JP3608065B2 - 縦型熱処理装置およびそのボートと保温筒のメンテナンス方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦型熱処理装置およびそのボートと保温筒のメンテナンス方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造においては、被処理基板である半導体ウエハに酸化、拡散、CVD等の各種の処理を施すために、種々の熱処理装置が用いられている。このような熱処理装置として、枚葉式などでは、ウエハを装入して所定の真空度、温度および処理ガス雰囲気で熱処理する熱処理炉を備えると共に、この熱処理炉の炉口に真空予備室(ロードロック室ともいう)を連設してなるものが知られている。この熱処理装置によれば、上記真空予備室内を予め熱処理炉内とほぼ同じ圧力にしておくことにより、熱処理炉内の圧力を大気圧に戻すことなく炉口を開放してウエハの搬入搬出を行なうことができるため、時間の短縮やスループットの向上等が図れる。
【0003】
一方、熱処理装置の一つとして知られるバッチ式の縦型熱処理装置は、熱処理炉の下部に形成された炉口を開閉する昇降可能な蓋体を有し、複数枚のウエハが保持可能な基板保持具である石英製のボートを上記蓋体の上部に石英製の保温筒を介して載置し、これらボートおよび保温筒を炉内に装入してウエハに成膜等の熱処理を施すようになっている。このような縦型熱処理装置においては、ボートおよび保温筒にも成膜されることから、これらを定期的に、あるいは必要に応じて洗浄、交換等するメンテナンスが要求される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記縦型熱処理装置においては、ボートおよび保温筒をメンテナンスするために、真空予備室を大気開放してボートおよび保温筒を外部に取り出さなければならない。そのため、真空予備室内には大気開放によって湿気やごみ等が侵入しやすく、真空予備室内を再び所定の真空度に戻す再立ち上げに多くの時間がかかる問題がある。
【0005】
そこで、本発明の目的は、真空予備室内を大気開放することなくボートと保温筒のメンテナンスを可能にした縦型熱処理装置およびそのボートと保温筒のメンテナンス方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のうち請求項1記載の縦型熱処理装置は、複数の被処理基板に熱処理を施す縦型熱処理装置において、複数の被処理基板が保持可能なボートと、該ボートを収容して大気側との間で被処理基板の移載を行なうための第1の真空予備室と、該第1の真空予備室に遮断弁を介して連結された第2の真空予備室と、この第2の真空予備室の後部側上方に連結され、下部に炉口を有する熱処理炉と、前記炉口を開閉し、熱処理炉内と第2の真空予備室内を遮断する蓋体と、該蓋体の上部に保温筒を介して上記ボートを載置し、蓋体の昇降により上記熱処理炉内へのボートおよび保温筒の搬入搬出を行う昇降機構と、第2の真空予備室内に設けられ、上記遮断弁を開けて第1の真空予備室と第2の真空予備室を連通させた状態で上記第1の真空予備室と上記蓋体上の保温筒との間でボートを水平に搬送するための搬送アームを有する搬送機構とを備え、上記搬送機構は蓋体上から第1の真空予備室に保温筒を搬送することが可能であり、上記第1の真空予備室には遮断弁を閉じて第2の真空予備室を真空に保持した状態でボートまたは保温筒を第1の真空予備室から大気側に出し入れ可能な開口部が形成され、該開口部にはこれを開閉可能に密閉する遮断扉が設けられていることを特徴とする。
【0007】
