JP2000021797A - Single-wafer processing type heat treating apparatus - Google Patents

Single-wafer processing type heat treating apparatus

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JP2000021797A
JP2000021797A JP18583298A JP18583298A JP2000021797A JP 2000021797 A JP2000021797 A JP 2000021797A JP 18583298 A JP18583298 A JP 18583298A JP 18583298 A JP18583298 A JP 18583298A JP 2000021797 A JP2000021797 A JP 2000021797A
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JP
Japan
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heat treatment
chamber
substrate
cassette
wafer
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JP18583298A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuji Aoki
一二 青木
Akihiko Tsukada
明彦 塚田
Tsutomu Haraoka
務 原岡
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently heat treat and carry a substrate to be treated for improving the throughput. SOLUTION: A cassette chamber 11 for housing cassettes and a heat treating furnace 1 for performing specified heat treatment, after lifting and carrying substrates W to be treated from a throat 3 by a liftable substrate holder 2 one by one are provided around a carrying chamber 39 having a carrying arm, a shutter chamber 5 having a heat insulation shutter 4 for thermally shielding the throat 3 to cool the substrates W lowered and carried out of the heat treating furnace 1 to a temp. low enough to carry, and a substrate cooling chamber for cooling the substrates W to a temp. sufficiently low to house in the cassette are provided, the wafers W are taken out of the cassette in the cassette chamber 5 and transferred to the substrate holder 2 in the shutter chamber 5 through the carrying arm, and the treated wafers W are taken from the substrate holder 2 and returned to the cassette through the substrate cooling chamber after the heat treatment.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、枚葉式熱処理装置
に関する。
The present invention relates to a single-wafer heat treatment apparatus.

【0002】[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、被処理基板である半導体ウエハに酸化、拡散、成
膜、アニール等の処理を施すために、各種の熱処理装置
が使用されている。この熱処理装置としては、一度に多
数枚のウエハの熱処理が可能なバッチ式の熱処理装置
と、ウエハを一枚ずつ熱処理する枚葉式の熱処理装置と
が知られている。特に、枚葉式熱処理装置は、ウエハの
面内均一な熱処理および急速な昇降温を要する熱処理が
比較的容易に可能であることから、ウエハサイズの大型
化および半導体素子の微細化に伴い多く使用されるよう
になってきている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, various heat treatment apparatuses are used to perform processes such as oxidation, diffusion, film formation, and annealing on a semiconductor wafer to be processed. As this heat treatment apparatus, there are known a batch heat treatment apparatus capable of heat treating a large number of wafers at a time, and a single wafer heat treatment apparatus for heat treating wafers one by one. In particular, a single-wafer heat treatment apparatus can be relatively easily used for uniform heat treatment in a wafer surface and heat treatment that requires rapid temperature rise and fall, and thus is often used in conjunction with the increase in wafer size and miniaturization of semiconductor elements. It is becoming.

【0003】この枚葉式熱処理装置は、昇降可能な基板
保持部によりウエハを一枚ずつ下部の炉口から上昇搬入
させて所定の熱処理を行うための熱処理炉を備えてい
る。また、この熱処理炉の下部には、炉口から降下搬出
された熱処理後のウエハを所定の温度、例えばウエハを
搬送することが可能な温度になるまで冷却するために前
記炉口を熱遮蔽する開閉可能な遮熱シャッターを有する
シャッター室が設けられている。
This single-wafer heat treatment apparatus is provided with a heat treatment furnace for carrying out a predetermined heat treatment by ascending and carrying wafers one by one from a lower furnace port by a vertically movable substrate holder. In addition, the lower part of the heat treatment furnace is heat-shielded to cool the wafer after the heat treatment descended and unloaded from the furnace port to a predetermined temperature, for example, a temperature at which the wafer can be transferred. A shutter room having a heat shield shutter that can be opened and closed is provided.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記ウエハ
は、運搬用のプラスチック容器であるカセットに複数枚
ずつ予め収納されているため、前記熱処理装置において
は、カセットからウエハを一枚ずつ取り出して熱処理を
行い、熱処理後の処理済みウエハを元のカセットに戻す
ように構成されていることが望ましい。この場合、処理
済みのウエハをカセットに戻すには、カセットの熱変形
等を防止するためにウエハをカセットに収納可能な温度
になるまで更に冷却する必要がある。
Since a plurality of wafers are stored in advance in a cassette, which is a plastic container for transportation, the heat treatment apparatus takes out wafers one by one from the cassette and performs heat treatment. And it is desirable to return the processed wafer after the heat treatment to the original cassette. In this case, in order to return the processed wafer to the cassette, it is necessary to further cool the wafer to a temperature at which the wafer can be stored in the cassette in order to prevent thermal deformation of the cassette.

【0005】このようにカセットからウエハを一枚ずつ
取り出して熱処理し、処理済みのウエハを二段階で冷却
してカセットに戻すようにするためには、ウエハの熱処
理および搬送を効率よく行えるように構成することがス
ループットの向上を図る上で要求される。
As described above, in order to take out wafers one by one from the cassette and heat-treat them, and cool the processed wafers in two stages and return them to the cassette, heat treatment and transfer of the wafers can be performed efficiently. Configuration is required to improve throughput.

【0006】そこで、本発明の目的は、被処理基板の熱
処理および搬送を効率よく行え、スループットの向上が
図れる枚葉式熱処理装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a single-wafer heat treatment apparatus capable of efficiently performing heat treatment and transport of a substrate to be processed and improving throughput.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項1記
載の枚葉式熱処理装置は、被処理基板を搬送する搬送ア
ームを有する搬送室の周囲に、複数枚の被処理基板が収
納されたカセットを収容するカセット室と、昇降可能な
基板保持部により被処理基板を一枚ずつ炉口から上昇搬
入させて所定の熱処理を行う熱処理炉を有し、炉口から
降下搬出された被処理基板を搬送可能な温度に冷却する
ために炉口を熱遮蔽する遮熱シャッターを有するシャッ
ター室と、被処理基板をカセットに収納可能な温度に冷
却する基板冷却室とを設け、前記搬送アームによりカセ
ット室のカセットから被処理基板を取り出してシャッタ
ー室の基板保持部に移載し、熱処理後に基板保持部から
処理済みの被処理基板を受け取り前記基板冷却室を介し
てカセットに戻すように構成したことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a single-wafer heat treatment apparatus in which a plurality of substrates to be processed are housed around a transfer chamber having a transfer arm for transferring the substrates to be processed. And a heat treatment furnace for carrying out a predetermined heat treatment by loading and unloading substrates to be processed one by one from a furnace port by a substrate holding unit that can be raised and lowered, and a processing object dropped and discharged from the furnace port. A shutter chamber having a heat shielding shutter for thermally shielding the furnace port to cool the substrate to a temperature at which the substrate can be transported, and a substrate cooling chamber for cooling the substrate to be processed to a temperature at which the substrate to be processed can be stored in a cassette, are provided by the transport arm. The substrate to be processed is taken out of the cassette in the cassette chamber and transferred to the substrate holding part in the shutter chamber. After the heat treatment, the processed substrate is received from the substrate holding part and returned to the cassette via the substrate cooling chamber. Characterized in that the sea urchin configuration.

