JP6145279B2

JP6145279B2 - ガス導入配管接続構造及びこれを用いた熱処理装置

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Publication number: JP6145279B2
Application number: JP2013021790A
Authority: JP
Inventors: 山崎　満; 満山崎
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: JP2014152833A

Description

本発明は、ガス導入配管接続構造及びこれを用いた熱処理装置に関する。

従来から、円筒形状の処理容器の下端部にガス導入管を接続し、処理容器内にガスを導入して熱処理を施すことを可能とした処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかる特許文献１に記載の処理装置では、処理容器内にガスを導入するガスポート構造において、ガスを導入するガスノズルを挿通するためのノズル挿通孔が形成されたガス導入ポートと、挿通されたガスノズルの端部が挿入されてガスノズルと連結されるガス導入管と、ガス導入管の端部とガス導入ポートとの間に介在したシール部材と、シール部材の外周側に空間を隔てて覆うように設けられた覆い体と、ガス導入管をガス導入ポート側に付勢してガス導入館の端部でシール部材を押圧するための押圧部材と、覆い体とシール部材との間に形成された空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを備えた構成を採用している。ここで、押圧部材は、処理容器側に固定され、内周面にねじ山が形成された雌ネジブロックと、ガス導入管の先端に設けられた雄ネジブロックからなり、雄ネジブロックと雌ネジブロックとが螺合することにより、ガス導入管を処理容器に接続している。

かかるガスポート構造によれば、シール部材を押圧するとともに、シール部材が存在する空間に不活性ガスを供給することにより、リークチェック時のように処理容器内の圧力が低下し、シール部から処理容器内に空気が侵入し易い状態となっても、空気の処理容器内への侵入を防止することができる。

特開２０１１−４０６３６号公報

ところで、上述の特許文献１に記載のガスポート構造では、処理容器側に固定された雌ネジブロックとガス導入管に取り付けられた雄ネジブロックからなる押圧部材が螺合し、押圧部材がシール部から処理容器内への空気の侵入を防止することができるが、メンテナンスの際には、押圧部材の螺合を解除し、ガス導入管を処理容器から外す必要がある。

かかる状態で、ガス導入管をメンテナンスすることが可能となるが、再び元の状態にするためには、ガス導入管の先端に取り付けられた雄ネジブロックを処理容器に設けられた雌ネジブロックに螺合させ、ネジ止め固定する必要がある。その際、処理容器内に導入するガスの種類が複数種類ある場合には、ガス導入管が複数存在することになるが、ガスポート構造は各々が同様の構造を有し、いずれのガス導入管も接続可能であるため、ガス導入管の接続を誤ってしまうおそれがある。

そこで、本発明は、複数のガス導入管が存在する場合であっても、誤接続を防止することができるガス導入配管接続構造及びこれを用いた熱処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るガス導入配管接続構造は、処理容器内に複数種類のガスを導入するために、前記処理容器の所定のガス導入部に複数のガス導入配管を接続するガス導入配管接続構造であって、
前記ガス導入部に、前記複数のガス導入配管に対応して設けられた複数のガス導入配管被接続部と、
前記複数のガス導入配管の各先端に設けられ、前記ガス導入配管を前記ガス導入配管被接続部に固定接続するための複数のガス導入配管接続機構と、を有し、
前記複数のガス導入配管被接続部及び前記複数のガス導入配管接続機構は、互いに対応する前記ガス導入配管接続機構及び前記ガス導入配管被接続部のみが１対１で接続可能な誤接続防止構造を有し、
前記ガス導入配管接続機構は、ナットとＣ−リングとを含み、
前記誤接続防止構造は、互いに対応する前記ガス導入配管被接続部に前記ガス導入配管接続機構が接続される際、前記ガス導入配管被接続部の第１の面に設けられた所定の突出パターンと、前記ガス導入配管接続機構の前記Ｃ−リングの該第１の面と対向する第２の面に設けられ、該所定の突出パターンに該第２の面を突き抜けさせる所定の突き抜け許容パターンであり、該所定の突出パターンと該所定の突き抜け許容パターンとの係合により誤接続を防止しながら前記ナットによる固定接続が可能な構造である。

本発明の他の態様に係る熱処理装置は、被処理体に熱処理を行う熱処理装置であって、
円筒状の処理容器と、
前記被処理体を前記処理容器内に保持する保持手段と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
前記処理容器内に複数種類のガスを供給するための複数のガス供給源と、
該複数のガス供給源から前記複数種類のガスを前記処理容器内に導入するための複数のガス導入配管と、
前記ガス導入配管接続構造と、を有する。

