熱処理装置及び熱処理方法
【課題】基板を基板保持具に搭載して縦型熱処理炉に搬入し、熱処理を行う熱処理装置において、縦型熱処理炉からアンロードされた基板保持具に搭載された基板を速やかに降温させること。
【解決手段】前面から、当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口６３ａに向って横方向の気流が形成されたローディングエリアＳ２内にて、熱処理炉２の下方側のアンロード位置におけるウエハボート３Ａと前記排気口６３ａとの間に、アンロードにより高温に加熱された雰囲気を吸引排気するための熱排気用の排気口７１が形成された排気ダクト７Ｂ，７Ｃを設ける。アンロードされた高温状態のウエハボート３Ａ近傍の雰囲気は排気ダクト７Ｂ，７Ｃから排気されるので、上方側への熱拡散が抑えられ、横方向の気流がウエハボート３Ａ及びウエハ群に供給されて、熱処理後のウエハを速やかに降温させることができる。
【解決手段】前面から、当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口６３ａに向って横方向の気流が形成されたローディングエリアＳ２内にて、熱処理炉２の下方側のアンロード位置におけるウエハボート３Ａと前記排気口６３ａとの間に、アンロードにより高温に加熱された雰囲気を吸引排気するための熱排気用の排気口７１が形成された排気ダクト７Ｂ，７Ｃを設ける。アンロードされた高温状態のウエハボート３Ａ近傍の雰囲気は排気ダクト７Ｂ，７Ｃから排気されるので、上方側への熱拡散が抑えられ、横方向の気流がウエハボート３Ａ及びウエハ群に供給されて、熱処理後のウエハを速やかに降温させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハ等の基板を基板保持具に搭載して縦型熱処理炉に搬入し、所定の熱処理を行う熱処理装置において、縦型熱処理炉からアンロードされた基板保持具に搭載されている基板温度を速やかに降温させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置の一つとして、多数の半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対して一括（バッチ）で熱処理を行う縦型熱処理装置がある。この熱処理装置では、ＦＯＵＰ（搬送容器）に収納されたウエハをウエハボートに棚状に保持させ、次いでこのウエハボートを上昇させて熱処理炉内にロードし、多数枚のウエハに対して同時に所定の熱処理を行う。この後、ウエハボートを下降させて熱処理炉からアンロードし、熱処理後のウエハを移載ロボットによりＦＯＵＰ内に回収することが行われている。
【０００３】
アンロード時のウエハボートやウエハの温度は例えば８００℃程度である。この際、高温のウエハを直ちにＦＯＵＰに回収しようとすると、ＦＯＵＰは樹脂製であって耐熱性が低いため、高温のウエハを移載するとＦＯＵＰが溶解したり、アウトガスを発生させたりするおそれがある。また、ウエハの熱により移載ロボットの熱変形が発生するおそれもある。このため、アンロード後直ちに熱処理後のウエハをＦＯＵＰに移載することはできず、ウエハが７０〜８０℃程度に降温するまで、アンロード位置にて待機させている。
【０００４】
ここで、特許文献１には、熱処理炉の下方側のロード・アンロード領域に、横方向に流れる清浄化気体流を形成する技術が記載されており、この気体流によりアンロード位置にあるウエハは冷却される。また、特許文献２に示すように、冷却ノズルを設けて、アンロード位置にあるウエハボートに冷却ガスを吹き付けることにより、冷却することも行われている。さらに、特許文献３には、熱処理炉の下方領域の移載室を区画し、窒素ガスなどの非酸化ガスによりパ−ジする技術が記載されている。
【０００５】
しかしながら、ウエハの大口径化と積載量の増加に伴い、アンロードされたウエハボートやウエハ群のトータルの熱容量が大きくなっている。このように熱容量が大きくなると、熱処理炉の下方側のローディング室への放熱量が大きくなることから、当該ローディング室内に設けられた構成部材の耐熱性も問題となってくる。このため、アンロードされたウエハ等を速やかに降温させることが求められるが、従来の手法では、ウエハ等の降温に時間がかかり、その間は、ウエハボートからウエハの移載を行うことができないため、ウエハの回収時間が遅延したり、スループットの低下を招くという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１３７５２６号公報（第１図）
【特許文献２】特許第４０４２８１２号公報（段落００２２、図４）
【特許文献３】特許第３５０２５１４号公報（段落０００３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、縦型の熱処理炉で処理され、前記熱処理炉からアンロードされた基板保持具に搭載されている基板の温度を速やかに降温させることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明の熱処理装置は、複数の基板が棚状に保持された基板保持具を縦型の熱処理炉内にその下方側から搬入し、基板に対して熱処理を行う装置において、
前記熱処理炉の下方側に位置するローディング室と、
このローディング室内に設けられ、アンロード位置と熱処理炉内のロード位置との間で基板保持具を昇降させる保持具昇降機構と、
前記ローディング室における前面から、当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口に向って横方向の気流を形成する気流形成機構と、
前記アンロード位置に対して基板保持具の受け渡しを行う保持具搬送機構と、
前記アンロード位置における基板保持具を左右方向から見たときに当該基板保持具の前端よりも後方側でかつ前記排気口よりも前方側に位置すると共に、少なくとも基板保持具の上部領域と対向し、アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気を吸引排気するための熱排気用の排気口が形成された熱排気部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の熱処理方法は、複数の基板が棚状に保持された基板保持具を縦型の熱処理炉内にその下方側から搬入し、基板に対して熱処理を行う方法において、
前記熱処理炉の下方側に位置するローディング室内にて、前記ローディング室における前面から、当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口に向って横方向の気流を形成する工程と、
前記ローディング室内のアンロード位置に対して保持具搬送機構により基板保持具の受け渡しを行う工程と、
前記アンロード位置から熱処理炉内のロード位置に保持具昇降機構により基板保持具を昇降させる工程と、
前記アンロード位置における基板保持具を左右方向から見たときに当該基板保持具の前端よりも後方側でかつ前記排気口よりも前方側に位置すると共に、少なくとも基板保持具の上部領域と対向する熱排気用の排気口が形成された熱排気部により、アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気を吸引排気する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、前面から当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口に向って横方向の気流が形成されたローディング室内にて、熱処理炉の下方側のアンロード位置における基板保持具を左右方向から見たときに当該基板保持具の前端よりも後方側でかつ前記排気口よりも前方側に位置すると共に、少なくとも基板保持具の上部領域と対向し、アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気を吸引排気するための熱排気用の排気口が形成された熱排気部を設けている。このため、アンロードされた基板保持具近傍の高温状態の雰囲気は熱排気部から排気されるので、上方側への熱拡散が抑えられ、ローディング室に形成された横方向の気流の乱れが抑えられる。これにより、横方向の気流が基板保持具及び基板に供給され、熱排気部による熱回収と合わせて、熱処理後の高温状態の基板を速やかに降温させることができる。従って、アンロードされた基板保持具及び基板の熱容量が大きい場合にも、速やかに熱回収が行われるため、ローディング室内の構成部材への熱影響を大幅に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかる縦型熱処理装置の一実施の形態の全体構成を示す平面図である。
【図２】前記縦型熱処理装置を側面側から見た縦断面図である。
【図３】前記縦型熱処理装置を背面側から見た縦断面図である。
【図４】前記縦型熱処理装置に設けられるウエハボートと、排気ダクトと、冷却ガスノズルとを示す概略斜視図である。
【図５】前記縦型熱処理装置のローディングエリアを簡略的に示す平面図である。
【図６】アンロード位置にあるウエハボートと、排気ダクトと、冷却ガスノズルとの位置関係を示す平面図である。
【図７】前記ローディングエリアにおける気流を示す概略縦断面図である。
【図８】前記ローディングエリアにおける気流を示す概略平面図である。
【図９】ローディングエリアに排気ダクトを設けない場合の気流を示す概略縦断面図である。
【図１０】排気ダクトと冷却ガスノズルの他の配置例を示す概略平面図である。
【図１１】排気ダクトと冷却ガスノズルのさらに他の配置例を示す概略平面図である。
【図１２】排気ダクトと冷却ガスノズルのさらに他の配置例を示す概略平面図である。
【図１３】気流温度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図１４】実施例のモデルを示す平面図である。
【図１５】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図１６】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図１７】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図１８】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図１９】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図２０】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図２１】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図２２】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図２３】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図２４】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図２５】アンロード後のウエハ搬送機構の上方雰囲気の温度の測定結果を示す特性図である。
【図２６】アンロード後のウエハ搬送機構の上方雰囲気の温度の測定結果を示す特性図である。
【図２７】アンロード後のウエハ搬送機構の上方雰囲気の温度の測定結果を示す特性図である。
【図２８】アンロード後のウエハ温度の測定結果を示す特性図である。
【図２９】アンロード後のボートエレベータのケーブルベア温度の測定結果を示す特性図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明に係る縦型熱処理装置の一実施の形態について説明する。図１は前記縦型熱処理装置の内部を示す平面図であり、以降、図１において、紙面右側を前方側、紙面左側を後方側、図１中Ｘ方向を前後方向、図１中Ｙ方向を左右方向として説明を続ける。図２は前記縦型熱処理装置の前方側から見た縦断面図、図３はその左方側から見た縦断面図である。図中１は装置の外装体を構成する筐体であり、この筐体１内には、基板であるウエハＷを収納したキャリアＣが装置に対して搬入、搬出されるための搬入搬出領域Ｓ１と、キャリアＣ内のウエハを搬送して後述の熱処理炉内に搬入するためのローディング室であるローディングエリアＳ２と、が設けられている。搬入搬出領域Ｓ１とローディングエリアＳ２とは隔壁１１により仕切られており、搬入搬出領域Ｓ１は大気雰囲気とされ、ローディングエリアＳ２は例えば清浄乾燥気体雰囲気（パーティクル及び有機成分が少なく、露点−６０℃以下の空気）とされている。
【００１３】
前記搬入搬出領域Ｓ１は、装置の左右方向（図１中Ｙ方向）から見て手前側に位置する第１の領域１２と、奥側に位置する第２の領域１３とからなり、第１の領域１２には、キャリアＣを載置するための第１の載置台１４が設けられている。キャリアＣとしては、基板である例えば直径３００ｍｍのウエハＷが複数枚例えば２５枚棚状に配列されて収納され、前面の図示しない取り出し口が蓋体により塞がれた例えば樹脂からなる密閉型のＦＯＵＰが用いられる。前記第２の領域１３には第２の載置台１５とキャリア保管部１６が設けられると共に、キャリアＣを第１の載置台１４、第２の載置台１５並びにキャリア保管部１６の間で搬送するキャリア搬送機構１７が設けられている。図１中１０は、キャリアＣ内とローディングエリアＳ２とを連通する開口部であり、１８は当該開口部１０の扉、１９はキャリアＣの蓋体を開閉する蓋開閉機構である。
【００１４】
前記ローディングエリアＳ２の奥側上方には、下端が炉口として開口する縦型の熱処理炉２が設けられている。また、前記ローディングエリアＳ２内には、例えば２基のウエハボート３（３Ａ，３Ｂ）が設けられている。これらウエハボート３（３Ａ，３Ｂ）は、夫々多数枚のウエハＷを棚状に配列保持する基板保持具をなすものである。ここで、ウエハボート３の構成について図４に基づいて簡単に説明すると、天板３１と底板３２との間に例えば４本の支柱３３が設けられており、この支柱３３に形成された図示しない溝部にウエハＷの周縁部が保持されて、例えば１００枚のウエハＷを所定の間隔で上下に配列して保持できるように構成されている。前記底板３２の下部には支持部３４が設けられている。
【００１５】
そして、ローディングエリアＳ２内には、前記ウエハボート３を載置するためのステージが３箇所に用意されている。このステージの一つは、前記熱処理炉２の下方側に設けられた保持具昇降機構をなすボートエレベータ４１の上に設けられている。このボートエレベータ４１は昇降自在に構成され、その上には、前記熱処理炉２の蓋体２１と前記ステージをなす断熱材２２とがこの順序で設けられている。前記断熱材２２は例えば石英等により構成されており、その上にウエハボート３が搭載されるようになっている。
【００１６】
前記ボートエレベータ４１は、上下方向に伸びるガイドレール４３に沿って移動機構４２により昇降自在に構成され、こうしてウエハボート３をロード位置とアンロード位置との間で昇降させるようになっている。前記ロード位置とは、ウエハボート３が熱処理炉２内の反応容器２Ａに搬入され、熱処理炉２の開口部を蓋体２１が覆う位置であり、前記アンロード位置とは、ウエハボート３が熱処理炉２の下方側に搬出される位置（図１〜図３に示す位置）である。前記ガイドレール４３は、ローディングエリアＳ２の奥側に後方側（図１中紙面左側）に設けられている。
【００１７】
前記ステージとしてはさらに第１のステージ４４と第２のステージ４５とが設けられている。前記第１のステージ４４は、ウエハボート３と第２の載置台１５上のキャリアＣとの間でウエハの移載を行なう際に、当該ウエハボート３が載置されるステージである。また、第２のステージ４５は、熱処理炉２にて熱処理を行なう前後のウエハボート３を仮置きするために用いられるステージである。
