JPS63283019A - 多重構造の縦型半導体熱処理装置 - 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〕 この発明は、反応管を多重構造とし、ウェーハボートを
収納したまま搬送される内部反応管に不活性ガスを充満
させた縦型半導体熱処理装置に関する。

〔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、ウェーハボートに積載される。そして
、ウェーハボートは、ボートローダ−に支持されて搬送
され、上方、または、下方から縦型半導体熱処理装置の
反応管内に搬入される。それから、シランガス、酸素ガ
ス、水素ガスのような反応ガスが、高温の、たとえば、
５００〜１２００°Ｃ程度に加熱された反応管内に供給
され、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、クリーンルーム内
に配置され、高性能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。しかし、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、垂直方向に離間して、ウェーハ
ボート上に積載され、ウェーハボートは、熱処理の前後
に、４００〜８００°Ｃ程度に降温された反応管に、ボ
ートローダ−に支持されたまま、搬入または搬出される
。反応管は、上端間ロタイブと、下端間ロタイブとがあ
り、いずれのタイプにおいても、反応管の開口は、ウェ
ーハポートとともに昇降するキャップによって開閉され
る。そして、炉体は、バリヤーとよばれる別のキャップ
によって閉じられる。たとえば、上端間ロタイブでは、
熱処理後、ウェーハ搬出のためにウェーハポートが一ヒ
昇されると、反応管のカバーはウェーハホードとともに
上昇し、上端開口が解放される。ウェーハポートが、反
応管から搬出された後、バリヤーによって、炉体は、閉
じられる。その後、次の熱処理のために、ウェーハを積
載したウェーハボートが、反応管の上方に搬送され、同
様にして、ウェーハが反応管に搬入される。

しかし、ウェーハの搬入比のために、反応管のト端開口
または下端開口が解放されると、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、つ″エーハ
搬入の際、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（外気）は、４００〜８
００°Ｃ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、酸化膜をウェーハに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、塵芥
、Ｎ♂、Ｋ＋、水分等の不純物によって汚染されている
。そのため、反応管に混入する外気は、所定の熱処理前
に不要な酸化膜等を形成するだけでなく、反応管内を汚
染する。従って、汚染した反応管に供給された反応ガス
も間接的に汚染されて、膜厚の不均一、導通不良等を生
じ、歩留りの低下を招く虞れがある。

ウェーハの搬入出時における外気の混入を防止するため
に、ガスシャワーを利用した外気混入防［Ｌ方法が広く
採用されている。ガスシャワーを利用する外気混入防止
方法では、反応管の開口に隣接して、たとえば、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。つまり、高圧の不活性
ガスが、ヌカベンジャ−ボックスに導入され、ウェーハ
に浴びせられてガスシャワーを形成する。そして、ウェ
ーハポート上のウェーハ間に介在する外気を、不活性ガ
スとともに、排気管に吸引して、排除した後、ウェーハ
が反応管内に搬入される。このようなガスシャワーによ
れば、ウェーハ間に介在する外気の搬入が防止できるだ
けでなく、ウェーハ搬入山時での開口の解放によって生
じる外気の流入も防］トできる。

〔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１ト方
法では、外気の混入はある程度防とされるが、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
、ウェーハを積載したウェーハポートが、搬入出のため
に、クリーンルーム内を移送される際、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形成される
点が指摘されている。

たとえば、ウェーハは、ウェーハカセットにセットする
以前において、空気にさらされ、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形成される。その
ため、ウェーハがクリーンルームに搬送される以前に、
ウェーハの上面は薬液等によって工・ソチングされ、酸
化膜等が予め除去される。

搬入工程において、ウェーハをウェーハカセットからウ
ェーハポートに移した後、ウェーハは、ボートローダー
によって、搬送され、反応管内に搬入される。また、搬
出工程は、逆の手順を辿ってなされる。ここで、ボート
ローダーは反応管に隣接して配設され、搬入出工程は迅
速になされる。しかしながら、ウェーハ搬入出のために
反応管は降温されるとはいえ、４００〜８００°Ｃ程度
の反応管内に、ウェーハは搬入出される。そして、急激
な温度変化によって熱ひずみがウェーハに発生するのを
防止するために、ウェーハポートは、５ｃｍＺ分程度の
低速で反応管内に徐々に降下または上昇される。そのた
め、ウェーハポートが反応管内に完全に降下または上昇
されるまで、２０分程度の時間をそれぞれ要する。そし
て、ウェーハは、ウェーハカセットからウェーハポート
への移送中に加えて、この昇降中もクリーンルーム内で
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形成され
る。