【0008】請求項2記載の枚葉式熱処理装置は、請求
項1記載の枚葉式熱処理装置において、前記搬送室が熱
処理炉内の処理圧力と同じ圧力に制御可能に構成されて
いることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the single-wafer heat treatment apparatus of the first aspect, the transfer chamber is configured to be controllable at the same pressure as the processing pressure in the heat treatment furnace. Features.

【0009】請求項3記載の枚葉式熱処理装置は、請求
項1記載の枚葉式熱処理装置において、前記熱処理炉の
排気系に真空ポンプによる排気の前に初期排気を行うた
めのエジェクターを備えていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the single-wafer heat treatment apparatus according to the first aspect, further comprising an ejector for performing an initial evacuation before evacuation by a vacuum pump in an evacuation system of the heat treatment furnace. It is characterized by having.

【0010】請求項4記載の枚葉式熱処理装置は、請求
項1記載の枚葉式熱処理装置において、前記熱処理炉が
内管と外管の二重管構造とされ、頂部にガス流入口を有
する内管が上部と下部に分割されていることを特徴とす
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a single-wafer heat treatment apparatus according to the first aspect, wherein the heat treatment furnace has a double tube structure of an inner tube and an outer tube, and a gas inlet is provided at a top portion. The inner pipe is divided into an upper part and a lower part.

【0011】前記熱処理炉としては、酸化、拡散、成
膜、アニールの処理が可能に構成されていることが好ま
しい(請求項5)。
Preferably, the heat treatment furnace is configured to be capable of performing oxidation, diffusion, film formation, and annealing.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を添
付図面に基づいて詳述する。図1は本発明の実施の形態
である枚葉式熱処理装置の要部を示す縦断面図、図2は
図1の枚葉式熱処理装置の全体構成を概略的に示す側面
図、図3は同枚葉式熱処理装置の全体構成を概略的に示
す平面図、図4は熱処理炉の内管の構造を示す断面図、
図5は内管の上部を交換した熱処理炉を示す断面図、図
6はシャッター室の構成を示す斜視図、図7は同シャッ
ター室におけるシャッター板の動きを示す平面図、図8
は基板冷却室を概略的に示す断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of a single-wafer heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view schematically showing the entire configuration of the single-wafer heat treatment apparatus of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a plan view schematically showing the entire configuration of the single-wafer heat treatment apparatus, FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure of an inner tube of the heat treatment furnace,
5 is a sectional view showing a heat treatment furnace in which the upper portion of the inner tube is replaced, FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of a shutter chamber, FIG. 7 is a plan view showing the movement of a shutter plate in the shutter chamber, and FIG.
FIG. 2 is a sectional view schematically showing a substrate cooling chamber.

【0013】図1において、1は被処理基板である例え
ば半導体ウエハWに所定の熱処理、例えば酸化処理を施
すのに適するように構成された枚葉式熱処理装置の熱処
理炉である。この熱処理炉1の下部には、昇降可能な基
板保持部(ウエハホルダーともいう)2により下部の炉
口3から熱処理炉1内に上昇搬入されて熱処理され、炉
口3から降下搬出された熱処理後のウエハWを所定の温
度、具体的にはウエハWの搬送が可能な温度例えば60
0℃以下に冷却するために、炉口3を熱遮蔽する開閉可
能な遮熱シャッター4を有するシャッター室5が設けら
れている。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a heat treatment furnace of a single-wafer heat treatment apparatus adapted to perform a predetermined heat treatment, for example, an oxidizing treatment on a substrate to be processed, for example, a semiconductor wafer W. In the lower part of the heat treatment furnace 1, the heat treatment is carried out by ascending and descending into the heat treatment furnace 1 from the lower furnace port 3 by a vertically movable substrate holding part (also referred to as a wafer holder) 2, and the heat treatment is carried down from the furnace port 3. The temperature of the subsequent wafer W is set to a predetermined temperature, specifically, a temperature at which the wafer W can be transferred, for example, 60
In order to cool the furnace port 3 to 0 ° C. or lower, a shutter chamber 5 having an openable / closable heat shielding shutter 4 for thermally shielding the furnace port 3 is provided.

【0014】前記熱処理炉1は、上端が閉塞され下端が
開口された石英製の円筒状の処理容器である反応管から
なっている。この熱処理炉1は、同心状に配置された外
管6と内管7の二重管構成になっていることが好まし
い。外管6の下側部には処理ガス等を外管6と内管7と
の間に導入するためのガス導入ノズル8が設けられてい
る。ガス導入ノズル8には、処理ガス等のガス源に通じ
る配管が接続される(図示省略)。外管6には、酸素
(O2)ガスをパージして後述するヒータ14からウエ
ハWへの重金属汚染を抑制ないし防止するためのガスパ
ージ部9が表面を覆うように一体形成されていることが
好ましい。
The heat treatment furnace 1 comprises a reaction tube which is a cylindrical processing vessel made of quartz with an upper end closed and an open lower end. The heat treatment furnace 1 preferably has a double-pipe configuration of an outer pipe 6 and an inner pipe 7 arranged concentrically. A gas introduction nozzle 8 for introducing a processing gas or the like between the outer tube 6 and the inner tube 7 is provided at a lower portion of the outer tube 6. A pipe leading to a gas source such as a processing gas is connected to the gas introduction nozzle 8 (not shown). It is preferable that a gas purge unit 9 for purging oxygen (O2) gas to suppress or prevent heavy metal contamination from a heater 14 to be described later to the wafer W is formed integrally with the outer tube 6 so as to cover the surface. .

【0015】内管7の頂部(上端部)にはガス流入口1
0が形成されており、内管7の下側部には処理ガス等を
排気するためのガス排気ノズル11が外管6を貫通して
設けられている。ガス排気ノズル11には、熱処理炉1
内を減圧処理、微減圧処理ないし常圧処理のために例え
ば50〜760Torrの範囲で減圧排気が可能な真空
ポンプVPを備えた排気系(排気管)55が接続されて
いる。
A gas inlet 1 is provided at the top (upper end) of the inner pipe 7.
0 is formed, and a gas exhaust nozzle 11 for exhausting a processing gas or the like is provided below the inner pipe 7 through the outer pipe 6. The gas exhaust nozzle 11 has a heat treatment furnace 1
An exhaust system (exhaust pipe) 55 equipped with a vacuum pump VP capable of evacuating and decompressing the pressure in the range of, for example, 50 to 760 Torr is connected to the inside for decompression processing, slight decompression processing, or normal pressure processing.

【0016】また、この排気系55には、真空ポンプV
Pによる排気の前に初期排気を行うためのエジェクター
56を備えた初期排気系57が分岐接続されている。こ
の初期排気系57は、圧力ガス例えば窒素(N2)ガス
をエジェクター56内に噴射させて排気力を発生させる
ことにより、熱処理炉1内から例えばHCl等の腐食性
を有するガスを排気し、もって真空ポンプVPの腐食対
策とされている。前記エジェクター56は、耐食性を有
する材質例えばテフロン製であることが好ましい。図1
において、V1,V2は弁、PSは圧力センサである。
The exhaust system 55 includes a vacuum pump V
An initial exhaust system 57 including an ejector 56 for performing initial exhaust before the exhaust by P is branched and connected. The initial exhaust system 57 exhausts a corrosive gas such as HCl from the inside of the heat treatment furnace 1 by injecting a pressure gas such as a nitrogen (N 2) gas into the ejector 56 to generate an exhaust force. It is considered as a measure against corrosion of the vacuum pump VP. The ejector 56 is preferably made of a material having corrosion resistance, for example, Teflon. FIG.
, V1 and V2 are valves, and PS is a pressure sensor.

