JPS63292622A - 半導体ウエハの熱処理装置 - 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、拡散装置やＣＶＤ装置等の半導体ウェハ
の熱処理装置に係り、特に、多数のウェハを連続的かつ
均一に熱処理するのに好適な半導体ウェハの熱処理装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特願昭５９−２３４９６１号に記載のよ
うに、縦型の円筒状ヒータを用い、多数のウェハを１つ
の搬送治具に配列してヒータの下端から挿入し、熱処理
後前記下端から取り出していた。したがって、積層状に
配列したウェハ群の上部に位置するウェハは、下部に位
置するウェハに比べて、挿入時間と取出し時間の分だけ
長く高温中で加熱されることになる。

また、特開昭６０−１７．１７２３号に記載のように、
下方を開放した縦型の円筒状ヒータの下端からウェハを
１枚ずつ高温炉内に挿入し、熱処理後に下端から取り出
していた。この方式では、１回に１枚のウェハしか熱処
理できず、時間当たりのウェハ処理枚数が少なかった。

〔発明力１解決しようとする問題点〕 上記従来技術の内、多数のウェハを積層状に配列してヒ
ータの下端から出し入れする方式では、ウェハ毎に加熱
時間が異なるという問題があった。

さらに、狭い間隔でウェハを積層しているため、挿入時
に各ウェハ面内でも温度分布が生じる欠点があった。

一方、円筒状ヒータの下端から１枚毎にウェハを挿入し
て取り出す方式では、ウェハ毎の加熱時間は同じになる
が、時間当たりの熱処理枚数に不満があった。

本発明の目的は、ウェハ毎の加熱時間を等しくするとと
もに、各ウェハ面内の温度分布を小さくし、しかも時間
当たりの熱処理枚数を増やすことができる半導体ウェハ
の熱処理装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、」二記目的を達成するために、高温炉内部に
取付けたヒータにより形成される加熱空間に複数の半導
体ウェハを収納し熱処理する半導体ウェハの熱処理装置
として、複数の半導体ウェハを１枚ずつ保持し前記加熱
空間に出入りする複数のホルダと、高温炉外部に設置さ
れ、前記加熱空間を含む一方通行の移動経路に沿い各ホ
ルダを一定周期で移動させる駆動装置とを備えた半導体
ウエハの熱処理装置な提案するものである。

〔作用〕

本発明による半導体ウェハの熱処理装置においては、ウ
ェハを１枚ずつホルダに載せ、ヒータ内を一方通行の移
動経路に沿い一定周期で移動させるので、すべてのウェ
ハの加熱時間が等しくなる。

また、ヒータ下端からウェハを１枚ずつ挿入するため、
挿入時にウェハ全面が均一に加熱され、初めから積層状
態で挿入するときのようにウェハ面内に温度分布が生し
ることがない。

さらに、ヒータ内では、ウェハを積層状にすなわち密に
配列できるから、熱処理を長時間行う場合でも、時間当
たりの熱処理枚数が多くなる。

〔実施例〕

次に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明を適用した拡散装置の縦断面図である
。図において、］は縦型の円筒状高温炉全体であり、２
１０，２２０は高温炉］の炉内壁に取り付けられ」二下
方向に２分割された円筒状ヒ一タ、２３０は炉内」二壁
に取り付けられたヒータである。ヒータ２１０，２２０
は例えば抵抗発熱線をコイル状に巻いて形成し、ヒータ
２３０は渦巻き状に巻いて形成する。これらヒータの内
側には、シリコンカーバイド等からなる均熱管３と、石
英ガラス等からなる反応管４とを設ける一方、外側を断
熱材５で覆っである。均熱管３は高温のヒータから飛び
出した不純分子がウェハを汚染しないようにしており、
反応管４は、ウェハにごみが付着するのを防止するとと
もに、管内にガスを流すための空間を形成している。１
０は均熱板であり、反応管４内に一定高温の加熱空間を
形成している６６は多数のウェハ７１〜７１０を１枚ず
つ載せて前記加熱空間に出入りするホルダ、８はそれぞ
れの足、９は前記加熱空間を含む一方通行の移動経路に
沿い各ホルダ６を一定周期で移動させる駆動装置である
。１２は、ホルダ６が１１の位置に下がったときに、新
しいウェハ７をホルダ６に載せたり、熱処理を終了した
ウェハをホルダから受は取るためのウェハ交換機構であ
る。なお、開放された下側の外気の影響を避けるため、
シール機構を備えることが望ましく、ここでは、エアカ
ーテン機構１３のノズル１３Ａを高温炉１の下端に配置
しである。

