JP2688604B2

JP2688604B2 - 処理装置

Info

Publication number: JP2688604B2
Application number: JP63284996A
Authority: JP
Inventors: 充男加藤; 大輔田中; 勝小林
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1988-11-11
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JPH02130918A

Description

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

（従来の技術）一般に、半導体製造工程において、半導体ウエハ上に
絶縁膜や化合物半導体や有機金属等の各種薄膜を形成す
るために、加熱処理炉が用いられている。このような処
理炉では、量産性を向上させるため、通常100枚以上の
ウエハを一度に処理している。又、このような処理炉に
は、炉を横方向に置く横型炉と、炉を縦方向に置く縦型
炉とがある。最近は、設置スペースを小さく出来る縦型
炉が注目されている。

縦型炉では、ウエハを板厚方向に所定の間隔を設けて
石英製のボートに積載する。この後、ボートを垂直方向
に炉内に搬送して処理を行なっている。ここで、上記ボ
ートにウエハを載載するには、ハンドリングアーム等の
移し替え装置により、キャリアに収容されたウエハをボ
ートに移し替えている。この移し換えには、キャリアに
収容されたウエハを一括して移し替えるバッチ式のもの
と、ウエハを一枚一枚移し替える枚葉式のものがある。
上記バッチ式の場合、ボートを横にしてウエハを一括し
て例えば25枚同時に移し替え、その後ボートを垂直に立
てて炉の下方位置に搬送していた。しかし、このように
移し替えを行なうと、移し替え時間は短かくてすむが、
一括的のため、テストウエハやダミーウエハを所望する
枚数だけ所望する位置に設定することは困難であった。
また、連続処理の途中に、ボートに収容されたウエハの
位置を交換したい要望があるが、このことにも対応でき
なかった。

これらのことから最近では、実開昭58−138334号公報
に開示されたようにウエハの処理によっては、ウエハを
キャリアからボートに一枚づつ移し替える機構を備えた
処理装置が使用されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記のようにウエハを一枚づつボート
に移し替える機構を備えた処理装置には、次に示すよう
な問題点がある。

枚葉式の場合、ウエハを収容した複数のキャリアと、
ウエハをキャリアからボートに移し替える移載機が、炉
の下方の周辺に設けられている。すなわち、炉の下方に
設けられたボートに、このボート周辺に設けられたキャ
リアからウエハを移載機により一枚づつ搬送している。
この場合、炉の下方の領域と、キャリアおよび移載機が
設けられた移し替え領域とが同一領域となる。すると、
上記移し替え領域に混在する微小な塵が、炉の下方領域
に流れ込み、ボートに設けられたウエハに塵等が付着す
ることがある。例えば処理後に炉内からボートを搬出す
る際に、ボートの搬送によって上記で流入した塵が舞い
上がりウエハに付着することが考えられる。このこと
は、以後の処理に悪影響を与え、歩留まりの低下につな
がっていた。

また、処理中に炉内からガス漏れがあった場合、漏れ
たガスが炉の下方領域から移し替え領域に達し、移し替
え領域で作業をしている作業者に悪影響を及ぼすという
ように、安全性に於て重大な欠陥があった。さらに、処
理後にボートを炉内から搬出するときに、炉内に残留ガ
スが存在していた場合、残留ガスが作業エリアに拡散し
て、上記と同様に作業者に悪影響を与え、安全性の面に
問題があった。この発明は上記点に対処してなされたも
ので、被処理体への塵等の付着を低減し、歩留まりの向
上に寄与し、なおかつ安全性が向上する効果が得られる
処理装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）請求項１の発明は、処理部を形成する縦型の反応管
と、多数の被処理体を支持して前記反応管の中と下方側
の領域との間を昇降する支持体と、キャリアに収容され
た被処理体を反応管の下方側に位置する上記支持体に移
し替える移し替え手段とを備えた処理装置において、上記移し替え手段が設けられた領域と上記反応管の下
方側の領域とを所望するときに遮断するための透明な遮
断手段を具備したことを特徴とする。

請求項２の発明は、処理部を形成する縦型の反応管
と、多数の被処理体を支持して前記反応管の中と下方側
の領域との間を昇降する支持体と、キャリアに収容され
た被処理体を反応管の下方側に位置する上記支持体に移
し替える移し替え手段とを備えた処理装置において、上記キャリアが搬入出される領域と装置の内部領域と
を所望するときに遮断するための透明な遮断手段を具備
したことを特徴とする。

