JPH04147616A - 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、無塵化および
省スペース化等を図ることのできる縦型熱処理装置が用
いられるようになってきた。

すなわち、このような縦型熱処理装置では、円筒状に形
成された反応管およびこの反応管を囲繞する如く設けら
れた均熱管、ヒータ、断熱材等からなる熱処理炉が筐体
内にほぼ垂直に設けられている。また、この筐体内の熱
処理炉の下部には、被処理物である半導体ウェハを載置
された処理用治具（ウェハボート）を熱処理炉内にロー
ド・アンロードするための上下動機構（ボートエレベー
タ）が設けられている。

このため、熱処理炉をほぼ水平に設けた横型熱処理装置
に較べて設置スペースを削減して省スペース化を図るこ
とかでき、また、反応管と非接触て熱処理炉内にウェハ
ボートをロード・アンロードすることができ、無塵化を
図ることかできるという特徴を有する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、近年半導体ウェハは大口径化される傾向
にあり、一方半導体デバイスの回路パターンは微細化さ
れる傾向にある。このため、大口径ウェハ等の大型の被
処理物に対しても、均一で良好な処理を実施することの
できる縦型熱処理装置の開発か望まれていた。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、大口径ウェハ等の大型の被処理物に対しても、従来に
較べて均一で良好な処理を実施することのできる縦型熱
処理装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明の縦型熱処理装置は、ほぼ垂直に設けら
れ、下側端部に被処理物をロード・アンロードするため
の開口部を有する熱処理炉と、前記熱処理炉の下部に設
けられ、前記被処理物を前記熱処理炉内にロード・アン
ロードするだめの上下動機構と、非処理中に前記熱処理
炉の前記開口部を閉塞するための開閉機構と、前記開閉
機構を冷却するための冷却機構とを具備したことを特徴
とする。

（作　用） 上記構成の本発明の縦型熱処理装置では、非処理中（熱
処理炉内に被処理物が搬入されていない時）に熱処理炉
の開口部を閉塞するための開閉機構と、この開閉機構を
冷却するための冷却機構が設けられている。

したかって、開閉機構によって、非処理中に熱処理炉の
開口部を閉塞することにより、熱処理炉内に空気、水蒸
気、塵埃等が侵入することを防止することができる。ま
た、冷却機構によってこの開閉機構を冷却するので、開
閉機構に塵埃発生源となる断熱材を設ける必要がなく、
クリーンな環境で被処理物に処理を施すことかできる。

なお、８インチウェハ等の大型の被処理物に対応可能な
縦型熱処理装置では、熱処理炉の径か大径となり、熱量
も多くなるので、上記冷却機構かない場合は、大量の断
熱材を設ける必要が生じ、塵埃発生量も増大することに
なる。

このため、大口径ウェハ等の大型の被処理物に対しても
、従来に較べて均一で良好な処理を実施することができ
る。

（実施例） 以下、本発明を８インチ径の半導体ウェハに対応するこ
とのできる縦型熱処理装置に適用した一実施例を図面を
参照して説明する。

第１図に示すように、筐体１は、例えば鉄板等からほぼ
矩形状に形成されており、その幅（Ｗ）は例えば１００
ｃｍ程度、奥行（Ｄ）は例えば２０００匝程度、高さ（
Ｈ）は例えば２８０ｃｍ程度とされている。

上記筐体１の後側上部には、円筒状に形成された反応管
およびこの反応管を囲繞する如く設けられた均熱管、ヒ
ータ、断熱材等からなる熱処理炉２がほぼ垂直に設けら
れている。また、この筐体１内の熱処理炉２の下部には
、被処理物である半導体ウェハ（図示せず）か載置され
たウェハボート３を熱処理炉２内にロード・アンロード
するための上下動機構（ボートエレベータ）４が設けら
れている。

一方、上記筐体１の前面には、図示しないドアを備えた
開口部５か設けられており、ここから筐体１内に被処理
物である半導体ウェハ（図示せず）を収容したウェハカ
セット６を搬入・搬出可能に構成されている。

