KR100461292B1 - 수직형열처리장치,수직형열처리장치의분해방법및수직형열처리장치의유지보수방법 - Google Patents

수직형열처리장치,수직형열처리장치의분해방법및수직형열처리장치의유지보수방법 Download PDF

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KR100461292B1 KR10-1998-0705030A KR19980705030A KR100461292B1 KR 100461292 B1 KR100461292 B1 KR 100461292B1 KR 19980705030 A KR19980705030 A KR 19980705030A KR 100461292 B1 KR100461292 B1 KR 100461292B1
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Abstract

반도체 웨이퍼(W)를 위한 수직형 열처리 장치는 열처리로(19)를 갖고, 열처리로(19)내에 있어서, 웨이퍼(W)는 보트(16)에 탑재된 상태로 일괄식으로 처리를 받는다. 열처리로(19)의 하측에는 매니홀드(33)를 거쳐 진공 예비실(102)이 기밀하게 접속된다. 매니홀드(33)는 분할 가능하게 결합된 제 1 및 제 2 부품(33a, 33b)을 갖고, 이들은 각각 열처리로(19) 및 진공 예비실(102)에 접속된다. 제 2 부품(33b)은 덮개(22)가 밀착하여 열처리로(19)와 진공 예비실(102)의 연통을 차단하기 위한 밸브 시트를 규정한다. 덮개(22)를 밸브 시트에 밀착시켜 진공 예비실(102)을 기밀하게 유지한 상태로, 열처리로(19)를 매니홀드의 제 1 부품(33a)과 동시에, 진공 예비실(102) 및 매니홀드의 제 2 부품(33b)부터 분리할 수 있다.

Description

수직형 열처리 장치, 수직형 열처리 장치의 분해 방법 및 수직형 열처리 장치의 유지 보수 방법{VERTICAL TYPE HEAT TREATMENT APPARATUS}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판에 열처리를 실시하기 위한 수직형 열처리 장치에 관한 것으로, 특히 핫월형(hot-wall type)의 수직형 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 있어서는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼에 산화, 확산, CVD 등의 각종 처리를 실시하기 위해서, 여러 가지 열처리 장치가 사용되고 있다. 이러한 열처리 장치의 하나로서, 처리실, 즉 열처리로(爐)에 로드록실, 즉 진공 예비실을 마련한 것이 알려져 있다. 이 열처리 장치에서는 상기 진공 예비실내를 미리 열처리로내와 거의 동일한 압력으로 해 둠으로써, 열처리로내의 압력을 대기압으로 되돌리는 일 없이 노(爐) 입구를 개방하여 웨이퍼의 반입 반출을 할 수 있기 때문에, 시간의 단축이나 스루풋의 향상 등을 도모할 수 있다.
그런데, 상기 열처리 장치에서는 그 신뢰성을 유지하기 위해 열처리로의 정기 점검이나 반응관의 세정 등을 위한 유지 보수가 요구된다. 노 입구가 하부에 형성된 열처리로를 구비한 수직형 열처리 장치에서는, 예를 들어 열처리로의 노내 및 진공 예비실내를 대기에 개방하여, 반응관 등을 하단쪽 진공 예비실내로 내려서 유지 보수하는 구조가 가능하다.
그러나, 상기 열처리 장치에서는, 진공 예비실내를 대기에 개방하기 때문에, 진공 예비실내에 습기나 오염물 등이 침입하기 쉽다. 또한, 진공 예비실내를 다시 소정의 진공도로 되돌리는 재배기(再排氣)에 많은 시간이 걸리는 문제가 있다. 또한, 상기 열처리로를 진공 예비실로 내리기 위해 진공 예비실을 크게 형성해야 하므로, 장치 전체가 대형화되는 문제도 있다.
또, 열처리로와 진공 예비실 사이에 게이트 밸브를 마련하고, 이 게이트 밸브를 닫아 열처리로내와 진공 예비실내를 분리하는 열처리 장치도 제안되어 있다. 이 경우, 진공 예비실내를 진공으로 유지한 채로 열처리로를 분리하여 유지 보수를 수행할 수 있다. 그러나, 이 열처리 장치에서는 게이트 밸브의 공간만큼 장치가 대형화된다. 또한, 열 영향을 방지하기 위한 게이트 밸브를 수냉(水冷) 구조의 특수 사양으로써 제작할 필요가 있다. 이 때문에, 구조가 복잡하게 될 뿐만 아니라, 수냉에 의해 생성물이 부착되어 이물질(particle)의 원인으로 되는 문제가 있다.
또한, 열처리로의 하부에 형성된 노 입구를 개폐하는 승강 가능한 덮개를 갖는 수직형 열처리 장치가 알려져 있다. 상기 덮개 위에는 석영제 보온통을 거쳐 여러 장의 웨이퍼를 유지할 수 있는 기판 유지구인 석영제의 보트가 탑재된다. 이들 보트 및 보온통이 노 내부에 장입되어 웨이퍼에 성막 등의 열처리가 실시된다. 이러한 수직형 열처리 장치에서는, 보트 및 보온통에도 성막되기 때문에, 이들을 정기적으로 혹은 필요에 따라 세정, 교환 등을 행하는 유지 보수가 요구된다.
그러나, 상기 수직형 열처리 장치에서는, 보트 및 보온통을 유지 보수하기 위해 진공 예비실을 대기에 개방하여 보트 및 보온통을 외부로 취출하지 않으면 안된다. 그 때문에, 진공 예비실내에는 대기 개방에 의해 습기나 오염물 등이 침입하기 쉽고, 진공 예비실내를 다시 소정의 진공도로 되돌리는 재배기에 많은 시간이 걸리는 문제가 있다.
