JP2002280373A - Substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板を回転させな
がら処理する縦型拡散・ＣＶＤ装置などの基板処理装置
に係り、特に回転軸のシール構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate processing apparatus such as a vertical diffusion / CVD apparatus for processing a substrate while rotating the substrate, and more particularly to a rotary shaft sealing structure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、縦型拡散・ＣＶＤ装置では、回
転機構により反応室内でボートを回転させながら基板を
処理している。また、反応室に対して基板を挿入あるい
は取り出すために、ボートを前記回転機構と共に昇降さ
せるようになっている。このような基板を回転させる装
置では、反応室内を気密にするために回転中心側をシー
ルする必要がある。2. Description of the Related Art Generally, in a vertical diffusion / CVD apparatus, a substrate is processed while rotating a boat in a reaction chamber by a rotating mechanism. Further, the boat is moved up and down together with the rotation mechanism in order to insert or remove the substrate into or from the reaction chamber. In such an apparatus for rotating a substrate, it is necessary to seal the rotation center side in order to make the reaction chamber airtight.
【０００３】そこで、従来は、パージ用ガス配管を回転
機構に連結して、回転中心側からＮ 2ガス等の不活性ガ
スを流すことにより、反応室内のガスが流出しないよう
にしている。この場合において、回転機構が昇降するの
で、パージ用ガス配管には、フレキシブルなテフロン
（登録商標）チューブ等の樹脂が使用されている。Therefore, conventionally, a purge gas pipe is rotated.
N from the rotation center side TwoInert gas such as gas
Flow to prevent gas from flowing out of the reaction chamber.
I have to. In this case, the rotation mechanism
In the purge gas piping, flexible Teflon
A resin such as a (registered trademark) tube is used.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術には次のような問題がある。However, the above-mentioned prior art has the following problems.
【０００５】（１）回転中心側からＮ2ガスなどの不活
性ガスをパージするために使用されるパージ用ガス配管
が樹脂製なのでパーティクルの発生原因となる。(1) Since a purge gas pipe used for purging an inert gas such as N 2 gas from the rotation center side is made of resin, it causes particles to be generated.
【０００６】（２）反応ガスとは別に用意したＮ2等の
パージガスを回転中心側から反応室内へ流すと、本来の
反応ガスのガス混合比率が変り、所望の膜質、成膜速度
が得られない。また、たとえガス混合比率が変わらない
ように流したとしても、不活性ガスが反応ガスと均一に
混ざるかどうかもわからない。したがって、パージガス
の流入は好ましくない。(2) When a purge gas such as N 2 prepared separately from the reaction gas flows into the reaction chamber from the rotation center side, the original gas mixture ratio of the reaction gas changes, and a desired film quality and a desired film formation rate can be obtained. Absent. Further, even if the gas mixture is allowed to flow so as not to change, it is not known whether the inert gas is uniformly mixed with the reaction gas. Therefore, the inflow of the purge gas is not preferable.
【０００７】（３）縦型拡散装置のように、反応室の上
方から反応ガスを導入し、反応室の下方（回転機構側）
から反応ガスを排気するものでは、回転中心側から不活
性ガスを流しても、ガス排気口が近いので反応にはさほ
ど影響しない。しかし、縦型ＣＶＤ装置のように、反応
室の下方（回転機構側）から反応ガスを導入し、反応室
の上方から反応ガスを排気するものでは、ガス排気口が
遠くなり、回転中心側から流した不活性ガスが排気され
る前に基板と接触して、反応に大きく影響する。このよ
うにガスの流れが下方から上方に向かう縦型ＣＶＤ装置
のような場合、上述した（２）のガス混合比率の変化が
特に問題となる。(3) Like a vertical diffusion device, a reaction gas is introduced from above the reaction chamber, and the reaction gas is introduced below the reaction chamber (on the rotating mechanism side).
When the inert gas is supplied from the rotation center side, the reaction gas is not affected much because the gas exhaust port is close. However, in a vertical CVD apparatus in which a reaction gas is introduced from below the reaction chamber (on the rotation mechanism side) and the reaction gas is exhausted from above the reaction chamber, the gas exhaust port becomes farther away from the rotation center side. The flowing inert gas comes into contact with the substrate before being exhausted, which greatly affects the reaction. As described above, in the case of a vertical CVD apparatus in which the gas flows from the lower side to the upper side, the above-mentioned change in the gas mixture ratio in (2) is particularly problematic.