【００１８】
さらに、ローディングエリアＳ２には、ボートエレベータ４１と、第１のステージ４４と、第２のステージ４５との間でウエハボート３の移載を行うボート搬送機構５が設けられている。このボート搬送機構５は保持具搬送機構をなすものであり、図１及び図３に示すように、アーム駆動部５１により、昇降自在、水平軸周りに回転自在、進退自在に構成される多間接アーム５２を備え、その多間接アーム５２の先端には、平面形状が略Ｕ字型であって、開口部５３ａが前記ウエハボート３の支持部３４よりも大きく、底板３２よりも小さい保持アーム５３を備えている。
【００１９】
この例では、アンロード位置にあるボートエレベータ４１の前方側（図１中紙面右側）に隣接してボート搬送機構５が設けられると共に、このボート搬送機構５の左右方向の手前側及び奥側に夫々第１のステージ４４及び第２のステージ４５が設けられている。そして、ボート搬送機構５では、前記保持アーム５３により移動対象のウエハボート３の支持部３４の周囲を囲み、次いで当該保持アーム５３を上昇させることにより、底板３２を持ち上げて移動させ、その反対の動作にて、移動先のステージにウエハボート３の搬送を行なう。この際、図５にウエハボート３の移動領域を点線にて示すように、ウエハボート３を移動元のステージから一旦ボート搬送機構５に向けて移動させ、次いで、移動先のステージに向けてウエハボート３を移動するようになっている。
【００２０】
また、ローディングエリアＳ２には、例えば第１のステージ４４の後方側に隣接して、基板移載機構をなすウエハ搬送機構５４が設けられている。このウエハ搬送機構５４は、第１のステージ４４上のウエハボート３と第２の載置台１５上のキャリアＣとの間でウエハの移載を行うものである。このウエハ搬送機構５４は、ウエハＷを保持する複数枚例えば５枚のフォーク５５と、これらフォーク５５を進退自在に支持する搬送基体５６とを備えており、この搬送基体５６は、鉛直軸回りに回動自在及び昇降自在、及び図１中Ｘ方向に移動自在に構成されている。
【００２１】
さらに、ローディングエリアＳ２における熱処理炉２以外の領域には、例えば熱処理炉２の開口部近傍の高さ位置に天井部２３が形成されている。また、ローディングエリアＳ２の前方側の側面には、第１のフィルタユニット６Ａと第２のフィルタユニット６Ｂが、第２のフィルタユニット６Ｂが奥側に位置するように並んで設けられている。これらフィルタユニット６Ａ，６Ｂは、図３に第２のフィルタユニット６Ｂを代表して示すように、その上端は天井部２３近傍に位置し、その下端は底板２４に接続されるように、上下方向（図３中Ｚ方向）に伸びるように設けられている。また、フィルタ部６１とその前方側に形成された通気空間６２とを備えており、この通気空間６２は、ローディングエリアＳ２の底板２４の下方に形成された通気室２５と連通するように構成されている。
【００２２】
一方、ローディングエリアＳ２の後方側の側面（図１中左側面）近傍には、ボートエレベータ４１の駆動系への熱影響を抑えるために、遮蔽板６３が設けられている。この遮蔽板６３は、ローディングエリアＳ２における前面に対向する後面を成すものであり、フィルタユニット６Ａ，６Ｂと対向するように、アンロード位置にあるウエハボート３と、移動機構４２やガイドレール４３が配置された空間との間に設けられている。また、その上端は天井部２３近傍に位置し、その下端は底板２４に載置されるように設けられると共に、遮蔽板６３の高さ方向（図３中Ｚ方向）に沿って、移動機構４２の移動領域を形成するための開口部６３ａが形成されている。この開口部６３ａはローディングエリアＳ２側から見ると、フィルタユニット６からローディングエリアＳ２内に供給された気体を排気する気流形成用の排気口に相当する。
【００２３】
さらに、ローディングエリアＳ２内には、ウエハ搬送機構５４等の駆動系への熱影響を抑えるために、アンロード位置にあるウエハボート３と、ウエハ搬送機構５４が配置された空間との間に仕切り板６４が設けられている。さらにまた、ローディングエリアＳ２内には、アンロード位置にあるウエハボート３の温度を検出するための放射温度計３５が設けられている。
【００２４】
さらにまた、ローディングエリアＳ２には、熱排気部をなす排気ダクト７と、冷却ガス供給部８とが設けられている。この例では、排気ダクト７として、第１の排気ダクト７Ａと、第２の排気ダクト７Ｂと、第３の排気ダクト７Ｃとを備えている。第１の排気ダクト７Ａは、ローディングエリアＳ２における搬入搬出領域Ｓ１の近傍であって、第１のフィルタユニット６Ａと対向する側壁１Ａ近傍に、ウエハ搬送機構５４の移動を妨げないように設けられている。
【００２５】
また、第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃは、本発明の第１の熱排気部及び第２の熱排気部に夫々相当するものであり、これらは、アンロード位置にあるウエハボート３Ａを左右方向から見たときに、当該ウエハボート３Ａの前端よりも後方側でかつ前記開口部６３ａよりも前方側に位置するように設けられている。ここで、前記ウエハボート３Ａを左右方向から見るとは、例えば図３に示す方向から見ることであり、前記ウエハボート３Ａの前端とは、図１中Ｐで示す部位である。この例では、第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃは、アンロード位置のウエハボート３Ａから見て右側及び左側に夫々設けられている。
【００２６】
これら排気ダクト７Ａ〜７Ｃは、図３及び図４に示すように、上下方向に伸びる筒状部材よりなり、排気ダクト７Ａ〜７Ｃの上端は、例えば天井部２３近傍に位置し、その下端は底板２４に接続され、前記通気室２５と連通している。この例では、排気ダクト７Ａ〜７Ｃは、平面形状が長方形状の筒状部材からなる。
【００２７】
第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃは、例えば前記長方形状の長辺が、アンロード位置にあるウエハボート３Ａに対向するように配置され、このウエハボート３に対向する面７０には、少なくともアンロードされたウエハボート３Ａの上部領域と対向し、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハＷにより高温に加熱された雰囲気を吸引排気するための熱排気用の排気口７１が形成されている。前記アンロードされたウエハボート３Ａの上部領域とは、当該ウエハボート３Ａに製品ウエハＷが搭載されている領域であり、例えば天板３１から１０００ｍｍ下方側までの領域である。
【００２８】
この例では、ウエハボート３に対向する面７０の長さ方向全体に排気口７１が形成されており、この排気口７１は、前記ウエハボート３の上部側に対応する高さ位置は最も開口面積が大きくなり、下方側に向けて徐々に開口面積が小さくなるように形成されている。この際、前記開口面積は、排気口７１の大きさで調整してもよいし、排気口７１の数により調整してもよい。また、排気口７１はスリット状のものであってもよい。前記第１の排気ダクト７Ａは、例えば前記長方形状の長辺がフィルタユニット６に対向するように構成され、この面に排気口７１が形成されている。
【００２９】
さらに、アンロード位置にあるウエハボート３Ａの周囲には、アンロード位置よりも前方側でありかつボート搬送機構５よりも後方側であって、ボート搬送機構５によるウエハボート３の移載を妨げない位置に冷却ガス供給部８が設けられている。この例の冷却ガス供給部８は、上下方向に伸びる２本の冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂよりなり、これらは本発明の第１のガス供給部及び第２のガス供給部に夫々相当する。これら冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂは、図１及び図３に示すように、アンロード位置のウエハボート３Ａから見て夫々左側及び右側に設けられている。
【００３０】
また、第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃと冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂとは、前記ウエハボート３を挟んで対向するように設けられている。ここで、「対向する」とは、ウエハボート３の直径方向からずれていても、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂからの冷却ガスがウエハボート３を介して排気ダクト７Ｂ，７Ｃに排気される場合も含む。
【００３１】
この例では、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂの上端は、例えば天井部２３近傍に位置し、その下端は支持部８１により底板２４に接続されている。また、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂにおける前記ウエハボート３に対向する面には、前記アンロード位置におけるウエハボート３Ａに冷却ガスを供給する供給口８２が上下方向に配列して形成されており、この冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂは、バルブＶを備えた供給路８４により冷却ガスの供給源８３と接続されている。例えば冷却ガスとしては、２０℃〜３０℃程度に温度調整された窒素（Ｎ２）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスや清浄乾燥気体等が使用される。
【００３２】
前記ウエハボート３Ａの近傍の排気ダクト７Ｂ，７Ｃ及び冷却ガスノズル８の配置の一例について図６により説明する。複数個の排気ダクトを設ける場合、例えば２個の排気ダクト７Ｂ，７Ｃは、例えば図６に示すように、ウエハボート３Ａの中心Ｏと同心円状に、夫々の排気口７１が形成された面７０が位置するように周方向に互いに離れて配置される。ここで、ウエハボート３Ａの中心Ｏとは、ウエハボート３Ａの平面形状の中心である。
【００３３】
また、これら排気ダクト７Ｂ，７Ｃは、アンロード位置にあるウエハボート３の近傍に設けられることが好ましく、例えば前記排気口７１が形成された面７０と、ボートエレベータ４１上の蓋体２１との距離Ｌ１が例えば１〜３０ｍｍになるように設けられている。排気ダクト７Ａ〜７Ｃの大きさの一例を示すと、上下方向の大きさは例えば１５００ｍｍ〜２０００ｍｍ、平面形状の大きさは例えば１００ｍｍ×３００ｍｍ程度である。
【００３４】
また、冷却ガスノズル８は、アンロード位置にあるウエハボート３の近傍であり、ウエハボート３の移動を阻害しない位置に設けられることが好ましい。このため、図５に示すウエハボート３Ａの移動領域から外れた位置であって、できるだけウエハボート３に近い位置に設けられる。図６に示すように、複数個の冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂを設ける場合には、例えばウエハボート３Ａの中心Ｏの同心円状に、夫々の供給口８２が位置するように周方向に互いに離れて配置される。また、前記供給口８２と、ボートエレベータ４１上の蓋体２１の外縁との距離Ｌ２が例えば１〜３０ｍｍになるように設けられている。ガス供給ノズル８Ａ，８Ｂの大きさの一例を示すと、上下方向の大きさは例えば１５００ｍｍ〜１８００ｍｍ、ノズルの管径は例えば１２ｍｍ〜１５ｍｍ、供給口８２の大きさは例えば２ｍｍφ〜３ｍｍφである。
【００３５】
前記通気室２５は、その内部にラジエータ２６を備えると共に、前端側にはフィルタユニット６の通気室６２に連通するように第１のファン２７及び第１のゲートバルブ２８が設けられている。さらに、後端側は第２のゲートバルブ２９及び第２のファン３０を介して工場の排気設備に接続されている。図１及び図３中２０は、底板２４に形成された排気口、図７中６０は、大気の導入路である。
【００３６】
前記縦型熱処理装置には制御部１００が設けられている。この制御部１００は例えばコンピュータからなり、プログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部を備えていて、前記プログラムには制御部１００から縦型熱処理装置の各部に制御信号を送り、後述の搬送順序を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。前記プログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）等の記憶部に格納されて制御部１００にインストールされる。
【００３７】
また、制御部１００は、例えばボートエレベータ４１による熱処理炉２からのウエハボート３Ａのアンロード開始のタイミングで、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂから冷却ガスの吐出を開始し、放射温度計３５からの検出値に基づいて冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂから冷却ガスの吐出を停止するように、バルブＶへ制御信号を出力する機能を有する。
【００３８】
続いて、前記縦型熱処理装置におけるウエハＷの流れについて簡単に説明する。前記縦型熱処理装置では、ローディングエリアＳ２内に大気ガスを通流させる大気運用と、窒素ガスをパージさせる窒素ガスパージ運用とがある。前記大気運用の場合には、第１のゲートバルブ２８を開き、第２のファン３０を駆動して、第２のゲートバルブ２９を開く。なお、第１のファン２７は、装置稼働中は常時回転させておく。こうして、図７に示すように、大気の導入路６０を介して例えば２０℃〜３０℃の大気を取り入れると共に、排気を行い、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂから冷却ガスとして窒素ガス、又は乾燥空気、又は空気を吐出する。こうして、ローディングエリアＳ２では、図７及び図８に示すように、装置の外部から取り込まれた大気がローディングエリアＳ２内において、フィルタユニット６Ａ，６Ｂ側から当該フィルタユニット６Ａ，６Ｂに対向する遮蔽板６３に向けて流れる。そして、第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃ及び、開口部６３ａを介して遮蔽板６３の裏側の領域（ガイドレール４３が設けられている領域）に入り込み、排気口２０から通気室２５へ通気する。この通気室２５内の大気及び冷却ガスは、その大部分が装置の外部へ排出される一方、その一部は第１のファン２７の駆動により、再びフィルタユニット６Ａ，６Ｂの通気空間６２に向けて流れていく。そして、フィルタユニット６Ａ，６Ｂにより、清浄状態を維持した気体として再びローディングエリアＳ２に供給される。
【００３９】
また、前記窒素ガスパージ運用の場合には、先ず、第１のゲートバルブ２８及び第２のゲートバルブ２９を閉じ、大気との遮断を行う。そして、遮断が完了すると、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂから冷却ガスとして窒素ガスを放出する。この窒素ガスは、第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃ及び開口部６３ａを介して通気室２５へ流れていく。第１のファン２７は、装置稼働中は常時回転しているため、通気室２５内の窒素ガスは、フィルタユニット６Ａ，６Ｂにより、清浄状態を維持した窒素ガスとしてローディングエリアＳ２に循環供給される。
【００４０】
