(57)【要約】      （修正有）【課題】被覆層の間に形成された多層管において、その直径を小さくした場合でも、機能層の形成面積を低下させることなく、貫通孔を形成可能な多層管およびその製造方法を提供する。【解決手段】一対の被覆層およびこの一対の被覆層の間に形成された機能層を有する多層管において、前記貫通孔を形成するための開口部を有する筒状の内側被覆層用金属板および外側被覆層用金属板を準備する工程と、前記内側被覆層用金属板および外側被覆層用金属板の開口部に応じた形状を有するリング状の溶接部材を準備する工程と、前記内側被覆層用金属板と、前記溶接部材と、を溶接する工程と、前記溶接部材の形状に応じた開口部を有する機能層を、前記溶接部材を溶着させた内側被覆層用金属板上に配置する工程と、前記機能層上に、前記外側被覆層用金属板を配置する工程と、前記外側被覆層用金属板と、前記溶接部材と、を溶接する工程と、を有する多層管の製造方法。【選択図】図１
2007330976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなる筒状の内側被覆層および外側被覆層と、前記内側被覆層および外側被覆層の間に配置された機能層と、を有し、前記内側被覆層、外側被覆層および機能層を貫通する貫通孔が形成された多層管を製造する方法であって、
前記貫通孔を形成するための開口部を有する筒状の内側被覆層用金属板および外側被覆層用金属板を準備する工程と、
前記内側被覆層用金属板および外側被覆層用金属板の開口部に応じた形状を有するリング状の溶接部材を準備する工程と、
前記内側被覆層用金属板と、前記溶接部材と、を溶接する工程と、
前記溶接部材の形状に応じた開口部を有する機能層を、前記溶接部材を溶着させた内側被覆層用金属板上に配置する工程と、
前記機能層上に、前記外側被覆層用金属板を配置する工程と、
前記外側被覆層用金属板と、前記溶接部材と、を溶接する工程と、
を有する多層管の製造方法。
【請求項２】
前記機能層が、面状発熱体からなる層である請求項１に記載の多層管の製造方法。
【請求項３】
前記溶接部材と、前記内側被覆層用金属板および前記外側被覆層用金属板と、を溶接する方法が、ＴＩＧ溶接、アーク溶接、プラズマ溶接、および電子ビーム溶接から選択される方法である請求項１または２に記載の多層管の製造方法。
【請求項４】
金属からなる筒状の内側被覆層および外側被覆層と、前記内側被覆層および外側被覆層の間に配置された機能層と、を有し、前記内側被覆層、外側被覆層および機能層を貫通する貫通孔が形成された多層管であって、
前記貫通孔は、前記内側被覆層および外側被覆層に形成された開口部と、前記内側被覆層および外側被覆層の開口部に応じた形状を有するリング状の溶接部材と、を溶接することにより形成されたものであり、
前記機能層は、前記溶接部材の形状に応じた開口部を有するとともに、径方向と垂直な面において、その開口部により、前記溶接部材を囲むように配置されている多層管。
【請求項５】
前記内側被覆層が、その開口端部に径方向外側に向かって突出した突出部が形成された構造を有し、
前記外側被覆層が、その開口部が前記内側被覆層の開口部よりも大きくなっている構造を有し、かつ、
前記溶接部材は、筒状部、およびその下端から屈曲して内周側に向かって延びる延出部を有するＬ字断面構造となっており、
前記内側被覆層は、前記突出部の外周側端部と、前記溶接部材の延出部の内周側端部と、を溶接することにより、前記溶接部材に溶着され、
前記外側被覆層は、前記開口部の開口端部と、前記溶接部材の筒状部の外周側上端部と、を溶接することにより、前記溶接部材に溶着されている請求項４に記載の多層管。
【請求項６】
前記機能層が、面状発熱体からなる層である請求項４または５に記載の多層管。
【請求項７】
第１開口部、および前記第１開口部の開口端に、前記第１開口部を囲むように形成された突出部を有する第１金属板と、
前記第１開口部よりも大きな開口部である第２開口部を有する第２金属板とを、
筒状部、およびその下端から屈曲して内周側に向かって延びる延出部を有し、Ｌ字断面構造となっているリング状の溶接部材を介して溶接された溶接構造であって、
前記第１金属板は、前記突出部の外周側端部と、前記溶接部材の延出部の内周側端部と、を溶接することにより、前記溶接部材に溶着され、
前記第２金属板は、前記第２開口部の開口端部と、前記溶接部材の筒状部の外周側上端部と、を溶接することにより、前記溶接部材に溶着された溶接構造。
【請求項８】
前記第１金属板および前記第２金属板の間には、前記溶接部材の形状に応じた開口部を有する機能層が、その開口部により、前記溶接部材を囲むように配置されている請求項７に記載の溶接構造。
【請求項９】
前記機能層が、面状発熱体からなる層である請求項８に記載の溶接構造。
【請求項１０】
前記第１金属板および前記第２金属板が、筒状の形状を有し、
前記第２金属板が、前記第１金属板よりも、径方向において外側に位置する請求項７〜９のいずれかに記載の溶接構造。
【請求項１１】
筒状部、およびその下端から屈曲して内側に向かって延びる延出部を有し、Ｌ字断面構造となっているリング状の溶接部材。
【請求項１２】
前記溶接部材の延出部の内周側端部は、第１開口部と、前記第１開口部の開口端に、前記第１開口部を囲むように形成された突出部と、を有する第１金属板の、前記突出部の外周側端部に溶着可能となっており、かつ、
