(57)【要約】【課題】非常事態発生時における被害拡大の防止を、既存の熱処理装置においても低コストかつ作業性良く実現できるようにする。【解決手段】熱処理装置１０は、装置本体２０、及び装置本体２０に対して外付けされる外付け部３０を備える。装置本体２０は、ヒータ２３及び筐体２１を含む。ヒータ２３は、チャンバ２２の周囲に配置されてチャンバ２２内のワークを加熱する。筐体２１は、ヒータ２３を包囲する包囲空間４１を形成する。外付け部３０は、ソフトシェル３１を含む。ソフトシェル３１は、包囲空間４１に連通する予備空間４４を形成する。ソフトシェル３１は、包囲空間４１及び予備空間４４によって構成される気密空間の内圧に応じて容積を変化させる可撓性を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ内に封入されたワークに対して熱処理を行う熱処理装置であって、
装置本体と、前記装置本体に対して外付けされる外付け部と、を備え、
前記装置本体は、
前記チャンバ内のワークを加熱する加熱部と、
前記加熱部および前記チャンバを包囲する包囲空間を形成する筐体と、を含み、
前記外付け部は、
前記包囲空間に連通する予備空間を形成するソフトシェルであって前記包囲空間及び前記予備空間によって構成される気密空間の内圧に応じて容積を変化させる可撓性を有するソフトシェルを含む、熱処理装置。
【請求項２】
前記ソフトシェルは、前記装置本体に取り付けられた際に前記装置本体との隙間をコーキング材で密封される、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記予備空間の容積は、前記チャンバの容積以上である、請求項１または２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記外付け部は、前記ソフトシェルを内蔵する付設筐体をさらに含み、
前記付設筐体と前記ソフトシェルとの間の空間は、外部空間と連通する、請求項１〜３のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記包囲空間内の気体と前記予備空間内の気体とを循環させる送風部をさらに備える、請求項１〜４のいずれかに記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、チャンバ内に封入されたワークに対して熱処理を行う熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱処理装置では、チャンバ内に封入されたワークに対する熱処理を行う際に多種多様のガスや蒸気がチャンバ内に導入される。チャンバ内に導入されるガスの中には可燃性ガスも含まれるので、可燃性ガスの漏洩を防止する必要がある。
【０００３】
また、熱処理装置は、平常時に可燃性ガスの漏洩を防止できるだけでなく、地震や火災等の非常事態の発生時にも被害拡大を防止できるように構成されることが好ましい。
【０００４】
例えば、半導体基板やガラス基板に熱処理を行うためのチャンバが破損すると、チャンバを包囲する筐体の内部の急激な圧力変化によって筐体も破損し、その結果、可燃性ガスが筐体から漏出することや、装置外部の酸素が筐体内の熱源に触れることによって、被害が拡大する虞があった。
【０００５】
そこで、チャンバを気密的に包囲する筐体の少なくとも一部にソフトシェル等の可撓性部材を用いることで、チャンバが破損して筐体の内圧が急変した場合でも、可撓性部材が内圧に応じて収縮または膨張し、筐体の破損を防止できるようにした熱処理装置についての技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この従来の技術では、筐体を耐圧部材で構成しなくても内圧の急変による筐体の破損を防止できるので、チャンバの破損に伴う被害の拡大を低コストで実現できるという効果が奏される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２３１５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の従来の技術では、可撓性部材が熱処理装置の内部に設置される場合、新規に製造する熱処理装置に上記技術を適用することは比較的に行い易いが、既存の熱処理装置に後付けで上記技術を適用するためには、当該既存の熱処理装置の多くの部分を一旦分解する必要が生じ、作業性が悪いという課題が残されていた。
