加熱装置
【課題】 フランジの熱変形による垂れを防止することが可能な加熱装置を提供すること。
【解決手段】筒状のシェル５０と、このシェル５０の内周に吊り下げ支持されると共に基板を加熱するヒーターと、このヒーターをシェル５０に支持する支持金具と、支持金具にヒーターを取り付ける碍子とを備える。この支持金具は固定部３４ｘを介してこのシェル５０の内周側にフランジ３４ｆを突出させるように固定される。フランジ３４ｆは、各支持金具間及び各碍子取付部３４ｂ間にスリット３４ａ，３４ｗを有しているので熱膨張長は吸収される。また、各碍子取付部３４ｂに固定部３４ｘを有しているので、過熱による熱変形は抑制される。
【解決手段】筒状のシェル５０と、このシェル５０の内周に吊り下げ支持されると共に基板を加熱するヒーターと、このヒーターをシェル５０に支持する支持金具と、支持金具にヒーターを取り付ける碍子とを備える。この支持金具は固定部３４ｘを介してこのシェル５０の内周側にフランジ３４ｆを突出させるように固定される。フランジ３４ｆは、各支持金具間及び各碍子取付部３４ｂ間にスリット３４ａ，３４ｗを有しているので熱膨張長は吸収される。また、各碍子取付部３４ｂに固定部３４ｘを有しているので、過熱による熱変形は抑制される。
【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用の加熱装置に関する。さらに詳しくは、筒状のシェルと、このシェルの内周に吊り下げ支持されると共に基板を加熱するヒーターと、このヒーターをシェルに支持する支持金具と、支持金具にヒーターを取り付ける碍子とを備え、この支持金具は固定部を介してこのシェルの内周側にフランジを突出させるように固定される加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発熱体をインナシェルに支持させる支持金具として、例えば特許文献１に記載の如きものが知られている。特許文献１に係る加熱装置の発熱体２０’は、図１０〜１２に示すように、上，下金具３３’，３４’及び上，下碍子３１’，３２’によりインナシェル５０’の内周に吊り下げて支持されている。下金具３４’は、フランジ３４ｆ’とフランジ３４ｆ’の後辺３４ｓ’から垂直に伸びる二つの固定部３４ｘ’とから構成され、全体としてＬ字形状を呈する。下金具３４’は、上，下碍子３１’，３２’を介してこのインナシェル５０’の内周側にフランジ３４ｆ’を突出させるように固定されている。
【０００３】
発熱体２０’を発熱させることで、フランジ３４ｆ’が熱膨張と重力により熱変形し、図１２のＰ１に示すように垂れ下がる。よって、上下に配置された発熱体２０’の間隔が乱れ、Ｐ１に示す位置で上例の発熱体２０ｓ’の下端が上金具３３’に乗り上げたり、Ｐ２に示すように、発熱体２０ｔ’が下例の発熱体２０ｕ’の上部と接触する点が懸念される。
【０００４】
また、下金具３４’をインナシェル５０’に取り付けると、下金具３４’はフランジ３４ｆ’の後辺３４ｓ’と固定部３４ｘ’とでインナシェル５０’に直接接触する。よって、水冷によって温度を下げる働きをするインナシェル５０’と平面的に接続されるため、下金具３４’は過度に吸熱されて発熱体２０’の上端の温度低下による均熱悪化が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、フランジの熱変形による垂れを防止することが可能な加熱装置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】
【０００７】
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、筒状のシェルと、このシェルの内周に吊り下げ支持されると共に基板を加熱するヒーターと、このヒーターをシェルに支持する支持金具と、支持金具にヒーターを取り付ける碍子とを備え、この支持金具は固定部を介してこのシェルの内周側にフランジを突出させるように固定される構成において、前記フランジは、各支持金具間及び各碍子取付部間にスリットを有し、各碍子取付部に前記固定部を有していることにある。
【発明の効果】
【０００８】
上記本発明に係る加熱装置の特徴によれば、フランジが熱膨張しても、その膨張長はスリットに吸収され、変形が抑制される。しかも、各碍子取付部に固定部を有しているので、ヒーターで最も加熱される各碍子取付部は固定部によりシェルに接続され、過熱による熱変形は抑制される。
【０００９】
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】
【００１０】
【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】上金具を外した状態における図４相当図である。
【図７】下金具を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は固定部の側面図である。
【図８】吊り碍子の上碍子を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図である。
【図９】吊り碍子の下碍子を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図である。
【図１０】従来技術に係る下金具の斜視図である。
【図１１】従来技術に係る図４相当図である。
