JPH0256926A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、処理装置に関する。

（従来の技術） 今般、半導体製造工程の技術革新により、ＩＣチップの
高集積化が進み、一定面積に対してＩＣチップを構成す
る回路数が増加している。即ち。

回路を構成するリード線や電極パッドが超微細化されて
いる。しかし、このように微細化が進むと、例えば微小
な塵でもリード線の断線や、その逆に、各リード線間の
ショートを招くことになる。このことに対応して、製造
工程における防塵対策も、より一層厳重に行なう必要が
ある。

従来の半導体製造装置の防塵対策としては、ウェハに不
純物が付着するのを嫌うため、搬送も人手によらず搬送
装置で行い製造装置もクリーンルームに設置して行われ
ている。クリーンルームでは空気をプレフィルタ、ＨＥ
ＰＡフィルタ等を通して清浄空気として天井から送風装
置により垂直層流を起し、床面から排気するようになっ
ている。

第６図は半導体製造装置例えば縦型熱処理炉■を、クリ
ーンルーム■に設置したようすを示した図である。エア
が送風ダクト（３）から送風されると、プレフィルタ、
ＨＥＰＡフィルタ等のクリーンルームフィルタに）で減
化され清浄空気となる。この清浄空気は、クリーンルー
ム■内を通過して床面■から排気されるようになってい
る。ここで、上記縦型熱処理炉■は、クリーンルーム■
の有効活用のためスルーザラオール対応となっている。

縦型熱処理炉（ト）の反応炉０及び搬送部■のウェハが
取扱われる前面部分は、クリーンルーム■内に設置され
、縦型熱処理炉■の後背面はグレールーム（ハ）と呼ば
れるクリーンルーム■より清浄度の劣る室内に置かれて
いる。しかし縦型熱処理炉■の搬送部■には１反応炉０
が障害となり垂直層流の清浄空気流は達し難く１反応物
等のウェハへの不純物付着を防止することが困難である
。このため、搬送部■の後背面にクリーンベンチ０を設
け、クリーンベンチ０により清浄化した空気を搬送部■
に送風している。即ち、空気を送風ファン（１０）から
、搬送部送風ダクト（１１）を介してプレフィルタ。

ＨＥＰＡフィルタ等のフィルタ（１２）に送風し、清浄
化した空気を搬送部■に送風している。このことにより
、ボート（１３）により支持されたウェハ（１４）に清
浄空気の水平層流を当てることができる。

又、横型の多段式熱処理炉についても同様である。

例えば天井からの垂直層流では、清浄空気を搬送部の最
上段のみにしか送風できない、このため、下層階の搬送
部に清浄空気流を与えるため搬送部の背面に送風装置を
設けていた。

又、装置のスルーザラオール対応にかかわらず、他の半
導体製造装置及び周辺機器において、上記と同様にクリ
ーンルームの垂直層流の清浄空気を、被処理体の搬送部
等に取り入れられない場合がある。このような場合も、
搬送部等に清浄空気を送風するため、空気を、ファンか
らダクトを介してフィルタに送風し、清浄空気として所
定の位置に送風していた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のような防塵対策では、次のような
問題点がある。

清浄空気の送風装置において、ファンとフィルタをダク
トを介して継いでいる。するとダクトの設置スペースが
必要となる。又、ダクトのコンダクタンスを見込まなけ
ればならず、ファンを大型にする必要があった。さらに
、空気をフィルタに均一に供給するために、ダクト内の
構造を複雑にする必要があった。これらのことは、装置
を大型化し、装置の設置スペースの効率を悪くしていた
。

つまり、クリーンルームやメンテナンス用のグレールー
ムの有効活用ができなかった。又、ダクトの設置により
、メンテナンススペースが設けられず、他の周辺機器の
メンテナンスにも悪影響をおよぼしていた。さらに、定
期的なフィルタの交換時に、その都度、ダクトの取り付
は取り外しを行なわなければならず作業性が悪かった。

さらに又、第６図に示す縦型熱処理炉■においては次の
ような問題点がある。

クリーンベンチ■、フィルタ（１２）及び搬送部送風ダ
クト（１１）等の送風装置はそれぞれ搬送部に固定され
ている。このため熱処理炉のメンテナンスを後背面から
行う場合、クリーンベンチ０を開ける時、送風ダクト（
１１）を取り外す必要があり、作業性が悪いという欠点
があった。