（作用効果）移し替え手段の設けられた領域と支持体を処理室に搬
入する領域とを所望するときに遮断する透明な遮断手段
を具備したことにより、またはキャリアが搬入出される
領域と装置の内部領域とを所望するときに遮断する透明
な遮断手段を具備したことにより、被処理体への塵等の
付着を低減し、歩留まりの向上に寄与し、なおかつ安全
性が向上する効果が得られると共に、遮断手段は透明で
あるので、遮断されているときも搬送領域を監視するこ
とができる効果も得られる。

（実施例）以下、本発明装置を半導体ウエハを複数枚同時にバッ
チ処理する縦型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。

まず、CVD装置の構成を説明する。

この装置は、例えば第１図に示すように主に、縦型反
応炉で軸方向を垂直にした反応管（１）から成る処理部
（２）と、この処理部（２）に、多数の被処理体例えば
半導体ウエハ（３）を設置した支持体例えばボート
（４）を下方の予め定められた位置から上記反応管
（１）にロード・アンロードする搬送機構（５）が設け
られた搬送領域（６）と、この搬送領域（６）に設けら
れたボート（４）に半導体ウエハ（３）をキャリア
（７）から移し替える機構例えば移載機（８）が設けら
れた移し替え領域（９）とから構成されている。

上記処理部（２）には、耐熱性で処理ガスに対して反
応しにくい材質例えば石英からなる反応管（１）が、二
重管構造で設けられている。即ち、この反応管（１）
は、上面が封止された筒状の外管（1a）と、この外管
（1a）の内部に非接触状態の筒状の内管（1b）とから構
成されている。このような反応管（１）を同軸的に囲繞
する如く筒状加熱機構例えばコイル状に巻回されたヒー
タ（10）が設けられている。このヒータ（10）は、上記
半導体ウエハ（３）の載置される領域を所望する温度例
えば500〜1000℃に均一加熱するため例えば交流電源
（図示せず）に接続されている。即ち、この交流電源か
ら電力を印加することにより、ヒータ（10）が加熱す
る。

又、上記反応管（１）の内管（1b）内には、内管（1
b）内部に所定の処理ガスを供給するためのガス供給管
（11）が接続されている。このガス供給管（11）は、図
示しないマスフローコントローラ等を介してガス供給源
に接続されている。又、上記反応管（１）の外管（1a）
には、排気管（12）が接続されている。この排気管（1
2）は、反応管（１）内を所望の圧力に減圧及び処理ガ
ス等を排出可能な真空ポンプ（図示せず）に接続されて
いる。即ち、処理ガスを反応管（１）内に供給すると、
処理ガスは、内管（1b）下部から上部に流れ、この時に
ウエハ（３）に処理を行ない、そして上部において外管
（1a）側にＵターンし、外管（1a）上部から下部方向に
流れ排出される。

又、上記のように構成された反応管（１）内を気密に
設定する如く蓋体（13）が着脱自在に設けられている。
この蓋体（13）上方には、上記ウエハ（３）を設置した
ボート（４）が設けられる。このボート（４）には、上
記ウエハ（３）を多数例えば100〜150枚程度垂直方向に
所定の間隔を設けて積載できる。又、ボート（４）は、
耐熱性で処理ガスに対して反応しにくい材質例えば石英
からなっている。そして、このボート（４）を上記反応
管（１）内の予め定められた高さ位置に設定可能で、上
記反応管（１）内の熱を逃がさないための保温筒（14）
が、上記ボート（４）と蓋体（13）との間に設けられて
いる。

ここで、上記蓋体（13）は、例えばボールネジとモー
タ等からなる搬送機構（５）に支持されている。このこ
とにより、上記蓋体（13）上方に設けられたボート
（４）が昇降移動可能となっている。即ち、上記ボート
（４）は、処理部（２）と、この処理部（２）の下方に
設けられた搬送領域（６）間で移動できる。この搬送領
域（６）では、保温筒（14）上にウエハ（３）を積載し
たボート（４）を図示しない搬送装置により受け渡しを
実行する。