請求項2記載の縦型熱処理装置のボートと保温筒のメンテナンス方法は、複数の被処理基板に熱処理を施す縦型熱処理装置のボートと保温筒のメンテナンス方法において、上記縦型熱処理装置は、複数の被処理基板が保持可能なボートと、該ボートを収容して大気側との間で被処理基板の移載を行なうための第1の真空予備室と、該第1の真空予備室に遮断弁を介して連結された第2の真空予備室と、この第2の真空予備室の後部側上方に連結され、下部に炉口を有する熱処理炉と、前記炉口を開閉し、熱処理炉内と第2の真空予備室内を遮断する蓋体と、該蓋体の上部に保温筒を介して上記ボートを載置し、蓋体の昇降により上記熱処理炉内へのボートおよび保温筒の搬入搬出を行う昇降機構と、第2の真空予備室内に設けられ、上記遮断弁を開けて第1の真空予備室と第2の真空予備室を連通させた状態で上記第1の真空予備室と上記蓋体上の保温筒との間でボートを水平に搬送するための搬送アームを有する搬送機構と、第1の真空予備室に形成されボートまたは保温筒を大気側に出し入れ可能な開口部と、該開口部を開閉可能に密閉する遮断扉とを備え、上記搬送機構は蓋体上から第1の真空予備室に保温筒を搬送することが可能であり、上記メンテナンス方法は、上記遮断扉を閉じ、第1の真空予備室を第2の真空予備室と同じ真空度にした状態で上記遮断弁を開けて第1の真空予備室と第2の真空予備室を連通させる工程と、上記搬送機構により蓋体上の保温筒上からボートをまたは蓋体上から保温筒を第1の真空予備室に搬送する工程と、上記遮断弁を閉じ、第2の真空予備室を真空に保持した状態で第1の真空予備室内を大気圧に戻して遮断扉を開け、第1の真空予備室の開口部からボートまたは保温筒を大気側に取り出す工程と、上記ボートまたは保温筒をメンテナンスする工程とを備えたことを特徴とする。
【0008】
【実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【0009】
図2〜図4において、1は熱処理装置として例示したバッチ式の縦型熱処理装置の筐体、2は被処理基板である半導体ウエハWを複数枚例えば25枚程度垂直に立てた状態で所定のピッチで収納する上部に収納口2aを有する運搬用の容器であるカセットである。上記筐体1の一端には、上記カセット2を搬入搬出するための開閉ゲートを有する搬出入口3が設けられている。上記筐体1内における搬出入口3近傍には、上記カセット2を収納口2aが上部にある垂直状態で載置するための載置台4が設けられている。
【0010】
上記載置台4には、カセット2を前後から押える押え部5,6、カセット2内のウエハWのオリフラ合せを行うオリフラ整合機等(図示省略)が設けられている。また、載置台4は、垂直に回動可能に設けられており、上記カセット2内のウエハWを垂直状態から水平状態にすべくカセット2をほぼ90度回動できるようになっている。上記筐体1内には、昇降および回転可能な基台7を有する移載機構8が設けられ、その基台7の周囲に上記載置台4と、上記カセット2を設置する設置台9と、後述する第1の真空予備室(ロードロック室)10とが配置されている。
【0011】
上記移載機構8は、ボールネジ等を用いた昇降機構により昇降可能に設けられた昇降アーム11を有し、この昇降アーム11上に上記基台7が水平に回転可能に取付けられている。上記昇降アーム11内には、上記基台7を位置決め可能に回転駆動するための回転駆動部が設けられている(図示省略)。
【0012】
上記基台7上には、ウエハWを支持する水平に延出した短冊状のウエハ支持部(フォークともいう)12を複数段例えば5段有するウエハ移載機13と、上記カセット2を載置して支持する水平に延出したカセット支持部14を有するカセット移載機15とが対向して往復移動可能に設けられ、そのカセット移載機15によりカセットWを載置台4から設置台9にまたはその逆に、上記ウエハ移載機13によりウエハWを設置台9のカセット2内から第1の真空予備室10内の後述するボート16にまたはその逆にそれぞれ移載可能に構成されている。
【0013】
上記ウエハ移載機13およびカセット移載機15が基台7上の待機位置にある状態において、上記カセット支持部14が上記ウエハ移載機13の直上に配置され、これによりカセット2を基台7から外側にはみ出さない状態で旋回させることができ、旋回半径Rの縮小化が図られている。上記設置台9は、高さ方向にカセット2を複数個設置可能に棚部17を複数段例えば4段有している。
【0014】
