JP2912687B2 - フィルタ装置及び縦型熱処理装置 - 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、フィルタ装置及び縦型熱処理装置に関す
る。

［従来の技術］ 近年の半導体製造装置は、素子の高密度化が進み、よ
り緻密な処理が要求されるようになっている。縦型炉ま
たは横型炉などの熱処理炉で処理されたウエハは、その
後処理路外部にアンローディングされことになるが、処
理直後の反応管内からウエハを取り出す際外囲気の常温
との温度差が発生し、これによる対流が生ずるため、高
温状態のウエハ雰囲気をクリーンに保つことが、より緻
密な処理が為されたウエハの歩留まりの向上を図ること
で必要である。

ここで、縦型炉よりアンローディングされたウエハに
対して、クリーンなエアをサイドフローする装置が、特
開昭61−111524,特開昭62−146265,実開昭62−8633号公
報などに開示されている。一方、横型炉よりアンローデ
ィングされたウエハに対してダウンフローを行う装置
は、特開昭62−36817号公報に開示され、横型炉のアン
ローディング位置にてサイドフローを行う装置は実開昭
64−26833号公報に開示されている。

上述した各公報においては、モーターファン等により
送風されたエアをフィルタを介することでクリーンなエ
アとし、これをアンローディングされたウエハに対して
フローするように構成している。

（発明が解決しようとする課題） アンローディングされたウエハ雰囲気をクリーンに保
つためには、フィルタより吹き出されたクリーンエアが
層流状態にてウエハに到達することが必要である。

その途中で層流状態が乱されて乱流が生じると、装置
内部で発生したゴミを巻込み、このゴミをもアンローデ
ィング位置まで送風してしまうことになるからである。

このような層流状態でのフローを比較的容易に行うた
めには、アンローディングされたウエハ位置とフィルタ
位置との距離を短くすることが必要である。

このように、アンローディングされたウエハ位置に対
して、フィルタの吹き出し口を近接させると、フィルタ
が高温に晒されるという問題が生じる。通常のフィルタ
は、例えば70℃以上になるとその接着剤などが劣化し、
これがゴミとして発生してウエハに到達してしまう。

従って、たとえ層流状態が確保されたとしても、この
場合には、もともとゴミが混じったエアがウエハに送り
込まれることになり、緻密処理されたウエハの歩留まり
の向上を期待することはできない。

一方、実開昭63−20925号公報には、クリーンエア吹
き出し用のエアフィルタに水冷却部を内蔵させ、フィル
タ自体を冷却させる構造が開示されている。

しかしながら、このような構造にすると、フィルタの
全体の厚さが相当大きくなり、単位面積当たりのコスト
の高い設置スペース内にこのようなフィルタを含む熱処
理装置を設置することは、コスト的に見合うものではな
い。

そこで、本発明の目的とするところは、基板からフィ
ルタ吹き出し口に至る距離を短くしながらも、フィルタ
の温度上昇を防止でき、クリーンエアによるフローの実
現によりアンローディングされた基板周囲の雰囲気をク
リーンに保ち熱によるフィルタの特性劣化及び発塵を防
止できるフィルタ装置及び縦型熱処理装置を提供するこ
とにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 請求項１に記載の発明に係るフィルタ装置は、塵を吸
着しクリーンエアを送出するフィルタと、このフィルタ
の上記クリーンエア流路に設けられる熱反射板と、を有
し、前記熱反射板は、前記クリーンエアを通過させるク
リーンエア通孔を有することを特徴とするフィルタ装
置。

請求項２に記載の発明に係るフィルタ装置は、請求項
１において、前記熱反射板は、前記クリーンエア通孔の
一端側のエア入口を、その他端側のエア出口に対してず
らした位置に形成したことを特徴とする。

