JP2683579B2 - 処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は処理装置に関する。

（従来の技術） 処理装置例えば減圧CVD装置は、抵抗加熱ヒータ等に
囲まれた石英製の反応管内に、複数枚のウエハを配列搭
載したボートを上記反応管開口端から挿入し、反応管の
予め定められた位置に設定した後、上記開口端を蓋体に
より気密に封止し、予め定められた圧力に排気し、上記
ヒータの発熱により上記ウエハを加熱した状態で所定の
反応ガスを反応管内に導入し熱処理反応を行い、この熱
処理後反応管内を所定の圧力から大気圧に戻し上記蓋体
をはずし上記反応管内から上記ポートを取り出すもので
ある。このような技術は例えば特開昭62−65414号公報
に記載されている。

このようなCVD装置では熱処理後反応管内を所定の圧
力から大気圧に戻す排気側経路にリーク用バルブが１つ
設けられ、このバルブを開くことにより、外気と結び大
気圧にもどしていた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記従来の技術では超LSIの製造を目的
にした縦型の減圧CVD装置に適用した場合、熱処理後反
応室を所定の圧力から大気圧に戻す際、高温のウエハが
空気に触れ不用な酸化反応等を起こさないようにN₂ガス
を反応管内に流し大気圧に復帰させている。ところが排
気ガス中にはCVDによる反応生成物等が含まれているた
め排気バルブの目詰まり等により排気バルブが正常に動
作しなくなる時がある。この時は大気圧復帰用排気路が
クローズ状態になったままN₂ガスが反応管内に流れ込み
反応管内が加圧状態になる。また、従来の横型炉では反
応管を気密に保つ蓋体はバネで軽く押さえられスカベン
ジャー内に配置された構造となっているため、異常時に
反応管内が加圧状態になった際にも軽く押さえられた蓋
体が少し開きガスがリークし、このリークしたガスはス
カベンジャーにより排出され加圧状態が無くなり大きな
トラブルにはつながらなかった。しかし、縦型炉の場合
蓋体にはウエハを積載しているボート等重量物が載置し
てあるため蓋体への押圧力は高くなっている。そして、
反応管が石英で出来ている為加圧された場合、反応管破
損の危険性がある。

本発明は上記点に対処して成されたもので、減圧状態
から大気圧復帰時の異常即ち処理容器内の加圧状態を回
避可能とし安全生の高い処理装置を提供しようとするも
のである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、処理容器内に被処理体を搬入して反応ガス
を供給し、真空排気系から減圧排気しながら上記被処理
体を処理した後、上記処理容器内を減圧状態から不活性
ガスの導入により大気圧に復帰させる処理装置におい
て、上記真空排気系の上流に、逆止弁を有する大気圧復
帰用排気系を分岐して設け、この大気圧復帰用排気系の
逆止弁よりも上流に、大気圧復帰時の圧力が大気圧にな
った時に開く第１の逃がし弁と、大気圧復帰時の圧力が
大気圧よりも所定の加圧状態になった時に開く第２の逃
がし弁とを並列に設けたことを特徴とする。

（作用） 本発明の処理装置によれば、真空排気系の上流に、逆
止弁を有する大気圧復帰用排気系を分岐して設け、この
大気圧復帰用排気系の逆止弁よりも上流に、大気圧復帰
時の圧力が大気圧になった時に開く第１の逃がし弁と、
大気圧復帰時の圧力が大気圧よりも所定の加圧状態にな
った時に開く第２の逃がし弁とを並列に設けているた
め、処理容器内を減圧状態から不活性ガスの導入により
大気圧に復帰させる際に、上記第１の逃がし弁により処
理容器内を大気圧にスムーズに復帰させて大気圧状態に
維持することができ、また、たとえ第１の逃がし弁が動
作不能になったとしても、上記第２の逃がし弁が所定の
加圧状態で開くことにより処理容器内がそれ以上加圧状
態になることはない。従って、処理容器内が加圧状態に
なることにより起こる処理容器の破損等の危険性が軽減
し、安全性の向上が図れる。

（実施例） 以下本発明処理装置を縦型減圧CVD装置に適用した一
実施例につき図面を参照して説明する。

この装置は、例えば第２図に示すように、軸方向を垂
直にした処理容器例えば石英からなる円筒状反応管
（１）から成る処理部（２）と、この処理部（２）に搬
入・搬出される被処理体例えば半導体ウエハ（３）を上
記垂直方向に複数枚例えば100〜150枚程度所定の間隔例
えば、約3mmのギャップを設けて載置可能に構成された
支持体例えば、耐熱性石英ボート（４）と、このボート
（４）を、上記反応管（１）下方（上方でもよい）の予
め定められたポート受渡し位置（５）から上記反応管
（１）内にロード・アンロードする搬送機構（６）とか
ら構成されている。