【図１２】従来技術に係るＬ字型金具が変形した場合の概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、適宜添付図面を参照しながら、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。
【００１２】
図１〜６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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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からなる。各碍子３１，３２は、発熱体２０の上部の折曲部２０ａを挟むと共に、上金具３３及び下金具３４間に溶着固定されたピン３５を貫通させて取り付け固定してある。下金具３４は、後述の各固定部３４ｘの取付孔３４ｙ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
インナシェル５０の外側には複数の接続碍子５１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５１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５１により電流がアウタシェル６０に伝わることはない。
【００２８】
接続碍子５１の内側はインナシェル５０に対し第一のボルト５２で固定される。一方、接続碍子５１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５３を介して第二のボルト５４で固定される。カラー５３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５４の頭部下面と接続碍子５１外面との間にクリアランス（隙間）を設けている。インナシェル５０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。
【００２９】
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。
【００３０】
次に、図３〜９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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
吊り碍子３０を構成する上碍子３１及び下碍子３２にはそれぞれピン貫通用の孔３１ａ，３２ａが形成され、上碍子３１の外側下面の凸部３１ｂと下碍子３２の外側上面の凹部３２ｂとが嵌め合わされる。これにより、上碍子３１の内側下面３１ｃと下碍子３２の内側上面３２ｃとの間に先の折曲部２０ａを挟み込む隙間を形成する。上碍子３１は内側縁部３１ｄが下方に突出し、挟み込まれた折曲部２０ａの脱落を阻止するように保持する。
【００３４】
下碍子３２には、略四角柱形状の突起３２ｄが設けられ、この突起の両側に先の内側上面３２ｃが位置する。下碍子３２は複数個が間隔を隔ててピン３５に貫通され、隣り合う内側上面３２ｃ間に折曲部２０ａが配置される。発熱体２０は円筒状のインナシェル５０の内面の円弧方向Ｒに沿って配置されるが、折曲部２０ａの両端が先の突起３２ｄにそれぞれ接当することにより、円弧方向Ｒに対する移動が制限される。また、吊り碍子３０は、この円弧方向Ｒに対して間欠的に配置されるので、熱容量の大きな碍子の総量を減少させることにより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。よって、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。
【００３６】
支持金具としての下金具３４は、全体としてＬ字状を呈し、フランジ３４ｆとフランジ３４ｆの後辺３４ｓに取り付けられ垂直に伸びる三つの固定部３４ｘとから構成される。このフランジ３４ｆには、三ヶ所の貫通孔３４ｂが略均等に配置されている。この貫通孔３４ｂに前述のピン３５を貫通させることで、碍子３１，３２は下金具３４に取り付けられる。このピン３５を貫通させ溶着させる貫通孔３４ｂ及びその近傍を碍子取付部と称する。固定部３４ｘは、碍子取付部に対応する位置に設けられていると共に、取付孔３４ｙが形成されている。これにより、下金具３４はボルト３６を介してインナシェル５０に取り付けられる。このとき、フランジ３４ｆとインナシェル５０との間には、フランジ３４ｆの後辺３４ｓ側に固定部３４ｘにより後隙間３４ｔが形成される。そのため、固定部３４ｘとインナシェル５０とは直接接触するが、フランジ３４ｆとインナシェル５０とは後隙間３４ｔにより直接接触しない。
【００３７】
図１０に示す従来の下金具３４’では、中央の貫通孔３４ｂ’の位置に対応して固定部３４ｘ’は設けられていなかった。従って、この中央の下金具３４’近傍が発熱体２０’で加熱されることにより熱変形が進行した。図７に示す本発明の下金具３４では、中央の貫通孔３４ｂに対応して固定部３４ｘが設けられている。これにより、各貫通孔３４ｂは全て固定部３４ｘが対応して設けられ、矢印Ａの方向に適度な吸熱がなされ、中央の貫通孔３４ｂ近傍の偏った過熱及び熱変形の問題は解消されることとなった。
【００３８】
また、上述の如くインナシェル５０とフランジ３４ｆとは直接接触しないので、接触面積が減少しインナシェル５０への過度の吸熱が減少する。固定部３４ｘは、従来技術の矩形形状の固定部３４ｘ’から２つの斜辺３４ｚを切り落として形成される多角形である。これにより、インナシェル５０との接触面積がさらに減少し、過度の吸熱が抑制される。