請求項３に記載の発明に係る縦型熱処理装置は、被処
理基板を収容した基板収容器と、縦型熱処理炉に向けて
上下動可能に支持され、上記熱処理炉下方をアンローデ
ィング位置とする基板処理容器と、上記各容器間で基板
を移載する移載機とを、筐体内部に配置して成る縦型熱
処理装置において、上記アンローディング位置に設置さ
れる上記基板処理容器と対向する側方位置に設けられ、
塵を吸着しクリーンエアを送出するフィルタと、このフ
ィルタの上記クリーンエア流路に設けられる熱反射板
と、を有し、前記熱反射板は、前記クリーンエアを通過
させるクリーンエア通孔を有することを特徴とする。

（作用） 請求項１に記載の発明によれば、フィルタからのクリ
ーンエア流路に熱反射板を設けている。従って、例えば
アンローディングされた直後の高温状態の基板あるいは
処理容器から輻射熱は、この熱反射板によって反射する
ことができ、たとえフィルターの吹き出し口をアンロー
ディング位置に近接させたとしても、フィルタの温度上
昇を防止できる。

フィルタの温度上昇を防止できれば、その内部の接着
剤の劣化等に起因したゴミの発生を防止することが可能
となる。

また、熱反射板には、フィルタからのクリーンエアを
確保するための通孔が設けられているので、アンローデ
ィングされた基板に対してクリーンエアによる層流状態
でのフローを実現でき、その雰囲気を常にクリーンに維
持することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、クリーンエア通孔の
エア入口とエア出口を、ずらして形成しているので、ウ
エハからの輻射熱を反射することができる。

請求項３に記載の発明によれば、アンローディング位
置が設定される筐体内部において、フィルタが設置され
ている箇所にエアが導かれる。このため、無理無くエア
が流入し、送風を実現するファンなどに負荷を与えるこ
とがなく、縦型熱処理装置の場合被処理体の移載のため
の各種構成を内蔵する筐体の下方に設置できるので、設
置スペースを増大させずに配置することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明を縦型熱処理装置に適用した一実施例に
ついて、図面を参照して説明する。

第１図において、筐体10の内部は仕切板14によって上
部ゾーン及び下部ゾーンに仕切られ、上部ゾーンには熱
処理炉12が配設される。下部ゾーンには第３図に示す移
載機20,ボートエレベータ30及びカセット収容部38がそ
れぞれ設けられている。

第３図において、移載機20における駆動ブロック22
は、例えば５本のウエハ支持用アーム24を有し、これら
支持用アーム24を単独にあるいは一体的に進退駆動可能
に支持している。この駆動ブロック22は、たとえば200
°以上の角度にわたって矢印θ₁方向に回転可能であ
り、エレベータ26に支持されることによって上下動可能
である。前記ボートエレベータ30は、熱処理炉12の下方
の位置からウエハボート34をローディングし、あるはア
ンローディングする構成となっている。例えば石英など
からなり、複数例えば100数十枚の半導体ウエハを保持
可能に構成された前記ボート34は、保温筒32上にほぼ垂
直に載置され、熱処理炉12の下方からローディングさ
れ、熱処理例えばCVD膜の形成を行った後に、アンロー
ディング位置Ａにアンローディングする構成となってい
る。

なお、ボートエレベータ30は矢印θ₂方向に回動で
き、かつ、ウエハボート34を矢印θ₃方向に回動できる
ように、それぞれモータ（図示せず）が設けられる。

前記カセット収容部38は、複数例えば25枚の半導体ウ
エハをそれぞれ収容可能な例えば８つのウエハカセット
38a〜38hを載置可能でなる。

このウエハカセット収容部38は、矢印θ₄方向に回動
自在に構成され、このウエハカセット収容部38を回動さ
せ、ウエハカセット38a〜38hを前記移載機20の方向に向
け、移動機20における支持アーム24の進退駆動により、
ウエハの取出しを可能としている。

次に、筐体10の下部ゾーンの雰囲気をクリーンに保つ
ための構成について説明する。

まず、第１図に示すように、前記ウエハカセット収容
部38の上方には、仕切板14を介して下部ゾーンに臨むよ
うに配設されたフィルタユニット16が設けられており、
たとえば風量9.9m³/minでクリーンエアを送風するよう
に構成している。また、筐体10の下部ゾーンにおける熱
排気は、筐体10の上方に沿って伸びる熱排気管18によ
り、例えば２m³/minの風量にて実現される。

