JPH09292181A - 高温高圧ガス処理装置 - Google Patents
高温高圧ガス処理装置Info
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- JPH09292181A JPH09292181A JP8107781A JP10778196A JPH09292181A JP H09292181 A JPH09292181 A JP H09292181A JP 8107781 A JP8107781 A JP 8107781A JP 10778196 A JP10778196 A JP 10778196A JP H09292181 A JPH09292181 A JP H09292181A
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリコン半導体のビアホール等の気孔を高温
高圧下で押し潰す。 【解決手段】 高圧容器は、容器軸方向に少なくとも２
つ以上に分割されかつ少なくともひとつに冷却手段を有
する容器構成部材からなっており、前記高圧容器内で被
処理品を処理するとき該高圧容器の容器軸方向に作用す
る荷重を担持するフレームを備え、被処理品の挿入・取
り出しのため高圧容器の容器構成部材を容器軸方向に移
動するためのアクチュエータを備え、前記容器構成部材
の容器軸方向の移動時に形成される被処理品の挿入・取
り出し部に嵌合されているシール手段を備え、前記高圧
容器の容器軸方向に作用する荷重を前記フレームに伝達
する抜き差し自在なコッタ手段を備えている。
高圧下で押し潰す。 【解決手段】 高圧容器は、容器軸方向に少なくとも２
つ以上に分割されかつ少なくともひとつに冷却手段を有
する容器構成部材からなっており、前記高圧容器内で被
処理品を処理するとき該高圧容器の容器軸方向に作用す
る荷重を担持するフレームを備え、被処理品の挿入・取
り出しのため高圧容器の容器構成部材を容器軸方向に移
動するためのアクチュエータを備え、前記容器構成部材
の容器軸方向の移動時に形成される被処理品の挿入・取
り出し部に嵌合されているシール手段を備え、前記高圧
容器の容器軸方向に作用する荷重を前記フレームに伝達
する抜き差し自在なコッタ手段を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄板状の製品を高
温高圧ガス雰囲気下で処理するための装置に関するもの
であって、とくに短サイクルで製品の処理を行うため
に、被処理品の挿入・取り出し作業を短時間で行うこと
を可能とする高温高圧ガス処理装置に関するものであ
る。また、近年シリコン半導体のＡｌ配線膜の下部のビ
アホール等に形成される気孔を高温下で高圧ガス圧力に
より潰して消滅させる技術が、配線の微細化の要請の中
で注目されており、本装置はとくにこのような目的の処
理に使用されるものである。
温高圧ガス雰囲気下で処理するための装置に関するもの
であって、とくに短サイクルで製品の処理を行うため
に、被処理品の挿入・取り出し作業を短時間で行うこと
を可能とする高温高圧ガス処理装置に関するものであ
る。また、近年シリコン半導体のＡｌ配線膜の下部のビ
アホール等に形成される気孔を高温下で高圧ガス圧力に
より潰して消滅させる技術が、配線の微細化の要請の中
で注目されており、本装置はとくにこのような目的の処
理に使用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】高温高圧のガス雰囲気下で種々の材料を
処理する方法としては、熱間静水圧加圧法（ＨＩＰ法）
が良く知られており、工業的には、金属鋳造品の気孔状
の欠陥の修復、粉末焼結体中の残留気孔の除去、粉末材
料の高密度焼結、金属やセラミックスの拡散接合等に用
いられている。このＨＩＰ法では、以上のような利用方
法を組み合わせたような利用も可能で、金属部材の表面
に公知の蒸着法等により被膜を形成した後、ＨＩＰ処理
を施して被膜の下の空隙部を潰すと同時に拡散接合させ
て、密着強度を高めることも提案され（特開昭５４−３
３２３２号公報、特開昭５９−５０１７７号公報）、実
験的に行われている。このＨＩＰ法に用いられる装置
は、熱間静水圧プレス装置（ＨＩＰ装置）として知ら
れ、５００台を越える装置が稼働している。通常用いら
れるＨＩＰ装置は、ネジ蓋式あるいはプレスフレーム式
の円筒状の高圧容器の内部に抵抗加熱方式の電気炉が組
み込まれた構造となっている。被処理品は下蓋もしくは
上蓋を取り外して、高圧容器内部を大気に開放して、下
方もしくは上方に取り出す方式が採用されている。処理
後、被処理品の温度がある程度高い間に、被処理品をＨ
ＩＰ装置から取り出して効率的に処理する目的で、大気
による酸化が問題となるような場合には、被処理品を大
気に晒さずに、真空中もしくは不活性ガス中でハンドリ
ングするような装置が提案されている（特公昭６３−６
０３０８号公報参照）。
処理する方法としては、熱間静水圧加圧法（ＨＩＰ法）
が良く知られており、工業的には、金属鋳造品の気孔状
の欠陥の修復、粉末焼結体中の残留気孔の除去、粉末材
料の高密度焼結、金属やセラミックスの拡散接合等に用
いられている。このＨＩＰ法では、以上のような利用方
法を組み合わせたような利用も可能で、金属部材の表面
に公知の蒸着法等により被膜を形成した後、ＨＩＰ処理
を施して被膜の下の空隙部を潰すと同時に拡散接合させ
