JPH11307523A

JPH11307523A - 基板処理装置

Info

Publication number: JPH11307523A
Application number: JP10113292A
Authority: JP
Inventors: Makoto Tsuri; 誠津里
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-11-05
Anticipated expiration: 2018-04-23
Also published as: JP4304354B2

Abstract

(57)【要約】【課題】障害等の非常事態の発生に伴って、処理空間
を不活性ガスで高速に浄化する場合、ＡＰＣバルブで加
圧状態が発生してしまうことを防止する。【解決手段】縦型の常圧熱酸化装置は、ウェーハＷに
対して所定の酸化膜を形成するための反応空間Ｓを提供
する反応炉１１と、上記反応空間ＳにＨ２ガスとＯ２ガ
スの燃焼により生成される水蒸気やＮ２ガスを供給する
ガス供給ライン１４とを有する。また、この常圧熱酸化
装置は、反応空間Ｓのガスを排出するガス排出ライン１
５と、このガス排出ライン１５の排ガス圧力を制御する
ＡＰＣバルブ１６と、ガス排出ライン１５にＡＰＣバル
ブ１６と並列に接続され、装置の非常停止状態が発生し
た場合に、導通状態に設定されるバイパスライン１７と
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置のウェ
ーハ等の基板に所定の処理を施すための基板処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体装置のウェーハに所定の
処理を施すウェーハ処理装置は、密閉された処理空間に
処理用ガスを供給することにより、この処理空間に配設
された基板に所定の処理を施すようになっている。

【０００３】このようなウェーハ処理装置として、例え
ば、熱酸化装置がある。この熱酸化装置は、密閉された
反応空間に酸素または水分子を供給することにより、熱
酸化によってウェーハの表面に酸化膜を形成するように
なっている。

【０００４】この熱酸化装置としては、常圧熱酸化装置
がある。この常圧熱酸化装置は、１気圧付近の気圧下
で、酸化膜を形成する装置である。

【０００５】この常圧熱酸化装置では、障害等の非常事
態が発生した場合、装置を安全な状態に設定する必要が
ある。

【０００６】この要望に応えるため、従来の常圧熱酸化
装置では、障害等の非常事態が発生した場合、反応空間
を不活性ガスで高速に浄化するようになっていた。

【０００７】このような構成によれば、障害等の非常事
態が発生した場合、反応空間に溜まっているガスによる
爆発等の事故の発生を防止することができる。これによ
り、装置を安全な状態に設定することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成では、反応空間からガスが漏れてしまう危険性
があるという問題がった。

【０００９】すなわち、反応空間に溜まっているガスを
排出するガス排出ラインには、通常、自動圧力制御バル
ブ（以下「ＡＰＣ（Auto Pressure Control）バルブ」
という。）が挿入されている。この場合、このバルブの
開度が狭いと、その部分で加圧状態が発生する。これに
より、反空空間の内圧が上昇する。その結果、反応空間
の内圧が外圧より高くなる。その結果、反応空間からガ
スが漏れてしまうことがある。

【００１０】そこで、本発明は、処理空間を不活性ガス
で高速に浄化する場合、ＡＰＣバルブで加圧状態が発生
してしまうことを防止することができる基板処理装置を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の基板処理装置は、処理容器と、ガス供
給ラインと、ガス排出ラインと、排ガス圧力制御手段
と、バイパスラインとを備えたことを特徴とする。

【００１２】ここで、処理容器は、基板に対して所定の
処理を施すための処理空間を提供する手段である。ま
た、ガス供給ラインは、上記処理空間にガスを供給する
手段である。ガス排出ラインは、上記処理空間のガスを
排出する手段である。排ガス圧力制御手段は、ガス排出
ラインの排ガス圧力を制御する手段である。この排ガス
圧力制御手段は、ガス排出ラインに挿入されている。バ
イパスラインは、装置の非常停止状態が発生したときに
導通状態に設定される手段である。このバイパスライン
は、上記ガス排出ラインに排ガス圧力制御手段と並列に
接続されている。

【００１３】上記構成では、障害等の非常事態が発生す
ると、処理空間が不活性ガスにより高速で浄化される。
また、この場合、装置が非常停止状態に設定される。こ
れにより、バイパスラインが導通状態に設定される。そ
の結果、処理空間からガス排出ラインにより排出される
ガスの一部が、排ガス圧力制御手段の手前でバイパスラ
インに流れる。これにより、排ガス圧力制御手段で加圧
状態が発生することを防止することができる。その結
果、処理空間の内圧が上昇することを防止することがで
きる。これにより、処理空間の内圧が外圧より高くなる
ことを防止することができる。その結果、処理空間から
ガスが漏れてしまうことを防止することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態を詳細に説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施の形態の構成を示
す図である。なお、以下の説明では、本発明の基板処理
装置を、水蒸気を使ってウェーハの表面に所定の酸化膜
を形成する縦型の常圧熱酸化装置に適用した場合を代表
として説明する。

