KR100572083B1 - 종형열처리장치 - Google Patents

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KR100572083B1
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혼마마나부
시마즈도모히사
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동경 엘렉트론 주식회사
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Abstract

복수의 반도체 웨이퍼를 웨이퍼 보트내에 다단으로 유지하고, 종형의 반응용기내에 축구멍을 통하여 바닥부로부터 관통하여 이루어지는 회전축 상단의 턴테이블상에 놓인 웨이퍼 보트를 회전시키면서 웨이퍼에 대하여 열처리를 행하는 종형열처리장치에 있어서, 회전축의 관통부분을 시일함에 있어 반응용기내로부터 시일부로의 가스나 수분의 침입을 억제하여, 시일부재에 악영향이 미치는 것을 억제한다. 축구멍(33)과 회전축(4) 사이의 틈새의 공간을 고정부재(34)와 외각부재(44) 사이의 공간으로 연이어 접속하여, 그 고정부재(34)와 외각부재(44) 사이에 자기 시일부(7)를 설치한다. 이에 따라, 반응용기로부터 자기 시일부(7)까지의 축구멍(33)의 길이를 길게 하여, 감압CVD를 행할 때에 반응용기내로부터 자기 시일부(7)에 가스나 수분이 침입하는 것을 억제함과 동시에, 가열로(21)에 의해 고온가열되고 있는 반응용기로부터 열의 영향을 작게 하여, 자성유체의 열화를 방지한다.

Description

종형열처리장치{VERTICAL THERMAL TREATMENT APPARATUS}
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 종형열처리장치의 전체구성을 나타내는 종단면도.
도 2는 도 1의 종형열처리장치에 있어서의 회전축의 관통부분을 나타내는 확대단면도.
도 3은 도 2에 나타내는 장치에 있어서의 퍼지가스 공급로를 설명하는 도면.
도 4는 도 3에 나타내는 관조인트의 확대단면도.
도 5는 도 4에 나타내는 관조인트의 변형예의 확대단면도.
도 6은 종래의 종형열처리장치에 있어서의 회전축의 관통부분을 나타내는 종단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2, 10 : 반응관 2a : 내관
2b : 외관 3, 12 : 덮개체
3a, 22a : O 링 4, 13 : 회전축
4a : 축소직경부분 4b : 대직경부분
7, 18 : 자기 시일부 7a : 자로부재
7b, 18b : 자성유체 11, 22 : 매니폴드
14 : 통형상부 15, 24 : 턴테이블
16, 41 : 풀리 17,81,82 : 축받이부
18a : 지지부재 21 : 가열로
23 : 웨이퍼보트(피처리기판 유지구) 24a : 기초단부
25 : 보온통 26 : 가스공급관
27 : 배기관 28, 38 : 돌기
30 : 래버린스 31 : 보트 엘리베이터
32 : 수평부재 33 : 축구멍
34, 74 : 고정부재 34a : 단차부
35 : 돌출부분 36, 61 : 와셔
37, 62 :너트 42 : 벨트
43 : 모터 44 : 외각부재
44a : 바닥 44b : 관통구멍
45 : 고리형상홈 46 : 가스유통로
47 : 측벽부 48 : 누름부재
63 : 캡 64,65 : 볼트
71, 86 : 스페이서 72 : 자기시일
83 : 내륜부재 84 : 외륜부재
85 : 볼 91 : 가스공급로
92 : 유량제어장치 93 : 가스공급원
95 : 가스가압장치 111a : 수지배관
118 : 가스도입접속부 121 : 오리피스(조임 수단)
121a, 121b : 오리피스 121d : 원판
121h : 구멍 122, 122A : 관조인트
122a : 나사부 122b : 유니언 본체
122c : 유니언 너트 W : 웨이퍼
본 발명은 진공분위기하에서 처리가스를 사용하여 피처리기판을 열처리하기 위한 반응용기내에, 축구멍을 통해 회전축을 관통하여 이루어지는 형식의 종형열처리장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라 함)를 배치(batch)로 열처리하는 장치로서 종형열처리장치가 알려져 있으며, 이 종형열처리장치는 감압CVD라고 하는 성막처리나, 산화처리, 불순물의 확산처리 등에 이용되고 있다. 어느 장치나 종형의 반응용기내에 웨이퍼를 다단으로 유지한 웨이퍼보트를 통상아래쪽에서 반입하여 웨이퍼보트를 지지하고 있는 덮개체에 의해 반응용기의 하단 개구부를 기밀이 유지되게 막 도록 구성되어 있다.