前記溶接部材の筒状部の外周側上端部は、前記第１開口部よりも大きな開口部である第２開口部を有する第２金属板の、開口端部に溶着可能となっている請求項１１に記載の溶接部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の被覆層およびこの一対の被覆層の間に形成された機能層を有する多層管およびその製造方法に係り、さらに詳しくは、機能層の形成面積を低下させることなく、各種用途に応じた貫通孔を形成可能な多層管およびその製造方法に関する。また、本発明は、高い溶接強度を実現可能な溶接構造、およびこのような溶接構造に用いられる溶接部材にも関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、ＣＶＤ装置やエッチング装置等の半導体製造装置においては、処理チャンバ内にウェーハを配置し、高温雰囲気中において、反応ガス等に曝すことにより、ウェーハに所望の成膜処理やエッチング処理を施す。このような処理の際、チャンバ内を流れる処理ガスや反応副生成物は、圧力と温度との関係（昇華曲線）により、気体と固体との両相を昇華変化する。そして、副生成物が、気体から固体へ昇華変化した場合には、副生成物は固体として析出し、チャンバ内や排気管等の壁面に付着してしまい、結果として、配管が副生成物により閉塞されてしまう場合があった。
【０００３】
そのため、副生成物のチャンバや排気管等の壁面への付着を防止するために、チャンバや排気管等の壁面を比較的高い温度に維持、管理する必要がある。特に、反応副生成物の壁面への付着を防止することは、ウェーハに対して、所望の成膜処理またはエッチング処理等が均一に施されるようにするという観点からも必要とされている。
【０００４】
これに対して、たとえば特許文献１では、チャンバや配管の壁面を比較的高い温度に維持するために、チャンバや配管の外側にヒーターを装着する方法が提案されている。しかしながら、この文献記載の方法では、チャンバや配管の内壁を均一に加熱することが難しく、また、チャンバや配管の内部あるいは内壁の温度を正確に管理することができなかった。
【０００５】
そこで、特許文献２では、チャンバや配管の内部に、これらの内壁に沿って、一対の被覆層と、この一対の被覆層の間に形成された面状発熱体と、を有する多層管構造からなる加熱ユニットを配置することで、均一かつ効率よく、さらには、正確にチャンバや配管内の温度を制御し管理する方法が提案されている。この文献記載の装置により、チャンバや配管の温度を高温で均一な状態に維持、管理することができ、副生成物の析出・堆積を抑制することが可能となった。
【０００６】
一方、このような多層管構造からなる加熱ユニットにおいては、処理チャンバ内環境の制御等の目的のために、ビューポートや、各種測定・分析用のプローブ、圧力計、センサ等を設置するための貫通孔を設け、この貫通孔を介して、これらを設置することが必要とされている。しかしながら、このような貫通孔を設けると、この貫通孔が形成された部分には、その構成上、面状発熱体が配置できないこととなる。そのため、貫通孔を比較的大きく形成してしまうと、加熱ユニットによる加熱が不十分となってしまい、加熱ユニット内面の貫通孔付近に副生成物等の昇華物が堆積してしまい、貫通孔が閉口してしまう場合があった。したがって、このような貫通孔は、その機能を実現しつつ、かつ、できる限り小さいものとすることが望まれている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２７２４０号公報
【特許文献２】国際公開第２００４／１０５１０３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、一対の被覆層およびこの一対の被覆層の間に形成された機能層を有する多層管において、その直径を小さくした場合においても、機能層の形成面積を低下させることなく、各種用途に応じた貫通孔を形成可能な多層管およびその製造方法を提供することである。また、本発明は、高い溶接強度を実現可能な溶接構造、およびこのような溶接構造を構成する溶接部材を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明によれば、
金属からなる筒状の内側被覆層および外側被覆層と、前記内側被覆層および外側被覆層の間に配置された機能層と、を有し、前記内側被覆層、外側被覆層および機能層を貫通する貫通孔が形成された多層管を製造する方法であって、
前記貫通孔を形成するための開口部を有する筒状の内側被覆層用金属板および外側被覆層用金属板を準備する工程と、
前記内側被覆層用金属板および外側被覆層用金属板の開口部に応じた形状を有するリング状の溶接部材を準備する工程と、
前記内側被覆層用金属板と、前記溶接部材と、を溶接する工程と、
前記溶接部材の形状に応じた開口部を有する機能層を、前記溶接部材を溶着させた内側被覆層用金属板上に配置する工程と、
前記機能層上に、前記外側被覆層用金属板を配置する工程と、
前記外側被覆層用金属板と、前記溶接部材と、を溶接する工程と、
を有する多層管の製造方法が提供される。
【００１０】
また、本発明よれば、金属からなる筒状の内側被覆層および外側被覆層と、前記内側被覆層および外側被覆層の間に配置された機能層と、を有し、前記内側被覆層、外側被覆層および機能層を貫通する貫通孔が形成された多層管であって、
前記貫通孔は、前記内側被覆層および外側被覆層に形成された開口部と、前記内側被覆層および外側被覆層の開口部に応じた形状を有するリング状の溶接部材と、を溶接することにより形成されたものであり、
前記機能層は、前記溶接部材の形状に応じた開口部を有するとともに、径方向と垂直な面において、その開口部により、前記溶接部材を囲むように配置されている多層管が提供される。
【００１１】