すなわち、本実施例の場合、この開口部５には、−度に
２つのウェハカセット６をほぼ水平な状態（半導体ウェ
ハが垂直な状！！りに載置可能に構成されたキャリア１
０ポート７が設けられており、キャリア１０ポート７の
後方には、ウエノ＼カセット６を搬送するためのキャリ
アトランスファ８が設けられている。なお、キャリア１
０ポート７には、オリエンテーションフラットを利用し
てウェハカセット６内の半導体ウェハを所定方向に整列
させるウェハ整列機構（図示せ−ず）と、ウェハカセッ
ト６を回転させて水平−垂直変換する水平−垂直変換機
構（図示せず）が設けられており、ウェハ整列機構によ
ってウェハカセット６内の半導体ウェハを所定方向に整
列させた後、水平−垂直変換機構によってウエノ１カセ
ット６を垂直な状態（半導体ウェハか水平な状態）とし
、しかる後このウェハカセット６をキャリアトランスフ
ァ８によって搬送するよう構成されている。

また、上記キャリアトランスファ８の後方には、上部に
棚状に複数（本実施例では４段２列で計８つ）のウェハ
カセット６を収容可能に構成されたキャリアステージ９
、下部にトランスファステージ１０が設けられており、
トランスファステージ１０の後方には半導体ウエノ１の
移載を行うウェハトランスファ１１が設けられている。

上記トランスファステージ１０は、例えば２つのウェハ
カセット６を正確に位置決めした状態で収容可能に構成
されており、このトランスファステージ１０に収容した
ウエノ＼カセット６と、ボートエレベータ４上に設けら
れたウニ１１ボート３との間で、ウェハトランスファ１
１により半導体ウェハの移載を行うよう構成されている
。

さらに、熱処理炉２の下端部側方には、開閉機構１２が
設けられている。この開閉機構１２は、第２図にも示す
ように、熱処理炉２の円形状の開口部に当接される円板
状の蓋部１２ａと、この蓋部１２ａ駆動するための駆動
機構部１２ｂと、蓋部１２ａと駆動機構部１２ｂとを接
続するアーム部１２Ｃ等から構成されている。

また、蓋部１２ａの上面には、真空シール部材として例
えばＯリング１２ｄか設けられており、このＯリング１
２ｄを熱処理炉２の開口周縁部に押圧することにより、
この開口部を気密に閉塞することができるよう構成され
ている。このため、駆動機構部１２ｂは、蓋部１２ａを
θ方向に回転およびＺ方向に上下動させることかできる
よう構成されており、回転軸１２ｅの回転によって蓋部
１２ａを回動させ、熱処理炉２の開口下部に近接させて
位置させた状態（ハーフクローズ）と、この状態で回転
軸１２ｅを上昇させ、蓋部１２ａをＺ方向に上昇させて
開口部を気密に閉塞した状態（フルクローズ）との２つ
の閉塞状態を設定可能に構成されている。

これらフルクローズ状態、／％−フクローズ状態は、非
処理中に熱処理炉２の開口部を閉塞することにより、熱
処理炉２内からの熱を遮断するとともに、熱処理炉２内
に空気、水蒸気、塵埃等が侵入することを防止するため
のものであるが、フルクローズ状憇は、例えば減圧雰囲
気下で成膜処理等を実施する際、処理と処理との間の待
機時（非処理時）に熱処理炉２内を減圧状態に保持し、
熱処理炉２内を処理中と同様な状態に保持する場合等に
使用される。一方、ハーフクローズ状態は、上記のよう
に熱処理炉２内を減圧状態に保持する必要がない場合等
に使用される。

なお、蓋部１２ａとアーム部１２ｃとの間には、弾性部
材として例えば複数のコイルスプリング１２ｆが介挿さ
れており、蓋部１２ａを熱処理炉２の開口周縁部に所定
の押圧力で均一に弾性的に押圧することかできるよう構
成されている。また、蓋部１２ｇの上側面には、熱処理
炉２の開口部径より僅かに小径の円板状に形成された石
英板１２ｇが設けられており、蓋部１２ａを保護すると
ともに、熱処理炉２内に蓋部１２ａから発生した不純物
が混入しないよう構成されている。

