JP2766856B2 - Vertical pressure oxidation equipment - Google Patents
Vertical pressure oxidation equipmentInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は縦型加圧酸化装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a vertical pressure oxidation apparatus.
（従来の技術） 高圧・高温の酸化性雰囲気中のシリコン酸化は、常圧
下に比べ酸化速度を大幅に増大し得る事は一般によく知
られている。このため、例えば、半導体ウエハを８気圧
程度の加圧酸化雰囲気の中に置いて900℃程度の温度で
加熱しウエハ表面を酸化する方法がとられている。この
様な横型の高圧酸化装置は例えば特開昭62−6342号公報
に開示されている。(Prior Art) It is generally well known that silicon oxidation in a high-pressure and high-temperature oxidizing atmosphere can greatly increase the oxidation rate as compared with that under normal pressure. For this reason, for example, a method has been adopted in which a semiconductor wafer is placed in a pressurized oxidizing atmosphere of about 8 atm and heated at a temperature of about 900 ° C. to oxidize the wafer surface. Such a horizontal high-pressure oxidation apparatus is disclosed in, for example, JP-A-62-6342.
従来の横型高圧酸化装置は第５図に示すように、複数
枚例えば100〜150枚の半導体ウエハ（１）を搭載する石
英ガラス製ボート（２）を石英ガラス製フォーク（３）
の先端部近くに載せ、石英ガラス製反応管（４）内へウ
エハ（１）をロード／アンロードするソフトランディン
グ装置（５）がローディングテーブル（６）に設けられ
ている。そしてこのソフトランディング装置（５）はロ
ーディングテーブル（６）の操作部（Ａ）と反応管
（４）の炉芯位置（Ｂ）とをＹ軸方向および上下の高さ
方向（Ｚ軸方向）に移動自在に設けられている。また、
先端部に反応管（４）の開口部で嵌合する石英ガラス製
キャップ（７）持ち、高圧容器（８）の蓋となる外蓋
（９）がソフトランディング装置（５）のフォーク
（３）と並列にＸ軸方向に移動可能な如くローディング
テーブル（６）に設けられている。そして、外蓋（９）
はＹ軸方向とＺ軸方向にも移動可能となっている。As shown in FIG. 5, a conventional horizontal high-pressure oxidizing apparatus includes a quartz glass boat (2) on which a plurality of, for example, 100 to 150 semiconductor wafers (1) are mounted, and a quartz glass fork (3).
The loading table (6) is provided with a soft landing device (5) for loading / unloading the wafer (1) into the reaction tube (4) made of quartz glass, which is placed near the front end of the glass tube. The soft landing device (5) moves the operation unit (A) of the loading table (6) and the core position (B) of the reaction tube (4) in the Y-axis direction and the vertical direction (Z-axis direction). It is provided movably. Also,
It has a quartz glass cap (7) fitted to the tip at the opening of the reaction tube (4), and the outer lid (9) serving as the lid of the high-pressure vessel (8) is a fork (3) of the soft landing device (5). The loading table (6) is provided so as to be movable in the X-axis direction in parallel with the loading table. And the outer lid (9)
Is movable also in the Y-axis direction and the Z-axis direction.
高圧容器（８）内には、反応管（４）を取りまくよう
にヒータ（10）が設けられている。また、前記反応管
（４）の先端部には水素／窒素ガス導入管（11）と酸素
ガス導入管（12）が配置されている。また、反応管
（４）のガス導入側近傍を取り囲むが如く水蒸気ガス発
生用のヒータ（13）が設けられている。そして、高圧容
器（８）内を反応管（４）の内圧より所定量低い圧力に
なる如く不活性ガスを導入する不活性ガス導入管（14）
がもうけられている。In the high-pressure vessel (8), a heater (10) is provided so as to surround the reaction tube (4). Further, a hydrogen / nitrogen gas introduction pipe (11) and an oxygen gas introduction pipe (12) are arranged at the tip of the reaction tube (4). Further, a heater (13) for generating steam gas is provided so as to surround the vicinity of the gas introduction side of the reaction tube (4). Then, an inert gas introduction pipe (14) for introducing an inert gas so that the inside of the high pressure vessel (8) becomes a pressure lower than the internal pressure of the reaction tube (4) by a predetermined amount.
Is made.