本発明によれば、ガス導入配管の処理容器への誤接続を防止することができる。

本発明の実施形態に係るガス導入配管接続構造及びこれを用いた処理装置の一例を示した図である。図１（Ａ）は、実施形態１に係るガス導入配管接続構造と、これを用いた処理装置の一部を示した斜視図である。図１（Ｂ）は、ガス導入配管接続構造１０の拡大図である。本発明の実施形態に係るガス導入配管接続構造のガス導入配管の接続前の状態を示した図である。本発明の実施形態に係るガス導入配管接続構造のボトムフランジとポートブロックとの間の誤接続防止構造を説明するための図である。図３（Ａ）は、本実施形態に係るガス導入配管接続構造のボトムフランジにポートブロックを取り付ける前の状態を示した図である。図３（Ｂ）は、ポートブロックをボトムフランジのガス導入穴に装着した状態を示した図である。本発明の実施形態に係るガス導入配管接続構造のガス導入配管とポートブロックとの間の誤接続防止構造を説明するための図である。図４（Ａ）は、ガス導入配管をポートブロックに接続する前の状態を示した図である。図４（Ｃ）は、Ｃ−リング１１０を単独で示した拡大斜視図である。図４（Ｂ）は、ガス導入配管をポートブロックに接続した状態を示した図である。図４（Ｄ）は、ポートブロックにガス導入配管が装着されたときのガス導入配管の先端とポートブロックとの関係を示した図である。本発明の実施形態に係るガス導入配管接続構造の一連の接続の流れを説明するための図である。図５（Ａ）は、ボトムフランジにポートブロックを接続する前の状態を示した図である。図５（Ｂ）は、ボトムフランジにポートブロックを接続した状態を示した図である。図５（Ｃ）は、ポートブロックにガス導入配管を接続する前の状態を示した図である。図５（Ｄ）は、ポートブロックにガス導入配管を接続した後の状態を示した図である。ガス導入配管がポートブロックに接続された状態における断面構成の一例を示した図である。本発明の実施形態に係るガス導入配管接続構造を用いた熱処理装置の一例を示した図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

図１は、本発明の実施形態に係るガス導入配管接続構造及びこれを用いた処理装置の一例を示した図である。図１（Ａ）は、実施形態１に係るガス導入配管接続構造と、これを用いた処理装置の一部を示した斜視図である。

図１（Ａ）において、処理容器４と、ボトムフランジ８０と、ガス導入配管接続機構１０と、ガス導入配管１００とが示されている。処理容器４は、種々の形状に構成されてよいが、例えば、図１（Ａ）に示すように、円筒形状に構成されてもよい。また、処理容器４内で行う処理は、ガスを導入して行う処理であれば、種々の処理に適用できるが、例えば、被処理体を加熱する熱処理であってもよい。

ボトムフランジ８０は、ガスを処理容器４内に導入するガス導入部であり、処理容器４の適切な箇所に設けられてよい。図１（Ａ）においては、ガス導入部が、円筒形状の処理容器４の下端に設けられたボトムフランジ８０である例が挙げられているが、ガス導入部は、必ずしもフランジ状に構成されなくてもよく、用途に応じて種々の構成をとりうる。例えば、ガス導入部は、処理容器４の一部に直接形成されてもよいし、ガス導入用の専用部品を用いてもよい。また、ガス導入部を設ける位置も、処理容器４の下端である必要は無く、処理内容等を考慮して任意の箇所に設けることができる。

ガス導入配管１００は、ガスの供給源（図示せず）から処理容器４内にガスを導入するために設けられた配管であり、ガスの供給源に一端が接続され、処理容器４に他端が接続される。

ガス導入配管接続構造１０は、ガス導入配管１００と処理容器４とを接続するための機構であり、ガス導入部であるボトムフランジ８０に設けられる。

図１（Ｂ）は、ガス導入配管接続構造１０の拡大図である。図１（Ｂ）に示すように、ガス導入配管接続構造１０は、ボトムフランジ８０と、ポートブロック７０と、ガス導入配管１００と、ナット１０２と、Ｃ−リング１１０とを有する。

ポートブロック７０は、ガス導入配管１００が接続されるガス導入配管被接続部であり、ガス導入部であるボトムフランジ８０に設けられる。つまり、ポートブロック７０は、ガス導入配管１００がボトムフランジ８０に接続される際の中継接続部材として機能する。よって、ポートブロック７０は、ガス導入配管１００が接続可能な接続機構を有する。例えば、ポートブロック７０は、ガス導入配管１００の先端を内嵌可能な接続穴を有して構成され、内嵌したガス導入配管１００の先端が固定接続可能なように、嵌合機構や、ねじ等の螺合機構を備えてよい。また、ポートブロック７０は、ガス導入配管１００が接続可能であれば、種々の形状に構成されてよいが、図１（Ｂ）に示すように、ブロック状の部材として構成されてもよい。

ガス導入配管１００は、ガス供給源（図示せず）から処理容器４内にガスを導入するための配管である。図１（Ａ）、（Ｂ）には示されていないが、本実施形態に係るガス導入配管接続構造１０では、複数のガス導入配管１００が設けられる。つまり、本実施形態に係るガス導入配管接続構造１０においては、処理容器４内で行う処理が、複数種類のガスを供給しながら行う処理であることを想定している。例えば、半導体ウエハの表面にシリコン酸化膜を形成する熱処理の場合、ジクロロシランガス（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）等のシリコン系ガスの他、アンモニア、窒素等のガスを用いる場合がある。このような場合には、ガス導入部であるボトムフランジ８０に、複数のポートブロック７０が設けられ、各々のポートブロック７０から異なる種類のガスを供給する。よって、ガス導入配管１００も、用いるガスの種類に応じて複数本設けられ、複数のガス導入配管１００を、各ガス導入配管１００の接続先であるポートブロック７０に対応させて接続することが必要となる。つまり、ジクロロシランガスを供給するポートブロック７０にはジクロロロシランのガス供給源に接続されたガス導入配管１００が接続され、アンモニアを供給するポートブロック７０にはアンモニアのガス供給源に接続されたガス導入配管１００が接続される必要がある。