ここで、ローディングエリアＳ２内の天井部２３よりも下方側の領域では、前面にフィルタユニット６が設けられていると共に、後面近傍に、このフィルタユニット６と対向するように遮蔽板６３が設けられている。このため、ローディングエリアＳ２内では、図７に矢印にて示すように、一方側の側面（前面）から他方側の側面（後面）に向って横方向に流れる気流が形成される。この横方向に流れる気流とは、略水平に流れる気流のことである。この実施の形態では、フィルタユニット６Ａ，６Ｂ、遮蔽板６３、開口部６３ａ、通気室２６、第１及び第２のファン２７，３０により気流形成機構が構成されている。
【００４１】
そして、縦型熱処理装置では、図示しない自動搬送ロボットにより第１の搬送台１４に載置されたキャリアＣは、ＦＯＵＰ搬送機構１７により第２の載置台１５に搬送され、図示しない機構により隔壁１１の開口部１０に気密に当接される。この後、蓋開閉機構１９によりキャリアＣから蓋体が取り外され、続いて図示しない機構により例えば窒素ガスがキャリアＣ内に向けて吹き出されて、キャリアＣ内及びキャリアＣと扉１８との間の空間が窒素ガスにより置換される。その後、扉１８、蓋開閉機構１９及び蓋体が例えば上昇して開口部１０から退避し、キャリアＣ内とローディングエリアＳ２とが連通した状態となる。
【００４２】
一方、ローディングエリアＳ２では、例えば第１のウエハボート３Ａを第１のステージ４４に、第２のウエハボート３Ｂを第２のステージ４５に夫々載置しておく。そして、第１のステージ４４では、ウエハ搬送機構５４により、前記第１のウエハボート３Ａに対してキャリアＣ内のウエハＷが順次取り出されて移載される。このウエハボート３Ａに所定枚数のウエハＷが搭載されると、当該ウエハボート３Ａは、ボート搬送機構５により、第１のステージ４４からボートエレベータ４１の断熱材２２上に移載され、次いでボートエレベータ４１が上昇して熱処理炉２内のロード位置に搬入される。そして、当該ウエハボート３Ａに搭載されたウエハＷに対して例えば４００〜１０００℃の温度で熱処理例えばＣＶＤ、アニール処理、酸化処理などが行われる。
【００４３】
熱処理後の第１のウエハボート３Ａは、ボートエレベータ４１が下降して熱処理炉２からアンロード位置に搬出されると、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂから吐出されている冷却ガスがアンロード位置のウエハボート３Ａに供給されることになる。こうして、当該ウエハボート３Ａに搭載されているウエハＷが例えば７０〜８０℃になるまで冷却する。
【００４４】
この際、冷却ガス吐出開始及び冷却ガス吐出停止のタイミングは既述のように制御部１００により制御され、この例では、既述のように、ローディングエリアＳ２に横方向の気流を形成するタイミングで冷却ガスの吐出が開始されるが、例えばボートエレベータ４１が下降してウエハボート３Ａがアンロード位置に位置したときに冷却ガスの吐出を開始するようにしてもよい。そして、ローディングエリアＳ２に設けられた放射温度計３５により、ウエハボート３Ａの検出値が例えば７０〜８０℃以下となったときに、冷却ガスの吐出が停止される。
【００４５】
ここで、ウエハボート３Ａが熱処理炉２からアンロード位置に搬出されると、当該ウエハボート３Ａは熱容量が大きいため、ウエハボート３Ａ近傍の雰囲気はウエハボート３ＡやウエハＷにより加熱され高温状態となるが、ウエハボート３Ａ近傍の雰囲気は、第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃから速やかに通気室２５に向けて排出される。そして、通気室２５内の高温状態の雰囲気は、既述のようにその大部分が装置外部へ排出される一方、その一部がラジエータ２６により冷却されてフィルタユニット６Ａ，６Ｂへ還流され、再びローディングエリアＳ２へ循環供給される。また、一部は、残留ガスを排気するＳＣＶ（スカベンジャー）排気を通じて熱排気される。
【００４６】
こうして、フィルタユニット６Ａ，６Ｂや遮蔽板６３の開口部６３ａによりローディングエリアＳ２内に形成される横方向の気流と、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂからの冷却ガスの供給と、排気ダクト７Ａ〜７Ｃからの高温状態の雰囲気の排気により、アンロード位置のウエハボート３Ａは速やかに冷却される。
【００４７】
即ち、熱処理後のウエハボート３Ａをアンロードすると、ウエハボート３Ａは高温状態であるので、ここにフィルタユニット６Ａ，６Ｂから２０℃〜３０℃の大気（又は窒素ガス）を供給すると、大気（又は窒素ガス）は熱容量の大きいウエハボート３Ａの近傍で瞬時に昇温し、上方へ広がろうとする。しかしながら、前記排気口７１により、少なくともウエハボート３Ａの上部領域の雰囲気が排気されるので、当該上部領域から上方側へ広がろうとする高温に加熱された雰囲気は速やかに排気口７１から排気され、上方側への熱拡散が抑えられる。
【００４８】
ここで、ローディングエリアＳ２内において熱拡散が発生すると、後述するように横方向に流れる気流が乱されるが、排気ダクト７Ｂ，７Ｃによる熱排気により熱拡散が抑えられるので、このような気流の乱れが抑制され、横方向の流れが維持される。これにより、ローディングエリアＳ２内において、フィルタユニット６Ａ，６Ｂからの気流がアンロード位置にあるウエハボート３Ａ及びウエハＷに供給され、排気ダクト７Ｂ，７Ｃによる熱回収と合わせて、熱処理後の高温状態の基板を速やかに冷却することができる。こうして、アンロード後のウエハＷの降温時間が短縮される。
【００４９】
一方、排気ダクト７を設けない場合について、図９を参照して説明する。この場合には、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハＷは、フィルタユニット６からの気流や、図示しない冷却ガスノズルからの冷却ガスにより冷却される。ところで、ウエハが大口径化し、かつウエハボート３Ａへの搭載枚数も多いため、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハ群の熱容量が大きい。このため、アンロードされたウエハボート３Ａに気流が当たると、この気流が瞬時に昇温し、それが上昇して拡散し、前記ウエハボート３Ａの近傍には、上方側に広がる高温領域９１が形成される。そして、後述の実施例により明らかなように、フィルタユニット６側から供給される冷たい気流は、この高温領域９１に押し下げられ、高温領域９１の下方側に入り込むように流れる。このため、ウエハボート３Ａに冷たい気流が供給されず、冷却効率が悪化して、ウエハＷの降温に時間がかかるものと推察される。
【００５０】
こうして、アンロード位置に冷却されたウエハボート３Ａは、ボート搬送機構５により、例えば一旦第２のステージ４５に搬送された後、第１のステージ４４に搬送されて、熱処理後のウエハＷはウエハ移載機構５４によりキャリアＣ内に移載される。
【００５１】
上述の実施の形態によれば、ローディングエリアＳ２における前面から、当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口６３ａに向って横方向の気流が形成されたローディングエリアＳ２内にて、アンロード位置におけるウエハボート３Ａを左右方向から見たときに当該ウエハボート３Ａの前端よりも後方側でかつ前記排気口６３ａよりも前方側に位置すると共に、少なくともウエハボート３Ａの上部領域と対向し、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハＷにより高温に加熱された雰囲気を吸引排気するための熱排気用の排気口７１が形成された排気ダクト７Ｂ，７Ｃを設けている。このため、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハＷの降温時間が短縮される。従って、熱処理後のウエハＷをキャリアＣに移載するまでの時間が短縮され、スループットの低下を抑えることができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、既述のように、排気口７１をウエハボート３Ａの長さ方向に沿って形成し、この長さ方向に沿って熱回収を行っているので、ウエハボート３Ａの長さ方向の温度が揃いやすい。このため、アンロード時において、ウエハボート３Ａに上下に配列されているウエハＷ同士の温度（面間温度）を揃えた状態でウエハＷを降温することができる。
【００５３】
ここで、パターンの微細化が進み、線幅が２７μｍ程度になると、ウエハＷの面間の熱履歴も問題となる。つまり、ウエハＷの温度が異なると、不純物の拡散の程度や、窒素ガスパージ運用の場合にはアンロード時に形成される自然酸化膜（ＳｉＯ２）の厚さが変化してしまう。同一ロットのウエハ同士の間で、不純物の拡散の程度や、自然酸化膜の厚さの変化量が大きいと問題となるため、アンロード時に面間温度を揃えた状態で降温することは有効である。
【００５４】
また、排気口７１は、ウエハボート３Ａの上部側に対応する部位は開口面積が大きく、下方側に向けて徐々に開口面積が小さくなるように設定されており、こうして排気ダクト７Ｂ，７Ｃでは、上部側が最も排気量が大きく、下方側ヘ向けて徐々に排気量が小さくなるように構成されている。ここで、後述の実施例より明らかなように、アンロード位置にあるウエハボート３Ａの近傍では、上部側の方が下部側よりも温度が高い状態にある。従って、温度が高いウエハボート３Ａの上方側近傍は大きな排気量で、温度が比較的低いウエハボートの下方側近傍は小さな排気量で排気することにより、ウエハボート３Ａの長さ方向の温度がより揃いやすい。これにより、ウエハボート３Ａに搭載されているウエハＷの面間温度差をより揃えた状態で降温することができる。
【００５５】
さらにまた、上述の実施の形態では、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂにより、アンロードされたウエハボート３Ａに対して冷却ガスを供給しているので、より冷却時間を短縮できる。冷却ガスは、ウエハボート３Ａの近傍から供給され、ウエハボート３Ａを介して排気ダクト７Ｂ，７Ｃに排気される。このため、確実にウエハボート３Ａや、ウエハボート３Ａに搭載されているウエハＷに接触し、これらの熱を奪ってローディングエリアＳ２から排気されるからである。このように、冷却ガスの供給と、排気ダクト７Ｂ，７Ｃからの熱排気との組み合わせによって、アンロード位置にあるウエハボート３Ａ近傍の領域では、速やかな熱回収が行われ、ウエハボート３Ａに搭載されているウエハの降温を促進することができる。
【００５６】
さらに、上述の実施の形態によれば、アンロード時や、アンロード後の降温時にウエハボート３Ａ及びウエハＷからの輻射熱の拡散が抑えられ、ローディングエリアＳ２内における対流熱の発生が抑えられる。このため、ボート搬送機構５やウエハ移載機構５４のケーブルやケーブルベア等が熱影響を受けにくく、これらに熱変形が発生するおそれや、これらからアウトガスが発生するおそれが少ない。ここでケーブルベアとは、樹脂材料に構成された部材である。
【００５７】
さらにまた、上述の実施の形態によれば、ローディングエリアＳ２内において、熱処理炉２が設けられた領域と、ウエハ搬送機構５４が設けられた領域とを、仕切り壁６４にて区画しているので、ウエハ搬送機構５４が設けられた領域へのアンロード時やアンロード後の熱影響が抑えられる。これにより、ウエハ移載機構５４やそのケーブル等に熱変形が発生するおそれや、これらからアウトガスが発生するおそれが少ない。
【００５８】
続いて、排気ダクトと冷却ガスノズルの配置の他の例について図１０〜図１１を参照して説明する。本発明では、排気ダクト７は、一方向に略水平に流れる気流が形成されたローディングエリアＳ２において、アンロード位置にあるウエハボート３Ａを左右方向から見たときに、当該ウエハボート３Ａの前端よりも後方側でかつ気流形成用の排気口６３ａよりも前方側に位置すると共に、少なくとも前記ウエハボート３Ａの上部領域と対向し、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハＷにより高温に加熱さえた雰囲気を吸引排気するための排気口７１が形成されていれば、どのように配置するようにしてもよい。
【００５９】
また、冷却ガス供給部は、アンロード位置よりも前方側であり、かつボート搬送機構５よりも後方側に設けられ、アンロード位置におけるウエハボート３Ａに冷却ガスを供給する供給口を有する構成であれば、どのように配置するようにしてもよい。
【００６０】
例えば図１０に示す例は、排気ダクト７Ｄを、その排気口７１が形成されている面７０が、左右方向よりも前方寄りに向くように配置し、冷却ガスノズル８Ｃを、ウエハボート３Ａを挟んで排気ダクト７Ｄと左右方向の反対側に設けた構成である。この構成では、排気ダクト７Ｄはボート搬送機構５から見てウエハボート３Ａの右側に配置され、冷却ガスノズル８Ｃはボート搬送機構５から見てウエハボート３Ａの左側に配置されている。この配置では、排気ダクト７Ｄの排気口７１は前記前方寄りに向くように配置しているので、横方向の気流を排気しやすく、当該気流の乱れを抑えてアンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハ群の熱を排気することができる。また、冷却ガスノズル８Ｃと排気ダクト７Ｄとがウエハボート３Ａを挟んで左右方向の反対側に設けられているので、冷却ガスは前記ウエハボート３Ａに接触しながら、排気ダクト７Ｄに向って流れて排気されるため、冷却ガスが前記ウエハボート３Ａ全体に行き渡りやすく、有効である。
【００６１】
さらに、図１１（ａ）に示す例は、排気ダクト７Ｅを、その排気口７１が形成されている面７０が、前方側に向くように配置した構成であり、この構成では、前記排気口７１が前方側に向いているので、横方向の気流をより排気しやすく、当該気流の乱れをより抑えた状態で、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハ群の熱を排気することができる。また、排気ダクト７Ｅと冷却ガスノズル８Ｄは、ボート搬送機構５から見てウエハボート３Ａのほぼ同じ側に配置されているが、このような配置であっても、冷却ガスが前記ウエハボート３Ａに接触して、排気ダクト７Ｅに排気されるので問題はない。
【００６２】
以上において、本発明では、図１１（ｂ）に示すように、冷却ガス８Ａ，８Ｂと別個に、図示しない移動機構により移動自在に設けられた冷却ガス８Ａ´，８Ｂ´を設置するようにしてもよい。これら冷却ガス８Ａ´、８Ｂ´は、通常はウエハボート３の移動を妨げないように、冷却ガス８Ａ，８Ｂの近傍に待機しており、ウエハボート３がアンロードされたときには、アンロードされたウエハボート３の周方向に沿って点線に示す位置まで移動して、当該位置から冷却ガスを当該ウエハボート３Ａに向けて吐出するように構成されている。そして、ウエハが降温すると待機位置に戻り、この後、ウエハボート３Ａを移動するようになっている。
【００６３】
また、本発明は、図１２に示すボート搬送機構５７を用いる構成にも適用できる。この例のボート搬送機構５７は、駆動機構５８により昇降自在かつ鉛直軸周りに回転自在に設けられた基台５９に沿って進退自在に構成され、ウエハボート３の支持部３４の周囲を囲むアーム５９ａを備えている。一方、ボートエレベータ４１の保温筒２２と、第１のステージ４４、第２のステージ４５は、駆動機構５８を回転中心とする同心円上に設けられている。そして、アーム５９ａを支持部３４を囲む位置まで前進させてから上昇させることにより、アーム５９ａにより支持部３４を保持し、次いで、基台５９を回転することにより移載先のステージの上方側に支持部３４を移動させる。この後、基台５９を下降させることにより支持部３４を移載先のステージ上に受け渡し、次いでアーム５９ａを退行させることにより、ステージ同士の間でウエハボート３が搬送されるように構成されている。
