JP2001250821A

JP2001250821A - 半導体の高温高圧処理装置

Info

Publication number: JP2001250821A
Application number: JP2000060768A
Authority: JP
Inventors: Takao Fujikawa; 隆男藤川; Toshihisa Nozawa; 俊久野沢
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2001-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウエハの粉塵汚染を防止しつつファン
による均熱化を図る。【解決手段】半導体ウエハを高温高圧のガス雰囲気下
で処理する半導体の高温高圧処理装置において、半導体
ウエハが収納される圧力容器と、当該圧力容器内で半導
体ウエハを加熱するためのヒータと、前記半導体ウエハ
に沿って流れるガス流を起こして、前記圧力容器内のガ
スを攪拌するファンとを備え、前記ガス流の半導体ウエ
ハより上流位置には、粉塵を捕捉するためのフィルタが
設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＵＬＳＩに代表さ
れる半導体の製造工程に用いられる高温高圧ガス雰囲気
での処理装置に関するものであり、例えば、ＰＶＤ法、
ＣＶＤ法、メッキ法により金属配線膜を成膜する方法と
組み合わせて高品位の配線材料被膜を形成する装置に関
するものである。特に、１バッチで複数枚のウエハを処
理する縦形のバッチ式の装置において問題となる上下方
向の均熱性の確保、長時間を要する冷却工程、パーティ
クルと称される粉塵によるウエハの汚染の問題への対応
を改善した半導体の高温高圧処理装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】本発明のような半導体の高温高圧処理装
置としては、本発明者らによる特開平１１−２７９７６
０号公報に記載のものが公知である。上記文献に記載さ
れている装置のように、縦型の高温高圧処理装置は、通
常、中央部に置かれた半導体ウエハを取り囲むようにヒ
ータが配置される。このような装置では、高温高圧のガ
スの自然対流が激しいため、上下方向の均熱性を向上す
るために、ヒータを上下方向に分割し、独自に加熱電力
を投入できるよう配慮されている。これにより、昇温加
熱時と温度保持時の上下温度分布を実質上なくすことが
可能である。

【０００３】ただし、降温時に最高の冷却速度を得るに
はすべてのヒータの投入電力を遮断する必要がある。し
かし、この場合、下方にいくほど低温という温度分布が
発生する。温度分布の発生を低減するには、下側のヒー
タに通電して加熱することが必要になるが、ガスの自然
対流により上方への熱が伝わるため、冷却速度は遅くな
らざるをえない。一方、均熱化を図るために、類似の構
造を持ったセラミックスや金属材料処理用のＨＩＰ装置
では、高圧容器内部に高圧ガス攪拌用のファンを設ける
構造が用いられている。ファンを設けると、ヒータが分
割されていなくとも又は分割数が少なくても、均熱性を
確保できるという利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、セラミックス
や金属材料の処理と異なり、半導体用の装置の場合、パ
ーティクルと称する粉塵によるウエハの汚染を防止する
ことが必要とされるため、上記のようなＨＩＰ処理のフ
ァンをそのまま半導体用装置に適用することはできな
い。すなわち、ＨＩＰ装置にみられるファンを半導体の
高温高圧処理装置に適用すると、そのファンは圧力容器
内のガスを攪拌すると共に圧力容器内の粉塵も攪拌する
結果となり、半導体で最も敬遠される粉塵が付着するこ
とを助長することになる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題に鑑
みてなされたものであって、ファンによる均熱化を行う
場合に粉塵汚染を防止するために、次の技術的手段を採
用した。すなわち、本発明は、半導体ウエハを高温高圧
のガス雰囲気下で処理する半導体の高温高圧処理装置に
おいて、半導体ウエハが収納される圧力容器と、当該圧
力容器内で半導体ウエハを加熱するためのヒータと、前
記半導体ウエハに沿って流れるガス流を起こして、前記
圧力容器内のガスを攪拌するファンとを備え、前記ガス
流の半導体ウエハより上流位置には、粉塵を捕捉するた
めのフィルタが設けられていることを特徴とする。

【０００６】本発明によれば、ファンによって発生した
ガス流に粉塵が含まれていても、そのガス流はフィルタ
によって粉塵を捕捉されてから半導体ウエハに向かうの
で、半導体ウエハの汚染が防止される。また、前記圧力
容器内には、前記フィルタを通過したガス流が半導体ウ
エハに沿って一方向に流れるように案内するガス流路を
形成するガス流路形成部材が設けられているのが好適で
ある。また、前記圧力容器は、上下方向に複数の半導体
ウエハが収納される縦形であって、前記ファンは下方か
ら半導体ウエハに向かうガス流を起こすように半導体ウ
エハの下方に配置され、前記フィルタは半導体ウエハと
前記ファンとの間に配置されているのが好適である。

