JP3610900B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハなどの被処理体に成膜処理などの熱処理を施す熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体集積回路を形成するには、半導体ウエハ等の被処理体に対して、成膜処理、酸化拡散処理、アニール処理、エッチング処理等の各種の処理を繰り返し行なうが、このような熱処理を行なう熱処理装置の内、一度に多数枚の半導体ウエハに対して処理を行なうことができる、いわゆるバッチ式の縦型の熱処理装置が多く用いられている。
図８は真空排気系を有しない従来のバッチ式の縦型熱処理装置の一例を示す概略斜視図、図９は図８に示す装置の平面図、図１０は真空排気系を有する従来のバッチ式の縦型熱処理装置の一例を示す概略斜視図、図１１は図１０に示す装置の平面図である。
【０００３】
この熱処理装置２は、装置本体４と、ガスボックス６と、電気系ボックス８とにより主に構成される。上記装置本体４は全体が筐体１２に囲まれており、この中には周囲に加熱ヒータを配置して、内部で一度に多数枚の半導体ウエハに対して所定の熱処理を施す縦型の処理容器１４が設けられると共に、その前面側には、半導体ウエハを収容したキャリア（図示せず）を搬入・搬出させる搬出入ポート１６が形成されている。この搬出入ポート１６側が操作面側となり、その反対側が裏面側となる。更に、図示されていないが、この筐体１２内には、カセットを載置するカセットストッカや、ウエハ搬送機、ボートエレベータ等の種々の機構及び部材が設けられている。
【０００４】
上記ガスボックス６と上記電気系ボックス８とは、ガスボックス６を上段にして上下に積み重ねられている。そして、このガスボックス６と電気系ボックス８は、装置本体４の裏面側にメンテナンス空間１８を隔てて設けられており、上記ガスボックス６の内部には拡散処理等の熱処理に必要な処理ガスを清浄化するフィルタや開閉弁やマスフローコントローラのような流量制御器等を内蔵するガス制御ユニット２０が収容されている。このガスボックス６の全体はガスボックス筐体２２により覆われて、その前面にはガス操作表示パネル２２Ａが設けられる。上記ガスボックス６には、複数、図示例では３本のガス供給ライン２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃが接続されており、これらの各ガス供給ライン２４Ａ〜２４Ｃは下方へ引き回されて、必要なガスを床下に配設されている集中ガス源より導入するようになっている。また、このガスボックス６からはボックス排気ライン２６が下方に向けて延びており、床下に設けた排気設備によりガスボックス６内を吸引排気するようになっている。また、上記電気系ボックス８は、必要な電気系部品を収容したものである。尚、電源トランス等は、これが設置されるクリーンルームの床下などに設置される。
【０００５】
そして、装置本体４とガスボックス６との間は、配線用ダクト２８で連結されており、この下部に種々のガス配管３０を通して、上記ガスボックス６から処理容器１４内側へ各種の処理ガスを供給し得るようになっている。このダクト２８内には、必要な配線ケーブルが収容される。そして、装置本体４側のガス取り込み部には上記ガス配管３０に接続されるバルブボックス３２が設けられており、このバルブボックス３２内に最終段の開閉弁やフィルタを内蔵させて、配管の引き回しに起因する流量制御の精度劣化等を防止している。
上記熱処理装置２は、大気圧で、或いは大気圧近傍で拡散処理やアニール処理を行う装置であるが、ＣＶＤ成膜処理等を行うには大がかりな真空排気系が必要であり、この場合には、図１０及び図１１に示すように、上記ガスボックス６と電気系ボックス８の一体化物に背中合わせとなるように排気ボックス３４を併設している。尚、この場合、ガスボックス６と電気系ボックス８は図８及び図９に示す場合とは反対側に向けて、操作を行うようになっている。この排気ボックス３４内には、排気管３８に介設して開閉弁、圧力制御弁、トラップ機構等（図示せず）が設けられるが、この排気ボックス３４の排気管３８と上記装置本体４の処理容器１４との間は大口径の真空排気管３６により接続され、この排気管３８を床下に設けた真空ポンプ（図示せず）に接続して処理容器１４内を真空引きするようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の熱処理装置が設置されるクリーンルームは、単位面積当たりの維持コストが非常に高いことから、装置自体の占有スペースを減少させることは勿論必要であるが、更に、この熱処理装置全体をメンテナンスするために確保すべきスペースを極力減少させることが求められている。
