JP4578615B2 - 熱処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造においては、被処理体例えば半導体ウエハに酸化、拡散、CVD、アニール等の熱処理を施す熱処理装置として、例えば多数枚の半導体ウエハを所定の処理ガス雰囲気で熱処理可能な熱処理炉を備えた縦型熱処理装置が知られている。この熱処理装置は、装置の外郭を形成する筐体を有し、この筐体内の後部上方には下部に炉口を有する縦型の熱処理炉が設置され、この熱処理炉の下方にはローディングエリアが設けられている。
【0003】
このローディングエリア内には、複数枚の半導体ウエハを収納可能な運搬用容器たるキャリアと多数枚の半導体ウエハを保持可能な保持具たるウエハボートとの間で半導体ウエハの移載を行う移載機構や、前記熱処理炉の炉口を開閉する蓋体上に保温筒を介して前記ウエハボートを載置し、前記熱処理炉内へのウエハボートおよび保温筒の搬入搬出と炉口の開閉を行う蓋体の昇降機構が設けられている。また、前記筐体の後部には、メンテナンスのために作業者がローディングエリア内に出入可能な出入口が設けられると共に、この出入口を開閉するドアが設けられている。
【0004】
そして、前記熱処理装置においては、一般のプロセスの場合、装置外雰囲気の巻き込みを防止し、ローディングエリア内の清浄度を保つために、ローディングエリア内を微陽圧すなわち外部との差圧が3〜5パスカル程度になるように制御する運用がなされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した熱処理装置の運用では、処理ガスとして例えばアルシン(AsH3)等の危険ガスを使用するプロセスの場合、熱処理後熱処理炉内を不活性ガス例えば窒素ガス(N2)で置換したとしても、ウエハボートをローディングエリアに搬出した時に半導体ウエハ上に不安定な状態で存在する物質が特定の例えば有害なガスおよびパーティクルとしてローディングエリア内から装置外に漏洩する危険性が存在するため、危険ガスを使用するプロセスを行うことが困難であった。
【0006】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、ローディングエリア内から外部への特定のガスおよびパーティクルの漏洩を防止することができ、危険ガスを使用するプロセスを安全に行うことができる熱処理装置を提供することを目的とする。また、本発明の目的は、処理に応じて微陰圧運用と微陽圧運用を選択的に行うことができる熱処理装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、請求項1に係る発明は、被処理体の移載を行うローディングエリア内から被処理体を熱処理炉内に搬入して所定の処理ガス雰囲気で熱処理する熱処理装置において、前記ローディングエリア内にクリーンエアを供給するブロワと、前記ローディングエリア内の雰囲気をフィルタを介して清浄化しつつ排気するためのファンを有する排気ユニットと、前記ローディングエリア内の圧力を検出する圧力検出器と、前記ブロワおよび前記排気ユニットのファンを制御して前記ローディングエリア内を外部との差圧が−1〜−3パスカルの微陰圧または3〜5パスカルの微陽圧になるようにインバータ制御する制御装置と、該制御装置に設けられ微陰圧運用および微陽圧運用の何れかに選択的に切換可能な切換手段とを備えたことを特徴とする。
【0008】
請求項2に係る発明は、請求項1記載の熱処理装置において、前記制御装置が、前記ローディングエリア内の外部との差圧が−0.5パスカルの時に警報を発して熱処理を停止させると共に、前記ローディングエリア内の外部との差圧を−1〜−2パスカルに制御することを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基いて詳述する。図1は本発明を縦型熱処理装置に適用した実施の形態を示す構成図、図2は同縦型熱処理装置の筐体内の構造を概略的に示す縦断面図、図3は微陰圧制御の一例を示す図。図4は微陰圧制御の他の例を示す図である。
【0015】
図1ないし図2において、1はクリーンルームA内の床面Fに設置された縦型熱処理装置で、この熱処理装置1はその外郭を形成する筐体2を備えている。この筐体2の前部には被処理体例えば半導体ウエハwを複数枚(25枚程度)収納した運搬用容器であるキャリア(カセットともいう。)3を搬入搬出するキャリア搬入出口4が設けられている。筐体2内は、隔壁5によって前部のキャリア搬入出側と後部の熱処理炉側に仕切られている。筐体2内の前部(キャリア搬入出側)にはキャリア3を保管する保管棚やキャリア3を搬送する搬送機構等が設置されている(図示省略)。
【0016】
