JPH05218176A - 熱処理方法及び被処理体の移載方法 - Google Patents

熱処理方法及び被処理体の移載方法

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JPH05218176A
JPH05218176A JP4057002A JP5700292A JPH05218176A JP H05218176 A JPH05218176 A JP H05218176A JP 4057002 A JP4057002 A JP 4057002A JP 5700292 A JP5700292 A JP 5700292A JP H05218176 A JPH05218176 A JP H05218176A
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chamber
load lock
wafer
cassette
lock chamber
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JP4057002A
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Eiichiro Takanabe
英一郎 高鍋
Tatsuo Suzuki
健生 鈴木
Tadataka Noguchi
忠隆 野口
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Tokyo Electron Tohoku Ltd
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Tokyo Electron Tohoku Ltd
Yaskawa Electric Corp
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 例えば半導体ウエハを熱処理するにあたって
自然酸化膜の生成を抑えること及び２つのロードロック
室間を開くときに気流の発生を抑えること。 【構成】 反応管１の下方のウエハ着脱室２００Ａ、ロ
ボット室３００及びカセット室４００Ａをロードロック
室とし、先ずウエハ着脱室２００Ａ、ロボット室３００
を不活性雰囲気にしておく。カセット室４００Ａにカセ
ットをセッティングし、ここを不活性雰囲気にした後、
気圧平衡用のガス通路を開いて、ロボット室３００、カ
セット室４００Ａの気圧を平衡にし、続いてゲートバル
ブＧ３を開く。これにより気流の発生を抑え、発塵を少
なくする、次いで移載ロボット３によりウエハをボート
２に移載し、ゲートＧ１を閉じた後所定の熱処理を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハな
どの被処理体を熱処理するための熱処理方法及び被処理
体の移載方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年半導体集積回路の高集積化が進み、
これに伴い半導体製造装置においても厳しい要求がなさ
れている。
【０００３】例えばＣＶＤ、拡散、酸化処理などの熱処
理を行う装置として、従来横型炉が主流であったが、半
導体ウエハを搭載したボートを反応管内にロードすると
きに、炉内外の温度差に起因する対流により、空気が反
応管内へ混入してウエハに自然酸化膜ができ、これがウ
エハの特性を左右するといった問題が指摘されるように
なり、これに代わって縦型熱処理装置が注目されてい
る。
【０００４】一方において例えばＤＲＡＭの容量が４
Ｍ、１６Ｍと移行しつつあるように、より一層の高集積
化が図られようとしており、従って縦型熱処理装置の場
合にも、ロード、アンロード時の空気の巻き込みやウエ
ハの吸着成分に起因して発生する自然酸化膜の生成を今
まで以上に抑制する必要がある。
【０００５】このような事情から最近では反応管の下方
側をロードロック室とし、ここを不活性雰囲気にして反
応管に対するウエハボートのロード、アンロードを行う
といったことも検討されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法を実現するためには、ウエハボートと外部との
間のウエハの受け渡しの仕方やそのための機構、配置ス
ペースといった点について工夫しなければならないし、