この発明は上記点に対処してなされたもので、処理装置
の防塵対策をする際に、装置をコンパクトに納め、メン
テナンス等の作業性が向上する効果を得る処理装置を提
供するものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明に係る処理装置は、予め定められた位置にクリ
ーンエアを送風しながら被処理体の処理を行なう装置に
おいて、上記クリーンエアの発生を扁平ファンを用いて
行なうことを特徴とする。

また、処理炉内との間で被処理体のローディング・アン
ローディングする搬送部にクリーンエアを送風する装置
を上記搬送部への装着部に設け、上記装着部を開閉自在
に設けたことを特徴とする。

（作用効果） 予め定められた位置にクリーンエアを送風しながら被処
理体の処理を行なう装置において、上記クリーンエアの
発生を扁平ファンを用いて行なうことにより、装置をコ
ンパクトに納めることができ、このことにより装置設置
スペースを縮小し、定められた床面積を有効に活用でき
る６又、装置のメンテナンス等も容易に行なえ作業性が
向上する効果がある。

又、処理炉内との間で被処理体のローディング・アンロ
ーディングする搬送部にクリーンエアを送風する装置を
上記搬送部への装着部に設け、上記装着部を開閉自在に
設けたことにより、処理炉のメンテナンスをクリーンル
ーム内で行う必要がなく、細心の注意を払わずにクリー
ンルームを汚染することなく簡単にグレールームで全て
のメンテナンスを行うことができ半導体集積回路素子製
造において非常に有益である。

また、クリーンルーム内にメンテナンスゾーンを確保す
る必要がないため、複数の熱処理炉を使用するシステム
においても熱処理炉を間隙なく設置できるためクリーン
ルームの省スペース化を図ることができ、経済的である
。また、フィルタ及び送風ファンを一体化したため、搬
送部送風ダクトを設けることなく設備も簡単であり送風
装置でも省スペース化を実現でき、システム全体として
非常に効果的である。

〔実施例〕

本発明装置を縦型炉に適用した一実施例を第１図の断面
図及び第２図の正面図を参照して説明する。

第１図においてウェハ上に半導体集積回路素子を形成す
る拡散、ＣＶＤ等の縦型熱処理炉（１５）は送風ダクト
（１６）からクリーンルームフィルタ（１７）を通過し
、床（１８）より排気される垂直のクリーンエアの流れ
を有するクリーンルーム（１９）内に設置されている。

一方、第２図は縦型熱処理炉（１５）の搬送部（２０）
を後背面から見た正面図であり、搬送部（２０）へクリ
ーンエアを送風する装着部（２１）は前面にフィルタで
あるプレフィルタ（２２）を設けたクリーンエアユニッ
ト送風ファン（２３）及びフィルタであるＨＥＰＡフィ
ルタ（２４）を扉（２５）に一体上させて形成される。

この装着部（２１）は縦型熱処理炉（１５）のウェハボ
ート搬送部（２０）の後背面の架台（２６）に抜差蝶番
（２７）で開閉自在に蝶設され、第２図に示す如くコー
ナーキャッチ及び固定用ブラケット等の係止手段（２８
）によりｉ　（２５）の外周に接着されたシール材（２
９）を介して架台（２６）に密着するよう固定される。

これらの装着部（２１）が接続される縦型熱処理炉（１
５）の後背面はクリーンルーム（１９）外のグレールー
ム（３０）に面している。

ウェハボート（３１）の搬送系は、前工程を終了したウ
ェハ（３２）が例えば２５枚キャリヤに収納されて搬送
され、ウェハ移替え装置（図示せず）でキャリア内のウ
ェハ（３２）を熱処理用のウェハボート（３１）例えば
石英ボートに移替える。この時、ウニハウ（３２）はオ
リフラ部で整列された状態になっている。ウェハボート
（３１）の移載終了後、ボート（３１）を縦方向に姿勢
制御して縦型炉（１５）の搬送部（２０）へローディン
グロボット（図示せず）により移送し、予め定められた
位置でローディングロボットにより反応炉（３３）の下
方から挿入する。上記搬送部（２０）ではウェハがボー
ト（３１）に水平して所定間隔で縦方向に配列するため
送風は横方向に行う。