上述したように、ウエハ（３）を処理する処理部
（２）と、上記反応管（１）内にボート（４）を搬送す
る搬送機構（５）とが構成されている。

さらにこの装置には、上記搬送領域（６）に設けられ
たボート（４）にウエハ（３）を積載するための機構が
設けられている。この機構は、搬送領域（６）と隣接し
ている移し替え領域（９）に設けられている。この移し
替え領域（９）には、例えばキャリア（７）を夫々独立
して支持する支持台（15）が複数設けられている。この
支持台（15）には、キャリア（７）に収容されたウエハ
（３）が水平になるように設置する。また、この支持台
（15）の周辺には、キャリア（７）に一枚づつウエハ
（３）の搬出入を行なう移載機（８）が設けられてい
る。この移載機（８）は、図示しない水平駆動機構に係
合されていて、前後方向にスライドできるようになって
いる。また、移載機（８）先端位置で、ウエハ（３）を
一時的に載置できるようにウエハ（３）サイズに適合し
た溝（図示せず）が設けられている。さらにこの移載機
（８）は、図示しない昇降機構および回転機構に係合さ
れていて、上下方向および周方向の回転ができる。すな
わち、所望する高さ位置に移載機（８）を設定でき、ま
た、キャリア（７）およびボート（４）に対して対向す
る位置に移載機（８）を設定できる。

上記のようなキャリア（７）を支持する支持台（15）
および移載機（８）が設けられた移し替え領域（９）
と、この移し替え領域（９）に隣接しているボート搬送
領域（６）とは、夫々の領域から塵や処理ガスの流入を
防止するように、所望に応じて遮断できるようになって
いる。すなわち、移し替え領域（９）と搬送領域（６）
とは、ウエハ（３）の移し替えを行なう開口（16）を除
いて壁で区切られていて、上記開口（16）には、遮断手
段例えばシャッター（17）が設けられている。このシャ
ッター（17）は、厚さ例えば10mmの透明強化ガラス製
で、閉めた状態でも反対側（搬送領域側）が監視できる
ようになっている。また、このシャッター（17）は、上
端が駆動機構例えばエアシリンダー（18）に係合されて
いて、横方向にスライドできるようになっている。そし
て、上記シャッター（17）は上端のみで支持されている
ために、傾いてしまうことがある。このことに対応し
て、支持位置には、スプリングとネジを使用した傾度調
整機構（19）が例えば４箇所に設けられていて、この４
点でシャッター（17）の傾きを調整している。さらに、
このシャッター（17）には、上記開口（16）の大きさに
対応して、ガラスの周縁に枠（20）が設けられている。
この枠（20）は、厚さ例えば5mm幅例えば10mmのSUSにテ
フロン（商品名）をコーティングしたものである。

上述したようにCVD装置が構成されていて、この装置
は図示しない制御部により、動作制御および設定制御さ
れる。

次に、CVD装置の動作について説明する。

まず、作業者又はロボットハンド等により、ウエハ
（３）を収容した複数のキャリア（７）を支持台（15）
上に設定する複数のキャリア（７）には、例えば処理対
象ウエハ、ダミーウエハ、テストウエハごとに収容した
ものを用いる。次にキャリア（７）からウエハ（３）を
搬出するために移載機（８）を所望の高さ位置に設定し
ながら周方向に回転する。そして、所定の位置で移載機
（８）を前方向にスライドして、ボード（４）の最上段
に設定すべきキャリア（７）内のウエハ（３）の下面
に、移載機（８）を設定する。この後、移載機（８）を
所定量上昇し、移載機（８）上にウエハ（７）を一時設
置し、後方向にスライドしてキャリア（７）からウエハ
（７）を搬出する。そして、搬出したウエハ（３）をボ
ート（４）の所定の位置に移し替えるため、移載機
（８）を所定の高さ位置に設定しながら周方向に回転す
る。この動作と同時に、移し替え領域（９）と搬送領域
（６）との開口（16）を遮断しているシャッター（17）
を開く。すなわち、エアシリンダー（18）の駆動により
シャッター（17）を横方向にスライドし、開口（16）を
開く。このような状態で、移し替え領域（９）にある移
載機（８）を前方向にスライドして、開口（16）を通過
し、搬送領域（６）に設けられたボート（４）にウエハ
（３）を移し替える。その後移載機（８）を移し替え領
域（９）に収容して、上記動作と同様に次のウエハ
（３）をキャリア（７）からボート（４）に移し替え
る。このような動作をすべてのウエハ（３）について行
ない、ボート（４）の所定の位置に所望するウエハを移
し替える。この動作の終了にともない、移し替え領域
（９）と搬送領域（６）との開口（16）をシャッター
（17）により遮断する。すなわち、エアシリンダー（1
8）の駆動により、シャッター（17）を横方向にスライ
ドし、開口（16）を遮断する。このことにより、移し替
え領域（９）に混存している可能性のある塵の搬送領域
（６）への流入を防止でき、また、搬送領域（６）に漏
れる可能性のある処理ガスの移し替え領域（６）への流
入を防止できる。