ロードロック室の雰囲気の置換やメンテナンスの容易性
あるいはメンテナンス後の装置の立ち上がりの時間など
についても考慮する必要がある。
【０００７】本発明はこのような事情のもとになされた
ものであり、自然酸化膜の形成を極力抑えることがで
き、しかも例えば複数の反応管を設置した場合にも装置
の小型化を図れる上、メンテナンスも容易に行うことの
できる熱処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、多数
の被処理体を搭載した被処理体収納部を縦型の反応管内
に導入して、ここで被処理体の熱処理を行う縦型熱処理
装置において、被処理体を反応管に対して搬入、搬出す
るための領域を、移載機構を備えた第１のロードロック
室と、前記収納部に対する被処理体の着脱を行うための
第２のロードロック室とにより構成し、前記第１のロー
ドロック室に多数の被処理体を導入した後、当該第１の
ロードロック室全体を不活性ガス雰囲気とし、次いで予
め不活性ガス雰囲気とした第２のロードロック室内の前
記収納部に、第１のロードロック室内の多数の被処理体
を前記移載機構により順次に載置することを特徴とす
る。
【０００９】請求項２の発明は、２つのロードロック室
をゲートバルブを介して互いに連結し、これらロードロ
ック室内を所定のガス雰囲気にした後、一方のロードロ
ック室内の被処理体をゲートバルブを通じて他方のロー
ドロック室に移載する方法において、前記２つのロード
ロック室を、平衡用のバルブを介して気圧平衡用のガス
通路により互いに接続し、前記ゲートバルブを開く前
に、前記平衡用のバルブを開いて２つのロードロック室
の気圧を平衡にし、その後被処理体を移載することを特
徴とする。
【００１０】
【作用】第１のロードロック室内に多数の被処理体をセ
ッティングすると、その後被処理体収納部への被処理体
の移載及びそれらの工程における待機は、不活性ガス雰
囲気で行われるので被処理体の自然酸化膜の形成が極力
抑えられる。また移載機構は独立した第１のロードロッ
ク室内に格納されているので、複数の反応管を設置した
場合にも、当該移載機構を共通に使用でき、装置の小型
化が図れる。
【００１１】また例えば第１のロードロック室を２つに
分割して、その一方に多数の被処理体を収納し、ここか
ら他方に移載する場合、請求項２の発明を適用すれば、
ゲートバルブを開いたときに気圧差による気流を抑える
ことができ、パーティクルの発生などを防止できる。
【００１２】
【実施例】図１及び図２は、本発明が適用される縦型熱
処理装置を示し、この縦型熱処理装置は、例えばＣＶＤ
処理を行うための熱処理部１００Ａと、例えば酸化処理
を行うための熱処理部１００Ｂとを備えており、各熱処
理部１００Ａ、１００Ｂの下方側には夫々後述するウエ
ハボートに対してウエハの着脱を行うためのウエハ着脱
室２００Ａ、２００Ｂが設けられている。そしてこれら
ウエハ着脱室２００Ａ、２００Ｂは、夫々ゲートバルブ
Ｇ１、Ｇ２を介して、各ウエハ着脱室２００Ａ、２００
Ｂに対してウエハの搬入、搬出を行う後述する共通のロ
ボットを設置したロボット室３００が連結されており、
更にこのロボット室３００には、夫々ゲートバルブＧ
３、Ｇ４を介してウエハカセットを収納するカセット室
４００Ａ、４００Ｂが連結されている。
【００１３】この実施例ではロボット室３００は第１ロ
ードロック室に相当し、ウエハ着脱室２００Ａ、２００
Ｂは第２のロードロック室に相当する。
【００１４】これら各部について詳細に説明するが、熱
処理部１００Ａ、１００Ｂ、及びカセット室４００Ａ、
４００Ｂは各々同一機構であるため、その一方について
のみ説明する。
【００１５】前記熱処理部１００Ａは例えば石英にて円
筒状に形成され、軸方向を鉛直方向にして配置された反
応管１を備えている。この反応管１の周囲にはヒータ１
０が設けられ、反応管１内を所定温度例えばＣＶＤの場
合５００〜１０００℃、酸化や拡散の場合８００〜１２
００℃に設定するようにしている。前記反応管１の下側
に設置したマニホールド１１の図中左側部には、成膜用
ガスやキャリアガスなどを導入するガス導入管１２が挿
通されており、前記マニホールド１１の図中右側部に
は、排気管１３が連結されている。この排気管１３は、
図示しない真空ポンプに接続されており、この排気管１