以上のような構成の装着部（２１）を有した縦型熱処理
炉（１５）にメンテナンスの必要を生じた場合、人間が
クリーンルーム（１９）内に入らず、係止手段（２８）
を解除して抜差蝶番（２７）により扉（２５）を開き、
また、必要があれば抜差蝶番（２７）を抜き扉（２５）
を外し、縦型熱処理炉（１５）のメンテナンスを行う。

終了後は再び抜差蝶番（２７）を差し込み係止手段（２
８）により装着部（２１）を固定することができる。

このため、グレールーム（３０）よりクリーンルーム（
１９）の圧力を高圧に設定すれば装着部（２１）の開放
時ゴミはグレールーム側へ排出される送風状態となるた
めクリーンルームを汚染することなく、クリーンルーム
内にメンテナンスゾーンを確保する必要がなくなり、複
数の縦型熱処理炉を設置する場合でもメンテナンスゾー
ンを省くことができ、それぞれの架台を間隙なく配置す
ることが可能となる。

以上本発明の一実施例について説明したが、本発明は縦
型熱処理炉に限定されるものでなく、横型熱処理炉等に
も好適に採用できるのは当然である。またクリーンエア
送風装置の搬送部への取付は装置も上記のものに限定さ
れず蝶着及び／または嵌脱自在であればよい。

にバッチ処理する縦型ＣＶＤ装置の気相エピタキシャル
成長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。

まず、気相エピタキシャル成長装置の構成を説明する。

この装置は、例えば第３図に示すように主に、縦型反応
炉で、軸方向を垂直にした反応管（３４）から成る処理
部（３５）と、この処理部（３５）に、多数の被処理体
例えば半導体ウェハ（３６）を設置したボート（３７）
を、下方の予め定められた位置から上記反応管（３４）
にロード・アンロードする搬送機構（３８）が設けられ
たローディングエリア（３９）とから構成されている。

第５図に示すように上記処理部（３５）には、耐熱性で
処理ガスに対して反応しにくい材質例えば石英からなる
反応管（３４）が、二重管構造で設けられている。即ち
、この反応管（３４）は、上面が封止された筒状の外管
（３４ａ）と、この外管（３４ａ）の内部に非接触状態
で設けられ、上面が封止された筒状の内管（３４ｂ）と
から構成されている。このような反応管（３４）を同軸
的に囲繞する如く筒状加熱機構例えばコイル状に巻回さ
れた抵抗加熱ヒータ（４０）が設けられている。このヒ
ータ（４０）は、上記半導体ウェハ（３６）の載置され
る領域を所望する温度例えば８００〜１０５０℃に均一
に加熱するため電源例えば交流電源（図示せず）に接続
されている。即ち、この交流電源から電力を印加するこ
とにより、ヒータ（４０）が加熱する。

又、上記反応管（３４）の内管（３４ｂ）内には、内管
（３４ｂ）内部に所定の処理ガスを供給するためのガス
供給管（４１）が接続されている。このガス供給管（４
１）は、内管（３４ｂ）の内壁に沿って、上面まで垂直
に設けられている。又、ガス供給管（４１）には所定の
間隔を設けて多数の孔（図示せず）が設けられている。

この孔により、内管（３４ｂ）内に多数のウェハ（３６
）がセットされた時、各ウェハ（３６）の処理面に処理
ガスを水平に送流できる。そして内管（３４ｂ）には、
処理ガスを排気するために、孔（図示せず）が設けられ
ている。この内管（３４ｂ）に設けられた孔は、上記ガ
ス供給管（４１）の孔と、それぞれ対応する位置に設け
られている。又、上記ガス供給管（４１）は、図示しな
いマスフローコントローラ等を介してガス供給源に接続
されている。又、上記反応管（３４）の外管（３４ａ）
には、排気管（４２）が接続されている。この排気管（
４２）は、反応管（３４）内を所望の圧力に減圧及び処
理ガス等を排出可能な真空ポンプ（図示せず）に接続さ
れている。即ち、処理ガスを反応管（３４）内に供給す
ると、処理ガスは、内管（３４ｂ）内の各ウェハ（３６
）設置位置で水平に流れ、この時にウェハ（３６）に処
理を行ない。

