JPS6379313A - 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、熱処理技術、特に半導体装置の製造における
ウェハ処理工程において、半導体ウェハを所定の温度に
加熱して行われる化学気相成長技術や拡散技術などに適
用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体ウェハを所定の温度に加熱して行われる化学気相
成長や拡散などについては、株式会社工業調査会、昭和
５８年１１月１５日発行、［電子材料Ｊ　１９８３年１
１月号別冊、Ｐ７５〜Ｐ７９に記載されている。

ところで、半導体ウェハの表面に所定の物質からなる薄
膜を被着させる化学気相成長装置などにおいては、複数
の半導体ウェハを石英などからなる治具に保持させ、常
温の外部から所定の処理ガス雲囲気および温度にされた
処理室の内部に対する搬入および搬出などを直接的に行
うことが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記のように、常温の外部と所定の温度に加
熱されている処理室との間で直接的に半導体ウェハおよ
び治具の搬入および搬出を行う場合においては、たとえ
ば、処理室の内部において所定の温度および処理ガス雰
囲気のもとて化学気相成長などによって所定の物質から
なる薄膜が被着された半導体ウェハを治具とともに外部
に取り出す際に、外部との温度差によって半導体ウェハ
および治具などが急激な温度変化を受けることは避けら
れず、治具の表面に化学気相成長などによって被着され
た薄膜が剥離し、有害な異物となって半導体ウェハの表
面に付着するなどの問題がある。

さらに、常温の半導体ウェハおよび治具を処理室の内部
に直接に挿入する際に、処理室の内部の温度が化学気相
成長などの処理に必要な所定の設定値から低下するため
、処理室の温度の回復に比較的長時間を要し、単位時間
当たりに処理される半導体ウェハの数量が減少するなど
、種々の問題があることを本発明者は見い出した。

本発明の目的は、被処理物に対する異物の付着などを防
止するとともに熱処理に要する時間を短縮して、熱処理
の生産性を向上させることが可能な熱処理技術を提供す
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、被処理物が収容される処理室を所定の温度に
加熱する第１の加熱手段と、この処理室の被処理物の出
入口の外部近傍に配設され、処理室に対して搬入または
搬出される被処理物を所定の温度に加熱する第２の加熱
手段とを設けたものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、処理室に対する搬入および搬出
などに際して被処理物や該被処理物を保持する治具など
が急激な温度変化を受けることが回避され、搬出時にお
ける治具などからの有害な異物の発生が防止されるとと
もに、被処理物などの搬入時に処理室の温度が低下する
ことが回避され、処理室の温度の回復などに要する無駄
な時間を短縮することができるので、被処理物に対する
所定の熱処理の生産性を向上させることができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例である熱処理装置の要部を
示す説明図である。

軸をほぼ鉛直方向にした第１の加熱手段１の内部には、
石英などからなる筒状の処理室２が軸方向に挿入されて
おり、内部が所定の温度に加熱されるように構成されて
いる。

処理室１の上端部は縮径され、図示しないガス源に接続
されるガス人口３が設けられているとともに、処理室２
の下端に開口される出入口２ａの周囲には、径方向に開
口される複数の排気口４が形成されており、出入口２ａ
を閉止した状態で排気口４を通じて排気することにより
、ガス人口３を通じて供給される所定の組成の処理ガス
５などが処理室２の内部を軸方向に流通される構造とさ
れている。

さらに、処理室２の出入口２ａの下方には、駆動Ｍ６に
よって該処理室２の軸方向に昇降自在にされるとともに
出入口２ａの蓋体を兼ねる搬送台７が設けられている。

この搬送台７の上には、たとえば、複数の半導体ウニハ
などの被処理物８を、処理室２の軸方向に所定の間隔で
ほぼ水平な姿勢で着脱自在に保持する治具９が載置され
ている。

そして、搬送台７を上昇させることにより、複数の被処
理物８を保持した治具９を、出入口２ａを通じて処理室
２の内部に軸方向に挿入するとともに、該搬送台７によ
って処理室２の出入口２ａを閉止し、治具９に保持され
た複数の被処理物８を処理室２の内部の所定の温度およ
び処理ガス５の雲囲気の環境の下に所定の時間だけ位置
させることにより、化学気相成長なとによって処理ガス
５から被処理物８０表面に所定の物質を堆積させ、被処
理物８の表面に所定の物質からなる薄膜を被着させる処
理が行われるものである。

この場合、処理室２の下端に設けられた出入口２ａの外
部近傍には、処理室２に対する複数の被処理物３の搬入
および搬出径路を取り囲むように第２の加熱手段１０が
配設されており、顕送台７に載置された治具９および該
治具９に保持された複数の被処理物８が、処理室２に対
する搬入に先立って、および処理室２からの搬出後に、
処理室２の温度よりも低い所定の温度に加熱されるよう
に構成されている。

