KR0147044B1

KR0147044B1 - 배기 시스템을 가지는 열처리장치

Info

Publication number: KR0147044B1
Application number: KR1019910001136A
Authority: KR
Inventors: 쥰이치 가키자키
Original assignee: 카자마 젠쥬; 도오교오 에레구토론 사가미 가부시끼 가이샤
Priority date: 1990-01-23
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 1998-11-02
Also published as: US5088922A; KR910015002A

Abstract

본 발명의 열처리장치는, 룸내를 청정 분위기에 유지하기 위하여, 정상적으로 룸내를 배기하는 상부 집합 배기장치와, 가열분위기하에서, 반도체 웨이퍼의 표면에 소망하는 막을 형성하기 위한 가스 및 또는 액이 공급되는 열처리로와, 집합배기장치 및 열처리로에 연이어 통하여 열처리로의 내부에 층망되는 폐가스를 집합배기 장치에 유도하는 배기통로와, 배기통로내의 배기압력을 조정하기 위하여 배기통로내에 외기를 집어넣는 외기넣는 장치와 배기통로의 아래쪽에 설치되어 배기통로내에 괴인 폐액을 포착하는 트랩장치를 가진다.

Description

배기 시스템을 가지는 열처리장치

제1도는 종래의 배기시스템을 가지는 종형열처리장치를 나타내는 전체개요도.

제2도는 본 발명의 실시예에 관한 배기시스템을 가지는 종형열처리장치를 나타내는 전체 개요도.

제3도는 열처리로와 배기시스템과의 접속배관을 나타내는 단면도.

제4도는 배기시스템의 배관내에 공기를 넣기 위한 공기넣는 장치.

제5도는 배기시스템 배관내의 폐액을 트랩하기 위한 트랩장치를 나타내는 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 열처리장치 3 : 가스저장소(GR)

4: 매스플로콘트롤러(MFC) 5 : 프로세스튜브

5a,5b,5c : 배관 6 : 히터

7 : 집합배기장치 8 : 강력 팬

10 : 열처리로 11 : 가스저장소(GR)

12 : 매스플로콘트롤러(MFC) 14 : 보온통

15 : 프로세스튜브 16 : 히터

17 : 덮개부재 20 : 가스도입구

21,22 : 배관 23 : 배기구

24 : 석영관 24a : 석영관 앞끝단

25 : 석영단관 25a : 구슬형상끝단부

27 : 가지관 28 : 니플조인트

30 : 배기시스템 31 : 배관

32 : 통로 33a,33b : 압력조정밸브

34a,34b : 차압계 50 : 공기 넣는 장치

53 : 공기 넣는 장치의 바깥둘레 54 : 통로

56 : 플로트 57 : O링

58 : 개구 58a : 유지부

60 : 집합배기장치 61 : 공통덕트

62 : 통로 63 : 대형팬

70 : 트랩장치 72 : 트랩장치의 내통

74 : 개구 76 : 트랩장치의 바깥통

77 : 폐액 78 : 폐액관

79 : 폐액관 통로 80 : 집합관

B : 웨이퍼보우트 W : 반도체웨이퍼

본 발명은, 반도체 웨이퍼를 열처리하기 위한 열처리장치에 관한 것으로서 특히, 열처리로내의 폐가스를 배기하기 위한 배기시스템에 관한 것이다.

최근, 반도체장치를 제조하기 위한 열처리공정에서는, 처리대상이 되는 반도체웨이퍼가 6인치(4인치)에서 8인치로 대형화 되는 동시에, 열처리로에서 일괄하여 배치처리되는 웨이퍼 매수도 100매에서 150매등으로 증대되고 있다.

이 때문에, 열처리로의 형식이 횡형에서 종형으로 옮겨가고, 처리로의 용량이 대폭으로 증대되고 있다.

이와같은 대형의 종형 열처리 장치에서는, 산화처리나 확산처리 등의 시에 다량의 폐가스가 발생되기 때문에, 이들을 장치 외부로 배기하기 위한 배기시스템을 설치하고 있다.

일본극 특개소 62-63421호 공보, 특개소 63-238281 호 공보, 특개소 63-304620 호 공보의 각각에는, 유량조절밸브를 가지는 배기시스템이 개시되어 있다.

그러나, 이들 배기시스템은 장치가 복잡하고, 동시에 가격이 높아지고, 또한 배기계에 생성물이 부착되는 등, CVD장치에서 보수점검을 빈번이 실시하지 않으면 안된다.

