JP2001267262A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】工程数が少なく、製造に要する時間も短く、生
産効率が高く且つ床面積の小さい、多品種少量生産に適
した半導体製造装置。 【解決手段】複数枚の基板を処理する反応炉４５と、反
応炉内で複数枚の基板を保持するボートと、複数枚の基
板が保持された基板収納容器２５を装置外部に対し授受
する授受ステージ８と、前記授受ステージ上の基板収納
容器と反応炉下方のボート引出し位置にあるボート間で
基板を移載する基板移載機３２とを有する半導体製造装
置に於いて、前記授受ステージ上の基板収納容器とボー
トとが前記基板移載機の作動範囲にあることを特徴とす
る半導体製造装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシリコンウェーハ等
の基板から半導体素子を製造する半導体製造装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体製造装置の一つとして縦型
拡散ＣＶＤ装置があり、この縦型拡散ＣＶＤ装置を図８
に於いて説明する。

【０００３】縦型拡散ＣＶＤ装置１は筐体２を有し、該
筐体２の正面に開口部３が設けられ、該開口部３の内側
にＩＯステージ４が設けられ、該ＩＯステージ４には基
板収納容器（基板カセット）５が載置可能であり、該基
板カセット５の内部には例えば２５枚の基板６が多段に
装填されている。

【０００４】前記ＩＯステージ４の前記開口部３とは反
対側にカセットローダ７が設置され、該カセットローダ
７は進退、横行すると共に昇降して前記基板カセット５
を搬送可能である。

【０００５】前記カセットローダ７の前記開口部３とは
反対側にカセットオープナ８が設けられ、該カセットオ
ープナ８はカセット載置ステージ９及び扉開閉機構１０
を有し、前記カセット載置ステージ９上に載置された前
記基板カセット５の扉１１が前記扉開閉機構１０により
開かれる様になっている。

【０００６】前記カセットオープナ８の上方にカセット
棚１２が設けられ且つ前記ＩＯステージ４の上方にもカ
セット棚１３が設けられている。

【０００７】前記カセットオープナ８の前記カセットロ
ーダ７とは反対側に基板移載機１４が設置され、該基板
移載機１４はツイーザ１５を有し、該ツイーザ１５はツ
イーザの長手方向に進退すると共に１８０度回転可能で
あり、前記基板移載機１４は基板移載機用エレベータ１
６により昇降可能になっている。

【０００８】前記基板移載機１４の前記カセットオープ
ナ８とは反対側にロードロックチャンバ１７が設置さ
れ、該ロードロックチャンバ１７の内部にボートエレベ
ータ（図示せず）が設けられ、該ボートエレベータは昇
降アーム１８を昇降可能に有し、該昇降アーム１８にボ
ート１９が載置され、該ボート１９には１００枚〜１５
０枚の前記基板６が装填可能になっている。

【０００９】前記ロードロックチャンバ１７の上部に反
応炉２１が連設され、該反応炉２１は反応管としてイン
ナーチューブ２２及びアウターチューブ２３を有し、該
反応管を収納する筒状の加熱用ヒータ２４を有し、該加
熱用ヒータ２４は円筒状に形成されていたカンタル線を
具備している。

【００１０】図示しない外部搬送装置により基板カセッ
ト５が開口部３を通してＩＯステージ４上に載置され
る。

【００１１】該基板カセット５はカセットローダ７によ
りカセットオープナ８に搬送されるか或はカセット棚１
２又はカセット棚１３のいずれかに搬送され、前記カセ
ット棚１２又は前記カセット棚１３に於いて前記基板カ
セット５が一時的に保管される。

【００１２】前記カセットオープナ８に搬送された基板
カセット５は前記扉開閉機構１０により扉１１が開か
れ、前記基板カセット５内部の基板６が基板移載機１４
のツイーザ１５により把持され、１８０°回転されロー
ドロックチャンバ１７の開口部を通してボート１９に順
次装填される。

【００１３】該ボート１９は図示しないボートエレベー
タにより昇降アーム１８を介して反応炉２１内に装入さ
れ、該反応炉２１内で反応ガスが供給されると共に前記
加熱用ヒータ２４による加熱が行われ、前記基板６がプ
ロセス処理される。

【００１４】該プロセス処理後、前記ボート１９が前記
ボートエレベータにより引出され、処理済の前記基板６
が前述と逆の操作によりボート１９から前記基板カセッ
ト５に移載され、該基板カセット５が前記ＩＯステージ
４を経て前記縦型拡散ＣＶＤ装置１の外部に搬出され
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前記ボート１９は前記
基板カセット５内部の基板６を基板カセット４個〜６個
分装填できる為、多量の基板を一度に処理することが可
能である。

【００１６】然し、近年の顧客のニーズの多様化により
多品種少量生産することも多々生じており、この場合、
従来の縦型拡散ＣＶＤ装置で対応しようとすると、前記
基板６を収納した基板カセット５が前記カセットローダ
７によりＩＯステージ４からカセット棚１２或はカセッ
ト棚１３に搬送され、前記基板カセット５は前記カセッ
ト棚１２或はカセット棚１３で一時保管される。その後
前記基板カセット５は前記カセットローダ７によりカセ
ットオープナ８に搬送され、扉開閉機構１０により前記
基板カセット５の扉１１が開かれ、該基板カセット５内
部の基板６が前記基板移載機１４により前記ボート１９
へ移載されるという搬送工程が必要であり、前記ＩＯス
テージ４からボート１９迄の搬送工程数が多く、時間が
掛っていた。同様に、前記ボート１９から前記ＩＯステ
ージ４迄の搬送工程数も多く、時間が掛る為、生産効率
が低くなるという問題があった。

