JPH04133318A - 縦型熱処理装置 - 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、縦型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大口
径化および自動化への対応が容易であること等の理由か
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は、石英等からなる円筒状の
反応容器の周囲にヒータや断熱材等が配置された縦型の
熱処理炉内に、多数の半導体ウェハが所定の間隔で棚積
み収容された石英等からなるウェハボートをその下方か
ら昇降機構によってローディングし、所定の熱処理が施
されるよう構成されている。また、通常、半導体ウェハ
の搬送は、樹脂製のウェハキャリアに収容されて行われ
るため、上記ウェハボートとウェハキャリア間で半導体
ウェハの移載を行う必要がある。そこで、ウェハボート
とウェハキャリア間でのウェハ移載機構を併設した縦型
熱処理装置が一般的に多用されている。

一方、複数のウェハボートを使用し、熱処理工程中に他
のウェハボートへ半導体ウェハの移載を行うと共に、ウ
ニｌ＼移載済のウエノ）ボートを待機させることによっ
て、ウェハボートとウニｌ＼キャリア間における半導体
ウニ／％の移載時間による処理効率の低下を抑制し、熱
処理工程の効率化を図ることが提案されている。また、
ウエノ＼移載済のウェハボートの待機工程を設けると共
に、縦型熱処理炉を複数並列配置することによって、１
台のウェハ移載機構を複数の縦型熱処理炉で共用するこ
とを可能にし、かつ熱処理の効率化を図ることも提案さ
れている。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、従来の縦型熱処理装置においては、ウ
ェハボートに半導体ウエノ＼を搭載した状態で待機させ
ることにより、処理効率の向上を図っているが、半導体
ウエノ＼の待機時間の増大は自然酸化膜の形成を増長す
ることを意味している。

これは、半導体素子の高集積化に伴って、配線網の微細
化が進んでいる現状においては、僅か数１０人の自然酸
化膜も配線不良の原因となるため、不良発生を増大させ
るという問題を招いている。

また、自然酸化膜は不均一な膜であるため、より不良を
招きやすいという難点も有している。

このようなことから、熱処理工程の処理効率の向上を図
ると共に、自然酸化膜の形成を抑制し、さらには自然酸
化膜を熱処理前に除去することを可能にすることによっ
て、処理品質の向上を図ることか強く望まれている。

一方、半導体素子の製造工程等に用いられる熱処理装置
は、一般にクーンルーム内に配置されていると共に、各
装置内にもクリーンエアーを供給する等して、半導体ウ
ニ１１への塵埃の付着を防止しているが、対流かあるた
めに完全に塵埃の付着を防止することはできず、半導体
ウニ／１の待機時間の増大は、塵埃付着の可能性を高め
ることとなる。よ２て、待機中における塵埃の付着をよ
り一層防止することが強く望まれている。

本発明は、このような課題に対処するためになされたも
ので、被処理物の待機工程を設けることによって、熱処
理工程の効率化を図ると共に、待機工程において前処理
を実行することにより処理品質の低下を抑制した縦型熱
処理装置を提供することを目的としている。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） すなわち本発明の縦型熱処理装置は、被処理物を収容し
、該被処理物に対して所定の熱処理を施す縦型熱処理炉
と、未処理の前記被処理物を覆う如く設けられた包囲容
器を有し、該包囲容器内に処理ガスを導入することによ
って、該被処理物の前処理を行うと共に、該被処理物を
一時的に待機させる被処理物ストッカと、前記縦型熱処
理炉と被処理物ストッカ間での前記被処理物の搬送を行
う搬送機構とを具備することを特徴としている。

（作　用） 本発明の縦型熱処理炉においては、被処理物を待機させ
るための被処理物ストッカを具備すると共に、被処理物
ストッカに包囲容器を設けることにより、前処理として
例えば不活性ガス処理やエツチング処理を被処理物に対
して施すことを可能としているため、待機期間に起因す
る被処理物の不良発生を抑制することが可能となり、さ
らには処理品質をより高めることか可能となる。

（実施例） 以下、本発明の縦型熱処理装置の実施例について図面を
参照して説明する。

この実施例における縦型熱処理装置１は、第１図に示す
ように、半導体ウエノ＼２が搭載されたウェハボート３
を収容して、所定の熱処理を行う並列配置された複数の
縦型熱処理炉１０と、これら縦型熱処理炉１０の配列方
向前方に設けられ、上記ウェハボート３を垂直状態で搬
送するボート搬送機構２０と、このボート搬送機構２０
に沿って設けられた未処理の半導体ウニ／Ｘ２の待機位
置であると共に、前処理を行うボートストッカ３０とか
ら主として構成されている。なお、図中４０は、ウェハ
ボート３の水平−垂直変換を行うと共に、ウェハボート
３を図示を省略したウニ／Ｘ移載機構へと移送するボー
ト移送機構である。ウニへ移載機構では、ウェハキャリ
アとウェハボート３間での半導体ウェハ２の移載が行わ
れる。

