JPH0727875B2 - 縦型半導体熱処理装置への半導体基板の搬入出方法および外気混入防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、不活性ガス雰囲気下の遮蔽空間を介して、
半導体基板を反応管に搬入出する、縦型半導体熱処理装
置への半導体基板の搬入出方法および外気混入防止装置
に関する。

〔従来技術〕

半導体基板、たとえば、シリコンウェーハ（以下、ウェ
ーハという）は、ウェーハボートのような半導体基板積
載手段に積載される。そして、波動体基板積載手段が、
ボートローダのような支持手段に支持され、支持手段の
一部が、縦型半導体熱処理装置の反応管内を昇降される
ことによって、ウェーハは、反応管内に搬入される。ウ
ェーハが、ボートローダによって、ウェーハボートとと
もに搬入された後、酸素ガス、水素ガスのような所定の
反応ガスが、1200℃程度に加熱された反応管内に供給さ
れる。そして、酸化、拡散、CVD等の所定の熱処理（化
学処理も含める）が、ウェーハに施される。反応管内に
供給される反応ガスの純度は、熱処理の結果に大きく影
響する。そして、膜厚の不均一、導通不良等を防止し
て、高い歩留りを確保するために、極めて高純度の反応
ガスが、反応管内に供給される。

縦型半導体熱処理装置の主要部分は、通常、クリーンル
ーム内に配置され、高性能フィルター（HEPAフィルタ
ー）によって十分に浄化された空気が、クリーンルーム
に供給される。クリーンルームは気密化されており、供
給された浄化空気は、クリーンルーム内を流れた後、流
出口に集められて流出される。しかし、高性能フィルタ
ーによって十分浄化されたとはいえ、塵芥、水分等の不
純物を、空気から完全に排除することは、極めて難し
い。そのため、不純物が、クリーンルーム内の空気中
に、僅かとはいえ、包含されている。

ところで、ウェーハは、ウェーハカセットに収納されて
移送位置に運ばれ、そこで、垂直方向に離間して、ウェ
ーハボート上に積載される。ウェーハを積載したウェー
ハボートは、ボートトランスフアーのような搬送手段に
支持されて、移送位置から、縦型半導体熱処理装置に隣
接した転送位置に搬送され、転送位置において、ボート
トランスファーからボートローダに移される。ウェーハ
ボートは、ボートローダの支持軸に支持され、ボートロ
ーダの支持軸は、転送位置から、反応管の、たとえば、
上方まで旋回される。そして、熱処理後、800℃程度に
降温された反応管に、ボートローダの支持軸が、昇降さ
れることによって、ウェーハは、反応管に搬入される。

反応管は、井戸型と称する上端開口タイプと、ベル型と
称される下端開口タイプとに分類される。そして、いず
れのタイプにおいても、反応管の開口は、ヒートバリア
ーと称する移動可能なカバーによって、開閉される。

なお、井戸型反応管においては、ボートローダの支持軸
が降下するとき、ウェーハは反応管に搬入され、上昇す
るとき、搬出される。他方、ベル型反応管においてはボ
ートローダの支持軸が上昇するとき、ウェーハは反応管
に搬入され、降下するとき、搬出されることは自明であ
ろう。

しかし、上記のようなウェーハの搬入出方法において、
ウェーハの搬入出のために、反応管の上端開口（井戸型
反応管の場合）または下端開口（ベル型反応管の場合）
が解放されると、クリーンルームの空気が、開口を介し
て反応管に流入する。また、ウェーハ搬入出の際、クリ
ーンルームの空気が、ウェーハボート上のウェーハ間に
介在して、ウェーハとともに反応管内に搬入される。そ
して、このように反応管に流入および搬入（混入と総称
する）する空気、つまり、外気は、800℃程度の反応管
内で加熱され、ウェーハに不要な化学反応を生じる虞れ
がある。不要な化学反応として、たとえば、不要な酸化
膜を形成する酸化反応が指摘できる。

加えて、上記のように、クリーンルームの空気は、塵
介、水分等の不純物によって汚染されているため、反応
管に混入する空気は、反応ガスを汚染する。そのため、
熱処理において、膜圧の不均一、導通不良等を生じ、歩
留りの低下を招く虞れがある。

反応管に混入する外気は、反応ガスを直接汚染するだけ
でなく、反応管を汚染し、反応ガスを間接的に汚染す
る。つまり、空気中（外気中）のナトリウム、水分等の
不純物が、反応管の側壁に付着し、反応管を汚染する。
そして、側壁に付着したナトリウム等は、熱処理中に、
析出して、反応ガスを汚染する。

