JP2001284278A - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スループットの低下を防止しつつ処理の精度
を高める。 【解決手段】 プロセスチューブ１１の外側に設置され
て処理室１２を加熱するヒータ１７と、処理室１２にウ
エハ２０を搬入搬出するボート２１と、ボート２１を外
側で覆って共に昇降するポッド４３とを備えた熱処理装
置において、ボート２１にはポッド４３内に窒素ガス４
０を導入するガス導入口３１が設けられ、プロセスチュ
ーブ１１の位置と異なる位置にはポッド開閉ステージ５
が設定されている。ポッド４３が被せられた状態でボー
ト２１が処理室１１で熱処理された後に、窒素ガス４０
がポッド４３に封入された状態でボート２１がポッド開
閉ステージ５に搬送され、そこでポッド４３が上昇され
てボート２１が開かれる。 【効果】 待機中の処理室の輻射熱による処理精度の低
下を防止でき、待機中に処理室の温度を低下させなくて
済むため、スループットの低下を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板処理装置およ
び方法に関し、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アニール
処理や酸化膜形成処理および拡散処理等の熱処理を施す
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、アニール処理
や酸化膜形成処理および拡散処理等の熱処理を施すのに
バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置が、広く使用
されている。

【０００３】例えば、アニール処理や酸化膜形成処理お
よび拡散処理等の熱処理を施すためのバッチ式縦形ホッ
トウオール形熱処理装置（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、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と、処理室に出入りして
ウエハを処理室に搬入搬出するボートとを備えており、
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
タによって処理室が加熱されることにより、ウエハにア
ニール処理や酸化膜形成処理および拡散処理等の熱処理
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、アニール処理や酸化膜形成処理および拡散処
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、例えば、特公平７−８７１８５号
公報においては、ボートを被い体（ポッド）と被い体の
開口部を閉じる蓋体とによって被って処理室に搬入し、
ウエハの熱処理後にボートを被い体と蓋体とで被ったま
まの状態で処理室から搬出する熱処理方法が、提案され
ている。この熱処理方法においては、処理室に対する搬
入搬出に際して、ボートに保持されたウエハは被い体と
蓋体とで被われていることにより、大気に含まれた酸素
や水分によって酸化されることがないため、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ことになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た被い体が使用される熱処理方法においては、スループ
ットを向上させるために待機中も数百℃の高温状態を維
持されている処理室の輻射熱によって被い体が加熱され
るので、被い体がボートに被せられる際に、被い体の熱
とボートの周辺の空気とが反応してウエハに自然酸化膜
が生成されるという問題点がある。この問題点を回避す
るために、待機中に処理室の温度を低下させる方法が考
えられるが、この方法ではスループットが低下してしま
う。

【０００７】本発明の目的は、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基板処理装置
および方法を提供することにある。

【０００８】

【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、下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、前記プロセスチューブの外側に設置されて前
記処理室を加熱するヒータと、前記処理室に基板を搬入
搬出するボートと、前記ボートを外側で覆って共に昇降
するポッドとを備えている基板処理装置であって、前記
ボートには前記ポッドの内部に不活性ガスを導入するガ
ス導入口が設けられており、前記プロセスチューブに対
向した位置と異なる位置には前記ポッドが被せられた前
記ボートが移送されて前記ポッドが前記ボートに対して
昇降されるポッド開閉ステージが設定されていることを
特徴とする。

【０００９】前記した基板処理装置が使用される基板処
理方法においては、前記不活性ガスが前記ポッドの内部
に封入された状態で、前記ボートが前記処理室に搬入搬
出され、前記不活性ガスが前記ポッドの内部に封入され
た状態で、前記ボートが前記プロセスチューブに対向し
た位置と前記ポッド開閉ステージとの間を移送される。

【００１０】前記した手段によれば、処理室に対する搬
入搬出に際しては不活性ガスがポッドの内部に封入され
ていることにより、ポッドに被われてボートに保持され
た基板は大気に接触することがないため、大気との接触
による熱処理精度の低下現象は防止される。しかも、処
理室から搬出されたポッドをプロセスチューブから離れ
たポッド開閉ステージに移送することにより、ポッド、
ボートおよび基板が処理室の輻射熱の影響を受けるのを
回避することができるため、待機中に処理室の輻射熱に
よって処理の精度が低下するのを防止することができ
る。また、待機中に処理室の温度を低下させなくて済む
ため、スループットが低下するのを回避することができ
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、アニール処理や酸化膜形成処理および拡散
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アニール処理や酸化膜形成処理お
よび拡散処理等の熱処理を施す熱処理方法を実施するの
に使用される。

