JPH04264716A - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
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- JPH04264716A JPH04264716A JP3046043A JP4604391A JPH04264716A JP H04264716 A JPH04264716 A JP H04264716A JP 3046043 A JP3046043 A JP 3046043A JP 4604391 A JP4604391 A JP 4604391A JP H04264716 A JPH04264716 A JP H04264716A
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- JP
- Japan
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- processing container
- heat treatment
- sealing member
- heating furnace
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- Granted
Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B17/00—Furnaces of a kind not covered by any preceding group
- F27B17/0016—Chamber type furnaces
- F27B17/0025—Especially adapted for treating semiconductor wafers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/34—Methods of heating
-
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- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B11/00—Bell-type furnaces
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱処理装置に関する。
【従来の技術】一般に、半導体ウエハの如き被処理体に
均熱状態において所定の熱処理を施して、この表面に薄
膜を形成したり熱拡散を行ったりする装置として、熱処
理装置が用いられている。この種の熱処理装置にあって
は、加熱炉の炉口近くに設けられた処理容器のシール部
に弾性部材からなるＯリングを用い、このＯリングが設
けられているフランジ部を水冷し、更にＯリングと当接
する処理容器部分を水冷された別のフランジで被うもの
として、実開平１−１２２０６４号公報が報告されてい
る。また、Ｏリングが当接する処理容器の内側に水冷さ
れた蓋体の凸部が上記Ｏリングを被う如く構成したもの
として、実開昭６２−９２６３５号公報が報告されてい
る。
均熱状態において所定の熱処理を施して、この表面に薄
膜を形成したり熱拡散を行ったりする装置として、熱処
理装置が用いられている。この種の熱処理装置にあって
は、加熱炉の炉口近くに設けられた処理容器のシール部
に弾性部材からなるＯリングを用い、このＯリングが設
けられているフランジ部を水冷し、更にＯリングと当接
する処理容器部分を水冷された別のフランジで被うもの
として、実開平１−１２２０６４号公報が報告されてい
る。また、Ｏリングが当接する処理容器の内側に水冷さ
れた蓋体の凸部が上記Ｏリングを被う如く構成したもの
として、実開昭６２−９２６３５号公報が報告されてい
る。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】前者の文献の技術は、
弾性部材からなり通常耐熱が２００℃であるＯリングの
熱を水冷されたフランジで冷却している。しかし加熱炉
は温度、例えば１０００℃等の高温に加熱する場合、Ｏ
リングは熱伝導性が悪いため水冷されたフランジ部と接
触するＯリング部分は例えば５０℃と低温に保たれるが
、加熱炉から輻射光が石英からなる処理容器を透過し処
理容器と接触する側のＯリング部分は別の水冷フランジ
で被われているとはいえ真空引き下においてはこのフラ
ンジとテフロンのパッキングとの間に熱伝導性の劣化を
きたす隙間ができてしまい、その結果、２００℃以上の
高温に加熱され、この高温のＯリング部分が溶けてしま
い十分なシール効果を得ることができないので、上記Ｏ
リングシール部を加熱炉から離す必要があり熱処理装置
が大型化するという改善点を有する。後者の文献は、処
理容器の内側に水冷された蓋体の凸部が挿入されている
ためＯリングの水冷効果は十分得られるが、処理容器内
に例えば５０℃前後に冷却された上記蓋体の凸部が設置
されているため、成膜処理するための処理ガスが上記蓋
体の凸部により冷やされる。従って、例えばＣＶＤで成
膜する処理においてＳｉＨ２ Ｃｌ２ とＮＨ３ ガス
を処理容器に導入すると、上記蓋体の凸部は温度が低い
ため剥離し易い膜或は温度１２０℃以下だと粉状の生成
物（塩化アンモン）が付着し、成膜厚の増加にともない
或は処理容器の開閉にともない剥離して浮遊して被処理
体であるウエハに付着し半導体の不良が発生するという
改善点を有する。本発明は、上記点に鑑みてなされたも
ので、処理容器の端部に設けられた環状弾性のシール部
材が所定以上の温度になることを防止し、また処理容器
内壁に剥離し易い反応生成物が付着することを防止する
ことのできる熱処理装置を提供することにある。
弾性部材からなり通常耐熱が２００℃であるＯリングの
熱を水冷されたフランジで冷却している。しかし加熱炉
は温度、例えば１０００℃等の高温に加熱する場合、Ｏ
リングは熱伝導性が悪いため水冷されたフランジ部と接
触するＯリング部分は例えば５０℃と低温に保たれるが
