JPS62112329A - 搬入時での半導体基板の酸化防止方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、縦型半導体熱処理装置への搬入時における
半導体基板の酸化を防止する方法に関す〔従来技術およ
びその問題点〕 半導体基板、たとえば、シリコンウェーハ（以下、ウェ
ーハという）は、ウェー／＼ポートのよ）な積載手段に
積載されて、縦型半導体熱処理装置テ１の反応管内に搬
入される。そして、酸素カス、水素ガスのような反応ガ
スが、反応管内に供給され、酸化、拡散、ＣｖＤ等の所
定の熱処理（化学処理も含める）が、ウェーハに施され
る。反応管内に供給される反応ガスの純度は、熱処理の
結果に大きく影響する。そして、膜厚の不均一、導通不
良等を防止して、高い歩留りを確保するために、極めて
高純度の反応ガスが、反応管内に供給される縦型半導体
熱処理装置の１ダ要部分は、通常、クリーンルーム内に
配置され、高性能フィルターによって十分に浄化された
空気が、クリーンルームに供給される。しかし、塵芥、
水分等の不純物を、空気から完全に排除することは極め
て難しい。

そのため、クリーンルーム内の空気中に、不純物が、僅
かとはいえ、包含されている。

ところで、ウェーハは、ウェー／＼ポート上に積・１１
され、熱処理の前後に、反応管に搬入または搬出される
。反応管は、−１一端またはＦ端が開口し、開口は、バ
リアーと呼ばれるカバーによって、通常閉塞されている
。そして２反応管へのウェーハの搬入比は、たとえば、
上端間ロタイブの縦型半導体熱処理装置においては、以
下のようにしてなされる。

１　反応管の上方開口を開放するように、バリアーが除
かれ、ウェーハポートが降下されて、ウェーハは反応管
内に搬入される。

２　ウェーハポートを懸下するサポートバーは、ウェー
ハポートの上方に、反応管カバーを有している。そのた
め、ウェーハポートが反応管内に搬入されると、上方開
口は、反応管カバーによって、閉じられる。そして、所
定の熱処理が、ウェーハに施される。

３　熱処理後、サポートバーが上昇され、サポートバー
とともに１反応管カバー、ウェーハポートも上昇する。

そのため、ウェーハポート上方に位置する反応管カバー
は、上端開口から離反されて、上端開口を開放し、ウェ
ーハは、開放されて上方開口を介して、反応管から搬出
される。

４−上端間「】は、バリアーによって閉ｌ：られる５　
次の熱処理のために、ｌ−記操作が繰返されるしかし、
ウェーハの搬入比のために、反応管のＬ端開口または下
方開口が解放されると、クリーンルーム内の、常温の、
空気が、開口を介して、反応管内に瞬時に流入する。流
入した空気は１、゛！応管が、熱処理中、１２００℃と
いった高温に加熱されていたため、その予熱によって、
加熱される。

ウェーハの搬入比の際、ウェー／＼は、高温の反応管と
クリーンルーム内常温の外気との間を搬送される。そし
て、急熱、急冷によってウェー／Ｘ（割れ、ひずみ等が
生じないように、ウェーｌ−ポートは、５０ないし１０
０ｍ５／ｗｉｎといった低速で昇降される。しかし、上
記のように、外気が反応管内に流入し、加熱されるため
、この加熱された外気によって、搬入山中に、ウェー／
＼」−に酸化膜が生成される弊害が従来から指摘されて
いる。

また、クリーンルーム内の空気は、塵芥、水分等の不純
物によって汚染されている。そのため、反応管に流入す
る外気は、不要な酸化膜を形成するだけでなく、反応管
内の高純度の反応ガスを汚染し、膜厚の不均一、導通不
良等を生じ、歩留りの低下を招く。

ウェーハの搬入出時、特に搬入時、における外気の流入
は、歩留りを低下させる。つまり、熱処理前に酸化膜が
ウェーハ上に生成されると、この不要な酸化膜の上に、
熱処理において、所定の酸化膜が形成される。そのため
、熱処理後において、不要な酸化膜を、所定の酸化膜の
内部から除去することはできず、ウェーハは不良品とし
て処分せざるを得ない、そのため、ウェーハの搬入前に
、外気を反応管から排除する必要がある。

