JPH06349759A - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JPH06349759A
JPH06349759A JP16647193A JP16647193A JPH06349759A JP H06349759 A JPH06349759 A JP H06349759A JP 16647193 A JP16647193 A JP 16647193A JP 16647193 A JP16647193 A JP 16647193A JP H06349759 A JPH06349759 A JP H06349759A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理体の熱処理後に熱処理炉の蓋体を開く
にあたってパーティクルの発生及び大気の侵入を抑える
こと。 【構成】 熱処理炉内の圧力が所定値のときに出力信号
を発する圧力検出部と、バルブV1及び逆止弁51を備
えた大気開放管5と、バルブV2により熱処理炉内から
遮断される差圧計62と、バルブV3を備えた通気管6
とを用い、大気開放管5及び通気管6の一端を熱処理炉
に接続し、他端を大気に開放する。処理ガスを真空排気
した後熱処理炉内を不活性ガスで置換し、大気圧付近に
なったときに圧力検出部の出力信号によりバルブV1を
開いて熱処理炉内を大気圧より若干高い圧力とし、例え
ば差圧計の差圧検出値が設定値以下のときにバルブV3
を開いて熱処理炉内を通気管6を通して大気に開放し、
その後蓋体72を開く。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、縦型熱処理装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)
の製造プロセスの一つとして成膜や不純物の拡散などを
行うために熱処理を行うプロセスがある。この熱処理を
行う装置としては最近では外気の巻き込みが少ないなど
の理由から、従来主流であった横型熱処理装置に代って
縦型熱処理装置が多く使用されるようになってきてい
る。
【0003】図3は従来の縦型熱処理装置を示す図であ
り、この装置では、垂直に立てた内管1a及び外管1b
よりなる二重構造の反応管1の周囲にヒータ11を設け
て熱処理炉を構成し、多数枚のウエハWが上下に棚状に
配列保持されたウエハボート12を熱処理炉内にその下
方側からボートエレベータ13により導入してウエハW
の熱処理が行われる。そして熱処理後に熱処理炉の下端
の蓋体(キャップ)14を開く前即ちウエハボート12
を降下させる前に、大気の巻き込みを抑えるためにガス
供給管15から例えば窒素ガスを熱処理炉内に導入し、
熱処理炉内の圧力が大気圧よりも若干高くなったときに
圧力スイッチ16がオンになるように設定しておいて圧
力スイッチ16がオンになったときに、制御部17から
ボートエレベータ13のモータ18に駆動指令を出力す
るようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、大気圧は気
圧配置によって大きく変動するが、圧力スイッチ16が
オンになるときの熱処理炉内の圧力は常に一定であるた
め、蓋体14が開くときの、熱処理炉内と外部との圧力
差が大きい場合がある。このため蓋体14を開いたとき
に開口部付近で大きな気流の乱れが生じてパーティクル
が発生し、このパーティクルがウエハWの表面に付着す
る。ここでデバイスは高集積化してそのパターン幅も非
常に微細化しているため、パーティクルの付着の許容範
囲が一段と厳しい状況になっており、熱処理炉からのウ
エハのアンロード時におけるパーティクルの付着は、デ
バイスの歩留まりの低下の一要因になるという問題があ
る。
【0005】また蓋体14の開放時に熱処理炉内よりも
外部の圧力が高い場合には外気が熱処理炉内に巻き込ま
れ、ウエハWの表面が高温の雰囲気で酸素と接触するの
で、特にウエハボート12の下部側に位置するウエハW
の表面に厚い自然酸化膜が形成される。ここで次工程が
自然酸化膜の影響を受ける場合にはウエハの表面を洗浄
するようにしているが、上述のようにして形成された酸
化膜は不均一であるため、洗浄を行っても均一に除去す
ることは困難であり、例えばDRAMの高集積化に伴っ
て採用されている多層絶縁膜中のシリコンナイトライド