【０００８】本発明の課題は、上述した従来技術の問題
点を解消して、回転中心側からガスを導入しても、反応
ガスのガス混合比率が変ることがなく、所望の膜質、成
膜速度を得ることが可能な基板処理装置を提供すること
にある。[0008] An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and even if a gas is introduced from the rotation center side, the gas mixture ratio of the reaction gas does not change, and the desired film quality and film formation can be obtained. An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of obtaining a speed.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも２
種類のガスを反応室内に導入しつつ排気して、被処理基
板を回転させながら処理を行う基板処理装置において、
前記被処理基板を回転させるために前記反応室内に挿入
した回転軸をシールするシール部を有し、前記シール部
を通して前記少なくとも２種類のガスのうちの１種類の
ガスを前記反応室内に導入させ、前記少なくとも２種類
のガスのうちの残りの種類のガスをガス供給口より前記
反応室内に導入させることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides at least two
In a substrate processing apparatus that performs processing while rotating a substrate to be processed by exhausting while introducing various kinds of gases into the reaction chamber,
A sealing portion that seals a rotation shaft inserted into the reaction chamber to rotate the substrate to be processed; and one of the at least two gases is introduced into the reaction chamber through the sealing portion. The remaining gas of the at least two gases is introduced into the reaction chamber through a gas supply port.
【００１０】少なくとも２種類の反応ガス、例えば反応
種ガスと反応媒体ガスのうちの１種類のガス、例えば反
応媒体ガスをシール部を通して反応室内に導入させるよ
うにしたので、反応室内に導入される残りの種類のガ
ス、例えば反応種ガスがシール部を通して反応室外へ流
出するのを防止できる。また、シール部を通して導入す
るガスは、少なくとも２種類のガスとは別に用意したシ
ール用のガスではなく、もともと反応室内に導入する少
なくとも２種類のガスのうちの１種類としたので、シー
ル用ガスを導入する装置と比べて、反応室内に導入する
少なくとも２種類のガスのガス混合比率が変化するのを
防止できる。At least two kinds of reaction gases, for example, one of the reaction species gas and the reaction medium gas, for example, the reaction medium gas, are introduced into the reaction chamber through the seal portion, so that they are introduced into the reaction chamber. The remaining type of gas, for example, the reactant gas can be prevented from flowing out of the reaction chamber through the seal portion. Further, the gas introduced through the seal portion is not one of the at least two kinds of gas, but one of at least two kinds of gases originally introduced into the reaction chamber. Can be prevented from changing the gas mixture ratio of at least two types of gases introduced into the reaction chamber, as compared with an apparatus for introducing the same.
【００１１】上記発明の基板処理装置は、シール部が被
処理基板よりもガス供給口から導入されるガス流の上流
側に配置される構成になっているか、またはシール部が
ガス排気口側ではなく、ガス供給口側に配置されている
装置であることがが好ましい。In the substrate processing apparatus of the present invention, the seal portion may be arranged on the upstream side of the gas flow introduced from the gas supply port with respect to the substrate to be processed, or the seal portion may be disposed on the gas exhaust port side. However, it is preferable that the device is disposed on the gas supply port side.
【００１２】基板処理装置は、シール部が被処理基板よ
りも、ガス供給口から導入されるガス流の上流側ではな
く、下流側に配置されていると、シール部を通して反応
室内に導入されるガスが、少なくとも２種類のガスとは
別に用意したシール用の不活性ガスであっても、基板に
接触しないので基板処理には影響しない。これとは逆
に、シール部が被処理基板よりも下流側ではなく、上流
側に配置されている装置の場合には、シール部から反応
室内に導入されたガスが基板処理に影響することにな
る。したがって、シール部からの導入ガスを、シール用
のガスではなく、少なくとも２種類のガスのうちの１種
類とすることが特に有用となる。In the substrate processing apparatus, if the seal portion is arranged downstream of the gas flow introduced from the gas supply port rather than upstream of the substrate to be processed, the substrate is introduced into the reaction chamber through the seal portion. Even if the gas is an inert gas for sealing prepared separately from at least two kinds of gases, it does not contact the substrate and does not affect the substrate processing. Conversely, in the case of an apparatus in which the seal portion is disposed not on the downstream side of the substrate to be processed but on the upstream side, the gas introduced into the reaction chamber from the seal portion affects the substrate processing. Become. Therefore, it is particularly useful that the gas introduced from the seal portion is not a gas for sealing but one of at least two types of gases.