しかし、従来技術においては、クリーンルームにおける
搬入出工程での、クリーンルームのほぼ常温の空気に起
因する化学反応を阻止しうるように構成された縦型半導
体熱処理装置は提供されていない。

〔発明の目的〕

この発明は、反応管への外気の混入を防止するとともに
、搬入出工程での常温空気に起因する化学反応を防止す
る縦型半導体熱処理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に、この発明によれば、ウェー
ハポートの回りに不活性ガスを供給して、ウェーハを外
気から隔離した状態で、搬入出させている。そのために
、反応管は多重構造に構成されている。つまり、反応管
は、炉体に着脱自在に支持されてほぼ垂直にのびた外部
反応管と、外部反応管内に収納可能に形成され、ボート
ローダーによって、ウェーハポートとともに搬送される
内部反応管とを備えて構成される。内部反応管は、一端
が開口し、他端が閉塞された有底筒状に形成される。ウ
ェーハポートを搬送するボートローダーは、ウェーハポ
ートを内部に収納した状態で内部反応管を支持し、内部
反応管の開口を閉塞したまま、ウェーハポートとともに
内部反応管を搬送して、外部反応管に搬入出させる。

また、内部反応管のための保持手段が設けられる。この
保持手段は、搬入前および搬入後におけるボートローダ
ーへの内部反応管の受け渡しのために、内部反応管を収
納し、保持する。保持手段は、たとえば、不活性ガスの
供給口を有する有底筒状の冷却管を備えて形成される。

この冷却管には、搬入前および搬入後において、内部反
応管が収納される。つまり、搬入前においては、内部反
応管は冷却管内に収納されて待機し、ウェーハポートが
内部反応管に収納された状態で、ボートローダーが、内
部反応管を支持し、冷却管から引き出す。ウェーハポー
トは、内部反応管に収納されたまま、外部反応管に搬入
され、かつ、搬出される。そして、搬出後においては、
内部反応管は、ウェーハポートを収納したまま、冷却管
に入れられる。その後、内部反応管を冷却管に残して、
ウェーポートのみが冷却管から引き出され、ウェーハポ
ートは、内部反応管から分離される。

不活性ガス供給手段が、内部反応管に不活性ガスを供給
するように配設されている。内部反応管に供給された不
活性ガスは、内部反応管内に充満して、ウェーハポート
上のウェーハを外気から隔離する。

不活性ガス流路手段が、ボートローダーに支持された内
部反応管に供給される不活性ガスのための第１流路を備
えて構成される。また、不活性ガス流路手段は、第２流
路を更に備え、第２流路は、内部反応管の側面または閉
塞端面に設けられる〔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図に示すように、この発明に係る縦型半導体熱処理
装置１０は、炉体カバー１２内に配設される反応管１４
を具備し、減圧ＣＶＤ装置として構成されている。反応
管１４は、炉体カバー１２に着脱自在に支持されてほぼ
垂直にのびた外部反応管１６と、外部反応管内に搬入出
される内部反応管１８とを備えた二重構造をしている。

ウェーハ２０の積載されたウェーハポート２２が、内部
反応管１８内に収納されて、内部反応管とともに、ボー
トローダー２４によって搬送される。

反応管１４は、二重構造に限定されず、外部反応管１６
や内部反応管１８を二重構造に形成し、全体として三重
以上の多重構造にしてもよい。実施例では、反応管１４
は、上端が開口された、いわゆる上端間ロタイブに形成
されているが、下端間ロタイブに構成してもよい。そし
て、内部反応管１８は有底筒状に形成され、上端が開口
し、下端が閉塞している。

ボートローダー２４は、回動シャフト２Ｂの回りを旋回
可能な支持アーム２８を備え、懸吊ロッド３０がアーム
の先端に支持されている。懸吊ロッド３０はフック３１
をその下端に持ち、このフックが、ウェーハポート上端
の係合部２３に係合されて、ウェーハボート２２を着脱
自在に懸吊する。また、懸吊ロッド３０は、反応管のキ
ャップ３２を中間部に支持し、キヤ・ツブ３２を介して
、内部反応管１８を懸吊可能に構成されている。つまり
、第１図に加えて第２図を見るとよくわかるように、リ
ング形のホルダー３４が、緩衝材、たとえば、オーリン
グ３５を介在して、連結されている。実施例では、キャ
ップ３２、ホルダー３４は、いずれもスチイールから形
成され、ホルダーは、ロック機構３６によって、キャッ
プに連結される。ホルダー３４はテーパ付内フランジ３
８を持ち、内部反応管上端の対応するテーパ付外フラン
ジ４０が、この内フランジに密着して支持される。この
ようにして、ボートローダー２４は、ホルダー３４を介
して、内部反応管１８を懸吊する。

