JP2006279055A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
縦型反応炉を具備する半導体製造装置に於いて、処理後のウェーハを迅速且効果的に冷却することを抑止しようとするものである。
【解決手段】
ウェーハを多段に保持するボートをボートエレベータの昇降により挿脱される縦型反応炉を具備した半導体製造装置に於いて、反応炉下方に設けられ前記ボートエレベータの機構部が仕切り壁により仕切られた機構部収納室と、前記機構部収納室に対向して設けられたクリーンユニットと、
前記仕切り壁と前記ボートとの間に前記仕切り壁に沿って垂直に立設され、多数のガス吹出口２７が前記ボートに対向して設けられることで、該ガス吹出口より冷却ガスを前記ボートに向かって吹出すことができる冷却ノズルとを備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は半導体製造装置、特に縦型炉を有する半導体製造装置に関するものである。

図６に於いて従来の縦型半導体製造装置について説明する。

図６は半導体製造装置を背面側から見た斜視図であり、半導体製造装置１の筐体２の前面には図示しないウェーハ搬入口（図示せず）が設けられ、半導体製造装置の内部前記ウェーハ搬入口に対向して、ウェーハカセットストッカ３、バッファカセットストッカ４が配設され、更に該ウェーハカセットストッカ３、バッファカセットストッカ４に対向しウェーハ移載機５が設けられ、該ウェーハ移載機５を挟んでボートエレベータ６が設けられている。該ボートエレベータ６の上方には縦型反応炉７が立設されている。該縦型反応炉７内には反応管８が設けられており、該反応管８内で後述するウェーハが処理される。前記ボートエレベータ６にはウェーハ１０を水平姿勢で多段に保持するボート１１が立設され、前記ボートエレベータ６の昇降でボート１１が前記反応管８内に挿脱される様になっている。

図７に示す様に前記ウェーハ移載機５の機構部５ａ、ボートエレベータ６の機構部６ａは仕切壁１２により仕切られた機構部収納室１３に収納されており、該機構部収納室１３に臨接する筐体２の背面には排気ファン１４が上下方向に所要間隔で複数設けられている。前記機構部収納室１３に対向してクリーンユニット１５が設けられ、該クリーンユニット１５は機外より吸引した空気を浄化して、前記ボート１１が収納されている空間に向かって浄化空気を流出する。尚、図７中、１６は保守作業用に筐体２の背面に設けられた保守作業用扉である。

前記筐体２の正面より搬入されたウェーハカセットは前記ウェーハカセットストッカ３、バッファカセットストッカ４に収納され、前記ウェーハ移載機５によりウェーハ１０が前記ボート１１に移載される。前記ボートエレベータ６はウェーハ１０が装填されたボート１１を上昇させ、前記ウェーハ１０を前記反応管８内に装入する。該反応管８内で薄膜の生成或は不純物の拡散、熱処理等所要の処理が完了すと前記ボートエレベータ６によりボート１１が降下される。処理後のウェーハ１０、ボート１１は高温となっており、半導体製造装置１内での自然酸化を防止する為、前記排気ファン１４により半導体製造装置１内の空気が半導体製造装置１外に排気され、前記ウェーハ１０が冷却される。冷却後前記ウェーハ１０は前記ウェーハ移載機５によりウェーハカセットストッカ３に移載され、上述した逆の手順により、半導体製造装置１外に搬出される。

上記した従来の半導体製造装置１では、処理後のウェーハ１０の冷却は前記クリーンユニット１５から吹出される冷却空気を前記機構部収納室１３を経て前記排気ファン１４により排気することで行なわれるが、前記機構部収納室１３に至る流路断面積が小さく、更に前記排気ファン１４の排気流量も充分でなく、前記ウェーハ１０からの放熱を充分に排出できないという問題があった。又、前記排気ファン１４から排気される熱が半導体製造装置１周囲の温度を上昇させるという問題もあった。

本発明は斯かる実情に鑑み、処理後のウェーハを迅速且効果的に冷却し、而も廃熱により周囲が熱汚染されることを抑止しようとするものである。

本発明は、ウェーハを多段に保持するボートをボートエレベータの昇降により挿脱される縦型反応炉を具備した半導体製造装置に於いて、反応炉下方に設けられ前記ボートエレベータの機構部が仕切り壁により仕切られた機構部収納室と、前記機構部収納室に対向して設けられたクリーンユニットと、
前記仕切り壁と前記ボートとの間に前記仕切り壁に沿って垂直に立設され、多数のガス吹出口が前記ボートに対向して設けられることで、該ガス吹出口より冷却ガスを前記ボートに向かって吹出すことができる冷却ノズルとを備える様にした半導体製造装置に係り、又、前記冷却ノズルは、冷却ガス源に自動流量計および開閉弁を介して前記冷却ノズルの上端から接続されている様にした半導体製造装置に係るものである。
更に、又、ウェーハを多段に保持するボートが挿脱される縦型反応炉を具備した半導体製造装置に於いて、反応炉下方の処理空間に臨接して作業用扉を設け、該作業用扉に放熱器を取付けると共に排気ファンを取付け、前記処理空間内の空気を前記放熱器を介して排気する様構成した半導体製造装置に係り、又前記保守作業用扉に排気ファンが複数取付けられ、該排気ファンの排気側にそれぞれ温度検出器を設け、該温度検出器の検出結果を基に前記排気ファンの排気流量を制御する様にした半導体製造装置に係るものである。

