JP3176160B2 - Processing equipment - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体デバイス
の製造工程等において利用される、処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing apparatus used in, for example, a semiconductor device manufacturing process.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、半導体プロセスにおいては、半
導体ウエハへの酸化膜の形成や、熱ＣＶＤ法による薄膜
形成や、熱拡散法による高不純物濃度領域の形成などの
を行う、各種の処理装置が使用されている。2. Description of the Related Art In a semiconductor process, for example, various processing apparatuses for forming an oxide film on a semiconductor wafer, forming a thin film by a thermal CVD method, and forming a high impurity concentration region by a thermal diffusion method are known. It is used.
【０００３】これら各種処理装置に適用されるものとし
て、従来の横型のものから、最近では縦型の熱処理装置
が多く採用されて来ている。以下この縦型熱処理装置を
例にあげて説明する。[0003] As a type of application to these various types of processing apparatuses, recently, a vertical type heat processing apparatus has been widely used instead of a conventional horizontal type. Hereinafter, this vertical heat treatment apparatus will be described as an example.
【０００４】この縦型熱処理装置は、箱体状の装置本体
内に、被処理物としての半導体ウエハに所定の処理を施
す処理室と、この処理室に対し下方から半導体ウエハを
挿脱するローディング機構を備えたローディングエリア
と、半導体ウエハを収納したキャリアの装置本体内への
搬入出用エリア（Ｉ／Ｏエリア）と、このキャリアを一
時的に受ける移載用ステージと、この移載用ステージの
キャリア内の半導体ウエハを前記ローディングエリアの
ローディング機構に移載する移載機（ウエハトランスフ
ァ）とを備えてなる構成である。In this vertical heat treatment apparatus, a processing chamber for performing a predetermined process on a semiconductor wafer as an object to be processed is provided in a box-shaped apparatus main body, and a loading and unloading of the semiconductor wafer from below into the processing chamber. A loading area provided with a mechanism, an area (I / O area) for loading / unloading a carrier accommodating a semiconductor wafer into / from the apparatus body, a transfer stage for temporarily receiving the carrier, and a transfer stage And a transfer device (wafer transfer) for transferring the semiconductor wafer in the carrier to the loading mechanism in the loading area.
【０００５】前記処理室にはヒーターを備えた縦長状の
石英製プロセス容器（加熱炉）が下向きに開口可能に設
置されている。この処理室の真下にローディングエリア
があり、ここにローディング機構としてのウエハボート
とボートエレベータが設置されている。In the processing chamber, a vertically long quartz process vessel (heating furnace) having a heater is installed so as to be open downward. A loading area is provided directly below the processing chamber, where a wafer boat and a boat elevator as a loading mechanism are installed.
【０００６】こうした縦型熱処理装置では、多数枚の半
導体ウエハを整列収納したキャリアを装置本体の搬入出
用エリアに入れると、このキャリアがキャリアトランス
ファなどにより移載用ステージ上に載せられる。この移
載ステージ上のキャリア内の半導体ウエハを、移載機が
一枚ずつ又は５枚ずつローディングエリアのウエハボー
トに移載して多段状態に収納保持させる。この状態のま
まウエハボートをボートエレベータにより上昇させて半
導体ウエハをプロセス容器内に搬入し、そのプロセス容
器内を密封して所定の処理ガス雰囲気に置換しながら加
熱することにより、該半導体ウエハに所要の処理を施
す。In such a vertical heat treatment apparatus, when a carrier in which a large number of semiconductor wafers are aligned and stored is placed in a carry-in / out area of the apparatus body, the carrier is placed on a transfer stage by a carrier transfer or the like. The transfer machine transfers the semiconductor wafers in the carrier on the transfer stage one by one or five by one to the wafer boat in the loading area, and stores and holds them in a multi-stage state. In this state, the wafer boat is lifted by the boat elevator, the semiconductor wafer is loaded into the process vessel, and the process vessel is sealed and heated while replacing it with a predetermined processing gas atmosphere. Is performed.
【０００７】その処理済みの半導体ウエハは、ウエハボ
ートと一緒にボートエレベータによりプロセス容器内か
ら下降して真下のローディングエリアに引き出し、そこ
から移載機により移載用ステージ上のキャリア内に戻
し、そのキャリアごと搬入出用エリアから装置本体外に
取り出したり、或いは連接された次の工程の処理装置に
移送する。[0007] The processed semiconductor wafer is lowered together with the wafer boat by a boat elevator from the inside of the process vessel to a loading area immediately below, and then returned to a carrier on a transfer stage by a transfer machine. The entire carrier is taken out of the main body of the apparatus from the carry-in / out area, or transferred to the connected processing apparatus of the next process.
【０００８】こうした縦型熱処理装置での処理作業にお
いて、ローディングエリアから半導体ウエハをウエハボ
ートと共に上昇させてプロセス容器内へ挿入するとき
や、その処理後にプロセス容器内から下降させて引き出
すとき、その途中炉口付近でもかなりの高温度雰囲気状
態にあることから、そこに大気が存在すると、この大気
中のＯ2 によって半導体ウエハ表面に自然酸化膜が形成
されてしまう問題がある。このために、そうしたロード
／アンロード時は、例えばＮ2 ガス等の不活性ガス雰囲
気（非酸素雰囲気）下で行うべく、装置本体内を大気と
隔離したクローズドシステム構造として、ガス給排手段
によりＮ2 ガス雰囲気に置換・維持することが望まれて
いる。In the processing operation of such a vertical heat treatment apparatus, when the semiconductor wafer is raised together with the wafer boat from the loading area and inserted into the process vessel, or when the semiconductor wafer is lowered from the process vessel and pulled out after the processing, the since it is in fairly high temperature atmospheric conditions in the furnace near the opening, when there exists air, a natural oxide film on the semiconductor wafer surface by O 2 in the atmosphere there is a problem that will be formed. For this reason, in order to perform such loading / unloading under an inert gas atmosphere (non-oxygen atmosphere) such as N 2 gas, for example, a closed system structure in which the inside of the apparatus main body is isolated from the atmosphere is provided by gas supply / discharge means. It is desired that the atmosphere be replaced and maintained in an N 2 gas atmosphere.
【０００９】しかも、装置本体内のガス雰囲気は外部か
らの大気の侵入を阻止すべく常に正圧に保持しなければ
ならないこと、半導体ウエハ処理作業を繰り返し行うた
めに装置本体内のガス雰囲気中にカーボン等のガス状不
純物が発生したり、オイルミストやごみなどの粒子状不
純物（パーティクル）が発生し、それら不純物が半導体
ウエハに付着したり化学反応（ケミカルコンタミネーシ
ョン）を起こして、半導体素子の特性や歩留まりの悪化
の原因となることなどから、パージガスとして清浄な不
活性ガスを装置本体内に常時導入する一方、その装置本
体内の不活性ガスを不純物と一緒に絶えず外部に排出し
て、該装置本体内の不活性ガス雰囲気を陽圧で高純度に
維持することが望まれている。In addition, the gas atmosphere in the apparatus main body must always be maintained at a positive pressure in order to prevent the invasion of air from the outside, and the gas atmosphere in the apparatus main body must be maintained in order to repeat the semiconductor wafer processing operation. Gaseous impurities such as carbon are generated, and particulate impurities (particles) such as oil mist and dust are generated, and these impurities adhere to a semiconductor wafer or cause a chemical reaction (chemical contamination) to cause a semiconductor element. Because it causes deterioration of characteristics and yield, etc., a clean inert gas is always introduced into the apparatus main body as a purge gas, while the inert gas in the apparatus main body is constantly discharged to the outside together with impurities, It is desired to maintain the atmosphere of the inert gas in the apparatus main body at a positive pressure and high purity.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ようなクローズドシステム構造の縦型熱処理装置とした
場合、装置本体内をＮ2 ガス等の不活性ガス雰囲気に置
換・維持するには、大量の不活性ガスを消費する問題が
ある。However, in the case of the vertical heat treatment apparatus having the closed system structure as described above, a large amount of gas is required to replace and maintain the inside of the apparatus body with an inert gas atmosphere such as N 2 gas. There is a problem of consuming the inert gas.
【００１１】つまり、この種の装置本体は幅並びに奥行
き寸法が１メートル程度で高さが２メートル程度の大型
箱状をなしているので、この内部を最初に大気から不活
性ガスに置換するときには、不活性ガスを大量に導入す
る必要があると共に、十分なガス置換までに長い時間が
必要で、処理作業の能率低下を招く。いきおい、真空ポ
ンプにより真空引きしてから不活性ガスを導入する手法
を取ると、装置本体のハウジングパネル構造を、負圧に
負けない気密性・肉厚高剛性のものとする必要があり、
制作コストの高騰を招く。また、この大型な装置本体内
の不活性ガス雰囲気を正圧で高純度に維持するには、パ
ージガスとして清浄な不活性ガスを常時多量に導入する
一方、その装置本体内の不活性ガスを不純物と一緒に絶
えず外部に排出してなければならず、不活性ガスの消費
量が多大となり、経費がかさみ不経済である。That is, since this type of apparatus main body is in the form of a large box having a width and a depth of about 1 meter and a height of about 2 meters, when the inside of the apparatus is first replaced with the inert gas from the atmosphere. In addition, it is necessary to introduce a large amount of inert gas, and it takes a long time until a sufficient gas replacement is performed, which causes a reduction in efficiency of the processing operation. When taking a method of introducing an inert gas after evacuating by a vacuum pump, it is necessary to make the housing panel structure of the device body airtight, thick and highly rigid so as not to lose the negative pressure,
This leads to higher production costs. In order to maintain the atmosphere of the inert gas in the large apparatus main body at a positive pressure and high purity, a large amount of clean inert gas is always introduced as a purge gas, while the inert gas in the apparatus main body is contaminated with impurities. Must be constantly discharged to the outside, and the consumption of the inert gas is large, which is expensive and uneconomical.
