JP3342531B2 - 半導体製造用エアフイルタ装置及びエアフイルタ装置を備えた半導体処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、クリーンルームや半
導体製造装置において清浄度確保のために用いられる半
導体製造用エアフイルタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路は、急速な高集積化並び
に高密度化が進み、これに伴って半導体を製造する空間
に対しては、より高い空気清浄度を保持したクリーンル
ーム内で実施される傾向にある。

【０００３】このクリーンルーム内における半導体製造
ラインの性能は、この空気清浄度維持を中心とした環境
管理の質に大きく依存しており、特に半導体デバイスの
高集積化に伴ってクリーンルーム内における高精度な空
気清浄度の向上が要求されている。

【０００４】ところで、従来におけるクリーンルームに
おいて、空調装置から導入される空気導入部分に設けら
れるエアフイルタ装置およびクリーンルーム内に設置し
た半導体処理装置、例えば縦型加熱処理装置、ＣＶＤ装
置、エッチング装置等に組み込まれたエアフイルタ装置
は、ＨＥＰＡあるいはＵＬＰＡ等の高性能フイルタが使
用されている。

【０００５】前記縦型加熱処理装置について説明する
と、熱処理炉の円筒状の熱処理容器内で半導体ウエハを
保持するウエハボートと、このウエハボートを前記熱処
理炉に対してロードおよびアンロードするロード・アン
ロード機構と、このロード・アンロード機構で支持され
たウエハボートに対して半導体ウエハを出し入れする移
載機構と、これら各機器に配置された処理空間を有する
筐体とを備えている。

【０００６】そして、前記処理空間の後部下側に送風フ
ァンおよび除塵用のエアフイルタが配設され、これら送
風ファンおよびエアフイルタによって前記処理空間の後
方から前方に向けて清浄化された空気の気流を作ってウ
エハボート、移載機構に支持された半導体ウエハに対し
てパーティクルが付着しないようにしている。このよう
にパーティクル等の塵埃を除去することによって拡散処
理、成膜処理等の熱処理時に大口径化および超微細化す
る半導体ウエハに塵埃が付着しないようにしている。

【０００７】前記エアフイルタには、ＨＥＰＡあるいは
ＵＬＰＡ等の高性能エアフイルタが用いられており、フ
イルタ枠と、このフイルタ枠に対して装着されるエアフ
イルタとから構成され、フイルタ枠は金属製で、エアフ
イルタは、ＳｉＯ₂ ファイバによって形成されている。
そして、このエアフイルタをフイルタ枠に対して接着剤
によって固定している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
に構成された縦型熱処理装置のエアフイルタ装置は、送
風ファンおよび除塵用のエアフイルタによって筐体内で
清浄な空気を循環させて半導体ウエハへの塵埃の付着を
防止して熱処理工程での除塵対策は略確立している。

【０００９】しかしながら、最近のように半導体ウエハ
が大口径化し、その超微細加工が促進されると、熱処理
によるシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜等の成膜
層が益々薄膜化し、それに伴って成膜層の電気的特性等
の物性管理が益々厳しくなり、成膜層の出来、不出来が
処理雰囲気中の微量の不純物によって大きく左右され、
現実に１６ＤＲＡＭ以上の微細加工では塵埃の付着減少
のみでは説明がつかない異物形成が成膜層の表面に認め
られ、この異物形成によるであろう成膜層の電気的特性
等の劣化が生じ、歩留まりが低下するという問題があっ
た。

【００１０】そこで、成膜層の電気的特性等の物性の劣
化要因となるであろう不純物、特に処理雰囲気中の微量
ガス成分について、最新の機器分析技術を駆使して詳細
に分析、検討した結果、微量のガス成分が前述したした
異物形成の要因になっていることが判った。

【００１１】このことに基づいて熱処理装置の筐体内の
空気に含有される微量のガス成分を分析した結果、半導
体ウエハの処理雰囲気には微量のハイドロカーボン等の
有機系ガスが含有されていることが判った。

【００１２】さらに、このハイドロカーボン等の有機系
ガス成分の発生源について究明したところ、その主たる
発生源は除塵用のエアフイルタ装置にあることが判っ
た。このエアフイルタ装置は、前述したように、ＨＥＰ
ＡあるいはＵＬＰＡ等の高性能エアフイルタが用いられ
ており、フイルタ枠に対してＳｉＯ₂ のファイバからな
るエアフイルタによって形成されているが、エアフイル
タはフイルタ枠に対して接着剤や樹脂性シール材（有機
物）によって固定されている。