ロック機構３６は、実施例では１２０度離戻して３個設
けられ（第６図参照）、各ロック機構は、エアシリンダ
を利用して構成されている。つまり、第３図に示すよう
に、係止片４４がホルダー３４の上面外端から延出され
、係止片に開口４５を設け、開口の上端にローラ４６を
配設している。また、エアシリンダ４７がキャップ上面
に設けられ、ピストン４８の先端がくさび形に形成され
ている。このような構成では、ピストン４８が前進し、
開口４５に挿入して、ローラ４６に係合すれば、ホルダ
ー３４が持ちヒげられて、キャップ３２に連結、ロック
される。

ホルダー３４がキャップ３２にロックされると、キャッ
プによって、内部反応管の上端開口が閉塞され、内部反
応管は実質的に気密化される。

また、縦型半導体熱処理装置１０は、内部反応管１８に
不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段４８を具備し
ている。実施例では、比較的安価な窒素ガスを不活性ガ
スとして利用しているが、窒素ガスの代りに、ヘリウム
、ネオンガス、アルゴンを利用してもよい。窒素ガスは
、第２図に示すように、流量制御弁５０で流量が制御さ
れ、切換弁５１、導管５２、および、キャップ３２に形
成された流路５３を介して、内部反応管内に供給される
。なお、流路５３は、後述する流路手段の第１流路に該
当する実施例では、内部反応管に連通した流路５３がキ
ャップ３２に形成され、不活性ガスがキャップを経て内
部反応管１８に供給されているが、この構成に限定され
ないことはいうまでもない。たとえば、懸吊ロッド３０
、または、ホルダー３４を経て、不活性ガスを供給する
ように構成してもよい。

第２図からよくわかるように、外部反応管１６の回りに
は、加熱手段、たとえば、ヒートコイル５４が配設され
、ヒートコイルの熱の漏出を防止するように、断熱材５
６が、ヒートコイルと炉体カバー１２との間に配設され
ている。また、炉体カバー１２の上端におねじ１３が形
成され、粗ねじ付リング５８が炉体カバ〜のおねじに螺
合されている。そして、緩衝用のバッファーリング６０
が粗ねじ付リング５８上に配設され、粗ネジリング、バ
ッファーリングを介して、外部反応管の外フランジ１７
が、炉体カバー１２上に取付けられている。ここで、粗
ねじ付リング５８を回転させれば、外部反応管１６が昇
降して、外部反応管の取付は位置が調整される。

外部反応管１６の上には、オーリング６２を介して、ス
カベンジャーボックス８４が配設され、冷却フランシロ
６、排気管６８がスカベンジャーボックス８４内に収納
されている。そして、ホルダー３４が、オーリング７０
を介して、冷却フランジ６６上に積載される。

なお、炉体カバー１２、反応管１４、ヒートコイル５４
、断熱材５８等からヒーターゾーンの炉体７２が構成さ
れる。

更に、縦型半導体熱処理装置１０は、不活性ガスのため
の流路手段７４を具備している（第１図参照）。流路手
段７４は、キャップ３２に形成された流路５３（第１流
路）に加えて、内部反応管の閉塞端面７５に設けられた
流路７６（第２流路）とを備えて構成され、弁部材７８
が流路７６に配設されている。内部反応管の閉塞端面７
５はテーパ状に形成され、弁部材７８は、弁座を形成す
る閉塞端面のテーバ面７９に密着可能な円錐形のヘッド
８０を上端に持つ中空円形に形成されている（第４図参
照）。そして、多数の孔８２が弁部材７８の側面に穿設
されている。