【００１２】本発明は、前記事情に鑑みなされたもの
で、不活性ガスの消費量が少なくて済み、しかもローデ
ィングエリアを正圧で高純度の不活性ガス雰囲気に維持
できて、被処理物の処理室へのロード／アンロード時の
自然酸化膜の発生や、被処理物への不純物の付着や化学
反応を抑制するのに大に役立つ、非常に経済的で高性能
な処理装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and consumes a small amount of inert gas. In addition, the loading area can be maintained at a high pressure and a high-purity inert gas atmosphere, so that the object to be treated can be maintained. Provided is a very economical and high-performance processing apparatus which is very useful for suppressing generation of a natural oxide film at the time of loading / unloading a processing chamber, attachment of impurities to an object to be processed, and chemical reaction. The purpose is to:
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明に係わる処理装置
は、前記目的を達成するために、装置本体内に、被処理
物に所定の処理を施す処理室と、この処理室に対し被処
理物を挿脱するローディング機構を備えたローディング
エリアと、被処理物を収納したキャリアの搬入出用エリ
アと、このキャリアを一時的に受ける移載用ステージ
と、この移載用ステージのキャリア内の被処理物を前記
ローディングエリアのローディング機構に移載する移載
機とを備えてなる処理装置であって、In order to achieve the above object, a processing apparatus according to the present invention has a processing chamber in a main body of the apparatus for performing a predetermined processing on an object to be processed, and a processing chamber for the processing chamber. A loading area provided with a loading mechanism for inserting and removing an object, an area for loading and unloading a carrier containing an object to be processed, a transfer stage for temporarily receiving the carrier, and a transfer stage in the carrier for the transfer stage. A transfer device for transferring the workpiece to a loading mechanism of the loading area,
【００１４】前記ローディングエリアを装置本体内に区
画構成し、且つこのローディングエリア内を正圧の不活
性ガス雰囲気に置換・維持する第１のガス給排手段を設
ける一方、前記移載用ステージを前記搬入出用エリアと
ローディングエリアに対しオートドアを介し連通／遮断
可能な気密性を持ったパスボックスに収納し、このパス
ボックス内を不活性ガスに置換する第２のガス給排手段
を設け、前記ローディングエリアの内部及び前記パスボ
ックスの内部と連通し、前記ローディングエリアの内部
及び前記パスボックスの内部を酸素濃度が２０ppm以下
か否かを測定する酸素濃度計を設け、この酸素濃度計か
らの信号によって前記第１及び第２のガス給排手段、前
記オートドアの駆動を制御するようにしたことを特徴と
する。The loading area is defined in the apparatus main body, and a first gas supply / discharge means for replacing and maintaining the loading area with a positive pressure inert gas atmosphere is provided. A second gas supply / exhaust means is provided, which is housed in an airtight pass box capable of communicating / blocking through the automatic door with respect to the loading / unloading area and the loading area, and replacing the inside of the pass box with an inert gas, Inside the loading area and the passbo
Communication with the inside of the box, inside the loading area
And the inside of the pass box has an oxygen concentration of 20 ppm or less.
Provide an oximeter to measure whether or not
According to these signals, the first and second gas supply / discharge means,
The driving of the automatic door is controlled .
【００１５】[0015]
【作用】前記構成の処理装置であれば、装置本体内に区
画構成されたローディングエリアは比較的狭いので、第
１のガス給排手段からの比較的少ないガス供給量で大気
から不活性ガスに楽に置換可能となると共に、この置換
後も、第１のガス給排手段により不活性ガスを少量ずつ
導入することで、該ローディングエリア内を正圧の不活
性ガス雰囲気に維持可能となる。With the processing apparatus having the above-described structure, the loading area defined in the apparatus main body is relatively small, so that a relatively small amount of gas is supplied from the first gas supply / discharge means to convert the atmosphere into an inert gas. The replacement area can be easily replaced, and even after the replacement, the inert gas atmosphere can be maintained at a positive pressure in the loading area by introducing the inert gas little by little by the first gas supply / discharge means.
【００１６】一方、移載用ステージのパスボックスは更
に容量が小さくて良いので、第２のガス給排手段からの
少量のガス供給で大気から不活性ガスに素早く置換でき
る。この状態で、そのパスボックスの搬入出用エリア側
のみのオートドアを開き、そのパスボックス内の移載ス
テージ上に被処理物を収納したキャリアを搬入する。こ
れで一時的にパスボックス内に大気が入るが、前記オー
トドアを閉じ、そのパスボックス内を密閉状態とするこ
とで第２のガス給排手段により供給される少ないガス量
で短時間で大気を追い出して楽に置換できるようにな
る。On the other hand, since the capacity of the pass box of the transfer stage can be further reduced, the atmosphere can be quickly replaced with an inert gas by supplying a small amount of gas from the second gas supply / discharge means. In this state, the automatic door on only the loading / unloading area side of the pass box is opened, and the carrier containing the workpiece is loaded on the transfer stage in the pass box. Although the atmosphere temporarily enters the pass box, the auto door is closed and the inside of the pass box is closed, so that the atmosphere can be quickly exhausted with a small amount of gas supplied by the second gas supply / discharge means. You can kick it out and replace it easily.
【００１７】こうしてパスボックスのローディングエリ
ア側のみのオートドアを開き、そのパスボックス内の移
載ステージ上のキャリア内の被処理物を移載機によりロ
ーディング機構に移載し、そのローディング機構により
被処理物を処理室に挿入して処理作業を行う。その処理
済み物は前記と逆の手順でパスボックス内のキャリアに
戻して搬入出用エリア側に搬出する。In this way, the automatic door only on the loading area side of the pass box is opened, and the object to be processed in the carrier on the transfer stage in the pass box is transferred to the loading mechanism by the transfer machine. An object is inserted into the processing chamber to perform a processing operation. The processed material is returned to the carrier in the pass box in the reverse procedure and carried out to the carry-in / out area.
【００１８】こうすることで、被処理物の搬入出の際に
ローディングエリア内に大気が侵入して来ることがなく
なり、全体的に不活性ガスの消費量が少なくて済み、経
費の節減が可能となると共に、ローディングエリア内を
正圧で高純度の不活性ガス雰囲気に維持できて、被処理
物の処理室へのロード／アンロード時の自然酸化膜の発
生や、被処理物への不純物の付着や化学反応を抑制する
のに大に役立つようになる。By doing so, it is possible to prevent the air from entering the loading area when loading and unloading the object to be processed, to reduce the consumption of the inert gas as a whole, and to reduce the cost. And the inside of the loading area
A high-purity inert gas atmosphere can be maintained at a positive pressure to suppress the formation of a natural oxide film when loading / unloading the processing object into / from the processing chamber, and to suppress the attachment of impurities and the chemical reaction to the processing object. It will be very useful.
【００１９】なお、第２のガス給排手段は、パスボック
ス内に不活性ガスをキャリア内の被処理物の主面と平行
する向きに一方から導入噴射する噴射器と、そのガスを
他方から排出する排気管とを備えて構成することで、そ
のパスボックス内において被処理物の主面のパーティク
ル（微小粒子）等の付着ダストやＯ2 を吹き飛ばして除
去可能となる。The second gas supply / discharge means includes an injector for introducing and injecting an inert gas into the pass box in a direction parallel to the main surface of the object to be processed in the carrier, and an injector for injecting the gas from the other. By including the exhaust pipe for discharging, it is possible to blow off and remove attached dust such as particles (fine particles) and O 2 on the main surface of the processing object in the pass box.
【００２０】[0020]
【実施例】以下、本発明に係わる処理装置を縦型熱処理
装置に適用した一実施例について図面を参照しながら説
明する。なお、図１は本実施例に係わる縦型熱処理装置
の構成を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う縦断
面図、図３は同装置の横断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線
に沿う断面図、図５はガス制御システムを示す概略図で
ある。この縦型熱処理装置は、被処理物としての半導体
ウエハに絶縁膜を生成する酸化装置或いはＣＶＤ装置と
して利用されるものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which a processing apparatus according to the present invention is applied to a vertical heat treatment apparatus will be described below with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a vertical heat treatment apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is a vertical cross-sectional view along line AA in FIG. 1, FIG. 3 is a transverse cross-sectional view of the same apparatus, and FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along line BB of FIG. 3, and FIG. 5 is a schematic view showing a gas control system. This vertical heat treatment apparatus is used as an oxidation apparatus or a CVD apparatus for forming an insulating film on a semiconductor wafer as an object to be processed.