各縦型熱処理炉１０は、例えば石英によって形成された
反応容器１１とその周囲を囲繞する如く配置された加熱
ヒータ１２よび図示を省略した断熱材等から熱処理炉本
体１３が構成されており、この熱処理炉本体１３はほぼ
垂直に配設されるようにベースプレート１４に固定され
ている。

半導体ウェハ２が所定のピッチで棚積み収容されたウェ
ハボート３は、図示を省略した回転駆動機構によって回
転可能とされたターンテーブル１５の上方に設置された
保温筒１６上に、ボート搬送機構２０から移載され、昇
降機構例えばボートエレベータ１７によって反応容器１
１内にローディングされる。また、反応容器１１の開放
部の密閉は、ターンテーブル１５等と一体にボートエレ
ベータ１７によって昇降される円盤状のキャップ部１８
により行われる。

なお、この実施例における縦型熱処理装置１では、縦型
熱処理炉１０を４棟並列配置し、異なる熱処理例えばＳ
Ｉエピタキシャル成長と熱拡散工程等とを同時に実施す
ることを可能としている。

また、ボートストッカ３０は２棟並列配置されて構成さ
れており、未処理の半導体ウェハ２か収容されたウェハ
ボート３を待機させ、ウェハ移載時間による処理効率の
低下を抑制すると共に、半導体ウェハ２の熱処理の行わ
れる面に対して前処理を施して、処理品質の向上を図ろ
うとするものである。

各ポートストッカ３０は、第２図に示すように、回転駆
動機構３１に連結された回転軸３２に固定されたターン
テーブル３３を有しており、このターンテーブル３３上
には、ウェハボート３が載置される例えば石英等からな
る載置台３４が配置されている。また、各ポートストッ
カ３０は、ボート搬送機構２０によって搬送されてきた
ウェハボート３を上記載置台３４上へと移載するボート
移載アーム３５を有している。

また、ターンテーブル３３の上方には、ウェハボート３
の移載時に障害とならない位置に、円筒容器状の包囲容
器例えば石英からなる反応管３６が配置されている。こ
の反応管３６は、昇降機構例えばボールベアリング３７
の昇降部３７ａに枠体３８によって固定されており、載
置台３４上に載置されたウェハボート３を覆うように昇
降可能とされている。

上記反応管３６には、処理ガス導入配管３９が接続され
ており、この処理ガス導入配管３９がら所望の前処理用
ガス、例えば窒素ガスやエツチングガス等が反応管３６
内に供給され、所望の前処理が未処理の半導体ウェハ２
に対して施されるよう構成されている。

ボート搬送機構２０は、ウェハボート３か載置されるボ
ート載置部２１を有しており、このボート載置部２１上
にボート移送機構４０によって載置されたウェハボート
３を処理プログラムに基づいて、搬送レール２２および
図示を省略した駆動機構により各ポートストッカ３０も
しくは各縦型熱処理炉１０のいずれかに搬送するよう構
成されている。

また、このボート搬送機構２０は、ポートストッカ３０
で待機中のウェハボート３を縦型熱処理炉１０のいずれ
かに搬送する機能も有している。

このような構成の縦型熱処理装置１においては、まずウ
ェハキャリアから半導体ウェハ２が移載されたウェハボ
ート３は、ボート移送機構４０によって水平−垂直変換
されなからボート搬送機構２０のボート載置部２１上へ
と移送される。

次に、ウェハボート３は、処理プログラムに基づいてボ
ート搬送機構２０により各ポートストッカ３０もしくは
各縦型熱処理炉１０のいずれかに搬送される。

例えば縦型熱処理炉１０に搬送されたウェハボート３は
、保温筒１６上に載置され、ボートエレベータ１７によ
って例えば８００℃程度の予備加熱状態にある反応容器
１１内にローディングされると共に、キャップ部１８に
よって反応容器１１が密閉される。この後、反応容器１
１内を所定の真空度例えば１０Ｔｏｒｒ程度に保持しな
から処理ガス例えばＳｉＨ２ＣＩ２　、ＨＣＩ　　　Ｈ
２を図示を省略したガス導入管から供給し、ターンテー
ブル１５を回転させながら半導体ウェハ２の処理例えば
シリコンエピタキシャル成長が行われる。

また、ボートストッカ３０に搬送されたウェハボート３
は、まずターンテーブル３３上の載置台３４上に、ボー
ト移載アーム３５によって移載される。ウェハボート３
が移載されると、このボート３と反応管３４が相対的に
移動例えば反応管３４か下降し、ウェハボート３に収容
された半導体ウェハ２は反応管３６によって覆われる。