しかしながら、クリーンルームの多くは、装置の階下にガス供給ラインや排気ラインを設けているため、上記した従来の熱処理装置２にあっては、ガスボックス６と電気系ボックス８との一体化物と装置本体４との間にメンテナンス空間１８を設ける必要があるばかりか、その一体化物の裏面側には、ガス供給ライン２４Ａ〜２４Ｃやボックス排気ライン２６を配設するための配管スペース４０も必要となり、全体としての必要スペースが非常に大きくなってしまうという問題があった。また、図１０及び図１１に示す従来装置例の場合には、一体化物のガス操作パネル２２Ａ側に、上記配管スペース４０よりも面積の大きな、メンテナンス空間４２を設けなければならない、という問題があった。
【０００７】
特に、ウエハサイズが２０ｃｍ（８インチ）から３０ｃｍ（１２インチ）へ大きくなるに従って、装置自体も格段に大きくなり、上記した問題点の早期解決が望まれている。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、装置の占有スペースのみならず、このメンテナンス空間も含めた必要なスペースを大幅に削減することが可能な熱処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、複数の被処理体に対して処理ガスにより所定の処理を施すための処理容器を収容する装置本体と、前記処理ガスの供給を制御するガス制御ユニットを収容するガスボックスと、電気部品を収容する電気系ボックスとを有する熱処理装置において、前記装置本体の裏面にメンテナンスドアを設け、前記ガスボックスと前記電気系ボックスとを、前記ガスボックスを下方にした状態でフレーム筐体で上下に接合して一体化物とすると共に、この一体化物の側面を前記装置本体の裏面に、前記メンテナンスドアを避けて連結するように構成したものである。
これにより、ガスボックスを電気系ボックスの下段に位置させ、しかも上記両ボックスの一体化物を装置本体の裏面側へ接合するようにしたので、従来必要とされた配管スペースが不要となり、また、一体化物も装置本体のメンテナンス空間の一部に配置されることになるので、装置占有スペースと装置のメンテナンス空間とを含む全体としての必要スペースを大幅に削減することが可能となる。
【０００９】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記ガスボックスのガス操作パネルと、前記電気系ボックスの電気操作パネルとは、前記メンテナンスドアの後方に位置するメンテナンス空間に臨ませて配置される。
また、例えば請求項３に規定するように、前記処理容器内の真空引きを制御するための排気ユニットを収容する排気ボックスを、前記メンテナンス空間を挟んで前記一体化物に対向させて前記装置本体の裏面に接合する。
これによれば、処理容器内の真空引きを行う排気ボックスも装置本体の裏面に直接接合しているので、全体としての必要スペースを一層削減することが可能となる。
【００１０】
この場合、例えば請求項４に規定するように、前記一体化物のメンテナンスを行う一体化物メンテナンス空間と、前記排気ボックスのメンテナンスを行う排気メンテナンス空間と、前記装置本体のメンテナンス空間とを共用する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る熱処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の熱処理装置の第１実施例の裏面側を示す斜視図、図２は図１に示す装置の平面図、図３は図１に示す装置の側面図、図４は本発明装置の第１実施例の必要スペースの削減効果を説明するための説明図である。尚、ここでは先に説明した従来装置と同一構成部分については同一符号を付して説明する。
この熱処理装置５０は、大気圧、或いは大気圧近傍で拡散処理等の熱処理を行う装置であり、後述するようにここでは真空排気系を設けていない。
【００１２】
まず、この熱処理装置５０は、装置本体４と、ガスボックス６と、電気系ボックス８とにより主に構成される。上記装置本体４は全体が筐体１２に囲まれており、この中には周囲に加熱ヒータを配置して、内部で一度に多数枚の半導体ウエハに対して熱拡散等の所定の熱処理を施す縦型の処理容器１４が設けられると共に、その前面側には、半導体ウエハを収容したキャリア（図示せず）を搬入・搬出させる搬出入ポート１６及び本体操作パネル１７（図２参照）が形成されている。この搬出入ポート１６側が操作面側となり、その反対側が裏面側となる。