【００２１】まず、図１乃至図３に示す如く、本実施例
に係わる縦型熱処理装置は装置本体１を有する。この装
置本体１はハウジングパネル１ａを用いた幅寸法１メー
トル程度、奥行き寸法２メートル程度で、高さが３メー
トル程度の大型箱状をなす構造で、この前面部を工場内
のクリーンルーム２に臨ませ、その他大部分を隔壁３に
より隔絶されたメンテナンスルーム４内に納まるように
設置されている。First, as shown in FIGS. 1 to 3, the vertical heat treatment apparatus according to this embodiment has an apparatus main body 1. The apparatus main body 1 has a large box-like structure with a width of about 1 meter, a depth of about 2 meters, and a height of about 3 meters using a housing panel 1a. The front portion faces a clean room 2 in a factory. In addition, most of them are installed so as to be housed in a maintenance room 4 separated by a bulkhead 3.
【００２２】この装置本体１内の後部略上半部には、被
処理物としての薄いディスク状の半導体ウエハ５に所定
の処理を施す処理室１０が隔壁１１，１２により区画構
成されていると共に、この処理室１０の丁度真下にロー
ディングエリア１３が隔壁１２，１４により気密性を持
つ状態に区画構成され、更に、装置本体１内の前側略半
分に複数枚例えば２５枚の半導体ウエハ５を並列状態に
収納保持したキャリア６の搬入出用エリア（Ｉ／Ｏエリ
ア）１５が隔壁１１，１４により前記処理室１０並びに
ローディングエリア１３と隔絶して区画構成されてい
る。A processing chamber 10 for performing a predetermined process on a thin disk-shaped semiconductor wafer 5 as an object to be processed is defined by partitions 11 and 12 in a substantially upper rear half of the apparatus main body 1. Just below the processing chamber 10, a loading area 13 is partitioned by partitions 12 and 14 so as to be airtight. Further, a plurality of, for example, 25 semiconductor wafers 5 are arranged in a substantially half on the front side in the apparatus main body 1. A loading / unloading area (I / O area) 15 of the carrier 6 housed and held in a state is partitioned and separated from the processing chamber 10 and the loading area 13 by partition walls 11 and 14.
【００２３】また、その搬入出用エリア１５とローディ
ングエリア１３を仕切る隔壁１４の一部に嵌め込むよう
にして気密性を持つ小形のパスボックス１６がスタンド
１７を介し適当高さに支持されている。このパスボック
ス１６内に移載用ステージ１８が上下２段に配設され、
それぞれの上面に前記キャリア６を一個ずつ受け入れら
れるようになっている。A small-sized airtight pass box 16 is supported at a suitable height via a stand 17 so as to be fitted into a part of a partition wall 14 separating the carry-in / out area 15 and the loading area 13. A transfer stage 18 is disposed in the upper and lower stages in the pass box 16.
The carrier 6 can be received one by one on each upper surface.
【００２４】更に各部の詳細を述べると、まず装置本体
１の前面パネル部には、複数枚の半導体ウエハ５を収納
したキャリア６を搬入出用エリア１５内に搬入したり逆
に取り出したりするための、前面扉２０が自動的に縦に
開閉するように設けられている。Further, the details of each part will be described. First, a carrier 6 containing a plurality of semiconductor wafers 5 is loaded on the front panel of the apparatus main body 1 into or out of the loading / unloading area 15 or taken out. The front door 20 is provided so as to automatically open and close vertically.
【００２５】その内側の搬入出用エリア１５内には、キ
ャリア６を搭載できるＩ／Ｏポートとしての姿勢変換機
構２１が２台左右に配設されている。これら姿勢変換機
構２１は、この上面に載せられた上向き状態（半導体ウ
エハ５が立って保持された状態）のキャリア６を９０度
転換して横向きにしたり、逆に横向き状態から上向きに
したりする働きをなす構成である。In the carrying-in / out area 15 inside, two posture changing mechanisms 21 as I / O ports on which the carrier 6 can be mounted are arranged on the left and right. These attitude changing mechanisms 21 function to turn the carrier 6 placed on the upper surface (in a state where the semiconductor wafer 5 is held upright) by 90 degrees to be turned sideways, or to turn it upward from the sideways state. It is the structure which makes.
【００２６】また、搬入出用エリア１５内には、姿勢変
換機構２１の直ぐ後側位置にキャリアトランスファ２２
がエレベータ２３を介し昇降可能に設置されていると共
に、この後側で前記パスボックス１６の上方位置に、キ
ャリアストックステージ２４が設けられている。これは
前記姿勢変換機構２１からキャリアトランスファ２２に
より搬送されて来るキャリア６をそれぞれ横向きのまま
２列４段に保管できる複数の棚２４ａを有している。In the carry-in / out area 15, a carrier transfer 22 is provided at a position immediately behind the posture changing mechanism 21.
Is mounted so as to be able to move up and down via an elevator 23, and a carrier stock stage 24 is provided at a position behind the pass box 16 at the rear side. It has a plurality of shelves 24a that can store the carriers 6 conveyed by the carrier transfer 22 from the attitude conversion mechanism 21 in two rows and four stages, each of which is in a horizontal position.
【００２７】こうした搬入出用エリア１５内雰囲気は大
気であるが、ここで各キャリア６内の半導体ウエハ５の
主面のパーティクル（微小粒子）等の付着ダストをクリ
ーンエアにより出来るだけ除去するために、まず、該搬
入出用エリア１５内のキャリアストックステージ２４裏
面と隔壁１１との間にフィルタ並びにファンを内蔵した
縦長の第１のフィルタユニット２５が設置されている。
この第１のフィルタユニット２５は、上端に前記装置本
体１の天板部に開口するクリーンエア吸引口２５ａを有
し、ここからメンテナンスルーム４内のクリーンエアを
吸い込んで、フィルタを介し前記キャリアストックステ
ージ２４のキャリア６内の水平状態の半導体ウエハ５に
向けてサイドフローできる。このサイドフローを助ける
ために多数の孔を形成した整流板２６がキャリアストッ
クステージ２４の前面側に垂直に設置されている。The atmosphere in the loading / unloading area 15 is the atmosphere. Here, in order to remove as much as possible dust (fine particles) on the main surface of the semiconductor wafer 5 in each carrier 6 by clean air. First, a vertically long first filter unit 25 having a built-in filter and a fan is installed between the rear surface of the carrier stock stage 24 and the partition 11 in the carry-in / out area 15.
The first filter unit 25 has a clean air suction port 25a at the upper end which opens to the top plate of the apparatus main body 1, from which the clean air in the maintenance room 4 is sucked, and the carrier stock is passed through a filter. Side flow can be performed toward the horizontal semiconductor wafer 5 in the carrier 6 of the stage 24. A flow straightening plate 26 having a large number of holes formed to assist the side flow is vertically installed on the front side of the carrier stock stage 24.
【００２８】また、その整流板２６の前側下端寄りにフ
ィルタとファンを内蔵した第２のフィルタユニット２７
が設置され、これで前記第１のフィルタユニット２５か
ら整流板２６を通して来たクリーンエアを再度清浄化し
ながら、真下の左右の姿勢変換機構２１上のキャリア６
内の垂直状態の半導体ウエハ５に向けてダウンフローで
きるようになっている。Further, a second filter unit 27 having a built-in filter and fan near the front lower end of the rectifying plate 26.
The carrier 6 on the left and right attitude changing mechanism 21 is cleaned while cleaning the clean air coming from the first filter unit 25 through the rectifying plate 26 again.
Downflow can be performed toward the semiconductor wafer 5 in a vertical state.
【００２９】更に、その真下である装置本体１の床プレ
ートにスノコ状の排出口２８が形成されて、前記第２の
フィルタユニット２７から下流したクリーンエアを装置
本体１外のメンテナンスルーム４に放出するようになっ
ている。Further, a scalloped discharge port 28 is formed in the floor plate of the apparatus main body 1 immediately below the apparatus, and the clean air downstream from the second filter unit 27 is discharged to the maintenance room 4 outside the apparatus main body 1. It is supposed to.
【００３０】前記移載用ステージ１８を上下２段に配し
たパスボックス１６は、小型（小容量）の縦長箱状で、
この搬入出用エリア１５側面とローディングエリア１３
側面とにそれぞれオートドア３１，３２を備えている。
これらオートドア３１，３２は各々独自の開閉駆動部を
備え、交互に開閉して搬入出用エリア１５とローディン
グエリア１３と連通／遮断可能となっている。その搬入
出用エリア１５側のオートドア３１が開くことで、前記
キャリアトランスファ２２によりキャリア６が上下２段
の移載用ステージ１８上に一個ずつ搬入されたり、逆に
搬出される。The pass box 16 in which the transfer stages 18 are arranged in upper and lower stages is a small (small capacity) vertically long box.
The loading / unloading area 15 and the loading area 13
Auto doors 31 and 32 are provided on the side and the side, respectively.
Each of the automatic doors 31 and 32 has its own opening / closing drive unit, and can be opened / closed alternately so as to be able to communicate / block with the loading / unloading area 15 and the loading area 13. By opening the automatic door 31 on the side of the loading / unloading area 15, the carriers 6 are loaded one by one onto the upper and lower two transfer stages 18 by the carrier transfer 22, or conversely.