また、外部と治具９との間における複数の被処理物８の
入れ換え作業は、第２の加熱手段１０の内部に治具９が
位置された状態で図示しない受は渡し機構などによって
行われるものである。

さらに、処理室２の８人口２ａの側方部には、該出入口
２ａの蓋体を兼ねる搬送台７とは独立に、随時、出入口
２ａの開閉を行う蓋体１１が設けられている。

そして、搬送台７が降下して複数の被処理物８および治
具９が処理室２の外部に引き出された後に、蓋体１１に
よって処理室２の出入口２ａを閉止することにより、処
理室２の内部において発生された異物などが処理室２の
下方に位置される被処理物８の上に降下して付着するこ
とや、処理室２の内部の温度分布などが外気の流入によ
って変化することなどが防止されている。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、処理室２の内部は第１の加熱手段１によって所定
の温度に加熱されるとともに、搬送台７は処理室２の下
方に降下され、該搬送台７に載置される治具９は、処理
室２の下方に位置される第２の加熱手段１０の内部に位
置されており、この時処理室２の出入口２ａは蓋体１１
によって閉止されている。

一方、第２の加熱手段ｌＯの内部においては、図示しな
い受は渡し機構などによって外部から治具９に複数の半
導体ウェハなどの被処理物８を装着する作業が行われ、
この間に治具９および複数の被処理物８が処理室２の内
よりも所定の値だけ低い所定の温度に加熱される。

次に、処理室２の出入口２ａを閉止している蓋体１１が
開放された後、搬送台７が上昇し、該搬送台７に載置さ
れ、第２の加熱手段１０によって予め所定の温度に加熱
されている治具９および複数の被処理物８が、急激な温
度変化などを受けることなく、出入口２ａを通じて所定
の温度に加熱されている処理室２の内部に軸方向に挿入
されるとともに、搬送台７によって出入口２ａが閉止さ
れる。

その後、排気口４を通じて排気するとともにガス人口３
を通じて所定の組成の処理ガス５を供給することにより
、処理室２の内部には処理ガス５が軸方向に流通され、
該処理室２の内部所定の温度に加熱されている複数の被
処理物８０表面には、処理ガス５の熱分解などによる化
学気相成長によって所定の物質が堆積され、所定の物質
からなる薄膜が形成される。

所定の時間が経過した後、処理ガス５は不活性ガスなど
に切り換えられ、処理室２の内部が不活性ガスの雰囲気
にされる。

その後、搬送台７は降下され、該搬送台７に載置される
治具９および被処理物８は出入口２ａを通じて処理室２
の外部に引き出され、所定の温度の第２の加熱手段１０
の内部に移動されて急激な温度降下が防止されるととも
に、処理室２の出入口２ａは蓋体１１によって閉止され
る。

そして、第２の加熱手段１０の内部においては、図示し
ない入れ換え機構などによって、表面に所定の物質から
なる薄膜が形成された複数の被処理物８の入れ換え作業
が行われる。

ここで、本実施例においては、複数の被処理物８および
治具９などが、処理室２に対する搬入に先立って、およ
び処理室２から外部に搬出された後に、所定の温度の第
２の加熱手段の内部に位置されるので、外部から処理室
２に出入りする際に急激な温度変化を受けることがない
。

この結果、たとえば、複数の被処理物８とともに処理室
２の内部に位置される治具９の表面に形成された所定の
物質からなる薄膜などが、処理室２から外部に搬出され
る際の熱衡撃などによって剥落し、有害な異物となって
複数の被処理物８の表面に付着することが防止され、半
導体ウェハなどの被処理物８に対する異物の付着に起因
する欠陥の発生が低減される。

さらに、被処理物８および治具９が第２の加熱手段１０
によってあらしめ所定の温度に加熱されているので、処
理室２の内部に被処理物８および治具９を搬入する際に
処理室２の内部の温度が大きく低下することが回避され
、処理室２の温度の回復に要する無駄な時間を短縮する
ことが可能となり、単位時間当たりに処理される半導体
ウェハなどの被処理物８の数量を増加させることができ
る。

また、複数の被処理物８および治具９が処理室２の外部
に搬出された後に処理室２の出入口２ａを閉止する蓋体
１１が設けられていることにより、化学気相成長などに
よって処理室２の内壁に堆積した物質が剥落して発生さ
れる異物などが処理室２の下方に位置される複数の被処
理物８の上に降下して付着することが防止され、異物の
付着などに起因する被処理物８の不良の発生などが回避
されるとともに、外気が流入して処理室２の内部におけ
る温度分布などが大きく変動することが防止され、被処
理物８に対する安定した熱処理結果を得ることができる
。