발명의 개시
그래서, 본 발명의 목적은, 진공 예비실내를 대기에 개방하는 일 없이, 열처리로(처리실) 등의 유지 보수를 가능케 한 수직형 열처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 시점은, 실질적으로 동일한 윤곽(輪廓) 치수를 갖는 기판군에 속하는 복수의 피처리 기판에 대해 일괄적으로 열처리를 실시하기 위한 수직형 열처리 장치로서, 상기 피처리 기판을 수납하기 위한 기밀(氣密)한 처리실과, 상기 처리실내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 적층된 상태로 유지하기 위한 유지구와, 상기 처리실내에 처리 가스를 공급하기 위한 공급계와, 상기 처리실의 내부 분위기를 가열하기 위한 가열 수단과, 상기 처리실에 기밀하게 접속된 진공 예비실과, 상기 처리실과 상기 진공 예비실과의 연통(連通)을 선택적으로 차단하기 위한 덮개와, 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 배기시키고 또한 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 서로 독립하여 진공으로 설정하기 위한 배기계와, 상기 처리실과 상기 진공 예비실을 기밀하게 접속하고 또한 상기 공급계에 접속된 매니홀드(manifold)를 구비하되, 상기 매니홀드는 분할 가능하게 결합된 제 1 및 제 2 부품을 갖고, 상기 제 1 및 제 2 부품은 각각 상기 처리실 및 상기 진공 예비실에 접속되고, 상기 제 2 부품은 상기 덮개가 밀착하여 상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통을 차단하기 위한 밸브 시트(valve seat)를 규정하며, 여기서, 상기 덮개를 상기 밸브 시트에 밀착시켜 상기 진공 예비실을 기밀하게 유지한 상태에서, 상기 처리실을 상기 매니홀드의 상기 제 1 부품과 함께 상기 진공 예비실 및 상기 매니홀드의 상기 제 2 부품으로부터 분리 가능하도록 한 것이다.
본 발명의 제 2 시점은, 실질적으로 동일한 윤곽 치수를 갖는 기판군에 속하는 복수의 피처리 기판에 대해 일괄적으로 열처리를 실시하기 위한 수직형 열처리 장치의 분해 방법으로서, 상기 장치는, 상기 피처리 기판을 수납하기 위한 기밀한 처리실과, 상기 처리실내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 적층된 상태로 유지하기 위한 유지구와, 상기 처리실내에 처리 가스를 공급하기 위한 공급계와, 상기 처리실의 내부 분위기를 가열하기 위한 가열 수단과, 상기 처리실에 기밀하게 접속된 진공 예비실과, 상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통을 선택적으로 차단하기 위한 덮개와, 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 배기하고 또한 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 서로 독립하여 진공으로 설정하기 위한 배기계와, 상기 처리실과 상기 진공 예비실을 기밀하게 접속하고 또한 상기 공급계에 접속된 매니홀드를 구비하되, 상기 매니홀드는 분할 가능하게 결합된 제 1 및 제 2 부품을 갖고, 상기 제 1 및 제 2 부품은 각각 상기 처리실 및 상기 진공 예비실에 접속되고, 상기 제 2 부품은 상기 덮개가 밀착하여 상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통을 차단하기 위한 밸브 시트를 규정하며, 상기 방법은, 상기 덮개를 상기 밸브 시트에 밀착시켜 상기 진공 예비실을 기밀한 상태로 하는 폐쇄 공정과, 상기 진공 예비실의 기밀 상태를 유지하면서, 상기 매니홀드의 상기 제 1 및 제 2 부품을 분할하고, 상기 처리실을 상기 매니홀드의 상기 제 1 부품과 함께 상기 진공 예비실 및 상기 매니홀드의 상기 제 2 부품으로부터 분리하는 분리 공정을 포함한다.
본 발명의 제 3 시점은, 실질적으로 동일한 윤곽 치수를 갖는 기판군에 속하는 복수의 피처리 기판에 대해 일괄적으로 열처리를 실시하기 위한 수직형 열처리 장치의 유지 보수 방법으로서, 상기 장치는, 상기 피처리 기판을 수납하기 위한 기밀한 처리실과, 상기 처리실내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 적층된 상태로 유지하기 위한 유지구와, 상기 처리실내에 처리 가스를 공급하기 위한 공급계와, 상기 처리실의 내부 분위기를 가열하기 위한 가열 수단과, 상기 처리실에 기밀하게 접속된 진공 예비실과, 상기 처리실과 상기 진공 예비실과의 연통을 선택적으로 차단하기 위한 덮개와, 상기 유지구가 보온통을 거쳐 상기 덮개에 지지된 상태에서 상기 처리실내에 수납되는 것과, 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 배기하고 또한 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 서로 독립하여 진공으로 설정하기 위한 배기계를 구비하며, 상기 방법은, 상기 진공 예비실을 기밀 상태로 하는 폐쇄 공정과, 상기 진공 예비실의 기밀 상태를 유지하면서, 상기 처리실을 상기 진공 예비실로부터 분리하거나, 혹은 상기 유지구 또는 상기 보온통을 상기 장치로부터 취출하는 공정과, 상기 처리실, 상기 유지구 또는 상기 보온통에 유지 보수를 실시하는 공정을 포함한다.
도 1은 도 4에 도시한 장치에서, 매니홀드를 분할하여 열처리로를 분리한 상태를 나타내는 종단 측면도,
도 2는 도 4에 도시한 장치의 열처리로 및 진공 예비실을 나타내는 종단 측면도,
도 3은 도 4에 도시한 장치의 매니홀드를 상세하게 나타내는 확대 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수직형 열처리 장치를 나타내는 측면 배치도,
도 5는 도 4에 도시한 장치를 나타내는 평면 배치도,
도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ선에 따른 단면도,
도 7은 도 4에 도시한 장치에서, 보트 및 보온통을 열처리로와 함께 분리하는 조작을 설명하기 위한 선(線)도면,
도 8은 도 4에 도시한 장치에서, 보트 및 보온통을 열처리로와 함께 분리한 상태를 나타내는 선도면.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에, 본 발명의 실시예를 첨부 도면에 근거하여 상술한다.
