JP4437851B2

JP4437851B2 - 処理装置

Info

Publication number: JP4437851B2
Application number: JP30634999A
Authority: JP
Inventors: 学本間; 知久島津
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2019-10-28
Also published as: JP2001126998A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体装置の製造においては、被処理体例えば半導体ウエハに酸化、拡散、アニール、ＣＶＤ等の処理を施す半導体製造装置として、各種の処理装置が用いられている。この処理装置は、処理容器内に被処理体を収容して所定のガス雰囲気下で処理するように構成されている。
【０００３】
また、前記ガスの導入部にガスを供給する配管として、フレキシブル（柔軟）で耐久性、耐食性等に優れた樹脂配管を使用することが検討されている。例えば、処理装置の一つである縦型熱処理装置においては、処理容器の下端の開口部を開閉する蓋体を有し、この蓋体には被処理体を回転させる回転導入部をシールするために不活性ガスを導入するガス導入部が設けられている。このガス導入部にガスを供給する配管としては、蓋体の昇降動を許容するためにステンレス製のフレキシブル管が使用されているが、繰り返し応力により割れが発生し易いため、樹脂配管を使用することが好ましい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記処理装置においては、処理容器内を大気圧よりも低い圧力に減圧して処理する場合があり、この場合、配管内も大気圧よりも低い圧力になるため、配管に樹脂配管を使用すると、樹脂配管の内外の圧力差によって、樹脂配管の外部の大気中から大気成分例えば酸素、窒素、アルゴン、二酸化炭素、水蒸気が樹脂配管の管壁を透過して樹脂配管内に侵入し、処理容器内に導入されてしまう。このため、処理の種類によっては、大気成分が被処理体に対する汚染源ないしコンタミガスとなり、処理に悪影響を及ぼす恐れがある。
【０００５】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、樹脂配管の管壁からの大気成分の透過侵入を防止し、大気成分の侵入による被処理体の汚染を防止することができる処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、請求項１に係る発明は、処理容器内に被処理体を収容して所定のガス雰囲気下で処理する処理装置において、前記ガスを供給する配管として樹脂配管を使用し、該樹脂配管よりも下流にオリフィスを設け、前記樹脂配管内にガスを大気圧以上の圧力で供給するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、処理容器内に被処理体を収容して所定のガス雰囲気下で処理する処理装置において、前記処理容器は下端の開口部を開閉する蓋体を有し、該蓋体には被処理体を回転させるための回転導入部が設けられ、該回転導入部はシール用の不活性ガスを導入するガス導入部を有し、該ガス導入部にガスを供給する配管として樹脂配管を使用し、該樹脂配管よりも下流にオリフィスを設け、樹脂配管内に不活性ガスを大気圧以上の圧力で供給するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の処理装置において、前記オリフィスが管継手の内部に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基いて詳述する。図１は本発明を縦型熱処理装置に適用した実施の形態を示す概略的構成図、図２はオリフィスの取付構造を示す拡大断面図、図３は図１の縦型熱処理装置の縦断面図である。
【００１０】
図１において、１は半導体製造装置である処理装置例えば縦型熱処理装置における熱処理炉を構成する処理容器としての反応管で、この反応管１はその下端の開口部を開閉する蓋体１０を備えている。前記反応管１は、図３に示すように、多数例えば１５０枚程度の被処理体例えば半導体ウエハｗを上下方向に所定間隔で配列支持したボート（支持具）２を収容して所定のガス雰囲気下で半導体ウエハｗに所定の処理例えばＣＶＤ処理を施すのに適するように構成されている。