【００１６】図示の常圧熱酸化装置は、反応炉１１と、
ボート１２と、ヒータ１３と、ガス供給ライン１４と、
ガス排出ライン１５と、ＡＰＣバルブ１６と、バイパス
ライン１７とを有する。

【００１７】ここで、反応炉１１は、複数のウェーハＷ
の表面に所定の酸化膜を形成するための密閉された反応
空間Ｓを提供する手段である。また、ボート１２は、成
膜時、複数のウェーハＷを保持する手段である。また、
ヒータ１３は、成膜時、ウェーハＷを加熱する手段であ
る。

【００１８】また、ガス供給ライン１４は、反応炉１１
の内部、すなわち、反応空間Ｓに水蒸気や不活性ガスを
供給する手段である。また、ガス排出ライン１５は、反
応空間Ｓに存在するガスを排出する手段である。

【００１９】ＡＰＣバルブ１６は、ガス排出ライン１５
の排ガス圧力を所望の値に制御する手段である。このＡ
ＰＣバルブ１６は、ガス排出ライン１５に挿入されてい
る。バイパスライン１７は、装置の非常停止状態の発生
時に、導通状態になるガス排出ラインである。このバイ
パスライン１７は、ガス排出ライン１５にＡＰＣバルブ
１６と並列に接続されている。

【００２０】上記ボート１２は、反応炉１１の下端部に
形成された炉口１１１を介して出し入れされる。上記ヒ
ータ１３は、反応炉１１を取り囲むように、この反応炉
１１の周囲に配設されている。

【００２１】上記ガス供給ライン１４は、例えば、Ｈ２
ガスを蓄積するガスタンク１４１（１）と、Ｏ２ガスを
蓄積するガスタンク１４１（２）と、Ｎ２ガスを蓄積す
るガスタンク１４１（３）を有する。

【００２２】ここで、Ｈ２ガス用のガスタンク１４１
（１）とＯ２ガス用のガスタンク１４１（２）は、それ
ぞれガス供給配管１４２（１），１４２（２）を介して
燃焼管１４７に接続されている。この燃焼管１４７は、
反応炉１１のガス導入部１１２に接続されている。ま
た、Ｎ２ガス用のガスタンク１４１（３）は、ガス供給
配管１４２（３）を介して、例えば、Ｈ２ガス用のガス
供給配管１４２（１）の途中に接続されている。

【００２３】ガス供給配管１４２（１），１４２
（２），１４２（３）には、それぞれハンドバルブ１４
４（１），１４４（２），１４４（３）と、マスフロー
コントローラ１４５（１），１４５（２），１４５
（３）と、エアバルブ１４６（１），１４６（２），１
４６（３）が挿入されている。

【００２４】上記ガス排出ライン１５は、ガス排出配管
１５１を有する。このガス排出配管１５１の上流側端部
は、反応炉１１のガス排出部１１３に接続されている。
このガス排出配管１５１には、ハンドバルブ１５２と、
スクラバ１５３が挿入されている。この場合、これら
は、例えば、上流側からこの順序で挿入されている。

【００２５】上記ＡＰＣバルブ１６は、ガス排出配管１
５１に挿入されている。この場合、このＡＰＣバルブ１
６は、例えば、ハンドバルブ１５２の上流に挿入されて
いる。上記バイパスライン１７は、バイパス配管１７１
を有する。このバイパス配管１７１の上流側端部は、Ａ
ＰＣバルブ１６の上流側で、ガス排出配管１５１に接続
されている。また、下流側端部は、ハンドバルブ１５２
の下流側で、ガス排出配管１５１に接続されている。こ
のバイパス配管１７１には、エアバルブ１７２が挿入さ
れている。

【００２６】このエアバルブ１７２としては、ノーマリ
オープン型のエアバルブが用いられる。すなわち、装置
の電源がオフ状態に設定された場合に、開状態に設定さ
れるエアバルブが用いられる。これにより、このエアバ
ルブ１７２は、装置の非常停止状態が発生した場合に、
開状態に設定される。その結果、バイパスライン１７
は、装置の非常停止状態が発生したときに導通状態に設
定される。