更に、図示されていないが、この筐体１２内には、カセットを載置するカセットストッカや、ウエハ搬送機、ボートエレベータ等の種々の機構及び部材が設けられている。また、上記筐体１２の裏面側には上記処理容器１４を搬出入したり、この装置本体４内をメンテナンスする際に、開閉されるメンテナンスドア５２が開閉可能に設けられる。
【００１３】
上記ガスボックス６と上記電気系ボックス８とは、ガスボックス６を下段にして上下に積み重ねられている。そして、このガスボックス６と電気系ボックス８は、フレームを用いて縦長の直方体状に組み立てられたフレーム筐体５４により上下に接合されており、一体化物５６として構成されている。そして、この一体化物５６の幅の狭い側面を、上記装置本体４の裏面の一側に連結するように接合させている。この場合、勿論のこととして、上記メンテナンスドア５２を避けるように上記一体化物５６を接合している。
【００１４】
上記ガスボックス６の内部には拡散処理等の熱処理に必要な処理ガスを清浄化するフィルタや開閉弁やマスフローコントローラのような流量制御器等を内蔵するガス制御ユニット（図示せず）が収容されている。このガスボックス６の全体はプレート５８により覆われて、その前面の一部にはガス操作表示パネル２２Ａが設けられ、また、前面のパネル５８も開閉可能になされている。そして、このガスボックス６の上部には複数、図示例では３つのガス出口６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃが設けられる。また、上記電気ボックス８は、必要な電気部品やガス検出器等が収容されており、この前面にはガス指示計や表示ランプや操作ボタン等の電気系操作表示パネル８Ａが設けられる。そして、これらの各パネル８Ａ、２２Ａは、装置本体４の裏面側である装置本体４のメンテナンス空間６２に臨ませて設けられている。
【００１５】
そして、図３に示すように、この熱処理装置５０を設置するクリーンルームの床は、上床６４と下床６６とよりなる２重構造になされており、この上床６４と下床６６との間に形成されたユティリティ空間６８内に、必要ガスを供給するガス通路７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、略常圧での排気を行う常圧排気管７２、必要な装置毎に真空ポンプ７４を設けた真空排気管７６、各種の配線コード７８等が設けられている。尚、本実施例では常圧処理を行うことから、真空ポンプ７４や真空排気管７６は用いられない。更に、このユティリティ空間６８内には、電源トランス等も設置される。
そして、上記各ガス通路７０Ａ〜７０Ｃは、上記ガスボックス６よりその下方へ直接的に延びる各ガス供給管２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃへ接続され、このガスボックス６の上部に設けた各ガス出口６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃと上記処理容器１４とを連絡するようにガス管８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃを接続し、必要なガスを流量制御しつつ処理容器１４内へ供給し得るようになっている。
【００１６】
また、ガスボックス６の下端部には、このガスボックス６内の雰囲気を吸引排気するための複数（図示例では３つ）のボックス排気口８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃが設けられており、各ボックス排気口８０Ａ〜８０Ｃを選択的に使用し得るようになっている。図３に示す場合には、中央に位置するボックス排気口８０Ｂを用いており、これに常圧排気管７２を接続している。このように複数のボックス排気口８０Ａ〜８０Ｃを設けて選択的に利用できるようにした理由は、上記ユティリティ空間６８内に設けた床梁（図示せず）等の障害物によって特定のボックス排気口が利用できなくなる場合を考慮したものである。
また、このガスボックス６の一側を上下方向に貫通させるようにして、上記電気系ボックス８に連絡する配線コード７８を配設している。
【００１７】
このようになされた本発明装置は、一般的には、複数台が隣同士を接して並設されることになる。この本発明装置によれば、ガスボックス６を電気系ボックス８の下段に位置させた状態で両ボックスを接合して一体化物５６とし、この一体化物５６を装置本体４の裏面側にメンテナンスドア５２を避けるようにして取り付けるようにしているので、ガスボックス６からのガス供給管２４Ａ〜２４Ｃは、この一体化物５６の外側を引き回すことなく下方に直接延ばして床下のユティリティ空間６８に配設されている各ガス通路７０Ａ〜７０Ｃに直接連結でき、従来装置で必要とされた配管引き回し用のスペース（図９参照）をなくすことが可能となる。