【００６４】
この例においても、排気ダクト７Ｇは、横方向に流れる気流が形成されたローディングエリアＳ２において、熱処理炉２よりも前記気流の流れ方向の下流側であって、前記アンロード位置にあるウエハボート３Ａの近傍に設けられ、冷却ガスノズル８Ｆは、排気ダクト７Ｇとボート搬送機構５８との間における、前記アンロード位置にあるウエハボート３Ａの近傍に、冷却ガスが前記ウエハボート３Ａを介して排気ダクト７Ｇに排気されるように設けられる。
【００６５】
以上において、本発明では、熱排気部のみを設けた構成においても、既述のようにアンロードされたウエハボート及びウエハ群の熱が排気され、前記ウエハ群を速やかにかつ面間温度差を抑えた状態で降温できるので、必ずしも冷却ガス供給部を設ける必要はない。
【００６６】
また、熱排気部の熱排気用の排気口は、少なくとも基板保持具の上部領域と対向するように形成されればよい。アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気は上方に向けて拡散するため、少なくとも基板保持具の上部領域の雰囲気を吸引排気すれば、熱拡散は抑えられるからである。
【００６７】
さらに、冷却ガス供給部としては、上下方向に伸びる冷却ガスノズル以外に、水平方向に伸び、先端の供給口から冷却ガスを吐出するガスノズルを多段に配置したものを用いてもよい。また、上下方向に伸びる筒状部材に冷却ガスの供給口を上下方向に配設して設けた構成であってもよい。
【００６８】
さらにまた、ローディングエリアＳ２を不活性ガス雰囲気例えば窒素（Ｎ２）ガス雰囲気とし、フィルタユニット６を介してＮ２ガスをローディングエリアＳ２内に供給するようにしてもよい。この場合、通気室２５内に排気されたＮ２ガスは、装置外部へと排気されず、第１のファン２７を駆動させて、ラジエータ２６を介してＦＦＵにフィルタユニット６に還流される。
【実施例】
【００６９】
（実施例１）
ウエハボート３を５００℃とし、これを直方体の処理室９２内に中に入れ、３０℃の大気を図１３中右側に設けられた不図示のフィルタユニットからウエハボート３に向けて供給したときの気流温度についてシミュレーションを行った。この際、ウエハボート３に搭載されるウエハＷの大きさは３００ｍｍサイズ、ウエハボート３へのウエハＷの搭載枚数は１００枚、処理室９２の大きさは、１０００ｍｍ×１８００ｍｍ×１８００ｍｍとした。
【００７０】
この結果について図１３に示す。図中ａは７００℃以上の領域、ｂは５００〜７００℃未満の領域、ｃは３００〜５００℃未満の領域、ｄは１００〜３００℃未満の領域、ｅは３０〜１００℃未満の領域である。また、図１３中、ウエハボート３は一点鎖線で示している。シミュレーションの結果、ウエハボート３の上方側に拡散するように高温領域ａ，ｂ，ｃ，ｄが形成され、冷たい気流は、この高温領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの下方側に入り込むように流れることが認められる。この気流解析により、ウエハボート３の近傍に排気ダクトを設けない構成では、図１３に矢印にて示すように、上昇する対流熱がフィルタユニット６側へ戻ってしまい、冷たい大気がウエハボート３に当たらなくなっているので、ウエハボート３の冷却効率が低下すると推察される。
（実施例２）
図１４に示すように、ローディングエリアＳ２にウエハボート３と、第１〜第３の排気ダクト７Ａ〜７Ｃと、ガス供給ノズル８Ａ，８Ｂとを設けたモデルを用いて、気流速度のシミュレーションを行った。この際、ローディングエリアＳ２の右側から矢印にて示すように気流が供給されることとした。また、ローディングエリアＳ２は、Ｘ方向の大きさが１０００ｍｍ、Ｙ方向の大きさが１８００ｍｍ、高さが１８００ｍｍ、ウエハボート３に搭載されるウエハＷの大きさは３００ｍｍサイズ、ウエハボート３へのウエハＷの搭載枚数は１００枚、第２の排気ダクト７Ｂの排気孔７１と、蓋体２１の外縁との距離ｄ１は１５ｍｍ、第３の排気ダクト７Ｃの排気孔７１と蓋体２１の外縁との距離ｄ２は１５ｍｍ、ガス供給ノズル８Ａ，８Ｂの夫々と蓋体２１の外縁との距離はｄ３は１５ｍｍとした。
【００７１】
ローディングエリアＳ２の奥行方向（Ｙ方向）の５つの部位、Ａ１−Ａ１位置、Ａ２−Ａ２位置、Ａ３−Ａ３位置、Ａ４−Ａ４位置、Ａ５−Ａ５位置の縦断面のシミュレーション結果について、図１５〜図１９に夫々示す。図中Ｖａは、０．８ｍ／ｓ以上の領域、Ｖｂは０．６ｍ／ｓ以上０．８ｍ／ｓ未満の領域、Ｖｃは、０．４ｍ／ｓ以上０．６ｍ／ｓ未満の領域、Ｖｄは０．２ｍ／ｓ以上０．４ｍ／ｓ未満の領域、Ｖｅは０．２ｍ／ｓ未満の領域である。
【００７２】
また、比較例として、排気ダクト７Ａ〜７Ｃ及びガス供給ノズル８Ａ，８Ｂを設けないモデルについても同様のシミュレーションを行った。この場合、気流が供給される側面と対向する側面近傍の底板に設けられた図示しない排気口により排気が行われることとした。実施例２と同様に、Ａ１−Ａ１位置、Ａ２−Ａ２位置、Ａ３−Ａ３位置、Ａ４−Ａ４位置、Ａ５−Ａ５位置の縦断面のシミュレーション結果について、図２０〜図２４に夫々示す。
【００７３】
この結果、比較例では、ローディングエリアＳ２の上方側に気流速度が０．２ｍ／ｓ未満の失速領域が広がること、及び図２０や図２３、図２４に示すように、底板に形成された排気口近傍での気流速度が大きいことが認められ、下向きの気流が形成されていることが理解される。従って、高温状態のウエハボート３がアンロードされると、上部側の失速領域に熱い大気が溜まってしまい、実施例１と同様に、上方側に向けた熱拡散が起こることが推察される。
【００７４】
これに対して、実施例２では、排気ダクト７Ａ〜７Ｃの排気口７１近傍の気流速度が大きいことが認められ、これにより排気ダクト７Ａ〜７Ｃに大気が引き寄せられて、ウエハボート３の高さ方向に沿ってほぼ均一に排気されていることが理解される。また、ウエハボート３の上方側には、失速領域は形成されておらず、横方向に流れる平行流が維持されることが推察される。
（実施例３）
図１〜図３に示す装置を用い、ウエハボート３に３００ｍｍサイズのウエハＷを１００枚搭載して、熱処理炉２内にて７００℃の熱処理を例えば６０分間行った後、ウエハボート３をアンロードし、アンロード後のウエハ搬送機構５４の上方雰囲気の上部側、中央部、下部側の温度を測定した。前記ウエハ搬送機構５４の上方雰囲気の上部側とは、底板２４から１５００ｍｍ上方側、中央部とは底板２４から１０００ｍｍ上方側、下部側とは底板２４から５００ｍｍ上方側とした。この際、第２の排気ダクト７Ｂの排気孔７１と蓋体２１外縁との距離は１５ｍｍ、第３の排気ダクト７Ｃと蓋体２１外縁との距離は１５ｍｍ、ガス供給ノズル８Ａ，８Ｂの夫々と蓋体２１外縁との距離は１５ｍｍとした。また、フィルタユニット６から供給される大気の温度は２０〜３０℃、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂから供給される冷却ガスの温度は、２０〜３０℃とし、大気運用を行った。
【００７５】
前記上部側、中央部、下部側の測定結果を図２５、図２６、図２７に夫々示す。図２５〜図２７中、横軸は時間、縦軸は温度である。また、実線が排気ダクト７Ａ〜７Ｃ及び冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂ、仕切り板６４を設けた場合の実施例３のデータ、点線が排気ダクト７Ａ〜７Ｃ及び冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂ、仕切り板６４を設けない場合の比較例２のデータである。温度測定は多数回行い、図２５〜図２７には測定結果の平均値を模式的に示している。ここで、アンロード開始のタイミングを０分とし、アンロード位置にボートエレベータ４１が下降したタイミングを８分とした。
【００７６】
この結果、実施例３は比較例２よりも温度が低いことが認められ、ウエハ搬送機構５４の上方雰囲気の上部側では約１００℃、中央部では約３０℃、下部側では約１０℃、実施例３では比較例２よりも温度が低下することが認められた。これにより、排気ダクト７Ａ〜７Ｃと冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂとの組み合わせにより、熱が排気されると共に、仕切り板６４を設けることにより、ウエハ搬送機構５４が設けられている領域への熱拡散が抑えられていることが理解された。
【００７７】
また、実施例３は比較例２に比べて、ウエハ搬送機構５４の上方雰囲気において、上部側、中央部、下部側の温度差が小さいことが認められた。これにより、実施例３の構成によって、ウエハボート３Ａのアンロード後のローディングエリアＳ２内の温度分布が、ウエハボート３Ａの高さ方向において、従来に比べて揃えられていることが理解される。従って、アンロード後のウエハＷの面間温度の均一性が従来に比べて向上することが認められる。
（実施例４）
実施例３と同様に、ウエハボート３Ａに搭載されているウエハＷの温度について測定した。温度測定はウエハボート３Ａの高さ方向の異なる数か所の位置に夫々搭載されている複数枚のウエハＷについて行い、図２８に測定結果の平均値を実線にて示す。また、比較例３として、排気ダクト７Ａ〜７Ｃ及び冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂ、仕切り板６４を設けない場合のデータを点線で示す。図２８中、横軸は時間、縦軸は温度であり、アンロード開始時が０分である。
【００７８】
この結果、アンロード後にウエハが８０℃に降温するまでの時間は、実施例４の方が比較例３よりも３分程度短縮されることが認められ、本発明により、アンロード後のウエハＷの降温時間を短縮できることが確認された。
（実施例５）
実施例３と同様に、ボートエレベータ４１のケーブルベアの温度について測定した。この結果を図２９に実線にて示す。また、比較例４として、排気ダクト７Ａ〜７Ｃ及び冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂ、仕切り板６４を設けない場合のデータを点線で示す。図２９中、横軸は時間、縦軸は温度であり、アンロード開始時が０分である。
【００７９】
この結果、実施例５の方が比較例４よりもケーブルベアの最も高温時の温度が約１２℃低下することが認められた。これにより、本発明の構成によって、アンロード後の、ボートエレベータ４１の移動機構４２側への熱拡散が抑えられることが認められた。このように、前記移動機構４２側への熱の拡散が抑えられることから、従来よりも高温状態のウエハボート３Ａをアンロードさせても、樹脂製のケーブル等からのアウトガスの発生のおそれがなく、熱処理後アンロードするまでの時間を短縮できることが理解される。
【００８０】
以上の実施例２〜５は、排気ダクト７Ｂ，７Ｃと、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂと、仕切り板６４とを設けた場合のデータであるが、実施例１のデータから、アンロード後の熱容量の大きいウエハボート３Ａの近傍において、排気ダクト７Ｂ，７Ｃにより排気を行い、熱を回収することによって、ローディングエリアＳ２における熱拡散や熱対流が抑えられることが認められている。また、実施例２より、排気ダクト７Ｂ，７Ｃによって、ウエハボート３Ａの周囲では高さ方向に均一に排気が行われることが確認されている。これにより、本発明者は、アンロードされたウエハボート３Ａの近傍に排気ダクト７Ｂ，７Ｃを設けることが、アンロードされたウエハの冷却や、面間温度の均一性の向上に、より寄与していると捉えている。
【符号の説明】
【００８１】
Ｗ 半導体ウエハ
Ｃ ＦＯＵＰ
２ 熱処理炉
３Ａ，３Ｂ ウエボート
４１ ボートエレベータ
５ ボート搬送機構
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 排気ダクト
７１ 排気口
８Ａ，８Ｂ 冷却ガスノズル
８１ 供給口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウエハ等の基板を基板保持具に搭載して縦型熱処理炉に搬入し、所定の熱処理を行う熱処理装置において、縦型熱処理炉からアンロードされた基板保持具に搭載されている基板温度を速やかに降温させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置の一つとして、多数の半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対して一括（バッチ）で熱処理を行う縦型熱処理装置がある。この熱処理装置では、ＦＯＵＰ（搬送容器）に収納されたウエハをウエハボートに棚状に保持させ、次いでこのウエハボートを上昇させて熱処理炉内にロードし、多数枚のウエハに対して同時に所定の熱処理を行う。この後、ウエハボートを下降させて熱処理炉からアンロードし、熱処理後のウエハを移載ロボットによりＦＯＵＰ内に回収することが行われている。
【０００３】
アンロード時のウエハボートやウエハの温度は例えば８００℃程度である。この際、高温のウエハを直ちにＦＯＵＰに回収しようとすると、ＦＯＵＰは樹脂製であって耐熱性が低いため、高温のウエハを移載するとＦＯＵＰが溶解したり、アウトガスを発生させたりするおそれがある。また、ウエハの熱により移載ロボットの熱変形が発生するおそれもある。このため、アンロード後直ちに熱処理後のウエハをＦＯＵＰに移載することはできず、ウエハが７０〜８０℃程度に降温するまで、アンロード位置にて待機させている。
【０００４】
ここで、特許文献１には、熱処理炉の下方側のロード・アンロード領域に、横方向に流れる清浄化気体流を形成する技術が記載されており、この気体流によりアンロード位置にあるウエハは冷却される。また、特許文献２に示すように、冷却ノズルを設けて、アンロード位置にあるウエハボートに冷却ガスを吹き付けることにより、冷却することも行われている。さらに、特許文献３には、熱処理炉の下方領域の移載室を区画し、窒素ガスなどの非酸化ガスによりパ−ジする技術が記載されている。
【０００５】
しかしながら、ウエハの大口径化と積載量の増加に伴い、アンロードされたウエハボートやウエハ群のトータルの熱容量が大きくなっている。このように熱容量が大きくなると、熱処理炉の下方側のローディング室への放熱量が大きくなることから、当該ローディング室内に設けられた構成部材の耐熱性も問題となってくる。このため、アンロードされたウエハ等を速やかに降温させることが求められるが、従来の手法では、ウエハ等の降温に時間がかかり、その間は、ウエハボートからウエハの移載を行うことができないため、ウエハの回収時間が遅延したり、スループットの低下を招くという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平４−１３７５２６号公報（第１図）
【特許文献２】特許第４０４２８１２号公報（段落００２２、図４）
【特許文献３】特許第３５０２５１４号公報（段落０００３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような事情の下になされたものであり、その目的は、縦型の熱処理炉で処理され、前記熱処理炉からアンロードされた基板保持具に搭載されている基板の温度を速やかに降温させることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、本発明の熱処理装置は、複数の基板が棚状に保持された基板保持具を縦型の熱処理炉内にその下方側から搬入し、基板に対して熱処理を行う装置において、
前記熱処理炉の下方側に位置するローディング室と、
