加熱装置及び加熱装置の製造方法
【課題】 組立容易であり、しかも、シェルの積層間に形成される隙間の気密性を維持することの可能な加熱装置及び加熱装置の製造方法を提供すること。
【解決手段】複数の筒状のシェルユニット５１を積層することにより形成したシェル５０の中に基板を処理する処理室を設ける。このシェル５０の内周に支持されると共に基板を加熱するヒーター２０を備える。これらシェルユニット５１の積層間に形成される隙間５０ｓを変形可能な封止部材５２で封止する。シェルユニット５１の端部近傍にシェル５０の外周側に突出する第一の鍔５３を設ける。シェルユニット５１の端部に対し隙間５０ｓで対向するシェルユニット５１の端部近傍にシェル５０の外周側に突出する第二の鍔５９を設ける。封止部材５２は第一の鍔５３と第二の鍔５９との間に配置される。第一の鍔５３は封止部材５２が筒状の外側へ移動することを規制する規制部５３ｂを備える。
【解決手段】複数の筒状のシェルユニット５１を積層することにより形成したシェル５０の中に基板を処理する処理室を設ける。このシェル５０の内周に支持されると共に基板を加熱するヒーター２０を備える。これらシェルユニット５１の積層間に形成される隙間５０ｓを変形可能な封止部材５２で封止する。シェルユニット５１の端部近傍にシェル５０の外周側に突出する第一の鍔５３を設ける。シェルユニット５１の端部に対し隙間５０ｓで対向するシェルユニット５１の端部近傍にシェル５０の外周側に突出する第二の鍔５９を設ける。封止部材５２は第一の鍔５３と第二の鍔５９との間に配置される。第一の鍔５３は封止部材５２が筒状の外側へ移動することを規制する規制部５３ｂを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置、特に、半導体製造における被処理基板を処理室に収容して発熱体により加熱した状態で処理を施す熱処理技術用の加熱装置及び加熱装置の製造方法に関する。さらに詳しくは、複数の筒状のシェルユニットを積層することにより形成したシェルの中に基板を処理する処理室を設け、このシェルの内周に支持されると共に前記基板を加熱するヒーターを備え、これらシェルユニットの積層間に形成される隙間を変形可能な封止部材で封止した加熱装置及び加熱装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述の如き加熱装置として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この加熱装置は、図７に示すように、複数の筒状のシェルユニット５１’を積層してなるインナシェル５０’の内周側に、基板を処理する処理室と発熱体２０’とが配置されている。これらのシェルユニット５１’の積層間には、熱膨張による伸びを吸収するために隙間５０ｓ’が設けられている。
【０００３】
隙間５０ｓ’の上方にフランジ５３’、下方に水冷管５９’を設け、それらで断熱材としての断熱ブランケット５２’を挟んでいる。これにより、断熱ブランケット５２’で隙間５０ｓ’を塞ぎ、隙間５０ｓ’から冷却ガスが加熱空間１８’内部に漏洩することを防止している。
【０００４】
しかし、断熱ブランケット５２’は、上述のような構造でインナシェル５０’に保持されるため、組立時などには断熱ブランケット５２’がインナシェル５０’の外側へずれてしまうおそれがある。その場合、冷却ガスは、矢印の如く隙間５０ｓ’から加熱空間１８’内部に漏洩し、隙間５０ｓ’の封止が不十分となり、シェルの気密性を確保することが困難であった。
【０００５】
また、組立の際にアウタシェル６０’にインナシェル５０’を取り付けると、もはや断熱ブランケット５２’を目視できないため、断熱ブランケット５２’がずれていたとしても修正することは困難であった。その結果、インナシェル５０’の気密性に個体差が生じるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３３１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、組立容易であり、しかも、シェルの積層間に形成される隙間の気密性を維持することの可能な加熱装置及び加熱装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る加熱装置の特徴は、複数の筒状のシェルユニットを積層することにより形成したシェルの中に基板を処理する処理室を設け、このシェルの内周に支持されると共に前記基板を加熱するヒーターを備え、これらシェルユニットの積層間に形成される隙間を変形可能な封止部材で封止した構成において、前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第一の鍔を設け、前記シェルユニットの前記端部に対し前記隙間で対向する前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第二の鍔を設け、前記封止部材は前記第一の鍔と前記第二の鍔との間に配置され、前記第一の鍔は前記封止部材が前記筒状の外側へ移動することを規制する規制部を備えることにある。
【０００９】
上記本発明に係る加熱装置の特徴によれば、第一の鍔に規制部が設けられているため、封止部材が筒状のシェルの外側にずれることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明に係る基板処理装置の特徴によれば、組立容易であり、しかも、シェルの積層間に形成される隙間の気密性を維持することが可能である。
【００１１】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明における加熱装置の概略を示す縦断面図である。
【図２】図１の天井部近傍における横断面図である。
【図３】図１におけるＡ部拡大図である。
【図４】図２におけるＢ部拡大図である。
【図５】図１におけるＣ部拡大図である。
【図６】本発明の第二実施形態における図３相当図である。
【図７】従来技術に係る図３相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態としての第一の実施形態を説明する。
【００１４】
図１〜５に示すように、基板処理装置１は、大略、処理室３０８を形成する反応容器３０９と、この反応容器の外周に配置された加熱装置３と、主制御装置４とを備えている。
【００１５】
加熱装置３は、大略、天井部１０、円筒状の中間部１１、下部１２及び端子ケース１３を有し、中間部１１には発熱体２０が支持されている。天井部１０には下面と側面に開口するエルボ状の排気導路８１が形成され、さらにその下部に反射装置９０を有している。中間部１１は、発熱体２０を支持するインナシェル５０を絶縁状態でアウタシェル６０により包囲し、さらに外周を化粧パネル７０で包囲している。インナシェル５０とアウタシェル６０とは導電性の材料から構成されており、例えば、ステンレス材等の金属材から構成されている。
【００１６】
中間部１１の上部と吸気アタッチメント７ｘとの間には冷却ガス導入ダクト７ｙが取り付けられる。吸気アタッチメント７ｘの開口には開閉バルブ７ａとして例えばバタフライバルブが装着され、流路が開閉できるようになっている。吸気アタッチメント７ｘは冷却ガス供給ライン７に接続される。インナシェル５０及びアウタシェル６０の間に円筒状の冷却媒体流通通路としての気道１４が形成される。冷却ガス導入ダクト７ｙは環状に略均等に配置された複数のパイプ６１により気道１４と連通している。一方、排気導路８１には強制排気を行う排気ブロア８ａを備えた強制排気ライン８が接続され、加熱装置３の内部空間である加熱空間の強制排気が行われる。そして、冷却ガス供給ライン７から導入された空気若しくは不活性ガス等のガスは気道１４及び後述の複数の碍子孔から加熱空間１８に冷却ガスとして供給され、強制排気ライン８から排気される。