本発明の多層管において、好ましくは、
前記内側被覆層が、その開口端部に径方向外側に向かって突出した突出部が形成された構造を有し、
前記外側被覆層が、その開口部が前記内側被覆層の開口部よりも大きくなっている構造を有し、かつ、
前記溶接部材は、筒状部、およびその下端から屈曲して内周側に向かって延びる延出部を有するＬ字断面構造となっており、
前記内側被覆層は、前記突出部の外周側端部と、前記溶接部材の延出部の内周側端部と、を溶接することにより、前記溶接部材に溶着され、
前記外側被覆層は、前記開口部の開口端部と、前記溶接部材の筒状部の外周側上端部と、を溶接することにより、前記溶接部材に溶着されている。
【００１２】
本発明に係る多層管は、前記機能層が、面状発熱体からなる層であることが好ましい。前記機能層を、面状発熱体からなる層で形成することにより、多層管を加熱ユニットとすることができる。
【００１３】
本発明に係る多層管において、前記溶接部材と、前記内側被覆層用金属板および前記外側被覆層用金属板と、を溶接する方法としては、ＴＩＧ溶接、アーク溶接、プラズマ溶接、レーザ溶接および電子ビーム溶接等の各種溶接方法が挙げられるが、これらのなかでも、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接、および電子ビーム溶接から選択される方法が好ましく、特に、アルミ材を使用する場合、溶接強度を高くできるという観点より、電子ビーム溶接がより好ましい。
【００１４】
あるいは、本発明よれば、第１開口部、および前記第１開口部の開口端に、前記第１開口部を囲むように形成された突出部を有する第１金属板と、
前記第１開口部よりも大きな開口部である第２開口部を有する第２金属板とを、
筒状部、およびその下端から屈曲して内周側に向かって延びる延出部を有し、Ｌ字断面構造となっているリング状の溶接部材を介して溶接された溶接構造であって、
前記第１金属板は、前記突出部の外周側端部と、前記溶接部材の延出部の内周側端部と、を溶接することにより、前記溶接部材に溶着され、
前記第２金属板は、前記第２開口部の開口端部と、前記溶接部材の筒状部の外周側上端部と、を溶接することにより、前記溶接部材に溶着された溶接構造が提供される。
【００１５】
本発明の溶接構造においては、前記第１金属板および前記第２金属板の間には、前記溶接部材の形状に応じた開口部を有する機能層が、その開口部により、前記溶接部材を囲むように配置されていることが好ましい。また、前記機能層としては、特に限定されないが、前記機能層を面状発熱体からなる層とすることが好ましい。
【００１６】
本発明の溶接構造においては、前記第１金属板および前記第２金属板が、筒状の形状を有するとともに、前記第２金属板が、前記第１金属板よりも、径方向において外側に位置するように配置されてなることが好ましい。
【００１７】
本発明の溶接構造において、前記溶接部材と、前記第１金属板および前記第２金属板と、を溶接する方法としては、上述した本発明に係る多層管と同様とすれば良い。
【００１８】
さらに、本発明よれば、筒状部、およびその下端から屈曲して内側に向かって延びる延出部を有し、Ｌ字断面構造となっているリング状の溶接部材が提供される。
【００１９】
本発明の溶接部材においては、前記溶接部材の延出部の内周側端部は、第１開口部と、前記第１開口部の開口端に、前記第１開口部を囲むように形成された突出部と、を有する第１金属板の、前記突出部の外周側端部に溶着可能となっており、かつ、
前記溶接部材の筒状部の外周側上端部は、前記第１開口部よりも大きな開口部である第２開口部を有する第２金属板の、開口端部に溶着可能となっていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の多層管および多層管の製造方法によると、その直径を小さくした場合においても、機能層の形成面積を低下させることなく、各種用途に応じた、所望の形状および大きさを有する貫通孔を、所望の位置に形成することができる。
また、本発明の溶接構造および溶接部材によれば、第１、第２金属板と溶接部材とを、それぞれ、突合せにて溶接することができる。そのため、溶け込みの深い溶接が可能となり、溶接強度を高くすることができ、高い信頼性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る半導体製造装置の要部断面図、
図２は本発明の第１実施形態に係る加熱ユニットの要部断面図、
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）、図４は本発明の第１実施形態に係る加熱ユニットの製造方法を説明するための図、
図５は本発明の第２実施形態に係る加熱ユニットの要部断面図、
図６は本発明の第２実施形態に係る加熱ユニットの製造方法を説明するための図、
図７〜図９は従来の加熱ユニットの製造方法を説明するための図である。
【００２２】
第１実施形態（排気通路加熱ユニット  ステンレス鋼材）
まず、本発明の第１実施形態を、図１に示す半導体製造装置（ＣＶＤ装置）を例示して説明する。
図１は、本発明に係る多層管からなる加熱ユニットを備えた半導体製造装置の要部断面図である。図１に示すように、本実施形態に係る半導体製造装置２は、半導体ウェーハに所望の環境下で所望の処理を施すための空間（チャンバ内部空間１０）を形成する本体部４と蓋部６、処理ガス等をチャンバ内部空間１０に供給する供給ライン８、チャンバ内部空間１０にウェーハを搬送する搬送通路１２、チャンバ内部空間１０の気体を排気する排気通路１４、および、処理対象となるウェーハが載置されるサセプタ１６、を有する。