上記構成では、弁部材７８は、通常、自重によって弁座
に密着されて流路７６を閉塞し、弁部材が持ちトげられ
て弁座から離反すると、流路７６が開放される。

また、第５図に示すように、内部反応管１８のための保
持手段８５が、ヒーターゾーンの炉体７２に隣接して配
設されている。この保持手段８５は、内部反応管１８を
収納して、保持し、内部反応ｖ１８がポートローダ２４
に容易に受け渡されて、懸吊されるように設けられてい
る。つまり、保持手段８５は、炉体７２内の外部反応管
１Ｂに、ウェーハポート２２とともに、内部反応管１８
を搬入量する前後に、内部反応管を収納、保持して待機
する。実施例では、保持手段８５は内部反応管１８を収
納する冷却管８６を備え、冷却管は、外部反応管１８へ
の内部反応管１８の搬入量の前後に、内部反応管を収納
、保持する間、内部反応管を冷却可能に構成されている
。また、冷却管８６は、冷却とともに、特に、内部反応
ｖ１８の搬入前においては、内部反応管１８から空気を
排除して待機させる機能も有している。そのため、冷却
管８８は上端が開口し下端が閉塞された有底筒状に形成
され、不活性ガス供給口８８が閉塞端面に形成されてい
る。そして、不活性ガスが、内部反応管を冷却するとと
もに、内部反応管から空気を排除するように使用される
。そして、常温の不活性ガス、たとえば、窒素ガス、ヘ
リウムガス、ネオンガス等が、この不活性ガス供給口８
８を介して、冷却管８Ｂに供給される。実施例では、不
活性ガス供給口８８の導管８９は、切換弁５１を介して
、不活性ガス供給手段４８に連結されている。このよう
な構成では、不活性ガス供給手段４８が共用でき、構成
的に簡素化される。

ウェーハポート２２、内部反応管１８の搬入前における
縦型半導体熱処理装置１０の状態を第５図に示す。この
時点では、ポートローダ２４は、ウェーハポート２２の
受け渡しのために所定位置に待機している。また、ホル
ダー３４が冷却管８６の上端開口に配設され、内部反応
管１８はホルダーに支持されて、冷却管内に収納、待機
され、内部反応管の上端開口は開放されている。そして
、内部反応管下端の弁部材７８は、その下端が冷却管８
６の下端に当接して持ち上げられて、流路７６を開放し
ている。そのため、不活性ガス供給口８８を介して冷却
管８６に供給された窒素ガスは、冷却管８６だけでなく
流路７６を介して内部反応管１８内にも流入し、冷却管
、内部反応管の内部を下方から上方に流れ、上端開口か
ら流出する。そのため、冷却管８６、内部反応管内の空
気は、窒素ガスが供給されるにつれて、窒素ガスととも
に、上端開口から流出し、排除される。このように、空
気を排除し、窒素ガスに充満された状態で、内部反応管
１８は、保持手段内に保持されて、待機する。

ウェーハポート２２には、図示しないローディングステ
ーションで、ウェーハ２０が積載され、ウェーハポート
は、ポートトランスファー８０に懸吊されて、ポートロ
ーダ２４の近くに搬送される。それから、ウェーハポー
ト２２は、ポートトランスファー９０からポートローダ
２４に移し換えられる。ウェーハポート２２の移し換え
は、ポートローダの懸吊ロッド下端のフック３１に、ウ
ェーハポート上端の係合部２３を係合させることによっ
て、なされる。

ウェーハポート２２を懸吊したポートローダ２４は、ｌ
　シ 懸吊ロッド３０を冷却管８６の上方に移動させ、それか
ら、ウェーハポートを内部反応管１８に収納させるよう
に、懸吊ロッドが降下される。無論、ウェーハポート２
２の移し換えを冷却管８６の上方で行ない、移し換え後
、懸吊ロッド３０を直ちに降下させてもよい。懸吊ロッ
ド３０とともにウェーハポート２２が降下し、所定位置
に至ると、ロック機構３６を作動して、ホルダー３４が
懸吊ロッド上のキャップ３２にロックされる。ホルダー
３４がキャップ３２にロックされると、内部反応管１８
は、キャップによって上端開口が閉塞され、ウェーハポ
ート２２を収納して実質的に気密化された状態で、ポー
トローダ２４に懸吊される。

ここで、懸吊ロッド３０を降下させて、ウェーハポート
２２を内部反応管１８に収納させる間も、冷却管８８下
端の不活性ガス供給口８８から窒素ガスが供給される。

そして、窒素ガスは、内部反応管１８に充満され、余剰
の窒素ガスは、冷却管、内部反応管の上端開口から絶え
ることなく流出する。そのため、内部反応管１８に収納
されるウェーハポート２２内の空気は、窒素ガスととも
に、流出し、ウェーハポートから排除される。ウェーハ
２０間に介在する空気といえども、窒素ガスの流れによ
って、強制的に排除され、滞留が許されない。そのため
、ウェーハポート内の空気は、内部反応管内に搬入され
ることなく、完全に排除される。

