JPS63133521A - 半導体基板の熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体デバイスの製造過程において使用される
半導体基板の熱処理装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体デバイスの製造過程において、熱処理は不可欠な
工程であるが、素子の微細化が進むにつれ、従来の電気
炉による熱処理に限界がみえ始めてきた０例えば、イオ
ン打込み後の残い接合形成のための熱処理等をあげるこ
とができる。この問題を解決するための手段として、ハ
ロゲンランプによって、ウェーハを直接、短時間加熱す
る方法が有効であることがわかっている。更に、上記方
法は、イオン打込み後の熱処理の他、シリサイドの形成
や絶縁膜のりフロー、アロイの形成、電極配線のシンタ
リング、薄い酸化膜や窒化膜の形成等、熱処理にからむ
多くの用途に、従来得られなかったメリットを生ずるこ
ともわかってきた。

第９図は従来広く用いられている棒状ハロゲンランプに
よる熱処理装置の概略構成を示す斜視図である。

第９図において５１は未処理ウェーハを収納するローダ
用ウェーハカセットである。直径６＃以下の場合ウェー
ハは通常３／１６　’　（４，７６ｍｍ）のピッチで等
間隔に収納されている。ウェーハを搬出する場合はこの
カセット５１を１ピツチずつ駆動機構（図示せず）によ
り下降させ、カセット内最下位置のウェーハ１１がロー
ダ用ウェーハ搬送ベルト５３の上面に接触した時点で停
止させる。その後ベルト５３を矢印方向に回転させるこ
とによりカセット５１内のウェーハは収納位ｉ１Ａから
取出し位置Ｂへ搬送される。

取出し位置Ｂへ搬送されたウェーハ１１はウェーハ搬送
アーム５６の先端双叉載置部へ載せられ、ウェーハ搬送
アーム５６により更に長方形断面を有する石英製のチャ
ンバ６２０ウ工−ハ出入口５日（ゲートバルブ５７は開
いている）よりチャンバ６２内の所定位置Ｃへと搬送さ
れる。

搬送されたウェーハ１１を当該所定位置Ｃに置き、空に
なったウェーハ搬送アーム５６を移動してチャンバ６２
外へ出す。しかる後ゲートバルブ５７を閉じ、チャンバ
６２の上、下面に多数配置した上面、下面加熱源の棒状
ハロゲンランプ１３ａ　、　１３ｃによりつ工−ハの加
熱が行われる。３５は加熱効率を向上させるための反射
板である。

ウェーハの加熱は通常Ｎ２ガスまたはＡｒガスなどの不
活性ガス雰囲気中で行われるが、指定されたガス雰囲気
以外の不純物ガスは極力排除されていることが望ましい
。したがって例えばＮ２雰囲気中でウェーハを熱処理す
る場合は、チャンバ６２内に空気などが入ることを防止
するため、ガス導入部６３よりガスを流したまま、ゲー
トバルブ５７を開き、ウェーハの搬入及び搬出を行う必
要がある。これは、高温に加熱されたウェーハは非常に
活性であり、空気中に含まれている酸素や不純物ガスが
わずかな時間にウェーハの界面と反応したり、不純物の
拡散がウェーハ内へ進んでしまったりするためである。

ウェーハの加熱は、通常、長方形断面を有する石英製の
チャンバ６２内にウェーハを置き、チャンバ６２内を指
定されたガス雰囲気に保持した状態でチャンバ６２の上
面及び下面に配置された棒状ハロゲンランプ１３ａ　、
　１３ｃにより行われる。

加熱時間は１〜６０秒程度で、指定された温度に一定時
間保持（例えば１０００℃に５秒保持）することにより
熱処理を行うことができる。

熱処理が完了するとゲートバルブ５７を開き、ウェーハ
搬送アーム５６を再びチャンバ６２内に挿入してその先
端双叉載置部にウェーハを載せ、ウェーハを所定位置Ｃ
から取出し位置Ｂへ搬送する。その後、取出し位置Ｂの
処理済ウェーハをアンローダ用ウェーハ搬送ベルト５４
によりアンローダ用ウェーハカセット５２内へ収納する
。

また加熱されたウェーハは冷却する必要があるが、チャ
ンバ外へ搬出後、取出し位置Ｂで冷却するか、または取
出し位置Ｂとカセット５２の収納位置りとの間に冷却部
を設け、そこで冷却するなどの方法がとられている。

以下上述の一連の作業を繰り返し行い、ローダ用ウェー
ハカセット５１に収納された未処理ウェーハは順次自動
的に取出されてチャンバ６２内で処理され、この処理済
ウェーハはアンローダ用つェーへカセット５２に収納さ
れるものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記のような従来装置においては、次のよ
うな問題点があった。即ち、 ■　チャンバ６２内を不活性ガスなどに置換する場合、
チャンバ内を真空排気をするとその構造上チャンバが破
壊してしまうので、チャンバ６２内を真空排気できない
ため迅速かつ確実にガス置換をすることができない。