そして、内管（３４ｂ）の多数の孔から外管（３４ａ）
側に排出され、外管（３４ａ）下部方向に流れ反応管（
３４）外に排出される。

又、上記のように構成された反応管（３４）内を気密に
設定する如く蓋体（４３）が着脱自在に設けられている
。この蓋体（４３）上方には、上記ウェハ（３６）を設
置したボート（３７）が設けられる。このボート（３７
）には、上記ウェハ（３６）を多数例えば２５枚及びダ
ミーウェハを数枚垂直方向に所定の間隔を設けて積載で
きる。又１．ボート（３７）は、耐熱性で処理ガスに対
して反応しにくい材質例えば石英からなっている。そし
て、このボート（３７）を上記反応管（３４）内の予め
定められた高さ位置に設定可能で、上記反応管（３４）
内の熱を逃がさないための保温筒（４４）が、上記ボー
ト（３７）と蓋体（４３）との間に設けられている。

又、上記蓋体（４３）には２回転駆動モータ（図示せず
）が設けられていて、回転軸が保温筒（４４）底面の中
心に係合されている。このことにより、保温筒（４４）
およびウェハ（３６）を積載したボート（３７）を回転
できるようになっている。ここで、回転軸と蓋体（４３
）とのシールは、磁性流体シールにより行なわれ、反応
管（３４）内の気密が保たれるようになっている。

また、上記蓋体（４３）は、例えばボールネジとモータ
等からなる搬送機構（３８−）に支持されている。

このことにより、上記蓋体（４３）上方に設けられたボ
ート（３７）が昇降移動可能となっている。即ち、上記
ボート（３７）は、処理部（３５）と、この処理部（３
５）の下方に設けられたローディングエリア（３９）間
で移動できる。このローディングエリア（３９）では、
保温筒（４４）上にウェハを積載したボート（３７）を
図示しない搬送装置により受は渡しを実行する。

上述したように気相エピタキシャル成長装置が構成され
ていて、この装置は図示しない制御部により、動作制御
および設定制御される。さらに。

この装置には、次に説明する防策対策がなされている。

例えば第３図に示すように、この装置はクリーンエアを
垂直層流するクリーン度の高い例えばクラス１０のクリ
ーンルーム（４５）と、このクリーンルーム（４５）と
隣接していて、上記クリーンルーム（４５）よりクリー
ン度の低い例えばクラス１　、０００以上のメンテナン
ス用のグレールーム（４６）とに、垂れ壁となるパーテ
ィション（４７）を介してスルーザラオールとして設置
できる。即ち、°コントロールパネル等が設けられた前
面が、上記パーティション（４７）と同一平面となるご
とくクリーンルーム（４５）側に設置され、それ以外の
部分は、グレールーム（４６）側に設置される。このよ
うにスルー゛ザウォール対応として装置を設置すると、
クリーンルーム（４５）内は、上から下に向けてクリー
ンエアが垂直に流れているため、ローディングエリア（
３９）にはクリーンエアが達し鷺い。この対応策として
、ローディングエリア（３９）に、クリーンエアを送風
する送風装置（４８）が設けられている。この送風装置
（４８）は、ローディングエリア（３９）の後背面に設
けられ、グレールーム（４６）側で取り入れた空気を清
浄化し、ローディングエリア（３９）に送風するもので
ある。また、ローディングエリア（３９）に送風された
クリーンエアは、クリーンルーム（４５）側に流れ、こ
こで床方向に流される。上記送風装置（４８）は気相エ
ピタキシャル成長装置をコンパクトに納めるために、例
えば第４図に示すように送風ファン（４９）とフィルタ
（５０）が一体の扁平ファンが用いられている。フィル
タ（５０）は、例えば縦７６０Ｉ、横６１０　Ｉｍ＊　
　奥行５０ｗ１の材質例えばグラス紙で外枠が例えばア
ルミにより形成されている。このフィルタ（５０）に空
気を送り込むファン（４９）は、上記フィルタ（５０）
後背面に一体に設けられている。

