JP2584643B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 熱処理装置の改良に関し、 ウェーハを熱処理装置の真空室に搬入・搬出するにあ
たり、擦過にもとづく発塵の生じない熱処理装置を提供
することを目的とし、 熱処理領域のみを囲んで加熱手段が設けられ、内部を
真空にし、また、内部に所望のガスを送入しうる流体給
送系を有し、底部が主体部と分離可能である縦型の真空
室と、前記真空室の底部を貫通して前記真空室の軸方向
に伸延し、前記真空室と連通する外部中空体と、ウェー
ハ受けを支持し、前記外部中空体の内部を上下に移動可
能であり、前記ウェーハ初けと連結されている上端部と
は逆の下端部には第１の磁石が設けられているウェーハ
受け支持棒と、前記外部中空体の外周にそって移動可能
であり、前記第１の磁石を牽引する第２の磁石とをもっ
て構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、熱処理装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置のゲート電極を構成するタングステンある
いはモリブデン等の薄膜の熱処理をなす場合、かかる薄
膜を被着した半導体ウェーハを加熱炉に搬入・搬出する
必要がある。この際に、加熱炉に混入する空気中の酸素
によって半導体ウェーハが酸化されることを防止する方
法として、熱処理完了後、一旦加熱炉を冷却してから、
ウェーハを搬出・搬入し、次に、加熱炉内を真空にした
後、加熱して熱処理する方法があり、広く使用されてい
る。しかし、この方法では、加熱・冷却のための時間が
正味の熱処理時間（所望の熱処理に必要にして十分な時
間）に加算され、生産効率が低下する。その上、上記の
加熱・冷却のための時間にも付加的に熱処理がなされる
結果となり、熱処理制御が容易ではない。この欠点を解
消するため、加熱炉は高温に維持しておき、しかも、半
導体ウェーハの搬出・搬入時に空気が混入せず、その結
果、半導体ウェーハの酸化が起こらないように改良した
第２図に示す熱処理装置が使用されるようになった。

これは、（ａ）中空体よりなり、熱処理領域のみを囲
んで加熱手段11が設けられ、一端12に連通して真空ポン
プＰが設けられ、（図に14をもって示す部材はシール手
段である）他端13はシール手段14をもって開閉可能な開
口を有する真空室１と、（ｂ）前記シール手段14に圧着
され前記真空室１をシールするシール蓋26と、（ｃ）こ
のシール蓋26を介して前記真空室１と連通可能な外部中
空体２とを前記真空室１にそって移動可能にガイドする
シール手段用ガイド21と、（ｄ）前記外部中空体２中を
軸方向に移動可能であり、半導体ウェーハを支持するウ
ェーハ立て22を前記真空室１に搬入・搬出可能であり、
前記ウェーハ立て22と接続される一端とは逆の一端近傍
には第１の磁石23が設けられてなるウェーハ立て移動手
段24と、（ｅ）前記外部中空体２の外周に沿って移動可
能であり、前記第１の磁石23を牽引する第２の磁石25と
をもって構成される。

第２の磁石25を、真空室１の方向に移動すると、これ
と吸引しあっている第１の磁石23は真空室１の方向に移
動し、第１の磁石23に支持されているウェーハ立て移動
手段24も真空室１の方向に移動する。この動作により、
ウェーハ立て22は真空室１の非加熱領域にセットされ
る。この時点では真空室１はまだシールされておらず、
その中には酸素は存在するが、真空室１の非加熱領域の
温度は低いので半導体ウェーハが酸化されることいはな
い。