【0017】前記内管7は、シャッター室5の上面部に
開口形成された炉口3と連通するように載置され、フラ
ンジ押え12により固定されている。前記外管6は、前
記内管7のフランジ押え12の上面部に載置され、フラ
ンジ押え13により固定されている。前記内管7は、図
4ないし図5に示すように、上部2aが交換可能なよう
に上下に二分割すなわち上部2aと下部2bに分割され
ている。内管2の下部2bは、輻射熱の透過を抑制ない
し防止するために不透明石英からなっていることが好ま
しい。
The inner tube 7 is placed so as to communicate with the furnace port 3 formed on the upper surface of the shutter chamber 5 and is fixed by a flange retainer 12. The outer tube 6 is placed on the upper surface of the flange holder 12 of the inner tube 7 and is fixed by the flange holder 13. As shown in FIGS. 4 and 5, the inner pipe 7 is vertically divided into two parts, that is, an upper part 2a and a lower part 2b so that the upper part 2a can be replaced. The lower portion 2b of the inner tube 2 is preferably made of opaque quartz in order to suppress or prevent transmission of radiant heat.

【0018】内管2の上部2bの下端周縁部には、内管
2の下部2bの上部周縁部に着脱可能に嵌合する鍔部2
cが形成されている。熱処理の種類に応じて例えば図4
に示すように頂部に円形のガス流入口10を有する上部
2aを用いたり、あるいは図5に示すように頂部に多孔
状(シャワーヘッド状)のガス流入口10を有する上部
2aを用いるという具合に、共通の下部2bに対して上
部2aを適宜交換できるようになっている。
A flange 2 removably fitted to the lower peripheral edge of the upper portion 2b of the inner pipe 2 is fitted to the upper peripheral edge of the lower portion 2b of the inner pipe 2.
c is formed. Depending on the type of heat treatment, for example, FIG.
The upper portion 2a having a circular gas inlet 10 at the top as shown in FIG. 5, or the upper portion 2a having a porous (shower head) gas inlet 10 at the top as shown in FIG. The upper portion 2a can be appropriately replaced with the common lower portion 2b.

【0019】前記熱処理炉1は、ウエハWを加熱するた
めのヒータ14を上部に有している。このヒータ14
は、熱処理炉1の上方にウエハWと対向するように面状
に配置された抵抗発熱体からなる主発熱体15と、ウエ
ハWの周囲を囲むように配置された抵抗発熱体からなる
補助発熱体16とを備えている。主発熱体15は、同心
状に複数例えば中央発熱体15aと周辺部発熱体15b
とに分割されており、これら主発熱体15および補助発
熱体16を個別に制御することによりウエハWを面内均
一に加熱できるようになっている。
The heat treatment furnace 1 has a heater 14 for heating the wafer W at its upper part. This heater 14
Is a main heating element 15 composed of a resistance heating element arranged in a plane above the heat treatment furnace 1 so as to face the wafer W, and an auxiliary heating element composed of a resistance heating element arranged to surround the periphery of the wafer W. And a body 16. The main heating element 15 includes a plurality of concentric heating elements, for example, a central heating element 15a and a peripheral heating element 15b.
The main heating element 15 and the auxiliary heating element 16 are individually controlled, so that the wafer W can be uniformly heated in the plane.

【0020】例えば熱処理炉1内のプロセスエリアにお
いてウエハWを面内均一で1050℃に加熱する場合、
主発熱体15の中央発熱体15aを1200℃、周辺部
発熱体15bを1500℃、補助発熱体16を1300
℃に制御することが好ましい。主発熱体15および補助
発熱体16は、例えば発熱量の大きい二ケイ化モリブデ
ンからなっていることが好ましい。
For example, when a wafer W is heated to 1050 ° C. in a process area in the heat treatment furnace 1 uniformly in a plane,
The central heating element 15a of the main heating element 15 is 1200 ° C., the peripheral heating element 15b is 1500 ° C., and the auxiliary heating element 16 is 1300.
It is preferable to control to ° C. The main heating element 15 and the auxiliary heating element 16 are preferably made of, for example, molybdenum disilicide which generates a large amount of heat.

【0021】前記ヒータ14は、熱処理炉1に覆い被せ
られる、上部が閉塞された円筒状の断熱材17を有し、
この断熱材17の天井部と内周上側部に前記主発熱体1
5と補助発熱体16が取付けられている。また、断熱材
17の内側には、発熱体15,16からウエハWへの重
金属汚染の抑制ないし防止と、均熱性を図るために、例
えば炭化ケイ素(SiC)からなる均熱壁18が設けら
れていることが好ましい。また、断熱材17の外側は、
図示しない冷却ジャケットで覆われている。前記ヒータ
14は、外管6のフランジ押え13の上方に環状の断熱
体19を介して支持されていると共に、内管7のフラン
ジ押え12にボルト20で連結されて固定されている。
The heater 14 has a cylindrical heat insulating material 17 which is covered with the heat treatment furnace 1 and whose upper part is closed.
The main heating element 1 is provided on a ceiling portion and an inner peripheral upper portion of the heat insulating material 17.
5 and an auxiliary heating element 16 are attached. A heat equalizing wall 18 made of, for example, silicon carbide (SiC) is provided inside the heat insulating material 17 in order to suppress or prevent heavy metal contamination from the heating elements 15 and 16 to the wafer W and to achieve heat uniformity. Is preferred. The outside of the heat insulating material 17 is
It is covered with a cooling jacket (not shown). The heater 14 is supported above the flange holder 13 of the outer tube 6 via an annular heat insulator 19, and is connected to and fixed to the flange holder 12 of the inner tube 7 by bolts 20.

【0022】前記シャッター室5は、金属材例えばアル
ミニウム合金により形成されている。このシャッター室
5内の露出部には、腐食性ガスの接触による腐食を防止
するために耐食性を有する被覆材がコーティングされて
いる(図示省略)。例えば、シャッター室5の内壁面
(後述の補助室の内壁面を含む)には、被覆材としてテ
フロンコートが施されていることが好ましい。また、遮
熱シャッター4の回動軸が摺接する部分やシャッター室
5の嵌め合い部等の機械的精度の要求される部分には、
被覆材としてSiO2系コート、またはCrO3、AlO
3、SiO2を主成分とするコート、すなわち硬質の酸化
クロムをベースとした複合セラミックで構成されたセラ
ミックコート(セラミックコーティング)が施されている
ことが好ましい。
The shutter chamber 5 is formed of a metal material, for example, an aluminum alloy. The exposed portion in the shutter chamber 5 is coated with a coating material having corrosion resistance in order to prevent corrosion due to contact with corrosive gas (not shown). For example, it is preferable that the inner wall surface of the shutter chamber 5 (including the inner wall surface of an auxiliary chamber described later) is coated with Teflon as a coating material. In addition, a portion where mechanical accuracy is required, such as a portion where the rotating shaft of the heat-insulating shutter 4 is in sliding contact and a fitting portion of the shutter chamber 5 are required.
SiO 2 coating, CrO 3 , AlO as coating material
3. It is preferable that a coat mainly composed of SiO 2 , that is, a ceramic coat (ceramic coating) made of a composite ceramic based on hard chromium oxide is applied.

