(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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）
【図１】
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【図２】
0004578615.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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