【００１７】
反応容器３０９は、加熱空間１８に順次同心に配置される均熱管３１５及び反応管３１０を備え、この反応管３１０内に処理室３０８が形成される。この処理室３０８にはウェーハ３０５を水平多段に保持するボート３００が収納される。このボート３００は図示しないボートエレベータにより、処理室内３０８へ装入、引出し可能である。
【００１８】
反応管３１０内には反応ガス導入管５ｘ及び排気管６ｘが連通される。反応ガス導入管５ｘには流量制御器５ａが設けられ、排気管６ｘには圧力制御器６ａが設けられる。反応ガスが所定流量で導入されると共に前記反応管３１０内が所定圧力に維持される様に、排出口６ｙから内部ガスが排気され、排気管６ｘを通じて処理室外に排出される。
【００１９】
他の冷却ガス供給ライン５ｙは、均熱管３１５と反応管３１０との間に形成される均熱管内空間３１７に連通される。前記冷却ガス供給ライン５ｙには流量制御器５ｂが設けられる。また、吸気アタッチメント７ｘには開閉バルブ７ａが設けられる。強制排気ライン８には排気装置としての排気ブロア８ａが設けられる。すなわち、均熱管内空間３１７と加熱空間１８の双方に対して冷却ガスを適宜導入・調整することが可能である。
【００２０】
発熱体２０は中間部１１の円筒の軸心方向に対し、所要のゾーンＺ１〜Ｚ５に複数段に区分けされ、ゾーン制御が可能となっている。各ゾーンには各ゾーンの加熱温度を検出する温度検出器が設けられている。なお、発熱体２０は各ゾーンそれぞれの成形パターンを同じにすることにより、発熱量を各ゾーンとも均一にする様にしてもよい。
【００２１】
基板処理装置１の各部は主制御装置４によって制御され、例えば、反応管３１０内で処理されるウェーハ３０５の処理状態は、主制御装置４によって制御される。この主制御装置４は、温度モニタ部４ａ、加熱制御部（加熱制御装置）４ｂ、反射制御部４ｃ、第一流量制御部４ｄ、反応管３１０内の圧力を制御する圧力制御部４ｅ、第二流量制御部４ｆ、排気制御部４ｇ及び前記ボートエレベータ等の機構部を制御する駆動制御部４ｈを備えている。
【００２２】
温度モニタ部４ａは第一〜第三温度検出器ＴＣ１〜ＴＣ３の温度を検出する。ここで、第一温度検出器ＴＣ１は発熱体２０近傍で各ゾーンＺ１〜Ｚ５毎に設けられる。第二温度検出器ＴＣ２は反応管３１０内の周部における前記各ゾーンＺ１〜Ｚ５毎に設けられる。さらに、第３温度検出器ＴＣ３は反応管３１０より上方若しくは反応管３１０の上部中央を含む範囲に設けられている。
【００２３】
加熱制御部４ｂは、温度モニタ部４ａの検出結果に基づき各ゾーンＺ１〜Ｚ５の発熱体２０の発熱量を制御する。また、反射制御部４ｃは、温度モニタ部４ａの検出結果に基づき反射装置９０の駆動装置としてのアクチュエータ９９を制御する。そして、下面が鏡面仕上げされた反射体（リフレクタ）９１を適宜傾斜させて発熱体２０から反応管３１０の上部中央に対する集光度を変更し、同部分の温度制御を行う。
【００２４】
第一流量制御部４ｄは流量制御器５ａを制御し、圧力制御部４ｅは圧力制御器６ａを制御し、反応ガスの導入と圧力を制御する。また、第二流量制御部４ｆは流量制御器５ｂを制御し、排気制御部４ｇは開閉バルブ７ａ及び排気ブロア８ａを制御し、冷却ガスの導入と排出とを制御する。
【００２５】
図３に図１中のＡ部の拡大図を示す。発熱体（ヒータ素線）２０は、アルミナ等の絶縁素材としての吊り碍子３０によりインナシェル５０に固定されている。前記発熱体２０には急速加熱が可能である発熱材料、例えばＦｅ−Ａｌ−Ｃｒ合金が用いられ、発熱表面積が大きくなる様に、断面は平板形状等の形状が採用され、面状発熱体として構成されている。発熱体２０は上下に蛇行状の折返部２１，２２を有しており、中間部は上折返部２１と下折返部２２とをそれぞれ半ピッチずらして接続する素線部２３と、各素線部２３間に位置する隙間２４から構成されている。また、発熱体２０の上部は吊り碍子３０に保持される折曲部２０ａとして折り曲げ加工がなされている。インナシェル５０内面は鏡面仕上げされており、発熱体の素線部２３裏面から輻射される熱線を前記内面で反射させ、隙間２４から加熱空間１８に向かって放射する。
【００２６】
絶縁材料としての吊り碍子３０はアルミナ等の耐熱絶縁材料よりなる上碍子３１及び下碍子３２からなり、上金具３３と下金具３４で発熱体２０の上部における折曲部２０ａを挟んで、ピン３５で溶着固定されている。下金具３４は二カ所の折曲部においてボルト３６によりインナシェル５０に取り付けられる。
【００２７】
インナシェル５０には中央に貫通孔４０ａを有し気道１４内の冷却ガスをインナシェル５０内部に供給する複数の急冷パイプ４０がインナシェル５０の内壁から加熱空間１８側に向かって突出するように設けられている。急冷パイプ４０はアルミナ等の絶縁耐熱材料により形成されている。この急冷パイプ４０は、隙間２４において発熱体２０を貫通する貫通部４０ｄと、この貫通部４０ｄが発熱体２０を貫通する貫通方向Ｖに交差する方向にこの貫通部４０ｄよりも突出する突出部としての略円形の鍔４０ｂ、４０ｃにより発熱体２０の中腹の動きを制限する。すなわち、一対の鍔４０ｂ、４０ｃ間の貫通部４０ｄに溝を形成する。さらに発熱体２０の下端を下段の吊り碍子３０の上端位置に重なる位置に設け、発熱体２０の下端の急冷パイプ４０の貫通方向に対する動きを制限する。
【００２８】
インナシェル５０の裏面には冷却媒体流通通路としての水冷管５９が設けられている。この水冷管５９は、インナシェル５０の外面に軸心方向に螺旋状に巻き付けられて溶着される。例えば給・排水経路５９ａ，５９ｂを介して冷却水等の冷却媒体を流すことによりインナシェル５０の温度上昇を防ぎ、ほぼ一定に保つ。
【００２９】
インナシェル５０の外側には複数の接続碍子５７ａを介して絶縁状態でアウタシェル６０が取り付けられる。接続碍子５７ａは絶縁性と耐熱性を有するアルミナ材で製作されているため、不測に発熱体２０とインナシェル５０とが接触し、インナシェル５０に電流が伝わる等により例えば短絡しても、接続碍子５７ａにより電流がアウタシェル６０に伝わることはない。
【００３０】
接続碍子５７ａの内側はインナシェル５０に対し第一のボルト５７ｂで固定される。一方、接続碍子５７ａの外側はアウタシェル６０に対し絶縁耐熱材料としての環状中空状のカラー５７ｃを介して第二のボルト５７ｄで固定される。カラー５７ｃはアウタシェルの取付孔を貫通して設けられ、アウタシェル６０の肉厚よりも厚く形成され、第二のボルト５７ｄの頭部下面と接続碍子５７ａ外面との間にクリアランス（隙間）を設けている。シェルユニット５１が熱膨張によって膨らんでも、その変形分をこのクリアランスにより吸収し、アウタシェル６０に熱応力が作用することを防ぎ、アウタシェル６０の変形を防止している。
【００３１】
アウタシェル６０のさらに外側には柱６２を介して最外殻である側壁外層としての化粧パネル７０が設けられている。この化粧パネル７０はフランジを有する柱６２を介してアウタシェル６０と例えば金属製のリべット６２ａにより固定アウタシェル６０の上部には円筒状の前記気道１４に連通する開口６１ａが設けられ、この開口６１ａにパイプ６１の一端が溶接される。パイプ６１は化粧パネル７０を貫通し、その他端が冷却ガス導入ダクト７ｙに連通している。なお、柱６２、化粧パネル７０は導電性を有する材料から構成されており、例えば、ステンレス材料等の金属材料から構成されている。このため、化粧パネル７０とアウタシェル６０とは柱６２を介して導電する状態で接続されている。なお、アウタシェル６０や化粧パネル７０に対する導電を上述の如く防ぐことで基板処理装置全体への導電を防止し、作業時の感電等や基板処理装置内の電装品が破損することを防いでいる。