、加熱炉から輻射光が石英からなる処理容器を透過し処
理容器と接触する側のＯリング部分は別の水冷フランジ
で被われているとはいえ真空引き下においてはこのフラ
ンジとテフロンのパッキングとの間に熱伝導性の劣化を
きたす隙間ができてしまい、その結果、２００℃以上の
高温に加熱され、この高温のＯリング部分が溶けてしま
い十分なシール効果を得ることができないので、上記Ｏ
リングシール部を加熱炉から離す必要があり熱処理装置
が大型化するという改善点を有する。後者の文献は、処
理容器の内側に水冷された蓋体の凸部が挿入されている
ためＯリングの水冷効果は十分得られるが、処理容器内
に例えば５０℃前後に冷却された上記蓋体の凸部が設置
されているため、成膜処理するための処理ガスが上記蓋
体の凸部により冷やされる。従って、例えばＣＶＤで成
膜する処理においてＳｉＨ２ Ｃｌ２ とＮＨ３ ガス
を処理容器に導入すると、上記蓋体の凸部は温度が低い
ため剥離し易い膜或は温度１２０℃以下だと粉状の生成
物（塩化アンモン）が付着し、成膜厚の増加にともない
或は処理容器の開閉にともない剥離して浮遊して被処理
体であるウエハに付着し半導体の不良が発生するという
改善点を有する。本発明は、上記点に鑑みてなされたも
ので、処理容器の端部に設けられた環状弾性のシール部
材が所定以上の温度になることを防止し、また処理容器
内壁に剥離し易い反応生成物が付着することを防止する
ことのできる熱処理装置を提供することにある。
【０００３】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、第１の発明にあっては、加熱炉内に位置される被
処理体に所定の圧力下にて所定の熱処理を行うための筒
体状の処理容器と、該処理容器に対し気密封止するごと
く接触する封止体と、前記処理容器と前記封止体との間
に設られ、前記処理容器内を気密に保持するためのシー
ル部材と、前記処理容器および前記封止体を相対的に押
圧固定するための固定部材とを有す熱処理装置において
、前記固定部材と前記処理容器の対向する間に設けられ
、前記処理容器の前記固定部材に対する部分の熱を前記
固定部材側へ熱伝導により放熱させるために熱伝導性の
良好な弾性体よりなるパッキング部材と、前記固定部材
に設けられ、この固定部材の熱を熱交換により冷却する
ための冷媒を流す冷媒通路とを設けるようにした。また
、第２の発明にあっては、加熱炉内に位置される被処理
体に所定の圧力下にて所定の熱処理を行うための筒体状
の処理容器と、該処理容器に対し気密封止するごとく接
触する封止体と、前記処理容器と前記封止体との間に設
られ、前記処理容器内を気密に保持するためのシール部
材と、前記処理容器および前記封止体を相対的に押圧固
定するための固定部材とを有す熱処理装置において、前
記固定部材に、気体を流すための気体通路を設け、該気
体通路に、前記処理容器の端部に臨ませて気体噴射口を
設け、該気体噴射口より気体を噴射することにより前記
端部を冷却するようにした。また、第３の発明にあって
は、加熱炉内に位置される被処理体に所定の圧力下にて
所定の熱処理を行うための筒体状の処理容器と、該処理
容器に対し気密封止するごとく接触する封止体と、前記
処理容器と前記封止体との間に設られ、前記処理容器内
を気密に保持するためのシール部材とを有す熱処理装置
において、前記シール部材の内側に隣接させて、前記加
熱炉から前記シール部材へ向けて放射される輻射光を遮
断するための輻射光遮断部材を、前記加熱炉の仰角を被
うように前記封止体から突出させて設けるようにした。 また、第４の発明にあっては、加熱炉内に位置される被
処理体に所定の圧力下にて所定の熱処理を行うための筒
体状の処理容器と、該処理容器に対し気密封止するごと
く接触する封止体と、前記処理容器と前記封止体との間
に設られ、前記処理容器内を気密に保持するためのシー
ル部材とを有す熱処理装置において、前記シール部材を
、前記加熱炉からの輻射光を透過する材料により構成し
た。
めに、第１の発明にあっては、加熱炉内に位置される被
処理体に所定の圧力下にて所定の熱処理を行うための筒
体状の処理容器と、該処理容器に対し気密封止するごと
く接触する封止体と、前記処理容器と前記封止体との間
に設られ、前記処理容器内を気密に保持するためのシー
ル部材と、前記処理容器および前記封止体を相対的に押
圧固定するための固定部材とを有す熱処理装置において
、前記固定部材と前記処理容器の対向する間に設けられ
、前記処理容器の前記固定部材に対する部分の熱を前記
固定部材側へ熱伝導により放熱させるために熱伝導性の
良好な弾性体よりなるパッキング部材と、前記固定部材
に設けられ、この固定部材の熱を熱交換により冷却する
ための冷媒を流す冷媒通路とを設けるようにした。また
、第２の発明にあっては、加熱炉内に位置される被処理
体に所定の圧力下にて所定の熱処理を行うための筒体状
の処理容器と、該処理容器に対し気密封止するごとく接
触する封止体と、前記処理容器と前記封止体との間に設
られ、前記処理容器内を気密に保持するためのシール部
材と、前記処理容器および前記封止体を相対的に押圧固
定するための固定部材とを有す熱処理装置において、前
記固定部材に、気体を流すための気体通路を設け、該気
体通路に、前記処理容器の端部に臨ませて気体噴射口を
設け、該気体噴射口より気体を噴射することにより前記
端部を冷却するようにした。また、第３の発明にあって
は、加熱炉内に位置される被処理体に所定の圧力下にて
所定の熱処理を行うための筒体状の処理容器と、該処理
容器に対し気密封止するごとく接触する封止体と、前記
処理容器と前記封止体との間に設られ、前記処理容器内
を気密に保持するためのシール部材とを有す熱処理装置
において、前記シール部材の内側に隣接させて、前記加
熱炉から前記シール部材へ向けて放射される輻射光を遮
断するための輻射光遮断部材を、前記加熱炉の仰角を被
うように前記封止体から突出させて設けるようにした。 また、第４の発明にあっては、加熱炉内に位置される被
処理体に所定の圧力下にて所定の熱処理を行うための筒
体状の処理容器と、該処理容器に対し気密封止するごと
