JP2002343720A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ロードロック室を具備した熱処理装置に於い
て、ロードロック室を小型化し、ロードロック室内での
基板の汚染を防止し、製作費のコストダウン、処理品質
の向上、ランニングコストの低下を図る。 【解決手段】反応管３０と、基板を保持するボート１７
と、該ボートが載置されるボートキャップ１６と、ロー
ドロック室２６と、キャップエレベータと３５、ボート
エレベータとを具備し、前記キャップエレベータとボー
トエレベータは前記ロードロック室外より駆動するキャ
ップとボート上下シャフト４２とを有し、前記キャップ
エレベータと前記ボートエレベータは前記上下シャフト
を介して前記ロードロック室内で前記ボートキャップと
ボートを昇降、旋回可能であり、前記キャップエレベー
タとボートエレベータの昇降、旋回の協働で前記キャッ
プエレベータが保持するキャップとボートエレベータ間
でボートを移載可能とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリコンウェーハ等
の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等の熱
処理を行う熱処理装置、特に縦型炉を具備した熱処理装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱処理後の基板は高温であり、大気に触
れると大気中の酸素、水分によりウェーハ表面が酸化さ
れ、無用の酸化膜が生成する。斯かる酸化膜は、半導体
素子の高集積化、高速化の妨げとなっている。従って、
反応炉に気密なロードロック室を連設し、処理後のウェ
ーハは真空状態或は不活性ガス雰囲気とされたロードロ
ック室に一旦収納し、所要の温度迄冷却する形式の熱処
理装置がある。

【０００３】図５に於いて、ロードロック室を具備した
縦型熱処理装置について説明する。

【０００４】気密なロードロック室１の上面に炉口２が
穿設され、該炉口２と同心に炉口フランジ３が設けら
れ、該炉口フランジ３の中間位置に内管４が支持され、
前記炉口フランジ３の上端には外管５が立設されてい
る。前記内管４、外管５、炉口フランジ３は同心に配置
され、前記内管４は上端が開放され、前記外管５は上端
が閉塞されている。

【０００５】前記炉口フランジ３より上方にはヒータベ
ース６が設けられており、前記外管５は前記ヒータベー
ス６を貫通して上方に延出しており、前記外管５を囲繞
するヒータユニット７が前記ヒータベース６に立設され
ている。

【０００６】前記内管４、外管５、ヒータユニット７等
により縦型炉１０が構成される。

【０００７】前記炉口フランジ３にはプロセスガス導入
管８、排気管９が設けられ、前記プロセスガス導入管８
は前記内管４の下端下方に貫通し、又前記排気管９は前
記内管４と外管５とが形成する円筒状の空間１１に連通
している。

【０００８】前記ロードロック室１の内部には前記炉口
２を気密に開閉可能なゲートバルブ１２が設けられ、又
ボートエレベータ１３が設けられている。

【０００９】該ボートエレベータ１３は水平に延びる昇
降アーム１４を有し、該昇降アーム１４はスクリューロ
ッド２３をモータ（図示せず）で回転することでナット
２４を介して昇降される。前記昇降アーム１４先端には
炉口蓋１５が支持され、該炉口蓋１５にはボートキャッ
プ１６が載置され、更に該ボートキャップ１６上にボー
ト１７が載置される。

【００１０】該ボート１７はシリコンウェーハ等処理す
べき基板１８を水平姿勢で多段に保持するものであり、
前記ボートエレベータ１３により前記内管４内に装入、
引出しされる様になっており、前記ボート１７装入時に
は前記炉口蓋１５により前記炉口２が気密に閉塞され、
引出し時には前記ゲートバルブ１２により、前記炉口２
が気密に閉塞される様になっている。

【００１１】前記ロードロック室１内には不活性ガスパ
ージノズル１９が鉛直に設けられ、該不活性ガスパージ
ノズル１９には不活性ガス導入ポート２１が連通してい
る。又、前記ロードロック室１の下部には排気ポート２
２が連通している。

【００１２】上記熱処理装置に於ける基板処理について
説明する。

【００１３】前記ボート１７が降下し、側壁ゲートバル
ブ（図示せず）が開放された状態で、前記ロードロック
室１外部に設けられた基板移送装置（図示せず）により
前記基板１８が前記ボート１７に装填され、前記側壁ゲ
ートバルブが閉じられ、前記ロードロック室１内が真空
引きされた後、前記ゲートバルブ１２が開放され、前記
ボートエレベータ１３により前記ボート１７が前記内管
４内に装入される。

