JPH06177066A - 処理装置 - Google Patents

処理装置

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JPH06177066A
JPH06177066A JP4325109A JP32510992A JPH06177066A JP H06177066 A JPH06177066 A JP H06177066A JP 4325109 A JP4325109 A JP 4325109A JP 32510992 A JP32510992 A JP 32510992A JP H06177066 A JPH06177066 A JP H06177066A
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chamber
inert gas
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロードロック室１１内の不活性ガス雰囲気を
高純度に維持することができ、不活性ガスの消費量が少
なくて済み、且つそのパーテクル発生の抑制並びにケミ
カルコンタミネーショ防止に大に役立つ、高性能で且つ
経済的な処理装置を提供することを目的とする。 【構成】 ロードロック室１１からプロセスチューブ１
内に半導体ウェーハを搬入して所定の処理を施すクロー
ズドシステム構造の縦型熱処理装置で、ロードロック室
１１内に不活性ガスを供給するガス導入管１２と、ロー
ドロック室１１内の不活性ガスを導出し且つこの導出ガ
ス中のガス状不純物及び粒子状不純物をガス清浄フィル
タ４３により除去しながら、その清浄化不活性ガスをロ
ードロック室１１に戻すガス循環浄化システム４０を具
備したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体素子の製
造工程等において利用される、処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の処理装置について、半導体素子の
製造工程における縦型熱処理装置を例示する。この縦型
熱処理装置としては、処理室としての縦型のプロセスチ
ューブ内に、被処理物である半導体ウェーハを、ウェー
ハボートに収納した状態で下方から搬入し、このプロセ
スチューブ内を所定の処理ガス雰囲気として加熱するこ
とにより、該半導体ウェーハに各種処理を施すものが知
られている。
【０００３】この種の縦型熱処理装置は、例えば、半導
体ウェーハへの酸化膜の形成や、熱ＣＶＤ法による薄膜
形成や、熱拡散法による高不純物濃度領域の形成など
の、処理に使用される。
【０００４】図２は、かかる従来の縦型熱処理装置の構
成例を概略的に示す断面図である。ここに図示したよう
に、処理室としてプロセスチューブ１が備えられてい
る。このプロセスチューブ１は、例えば石英等によって
形成された断面逆Ｕ字形容器、即ち上端閉塞の縦型略円
筒形状をなす。このプロセスチューブ１の外周を取り囲
むようにヒータ２が設けられている。
【０００５】また、前記プロセスチューブ１の下部にマ
ニホールド３が接続され、このマニホールド３の周壁部
に、前記プロセスチューブ１内のガスを排気する排気管
４と、該プロセスチューブ１内に新たなガスを導入する
ガス導入管５とが設けられている。
【０００６】更に、このマニホールド３の真下にウェー
ハボート６がボートエレベータ７により昇降可能に設置
されている。このウェーハボート６は、多数枚の半導体
ウェーハ１０を上下多段に収納保持する構成で、前記ボ
ートエレベータ７により上昇してプロセスチューブ１内
に挿入されたり、逆にプロセスチューブ１内から下降し
て引き出されたりする。このウェーハボート６が上昇し
てプロセスチューブ１内に挿入されたとき、このウェー
ハボート６下部のフランジ６ａがマニホールド３下端を
塞いでプロセスチューブ１内を密閉するようになってい
る。
【０００７】このような縦型熱処理装置においては、被
処理物である半導体ウェーハ１０をウェーハボート６に