く接触する封止体と、前記処理容器と前記封止体との間
に設られ、前記処理容器内を気密に保持するためのシー
ル部材とを有す熱処理装置において、前記シール部材を
、前記加熱炉からの輻射光を透過する材料により構成し
た。
【０００４】
【作用】上記第１の発明によれば、処理容器の端部とこ
の端部を封止体へ固定するための固定部材との間に、熱
伝導性の良好な弾性体よりなるパッキング部材を設けた
ので、真空引き下においても処理容器の端部と固定部材
とはパッキング部材を介して完全に密着しており、この
シール部材の上部の熱はパッキング部材を介して固定部
材側へ伝導し、冷媒通路を流れる冷媒により系外へ排出
される。従って、上記弾性シール部材が所定以上の高い
温度になることがなく、処理容器が高温においてもシー
ル性の劣化を防ぎ、十分なシール効果を得ることができ
る。また、処理容器内において、水冷等により直接冷却
される部分がないため、歩留り低下の原因となる剥離し
やすい膜や粉体が形成されることを阻止することができ
る。上記第２の発明によれば、固定部材に設けた気体通
路に流れた冷却気体は、気体噴射口から処理容器の端部
に向けて噴射される。この結果、処理容器の端部は冷却
されるので、上記弾性シール部材が所定以上の高い温度
になることがなく、処理容器が高温においてもシール性
の劣化を防ぎ、十分なシール効果を得ることができる。 また、処理容器内において、水冷等により直接冷却され
る部分がないため、歩留り低下の原因となる剥離しやす
い膜や粉体が形成されることを阻止することができる。 上記第３の発明によれば、シール部材の内側に隣接させ
て封止体から突出させて輻射光遮断部材を設けるように
したので、加熱炉からの輻射光の大部分は上記輻射光遮
断部材により遮断されてしまい、その結果、上記弾性シ
ール部材が所定以上の高い温度になることがなく、処理
容器が高温においてもシール性の劣化を防ぎ、十分なシ
ール効果を得ることができる。また、処理容器内におい
て、水冷等により直接冷却される部分がないため、歩留
り低下の原因となる剥離しやすい膜や粉体が形成される
ことを阻止することができる。上記第４の発明によれば
、シール部材を輻射光が透過する透明材料により形成し
たので加熱炉からの輻射光は上記シール部材を透過して
しまい、その結果、上記弾性シール部材が所定以上の高
い温度になることがなく、処理容器が高温においてもシ
ール性の劣化を防ぎ、十分なシール効果を得ることがで
きる。また、処理容器内において、水冷等により直接冷
却される部分がないため、歩留り低下の原因となる剥離
しやすい膜や粉体が形成されることを阻止することがで
きる。
の端部を封止体へ固定するための固定部材との間に、熱
伝導性の良好な弾性体よりなるパッキング部材を設けた
ので、真空引き下においても処理容器の端部と固定部材
とはパッキング部材を介して完全に密着しており、この
シール部材の上部の熱はパッキング部材を介して固定部
材側へ伝導し、冷媒通路を流れる冷媒により系外へ排出
される。従って、上記弾性シール部材が所定以上の高い
温度になることがなく、処理容器が高温においてもシー
ル性の劣化を防ぎ、十分なシール効果を得ることができ
る。また、処理容器内において、水冷等により直接冷却
される部分がないため、歩留り低下の原因となる剥離し
やすい膜や粉体が形成されることを阻止することができ
る。上記第２の発明によれば、固定部材に設けた気体通
路に流れた冷却気体は、気体噴射口から処理容器の端部
に向けて噴射される。この結果、処理容器の端部は冷却
されるので、上記弾性シール部材が所定以上の高い温度
になることがなく、処理容器が高温においてもシール性
の劣化を防ぎ、十分なシール効果を得ることができる。 また、処理容器内において、水冷等により直接冷却され
る部分がないため、歩留り低下の原因となる剥離しやす
い膜や粉体が形成されることを阻止することができる。 上記第３の発明によれば、シール部材の内側に隣接させ
て封止体から突出させて輻射光遮断部材を設けるように
したので、加熱炉からの輻射光の大部分は上記輻射光遮
断部材により遮断されてしまい、その結果、上記弾性シ
ール部材が所定以上の高い温度になることがなく、処理
容器が高温においてもシール性の劣化を防ぎ、十分なシ
ール効果を得ることができる。また、処理容器内におい
て、水冷等により直接冷却される部分がないため、歩留
り低下の原因となる剥離しやすい膜や粉体が形成される
ことを阻止することができる。上記第４の発明によれば
、シール部材を輻射光が透過する透明材料により形成し
たので加熱炉からの輻射光は上記シール部材を透過して
しまい、その結果、上記弾性シール部材が所定以上の高
い温度になることがなく、処理容器が高温においてもシ
ール性の劣化を防ぎ、十分なシール効果を得ることがで
きる。また、処理容器内において、水冷等により直接冷
却される部分がないため、歩留り低下の原因となる剥離
しやすい膜や粉体が形成されることを阻止することがで
きる。
【０００５】
【実施例】以下に、本発明に係る熱処理装置の一実施例
を添付図面に基づいて詳述する。図１及び図２に示すご
とく、この縦型熱処理装置１は、耐熱材料、例えば石英
により円筒状に成形されて、上端部は閉鎖され下端部が
開放された処理容器２を有しており、この処理容器２内
には、例えば石英により上下端が開放された円筒状に成
形された内管３が同心状に設けられている。そして、こ
の内管３内に、例えば石英よりなるウエハボート４に上
下方向に所定ピッチで多数枚積層搭載した被処理体、例
えば半導体ウエハ５が挿脱自在に収容されている。そし
て、上記処理容器２の外周には、これを被って同軸的に
、例えば抵抗加熱ヒータ７が設けられると共に、この加
熱ヒータ７の外周には、断熱材８を介して、例えばステ
ンレススチールよりなる筒体状のアウターシェル９が設
けられており、全体として加熱炉５０を形成している。 そして、上記加熱ヒータ７を制御することにより、上記
処理容器２を、例えば５００−１２００℃の範囲で適宜
設定可能としている。
を添付図面に基づいて詳述する。図１及び図２に示すご