【００２３】
本体部４は、上部が開口された円筒形状の容器であり、蓋部６とともに、チャンバ内部空間１０を形成できるようになっている。また、本実施形態の半導体製造装置２においては、本体部４には、チャンバ内部空間１０を形成している内壁面４ａ，４ｂ、および蓋部６と対峙する内壁面４ｃに沿って、チャンバ加熱ユニット２０が配置されており、チャンバ内部空間１０の内部を加熱するようになっている。チャンバ加熱ユニット２０については、後述する。
【００２４】
蓋部６は、本体部４に対して上部開口を開閉自在なように連結されてなり、蓋部６が本体部４の上縁面に載置されることにより、本体部４の上部開口は閉塞され、チャンバ内部空間１０が閉塞される。この際、本体部４と蓋部６との接合部には、チャンバ加熱ユニット２０を間に挟む形で、一対のＯリング２６，２８が介在されているため、チャンバ内部空間１０は密閉されることとなる。また、蓋部６には、供給ライン８、および供給ライン８に連結された給気口１８が形成されており、供給ライン８より給気口１８を介して、所望の反応ガス等をチャンバ内部空間１０内に供給できるようになっている。
【００２５】
搬送通路１２は、矩形断面を有する筒状の形状となっており、この搬送通路１２を通って、チャンバ内部空間１０内に、半導体ウェーハを搬送できるようになっている。本実施形態の半導体製造装置２においては、搬送通路１２には、本体部４の内壁面４ｄに沿って、搬送通路加熱ユニット２２が配設されており、搬送通路１２の内部を加熱するようになっている。搬送通路加熱ユニット２２については、後述する。
【００２６】
排気通路１４は、円筒状となっており、一方の端部がチャンバ内部空間１０と接続されているとともに、もう一方の端部が、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）等の排気手段（図示省略）に接続された構成となっている。そして、この排気通路１４を通って、排気手段により、チャンバ内部空間１０を真空引きする際、あるいは、チャンバ内部空間１０に所望の反応ガスを循環させて所望の処理を行う際に、チャンバ内部空間１０の気体を排気する。本実施形態の半導体製造装置２においては、排気通路１４には、その内壁面４ｅに沿って、排気通路加熱ユニット２４が配設されており、排気通路１４の内部を加熱するようになっている。排気通路加熱ユニット２４については、後述する。
【００２７】
サセプタ１６は、処理対象となるウェーハを載置するためのものであり、本体部４の底部に形成された開口を通過して、着脱自在に連結された駆動機構１６ａにより上下方向に駆動されるとともに、カバー部材１６ｂにより外部と遮断され、真空シールされている。
【００２８】
チャンバ加熱ユニット２０、搬送通路加熱ユニット２２、および排気通路加熱ユニット２４は、上述したように、それぞれ、チャンバ内部空間１０、搬送通路１２および排気通路１４の内部に配設され、これらの内部を加熱するための装置である。そして、これら各加熱ユニット２０，２２，２４により、チャンバ内部空間１０、搬送通路１２および排気通路１４を加熱することにより、これらの壁面温度を制御することができ、その結果、内壁面への不要な副生成物の付着を有効に防止することができる。特に、本実施形態では、図１に示すように、各加熱ユニット２０，２２，２４を、チャンバ内部空間１０、搬送通路１２および排気通路１４の内壁面に隣接して配置することにより、これらの内壁面を直接加熱することができ、そのため、壁面温度を均一かつ高精度に制御することができる。また、内壁面を直接加熱することにより、加熱効率およびエネルギー効率を向上させることができる。
【００２９】
以下、これら各加熱ユニット２０，２２，２４について、排気通路加熱ユニット２４を例示して詳細に説明する。
図２は、本実施形態に係る排気通路加熱ユニット２４の要部断面図である。図２に示すように、排気通路加熱ユニット２４は、円筒形状を有しており、径方向内側に位置するインナーシェル２４１、径方向外側に位置するアウターシェル２４２、および面状発熱体２４３を有する。インナーシェル２４１およびアウターシェル２４２は、各々円筒形状に形成された一対の金属板であり、これらの間に面状発熱体２４３を挟み込むことにより構成される。
【００３０】
本実施形態の排気通路加熱ユニット２４には、インナーシェル２４１、アウターシェル２４２および面状発熱体２４３を貫通する貫通孔が形成されている。具体的には、この貫通孔は、インナーシェル２４１に形成された開口部２４５、アウターシェル２４２に形成された開口部２４６、およびこれら両開口部２４５，２４６の形状に応じたリング状の溶接部材２４４を、溶接することにより形成されている。また、図示省略したが、排気通路加熱ユニット２４を構成するインナーシェル２４１およびアウターシェル２４２は、面状発熱体２４３を挟み込むとともに、その両端部が接合された構成となっている。なお、インナーシェル２４１とアウターシェル２４２との接合は、これらの形状に応じたスペーサ等を用いて、適宜接合すれば良い。
【００３１】
そのため、面状発熱体２４３はインナーシェル２４１およびアウターシェル２４２により完全に被覆された状態となり、すなわちインナーシェル２４１とアウターシェル２４２とで形成される内部空間に面状発熱体２４３が封入された状態となり、面状発熱体２４３が処理ガス等に曝されることが防止される。
【００３２】
