JP2001284277A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コスト増やスループット低下を防止しつつ処
理精度を向上する。 【解決手段】 上端に炉口５を有する処理室４を形成し
たプロセスチューブ３の上側に窒素ガス３０が充満され
るチューブ側予備室３１が設けられ、予備室３１の底壁
にはボート２１が搬入搬出されるボート出入口３９が開
設され、ボート出入口３９の下側にカセット側予備室４
９が設けられている。 【効果】 窒素ガスが充満される予備室を設けることで
ウエハが空気に接触するのを防止できるため、空気との
接触で自然酸化膜が生成されるのを防止できる。ボート
をチューブ側予備室へ下側から挿入することでボートの
チューブ側予備室への搬入搬出時の予備室の外の雰囲気
の巻き込みを窒素ガスのオーバフローで防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板処理装置に関
し、特に、気密に閉じられた処理室内で処理が施される
基板の酸化や汚染防止技術に係り、例えば、半導体装置
の製造工程において、半導体ウエハに酸化膜形成処理や
拡散処理、アニール処理および成膜処理を施すのに利用
して有効なものに関する。

【０００２】一般に、半導体装置の製造工程において、
半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に酸化膜形成処
理や拡散処理、アニール処理および成膜処理を施すのに
バッチ式縦形ホットウオール形基板処理装置が、広く使
用されている。

【０００３】例えば、酸化膜形成処理や拡散処理および
アニール処理等の熱処理を施すためのバッチ式縦形ホッ
トウオール形基板処理装置（以下、熱処理装置とい
う。）は、ウエハが搬入される処理室を形成し縦形に設
置されたプロセスチューブと、処理室にガスを導入する
ガス導入口と、処理室を真空排気する排気管と、プロセ
スチューブの外側に設置されて処理室を加熱するヒータ
ユニットとを備えており、複数枚のウエハがボートによ
って同心的に整列されて保持された状態で処理室に下端
の炉口から搬入され、ヒータユニットによって処理室が
加熱されることにより、ウエハに酸化膜形成処理や拡散
処理およびアニール処理等の熱処理が施されるように構
成されている。

【０００４】従来のこの種の熱処理装置においては、処
理室に搬入される前および処理室から搬出された後のボ
ートに保持されたウエハは大気に接触して大気に含まれ
た酸素や水分によって酸化されるため、ウエハに想定さ
れていない酸化膜（以下、自然酸化膜という。）が制御
されずに形成され、酸化膜形成処理や拡散処理およびア
ニール処理等の熱処理の精度が低下するという問題点が
ある。

【０００５】そこで、プロセスチューブの下方にボート
を待機させる予備室を構築するとともに、予備室を不活
性雰囲気に形成する熱処理装置が提案されている。この
熱処理装置においては、処理室に搬入される前および処
理室から搬出された後に予備室にて待機するボートに保
持されたウエハは、不活性雰囲気に置かれることによ
り、大気に含まれた酸素や水分によって酸化されること
はないため、ウエハに自然酸化膜が形成されることはな
く、熱処理の精度が低下するという問題点は防止され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、不活性雰囲
気を形成する予備室を備えた熱処理装置においては、ボ
ートの予備室での待機中にボートにウエハがウエハ移載
装置によって脱着されることになる。この場合、複数枚
のウエハを収納したウエハカセット（以下、カセットと
いう。）が予備室に直接的に搬入搬出されたのでは、カ
セットの予備室に対する搬入搬出時に予備室外の空気が
大量に予備室に巻き込まれるため、カセットが搬入搬出
される予備室（以下、カセット室という。）は予備室か
ら流体的に切り離して設ける必要があると、考えられ
る。

【０００７】しかしながら、カセット室を真空排気され
るとともに窒素ガスが充満される所謂ロードロック予備
室に構築したのでは、熱処理装置の製造コストやランニ
ングコストが増大するという問題点がある。しかも、カ
セットは比較的に大きな体積を有することにより、その
カセット室への搬入搬出時にカセット室外の空気が大量
に巻き込まれ易いため、カセット室において低濃度の空
気環境を維持するのには長時間の真空排気や窒素ガスの
充填が必要になり、熱処理装置のスループットが低下し
てしまう。

【０００８】本発明の目的は、製造コストやランニング
コストの増加およびスループットの低下を防止しつつ、
処理の精度を向上することができる基板処理装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る基板処理装
置は、上端に炉口を有する処理室を形成したプロセスチ
ューブと、前記処理室に出入りして基板を処理室に搬入
搬出するボートとを備えている基板処理装置であって、
前記プロセスチューブの上側に不活性ガスが充満される
予備室が設けられ、この予備室の底壁には前記ボートが
搬入搬出されるボート出入口が開設されていることを特
徴とする。

