JP2001126996A

JP2001126996A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JP2001126996A
Application number: JP30457299A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Matsuda; 和彦松田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2001-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】炉心管に半導体基板を挿入する際の大気の巻
き込みを防止する。【解決手段】開閉蓋１５０を開いて半導体ウェーハ１
１０を保持したボード１２０を炉心管１４０内に挿入し
て、熱拡散処理等を行う。そして、半導体ウェーハ１１
０とボード１２０を炉心管１４０内に挿入する場合に、
炉心口１４０Ａの近傍に配置されたガス供給管２１０か
ら窒素ガスをほぼカーテン状に吹き付け、炉心口１４０
Ａを窒素ガスのカーテンで遮蔽する。これにより、炉心
口１４０Ａから炉心管１４０内への大気の巻き込みを防
止する。また、炉心口１４０Ａの近傍に配置されたガス
回収管３１０によってガス供給管２１０から吹き出され
た窒素ガスを回収して排出し、炉心管１４０内への進入
を抑制する。これにより、安定した半導体ウェーハの処
理を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、拡散炉やＣＶＤ炉
等の炉心管を用いた半導体製造装置に関し、特に炉心管
内に半導体ウェーハを挿入する場合の大気の巻き込みを
防止する構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体ウェーハに各種の拡散
処理やＣＶＤによる成膜処理を行う場合、多数の半導体
ウェーハを保持したボード（保持部材）を炉心管に設け
た炉心口から炉心管内に挿入し、その後、炉心口を閉じ
て拡散処理や成膜処理を行うようにしている。そして、
このような半導体ウェーハを保持したボートを炉心管内
に挿入する場合に、半導体ウェーハとボートの移動によ
って炉心口から炉心管内に大気の巻き込みが生じ、適正
な処理が妨げられるという問題が生じる。

【０００３】図６は、このような大気の巻き込み対策を
施した従来の半導体製造装置を示す断面図である。図６
（Ａ）において、多数の半導体ウェーハ１０は、互いに
等間隔で平行な状態でボード２０に保持されている。そ
して、ボード２０は、搬送機構のフォーク３０に保持さ
れ、炉心管４０に挿入される。炉心管４０は、半導体ウ
ェーハ１０及びボード２０を挿入する炉心口４０Ａに開
閉蓋５０が配置されており、図６（Ｂ）に示すように、
この開閉蓋５０を開放してフォーク３０の前進により半
導体ウェーハ１０及びボード２０を挿入するようになっ
ている。

【０００４】また、フォーク３０の基部側には、窒素ガ
スを吹き出すチューブ６０が設けられており、このチュ
ーブ６０から窒素ガスを吹き出しながら、半導体ウェー
ハ１０及びボード２０を挿入するようにしている。これ
により、半導体ウェーハ１０及びボード２０の挿入動作
に伴って、炉心口４０Ａから炉心管４０内に大気が巻き
込まれるのを抑制している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の半導体製造装置では、ボード２０の後方に配置
されたチューブ６０から炉心管４０の炉心口４０Ａ方向
に窒素ガスを吹き出すことにより、炉心口４０Ａから炉
心管４０内に大気が巻き込まれるのを抑制しているた
め、特に図６（Ｂ）に矢線Ａで示すように、炉心口４０
Ａの外周部近傍からの大気の巻き込みを有効に防止する
ことができないという問題がある。このため、炉心管４
０に大気（酸素等）が混入し、安定した半導体の製造が
妨げられるという問題がある。

【０００６】そこで本発明の目的は、炉心管に半導体基
板を挿入する際の大気の巻き込みを確実に防止できる半
導体製造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】本発明は前記目的を達成
するため、半導体基板を保持した保持部材を炉心管内に
挿入して所定の処理を行う半導体製造装置において、前
記炉心管は、前記半導体基板を保持した保持部材を挿入
する炉心口と、前記炉心口を開閉する開閉蓋と、前記開
閉蓋を開いて前記半導体基板を保持した保持部材を挿入
する場合に、前記炉心口に対し、前記保持部材の挿入方
向と略直交する方向に所定のガスを略カーテン状に吹き
付けることにより、炉心口から炉心管内への大気の巻き
込みを防止するガス供給手段とを有することを特徴とす
る。

