(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
躯体内に熱処理炉を設置し、躯体内から躯体外に配管した熱処理炉の排気系の配管に主弁、第１の補助弁および第２の補助弁を並列に備えた熱処理装置であって、前記主弁の外郭を形成する本体に入口側と出口側を連通するバイパス通路を２本形成し、前記主弁の本体に一方のバイパス通路を開閉する第１の補助弁と、他方のバイパス通路を開閉する第２の補助弁とを設け、前記主弁の本体には自立用の固定板が設けられ、該固定板を介して主弁の本体が前記躯体に固定されていることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記第２の補助弁が流量調整可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記躯体にブラケットを取付け、該ブラケットに前記固定板を固定していることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造プロセスにおいては、被処理体例えば半導体ウエハに例えばＣＶＤ（化学気相成長）等の熱処理を施すために、熱処理装置が使用されている。この熱処理装置は、被処理体を収容する熱処理炉と、その炉内に処理ガス等のガスを供給するガス供給系と、炉内を減圧排気する排気系とを備えている。この排気系は、例えば先ず炉内を真空置換し、その際にパーティクルを巻き上げないようにスローバキュームを行い、次いで炉内を所定の処理圧力にするというような圧力制御を行うために次のような構成が採用されている。
【０００３】
図６に示すように、前記排気系１２は所定の管径例えば３インチの配管１３を有し、この配管１３には例えばアングル弁からなる主弁（主開閉弁）１８、バタフライ弁からなる主圧力制御弁１９および減圧ポンプ１７が順に設けられている（図示省略）。また、前記配管１３には主弁１８をバイパスする小管径例えば１／４インチのバイパス管６０が接続され、このバイパス管６０には第１の補助弁６１および第２の補助弁６２が並列に設けられると共に第２の補助弁６２側に直列に流量調整用のニードル弁６３が設けられている。
【０００４】
炉内を大気圧の状態から所定の処理圧力に減圧する場合には、先ずスローバキュームを行うために主弁１８および第１の補助弁６１を閉じ、第２の補助弁６２を開けてニードル弁６３にて設定した微少流量で真空引きを開始し、次に第１の補助弁６２、主弁６１を順に開けて行き目標の最終圧力まで真空引きすればよい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の熱処理装置においては、排気系１２にバイパス管６０を接続して第１，第２の補助弁６１，６２等を設けていたので、広いスペースＳａを要するだけでなく、配管１３回りが煩雑になって保守作業性が悪いという問題があった。また、主弁１８を固定するために主弁１８の前後の配管を装置の躯体１４に固定金具７０を介して固定する必要が有り、これが配管回りを更に煩雑にしているだけでなく、加温配管の場合、その固定金具７０から熱が逃げるので配管内に反応副生成物が発生する問題があった。
【０００６】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、排気系の配管回りを簡素化でき、保守作業性の向上が図れる熱処理装置を提供することを目的とする。また、本発明の目的は、主弁を装置の躯体に直接固定できて配管回りを更に簡素化できる熱処理装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、請求項１の発明は、躯体内に熱処理炉を設置し、躯体内から躯体外に配管した熱処理炉の排気系の配管に主弁、第１の補助弁および第２の補助弁を並列に備えた熱処理装置であって、前記主弁の外郭を形成する本体に入口側と出口側を連通するバイパス通路を２本形成し、前記主弁の本体に一方のバイパス通路を開閉する第１の補助弁と、他方のバイパス通路を開閉する第２の補助弁とを設け、前記主弁の本体には自立用の固定板が設けられ、該固定板を介して主弁の本体が前記躯体に固定されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の熱処理装置において、前記第２の補助弁が流量調整可能に構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１記載の熱処理装置において、前記躯体にブラケットを取付け、該ブラケットに前記固定板を固定していることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基いて詳述する。
