JPS6381920A - 処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、処理技術、特に、半導体装置の製造における
ウェハ処理工程での拡散装置を用いたアニールなどに適
用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

拡散装置を用いた半導体ウェハのアニールについては、
株式会社工業■査会、昭和５８年１１月１５日発行、「
電子材料ｊ　１９８３年１１月号別冊、Ｐ７５〜Ｐ７９
に記載されている。

その概要は、筒状のヒータの内部に石英管などからなる
処理室を固定し、この処理室の開口端から、該開口端の
蓋体を兼ねる石英治具などに保持された複数の半導体ウ
ェハを挿入することにより、密閉された処理室内の所定
のガス雰囲気および温度の下でアニールが行われるよう
にしたものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、上記のような構造の拡散装置を用いたアニー
、ルにおいては、たとえば、ＭＯ３構造の半導体素子の
ゲート絶縁膜と半導体基板との境界における界面準位密
度の安定化などの目的で行われる水素ガス雰囲気でのア
ニールのように、半導体ウェハが高温のアニール温度か
ら比較的低温になるまで水素ガス雰囲気を維持すること
が要求される場合、半導体ウェハを外部に搬出するため
処理室の開口端が開放される際にも処理室の内部に水素
ガスを供給し続ける必要があり、処理室の開口端から外
部に流出される水素ガスなどを回収することができず、
危険であるなどの問題があることを本発明者は見い出し
た。

本発明の目的は、処理室の外部への処理流体の散逸を防
止して安全に処理を遂行することが可能な処理技術を堤
供することにある。

本発明の他の目的は、良好な処理結果を得ることが可能
な処理技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、加熱手段によって所定の温度に加熱される処
理室に被処理物を健胃させ、処理流体を供給することに
よって所定の処理を施す処理装置で、処理室およびこの
処理室の蓋体を兼ねる被処理物の搬送治具を加熱手段に
対して相対的に移動自在にし、処理室を加熱手段の外部
に引き出した状態で、搬送治具に保持された被処理物の
搬入および搬出に伴う処理室の開閉操作が行われるよう
にしたものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、たとえば、被処理物が高温の処
理温度から比較的低温になるまで処理流体の雰囲気に維
持することが要求される処理などにおいて、内部の処理
流体雰囲気を維持した状態で処理室を加熱手段の外部に
引き出して冷却した後に不活性ガスなどに置換し、その
後、被処理物の搬出を行うことにより、処理流体を外部
に散逸させることなく、安全に処理を遂行することがで
きる。

また、処理室の開閉に際しての外気の巻き込みなどが防
止され、処理流体雰囲気を安定にすることが可能となり
、良好な処理結果を得ることができる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例である処理装置の要部を示
す説明図である。

軸をほぼ鉛直方向にした筒状の加熱手段１の内部には、
石英管などからなる処理室２が軸方向に挿入されており
、内部が所定の温度に加熱されるように構成されている
。

加熱手段１と処理室２との間には管状の均熱体１ａが介
設されており、該加熱手段１からの輻射熱などによる処
理室２の各部の加熱が均一に行われる構造とされている
。

処理室２の上端部は閉止されるとともに下端部は開放さ
れ、出入口２ａをなしている。

この出入口２ａの周囲には、処理室２の内壁面に沿って
延長されることにより先端部が該処理室２の閉止された
上端の内部に開口されるガスノズル３が接続されている
。

また、出入口２ａの周囲には、径方向に開口される排気
口４が形成されている。

そして、出入口２ａを閉止した状態で、排気口４を通じ
て排気するとともに、ガスノズル３を通じて、たとえば
水素ガスなどの処理流体５を供給することにより、閉止
された上端から下端の出入口２ａの方向に処理流体５が
流通され、処理室２の内部が処理流体５の雰囲気にされ
るものである。

さらに、処理室２の下方には、昇降軸６によって該処理
室２および加熱手段１に対して相対的に昇降され、処理
室２の出入口２ａの蓋体を兼ねる搬送台７ａと、この搬
送台７ａの中央部に固定される複数の保持片７ｂなどと
からなる搬送治具７が設けられている。