排気通路加熱ユニット２４に、図２に示すような貫通孔を設けることにより、この貫通孔を、ビューポートとして使用したり、あるいは、各種測定・分析用のプローブ、圧力計、センサ等を排気通路１４内に設置することができる。そして、これらを設置することにより、排気通路１４内部の監視が容易になったり、あるいは、より高度に排気通路１４内部の雰囲気を制御できるという効果を奏することができる。
【００３３】
また、図２からも明らかなように、排気通路加熱ユニット２４において、このような貫通孔を設けた部分には、その構成上、面状発熱体２４３を配置することができない。そして、面状発熱体２４３を配置できないと、その部分を加熱することができなくなってしまう。特に、貫通孔を比較的大きく形成してしまうと、面状発熱体２４３による加熱が不十分となってしまい、貫通孔付近に副生成物等の昇華物が堆積してしまい、場合によっては、貫通孔が閉口してしまうという不具合が発生してしまう。そのため、このような貫通孔はできる限り、小さいものとすることが望ましい。
【００３４】
本実施形態では、排気通路加熱ユニット２４に、このような貫通孔を形成する際に、後述する方法を採用するため、貫通孔の大きさを必要以上に大きくする必要が無い。そして、その結果、上記不具合を防止することができる。たとえば、貫通孔を円形状とする場合には、その大きさは、好ましくは１０〜２５ｍｍφ程度とすれば良い。なお、貫通孔の形状は、円形状の他、たとえば矩形状としても良い。
【００３５】
インナーシェル２４１およびアウターシェル２４２は、伝熱効率が高く、処理ガスに対して耐腐食性を有する材料により形成されることが好ましい。具体的には、ステンレス鋼材（たとえば、ＳＵＳ３１６）あるいはアルミニウム板材（たとえば、Ａ５０５２）等が好適であるが、チタン、アルミニウム合金、ニッケルコバルト合金、あるいは、酸化アルミニウム、炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化珪素の何れかからなるセラミックス等であってもよい。また、耐腐食性をコーティングによって確保することも可能であり、その場合のコーティング材料としては、アルミナ（Ａｌ２  Ｏ３  ）、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ３  Ｎ４  等が好ましい。上記のなかでも、半導体ウェーハへのメタルコンタミが防止できるという点より、アルミニウム板材が特に好ましい。
【００３６】
面状発熱体２４３としては、可撓性を有する薄膜状の抵抗発熱体が好ましく、このようなものを用いることにより、内壁面に対応した種々の形状に形成することができる。面状発熱体２４３の具体例としては、ポリイミドヒーター、シリコンラバーヒーター、マイカヒーターまたはシースヒーター等が挙げられる。
【００３７】
また、溶接部材２４４としては、インナーシェル２４１およびアウターシェル２４２の各開口部２４５，２４６の形状に応じたリング形状を有するものであり、インナーシェル２４１およびアウターシェル２４２と実質的に同じ材質から構成することが好ましい。溶接部材２４４を、インナーシェル２４１およびアウターシェル２４２と同じ材質で構成することにより、溶接部材２４４と、インナーシェル２４１およびアウターシェル２４２と、を溶接する際に、溶接強度を高いものとすることができる。
以下の説明では、インナーシェル２４１、アウターシェル２４２および溶接部材２４４を構成する材料を、ステンレス鋼とした実施形態について示す。
【００３８】
なお、このような溶接部材２４４は、インナーシェル２４１の外径と、アウターシェル２４２の内径に合わせて成形することにより製造することができ、たとえば、排気通路加熱ユニット２４の貫通孔を円形状とする場合には、貫通孔の大きさに応じた孔径を有するパイプ形状の材料を、ワイヤーカットやレーザカット等することにより製造することができる。
【００３９】
また、本実施形態において、インナーシェル２４１およびアウターシェル２４２の厚みは、それぞれ０．５〜１ｍｍの範囲であることが好ましく、また、面状発熱体２４３の厚みは、１ｍｍ〜２ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００４０】
排気通路加熱ユニット２４は、その他に、面状発熱体２４３に電流を印加するための通電用リードを有する。通電用リードは、本体部４あるいは蓋部６に設けられ、シールされた開口部を介して、適宜、半導体製造装置２の外部に導出される。
【００４１】
また、排気通路加熱ユニット２４には、貫通孔が複数形成されていても良い。さらに、排気通路加熱ユニット２４は、その端部がフランジ状になっていても良く、フランジ状になった端部をネジ等で、本体部４に固定するような構成となっていても良い。
【００４２】
次に、排気通路加熱ユニット２４に貫通孔を形成する方法を、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）および図４を用いて説明する。ここにおいて、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は、排気通路加熱ユニット２４に貫通孔を形成する際における各工程を示す断面図であり、貫通孔を形成する部分のみを示す断面図である。すなわち、その断面のうち、貫通孔を形成しない部分の図示を省略した。
【００４３】
図３（Ａ）に示すように、まず、開口部２４５を有するインナーシェル２４１上に、開口部２４５に応じた形状を有するリング状の溶接部材２４４を配置し、次いで、溶接部材２４４の外周側下端部と、インナーシェル２４１と、をＴＩＧ溶接、プラズマ溶接等（図３（Ａ）では、ＴＩＧ溶接を例示した。）により、溶着し、図４に示すような、溶接部材２４４が溶着されたインナーシェル２４１を得る。ここにおいて、図４は、溶接部材２４４が溶着されたインナーシェル２４１と、後述するアウターシェル２４２との関係を示す斜視図である。なお、図４においては、面状発熱体２４３の図示を省略した。