しかしながら、総て同じ構造のポートブロック７０及びガス導入配管１００を用いると、ガス導入配管１００はいずれのポートブロック７０にも接続可能であるため、ガス導入配管１００をポートブロック７０に接続する際、誤接続が発生し易い。一方で、ガスの種類毎に異なる構造のポートブロック７０及びガス導入配管１００を用いれば、このような誤接続は防止することができるが、そのような構成とすることは、コストが高くなり過ぎて現実的には困難である。

そこで、本実施形態に係るガス導入配管接続構造１０では、安価にそのような誤接続を防止する構成を提案するが、その具体的な内容は後述する。

ナット１０２は、ガス導入配管１００の先端に設けられ、ガス導入配管１００をポートブロック７０に固定接続するためのガス導入配管接続機構である。具体的には、ナット１０２は、ポートブロック７０と嵌合又は螺合等により固定接続可能な機構を備えていればよい。例えば、ナット１０２の先端の外周面にねじ山が形成され、ポートブロック７０の接続穴の内周面に形成されたねじ山と螺合することによりガス導入配管１００をポートブロック７０に固定接続する構成を備えていてもよい。

Ｃ−リング１１０は、対応するポートブロック７０とパターンマッチングを行い、ガス導入配管１００とポートブロック７０が正しく対応しているかを確認可能とする誤接続防止構造の一部である。Ｃ−リング１１０の構造及び機能の詳細は後述するが、ポートブロック７０の所定の面にピンを立てた突出パターンを形成し、Ｃ−リング１１０の突出パターンと対向する面には突出パターンに対応した切り欠きパターンを形成し、正しく対応した接続の場合には、ポートブロック７０に設けられたピンが切り欠きパターンとマッチし、接続を妨げないが、マッチしない場合には、ピン７３がＣ−リング１１０の対向面に当たってしまい、接続を妨げる構成となっている。

図２は、本発明の実施形態に係るガス導入配管接続構造のガス導入配管の接続前の状態を示した図である。

図２において、ボトムフランジ８０の表面にポートブロック７０が設けられているが、ポートブロック７０は、接続穴７１と、突出パターン形成面７２と、ピン挿入孔７３と、ピン７４と、ボルト７６とを有する。なお、突出パターン形成面７２と、ピン挿入孔７３と、ピン７４とで、突出パターン７５を形成する。また、ガス導入配管１００の先端部には、リテーナ１０１と、ナット１０２と、Ｃ−リング１１０と、Ｏ−リング９０とが設けられている。

ポートブロック７０は、ガス導入配管１００の先端部が挿入可能な接続穴７１を中央部に有する。接続穴７１の内周面には、ねじ山が形成された雌ねじ形成部７１ａを有する。そして、略直方体のポートブロック７０の１辺に沿って、ポートブロック７０の厚さよりも薄い突出パターン形成面７２が形成されている。突出パターン形成面７２は、ピン７４による突出パターン７５を形成するために設けられた面であり、配列された複数のピン挿入孔７３が形成される。図２においては、５個のピン挿入孔７３が縦一列に配列されおり、そのうち２個のピン挿入孔７３にピン７４が挿入されている。ピン７４は、突出パターン７５を形成するための突出部材であり、配列された複数のピン挿入孔７３の所定箇所にピン７４を挿入することにより、所定の突出パターン７５を形成することができる。図２においては、５個のピン挿入孔７３のうち、上から１番目と３番目のピン挿入孔７３にピン７４が挿入され、上から１番目と３番目に突出部を有する突出パターンが形成されている。５個のピン挿入孔７３に対して、２本のピン７４を用いる場合には、_５Ｃ_２＝（５×４）／２！＝１０通りの突出パターン７５を形成することが可能であるので、１０種類のガスを用いる場合であっても、識別可能な突出パターン７５を形成することができる。

このように、ポートブロック７０の１辺に沿って、突出パターン形成面７２を設けて突出パターン７５を形成することにより、識別可能なマッチングパターンを複数作ることができ、これを利用して１対１の正しい対応関係がとれているかの確認を行うことができる。

ガス導入配管１００の先端には、ガス導入配管１００をポートブロック７０の接続穴７１に挿入固定することを可能にするリテーナ１０１及びナット１０２の他、ポートブロック７０の突出パターン７５とのマッチングを行うためのＣ−リング１１０が設けられる。

ここで、リテーナ１０１は、ガス導入配管１００の先端を保持するための保持手段である。また、ナット１０２は、先端寄りの外周面に雄ねじ形成部１０３を有し、ポートブロック７０の接続穴７１の内周面に設けられた雌ねじ形成部７１ａと螺合可能に構成される。つまり、先端側のリテーナ１０１をポートブロック７０の接続穴７１に挿入し、ナット１０２を回転させて締め込むことにより、ナット１０２の雄ねじ形成部１０３のねじ山と接続穴７１に形成された雌ねじ形成部７１ａのねじ山が螺合し、ガス導入配管１００はポートブロック７０に接続固定される。このように、ナット１０２は、ガス導入配管１００のポートブロック７０への接続機構を構成している。