【００１０】前記した手段においては、基板はプロセス
チューブの上側に設置された予備室の外でボートに脱着
されることになるため、基板のボートへの脱着時に予備
室の外の空気が予備室に巻き込まれるのを防止すること
ができる。しかも、ボートは予備室へ下側から挿入され
るため、ボートの予備室への搬入搬出時の予備室の外の
雰囲気の巻き込みは不活性ガスのオーバフローによって
効果的に防止することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に即して説明する。

【００１２】本実施の形態において、本発明に係る基板
処理装置は、酸化膜形成処理や拡散処理およびアニール
処理等の熱処理を施すための熱処理装置（バッチ式縦形
ホットウオール形熱処理装置）として構成されており、
基板としてのウエハに酸化膜形成処理や拡散処理および
アニール処理等の熱処理を施す方法を実施するのに使用
される。

【００１３】図１〜図５に示されているように、熱処理
装置１は中心線が垂直になるように縦に配されて筐体２
に支持された縦形のプロセスチューブ３を備えており、
プロセスチューブ３は石英ガラスが使用されて上端が開
口した円筒形状に一体成形されている。プロセスチュー
ブ３の筒中空部はボートによって同心的に整列した状態
に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室４を形
成しており、プロセスチューブ３の上端開口は被処理基
板としてのウエハを出し入れするための炉口５を構成し
ている。したがって、プロセスチューブ３の内径は取り
扱うウエハの最大外径よりも大きくなるように設定され
ている。

【００１４】プロセスチューブ３の上端面にはマニホー
ルド７の上端面がシールリング６を挟んで当接されてお
り、プロセスチューブ３とマニホールド７とは重なった
状態で筐体２に支持されている。

【００１５】図９に示されているように、マニホールド
７の側壁の一部には処理室４を所定の真空度に真空排気
するための排気管８が処理室４に連通するように接続さ
れており、マニホールド７の側壁の排気管８に対向する
位置にはガス導入管９が接続されている。ガス導入管９
には処理ガスの供給源や不活性ガスの供給源（いずれも
図示しない。）が接続されるようになっている。ガス導
入管９によって処理室４に導入されたガスは排気管８に
よって排気されるようになっている。

【００１６】プロセスチューブ３の外部にはヒータ１０
ａおよび断熱筒１０ｂによって構成されたヒータユニッ
ト１０がプロセスチューブ３の周囲を包囲するように同
心円に設備されており、ヒータユニット１０は処理室４
内を全体にわたって均一に加熱するように構成されてい
る。ヒータユニット１０は熱処理装置の筐体２に支持さ
れることにより垂直に据え付けられた状態になってい
る。

【００１７】プロセスチューブ３の真上にはプロセスチ
ューブ３の外径と略等しい円盤形状に形成されたキャッ
プ１１が同心的に配置されており、キャップ１１は送り
ねじ機構によって構成されたエレベータ（以下、処理用
エレベータという。）１２によって垂直方向に昇降され
るようになっている。すなわち、図８に示されているよ
うに、処理用エレベータ１２の送りねじ軸１３はプロセ
スチューブ３の真上の片脇（本実施の形態では左脇）に
垂直に配設されて軸受装置１４によって回転自在に支承
されており、後記する予備室外に設置されたモータ１５
によって正逆回転されるように構成されている。送りね
じ軸１３には昇降台１６が昇降自在に螺合されており、
昇降台１６に水平に固定されたアーム１７によってキャ
ップ１１が片持ち支持されている。

【００１８】キャップ１１の中心線上には複数枚のウエ
ハ２０を保持するためのボート２１がフック１１ａによ
って垂直に懸垂されるようになっている。ボート２１は
上下で一対の端板２２、２３と、両端板２２、２３間に
架設されて垂直に配設された複数本（本実施の形態にお
いては三本）の保持部材２４とを備えており、各保持部
材２４に長手方向に等間隔に配されて互いに同一平面内
において開口するようにそれぞれ刻設された複数条の保
持溝２５間にウエハ２０をそれぞれ挿入されることによ
り、複数枚のウエハ２０を水平にかつ互いに中心を揃え
た状態に整列させて保持するように構成されている。