とく、この縦型熱処理装置１は、耐熱材料、例えば石英
により円筒状に成形されて、上端部は閉鎖され下端部が
開放された処理容器２を有しており、この処理容器２内
には、例えば石英により上下端が開放された円筒状に成
形された内管３が同心状に設けられている。そして、こ
の内管３内に、例えば石英よりなるウエハボート４に上
下方向に所定ピッチで多数枚積層搭載した被処理体、例
えば半導体ウエハ５が挿脱自在に収容されている。そし
て、上記処理容器２の外周には、これを被って同軸的に
、例えば抵抗加熱ヒータ７が設けられると共に、この加
熱ヒータ７の外周には、断熱材８を介して、例えばステ
ンレススチールよりなる筒体状のアウターシェル９が設
けられており、全体として加熱炉５０を形成している。 そして、上記加熱ヒータ７を制御することにより、上記
処理容器２を、例えば５００−１２００℃の範囲で適宜
設定可能としている。
【０００６】そして、上記処理容器２の下端部には、封
止体としての、例えばステンレススチールよりなる筒体
状のマニホールド１０が接続されており、このマニホー
ルド１０の上端部には環状にフランジ部１１が形成され
ると共に、このフランジ部１１には、上記処理容器２の
下端部に径方向外方へ突出して形成されたフランジ部１
１に沿って環状凸部１２が、環状弾性部材からなるシー
ル部材としての、例えばＯリング１５を介して載置され
ている。このＯリング１５は、高温に加熱されることを
防止するため前記加熱炉５０からの輻射光を透過するよ
うに、例えば樹脂系の透明部材により構成されると共に
、上記マニホールド１０のフランジ部１１の上面に形成
された環状溝部１６内に収容され、上記処理容器２の環
状凸部１２の下面と当接して処理容器２内を気密に封止
可能としている。また、上記フランジ部１１の環状溝部
１６の下端には環状の水冷却１７が設けられている。 また、上記マニホールド１０は、上記内管３の下端部を
支持する一方、このマニホールド１０の一端に処理ガス
を供給するためのガス導入管１８を連結すると共に、他
端には図示しない真空ポンプに接続される排気管１９が
連結され、上記処理容器２内を真空排気可能としている
。そして、上記ウエハボート４は、例えば石英よりなる
保温筒２０の上に載置されると共に、この保温筒２０は
上記マニホールド１０の下端開口部をＯリングを介して
気密可能に封止する、例えばステンレススチールよりな
るキャップ部２１に回転自在に支持されている。そして
、このキャップ部２１は、例えばウエハエレベータの如
き昇降機構２２により保持されて、上記ウエハボート４
を上記内管３内にロード、アンロードできるように構成
されている。
止体としての、例えばステンレススチールよりなる筒体
状のマニホールド１０が接続されており、このマニホー
ルド１０の上端部には環状にフランジ部１１が形成され
ると共に、このフランジ部１１には、上記処理容器２の
下端部に径方向外方へ突出して形成されたフランジ部１
１に沿って環状凸部１２が、環状弾性部材からなるシー
ル部材としての、例えばＯリング１５を介して載置され
ている。このＯリング１５は、高温に加熱されることを
防止するため前記加熱炉５０からの輻射光を透過するよ
うに、例えば樹脂系の透明部材により構成されると共に
、上記マニホールド１０のフランジ部１１の上面に形成
された環状溝部１６内に収容され、上記処理容器２の環
状凸部１２の下面と当接して処理容器２内を気密に封止
可能としている。また、上記フランジ部１１の環状溝部
１６の下端には環状の水冷却１７が設けられている。 また、上記マニホールド１０は、上記内管３の下端部を
支持する一方、このマニホールド１０の一端に処理ガス
を供給するためのガス導入管１８を連結すると共に、他
端には図示しない真空ポンプに接続される排気管１９が
連結され、上記処理容器２内を真空排気可能としている
。そして、上記ウエハボート４は、例えば石英よりなる
保温筒２０の上に載置されると共に、この保温筒２０は
上記マニホールド１０の下端開口部をＯリングを介して
気密可能に封止する、例えばステンレススチールよりな
るキャップ部２１に回転自在に支持されている。そして
、このキャップ部２１は、例えばウエハエレベータの如
き昇降機構２２により保持されて、上記ウエハボート４
を上記内管３内にロード、アンロードできるように構成
されている。
【０００７】一方、上記マニホールド１０の上面には、
上記Ｏリング１５の内側に隣接させて上記加熱炉５０か
ら上記Ｏリング１５に向けて放射される輻射光を遮断す
るための輻射光遮断部材２５がフランジ部１１の周方向
に沿って（Ｏリング１５の形状に沿って）この実施例で
は環状に形成されている。具体的には、この遮断部材２
５は、耐熱性材料で上記フランジ部１１と同じ材料の、
例えばステンレススチールを上記フランジ部１１から上
方へ突出させてフランジ部１１と一体的に形成されてお
り、この遮断部材２５の上記環状溝部１６の深さも含め
た全体としての高さは、上記環状溝部１６の中心部より
遠い方の底部から上記加熱炉５０に対する仰角α、例え
ば４５−６０度の全体を被うような高さ、例えば２０ｍ
ｍに設定されている。また、上記処理容器２の環状凸部
１２の下面には、上記遮断部材２５と嵌合する嵌合溝部
２６が形成されている。
上記Ｏリング１５の内側に隣接させて上記加熱炉５０か
ら上記Ｏリング１５に向けて放射される輻射光を遮断す
るための輻射光遮断部材２５がフランジ部１１の周方向
に沿って（Ｏリング１５の形状に沿って）この実施例で
は環状に形成されている。具体的には、この遮断部材２
５は、耐熱性材料で上記フランジ部１１と同じ材料の、
例えばステンレススチールを上記フランジ部１１から上
方へ突出させてフランジ部１１と一体的に形成されてお
り、この遮断部材２５の上記環状溝部１６の深さも含め
た全体としての高さは、上記環状溝部１６の中心部より
遠い方の底部から上記加熱炉５０に対する仰角α、例え
ば４５−６０度の全体を被うような高さ、例えば２０ｍ
ｍに設定されている。また、上記処理容器２の環状凸部
１２の下面には、上記遮断部材２５と嵌合する嵌合溝部
