JPH08186104A - 熱処理装置及びそのフランジ押え緩衝体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理容器のフランジ部を破損させずに確実に
固定できることは勿論、緩衝体の耐久性の向上が図れ、
メンテナンスの簡素化が図れる熱処理装置及びそのフラ
ンジ押え緩衝体の製造方法を提供する。 【構成】 被処理体Ｗを収容して熱処理する処理容器４
のフランジ部４ａに緩衝体１０を設け、該緩衝体１０を
介して上記フランジ部４ａをフランジ押え１１により固
定してなる熱処理装置１において、上記緩衝体１０が、
金属細線１４からなる網状体１５を棒状にまとめたもの
を所望の弾発性を有するように圧縮成型してなる。従っ
て、緩衝体１０が所望の弾発性を有する金属製であるこ
とから、処理容器４のフランジ部４ａを破損させずに確
実に固定できることは勿論、緩衝体１０の耐久性の向上
が図れ、メンテナンスの簡素化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱処理装置及びそのフ
ランジ押え緩衝体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造においては、被処
理体（被処理基板ともいう）である半導体ウエハを酸
化、拡散、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ア
ニールなどの処理を行うために、各種の熱処理装置が使
用されている。中でも減圧ＣＶＤに適する熱処理装置と
しては、処理ガス等の導入管部及び排気管部を有する短
円筒状の金属製マニホールド上に上端の閉塞された処理
容器である石英製の反応管（プロセスチューブ）を気密
に取付けて、その反応管の周囲に加熱源であるヒータを
配置してなる縦型熱処理装置が知られている。

【０００３】この縦型熱処理装置は、上記マニホールド
の下端開口を気密に閉塞する蓋体をローディング機構に
より昇降可能に備えており、この蓋体上にウエハを多段
に収容するウエハボートを載置して上記反応管内に搬入
し、ウエハに所定の処理ガス雰囲気下で所定の熱処理を
施すようになっている。また、上記マニホールド上に反
応管を気密に固定するために、マニホールドの上端に形
成されたフランジ部上にシール部材であるＯリングを設
け、上記反応管の下端に形成されたフランジ部を上記マ
ニホールドのフランジ部上にＯリングを介して載置し、
反応管のフランジ部をボルト締め構造のフランジ押えに
よって締付け固定するようになっている。

【０００４】この場合、上記Ｏリングの熱劣化を防止す
る目的でマニホールドのフランジ部の内部には冷却水通
路が設けられ、また、局部的な締付け過多による上記反
応管のフランジ部の破損を防止する目的でフランジ部と
フランジ押えとの間には緩衝体が設けられている。この
緩衝体は、耐熱性及び耐食性を有する材料例えばフッ素
樹脂であるテフロン（登録商標）により形成されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記熱
処理装置においては、緩衝体が耐熱性を有するものの特
に高温プロセスでは熱劣化を生じて耐久性の低下を来す
場合があり、このため装置の信頼性を維持する上で一定
期間使用毎に緩衝体の交換を要するなど、緩衝体が消耗
品扱いになっていた。また、緩衝体がテフロン製の場
合、熱伝導率が小さいことから、冷却効果を得ることが
できず、シール部材であるＯリングが熱劣化や熱変形を
生じるなど、耐久性の低下を来し易かった。なお、緩衝
体の代替案として、アルミニウム等の金属材を使用する
ことも考えられるが、弾性がなく、局部的な締付け過多
により反応管のフランジ部に破損を生じ易いため、好ま
しいとはいえない。

【０００６】そこで、本発明の目的は、処理容器のフラ
ンジ部を破損させずに確実に固定できることは勿論、緩
衝体の耐久性の向上が図れ、メンテナンスの簡素化が図
れる熱処理装置を提供することにある。また、本発明の
目的は、緩衝体を容易に製造することができ、製造コス
トの低減が図れる熱処理装置のフランジ押え緩衝体の製
造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る発明は、被処理体を収容して熱処理す
る処理容器のフランジ部に緩衝体を設け、該緩衝体を介
して上記フランジ部をフランジ押えにより固定してなる
熱処理装置において、上記緩衝体が、金属細線からなる
網状体を棒状にまとめたものを所望の弾発性を有するよ
うに圧縮成型してなることを特徴としている。