このローディング室内に設けられ、アンロード位置と熱処理炉内のロード位置との間で基板保持具を昇降させる保持具昇降機構と、
前記ローディング室における前面から、当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口に向って横方向の気流を形成する気流形成機構と、
前記アンロード位置に対して基板保持具の受け渡しを行う保持具搬送機構と、
前記アンロード位置における基板保持具を左右方向から見たときに当該基板保持具の前端よりも後方側でかつ前記排気口よりも前方側に位置すると共に、少なくとも基板保持具の上部領域と対向し、アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気を吸引排気するための熱排気用の排気口が形成された熱排気部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の熱処理方法は、複数の基板が棚状に保持された基板保持具を縦型の熱処理炉内にその下方側から搬入し、基板に対して熱処理を行う方法において、
前記熱処理炉の下方側に位置するローディング室内にて、前記ローディング室における前面から、当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口に向って横方向の気流を形成する工程と、
前記ローディング室内のアンロード位置に対して保持具搬送機構により基板保持具の受け渡しを行う工程と、
前記アンロード位置から熱処理炉内のロード位置に保持具昇降機構により基板保持具を昇降させる工程と、
前記アンロード位置における基板保持具を左右方向から見たときに当該基板保持具の前端よりも後方側でかつ前記排気口よりも前方側に位置すると共に、少なくとも基板保持具の上部領域と対向する熱排気用の排気口が形成された熱排気部により、アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気を吸引排気する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、前面から当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口に向って横方向の気流が形成されたローディング室内にて、熱処理炉の下方側のアンロード位置における基板保持具を左右方向から見たときに当該基板保持具の前端よりも後方側でかつ前記排気口よりも前方側に位置すると共に、少なくとも基板保持具の上部領域と対向し、アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気を吸引排気するための熱排気用の排気口が形成された熱排気部を設けている。このため、アンロードされた基板保持具近傍の高温状態の雰囲気は熱排気部から排気されるので、上方側への熱拡散が抑えられ、ローディング室に形成された横方向の気流の乱れが抑えられる。これにより、横方向の気流が基板保持具及び基板に供給され、熱排気部による熱回収と合わせて、熱処理後の高温状態の基板を速やかに降温させることができる。従って、アンロードされた基板保持具及び基板の熱容量が大きい場合にも、速やかに熱回収が行われるため、ローディング室内の構成部材への熱影響を大幅に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかる縦型熱処理装置の一実施の形態の全体構成を示す平面図である。
【図２】前記縦型熱処理装置を側面側から見た縦断面図である。
【図３】前記縦型熱処理装置を背面側から見た縦断面図である。
【図４】前記縦型熱処理装置に設けられるウエハボートと、排気ダクトと、冷却ガスノズルとを示す概略斜視図である。
【図５】前記縦型熱処理装置のローディングエリアを簡略的に示す平面図である。
【図６】アンロード位置にあるウエハボートと、排気ダクトと、冷却ガスノズルとの位置関係を示す平面図である。
【図７】前記ローディングエリアにおける気流を示す概略縦断面図である。
【図８】前記ローディングエリアにおける気流を示す概略平面図である。
【図９】ローディングエリアに排気ダクトを設けない場合の気流を示す概略縦断面図である。
【図１０】排気ダクトと冷却ガスノズルの他の配置例を示す概略平面図である。
【図１１】排気ダクトと冷却ガスノズルのさらに他の配置例を示す概略平面図である。
【図１２】排気ダクトと冷却ガスノズルのさらに他の配置例を示す概略平面図である。
【図１３】気流温度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図１４】実施例のモデルを示す平面図である。
【図１５】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図１６】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図１７】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図１８】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図１９】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図２０】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図２１】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図２２】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図２３】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図２４】気流速度のシミュレーション結果を示す特性図である。
【図２５】アンロード後のウエハ搬送機構の上方雰囲気の温度の測定結果を示す特性図である。
【図２６】アンロード後のウエハ搬送機構の上方雰囲気の温度の測定結果を示す特性図である。
【図２７】アンロード後のウエハ搬送機構の上方雰囲気の温度の測定結果を示す特性図である。
【図２８】アンロード後のウエハ温度の測定結果を示す特性図である。
【図２９】アンロード後のボートエレベータのケーブルベア温度の測定結果を示す特性図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明に係る縦型熱処理装置の一実施の形態について説明する。図１は前記縦型熱処理装置の内部を示す平面図であり、以降、図１において、紙面右側を前方側、紙面左側を後方側、図１中Ｘ方向を前後方向、図１中Ｙ方向を左右方向として説明を続ける。図２は前記縦型熱処理装置の前方側から見た縦断面図、図３はその左方側から見た縦断面図である。図中１は装置の外装体を構成する筐体であり、この筐体１内には、基板であるウエハＷを収納したキャリアＣが装置に対して搬入、搬出されるための搬入搬出領域Ｓ１と、キャリアＣ内のウエハを搬送して後述の熱処理炉内に搬入するためのローディング室であるローディングエリアＳ２と、が設けられている。搬入搬出領域Ｓ１とローディングエリアＳ２とは隔壁１１により仕切られており、搬入搬出領域Ｓ１は大気雰囲気とされ、ローディングエリアＳ２は例えば清浄乾燥気体雰囲気（パーティクル及び有機成分が少なく、露点−６０℃以下の空気）とされている。
【００１３】
前記搬入搬出領域Ｓ１は、装置の左右方向（図１中Ｙ方向）から見て手前側に位置する第１の領域１２と、奥側に位置する第２の領域１３とからなり、第１の領域１２には、キャリアＣを載置するための第１の載置台１４が設けられている。キャリアＣとしては、基板である例えば直径３００ｍｍのウエハＷが複数枚例えば２５枚棚状に配列されて収納され、前面の図示しない取り出し口が蓋体により塞がれた例えば樹脂からなる密閉型のＦＯＵＰが用いられる。前記第２の領域１３には第２の載置台１５とキャリア保管部１６が設けられると共に、キャリアＣを第１の載置台１４、第２の載置台１５並びにキャリア保管部１６の間で搬送するキャリア搬送機構１７が設けられている。図１中１０は、キャリアＣ内とローディングエリアＳ２とを連通する開口部であり、１８は当該開口部１０の扉、１９はキャリアＣの蓋体を開閉する蓋開閉機構である。
【００１４】
前記ローディングエリアＳ２の奥側上方には、下端が炉口として開口する縦型の熱処理炉２が設けられている。また、前記ローディングエリアＳ２内には、例えば２基のウエハボート３（３Ａ，３Ｂ）が設けられている。これらウエハボート３（３Ａ，３Ｂ）は、夫々多数枚のウエハＷを棚状に配列保持する基板保持具をなすものである。ここで、ウエハボート３の構成について図４に基づいて簡単に説明すると、天板３１と底板３２との間に例えば４本の支柱３３が設けられており、この支柱３３に形成された図示しない溝部にウエハＷの周縁部が保持されて、例えば１００枚のウエハＷを所定の間隔で上下に配列して保持できるように構成されている。前記底板３２の下部には支持部３４が設けられている。
【００１５】
そして、ローディングエリアＳ２内には、前記ウエハボート３を載置するためのステージが３箇所に用意されている。このステージの一つは、前記熱処理炉２の下方側に設けられた保持具昇降機構をなすボートエレベータ４１の上に設けられている。このボートエレベータ４１は昇降自在に構成され、その上には、前記熱処理炉２の蓋体２１と前記ステージをなす断熱材２２とがこの順序で設けられている。前記断熱材２２は例えば石英等により構成されており、その上にウエハボート３が搭載されるようになっている。
【００１６】
前記ボートエレベータ４１は、上下方向に伸びるガイドレール４３に沿って移動機構４２により昇降自在に構成され、こうしてウエハボート３をロード位置とアンロード位置との間で昇降させるようになっている。前記ロード位置とは、ウエハボート３が熱処理炉２内の反応容器２Ａに搬入され、熱処理炉２の開口部を蓋体２１が覆う位置であり、前記アンロード位置とは、ウエハボート３が熱処理炉２の下方側に搬出される位置（図１〜図３に示す位置）である。前記ガイドレール４３は、ローディングエリアＳ２の奥側に後方側（図１中紙面左側）に設けられている。
【００１７】
前記ステージとしてはさらに第１のステージ４４と第２のステージ４５とが設けられている。前記第１のステージ４４は、ウエハボート３と第２の載置台１５上のキャリアＣとの間でウエハの移載を行なう際に、当該ウエハボート３が載置されるステージである。また、第２のステージ４５は、熱処理炉２にて熱処理を行なう前後のウエハボート３を仮置きするために用いられるステージである。
【００１８】
さらに、ローディングエリアＳ２には、ボートエレベータ４１と、第１のステージ４４と、第２のステージ４５との間でウエハボート３の移載を行うボート搬送機構５が設けられている。このボート搬送機構５は保持具搬送機構をなすものであり、図１及び図３に示すように、アーム駆動部５１により、昇降自在、水平軸周りに回転自在、進退自在に構成される多間接アーム５２を備え、その多間接アーム５２の先端には、平面形状が略Ｕ字型であって、開口部５３ａが前記ウエハボート３の支持部３４よりも大きく、底板３２よりも小さい保持アーム５３を備えている。
【００１９】
この例では、アンロード位置にあるボートエレベータ４１の前方側（図１中紙面右側）に隣接してボート搬送機構５が設けられると共に、このボート搬送機構５の左右方向の手前側及び奥側に夫々第１のステージ４４及び第２のステージ４５が設けられている。そして、ボート搬送機構５では、前記保持アーム５３により移動対象のウエハボート３の支持部３４の周囲を囲み、次いで当該保持アーム５３を上昇させることにより、底板３２を持ち上げて移動させ、その反対の動作にて、移動先のステージにウエハボート３の搬送を行なう。この際、図５にウエハボート３の移動領域を点線にて示すように、ウエハボート３を移動元のステージから一旦ボート搬送機構５に向けて移動させ、次いで、移動先のステージに向けてウエハボート３を移動するようになっている。
【００２０】
また、ローディングエリアＳ２には、例えば第１のステージ４４の後方側に隣接して、基板移載機構をなすウエハ搬送機構５４が設けられている。このウエハ搬送機構５４は、第１のステージ４４上のウエハボート３と第２の載置台１５上のキャリアＣとの間でウエハの移載を行うものである。このウエハ搬送機構５４は、ウエハＷを保持する複数枚例えば５枚のフォーク５５と、これらフォーク５５を進退自在に支持する搬送基体５６とを備えており、この搬送基体５６は、鉛直軸回りに回動自在及び昇降自在、及び図１中Ｘ方向に移動自在に構成されている。
【００２１】
さらに、ローディングエリアＳ２における熱処理炉２以外の領域には、例えば熱処理炉２の開口部近傍の高さ位置に天井部２３が形成されている。また、ローディングエリアＳ２の前方側の側面には、第１のフィルタユニット６Ａと第２のフィルタユニット６Ｂが、第２のフィルタユニット６Ｂが奥側に位置するように並んで設けられている。これらフィルタユニット６Ａ，６Ｂは、図３に第２のフィルタユニット６Ｂを代表して示すように、その上端は天井部２３近傍に位置し、その下端は底板２４に接続されるように、上下方向（図３中Ｚ方向）に伸びるように設けられている。また、フィルタ部６１とその前方側に形成された通気空間６２とを備えており、この通気空間６２は、ローディングエリアＳ２の底板２４の下方に形成された通気室２５と連通するように構成されている。
【００２２】
一方、ローディングエリアＳ２の後方側の側面（図１中左側面）近傍には、ボートエレベータ４１の駆動系への熱影響を抑えるために、遮蔽板６３が設けられている。この遮蔽板６３は、ローディングエリアＳ２における前面に対向する後面を成すものであり、フィルタユニット６Ａ，６Ｂと対向するように、アンロード位置にあるウエハボート３と、移動機構４２やガイドレール４３が配置された空間との間に設けられている。また、その上端は天井部２３近傍に位置し、その下端は底板２４に載置されるように設けられると共に、遮蔽板６３の高さ方向（図３中Ｚ方向）に沿って、移動機構４２の移動領域を形成するための開口部６３ａが形成されている。この開口部６３ａはローディングエリアＳ２側から見ると、フィルタユニット６からローディングエリアＳ２内に供給された気体を排気する気流形成用の排気口に相当する。
【００２３】
さらに、ローディングエリアＳ２内には、ウエハ搬送機構５４等の駆動系への熱影響を抑えるために、アンロード位置にあるウエハボート３と、ウエハ搬送機構５４が配置された空間との間に仕切り板６４が設けられている。さらにまた、ローディングエリアＳ２内には、アンロード位置にあるウエハボート３の温度を検出するための放射温度計３５が設けられている。
【００２４】
さらにまた、ローディングエリアＳ２には、熱排気部をなす排気ダクト７と、冷却ガス供給部８とが設けられている。この例では、排気ダクト７として、第１の排気ダクト７Ａと、第２の排気ダクト７Ｂと、第３の排気ダクト７Ｃとを備えている。第１の排気ダクト７Ａは、ローディングエリアＳ２における搬入搬出領域Ｓ１の近傍であって、第１のフィルタユニット６Ａと対向する側壁１Ａ近傍に、ウエハ搬送機構５４の移動を妨げないように設けられている。
【００２５】
また、第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃは、本発明の第１の熱排気部及び第２の熱排気部に夫々相当するものであり、これらは、アンロード位置にあるウエハボート３Ａを左右方向から見たときに、当該ウエハボート３Ａの前端よりも後方側でかつ前記開口部６３ａよりも前方側に位置するように設けられている。ここで、前記ウエハボート３Ａを左右方向から見るとは、例えば図３に示す方向から見ることであり、前記ウエハボート３Ａの前端とは、図１中Ｐで示す部位である。この例では、第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃは、アンロード位置のウエハボート３Ａから見て右側及び左側に夫々設けられている。