【００４４】
次いで、図３（Ｂ）に示すように、溶接部材２４４を溶着したインナーシェル２４１上に、溶接部材２４４の形状に対応する開口部を有する面状発熱体２４３を配置する。本実施形態においては、溶接部材２４４の周囲を囲むように、面状発熱体２４３を配置することが好ましい。すなわち、図４に示す溶接部材２４４の大きさに相当する穴を備えた面状発熱体を準備し、これを配置することが好ましい。このような構成を採用することにより、排気通路加熱ユニット２４における面状発熱体２４３の配置面積をできる限り大きくすることができ、貫通孔付近における副生成物等の昇華物の堆積を有効に防止することができる。
【００４５】
次いで、図３（Ｃ）に示すように、面状発熱体２４３上にアウターシェル２４２を配置した後に、溶接部材２４４の内周側上端部と、アウターシェル２４２の開口部２４６の開口端と、をＴＩＧ溶接、プラズマ溶接等（図３（Ｃ）では、ＴＩＧ溶接を例示した。）により、溶着する。すなわち、図４に示すように、溶接部材２４４が溶着されたインナーシェル２４１、およびその上に配置された面状発熱体２４３（図４においては、図示を省略した。）を覆うように、アウターシェル２４２を配置し、その後、溶接部材２４４と、開口部２４６とを溶着する。
【００４６】
本実施形態では、このようにして、貫通孔を有する排気通路加熱ユニット２４を製造することができる。このような方法を採用することにより、排気通路加熱ユニット２４に、所望の大きさおよび形状を有する貫通孔を、所望の位置に比較的容易に形成することができる。特に、本実施形態によれば、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すように、溶接部材２４４と、インナーシェル２４１およびアウターシェル２４２と、を径方向外側から溶接するため、排気通路加熱ユニット２４の内径を比較的に小さくした場合においても、所望の大きさおよび形状を有する貫通孔を、所望の位置に形成することができる。
【００４７】
なお、従来においては、たとえば、図２に示す本実施形態に係る排気通路加熱ユニット２４と比較して、図７に示すように、加熱ユニットの内径を比較的大きくしていたため、次の方法により、貫通孔の形成が可能であった。具体的には、まず、図７に示すように、インナーシェル２４１ａ、アウターシェル２４２ａ、面状発熱体２４３ａおよび溶接部材２４４ａを予め配置し、次いで、インナーシェル２４１ａの内部およびアウターシェル２４２ａの外部より、ＴＩＧ溶接することにより、貫通孔を形成することができた。すなわち、従来においては、加熱ユニットの内径が比較的に大きいため、インナーシェル２４１ａの内部より、溶着することが可能であった。なお、図７において、符号「３０」は、ＴＩＧ溶接用のトーチを示す。
【００４８】
しかしながら、図８に示すように、加熱ユニットの内径を比較的に小さくした場合においては、図７に示す加熱ユニットとは異なり、溶接トーチ３０をインナーシェル２４１ｂの内部より、被溶接箇所に近づけることが困難である。そのため、アウターシェル２４２ｂの外部より、溶接トーチ３０を被溶接箇所に近づけて、溶接せざるを得ないため、結果として、形成される貫通孔の大きさを、大きくしないと溶接できないという問題があった。すなわち、この方法においては、貫通孔の大きさが溶接トーチ３０の大きさに依存してしまうという結果となっていた。この場合には、面状発熱体２４３ｂを広く設置することができないため加熱が不十分となってしまい、貫通孔付近に副生成物等の昇華物が堆積してしまい、場合によっては、貫通孔が閉口してしまうという不具合が発生する。
【００４９】
あるいは、図９に示すように、所定の貫通孔を有する貫通孔形成用突出部２４４ｃが予め形成されたインナーシェル２４１ｃ、貫通孔形成用突出部２４４ｃの形状に相当する切り欠き部２４６ｃを有するアウターシェル２４２ｃを用いる方法も採用されていた。なお、この方法においては、インナーシェル２４１ｃに形成された貫通孔形成用突出部２４４ｃは、切り欠き部２４６ｃに溶接され、貫通孔形成用突出部２４４ｃ表面は、排気通路加熱ユニットの外周側に位置することとなる。また、図９においては、図４と同様に、インナーシェル２４１ｃおよびアウターシェル２４２ｃの間に配置される面状発熱体の図示を省略した。
【００５０】
しかしながら、この図９に示す方法においては、貫通孔形成用突出部２４４ｃが形成されている部分については、面状発熱体を配置することができない。そのため、図８に示す加熱ユニットと同様の理由により、貫通孔付近さらには貫通孔形成用突出部２４４ｃの形成されている部分に、副生成物等の昇華物が堆積してしまうという問題がある。さらには、このような不具合を、なるべく軽減するためには、貫通孔形成用突出部２４４ｃの大きさができるだけ小さくなるように、貫通孔の形成位置を、加熱ユニットの端部付近に設ける必要があり、そのため、貫通孔の形成場所が制限されてしまい、装置設計の自由度が低下してしまうという問題がある。
【００５１】
これに対して、本実施形態は、上記問題を有効に解決するものである。
特に、本実施形態によれば、まず、インナーシェル２４１と溶接部材２４４とを溶接し、次いで、この上に面状発熱体２４３を配置し、さらにこの上に、アウターシェル２４２を配置して、溶接部材２４４と溶接するという工程を採用するため、次のような効果を奏することができる。