【００３１】一方、前記処理室１０内には縦型のプロセ
ス容器４１が設置されている。このプロセス容器４１は
例えば石英等によって形成されたプロセスチューブなど
と称される加熱炉で、断面逆Ｕ字形容器、即ち上端閉塞
の縦型略円筒形状をなす。このプロセス容器４１の外周
を取り囲むようにヒータ４２が設けられ、更にその周囲
には冷却パイプや断熱材等を組み込んだ保護カバー４３
が被せられている。On the other hand, a vertical process vessel 41 is provided in the processing chamber 10. The process vessel 41 is a heating furnace called a process tube made of quartz or the like, for example, and has an inverted U-shaped cross section, that is, a vertical substantially cylindrical shape with an upper end closed. A heater 42 is provided so as to surround the outer periphery of the process vessel 41, and a protective cover 43 incorporating a cooling pipe, a heat insulating material, and the like is further provided around the heater 42.
Is covered.
【００３２】また、このプロセス容器４１の開口下端に
はマニホールド４４が接続して設けられている。このマ
ニホールド４４は上下フランジ付き矩形円筒体状のもの
で、図２に示すように、この周壁部に前記プロセス容器
４１内のガスを排気するオートダンパー４５ａ付き排気
管４５が接続され、この先端が装置本体１外に導出され
て工場排気装置４６（図５参照）に接続されている。ま
た、そのマニホールド４４を介してプロセス容器４１内
に新たなガスを導入するガス導入管５７が設けられてい
る。このガス導入管５７は先端が装置本体１外に導出さ
れ、図５に示す如く自動切替えバルブ４７を介し所定の
プロセスガス（処理ガス）供給装置４８と不活性ガス装
置４９とに接続されて、交互にプロセスガスと不活性ガ
ス（この実施例では例えばＮ2 ガス）をプロセス容器４
１内に導入できるようになっている。At the lower end of the opening of the process vessel 41, a manifold 44 is connected and provided. The manifold 44 has a rectangular cylindrical shape with upper and lower flanges. As shown in FIG. 2, an exhaust pipe 45 with an auto damper 45a for exhausting gas in the process vessel 41 is connected to the peripheral wall portion. It is led out of the apparatus main body 1 and connected to a factory exhaust device 46 (see FIG. 5). Further, a gas introduction pipe 57 for introducing new gas into the process vessel 41 via the manifold 44 is provided. The leading end of the gas introduction pipe 57 is led out of the apparatus main body 1 and connected to a predetermined process gas (processing gas) supply device 48 and an inert gas device 49 via an automatic switching valve 47 as shown in FIG. A process gas and an inert gas (for example, N 2 gas in this embodiment) are alternately supplied to the process vessel 4.
1 can be introduced.
【００３３】更に、前記プロセス容器４１下部のマニホ
ールド４４の周囲には、前記隔壁１２とこの下面に固定
した角皿状のケース５１ａとにより、環状室状のスカベ
ンジャー５１が構成され、このスカベンジャー５１内か
らプロセス容器４１下部周囲に滞留する熱や不要ガスを
常時排出する熱排気管５２が導出され、この先端が装置
本体１外に導出されて工場排気装置４６（図５参照）に
接続されている。また、この熱排気管５２の途中にはオ
ートダンパー５４ａ付き分岐管５４が処理室１０内に位
置して設けられている。Further, an annular chamber-shaped scavenger 51 is formed around the manifold 44 below the process vessel 41 by the partition wall 12 and a square dish-shaped case 51a fixed to the lower surface thereof. A heat exhaust pipe 52 for constantly discharging heat and unnecessary gas staying around the lower portion of the process container 41 is led out, and the tip is led out of the apparatus main body 1 and connected to a factory exhaust device 46 (see FIG. 5). . A branch pipe 54 with an automatic damper 54 a is provided in the processing chamber 10 in the middle of the heat exhaust pipe 52.
【００３４】なお、そのスカベンジャー５１のケース５
１ａ底面中央部が前記マニホールド４４下端と連通する
状態に開口されてプロセス容器４１の炉口４１ａを構成
している。この炉口４１ａを下面側からＯリングを介し
気密状態に閉塞するオートシャッター５５が前記ローデ
ィングエリア１３内に設置されている。このオートシャ
ッター５５は開閉駆動部５５ａにより上下動と横方向の
回動を行って炉口４１ａを開閉する。The case 5 of the scavenger 51
The center of the bottom surface 1a is opened to communicate with the lower end of the manifold 44 to form a furnace port 41a of the process vessel 41. An auto shutter 55 for closing the furnace port 41a from the lower surface side in an airtight manner via an O-ring is provided in the loading area 13. The automatic shutter 55 opens and closes the furnace port 41a by vertically moving and turning in the horizontal direction by an opening / closing drive unit 55a.
【００３５】前記ローディングエリア１３内には前記処
理室１０のプロセス容器４１内に半導体ウエハ５を挿脱
するローディング機構としてのウエハボート６１とボー
トエレベータ６２とが設置されている。このウエハボー
ト６１は石英製の縦長やぐら状のもので、多数枚の半導
体ウェハ５をそれぞれ水平状態で上下に間隔を存して多
段に収納保持する構成である。In the loading area 13, a wafer boat 61 and a boat elevator 62 as a loading mechanism for inserting and removing the semiconductor wafer 5 into and from the process vessel 41 of the processing chamber 10 are installed. The wafer boat 61 is a vertically long and scrambled shape made of quartz, and has a configuration in which a large number of semiconductor wafers 5 are stored and held in a horizontal state in multiple stages at intervals vertically.
【００３６】このウエハボート６１がボートエレベータ
６２により前記プロセス容器４１の炉口４１ａの丁度真
下に垂直状態に支持されている。このウエハボート６１
が多数枚の半導体ウエハ５を収納した状態で、前記シャ
ッター５５の開放に伴い、ボートエレベータ６２により
上昇してプロセス容器４１内に挿入されたり、逆にプロ
セス容器４１内から下降して引き出されたりする。な
お、このウエハボート６１が上昇してプロセス容器４１
内に挿入されたとき、このウエハボート６１下部のフラ
ンジ６１ａが炉口４１ａを前記オートシャッター５５に
代わって閉塞してプロセス容器４１内を密閉状態にでき
る。The wafer boat 61 is vertically supported by a boat elevator 62 just below the furnace port 41a of the process vessel 41. This wafer boat 61
With a large number of semiconductor wafers 5 stored therein, the shutter 55 is opened, the boat elevator 62 moves up and is inserted into the process vessel 41, and conversely, falls down from the process vessel 41 and is pulled out. I do. Note that the wafer boat 61 is raised and the process vessel 41 is raised.
When inserted into the process boat 41, the flange 61a at the lower portion of the wafer boat 61 closes the furnace port 41a in place of the auto shutter 55, and the inside of the process vessel 41 can be sealed.
【００３７】また、ローディングエリア１３内のウエハ
ボート６１とパスボックス１６との間には、移載機（ウ
エハトランスファ）６３が移載用エレベータ６４に昇降
可能に支持されて設置されている。この移載機６３は昇
降しながら、前記パスボックス１６内の上下２段の移載
用ステージ１８上のキャリア６内の半導体ウエハ５を一
枚ずつ取り出して、ローディングエリア１３のウエハボ
ート６１に収納保持させたり、その逆にウエハボート６
１から半導体ウエハ５を移載用ステージ１８上のキャリ
ア６内に戻したりする働きをなす。A transfer machine (wafer transfer) 63 is installed between the wafer boat 61 and the pass box 16 in the loading area 13 so as to be movable up and down by a transfer elevator 64. The transfer machine 63 takes out the semiconductor wafers 5 in the carrier 6 on the upper and lower transfer stages 18 in the pass box 16 one by one while moving up and down, and stores them in the wafer boat 61 in the loading area 13. Holding the wafer boat and vice versa.
1 to return the semiconductor wafer 5 to the carrier 6 on the transfer stage 18.
【００３８】ここで、前記装置本体１内に隔壁１２、１
４により区画されたローディングエリア１３内を正圧の
不活性ガス雰囲気に置換・維持するために、第１のガス
給排手段としてのガス導入管７１と排気管７２とが備え
られている。Here, partitions 12 and 1 are provided in the apparatus main body 1.
In order to replace and maintain the inside of the loading area 13 defined by 4 with an inert gas atmosphere of positive pressure , a gas introduction pipe 71 and an exhaust pipe 72 as first gas supply / discharge means are provided.
【００３９】そのガス導入管７１は、後述するガス循環
冷却浄化システムとして装置本体１の床下に設置された
リターン経路８１途中の送風ファン８２の一次側（吸い
込み側）に接続して設けられている。このガス導入管７
１は装置本体１外に導出され、図５に示す如く流量調整
バルブ７３並びにレギュレータ７４を介し不活性ガス供
給装置４９に接続されて、不活性ガスとしてＮ2 ガスを
前記リターン経路８１を介しローディングエリア１３内
に導入できるようになっている。排気管７２はローディ
ングエリア１３内の下流側から導出され、途中にオート
ダンパー７２ａを備えて、前述した工場排気装置４６に
接続されている。The gas introduction pipe 71 is connected to the primary side (suction side) of a blower fan 82 in the middle of a return path 81 installed under the floor of the apparatus main body 1 as a gas circulation cooling purification system described later. . This gas introduction pipe 7
Numeral 1 is drawn out of the apparatus main body 1 and connected to an inert gas supply device 49 through a flow rate adjusting valve 73 and a regulator 74 as shown in FIG. 5 to load N 2 gas as an inert gas through the return path 81. It can be introduced into the area 13. The exhaust pipe 72 is drawn out from the downstream side in the loading area 13 and is provided with an automatic damper 72a on the way, and is connected to the factory exhaust device 46 described above.