上記処理部（２）の上記反応管（１）は第３図に示す
ように、耐熱性で処理ガスに対して反応しにくい例えば
石英により構成され、上端が封止された筒状構造となっ
ている。この反応管（１）は二重管構造と成っており、
上記と同様例えば石英により構成された筒状内管（1a）
が上記反応管（１）内に非接触状態で設けられている。
上記反応管（１）内面及び上記内管（1a）の外面との間
には、所定の間隔の間隙（７）が設けられており、この
間隙（７）を下端で封止している例えばステンレス製の
管状マニホールド（８）が設けられている。また上記反
応管（１）はマニホールド（８）に単に置かれた状態に
あり上記反応管（１）の最下部外周壁をシール部材例え
ばＯ−リング（10a）で押圧しマニホールド（８）と反
応管（１）との気密保持を可能としている。上記マニホ
ールド（８）の下端に、上記搬送機構（６）の昇降によ
り当接可能とされた板状の例えばステンレス製蓋体
（９）が設けられている。この蓋体（９）の上記マニホ
ールド（８）との当接部には、シール部材例えばＯ−リ
ング（10）が設けられ、上記内管（1a）及び上記反応管
（１）内を気密に保持可能と成っている。また、上記マ
ニホールド（８）には排気炉である排気管（11）が接続
されており、上記間隙（７）を介して上記内管（1a）内
のガスを排気可能としている。そして上記排気管（11）
から、第１図に示すように排気ガスに含まれる反応生成
物を捕獲する捕獲器例えば水冷トラップ（20），処理部
（２）と真空排気系との排気路を開閉するメインバルブ
（21），排気系の排気圧を制御する自動圧力制御装置例
えばバタフライバルブ（22），真空排気を行なうメカニ
カルブースターポンプやロータリーポンプから成る真空
ポンプ（23）が順次接続され真空排気系が構成されてい
る。一方また、排気管（11）の上記処理部（２）に近い
側にはこの処理部（２）内の圧力を測定する圧力センサ
ー（24）例えばバラトロンセンサーが取り付けられてい
る。そして排気管（11）の上流部から大気圧復帰用排気
系（11a）が分岐され、この大気圧復帰用排気系（11a）
には、大気圧で開く第１の逃がし弁であるベントバルブ
（25）例えばエアオペレイトバルブが設けられ、このベ
ントバルブ（25）と並列に陽圧例えば780Torrで開く第
２の逃がし弁であるベントバルブ（26）例えばエアオペ
レイトバルブが接続され、二つのベントバルブ（25），
（26）よりも下流側の合流部には逆流を防ぐ逆止弁（2
7）が設けられている。更にまた、上記マニホールド
（８）を貫通して上記内管（1a）内に延びた反応ガス導
入管（12）が設けられている。この反応ガス導入管（1
2）は、上記内管（1a）内面に沿って垂直に延び、先端
は上記ボート（４）の上面とほぼ同じ高さに配設されて
いる。そして、この反応ガス導入管（12）には、上記ボ
ート（４）に載置されている各ウエハに対応する位置に
複数の開孔（図示せず）が設けられており、この開孔か
ら上記ウエハ（３）に反応ガスを供給可能としている。
また、上記マニホールド（８）を貫通して上記間隙
（７）から反応管（１）に内に不活性ガス例えばN₂（窒
素）ガスを供給可能な如く、不活性ガス導入管（13）が
設けられている。また上記蓋体（９）のほぼ中央部には
支持体（14）が設けられている。この支持体（14）は保
温筒（15）下面に設けられている例えばセラミックから
成る保温筒受け台（16）と接続し、上記保温筒（15）及
びボート（４）を支持する如く構成されている。上記保
温筒は（15）は、例えば石英ガラスより成る筒状体で、
上記反応管（１）内の熱を下方に逃がさない為に配設さ
れている。この保温筒（15）上には、上記ボート（４）
が連設されており、上記蓋体（９）の搬送機構（６）に
より昇降移動に連動する構造となっている。また、上記
反応管（１）を同軸的に取り囲む如く筒状加熱装置例え
ばコイル状に巻回されたヒータ（17）が設けられ、この
ヒータ（17）は上記ウエハ（３）の載置される領域内を
所望する温度例えば600〜1200℃程度に均一加熱する如
く設けられている。このヒータ（17）による上記ウエハ
（３）の載置される領域の加熱を、より均一な温度分布
で加熱する如く上記ヒータ（17）及び上記反応管（１）
外壁との間には、例えばSiC（シリコンカーバイト）製
均熱管（18）が配設されている。このようにして縦型CV
D装置が構成されている。