反応管が外気から隔離されれば、上記のような外気の混
入に起因する弊害が除去される。そのため、ウェーハの
搬入出時における外気の混入を防止するように、ガスシ
ャワーを利用した外気混入防止装置が広く採用されてい
る。

ガスシャワーを利用した外気混入防止装置では、反応管
の開口に隣接して、スカベンジャーボックスが配置さ
れ、スカベンジャーボックス内にガスシャワーが設けら
れる。そして、ウェーハは、スカベンジャボックスを介
して、反応管内に搬入出される。つまり、高圧の不活性
ガスが、スカベンジャーボックスに供給され、ウェーハ
に浴びせられて、ガスシャワーが形成される。ガスシャ
ワーは、ウェーハボート上のウェーハ間に介在する外気
をウェーハ間から押出し、外気は、不活性ガスととも
に、排気管に吸引されて排除される。

ウェーハ搬入出のために、反応管の開口が解放されたと
き、外気が反応管内に流入しようとしても、ガスシャワ
ーに妨げられ、外気の流入が防止される。

このようにガスシャワーを利用した外気混入防止装置に
よれば、外気の混入が防止できる。

〔従来技術の問題点〕

しかし、公知のガスシャワーによる外気混入防止装置で
も、外気の混入はある程度防止されるが、必ずしも十分
でない。

また、最近では、クリーンルームのほぼ常温の空気に起
因する化学反応による悪影響が、注目されている。つま
り、従来は、ウェーハ搬入出の際、反応管内に混入して
加熱された外気による化学反応が、注目されていた。こ
れに対して、最近では、ウェーハを積載したウェーハボ
ートが、搬入出のために、ボートトランスファー、ボー
トローダによって、クリーンルーム内を搬送（搬送工程
も広い意味では、搬入出工程の一部と考えられる）され
る際、クリーンルームの空気中の不純物と化学反応し、
不要な酸化膜等がウェーハに形成されることが、指摘さ
れている。空気中の不純物は、不要な化学反応をウェー
ハに生じるだけでなく、ウェーハに付着することによっ
て、ウェーハの特性を変える虞れもある。たとえば、空
気中のナトリウムがウェーハの表面に付着してウェーハ
を汚染すれば、異なる特性の酸化膜がウェーハに生成さ
れ、歩留りが低下する。

ここで、ボートトランスファー、ボートローダは、縦型
半導体熱処理装置に隣接して位置され、ウェーハは、反
応管の上方、または、下方に、比較的迅速に搬送され
る。しかし、その後の反応管へのウェーハの搬入出は、
迅速に行なえない。つまり、ウェーハ搬入出のために、
反応管は降温されるとはいえ、ウェーハは800℃程度の
反応管内に搬入出される。そして、急激な温度変化によ
る熱ひずみがウェーハに発生するのを防止するために、
ボートローダによって、ウェーハボートは反応管内に徐
々に昇降される。この昇降速度は、5cm/分程度であり、
ウェーハボートが、反応管内に完全に降下、または、そ
こから上昇されるまで、20分程度の時間がそれぞれ必要
とされる。そして、ウェーハは、この昇降中、クリーン
ルーム内のほぼ常温の空気にさらされる。そのため、空
気中の不純物と化学反応して不要な酸化膜等がウェーハ
に生成される。このような化学反応は、特に搬入の際に
生じやすい。

〔発明の目的〕

この発明は、外気の混入を防止するとともに、ウェーハ
等の半導体基板が外気から隔離した状態で反応管に搬入
出される。縦型半導体熱処理装置への半導体基板の搬入
出方法および外気混入防止装置の提供を目的としてい
る。

〔発明の概略〕

この目的を達成するため、この発明の縦型半導体熱処理
装置への半導体基板の搬入出方法によれば、伸縮自在な
伸縮手段をスカベンジャーボックスから伸ばし、伸縮手
段の先端を支持手段に当接させて、半導体基板積載手段
および半導体基板を収納する遮蔽空間が、半導体基板積
載手段の支持手段とスカベンジャーボックスとの間に構
成されている。そして、不活性ガスがその遮蔽空間に供
給されて、遮蔽空間は不活性ガス雰囲気下とされる。ウ
ェーハボートに積載されたウェーハは、この不活性ガス
雰囲気下の遮蔽空間を介して、反応管内に搬入出され
る。

