JP3279727B2 - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JP3279727B2
JP3279727B2 JP12833193A JP12833193A JP3279727B2 JP 3279727 B2 JP3279727 B2 JP 3279727B2 JP 12833193 A JP12833193 A JP 12833193A JP 12833193 A JP12833193 A JP 12833193A JP 3279727 B2 JP3279727 B2 JP 3279727B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、熱処理装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体デバイスの製造工程に、例
えば熱拡散工程や成膜工程で使用される熱処理装置とし
て、縦型熱処理装置が知られている。この種の例えば縦
型熱処理装置は、ウェハボートに半導体ウェハを複数枚
搭載して、あらかじめ熱処理容器の円周状に設けた発熱
体によって、例えば800℃に加熱してある熱処理容器
内へ搬入してから、この熱処理容器の中に反応ガス、例
えばNH3 、SiH2 Cl2 を流して熱処理する。
【0003】熱処理された半導体ウェハは、反応容器の
下部に設けられた半導体ウェハを出し入れをする作業空
間に、ロード・アンロード機構によって搬出されてから
冷却される。この作業空間は、半導体ウェハに塵が付着
しないように、いつも清浄化された空気又は窒素ガスが
気流を作って流れている。この清浄化された空気又は窒
素ガスを作るために、送風機で気流を作り、防塵フィル
タが気流中の塵を取り除いている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような縦
型熱処理装置の作業空間に防塵フイルタを設けた場合、
高温に加熱された半導体ウェハから熱が放射する。この
放射熱は、防塵フィルタを加熱して、防塵フィルタが高
温になり、防塵フイルタに使用されている接着剤、例え
ばエポキシ樹脂から微量の不純物、例えばハイドロカー
ボン等の有機ガスが発生する。この有機ガスが高温の半
導体ウェハの成膜層に反応して、成膜層の電気的特性や
膜性能等を劣化させ、歩留まりを低下させるという問題
が発生した。特に、この影響は16MDRAM(ランダ
ムアクセスメモリ)以上の微細加工では、著しく大きく
現れる。
【0005】この発明は、半導体ウェハを出し入れをす
る作業空間に設けられた防塵フイルタに直接熱が伝わる
のを防止できる構造の熱処理装置を提供するものであ
る。さらに、半導体ウェハに塵が付着しないように、気
流を作り防塵フィルタによって清浄化している空気又は
窒素ガスを冷却して、防塵フイルタに伝わる熱をも防止
するものである。
【0006】
【発明が解決するための手段】請求項1の発明は、被処
理体を熱処理する熱処理容器と、この熱処理容器へ被処
理体を搬入搬出する作業空間と、この作業空間の気体を
循環させるために、作業空間に開口した吸引口および排
出口に接続され被処理体からの熱放射を受けないところ
に設けられた循環通路と、この循環通路内に設けられた
送風機と、前記循環通路内に少なくとも一ヵ所以上設け
られた除塵フィルタと、この除塵フィルタよりも上流に
設けられ気体を冷却するラジェータとを備えたことを特
徴とする。請求項2の発明は、請求項1の前記ラジェー
タが、前記被処理体からの熱放射を直接受ける前記吸引
口に設けられていることを特徴とする。請求項3の発明
は、請求項1の前記除塵フィルタに活性炭が用いられて
いることを特徴とする。請求項4の発明は、請求項1の
前記排出口には気体を排出口全体に均圧にして排出する
ための均圧板が設けられていることを特徴とする。
【0007】
【作用】請求項1の発明によれば、作業空間の気体を循
環させるために、作業空間に開口した吸引口および排出
口に接続され被処理体からの熱放射を受けないところに
設けられた循環通路内に除塵フィルタを設けると共に、
この除塵フィルタよりも上流にラジェータを設けている
ため、防塵フィルタの温度を下げることができて防塵フ
ィルタからの有機ガスの発生を抑制することができ、被
処理体の歩留りの向上および生産性の向上が図れる。
求項2の発明によれば、前記ラジェータが、前記被処理
体からの熱放射を直接受ける前記吸引口に設けられてい
るため、被処理体からの放射熱を直接吸収することがで
きる。請求項3の発明によれば、前記除塵フィルタに活
性炭が用いられているため、作業空間の雰囲気中に含ま
れる有機ガスを除去することができる。請求項4の発明
によれば、前記排出口には気体を排出口全体に均圧にし
て排出するための均圧板が設けられているため、循環通
路からの気体を排出口全体に均圧にして作業空間へ排出
することができる。
【0008】
【実施例】この発明を縦型熱処理装置に実施した一実施
例を、図面を参照して具体的に説明する。図1に示す縦
型熱処理装置1は、耐熱材料、例えば石英ガラスからな
る円筒状の熱処理容器2があり、この熱処理容器2の外
周には同心状に図示しない発熱体が設けてあり、被処理
体、例えば半導体ウェハ3を例えば800°Cに加熱す