さらに、アーム部１２ｃは、支持部材１２ｈを介して駆
動機構部１２ｂの回転軸１２ｅに接続されており、これ
らの支持部材１２ｈとアーム部１２ｃとは、支軸１２ｉ
および複数のボルト１２ｊ（第２図には１つのみ示す）
によって接続されている。そして、ボルト１２ｊを取り
外すと、図中点線で示すように、アーム部１２ｃが支軸
１２ｉの回りに回動し、ほぼ垂直に折曲した状態とする
ことができるよう構成されている。また、アーム部１２
（には係止孔１２ｋが設けられており、この係止孔１２
ｋに対応して、蓋部１２ａを開とした位置の支軸１２ｉ
の下部には、係止爪１２ｍが設けられている。そして、
蓋部１２ａを開とした位置でボルト１２ｊを取り外し、
アーム部１２ｃを下側へ折曲げると、係止孔１２にと係
止爪１２ｍとか係合し、アーム部１２ｃおよび蓋部１２
ａがほぼ垂直な状態に固定されるよう構成されている。

これは、例えば熱処理炉２を筐体１の下部に下ろしてメ
ンテナンス等を実施する際に、蓋部１２ａ等が邪魔にな
らないようにするための機構である。本実施例の縦型熱
処理装置は、８インチ径の半導体ウェハに対応するため
、熱処理炉２、蓋部１２ａ等が大径となるが、このよう
にすれば、装置全体（筐体１）の大形化を招くことなく
、メンテナンス性を確保することができる。

また、本実施例では、上記開閉機構１２を冷却するため
の冷却機構として、蓋部１２ａの下面側に冷却媒体循環
用配管１３が設けられている。すなわち、この冷却媒体
循環用配管１３は、０リング１２ｄとほぼ同じ直径のリ
ング状に形成されており、Ｏリング１２ｄの裏面側に位
置するよう設けられている。そして、この冷却媒体循環
用配管１３に図示しない循環冷却装置によって冷却媒体
例えば冷却水を循環させることにより、蓋部１２ａおよ
びＯリング１２ｄを冷却するよう構成されている。

本実施例では、８インチ径の半導体ウエノ１に対応する
ために熱処理炉２か大径となり、蓋部１２ａに伝わる熱
量も多くなるが、上述のように蓋部１２ａに冷却機構が
設けられているので、蓋部１２ａが熱のために変形、変
質することを防止することができる。また、従来の縦型
熱処理装置のように蓋部１２ａに発塵源となる断熱材等
を設ける必要がなく、塵埃の発生を抑制することができ
るので、被処理物である半導体ウェハに塵埃が付着する
可能性を低減し、良好な処理を実施することができる。

さらに、０リング１２ｄが熱により変形、変質すること
を防止することかでき、蓋部１２ａによる熱処理炉２の
気密封止を可能とすることができる。

なお、上記冷却機構としては、どのような機構の物を用
いてもよいか、特に０リング１２ｄか熱により変形、変
質し易いので、Ｏリング１．２　ｄを十分に冷却するこ
とのできるように構成することか必要である。

次に、上記構成の本実施例の縦型熱処理装置の動作につ
いて説明する。

予め、実施する処理に応じて熱処理炉２を所定温度に設
定しておく。そして、被処理物として例えば口径８イン
チの半導体ウェハを複数（例えば２５枚）収容したウェ
ハカセット６を、例えば搬送ロボット等により２つずつ
キャリア１０ポート７の所定位置に載置する。

