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JPH04306824A - Heat treatment device - Google Patents

Heat treatment device

Info

Publication number
JPH04306824A
JPH04306824A JP9813291A JP9813291A JPH04306824A JP H04306824 A JPH04306824 A JP H04306824A JP 9813291 A JP9813291 A JP 9813291A JP 9813291 A JP9813291 A JP 9813291A JP H04306824 A JPH04306824 A JP H04306824A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat treatment
manifold
treatment section
lock chamber
load lock
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9813291A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3181308B2 (en
Inventor
Osamu Yokogawa
横川 修
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Sagami Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Sagami Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=14211727&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JPH04306824(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Tokyo Electron Sagami Ltd filed Critical Tokyo Electron Sagami Ltd
Priority to JP09813291A priority Critical patent/JP3181308B2/en
Priority to US07/858,002 priority patent/US5271732A/en
Priority to KR1019920005599A priority patent/KR0181181B1/en
Publication of JPH04306824A publication Critical patent/JPH04306824A/en
Priority to US08/124,547 priority patent/US5328360A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3181308B2 publication Critical patent/JP3181308B2/en
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  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make it possible to start a heat treatment in the state wherein the residual water vapor and oxygen in a heat treatment device are removed. CONSTITUTION:A load locking chamber 40, where inert gas is filled up and the material to be processed is carried in or out, is formed on the lower part of a heat treatment part 3 where a heat treatment is conducted on a plurality of materials 52 to be treated, and the water, vapor and the like remaining in the heat treatment part are removed by a vacuum exhaust system immediately before start of the heat treatment or after finish of the treatment.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、熱処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment apparatus.

【従来の技術】一般に、熱処理装置、例えば酸化拡散装
置にあっては、酸化拡散反応は、CVD等による成膜処
理と比較して高温状態、例えば1200℃にて行なわれ
ることから、高温状態にさらされる炉内部分にもし金属
材料を使用すると、処理ガスとして腐食性ガスを使用し
た場合には、この金属材料が腐食して生成物が半導体ウ
エハに付着拡散し、性能の劣化を生ずるおそれがあるの
で、処理容器全体が1重構造あるいは2重構造に一体成
形された耐熱性および耐腐食性のある石英等で構成され
ている。そして、処理ガスの導入管および処理済みガス
を排出する排気管は、上記石英処理容器自体に一体的に
取付けられており、処理容器内に水蒸気等を供給しつつ
常圧で、例えば1200℃で半導体ウエハを酸化処理す
るように構成されている。
[Prior Art] Generally, in a heat treatment apparatus, such as an oxidation diffusion apparatus, the oxidation diffusion reaction is carried out at a higher temperature, for example, 1200° C., than in a film forming process by CVD or the like. If a metal material is used in the exposed interior of the furnace, and if a corrosive gas is used as a processing gas, there is a risk that the metal material will corrode and the products will adhere to and diffuse onto the semiconductor wafer, resulting in performance deterioration. Therefore, the entire processing container is made of heat-resistant and corrosion-resistant quartz or the like, which is integrally molded into a single-layer structure or a double-layer structure. The inlet pipe for the processing gas and the exhaust pipe for discharging the processed gas are integrally attached to the quartz processing container itself, and are heated at normal pressure, for example at 1200° C., while supplying water vapor etc. into the processing container. The apparatus is configured to oxidize a semiconductor wafer.

【0002】0002

【発明が解決すようとする課題】ところで、近年、LS
Iの高集積度化により、例えばMOSFETの実装密度
が向上し、最近のLSIでは、例えば1M、4MDRA
Mの最小設計幅が1mm以下になり、ゲート酸化膜の膜
厚も200Å以下となってきた。更に、16MDRAM
のゲート酸化膜は、100〜150Åとさらに薄膜化の
傾向となっている。成膜前の前処理としてシリコン表面
をHFやHCLにてウエット洗浄した場合、洗浄直後は
清浄なシリコン表面が表れるが、すぐに空気中の酸素や
水分とシリコンが反応してシリコン表面に10Å前後の
自然酸化膜が形成される。また、横型炉の場合には、半
導体ウエハを搭載したボートを例えば1000℃に加熱
された反応管内部へ水平方向の駆動によりローディング
する際に、炉内と炉外の温度差に起因する対流により空
気が反応管内部へ混入することが避けられなかった。従
って、横型炉の場合には、ウエハをローディングする際
に加熱されたウエハと空気中の酸素が反応し、50〜1
00Åの自然酸化膜の形成が避けられず、また、自然酸
化膜はポーラスで膜質が悪いためゲート酸化膜を制御す
る必要のある高密度素子への対応がその構造的理由によ
り自ずから限界があった。
[Problem to be solved by the invention] By the way, in recent years, LS
Due to the high integration of I, for example, the mounting density of MOSFET has improved, and in recent LSIs, for example, 1M, 4M DRA
The minimum design width of M has become less than 1 mm, and the thickness of the gate oxide film has also become less than 200 Å. Furthermore, 16MDRAM
The gate oxide film is becoming thinner to 100 to 150 Å. When the silicon surface is wet cleaned with HF or HCL as a pretreatment before film formation, a clean silicon surface appears immediately after cleaning, but soon the silicon reacts with oxygen and moisture in the air and the silicon surface becomes about 10 Å thick. A natural oxide film is formed. In addition, in the case of a horizontal furnace, when loading a boat carrying semiconductor wafers into a reaction tube heated to 1000°C by horizontal drive, convection due to the temperature difference between the inside and outside of the furnace causes It was inevitable that air would enter the reaction tube. Therefore, in the case of a horizontal furnace, the heated wafer reacts with oxygen in the air when loading the wafer, and the
The formation of a native oxide film of 0.00 Å is unavoidable, and since the native oxide film is porous and has poor film quality, there is a limit to its ability to handle high-density devices that require control of the gate oxide film due to its structure. .

