JP2888369B2

JP2888369B2 - 縦型熱処理装置

Info

Publication number: JP2888369B2
Application number: JP25493190A
Authority: JP
Inventors: 寛信西
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1999-05-10
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JPH04133314A

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、縦型熱処理装置に関する。

（従来の技術）近年、半導体デバイスの製造工程における熱拡散工程
や成膜工程で使用される熱処理装置として、省スペース
化、省エネルギー化、被処理物である半導体ウエハの大
口径化および自動化への対応が容易であること等の理由
から縦型熱処理装置が開発されている。

このような縦型熱処理装置では、石英等からなる円筒
状の反応容器の周囲にヒータや断熱材等が配置された縦
型の熱処理炉内に、多数の半導体ウエハが所定の間隔で
棚積み収容された石英等からなるウエハボートをその下
方から昇降機構によってローティングし、所定の熱処理
が施されるよう構成されている。また、通常、半導体ウ
エハの搬送は、樹脂製のウエハキャリアと呼ばれる搬送
用容器に収容されて行われるため、上記ウエハボートと
ウエハキャリア間で半導体ウエハの移載を行う必要があ
る。そこで、ウエハボートとウエハキャリア間でのウエ
ハ移載機構を併設した縦型熱処理装置が一般的に多用さ
れている。

一方、縦型熱処理炉を複数並列配置し、１台のウエハ
移載機構を複数の縦型熱処理炉で共用することによっ
て、ウエハボートとウエハキャリア間における半導体ウ
エハの移載時間による処理効率の低下を抑制し、熱処理
工程の効率化を図ることも提案されている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述したような従来の縦型熱処理装置で
は、複数の縦型熱処理炉を使用することによって、処理
効率の向上を図っているものの、処理内容によってはウ
エハボートとウエハキャリア間における半導体ウエハの
移載時間が処理効率の低下要因となる可能性があり、さ
らに処理効率の向上を図ることが強く望まれている。ま
た、半導体ウエハの移載に限らず、ウエハキャリアやウ
エハボートの搬送の観点からも処理効率の向上を図った
縦型熱処理装置が望まれている。

一方、半導体素子の高集積化に伴って、配線網の微細
化が進んでおり、これにより僅か数10Å程度の自然酸化
膜も配線不良の原因となる可能性があると共に、自然酸
化膜は不均一な膜であることから、より不良を招きやす
いという難点を有しているため、自然酸化膜の形成の抑
制や、さらには自然酸化膜を熱処理前に除去することを
可能にすることによって、処理品質の向上を図ることが
望まれている。

本発明は、このような課題に対処するためになされた
もので、熱処理工程の効率化を図ると共に、処理品質の
より一層の向上を図った縦型熱処理装置を提供すること
を目的としている。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）すなわち本発明の縦型熱処理装置は、被処理物が収容
された搬送用容器を収納する搬送用容器ストッカと、前記搬送用容器と処理用容器との間で前記被処理物の
移載を行う移載機構と、反応容器と当該反応容器の周囲を囲繞する如く配置さ
れたヒータとを具備し、前記反応容器内に前記被処理物
が搭載された処理用容器を収容し、該被処理物に対して
所定の熱処理を施す複数の縦型熱処理炉と、前記縦型熱処理炉において先行する前記被処理物の熱
処理を実行中で次の前記被処理物の熱処理を直ちには実
行できない場合に、前記被処理物が搭載された前記処理
用容器を収容し、前記縦型熱処理炉内で熱処理が実行可
能となるまでの間一時的に待機させるとともに、未処理
の前記被処理物に対して前記縦型熱処理炉における熱処
理の前処理を実行可能とされた処理用容器ストッカと、前記処理用容器ストッカは縦型熱処理炉間での前記処
理用容器の搬送を行う搬送機構と、を具備することを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１記載の縦型熱処理
装置において、前記処理用容器ストッカは、円筒容器状の反応管と、
前記反応管を昇降させる昇降機構とを具備し、前記反応管を下降させて前記処理用容器に被せるよう
にして、前記処理用容器の周囲を前記反応管で覆うよう
構成されたことを特徴とする。