이러한 종류의 장치에 있어서는, 웨이퍼의 면내에서 열처리의 균일성을 향상시키기 위해 웨이퍼보트를 수직인 축의 둘레로 회전시키는 경우가 있고, 그 경우에는 덮개체 속을 회전축이 관통하고, 이 회전축을 통해 웨이퍼보트를 지지하도록 구성하고 있다.
감압CVD로에 있어서, 회전축이 덮개체를 관통하여 반응용기내에 도입되는 데에 필요한 도입기구에 대하여 도 6을 참조하면서 설명한다. 이 도면은 2중관인 반응관(10)의 하부에 설치된 매니폴드(11)의 하단 개구부가 덮개체(12)에 의해 닫혀진 상태를 나타내고 있다. 회전축(13)은 덮개체(12)의 아래쪽에 설치된 금속제의 통형상부(14)내를 관통하며, 그 상단에는 턴테이블(15)이, 또한 하단에는 도시하지 않은 모터로 구동되는 풀리(16)가 각각 부착되어 있다. 통형상부(14)와 회전축(13)의 사이에는 축받이부(17)가 설치되고, 그 위에는 반응용기[본 예에서의 반응용기는 반응관(10) 및 매니폴드(11)로 구성됨]내와 외부를 기밀하게 시일하기 위한 자기 시일부(18)가 설치되어 있다.
자기 시일부(18)는 회전축(13)을 둘러싸는 지지부재(18a) 및 자성유체(18b)로 이루어지며, 자성유체(18b)에 의해 통형상부(14)의 반응용기쪽의 내부공간과 외부의 사이를 기밀하게 시일하는 것이다. 지지부재(18a)는 종단면이 U자형인 복수의 자로(磁路)부재를 상하방향으로 배열하여 구성되어 있으며, 각 자로부재의 일끝단부와 회전축(13)과의 사이에 자성유체(18b)를 자기에 의해 가두고 있다.
상기 종래의 구성에서는, 성막처리시에 성막가스가 회전기구내에 침입하면 성막가스가 차가운 부분에 접촉하여 반응부생성물이 생성되고, 이것이 자기 시일부(18)의 자성유체(18b)에 부착하여 회전이 둔해질 우려가 있다.
한편, 본 발명자는 매니폴드(11)의 내식화를 도모하는 등의 연구에 의해, CVD를 행하는 로와, 산화, 확산을 행하는 로의 공통화를 검토하고 있는데, 이렇게 공통화를 행하면 상기 종래의 구성에서는, 습식 산화를 행할 때 회전기구내에 수분이 침입하고, 이 수분에 의해 자기 시일부(18)의 자성유체(18b)가 열화한다고 하는 문제가 있다.
그래서, 덮개체(12)를 관통하는 회전축(13)을 설치하는 대신에 금속 통형상부(14)의 관통구멍을 없애고, 회전축(13)과, 풀리(16)에 연결된 바깥쪽 축을 마그네트 커플링으로 연결하는 구조를 사용하는 것도 생각할 수 있다. 이러한 구조는 미국특허 제 5,324,540호 명세서에 기재되어 있다. 그런데, 마그네트 커플링구조는 윤활재로서 수지제 고체를 사용하고 있으므로, 내하중성이 작고, 큰 하중이 걸리면 축이 어긋날 우려가 있다. 또한, 마그네트 커플링구조는 세라믹제의 베어링을 사용하고 있지만, 이 베어링이 고온시에 팽창하고 마찰에 의해 파티클을 발생시킬 우려가 있으므로, 파티클의 발생을 방지하기 위해서 약간의 틈새를 형성하고 있으며, 그 때문에 상온시에 흔들거림이 발생한다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 진공분위기하에서 성막처리를 행하는 반응용기내에 회전축이 관통되고, 그 관통부분을 시일함 에 있어서, 반응용기내에서 시일부로의 가스나 수분의 침입을 억제하여, 시일부재에 악영향이 미치는 것을 억제하는 데에 있다.