【0003】一方、縦型炉の場合には、横型炉と比較し
て酸素の巻き込みが少なく、自然酸化膜の形成も30〜
50Åと少ないため現在の1MDRAMの成膜に使用さ
れる装置は、この縦型炉が主流となっている。しかしな
がら、4M、16Mとさらに高密度化が促進すると、こ
の縦型炉の場合にもローディング、アンローディング時
に空気の差し込み、及びウエハの吸着成水分に起因して
発生する自然酸化膜の生成を抑制すべき改良が必要とな
り、特に、素子の高密度化が急速に進み、酸化膜の膜厚
のコントロールがより緻密化すると、ウエハ洗浄後から
熱処理炉への搬送の間に空気中の酸素や水分とシリコン
が反応して形成される10Å前後の自然酸化膜の生成の
抑制あるいは自然酸化膜の形成要因となる熱処理炉内の
残留水分や酸素の排除が必要とされるに至っている。ま
た、酸化膜の成膜装置以外の処理装置にあっても、特に
コンタクト抵抗を小さくする必要のあるポリシリコン膜
生成やキャパシタンス、、膜生成時にも余分な自然酸化
膜の生成を抑制する必要がある。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
ものであり、本発明の目的は、熱処理部へのウエハロー
ディング時の自然酸化膜の形成を抑制することができる
熱処理装置を提供することにある。
On the other hand, in the case of a vertical furnace, less oxygen is entrained than in a horizontal furnace, and the formation of a natural oxide film is also less
Since the film thickness is as small as 50 Å, this vertical furnace is currently the main type of equipment used for film formation of 1M DRAM. However, as the density increases further to 4M and 16M, even in the case of this vertical furnace, the formation of a natural oxide film that occurs due to the insertion of air during loading and unloading and the adsorption of moisture on the wafers is suppressed. In particular, as the density of devices rapidly increases and the control of oxide film thickness becomes more precise, oxygen and moisture in the air will be reduced between the wafer cleaning and transport to the heat treatment furnace. It has become necessary to suppress the formation of a native oxide film of about 10 Å, which is formed by the reaction between silicon and silicon, or to eliminate residual moisture and oxygen in the heat treatment furnace, which are factors in the formation of the natural oxide film. In addition, even in processing equipment other than oxide film deposition equipment, it is necessary to suppress the formation of excess natural oxide film during film formation, especially for polysilicon film formation and capacitance, which require low contact resistance. be. The present invention has been devised to effectively solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to suppress the formation of a natural oxide film during loading of a wafer into a heat treatment section. The purpose of the present invention is to provide a heat treatment apparatus that can perform the following steps.

【0004】0004

【課題を解決するための手段】第1の発明は、上記問題
点を解決するために、処理用ボートに収容された複数枚
の被処理体に所定の熱処理を行なう熱処理部と、該熱処
理部内を真空引きするための真空排気系と、前記熱処理
部に開閉自在に接続され、内部に不活性ガスが充填され
ると共に、前記熱処理部へ前記被処理体を搬入搬出させ
るロードロック室とを備えるようにしたものである。第
2の発明は、上記問題点を解決するために、処理用ボー
トに収容された複数枚の被処理体に所定の熱処理を行な
う熱処理部と、該熱処理部の開口部に接続されるマニホ
ールドと、該マニホールドに接続され、前記熱処理部内
を真空引きするための真空排気系と、前記マニホールド
全体を冷却するための冷却手段とを備えるようにしたも
のである。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above-mentioned problems, the first invention provides a heat treatment section that performs predetermined heat treatment on a plurality of objects to be processed housed in a processing boat, and an interior of the heat treatment section. and a load lock chamber that is connected to the heat treatment section so as to be openable and closable, is filled with an inert gas, and carries the object to be processed into and out of the heat treatment section. This is how it was done. In order to solve the above-mentioned problems, the second invention includes a heat treatment section that performs predetermined heat treatment on a plurality of objects to be processed housed in a processing boat, and a manifold connected to an opening of the heat treatment section. , which is connected to the manifold and includes an evacuation system for evacuating the inside of the heat treatment section, and a cooling means for cooling the entire manifold.

