持板１０ｃは、筐体１０の一部をなす。第１の排気管４１ａとフランジ部材５２とは、互いに対向するようにフランジ状に形成された開口端同士をＯ−リングなどのシール部材４５を介して周方向に亘ってクランプ部材（クランプチェーン）４４でクランプし、その後当該クランプ部材４４の一端側及び他端側同士を固定することにより、互いに気密に接続される。この第１の排気管４１ａにおいて、排気ポート１２との間の接続部と既述の支持部４０との間には、伸縮自在及び屈曲自在に構成されたベローズ体４６が気密に介設されている。

排気管４１ａ、４１ｂについても、同様にＯ−リングなどのシール部材４５を介してクランプ部材４４により固定されている。第２の排気管４１ｂにおいて、第１の排気管４１ａとの接続部と支持部４０との間には、既述のベローズ体４６が気密に介設されている。尚、以上の排気ポート１２や排気管４１には、断熱材や内部を通流するガスを加熱するためのヒータなどが設けられているが、図示を省略している。

次に、この装置に反応管１１を取り付ける（交換する）時における時の作用である、本発明の真空処理装置の組み立て方法について説明する。図１１は、この組み立て方法の全体のフロー図を示している。先ず、図１２に示すように、反応管１１が取り外された状態の装置に、反応管１１を載置したチューブカート３２を例えば作業者が搬入し、加熱炉本体１９の下位置に当該反応管１１を位置させる（ステップＳ１）。この時、排気管４１ａ、４１ｂは、ベローズ体４６と共に筐体１０から取り外されている。そして、既述の図２に示すように、反応管１１のフランジ部１１ａにボトムフランジ３１を取り付ける（ステップＳ２）。即ち、このフランジ部１１ａに既述の下側部材３１ａを下方側から当接させ、次いでフランジ部１１ａの上方側に上方部材３１ｂを配置して、これら部材３１ａ、３１ｂを周方向に亘ってボルト３１ｄにより固定する。そして、ベース板３６をボトムフランジ３１に固定すると共に、ベース板３６に固定部３５を固定する。

次いで、図１３に示すように、既述のように排気ポート１２にフランジ部材５２を気密に取り付ける（ステップＳ３）。このフランジ部材５２の排気管４１側の開口端であるフランジ部５８は、排気ポート１２（フランジ部１２ｂ）の開口端が向いている方向に倣うように取り付けられる。尚、図１２及び図１３は、装置の上方側について省略している。以下の図１４、図１６及び図１７についても同様である。

続いて、図１４に示すように、ボトムフランジ３１とフランジ部材５２とをシャフト７１を用いて固定する（ステップＳ４）。この時、既述のようにフランジ部材５２は、排気ポート１２の開口端が向いている方向に倣うように取り付けられているので、例えばポート本体１２ａが伸びる方向に対してフランジ部１２ｂの開口端が側方側にずれた方向を向いている場合には、図１５に模式的に示すように、前記ずれた方向を向いている場合がある。しかし、既述のように各々のシャフト７１が伸縮自在及びボトムフランジ３１及びフランジ部材５２に対する向きが調整自在となっているので、反応管１１に対する排気ポート１２の姿勢に応じて、ボトムフランジ３１とフランジ部材５２とが固定されることになる。

具体的には、各々の固定部３５、６１間の離間距離に応じてシャフト７１の長さ寸法を調整する。そして、シャフト７１の一端側及び他端側が固定部３５、６１に夫々配置されるように当該シャフト７１の姿勢（角度）を調整すると共に、クランプ部材８２、８２をこれら固定部３５、６１に各々固定することにより、ボトムフランジ３１とフランジ部材５２とが固定される。こうして３本のシャフト７１について、ボトムフランジ３１とフランジ部材５２との間を固定するように順次配置する。この時、反応管１１から伸びる排気ポート１２の向きや当該排気ポート１２の長さ寸法が反応管１１（排気ポート１２）毎にまちまちである場合であっても、シャフト７１の長さ寸法及び角度を調整することにより、当該反応管１１及び排気ポート１２に応じて、ボトムフランジ３１とフランジ部材５２とが固定される。尚、図１５は、フランジ部材５２の傾きを誇張して描画している。