【００３２】
図３に示すように、インナシェル５０は上下に複数分割されている。分割された上側のシェルユニット５１とこれに隣接する下側のシェルユニット５１との間には隙間５０ｓが設けられている。そして、インナシェル５０のうち上側シェルユニット５１に設けられた第一フランジ５３と下側のシェルユニット５１の水冷管５９との間に断熱ブランケット５２を介在させ、隙間５０ｓからの熱逃げを防ぎ、熱的に上下のシェルを分断している。
【００３３】
次に、図３〜５を参照しながら、発熱体２０とその保持構造ないし支持構造について説明する。
発熱体２０における蛇行状の上側折返部２１は方形を呈し、折り曲げ加工により保持用の折曲部２０ａとされる。後述の突起３２ｄによる移動制限を行い、発熱体の断線・短絡を防止し、寿命を延長させることが可能である。
【００３４】
一方、発熱体の下側折返部２２は、素線中腹部分と同じ帯幅 、若しくはそれ以上の帯幅で円弧状とし、素線部２３の質量を節約する。これにより、発熱体２０全体の熱容量を減少させ、発熱体２０全体の応答性を向上させている。
【００３５】
前記急冷パイプ４０は、インナシェル５０の内面に対する直交方向であり前記発熱体２０を貫通する方向である貫通方向Ｖに突出する。そして、先の鍔４０ｂ，４０ｃにより上述の発熱体２０の中腹の動きを制限する。さらに発熱体２０の下端２２を下段の吊り碍子３０の上端位置に重なる箇所に配置することで、発熱体２０の下端２２の前記貫通方向Ｖに対する動きを制限する。すなわち、急冷パイプ４０で上下方向中腹の発熱体２０の加熱装置径方向ヘの凸変形と凹変形を制限し、吊り碍子３０で素線下端の凹変形を制限している。側壁材としてのインナシェル５０は熱容量の小さなステンレス鋼等の金属製材料で構成され、大気雰囲気で使用できる発熱体２０を絶縁した状態で固定することができる。なお、導電性のある物質の殆どは、金属等の低熱容量の物質であり、導電性のない物質の殆どは、アルミナ、石英などの高熱容量の物質であり、このような構造により、加熱装置３の応答性をさらに向上させている。
【００３６】
吊り碍子３０の上金具３３及び下金具３４は剛性の点では上記円弧方向Ｒに連続していることが望ましい。しかし、発熱体２０の加熱時の熱膨張による熱変形を防ぐため、分断の必要もある。そこで、適宜個数の吊り碍子３０毎に上金具３３及び下金具３４を分断することで、捻り剛性を保ちつつ熱膨張による下金具３４間の隙間３４ａを最小限に留めている。また、各下金具３４間に各上金具３３を跨らせることで、さらに捻り剛性を向上させている。
【００３７】
図３に示すように、本実施形態では、上下方向に９段の発熱体２０が設けられ、インナシェル５０は上下方向に３つのシェルユニット５１に分割され、各分割体が発熱体２０を３段保持する。そして、シェルユニット５１間には熱膨張による伸びを吸収するために、隙間５０ｓが設けられる。また、冷却ガスが隙間５０ｓから加熱空間１８内部に供給されないように、セラミックファイバー等の断熱部材よりなる封止部材としての断熱ブランケット５２で隙間５０ｓを塞いでいる。
【００３８】
本実施形態では、シェルユニット５１の下端に第一の鍔としての第一フランジ５３を設けている。第一フランジ５３は、張出部５３ａと、その外側端部に垂下する規制部５３ｂとを有している。一方、シェルユニット５１の上端には、第二の鍔としての水冷管５９が設けられている。そして、断熱ブランケット５２は、第一フランジ５３の張出部５３ａと規制部５３ｂと水冷管５９との間に挟まれ、この隙間５０ｓを塞いでいる。
【００３９】
同構成によれば、断熱ブランケット５２は、その伸縮性によりインナシェル５０の膨張・収縮を吸収し、インナシェル５０と加熱空間１８との気密性を維持することができる。さらに、規制部５３ｂを設けることで、断熱ブランケット５２がアウタシェル６０側にずれることを防止する。また、断熱ブランケット５２は、張出部５３ａと規制部５３ｂと水冷管５９の三カ所で固定されるため、シール性能が向上する。
【００４０】
ここで、急冷パイプ４０の貫通孔４０ａは、反応容器３０９、延いては、その中のウエハを急速に冷却する。しかし、隙間５０ｓは、急冷パイプ４０に比べるとコンダクタンスも少ないため、冷却ガスの大部分は隙間５０ｓから加熱空間に漏洩する。しかも、隙間５０ｓはインナシェル５０の分割体同士の間に位置し、急冷パイプ４０の出口よりも反応容器３０９と隔たっている。特に反応容器３０９の手前には発熱体が存在するため、反応容器３０９への冷却が非効率となってしまう。これを防ぐために上記隙間５０ｓを塞ぐ構造が必要である。この構造は、隙間５０ｓの上下端とも第一フランジ５３を設けたり水冷管５９を設けてもよいが、一方がフランジ、他方が水冷管の方がインナシェル５０の温度を効率よく一定に保つことが可能となるので、構造上無駄を生じずに優れている。
【００４１】
隙間５０ｓの近傍では水冷管５９を均一な冷却のために必ずしも適切な位置に配置できるとは限らない。したがって、上下９段に積層された発熱体２０の各段毎にインナシェルを分断して設けるのではなく、複数段の発熱体２０をインナシェル５０の一分割体に支持させ、ウエハ間の温度偏差の発生を抑制している。かかる点及び熱膨張による伸長量が比較的小さくて隙間の問題を解消できることから、本実施形態では各分割体に三段の発熱体２０を支持させてある。また、水冷管は各分割体毎に一系統設けるので全体で三系統であるが、温度制御が可能である限り、三分割体全体で一系統としたり、さらに異なる数の系統としてもよい。
【００４２】
次に、上記基板処理装置１の動作について説明する。
ウェーハ３０５の処理は、このウェーハ３０５が装填された前記ボート３００がボートエレベータにより前記反応管３１０に装入され、前記加熱装置３の加熱により所定温度迄急速加熱される。この加熱装置３により前記ウェーハ３０５を所定温度に加熱した状態で前記反応ガス導入管５ｘより反応ガスが導入され、前記排気管６ｘを介して排気ガスが排出され、前記ウェーハ３０５に所要の熱処理がなされる。
【００４３】
ここで、加熱装置の製造方法について説明する。
シェルユニット５１の下端近傍の外周側に第一フランジ５３の張出部５３ａを溶接し、さらに張出部５３ａの外側端部に規制部５３ｂを垂下させるように溶接する。一方、シェルユニット５１の上端近傍には、冷水管５９を溶接する。張出部５３ａと冷水管５９と規制部５３ｂとの間に断熱ブラケット５２を挟んだ状態でシェルユニット５１を３段積層させ、インナシェル５０を構成させる。そして、アウタシェル６０をインナシェル５０に取り付ける。これにより、アウタシェル６０内でインナシェル５０を位置決めのために動かしても、規制部５３ｂにより断熱ブラケット５２がアウタシェル６０側にずれることがない。その結果、インナシェル５０の気密性に関し個体差が生じない高スループットの加熱装置を供給することが可能となる。
【００４４】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００４５】