なお、上記の説明では、処理ガス５による化学気相成長
によって被処理物８の表面に所定の物質からなる薄膜を
形成する場合について説明したが、所定の温度の下で処
理ガス５に含まれる物質を被処理物８０表面に滲み込ま
せる拡散処理、さらには、不活性ガスなどの雰囲気中で
被処理物８を所定の温度で所定の時間加熱するアニール
などを行うことも可能である。

このように、本実施例においては以下の効果を得ること
ができる。

（１）、処理室２の内部を所定の温度に加熱する第１の
加熱手段１とともに、処理室２の出入口２ａの外部近傍
に第２の加熱手段１０が配設され、出入口２ａを通じて
処理室２の内部に搬入または搬出される半導体ウェハな
どの複数の被処理物８および治具９などが、処理室２に
対する搬入に先立って、または処理室２から外部に搬出
された後に、所定の温度の第２の加熱手段の内部に位置
される構造であるため、複数の被処理物８および治具９
が処理室２に出入りする際に急激な温度変化を受けるこ
とが回避され、たとえば、複数の被処理物８とともに処
理室２の内部に位置される治具９の表面に化学気相成長
などによって形成された所定の物質からなる薄膜などが
、処理室２から外部に搬出される際の熱衡撃などによっ
て剥落し、有害な異物となって複数の被処理物８の表面
に付着することが防止され、半導体ウェハなどの被処理
物８に対する異物の付着に起因する製品欠陥の発生が低
減されるとともに、処理室２の内部に被処理物８および
治具９を搬入する際の処理室２の内部の温度の低下が回
避され、処理室２の温度の回復に要する無駄な時間を短
縮することができる。

（２）、複数の被処理物８および治具９が処理室２の外
部に搬出された後に処理室２の出入口２ａを閉止する蓋
体１１が設けられていることにより、化学気相成長など
によって処理室２の内壁に堆積した物質が剥落して発生
される異物などが処理室２の下方に位置される複数の被
処理物８の上に降下して付着することが防止され、異物
の付着などに起因する被処理物８の製品不良の発生など
が回避されるとともに、外気が流入して処理室２の内部
における温度分布などが大きく変動することが防止され
、被処理物８に対する安定した熱処理結果を得ることが
できる。

（３）、前記（１）、　（２）の結果、半導体装置の製
造のウェハ処理工程などにおいて、歩留りが向上される
とともに、単位時間当たり熱処理される半導体ウェハな
どの被処理物８の数量が増加され、生産性が向上される
。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、装置全体を反転させた構造としてもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体ウェハの熱処
理技術に適用した場合について説明したが、これに限定
されるものではなく、彼処理物に急激な温度変化を与え
ることなく加熱処理を施すことが必要とされる技術に広
く適用できる。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、被処理物が収容される処理室を所定の温度に
加熱する第１の加熱手段と、前記処理室の前記被処理物
の出入口の外部近傍に配設され、前記処理室に対して搬
入または搬出される前記被処理物を所定の温度に加熱す
る第２の加熱手段とからなる構造であるため、処理室に
対する搬入および搬出などに際して被処理物や該被処理
物を保持する治具などが急激な温度変化を受けることが
回避され、搬出時における治具などからの有害な異物の
発生が防止されるとともに、被処理物などの搬入時に処
理室の温度が低下することが回避され、処理室の温度の
回復などに要する無駄な時間を短縮することができるの
で、被処理物に対する所定の熱処理の生産性を向上させ
る。ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である熱処理装置の要部を示
す説明図である。 １・・・第１の加熱手段、２・・・処理室、２ａ・・・
出入口、３・・・ガス入口、４・・・排気口、５・・・
処理ガス、６・・・駆動軸、７・・・搬送台、８・・・
被処理物、９・・・治具、１０・・・第２の加熱手段、
１１・・・蓋体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被処理物が収容される処理室を所定の温度に加熱す
   る第１の加熱手段と、前記処理室の前記被処理物の出入
   口の外部近傍に配設され、前記処理室に対して搬入また
   は搬出される前記被処理物を所定の温度に加熱する第２
   の加熱手段とからなることを特徴とする熱処理装置。 ２、前記被処理物が前記処理室から搬出された後に前記
   出入口を閉止する蓋体が設けられていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の熱処理装置。 ３、前記被処理物が半導体ウェハであり、前記熱処理装
   置が縦型の化学気相成長装置または拡散装置であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の熱処理装置。