【０００８】請求項２〜４に係る発明は、請求項１に係
る発明を前提とし、請求項２に係る発明は、上記処理容
器のフランジ部が処理ガス等の導入管部及び排気管部を
有するマニホールドにおける冷却水通路を有するフラン
ジ部にシール部材を介して接続され、上記フランジ押え
が冷却水通路を有すると共に上記マニホールドのフラン
ジ部に締付け固定されていることを特徴としている。ま
た、請求項３に係る発明は、上記処理容器のフランジ部
が支持体に支持され、この支持体に上記フランジ押えが
締付け固定されていることを特徴としている。更に、請
求項４に係る発明は、上記緩衝体を形成する金属細線が
直径０．１〜０．３ｍｍの耐熱性、耐食性及び熱伝導性
を有する金属線材からなっていることを特徴としてい
る。

【０００９】請求項５に係る発明は、被処理体を収容し
て熱処理する処理容器のフランジ部とそのフランジ押え
との間に設けられる緩衝体を製造する方法であって、金
属細線を編んで網状体を形成する工程と、上記網状体を
丸める等により棒状にまとめる工程と、棒状にまとめら
れた網状体を圧縮して所望の弾発性を有する緩衝体に成
型する工程とを具備したことを特徴としている。

【００１０】

【作用】請求項１〜４に係る発明によれば、処理容器の
フランジ部とそのフランジ押えとの間に設けられる緩衝
体が、金属細線からなる網状体を棒状にまとめたものを
所望の弾発性を有するように圧縮成型してなるため、処
理容器のフランジ部を破損させずに確実に固定できるこ
とは勿論、緩衝体の耐久性の向上が図れ、メンテナンス
の簡素化が図れる。

【００１１】請求項２に係る発明によれば、上記処理容
器のフランジ部が処理ガス等の導入管部及び排気管部を
有するマニホールドにおける冷却水通路を有するフラン
ジ部にシール部材を介して接続され、上記フランジ押え
が冷却水通路を有すると共に上記マニホールドのフラン
ジ部に締付け固定されており、しかも緩衝体が金属製で
熱伝導性がよいことから、高温プロセス時に上記シール
部材を両側の冷却水通路により効果的に冷却することが
可能となり、シール部材の熱劣化や熱変形を防止して耐
久性の向上が図れ、メンテナンスの簡素化が図れる。

【００１２】請求項５に係る発明によれば、処理容器の
フランジ部とそのフランジ押えとの間に設けられる緩衝
体の製造が、金属細線を編んで網状体を形成する工程
と、上記網状体を丸める等により棒状にまとめる工程
と、棒状にまとめられた網状体を圧縮して所望の弾発性
を有する緩衝体に成型する工程とを具備しているため、
緩衝体を容易に製造することができ、製造コストの低減
が図れる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明を縦型熱処理装置に適用した
実施例を添付図面に基づいて詳述する。図３において、
１は被処理体（被処理基板）例えば半導体ウエハＷに減
圧ＣＶＤによる成膜処理を施すのに適するように構成さ
れた縦型熱処理装置であり、中央部に円形の開口部２ａ
を有する例えばステンレススチール製のベースプレート
２を水平に備えている。このベースプレート２の下方に
は上端及び下端に外向きのフランジ部３ａ，３ｂを有す
る例えばステンレススチール製の短い円筒状のマニホー
ルド３が上記開口部２ａと軸心を一致させて配置され、
このマニホールド３上には縦型熱処理炉を形成すべく耐
熱性及び耐食性を有する材料例えば石英からなる処理容
器である反応管（プロセスチューブ）４が気密に接続さ
れている。この反応管４は、上端が閉塞され、下端が開
口されると共に下端に外向きのフランジ部４ａを有して
いる。本実施例における反応管４の内側には、上端及び
下端の開口された石英製の内管５がマニホールド３内面
に形成された内向きフランジ部３ｃに係止させて同心円
状に配置され、二重管構造の縦型熱処理炉が形成されて
いる。

【００１４】上記マニホールド３の上端フランジ部３ａ
の上面には、図１にも示すように後述するＯリング６等
を収容するための溝７が周方向に連続した環状に形成さ
れ、フランジ部３ａの内部には上記溝７の下方に位置さ
せてＯリング６の熱劣化を防止する冷却手段としての冷
却水通路（主冷却水通路）８が周方向に連続した環状に
設けられている。上記マニホールド３の上端フランジ部
３ａにおける溝７内には上記反応管４のフランジ部４ａ
との間をシールするシール部材として、耐熱性及び耐食
性を有する材料例えばフッ素系ゴムからなるＯリング６
が設けられると共に、このＯリング６の外側に反応管４
のフランジ部４ａがマニホールド３に直接当接しないよ
うに弾性支持し、且つ反応管４のフランジ部４ａを位置
決めするための環状のスペーサ９が設けられている。