シール蓋26を有する外部中空体２を真空室１の方向に
移動し、シール手段14とシール蓋26とを圧着することに
よって真空室１と外部中空体２とを密閉状態にする。

真空室１と外部中空体２との内部を真空にし、酸素が
存在しない状態にした後、第２の磁石25を更に真空室１
の方向に移動することによって、上記と同様の作動原理
にもとづき、ウェーハ立て移動手段24を真空室１の方向
に移動し、ウェーハ立て22を加熱領域にセットし、酸素
の無い状態において熱処理を行う。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術に係る熱処理装置の詳細構造には、上記の他
にいろいろありうるが、いづれにせよ、真空室には石英
管が主として使用されており、ウェーハ立て等ウェーハ
支持手段をウェーハ立て移動手段等によって真空室に搬
入・搬出するにあたり、ウェーハ支持手段と真空室との
擦過にもとづく発塵の可能性が否定し難く、真空室の排
気にあたり、これが半導体ウェーハに付着する可能性が
ある。

本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、半
導体ウェーハを熱処理装置の真空室に搬入・搬出するに
あたり、半導体支持手段と真空室壁との擦過にもとづく
発塵が生じないように改良された熱処理装置を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、（ａ）熱処理領域のみを囲んで加熱手
段（34）が設けられ、内部を真空にし、また、内部に所
望のガスを送入しうる流体給送系（31）を有し、底部
（32）が主体部（33）と分離可能であり、前記主体部
（33）と底部（32）との間には冷却部（35）が介在する
縦型の真空室（３）と、（ｂ）前記真空室（３）の底部
（32）を貫通して前記真空室（３）の軸方向に伸延し、
前記真空室（３）と連通する外部中空体（４）と、
（ｃ）ウェーハ受け（５）を支持し、前記外部中空体
（４）の内部を上下に移動可能であり、前記ウェーハ受
け（５）と連結されている上端部（36）とは逆の下端部
（37）には第１の磁石（41）が設けられているウェーハ
受け支持棒（43）と、（ｄ）前記外部中空体（４）の外
周にそって移動可能であり、前記第１の磁石（41）を牽
引する第２の磁石（42）とを具備してなる縦型構造の熱
処理装置によって達成される。

上記縦型構造の熱処理装置ににおいて、前記主体部
（33）の下部に冷却部（35）を設けると、半導体ウェー
ハの酸化防止効果はさらに向上する。

〔作用〕

ウェーハ受け５はウェーハ受け支持棒43を介して磁石
41、42間の吸引力を利用した非接触的手段によって上下
に移動するので、ウェーハ受け５を真空室３に搬入・搬
出するにあたり、ウェーハ受け５が真空室３と接触する
ことがなく、したがって、擦過にもとづく発塵の可能性
は全くなく、発塵粒子がウェーハに付着する危険性はな
い。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつゝ、本発明の一実施例（特許請
求の範囲第２項に相当する）に係る熱処理装置について
説明する。

第1a図参照 ３は縦型の真空室であり、その熱処理領域のみを囲ん
で加熱手段34が設けられ、内部を真空にし、また、内部
に所望のガスを送入しうる流体給送系31を有し、底部32
が主体部33と分離可能となっている。

４は外部中空体であり、前記真空室３の底部32を貫通
して前記真空室３の軸方向に伸延し、前記真空室３と連
通している。

43はウェーハ受け支持棒であり、ウェーハ受け５を支
持し、前記外部中空体４の内部を上下に移動可能であ
る。そして、ウェーハ受け支持棒43の上端部36はウェー
ハ受け５に連結されており、その下端部37には第１の磁
石41が設けられている。

42は第２の磁石であり、この縦型構造の熱処理装置の
軸方向に延在するシステム６によって、上下方向に移動
可能に支持され、その結果、前記外部中空体４の外周に
そって移動可能であり、前記第１の磁石41を牽引する。

上記の熱処理装置を使用するにあたっては、底部32を
主体部33から分離しておいた状態で、半導体ウェーハを
ウェーハ受け５にセットし、第２の磁石42を外部中空体
４に沿って上方に移動することによって、第１の磁石41
を上方に牽引し、第１の磁石41に支持されているウェー
ハ受け支持棒43を上方に移動し、ウェーハがセットされ
たウェーハ受け５を真空室３の冷却部35にセットする。