■　チャンバ６２の上面及び下面にランプ１３ａ　、　
１３ｃが配置されているため、ウェーハ周辺からの熱放
散に対し、これを補うことが困難であり、ガス導入部６
３及びウェーハ出入口５８に対する部分は特に熱放散が
多く、ウェーハ面での温度分布にバラツキが多くなり、
スリップラインの発生が起こりやすい。

■　ウェーハの周方向の温度分布を改善するためにはウ
ェーハを回転させることが良好な手段であるが、チャン
バ６２の上下両面にランプ１３ａ、　１３ｃが配置され
ているためウェーハ回転の手段を講することが非常に困
難である。

■　ウェーハの冷却は指定された雰囲気内である一定温
度（例えば２００℃前後）まで行うことが望ましいが、
従来装置においては冷却部がチャンバ６２外に設けられ
ているため、ウェーハは空気中で冷却されることになり
、これはたとえウェーへの処理が指定された高純度のガ
ス雰囲気中で行われたとしても冷却過程において、つ工
−ハ表面の酸化及び拡散などが促進され、良好な熱処理
を行ったことにはならない。

またこれを防止するためにチャンバ６２内に冷却部を設
ける方法も考えられるが、ウェーハ搬送アーム５６によ
る搬送方法及びウェーハの処理時間の短縮化（スループ
ット向上）などを考えると、得策ではなく、その実施が
非常に困難である。

本発明の目的は上記の問題点に鑑みてなされたもので、 ■　指定された高純度ガス雰囲気（例えば高純度Ｎ２ガ
ス雰囲気）中でウェーハの急速加熱及び冷却を行うこと
ができること、 ■　高純度ガス雰囲気を作成する手段として全容器内を
真空排気装置で一旦排気した後、指定されたガスを導入
し置換するため短時間で指定された雰囲気を作ることが
できること、 ■　ウェーハは一枚ずつ処理するが、ウェーハを容器内
へ出し入れする部分には小さなロードロツタ室を設け、
このロードロック室を真空排気した後、ガス置換をする
ことにより内部の雰囲気を保持したまま、ウェーハの搬
入・搬出を行うことができること、 ■　ランプの配置を上面及び側面に配置することにより
ウェーハの下側よりウェーハの回転機構による回転とウ
ェーハの温度測定ができるためウェーハの温度分布の改
善及び温度制御が容易にできること 等の条件を満足する熱処理装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明装置は上記の問題点を解決し、上記の目的を達成
するため、第１図示のようにウェーハ１１の搬入用時に
開かれる開閉ドア４ａを有するロードロツタ室４と、ウ
ェーハ１１を熱処理する熱処理室１２とこの両室４，１
２を連通するウェーハ搬送室３とでチャンバを構成し、
ロードロツタ室４とつ工−ハ搬送室３との間に、この両
室４，３間のウェーハ搬入出口の開閉を行うゲート弁７
を設け、このゲート弁７に当該両室４，３間のウェーハ
１１の移動を行うウェーハホルダ２８を併設せしめ、ウ
ェーハ搬送室３と熱処理室１２との間には、この両室３
，１２間のウェーハ搬入出口の開閉を行うゲート弁９を
設け、このゲート弁９に当該両室３．１２間のウェーハ
１１の移動とウェーハの回転を行うウェーハホルダ１０
を併設し、ウェーハ搬送室３内にはウェーハホルダ２８
から受け取ったウェーハ１１を搬送してウェーハホルダ
１０に受渡すローダ用ウェーハ搬送機構５とその逆の動
作を行うアンローダ用ウェーハ搬送機構６を併設すると
共にこのアンローダ用ウェーハ搬送機構６による搬送途
中のウェーハ１１を冷却するウェーハ冷却部８を設け、
ロードロツタ室４．ウェーハ搬送室３及び熱処理室１２
に、排気装置１８及びガス供給部１７を連結し、熱処理
室１２の上部及び側部にそれぞれウェーハ１１の上面加
熱源１３ａ及び側面加熱源１３ｂを配置せしめてなる構
成としたものである。

〔作　用〕

開閉ドア４ａを開き、ゲート弁７を閉じると共にウェー
ハホルダ２８をロードロツタ室４に移動させ、このウェ
ーハホルダ２Ｂに、室４に搬入したウェーハ１１を載せ
る。しかる後、開閉ドア４ａ及びゲート弁９を閉じ、ロ
ードロツタ室４．ウェーハ搬送室３及び熱処理室１２を
排気装置１８により排気し、次いでガス供給部１７によ
り指定の高純度ガスを導入して室４，３．１２内の雰囲
気を指定の高純度ガス雰囲気に置換する。