２６が形成されている。
【０００８】そして、上記処理容器２の環状凸部１２の
先端部には、この環状凸部１２を上記マニホールド１０
のフランジ部１１側へ相対的に押圧し、固定するための
固定部材２７が設けられている。具体的には、この固定
部材２７は、例えば肉厚の断面クランク状のステンレス
スチールによりフランジ部１１の周方向に沿って円環状
に成形されており、図示しないボルト等により上記フラ
ンジ部１１側へ固定されている。そして、上記固定部材
２７の下面と上記処理容器２の環状凸部１２の上面との
間には、上記処理容器２の下端部の熱を上記固定部材２
７側へ熱伝導により放熱させるために、耐熱性のある熱
伝導性の良好な弾性体、例えばカーボンを圧密して成形
してなるカーボン繊維により構成された図３に示すうな
環状の密着性を損なうことのないような厚さｎ、例えば
３−５ｍｍのパッキング部材２８が介設されており、処
理容器２内が真空排気された場合においても、上記環状
凸部１２と固定部材２７との間の機械的、熱的密着性を
良好にしている。このパッキング部材２８としては、上
記した図３の純カーボンクッションに限定されず、例え
ば図４に示すように弾性があり熱伝導性の良好なアルミ
ニウム等の金属により厚さｎの板状の環状部材３０を形
成し、この環状部材３０の溝内に、例えばセラミックス
ファイバー３１等を充填してパッキング部材２８を構成
しても良いし、また、図５に示すように例えばアルミニ
ウム等の金属により形成された厚さｎの環状の波形パッ
キング３２をパッキング部材２８として用いても良い。 ここで、パッキング部材２８の厚さｎは、処理容器２内
が真空排気された場合に、上記環状凸部１２と固定部材
２７との間に形成される隙間の広さ以上となるように設
定する。
先端部には、この環状凸部１２を上記マニホールド１０
のフランジ部１１側へ相対的に押圧し、固定するための
固定部材２７が設けられている。具体的には、この固定
部材２７は、例えば肉厚の断面クランク状のステンレス
スチールによりフランジ部１１の周方向に沿って円環状
に成形されており、図示しないボルト等により上記フラ
ンジ部１１側へ固定されている。そして、上記固定部材
２７の下面と上記処理容器２の環状凸部１２の上面との
間には、上記処理容器２の下端部の熱を上記固定部材２
７側へ熱伝導により放熱させるために、耐熱性のある熱
伝導性の良好な弾性体、例えばカーボンを圧密して成形
してなるカーボン繊維により構成された図３に示すうな
環状の密着性を損なうことのないような厚さｎ、例えば
３−５ｍｍのパッキング部材２８が介設されており、処
理容器２内が真空排気された場合においても、上記環状
凸部１２と固定部材２７との間の機械的、熱的密着性を
良好にしている。このパッキング部材２８としては、上
記した図３の純カーボンクッションに限定されず、例え
ば図４に示すように弾性があり熱伝導性の良好なアルミ
ニウム等の金属により厚さｎの板状の環状部材３０を形
成し、この環状部材３０の溝内に、例えばセラミックス
ファイバー３１等を充填してパッキング部材２８を構成
しても良いし、また、図５に示すように例えばアルミニ
ウム等の金属により形成された厚さｎの環状の波形パッ
キング３２をパッキング部材２８として用いても良い。 ここで、パッキング部材２８の厚さｎは、処理容器２内
が真空排気された場合に、上記環状凸部１２と固定部材
２７との間に形成される隙間の広さ以上となるように設
定する。
【０００９】そして、上記環状の固定部材２７の内部に
は、その周方向に沿って環状の、例えば断面矩形の冷媒
通路３３が形成されており、この冷媒通路３３内に、例
えば水のごとき冷媒を流すことによりこの固定部材２７
に伝導する熱を熱交換により系外へ排出するようになっ
ている。また、この冷媒通路３３には、図示されないが
これに冷媒を供給するための供給口及び通過した冷媒を
排出するための排出口がそれぞれ形成されている。そし
て、上記処理容器２の環状凸部１２の先端部と上記マニ
ホールド１０のフランジ部１１との間には、断面Ｌ字状
のスペーサ部材３５が介設されている。
は、その周方向に沿って環状の、例えば断面矩形の冷媒
通路３３が形成されており、この冷媒通路３３内に、例
えば水のごとき冷媒を流すことによりこの固定部材２７
に伝導する熱を熱交換により系外へ排出するようになっ
ている。また、この冷媒通路３３には、図示されないが
これに冷媒を供給するための供給口及び通過した冷媒を
排出するための排出口がそれぞれ形成されている。そし
て、上記処理容器２の環状凸部１２の先端部と上記マニ
ホールド１０のフランジ部１１との間には、断面Ｌ字状
のスペーサ部材３５が介設されている。
【００１０】次に、以上のように構成された上記実施例
の作用について説明する。まず、多数の半導体ウエハ５
が所定ピッチで収容されたウエハボート４を昇降機構２
２により処理容器２内にロードし、キャップ部２１によ
りマニホールド１０の開口部を閉じて処理容器２内を密
閉する。そして、ガス導入管１８から所定量の処理ガス
を供給し、排気管１９を図示しない真空ポンプにより真
空排気し、処理容器２内を所定の圧力、例えば０．５Ｔ
ｏｒｒに設定する。更に、加熱ヒータ７により処理容器
２内を所定の温度、例えば８００℃になるようにする。 熱の伝導には、伝導、対流、輻射の３要素があるが、一
般の工業炉においては６００℃以上は輻射によって主に
熱の伝達が行われることは広く知られており、石英から
なる処理容器２、内管３及び保温筒２０は加熱ヒータ７
或は加熱炉５０から照射される領域の波長において、輻
射光はほとんど透過してしまう。しかしながら、この透
過した輻射光はシール部材としてのＯリング１５の内側
に隣接させて設けた輻射光遮断部材２５により遮断され
、この遮断部材２５の温度は約３００℃の温度になり、
従って、Ｏリング１５は、加熱ヒータ７乃至加熱炉５０
からの直接の輻射光により加熱されることはないが、上
記加熱された輻射光遮断部材２５から発生する輻射光と
処理容器２からの熱伝導により加熱されることになる。 また、Ｏリング１５は輻射光を透過する透明材料により
構成されているので、上記輻射光遮断部材１５からの輻