上記実施形態において、第一フランジ５３には、図３に示すように、規制部５３ｂを設けた。しかし、図６に示すように、第一フランジ５４としては、規制部５３ｂを設けずに、シェルユニット５１の外側へ向かうほど水冷管５９に近付くように傾斜させるものを用いてもよい。
【００４６】
上記実施形態において、シェルユニット５１の下端近傍に第一フランジ５３、上端近傍に水冷管５９を設けた。しかし、シェルユニット５１の下端近傍に水冷管５９、上端近傍に第一フランジ５３を設けてもよい。
【００４７】
反応容器は、均熱管及び反応管の双方を備えるように説明したが、均熱管を備えずに反応管のみであってもよい。その他、２重管のみならず、１管や３重管以上の管数に構成されていてもよい。
【００４８】
上記熱処理は酸化処理や拡散処理及び拡散だけでなくイオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローおよびアニール処理等に限らず、成膜処理等の熱処理であってもよい。基板はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、光ディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。バッチ式熱処理装置および枚葉式熱処理装置に限らず、ヒータユニットを備えた半導体製造装置全般に適用することができる。上記インナシェル５０及び反射体９１の鏡面仕上げ部は、ステンレス鋼の研磨により鏡面とする他、金、白金等の貴金属によるメッキを施しても構わない。
【００４９】
本発明の実施形態は上記の如く構成されるが、さらに包括的には次に列挙するような構成を備えてもよい。
【００５０】
前記第二の鍔は水冷管により構成してもよい。同構成によれば、インナシェルの温度を効率よく下げる（一定に保つ）ことが可能となる。
【００５１】
また、本発明に係る加熱装置の製造方法としては、前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第一の鍔を設け、前記シェルユニットの前記端部に対し前記隙間で対向する前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第二の鍔を設け、前記封止部材を前記第一の鍔と前記第二の鍔との間に配置し、前記第一の鍔に前記封止部材を前記筒状の外側へ移動することを規制する規制部を設け、前記第一の鍔と前記第二の鍔と前記規制部との間に前記封止部材を挟み、前記シェルユニットを積層させるようにしてもよい。同構成によれば、組立時に封止部材が筒状のインナシェルの外側にずれることを防止し、迅速な組み立てが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、例えば、半導体集積回路装置(半導体デバイス)が作り込まれる半導体ウエハに酸化処理や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローやアニール及び熱ＣＶＤ反応による成膜処理などに使用される基板処理装置に利用することができる。本発明は、このような基板処理装置のうち、特に低温領域でプロセスに対して有効なものである。
【符号の説明】
【００５３】
1：基板処理装置，3：加熱装置，4：主制御装置，4a：温度モニタ部，4b：加熱制御部，4c：反射制御部，4d：第一流量制御部，4e：圧力制御部，4f：第二流量制御部，4g：排気制御部，4h：駆動制御部，5a：流量制御器，5b：流量制御器，5x：反応ガス導入管，5y：冷却ガス供給ライン，6a：圧力制御器，6x：反応ガス排気管，7：冷却ガス供給ライン，7a：開閉バルブ，7ｂ：急冷パイプ，７x：吸気アタッチメント，７y：冷却ガス導入ダクト，8：強制排気ライン，8a：排気ブロア，10：天井部，11：中間部，12：下部，13：端子ケース，14：気道（冷却媒体流通通路），18：加熱空間，20：発熱体，20a：折曲部，21：上折返部，22：下折返部，23：素線部，24：隙間，30：吊り碍子，31：上碍子，32：下碍子，33：上金具，34：下金具，34a：隙間，35：ピン，36：ボルト，40：急冷パイプ，40a：貫通孔，40b：鍔，40c：鍔，40d：貫通部，42：急冷パイプ，50：インナシェル（側壁内層），50s：隙間，50x：第二フランジ，50y：断熱ブランケット，51：シェルユニット，52：断熱ブランケット（封止部材），53：第一フランジ（第一の鍔），53a：張出部，53b：規制部，54：第一フランジ（第一の鍔），55a：開口（第一の開口），55b：箱（隔壁体），55c：鍔，55x：ねじ，57a：接続碍子，57b：第一のボルト，57c：カラー，57d：第二のボルト，59：水冷管（第二の鍔），60：アウタシェル（側壁中層），60x：第三フランジ，60y：断熱ブランケット，61：パイプ，61a：開口，62：柱，62a：リベット，65：開口（第二の開口），65a：隙間，70：化粧パネル（側壁外層），71：ネジ，72a：底蓋，72b：コイルウケ，81：排気導路，81a：排気口，82：第一の開口，83：第二の開口，90：反射装置，91：反射体，91a：隙間，92：移動機構，93：シャフト，94：中央板，95：ボルト，99：アクチュエーター，100：取付構造，101：温度センサ（温度検出器），102：熱電対接点（温度検出体），103：保護管，103x：隙間，103y：隙間，104：碍子管，105：内鍔，106：外鍔，107：碍子，108：端子，109a：金属管，109b：止めねじ，111：第一パッキン，111a：孔，112：第二パッキン，112a：孔，120a〜c：ねじ，121：温度センサ（温度検出器），125：内鍔，126：外鍔，127：内箱，128：外箱，129：パッキン，131：温度センサ（温度検出器），132：温度センサ（温度検出器），133：保護管，135a〜ｃ：鍔，300：ボート，305：ウエハ，308：処理室，309：反応容器，310：反応管，315：均熱管，317：均熱管内空間，320：L型温度センサ（温度検出器），321：接点（温度検出体），322：接点（温度検出体），330：温度センサ（温度検出器），Z1〜Z5：ゾーン，Ｈ１〜Ｈ３：貫通孔，Ｒ：円弧方向，Ｖ：貫通方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱装置、特に、半導体製造における被処理基板を処理室に収容して発熱体により加熱した状態で処理を施す熱処理技術用の加熱装置及び加熱装置の製造方法に関する。さらに詳しくは、複数の筒状のシェルユニットを積層することにより形成したシェルの中に基板を処理する処理室を設け、このシェルの内周に支持されると共に前記基板を加熱するヒーターを備え、これらシェルユニットの積層間に形成される隙間を変形可能な封止部材で封止した加熱装置及び加熱装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述の如き加熱装置として、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この加熱装置は、図７に示すように、複数の筒状のシェルユニット５１’を積層してなるインナシェル５０’の内周側に、基板を処理する処理室と発熱体２０’とが配置されている。これらのシェルユニット５１’の積層間には、熱膨張による伸びを吸収するために隙間５０ｓ’が設けられている。
【０００３】
隙間５０ｓ’の上方にフランジ５３’、下方に水冷管５９’を設け、それらで断熱材としての断熱ブランケット５２’を挟んでいる。これにより、断熱ブランケット５２’で隙間５０ｓ’を塞ぎ、隙間５０ｓ’から冷却ガスが加熱空間１８’内部に漏洩することを防止している。
