JPH02176392A - 縦型熱処理装置及び熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、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ェハの４イ
ンチから　５インチ、６インチ、８インチと大口径化お
よび自動化への対応が容易であること′、５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
の反応管およびその周囲を囲繞する如く設けられたヒー
タ、均熱管、断熱材等からＬＭ成された反応炉本体はほ
ぼ垂直に配設されており、石英等からなるウェハボート
に間隔を設けて積層する如く多数の半導体ウェハを配置
して、例えば上下動可能とされた搬送機構によって、反
応管内へ下方から半導体ウェハをロード・アンロードす
るよう構成されている。

このような縦型熱処理装置における処理は、反応容器内
に所定の処理ガスを導入し、ロータリポンプ等の真空機
構１こより反応容器内が所定の真空度となるように排気
しながら処理を行う。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような縦型熱処理装置においては、
真空機構にロータリーポンプ等のオイル式ポンプを使用
しているため、この真空機構のオイル（ＨａＣｂ：ハイ
ドロカーボン系）が反応容器内に逆流するいわゆる逆拡
散現象が生じ、この逆拡散したオイルが被処理物に付若
し、歩留りの低下を招くという問題があった。この問題
を解決するために排気ポンプをポンプ動作用オイルが不
要なオイルレスポンプで構成しようとすると、処理工程
中にクリーニング処理等のエツチング処理工程が含まれ
ている場ａには、エツチングガス中の有害成分例えばＮ
Ｆ３等がポンプ動作用オイルでトラップすることができ
ず、装置外に排出されてしまうという問題もあった。

本発明は、かかる従来の事情にχ・１処してなされたも
ので、真、空機構の作動オイルの逆拡散による歩留り低
下を防止でき、さらには排ガス中の有害物質の除去も可
能な熱処理装置を提供することを目的とするものである
。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の熱処理装置は、反応炉本体内に所定の処理ガス
を供給して被処理物を処理し、この処理済みの処理ガス
を排気ポンプにより排気するようにした熱処理装置にお
い゛て、前記排気ポンプをオイルレスポンプのみにより
構成し、この排気ポンプの排気下流側に前記処理済みの
処理ガス中に含まれる有害物質を除去するための排ガス
処理機構を設けたことを特徴とするものである。

（作　用） 上記構成の熱処理装置では、ｖト気ポンプをオイルレス
ポンプで構成し、このオイルレスポンプの排気下流側に
排ガス中の有害成分を除去するυトガス処理機構を設け
たので、真空機構の作動オイルの逆拡散を防止するとと
もに、ｔ）Ｆガス中のら一書物質の完全な除去が可能と
なる。

（実施例） 以下、本発明を多連式縦型熱処理装置に適用した一実施
例について図を参照して説明する。

筐体１は、クリーンルーム２とメンテナンスルーム３と
の境界に沿って一列に複数、例えば３連記列されている
。これらの各筐体１内の上には、夫々例えば石英等から
円筒状に構成された反応管およびその周囲を囲繞する如
く設けられたヒータ、均熱管、断熱材等から構成された
反応炉本体４がほぼ垂直に配設されている。また、これ
らの筐体１内の各反応炉本体４の下部には、反応炉本体
４内に被処理物例えばウェハボー１・上に配列された半
導体ウェハをロード拳アンロードするための機構として
夫々ボートエレベータ５が設けられている。

これらの筐体１と独立して例えば後ノｊのメンテナンス
ルーム３内には、筐体１と所定距離、例えば１２０ｃｍ
隔てて、反応炉本体４に所定の処理ガスおよび電力を供
給するための制御部６が配設されており、これらの制御
部６の後方には、夫々オイルレスポンプ例えばメカニカ
ルブースタポンプを備えた真空機構７が配設されている
。

一方、筐体１の前方、即ちクリーンルーム２内には、ウ
ェハカセット８内に収容された半導体ウェハをウェハボ
ート９上に移載するための移載機構１０、このウェハボ
ート９を各筐体１の前方へ搬送するボートライナー１１
、移載機構１０からウェハボート９を垂直に立ててボー
トライナー１１上に載置するインターフェ−スメカ１２
が設けられている。