【００１９】ボート２１の上側端板２２の中心線上には
上側端板２２の外径よりも小径の円柱形状の下側軸部２
６が突設されており、下側軸部２６の上には上側端板２
２と同径の円板形状のフランジ２７が同心円に形成さ
れ、フランジ２７の上には下側軸部２６と同径の円柱形
状の上側軸部２８が形成され、さらに、上側軸部２８の
上には断熱キャップ部２９が形成されている。そして、
下側軸部２６および上側軸部２８の外側には後記するボ
ート移送装置のボート支持部材が挿入されるスペースが
形成されており、フランジ２７および断熱キャップ部２
９の下面における外周辺部によってボート支持部材を係
合するための係合部がそれぞれ構成されている。

【００２０】図１〜図４に示されているように、筐体２
の内側空間におけるプロセスチューブ３の上方空間には
不活性ガスとしての窒素ガス３０が充満される予備室
（以下、チューブ側予備室という。）３１が形成されて
いる。すなわち、筐体２のチューブ側予備室３１を形成
した側壁の上部には不活性ガスとしての窒素ガス３０を
チューブ側予備室３１に供給する窒素ガス供給管３２が
接続されている。

【００２１】チューブ側予備室３１のキャップ１１と反
対側の領域にはボート２１を搬入搬出するためのバッフ
ァステージ３７が設定されており、バッファステージ３
７とキャップ１１との中間位置にはボート２１をバッフ
ァステージ３７とキャップ１１との間で移送するボート
移送装置３３が設備されている。ボート移送装置３３は
アーム３５が水平面内で回動するロボット３４によって
構成されており、アーム３５の先端部にはボート支持部
材３６が水平に取り付けられている。図５（ａ）に示さ
れているように、ボート支持部材３６は半円形のフック
形状に形成されており、ボート２１のフランジ２７およ
び断熱キャップ部２９の下面によって形成された係合部
に下から係合することにより、ボート２１全体を垂直に
吊持するようになっている。

【００２２】図１〜図７に示されているように、チュー
ブ側予備室３１の底壁３８におけるバッファステージ３
７の位置には、ボート２１が出入りするボート出入口３
９がボート２１の外径よりも若干大きめに開設されてい
る。筐体２の内部空間におけるボート出入口３９の真下
にはチューブ側予備室３１にボート出入口３９によって
連通した予備室４９が形成されており、この予備室４９
にはボート２１をボート出入口３９に対して出し入れす
るためのエレベータ（以下、ボートエレベータとい
う。）４０が設置されている。

【００２３】ボートエレベータ４０は送りねじ機構によ
って構成されており、ボート２１を垂直方向に昇降させ
るようになっている。すなわち、ボートエレベータ４０
の送りねじ軸４１はボート出入口３９の真下の片脇（本
実施の形態では左脇）に垂直に立脚されて、軸受装置４
２によって回転自在に支承されており、チューブ側予備
室３１外に設置されたモータ４３によって正逆回転され
るように構成されている。送りねじ軸４１には昇降台４
４が昇降自在に螺合されており、昇降台４４にはアーム
４５が水平に固定されている。アーム４５の先端部には
ボート出入口３９の内径よりも大径の円板形状に形成さ
れたキャップ４６が水平に固定されており、キャップ４
６の上面にはボート２１を垂直に支持する円柱形状の支
持台４７が同心円に突設されている。キャップ４６の上
面の周辺部にはシールリング４８が敷設されており、シ
ールリング４８はボート出入口３９の開口縁辺部下面に
当接することにより、ボート出入口３９をシールするよ
うになっている。

【００２４】筐体２の内部空間におけるチューブ側予備
室３１の下に形成された予備室４９には、チューブ側予
備室３１の窒素ガス３０がボート出入口３９からオーバ
フローによって充満されるようになっている。この予備
室４９のボート出入口３９と反対側の領域にはカセット
を搬入搬出するためのカセットステージ５６が設定され
ており、この予備室（以下、カセット側予備室とい
う。）４９のカセットステージ５６とボート出入口３９
との中間位置にはウエハ２０をボート２１とカセットと
の間で授受するウエハ移載装置５０が設備されている。

【００２５】ウエハ移載装置５０はカセット側予備室４
９の底壁の外側に設置されたロータリーロボット５１を
備えており、ロータリーロボット５１の旋回軸５２は底
壁に垂直方向上向きに貫通されている。旋回軸５２の上
端には水平軸ロボット５３が水平に設置されており、水
平軸ロボット５３は取付ブロック５４を水平方向に摺動
させるように構成されている。取付ブロック５４にはウ
エハ２０を下から支持するツィーザ５５が複数枚（本実
施の形態においては五枚）、等間隔に配置されて水平に
取り付けられている。