【００１３】また、同様に、シール部がガス供給口側で
はなく、ガス排気口側に配置されていると、シール部を
通して反応室内に導入されるガスが、少なくとも２種類
のガスとは別に用意したシール用の不活性ガスであって
も、ガス排気口が近いので、そのまま排気されるため、
基板処理にはさほど影響しない。これとは逆に、シール
部がガス排気口側ではなく、ガス供給口側に配置されて
いる装置の場合には、ガス排気口が遠くなるので、シー
ル部から反応室内に導入されたガスが基板処理に影響す
ることになる。したがって、シール部からの導入ガス
を、シール用ガスではなく、少なくとも２種類のガスの
うちの１種類とすることは特に有用である。Similarly, if the seal portion is arranged on the gas exhaust port side instead of the gas supply port side, the gas introduced into the reaction chamber through the seal portion is prepared separately from at least two types of gases. Even if it is an inert gas for sealing, it is exhausted as it is because the gas exhaust port is close,
Does not significantly affect substrate processing. Conversely, in the case of a device in which the seal portion is disposed not on the gas exhaust port side but on the gas supply port side, the gas exhaust port is located far away, so that the gas introduced into the reaction chamber from the seal portion is reduced. This will affect substrate processing. Therefore, it is particularly useful that the gas introduced from the seal portion is not a sealing gas but one of at least two types of gases.
【００１４】また、上記発明において、炉口より被処理
基板を載せたボートが挿抜される反応室と、反応室内に
反応種のような原料ガスを導入するガス供給口と、前記
炉口を開閉するべく前記ボートと共に昇降させられる炉
口蓋と、この炉口蓋より下側に該炉口蓋と共に昇降する
よう駆動部が配設され、回転軸を駆動することでボート
を水平面内で回転させる回転機構と、前記回転機構の回
転軸と前記炉口蓋との間に介在されたシール部とを備え
た半導体製造装置において、炉口が炉口蓋で塞がれると
き、２重Ｏリングにてシールされるとともに、前記２重
Ｏリングの間で固定の炉口側と可動の炉口蓋とを連通接
続する形で補助ガス導入系が構成され、その補助ガス導
入系を介して反応媒体のような反応補助ガスを前記シー
ル部に導入できるようにすることが好ましい。In the above invention, a reaction chamber into which a boat on which a substrate to be processed is loaded is inserted and withdrawn from a furnace port, a gas supply port for introducing a raw material gas such as a reactive species into the reaction chamber, and the furnace port is opened and closed. A furnace lid that is raised and lowered together with the boat, and a drive unit is provided below the furnace lid so as to move up and down with the furnace lid, and a rotating mechanism that rotates the boat in a horizontal plane by driving a rotating shaft. A semiconductor manufacturing apparatus comprising a rotary shaft of the rotation mechanism and a seal portion interposed between the furnace cover, wherein when the furnace cover is closed with the furnace cover, sealing is performed with a double O-ring; An auxiliary gas introduction system is configured to connect and connect the fixed furnace port side and the movable furnace head cover between the double O-rings, and a reaction auxiliary gas such as a reaction medium is supplied through the auxiliary gas introduction system. Can be introduced into the seal portion. It is preferable Unisuru.
【００１５】この構造では、炉口蓋が上昇し炉口を塞ぐ
のと同時に、補助ガス導入系が接続状態になり、この補
助ガス導入系を通して反応補助ガスをシール部内に導入
できるようになる。このように、ガスの管路を可動側と
固定側で切り離し、炉口蓋で炉口を塞いだ時点で両者が
接続されるようにしたので、補助ガス導入系をボートの
動きに追従させるように、フレキシブルにする必要がな
くなる。In this structure, the auxiliary gas introduction system is connected at the same time as the furnace cover rises and closes the furnace opening, so that the reaction auxiliary gas can be introduced into the seal through this auxiliary gas introduction system. In this way, the gas pipeline is cut off on the movable side and the fixed side, and the two are connected when the furnace mouth is closed with the furnace lid, so that the auxiliary gas introduction system follows the movement of the boat. , There is no need to be flexible.
【００１６】また、前記補助ガス導入系を２重Ｏリング
の間で接続する構造では、外側のＯリングによってシー
ルされる領域の内側に、補助ガス導入系の連通部分が位
置するので、もしガスが連通部分より漏れた場合であっ
ても、外側のＯリングによって反応室外へのガス漏れが
防止される。In the structure in which the auxiliary gas introduction system is connected between the double O-rings, the communication portion of the auxiliary gas introduction system is located inside the region sealed by the outer O-ring. Even if is leaked from the communicating portion, the outer O-ring prevents the gas from leaking out of the reaction chamber.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。Embodiments of the present invention will be described below.
【００１８】図３に本発明の基板処理装置を適用した縦
型ＣＶＤ装置の概略構成図を示す。FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of a vertical CVD apparatus to which the substrate processing apparatus of the present invention is applied.