【００１１】
この反応管１の周囲には、炉内を所望の温度例えば８００〜１２００℃程度に加熱する加熱手段であるヒータ３が設けられている。このヒータ３は、反応管１の周囲を取り囲む円筒状の断熱材４の内周に線状の発熱抵抗体５を高さ方向に螺旋状もしくは周方向に蛇行状に配設して構成されている。前記ヒータ３は、高さ方向に複数のゾーンに分割され、各ゾーン毎に独立して温度制御可能に構成されている。断熱材４の外側は、図示しない水冷ジャケットで覆われている。
【００１２】
前記ヒータ３は、ベースプレート６上に設置されている。なお、ヒータ３は、反応管２とヒータ３との間の空間に冷却空気を送風し、且つ、断熱材４の天井部に設けられた図示しない強制排気機構により強制排気することにより、炉を急速に冷却し得るようにした強制空冷ヒータであってもよい。強制空冷ヒータを採用することにより、縦型熱処理装置を急速昇降温炉として構成することができる。
【００１３】
前記反応管１は、耐熱性および耐食性を有する材料例えば石英からなり、上端が閉塞され、下端が開放された縦長円筒状に形成されている。本実施の形態では、炉内を減圧した熱処理例えば減圧ＣＶＤ処理が可能なように炉口を高気密構造とするために、反応管１の下端部に短円筒状のマニホールド７が取付けられている。このマニホールド７は、耐熱性および耐食性を有する材料例えばステンレスからなっている。
【００１４】
マニホールド７の側壁には、炉内に処理ガスや不活性ガスを導入するガス導入部（ガス導入ポート）８と、炉内を排気する排気部（排気ポート）９とが設けらている。ガス導入部８には、ガスを供給する配管１９が接続され、この配管１９は図示しない流量制御機構を介してガス供給源に接続されている。排気部９には、反応管１内を所定の減圧（陰圧）に制御する圧力制御機構を備えた排気管が接続され、この排気管は工場排気系に接続されている（図示省略）。
【００１５】
前記マニホールド７の上端部はベースプレート６に取付固定され、マニホールド７の下端部は炉口として開放されている。反応管１の下方には、マニホールド７の下部開口端に図示しない気密材例えばＯリングを介して当接されて炉口を気密に閉塞する前記蓋体１０が昇降機構１３により昇降可能に設けられている。この蓋体１０上には前記ボート２が保温筒１４を介して載置されている。昇降機構１３により、反応管１内へのボート２の搬入搬出と前記蓋体１０の開閉が行われるようになっている。
【００１６】
また、蓋体１０の上面部には、半導体ウエハｗを面内均一に処理するべく回転させるために前記保温筒１４の載置部としてターンテーブル１５が設けられ、蓋体１０の外側にはターンテーブル１５を回転させるために回転力を導入する回転導入部（回転導入機構）１７が設けられている。この回転導入部１７は、ケーシング内に回転軸１６を回転自在に備えており、その回転軸１６が蓋体１０を貫通してターンテーブル１５に連結されている。回転導入部１７には、回転軸１６を回転駆動する図示しない駆動部が連結されている。
【００１７】
回転導入部１７には、回転軸１６が貫通する部分を軸シールするために、不活性ガス例えば窒素ガス（Ｎ₂）を導入するガス導入部（ガス導入ポート）１８が設けられ、このガス導入部１８には不活性ガスを供給する配管１１が接続されている。この配管１１は、図１に示すように、流量制御機構１２を介してガス供給源に接続されている。
【００１８】
一方、本実施の形態の反応管１は、内管１ａと外管１ｂからなる二重管構造とされている。前記外管１ｂは、上端が閉塞され、下端が開口され、その開口端にフランジ部１ｆを有している。この外管１ｂは、その開口端を前記マニホールド７の上端面（上部開口端）に図示しない気密部材例えばＯリングを介して当接させ、フランジ部１ｆをフランジ押え２０で固定することにより、マニホールド７上に気密に設置されている。
【００１９】
前記内管１ａは、上端および下端が開口されている。この内管１ａは、その下端をマニホールド７の下端開口部（炉口）側の内周に係合載置することにより、外管１ｂの内側に非接触状態で配置されている。
【００２０】
前記回転導入部１７のガス導入部１８に接続された配管１１として、図１に示すように、フレキシブル（柔軟）で耐久性、耐熱性、耐食性等に優れた樹脂配管１１ａが使用されている。この樹脂配管１１ａとしては、フッ素樹脂例えばパーフロロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）製のチューブが好ましい。