【０００８】本発明の半導体製造装置では、半導体の製
造工程において、半導体基板を炉心管内にセットする場
合、炉心管の炉心口に設けられた開閉蓋を開放し、多数
の半導体基板を保持した保持部材を炉心口から炉心管内
に挿入する。そして、この炉心口の開閉蓋を開放する際
に、ガス供給手段を作動させ、炉心口に対し、保持部材
の挿入方向と略直交する方向に所定のガスを略カーテン
状に吹き付け。

【０００９】これにより、半導体基板と保持部材の挿入
動作に伴って炉心口から炉心管内へ大気が巻き込まれる
のを防止できる。そして、半導体基板と保持部材が炉心
管の所定位置にセットした後、炉心口の開閉蓋を閉蓋す
るとともに、ガス供給手段を停止する。このようにし
て、炉心管内への大気が巻き込みを防止し、炉心管のガ
ス分布状態を良好に制御して、半導体基板に対する安定
した処理を行うことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明による半導体製造装
置の実施の形態について説明する。本実施の形態による
半導体製造装置は、半導体ウェーハに対する窒素（Ｎ
２）アニール処理を行う熱拡散炉を用いた例について説
明する。ただし、本発明の半導体装置は、このような熱
拡散炉に限定されるものではなく、炉心管を用いて半導
体ウェーハに各種の拡散処理やＣＶＤによる成膜処理を
行うものに広く適用し得るものである。

【００１１】図１は、本実施の形態による半導体製造装
置を示す断面図である。この半導体製造装置では、多数
の半導体ウェーハ１１０を保持したボード（保持部材）
１２０を炉心口１４０Ａから炉心管１４０内に挿入し、
その後、炉心口１４０Ａを開閉蓋１５０によって閉じ、
炉心管１４０内にＮ２を導入してアニール処理を行う。
ボード１２０は、下面に複数の支柱を有し、各支柱に形
成した溝部に多数の半導体ウェーハ１１０の外周縁部を
装着することにより、各半導体ウェーハ１１０を互いに
等間隔で平行な状態に保持するものである。そして、こ
のボード１２０は、フォーク１３０に保持され、図１
（Ｂ）に示すように、このフォーク１３０の移送によっ
て炉心管１４０に挿入される。

【００１２】すなわち、図示しない搬送機構によってフ
ォーク１３０が前進方向に移送されることにより、半導
体ウェーハ１１０及びボード１２０が炉心管１４０内に
挿入され、炉心管１４０内の所定位置にセットされる。
この後、フォーク１３０が後退方向に移送され、炉心管
１４０より退いた状態で、炉心口１４０Ａを開閉蓋１５
０によって閉蓋し、半導体ウェーハ１１０に対するＮ２
アニール処理を行う。また、半導体ウェーハ１１０に対
するＮ２アニール処理が終了した後、炉心口１４０Ａの
開閉蓋１５０が開放され、フォーク１３０が前進方向に
移送されることにより、再び炉心管１４０内に挿入され
て半導体ウェーハ１１０及びボード１２０を支持する。
そして、フォーク１３０が後退方向に移送されることに
より、半導体ウェーハ１１０及びボード１２０を炉心管
１４０から取り出し、次の工程に移行する。

【００１３】また、開閉蓋１５０は、炉心口１４０Ａを
開閉する方向にスライド移動する移動機構に保持されて
おり、半導体ウェーハ１１０及びボード１２０の挿入、
取り出し時に移動されて、炉心口１４０Ａを開閉する。
なお、炉心管１４０には、その他の構成、例えば加熱用
の誘導コイル等が設置されているが、本発明の機能には
直接関係しないため説明は省略する。

【００１４】また、本形態の半導体製造装置には、開閉
蓋１５０を開いて半導体ウェーハ１１０を保持したボー
ド１２０を挿入する場合に、炉心口１４０Ａに対し、ボ
ード１２０の挿入方向と略直交する方向に窒素ガスをほ
ぼカーテン状（シャワー状）に吹き付けることにより、
炉心口１４０Ａから炉心管１４０内への大気の巻き込み
を防止するガス供給手段と、ガス供給手段から吹き出さ
れたガスを回収するガス回収手段とが設けられている。