【０００４】
しかし、断熱ブランケット５２’は、上述のような構造でインナシェル５０’に保持されるため、組立時などには断熱ブランケット５２’がインナシェル５０’の外側へずれてしまうおそれがある。その場合、冷却ガスは、矢印の如く隙間５０ｓ’から加熱空間１８’内部に漏洩し、隙間５０ｓ’の封止が不十分となり、シェルの気密性を確保することが困難であった。
【０００５】
また、組立の際にアウタシェル６０’にインナシェル５０’を取り付けると、もはや断熱ブランケット５２’を目視できないため、断熱ブランケット５２’がずれていたとしても修正することは困難であった。その結果、インナシェル５０’の気密性に個体差が生じるおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３３１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、組立容易であり、しかも、シェルの積層間に形成される隙間の気密性を維持することの可能な加熱装置及び加熱装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る加熱装置の特徴は、複数の筒状のシェルユニットを積層することにより形成したシェルの中に基板を処理する処理室を設け、このシェルの内周に支持されると共に前記基板を加熱するヒーターを備え、これらシェルユニットの積層間に形成される隙間を変形可能な封止部材で封止した構成において、前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第一の鍔を設け、前記シェルユニットの前記端部に対し前記隙間で対向する前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第二の鍔を設け、前記封止部材は前記第一の鍔と前記第二の鍔との間に配置され、前記第一の鍔は前記封止部材が前記筒状の外側へ移動することを規制する規制部を備えることにある。
【０００９】
上記本発明に係る加熱装置の特徴によれば、第一の鍔に規制部が設けられているため、封止部材が筒状のシェルの外側にずれることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
上記本発明に係る基板処理装置の特徴によれば、組立容易であり、しかも、シェルの積層間に形成される隙間の気密性を維持することが可能である。
【００１１】
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明における加熱装置の概略を示す縦断面図である。
【図２】図１の天井部近傍における横断面図である。
【図３】図１におけるＡ部拡大図である。
【図４】図２におけるＢ部拡大図である。
【図５】図１におけるＣ部拡大図である。
【図６】本発明の第二実施形態における図３相当図である。
【図７】従来技術に係る図３相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態としての第一の実施形態を説明する。
【００１４】
図１〜５に示すように、基板処理装置１は、大略、処理室３０８を形成する反応容器３０９と、この反応容器の外周に配置された加熱装置３と、主制御装置４とを備えている。
【００１５】
加熱装置３は、大略、天井部１０、円筒状の中間部１１、下部１２及び端子ケース１３を有し、中間部１１には発熱体２０が支持されている。天井部１０には下面と側面に開口するエルボ状の排気導路８１が形成され、さらにその下部に反射装置９０を有している。中間部１１は、発熱体２０を支持するインナシェル５０を絶縁状態でアウタシェル６０により包囲し、さらに外周を化粧パネル７０で包囲している。インナシェル５０とアウタシェル６０とは導電性の材料から構成されており、例えば、ステンレス材等の金属材から構成されている。
【００１６】
中間部１１の上部と吸気アタッチメント７ｘとの間には冷却ガス導入ダクト７ｙが取り付けられる。吸気アタッチメント７ｘの開口には開閉バルブ７ａとして例えばバタフライバルブが装着され、流路が開閉できるようになっている。吸気アタッチメント７ｘは冷却ガス供給ライン７に接続される。インナシェル５０及びアウタシェル６０の間に円筒状の冷却媒体流通通路としての気道１４が形成される。冷却ガス導入ダクト７ｙは環状に略均等に配置された複数のパイプ６１により気道１４と連通している。一方、排気導路８１には強制排気を行う排気ブロア８ａを備えた強制排気ライン８が接続され、加熱装置３の内部空間である加熱空間の強制排気が行われる。そして、冷却ガス供給ライン７から導入された空気若しくは不活性ガス等のガスは気道１４及び後述の複数の碍子孔から加熱空間１８に冷却ガスとして供給され、強制排気ライン８から排気される。
【００１７】
反応容器３０９は、加熱空間１８に順次同心に配置される均熱管３１５及び反応管３１０を備え、この反応管３１０内に処理室３０８が形成される。この処理室３０８にはウェーハ３０５を水平多段に保持するボート３００が収納される。このボート３００は図示しないボートエレベータにより、処理室内３０８へ装入、引出し可能である。
【００１８】
反応管３１０内には反応ガス導入管５ｘ及び排気管６ｘが連通される。反応ガス導入管５ｘには流量制御器５ａが設けられ、排気管６ｘには圧力制御器６ａが設けられる。反応ガスが所定流量で導入されると共に前記反応管３１０内が所定圧力に維持される様に、排出口６ｙから内部ガスが排気され、排気管６ｘを通じて処理室外に排出される。
【００１９】
他の冷却ガス供給ライン５ｙは、均熱管３１５と反応管３１０との間に形成される均熱管内空間３１７に連通される。前記冷却ガス供給ライン５ｙには流量制御器５ｂが設けられる。また、吸気アタッチメント７ｘには開閉バルブ７ａが設けられる。強制排気ライン８には排気装置としての排気ブロア８ａが設けられる。すなわち、均熱管内空間３１７と加熱空間１８の双方に対して冷却ガスを適宜導入・調整することが可能である。
【００２０】
発熱体２０は中間部１１の円筒の軸心方向に対し、所要のゾーンＺ１〜Ｚ５に複数段に区分けされ、ゾーン制御が可能となっている。各ゾーンには各ゾーンの加熱温度を検出する温度検出器が設けられている。なお、発熱体２０は各ゾーンそれぞれの成形パターンを同じにすることにより、発熱量を各ゾーンとも均一にする様にしてもよい。
【００２１】
基板処理装置１の各部は主制御装置４によって制御され、例えば、反応管３１０内で処理されるウェーハ３０５の処理状態は、主制御装置４によって制御される。この主制御装置４は、温度モニタ部４ａ、加熱制御部（加熱制御装置）４ｂ、反射制御部４ｃ、第一流量制御部４ｄ、反応管３１０内の圧力を制御する圧力制御部４ｅ、第二流量制御部４ｆ、排気制御部４ｇ及び前記ボートエレベータ等の機構部を制御する駆動制御部４ｈを備えている。
【００２２】
温度モニタ部４ａは第一〜第三温度検出器ＴＣ１〜ＴＣ３の温度を検出する。ここで、第一温度検出器ＴＣ１は発熱体２０近傍で各ゾーンＺ１〜Ｚ５毎に設けられる。第二温度検出器ＴＣ２は反応管３１０内の周部における前記各ゾーンＺ１〜Ｚ５毎に設けられる。さらに、第３温度検出器ＴＣ３は反応管３１０より上方若しくは反応管３１０の上部中央を含む範囲に設けられている。
【００２３】