なお、搬出工程では、ウェーハに所定の熱処理が既に施
されているため、ウェーハが外気に触れても、搬入時に
比較すれば、酸化膜が生じにくい。そのため、不活性ガ
ス雰囲気下で、ウェーハを搬出することは必須でなく、
搬出の際には、遮蔽空間を構成しなくてもよい。

ここで、不活性ガスは、元素の周期表の第０族元素の気
体だけでなく、窒素ガスを含む広義の不活性ガスを示
す。

また、この発明の外気混入防止装置は、伸縮自在な伸縮
手段を具備し、伸縮手段は、半導体基板積載手段の支持
手段に支持された炉体用カバーに当接して、支持手段と
スカベンジャーボックスとの間に、半導体基板積載手段
および半導体基板を収納した遮蔽空間を形成する。更
に、外気混入防止装置は、その遮蔽空間に不活性ガスを
供給する不活性ガス供給手段と、スカベンジャーボック
スの供給管および排気管を開閉する開閉手段とを具備し
ている。

〔作用〕

上記のような半導体基板の搬入出方法では、不活性ガス
が遮蔽空間に供給されて充満すれば、外気は遮蔽空間か
ら排除されるとともに、遮蔽空間への外気の流入が防止
される。また、半導体基板上の半導体基板間、たとえ
ば、ウェーハ間に介在する外気も、不活性ガスに駆逐さ
れ、遮蔽空間から排除される。そして、外気が遮蔽空間
に存在する余地がなく、遮蔽空間は不活性ガス雰囲気化
される。そのため、遮蔽空間内のウェーハは、外気から
隔離される。従って、昇降されて反応管に搬入出される
際、ウェーハに、不要な酸化膜等が生じる虞れがない。
また、外気中のナトリウム等の不純物がウェーハに付着
することもなく、外気によるウェーハの汚染が防止され
る。更に、外気は、遮蔽空間から排除されるとともに、
遮蔽空間の不活性ガスに妨げられ、反応管に混入しな
い。つまり、反応管は、外気から十分に隔離される。従
って、反応ガスは、外気によって、直接的にも間接的に
も、汚染されない。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながらこの発明の実施例について詳
細に説明する。

第１図に概略的に示すように、縦型半導体熱処理装置10
は、炉体12内に配設された反応管14を具備している。そ
して、図示の実施例では、反応管14は、上端に開口15を
有する井戸型に構成され、外方フランジ16が上端に、反
応ガス導入部18が下端に、それぞれ形成されている。反
応管14は、外方フランジ16が炉体12に支持されることに
よって、炉体内に懸吊されている。ガスシャワーのため
に、スカベンジャーボックス17が、反応管14の上方に配
設されている。スカベンジャーボックス17は、反応管の
外方フランジ16上に設けられ、ウェーハボートの搬入出
を許容するための開口20、21が、スカベンジャーボック
スの上下の壁22、23に形成されている。

ヒートバリアー26が、反応管の開口15とスカベンジャー
ボックス17の開口21とを同時に開閉するように、スカベ
ンジャーボックス17の下壁23の上面に、旋回可能に配設
されている。また、供給口28、排気口29が、スカベンジ
ャーボックス17の側壁に、対向して形成され、供給管3
0、排気管31が、供給口、排気口にそれぞれ連結されて
いる。供給管30は、不活性ガス供給手段34に接続されて
いる。窒素ガス、ヘリウムガス等の不活性ガスは、不活
性ガス供給手段34によって、供給管30、供給口28を介し
て、スカベンジャーボックス17に供給される。そして、
排気口29、排気管31を介して流出する。なお、流量制御
弁36、37が、供給管30、排気管31にそれぞれ設けられ、
流量をゼロとすることによって、供給口28、排気口29が
閉じられる。実施例では、流量制御弁36、37が、供給口
28、排気口29の開閉手段38を構成し、不活性ガスとし
て、窒素ガスが使用されている。他方、不活性ガスは、
反応管の反応ガス導入部18に連結された導管40を介し
て、反応管14にも供給され、流量制御弁42が、導管40に
設けられている。流量制御弁36、37、42の代りに、単な
る止め弁を使用してもよい。参照符号41は、反応ガスを
供給するために、反応ガス導入部18に連結された導管を
示す。