도 4 내지 도 6에 있어서, (1)은 열처리 장치로서 예시한 핫월형(hot-wall type)으로 일괄식의 수직형 열처리 장치의 프레임 본체이다. (2)는 피처리 기판인 반도체 웨이퍼 W를 여러장, 예를 들어 25장 정도 수직하게 세운 상태로 소정의 피치로 수납하는 상부에 수납구(2a)를 갖는 운반용 용기인 카세트이다. 프레임 본체(1)의 한쪽 단부에는, 카세트(2)를 반입 반출하기 위한 개폐 게이트를 갖는 반출입구(3)가 배치된다. 프레임 본체(1)내에서의 반출입구(3) 근방에는 카세트(2)를 수납구(2a)가 위에 있는 수직 상태로 탑재하기 위한 탑재대(4)가 마련된다.
탑재대(4)에는 카세트(2)를 앞뒤에서 누르는 가압부(5, 6), 카세트(2)내의 웨이퍼 W의 오리엔테이션 플랫 정합을 행하는 오리엔테이션 플랫 정합기 등(도시하지 않음)이 마련된다. 또한, 탑재대(4)는 수직으로 회동 가능하게 배치되고 카세트(2)내의 웨이퍼 W를 수직 상태로부터 수평 상태로 하기 위해 카세트(2)를 거의 90° 회전시킬 수 있다. 프레임 본체(1)내에는 승강 및 회전이 가능한 기대(base plate)(7)를 갖는 탑재 이송 기구(8)가 배치된다. 기대(7)의 주위에 탑재대(4)와, 카세트(2)를 배치하기 위한 배치대(9)와, 후술하는 제 1 진공 예비실(로드록실이라고도 함)(101)이 배치된다.
탑재 이송 기구(8)는 볼나사 등을 이용한 승강 기구에 의해 승강 가능하게 마련된 승강 아암(11)을 갖는다. 승강 아암(11) 상에 기대(7)가 수평으로 회전 가능하게 장착된다. 승강 아암(11)내에는 기대(7)를 위치 결정 가능하도록 회전 구동하기 위한 회전 구동부가 마련된다(도시하지 않음).
기대(7)상에는 웨이퍼 W를 지지하는 수평으로 연장한 직사각형의 웨이퍼 지지부(포크라고도 함)(12)를 복수단, 예를 들어 5단을 갖는 웨이퍼 핸들러(13)가 마련된다. 기대(7) 상에는 또, 카세트(2)를 탑재하여 지지하는 수평으로 연장한 카세트 지지부(14)를 갖는 카세트 핸들러(15)가 마련된다. 웨이퍼 핸들러(13)와 카세트 핸들러(15)는 서로 대향하여 왕복 이동이 가능해진다. 카세트 핸들러(15)에 의해 카세트(2)가 탑재대(4)와 배치대(9) 사이에서 이동된다. 웨이퍼 핸들러(13)에 의해 웨이퍼 W가 배치대(9)의 카세트(2)내와 제 1 진공 예비실(101)내의 후술하는 보트(16) 사이에서 이동된다.
웨이퍼 핸들러(13) 및 카세트 핸들러(15)가 기대(7) 상의 대기 위치에 있는 상태에서, 카세트 지지부(14)는 웨이퍼 핸들러(13)의 바로 위에 배치된다. 이에 따라 카세트(2)를 기대(7)로부터 외측으로 돌출되지 않은 상태로 선회시킬 수 있어, 선회 반경 R을 축소시킬 수 있다. 배치대(9)는 높이 방향으로 카세트(2)를 복수개 설치할 수 있도록 선반부(17)를 복수단, 예를 들면 4단을 갖는다.
프레임 본체(1)의 후단측 상부에는, 하부에 노 입구(18)를 갖는 기밀한 처리실, 즉 수직형 열처리로(19)가 배치된다. 열처리로(19)에는 그 열처리시의 진공도, 예를 들면 1 Torr와 거의 동일한 진공도로 되는 진공 예비부(10)가 기밀하게 연이어 마련된다. 진공 예비부(10)내에는 후술하는 수평 반송 기구(27) 및 수직 반송 기구(23)가 배치된다. 진공 예비부(10)는 반출입구(3)측의 제 1 로드록실, 즉 진공 예비실(101)과, 열처리로(19)측의 제 2 로드록실, 즉 진공 예비실(102)로 이루어진다. 제 1 및 제 2 진공 예비실(101, 102) 사이에는 이들 사이를 개폐하는 게이트 밸브(20)가 마련된다.
열처리로(19) 및 제 1 및 제 2 진공 예비실(101, 102)은 공통의 진공 배기 기구(103)에 접속된다. 진공 배기 기구(103)는 열처리로(19) 및 제 1 및 제 2 진공 예비실(101, 102)을 서로 독립하여 배기하고 또한 각각 임의의 진공도로 설정할 수 있다. 열처리로(19)에는 처리 가스, 예를 들어 산화 처리이면 수증기를 공급하기 위한 처리 가스 공급 기구(111)와, 치환 가스, 예를 들면 질소나 아르곤 등의 불활성 가스를 공급하기 위한 치환 가스 공급 기구(112)가 접속된다. 또한, 치환 가스 공급 기구(112)는 제 1 및 제 2 진공 예비실(101, 102)에 접속된다.
제 1 진공 예비실(101)은 기판 유지구인 석영제의 보트(16)를 수용하여 웨이퍼 W의 탑재 이송과 예비 진공을 행하기 위해 사용된다. 보트(16)는 열처리로(19)내에 여러장, 예를 들면 30장의 웨이퍼 W를 장입하기 위해 이용된다. 제 1 진공 예비실(101)은 기대(7)를 사이에 두고 탑재대(4)와 대향하는 위치에 배치된다. 제 1 진공 예비실(101)의 기대(7)측으로 면하는 전면부(前面部)는 개구되어 있고, 이 전면부에는 그 개구부를 개폐하는 상하 슬라이드식의 로드록 도어(21)가 배치된다.