【００２６】
これら排気ダクト７Ａ〜７Ｃは、図３及び図４に示すように、上下方向に伸びる筒状部材よりなり、排気ダクト７Ａ〜７Ｃの上端は、例えば天井部２３近傍に位置し、その下端は底板２４に接続され、前記通気室２５と連通している。この例では、排気ダクト７Ａ〜７Ｃは、平面形状が長方形状の筒状部材からなる。
【００２７】
第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃは、例えば前記長方形状の長辺が、アンロード位置にあるウエハボート３Ａに対向するように配置され、このウエハボート３に対向する面７０には、少なくともアンロードされたウエハボート３Ａの上部領域と対向し、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハＷにより高温に加熱された雰囲気を吸引排気するための熱排気用の排気口７１が形成されている。前記アンロードされたウエハボート３Ａの上部領域とは、当該ウエハボート３Ａに製品ウエハＷが搭載されている領域であり、例えば天板３１から１０００ｍｍ下方側までの領域である。
【００２８】
この例では、ウエハボート３に対向する面７０の長さ方向全体に排気口７１が形成されており、この排気口７１は、前記ウエハボート３の上部側に対応する高さ位置は最も開口面積が大きくなり、下方側に向けて徐々に開口面積が小さくなるように形成されている。この際、前記開口面積は、排気口７１の大きさで調整してもよいし、排気口７１の数により調整してもよい。また、排気口７１はスリット状のものであってもよい。前記第１の排気ダクト７Ａは、例えば前記長方形状の長辺がフィルタユニット６に対向するように構成され、この面に排気口７１が形成されている。
【００２９】
さらに、アンロード位置にあるウエハボート３Ａの周囲には、アンロード位置よりも前方側でありかつボート搬送機構５よりも後方側であって、ボート搬送機構５によるウエハボート３の移載を妨げない位置に冷却ガス供給部８が設けられている。この例の冷却ガス供給部８は、上下方向に伸びる２本の冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂよりなり、これらは本発明の第１のガス供給部及び第２のガス供給部に夫々相当する。これら冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂは、図１及び図３に示すように、アンロード位置のウエハボート３Ａから見て夫々左側及び右側に設けられている。
【００３０】
また、第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃと冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂとは、前記ウエハボート３を挟んで対向するように設けられている。ここで、「対向する」とは、ウエハボート３の直径方向からずれていても、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂからの冷却ガスがウエハボート３を介して排気ダクト７Ｂ，７Ｃに排気される場合も含む。
【００３１】
この例では、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂの上端は、例えば天井部２３近傍に位置し、その下端は支持部８１により底板２４に接続されている。また、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂにおける前記ウエハボート３に対向する面には、前記アンロード位置におけるウエハボート３Ａに冷却ガスを供給する供給口８２が上下方向に配列して形成されており、この冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂは、バルブＶを備えた供給路８４により冷却ガスの供給源８３と接続されている。例えば冷却ガスとしては、２０℃〜３０℃程度に温度調整された窒素（Ｎ２）ガスやアルゴン（Ａｒ）ガスや清浄乾燥気体等が使用される。
【００３２】
前記ウエハボート３Ａの近傍の排気ダクト７Ｂ，７Ｃ及び冷却ガスノズル８の配置の一例について図６により説明する。複数個の排気ダクトを設ける場合、例えば２個の排気ダクト７Ｂ，７Ｃは、例えば図６に示すように、ウエハボート３Ａの中心Ｏと同心円状に、夫々の排気口７１が形成された面７０が位置するように周方向に互いに離れて配置される。ここで、ウエハボート３Ａの中心Ｏとは、ウエハボート３Ａの平面形状の中心である。
【００３３】
また、これら排気ダクト７Ｂ，７Ｃは、アンロード位置にあるウエハボート３の近傍に設けられることが好ましく、例えば前記排気口７１が形成された面７０と、ボートエレベータ４１上の蓋体２１との距離Ｌ１が例えば１〜３０ｍｍになるように設けられている。排気ダクト７Ａ〜７Ｃの大きさの一例を示すと、上下方向の大きさは例えば１５００ｍｍ〜２０００ｍｍ、平面形状の大きさは例えば１００ｍｍ×３００ｍｍ程度である。
【００３４】
また、冷却ガスノズル８は、アンロード位置にあるウエハボート３の近傍であり、ウエハボート３の移動を阻害しない位置に設けられることが好ましい。このため、図５に示すウエハボート３Ａの移動領域から外れた位置であって、できるだけウエハボート３に近い位置に設けられる。図６に示すように、複数個の冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂを設ける場合には、例えばウエハボート３Ａの中心Ｏの同心円状に、夫々の供給口８２が位置するように周方向に互いに離れて配置される。また、前記供給口８２と、ボートエレベータ４１上の蓋体２１の外縁との距離Ｌ２が例えば１〜３０ｍｍになるように設けられている。ガス供給ノズル８Ａ，８Ｂの大きさの一例を示すと、上下方向の大きさは例えば１５００ｍｍ〜１８００ｍｍ、ノズルの管径は例えば１２ｍｍ〜１５ｍｍ、供給口８２の大きさは例えば２ｍｍφ〜３ｍｍφである。
【００３５】
前記通気室２５は、その内部にラジエータ２６を備えると共に、前端側にはフィルタユニット６の通気室６２に連通するように第１のファン２７及び第１のゲートバルブ２８が設けられている。さらに、後端側は第２のゲートバルブ２９及び第２のファン３０を介して工場の排気設備に接続されている。図１及び図３中２０は、底板２４に形成された排気口、図７中６０は、大気の導入路である。
【００３６】
前記縦型熱処理装置には制御部１００が設けられている。この制御部１００は例えばコンピュータからなり、プログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部を備えていて、前記プログラムには制御部１００から縦型熱処理装置の各部に制御信号を送り、後述の搬送順序を進行させるように命令（各ステップ）が組み込まれている。前記プログラムは、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）等の記憶部に格納されて制御部１００にインストールされる。
【００３７】
また、制御部１００は、例えばボートエレベータ４１による熱処理炉２からのウエハボート３Ａのアンロード開始のタイミングで、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂから冷却ガスの吐出を開始し、放射温度計３５からの検出値に基づいて冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂから冷却ガスの吐出を停止するように、バルブＶへ制御信号を出力する機能を有する。
【００３８】
続いて、前記縦型熱処理装置におけるウエハＷの流れについて簡単に説明する。前記縦型熱処理装置では、ローディングエリアＳ２内に大気ガスを通流させる大気運用と、窒素ガスをパージさせる窒素ガスパージ運用とがある。前記大気運用の場合には、第１のゲートバルブ２８を開き、第２のファン３０を駆動して、第２のゲートバルブ２９を開く。なお、第１のファン２７は、装置稼働中は常時回転させておく。こうして、図７に示すように、大気の導入路６０を介して例えば２０℃〜３０℃の大気を取り入れると共に、排気を行い、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂから冷却ガスとして窒素ガス、又は乾燥空気、又は空気を吐出する。こうして、ローディングエリアＳ２では、図７及び図８に示すように、装置の外部から取り込まれた大気がローディングエリアＳ２内において、フィルタユニット６Ａ，６Ｂ側から当該フィルタユニット６Ａ，６Ｂに対向する遮蔽板６３に向けて流れる。そして、第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃ及び、開口部６３ａを介して遮蔽板６３の裏側の領域（ガイドレール４３が設けられている領域）に入り込み、排気口２０から通気室２５へ通気する。この通気室２５内の大気及び冷却ガスは、その大部分が装置の外部へ排出される一方、その一部は第１のファン２７の駆動により、再びフィルタユニット６Ａ，６Ｂの通気空間６２に向けて流れていく。そして、フィルタユニット６Ａ，６Ｂにより、清浄状態を維持した気体として再びローディングエリアＳ２に供給される。
【００３９】
また、前記窒素ガスパージ運用の場合には、先ず、第１のゲートバルブ２８及び第２のゲートバルブ２９を閉じ、大気との遮断を行う。そして、遮断が完了すると、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂから冷却ガスとして窒素ガスを放出する。この窒素ガスは、第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃ及び開口部６３ａを介して通気室２５へ流れていく。第１のファン２７は、装置稼働中は常時回転しているため、通気室２５内の窒素ガスは、フィルタユニット６Ａ，６Ｂにより、清浄状態を維持した窒素ガスとしてローディングエリアＳ２に循環供給される。
【００４０】
ここで、ローディングエリアＳ２内の天井部２３よりも下方側の領域では、前面にフィルタユニット６が設けられていると共に、後面近傍に、このフィルタユニット６と対向するように遮蔽板６３が設けられている。このため、ローディングエリアＳ２内では、図７に矢印にて示すように、一方側の側面（前面）から他方側の側面（後面）に向って横方向に流れる気流が形成される。この横方向に流れる気流とは、略水平に流れる気流のことである。この実施の形態では、フィルタユニット６Ａ，６Ｂ、遮蔽板６３、開口部６３ａ、通気室２６、第１及び第２のファン２７，３０により気流形成機構が構成されている。
【００４１】
そして、縦型熱処理装置では、図示しない自動搬送ロボットにより第１の搬送台１４に載置されたキャリアＣは、ＦＯＵＰ搬送機構１７により第２の載置台１５に搬送され、図示しない機構により隔壁１１の開口部１０に気密に当接される。この後、蓋開閉機構１９によりキャリアＣから蓋体が取り外され、続いて図示しない機構により例えば窒素ガスがキャリアＣ内に向けて吹き出されて、キャリアＣ内及びキャリアＣと扉１８との間の空間が窒素ガスにより置換される。その後、扉１８、蓋開閉機構１９及び蓋体が例えば上昇して開口部１０から退避し、キャリアＣ内とローディングエリアＳ２とが連通した状態となる。
【００４２】
一方、ローディングエリアＳ２では、例えば第１のウエハボート３Ａを第１のステージ４４に、第２のウエハボート３Ｂを第２のステージ４５に夫々載置しておく。そして、第１のステージ４４では、ウエハ搬送機構５４により、前記第１のウエハボート３Ａに対してキャリアＣ内のウエハＷが順次取り出されて移載される。このウエハボート３Ａに所定枚数のウエハＷが搭載されると、当該ウエハボート３Ａは、ボート搬送機構５により、第１のステージ４４からボートエレベータ４１の断熱材２２上に移載され、次いでボートエレベータ４１が上昇して熱処理炉２内のロード位置に搬入される。そして、当該ウエハボート３Ａに搭載されたウエハＷに対して例えば４００〜１０００℃の温度で熱処理例えばＣＶＤ、アニール処理、酸化処理などが行われる。
【００４３】
熱処理後の第１のウエハボート３Ａは、ボートエレベータ４１が下降して熱処理炉２からアンロード位置に搬出されると、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂから吐出されている冷却ガスがアンロード位置のウエハボート３Ａに供給されることになる。こうして、当該ウエハボート３Ａに搭載されているウエハＷが例えば７０〜８０℃になるまで冷却する。
【００４４】
この際、冷却ガス吐出開始及び冷却ガス吐出停止のタイミングは既述のように制御部１００により制御され、この例では、既述のように、ローディングエリアＳ２に横方向の気流を形成するタイミングで冷却ガスの吐出が開始されるが、例えばボートエレベータ４１が下降してウエハボート３Ａがアンロード位置に位置したときに冷却ガスの吐出を開始するようにしてもよい。そして、ローディングエリアＳ２に設けられた放射温度計３５により、ウエハボート３Ａの検出値が例えば７０〜８０℃以下となったときに、冷却ガスの吐出が停止される。
【００４５】
ここで、ウエハボート３Ａが熱処理炉２からアンロード位置に搬出されると、当該ウエハボート３Ａは熱容量が大きいため、ウエハボート３Ａ近傍の雰囲気はウエハボート３ＡやウエハＷにより加熱され高温状態となるが、ウエハボート３Ａ近傍の雰囲気は、第２及び第３の排気ダクト７Ｂ，７Ｃから速やかに通気室２５に向けて排出される。そして、通気室２５内の高温状態の雰囲気は、既述のようにその大部分が装置外部へ排出される一方、その一部がラジエータ２６により冷却されてフィルタユニット６Ａ，６Ｂへ還流され、再びローディングエリアＳ２へ循環供給される。また、一部は、残留ガスを排気するＳＣＶ（スカベンジャー）排気を通じて熱排気される。
【００４６】
こうして、フィルタユニット６Ａ，６Ｂや遮蔽板６３の開口部６３ａによりローディングエリアＳ２内に形成される横方向の気流と、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂからの冷却ガスの供給と、排気ダクト７Ａ〜７Ｃからの高温状態の雰囲気の排気により、アンロード位置のウエハボート３Ａは速やかに冷却される。
【００４７】
即ち、熱処理後のウエハボート３Ａをアンロードすると、ウエハボート３Ａは高温状態であるので、ここにフィルタユニット６Ａ，６Ｂから２０℃〜３０℃の大気（又は窒素ガス）を供給すると、大気（又は窒素ガス）は熱容量の大きいウエハボート３Ａの近傍で瞬時に昇温し、上方へ広がろうとする。しかしながら、前記排気口７１により、少なくともウエハボート３Ａの上部領域の雰囲気が排気されるので、当該上部領域から上方側へ広がろうとする高温に加熱された雰囲気は速やかに排気口７１から排気され、上方側への熱拡散が抑えられる。
【００４８】
ここで、ローディングエリアＳ２内において熱拡散が発生すると、後述するように横方向に流れる気流が乱されるが、排気ダクト７Ｂ，７Ｃによる熱排気により熱拡散が抑えられるので、このような気流の乱れが抑制され、横方向の流れが維持される。これにより、ローディングエリアＳ２内において、フィルタユニット６Ａ，６Ｂからの気流がアンロード位置にあるウエハボート３Ａ及びウエハＷに供給され、排気ダクト７Ｂ，７Ｃによる熱回収と合わせて、熱処理後の高温状態の基板を速やかに冷却することができる。こうして、アンロード後のウエハＷの降温時間が短縮される。
【００４９】