【００１７】又、前記ＩＯステージ４、前記カセットロ
ーダ７、前記カセットオープナ８、前記基板移載機１４
及び前記ボート１９が直列に配置されている為、前記筐
体２の長さが長くなり、前記縦型拡散ＣＶＤ装置１の床
面積が大きくなっていた。

【００１８】又ヒータは直径数mm程度のカンタル線を円
筒状に形成したものであり、プロセス時間を短縮しよう
として急速に温度を昇降させると熱応力により断線する
ことがある。更にヒータの材質は鉄、クロム等から成っ
ており、これらの蒸気が反応管を通過して処理中の基板
を汚染することがあった。

【００１９】本発明は斯かる実情に鑑み、工程数が少な
く、製造に要する時間も短く、生産効率が高く且つ床面
積の小さい、多品種少量生産に適したものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数枚の基板
を処理する反応炉と、該反応炉内で複数枚の基板を保持
するボートと、複数枚の基板が保持された基板収納容器
を装置外部に対し授受する授受ステージと、該授受ステ
ージ上の基板収納容器と反応炉下方のボート引出し位置
にあるボート間で基板を移載する基板移載機とを有する
半導体製造装置に於いて、前記授受ステージ上の基板収
納容器とボートとが前記基板移載機の作動範囲にある半
導体製造装置に係り、又前記授受ステージとボートとが
基板移載機に対し略直角の方向に位置する半導体製造装
置に係り、更に又前記反応炉内で一度に処理する基板の
枚数が、基板収容容器に収納可能な枚数以下である半導
体製造装置に係るものである。

【００２１】基板収納容器側基板移載位置が筐体の開口
部近傍に位置し、且つ基板移載機により基板を開口部か
らロードロックチャンバ内部のボートに直接移載できる
ので、ＩＯステージの代りにカセットオープナを開口部
に設置することができ、カセットローダ、カセット棚が
不要となり、前記筐体の長さが短縮されると共に前記筐
体内部での基板収納容器の搬送時間が不要になる。

【００２２】基板移載機に対し基板収納容器側基板移載
位置とボート側基板移載位置とが９０度の範囲内にあれ
ば、前記基板移載操作が９０度以下の回転で行える為、
基板移載操作時間が短縮される。

【００２３】反応炉の発熱体をプレート状にすれば、急
速な発熱と急速な冷却を繰返しても、前記発熱体が破断
する虞れがなく、前記発熱体の寿命が長くなる。

【００２４】前記プレート状発熱体を強制冷却可能にす
れば、反応炉を急速に降温することができ、前記反応炉
のプロセス処理に於けるスループットが向上する。

【００２５】前記プレート状発熱体の板厚を部分的に変
えることにより、前記板厚に反比例して加熱することが
でき、所定の温度勾配が得られる。

【００２６】反応炉の排気とロードロックチャンバの排
気とを同一の排気ラインで行えば、１つの排気ラインで
同時に又は別々に排気でき、設備が効率的に使用され
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００２８】尚、図１〜図７中、図８中と同等のものに
は同符号を付してある。

【００２９】筐体２の一側面に開口部３が設けられ、該
開口部３は縦長矩形状であり、該開口部３の幅は基板６
の直径よりも大きく、前記開口部３は前記一側面の右側
端部に位置し且つ所要の高さに設けられている。

【００３０】前記筐体２外部にカセットオープナ８が設
置されている。該カセットオープナ８は上部にカセット
載置ステージ９を有し該カセット載置ステージ９に基板
カセット２５が載置可能であり、載置された該基板カセ
ット２５は前記開口部３に隣接する。

【００３１】前記基板カセット２５は例えばプラスチッ
ク製の密閉可能な容器であり、前記基板カセット２５の
内部には所要数（本実施の形態では２５枚）の基板６が
所定のピッチで装填され、前記基板カセット２５の前面
に扉１１が設けられ、該扉１１は図示しないラッチを回
転することにより開閉することができ、前記扉１１が前
記開口部３に対向している。

【００３２】前記カセットオープナ８は後面に扉開閉機
構１０を有し、該扉開閉機構１０が前記開口部３の下部
に位置している。前記扉開閉機構１０の下部に駆動用モ
ータ（図示せず）が設けられ、該駆動用モータにより前
記扉１１が開閉される様になっている。

【００３３】前記筐体２内に基板移載機用エレベータ２
８が設置されている。該基板移載機用エレベータ２８は
架台２６の上に設けられ且つ前記開口部３に対峙してお
り、前記基板移載機用エレベータ２８は基板移載機支持
アーム２９を有し、該基板移載機支持アーム２９は前記
開口部３方向へ水平に延出している。前記基板移載機用
エレベータ２８の頂部にエレベータ駆動用モータ３１が
設けられ、該エレベータ駆動用モータ３１により図示し
ないスクリューロッドが回転されて前記基板移載機支持
アーム２９が昇降する様になっている。