この状態で、ゲート弁７を開くと共にウェーハホルダ２
８をウェーハ搬送室３に移動させて当該ウェーハホルダ
２８上のウェーハ１１をローダ用ウェーハ搬送機構５に
移し、この搬送機構５によりウェーハ１１をウェーハ搬
送室３内に搬送する。この搬送機構５を熱処理室１２の
直前で停止させ、ゲート弁９を開くと共にウェーハホル
ダ１０をウェーハ搬送室３に移動させてからローダ用搬
送機構５を熱処理室１２の下方位置に移動させ、ウェー
ハホルダ１０を熱処理室１２の方向に移動させてウェー
ハ１１を搬送機構５よりウェーハホルダ１０上に移す。

その後、ローダ用搬送機構５を熱処理室１２の下方位置
より熱処理室１２の下方位置より側方位置に戻してから
、ウェーハホルダ１０を熱処理室１２に移動させてウェ
ーハ１１を熱処理室１２に搬入すると共にゲート９を閉
じる。この状態でガス供給部１７により指定された高純
度ガスを熱処理室１２に供給する一方、排気装置１８に
より排気し、ウェーハホルダｌＯを回転させることによ
りウェーハ１１を回転させながら上面加熱源１３ａと側
面加熱源１３ｂにより均一に加熱してウェーハの熱処理
を行う。

しかる後、ゲート弁９を開くと共にウェーハホルダｌＯ
をウェーハ搬送室３に移動させてウェーハ１１を熱処理
室１２からウェーハ搬送部３に搬出する。

次いでアンローダ用搬送機構６を熱処理室１２の下方位
置に移動させ、上記の逆の動作過程でウェーハ１１をア
ンローダ用搬送機構６に移してウェーハ搬送部３を搬送
する。

その搬送途中で搬送機構６を冷却部８の位置に一旦停止
させ、ウェーハ１１を冷却部８により冷却した後、アン
ローダ用搬送機構６によりロードロツタ室４の下方位置
まで搬送する。次いで上記の逆の動作過程でウェーハ１
１をロードロック室４に搬入すると共にゲート弁７を閉
じ、開閉ドア４ａを開いてウェーハ１１の取り出しを行
う。

〔実施例〕

以下図面により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明装置の１実施例の概要を示す説明図、第
２図は本発明におけるウェーハ収納カセットとロードロ
ック室との間でウェーハの搬送を行うウェーハ搬送機構
の構成と動作の説明用斜視図、第３図（ａ）〜（ｄ）は
本発明におけるロードロツタ室とウェーハ搬送室との間
のゲート弁周りの構成と動作の説明用断面図、第４図（
ａ）〜（Ｃ）は本発明におけるウェーハ搬送室のローダ
用搬送機構の動作説明用断面図、第５図は本発明におけ
るウェーハ搬送室のローダ用、アンローダ用搬送機構の
構成を示す斜視図、第６図（ａ）〜（ｆ）は本発明にお
けるウェーハ搬送室と熱処理室との間のゲート弁周りの
構成と動作の説明用断面図、第７図は同じくその詳細構
成を示す簡略断面図、第８図（ａ）　、　（ｂ）は本発
明におけるウェーハ搬送室のウェーハ冷却部の構成と動
作の説明用断面図である。

第１図において１は未処理、処理済ウェーハ１１を全部
で通常２５枚収納するウェーハ収納カセットである。こ
のカセット１を１個または複数個配置し作用することが
できる。２はカセット１からウェーハ１１を１枚ずつ取
り出してロードロツタ室４に搬入し、またはその逆の動
作を行うウェーハ搬送機構である。このウェーハ搬送機
構２は、例えば第２図示のようにケース２５内の支承部
に上下動自在で回転自在に軸２６ａを支持した第１アー
ム２６と、この第１アーム２６上に前後動自在に設けら
れ。

先端肉薄部上面に真空吸着部（孔）２７ａを有する第２
アーム２７と、第１アーム２６の回転機構及び上下動機
構（いずれも図示せず）と、第２アーム２７の前後動機
構及び真空吸着部の排気装置（いずれも図示せず）とよ
りなる。

４はウェーハ１１の搬入出時に開かれる開閉ドア４ａを
有するロードロック室、１２はウェーハ１１を熱処理す
熱処理室、３はこの両室４，１２の下部を連通ずるウェ
ーハ搬送室で、これらの室はチャンバ（気密容器）を構
成する。熱処理室１２は透明石英製であり、内部を真空
排気するため円筒状で天井部は球状をなしていて外部圧
力が加わっても破撰しない構造になっている。

