JPH07235497A - 横型処理炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】横型処理炉において、ボート１２の搬出入の際
に発生する塵埃をウェーハ１１に付着させない。 【構成】炉芯管１の上側に空気取入れ口１６と下部側に
塵埃が停留する内壁と一部の壁部が連なる排気管３を設
け、さらに、この排気管３にバルブ９を介して真空ポン
プ２と接続し、この真空ポンプ２の排気速度を制御する
可変コンダクタンスバルブ１０備え、排気管３より小さ
い吸引圧力で排気し炉芯管上部から下部に向って流れる
空気の流れを形成し炉芯管内壁に停留した塵埃を舞い上
らせることなく排気管３を通して排出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は長尺な炉芯管を水平に載
置した横型拡散炉に関し、特に、複数枚の半導体ウェー
ハ（以下単にウェーハと呼ぶ）をボートに搭載しに収納
してウェーハ表面に酸化、不純物拡散および気相成長な
どの処理を行なう横型処理炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の横型処理炉は、一度に多数枚の
ウェーハを効率良く処理できるようにウェーハの複数枚
を立てて並べボートに乗せ、このボートを長尺な炉芯管
に入れ、所要の酸化、不純物拡散あるいは気相成長によ
る成膜などの処理を行なっていた。また、このウェーハ
を搭載するボートにおいては、生産性向上の目的として
如何に多数の半導体ウェーハを搭載し均一に処理できる
か種々の改善工夫がなされてきた。

【０００３】しかしながら、多数枚のウェーハをボート
に搭載できるのに伴いボート自体が長く重くなり、この
重量のあるボートを炉芯管に挿入する際に、炉芯管の内
壁とボートの下部とがこすれ、これにより石英くずや内
壁に付着する気相成長膜の剥れなどによる塵埃を発生さ
せ、炉芯管を真空排気する際に発生した塵埃が舞い上り
半導体ウェーハに付着し品質に重大な欠陥をもたらすと
いう新たな問題を引起すこととなった。

【０００４】このような塵埃の発生を抑制する方法とし
て、ボートを炉芯管内に搬入する際に、ボートを炉芯管
内壁に摺動させることなく空間内を移動させ所定の位置
に到達したら、ボートをゆっくり下し炉芯管に載置する
というソフトランディング方式が採用された。しかしな
がら、この方式は塵埃の発生を抑制するものの、ボート
を持ち上げ移動させゆっくりと下すという複雑な運動を
させるボート搬出入機構を必要とし装置自体が高価にな
るばかりか、このボート搬出入機構の動きに合せてそれ
だけ炉芯管を大きくしなければならないことと同時にこ
のボート搬出入機構を設置するために炉芯管の周囲に広
い床面積が必要になり必ずしも得策な方法とは言えな
い。

【０００５】このソフトランディング方式とは別に塵埃
が発生しても塵埃を除去する手段をもつ横型処理炉が特
開昭６０一７２２２５号公報に開示されている。この装
置は、炉芯管である石英反応管におけるボートの通過路
上に複数の塵埃排出孔を並べて開け、この塵埃排出孔を
含む新たに排気管を石英反応管の下部に設け、この排気
管をバルブを介して前記石英反応管の真空排気装置に接
続している。

【０００６】この装置の塵埃除去作用は、まず、ボート
挿入排出時に発生する塵埃を前記バルブを開け前記塵埃
排出孔と前記排気管を通し前記真空排気装置によって排
出させ、ある程度排気し塵埃が舞い上らなくなってから
前記バルブを閉じ、石英反応管側のバルブを開け石英反
応管を排気する。このように石英反応管を真空排気する
前に下部の排気管を通して塵埃を効果的に除去すること
を特徴としている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た横型処理炉では、比較的に重量のある塵埃は塵埃排出
孔から排気管内に落ち込み真空排気装置の吸引力で除去
できるものの、重量の小さい微細な粉状の塵埃は塵埃排
出孔に落ち込まず石英反応管の底部に停留したままにな
り、バルブを開けたときの急激な管内の圧力降下に伴な
う気流によって微粉状の塵埃は必然的に舞い上り、これ
ら舞い上った塵埃は気中の僅かな水分を吸収しウェーハ
に付着する。このように付着した微粉状の塵埃をウェー
ハより離脱させることは洗浄しない限りは困難である。
また、塵埃が付着したまま処理することは品質に重大な
欠陥をもたらすことになる。

【０００８】従って、本発明の目的は、炉芯管へのボー
トの搬出入時に塵埃が発生してもウェーハを汚染するこ
となく処理できる横型処理炉を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、一端側
に第１の開閉弁を介し真空排気装置が接続されるととも
に他端に開口を有し水平に載置される長尺の炉芯管と、
反応ガス導入口が設けられ前記開口を開閉する蓋を有
し、複数の半導体ウェーハを載置し収納されるボートを
前記炉芯管に該開口より挿入する横型処理炉において、
前記炉芯管の上部に長手方向に複数並べて設けられた空
気取入れ口を開閉する第２の開閉弁と、前記炉芯管の底
部の内壁とその一壁部が連なる排気管と、この排気管を
第３の開閉弁を介して前記真空排気装置に連結するとと
もに該真空排気装置の排気速度を制御する排気速度制御
機構とを備える横型処理炉である。