【００１９】上部が閉じた円筒型のヒータ１０の内側に
外部反応管１１が設けられ、外部反応管１１の内部には
上端が開放された反応室２５を構成する内部反応管１２
が同心状に配設される。外部反応管１１、内部反応管１
２は炉口フランジ２０上に立設され、外部反応管１１と
炉口フランジ２０間はＯリング７によりシールされてい
る。炉口フランジ２０の下端はＯリング８、９を介して
炉口蓋３２により気密に閉塞され、炉口蓋３２にキャッ
プ３１を介してボート３０が立設されて内部反応管１２
内の反応室２５に挿入される。ボート３０には処理され
る被処理基板としてのウェハＷが水平姿勢で多段に装填
される。非回転系の炉口蓋３２に対してボート３０は回
転するようになっている。ボート３０の回転は炉口蓋３
２の外側に取付けたボート回転機構４０によって行なわ
れる。An external reaction tube 11 is provided inside a cylindrical heater 10 having a closed upper portion. Inside the external reaction tube 11, an internal reaction tube 12 constituting a reaction chamber 25 having an open upper end is provided.
Are arranged concentrically. External reaction tube 11, internal reaction tube 1
Numeral 2 stands on the furnace port flange 20, and the space between the external reaction tube 11 and the furnace port flange 20 is sealed by an O-ring 7. The lower end of the furnace opening flange 20 is hermetically closed by a furnace opening 32 via O-rings 8 and 9, and a boat 30 is erected on the furnace opening 32 via a cap 31 to form an inner reaction tube 12.
Is inserted into the reaction chamber 25. The boat 30 is loaded with wafers W as substrates to be processed in multiple stages in a horizontal posture. The boat 30 is configured to rotate with respect to the non-rotating furnace lid 32. The rotation of the boat 30 is the furnace cover 3
The rotation is performed by a boat rotation mechanism 40 attached to the outside of the boat 2.
【００２０】炉口フランジ２０の内部反応管１２の下方
の位置にガス導入ポート２１が連通され、また外部反応
管１１と内部反応管１２との間に形成される円筒状の空
間１５の下端に連通するように、ガス排気ポート２２が
炉口フランジ２０の上方に接続されている。したがっ
て、この縦型ＣＶＤ装置では、反応室２５のガス供給口
１３は、ガス導入ポート２１の出口に形成されるから、
反応室２５の下部に配置されることになる。また反応室
２５のガス排気口１４は、円筒状空間１５の上端に形成
されるから、反応室２５の上部に配置されることにな
る。また、シール部は被処理基板よりも、ガス供給口か
ら導入されるガス流の下流側ではなく、上流側に配置さ
れていることになる。A gas introduction port 21 is communicated with the furnace port flange 20 at a position below the internal reaction tube 12, and is provided at a lower end of a cylindrical space 15 formed between the external reaction tube 11 and the internal reaction tube 12. A gas exhaust port 22 is connected above the furnace port flange 20 for communication. Therefore, in this vertical CVD apparatus, the gas supply port 13 of the reaction chamber 25 is formed at the outlet of the gas introduction port 21.
It will be located below the reaction chamber 25. Further, since the gas exhaust port 14 of the reaction chamber 25 is formed at the upper end of the cylindrical space 15, it is arranged above the reaction chamber 25. Further, the seal portion is arranged not on the downstream side of the gas flow introduced from the gas supply port but on the upstream side of the substrate to be processed.
【００２１】図示しないボートエレベータでボート３０
を下降させ、ボート３０にウェハＷを装填し、ボートエ
レベータによりボートＷを内部反応管１２内の反応室２
５に挿入する。炉口蓋３２が炉口フランジ２０下端を完
全に密閉した後、外部反応管１１及び内部反応管１２内
の反応室２５を排気する。The boat 30 is driven by a boat elevator (not shown).
Is lowered, the wafer W is loaded into the boat 30, and the boat W is moved by the boat elevator to the reaction chamber 2 in the internal reaction tube 12.
Insert into 5. After the furnace lid 32 completely seals the lower end of the furnace flange 20, the reaction chamber 25 in the outer reaction tube 11 and the inner reaction tube 12 is evacuated.
【００２２】ガス導入ポート２１から反応ガスを反応室
２５内に供給しつつ、ガス排気ポート２２から排気す
る。ヒータ１０で反応室２５をウェハ処理温度に加熱
し、ウェハＷ表面に成膜する。成膜完了後、ガス導入ノ
ズル２１から不活性ガスを導入し、反応管１１、１２内
を不活性ガスに置換して常圧に復帰させ、ボート３０を
下降させ、ボート３０から成膜完了後のウェハＷを払い
出す。The reaction gas is exhausted from the gas exhaust port 22 while supplying the reaction gas into the reaction chamber 25 from the gas introduction port 21. The reaction chamber 25 is heated to the wafer processing temperature by the heater 10 to form a film on the surface of the wafer W. After the film formation is completed, an inert gas is introduced from the gas introduction nozzle 21, the inside of the reaction tubes 11 and 12 is replaced with the inert gas, the pressure is returned to normal pressure, and the boat 30 is lowered. Out of the wafer W.