第２図は第１図ｎ−ｎ位置の水平断面図である。

この図から明らかなように、均熱板１０には、ホルダ６
の足８およびウェハ１枚分が通過できる切り欠きを設け
である。反応管４内には、拡散装置の使用条件に応じて
、図示しないガス供給管と排気管とにより、窒素、アル
ゴン、酸素、水蒸気等のガスが一定濃度で供給される。

第３図にホルダ６の外観を示す。１４はウェハを載せる
ための受は台である。

第４図は駆動装置９の内部構成の一例を示している。各
ホルダ６の足８に対応して、駆動機横１９が設けられて
いる。

一つの駆動機構］９を拡大して第５図に示す。

２０は雄ねじ２１を回転させるモータ、２２は雄ねじ２
１に対応する雌ねじを有する台であり、ホルダ６の足８
を取り付けである。したがって、雄ねじ２１を回転させ
ると、ホルダ６の足８が上下することになる。モータ２
３は歯車２４を内歯車２５と噛み合わせながら駆動する
モータである。

２８は、制御装置２７からの指令に応じて、モータ２０
と２３に電力を供給する電源である。

以上のような構成の拡散装置の動作を説明する。

位置１１まで移動したホルダ６に新しいウェハを交換機
構１２により載せる。次にモータ２０を回転させると、
ホルダ６は上方に移動し、均熱板１０の切り欠きを通過
して、加熱空間に入る。そこでモータ２３を回転させる
と、歯車２４と内歯車２５とにより、第１図矢印１５方
向に回転する。

その際に、モータ２０の回転も組み合わせると、ウェハ
７１は、順次７２の位置、７３の位置、・・・・・・７
９の位置に上昇しながら移動する。その間、各ウェハは
、ヒータ２１０〜２３０により、例えば１０００℃の高
温に加熱され、反応管４内を流れるガスの種類に応じて
熱処理される。ウェハ７９の位置に達した後は、ウェハ
７１０の位置まで回転され、下方に移動し、再び１１の
位置にくる。

ウェハ交換機構１２は処理済みのウェハを受は取り、新
しいウェハをホルダ６に載せる。

このように、高温炉へのウェハの挿入とそこからの取り
出しは１枚ずつなされ、高温炉内ではウェハを積層状に
配列し一方通行の移動経路に沿って順次移動させている
。

本実施例によれば、連続的に挿入するウェハの加熱時間
を等しくでき、しかも時間当たりの熱処理枚数を増やす
ことが可能である。高温炉へのウェハの挿入が１枚ずつ
なされ、また、均熱板１０により高温炉内のウェハが外
部と断熱されるため、各エウハで温度分布が生じること
がない。

ウェハ７を載せるホルダ６の足８は、第２図のように、
高温炉１の中心側に設けるだけでなく、第６図（Ａ）の
ように、周辺側等に設けてもよい。

その際は、同図（Ｂ）のように、前記均熱板１０に代え
て、均熱部材１０Ａを設置することができる。

本発明の他の実施例の水平断面を第７図に示す。

ヒータ、断熱材、均熱管は第２図と同じであるから、図
示を省略しである。第２図実施例では、高温炉内のウェ
ハが水平方向に少しずつずれて積層されているが、第７
図実施例では、断面上同じ位置で足８の長手方向に積層
されている。そのため、ホルダ６の足８が、積層された
ウェハの周囲を回転する。ウェハの挿入及び取り出しは
、ウェハ７１０の位置でホルダ６が上下してなされる。

本実施例によれば、高温炉内でウェハが積層され上方に
移動する間に回転するため、ウェハ面内の熱処理がより
均一になる。また、高温炉を小型化できる。

本発明のさらに他の実施例の水平断面を第８図に、その
垂直断面を第９図に示す。本実施例のホルダ６の足８は
、上下移動と回転のみであり、水平移動しない。したが
って、高温炉に収納されたウェハ７２〜７４は、高温炉
内では動き回らない。