なお、この発明では、スカベンジャーボックス17のガス
シャワーは、熱処理中、反応ガスおよび熱が炉体からク
リーンルームに流出しないように、スカベンジャーボッ
クスに形成されるにすぎない。そのため、不活性ガスの
代りに、クリーンルームの空気をスカベンジャーボック
ス17に供給してもよい。

スカベンジャーボックス17の上方に、伸縮手段45が配設
されている。伸縮手段45は、伸縮自在な伸縮部材、実施
例では、蛇腹部材46を備え、蛇腹部材は、スカベンジャ
ーボックス17の上壁22に形成された凹部44に配設されて
いる。蛇腹部材46は、大径の円筒形に形成され、その下
端はスカベンジャーボックス17の上壁22の表面に、上端
はスカベンジャーボックス上に位置する支持板48の下面
に、それぞれ固定されている。ここで、蛇腹部材46は、
ステンレス、テフロン等から、通常、構成され、反応管
が1200℃といった高温に加熱されるため、蛇腹部材46が
加熱され劣化する虞れがある。そのため、スカベンジャ
ーボックス17の上壁22に水路47を形成し、水路に水を流
し、蛇腹部材46を冷却して、その劣化を防止すると良
い。水路でなく、空気路とし、空冷してもよい。また、
伸縮部材は、蛇腹部材に限定されず、他の部材、たとえ
ば、径の異なる複数の同形部材を組合せて成る入れ子部
材から構成してもよい。

支持板48は、ボートローダの通過を許容する開口50を有
し、複数の昇降ロッド52の各上端部が、支持板の縁部に
固定されている。昇降ロッド52は、炉体12に昇降自在に
支持され、昇降ロッドの昇降動作は、制御手段54によっ
て、制御される。なお、実施例では、支持板48、昇降ロ
ッド52は、蛇腹部材46とともに、伸縮手段45を構成す
る。

ウェーハ56は、垂直方向に互いに離間して、ウェーハボ
ート58に積載される。そして、ウェーハボート58は、ボ
ートローダ60の懸吊軸62に係止され、懸吊される。懸吊
軸62の上端は、支持アーム63に回転可能に支持されてい
る。懸吊軸62は、段付形状に形成され、炉体用カバー64
が上方段部65に、反応管用カバー66が下方段部67に、そ
れぞれ支持されている。

伸縮手段45は、蛇腹部材46が伸張し、支持板48が炉体用
カバー64に当接することによって、第２図に示すよう
に、遮蔽空間70をスカベンジャーボックス17の上方に構
成する。この遮蔽空間は、ウェーハボート58とともにウ
ェーハ56を収納し、開口20を介して、スカベンジャーボ
ックス17に連通している。

第２図に示すように、炉体用カバー64は、懸吊軸62の降
下中、支持板48に支持される。また、反応管用カバー66
は、懸吊軸62の降下に伴って、スカベンジャーボックス
17の下壁23に支持され、熱処理中、ヒートバリアー26の
代りに、反応管の開口15を閉じる（第４図参照）。

遮蔽空間70に不活性ガスを導入するために、ポート72
が、支持板48に形成され、ポートに連通した導管74が、
流量制御弁75を介して、不活性ガス供給手段34に連結さ
れている。なお、流量制御弁36、42、75の代りに、連結
点76に切替弁を配設して、導管30、40、74への不活性ガ
スの供給を制御してもよい。また、ポート72は、遮蔽空
間70に不活性ガスを直接供給すれば足り、支持板48以外
に設けてもよい。

この発明の外気混入防水装置78は、伸縮手段45と、不活
性ガス供給手段34と、供給口28、排気口29の開閉手段38
とを具備して構成される。

上記構成の縦型半導体熱処理装置10において、ウェーハ
56は、以下のようにして反応管14に搬入出される。

（１）ウェーハ56が、ウェーハカセット（図示しない）
から、ウェーハボート58に移された後、ウェーハボート
58は、ボートトランスファーに係止され、懸吊される。
そして、ウェーハボート58は、ボートトランスファーか
ら、ボートローダ60に移され、ボートローダの懸吊軸62
に係止されて懸吊される。そして、ボートローダの支持
アーム63が旋回され、第１図に示すように、反応管14の
上方に、ウェーハ56、ウェーハボート58を搬送する。そ
の後、ウェーハ56の搬入が開始される。