【００２３】図１に、図３で丸印Ａで囲った縦型ＣＶＤ
装置の下部構造の詳細図を示す。この図は炉口蓋３２で
炉口フランジ２０の炉口１６を塞いだ状態を示す側断面
図である。FIG. 1 shows a vertical CVD method surrounded by a circle A in FIG.
FIG. 3 shows a detailed view of the lower structure of the device. This figure is a side sectional view showing a state in which the furnace port 16 of the furnace port flange 20 is closed by the furnace port cover 32.
【００２４】外部反応管１１の下端に、下方に向いた炉
口１６を形成する炉口フランジ２０が設けられている。
炉口フランジ２０の上端に、大きめの水平なフランジ２
３が設けられ、その上に外部反応管１１がＯリング７を
介して立設されている。炉口フランジ２０の内壁に径方
向内方に突出した凸部２４が設けられ、その上に内部反
応管１２が立設されている。炉口フランジ２０の下端
に、大きめの水平なフランジ２５が設けられると共に、
炉口蓋３２側も、それに合わせて外径が拡大されてい
る。At the lower end of the external reaction tube 11, a furnace port flange 20 forming a furnace port 16 facing downward is provided.
Large horizontal flange 2 at the upper end of the furnace opening flange 20
3, on which an external reaction tube 11 is erected via an O-ring 7. An inner wall of the furnace port flange 20 is provided with a convex portion 24 protruding radially inward, and the internal reaction tube 12 is provided upright thereon. At the lower end of the furnace opening flange 20, a large horizontal flange 25 is provided,
The outer diameter of the furnace roof lid 32 is also enlarged accordingly.
【００２５】炉口フランジ２０の周壁部には、ガス導入
ポート２１及びガス排出ポート２２が設けられており、
ガス導入ポート２１より反応ガスを導入すると、反応ガ
スは、内部反応管１２の内部を上向きに流通し、その
後、外部反応管１１と内部反応管１２の間の空間１５を
下向きに通って、ガス排出ポート２２より外部に排出す
るようになっている。ここでガス導入ポート２１より導
入する反応ガスは、反応種ガスと反応媒体ガスとで構成
されるうちの、反応種ガスである。A gas introduction port 21 and a gas discharge port 22 are provided on the peripheral wall of the furnace port flange 20.
When a reaction gas is introduced from the gas introduction port 21, the reaction gas flows upward inside the internal reaction tube 12, and then passes downward through the space 15 between the external reaction tube 11 and the internal reaction tube 12, The gas is discharged from the discharge port 22 to the outside. Here, the reaction gas introduced from the gas introduction port 21 is a reaction species gas of the reaction species gas and the reaction medium gas.
【００２６】ウェハＷを水平に多段に載置するためのボ
ート（図示せず）は、内部反応管１２内の反応室２５に
挿抜自在とされ、キャップ受け３８の上に設けられたキ
ャップ３１上に取り付けられている。キャップ受け３８
の下側には、炉口蓋３２が配置されている。炉口蓋３２
は、炉口フランジ２０の拡大した外径の下面に密着し、
環状溝に嵌められた２重のＯリング（内側Ｏリング）
８、Ｏリング（外側リング）９を介して炉口１６を気密
に封止する。この炉口蓋３２の下側（反応室２５の外
側）には、ベローズ３５を介してボート昇降台３６が設
けられる。ボート昇降台３６の下側には連結筒３７を介
して回転機構４０の駆動部４２が連結されている。回転
機構４０は回転軸４１と回転部４２とから主に構成され
る。ボート昇降台３６は、ボート及び回転機構４０を炉
口蓋３２と共に昇降するもので、ボートエレベータの昇
降スライド（図示せず）に保持されている。このボート
昇降台３６を昇降して、反応室２５内にボートを挿入あ
るいは抜き出す。A boat (not shown) for horizontally mounting the wafers W in multiple stages can be inserted into and removed from the reaction chamber 25 in the internal reaction tube 12, and can be mounted on a cap 31 provided on a cap receiver 38. Attached to. Cap receiver 38
On the lower side, a furnace lid 32 is arranged. Furnace lid 32
Is in close contact with the lower surface of the enlarged outer diameter of the furnace opening flange 20,
Double O-ring (inside O-ring) fitted in annular groove
8. The furnace port 16 is hermetically sealed via an O-ring (outer ring) 9. A boat elevator 36 is provided below the furnace lid 32 (outside the reaction chamber 25) via a bellows 35. The drive unit 42 of the rotating mechanism 40 is connected to the lower side of the boat elevating table 36 via a connecting tube 37. The rotation mechanism 40 mainly includes a rotation shaft 41 and a rotation unit 42. The boat elevator 36 raises and lowers the boat and the rotating mechanism 40 together with the furnace lid 32, and is held on a lifting slide (not shown) of the boat elevator. The boat elevating table 36 is moved up and down to insert or remove the boat into or from the reaction chamber 25.