【００２７】上記構成において、動作を説明する。ま
ず、ウェーハＷに所定の酸化膜を形成する場合の動作を
説明する。

【００２８】この場合、まず、ボートロード処理が実行
される。これにより、成膜すべき複数のウェーハＷが収
容されたボート１２が反応炉１１の炉口１１１を介して
その内部、すなわち、反応空間Ｓに搬入される。

【００２９】このボートロード処理が終了すると、成膜
処理が実行される。これにより、ガスタンク１４１
（１），１４１（２）からガス供給配管１４２（１），
１４２（２）を介して、燃焼管１４７にＨ２ガスとＯ２
ガスが供給される。その結果、Ｈ２ガスとＯ２ガスが燃
焼させられる。これにより、水蒸気が生成される。

【００３０】この水蒸気は、反応炉１１に供給される。
この場合、ウェーハＷは、ヒータ１３によって加熱され
ている。さらに、反応炉１１の内部に含まれるガスはガ
ス排出ライン１５により排出される。これにより、ウェ
ーハＷの表面に熱酸化処理により所定の酸化膜が形成さ
れる。

【００３１】この場合、水蒸気の流量は、マスフローコ
ントローラ１４５（１），１４５（２）によってＨ２ガ
スとＯ２ガスの流量を制御することにより制御される。
また、排気ガスの圧力は、ＡＰＣバルブ１６により制御
される。

【００３２】この成膜処理が終了すると、アフタパージ
処理が実行される。これにより、燃焼管１４７に対する
Ｈ２ガスとＯ２ガスの供給が停止される。その結果、反
応管１１に対する水蒸気の供給が停止される。そして、
その代わりに、Ｎ２ガス用のガスタンク１４１（３）か
らガス供給配管１４２（３），１４２（１）と、燃焼管
１４７を介して反応炉１１にＮ２ガスが供給される。ま
た、反応炉１１の内部のガスがガス排出ライン１５を介
して排出される。これにより、反応空間ＳがＮ２ガスに
より浄化される。

【００３３】このアフタパージ処理が終了すると、ボー
トアンロード処理が実行される。これにより、ボート１
２が反応炉１１から炉口１１１を介して搬出される。そ
の結果、成膜された複数のウェーハＷが反応炉１１から
炉口１１１を介して搬出される。

【００３４】以上が、ウェーハＷに所定の酸化膜を形成
する場合の動作である。なお、この場合、バイパスライ
ン１７のエアバルブ１７２は閉じられている。これは、
この場合は、装置の電源がオン状態に設定されているか
らである。これにより、この場合は、反応空間Ｓのガス
は、ガス排出ライン１５のみを介して排出される。

【００３５】次に、障害等の非常事態が発生した場合
に、反応空間Ｓを不活性ガスによって高速で浄化する場
合の動作を説明する。なお、以下の説明では、成膜処理
の実行中に、障害等の非常事態が発生した場合を代表と
して説明する。

【００３６】この場合、反応空間Ｓに対する水蒸気の供
給が停止される。そして、その代わりに、反応空間Ｓに
は、Ｎ２ガスの供給される。また、この場合、ガス排出
ライン１５による排気処理は実行される。これにより、
反応空間ＳがＮ２ガスで浄化される。その結果、反応空
間Ｓに含まれるガスによる爆発等の事故の発生が防止さ
れる。

【００３７】しかしながら、この場合、反応空間Ｓに供
給されるＮ２ガスの流量は、上述したアフタパージ処理
期間に供給されるＮ２ガスの流量より多くなるように設
定されている。これは、反応空間Ｓを高速で浄化するた
めである。これにより、ガス排出ライン１５により排出
されるガスの流量が多くなる。その結果、ＡＰＣバルブ
１６の開度が小さいと、この部分で加圧状態が発生す
る。これにより、反応空間Ｓの内圧が上昇し、この反応
空間Ｓからガスが漏れる危険性が生じる。

【００３８】しかしながら、本実施の形態では、障害等
の非常事態が発生した場合、バイパスライン１７のエア
バルブ１７２が開状態に設定される。これは、この場合
は、装置の電源がオフ状態に設定されるからである。こ
れにより、この場合は、バイパスライン１７が導通状態
に設定される。その結果、この場合は、反応空間Ｓから
ガス供給配管１５１を介して排出されたガスの一部は、
ＡＰＣバルブ１６の手前でバイパスライン１７のバイパ
ス配管１７１に流れる。