て、密着強度を高めることも提案され（特開昭５４−３
３２３２号公報、特開昭５９−５０１７７号公報）、実
験的に行われている。このＨＩＰ法に用いられる装置
は、熱間静水圧プレス装置（ＨＩＰ装置）として知ら
れ、５００台を越える装置が稼働している。通常用いら
れるＨＩＰ装置は、ネジ蓋式あるいはプレスフレーム式
の円筒状の高圧容器の内部に抵抗加熱方式の電気炉が組
み込まれた構造となっている。被処理品は下蓋もしくは
上蓋を取り外して、高圧容器内部を大気に開放して、下
方もしくは上方に取り出す方式が採用されている。処理
後、被処理品の温度がある程度高い間に、被処理品をＨ
ＩＰ装置から取り出して効率的に処理する目的で、大気
による酸化が問題となるような場合には、被処理品を大
気に晒さずに、真空中もしくは不活性ガス中でハンドリ
ングするような装置が提案されている（特公昭６３−６
０３０８号公報参照）。
【０００３】これら、いわゆるＨＩＰ装置では、小物の
被処理品の場合には、１バッチで多量に処理することに
より、ＨＩＰ処理のコストを下げる考え方で操業され、
大きな被処理品、たとえば直径数１０ｃｍ長さ１ｍとい
った被処理品の場合には、前述にように温度が高い状態
で高圧容器から取り出してサイクルタイムを短縮してコ
ストダウンを図る方式が用いられる。しかし、サイクル
タイムとしては、短いものでも、製品を装入してから取
り出しまで１時間程度を必要としている。
被処理品の場合には、１バッチで多量に処理することに
より、ＨＩＰ処理のコストを下げる考え方で操業され、
大きな被処理品、たとえば直径数１０ｃｍ長さ１ｍとい
った被処理品の場合には、前述にように温度が高い状態
で高圧容器から取り出してサイクルタイムを短縮してコ
ストダウンを図る方式が用いられる。しかし、サイクル
タイムとしては、短いものでも、製品を装入してから取
り出しまで１時間程度を必要としている。
【０００４】前述のシリコン半導体（ウェーハ）上のＡ
ｌ配線膜の欠陥除去に、ＨＩＰ装置を適用することも、
もちろん可能であるが、とくに、Ａｌ配線膜を付与する
スパッタリング工程後、真空中で、高温高圧ガス雰囲気
下で処理する装置に移送して連続的に処理を行うこと
が、形成されたＡｌ配線膜の強化による変質防止の観点
から好ましい。既述した特公昭６３−６０３０８号公報
に示された装置を用いれば、真空若しくは不活性ガス雰
囲気で移送可能であるが、基本的にスパッタリングの工
程は時間にして数分のオーダであり、Ａｌ配線膜を形成
したシリコンウェーハを何枚かまとめたロットで処理を
行う形態とならざるを得ず、このためには、ハンドリン
グ等が煩雑となる。
ｌ配線膜の欠陥除去に、ＨＩＰ装置を適用することも、
もちろん可能であるが、とくに、Ａｌ配線膜を付与する
スパッタリング工程後、真空中で、高温高圧ガス雰囲気
下で処理する装置に移送して連続的に処理を行うこと
が、形成されたＡｌ配線膜の強化による変質防止の観点
から好ましい。既述した特公昭６３−６０３０８号公報
に示された装置を用いれば、真空若しくは不活性ガス雰
囲気で移送可能であるが、基本的にスパッタリングの工
程は時間にして数分のオーダであり、Ａｌ配線膜を形成
したシリコンウェーハを何枚かまとめたロットで処理を
行う形態とならざるを得ず、このためには、ハンドリン
グ等が煩雑となる。
【０００５】最近、このシリコンウェーハのＡｌ配線膜
下の気孔の除去処理を、ウェーハ１枚１枚について、ス
パッタリング工程と連動させて、高温高圧ガス雰囲気下
で処理することが提案されている（特開平７−１９３０
６３号公報）。また、この特許公開公報および同じ出願
人による別件公表特許公報、特表平７−５０２３７６号
公報にはこの高圧下での処理に使用される装置に関する
提案がなされている。
下の気孔の除去処理を、ウェーハ１枚１枚について、ス
パッタリング工程と連動させて、高温高圧ガス雰囲気下
で処理することが提案されている（特開平７−１９３０
６３号公報）。また、この特許公開公報および同じ出願
人による別件公表特許公報、特表平７−５０２３７６号
公報にはこの高圧下での処理に使用される装置に関する
提案がなされている。
【０００６】この装置は、圧力容器が複数の外皮部材か
ら構成され、これらを他の手段で押し付けて密閉して高
圧ガス処理空間を形成した構造で、高圧ガスを供給する
システム、圧力容器を真空排気する手段を具備したもの
である。また、被処理品であるウェーハを出し入れする
高圧容器の開口部は、略円板状に形成された高圧ガス空
間を輪切りにするように設けられ、この部分に高圧ガス
のシールをするために、テーパ面の端部を前記の押し付
ける手段により締め付ける方法が採用されている。
ら構成され、これらを他の手段で押し付けて密閉して高
圧ガス処理空間を形成した構造で、高圧ガスを供給する
システム、圧力容器を真空排気する手段を具備したもの
である。また、被処理品であるウェーハを出し入れする
高圧容器の開口部は、略円板状に形成された高圧ガス空
間を輪切りにするように設けられ、この部分に高圧ガス
のシールをするために、テーパ面の端部を前記の押し付
ける手段により締め付ける方法が採用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】スパッタリング法のよ
うな成膜法と同時平行的に高温高圧のガスによる処理を
行い、この前後における板状被処理品の真空中での移送