【００３４】該基板移載機支持アーム２９の上面に基板
移載機３２が設けられている。該基板移載機３２はツイ
ーザ３３、ツイーザ進退機構３４及び回転テーブル３５
を有し、該回転テーブル３５が前記基板移載機支持アー
ム２９に設けられ、前記回転テーブル３５に前記ツイー
ザ進退機構３４が角度θ（本実施の形態では少なくとも
９０度）水平回転できる様設けられ、該ツイーザ進退機
構３４の回転中心３６は前記開口部３の幅方向中心線３
７と後述するボート５３の中心５４を通る中心線との交
差点に位置している。前記ツイーザ進退機構３４に前記
ツイーザ３３が取付けられ、該ツイーザ３３の前記カセ
ット側基板移載位置への進退方向は前記幅方向中心線３
７と重なっている。

【００３５】前記基板移載機３２に隣接してロードロッ
クチャンバ３８が設けられている。該ロードロックチャ
ンバ３８は架台３９上に載置され、前記ロードロックチ
ャンバ３８の前記基板移載機３２に対向する面にドアバ
ルブ４１が設けられ、該ドアバルブ４１の下方にエアシ
リンダ４２が設けられ、該エアシリンダ４２のピストン
ロッドに前記ドアバルブ４１が連結部材４３を介して連
結されている。前記ロードロックチャンバ３８の内部に
ボートエレベータ４４が設置されている。

【００３６】前記ロードロックチャンバ３８の上部に反
応炉４５が連設されている。前記ロードロックチャンバ
３８の天井部にヒータベース４６が設けられ、該ヒータ
ベース４６の上面中央部に台座部４７が前記ヒータベー
ス４６と同心に形成され、前記台座部４７に炉口４８が
同心に穿設され、該炉口４８により前記反応炉４５と前
記ロードロックチャンバ３８とが連通可能となってお
り、前記ヒータベース４６の下面に図示しない炉口ゲー
トバルブが開閉可能に設けられ、前記ロードロックチャ
ンバ３８の側板に収納ボックス（図示せず）が設けら
れ、該収納ボックスに前記炉口ゲートバルブが収納され
る様になっている。

【００３７】前記炉口４８に炉口キャップ５１が気密に
嵌合し得る様設けられ、該炉口キャップ５１は前記ボー
トエレベータ４４により昇降可能になっている。

【００３８】前記炉口キャップ５１にボート支持台（図
示せず）が同心に載置されている。該ボート支持台の内
部には断熱材（図示せず）が充填されている。前記ボー
ト支持台にボート５３が同心に載置され、該ボート５３
は少なくとも前記基板カセット２５に装填された基板６
が装填可能になっており、前記ボート５３の中心５４
（反応炉の中心）と前記回転中心３６とを結ぶ直線は前
記幅方向中心線３７と直交し、前記基板６は前記基板移
載機３２により前記基板カセット２５から前記ボート５
３に移載される様になっている。

【００３９】前記反応炉４５の詳細を図４及び図５に示
す。

【００４０】前記台座部４７に石英製のインナーチュー
ブ２２が前記炉口４８と同心に立設されている。

【００４１】前記ヒータベース４６の内部に反応ガス供
給通路５５が半径方向に穿設されている。該反応ガス供
給通路５５の入口は前記ヒータベース４６の外周面にあ
り、前記入口は図示しないロードロックチャンバ側反応
ガス供給通路と連通し、前記反応ガス供給通路５５の出
口は前記台座部４７の上面であって前記ボート支持台と
前記インナーチューブ２２との間にある。

【００４２】前記ヒータベース４６の内部に反応ガス排
出通路５６が半径方向に穿設されている。該反応ガス排
出通路５６の入口は前記ヒータベース４６の上面であっ
て前記台座部４７の近傍にあり、前記反応ガス排出通路
５６の出口は前記ヒータベース４６の外周面にあり、前
記出口は図示しないロードロックチャンバ側反応ガス排
出通路と連通されている。

【００４３】ヒータ外筒５７は金属製の有天筒状の容器
であり、前記ヒータ外筒５７は底フランジ５８、周壁５
９及び天井板６１を有し、前記底フランジ５８の内周面
に環状溝６５が凹設され、該環状溝６５に前記外側フラ
ンジ６４が気密に挾持されている。前記アウターチュー
ブ６３は炭化ケイ素製であり、前記アウターチューブ６
３に前記インナーチューブ２２が所要の隙間で挿入さ
れ、前記アウターチューブ６３と前記インナーチューブ
２２とにより反応管が形成されている。

【００４４】前記天井板６１の中央部に冷却用空気排出
口６６が穿設され、前記天井板６１に３個の上面用真空
コネクタ６７が気密に貫設され、該上面用真空コネクタ
６７は前記冷却用空気排出口６６の周囲に正三角形状に
位置している。前記天井板６１に３個の側面用真空コネ
クタ６８が気密に貫設され、該側面用真空コネクタ６８
は前記上面用真空コネクタ６７の外側に正三角形状に位
置している。