또한, 특개소 58-124226 호 공보에는, 프로세스튜브로 부터의 폐가스 압력을 액주(液柱) 높이의 압력으로 일정화시키는 배기시스템이 개시되어 있다.

이 배기시스템에서는, 장치의 내압이 대기압보다 커지는 경우에만, 프로세스튜브내의 폐가스가 배기된다.

그러나, 이 배기시스템에서는, 프로세스튜브의 내압이 대기압보다 작아지는 경우는, 폐가스가 배기되지 않고, 프로세스튜브내의 가스의 흐름이 불균일하게되므로, 웨이퍼 표면에 형성되는 막두께가 균일하게 되지 않는다는 결점이 있다.

제1도에 나타낸 바와같이, 통상, 반도체장치 제조 공장에서는 공장 건물전체를 배기하기 위한 집합배기장치(7)가 설치되어 있다.

이 집합배기장치(7)는, 강력한 팬(8)을 가지고 있고, 복수의 열처리장치(2)(도면에서는 1대만을 나타내고, 다른장치(2)는 생략하고 있다)의 배기통로(5b)가 이집합 배기장치(7)의 통로(5c)에 합류되어 있다.

즉 1개의 집합배기장치(7)를 복수의 열처리장치(2)가 공용하고 있다.

그리고, 부호(3)는 가스저장소(GR) 부호(4)는 매스플로우콘트롤러 부호(5)는 프로세스튜브, 부호(5a),(5b),(5c)는 각각 가스배관, 부호(6)는 히터, 기호(B)는 웨이퍼보우트, 기호(W)는, 반도체웨이퍼를 각각 나타낸다.

이와같은 집합배기장치(7)에서는, 공장내의 열처리장치(2)의 전체를 풀 가동시키는 경우는, 프로세스튜브(5)내의 폐가스를 정상으로 동시에 균일하게 배기할 수가 있으나, 일부의 열처리장치만으로 가동하는 경우는 프로세스튜우브(5)내를 소망하는 압력으로 콘트롤 하는 것이 곤란하게 된다.

즉, 각 열처리장치(2)의 배기통로(5C)의 내압이 지나치게 부압(負壓)으로 되어, 프로세스튜브(5)내의 압력이 정상 상태보다 작아지기 쉬워진다.

이 때문에, 프로세스튜브(5)의 내부가 소정의 압력으로 되지 않고, 반도체웨이퍼(W)의 표면에 소망하는 두께의 막을 형성할 수가 없다.

또한, 집합배기장치(7)에 있어서는, 접압변동등의 여러 가지 원인에 의하여 그의 배기력이 변동하여, 배기류에 강약이 생겨서 맥류로 된다.

이와같은 집합배기계의 맥류는, 프로세스튜브(5)내의 가스흐름을 흩어지게 하고, 웨이퍼(W)에 형성되는 막두께가 불균일하게 되는 등의 악영향을 미치게 한다.

일본국 특개평 2-59002 호 공보에는 폐가스중에 포함되는 반응생성물을 배기시스템의 배관내에서 포획하는 트랩장치가 개시되어 있다.

또, 특개소 61-160933 호 공보에는, 반도체 기판 현상처리장치의 폐액처리시스템이 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같은 배기시스템에서는 폐가스가 이송중에 식혀져서 이슬점 온도 이하로 온도가 강하된 성분이 배관내벽에서 이슬 맺혀져서 이것이 폐액으로 되어 배관내에 고인다.

종형열처리장치 중에서도 특수한 처리에 사용되는 장치에 있어서는, 무시할 수 없는 양의 폐액이 배관내에서 생기게 되므로, 여러 가지의 문제점이 생긴다.

특히, 반도체웨이퍼 표면을 산화처리하는 산화막 형성기술에서는, 프로세스가스에 수증기 또는 가습산소가스(웨트O₂가스)를 사용하므로, 프로세스가스 중의 수증기가 배기시스템의 배관내에서 결로되어, 대량의 폐액이 생긴다.

이 가운데에서도 특히, 수증기 산화장치에서는, 폐액량이 많고, 배기시스템의 배관내에 폐액이 고이기 쉽다.

배관내에 다량의 폐액이 고이면, 고인 폐액에 의해서 폐가스의 배기통로가 좁아져서, 프로세스 튜브내의 폐가스를 충분히 배기할 수가 없게된다.

