JPS61190929A - 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】 〔技術分野〕 本発明は拡散炉や横形ＣＶ　Ｄ　（Ｃｂｅｍｉｃａｌ　
ＶａｐｏｕｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置などの処理装
置に関し、特に対流で外部の空気が内部に巻き込まれる
のを防止するようにした処理装置に関するものである。

〔背景技術〕

従来、の拡散炉においては、第６図に示すように処理室
としての反応管ｌ内にウェハ２が配列された石英ポート
３を配置して、この反応管１をヒータ（たとえば抵抗ヒ
ータ）４で加熱し炉奥からガス導入パイプ５を通して反
応ガス（または反応ガスとＮ２ガス）を導入し所定の温
度の下で所定の反応処理（たとえば不純物拡散処理や酸
化膜形成処理など）を行っている。

そして炉口即ち、反応管１の入口６には蓋が設けられて
いないため、ここから外部の空気（外気）が反応管ｌ内
へ巻き込まれ、これによって目的外の酸化膜がウェハ２
上に成長するので、その対策が種々行われている。

その対策の一つとして、同図に示す如く定常状態ではガ
ス導入バイブ５からＮｔガスを炉口即ち、反応管１の入
口６の方に向かって流し込み、反応管１の入口６に設け
たスカベンジャと呼ばれる熱排気装置７により矢印で示
す如＜ＮＺガスを、炉口から対流で巻き込まれて入って
くる外気（大気）と共に排気するようにし、外気（大気
）の巻き込みによりウェーハ２上に酸化膜が成長するの
を防止している。

また前記対策の一つとして、第７図に示す如く炉口、即
ち反応管１の入口６にＮ２ガスを吹き出すシャワー装置
８を設けて、このシャワー装置８によりＮ２ガスをカー
テンを張った如く流して外気の反応管１内への巻き込み
を防止している。

しかしながら、上記何れの対策においても、Ｎｔガスの
流量が大量に必要である。またウェーハのチップ数を数
多くとる必要上、ウェーハの径が大径化し、これに伴い
反応管１の径の大口径化してくると、反応管１の人口６
の開口面積が大となり上記いずれの対策によっても外気
巻き込み防止効果を十分に発揮しえず、反応管１内に配
置されたウェハ上に目的外の大気による酸化膜が成長す
るのを防止することができなくなる。

以上は拡散炉の場合であるが、横形ＣＶＤ装置の場合で
も同様のことがいえる。即ち、横形ＣＶＤ装置の場合は
処理室としての反応管に対してウェハの出し入れ時に入
口の蓋を開けるので、外気の巻き込みによってウェハ上
に目的外の酸化膜が成長したりするため、前述したと同
様に対策が行われている。しかし、この場合に前述した
拡散炉の場合と同様の問題を生ずると共に、更にヒータ
箇所から外れた反応管の排気側端部では温度が低いため
、管壁に付着したＣＶＤ膜などが、ウェハの出し入れ時
に巻き込まれる外気を追い出すために排気側から導入す
る外気巻き込み防止用ガス（巻き込まれてくる外気を追
い出すためのガス）たとえばＮ２ガスによりはがれて発
塵し、これがウェハ上に付着したりしてウェハ上に異物
混入の原因となり好ましくない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、処理室内への外気の巻き込みを防止し
、もって処理室内に配置される被処理部材に外気（大気
）による酸化膜が成長するのを防止すると共に、処理室
の一端側から他端側の入口の方へ向かって流す外気巻き
込み防止用ガスの流量を減らすことができ、特に横形Ｃ
ＶＤ装置の場合には処理室内部での発塵を防止すること
ができるようにした処理装置を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概要〕

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、下記のとおりである。

すなわち、処理室内で被処理部材に対し所定の反応処理
（たとえば不純物拡散処理）を行うと共に、少なくとも
前記被処理部材の出し入れ時に外気巻き込み防止用ガス
を前記処理室の一端から前記処理室の他端側の入口の方
へ向かって流すようにした処理装置において、前記処理
室の入口を覆うように前記入口側に筐体を配設し、かつ
この筐体内を前記処理室の軸方向に複数個のガスシャワ
ー室に仕切ってなり、各ガスシャワー室は一方側に外気
巻き込み防止用ガスを吹き出すガス導入部を、他方側に
ガス排気自在な排気部を夫々有し、各ガスシャワー室の
側壁に前記処理室に対して前記被処理部材を出し入れす
るための通路としての開孔部を設けてなる外気巻き込み
防止装置を具備してなるもので、前記筐体の外部と接す
る箇所の開孔部（入口部）の温度差を殆どなくすことに
より対流により外気（大気）が前記筐体内を介して前記
処理室へ巻き込まれるのを防止することができ、従って
前記処理室内に配置される被処理部材に大気による酸化
膜が成長するのを防止することができ、また前記処理室
の一端側から他端側の入口の方へ向かって流す外気巻き
込み防止用ガスの流量を減らすことができ、これにより
横形ＣＶＤ装置め場合には処理室内部での発塵を防止す
ることができるものである。