次に、熱処理炉12におけるアンローディング位置Ａの
雰囲気をクリーンに保つ構成について説明する。

このアンローディング位置Ａと対向する側方位置に
は、前記筐体10に対して、例えばヒンジ結合され、開閉
可能なバックドア40が設けられている。このバックドア
40を開放することで、筐体10の下部ゾーンでのメンテナ
ンス作業を行えるようになっている。このバックドア40
内部は中空に形成され、前記アンローディング位置Ａと
対向する位置にクリーンモジュール42が内蔵されてい
る。このクリーンモジュール42は、クリーンエアを送風
するファン（図示せず）と、第２図（Ａ）〜（Ｃ）に示
すようなフィルタ44及び熱反射板50で構成されている。
前記フィルタ44は、ファンにより送風された空気をクリ
ーンにするためのものであり、例えば静電防止樹脂で構
成されたHEPAフィルタが採用される。このクリーンモジ
ュール42の送風能力としては、例えば、風量11m³/minで
あり、フィルタ44での吹出し時の風速を、ボリューム調
整などにより、例えば0.1〜1.0m/secに調整できるよう
にしている。本実施例の場合、クリーンモジュール42の
前面と、アンローディングされたウエハの端面との間の
距離が例えば、150mmに設定され、この場合フィルタ44
からの吹出し速度を0.3m/secに調整している。

第２図（Ａ）〜（Ｃ）に示す各熱反射板50は、アンロ
ーディングされた直後のウエハあるいはボート34からの
輻射熱を反射し、フィルタ44の温度上昇を防止するため
のものである。

同図（Ａ）に示す熱反射板50は、クリーンエアの流路
を形成するための多数のパンチング穴（通気穴）52aが
穿設されたSUS製のパンチングメタル52である。同図
（Ｂ）に示す熱反射板50は、例えばSUS製の第１のパン
チングメタル54と、Al製の第２のパンチングメタル56と
を離間して平行配置したものであり、各パンチング穴54
a,56aは、上下方向でずれた位置にそれぞれ形成されて
いる。さらに、第１のパンチングメタル54の表面には、
サイドフローの層流状態を実現するためのフード54bが
突出形成されている。同図（Ｃ）に示すものは、１枚の
厚肉メタル58で構成され、その通気穴58aは、フィルタ4
4側の裏面より表面に向けて斜め上方に傾斜して貫通形
成されている。更に、通気穴58の表面開口側には、サイ
ドフローの層流状態を維持するためのフード58bが突出
形成されている。熱反射面は板状体でなくても、熱反射
特性を有するものであればいずれでもよく、例えば銀紙
等でもよい。

バックドア40へのエアの導入は前記筐体10と隣接して
設けられた例えばクラス10程度のクリーン度を保つクリ
ーンルーム60より行なわれる。このために、筐体10の下
面にはダクト62が水平に設けられ、その一端側の開口64
は前記クリーンルーム60と連通し、他端側の開口66がバ
ックドア40と連通している。なお、この開口66付近にプ
リフィルタを設けることもできる。一般に、クリーンル
ーム60内部の圧力は、筐体10の圧力よりも、陽圧に設定
されているので、クリーンルーム60,ダクト62を介して
バックドア40に流れ込むエアの流通が円滑に実現され
る。また、筐体10の底面には前記ダクト62と連通する開
口68aが設けられ、筐体10とクリーンルーム60との間の
側壁にも両者を連通するための開口68bが形成されてい
る。

次に、作用について説明する。

熱処理炉12によって半導体ウエハの熱処理、例えばCV
D膜の形成を行う場合、移載機20の５本の支持用アーム2
4を用いて、カセット収容部38のうちの１つのウエハカ
セットより５枚の半導体ウエハを取出し、これをウエハ
ボート34上に移載する。テスト用ウエハあるいはダミー
用ウエハにおいては、１本の支持用アーム24を用い、同
様にボート34に移載することになる。ウエハボート34に
対して所定枚数のウエハの移送が完了した後、ボートエ
レベータ30が駆動され、保温筒32及びボート34を熱処理
炉12内部にローディングし、CVD膜の形成処理を行うこ
とになる。