内部反応管１８がポートローダ２４に懸吊された後、懸
吊ロッド３０を上昇させて、ウェーハポート２２を収納
したまま内部反応管１８は冷却管８６から引き上げられ
る（第６図参照）。ここで、内部反応管１８が懸吊ロッ
ド３０とともに上昇しはじめるど、弁部材７８は、冷却
管８８の下端から離反し、自重で弁座に密着され、流路
７６を閉塞する。そのため、弁部材７８が閉じられ、流
路７Ｂを介した内部反応管１８への窒素ガスの供給が困
難となる。ここで、内部反応管１８の上端開口がキャッ
プ３２によって閉塞されるとともに、閉塞端面の流路７
６も閉じられ、内部反応管は実質的に気密状態にある。

しかし、外部に連通ずる隙間が皆無とはいえず、内部反
応管１８を完全な気密状態に維持することは難しい、そ
のため、内部反応管１８が上昇するにつれて、内部反応
管に充満していた窒素ガスが隙間から漏出し、もし、内
部反応管に窒素ガスを供給し続けなければ、漏出した窒
素ガスの代りに、空気が内部反応管に流入する虞れがあ
る。従って、内部反応管１８を冷却管８８から引き上げ
る際、キヤ・ンブ３２に設けた流路５３を介して、窒素
ガスが内部反応管１８に供給、充満させ、余剰の窒素ガ
スを隙間から漏出させて、空気の流入を防止している。

流路５３から窒素ガスが供給されるのといれちがいに、
冷却管下端の不活性ガス供給口８８からの窒素ガスの供
給が中止される。無論、不活性ガス供給口８８からの窒
素ガスの供給を中止せず、流路５３、不活性ガス供給口
８８の両方に窒素ガスを供給してもよい。

上記のように、この発明では、ウェーハポート２２を内
部反応管内に収納する間中、内部反応管に不活性ガスを
供給して、空気が、ウェーハポートとともに、内部反応
管に搬入されるのを防止している。また、ウェーハポー
ト２２が内部反応管内に収納されると、内部反応管が実
質的に気密化されるとともに、内部反応管に不活性ガス
を更に供給して、空気の流入を防上している。そのため
、それ以後、ウェーハポート２２は、不活性ガスで充満
された内部反応管に収納され、空気から隔離されたまま
、ポートローダ２４によって搬送される。従って、ウェ
ーハ２０が外部反応管１６に搬入される以前に、クリー
ンルームのほぼ常温の空気に起因する不要な化学反応が
ウェーハ２０に生じる虞れがない。

冷却管８６から引き出された後、窒素ガスの充満された
内部反応管１８は、ポートローダ２４によって、ウェー
ハポート２２とともに、外部反応管１６の上方に搬送さ
れる。それから、懸吊ロッド３０が下降し、内部反応管
１８は、ウェーハポート２２を収納したまま、外部反応
管内に徐々に降下される。ここで、外部反応管１６は、
直前の熱処理工程後、降温されたとはいえ、４００〜８
００℃もあり、もし、常温の雰囲気中のウェーハ２０が
、高温の外部反応管１Ｂに搬入されると、急激な温度変
化によって、熱ひずみがウェーハに発生する。そのため
、熱ひずみの発生を防１ヒするように、ウェーハポート
２２は５　ｃｍ／分程度の低速で外部反応管１６に徐々
に降下され、完全に降下、搬入されるまで、２０分程度
の時間を要する。しかし、この発明では、上記のように
、不活性ガスを内部反応管１８に供給、充満させている
ため、内部反応管内のウェーハポート２２上のウェーハ
２０は、空気から隔離され、酸素に触れることがない。

そのため、ウェーハポート２２の搬入にかなりの時間を
要しても、不要な化学反応が熱処理前のウェーハ２０に
生じる虞れがない。また、内部反応管１８が最下位置ま
で降下される間、窒素ガス等の不活性ガスが、図示しな
い流路を経て、外部反応管１６に供給されて、外部反応
管から空気が排除される。