이 결과, 프로세스튜브내의 가스의 흐름이 불균일하게 되고, 배치처리된 반도체웨이퍼 상호간에서 막두께의 편차가 생겨, 품질의 안정화를 도모할 수가 없다.

또, 다른 산화막 형성기술에 있어서는, 고품질의 산화막을 얻기 위하여 건조산소가스중에 염산을 혼입한 혼합가스를 사용할 때가 있다.

이와같은 가스를 배기하기 위한 배기시스템에서는, 염산에 의하여 스테인레스강제의 배관이 부식되기 쉬워지므로, 배관내면을 정기적으로 세정할 필요가 있다.

세정작업에서는 배관을 분해하지 않으면 안되고, 작업에 장시간을 요하게 되므로 처리장치의 가동율이 저하된다.

더욱이, 로심관(爐芯管)에 기인하는 더러움을 없애기 위하여 반도체웨이퍼를 처리하지 않을때에 로심관에 HCl 가스를 도입한다.

이와같은 세정가스성분이 배기시스템의 스테인레스배관내에 잔류하면, 배기시스템의 배관이 부식되어, 배관을 빈번히 바꾸지 않으면 안된다.

이 때문에, 처리장치의 가동률이 적하된다.

본 발명의 목적은, 공장전체배기장치에 변동(맥동)이 생길 때, 혹은 복수의 열처리장치중의 일부만을 가동시켰을(풀 가동이 아님)때라도, 배치처리되는 각 웨이퍼 상호간의 막형성의 편차를 작게할 수 있는 배기시스템을 가지는 열처리 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 폐가스나 폐액에 의하여 부식되기 어렵고, 장기간의 사용에 견뎌낼 수 있는 배기시스템을 가지는 열처리장치를 제공하는데 있다.

본 발명자등은, 상술한 바와같이, 종래의 집합배기장치의 변동이 각 열처리장치에 미치게되는 영향을 작게 하기 위하여, 배기시스템의 배기관에 지류관을 설치하고, 이 지류관에 압력조정장치를 설치하는 것을 검토하였다.

이 압력조정장치의 조정밸브는, 수직으로 설치되고, 대기압과 배기관내의 압력차이가 소정치 이상으로 되면(배기관의 내압이 작아진다), 밸브체가 밀어 올려지고, 대기가 배기관내로 유입하여, 배기관내의 압력이 자동적으로 상승하도록 되어 있다.

그러나, 이와같은 배기시스템에서는 배기관 내압과 대기압과의 근소한 압력차이(예를들면, 마이너스 1mm H₂O)에 민감하게 응답하여 밸브가 개페되도록 밸브체의 무게를 조절하는 것은 곤란한 것이다.

또한, 공장 배기계의 제어가 흐트러져서 배기시스템의 관내의 압력이 통상 운전시보다도 큰폭으로 저하하면, 밸브가 완전히 개방상태로 되어, 배기관내를 소망하는 압력으로 유지할 수 없게 된다.

이 때문에, 프로세스튜브내의 압력이 변동되어, 반도체 웨이퍼 표면에 형성되는 막두께가 불균일하게 되는 것이 판명되었다.

본 발명은, 이와같은 지견에 의거하여 이루어진 것이다.

본 발명의 1실시형태에 의하면, 룸 내를 맑고 깨끗한 분위기로 유지하기 위하여 정상적으로 룸 내를 배기하는 집합배기수단과, 가열 분위기하에서 피처리체의 표면에 소망하는 막을 형성하기 위한 가스 및, 또는 액이 공급되는 처리 용기수단과, 상기 집합배기수단 및 상기 처리용기수단에 연이어 통하고, 상기 처리용기수단의 내부에 충만되는 가스를 상기 집합배기수단으로 유도하는 배기통로와 상기 배기통로내의 배기압력을 조정하기 위하여, 상기 배기통로내에 외기를 집어넣는 외기 도입 수단, 상기 배기통로의 아래쪽에 설치되어, 상기 배기통로내에 고이는 페액을 트랩하는 트랩수단으로 구성되는 열처리장치가 제공된다.

외기 도입 수단에는 배기계가 안팎으로 압력차가 생기면 자동적으로 열리는 구조의 개폐밸브를 가지는 공기 넣는 장치를 채용할 수가 있다.