を行うためには、この装置のように、高圧容器を輪切り
にするような形態で開口して被処理品を出し入れするこ
とが移送時間短縮の観点から有効である。
うな成膜法と同時平行的に高温高圧のガスによる処理を
行い、この前後における板状被処理品の真空中での移送
を行うためには、この装置のように、高圧容器を輪切り
にするような形態で開口して被処理品を出し入れするこ
とが移送時間短縮の観点から有効である。
【０００８】しかし、このためには、この部分を高圧処
理時に気密に保持することが重要で、かつ、大量の被処
理品を連続的に安定して、また、安全に処理できなけれ
ばならない。既述した従来技術では、この気密に保持す
るために、前述のような押し付ける手段として、処理に
用いるのと同じレベルの圧力の高圧ガスにより駆動され
るアクチュエータを用い、アクチュエータの受圧面積を
処理室の受圧面積より大きくした構造を用いて通常時は
常に、開口部に締め付け力が発生する構成となってい
る。ここで、弁によりアクチュエータ側のガスが漏れて
アクチュエータ側の荷重が下がっても開口部は締め付け
られた状態が保持されるとされているが、アクチュエー
タ側のガスが高速で漏れた場合には、この弁の開口面積
が十分なければ、十分な流量のガスが流れず大きな圧力
差が発生して、開口部が開くという危険性がある。
理時に気密に保持することが重要で、かつ、大量の被処
理品を連続的に安定して、また、安全に処理できなけれ
ばならない。既述した従来技術では、この気密に保持す
るために、前述のような押し付ける手段として、処理に
用いるのと同じレベルの圧力の高圧ガスにより駆動され
るアクチュエータを用い、アクチュエータの受圧面積を
処理室の受圧面積より大きくした構造を用いて通常時は
常に、開口部に締め付け力が発生する構成となってい
る。ここで、弁によりアクチュエータ側のガスが漏れて
アクチュエータ側の荷重が下がっても開口部は締め付け
られた状態が保持されるとされているが、アクチュエー
タ側のガスが高速で漏れた場合には、この弁の開口面積
が十分なければ、十分な流量のガスが流れず大きな圧力
差が発生して、開口部が開くという危険性がある。
【０００９】また、この開口部のシールについても、円
環状部材のエッジ部を相手部材に押し付けて気密性を維
持する方法が提案されているが、この円環状部材の選択
が難しく、耐熱性や低アウトガスの材料である金属を用
いると、毎回の処理時における締め付けによりエッジ部
が塑性変形すると同時に加工硬化を生じてくり返し使用
に耐えられないという問題がある。
環状部材のエッジ部を相手部材に押し付けて気密性を維
持する方法が提案されているが、この円環状部材の選択
が難しく、耐熱性や低アウトガスの材料である金属を用
いると、毎回の処理時における締め付けによりエッジ部
が塑性変形すると同時に加工硬化を生じてくり返し使用
に耐えられないという問題がある。
【００１０】そこで本発明は、上述した従来技術の課題
を解決することが目的である。
を解決することが目的である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、加熱ヒータを
有する高圧容器内で被処理品を加熱して高圧ガス雰囲気
の条件で処理する装置において、前述の目的を達成する
ために、次の技術的手段を講じている。すなわち、本発
明では、前記高圧容器は、容器軸方向に少なくとも２つ
以上に分割されかつ少なくともひとつに冷却手段を有す
る容器構成部材からなっており、前記高圧容器内で被処
理品を処理するとき該高圧容器の容器軸方向に作用する
荷重を担持するフレームを備え、被処理品の挿入・取り
出しのため高圧容器の容器構成部材を容器軸方向に移動
するためのアクチュエータを備え、前記容器構成部材の
容器軸方向の移動時に形成される被処理品の挿入・取り
出し部に嵌合されているシール手段を備え、前記高圧容
器の容器軸方向に作用する荷重を前記フレームに伝達す
る抜き差し自在なコッタ手段を備えていることを特徴と
するものである（請求項１）。
有する高圧容器内で被処理品を加熱して高圧ガス雰囲気
の条件で処理する装置において、前述の目的を達成する
ために、次の技術的手段を講じている。すなわち、本発
明では、前記高圧容器は、容器軸方向に少なくとも２つ
以上に分割されかつ少なくともひとつに冷却手段を有す
る容器構成部材からなっており、前記高圧容器内で被処
理品を処理するとき該高圧容器の容器軸方向に作用する
荷重を担持するフレームを備え、被処理品の挿入・取り
出しのため高圧容器の容器構成部材を容器軸方向に移動
するためのアクチュエータを備え、前記容器構成部材の
容器軸方向の移動時に形成される被処理品の挿入・取り
出し部に嵌合されているシール手段を備え、前記高圧容
器の容器軸方向に作用する荷重を前記フレームに伝達す
る抜き差し自在なコッタ手段を備えていることを特徴と
するものである（請求項１）。
【００１２】また、本発明では、前記高圧容器はその容
器軸方向が垂直方向とされており、前記フレームは窓枠
形とされており、前記シール手段は面シールと軸シール
を組合せてリティナリングに装着されていることが望ま
しい（請求項２）。更に、本発明では、被処理品が、熱
伝導率が高くかつ熱容量の大きな金属製の蓄熱部材の上
に配置され、電気抵抗加熱式のヒータにより前記蓄熱部
材の温度を制御することが望ましい（請求項３）。
器軸方向が垂直方向とされており、前記フレームは窓枠