【0005】[0005]

【作用】第1の発明によれば、熱処理部にて被処理体の
熱処理、例えば酸化処理が終了すると真空排気系を駆動
して熱処理部内に残留する自然酸化膜形成のの要因であ
る水蒸気、酸素成分を排除する。その後、不活性ガス、
例えば窒素(N2)で内部雰囲気を置換し、常圧にする
。ついで、すでに不活性ガスにより常圧に維持されてい
るロードロック室内へ処理済みの被処理体をアンロード
する。この時、熱処理部内とロードロック室内は連通す
るが、熱処理部内の水蒸気や酸素成分はすでに排除され
ているので、これがロードロック室内へ流入することが
ない。第2の発明によれば、被処理体を熱処理部にロー
ドした状態で真空排気し、内部の水蒸気や酸素成分を排
除する。熱処理部にて被処理体に熱処理、例えば酸化拡
散処理を行なうとき、金属性マニホールドが高温になっ
て腐食性ガスにより腐食されることを防止するために、
冷却手段により上記マニホールド全体を冷却する。 そして、熱処理操作が終了したならば、処理ガスの供給
を停止し、上記マニホールドに接続した真空排気系を駆
動し、内部の残留水蒸気、酸素成分、処理ガスを排除す
る。その後、内部雰囲気を窒素で置換して常圧にし、処
理済みの被処理体をアンロードする。
[Operation] According to the first invention, when the heat treatment, for example, oxidation treatment, of the object to be treated is completed in the heat treatment section, the vacuum exhaust system is driven to remove water vapor, which is a cause of the formation of a natural oxide film remaining in the heat treatment section. Eliminate oxygen components. Then, inert gas,
For example, the internal atmosphere is replaced with nitrogen (N2) to bring the pressure to normal pressure. Next, the processed object is unloaded into the load lock chamber which is already maintained at normal pressure with inert gas. At this time, the inside of the heat treatment section and the load lock chamber communicate with each other, but since the water vapor and oxygen components in the heat treatment section have already been removed, they do not flow into the load lock chamber. According to the second invention, the object to be processed is loaded into the heat treatment section and is evacuated to remove water vapor and oxygen components inside. When performing heat treatment, for example, oxidation diffusion treatment, on the object to be treated in the heat treatment section, in order to prevent the metal manifold from becoming high temperature and being corroded by corrosive gas,
The entire manifold is cooled by the cooling means. When the heat treatment operation is completed, the supply of the processing gas is stopped, and the vacuum exhaust system connected to the manifold is driven to eliminate residual water vapor, oxygen components, and the processing gas inside. Thereafter, the internal atmosphere is replaced with nitrogen to bring it to normal pressure, and the processed object is unloaded.

【0006】[0006]

【実施例】以下に、本発明に係る熱処理部の一実施例を
添付図面に基づいて詳述する。本実施例においては、熱
処理装置として酸化拡散装置を例にとって説明する。図
1及び図2に示すごとくこの熱処理装置は、熱処理部1
を有し、この熱処理部1は例えば石英にて円筒状に形成
されて天井部を有す外筒2と、この内側に所定の距離だ
け隔てて同心状に設置されると共に、例えば石英により
円筒状に形成されて上端が開放された内筒3とにより主
に構成されており、全体として縦型の2重管構造の処理
容器を構成している。そして、上記外筒2の外周には、
これを囲繞するごとく加熱ヒータ4が設けられている。 そして、上記外筒2および内筒3の下端部の開口部5に
は、例えばステンレススチールよりなるマニホールド6
が接続されており、上記外筒2及び内筒3を保持してい
る。具体的には、上記外筒2の下端部には環状フランジ
部7が形成されると共に、上記マニホールド6の上端部
にも同様な環状フランジ部8が形成されており、これら
両フランジ部7、8を係止部材9を介してボルト10で
固定することにより、上記外筒2とマニホールド6とを
固定している。また、上記両フランジ部7、8の接触面
には、例えばフッ素ゴムよりなるOリング11が介設さ
れており、シール性を保持している。また、上記係止部
材9と外筒フランジ部7のの上面との間には、このフラ
ンジ部7の放熱を促進すべく熱伝導性の良好な例えば炭
素繊維よりなる弾性パッキング部材13が介設されてい
る。また、上記マニホールド6の内壁には環状凸部14
が形成されており、この環状凸部14に上記内筒3の下
端部を支持固定させている。そして、上記マニホールド
6の上部側壁には、例えば石英よりなるガス導入管18
が貫通させて設けられると共に、その先端部を起立させ
て上記外筒2と内筒3との間に配置し、上端部に設けた
噴出孔20から処理ガスを放出し得るように構成されて
いる。また、上記ガス導入管18には、窒素などの不活
性ガス供給源或いは処理ガス供給源、例えば酸化処理を
行なう場合には酸素と水素を燃焼させて水蒸気を発生さ
せる燃焼装置21が接続されている。更に、上記ガス導
入管18の下部には、比較的大口径、例えば直径60m
mの真空引口23が形成されると共に、この真空引口2
3には、例えばターボ分子ポンプ等を備えた真空排気系
25が接続されており、容器内を例えば10−6Tor
r程度まで真空引きできるように構成されている。また
、上記真空引口23の対向部分のマニホールド6には、
処理ガスを排気するための排気口26が形成されると共
に、この排気口26には排気管27が接続されており、
処理済みガスを処理系へ供給するように構成されている
。更に、上記排気口26の上部には、処理容器内の温度
を測定するための温度測定用治具29が挿入されている
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the heat treatment section according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, an oxidation diffusion apparatus will be explained as an example of the heat treatment apparatus. As shown in FIGS. 1 and 2, this heat treatment apparatus includes a heat treatment section 1
The heat treatment section 1 has a cylindrical outer tube 2 made of, for example, quartz and has a ceiling, and is installed concentrically inside the outer tube 2 at a predetermined distance apart. The inner cylinder 3 is formed into a shape with an open upper end, and the processing container as a whole has a vertical double-tube structure. And, on the outer periphery of the outer cylinder 2,
A heater 4 is provided to surround this. A manifold 6 made of stainless steel, for example, is provided in the opening 5 at the lower end of the outer cylinder 2 and the inner cylinder 3.
are connected to each other and hold the outer cylinder 2 and inner cylinder 3. Specifically, an annular flange 7 is formed at the lower end of the outer cylinder 2, and a similar annular flange 8 is formed at the upper end of the manifold 6. The outer cylinder 2 and the manifold 6 are fixed by fixing them with bolts 10 via locking members 9. Furthermore, an O-ring 11 made of, for example, fluororubber is interposed between the contact surfaces of both the flange portions 7 and 8 to maintain sealing properties. Further, an elastic packing member 13 made of, for example, carbon fiber and having good thermal conductivity is interposed between the locking member 9 and the upper surface of the outer cylinder flange portion 7 in order to promote heat dissipation from the flange portion 7. has been done. Further, an annular convex portion 14 is provided on the inner wall of the manifold 6.
is formed, and the lower end of the inner tube 3 is supported and fixed to this annular convex portion 14. A gas introduction pipe 18 made of quartz, for example, is provided on the upper side wall of the manifold 6.
is provided so as to penetrate therethrough, and is arranged with its tip upright between the outer cylinder 2 and the inner cylinder 3, and is configured so that the processing gas can be emitted from the ejection hole 20 provided at the upper end. There is. Further, the gas introduction pipe 18 is connected to a combustion device 21 that combusts an inert gas supply source such as nitrogen or a processing gas supply source, for example, oxygen and hydrogen to generate water vapor when performing oxidation treatment. There is. Further, at the lower part of the gas introduction pipe 18, a relatively large diameter pipe, for example, a diameter of 60 m is provided.
m vacuum ports 23 are formed, and this vacuum port 2
3 is connected to a vacuum evacuation system 25 equipped with, for example, a turbo molecular pump.
It is constructed so that it can be evacuated to about r. In addition, in the manifold 6 opposite to the vacuum outlet 23,
An exhaust port 26 for exhausting the processing gas is formed, and an exhaust pipe 27 is connected to the exhaust port 26.
The processing system is configured to supply processed gas to the processing system. Furthermore, a temperature measuring jig 29 is inserted into the upper part of the exhaust port 26 to measure the temperature inside the processing container.