上記第1の真空予備室10は、後述する熱処理炉18内に複数枚例えば30枚のウエハWを装入するために用いられる基板保持具である石英製のボート16を収容して大気側との間でウエハWの移載を行なうと共に予備真空を行うための部屋で、上記基台7を挟んで上記載置台4と対向する位置に配置されている。第1の真空予備室10の上記基台7側へ臨む前面部には、ボート16や保温筒19が出し入れ可能な開口部20が形成され、この開口部20には、これを開閉可能に密閉する上下スライド式の遮断扉であるロードロックドア21が設けられている。
【0015】
上記第1の真空予備室10の後部には、遮断弁であるゲートバルブ22を介して第2の真空予備室23が連結され、この第2の真空予備室23の後部側上方には、下部に炉口18aを有する縦型の熱処理炉18が連結されている。この熱処理炉18は、筐体1内の後端側上方にベース部24を介して設置されている。熱処理炉18は、その炉口18aを開閉する昇降可能な蓋体25を有し、この蓋体25の上部に炉口部分を保温する例えば石英製の保温筒19を介して上記ボート16が載置され、これらボート16および保温筒19を炉内に装入してウエハWの熱処理を行なうようになっている。
【0016】
上記蓋体25と保温筒19の間および保温筒19とボート16の間には、蓋体25上に載置される保温筒19および保温筒19上に載置されるボート16の位置ずれを防止するために互に係合する凹凸等の位置決め手段が設けられていることが好ましい。なお、蓋体25には、保温筒19を載置して回転する回転テーブルが設けられていてもよい。
【0017】
上記蓋体25は、昇降機構26の昇降アーム27上に設けられている。この昇降機構26は、図5に示すように、上記昇降アーム27と、この昇降アーム27を垂直の昇降ロッド28を介して昇降駆動する駆動部29とからなり、その駆動部29が上記ベース部24上に熱処理炉18と共に設置されている。第2の真空処理室23の上部およびベース部24には、熱処理炉18の炉口18aと対応した開口部30a,30bと、昇降機構26の昇降ロッド28を貫通させる開口部30c,30dとが設けられている。
【0018】
上記熱処理炉18は、上記ベース部24の炉口用開口部30bの上端に設置される例えばステンレス鋼製の円筒状のマニホールド31を有し、このマニホールド31の上端に例えば石英製の反応管32が取付けられている。また、上記マニホールド31の上端には、ヒータベース33が取付けられ、このヒータベース33上には、上記反応管32を覆う円筒状の断熱材34の内周に図示しないヒーター線を配線してなる加熱ヒータ35が取付けられている。これにより、ホットウォール型の熱処理炉18が構成されている。
【0019】
上記マニホールド31が熱処理炉18の炉口18aを形成しており、その開口端が上記蓋体25によって第2の真空予備室23内側から閉じられて熱処理炉18内と第2の真空予備室内23が遮断されるようになっている。また、第2の真空予備室23の炉口用開口部30aとマニホールド31との間には、真空シール用のベローズ36aが気密に取付けられ、上記昇降ロッド用開口部30cと昇降ロッド28の上端部との間にも同様のベローズ36bが気密に取付けられている。
【0020】
上記マニホールド31は、上部マニホールド31aと下部マニホールド31bとに上下に二分割可能に形成されている。これにより、上記熱処理炉18の炉口18aを蓋体25で閉じた状態で上部マニホールド31aを下部マニホールド31bから分離することにより、第2の真空予備室23を大気開放することなく熱処理炉18を筐体1外に取り出してメンテナンスすることが可能になっている。下部マニホールド31bには、熱処理炉18内に処理ガスや不活性ガス等を導入するガス導入配管が設けられている(図示省略)。なお、熱処理炉18内を真空排気する排気口は、反応管32の上端部か、或いは上部マニホールド31aに設けられている(図示省略)。
【0021】
上記第2の真空予備室23は、熱処理炉18の熱処理時の真空度とほぼ同じ真空度例えば1Torrに制御されるようになっている。また、上記第1の真空予備室10は、ゲートバルブ22を開けて第2の真空予備室23と連通するに際して第2の真空予備室23と同じ圧力に制御され、第1の真空予備室10と第2の真空予備室23との間のゲートバルブ22を閉じた状態で第1の真空予備室10のロードロックドア21を開けて筐体1内と連通するに際して筐体1内と同じ圧力(大気圧)に制御されるようになっている。