【００１４】前記ヒータユニット７により加熱され、前
記プロセスガス導入管８からプロセスガスが導入され、
又処理後のガスは前記排気管９から排出され、前記基板
１８に所要の処理がなされる。

【００１５】処理が完了すると、前記ボート１７が前記
ロードロック室１内に引出され、前記ゲートバルブ１２
により前記炉口２が閉塞された後、前記不活性ガス導入
ポート２１，不活性ガスパージノズル１９により窒素ガ
ス等の不活性ガスが導入され、又前記排気ポート２２よ
り排気され、前記ロードロック室１内が不活性ガスに置
換される。置換後図示しない側壁ゲートバルブが開放さ
れ、前記ボート１７から処理済の基板１８が搬出され、
更に未処理の基板１８が前記ボート１７に装填され、基
板の処理が繰返される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の熱処理
装置ではロードロック室１内にボートエレベータ１３が
設けられている為、ロードロック室１が大型化する。
又、ボートエレベータ１３のガイドの摺動部、スクリュ
ーロッド２３とナット２４の摺動部の摩耗粉、又摺動部
に塗布された潤滑剤が飛散し、摩耗粉が基板１８に付着
し、或は基板１８が有機物汚染される虞れがあり、基板
処理の高品質化の妨げとなっている。

【００１７】更に、ロードロック室１が大型化すること
で、熱処理装置自体が大型化し、コストアップの原因と
なり、又設置スペースの確保という点から設置条件の制
約を生じている。又、ロードロック室１の容積が増大
し、ロードロック室１内をガスパージする為の不活性ガ
ス量が多くなり、ランニングコストが増大するという問
題もあった。

【００１８】本発明は斯かる実情に鑑み、前記ロードロ
ック室を小型化し、又ボートエレベータをロードロック
室外に設けることで、製作費のコストダウン、処理品質
の向上、ランニングコストの低下を図るものである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、反応管と、該
反応管内で基板を保持するボートと、該ボートが載置さ
れるボートキャップと、前記反応管下方に連設されたロ
ードロック室と、キャップエレベータと、ボートエレベ
ータとを具備し、前記キャップエレベータは前記ロード
ロック室外に設けられた駆動機構部と、該駆動機構部か
ら前記ロードロック室を気密に貫通するキャップ上下シ
ャフトとを有し、前記ボートエレベータはロードロック
室外に設けられた駆動機構部と、該駆動機構部から前記
ロードロック室を気密に貫通するボート上下シャフトと
を有し、前記キャップエレベータは前記キャップ上下シ
ャフトを介して前記ロードロック室内で前記ボートキャ
ップを昇降、旋回可能であり、前記ボートエレベータは
前記ボート上下シャフトを介し前記ロードロック室内で
ボートを昇降、旋回可能であり、前記キャップエレベー
タとボートエレベータの昇降、旋回の協働で前記キャッ
プエレベータが保持するキャップとボートエレベータ間
でボートを移載可能とした熱処理装置に係るものであ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照して本発
明の実施の形態を説明する。

【００２１】筐体２５内部にロードロック室２６を配設
し、該ロードロック室２６の下方には駆動部収納空間２
７が形成される。

【００２２】前記ロードロック室２６の上面には、該ロ
ードロック室２６の上面を貫通して反応管３０が立設さ
れる。該反応管３０の下端はヒータベース２８に対して
開口する炉口となっており、該炉口は水平方向に回転さ
れるゲートバルブ１２により開閉される。前記ロードロ
ック室２６の上面は前記ヒータベース２８となってお
り、該ヒータベース２８に前記反応管３０を囲繞するヒ
ータユニット２９が設けられ、該ヒータユニット２９は
ヒータカバー３１により覆われている。

【００２３】前記ロードロック室２６には移載室３２が
連設され、該移載室３２と前記ロードロック室２６とは
ゲートバルブ３３を介して連通し、又前記移載室３２に
は前記ゲートバルブ３３と対向した位置にカセット授受
ステージ３４が設けられている。前記ゲートバルブ３３
の開口部の高さはボート１７の高さと同等、若しくは若
干高くなっている。