【0007】また、上記マニホールド6には、酸化拡散
処理時にこのマニホールド6全体を冷却するための冷却
手段30が設けられている。具体的には、この冷却手段
30は、上記マニホールド6を2重管構造とすることに
より内部に冷却水を流通させる冷却水通路31を形成す
ることにより構成されている。そして、上記マニホール
ド6の下端部には、環状フランジ部33が形成されると
共に、この環状フランジ部33は、例えばステンレスス
チール等よりなるベースプレート34すなわち後述する
ロードロック室の上壁側へ補助部材35を介してボルト
36、37により支持固定されている。そして、この処
理容器の下方には、後述するごとく気密性を必要とされ
るロードロック室40が設けられることから、上記環状
フランジ部33の上面と上記補助部材35との間、及び
この補助部材35と上記ベースプレート34との接触部
にはOリング41、42が介設されている。一方、上記
マニホールド6の下端開口部には、例えばステンレスス
チールよりなるキャップ部45がOリング46を介して
封止可能に設けられている。このキャップ部45には、
図示しない駆動手段により回転自在になされた回転軸4
7が挿通されると共に、この回転軸47の上端には、例
えば石英よりなる保温筒50が取付けられている。そし
て、この保温筒50の上に、例えば石英よりなる処理用
ボートとしてのウエハボート51が載置されると共に、
このウエハボート51内に被処理体、例えば多数の半導
体ウエハ52が所定のピッチで積層されている。そして
、上記キャップ部45は、下方に設けられたボートエレ
ベータ54により上記保温筒50、ウエハボート51と
一体となって昇降自在に構成されている。
Further, the manifold 6 is provided with a cooling means 30 for cooling the entire manifold 6 during the oxidation diffusion treatment. Specifically, the cooling means 30 is constructed by forming the manifold 6 into a double pipe structure to form a cooling water passage 31 through which cooling water flows. An annular flange portion 33 is formed at the lower end of the manifold 6, and the annular flange portion 33 is connected to a base plate 34 made of stainless steel or the like, that is, an auxiliary member 35 to the upper wall side of the load lock chamber to be described later. It is supported and fixed by bolts 36 and 37 via. Since a load-lock chamber 40 that requires airtightness as described below is provided below this processing container, the space between the upper surface of the annular flange portion 33 and the auxiliary member 35, and this auxiliary member O-rings 41 and 42 are interposed at the contact portion between 35 and the base plate 34. On the other hand, a cap portion 45 made of, for example, stainless steel is provided at the lower end opening of the manifold 6 so as to be sealable via an O-ring 46 . This cap portion 45 has
Rotating shaft 4 made rotatable by a drive means (not shown)
7 is inserted through the rotary shaft 47, and a heat insulating cylinder 50 made of, for example, quartz is attached to the upper end of the rotating shaft 47. A wafer boat 51 as a processing boat made of quartz, for example, is placed on top of this heat-insulating cylinder 50, and
In this wafer boat 51, objects to be processed, such as a large number of semiconductor wafers 52, are stacked at a predetermined pitch. The cap portion 45 is configured to be able to be raised and lowered integrally with the heat insulating cylinder 50 and the wafer boat 51 by a boat elevator 54 provided below.