次に一連の動作の内、ロード／アンロードを中心に説
明する。まず、操作側（Ａ）に位置しているソフトラン
ディング装置（５）のフォーク（３）の先端部近傍に複
数枚のウエハ（１）を搭載したボート（２）を載せる。
石英ガラス製のキャップ（７）を支持すると共に圧力容
器（８）の蓋となつている外蓋（９）を高圧容器（８）
から外す如くローディングテーブル（６）側に下げ（Ｘ
軸方向）、キャップ（７）を圧力容器（８）の外側に位
置させた後、外蓋（９）を操作側（Ａ）と反対方向（Ｙ
軸方向）に移動し、そしてまた上方向に（Ｚ軸方向）に
移動する。このことにより、外蓋（９）を炉芯の位置
（Ｂ）から外れた位置に待避させる。次に、操作側
（Ａ）の位置にあるソフトランディング装置（５）を炉
芯位置（Ｂ）へ移動（Ｙ軸方向）した後、ウエハ（１）
を搭載したボート（２）の重さによるフォーク（３）の
たわみを補正（θ回転方向）し、フォーク（３）と反応
管（４）との平行をとり、反応管（４）内へとフォーク
を移動（Ｘ軸方向）し、反応管（４）内の所定の場所へ
ボートをソフトランディングさせることにより載置す
る。そして、ボート（２）を反応管内（４）に載置した
事によりボートの重量だけ軽くなった分の、前述とは逆
の補正（θ回転方向）をし、フォーク（３）を反応管
（４）に対し水平にし、フォーク（３）を反応管（４）
内から引き出し（Ｘ軸方向）、再び元の操作側（Ａ）位
置に戻す（Ｙ軸方向）。次に、待避していた外蓋（９）
を下に降ろし（Ｚ軸方向）、さらに炉芯位置（Ｂ）へ移
動する（Ｙ軸方向）そして外蓋（９）を反応管（４）の
炉口をキャップ（７）で密閉する如く移動し（Ｘ軸方
向）、高圧容器（８）を外蓋（９）で蓋をする。そし
て、ヒータ（10）および水蒸気発生用ヒータ（13）を動
作させ、酸素ガス導入管（12）及び水素／窒素ガス導入
管（11）よりガスを導入し、図示しない圧力制御装置に
より反応管（４）および高圧容器（８）内の圧力を制御
し、反応管（４）内を所定の温度と圧力にし、酸化プロ
セスを所定時間実行する。このような酸化プロセス終了
後、反応管（４）内のウエハ（１）を取り出すため上述
したロード処理と逆の一連の動きを行いアンロード処理
を行っていた。Next, a series of operations will be described focusing on loading / unloading. First, a boat (2) carrying a plurality of wafers (1) is placed near the tip of a fork (3) of a soft landing device (5) located on the operation side (A).
The outer lid (9) supporting the quartz glass cap (7) and serving as the lid of the pressure vessel (8) is connected to the high pressure vessel (8).
To the loading table (6) to remove it from the
After the cap (7) is positioned outside the pressure vessel (8), the outer lid (9) is turned in the opposite direction (Y) to the operation side (A).
(Axial direction), and also upward (Z-axis direction). Thereby, the outer lid (9) is retracted to a position deviated from the furnace core position (B). Next, after moving the soft landing device (5) at the operation side (A) to the furnace core position (B) (in the Y-axis direction), the wafer (1)
The deflection of the fork (3) caused by the weight of the boat (2) equipped with the fork (3) is corrected (θ rotation direction), the fork (3) and the reaction tube (4) are parallelized, and the reaction tube (4) is inserted into the reaction tube (4). The fork is moved (in the X-axis direction), and the boat is placed on a predetermined place in the reaction tube (4) by soft landing. Then, the boat (2) was placed in the reaction tube (4) and the weight was reduced by the weight of the boat. 4) Horizontal to fork (3) and reaction tube (4)
Pull out from inside (X-axis direction) and return to the original operation side (A) position again (Y-axis direction). Next, the sheltered outer lid (9)
Is lowered (Z-axis direction), further moved to the furnace core position (B) (Y-axis direction), and the outer lid (9) is moved so that the furnace port of the reaction tube (4) is sealed with a cap (7). Then, the high-pressure container (8) is covered with an outer cover (9). Then, the heater (10) and the steam generation heater (13) are operated, and gas is introduced from the oxygen gas introduction pipe (12) and the hydrogen / nitrogen gas introduction pipe (11). 4) and the pressure in the high-pressure vessel (8) are controlled to bring the inside of the reaction tube (4) to a predetermined temperature and pressure, and the oxidation process is performed for a predetermined time. After the completion of the oxidation process, a series of operations reverse to the above-described loading process are performed to take out the wafer (1) from the reaction tube (4), thereby performing the unloading process.
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、ウエハの大口径化や超LSI化に伴い、
横型の高圧酸化装置ではゴミ対策の為にもソフトランデ
ィング装置を使用するためこの分だけよけいに反応管の
管径も大きくなる。従って反応容器を収納している高圧
容器も大きなものとなり、高圧容器の外蓋（９）も形状
的に大きくなり叉重量も増大してくる。このため外蓋
（９）を保持し叉駆動する駆動系も大きくなり、ソフト
ランディング装置もウエハに対応して大きくなる。従っ
て、ローディングテーブル（６）の形状も増大し、クリ
ーンルーム内でのローディングテーブル（６）の占有床
面積が非常に大きくなると言う問題が有った。また、通
常の酸化・拡散装置のように占有床面積を節約するため
に炉を複数段上下方向に積み重ねた多段炉にする事は反
応管を収容している高重量・高容積の高圧容器を複数段
上下方向に積み重ねなければならず、安全面や保守面か
ら非常に難しい。また、反応管内へウエハをロード／ア
ンロードする駆動系はソフトランディング装置系で４
軸、そして、外蓋系で３軸、合計７軸の駆動系から構成
され、これらを順次制御しなければならず、制御・機構
的にも複雑となり、ロード／アンロードに要する時間が
長くかかる例えばロードに20分、アンロードに20分と言
う問題があった。(Problems to be solved by the invention) However, as wafers have become larger in diameter and ultra LSI,
In the horizontal type high-pressure oxidation apparatus, a soft landing apparatus is used also for the measure against dust, so that the diameter of the reaction tube becomes larger by this amount. Therefore, the high-pressure vessel accommodating the reaction vessel also becomes large, and the outer lid (9) of the high-pressure vessel becomes large in shape and weight. For this reason, the driving system for holding and driving the outer lid (9) also becomes large, and the soft landing device also becomes large corresponding to the wafer. Accordingly, there is a problem that the shape of the loading table (6) also increases, and the floor area occupied by the loading table (6) in the clean room becomes very large. Also, in order to save the occupied floor area as in a normal oxidation / diffusion device, a multi-stage furnace in which a plurality of furnaces are stacked vertically to reduce the occupied floor area requires a high-weight, high-volume, high-pressure vessel containing reaction tubes. It has to be stacked vertically in multiple stages, which is very difficult in terms of safety and maintenance. The drive system for loading / unloading the wafer into the reaction tube is a soft landing system.
