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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- Japan
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- processing container
- heat treatment
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- 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
-
- 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
- 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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