JP3007432B2 - 熱処理装置 - Google Patents
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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
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-
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- 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
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- C21D1/34—Methods of heating
-
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- F27B11/00—Bell-type furnaces
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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問題点を有する。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ＳｉＨ２Ｃｌ２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問
題点を有する。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問題点を有する。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ＳｉＨ２Ｃｌ２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問
題点を有する。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
内側に隣接され、且つ前記処理容器の外側に位置させ
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
内側に隣接され、且つ前記処理容器の外側に位置させ
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、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２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。
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２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２
５、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。
５、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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/31 H01L 21/365 H01L 21/22 501 - 511
Claims (2)
- 【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
れ、且つ前記処理容器の外側に位置させて、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。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3046043A JP3007432B2 (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 熱処理装置 |
| US07/824,094 US5207573A (en) | 1991-02-19 | 1992-01-22 | Heat processing apparatus |
| KR1019920002282A KR0175070B1 (ko) | 1991-02-19 | 1992-02-15 | 열처리장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3046043A JP3007432B2 (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 熱処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04264716A JPH04264716A (ja) | 1992-09-21 |
| JP3007432B2 true JP3007432B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=12736002
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3046043A Expired - Lifetime JP3007432B2 (ja) | 1991-02-19 | 1991-02-19 | 熱処理装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5207573A (ja) |
| JP (1) | JP3007432B2 (ja) |
| KR (1) | KR0175070B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102455121A (zh) * | 2010-10-14 | 2012-05-16 | 光洋热***株式会社 | 热处理装置 |
| CN105276985A (zh) * | 2015-11-04 | 2016-01-27 | 苏俊兰 | 一种高效管式加热炉 |
Families Citing this family (57)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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