【０００８】
この発明の目的は、チャンバの破損に伴う圧力の変動に対する筐体の破損を防止し、かつ既存の熱処理装置においても低コストかつ作業性良く実現できる熱処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の熱処理装置は、チャンバ内に封入されたワークに対して熱処理を行う。熱処理装置は、装置本体と、装置本体に対して外付けされる外付け部と、を備える。装置本体は、チャンバの周囲に配置されてチャンバ内のワークを加熱する加熱部と、加熱部を包囲する包囲空間を形成する筐体と、を含む。外付け部は、包囲空間に連通する予備空間を形成するソフトシェルであって包囲空間及び予備空間によって構成される気密空間の内圧に応じて容積を変化させる可撓性を有するソフトシェルを含む。
【００１０】
この構成では、チャンバが破損して気密空間の内圧が急変した場合でも、気密空間の内圧に応じてソフトシェルが収縮または膨張することで、筐体に対する負荷が軽減されて筐体の破損が防止される。このため、チャンバが破損した後においても加熱部やチャンバの周囲の気密性が保たれる。よって、加熱部が装置外部の酸素と触れることがないので、チャンバから漏洩した可燃性ガスと加熱部とが接触した場合であっても可燃性ガスの燃焼が防止される。
【００１１】
また、ソフトシェルを含む外付け部は、装置本体に対して外付け可能に構成されるので、既存の熱処理装置に対してもソフトシェルを容易に装着でき、チャンバが破損して内圧が急変することによる筐体の破損を防止できる。
【００１２】
上述の構成において、ソフトシェルは、前記装置本体に取り付けられた際に前記装置本体との隙間をコーキング材で密封されることが好ましい。
【００１３】
この構成では、可燃性ガスが漏洩した場合でもヒータ加熱による可燃性ガスの燃焼を防止できるように気密空間の酸素濃度を低減させるため、気密空間に窒素等の不燃性ガスを供給しているので、ソフトシェルと装置本体との間の気密性は、Ｏリング等の固形のシーリング材を用いずともコーキング材で気密処理を行うことができる。このため、既存の熱処理装置への筐体の破損防止のためにソフトシェルを取り付ける作業が行い易い。
【００１４】
また、予備空間の容積は、チャンバの容積以上であることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、チャンバ内が０気圧で包囲空間及び予備空間からなる気密空間が１気圧である場合を想定しても、チャンバが破損した場合にソフトシェルが収縮することで、チャンバの破損後の気密空間が１気圧に保たれる。よって、チャンバが破損した場合でも筐体への負荷を最小限に抑えることができる。
【００１６】
また、外付け部は、ソフトシェルを内蔵する付設筐体をさらに含み、付設筐体とソフトシェルとの間の空間は、外部空間と連通することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、ソフトシェルが付設筐体に内蔵されるので、ソフトシェルに外部から物が引っ掛かること等によるソフトシェルの損傷が防止される。また、付設筐体とソフトシェルとの間の空間は、熱処理装置の外部空間と連通するので、ソフトシェルが収縮及び膨張する際の負荷を小さくすることができる。
【００１８】
さらに、包囲空間内の気体と予備空間内の気体とを循環させる送風部をさらに備えることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、包囲空間及び予備空間を含む気密空間内の、気圧や温度のむら、及び複数種の気体が混合している場合の混合むら等を、防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、非常事態発生時における被害拡大の防止を、既存の熱処理装置においても低コストかつ作業性良く実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施形態に係る熱処理装置の概略の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１を参照しつつ、この発明の実施形態に係る熱処理装置１０について説明する。熱処理装置１０は、例えば、半導体基板やガラス基板に対して減圧状態で熱処理を行うように構成される。熱処理の例として、化学気相成長処理、拡散処理、及びアニール処理等が挙げられる。