３を介して真空引きすることにより、前記反応管１内を
所定の真空度に設定し、あるいは、反応管１に導入され
たガスを排気するようにしている。
【００１６】前記ウエハ着脱室２００Ａには、被処理体
収納部であるウエハボート２を反応管１内に対して搬
入、搬出するための昇降機構をなすボートエレベータ２
１が設置されている。前記ボート２は、ウエハｗを水平
な状態でかつ縦方向に所定間隔をおいて多数枚例えば９
９枚搭載できる構造となっており、その下方の保温筒２
２及びフランジ２３を介してボートエレベータ２１上に
載置されている。従ってボートエレベータ２１を昇降さ
せることにより、前記ボート２は反応管１内にロードさ
れ、あるいはアンロードされる。ボート２がロードされ
たときには、フランジ２３によりマニホールド１１の下
端開口部が密閉される。
【００１７】また前記ウエハ着脱室２００Ａ内には、不
活性ガス例えば窒素ガスを当該ウエハ着脱室２００Ａ内
に噴射するための多数のガス噴射孔２４ａを備えたガス
噴射管２４が配管されており、このガス噴射管２４は、
コ字状に形成されていて、垂直管部がウエハ着脱室２０
０Ａのロボット室３００側両隅（紙面の表面側及び裏面
側の隅部）付近に位置し、水平管部が上端付近に位置し
ている。
【００１８】このようにガス噴射管２４を設ければ、不
活性ガスの導入という本来の役割に加えて、ウエハｗの
着脱時に発生したパーティクルを吹き飛ばせるといった
利点がある。
【００１９】そして前記ウエハ着脱室２００Ａを画成す
るチャンバの外面には、この中を冷却するための冷却水
管２５が配管されており、更にウエハ着脱室２００Ａを
真空引きするための排気管２６が接続されている。
【００２０】前記ロボット室３００内には、例えば多関
節ロボットよりなる移載機構としての移載ロボット３
と、カセット室４００Ａから受け取ったウエハを一旦載
置するためのバッファステージ３１と、オリフラ（オリ
エンテーション フラット）合わせをするためのオリフ
ラ合わせ機構３２とが配置されている。前記移載ロボッ
ト３は、アーム全体の回転と伸縮と上下動の自由度を備
えている。
【００２１】また前記ロボット室３００の外側には、図
２に示すようにゲートバルブＧ５を介して洗浄室５００
が連結されている。この洗浄室５００は、例えばフッ化
水素の溜められた容器を備えていて、水分を含む不活性
ガスをこの容器を通じてウエハに供給することにより、
フッ化水素によってウエハ表面の自然酸化膜を除去する
役割をもつものである。
【００２２】前記カセット室４００Ａは、例えば２５枚
のウエハを収納した２つのカセット４を上下に収納した
状態で昇降させる図示しないエレベータを備えている。
このカセット室４００Ａ内に外部から搬入された２つの
カセット４は、エレベータにより図１に示す位置まで持
ち上げられ、下方側のウエハｗから順にロボット室３０
０内に取り込まれると共に、処理済のウエハｗをロボッ
ト室３００から受け取るときには、逆にカセット４を降
下させておいて、上から順に載置するようにしている。
またカセット室４００Ａ、４００Ｂには、夫々大気との
間を遮断するゲートバルブＧ６、Ｇ７が設けられてい
る。
【００２３】そして各部の排気系統に関して図３により
説明すると、ＴＰ、ＤＰは夫々ターボ分子ポンプ、ドラ
イポンプであり、このターボ分子ポンプＴＰの吸気側の
排気管６はバルブＶＯを介して複数に分岐されていて、
夫々バルブＶ１〜Ｖ５を介して第１ロードロック室２０
０Ａ、２００Ｂ、ロボット室３００及びカセット室４０
０Ａ、４００Ｂに接続されている。従ってバルブをＶ１
〜Ｖ５を順次切り替えることによって、一つの真空引き
手段（ポンプＴＰ、ＤＰ）でありながら各部の真空引き
を行うことができる。
【００２４】また図示していないがロボット室３００、
カセット室４００Ａ、４００Ｂには、不活性ガス例えば
窒素ガス雰囲気にできるようにガス導入管が接続されて
いる。なお図１の排気管２６は、図２のバルブＶ１の吸
気側に相当する。
【００２５】更にロボット室３００とカセット室４００
Ａ、４００Ｂとの間には、夫々平衡用のバルブＶ６、Ｖ
７を介して例えば外径１／４インチのガス通路（バラス
ト）５が接続されており、これによりゲートバルブＧ
３、Ｇ４を開く前に互いの気圧を平衡に保つようにして
いる。
【００２６】この実施例に用いる縦型熱処理装置は以上
のように構成されている。