【００２４】前記ロードロック室２６にはキャップエレ
ベータ３５、ボートエレベータ３６が設けられている。

【００２５】先ず、前記キャップエレベータ３５につい
て説明する。

【００２６】該キャップエレベータ３５の駆動機構部は
前記駆動部収納空間２７に設けられる。

【００２７】前記駆動部収納空間２７にキャップスクリ
ュー軸３８が鉛直方向に配設され、該キャップスクリュ
ー軸３８は図示しないモータにより回転される。該キャ
ップスクリュー軸３８にはキャップ昇降ブロック３９が
図示しないナットを介して螺合し、前記キャップ昇降ブ
ロック３９からはキャップ昇降アーム４１が水平に延出
している。該キャップ昇降アーム４１の先端には上方に
向かってキャップ上下シャフト４２が垂直に立設され、
該キャップ上下シャフト４２は前記ロードロック室２６
の底部を遊貫し、上端にはキャップ旋回アーム４３が設
けられ、該キャップ旋回アーム４３にはキャップ受載台
４５が設けられている。該キャップ受載台４５は前記キ
ャップ旋回アーム４３の旋回往復動作により、処理位置
Ａと退避位置Ｂとの間で移動する様になっている。

【００２８】前記キャップ上下シャフト４２は前記キャ
ップ昇降ブロック３９に設けられたキャップ旋回モータ
（図示せず）により回転可能になっており、前記キャッ
プ旋回アーム４３は前記キャップ上下シャフト４２を介
して旋回可能となっている。

【００２９】該キャップ上下シャフト４２のロードロッ
ク室２６底部貫通部はベローズ４４によって気密にシー
ルされ、前記キャップ上下シャフト４２の回転支持部は
磁気シール等により気密にシールされている。

【００３０】而して、前記キャップエレベータ３５によ
り前記ボートキャップ１６が昇降される。

【００３１】前記ボートエレベータ３６は前記キャップ
エレベータ３５と同様な構成であり、駆動機構部は前記
駆動部収納空間２７に設けられる。

【００３２】図示しないボート昇降モータ、該ボート昇
降モータにより回転されるボートスクリュー軸、該ボー
トスクリュー軸の回転により昇降するボート昇降ブロッ
ク、該ボート昇降ブロックから水平に延出するボート昇
降アーム等から構成され、前記キャップエレベータ３５
と対称的に設けられている。前記ボート昇降アームには
ボート上下シャフト４７が垂直に設けられている。

【００３３】該ボート上下シャフト４７にはボート旋回
アーム４８が旋回可能に設けられ、該ボート旋回アーム
４８にはボート受載台４９が設けられている。該ボート
受載台４９は前記ボート旋回アーム４８の旋回往復動作
により処理位置Ａと退避位置Ｂとの間で移動する様にな
っている。

【００３４】而して、前記ボートエレベータ３６により
ボート１７が昇降される。

【００３５】前記移載室３２には基板移載機５１が設け
られている。該基板移載機５１は移載機エレベータ５２
により昇降可能となっており、基板移載プレート５３を
所要枚数（図では５枚）上下方向に定ピッチで保持する
基板保持部５４を具備しており、該基板保持部５４は進
退、旋回可能となっている。

【００３６】前記カセット授受ステージ３４には密閉式
のカセットポッド５５が載置され、該カセットポッド５
５の蓋はポッド蓋開閉装置５６により開閉される様にな
っている。

【００３７】前記ロードロック室２６には不活性ガス導
入管５８、排気管５９が連通している。尚、図２中の６
１はクリーンユニットである。

【００３８】以下、作動について説明する。

【００３９】図示しない外部搬送手段により前記カセッ
トポッド５５が前記カセット授受ステージ３４に載置さ
れ、前記ポッド蓋開閉装置５６により前記カセットポッ
ド５５の蓋が開放される。

【００４０】前記炉口が前記ゲートバルブ１２により閉
塞され、前記ボートエレベータ３６により前記ボート１
７が降下した状態となっている。この時、該ボート１７
は処理位置Ａにあり、前記ボートキャップ１６は退避位
置Ｂにある。