【００３９】これにより、ＡＰＣバルブ１６で加圧状態
が発生することが防止される。その結果、反応空間Ｓの
内圧が上昇することが防止される。これにより、反応空
間Ｓの内圧が外圧より高くなることが防止される。その
結果、反応炉１１の炉口１１１からガスが漏れることが
防止される。

【００４０】以上詳述したように本実施の形態では、ガ
ス排出ライン１５にＡＰＣバルブ１６と並列にバイパス
ライン１７が接続されている。このバイパスライン１７
は、装置の非常停止状態が発生した場合に導通する。こ
れにより、本実施の形態によれば、障害等の非常事態が
発生した場合に、ＡＰＣバルブ１６が加圧状態になるの
を防止することができる。その結果、障害等の非常事態
が発生した場合に、反応空間Ｓからガスが漏れるのを防
止することができる。

【００４１】以上、本発明の一実施の形態を詳細に説明
したが、本発明は、上述したような実施の形態に限定さ
れるものではない。

【００４２】（１）例えば、先の実施の形態では、本発
明を、縦型の常圧熱酸化装置に適用する場合を説明し
た。しかしながら、本発明は、横型の常圧熱酸化装置に
も適用することができる。また、本発明は、このような
バッチ式の常圧熱酸化装置だけでなく、枚葉式の常圧熱
酸化装置にも適用することができる。

【００４３】（２）また、先の実施の形態では、本発明
を常圧熱酸化装置に適用する場合を説明した。しかしな
がら、本発明は、高圧熱酸化装置にも適用することがで
きる。また、本発明は、減圧熱酸化装置にも適用するこ
とができる。これは、減圧熱酸化装置であっても、例え
ば、反応空間の内圧と外圧の設定の仕方によっては、Ａ
ＰＣバルブで加圧状態が発生したとき、反応空間の内圧
が外圧より高くなることがあるからである。

【００４４】（３）また、先の実施の形態では、本発明
を熱酸化装置に適用する場合を説明した。しかしなが
ら、本発明は、熱酸化装置以外の酸化装置（例えば、プ
ラズマ陽極酸化装置等）にも適用することができる。ま
た、本発明は、酸化装置以外の成膜装置（例えば、ＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor Deposition）装置、ＰＶＤ（Physi
cal Vapor Deposition）装置、エピタキシャル成長装置
等）にも適用することができる。さらに、本発明は、成
膜装置以外のウェーハ処理装置にも適用することができ
る。また、本発明は、半導体デバイスのウェーハ以外の
固体デバイスの基板（液晶表示デバイスのガラス基板
等）を処理する基板処理装置にも適用することができ
る。

【００４５】（４）この他にも、本発明は、その要旨を
逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論で
ある。要は、本発明は、ガス排出ラインに排ガス圧力制
御手段を有するとともに、障害等の非常事態の発生時
に、基板の処理空間を不活性ガスで高速に浄化する基板
処理装置一般に適用することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１記載の基板
処理装置では、ガス排出ラインに排ガス圧力制御手段と
並列に、装置の非常停止状態の発生時に導通状態に設定
されるバイパスラインが接続されている。これにより、
この装置によれば、障害等の非常事態の発生時に、排ガ
ス圧力制御手段で加圧状態が発生するのを防止すること
ができる。これにより、処理空間からガスが漏れるのを
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の構成を示す図である。

【符号の説明】

１１…反応炉、１１１…炉口、１１２…ガス導入部、１
１３…ガス排出部、１２…ボート、１３…ヒータ、１４
…ガス供給ライン、１４１（１），１４１（２），１４
１（３）…ガスタンク、１４２（１），１４２（２），
１４２（３）…ガス供給配管、１４４（１），１４４
（２），１４４（３）…ハンドバルブ、１４５（１），
１４５（２），１４５（３）…マスフローコントロー
ラ、１４６（１），１４６（２），１４６（３）…エア
バルブ、１４７…燃焼管、１５１…ガス排出配管、１５
２…ハンドバルブ、１５３…スクラバ、１６…ＡＰＣバ
ルブ、１７１…バイパス配管、１７２…エアバルブ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に対して所定の処理を施すための処
理空間を提供する処理容器と、この処理容器により提供される前記処理空間にガスを供
給するガス供給ラインと、前記処理容器により提供される前記処理空間のガスを排
出するガス排出ラインと、このガス排出ラインに挿入され、このガス排出ラインの
排ガス圧力を制御する排ガス圧力制御手段と、前記ガス排出ラインに前記排ガス圧力制御手段と並列に
接続され、装置の非常停止状態が発生したときに導通状
態に設定されるバイパスラインとを備えたことを特徴と
する基板処理装置。