Ｃ−リング１１０は、ナット１０２に取り付けられ、側面に飛び出した切り欠きパターン形成面１１３を有する。切り欠きパターン形成面１１３は、突出パターン７５に対応した切り欠きが形成されたパターン面であり、ガス導入配管１００をポートブロック７０に装着したときに、突出パターン形成面７２と対向するとともに、対向間隔がピン７４の突出量よりも短くなるように設けられる。つまり、ピン７４の位置と切り欠きの位置が一致していれば、突出パターン形成面７２と切り欠きパターン形成面１１３とは接近することができるが、位置が異なると、切り欠きパターン形成面１１３の切り欠きが形成されていない箇所にピン７４が当たってしまい、ガス導入配管１００の接続固定が妨げられる。これにより、ガス導入配管１００とポートブロック７０との対応関係が不一致であることを認識でき、両者の誤接続を防止することができる。

なお、Ｏ−リング９０は、リテーナ１０１の先端と処理容器４との接続部分をシールするためのシール部材である。

図３は、本発明の実施形態に係るガス導入配管接続構造のボトムフランジとポートブロックとの間の誤接続防止構造を説明するための図である。図３（Ａ）は、本実施形態に係るガス導入配管接続構造のボトムフランジにポートブロックを取り付ける前の状態を示した図である。

図３（Ａ）において、ボトムフランジ８０と、ガス導入穴８１と、溝８２と、平坦部８３と、溝パターン８４と、ボルト穴８５とが示されるとともに、ポートブロック７０と、接続穴７１と、雌ねじ形成部７１ａと、突出パターン形成面７２と、ピン挿入孔７３と、ピン７４と、突出パターン７５と、ボルト７６とが示されている。

図３（Ａ）に示すように、ポートブロック７０は、ボトムフランジ８０と別部品であるので、ボトムフランジ８０から取り外すことが可能である。メンテナンスの際には、ガス導入配管１００をポートブロック７０から取り外しただけの状態で済ませる場合もあるが、ポートブロック７０を更にボトムフランジ８０から外して洗浄等を行う場合もある。そのような場合、ポートブロック７０には、導入すべきガス種を供給するガス導入配管１００に対応した所定の突出パターン７５が設けられており、導入すべきガスが予め定められているため、ボトムフランジ８０をどのガス導入穴８１に取り付けるかも必然的に定められている。よって、本実施形態に係るガス導入配管接続構造１０においては、ポートブロック７０とガス導入配管１００との対応を１対１にするだけでなく、ポートブロック７０とボトムフランジ８０のガス導入穴８１との対応も１対１となるように構成している。

図３（Ａ）において、ボトムフランジ８０の側面にガス導入孔８１が形成されているが、ガス導入孔８１は、処理容器４内に導入するガスの種類に応じて複数個設けられる。図３においては、紙面の都合で１個のガス導入孔８１しか示されていないが、実際には、所定間隔を置いて、複数個のガス導入孔８１がボトムフランジ８０に形成される。

ガス導入穴８１は、外部から処理容器４内にガスを導入するための連通穴であるが、ガス導入穴８１の近傍のボトムフランジ８０の表面には、溝８２が設けられる。溝８２は、ポートブロック７０の突出パターン７５と対応するように、ピン７４が突出して設けられた箇所に溝パターン８４として設けられる。つまり、ピン７４と対向する位置にのみ溝８２が設けられるため、溝８２と、溝８２が設けられていない平坦部８３とで、溝パターン８４を形成する。

一方、ポートブロック７０は、ガス導入穴８１に対応した接続穴７１を有するとともに、突出パターン形成面７２、ピン挿入孔７３及びピン７４からなる突出パターン７５を有するが、ピン挿入孔７３は貫通孔として構成され、ピン７４は、ガス導入配管１００側だけでなく、ボトムフランジ８０側にも突出パターン７５を形成している。つまり、ピン挿入孔７３に、ピン７４の中点付近が支持され、ピン７４が突出パターン形成面７２の両面から突出した構成となっている。このような構成をとることにより、所定のガスを導入する系統には、ボトムフランジ８０のガス導入穴８１と、ポートブロック７０と、ガス導入配管１００とで共通のマッチングパターンを用いることができ、ガス供給系統全体で誤接続を防止することができる。

なお、ボトムフランジ８０のガス導入穴８１において、厚さ方向側面に貫通した切り欠きを形成してしまうと、ガス漏洩の原因となり得るので、ピン７４の突出量よりも深い溝８２をボトムフランジ８０の表面に形成するに留めている。これにより、ガス導入穴８１にポートブロック７０が装着される際に、突出パターン７５と溝パターン８４が一致していれば、ピン７４によりポートブロック７０の装着が妨げられることは無く、また、マッチングパターンとして形成された溝８２からガスの漏洩を引き起こすことも無い。