上記ファン（４９）は、背面から取り入れた空気を。

フィルタ（４９）全面に均一な供給を行なうため、例え
ばターボファンが用いられている。又、ファン（４９）
は、モータ（５１）例えば単相誘導電動機に係合され、
モータ（５１）の駆動により回転できる。そして、上記
フィルタ（５０）の前面にはアルミパンチングメタル（
図示せず）が設けられ、フィルタ（５０）で清浄化され
た空気の整流を行なっている。上記のようなファン（４
９）とフィルタ（５０）を一体上した送風装置（４８）
は、外形寸法が例えば縦７６０ｍ、　　横６１０＋ｎ＋
ａ、　　奥行１５０ｍａ＋で重量例えば１９ｋｇであり
、薄型の扁平ファンである。又、集塵効率は、超高性能
ＵＬＰＡ形フィルタ（５０）を使用しているので、０．
１μｓの塵の場合９９．９９９％以上となる。このよう
な送風装置（４８）では、ファンとフィルタをダクトで
継ぐ必要がないので、コンパクトであり、また、厚さも
薄い扁平ファンなので、作業性も良く、他の周辺機器の
メンテナンス等も容易に行なえる。

上記のように気相エピタキシャル成長装置には、ローデ
ィング部（３９）にクリーンエアを送風する送風装置（
４８）が設けられているが、さらにこの送風装！（４８
）のクリーン化の効率を向上させるために、プレフィル
タ（５２）が設置されている。このプレフィルタ（５２
）は１例えば不織布フィルタで、送風装！（４８）のさ
らに後方に設けられている。このようにして、扁平ファ
ン型の送風装置（４８）が設けられ、気相エピタキシャ
ル成長装置の防塵対策がなされている。

次に上述した気相エピタキシャル成長装置による。シリ
コン半導体ウェハ上へのＳｉ膜形成処理について説明す
る。

まず、図示しないウェハ移替え装置によりウェハ（３６
）をボート（３７）上に積載する。そして、このボート
（３７）を９図示しないボート搬送装置でローディング
エリア（３９）に搬送する。即ち、ローディングエリア
（３９）に設定した保温筒（４４）上に、ボート（３７
）を載置する。そして、上記ボート（３７）を、搬送機
構（３８）により所定量上昇させ、上記反応管（３４）
内の予め定められた位置に内管（３４ｂ）の内壁に接触
させることなく搬入する。この時、上記反応管（３４）
下端部と上記蓋体（４３）を当接させることにより、自
動的にウェハの位置を位置決めするとともに上記反応管
（３４）内部を気密にする。次に、上記反応管（３４）
内を所望の低圧状態例えば１〜１０Ｔｏｒｒに保つよう
に図示しない真空ポンプで排気制御する。又、予めヒー
タ（４０）に電力を印加し、ヒータ（４０）を所望の温
度例えば８００〜１０５０℃に設定する。又、図示しな
い回転駆動モータにより、ボー　）−（３７）に積載し
たウェハ（３６）を回転する。そして、上記排気制御し
ながらガス供給源から図示しないマスフローコントロー
ラ等で流量を間接しつつ処理ガスを反応管（３４）の内
管（３４ｂ）内に、ガス供給管（４１）から所定時間供
給する。すると、反応管（３４）内管（３４ｂ）内に設
置されたウェハ（３６）表面には、ウェハ（３６）と同
一の結晶軸を有するシリコン（Ｓｉ）の単結晶薄膜を成
長させることができる。

又、処理済ガスは、内管（３４ｂ）に設けられた多数の
孔から外管（３４ａ）に流れ、外管（３４ａ）に接続さ
れた排気管（４２）から排気される。この処理後、処理
ガスの供給を停止し１反応管（３４）内部を不活性ガス
例えばＮ２ガスに置換し、常圧復帰する。そして、上記
処理後のウェハ（３６）を積載したボート（３７）をロ
ーディングエリア（３９）に搬送機構（３８）により搬
送し処理が終了する。