すなわち、新しいウェハを載せたホルダ６は、高温炉内
のそれぞれ指定された位置にウェハを運び。

熱処理後に運び出す。高温炉へのウェハの収納はウェハ
７１〜７４間で交代に行う。

本発明の別の実施例の水平断面を第１０図に、また縦断
面を第１１図に示す。本実施例のホルダ６は円弧状にな
り、ウェハ７が垂直状態で高温炉１内に挿入される。ま
た、高温炉１の下方にもヒータ２４０が設けられている
。

本実施例においては、高温炉内にウェハを挿入するため
の挿入口１６の断面積を小さくでき、ここからの放熱量
が少なくなる。さらに、高温炉の下方にヒータ２４０を
設けたので、炉内温度を均一に保てる。

本発明のもう一つの実施例の垂直断面を第１２図に示し
、第１２図の断面直角方向の垂直断面を第１３図に示す
。本実施例の高温炉１は横型の円筒形であり、その下端
に細長い通路１７が形成されている。１６はウェハの挿
入口、１８はウェハの取り出し口である。ホルダ６の足
８は細長い通路１７を経て、外部に設置された駆動装置
９に連結されている・ 駆動装置９の内部を第１４図に示す。各ホルダ６の足８
は、二つのチェーン２９．３０に取り付けられている。

チェーン３０は、上側水平部分ではチェーン２９のほぼ
直下にあり、左右両端部分では図上手前に離れ、下側水
平部分ではチェーン２９とほぼ水平になる。これらのチ
ェーンが図示しないモータにより駆動されると、通路］
−７内では立っていた足８が取り出し口１８の部分で向
う側に倒れていき、ウェハ交換機構に処理済みウェハを
渡した後、水平になり、挿入口１６方向に移動する。挿
入［」１６付近で新しいウェハを載せられ、高温炉ｊ内
に持ち込む。高温炉１内で熱処理しながら、前記取り出
し１０方向に向かい、以」二の動作を繰り返す。

本実施例によれば、高温炉１の内径をほぼウェハの外径
まで小さくし、装置全体を小型化できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ウェハを１枚ずつホルダに載せ、ヒー
タ内を一方通行の移動経路に沿い一定周期で移動させる
ので、すべてのウェハの加熱時間が等しくなる。

また、ヒータ下端からウェハを１枚づつ挿入するため、
挿入時にウェハ全面が均一に加熱され、ウェハ面内に温
度分布が生しることがない。

さらに、高温炉内では、ウェハを積層状に配列し順次送
るから、時間当たりの熱処理枚数が多くなる。

加えて、ウェハを高温炉外で交換するので、ウェハ送り
機構や交換機構の信頼性が」二がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した拡散装置の縦断面図、第２図
は第１図ＴＩ　−＋１位置の水平断面図、第３図はホル
ダの外観を示す図、第４図は駆動装置の内部構成の一例
を示す図、第５図は駆動機構の構造を示す図、第６図は
ホルダの足を周辺側に設けた例を示す図、第７図〜第１
４図は本発明の他の実施例を示す図である。 １−高温炉、　　　　　　２・ヒータ、３・・・均熱管
、　　　　　４・・・反応管、６　ホルダ、　　　　　
　７・・ウェハ、８、足、　　　　　　　　９・駆動装
置、］Ｏ・・・均熱板、　　　　　１２・・・ウエノ）
交換機構、１３　・エアカーテン機構、　　　１４・・
・受台、１６・・挿入口、　　　　　１７・・通路、１
−８・・・取り出し口、　　　１９・・・駆動機構、２
２・・・台、　　　　　　　２７・・制御装置、２８・
・・電源、　　　　　　２９．３０・・・チェーン。 代理人　弁理士　鵜　沼　辰　之 第１図 ２．ヒータ　　　　　　　７・ウェハ　　　　　　１３
゛エアカーテン檄・構３均熟百　　　　日　足 ４：反戊・ｖ　　　　　　９　鰻勧装置５、断島材　　
　　１ｏ　　均％板 第２図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高温炉内部に取付けたヒータにより形成される加
   熱空間に複数の半導体ウェハを収納し熱処理する半導体
   ウェハの熱処理装置において、前記複数の半導体ウェハ
   を１枚ずつ保持し前記加熱空間に出入りする複数のホル
   ダと、 前記高温炉外部に設置され、前記加熱空間を含む一方通
   行の移動経路に沿い前記各ホルダを一定周期で移動させ
   る駆動装置と を備えたことを特徴とする半導体ウェハの熱処理装置。