JPH03272365A - 封止装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は封止装置に関する。

（従来の技術） 一般の熱処理装置において、封止手段は真空ポンプによ
り排気される処理容器の開口端フランジ部とこの開口端
を塞ぐ蓋体の間にＯリングを介在させて、上記処理容器
の気密を保持する方法が広く用いられている。

また、スプリングを内蔵したフッ素樹脂材を用いた複数
のシール部と、このシール部と同軸的に平行に配置した
複数の溝部を設けこの溝部を真空排気してシールするも
のとして、”Ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｒａ醜ｅ−ｔａｒｓ　
ｆｏｒ　ｄｉｆｆｅｒｓｎｔｉａｌｌｙ　ｐｕ＋ｗｐｅ
ｄ　ｒｏｔａｔｉｎｇ　ｐｌａｔ−ｆｏｒ＋＊ｓ”、　
　Ｒｅｖ、Ｓｃｉ、Ｉｎｓｔｒｕｍ、５８■、　　Ｆｅ
ｂｒｕａｒｙ　　１９８７Ｐ３０９．　Ｐ３１０に記載
された手段がある。

（発明が解決しようとする課Ｉｔ） 前者のＯリングをシール部材として用いた場合、この０
リングは柔軟な部材でフッ素ゴム等からなるもので一般
に耐熱温度が２００℃前後であり、熱処理装置において
シール部がこの温度以上になるとＯリングが溶けて変形
し所望の真空シール効果が得られなくなるため通常Ｏリ
ング近傍を冷却し、Ｏリングを保護しているが、このた
め熱処理領域の均熱長を得る必要性から処理容器が長く
なるという改善点を有する。

また、熱処理装置を停止してＯリングを交換する場合、
このＯリングが常温に冷えた際シール部にＯリングが固
着（圧着状態）して取りはずしが困難になり１時には処
理容器を構成する石英チュ−ブ等を取りはずす時、この
高価な石英チューブを破損してしまう改善点を有する６
さらに熱処理時の高温により０リング内に含まれている
ガスや水分の放出があり、この放出量は圧力１時間、温
度によって変化し、かかるＯリングをシール部材とした
処理容器を用いて被処理体の熱処理を行った場合、所定
の圧力になった後さらに多大な時間をかけて真空引きを
行い０リングからガスや含有水分を十分放出させてから
でないと処理ロフト間に大きなバラツキが発生するとい
う改善点を有する。上記十分なガス放出時間はスループ
ットを悪くする。

また、モノシラン（ＳｉＨ４）等の処理ガスを用いて被
処理体の自然酸化護を除去する還元熱処理では。

真空ポンプにより十分排気を行ってもＯリングからガス
や含有水分の放出が無視できず、所望の還元熱処理が行
えないという改善点を有する。

次に後者の上記文献に示した技術では、シール部材とし
てフッ素樹脂を用いているため耐熱温度が２００℃前後
であり、熱処理装置においてシール部がこの温度以上に
なる場合、上記と同様の改善点を有する。

（発明の目的） この発明は上記点に鑑みなされたもので、容器内に不用
な大気中の酸素や水分が混入せず、高温によるガス放出
がなく、冷却をしなくてもよい封止装置を提供するもの
である。

（問題点を解決するための手段） この発明は容器内が所定の圧力に排気される容器の封止
部に設けられた環状溝部と、この環状溝部を被う如く設
けられた金属薄板と、上記環状溝部に接続されたガス供
給手段を設けたものである。

（実施例） 以下、本発明装置をバッチ式縦型熱処理装置に適用した
一実施例について図面を参照して具体的に説明する。

第１図において縦型のプロセスチューブｌＯは耐熱性材
料例えば石英製の円筒状チューブからなり。

このチューブ１０の下部開口端（フランジ部）には例え
ば円筒状マニホールド２０の一端側が気密封止して設け
られ、上記マニホールド２０の側壁にはガス導入管２６
が気密に接続され、上記マニホールド２０の側壁にはさ
らに排気管２８が気密に接続され図示しない排気ポンプ
によりプロセスチューブ１０内を真空排気できるように
構成する。

上記プロセスチューブ１０の周囲には少なくとも３ゾー
ン構成からなる円筒状の抵抗加熱ヒータ１６が設けられ
、上記プロセスチューブ１０内を所望の温度例えば５０
０〜１２００℃の範囲に適宜設定可能としていると共に
被処理体の収容領域を均熱に構成している。上記プロセ
スチューブ１０内には被処理体として多数枚の半導体ウ
ェハ１８を例えば石英製のウェハボート１７に予め定め
られた間隔で水平に収容し、このボート１７を載置台１
２上に設置シ、この載置台１２を蓋体４０に設置して収
納している。