【００１３】図１および図２に示されているように、熱
処理装置１は平面視が長方形の直方体の箱形状に形成さ
れた筐体２を備えており、筐体２の内部にはクリーンエ
アが一側壁に設置されたクリーンユニット３によって循
環されるようになっている。筐体２の内部には熱処理ス
テージ４、ポッド開閉ステージ５、ウエハローディング
ステージ６およびカセットローディングステージ７が、
奥側から順に設定されている。以下、各ステージの構成
を順に説明する。

【００１４】図３および図４に示されているように、熱
処理ステージ４には石英ガラスが使用されて下端が開口
した円筒形状に一体成形されたプロセスチューブ１１
が、中心線が垂直になるように縦に配されて筐体２に支
持されている。プロセスチューブ１１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１２を形成しており、プロセ
スチューブ１１の下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１３を構成している。したが
って、プロセスチューブ１１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。

【００１５】プロセスチューブ１１の下端面はマニホー
ルド１４の上端面にシールリング１５を挟んで当接され
ており、マニホールド１４が筐体２に支持されることに
より、プロセスチューブ１１は垂直に支持された状態に
なっている。マニホールド１４の側壁の一部には排気管
１６が処理室１２に連通するように接続されており、排
気管１６の他端は処理室１２を所定の真空度に真空排気
するための真空排気装置（図示せず）に接続されてい
る。

【００１６】プロセスチューブ１１の外部にはヒータユ
ニット１７がプロセスチューブ１１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１７は筐体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。ヒータユニット１７は処理室１２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。

【００１７】プロセスチューブ１１の真下にはプロセス
チューブ１１の外径と略等しい円盤形状に形成されたキ
ャップ１８が同心的に配置されており、キャップ１８は
送りねじ機構によって構成されたエレベータ１９によっ
て垂直方向に昇降されるようになっている。キャップ１
８の中心線上には被処理基板としてのウエハ２０を保持
するためのボート２１が垂直に立脚されて支持されてい
る。本実施形態において、ボート２１は２台が使用され
る。

【００１８】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（本実施の形態では三本）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の下側端板２３の外径は後記す
るポッドの内径よりも大径に設定されており、下側端板
２３の下面には下側端板２３の外径よりも小径の円柱形
状に形成された支柱２６が垂直方向下向きに突設されて
いる。そして、下側端板２３の下面における支柱２６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、下側端板２３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２７が構成されている。

【００２０】図５に詳示されているように、支柱２６は
下側に形成されたガスタンク２９によって支持されてお
り、ガスタンク２９はキャップ１８の上にシールリング
２８を挟んで載置されるようになっている。ガスタンク
２９はボート２１よりも大径の円盤形の中空体に形成さ
れており、その中空部によってガス溜め３０が形成され
ている。ガスタンク２９の底壁の中心線上にはガス導入
口３１がガス溜め３０の内外を連通するように同心円に
開設されており、ガス導入口３１には開閉弁３２が装着
されている。

【００２１】すなわち、ガス導入口３１には開閉弁３２
の弁箱３３が螺入されており、弁箱３３の中心線上に形
成された弁口３４には弁体３６が弁口３４の上端周囲に
形成された弁座３５にシールリング３７を介して離着座
するように嵌入されている。弁体３６はキャップ１８お
よび後記するポッドオープナのベースに形成された弁棒
３８によって離着座されるようになっている。そして、
キャップ１８の上面には円形穴形状のガス溜め部３９が
同心円に没設されており、ガス溜め部３９には不活性ガ
スとしての窒素（Ｎ₂ ）ガス４０をガスタンク２９に供
給するための窒素ガス供給管４１が接続されている。

【００２２】他方、ガスタンク２９の天井壁の外周部に
はガス導管４２がガス溜め３０に連通するように接続さ
れており、ガス導管４２はボート２１に沿って上方に敷
設され上端が上側端板２２の付近に配置されている。す
なわち、ガス導管４２はガス溜め３０の窒素ガス４０を
ボート２１の上方に導くようになっている。