また、図３（Ａ）の突出パターン７５においては、５個の縦に配列されたピン挿入孔７３のうち、上から３番目と５番目のピン挿入孔７３にピン７４が挿入されており、ボトムフランジ８０のガス導入孔８１は、その突出パターン７５に対応した溝パターン８４を有している。このように、突出パターン７５及び溝パターン８４は、種々のパターンとすることができる。

更に、図３においては、突出パターン形成面７２にピン挿入穴７３を配列形成し、ピン挿入穴７３の所定箇所にピン７４を挿入して突出パターン７５を形成しているが、このような構成とせず、プレス成形等により突出パターン７５を形成してもよい。

なお、ボトムフランジ８０のガス導入穴８１の右上及び左下（左下は図示せず）には、ボルト穴８５が設けられ、ポートブロック７０の右上及び左下側に設けられたボルト７６を締めることにより、ポートブロック７０をガス導入穴８１に取り付けることが可能となっている。

図３（Ｂ）は、ポートブロックをボトムフランジのガス導入穴に装着した状態を示した図である。図３（Ｂ）に示すように、ピン７４がボトムフランジ８０側に突出した箇所に溝８２が設けられ、突出パターン７５と溝パターン８４がマッチしている場合には、ピン７４がボトムフランジ８０の平坦面８３に衝突しない構成となっている。一方、突出パターン７５と溝パターン８４が一致していない場合には、ピン７４はボトムフランジ８０の平坦面８３に当たり、ポートブロック７０の装着が妨げられるので、誤接続と認識され、ポートブロック７０とガス導入穴８１との誤接続を防止することができる。

このように、ボトムフランジ８０の複数のガス導入穴８１にも、ポートブロック７０の突出パターン７５に適合した溝パターン８４を形成することにより、ポートブロック７０は特定の位置にのみ接続可能となり、誤接続を防止することができる。

図４は、本発明の実施形態に係るガス導入配管接続構造のガス導入配管とポートブロックとの間の誤接続防止構造を説明するための図である。図４（Ａ）は、ガス導入配管をポートブロックに接続する前の状態を示した図である。

図４（Ａ）において、ガス導入配管１００の記載は省略し、ポートブロック７０への接続に関連する箇所のみを示している。具体的には、ガス導入配管１００の先端に設けられたナット１０２、リテーナ１０１の先端部分及びＣ−リング１１０のみを示している。ガス導入配管１００をポートブロック７０に接続する際には、ナット１０２をポートブロック７０の接続穴７１に挿入してゆくが、その際、ポートブロック７０に１辺に沿って形成された突出パターン７５と、これに対向する切り欠きパターン１１５とが一致するかが確認される。

突出パターン７５は、ポートブロック７０のブロック表面よりも奥にあり、ポートブロック７０の縦方向の１辺に沿うように形成された突出パターン形成面７２上に、突出パターン形成面７２に垂直であって、水平方向に突出するようにピン７４が設置して設けられる。図３において説明したように、突出パターン形成面７２に形成されたピン挿入孔７３を貫通するようにピン７４が設けられており、ガス導入配管１００側にも、ボトムフランジ８０側と同様の突出パターン７５を形成している。具体的には、図４においては、図３で示したのと同様に、ピン挿入孔７３の上から３番目と５番目にピン７４が設置されている。

図４（Ｃ）は、Ｃ−リング１１０を単独で示した拡大斜視図である。図４（Ｃ）に示すように、Ｃ−リング１１０は、Ｃの文字のように形成された取付部１１１と、切り欠きパターンを形成するためのパターン形成部１１２とを有する。Ｃ−リング１１０は、例えば、金属板を加工して形成されてよい。

取付部１１１は、アルファベットのＣの文字の形状に構成され、ナット１０２の頭の部分と、雄ねじ形成部１０３との間の円筒状の部分を囲むようにして、ナット１０２に回転可能に取り付けられる。パターン形成部１１２は、取付部１１１の面から、ポートブロック７０側に切り欠きパターン形成面１１３を形成すべく、コの字状に折り曲げられて形成される。切り欠きパターン形成面１１３は、ナット１０２を締めたときに、ポートブロック７０の突出パターン形成面７２と対向するとともに、十分に接近できるような位置に形成される。また、切り欠きパターン形成面７２の形状は、用途に応じて適切な形状を採用してよいが、突出パターン形成面７２と近似した形状であることが好ましい。切り欠きパターン形成面７２の形状が突出パターン形成面７２と近似していると、突出パターン７５に対応した切り欠きパターン１１５を形成するのが容易だからである。

切り欠きパターン形成面１１３には、切り欠き１１４のパターンが形成される。切り欠き１１４は、突出パターン形成面７２と切り欠きパターン形成面１１３とが対向したときに、ピン７４が切り欠きパターン形成面１１３を突き抜けるのを許容する位置に形成される。図４（Ｃ）においては、略長方形の切り欠きパターン形成面１１３の上下辺と平行にベルト状に切り欠き１１４を形成した例が示されている。これにより、互いに対応する切り欠きパターン形成面１１３と突出パターン形成面が接近して対向したときに、ピン７４は切り欠き１１４の部分を突き抜けた状態となり、ガス導入配管１００のポートブロック７０への装着時の接近を許容する。