【0023】このセラミックコートの被膜の厚みは、例
えば30〜100μmの範囲で膜厚形成が可能で、この
被膜は無機質であるため、腐食性の液体や気体がシャッ
ター室の母材側に浸透して母材を腐食させたり、被膜を
剥離させるなどのトラブルを発生させない。また、高硬
度(例えばビッカーズ硬度が1200〜2000)であ
り、高い粒子間結合力(例えば800Kg/cm2
上)、高密着力を示す。
The thickness of the ceramic coat film can be formed, for example, in the range of 30 to 100 μm. Since this film is inorganic, corrosive liquid or gas permeates into the base material side of the shutter chamber. It does not cause troubles such as corrosion of the base material and peeling of the coating. In addition, it has high hardness (for example, Vickers hardness is 1200 to 2000), high bonding force between particles (for example, 800 kg / cm 2 or more), and high adhesion.

【0024】また、シャッター室5の壁部には、内壁面
に付着した腐食性ガスの結露を防止すべく内壁面を所定
の温度例えば120℃程度に加熱するための加熱手段と
して、熱媒体温度制御装置であるチラーにより所定の温
度に制御された熱媒体例えばガルデン(商品名)を循環
させるため熱媒体通路21が設けられている。前記シャ
ッター室5は、上述したような耐食および結露防止構造
とするために、その加工性を考慮して、図6にも示すよ
うに、上部材5a、中央部材5bおよび下部材5cに大
きく三分割し、これらをろう付けにより結合して形成さ
れていることが好ましい。
The wall of the shutter chamber 5 is provided with a heating means for heating the inner wall surface to a predetermined temperature, for example, about 120 ° C. in order to prevent dew condensation of corrosive gas adhered to the inner wall surface. A heat medium passage 21 is provided for circulating a heat medium controlled at a predetermined temperature by a chiller as a control device, for example, Galden (trade name). As shown in FIG. 6, the shutter chamber 5 has three main members, the upper member 5a, the center member 5b, and the lower member 5c. It is preferable to divide them and join them by brazing.

【0025】前記基板保持部2は、ウエハWを水平に載
置可能な形状に例えば石英により形成されており、下部
には例えば不透明石英からなる遮熱板22を介して例え
ば石英製の昇降軸23が連結されている。前記シャッタ
ー室5の底部(下部材5c)には、熱処理炉1内から降
下搬出された前記基板保持部2の遮熱板22を収容する
ための補助室24が設けられており、この補助室24の
底部を垂直に前記昇降軸23が昇降可能に貫通してい
る。
The substrate holding unit 2 is formed of, for example, quartz in a shape capable of horizontally mounting the wafer W, and a lowering shaft made of, for example, quartz is provided below a heat shield plate 22 made of, for example, opaque quartz. 23 are connected. At the bottom (lower member 5c) of the shutter chamber 5, there is provided an auxiliary chamber 24 for accommodating the heat shield plate 22 of the substrate holding unit 2 which has been carried down from the heat treatment furnace 1. The elevating shaft 23 vertically penetrates the bottom of the base 24 so as to be able to move up and down.

【0026】補助室24の底部には、昇降軸23の貫通
部をシールするための例えばN2等の不活性ガスシール
からなる軸シール部材25が設けられている。この軸シ
ール部材25は、N2等でのパージが可能であり、例え
ば90〜120℃に温度制御されている。また、シール
性を向上させるために、軸シール部材25と昇降機構2
6の昇降アーム27との間には昇降軸23を覆うように
ベローズ(図示省略)が設けられていることが好まし
い。前記昇降軸23の下端は、ボールネジおよびリニア
ガイドからなる昇降機構26の昇降アーム27に連結さ
れており、これにより基板保持部2の昇降が行われるよ
うになっている。
[0026] the bottom of the auxiliary chamber 24, the shaft sealing member 25 made of an inert gas seal, for example N 2 or the like for sealing the through-section of the elevator shaft 23 is provided. The shaft seal member 25 can be purged with N 2 or the like, and its temperature is controlled at, for example, 90 to 120 ° C. Further, in order to improve the sealing performance, the shaft sealing member 25 and the lifting mechanism 2
Preferably, a bellows (not shown) is provided between the lifting arm 27 and the lifting arm 27 so as to cover the lifting shaft 23. The lower end of the elevating shaft 23 is connected to an elevating arm 27 of an elevating mechanism 26 composed of a ball screw and a linear guide, whereby the substrate holding unit 2 is raised and lowered.

【0027】前記遮熱シャッター4は、炉口3を非接触
で開閉すべく一端の回動軸28を中心に水平回動可能に
シャッター室5内に設けられている。この回動軸28
は、シャッター室5の底部を回動可能に貫通しており、
シャッター室5の底部には、前記回動軸28の貫通部を
シールするための例えば磁性流体シールからなる軸シー
ル部材29が設けられている。前記回動軸28には、モ
ータ等の回動機構30が連結されている。
The heat-insulating shutter 4 is provided in the shutter chamber 5 so as to be horizontally rotatable around a rotating shaft 28 at one end so as to open and close the furnace port 3 in a non-contact manner. This rotating shaft 28
Penetrates the bottom of the shutter chamber 5 rotatably,
A shaft seal member 29 made of, for example, a magnetic fluid seal is provided at the bottom of the shutter chamber 5 to seal a penetrating portion of the rotation shaft 28. A turning mechanism 30 such as a motor is connected to the turning shaft 28.

【0028】遮熱シャッター4には、これを所定の温
度、例えば100〜150℃程度に冷却するために、熱
媒体を循環させるための熱媒体通路31が遮熱シャッタ
ー4の全面に渡って設けられている。この熱媒体通路3
1を設けるには、遮熱シャッター4を厚さ方向に二分割
して、その分割面に熱媒体通路31を加工した後、両者
をろう付けにより結合すればよい。前記シャッター室5
の熱媒体通路21に供給される熱媒体と、前記遮熱シャ
ッター4の熱媒体通路31に供給される熱媒体とは、例
えば個別または共通のチラーにより個別に温度制御され
るようになっている。前記遮熱シャッター4の表面に
は、耐熱性および耐食性のために、例えばセラミックコ
ート等が施されている。
In order to cool the heat shield 4 to a predetermined temperature, for example, about 100 to 150 ° C., a heat medium passage 31 for circulating a heat medium is provided over the entire surface of the heat shield shutter 4. Have been. This heat medium passage 3
In order to provide 1, the heat shielding shutter 4 may be divided into two in the thickness direction, the heat medium passage 31 may be formed on the divided surface, and the two may be joined by brazing. The shutter room 5
The heat medium supplied to the heat medium passage 21 and the heat medium supplied to the heat medium passage 31 of the heat shielding shutter 4 are individually temperature-controlled by, for example, an individual or common chiller. . For example, a ceramic coat or the like is applied to the surface of the heat shielding shutter 4 for heat resistance and corrosion resistance.