射光は透過してしまい、従って、Ｏリング２５は処理容
器２からの熱伝導により主に加熱されることになる。
の作用について説明する。まず、多数の半導体ウエハ５
が所定ピッチで収容されたウエハボート４を昇降機構２
２により処理容器２内にロードし、キャップ部２１によ
りマニホールド１０の開口部を閉じて処理容器２内を密
閉する。そして、ガス導入管１８から所定量の処理ガス
を供給し、排気管１９を図示しない真空ポンプにより真
空排気し、処理容器２内を所定の圧力、例えば０．５Ｔ
ｏｒｒに設定する。更に、加熱ヒータ７により処理容器
２内を所定の温度、例えば８００℃になるようにする。 熱の伝導には、伝導、対流、輻射の３要素があるが、一
般の工業炉においては６００℃以上は輻射によって主に
熱の伝達が行われることは広く知られており、石英から
なる処理容器２、内管３及び保温筒２０は加熱ヒータ７
或は加熱炉５０から照射される領域の波長において、輻
射光はほとんど透過してしまう。しかしながら、この透
過した輻射光はシール部材としてのＯリング１５の内側
に隣接させて設けた輻射光遮断部材２５により遮断され
、この遮断部材２５の温度は約３００℃の温度になり、
従って、Ｏリング１５は、加熱ヒータ７乃至加熱炉５０
からの直接の輻射光により加熱されることはないが、上
記加熱された輻射光遮断部材２５から発生する輻射光と
処理容器２からの熱伝導により加熱されることになる。 また、Ｏリング１５は輻射光を透過する透明材料により
構成されているので、上記輻射光遮断部材１５からの輻
射光は透過してしまい、従って、Ｏリング２５は処理容
器２からの熱伝導により主に加熱されることになる。
【００１１】従って、図６に示す様に処理容器２の環状
凸部１２の下面と当接するＯリング１５の上部１５ａは
比較的高い温度になる傾向となるが、この環状凸部１２
の高温熱は密着して接触する弾性パッキング部材２８を
介して固定部材２７の冷媒通路３３を流れる冷媒により
排出されて冷却されるので、例えば２００℃以上となる
ことはなく、Ｏリング１５は熱的に保護されてシール性
の劣化を防止することができる。このとき、冷媒通路３
３を流れる冷媒の流量は、上記Ｏリング１５の上部１５
ａがこの耐熱温度である２００℃以上にならないような
流量、例えば１リットル／ｍｉｎに設定する。また、上
記マニホールド１０のフランジ部１１には、水冷却２３
が設けられているので、この水量や水温をコントロール
することにより、フランジ部１１及びマニホールド１０
の温度をコントロールすることができ、更にはＯリング
１５の冷却を合わせて行って、上記フランジ部１１の上
面と当接するＯリング１５の下部１５ｂの温度を、例え
ば５０−１００℃に保ことができる。このようにして、
Ｏリング１５を所定の２００℃以下の温度に保つと共に
、水冷却１７による水冷効果はＯリング１５の冷却だけ
でなくマニホールド１０全体を冷却するので、このマニ
ホールド１０に剥離し易い不要な反応生成物が付着しな
い１２０℃以上の温度で、マニホールド１０に使用して
いるステンレススチールが処理ガスであるＳｉＨ２ Ｃ
ｌ２ により腐食されにくい３００℃以下の温度範囲に
するように、上記水冷却２３の水冷流量や水温をコント
ロールすることが望ましい。
凸部１２の下面と当接するＯリング１５の上部１５ａは
比較的高い温度になる傾向となるが、この環状凸部１２
の高温熱は密着して接触する弾性パッキング部材２８を
介して固定部材２７の冷媒通路３３を流れる冷媒により
排出されて冷却されるので、例えば２００℃以上となる
ことはなく、Ｏリング１５は熱的に保護されてシール性
の劣化を防止することができる。このとき、冷媒通路３
３を流れる冷媒の流量は、上記Ｏリング１５の上部１５
ａがこの耐熱温度である２００℃以上にならないような
流量、例えば１リットル／ｍｉｎに設定する。また、上
記マニホールド１０のフランジ部１１には、水冷却２３
が設けられているので、この水量や水温をコントロール
することにより、フランジ部１１及びマニホールド１０
の温度をコントロールすることができ、更にはＯリング
１５の冷却を合わせて行って、上記フランジ部１１の上
面と当接するＯリング１５の下部１５ｂの温度を、例え
ば５０−１００℃に保ことができる。このようにして、
Ｏリング１５を所定の２００℃以下の温度に保つと共に
、水冷却１７による水冷効果はＯリング１５の冷却だけ
でなくマニホールド１０全体を冷却するので、このマニ
ホールド１０に剥離し易い不要な反応生成物が付着しな
い１２０℃以上の温度で、マニホールド１０に使用して
いるステンレススチールが処理ガスであるＳｉＨ２ Ｃ
ｌ２ により腐食されにくい３００℃以下の温度範囲に
するように、上記水冷却２３の水冷流量や水温をコント
ロールすることが望ましい。
【００１２】上記実施例にあっては、Ｏリング１５に隣
接させて輻射光遮断部材２５を設けた発明、Ｏリング１
５を弾性透明部材により形成して輻射光を透過するよう
にした発明及び良好な熱伝導性を保持するためのパッキ
ング部材２８とこれからの伝導熱を系外へ排出する冷媒
通路３３を設けた発明の全てを組み合わせて実施した場
合について説明したが、上記各発明をそれぞれ単独で実
施しても良く、また、任意の２つの発明を組み合わせて
実施してもよい。ここで、パッキング部材２８と冷媒通
路３３とからなる発明のみに基づいて加熱ヒータ７を８
００℃に設定して実験を行った結果、上記パッキング部
材２８及び冷媒通路３３を設けない場合には、Ｏリング
１５の上部１５ａの温度は２３０℃となったが、パッキ
ング部材２８及び冷媒通路３３を設けた場合には、上部
１５ａの温度は１７０℃に低下した。また、他の発明を
単独で実施した場合にも上記とほぼ同様な効果を得た。
接させて輻射光遮断部材２５を設けた発明、Ｏリング１
５を弾性透明部材により形成して輻射光を透過するよう
にした発明及び良好な熱伝導性を保持するためのパッキ
ング部材２８とこれからの伝導熱を系外へ排出する冷媒
通路３３を設けた発明の全てを組み合わせて実施した場
合について説明したが、上記各発明をそれぞれ単独で実
