JPH0943211A - シリコンウエハの加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】吸着物質を気化させて脱着するためにシリコン
ウエハを加熱し、脱着成分を分析装置に向けて導出する
装置において、クリーンルーム内での使用が可能なもの
を提供する。 【手段】このシリコンウエハ加熱装置１は、箱状に形成
された断熱容器２と、この断熱容器２の下部に配置され
たシリコンウエハ収納容器３と、このシリコンウエハ収
納容器３の下方に配置されたヒータ部材４とからなる。
ヒータ部材４は、ヒータ固定部材４１にシーズヒータ４
２を渦巻き状に固定したものである。シリコンウエハ収
納容器３には、内部にキャリヤガスを導入するガス導入
管６と、空間３１ａに溜まった脱着成分を分析装置に向
けて導出するガス導出管８と、余分なキャリヤガスを外
部に排出するガス排出管７が接続してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーンルーム内
の空気中に存在するガス状有機物のうちシリコンウエハ
に吸着した物質を分析する目的で、吸着物質を気化させ
て脱着するためにシリコンウエハを加熱する装置に関
し、特に、クリーンルーム内での使用が可能なものに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体、食品、医薬品、バイ
オテクノロジー関連の工場や研究所等で使用されている
クリーンルームにおいては、空気中の浮遊粒状物質を捕
集する乾式エアフィルターを空気導入経路に設置し、こ
れを通過した空気を室内に導入しているが、最近では、
半導体の高集積度化に伴い、クリーンルーム内の空気に
は、塵埃だけでなくガス状有機物や無機物の拡散が問題
とされるようになってきた。

【０００３】そして、クリーンルーム内の空気中に存在
するガス状有機物のうちシリコンウエハに吸着した物質
を分析するためには、吸着物質を気化させて脱着させ、
これを捕集してガスクロマトグラフ−質量分析（ＧＣ／
ＭＳ）装置に導入することが行われる。シリコンウエハ
の吸着物質を気化させために従来行われていた加熱方法
としては、シリコンウエハを石英製のウエハ収納容器に
入れ、その外側にニクロム線をコイル状に巻いたヒータ
ーを巻き付ける方法（直接加熱法）、または前記ウエハ
収納容器を耐火煉瓦からなる断熱容器内に入れて、この
断熱容器内に前記と同様のヒーターを設置し、このヒー
ターで当該ウエハ収納容器の外側の空気を加熱する方法
（間接加熱法）が挙げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の方法のうち直接加熱法では、シリコンウエハの加熱
にニクロム線を用いているため、クリーンルーム内でこ
の方法を採用すると、加熱時にニクロム線の金属成分が
揮発してクリーンルーム内の空気を汚染するという問題
がある。また、前記間接加熱法では、耐火煉瓦からなる
断熱容器から無機物が揮発したり、断熱容器内にニクロ
ム線の金属成分が存在するためこれが断熱容器外に漏れ
だす恐れもあり、これによってクリーンルーム内の空気
を汚染するという問題がある。

【０００５】したがって、このようなニクロム線からな
るヒーターを使用したシリコンウエハ加熱装置は、クリ
ーンルーム内で使用することができないため、従来は、
クリーンルーム内に放置したシリコンウエハをウエハボ
ックスに入れてクリーンルーム外に持ち出し、通常の実
験室等に置かれたシリコンウエハ加熱装置に入れて加熱
している。そのため、シリコンウエハをウエハボックス
から出して加熱装置に入れる際に、当該シリコンウエハ
に実験室中のガス状有機物が吸着することは避けられ
ず、クリーンルーム内での吸着物を正確に分析すること
は難しかった。

【０００６】本発明は、このような従来技術の問題点を
解決するためになされたものであり、吸着物質を気化さ
せて脱着するためにシリコンウエハを加熱する装置にお
いて、クリーンルーム内での使用が可能なものを提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る発明は、シリコンウエハを所定温度
（例えば３００℃）に加熱することにより表面に吸着し
た物質を気化させて脱着し、脱着物質をキャリヤガスに
同伴させて外部に導出するシリコンウエハの加熱装置に
おいて、断熱容器と、その内部に配置されたシリコンウ
エハ収納容器と、当該断熱容器内部に配置され且つ前記
シリコンウエハ収納容器を加熱するシーズヒータとで構
成され、前記断熱容器およびシリコンウエハ収納容器
は、前記所定温度の加熱によってもガス状物が発生しな
い材質からなり、前記シリコンウエハ収納容器の内部寸
法はシリコンウエハ収納時に当該容器内上部に空間が生
じる大きさとし、前記シリコンウエハ収納容器には、前
記キャリヤガスを内部に導入するガス導入管と、当該シ
リコンウエハ収納容器内の前記空間の気体を断熱容器外
に導出するガス導出管とを接続したことを特徴とするシ
リコンウエハ加熱装置を提供する。