【００２３】
熱処理装置１０は、装置本体２０、及び外付け部３０を備えている。
【００２４】
装置本体２０は、筐体２１、チャンバ２２、ヒータ２３、送風部２４、圧力計２５、温度計２６、酸素濃度計２７、不活性ガス供給部２８、計器室カバー２９、ガス供給部５１、ガス排出部５２、及び制御部５３を備えている。制御部５３は、各構成機器を統括的に制御する。
【００２５】
チャンバ２２は、熱処理が行われる処理室を画定している。一例として、チャンバ２２は、石英ガラス製である。ヒータ２３は、チャンバ２２の周囲に配置されており、チャンバ２２内のワークを加熱するように構成されている。ヒータ２３は、加熱部を構成している。
【００２６】
チャンバ２２内には、ガス供給部５１によってガスが供給される。チャンバ２２内に供給されるガスの中には、可燃性ガスが含まれることがある。チャンバ２２内に供給されるガスの例として、シラン（ＳｉＨ4 ）、アルゴン（Ａｒ）、窒素（Ｎ2 ）等が挙げられる。チャンバ２２内には、これらのガスのうちから選択されたいずれかのガスが必要に応じて供給される。
【００２７】
ガス排出部５２は、例えば、エアバルブおよびマニュアルバルブ等が設けられた排気管を有しており、チャンバ２２からの排気を行うように構成されている。また、ガス排出部５２は、チャンバ２２内を減圧するための減圧ポンプを備えている。例えば、減圧ポンプとして、真空ポンプが挙げられる。
【００２８】
筐体２１は、チャンバ２２及びヒータ２３を包囲する包囲空間４１を画定している。
【００２９】
圧力計２５は、包囲空間４１の圧力を計測する。温度計２６は、包囲空間４１の温度を計測する。酸素濃度計２７は、包囲空間４１の酸素濃度を計測する。
【００３０】
不活性ガス供給部２８は、流量調整バルブ、圧力計、流量計、及びマニュアルバルブ等が設けられた供給管を有しており、包囲空間４１に窒素を供給するように構成されている。包囲空間４１への窒素の供給は、酸素濃度計２７の検出結果に基づいて行われる。不活性ガス供給部２８は、包囲空間４１における酸素濃度が所定濃度（例えば、５％）を超えたときに包囲空間４１に窒素を供給するように制御される。包囲空間４１の窒素濃度を向上させることによって酸素濃度を低減させ、これによってヒータの加熱による燃焼を防止することができる。
【００３１】
計器室カバー２９は、筐体２１に隣接配置され、圧力計２５、温度計２６、及び酸素濃度計２７が配置される計器室４５を構成している。
【００３２】
外付け部３０は、装置本体２０に対して外付け可能に構成されている。このため、装置本体２０に対する改造を最小限に抑えつつ外付け部３０を後付けすることができる。一例として、外付け部３０は、筐体２１及び計器室カバー２９の両方に隣接するように外付けされている。
【００３３】
外付け部３０は、ソフトシェル３１、及び付設筐体３２を有している。ソフトシェル３１の構成の例として、アルミガラスクロス等の、ガラスクロスをアルミ箔で被覆し樹脂等で接着してなる構成などが挙げられ、市販のものを利用することが可能である。ただし、ソフトシェル３１は、耐熱機能、気密性を保つ機能、および内外の圧力差を吸収する機能を備えるものであれば良く、上述の素材に限定されることはない。
【００３４】
一例として、ソフトシェル３１は、縁部３１１を装置本体２０の外面に当てられ、装置本体２０との間に縁部３１１を挟むように当て板６１を当てられた状態で、当て板６１及び縁部３１１を当て板６１側から貫通するビス等の留め具６２によって装置本体２０に取り付けられる。さらに、ソフトシェル３１の縁部３１１と装置本体２０との隙間が、コーキング材６３で密封される。
【００３５】
コーキング材の例として、シリコン系（オルガノポリシロキサン）、変性シリコン系（シリル基を末端に持つポリエーテル）、ポリウレタン系などの樹脂が挙げられる。
【００３６】
ソフトシェル３１は、付設筐体３２に内蔵されている。付設筐体３２は、連通孔３３を有している。連通孔３３は、付設筐体３２とソフトシェル３１との間の空間４２と、熱処理装置１０の外部空間４３とを連通させる。
【００３７】