形とされており、前記シール手段は面シールと軸シール
を組合せてリティナリングに装着されていることが望ま
しい（請求項２）。更に、本発明では、被処理品が、熱
伝導率が高くかつ熱容量の大きな金属製の蓄熱部材の上
に配置され、電気抵抗加熱式のヒータにより前記蓄熱部
材の温度を制御することが望ましい（請求項３）。
【００１３】また、本発明では、真空雰囲気下での被処
理品の挿入・取り出し時に高圧容器の開口部および被処
理品を真空に保持する真空チャンバが高圧容器開口部を
含む外面に装着されていることが望ましい（請求項
４）。
理品の挿入・取り出し時に高圧容器の開口部および被処
理品を真空に保持する真空チャンバが高圧容器開口部を
含む外面に装着されていることが望ましい（請求項
４）。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を作用とともに説明する。本発明に係る装置を模
式的に示している図１において、高圧容器１の内部に
は、処理対象物であるシリコンウェーハ１０を所定の温
度に加熱保持するためのヒータ１１、該ヒータ１１から
の放熱を抑制して、高圧容器１や図３に示したシール部
材１２Ａ，１２Ｂの過熱を抑制するための断熱部材１３
等が収納されている。高圧容器１は容器軸方向で２つ以
上に分割されており、本実施例では上側容器構成部材２
と下側容器構成部材３とから構成されている。上側容器
構成部材２は水冷溝４Ａを設けた冷却板４が装着されて
おり、下側容器構成部材３にも同様に水冷用の水の通路
５が設けられており、ヒータ１１の発熱による高圧容器
１、とくにシール部材１２Ａ，１２Ｂの過熱を防止する
作用を持つ。とくに、シール部材１２Ａ，１２Ｂは、本
装置での処理が比較的短サイクル、たとえば数分／回の
頻度で行われ、その都度、大気圧以下の圧力から１００
０ｋｇｆ／ｃｍ2 前後の圧力に加圧・減圧がくり返され
ることに加えて、毎回被処理品を出し入れするために開
放されることから、くり返し運転に対する寿命が問題と
なる。シール部材１２Ａ，１２Ｂには耐熱性のフッ素ゴ
ムやシリコンゴム、テフロンなどの樹脂系の材料が用い
られることから、その温度が２００℃以下の温度で用い
られることが好ましい。
の形態を作用とともに説明する。本発明に係る装置を模
式的に示している図１において、高圧容器１の内部に
は、処理対象物であるシリコンウェーハ１０を所定の温
度に加熱保持するためのヒータ１１、該ヒータ１１から
の放熱を抑制して、高圧容器１や図３に示したシール部
材１２Ａ，１２Ｂの過熱を抑制するための断熱部材１３
等が収納されている。高圧容器１は容器軸方向で２つ以
上に分割されており、本実施例では上側容器構成部材２
と下側容器構成部材３とから構成されている。上側容器
構成部材２は水冷溝４Ａを設けた冷却板４が装着されて
おり、下側容器構成部材３にも同様に水冷用の水の通路
５が設けられており、ヒータ１１の発熱による高圧容器
１、とくにシール部材１２Ａ，１２Ｂの過熱を防止する
作用を持つ。とくに、シール部材１２Ａ，１２Ｂは、本
装置での処理が比較的短サイクル、たとえば数分／回の
頻度で行われ、その都度、大気圧以下の圧力から１００
０ｋｇｆ／ｃｍ2 前後の圧力に加圧・減圧がくり返され
ることに加えて、毎回被処理品を出し入れするために開
放されることから、くり返し運転に対する寿命が問題と
なる。シール部材１２Ａ，１２Ｂには耐熱性のフッ素ゴ
ムやシリコンゴム、テフロンなどの樹脂系の材料が用い
られることから、その温度が２００℃以下の温度で用い
られることが好ましい。
【００１５】この本体容器１の開閉は、上述のように上
側容器構成部材２と下側容器構成部材３の分割面で行わ
れ、図１の例では、下側容器構成部材３を容器軸方向つ
まり下方に下げることにより行われる。高圧容器１内部
に圧力媒体であるＡｒガス等の高圧のガスが充填されて
いる時には、図１に示したごとく、この高圧ガスによる
容器軸方向（上下方向）の荷重は、上側耐圧板６、下側
耐圧板７、コッタ部材８を介して、窓枠状にくり抜かれ
たプレスフレーム９によって支持されている。容器を開
ける際には、コッタ部材８を側方にスライドさせること
により、下側容器構成部材３を下側耐圧板７とともに空
気圧アクチュエータ１４により押し下げることが可能と
なるように構成されている（図２参照）。本図のコッタ
部材８はスライド方向に多数の凹凸部８Ａを形成して、
コッタ部材の移動距離を短くしているが、厚板状のコッ
タ部材を全面に亘ってスライドさせる構造でも良い。
側容器構成部材２と下側容器構成部材３の分割面で行わ
れ、図１の例では、下側容器構成部材３を容器軸方向つ
まり下方に下げることにより行われる。高圧容器１内部
に圧力媒体であるＡｒガス等の高圧のガスが充填されて
いる時には、図１に示したごとく、この高圧ガスによる
容器軸方向（上下方向）の荷重は、上側耐圧板６、下側
耐圧板７、コッタ部材８を介して、窓枠状にくり抜かれ
たプレスフレーム９によって支持されている。容器を開
ける際には、コッタ部材８を側方にスライドさせること
により、下側容器構成部材３を下側耐圧板７とともに空
気圧アクチュエータ１４により押し下げることが可能と
なるように構成されている（図２参照）。本図のコッタ
部材８はスライド方向に多数の凹凸部８Ａを形成して、
コッタ部材の移動距離を短くしているが、厚板状のコッ
タ部材を全面に亘ってスライドさせる構造でも良い。
【００１６】上側容器構成部材２と下側容器構成部材３