次に、半導体ウエハ（３）への成膜処理を実行する。

上記ボート（４）を、搬送機構（５）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（１）の内壁に接触させることなく搬入する。この
時、上記反応管（１）下端部と上記蓋体（12）を当接さ
せることにより、自動的にウエハ（３）の位置を位置決
めすると共に上記反応管（１）内部を気密にする。次
に、上記反応管（１）内を所望の低圧状態例えば0.1〜3
Torrに保つように図示しない真空ポンプで排気制御す
る。又、予めヒーター（10）に電力を印加し、ヒータ
（10）を所望の温度例えば1000℃程度に設定する。そし
て、上記設定後、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
つ処理ガス例えばSiH₄とO₂を反応管（１）の内壁（1b）
内に、ガス供給管（11）から所定時間供給する。する
と、反応管（１）内管（1b）内に設置されたウエハ
（３）表面には、下式に示すSio₂膜が堆積する。

SiH₄＋O₂→SiO₂＋2H₂↑ …… 又、処理済ガスは、所定のルートにより外管（1a）に
接続された排気管（12）から排気される。このCVD処理
後、処理ガスの供給を停止し、反応管（１）内部を不活
性ガス例えばN₂ガスに置換し、常圧復帰する。そして、
上記処理後のウエハ（３）を積載したボート（４）を搬
送領域（６）に搬送機構（５）により搬送し処理が終了
する。

この後、シャッター（17）をスライドして開口（16）
を開状態とする。そして、上記で説明したキャリア
（７）からボート（４）への移し替え動作と逆の動作を
行ない、処理後のウエハ（７）をボート（４）からキャ
リア（７）に移し替える。この動作終了後、シャッター
（17）により開口（16）を遮断して、一連の動作が終了
する。

また、シャッターは、横方向にスライドするものでな
くとも例えば縦方向にスライドするものでも何れでも良
く、移し替え領域と搬送領域とを所望に応じて遮断でき
るものなら何れでも良い。

さらに、シャッターの駆動は、エアーシリンダーでな
くとも何れでも良く、例えばモータ等を使用したもので
も何れでも良い。

さらにまた、被処理体は半導体ウエハでなくとも何れ
でも良く、例えば液晶TV等に用いられるLCD基板等でも
良い。

さらにまた、処理装置は、CVD装置でなくとも何れで
も良く、例えばエピタキシャル成長装置、拡散酸化装置
等何れでも良い。

以上説明したように本発明によれば、キャリアが搬入
出される領域から装置の内部領域への塵の流入を防止で
き、あるいは移し替え領域から支持体を処理室に搬入す
る領域への塵の流入を防止でき、被処理体への塵の付着
を低減できる。また、歩留まりの向上につながる。さら
に、処理室から処理ガスが漏れた場合や、ボート搬出時
に、炉内の残留ガスの拡散があった場合でも、各領域を
遮断しているので処理ガスによる悪影響を防止でき安全
性の向上にも寄与している。さらにまた遮断手段は透明
なので、遮断されていても搬送領域側を監視することが
できる。

【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図のシャッター機構を説
明するための図である。３……半導体ウエハ、６……搬送領域７……キャリア、８……移載機９……移し替え領域、16……開口 17……シャッター、18……エアシリンダー

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】処理部を形成する縦型の反応管と、多数の
被処理体を支持して前記反応管の中と下方側の領域との
間を昇降する支持体と、キャリアに収容された被処理体
を反応管の下方側に位置する上記支持体に移し替える移
し替え手段とを備えた処理装置において、上記移し替え手段が設けられた領域と上記反応管の下方
側の領域とを所望するときに遮断するための透明な遮断
手段を具備したことを特徴とする処理装置。
【請求項２】処理部を形成する縦型の反応管と、多数の
被処理体を支持して前記反応管の中と下方側の領域との
間を昇降する支持体と、キャリアに収容された被処理体
を反応管の下方側に位置する上記支持体に移し替える移
し替え手段とを備えた処理装置において、上記キャリアが搬入出される領域と装置の内部領域とを
所望するときに遮断するための透明な遮断手段を具備し
たことを特徴とする処理装置。