본 발명에 의하면, 종형의 반응용기와, 이 반응용기의 바닥부를 막는 덮개체와, 이 덮개체를 아래쪽에서 위쪽으로 세로방향으로 관통하여 반응용기내부에 삽입되는 회전축과, 반응용기내에서 상기 회전축에 설치되어 피처리기판 유지구를 지지하는 턴테이블과, 피처리기판 유지구를 회전시키기 위해 상기 회전축을 회전구동시키는 회전구동장치를 구비하는 종형열처리장치에 있어서, 상기 덮개체에 고정되고, 또한 상기 회전축을 끼워 통과시키는 축구멍을 가진 대략 통형상의 고정부재와, 상기 축구멍과 상기 회전축 사이의 틈새를 상기 고정부재의 바깥쪽 공간에 연이어 접속하기 위해 상기 고정부재의 바깥쪽을 위쪽으로 개방된 공간을 통하여 둘러싸는 측벽부, 및 상기 고정부재의 하단부 바로 아래에 상기 회전축 바깥둘레면에 기밀하게 고정된 바닥부를 가진 바닥이 있는 통형상의 외각부재와, 고정부재의 상기 측벽부 안쪽의 위쪽으로 개방된 상기 공간의 상부 근방의 위치에 상기 고정부재와 상기 측벽부의 사이에 설치된 축받이부와, 고정부재의 상기 측벽부 안쪽의 위쪽으로 개방된 상기 공간의 하부 근방의 위치에, 상기 고정부재와 상기 측벽부의 사이에 상기 고정부재의 외벽면과 상기 측벽부의 내벽면을 시일하도록 설치된 시일부를 구비하는 열처리장치가 제공된다.
시일부는 자성유체를 시일재로서 사용하는 자기 시일부로 할 수 있다. 또한, 시일부보다 반응용기 근방의 위치에 상기 축구멍과 상기 회전축과의 사이의 틈새내에 퍼지용 가스를 공급하도록 상기 고정부재에 퍼지가스 공급로를 접속할 수 있다. 외각부재의 바닥부 윗면에는 고리형상의 홈을 형성하고, 고정부재의 하단에 형성되는 고리형상 돌출부분을 고리형상 홈에 걸어맞춤시키는 구성을 취할 수 있다.
퍼지가스 공급로는 불활성 가스공급원에 접속되고, 퍼지가스 공급로에는 그 내부를 대기압보다 높은 압력으로 유지하는 수단을 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 퍼지가스 공급로는 가요성 합성수지관으로 구성하는 것이 유리하다. 퍼지가스 공급로의 내부를 대기압보다 높은 압력으로 유지하는 수단은 퍼지가스 공급로에 설치한 가스가압장치와, 이 가스가압장치보다 상기 고정부재에 가까운 위치의 퍼지가스 공급로에 설치한 조임수단으로 구성할 수 있다. 또한, 조임수단은 퍼지가스 공급로에 설치한 관조인트에 조립하도록 하면 유리하다.
(실시예)
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 종형열처리장치의 전체구성을 나타내는 도면이다. 도면 중 2는 석영으로 만들어진 내관(2a) 및 외관(2b)으로 이루어진 이중구조의 반응관으로, 이 반응관(2)의 주위에는 가열로(21)가 설치되어 있다. 이 반응관(2)의 하부쪽에는 금속제의 통형상의 매니폴드(22)가 O 링(22a)을 통하여 기밀하게 접합되어 설치되어 있다. 매니폴드(22)의 하단 개구부로부터는 다수의 웨이퍼(W)를 다단형상으로 유지하는 피처리기판 유지구인 웨이퍼 보트(23:)가 반입되고, 이 개구부는 덮개체(3)에 의해 닫혀진다. 이 때, 덮개체(3)와 매니폴드(22)의 밀봉부분은 O 링(3a)에 의해 기밀상태가 유지된다.
상기 덮개체(3)는 승강기구인 보트 엘리베이터(31)상에 설치되고, 그 중앙부에는 회전축(4)이 수직으로 관통하여 설치되어 있다. 이 회전축(4)의하단에는 풀리 (41)가 부착되며, 이 풀리(41)는 벨트(42)를 통하여 모터(43)에 의해 회전되도록 되어 있다. 회전축(4)의 상단에는 턴테이블(24)이 부착되고, 이 턴테이블(24)상에는 보온통(25)을 통해 상기 웨이퍼보트(23)가 놓여져 있다.