【０００７】この場合、ファンによって上下方向の均熱
性が確保され、ファンから半導体ウエハに向かうガス流
れ中の粉塵はフィルタによって捕捉され清浄なガスが半
導体ウエハに沿って流れるので、半導体ウエハの汚染が
防止できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係
る高温高圧処理装置１を示している。この装置１は、半
導体ウエハ２が収納される圧力容器３を備えている。圧
力容器３は、上下に開口を有する筒状本体４と、筒状本
体４の上部開口を塞ぐ上蓋５と、筒状本体４の下部開口
を塞ぐ下蓋６とを備えている。上蓋５及び下蓋６は筒状
本体４に対して着脱自在であり、図示しない昇降機構に
より下蓋６を下降させて下蓋６を開けることにより、半
導体ウエハの出し入れが行われる。なお、上蓋５は筒状
本体４と一体構造であってもよい。

【０００９】前記筒状本体４，上蓋５及び下蓋６によっ
て画成される空間が高圧となる高圧室であり、この高圧
室には、下部が開口した倒立椀状の断熱構造体２９が配
置されている。この断熱構造体は圧力容器３の上部から
懸垂されている。この断熱構造体２９は、後述のヒータ
１５から発生した熱が圧力容器壁を通じて外部に放散さ
れるのを抑制して半導体ウエハ２に効率良く熱を伝え
る。高圧室のうち、この断熱構造体２９の内側が、半導
体ウエハ２が収納される処理室とされている。この処理
室では、複数の半導体ウエハ２がボート（図示省略）に
よって上下方向に所定間隔をおいて複数積み上げられ
る。このように本装置１は、半導体ウエハが上下方向に
収納される縦形である。なお、通常、半導体ウエハ２の
積み上げ下ろし工程はクリーンロボット（図示省略）で
行われる。

【００１０】前記上蓋５には、外部からガスを圧力容器
３内部に導入するためのガス導入通路３０が形成されて
いる。半導体ウエハ２の高圧処理を行う場合には、ガス
圧縮機（図示省略）から高圧ガスがガス導入通路３０を
通って供給される。ガスには、例えば、アルゴンガス等
の不活性ガスが使用される。また、処理が完了した後に
は、高圧ガスは、下蓋６に設けられたガス排気通路通路
３１を通って排出され、減圧弁で減圧されガス貯蔵装置
（図示省略）に回収されるか、大気に放出される。

【００１１】前記処理室内の半導体ウエハ２の下方に
は、半導体ウエハ２を加熱するためのヒータ１５が配置
されている。ヒータ１５をウエハ２の下方に配置するこ
とで、ウエハ２の側方に配置するものと比較して容器３
の内径の増大を防止でき、装置１をコンパクトにするこ
とができる。なお、これらのヒータ１５は、下蓋６に支
持されている。前記処理室内には、処理室内でのガスの
流れを案内するガス流路形成部材１９が設けられてい
る。このガス流路形成部材１９は、上下が開口した筒状
部材であり、半導体ウエハ２を囲むように配置されてい
る。また、部材１９の上部開口は下部開口より絞られて
おり開口面積が小さくなっている。ガス流路形成部材１
９は、その内側においては一方の開口側から他方の開口
側に向かってガスが流れ、その外側において他方の開口
側から一方の開口側へ向かってガスが流れることによ
り、部材１９内外で対流が発生可能なように処理室内に
配置されている。

【００１２】すなわち、図１中の矢印で示すように、部
材１９の内側においては、下から上に向かうようにガス
が流れ、部材１９の上部においてガスが外に出て、部材
１９の外側においては上から下に向かうガス流となり、
再び部材１９の内側に流れ込むように流れることが可能
である。また、図１に示すように半導体ウエハ２（ボー
ト）は部材１９の内側（ガス流路）に配置されている。
なお、前記ヒータ１５，後述のファン２０及びフィルタ
２２も部材１９の内側に配置されている。

【００１３】下蓋６の上にはファン２０が設けられてい
る。このファン２０は、半導体ウエハ２の下方に位置し
ている。言い換えればファン２０はボートの下方に位置
している。ファン２０は、部材１９内側において半導体
ウエハ２へ向かうガス流（上昇流）を起こす。したがっ
て、部材１９の外側では下降流が生じる。このようにフ
ァン２０は、半導体ウエハ２の積層方向に流れるガス流
を発生し、圧力容器３内のガスを攪拌する。なお、この
ファン２０は、下蓋６上に設けられたファン駆動用モー
タ２１によって回転駆動される。

【００１４】ファン２０と半導体ウエハ２（ボート）と
の間には、粉塵を捕捉するためのフィルタ２２が設けら
れている。このフィルタ２２は、部材１９の内面に取り
付けられており、ファン２０によって生じた上向きのガ
ス流に含まれる粉塵は、このフィルタ２２によって捕捉
され、フィルタ２２を通過し半導体ウエハ２に沿って流
れるガス流は清浄となる。なお、以上の本実施形態の構
造を言い換えれば、処理室内でガスが一方向に流れるガ
ス流路を形成するガス流路形成部材１９を設け、このガ
ス流路の流れ方向中途部に粉塵を捕捉するフィルタ２２
を設け、ガス流路のフィルタ２２より下流側に半導体ウ
エハ２を収納し、上流側にファン２０を配置したものと
いうことができる。