前記隔壁5のキャリア搬入出側には、半導体ウエハwの移載を行うために前記キャリア3を収納配置するための、前後にドア6,7を有するパスボックス8が後部の熱処理炉側のローディングエリア11と連通可能に設置されている。図示例では、前記パスボックス8が上下に二つ設けられている。
【0017】
筐体2内の後部(熱処理炉側)の上方には、下部に炉口9を有する縦型の熱処理炉10が設置され、その下方には半導体ウエハwの移載等を行うためのローディングエリア11が設けられている。熱処理炉10は、下端が炉口9として開口して後述のウエハボート12および保温筒14を収容する縦長の反応管と、この反応管内に例えばアルシン(AsH3)等の処理ガスや不活性ガス例えば窒素ガス(N2)を導入するガス導入系と、反応管内を所望の圧力に減圧排気する排気系と、反応管内を所望の温度に加熱するヒータとを備えている(図示省略)。
【0018】
前記ローディングエリア11内には、前記パスボックス8内のキャリア3と多数枚(例えば150枚程度)の半導体ウエハwを保持可能な保持具であるウエハボート12との間で半導体ウエハwの移載を行う移載機構や、前記熱処理炉10の炉口9を開閉する蓋体13上に保温筒14を介して前記ウエハボート12を載置し、前記熱処理炉10内へのウエハボート12および保温筒14の搬入搬出と炉口9の開閉を行う蓋体13の昇降機構が設けられている(図示省略)。
【0019】
前記ローディングエリア11内の一側部には、装置外(筐体外)すなわちクリーンルームA内から導入した空気を除塵フィルタを介して水平方向へ送風する空気清浄器15が設置されている。また、前記筐体2の後部には、メンテナンスのために作業者がローディングエリア内に出入可能な出入口16が設けられると共に、この出入口16を開閉するドア17が設けられている。なお、クリーンルームA外のガス供給源から配管によりガス例えばクリーンエアを直接ローディングエリア11内に供給するように構成されていてもよい。この場合、クリーンエアは空気清浄器15を介さなくてもよい。
【0020】
そして、前記縦型熱処理装置1においては、例えばアルシン(AsH3)等の危険ガスを使用するプロセスにおいて、ローディングエリア11内から装置外に特定の(例えば有害な)ガスおよびパーティクルが漏洩するのを防止する目的で、ローディングエリア11内の微陰圧運用を可能とするために、前記筐体2にはローディングエリア11内を排気する排気手段としての排気ユニット18がダクト(排気管)19を介して接続されている。図示例では、クリーンルームAの床下ないし階下に排気ユニット18を設置した一例が示されている。なお、ローディングエリア11内を単に陰圧ではなく微陰圧にするのは、装置外からローディングエリア11内に塵埃が侵入するのを抑えてローディングエリア11内の清浄度を保つためである。
【0021】
前記排気ユニット18は、設置前の搬送移動を容易にするキャスター20を備えていると共に、ローディングエリア11内の雰囲気を吸引して外部(装置外)に排気するためのファン21を備えている。また、排気ユニット18内には、前記ローディングエリア11内からの排気に含まれる有害なガスおよびパーティクルを除去するためのULPAフィルタ22およびケミカルフィルタ23が設けられている。
【0022】
ULPAフィルタ22は主にパーティクル状のものを除去し、ケミカルフィルタ23は主にガス状のものを除去するように構成されている。前記ULPAフィルタ22およびケミカルフィルタ23は、排気ユニット18内のファン21よりも上流の排気経路に直列に且つ着脱自在に設けられていることが好ましい。また、排気ユニット18の排気口24は、工場の排気系に接続されることが好ましい。
【0023】
前記縦型熱処理装置1は、ローディングエリア11内が一定の微陰圧になるように排気ユニット18を制御する制御装置(コントローラ)25を備えている。
また、縦型熱処理装置1には、ローディングエリア11内の圧力、好ましくはローディングエリア11内の外部(大気圧のクリーンルーム内)との差圧を検出する圧力検出器(差圧計)26が設けられている。また、前記排気ユニット18には、ファン21の回転数を制御するインバータ27が設けられている。
【0024】
前記制御装置25は、所望の圧力好ましくは差圧を設定する設定部と、この設定部の設定値と前記圧力検出器26の検出値とを比較する比較部と、この比較部からの動作信号により排気ユニット18のファン21の回転数を制御すべく前記インバータ27に制御信号を出力する調節部とから構成されている(図示省略)。
【0025】