【００４５】前記ヒータ外筒５７の外周部に水冷パイプ
（図示せず）が設けられ、前記ヒータ外筒５７の内側に
円筒状の断熱材６９が設けられ、該断熱材６９の天井中
央に冷却用空気排出孔７１が穿設され、前記断熱材６９
の下端に環状の底部断熱材７３が設けられている。該底
部断熱材７３の内径は前記アウターチューブの外径より
僅かに大である。

【００４６】前記アウターチューブ６３と前記周壁部断
熱材７２との間に側面用発熱プレート７４が適数（本実
施の形態では６枚）配置されている。前記側面用発熱プ
レート７４は非金属製のカーボン製であり、縦長矩形板
状を為し、長手方向に板厚が３段階に変化しており、上
段７５が中段７６に比べ厚く、下段７７が前記中段７６
よりも薄くなっている。前記側面用発熱プレート７４は
前記アウターチューブ６３と所要の間隔で配置され、且
つ前記側面用発熱プレート７４同士も所要の間隔で６角
筒状に配置され、６枚の前記側面用発熱プレート７４に
より前記アウターチューブ６３が囲繞されている。

【００４７】前記側面用発熱プレート７４は幅方向中央
部に狭幅のスリット７８を有し、該スリット７８は前記
側面用発熱プレート７４の長手方向に上端から前記下段
７７の中途部迄切欠かれることにより形成され、前記ス
リット７８により前記側面用発熱プレート７４にＵ字状
の導電経路が形成されている。

【００４８】前記側面用発熱プレート７４の左側上端部
７９と該左側上端部７９と隣接する側面用発熱プレート
７４の右側上端部８１とが合計６個のカーボン製ブロッ
ク８２により順次連結されている。前記左側上端部７９
が前記カーボン製ブロック８２の右側にカーボン製ボル
ト８３により固定され、前記左側上端部７９に隣接する
他の前記右側上端部８１が前記カーボン製ブロック８２
の左側面にカーボン製ボルト８３により固定されてい
る。

【００４９】前記カーボン製ブロック８２の上面に側面
用端子棒８４が植設されており、該側面用端子棒８４は
合計３本設けられ、該側面用端子棒８４は一個おきの前
記カーボン製ブロック８２に設けられ、前記側面用端子
棒８４の上端は前記上部断熱材６９を貫通し、前記側面
用端子棒８４の上端は前記側面用真空コネクタ６８に接
続されている。

【００５０】該側面用真空コネクタ６８に側面用３相交
流電源８５がデルタ結線され、前記インナーチューブ２
２の側面部所要位置に側面用熱電対８６が設けられ、該
側面用熱電対８６はリード線により側面用温度コントロ
ーラ８７と接続され、前記側面用熱電対８６設置部の温
度が所定の温度になる様、前記側面用温度コントローラ
８７により前記側面用３相交流電源８５がフィードバッ
ク制御される様になっている。

【００５１】前記アウターチューブ６３の上方に上面用
発熱プレート８８が設けられている。該上面用発熱プレ
ート８８は非金属のカーボン製であり、円板状を成し、
前記６個のカーボン製ブロック８２の内側に位置してい
る。前記上面用発熱プレート８８の中心に冷却用空気通
孔８９が穿設され、前記上面用発熱プレート８８の上面
に３本の上面用端子棒９１が所要の間隔で植設され、前
記カーボン製端子棒間に図示しないスリットが半径方向
に適数設けられ、外周側から切欠れたスリットと内周側
から切欠れたスリットとが所要の間隔で位置している。

【００５２】前記上面用端子棒９１の上端部は前記上部
断熱材６９を貫通し、前記上面用端子棒９１の上端は前
記上面用真空コネクタ６７に接続されている。該上面用
真空コネクタ６７に上面用３相交流電源９２がデルタ結
線され、前記インナーチューブ２２の上部所要位置に上
面用熱電対９３が設けられ、該上面用熱電対９３はリー
ド線により上面用温度コントローラ９４と接続され、前
記上面用熱電対９３設置部の温度が所定の温度になる
様、前記上面用温度コントローラ９４により前記上面用
３相交流電源９２がフィードバック制御される様になっ
ている。

【００５３】前記周壁５９の下部所要位置にヒータ排気
用パイプ９６が連通され、該ヒータ排気用パイプ９６に
ヒータ排気用バルブ９７が設けられている。

【００５４】前記ロードロックチャンバ３８の側壁の下
部にチャンバ排気用パイプ９９が連通され、該チャンバ
排気用パイプ９９にチャンバ排気用バルブ１０１が設け
られ、前記チャンバ排気用パイプ９９と前記ヒータ排気
用パイプ９６とが共通排気用パイプ１０２に接続され、
該共通排気用パイプ１０２に排気用真空ポンプ１０３が
設けられ、前記ヒータ外筒５７の内部と前記ロードロッ
クチャンバ３８の内部とが同時に或は別々に排気される
様になっている。

【００５５】前記周壁５９に複数の冷却用空気導入パイ
プ１０４が所要の間隔で貫設され、該冷却用空気導入パ
イプ１０４の入口側端部に冷却用空気導入ゲートバルブ
１０５が設けられ、前記冷却用空気導入パイプ１０４の
出口側端部は前記周壁部断熱材７２を貫通している。