熱処理炉12内部での処理が終了したら、ボートエレベ
ータ30を下降駆動し、保温筒32及びボート34をアンロー
ディング位置Ａまでアンローディングする。この際、処
理直後のウエハ及びボート34等は、かなりの高温状態に
なっているため、このアンローディング位置での雰囲気
がクリーンでないと、ゴミがウエハ等に付着してその歩
留まりを著しく低下してしまう。本実施例では、このア
ンローディング位置Ａと対向する側方位置近傍よりサイ
ドフローを実現し、アンローディング位置Ａ付近の雰囲
気をクリーンに維持するように構成している。この場
合、サイドフローされるエアは、筐体10と隣接して設け
られたクリーンルーム60より流入されることになる。す
なわち、クリーンルーム60は筐体10内部の圧力よりも陽
圧に設定されているため、ダクト62を介してバックドア
42へ流入するエアの移行が円滑に行われ、クリーンモジ
ュール42内部のファンに負荷を与えることなく、エアの
円滑な循環を実現することができる。バックドア40内部
に流入されたエアは、ファンの駆動によりフィルタ44を
介して吹出され、アンローディング位置Ａに設定されて
いるウエハに対するサイドフローが行なわれることにな
る。ここで、本実施例ではクリーンモジュール42をアン
ローディングされたウエハに対して近接した位置、例え
ば、150mm程度離れた位置に設定している。この場合、
フィルタ44の前面には、熱反射板50を設けているため、
高温状態のウエハあるいはボート34からの輻射熱を効率
良く反射でき、フィルタ44の温度上昇を防止することが
可能となる。又、この熱反射板50は、第２図（Ａ）〜
（Ｃ）に示すような通気穴を有しているので、フィルタ
44より吹き出されたクリーンエアを、層流状態を維持し
たままウエハに到達させることが可能となる。通気穴と
しては、同図（Ａ）に示すものよりも、同図（Ｂ）及び
（Ｃ）に示すものが好ましい。すなわち、同図（Ａ）に
示すものは、通気穴52aがフィルタ44に向けて直線的に
連通しているので、この通気穴52aの範囲では輻射熱の
反射を実現できない。一方、同図（Ｂ），（Ｃ）の場合
には、通気穴がフィルタ44に向けて直線的に連通してい
ないので、ウエハからの輻射熱を反射することが可能と
なる。但し、この場合には、クリーンエアの層流状態の
サイドフローを実現するために、フード等の付加的な構
成を設けることが好ましい。

又、本実施例では、クリーンモジュール42をバックド
ア40内部に配設しているので、バックドア40を別個に設
けたタイプと比較すれば、装置の奥行き方向の幅も少く
することができる。従って、この種の縦型熱処理装置を
横方向に多連結する場合には、各熱処理装置の奥行きの
幅を狭めることができるので、設置面積の縮小に寄与す
ることができる。

次に、本発明を横型炉に適用した実施例について、第
４図及び第５図を参照して説明する。

各図は、横型多段炉に本発明を適用したもので、第４
図は、模型炉からのウエハのアンローディング位置Ａに
てダウンフローを実現している。このアンローディング
位置Ａの上方には、第２図（Ａ）〜（Ｃ）に示すいずれ
かのタイプで構成されたフィルタ44及び熱反射板50から
なるクリーンユニット70が設けられ、その下方には排気
ユニット72が設けられている。そして、各段ごとに独立
して、このクリーンユニット70及び排気ユニット72が設
けられ、各クリーンユニット70には図示しないファンが
連結されている。上記各クリーンユニット70は、熱反射
板50を有するので、アンローディングされた直後の加熱
状態のウエハに近接された位置に配設されたとしても、
その内部のフィルタ44の温度上昇を防止することができ
る。第４図に示すものは、ダウンフローされたクリーン
エアを排気ユニット72によって両側方に逃しているの
で、その下段のアンローディング位置Ａでのクリーンエ
アの層流状態を乱すことはない。ダウンフローされたク
リーンエアーは必ずしも排気ユニット72により下方に吸
い込み、その両側方に排気するものに限らず、側壁74側
に吸い込んで排気するものでも良い。