この蓋体４０は昇降機構５０により上記ウェハボート１
７を支持した状態で上下移動することができ。

プロセスチューブｌＯ内の予め定めら九た均熱領域位置
にウェハ１８を搬入搬出可能な如く構成している。

上記蓋体４０と当接する上記マニホールド２０の他端下
部開口端部２２とは気密に封止され、その封止機構の詳
細については第２図を参照して以下説明する。

気密封止する蓋体４０とマニホールド２０の開口端部２
２フランジ部分の対向面のうち少なくとも一方、例えば
マニホールド２０側対向面に例えば円環状の溝部３０．
３２．３４を設け、うち溝部３０．３２の底部には排気
孔３１．３３が上記マニホールド２０壁面内で結合して
設けられ図示しない真空ポンプにより排気可能としてい
る。

上記溝部３４の底部にはガス導入孔３５が同様にマニホ
ールド２０４１１面内で結合して設けられ１図示しない
ガス供給源から不活性ガス例えば窒素ガスを供給可能と
している。

マニホールド２０と蓋体４０はステンレススチール等の
耐食性金属で構成され、溝部３４の開口部全円周に金属
薄板４４、例えば厚さ０．１■の銀（Ａｇ）薄板（ステ
ンレススチールやニッケル等でもよい）が気密に溶接さ
れ、開口部２２の下端部３６．３７．３８゜３９面は鏡
面加工を施し表面粗さ±２ｐ以下で、下端部３６．３７
．３８．３９面が形成する全平面内において平面度が±
５−以下としている。

マニホールド２０と当接する蓋体４０の外周面４２の表
面粗さは±２ａｍ以下であり、上記と同様の平面度は±
５−以下としている。

上記加工を施す時の加工時の引き跡は、マニホールド２
０および蓋体４０の中心から同心円的に形成されるよう
にしている。

次に上記実施例装置の作用について説明する。

ヒータ１６によりプロセスチューブ１０内の均熱領域の
温度を例えば１０００℃の温度に設定し、昇降機構５０
を上方へ移動してウェハ１８の収納されたウェハボート
１７を搬入し、マニホールド２０と蓋体４０を当接され
た状態に設定する。

ガス導入管２６へ供給する処理ガスの供給を停止した状
態で、排気管２８を介して図示しない排気ポンプにより
プロセスチューブ１０内の排気を行う。

さらに、溝部３０．３２に結合された排気孔３１．３３
を介して図示しない真空ポンプにより排気を行う。

溝部３４に連結された導入孔３５へ窒素ガスを４〜５　
ｋｌＺ／ｄの圧力で供給すると、銀の薄板４４が蓋体４
０の外周面４２部分に密着する如く膨張変形し、この密
着により上記薄板４４と外周面４２の間が気密封止され
た状態となる。この封止溝は真空溝の外側溝に設ける。

上記気密封止部からも若干のリークがあり、このリーク
部分から流入する微量の空気は溝部３２に接続された真
空ポンプにより真空排気され、この溝部３２の圧力は０
．０ＩＴｏｒｒ前後となる。

同様にして真空排気されている溝部３０の圧力は１ｘ１
０′″’Ｔｏｒｒ前後となり、さらにプロセスチューブ
１０内の圧力は予め設定された１×ｌＯ″”　Ｔｏｒｒ
以下の圧力にすることができる。

このような封止状態でガス導入管２６を介してモノシラ
ン（Ｓｉｎ４）ガスを所要量供給し被処理体であるシリ
コンウェハ１８上に形成された自然酸化膜を還元処理行
った結果、良好な所望の処理が行えた。

以上説明したように、マニホールド２０と蓋体４０のシ
ール部は気密封止した後圧力値の段階的差動排気を行っ
ているのでプロセスチューブ１０内に空気中の酸素や水
分が入り込むことがない。

また、０リングを使用していないシール部であるためＯ
リングからの放出ガスや水分がなく所望の圧力に短時間
で到達することができるし、ＱＩＪングが使用できない
２００℃以上の高い温度でのシールを行うことができる
。

また、マニホールド２０の下端部２２に設けた溝部の数
は必要に応じて増やせばプロセスチューブ１０内をさら
に低い圧力にすることができるし、逆に必要な圧力値に
応じて真空引きする溝部は設けなくてもよい。

他の実施例としては第３図のようにマニホールド２０の
下部開口端部２２と対向する蓋体４０の外周面４２を内
側に傾斜させたものがある。第１図と同一部分は同一符
号を図示し説明を省略する。

この蓋体４０はプロセスチューブ１０内が真空に引かれ
た場合大気圧によりｌ　ｋｇ／ｄの圧力で押され、蓋体
中央部がプロセスチューブ側へ変形することと、ヒータ
１６により加熱され蓋体４０の上面と下面で温度差が付
き、蓋体４０が上記と同様の方向に変形する。従って蓋
体４０の外周面４２に傾斜が付いた状態でこの外周面４
２とマニホールド２０の下端部３６〜３９の面が平行に
なるものである。

この傾斜角度θは蓋体４０の大きさ２厚さ、材質、ヒー
タ１６の温度等によって異なるので所要作動時に適宜上
記両面が平行になるように傾斜角度を設定するものとす
る。

上記傾斜角度を付けた場合の一例を上げれば。

蓋体の直径が３００■、厚さ１２■、材質ステンレスス
チールＳＯ５３０４のものを用い、ヒータの温度を１０
００℃とした場合最適な傾斜角度θは０．０１〜０．１
度の範囲である。

