JPH04106392A - 封止装置及び封止方法 - 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
端を塞ぐ蓋体との間に、エラストマー材によるＯリング
（以下Ｏリングと略す）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、“Ｄｅｓｊｇｎｐａｒａ＊ｅｔｅｒｓ　　
ｆｏｒ　　ｄｉｒｒｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ　　ｐｕｍｐ
ｅｄ　　ｒｏｔａｔｌ−ｎｇ　ｐｌａｔｆｏｒｍｓ　　
、Ｒｅｖ、Ｓｅｉ、Ｉｎｓｔｒｕｍ、５Ｂ（２）、　Ｐ
ｅｂｒｕａｒｙ　１９８７　Ｐ２Ｏ３，Ｐ　８１０に記
載された手段がある。

（発明が解決しようとする課題） 前者のＯリングをシール部材として用いた場合、このＯ
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、０リングを保護している。し
かし、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０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）して取りはずしか困難になり、時には
処理容器を構成する石英チューブなどを取りはずす時、
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。さらに熱処理時の高温によりＯ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、時間
、温度によって変化し、かかるＯリングをシール部材ど
して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、Ｏ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、処理ロッ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（Ｓ　ｉ　Ｈ４）等の処理ガスを用い
て被処理体の自然酸化膜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、耐熱温度か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。

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、冷却しなくてもよい封止装置を提供するもので
ある。

（課題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
止部において、減圧手段に接続された第１の環状溝部と
、この第１の環状溝部に当接する位置に金属薄板で気密
に被われた第２の環状溝部と、この第２の環状溝部内の
圧力を上記第１の環状溝部内の圧力より高くする手段と
を有するものである。

（作用） 封止部に設けられた第１の環状溝部を減圧手段により減
圧し、第２の環状溝部内の圧力を第１の環状溝部内の圧
力より高くすると、第２の環状溝部を気密に被う金属薄
板は上記両溝部の圧力差により膨脂変形し第１の環状溝
部と気密に接触して封止部が形成され容器を気密に保つ
ことができるので、容器内を排気装置により排気するこ
とにより所望の圧力にすることができる。

（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１０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
ウニ１１１８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１２上に設置し、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１０内の予め定められ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図を参照して以下に説明する。

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一方、例えばマニホール
ド２０側に例えば円環状の開口部３６を有する溝部３０
を設け、この溝部３０には排気孔３１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３０と対向する蓋体４０には円環状の溝部３４
が設けられ、この溝部３４には弾性を有する金属薄板部
材４４、例えば厚さ０　、２ｏ＋ｍの銀（Ａｇ）Ｋ＆＜
ステンレスやニッケル等でも良い）が気密に溶接され、
上記溝部３４には、ガス導入孔３５を通して図示しない
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。なお、ガス供給源の圧力は必ずしも大気圧以
上を必要とせず、用途によっては大気圧でも良い。

マニホールド２０と蓋体４０は一般にステンレススチー
ル等の耐食性金属で構成され、両シール面の表面粗さは
できる限り鏡面が望ましい。旋削加工を施す時の加工時
の引き跡は、マニホールド２０および蓋体４０の中心か
ら同心円的に形成されるようにすることが望まれる。

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コ０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］８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に結合された排気孔３１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に連結された導入口３５へ窒素ガスを例えば大
気圧以上の圧力で供給すると、銀の薄板４４がマニホー
ルド下部開口端部２２の溝部３０の開口部３６部分に密
着する如くわずかに膨脂変形し、この密着により上記薄
板４４と開口部３６の間が気密封止された状態となる。

真空排気される溝部３０は薄板４４と対向する面の中央
（中間）に設けることが望ましく、薄板４４を膨脂変形
させたのみでは完全に封止することができず、若干のリ
ークがあった場合でも、この微量のリークは溝部３０に
接続された真空ポンプにより排気することができる。溝
部３０の圧力は各種条件により大きく異なるがおよそ０
．１〜０１吋Ｔｏｒｒ前後となる。　さらにプロセスチ
ューブ内の圧力は排気ポンプのタイプにより大きく異な
るが、例えばターボポンプ使用の場合には１Ｏ−８ＴＯ
「ｒ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（Ｓ　ｔ　Ｈｉ、　）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
ール部は金属薄板で気密封止するとともに、対向面より
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、０リングが使用できない２
００℃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より少ないり一クレートとする
ことかできプロセスチューブ１０内をさらに低い圧力に
することができるし、ガス導入孔３５を大気圧として溝
部３０内の圧力との差圧約１　）ｃｇ　／　ｃ−を金属
薄板部材４４に加えて封止部を形成することもてきる。

また他の実施併重゛として第３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。

マニホールド２０と当接するプロセスチューブ１０の下
部開口端部］１の下端面部分に環状溝部６４を設け、こ
の溝部６４には排気管６５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と対向するマニホールド２０の上部開口端部２
４の中心部には溝部６０が設けられ、この溝部６０には
弾性を有する金属薄板部材４４か気密に溶接され、上記
溝部６０にはガス導入管６１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の封止部である薄板４４部分の加工精
度は前記実施例と同様にする必要かあり、例えばマニホ
ールド２０と当接するプロセスチュブ１０の下端縁１１
の下端面部分１３の表面粗さは±２μｍ以下であり、平
面度は±２５μｍ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１０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
。

従来高温に耐え良好な封止部を形成するものとしてメタ
ルＯリング、メタルガスケットを用いるシール方法があ
るが、上記メタルシールは開閉する毎にシール材を交換
する必要があり、また強固にシール部を締付ける必要か
あり、頬繁に開閉を必要とする真空容器のドア部分等に
利用することはできなかったが、本発明を用いることに
より初めてシール部の締付圧力が小さくシール材を交換
することなく良好な封止部を形成することができる。

尚、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、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セ
ラミックス（ＳｉＣ等）等の非金属、プロセスチューブ
をＳｉＣ等のセラミックス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他バッ
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いずれにも適用できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればエラストマ０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図は他の実施例説明図である。 １０・・・プロセスチューブ　１６・・・ヒータ２０・
・・マニホールド ３０．３４・・・溝部 ３５・・・導入孔 ４０・・・蓋体 ５０・・・昇降機構

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おいて
   、 減圧手段に接続された第１の環状溝部と、 この第１の環状溝部に当接する位置に金属薄板で気密に
   被われた第２の環状溝部と、 この第２の環状溝部内の圧力を上記第１の環状溝部内の
   圧力より高くする手段と、を有することを特徴とする封
   止装置。