【０００８】前記シーズヒータとは、ニクロム線等の電
熱線の外周にＭｇＯやＡｌ₂ Ｏ₃ 等の絶縁体を被覆した
ものをステンレススチール製等の金属チューブ内に入れ
たものであり、高温となっても電熱線の金属成分が外部
に出ることはない。この加熱装置によれば、シーズヒー
タの稼働によって発生した熱は、シリコンウエハ収納容
器に下側から伝わり、この熱により内部のシリコンウエ
ハが加熱され、これに伴って、シリコンウエハに吸着し
ている有機物が気化してシリコンウエハ収納容器内上部
の空間に移動する。これと同時に、ガス導入管からシリ
コンウエハ収納容器内にキャリヤガスが導入されている
ため、これに同伴されて前記空間の気体がガス導出管か
ら断熱容器外に導出され、この気体を例えばＧＣ／ＭＳ
装置に導入することにより、シリコンウエハに吸着して
いる有機物の分析がなされる。

【０００９】ここで、シーズヒータは、前述のように、
高温となっても電熱線の金属成分は外部に出ない。ま
た、断熱容器およびシリコンウエハ収納容器は、前記所
定温度の加熱によってもガス状物が発生しない材質から
なるため、断熱容器の内部および外部にガス状物は発生
しない。したがって、この加熱装置は、クリーンルーム
内の空気を汚染しないため、クリーンルーム内で使用す
ることができる。

【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１記載のシ
リコンウエハの加熱装置において、前記シリコンウエハ
収納容器はステンレススチールからなることを特徴とす
るものである。請求項３に係る発明は、請求項１または
２記載に記載のシリコンウエハの加熱装置において、前
記断熱容器は、内面材および外面材が金属板であり、両
金属板の間に断熱材を挟んだ構造の箱体であることを特
徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態で
あるシリコンウエハ加熱装置を示す概略断面図である。
このシリコンウエハ加熱装置１は、直方体の箱状に形成
された断熱容器２と、この断熱容器２内の下部に配置さ
れてシリコンウエハＳを収納するシリコンウエハ収納容
器３と、前記断熱容器２内であって、このシリコンウエ
ハ収納容器３の下側に配置されたヒータ部材４とで構成
される。

【００１２】断熱容器２は、上面が開放された箱状の容
器２ａと、この容器２ａの上面を覆い、蝶番２ｂによっ
て外側に開閉可能に取り付けられた蓋２ｃとで構成され
てい。この容器２ａは、板状の断熱材（材質：グラスウ
ール）２１の両面を金属板（材質：ＳＵＳ３０４）２２
ａ，２２ｂで挟み、且つ端面にも同材質の金属板２２ｃ
を貼り付けることにより断熱材２１を密封した板材２２
を使用して組み立ててある。また、蓋２ｃは一枚の前記
板材２２からなる。

【００１３】シリコンウエハ収納容器３は、底板を有す
る円筒体３１Ａの下部に、この円筒体３１Ａと外周円が
共通の円筒体からなる脚部３１Ｂを一体に形成してなる
台部３１と、その上面を覆う円板状の蓋３２とからな
る。台部３１および蓋３２は共にステンレススチール製
であり、蓋３２は台部３１の上端面に自重で載せてある
だけである。両者の合わせ面は共に電解研磨により鏡面
加工されている。また、台部３１の底板の内径は収納さ
れるシリコンウエハＳの径より少し大きくなっており、
台部３１の高さ（筒体の長さ）は、シリコンウエハＳを
入れた状態で上部に高さ数ｍｍの空間３１ａが生じる寸
法にしてある。また、断熱容器２の側面板および台部３
１の周面部材を貫通して、前記空間３１ａ内の温度を測
定する熱電対１０が配置されている。

【００１４】さらに、このシリコンウエハ収納容器３
は、断熱容器２の底部に、シリコンウエハ収納容器３よ
り径が一回り大きな円板状の支持台５を介して設置され
ている。この支持台５はステンレススチール製であり、
その円板面の中心には貫通孔５ａが開けてある。ヒータ
部材４は、ステンレススチールからなり、円板の上面に
渦巻き状の溝が切ってあるヒータ固定部材４１と、その
溝に埋め込まれることで渦巻き状に配置されたシーズヒ
ータ４２と、シーズヒータ４２の複数箇所に接続された
電源コード４３とで構成されている。なお、ヒータ固定
部材４１の溝は埋め込まれるシーズヒータ４２の太さと
ほぼ同じ寸法の幅に形成され、この溝によってシーズヒ
ータ４２が渦巻き状に保持されるようになっている。