ることができるように構成している。
【0009】前記熱処理容器2内は、この半導体ウェハ
3を100枚、挿脱自在に収容できる耐熱材料、例えば
石英ガラスからなるウェハボート4があり、一度の熱処
理で半導体ウェハ3を100枚、処理できるように構成
している。このウェハボート4の下端部に、このウェハ
ボートを熱処理容器2内に搬入搬出するための機構とし
てのロード・アンロード機構6がある。このロード・ア
ンロード機構6によってウェハボート4を、熱処理容器
2の下部にある作業空間7に搬出できるように構成して
いる。
【0010】この作業空間7に半導体ウェハ3を搬入搬
出する機構としては、まず、前記縦型熱処理装置1の外
部に、半導体ウェハ3を25枚載置できるウェハカセッ
ト8を載置するウェハカセットI/Oポート9が設けら
れ、このウェハカセットI/Oポート9からウェハカセ
ット8を前記縦型熱処理装置1の内部に移載するウェハ
カセット移載機構10がある。このウェハカセット移載
機構10は、ウェハカセット8を前記縦型熱処理装置1
の上部に設けてあるウェハカセット棚11と前記作業空
間7に設けてあるウェハカセット台12にウェハカセッ
ト8を移載することができるように構成している。
【0011】また、前記作業空間7には、ウェハカセッ
ト台12の上に載置されたウェハカセット8から、半導
体ウェハ3を5枚づつ前記ウェハボートに移載するため
の、ウェハ移載機構13が設けてある。
【0012】次に、図2に示すように前記縦型熱処理装
置1は、前記作業空間7内の雰囲気(気体)例えば空気
を循環させるために、前記作業空間7の一側(右側)と
他側(左側)に吸引口20と排出口31が対向して開口
され、これら吸引口20および排出口31にはそれぞれ
の裏面に形成された吸引口空間21および排出口空間3
0を介して循環通路であるダクト部22が接続されてい
る。このダクト部22は、作業空間7にアンロードされ
たウエハボート4や半導体ウエハ3からの放射熱を受け
ないところ、例えば前記作業空間7の底部に設けられて
いる。ダクト部22には、吸引口空間21に近い場所
から、それぞれ、空気を吸引して送風する手段としての
送風機23と、この送風機23によって送風される空気
を冷却するラジエータ24と、このラジエータ24から
空気が放出される下流側に、塵を除去する例えば、UL
PAフィルタからなる第1フィルタ23と、空気中の有
機ガスを除去する例えば、活性炭からなる第2フィルタ
26と第3フィルタ27が設けられている。
【0013】前記排出口31には、前記ダクト部22か
らの空気を排出口31全体に均圧にして作業空間7へ排
出するための均圧板32が設けられている。
【0014】次に、この縦型熱処理装置1の動作につい
て説明する。前記縦型熱処理装置1の外部に、半導体ウ
ェハ3を25枚載置したウェハカセット8が図示しない
搬送装置によって、ウェハカセットI/Oポート9に載
置される。ウェハカセット8は、ウェハカセットI/O
ポート9からウェハカセット移載機構10によって、ウ
ェハカセット台12に移載する。次に、作業空間7で、
ウェハカセット台12の上に載置したウェハカセット8
から、半導体ウェハ3を5枚づつ、ウェハ移載機構13
によってウェハボート3に5回に分けて移載する。5個
分のウェハカセット8、合計100枚の半導体ウェハ3
をウェハボート4に載置して、移載作業が終了する。そ
して、ロード・アンロード機構6によって、ウェハボー
ト3を熱処理容器2内へ搬入する。
【0015】熱処理容器2は、図示しない外周にある発
熱体によってあらかじめ、800°Cに加熱してあり、
熱処理容器2内に反応ガスを流し、半導体ウェハ3の熱
処理を開始する。所定時間経過後、ウェハボート4に載
置した半導体ウェハ3は、ロード・アンロード機構6に
よって、作業空間に搬出する。高温に熱せられた半導体
ウェハ3から熱が放射され、作業空間7の空気を加熱す
る。このとき、半導体ウェハ3を熱処理に使用した極微
量のガスが残存していて、作業空間7に放出されること
があり、また、縦型熱処理装置1の機構自身から発生す
る塵も作業空間7に放出されることがある。この高温で
微量のガスと塵が混じることのある空気は、送風機23
の風力によって、図2で示す気流33を作り、吸引口2
0から吸引される。
【0016】吸引口20から吸引された高温の空気は、
吸引口空間21を通り、作業空間7の底部に設けてある
ダクト部22に送風機23によって流れ込む。高温の空
気はラジエータ24によって冷却され、この空気は、U
LPAフィルタからなる第1フィルタ25によって塵を
除去され、活性炭からなる第2フィルタ26と第3フィ
ルタ27によって半導体ウェハ3の熱処理に使用した極
微量の有機ガスや第1フィルタ25、第2フィルタ2
6、第3フィルタ27に使用さているエポキシ樹脂から
なる接着材から発生する例えば、ハイドロカーボン等も
除去される。ダクト部22を通り冷却され、清浄された
空気は、排出口空間30をとおり、再び排出口31から
均圧板32によって空気排出流量を均圧にして、作業空
間7に排出される。
【0017】図3は、図2で説明したラジエータ24を
ダクト部22から吸引口20に移した実施例である。
なわち、半導体ウエハ3からの熱放射を直接受ける前記
吸引口20にラジエータ34が設けられている。吸引口