施しても良く、また、任意の２つの発明を組み合わせて
実施してもよい。ここで、パッキング部材２８と冷媒通
路３３とからなる発明のみに基づいて加熱ヒータ７を８
００℃に設定して実験を行った結果、上記パッキング部
材２８及び冷媒通路３３を設けない場合には、Ｏリング
１５の上部１５ａの温度は２３０℃となったが、パッキ
ング部材２８及び冷媒通路３３を設けた場合には、上部
１５ａの温度は１７０℃に低下した。また、他の発明を
単独で実施した場合にも上記とほぼ同様な効果を得た。
【００１３】次に、他の実施例を図７に基づいて説明す
る。前記実施例と同一部分には同一符号を符して説明を
省略する。この実施例は、前記図２に示す実施例にて用
いたパッキング部材２８及び冷媒通路３３に代えて、気
体通路４０及び気体噴射口４１を設けたものである。具
体的には、処理容器２の下端部を固定する環状の固定部
材２７の内部には、その周方向に沿って、例えばＮ２
ガス等の冷却気体を流すための環状の気体通路４０が形
成されると共に、この気体通路４０には上記冷却気体を
供給する冷却気体導入管４２が接続されている。そして
、上記気体通路４０には、上記処理容器２の下端部すな
わち環状凸部１２の上面に臨ませた上記気体噴射口４１
が設けられており、これより噴射する冷却気体により環
状凸部１２を冷却するように構成されている。上記気体
噴射口４１は、上記気体通路４０の長手方向に沿って環
状に開口させて形成されており、上記環状凸部１２の周
方向全域にわたって冷却気体を噴射するように構成され
ている。
る。前記実施例と同一部分には同一符号を符して説明を
省略する。この実施例は、前記図２に示す実施例にて用
いたパッキング部材２８及び冷媒通路３３に代えて、気
体通路４０及び気体噴射口４１を設けたものである。具
体的には、処理容器２の下端部を固定する環状の固定部
材２７の内部には、その周方向に沿って、例えばＮ２
ガス等の冷却気体を流すための環状の気体通路４０が形
成されると共に、この気体通路４０には上記冷却気体を
供給する冷却気体導入管４２が接続されている。そして
、上記気体通路４０には、上記処理容器２の下端部すな
わち環状凸部１２の上面に臨ませた上記気体噴射口４１
が設けられており、これより噴射する冷却気体により環
状凸部１２を冷却するように構成されている。上記気体
噴射口４１は、上記気体通路４０の長手方向に沿って環
状に開口させて形成されており、上記環状凸部１２の周
方向全域にわたって冷却気体を噴射するように構成され
ている。
【００１４】この実施例によれば、輻射光遮断部材２５
、透明材料よりなるＯリング１５及び水冷却１７に関し
ては前記実施例を同様な作用効果を生じ、また、処理容
器２の環状凸部１２の上面には、気体噴射口４１から噴
射された、例えばＮ２ ガス等の冷却気体がブローされ
ているので、この環状凸部１２は冷却され、従って、こ
の環状凸部１２の下面と接するＯリング１５の上部１５
ａ（図６参照）の温度上昇は抑制される。この冷却気体
の流量及び温度は、上記Ｏリング上部１５ａが耐熱温度
２００℃以下となるようにコントロールされ、従って、
Ｏリング１５は熱的に保護されてシール性の劣化を防止
することができる。なお、上記Ｏリング１５の下部１５
ｂは水冷却１７の作用により５０−１００℃に保持され
るのは前述の如しである。この図７に示す実施例におい
ては、輻射光遮断部材２５を設けた発明、Ｏリング１５
を弾性透明部材により形成した発明および冷却気体をブ
ローさせる発明を全て組み合わせた場合について記載し
てあるが、冷却気体をブローさせる発明を単独で実施し
ても良く、或はこれと他の２つの発明のうち任意の一方
の発明を組み合わせて実施しても良い。ここで、冷却気
体をブローさせる発明のみに基づいて加熱ヒータ７を８
００℃に設定して実験を行った結果、冷却気体をブロー
させなかった場合にはＯリング１５の上部１５ａの温度
は２３０℃となったが、冷却気体を５０−８０リットル
／ｍｉｎの流量でブローした場合にはＯリング１５の上
部１５ａの温度は２００℃に低下し、良好な結果を得た
。
、透明材料よりなるＯリング１５及び水冷却１７に関し
ては前記実施例を同様な作用効果を生じ、また、処理容
器２の環状凸部１２の上面には、気体噴射口４１から噴
射された、例えばＮ２ ガス等の冷却気体がブローされ
ているので、この環状凸部１２は冷却され、従って、こ
の環状凸部１２の下面と接するＯリング１５の上部１５
ａ（図６参照）の温度上昇は抑制される。この冷却気体
の流量及び温度は、上記Ｏリング上部１５ａが耐熱温度
２００℃以下となるようにコントロールされ、従って、
Ｏリング１５は熱的に保護されてシール性の劣化を防止
することができる。なお、上記Ｏリング１５の下部１５
ｂは水冷却１７の作用により５０−１００℃に保持され
るのは前述の如しである。この図７に示す実施例におい
ては、輻射光遮断部材２５を設けた発明、Ｏリング１５
を弾性透明部材により形成した発明および冷却気体をブ
ローさせる発明を全て組み合わせた場合について記載し
てあるが、冷却気体をブローさせる発明を単独で実施し
ても良く、或はこれと他の２つの発明のうち任意の一方
の発明を組み合わせて実施しても良い。ここで、冷却気
体をブローさせる発明のみに基づいて加熱ヒータ７を８
００℃に設定して実験を行った結果、冷却気体をブロー
させなかった場合にはＯリング１５の上部１５ａの温度
は２３０℃となったが、冷却気体を５０−８０リットル
／ｍｉｎの流量でブローした場合にはＯリング１５の上
部１５ａの温度は２００℃に低下し、良好な結果を得た
。
【００１５】また、上記図２及び図７に示す実施例にお
いて、輻射光遮断部材２５をマニホールド１０のフラン
ジ部１１から上方へ突出された幅狭な凸部として構成し
たが、これに限定されず、例えば図８に示すごとくマニ
ホールド１０の内方に向けて全体を凸状に形成すること
により輻射光遮断部材２５を構成するようにしても良い
。また、本実施例にあっては、内管３を用いた２重管構
造としたが、これに限定されず、１重管構造や３重管構
造にも適用できる。更に、本発明は縦型炉に限らず横型