【００４０】ローディングエリア１３内の初期置換時に
は、そのオートダンパー７２ａが開いて、工場排気装置
４６によりローディングエリア１３内の排気を行うと共
に、Ｎ2 ガスを２００〜４００リットル／min 程度で導
入する。その置換後の定常時は、Ｎ2 ガス導入量を５０
リットル／min 程度に絞り、排気管７２のオートダンパ
ー７２ａは閉じて、ローディングエリア１３の隙間排気
或いは圧力調整ダンパーにより該ローディングエリア１
３内を適度な正圧のＮ2 ガス雰囲気に維持するようにな
っている。なお、その隙間排気による漏れガスは前記ス
カベンジャー５１の熱排気管５２のオートダンパー５４
ａ付き分岐管５４から工場排気される。At the time of the initial replacement in the loading area 13, the automatic damper 72a is opened, the inside of the loading area 13 is exhausted by the factory exhaust device 46, and N2 gas is introduced at about 200 to 400 liter / min. In the steady state after the replacement, the introduced amount of N2 gas is reduced to 50
The auto damper 72a of the exhaust pipe 72 is closed, and the gap in the loading area 13 is exhausted, or the pressure in the loading area 1 is reduced by a pressure adjusting damper.
3 is maintained in a moderately positive N2 gas atmosphere. The gas leaked by the clearance exhaust is discharged from the automatic damper 54 of the heat exhaust pipe 52 of the scavenger 51.
The air is exhausted from the branch pipe 54 with a.
【００４１】前記ガス循環冷却浄化システムは、半導体
ウエハ５の処理作業を繰り返し行っても、ローディング
エリア１３内のＮ2 ガス雰囲気を高純度に維持すると共
に異常な温度上昇を防止する。このシステム構成とし
て、まずローディングエリア１３内のＮ2 ガスを一度系
外に取り出し、それを浄化・冷却した後に再びローディ
ングエリア１３内に還流させるリターン経路８１が前記
装置本体１の床下に設けられ、この途中に送風ファン８
２が設置されていると共に、その送風ファン８２の二次
側にガス浄化器８３が設置され、更にその二次側にガス
冷却器８４が設置されている。なお、そのガス浄化器８
３はガス状不純物（水分・酸素・炭化水素・その他）を
吸収するジルコニア等の金属ゲッターを用途に応じ交換
可能に内蔵したケミカル用フィルタである。また、ガス
冷却器８４は通水可能な冷却パイプに放熱フィンを設け
たラジエータタイプのもので、二次側吹き出しガス温度
が５０℃以下となるような冷却能力を有する。The gas circulating cooling and purifying system keeps the N 2 gas atmosphere in the loading area 13 at a high purity and prevents abnormal temperature rise even when the processing operation of the semiconductor wafer 5 is repeated. As this system configuration, first, a return path 81 for once taking out the N 2 gas in the loading area 13 out of the system, purifying and cooling it, and then returning it to the loading area 13 is provided under the floor of the apparatus body 1, In the middle of this, fan 8
2, a gas purifier 83 is installed on the secondary side of the blower fan 82, and a gas cooler 84 is installed on the secondary side. The gas purifier 8
Reference numeral 3 denotes a chemical filter in which a metal getter such as zirconia that absorbs gaseous impurities (moisture, oxygen, hydrocarbons, etc.) is exchangeably incorporated according to the application. The gas cooler 84 is of a radiator type in which radiation fins are provided on a cooling pipe through which water can flow, and has a cooling capacity such that the secondary-side blowout gas temperature is 50 ° C. or less.
【００４２】こうしたリターン経路８１からのＮ2 ガス
を受け入れてローディングエリア１３内に吹き出すフィ
ルタ８５が該ローディングエリア１３内の一側面部に設
けられている。このフィルタ８５は、縦置き形のＵＬＰ
Ａグレードのアブソリュートフィルタで、Ｎ2 ガス中の
微粒子状不純物（ごみ等のパーティクル）をろ過捕集す
ると共に、そのＮ2 ガスをローディングエリア１３内に
一側方から水平層流状態に吹き出す。また、そのＮ2 ガ
スの水平層流状態をより確実なものにするために、ロー
ディングエリア１３内の他側面に多数の孔を形成した整
流板８６がフィルタ８５と対向するように垂直に設けら
れ、この整流板８６を通してこの裏面空間８７からＮ2
ガスが前記リターン経路８１に吸引導通されて行くよう
になっている。A filter 85 which receives the N 2 gas from the return path 81 and blows it out into the loading area 13 is provided on one side of the loading area 13. This filter 85 is a vertical type ULP
In A grade absolute filter with filtering trapping particulate impurities N 2 gas (particle such as dust), blow out the N 2 gas from the one side in the loading area 13 in a horizontal laminar flow state. In order to further ensure the horizontal laminar flow state of the N 2 gas, a rectifying plate 86 having a large number of holes formed on the other side surface in the loading area 13 is provided vertically so as to face the filter 85. , N 2 through the rectifying plate 86 from the back surface space 87
The gas is suctioned and conducted to the return path 81.
【００４３】また、前記ローディングエリア１３内上部
にはガスシャワー機構９１が設けられている。このガス
シャワー機構９１は、図５に示す如くバルブ９２並びに
レギュレータ７３を介し不活性ガス供給装置４９に接続
されたガス導入管９４と、このガス導入管９４先端に接
続して前記スカベンジャー５１のケース５１ａ下面にブ
ラケット９５を介し固定された特殊ノズル９６を備えて
なる。A gas shower mechanism 91 is provided above the loading area 13. As shown in FIG. 5, the gas shower mechanism 91 includes a gas introduction pipe 94 connected to an inert gas supply device 49 via a valve 92 and a regulator 73, and a case of the scavenger 51 connected to the tip of the gas introduction pipe 94. It has a special nozzle 96 fixed to the lower surface of 51a via a bracket 95.
【００４４】その特殊ノズル９６は、偏平で、且つ直径
２００mmウエハ全域をカバーできる幅寸法と、出来るだ
けランディング（助走）距離を長くした形状で、前記ウ
エハボート６１をプロセス容器４１に挿脱（ロード／ア
ンロード）するとき、Ｎ2 ガスを５０〜１００リットル
／min で前記プロセス容器４１の炉口４１ａの下側近傍
に真横から水平流にして且つ前記ＵＬＰＡフィルタ８５
からの吹き出し水平層流風より早い風速（０．７５ｍ／
sec ）で吹き出し、このＮ2 シャワーにより該ウエハボ
ート６１に多段に配して保持されている半導体ウエハ５
相互間のＯ2 等の不純物や熱気を追い出すようになって
いる。The special nozzle 96 is flat, has a width dimension capable of covering the entire area of the wafer having a diameter of 200 mm, and has a shape in which the landing (running) distance is as long as possible. / unloading) to time, and from the side in the lower vicinity of the furnace opening 41a of the process chamber 41 with N 2 gas 50 to 100 L / min in the horizontal flow the ULPA filter 85
Wind speed (0.75m /
sec), and the semiconductor wafer 5 held in multiple stages on the wafer boat 61 by the N 2 shower is held.
Impurities such as O 2 and hot air between them are expelled.
【００４５】前記パスボックス１６には該ボックス内を
不活性ガスに置換する第２のガス給排手段としてのガス
導入管１０１と噴射器１０２と排気管１０３とが備えら
れている。そのガス導入管１０１は図５に示す如くバル
ブ１０４並びにレギュレータ９３を介し不活性ガス供給
装置４９に接続されおり、この先端が図４に示す如く上
方からパスボックス１６内の噴射器１０２に接続されて
いる。その噴射器１０２によりパスボックス１６内にこ
の一側方から常時５０リットル／min のＮ2 ガスを導入
噴射できる一方、これと対向する他側に前記排気管１０
３が接続され、この排気管１０３がオートダンパー１０
３ａを介し工場排気装置４６に接続されて、パスボック
ス１６内のガスを押し流す状態で常時排気できるように
なっている。The pass box 16 is provided with a gas introduction pipe 101 as a second gas supply / discharge means for replacing the inside of the box with an inert gas, an injector 102, and an exhaust pipe 103. The gas introduction pipe 101 is connected to an inert gas supply device 49 via a valve 104 and a regulator 93 as shown in FIG. 5, and its tip is connected to an injector 102 in the pass box 16 from above as shown in FIG. ing. The injector 102 can constantly introduce and inject 50 liter / min of N 2 gas into the pass box 16 from one side, and the exhaust pipe 10 on the other side opposite to this.
3 and the exhaust pipe 103 is connected to the automatic damper 10.
It is connected to a factory exhaust device 46 via 3a, so that the gas in the pass box 16 can be constantly exhausted in a flushed state.