収納保持させ、そのままボートエレベータ７により上昇
させて処理室としてのプロセスチューブ１内に挿入する
と共に、フランジ６ａによってプロセスチューブ１内を
密封する。この状態で、排気管４からプロセスチューブ
１内の雰囲気ガスを真空引きして排出し、このプロセス
チューブ１内が所定の真空度に達したら、ガス導入管５
から所定の処理ガスをプロセスチューブ１内に導入し、
ヒータ２で加熱して半導体ウェーハ１０に所望の処理を
施す。
【０００８】ところで、こうした処理作業において、半
導体ウェーハ１０を、ウェーハボート６により上昇させ
てプロセスチューブ１内へ挿入するときや、処理後にプ
ロセスチューブ１内から下降させて引き出すとき、その
途中付近でもかなりの高温度雰囲気状態にあることか
ら、そこに大気が存在すると、この大気中のＯ2 によっ
て半導体ウェーハ１０表面に自然酸化膜が形成されてし
まう問題がある。このために、そうした挿入・引き出し
作業は、例えばＮ2 ガス等の不活性ガス雰囲気（非酸素
雰囲気）下で行うクローズドシステム構造（大気と隔
離）とすることが望ましい。
【０００９】そこで、クローズドシステム構造とするた
めに、前記処理室としてのプロセスチューブ１下部のマ
ニホールド３下端に連接して密封状態のロードロック室
１１が設けられ、このロードロック室１１内に前記ウェ
ーハボート６とボートエレベータ７とが収納設置されて
いると共に、このロードロック室１１の上部にガス供給
手段としてＮ2 ガス導入用のガス導入管１２が、下部に
排気管１３が設けられている。
【００１０】更に、このロードロック室１１にゲートバ
ルブ１４を介して真空室１５が連設され、この真空室１
５内に外部シャッター１６を介しウェーハキャリア１７
が挿脱可能とされていると共に、このウェーハキャリア
１７に収納されて来た半導体ウェーハ１０をゲートバル
ブ１４を介しロードロック室１１内のウェーハボート６
に搬入したり逆に搬出したりする搬送機構１８が真空室
１５内に設けられている。この真空室１５にも、上部に
Ｎ2 ガス導入用のガス導入管１９が、下部に排気管２０
が設けられている。
【００１１】このようなクローズドシステム構造の縦型
熱処理装置であれば、ロードロック室１１内のガスを排
気管１３により一回真空引きして排気し、次にガス導入
管１２よりＮ2 ガスを導入し、このロードロック室１１
とプロセスチューブ１内をＮ2 ガスで充満しておく。一
方、真空室１５内に外部シャッター１６を介しウェーハ
キャリア１７を挿入したら、その真空室１５内の大気を
Ｎ2 ガスと置換すべく、排気管２０を用いて真空引きし
てから、ガス導入管１９によりＮ2 ガスを導入する。
【００１２】この状態で、真空室１５内のウェーハキャ
リア１７内の半導体ウェーハ１０を搬送機構１８により
ゲートバルブ１４を介しロードロック室１１内のウェー
ハボート６に搬入し、このウェーハボート６をボートエ
レベータ７により上昇させてプロセスチューブ１内に挿
入すると共に、フランジ６ａによりプロセスチューブ１
内を密封する。
【００１３】こうして半導体ウェーハ１０をＮ2 ガス雰
囲気下でプロセスチューブ１内まで搬入したら、このプ
ロセスチューブ１内のＮ2 ガスを前記同様に排出して所
定の処理ガスと置換し、半導体ウェーハ１０に所望の処
理を施し、その処理後、プロセスチューブ１内の処理ガ
スを排気管４をより真空引きして排出し、その代わりに
ガス導入管５によりＮ2 ガスを導入する。
【００１４】この状態でウェーハーボート６をボートエ
レベータ７によりＮ2 ガス雰囲気下のロードロック室１
１内に引き戻し、このウェーハーボート６内の処理済み
半導体ウェーハ１０をゲートバルブ１４を介して搬送機
構１８により真空室１５内方に搬出する。
【００１５】このようにすることで、真空室１５からロ
ードロック室１１内を介してプロセスチューブ１への半
導体ウェーハ１０の搬入、及びその逆の搬出を、全てＮ
2 ガス雰囲気下で行うことができ、半導体ウェーハ１０