そして、内部反応管１８が最下位置まで降下し、ホルダ
ー３４がオーリング７０を介して冷却フランジ６Ｂ上に
支持されるとウェーハポート２２の搬入が終了する（第
１図参照）。そして、ウェーハポート２２が、内部反応
管１８とともに、外部反応管１６に搬入されると、最下
位置に至る直前に、内部反応管下端の弁部材７８は、外
部反応管の下端に当接して、持ち上げられ、弁座から離
反して、流路７６が開放される。そのため、流路７６を
介して、外部反応管１６、内部反応管１８が連通される
。

実施例では、縦型半導体熱処理装置１０は減圧下でのＣ
ＶＤ用に構成されているため、排気管６８を利用して、
外部反応管１６、内部反応管１８の内部が減圧される。

また、ヒートコイル５４に通電して、反応管１４を所定
温度、たとえば、５００〜１２００°Ｃまで加熱する。

そして、シランガス、酸素ガスのような反応ガスが、反
応ガス導入部から内部反応管１８内に供給される。実施
例では、構成を簡単化するように、キャップ３２に形成
された流路５３が反応ガス導入部として兼用されている
。しかし、反応ガス導入部は、流路５３とは別にキャッ
プ３２に設けてもよく、また、懸吊ロッド３０、ホルダ
ー３４等に反応ガス導入部を設けてもよい。

反応ガスは、第１図に矢視するように、内部反応管１８
内を上方から下方に流れる際、ウェーハポート上のウェ
ーハ２０に所定の熱処理を施し、流路７６を経て流出し
、外部反応管１Ｂに至る。それから、反応ガスは、外部
反応管１６と内部反応管１８との隙間を上昇し、外部反
応管の上方に位置する排気管６８から放出される。

所定の熱処理中、スカベンジャーボックス６４に不活性
ガスが供給されて、外部への反応ガスの漏出が防止され
る。

熱処理後、外部反応管１６、内部反応管１８を降温させ
た後、懸吊ロッド３０が上昇し、ウェーハポート２２は
、内部反応管１８に収納されたまま、外部反応管１６か
ら、ポートローダ２４によって、搬出される。ウェーハ
ポート２２は、４００〜８００℃に降温された外部反応
管１８から常温の外部に搬出されるのでなく、外部反応
管とほぼ同温度まで降温された内部反応管１８に収納さ
れたまま搬出され、常温の外気に直接触れない。そのた
め、ウェーハポート２２の上昇速度、つまり、搬出速度
を大きく設定でき、搬出時間が短縮される。また、懸吊
ロッド３０に懸吊されて内部反応管１８がウェーハポー
ト２２とともに上昇すると、その直後に、内部反応管下
端の開放していた弁部材７８は、外部反応管１６から離
反し、自重によって、弁座に再度密着され、流路７６を
閉じる。従って、内部反応管１８は、搬入中と同様に、
搬出中においても、実質的に気密化される。また、熱処
理後においては、熱処理前はど、ウェーハ２０に酸化反
応等の不要な化学反応が生じない。しかし、流路５３か
ら窒素ガスを内部反応管ＩＢ内に供給し、ウェーハ２２
を空気から隔離して、ウェーハの不要な化学反応を防止
することが好ましい。

ウェーハポート２２は、外部反応管１６から搬出された
後、搬入前と逆の工程を経て、ローディングステーショ
ンに搬送され、別のウェーハ２０がウェーハポート２２
に積載される。つまり、外部反応管１６から搬出された
後、ウェーハポート２２は、内部反応管から分離するた
めに、ポートローダ２４によって、冷却管８６の上方に
搬送される。それから、懸吊ロッド３０を下降して、ウ
ェーハポート２２は、内部反応管１８とともに、冷却管
８８内に入れられる。内部反応管１８が冷却管８θ内に
入れられると、冷却管下端の不活性ガス供給口８８から
常温の窒素ガスが冷却管に供給され、下降しつつある内
部反応管の外面に沿って流れて、内部反応管１８を直接
に徐々に冷却するとともに、ウェーハポート上のウェー
ハ２０を間接に徐々に冷却する。内部反応管１８が、冷
却管内の最下位置に至る以前に、内部反応管下端の弁部
材７８は、冷却管下端に当接し、持ち一ヒげられて、弁
座から離反し、流路７６を開放する。そのため、不活性
ガス供給口８８から供給される窒素ガスは、流路７６を
経て内部反応管に流入し、内部反応管内を上方に流れ、
ウェーハ２０を直接冷却する。このように、まず、間接
的に冷却し、その後、直接的に冷却する２段階の冷却で
は、ウェーハ２０は徐々に冷却されるため、温度の急変
に起因する熱ひずみの発生が防止される。