搬送治具７の複数の保持片７ｂには、高さ方向に所定の
間隔で図示しない溝が刻設されており、複数の半導体ウ
ェハなどの被処理物８０周辺部をこの溝に着脱自在に嵌
合させることによって複数の被処理物８が処理室２の軸
方向に所定の間隔でほぼ水平に保持される構造とされて
いる。

そして、搬送治具７を上昇させることにより、複数の被
処理物８を保持した保持片７ｂを出入口２ａを通じて処
理室２の内部に軸方向に挿入するとともに、搬送台７ａ
によって処理室２の出入口２ａを閉止し、保持片７ｂに
保持された複数の被処理物８を処理室２の内部の所定の
温度および処理流体５の雰囲気の下に所定の時間だけ位
置させることにより、たとえば処理流体５の雰囲気の下
でのアニールなどが行われるものである。

この場合、処理室２の下端部は、昇降ステージ９によっ
て支持されており、さらに昇降ステージ９は紙面に垂直
な方向に平行に配設された複数の送りねじ１０に螺合さ
れている。

そして、複数の送りねじ１０を図示しないモータなどに
よって所定の方向に適宜回動させることにより、昇降ス
テージ９が上下動され、該昇降ステージ９に下端部を支
持された処理室２が、前記の搬送治具７の昇降動作と独
立にまたは同期して、加熱手段１の内部に対して相対的
に出入りする構造とされている。

以下、本実施例の作用について説明する。

まず、処理室２は加熱手段の１の内部に挿入された状態
にあるとともに、搬送治具７は、処理室２の下方すなわ
ち加熱手段ｌの外部に降下されている。

この状態で、搬送治具７の保持片７ｂには、外部から複
数の半導体ウェハなどの被処理物８がセットされる。

その後、送りねじｌＯを所定の方向に回、転させること
により、昇降ステージ９に支持された処理室２が加熱手
段１の外部に降下され、加熱手段１の外部において、搬
送治具７の保持片７ｂに保持された複数の被処理物８が
処理室２の内部軸方向に相対的に挿入されるとともに、
搬送台７ａによって出入口２ａが閉止され、処理室２は
密閉状態にされる。

さらに、密閉された処理室２の内部がガスノズル３を通
じて供給される不活性ガスなどによって置換された後、
処理室２と搬送治具７とが一体となって加熱手段１の内
部に上昇され、処理室２の内部に収容された複数の半導
体ウェハなどの被処理物８が加熱手段１によって所定の
温度に加熱される。

次に、処理室２の内部は、排気口４を通じて排気される
とともに、ガスノズル３を通じて水素ガスなどの処理流
体５が供給され、所定の温度および水素ガスなどの処理
流体５の雰囲気の下で複数の半導体ウェハなどのアニー
ルが行われる。

この時、排気口４を通じて排出される水素ガスなどの処
理流体５は図示しないガス処理機構に導かれ、燃焼され
るなどして安全に処理される。

所定の時間が経過した後、処理室２の内部の水素ガスな
どの処理流体５の雰囲気および密閉状態を維持したまま
で、処理室２および搬送治具７は一体となって降下され
、加熱手段１の外部に取り出される。

そして、処理室２の温度が所定の値に低下した後、ガス
ノズル３から不活性ガスなどを供給することにより、処
理室２の内部の処理流体５の雰囲気が不活性ガスに置換
される。

その後、処理室２のみを加熱手段ｌの内部に上昇させる
ことにより、加熱手段１の外部において処理室２が開放
され、アニールされた複数の半導体ウェハなどの被処理
物８が外部に取り出された状態となり、未処理の被処理
物８との入れ換え作業が行われる。

なお、上記の説明では、半導体ウェハなどの被処理物８
に対してアニールを行う場合について説明したが、処理
流体５や加熱温度などを適当に選ぶことにより、酸化膜
の形成処理や化学気相成長による所定の物質からなる薄
膜の形成処理などが可能であることはいうまでもない。

