JPH04133314A - 縦型熱処理装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、縦型熱処理装置に関する。

（従来の技術） 近年、半導体デバイスの製造工程における熱拡散工程や
成膜工程で使用される熱処理装置として、省スペース化
、省エネルギー化、被処理物である半導体ウェハの大口
径化および自動化への対応が容易であること等の理由か
ら縦型熱処理装置が開発されている。

このような縦型熱処理装置では、石英等からなる円筒状
の反応容器の周囲にヒータや断熱材等が配置された縦型
の熱処理炉内に、多数の半導体ウェハが所定の間隔で棚
積み収容された石英等からなるウェハボートをその下方
から昇降機構によってローディングし、所定の熱処理が
施されるよう構成されている。また、通常、半導体ウェ
ハの搬送は、樹脂製のウェハキャリアと呼ばれる搬送用
容器に収容されて行われるため、上記ウェハボートとウ
ェハキャリア間で半導体ウェハの移載を行う必要がある
。そこで、ウェハボートとウェハキャリア間でのウェハ
移載機構を併設した縦型熱処理装置が一般的に多用され
ている。

一方、縦型熱処理炉を複数並列配置し、１台のウェハ移
載機構を複数の縦型熱処理炉で共用することによって、
ウェハボートとウェハキャリア間における半導体ウェハ
の移載時間による処理効率の低下を抑制し、熱処理工程
の効率化を図ることも提案されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したような従来の縦型熱処理装置では、
複数の縦型熱処理炉を使用することによって、処理効率
の向上を図っているものの、処理内容によってはウェハ
ボートとウェハキャリア間における半導体ウェハの移載
時間が処理効率の低下要因となる可能性があり、さらに
処理効率の向上を図ることが強く望まれている。また、
半導体ウェハの移載に限らず、ウェハキャリアやウェハ
ボートの搬送の観点からも処理効率の向上を図った縦型
熱処理装置が望まれている。

一方、半導体素子の高集積化に伴って、配線網の微細化
が進んでおり、これにより僅か数１０人程度の自然酸化
膜も配線不良の原因となる可能性があると共に、自然酸
化膜は不均一な膜であることから、より不良を招きやす
いという難点を育しているため、自然酸化膜の形成の抑
制や、さらには自然酸化膜を熱処理前に除去することを
可能にすることによって、処理品質の向上を図ることが
望まれている。

本発明は、このような課題に対処するためになされたも
ので、熱処理工程の効率化を図ると共に、処理品質のよ
り一層の向上を図った縦型熱処理装置を提供することを
目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明の縦型熱処理装置は、被処理物が収容さ
れた搬送用容器を収納する搬送用容器ストッカと、前記
搬送用容器と処理用容器との間で前記被処理物の移載を
行う移載機構と、前記処理用容器に搭載された未処理の
被処理物に対して前処理を施すと共に、該被処理物を一
時的に待機させる処理用容器ストッカと、前記被処理物
が搭載された処理用容器を収容し、該被処理物に対して
所定の熱処理を施す複数の縦型熱処理炉と、前記処理用
容器ストッカと縦型熱処理炉間ての前記処理用容器の搬
送を行う搬送機構とを具備することを特徴としている。

（作　用） 本発明の縦型熱処理装置においては、被処理物を待機さ
せるための処理用容器ストッカを具備しているため、搬
送用容器と処理用容器との間での長時間を要する被処理
物の移載に起因する処理効率の低下を抑制することがで
きる。また、上記処理用容器ストッカに被処理物に対す
る前処理機能を付加しているため、待機期間の増大に伴
う被処理物の不良発生を抑制することが可能となり、さ
らには処理品質をより高めることが可能となる。

また、被処理物が収容された搬送用容器のストッカから
縦型熱処理炉までを一連の装置内に組み込んでいるため
、熱処理に伴う被処理物の移載や各容器の搬送も含めた
各工程を効率よ〈実施することが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の縦型熱処理装置の実施例について図面を
参照して説明する。