この場合、安全性を確保すると共にローディングエリア11内を所定の清浄度例えばクラス10(1立方フィート内に0.1ミクロン以上のゴミが10個以内)に保つために、制御装置25は、前記ローディングエリア11内の外部との差圧が−0.5〜−1パスカルの時に警報を発して熱処理を停止させるように設定されると共に、ローディングエリア11内の外部との差圧を−1〜−3パスカルに制御するように設定されていることが好ましい。
【0026】
具体的には、図3に示すように、差圧が−0.5パスカルの時に警報を発して熱処理を停止させるように設定すると共に、差圧を−1〜−2パスカルに制御するように設定することが好ましい。あるいは、図4に示すように、差圧が−1パスカルの時に警報を発して熱処理を停止させるように設定すると共に、差圧を−2〜−3パスカルに制御するように設定してもよい。
【0027】
次に、以上の構成からなる縦型熱処理装置の作用および熱処理方法について説明する。ローディングエリア11内で半導体ウエハwの移載が終了したウエハボート12は、蓋体13上に保温筒14を介して載置された状態で、昇降機構により上昇移動されて炉口9から熱処理炉10内に搬入されると共に、炉口9が蓋体13で閉じられる。そして、熱処理炉10内にガス導入系から所定の処理ガス例えばアルシン(AsH3)を導入すると共に熱処理炉10内を排気系により所定の圧力に維持した状態でヒータにより熱処理炉10内を所定の温度に加熱することにより、半導体ウエハwに所定の熱処理例えば減圧CVD処理を施す。
【0028】
熱処理が終了したなら、熱処理炉10内が不活性ガス例えば窒素ガス(N2)で置換され、昇降機構による蓋体13の下降により炉口9が開放されると共にウエハボート12がローディングエリア11内に搬出される。この時、熱処理炉10内や半導体ウエハw上に不安定な状態で存在している物質が有害なガスおよびパーティクルとしてローディングエリア11内に浮遊する場合がある。この場合、ローディングエリア11内が陽圧ないし微陽圧に設定されていると、前記有害なガスおよびパーティクルが板金構造の筐体2の隙間から装置外に漏洩する恐れがある。
【0029】
しかしながら、前記ローディングエリア11内は、装置の稼働中(熱処理中および熱処理後も)排気ユニット18により排気されて一定の微陰圧に維持されているため、ローディングエリア11内から装置外への有害なガスおよびパーティクルの漏洩を防止することが可能となる。また、前記排気ユニット18にはローディングエリア11内からの排気に含まれる有害なガスおよびパーティクルを除去するフィルタ22,23が設けられているため、有害なガスおよびパーティクルを除去することが可能となる。従って、前記熱処理装置および熱処理方法によれば、危険ガスを使用するプロセスを安全に行うことが可能となる。
【0030】
このように、熱処理方法においては、半導体ウエハwの移載を行うローディングエリア11内から半導体ウエハwを熱処理炉10内に搬入して所定の処理ガス雰囲気で熱処理する熱処理方法において、前記ローディングエリア11内を排気して一定の微陰圧に制御するようにしたので、ローディングエリア11内から装置外への有害なガスおよびパーティクルの漏洩を防止することができ、危険ガスを使用するプロセスを安全に行うことが可能となる。
【0031】
また、ローディングエリア11内からの排気に含まれる有害なガスおよびパーティクルをフィルタ22,23により除去するようにしたので、有害なガスおよびパーティクルを除去することができ、危険ガスを使用するプロセスを更に安全に行うことが可能となる。前記ローディングエリア11内を排気して一定の微陰圧に制御する工程と、前記ローディングエリア11内からの排気に含まれる有害なガスおよびパーティクルをフィルタ22,23により除去する工程とは、並行ないし同時に行われる。
【0032】
この場合、前記ローディングエリア11内の外部(装置外)との差圧が−0.5〜−1パスカルの時に警報を発して熱処理を停止させるように設定すると共に、ローディングエリア11内の外部との差圧を−1〜−3パスカルに制御するようにしたので、安全性を確保することができると共にローディングエリア11内を所定の清浄度例えばクラス10に保つことができる。すなわち、ローディングエリア11内を外部との差圧が−1〜−3パスカルになるように一定の微陰圧に制御することにより、ローディングエリア11内から装置外への有害なガスおよびパーティクルの漏洩を防止することができると共に装置外雰囲気の吸い込みによるローディングエリア11内の清浄度の低下を防止することができ、ローディングエリア11内を所定の清浄度例えばクラス10ないしそれ以下に保つことが可能となる。
【0033】