【００２６】カセット側予備室４９の底壁におけるカセ
ットステージ５６の部分は一段高くなっており、その底
壁にはカセット出入口５７がカセット６０よりも大きく
開設されている。このカセット出入口５７からはカセッ
ト側予備室４９の窒素ガス３０がオーバフローして外部
に流出するようになっている。カセット側予備室４９の
外部のカセット出入口５７の真下にはねじ式ジャッキに
よって構成されたエレベータ５８が垂直方向上向きに設
置されており、このエレベータ（以下、カセットエレベ
ータという。）５８はカセット６０を昇降させることに
よってカセット出入口５７に対して搬入搬出するように
構成されている。

【００２７】カセット６０は一対の対向面が開口した略
立方体の箱形状に形成されており、開口面に直交する一
対の側壁内面には保持溝６１が複数条（例えば、二十五
条）、等間隔に配されて互いに同一平面内において開口
するようにそれぞれ刻設されている。すなわち、カセッ
ト６０はウエハ２０を対向する一対の保持溝６１、６１
間に一方の開口側から挿入されることにより、複数枚の
ウエハ２０を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列
させて保持するように構成されている。

【００２８】図１〜図４に示されているように、カセッ
ト側予備室４９にはチューブ側予備室３１を二つに仕切
るシャッタ５９が引き込まれるように設置されている。
すなわち、シャッタ５９はカセット側予備室４９からチ
ューブ側予備室３１に上昇されて引き出された状態にお
いて、チューブ側予備室３１をチューブ側領域とバッフ
ァステージ３７側の領域とに仕切るようになっている。

【００２９】図９に示されているように、ヒータユニッ
ト１０の下端にはヒータ１０ａとプロセスチューブ３と
の間に冷却のための空気７０を送り込む給気管７１が接
続されており、給気管７１は開閉弁７２を介してブロア
７３に接続されている。他方、ヒータユニット１０の上
端にはヒータ１０ａとプロセスチューブ３との間に送り
込まれた空気７０を排出する排気管７４が接続されてお
り、排気管７４は開閉弁７５および冷却器７６を介して
真空ポンプ７７に接続されている。

【００３０】次に、前記構成に係る熱処理装置の作用を
ウエハにアニール処理が施される場合について説明す
る。

【００３１】前記熱処理装置が使用されてウエハにアニ
ール処理が施されるに際して、予め、チューブ側予備室
３１およびカセット側予備室４９には窒素ガス３０が充
満される。すなわち、窒素ガス３０が窒素ガス供給管３
２からチューブ側予備室３１に供給される。窒素ガス３
０は空気よりも重いため、空気を排出しつつチューブ側
予備室３１に充満して行き、カセット側予備室４９にボ
ート出入口３９からオーバフローする。カセット側予備
室４９にオーバフローした窒素ガス３０は空気をカセッ
ト出入口５７から排出しつつカセット側予備室４９に充
満して行く。この際、カセット出入口５７からの窒素ガ
ス３０のオーバフローの流量がボート出入口３９からの
窒素ガス３０のオーバフローの流量よりも少なくなるよ
うに窒素ガス３０の流量を調整することが望ましい。

【００３２】図１および図５（ｂ）に示されているよう
に、複数枚のウエハ２０が収納されたカセット６０はカ
セットエレベータ５８の上に載置されて上昇され、カセ
ット側予備室４９の内部空間に設定されたカセットステ
ージ５６にカセット出入口５７から搬入される。この
際、カセット出入口５７からは窒素ガス３０がオーバフ
ローしているため、カセット６０がカセット出入口５７
を通過する際に、カセット側予備室４９外の空気がカセ
ット側予備室４９内に巻き込まれる現象は防止される。

【００３３】図１および図６に示されているように、カ
セット側予備室４９の内部空間のカセットステージ５６
に搬入されたカセット６０のウエハ２０は、カセット側
予備室４９のボート出入口３９に下降されたボート２１
にウエハ移載装置５０とカセットエレベータ５８および
ボートエレベータ４０とによって移載される。この際、
ウエハ移載装置５０は五枚のツィーザ５５を備えている
ため、一回の移載作動で五枚のウエハ２０をボート２１
の五段の保持溝２５に移載する。