【００１１】
熱処理装置の概略的構成を示す図１において、１は被処理体例えば半導体ウエハｗを収容して所定の熱処理例えばＣＶＤ処理を行う熱処理炉で、例えば図示例のようなバッチ式の縦型炉が採用されている。この熱処理炉１は、石英製の処理容器（反応管）２と、この処理容器２の周囲にこれを囲繞するように設けられた円筒状のヒータ３とを備えている。
【００１２】
前記処理容器２は、図示例では内管２ａと外管２ｂの二重管構造とされているが、一重管構造であっても良い。処理容器２の下端は開口され、処理容器２の下端には処理容器２内に処理ガス等のガスを導入するガス導入管部４と、処理容器２内の雰囲気を排気する排気管部５とを有する円環状のマニホールド６が気密に接続されている。マニホールド６の下端は炉口７として開口され、その下方には炉口７を気密に閉塞する蓋体８が昇降機構９を介して開閉自在に設けられている。
【００１３】
前記蓋体８上には、多数枚例えば１５０枚程度のウエハｗを上下方向に所定間隔で多段に搭載保持する保持具である石英製のボート１０が炉口断熱手段例えば保温筒１１を介して載置されている。前記ボート１０は、前記昇降機構９によって炉１内すなわち処理容器２内に対する搬入（ロード）と搬出（アンロード）が行われる。
【００１４】
前記ガス導入管部４にはガス供給源に通じる図示しないガス供給系の配管が接続され、排気管部５には排気系１２の配管（排気管ともいう）１３が接続されている。前記熱処理炉１は熱処理装置の外郭を形成する躯体（筐体ともいう）１４内に設置されている（図５参照）。躯体１４内には処理容器２が下方から挿通可能な開口を有するベースプレート１５が設けられ、このベースプレート１５にマニホールド６が取付金具を介して取付けられ、ベースプレート１５上に前記ヒータ３が設置されている。また、ベースプレート１５よりも下方にはボート１０をアンロードするための作業領域であるローディングエリア１６が設けられている。
【００１５】
前記排気系１２の配管１３は躯体１４内から躯体１４外に配管されて下方の減圧ポンプ１７に接続されている。排気系１２の配管１３には、例えばアングル弁からなる主弁１８、例えばバタフライ弁からなる圧力制御弁１９および副生成物を捕捉するトラップ２０が上流側から順に設けられている。従って、前記排気系１２は、配管１３およびこの配管１３に設けられた主弁１８、圧力制御弁１９、減圧ポンプ１７およびトラップ２０により構成されている。
【００１６】
図２は主弁の斜視図、図３は主弁の要部断面図、図４は第２の補助弁の拡大断面図である。この主弁１８は、その外郭を形成するボディ（弁箱ともいう）である本体２１と、この本体２１の内部に設けられた弁体２６とを有し、本体２１の側部と下部にフランジ接続用の開口２２，２３が形成され、一方の開口２２が例えば流体の入口とされ、他方の開口２３が出口とされている。これら入口と出口は、図６の場合のように逆であっても良い。本体２１内には、両開口２２，２３を連通する流路２４が形成され、この流路２４の下部の開口２３側に弁座２５が設けられ、この弁座２５に対して弁体２６が着座されて閉弁されるようになっている。
【００１７】
本体２１の上部には、弁棒２７を介して弁体２６を上方もしくは下方に移動操作し、主弁１８の開閉を行うアクチュエータ（駆動部）２８が設けられている。弁体２１と本体２１との間には弁棒２７を囲繞するようにベローズ２９が設けられている。一般的には排気系１２に主弁１８と第１の補助弁３０および第２の補助弁３１が並列に接続されるのであるが、本実施の形態では主弁１８の本体２１に一方の開口（入口）２２側と他方の開口（出口）２３側を連通するバイパス通路３２，３３が２本形成され、本体２１の側部にはその一方のバイパス通路３２を開閉する第１の補助弁３０と、他方のバイパス通路３３を開閉する第２の補助弁３１とが設けられている。
【００１８】
第１および第２のバイパス通路３２，３３の途中は、それぞれ本体２１の側部に開口するように形成され、その開口端が弁座３４，３５として形成されている。前記第１の補助弁３０は、弁座３４と連通するように本体２１の側部に設けられた弁箱３６と、該弁箱３６内に設けられ図示しないバネにより閉弁方向（弁座に着座する方向）に付勢された弁体３７とを有し、弁箱３６には弁体３７をバネの付勢力に抗して開弁方向（弁座から離反する方向）に駆動操作すべく圧縮空気を供給するための空気圧供給系の配管３８が接続されている。