【００１３】したがって、この接着剤や樹脂性シール材
等の有機系不純物が、エアフイルタ装置から離脱し、こ
の離脱した有機系不純物によってクリーンルーム内や半
導体処理装置の空気清浄度が低下し、半導体ウエハ等の
被処理物に悪影響を及ぼすという問題がある。

【００１４】この発明は、前記事情に着目してなされた
もので、その目的とするところは、有機系不純物による
クリーンルーム内および半導体処理装置の汚染を防止す
ることができ、半導体製造用エアフイルタを提供するこ
とにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明は前記目的を達
成するために、請求項１は、フイルタ枠と、このフイル
タ枠に固定されたエアフイルタとからなる半導体製造用
エアフイルタ装置において、前記フイルタ枠を金属によ
って形成するとともに、前記エアフイルタを、金属繊維
を焼結してシート状に形成し、このエアフイルタをロー
付けにて前記フイルタ枠に装着したことにある。請求項
２は、エアフイルタ装置を備えた半導体処理装置におい
て、前記エアフイルタ装置は、金属によって形成された
フイルタ枠と、金属繊維を焼結してシート状に形成し、
前記フイルタ枠にロー付けにて装着されたエアフイルタ
とから構成したことにある。

【００１６】

【作用】前記構成によれば、エアフイルタ装置を、クリ
ーンルーム内の空調装置から導入される空気導入部分に
設置したり、半導体処理装置、例えば加熱処理装置、Ｃ
ＶＤ装置、エッチング装置等に組み込むことにより、空
気中に含有するダストを捕捉し、クリーンエアを循環す
ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明に係わる半導体製造用エアフ
イルタ装置を熱処理装置に適用した一実施例について図
面を参照しながら説明する。図２〜図４は熱処理装置の
概略的構成を示すもので、装置本体１は箱型状をなし、
この内部に処理空間１ａが形成されている。装置本体１
の内部における後部には上端部が閉塞され、下端部が開
口した筒状体の熱処理容器２が設けられている。

【００１８】熱処理容器２の下部には被処理物としての
多数枚の半導体ウエハＷを所定間隔を存して水平に保持
する被処理物保持具としてのウエハボート３と、このウ
エハボート３を前記熱処理容器２に対してロードおよび
アンロードするロード・アンロード機構４が設けられて
いる。装置本体１の内部における前部には移載機構５が
設けられている。この移載機構５はロード・アンロード
機構４によって支持されたウエハボート３と被処理物搬
送容器としてのウエハカセット６との間で半導体ウエハ
Ｗを授受する機能を備えている。

【００１９】装置本体１の前面にはドア（図示しない）
によって開閉される開口部７が設けられ、この開口部７
から搬送ロボット等によって装置本体１の内部に半導体
ウエハＷを収納したウエハカセット６を搬入・搬出でき
るように構成されている。この開口部７の内側には２つ
のウエハカセット６を半導体ウエハＷが垂直な状態に載
置するキャリアＩＯポート８が配設され、このキャリア
ＩＯポート８には装置本体１内でその上方から下方へ空
気が流れる流通路が形成されている。

【００２０】さらに、キャリアＩＯポート８には半導体
ウエハＷのオリエンテーションフラットを利用してウエ
ハカセット６内の半導体ウエハＷを所定方向に揃える整
列機構（図示しない）およびウエハカセット６を９０゜
回転させて半導体ウエハＷを水平・垂直変換する水平−
垂直変換機構（図示しない）が配設されている。そし
て、ウエハ整列機構によってウエハカセット６内の半導
体ウエハＷを所定方向に揃えた後、水平−垂直変換機構
によってその半導体ウエハＷを水平にするように構成さ
れている。

【００２１】また、キャリアＩＯポート８の内側にはキ
ャリアトランスファ９が配設され、このキャリアトラン
スファ９によってその奥部に配設された棚状のキャリア
ステージ１０に対してウエハカセット６を移載するよう
に構成されている。このキャリアステージ１０は、例え
ば８個のウエハカセット６を複数列、複数段で収納で
き、熱処理前後の半導体ウエハＷを収納したウエハカセ
ット６を保管するように構成されている。