It is composed of a drive system with a total of seven axes, a total of seven axes, and three axes in the outer lid system. These must be controlled sequentially, which makes the control and mechanism complicated and takes a long time to load / unload. For example, there was a problem of 20 minutes for loading and 20 minutes for unloading.
この発明は上記点を改善するためになされたもので、
装置の設置スペースを減少し、反応管内へのウエハのロ
ード／アンロード機構を単純化し、ロード／アンロード
時間の短い縦型加圧酸化装置を提供しようとするもので
ある。The present invention has been made to improve the above points,
An object of the present invention is to reduce the installation space of the apparatus, simplify a mechanism for loading / unloading a wafer into a reaction tube, and provide a vertical pressurized oxidation apparatus with a short loading / unloading time.
〔発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明の縦型加圧酸化装置は、加圧用ガスの導入部お
よび排出部を有する耐圧容器と、この耐圧容器内に設け
られ、下端部に開口部が形成された反応管と、複数枚の
被処理体を互いに間隔をあけて上下に棚状に配列して保
持する保持具と、この保持具を昇降させて前記開口部を
通じて前記反応管内に搬入または反応管内から搬出させ
るための昇降手段と、前記保持具の下方側に設けられ、
この保持具が反応管内に搬入されたときに前記反応管の
開口部を気密に閉じるキャップと、前記反応管内に当該
反応管内が加圧状態となるように処理ガスを導入するた
めの処理ガス導入部と、前記反応管の下方側の保持具の
昇降領域を囲むように設けられ、不活性ガスの導入口及
び不活性ガスの排出口を有するロードロック室と、この
ロードロック室と反応管との間に設けられた開閉自在な
仕切り板と、前記ロードロック室と外部との間に設けら
れた扉と、を備え、 前記被処理体を外部から前記ロードロック室内に搬入
するときあるいはロードロック室から外部に搬出すると
きには、前記仕切り板を閉じた状態にして反応管、耐圧
容器内を加圧状態にすると共に、 前記被処理体を前記ロードロック室から反応管内に搬
入あるいは反応管からロードロック室に搬出するときに
は前記扉を閉じた状態にして反応管、耐圧容器及びロー
ドロック室内を加圧状態にすることを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) A vertical pressure oxidizer of the present invention is provided with a pressure vessel having an inlet and an outlet for a pressurizing gas and a lower end provided in the pressure vessel. A reaction tube having an opening formed therein, a holder for holding a plurality of objects to be processed arranged vertically in a shelf shape at intervals, and raising and lowering the holder to carry out the reaction through the opening. Lifting and lowering means for carrying in or out of the reaction tube, and provided below the holder;
A cap for hermetically closing the opening of the reaction tube when the holder is carried into the reaction tube, and a processing gas introduction for introducing a processing gas into the reaction tube so that the inside of the reaction tube is pressurized. And a load lock chamber provided so as to surround the elevating area of the holder below the reaction tube and having an inlet for an inert gas and a discharge port for the inert gas; and a load lock chamber and a reaction tube. An openable and closable partition plate provided between the load lock chamber and the outside, and a load lock or when the object to be processed is loaded into the load lock chamber from outside. When unloading from the chamber to the outside, the partition plate is closed, the reaction tube and the pressure vessel are pressurized, and the object is loaded into the reaction tube from the load lock chamber or from the reaction tube. When the unloading to Dorokku chamber, characterized in that the reaction tube in the state of closing the door, the pressure vessel and the load lock chamber pressure.
（作用効果） 本発明によれば、複数枚の被処理体を、耐圧容器内に
配置された反応容器内で加圧状態で酸化し、酸化膜を生
成する装置に於て、上記反応容器を縦方向に配置した構
成であるため、ウエハのロード／アンロード機構を縦方
向に構成できると共に、耐圧容器の外蓋も、上記ロード
／アンロード機構に組み込めるため、装置の設置スペー
スを減少し、反応管内へのウエハのロード／アンロード
機構を単純化し、ロード／アンロード時間を短かくする
効果が得られる。また反応管に対して被処理体を搬入、
搬出するときも加圧状態で行われるため、常圧、高温雰
囲気下で形成される、好ましくない酸化膜の生成を抑え
ることができる。(Operation and Effect) According to the present invention, in a device for oxidizing a plurality of objects to be processed under pressure in a reaction vessel arranged in a pressure-resistant vessel to generate an oxide film, Since the structure is arranged vertically, the load / unload mechanism for the wafer can be configured vertically, and the outer lid of the pressure-resistant container can also be incorporated in the load / unload mechanism. The effect of simplifying the mechanism for loading / unloading the wafer into the reaction tube and shortening the loading / unloading time can be obtained. Also, the object to be processed is loaded into the reaction tube,
Since the unloading is also performed in a pressurized state, it is possible to suppress the formation of an undesired oxide film formed under normal pressure and high temperature atmosphere.
（実施例） 以下本発明縦型加圧酸化装置を縦型高圧酸化装置に適
用した一実施例につき図面を参照して説明する。(Embodiment) An embodiment in which the vertical pressure oxidizing apparatus of the present invention is applied to a vertical high pressure oxidizing apparatus will be described below with reference to the drawings.