【００５６】前記冷却用空気排出口６６に冷却用空気排
出ゲートバルブ１０６が設けられ、該冷却用空気排出ゲ
ートバルブ１０６の排出側に冷却用空気排出パイプ１０
７が接続され、該冷却用空気排出パイプ１０７の下流側
にラジエータ１０８が設けられ、該ラジエータ１０８の
下流側に排気用ブロア１０９が設けられている。

【００５７】以下、作用について説明する。

【００５８】図示しない外部搬送装置により基板カセッ
ト２５がカセットオープナ８に載置される。前記基板カ
セット２５の内部には２５枚の基板６が装填されてお
り、前記基板カセット２５は密閉容器である為、該基板
カセット２５の外部からのパーティクルの浸入が抑止さ
れる。

【００５９】前記基板カセット２５の扉１１が開口部３
に対向しており、駆動用モータにより扉開閉機構１０が
作動し、前記扉１１が引下げられ、前記基板カセット２
５が開口される。

【００６０】ロードロックチャンバ３８に於いては、エ
アシリンダ４２のピストンロッドが突出され、ドアバル
ブ４１が開放される。前記ロードロックチャンバ３８の
内部に於いて、ボート５３及び炉口キャップ５１はボー
トエレベータ４４により降下されており、炉口４８は図
示しない炉口ゲートバルブにより閉塞されている。

【００６１】エレベータ駆動用モータ３１により基板移
載機用エレベータ２８が作動し、基板移載機支持アーム
２９が所定の高さに昇降し、回転テーブル３５によりツ
イーザ進退機構３４が回転され、ツイーザ３３の水平走
行方向が幅方向中心線３７と重なる。前記ツイーザ進退
機構３４によりツイーザ３３が前進され、該ツイーザ３
３が前記開口部３を通過し、前記ツイーザ３３により前
記基板カセット２５内部の基板６が１枚持上げられ、前
記ツイーザ３３が前記ツイーザ進退機構３４により後退
され、前記基板６が前記基板カセット２５から前記筐体
２内に搬入される。

【００６２】前記ツイーザ進退機構３４が前記回転テー
ブル３５により９０度回転され、前記ツイーザ進退機構
３４により前記ツイーザ３３が前進され、前記基板６が
ロードロックチャンバ３８の内部に搬入され、前記基板
６が前記ボート５３に装填される。

【００６３】前記ツイーザ３３が前記ツイーザ進退機構
３４により後退され、基板移載機３２が前記基板移載機
用エレベータ２８により昇降され、前記と同様の操作が
繰返されて前記基板カセット２５内部の基板６が前記ボ
ート５３に全て移載される。

【００６４】前記ボート５３内に処理済基板６が装填さ
れている場合には、該処理済基板６は前記ツイーザ３３
の戻りの工程で前記基板カセット２５の内部に移載され
る。

【００６５】前記カセットオープナ８の位置する開口部
３と前記ボート５３とが前記基板移載機３２の作動範囲
に位置する為、該基板移載機３２により前記基板６を前
記開口部３から前記ロードロックチャンバ３８の内部に
直接移載でき、前記筐体２内の搬送工程が大幅に短縮さ
れる。而も前記基板移載機３２は前記基板移載操作中９
０度回転するだけなので、回転移動距離が短く、従って
回転時間も短縮され、前記基板移載操作がスピードアッ
プされる。

【００６６】前記筐体２内にＩＯステージ、カセットロ
ーダ、カセット棚が不要となり、装置が簡易且つ小型に
なり、装置占有スペースが大幅に削減される。

【００６７】前記ドアバルブ４１が閉となり、前記ロー
ドロックチャンバ３８の内部が気密化された後、チャン
バ排気用バルブ１０１が開となり排気用真空ポンプ１０
３により前記ロードロックチャンバ３８の内部が排気さ
れる。

【００６８】炉口ゲートバルブ（図示せず）が開とな
り、前記炉口４８が開口される。

【００６９】前記ボート５３が炉口キャップ５１と共に
前記ボートエレベータ４４により上昇され、前記ボート
５３がインナーチューブ２２内に装入され、前記炉口キ
ャップ５１が前記炉口４８に気密に嵌合される。

【００７０】ヒータ排気用バルブ９７が開となり、前記
排気用真空ポンプ１０３により前記ヒータ外筒５７内部
の空気及び前記アウターチューブ６３内部の空気が排気
され、前記ヒータ外筒５７の内部が１０^-4Torr程度の真
空になる。

【００７１】上面用３相交流電源９２が作動すると、３
相交流が前記上面用真空コネクタ６７から上面用端子棒
９１を通って前記上面用発熱プレート８８に供給され、
前記３相交流が前記上面用発熱プレート８８に流れる。
前記上面用発熱プレート８８は板厚が均一な為電気抵抗
も均一になり、前記上面用発熱プレート８８が均一に発
熱する。

【００７２】該上面用発熱プレート８８からの電子線は
アウターチューブ６３の頂部を通過し、前記電子線によ
りボート５３の上部が加熱される。前記ヒータ外筒５７
の内部は真空状態にあるので、前記アウターチューブ６
３は輻射により加熱される為、熱効率がよい。