このような構成の縦型熱処理装置では、移載機構１０に
より、ウェハカセット８内に収容された半導体ウェハを
ウェハボート９上に移載し、インターフェースメカ１１
によってこのウェハボート９を垂直に立ててボートライ
ナー１２上に載置する。この後、このボートライナー１
２によってウェハボート９を各筐体１の前方へ搬送し、
ボートエレベータ５によって反応炉本体４内に挿入する
。

そして、制御部６および真空機構７によって反応炉本体
４内に所定のガスを流通させるとともに、制御部６から
電力を供給して反応炉本体４内を所定温度に加熱し、半
導体ウェハの処理、例えばＣＶＤによる成膜を行う。

ところで、本実施例の排気系は第３図に示すように、排
気管中に未反応ガスおよび反応生成物等が堆積しないよ
うにするための排気管加熱機構１３、トラップ機ｔｌ’
７１４　、オイルレスポンプ例えばルーツ式メカニカル
ブースタポンプ１５からなる真空機構７、排ガス中の有
害成分を除去するための排ガス処理機構１６から構成さ
れている。

排気管加熱機！：＋７１３の（１４造としては種々のも
のがそえられるが、本実施例では、例えば排気外管と中
空管からなる二重管構造で、この中空管内にヒータ機構
例えばモールドヒータが内蔵された＋、！、７造となっ
ている。この排気管加熱機構１６によりυＦガスを加熱
することにより、排ガス中に含まれている未反応ガスお
よび反応生成物等が、この配管部分で堆積することなく
トラップ機構１４へと導かれ、ここで集中的に捕集され
る。

トラップ機構１４で塵埃を除去された排ガスは、ルーツ
式メカニカルブースタポンプ１５を経て排ガス処理機構
１６へと導かれ、ここで排ガス中の有害成分が除去され
る。

このルーツ式メカニカルブースタポンプ１５は、従来の
ロータリーポンプ等のオイル式ポンプに用いられている
作動オイルが不便であるため、この作動オイルの逆拡散
による被処理物への悪影響の問題は全くない。従って、
排気ポンプとしては、上記以外のポンプ例えば水゛封ポ
ンプ、ドライポンプ等のオイルレスポンプであればいず
れでもよい。

ルーツ式メカニカルブースタポンプ１５の容量は、反応
炉本体４内の所定の真空度、例えば窒化膜形成を行うの
であれば約０．１Ｔｏｒｒの真空度が保持できる容量が
必要で、例えば複数段直列配置する等の構成として、必
要に応じた容量を確保する。

ところで、上記ルーツ式メカニカルブースタポンプ１５
等のオイルレスポンプでは、作動オイルが無いため、従
来用いられているロータリーポンプ等の場合のように排
ガス中の有害成分を作動オイルによりの除去するという
作用がなく、排ガス中の有害成分は真空機構７からその
まま排気されることになる。そこで、本発明では、オイ
ルレスポンプの下流側に排ガス中の有害成分を除去する
ための排ガス処理機構１６を設けて、上記問題を解決し
た。

本実施例の排ガス処理機（（が１６のｆ＋ｌｌｔ成は、
第４図に示すように、排ガス中の有害成分であるエツチ
ングガス例えばＮＦ３ガスを除去するためのＮＦ３ガス
除去カラム２１、反応生成物例えばＳ　ｉ　３　Ｎ　４
を除去するためのＳ　ｉ　３　Ｎ　４除去カラム２２、
そしてこれら除去カラム２１．２２にυにガスを導くた
めの配管系２３、この配管系２３に設けられた複数の制
御弁類２４〜２６等から１１か１成されている。

以下にＳ　ｉ　３　Ｎ　４１１！＋の成膜処理を行う場
合を一例として排ガス処理機１：ｉ　１６の動作を、第
４図のタイムチャート図を参１！、’ｌ　Ｌながら説明
する。