【００２３】図３および図４に示されているように、本
実施の形態に係る熱処理装置１はボート２１を外側で覆
って共に昇降するポッド（被い体）４３を備えており、
ポッド４３はボート２１に対応して二体が使用される。
ポッド４３は石英ガラスが使用されて上端が閉塞し下端
が開口した円筒形状に形成されている。ポッド４３はボ
ート２１の外側に同心円に被せ得るように、その内径が
ボート２１の外径よりも大径に設定され、その外径がプ
ロセスチューブ１１よりも小径に設定されている。ポッ
ド４３の下端開口には小幅の円形リング形状のフランジ
４４が径方向外向きに同心円に突設されており、フラン
ジ４４の内径はボート２１の下側端板２３に上側から当
接し得るように下側端板２３の外径よりも小径に設定さ
れている。フランジ４４の下面はボート２１の下側端板
２３の上面に当接してシール状態を創出し得るように仕
上げ加工されている。

【００２４】キャップ１８の上面にはポッド４３のフラ
ンジ４４の下面に突合する押上棒４５が複数本（本実施
の形態においては三本）、後記するボート移送装置のボ
ート支持部材に干渉しないように周方向に等間隔に配置
されて垂直方向上向きに立脚されている。各押上棒４５
の高さはポッド４３を水平に支持し得るように互いに等
しく設定されているとともに、ポッド４３をそのフラン
ジ４４がボート２１の下側端板２３から離座する位置ま
で押し上げるように設定されている。

【００２５】図１および図２に示されているように、熱
処理ステージ４とポッド開閉ステージ５との中間位置に
は、ボート２１を熱処理ステージ４とポッド開閉ステー
ジ５との間で移送するボート移送装置４６が設備されて
いる。ボート移送装置４６は腕が水平面内で移動するロ
ボットによって構成されており、腕４７の先端部にはボ
ート支持部材４８が水平に取り付けられている。ボート
支持部材４８はフォーク形状に形成されており、ボート
２１の支柱２６の外側に挿入された状態で下側端板２３
の係合部２７に下から係合することにより、ボート２１
全体を垂直に支持するようになっている。

【００２６】図６に詳しく示されているように、ポッド
開閉ステージ５にはポッド４３をボート２１に対して昇
降させることによりポッド４３を開閉するポッド開閉装
置（以下、ポッドオープナという。）５０が一対、左右
対称形に設備されている。すなわち、左右のポッドオー
プナ５０が一対のボート２１およびポッド４３に対応し
て交互に使用されるようになっている。なお、以下の説
明で左右のポッドオープナを区別する必要がある場合に
は、左ポッドオープナ５０Ｌおよび右ポッドオープナ５
０Ｒという。

【００２７】ポッドオープナ５０はジャッキ５２によっ
て小ストロークだけ昇降されるボート支持台５１を備え
ており、ボート支持台５１はボート２１のガスタンク２
９の下面を受けてボート２１を下から垂直に支持し得る
ように構成されている。ボート支持台５１の上面には円
柱形状の弁棒５３が同心円に突設されており、弁棒５３
はボート２１に装備された開閉弁３２の弁体３６を離着
座させるように構成されている。ボート支持台５１の上
面には円形穴形状のガス溜め部５４が同心円に没設され
ており、ガス溜め部５４には不活性ガスとしての窒素
（Ｎ₂ ）ガス４０を供給するための窒素ガス供給管５５
が接続されている。

【００２８】ボート支持台５１の片脇には送りねじ機構
によって構成されたエレベータ５６が垂直に立脚されて
おり、エレベータ５６の昇降台５７にはポッド支持部材
５８が水平に取り付けられている。ポッド支持部材５８
は半円形のリング形状に形成されており、ポッド４３の
フランジ４４の下に挿入された状態でフランジ４４の下
面に下から係合することにより、ポッド４３全体を垂直
に支持するようになっている。

【００２９】図１および図２に示されているように、ポ
ッド開閉ステージ５とウエハローディングステージ６と
の中間位置には、ウエハ２０をウエハローディングステ
ージ６とポッド開閉ステージ５との間で移送してボート
２１とウエハカセットとの間で授受するウエハ移載装置
６０が設備されている。ウエハ移載装置６０は腕が水平
面内で移動するロボット６１を備えており、ロボット６
１の腕６２の最終段には取付ブロック６３が垂直に取り
付けられている。取付ブロック６３にはウエハ２０を下
から支持するツィーザ６４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。ロボット６１は送りねじ機構によって構成され
筐体２の高さ一杯に垂直に立脚されたエレベータ６５に
よって昇降されるようになっている。