【００１５】このヒータ固定部材４１の外径および高さ
は、シリコンウエハ収納容器３の脚部３１Ｂ内に収まる
寸法に設定されており、これを前記支持台５の上部に設
置し、その上にシリコンウエハ収納容器３を置くことに
より、脚部３１Ｂ内にヒータ固定部材４１が収まるよう
になっている。また、電源コード４３は、支持台５およ
び断熱容器２の底板を貫通させて外部に出してある。

【００１６】一方、台部３１の周面の円周を４等分する
各位置には、収納されたシリコンウエハＳの上面位置よ
り少し上側となる高さに貫通孔３３が開けてあり、各貫
通孔３３にはそれぞれ、断熱容器２の側面板を貫通して
配管されたガス導入管６が接続されている。また、台部
３１の円板状の底板には円板面の中心を貫通する貫通孔
３４が開けてあり、この貫通孔３４には、断熱容器２の
底板を貫通し、前記支持台５の貫通孔５ａを通って配管
されたガス排出管７が接続されている。また、蓋３２の
円板面の中心には貫通孔３５が開けてあり、この貫通孔
３５には、断熱容器２の側面板を貫通して配管されたガ
ス導出管８が接続されている。

【００１７】なお、ガス導入管６の他端はキャリヤガス
として使用されるヘリウムガスボンベに、ガス排出管７
の他端は排気口に、ガス導出管８は分析装置またはその
前処理装置のガス導入口にそれぞれ接続される。このシ
リコンウエハ加熱装置１を使用する際には、先ず、断熱
容器２の蓋２ｃを開け、シリコンウエハ収納容器３の蓋
３２を開けて、ピンセットでシリコンウエハＳを台部３
１内に置き、シリコンウエハ収納容器３の蓋３２を閉じ
て断熱容器２の蓋２ｃを閉じる。この状態で、ガス導入
管６からキャリヤガスとしてヘリウムガスを導入し、シ
ーズヒータ４２への通電を行う。

【００１８】これにより、シーズヒータ４２から発生し
た熱は、シリコンウエハ収納容器３の底板を介して内部
のシリコンウエハＳに伝わり、当該シリコンウエハＳが
加熱される。これに伴って、シリコンウエハＳに吸着し
ている有機物が気化して、シリコンウエハ収納容器３内
上部の空間３１ａに溜まる。この空間３１ａ内に溜まっ
た気体は、ガス導入管６から当該空間３１ａ内に導入さ
れているキャリヤガスに同伴されて、ガス導出管８から
断熱容器２の外部の分析装置または前処理装置に導入さ
れる。また、余分なキャリヤガスは、加熱によってシリ
コンウエハ収納容器３内の底面とシリコンウエハＳの下
面との間に生じる隙間を通り、ガス排出管７から断熱容
器２外の排気口に排出される。

【００１９】ここで、このシリコンウエハ加熱装置１
は、加熱手段としてシーズヒータ４２を使用しているた
め、断熱容器２内に加熱手段に起因する金属成分が生じ
ない。また、ヒータ部材４がシリコンウエハ収納容器３
の脚部３１Ｂ内に収められているため、ヒータ部材４の
ヒータ固定部材４１などから金属成分が発生しても断熱
容器２内およびシリコンウエハ収納容器３内には入り難
い。さらに、断熱容器２およびシリコンウエハ収納容器
３からも有機物および無機物のいずれのガス状物も発生
しない。したがって、断熱容器２の内部および外部のい
ずれにもガス状物が発生しない。そのため、このシリコ
ンウエハ加熱装置１は、クリーンルーム内の空気を汚染
しないため、クリーンルーム内で使用することができ
る。

【００２０】したがって、クリーンルーム内の空気中に
存在するガス状有機物のうちシリコンウエハに吸着した
物質を分析する際に、当該クリーンルーム内にこのシリ
コンウエハ加熱装置１を配置し、当該クリーンルーム内
に放置してクリーンエアに表面が晒されたシリコンウエ
ハＳを、このシリコンウエハ加熱装置１に入れて加熱す
れば、当該シリコンウエハＳは他の空気に晒されていな
いため、当該クリーンルーム内での吸着物のみが脱着さ
れる。したがって、ガス導出管８から分析装置に導入さ
れるガスによって、シリコンウエハＳにクリーンルーム
内で吸着した物質についての正確な分析がなされる。