（作用）本発明の縦型熱処理装置においては、被処理物を待機
させるための処理用容器ストッカを具備しているため、
搬送用容器と処理用容器との間での長時間を要する被処
理物の移載に起因する処理効率の低下を抑制することが
できる。また、上記処理用容器ストッカに被処理物に対
する前処理機能を付加しているため、待機期間の増大に
伴う被処理物の不良発生を抑制することが可能となり、
さらには処理品質をより高めることが可能となる。

また、被処理物が収容された搬送用容器のストッカか
ら縦型熱処理炉までを一連の装置内に組み込んでいるた
め、熱処理に伴う被処理物の移載や各容器の搬送も含め
た各工程を効率よく実施することが可能となる。

さらに、被処理物ストッカに包囲容器を設けることに
より、被処理物に対する塵埃等の付着を確実に防止する
ことができる。

（実施例）以下、本発明の縦型熱処理装置の実施例について図面
を参照して説明する。

この実施例における縦型熱処理装置１は、第１図およ
び第２図に示すように、被処理物として半導体ウエハ２
が収容された搬送用容器例えばウエハキャリア３を多数
収容可能なキャリアストッカ10と、上記ウエハキャリア
３に収容された半導体ウエハ２を処理用容器例えば石英
等からなるウエハボート４に移載するための移載機構20
と、上記半導体ウエハ２が搭載されたウエハボート４を
収容して所定の熱処理を行う並列配置された複数の縦型
熱処理炉30と、これら縦型熱処理炉30の配列方向に沿っ
てその前方に設けられ、上記ウエハボート４を垂直状態
で搬送するボート搬送機構40と、このボート搬送機構40
に沿って設けられ、未処理の半導体ウエハ２の待機位置
であると共に前処理を施すボートストッカ50と、ウエハ
移戴機構20とボート搬送機構40間でのウエハボート４の
移送を水平−垂直変換を行いながら実施するボート移送
機構60とから主として構成されている。

上記キャリアストッカ10には、多段的にキャリア配置
棚11が設置されており、各キャリア配置棚11に複数のウ
エハキャリア３が収納されるよう構成されている。ま
た、キャリアストッカ10とウエハ移載機構20間でウエハ
キャリア３の搬送は、キャリア搬送機構70によって行わ
れる。多段のキャリア配置棚11からウエハキャリア３を
上記キャリア搬送機構70へ移送するために、キャリアス
トッカ10はｘ−ｚ方向に移動可能なキャリア保持移送機
構12を有している。

また、ウエハ移載機構20は、複数枚の半導体ウエハ２
を一括して把持するウエハハンドリング部21を有してお
り、ボート移送機構60によってボート載置台22上に水平
方向に載置されたウエハボート４と、キャリア搬送機構
70によってウエハ移載機構20側に搬送された複数のウエ
ハキャリア３との間において、上記ハンドリング部21に
より半導体ウエハ２の移載が行われる。

ボート移送機構60は、ウエハボート４の上下端に保持
するボートハンドリング部61と、このボートハンドリン
グ部61の移送部62とを有しており、上記ウエハ移載機構
20によって半導体ウエハ２が搭載された水平状態のウエ
ハボート４を保持すると共に垂直状態に変換しながら、
ボート搬送機構40のボート載置部41上へウエハボート４
を移送する。

また、ボート搬送機構40は、ウエハボート４が垂直状
態で載置されるボート載置部41を処理プログラムに基づ
いて、ボートストッカ50もしくは縦型熱処理炉30のいず
れかに搬送する搬送レール42および図示を省略した駆動
機構を有している。

各縦型熱処理炉30は、第３図に示すように、例えば石
英によって形成された反応容器31とその周囲を囲繞する
如く配置された加熱ヒータ32よび図示を省略した断熱材
等から熱処理炉本体33が構成されており、この熱処理炉
本体33はほぼ垂直に配設されるようにベースプレート34
に固定されている。

半導体ウエハ２が所定のピッチで棚積み収容されたウ
エハボート４は、回転可能とされたターンテーブル35上
に設置された保温筒36の上方に、ボート移載アーム37に
よってボート搬送機構40から移載され、昇降機構例えば
ボートエレベータ38によっ反応容器31内にローティング
される。また、反応容器31の開放部の密閉は、ターンテ
ーブル35等と一体にボートエレベータ38によって昇降さ
れる円盤状のキャップ部39により行われる。