또한, 내관(2a) 내에 성막가스를 공급하기 위한 가스공급관(26), 및 내관 (2a)과 외관(2b)의 사이를 통하여 진공배기하기 위한 배기관(27)이 각각 매니폴드 (22)에 접속되어 있다. 본 예에서는 반응관(2)과 매니폴드(22)에 의해 반응용기가 구성된다.
다음으로, 회전축(4)의 관통부분에 대하여 도 2를 참조하면서 설명한다.
덮개체(3)는 회전축(4)의 축방향에 대하여 수직으로 뻗어있고, 매니폴드(22)의 하단 개구부를 막는 수평부재(32)와, 회전축(4)이 관통하는 축구멍(33)을 가지며, 또한 회전축(4)의 축방향으로 연이어지는 대략 원통형상의 고정부재(34)가 기밀하게 일체화된 구성으로 되어 있다. 이 고정부재(34)의 상단은 단면이 빗 모양인 톱니형상을 이루어 반응용기내로 돌출하는 고리형상의 돌기(38)를 구비하고 있으며, 이 돌기(38)부분이 턴테이블(24)의 기초단부(24a)의 아래면에 형성된 단면이 빗 모양인 톱니형상의 고리형상 돌기(28)에 대하여 틈새를 통하여 맞물림하고 있고, 이에 따라, 가스유통로가 되는 래버린스(30:labyrinth)가 형성되어 있다. 이 래버린스(30)는 축구멍(33)과 회전축(4)의 사이에 생기는 틈새에 연이어 접속하고 있다.
회전축(4)은 고정부재(34)의 바깥둘레를 둘러싸는 바닥이 있는 통형상의 외각부재(44)와 기밀하게 일체화되어 있다. 따라서, 이 외각부재(44)는 회전축(4)과 함께 회전한다. 외각부재(44)는 그 바닥(44a)의 중앙부에 관통구멍(44b)을 가지고 있다. 이 관통구멍(44b)을 회전축(4) 하부의 축소직경부분(4a)에 아래쪽으로부터 외부에서 끼우고, 또한 그 아래쪽에서 와셔(61)를 개재하여 너트(62)를 돌려 넣음으로써, 외각부재(44)는 회전축(4)의 대직경부분(4b)과 축소직경부분(4a) 사이의 단차부와 너트(62)의 사이에 끼워져 고정된다. 외각부재(44)의 바닥(44a)의 아래면에는 너트(62)를 수용하는 캡(63)이 볼트(64)에 의해 고정되어 있다.
외각부재(44) 바닥의 윗면에는 관통구멍(44b)의 둘레에 고리형상의 홈(45)이 새겨져 있으며, 한편, 원통형상 고정부재(34)의 하단은 그 두께의 대략 절반의 두께로 바깥둘레 근방 부분이 안둘레 근방의 부분보다 아래쪽까지 고리형상으로 돌출하는 부분(35)으로 되어 있고, 그 고정부재(34)의 하단 돌출부분(35)이 외각부재 (44) 바닥면의 홈(45) 속에 틈새를 통하여 삽입되어 있으며, 이에 따라, 가스유통로(46)가 형성된다. 이 가스유통로(46)는 축구멍(33)과 회전축(4)의 사이에 생기는 틈새에 연이어 접속하고 있다.
외각부재(44)의 측벽부(47)와 원통형상 고정부재(34)의 사이에는 고정부재 (34)의 바닥쪽에 자기 시일부(7) 및 개구 끝단쪽에 축받이부(81,82)가 각각 설치되어 있다. 자기 시일부(7)는 축구멍(33)과 회전축(4)의 사이에 생기는 틈새에서 고정부재(34)의 하단과 외각부재(44)의 바닥면 사이의 가스유통로(46)를 통하여 침입해 온 가스가 축받이부(81,82)쪽으로 누출하지 않도록 시일하고 있다.
자기 시일부(7)는 종래와 마찬가지로 자로부재(7a)와 고정부재(74)의 사이에 자성유체(7b)를 개재시키고, 자로부재(7a)와 자성유체(7b)에 의해 자기회로를 형성하여 자성유체를 유지시키도록 되어 있다. 또, 도면 중 71은 자기시일(72)을 유지하기 위한 통형상의 스페이서로서, 외각부재(44)의 바닥에서 측벽부(47)를 따라 설치되어 있다.