７はロードロツタ室４とウェーハ搬送室３との間に設け
たゲート弁（第３図参照）で、両室４゜３間のウェーハ
搬入出口の開閉を行うものである。

ゲート弁７の弁軸７ａはウェーハ搬送室３の下部室壁に
貫通して上下動自在に軸受６１により支承されている。

２８はゲート弁７の弁軸７ａの貫通孔に軸部２８ａを挿
入したウェーハホルダで、両室４．３間のウェーハ１１
の移動を行うものである。ゲート弁７の弁軸７ａとウェ
ーハホルダ２８の軸部２８ａは上下動機構（図示せず）
に連結されている。２９ａは開閉ドア４ａに連結したガ
ス導入パイプで、１５ａはガス導入弁であり、ガスをロ
ードロック室４に導入するためのものである。３０はウ
ェーハホルダ２８の軸部２８ａを貫通して当該軸部２８
ａの上部側方に開口させた排気通路、３１ａは排気通路
３０に連結した排気パイプで、１６ａは排気弁であり、
ロードロック室４を排気するためのものである。

５はウェーハ搬送室３内に設けられたローダ用ウェーハ
搬送−構で、ウェーハホルダ２８から受け取ったウェー
ハ１１をロードロック室４の下方位置から熱処理室１２
の下方位置まで搬送するものであり、６はこのローダ用
ウェーハ搬送機構５の真下に併設されたアンローダ用ウ
ェーハ搬送機構で、ウェーハホルダ１０から受け取った
ウェーハ１１を熱処理室１２の下方位置からロードロッ
ク室４の下方位置まで搬送するものである。

これらの搬送機構５，６は例えば第５図示のように案内
軸３２に沿ってねし送り、ワイヤー駆動等の移動手段（
図示せず）により移動せしめられる移動体３３と、この
移動体３３にアーム基部が固定されウェーハ１１を載置
する双叉アーム３４とよりなる。

２９ｂはウェーハ搬送室３に連通ずるガス導入パイプで
、１５ｂはガス導入弁であり、ガスをウェーハ搬送室３
に導入するためのものである。３１ｂはウェーハ搬送室
３に連通ずる排気パイプで、１６ｂは排気弁であり、当
該室３を排気するためのものである。

１３ａ　、　１３ｂはそれぞれ熱処理室１２の上１部及
び側部に設けた上面加熱源及び側面加熱源を構成する多
数本の棒状ハロゲンランプである。上面加熱源は多数本
の棒状ハロゲンランプ１３ａを直交して併設されており
、側面加熱源は多数本の棒状ハロゲンランプ１３ｂを前
後左右の４面に併設されている。

３５はランプ１３ａ　、　１３ｂの光を効率よく反射す
るために表面に金メッキ等を施した反射板、３６はこの
反射板３５を冷却するために設けられている水路、１４
はランプ１３ａ　、　１３ｂを支えるフレームである。

熱処理室１２及び棒状ハロゲンランプ１３ａ　、　１３
ｂは強制空冷による冷却も併用している（図示せず）２
４は熱処理室１２の側壁内面に沿って設けたガス案内筒
、２９ｃは熱処理室１２に連通ずるガス導入パイプ、３
７は熱処理室１２のベース２３に周方向に設けられた多
数のガス噴出孔、１５ｃはガス導入弁であり、これらは
ガスをガス導入パイプ２９Ｃ，ガス導入弁１５Ｃ９多数
のガス噴出孔３７を経て熱処理室１２の側壁とガス案内
筒２４との間に導入するためのものである。３１ｃは熱
処理室１２に連通ずる排気パイプで、１６ｃは排気弁で
あり、当・該室１２を排気するためのものである。

９はウェーハ搬送室３と熱処理室１２との間に設けたゲ
ート弁で、両室３，１２間のウェーハ搬入出口を開閉す
るためのものである。３８はこのゲート弁を冷却するた
めの水路である。ゲート弁９の上面にはランプ１３ａ　
、　１３ｂの光を効率よく反射させるために金メッキな
どの反射層が施されており、３９はこの反射層上の石英
板である。

ゲート弁９の弁軸９ａはウェーハ搬送室３の下部室壁に
貫通して上下動自在に軸受４０により支承され、かつ気
密シール４１により気密に保たれている。

４２はゲート弁９の弁軸９ａに連結した上下動装置、例
えば上下動シリンダである。

ｌＯはウェーハ搬送室３と熱処理室１２間のウェーハ１
１の移動とウェーハ１１の回転を行うウェーハホルダで
、このウェーハホルダ１０の軸部１０ａは、ゲート弁９
の弁軸９ａに貫通して上下動自在に軸受４３により支承
され、かつ気密シール４４により気密に保たれている。

４５はウェーハホルダ１０の軸部１０ａに連結した上下
動装置、例えば上下動用シリンダ、４６は同じく軸部１
０ａに連結した回転駆動装置、例えばギヤによる回転伝
達機構４６ａと回転用モータ４６ｂよりなる。

２１は熱処理室１２のベース２３に斜め下方に設けた輻
射温度測定器で、ウェーハホルダ１０に載置されたウェ
ーハ１１の温度を測定するものである。２２はこの温度
測定器２１により測定した温度に応じてランプ１３ａ　
、　１３ｂの通電量を制御するための温度制御装置であ
る。