一方、排気ダクト７を設けない場合について、図９を参照して説明する。この場合には、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハＷは、フィルタユニット６からの気流や、図示しない冷却ガスノズルからの冷却ガスにより冷却される。ところで、ウエハが大口径化し、かつウエハボート３Ａへの搭載枚数も多いため、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハ群の熱容量が大きい。このため、アンロードされたウエハボート３Ａに気流が当たると、この気流が瞬時に昇温し、それが上昇して拡散し、前記ウエハボート３Ａの近傍には、上方側に広がる高温領域９１が形成される。そして、後述の実施例により明らかなように、フィルタユニット６側から供給される冷たい気流は、この高温領域９１に押し下げられ、高温領域９１の下方側に入り込むように流れる。このため、ウエハボート３Ａに冷たい気流が供給されず、冷却効率が悪化して、ウエハＷの降温に時間がかかるものと推察される。
【００５０】
こうして、アンロード位置に冷却されたウエハボート３Ａは、ボート搬送機構５により、例えば一旦第２のステージ４５に搬送された後、第１のステージ４４に搬送されて、熱処理後のウエハＷはウエハ移載機構５４によりキャリアＣ内に移載される。
【００５１】
上述の実施の形態によれば、ローディングエリアＳ２における前面から、当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口６３ａに向って横方向の気流が形成されたローディングエリアＳ２内にて、アンロード位置におけるウエハボート３Ａを左右方向から見たときに当該ウエハボート３Ａの前端よりも後方側でかつ前記排気口６３ａよりも前方側に位置すると共に、少なくともウエハボート３Ａの上部領域と対向し、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハＷにより高温に加熱された雰囲気を吸引排気するための熱排気用の排気口７１が形成された排気ダクト７Ｂ，７Ｃを設けている。このため、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハＷの降温時間が短縮される。従って、熱処理後のウエハＷをキャリアＣに移載するまでの時間が短縮され、スループットの低下を抑えることができる。
【００５２】
また、本実施の形態では、既述のように、排気口７１をウエハボート３Ａの長さ方向に沿って形成し、この長さ方向に沿って熱回収を行っているので、ウエハボート３Ａの長さ方向の温度が揃いやすい。このため、アンロード時において、ウエハボート３Ａに上下に配列されているウエハＷ同士の温度（面間温度）を揃えた状態でウエハＷを降温することができる。
【００５３】
ここで、パターンの微細化が進み、線幅が２７μｍ程度になると、ウエハＷの面間の熱履歴も問題となる。つまり、ウエハＷの温度が異なると、不純物の拡散の程度や、窒素ガスパージ運用の場合にはアンロード時に形成される自然酸化膜（ＳｉＯ２）の厚さが変化してしまう。同一ロットのウエハ同士の間で、不純物の拡散の程度や、自然酸化膜の厚さの変化量が大きいと問題となるため、アンロード時に面間温度を揃えた状態で降温することは有効である。
【００５４】
また、排気口７１は、ウエハボート３Ａの上部側に対応する部位は開口面積が大きく、下方側に向けて徐々に開口面積が小さくなるように設定されており、こうして排気ダクト７Ｂ，７Ｃでは、上部側が最も排気量が大きく、下方側ヘ向けて徐々に排気量が小さくなるように構成されている。ここで、後述の実施例より明らかなように、アンロード位置にあるウエハボート３Ａの近傍では、上部側の方が下部側よりも温度が高い状態にある。従って、温度が高いウエハボート３Ａの上方側近傍は大きな排気量で、温度が比較的低いウエハボートの下方側近傍は小さな排気量で排気することにより、ウエハボート３Ａの長さ方向の温度がより揃いやすい。これにより、ウエハボート３Ａに搭載されているウエハＷの面間温度差をより揃えた状態で降温することができる。
【００５５】
さらにまた、上述の実施の形態では、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂにより、アンロードされたウエハボート３Ａに対して冷却ガスを供給しているので、より冷却時間を短縮できる。冷却ガスは、ウエハボート３Ａの近傍から供給され、ウエハボート３Ａを介して排気ダクト７Ｂ，７Ｃに排気される。このため、確実にウエハボート３Ａや、ウエハボート３Ａに搭載されているウエハＷに接触し、これらの熱を奪ってローディングエリアＳ２から排気されるからである。このように、冷却ガスの供給と、排気ダクト７Ｂ，７Ｃからの熱排気との組み合わせによって、アンロード位置にあるウエハボート３Ａ近傍の領域では、速やかな熱回収が行われ、ウエハボート３Ａに搭載されているウエハの降温を促進することができる。
【００５６】
さらに、上述の実施の形態によれば、アンロード時や、アンロード後の降温時にウエハボート３Ａ及びウエハＷからの輻射熱の拡散が抑えられ、ローディングエリアＳ２内における対流熱の発生が抑えられる。このため、ボート搬送機構５やウエハ移載機構５４のケーブルやケーブルベア等が熱影響を受けにくく、これらに熱変形が発生するおそれや、これらからアウトガスが発生するおそれが少ない。ここでケーブルベアとは、樹脂材料に構成された部材である。
【００５７】
さらにまた、上述の実施の形態によれば、ローディングエリアＳ２内において、熱処理炉２が設けられた領域と、ウエハ搬送機構５４が設けられた領域とを、仕切り壁６４にて区画しているので、ウエハ搬送機構５４が設けられた領域へのアンロード時やアンロード後の熱影響が抑えられる。これにより、ウエハ移載機構５４やそのケーブル等に熱変形が発生するおそれや、これらからアウトガスが発生するおそれが少ない。
【００５８】
続いて、排気ダクトと冷却ガスノズルの配置の他の例について図１０〜図１１を参照して説明する。本発明では、排気ダクト７は、一方向に略水平に流れる気流が形成されたローディングエリアＳ２において、アンロード位置にあるウエハボート３Ａを左右方向から見たときに、当該ウエハボート３Ａの前端よりも後方側でかつ気流形成用の排気口６３ａよりも前方側に位置すると共に、少なくとも前記ウエハボート３Ａの上部領域と対向し、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハＷにより高温に加熱さえた雰囲気を吸引排気するための排気口７１が形成されていれば、どのように配置するようにしてもよい。
【００５９】
また、冷却ガス供給部は、アンロード位置よりも前方側であり、かつボート搬送機構５よりも後方側に設けられ、アンロード位置におけるウエハボート３Ａに冷却ガスを供給する供給口を有する構成であれば、どのように配置するようにしてもよい。
【００６０】
例えば図１０に示す例は、排気ダクト７Ｄを、その排気口７１が形成されている面７０が、左右方向よりも前方寄りに向くように配置し、冷却ガスノズル８Ｃを、ウエハボート３Ａを挟んで排気ダクト７Ｄと左右方向の反対側に設けた構成である。この構成では、排気ダクト７Ｄはボート搬送機構５から見てウエハボート３Ａの右側に配置され、冷却ガスノズル８Ｃはボート搬送機構５から見てウエハボート３Ａの左側に配置されている。この配置では、排気ダクト７Ｄの排気口７１は前記前方寄りに向くように配置しているので、横方向の気流を排気しやすく、当該気流の乱れを抑えてアンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハ群の熱を排気することができる。また、冷却ガスノズル８Ｃと排気ダクト７Ｄとがウエハボート３Ａを挟んで左右方向の反対側に設けられているので、冷却ガスは前記ウエハボート３Ａに接触しながら、排気ダクト７Ｄに向って流れて排気されるため、冷却ガスが前記ウエハボート３Ａ全体に行き渡りやすく、有効である。
【００６１】
さらに、図１１（ａ）に示す例は、排気ダクト７Ｅを、その排気口７１が形成されている面７０が、前方側に向くように配置した構成であり、この構成では、前記排気口７１が前方側に向いているので、横方向の気流をより排気しやすく、当該気流の乱れをより抑えた状態で、アンロードされたウエハボート３Ａ及びウエハ群の熱を排気することができる。また、排気ダクト７Ｅと冷却ガスノズル８Ｄは、ボート搬送機構５から見てウエハボート３Ａのほぼ同じ側に配置されているが、このような配置であっても、冷却ガスが前記ウエハボート３Ａに接触して、排気ダクト７Ｅに排気されるので問題はない。
【００６２】
以上において、本発明では、図１１（ｂ）に示すように、冷却ガス８Ａ，８Ｂと別個に、図示しない移動機構により移動自在に設けられた冷却ガス８Ａ´，８Ｂ´を設置するようにしてもよい。これら冷却ガス８Ａ´、８Ｂ´は、通常はウエハボート３の移動を妨げないように、冷却ガス８Ａ，８Ｂの近傍に待機しており、ウエハボート３がアンロードされたときには、アンロードされたウエハボート３の周方向に沿って点線に示す位置まで移動して、当該位置から冷却ガスを当該ウエハボート３Ａに向けて吐出するように構成されている。そして、ウエハが降温すると待機位置に戻り、この後、ウエハボート３Ａを移動するようになっている。
【００６３】
また、本発明は、図１２に示すボート搬送機構５７を用いる構成にも適用できる。この例のボート搬送機構５７は、駆動機構５８により昇降自在かつ鉛直軸周りに回転自在に設けられた基台５９に沿って進退自在に構成され、ウエハボート３の支持部３４の周囲を囲むアーム５９ａを備えている。一方、ボートエレベータ４１の保温筒２２と、第１のステージ４４、第２のステージ４５は、駆動機構５８を回転中心とする同心円上に設けられている。そして、アーム５９ａを支持部３４を囲む位置まで前進させてから上昇させることにより、アーム５９ａにより支持部３４を保持し、次いで、基台５９を回転することにより移載先のステージの上方側に支持部３４を移動させる。この後、基台５９を下降させることにより支持部３４を移載先のステージ上に受け渡し、次いでアーム５９ａを退行させることにより、ステージ同士の間でウエハボート３が搬送されるように構成されている。
【００６４】
この例においても、排気ダクト７Ｇは、横方向に流れる気流が形成されたローディングエリアＳ２において、熱処理炉２よりも前記気流の流れ方向の下流側であって、前記アンロード位置にあるウエハボート３Ａの近傍に設けられ、冷却ガスノズル８Ｆは、排気ダクト７Ｇとボート搬送機構５８との間における、前記アンロード位置にあるウエハボート３Ａの近傍に、冷却ガスが前記ウエハボート３Ａを介して排気ダクト７Ｇに排気されるように設けられる。
【００６５】
以上において、本発明では、熱排気部のみを設けた構成においても、既述のようにアンロードされたウエハボート及びウエハ群の熱が排気され、前記ウエハ群を速やかにかつ面間温度差を抑えた状態で降温できるので、必ずしも冷却ガス供給部を設ける必要はない。
【００６６】
また、熱排気部の熱排気用の排気口は、少なくとも基板保持具の上部領域と対向するように形成されればよい。アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気は上方に向けて拡散するため、少なくとも基板保持具の上部領域の雰囲気を吸引排気すれば、熱拡散は抑えられるからである。
【００６７】
さらに、冷却ガス供給部としては、上下方向に伸びる冷却ガスノズル以外に、水平方向に伸び、先端の供給口から冷却ガスを吐出するガスノズルを多段に配置したものを用いてもよい。また、上下方向に伸びる筒状部材に冷却ガスの供給口を上下方向に配設して設けた構成であってもよい。
【００６８】
さらにまた、ローディングエリアＳ２を不活性ガス雰囲気例えば窒素（Ｎ２）ガス雰囲気とし、フィルタユニット６を介してＮ２ガスをローディングエリアＳ２内に供給するようにしてもよい。この場合、通気室２５内に排気されたＮ２ガスは、装置外部へと排気されず、第１のファン２７を駆動させて、ラジエータ２６を介してＦＦＵにフィルタユニット６に還流される。
【実施例】
【００６９】
（実施例１）
ウエハボート３を５００℃とし、これを直方体の処理室９２内に中に入れ、３０℃の大気を図１３中右側に設けられた不図示のフィルタユニットからウエハボート３に向けて供給したときの気流温度についてシミュレーションを行った。この際、ウエハボート３に搭載されるウエハＷの大きさは３００ｍｍサイズ、ウエハボート３へのウエハＷの搭載枚数は１００枚、処理室９２の大きさは、１０００ｍｍ×１８００ｍｍ×１８００ｍｍとした。
【００７０】
この結果について図１３に示す。図中ａは７００℃以上の領域、ｂは５００〜７００℃未満の領域、ｃは３００〜５００℃未満の領域、ｄは１００〜３００℃未満の領域、ｅは３０〜１００℃未満の領域である。また、図１３中、ウエハボート３は一点鎖線で示している。シミュレーションの結果、ウエハボート３の上方側に拡散するように高温領域ａ，ｂ，ｃ，ｄが形成され、冷たい気流は、この高温領域ａ，ｂ，ｃ，ｄの下方側に入り込むように流れることが認められる。この気流解析により、ウエハボート３の近傍に排気ダクトを設けない構成では、図１３に矢印にて示すように、上昇する対流熱がフィルタユニット６側へ戻ってしまい、冷たい大気がウエハボート３に当たらなくなっているので、ウエハボート３の冷却効率が低下すると推察される。
（実施例２）
図１４に示すように、ローディングエリアＳ２にウエハボート３と、第１〜第３の排気ダクト７Ａ〜７Ｃと、ガス供給ノズル８Ａ，８Ｂとを設けたモデルを用いて、気流速度のシミュレーションを行った。この際、ローディングエリアＳ２の右側から矢印にて示すように気流が供給されることとした。また、ローディングエリアＳ２は、Ｘ方向の大きさが１０００ｍｍ、Ｙ方向の大きさが１８００ｍｍ、高さが１８００ｍｍ、ウエハボート３に搭載されるウエハＷの大きさは３００ｍｍサイズ、ウエハボート３へのウエハＷの搭載枚数は１００枚、第２の排気ダクト７Ｂの排気孔７１と、蓋体２１の外縁との距離ｄ１は１５ｍｍ、第３の排気ダクト７Ｃの排気孔７１と蓋体２１の外縁との距離ｄ２は１５ｍｍ、ガス供給ノズル８Ａ，８Ｂの夫々と蓋体２１の外縁との距離はｄ３は１５ｍｍとした。
【００７１】
ローディングエリアＳ２の奥行方向（Ｙ方向）の５つの部位、Ａ１−Ａ１位置、Ａ２−Ａ２位置、Ａ３−Ａ３位置、Ａ４−Ａ４位置、Ａ５−Ａ５位置の縦断面のシミュレーション結果について、図１５〜図１９に夫々示す。図中Ｖａは、０．８ｍ／ｓ以上の領域、Ｖｂは０．６ｍ／ｓ以上０．８ｍ／ｓ未満の領域、Ｖｃは、０．４ｍ／ｓ以上０．６ｍ／ｓ未満の領域、Ｖｄは０．２ｍ／ｓ以上０．４ｍ／ｓ未満の領域、Ｖｅは０．２ｍ／ｓ未満の領域である。
【００７２】
また、比較例として、排気ダクト７Ａ〜７Ｃ及びガス供給ノズル８Ａ，８Ｂを設けないモデルについても同様のシミュレーションを行った。この場合、気流が供給される側面と対向する側面近傍の底板に設けられた図示しない排気口により排気が行われることとした。実施例２と同様に、Ａ１−Ａ１位置、Ａ２−Ａ２位置、Ａ３−Ａ３位置、Ａ４−Ａ４位置、Ａ５−Ａ５位置の縦断面のシミュレーション結果について、図２０〜図２４に夫々示す。
【００７３】
この結果、比較例では、ローディングエリアＳ２の上方側に気流速度が０．２ｍ／ｓ未満の失速領域が広がること、及び図２０や図２３、図２４に示すように、底板に形成された排気口近傍での気流速度が大きいことが認められ、下向きの気流が形成されていることが理解される。従って、高温状態のウエハボート３がアンロードされると、上部側の失速領域に熱い大気が溜まってしまい、実施例１と同様に、上方側に向けた熱拡散が起こることが推察される。
【００７４】