（２）制御手段54を駆動することによって、昇降ロッド
52が上昇され、第２図に示すように、支持板48が懸吊軸
上の炉体カバー64に当接される。昇降ロッド52が上昇す
るにつれて、蛇腹部材46は伸張され、ウェーハボート58
およびウェーハ56を収納し、スカベンジャーボックス17
に連通した遮蔽空間70が、構成される。当然に、クリー
ンルーム内の空気が、遮蔽空間70に残存している。ここ
で、流量制御弁36、37の通過流量をゼロとし、開閉手段
38をオフとして、供給口28、排気口29が、閉じられる。
また、ヒートバリアー26によって、反応管の開口15も閉
じられている。そのため、遮蔽空気70は、実質的に気密
化される。

なお、ここでいう気密とは、外部と完全に隔離された完
全な気密状態でなく、不活性ガスが遮蔽空間70に供給さ
れたとき、遮蔽空間内に残存する空気、および、過剰に
供給された不活性ガスが、遮蔽空間から漏出しうる程度
の気密状態をいう。

（３）不活性ガス供給手段34が駆動され、窒素ガスが、
導管74、ポート72を介して、遮蔽空間70に直接供給され
る。窒素ガスが供給されるにつれて、遮蔽空間70に残存
する空気は、窒素ガスに押しやられて上方に移動し、支
持板48と炉体用カバー64との隙間から、クリーンルーム
に漏出し、遮蔽空間から駆逐される。遮蔽空間70の空気
区が駆逐された後も、窒素ガスは、継続して供給され
る。そして、過剰に供給された窒素ガスは、支持板48と
が炉体用カバー64との隙間から流出する。そのため、遮
蔽空間70内の残存空気は、窒素ガスとともに、いづれ流
出し、確実に駆逐される。そして、遮蔽空間70は、窒素
ガス雰囲気下に維持される。

また、ウェーハ間に位置し移動しにくい空気も、窒素ガ
スの流れの影響から逃れることはできない。そして、窒
素ガスによって、ウェーハ間から押し出され、窒素ガス
とともに、遮蔽空間70を流れ、支持板48と炉体用カバー
64との隙間からクリーンルームに流出する。

窒素ガスが、導管74を介して、遮蔽空間70に供給される
と同時に、窒素ガスは、導管40を介して、反応ガス導入
部18から、反応管14にも供給される。反応管14に供給さ
れた窒素ガスは、スカベンジャーボックスの下壁23とヒ
ートバリアー26との隙間から、スカベンジャーボックス
17に流入し、遮蔽空間70内に入りこむ。そして、反応管
内に空気が残存していても、その空気は、窒素ガスとと
もに、遮蔽空間70内に流入し、支持板48と炉体用カバー
64との隙間から流出する。そのため、空気は、反応管14
から確実に駆逐される。

不活性ガスが、遮蔽空間70に直接供給されるとともに、
反応管14を介して、遮蔽空間70に間接的に供給される上
記構成では、窒素ガスが、遮蔽空間70内に万遍なく行き
わたる。そのため、遮蔽空間70内の空気は、確実に駆逐
される。

実施例では、過剰な不活性ガス、残存空気は、支持板48
と炉体用カバー64との隙間から流出する。しかし、専用
の流出口を設けてもよい。

（４）その後、懸吊軸62、支持アーム63が、降下しはじ
める。懸吊軸62等が降下することによって、ウェーハ5
6、ウェーハボート58は、窒素ガス雰囲気下で、遮蔽空
間70内を降下する。遮蔽空間70が完全に窒素ガス雰囲気
になる前に、懸吊軸等を降下し始めてもよい。

懸吊軸62等の昇降に同期して、制御手段54が駆動され
て、昇降ロッド52、支持板48も降下する。ここで、支持
板48は、炉体用カバー64を支持したまま下降し、支持板
の降下に伴って、蛇腹部材46は、収縮する（第３図参
照）。

（５）ウェーハボート58の下端が、スカベンジャーボッ
クスの開口20を通過した後、ヒートバリアー26が旋回さ
れ、反応管の開口15が開放される。摺接による微粒子の
発生を防止するために、ヒートバリアー26を少し浮き上
らせた後、旋回することが好ましい。ウェーハボート58
が開口15を介して降下することによって、ウェーハ56
は、第３図に示すように、反応管14内に搬入される。

ここで、空気は、遮蔽空間70、反応管14から既に駆逐さ
れている。そのため、反応管の開口15が開放されても、
空気は反応管14に流入しない。また、ウェーハ間の空気
も、既に排除されている。従って、反応管14への空気の
混入が、十分に防止される。ウェーハボート58の下端が
スカベンジャーボックスの開口20を通過する前に、開口
15を開放しても差し使えない。