加熱制御部４ｂは、温度モニタ部４ａの検出結果に基づき各ゾーンＺ１〜Ｚ５の発熱体２０の発熱量を制御する。また、反射制御部４ｃは、温度モニタ部４ａの検出結果に基づき反射装置９０の駆動装置としてのアクチュエータ９９を制御する。そして、下面が鏡面仕上げされた反射体（リフレクタ）９１を適宜傾斜させて発熱体２０から反応管３１０の上部中央に対する集光度を変更し、同部分の温度制御を行う。
【００２４】
第一流量制御部４ｄは流量制御器５ａを制御し、圧力制御部４ｅは圧力制御器６ａを制御し、反応ガスの導入と圧力を制御する。また、第二流量制御部４ｆは流量制御器５ｂを制御し、排気制御部４ｇは開閉バルブ７ａ及び排気ブロア８ａを制御し、冷却ガスの導入と排出とを制御する。
【００２５】
図３に図１中のＡ部の拡大図を示す。発熱体（ヒータ素線）２０は、アルミナ等の絶縁素材としての吊り碍子３０によりインナシェル５０に固定されている。前記発熱体２０には急速加熱が可能である発熱材料、例えばＦｅ−Ａｌ−Ｃｒ合金が用いられ、発熱表面積が大きくなる様に、断面は平板形状等の形状が採用され、面状発熱体として構成されている。発熱体２０は上下に蛇行状の折返部２１，２２を有しており、中間部は上折返部２１と下折返部２２とをそれぞれ半ピッチずらして接続する素線部２３と、各素線部２３間に位置する隙間２４から構成されている。また、発熱体２０の上部は吊り碍子３０に保持される折曲部２０ａとして折り曲げ加工がなされている。インナシェル５０内面は鏡面仕上げされており、発熱体の素線部２３裏面から輻射される熱線を前記内面で反射させ、隙間２４から加熱空間１８に向かって放射する。
【００２６】
絶縁材料としての吊り碍子３０はアルミナ等の耐熱絶縁材料よりなる上碍子３１及び下碍子３２からなり、上金具３３と下金具３４で発熱体２０の上部における折曲部２０ａを挟んで、ピン３５で溶着固定されている。下金具３４は二カ所の折曲部においてボルト３６によりインナシェル５０に取り付けられる。
【００２７】
インナシェル５０には中央に貫通孔４０ａを有し気道１４内の冷却ガスをインナシェル５０内部に供給する複数の急冷パイプ４０がインナシェル５０の内壁から加熱空間１８側に向かって突出するように設けられている。急冷パイプ４０はアルミナ等の絶縁耐熱材料により形成されている。この急冷パイプ４０は、隙間２４において発熱体２０を貫通する貫通部４０ｄと、この貫通部４０ｄが発熱体２０を貫通する貫通方向Ｖに交差する方向にこの貫通部４０ｄよりも突出する突出部としての略円形の鍔４０ｂ、４０ｃにより発熱体２０の中腹の動きを制限する。すなわち、一対の鍔４０ｂ、４０ｃ間の貫通部４０ｄに溝を形成する。さらに発熱体２０の下端を下段の吊り碍子３０の上端位置に重なる位置に設け、発熱体２０の下端の急冷パイプ４０の貫通方向に対する動きを制限する。
【００２８】
インナシェル５０の裏面には冷却媒体流通通路としての水冷管５９が設けられている。この水冷管５９は、インナシェル５０の外面に軸心方向に螺旋状に巻き付けられて溶着される。例えば給・排水経路５９ａ，５９ｂを介して冷却水等の冷却媒体を流すことによりインナシェル５０の温度上昇を防ぎ、ほぼ一定に保つ。
【００２９】
インナシェル５０の外側には複数の接続碍子５７ａを介して絶縁状態でアウタシェル６０が取り付けられる。接続碍子５７ａは絶縁性と耐熱性を有するアルミナ材で製作されているため、不測に発熱体２０とインナシェル５０とが接触し、インナシェル５０に電流が伝わる等により例えば短絡しても、接続碍子５７ａにより電流がアウタシェル６０に伝わることはない。
【００３０】
接続碍子５７ａの内側はインナシェル５０に対し第一のボルト５７ｂで固定される。一方、接続碍子５７ａの外側はアウタシェル６０に対し絶縁耐熱材料としての環状中空状のカラー５７ｃを介して第二のボルト５７ｄで固定される。カラー５７ｃはアウタシェルの取付孔を貫通して設けられ、アウタシェル６０の肉厚よりも厚く形成され、第二のボルト５７ｄの頭部下面と接続碍子５７ａ外面との間にクリアランス（隙間）を設けている。シェルユニット５１が熱膨張によって膨らんでも、その変形分をこのクリアランスにより吸収し、アウタシェル６０に熱応力が作用することを防ぎ、アウタシェル６０の変形を防止している。
【００３１】
アウタシェル６０のさらに外側には柱６２を介して最外殻である側壁外層としての化粧パネル７０が設けられている。この化粧パネル７０はフランジを有する柱６２を介してアウタシェル６０と例えば金属製のリべット６２ａにより固定アウタシェル６０の上部には円筒状の前記気道１４に連通する開口６１ａが設けられ、この開口６１ａにパイプ６１の一端が溶接される。パイプ６１は化粧パネル７０を貫通し、その他端が冷却ガス導入ダクト７ｙに連通している。なお、柱６２、化粧パネル７０は導電性を有する材料から構成されており、例えば、ステンレス材料等の金属材料から構成されている。このため、化粧パネル７０とアウタシェル６０とは柱６２を介して導電する状態で接続されている。なお、アウタシェル６０や化粧パネル７０に対する導電を上述の如く防ぐことで基板処理装置全体への導電を防止し、作業時の感電等や基板処理装置内の電装品が破損することを防いでいる。
【００３２】
図３に示すように、インナシェル５０は上下に複数分割されている。分割された上側のシェルユニット５１とこれに隣接する下側のシェルユニット５１との間には隙間５０ｓが設けられている。そして、インナシェル５０のうち上側シェルユニット５１に設けられた第一フランジ５３と下側のシェルユニット５１の水冷管５９との間に断熱ブランケット５２を介在させ、隙間５０ｓからの熱逃げを防ぎ、熱的に上下のシェルを分断している。
【００３３】
次に、図３〜５を参照しながら、発熱体２０とその保持構造ないし支持構造について説明する。
発熱体２０における蛇行状の上側折返部２１は方形を呈し、折り曲げ加工により保持用の折曲部２０ａとされる。後述の突起３２ｄによる移動制限を行い、発熱体の断線・短絡を防止し、寿命を延長させることが可能である。
【００３４】
一方、発熱体の下側折返部２２は、素線中腹部分と同じ帯幅 、若しくはそれ以上の帯幅で円弧状とし、素線部２３の質量を節約する。これにより、発熱体２０全体の熱容量を減少させ、発熱体２０全体の応答性を向上させている。
【００３５】
前記急冷パイプ４０は、インナシェル５０の内面に対する直交方向であり前記発熱体２０を貫通する方向である貫通方向Ｖに突出する。そして、先の鍔４０ｂ，４０ｃにより上述の発熱体２０の中腹の動きを制限する。さらに発熱体２０の下端２２を下段の吊り碍子３０の上端位置に重なる箇所に配置することで、発熱体２０の下端２２の前記貫通方向Ｖに対する動きを制限する。すなわち、急冷パイプ４０で上下方向中腹の発熱体２０の加熱装置径方向ヘの凸変形と凹変形を制限し、吊り碍子３０で素線下端の凹変形を制限している。側壁材としてのインナシェル５０は熱容量の小さなステンレス鋼等の金属製材料で構成され、大気雰囲気で使用できる発熱体２０を絶縁した状態で固定することができる。なお、導電性のある物質の殆どは、金属等の低熱容量の物質であり、導電性のない物質の殆どは、アルミナ、石英などの高熱容量の物質であり、このような構造により、加熱装置３の応答性をさらに向上させている。
【００３６】
吊り碍子３０の上金具３３及び下金具３４は剛性の点では上記円弧方向Ｒに連続していることが望ましい。しかし、発熱体２０の加熱時の熱膨張による熱変形を防ぐため、分断の必要もある。そこで、適宜個数の吊り碍子３０毎に上金具３３及び下金具３４を分断することで、捻り剛性を保ちつつ熱膨張による下金具３４間の隙間３４ａを最小限に留めている。また、各下金具３４間に各上金具３３を跨らせることで、さらに捻り剛性を向上させている。
【００３７】