【００３４】すなわち、ウエハ移載装置５０の取付ブロ
ック５４が水平軸ロボット５３によってカセット６０の
方向に前進されて五枚のツィーザ５５が五枚のウエハ２
０の下に挿入される。続いて、カセットエレベータ５８
によってウエハ２０が下降されると、五枚のウエハ２０
は五枚のツィーザ５５に載置された状態になり、次い
で、取付ブロック５４が水平軸ロボット５３によってカ
セット６０から後退されると、五枚のウエハ２０は五枚
のツィーザ５５によってカセット６０から搬出されるこ
とになる。この際、カセット６０からのウエハ２０の搬
出中に異物が下方のウエハ２０に落下して付着するのを
防止するために、ウエハ２０のカセット６０からの搬出
作業はカセット６０の下段のものから上段のものへの順
序で実施して行くことが望ましい。

【００３５】ツィーザ５５がウエハ２０をカセット６０
から搬出すると、水平軸ロボット５３がロータリーロボ
ット５１によって１８０度反転された後に、取付ブロッ
ク５４が水平軸ロボット５３によってボート２１の方向
に前進され、ツィーザ５５が五枚のウエハ２０をボート
２１の五段の保持溝２５に挿入する。続いて、ボートエ
レベータ４０によってボート２１が上昇されると、五枚
のウエハ２０は五枚のツィーザ５５から五段の保持溝２
５に受け渡された状態になる。次いで、取付ブロック５
４が水平軸ロボット５３によってボート２１から後退さ
れると、五枚のツィーザ５５はボート２１から搬出され
ることになる。この際、ボート２１へのウエハ２０の搬
出中に異物が下方のウエハ２０に落下して付着するのを
防止するために、ボート２１にはウエハ２０を上部側の
保持溝２５から順に搬入して行くことが望ましい。

【００３６】以上の作動が繰り返されることによって、
ウエハ２０がカセット６０からボート２１に移載されて
行く。この際、ボート２１がバッチ処理するウエハ２０
の枚数は一台のカセット６０に収納されたウエハ２０の
枚数よりも多いため、複数台のカセット６０はカセット
ステージ５６にカセットエレベータ５８によって繰り返
し供給されることになる。

【００３７】予め指定された複数枚のウエハ２０がカセ
ット６０からボート２１に移載されると、図２および図
７に示されているように、ボート２１がボート出入口３
９をボートエレベータ４０によってカセット側予備室４
９からチューブ側予備室３１に上昇される。この際、ボ
ート出入口３９からは窒素ガス３０がチューブ側予備室
３１からカセット側予備室４９の方向へオーバフローし
ているため、ボート２１がボート出入口３９を通過する
際に、カセット側予備室４９に空気が万一巻き込まれて
いたとしても、カセット側予備室４９の空気がチューブ
側予備室３１に侵入することはない。

【００３８】図２および図７に示されているように、ボ
ート２１がチューブ側予備室３１に上昇されると、ボー
ト２１はバッファステージ３７に供給された状態にな
る。ここで、ボート２１がカセット側予備室４９からチ
ューブ側予備室３１に搬入される迄の間は、図１および
図２に示されているように、チューブ側予備室３１のチ
ューブ側の領域はシャッタ５９によって仕切られること
により、チューブ側予備室３１のバッファステージ３７
の領域から隔絶された状態になっている。

【００３９】バッファステージ３７にボート２１が搬入
されてバッファステージ３７の領域の空気濃度がチュー
ブ側予備室３１のチューブ側領域の空気濃度と同等であ
ることが濃度センサ等によって確認されると、シャッタ
５９が下降される。その後、ボート２１はキャップ１１
の上にボート移送装置３３によって図３および図８に示
されているように移載される。

【００４０】このボート移送装置３３によるボート２１
の移送に際し、ボート移送装置３３のフック形状に形成
されたボート支持部材３６はボート２１の下側軸部２６
の外側に挿入された状態で、フランジ２７の下面である
係合部に下から係合することによってボート２１全体を
垂直に支持する。ボート支持部材３６がフランジ２７の
下面に下から係合した状態で、ボート２１がボートエレ
ベータ４０によって若干下降されると、ボート２１はボ
ートエレベータ４０の支持台４７からボート支持部材３
６に受け渡された状態になる。

【００４１】ボート支持部材３６は受け取ったボート２
１をロボット３４によるアーム３５の回動によって処理
用エレベータ１２のキャップ１１のフック１１ａに移送
する。ボート２１がキャップ１１のフック１１ａに移送
されると、ボート２１の上側軸部２８の外側にフック１
１ａが挿入された状態で、断熱キャップ部２９の下面に
係合した状態になるため、ボート２１はボート支持部材
３６からキャップ１１に受け渡された状態になる。