次に、排気管４１ａ（ベローズ体４６）の開口端に排気ポート１２の開口端（フランジ部５８）が対向するように、チューブカート３２を用いて反応管１１を上昇させ（ステップＳ５）、図１６に示すように、ボトムフランジ３１とベースプレート１０ａとを支持軸１０ｂを介して固定する（ステップＳ６）。従って、反応管１１の下端面（ボトムフランジ３１）と排気管４１の固定部分（支持部４０）との互いの位置関係は、この装置においてほぼ定まっていることになる。尚、図１６においては、チューブカート３２を省略している。

続いて、図１７に示すように、例えば作業者が頭上において、排気管４１から伸びるベローズ体４６の開口端をフランジ部材５２の開口端に当接させ、当該ベローズ体４６と排気ポート１２側のフランジ部５８とをクランプ部材４４を用いて気密に接続する（ステップＳ７）。そして、一端側が真空ポンプ４３に接続された排気管４１（第１の排気管４１ａ及び第２の排気管４１ｂ）について、支持板１０ｃ、１０ｃに夫々固定する（ステップＳ８）。この時、既述のように反応管１１や排気ポート１２が寸法誤差の比較的大きい石英製であることから、ベローズ体４６に接続された排気管４１の位置や姿勢が反応管１１毎にばらついている場合がある。しかし、ベローズ体４６が伸縮自在及び屈曲自在であることから、排気管４１の位置や姿勢に拘わらず、当該排気管４１（第１の排気管４１ａ及び第２の排気管４１ｂ）が筐体１０（支持板１０ｃ、１０ｃ）に固定される。また、ボトムフランジ３１とフランジ部材５２とが既にシャフト７１を介して固定されていることから、排気管４１を筐体１０に固定する時に例えば作業者により当該フランジ部５８に大きな力が加えられたとしても、反応管１１と排気ポート１２との間の溶着部分に対して荷重の加わることが抑えられる。

しかる後、チューブカート３２を装置外に搬出し、ウエハボート１３やガスインジェクター２１を装置に各々配置すると共に各部材を接続することにより、装置への反応管１１の取り付け作業が終了する。そして、反応管１１の下方位置に設けられた図示しない搬送アームを介して外部からウエハボート１３にウエハＷを積載し、次いでこのウエハボート１３を反応管１１内に気密に挿入すると共に、ヒータ１８によって反応管１１内の雰囲気を例えば数百℃程度に加熱する。続いて、反応管１１内を真空引きすると共に成膜ガスを供給して、ウエハＷに対して成膜処理を行う。この時、第１の排気管４１ａの筐体１０への固定部分（支持部４０）よりも排気ポート１２に伸縮自在なベローズ体４６を設けているので、反応管１１内が真空雰囲気に設定されると、当該ベローズ体４６は排気管４１の長さ方向に収縮しようとする。そのため、排気ポート１２は、ベローズ体４６によって引き寄せられよう（移動しよう）とする。しかし、排気ポート１２よりもベローズ体４６側のフランジ部材５２をボトムフランジ３１にシャフト７１を介して固定しているので、排気ポート１２のベローズ体４６側への移動が抑制され、反応管１１（排気ポート１２）の破損が抑えられる。

上述の実施の形態によれば、石英製反応管１１を備えた縦型熱処理装置において、筐体１０に対して反応管１１を固定するボトムフランジ３１と、筐体１０に固定された排気管４１ａと排気ポート１２とを気密に接続するフランジ部材５２と、をシャフト７１によって固定している。そして、このシャフト７１について、反応管１１に対する排気ポート１２の姿勢に応じてこれらボトムフランジ３１とフランジ部材５２とを互いに固定できるように、長さ寸法及びボトムフランジ３１及びフランジ部材５２に対する向きを調整自在に構成している。そのため、排気ポート１２と反応管１１との溶着部分に応力の加わることを抑制できるので、反応管１１の破損を抑えることができる。

また、ボトムフランジ３１とフランジ部材５２とを互いに固定しているので、反応管１１内が真空雰囲気に設定された場合であっても、排気ポート１２が排気管４１ａ側に引き寄せられることを抑制できる。そのため、第１の排気管４１ａにおける支持部４０よりも排気ポート１２側に伸縮自在及び屈曲自在なベローズ体４６を介設することができるので、排気管４１ａへの排気ポート１２の取り付け作業を容易に且つ速やかに行うことができる。