【0029】前記遮熱シャッター4は、炉口3を覆う遮
熱体32を上面部に有している。遮熱シャッター4およ
び遮熱体32は、炉口3からウエハWに入射する副遮熱
を遮断するために炉口3の口径よりも大きく形成されて
いることが好ましい。この遮熱体32は、耐熱性および
耐食性に優れ、しかも輻射熱を通さない材料、例えば内
部に多数の気泡を有する不透明石英からなる厚さの薄い
複数枚の遮熱板33と、これら遮熱板33を上下方向に
適宜間隔で積層した状態に支持するスペーサ部材34と
から構成されている。前記遮熱体32は、洗浄や交換等
のメンテナンスのために遮熱シャッター4の上面部に着
脱可能に取付けられている。
The heat shielding shutter 4 has a heat shielding body 32 covering the furnace port 3 on the upper surface. The heat shield shutter 4 and the heat shield 32 are preferably formed larger than the diameter of the furnace port 3 in order to block the sub heat shielding incident on the wafer W from the furnace port 3. The heat shield 32 has a plurality of thin heat shields 33 made of a material which is excellent in heat resistance and corrosion resistance and does not transmit radiant heat, for example, opaque quartz having a large number of air bubbles therein, And a spacer member 34 for supporting the layers 33 at appropriate intervals in the vertical direction. The heat shield 32 is detachably attached to the upper surface of the heat shield 4 for maintenance such as cleaning and replacement.

【0030】前記シャッター室5の側部(一側部)に
は、メンテナンス用の開口部35と、この開口部35を
塞ぐ蓋36とが設けられている。前記遮熱シャッター4
は、図3に仮想線で示すように、メンテナンス時に開口
部35から外部へ突出可能になっており、遮熱体32の
交換等のメンテナンスが容易にできるようになってい
る。すなわち、遮熱シャッター4は、回動軸28により
炉口3直下の閉位置Aと炉口3から側方へ退避した開位
置Bとの間で開閉操作される他に、閉位置Aから更に外
側に回動して開口部35から突出したメンテナンス位置
Cまで回動操作されるように構成されている。前記蓋3
6は、メンテナンス時に容易に取外せるように、ネジ止
め等により着脱可能に取付けられている。
On the side (one side) of the shutter chamber 5, an opening 35 for maintenance and a lid 36 for closing the opening 35 are provided. The heat shielding shutter 4
As shown by the phantom line in FIG. 3, it is possible to protrude from the opening 35 to the outside during maintenance, so that maintenance such as replacement of the heat shield 32 can be easily performed. That is, the heat shield shutter 4 is opened and closed between the closed position A immediately below the furnace port 3 by the rotating shaft 28 and the open position B retracted sideways from the furnace port 3, and further from the closed position A. It is configured to be pivoted outward and pivoted to a maintenance position C protruding from the opening 35. The lid 3
6 is detachably attached by screws or the like so that it can be easily removed during maintenance.

【0031】また、前記シャッター室5の側部(他側
部)には、基板保持部2をシャッター室5内に降下さ
せ、遮熱シャッター4を閉じた状態で、側方から基板保
持部2に対するウエハWの移載を行うための搬出入口3
7が設けられ、この搬出入口37にはウエハWの搬送を
行う多関節アームからなる搬送アーム38を内部に具備
した搬送室39がゲートバルブ40を介して連結されて
いる(図2ないし図3参照)。搬送室39の周囲には、
前記シャッター室5の他に、複数枚例えば25枚程度の
ウエハWを収納したカセット(図示省略)を気密に収容
してセットするためのカセット室41と、シャッター室
5で搬送可能な温度まで冷却された処理済みのウエハW
を更にカセットに収納可能な温度例えば100℃程度に
冷却するための冷却室(基板冷却室)42とが設けられ
ている。
In addition, on the side (other side) of the shutter chamber 5, the substrate holding unit 2 is lowered into the shutter chamber 5, and with the heat shielding shutter 4 closed, the substrate holding unit 2 is placed from the side. Loading / unloading port 3 for transferring wafers W to / from
A transfer chamber 39 internally provided with a transfer arm 38 composed of an articulated arm for transferring the wafer W is connected to the transfer port 37 via a gate valve 40 (FIGS. 2 and 3). reference). Around the transfer chamber 39,
In addition to the shutter chamber 5, a cassette chamber 41 for air-tightly storing and setting a cassette (not shown) accommodating a plurality of, for example, about 25 wafers W, and cooling to a temperature at which the shutter chamber 5 can carry the cassette W Processed wafer W
Is further provided with a cooling chamber (substrate cooling chamber) 42 for cooling the substrate to a temperature that can be stored in a cassette, for example, about 100 ° C.

【0032】カセット室41は、外部からカセットを搬
入搬出する扉付カセット出入口、搬送室39との間を開
閉するゲートバルブ、ウエハの搬出搬入時にカセットの
昇降を行う昇降機構、内部を大気圧または減圧雰囲気に
する圧力制御部、内部に不活性ガス等の雰囲気ガスを供
給する不活性ガス供給部等を備えている(図示省略)。
基板冷却室42は、図8に示すように、搬送室39の側
部にゲートバルブ49を介して連結されている。
The cassette chamber 41 has a cassette entrance with a door for loading and unloading a cassette from the outside, a gate valve for opening and closing the cassette with the transfer chamber 39, a lifting mechanism for raising and lowering the cassette when loading and unloading wafers, and an atmospheric pressure or an internal pressure. A pressure control section for reducing the pressure and an inert gas supply section for supplying an atmosphere gas such as an inert gas are provided inside (not shown).
As shown in FIG. 8, the substrate cooling chamber 42 is connected to a side of the transfer chamber 39 via a gate valve 49.

【0033】基板冷却室42内の下部には、水冷通路等
により所定の温度例えば30℃程度に冷却される冷却盤
50が設けられ、この冷却盤50には、その上面に対向
させて所定の隙間例えば0.2mm程度の隙間を介して
ウエハWを支持するための支持ピン51と、搬送アーム
38との間でウエハWの受け渡しを行うための昇降可能
な昇降ピン52とが設けられている。また、基板冷却室
42には、熱媒体用ガス例えば窒素(N2)ガス等の不
活性ガスを頂部から基板冷却室42内に供給するための
ガス供給管53と、基板冷却室42内を減圧排気するた
めの排気管54とが接続されている。
At the lower portion of the substrate cooling chamber 42, there is provided a cooling platen 50 which is cooled to a predetermined temperature, for example, about 30 ° C. by a water cooling passage or the like. A support pin 51 for supporting the wafer W through a gap, for example, a gap of about 0.2 mm, and a vertically movable pin 52 for transferring the wafer W between the transfer arm 38 are provided. . Further, the substrate cooling chamber 42 is provided with a gas supply pipe 53 for supplying an inert gas such as a heat medium gas, for example, nitrogen (N 2) gas from the top into the substrate cooling chamber 42, and the inside of the substrate cooling chamber 42 is depressurized. An exhaust pipe 54 for exhausting air is connected.

【0034】前記シャッター室5、基板冷却室42およ
びカセット室41は、搬送室39を中心としてその周囲
に配置されており、ウエハWを効率よく搬送できるよう
に構成されている。そして、前記搬送室39の搬送アー
ム38は、カセット室41のカセットから未処理のウエ
ハWを取り出してシャッター室5の基板保持部2に移載
し、熱処理後に基板保持部2から処理済みのウエハWを
受け取り前記基板冷却室42を介してカセットに戻すよ
うに構成されている。この場合、基板冷却室42でウエ
ハWを冷却している間に、カセット室41のカセットか
ら未処理のウエハWを取り出してカセット室5内の基板
保持部2上に移載するようにすることがスループットの
向上を図る上で好ましい。
The shutter chamber 5, the substrate cooling chamber 42, and the cassette chamber 41 are arranged around the transfer chamber 39 so as to transfer the wafer W efficiently. Then, the transfer arm 38 of the transfer chamber 39 takes out the unprocessed wafer W from the cassette in the cassette chamber 41 and transfers the unprocessed wafer W to the substrate holding unit 2 of the shutter chamber 5. It is configured to receive W and return it to the cassette via the substrate cooling chamber 42. In this case, while the wafer W is being cooled in the substrate cooling chamber 42, an unprocessed wafer W is taken out from the cassette in the cassette chamber 41 and transferred onto the substrate holding unit 2 in the cassette chamber 5. Is preferable for improving the throughput.