また、ボートストッカ50は２棟並列配置された構成と
されており、未処理の半導体ウエハ２が収容されたウエ
ハボート４を待機させることにより、ウエハ移載時間に
よる処理効率の低下を抑制すると共に、半導体ウエハ２
に対して前処理を施して、処理品質の向上を図ろうとす
るものである。

各ボートストッカ50には、回転駆動機構51によって回
転可能とされたターンテーブル52が設置されており、こ
のターンテーブル52上にウエハボート４がボート移載ア
ーム53によってボート搬送機構40から移載される。ま
た、ターンテーブル52の上方には、ウエハボート４の移
載時に障害とならない位置に、石英等からなる円筒容器
状の反応管54が配置されており、この反応管54は昇降機
構55によって、ターンテーブル52上に戴置されたウエハ
ボート４の周囲を覆うように昇降可能とされている。

また、反応管54には処理ガス導入配管56が接続されて
おり、この処理ガス導入配管56から所望の前処理用ガ
ス、例えば窒素ガスやエッチングガス等が反応管54内に
供給され、所望の前処理が未処理の半導体ウエハ２に対
して施される。例えば窒素ガスを前処理用ガスとして使
用すれば、半導体ウエハ２に対する自然酸化膜の形成や
半導体ウエハ２への塵埃の付着を防止することができ
る。また、エッチングガスを用いれば、前工程等で形成
された自然酸化膜の除去を熱処理直前に行うことができ
る。

なお、この実施例における縦型熱処理装置１では、縦
型熱処理炉30は、４棟並列配置されており、異なる熱処
理例えばSiエピタキシャル成長と熱拡散工程等とを同時
に実施することが可能なように構成されている。そこ
で、異なる熱処理によるクロスコンタミネーションを防
止すために、ウエハボート４が接触する部分、すなわち
ボート搬送機構40のボート載置部41、ボート移送機構60
のボート保持部61（図示省略）、ウエハ移載機構20のボ
ート載置台22（図示省略）等は、２セットづつ設けられ
ており、取り扱うウエハボート４の処理内容に応じてそ
れぞれ変更することが可能とされている。

このような構成の縦型熱処理装置１においては、まず
キャリアストッカ10のキャリア配置棚11からキャリア搬
送機構70のキャリア台71に移載されたウエハキャリア２
をウエハ移載機構20側に搬送する。

一方、ボート移送機構60によってウエハボート４をボ
ート載置台22上に移送し、このウエハボート４に対して
ウエハキャリア２に収容された半導体ウエハ２を移載す
る。

半導体ウエハ２の移戴が終了すると、半導体ウエハ２
が搭載されたウエハボート４は、ボート移送機構60によ
って水平−垂直変換されながらボート搬送機構60へと移
送される。

次に、ウエハボート４は、処理プログラムに基づいて
ボート搬送機構60により各ボートストッカ50もしくは各
縦型熱処理炉30のいずれかに搬送される。

例えば縦型熱処理炉30に搬送されたウエハボート４
は、保温筒36上に載置され、ボートエレベータ38によっ
て例えば800℃程度の予備加熱状態にある反応容器31内
にローティングされると共に、キャップ部39によって反
応容器31が密閉される。この後、反応容器31内を所定の
真空度例えば10Torr程度に保持しながら処理ガス例えば
SiH₂Cl₂、HCl、H₂を図示を省略したガス導入管から供給
し、半導体ウエハ２の処理例えばSiエピタキシャル成長
を行う。

また、ボートストッカ50に搬送されたウエハボート４
は、ターンテーブル52上に載置されると共に、下降した
反応管54によって覆われ、処理ガス導入配管56から供給
された前処理用ガス、例えば窒素ガスやエッチングガス
により、熱処理工程の待機期間中に所望の前処理が施さ
れる。

上記半導体ウエハ２の移載とウエハボート４の縦型熱
処理炉30もしくはボートストッカ50への搬送は順次行わ
れると共に、処理プログラムにしたがってボートストッ
カ50で待機中のウエハボート４も縦型熱処理炉30へと搬
送される。

一方、縦型熱処理炉30での処理が終了した半導体ウエ
ハ２は、ウエハボート４と共にボート搬送機構40および
ボート移送機構60によって、ウエハ移載機構20のボート
載置台22上へと移送され、さらにウエハキャリア３に移
載される。