更に、排気ポート１２を排気管４１に接続するにあたり、これら排気ポート１２と排気管４１との間の接続部を２箇所（排気ポート１２とフランジ部材５２との間及びフランジ部材５２と排気管４１ａとの間）に設けている。即ち、従来（シャフト７１を設けない場合）では１箇所で済んでいた前記接続部を２箇所に増やすことにより、いわば排気管４１の一部の部材（板状部材５３ｂ）を加熱炉本体１９の下位置において排気ポート１２に接続できるようにしている。そのため、反応管１１へのこれら板状部材５３ｂ（フランジ部材５２）及びシャフト７１の固定作業を下位置において行うことができるので、作業者が頭上で行う作業が既述の伸縮自在及び屈曲自在のベローズ体４６とフランジ部５８とをクランプ部材４４で固定する作業及び排気管４１ａ、４１ｂの固定作業だけで済む。従って、排気管４１ａなどが配置されていて狭くて作業のしずらい作業者の頭上での作業を極力減らすことができ、反応管１１の設置作業を容易に速やかに行うことができる。そのため、シャフト７１を設けない場合と比べて、反応管１１の設置や交換に要する時間が短くなるので、装置の稼働時間を増やすことができる。

更にまた、ボトムフランジ３１にシャフト７１で固定する部材として、排気ポート１２の側方に配置されるフランジ部材５２を用いているので、排気ポート１２の前段側（ガスインジェクター２１側）及び後段側（真空ポンプ４３側）において夫々筐体１０に固定される固定部位間の距離（ボトムフランジ３１とフランジ部材５２との間の離間距離）は、シャフト７１を設けない場合（ボトムフランジ３１と排気管４１ａにおける支持部４０との間の距離）よりも極めて短くなる。そして、前記後段側の固定部位において排気ポート１２に対してある寸法だけ位置ずれしたまま固定された場合に当該排気ポート１２に加わる応力は、前記距離が短くなる程小さくなる。即ち、前記後段側の固定部位においてある寸法だけ位置ずれした状態で排気ポート１２を固定した時に、当該排気ポート１２と反応管１１との接続部は、前記距離が長くなる程大きく位置ずれしようとする。そのため、シャフト７１を固定する後段側の部位としてフランジ部材５２を用いることにより、シャフト７１の長さ寸法を短く抑えることができるので、これらシャフト７１とフランジ部材５２との間を接続する時の位置ずれ量の許容値は、シャフト７１を設けない場合よりも大きく設定できると言える。従って、例えば金属材料よりも寸法誤差の大きい石英からなる反応管１１や排気ポート１２であっても、作業者の熟練度への依存度合いを小さくして、反応管１１の破損を抑えて装置への設置作業を行うことができる。

また、シャフト７１を３箇所に配置しているので、反応管１１の破損をより一層抑えることができる。更に、これら３本のシャフト７１の配置位置について、排気ポート１２の一方側に寄った位置だけにまとめて（互いに近接させて）配置するのではなく、排気ポート１２の周方向に互いに離間すると共に、当該排気ポート１２の内部領域を介して互いに対向するようにしている。そのため、例えばフランジ部材５２に加わる荷重の排気ポート１２への伝達をより一層抑えることができる。

図１８は、シャフト７１の有無及びシャフト７１の本数によって、排気ポート１２への荷重がどの程度となるか確認した結果を示している。この場合には、排気管４１ａにおいてベローズ体４６に代えて屈曲しない金属配管を接続し、この金属配管に荷重を加えた時のフランジ部材５２の変位量を測定した。金属配管に加えた荷重を求めるにあたって、金属配管と筐体１０とを隙間を介してボルトによって互いに固定して、この時のトルクレンチによってボルトを締め付ける締め付けトルクを用いた。この結果、シャフト７１を設けることによって、金属配管に荷重が加えられても排気ポート１２（フランジ部材５２）が動きにくくなっている（排気ポート１２が破損しにくくなっている）ことが分かった。また、シャフト７１の本数を増やすことにより、排気ポート１２が更に破損しにくくなることが分かった。尚、この図１８においてシャフト７１を１本設けるにあたり、このシャフト７１の配置位置は、排気ポート１２の伸びる方向から見た時に、金属配管に対して荷重を加える向きに対して−４５°となるように設定した。また、シャフト７１を２本設ける場合には、金属配管に対して荷重を加える向きに対して２２５°及び−４５°となるようにシャフト７１の位置を設定した。シャフト７１を３本設ける場合には、既述の図１０に示したように、前記向きに対して−４５°、４５°及び２２５°となるようにシャフト７１の位置を設定した。