【００２７】次に上述実施例について説明する。先ずゲ
ートバルブＧ１〜Ｇ４を閉じておき、図３のバルブＶ１
〜Ｖ３を切り替えることによって、図３の排気手段（ポ
ンプＴＰ、ＤＰ）により、反応管１、ウエハ着脱室２０
０Ａ、２００Ｂ及びロボット室３００内を所定の真空度
まで真空引きし、その後ガス導入管１２、ガス噴射管２
４及び図示しないガス噴射管により例えば窒素ガスを導
入して窒素ガス雰囲気とする。
【００２８】一方カセット室４００Ａ、４００Ｂは大気
圧となっており、この中に未処理のウエハｗを収納した
２つのカセット４、４が配置される。そしてゲートバル
ブＧ６、Ｇ７を閉じカセット室４００Ａ、４００Ｂ内を
バルブＶ４、Ｖ５を開いて排気し、その後この中に図示
しない窒素ガス導入管により窒素ガスを導入する。次い
で平衡用のバルブＶ６、Ｖ７を開いて、ガス通路５を開
放して、ロボット室３００とカセット室４００Ａ、４０
０Ｂの気圧を平衡にし、その後ゲートバルブＧ３、Ｇ４
を開き、ロボット３によりカセット４内のウエハｗを取
り出し、オリフラ合わせ機構３２にてオリフラ合わせを
行った後、例えばウエハ着脱領域１００Ａのボート２に
移載する。なおオリフラ合わせが行われてる間に次のウ
エハはバッフアステージ３１に載置されて待機される。
【００２９】ここで一方の熱処理部１００Ａにて熱処理
を行う場合について述べると、ウエハＷのボート２への
載置については、ボート２を所定位置まで上昇させてお
き、そこからボールネジ部２１ａを間欠的に回動させ、
これによりエレベータ２１を間欠的に下降させ、この動
作のタイミングに対応して下段側から順次にウエハＷを
載置する。
【００３０】次にゲートバルブＧ１を閉じた後、このボ
ート２をエレベータ２１により反応管１内にロードして
フランジ２３により反応管１の下端開口部を密閉する。
一方ヒータ１０により反応管１内は所定の温度に加熱し
てあり、この中を真空引きした後ガス導入管１２を介し
て処理ガスやキャリアガスを導入し、ウエハｗに例えば
ＣＶＤ処理を行ってその表面に例えばポリシリコン膜な
どを成膜する。
【００３１】成膜工程が終了した後エレベータ２１によ
りボート２１をアンロードし、ボートを所定の位置まで
降下させておくと共に、ゲートバルブＧ１、Ｇ３を開
き、エレベータ２１を間欠的に上昇させ、ウエハの載置
の場合とは逆に上段側から順次にウエハＷを移載ロボッ
ト３により取り出し、ゲートバルブＧ１、ロボット室３
００及びゲートバルブＧ３を介してカセット室４００内
のカセットに移す。
【００３２】以上のようにして熱処理が実施されるが、
この例では熱処理１００Ａ、１００Ｂの両方で並行して
熱処理を行うことができ、この場合にはカセット室４０
０Ａ、４００Ｂ内のカセットを夫々熱処理部１００Ａ、
１００Ｂに搬送し、熱処理後に各ウエハをもとのカセッ
トに戻すようにすればよい。
【００３３】なお本発明では、ロボット室３００とカセ
ット室４００Ａ、４００ＢとがゲートバルブＧ３、Ｇ４
により仕切られることなく、一体となっている構造につ
いても適用でき、この場合はこれらにより第１のロード
ロック室が構成されることになる。
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１ロー
ドロック室内に例えば多数のウエハを収納したカセット
をセッティングすると、その後ウエハボートへの移載及
びそれらの工程における待機は不活性ガス雰囲気で行わ
れるので、ウエハにおける自然酸化膜の形成を極力抑え
ることができる。
【００３５】しかも各ロードロック室内を真空雰囲気と
する場合に比べて次のような利点がある。即ちウエハの
位置合わせや移送機構において真空チャックを利用して
ウエハを保持できるし、常時真空引きしなくて済む上、
常圧用の機構を各部に使用することができ、更に室内外
の差圧に基づくチャンバーの変形という問題もない。
【００３６】そしてウエハボートが配置される領域とウ
エハの移載機構やカセットが配置される領域とを夫々別
々のロードロック室としているため、実施例のように反
応管を複数設置して、例えば異なった熱処理を同時に行
う場合にも一つの移載機構で対処できるといった構成を
採用することが可能であるから、装置の小型化を容易に
図ることができ、設計上極めて有利である。更に、移載
機構などのメンテナンスをするときに、その領域（第１