図４（Ｄ）は、ポートブロックにガス導入配管が装着されたときのガス導入配管の先端とポートブロックとの関係を示した図である。図４（Ｄ）に示すように、ポートブロック７０よりも内側にリテーナ１０１の先端が入り込み、ナット１０２がポートブロック７０と螺合して固定接続された状態では、Ｃ−リング１１０の切り欠きパターン形成面１１３の切り欠き１１４に、ピン７４が挟み込まれたような状態となっている。これにより、ピン７４は切り欠きパターン形成面１１３を突き抜けることができ、ガス導入配管１００のポートブロック７０への装着を許容する。

なお、図４（Ｃ）、（Ｄ）に示されるように、切り欠き１１４は、ガス導入配管１００がポートブロック７０に装着されたときに、突出パターン７５が切り欠きパターン形成面１１３を突き抜けることを許容できる突き抜け許容パターンであればよいので、切り欠き１１４の他、貫通孔等であってもよい。また、Ｃ−リング１１０が金属板を折り曲げて形成した構成でなく、厚い板のように構成された場合には、十分深く掘られた溝や窪みであってもよい。

このように、切り欠きパターン１１５は、用途に応じて、貫通孔パターン、溝パターン、窪みパターン等で代用することができる。

図４（Ａ）に戻る。Ｃ−リング１１０は、図４（Ｃ）、（Ｄ）で説明した構成を有するので、切り欠きパターン形成面１１３には、ピン７４と一致する切り欠きパターン１１５が形成され、それらを合わせるようにしてガス導入配管１００がポートブロック７０に取り付けられる。

図４（Ｂ）は、ガス導入配管をポートブロックに接続した状態を示した図である。図４（Ｂ）に示すように、突出パターン７５と切り欠きパターン１１５は一致し、両者の対応が正しいことを確認しながらナット１０２を締め込み、ガス導入配管１００をポートブロック７０に固定接続することができる。

図５は、本発明の実施形態に係るガス導入配管接続構造の一連の接続の流れを説明するための図である。

図５（Ａ）は、ボトムフランジにポートブロックを接続する前の状態を示した図である。図５（Ａ）に示すように、ボトムフランジ８０の側面に設けられた複数のガス導入穴８１のうち、所定のガス導入穴８１に対応するポートブロック７０が装着される。ポートブロック７０の装着は、ガス導入穴８１と接続穴７１が位置合わせされ、ボルト７６をボルト穴８５に挿入してネジ止めすることにより行われるが、その際、ガス導入穴８１の近傍の所定箇所におけるボトムフランジ８０の表面に形成された溝８２と平坦部８３による溝パターン８４と、溝パターン８４と対向する箇所に設けられた突出パターン７５とのパターンマッチングが行われる。なお、突出パターン７５は、突出パターン形成面７２に配列形成されたピン挿入孔７３にピン７４を挿入設置することにより形成される。

ここで、ガス導入穴８１とポートブロック７０との対応関係は、ガスを導入するための系統が同一ということであり、導入するガス種に応じて定められる系統である。

図５（Ｂ）は、ボトムフランジにポートブロックを接続した状態を示した図である。図５（Ｂ）に示すように、突出パターン７５と溝パターン８４は一致し、隙間を有して嵌合した状態となる。突出パターン７５と溝パターン８４が一致した場合には、ポートブロック７０は、ボトムフランジ８０に密着させて装着することができる。

図５（Ｃ）は、ポートブロックにガス導入配管を接続する前の状態を示した図である。なお、図５（Ｃ）においては、ガス導入配管１００自体は省略し、接続に関係あるナット１０２よりも先のガス導入配管接続機構に関連する箇所のみ示している。

図５（Ｃ）に示すように、ポートブロック７０の接続穴７１にナット１０２を挿入してネジ止めするが、その際、ポートブロック７０の突出パターン７５と、Ｃ−リング１１０の切り欠きパターン１１５とのパターンマッチングが行われる。

図５（Ｄ）は、ポートブロックにガス導入配管を接続した後の状態を示した図である。図５（Ｄ）に示すように、ポートブロック７０の突出パターン７５にＣ−リング１１０の切り欠きパターン１１５がマッチし、ガス導入配管１００とポートブロック７０の１対１の対応関係が保たれている。

このように、本実施形態に係るガス導入配管接続構造によれば、ボトムフランジ８０へのポートブロック７０の装着、ポートブロック７０へのガス導入配管の接続という２つの接続について、誤接続が防止され、１対１の正しい接続を行うことができる。

図６は、ガス導入配管１００がボトムフランジ８０に接続された状態における断面構成の一例を示した図である。図６に示すように、ガス導入配管１００の先端には、リテーナ１０１が接続され、リテーナ１０１の細い部分の周囲にナット１０２が設けられている。また、リテーナ１０１の先端部は、ほぼナット１０２と同径であり、ナット１０２が先端から抜けるのを防止する。また、ナット１０２の先端部には、雄ねじ形成部１０３が設けられている。

容器フランジ部８は、処理容器４の一部であり、処理容器４のフランジ部を形成している。容器フランジ部８の内側端部には、インジェクタ１２が設けられている。インジェクタ１２は、処理容器４内にガスを供給するためのガスノズルである。容器フランジ部８を上下及び側面から覆うようにボトムフランジ８０が設けられている。今まで説明したように、ボトムフランジ８０には、ポートブロック７０が設けられている。