【0022】
上記第2の真空予備室23は、上記熱処理炉18の下方において炉内へのボート16の搬入搬出を行なうためのローディング室23aと、上記ボート16を2個使用する場合にボート16同士が干渉しないよう熱処理炉18から搬出されたボート16を仮置きするバッファー室23bと、ボート16の搬送を行なう後述の搬送機構37が配置されたトランスファー室23cとから主に構成され、これら三室23a,23b,23cは連通されている。
【0023】
上記トランスファー室23a内には、上記ボート16を第1の真空予備室10から上記保温筒19上に、または保温筒19上から上記バッファー室23bを介して第1の真空予備室10に水平に搬送するための多関節アーム構造の搬送アーム38を有する搬送機構37が設けられている。この搬送機構37は、ボート16を昇降させる機能を有していないため、第1の真空予備室10およびバッファー室23bには、搬送アーム38との間でボート16の受取り受渡しを可能とすべくボート16を上下動可能に設置する基板保持具設置台であるボートスタンド39が配置されている。なお、上記搬送機構37としては、搬送アーム38を介してボート16を昇降させる機能を有していてもよく、その場合、ボートスタンド39は上下動可能に構成されていなくてもよい。
【0024】
そして、上記縦型熱処理装置は、第2の真空予備室23を真空に保持した状態でボート16または保温筒19を第1の真空予備室10を介して大気側に取り出し可能に構成されている。ボート16を取り出す場合には、ロードロックドア21を閉じ、ゲートバルブ22を開いた状態で搬送機構37により保温筒19上もしくはバッファー室23bのボートスタンド39上からボート16を第1の真空予備室10のボートスタンド39上に搬送し、ゲートバルブ22を閉じ、第1の真空予備室10内を大気圧に戻してロードロックドア21を開けることにより、作業者が第1の真空予備室10の開口部20からボート16を取り出せばよい(図1参照)。筐体1には、ボート16等のメンテナンスのために作業者が出入りできるドア付の出入口が設けられている(図示省略)。
【0025】
保温筒19を取り出す場合にも、上記と同様に、搬送機構37により保温筒19を蓋体22上から第1の真空予備室10に搬送し、この第1の真空予備室10の開口部20から取り出せばよい。これにより、第2の真空予備室23を真空ないし減圧状態に保持しつつボート16と保温筒19を第1の真空予備室10から大気側に取り出すことができ、これらボート16および保温筒19の洗浄、交換等のメンテナンスを容易に行なうことができるようになっている。
【0026】
次に上記実施の形態による作用を述べる。ウエハWを垂直に立てて収納したカセット2を搬出入口3から熱処理装置の筐体1内に搬入して載置台4上に載置すると、カセット2が押え部5,6により前後から押えられ、オリフラ合せ後、カセット2がウエハWを水平にすべく載置台4と共にほぼ90度回動される。これによりカセット2は、上部に収納口2aがある垂直状態から収納口2aが水平に向いた水平状態になる。
【0027】
移載機構8における昇降アーム11の昇降、基台7の旋回およびカセット移載機15の移動により、上記カセット2が載置台4から設置台9の棚部17に移載される。所定個数のカセット2が設置台9の各棚部17に移載されたなら、移載機構8における昇降アーム11の昇降、基台7の旋回およびウエハ移載機13の移動により、上記設置台9上のカセット2内からウエハWが予め第1の真空予備室10内のボートスタンド28に設置されているボート16に移載される。
【0028】
上記ウエハWの移載に際して、第1の真空予備室10と第2の真空予備室23との間のゲートバルブ22は閉じられ、第1の真空予備室10のロードロックドア21は開放されている。所定枚数のウエハWがボート16に移載されたなら、ロードロックドア21が閉じられ、第1の真空予備室10内が所定の真空度に真空引きされる。
【0029】