【００４２】この際、窒素ガス３０がチューブ側予備室
３１に予め充満されているため、ボート２１が処理室４
の真上のキャップ１１に吊り下げられて、ボート２１に
保持されたウエハ２０が高温度の処理室４の輻射熱に晒
されても、ウエハ２０に自然酸化膜が形成されることは
ない。

【００４３】以上のようにしてボート２１がキャップ１
１に吊り下げられると、図４および図９に示されている
ように、ボート２１は処理用エレベータ１２により下降
されてプロセスチューブ３の処理室４に搬入される。ボ
ート２１が下限に達すると、キャップ１１の上面の周辺
部がマニホールド７の下面にシールリング６Ａを挟んで
着座した状態になってマニホールド７の下端開口をシー
ル状態に閉塞するため、処理室４は気密に閉じられた状
態になる。

【００４４】図９に示されているように、処理室４がキ
ャップ１１によって気密に閉じられた状態で、処理室４
が所定の真空度に排気管８によって真空排気され、ヒー
タユニット１０によって所定のアニール温度（８００〜
１０００℃）をもって全体にわたって均一に加熱され、
窒素ガス等の処理ガス６２が処理室４にガス導入管９に
よって所定の流量だけ供給される。これにより、所定の
アニール処理が施される。

【００４５】そして、予め設定された処理時間が経過す
ると、図３および図８に示されているように、ボート２
１を吊持したキャップ１１が処理用エレベータ１２によ
って上昇されることにより、処理済みのボート２１が処
理室４から待機位置に搬出される。

【００４６】この際も、窒素ガス３０がチューブ側予備
室３１に予め充満されているため、ボート２１が処理室
４からチューブ側予備室３１に搬出されることにより、
熱処理によって高温度になったウエハ２０がチューブ側
予備室３１の雰囲気に晒されても、ウエハ２０に自然酸
化膜が形成されることはない。

【００４７】ところで、半導体集積回路装置の微細化や
高集積化およびメモリー回路装置とロジック回路装置と
の混載等に伴って、ウエハの熱処理における熱履歴（サ
ーマルバジェット）は厳格に管理することが要求されて
来ている。特に、ウエハの冷却速度を早めることが要求
されている。ところが、ヒータユニット１０は保温性が
あり、自然冷却では目標温度に到達させるのに非常に長
い時間があるため、この要求に応ずることができない。

【００４８】そこで、本実施の形態においては、図９に
示されているように、ヒータユニット１０のヒータ１０
ａとプロセスチューブ３との間に冷却のための空気７０
を送り込むことにより、処理室４の冷却速度が早められ
る。すなわち、ブロア７３によって圧縮された空気７０
が、開閉弁７２が開かれることにより給気管７１を通じ
てヒータ１０ａとプロセスチューブ３との間に送り込ま
れ、排気管７４に作用する真空ポンプ７７の排気力によ
って排気されて行く。空気７０がヒータ１０ａとプロセ
スチューブ３とに接触して熱を奪うことにより、ヒータ
１０ａとプロセスチューブ３とを強制的に冷却する。熱
を奪って高温となった空気７０は排気管７４に介設され
た冷却器７５によって冷却されて再使用されたり廃棄さ
れたりすることになる。この際、本実施の形態に係るプ
ロセスチューブ３およびヒータユニット１０は上端開放
の構造であり、熱対流が少ないため、より一層速やかに
強制冷却されることになる。

【００４９】チューブ側予備室３１に上昇されたボート
２１はチューブ側予備室３１のバッファステージ３７に
ボート移送装置３３によって移送され、図２および図７
に示されているように、ボートエレベータ４０の支持台
４７の上に移載される。処理用エレベータ１２のキャッ
プ１１からバッファステージ３７への帰りの移送に際し
ても、ボート移送装置３３はボート２１の受渡し作業を
処理用エレベータ１２およびボートエレベータ４０と協
働して実行する。

【００５０】バッファステージ３７のボートエレベータ
４０の支持台４７の上にボート２１が移載されると、図
１および図６に示されているように、ボート２１はボー
ト出入口３９をボートエレベータ４０によってチューブ
側予備室３１からカセット側予備室４９に下降される。
この際、シャッタ５９が上昇されることにより、チュー
ブ側予備室３１のバッファステージ３７側の領域はチュ
ーブ側の領域から隔絶される。また、ボート出入口３９
からは窒素ガス３０がチューブ側予備室３１からカセッ
ト側予備室４９の方向へオーバフローしているため、ボ
ート２１がボート出入口３９を通過する際に、空気がカ
セット側予備室４９に万一巻き込まれていたとしても、
カセット側予備室４９の空気がチューブ側予備室３１に
侵入することはない。