이와같은 외기 도입수단을 배기통로의 여러곳에 설치함으로써, 배기계가 안팎으로 생기는 과잉한 압력차를 자동적으로 해소할 수 있다.

그리고, 외기 도입수단은, 수직배기통로에 설치해도 좋고, 집합배기수단의 수평통로에 설치해도 좋다.

또한, 트랩수단쪽으로 배기하기 위한 아래쪽 배기장치를 설치해도 좋다.

이와같은 아래쪽 배기장치의 배기력은, 윗쪽 집합배기장치의 배기력 보다도 약하게 하는 것이 바람직하다.

이것은, 정상운전시에 폐가스가 아래쪽으로 끌려 들어가지 않도록 하는 동시에, 상부 집합배기장치가 정지했을 때는 트랩장치로부터의 악취가 상승못하게 할 필요가 있기 때문이다.

그리고, 배기통로, 외기도입장치, 트랩장치는, 사용온도에 따라서 불화에틸렌계수지에 의해서 만드는 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 설명한다.

제2도에 나타낸 바와같이, 복수의 종형 열처리로(10)가 공기조절장치(도시하지 않음)를 갖춘 클린룸내에 배열설치되어 보우트(3)에 로우딩된 다수의 실리콘웨이퍼(2)가 각 열처리로(10)내에서 일괄로 배치처리 되도록 되어 있다.

각 열처리로(10)는, 콘트롤러를 갖춘 컴퓨터시스템에 의해 백업된 전자동기계이며, 그 동작은 콘트롤러에 의해, 모두 자동제어 되도록 되어 있다.

각 열처리로(10)의 프로세스튜브(15)는, 직립원통형상을 하고 있으며, 지지부재(도시하지 않음)에 의하여 프레임(도시하지 않음)에 고정되어 있다.

프로세스튜브(15)의 바깥쪽은 히터(16)로 둘러싸여 있다.

히터(16)의 전원(도시하지 않음)은 튜브(15)내가 소망온도로 되도록 컴퓨터시스템의 콘트롤러(도시하지 않음)에 의해 전류치가 적정하게 제어되도록 되어 있다.

그리고, 히터(16)의 가열능력은, 프로세스튜브(15)의 내부가 섭씨 800 내지 1200도의 온도범위가 되도록 조정되어 있다.

프로세스튜브(15)의 하부개구에는 덮개부재(17)가 설치되어 있다.

덮개부재(17)상에는 보온통(14)이 얹어지고 또한 보온통(14)상에 종형보우트(B)가 얹어져 있다.

덮개부재(17)는 지지부재(도시하지 않음)에 의해 지지되고, 지지부재의 너트는 승강기구(도시하지 않음)의 볼나사에 나사맞춤되어 있다.

프로세스튜브(15)의 최상부에는 가스도입구(20)가 마련되고, 한편, 튜브(15)의 하부에는 가스배기구(23)가 설치되어 있다.

가스도입구(20)는 배관(21),(22) 및 연소장치를 경유하여 복수의 가스저장소(GR)(6)에 연이어 통하고 있다.

각 가스저장소(6)는, 각각 매스플로우콘트롤러(MFC)(7)를 1개씩 갖추고 있으며, 프로세스튜브(15)내로의 가스공급량이 조절되도록 되어 있다.

각 가스저장소(6)에는, 산소가스, 수소가스, 질소가스, 염산등의 각종가스 또는 가스가 가능한 용액이 각각 저장되어 있다.

프로세스튜브(15)의 가스배기구(23)는 석영관(24)으로 형성되어 있고, 이것이 배기시스템(30)의 가지관(27)에 접속되어 있다.

제3도에 나타낸 바와같이 석영관(24)의 앞끝단(24a)은 반구슬 나팔형상을 하고, 이 반구슬 나팔형상앞끝단(24a)에, 석영단관(短管)(25)의 구슬형상끝단부(25a)가 맞대어 맞추어져서 접속되어 있다.

이 접속부에서 하류쪽 석영단관(25)은, 수평면에 대하여 약 2 내지 5도 아래쪽으로 경사져 있다.

한편, 석영단관(25)의 다른 끝단은, 배기시스템(30)의 가지관(27)에 니플조인트(28)에 의해 접속되어 있다.

이들 가지관(27) 및 니플조인트(28)는 4불화 에틸렌수지로 만들어져 있다.