【００２２】また、前記キャリアステージ１０の下方に
はトランスファステージ１１が配設され、キャリアトラ
ンスファ９を介してキャリアステージ１０とトランスフ
ァステージ１１との間でウエハカセット６を授受するよ
うに構成されている。

【００２３】そして、移載機構５は、前述したようにト
ランスファステージ１１に移載されたウエハカセット６
とロード・アンロード機構４に支持されたウエハボート
３との間で半導体ウエハＷを授受するように構成されて
いる。つまり、移載機構５によって処理前の半導体ウエ
ハＷをウエハカセット６から順次取り出してウエハボー
ト３へ移載し、また処理後の半導体ウエハＷをウエハボ
ート３から順次取り出してウエハカセット６内に移載す
るように構成されている。

【００２４】また、装置本体１の処理空間１ａの一面、
具体的には左側の側面の開口部１２にはメンテナンスド
アを兼ねた２つの第１のファンフイルタユニット１３が
設けられている。この第１のファンフイルタユニット１
３は、フイルタボックス１４の下部にファン１５を備え
ており、下部の開口部１６から空気を吸引してフイルタ
ボックス１４の上方へ送風するようになっている。

【００２５】フイルタボックス１４の内部にはこの発明
の要部である後述するエアフイルタ装置１７が収納さ
れ、ファン１５によって送風された空気が通過する間に
パーティクル等の塵埃を除去するようになっている。エ
アフイルタ装置１７の吹出し側には多数の孔１８ａを均
一に穿設した均圧板１８が設けられ、エアフイルタ装置
１７を通過して清浄化された空気を装置本体１の右側の
開口部１９に配設された側面ダクト２０に向けて均等に
送風するようになっている。

【００２６】前記側面ダクト２０の内面には第１のファ
ンフイルタユニット１３からの空気を通過するスリット
２１が形成され、しかも側面ダクト２０と第１のファン
フイルタユニット１３とはそれぞれの下部で処理空間１
ａの底部に配設された底部ダクト２２で連通し、この底
部ダクト２２、第１のファンフイルタユニット１３のフ
イルタボックス１４および側面ダクト２０によって空気
の循環経路を形成している。

【００２７】したがって、第１のファンフイルタユニッ
ト１３は、処理空間１ａ内に送った空気を側面ダクト２
０および底部ダクト２２を介して処理空間１ａ内へ還流
させて水平方向の循環流Ｘを形成し、空気が循環する間
にエアフイルタ装置１７によって繰り返し除塵して常に
清浄化した空気が循環流Ｘを形成するように構成されて
いる。

【００２８】また、前記側面ダクト２０の後方側の側面
にはスリット（図示しない）が設けられ、このスリット
から循環空気の一部を排気する一方、装置本体１の天板
に形成されたメッシュ状のメタルで形成された空気流入
口２３から排気分に相当する空気をクリーンルーム（図
示しない）から取り入れ、循環流Ｘの空気を補充して内
圧を常に一定状態に保持するように構成されている。つ
まり、前記熱処理装置は、装置本体１内の循環流Ｘを内
部の空気を主体に形成し、その一部を入れ替えるように
構成されている。

【００２９】また、前記キャリアステージ１０の背面側
で、かつ空気流入口２３の下方には後述する第２のファ
ンフイルタユニット２４がキャリアステージ１０の背面
に沿って配設されている。

【００３０】この第２のファンフイルタユニット２４
は、図１に示すように、装置本体１の空気流入口２３に
対向するように形成されたスリット２５を有するフイル
タボックス２６と、フイルタボックス２６のスリット２
５および空気流入口２３を介してクリーンルームから空
気を少量取り入れてキャリアステージ１０へ送風するす
るファン２７と、このファン２７によって送風される空
気が通過する間にパーティクル等の塵埃を除去する後述
するエアフイルタ装置２８とから構成されている。そし
て、エアフイルタ装置２８を通過して清浄化された空気
をキャリアステージ１０で保管されたは半導体ウエハＷ
へ送風して気流Ｙを形成するように構成されている。