ポートブロック７０の接続穴７１の内周面には、ねじ山が形成された雌ねじ形成部７１ａが設けられ、ナット１０２の外周面もねじ山が形成された雄ねじ形成部１０３を有し、両者のねじ山が螺合し、ポートブロック７０にガス導入配管１００が接続される。その際、Ｃ−リング１１０に形成された切り欠きパターン１１５と、ポートブロック７０に形成された突出パターンとのパターンマッチングが行われ、誤接続が防止される。

また、容器フランジ部８とリテーナ１０１の先端との間には、Ｏ−リング９０が設けられ、接続箇所のシールが行われている。

図７は、本発明の実施形態に係るガス導入配管接続構造を用いた熱処理装置の一例を示した図である。なお、図７において、今まで説明した構成要素と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明を簡略化又は省略する。

図７において、熱処理装置は、被処理体である半導体ウエハＷを収容する処理容器４を有している。ここでは、この処理容器４は、耐熱性の大きな石英により円筒体状に成形された天井に排気口を有する容器本体６により形成されており、垂直方向に起立されて縦型の処理容器４として構成されている。処理容器本体６の直径は、例えば処理されるウエハＷの直径が３００ｍｍの場合には、３５０〜４５０ｍｍ程度の範囲に設定されている。

この石英製の容器本体６の下端部は開口されて、後述するようにウエハＷを搬入、搬出できるようになっている。容器本体６の下端部の側壁は、肉厚に形成されると共に半径方向外方に向けて僅かに延びてリング状の容器フランジ部８が形成されている。そして、容器本体６の端部である容器フランジ部８に、処理容器４内へ必要なガスを導入する、ガス導入側のガス導入配管接続構造１０が設けられている。

ガス導入配管接続構造１０は、今まで説明した本実施形態に係るガス導入配管接続構造が用いられる。そして、このガス導入配管接続構造１０に、石英製のインジェクタ１２を貫通させるようにして設けられており、外部からガスを導入するようになっている。なお、ガス導入配管接続構造１０及びインジェクタ１２は、図７においては１つしか示されていないが、処理容器４内に導入するガスの種類に応じて、複数のガス導入配管接続構造１０及びインジェクタ１２が設けられる。例えば、ガス導入配管接続構造１０及びインジェクタ１２は、５〜６個程度設けられてもよい。

また、インジェクタ１２へガスを供給するためにガス供給系１４が設けられる。このガス供給系１４はインジェクタ１２へ連通される金属、例えばステンレススチール製のガス導入配管１００を有しており、このガス導入配管１００の途中には、マスフローコントローラのような流量制御器１８及び開閉弁２０が順次介設されて、処理ガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。他の必要な処理ガスも同様に構成されたガス導入配管接続構造１０を介して供給される。

容器本体６の容器フランジ部８の周辺部は、例えばステンレススチールにより形成されたベースプレート２２により支持されており、このベースプレート２２により容器本体６の荷重を支えるようになっている。このベースプレート２２の下方は、図示しないウエハ移載機構を有するウエハ移載室２４となっており、略大気圧の窒素ガス雰囲気になっている。またベースプレート２２の上方は通常のクリーンルームの清浄な空気の雰囲気となっている。容器本体６内には、複数枚のウエハＷを多段に所定のピッチで保持する保持手段として石英製のウエハボート２６が収容されている。

このウエハボート２６は、石英製の保温筒２８を介してテーブル３０上に載置されており、このテーブル３０は、容器本体６の下端開口部を開閉する蓋部３２を貫通する回転軸３４の上端部に支持される。そして、この回転軸３４の貫通部には、例えば磁性流体シール３６が介設され、この回転軸３４を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部３２の周辺部と上記容器本体６の下端部には、例えばＯ−リング等よりなるシール部材３８が介設されており、処理容器４内のシール性を保持している。

回転軸３４は、例えばボートエレベータ等の昇降機構４０に支持されたアーム４２の先端に取り付けられており、ウエハボート２６及び蓋部３２等を一体的に昇降できるようになされている。なお、テーブル３０を上記蓋部３２側へ固定して設け、ウエハボート２６を回転させることなくウエハＷの処理を行うようにしてもよい。

また、容器本体６の端部である天井部には、開口された排気口４４が設けられると共に、この排気口４４にガス排出側のガスポート構造４６が設けられる。そして、このガスポート構造４６に、処理容器４内の雰囲気を排気する真空排気系４８が接続されている。具体的には、真空排気系４８は、ガスポート構造４６に連結される例えばステンレススチールよりなる金属製のガス排気管５０を有している。そして、このガス排気管５０の途中には、開閉弁５２、バタフライバルブのような圧力調整弁５４及び真空ポンプ５６が順次介設されており、処理容器４内の雰囲気を圧力調整しつつ真空引きできるようになっている。

処理容器４の側部には、これを取り囲むようにして加熱手段５８が設けられており、この内側に位置する半導体ウエハＷを加熱し得るようになっている。またこの加熱手段５８の外周には、断熱材６０が設けられており、この熱的安定性を確保するようになっている。