【0008】一方、この熱処理部1の下方には、内部に
不活性ガス、例えば窒素が充填されると共に、上記熱処
理部1内の半導体ウエハ52を搬入搬出させる、例えば
ステンレススチールにより直方体状に形成された気密構
造のロードロック室40が開口部80を介して設けられ
ている。このロードロック室40には、前記ボートエレ
ベータ54の全体が収容されており、少なくとも上記ウ
エハボート51の全体を収容し得る高さを有している。 ぞして、図3乃至図6にも示すごとく、このロードロッ
ク室40の側壁には、例えば窒素のごとき不活性ガスを
供給するガス供給口59が形成されると共に、このガス
供給口59には途中にバルブ等を介した不活性ガス管6
0が接続され、この不活性ガス60の他端には不活性ガ
ス供給源61が接続されている。また、このロードロッ
ク室40の同じ側壁には、比較的大口径の排気口63が
形成されると共に、この排気口63には圧力スイッチ6
4a、圧力計64bを備えた排気管65が接続され、こ
の排気管65の他端には、ターボ分子ポンプ、ドライポ
ンプ等を備えた排気系66が接続されている。また、こ
のロードロック室40の他の側壁には、この室内のメン
テナンスを行なうときに開閉すメンテナンスドア67が
開閉自在に取付けられている。そして、上記ロードロッ
ク室40には、ゲートベン70を介して気密自在になさ
れたロボット室71が接続されており、このロボット室
71内には、半導体ウエハを移載する移載装置(図示せ
ず)や半導体ウエハの表面に形成された自然酸化膜を除
去する清浄装置(図示せず)等が収容されている。そし
て、このロボット室71の側壁には、内部の操作状況を
観察するためのガラス等よりなる複数の観察窓73が形
成されている。
On the other hand, the lower part of the heat treatment section 1 is filled with an inert gas such as nitrogen, and is formed into a rectangular parallelepiped made of stainless steel, for example, and is used to transport the semiconductor wafers 52 into and out of the heat treatment section 1. A load-lock chamber 40 having an airtight structure is provided through an opening 80. The entire boat elevator 54 is housed in the load lock chamber 40, and has a height that can accommodate at least the entire wafer boat 51. As shown in FIGS. 3 to 6, a gas supply port 59 for supplying an inert gas such as nitrogen is formed in the side wall of the load lock chamber 40, and a is an inert gas pipe 6 with a valve etc.
0 is connected, and the other end of this inert gas 60 is connected to an inert gas supply source 61. Further, an exhaust port 63 having a relatively large diameter is formed in the same side wall of the load lock chamber 40, and a pressure switch 66 is connected to the exhaust port 63.
4a and an exhaust pipe 65 equipped with a pressure gauge 64b are connected, and the other end of this exhaust pipe 65 is connected to an exhaust system 66 equipped with a turbo molecular pump, a dry pump, etc. Further, a maintenance door 67 is attached to the other side wall of the load lock chamber 40 so that it can be opened and closed when maintenance is performed inside the chamber. A robot chamber 71 that is airtightly connected to the load lock chamber 40 is connected to the load lock chamber 40 through a gate vent 70. A transfer device (not shown) for transferring semiconductor wafers is installed in the robot chamber 71. ) and a cleaning device (not shown) for removing a natural oxide film formed on the surface of a semiconductor wafer. A plurality of observation windows 73 made of glass or the like are formed on the side wall of the robot room 71 to observe the operating conditions inside.