図３に示すように、本実施形態では、上下方向に９段の発熱体２０が設けられ、インナシェル５０は上下方向に３つのシェルユニット５１に分割され、各分割体が発熱体２０を３段保持する。そして、シェルユニット５１間には熱膨張による伸びを吸収するために、隙間５０ｓが設けられる。また、冷却ガスが隙間５０ｓから加熱空間１８内部に供給されないように、セラミックファイバー等の断熱部材よりなる封止部材としての断熱ブランケット５２で隙間５０ｓを塞いでいる。
【００３８】
本実施形態では、シェルユニット５１の下端に第一の鍔としての第一フランジ５３を設けている。第一フランジ５３は、張出部５３ａと、その外側端部に垂下する規制部５３ｂとを有している。一方、シェルユニット５１の上端には、第二の鍔としての水冷管５９が設けられている。そして、断熱ブランケット５２は、第一フランジ５３の張出部５３ａと規制部５３ｂと水冷管５９との間に挟まれ、この隙間５０ｓを塞いでいる。
【００３９】
同構成によれば、断熱ブランケット５２は、その伸縮性によりインナシェル５０の膨張・収縮を吸収し、インナシェル５０と加熱空間１８との気密性を維持することができる。さらに、規制部５３ｂを設けることで、断熱ブランケット５２がアウタシェル６０側にずれることを防止する。また、断熱ブランケット５２は、張出部５３ａと規制部５３ｂと水冷管５９の三カ所で固定されるため、シール性能が向上する。
【００４０】
ここで、急冷パイプ４０の貫通孔４０ａは、反応容器３０９、延いては、その中のウエハを急速に冷却する。しかし、隙間５０ｓは、急冷パイプ４０に比べるとコンダクタンスも少ないため、冷却ガスの大部分は隙間５０ｓから加熱空間に漏洩する。しかも、隙間５０ｓはインナシェル５０の分割体同士の間に位置し、急冷パイプ４０の出口よりも反応容器３０９と隔たっている。特に反応容器３０９の手前には発熱体が存在するため、反応容器３０９への冷却が非効率となってしまう。これを防ぐために上記隙間５０ｓを塞ぐ構造が必要である。この構造は、隙間５０ｓの上下端とも第一フランジ５３を設けたり水冷管５９を設けてもよいが、一方がフランジ、他方が水冷管の方がインナシェル５０の温度を効率よく一定に保つことが可能となるので、構造上無駄を生じずに優れている。
【００４１】
隙間５０ｓの近傍では水冷管５９を均一な冷却のために必ずしも適切な位置に配置できるとは限らない。したがって、上下９段に積層された発熱体２０の各段毎にインナシェルを分断して設けるのではなく、複数段の発熱体２０をインナシェル５０の一分割体に支持させ、ウエハ間の温度偏差の発生を抑制している。かかる点及び熱膨張による伸長量が比較的小さくて隙間の問題を解消できることから、本実施形態では各分割体に三段の発熱体２０を支持させてある。また、水冷管は各分割体毎に一系統設けるので全体で三系統であるが、温度制御が可能である限り、三分割体全体で一系統としたり、さらに異なる数の系統としてもよい。
【００４２】
次に、上記基板処理装置１の動作について説明する。
ウェーハ３０５の処理は、このウェーハ３０５が装填された前記ボート３００がボートエレベータにより前記反応管３１０に装入され、前記加熱装置３の加熱により所定温度迄急速加熱される。この加熱装置３により前記ウェーハ３０５を所定温度に加熱した状態で前記反応ガス導入管５ｘより反応ガスが導入され、前記排気管６ｘを介して排気ガスが排出され、前記ウェーハ３０５に所要の熱処理がなされる。
【００４３】
ここで、加熱装置の製造方法について説明する。
シェルユニット５１の下端近傍の外周側に第一フランジ５３の張出部５３ａを溶接し、さらに張出部５３ａの外側端部に規制部５３ｂを垂下させるように溶接する。一方、シェルユニット５１の上端近傍には、冷水管５９を溶接する。張出部５３ａと冷水管５９と規制部５３ｂとの間に断熱ブラケット５２を挟んだ状態でシェルユニット５１を３段積層させ、インナシェル５０を構成させる。そして、アウタシェル６０をインナシェル５０に取り付ける。これにより、アウタシェル６０内でインナシェル５０を位置決めのために動かしても、規制部５３ｂにより断熱ブラケット５２がアウタシェル６０側にずれることがない。その結果、インナシェル５０の気密性に関し個体差が生じない高スループットの加熱装置を供給することが可能となる。
【００４４】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００４５】
上記実施形態において、第一フランジ５３には、図３に示すように、規制部５３ｂを設けた。しかし、図６に示すように、第一フランジ５４としては、規制部５３ｂを設けずに、シェルユニット５１の外側へ向かうほど水冷管５９に近付くように傾斜させるものを用いてもよい。
【００４６】
上記実施形態において、シェルユニット５１の下端近傍に第一フランジ５３、上端近傍に水冷管５９を設けた。しかし、シェルユニット５１の下端近傍に水冷管５９、上端近傍に第一フランジ５３を設けてもよい。
【００４７】
反応容器は、均熱管及び反応管の双方を備えるように説明したが、均熱管を備えずに反応管のみであってもよい。その他、２重管のみならず、１管や３重管以上の管数に構成されていてもよい。
【００４８】
上記熱処理は酸化処理や拡散処理及び拡散だけでなくイオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローおよびアニール処理等に限らず、成膜処理等の熱処理であってもよい。基板はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、光ディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。バッチ式熱処理装置および枚葉式熱処理装置に限らず、ヒータユニットを備えた半導体製造装置全般に適用することができる。上記インナシェル５０及び反射体９１の鏡面仕上げ部は、ステンレス鋼の研磨により鏡面とする他、金、白金等の貴金属によるメッキを施しても構わない。
【００４９】
本発明の実施形態は上記の如く構成されるが、さらに包括的には次に列挙するような構成を備えてもよい。
【００５０】
前記第二の鍔は水冷管により構成してもよい。同構成によれば、インナシェルの温度を効率よく下げる（一定に保つ）ことが可能となる。
【００５１】
また、本発明に係る加熱装置の製造方法としては、前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第一の鍔を設け、前記シェルユニットの前記端部に対し前記隙間で対向する前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第二の鍔を設け、前記封止部材を前記第一の鍔と前記第二の鍔との間に配置し、前記第一の鍔に前記封止部材を前記筒状の外側へ移動することを規制する規制部を設け、前記第一の鍔と前記第二の鍔と前記規制部との間に前記封止部材を挟み、前記シェルユニットを積層させるようにしてもよい。同構成によれば、組立時に封止部材が筒状のインナシェルの外側にずれることを防止し、迅速な組み立てが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、例えば、半導体集積回路装置(半導体デバイス)が作り込まれる半導体ウエハに酸化処理や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローやアニール及び熱ＣＶＤ反応による成膜処理などに使用される基板処理装置に利用することができる。本発明は、このような基板処理装置のうち、特に低温領域でプロセスに対して有効なものである。