への自然酸化膜の形成を防止することが可能となる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
縦型熱処理装置において、前述の如くクローズドシステ
ム構造をとった場合、処理作業を繰り返し行っている
と、Ｎ2 ガス等の不活性ガス雰囲気下のロードロック室
１１内に、カーボン等のガス状不純物が発生したり、オ
イルミストやごみなどの粒子状不純物（パーティクル）
が発生し、該ロードロック室１１内の不活性ガスの純度
が低下する。このために、それら不純物が半導体ウェー
ハに付着したり化学反応（ケミカルコンタミネーショ
ン）を起こしたりして、半導体素子の特性や歩留まりの
悪化の原因となる虞れがある。
【００１７】それを防止するために、ロードロック室１
１内に上部のガス導入管１２からパージガスとして清浄
な不活性ガスを大量に絶えず供給する一方、このロード
ロック室１１内の不活性ガスを不純物と一緒に下部の排
気管１３から外部にどんどん排出することで、ロードロ
ック室１１内の不活性ガス雰囲気を高純度に維持する方
式が考えられるが、この方式では大量の不活性ガスを流
す必要があり、ガス消費量が多く不経済であると共に、
大量の不活性ガス流によりパーティクル発生を招き易
く、その排除のために更に多くの不活性ガスを消費しな
けらばならない不具合がある。
【００１８】本発明は、前記事情に鑑みなされたもの
で、ロードロック室内に供給した不活性ガスの消費量
（排出量）を少なくしても、そのロードロック室内の不
活性ガス雰囲気を高純度に維持することができ、パーテ
クル発生の抑制並びにケミカルコンタミネーショ防止に
大に役立つ、高性能で且つ経済的な処理装置を提供する
ことを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる処理装置
は、前記目的を達成するために、ロードロック室から処
理室内に被処理物を搬入して該被処理物に所定の処理を
施す処理装置であって、前記ロードロック室内に不活性
ガスを供給して該ロードロック室内の雰囲気ガス圧を適
当に維持するガス供給手段と、
【００２０】前記ロードロック室内の不活性ガスを導出
し、且つこの導出ガス中のガス状不純物及び粒子状不純
物をガス清浄フィルタにより除去しながら、その清浄化
不活性ガスを該ロードロック室に戻すガス循環浄化シス
テムと、を具備したことを特徴とする。
【００２１】
【作用】前記構成の処理装置では、ガス供給手段により
ロードロック室内に不活性ガスが供給されて、該ロード
ロック室内の雰囲気ガス圧が適当に維持される一方、こ
のロードロック室内の不活性ガスがガス循環浄化システ
ムにより導出され、この導出ガス中のガス状不純物及び
粒子状不純物がガス清浄フィルタにより除去され、その
清浄化した不活性ガスが再び該ロードロック室に還流さ
れるようになる。即ち、ロードロック室内の不活性ガス
がガス循環浄化システムにより繰り返し浄化されながら
循環せしめられるようになる。これで被処理物の処理作
業を繰り返し行っても、ロードロック室内の不活性ガス
雰囲気を高純度に維持でき、このロードロック室内に供
給する不活性ガスの消費量が少なくて済むと共に、パー
テクル発生の抑制並びにケミカルコンタミネーショ防止
に大に役立つようになる。
【００２２】
【実施例】以下、図面を用いて、本発明の処理装置の一
実施例を説明する。図１は本実施例に係わるクローズド
システム構造の縦型熱処理装置の構成を一部断面して示
す概略図である。この縦型熱処理装置は、被処理物とし
ての半導体ウェーハに絶縁膜を生成する酸化装置或いは
ＣＶＤ装置として利用されるものである。なお、この図
１において、前記図２で示した構成と重複する構成部に
は同一符号を付して説明の簡略化を図る。
【００２３】まず、図１に示す如く、処理室であるプロ
セスチューブ１の下部に密閉構造のロードロック室１１
が設置され、このロードロック室１１内に、複数枚の半
導体ウェーハ１０を収納保持できるウェーハボート６
と、このウェーハボート６を昇降させてプロセスチュー
ブ１内に挿入したり引き出したりするボートエレベータ