【0009】そして、上記ロボット室71には、ゲート
ベン75を介して気密自在になされたカセット室76が
接続されており、開閉ドア77を介して、複数枚の半導
体ウエハを収容するカセット(図示せず)を搬入搬出し
得るように構成されている。そして、上記ロボット室7
1及びカセット室76にも前記不活性ガス供給源61へ
直結されたガス供給管80、81及び前記排気系66へ
連結された排気管83、84が接続されている。次に、
以上のように構成された本実施例の動作について説明す
る。まず、酸化拡散処理を行なうに際して、熱処理装置
のマニホールド6に接続した真空排気系25及びロード
ロック室40、ロボット室71、カセット室76に接続
した排気系66を長時間駆動して全体体を真空引きして
例えば10−5〜10−6Torrの真空状態にする。 これにより、処理容器内や各室40、71、76内に残
留する水分や酵素成分などの自然酸化膜の形成要因とな
るガスをほぼ確実に排除する。この排除が完了したなら
ば、次いでガス導入管18を介して処理容器内に窒素ガ
スを常圧まで供給すると共に、不活性ガス供給源61よ
りロードロック室40、ロボット室71、カセット室7
6に窒素ガスを常圧まで供給する。このように内部圧力
が常圧になったならば、図示しないカセット搬送手段に
より、例えば25枚の半導体ウエハを収容したカセット
を開閉ドア77を介してカセット室76内へ搬入する。 このカセット室76内の半導体ウエハは、ロボット室7
1内の枚葉移載手段(図示せず)により把持されて、洗
浄によりウエハ表面の自然酸化膜を除去した後、ロード
ロック室40内に降下されているウエハボート51に順
次収容する。
A cassette chamber 76 which is made airtight is connected to the robot chamber 71 through a gate vent 75, and a cassette chamber (not shown) for storing a plurality of semiconductor wafers is connected through an opening/closing door 77. It is constructed so that it can be carried in and out. And the robot room 7
1 and the cassette chamber 76 are also connected to gas supply pipes 80 and 81 directly connected to the inert gas supply source 61 and exhaust pipes 83 and 84 connected to the exhaust system 66. next,
The operation of this embodiment configured as above will be explained. First, when performing oxidation diffusion treatment, the vacuum exhaust system 25 connected to the manifold 6 of the heat treatment equipment and the exhaust system 66 connected to the load lock chamber 40, robot chamber 71, and cassette chamber 76 are operated for a long time to vacuum the entire body. The vacuum state is, for example, 10-5 to 10-6 Torr. As a result, gases that cause the formation of a natural oxide film, such as moisture and enzyme components remaining in the processing container and in each of the chambers 40, 71, and 76, are almost certainly eliminated. When this removal is completed, nitrogen gas is then supplied into the processing container through the gas introduction pipe 18 to normal pressure, and the load lock chamber 40, robot chamber 71, and cassette chamber 7 are supplied from the inert gas supply source 61.
6, supply nitrogen gas to normal pressure. Once the internal pressure has reached normal pressure in this way, the cassette containing, for example, 25 semiconductor wafers is carried into the cassette chamber 76 through the opening/closing door 77 by a cassette carrying means (not shown). The semiconductor wafer in this cassette chamber 76 is stored in the robot chamber 7
After the native oxide film on the wafer surface is removed by cleaning, the wafers are sequentially stored in the wafer boat 51 lowered into the load lock chamber 40 .

【0010】このようにして、全ての半導体ウエハをウ
エハボート51に収容したならば、次に、ボートエレベ
ータ54によりウエハボート51を上昇させて、これを
熱処理部1内に収容すると共に、キャップ部45により
マニホールド6の下端開口部を気密封止する。今までの
各工程は、常圧の窒素雰囲気中にて行なわれているので
、半導体ウエハに新たに自然酸化膜が付着することはな
い。また、各工程が終了したならば、各室40、71、
76間における気体の移動を防止するために各ゲートベ
ン70、75を閉じるようにする。以上のように、熱処
理部1内に半導体ウエハ52を収容したときには、熱処
理部をすでに加熱ヒータ4により所定の温度、例えば酸
化拡散を行なう場合には約1200℃に加熱しておく。 そして、燃焼装置21にて水素と酸素とを燃焼させるこ
とにより水蒸気を発生させ、これをガス導入管18を介
して外筒2と内筒3との間に供給する一方、処理容器内
の圧力が常圧を維持するように排気管27から排気し、
酸化処理を行なう。この時、マニホールド6に設けた冷
却手段30に冷却水を流通し、この金属性マニホールド
6を、100℃以下、好ましくは70℃以下に冷却し、
この腐食を防止する。特に、拡散処理においてポックル
(POCL3 )等の腐食性ガスを使用した場合にあっ
ても、上述のような温度までマニホールド6を冷却する
ことができるので腐食を抑制でき、歩留まり低下の原因
となるパーティクルの発生を阻止できる。また、この時
、キャップ部45にも水冷ジャケットよりなる冷却手段
を設けておけば、一層の腐食抑制効果を発揮することが
できる。更には、マニホールド6の内壁面に沿って石英
カバーを一面に設けておけば、温度抑制効果は一層向上
する。
After all the semiconductor wafers have been accommodated in the wafer boat 51 in this manner, the wafer boat 51 is then raised by the boat elevator 54 to accommodate it in the heat treatment section 1, and the cap section is 45 hermetically seals the lower end opening of the manifold 6. Since each process up to now has been carried out in a nitrogen atmosphere at normal pressure, no new natural oxide film is deposited on the semiconductor wafer. Moreover, once each process is completed, each chamber 40, 71,
Each gate vent 70, 75 is closed to prevent gas movement between the gate vents 76. As described above, when the semiconductor wafer 52 is housed in the heat treatment section 1, the heat treatment section is already heated to a predetermined temperature by the heater 4, for example, to about 1200° C. when performing oxidation diffusion. Then, water vapor is generated by burning hydrogen and oxygen in the combustion device 21, and this is supplied between the outer cylinder 2 and the inner cylinder 3 via the gas introduction pipe 18, while the pressure inside the processing container is is exhausted from the exhaust pipe 27 so as to maintain normal pressure,
Perform oxidation treatment. At this time, cooling water is passed through the cooling means 30 provided in the manifold 6 to cool the metal manifold 6 to below 100°C, preferably below 70°C,
Prevent this corrosion. In particular, even when a corrosive gas such as POCL3 is used in the diffusion process, the manifold 6 can be cooled to the temperature mentioned above, suppressing corrosion and eliminating particles that cause yield reduction. can be prevented from occurring. Further, at this time, if the cap portion 45 is also provided with a cooling means made of a water cooling jacket, further corrosion suppressing effects can be exhibited. Furthermore, if a quartz cover is provided all along the inner wall surface of the manifold 6, the temperature suppression effect will be further improved.