【００２７】回転機構４０の回転軸４１は、駆動部４２
から上方に突出しており、連結筒３７、ボート昇降台３
６の中心孔、ベローズ３５、および炉口蓋３２の中心孔
３４を貫通してキャップ受け３８に固定されている。従
って、回転軸４１を駆動部４２で回転駆動することで、
キャップ受け３８を介してボート（図示せず）を水平面
内で回転させることができる。The rotating shaft 41 of the rotating mechanism 40 includes a driving unit 42
From the connecting tube 37, the boat elevator 3
6 through the center hole, the bellows 35, and the center hole 34 of the furnace roof 32, and is fixed to the cap receiver 38. Therefore, by rotating the rotating shaft 41 with the driving unit 42,
The boat (not shown) can be rotated in a horizontal plane via the cap receiver 38.
【００２８】キャップ受け３８と炉口蓋３２との間の回
転軸４１部位には、回転軸４１を軸支するとともに、回
転軸４１が挿入される反応室２５内外をシールする磁気
軸受けシール部５０が設けられる。シール部５０はラビ
リンス構造のロータ５１とステータ５２とから構成され
る。炉口蓋３２の中央凸部３３上に円筒状のステータ５
２を立設し、そのステータ５２の内周面に、径方向に突
出し凹んでいる多数の凹凸を軸方向に形成する。ステー
タ５２は中央凸部３３に一体に設けてもよい。中央凸部
３３の中心孔３４を貫通する回転軸４１の対応部位の外
周面にロータ５１を設け、そのロータ５１の外周面にス
テータ５２の内周面の凹凸と間隙５４を介して噛み合う
多数の凸凹を形成し、これらの凹凸及び凸凹で、炉口蓋
３２と回転軸４１との間にラビリンスシールを形成す
る。シール部５０の間隙５４は回転軸４１を中心として
半径方向または軸方向に形成され、この間隙５４を介し
て回転軸室３９への反応室２５内の反応ガス流入を防止
する。ここで回転軸室３９は、シール部５０と駆動部４
２間の回転軸４１の外周に形成されて、シール部５０、
炉口蓋３２、ベローズ３５、ボート昇降台３６、連結筒
３７、駆動部４２及び回転軸４１によって囲まれた室で
ある。A magnetic bearing seal portion 50 that supports the rotary shaft 41 and seals the inside and outside of the reaction chamber 25 into which the rotary shaft 41 is inserted is provided at a portion of the rotary shaft 41 between the cap receiver 38 and the furnace cover 32. Provided. The seal portion 50 includes a rotor 51 having a labyrinth structure and a stator 52. A cylindrical stator 5 is provided on the central convex portion 33 of the furnace lid 32.
2 are erected, and a large number of concavities and convexities projecting and recessed in the radial direction are formed in the inner peripheral surface of the stator 52 in the axial direction. The stator 52 may be provided integrally with the central projection 33. A rotor 51 is provided on the outer peripheral surface of a portion corresponding to the rotating shaft 41 that penetrates the center hole 34 of the central convex portion 33, and the outer peripheral surface of the rotor 51 meshes with the unevenness of the inner peripheral surface of the stator 52 via the gap 54. Irregularities are formed, and a labyrinth seal is formed between the furnace cover 32 and the rotating shaft 41 by these irregularities and irregularities. A gap 54 in the seal portion 50 is formed in a radial direction or an axial direction around the rotation shaft 41, and prevents the reaction gas from flowing into the reaction chamber 25 into the rotation shaft chamber 39 through the gap 54. Here, the rotating shaft chamber 39 includes the seal unit 50 and the driving unit 4.
Formed on the outer periphery of the rotating shaft 41 between the two,
This is a chamber surrounded by the furnace cover 32, the bellows 35, the boat elevating platform 36, the connecting cylinder 37, the driving unit 42, and the rotating shaft 41.