の分割面のシールは、図３に示したように、シールリン
グ１２Ａ，１２Ｂを装着したリティナリング１７が上側
容器構成部材２の内面もしくは下側容器構成部材３の内
面に装着された構造で達成される。高圧容器１内部のガ
ス圧力がＰの時、このリティナリング１７には直径Ｄａ
に相当する面積に作用する圧力Ｐによる力と、直径Ｄｂ
に相当する面積に作用する圧力Ｐによる力の差分の力が
働いて面シール機能を果たしているシールリング１２Ａ
の密着性が高くなるように構成されている。実際に高圧
容器１の内部に１０００ｋｇｆ／ｃｍ2 ものガス圧力が
充填されている際には、後述するプレスフレーム９の伸
びや、初期に存在したコッタ部材８とプレスフレーム９
との間の隙間がなくなるために、上側容器構成部材２と
下側容器構成部材３の分割面に１ｍｍ前後の隙間が生じ
るが、このリティナリング１７が上下に移動することに
より、面シール部の気密性が損なわれることはない。
の分割面のシールは、図３に示したように、シールリン
グ１２Ａ，１２Ｂを装着したリティナリング１７が上側
容器構成部材２の内面もしくは下側容器構成部材３の内
面に装着された構造で達成される。高圧容器１内部のガ
ス圧力がＰの時、このリティナリング１７には直径Ｄａ
に相当する面積に作用する圧力Ｐによる力と、直径Ｄｂ
に相当する面積に作用する圧力Ｐによる力の差分の力が
働いて面シール機能を果たしているシールリング１２Ａ
の密着性が高くなるように構成されている。実際に高圧
容器１の内部に１０００ｋｇｆ／ｃｍ2 ものガス圧力が
充填されている際には、後述するプレスフレーム９の伸
びや、初期に存在したコッタ部材８とプレスフレーム９
との間の隙間がなくなるために、上側容器構成部材２と
下側容器構成部材３の分割面に１ｍｍ前後の隙間が生じ
るが、このリティナリング１７が上下に移動することに
より、面シール部の気密性が損なわれることはない。
【００１７】高圧容器１の内部のガス圧力により発生す
る容器軸方向、本例では上下方向の荷重は、被処理品で
あるシリコンウェーハの寸法が直径３０ｃｍのように大
形化すると、前述のように、数１００トンレベルにも達
することから、この荷重を支持する構造は非常に重要で
ある。とりわけ、数分／回の短サイクルでかつ何万枚も
のウェーハを処理するとなると、疲労寿命に関する配慮
が不可欠となる。圧力容器の軸方向の荷重の支持には古
くからネジが用いられてきているが、ネジ構造では、ネ
ジ山の底部での応力集中の問題は回避できないこと、ネ
ジ山すべてが均一に荷重を分担保持するような理想的な
状態には必ずしもならないことから、破壊を防止するに
は大きな安全係数を乗じることが必要でネジ部分が巨大
化する。
る容器軸方向、本例では上下方向の荷重は、被処理品で
あるシリコンウェーハの寸法が直径３０ｃｍのように大
形化すると、前述のように、数１００トンレベルにも達
することから、この荷重を支持する構造は非常に重要で
ある。とりわけ、数分／回の短サイクルでかつ何万枚も
のウェーハを処理するとなると、疲労寿命に関する配慮
が不可欠となる。圧力容器の軸方向の荷重の支持には古
くからネジが用いられてきているが、ネジ構造では、ネ
ジ山の底部での応力集中の問題は回避できないこと、ネ
ジ山すべてが均一に荷重を分担保持するような理想的な
状態には必ずしもならないことから、破壊を防止するに
は大きな安全係数を乗じることが必要でネジ部分が巨大
化する。
【００１８】このような場合に安全を優先的に考えた荷
重の支持構造として、鋼板を窓状にくり抜いたプレスフ
レームを用いることが最適である。プレスフレームは、
一体型のものや、厚さ方向に幾つかに分割したものが用
いられている。本発明による装置の場合には、ウェーハ
の出し入れ時には内部を高真空に排気する必要性があ
り、このための真空排気ポート１８と弁１９がほぼ容器
の中央部に装着されることから、図１に示したように、
高圧容器１の中心軸部分に空間を設けて、２分割にした
プレスフレームを用いるのが好適である。
重の支持構造として、鋼板を窓状にくり抜いたプレスフ
レームを用いることが最適である。プレスフレームは、
一体型のものや、厚さ方向に幾つかに分割したものが用
いられている。本発明による装置の場合には、ウェーハ
の出し入れ時には内部を高真空に排気する必要性があ
り、このための真空排気ポート１８と弁１９がほぼ容器
の中央部に装着されることから、図１に示したように、
高圧容器１の中心軸部分に空間を設けて、２分割にした
プレスフレームを用いるのが好適である。
【００１９】図１に示した構造の場合、通常の運転時の
被処理品の出し入れには、コッタ部材８を移動させるだ
けで下側容器構成部材３を下げて行えることから、プレ
スフレーム９を移動させる必要はない。ただし、リティ
ナリング１７に装着されたシールリング１２Ａ，１２Ｂ
の交換時には、上側容器構成部材２を上方に開ける必要
があるため、プレスフレーム９を側方に移動させる必要
が生じる。図１の装置では、２枚のプレスフレーム９
Ａ，９Ｂが下端部でヒンジ２１により支持されており、
上側容器構成部材２を開ける際にはこのヒンジ２１で傾
斜させることにより、上側に上側容器構成部材２を持ち
上げるための空間を形成し、図４に示したように、上側
容器構成部材２を持ち上げて容器を開けることが可能で
ある。
被処理品の出し入れには、コッタ部材８を移動させるだ
けで下側容器構成部材３を下げて行えることから、プレ