【００１５】図２は、ガス供給手段とガス回収手段の構
成例を示す断面図である。また、図３〜図５は、図２に
示すガス供給手段で用いるガス供給管の具体例を示す正
面図である。図２に示すように、ガス供給手段は、ガス
供給管２１０と、フィルタ２２０と、ＭＦＣ（マスフロ
ーコントローラ）２３０と、バルブ２４０と、窒素ガス
供給装置（図示せず）とを有する。ガス供給管２１０
は、炉心口１４０Ａの前面に、炉心口１４０Ａの周囲を
包囲するような状態で配置されており、炉心口１４０Ａ
の中央方向に向けて所定の間隔で多数のガス吹き出し孔
を形成し、これらガス吹き出し孔から炉心口１４０Ａの
中央方向に窒素ガスを吹き出すようにしたものである。
これにより、炉心口１４０Ａの前面に窒素ガスのカーテ
ンを形成し、大気の進入を防止するものである。

【００１６】図３に示す例は、円筒状の炉心管１４０に
対して、円環状のガス供給管２１０Ａを設けたものであ
る。このガス供給管２１０Ａは、炉心管１４０の外径よ
りもやや大きい径を有し、炉心口１４０Ａの外周縁部の
外側に近接して配置されている。そして、このガス供給
管２１０Ａの内周部に、多数のガス吹き出し孔が形成さ
れており、これらガス吹き出し孔から、図中矢線Ｂに示
すように、炉心口１４０Ａの中心方向に窒素ガスが吹き
出され、炉心管１４０の前面に窒素ガスのカーテンが形
成される。

【００１７】また、図４に示す例は、円筒状の炉心管１
４０に対して、上下両側に直線状のガス供給管２１０Ｂ
を設けたものである。これらガス供給管２１０Ｂは、炉
心口１４０Ａの上下の外周縁部の外側に近接して配置さ
れている。そして、これらガス供給管２１０Ｂの対向面
に多数のガス吹き出し孔が形成されており、これらガス
吹き出し孔から、図中矢線Ｂに示すように、炉心口１４
０Ａの中央方向に窒素ガスが吹き出され、炉心管１４０
の前面に窒素ガスのカーテンが形成される。

【００１８】また、図５に示す例は、円筒状の炉心管１
４０に対して、上下両側及び左右両側に直線状のガス供
給管２１０Ｃを設けたものである。これらガス供給管２
１０Ｃは、炉心口１４０Ａの上下及び左右の外周縁部の
外側に近接して配置されている。そして、これらガス供
給管２１０Ｃの上下、左右の対向面に多数のガス吹き出
し孔が形成されており、これらガス吹き出し孔から、図
中矢線Ｂに示すように、炉心口１４０Ａの中央方向に窒
素ガスが吹き出され、炉心管１４０の前面に窒素ガスの
カーテンが形成される。

【００１９】また、フィルタ２２０は、窒素ガス中のダ
スト等の不純物を除去するものであり、ＭＦＣ２３０
は、窒素の流量制御を行うコントローラである。また、
バルブ２４０は、窒素ガス供給装置からの窒素ガスの供
給をオン／オフ制御するものであり、上述した開閉蓋１
５０の開放時に開閉蓋１５０の動作と連動してオンする
ようになっている。

【００２０】また、ガス回収手段は、図２に示すよう
に、炉心口１４０Ａの外周縁部とガス供給管２１０との
中間に回収口３１０Ａを有する回収管３１０を設け、こ
の回収管３１０に排気管３２０を介して回収ポンプ（図
示せず）を接続したものである。そして、ガス供給管２
１０から吹き出された窒素ガスの一部を回収管３１０か
ら回収し、排気管３２０側に排気することにより、窒素
ガスが炉心管１４０内に入らないようにしている。な
お、このような回収管３１０の構造は、ガス供給管２１
０の構造に対応するものが好ましく、また、ガス回収手
段による回収力は、ガス供給手段によるガス供給量との
バランスを考慮して決定することが好ましいものであ
る。