【００７３】上面用熱電対９３により前記インナーチュ
ーブ２２上部の温度が検出され、上面用温度コントロー
ラ９４により前記検出温度が設定温度と比較され、前記
上面用温度コントローラ９４により前記上面用３相交流
電源９２がフィードバック制御され、前記アウターチュ
ーブ６３上部の温度が前記設定温度に維持される。

【００７４】前記上面用発熱プレート８８は板状である
為、大電流の供給により急速に発熱しても破断する虞れ
はなく、１００℃／分の昇温が可能である。

【００７５】側面用３相交流電源８５が作動すると、３
相交流が側面用真空コネクタ６８から側面用端子棒８４
及びカーボン製ブロック８２を通って側面用発熱プレー
ト７４に供給され、前記３相交流が前記側面用発熱プレ
ート７４のＵ字状の導電経路を次々に流れる。即ち、前
記側面用発熱プレート７４の右側上端から下端部を通っ
て左側上端部７９に流れ、次いで左側に隣接するカーボ
ン製ブロック８２を通って左側に隣接する側面用発熱プ
レート７４の右側上端に流れ、該右側上端から下端部を
通って左側上端部７９に流れる。

【００７６】前記側面用発熱プレート７４は３段階に板
厚が異なっている為、最も板厚の薄い下段７７の電気抵
抗が大きくなって発熱量が大きくなる。次いで板厚の薄
い中段７６の電気抵抗が減少して発熱量が低下し、更に
最も板厚の厚い上段７５の電気抵抗が最も小さくなって
発熱量が更に減少する。而して、前記側面用発熱プレー
ト７４は板厚に反比例した発熱量となり、前記側面用発
熱プレート７４からの電子線により前記アウターチュー
ブ６３の下部及び前記インナーチューブ２２の下部がよ
り強く加熱される。

【００７７】前記下段７７部からの熱は前記ヒータベー
ス４６に逃げる為、前記インナーチューブ２２内部の上
下方向温度分布は実質的に均一になる。

【００７８】側面用熱電対８６により前記インナーチュ
ーブ２２下部の温度が検出され、側面用温度コントロー
ラ８７により前記検出温度が設定温度と比較され、前記
側面用温度コントローラ８７により前記側面用３相交流
電源８５がフィードバック制御され、前記インナーチュ
ーブ２２下部の温度が前記設定温度に維持される。

【００７９】前記側面用発熱プレート７４は板状である
為、大電流の供給により急速に発熱しても破断する虞れ
はなく、１００℃／分の昇温速度得られる。

【００８０】ＣＶＤ処理等のプロセス処理の場合は以下
の通りに行われる。

【００８１】前記上面用温度コントローラ９４の設定温
度を例えば９００℃とし、且つ前記側面用温度コントロ
ーラ８７の設定温度を例えば８８０℃として、前記イン
ナーチューブ２２内部に所要の温度勾配が設定される。

【００８２】前述の様に前記上面用熱電対９３及び前記
上面用温度コントローラ９４により前記上面用３相交流
電源９２がフィードバック制御され、前記インナーチュ
ーブ２２上部の温度が９００℃に維持される。

【００８３】側面用熱電対８６及び側面用温度コントロ
ーラ８７により前記側面用３相交流電源８５がフィード
バック制御され、前記インナーチューブ２２下部の温度
が８８０℃に維持される。

【００８４】而して、図６に示す様に前記インナーチュ
ーブ２２の下部で８８０℃、上部で９００℃の温度勾配
が得られる。

【００８５】反応ガスは反応ガス供給通路５５を通って
前記インナーチューブ２２の内部に供給され、前記反応
ガスは前記インナーチューブ２２の内部を上昇し、前記
基板６のＣＶＤ処理が行われる。前記ＣＶＤ処理後の反
応ガスは前記インナーチューブ２２と前記アウターチュ
ーブ６３の隙間を通り、反応ガス排出通路５６から排出
され、図示しない回収装置により回収される。

【００８６】図７に示す様に、前記インナーチューブ２
２内部の反応ガス濃度は下部の濃度が高く、上部は高さ
に反比例して濃度が低くなっている。前記インナーチュ
ーブ２２内部の温度勾配は下部が低く上部が高くなって
いる為、前記インナーチューブ２２の下部では高濃度の
反応ガスが低い温度で加熱される。前記インナーチュー
ブ２２の上部では低濃度の反応ガスが高い温度で加熱さ
れる為、前記下部の成膜速度と前記上部の成膜速度が等
しくなり、前記下部と前記上部で膜厚が一定になる。

【００８７】又、不純物拡散処理等の均熱処理は以下の
通りに行われる。

【００８８】前記上面用温度コントローラ９４の設定温
度と前記側面用温度コントローラ８７の設定温度とが等
しく例えば９００℃に設定される。

【００８９】前記上面用３相交流電源９２からの３相交
流により前記上面用発熱プレート８８が均一に発熱し、
前記上面用熱電対９３により前記インナーチューブ２２
上部の温度が検出され、前記上面用温度コントローラ９
４により前記検出温度が設定温度９００℃と比較され、
前記上面用３相交流電源９２がフィードバック制御さ
れ、前記インナーチューブ２２上部の温度が９００℃に
維持される。