（６）ウェーハ56が、反応管14内に完全に降下する前
に、第４図に示すように、反応管用カバー66は、スカベ
ンジャーボックス17の下壁23に支持されて、懸吊軸62の
段部67から離反される。懸吊軸62が十分に降下される
と、支持板48はスカベンジャーボックスの上壁22に支持
される。そして、反応管14へのウェーハ56の搬入が終了
する。ウェーハ56の搬入終了に伴って、流量制御弁42、
75が、閉じられ、導管40、74への窒素ガスの供給が、止
められる。

（７）加熱手段、たとえば、ヒートコイルが通電され、
反応管14が加熱されるとともに、反応ガスが、導管41、
反応ガス導入部18を介して、反応管14に供給される。そ
して、所定の熱処理が、ウェーハボート上のウェーハ56
に施される。

第４図に示すように、反応管14に供給された反応ガス
は、反応管内を上昇し、反応管用カバー66と懸吊軸62と
の隙間、および、反応管用カバーと下壁23との隙間か
ら、スカベンジャーボックス17に流入する。ここで、反
応ガスが、スカベンジャーボックス17を経て、クリーン
ルームに漏出すれば、クリーンルームの空気が汚染され
る。そのため、反応ガスの漏出によるクリーンルームの
汚染を防止するように、スカベンジャーボックス17に、
熱処理中、窒素ガスが供給される。

つまり、流量制御弁36、37が、熱処理中、開放され、不
活性ガス供給手段34を駆動して、窒素ガスが、導管30、
供給口28を介して、スカベンジャーボックス17に供給さ
れる。供給口28から、スカベンジャーボックス17に供給
された窒素ガスは、スカベンジャーボックス内の反応ガ
スを伴って、吸引され、排気口29、排気管31を介して、
排出される。なお、窒素のような不活性ガスの代りに、
高純度の空気をスカベンジャーボックスに供給してもよ
い。

（８）ウェーハに所定の熱処理が施された後、流量制御
弁36、37が閉じられ、供給口28、排気口29が閉塞され
る。そして、ウェーハの搬出が開始される。

つまり、懸吊軸62、支持アーム63が上昇を開始する。ま
た、流量制御弁42、75が開放され、窒素ガスが、導管4
0、74を介して、反応管14、遮蔽空間70にそれぞれ供給
される。懸吊軸62等が上昇すると、やがて、反応管用カ
バー66は、下方段部67に係止されて、スカベンジャーボ
ックス17の下壁23から離反し、反応管の開口15が開放さ
れる。

他方、懸吊軸62等の上昇に同期して、制御手段54が駆動
し、昇降ロッド52が昇降し、炉体用カバー64は、支持板
48に支持されて上昇する（第３図参照）。

導管40を介して供給された窒素ガスは、第３図に示すよ
うに、反応管14内を上昇し、開口15を経て、遮蔽空間70
に流入し、導管74を介して遮蔽空間に直接供給された窒
素ガスとともに、炉体用カバー64と支持板48との隙間か
らクリーンルームに流出する。

このように、ウェーハ56の搬出工程においても、遮蔽空
間70が構成され、窒素ガスが、反応管14、遮蔽空間70を
流れた後、炉体用カバー64と支持板48との隙間からクリ
ーンルームに流出している。そのため、ウェーハの搬出
のために、反応管の開口15が開放されても、外気が反応
管14、遮蔽空間70に混入する余地はない。そして、ウェ
ーハ56は、不活性ガス雰囲気中（窒素ガス雰囲気中）を
上昇する。従って、搬出中に、酸化膜の生成等不要な化
学変化が、ウェーハ56に生じない。

しかし、外気との接触による不要な化学反応は、熱処理
後においては、熱処理前ほど生じない。そのため、不活
性雰囲気下で、ウェーハ56を搬出させることは必須でな
い。つまり、昇降ロッド52を上昇させず、遮蔽空間70を
構成することなく、ウェーハ56を搬出してもよい。

なお、ウェーハボート58の下端が、反応管の開口15を通
過した後、ヒートバリアー26が旋回されて、開口15が閉
じられる。

（９）ウェーハ56が、反応管14上方の所定位置まで上昇
さると、ウェーハボート58、ウェーハ56は、その位置か
ら、転送位置に移される。そのため、昇降ロッド52は、
第１図に示すように、ウェーハボート58等の搬送を邪魔
しない位置まで下降され、蛇腹部材46は収縮される。そ
して、支持アーム63、懸吊軸62を旋回し、熱処理済のウ
ェーハ56を積載したウェーハボート58は、支持手段60か
らボートトランスファーに移され、更に、移送位置に搬
送されることによって、ウェーハはウェーハカセットに
収納される。