【００４１】前記ゲートバルブ３３が開放され、前記基
板保持部５４の昇降、回転、進退の協働により前記基板
移載プレート５３により基板１８を前記カセットポッド
５５から前記ボート１７に移載する。

【００４２】所定枚数の基板１８が前記ボート１７に移
載されると、前記ゲートバルブ３３が閉塞され、図示し
ない排気ラインにより前記ロードロック室２６内が真空
引きされる。

【００４３】前記ゲートバルブ１２が開放され、前記ボ
ートエレベータ３６により前記ボート１７が上昇され、
前記ボートエレベータ３６の上昇上限位置で前記ボート
１７が保持される（図３参照）。

【００４４】前記キャップエレベータ３５のキャップ旋
回アーム４３が旋回して前記ボートキャップ１６を退避
位置Ｂから処理位置Ａ迄移動させる。前記キャップ旋回
アーム４３が旋回する場合、前記ボートキャップ１６と
前記ボート旋回アーム４８、ボート受載台４９とは干渉
しない様になっている。

【００４５】前記キャップ旋回アーム４３が処理位置Ａ
となり、前記ボートキャップ１６と前記ボート１７の中
心が一致した状態で、前記キャップエレベータ３５によ
り前記ボートキャップ１６が上昇される。該ボートキャ
ップ１６が前記ボート１７を受載して若干上昇し、前記
ボートキャップ１６が前記キャップ受載台４５から切離
されると、前記キャップエレベータ３５は一旦停止され
る。

【００４６】前記ボートエレベータ３６のボート旋回ア
ーム４８が旋回され、処理位置Ａから退避位置Ｂに移動
される。

【００４７】前記キャップエレベータ３５が駆動され、
前記ボートキャップ１６、ボート１７を一体として前記
反応管３０内に装入する。装入した状態では前記キャッ
プ受載台４５が炉口蓋を兼ね、前記反応管３０の炉口部
を気密に閉塞する。

【００４８】前記反応管３０内が加熱され、図示しない
反応ガス供給ラインから、反応ガスが導入され、基板に
所要の熱処理がなされる。

【００４９】熱処理が完了すると、前記不活性ガス導入
管５８より窒素ガス等の不活性ガスが導入されると共に
前記排気管５９から排気され、前記ロードロック室２６
内がガスパージされる。

【００５０】前記キャップエレベータ３５により、前記
ボートキャップ１６、ボート１７が降下される。前記ボ
ート旋回アーム４８が旋回され、退避位置Ｂから処理位
置Ａ迄移動する。尚、前記ボート受載台４９の形状は前
記ボートキャップ１６と干渉しない形状、例えば半円リ
ング状となっている。又、前記ボート旋回アーム４８の
処理位置Ａでの高さは、前記ボートキャップ１６に載置
しているボート１７の下端より若干低くなっている。

【００５１】前記キャップエレベータ３５が更に降下
し、前記ボート１７とボートキャップ１６とが切離さ
れ、前記キャップエレベータ３５の前記キャップ旋回ア
ーム４３が旋回され、退避位置Ｂ迄前記ボートキャップ
１６は移動される。

【００５２】前記ボートエレベータ３６により、前記ボ
ート１７が降下され、該ボート１７が前記ゲートバルブ
３３の開口部と正対した状態となる。前記ロードロック
室２６内で基板１８が所定温度迄冷却される。該ロード
ロック室２６内は不活性ガス雰囲気となっており、基板
１８に無用な酸化膜が生成されるのが防止される。基板
１８の冷却後、前記ゲートバルブ３３が開放される。

【００５３】前記基板移載機５１により該ボート１７か
ら前記カセットポッド５５に基板１８が移載される。移
載が完了すると、前記ポッド蓋開閉装置５６により前記
カセットポッド５５の蓋が閉じられ、該カセットポッド
５５は外部搬送手段により搬出される。

【００５４】未処理基板が装填されたカセットポッド５
５が前記カセット授受ステージ３４に搬入され、更に基
板処理が繰返される。

【００５５】上記構成の熱処理装置に於いて、ボートキ
ャップ１６、ボート１７を昇降させる為の駆動機構部、
例えばキャップスクリュー軸３８、キャップ昇降ブロッ
ク３９、ボートスクリュー軸、ボート昇降ブロック、及
びモータ等はロードロック室２６外である駆動部収納空
間２７に設けられており、駆動機構部の摩耗粉が基板１
８に付着することもなく、又潤滑剤の蒸気等で基板１８
が有機物汚染されることもない。