제2도에 나타낸 바와같이, 공장건물내 전체를 배기하기 위한 집합배기장치(60)는 룸 천정에 설치되어 있다.

이 집합배기장치(60)는, 공통덕트(61) 및 대형팬(63)을 갖추고 있으며, 룸내의 오염공기나 폐가스를 외부로 배기하는 역할을 가진다.

공통덕트(61)의 통로(62)에는 각 열처리로(10)의 배기시스템(30)의 수직 배관(31)의 통로(32)가 연이어 통하고 있다.

공통덕트(61)의 한쪽끝단부에는 대형팬(63)이 설치되어, 통로(32) 룸 외부로 폐가스가 배기되도록 되어 있다.

그리고, 공통덕트(61)는 염화비닐등으로 만들어져 있다.

배기시스템(30)의 수직 배관(31)에는 가지관(27)을 개재하여 처리로(10)의 가스배기관(24)이 접속되어 있다.

가지관(27)보다 윗쪽의 수직 배관(31)의 적소에 공기 넣는 장치(50)가 설치되어 있다.

이 공기 넣는 장치(50)를 끼우도록 한쌍의 압력조정밸브(33a),(33b)가 수직 배관(31)의 유로에 설치되어 있다.

상류쪽 압력조정밸브(33a)에는 차압계(34a)가 붙임고정되고 하류쪽 압력조정밸브(33b)에는 차압계(34b)가 붙임고정되어 있다.

그리고, 공기 넣는 장치(50)는 공통덕트(61)에도 설치되어 있다.

한편, 가지관(27) 보다 아래쪽의 수직 배관(31)에는 트랩장치(70)가 설치되어 있다.

이 트랩장치(70)는, 다시 하부배관(78)을 경유하여 집합관(80)으로 연이어 통하고 있다.

이 집합관(80)은, 폐액처리설비의 탱크(도시하지 않음)에 연이어 통하고 있다.

집합관(80)의 내부는, 상부 집합배기장치(60)의 배기량 보다 작은 배기량이 되도록, 블로워에 의하여 약하게 배기된다.

다음에 제4도를 참조하면서, 공기 넣는 장치(50)에 대하여 설명한다.

공기 넣는 장치(50)의 외통(53)이 수직 배관(31)에서 측방으로 돌출하고 있다.

공기 넣는 장치(50)의 통로(54)는 수평에서 수직아래쪽으로 바꾸고, 통로(54)의 아래끝단부에 개구(58)가 형성되어 있다.

개구(58)의 근방에 단턱형상의 유지부(58a)가 형성되어 있다.

이 유지부(58a)의 안지름은 통로(54)의 안지름 보다 크고, 플로트(56)의 둘레가장자리부가 유지부(58a)의 윗단턱에 들어가 있다.

플로트(56)는, 개구(58)를 폐쇄하도록 거의 수평으로 설치되고 통로(54)를 외부에서 차단하며(공기 넣는 장치(50)를 닫은 상태로 한다)또는, 통로(54)를 외부와 연이어 통하게 하는(공기 넣는 장치(50)를 열린 상태로 한다)역활을 가진다.

O링(57)은 유지부(58a)의 아래단턱에 설치되어 있다.

이 O링(57)은, 닫혀있을 때에 플로트(56)의 둘레가장자리부에 접촉하고 통로(32),(54)의 기밀성을 높이는 역할을 가진다.

플로트(56)의 중량은, 공기 넣는 량이 적정하게 되도록 결정된다.

예를들면 외기압과 배기관통로(32)의 압력과의 압력차가 마이너스10mm H₂O가 되도록 요구되는 경우는, 1기압이 10000mm H₂O(=1㎏/㎠)에 상당한다고 하면, 플로트(56)는 1g/㎠에 대응하는 무게로 한다.

그리고, 공기 넣는 장치(50)의 각부는 2불화 에틸렌수지로 만들어져 있다.

다음에 제5도를 참조하면서, 트랩장치(70)에 대하여 설명한다.

트랩장치(70)는, 수직 배관(31)의 하부에 설치되어 있다.

즉, 트랩장치(70)는, 프로세스튜브(15)쪽의 가지관(27)이 배관(31)에 합류되는 위치보다도 아래쪽에 설치되어 있다.

트랩장치(70)는, 안통(72) 및 바깥통(76)의 2중상자 구조를 하고 있다.