【００１０】また、前記空気取入れ口から乾燥したガス
を前記炉芯管内へ導入する手段を設けることが望まし
い。

【００１１】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１２】図１（ａ）および（ｂ）は本発明の横型処
理炉の一実施例を示す断面図および拡大して示すＡＡ矢
視図である。この横型処理炉は、図１に示すように、一
端側にバルブ８を介し真空ポンプ２に接続されるととも
に他端に開口１８を有し水平に載置される長尺の石英製
の炉芯管１と、反応ガス導入口１４を有し開口１８を開
閉する蓋１７と、炉芯管１の開口１８より挿入され複数
のウェーハ１１を載置し収納されるボート１２と、炉芯
管１の上部に長手方向に複数並べて設けられた空気取入
れ口１６を開閉するバルブ１５と、炉芯管１の底部の内
壁４ａとその一部の壁部４ｂとが連なる排気管３と、こ
の排気管３をバルブ９を介して真空ポンプ２に連結する
とともに真空ポンプ２の排気速度を制御する可変コンダ
クタンスバルブ１０とを備えている。

【００１３】また、装置が置かれる部屋の塵埃度および
湿度を考慮して空気取入れ口１６には水分を除去する空
気清浄用のフィルタ１３の取付けることごが望ましい。
この種の装置が設置される部屋は清浄度の高い部屋であ
るので、このフィルタ１３は部屋の塵埃度よりはむしろ
湿度を重視し乾燥材を入れることが望ましい。また、こ
の乾燥材については、頻繁に交換を必要とするが吸湿性
の高い５酸化リンなどを充填すると良い。

【００１４】炉芯管１は表面が滑らかに成形でき高耐熱
性の石英材か安価な炭化珪素材あるいは窒化珪素材を用
いると良い。また、この円管状に成形された炉芯管１の
底部は重量のある塵埃が落ち込むように溝４を形成する
ことが望ましい。しかも排気管３に行くに従って下り勾
配をもたせることである。

【００１５】排気速度制御機構である可変コンダクタン
スバルブ１０は、ベーンの開度によりコンダクタンスを
変えて真空ポンプ２の排気速度を制御するものである。
そして、この真空ポンプ２の排気速度を小さくすること
によって吸引圧力も小さくできる。また、この真空ポン
プ２の排気速度の抑制により可変コンダクタンスバルブ
１０の背圧が低下し可変コンダクタンスバルブ１０の制
御が円滑に行なわれないときは、背圧を上げるように後
段にバリアブルリーク弁を設け、ある程度の外気をリー
クさせ背圧が一定になるよういに図ることが望ましい。

【００１６】次に、この横型処理炉における塵埃除去作
用について説明する。まず、バルブ１５およびバルブ９
を開け、バルブ８を閉じた状態で、ボート１２を摺動部
１２ａを炉芯管１の内壁に接触させながら炉芯管１内に
収納し蓋１７で開口１８を閉じる。次に、可変コンダク
タンスバルブ１０の開度を最小にして真空ポンプ２を動
作させる。そして、可変コンダクタンスバルブ１０の開
度を徐々に大きくし真空ポンプ２の排気速度を緩やかに
上げる。

【００１７】このことにより空気取入れ口１６より外気
が侵入し、矢印で示す空気の流れを生じさせ、溝４に停
滞する塵埃は排気管３の方向に流され排気管３を通し炉
芯管１外に排出される。次に、可変コンダクタンスバル
ブ１０の開度が最大の例えば１／２程度に達したら所定
の時間だけ排気した後、レーザ光を溝４に照射し異物の
存在の有無を確認してからバルブ１５および９を閉じ、
バルブ８を開けて炉芯管内を所定の真空度に排気する。
そして、反応ガス導入口１４より反応ガスを導入しウェ
ーハ１１を処理する。

【００１８】このように真空ポンプ２の排気速度を抑え
吸引圧力を小さくした状態で、空気取入れ口１６から排
気管３側への乾燥した空気の弱い流れを形成し、徐々に
流れの強さを増すことにより溝４あるいは溝４近傍の塵
埃は舞い上がることなく排気管３側に流され排出され
る。試みにウェーハ１１に付着する塵埃を調べたとこ
ろ、その塵埃数は一ウェーハ当り１０個程度であり、ソ
フトランディング方式と同程度の結果であった。

【００１９】図２は本発明の横型処理炉の他の実施例を
示す断面図である。この横型処理炉は、図２に示すよう
に、炉芯管１の上部にある空気取入れ口１６にマニホー
ルド５とバルブ７を介して乾燥ガス供給装置６を設けた
ことである。それ以外は前述の実施例と同じである。