【００３１】さらに、前記気流Ｙの下流側で前記キャリ
アＩＯポート８の上方には後述する第３のファンフイル
タユニット３０が配設され、この第３のファンフイルタ
ユニット３０によって気流Ｙの大部分を吸引して下降気
流Ｚを形成するように構成されている。この第３のファ
ンフイルタユニット３０は、基本的に第１と第２のファ
ンフイルタユニット１３，２４と同一構成であり、フイ
ルタボックス３１の内部にエアフイルタ装置３２が収納
されている。

【００３２】前記第１〜第３のファンフイルタユニット
１３，２４，３０に内蔵されたエアフイルタ装置１７，
２８，３２は基本的に同一構造であり、図１に示す、エ
アフイルタ装置２８のように構成されている。すなわ
ち、例えばアルミニウム等の金属材料からなるフイルタ
枠３３は矩形状に形成され、このフイルタ枠３３には例
えばステンレス等の金属材料からなるエアフイルタ３４
の周縁部がロー付け等によって装着されている。ここ
で、重要なことは、フイルタ枠３３とエアフイルタ３４
とからなるエアフイルタ装置２８の全体がオールメタル
によって構成されていることであり、フイルタ枠３３に
対するエアフイルタ３４の固定もロー付けを採用してい
る。つまり、従来のような有機系の接着剤や合成樹脂シ
ール材等を一切使用していないことである。

【００３３】このエアフイルタ３４は、ミクロン単位の
金属繊維を肉厚１ｍｍ程度のシート状に圧縮し、これを
焼結することによって形成されており、平板状あるいは
波状に成形されている。そして、このエアフイルタ３４
によって送風される空気が通過する間にパーティクル等
の塵埃を除去して清浄化された空気を処理空間１ａに供
給するようになっている。

【００３４】次に、熱処理装置の作用について説明す
る。半導体ウエハＷを熱処理する際、その半導体ウエハ
Ｗの処理内容に応じてあらかじめ熱処理容器２を所定温
度に加熱し、第１〜第３のファンフイルタユニット１
３，２４，３０を駆動して装置本体１内に、図２に示す
矢印方向の循環流Ｘ，Ｙ，Ｚを形成する。その後、搬送
ロボットによって半導体ウエハＷを収納したウエハカセ
ット６を２つのキャリアＩＯポート８の所定位置に載置
すると、ウエハ整列機構、水平−垂直機構によってウエ
ハカセット６内の半導体ウエハＷが所定の方向に揃えら
れ、水平状態となる。このウエハカセット６をキャリア
トランスファ９によってキャリアステージ１０へ移載
し、この動作を繰り返してキャリアステージ１０にウエ
ハカセット６を所定個数だけ収納して開口部７のドアを
閉じる。

【００３５】その後、キャリアトランスファ９によって
キャリアステージ１０内のウエハカセット６をトランス
ファステージ１１へ移載すると、移載機構５によってト
ランスファステージ１１上のウエハカセット６内の半導
体ウエハＷを順次ウエハボート３へ移載し、移載が完了
すると、ロード・アンロード機構４が駆動してウエハボ
ート３を熱処理容器２下にロードし、所定温度の所定雰
囲気下で半導体ウエハＷを所定時間だけ熱処理する。熱
処理が完了すると前述したのとは逆の順序で半導体ウエ
ハＷをアンロードする。

【００３６】一方、熱処理を行っている間、熱処理装置
の装置本体１内には第１のファンフイルタユニット１３
によって循環流Ｘを形成して装置本体１内に常に正常化
した空気を循環させて微量のパーティクル等の塵埃や不
純物が半導体ウエハＷへの付着を防止する。すなわち、
第１のファンフイルタユニット１３のファン１５が駆動
して装置本体１の底部ダクト２２から空気を吸引する
と、この空気はエアフイルタ装置１７を通過する間に微
量のパーティクル等の塵埃を除去し、その下流側の近圧
板１８で清浄化された空気が処理空間１ａ全体に均等に
送り込むと、この空気はスリット２１から側面ダクト２
０内に流入する。

【００３７】側面ダクト２０内に流入した空気の大部分
はその下部から底部ダクト２２に還流されて処理空間１
ａ内に循環流Ｘを形成するため、処理空間１ａ内に配置
されたウエハボート３、移載機構５、トランスファステ
ージ１１等に存在する塵埃が半導体ウエハＷに付着する
ことはない。