상기 축받이부(81,82)는 고정부재(34)에 고정된 링형상의 내륜부재(83)와, 외각부재(44)의 내면에 고정된 링형상의 외륜부재(84)와의 사이에 볼(85)을 설치한 것이다. 내륜부재(83), 외륜부재(84) 및 볼(85)은 각각 고탄소 크롬축받이강으로 되어 있다.
내륜부재(83)는 고정부재(34)의 가는 부분에 아래쪽으로부터 외부에서 끼워지고, 또한 그 아래쪽에서 와셔(36)를 개재하여 너트(37)로 체결되며, 고정부재 (34)의 굵은 부분과의 단차부(34a)와 너트(37)의 사이에 고정되어 있다.
외륜부재(84)는 외각부재(44)의 내면을 따라 자기시일유지용의 스페이서(71) 상에 적층된 축받이 유지용의 스페이서(86)와, 외각부재(44)의 상단에 볼트(65)에 의해서 고정되어 안쪽으로 향한 누름부재(48)에 끼워져 고정되어 있다.
또한, 누름부재(48)와 덮개체(3)의 수평부재(32) 사이의 높이 위치에 있어서, 축구멍(33)에는 그 속에 퍼지용 가스를 공급하기 위한 가스공급로(91)가 접속되어 있고, 이 가스공급로(91)에는 불활성 가스, 예컨대 질소 가스의 공급원(도 2에는 나타내지 않음)이 접속되어 있다.
자기 시일부(7)의 온도상승을 억제하기 위해서 자기 시일부(7)에서 덮개체 (3)의 아래면까지의 길이를 예를 들어 약 100mm로 하고, 자기 시일부(7)를 반응용기내에서 멀리함과 동시에, 회전축(4)으로서 파이프를 사용하여 반응용기로부터 열이 전해지기 어렵도록 할 수 있다.
다음으로, 상술한 실시형태의 작용에 대하여 서술한다. 먼저, 피처리기판인 다수의 웨이퍼(W)가 다단으로 유지된 웨이퍼 보트(23)를 보트 엘리베이터(31)의 상승에 의해 반응용기의 하단 개구부[매니폴드(22)의 하단 개구부]로부터 반응용기내에 반입되고, 이 개구부를 덮개체(3)로서 기밀하게 막는다. 그리고, 성막가스를 가스공급관(26)으로부터 내관(2a) 내에 공급하면서 내관(2a)과 외관(2b)의 사이를 통하여 배기관(27)으로부터 진공배기하여, 반응용기내를 예를 들면 10-7Torr 오더의 진공도로 유지하는 동시에, 가열로(21)에 의해 소정온도의 열처리분위기로 한다.
한편, 모터(43)의 구동에 의해 회전축(4)을 회전시킴으로써 웨이퍼 보트(23)를 회전시키는 동시에, 가스공급로(91)로부터 축구멍(33)내에 예를 들면 질소가스를 공급한다. 성막가스가 축구멍(33)내에 들어와 차가워진 부분, 즉 축구멍(33)의 내벽, 회전축(4) 및 자기 시일부(7)의 자성유체 등에 접촉하면, 거기서 부생성물이 생성된다. 그러나, 축구멍(33)내에 질소가스가 흡입됨에 따라 부생성물은 날려흩어진다. 특히, 자기 시일부(7)로부터도 반응용기쪽에서 축구멍(33)내로 질소 가스가 흡입되어, 그 질소가스가 래버린스(30)를 통하여 반응용기내로 흐르기 때문에, 자성유체로의 부생성물의 부착을 방지할 수 있어, 회전축(4)의 회전이 둔해지는 일이 없어진다.
성막처리의 예로서는, SiH4가스에 의한 폴리실리콘막의 성막이나, SiH2C12가스 및 N3가스에 의한 질화실리콘(Si3N4)막의 성막 등을 들 수 있고, 특히 후자의 경우, 부생성물로서 염화암모늄이 다량으로 생성되므로, 질소가스의 흡입이 효과적이다. 한편, 본 발명에서는 감압CVD를 행함에 있어 축구멍(33)내를 진공배기하여 가스 흡입을 행하지 않도록 해도 좋다.