【００５１】図１および図６に示されているように、カ
セット側予備室４９のボート出入口３９に下降されたボ
ート２１のウエハ２０はカセット側予備室４９のカセッ
トステージ５６に上昇されたカセット６０に、ウエハ移
載装置５０とボートエレベータ４０およびカセットエレ
ベータ５８とによって移載される。この際、ウエハ２０
のボート２１からの搬出中に異物が下方のウエハ２０に
落下して付着するのを防止するために、ウエハ２０のボ
ート２１からの搬出作業はボート２１の下段のものから
上段のものへの順序で実施して行くことが望ましい。ま
た、ウエハ２０のカセット６０への搬入中に異物が下方
のウエハ２０に落下して付着するのを防止するために、
ウエハ２０のカセット６０への搬入作業はカセット６０
の上段の保持溝６１から下段の保持溝６１への順序で実
施して行くことが望ましい。

【００５２】以上のようにして処理済みのウエハ２０が
指定された枚数だけ収納されたカセット６０はカセット
エレベータ５８によってカセット出入口５７を下降さ
れ、カセット側予備室４９の内部空間に設定されたカセ
ットステージ５６からカセット側予備室４９の外へ搬出
される。この際、カセット出入口５７からは窒素ガス３
０がオーバフローしているため、カセット６０がカセッ
ト出入口５７を通過する際に、カセット側予備室４９の
外の空気がカセット側予備室４９内に巻き込まれる現象
は防止される。そして、カセット側予備室４９から搬出
されたカセット６０は次工程に搬送されて行く。

【００５３】以降、前述した作用が繰り返されてウエハ
２０が熱処理装置１によってバッチ処理されて行く。

【００５４】前記実施の形態によれば、次の効果が得ら
れる。

【００５５】1) 窒素ガスが充満される予備室を設ける
ことにより、ウエハが空気に接触するのを防止すること
ができるため、空気との接触によって自然酸化膜が生成
されるのを防止することができる。

【００５６】2) 上端に炉口を有する処理室を形成した
プロセスチューブの上側に窒素ガスが充満される予備室
を設け、この予備室にはボートが搬入搬出されるボート
出入口を開設することにより、ウエハをプロセスチュー
ブの上側に設置された予備室の外でボートに脱着させる
ことができるため、ウエハのボートへの脱着時に予備室
の外の空気が予備室に巻き込まれるのを防止することが
できる。

【００５７】3) ボートを予備室へ下側から挿入するこ
とにより、ボートの予備室への搬入搬出時の予備室の外
の雰囲気の巻き込みを窒素ガスのオーバフローによって
効果的に防止することができる。

【００５８】4) 窒素ガスが充満される予備室であって
ボートが搬入搬出される予備室にカセットを搬入搬出す
るように構成することにより、カセットを搬入搬出する
ロードロック構造の専用のカセット室を別に構築しなく
て済むため、熱処理装置の製造コストやランニングコス
トを低減することができるとともに、ロードロック構造
のカセット室における低濃度の空気環境を維持するため
の管理時間を省略することにより、熱処理装置のスルー
プットを高めることができる。

【００５９】5) カセット出入口を予備室の底壁に開口
してカセットを予備室へ下方から挿入するように構成す
ることにより、カセットの予備室への搬入搬出時におけ
る外気の予備室への巻き込み現象を窒素ガスのオーバフ
ローによって効果的に防止することができるため、ボー
トが搬入搬出される予備室にカセットを直接的に搬入搬
出させることができる。

【００６０】6) ウエハに自然酸化膜が形成されるのを
確実に防止することができるため、熱処理装置の熱処理
の精度を高めることができるとともに、ウエハによって
製造される半導体装置の品質および信頼性を高めること
ができる。

【００６１】7) 予備室のカセット出入口およびボート
出入口への開閉弁の設置を省略することにより、弁操作
装置およびその制御に必要なコントローラのソフトウエ
ア等を省略した分だけ、熱処理装置の製造コストやラン
ニングコストを低減することができ、かつまた、弁の開
閉に伴う塵埃の発生を防止することができる。

【００６２】8) ヒータユニットとプロセスチューブと
の間に冷却のための空気を送り込むことにより、処理室
の冷却速度を早めることができるため、熱履歴（サーマ
ルバジェット）を厳格に管理することができる。