【００２１】
そして、樹脂配管１１ａよりも下流にはオリフィス２１が設けられ、前記樹脂配管１１ａ内にはガス例えば不活性ガスである窒素（Ｎ₂）ガスが大気圧（１０１３ｈＰａ）以上の圧力例えば１０６４ｈＰａ以上（８００Ｔｏｒｒ以上）でガス供給源側から供給されるようになっている。すなわち、樹脂配管１１ａの管壁からの大気成分の透過侵入を防止するため、樹脂配管１１ａ内にはガスが大気圧以上の圧力に加圧されて供給されるようになっている。
【００２２】
この場合、反応管内１を減圧例えば３３Ｐａ（０．２５Ｔｏｒｒ）に保つために、樹脂配管１１ａよりも下流、図示例では樹脂配管１１ａとガス導入管１８との接続部には、樹脂配管１１ａ側とガス導入管１８側との間に圧力差を生じさせてガスの圧力を反応管１内とほぼ同じ圧力に減圧するためのオリフィス２１が設けられている。ガス供給源からの不活性ガス例えば窒素ガスは、流量制御機構１２により所定の流量例えば０．０１リットル毎分（５〜１０ｓｃｃｍ）と設定されている。
【００２３】
前記オリフィス２１は、図２に示すように、例えば管継手２２の内部に設けられていることが好ましい。この管継手２２としては、例えばユニオン継手が好ましい。図示例の管継手２２は、樹脂配管１１ａとステンレス配管１１ｂとを接続するユニオン継手からなっている。このユニオン継手（管継手）２２は、両端部にねじ部２２ａを有するユニオン本体２２ｂと、このユニオン本体２２ｂの両端部に着脱可能に螺着されたユニオンナット２２ｃとから主に構成されている。
【００２４】
ユニオン本体２２ｂの一端には、オリフィス２１を介してガス導入管１８がユニオンナット２２ｃにより接続され、ユニオン本体２２ｂの他端には、樹脂配管１１ａがユニオンナット２２ｃにより接続されている。オリフィス２１は、例えばステンレス製の円板２１ｄの中央に小径（例えば４０μｍ）の穴２１ｈを設けたオリフィス板からなっている。
【００２５】
以上の構成からなる縦型熱処理装置によれば、反応管１内に半導体ウエハｗを収容し、所定のガスおよび減圧雰囲気下で半導体ウエハｗに所定の処理を施すようになっており、前記反応管１は下端の開口部を開閉する蓋体１０を有し、この蓋体１０には半導体ウエハｗを回転させるための回転導入部１７が設けられ、この回転導入部１７はシール用の不活性ガス例えば窒素ガスを導入するガス導入部１８を有し、このガス導入部１８にガスを供給する配管１９として樹脂配管１９ａを使用し、この樹脂配管１９ａよりも下流にオリフィス２１を設け、樹脂配管１９ａに不活性ガス例えば窒素ガスを大気圧以上の圧力で供給するように構成されている。このため、ステンレス製のフレキシブル管と異なり樹脂配管１９ａは蓋体１０の開閉に伴う繰返し応力による割れが生じにくく、耐久性の向上が図れると共に、不活性ガスの圧力を大気圧以上にすることにより樹脂配管１９ａの管壁からの大気成分の透過侵入を防止することが可能となり、大気成分の侵入による被処理体例えば半導体ウエハｗの汚染を防止することが可能となる。また、前記オリフィス２１が管継手２２の内部に設けられているため、配管１１にオリフィス２１を容易に設けることが可能となる。
【００２６】
前記実施の形態では、回転導入部の配管に本発明を適用した一例が示されているが、本発明は処理容器にガスを導入する配管にも適用することができる。この場合、図３に示すように、処理容器である反応管１のガス導入部８には配管１９が接続されているが、この配管１９として樹脂配管１１ａを使用し、この樹脂配管１１ａよりも下流、例えばガス導入管８と樹脂配管１１ａの接合部にオリフィス２１を設ける。そして、前記樹脂配管１１ａ内にガスを大気圧以上の圧力で供給するように構成する。
【００２７】
このように構成された縦型熱処理装置によれば、反応管１内に半導体ウエハｗを収容して所定のガス雰囲気下で処理するようになっており、前記ガスを供給する配管１１として樹脂配管１１ａを使用し、該樹脂配管１１ａよりも下流にオリフィス２１を設け、前記樹脂配管１１ａ内にガスを大気圧以上の圧力で供給するようにしているため、樹脂配管１１ａの管壁からの大気成分の透過侵入を防止することができ、大気成分の侵入による半導体ウエハｗの汚染を防止することができる。
【００２８】