〔実施例〕

第１図は本発明による処理装置の一実施例を示し、特に
熱拡散炉に適用した場合を示している。

第２図は第１図の外気巻き込み防止装置の簡略斜視図、
第３図は第１図のｍ−ｍ線断面図、第４図は第１図の動
作説明図、第５図は開閉扉の一例を示す正面図である。

　本発明を第１図〜第５図を用いて以下説明する。

第１図において、１１は所定の反応処理を行う処理室と
しての石英製の反応管であって、この反応管１１はヒー
タ１２によって所定温度に加熱されるようになっている
。反応処理時は、反応管１１内にウェハ３１を配列して
ウェハ載置台３７を入れ、ガス導入パイプ１３より反応
ガス（又は反応ガスとＮｚガス）を導入して、所定温度
の下で、ウェハ３１に対し所定の反応処理（たとえば不
純物拡散処理や酸化膜形成処理など）を行うものである
。

ガス導入パイプ１３より常時（反応処理待以外）は、少
なくともウェハの出し入れ時は、外気巻き込み防止用ガ
スとしてＮｚガスを導入し、入口Ｉ４側へと流し外気の
巻き込みを防止せんとしている。

また反応管１１０入口１４側に本発明に係る外気巻き込
み防止装置１５を配設しである。この外気巻き込み防止
装置１５は次のように構成されている。

即ち、反応管１１の入口１４側の外周壁に、たとえばス
テンレス製の筺体１６が嵌着されている。

即ち台２図に示すように筐体１６の一方の壁１７の中央
部に設けた開孔部１８に反応管１１の外周壁が嵌着され
ている。この筐体１６は複数の、ここでは３つのガスシ
ャワー室１９〜２１に仕切板２２．２３により仕切られ
ている。各ガスシャワー室１９〜２１は一方側、即ち上
壁２４側に夫々外気巻き込み防止用ガスを室内に吹き出
すガス導入部としてのガスシャワー装置２５〜２７が設
けられている。これらのガスシャワー装置２５〜２７は
、上壁２４を貫通してガスシャワー室１９〜２１内に第
２図に示す如く反応管１１の軸方向とは直角方向に延在
し、その横に延びた部分２５ａ〜２７ａの下側には多数
の小さい孔が穿設されたＬ字状のガス導入パイプ２５ｂ
〜２７ｂと、各ガス導入パイプ２５ｂ〜２７ｂに夫々反
応管１１での反応処理に悪影響を与えない外気巻き込み
防止用ガスここてはＮｚガスを供給するガス供語源とか
らなる。なおガス供給源は各ガス導入パイプ２５ｂ〜２
７ｂ毎に個別に設けてもよいし、または、一つのガス供
給源に各ガス導入パイプを連結して一つのガス供給源よ
り一括供給するようにしてもよい。また前記ガス導入パ
イプ２５ｂ〜２７ｂの小さい孔からはカーテンを張った
如くに下方向にＮ２ガスが吹き出すようになっている。

また各ガスシャワー室１９〜２工の底壁の中央部には、
夫々排気パイプ２８〜３０が接続されており、これらの
排気パイプ２８〜３０は共通に連結されて一つの排気ポ
ンプ（図示せず）により排気できるようになっている。

ただし、ウェハ３１を図示の如く出し入れするときは、
Ｎ２ガスのシャワー装置２５〜２７を駆動しているが、
排気ポンプの駆動を停止して、Ｎ２ガスを筐体１６の壁
１７に対向する反対側の壁３２の中央部に設けた入口部
である開孔部３３より外部に排気するようにし、これに
より外気の筐体１６内への巻き込みを防止している。