７が設置されている。
【００２４】また、前記ロードロック室１１の一側にゲ
ートバルブ１４を介し真空室としてのロボットチャンバ
２５が連設され、この内部に搬送機構１８が設けられて
いる。更にそのロボットチャンバ２５の一側にゲートバ
ルブ２６を介してカセット室２７が連設され、ここに外
部シャッター１６を介しウェーハキャリア１７が挿脱可
能とされている。
【００２５】つまり、ウェーハキャリア１７に収納して
カセット室２７内に搬入されて来た半導体ウェーハ１０
を、ゲートバルブ２６を介しロボットチャンバ２５内の
搬送機構１８で一枚ずつ受け取って、そのままゲートバ
ルブ１４を介しロードロック室１１内のウェーハボート
６に搬入し、その逆に搬出したりするようになってい
る。
【００２６】こうしたロードロック室１１内とロボット
チャンバ２５内とカセット室２７内とにそれぞれパージ
ガスとしての不活性ガス（この実施例ではＮ2 ガス）を
供給するガス供給手段として、ガス導入管１２、２８，
２９が各室の上部に設けられている。一方、それら各室
の下部に排気管１３，３０，３１が設けられている。こ
れら各排気管１３，３０，３１は、途中にバルブ１３
ａ，３０ａ，３１ａを有すると共に、それぞれ端末側が
一本に集合して真空ポンプ３２に接続されている。更
に、これら各排気管１３，３０，３１のバルブ１３ａ，
３０ａ，３１ａより上流側から細い排気管３３，３４，
３５が分岐して設けられ、これら排気管３３，３４，３
５がそれぞれ途中にバルブ３３ａ，３４ａ，３５ａを介
在して工場排気ダクト３６に接続されている。
【００２７】つまり、ロードロック室１１内とロボット
チャンバ２５内とカセット室２７内は、それぞれ必要に
応じて、排気管１３，３０，３１のバルブ１３ａ，３０
ａ，３１ａを開くことで、真空ポンプ３２により一気に
排気して所定の真空状態にできると共に、ガス導入管１
２、２８，２９からＮ2 ガスを導入して、各室内全域を
不活性ガス雰囲気（非酸素雰囲気）とすることができ
る。しかも、各室１１，２５，２７内のＮ2 ガスの雰囲
気ガス圧をそれぞれ適度な陽圧に設定維持できるよう
に、各ガス導入管１２、２８，２９からのパージガスと
してのＮ2 ガス導入量と、バルブ３３ａ，３４ａ，３５
ａを介し分岐排気管３３，３４，３５から工場排気ダク
ト３６へのガス排出量とが適当に制御可能となってい
る。
【００２８】これで、カセット室２７内からロボットチ
ャンバ２５及びロードロック室１１内を介してプロセス
チューブ１への半導体ウェーハ１０の搬入、及びその逆
の搬出を、全て外部の大気と隔離したＮ2 ガス雰囲気
（非酸素雰囲気）下で行うことができる、所謂クローズ
ドシステム構造とされてる。
【００２９】こうしたクローズドシステム構造の縦型熱
処理装置において、半導体ウェーハの処理作業を繰り返
し行っても、ロードロック室１１内のＮ2 ガス雰囲気を
高純度に維持するために、ガス循環浄化システム４０が
前記ロードロック室１１の側部に設けらている。
【００３０】このガス循環浄化システム４０は、前記ロ
ードロック室１１の側壁下部に一端を接続して配管され
たガス導出管４１と、この途中に配するファン４２と、
このガス導出管４１に入口４１ａを接続して設置された
ガス清浄フィルタ４３と、このガス清浄フィルタ４３の
出口４１ｂに一端を接続し且つ他端を前記ロードロック
室１１の側壁上部に接続して配管されたガス還流管４４
とを備えてなる。なお、ガス導出管４１とガス還流管４
４とにはバルブ４５，４６がガス清浄フィルタ４３の入
口４１ａ及び出口４１ｂの近くに配して設けられてい
る。また、そのガス清浄フィルタ４３は、この入口４１
ａが上に、出口４１ｂが下になるようにして鉛直状態に
設置されている。
【００３１】このガス清浄フィルタ４３は、一つのケー
シング４３ａ内に、ジルコニア等の金属ゲッターを用い
たケミカル用フィルタ４３ｂと、ステンレス等のメタル
又はセラミックスを用いたパーティクル用フィルタ４３
ｃ，４３ｄとを溶接等により組み合わせ内蔵した、全金