複数枚の被処理体例えば半導体ウエハ（20）を上下方
向に所定の間隔で保持する耐熱性のある例えば縦型の保
持具をなす石英ガラス製ボート（21）を収納する、例え
ば石英ガラス製反応管（22）がある。この反応管（22）
は高圧例えば８〜10気圧に耐え防蝕性のある例えばステ
ンレス製の圧力容器（23）内に縦方向（垂直方向）に配
置されている。そして、反応管（22）を取り囲むように
加熱装置例えば抵抗加熱ヒータ（24）が設けられ、反応
管（22）の上端部には酸素ガスと水素ガスの燃焼により
水蒸気ガスを発生するための酸素ガス導入管（25）と水
素ガスあるいは不活性ガス例えば窒素ガスを導入するH2
/N2ガス導入管（26）が設けられている。この例では、
酸素ガス導入管（25）及びH2/N2ガス導入管（26）によ
り処理ガス導入部が構成されている。そして、この酸素
ガスと水素ガスの燃焼の為の熱を供給する水蒸気発生用
ヒータ例えば抵抗加熱ヒータ（27）が反応管（22）の上
端部近傍を取り囲むように設けられている。また、処理
後の水蒸気ガス等を排出するガス排気管（28）が反応管
（22）の下部に設けられている。そして、反応管（22）
の下側開口部（29）内壁には、反応管（22）の蓋体とな
る耐熱製材料からなる例えば石英ガラス製のキャップ
（30）と嵌合し、気密を保持し、かつ、着脱自在になる
如くテーパが設けられている。また、キャップ（30）は
底部が少し広がり、反応管（22）のテーパと嵌合する如
くテーパが設けられている、と共に保温筒の機能を持つ
為キャップ（30）内部に石英ガラスウール等を充填させ
ている。そして、反応管（22）は耐腐食性材料からなる
例えば円環状ステンレス製支持板（31）へ着脱自在にな
るが如く固定されている。また、圧力容器（23）内を反
応管（22）の内圧より所定量例えば0.1気圧程度低い圧
力になるが如く図示しない圧力制御装置により制御し、
不活性ガス例えば窒素ガスを導入する不活性ガス導入孔
（32）および排気孔（33）が圧力容器（23）に設けられ
ている。そして、圧力容器（23）の下端部には反応管
（22）の開口部に連続しかつ外部と区画された空間領域
が形成され、その下端にはボート（21）を搭載したキャ
ップ（30）が通過できる広さの開口部（34）が設けられ
ている。この開口部（34）に沿って円環状の図示しない
高圧力ロック機構を持ったフランジ（35）が設けられて
いる。また、上記フランジ（35）と組合わさり上記開口
部（34）を閉じる、耐腐食性材料かからなる例えばステ
ンレス製外蓋（36）がボート（21）を反応管（22）内へ
搬入・搬出する駆動装置（37）へ支持棒を介し取り付け
られている。また、上記外蓋（36）とキャップ（30）と
の間にはキャップ（30）を水平面内で、どの方向にも微
動可能な機構と、反応管（22）の異常圧力等による破損
等の危険を避けるため、キャップ（30）を下方に少し例
えば１〜2mm待避する機構を備えた支持部（38）があ
る。また、反応管（22）の上部には水素ガスと酸素ガス
の燃焼反応による高温の炎が直接ウエハに当たらないよ
うに叉生成された水蒸気ガスを均一にウエハ（20）へ流
すため、耐熱材料例えば石英ガラス製で多数の貫通した
穴があいた円板状のバッフル板（39）が設けられてい
る。なお、このバッフル板（39）は着脱自在となってお
りプロセスに合わせ穴の形状や穴数等を変えたバッフル
板（39）と交換可能となっている。For example, a quartz glass boat (21), which is a heat-resistant, e.g., vertical holder, that holds a plurality of workpieces, e.g., semiconductor wafers (20) at predetermined intervals in a vertical direction, is accommodated, e.g., a quartz glass reaction. There is a tube (22). This reaction tube (22)
Is disposed in a longitudinal direction (vertical direction) in a pressure vessel (23) made of, for example, stainless steel, which is resistant to high pressure, for example, 8 to 10 atmospheres and is corrosion-resistant. A heating device, for example, a resistance heater (24) is provided so as to surround the reaction tube (22), and an oxygen gas for generating steam gas by burning oxygen gas and hydrogen gas is provided at the upper end of the reaction tube (22). Gas introduction pipe (25) and H 2 for introducing hydrogen gas or an inert gas such as nitrogen gas
A / N 2 gas inlet pipe (26) is provided. In this example,
An oxygen gas introduction pipe (25) and an H 2 / N 2 gas introduction pipe (26) constitute a processing gas introduction section. A heater for generating steam for supplying heat for combustion of the oxygen gas and the hydrogen gas, for example, a resistance heater (27) is provided so as to surround the vicinity of the upper end of the reaction tube (22). Further, a gas exhaust pipe (28) for discharging the water vapor gas or the like after the treatment is provided below the reaction pipe (22). And the reaction tube (22)
The inner wall of the lower opening (29) is fitted with a cap (30) made of a heat-resistant material, for example, quartz glass, serving as a lid of the reaction tube (22) to maintain airtightness and to be detachable. Is provided. Also, the cap (30) has a slightly wide bottom and is provided with a taper so as to fit with the taper of the reaction tube (22). Filling. The reaction tube (22) is fixed to a support plate (31) made of, for example, an annular stainless steel made of a corrosion-resistant material so as to be detachable. Further, the inside of the pressure vessel (23) is controlled by a pressure control device (not shown) so as to have a pressure lower than the internal pressure of the reaction tube (22) by a predetermined amount, for example, about 0.1 atm.