次に被処理部材であるウェハ３１を出し入れするための
通路を形成するため、仕切り板２２．２３の中央部には
開孔部３４．３５が穿設されている。これら開孔部３３
〜３５は、反応管１１の軸方向に設けられており、それ
らの孔は石英フォーク３６や石英フォーク３６の先端部
３６ａに保持されたウェハ載置台３７およびこのウェハ
載置台３７上に配列された多数のウェハ３１を通すこと
ができる程度の大きさに穿設されている。なお、石英フ
ォーク３６の先端部３６ａの形状は第３図の如（であり
、この先端部３６ａ上にウェハ載置台３７が載置され、
先端部３６ａによってウェハ載置台３７が保持されてい
る。このウェハ載置台３７は矩形状の枠部材３７ａの四
隅の角部に夫々脚３７ｂを取り付けたものである。

このように構成された拡散炉において、反応処理時は、
反応管１１内にガス導入パイプ１３から反応ガス（又は
反応ガスとＮ２ガス）を導入して所定温度の下で、反応
管１１内に置かれたウェハ載置台３７上のウェハ３１に
対し所定の反応処理を行うが、このときはガスシャワー
装置２５〜２７と排気ポンプを駆動させて、ガス導入パ
イプ２５ｂ〜２７ｂよりＮｔガスを吹き出させると共に
各排気パイプ２８〜３０を介して各ガスシャワー室１９
〜２１内のガス排気を行う。

この場合、反応管１１の入口１４側から未反応の反応ガ
ス等の熱風が外気巻き込み防止装置１５の筐体１６内へ
吹き出してくる。そして１段目のガスシャワー室１９内
では熱風による対流が起こり、その熱風の一部が次のガ
スシャワー室２０へ、更にその一部が次のガスシャワー
室２１へと出ていり、シかし、熱風はこのガスシャワー
室２１へと出ていく間にガスシャワー室２５．２６から
のＮ２ガスとの対流により冷却され、最後のガスシャワ
ー室２１の外気と接する開孔部３３の付近では内外の温
度差が殆どなくなるから、熱による対流が発生せず、従
って開孔部３３に扉を設けて外部と遮断しなくても、ガ
スシャワー装置によるＮ２ガスがカーテンを張った如く
に流、外気の巻き込み（侵入）を有効に防止できる。万
一外気の巻き込みが生じても直ちに排気バイブ３０をと
おして排気されてしまうので問題は全（生じない。なお
、反応処理時には、図示しないが予め開孔部３３に開閉
扉を設けておきその開閉扉を閉にするようにすれば、外
気の侵入が完全に阻止される。　次に被処理部材として
のウェハ３１を台１図の如く出し入れする時（非反応処
理時）は、開孔部３３に開閉扉を設けた場合でも開とな
るので、外気巻き込みが問題となるが、本発明では次の
ようにして外気巻き込みが防止される。

即ち、反応管１１のガス導入パイプ１３より外気追い出
し用ガスとしてのＮ２ガスが熱風（たとえば反応処理後
の場合）となって、筐体１６内へ供給される。このとき
外気巻き込み防止装置１５では、排気ポンプの駆動を停
止してガスシャワー装置２５〜２７を駆動したままにし
ておく。従ってガスシャワー室１９．２０では夫々独立
したＮ２の流れ（対流）ができ、Ｎｔの熱風の一部が台
３段目のガスシャワー室２１に入ってくるまでには対流
により冷却され外部との温度差が殆どなくなる。よって
筐体１６内のガスは開孔部３３の石英フォーク３６の周
辺の間隙から出ていくが、対流による外気の巻き込み（
侵入）は生じない。なお、排気ポンプは駆動させてもよ
いが、第１図の如く石英フォーク３６の出し入れ時は外
気を筐体１６内へ引き込むことがあるので排気ポンプの
駆動を停止するか、わずかに駆動させる方がよい。　こ
こで、第１図に示すウェハ３１を載置したウェハ載置台
３７と共に石英フォーク３６を矢印３８方向へ移動させ
て反応管１１から外部へ取り出してしまった寸前の状態
を例にとり、外気巻き込み防止動作につき第４図を用い
て説明すると次のようである。即ち、１段目のガスシャ
ワー室１９ではガスシャワー装置２５からのＮ２ガスと
熱風によるＮ２ガスとで矢印で示す如くＮ２ガスの対流
が起きており、Ｎ、ガスの熱風は冷却されていく。