そして、次の工程のために、別のウェーハが、ウェーハ
カセットから、ウェーハボート58に移され、上記のよう
な搬入、熱処理、搬出の工程が、繰り返される。

なお、不活性ガスの代りに、ナトリウム等の不純物を除
去した極めて高純度の空気を遮蔽空間70に供給してもよ
い。このような高純度の空気を使用すれば、ウェーハお
よび反応管の汚染が防止できる。このように、ウェーハ
上での不要な酸化膜等の生成よりウェーハおよび反応管
の汚染防止を重視すれば、不活性ガスとして、高純度の
空気が使用でき、この点に着目すれば、高純度空気も一
種の不活性ガスとして把握される。

なお、実施例では、井戸型反応管を具備する縦型半導体
熱処理装置について説明したが、ベル型反応管を具備す
る縦型半導体熱処理装置にも、この発明が応用できるこ
とは自明であろう。

上記実施例は、この発明を説明するためのものであり、
この発明を何等限定するものでなく、この発明の技術範
囲で変形、改造等の施されたものも全てこの発明に包含
されることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

上記のように、この発明の半導体基板の搬入出方法によ
れば、伸縮自在な伸縮手段をスカベンジャーボックスか
ら伸ばし、伸縮手段の先端を支持手段に当接させて、半
導体基板積載手段および半導体基板を収納した遮蔽空間
が、スカベンジャーボックスの上方（井戸型反応管の場
合）または、下方（ベル型反応管の場合）に構成され
る。遮蔽空間は、実質的に気密化され、不活性ガスが、
遮蔽空間に供給されて、遮蔽空間を不活性ガス雰囲気化
する。そして、不活性ガス雰囲気下の遮蔽空間を介し
て、ウェーハ（半導体基板）が、少なくとも、搬入され
る。

このように、ウェーハが不活性ガス雰囲気下で搬入され
る構成では、ウェーハは、クリーンルームの常温空気
（外気）から隔離されて搬入される。そのため、外気と
の接触に起因する不要な化学反応が、熱処理前のウェー
ハに生じない。他方、外気中の不純物によるウェーハの
汚染も防止される。

更に、不活性ガスによって、遮蔽空間内の残存空気は、
遮蔽空間から予め駆逐される。そして、ウェーハ間の空
気も、不活性ガスに押出されて除去される。そのため、
反応管の開口が開放されても、外気が、反応管内に混入
する余地はなく、反応ガスを直接汚染す虞れがない。ま
た、外気の不純物による反応管の汚染も防止されるた
め、反応ガスの間接的な汚染も防止される。

また、この発明の外気混入防止装置は、伸縮自在な伸縮
手段を具備している。そして、伸縮手段は、半導体基板
載置手段の支持手段に支持された炉体用カバーに当接し
て、支持手段とスカベンジャーボックスとの間に、半導
体基板積載手段および半導体基板を収納した遮蔽空間を
形成する。この遮蔽空間は、スカベンジャーボックスの
供給管、排気管が開閉手段によって閉じられることによ
って、実質的に気密化される。そして、不活性ガス供給
手段によって不活性ガスが、気密化された遮蔽空間に供
給され、遮蔽空間から空気を駆逐して、遮蔽空間を不活
性ガス雰囲気化する。

このような構成では、必要最小限の遮蔽空間が、必要に
応じて、容易に構成される。そして、空気（外気）が、
不活性ガスによって、遮蔽空間から迅速に駆逐される。
また、ウェーハ間に存在する空気も、不活性ガスによっ
て除去される。そのため、不活性雰囲気下の遮蔽空間を
介して、ウェーハが反応管に搬入される際、外気の混入
が防止される。また、熱処理前のウェーハに不要な化学
反応が、生じる余地もなく、外気中の不純物によるウェ
ーハの汚染が、防止される。