An inert gas introduction hole (32) for introducing an inert gas such as a nitrogen gas and an exhaust hole (33) are provided in the pressure vessel (23). At the lower end of the pressure vessel (23), there is formed a space region which is continuous with the opening of the reaction tube (22) and is separated from the outside. At the lower end, a cap (30) mounted with a boat (21) The opening (34) is large enough to allow the passage of the air. An annular flange (35) having an unillustrated high-pressure lock mechanism is provided along the opening (34). Further, a stainless steel outer lid (36) made of a corrosion-resistant material, for example, made of a corrosion-resistant material and combined with the flange (35) to carry the boat (21) into and out of the reaction tube (22). To the driving device (37) via a support rod. In addition, between the outer lid (36) and the cap (30), a mechanism capable of finely moving the cap (30) in any direction in a horizontal plane and a mechanism such as breakage of the reaction tube (22) due to abnormal pressure or the like. In order to avoid danger, there is a support (38) provided with a mechanism for retracting the cap (30) a little below, for example, 1 to 2 mm. In order to prevent the high temperature flame from the combustion reaction of hydrogen gas and oxygen gas from directly hitting the wafer, the generated steam gas flows uniformly to the wafer (20) at the upper part of the reaction tube (22). For example, a disk-shaped baffle plate (39) made of quartz glass and having a large number of through holes is provided. The baffle plate (39) is detachable and can be replaced with a baffle plate (39) in which the shape and number of holes are changed according to the process.
次に動作について第２図および第１図を参照して説明
する。Next, the operation will be described with reference to FIG. 2 and FIG.
図示しないロボット装置によりカセット内の複数枚の
ウエハ（20）をボート（21）に移し替える。キャップ
（30）上に、上記複数枚のウエハを縦方向に所定の間隔
をもつて搭載したボート（21）を載置固定する。次に駆
動装置（37）によりボート（21）を載置した外蓋（36）
を上昇させ、反応管（22）内の所定の位置まで移動す
る。このとき、ボート（21）を載せたキャップ（30）は
反応管（22）のテーパに合致する如く挿入嵌合される。
また、反応管（22）とキャップ（30）との嵌合部に少し
の位置ずれが有ったとしても、支持部（38）の微調整機
能により修正される。また、これと同時に圧力容器（2
3）の開口部（34）を蓋する如くフランジ（35）と外蓋
（36）とが組合わさり、図示しない高圧力ロック機構に
より外蓋（36）がフランジ（35）にロックされ、圧力容
器（23）は密閉状態になる。そして、ヒータ（24）及び
水蒸気発生用ヒータ（27）で反応管（22）内の反応領域
及び水蒸気発生部の温度を所定の温度例えば反応領域は
900〜1100℃に上昇させる。また同時に、H2/N2ガス導入
管（26）および不活性ガス導入管（32）より例えば窒素
ガスを導入し所定の高圧力に上昇させる。この時図示し
ない圧力制御装置により反応管（22）内圧より圧力容器
（23）内が所定量例えば0.1気圧程度低圧になる如く制
御する。反応管（22）内が所定の温度例えば900〜1100
℃および所定の圧力例えば７〜10気圧になったところ
で、酸素ガス導入管（25）より酸素ガスを流した後、ま
たH2/N2ガス導入管（26）から水素ガスを流し水蒸気発
生用ヒータ（27）の加熱により酸素ガスと水素ガスの燃
焼で水蒸気ガスを発生し、この水蒸気ガスでウエハ（2
0）表面を酸化し、酸化膜を形成する。所定の酸化反応
処理時間を経過した後、上述した酸素ガスおよび水素ガ
スの供給を停止し、図示しない圧力制御装置でコントロ
ールしながら圧力容器（23）および反応管（22）の圧力
を下げるとともに、ヒータ（24），（27）の加熱を停止
し、反応管（22）内の圧力および温度を下げる。このよ
うな酸素プロセス終了後、反応管（22）内のウエハ（2
0）を取り出すため、フランジ（35）と外蓋（36）との
図示しない高圧力ロック機構を外し、外蓋（36）および
キャップ（30）と処理されたウエハ（20）の載ったボー
ト（21）を駆動装置（37）で下方に移動し所定の位置に
降ろす。そこで、図示しないロボット装置によりボート
（21）からウエハ（20）をカセットに移し替える。A plurality of wafers (20) in the cassette are transferred to a boat (21) by a robot device (not shown). On the cap (30), a boat (21) on which the plurality of wafers are mounted at predetermined intervals in the vertical direction is placed and fixed. Next, the outer lid (36) on which the boat (21) is placed by the driving device (37)
And move it to a predetermined position in the reaction tube (22). At this time, the cap (30) on which the boat (21) is placed is inserted and fitted so as to match the taper of the reaction tube (22).
Further, even if there is a slight displacement in the fitting portion between the reaction tube (22) and the cap (30), it is corrected by the fine adjustment function of the support portion (38). At the same time, the pressure vessel (2
The flange (35) and the outer lid (36) are combined so as to cover the opening (34) of (3), and the outer lid (36) is locked to the flange (35) by a high-pressure lock mechanism (not shown). (23) is closed. The heater (24) and the steam generating heater (27) are used to raise the temperature of the reaction region in the reaction tube (22) and the temperature of the steam generation unit to a predetermined temperature, for example, a reaction region.