【００６３】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更
が可能であることはいうまでもない。

【００６４】例えば、カセット側予備室は省略してもよ
い。省略した場合には、ウエハのボートへの着脱作業は
予備室（チューブ側予備室）の外で実施されることにな
るが、ボート出入口からは窒素ガスが予備室側から外へ
オーバフローしているため、空気の侵入は防止すること
ができる。

【００６５】また、チューブ側予備室をチューブ側領域
とバッファステージ側領域とに仕切るシャッタは省略し
てもよい。

【００６６】カセットは一台ずつ予備室に搬入搬出する
に限らず、複数台（例えば、ウエハ百枚分に相当する四
台）をカセットエレベータに複数段に積み上げて搬入搬
出してもよい。

【００６７】被処理基板はウエハに限らず、ホトマスク
やプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスク
および磁気ディスク等であってもよい。

【００６８】熱処理装置はアニール処理に使用するに限
らず、酸化膜形成処理や拡散処理等の熱処理全般に使用
することができる。

【００６９】前記実施の形態ではバッチ式縦形ホットウ
オール形熱処理装置の場合について説明したが、本発明
はこれに限らず、バッチ式縦形ホットウオール形ＣＶＤ
装置等の基板処理装置全般に適用することができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造コストやランニングコストの増加およびスループッ
トの低下を防止しつつ処理の精度を高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である熱処理装置のボー
トがカセット予備室にある状態を示す側面断面図であ
る。

【図２】同じくボートがバッファステージにある状態を
示す側面断面図である。

【図３】同じくボートがチューブ側予備室にある状態を
示す側面断面図である。

【図４】同じくボートが処理室に搬入された状態を示す
側面断面図である。

【図５】その平面断面を示しており、（ａ）は図１のａ
−ａ線に沿う断面図、（ｂ）は図１のｂ−ｂ線に沿う断
面図である。

【図６】図１のVI−VI線に沿う正面断面図である。

【図７】図２のVII −VII 線に沿う正面断面図である。

【図８】図３のVIII−VIII線に沿う正面断面図である。

【図９】図４のIX−IX線に沿う正面断面図である。

【符号の説明】

１…熱処理装置（基板処理装置）、２…筐体、３…プロ
セスチューブ、４…処理室、５…炉口、６、６Ａ…シー
ルリング、７…マニホールド、８…排気管、９…ガス導
入管、１０…ヒータユニット、１０ａ…ヒータ、１０ｂ
…断熱筒、１１…キャップ、１１ａ…フック、１２…処
理用エレベータ、１３…送りねじ軸、１４…軸受装置、
１５…モータ、１６…昇降台、１７…アーム、２０…ウ
エハ（基板）、２１…ボート、２２、２３…端板、２４
…保持部材、２５…保持溝、２６…下側軸部、２７…フ
ランジ、２８…上側軸部、２９…断熱キャップ部、３０
…窒素ガス（不活性ガス）、３１…チューブ側予備室、
３２…窒素ガス供給管、３３…ボート移送装置、３４…
ロボット、３５…アーム、３６…ボート支持部材、３７
…バッファステージ、３８…底壁、３９…ボート出入
口、４０…ボートエレベータ、４１…送りねじ軸、４２
…軸受装置、４３…モータ、４４…昇降台、４５…アー
ム、４６…キャップ、４７…支持台、４８…シールリン
グ、４９…カセット側予備室、５０…ウエハ移載装置、
５１…ロータリーロボット、５２…旋回軸、５３…水平
軸ロボット、５４…取付ブロック、５５…ツィーザ、５
６…カセットステージ、５７…カセット出入口、５８…
カセットエレベータ、５９…シャッタ、６０…カセット
（ウエハカセット）、６１…保持溝、６２…処理ガス、
７０…空気、７１…給気管、７２…開閉弁、７３…ブロ
ア、７４…排気管、７５…冷却器、７６…開閉弁、７７
…真空ポンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ２３Ｃ 16/46 Ｃ２３Ｃ 16/46

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端に炉口を有する処理室を形成したプ
   ロセスチューブと、前記処理室に出入りして基板を処理
   室に搬入搬出するボートとを備えている基板処理装置で
   あって、前記プロセスチューブの上側に不活性ガスが充
   満される予備室が設けられ、この予備室の底壁には前記
   ボートが搬入搬出されるボート出入口が開設されている
   ことを特徴とする基板処理装置。