【００５６】更に、キャップエレベータ３５、ボートエ
レベータ３６はキャップ、及びボートの高さ分だけ昇降
すればよく、ロードロック室２６の高さが低くなり、熱
処理装置全体の高さも低くなる等装置が小型となる。

【００５７】尚、上記実施の形態では、キャップ上下シ
ャフト、ボート上下シャフトによりキャップ受載台、ボ
ート受載台の昇降、旋回を行ったが、キャップ上下シャ
フト、ボート上下シャフトを２重シャフト構造とし、内
側のシャフトを回転可能とし、該内側のシャフトにより
キャップ受載台、ボート受載台の旋回を行う様にしても
よい。

【００５８】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、反応管
と、該反応管内で基板を保持するボートと、該ボートが
載置されるボートキャップと、前記反応管下方に連設さ
れたロードロック室と、キャップエレベータと、ボート
エレベータとを具備し、前記キャップエレベータは前記
ロードロック室外に設けられた駆動機構部と、該駆動機
構部から前記ロードロック室を気密に貫通するキャップ
上下シャフトとを有し、前記ボートエレベータはロード
ロック室外に設けられた駆動機構部と、該駆動機構部か
ら前記ロードロック室を気密に貫通するボート上下シャ
フトとを有し、前記キャップエレベータは前記キャップ
上下シャフトを介して前記ロードロック室内で前記ボー
トキャップを昇降、旋回可能であり、前記ボートエレベ
ータは前記ボート上下シャフトを介し前記ロードロック
室内でボートを昇降、旋回可能であり、前記キャップエ
レベータとボートエレベータの昇降、旋回の協働で前記
キャップエレベータが保持するキャップとボートエレベ
ータ間でボートを移載可能としたので、ボートキャップ
上に載置したボートを反応管内に装入するストロークを
短くでき、前記ロードロック室を小型化でき製作費のコ
ストダウンが図れ、ロードロック室内のガス置換の為の
不活性ガスの消費量が少なくできランニングコストの低
下が図れ、又ガス置換の時間が短縮できスループットの
向上が図れ、更に又キャップエレベータ、ボートエレベ
ータの駆動機構部をロードロック室外に設けたので摩耗
粉、潤滑の飛散、蒸発による有機物から基板の汚染を防
止できる等の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す概略立面図である。

【図２】同前実施の形態を示す概略平面図である。

【図３】同前実施の形態の作動説明図である。

【図４】同前実施の形態の作動説明図である。

【図５】従来例の概略立面図である。

【符号の説明】

１６ ボートキャップ １７ ボート ２６ ロードロック室 ２７ 駆動部収納空間 ２９ ヒータユニット ３２ 移載室 ３４ カセット授受ステージ ３５ キャップエレベータ ３６ ボートエレベータ ４２ キャップ上下シャフト ４５ キャップ受載台 ４７ ボート上下シャフト ４９ ボート受載台 ５１ 基板移載機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応管と、該反応管内で基板を保持する
   ボートと、該ボートが載置されるボートキャップと、前
   記反応管下方に連設されたロードロック室と、キャップ
   エレベータと、ボートエレベータとを具備し、前記キャ
   ップエレベータは前記ロードロック室外に設けられた駆
   動機構部と、該駆動機構部から前記ロードロック室を気
   密に貫通するキャップ上下シャフトとを有し、前記ボー
   トエレベータはロードロック室外に設けられた駆動機構
   部と、該駆動機構部から前記ロードロック室を気密に貫
   通するボート上下シャフトとを有し、前記キャップエレ
   ベータは前記キャップ上下シャフトを介して前記ロード
   ロック室内で前記ボートキャップを昇降、旋回可能であ
   り、前記ボートエレベータは前記ボート上下シャフトを
   介し前記ロードロック室内でボートを昇降、旋回可能で
   あり、前記キャップエレベータとボートエレベータの昇
   降、旋回の協働で前記キャップエレベータが保持するキ
   ャップとボートエレベータ間でボートを移載可能とした
   ことを特徴とする熱処理装置。