Raise to 900-1100 ° C. At the same time, it introduced from e.g. nitrogen gas H 2 / N 2 gas inlet (26) and inert gas inlet tube (32) is raised to a predetermined high pressure. At this time, the pressure in the pressure vessel (23) is controlled by a pressure controller (not shown) so that the pressure in the pressure vessel (23) is lower than the pressure in the reaction tube (22) by a predetermined amount, for example, about 0.1 atm. The inside of the reaction tube (22) has a predetermined temperature, for example, 900 to 1100.
C. and a predetermined pressure of, for example, 7 to 10 atm. After flowing oxygen gas from the oxygen gas introducing pipe (25), and then flowing hydrogen gas from the H 2 / N 2 gas introducing pipe (26) to generate steam. The heating of the heater (27) generates steam gas by the combustion of oxygen gas and hydrogen gas.
0) The surface is oxidized to form an oxide film. After a predetermined oxidation reaction processing time has elapsed, the supply of the oxygen gas and the hydrogen gas described above is stopped, and the pressure in the pressure vessel (23) and the reaction tube (22) is reduced while being controlled by a pressure controller (not shown). The heating of the heaters (24) and (27) is stopped, and the pressure and temperature in the reaction tube (22) are reduced. After the completion of the oxygen process, the wafer (2) in the reaction tube (22) is
In order to take out 0), the high pressure lock mechanism (not shown) of the flange (35) and the outer lid (36) is removed, and the outer lid (36), the cap (30), and the boat (20) on which the processed wafer (20) is placed 21) is moved downward by the driving device (37) and lowered to a predetermined position. Therefore, the wafer (20) is transferred from the boat (21) to the cassette by a robot device (not shown).
以上のように、反応管（22）を縦方向に配置する事に
より、ロード／アンロードを７軸から１軸にする事がで
き、複雑な動きが無くなり、ロード／アンロード時間を
従来の1/3〜1/4に短縮できると共にコスト低減にもつな
がっている。また、ボート（21）を垂直方向に出し入れ
する事により反応管（22）と完全に非接触でロード／ア
ンロードでき、パーティクル等によるウエハ（20）汚染
を軽減できると共に反応管（22）の管径は必要最小限に
できるためヒータ（24）径も小さくでき、従って圧力容
器（23）の容積を小さくする事ができる。また、反応管
（22），圧力容器（23），ヒータ（24）等が従来よりも
小型にできることにより、反応管（22）内の温度分布均
一性の向上、圧力容器（23）や反応管（22）内に流すガ
ス流量を低減することができる。As described above, by arranging the reaction tube (22) in the vertical direction, load / unload can be changed from seven axes to one axis, complicated movement is eliminated, and the load / unload time is reduced to one of the conventional one. It can be shortened to / 3 to 1/4 and also leads to cost reduction. In addition, the loading / unloading of the boat (21) in a vertical direction can be performed completely in a non-contact manner with the reaction tube (22), so that contamination of the wafer (20) by particles and the like can be reduced and the tube of the reaction tube (22) can be reduced. Since the diameter can be minimized, the diameter of the heater (24) can be reduced, and therefore the volume of the pressure vessel (23) can be reduced. Further, since the reaction tube (22), the pressure vessel (23), the heater (24), etc. can be made smaller than before, the uniformity of temperature distribution in the reaction tube (22) can be improved, and the pressure vessel (23) and the reaction tube can be reduced. (22) It is possible to reduce the flow rate of gas flowing into the inside.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を範囲内で種々の変形が実施が可能で
ある。The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention.
以下の実施例中上述した実施例と同一部分は同一番号
で示し説明は省略する。In the following embodiments, the same portions as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
上記実施例では、水蒸気発生部分を反応管（22）内に
設けた内部燃焼方式を用いているが、第３図のように反
応管（22）外の所で水素ガスと酸素ガスとを燃焼化合さ
せ水蒸気を発生する外部燃焼装置例えば、先に本出願人
が提案した酸化炉（特願昭63−29335）で使用した外部
燃焼装置を圧力容器（23）内に設け、反応管（22）と外
部燃焼装置（40）とをボールジョイントで結合してい
る。この様に圧力容器（23）内で水蒸気発生部分を反応
管（22）外に設けてもよい。In the above embodiment, the internal combustion system in which the steam generating portion is provided in the reaction tube (22) is used, but the hydrogen gas and the oxygen gas are burned outside the reaction tube (22) as shown in FIG. An external combustion device that combines and generates steam, for example, an external combustion device used in an oxidation furnace (Japanese Patent Application No. 63-29335) previously proposed by the present applicant is provided in a pressure vessel (23) and a reaction tube (22). And the external combustion device (40) are connected by a ball joint. As described above, the steam generating portion may be provided outside the reaction tube (22) in the pressure vessel (23).