【００９０】前記側面用３相交流電源８５からの３相交
流により前記側面用発熱プレート７４が板厚に反比例し
て発熱し、該側面用発熱プレート７４からの電子線によ
り前記アウターチューブ６３の下部及び前記インナーチ
ューブ２２の下部がより強く加熱されるが、前記下段７
７部からの熱は前記ヒータベース４６に逃げる為、前記
インナーチューブ２２内部の上下方向温度分布は実質的
に均一になる。側面用熱電対８６により前記インナーチ
ューブ２２下部の温度が検出され、側面用温度コントロ
ーラ８７により前記検出温度が設定温度９００℃と比較
され、前記側面用３相交流電源８５がフィードバック制
御され、前記インナーチューブ２２下部の温度が９００
℃に維持される。

【００９１】而して、前記インナーチューブ２２内部の
上下方向温度分布は図６に示す様に温度勾配がなく、設
定温度９００℃に均一加熱され、前記インナーチューブ
２２を通して前記基板６が９００℃で均熱処理される。

【００９２】以上のＣＶＤ処理或は拡散処理等のプロセ
ス処理に於いて、前記上面用発熱プレート８８、前記上
面用端子棒９１、前記側面用発熱プレート７４及び前記
側面用端子棒８４の材質はいずれもカーボン製であり、
その他の導電部品がカーボン製ブロック８２、カーボン
製ボルト８３である為金属汚染の虞れがない。又前記ア
ウターチューブ６３の材質が炭化ケイ素等の耐熱材であ
る為、前記アウターチューブ６３の内部にパーティクル
が混入するのが防止される。前記上面用熱電対９３及び
前記側面用熱電対８６の２箇所の温度検出により温度制
御されるので、温度制御機構が簡略化される。

【００９３】前記処理の終了後、前記上面用温度コント
ローラ９４により前記上面用３相交流電源９２がＯＦＦ
になり、前記側面用温度コントローラ８７により前記側
面用３相交流電源８５がＯＦＦになる。

【００９４】冷却用空気導入ゲートバルブ１０５が開と
なり、冷却用空気が冷却用空気導入パイプ１０４を通っ
て前記周壁部断熱材７２と前記アウターチューブ６３と
の間に流入する。

【００９５】排気用ブロア１０９が作動され、冷却用空
気排出ゲートバルブ１０６が開となると、前記冷却用空
気は前記周壁部断熱材７２と前記アウターチューブ６３
との間を上昇し、該冷却用空気により前記側面用発熱プ
レート７４が冷却される。前記冷却用空気は更に上昇
し、前記上面用発熱プレート８８が前記冷却用空気によ
り冷却される。而して、前記側面用発熱プレート７４及
び前記上面用発熱プレート８８は前記冷却用空気により
強制的に冷却され、急速に冷却され、５０℃／分の降温
速度が得られる。

【００９６】前記側面用発熱プレート７４及び前記上面
用発熱プレート８８は形状がプレート状である為、急速
に冷却されても破断する虞れはなく、前記５０℃／分の
降温速度に耐えることができ、前記側面用発熱プレート
７４及び前記上面用発熱プレート８８の寿命も長くな
る。

【００９７】前記冷却用空気は前記上面用発熱プレート
８８の周囲及び冷却用空気通孔８９を通って冷却用空気
排出孔７１に入り、前記冷却用空気は冷却用空気排出口
６６を経て冷却用空気排出パイプ１０７を流れ、ラジエ
ータ１０８により熱交換された後、大気に放出される。

【００９８】前記側面用発熱プレート７４及び前記上面
用発熱プレート８８の冷却後、前記排気用ブロア１０９
が停止され、前記冷却用空気排出ゲートバルブ１０６及
び前記冷却用空気導入ゲートバルブ１０５が閉となる。

【００９９】以上のプロセス処理の間、前記上面用発熱
プレート８８の上方への発熱は上部断熱材６９に遮断さ
れ、且つ前記側面用発熱プレート７４の外側への発熱は
周壁部断熱材７２により遮断され、前記側面用発熱プレ
ート７４の下方への発熱は底部断熱材７３により遮断さ
れる。前記ヒータ外筒５７は図示しない水冷用パイプに
より冷却される。

【０１００】前記ヒータ排気用バルブ９７が閉となり、
前記チャンバ排気用バルブ１０１が開となって、前記ロ
ードロックチャンバ３８内部の空気が排気用真空ポンプ
１０３によりチャンバ排気用パイプ９９から排気され
る。前記ロードロックチャンバ３８の内部に図示しない
窒素ガス供給源から窒素ガスが供給され、前記ロードロ
ックチャンバ３８の内部が窒素置換された後、前記ボー
ト５３が前記ロードロックチャンバ３８の内部に引出さ
れ、前述の基板移載操作が行われる。

【０１０１】前記反応炉４５は急速昇温及び急速降温を
交互に繰返すことができる為、前記反応炉４５によるプ
ロセス処理のスループットが向上し、生産効率が高めら
れる。