【００３０】ウエハローディングステージ６は垂直に立
脚されたカセット棚６６を備えており、カセット棚６６
には複数段（本実施の形態においては四段）の棚板６７
が垂直方向に等間隔に配置されて左右方向に延在するよ
うに水平に架設されている。各棚板６７にはウエハ２０
の収納容器としてのウエハカセット（以下、カセットと
いう。）６８が一台ずつ載置されるようになっている。

【００３１】カセット６８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６９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。すわなち、カセッ
ト６８は対向する一対の保持溝６９、６９間にウエハ２
０を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。

【００３２】図１および図２に示されているように、ウ
エハローディングステージ６とカセットローディングス
テージ７との中間位置にはカセット移載装置７０が設置
されており、カセット移載装置７０はカセット６８をウ
エハローディングステージ６とカセットローディングス
テージ７との間で移送してカセット棚６６とカセット受
け台７６との間で授受するように構成されている。カセ
ット移載装置７０は腕が水平面内で移動するロボット７
１を備えており、ロボット７１の腕７２の最終段には取
付ブロック７３が垂直に取り付けられている。取付ブロ
ック７３にはカセット６８を支持する支持部材７４が水
平に取り付けられている。ロボット７１は送りねじ機構
によって構成され筐体２の高さ一杯に垂直に立脚された
エレベータ７５によって昇降されるようになっている。

【００３３】カセットローディングステージ７のカセッ
ト受け台７６は二台のカセット６８、６８を左右に並べ
て載置し得るように左右方向に長く水平に架設されてお
り、筐体２の正面壁におけるカセット受け台７６に対向
する部位にはカセット搬入搬出口７７が開設されてい
る。

【００３４】次に、前記構成に係る熱処理装置の作用を
説明することにより、本発明の一実施の形態に係る熱処
理方法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。

【００３５】図１および図２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６８はカセット
搬入搬出口７７からカセットローディングステージ７の
カセット受け台７６に供給される。カセット受け台７６
に供給されたカセット６８はウエハローディングステー
ジ６のカセット棚６６の各棚板６７にカセット移載装置
７０によって適宜に移載される。

【００３６】カセット棚６６のカセット６８に収納され
たウエハ２０はポッド開閉ステージ５のボート２１にウ
エハ移載装置６０によって移載される。図１および図２
に示されている場合には、左ポッドオープナ５０Ｌにボ
ート２１が搭載されているので、左ポッドオープナ５０
Ｌのボート２１にウエハ２０が移載されることになる。
この際、ウエハ移載装置６０は五枚のツィーザ６４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。また、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６８に収納されたウエハ２０の枚数よりも多いため、
ウエハ移載装置６０は複数段の棚板６７間をエレベータ
６５によって移動されて、複数台のカセット６８から所
定枚数のウエハ２０をボート２１に移載することにな
る。

【００３７】予め指定された複数枚のウエハ２０がボー
ト２１に移載されると、図６に示されているように、左
ポッドオープナ５０Ｌのポッド支持部材５８によって開
放されたポッド４３がエレベータ５６によって下降され
て、ボート２１に被せられる。図５（ｂ）によって参照
されるように、ボート２１に被せられたポッド４３はフ
ランジ４４の下面がボート２１の下側端板２３の上面の
外周辺部に当接してシールした状態になる。

【００３８】ここで、図６に示されているように、ポッ
ド４３が被せられるボート２１はガスタンク２９の下面
がボート支持台５１の上面にシールリング２８を介して
支持され、かつ、弁体３６が弁棒５３によって開放され
た状態になっているため、ポッド４３がボート２１にシ
ール状態で被せられると、窒素ガス４０が窒素ガス供給
管５５によって供給される。供給された窒素ガス４０は
ボート支持台５１のガス溜め部５４、弁体３６によって
開放された弁口３４、ガスタンク２９のガス溜め３０お
よびガス導管４２を流通してポッド４３の内側空間に充
填されて封入される。

【００３９】以上のようにしてポッド４３がボート２１
に被せられポッド４３の内側空間に窒素ガス４０が封入
されると、ボート２１はポッド４３を被せられて窒素ガ
ス４０が封入された状態のままでボート移送装置４６に
よって熱処理ステージ４に移送され、図３に示されてい
るように、熱処理ステージ４のキャップ１８の上に移載
される。なお、前回のアニール処理に使用されたボート
２１とポッド４３との他方の組は右ポッドオープナ５０
Ｒにボート移送装置４６によって予め移送されている。