【００４６】この噴射器１０２は、パスボックス１６内
の一側寄りに上端から下端近傍までに亘り垂設したパイ
プ状のインジェクターで、周面に上下に間隔を存して多
数の小孔を穿設しており、この各小孔からＮ2 ガスをパ
スボックス１６内の上下各段の移載用ステージ１８上空
間に一側方から水平流として導入噴射する。そのインジ
ェクターによるＮ2 ガス吹き出し速度は０．７５ｍ／se
c が可能とされており、移載用ステージ１８上のキャリ
ア６が横に寝た状態で両側面に多数のスリットを有して
いることから、これらスリットを介しＮ2 ガスが該キャ
リア６内を半導体ウエハ５の主面と平行する向き（水平
向き）で一側方から他側方に流れ抜けて、該半導体ウエ
ハ５相互間のＯ2 等の不純物を追い出すようになってい
る。The injector 102 is a pipe-shaped injector that extends vertically from the upper end to the vicinity of the lower end near one side of the pass box 16 and has a number of small holes formed on the peripheral surface thereof at intervals vertically. N 2 gas is introduced from one side to the space above the transfer stages 18 in the upper and lower stages in the pass box 16 as a horizontal flow from each of the small holes. The N 2 gas blowing speed by the injector is 0.75 m / se
c, and the carrier 6 on the transfer stage 18 has a large number of slits on both sides in a state of lying sideways, so that N 2 gas flows into the carrier 6 through these slits. Flows from one side to the other side in a direction (horizontal direction) parallel to the main surface of the semiconductor wafer 5 to drive out impurities such as O 2 between the semiconductor wafers 5.
【００４７】また、図５に示す如く、前記ローディング
エリア１３内とパスボックス１６内との酸素濃度検知手
段としてのガス導通配管１１１と１１２とが設けられ、
これらが共通の一個の酸素濃度計（Ｏ2 センサー）１１
３に接続されている。この酸素濃度計１１３は三方切替
えバルブとガス導出ポンプを内蔵したもので、前記ロー
ディングエリア１３内とパスボックス１６内との酸素濃
度が２０PPm 以下か否かを測定するようになっている。As shown in FIG. 5, gas conducting pipes 111 and 112 as oxygen concentration detecting means in the loading area 13 and the pass box 16 are provided.
These are one common oxygen concentration meter (O 2 sensor) 11
3 is connected. The oxygen concentration meter 113 has a built-in three-way switching valve and a gas discharge pump, and measures whether or not the oxygen concentration in the loading area 13 and the pass box 16 is 20 PPm or less.
【００４８】また、その酸素濃度計１１３からの信号
と、前記ローディングエリア１３内に気圧を測定する圧
力センサー１１４からの信号とを受けるコントローラ１
１５が設けられている。このコントローラ１１５からの
制御指令でもって、前記オートダンパー４５ａ，５４
ａ，７２ａ，１０３ａと、バルブ４７，７３，９２，１
０４と、前面扉２０及びオートドア３１，３２並びにオ
ートシャッター５５と、キャリアトランスファ２２及び
移載機６３と、ボートエレベータ６２等の各稼働部がそ
れぞれ自動的にシーケンス制御されるようになってい
る。The controller 1 receives a signal from the oximeter 113 and a signal from a pressure sensor 114 for measuring atmospheric pressure in the loading area 13.
15 are provided. The automatic dampers 45a and 54 are controlled by the control command from the controller 115.
a, 72a, 103a and valves 47, 73, 92, 1
04, the front door 20, the automatic doors 31, 32, the automatic shutter 55, the carrier transfer 22, the transfer machine 63, and the operating parts such as the boat elevator 62 are automatically sequenced.
【００４９】このような構成の縦型熱処理装置の作用を
述べると、まず、装置本体１内に区画構成されたローデ
ィングエリア１３は比較的狭いので、初期置換時には、
第１のガス給排手段としての排気管７２のオートダンパ
ー７２ａが開いて、工場排気装置４６によりローディン
グエリア１３内の排気を行うと共に、ガス導入管７１か
らＮ2 ガスを４００リットル／min 程度で導入する。こ
うした比較的少ないＮ2 ガス供給量で大気から不活性ガ
スに楽に置換可能となる。The operation of the vertical heat treatment apparatus having such a configuration will be described. First, since the loading area 13 defined in the apparatus main body 1 is relatively small, the initial heat treatment is not performed.
The auto damper 72a of the exhaust pipe 72 as the first gas supply / discharge means is opened, the inside of the loading area 13 is exhausted by the factory exhaust device 46, and N 2 gas is supplied from the gas introduction pipe 71 at about 400 liter / min. Introduce. With such a relatively small N 2 gas supply amount, the atmosphere can be easily replaced with an inert gas.
【００５０】その置換後の定常時は、ガス導入管７１か
らのＮ2 ガス導入量を５０リットル／min 程度の少量に
絞り、排気管７２のオートダンパー７２ａは閉じて、ロ
ーディングエリア１３の隙間排気或いは圧力調整ダンパ
ーにより該ローディングエリア１３内を適度な正圧（ク
リーンルーム２の気圧より０．２mmＨ2 Ｏ程高い１mmＨ
2 Ｏ程度）のＮ2 ガス雰囲気に維持する。なお、その隙
間排気による漏れガスはスカベンジャー５１の熱排気管
５２のオートダンパー５４ａ付き分岐管５４から常時工
場排気される。In the steady state after the replacement, the amount of N 2 gas introduced from the gas introduction pipe 71 is reduced to a small amount of about 50 liter / min, the auto damper 72a of the exhaust pipe 72 is closed, and the gap in the loading area 13 is exhausted or removed. A moderate positive pressure (1 mmH higher than the atmospheric pressure of the clean room 2 by about 0.2 mmH2O) is generated in the loading area 13 by a pressure adjusting damper.
(About 2 O) N2 gas atmosphere. The gas leaked from the gap exhaust is constantly exhausted from the heat exhaust pipe 52 of the scavenger 51 through the branch pipe 54 with the automatic damper 54a.
【００５１】一方、移載用ステージ１８を囲むパスボッ
クス１６には、第２のガス給排手段としてのガス導入管
１０１から噴射器１０２を介し常時５０リットル／min
のＮ2 ガスを一側方から水平流で噴射導入し、他側方の
排気管１０３から押し出すように排気する。こうするこ
とで、該パスボックス１６内は容量が小さいので、非常
に少ないＮ2 ガス供給量で大気から不活性ガスに素早く
置換される。On the other hand, the pass box 16 surrounding the transfer stage 18 is constantly supplied with 50 liter / min from a gas introduction pipe 101 as a second gas supply / discharge means via an injector 102.
Of N 2 gas ejected introduced horizontal flow from one side of the, evacuated to extrude from an exhaust pipe 103 of the other side. In this way, since the capacity inside the pass box 16 is small, the atmosphere is quickly replaced with the inert gas with a very small supply amount of the N 2 gas.
【００５２】こうした状態で、まず、前面扉２０が自動
的に開き、外部から多数枚の半導体ウエハ５を収納した
キャリア６を搬入出用エリア１５内Ｉ／Ｏポートとして
の左右の姿勢変換機構２１にそれぞれ搬入搭載する。こ
れら姿勢変換機構２１がキャリア６を上向き状態から９
０度転換して横向きにし、これをキャリアトランスファ
２２が次々と受け取って、エレベータ２３を介し昇降し
ながら、一度上方のキャリアストックステージ２４に搬
送する。この状態で各キャリア６内の半導体ウエハ５の
主面のパーティクル（微小粒子）等の付着ダストをクリ
ーンエアにより除去する。In this state, first, the front door 20 is automatically opened, and the left and right attitude conversion mechanisms 21 as I / O ports in the loading / unloading area 15 allow the carrier 6 accommodating a large number of semiconductor wafers 5 from outside. To be loaded and loaded. These posture changing mechanisms 21 move the carrier 6 from the upward state to 9
The carrier transfer 22 receives one after another after being turned by 0 degrees, and is conveyed to an upper carrier stock stage 24 once while moving up and down via an elevator 23. In this state, attached dust such as particles (fine particles) on the main surface of the semiconductor wafer 5 in each carrier 6 is removed by clean air.
【００５３】こうした後に、タイミングを図って、前記
パスボックス１６の搬入出用エリア１５側のオートドア
３１が開き、キャリアトランスファ２２がキャリアスト
ックステージ２４からキャリア６を運んで該パスボック
ス１６内の上下各段の移載ステージ１８上に搬入する。
この作業時、一時的にパスボックス１６内に大気が入る
が、その後はオートドア３１が閉じてパスボックス１６
内を密閉状態とすることで、前述の如くガス導入管１０
１から噴射器１０２を介し供給されるＮ2 ガスで短時間
で大気を追い出して不活性ガスに置換される。Thereafter, at an appropriate timing, the automatic door 31 on the side of the carry-in / out area 15 of the pass box 16 is opened, and the carrier transfer 22 carries the carrier 6 from the carrier stock stage 24 and moves the upper and lower parts of the pass box 16 up and down. It is carried onto the stage transfer stage 18.
At this time, the atmosphere temporarily enters the pass box 16, but after that, the automatic door 31 is closed and the pass box 16 is closed.