【０１０２】尚、本発明の半導体製造装置は上述の実施
の形態に限定されるものではなく、前記基板収納容器側
基板移載位置は開口部３の内側でもよく、前記角度θは
１８０度以内であればよく、前記上面用発熱プレート８
８及び前記側面用発熱プレート７４の材質は非金属の電
気発熱性耐熱材でもよく、前記側面用発熱プレート７４
は３枚以上であればよく、前記側面用発熱プレート７４
は円筒状でもよく、前記側面用発熱プレート７４の板厚
変化はなくてもよく又４段以上でもよいこと、前記上面
用発熱プレート８８は３角形以上の角形でもよく、又前
記上面用発熱プレート８８はスリットがなくてもよく、
前記アウターチューブ６３は炭化ケイ素以外の非金属性
耐熱材を使用してもよいことは勿論である。

【０１０３】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、基板収
納容器側基板移載位置が筐体の開口部近傍に位置し、且
つ基板移載機により基板を開口部からロードロックチャ
ンバ内部のボートに直接移載できるので、ＩＯステージ
の代りにカセットオープナを開口部に設置することがで
き、カセットローダ、カセット棚が不要となり、前記筐
体の長さが短縮され、装置が小型化し占有面積が大幅に
削減される。

【０１０４】前記筐体の内部での基板収納容器の搬送時
間が不要になり、プロセス処理のサイクルタイムが大幅
に短縮される。

【０１０５】基板移載機に対し基板収納容器側基板移載
位置とボート側基板移載位置とが９０度の範囲にあれ
ば、前記基板移載操作が９０度の回転で行える為、基板
移載操作時間が短縮され、前記サイクルタイムが更に短
縮され、生産効率が向上する。

【０１０６】反応炉の発熱体をプレート状にすれば、急
速な発熱と急速な冷却を繰返しても、前記発熱体が破断
する虞れがなく、前記発熱体の寿命も長くなる。

【０１０７】前記プレート状発熱体を強制冷却可能にす
れば、反応炉を急速に降温することができ、前記反応炉
のプロセス処理に於けるスループットが向上し、生産効
率が向上する。

【０１０８】前記プレート状発熱体の板厚を部分的に変
えることにより、前記板厚に反比例して加熱することが
でき、所定の温度勾配が得られ、又均熱処理も可能であ
る。

【０１０９】反応炉の排気とロードロックチャンバの排
気とを同一の排気ラインで行えば、処理効率が向上する
等種々の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す斜視図である。

【図２】該実施の形態の平面図である。

【図３】該実施の形態の側面図である。

【図４】図２のＡ−Ａ矢視図である。

【図５】該実施の形態に於ける反応炉に使用される発熱
プレートの斜視図である。

【図６】該実施の形態に於ける反応炉の温度分布を示す
線図である。

【図７】該実施の形態に於ける反応炉の温度及び反応ガ
ス濃度と膜厚との関係を示す線図である。

【図８】従来例の側面図である。

【符号の説明】

２ 筐体 ３ 開口部 ８ カセットオープナ ９ カセット載置ステージ ２２ インナーチューブ ２５ 基板カセット ２６ 架台 ３２ 基板移載機 ３３ ツイーザ ３４ ツイーザ進退機構 ３５ 回転テーブル ３６ 回転中心 ３７ 幅方向中心線 ３８ ロードロックチャンバ ４４ ボートエレベータ ４５ 反応炉 ４６ ヒータベース ５１ 炉口キャップ ５３ ボート ５４ 中心 ５７ ヒータ外筒 ６３ アウターチューブ ６６ 冷却用空気排出口 ７４ 側面用発熱プレート ８２ カーボン製ブロック ８３ カーボン製ボルト ８５ 側面用３相交流電源 ８７ 側面用温度コントローラ ８８ 上面用発熱プレート ９２ 上面用３相交流電源 ９４ 上面用温度コントローラ ９５ ヒータ排気口 １０２ 共通排気用パイプ １０３ 排気用真空ポンプ １０４ 冷却用空気導入パイプ １０５ 冷却用空気導入ゲートバルブ １０６ 冷却用空気排出ゲートバルブ １０７ 冷却用空気排出パイプ １０９ 排気用ブロア

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 圷 則夫 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 GA12 GA13 KA04 KA23 KA25 LA15 4K055 AA06 EA00 5F031 CA02 FA01 FA09 FA12 HA67 MA28 5F045 AA03 AD12 BB08 DP19 DQ05 EK07 EK08 EM08 EM09 EN04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚の基板を処理する反応炉と、該反
   応炉内で複数枚の基板を保持するボートと、複数枚の基
   板が保持された基板収納容器を装置外部に対し授受する
   授受ステージと、該授受ステージ上の基板収納容器と反
   応炉下方のボート引出し位置にあるボート間で基板を移
   載する基板移載機とを有する半導体製造装置に於いて、
   前記授受ステージ上の基板収納容器とボートとが前記基
   板移載機の作動範囲にあることを特徴とする半導体製造
   装置。
2. 【請求項２】 前記授受ステージとボートとが基板移載
   機に対し略直角の方向に位置する請求項１の半導体製造
   装置。
3. 【請求項３】 前記反応炉内で一度に処理する基板の枚
   数が、基板収容容器に収納可能な枚数以下である請求項
   １の半導体製造装置。