【００４０】図５（ｂ）に示されているように、ボート
移送装置４６によるボート２１の移送に際し、ボート移
送装置４６のフォーク形状に形成されたボート支持部材
４８はボート２１の支柱２６の外側に挿入された状態で
下側端板２３の係合部２７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ため、ボート２１に
被せられたポッド４３のフランジ４４の下面はボート２
１の下側端板２３の上面に乗った状態になってシール状
態を維持する。また、ボート２１がボート支持部材５８
によって支持された状態でボート支持台５１がジャッキ
５２によって若干下降され、ガスタンク２９の下面がボ
ート支持台５１から離座すると、弁棒５３が弁体３６か
ら離れるため、弁体３６は下降して弁座３５に着座し弁
口３４を自動的に閉じる。したがって、ポッド４３の内
側空間に封入された窒素ガス４０は漏洩することはな
い。

【００４１】図５（ａ）に示されているように、ボート
２１がボート移送装置４６によってキャップ１８の上に
移載されると、ボート２１に被せられたポッド４３のフ
ランジ４４の下面がキャップ１８に立脚された押上棒４
５によってボート２１に対して上昇されるため、フラン
ジ４４の下面はボート２１の下側端板２３の上面から離
座してポッド４３の内側空間を開いた状態になる。ま
た、キャップ１８の上に移載されたボート２１の弁体３
６はキャップ１８の弁棒３８によって押し上げられるた
め、弁座３５から離座して弁口３４を開放させる。

【００４２】ここで、図３および図５（ａ）に示されて
いるように、窒素ガス４０が窒素ガス供給管４１によっ
て供給されると、供給された窒素ガス４０はキャップ１
８のガス溜め部３９、弁体３６によって開放された弁口
３４、ガスタンク２９のガス溜め３０、ガス導管４２お
よびポッド４３の下端開口を流通してポッド４３の内側
空間に充満される。

【００４３】このようにボート２１が処理室１２の真下
であるキャップ１８の上に移載された後も、ポッド４３
の内側空間には不活性ガスである窒素ガス４０が充満さ
れると、ボート２１に保持されたウエハ２０群が高温度
の処理室１２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。換言すれば、自然酸化
膜の形成を回避するために待機中の処理室１２の温度を
低下させる必要はない。つまり、待機中の処理室１２の
温度の低下によるスループットの低下を回避することが
できる。

【００４４】以上のようにしてボート２１がキャップ１
８に搭載されポッド４３の内部空間に窒素ガス４０が充
満されると、図４に示されているように、ボート２１は
エレベータ１９によって上昇されてプロセスチューブ１
１の処理室１２に搬入される。ボート２１が上限に達す
ると、キャップ１８上面の外周辺部がマニホールド１４
の下面にシールリング１５Ａを挟んで着座した状態にな
ってマニホールド１４の下端開口をシール状態に閉塞す
るため、処理室１２は気密に閉じられた状態になる。こ
の状態において、ポッド４３はキャップ１８から押上棒
４５によって浮かされているため、ポッド４３の内部空
間すなわちボート２１に保持されたウエハ２０群は処理
室１２の雰囲気に晒された状態になっている。

【００４５】処理室１２がキャップ１８によって気密に
閉じられた状態で、処理室１２が所定の真空度に排気管
１６によって真空排気され、ヒータユニット１７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、処理ガスとしての窒素
ガス４０が処理室１２にガス供給管４１によって所定の
流量供給される。これにより、所定のアニール処理が施
される。

【００４６】なお、このアニール処理期間中において、
ポッド開閉ステージ５の右ポッドオープナ５０Ｒにおい
ては、前回にアニール処理されて右ポッドオープナ５０
Ｒに移送された他方の組のボート２１に対してのウエハ
２０群の積み下ろし作業および積み上げ作業が、前述し
た作動によって同時進行的に実行されている。

【００４７】そして、予め設定された処理時間が経過す
ると、図３に示されているように、ボート２１を支持し
たキャップ１８がエレベータ１９によって下降されるこ
とにより、ポッド４３を被せられたボート２１が処理室
１２から元の待機位置に搬出される。