属製の耐熱性に優れた構成で、入口４１ａから導通され
るガス中のガス状不純物（水分・酸素・炭化水素・その
他）をケミカル用フィルタ４３ｂで吸収すると共に、粒
子状不純物（ごみ等のパーティクル）をパーティクル用
フィルタ４３ｃ，４３ｄでろ過捕集して除去できる。そ
の入り口４１ａ側のパーティクル用フィルタ４３ｃは
０．５ミクロン対応で、出口４１ｂ側のパーティクル用
フィルタ４３ｄは０．０１ミクロン対応のものである。
こうしたガス清浄フィルタ４３により不純物はＮ2 ガス
中の１立方フィート当たり１粒子（0.01ミクロン）以下
までに減らせると共に、毎分２０〜３０リットル程度の
ガス流量を浄化処理できる性能を有しいている。
【００３２】このような構成のガス循環浄化システム４
０を備えた処理装置の作用を述べると、まず、ロードロ
ック室１１内とロボットチャンバ２５内からそれぞれ排
気管１３，３０と真空ポンプ３２により排気を行い、そ
の各室内が所定の真空状態になると、ガス導入管１２，
２８より不活性ガスであるＮ2 ガスを導入し、プロセス
チューブ１内も含め各室内全域をそれぞれＮ2 ガス雰囲
気（非酸素雰囲気）とする。しかも、その各室１１，２
５内にＮ2 ガスをパージガスとして導入し続けられると
共に、その各室内から分岐排気管３３，３４とバルブ３
３ａ，３４ａを介し工場排気ダクト３６へ少量ずつであ
るが排気し、該各室内の雰囲気ガス圧をそれぞれ適度な
陽圧に維持する。
【００３３】ここで、半導体ウェーハ１０を収納したウ
ェーハキャリア１７がカセット室２７内にゲートバルブ
２６を介し移動すると、このカセット室２７内の大気を
排気管３１と真空ポンプ３２により真空引きして排出
し、その代わりに、ガス導入管２９よりＮ2 ガスを導入
すると共に、そのガスを分岐排気管３５とバルブ３５ａ
を介して工場排気ダクト３６へ少量ずつ排気すること
で、該室２７内もＮ2 ガス雰囲気に置換する。
【００３４】こうして全ての室内全域をＮ2 ガス雰囲気
にした状態で、前記ロボットチャンバ２５内の搬送機構
１８がゲートバルブ２６を介しカセット室２７内のウェ
ーハキャリア１７の半導体ウェーハ１０を一枚ずつ受け
取って、そのままゲートバルブ１４を介しロードロック
室１１内のウェーハボート６に搬入する。次に、このウ
ェーハボート６がをボートエレベータ７により上昇して
プロセスチューブ１内に挿入されると共に、フランジ６
ａによりプロセスチューブ１内を密封する。
【００３５】この状態で、プロセスチューブ１内のＮ2
ガスを前記同様に排出されて所定の処理ガスと置換し、
半導体ウェーハ１０に所望の処理を施す。この処理後、
プロセスチューブ１内の処理ガスを排気管４をより真空
引きして排出し、その代わりにガス導入管５によりＮ2
ガスを導入する。
【００３６】こうした後にウェーハーボート６がボート
エレベータ７により下降してロードロック室１１内に引
き戻され、このウェーハーボート６内の処理済み半導体
ウェーハ１０を搬送機構１８がゲートバルブ１４を介し
取り出してロボットチャンバ２５内方に搬出し、次の処
理工程に移動させたり、或いはカセット室２７内のウェ
ーハキャリア１７に収納して外部に取り出す。
【００３７】こうしてカセット室２７からロボットチャ
ンバ２５とロードロック室１１内を介してプロセスチュ
ーブ１内への半導体ウェーハ１０の搬入、及びその逆の
搬出を、全てＮ2 ガス雰囲気下で行って、半導体ウェー
ハ１０に自然酸化膜が形成されるのを防止しながら、そ
の半導体ウェーハ１０の所望の処理作業を行う。
【００３８】一方、こうした半導体ウェーハ１０の処理
作業中、ガス循環浄化システム４０のファン４２が稼働
し、ロードロック室１１内下部よりＮ2 ガスをガス導出
管４１に吸引導出し、このＮ2 ガスをガス清浄フィルタ
４３内に導通させ、このガス清浄フィルタ４３内のケミ
カル用フィルタとパーティクル用フィルタとで、Ｎ2ガ
ス中のガス状不純物（水分・酸素・炭化水素・その他）
を吸収すると共に、粒子状不純物（ごみ等のパーティク
ル）をろ過捕集して除去する。こうして清浄化したＮ2