【００３９】
フランジ３４ｆには、各貫通孔３４ｂ間に略均等にスリット３４ａが形成されている。そのため、発熱体２０が加熱することにより、図７（ａ）に示す左右方向矢印の如くフランジ３４ｆが熱膨張しても、その膨張長は矢印Ｓの如くスリット３４ａに吸収される。さらに、図７（ｂ）に示すように、各下金具３４間には、スリットとしての隣隙間３４ｗが形成されている。よって、フランジ３４ｆの熱膨張による伸び等の変形をスリット３４ａ及び隣隙間３４ｗにより抑制することが可能である。
【００４０】
また、このスリット３４ａの幅は僅かで足りるため、図７（ａ）の符号Ｔに示す鉛直方向の如き熱対流は、フランジ３４ｆで効果的に遮断することが可能である。よって、上下に積み上げられた発熱体２０間の鉛直方向に対する均熱悪化を防止することが可能である。
【００４１】
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間の隣隙間３４ｗ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。
【００４２】
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の上下端ともフランジ５０ｔ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構造上無駄を生じずに優れている。
【００４３】
次に、上記基板処理装置１の動作について説明する。
【００４４】
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。
【００４５】
通常、本加熱装置３は、６００度以下の低温プロセスを目的とし、熱容量の低減を図っている。しかし、クリーニング等のウエハ処理を行う必要があるため、一時的に８００度程度まで昇温させなければならない。ここで、クリーニング等のウエハ処理とは、成膜時に反応炉内にパーティクルなどの原因となる膜が付着するため、この反応炉の内壁に付着・体積した膜をＣｌＦ３（三フッ化塩素）ガス等を使用してエッチングして除去する処理をいう。
【００４６】
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。
【００４７】
上記実施形態において、固定部３４ｘは図７（ｃ）に示すように矩形形状の従来の固定部３４ｘ’から斜辺３４ｚを切り落として多角形とした。しかし、固定部３４ｘ’は接触面積の削減により熱伝導性を低下させれば足り、固定部３４ｘ’の輪郭を符号３４ｃに示すように円弧状に形成してもよい。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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のような構成を備えてもよい。
【００５１】
本発明の他の目的は、図１０〜１２に示すような従来の加熱装置における発熱体の均熱悪化を防止することにある。
【００５２】
この他の目的を達成するため、本発明に係る加熱装置の態様は、前記固定部が前記フランジに略直交する板状であり、この板状部が多角形又は円弧状であり、及び／又は、この固定部以外のフランジと前記シェルとの間に空隙を有している。
【００５３】
同構成によれば、固定部が多角形又は円弧状であるため、インナシェルとの接触面積が減り、過度の吸熱を抑制することができる。さらに、フランジとインナシェルとの間に空隙を有しているため、インナシェルとの接触面積が減り、過度の吸熱が抑制される。これにより、熱伝導性を低下させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
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用加熱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用加熱装置のうち、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】
【００５５】
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：スリット，34b:貫通孔（ピン孔），34f：フランジ，34s：後辺，34t：後隙間，34x：固定部，34y：取付孔（ねじ孔），34z：斜辺、34w：隣隙間，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，50t：第一フランジ，50u：断熱ブランケット，50x：第二フランジ，50y：断熱ブランケット，51：接続碍子，52：第一のボルト，53：カラー，54：第二のボルト，55a：開口（第一の開口），55b：箱（隔壁体），55c：鍔，55x：ねじ，59：水冷管，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用の加熱装置に関する。さらに詳しくは、筒状のシェルと、このシェルの内周に吊り下げ支持されると共に基板を加熱するヒーターと、このヒーターをシェルに支持する支持金具と、支持金具にヒーターを取り付ける碍子とを備え、この支持金具は固定部を介してこのシェルの内周側にフランジを突出させるように固定される加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発熱体をインナシェルに支持させる支持金具として、例えば特許文献１に記載の如きものが知られている。特許文献１に係る加熱装置の発熱体２０’は、図１０〜１２に示すように、上，下金具３３’，３４’及び上，下碍子３１’，３２’によりインナシェル５０’の内周に吊り下げて支持されている。下金具３４’は、フランジ３４ｆ’とフランジ３４ｆ’の後辺３４ｓ’から垂直に伸びる二つの固定部３４ｘ’とから構成され、全体としてＬ字形状を呈する。下金具３４’は、上，下碍子３１’，３２’を介してこのインナシェル５０’の内周側にフランジ３４ｆ’を突出させるように固定されている。