【００４８】待機位置に下降されたボート２１はポッド
４３を被せられて窒素ガス４０が封入された状態のまま
でポッド開閉ステージ５の左ポッドオープナ５０Ｌにボ
ート移送装置４６によって移送され、空き状態になった
ボート支持台５１の上に移載される。左ポッドオープナ
５０Ｌにボート２１を移載したボート移送装置４６は、
右ポッドオープナ５０Ｒにおいてアニール処理中に同時
進行されてウエハ２０群がボート２１に装填されボート
２１に被せられたポッド４３の内側空間に窒素ガス４０
が封入された他方の組を熱処理ステージ４に移送してキ
ャップ１８の上に移載する。

【００４９】図５（ｂ）に示されているように、熱処理
ステージ４からポッド開閉ステージ５への帰りの移送に
際しても、フォーク形状のボート支持部材４８はボート
２１の支柱２６の外側に挿入された状態で下側端板２３
の係合部２７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ため、ボート２１に被せられたポ
ッド４３のフランジ４４の下面はボート２１の下側端板
２３の上面に乗った状態になってシール状態を維持す
る。また、ボート２１がボート支持部材５８によって支
持された状態でキャップ１８がエレベータ１９によって
若干下降され、ガスタンク２９の下面がキャップ１８か
ら離座すると、弁棒３８が弁体３６から離れるため、弁
体３６は下降して弁座３５に着座し弁口３４を自動的に
閉じる。したがって、帰りの移送に際してもポッド４３
の内側空間に封入された窒素ガス４０が漏洩することは
ない。

【００５０】ポッド開閉ステージ５の左ポッドオープナ
５０Ｌに移載されたボート２１のウエハ２０群の温度が
１５０℃以下になる時間が経過すると、図６に示されて
いるように、ポッド４３はポッドオープナ５０Ｌによっ
て開放される。すなわち、ポッド支持部材５８がエレベ
ータ５６によって上昇されると、ポッド支持部材５８が
ポッド４３のフランジ４４に下から係合するため、ポッ
ド４３はボート２１に対して上昇される。

【００５１】以上のようにしてポッド４３が開口される
と、アニール処理されたボート２１上のウエハ２０は筐
体２内の大気に接触する状態になる。しかし、この時に
はウエハ２０の温度は既に１５０℃以下に低下している
ため、アニール処理されたウエハ２０は空気に接触して
も、大気に含まれた酸素や水分によって酸化されること
はなく、ウエハ２０に自然酸化膜が形成されることはな
い。

【００５２】ポッド４３が上昇されてボート２１が開放
されると、図１および図２に示されているように、ボー
ト２１に保持されたウエハ２０はウエハローディングス
テージ６のカセット棚６６の棚板６７に載せられた空の
カセット６８にウエハ移載装置６０によって移載され
る。この際、ボート２１がバッチ処理したウエハ２０の
枚数は一台のカセット６８に収納されるウエハ２０の枚
数よりも多いため、ウエハ移載装置６０は複数段の棚板
６７間をエレベータ６５によって移動されて、複数台の
カセット６８にウエハ２０を所定枚数（例えば、二十五
枚）ずつ収納して行くことになる。

【００５３】図１および図２に示されているように、処
理済みのウエハ２０が収納されたカセット６８はカセッ
ト棚６６の各棚板６７からカセットローディングステー
ジ７のカセット受け台７６に戻される。カセット受け台
７６に戻されたカセット６８はカセット搬入搬出口７７
から搬出されて次工程に搬送されて行く。

【００５４】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。

【００５５】前記実施の形態によれば、次の効果が得ら
れる。

【００５６】1) 処理室１２に対する搬入搬出に際して
窒素ガス４０をポッド４３の内側空間に封入することに
より、ポッド４３に被ってボート２１に保持したウエハ
２０が大気に接触するのを防止することができるため、
大気との接触によって熱処理の精度が低下するのを防止
することができる。

【００５７】2) 処理室１２から搬出されたボート２１
を処理室１２の真下から離れたポッド開閉ステージ５に
移送した後に、ポッド４３をポッドオープナ５０によっ
て上昇させてボート２１を開放させることにより、ポッ
ド４３、ボート２１およびウエハ２０が処理室１２の輻
射熱の影響を受けるのを回避することができるため、待
機中に処理室１２の輻射熱によってウエハ２０に自然酸
化膜が生成されるのを防止することができる。

【００５８】3) ウエハ２０の処理室１２の輻射熱によ
る自然酸化膜の生成を防止することにより、待機中の処
理室１２の温度を低下させなくて済むため、待機中の処
理室１２の温度を低下させることによってスループット
が低下するのを未然に回避することができる。