このようにこの発明によれば、クリーンルーム内の常温
空気（外気）にウェーハがさらされることに起因する不
要な化学反応が防止されるとともに、反応管内への外気
の混入が防止される。ウェーハの搬出入方法および外気
混入装置が提供される。また、外気中の不純物によるウ
ェーハ、反応管の汚染も防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は、この発明に係る縦型半導体熱処
理装置の外気混入防止装置の概略縦断面図であり、第１
図は遮蔽空間が構成される前、第２図は遮蔽空間が構成
された後、第３図は搬入中、または、搬出入中、第４図
は熱処理中の状態をそれぞれ示す。 10:縦型半導体熱処理装置、12:炉体、14:反応管（井戸
型反応管）、15:反応管の開口、17:スカベンジャーボッ
クス、18:反応ガス導入部、26:ヒートバリアー、28、2
9:スンベンジャーボックスの供給口、排気口、30、31:
供給管、排気管、34:不活性ガス供給手段、36、37、4
2、75:流量制御弁、38:開閉手段、40、41:導管、45:伸
縮手段、46:蛇腹部材（伸縮部材）、48:支持部材、52:
昇降ロッド、54:制御手段、56:ウェーハ（半導体基
板）、58:ウェーハボート（半導体基板積載手段）、60:
ボートローダ（支持手段）、62:ボートローダの懸吊
軸、63:ボートローダの支持アーム、64:炉体用カバー、
66:反応管用カバー、70:遮蔽空間、72:不活性ガス供給
用ポート。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板積載手段に積載された半導体基
   板を縦型半導体熱処理装置の反応管に搬入出する方法に
   おいて、 伸縮自在な伸縮手段をスカベンジャーボックスから伸ば
   し、伸縮手段の先端を支持手段に当接させて、半導体基
   板積載手段および半導体基板を収納する遮蔽空間が、半
   導体積載手段の支持手段とスカベンジャーボックスとの
   間に、少なくとも搬入の際、構成され、不活性ガスがそ
   の遮蔽空間に供給され、半導体基板が不活性ガス雰囲気
   下の遮蔽空間を介して反応管内に搬入されることを特徴
   とする縦型半導体熱処理装置への半導体基板の搬入出方
   法。
2. 【請求項２】搬出の際も、伸縮手段を伸ばして、遮蔽空
   間が支持手段とスカベンジャーボックスとの間に構成さ
   れ、不活性ガスがその遮蔽空間に供給され、半導体基板
   が、不活性ガス雰囲気下の遮蔽空間を介して反応管から
   搬出される特許請求の範囲第１項記載の縦型半導体熱処
   理装置への半導体基板の搬入出方法。
3. 【請求項３】不活性ガスが、遮蔽空間に直接供給される
   とともに、反応管に設けられた反応ガス導入部から反応
   管に供給され反応管を介して遮蔽空間に間接的に供給さ
   れる特許請求の範囲第１項または第２項記載の縦型半導
   体熱処理装置への半導体基板の搬入出方法。
4. 【請求項４】半導体基板積載手段の支持手段に支持され
   た炉体用カバーに当接して、支持手段とスカベンジャー
   ボックスとの間に、半導体基板積載手段および半導体基
   板を収納する遮蔽空間を形成する伸縮自在な伸縮手段
   と、 その遮蔽空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手
   段と、 スカベンジャーボックスへの不活性ガスの供給管および
   排気管を開閉する開閉手段と、 を具備する縦型半導体熱処理装置の外気混入防止装置。
5. 【請求項５】伸縮手段が、炉体用カバーに当接可能な支
   持板と、支持板に連結され、昇降することによって支持
   板の高さを制御する昇降ロッドと、一端をスカベンジャ
   ボックスに、他端を支持板にそれぞれ連結させた伸縮自
   在な伸縮部材とを備えている特許請求の範囲第４項記載
   の縦型半導体熱処理装置の外気混入防止装置。
6. 【請求項６】伸縮部材が蛇腹部材から成る特許請求の範
   囲第５項記載の縦型半導体熱処理装置の外気混入防止装
   置。
7. 【請求項７】伸縮部材が入子部材から成る特許請求の範
   囲第５項記載の縦型半導体熱処理装置の外気混入防止装
   置。
8. 【請求項８】不活性ガス供給手段が、支持手段に形成さ
   れたポートを介して不活性ガスを遮蔽空間に直接供給す
   るとともに、反応管に設けられた反応ガス導入部から反
   応管に不活性ガスを供給し反応管を介して不活性ガスを
   遮蔽空間に間接的に供給するように構成された特許請求
   の範囲第４項ないし第７項のいずれか記載の縦型半導体
   熱処理装置の外気混入防止装置。