【００３８】循環流Ｘを形成する空気は側面ダクト２０
において一部排気されるが、この排気分は第２のファン
フイルタユニット２４によってクリーンルームから補充
される。すなわち、ファンが駆動すると、フイルタボッ
クス２６のスリット２５および空気流入口２３を介して
クリーンルームから空気を少量取り入れてキャリアステ
ージ１０へ送風してキャリアステージ１０で保管された
は半導体ウエハＷへ送風して気流Ｙを形成するととも
に、その一部は装置本体１の前面から気流Ｙ1 として戻
り、スリット２５からフイルタボックス２６内に吸引さ
れてクリーンルームからの空気に還流される。

【００３９】しかし、気流Ｙの大部分は第３のファンフ
イルタユニット３０の吸引作用によって下方へ案内され
て下降気流Ｚを形成する。下降気流Ｚが第３のファンフ
イルタユニット３０を通過する間に残存塵が除去されて
清浄化された下降気流Ｚが底部ダクト２２内で側面ダク
ト２０から還流された前述した清浄な空気と合流する。
交流した清浄な空気は第１のファンフイルタユニット１
３内で除塵されて処理空間１ａ内に清浄化された循環流
Ｘを形成して内部の半導体ウエハＷへ塵埃および有機系
不順物の付着を防止し、装置本体１内の空気に混入した
塵埃および有機系不純物を除去することができる。

【００４０】図５は、この発明に係わる半導体製造用エ
アフイルタ装置をクリーンルームに適用した実施例を示
し、密閉室３５の天井部には吹出しチャンバ３６が設け
られ、これら吹出しチャンバ３６は給気装置３７と接続
されている。密閉室３５の床近傍には排気チャンバ３８
が設けられ、これは排気装置３９と接続されている。

【００４１】そして、給気装置３７から給気された空気
は吹出しチャンバ３６に設けられたエアフイルタ装置４
０によって除塵され、清浄化された空気が密閉室３５に
導入され、密閉室３５はクリーンルーム４１に形成され
るようになっている。また、エアフイルタ装置４０は、
前述した一実施例と同様に、例えばアルミニウム等の金
属材料からなるフイルタ枠とステンレス等の金属材料か
らなるエアフイルタとからなり、エアフイルタ３４の周
縁部がフイルタ枠にロー付け等によって装着されてい
る。つまり、エアフイルタ装置４０の全体がオールメタ
ルによって構成されており、従来のような有機系の接着
剤や合成樹脂シール材等を一切使用していない。なお、
この発明の半導体製造用エアフイルタ装置は、前述の熱
処理装置やクリーンルームに限定されず、他の半導体装
置、機器に適用できる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、フイルタ枠を金属によって形成するとともに、エア
フイルタを、金属繊維を焼結してシート状に形成してフ
イルタ枠に装着することにより、有機系の接着剤や合成
樹脂シール材等を一切使用しないため、有機系不純物に
よるクリーンルーム内および半導体処理装置の汚染を防
止することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係わるエアフイルタ装置
の縦断側面図および縦断側面図。

【図２】同実施例のエアフイルタ装置を採用した熱処理
装置の斜視図。

【図３】同実施例のエアフイルタ装置を採用した熱処理
装置の空気の循環を説明するための斜視図。

【図４】同実施例の第１のファンフイルタユニットの縦
断側面図。

【図５】この発明の他の実施例に係わるクリーンルーム
の構成図。

【符号の説明】

３３…フイルタ枠、３４…エアフイルタ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フイルタ枠と、このフイルタ枠に固定さ
   れたエアフイルタとからなる半導体製造用エアフイルタ
   装置において、 前記フイルタ枠を金属によって形成するとともに、前記
   エアフイルタを、金属繊維を焼結してシート状に形成
   し、このエアフイルタをロー付けにて前記フイルタ枠に
   装着したことを特徴とする半導体製造用エアフイルタ装
   置。
2. 【請求項２】 エアフイルタ装置を備えた半導体処理装
   置において、 前記エアフイルタ装置は、金属によって形成されたフイ
   ルタ枠と、金属繊維を焼結してシート状に形成し、前記
   フイルタ枠にロー付けにて装着されたエアフイルタとか
   ら構成したことを特徴とするエアフイルタ装置を備えた
   半導体処理装置。