そのＮ２ガスの一部が２段目のガスシャワー室２０へと
移り、ここでも矢印で示す如き対流によりＮｚガスの熱
風はさらに冷却され、その一部が最後の段である３段目
のガスシャワー室２１へと入り込んでいくまでには殆ど
冷却されてしまい、外部の空気の温度と殆ど同じになっ
ているので、ガスシャワー室２１ではガスシャワー装置
２７からのＮｚガスと、前段から入うてくるＮ２ガスと
で熱による対流が起きず、このためガスシャワー装置２
１からのＮ２ガスはカーテンを張った如く有効に流れ、
内部のＮ２ガスを排気ポンプの停止により、開孔部３３
より吹き出すと共に外気の侵入を阻止することができる
。

以上は石英ブオーク３６を筺体１６から出した寸前の状
態の場合の説明であるが、石英フォーク３６でウェハ３
１を配列したウェハ載置台３７を反応管１１内へ配置す
べく筺体１６内へ入れる前の状態の場合でも、また第１
図の如く石英フォーク３６を矢印３８あるいは３９方向
へ出し入れ中の状態の場合でも同様に説明される。ただ
し、後者の石英フォーク３６を矢印３８あるいは３９方
向へ出し入れ中の状態では、開孔部３３における石英フ
ォーク３６周辺の間隙を閉ざすべく、しかも石英フォー
ク３６の矢印３８．３９方向の移動に支障をきたさない
ように、石英フォーク３６をたとえば上下あるいは左右
からはさみ込むような開閉扉４０を壁３２に取り付けて
おけば石英フォーク３６の出し入れ時の外気の巻き込み
をより一層完全なものとすることができる。第５図は石
英フォーク３６を上下に４０ａ、４０ｂの２枚の部材で
はさみ込むような開閉扉４０を用いた場合を示している
（図示矢印は開閉方向を示す）。この場合、前述したよ
うに反応処理時に完全に閉にできる開閉扉も設けるとす
れば、２重扉にしておけばよい。

以上のようにして被処理部材であるウェハ３１の出し入
れ時、即ち石英フォーク３６でウェハ３１を配列したウ
ェハ載置台３７を筺体１６に対し出し入れするときは、
外気巻き込み防止装置１５内で、反応管１１からのＮ２
ガスの熱風とガスシャワー装置２５．２６からのＮ２ガ
スとで各ガスシャワー室１９．２０で夫々独立したＮｚ
ガスの流（対流）ができ、最後の段のガスシャワー室２
１へ熱風の一部が移行するときには、既に冷却されてい
るので、熱による対流は起きず、しかも外気と接する箇
所である開孔部３３付近では殆ど内外の温度差がないの
で対流による外気の巻き込みはなく、従って反応管１１
内への外気巻き込みを防止できる。これるより反応管１
１内にウェハ３１を配置してあった場合（たとえばウェ
ハ３１を配列したウェハ載置台３７を反応管１１内に置
き石英フォーク３６のみ取り出してしまった場合）にも
大気による目的外の酸化膜が成長するようなことはない
。また外気巻き込み防止装置１５の配設により炉奥のガ
ス導入バイブ１３からの外気巻き込み防止（外気追い出
し）ようガスとしてのＮ２ガスの流量をへらしても外気
巻き込み防止効果を十分に達成できる。

〔効果〕

（１）外気巻き込防止装置において、被処理部材を出し
入れするための通路の外部の空気（外気）と接する箇所
の温度差を殆どなくすことができるため、外気が外気巻
き込み防止装置内を介して処理室内辺巻き込まれるのを
防止できる。

（２）前記（１）により処理室内に配置される被処理部
材の大気による酸化膜の成長を防止できる。

（３）外気巻き込み防止装置において、被処理部材を出
し入れするための通路の外気と接する箇所の温度差を殆
どなくすことができるため、少なくとも被処理部材の処
理室との出し入れ時に、処理室の一端側から他端側の入
口の方へ向かって流す外気巻き込み防止（外気追い出し
）用ガスの流量を減らすことができる。

（４）前記（３）より特に横形ＣＶＤ送致の場合には、
従来の如き処理室内部での発塵を防止できる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上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、外気巻き込
み防止（外気追い出し）用ガスとして、Ｎ２ガスを用い
ているが、不活性ガスなどの反応処理に悪影響を及ぼさ
ないガスを用いてもよい。

また外気巻き込み防止送致１５内に水などの冷媒による
冷却装置を設けていないが、外気巻き込み防止装置１５
の筐体１６内のガスを冷却し外気の温度と同じにするよ
うに助長させる冷却装置を設けてもよい。この場合、た
とえば、外気巻き込み防止装置１５の筐体１６内の各ガ
スシャワー室１９〜２１、特にガスシャワー室１９．２
０の内壁面全体に水などの冷媒を流すパイプをめぐらす
ように配設して内部のガスを冷却する装置が考えられ、
反応管１１内の温度が高いときには反応管１１の入口１
４側から筐体１６内へ出てくる熱風を早く冷却するのに
効果的である。