ロードロック室）を開放すればよく、従って雰囲気の置
換に時間のかかる、ウエハボートが昇降する広い第２の
ロードロック室は、開放する必要がないので、次の処理
における装置の立ち上げが容易である。
【００３７】また請求項２の発明によれば、例えば実施
例のようにカセット室とロボット室との間に気圧平衡用
のガス通路を設け、カセット室とロボット室との間のゲ
ートバルブを開く前にガス通路を開いて双方の気圧を平
衡させるようにしているから、ゲートバルブを開いたと
きに気圧差に基づく気流が発生しないので発塵を抑える
ことができ、半導体ウエハのようにパーティクルに影響
されやすい被処理体の処理を行う場合に非常に有効であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法に適用される縦型熱処理装置の一例
を示す概略説明図
【図２】図１に示す装置の概略平面図
【図３】図１に示す装置の排気系の配管図
【符号の説明】
１ 反応管 ２ ウエハボート ２１ ボートエレベータ ３ 移載ロボット ４ カセット ５ 気圧平衡用のガス通路 ２００Ａ、２００Ｂ ウエハ着脱室 ３００ ロボット室 ４００Ａ、４００Ｂ カセット室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/324 Ｄ 8617−4Ｍ (72)発明者 野口 忠隆 福岡県北九州市小倉北区大手町12番１号 株式会社安川電機小倉工場内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多数の被処理体を搭載した被処理体収納
    部を縦型の反応管内に導入して、ここで被処理体の熱処
    理を行う縦型熱処理装置において、 被処理体を反応管に対して搬入、搬出するための領域
    を、移載機構を備えた第１のロードロック室と、前記収
    納部に対する被処理体の着脱を行うための第２のロード
    ロック室とにより構成し、 前記第１のロードロック室に多数の被処理体を導入した
    後、当該第１のロードロック室全体を不活性ガス雰囲気
    とし、 次いで予め不活性ガス雰囲気とした第２のロードロック
    室内の前記収納部に、第１のロードロック室内の多数の
    被処理体を前記移載機構により順次に載置することを特
    徴とする熱処理方法。
  2. 【請求項２】 ２つのロードロック室をゲートバルブを
    介して互いに連結し、これらロードロック室内を所定の
    ガス雰囲気にした後、一方のロードロック室内の被処理
    体をゲートバルブを通じて他方のロードロック室に移載
    する方法において、 前記２つのロードロック室を、平衡用のバルブを介して
    気圧平衡用のガス通路により互いに接続し、 前記ゲートバルブを開く前に、前記平衡用のバルブを開
    いて２つのロードロック室の気圧を平衡にし、その後被
    処理体を移載することを特徴とする被処理体の移載方
    法。
JP4057002A 1992-02-07 1992-02-07 熱処理方法及び被処理体の移載方法 Pending JPH05218176A (ja)

Priority Applications (2)

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JP4057002A JPH05218176A (ja) 1992-02-07 1992-02-07 熱処理方法及び被処理体の移載方法
US08/013,366 US5388944A (en) 1992-02-07 1993-02-04 Vertical heat-treating apparatus and heat-treating process by using the vertical heat-treating apparatus

Applications Claiming Priority (1)

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JP4057002A JPH05218176A (ja) 1992-02-07 1992-02-07 熱処理方法及び被処理体の移載方法

Publications (1)

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