膜に膜質の悪い酸化膜が残存しているとデバイスの特性
が悪化し、この点からも歩留まりを低下させるという問
題がある。
【0006】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、蓋体の開放時における気流
の乱れを防止してパーティクルの発生を抑えることので
きる縦型熱処理装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、多数
の被処理体を保持具に保持させて熱処理炉内に搬入し、
被処理体の熱処理後に不活性ガスを熱処理炉内に導入し
て熱処理炉内の圧力が大気圧付近になったときに蓋体を
開いて前記保持具を搬出する熱処理装置において、前記
熱処理炉内の圧力が大気圧付近の設定圧力を越えたとき
に出力信号を発する圧力検出部と、一端が熱処理炉に接
続されると共に他端が大気に開放され、前記圧力検出部
の出力信号にもとづいて開かれるバルブV1、及び大気
側から熱処理炉内へ向かうガスの流れを阻止するための
逆止弁を備えた大気開放管と、前記熱処理炉内に対して
バルブV2により遮断される領域に設けられ、熱処理炉
内の圧力と大気圧との差圧を検出するための差圧検出部
と、前記圧力検出部の出力信号にもとづいて前記バルブ
V1、及びV2を開き、前記差圧検出部の差圧検出値が
設定値以下になったときに蓋体を開くように制御する制
御部と、を有してなることを特徴とする。
【0008】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、一端が熱処理炉に接続されると共に他端が大気に開
放され、バルブV3を備えた通気管を設け、制御部は、
差圧検出部の差圧検出値が設定値以下になったときに通
気管のバルブV3を開き、その後蓋体を開くように制御
することを特徴とする。
【0009】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、一端が熱処理炉に接続されると共に他端が大気に開
放され、バルブV3を備えた通気管を設け、制御部は、
大気開放管のバルブV1を開いた後通気管のバルブV3
を開き、差圧検出部の差圧検出値が設定値以下になった
ときに蓋体を開くように制御することを特徴とする。
【0010】
【作用】被処理体の熱処理後に熱処理炉に不活性ガスを
導入し、熱処理炉内の圧力Pが大気圧付近になったとき
に大気開放管のバルブV1が開かれる。このとき前記圧
力Pが逆止弁の動作圧以上であれば逆止弁が開き、大気
側からの逆流を阻止しながら熱処理炉内が大気に開放さ
れる。そして差圧検出部の差圧検出値にもとづき熱処理
炉と大気との差圧がほとんどなくなった時点で蓋体が開
かれ、このため蓋体の開放に伴う気流の乱れが抑えら
れ、パーティクルの発生が防止できる。また請求項2、
請求項3の発明のように通気管を開放する構成とすれば
前記差圧は一層小さくなるのでより好ましい。
【0011】
【実施例】図1は本発明の実施例に係る縦型の熱処理装
置を示す図である。図1中2は例えば石英で作られた内
管2a及び外管2bよりなる二重構造の反応管であり、
この反応管2の周囲にはこれを取り囲むようにヒータ2
1が設けられると共に、反応管2の下部側には金属製の
マニホールド3が配設され、これらによって熱処理炉2
0が構成されている。
【0012】前記マニホールド3の側周面には、処理ガ
スを導入するためのガス供給管(図示せず)や、熱処理
後に不活性ガス例えば窒素ガスを導入するためのバルブ
30を備えたガス供給管31及び排気管4などが周方向
に配置されて接続されている。
【0013】この排気管4にはバルブ41を介して真空
ポンプ42が接続されると共に、排気管4におけるバル
ブ41の上流側には大気開放管5の一端が接続されてい
る。この大気開放管5の他端は大気に開放されており、
大気開放管5には、バルブV1と、大気側から熱処理炉
20内へ向かうガスの流れ(逆流)を防止するための逆
止弁51が排気管4側から順に設けられている。なおこ
の実施例では大気開放管5は排気管4を介して熱処理炉
20に接続されているが、直接マニホールド3に接続し
てもよい。
【0014】更に前記マニホールド3には通気管6の一
端が接続されると共に、この通気管6から分岐した配管
61には、熱処理炉20内の圧力と大気圧との差圧を測
定するための差圧検出部例えば差圧計62が取り付けら