또한, 퍼지용 가스의 축구멍(33)으로의 공급은 감압CVD를 행한 후 반응용기내를 예를 들어 HCl가스에 의해 크리닝할 때에 행하는 것도 효과적인 것으로 HCl가스의 축구멍(33)으로의 침입을 방지할 수가 있다.
상술의 실시형태에 의하면, 축구멍(33)과 회전축(4) 사이의 틈새의 공간이 고정부재(34)와 외각부재(44) 사이의 공간에 연이어 접속되고, 그 고정부재(34)와 외각부재(44) 사이에 자기 시일부(7)가 설치되어 있다. 즉, 회전축(4)과 고정부재 (34)의 틈새가 반응용기의 바닥부로부터 아래쪽으로 이어지고, 또 바깥쪽으로 구부러져 위쪽으로 이어지는 모양으로 되어 있다. 따라서, 반응용기로부터 자기 시일부 (7)까지의 축구멍(33)의 길이가 크고, 또한 굴곡하고 있기 때문에, 감압CVD를 행할 때에 반응용기내에서 자기 시일부(7)에 가스나 수분이 침입하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 가열로(21)에 의해 고온가열되고 있는 반응용기로부터의 열의 영향도 작아지므로, 자성유체의 열화를 방지할 수가 있다. 그리고, 축구멍(33)을 바깥쪽으로 구부리고 있으므로, 축구멍(33)의 길이가 커지더라도 회전축(4)의 위쪽 방향의 길이는 작게 억제할 수 있기 때문에, 반응용기의 아래쪽 공간[보트 엘리베이터(31)의 승강공간]의 높이를 크게 하지 않아도 된다.
여기서, 상기 축구멍(33)에 있어서, 반응용기에 가까운 부위는 가스가 들어가기 쉽기 때문에 반응부생성물이 부착하지 않는 온도로 되어 있는 것이 바람직하다. 상술의 예에서는, 반응용기쪽에서의 열에 의해 회전축(4)에 있어서의 축구멍 (33)의 하단에 이르기까지의 부위의 온도는 100℃를 넘는 온도로 유지되고 있다. 그 온도는 반응용기에 가까운 쪽이 높지만, 축구멍(33)의 중앙부 부근에서는 150℃를 조금 넘는 온도가 된다. 이렇게 반응용기에 가까운 축구멍(33)의 온도를 150℃ 이상으로 유지하여 두면, 회전축(4)의 바깥둘레면 및 축구멍(33)의 주위[고정부재 (34)의 안둘레면]에 반응부생성물 예를 들면 상술한 염화암모늄이 부착하는 것을 억제할 수 있다.
이상에 있어서 본 발명은, HCl가스나 H2O가스 등의 부식성가스를 반응용기내에 공급하면서 상압으로 산화처리나 불순물의 확산처리를 행하기 위한 상압산화, 확산로에도 적용할 수 있다.
도 3은 회전축 관통부의 고정부재(34)에 접속되는 퍼지가스 공급로(91)의 상세한 모양을 나타내고 있다. 이 퍼지가스 공급로(91)는 유량제어장치(92)를 통하여 불활성 가스, 예컨대 질소가스 공급원(93)에 접속되어 있다.
상기 회전축 관통부의 퍼지가스 공급로(91)의 가스도입접속부(118)에 접속되는 배관으로서는, 플렉시블(유연)하고 내구성, 내열성, 내식성 등에 뛰어난 수지 배관(111a)을 사용하는 것이 바람직하다. 이 수지 배관(111a)으로서는 불소수지, 예를 들면 퍼플로로알콕시폴리머(PFA)제 튜브가 바람직하다.
수지 배관(111a)보다도 하류에는 조임 수단을 구성하는 오리피스(121)를 가진 관조인트(122)가 설치되고, 이 관조인트(122)에 의해 가스도입접속부(118)와 배관(111a)이 접속되어 있다. 그리고, 배관(111a) 내에는 불활성 가스, 예컨데 질소 (N2)가스가 대기압(1013hPa) 이상의 압력, 예를 들면 1064hPa이상(800Torr 이상)으로 가스공급원(93)으로부터 유량제어장치(92)를 지나 공급되도록 되어 있다. 즉, 수지 배관(111a)의 관벽을 통하여 수지 배관내로 대기성분이 투과하여 침입하는 것을 방지하기 위해서, 수지 배관(111a)내에는 가스가압장치(95)에 의해서 불활성 가스가 대기압 이상의 압력으로 가압되어 공급되도록 되어 있다.