【００１５】また、上記反応管４のフランジ部４ａ上に
は周方向に沿って環状の緩衝体１０が載置して設けら
れ、マニホールド３の上端フランジ部３ａには反応管４
のフランジ部４ａを上記緩衝体１０を介して固定するた
めのフランジ押え１１が締結手段であるボルト１２で締
付け固定されている。このフランジ押え１１の内部には
上記緩衝体１０の上方に位置させて上記Ｏリング６の冷
却手段としての冷却水通路（補助冷却水通路）１３が設
けられている。なお、上記フランジ押え１１は冷却水通
路１３を周方向に連続させるために連続した環状に形成
されていることが好ましいが、上記冷却水通路１３を個
々に独立させることにより半割り或いは三分割等のよう
に周方向に複数に分割されていてもよい。

【００１６】上記緩衝体１０は、金属細線１４からなる
網状体１５を丸めたり、或いは折り畳んだり等して棒状
にまとめたものを所望の弾発性を有するように圧縮成型
してなる。この緩衝体１０を製造する方法は、先ず図２
の（ａ）に示すように金属細線１４を工業用編機により
平編み、或いはメリヤス編み等に編んで網状体１５を形
成する工程と、上記網状体１５を丸める等により棒状に
まとめる工程と、図２の（ｂ）に示すように棒状にまと
められた網状体１５をプレス機１６の金型１７に入れて
圧縮して所望の弾発性を有する緩衝体１０に成型する工
程とから主に構成されている。

【００１７】上記金属細線１４としては、直径０．１〜
０．３ｍｍの耐熱性、耐食性及び熱伝導性を有する金属
線材例えばステンレススチールの細線が好ましい。金属
細線１４の直径を０．１〜０．３ｍｍとしたのは、この
範囲が最も加工性及び弾発性に優れるからである。ま
た、成型後の緩衝体１０の嵩密度（体積密度）は、所望
の弾発性を得る上で３〜５．６ｇ／ｃｍ³であることが
好ましい。上記緩衝体１０を成型する場合、断面四角形
で所望の厚さを有する環状に成型することが好ましい
が、棒状ないし帯状に成型してもよい。この場合、棒状
ないし帯状の緩衝体１０を上記反応管４のフランジ部４
ａ上にその周方向に沿って手作業で環状に曲げて取付け
ればよい。なお、上記スペーサ９は、テフロン製である
ことが好ましいが、上記緩衝体１０と同様のもので成型
されていてもよい。

【００１８】上記マニホールド３には反応管５内に図示
しない処理ガス供給源或いは不活性ガス供給源から処理
ガスないし不活性ガスを導入するための複数の導入管部
１８が設けられると共に、図示しない真空ポンプ等の減
圧手段により反応管４内を排気して例えば１０〜１０^-8
Ｔｏｒｒ程度に真空引きするための排気管部１９が設け
られている。また、上記反応管４の周囲には反応管４内
を高温例えば７００〜１２００℃程度に加熱する例えば
カンタル線等の電熱線（抵抗発熱体）をコイル状等に形
成してなる加熱源であるヒータ２０が配置され、このヒ
ータ２０の外周は断熱材２１を介して冷却ジャケット構
造のアウターシェル２２で覆われている。これらヒータ
２０、断熱材２１及びアウターシェル２２は上記ベース
プレート２上に支持されている。

【００１９】上記マニホールド３の下方にはその開口端
を開閉する例えばステンレススチール製の蓋体２３がロ
ーディング機構である昇降機構２４により昇降可能に設
けられ、この蓋体２３上には多数枚例えば１５０枚程度
の半導体ウエハＷを水平状態で上下方向に間隔をおいて
多段に収容保持する石英製のウエハボート２５が石英製
の保温筒２６を介して載置されている。上記蓋体１６に
はマニホールド３の下端フランジ部３ｂとの間を密閉す
るためのシール部材であるＯリング２７が設けられてい
る。なお、蓋体２３にも上記Ｏリング２７を冷却するた
めの図示しない冷却水通路が設けられている。また、蓋
体２３には半導体ウエハＷを均一に熱処理すべく保温筒
２６を介してウエハボート２５を回転させるための回転
駆動手段が設けられていてもよい。

【００２０】次に実施例の作用を述べる。昇降機構２４
により反応管４の下方に下降移動された蓋体２３上のウ
エハボート２５に所定枚数の半導体ウエハＷが移載収容
されると、蓋体２３が上昇移動され、ウエハボート２５
を反応管４内に搬入すると共に蓋体２３がマニホールド
３の下端フランジ部３ｂに当接して反応管４を密閉す
る。この状態で、排気管部１９からの排気（真空引き）
により反応管４内を真空置換すると共に、導入管部１８
からの不活性ガス例えば窒素（Ｎ₂）ガスの導入により
反応管４内を窒素（Ｎ₂）ガスで置換した後、反応管４
内をヒータ２０で所定の温度にした状態で導入管部１８
から所定の処理ガスを導入しつつ成膜処理等の熱処理を
行う。