内部反応管１８が冷却管８６内の最下位置に至り、ホル
ダー３４が冷却管８６のフランジに支持されると、ロッ
ク機構３６が解除されて、内部反応管１８、ホルダー３
４は、ボートローダー２４から離反され、ウェーハポー
ト２４と分離される。そして、ウェーハポート２２のみ
を懸吊して、懸吊ロッド３０が、キャップ３２を伴って
、上昇し、冷却管８６から引き出される。懸吊ロッド３
０がキャップ３２を伴って上昇すると、キャップ３２に
よって閉塞されていた、内部反応管１８の上端開口は、
開放され、空気が内部反応管内に流入する虞れがある。

しかし、流路７６を介して窒素ガスが、内部反応管に既
に供給、充満されている。そのため、上端開口から流出
する過剰の窒素ガスに妨げられて、空気は内部反応管に
流入せず、空気を内部に含むことなく、内部反応管１８
は冷却管８６に収納されて、待機する。

内部反応管１８から分離されて、冷却管８６から引き出
されたウェーハポート２２は、ポートローダ２４によっ
て、アンローディングステーションに搬送される。そし
て、ウェーハ２０は、ウェーハポート２２からウェーハ
カセットに移される。通常、ローディングステーション
はアンローディンゲスｙ　−ションヲ兼ね、アンローデ
ィングステーションに位置するウェーハポートに別のウ
ェーハカセットからウェーハが、移される。そして、上
記のような搬入出工程が、繰り返される。

１−述した実施例は、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
技術範囲内で変形、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。

たとえば、流路手段の流路７６（第２流路）は、実施例
では、内部反応管の閉塞端面７５に設けられているが、
内部反応管の側面に設けても、ウェーハ２０は、空気か
ら隔離されて搬入出される。また、内部反応管１８が最
下位置に至る真前に、流路７６を開放する弁部材７８を
持つことなく、内部反応管の閉塞端面７５または、側面
に穿孔された孔から流路７６を形成し、流路７Ｂを常時
開放させてもよい。

しかし、実施例のように、流路７８（第２流路）を内部
反応管の閉塞端面７５に設け、弁部材７８が、所定の時
点で流路７６を開放する構成では、内部反応管の焦電性
が高く、空気の流入が十分に阻止できる。

また、内部反応管１８がホルダー３４に支持された状態
で待機し、ホルダーが、ロック機構３６により、懸吊ロ
ッド−ヒのキャップ３２に連結されて、内部反応管がポ
ートローダ２４に支持されているが、この構成に限定さ
れない。

更に、エアシリンダを利用したロック機構３６の代りに
種々のロック機構が利用でき、たとえば、蝶ねじを利用
して、ホルダー３４とキャップ３２とを連結してもよい
。

〔発明の効果〕

この発明によれば、内部反応管の保持手段にウェーハポ
ートが収納される時点から、不活性ガスが内部反応管に
供給され、充満される。そのため、ウェーハポートが内
部反応管に収納される際、空気が内部反応管に流入した
り、ウェーハ間に介在して、内部反応管に搬入すること
がない。そのため、ウェーハポートが内部反応管に収納
された時点から、ウェーハは、外気、つまり、クリーン
ルームの空気から隔離される。そのため、それ以後、ク
リ−ンーム内をウェーハポートが搬送されても、クリー
ンルームの常温の空気に起因する不要な化学反応がウェ
ーハに生じる虞れはない。