【符号の説明】
【００５３】
1：基板処理装置，3：加熱装置，4：主制御装置，4a：温度モニタ部，4b：加熱制御部，4c：反射制御部，4d：第一流量制御部，4e：圧力制御部，4f：第二流量制御部，4g：排気制御部，4h：駆動制御部，5a：流量制御器，5b：流量制御器，5x：反応ガス導入管，5y：冷却ガス供給ライン，6a：圧力制御器，6x：反応ガス排気管，7：冷却ガス供給ライン，7a：開閉バルブ，7ｂ：急冷パイプ，７x：吸気アタッチメント，７y：冷却ガス導入ダクト，8：強制排気ライン，8a：排気ブロア，10：天井部，11：中間部，12：下部，13：端子ケース，14：気道（冷却媒体流通通路），18：加熱空間，20：発熱体，20a：折曲部，21：上折返部，22：下折返部，23：素線部，24：隙間，30：吊り碍子，31：上碍子，32：下碍子，33：上金具，34：下金具，34a：隙間，35：ピン，36：ボルト，40：急冷パイプ，40a：貫通孔，40b：鍔，40c：鍔，40d：貫通部，42：急冷パイプ，50：インナシェル（側壁内層），50s：隙間，50x：第二フランジ，50y：断熱ブランケット，51：シェルユニット，52：断熱ブランケット（封止部材），53：第一フランジ（第一の鍔），53a：張出部，53b：規制部，54：第一フランジ（第一の鍔），55a：開口（第一の開口），55b：箱（隔壁体），55c：鍔，55x：ねじ，57a：接続碍子，57b：第一のボルト，57c：カラー，57d：第二のボルト，59：水冷管（第二の鍔），60：アウタシェル（側壁中層），60x：第三フランジ，60y：断熱ブランケット，61：パイプ，61a：開口，62：柱，62a：リベット，65：開口（第二の開口），65a：隙間，70：化粧パネル（側壁外層），71：ネジ，72a：底蓋，72b：コイルウケ，81：排気導路，81a：排気口，82：第一の開口，83：第二の開口，90：反射装置，91：反射体，91a：隙間，92：移動機構，93：シャフト，94：中央板，95：ボルト，99：アクチュエーター，100：取付構造，101：温度センサ（温度検出器），102：熱電対接点（温度検出体），103：保護管，103x：隙間，103y：隙間，104：碍子管，105：内鍔，106：外鍔，107：碍子，108：端子，109a：金属管，109b：止めねじ，111：第一パッキン，111a：孔，112：第二パッキン，112a：孔，120a〜c：ねじ，121：温度センサ（温度検出器），125：内鍔，126：外鍔，127：内箱，128：外箱，129：パッキン，131：温度センサ（温度検出器），132：温度センサ（温度検出器），133：保護管，135a〜ｃ：鍔，300：ボート，305：ウエハ，308：処理室，309：反応容器，310：反応管，315：均熱管，317：均熱管内空間，320：L型温度センサ（温度検出器），321：接点（温度検出体），322：接点（温度検出体），330：温度センサ（温度検出器），Z1〜Z5：ゾーン，Ｈ１〜Ｈ３：貫通孔，Ｒ：円弧方向，Ｖ：貫通方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の筒状のシェルユニットを積層することにより形成したシェルの中に基板を処理する処理室を設け、このシェルの内周に支持されると共に前記基板を加熱するヒーターを備え、これらシェルユニットの積層間に形成される隙間を変形可能な封止部材で封止した加熱装置であって、
前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第一の鍔を設け、前記シェルユニットの前記端部に対し前記隙間で対向する前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第二の鍔を設け、前記封止部材は前記第一の鍔と前記第二の鍔との間に配置され、前記第一の鍔は前記封止部材が前記筒状の外側へ移動することを規制する規制部を備える加熱装置。
【請求項２】
前記第二の鍔は水冷管よりなる請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
請求項１記載の加熱装置の製造方法であって、
前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第一の鍔を設け、前記シェルユニットの前記端部に対し前記隙間で対向する前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第二の鍔を設け、前記封止部材を前記第一の鍔と前記第二の鍔との間に配置し、前記第一の鍔に前記封止部材を前記筒状の外側へ移動することを規制する規制部を設け、前記第一の鍔と前記第二の鍔と前記規制部との間に前記封止部材を挟み、前記シェルユニットを積層させる加熱装置の製造方法。
【請求項１】
複数の筒状のシェルユニットを積層することにより形成したシェルの中に基板を処理する処理室を設け、このシェルの内周に支持されると共に前記基板を加熱するヒーターを備え、これらシェルユニットの積層間に形成される隙間を変形可能な封止部材で封止した加熱装置であって、
前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第一の鍔を設け、前記シェルユニットの前記端部に対し前記隙間で対向する前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第二の鍔を設け、前記封止部材は前記第一の鍔と前記第二の鍔との間に配置され、前記第一の鍔は前記封止部材が前記筒状の外側へ移動することを規制する規制部を備える加熱装置。
【請求項２】
前記第二の鍔は水冷管よりなる請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
請求項１記載の加熱装置の製造方法であって、
前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第一の鍔を設け、前記シェルユニットの前記端部に対し前記隙間で対向する前記シェルユニットの端部近傍に前記シェルの外周側に突出する第二の鍔を設け、前記封止部材を前記第一の鍔と前記第二の鍔との間に配置し、前記第一の鍔に前記封止部材を前記筒状の外側へ移動することを規制する規制部を設け、前記第一の鍔と前記第二の鍔と前記規制部との間に前記封止部材を挟み、前記シェルユニットを積層させる加熱装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１８７５６１（Ｐ２０１１−１８７５６１Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４９４６２（Ｐ２０１０−４９４６２）
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【出願人】（３９３０００５７１）貞徳舎株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月５日（２０１０．３．５）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【出願人】（３９３０００５７１）貞徳舎株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
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