１７はロードロック室４のガス導入パイプ２９ａ、ウェ
ーハ搬送室３のガス導入パイプ２９ｂ及び熱処理室１２
のガス導入パイプ２９ｃに連通したガス供給部、１８は
ロードロック室４の排気パイプ３１ａ、ウェーハ搬送室
３の排気パイプ３１ｂ及び熱処理室１２の排気パイプ３
１ｃに連通した排気装置、１９はガス供給部１７と排気
装置１８の圧力を一定に保つための圧力制御装置である
。また、２０はウェーハ搬送機構２゜５．６の・ウェー
ハ搬送制御装置である。

８はウェーハ搬送室３内に設けられアンローダ用ウェー
ハ搬送機構６による搬送途中のウェーハ１１を冷却する
ウェーハ冷却部である。このウェーハ冷却部８は、例え
ば第８図示のようにウェーハ冷却ディスク４７の軸部４
７ａをウェーハ搬送室３の下部室壁に貫通して上下動自
在に軸受４８により支承し、かつ気密シール４９により
気密に保持し、冷却ディスク４７の軸部４７ａに当該デ
ィスク４７を冷却するための水路５０を設け、この水路
５０に冷却水パイプ５５を連通ずると共に冷却ディスク
４７の軸部４７ａに上下動装置、例えば上下動用シリン
ダ５９を連結せしめてなる。６０は冷却ディスク４７の
上面に設けた石英板で、ウェーハが金属製の冷却ディス
ク４７に直接接触するのを回避するためのものである。

本実施例ではロードロック室４．ウェーハ搬送室３及び
熱処理室１２が直線上に配置しであるため、ウェーハ搬
送室３のウェーハ搬送機構５，６としては双叉アーム３
４を直線往復移動する構成としたが、熱処理室１２を中
心にウェーハ搬送室３及びロードロック室４を同−円弧
上に配置してもよく、この場合、ウェーハ搬送機構５，
６としては双叉アーム３４を円弧の中心を軸として回転
往復移動する構成とすればよい。

本実施例はウェーハ収納カセット１より未処理ウェーハ
１１を取り出し、この取り出された未処理ウェーハ１１
をロードロツタ室４．ウェーハ搬送室３を経て熱処理室
１２に搬入して熱処理し、この処理済ウェーハ１１を逆
の過程で取り出し、再びウェーハ収納カセット１に収納
するという動作を全て自動で行うもので、以下その作用
を説明する。

ウェーハ収納カセット１内にある最上段のウェーハ１１
を搬出する場合は、まず、第１アーム２６をカセット１
内の最上段ウェーハとその真下の段のウェーハとの間の
隙間に第２アーム２７の先端真空吸着部２７ａが挿入で
きる位置（第１図の仮想線で示す）まで上昇させる。こ
のとき第２アーム２７は第１アーム２６の最後端位置ま
で引込んだ状態にある。この上昇と同時またはその後に
第１アーム２６をカセット１の中心線に一敗する位置θ
μ第２図参照）まで回転させる。次いで第２アーム２７
を前進させ、その先端の真空吸着部２７ａにウェーハ１
１が吸着できる状態になったと、ころで停止させる。

第１アーム２６をわずかに上昇させて第２アーム２７の
先端真空吸着部２７ａをカセット１内の最上段ウェーハ
１１に対接させ、当該ウェーハ１１を真空吸着部２７ａ
に吸着させる。ウェーハの吸着時点で上昇を停止し、第
２アーム２７を後退させ、後退完了後に第１アーム２６
をロードロック室４ヘウエーハを搬入できる位置θ２ま
で回転させる。

ロードロック室４へのウェーハ搬入に際し、第３図（ａ
）示のように開閉ドア４ａを上昇させて開き、ゲート弁
７及びウェーハホルダ２８を上昇させてゲート弁７を閉
じた状態にする。この状態でウェーハ搬送室３内の雰囲
気は外気と完全に遮断され、ロードロック室４へのウェ
ーハ搬入作業を行うことができる。

そこで第２アーム２７を第２図示のように前進させ最前
位置で停止した後、第１アーム２６を再び下降させ、ウ
ェーハ１１がウェーハホルダ２８の上面に接触したとこ
ろで一旦停止させウェーハ吸着を解除する。その後、第
１アーム２６をわずかに下降させ、第２アーム２７の後
退、第１アーム２６の上昇の動作過程を経て元の位置に
戻る。

これでウェーハ１１はカセット１からロードロック室４
へ移されたことになる。ウェーハ１１をカセット１へ収
納する場合はこの逆の動作を行えばよい。以下、ウェー
ハのカセット１からの搬出及びカセット１への収納の動
作を交互に繰り返すことにより連続して処理することが
できる。第１．第２図例ではカセット１が１個の場合を
示しであるが、ウェーハ搬送機構２の位置を中心として
放射状に複数個（本例では最大５個）設置しておけば、
１個のカセットが終了しても連続して作業を行うことが
できる。