これに対して、実施例２では、排気ダクト７Ａ〜７Ｃの排気口７１近傍の気流速度が大きいことが認められ、これにより排気ダクト７Ａ〜７Ｃに大気が引き寄せられて、ウエハボート３の高さ方向に沿ってほぼ均一に排気されていることが理解される。また、ウエハボート３の上方側には、失速領域は形成されておらず、横方向に流れる平行流が維持されることが推察される。
（実施例３）
図１〜図３に示す装置を用い、ウエハボート３に３００ｍｍサイズのウエハＷを１００枚搭載して、熱処理炉２内にて７００℃の熱処理を例えば６０分間行った後、ウエハボート３をアンロードし、アンロード後のウエハ搬送機構５４の上方雰囲気の上部側、中央部、下部側の温度を測定した。前記ウエハ搬送機構５４の上方雰囲気の上部側とは、底板２４から１５００ｍｍ上方側、中央部とは底板２４から１０００ｍｍ上方側、下部側とは底板２４から５００ｍｍ上方側とした。この際、第２の排気ダクト７Ｂの排気孔７１と蓋体２１外縁との距離は１５ｍｍ、第３の排気ダクト７Ｃと蓋体２１外縁との距離は１５ｍｍ、ガス供給ノズル８Ａ，８Ｂの夫々と蓋体２１外縁との距離は１５ｍｍとした。また、フィルタユニット６から供給される大気の温度は２０〜３０℃、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂから供給される冷却ガスの温度は、２０〜３０℃とし、大気運用を行った。
【００７５】
前記上部側、中央部、下部側の測定結果を図２５、図２６、図２７に夫々示す。図２５〜図２７中、横軸は時間、縦軸は温度である。また、実線が排気ダクト７Ａ〜７Ｃ及び冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂ、仕切り板６４を設けた場合の実施例３のデータ、点線が排気ダクト７Ａ〜７Ｃ及び冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂ、仕切り板６４を設けない場合の比較例２のデータである。温度測定は多数回行い、図２５〜図２７には測定結果の平均値を模式的に示している。ここで、アンロード開始のタイミングを０分とし、アンロード位置にボートエレベータ４１が下降したタイミングを８分とした。
【００７６】
この結果、実施例３は比較例２よりも温度が低いことが認められ、ウエハ搬送機構５４の上方雰囲気の上部側では約１００℃、中央部では約３０℃、下部側では約１０℃、実施例３では比較例２よりも温度が低下することが認められた。これにより、排気ダクト７Ａ〜７Ｃと冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂとの組み合わせにより、熱が排気されると共に、仕切り板６４を設けることにより、ウエハ搬送機構５４が設けられている領域への熱拡散が抑えられていることが理解された。
【００７７】
また、実施例３は比較例２に比べて、ウエハ搬送機構５４の上方雰囲気において、上部側、中央部、下部側の温度差が小さいことが認められた。これにより、実施例３の構成によって、ウエハボート３Ａのアンロード後のローディングエリアＳ２内の温度分布が、ウエハボート３Ａの高さ方向において、従来に比べて揃えられていることが理解される。従って、アンロード後のウエハＷの面間温度の均一性が従来に比べて向上することが認められる。
（実施例４）
実施例３と同様に、ウエハボート３Ａに搭載されているウエハＷの温度について測定した。温度測定はウエハボート３Ａの高さ方向の異なる数か所の位置に夫々搭載されている複数枚のウエハＷについて行い、図２８に測定結果の平均値を実線にて示す。また、比較例３として、排気ダクト７Ａ〜７Ｃ及び冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂ、仕切り板６４を設けない場合のデータを点線で示す。図２８中、横軸は時間、縦軸は温度であり、アンロード開始時が０分である。
【００７８】
この結果、アンロード後にウエハが８０℃に降温するまでの時間は、実施例４の方が比較例３よりも３分程度短縮されることが認められ、本発明により、アンロード後のウエハＷの降温時間を短縮できることが確認された。
（実施例５）
実施例３と同様に、ボートエレベータ４１のケーブルベアの温度について測定した。この結果を図２９に実線にて示す。また、比較例４として、排気ダクト７Ａ〜７Ｃ及び冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂ、仕切り板６４を設けない場合のデータを点線で示す。図２９中、横軸は時間、縦軸は温度であり、アンロード開始時が０分である。
【００７９】
この結果、実施例５の方が比較例４よりもケーブルベアの最も高温時の温度が約１２℃低下することが認められた。これにより、本発明の構成によって、アンロード後の、ボートエレベータ４１の移動機構４２側への熱拡散が抑えられることが認められた。このように、前記移動機構４２側への熱の拡散が抑えられることから、従来よりも高温状態のウエハボート３Ａをアンロードさせても、樹脂製のケーブル等からのアウトガスの発生のおそれがなく、熱処理後アンロードするまでの時間を短縮できることが理解される。
【００８０】
以上の実施例２〜５は、排気ダクト７Ｂ，７Ｃと、冷却ガスノズル８Ａ，８Ｂと、仕切り板６４とを設けた場合のデータであるが、実施例１のデータから、アンロード後の熱容量の大きいウエハボート３Ａの近傍において、排気ダクト７Ｂ，７Ｃにより排気を行い、熱を回収することによって、ローディングエリアＳ２における熱拡散や熱対流が抑えられることが認められている。また、実施例２より、排気ダクト７Ｂ，７Ｃによって、ウエハボート３Ａの周囲では高さ方向に均一に排気が行われることが確認されている。これにより、本発明者は、アンロードされたウエハボート３Ａの近傍に排気ダクト７Ｂ，７Ｃを設けることが、アンロードされたウエハの冷却や、面間温度の均一性の向上に、より寄与していると捉えている。
【符号の説明】
【００８１】
Ｗ 半導体ウエハ
Ｃ ＦＯＵＰ
２ 熱処理炉
３Ａ，３Ｂ ウエボート
４１ ボートエレベータ
５ ボート搬送機構
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ 排気ダクト
７１ 排気口
８Ａ，８Ｂ 冷却ガスノズル
８１ 供給口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板が棚状に保持された基板保持具を縦型の熱処理炉内にその下方側から搬入し、基板に対して熱処理を行う装置において、
前記熱処理炉の下方側に位置するローディング室と、
このローディング室内に設けられ、アンロード位置と熱処理炉内のロード位置との間で基板保持具を昇降させる保持具昇降機構と、
前記ローディング室における前面から、当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口に向って横方向の気流を形成する気流形成機構と、
前記アンロード位置に対して基板保持具の受け渡しを行う保持具搬送機構と、
前記アンロード位置における基板保持具を左右方向から見たときに当該基板保持具の前端よりも後方側でかつ前記排気口よりも前方側に位置すると共に、少なくとも基板保持具の上部領域と対向し、アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気を吸引排気するための熱排気用の排気口が形成された熱排気部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記保持具搬送機構は、前記アンロード位置よりも前方側に設けられ、
前記アンロード位置よりも前方側でありかつ前記保持具搬送機構よりも後方側に設けられ、前記アンロード位置における基板保持具に冷却ガスを供給する供給口を有する冷却ガス供給部を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記熱排気部は上下方向に伸びる筒状部材を備え、この筒状部材に前記熱排気用の排気口が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記冷却ガス供給部は、上下方向に伸び、その長さ方向に沿って前記供給口が形成された冷却ガスノズルであることを特徴とする請求項２記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記熱排気部は、前記アンロード位置の基板保持具から見て左側及び右側に夫々設けられた第１の熱排気部及び第２の熱排気部を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記冷却ガス供給部は、前記アンロード位置の基板保持具から見て左側及び右側に夫々設けられた第１の冷却ガス供給部及び第２の冷却ガス供給部を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記排気口は、前記アンロード位置にある保持具の上部側に対応する排気口から下方側に向って、徐々に開口面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の熱処理装置。
【請求項８】
複数の基板が棚状に保持された基板保持具を縦型の熱処理炉内にその下方側から搬入し、基板に対して熱処理を行う方法において、
前記熱処理炉の下方側に位置するローディング室内にて、前記ローディング室における前面から、当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口に向って横方向の気流を形成する工程と、
前記ローディング室内のアンロード位置に対して保持具搬送機構により基板保持具の受け渡しを行う工程と、
前記アンロード位置から熱処理炉内のロード位置に保持具昇降機構により基板保持具を昇降させる工程と、
前記アンロード位置における基板保持具を左右方向から見たときに当該基板保持具の前端よりも後方側でかつ前記排気口よりも前方側に位置すると共に、少なくとも基板保持具の上部領域と対向し、熱排気用の排気口が形成された熱排気部により、アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気を吸引排気する工程と、を含むことを特徴とする熱処理方法。
【請求項９】
前記保持具搬送機構は、前記アンロード位置よりも前方側に設けられ、
前記アンロード位置よりも前方側でありかつ前記保持具搬送機構よりも後方側に設けられた冷却ガス供給部により、前記アンロード位置における基板保持具に冷却ガスを供給する工程を含むことを特徴とする請求項８記載の熱処理方法。
【請求項１０】
前記アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気を吸引排気する工程は、上下方向に伸びる筒状部材に前記熱排気用の排気口が形成された熱排気部により吸引排気する工程であることを特徴とする請求項８又は９記載の熱処理方法。
【請求項１】
複数の基板が棚状に保持された基板保持具を縦型の熱処理炉内にその下方側から搬入し、基板に対して熱処理を行う装置において、
前記熱処理炉の下方側に位置するローディング室と、
このローディング室内に設けられ、アンロード位置と熱処理炉内のロード位置との間で基板保持具を昇降させる保持具昇降機構と、
前記ローディング室における前面から、当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口に向って横方向の気流を形成する気流形成機構と、
前記アンロード位置に対して基板保持具の受け渡しを行う保持具搬送機構と、
前記アンロード位置における基板保持具を左右方向から見たときに当該基板保持具の前端よりも後方側でかつ前記排気口よりも前方側に位置すると共に、少なくとも基板保持具の上部領域と対向し、アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気を吸引排気するための熱排気用の排気口が形成された熱排気部と、を備えたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
前記保持具搬送機構は、前記アンロード位置よりも前方側に設けられ、
前記アンロード位置よりも前方側でありかつ前記保持具搬送機構よりも後方側に設けられ、前記アンロード位置における基板保持具に冷却ガスを供給する供給口を有する冷却ガス供給部を備えたことを特徴とする請求項１記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記熱排気部は上下方向に伸びる筒状部材を備え、この筒状部材に前記熱排気用の排気口が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記冷却ガス供給部は、上下方向に伸び、その長さ方向に沿って前記供給口が形成された冷却ガスノズルであることを特徴とする請求項２記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記熱排気部は、前記アンロード位置の基板保持具から見て左側及び右側に夫々設けられた第１の熱排気部及び第２の熱排気部を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記冷却ガス供給部は、前記アンロード位置の基板保持具から見て左側及び右側に夫々設けられた第１の冷却ガス供給部及び第２の冷却ガス供給部を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記排気口は、前記アンロード位置にある保持具の上部側に対応する排気口から下方側に向って、徐々に開口面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の熱処理装置。
【請求項８】
複数の基板が棚状に保持された基板保持具を縦型の熱処理炉内にその下方側から搬入し、基板に対して熱処理を行う方法において、
前記熱処理炉の下方側に位置するローディング室内にて、前記ローディング室における前面から、当該前面に対向する後面の気流形成用の排気口に向って横方向の気流を形成する工程と、
前記ローディング室内のアンロード位置に対して保持具搬送機構により基板保持具の受け渡しを行う工程と、
前記アンロード位置から熱処理炉内のロード位置に保持具昇降機構により基板保持具を昇降させる工程と、
前記アンロード位置における基板保持具を左右方向から見たときに当該基板保持具の前端よりも後方側でかつ前記排気口よりも前方側に位置すると共に、少なくとも基板保持具の上部領域と対向し、熱排気用の排気口が形成された熱排気部により、アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気を吸引排気する工程と、を含むことを特徴とする熱処理方法。
【請求項９】
前記保持具搬送機構は、前記アンロード位置よりも前方側に設けられ、
前記アンロード位置よりも前方側でありかつ前記保持具搬送機構よりも後方側に設けられた冷却ガス供給部により、前記アンロード位置における基板保持具に冷却ガスを供給する工程を含むことを特徴とする請求項８記載の熱処理方法。
【請求項１０】
前記アンロードされた基板保持具及び基板により高温に加熱された雰囲気を吸引排気する工程は、上下方向に伸びる筒状部材に前記熱排気用の排気口が形成された熱排気部により吸引排気する工程であることを特徴とする請求項８又は９記載の熱処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【公開番号】特開２０１２−１６９３６７（Ｐ２０１２−１６９３６７Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７６６４（Ｐ２０１１−２７６６４）
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]