また、それ以後も、ウェーハは、不活性ガスの充満され
た内部反応管に収納され、空気から隔離されて、搬入出
されるため、搬入出工程に時間を要しても、不要な化学
反応がウェーハに生じない更に、搬入出工程において、
一部が内部反応管から流出するように、内部反応管に不
活性ガスを過剰に供給すれば、不活性ガスは、内部反応
管と外部反応管との隙間を流れ、外部反応管の開口端か
らクリーンルームに流出する。そのため、流出する不活
性ガスによって、反応管の開口端に一種のガスシャワー
が形成される。従って、ウェーハ搬入山工程での、（外
部）反応管への空気の流入が防止され、（外部）反応管
の汚染が阻止される上記のように、この発明によれば、
搬入出工程、特に、搬入工程における、クリーンルーム
の常温の空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、（外部）反応管内
への外気の混入が防１トされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に係る縦型半導体熱処理装置のヒー
ターゾーンの概略縦断面図、 第２図は、縦型半導体熱処理装置のヒーターゾーンの部
分拡大縦断面図、 第３図は、ロック機構を示す部分縦断面図、第４図は、
弁部材の斜視図、 第５図は、搬入前での縦型半導体熱処理装置の斜視図、 第６図は、ウェーハポートを収納した内部反応管が冷却
管から引き出されている状態での縦型半導体熱処理装置
の斜視図、 第７図は、内部反応管とともにウェーハポートが外部反
応管に搬入されている状態での縦型半導体熱処理装置の
斜視図、 第８図は、熱処理中での縦型半導体熱処理装置の斜視図
である。 １０：縦型半導体熱処理装置、１２：炉体カバー、１４
：反応管、１６：外部反応管、１８：内部反応管、２０
：ウェーハ、２２：ウェーハポート、２４：ポートロー
ダ、３０：懸吊ロッド、３２：キャップ、３４：ホルダ
ー、３６：ロック機構、４８：不活性ガス供給手段、５
３：流路（第１流路）、５４：ヒートコイル、５６：断
熱材、６０：ハラファーリング、６４：スカベンジャボ
ックス、６６：冷却フランジ、６８：排気管、７２：ヒ
ーターゾーンの炉体、７４：流路手段、７８：流路（第
２流路）、７８：弁部材、８５：保持手段、８６：冷却
管、８８：不活性ガス供給口、９０：ポートトランスフ
ァー。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉体に着脱自在に支持されてほぼ垂直にのびた外
   部反応管と、外部反応管に収納可能に形成され、一端が
   開口し、他端が閉塞された有底筒状の内部反応管と、を
   備えた多重構造の反応管と、ウェーハボートを支持する
   とともに、ウェーハボートを収納するように内部反応管
   を支持し、内部反応管の開口を閉塞した状態で、内部反
   応管とともにウェーハボートを外部反応管に搬入出する
   ボートローダーと、 搬入前および搬入後におけるボートローダーへの内部反
   応管の受け渡しのために、内部反応管を収納し、保持す
   る保持手段と、 内部反応管に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段
   と、 ボートローダーに支持された内部反応管に供給される不
   活性ガスのための第１流路と、内部反応管の側面または
   閉塞端面に設けられた第２流路とを備えた不活性ガス流
   路手段と、を具備する多重構造の縦型半導体熱処理装置
   。
2. （２）保持手段は、内部反応管を支持するホルダーを備
   え、 ボートローダーは、反応管の開口を閉塞するキャップを
   支持して形成され、キャップにホルダーが着脱可能にロ
   ックされることによって、内部反応管がボートローダー
   に支持される特許請求の範囲第１項記載の多重構造の縦
   型半導体熱処理装置
3. （３）保持手段は不活性ガス供給口を有する冷却管を備
   え、不活性ガス供給口は不活性ガス供給手段に連通し、
   冷却管の一端は内部反応管を収納可能に開口している特
   許請求の範囲第１項または第２項記載の多重構造の縦型
   半導体熱処理装置。
4. （４）不活性ガス流路手段の第２流路が、内部反応管の
   閉塞端面に設けられ、 弁部材が第２流路に配設され、この弁部材は、通常、第
   ２流路を閉塞するが、内部反応管が冷却管および外部反
   応管の最下位置に至る直前に、第２流路を開放して、内
   部反応管と外部反応管との間、または、内部反応管と冷
   却管との間を連通させる特許請求の範囲第３項記載の多
   重構造の縦型半導体熱処理装置。
5. （５）弁部材は、通常、自重によって、第２通路を閉塞
   し、内部反応管が冷却管および外部反応管の最下位置に
   至る直前に、冷却管、外部反応管に当接することによっ
   て、弁座から離反して第２通路を開放している特許請求
   の範囲第４項記載の多重構造の縦型半導体熱処理装置。
6. （６）不活性ガス流路手段の第２流路が、内部反応管の
   閉塞端面に形成され、閉塞されることなく、常時開口し
   ている特許請求の範囲第１項ないし第３項記載の多重構
   造の縦型半導体熱処理装置。
7. （７）不活性ガス流路手段の第２流路が、内部反応管の
   側面に形成され、閉塞されることなく、常時開口してい
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項記載の多重構造の
   縦型半導体熱処理装置。