上方間ロタイブの縦型半導体熱処理装置では、ウェーハ
の搬入時、不活性ガスを反応管の下方から反応管に流入
させ、上方開口から流出させる方法が考えられている。

この方法では、反応管に流入していた外気は、不活性ガ
スとともに、下方開口から流出１２、排除される。

しかし、上記のような方法では、外気を十分４−排除す
る仁とが難しく、熱処理以前における流外気に起因する
ウェー／＼の酸化を十分に防ローすイ。

ことができない。

この発明は、熱処理以前におけるウェー／＼の酸化が、
全てのウェーハに均一に生じるのでなく。

ウェーハポート上のウェー／＼の位置によってＵなる点
に留意している。たとえば、−１一端開口タイプの縦型
半導体熱処理装置においては、下から数枚のウェーハに
おいて、酸化が顕著に生じ、他のウェーハについては、
位置による差がないことが実験によって確認されている
。

〔発明の目的〕 この発明は、搬入時での半導体基板での酸化膜生成防止
に効果のある半導体基板の酸化防止力法の提供を目的と
している。

〔発明の概略〕

この発明者は、外気が反応管に残存しているうちに半導
体基板が搬入され、かつ、半導体基板が反応管の予熱で
加熱されて酸化しやすいのではないかと考えた。

そして、この発明では、搬入前に反応管内から外気を完
全に排除するとともに、搬入の初期段階では、反応管の
加熱を避けて酸化しやすい環境を極力排除している。

つまりこの発明によれば、まず、半導体基板の搬入の際
、不活性ガスが反応管に導入されて、開口から流出され
る。この不活性ガスの流れによって、反応管に流入済み
の外気の大部分を排除する。そして、半導体基板の搬入
出の初期段階において、開口の面積を制限して、残存す
る外気の排除を促進するとともに、新たな外気の流入を
防止する。また、外気が残存する可能性の高い搬入の初
期段階では、半導体基板と反応管の加熱手段との接近を
遅延させて、半導体基板への熱伝達を防止し、半導体基
板の加熱を妨げている。

〔実施例〕

第１図は、バリヤー（図示しない）が既に除かれ、半導
体基板であるウェーハが搬入されつつある縦型半導体熱
処理装置１０を示している。縦型半導体熱処理装置ｌＯ
は、加熱Ｔニ一段、たとえば、ヒートコイル１２を収納
し、た炉体１４と５−１一端開口１６を１１して炉体に
支持された反応管１８を几備している。

そして１反応管１Ｂは、下端に反応ガス導入部２０を持
ち、反応ガス導入部を介して、たとえば、反応ガスとし
て、水蒸気が供給されているヮ更に１，１ソ。

応ガス導入部２０を介して、たとえば、不活性ガス、た
とえば、窒素ガスが供給される。窒素ガスｔオ、反応管
内を上昇し、開１１Ｇから流出する。３〕・Ｚろで、バ
リヤーを除去して開口五６を開放した際。

反応管１８に流入し加熱された外気は、窒素ガスととも
に開口から流出し、排除される。

しかし、開口１６が大きな断面積を有するため、外気を
十分に流出することは難しく、また、開口を介して、外
気が反応管１Ｂに新たに流入する。

実施例では、外気ケ完全な流出を促進し、がっ、外気の
新たな流入を防止するために、反応管！８との間隙を制
限するスカート２６が、ウェーハポート２２のファーボ
ード２３に設けられている。このように反応管１８との
間隙２８を制限すれば、外気の論１入路が狭められ、新
たな外気の流入が困難となる。また、流入路が狭められ
ただけでなく、間隙２８においては、不活性ガスの流速
が大きくなるため、外気が間隙２８（流入路）を通過し
にくくなる。

また、反応管内の外気を吸引する不活性ガスの吸引力が
強化されるため、反応管に残存していた外気は、不活性
ガスとともに流れ、間隙２８から強制的に流出される。

ここで、スカート２６の径は、反応管１８の内径との関
係から得らばれるが、少なく内 ともウェーハの径以上とされる。また、間隙２８の長さ
が長ければ、外気の流入が困難となるため、スカート２
８は、長ければ長いほど良い。