以上述べた如く本発明によれば、処理後のウェーハが収納される空間から直接大流量、大排気口により排気するので、ウェーハからの抜熱量が大きく、ウェーハの迅速な冷却が可能となる。又、排気は放熱器２０により冷却された後排出されるので、周囲の熱汚染を極力防止できる等の優れた効果を発揮する。

処理空間より直接排気するので、又処理空間に隣接しているので、排気口面積を大きくとれ、大流量排気が可能となり、迅速なウェーハ冷却が可能となると共に排気温度を低下させ周囲の熱汚染を防止し、更に排気温度を監視し、排気流量を制御するのでウェーハの均一冷却が可能となる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。

図１、図２は本発明の要部を示しており、半導体製造装置自体の主要な構成は図６で示したものと同様であるので説明は省略する。又図１、図２中、図７中で示したものと同様なものには同符号を付してある。

前記ウェーハ移載機５の機構部５ａ、ボートエレベータ６の機構部６ａを収納する機構部収納室１３は仕切壁１２によりウェーハ１０が搬送され収納される処理空間１９と区画され、前記機構部収納室１３に臨接する筐体２の背面には排気ファン１４が上下方向に所要間隔で複数設けられている。前記機構部収納室１３に対向してクリーンユニット１５が設けられる。前記処理空間１９に臨接する筐体２部分には保守作業用扉１６が開閉可能に設けられ、該保守作業用扉１６の内面側には放熱器２０が設けられる。該放熱器２０は水冷式であり、該放熱器２０にはフレキシブル配管（図示せず）が接続され前記保守作業扉１６の開閉が支障無く行なわれる様になっている。

前記保守作業用扉１６の外面側には排気ファン２２ａ，２２ｂ，２２ｃが複数（本実施の形態では上下に３箇）設けられている。該排気ファン２２ａ，２２ｂ，２２ｃは前記排気ファン１４に比べ大容量であり、図３に示す駆動制御器２３ａ，２３ｂ，２３ｃにより個別に駆動制御される。該駆動制御器２３ａ，２３ｂ，２３ｃは図示しない電源に接続され、前記排気ファン２２ａ，２２ｂ，２２ｃの排気状態を制御可能となっている。前記各排気ファン２２の送風口にはそれぞれ熱電対等の温度検出器２４ａ，２４ｂ，２４ｃが設けられ、排気温度を個々に検出可能となっており、前記温度検出器２４ａ，２４ｂ，２４ｃの検出結果は増幅器２５ａ，２５ｂ，２５ｃにそれぞれ入力され、該増幅器２５ａ，２５ｂ，２５ｃで増幅された後、前記駆動制御器２３ａ，２３ｂ，２３ｃに入力される。

以下、作用を説明する。

ウェーハ１０の移載中、又はウェーハ１０の処理中は前記クリーンユニット１５により清浄空気を吹出すと共に前記排気ファン１４より排気を行ない、処理空間１９内に清浄空気の定常流れを形成する。
ウェーハ１０の処理が完了し、前記ボートエレベータ６によりボート１１が降下され、ウェーハ１０の冷却が行なわれる。前記駆動制御器２３ａ，２３ｂ，２３ｃは前記ボートエレベータ６の降下信号により前記排気ファン２２ａ，２２ｂ，２２ｃを駆動する。該排気ファン２２ａ，２２ｂ，２２ｃの駆動により処理空間１９内の空気が放熱器２０を通り冷却された後前記排気ファン２２ａ，２２ｂ，２２ｃより装置外に排気される。前記温度検出器２４ａ，２４ｂ，２４ｃは各排気ファン２２ａ，２２ｂ，２２ｃからの排気温度を検出し、前記駆動制御器２３ａ，２３ｂ，２３ｃに入力する。温度検出の結果、前記排気ファン２２ａ，２２ｂ，２２ｃ間での排気温度に差がある場合は、排気温度が均一となる様、前記排気ファン２２ａ，２２ｂ，２２ｃの排出流量を制御する。

該排気ファン２２ａ，２２ｂ，２２ｃは前記排気ファン１４より大容量であり、排気の大部分は前記排気ファン２２ａ，２２ｂ，２２ｃを経て行なわれるが、前記排気ファン１４も同時に駆動され、機構部収納室１３を経ても排気される。