【００２１】以上のような本例の半導体製造装置では、
半導体ウェーハ１１０及びボード１２０を炉心管１４０
内に挿入する場合に、この炉心管１４０の炉心口１４０
Ａに窒素ガスのカーテンを形成することにより、炉心管
１４０内への大気の進入を防止でき、安定した半導体ウ
ェーハのＮ２アニール処理を行うことができ、不純物の
少ない半導体を形成することが可能となる。なお、以上
の例では、大気進入防止のためのカーテンを形成するガ
スとして、窒素ガスを用いたが、窒素以外に、ＡｒやＨ
ｅ等の不活性ガスを用いるようにしてもよい。また、以
上の例では、半導体ウェーハのＮ２アニール処理を行う
半導体製造装置を例に説明したが、本発明は炉心管を用
いた各種の半導体製造装置に広く適用し得るものであ
る。また、図１に示すような横型炉に限らず、縦型炉を
用いた半導体製造装置についても同様に適用し得るもの
である。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体製造
装置では、炉心管の開閉蓋を開いて半導体基板を保持し
た保持部材を挿入する場合に、炉心口に対し、保持部材
の挿入方向と略直交する方向に所定のガスを略カーテン
状に吹き付けることにより、炉心口から炉心管内への大
気の巻き込みを防止するようにした。このため、半導体
基板と保持部材の挿入動作に伴って炉心口から炉心管内
へ大気が巻き込まれるのを防止できる。したがって、半
導体基板に対して不純物のない安定した処理を行うこと
ができ、半導体装置の品質の改善や歩留の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による半導体製造装置を示
す断面図である。

【図２】図１に示す半導体製造装置におけるガス供給手
段とガス回収手段の構成例を示す断面図である。

【図３】図２に示すガス供給手段で用いるガス供給管の
具体例を示す正面図である。

【図４】図２に示すガス供給手段で用いるガス供給管の
具体例を示す正面図である。

【図５】図２に示すガス供給手段で用いるガス供給管の
具体例を示す正面図である。

【図６】従来の半導体製造装置の一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１１０……半導体ウェーハ、１２０……ボード、１３０
……フォーク、１４０……炉心管、１４０Ａ……炉心
口、１５０……開閉蓋、２１０、２１０Ａ、２１０Ｂ、
２１０Ｃ……ガス供給管、２２０……フィルタ、２３０
……ＭＦＣ、２４０……バルブ、３１０……回収管、３
２０……排気管。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板を保持した保持部材を炉心管
内に挿入して所定の処理を行う半導体製造装置におい
て、前記炉心管は、前記半導体基板を保持した保持部材を挿
入する炉心口と、前記炉心口を開閉する開閉蓋と、前記開閉蓋を開いて前記半導体基板を保持した保持部材
を挿入する場合に、前記炉心口に対し、前記保持部材の
挿入方向と略直交する方向に所定のガスを略カーテン状
に吹き付けることにより、炉心口から炉心管内への大気
の巻き込みを防止するガス供給手段と、を有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】前記ガス供給手段は、前記炉心口の近傍
部に配置されたガス供給管に所定の間隔で多数のガス吹
き出し孔を形成し、前記多数のガス吹き出し孔から炉心
口の中央方向にガスを吹き出すようにしたことを特徴と
する請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】前記ガス供給管は、前記炉心口の両側部
に配置され、それぞれのガス吹き出し孔を互いに対向し
た状態で配置されていることを特徴とする請求項１記載
の半導体製造装置。
【請求項４】前記ガス供給管は、前記炉心口の外周を
包囲する状態で配置され、それぞれのガス吹き出し孔を
炉心口の中央方向に向けた状態で配置されていることを
特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項５】前記ガス供給管は、前記炉心口の外周を
包囲する円環状に形成されていることを特徴とする請求
項４記載の半導体製造装置。
【請求項６】前記炉心口の近傍部に、前記ガス供給手
段から吹き出されたガスを回収して炉心管内への進入を
抑制するガス回収手段を有することを特徴とする請求項
１記載の半導体製造装置。
【請求項７】前記ガス回収手段は、前記ガス供給手段
と前記炉心管の炉心口の縁部との中間に設けられている
ことを特徴とする請求項６記載の半導体製造装置。
【請求項８】前記所定のガスは、炉心管内での処理に
用いるガスであることを特徴とする請求項１記載の半導
体製造装置。
【請求項９】前記所定のガスは、窒素ガスであること
を特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項１０】前記所定のガスは、炉心管内での処理
に用いるガス以外の不活性ガスであることを特徴とする
請求項１記載の半導体製造装置。