【００２１】実際にこのシリコンウエハ加熱装置１をク
リーンルーム内に入れ、このクリーンルーム内に所定時
間放置したシリコンウエハＳを当該シリコンウエハ加熱
装置１のシリコンウエハ収納容器３に入れて、ガス導出
管８から導出された気体を所定の前処置の後にＧＣ／Ｍ
Ｓ装置で分析したところ、当該クリーンルーム内に存在
し得る有機物が検出された。これに対して、同じシリコ
ンウエハ加熱装置１をクリーンルームでない通常の実験
室内に置き、前記と同じクリーンルーム内に同じ時間同
時に放置したシリコンウエハＳを、ウエハボックスに入
れてクリーンルームから持ち出して前記実験室に運び、
ガス導出管８から導出された気体を前記と同じ条件で分
析したところ、シリコンウエハ加熱装置１をクリーンル
ーム内に入れた場合に検出された有機物以外にも多数の
種類の有機物が検出された。

【００２２】なお、前記実施形態では、断熱容器２を上
面で開閉するものとしたが、側面で開閉するものとして
もよい。また、シリコンウエハ収納容器３も、蓋３２を
上面に設けて上面で開閉するものにしたが、容器３内を
密閉することができれば、シリコンウエハＳを側面から
出し入れするものであってもよい。また、シーズヒータ
４２はシリコンウエハ収納容器３の底板裏側に直接固定
されていてもよい。

【００２３】また、この実施形態におけるシリコンウエ
ハ加熱装置１はシリコンウエハＳを下側から加熱するも
のであるため、シリコンウエハＳの裏面に吸着物がある
と当該吸着物が脱着されてキャリヤガス中に混入する恐
れがあるが、この実施形態のように、シリコンウエハ収
納容器３の下面にガス排出管７が設置してあると、ここ
からシリコンウエハＳの裏面の吸着成分が排出されるた
め、このガス排出管７には、シリコンウエハＳの裏面か
ら発生した成分をガス導出管８から導出させない効果が
ある。これにより、シリコンウエハＳの表面にのみ吸着
した成分を正確に分析できる。

【００２４】また、シーズヒータ４２はシリコンウエハ
収納容器３を上側から加熱するものであってもよく、そ
の場合には、蓋３２の上側に例えば前述のヒータ部材４
をシーズヒータ４１側を下に向けて配置すればよい。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜３のシ
リコンウエハ加熱装置によれば、クリーンルーム内の空
気を汚染するようなガス状物が断熱容器の内外に発生し
ないため、クリーンルーム内で使用することができる。
そのため、ガス導出管から分析装置に導入されるガスに
よって、シリコンウエハにクリーンルーム内で吸着した
物質についての正確な分析がなされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に相当するシリコンウエハ
加熱装置を示す概略断面図である。

【符号の説明】

Ｓ シリコンウエハ １ シリコンウエハ加熱装置 ２ 断熱容器 ３ シリコンウエハ収納容器 ４２ シーズヒータ ６ ガス導入管 ８ ガス導出管 ２１ 断熱材 ２２ａ 金属板（外面材） ２２ｂ 金属板（内面材） ３１ａ 空間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリコンウエハを所定温度に加熱するこ
   とにより表面に吸着した物質を気化させて脱着し、脱着
   物質をキャリヤガスに同伴させて外部に導出するシリコ
   ンウエハの加熱装置において、 断熱容器と、その内部に配置されたシリコンウエハ収納
   容器と、当該断熱容器内部に配置され且つ前記シリコン
   ウエハ収納容器を加熱するシーズヒータとで構成され、
   前記断熱容器およびシリコンウエハ収納容器は、前記所
   定温度の加熱によってもガス状物が発生しない材質から
   なり、前記シリコンウエハ収納容器の内部寸法はシリコ
   ンウエハ収納時に当該容器内上部に空間が生じる大きさ
   とし、前記シリコンウエハ収納容器には、前記キャリヤ
   ガスを内部に導入するガス導入管と、当該シリコンウエ
   ハ収納容器内の前記空間内の気体を断熱容器外に導出す
   るガス導出管とを接続したことを特徴とするシリコンウ
   エハの加熱装置。
2. 【請求項２】 前記シリコンウエハ収納容器はステンレ
   ススチールからなることを特徴とする請求項１記載のシ
   リコンウエハの加熱装置。
3. 【請求項３】 前記断熱容器は、内面材および外面材が
   金属板であり、両金属板の間に断熱材を挟んだ構造の箱
   体であることを特徴とする請求項１または２に記載のシ
   リコンウエハの加熱装置。