制御部６から成膜指令例えばＳ　ｉ　３　Ｎ　４膜の成
膜開始指令が出されると、所定のタイムラグを例えば約
３秒後に成膜運転が開始される。このときの排ガス処理
機ｆ＋Ｗ　１６の各バルブの動作は、成膜開始指令が出
されると同時にＳバルブ２６が開、Ｓバルブ２４および
Ｎバルブ２５が閉となる。即ち成膜動作中の排ガスは、
Ｓｉ３Ｎ４除去用カラム２２内に導入され、ここでＳ　
ｉ　３　Ｎ　４か除去された後排気される。

一方、制御部６から被処理物のクリーニング処理指令が
出されると、所定のタイムラグをおいてＮＦ３ガスによ
るクリー二“ング運転が開始される。

このときのｖトガス処理機昂！１６のＮバルブ２５の動
作は、クリーニング運転が開始される少し前に開になる
。この状態では、Ｓバルブ２４およびＳバルブ２６は閉
となっており、排ガスはＮＦ３除去用カラム２１内に導
入されて浄化された後排気される。

また、成膜運転およびクリーニング運転間で行われるパ
ージガス充填運転時では排ガス中に有害物質が含まれて
いないため１、Ｓバルブ２４のみが開となって、排ガス
が各除去用カラム２１．２２に導入されずにバイパスさ
れるように構成されている。

このように、真空機構７にメカニカルブースタポンプ１
５等のオイルレスポンプを用いるとともに、このオイル
レスポンプの下流側に排ガス処理機構１６を設けること
により、従来のオイルポンプのようなポンプ作動オイル
の逆拡散による被処理物への悪影響の問題は全くなく、
さらに、排ガ・ス中の有害成分の完全な除去も可能とな
る。

また、メカニカルブースタポンプ１５は、塵埃を吸引す
るとトラブル発生の原因となるが、本実施例のように、
配管加熱機構１３およびトラップ機構１４を用いて、排
ガス中の塵埃等の不純物を除去した後、メカニカルブー
スタポンプ１５へ導入する構成とすれば、このような問
題は発生しない。

ところで上述した実施例では、メカニカルブスタボンブ
として、ルーツ型のものを使用したが、これ以外の構造
ものでも勿論よく、例えば１個の回転子がシリンダ内に
偏心して装置された容積圧縮型メカニカルブースタポン
プや、おすの回転子とめすの回転子とが噛み合わさった
Ｌｙｓｈｏｔｍ圧縮型メカニカルブースタポンプ等いず
れのものでもよい。

尚、上記実施例では、反応炉本体４を３つ設けた例につ
いて説明したが、反応炉本体の数は、２あるいは４以上
としてもいくつでもよい。

［発明の効果〕 以上説明したように、本発明の熱処理装置によれば、真
空機構の作動オイ゛ルの逆拡散による被処理物への悪影
響がＬｈ正できるので、歩留り低下を防止でき、生産性
の向上を図ることができる。また、排ガス中の有害成分
の完全な除去も可能となる。

【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示
す上面図、第２図は第１図の側面図、第３図は実施例の
排気系の構成を示す図、第４図は実施例の排ガス処理機
構のｆＭ成を示す図、第５図は実施例の排ガス処理機構
の動作を説明するための動作タイムチャート図である。 １・・・・・・筐体、２・・・・・・クリーンルーム、
３・・・・・・メンテナンスルーム、４・・・・・・反
応炉本体、５・・・・・ボートエレベータ、６・・・・
・・制御部、７・・・・・・真空機（１■、９・・・・
・・ウェハボート、１３・・・・・・排気管加熱機（１
カ、１４・・・・・・トラップ機構、１５・・・・・・
メカニカルブースタポンプ、１６・・・・・・排ガス処
理機＋＋ＳＳ、２１・・・・・・ＮＦ３除去用カラム、
２２・・・・・・Ｓ　ｉ　３　Ｎ４除去用カラム、２３
・・・・・・配管系、２４〜２６・・・・・・制御弁。 〕

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 反応炉本体内に所定の処理ガスを供給して被処理物を処
   理し、この処理済みの処理ガスを排気ポンプにより排気
   するようにした熱処理装置において、 前記排気ポンプをオイルレスポンプのみにより構成し、
   この排気ポンプの排気下流側に前記処理済みの処理ガス
   中に含まれる有害物質を除去するための排ガス処理機構
   を設けたことを特徴とする処理装置。