第５図に示すものは、各段のアンローディング位置Ａ
と対向する位置であって、側壁74に前記クリーンユニッ
ト70を設けたものを示している。この場合には、アンロ
ーディング直後のウエハに対してサイドフローを実現す
ることになるが、同様の作用により、クリーンユニット
70内部のフィルタ44の温度上昇を防止することができ
る。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であ
る。例えば、フィルタ44及び熱反射板50に関しては、同
一機能を有する他の種々の部材に置き換えることがで
き、特に、熱反射板50については、必ずしも金属で構成
せず、少なくともその表面に熱反射層を有する部材であ
れば良く、樹脂などにて構成することも可能である。

上記実施例では熱処理装置に本発明を適用したが、プ
ラズマ処理装置，イオン注入装置等クリーンエアを形成
するフィルタ付近が高温となるものであれば、いずれに
も適用できる。

［発明の効果］ 請求項１の発明によれば、フィルタのクリーンエア流
路に、通孔が形成された熱反射板を介在配置すること
で、フィルタからのクリーンエアによる層流状態でのフ
ローを実現しながらも、フィルタの温度上昇を防止で
き、高温状態にある被処理体への不純物の付着を大幅に
低減することが可能となる。

請求項２の発明によれば、クリーンエア通孔をクリー
ンエア流路に対して交差させてるので、輻射熱を反射で
きる。

請求項３の発明によれば、送風駆動するファンなどに
負荷を与えることなく、安定したフローが実現できる。
また、フィルタの全面に、クリーンエア通孔が形成され
た熱反射板を介在配置することで、フィルタからのクリ
ーンエアによる層流状態へのフローを実現しながらも、
フィルタの温度上昇を防止でき、高温状態にある被処理
体への不純物の付着を大幅に低減することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を縦型熱処理装置に適用した実施例を
示し、アンローディング位置でのサイドフローを行うた
めの構成を示す概略説明図、 第２図（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ熱反射板の構成例を
示す概略説明図、 第３図は、第１図に示す筐体の下部ゾーンに配設される
各種部材を説明するための概略斜視図、 第４図，第５図は、本発明をそれぞれ横型多段炉に適用
した実施例を示す概略説明図である。 12……熱処理炉 44……フィルタ 50……熱反射板 52a,54a,56a,58a……通気穴 Ａ……アンローディング位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭64−56814（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−65716（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 46/00 - 46/54

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塵を吸着しクリーンエアを送出するフィル
   タと、 このフィルタの上記クリーンエア流路に設けられる熱反
   射板と、 を有し、 前記熱反射板は、前記クリーンエアを通過させるクリー
   ンエア通孔を有することを特徴とするフィルタ装置。
2. 【請求項２】請求項（１）おいて、 前記熱反射板は、前記クリーンエア通孔の一端側のエア
   入口を、その他端側のエア出口に対してずらした位置に
   形成したことを特徴とするフィルタ装置。
3. 【請求項３】被処理基板を収容した基板収容器と、縦型
   熱処理炉に向けて上下動可能に支持され、上記熱処理炉
   下方をアンローディング位置とする基板処理容器と、上
   記各容器間で基板を移載する移載機とを、筐体内部に配
   置して成る縦型熱処理装置において、 上記アンローディング位置に設置される上記基板処理容
   器と対向する側方位置に設けられ、塵を吸着しクリーン
   エアを送出するフィルタと、 このフィルタの上記クリーンエア流路に設けられる熱反
   射板と、 を有し、 前記熱反射板は、前記クリーンエアを通過させるクリー
   ンエア通孔を有することを特徴とする縦型熱処理装置。