この実施例における縦型熱処理装置１は、第１図および
第２図に示すように、被処理物として半導体ウェハ２が
収容された搬送用容器例えばウェハキャリア３を多数収
納可能なキャリアストッカ１０と、上記ウェハキャリア
３に収容された半導体ウェハ２を処理用容器例えば石英
等からなるウェハボート４に移載するための移載機構２
０と、上記半導体ウェハ２が搭載されたウェハボート４
を収容して所定の熱処理を行う並列配置された複数の縦
型熱処理炉３０と、これら縦型熱処理炉３０の配列方向
に沿ってその前方に設けられ、上記ウェハボート４を垂
直状態で搬送するボート搬送機構４０と、このボート搬
送機構４０に沿って設けられ、未処理の半導体ウェハ２
の待機位置であると共に前処理を施すボートストッカ５
０と、ウェハ移載機構２０とボート搬送機構４０間での
ウェハボート４の移送を水平−垂直変換を行いながら実
施するボート移送機構６０とから主として構成されてい
る。

上記キャリアストッカ１０には、多段的にキャリア配置
棚１１か設置されており、各キャリア配置棚１１に複数
のウエノ＼キャリア３が収納されるよう構成されている
。また、キャリアスト・ツカ１０とウェハ移載機構２０
間でのウエノ＼キャリア３の搬送は、キャリア搬送機構
７０によって行われる。多段のキャリア配置棚１１から
ウェア＼キャリア３を上記キャリア搬送機構７０へ移送
するために、キャリアストッカ１０はＸ−Ｚ方向に移動
可能なキャリア保持移送機構１２を有している。

また、ウェハ移載機構２０は、複数枚の半導体ウェハ２
を一括して把持するウエノ＼ノ１ンドリング部２１を有
しており、ボート移送機構６０によってボート載置台２
２上に水平方向に載置されたウェハボート４と、キャリ
ア搬送機構７０によってウェハ移載機横２０側に搬送さ
れた複数のつ１ノ１キヤリア３との間において、上記／
％ンドリング部２１により半導体ウエノ＼２の移載が行
われる。

ボート移送機構６０は、ウエノ＼ボート４の上下端を保
持するボートハンドリング部６１と、このボートハンド
リング部６１の移送部６２とを有しており、上記ウェハ
移載機構２０によって半導体ウェハ２が搭載された水平
状態のウエノ＼ボート４を保持すると共に垂直状態に変
換しながら、ボート搬送機構４０のボート載置部４１上
ヘウエｌ＼ボート４を移送する。

また、ボート搬送機構４０は、ウェハボート４が垂直状
態で載置されるボート載置部４１を処理プログラムに基
づいて、ボートストッカ５０もしくは縦型熱処理炉３０
のいずれかに搬送する搬送レール４２および図示を省略
した駆動機構を有している。

各縦型熱処理炉３０は、第３図に示すように、例えば石
英によって形成された反応容器３１とその周囲を囲繞す
る如く配置された加熱ヒータ３２よび図示を省略した断
熱材等から熱処理炉本体３３が構成されており、この熱
処理炉本体３３はほぼ垂直に配設されるようにベースプ
レート３４に固定されている。

半導体ウェハ２が所定のピッチで棚積み収容されたウェ
ハボート４は、回転可能とされたターンテーブル３５上
に設置された保温筒３６の上方に、ボート移載アーム３
７によってボート搬送機構４０から移載され、昇降機構
例えばボートエレベータ３８によって反応容器３１内に
ローディングされる。また、反応容器３１の開放部の密
閉は、ターンテーブル３５等と一体にボートエレベータ
３８によって昇降される円盤状のキャップ部３９により
行われる。

また、ポートストッカ５０は２棟並列配置された構成と
されており、未処理の半導体ウェハ２が収容されたウェ
ハボート４を待機させることにより、ウェハ移戦時間に
よる処理効率の低下を抑制すると共に、半導体ウェハ２
に対して前処理を施して、処理品質の向上を図ろうとす
るものである。