By sealing the inside, the gas introduction pipe 10 can be
It is replaced with the inert gas purging air in a short time with N 2 gas supplied through the injector 102 from 1.
【００５４】この際、第２のガス給排手段の噴射器１０
２であるインジェクターは、多数の小孔からＮ2 ガスを
パスボックス１６内の上下各段の移載用ステージ１８上
空間に一側方から早い流速の水平流として導入噴射して
いるので、そのパスボックス１６内の各移載用ステージ
１８上に横に寝た状態のキャリア６の両側面の多数のス
リットを介し、該Ｎ2 ガスが半導体ウエハ５の主面と平
行する向き（水平向き）で一側方から他側方に流れ抜け
て、ここでも該半導体ウエハ５相互間のＯ2 等の不純物
を追い出すようにして除去する。At this time, the injector 10 of the second gas supply / discharge means is used.
The injector 2, which is N2, introduces and injects N 2 gas from a number of small holes into a space above the transfer stage 18 in each of the upper and lower stages in the pass box 16 as a horizontal flow having a high flow velocity from one side. A direction (horizontal direction) in which the N 2 gas is parallel to the main surface of the semiconductor wafer 5 through a number of slits on both side surfaces of the carrier 6 lying on each transfer stage 18 in the pass box 16. Then, the impurities such as O 2 between the semiconductor wafers 5 are removed by flowing out from one side to the other side.
【００５５】こうしてパスボックス１６内がＮ2 ガス雰
囲気に置換された後、そのローディングエリア１３側の
オートドア３２が開き、そのパスボックス１６内の上下
各段の移載ステージ１８上のキャリア６内の半導体ウエ
ハ５を移載機６３が一枚ずつ取りだして、ローディング
機構のウエハボート６１に移載する。この作業中、パス
ボックス１６内がＮ2 ガス雰囲気に置換されているの
で、ローディングエリア１３内に大気等が侵入する心配
がない。After the inside of the pass box 16 is replaced with the N 2 gas atmosphere, the auto door 32 on the loading area 13 side is opened, and the carrier 6 on the upper and lower transfer stages 18 in the pass box 16 is opened. The transfer device 63 takes out the semiconductor wafers 5 one by one and transfers them to the wafer boat 61 of the loading mechanism. During this operation, since the inside of the pass box 16 is replaced with the N 2 gas atmosphere, there is no fear that the air or the like enters the loading area 13.
【００５６】このローディングエリア１３内のウエハボ
ート６１に移載された多数枚の半導体ウエハ５は、オー
トシャッター５５が開き、ボートエレベータ６２により
ウエハボート６１ととも共に上昇せしめられて処理室１
０のプロセス容器４１内に挿入される。そして、下部フ
ランジ６１ａで炉口４１ａを閉じた状態で、プロセス容
器４１内のＮ2 ガス雰囲気が排気管４５により排気され
ると共に、ガス導入管５６からプロセスガスがプロセス
容器４１内に導入されて、ヒーター４２の加熱により半
導体ウエハ５に所要の処理が施される。The semiconductor wafers 5 transferred to the wafer boat 61 in the loading area 13 are opened together with the wafer boat 61 by the boat elevator 62 by opening the automatic shutter 55 and the processing chamber 1.
0 is inserted into the process container 41. Then, with the furnace port 41a closed by the lower flange 61a, the N 2 gas atmosphere in the process vessel 41 is exhausted by the exhaust pipe 45, and the process gas is introduced into the process vessel 41 from the gas introduction pipe 56. The required processing is performed on the semiconductor wafer 5 by heating the heater 42.
【００５７】その処理後は、プロセス容器４１内のプロ
セスガスを排気管４５より排気すると共に、ガス導入管
５６からＮ2 ガスを供給して、該プロセス容器４１内を
ローディングエリア１３内と同じＮ2 ガス雰囲気に置換
する。こうしてからボートエレベータ６２により下降し
てウエハボート６１と共に処理済み半導体ウエハ５をロ
ーディングエリア１３内に引き戻す。その時点で再びオ
ートドア３２が開き、移載機６３が稼働してウエハボー
ト６１内の処理済み半導体ウエハ５を取り出してパスボ
ックス１６内の上下各段の移載ステージ１８上のキャリ
ア６内に戻す。そして、ローディングエリア１３側のオ
ートドア３２が閉じ、この反対のオートドア３１が開
き、キャリアトランスファ２２が稼働して該キャリア６
を取り出して一度上方のキャリアストックステージ２４
に搬送する。After the processing, the process gas in the process vessel 41 is exhausted from the exhaust pipe 45, and N 2 gas is supplied from the gas introduction pipe 56, so that the inside of the process vessel 41 is filled with the same N 2 gas as in the loading area 13. Replace with 2 gas atmosphere. Then, the processed semiconductor wafers 5 are lowered by the boat elevator 62 and returned into the loading area 13 together with the wafer boat 61. At that time, the automatic door 32 is opened again, the transfer machine 63 is operated, and the processed semiconductor wafer 5 in the wafer boat 61 is taken out and returned to the carrier 6 on the upper and lower transfer stages 18 in the pass box 16. . Then, the automatic door 32 on the loading area 13 side closes, the automatic door 31 on the opposite side opens, and the carrier transfer 22 operates to operate the carrier 6.
And take out the upper carrier stock stage 24
Transport to
【００５８】その後は、搬入出用エリア１５の前面扉２
０が開き、再びキャリアトランスファ２２が稼働して、
キャリアストックステージ２４のキャリア６を次々左右
の姿勢変換機構２１に受け渡し、これらが上向き状態に
９０度転換する。これで該処理済み半導体ウエハ５を収
納したキャリア６を外部に取り出せるようになる。Thereafter, the front door 2 of the carry-in / out area 15
0 opens, the carrier transfer 22 operates again,
The carriers 6 of the carrier stock stage 24 are successively transferred to the left and right posture changing mechanisms 21, and these are turned 90 degrees to an upward state. Thus, the carrier 6 containing the processed semiconductor wafer 5 can be taken out.
【００５９】こうすることで、半導体ウエハ５の搬入出
の際にローディングエリア１３内に大気が侵入して来る
ことがなくなり、全体的に不活性ガスの消費量が少なく
て済み、経費の節減が可能となると共に、ローディング
エリア１３内を正圧で高純度の不活性ガス雰囲気に維持
できて、半導体ウエハ５のプロセス容器４１内へのロー
ド／アンロード時の自然酸化膜の発生や、半導体ウエハ
５への不純物の付着や化学反応を抑制するのに大に役立
つようになる。This prevents the air from entering the loading area 13 when the semiconductor wafer 5 is carried in and out, so that the consumption of the inert gas can be reduced as a whole and the cost can be reduced. In addition to this, the inside of the loading area 13 can be maintained at a positive pressure and a high-purity inert gas atmosphere, so that a natural oxide film is generated when the semiconductor wafer 5 is loaded / unloaded into the process vessel 41, 5 greatly helps to suppress the attachment of impurities and chemical reactions.
【００６０】こうした半導体ウエハ処理作業を繰り返し
行っていると、特にウエハボート６１のプロセス容器４
１への挿脱（（ロード／アンロード）時、ローディング
エリア１３内のＮ2 ガス雰囲気中にカーボン等のガス状
不純物が発生したり、オイルミストやごみなどの粒子状
不純物（パーティクル）が発生し、それら不純物が半導
体ウエハに付着したり化学反応（ケミカルコンタミネー
ション）を起こして、半導体素子の特性や歩留まりの悪
化の原因となる。また、同時に炉口４１ａの開放による
プロセス容器４１内からの熱気の放出や、高温（１００
０℃程度）に加熱された処理済み半導体ウエハ５からの
輻射熱等により、ローディングエリア１３内のＮ2 ガス
雰囲気が異常に昇温する。When such a semiconductor wafer processing operation is repeatedly performed, the process vessel 4
At the time of insertion / removal to / from (1) ((load / unload)), gaseous impurities such as carbon are generated in the N 2 gas atmosphere in the loading area 13 and particulate impurities (particles) such as oil mist and dust are generated. These impurities adhere to the semiconductor wafer or cause a chemical reaction (chemical contamination), which causes deterioration of the characteristics and yield of the semiconductor element, and at the same time, from the inside of the process vessel 41 by opening the furnace port 41a. Release of hot air or high temperature (100
The N 2 gas atmosphere in the loading area 13 abnormally rises due to radiant heat from the processed semiconductor wafer 5 heated to about 0 ° C.).
【００６１】こうしたことから、パージガスとして清浄
なＮ2 ガスを前述の如くガス導入管７１から常時供給し
続ける一方、ガス循環冷却浄化システムが絶えず稼働
し、そのローディングエリア１３内のＮ2 ガスを不純物
と一緒に送風ファン８２の作用により整流板８６を介し
一度リターン経路８１に導通し、これをガス浄化器８３
によりガス状不純物（水分・酸素・炭化水素・その他）
を吸収しすると共に、そのＮ2 ガスをガス冷却器８４に
通して５０℃以下となるように冷却する。更にＵＬＰＡ
グレードのアブソリュートフィルタ８５によりＮ2 ガス
中の微粒子状不純物（ごみ等のパーティクル）をろ過捕
集すると共に、そのＮ2 ガスをローディングエリア１３
内に一側方から水平層流状態に吹き出して還流させてい
る。As described above, while the clean N 2 gas is continuously supplied as the purge gas from the gas introduction pipe 71 as described above, the gas circulation cooling and purifying system is constantly operated, and the N 2 gas in the loading area 13 is converted into impurities. Together with the return path 81 through the rectifying plate 86 by the action of the blower fan 82, and this is connected to the gas purifier 83.