底部32を上方に移動し、主体部33に圧着して真空室３
をシールし、流体給送系31を使用して真空室３の内圧を
10^-5Torr程度の真空とし、場合によっては窒素ガスある
いはアルゴンガス等の不活性ガスを封入する。

第1b図参照 第２の磁石42を更に上方に移動することによって、ウ
ェーハ受け支持棒43上にセットされているウェーハ受け
５を高温部にセットし、熱処理を行う。

第1a図再参照 熱処理に必要な所定の加熱時間が経過した後、前記と
は逆の操作によって半導体ウェーハを冷却部35へ移動
し、冷却の後、流体給送系31を介して真空室１内を大気
圧に戻し、底部32を下方に移動し、第２の磁石42を下方
に移動することによって、ウェーハ受け支持棒43上にセ
ットされているウェーハ受け５を真空室１の外に取り出
し、半導体ウェーハを搬出する。

なお、上記工程において、ウェーハを高温部33にセッ
トした後、CVD処理、例えばシランを供給して多結晶シ
リコンを成長するCVD処理、あるいは、シランとアンモ
ニアを供給して窒化シリコンを成長するCVD処理等も可
能である。

上記熱処理工程において、底部32を上下に移動せず固
定しておき、主体部33を上下に移動しても同一の効果が
得られる。

なお、本例においては、主体部33と底部32との間に冷
却部35が設けられているが、これは１例であり、冷却部
35を設けることは必須ではない。

〔発明の効果〕

以上説明せるとおり、本発明に係る熱処理装置におい
ては、縦型構造よりなり、ウェーハ受けを支持するウェ
ーハ受け支持棒を磁石による非接触手段によって上下に
移動するので、ウェーハをウェーハ受けにセットして熱
処理装置の真空室に搬入・搬出するにあたり、ウェーハ
受けと真空室とは接触せず、したがって、擦過にもとづ
く発塵が生じない。

【図面の簡単な説明】

第1a、1b図は、本発明の一実施例に係る熱処理装置の断
面図である。 第２図は、従来技術に係る熱処理装置の断面図である。 １……真空室、 11……加熱手段、 12……端部、 13……端部、 14……シール手段、 ２……外部中空体、 21……シール手段用ガイド、 22……ウェーハ立て、 23……第１の磁石、 24……ウェーハ立て移動手段、 25……第２の磁石、 26……蓋、 ３……真空室、 31……流体給送系、 32……底部、 33……主体部、 34……加熱手段、 35……冷却部、 36……ウェーハ受け支持棒の上端部、 37……ウェーハ受け支持棒の下端部、 ４……外部中空体、 41……第１の磁石、 42……第２の磁石、 43……ウェーハ受け支持棒、 ５……ウェーハ受け、 ６……ステム、 Ｐ……真空ポンプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 21/22 ５１１ Ｈ０１Ｌ 21/22 ５１１Ｂ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱処理領域のみを囲んで加熱手段（34）が
   設けられ、内部を真空にし、また、内部に所望のガスを
   送入しうる流体給送系（31）を有し、底部（32）が主体
   部（33）と分離可能である縦型の真空室（３）と、 前記真空室（３）の底部（32）を貫通して前記真空室
   （３）の軸方向に伸延し、前記真空室（３）と連通する
   外部中空体（４）と、 ウェーハ受け（５）を支持し、前記外部中空体（４）の
   内部を上下に移動可能であり、前記ウェーハ受け（５）
   と連結されている上端部（36）とは逆の下端部（37）に
   は第１の磁石（41）が設けられているウェーハ受け支持
   棒（43）と、 前記外部中空体（４）の外周にそって移動可能であり、
   前記第１の磁石（41）を牽引する第２の磁石（42）と を具備してなることを特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】前記真空室（３）の主体部（33）の下部に
   冷却部（35）が設けられてなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の熱処理装置。