【００５２】
すなわち、本実施形態によれば、図２に示すように、排気通路加熱ユニット２４の内径を小さく設定した場合においても、上述した工程を採用することにより、所望の形状および大きさを有する貫通孔を、所望の位置に形成することができる。そのため、装置設計の自由度を高めることができる。特に、本実施形態によれば、排気通路加熱ユニット２４の内径を、好ましくは５０〜１００ｍｍφと小さくした場合に有効である。
【００５３】
さらに、本実施形態によれば、インナーシェル２４１と溶接部材２４４との溶接、およびアウターシェル２４２と溶接部材２４４との溶接を別々に行うため、図７、図８に示すような従来の方法と比較して、溶接部材２４４の位置決めを高精度に行うことができ、所望の貫通孔を高精度に形成することができる。特に、本実施形態によれば、溶接部材２４４の位置ずれを防止するための治具を用いることなく、所望の貫通孔を高精度に形成することができる。また、インナーシェル２４１と溶接部材２４４との溶接、およびアウターシェル２４２と溶接部材２４４との溶接を別々に行うことにより、図７、図８に示すような従来の方法と比較して、溶接による面状発熱体２４３への入熱を低減することができる。特に、面状発熱体２４３では、シリコン等の樹脂を含む場合、面状発熱体２４３への入熱を低減することにより、貫通孔付近における面状発熱体２４３の特性劣化を有効に防止することができる。
【００５４】
また、本実施形態によれば、溶接部材２４４と、インナーシェル２４１およびアウターシェル２４２と、の溶接を、排気通路加熱ユニット２４の外周側から行うため、溶接部位が外周側に位置することとなり、溶接部位の目視確認が容易となる。そのため、溶接部位の溶接状態を確認しながら溶接を行うことができる。しかも、外周側から溶接できることにより、溶接強度の向上を図ることも可能となる。
【００５５】
なお、上述した実施形態においては、排気通路加熱ユニット２４を例示して説明したが、上記構成は、チャンバ加熱ユニット２０、搬送通路加熱ユニット２２、さらには、その他の多層管にも、もちろん適用することができる。
すなわち、チャンバ加熱ユニット２０および搬送通路加熱ユニット２２についても、上述した排気通路加熱ユニット２４と同様に、金属板からなるインナーシェルおよびアウターシェルは、これらの間に面状発熱体を挟み込むことにより構成することができ、必要に応じて、排気通路加熱ユニット２４と同様に貫通孔を形成しても良い。
【００５６】
また、上述した実施形態においては、インナーシェル２４１およびアウターシェル２４２と、溶接部材２４４を溶接する方法として、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接を例示したが、電子ビーム溶接（ＥＢＷ）、レーザ溶接等の溶接方法を採用しても良い。特に、インナーシェル２４１、アウターシェル２４２および溶接部材２４４の材質を、上述した実施形態とは異なり、ステンレス鋼に代えて、アルミニウム板材で構成する場合には、電子ビーム溶接により溶接を行うことにより、溶接強度を特に高めることができるため、電子ビーム溶接が好適である。
【００５７】
第２実施形態（チャンバ加熱ユニット  アルミニウム材）
次いで、本発明の第２実施形態について、説明する。
なお、第２実施形態は、以下に説明する以外は、第１実施形態と同様の構成を有し、同様の作用を奏するものである。具体的には、第２実施形態においては、図１に示すチャンバ加熱ユニット２０が、次のような構成となっていることを特徴とする。
【００５８】
すなわち、第２実施形態に係るチャンバ加熱ユニット２０には、図５、図６に示すような構成を有しており、特に、貫通孔の構成が、上述した第１実施形態に係る排気通路加熱ユニット２４と異なるものとなっている。なお、図５は、第２実施形態に係るチャンバ加熱ユニット２０の要部断面図であり、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）と同様に、貫通孔を形成する部分のみを示す断面図である。すなわち、その断面のうち、貫通孔を形成しない部分の図示を省略した。また、図６は、溶接部材２０４が溶着されたインナーシェル２０１と、アウターシェル２０２との関係を示す斜視図であり、図４と同様に、これらの間に配置される面状発熱体２０３の図示を省略した。
【００５９】
上述の第１実施形態に係る排気通路加熱ユニット２４と同様に、図５、図６に示すように、チャンバ加熱ユニット２０は、径方向内側に位置するインナーシェル２０１、径方向外側に位置するアウターシェル２０２、および面状発熱体２０３を有する。また、同様に、インナーシェル２０１およびアウターシェル２０２は、各々円筒形状に形成された一対の金属板であり、これらの間に面状発熱体２０３を挟み込むことに構成される。
以下の説明では、インナーシェル２０１およびアウターシェル２０２を構成する材料を、アルミニウム材とした実施形態について示す。
本実施形態においては、インナーシェル２０１およびアウターシェル２０２の厚みは、１〜４ｍｍの範囲であることが好ましい。また、面状発熱体２０３の厚みは、１〜２ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００６０】
本実施形態のチャンバ加熱ユニット２０には、図５、図６に示すような構造を有する貫通孔が形成されている。
具体的には、インナーシェル２０１には、アウターシェル２０２の開口部２０６よりも小さな開口部２０５が形成されているとともに、この開口部２０５の開口端には、インナーシェル２０１を形成している金属板の形成している面よりも、径方向外側に向かって、突出した突出部２０１ａが形成されている。