各ポートストッカ５０には、回転駆動機構５１によって
回転可能とされたターンテーブル５２が設置されており
、このターンテーブル５２上にウェハボート４がボート
移載アーム５３によってボート搬送機構４０から移載さ
れる。また、ターンテーブル５２の上方には、ウェハボ
ート４の移載時に障害とならない位置に、石英等からな
る円筒容器状の反応管５４が配置されており、この反応
管５４は昇降機構５５によって、ターンテーブル５２上
に載置されたウェハボート４の周囲を覆うように昇降可
能とされている。

また、反応管５４には処理ガス導入配管５６が接続され
ており、この処理ガス導入配管５６から所望の前処理用
ガス、例えば窒素ガスやエツチングガス等が反応管５４
内に供給され、所望の前処理が未処理の半導体ウェハ２
に対して施される。

例えば窒素ガスを前処理用ガスとして使用すれば、半導
体ウェハ２に対する自然酸化膜の形成や半導体ウェハ２
への塵埃の付着を防止することができる。また、エツチ
ングガスを用いれば、前工程等で形成された自然酸化膜
の除去を熱処理直前に行うことができる。

なお、この実施例における縦型熱処理装置１では、縦型
熱処理炉３０は４棟並列配置されており、異なる熱処理
例えばＳｉエピタキシャル成長と熱拡散工程等とを同時
に実施することが可能なように構成されている。そこで
、異なる熱処理によるクロスコンタミネーションを防止
するために、ウェハボート４が接触する部分、すなわち
ボート搬送機構４０のボート載置部４１、ボート移送機
構６０のボート保持部６１（図示省略）、ウェハ移載機
構２０のボート載置台２２（図示省略）等は、２セツト
づつ設けられており、取り扱うウェハボート４の処理内
容に応じてそれぞれ変更することが可能とされている。

このような構成の縦型熱処理装置１においては、まずキ
ャリアストッカ１０のキャリア配置棚１１からキャリア
搬送機構７０のキャリア台７１に移載されたウェハキャ
リア２をウェハ移載機構２０側に搬送する。

一方、ボート移送機構６０によってウェハボート４をボ
ート載置台２２上に移送し、このウェハボート４に対し
てウェハキャリア２に収容された半導体ウェハ２を移載
する。

半導体ウェハ２の移載か終了すると、半導体ウェハ２が
搭載されたウェハボート４は、ボート移送機構６０によ
って水平−垂直変換されながらボート搬送機構６０へと
移送される。

次に、ウェハボート４は、処理プログラムに基づいてボ
ート搬送機構６０により各ボートストッカ５０もしくは
各縦型熱処理炉３０のいずれかに搬送される。

例えば縦型熱処理炉３０に搬送されたウェハボート４は
、保温筒３６上に載置され、ボートエレベータ３８によ
って例えば８００℃程度の予備加熱状態にある反応容器
３１内にローディングされると共に、キャップ部３９に
よって反応容器３１が密閉される。この後、反応容器３
１内を所定の真空度例えば１０Ｔｏｒｒ程度に保持しな
がら処理ガス例えば５ｔＨ２Ｃ１２、ＨＣＩ　、　　Ｈ
２を図示を省略したガス導入管から供給し、半導体ウェ
ハ２の処理例えばＳｉエピタキシャル成長を行う。

また、ポートストッカ５０に搬送されたウェハボート４
は、ターンテーブル５２上に載置されると共に、下降し
た反応管５４によって覆われ、処理ガス導入配管５６か
ら供給された前処理用ガス、例えば窒素ガスやエツチン
グガスにより、熱処理工程の待機期間中に所望の前処理
が施される。

上記半導体ウェハ２の移載とウェハボート４の縦型熱処
理炉３０もしくはポートストッカ５０への搬送は順次行
われると共に、処理プログラムにしたがってポートスト
ッカ５０で待機中のウェハボート４も縦型熱処理炉３０
へと搬送される。

一方、縦型熱処理炉３０での処理が終了した半導体ウェ
ハ２は、ウェハボート４と共にボート搬送機構４０およ
びボート移送機構６０によって、ウェハ移載機構２０の
ボート載置台２２上へと移送され、さらにウェハキャリ
ア３に移載される。