【0035】前記搬送室39には、不活性ガス等の雰囲
気ガスを搬送室39内に供給する不活性ガス供給部(図
示省略)が接続されていると共に、熱処理炉1内の処理
圧力と同じ圧力に制御可能な搬送排気系58が接続され
ている。この搬送排気系58は、前記熱処理炉1の排気
系55に接続されていてもよい。なお、図3において、
43は、シャッター室5のメンテナンス用の開口部35
に臨んで設けられたメンテナンスエリアである。従来の
熱処理装置では後方および側方の多方向をメンテナンス
エリアとして確保しておかなければならなかったが、本
発明の熱処理装置においては一方向のみで容易にメンテ
ナンスが可能である。このメンテナンスエリア43を囲
むように処理ガス等の供給を行うガスユニット、制御ボ
ックス、チラー等を含む熱媒体制御分配ユニット等が配
設されている(図示省略)。図1において、47はシャ
ッター室5の熱媒体通路21に熱媒体を供給・排出する
熱媒体給排口部、48は遮熱シャッター4の熱媒体通路
31に熱媒体を供給・排出する熱媒体給排口部である。
An inert gas supply unit (not shown) for supplying an atmosphere gas such as an inert gas into the transfer chamber 39 is connected to the transfer chamber 39 and has the same pressure as the processing pressure in the heat treatment furnace 1. A transport / exhaust system 58 that can be controlled to a pressure is connected. The transfer exhaust system 58 may be connected to the exhaust system 55 of the heat treatment furnace 1. In FIG. 3,
Reference numeral 43 denotes an opening 35 for maintenance of the shutter chamber 5.
It is a maintenance area provided in front of. In the conventional heat treatment apparatus, the rear and side directions must be secured as maintenance areas. However, in the heat treatment apparatus of the present invention, maintenance can be easily performed in only one direction. A gas unit for supplying a processing gas or the like, a control box, a heat medium control and distribution unit including a chiller, and the like are provided so as to surround the maintenance area 43 (not shown). In FIG. 1, reference numeral 47 denotes a heat medium supply / discharge port for supplying / discharging the heat medium to / from the heat medium passage 21 of the shutter chamber 5, and reference numeral 48 denotes a heat medium for supplying / discharge the heat medium to / from the heat medium passage 31 of the heat shielding shutter 4. It is a supply / discharge port.

【0036】次に、以上の構成からなる枚葉式熱処理装
置の作用を説明する。先ず、搬送室39の搬送アーム3
8がカセット室41のカセットから未処理のウエハWを
取り出し、ゲートバルブ40を介して搬出入口37から
シャッター室5に搬入し、シャッター室5で待機してい
る基板保持部2上に移載する。次に、ゲートバルブ40
を閉じてシャッター室5を密閉すると共に、遮熱シャッ
ター4が閉位置Aから開位置Bに水平に回動して炉口3
を開き、昇降機構26が基板保持部2を上昇させて、基
板保持部2上に載置されているウエハWを炉口3から熱
処理炉1内の所定のプロセスエリアに上昇搬入させて所
定の熱処理、例えば酸化処理を行う。処理ガスとして
は、例えば酸素(O2)ガス、H2Oガス、HClとH2
Oの混合ガス、あるいはこれらのガスにNH3を加えた
ガス等が用いられる。熱処理炉1内のクリーニングガス
としては、例えばHClガスが用いられる。
Next, the operation of the single-wafer heat treatment apparatus having the above configuration will be described. First, the transfer arm 3 of the transfer chamber 39
8 takes out an unprocessed wafer W from the cassette in the cassette chamber 41, carries it into the shutter chamber 5 through the gate port 40 through the loading / unloading port 37, and transfers the wafer W onto the substrate holding unit 2 waiting in the shutter chamber 5. . Next, the gate valve 40
Is closed to seal the shutter chamber 5, and the heat shield shutter 4 is rotated horizontally from the closed position A to the open position B to open the furnace port 3
Is lifted, the elevating mechanism 26 raises the substrate holding unit 2, and lifts and carries the wafer W placed on the substrate holding unit 2 from the furnace port 3 to a predetermined process area in the heat treatment furnace 1. Heat treatment, for example, oxidation treatment is performed. As the processing gas, for example, oxygen (O2) gas, H2O gas, HCl and H2
A mixed gas of O, a gas obtained by adding NH3 to these gases, or the like is used. As a cleaning gas in the heat treatment furnace 1, for example, HCl gas is used.

【0037】熱処理炉1内のプロセスエリアは、ヒータ
ー14の主発熱体15および補助発熱体16により所定
のプロセス温度例えば1050℃程度に予め加熱されて
おり、ガス導入ノズル8から所定の処理ガスを導入する
と共にガス排気ノズル11から所定の圧力で減圧排気し
ながらウエハWに所定時間例えば60秒程度熱処理を施
す。熱処理が終了したなら、昇降機構26によりウエハ
Wを熱処理炉1内からシャッター室5内に降下搬出し、
遮熱シャッター4を閉位置Aに回動させて炉口3を閉
じ、ウエハWを搬送可能な温度になるまで所定時間例え
ば60秒程度冷却する。この間、熱処理炉1内は不活性
ガス例えば窒素(N2)ガスで置換されつつ減圧排気さ
れている。
The process area in the heat treatment furnace 1 is previously heated to a predetermined process temperature, for example, about 1050 ° C., by a main heating element 15 and an auxiliary heating element 16 of a heater 14, and a predetermined processing gas is supplied from a gas introduction nozzle 8. The wafer W is subjected to a heat treatment for a predetermined time, for example, about 60 seconds while being introduced and depressurized and exhausted from the gas exhaust nozzle 11 at a predetermined pressure. When the heat treatment is completed, the wafer W is carried down from the heat treatment furnace 1 into the shutter chamber 5 by the elevating mechanism 26,
The heat shielding shutter 4 is rotated to the closing position A to close the furnace port 3 and cool the wafer W for a predetermined time, for example, about 60 seconds until the wafer W can be transported. During this time, the inside of the heat treatment furnace 1 is exhausted under reduced pressure while being replaced with an inert gas such as nitrogen (N2) gas.