제 1 진공 예비실(101)은 게이트 밸브(20)를 열어 제 2 진공 예비실(102)과 연통할 때 제 2 진공 예비실(102)과 동일한 압력으로 제어된다. 또한, 제 1 진공 예비실(101)은 게이트 밸브(20)를 닫은 상태로 제 1 진공 예비실(101)의 로드록 도어(21)를 열어 프레임 본체(1)내와 연통할 때 프레임 본체(1)내와 동일한 압력(대기압)으로 제어된다.
제 2 진공 예비실(102)은 서로 연통하는 3개의 영역, 즉 로딩 영역(10a), 버퍼 영역(10b) 및 트랜스퍼 영역(10c)을 갖는다. 로딩 영역(10a)은 열처리로(19)의 아래쪽에서 노내로의 보트(16)의 반입 반출을 행하기 위해 사용된다. 버퍼 영역(10b)은 보트(16)를 2개 사용하는 경우에 보트(16)끼리가 간섭하지 않도록 열처리로(19)로부터 반출된 보트(16)를 임시로 놓는데 사용된다. 트랜스퍼 영역(10c)에는 보트(16)의 수평 방향의 반송을 실행하는, 후술하는 수평 반송 기구(27)가 배치된다.
로딩 영역(10a)내에는 열처리로(19)의 노 입구(18)를 개폐하는 덮개(22)가 후술하는 수직 반송 기구(승강 기구)(23)의 승강 아암(24)에 의해 승강 가능하게 배치된다. 덮개(22)의 위에는 석영제의 보온통(25)을 거쳐 보트(16)가 탑재된다. 수직 반송 기구(23)에 의해 보트(16)가 수직 방향으로 반송되어 열처리로(19)내로의 보트(16)의 반입 또는 열처리로(19)내로부터의 보트(16)의 반출이 행해진다.
트랜스퍼 영역(10c)내에는 보트(16)를 제 1 진공 예비실(101)로부터 보온통(25) 상에, 또는 보온통(25) 위로부터 버퍼 영역(10b)을 거쳐 제 1 진공 예비실(101)에 반송하기 위한 다관절 아암 구조의 반송 아암(26)을 갖는 수평 반송 기구(27)가 배치된다. 또, 보트(16) 및 보온통(25)은 세정 등을 위해 수평 반송 기구(27)에 의해 덮개(22) 위로부터 제 1 진공 예비실(101)로 반송되어, 프레임 본체(1) 외부로 반출 가능하게 되어 있다.
보온통(25)을 독립하여 수평 반송 기구(27)에 의해 반송하고 또한 제 1 진공 예비실(101)을 거쳐 도어(21)로부터 취출할 수 있도록, 보트(16) 및 보온통(25)은 실질적으로 동일 치수의 직경을 갖고, 또한 수평 반송 기구(27)와 걸어 맞춰지는 그들의 넥(neck)부(16a, 25a)도 실질적으로 동일 치수의 직경을 갖는다. 덮개(22)와 보온통(25) 사이 및 보온통(25)과 보트(16) 사이에는, 덮개(22) 상에 탑재되는 보온통(25) 및 보온통(25)상에 탑재되는 보트(16)의 위치 어긋남을 방지하기 위해 서로 걸어 맞춰지는 요철 등의 위치 결정 수단이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 또, 덮개(22)에는 보온통(25)을 탑재하여 회전하는 회전 테이블이 마련되더라도 된다.
수평 반송 기구(27)는 보트(16)를 승강시키는 기능을 갖고 있지 않다. 이 때문에, 제 1 진공 예비실(101) 및 버퍼 영역(10b)에는 반송 아암(26)과의 사이에서 보트(16)의 수수가 가능하도록 보트(16)를 상하 동작할 수 있게 배치하기 위한 기판 유지구 배치대(보트 스탠드라고도 함)(28)가 배치된다. 또한, 수평 반송 기구(27)는 반송 아암(26)을 거쳐 보트(16)를 승강시키는 기능을 가질 수 있다. 이 경우, 보트 스탠드(28)는 상하 동작 가능하게 구성되어 있지 않더라도 된다.
제 2 진공 예비실(102)의 로딩 영역(10a)의 위쪽에는, 도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 열처리로(19) 및 수직 반송 기구(23)를 지지하기 위한, 기계적인 베이스(mechanical base)의 베이스부(29)가 배치된다. 베이스부(29)는, 예를 들어 프레임 본체(1)에 옆으로 걸쳐 장착된다. 수직 반송 기구(23)는 승강 아암(24)과, 승강 아암(24)에 접속된 수직의 승강 로드(30)를 갖는다. 승강 로드(30)는 이것을 승강 구동하기 위한 구동부(31)의 가동 프레임(33a)에 접속되고, 구동부(31)가 베이스부(29)상에 장착된다.
제 2 진공 예비실(102)의 상부 및 베이스부(29)에는 열처리로(19)의 노 입구(18)와 대응한 개구부(32a, 32b)와, 수직 반송 기구(23)의 승강 로드(30)를 관통시키는 개구부(32c, 32d)가 형성된다. 열처리로(19)는 베이스부(29)의 노 입구용 개구부(32b) 상단에 설치되는, 예를 들어 스테인레스강제의 고리 형상의 매니홀드(33)를 갖는다. 매니홀드(33)의 상단에, 예를 들면 석영제의 반응관(34)이 장착된다. 또한, 매니홀드(33)의 상단에는 히터 베이스(35)가 장착된다. 히터 베이스(35)상에는 반응관(34)을 피복하는 원통 형상의 단열재(36) 내주에 히터선(37a)을 배선하여 이루어지는 가열 히터(37)가 장착된다. 이에 따라 내부 분위기가 400℃ 이상, 통상은 600℃ 이상으로 가열되는 핫월형의 열처리로(19)가 구성된다.