【００６１】
一方、アウターシェル２０２には、インナーシェル２０１の開口部２０５よりも大きな開口部２０６が形成されている。
【００６２】
そして、本実施形態では、これらインナーシェル２０１、アウターシェル２０２の開口部２０５，２０６を、図５、図６に示すような溶接部材２０４を介して溶接された構造とし、これら開口部２０５，２０６、溶接部材２０４から形成される貫通孔が形成されている。本実施形態に係る溶接部材２０４は、筒状部２０４ａと、筒状部２０４ａの下端から屈曲して内周側に向かって延びる延出部２０４ｂと、を有するリング形状となっている。この溶接部材２０４は、図５、図６からも明らかなように、Ｌ字断面構造を有することとなる。
【００６３】
次に、図５、図６を用いて、本実施形態に係るチャンバ加熱ユニット２０に貫通孔を形成する方法を説明する。
まず、開口部２０５を有し、開口部２０５の開口端に突出部２０１ａが形成されているインナーシェル２０１を準備する。
【００６４】
次いで、インナーシェル２０１上に、溶接部材２０４の形状に対応する開口部を有する面状発熱体２０３を配置する。本実施形態においても、第１実施形態と同様の理由より、後にインナーシェル２０１に溶着する溶接部材２０４の周囲を囲むように、面状発熱体２０３を配置することが好ましい。
【００６５】
次いで、面状発熱体２０３上にアウターシェル２０２を配置し、上記したＬ字断面構造を有する溶接部材２０４を、図５に示すように、突出部２０１ａの外周側端部と、溶接部材２０４の延出部２０４ｂの内周側端部と、が合わさるように配置し、突出部２０１ａの外周側端部と、延出部２０４ｂの内周側端部と、を電子ビーム溶接（ＥＢＷ）により、溶着する。そして、最後に、溶接部材２０４の筒状部２０４ａの外周側上端部と、アウターシェル２０２の開口部２０６の開口端と、を電子ビーム溶接（ＥＢＷ）により、溶着する。
【００６６】
本実施形態によれば、上記構成を採用することにより、図５に示すように、インナーシェル２０１と溶接部材２０４との溶接、およびアウターシェル２０２と溶接部材２０４との溶接を、径方向外側から行うことができる。すなわち、溶接部材２０４と、インナーシェル２０１およびアウターシェル２０２と、の溶接を、それぞれ、突合せにて溶接することができる。そのため、溶け込みの深い溶接が可能となり溶接強度を高くすることができる。
【００６７】
なお、チャンバ加熱ユニット２０に形成する貫通孔は、ビューポートや、各種測定・分析用のプローブ、圧力計、センサ等を配置するための開口部とする以外に、搬送通路加熱ユニット２２や排気通路加熱ユニット２４と接続するための開口部とすることができる。特に、図５、図６に示す貫通孔は、搬送通路加熱ユニット２２と接続するための開口部として好適である。
【００６８】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００６９】
たとえば、上述した第１実施形態に、第２実施形態に係るチャンバ加熱ユニット２０を適用することも可能である。すなわち、半導体製造装置２において、第１実施形態に係る排気通路加熱ユニット２４と、第２実施形態に係るチャンバ加熱ユニット２０と、の両方の構成を採用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係る半導体製造装置の要部断面図である。
【図２】図２は本発明の第１実施形態に係る加熱ユニットの要部断面図である。
【図３】図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は本発明の第１実施形態に係る加熱ユニットの製造方法を説明するための図である。
【図４】図４は本発明の第１実施形態に係る加熱ユニットの製造方法を説明するための図である。
【図５】図５は本発明の第２実施形態に係る加熱ユニットの要部断面図である。
【図６】図６は本発明の第２実施形態に係る加熱ユニットの製造方法を説明するための図である。
【図７】図７は従来の加熱ユニットの製造方法を説明するための図である。
【図８】図８は従来の加熱ユニットの製造方法を説明するための図である。
【図９】図９は従来の加熱ユニットの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７１】
２…  半導体製造装置
４…  処理チャンバ
６…  蓋部
８…  供給ライン
１０…  チャンバ内部空間
１２…  搬送通路
１４…  排気通路
１６…  サセプタ
１８…  給気口
２０…  チャンバ加熱ユニット
２２…  搬送通路加熱ユニット
２４…  排気通路加熱ユニット
２０１，２４１…  インナーシェル
２０２，２４２…  アウターシェル
２０３，２４３…  面状発熱体
２０４，２４４…  溶接部材
２０５，２４５…  インナーシェル開口部
２０６，２４６…  アウターシェル開口部
２０１ａ…  突出部
２６，２８…  Ｏリング
３０…  溶接トーチ
【図１】
2007330976.tif 000003
【図２】
2007330976.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007330976.tif 000007
【図６】
2007330976.tif 000008
【図７】
2007330976.tif 000009
【図８】
2007330976.tif 000010
【図９】
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