【0011】以上のようにして、所定時間酸化拡散処理
を行なったならば、ガス導入管18からの水蒸気の供給
を停止し、次いで、再度真空排気系25を駆動して、処
理容器内を前述と同様に10−5〜10−6Torrま
で真空引きして所定時間維持する。これにより、処理容
器内に残留する自然酸化膜の原因となる水蒸気成分や酸
素成分をほぼ完全に排除する。このようにして、排除が
完了したならば、次に、処理容器内に不活性ガスである
窒素を供給して、内部圧力を常圧にする。そして、ボー
トエレベータ54によりウエハボート51を降下して、
処理済みの半導体ウエハ52を処理容器から搬出する。 この時、ロードロック室40は、窒素雰囲気で常圧とな
っており、また、処理容器内とロードロック室40とは
マニホールド6の下端開口部を介して連通するが、前述
の如く処理容器内の残留水蒸気等はすでに排除されてい
るので、ロードロック室40内へ水蒸気成分等が流入す
ることはない。以後は、前述したと逆の操作手順により
、処理済みの半導体ウエハはロボット室71、カセット
室76を介して外部へ搬出される一方、新たな未処理の
半導体ウエハが搬入され、前述と同様な操作手順が繰り
返されることになる。このように、本実施例によれば、
熱処理部1内を真空引きできる構造とすると共に、その
下方に不活性ガスが充填されたロードロック室40を設
けて、処理前或いは処理後の反応容器内に残留する水蒸
気成分や酸素成分を外部へ排除するようにしたので、半
導体ウエハ表面上に自然酸化膜が形成されることを大幅
に抑制することができる。また、上記実施例にあっては
、熱処理部1内を真空引きする必要から、金属性マニホ
ールド6を設ける必要が生じたが、この部分にはマニホ
ールド全体を冷却する冷却手段30を設けたので、例え
ば酸化拡散時に腐食性ガスを使用してもマニホールド6
の腐食を防止でき、したがって、歩留まり低下の要因と
なるパーティクルの発生を抑制しつつ自然酸化膜の形成
を抑制できる。
After the oxidation diffusion treatment has been carried out for a predetermined period of time as described above, the supply of water vapor from the gas introduction pipe 18 is stopped, and then the evacuation system 25 is driven again to vacuum the inside of the processing container as described above. Similarly, vacuum is drawn to 10-5 to 10-6 Torr and maintained for a predetermined period of time. As a result, water vapor components and oxygen components that cause a natural oxide film remaining in the processing container are almost completely eliminated. After the evacuation is completed in this manner, nitrogen, which is an inert gas, is supplied into the processing container to bring the internal pressure to normal pressure. Then, the wafer boat 51 is lowered by the boat elevator 54, and
The processed semiconductor wafer 52 is carried out from the processing container. At this time, the load lock chamber 40 is at normal pressure in a nitrogen atmosphere, and the inside of the processing container and the load lock chamber 40 communicate through the lower end opening of the manifold 6. Since residual water vapor and the like have already been removed, water vapor components and the like will not flow into the load lock chamber 40. Thereafter, according to the operation procedure reverse to that described above, the processed semiconductor wafer is carried out via the robot chamber 71 and the cassette chamber 76, while a new unprocessed semiconductor wafer is carried in, and the same procedure as described above is carried out. The operating procedure will be repeated. In this way, according to this embodiment,
The inside of the heat treatment section 1 has a structure that can be evacuated, and a load lock chamber 40 filled with inert gas is provided below the heat treatment section 1 to remove water vapor components and oxygen components remaining in the reaction vessel before or after treatment to the outside. Therefore, the formation of a natural oxide film on the surface of the semiconductor wafer can be significantly suppressed. In addition, in the above embodiment, it was necessary to provide a metallic manifold 6 due to the need to evacuate the inside of the heat treatment section 1, but since a cooling means 30 for cooling the entire manifold was provided in this part, For example, even if corrosive gas is used during oxidation diffusion, the manifold 6
Therefore, it is possible to suppress the formation of a natural oxide film while suppressing the generation of particles that cause a decrease in yield.