すると、縦型熱処理装置は、図示しないウェハ整列機構
により、ウェハカセット６内の半導体ウェハを所定方向
に整列させ、この後、図示しない水平−垂直変換機構に
よってウェハカセット６を後ろ向きに垂直な状態（半導
体ウェハが水平な状態）とする。そして、このウェハカ
セット６をキャリアトランスファ８によって搬送し、キ
ャリアステージ９に収容する。このような動作を繰り返
して、所望数のウェハカセット６をキャリアステージ９
に収容する。

しかる後、順次キャリアステージ９のウェハカセット６
をトランスファステージ１０に移動し、ウェハトランス
ファ１１によりこのウェハカセット６内の半導体ウェハ
をボートエレベータ４上に設けられたウェハボート３に
移載する。

そして、所望枚数（例えば１５０枚程度）の半導体ウェ
ハの移載が終了すると、ボートエレベータ４を上昇させ
て、ウェハボート３を熱処理炉２内にロードし、所定時
間、所定温度、所定雰囲気で所望の熱処理を実施し、処
理が終了すると、上記手順と反対の手順で処理済の半導
体ウェハをアンロードする。

上記一連の工程において、ウェハカセット６の搬入、搬
出および半導体ウェハの移載等の際は、冷却媒体循環用
配管１３によって冷却しつつ、開閉機構１２により熱処
理炉２の下部開口をハーフクローズ状態あるいはフルク
ローズ状態とし、熱処理炉２の開口部を閉塞する。これ
により、熱処理炉２内からの熱を遮断するとともに、熱
処理炉２内に空気、水蒸気、塵埃等が侵入することを防
止する。また、所望により、蓋部１２ａをフルクローズ
状態とし、熱処理炉２内を減圧状態に保持する。

このようにして、本実施例では、大口径ウェハに対して
も、従来に較べて均一で良好な処理を実施することがで
きる。

第３図は他の実施例の縦型熱処理装置の要部構成を示す
もので、この実施例では、開閉機構１２のアーム部１２
（、の下側に、ウェハボート３の上端部を支持するため
のウェハボート支持機構２０か設けられている。このウ
ェハボート支持機構２０には、例えばウェハボート３の
上端の凹部に嵌合可能とされ、ウェハボート３と同じ材
質すなわち石英によって構成された支持部材２０ａか設
けられており、この支持部材２０ａは、駆動機構２０ｂ
によって図示矢印の如く上下に移動可能に構成されてい
る。

そして、半導体ウェハの移載等を行う際に、この支持部
材２０ａによってウェハボート３の上端部を支持し、ウ
ェハボート３の位置ずれ、転倒等を防止することができ
るよう構成されている。このようにすれば、開閉機構１
２を利用してウェハボート３を支持することかできる。

［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
、大口径ウェハ等の大型の被処理物に対しても、従来に
較べて均一で良好な処理を実施することかできる。

【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
す図、第２図は第１図に示す縦型熱処理装置の要部構成
を示す図、第３図は他の実施例の縦型熱処理装置の要部
構成を示す図である。 １・・・・筐体、２・・・・・・熱処理炉、３・・・・
・ウェハボート、４・・・・・上下動機構（ボートエレ
ヘータ）、５・・・開口部、６・・・・・ウニ八カセッ
ト、７・・・・・・キャリアステ−ジ、８・・・・・・
キャリアトランスファ、９・・・キャリアステージ、１
０・・・・・トランスファステージ、１１・・・ウェハ
トランスファ、１２・・・・開閉機構。 出願人　　東京エレクトロン相模株式会社代理人　弁理
士　　須　山　佐　− （ほか１名） 第１　ｐＨ 一一一−月１、−′ ｉ−シー′　２　　：二′ノ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ほぼ垂直に設けられ、下側端部に被処理物をロー
   ド・アンロードするための開口部を有する熱処理炉と、 前記熱処理炉の下部に設けられ、前記被処理物を前記熱
   処理炉内にロード・アンロードするための上下動機構と
   、 非処理中に前記熱処理炉の前記開口部を閉塞するための
   開閉機構と、 前記開閉機構を冷却するための冷却機構とを具備したこ
   とを特徴とする縦型熱処理装置。