処理済の半導体ウェハ２が収容されたウェハキャリア３
は、キャリアストッカ１０に戻され、次工程へと搬送さ
れる。

上記構成の縦型熱処理装置においては、半導体ウェハ２
が搭載されたウェハボート４の待機位置として、複数の
ポートストッカ５０を有しているため、半導体ウェハ２
の処理内容に拘らず、半導体ウェハ２の移載に伴う処理
効率の低下を抑制することができる。また、上記ポート
ストッカ５０を有すると共に、前工程から搬送されてき
たウェハキャリア３を収納するキャリアストッカ１０や
半導体ウェハ２の移載機構２０、さらにはウェハボート
４の移送や搬送を行う各機構４０．６０を−装置内に設
けているため、一連の熱処理に関わる各工程を連続的に
、かつ処理内容に応じて柔軟に実施することができ、こ
のことからも処理効率の向上を図ることが可能となる。

これらによって、半導体ウェハ２の熱処理に伴う製造コ
ストの低減が可能となる。

また、上記ポートストッカ５０に昇降自在な反応管５４
を設け、熱処理の前処理として、例えば不活性ガス処理
やエツチング処理を半導体ウェハ２に対して施すことを
可能としているため、待機期間中に自然酸化膜が形成さ
れることを防止することができ、さらには自然酸化膜を
除去することも可能となる。また、反応管内において待
機させているため、塵埃等の付着による不良発生を抑制
することも可能となる。

上記したボートストッカ５０の採用によって、半導体ウ
ェハ２をウェハボート４に搭載した状態で待機させる期
間中に、前処理を行うことが可能となるため、待機期間
に起因する不良発生を抑制した上で、さらには処理品質
の向上を図った上で、熱処理工程の効率化を図ることが
可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の縦型熱処理装置によれば
、熱処理工程の効率化を図った上で、不良発生を抑制す
ることが可能となり、さらには処理品質の向上を図るこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦型熱処理装置の構成を説
明するための斜視図、第２図は第１図の縦型熱処理装置
の平面図、第３図は第１図の縦型熱処理装置の要部を部
分断面で示す正面図である。 １・・・・・・縦型熱処理装置、２・・・・・・半導体
ウェハ３・・・・・・ウェハキャリア、４・・・・・・
ウェハボート、１０・・・・・・キャリアストッカ、１
１・・・・・・キャリア配置棚、２０・・・・・・ウェ
ハ移載機構、２１・・・・・・ウェハハンドリング部、
２２・・・・・・ボート載置台、３０１．・・・・縦型
熱処理炉、３１・・・・・・反応容器、３２・・・・・
・加熱ヒータ、３３・・・・・・熱処理炉本体、３７・
・・・・・ボート移載アーム、３８・・・・・・ボート
エレベータ、３９・・・・・・キャップ部、４０・・・
・・・ボート搬送機構、４１・・・・・・ボート載置部
、４２・・・・・・搬送レール、５０・・・・・・ポー
トストッカ、５２・・・・・・ターンテーブル、５３・
・・・・・ボート移載アーム、５４・・・・・・反応管
、５５・・・・・・昇降機構、５６・・・・・・処理ガ
ス導入配管、６０・・・・・・ボート移送機構、６１・
・・・・・ボート保持部、７０・・・・・・キャリア搬
送機構。 出願人　　　東京エレクトロン相模株式会社代理人　弁
理士　　須　山　佐　− （ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被処理物が収容された搬送用容器を収納する搬送用容器
   ストッカと、 前記搬送用容器と処理用容器との間で前記被処理物の移
   載を行う移載機構と、 前記処理用容器に搭載された未処理の被処理物に対して
   前処理を施すと共に、該被処理物を一時的に待機させる
   処理用容器ストッカと、 前記被処理物が搭載された処理用容器を収容し該被処理
   物に対して所定の熱処理を施す複数の縦型熱処理炉と、 前記処理用容器ストッカと縦型熱処理炉間での前記処理
   用容器の搬送を行う搬送機構と を具備することを特徴とする縦型熱処理装置。