【００２９】ここで、シール部５０を回転軸４１の外周
に設けたロータ５１及びステータ５２で構成し、その凹
凸齒合の繰り返しを回転軸４１方向に形成したから、ボ
ート下面と炉口蓋上面とでシール部を構成し、その凹凸
の繰り返しを回転軸４１の径方向に形成したものと比較
して、反応室２５に連通する間隙５４の上部開口５３の
位置が回転軸４１側となり、回転軸４１を中心にした上
部開口径Ｒが小さくなっている。特に図示例のもので
は、シール部５０の凹凸齒合の反応室２５側となる最内
側齒合端では、ステータ５２側が径方向内方に向かう凸
部で形成され、ロータ５１側が径方向内方に向かう凹部
で形成されている。これにより反応室２５側に連通する
間隙５４の上部開口５３の位置は、上記最内側齒合端の
凹凸関係を逆にして回転軸４１から離す方向に設けた場
合よりも、さらに回転軸４１側に設けられ、回転軸４１
を中心にした上部開口径Ｒがより小さくなっている。Here, the seal portion 50 is constituted by the rotor 51 and the stator 52 provided on the outer periphery of the rotating shaft 41, and the repetition of the concavo-convex teeth is formed in the direction of the rotating shaft 41. And the position of the upper opening 53 of the gap 54 communicating with the reaction chamber 25 is on the rotating shaft 41 side, as compared with the case where the seal portion is formed and the repetition of the unevenness is formed in the radial direction of the rotating shaft 41. The upper opening diameter R centered on 41 is small. Particularly, in the illustrated example, at the innermost toothed end of the seal portion 50 on the reaction chamber 25 side of the concave-convex tooth, the stator 52 side is formed by a radially inwardly projecting portion, and the rotor 51 side is radially inwardly. Is formed in the concave portion facing the. Thereby, the position of the upper opening 53 of the gap 54 communicating with the reaction chamber 25 side is further closer to the rotating shaft 41 than in the case where the concave and convex relationship of the innermost toothed end is reversed and the upper opening 53 is provided away from the rotating shaft 41. , The rotating shaft 41
And the upper opening diameter R centered at the center is smaller.
【００３０】炉口蓋３２の中央凸部３３に、反応種ガス
と反応媒体ガスとから成る反応ガスのうちの、残りの反
応媒体ガスを導入する導入ポート２８が設けられてい
る。この導入ポート２８には、固定形状に構成された補
助ガス導入管２７が接続されている。補助ガス導入管２
７は炉口蓋３２の反応室２５と反対側の裏面に沿って外
周部付近にまで延ばされた上で、炉口蓋３２に下側から
接合されている。そして、補助ガス導入管２７の基端開
口が、炉口蓋３２の上面（合わせ面）に、垂直上向きの
姿勢で形成されている。この基端開口の位置は、炉口蓋
３２と炉口フランジ２０間の気密を保つ内側Ｏリング８
と外側Ｏリング９との間である。An inlet port 28 for introducing the remaining reaction medium gas out of the reaction gas composed of the reaction species gas and the reaction medium gas is provided in the central convex portion 33 of the furnace lid 32. An auxiliary gas introduction pipe 27 having a fixed shape is connected to the introduction port 28. Auxiliary gas inlet pipe 2
Reference numeral 7 extends to the vicinity of the outer peripheral portion along the back surface of the furnace lid 32 opposite to the reaction chamber 25 and is joined to the furnace lid 32 from below. The base end opening of the auxiliary gas introduction pipe 27 is formed on the upper surface (matching surface) of the furnace cover 32 in a vertically upward posture. The position of the base end opening is determined by the inner O-ring 8 for maintaining the airtightness between the furnace head lid 32 and the furnace mouth flange 20.
And the outer O-ring 9.
【００３１】また、炉口フランジ２０の下端の外径を拡
大したフランジ２５の上側には補助ガス供給管２６が接
続されている。この補助ガス供給管２６も固定形状の配
管で構成されており、その先端開口が前記フランジ２５
の下面（合わせ面）に垂直下向きに設けられている。こ
の先端開口は、炉口蓋３２の上面を炉口フランジ２０側
のフランジ２５の下面に密着させることで、補助ガス導
入管２７の基端開口と気密に連通する。An auxiliary gas supply pipe 26 is connected to an upper side of a flange 25 having an enlarged outer diameter at a lower end of the furnace port flange 20. The auxiliary gas supply pipe 26 is also formed of a fixed-shaped pipe, and its distal end opening is formed by the flange 25.
Is provided vertically downward on the lower surface (matching surface) of the. The opening at the distal end is in airtight communication with the opening at the base end of the auxiliary gas introducing pipe 27 by bringing the upper surface of the furnace lid 32 into close contact with the lower surface of the flange 25 on the furnace flange 20 side.
【００３２】そして、炉口１６が炉口蓋３２で塞がれる
と同時に、補助ガス供給管２６と補助ガス導入管２７と
が接続状態になり、炉口蓋３２を貫通する形で反応媒体
ガスの導入経路が構成され、その経路を介して反応媒体
ガスを、回転軸４１のシール部５０の下開口５４に臨む
炉蓋中央凸部３３から回転軸室３９内に導入できるよう
になる。その際、補助ガス導入管２７と補助ガス供給管
２６の連通部分を取り囲むように、周縁部合わせ面（炉
口蓋３２とフランジ２５の密着面）に２重のＯリング
８、９が配置されているので、高い気密接続が達成され
る。When the furnace port 16 is closed by the furnace cover 32, the auxiliary gas supply pipe 26 and the auxiliary gas introduction pipe 27 are connected, and the reaction medium gas is introduced through the furnace cover 32. A path is formed, and the reaction medium gas can be introduced into the rotary shaft chamber 39 from the furnace lid center convex portion 33 facing the lower opening 54 of the seal portion 50 of the rotary shaft 41 via the path. At this time, double O-rings 8 and 9 are disposed on the peripheral edge mating surface (the contact surface between the furnace lid 32 and the flange 25) so as to surround the communicating portion between the auxiliary gas introduction pipe 27 and the auxiliary gas supply pipe 26. A high airtight connection is achieved.