【0012】更に、容器内を真空引きすることからマニ
ホールド6を用いてシール性を向上させたので、従来の
全て石英により構成した酸化拡散容器に比較してPOC
L3等の危険ガスに対するシール性を向上でき、安全性
を向上できる。また、上記実施例にあっては、マニホー
ルド6を用いて外筒2と内筒3とを分離分割した2重管
構造としたので、従来の酸化拡散装置における一体型2
重管構造に比較して、コストを大幅に削減することが可
能となる。尚、上記実施例において、処理容器内を真空
引きするときに、マニホールド6の冷却手段30に高温
水を流すことにより、或いはマニホールド6の外周に加
熱手段を設けて真空引き時にマニホールド6全体を加熱
するように構成すれば、残留水蒸気等の排出を一層促進
でき、排出操作時間の短縮化或いは排出操作の完全性を
担保することができる。また、真空排気管と処理ガスを
排出する排気管27を別構造とすることなく、これらを
一体として弁操作により両機能を切り替えるようにして
も良い。更に、上記実施例は、真空引きしない通常の酸
化拡散装置にも適用できるし、また、酸化拡散装置以外
のたとえば、CVD装置等にも適用し得るのは勿論であ
る。
Furthermore, since the inside of the container is evacuated, the sealing performance is improved by using the manifold 6, so the POC is improved compared to the conventional oxidation diffusion container constructed entirely of quartz.
Sealing performance against dangerous gases such as L3 can be improved, and safety can be improved. In addition, in the above embodiment, the manifold 6 is used to create a double tube structure in which the outer cylinder 2 and the inner cylinder 3 are separated and divided.
Compared to the heavy pipe structure, it is possible to significantly reduce costs. In the above embodiment, when the inside of the processing container is evacuated, the entire manifold 6 is heated by flowing high-temperature water through the cooling means 30 of the manifold 6, or by providing a heating means on the outer periphery of the manifold 6. If configured to do so, it is possible to further promote the discharge of residual water vapor, etc., and it is possible to shorten the discharge operation time or ensure the integrity of the discharge operation. Alternatively, the vacuum exhaust pipe and the exhaust pipe 27 for discharging the process gas may not be constructed separately, but may be integrated into one body, and both functions may be switched by operating a valve. Furthermore, the above embodiment can of course be applied to a normal oxidation diffusion device that does not draw a vacuum, and can also be applied to other devices other than the oxidation diffusion device, such as a CVD device.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上ようするに、本発明によれば、熱処
理部内に残留する水蒸気成分や酸素成分を確実に排除で
きると共に、この中への水蒸気成分等の流入を阻止でき
るので、被処理体表面への自然酸化膜の形成を抑制する
ことができる。従って、被処理体表面上に品質良好な均
一な酸化膜を精度良く形成することができ、半導体製品
の高集積化に対応することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reliably eliminate water vapor components and oxygen components remaining in the heat treatment section, and to prevent water vapor components, etc. from flowing into the heat treatment section. The formation of a natural oxide film can be suppressed. Therefore, a uniform oxide film of good quality can be formed with high accuracy on the surface of the object to be processed, and it is possible to cope with the high integration of semiconductor products.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明に係る熱処理装置を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a heat treatment apparatus according to the present invention.

【図2】本発明に係る熱処理装置の要部を示す拡大図で
ある。
FIG. 2 is an enlarged view showing the main parts of the heat treatment apparatus according to the present invention.

【図3】本発明に係る熱処理装置のロードロック室側を
示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing the load-lock chamber side of the heat treatment apparatus according to the present invention.

【図4】本発明に使用されるロードロック室側を示す平
面図である。
FIG. 4 is a plan view showing the load lock chamber side used in the present invention.

【図5】本発明に使用されるロードロック室側を示す正
面図である。
FIG. 5 is a front view showing the load lock chamber side used in the present invention.

【図6】本発明に使用されるロードロック室側を示す側
面図である。
FIG. 6 is a side view showing the load lock chamber side used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1    熱処理部 2    外筒 3    内筒 4    加熱ヒータ 5    開口部 6    マニホールド 21  燃焼装置 23  真空引口 25  真空排気系 27  排気管 30  冷却手段 31  冷却水通路 40  ロードロック室 52  半導体ウエハ(被処理体) 1 Heat treatment section 2 Outer cylinder 3 Inner cylinder 4 Heater 5 Opening 6 Manifold 21 Combustion device 23 Vacuum outlet 25 Vacuum exhaust system 27 Exhaust pipe 30 Cooling means 31 Cooling water passage 40 Load lock room 52 Semiconductor wafer (object to be processed)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  処理用ボートに収容された複数枚の被
処理体に所定の熱処理を行なう熱処理部と、該熱処理部
内を真空引きするための真空排気系と、前記熱処理部に
開閉自在に接続され、内部に不活性ガスが充填されると
共に、前記熱処理部へ前記被処理体を搬入搬出させるロ
ードロック室とを備えたことを特徴とする熱処理装置。
1. A heat treatment section that performs predetermined heat treatment on a plurality of objects to be processed housed in a processing boat, an evacuation system for evacuating the inside of the heat treatment section, and an openable/closable connection to the heat treatment section. A heat treatment apparatus comprising: a load lock chamber filled with an inert gas, and a load lock chamber for transporting the object to be processed into and out of the heat treatment section.
【請求項2】  処理用ボートに収容された複数枚の被
処理体に所定の熱処理を行なう熱処理部と、該熱処理部
の開口部に接続されるマニホールドと、該マニホールド
に接続され、前記熱処理部内を真空引きするための真空
排気系と、前記マニホールド全体を冷却するための冷却
手段とを備えたことを特徴とする熱処理装置。
2. A heat treatment section that performs predetermined heat treatment on a plurality of objects to be processed housed in a processing boat; a manifold connected to an opening of the heat treatment section; A heat treatment apparatus comprising: an evacuation system for evacuating the manifold; and a cooling means for cooling the entire manifold.
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