既述の例では、加熱炉本体１９の下方位置にて反応管１１及び排気ポート１２にボトムフランジ３１、フランジ部材５２及びシャフト７１をこの順番で取り付けて、その後上方位置においてフランジ部材５２と排気管４１ａとを接続したが、以下の（１）〜（３）に示す順番で取り付けても良い。これら（１）〜（３）において、支持部４０において筐体１０に排気管４１を予め固定しておいても良いし、あるいは装置に反応管１１及び排気ポート１２を設置（固定）した後、排気管４１を筐体１０に固定しても良い。

（１）下方位置にて反応管１１にボトムフランジ３１を固定して、次いで下方位置または上方位置において排気ポート１２にフランジ部材５２を固定して、続いて上方位置においてシャフト７１をボトムフランジ３１とフランジ部材５２との間に固定する。しかる後、筐体１０にボトムフランジ３１を固定した後、フランジ部材５２と排気管４１ａ（ベローズ体４６）とを互いに接続する。この時、筐体１０にボトムフランジ３１を固定するタイミングとしては、反応管１１を上方位置に持ち上げた後であれば、フランジ部材５２と排気管４１ａとを接続する前後のいずれであっても良い。また、排気管４１及びボトムフランジ３１を夫々筐体１０に固定した後、フランジ部材５２とベローズ体４６とをシャフト７１によって固定しても良い。

（２）下方位置において、排気ポート１２及び反応管１１に夫々フランジ部材５２及びボトムフランジ３１をこの順番で取り付ける。次いで、下方位置または上方位置においてボトムフランジ３１とフランジ部材５２とをシャフト７１によって固定する。続いて、ボトムフランジ３１を筐体１０に固定すると共に、フランジ部材５２とベローズ体４６とを互いに接続する。

（３）下方位置にて反応管１１にボトムフランジ３１を固定すると共に、下方位置または上方位置において、排気ポート１２にフランジ部材５２を固定する。次いで、上方位置においてベローズ体４６とフランジ部材５２とを互いに接続し、ボトムフランジ３１を筐体１０に固定する。しかる後、ボトムフランジ３１とフランジ部材５２とをシャフト７１を用いて固定する。この場合には、ベローズ体４６と排気ポート１２とを互いに接続した時に、例えば排気管４１ａの重量分などによって、排気ポート１２に僅かに応力が加わる場合もあるが、その後ボトムフランジ３１とフランジ部材５２とをシャフト７１によって固定することにより、いわば前記応力が当該シャフト７１に受け渡され、排気ポート１２や反応管１１の破損が抑えられる。また、この場合においてボトムフランジ３１を筐体１０に固定するタイミングとしては、反応管１１を上方位置に持ち上げた後、装置の立ち上げ前（ウエハＷに対する処理の開始前）であれば良い。従って、反応管１１の一連の取り付けステップの最後に、シャフト７１が固定されるようにしても良い。

また、既述の例では第１の排気管４１ａにベローズ体４６を設けたが、このベローズ体４６を設けなくても良い。この場合において、既述の（３）の方法では、排気管４１ａと排気ポート１２（フランジ部材５２）とを互いに接続する前に、予め当該排気管４１ａの支持部４０を筐体１０から取り外しておき、ボトムフランジ３１とフランジ部材５２とをシャフト７１を用いて互いに固定した後、排気管４１ａが筐体１０に固定される。更に、排気管４１ａとフランジ部材５２とを別個の部材として設けたが、これら排気管４１ａとフランジ部材５２とを一体化しても良く、この場合であっても排気管４１ａのフランジ部（排気ポート１２側の開口端）と排気ポート１２とが互いに気密に接続される。