第３図（ｂ）は上記のようにウェーハ搬送機構２により
ロードロック室４内にウェーハ１１が搬入され、ウェー
ハホルダ２８上に置かれた状態を示しである。

この状態で、開閉ドア４ａを第３図（Ｃ）示のように下
降して閉じる。しかる後、排気弁１６ａ〜１６Ｃ（第１
図参照）を開き、排気装置１８を作動してロードロツタ
室４．ウェーハ搬送室３及び熱処理室１２を真空排気す
る。このとき、ゲート弁９は閉じている。各室４．３．
１２の雰囲気はこの真空排気により所定の真空状態にな
る。その後、ガス導入弁１５ａ〜１５ｃを開き、ガス供
給部１７により指定の高純度ガスを各室４，３．１２に
導入し、室内の雰囲気を迅速かつ確実に指定の高純度ガ
ス雰囲気に置換する。ロードロツタ室４が高純度ガスに
置換された状態で、第３図（ｄ）示のようにゲート弁７
及びウェーハホルダ２８を下降し、ゲート弁７を開くと
同時にウェーハホルダ２８上のウェーハ１１をウェーハ
搬送室３に搬入させる。

この搬入状態でローダ用ウェーハ搬送機構５の双叉アー
ム３４（第５図参照）を第４図（ａ）示のようにウェー
ハ１１とゲート弁７との間に位置するまで水平移動させ
、次いでゲート弁７及びウェーハホルダ２８を第４図（
ｂ）示のように下降させてウェーハホルダ２８上のウェ
ーハ１１をローダ用双叉アーム３４上に移す。しかる後
、このローダ用双叉アーム３４を第４図（Ｃ）示のよう
に熱処理室１２の方に向かって水平移動させ、第６図（
ａ）示のように熱処理室１２の直下直前で停止させる。

この状態からウェーハ１１を熱処理室１２内に搬入する
際に、ゲート弁９及びウェーハホルダ１０を第６図（ａ
）示のように下降させ、ローダ用ウェーハ搬送機構５の
双叉アーム３４によるウェーハの搬入を可能にする。次
いでローダ用ウェーハ搬送機構５の双叉アーム３４を熱
処理室１２の下方位置まで移動させる。しかる後、第６
図（ｂ）示のようにウェーハ　□ホルダ１０を上昇させ
て双叉アーム３４上のウェーハ１１をウェーハホルダ１
０上に移した状態にする。その後、ローダ用ウェーハ搬
送機構５の双叉アーム３４を第６図（ａ）の位置まで戻
す。このとき、双叉アーム３４はその双叉間の空間部分
でウェーハホルダ１０に衝突することなく、通り抜け、
元の位置へ戻ることができる。

しかる後、第６図（Ｃ）示のようにゲート弁９とつ工−
ハホルダ１０を上昇させ、ウェーハ１１を熱処理室１２
に搬入すると共にゲート弁９を閉じる。この状態（第７
図参照）でウェーハの熱処理を行う。

即ち、この第６図（Ｃ１及び第７図の状態で、熱処理室
１２の雰囲気は既に指定された高純度ガス雰囲気となっ
ているから、ガス導入弁１５ｃを開き、排気弁１６ｃを
開いてガス供給部１７より指定された高・純度ガスをガ
ス導入パイプ２９ｃを経てガス噴出孔３７より噴出させ
、熱処理室１２の室壁とガス案内筒２４との間を通り熱
処理室１２内を通って排気パイプ３１Ｃより排気させる
。

このようなガス流通状態を保ちながら、ウェーハホルダ
１０を回転させつつ上面加熱源のランプ１３ａと側面加
熱源のランプ１３ｂによりウェーハホルダ１０上のウェ
ーハ１１を加熱する。ウェーハ１１の温度を輻射温度測
定器２１により測定し、この測定温度に応じて温度制御
装置２２によりランプ１３ａ　、　１３ｂの通気量を制
御し、かつウェーハホルダ１０の回転を制御することに
よりウェーハ１１の全面に亘り均一な加熱を行うことが
できる。

ウェーハの熱処理が終了したら、第６図ｆｄ）示のよう
にゲート弁９及びウェーハホルダ１０を下降させ、ゲー
ト弁９を開くと共にウェーハ１１を熱処理室１２からウ
ェーハ搬送室３に移す。しかる後、第６図（ｅ）示のよ
うにアンローダ用ウェーハ搬送機構６の双叉アーム３４
を熱処理室１２の下方位置まで移動させ、次いでウェー
ハホルダ１０を下降させてウェーハ１１をアンローダ用
ウェーハ搬送機構６の双叉アーム３４上に移す。その後
、当該双叉アーム３４を第６図（ｆ）示のように元の位
置に戻す。