【００２０】この乾燥ガス供給装置は、窒素やアルゴン
あるいはヘリウムなどの不活性ガスを充填したガスボン
ベと、圧力調整器および圧力計１９で構成され、炉芯管
１内に任意の圧力のガスを導入することができる。ここ
では、安価で取扱いが容易な窒素を用いている。また、
この種のガスボンベに充填された窒素ガスは水分を全く
含まない状態であるので、この乾燥度の高い窒素を導入
することで炉芯管１内壁やウェーハ１１あるいはボート
１２などに付着する水分を奪いこれらに付着する塵埃を
より容易に剥離させるという利点がある。

【００２１】次に、この横型処理炉における塵埃除去作
用について説明する。まず、バルブ７およびバルブ９を
開け、バルブ８を閉じた状態で、ボート１２を炉芯管１
内に収納し蓋１７で開口１８を閉じる。次に、炉芯管１
内を略１気圧に維持しながら乾燥ガス供給装置６から例
えば０．０５気圧程度の圧力で窒素を供給し空気取入れ
口１６から導入する。一方、真空ポンプ２の吸引圧力が
例えば０．０５気圧程度になるように可変コンダクタン
スバルブ１０の開度を調節する。このことによって炉芯
管１の上方と下方とでは圧力差０．１気圧を生じさせ矢
印で示す空気の流れを形成する。この空気の流れによっ
て塵埃は舞い上ることなく排気管３側に寄せられ排出さ
れる。

【００２２】この実施例の場合は強制的に窒素ガスを流
すことにより空気の流れを一方向に限定して制御できる
ことから前述の実施例に比べ舞い上り現象をよりなくせ
るという利点がある。また、乾燥した窒素ガスを用いる
ことにより、水分を含む室内の空気を利用する前述の実
施例に比べ塵埃の剥離および移動が極めて円滑に進み、
より短時間で塵埃を炉芯管１より排出できる。なお、以
上説明した実施例では、ボート１１の炉芯管１への搬出
入を炉芯管１の内壁とボート１１の摺動部１２ａとの面
接触で移動を行なっているが、ボート１１に車輪を取付
けころがり接触で移動させれば、移動による発塵をより
少なくすることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、炉芯管の
上側に外気取入れ口と下部側に塵埃が停留する内壁と一
部の壁部が連なる排気管を設け、さらに、この排気管に
バルブを介して真空排気装置と接続し、この真空排気装
置の排気速度を制御する排気速度制御機構を備え、炉芯
管上部から下部に向って流れる空気の流れを形成するこ
とによって、炉芯管内壁に停留した塵埃を舞い上らせる
ことなく排気管を通して排出できるので、ウェーハに塵
埃を付着させることがなくなる。また、必要に応じて、
炉芯管内に乾燥ガスを外気取入れ口から導入することに
よって、炉芯管内壁あるいはボートなどの水分を取去り
塵埃の剥離を促進し塵埃を短時間に排出させるという効
果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の横型処理炉の一実施例を示す断面図お
よび拡大して示すＡＡ矢視図である。

【図２】本発明の横型処理炉の他の実施例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１ 炉芯管 ２ 真空ポンプ ３ 排気管 ４ 溝 ４ａ 内壁 ４ｂ 壁部 ５ マニホールド ６ 乾燥ガス供給装置 ７，８，９，１５ バルブ １０ 可変コンダクタンスバルブ １１ ウェーハ １２ ボート １２ａ 摺動部 １３ フィルタ １４ 反応ガス導入口 １６ 空気取入れ口 １７ 蓋 １８ 開口 １９ 圧力計

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端側に第１の開閉弁を介し真空排気装
   置が接続されるとともに他端に開口を有し水平に載置さ
   れる長尺の炉芯管と、反応ガス導入口が設けられ前記開
   口を開閉する蓋を有し、複数の半導体ウェーハを載置し
   収納されるボートを前記炉芯管に該開口より挿入する横
   型処理炉において、前記炉芯管の上部に長手方向に複数
   並べて設けられた空気取入れ口を開閉する第２の開閉弁
   と、前記炉芯管の底部の内壁とその一壁部が連なる排気
   管と、この排気管を第３の開閉弁を介して前記真空排気
   装置に連結するとともに該真空排気装置の排気速度を制
   御する排気速度制御機構とを備えることを特徴とする横
   型処理炉。
2. 【請求項２】 前記空気取入れ口に前記第２の開閉弁を
   介して水分除去する空気清浄用フィルタが取付けられて
   いることを特徴とする請求項１記載の横型処理炉。
3. 【請求項３】 前記空気取入れ口に前記第２の開閉弁を
   介して乾燥ガス供給装置が設けられていることを特徴と
   する請求項１記載の横型処理炉。