【０００３】
発熱体２０’を発熱させることで、フランジ３４ｆ’が熱膨張と重力により熱変形し、図１２のＰ１に示すように垂れ下がる。よって、上下に配置された発熱体２０’の間隔が乱れ、Ｐ１に示す位置で上例の発熱体２０ｓ’の下端が上金具３３’に乗り上げたり、Ｐ２に示すように、発熱体２０ｔ’が下例の発熱体２０ｕ’の上部と接触する点が懸念される。
【０００４】
また、下金具３４’をインナシェル５０’に取り付けると、下金具３４’はフランジ３４ｆ’の後辺３４ｓ’と固定部３４ｘ’とでインナシェル５０’に直接接触する。よって、水冷によって温度を下げる働きをするインナシェル５０’と平面的に接続されるため、下金具３４’は過度に吸熱されて発熱体２０’の上端の温度低下による均熱悪化が生じていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、フランジの熱変形による垂れを防止することが可能な加熱装置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】
【０００７】
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、筒状のシェルと、このシェルの内周に吊り下げ支持されると共に基板を加熱するヒーターと、このヒーターをシェルに支持する支持金具と、支持金具にヒーターを取り付ける碍子とを備え、この支持金具は固定部を介してこのシェルの内周側にフランジを突出させるように固定される構成において、前記フランジは、各支持金具間及び各碍子取付部間にスリットを有し、各碍子取付部に前記固定部を有していることにある。
【発明の効果】
【０００８】
上記本発明に係る加熱装置の特徴によれば、フランジが熱膨張しても、その膨張長はスリットに吸収され、変形が抑制される。しかも、各碍子取付部に固定部を有しているので、ヒーターで最も加熱される各碍子取付部は固定部によりシェルに接続され、過熱による熱変形は抑制される。
【０００９】
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】
【００１０】
【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】上金具を外した状態における図４相当図である。
【図７】下金具を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は固定部の側面図である。
【図８】吊り碍子の上碍子を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図である。
【図９】吊り碍子の下碍子を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図である。
【図１０】従来技術に係る下金具の斜視図である。
【図１１】従来技術に係る図４相当図である。
【図１２】従来技術に係るＬ字型金具が変形した場合の概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、適宜添付図面を参照しながら、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。
【００１２】
図１〜６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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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からなる。各碍子３１，３２は、発熱体２０の上部の折曲部２０ａを挟むと共に、上金具３３及び下金具３４間に溶着固定されたピン３５を貫通させて取り付け固定してある。下金具３４は、後述の各固定部３４ｘの取付孔３４ｙ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
インナシェル５０の外側には複数の接続碍子５１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５１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５１により電流がアウタシェル６０に伝わることはない。
【００２８】
接続碍子５１の内側はインナシェル５０に対し第一のボルト５２で固定される。一方、接続碍子５１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５３を介して第二のボルト５４で固定される。カラー５３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５４の頭部下面と接続碍子５１外面との間にクリアランス（隙間）を設けている。インナシェル５０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。