この第６図（［１示の状態からウェーハ１１をアンロー
ダ用搬送機構６によりロードロック室４の下方位置まで
搬送する場合は上記ローダ用搬送機構５によるウェーハ
搬送動作とは逆の動作過程で搬送することになる。この
搬送途中のウェーハ冷却部８の真上位置にきたとき、第
８図（ａ）示のように搬送を一旦停止させる。その後、
第８図（ｂ）示のようにウェーハ冷却部８の冷却ディス
ク４７を上昇させてウェーハ１１をこの冷却ディスク４
７上に移す。つ工−ハ１１を移したところで上昇を停止
させ、冷却水バイブ５５より冷却水を送ってウェーハ１
１の冷却を行う。この冷却は熱処理室１２で加熱された
つ工−ハ１１を大気中に搬出する前に冷却して酸化等を
防止するために必要なことである。

冷却が終了したら、第１１（ａ）示のよう冷却ディスク
４７を下降させてウェーハ１１を再びアンローダ用搬送
機構６の双叉アーム３４上に移し、ロードロック室４の
下方位置まで搬送する。ウェーハ搬送室３からロードロ
ツタ室４及びロードロツタ室４からウェーハ収納カセッ
トｌへのウェーハ搬送は上記とは逆の動作過程で行えば
よい。

〔発明の効果〕

上述の説明より明らかなように本発明によれば、ウェー
ハ１１の搬入出時に開かれる開閉ドア４ａを有するロー
ドロツタ室４と、ウェーハ１１を熱処理する熱処理室１
２とこの両室４，１２を連通するウェーハ搬送室３とで
チャンバを構成し、ロードロツタ室４とウェーハ搬送室
３との間に、この画室４゜３間のウェーハ搬入出口の開
閉を行うゲート弁７を設け、このゲート弁７に当該両室
４，３間のウェーハ１１の移動を行うウェーハホルダ２
８を併設せしめ、ウェーハ搬送室３と熱処理室１２との
間には、この両室３，１２間のウェーハ搬入出口の開閉
を行うゲート弁９を設け、このゲート弁９に当該両室３
．１２間のウェーハ１１の移動とウェーハの回転を行う
ウェーハホルダ１０を併設し、ウェーハ搬送室３内には
ウェーハホルダ２８から受け取ったウェーハ１１を搬送
してウェーハホルダ１０に受渡すローダ用ウェーハ搬送
機構５とその逆の動作を行うアンローダ用ウェーハ搬送
機構６を併設すると共にこのアンローダ用ウェーハ搬送
機構６による搬送途中のウェーハ１１を冷却するウェー
ハ冷却部８を設け、ロードロック室４．ウェーハ搬送室
３及び熱処理室１２に、排気装置１８及びガス供給部１
７を連結し、熱処理室１２の上部及び側部にそれぞれウ
ェーハ１１の上面加熱源１３ａ及び側面加熱源１３ｂを
配置せしめてなるので、ウェーハ１１を大気中からロー
ドロック室４に搬入してから開閉ドア４ａとゲート弁７
．９を閉じ、ロードロック室４．ウェーハ搬送室３及び
熱処理室１２を排気装置１８及びガス供給部１７により
指定した高純度ガス雰囲気に置換し、このガス雰囲気を
保持したまま、ゲート弁７，９の開とウェーハホルダ２
８　、１０の作動とローダ用。

アンローダ用搬送機構５，６の作動によりウェーハ１１
を熱処理室１２に供給して熱処理し、熱処理後のウェー
ハ１１をロードロック室４に戻すことができる。

熱処理室１２では指定された高純度ガス雰囲気中でウェ
ーハホルダ１０を回転させてウェーハ１１を回転させな
がら、上面加熱源１３ａと側面加熱源１３ｂにより加熱
させることができるため、ウェーハ１１の全面を均一に
加熱して熱処理することができる。

輻射温度測定器２１は熱処理室１２の下部側方に設ける
ことができるから、当該測定器２１によりつ工−ハ１１
の温度を測定でき、この測定温度に応じて温度制御装置
２２により上面加熱源１３ａと側面加熱源１３ｂの通電
量を制御してウェーハ面内の温度分布を更に均一になら
しめ、ウェーハの熱処理を一層良好に行わしめることが
可能である。

また、熱処理後のウェーハ１１はアンローダ用ウェーハ
搬送機構６による搬送途中で、ウェーハ搬送室３に設け
たウェーハ冷却部８により冷却することができ、冷却後
のウェーハ１１をロードロツタ室４より大気中に取り出
すことができるので、酸化等を防止することができる。