次に第４図は縦型の高圧酸化装置の圧力容器の下部
に、加圧ロードロック室を設けた縦型高圧酸化装置の例
である。上述の実施例では外蓋（36）が駆動装置に一体
に設けられていたが、外蓋（36）の替わりにキヤップ
（30）の支持板（41）を設けた構造で、駆動装置とは別
離し、圧力容器（23）内の支持板（42）上に載置できる
構造となっている。反応管（22）の収納されている圧力
容器（23）の下部には圧力容器構造の加圧ロードロック
室（43）が設けられている。このロードロック室（43）
内にはキャップの支持板（41）を載せ反応管（22）内へ
ボート（21）を搬送する搬送台の付いた駆動装置（44）
が設けられている。また、ロードロック室（43）の一方
にはボート（21）の出し入れが可能な如くＯ−リング等
のシール機構を持った扉（45）が設けられている。ま
た、反応管（22）の収納されている圧力容器（23）と加
圧ロードロック室（43）との間には高圧力に耐えられる
仕切り例えばゲートバルブ（46）が設けられている。ま
た、ロードロック室（43）には不活性ガス例えば窒素ガ
スの導入口（47）及び排出口（48）が設けられている。Next, FIG. 4 shows an example of a vertical high-pressure oxidizer in which a pressurized load lock chamber is provided below the pressure vessel of the vertical high-pressure oxidizer. In the above-described embodiment, the outer lid (36) is provided integrally with the driving device. However, instead of the outer lid (36), a support plate (41) for the cap (30) is provided. It is structured so that it can be separated and placed on the support plate (42) in the pressure vessel (23). A pressurized load lock chamber (43) having a pressure vessel structure is provided below the pressure vessel (23) containing the reaction tube (22). This load lock room (43)
A drive unit (44) with a carrier for carrying the boat (21) into the reaction tube (22) with the support plate (41) of the cap placed inside
Is provided. A door (45) having a sealing mechanism such as an O-ring is provided at one side of the load lock chamber (43) so that the boat (21) can be taken in and out. In addition, a partition that can withstand high pressure, for example, a gate valve (46) is provided between the pressure vessel (23) containing the reaction tube (22) and the pressurized load lock chamber (43). The load lock chamber (43) is provided with an inlet (47) and an outlet (48) for an inert gas such as nitrogen gas.
次に動作について説明する。複数枚のウエハ（20）を
搭載したボート（21）をロードロック室（43）の扉（4
5）を開き駆動装置（44）の搬送台上に載置されている
キャップ（30）上に載置する。ロードロック室（43）内
に不活性ガス例えば窒素ガスを導入し圧力容器（23）と
同じ圧力になる如くコントロールする。これと同時に前
述したオペレイションで、反応管（22）内を所定の圧力
と温度にする如くコントロールする。ほぼ所定の温度に
なったところで、ゲートバルブ（46）を開き、駆動装置
（44）を所定量上昇し、ボート（21）及びキャップ（3
0）を反応管（22）内の所定の位置に載置セットする。
次に、駆動装置（44）を所定の位置まで下げ、ゲートバ
ルブ（46）を閉じる。この後、反応管（22）内を所定の
圧力と温度にコントロールし、酸化プロセスを行う。プ
ロセス終了後ゲートバルブ（46）を開き、駆動装置（4
4）を上昇させボート（21）及びキャップ（30）を反応
管（22）内から取り出し再びロードロック室（43）の所
定の位置まで下げる。そしてまた、ゲートバルブ（46）
を閉じ圧力容器（23）内を指定の温度と圧力に近い値に
保持する。一方、ロードロック室（43）内のウエハ（2
0）の温度が下がった所でロードロック室（43）の排気
口（48）を開き大気圧に戻した後、扉（45）を開きボー
ト（21）をロードロック室（43）外に取り出し、作業を
終了する。この時反応管（22）及び圧力容器（23）の圧
力を大気圧にコントロールしながら戻す必要がなく、こ
れら温度及び圧力を下げるため、従来では20分程要して
いた時間を節約できる。また、次の作業では、圧力容器
（23）内は及び反応管（22）内はほぼ所定の圧力及び温
度に保持されているため、従来、昇温及び昇圧に要して
いた時間をほぼ20分の時間をほとんど省く事ができる。
即ち、プロセスを行う圧力容器（23）中の反応管（22）
内は常にプロセス圧力と温度及びプロセスガス雰囲気に
保つことができるため、１プロセス毎に圧力の昇降圧を
行う事なく短時間でプロセスを行うことができる。この
ためロード／アンロード中で好ましくない酸化膜等の生
成も軽減できる。Next, the operation will be described. A boat (21) loaded with a plurality of wafers (20) is loaded into the door (4) of the load lock chamber (43).
5) Open and place on the cap (30) placed on the carrier of the drive unit (44). An inert gas such as a nitrogen gas is introduced into the load lock chamber (43), and the pressure is controlled so as to be the same as that of the pressure vessel (23). At the same time, the inside of the reaction tube (22) is controlled to a predetermined pressure and temperature by the above-mentioned operation. When the temperature reaches a substantially predetermined temperature, the gate valve (46) is opened, the driving device (44) is raised by a predetermined amount, and the boat (21) and the cap (3) are raised.
0) is placed and set at a predetermined position in the reaction tube (22).
Next, the driving device (44) is lowered to a predetermined position, and the gate valve (46) is closed. Thereafter, the inside of the reaction tube (22) is controlled to a predetermined pressure and temperature to perform an oxidation process. After the process is completed, open the gate valve (46) and set the drive (4
4) The boat (21) and the cap (30) are taken out of the reaction tube (22) and lowered again to a predetermined position in the load lock chamber (43). And also the gate valve (46)
Is closed and the inside of the pressure vessel (23) is maintained at a value close to the specified temperature and pressure. On the other hand, the wafer (2
After the temperature of 0) has dropped, open the exhaust port (48) of the load lock chamber (43) and return it to atmospheric pressure, then open the door (45) and take out the boat (21) out of the load lock chamber (43). , End the work. At this time, there is no need to control and return the pressure of the reaction tube (22) and the pressure vessel (23) to the atmospheric pressure. Since these temperatures and pressures are reduced, the time conventionally required for about 20 minutes can be saved. In the next operation, since the inside of the pressure vessel (23) and the inside of the reaction tube (22) are maintained at a substantially predetermined pressure and temperature, the time required for raising and lowering the temperature in the past is reduced to about 20%. You can save almost minutes.