一方、同時進行で行なわれている熱処理炉18における熱処理が終了すると、昇降機構26の昇降アーム27による蓋体25の下降により熱処理炉18の炉口18aが開放されると共にボート16および保温筒19が熱処理炉18内から第2の真空予備室23のローディング室23a内に降下され、搬送機構37の搬送アーム38により上記ボート16が保温筒19上からバッファー室23b内のボートスタンド39上に搬送されて仮置きされる。次いで、第1の真空予備室10と第2の真空予備室23との間のゲートバルブ22が開放され、上記搬送アーム38により第1の真空予備室10内のボート16が上記ローディング室23a内の昇降アーム27の保温筒19上に搬送され、バッファー室23b内のボート16が第1の真空予備室10内に搬送される。
【0030】
上記ボート16の搬送後に、上記ゲートバルブ22が閉じられ、昇降機構26の昇降アーム27による蓋体25の上昇により上記ボート16および保温筒19が熱処理炉18内に装入されると共に、炉口18aが蓋体25で閉じられ、所定の熱処理が開始される。一方、第1の真空予備室10内に移されたボート16から設置台9上の空のカセット2内に処理済みのウエハWが移載され、そのカセット2が設置台9から載置台4に移載されて搬出入口3から搬出されることになる。
【0031】
ところで、上記縦型熱処理装置においては、ウエハWへの成膜等の熱処理時にボート16および保温筒19にも成膜されるため、これらボート16および保温筒19を定期的に、あるいは成膜の膜厚が所定厚さに達する毎に洗浄、交換等するメンテナンスが要求される。そこで、ボート16のメンテナンスを行なう場合、ボート16が保温筒19上もしくはバッファー室23bのボートスタンド39上にある場合には、ロードロックドア21を閉じ、第1の真空予備室10を第2の真空予備室23と同じ真空度にした状態でゲートバルブ22を開け、搬送機構37により上記ボート16を第1の真空予備室10のボートスタンド39上に搬送する。
【0032】
次に、ゲートバルブ22を閉じ、第1の真空予備室内10を大気圧に戻してロードロックドア21を開け、第1の真空予備室10の開口部20から筐体1内にボート16を取り出し、更に筐体1外に搬出してメンテナンスすればよい。このようにして、第2の真空予備室23内を大気開放することなく、真空状態に維持したままでボート16のメンテナンスを容易に行なうことができる。第1の真空予備室10に搬送されたボート16にウエハWが保持されている場合、ウエハWをカセット2に移替え、ボート16を空にしてから第1の真空予備室10から取り出すことは勿論である。
【0033】
ボート16を二つ使用している場合、一方のボートが熱処理炉18内に装入され、ウエハWの熱処理中であったとしても、他方のボートのメンテナンスが可能である。保温筒19のメンテナンスを行なう場合には、先ず、保温筒19上からボート16を取り去った状態にし、上記ボート16のメンテナンスと同様に、搬送機構37により蓋体25上から保温筒19を第1の真空予備室10に搬送し、この第1の真空予備室10の開口部20から保温筒19を取り出してメンテナンスすればよい。メンテナンス後は、上記とは逆の手順により、第2の真空予備室23内を真空に保ったままボート16と保温筒19を元の位置に戻すことができる。
【0034】
このように、上記縦型熱処理装置またはそのボートと保温筒のメンテナンス方法によれば、第2の真空予備室23内を大気開放することなくボート16と保温筒19を取り出してメンテナンスすることが可能となる。また、第2の真空予備室23内を大気開放しないので、湿気やごみ等が侵入することがなく、第2の真空予備室23内を再び所定の真空度に戻す再立ち上げも不要であり、縦型熱処理装置の運転効率の向上が図れる。
【0035】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。
【0036】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
【0037】
請求項1記載の縦型熱処理装置によれば、第2の真空予備室内を大気開放することなくボートと保温筒を大気側に取り出してメンテナンスすることが可能となる。