次に上述した縦型CVD装置の動作作用を説明する。

まず、図示しないウエハ移し替え装置によりウエハ
（３）が積載されたボート（４）を、受渡し位置（５）
に設定した保温筒（15）上に、ハンドラー（19）により
把持搬送し載置する。そして、上記ボート（４）を、搬
送機構（６）により所定量上昇させ、上記反応管（１）
内の予め定められた位置に反応管内管（1a）内壁に接触
させる事なく搬入する。この時、上記反応管（１）下端
のマニホールド（８）部と上記蓋体（９）を当接させる
事により、自動的にウエハ（３）を位置決めすると共
に、大気圧復帰用排気系のベントバルブ（25），（26）
を閉じ、真空排気系のメインバルブ（21）を開き真空ポ
ンプ（23）を作動し、上記反応管（１）内部を気密にす
る。次に、上記反応管（１）内を所望の減圧状態例えば
0.1〜3Torrに保つように真空ポンプ（23）で排気し、自
動圧力制御装置（22）で排気制御し、ヒータ（17）によ
り所望の温度例えば600〜1200℃程度に設定する。そし
て、この設定後、上記排気制御しながらガス供給源から
図示しないマスフローコントローラ等で流量を調節しつ
つ、反応ガス例えばSiH₂Cl₂（ジクロロシラン）とNH
₃（アンモニア）を反応管（１）内に反応ガス導入管（1
2）から所定時間供給する。すると、反応管（１）内に
設置されたウエハ（３）表面にSiN（ナイトライド）膜
が堆積する。このようなCVD処理後、反応ガスの供給を
停止し、反応ガスを排気置換した後、排気系のメインバ
ルブ（21）を閉じ、不活性ガス導入管（13）から不活性
ガス例えばN₂ガスを導入することで、上記反応管（１）
内を大気圧に復帰してゆく。この時圧力センサー（24）
にて排気管（11）内の圧力を測定しながら例えば760Tor
rの圧力になったとき大気圧復帰用排気系（11a）のベン
トバルブ（25）を開く。そして、蓋体（９）が開ける状
態となり、上記処理後のウエハ（３）を積載したボート
（４）を、受渡し位置（５）に搬送機構（６）により搬
送し、処理が終了する。このようにしてCVD処理が行な
われるが、この処理を繰り返し実行すると、反応生成物
等が大気圧復帰用排気系（11a）のベントバルブ（25）
にもかなり付着し、場合によってはバルブが目詰まりを
起こし排気抵抗が大きくなることがある。また、ベント
バルブ（25）自体の動作不能が万一起こった場合、上記
ベントバルブ（25）と並列に設けられた逃がし弁の役割
をするベントバルブ（26）は、反応管（１）内の圧力が
加圧状態例えば780Torr以上になると開き760Torr以下に
なると閉じるように設定されている。また、上記バルブ
（26）の開閉の設定条件は装置により最適な値に設定す
れば良い。このため上記異常加圧状態になった時にはこ
の逃がし弁のベントバルブ（26）が作動し、加圧防止を
行なう。そしてこの逃がし弁（26）が作動した状態はラ
ンプやブザーまたはコントローラを介してオペレータに
知らせることができ、大きな故障となる前に事前にバル
ブの清掃・交換等のメンテナンスを行なうことができ、
安全性の向上および装置のダウンタイムを軽減すること
ができる。

また、上記実施例では縦型CVD装置を例に上げて説明
したが、これに限定するものではなく、例えば横型CVD
装置、プラズマCVD装置、プラズマエッチング装置アッ
シング装置等にも有効である。

（発明の効果） 以上のように本発明の処理装置によれば、真空排気系
の上流に、逆止弁を有する大気圧復帰用排気系を分岐し
て設け、この大気圧復帰用排気系の逆止弁よりも上流
に、大気圧復帰時の圧力が大気圧になった時に開く第１
の逃がし弁と、大気圧復帰時の圧力が大気圧よりも所定
の加圧状態になった時に開く第２の逃がし弁とを並列に
設けているため、処理容器内を減圧状態から不活性ガス
の導入により大気圧に復帰させる際に、上記第１の逃が
し弁により処理容器内を大気圧にスムーズに復帰させて
大気圧状態に維持することができ、また、たとえ第１の
逃がし弁が動作不能になったとしても、上記第２の逃が
し弁が所定の加圧状態で開くことにより処理容器内がそ
れ以上加圧状態になることはない。従って、処理容器内
が加圧状態になることにより起こる処理容器の破損等の
危険性が軽減し、安全性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するための縦型CV
D装置の構成図、第２図は第１図の処理部説明図、第３
図は第１図の反応管部の説明図である。 １……反応管、1a……内管 ３……ウエハ、４……ボート ８……マニホールド、９……蓋体 20……捕獲器、21……メインバルブ 24……圧力センサー 25……大気圧復帰バルブ 26……逃がし弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】処理容器内に被処理体を搬入して反応ガス
   を供給し、真空排気系から減圧排気しながら上記被処理
   体を処理した後、上記処理容器内を減圧状態から不活性
   ガスの導入により大気圧に復帰させる処理装置におい
   て、上記真空排気系の上流に、逆止弁を有する大気圧復
   帰用排気系を分岐して設け、この大気圧復帰用排気系の
   逆止弁よりも上流に、大気圧復帰時の圧力が大気圧にな
   った時に開く第１の逃がし弁と、大気圧復帰時の圧力が
   大気圧よりも所定の加圧状態になった時に開く第２の逃
   がし弁とを並列に設けたことを特徴とする処理装置。