また、上記したようにガスボックス６と電気系ボックス８との一体化物５６を、装置本体４の裏面側のメンテナンス空間６２の一部に配置させるようになっており、そして、この装置本体４のメンテナンス空間６２と上記一体化物５６をメンテナンスするための一体化物メンテナンス空間とを共用させるようにしている。従って、以上の理由より、装置の占有スペースと装置のメンテナンス空間とを含む全体としての必要スペースを大幅に削減することができる。
【００１８】
このように、本発明装置の第１実施例の省スペース化の効率について、図４を参照して従来装置の場合と比較して説明する。図４（Ａ）は従来装置の配置の場合（図９に対応）を示し、図４（Ｂ）は本発明装置の配置の場合を示し、図中、斜線部分はメンテナンス空間（配管スペースを含む）を示す。図４（Ａ）に従来装置の場合には、装置本体４とガス電気系ボックス６、８の両裏面側にそれぞれメンテナンス空間１８と配管スペース４０を必要としている。この場合、ウエハサイズにもよるが、装置本体４の長さＨ１は１９００ｍｍ程度、メンテナンス空間１８の長さＨ２は１２００ｍｍ程度、ガスボックス６と電気系ボックス８の長さＨ３は６００ｍｍ程度、配管スペース４０の長さＨ４は６００ｍｍ程度である。
尚、このメンテナンス空間１８は、処理容器ヒータを搬出入するヒータ通路も兼ねている。
【００１９】
これに対して、図４（Ｂ）に示す本発明装置の第１実施例の場合には、装置本体４の長さＨ１が同じく１９００ｍｍ程度、一体化物５６の置かれているメンテナンス空間６２の長さＨ５は１０００ｍｍ程度、更にその背面側に必要とされるヒータ通路８０の長さＨ６は８５０ｍｍ程度であり、本発明装置の方が遥かに省スペース化に寄与させることができる。
また、本発明装置の場合には、ガスボックス６から処理容器１４に至るガス管８０Ａ〜８０Ｃ（図３参照）の長さが非常に短いので、従来装置で必要とされたバルブボックス３２（図９参照）を省略することができる。
【００２０】
上記実施例の熱処理装置５０は、大気圧で、或いは大気圧近傍で拡散処理やアニール処理を行う熱処理装置を例にとって説明したが、真空雰囲気下にてＣＶＤ成膜等を行う熱処理装置についても本発明を適用することができる。この真空雰囲気下にてＣＶＤ成膜処理等を行うには大がかりな真空排気系が必要であり、この場合には、図５及び図６に示すように、上記ガスボックス６と電気系ボックス８の一体化物５６に対向するようにメンテナンス空間６２を挟んで排気ボックス３４を装置本体４の裏面に接合させている。この排気ボックス３４は、全体がパネル８２により覆われており、メンテナンス空間６２側は開閉可能になっている（図５中においては一部のパネルを取った状態を示す）。この排気ボックス３４内には開閉弁８４、トラップ機構８６、圧力制御弁８８等が設けられるが、この排気ボックス３４の排気管３８の上端は直接的に処理容器１４へ接続され、この排気管３８の下端は床下に設けた真空ポンプ７４（図３参照）に接続して処理容器１４内を真空引きするようになっている。
【００２１】
この実施例の場合には、先に説明した実施例の作用効果に加えて、装置本体４のメンテナンス空間６２と、一体化物５６をメンテナンスする一体化物メンテナンス空間と、排気ボックス３４をメンテナンスする排気メンテナンス空間とを共用させるようにしているので、全体として必要スペースを更に少なくして省スペース化に寄与することが可能となる。尚、この場合、排気ボックス３４を設置した領域だけメンテナンス空間６２が狭くなるが、上記各部材をメンテナンスするには十分な広さである。
【００２２】
このように、本発明装置の第２実施例の省スペース化の効率について、図７を参照して従来装置の場合と比較して説明する。図７（Ａ）は従来装置の配置の場合（図１１に対応）を示し、図７（Ｂ）は本発明装置の配置の場合を示し、図中斜線部分はメンテナンス空間（配管スペースを含む）を示す。図７（Ａ）に従来装置の場合には、装置本体４とガス電気系ボックス６、８の両裏面側にそれぞれメンテナンス空間１８と配管スペース４０を必要としている。また、排気ボックス３４のメンテナンス空間は、装置本体４のメンテナンス空間を共用している。この場合、ウエハサイズにもよるが、装置本体４の長さＨ１は１９００ｍｍ程度、メンテナンス空間１８の長さＨ２は１２００ｍｍ程度、排気ボックス３４の長さＨ８は６００ｍｍ程度、ガスボックス６と電気系ボックス８の長さＨ３は６００ｍｍ程度、配管スペース４０の長さＨ４は６００ｍｍ程度である。