【００２９】
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。
【００３０】
次に、図３〜９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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
吊り碍子３０を構成する上碍子３１及び下碍子３２にはそれぞれピン貫通用の孔３１ａ，３２ａが形成され、上碍子３１の外側下面の凸部３１ｂと下碍子３２の外側上面の凹部３２ｂとが嵌め合わされる。これにより、上碍子３１の内側下面３１ｃと下碍子３２の内側上面３２ｃとの間に先の折曲部２０ａを挟み込む隙間を形成する。上碍子３１は内側縁部３１ｄが下方に突出し、挟み込まれた折曲部２０ａの脱落を阻止するように保持する。
【００３４】
下碍子３２には、略四角柱形状の突起３２ｄが設けられ、この突起の両側に先の内側上面３２ｃが位置する。下碍子３２は複数個が間隔を隔ててピン３５に貫通され、隣り合う内側上面３２ｃ間に折曲部２０ａが配置される。発熱体２０は円筒状のインナシェル５０の内面の円弧方向Ｒに沿って配置されるが、折曲部２０ａの両端が先の突起３２ｄにそれぞれ接当することにより、円弧方向Ｒに対する移動が制限される。また、吊り碍子３０は、この円弧方向Ｒに対して間欠的に配置されるので、熱容量の大きな碍子の総量を減少させることにより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。よって、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。
【００３６】
支持金具としての下金具３４は、全体としてＬ字状を呈し、フランジ３４ｆとフランジ３４ｆの後辺３４ｓに取り付けられ垂直に伸びる三つの固定部３４ｘとから構成される。このフランジ３４ｆには、三ヶ所の貫通孔３４ｂが略均等に配置されている。この貫通孔３４ｂに前述のピン３５を貫通させることで、碍子３１，３２は下金具３４に取り付けられる。このピン３５を貫通させ溶着させる貫通孔３４ｂ及びその近傍を碍子取付部と称する。固定部３４ｘは、碍子取付部に対応する位置に設けられていると共に、取付孔３４ｙが形成されている。これにより、下金具３４はボルト３６を介してインナシェル５０に取り付けられる。このとき、フランジ３４ｆとインナシェル５０との間には、フランジ３４ｆの後辺３４ｓ側に固定部３４ｘにより後隙間３４ｔが形成される。そのため、固定部３４ｘとインナシェル５０とは直接接触するが、フランジ３４ｆとインナシェル５０とは後隙間３４ｔにより直接接触しない。
【００３７】
図１０に示す従来の下金具３４’では、中央の貫通孔３４ｂ’の位置に対応して固定部３４ｘ’は設けられていなかった。従って、この中央の下金具３４’近傍が発熱体２０’で加熱されることにより熱変形が進行した。図７に示す本発明の下金具３４では、中央の貫通孔３４ｂに対応して固定部３４ｘが設けられている。これにより、各貫通孔３４ｂは全て固定部３４ｘが対応して設けられ、矢印Ａの方向に適度な吸熱がなされ、中央の貫通孔３４ｂ近傍の偏った過熱及び熱変形の問題は解消されることとなった。
【００３８】
また、上述の如くインナシェル５０とフランジ３４ｆとは直接接触しないので、接触面積が減少しインナシェル５０への過度の吸熱が減少する。固定部３４ｘは、従来技術の矩形形状の固定部３４ｘ’から２つの斜辺３４ｚを切り落として形成される多角形である。これにより、インナシェル５０との接触面積がさらに減少し、過度の吸熱が抑制される。
【００３９】
フランジ３４ｆには、各貫通孔３４ｂ間に略均等にスリット３４ａが形成されている。そのため、発熱体２０が加熱することにより、図７（ａ）に示す左右方向矢印の如くフランジ３４ｆが熱膨張しても、その膨張長は矢印Ｓの如くスリット３４ａに吸収される。さらに、図７（ｂ）に示すように、各下金具３４間には、スリットとしての隣隙間３４ｗが形成されている。よって、フランジ３４ｆの熱膨張による伸び等の変形をスリット３４ａ及び隣隙間３４ｗにより抑制することが可能である。
【００４０】
また、このスリット３４ａの幅は僅かで足りるため、図７（ａ）の符号Ｔに示す鉛直方向の如き熱対流は、フランジ３４ｆで効果的に遮断することが可能である。よって、上下に積み上げられた発熱体２０間の鉛直方向に対する均熱悪化を防止することが可能である。
【００４１】
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間の隣隙間３４ｗ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。
【００４２】
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の上下端ともフランジ５０ｔ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構造上無駄を生じずに優れている。
【００４３】
次に、上記基板処理装置１の動作について説明する。
【００４４】
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。
【００４５】