既述の例において、シャフト７１を３本設けたが、図１９に示すように、１本あるいは２本であっても良いし、図２０に示すように、４本以上であっても良い。また、シャフト７１としては、ボトムフランジ３１とフランジ部材５２との間における長さ寸法を調整自在で且つ夫々の固定部３５、６１において水平方向及び鉛直方向に端部の向きを調整自在に構成すれば良い。図２１は、このようなシャフト７１の他の例を示している。

即ち、既述の固定部３５、６１の各々は、ボトムフランジ３１及び板状部材５３ａにおける側方側（シャフト７１側）において上下方向に亘って窪むように形成されたガイド溝１１１と、このガイド溝１１１内において当該ガイド溝１１１の両側面に嵌合しながら上下にスライド自在に構成されると共に、シャフト７１側にボルト穴１１２の形成されたスライド部材１１３と、を備えている。これらスライド部材１１３は、上下方向にスライドした状態で各々の高さ位置を固定できるように、各々のスライド部材１１３を側方側からネジなどにより固定されるように構成されている。

また、シャフト７１は、棒状の固定軸１０１と、この固定軸１０１が各々貫通されるように側面側に貫通口１０２が各々形成された角状部材１０３、１０３とを備えている。角状部材１０３は、この貫通口１０２の開口寸法が固定軸１０１の直径寸法よりも大きくなるように形成されており、貫通口１０２に対して直交する方向おける角状部材１０３の上面側には、当該貫通口１０２内に挿入された固定軸１０１を上面側から固定するためのボルト１０４などが設けられている。従って、固定軸１０１は、これら角状部材１０３、１０３内に挿入された状態でこれら角状部材１０３、１０３の配置された面（例えば水平面）において揺動自在（向きが調整自在）に構成されている。また、角状部材１０３、１０３における固定部３５、６１側には、既述のボルト穴１１２に挿入（固定）されるネジ溝１０５、１０５が形成されている。

この構成においてボトムフランジ３１とフランジ部材５２とを互いに固定する場合には、先ずボルト穴１１２に図示しないワッシャーなどを介して角状部材１０３のネジ溝１０５を挿入し、各々のスライド部材１１３の高さ位置を調整すると共に、各々の貫通口１０２、１０２の向き及び位置を調整する。次いで、貫通口１０２、１０２内に固定軸１０１を挿入し、角状部材１０３、１０３に対して当該固定軸１０１を固定する。このようにシャフト７１を構成することにより、固定部３５、６１間の長さ寸法に応じて、即ち反応管１１に対する排気ポート１２の姿勢に応じて、角状部材１０３、１０３にて各々固定される固定軸１０１の一端側及び他端側の位置（固定部３５、６１間における固定軸１０１の長さ寸法）を調整できる。また、反応管１１に対する排気ポート１２の姿勢が設計よりも上下方向あるいは水平方向に歪んでいる場合には、当該姿勢に応じて、既述のスライド部材１１３を上下に移動させたり、貫通口１０２、１０２において固定軸１０１を揺動させたりすることができる。

フランジ部材５２における固定部６１の設置位置としては、排気ポート１２側の板状部材５３ａに代えて、排気管４１側の板状部材５３ｂあるいはクランプ部材４４に設けても良い。即ち、シャフト７１は、反応管１１を筐体１０に固定する取り付け部材（ボトムフランジ３１）と、排気管４１と排気ポート１２とを接続する排気管４１の部分とを固定するように配置される。従って、固定部６１をクランプ部材４４に設ける場合には、クランプ部材４４は前記排気管４１の部分をなす。また、ボトムフランジ３１により反応管１１を筐体１０に固定するにあたり、反応管１１の長さ方向における中段位置を側方側から支持するようにしても良い。

以上において、反応管１１と排気ポート１２とを互いに溶着させて気密に固定したが、これら反応管１１と排気ポート１２との固定方法としては、例えば低融点ガラスを用いた溶接法など、反応管１１と排気ポート１２とが互いに一体的に気密に固定される方法が採られる。
また、ガスインジェクター２１から反応管１１内に成膜ガスを供給する手法としては、当該ガスインジェクター２１の側面に上下方向に亘って多数のガス孔２１ａを形成することに代えて、ガスインジェクター２１の上端部をウエハボート１３の上方位置において下方に向かってＵ字型に屈曲させ、当該上端部に設けられたガス孔２１ａから成膜ガスを供給するようにしても良い。