また他の実施例として第４図のようにプロセスチューブ
１０の下端縁１１とマニホールド２０の上端部２４の当
接部に本発明にかかる技術を応用したものがある。

プロセスチューブ１０と当接するマニホールド２０の上
部開口端部２４の上端面部分に環状溝部６０．６２゜６
４を設け、溝部６０．６２には排気管６１．６３を連結
し図示しない真空ポンプにより排気可能としている。

溝部６４の開口部全円周に薄板４５を気密に溶接してあ
り、この溝部６４にはガス導入管６５を接続し図示しな
いガス供給源から不活性ガス例えば窒素ガスを供給可能
としている。

マニホールド２０の薄板４５部分を含めた上端部６６゜
６７、６８．６９面の加工精度は前記実施例と同様とし
ている。

マニホールド２０と当接するプロセスチューブ１゜の下
端縁１１下端面部分１１ａの表面粗さは±２−以下であ
り、平面度は±５１！Ｍ１以下としている。

プロセスチューブ１０をヒータ１６により例えば１００
０℃に加熱した場合、プロセスチューブ１ｏの下端縁１
１の温度は３００℃前後となり、このような使用条件で
は本発明を用いることにより初めて真空封止可能となる
。

さらに他の実施１例としては第５図のように、マニホー
ルド２０の下部開口端部２２と対向する蓋体４゜部分に
溝部３４内に配置する如く設けられた突起部４６を設け
たものがある。

溝部３４は排気管４８を介し図示しない真空ポンプによ
り排気可能としており、その他第２図と同一部分は同一
番号を図示しその説明を省略する。

次に上記実施例装置の作用について説明する。

蓋体４０を昇降機構５０の移動によりマニホールド２０
に当接させた時、上記突起部４６と溝部３４は非接触状
態である。

次にプロセスチューブ１０内を真空排気すると、蓋体４
０は大気圧で押され蓋体４０中央部がプロセスチューブ
側へ変形する。またヒータ１６により加熱され蓋体４０
の上面と下面で温度差が付き、蓋体４０が上記と同様の
方向に変形する。

この結果、上記溝部３４内に配置されていた突起部４６
は円周方向に広がる如く変形し、溝部３４と突起部４６
は接触状態となりシール部を形成する。

上記シール部と溝部３０．３２．３４部分の真空排気お
よびプロセスチューブ１０内の排気作用により、前記第
１の実施例と同様のシール効果と被処理体の処理結果を
得ることができる。

尚、上記蓋体４０の大気圧による変形量を大きくするた
め、蓋体４０の厚さを薄くすることも有効である。

また蓋体４０をマニホールド２ｏがら開放する場合。

蓋体４０の熱的変形量を小さくすることが好ましい。

そのため蓋体４０に冷却水バイブを配設し、適宜蓋体４
０を冷却し蓋体４０の熱的変形量を制御することも可能
である。

尚、本発明は前記実施例に限定されるものではなく１本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

マニホールドに設けた複数の溝部を蓋体に設けても良い
ことはもちろんである。また蓋体の材質を金属以外の石
英やＳｉＣ等の非金属としても良いことはもちろんであ
る。

前記実施例では減圧熱処理装置について説明を行ったが
、拡散炉や常圧ＣＶＤ装置等の熱処理装置やその化バッ
チ処理装置に応用しても良く、縦型装置に限らず横型装
置に応用できるのは当然のことである。

さらに熱処理装置に限らず、封止機構であればエツチン
グ装置やイオン注入装置等信れにも適用できる。

上記実施例はシール対向面の一方の面に溝を設けた例に
ついて説明したが、対向する両面に溝を形成してもよい
、この場合対向する同一位置でもよいし、互いにずらし
た位置に設けてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように２本発明によれば○リング等が使用
できない高温に耐えるシール部を形成することができ、
容器内に不用な大気中の成分が混入せず、もって所望の
処理を被処理体に施すことが可能になるという顕著な効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る縦型熱処理装置の一実施例説明図
、第２図は第１図の部分説明図、第３図は第２図の他の
実施例説明図、第４図は第１図の他の実施例説明図、第
５図は他の実施例説明図である。 ｌＯ・・・プロセスチューブ　　１６・・・ヒータ１７
・・・ボート　　　　　　　１８・・・ウェハ２０・・
・マニホールド　　　　２２・・・開口端部３０．３２
，３４・・・溝部 ３５・・・導入管 ４０・・・蓋体 ４４．４５・・・薄板 ５０・・・昇降機構 第２ 図 ３１．３３・・・排気管 ３６〜３９・・下端部 ４２・・・外周面 ４６・・突起部 ４０／ 第 ４ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　容器内が所定の圧力に排気される容器の封止部に設け
   られた環状溝部と、 この環状溝部を被う如く設けられた金属薄板と、上記環
   状溝部に接続されたガス供給手段を設けたことを特徴と
   する封止装置。