れ、この差圧計62と熱処理炉20内とを仕切るために
配管61にはバルブV2が設けられている。前記通気管
6にはバルブV3が設けられ、通気管6の他端は大気に
開放されている。
【0015】また前記マニホールド3には、熱処理炉3
内の圧力が大気圧付近の設定圧力例えば770Torr
を越えたときにオンになって出力信号を発する例えば真
空スイッチよりなる圧力検出部63が設けられている。
前記反応管2内には、例えば100枚のウエハWが各々
水平な状態で上下に間隔をおいて保持具例えばウエハボ
ート71に載置されており、このウエハボート71は蓋
体(キャップ)72の上に保温筒73を介して保持され
ている。前記蓋体72は、ウエハボート71を熱処理炉
20内に搬入、搬出するための、モータ74により昇降
されるボートエレベータ75の上に載置されており、上
限位置にあるときにはマニホールド3の下端開口部即ち
熱処理炉20の下端開口部を閉塞する役割をもつもので
ある。
【0016】そして前記圧力検出部63からの出力信号
や前記差圧計62からの差圧検出値を取り込むと共に、
バルブV1〜V3、31、41をシーケンス制御しかつ
ボートエレベータ75の昇降用のモータ74を駆動制御
するための制御部8が例えば熱処理装置のコントロール
ユニット内に組み込まれている。
【0017】次に上述実施例の作用について述べる。先
ず反応管2内の温度を所定の温度に設定し、例えば10
0枚の被処理体であるウエハWをウエハボート71に載
せて、ボートエレベータ75を上昇させることにより反
応管2内に下端開口部より搬入する。次いで真空ポンプ
42により反応管2内を真空排気し、図示しないガス導
入管より処理ガスを反応管2内に導入してウエハWに対
して熱処理例えばCVD処理を行う。
【0018】熱処理が終了した後処理ガスの導入を停止
すると共に真空ポンプ42により反応管2内を所定の真
空度まで真空排気し、続いて制御部8により排気管4の
バルブ41を閉じ、ガス導入管31のバルブ30を開い
て不活性ガス例えば窒素(N2 )ガスを熱処理炉20内
に導入する。図2はN2 ガス導入後の熱処理炉20内の
圧力Pの時間的変化を示す図であり、バルブ30を開い
た時点をt0 としている。
【0019】図2に示すように熱処理炉20内の圧力P
が上昇し、t1 の時点で例えば770Torrに達する
と圧力検出部63例えば真空スイッチがオンになって制
御部8に出力信号が発せられる。これにより制御部8は
大気開放管5のバルブV1及び差圧計62の入力側のバ
ルブV2の開指令を出力し、これらバルブV1、V2が
開かれて熱処理炉20内のN2 ガスが逆止弁51まで達
すると共に差圧計62が動作し、熱処理炉20内の圧力
Pが逆止弁51の動作圧例えば800Torrになった
とき(t2 の時点)に逆止弁51が開く。
【0020】この結果圧力Pが低下し、そのときの大気
圧よりも差圧計62の差圧設定値例えば数Torr分
(α)だけ高い圧力になったとき(t3 の時点)に制御
部8からの開指令により通気管6のバルブV3が開かれ
る。これにより通気管6を介して熱処理炉20内と大気
側とが連通するので圧力Pはほぼ大気圧と等しくなる。
そこで制御部8はバルブV3を開いてから所定時間経過
した後(t4 の時点)モータ74の駆動指令を出力し、
モータ74が駆動されてボートエレベータ75が降下
し、蓋体72が開かれる。図2中t4 の時点における差
圧を△Pとして表してあるが、この△Pは数Torr以
下と極めて小さい。
【0021】このような実施例によれば、熱処理炉20
内の圧力Pが大気圧付近になったときに、逆止弁51に
より大気側からの逆流を阻止しつつ熱処理炉20内を大
気に開放し、圧力Pがそのときの大気圧よりわずかに高
い値になったときに通気管6を開放しているので、通気
管6を通して大気が熱処理炉20内に逆流することなく
圧力Pを大気圧とほとんど同じ大きさにすることがで
き、この状態で蓋体72を開いているため熱処理炉20
の下端開口部付近における気流の乱れを防止でき、パー
ティクルの発生を抑えることができる。また、熱処理炉
20内への大気の流入を抑えることができるため、熱処
理炉20内においてウエハWの表面に不均一な厚い自然
酸化膜が形成されるのを防ぐことができる。
【0022】そして大気開放管5を開放して熱処理炉2
0内の圧力Pが大気圧付近になったときにバルブV2を
開いて差圧計62を動作させるようにしているため、微