이 경우, 반응관(2)내를 감압, 예컨대 33Pa(0.25Torr)로 유지하기 위해서, 수지 배관(111a)보다도 하류, 도시한 예에서는 수지 배관(111a)과 가스도입접속부 (118)와의 접속부에는 수지 배관(111a)쪽과 가스도입접속부(118)쪽과의 사이에 압력차를 생기게 하여 가스의 압력을 반응관(2)내와 거의 동일한 압력으로 감압하기 위해서 상기 오리피스(121)가 설치되어 있다. 가스공급원(93)으로부터의 불활성가스는 유량제어장치(92)에 의해 소정 유량, 예를 들면 매분 0.01리터(5∼10sccm)로 설정된다.
상기 오리피스(121)는 도 4에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 관조인트(122)의 내부에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이 관조인트(122)로서는 예를 들면 유니언 조인트가 바람직하다. 도시예의 관조인트(122)는 수지 배관(111a)과 스텐레스강의 가스도입접속부(118)를 접속하는 유니언 조인트로 이루어져 있다. 이 유니언조인트 (관조인트)(122)는 양끝단부에 나사부(122a)를 가진 유니언 본체(122b)와, 이 유니언 본체(122b)의 양끝단부에 장착 및 이탈 가능하게 나사장착된 유니언 너트(122c)로 구성되어 있다.
유니언본체(122b)의 일끝단에는 오리피스(121)를 통하여 가스도입접속부 (118)가 유니언 너트(122c)에 의해 접속되고, 유니언본체(122b)의 다른 끝단에는 수지 배관(111a)이 유니언 너트(122c)에 의해 접속되어 있다. 오리피스(121)는, 예를 들면 스텐레스강제의 원판(121d)의 중앙에 작은 직경(예를 들면 40㎛)의 구멍(121h)을 형성한 오리피스판으로 이루어져 있다.
상기 수지 배관(111a)은 종래에 사용되고 있는 스텐레스강제의 플렉시블관과 달리, 덮개체(3)의 개폐에 따른 반복 응력에 의한 깨짐이 생기기 어려워, 내구성의 향상을 도모할 수 있는 동시에, 불활성 가스의 압력을 대기압 이상으로 함으로써 수지배관(111a)의 관벽으로부터 그 내부로의 대기부분의 투과침입을 방지하는 것이 가능해지고, 대기성분의 침입에 의한 피처리체 예컨대 반도체 웨이퍼의 오염을 방지하는 것이 가능하다. 또한, 상기 오리피스(121)가 관조인트(122)의 내부에 설치되어 있기 때문에, 퍼지가스 공급로(91)에 오리피스(121)를 용이하게 설치하는 것이 가능하다.
도 4의 형태에서는, 오리피스를 하나 설치한 예를 나타내고 있으나, 압력차를 크게 하기 위해서 오리피스를 복수개 설치하여도 좋다. 도 5는 관조인트에 오리피스를 두개 설치한 구조를 나타내고 있다. 이 관조인트, 예컨대 유니언 조인트 (122A)에 있어서는 유니언본체(122b)의 일끝단에 제 1 오리피스(121a)를 통하여 수지 배관(111a)이 유니트 너트(122c)에 의해 접속되어 있고, 또한, 유니트 본체 (122b)의 다른 끝단에 제 2 오리피스(121b)를 통하여 가스도입접속부(118)가 접속되어 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 상술한 형식의 종형열처리장치에 있어서, 회전축의 관통부분을 시일함에 있어서, 반응용기내에서 시일부로의 가스나 수분의 침입을 억제하여 시일부재에 악영향이 미치는 것을 억제할 수 있다. 또한, 열에 의한 시일부재로의 악영향도 억제할 수 있다. 또한, 퍼지가스 공급로의 주요부를 수지 배관으로 하고, 그 하류쪽에 조임수단을 설치하여, 수지 배관내의 가스압력을 대기압이상으로 함으로써, 퍼지가스 공급로의 응력의 깨짐 등을 방지하고, 또한 퍼지가스 배관내로의 대기성분의 투과침입을 막아, 피처리체의 오염을 방지할 수 있다.