【0038】ウエハWの冷却が終了したなら、ゲートバ
ルブ40を開け、搬送アーム38により処理済みのウエ
ハWをシャッター室5内の基板保持部2上から搬出して
基板冷却室42に搬入し、ウエハWをカセットに収納可
能な温度になるまで所定時間例えば60秒程度強制的に
冷却する。ウエハWをシャッター室5内から搬送室39
内に搬出したり、搬送室39からシャッター室5に搬入
するときには、搬送室39内は、搬送排気系58により
熱処理炉1内と同じ圧力に制御されている。
When the cooling of the wafer W is completed, the gate valve 40 is opened, and the wafer W processed by the transfer arm 38 is unloaded from the substrate holding section 2 in the shutter chamber 5 and loaded into the substrate cooling chamber 42. The wafer W is forcibly cooled for a predetermined time, for example, about 60 seconds until the temperature of the wafer W can be stored in the cassette. The wafer W is transferred from the shutter chamber 5 to the transfer chamber 39.
When the heat treatment furnace 1 is carried out or carried into the shutter chamber 5 from the transfer chamber 39, the inside of the transfer chamber 39 is controlled to the same pressure as that in the heat treatment furnace 1 by the transfer exhaust system 58.

【0039】前記基板冷却室42で処理済みのウエハW
を冷却している間に、搬送アーム38がカセット室41
のカセットから未処理のウエハWを取り出して前述と同
様にシャッター室5に搬入し、更にウエハWを熱処理炉
1内に上昇搬入して熱処理を開始する。基板冷却室42
でのウエハWの冷却が終了したなら、搬送アーム38が
そのウエハWを基板冷却室42から搬出してカセット室
41のカセットに戻し、以下同様のサイクルでウエハW
の熱処理が一枚ずつ連続的に行われることになる。
The wafer W processed in the substrate cooling chamber 42
While the transfer arm 38 is being cooled,
The unprocessed wafer W is taken out from the cassette, and is carried into the shutter chamber 5 in the same manner as described above, and the wafer W is further carried into the heat treatment furnace 1 to start the heat treatment. Substrate cooling chamber 42
Is completed, the transfer arm 38 unloads the wafer W from the substrate cooling chamber 42 and returns it to the cassette in the cassette chamber 41.
Is successively performed one by one.

【0040】このように構成された枚葉式熱処理装置に
よれば、搬送室39の周囲に、カセット室41と、熱処
理炉1を有するシャッター室5と、基板冷却室42とを
設け、前記搬送室39の搬送アーム38によりカセット
室41のカセットからウエハWを取り出してシャッター
室5の基板保持部2に移載し、熱処理後に基板保持部2
から処理済みのウエハWを受け取り前記基板冷却室42
を介してカセットに戻すように構成されているため、ウ
エハWの熱処理および搬送が効率よく行え、スループッ
トの向上が図れる。また、前記搬送室39が熱処理炉1
内の処理圧力と同じ圧力に制御可能に構成されているた
め、例えば微減圧ないし減圧処理後、熱処理炉1内を一
度大気圧に戻すことなくウエハWの搬送が可能となり、
スループットの向上が図れる。
According to the single-wafer heat treatment apparatus thus constructed, the cassette chamber 41, the shutter chamber 5 having the heat treatment furnace 1, and the substrate cooling chamber 42 are provided around the transfer chamber 39, The wafer W is taken out of the cassette in the cassette chamber 41 by the transfer arm 38 in the chamber 39 and is transferred to the substrate holding section 2 in the shutter chamber 5 after the heat treatment.
From the substrate cooling chamber 42
, The heat treatment and transfer of the wafer W can be performed efficiently, and the throughput can be improved. The transfer chamber 39 is provided in the heat treatment furnace 1.
Since it is configured to be controllable to the same processing pressure as the internal pressure, for example, after slightly decompressing or depressurizing, the wafer W can be transferred without returning the inside of the heat treatment furnace 1 to atmospheric pressure once,
Throughput can be improved.

【0041】更に、前記熱処理炉1の排気系55に真空
ポンプVPによる排気の前に初期排気を行うためのエジ
ェクター56を備えているため、腐食性を有するガスを
排気する場合、先ずエジェクター56で初期排気を行っ
てから真空ポンプVPで本排気を行うことにより、真空
ポンプVPを腐食性ガスから保護することができ、耐久
性の向上が図れる。また、前記熱処理炉1が内管7と外
管6の二重管構造とされ、頂部にガス流入口10を有す
る内管7が上部7aと下部7bに二分割されているた
め、ガス流入口10の形状の異なる上部7aを熱処理に
応じて変えることができ、下部7bが共通に使用でき、
コストの低減が図れる。
Further, since the exhaust system 55 of the heat treatment furnace 1 is provided with an ejector 56 for performing initial exhaust before exhausting by the vacuum pump VP, when exhausting corrosive gas, the ejector 56 is first used. By performing the main evacuation with the vacuum pump VP after performing the initial evacuation, the vacuum pump VP can be protected from corrosive gas, and the durability can be improved. Further, the heat treatment furnace 1 has a double pipe structure of an inner pipe 7 and an outer pipe 6, and the inner pipe 7 having a gas inlet 10 at the top is divided into an upper part 7a and a lower part 7b. The upper part 7a having the different shape 10 can be changed according to the heat treatment, the lower part 7b can be used in common,
Cost can be reduced.

【0042】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、被処理基板として
は、半導体ウエハに限定されず、例えばガラス基板、L
CD基板等であってもよい。また、酸化処理は、ドライ
HClプロセス、ウエットHClプロセス、常圧プロセ
スおよび減圧プロセスに適応可能である。更に、本発明
を構成する熱処理炉は、酸化、窒化、CVD等の成膜、
拡散、アニールの処理のうちの少なくとも一つの処理が
可能に構成されていればよい。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes and the like can be made without departing from the gist of the present invention. Is possible. For example, the substrate to be processed is not limited to a semiconductor wafer.
It may be a CD substrate or the like. The oxidation treatment can be applied to a dry HCl process, a wet HCl process, a normal pressure process, and a reduced pressure process. Further, the heat treatment furnace constituting the present invention is capable of forming a film by oxidation, nitridation, CVD, etc.
It is sufficient that at least one of the diffusion and annealing processes is configured to be possible.

【0043】[0043]

【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。
In summary, according to the present invention, the following effects can be obtained.

【0044】(1)請求項1記載の枚葉式熱処理装置に
よれば、搬送室の周囲に、カセット室と、上部に熱処理
炉を有するシャッター室と、基板冷却室とを設け、前記
搬送室の搬送アームによりカセット室内のカセットから
被処理基板を取り出してシャッター室の基板保持部に移
載し、熱処理後に基板保持部から処理済みの被処理基板
を受け取り前記基板冷却室を介してカセットに戻すよう
に構成されているため、被処理基板の熱処理および搬送
が効率よく行え、スループットの向上が図れる。
(1) According to the single-wafer heat treatment apparatus of the first aspect, a cassette chamber, a shutter chamber having a heat treatment furnace above, and a substrate cooling chamber are provided around the transfer chamber. The substrate to be processed is taken out of the cassette in the cassette chamber by the transfer arm and transferred to the substrate holding section in the shutter chamber. After the heat treatment, the processed substrate is received from the substrate holding section and returned to the cassette via the substrate cooling chamber. With such a configuration, heat treatment and transfer of the substrate to be processed can be efficiently performed, and throughput can be improved.

【0045】(2)請求項2記載の枚葉式熱処理装置に
よれば、前記搬送室が熱処理炉内の処理圧力と同じ圧力
に制御可能に構成されているため、例えば微減圧ないし
減圧処理後、熱処理炉内を一度大気圧に戻すことなく被
処理基板の搬送が可能となり、スループットの向上が図
れる。
(2) According to the single-wafer heat treatment apparatus of the second aspect, the transfer chamber is configured to be controllable at the same pressure as the processing pressure in the heat treatment furnace. In addition, the substrate to be processed can be transferred without returning the inside of the heat treatment furnace to the atmospheric pressure, and the throughput can be improved.