ウェーハポート２２は、サポートパー２４に係止されて
いるにすぎない、そのため、不活性ガスを大抵に供給す
れば、ウェーハポートに揚力を与え、サポートバーから
ウェーハポートを離脱させる虞れがある。しかしながら
、実施例の構成では、不活性ガスを多量に供給する必要
がなく、ウェーハポート２４の離脱する虞れがない。

また、スカート２Ｂは、ウェーハポート２２の下端に設
けられている。そのため、ウェーハ３０は、スカート２
６の長さ相当分だけ、ヒートコイ２し１２に対して相対
的に離反され、反応ｖ１８への搬入が遅延される。従っ
て、反応管１８の予熱による（直接的な）加熱が、ウェ
ーハ３０に生じにくい。

また、ウェーハポートのロアーボード２３は、反応管内
に最初に搬入されるため、反応管の予熱によって加熱さ
れやすい。そして２ウエーハボート２２のシェルフ（棚
）上のウェーハ３０は、ロアーボー１２３からの熱伝達
によって間接的に加熱される虞れがある。しかし、実施
例では、スカート２６を設けることにより、ウェーハポ
ートのロアーボード２３の熱容量が増加し、ロアーボー
ドの加熱を防止している。そのため、ウェーハ３０は、
熱伝達による間接的な加熱も社けられる。

なお、ウェーハポート２２を定速で降下させることなく
、間隙２８が形成される初期の搬入出時に一旦停止させ
たり、降下速度をｄくしてもよい。このように降下速度
を制祷すれば、外気が完全に排除される以前にウェーハ
３０が搬入されるＩｓれがない。また、ウェーハ３０の
直接的および間接的な加熱が防１トされる。

なお、スカート２６を設けることなく、開口１Ｂがヒー
トコイル１２から離反して位置するように、反応管１Ｂ
を−に方に延出させたり、または、ヒートコイル１８を
下方に移動してもよい。反応管１８を上方に延出させた
実施例を第２図に示す。このような構成においても、ウ
ェーハポートのロアーボード２３と反応管１８の側壁の
との間に間隙が形成され、かつ、この間隙は、長期間に
わたって、存在する。そのため、反応管内に残存する外
気の流出が促進されるとともに外気の新たな流入が防止
される。ヒートコイル１８の上方において、多数の噴出
孔を内方に有する不活性ガスの供給管を巻装し、反応管
１８の側壁から窒素ガスのような不活性ガスを全周的に
噴出させて、ガスシャワーを設ければ。

外気の新たな流入が効果的に防止され、好ましい。また
、不活性ガスは、常温で供給されるため、ガスシャワー
によって、ウェーハが冷却され、反応管の予熱によるウ
ェーハの加熱化が妨げられる、なお、不活性ガスの吸込
孔を噴出孔に対向して設けてもよい。

〔発明の効果〕

上記のように、この発明の半導体基板の酸化防防止方法
によれば、搬入前に反応管内から外気を十分に排除する
ことができる。また、搬入の初期段階では、反応管の加
熱手段と″′ＰＳ導体基板との接近を遅延させ半導体基
板の加熱を避けて、酸化しやすい環境を極力排除してい
る。

そのため、この発明によれば、搬入時において酸化膜が
半導体基板に生成されず、歩留りの低下に直結する熱処
理前での半導体基板の酸化が、防止される。

上述した実施例は、この発明を説明するためのものであ
り、この発明を同等限定するものでなく、この発明の技
術範囲内で変形、改造等の施されたものも全てこの発明
に包含されることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、この発明を実施するに画する縦
型半導体熱処理装置の概略縦断面図である。 １０：縦型半導体熱処理装置、１２：ヒートコイル（加
熱手段）、１４：炉体、１６：反応管の開口、１８：反
応管、２２：ウェーハポート（積載手段）、２３：ウェ
ーハポートのロアーボード、２６：スカート、２８：間
隙、３０：ウェーハ（半導体基板）。 出願人　株式会社　ディスコ・サイヤー・ジャ、パン第
１図　　　　　第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板が積載手段に積載されて開口から半導体熱処
   理装置の反応管内に搬入される際、不活性ガスを反応管
   に導入して開口から流出させ、半導体基板の搬入の初期
   段階において、開口の面積を積載手段によって制限し、
   反応管の加熱手段と初期段階において搬入される半導体
   基板との接近を遅延させて、搬入の初期段階での半導体
   基板の加熱を妨げている搬入時での半導体基板の酸化防
   止方法。