炉にも適用できるし、ＣＶＤ装置に限らず酸化、拡散装
置やその他半導体の製造工程あるいは、ＬＣＶの製造工
程など他の熱処理装置にも適用できる。
いて、輻射光遮断部材２５をマニホールド１０のフラン
ジ部１１から上方へ突出された幅狭な凸部として構成し
たが、これに限定されず、例えば図８に示すごとくマニ
ホールド１０の内方に向けて全体を凸状に形成すること
により輻射光遮断部材２５を構成するようにしても良い
。また、本実施例にあっては、内管３を用いた２重管構
造としたが、これに限定されず、１重管構造や３重管構
造にも適用できる。更に、本発明は縦型炉に限らず横型
炉にも適用できるし、ＣＶＤ装置に限らず酸化、拡散装
置やその他半導体の製造工程あるいは、ＬＣＶの製造工
程など他の熱処理装置にも適用できる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば熱
処理装置を大型化することなくシール部材が耐熱温度以
上になることを防止することができるので、シール性の
劣化を防止することができ、装置の稼働率を向上させる
ことができる。また、処理容器内部を直接冷却していな
いため、容器内壁に剥離しやすい膜や粉体が付着するこ
とを防止でき、半導体ウエハの歩留りの向上を図ること
ができる。
処理装置を大型化することなくシール部材が耐熱温度以
上になることを防止することができるので、シール性の
劣化を防止することができ、装置の稼働率を向上させる
ことができる。また、処理容器内部を直接冷却していな
いため、容器内壁に剥離しやすい膜や粉体が付着するこ
とを防止でき、半導体ウエハの歩留りの向上を図ること
ができる。
【図１】本発明を縦型熱処理装置に適用した一実施例の
説明図である。
説明図である。
【図２】図１に示す実施例の要部拡大図である。
【図３】図１に示す実施例に用いたパッキング部材の拡
大図である。
大図である。
【図４】パッキング部材の変形例を示す図である。
【図５】パッキング部材の他の変形例を示す図である。
【図６】図１に示す実施例に使用するＯリングの断面拡
大図である。
大図である。
【図７】本発明の縦型熱処理装置に適用した他の実施例
の要部拡大図である。
の要部拡大図である。
【図８】本実施例に使用する輻射光遮断部材の変形例を
示す図である。
示す図である。
１ 熱処理装置
２ 処理容器
３ 内管
５ 半導体ウエハ（被処理体）
１０ マニホールド
１５ Ｏリング
２５ 輻射光遮断部材
２７ 固定部材
２８ パッキング部材
３３ 冷媒通路
４０ 気体通路
４１ 気体噴射口
５０ 加熱炉
Claims (4)
- 【請求項１】 加熱炉内に位置される被処理体に所定
の圧力下にて所定の熱処理を行うための筒体状の処理容
器と、該処理容器に対し気密封止するごとく接触する封
止体と、前記処理容器と前記封止体との間に設られ、前
記処理容器内を気密に保持するためのシール部材と、前
記処理容器および前記封止体を相対的に押圧固定するた
めの固定部材とを有す熱処理装置において、前記固定部
材と前記処理容器の対向する間に設けられ、前記処理容
器の前記固定部材に対する部分の熱を前記固定部材側へ
熱伝導により放熱させるために熱伝導性の良好な弾性体
よりなるパッキング部材と、前記固定部材に設けられ、
この固定部材の熱を熱交換により冷却するための冷媒を
流す冷媒通路とを具備してなるように構成したことを特
徴とする熱処理装置。 - 【請求項２】 加熱炉内に位置される被処理体に所定
の圧力下にて所定の熱処理を行うための筒体状の処理容
器と、該処理容器に対し気密封止するごとく接触する封
止体と、前記処理容器と前記封止体との間に設られ、前
記処理容器内を気密に保持するためのシール部材と、前
記処理容器および前記封止体を相対的に押圧固定するた
めの固定部材とを有す熱処理装置において、前記固定部
材に、気体を流すための気体通路を設け、該気体通路に
、前記処理容器の端部に臨ませて気体噴射口を設け、該
気体噴射口より気体を噴射することにより前記端部を冷
却するように構成したことを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項３】 加熱炉内に位置される被処理体に所定
の圧力下にて所定の熱処理を行うための筒体状の処理容
器と、該処理容器に対し気密封止するごとく接触する封
止体と、前記処理容器と前記封止体との間に設られ、前
記処理容器内を気密に保持するためのシール部材とを有
す熱処理装置において、前記シール部材の内側に隣接さ
せて、前記加熱炉から前記シール部材へ向けて放射され
る輻射光を遮断するための輻射光遮断部材を、前記加熱
炉の仰角を被うように前記封止体から突出させて設けた
ことを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項４】 加熱炉内に位置される被処理体に所定
の圧力下にて所定の熱処理を行うための筒体状の処理容
器と、該処理容器に対し気密封止するごとく接触する封
止体と、前記処理容器と前記封止体との間に設られ、前
記処理容器内を気密に保持するためのシール部材とを有
す熱処理装置において、前記シール部材を、前記加熱炉
からの輻射光を透過する材料により構成したことを特徴
とする熱処理装置。
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|---|---|---|---|
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| KR1019920002282A KR0175070B1 (ko) | 1991-02-19 | 1992-02-15 | 열처리장치 |
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| JP3046043A JP3007432B2 (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 熱処理装置 |
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