20にラジエータ34を設けた以外は、図2の実施例の
構成と同じである。作用は、図2のラジエータ24が高
温の空気を冷却するだけにとどまるのに比べ、図3のラ
ジエータ34は、熱処理が完了した半導体ウエハ3を作
業空間7に搬出したとき、高温に熱せられた半導体ウエ
ハ3から図3に示すように、熱放射35がラジエータ3
4に直接放射される。ラジエータ34に放射された熱
は、ラジエータ34に直接吸収され、これと同時に、半
導体ウエハ3により高温に熱せられた空気もラジエータ
34によって冷却される。
【0018】ラジェータ34によって冷却された空気
は、図2の実施例と同様に、吸引口空間21を通り、作
業空間7の底部に設けてあるダクト部22に送風機23
によって流れ込み、この空気は、ULPAフィルタから
なる第1フィルタ25によって塵を除去され、活性炭か
らなる第2フィルタ26と第3フィルタ27によって、
半導体の熱処理に使用した極微量の有機ガスや第1フィ
ルタ25、第2フィルタ26、第3フィルタ27に使用
さているエポキシ樹脂からなる接着材から発生する例え
ば、ハイドロカーボン等も除去される。
【0019】以上説明したように、本実施例によればダ
クト部22の中に、第1フィルタ25、第2フィルタ2
6、第3フィルタ27を設けたから、熱処理後の高温に
加熱された半導体ウェハからの熱放射を直接受けること
がなく、また、ダクト部22の空気循環通路内の上流部
に空気を冷却するラジェータ24、34を設けたから、
空気に伝達された熱からも、第1フィルタ25、第2フ
ィルタ26、第3フィルタ27を防止することができ
る。
【0020】たとえ熱によって第1フィルタ25、第2
フィルタ26、第3フィルタ27からハイドロカーボン
等の有機性ガスが発生しても、活性炭からなる第2フィ
ルタ26と第3フィルタ27が設けてあるから、これら
の有機性ガスを取り除くことができる。さらに、ラジェ
ータ24、34によって空気を冷却できるから、熱によ
って活性化が加速され、寿命が短くなる活性炭からなる
第2フィルタ26と第3フィルタ27をも熱から守るこ
とができる。
【0021】前記実施例は作業空間7内の気体として
空気を用いた場合説明されているが、気体であればど
のようなものでもよく、例えば窒素ガスでも対応でき
る。また、活性炭からなる第3フィルタ27をULPA
フィルタにすれば、活性炭から微小な発塵があっても、
作業空間7が汚染されることはない。この発明は前記実
施例に限定されず、熱処理を行い防塵フィルタを用いる
ものであれば、どのような装置であっても適用すること
ができる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
次のような優れた作用効果を発揮することができる。作
業空間の気体を循環させるために、作業空間に開口した
吸引口および排出口に接続され被処理体からの熱放射を
受けないところに設けられた循環通路内に除塵フィルタ
を設けると共に、この除塵フィルタよりも上流にラジェ
ータを設けているため、防塵フィルタの温度を下げるこ
とができて防塵フィルタからの有機ガスの発生を抑制す
ることができ、被処理体の歩留りの向上および生産性の
向上が図れる。
【0023】
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明を縦型熱処理装置に実施した斜視図で
ある。
【図2】この発明の縦型熱処理装置の空気循環部分の断
面図である。
【図3】図2のラジェータを作業空間内に移動した断面
図である。
【符号の説明】
1 縦型熱処理装置 2 熱処理容器 3 半導体ウェハ 7 発熱体 22 ダクト部 23 送風機 24、34 ラジェータ 25 第1フィルタ 26 第2フィルタ 27 第3フィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/22 H01L 21/205 H01L 21/31

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理体を熱処理する熱処理容器と、こ
    熱処理容器へ被処理体を搬入搬出する作業空間と、こ
    の作業空間の気体を循環させるために、作業空間に開口
    した吸引口および排出口に接続され被処理体からの熱放
    射を受けないところに設けられた循環通路と、この循環
    通路内に設けられた送風機と、前記循環通路内に少なく
    とも一ヵ所以上設けられた除塵フィルタと、この除塵フ
    ィルタよりも上流に設けられ気体を冷却するラジェータ
    とを備えたことを特徴とする熱処理装置。
  2. 【請求項2】 前記ラジェータが、前記被処理体からの
    熱放射を直接受ける前記吸引口に設けられていることを
    特徴とする請求項1記載の熱処理装置。
  3. 【請求項3】 前記除塵フィルタに活性炭が用いられて
    いることを特徴とする請求項1記載の熱処理装置。
  4. 【請求項4】 前記排出口には気体を排出口全体に均圧
    にして排出するための均圧板が設けられていることを特
    徴とする請求項1記載の熱処理装置。
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