수직 배관(31)의 통로(32)가 안통(72)의 내부로 연이어 통하고 있다.

또한, 안통(72)의 상부 둘레벽에 복수의 개구(74)가 형성되어 있다.

이 개구(74)에 의해 안통(72)은 바깥통(76)으로 연이어 통하고 있다.

또, 바깥통(76)의 하부에서 아래숲으로 향하여 폐액관(78)이 연장되어 있다.

폐액관(78)의 통로(79)는 집합관(80)을 통하여 폐액 탱크(도시하지 않음)의 내부로 연이어 통하고 있다.

그리고, 트랩장치(70)의 각부의 재질을 사용온도에 따라 여러 가지로 변경해도 좋다.

예를들면 온도가 140℃이하가 되는 부재에는 2불화에틸렌수지(PVDF)를, 온도가 140 내지 260℃이하가 되는 부재에는 4불화에틸렌수지(PTFE)를, 온도가 260℃ 이상이 되는 부재에는 석영을 사용한다.

이 경우, 트랩장치(70)의 바깥통(76)은, 100℃이하의 온도로 사용되므로 투명한 염화비닐수지를 채용해도 된다.

또한, 안통(72)에는 투명한 불화에틸렌수지를 사용할 수가 있다.

안통(72) 및 바깥통(76)을 투명하게 함으로써, 페액이 고인 상태를 외부에서 눈으로 보고 체크할 수가 있다.

다음에, 복수의 열처리로(10)중에서 1대만을 가동시키고, 다른 열처리로(10)는 정지하고 있는 경우에 대하여 설명한다.

(I)열처리 조건을 미리 컴퓨터시스템의 CPU에 키보드 입력한다.

웨이퍼 보우트(B)에는 150매의 실리콘웨이퍼(W)가 적재되어 있다.

보우트(B)를 제 1 의 열처리로(10)의 프로세스튜브(15)내에 장치해서 넣고, 이것을 히터(16)로 가열한다.

이때, 프로세스튜브(15)의 내부는 미리질소가스로 치환되어 있다.

한편, 상부 집합배기장치(60)는 언제나 작동상태에 있고, 룸내는 정상적으로 배기되고 있다.

(II) 히터(16)에 의하여 프로세스튜브(15)내의 균열영역을 예를들면 1000℃의 온도로 설정하여 제 1 의 가스저장소(11)로부터 산소가스를, 제 2 의 가스저장소(11)로부터 수소가스를, 연소장치에 도입하고 생성된 수증기를 도입구(20)로부터 프로세스튜브(15)의 내부에 공급한다.

이들 프로세스가스성분은, 제각기 각 MFC(12)에 의하여 소망하는 공급량으로 조정되어 있다.

프로세스가스가 실리콘웨이퍼(W)의 상호간을 통과할 때에, 웨이퍼(W)의 표면이 산화되어, SiO₂막이 형성된다.

(III) 상부 집합배기장치(60)에 의하여 배기시스템(30)은 부압으로 되어 있으므로, 산화반응후의 폐가스 및 미반응 프로세스가스(폐가스 G)는 하부배기구(23)를 통하여 배기시스템(30)에 끌려들어간다.

폐가스(G)의 온도는, 배기구(23)가 있는 곳에서 약 200 내지 400℃이다.

배기시스텝(30)의 가지관(27)을 통과하는 중에 폐가스(G)는 방열되고 가스의 액화온도로 강하된다.

폐가스(G)는 가지관(27)으로부터 수직 배관(31)으로 유입되어, 상부 공통덕트(61)의 통로(62)에 모여진다.

또한, 폐가스(G)는 펜(63)에 의해 필터(도시하지 않음)를 통하여 외부로 배기된다.

(IV) 그런데, 다른 열처리로(10)는 가동상태에 있지 않으므로, 복수개의 열처리로를 동시에 가동시켰을 때 보다도 상부 공통덕트(61)의 통로(62)로의 폐가스(G)의 유입량이 적다.

이 때문에, 팬(63)의 정상적인 배기량에 대하여 폐가스(G)의 유입량이 부족하여, 수직 배관(31)의 내압이 과잉 저하되고, 내압과 외기압과의 차압△P이 증대된다.

예를들면, 차압△P이 마이너스 10mmH₂O를 넘으면, 각 공기넣는 장치(50)의 플로트(56)가 일제히 상승하여 O링(57)에서 떨어져, 공기가 배기통로(32)에 유입된다.