ガス排出側のガスポート構造４６は、排気口４４から延びて例えば直角に横方向へＬ字状に屈曲された石英管製のガス排気ポート６２を有している。このガス排気ポート６２の内径は、ガス排気管５０の内径と同じに設定されている。

このように、円筒形状の処理容器４、処理容器４内に半導体ウエハＷを搬入して保持するウエハボート２６、加熱を行う加熱手段５８、真空排気を行う真空排気系４８等を備えた熱処理装置に、誤接続防止機構を有するガス導入配管接続構造１０を適用することにより、ガス導入配管１００を接続する際の誤接続を防止することができる。よって、メンテナンスや、新たに熱処理装置を設置する際の誤接続を確実に防止することができ、熱処理装置の安全性、信頼性を向上させることができる。

なお、図７においては、本実施形態に係るガス導入配管接続機構１０を熱処理装置に適用した例を挙げて説明したが、複数のガス導入穴を有する処理容器全般に好適に適用することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

４処理容器
１０ガス導入配管接続構造
２６ウエハボート
５８加熱手段
７０ポートブロック
７１接続穴
７１ａ雌ねじ形成部
７２突出パターン形成面
７３ピン挿入孔
７４ピン
７５突出パターン
８０ボトムフランジ
８１ガス導入穴
８２溝
８３平坦部
８４溝パターン
１００ガス導入配管
１０１リテーナ
１０２ナット
１０３雄ねじ形成部
１１０Ｃ−リング
１１１取付部
１１２パターン形成部
１１３切り欠きパターン形成面
１１４切り欠き
１１５切り欠きパターン

Claims

処理容器内に複数種類のガスを導入するために、前記処理容器の所定のガス導入部に複数のガス導入配管を接続するガス導入配管接続構造であって、
前記ガス導入部に、前記複数のガス導入配管に対応して設けられた複数のガス導入配管被接続部と、
前記複数のガス導入配管の各先端に設けられ、前記ガス導入配管を前記ガス導入配管被接続部に固定接続するための複数のガス導入配管接続機構と、を有し、
前記複数のガス導入配管被接続部及び前記複数のガス導入配管接続機構は、互いに対応する前記ガス導入配管接続機構及び前記ガス導入配管被接続部のみが１対１で接続可能な誤接続防止構造を有し、
前記ガス導入配管接続機構は、ナットとＣ−リングとを含み、
前記誤接続防止構造は、互いに対応する前記ガス導入配管被接続部に前記ガス導入配管接続機構が接続される際、前記ガス導入配管被接続部の第１の面に設けられた所定の突出パターンと、前記ガス導入配管接続機構の前記Ｃ−リングの該第１の面と対向する第２の面に設けられ、該所定の突出パターンに該第２の面を突き抜けさせる所定の突き抜け許容パターンであり、該所定の突出パターンと該所定の突き抜け許容パターンとの一致により誤接続を防止しながら前記ナットによる固定接続が可能な構造であるガス導入配管接続構造。
前記所定の突出パターンは、前記第１の面に設けられたピンからなるパターンであり、
前記所定の突き抜け許容パターンは、前記所定の突出パターンに対応して前記第２の面に形成された切り欠きパターンである請求項１に記載のガス導入配管接続構造。
前記第１の面には、配列された複数のピン挿入孔が設けられ、
前記ピンは、前記複数のピン挿入孔の所定箇所に挿入されて前記所定の突出パターンを形成する請求項２に記載のガス導入配管接続構造。
前記所定の突出パターン及び前記所定の突き抜け許容パターンは、互いに対応する前記複数のガス導入配管被接続部及び前記複数のガス導入配管接続機構のペア毎にそれぞれ異なる請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガス導入配管接続構造。
前記処理容器は円筒形状を有し、
前記ガス導入部は前記処理容器の底部に設けられ、側面に複数のガス導入穴が形成されたボトムフランジであり、
前記複数のガス導入配管被接続部は、各々が前記ガス導入配管接続機構を内嵌可能な接続穴及び前記第１の面を有し、
前記第１の面に設けられた前記複数のピン挿入孔は貫通孔であり、該貫通孔に装着された前記ピンは前記ボトムフランジ側にも前記所定の突出パターンを形成し、
前記ボトムフランジは、前記複数のガス導入穴の各々の近傍表面に、前記所定の突出パターンが挿入可能な所定の溝パターンを有し、
前記複数のガス導入配管被接続部は、前記所定の突出パターンと前記所定の溝パターンとが互いに対応するように、前記複数のガス導入穴の各々に対応して設けられた請求項３に記載のガス導入配管接続構造。
前記ガス導入配管被接続部は、内周にねじ山が形成された穴状の雌ねじ形成部を有し、
前記ガス導入配管接続機構は、該雌ねじ形成部に挿入されて螺合するねじ山が外周に形成された雄ねじ形成部を有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載のガス導入配管接続構造。
被処理体に熱処理を行う熱処理装置であって、
円筒状の処理容器と、
前記被処理体を前記処理容器内に保持する保持手段と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
前記処理容器内に複数種類のガスを供給するための複数のガス供給源と、
該複数のガス供給源から前記複数種類のガスを前記処理容器内に導入するための複数のガス導入配管と、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載のガス導入配管接続構造と、を有する熱処理装置。