【００２１】この時、熱処理炉の一部を形成するマニホ
ールド３及び蓋体２３が過熱するため、マニホールド３
のＯリング６および蓋体２３のＯリング２７の熱劣化を
防止すべくこれらＯリング６，２７が冷却水通路８，１
３に循環される冷却水によって冷却されている。なお、
冷却し過ぎてマニホールド３や蓋体２３の内面に半導体
ウエハＷの不純物源となるパーティクルの発生源である
反応副生成物を生成させないように、且つＯリング６，
２７の耐熱温度１８０〜２００℃を超えないように、上
記冷却水の流量制御によりＯリング近傍の温度が管理さ
れている。

【００２２】そして、反応管４のフランジ部４ａとその
フランジ押え１１との間に設けられる緩衝体１０が、金
属細線１４からなる網状体１５を棒状にまとめたものを
所望の弾発性を有するように圧縮成型してなるため、反
応管４のフランジ部４ａを破損させずに確実に固定でき
ることは勿論、耐熱性及び耐食性を有する緩衝体１０の
熱劣化及び腐食が防止されて耐久性の向上が図れ、緩衝
体１０を頻繁に交換する必要がなくなることからメンテ
ナンスの簡素化が図れる。また、マニホールド３の上端
フランジ部３ａにはＯリング６を冷却するための冷却水
通路８が設けられ、フランジ押え１１にも冷却水通路１
３が設けられ、しかも上記緩衝体１０が金属製で熱伝導
性がよいことから、上記Ｏリング６を下側及び上側の両
側から効果的に冷却することができ、たとえ高温プロセ
ス時であってもＯリングの熱劣化や熱変形を十分に防止
して耐久性の向上が図れ、メンテナンスの簡素化が図れ
る。更に、上記緩衝体１０が、金属細線１４を編んで網
状体１５を形成する工程と、上記網状体１５を丸める等
により棒状にまとめる工程と、棒状にまとめられた網状
体１５を圧縮して所望の弾発性を有する緩衝体１０に成
型する工程とから製造されるようにしたので、緩衝体１
０を容易に製造することができ、製造コストの低減が図
れる。

【００２３】図４は本発明の他の実施例である縦型熱処
理装置の概略的縦断面構造を示している。本実施例にお
いて、上記実施例と同一部分に同一参照符号を付してそ
の説明を省略し、異なる部分を説明すると、この縦型熱
処理装置１は酸化或いは拡散の処理に適するように構成
され、マニホールドを備えていない。反応管４を支持す
るために、ベースプレート２には反応管４のフランジ４
ａを支持する支持体２８が設けられ、この支持体２８に
はフランジ部４ａを上方から上記実施例と同一構成の緩
衝体１０を介して押圧固定するフランジ押え１１が設け
られている。具体的には、上記支持体２８の基部側に上
部のフランジ押え１１が取付けられ、このフランジ押え
１１に対して支持体２８の先端である下部のフランジ支
持部２８ａがボルト２９で締付け固定されている。ま
た、上記反応管４の下部開口端に対して蓋体２３が昇降
機構２４により開閉可能に設けられている。本実施例の
縦型熱処理装置１によれば、上記緩衝体１０により反応
管４のフランジ部４ａを破損させずに確実に固定できる
ことは勿論、蓋体２３を閉める時に生じる衝撃を吸収す
ることができ、しかも耐熱性及び耐食性を有する緩衝体
１０の熱劣化及び腐食が防止されて耐久性の向上が図
れ、メンテナンスの簡素化が図れる。

【００２４】図５は本発明の更に他の実施例を示してい
る。本実施例において、上記実施例と同一部分に同一参
照符号を付してその説明を省略し、異なる部分を説明す
ると、縦型熱処理装置１の排気系として、排気管部１９
には排気管３０が接続され、この排気管３０には排気ト
ラップである反応副生成物捕獲器３１、開閉弁３２、圧
力制御弁３３及び減圧ポンプ３４が順に設けられてい
る。そして、上記反応副生成物捕獲器３１は、捕獲手段
として上記緩衝体１０と同一構成の捕獲体３５をケーシ
ング３６内に収容して構成されている。本実施例によれ
ば、捕獲体３５が金属細線からなる網状体をまとめて所
望の弾発性を有するように圧縮成型してなるため、圧縮
密集されて総表面積を多くした金属細線の表面に排ガス
中に含まれる処理ガス成分を付着生成させて効率よく捕
獲することができ、開閉弁３２、制御弁３３、減圧ポン
プ３４等に与える悪影響を未然に防止することができ、
これらの耐久性の向上及びメンテナンスの容易化が図れ
る。