【００１５】また、ヒータ１５は最大の発塵源であるの
で、本実施形態のようにファン２０によって生じたガス
流がヒータ１５に触れる場合には、ヒータ１５から半導
体ウエハ２に向かうガス流の途中にフィルタ２２が位置
しているのが良い。この第１実施形態によれば、今後ま
すます微細化と多層化が進むＵＬＳＩ半導体の製造にお
いて、パーティクルの発生による汚染の防止を可能とし
つつ、均熱性を確保することができる。また冷却工程に
あっては時間を短縮することができる。このため、工業
生産の観点から、重要なサイクルタイムの短縮すなわち
時間当たりの処理数量（スループット）の向上など経済
性の面で寄与するところは非常に大きい。

【００１６】図２は、本発明の第２実施形態を示してい
る。この第２実施形態が第１実施形態と相違する点は、
ガス流路形成部材１９が実質的に省略されている点にあ
る。粉塵は処理室の下方に多く存在するが、このような
粉塵をファン２０が巻き上げても、ファン２０の下流側
（上方）にあるフィルタ２２が粉塵を捕捉するので、フ
ィルタ２２を通過し半導体ウエハ２に沿って流れるガス
流（図中の矢印）は清浄であり、汚染を防止できる。な
お、ファン２０によって生じたガス流がフィルタ２２を
通過することを保証するために、ファン２０によって生
じたガス流をフィルタ２２まで案内するガイド部材２５
を設けておくのが望ましい。

【００１７】なお、本実施形態では、フィルタ２２は、
図示しない部材を介して下蓋６によって支持されてい
る。また、この第２実施形態において説明を省略した点
については、第１実施形態と同様である。図３は、本発
明の第３実施形態を示している。この第２実施形態で
は、ファン２０によって生じるガス流（図３中の矢印）
の方向と、フィルタ２２の配置とが、第１実施形態と異
なっている。つまり、ファン２２は、部材１９の内側に
上から下に流れる下降流を起こすように回転し、部材１
９の外側では上昇流が発生している。このため、図３中
の矢印で示すように、部材１９の内側においては、上か
ら下に向かうようにガスが流れ、部材１９の下部におい
てガスが外に出て、部材１９の外側においては下から上
に向かうガス流となり、再び部材１９の内側に流れ込む
ように流れるようになっている。フィルタ２２は、部材
１９の上部開口に取り付けられており、この上部開口か
ら部材１９内に入り込むガス流中の粉塵を捕捉する。し
たがって、半導体ウエハ２に沿って流れるガスは清浄で
ある。この第３実施形態において説明を省略した点につ
いては、第１実施形態と同様である。

【００１８】なお、上記の各実施形態は、例示的なもの
であって限定的なものではない。例えば、フィルタとフ
ァンの配置は様々な変形が可能である。また、ヒータ
は、半導体ウエハの下方のみならず、側方に配置するこ
とも可能である。

【００１９】

【発明の効果】以上、本発明によれば、半導体ウエハの
粉塵汚染を防止しつつファンによる均熱化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係る高温高圧処理装置の内部断
面図である。

【図２】第２実施形態に係る高温高圧処理装置の内部断
面図である。

【図３】第３実施形態に係る高温高圧処理装置の内部断
面図である。

【符号の説明】

１高温高圧処理装置２半導体ウエハ３圧力容器１５ヒータ２０ファン２２フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K029 AA06 DA09 5F033 QQ73 QQ86 XX00 5F045 AB31 AB40 AC16 BB15 DP19 EE01 EE10 EF15 HA16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウエハを高温高圧のガス雰囲気下
で処理する半導体の高温高圧処理装置において、半導体ウエハが収納される圧力容器と、当該圧力容器内で半導体ウエハを加熱するためのヒータ
と、前記半導体ウエハに沿って流れるガス流を起こして、前
記圧力容器内のガスを攪拌するファンとを備え、前記ガス流の半導体ウエハより上流位置には、粉塵を捕
捉するためのフィルタが設けられていることを特徴とす
る半導体の高温高圧処理装置。
【請求項２】前記圧力容器内には、前記フィルタを通
過したガス流が半導体ウエハに沿って一方向に流れるよ
うに案内するガス流路を形成するガス流路形成部材が設
けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体の
高温高圧処理装置。
【請求項３】前記圧力容器は、上下方向に複数の半導
体ウエハが収納される縦形であって、前記ファンは下方から半導体ウエハに向かうガス流を起
こすように半導体ウエハの下方に配置され、前記フィル
タは半導体ウエハと前記ファンとの間に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体の高温高
圧処理装置。