而して、処理空間１９内の空気は前記排気ファン２２ａ，２２ｂ，２２ｃを経て大流量で排気される。且排気温度が監視されつつ行なわれるので、処理後のウェーハ１０は迅速に且均一に冷却される。更に、排気は前記放熱器２０により吸熱されており、高温の排気が装置外に排出されることはない。

保守点検時には前記保守作業用扉１６を開いて所要部品の交換、洗浄が行なわれる。前記放熱器２０、温度検出器２４ａ，２４ｂ，２４ｃは前記保守作業用扉１６に取付けられているので、前記保守作業用扉１６と一体に移動し、保守作業の邪魔になることはない。

尚、背面からの排気による空気流れのバランスを保つ為、機構部収納室１３側にも冷却ノズル２６ａ，２６ｂ，２６ｃを設ければ、ウェーハ１０面内のより均一な温度降下を確保することが可能である。

図４、図５に於いて、冷却ノズル２６ａ，２６ｂ，２６ｃを設けた場合について説明する。尚、図５に於いて冷却ノズル２６ｃは省略してある。

前記冷却ノズル２６ａ，２６ｂ，２６ｃの設置位置は前記仕切壁１２と前記ボート１１との間とし、前記各冷却ノズル２６ａ，２６ｂ，２６ｃは前記仕切壁１２に沿って垂直に立設され、多数のガス吹出口２７が水平方向に穿設されている。該ガス吹出口２７はボート１１に対向して設けられ、前記ガス吹出口２７より冷却ガスが前記ボート１１に向かって冷却ガスを吹出す。前記冷却ノズル２６ａ，２６ｂ，２６ｃにはそれぞれ自動流量計２８ａ，２８ｂ，２８ｃ、開閉弁２９ａ，２９ｂ，２９ｃを介して冷却ガス源（図示せず）に接続されている。前記冷却ノズル２６ａ，２６ｂ，２６ｃと冷却ガス源との接続の態様としては、吹出流量を均一化する等の理由により冷却ノズル２６ａについては下端に接続し、冷却ノズル２６ｂについては上端に接続する。

前記冷却ノズル２６ａ，２６ｂ，２６ｃから冷却ガスを常時吹出してもよいが、前記ボート１１の上昇時、下降時のみに吹出す様に前記開閉弁２９ａ，２９ｂ，２９ｃを制御し、又吹出す冷却ガスの流量を一定に、或は処理が異なる毎に流量が変化する様前記自動流量計２８ａ，２８ｂ，２８ｃにより自動調整される。

前記冷却ノズル２６ａ，２６ｂ，２６ｃから冷却ガスを吹出すことで、前記ウェーハ１０のクリーンユニット１５側と前記仕切壁１２側とで面内温度の温度勾配が生じることを防止することができる。

尚、流量分布を均一とする為、冷却ノズル２６ａ，２６ｂ，２６ｃの前記ガス吹出口２７のピッチを均等又は不均等にする。又、冷却ガスを不活性ガスとすることで、ボート引出し時の冷却だけでなく、ボート装入前にウェーハに生成する自然酸化膜を抑制することができる。更に上記説明では冷却ノズルを３本設けたが、筐体の大きさに合せ、１本、２本或は４本以上設けることが可能であることは言う迄もない。

又、前記放熱器２０、温度検出器２４ａ，２４ｂ，２４ｃはいずれも保守作業用扉１６の内面側に設けても、或は外面側に設けてもよいことは勿論である。

本発明の実施の形態を示す要部の説明平面図である。 同前本発明の実施の形態を示す要部の説明背面図である。 同前実施の形態の制御ブロック図である。 同前実施の形態の応用例を示す要部の説明平面図である。 該応用例の要部説明図である。 本発明の対象となる半導体製造装置の概略斜視図である。 従来例の要部の説明平面図である。

符号の説明

１ 半導体製造装置
２ 筐体
５ ウェーハ移載機
６ ボートエレベータ
１１ ボート
１３ 機構部収納室
１４ 排気ファン
１５ クリーンユニット
１９ 処理空間
２０ 放熱器
２２ 排気ファン
２３ 駆動制御器
２４ 温度検出器

Claims (2)

1. ウェーハを多段に保持するボートをボートエレベータの昇降により挿脱される縦型反応炉を具備した半導体製造装置に於いて、反応炉下方に設けられ前記ボートエレベータの機構部が仕切り壁により仕切られた機構部収納室と、前記機構部収納室に対向して設けられたクリーンユニットと、
   前記仕切り壁と前記ボートとの間に前記仕切り壁に沿って垂直に立設され、多数のガス吹出口が前記ボートに対向して設けられることで、該ガス吹出口より冷却ガスを前記ボートに向かって吹出すことができる冷却ノズルとを備えることを特徴とする半導体製造装置。
2. 前記冷却ノズルは、冷却ガス源に自動流量計および開閉弁を介して前記冷却ノズルの上端から接続されていることを特徴とする請求項１の半導体製造装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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