【００２５】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。例えば、本発明は、縦型熱処理装置以外
に、横型熱処理装置にも適用可能である。また、被処理
体としては、半導体ウエハ以外に、例えばＬＣＤ基板等
が適用可能である。更に、緩衝体を構成する網状体とし
ては、市販のメッシュ等も適用可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果が得られる。

【００２７】（１）請求項１〜４に係る発明によれば、
処理容器のフランジ部とそのフランジ押えとの間に設け
られる緩衝体が、金属細線からなる網状体を棒状にまと
めたものを所望の弾発性を有するように圧縮成型してな
るため、処理容器のフランジ部を破損させずに確実に固
定できることは勿論、緩衝体の耐久性の向上が図れ、メ
ンテナンスの簡素化が図れる。

【００２８】（２）請求項２に係る発明によれば、上記
処理容器のフランジ部が処理ガス等の導入管部及び排気
管部を有するマニホールドにおける冷却水通路を有する
フランジ部にシール部材を介して接続され、上記フラン
ジ押えが冷却水通路を有すると共に上記マニホールドの
フランジ部に締付け固定されており、しかも緩衝体が金
属製で熱伝導性がよいことから、高温プロセス時に上記
シール部材を両側の冷却水通路により効果的に冷却する
ことが可能となり、シール部材の熱劣化や熱変形を防止
して耐久性の向上が図れ、メンテナンスの簡素化が図れ
る。

【００２９】（３）請求項５に係る発明によれば、処理
容器のフランジ部とそのフランジ押えとの間に設けられ
る緩衝体の製造が、金属細線を編んで網状体を形成する
工程と、上記網状体を丸める等により棒状にまとめる工
程と、棒状にまとめられた網状体を圧縮して所望の弾発
性を有する緩衝体に成型する工程とを具備しているた
め、緩衝体を容易に製造することができ、製造コストの
低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である縦型熱処理装置の要部
の構造を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例である縦型熱処理装置におけ
るフランジ押え緩衝体の製造工程を概略的に示す説明図
である。

【図３】縦型熱処理装置の全体構成を示す縦断面図であ
る。

【図４】本発明の他の実施例である縦型熱処理装置を示
す縦断面図である。

【図５】緩衝体を反応副生成物捕獲器に適用した実施例
を示す図である。

【符号の説明】

Ｗ 半導体ウエハ（被処理体） １ 縦型熱処理装置（熱処理装置） ３ マニホールド ３ａ マニホールドのフランジ部 ４ 反応管（処理容器） ４ａ 反応管のフランジ部 ８，１３ 冷却水通路 １０ 緩衝体 １１ フランジ押え １４ 金属細線 １５ 網状体 １８ 導入管部 １９ 排気管部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体を収容して熱処理する処理容器
   のフランジ部に緩衝体を設け、該緩衝体を介して上記フ
   ランジ部をフランジ押えにより固定してなる熱処理装置
   において、上記緩衝体が、金属細線からなる網状体を棒
   状にまとめたものを所望の弾発性を有するように圧縮成
   型してなることを特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】 上記処理容器のフランジ部が処理ガス等
   の導入管部及び排気管部を有するマニホールドにおける
   冷却水通路を有するフランジ部にシール部材を介して接
   続され、上記フランジ押えが冷却水通路を有すると共に
   上記マニホールドのフランジ部に締付け固定されている
   ことを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
3. 【請求項３】 上記処理容器のフランジ部が支持体に支
   持され、この支持体に上記フランジ押えが締付け固定さ
   れていることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
4. 【請求項４】 上記緩衝体を形成する金属細線が直径
   ０．１〜０．３ｍｍの耐熱性、耐食性及び熱伝導性を有
   する金属線材からなっていることを特徴とする請求項１
   記載の熱処理装置。
5. 【請求項５】 被処理体を収容して熱処理する処理容器
   のフランジ部とそのフランジ押えとの間に設けられる緩
   衝体を製造する方法であって、金属細線を編んで網状体
   を形成する工程と、上記網状体を丸める等により棒状に
   まとめる工程と、棒状にまとめられた網状体を圧縮して
   所望の弾発性を有する緩衝体に成型する工程とを具備し
   たことを特徴とする熱処理装置のフランジ押え緩衝体の
   製造方法。