このように、本実施例においては以下の効果を得ること
ができる。

（１）、処理室２と、被処理物８を保持する保持片７ａ
および処理室２の出入口２ａの蓋体を兼ねる搬送台７ａ
を備え、該処理室２に対して被処理物８の搬入および搬
出を行う搬送治具７とが加熱手段１に対して相対的に移
動自在にされ、搬送治具７による処理室２に対する被処
理物８の搬入および搬出に伴う出入口２ａの開閉操作が
加熱手段１の外部で行われるように構成されているため
、たとえば、半導体ウェハに形成された半導体素子のＭ
Ｏ８構造のゲート絶縁膜と半導体基板との境界における
界面準位密度を安定化する目的で行われる水素ガス雰囲
気におけるアニールなどのように、半導体ウェハが高温
のアニール温度から比較的低温の状態になるまで水素ガ
ス雰囲気を維持する必要から、従来の拡散装置形の装置
では処理室２の開閉操作などに際して不活性ガスなどに
よる置換ができない場合などにおいても、可燃性の水素
ガスなどを外部に散逸させることなく、水素ガスなどの
処理流体５の雰囲気の下でのアニールなどの処理を安全
に行うことができる。

（２）、前記（１）の結果、処理室２に対する被処理物
８の搬入および搬出などに際しての外気の巻き込みなど
が回避され、処理室２の内部の雰囲気を安定にすること
ができるので良好なアニール結果を得ることができる。

（３）、前記（１）、（２）の結果、半導体装置の製造
にふけるウェハ処理工程での生産性が向上される。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、装置全体を反転させた構造としてもよ（、さ
らに加熱手段に対する処理室および搬送治具の相対的な
移動方向が水平方向であってもよい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体ウェハのアニ
ールに適用した場合について説明したが、これに限定さ
れるものではなく、所定の雰囲気および温度のもとで行
われる処理に広く適用できる。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、加熱手段によって所定の温度に加熱される処
理室に被処理物を位置させ、処理流体を供給することに
よって所定の処理を施す処理装置であって、前記処理室
および該処理室の蓋体を兼ねる前記被処理物の搬送治具
が前記加熱手段に対して相対的に移動自在にされ、前記
処理室が前記加熱手段の外部に引き出された状態で、前
記搬送治具に保持された前記被処理物の搬入および搬出
に伴う前記処理室の開閉操作が行われるので、たとえば
、被処理物が高温の処理温度から比較的低温になるまで
処理流体の雰囲気に維持することが要求される処理など
において、内部の処理流体雰囲気を維持した状態で処理
室を加熱手段の外部に引き出して冷却した後に不活性ガ
スなどに置換し、その後、被処理物の搬出を行うことに
より、処理流体を外部に散逸させることなく、安全に処
理を遂行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である処理装置の要部を示す
説明図である。 １・・・加熱手段、ｌａ・・・均熱体、２・・・処理室
、３・・・ガスノズル、４・・・排気口、５・・・処理
流体、６・・・昇降軸、７・・・搬送治具、７ａ・・・
搬送台、７ｂ・・・保持片、８・・・被処理物、９・・
・昇降ステージ、１０・・　・送りねじ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加熱手段によって所定の温度に加熱される処理室に
   被処理物を位置させ、処理流体を供給することによって
   所定の処理を施す処理装置であって、前記処理室および
   該処理室の蓋体を兼ねる前記被処理物の搬送治具が前記
   加熱手段に対して相対的に移動自在にされ、前記処理室
   が前記加熱手段の外部に引き出された状態で、前記搬送
   治具に保持された前記被処理物の搬入および搬出に伴う
   前記処理室の開閉操作が行われることを特徴とする処理
   装置。 ２、前記加熱手段が軸を鉛直にして配設され、前記処理
   室および前記搬送治具を該加熱手段に対して相対的に昇
   降させることにより、該処理室の前記加熱手段に対する
   挿入および取り出しと、前記処理室に対する前記搬送治
   具に保持された前記被処理物の搬入および搬出とが行わ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の処理
   装置。 ３、前記被処理物および処理流体が、それぞれ半導体ウ
   ェハおよび水素ガスであり、前記処理が水素ガス雰囲気
   中におけるアニールであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の処理装置。