【００５９】4) ウエハ２０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。

【００６０】5) ウエハ２０の温度が１５０℃以下に低
下した後にポッド４３を上昇させてボート２１を開放す
ることにより、ウエハ２０の自然酸化膜の生成をより一
層確実に防止することができる。

【００６１】6) ボート２１がキャップ１８およびポッ
ドオープナ５０のボート支持台５１に対して離着される
際に、開閉弁３２が自動的に開閉されるように構成する
ことにより、開閉弁３２の開閉に必要な弁操作装置を省
略することができる。

【００６２】7) 開閉弁３２の開口の開閉に必要な弁操
作装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
減することができる。

【００６３】図７（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施の
形態である熱処理装置のガス導入口の部分を示す各正面
断面図である。

【００６４】本実施の形態が前記実施の形態と異なる点
は、開閉弁３２を開閉するための専用の弁操作装置を備
えている点である。すなわち、図７に示されているよう
に、ボート支持台３１の中心線上にはエアシリンダ装置
等が使用されて構成された弁操作装置８０が垂直方向上
向きに据え付けられており、弁操作装置８０のピストン
ロッド８１の上端は開閉弁３２の弁体３６の下端面に対
向されている。ピストンロッド８１の上端部とボート支
持台５１のガス溜め部５４の底面との間にはベローズ８
２が伸縮自在に介設されており、ベローズ８２はガス溜
め部５４に外気が侵入するのを防止するようになってい
る。また、ガス溜め部５４には窒素ガス供給管５５に加
えて、残留空気排出管８３が接続されており、窒素ガス
供給管５５および残留空気排出管８３には窒素ガス供給
弁８４および残留空気排出弁８５がそれぞれ介設されて
いる。

【００６５】図７（ａ）に示されているように、ボート
２１がボート支持台５１の上に載置された時において
は、弁操作装置８０のピストンロッド８１は短縮作動す
ることにより、弁体３６を弁座３５に着座させて弁口３
４を閉じている。この状態で、残留空気排出弁８５が開
かれ窒素ガス供給弁８４が開かれると、窒素ガス４０は
ガス溜め部５４内の残留空気を残留空気排出管８３から
排出させながら、ガス溜め部５４内に充填されて行くこ
とになる。

【００６６】このようにしてガス溜め部５４内の残留空
気が排出されて窒素ガス４０がガス溜め部５４内に完全
に充満したところで、図７（ｂ）に示されているよう
に、残留空気排出弁８５が閉じられるとともに、弁操作
装置８０のピストンロッド８１が伸長作動することによ
り、弁体３６を弁座３５から離座させて弁口３４を開
く。弁口３４が開かれると、窒素ガス４０がガス溜め部
５４、弁口３４、ガスタンク２９のガス溜め３０および
ガス導管４２を流通してポッド４３の内側空間に充填さ
れて行くことになる。

【００６７】本実施の形態によれば、ボート支持台５１
のガス溜め部５４に残留した空気を完全に排出した後
に、窒素ガス４０をポッド４３の内側空間に充填するこ
とができるため、ウエハ２０が空気に接触する機会を確
実に防止することができ、ウエハ２０に自然酸化膜が生
成されるのをより一層確実に防止することができる。

【００６８】以上の説明においては、弁操作装置８０が
ポッド開閉ステージ５のボート支持台５１に設置された
場合について述べたが、弁操作装置８０は熱処理ステー
ジ４のキャップ１８にも設置される。

【００６９】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。

【００７０】例えば、熱処理装置はアニール処理に使用
するに限らず、拡散処理や酸化膜形成処理等の熱処理全
般に使用することができる。

【００７１】本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。

【００７２】前記実施形態ではウエハに熱処理が施され
る場合について説明したが、本発明はウエハに成膜処理
が施される場合についても適用することができるし、被
処理基板は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。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
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を示す
側面断面図である。