スフレーム９を移動させる必要はない。ただし、リティ
ナリング１７に装着されたシールリング１２Ａ，１２Ｂ
の交換時には、上側容器構成部材２を上方に開ける必要
があるため、プレスフレーム９を側方に移動させる必要
が生じる。図１の装置では、２枚のプレスフレーム９
Ａ，９Ｂが下端部でヒンジ２１により支持されており、
上側容器構成部材２を開ける際にはこのヒンジ２１で傾
斜させることにより、上側に上側容器構成部材２を持ち
上げるための空間を形成し、図４に示したように、上側
容器構成部材２を持ち上げて容器を開けることが可能で
ある。
【００２０】処理対象物であるシリコンウェーハの加熱
および温度の保持には、前述のように、ヒータが用いら
れる。ヒータにはジュール熱を利用した通常の抵抗加熱
方式のヒータが簡便であるので推奨されるが、短サイク
ルでの操業のためには、高圧ガスの注入を短時間すなわ
ち高速でガスを注入することが必要で、高速で高圧のガ
スを閉空間に注入するとガスの運動エネルギーが静止時
に熱エネルギーに変換されて内部の温度が上昇する。こ
の影響を防止し、かつシリコンウェーハ全面に亘って温
度の分布が発生するのを防止するため、ヒータで直接被
処理品を加熱するよりも、被処理品を熱容量が大きく、
かつ熱伝導に優れた材料からなる蓄熱部材３２で取り囲
まれた状態として間接的に加熱することが推奨される。
図３はそのようなヒータ等の配置例を示したものであ
る。ここで、ヒータ材料には、シリコンカーバイド、シ
リコンカーバイドで被服した黒鉛、モリブデン、タング
ステンなど耐熱金属などが、シリコンウェーハのコンタ
ミ防止や、パーティクル発生の防止の観点から推奨され
る。
および温度の保持には、前述のように、ヒータが用いら
れる。ヒータにはジュール熱を利用した通常の抵抗加熱
方式のヒータが簡便であるので推奨されるが、短サイク
ルでの操業のためには、高圧ガスの注入を短時間すなわ
ち高速でガスを注入することが必要で、高速で高圧のガ
スを閉空間に注入するとガスの運動エネルギーが静止時
に熱エネルギーに変換されて内部の温度が上昇する。こ
の影響を防止し、かつシリコンウェーハ全面に亘って温
度の分布が発生するのを防止するため、ヒータで直接被
処理品を加熱するよりも、被処理品を熱容量が大きく、
かつ熱伝導に優れた材料からなる蓄熱部材３２で取り囲
まれた状態として間接的に加熱することが推奨される。
図３はそのようなヒータ等の配置例を示したものであ
る。ここで、ヒータ材料には、シリコンカーバイド、シ
リコンカーバイドで被服した黒鉛、モリブデン、タング
ステンなど耐熱金属などが、シリコンウェーハのコンタ
ミ防止や、パーティクル発生の防止の観点から推奨され
る。
【００２１】図３において、加熱処理室３０は、分割さ
れた容器構成部材２，３のそれぞれの合わせ面に形成し
た室要素３０Ａ，３０Ｂによって構成されており、第１
室要素３０Ａには、石英、アルミナ等からなる断熱板１
３Ａが嵌着され、該断熱板１３Ａ上に、円環形でウェー
ハ１０を押し上げるピン３１Ｂの付いたリフタ３１板状
のヒータ及び蓄熱部材３２が装着されている。
れた容器構成部材２，３のそれぞれの合わせ面に形成し
た室要素３０Ａ，３０Ｂによって構成されており、第１
室要素３０Ａには、石英、アルミナ等からなる断熱板１
３Ａが嵌着され、該断熱板１３Ａ上に、円環形でウェー
ハ１０を押し上げるピン３１Ｂの付いたリフタ３１板状
のヒータ及び蓄熱部材３２が装着されている。
【００２２】第２室要素３０Ｂには、真空引きポート１
８が形成されていて、倒立コップ形のＳＵＳ３０４等か
らなる断熱カバー１３Ｂ、石英等からなる断熱体１３Ｃ
等を介して被処理品１０のクランプ３３が装着され、被
処理品１０はクランプ３３と蓄熱部材３２によって処理
時には挟持され、処理後には、図２および図４に示すよ
うに開放可能である。
８が形成されていて、倒立コップ形のＳＵＳ３０４等か
らなる断熱カバー１３Ｂ、石英等からなる断熱体１３Ｃ
等を介して被処理品１０のクランプ３３が装着され、被
処理品１０はクランプ３３と蓄熱部材３２によって処理
時には挟持され、処理後には、図２および図４に示すよ
うに開放可能である。
【００２３】その他、図３において、１１Ａはヒータ電
極プラグ、３１Ａはリフタ弾発手段、３２Ａは蓄熱部材
３２の熱電対、３２Ｂは同じく熱電対コーンを示してい
る。また、以上の説明から明らかなように、処理が短サ
イクルで行われることから、被処理品は本装置に装入さ
れる前にある程度の温度に予熱されていることが望まし
く、また、処理後の被処理品も室温に温度が下がる以前
に取り出されて次の工程に移送される。したがって、高
圧容器１を空けた際に空気に触れると被処理品が酸化さ
れたりする問題があり、これを回避するために、高圧容
器１の開口部、すなわち前述の高圧容器１の分割面は真
空中に保持されねばならない。図１に示した真空チャン
バ２２はこの目的で装着されたもので、高圧容器の外側
を覆うように配置されている。
極プラグ、３１Ａはリフタ弾発手段、３２Ａは蓄熱部材
３２の熱電対、３２Ｂは同じく熱電対コーンを示してい
る。また、以上の説明から明らかなように、処理が短サ
イクルで行われることから、被処理品は本装置に装入さ
れる前にある程度の温度に予熱されていることが望まし
く、また、処理後の被処理品も室温に温度が下がる以前
に取り出されて次の工程に移送される。したがって、高