이 결과, 수직 배관(31)의 내압이 상승하고 차압△P이 마이너스10mmH₂O을 밑돌게 된다.

(V) 또한, 전압변동에 의한 팬(63)의 회전이 고르지 못한데에 기인하여 집합배기장치(60)의 배기량이 크게 변동되어 배기계에 맥류가 생기는 일이 있다.

배기계에 맥류가 생기면, 프로세스계의 가스의 흐름(층류)이 흐트러지게되어, 웨이퍼(W)의 표면에 균일하게 막형성이 안되는 경우가 있다.

그러나, 예를들면 맥류가 생겨서 상기 차압△P이 일시적으로 마이너스10mmH₂O를 넘으면, 그 동안만, 공기 넣는 장치(50)로부터 배기계에 공기가 넣어지고, 차압△P이 작아지도록 배기계의 내압이 조정된다.

차압△P이 마이너스10mmH₂O를 밑돌게 되면 배기계로부터 프로세스계로의 영향이 억제된다.

(VI) 이와같이 하여, 배관(31)의 내부는 과잉한 부압 상태가 아니고 마이너스 10mmH₂O정도로 유지된다.

이때, 공기 넣는 장치(50)의 상류쪽 압력조정밸브(33a)를 조정하여, 차압계(34a)의 검출치가 마이너스1mm 내지 0mmH₂O의 범위가 되도록 폐가스(G)의 유량을 조정한다.

또, 공기 넣는 장치(50)의 하류쪽 압력조정 밸브(33b)에 있어서는, 개구(58)를 플로트(56)로 틀어막은 상태로 배기통로(32)의 내압과 외기압이 소망하는 차압△P으로 예를들면 차압△P이 마이너스 15 내지 20mmH₂O의 범위로 유지할 수 있도록, 차압계(34b)로 차압을 검출하면서 조정한다.

그리고 이 경우, 각 차압계(34a),(34b)의 출력에 따라서 각 압력조정밸브(33a),(33b)를 자동적으로 구동되는 피이드백제어를 실시하도록 해도 좋다. 상기와 같이 1쌍의 압력조정밸브(33a),(33b)를 조정함으로써, 공기 넣는 장치(50)로 행하는 자동압력 조정을 최적 조건으로 할 수가 있다.

(VII) 한편, 폐가스 성분의 일부는, 가지관(27)내에서 응축액화된다.

이러한 폐액은, 가지관(27)에서 수직 배관(31)으로 향해서 하강하고, 다시 수직 배관(31)에서 트랩장치(70)로 흘러 들어간다.

트랩장치(70)의 안통(72)에 폐액(77)이 고이고, 액높이가 상승하면, 개구(74)에서 폐액(77)이 넘쳐 흐르게 된다.

넘쳐 흐르는 폐액은, 하부 집합관(80)에 모여지고, 폐액탱크에 저장된다.

(VIII) 처리후, 폐가스(G)는 배개구(23)로부터 배관(31)으로 유입된다.

이때 다른 열처리장치(10)는 가동되지 않으며, 따라서 다른 열처리장치(10)에는 폐가스(G)가 흐르지 않기 때문에 배기팬(21)의 배기능력에 대하여 폐가스(G)의 유량의 비율이 적어진다.

공기 넣는 장치(50)의 플로트(56)만의 작용이라면, 배기관 내압의 소망하는 차압이 예를들면 마이너스 1 내지 0mmH₂O이하라도, 배기관(31)의 부압이 매우 커질때까지 가동되지 않는다.

예를들면 마이너스 10mmH₂O으로되면 플로트(56)가 대기압에 밀려서 O링(57)에서 부상된다.

공기 넣는 장치(50)를 개재하여 대기가 배관(31)내로 유입되어, 배관(31)의 통로(32)로 과잉한 부압상태가 되지 않게 된다.

이때, 공기 넣는 장치(50) 보다 상류에 설치된 압력조정밸브(33a)를 조정하여, 압력조정밸브(33a)보다도 상류 부분의 내압을 마이너스 1 내지 0mmH₂O로 한다.

공기 넣는 장치(50) 보다도 하류의 압력조정 밸브(33b)는 차압계(34b)의 값이 다른 열처리로(10)의 가동상태의 유무에 관계없이 언제나 마이너스10mmH₂O이하로, 예를들면 마이너스20mmGH₂O를 나타내도록 조정한다.