Claims (11)

  1. 종형의 반응용기(2)와, 이 반응용기의 바닥부를 막는 덮개체(3)와, 이 덮개체를 아래쪽에서 위쪽으로 세로방향으로 관통하여 반응용기 내부에 삽입되는 회전축(4)과, 반응용기내에서 상기 회전축에 설치되고, 피처리기판 유지구(23)를 지지하는 턴테이블(24)과, 피처리기판 유지구를 회전시키기 위해서 상기 회전축을 회전구동시키는 회전구동장치(41,42,43)를 구비하는 종형열처리장치에 있어서,
    상기 덮개체(3)에 고정되고, 또한 상기 회전축(4)을 끼워 통과시키는 축구멍(33)을 가진 대략 통형상의 고정부재(34)와,
    상기 축구멍과 상기 회전축 사이의 틈새를 상기 고정부재의 바깥쪽 공간에 연이어 접속하기 위해서, 상기 고정부재의 바깥쪽을 위쪽으로 개방된 공간을 통하여 둘러싸는 측벽부(47)와, 상기 고정부재의 하단부 바로 아래에 상기 회전축 바깥둘레면에 기밀하게 고정된 바닥부(44a)를 가진 바닥이 있는 통형상의 외각부재(44)와,
    고정부재의 상기 측벽부(47) 안쪽의 위쪽으로 개방된 상기 공간의 상부 근방의 위치에 상기 고정부재와 상기 측벽부의 사이에 설치된 축받이부(81,82)와,
    고정부재의 상기 측벽부 안쪽의 위쪽으로 개방된 상기 공간의 하부 근방 위치의 상기 고정부재와 상기 측벽부의 사이에 상기 고정부재의 외벽면과 상기 측벽부의 내벽면을 시일하도록 설치된 시일부(7)를 구비한 것을 특징으로 하는 종형열처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시일부는 자성유체를 시일재로서 사용하는 자기 시일부(7)인 것을 특징으로 하는 종형열처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 시일부보다 상기 반응용기 근방 위치의 상기 축구멍과 상기 회전축 사이의 틈새내에 퍼지용 가스를 공급하도록 상기 고정부재에 접속된 퍼지가스 공급로(91)를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 종형열처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 외각부재(44)의 바닥부 윗면에 설치된 고리형상 홈(45)과, 상기 고정부재의 하단에 설치되고 상기 고리형상 홈에 끼워 맞춤하는 고리형상 돌출부분(35)을 구비하는 것을 특징으로 하는 종형열처리장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 외각부재(44)의 바닥부가 상기 회전축에 설치된 축소직경부분(4a)에 의해 형성되는 단차부에 걸어맞춤하고, 상기 단차부에 대하여 외각부재의 바닥부를 누르도록, 외각부재 바닥부의 상기 단차부 반대쪽의 회전축에 너트(62)가 긴밀히 체결되어 있는 것을 특징으로 하는 종형열처리장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 턴테이블(24)의 아래면과 상기 고정부재(34)의 위면과의 사이에 래버린스 시일부(30)가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형열처리장치.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 퍼지가스 공급로(91)가 불활성 가스공급원(93)에 접속되고, 퍼지가스 공급로(91)에 그 내부를 대기압보다 높은 압력으로 유지하는 수단(95)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형열처리장치.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 퍼지가스 공급로(91)가 가요성 합성수지관에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 종형열처리장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 퍼지가스 공급로(91)의 내부를 대기압보다 높은 압력으로 유지하는 수단이, 퍼지가스 공급로에 설치한 가스가압장치(95)와, 이 가스가압장치보다 상기 고정부재에 가까운 위치에 퍼지가스 공급로에 설치한 조임 수단(121)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 종형열처리장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 퍼지가스 공급로의 내부를 대기압보다 높은 압력으로 유지하는 수단이, 유량제어장치를 더욱 구비하는 것을 특징으로 하는 종형열처리장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 조임 수단(121)이 퍼지가스 공급로에 설치한 관조인트(122,122A)에 조립되어 있는 것을 특징으로 하는 종형열처리장치.
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