圧容器１を空けた際に空気に触れると被処理品が酸化さ
れたりする問題があり、これを回避するために、高圧容
器１の開口部、すなわち前述の高圧容器１の分割面は真
空中に保持されねばならない。図１に示した真空チャン
バ２２はこの目的で装着されたもので、高圧容器の外側
を覆うように配置されている。
【００２４】下側容器構成部材３の下方への移動時も内
部を真空に保持するために、下側容器構成部材３と真空
チャンバ２２は伸縮自在な筒形ベローズ２３により結合
される。この真空チャンバ２２には、処理品を他の真空
容器等から搬送するため、真空状態を保持しつつ開閉可
能なゲート弁付きの搬送口が設けられている。
部を真空に保持するために、下側容器構成部材３と真空
チャンバ２２は伸縮自在な筒形ベローズ２３により結合
される。この真空チャンバ２２には、処理品を他の真空
容器等から搬送するため、真空状態を保持しつつ開閉可
能なゲート弁付きの搬送口が設けられている。
【００２５】なお、処理の途中で高圧容器１から高圧の
ガスが真空チャンバ２２内に漏れた場合に真空チャンバ
２２が破損するのを防止するため、真空チャンバ２２に
は、バネ式の安全弁が装着される。さらに、大量の高圧
ガスが漏れた場合に対応するために、真空チャンバ２２
とベローズの固定部（当然Ｏ−リング等のシール部材を
含む）をバネを併用したボルト止めとし、真空チャンバ
内の圧力が外部（大気）の圧力より高くなった場合に
は、この部分が開口して漏れた高圧ガスを大気に放出す
る構造を採用することが推奨される。
ガスが真空チャンバ２２内に漏れた場合に真空チャンバ
２２が破損するのを防止するため、真空チャンバ２２に
は、バネ式の安全弁が装着される。さらに、大量の高圧
ガスが漏れた場合に対応するために、真空チャンバ２２
とベローズの固定部（当然Ｏ−リング等のシール部材を
含む）をバネを併用したボルト止めとし、真空チャンバ
内の圧力が外部（大気）の圧力より高くなった場合に
は、この部分が開口して漏れた高圧ガスを大気に放出す
る構造を採用することが推奨される。
【００２６】以上の実施例では高圧容器１は、その容器
軸方向を垂直方向（上下方向）として２つに分割してい
るが、容器軸方向を水平方向とすることもでき、分割個
数は２以上であっても良い。また、アクチュエータ１４
は空気圧の他、油圧式でもよく、更に、モータ駆動によ
るものでも良い。更に、フレームはヒンジ式の他、台車
方式でも、又、観音開き式であっても良い。また、リテ
ィナリング１７は、第２室要素３０Ｂに嵌合したもので
もよい。
軸方向を垂直方向（上下方向）として２つに分割してい
るが、容器軸方向を水平方向とすることもでき、分割個
数は２以上であっても良い。また、アクチュエータ１４
は空気圧の他、油圧式でもよく、更に、モータ駆動によ
るものでも良い。更に、フレームはヒンジ式の他、台車
方式でも、又、観音開き式であっても良い。また、リテ
ィナリング１７は、第２室要素３０Ｂに嵌合したもので
もよい。
【００２７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、１
枚１枚のシリコンウェーハにスパッタリング法によりア
ルミ合金製配線膜を形成した後、スパッタリング装置か
ら、ウェーハの搬送室を介してそのまま、高圧ガスによ
り配線膜下の気孔状欠陥を除去する処理を行い、その後
さらにスパッタリング法によりチタンナイトライド製の
光反射防止膜を形成する工程へと、連続的に処理を行う
ことが可能となる。
枚１枚のシリコンウェーハにスパッタリング法によりア
ルミ合金製配線膜を形成した後、スパッタリング装置か
ら、ウェーハの搬送室を介してそのまま、高圧ガスによ
り配線膜下の気孔状欠陥を除去する処理を行い、その後
さらにスパッタリング法によりチタンナイトライド製の
光反射防止膜を形成する工程へと、連続的に処理を行う
ことが可能となる。
【００２８】とくに、処理が短サイクルで、かつ連続的
に大量に処理を行う場合の高圧ガス処理における高圧容
器部のシールの確実性を確保し、また、１００万回レベ
ルでの操業にも安全に対応できる本発明による装置は、
今後のシリコンウェーハの微細加工時に欠陥のない半導
体素子を生産するための工業的な要請に応えうるものと
して、半導体製造に寄与するところが大きい。
に大量に処理を行う場合の高圧ガス処理における高圧容
器部のシールの確実性を確保し、また、１００万回レベ
ルでの操業にも安全に対応できる本発明による装置は、
今後のシリコンウェーハの微細加工時に欠陥のない半導
体素子を生産するための工業的な要請に応えうるものと
して、半導体製造に寄与するところが大きい。
【図１】本発明の実施の形態を示し、処理中の模式的な
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示し、処理後の模式的な
断面図である。
断面図である。
【図３】本発明の実施の形態を示し、ヒータ部分の詳細
図である。
図である。
【図４】本発明の実施の形態を示し、フレームを開放し
たときの模式的な断面図である。
たときの模式的な断面図である。
１ 高圧容器 ２ 上側容器構成部材 ３ 下側容器構成部材 ８ コッタ ９ プレスフレーム １１ ヒータ １２Ａ シール部材 １２Ｂ シール部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中井 友充 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内 (72)発明者 坂下 由彦 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目３番１号 株式会社神戸製鋼所高砂製作所内