【図２】その平面断面図である。

【図３】図２のIII −III 線に沿う正面断面図である。

【図４】その処理中を示す正面断面図である。

【図５】ガス導入口の部分を示す正面断面図であり、
（ａ）は開弁時を、（ｂ）は閉弁時をそれぞれ示してい
る。

【図６】図２のVI−VI線に沿う正面断面図である。

【図７】本発明の他の実施の形態である熱処理装置のガ
ス導入口の部分を示す各正面断面図であり、（ａ）は閉
弁時を、（ｂ）は開弁時をそれぞれ示している。

【符号の説明】

１…熱処理装置（基板処理装置）、２…筐体、３…クリ
ーンユニット、４…熱処理ステージ、５…ポッド開閉ス
テージ、６…ウエハローディングステージ、７…カセッ
トローディングステージ、１１…プロセスチューブ、１
２…処理室、１３…炉口、１４…マニホールド、１５、
１５Ａ…シールリング、１６…排気管、１７…ヒータユ
ニット、１８…キャップ、１９…エレベータ、２０…ウ
エハ（基板）、２１…ボート、２２…上側端板、２３…
下側端板、２４…保持部材、２５…保持溝、２６…支
柱、２７…係合部、２８…シールリング、２９…ガスタ
ンク、３０…ガス溜め、３１…ガス導入口、３２…開閉
弁、３３…弁箱、３４…弁口、３５…弁座、３６…弁
体、３７…シールリング、３８…弁棒、３９…ガス溜め
部、４０…窒素ガス（不活性ガス）、４１…窒素ガス供
給管、４２…ガス導管、４３…ポッド、４４…フラン
ジ、４５…押上棒、４６…ボート移送装置、４７…腕、
４８…ボート支持部材、５０…ポッドオープナ（ポッド
開閉装置）、５０Ｌ…左ポッドオープナ、５０Ｒ…右ポ
ッドオープナ、５１…ボート支持台、５２…ジャッキ、
５３…弁棒、５４…ガス溜め部、５５…窒素ガス供給
管、５６…エレベータ、５７…昇降台、５８…ポッド支
持部材、６０…ウエハ移載装置、６１…ロボット、６２
…腕、６３…取付ブロック、６４…ツィーザ、６５…エ
レベータ、６６…カセット棚、６７…棚板、６８…カセ
ット（ウエハカセット）、６９…保持溝、７０…カセッ
ト移載装置、７１…ロボット、７２…腕、７３…取付ブ
ロック、７４…支持部材、７５…エレベータ、７６…カ
セット受け台、７７…カセット搬入搬出口、８０…弁操
作装置、８１…ピストンロッド、８２…ベローズ、８３
…残留空気排出管、８４…窒素ガス供給弁、８５…残留
空気排出弁。

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ａ Ｄ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下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、前記プロセスチューブの外側に設置
   されて前記処理室を加熱するヒータと、前記処理室に基
   板を搬入搬出するボートと、前記ボートを外側で覆って
   共に昇降するポッドとを備えている基板処理装置であっ
   て、前記ポッドの内部に不活性ガスを導入可能に設けら
   れており、前記プロセスチューブに対向した位置と異な
   る位置には前記ポッドが被せられた前記ボートが移送さ
   れて前記ポッドが前記ボートに対して昇降されるポッド
   開閉ステージが設定されていることを特徴とする基板処
   理装置。
2. 【請求項２】 前記ポッド開閉ステージは前記ボートに
   対して前記基板を授受するように構成されているととも
   に、前記基板を冷却するように構成されていることを特
   徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 【請求項３】 前記ボートには前記ポッドの内部に不活
   性ガスを導入するガス導入口と、前記不活性ガスを一時
   的に溜めるガスタンクとが設けられており、前記ガス導
   入口は前記ガスタンクに開設されていることを特徴とす
   る請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 【請求項４】 前記ガス導入口には開閉弁が設けられて
   いることを特徴とする請求項１、２または３に記載の基
   板処理装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の基板処理装置が使用さ
   れる基板処理方法において、前記不活性ガスが前記ポッ
   ドの内部に封入された状態で、前記ボートが前記処理室
   に搬入搬出され、前記不活性ガスが前記ポッドの内部に
   封入された状態で、前記ボートが前記プロセスチューブ
   に対向した位置と前記ポッド開閉ステージとの間を移送
   されることを特徴とする基板処理方法。
6. 【請求項６】 前記ポッド開閉ステージに移送された前
   記ボートに対して前記基板が授受されるとともに、前記
   基板が冷却されることを特徴とする請求項５に記載の基
   板処理方法。
7. 【請求項７】 前記ポッド開閉ステージに移送された前
   記ボートの前記基板の温度が１５０℃以下になった時
   に、前記ポッドが前記ボートに対して上昇されることを
   特徴とする請求項５または６に記載の基板処理方法。