尚、このメンテナンス空間１８は、処理容器ヒータを搬出入するヒータ通路も兼ねている。
【００２３】
これに対して、図７（Ｂ）に示す本発明装置の第２実施例の場合には、装置本体４の長さＨ１が同じく１９００ｍｍ程度、一体化物５６及び排気ボックス３４の置かれているメンテナンス空間６２の長さＨ５は１０００ｍｍ程度、更にその背面側に必要とされるヒータ通路８０の長さＨ６は８５０ｍｍ程度であり、本発明装置の方が遥かに省スペース化に寄与させることができる。
尚、以上の各数値例は、比較のために単に一例を示したに過ぎず、これらに限定されないのは勿論である。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハに対して熱処理する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、ＬＣＤ基板、ガラス基板等に熱処理する場合にも、本発明を適用できるのは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の熱処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１、２に係る発明によれば、ガスボックスを電気系ボックスの下段に位置させ、しかも上記両ボックスの一体化物を装置本体の裏面側へ接合するようにしたので、従来必要とされた配管スペースが不要となり、また、一体化物も装置本体のメンテナンス空間の一部に配置されることになるので、装置占有スペースと装置のメンテナンス空間とを含む全体としての必要スペースを大幅に削減することができる。
請求項３、４に係る発明によれば、処理容器内の真空引きを行う排気ボックスも装置本体の裏面に直接接合しているので、全体としての必要スペースを一層削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の熱処理装置の第１実施例の裏面側を示す斜視図である。
【図２】図１に示す装置の平面図である。
【図３】図１に示す装置の側面図である。
【図４】本発明装置の第１実施例の必要スペースの削減効果を説明するための説明図である。
【図５】本発明の熱処理装置の第２実施例の裏面側を示す斜視図である。
【図６】図５に示す装置の平面図である。
【図７】本発明装置の第２実施例の必要スペースの削減効果を説明するための説明図である。
【図８】真空排気系を有しない従来のバッチ式の縦型熱処理装置の一例を示す概略斜視図である。
【図９】図８に示す装置の平面図である。
【図１０】真空排気系を有する従来のバッチ式の縦型熱処理装置の一例を示す概略斜視図である。
【図１１】図１０に示す装置の平面図である。
【符号の説明】
４ 装置本体
６ ガスボックス
８ 電気系ボックス
１４ 処理容器
３４ 排気ボックス
５０ 熱処理装置
５２ メンテナンスドア
５４ フレーム筐体
５６ 一体化物
６０Ａ〜６０Ｃ ガス出口
６２ メンテナンス空間
７０Ａ〜７０Ｃ ガス通路
７２ 常圧排気管
７４ 真空ポンプ
７６ 真空排気管

Claims (4)

1. 複数の被処理体に対して処理ガスにより所定の処理を施すための処理容器を収容する装置本体と、前記処理ガスの供給を制御するガス制御ユニットを収容するガスボックスと、電気部品を収容する電気系ボックスとを有する熱処理装置において、前記装置本体の裏面にメンテナンスドアを設け、前記ガスボックスと前記電気系ボックスとを、前記ガスボックスを下方にした状態でフレーム筐体で上下に接合して一体化物とすると共に、この一体化物の側面を前記装置本体の裏面に、前記メンテナンスドアを避けて連結するように構成したことを特徴とする熱処理装置。
2. 前記ガスボックスのガス操作パネルと、前記電気系ボックスの電気操作パネルとは、前記メンテナンスドアの後方に位置するメンテナンス空間に臨ませて配置されることを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
3. 前記処理容器内の真空引きを制御するための排気ユニットを収容する排気ボックスを、前記メンテナンス空間を挟んで前記一体化物に対向させて前記装置本体の裏面に接合するようにしたことを特徴とする請求項２記載の熱処理装置。
4. 前記一体化物のメンテナンスを行う一体化物メンテナンス空間と、前記排気ボックスのメンテナンスを行う排気メンテナンス空間と、前記装置本体のメンテナンス空間とを共用するようにしたことを特徴とする請求項３記載の熱処理装置。

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