That is, the reaction tube (22) in the pressure vessel (23) for performing the process
Since the inside can always be kept at the process pressure, temperature and process gas atmosphere, the process can be performed in a short time without raising and lowering the pressure for each process. Therefore, generation of an undesired oxide film or the like during loading / unloading can be reduced.
また、上述した実施例では、反応管（22）の反応領域
を加熱する熱源として抵抗加熱ヒータをい使用している
が、温度の追従性や応答性を早める手段として、ランプ
加熱や高周波誘導加熱装置を用いても良い。また、反応
管内の気密を保つため反応管とキャップとの摺袷せ嵌合
を用いているが、反応管開口部下端を一部分平坦にし、
これに合わせキャップの下面も平坦にし、Ｏ−リング等
のシーリング方法で気密を保持しても良い。In the above-described embodiment, the resistance heater is used as a heat source for heating the reaction region of the reaction tube (22). However, lamp heating or high-frequency induction heating is used as a means for accelerating the temperature follow-up and response. An apparatus may be used. In addition, in order to keep the inside of the reaction tube airtight, the reaction tube and the cap are slid and fitted together, but the lower end of the opening of the reaction tube is partially flattened,
In accordance with this, the lower surface of the cap may be flattened, and hermeticity may be maintained by a sealing method such as an O-ring.
（発明の効果） 以上のように本発明によれば、装置の設置スペースを
減少し、反応管内へのウエハボードのロード／アンロー
ド制御を単純化し、ロード／アンロードの時間を短かく
する効果が得られる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the installation space of the apparatus is reduced, the load / unload control of the wafer board into the reaction tube is simplified, and the load / unload time is shortened. Is obtained.
第１図は本発明装置の一実施例を説明するための縦型高
圧酸化装置の構成図、第２図は第１図のボートを下げた
状態の説明図、第３図は第１図の水蒸気発生部分を外部
燃焼装置にした他の実施例の説明図、第４図は加圧ロー
ドロック室を設けた他の実施例の説明図、第５図は従来
装置の説明図である。 20……ウエハ、21……ボート 22……反応管、23……圧力容器 30……キャップ、35……フランジ 36……外蓋、37……駆動装置FIG. 1 is a block diagram of a vertical high-pressure oxidizing apparatus for explaining an embodiment of the apparatus of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a state in which a boat in FIG. 1 is lowered, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view of another embodiment in which a steam generating portion is an external combustion device, FIG. 4 is an explanatory view of another embodiment in which a pressurized load lock chamber is provided, and FIG. 5 is an explanatory view of a conventional apparatus. 20 wafers 21 boats 22 reaction tubes 23 pressure vessels 30 caps 35 flanges 36 outer lid 37 drive
Claims (1)
耐圧容器と、この耐圧容器内に設けられ、下端部に開口
部が形成された反応管と、複数枚の被処理体を互いに間
隔をあけて上下に棚状に配列して保持する保持具と、こ
の保持具を昇降させて前記開口部を通じて前記反応管内
に搬入または反応管内から搬出させるための昇降手段
と、前記保持具の下方側に設けられ、この保持具が反応
管内に搬入されたときに前記反応管の開口部を気密に閉
じるキャップと、前記反応管内に当該反応管内が加圧状
態となるように処理ガスを導入するための処理ガス導入
部と、前記反応管の下方側の保持具の昇降領域を囲むよ
うに設けられ、不活性ガスの導入口及び不活性ガスの排
出口を有するロードロック室と、このロードロック室と
反応管との間に設けられた開閉自在な仕切り板と、前記
ロードロック室と外部との間に設けられた扉と、を備
え、 前記被処理体を外部から前記ロードロック室内に搬入す
るときあるいはロードロック室から外部に搬出するとき
には、前記仕切り板を閉じた状態にして反応管、耐圧容
器内を加圧状態にすると共に、 前記被処理体を前記ロードロック室から反応管内に搬入
あるいは反応管からロードロック室に搬出するときには
前記扉を閉じた状態にして反応管、耐圧容器及びロード
ロック室内を加圧状態にすることを特徴とする縦型加圧
酸化装置。1. A pressure vessel having an inlet and an outlet for a pressurizing gas, a reaction tube provided in the pressure vessel and having an opening formed at a lower end thereof, and a plurality of workpieces to be spaced from each other. Holding means for holding and arranging them vertically in a shelf shape, lifting and lowering means for lifting and lowering the holding tools and carrying them into or out of the reaction tube through the opening, and below the holding tools. And a cap that hermetically closes the opening of the reaction tube when the holder is carried into the reaction tube, and introduces a processing gas into the reaction tube so that the inside of the reaction tube is pressurized. And a load lock chamber provided so as to surround the elevating region of the holder below the reaction tube and having an inlet for an inert gas and an outlet for the inert gas. Between the chamber and the reaction tube Openable and closable partition plate, and a door provided between the load lock chamber and the outside, when the object to be processed is loaded into the load lock chamber from the outside or from the load lock chamber to the outside. When unloading, the partition plate is closed, the reaction tube and the pressure vessel are pressurized, and the object is loaded into the reaction tube from the load lock chamber or unloaded from the reaction tube to the load lock chamber. A vertical pressure oxidation apparatus wherein the door is closed and the reaction tube, pressure vessel and load lock chamber are pressurized.
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Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (4)
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