상기 실시에의 배기시스템(30)에 의하면, 종형열처리장치에서의 실리콘웨이퍼표면의 산화율의 변동분을 2 내지 3%까지 억제할 수가 있었다.

덧붙여 말한다면 종래의 배기시스템에서는 실리콘웨이퍼 표면의 산화율이 5 내지 10%변동되고 있었으므로, 이 변동분을 본 발명에 의하면 2 내지 8%도 절감할 수 있다.

이 때문에 제품 수율을 큰폭으로 향상시킬 수 있었다.

또 상기 실시예의 배기시스템(30)에 의하면, 트랩장치(70) 보다 하류쪽이 정상적으로 배기하고 있으므로, 만일 하부 집합관(80)이 정지되었다고 해도, 폐액의 취기가 트랩장치(70)보다 상류쪽으로 상승하는 일은 없다.

이 때문에 폐액 및 폐가스의 프로세스계로의 역류가 효과적으로 방지된다.

다음에 이 발명의 효과를 총괄적으로 상술한다.

본 발명의 배기시스템에 의하면, 종형열처리장치에서의 반도체웨이퍼 표면의 산화물의 변동분을 종래보다도 큰 폭으로 절감할 수 있다.

이 때문에, 소망하는 막두께의 산화막을 형성할 수 있고, 반도체장치의 불량률을 절감할 수 있으며 제품수율을 큰폭으로 향상시킬 수가 있다.

그리고, 본 발명은, 산화로나 확산로등의 열처리로에만 한정되는 것은 아니며 집합배기장치를 갖춘 클린룸내에 설치되는 열처리장치라면 어느 것에도 좋으며 예를들면 상압CVD장치 또는 스핀쿼터장치 등의 상압으로 반도체웨이퍼를 열처리하는 다른 열처리장치에도 사용할 수가 있다.

또, 본 발명은, 종형열처리장치에만 한정되지 않고, 횡형열처리장치에도 사용할 수가 있다.

Claims

청정한 분위기로 유지된 룸내에 설치되는 열처리장치에 있어서, 열처리로의 폐가스를 모아서 상기 룸밖으로 배기하기 위한 공통덕트(61)를 구비한 집합배기장치(60)와, 가열 분위기하에서 피처리체를 처리하기 위한 프로세스 가스가 공급되는 열처리로(10)와, 상기 집합배기장치(60)의 공통덕트(61)의 배관(31)에 연통하고, 이 배관을 통하여 열처리로(10)에 연통하여 상기 열처리로의 내부에 충만하는 프로세스가스를 상기 집합배기장치(6)로 유도하는 배기시스템(30)과, 상기 배기시스템(30) 내의 배기압력을 조정하기 위하여 상기 배기시스템 내에 외기를 집어 넣는 공기넣는장치(50)와, 상기 배기시스템(30)의 아래쪽에 설치되어, 상기 배기시스템(30) 내에 고인 폐액을 트랩하는 트랩장치(70)를 가지는 열처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 트랩장치(70)의 하류쪽 통로를 배기하기 위한 별도의 집합관(80)을 더욱 가지는 열처리장치.
제 2 항에 있어서, 상기 별도의 집합관(80)의 배기력은 상기 집합배기장치(60)의 배기력 보다 약한 열처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 공기넣는장치(50)가, 상기 배기시스템(30)의 배관(31)에 설치되어 있는 열처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 공기넣는장치(50)가, 상기 집합배기장치(60)의 공통덕트(61)에 설치되어 있는 열처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 공기넣는장치(50)가, 상기 배기시스템(30) 내부의 압력과 대기압과의 차압에 의하여 부사하여 배기시스템(30)에 외기를 도입하는 플로트(56)를 가지는 열처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 열처리로(10)로부터의 배기시스템(30)을 형성하는 가지관(27)이 하방으로 완만하게 경사되어 있는 열처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 트랩장치(70)가, 상기 배기시스템(30)의 배관(31)에 설치되어 있는 열처리장치.
제 1 항에 있어서, 상기 배기시스템(30)을 형성하는 배관(31)이, 불화에틸렌 수지로 만들어져 있는 열처리장치.
제 6 항에 있어서, 공기넣는장치(50)의 통로 및 플로트(56)가 불화에틸렌 수지로 만들어져 있는 열처리장치.