以上の状態で処理ガス導入配管３９から所望の前処理用
ガス例えばＮ２ガスを反応管３６内に供給すると共に、
ターンテーブル３３によってウェハボート３を回転させ
ることにより、未処理の半導体ウェハ２に対して熱処理
工程の待機期間中に所望の前処理が均一に施される。

ここで、前処理用ガスとして窒素ガス等の不活性ガスを
供給すれば、半導体ウェハ２に対する自然酸化膜の形成
を防止することができると共に、半導体ウェハ２への塵
埃の付着を確実に防止することができる。窒素ガスのよ
うな不活性ガスを前処理用ガスとして使用する際には、
特に前処理用ガスの排気を考慮する必要はないため、反
応管３６の開放側端部を密閉する必要はない。

また、前処理用ガスとして例えばエツチングガスを用い
れば、前工程等で半導体ウェハ２表面に形成された自然
酸化膜の除去を熱処理直前に行うことかでき、より処理
品質の向上を図ることができる。エツチングガスのよう
な腐食性ガスを前処理用ガスとして使用する際には、反
応管３６の開放側端部を密閉すると共に、前処理用ガス
の排気系を付加することにより、反応管３６外部に腐食
性ガスが漏洩することを防止する。さらに、処理後にお
いては、反応管３６内を例えば窒素ガス等でパージし、
その後にウェハボート３の取出し等を行う。　ウェハボ
ート３の縦型熱処理炉１ｏもしくはポートストッカ３０
への搬送は、順次行われると共に、ポートストッカ３０
での待機期間が終了すると、処理プログラムにしたがっ
てウェハボート３はボート移載アーム３５によって再度
ボート搬送機構２０に移載され、縦型熱処理炉１０へと
搬送されて所望の熱処理が施される。

一方、縦型熱処理炉１０での処理か終了した半導体ウェ
ハ２は、ウェハボート３と共にボート搬送機構２０およ
びボート移送機構４ｏによって、図示を省略したウェハ
移載機構へと移送され、さらにウェハキャリアに移載さ
れて次工程へと搬送される。

上記構成の縦型熱処理装置においては、半導体ウェハ２
が搭載されたウェハボート３の待機位置であるポートス
トッカ３０に、昇降自在な反応管３６を設けることによ
り、前処理として例えば不活性ガス処理やエツチング処
理を半導体ウェハ２に対して施すことを可能としている
ため、待機期間中に自然酸化膜が形成されることを防止
することができ、さらには自然酸化膜を除去することも
可能となる。また、反応管内において待機させるため、
塵埃等の付着による不良発生を抑制することも可能とな
る。

このように、半導体ウェハ２をウェハボート３に搭載し
た状態での待機期間中に前処理を行うことが可能となる
ため、待機期間に起因する不良発生を抑制した上で、さ
らには処理品質の向上を図った上で、熱処理工程の効率
化を図ることが可能となる。

なお、上記実施例においては、縦型熱処理炉を複数棟有
する熱処理装置について説明したが、縦型熱処理炉が単
独の場合においても同様な効果を発揮することはいうま
でもないことである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の縦型熱処理装置によれば
、被処理物の待機期間中に前処理を行うことが可能とな
るため、熱処理工程の効率化を図った上で、待機期間に
起因する不良発生を抑制することが可能となり、さらに
は処理品質の向上を図ることが可能となる。

【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要部構成
を説明するための正面図、第２図は第１図におけるポー
トストッカの構成を説明するための縦断面図である。 １・・・・・・縦型熱処理装置、２・・・・・・半導体
ウェハ３・・・・・・ウェハボート、１０・・・・・・
縦型熱処理炉、１１・・・・・・反応容器、２・・・・
・・加熱ヒータ、１３・・・・・・熱処理炉本体、１８
・・・・・・キャップ部、２０・・・・・・ボート搬送
機構、３０・・・・・・ボートストッカ、３１・・・・
・・回転駆動機構、３３・・・・・・ターンテーブル、
３４・・・・・・ボート載置台、３５・・・・・・ボー
ト搬送アーム、３６・・・・・・反応管、３７・・・・
・・ボールベアリング、３９・・・・・・処理ガス導入
配管、４０・・・・・・ボート移送機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被処理物を収容し、該被処理物に対して所定の熱処理を
   施す縦型熱処理炉と、 未処理の前記被処理物を覆う如く設けられた包囲容器を
   有し、該包囲容器内に処理ガスを導入することによって
   、該被処理物の前処理を行うと共に、該被処理物を一時
   的に待機させる被処理物ストッカと、 前記縦型熱処理炉と被処理物ストッカ間での前記被処理
   物の搬送を行う搬送機構と を具備することを特徴とする縦型熱処理装置。