【００１９】
第１の補助弁３０は、空気圧を供給しない場合には弁体３７を弁座３４に着座（当接）させて第１のバイパス通路３２を遮断した閉弁状態にあり、圧縮空気を供給すると弁体３７が弁座３４から離間して第１のバイパス通路３２を開通させた開弁状態となる。第１の補助弁３０は、いわゆる固定流量バルブになっている。
【００２０】
第２の補助弁３１は、弁座３５と連通するように本体２１の側部に設けられた弁箱３９と、該弁箱３９内に設けられバネ４０により閉弁方向（弁座に着座する方向）に付勢された弁体４１とを有し、弁箱３９には弁体４１をバネ４０の付勢力に抗して開弁方向（弁座から離反する方向）に駆動操作すべく圧縮空気を供給するための空気圧供給系の配管４２が接続されている。すなわち、弁体４１には弁棒４３を介してピストン４４が連結され、このピストン４４が弁箱３９に形成されたシリンダ４５内に摺動可能に嵌挿されている。シリンダ室４５内の一端にはピストン４４を閉弁方向に付勢する前記バネ４０が内蔵され、シリンダ室４５内の他端には圧縮空気によってピストン４４を開弁方向に駆動するための圧力室４６が形成されている。弁箱３９およびピストン４４には前記空気圧供給系の配管４２から圧縮空気を前記圧力室４６に導入するための導入通路４７が略軸心に沿って形成されている。この構成は前記第１の補助弁も同様である（図示省略）。
【００２１】
第２の補助弁３１は、第１の補助弁３０と同様、空気圧を供給しない場合には弁体４１を弁座３５に着座（当接）させて第２のバイパス通路３３を遮断した閉弁状態にあり、圧縮空気を供給すると弁体４１が弁座３５から離間して第２のバイパス通路３３を開通させた開弁状態となる。第２の補助弁３１が第１の補助弁３０と異なる点は流量調整可能、具体的には微少流量調整可能に構成され、可変流量調整バルブになっていることである。
【００２２】
すなわち、第２の補助弁３１の弁箱３９の後端部には可変流量ハンドル４８が設けられている。この可変流量ハンドル４８は袋ねじ状に形成されていて、弁箱３９の後端部に形成した雄ねじ部４９に螺合されてている。また、可変流量ハンドル４８にはピストン４４の移動範囲（すなわち弁体のリフト量）ｄを規制するスリーブ５０が軸心に沿って突設され、このスリーブ５０内にはピンストン４４の後部に突設した軸部５１が摺動可能に嵌挿されている。
【００２３】
従って、可変流量ハンドル４８を締め込む方向に回転すると弁体４１のリフト量ｄが小さくなり、逆に可変流量ハンドル４８を緩める方向に回転すると弁体４１のリフト量ｄが大きくなり、このように可変流量ハンドル４８を回転操作することにより第２のバイパス通路３３を流れる流体例えば熱処理炉１からの排気の流量を調節できるようになっている。なお、排気系１２の配管１３における主弁１８よりも上流には配管１３内の圧力を検出する圧力センサ５２が設けられ、その検出信号はコントローラ５３に入力され、コントローラ５３は予め設定されたプログラムに基いて排気系１２の圧力制御を行うべく主弁１８、圧力制御弁１９および第１，第２の補助弁３０，３１の開閉制御を行うようになっている。
【００２４】
一方、前記主弁１８の本体２１には自立用の固定板５４が設けられ、この固定板５４を介して主弁１８の本体２１が装置の躯体１４に固定されている。固定板５４は、主弁１８の本体２１に例えばネジ５５で取付けられている。固定板５４にはこれをブラケット等に例えばボルトとナットで連結するための孔部５６が設けられている。例えば図５に示すように、装置の躯体１４にブラケット５７を取付け、このブラケット５７に主弁１８の本体２１の固定板５４をボルトとナットで固定すれば良く、これにより装置の躯体１４に主弁１８を確実に固定することができる。
【００２５】
次に、以上の構成からなる熱処理装置の作用を述べる。熱処理炉１内を大気圧の状態から所定の処理圧力に減圧する場合には、処理容器２内における反応副生成物の舞い上がりおよびボート１０上での半導体ウエハｗのズレを防止するため、先ず減圧ポンプ１７を駆動し、スローバキュームを行うために主弁１８および第１の補助弁３０を閉じ、第２の補助弁３１を開け、その可変流量ハンドル４８にて設定した微少流量で炉内の真空引きを開始する。炉内の雰囲気は排気管部５および排気系１２の配管１３を通り、更に主弁１８の第２のバイパス通路３３を通って微少流量で排気される。