ガスをガス還流管４４から再びロードロック室１１内上
部に還流される。即ち、ロードロック室１１内のＮ2 ガ
スがガス循環浄化システム４０により繰り返し浄化され
ながら循環せしめられる。
【００３９】これにて、前述の如くクローズドシステム
構造をとった処理装置であっても、半導体ウェーハ１０
の処理作業中、ロードロック室１１内のＮ2 ガス雰囲気
中に発生するカーボン等のガス状不純物やオイルミスト
やごみなどの粒子状不純物がガス循環浄化システム４０
により除去され、ロードロック室１１内のＮ2 ガス雰囲
気を常に高純度に維持するようになる。
【００４０】このために、不純物が半導体ウェーハに付
着したり化学反応（ケミカルコンタミネーション）を起
こしたりするのを防止でき、半導体素子の特性や歩留ま
りを向上でき、処理装置としての性能アップが図れるよ
うになる。また、ロードロック室１１内にパージガスと
して供給されたＮ2 ガスを不純物の排出の目的で分岐排
気管３３から排出する必要性が低減できて、そのＮ2 ガ
スの消費量が大幅に少なくて済むようになると共に、大
量のＮ2 ガスをロードロック室１１内にどんどん流す必
要がないので、パーテクル発生を抑制できるようにな
る。
【００４１】なお、前述した実施例において、ガス循環
浄化システム４０のガス清浄フィルタ４３にケミカル用
フィルタとして内蔵した金属ゲッターは、対応処理ガス
に応じて適宜材質のものと交換可能であると共に、再生
も可能である。
【００４２】また、前述の実施例の処理装置は、被処理
物として半導体ウェーハ１０に絶縁膜を生成する酸化装
置或いはＣＶＤ装置として利用されるものとしたが、被
処理物の種類や処理の種類は特に限定されるものではな
く、他の種の処理を行う処理装置であってもよいことは
もちろんである。これら処理の種類に応じて前述のＮ2
ガス以外の不活性ガスを供給するようにしても良い。
【００４３】なおまた、処理室に封入する処理ガスとし
ては、例えばＣＶＤ装置として、ポリシリコン薄膜を形
成するのであればＳｉＨ4 ガスを使用し、シリコン窒化
膜を形成するのであればＮＨ4 ガスおよびＳｉＨ2 Ｃｌ
2 ガスを使用する。また、その処理室のヒータ２の加熱
能力も、処理の内容に応じて定めればよい。例えば、酸
化装置の場合は８００〜１２００℃に設定できるように
構成し、また、ＣＶＤ装置の場合は５００〜１０００℃
に設定できるように構成すればよい。
【００４４】
【発明の効果】本発明の処理装置は、前述の如く構成し
たので、ガス循環浄化システムによりロードロック室内
の不活性ガス雰囲気を常に高純度に維持することがで
き、不活性ガスの消費量（排出量）が少なくて済み、パ
ーテクル発生の抑制並びにケミカルコンタミネーショ防
止に大に役立ち、高性能で且つ経済的効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理装置の一実施例を示す一部断面し
た概略構成図。
【図２】従来の処理装置の構成例を概略的に示す断面
図。
【符号の説明】
１…処理室（プロセスチューブ） １０…被処理物（半
導体ウェーハ） １１…ロードロック室 １２…ガス供給手
段（ガス導入管） ４０…ガス循環浄化システム ４３…ガス清浄フ
ィルタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ロードロック室から処理室内に被処理物
    を搬入して該被処理物に所定の処理を施す処理装置であ
    って、 前記ロードロック室内に不活性ガスを供給して該ロード
    ロック室内の雰囲気ガス圧を適当に維持するガス供給手
    段と、 前記ロードロック室内の不活性ガスを導出し、且つこの
    導出ガス中のガス状不純物及び粒子状不純物をガス清浄
    フィルタにより除去しながら、その清浄化不活性ガスを
    該ロードロック室に戻すガス循環浄化システムと、 を具備したことを特徴とする処理装置。
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