請求項2記載の縦型熱処理装置のボートと保温筒のメンテナンス方法によれば、第2の真空予備室内を大気開放することなくボートと保温筒を大気側に取り出して容易にメンテナンスすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す図で、第2の真空予備室から第1の真空予備室を介してボートを大気側に取り出す方法を説明する説明図である。
【図2】縦型熱処理装置の全体を示す断面側面図である。
【図3】同縦型熱処理装置の断面平面である。
【図4】図3のA−A線断面図である。
【図5】熱処理炉部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
W 半導体ウエハ(被処理基板)
10 第1の真空予備室
16 ボート
18 熱処理炉
18a 炉口
19 保温筒
22 ゲートバルブ(遮断弁)
23 第2の真空予備室
25 蓋体
37 搬送機構
Claims (2)
- 複数の被処理基板に熱処理を施す縦型熱処理装置において、複数の被処理基板が保持可能なボートと、該ボートを収容して大気側との間で被処理基板の移載を行なうための第1の真空予備室と、該第1の真空予備室に遮断弁を介して連結された第2の真空予備室と、この第2の真空予備室の後部側上方に連結され、下部に炉口を有する熱処理炉と、前記炉口を開閉し、熱処理炉内と第2の真空予備室内を遮断する蓋体と、該蓋体の上部に保温筒を介して上記ボートを載置し、蓋体の昇降により上記熱処理炉内へのボートおよび保温筒の搬入搬出を行う昇降機構と、第2の真空予備室内に設けられ、上記遮断弁を開けて第1の真空予備室と第2の真空予備室を連通させた状態で上記第1の真空予備室と上記蓋体上の保温筒との間でボートを水平に搬送するための搬送アームを有する搬送機構とを備え、上記搬送機構は蓋体上から第1の真空予備室に保温筒を搬送することが可能であり、上記第1の真空予備室には遮断弁を閉じて第2の真空予備室を真空に保持した状態でボートまたは保温筒を第1の真空予備室から大気側に出し入れ可能な開口部が形成され、該開口部にはこれを開閉可能に密閉する遮断扉が設けられていることを特徴とする縦型熱処理装置。
- 複数の被処理基板に熱処理を施す縦型熱処理装置のボートと保温筒のメンテナンス方法において、上記縦型熱処理装置は、複数の被処理基板が保持可能なボートと、該ボートを収容して大気側との間で被処理基板の移載を行なうための第1の真空予備室と、該第1の真空予備室に遮断弁を介して連結された第2の真空予備室と、この第2の真空予備室の後部側上方に連結され、下部に炉口を有する熱処理炉と、前記炉口を開閉し、熱処理炉内と第2の真空予備室内を遮断する蓋体と、該蓋体の上部に保温筒を介して上記ボートを載置し、蓋体の昇降により上記熱処理炉内へのボートおよび保温筒の搬入搬出を行う昇降機構と、第2の真空予備室内に設けられ、上記遮断弁を開けて第1の真空予備室と第2の真空予備室を連通させた状態で上記第1の真空予備室と上記蓋体上の保温筒との間でボートを水平に搬送するための搬送アームを有する搬送機構と、第1の真空予備室に形成されボートまたは保温筒を大気側に出し入れ可能な開口部と、該開口部を開閉可能に密閉する遮断扉とを備え、上記搬送機構は蓋体上から第1の真空予備室に保温筒を搬送することが可能であり、上記メンテナンス方法は、上記遮断扉を閉じ、第1の真空予備室を第2の真空予備室と同じ真空度にした状態で上記遮断弁を開けて第1の真空予備室と第2の真空予備室を連通させる工程と、上記搬送機構により蓋体上の保温筒上からボートをまたは蓋体上から保温筒を第1の真空予備室に搬送する工程と、上記遮断弁を閉じ、第2の真空予備室を真空に保持した状態で第1の真空予備室内を大気圧に戻して遮断扉を開け、第1の真空予備室の開口部からボートまたは保温筒を大気側に取り出す工程と、上記ボートまたは保温筒をメンテナンスする工程とを備えたことを特徴とする縦型熱処理装置のボートと保温筒のメンテナンス方法。
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