【0046】(3)請求項3記載の枚葉式熱処理装置に
よれば、前記熱処理炉の排気系に真空ポンプによる排気
の前に初期排気を行うためのエジェクターを備えている
ため、腐食性を有する処理ガスを排気する場合、先ずエ
ジェクターで初期排気を行っってから真空ポンプで本排
気を行うことにより、真空ポンプを腐食性ガスから保護
することができ、耐久性の向上が図れる。
(3) According to the single-wafer heat treatment apparatus of the third aspect, since the exhaust system of the heat treatment furnace is provided with an ejector for performing initial evacuation before evacuation by a vacuum pump, corrosiveness is reduced. When exhausting the processing gas, the initial exhaust is first performed by the ejector, and then the main exhaust is performed by the vacuum pump, so that the vacuum pump can be protected from corrosive gas, and the durability can be improved.

【0047】(4)請求項4記載の枚葉式熱処理装置に
よれば、前記熱処理炉が内管と外管の二重管構造とさ
れ、頂部にガス流入口を有する内管が上下に二分割され
ているため、ガス流入口の形状の異なる上部を熱処理に
応じて変えることができ、下部が共通に使用でき、コス
トの低減が図れる。
(4) According to the single-wafer heat treatment apparatus of the fourth aspect, the heat treatment furnace has a double-pipe structure of an inner pipe and an outer pipe, and the inner pipe having a gas inlet at the top is provided vertically. Since the gas inlet is divided, the upper portion having a different shape of the gas inlet can be changed according to the heat treatment, and the lower portion can be used in common, so that the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態である枚葉式熱処理装置の
要部を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of a single-wafer heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の枚葉式熱処理装置の全体構成を概略的に
示す側面図である。
FIG. 2 is a side view schematically showing the entire configuration of the single-wafer heat treatment apparatus of FIG.

【図3】同枚葉式熱処理装置の全体構成を概略的に示す
平面図である。
FIG. 3 is a plan view schematically showing an overall configuration of the single-wafer heat treatment apparatus.

【図4】熱処理炉の内管の構造を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a structure of an inner tube of the heat treatment furnace.

【図5】内管の上部を交換した熱処理炉を示す断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view showing a heat treatment furnace in which an upper portion of an inner tube is replaced.

【図6】シャッター室の構成を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view illustrating a configuration of a shutter chamber.

【図7】同シャッター室におけるシャッター板の動きを
示す平面図である。
FIG. 7 is a plan view showing movement of a shutter plate in the shutter chamber.

【図8】基板冷却室を概略的に示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view schematically showing a substrate cooling chamber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

W 半導体ウエハ(被処理基板) 1 熱処理炉 2 基板保持部 3 炉口 4 遮熱シャッター 5 シャッター室 7 内管 7a 上部 7b 下部 10 ガス流入口 38 搬送アーム 39 搬送室 41 カセット室 42 基板冷却室 VP 真空ポンプ 55 排気系 56 エジェクター W Semiconductor wafer (substrate to be processed) 1 Heat treatment furnace 2 Substrate holding unit 3 Furnace opening 4 Heat shielding shutter 5 Shutter chamber 7 Inner tube 7a Upper 7b Lower 10 Gas inlet 38 Transfer arm 39 Transfer chamber 41 Cassette chamber 42 Substrate cooling chamber VP Vacuum pump 55 Exhaust system 56 Ejector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原岡 務 神奈川県津久井郡城山町町屋1丁目2番41 号 東京エレクトロン東北株式会社相模事 業所内 Fターム(参考) 5F031 BB01 BB09 CC12 EE01 EE11 EE12 GG10 KK03 KK07 KK08 LL02 LL03 LL05  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Tsukasa Haraoka 1-2-141 Machiya, Shiroyama-cho, Tsukui-gun, Kanagawa Prefecture F-term in the Sagami Plant, Tokyo Electron Tohoku Co., Ltd. 5F031 BB01 BB09 CC12 EE01 EE11 EE12 GG10 KK03 KK07 KK08 LL02 LL03 LL05

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被処理基板を搬送する搬送アームを有す
る搬送室の周囲に、複数枚の被処理基板が収納されたカ
セットを収容するカセット室と、昇降可能な基板保持部
により被処理基板を一枚ずつ炉口から上昇搬入させて所
定の熱処理を行う熱処理炉を有し、炉口から降下搬出さ
れた被処理基板を搬送可能な温度に冷却するために炉口
を熱遮蔽する遮熱シャッターを有するシャッター室と、
被処理基板をカセットに収納可能な温度に冷却する基板
冷却室とを設け、前記搬送アームによりカセット室のカ
セットから被処理基板を取り出してシャッター室の基板
保持部に移載し、熱処理後に基板保持部から処理済みの
被処理基板を受け取り前記基板冷却室を介してカセット
に戻すように構成したことを特徴とする枚葉式熱処理装
置。
1. A substrate chamber is provided around a transfer chamber having a transfer arm for transferring a substrate to be processed, and a cassette chamber for accommodating a cassette containing a plurality of substrates to be processed, and a substrate holding portion capable of moving up and down. A heat-insulating shutter that has a heat treatment furnace that carries out a predetermined heat treatment while being lifted and loaded one by one from the furnace port, and heat-shields the furnace port to cool the substrate to be processed that has been lowered and carried out of the furnace port to a transportable temperature. A shutter chamber having
A substrate cooling chamber for cooling a substrate to be processed to a temperature at which the substrate can be stored in a cassette; a substrate to be processed taken out of the cassette in the cassette chamber by the transfer arm and transferred to a substrate holding part in a shutter chamber; A single-wafer heat treatment apparatus configured to receive a processed substrate from a unit and return the substrate to a cassette via the substrate cooling chamber.
【請求項2】 前記搬送室が熱処理炉内の処理圧力と同
じ圧力に制御可能に構成されていることを特徴とする請
求項1記載の枚葉式熱処理装置。
2. The single-wafer heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the transfer chamber is configured to be controllable at the same pressure as the processing pressure in the heat treatment furnace.
【請求項3】 前記熱処理炉の排気系に真空ポンプによ
る排気の前に初期排気を行うためのエジェクターを備え
ていることを特徴とする請求項1記載の枚葉式熱処理装
置。
3. The single-wafer heat treatment apparatus according to claim 1, further comprising an ejector for performing an initial evacuation before evacuation by a vacuum pump in an evacuation system of the heat treatment furnace.
【請求項4】 前記熱処理炉が内管と外管の二重管構造
とされ、頂部にガス流入口を有する内管が上部と下部に
分割されていることを特徴とする請求項1記載の枚葉式
熱処理装置。
4. The heat treatment furnace according to claim 1, wherein the heat treatment furnace has a double tube structure of an inner tube and an outer tube, and an inner tube having a gas inlet at a top portion is divided into an upper portion and a lower portion. Single wafer heat treatment equipment.
【請求項5】 前記熱処理炉が酸化、拡散、成膜、アニ
ールの処理が可能に構成されていることを特徴とする請
求項1記載の枚葉式熱処理装置。
5. The single-wafer heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the heat treatment furnace is configured to perform oxidation, diffusion, film formation, and annealing processes.
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