Ｗ ウエハ
１０ 筐体
１１ 反応管
１２ 排気ポート
３１ ボトムフランジ
３５ 固定部
４１ 排気管
５２ フランジ部材
６１ 固定部
７１ シャフト

Claims (11)

1. 一端側が基板の搬入口として開口すると共に当該一端側に排気ポートが形成された石英製の反応容器内にて減圧雰囲気下で基板を真空処理する真空処理装置を組み立てる方法において、
   前記反応容器の一端側に取り付け部材を取り付ける工程（ａ）と、
   前記排気ポートに、排気管のうち少なくともフランジ部を接続して固定する工程（ｂ）と、
   前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）の後、前記排気ポートに接続して固定された少なくともフランジ部を含む排気管の部分と前記取り付け部材とを固定部材により固定する工程（ｃ）と、
   反応容器に取り付け部材を取り付ける前記工程（ａ）の後、前記取り付け部材を支持部に固定する工程（ｄ）と、
   前記工程（ａ）から（ｄ）の工程が終了した後、前記排気管を、前記取り付け部材に対する固定位置よりも下流側にて前記取り付け部材とは異なる排気管固定部位に固定する工程（ｅ）と、を備えたことを特徴とする真空処理装置の組み立て方法。
2. 前記反応容器は、複数枚の基板が棚状に保持された保持具が一端側である下端側から搬入される縦型の反応管であり、
   前記固定部材は、前記排気管における前記排気ポートに接続されるフランジ部に固定されることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置の組み立て方法。
3. 前記排気管は、管路部材の一端側に着脱自在にフランジ部が設けられ、
   排気ポートに、排気管のフランジ部を接続して固定する工程（ｂ）は、管路部材から切り離された状態でフランジ部を排気ポートに固定する工程であり、
   フランジ部と前記取り付け部材とを固定部材により固定する工程（ｃ）を行った後に、当該フランジ部と前記管路部材の一端側とを接続して固定する工程を行い、
   その後、排気管を排気管固定部位に固定する工程（ｅ）を行うことを特徴とする請求項１または２記載の真空処理装置の組み立て方法。
4. 前記固定部材は、前記排気ポートの長さ方向に伸びる軸回りに互いに離間するように少なくとも３箇所に配置され、
   各々の固定部材は、前記排気ポートの内部領域を介して他の固定部材に対向するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の真空処理装置の組み立て方法。
5. 前記固定部材は、前記排気管の部分と前記取り付け部材との間における長さ寸法が調整自在に構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の真空処理装置の組み立て方法。
6. 前記排気管は、前記排気管固定部位に固定される位置と前記固定部材により取り付け部材に固定される位置との間にベローズ体が介在して設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の真空処理装置の組み立て方法。
7. フランジ部を含む排気管の部分と前記取り付け部材とを固定部材により固定する工程（ｃ）の後に、前記排気管を排気管固定部位に固定する工程（ｅ）を行う代わりに、
   前記工程（ｃ）の前に、前記工程（ｅ）を行うことを特徴とする請求項６記載の真空処理装置の組み立て方法。
8. 前記固定部材は、前記排気管の部分及び前記取り付け部材に夫々接続される接続部が各々角度調整自在に構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一つに記載の真空処理装置の組み立て方法。
9. 一端側が基板の搬入口として開口すると共に当該一端側に排気ポートが形成された石英製の反応容器内にて減圧雰囲気下で基板を真空処理する真空処理装置において、
   前記反応容器の一端側に取り付けられる取り付け部材と、
   前記排気ポートに固定されると共に、排気管の基端部として形成されたフランジ部と、
   前記排気ポートに接続して固定された少なくともフランジ部を含む排気管の部分と前記取り付け部材とを固定する固定部材と、を備えたことを特徴とする真空処理装置。
10. 前記取り付け部材が固定される支持部と、
    前記取り付け部材に対する固定位置よりも下流側に設けられると共に、前記取り付け部材とは異なる部材により構成され、前記排気管を固定する排気管固定部位と、を備えたことを特徴とする請求項９に記載の真空処理装置。
11. 前記排気管において、前記排気管固定部位に固定される位置と前記固定部材により取り付け部材に固定される位置との間には、ベローズ体が介在して設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の真空処理装置。

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