매니홀드(33)가 열처리로(19)의 노 입구(18)를 형성하고, 그 개구단이 덮개(22)에 의해 제 2 진공 예비실(102)의 로딩 영역(10a)측으로부터 닫혀져, 열처리로(19)와 제 2 진공 예비실(102)이 차단된다. 또한, 제 2 진공 예비실(102)의 노 입구용 개구부(32a)의 가장자리와 매니홀드(33)의 후술하는 하부 부품(33b) 사이에는 기밀 진공 밀봉(seal)용의 플렉서블 조인트 밀봉부, 보다 구체적으로는 수직 방향으로 신축 축을 갖는 벨로우즈(38a)가 기밀하게 장착된다. 승강 로드용 개구부(32c)의 가장자리와 승강 로드(30)의 상단에 접속된 가동 프레임(33a) 사이에도 마찬가지로, 기밀 진공 밀봉용의 플렉서블 조인트 밀봉부, 보다 구체적으로는 수직 방향으로 신축 축을 갖는 벨로우즈(38b)가 기밀하게 장착된다.
매니홀드(33)는 축 방향인 상하로 분할 가능하게 형성된다. 구체적으로는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 매니홀드(33)는 상하 양단에 플랜지부(39a, 39b)를 갖는 상부 부품(33a)과, 고리 형상의 하부 부품(33b)으로 구성된다. 하부 부품(33b)은 베이스부(29)의 노 입구용 개구부(32b)의 상부 개구단에 탑재되어, 볼트(도시하지 않음)에 의해 균등하게 고정된다. 하부 부품(33b)의 하부 개구단은 덮개(22)가 밀착하여 열처리로(19)와 제 2 진공 예비실(102)의 연통을 차단하기 위한 밸브 시트를 규정한다. 하부 부품(33b) 상에 상부 부품(33a)이 착탈 가능하게 탑재된다. 상부와 하부의 부품(33a, 33b)끼리를 기밀하게 연결하기 위해, 하부 부품(33b)의 상면에는 O 링(40a, 41b)이 2중으로 마련된다. 또한, 상부 부품(33a)의 하부 플랜지부(39b)에는 양 O 링(40a, 40b) 사이에 위치하도록 전체 둘레에 걸친 고리 형상 홈(41)이 형성된다. 고리 형상 홈(41)에는 진공 배기 기구(103)에 접속된 배관(42)이 장착된다. 상부와 하부의 부품(33a, 33b) 사이에서 양 O 링(40a, 40b)에 의해 형성되는 전체 둘레에 걸친 링 형상의 비어있는 곳 내부를 배관(42)을 거쳐 진공 배기함으로써 상부와 하부의 부품(33a, 33b)을 균등한 가압력으로 결합 고정할 수 있다.
상부 부품(33a)의 상부 플랜지부(39a)상에는 반응관(34)이 탑재되어, 가압구(43)에 의해 고정되고 또한 히터 베이스(35)가 장착된다. 하부 부품(33b)에는, 열처리로(19)내에 처리 가스나 질소, 아르곤 등의 불활성 가스 등을 도입하는 복수의 가스 도입구(44)가 마련되고, 이들 가스 도입구(44)에 가스 도입 배관(45)이 접속된다. 또, 열처리로(19)내를 진공 배기하는 배기구는 반응관(34)의 상단부나, 혹은 상부 플랜지부(33a)에 배치된다(도시하지 않음). 도 3에 있어서, (46)은 덮개(22)상에 장착된 보온통 탑재용의 회전 테이블이다. (47)은 프레임 본체(22)의 노 내부 노출면에 장착된 부식 방지용의 석영제 커버이다. 프레임 본체(1)에는 열처리로(19) 등을 유지 보수를 위해 출납하기 위한 도어가 부착된 개구부가 배치된다(도시하지 않음).
다음에 상기 실시예에 의한 작용을 설명한다.
웨이퍼 W를 수직하게 세워 수납한 카세트(2)를 반출입구(3)로부터 열처리 장치의 프레임 본체(1)내로 반입하여 탑재대(4) 상에 탑재하면, 카세트(2)가 가압부(5, 6)에 의해 앞뒤로부터 가압된다. 오리엔테이션 플랫 정합 후, 카세트(2)가 웨이퍼 W를 수평으로 하기 위해 탑재대(4)와 더불어 거의 90° 회동된다. 이에 따라 카세트(2)는 상부에 수납구(2a)가 있는 수직 상태로부터 수납구(2a)가 수평으로 향하는 수평 상태로 된다.
탑재 이송 기구(8)에서의 승강 아암(11)의 승강, 기대(7)의 선회 및 카세트 핸들러(15)의 이동에 의해, 카세트(2)가 탑재대(4)로부터 배치대(9)의 선반부(17)로 탑재 이송된다. 소정 개수의 카세트(2)가 배치대(9)의 각 선반부(17)에 탑재 이송되면, 탑재 이송 기구(8)에서의 승강 아암(11)의 승강, 기대(7)의 선회 및 웨이퍼 핸들러(13)의 이동에 의해, 배치대(9)의 카세트(2)내로부터 웨이퍼 W가, 미리 제 1 진공 예비실(101)내의 보트 스탠드(28)에 설치된, 이제부터 처리될 보트(16)로 탑재 이송된다.
웨이퍼 W의 탑재 이송에 있어서, 제 1 진공 예비실(101)과 제 2 진공 예비실(102) 사이의 게이트 밸브(20)는 닫혀지고, 제 1 진공 예비실(101)의 로드록 도어(21)는 개방된다. 소정 매수의 웨이퍼 W가 보트(16)에 탑재 이송되면, 로드록 도어(21)가 닫혀져, 제 1 진공 예비실(101)내가 소정의 진공도로 진공 배기된다.