小な差圧を検出できる差圧計を用いても差圧計に許容限
界以上の大きな差圧がかかってダメージを与えるといっ
たこともない。
【0023】ここで本発明では、大気開放管5のバルブ
V1を開いた後、差圧計62の入力側のバルブV2及び
通気管6のバルブV3を例えば同時にあるいは異なるタ
イミングで開き、差圧計62の差圧検出値が設定値以下
になったときに蓋体72を開く(ボートエレベータ75
を降下する)ようにしても同様の効果が得られる。また
通気管6を用いない構成とし、バルブV1、V2を開い
た後前記差圧検出値が設定値以下になったときに蓋体7
2を開くようにしてもよい。そしてバルブV2は、圧力
検出部の出力信号が発せられた後、バルブV1を開く前
に開いてもよい。
【0024】更に圧力検出部としては真空スイッチに限
らず、絶対圧力検出計を用いてその検出値が設定値を越
えたときに出力信号を発するものであってもよい。なお
本発明は、上述実施例のような縦型のCVD炉に限らず
縦型の酸化、拡散炉に適用してもよいし、あるいは横型
の熱処理炉に適用してもよい。
【0025】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、被処理体の熱
処理後に不活性ガスを熱処理炉内に導入して蓋体を開く
にあたって、熱処理炉内の圧力が大気圧付近になったと
きに逆止弁を備えた大気開放管を開放し、次いで差圧が
設定値以下になったときに蓋体を開くようにしているた
め、蓋体が開かれるときには熱処理炉内の圧力は大気圧
とほぼ等しくなっており、従って気流の乱れを防止でき
てパーティクルの発生を抑えることができると共に、熱
処理炉内への大気の流入を抑えることができる。
【0026】請求項2の発明によれば大気開放管を開放
した後通気管を開放しているため熱処理炉内と大気圧と
の差圧をより一層小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す構成図である。
【図2】本発明の実施例における熱処理炉内の圧力の時
間的変化を示す特性図である。
【図3】従来の熱処理装置の一例を示す構成図である。
【符号の説明】
2 反応管 20 熱処理炉 3 マニホールド 31 ガス導入管 5 大気開放管 51 逆止弁 6 通気管 62 差圧計 63 圧力検出部 72 蓋体 8 制御部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数の被処理体を保持具に保持させて熱
    処理炉内に搬入し、被処理体の熱処理後に不活性ガスを
    熱処理炉内に導入して熱処理炉内の圧力が大気圧付近に
    なったときに蓋体を開いて前記保持具を搬出する熱処理
    装置において、 前記熱処理炉内の圧力が大気圧付近の設定圧力を越えた
    ときに出力信号を発する圧力検出部と、 一端が熱処理炉に接続されると共に他端が大気に開放さ
    れ、前記圧力検出部の出力信号にもとづいて開かれるバ
    ルブV1、及び大気側から熱処理炉内へ向かうガスの流
    れを阻止するための逆止弁を備えた大気開放管と、 前記熱処理炉内に対してバルブV2により遮断される領
    域に設けられ、熱処理炉内の圧力と大気圧との差圧を検
    出するための差圧検出部と、 前記圧力検出部の出力信号にもとづいて前記バルブV
    1、及びV2を開き、前記差圧検出部の差圧検出値が設
    定値以下になったときに蓋体を開くように制御する制御
    部と、 を有してなることを特徴とする熱処理装置。
  2. 【請求項2】 一端が熱処理炉に接続されると共に他端
    が大気に開放され、バルブV3を備えた通気管を設け、 制御部は、差圧検出部の差圧検出値が設定値以下になっ
    たときに通気管のバルブV3を開き、その後蓋体を開く
    ように制御することを特徴とする請求項1記載の熱処理
    装置。
  3. 【請求項3】 一端が熱処理炉に接続されると共に他端
    が大気に開放され、バルブV3を備えた通気管を設け、 制御部は、大気開放管のバルブV1を開いた後通気管の
    バルブV3を開き、差圧検出部の差圧検出値が設定値以
    下になったときに蓋体を開くように制御することを特徴
    とする請求項1記載の熱処理装置。
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