また、前述のようにローディングエリア11内を一定の微陰圧に保つことにより、何度もアラームが作動(警報の発生および熱処理の停止)するのを防止することができる。更に、排気ユニット18の故障等によりローディングエリア11内の外部との差圧が減少して−0.5〜−1パスカルになると、警報を発して熱処理を停止させるため、ローディングエリア11内から装置外への有害なガスおよびパーティクルの漏洩を未然に防止することができる。
【0034】
一方、前記縦型熱処理装置によれば、半導体ウエハwの移載を行うローディングエリア11内から半導体ウエハwを熱処理炉10内に搬入して所定の処理ガス雰囲気で熱処理する縦型熱処理装置において、前記ローディングエリア11内を排気する排気手段18と、この排気手段18に設けられ、前記ローディングエリア11内が一定の微陰圧になるように前記排気手段18を制御する制御装置25とを備えているため、簡単な構成で、ローディングエリア11内から外部(クリーンルーム内)への有害なガスおよびパーティクルの漏洩を防止することができ、危険ガスを使用するプロセスを安全に行うことが可能となる。また、前記ローディングエリア11内からの排気に含まれる有害なガスおよびパーティクルを除去するフィルタ22,23を備えているため、有害なガスおよびパーティクルを除去することができる。
【0035】
この場合、前記排気手段18がファン21を有する排気ユニットからなり、この排気ユニット内にULPAフィルタ22とケミカルフィルタ23が設けられているため、コンパクトな構成でローディングエリア11内の微陰圧運用を容易に実施することができ、既存の熱処理装置にも容易に適用することができる。
【0036】
図5は本発明を縦型熱処理装置に適用した他の実施の形態を示す構成図である。図5の実施の形態において、図1の実施の形態と同じ部分は、同じ参照符号を付して説明を省略し、図1の実施の形態と異なる部分について説明する。図5の実施の形態の縦型熱処理装置1においては、ローディングエリア11内を排気する排気手段としての排気ユニット18と、ローディングエリア11内にガス例えばクリーンエアを供給するガス供給手段としてのブロワ29とを備えている。この場合、ブロワ29とローディングエリア11との間、あるいは、ローディングエリア11内に、クリーンルームA内から取込んだ空気を清浄化するフィルタもしくは空気清浄器が設けられていてもよい。
【0037】
前記ガス供給手段としては、図示例のようにクリーンルームA内の空気をブロワ29を介してローディングエリア11内に供給するようになっていることが好ましいが、クリーンルームA外のクリーンエア供給源から配管によりローディングエリア11内にクリーンエアを直接供給するようになっていてもよい。また、ガス供給手段により供給されるガスとしては、クリーンエアが好ましいが、不活性ガスであってもよい。
【0038】
また、縦型熱処理装置1においては、前記ローディングエリア内が一定の微陰圧例えば外部との差圧を−1〜−3パスカル程度または一定の微陽圧例えば外部との差圧が3〜5パスカル程度になるように前記ブロワ29および排気ユニット18を制御する制御装置25を備え、この制御装置25には微陰圧運用および微陽圧運用の何れかに選択的に切換可能な切換手段としての切換スイッチ30が設けられている。前記ブロワ29には、その回転数を制御するインバータ31が設けられている。
【0039】
前記制御装置25は、所望の圧力好ましくは差圧を設定する設定部と、この設定部の設定値と圧力検出器26の検出値とを比較する比較部と、この比較部からの動作信号により排気ユニット18のファン21の回転数を制御すべくインバータ27に制御信号を出力する第1の調節部と、比較部からの動作信号によりブロワ29の回転数を制御すべくインバータ31に制御信号を出力する第2の調節部とから構成されている(図示省略)。
【0040】
以上の構成からなる縦型熱処理装置1によれば、被処理体例えば半導体ウエハwの移載を行うローディングエリア11内から半導体ウエハwを熱処理炉10内に搬入して所定の処理ガス雰囲気で熱処理する縦型熱処理装置において、前記ローディングエリア11内にガス例えばクリーンエアを供給するガス供給手段例えばブロワ29と、前記ローディングエリア11内を排気する排気手段例えば排気ユニット18と、前記ローディングエリア11内が一定の微陰圧または微陽圧になるように前記ブロワ29および前記排気ユニット18を制御する制御装置25と、この制御装置25に設けられ微陰圧運用および微陽圧運用の何れかに選択的に切換可能な切換手段例えば切換スイッチ30とを備えているため、図1の実施の形態と同様の効果を奏することができる他に、処理に応じて微陰圧運用と微陽圧運用を選択的に行うことが可能となる。
【0041】