한편, 동시 진행으로 실행되고 있는 열처리로(19)에서의 열처리가 종료되면, 수직 반송 기구(23)의 승강 아암(24)에 의한 덮개(22)의 하강에 의해 열처리로(19)의 노 입구(18)가 개방된다. 또한, 처리가 완료된 보트(16) 및 보온통(25)이 열처리로(19)내로부터 제 2 진공 예비실(102)의 로딩 영역(10a)내로 강하된다. 다음에, 수평 반송 기구(27)의 반송 아암(26)에 의해 처리 완료된 보트(16)가 보온통(25) 위로부터 버퍼 영역(10b)내의 보트 스탠드(28)상으로 반송되어 임시로 놓여진다. 다음에, 제 1 진공 예비실(101)과 제 2 진공 예비실(102) 사이의 게이트 밸브(20)가 개방되어, 반송 아암(26)에 의해 제 1 진공 예비실(101)내의, 이제부터 처리될 보트(16)가 로딩 영역(10a)내의 승강 아암(24)의 보온통(25)상에 탑재 이송된다. 또한, 버퍼 영역(10b)내의 처리 완료된 보트(16)가 제 1 진공 예비실(101)내로 탑재 이송된다.
양 보트(16)의 탑재 이동 후에 게이트 밸브(20)가 닫혀진다. 다음에, 수직 반송 기구(23)의 승강 아암(24)에 의한 덮개(22)의 상승에 의해 이제부터 처리될 보트(16) 및 보온통(25)이 열처리로(19)내에 장입된다. 또한, 노 입구(18)가 덮개(22)로 닫혀지고 소정의 열처리가 시작된다. 한편, 제 1 진공 예비실(101)내에 이송된 처리 완료된 보트(16)로부터 배치대(9)상의 빈 카세트(2)내로 처리 완료된 웨이퍼 W가 탑재 이송된다. 이 카세트(2)는 배치대(9)로부터 탑재대(4)로 반송되어 반출입구(3)로부터 반출된다.
상기 열처리 장치에서는, 열처리로(19)의 정기 점검이나 반응관(34)의 세정 등을 위한 유지 보수가 요구된다. 그래서, 열처리로(19)의 유지 보수를 행하는 경우에는, 먼저 열처리로(19)의 노 입구(18)를 덮개(22)로 닫아 열처리로(19)내와 제 2 진공 예비실(102)내를 차단한다. 다음에, 열처리로(19)내를 대기(大氣)에 개방하고, 또한 제 2 진공 예비실(102)내를 대기압의 불활성 가스, 예를 들면 질소 가스로 치환한다.
열처리로(19)내를 대기에 개방하기 위해서는, 진공 배기를 정지하고, 반응관(34)내에 가스 도입구(44) 등으로부터 대기를 도입하면 된다. 이 경우에는, 물론 처리 가스 등의 도입 및 가열 히터(37)는 정지되어 있다. 제 2 진공 예비실(102)내를 대기압의 불활성 가스로 치환하는 것은, 열처리로(19)측이 대기압이고 제 2 진공 예비실(102)측이 진공 상태이면, 덮개(22)에 역압(덮개를 개방하는 방향의 압력)이 가해져, 승강 아암(24)의 변형 등의 불량을 발생하기 때문이다. 또한, 만일 제 2 진공 예비실(102)내를 대기에 개방하면, 다시 배기하는데 시간이 걸린다고 하는 문제가 발생한다.
다음에, 도 1에 도시하는 바와 같이, 열처리로(19)를 매니홀드(33)의 분할 개소에서 분리하여, 열처리로(19)를 프레임 본체(1) 외부로 취출해서 유지 보수를 수행한다. 이때, 먼저, 진공 배기된 환상홈(41)에 대기를 도입하여 진공 상태로부터 가압하고, 상부 및 하부의 부품(33a, 33b)의 진공 결합을 해제한다. 이에 따라, 매니홀드(33)를 상부 부품(33a)과 하부 부품(33b)으로 용이하게 분할할 수 있다. 열처리로(19)를 프레임 본체(1) 외부로 취출한 후, 상부 부품(33a)으로부터 가열 히터(37) 및 반응관(34)을 분리하여, 가열 히터(37)의 점검, 반응관(34)의 세정, 교환 등의 유지 보수를 실시한다. 또, 열처리로(19)를 베이스부(29)의 하부 부품(33b) 상에서 제거한 후에, 대기측에 노출되어 있는 덮개(22) 상의 회전 테이블(46)이나 석영제 커버(47)의 교환 등의 유지 보수도 가능하다.
또한, 상기 수직형 열처리 장치에서는, 웨이퍼 W로의 성막 등의 열처리시에 보트(16) 및 보온통(25)에도 성막된다. 이 때문에, 보트(16) 및 보온통(25)을 정기적으로 혹은 성막의 막 두께가 소정 두께에 도달할 때마다 세정, 교환 등을 행하는 유지 보수가 요구된다. 상술한 열처리로(19)의 유지 보수 방법에서는, 도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 보트(16) 및 보온통(25)을 열처리로(19)와 함께 분리하여 유지 보수를 실시할 수 있다.
이 경우, 먼저 덮개(22)상에 빈 보트(16) 및 보온통(25)을 실은 채로, 덮개(22)를 상승시켜 열처리로(19)내에 보트(16) 및 보온통(25)을 수납한다. 또한, 덮개(22)에 의해 열처리로(19)의 노 입구(18)를 닫아 열처리로(19)내와 제 2 진공 예비실(102)내를 차단한다. 다음에, 열처리로(19)내를 대기에 개방하고, 또한 제 2 진공 예비실(102)내를 대기압의 불활성 가스, 예를 들면 질소 가스로 치환한다.
다음에, 상술한 바와 같이, 열처리로(19)를 매니홀드(33)의 분할 개소에서 분리한다. 그리고, 열처리로(19)만을 베이스부(29)로부터 약간 올려 그 내부의 보온통(25)의 하부를 노출시킨다. 다음에, 반송 지그 CJ에 의해, 열처리로(19)와, 보트(16) 및 보온통(25)을 동시에 들어 올려 프레임 본체(1) 외부의 전용 중계대 RT로 옮긴다. 이와 같이 하면, 열처리로(19), 보트(16), 보온통(25)을 각각 필요에 따라 분리하여 유지 보수를 실시할 수 있다.