前記実施の形態では、オリフィスを一つ設けた例が示されているが、圧力差を大きくするためにオリフィスを複数設けてもよい。図４は管継手にオリフィスを二つ設けた構造を示している。この管継手例えばユニオン継手２２においては、ユニオン本体２２ｂの一端に第１のオリフィス２１ａを介して樹脂配管１１ａがユニットナット２２ｃにより接続されており、また、ユニット本体２２ｂの他端に第２のオリフィス２１ｂを介してガス導入管１８が接続されている。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、本発明が適用される処理装置としては、縦型熱処理装置以外に、例えば横形熱処理装置であってもよく、あるいは、枚葉式処理装置であってもよい。被処理体としては、半導体ウエハ以外に、例えばガラス基板やＬＣＤ基板等であってもよい。また、樹脂配管を通して処理容器内に供給するガスとしては、不活性ガス以外の処理ガスであってもよい。処理ガスを供給する場合、処理ガスの供給圧力が大気圧よりも高いと、処理ガス成分が極めて微量ではあるが樹脂配管の管壁を透過して大気側に漏れるため、処理ガスの供給圧力は樹脂配管の外部の圧力（大気圧）と同じ圧力とすることが好ましく、あるいは、処理ガスの供給圧力を大気圧よりも高くする場合には、安全性を有する処理ガスを使用することが好ましい。
【００３０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００３１】
（１）請求項１に係る発明によれば、処理容器内に被処理体を収容して所定のガス雰囲気下で処理する処理装置において、前記ガスを供給する配管として樹脂配管を使用し、該樹脂配管よりも下流にオリフィスを設け、前記樹脂配管内にガスを大気圧以上の圧力で供給するようにしているため、樹脂配管の管壁からの大気成分の透過侵入を防止することができ、大気成分の侵入による被処理体の汚染を防止することができる。
【００３２】
（２）請求項２に係る発明によれば、処理容器内に被処理体を収容して所定のガス雰囲気下で処理する処理装置において、前記処理容器は下端の開口部を開閉する蓋体を有し、該蓋体には被処理体を回転させるための回転導入部が設けられ、該回転導入部はシール用の不活性ガスを導入するガス導入部を有し、該ガス導入部にガスを供給する配管として樹脂配管を使用し、該樹脂配管よりも下流にオリフィスを設け、樹脂配管内に不活性ガスを大気圧以上の圧力で供給するようにしたので、ステンレス製のフレキシブル管と異なり樹脂配管は蓋体の開閉に伴う繰返し応力による割れが生じにくく、耐久性の向上が図れると共に、不活性ガスの圧力を大気圧以上にすることにより樹脂配管の管壁からの大気成分の透過侵入を防止でき、大気成分の侵入による被処理体の汚染を防止することができる。
【００３３】
（３）請求項３に係る発明によれば、前記オリフィスが管継手の内部に設けられているため、配管にオリフィスを容易に設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を縦型熱処理装置に適用した実施の形態を示す概略的構成図である。
【図２】管継手の構造を示す拡大断面図である。
【図３】図１の縦型熱処理装置の縦断面図である。
【図４】管継手にオリフィスを二つ設けた構造を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
ｗ半導体ウエハ（被処理体）
１反応管（処理容器）
１０蓋体
１１配管
１１ａ樹脂配管
１７回転導入部
１８ガス導入部
１９配管
１９ａ樹脂配管
２１オリフィス
２２管継手

Claims

処理容器内に被処理体を収容して所定のガス雰囲気下で処理する処理装置において、前記ガスを供給する配管として樹脂配管を使用し、該樹脂配管よりも下流にオリフィスを設け、樹脂配管内にガスを大気圧以上の圧力で供給するようにしたことを特徴とする処理装置。
処理容器内に被処理体を収容して所定のガス雰囲気下で処理する処理装置において、前記処理容器は下端の開口部を開閉する蓋体を有し、該蓋体には被処理体を回転させるための回転導入部が設けられ、該回転導入部はシール用の不活性ガスを導入するガス導入部を有し、該ガス導入部にガスを供給する配管として樹脂配管を使用し、該樹脂配管よりも下流にオリフィスを設け、樹脂配管内に不活性ガスを大気圧以上の圧力で供給するようにしたことを特徴とする処理装置。
前記オリフィスが管継手の内部に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の処理装置。