この場合、制御装置25によりブロワ29の回転数と排気ユニット18のファン21の回転数が制御され、ブロワ29によるクリーンエアの供給量と排気ユニット18による排気量が調整される。微陰圧運用の場合は、排気量が供給量よりも多くなるように調整され、図1の実施の形態と同様、ローディングエリア11内を微陰圧すなわち外部との差圧が例えば−1〜−3パスカル程度になるように制御する運用がなされる。
【0042】
微陽圧運用の場合は、供給量が排気量よりも多くなるように調整され、ローディングエリア11内を微陽圧すなわち外部との差圧が例えば+1〜+5パスカル程度になるように制御する運用がなされる。そして、このように微陰圧運用と微陽圧運用を選択的に行うことができるため、1台の縦型熱処理装置で、処理ガスの種類(危険性を有するか否か)に応じた運用が可能となり、縦型熱処理装置の有用性が向上する。
【0043】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、排気ユニット18は、必ずしも図示例のようにクリーンルームAの床下ないし階下に設置されている必要はなく、縦型熱処理装置1と同じ床面Fや任意の場所に設置することが可能である。従って、排気ユニット18のダクト19も、必ずしも図示例のように筐体2の底部に接続されている必要はなく、筐体2の後面部等任意の位置に接続することが可能である。また、本発明は、ヒ素だけでなくあらゆる危険ガスを使用するプロセスに適用することが可能である。本発明は、縦型熱処理装置以外に、横型熱処理装置にも適用可能である。
【0044】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【0045】
(1)請求項1に係る発明によれば、被処理体の移載を行うローディングエリア内から被処理体を熱処理炉内に搬入して所定の処理ガス雰囲気で熱処理する熱処理装置において、前記ローディングエリア内にクリーンエアを供給するブロワと、前記ローディングエリア内の雰囲気をフィルタを介して清浄化しつつ排気するためのファンを有する排気ユニットと、前記ローディングエリア内の圧力を検出する圧力検出器と、前記ブロワおよび前記排気ユニットのファンを制御して前記ローディングエリア内を外部との差圧が−1〜−3パスカルの微陰圧または3〜5パスカルの微陽圧になるようにインバータ制御する制御装置と、該制御装置に設けられ微陰圧運用および微陽圧運用の何れかに選択的に切換可能な切換手段とを備えているため、処理に応じて微陰圧運用と微陽圧運用を選択的に行うことが可能となる。
【0046】
(2)請求項2に係る発明によれば、前記制御装置が、前記ローディングエリア内の外部との差圧が−0.5パスカルの時に警報を発して熱処理を停止させると共に、前記ローディングエリア内の外部との差圧を−1〜−2パスカルに制御するため、安全性を確保することができると共にローディングエリア内を所定の清浄度例えばクラス10に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を縦型熱処理装置に適用した実施の形態を示す構成図である。
【図2】同縦型熱処理装置の筐体内の構造を概略的に示す縦断面図、
【図3】微陰圧制御の一例を示す図である。
【図4】微陰圧制御の他の例を示す図である。
【図5】本発明を縦型熱処理装置に適用した他の実施の形態を示す構成図である。
【符号の説明】
1 縦型熱処理装置
w 半導体ウエハ(被処理体)
10 熱処理炉
11 ローディングエリア
18 排気ユニット(排気手段)
21 ファン
22 ULPAフィルタ(フィルタ)
23 ケミカルフィルタ(フィルタ)
25 制御装置
29 ブロワ(ガス供給手段)
30 切換スイッチ(切換手段)
Claims (2)
- 被処理体の移載を行うローディングエリア内から被処理体を熱処理炉内に搬入して所定の処理ガス雰囲気で熱処理する熱処理装置において、前記ローディングエリア内にクリーンエアを供給するブロワと、前記ローディングエリア内の雰囲気をフィルタを介して清浄化しつつ排気するためのファンを有する排気ユニットと、前記ローディングエリア内の圧力を検出する圧力検出器と、前記ブロワおよび前記排気ユニットのファンを制御して前記ローディングエリア内の外部との差圧が−1〜−3パスカルの微陰圧または3〜5パスカルの微陽圧になるようにインバータ制御する制御装置と、該制御装置に設けられ微陰圧運用および微陽圧運用の何れかに選択的に切換可能な切換手段とを備えたことを特徴とする熱処理装置。
- 前記制御装置が、前記ローディングエリア内の外部との差圧が−0.5パスカルの時に警報を発して熱処理を停止させると共に、前記ローディングエリア内の外部との差圧を−1〜−2パスカルに制御することを特徴とする請求項1記載の熱処理装置。
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