ソフトシェル３１が付設筐体３２に内蔵されているので、ソフトシェル３１に外部から物が引っ掛かること等によるソフトシェル３１の損傷が防止される。また、付設筐体３２とソフトシェル３１との間の空間４２は、連通孔３３を通して外部空間４３と連通するので、ソフトシェル３１が収縮及び膨張する際の負荷が小さくなる。
【００３８】
外付け部３０が外付けされた筐体２１の壁面には、開口部２１１が設けられる。ソフトシェル３１は、開口部２１１を覆うように装置本体２０の壁面に取り付けられる。ソフトシェル３１が形成する予備空間４４と、筐体２１によって形成される包囲空間４１とは、開口部２１１を通して連通する。
【００３９】
筐体２１及びソフトシェル３１は、包囲空間４１及び予備空間４４によって構成される空間が気密性を有するように形成される。ソフトシェル３１は、包囲空間４１及び予備空間４４によって構成される気密空間の内圧に応じて容積を変化させる可撓性を有している。
【００４０】
送風部２４は、ラジエータ２４１及びブロア２４２が設けられた送風管を有し、計器室４５に配置されている。送風部２４は、包囲空間４１の気体を吸引して予備空間４４へ排出することで、包囲空間４１の気体と予備空間４４の気体とを循環させる。これによって、包囲空間４１及び予備空間４４によって構成される気密空間内の、気圧や温度のむら、及び複数種の気体が混合している場合の混合むら等を、防止することができる。
【００４１】
以上のように構成されることで、熱処理装置１０では、地震等によってチャンバ２２が破損した場合、チャンバ２２内の減圧された空間と気密空間とが連通するが、ソフトシェル３１が内側に撓み気密空間の容積が減少することで、気密空間の内圧の減少が抑制または防止される。
【００４２】
このように、気密空間の内圧の減少をソフトシェル３１が吸収することによって、チャンバ２２が破損した後も、筐体２１に対する負荷が軽減されて筐体２１の破損を防ぐことができ、チャンバ２２やヒータ２３の周囲を気密的に保つことができる。このため、チャンバ２２が破損した場合でも筐体２１の破損が防がれ、可燃性ガスが熱処理装置１０の外部へ漏洩することを防止することができる。また、気密空間外からの酸素の流入を防ぐことができ、ヒータ２３の加熱によるチャンバ２２から漏洩した可燃性ガスの燃焼が防止される。
【００４３】
さらに、ソフトシェル３１を用いることによって、チャンバ２２やヒータ２３の周囲をすべて耐圧部材によって囲う場合と比較して、コストを削減することができる。
【００４４】
また、ソフトシェル３１を含む外付け部３０は、装置本体２０に対して外付け可能に構成されるので、既存の熱処理装置に対してもソフトシェル３１を容易に装着でき、チャンバ２２が破損して内圧が急変することによる筐体２１の破損を防止することができる。
【００４５】
したがって、非常事態発生時における被害拡大の防止を、既存の熱処理装置においても低コストかつ作業性良く実現することができる。
【００４６】
熱処理装置１０では、可燃性ガスが漏洩した場合でも加熱したヒータ２３による可燃性ガスの燃焼を防止できるように気密空間の酸素濃度を低減させるために、気密空間に窒素を供給しているので、ソフトシェル３１と装置本体２０との間の気密性は、Ｏリング等の固形のシーリング材を用いずともコーキング材で気密処理を行うことができる。このため、気密処理のための材料として個々の熱処理装置に合ったサイズのものを用意する必要がない。
【００４７】
なお、ソフトシェル３１の最大容積即ち予備空間４４の最大容積は、チャンバ２２の容積以上であることが好ましい。この構成によれば、チャンバ２２内が０気圧で包囲空間４１及び予備空間４４からなる気密空間が１気圧である場合を想定すると、チャンバ２２が破損した場合にソフトシェル３１が収縮することで、チャンバ２２の破損後の気密空間が１気圧に保たれる。よって、チャンバ２２が破損した場合でも筐体２１への負荷を最小限に抑えることができる。
【００４８】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４９】
１０…熱処理装置
２０…装置本体
２１…筐体
２２…チャンバ
２３…ヒータ（加熱部）
２４…送風部
３０…外付け部
３１…ソフトシェル
３２…付設筐体
３３…連通孔
４１…包囲空間
４４…予備空間
【図１】
2014204101.tif 000003