Gaseous impurities (moisture, oxygen, hydrocarbons, etc.)
And the N 2 gas is passed through a gas cooler 84 to be cooled to 50 ° C. or less. Further ULPA
With filtered trapping particulate impurities N 2 gas (particle such as dust) by absolute filter 85 grades, the loading area 13 the N 2 gas
It is blown out from one side in a horizontal laminar flow state to reflux.
【００６２】これで、該ローディングエリア１３内のＮ
2 ガス雰囲気が高純度に維持されると共に、異常な温度
上昇が防止される。しかもそのフィルタ８５からＮ2 ガ
スがローディングエリア１３内に一側方から水平層流
（ラミナーフロー）状態に吹き出されるので、ローディ
ングエリア１３内においても、ウエハボート６１に多段
に配して水平に保持された多数枚の半導体ウエハ５相互
間のＯ2 等の不純物が追い出すようにして除去されるよ
うになる。Thus, N in the loading area 13
The two gas atmosphere is maintained at a high purity, and an abnormal temperature rise is prevented. In addition, since the N 2 gas is blown out from the filter 85 into the loading area 13 from one side in a horizontal laminar flow (laminar flow) state, even in the loading area 13, the N 2 gas is arranged in multiple stages on the wafer boat 61 and horizontally. Impurities such as O 2 between the held multiple semiconductor wafers 5 are removed so as to be expelled.
【００６３】さらに、ウエハボート６１のプロセス容器
４１への挿脱（ロード／アンロード）時、ガスシャワー
機構９１が稼働し、スカベンジャー５１の下面の特殊ノ
ズル９６からＮ2 ガスが高速で炉口４１ａの下側近傍に
真横から水平流にして吹き出され、このＮ2 シャワーに
より該ウエハボート６１に多段に配して水平に保持され
ている半導体ウエハ５相互間のＯ2 等の不純物や熱気が
追い出されるようになる。Further, when inserting / removing (loading / unloading) the wafer boat 61 into / from the process vessel 41, the gas shower mechanism 91 is operated, and N 2 gas is rapidly supplied from the special nozzle 96 on the lower surface of the scavenger 51 to the furnace port 41a. The N 2 shower blows out impurities such as O 2 and hot air between the semiconductor wafers 5 arranged in multiple stages on the wafer boat 61 and held horizontally by the N 2 shower. Will be able to
【００６４】なお、前述の実施例の処理装置は、被処理
物として半導体ウエハ５に絶縁膜を生成する酸化装置或
いはＣＶＤ装置として利用されるものとしたが、被処理
物の種類や処理の種類は特に限定されるものではなく、
他の種の処理を行う処理装置であってもよいことはもち
ろんである。これら処理の種類に応じて前述のＮ2 ガス
以外の不活性ガスを供給するようにしても良い。The processing apparatus of the above-described embodiment is used as an oxidizing apparatus or a CVD apparatus for forming an insulating film on the semiconductor wafer 5 as a processing object. Is not particularly limited,
Needless to say, the processing device may perform other types of processing. An inert gas other than the above-described N 2 gas may be supplied according to the type of the processing.
【００６５】[0065]
【発明の効果】本発明の処理装置は、前述の如く構成し
たので、不活性ガスの消費量が少なくて済み、しかもロ
ーディングエリアを正圧で高純度の不活性ガス雰囲気に
維持できて、被処理物の処理室へのロード／アンロード
時の自然酸化膜の発生や、被処理物への不純物の付着や
化学反応を抑制するのに大に役立ち、非常に経済的で高
性能化が図れる効果が得られる。さらに、ローディング
エリアの内部及びパスボックスの内部を酸素濃度が２０
ppm以下か否かを測定する酸素濃度計を設け、この酸素
濃度計からの信号によって第１及び第２のガス給排手
段、オートドアの駆動を制御するようにしたから、高純
度の不活性ガス雰囲気で確実に処理できるという効果が
ある。 Since the processing apparatus of the present invention is constructed as described above, the consumption of the inert gas can be reduced, and the loading area can be maintained at a positive pressure and a high purity inert gas atmosphere. It is very useful for suppressing the formation of a natural oxide film during loading / unloading of the processing object into / from the processing chamber, the attachment of impurities to the object to be processed, and the chemical reaction. The effect is obtained. Furthermore, loading
Oxygen concentration of 20 inside the area and inside the pass box
Provide an oxygen concentration meter to measure
First and second gas supply / discharge operators according to a signal from a densitometer
Since the drive of the step and the auto door is controlled,
The effect is that processing can be performed reliably in an inert gas atmosphere.
is there.
【図１】本発明の一実施例に係わる縦型熱処理装置の構
成を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a vertical heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along line AA of FIG.
【図３】同装置の横断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of the same device.
【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB in FIG. 3;
【図５】制御システムを示す概略図。FIG. 5 is a schematic diagram showing a control system.
１…装置本体、５…被処理物（半導体ウエハ）、６…キ
ャリア、１０…処理室（４１…プロセス容器）、１３…
ローディングエリア、１５…搬入出用エリア、１６…パ
スボックス、１８…移載用ステージ、３１，３２…オー
トドア、６１，６２…ローディング機構、（６１…ウエ
ハボート、６２…ボートエレベータ）、６４…移載機、
７１，７２…第１のガス給排手段（７１…ガス導入管、
７２…ガス排気管）、１０１，１０２，１０３…第２の
ガス給排手段（１０１…ガス導入管、１０２…噴射器、
１０３…ガス排気管）。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Device main body, 5 ... Workpiece (semiconductor wafer), 6 ... Carrier, 10 ... Processing chamber (41 ... Process container), 13 ...
Loading area, 15: Loading / unloading area, 16: Pass box, 18: Transfer stage, 31, 32: Auto door, 61, 62 ... Loading mechanism, (61: Wafer boat, 62: Boat elevator), 64: Transfer Loading machine,
71, 72 ... first gas supply / discharge means (71 ... gas introduction pipe,
72: gas exhaust pipe), 101, 102, 103: second gas supply / discharge means (101: gas introduction pipe, 102: injector)
103 gas exhaust pipe).
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−287315（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−329630（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−269824（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/22 - 21/24 H01L 21/31 H01L 21/365 H01L 21/38 - 21/40 H01L 21/469 H01L 21/68 H01L 21/86 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-287315 (JP, A) JP-A-4-329630 (JP, A) JP-A-4-269824 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/205 H01L 21/22-21/24 H01L 21/31 H01L 21/365 H01L 21/38-21/40 H01L 21/469 H01L 21/68 H01L 21 / 86
Claims (1)
施す処理室と、この処理室に対し被処理物を挿脱するロ
ーディング機構を備えたローディングエリアと、被処理
物を収納したキャリアの搬入出用エリアと、このキャリ
アを一時的に受ける移載用ステージと、この移載用ステ
ージのキャリア内の被処理物を前記ローディングエリア
のローディング機構に移載する移載機とを備えてなる処
理装置であって、 前記ローディングエリアを装置本体内に区画構成し、且
つこのローディングエリア内を正圧の不活性ガス雰囲気
に置換・維持する第１のガス給排手段を設ける一方、前
記移載用ステージを前記搬入出用エリアとローディング
エリアに対しオートドアを介し連通／遮断可能な気密性
を持ったパスボックスに収納し、このパスボックス内を
不活性ガスに置換する第２のガス給排手段を設け、前記ローディングエリアの内部及び前記パスボックスの
内部と連通し、前記ローディングエリアの内部及び前記
パスボックスの内部を酸素濃度が２０ppm以下か否かを
測定する酸素濃度計を設け、この酸素濃度計からの信号
によって前記第１及び第２のガス給排手段、前記オート
ドアの駆動を制御するようにした ことを特徴とする処理
装置。1. A processing chamber for performing a predetermined process on an object to be processed, a loading area having a loading mechanism for inserting and removing the object into and from the processing chamber, and an object to be processed are housed in an apparatus body. A carrier loading / unloading area, a transfer stage for temporarily receiving the carrier, and a transfer machine for transferring an object to be processed in the carrier of the transfer stage to a loading mechanism of the loading area. A processing apparatus comprising: a first gas supply / discharge unit configured to partition the loading area in an apparatus main body and replace / maintain the inside of the loading area with a positive pressure inert gas atmosphere; Airtightness that allows the transfer stage to communicate with or shut off the loading / unloading area and loading area via an automatic door
And a second gas supply / discharge unit for replacing the inside of the pass box with an inert gas is provided, and the inside of the loading area and the pass box are provided.
Communicating with the inside, the inside of the loading area and the
Check whether the oxygen concentration in the pass box is 20 ppm or less.
An oximeter to measure is provided and the signal from this oximeter is
The first and second gas supply / discharge means,
A processing device , wherein driving of a door is controlled .
Priority Applications (3)
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