〔利用分野〕

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拡散炉に適用した場
合について説明したが、それに限定されるものではなく
、たとえば横形ＣＶＤ装置などに適用できる。この横形
ＣＶＤ装置の場合、被処理部材（たとえば半導体ウェハ
）を処理室としての反応管に対して出し入れする時に、
入口の蓋を開けた際外気の巻き込みを防止するため炉奥
（排気側）より外気巻き込み防止（外気追い出し）用ガ
ス、たとえばＮｔガスを導入し入口に向かって流してい
るが、完全を期しがたく、前述した外気巻き込み防止装
置を取り付けることにより、前述したと同様の作用効果
を奏すると共に、さらに炉奥（排気側）からの外気巻き
込み防止（外気追い出し）用ガスとしてのＮ２ガスの流
量を減らすことができ、従来の如き反応管内部での発塵
を防止できる。本発明は処理室内で被処理部材に対し所
定の反応処理を行うと共に、少なくとも前記被処理部材
の出し入れ時に外気巻き込み（外気追い出し）用ガスを
前記処理室の一端から他端側の入口の方へ向かつて流す
ようにした処理装置に少なくとも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による処理装置の一実施例を示す簡略断
面図、 第２図は第１図の外気巻き込み防止装置の簡略斜視図、 第３図は第１図のｍ−ｎｒ線断面図、 第４図は第１図の動作説明図、 第５図は第１図の筺体１６の開孔部３３に開閉扉を設け
た場合の一例を示す正面図、 第６図および第７図は夫々従来の外気巻き込み防止装置
付拡散炉の各側を示す簡略断面図である。 １１・・・反応管、１２・・・ヒータ、１３・・・ガス
導入パイプ、１４・・・入口、１５・・・外気巻き込み
防止装置、１６・・・筐体、１９〜２１・・・ガスシャ
ワー室、２４・・・土壁、２５〜２７・・・ガスシャワ
ー装置、２５ｂ〜２７ｂ・・・ガス導入パイプ、２８〜
３０・・・排気パイプ、３１・・・ウェハ、３３〜３５
・・・開孔部、３６・・・石英フォーク、３７・・・ウ
ェハ載置台、４０・・・開閉扉。 第　　３　　図 第　　４　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、処理室内で被処理部材に対し所定の反応処理を行う
   と共に、少なくとも前記被処理部材の出し入れ時に外気
   巻き込み防止用ガスを前記処理室の一端側から前記処理
   室の他端側の入口の方へ向かって流すようにした処理装
   置において、前記処理室の入口を覆うように前記入口側
   に配設されかつ前記処理室に対して前記被処理部材を出
   し入れするための通路が設けられた筐体と、この筐体内
   に前記ガスを流すガス導入部と、前記筐体内のガスの排
   気を行うことのできる排気部とを少なくとも有し、前記
   通路の外気と接する箇所の温度差を殆どなくすようにし
   た外気巻き込み防止装置を、前記処理室の入口部に設け
   てなることを特徴とする処理装置。 ２、前記外気巻き込み防止装置は、前記処理室の入口側
   に配設された筐体内を、前記処理室の軸方向に複数個の
   ガスシャワー室に仕切ってなり、各ガスシャワー室は、
   一方側に外気巻き込み防止用ガスを吹き出すガス導入部
   を、他方側にガス排気自在な排気部を夫々有しており、
   かつ前記ガスシャワー室に前記処理室に対して前記被処
   理部材を出し入れするための通路としての開孔部を設け
   てなる特許請求の範囲第１項記載の処理装置。 ３、前記外気巻き込み防止装置は、前記筐体内のガスを
   冷却するための冷却装置を具備してなる特許請求の範囲
   第１項又は第２項記載の処理装置。 ４、前記外気巻き込み防止装置は、前記処理室に対して
   前記被処理部材を出し入れするための通路における前記
   筐体内への入口に開閉自在な扉を配設してなる特許請求
   の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の処理装置
   。 ５、前記外気巻き込み防止用ガスとして、Ｎ＿２ガスや
   不活性ガスなどの前記処理室内での反応処理に悪影響を
   及ぼさないガスを用いてなる特許請求の範囲第１項ない
   し第４項のいずれかに記載の処理装置。