更に、装置全体をコンパクトにできる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例の概要を示す説明図、第
２図は本発明におけるウェーハ収納カセットとロードロ
ック室との間でウェーハの搬送を行うウェーハ搬送機構
の構成と動作の説明用斜視図、第３図（ａ）〜（ｄ）は
本発明におけるロードロック室とウェーハ搬送室との間
のゲート弁周りの構成と動作の説明用断面図、第４図（
ａ）〜（ｅ）は本発明におけるウェーハ搬送室のローダ
用搬送機構の動作説明用断面図、第５図は本発明におけ
るウェーハ搬送室のローダ用、アンローダ用搬送機構の
構成を示す斜視図、第６図（ａ）〜（ｆ）は本発明にお
けるウェーハ搬送室と熱処理室との間のゲート弁周りの
構成と動作の説明用断面図、第７図は同じくその詳細構
成を示す簡略断面図、第８図（ａ）　、　（ｂ）は本発
明におけるウェーハ搬送室のウェーハ冷却部の構成と動
作の説明用断面図、第９図は従来広く用いられている棒
状ハロゲンランプによる熱処理装置の概略構成を示す斜
視図である。 ｌ・・・・・・ウェーハ収納カセット、２・・・・・・
ウェーハ搬送機構、３・・・・・・ウェーハ搬送室、４
・・・・・・ロードロツタ室、４ａ・・・・・・開閉ド
ア、５・・・・・・ローダ用ウェーハ搬送機構、６・・
・・・・アンローダ用ウェーハ搬送機構、７・・・・・
・ゲート弁、７ａ・・・・・・弁軸、８・・・・・・ウ
ェーハ冷却部、９・・・・・・ゲート弁、９ａ・・・・
・・弁軸、１ｏ・・・・・・ウェーハホルダ、１０ａ・
・・・・・軸部、１１・・・・・・ウェーハ、１２・・
・・・・熱処理室、１３ａ・・・・・・上面加熱源（棒
状ハロゲンランプ）、１３ｂ・・・・・・側面加熱源（
棒状ハロゲンランプ）　、１３ｃ・・・・・・下面加熱
源（棒状ハロゲンランプ）、１５ａ〜１５ｃ・・・・・
・ガス導入弁、１６ａ〜１６ｃ・・・・・・排気弁、１
７・・・・・・ガス供給部、Ｉ８・・・・・・排気装置
、２０・・・・・・ウェーハ搬送制御装置、２１・旧・
・輻射温度測定器、２２・・・・・・温度制御装置、２
６・旧・・第１アーム、２６ａ・・・・・・軸、２７・
・・・・・第２アーム、２７ａ・・・・・・真空吸着部
、２８・・・・・・ウェーハホルダ、２８ａ・・・・・
・軸部、２９ａ〜２９ｃ・・・・・・ガス導入パイプ、
３ｏ・旧・・排気通路、３１ａ〜３１ｃ・・・・・・排
気バイブ、３２・・・・・・案内軸、３３・・・・・・
移動体、３４・・・・・・双叉アーム、４２　、４５　
。 ５９・・・・・・上下動装置（上下動用シリンダ）、４
６・旧・・回転駆動装置、４７・・・・・・ウェーハ冷
却ディスク、４７ａ・・・・・・軸部、５８・・・・・
・ウェーハ出入口。 喜３目 箋５扇 修θ劇 （ｄ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ウェーハ１１の搬入出時に開かれる開閉ドア４ａを有す
   るロードロック室４と、ウェーハ１１を熱処理する熱処
   理室１２とこの両室４，１２を連通するウェーハ搬送室
   ３とでチャンバを構成し、ロードロック室４とウェーハ
   搬送室３との間に、この両室４，３間のウェーハ搬入出
   口の開閉を行うゲート弁７を設け、このゲート弁７に当
   該両室４，３間のウェーハ１１の移動を行うウェーハホ
   ルダ２８を併設せしめ、ウェーハ搬送室３と熱処理室１
   ２との間には、この両室３，１２間のウェーハ搬入出口
   の開閉を行うゲート弁９を設け、このゲート弁９に当該
   両室３，１２間のウェーハ１１の移動とウェーハの回転
   を行うウェーハホルダ１０を併設し、ウェーハ搬送室３
   内にはウェーハホルダ２８から受け取ったウェーハ１１
   を搬送してウェーハホルダ１０に受渡すローダ用ウェー
   ハ搬送機構５とその逆の動作を行うアンローダ用ウェー
   ハ搬送機構６を併設すると共にこのアンローダ用ウェー
   ハ搬送機構６による搬送途中のウェーハ１１を冷却する
   ウェーハ冷却部８を設け、ロードロック室４、ウェーハ
   搬送室３及び熱処理室１２に、排気装置１８及びガス供
   給部１７を連結し、熱処理室１２の上部及び側部にそれ
   ぞれウェーハ１１の上面加熱源１３ａ及び側面加熱源１
   ３ｂを配置せしめてなる半導体基板の熱処理装置。