【００２６】
炉内が予めプログラミングされた第１段階の圧力に達したなら、次に第１の補助弁３０を開け、第１および第２のバイパス通路３２，３３を通して前記よりも多い流量で真空引きを行ない、炉内が予めプログラミングされた第２段階の圧力に達したなら、主弁１８を開け、第１，第２のバイパス通路３２，３３および主弁１８の流路２４を通して大流量で真空引きを行い、目標の最終圧力まで真空引きすればよい。
【００２７】
このように前記熱処理装置よれば、熱処理炉１の排気系１２に設けられた主弁１８の本体２１にその入口２２側と出口２３側を連通するバイパス通路３２，３３を２本形成し、前記本体２１に一方のバイパス通路３２を開閉する第１の補助弁３０と、他方のバイパス通路３３を開閉する第２の補助弁３１とを設けているため、排気系１２の配管１３回りを簡素化でき、省スペース化Ｓｂおよび保守作業性の向上が図れる。前記第２の補助弁３１が流量調整機能を備えているため、別途ニードル弁等を必要とせず、配管回りを更に簡素化できる。
【００２８】
また、前記主弁１８の本体２１には自立用の固定板５４が設けられ、この固定板５４を介して主弁１８の本体２１が装置の躯体１４に固定されているため、主弁１８を装置の躯体１４に固定でき、主弁１８の前後の配管を固定金具で固定する必要がなく、配管回りを更に簡素化できる。配管１３の固定金具を使用しないため、加温配管の場合でも、熱が逃げることがなく、配管１３内の反応副生成物の発生を抑制できる。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、熱処理炉としては、縦型に限定されず、横型であってもよく、またバッチ式に限定されず、枚葉式であってもよい。熱処理としては、ＣＶＤ以外に、酸化、拡散、アニール等であってもよい。被処理体としては、半導体ウエハ以外に、例えばガラス基板やＬＣＤ基板等であってもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００３１】
（１）請求項１の発明によれば、躯体内に熱処理炉を設置し、躯体内から躯体外に配管した熱処理炉の排気系配管に主弁、第１の補助弁および第２の補助弁を並列に備えた熱処理装置であって、前記主弁の外郭を形成する本体に入口側と出口側を連通するバイパス通路を２本形成し、前記主弁の本体に一方のバイパス通路を開閉する第１の補助弁と、他方のバイパス通路を開閉する第２の補助弁とを設けているため、排気系の配管回りを簡素化でき、保守作業性の向上が図れる。また、前記主弁の本体には自立用の固定板が設けられ、該固定板を介して主弁の本体が前記躯体に固定されているため、主弁を装置の躯体に直接固定できて配管回りを更に簡素化でき、配管の固定金具を使用しないため、加温配管の場合でも、配管の固定金具から熱が逃げるということがなく、配管内の反応副生成物の発生を抑制できる。
【００３２】
（２）請求項２の発明によれば、前記第２の補助弁が流量調整可能に構成されているため、別途ニードル弁を必要とせず、配管回りを更に簡素化できる。
【００３３】
（３）請求項３の発明によれば、前記躯体にブラケットを取付け、該ブラケットに前記固定板を固定しているため、躯体に主弁を確実に固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である熱処理装置の概略的構成を示す図である。
【図２】主弁の斜視図である。
【図３】主弁の要部断面図である。
【図４】第２の補助弁の拡大断面図である。
【図５】主弁の取付構造を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図６】従来の主弁の取付構造を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１  熱処理炉
１２  排気系
１３  排気系の配管
１４  躯体
１８  主弁
２１  本体
２２  開口（入口）
２３  開口（出口）
３０  第１の補助弁
３１  第２の補助弁
３２，３３  バイパス通路
５４  固定板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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