処理済の半導体ウエハ２が収容されたウエハキャリア
３は、キャリアストッカ10に戻され、次工程へと搬送さ
れる。

上記構成の縦型熱処理装置においては、半導体ウエハ
２が搭載されたウエハボート４の待機位置にとして、複
数のボートストッカ50を有しているため、半導体ウエハ
２の処理内容に拘らず、半導体ウエハ２の移載に伴う処
理効率の低下を抑制することができる。また、上記ボー
トストッカ50を有すると共に、前工程から搬送されてき
たウエハキャリア３を収納するキャリアストッカ10や半
導体ウエハ２の移載機構20、さらにはウエハボート４の
移送や搬送を行う各機構40、60を一装置内に設けている
ため、一連の熱処理に関わる各工程を連続的に、かつ処
理内容に応じて柔軟に実施することができ、このことか
らも処理効率の向上を図ることが可能となる。これらに
よって、半導体ウエハ２の熱処理に伴う製造コストの低
減が可能となる。

また、上記ボートストッカ50に昇降自在な反応管54を
設け、熱処理の前処理として、例えば不活性ガス処理や
エッチング処理を半導体ウエハ２に対して施すことを可
能としているため、待機期間中に自然酸化膜が形成され
ることを防止することができ、さらに自然酸化膜を除去
することも可能となる。また、反応管内において待機さ
せているため、塵埃等の付着による不良発生を抑制する
ことも可能となる。

上記したボートストッカ50の採用によって、半導体ウ
エハ２をウエハボート４に搭載した状態で待機させる期
間中に、前処理を行うことが可能となるため、待機期間
に起因する不良発生を抑制した上で、さらには処理品質
の向上を図った上で、熱処理工程の効率化を図ることが
可能となる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明の縦型熱処理装置によれ
ば、熱処理工程の効率化を図った上で、不良発生を抑制
することが可能となり、さらには処理品質の向上を図る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦型熱処理装置の構成を説
明するための斜視図、第２図は第１図の縦型熱処理装置
の平面図、第３図は第１図の縦型熱処理装置の要部を部
分断面で示す正面図である。１……縦型熱処理装置、２……半導体ウエハ、３……ウ
エハキャリア、４……ウエハボート、10……キャリアス
トッカ、11……キャリア配置棚、20……ウエハ移載機
構、21……ウエハハンドリング部、22……ボート載置
台、30……縦型熱処理炉、31……反応容器、32……加熱
ヒータ、33……熱処理炉本体、37……ボート移載アー
ム、38……ボートエレベータ、39……キャップ部、40…
…ボート搬送機構、41……ボート載置部、42……搬送レ
ール、50……ボートストッカ、52……ターンテーブル、
53……ボート移載アーム、54……反応管、55……昇降機
構、56……処理ガス導入配管、60……ボート移送機構、
61……ボート保持部、70……キャリア搬送機構。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理物が収容された搬送用容器を収納す
る搬送用容器ストッカと、前記搬送用容器と処理用容器との間で前記被処理物の移
載を行う移載機構と、反応容器と当該反応容器の周囲を囲繞する如く配置され
たヒータとを具備し、前記反応容器内に前記被処理物が
搭載された処理用容器を収容し、該被処理物に対して所
定の熱処理を施す複数の縦型熱処理炉と、前記縦型熱処理炉において先行する前記被処理物の熱処
理を実行中で次の前記被処理物の熱処理を直ちには実行
できない場合に、前記被処理物が搭載された前記処理用
容器を収容し、前記縦型熱処理炉内で熱処理が実行可能
となるまでの間一時的に待機させるとともに、未処理の
前記被処理物に対して前記縦型熱処理炉における熱処理
の前処理を実行可能とされた処理用容器ストッカと、前記処理用容器ストッカと縦型熱処理炉間での前記処理
用容器の搬送を行う搬送機構とを具備することを特徴とする縦型熱処理装置。
【請求項２】請求項１記載の縦型熱処理装置において、前記処理用容器ストッカは、円筒容器状の反応管と、前
記反応管を昇降させる昇降機構とを具備し、前記反応管を下降させて前記処理用容器に被せるように
して、前記処理用容器の周囲を前記反応管で覆うよう構
成されたことを特徴とする縦型熱処理装置。