이와 같이, 상기 열처리 장치에서는 열처리로(19)의 노 입구(18)에 노내와 거의 동일한 진공도로 이루어지는 제 2 진공 예비실(102)이 연이어 마련된다. 노 입구(18)를 개폐하는 덮개(22)에 의해 노내와 제 2 진공 예비실(102)내가 차단된다. 또한, 노 입구(18)를 형성하는 매니홀드(33)가 축 방향으로 분할 가능하게 형성된다. 상기 유지 보수 방법에서는, 이러한 구조를 이용하여 노 입구(18)를 덮개(22)로 닫은 상태로 열처리로(19)를 매니홀드(33)의 분할 개소에서 분리하여 유지 보수한다. 이 때문에, 노 입구(18)에 게이트 밸브를 배치하지 않더라도, 제 2 진공 예비실(102)내를 대기에 개방하는 일 없이 열처리로(19) 및 필요에 따라 보트(16) 및 보온통(25)을 분리하여 유지 보수할 수 있다.
따라서, 상기 유지 보수 방법에 따르면, 반응관(34) 등을 제 2 진공 예비실(102)내로 내리게 할 필요가 없기 때문에, 제 2 진공 예비실(102)을 지나치게 크게 할 필요가 없다. 또한, 노 입구(18)에 게이트 밸브를 사용하지 않기 때문에, 그 만큼 공간 축소화를 도모할 수 있어 전체적으로 열처리 장치의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 게이트 밸브(수냉 특수 사양)를 사용하지 않기 때문에, 구조의 간소화를 도모할 수 있고, 또한 이물질의 우려도 없다.
또한, 상기 유지 보수 방법에서는, 노 입구(18)를 덮개(22)로 닫은 상태로, 노내를 대기압으로 되돌리고, 또한 제 2 진공 예비실(102)내를 대기압의 불활성 가스로 치환하고 나서 열처리로(19)를 매니홀드(33)의 분할 개소에서 분리한다. 이 때문에, 유지 보수시에 덮개(22)에 이러한 역압(압력)의 불량을 해소할 수 있다. 또한, 제 2 진공 예비실(102)내를 대기에 방치되지 않은 청정한 상태로 유지할 수 있기 때문에, 유지 보수 후에 제 2 진공 예비실(102)내를 다시 진공으로 하는 재배기에 필요한 시간을 단축할 수 있다. 또한, 매니홀드(33)가 상하로 분할 가능하게 형성되어, 그 하부 부품(33b)에 가스 도입 배관(45)이 장착되어 있다. 이 때문에, 열처리로(19) 및 반응관(34)의 유지 보수를 행할 때에 가스 도입 배관(45)을 분리할 필요가 없어, 열처리로(19) 및 반응관(34)의 유지 보수를 용이하게 실시할 수 있다.
또, 덮개(22)의 지지 구조를 역압(逆壓)에 견딜 수 있는 것으로 한 경우, 반드시 진공 예비실(102)내를 대기압의 불활성 가스로 치환할 필요는 없으며, 진공 예비실(102)내를 진공으로 한 채로 열처리로를 분리하여 유지 보수하는 것이 가능해진다. 또한, 상부 및 하부의 부품(33a, 33b)끼리를 연결하는 수단으로서 볼트 등을 이용할 수 있다.
또한, 상기 수직형 열처리 장치에서는 열처리로(19)를 분리하지 않고, 보트(16) 및 보온통(25)을 제 1 진공 예비실(101)의 로드록 도어(21)로부터 취출하여 유지 보수를 실행하는 것도 가능하다. 이때, 보트(16)가 보온통(25) 위 또는 버퍼 영역(10b)의 보트 스탠드(28) 위에 있는 경우에는, 먼저 로드록 도어(21)를 닫는다. 다음에, 제 1 진공 예비실(101)을 제 2 진공 예비실(102)과 동일한 진공도로 한 상태로 게이트 밸브(20)를 열어 반송 기구(27)에 의해 보트(16)를 제 1 진공 예비실(101)의 보트 스탠드(28)상으로 반송한다.
다음에, 게이트 밸브(20)를 닫아 제 1 진공 예비실내(10)를 대기압으로 되돌려 로드록 도어(21)를 열고, 제 1 진공 예비실(101)의 도어(21)로부터 프레임 본체(1)내로 보트(16)를 취출하며, 또한 프레임 본체(1) 외부로 반출하여 유지 보수한다. 이렇게 하여, 제 2 진공 예비실(102)내를 대기에 개방하는 일 없이, 진공 상태로 유지한 채로 보트(16)의 유지 보수를 용이하게 실행할 수 있다. 제 1 진공 예비실(101)에 반송된 보트(16)에 웨이퍼 W가 유지되어 있는 경우, 웨이퍼 W를 카세트(2)로 바꾸고, 보트(16)를 비운 다음 제 1 진공 예비실(101)로부터 취출한다.
보트(16)를 2개 사용하고 있는 경우, 한쪽 보트가 열처리로(18)내에 장입되어 웨이퍼 W가 열처리 중에 있었다고 해도, 다른쪽 보트의 유지 보수가 가능하다. 보온통(25)의 유지 보수를 행하는 경우에는, 우선 보온통(25) 상으로부터 보트(16)를 제거한 상태로 하고, 보트(16)의 유지 보수와 마찬가지로 반송 기구(27)에 의해 덮개(22)상으로부터 보온통(25)을 제 1 진공 예비실(101)로 반송한다. 다음에, 제 1 진공 예비실(101)의 도어(21)로부터 보온통(25)을 취출하여 유지 보수한다. 유지 보수 후에는 상기와는 반대의 순서로 제 2 진공 예비실(102)내를 진공으로 유지한 채로 보트(16)와 보온통(25)을 본래의 위치로 되돌릴 수 있다.