Claims (4)
- 【請求項１】 加熱ヒータを有する高圧容器内で被処理
品を加熱して高圧ガス雰囲気の条件で処理する装置にお
いて、 前記高圧容器は、容器軸方向に少なくとも２つ以上に分
割されかつ少なくともひとつに冷却手段を有する容器構
成部材からなっており、 前記高圧容器内で被処理品を処理するとき該高圧容器の
容器軸方向に作用する荷重を担持するフレームを備え、 被処理品の挿入・取り出しのため高圧容器の容器構成部
材を容器軸方向に移動するためのアクチュエータを備
え、 前記容器構成部材の容器軸方向の移動時に形成される被
処理品の挿入・取り出し部に嵌合されているシール手段
を備え、 前記高圧容器の容器軸方向に作用する荷重を前記フレー
ムに伝達する抜き差し自在なコッタ手段を備えているこ
とを特徴とする高温高圧ガス処理装置。 - 【請求項２】 前記高圧容器はその容器軸方向が垂直方
向とされており、前記フレームは窓枠形とされており、
前記シール手段は面シールと軸シールを組合せてリティ
ナリングに装着されていることを特徴とする請求項１記
載の高温高圧ガス処理装置。 - 【請求項３】 被処理品が、熱伝導率が高くかつ熱容量
の大きな金属製の蓄熱部材の上に配置され、電気抵抗加
熱式のヒータにより前記蓄熱部材の温度を制御すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の高温高圧ガス処理
装置。 - 【請求項４】 真空雰囲気下での被処理品の挿入・取り
出し時に高圧容器の開口部および被処理品を真空に保持
する真空チャンバが高圧容器開口部を含む外面に装着さ
れていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記
載の高温高圧ガス処理装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10778196A JP3955340B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 高温高圧ガス処理装置 |
| KR1019970015722A KR100461911B1 (ko) | 1996-04-26 | 1997-04-26 | 고온고압가스처리장치 |
| US08/845,822 US5898727A (en) | 1996-04-26 | 1997-04-28 | High-temperature high-pressure gas processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10778196A JP3955340B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 高温高圧ガス処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09292181A true JPH09292181A (ja) | 1997-11-11 |
| JP3955340B2 JP3955340B2 (ja) | 2007-08-08 |
Family
ID=14467865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10778196A Expired - Fee Related JP3955340B2 (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 高温高圧ガス処理装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5898727A (ja) |
| JP (1) | JP3955340B2 (ja) |
| KR (1) | KR100461911B1 (ja) |
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| KR100640564B1 (ko) * | 2000-01-17 | 2006-10-31 | 삼성전자주식회사 | 가스 분사 장치를 포함하는 반도체 소자 제조 장비 |
| JP2007162081A (ja) * | 2005-12-14 | 2007-06-28 | Tokyo Electron Ltd | 高圧処理装置及び高圧処理方法 |
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| EP1234322A2 (en) * | 1999-11-02 | 2002-08-28 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for supercritical processing of multiple workpieces |
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1997
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