このような処理を実行するに際し、予めローディングエ
リア（３９）を、クリーンエアの送風状態としておく。

この送風は、ローディングエリア（３９）の後背面に設
置した扁平ファンである送風装置（４８）により行なう
。送風袋！（４８）のモータ（５１）を駆動することに
より、ファン（４９）を回転させる。

すると、矢印（５３）で示すように、まずグレールーム
（４６）内の空気がプレフィルタ（５２）を通過する。

このプレフィルタ（５２）を通過した比較的クリーンな
空気が、ファン（４９）内に取り込まれる。このファン
（４９）内に取り込まれた空気は、ファン（４９）によ
り、フィルタ（５０）全面に均一に供給される。そして
、フィルタ（５０）により、塵が取り除かれる。

この塵が取り除かれたクリーンエアは、図示しないアル
ミパンチングメタルにより整流され、ローディングエリ
ア（３９）に風量例えば１ｏ１１３／＊ｉｎで水平に送
風される。そして、クリーンエアは、ローディング−エ
リア（３９）内に存在している塵等を除去しながらクリ
ーンルーム（４５）方向に流される。

そして、クリーンルーム（４５）に達したエアは、クリ
ーンルーム（４５）のダウンフローにより床方向に排出
される。このように、ローディングエリア（３９）にク
リーンエアを送風することにより、ローディングエリア
（３９）に存在する塵等を排出でき。

ウェハ（３６）への塵等の付着を防止でき、ウェハ（３
６）への悪影響を防止するとともに、歩留まりの向上に
も寄与する。

上述したようにこの実施例によれば、クリーンエアの発
生を扁平ファンを用いて行なうことにより、所定の位置
をクリーンな状態に保て、なおかつ、装置をコンパクト
に納めることができる。また、扁平ファンは、軽量薄型
なので、取り扱い易く、メンテナンス等の作業性の向上
につながる。

さらに、扁平ファンは、薄型なので、設置空間近辺を有
効に活用でき、他の、装置に組み込まれている機器の、
設置やメンテナンスが容易に行なえ汎用性に優れている
。

この発明は、上記実施例に限定するものではなく、例え
ば処理装置は、気相エピタキシャル成長装置でなくとも
何れでも良く、拡散・酸化装置やアニール装置等の熱処
理装置や、スパッタ・エツチング・アッシング・イオン
注入・プローブ装置・搬送装置・ウェハ移替え装置など
様々な処理をする装置に適用できる。

又、送風装置である扇子ファンに設けられたモータは、
単相コンデンサ誘導電動機に限定するものではなく、例
えば超薄型のプリントモータを使用しても良く、このプ
リントモータを使用すると、ファンをさらに薄型にする
ことができ、より効果が顕著なものとなる。

さらに、処理装置はスルーザーウォール対応のものでな
くとも良く、クリーンルーム内に据置く形式のものでも
何れでも良い、据置き型の場合、扁平ファンを用いると
処理装置をコンパクトにできるもので、維持に莫大な費
用が必要なりリーンルームの設置スペースが小さくてす
み、クリーンルームの有効活用が行なえ上記実施例と同
様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を説明するための装置の
断面図、第２図は第１図装置のクリーンベンチの正面図
、第３図は本発明装置の他の実施例を説明するための気
相エピタキシャル成長装置の構成図、第４図は第３図装
置に用いられる扁平ファンの説明図、第５図は第３図装
置の処理部を説明するための構成図、第６図は従来の装
置を示す説明図である。 １５・・・縦型熱処理炉　　　２０・・・搬送部２１・
・・装着部　　　　　　２２・・・プレイフィルタ２３
・・・送風ファン　　　　２４・・・ＨＥＰＡフィルタ
２５・・・ｉ　　　　　　　　　２９・・・シール材３
５・・・処理部 ３９・・・ローディングエリア ４８・・・送風装置 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め定められた位置にクリーンエアを送風しなが
   ら被処理体の処理を行なう装置において、上記クリーン
   エアの発生を扁平ファンを用いて行なうことを特徴とす
   る処理装置。
2. （２）処理炉内との間で被処理体のローディング・アン
   ローディングする搬送部にクリーンエアを送風する装置
   を上記搬送部への装着部に設け、上記装着部を開閉自在
   に設けたことを特徴とする処理装置。