이와 같이, 상기 후자의 유지 보수 방법에 의해서도, 제 2 진공 예비실(102)내를 대기에 개방하는 일 없이 보트(16)와 보온통(25)을 취출하여 유지 보수하는 것이 가능해진다. 제 2 진공 예비실(102)내를 대기에 개방하지 않기 때문에, 습기나 오염물 등이 침입하는 일이 없다. 또한, 제 2 진공 예비실(102)내를 다시 소정의 진공도로 되돌리는 재배기하는 것도 불필요하여, 수직형 열처리 장치의 운전 효율의 향상을 도모할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예를 도면에 의해 상술하여 왔지만, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위에서의 여러 가지의 설계 변경 등이 가능하다.

Claims (3)

  1. 실질적으로 동일한 윤곽 치수를 갖는 기판군에 속하는 복수의 피처리 기판에 대하여 일괄적으로 열처리를 실시하기 위한 수직형 열처리 장치에 있어서,
    상기 피처리 기판을 수납하기 위한 기밀(氣密)한 처리실과,
    상기 처리실내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 적층된 상태로 유지하기 위한 유지 부재와,
    상기 처리실내에 처리 가스를 공급하기 위한 공급계와,
    상기 처리실의 내부 분위기를 가열하기 위한 가열 수단과,
    상기 처리실에 기밀하게 접속된 진공 예비실과,
    상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통을 선택적으로 차단하기 위한 덮개와,
    상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 배기시키고, 또한 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 서로 독립하여 진공으로 설정하기 위한 배기계와,
    상기 처리실과 상기 진공 예비실을 서로 기밀하게 접속하고 또한 상기 공급계에 접속된 매니홀드(a manifold)
    를 구비하되,
    상기 매니홀드는 서로 분할 가능하게 결합된 제 1 및 제 2 부품을 갖고,
    상기 제 1 및 제 2 부품은 각각 상기 처리실 및 상기 진공 예비실에 접속되고,
    상기 제 2 부품은 상기 덮개가 착석하여 상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통을 차단하는 밸브 시트를 규정하며,
    상기 덮개를 상기 밸브 시트에 착석시켜 상기 진공 예비실을 기밀하게 유지한 상태로, 상기 처리실을 상기 매니홀드의 상기 제 1 부품과 함께 상기 진공 예비실 및 상기 매니홀드의 상기 제 2 부품으로부터 분리할 수 있는
    수직형 열처리 장치.
  2. 실질적으로 동일한 윤곽 치수를 갖는 기판군에 속하는 복수의 피처리 기판에 대하여 일괄적으로 열처리를 실시하기 위한 수직형 열처리 장치의 분해 방법에 있어서,
    상기 수직형 열처리 장치는,
    상기 피처리 기판을 수납하는 기밀한 처리실과,
    상기 처리실내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 적층된 상태로 유지하기 위한 유지구와,
    상기 처리실내에 처리 가스를 공급하기 위한 공급계와,
    상기 처리실의 내부 분위기를 가열하기 위한 가열 수단과,
    상기 처리실에 기밀하게 접속된 진공 예비실과,
    상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통을 선택적으로 차단하기 위한 덮개와,
    상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 배기하고, 또한 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 서로 독립하여 진공으로 설정하기 위한 배기계와,
    상기 처리실과 상기 진공 예비실을 서로 기밀하게 접속하고, 또한 상기 공급계에 접속된 매니홀드를 구비하며,
    상기 매니홀드는 분할 가능하게 결합된 제 1 및 제 2 부품을 갖고,
    상기 제 1 및 제 2 부품은 각각 상기 처리실 및 상기 진공 예비실에 접속되고,
    상기 제 2 부품은 상기 덮개가 착석하여 상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통을 차단하기 위한 밸브 시트를 규정하며,
    상기 수직형 열처리 장치의 분해 방법은,
    상기 덮개를 상기 밸브 시트에 착석시켜 상기 진공 예비실을 기밀 상태로 하는 폐쇄 단계와,
    상기 진공 예비실의 기밀 상태를 유지하면서, 상기 매니홀드의 상기 제 1 및 제 2 부품을 분할하여, 상기 처리실을 상기 매니홀드의 상기 제 1 부품과 함께 상기 진공 예비실 및 상기 매니홀드의 상기 제 2 부품으로부터 분리하는 분리 단계를 포함하는
    수직형 열처리 장치의 분해 방법.
  3. 실질적으로 동일한 윤곽 치수를 갖는 기판군에 속하는 복수의 피처리 기판에 대하여 일괄적으로 열처리를 실시하기 위한 수직형 열처리 장치의 유지 보수 방법에 있어서,
    상기 수직형 열처리 장치는,
    상기 피처리 기판을 수납하는 기밀한 처리실과,
    상기 처리실내에서 상기 피처리 기판을 서로 간격을 두고 적층된 상태로 유지하기 위한 유지 부재와,
    상기 처리실내에 처리 가스를 공급하기 위한 공급계와,
    상기 처리실의 내부 분위기를 가열하기 위한 가열 수단과,
    상기 처리실에 기밀하게 접속된 진공 예비실과,
    상기 처리실과 상기 진공 예비실의 연통을 선택적으로 차단하기 위한 덮개로, 상기 유지 부재가 보온통을 거쳐 상기 덮개에 의해 지지된 상태로 상기 처리실내에 수납되는 덮개와,
    상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 배기하고, 또한 상기 처리실 및 상기 진공 예비실을 서로 독립하여 진공으로 설정하기 위한 배기계를 구비하며,
    상기 수직형 열처리 장치의 유지 보수 방법은,
    상기 진공 예비실을 기밀 상태로 하는 폐쇄 단계와,
    상기 진공 예비실의 기밀 상태를 유지하면서, 상기 처리실을 상기 진공 예비실로부터 분리하거나 혹은 상기 유지 부재 또는 상기 보온통을 상기 장치로부터 취출하는 단계와,
    상기 처리실, 상기 유지 부재 또는 상기 보온통에 유지 보수를 실시하는 단계을 포함하는
    수직형 열처리 장치의 유지 보수 방법.
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