通常、本加熱装置３は、６００度以下の低温プロセスを目的とし、熱容量の低減を図っている。しかし、クリーニング等のウエハ処理を行う必要があるため、一時的に８００度程度まで昇温させなければならない。ここで、クリーニング等のウエハ処理とは、成膜時に反応炉内にパーティクルなどの原因となる膜が付着するため、この反応炉の内壁に付着・体積した膜をＣｌＦ３（三フッ化塩素）ガス等を使用してエッチングして除去する処理をいう。
【００４６】
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。
【００４７】
上記実施形態において、固定部３４ｘは図７（ｃ）に示すように矩形形状の従来の固定部３４ｘ’から斜辺３４ｚを切り落として多角形とした。しかし、固定部３４ｘ’は接触面積の削減により熱伝導性を低下させれば足り、固定部３４ｘ’の輪郭を符号３４ｃに示すように円弧状に形成してもよい。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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のような構成を備えてもよい。
【００５１】
本発明の他の目的は、図１０〜１２に示すような従来の加熱装置における発熱体の均熱悪化を防止することにある。
【００５２】
この他の目的を達成するため、本発明に係る加熱装置の態様は、前記固定部が前記フランジに略直交する板状であり、この板状部が多角形又は円弧状であり、及び／又は、この固定部以外のフランジと前記シェルとの間に空隙を有している。
【００５３】
同構成によれば、固定部が多角形又は円弧状であるため、インナシェルとの接触面積が減り、過度の吸熱を抑制することができる。さらに、フランジとインナシェルとの間に空隙を有しているため、インナシェルとの接触面積が減り、過度の吸熱が抑制される。これにより、熱伝導性を低下させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
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用加熱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用加熱装置のうち、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】
【００５５】
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：スリット，34b:貫通孔（ピン孔），34f：フランジ，34s：後辺，34t：後隙間，34x：固定部，34y：取付孔（ねじ孔），34z：斜辺、34w：隣隙間，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，50t：第一フランジ，50u：断熱ブランケット，50x：第二フランジ，50y：断熱ブランケット，51：接続碍子，52：第一のボルト，53：カラー，54：第二のボルト，55a：開口（第一の開口），55b：箱（隔壁体），55c：鍔，55x：ねじ，59：水冷管，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】
筒状のシェルと、このシェルの内周に吊り下げ支持されると共に基板を加熱するヒーターと、このヒーターをシェルに支持する支持金具と、支持金具にヒーターを取り付ける碍子とを備え、この支持金具は固定部を介してこのシェルの内周側にフランジを突出させるように固定される加熱装置であって、
前記フランジは、各支持金具間及び各碍子取付部間にスリットを有し、各碍子取付部に前記固定部を有している加熱装置。
【請求項２】
前記固定部が前記フランジに略直交する板状であり、この板状部が多角形又は円弧状であり、及び／又は、この板状部以外のフランジと前記シェルとの間に空隙を有している請求項１記載の加熱装置。
【請求項１】
筒状のシェルと、このシェルの内周に吊り下げ支持されると共に基板を加熱するヒーターと、このヒーターをシェルに支持する支持金具と、支持金具にヒーターを取り付ける碍子とを備え、この支持金具は固定部を介してこのシェルの内周側にフランジを突出させるように固定される加熱装置であって、
前記フランジは、各支持金具間及び各碍子取付部間にスリットを有し、各碍子取付部に前記固定部を有している加熱装置。
【請求項２】
前記固定部が前記フランジに略直交する板状であり、この板状部が多角形又は円弧状であり、及び／又は、この板状部以外のフランジと前記シェルとの間に空隙を有している請求項１記載の加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−１３４５９７（Ｐ２０１１−１３４５９７Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９３１７７（Ｐ２００９−２９３１７７）
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【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７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【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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