【００３３】また、反応媒体ガスの管路を可動側（炉口
蓋３２側）と固定側（炉口フランジ２０側）とで切り離
し、炉口蓋３２で炉口１６を塞いだ時点で両者が接続さ
れるようにしている。さらに、回転軸室３９に連結され
る補助ガス導入管２７の先端を、炉口１６が塞がれた後
にも可動するベローズ３５下側のボート昇降台３６や連
結筒３７ではなく、炉口１６が塞がれた後には可動しな
いベローズ３５上側の炉口蓋中央凸部３３に連結してあ
る。したがって、反応媒体ガスを導入するための管路
を、ボートエレベータの昇降スライド等の可動部を全く
通さずに配設することができ、ボートの動きに追従させ
るように、フレキシブルにする必要がなくなる。The reaction medium gas pipe is cut off on the movable side (furnace lid 32 side) and on the fixed side (furnace flange 20 side), and when the furnace port 16 is closed by the furnace lid 32, both are connected. I am trying to. Further, the distal end of the auxiliary gas introduction pipe 27 connected to the rotary shaft chamber 39 is connected to the furnace port 16 instead of the boat elevating table 36 and the connecting cylinder 37 below the bellows 35 movable even after the furnace port 16 is closed. After being closed, the bellows 35 is connected to an upper central portion 33 of the furnace cover which is not movable. Therefore, the conduit for introducing the reaction medium gas can be disposed without passing through any movable part such as a lifting slide of the boat elevator, and it is not necessary to be flexible so as to follow the movement of the boat. .
【００３４】従って、炉口フランジ２０側の補助ガス供
給管２６及び補助ガス導入管２７には金属製の固定配管
を接続すれば良くなり、従来のフレキシブルチューブを
用いた場合の問題点を無くすことができる。なお、金属
製のフレキシブルチューブを用いた場合も、動きがほと
んどないので損傷による漏れの心配がなくなる。Accordingly, the auxiliary gas supply pipe 26 and the auxiliary gas introduction pipe 27 on the furnace port flange 20 side need only be connected to a metal fixed pipe, eliminating the problem of using a conventional flexible tube. Can be. Even when a metal flexible tube is used, there is almost no movement, so there is no fear of leakage due to damage.
【００３５】また、外側Ｏリング９と内側Ｏリング８と
によってシールされる中間領域で、補助ガス導入管２６
と補助ガス供給管２７とを連通させるので、もし反応媒
体ガスが連通部分より漏れた場合であっても、外側Ｏリ
ング９によって炉外への漏れを確実に防止することがで
きる。In the intermediate region sealed by the outer O-ring 9 and the inner O-ring 8, the auxiliary gas introduction pipe 26
And the auxiliary gas supply pipe 27 are communicated with each other, so that even if the reaction medium gas leaks from the communicating portion, the outside O-ring 9 can reliably prevent the gas from leaking out of the furnace.
【００３６】次に上述したような構成の作用を説明す
る。Next, the operation of the above configuration will be described.
【００３７】この構造では、ボートエレベータを駆動し
てボートを上昇させると、上昇動作の最後に炉口蓋３２
が炉口フランジ２０下端のフランジ２５の下面に密着
し、炉口１６を塞ぐ。炉口１６を塞いだ後、反応室２５
内を減圧下におき、回転機構４０によりボートを回転さ
せる。一方で、ガス導入ポート２１から反応種ガスを反
応室２５内に導入しつつ、ガス排気ポート２２から排気
する。他方で、図２に矢印で示すように、相互に接続さ
れた補助ガス供給管２６および補助ガス導入管２７から
反応ガスの残りの反応媒体ガスを回転軸室３９へ供給
し、シール部５０の間隙５４を介して反応室２５内に導
入する。このとき回転軸シール部５０は、ラビリンス機
構に加えて、補助ガス導入管２７から反応媒体ガスが回
転軸シール部５０の間隙５４を介して供給されるので、
反応室２５側から回転機構４０への反応種ガスのリーク
が抑えられる。したがって、ボートを回転させながら成
膜する際に、回転機構４０に反応生成物が付着したり、
反応生成物が混入したり、あるいは回転機構４０を腐食
させるなど、回転機構４０が故障することを有効に回避
できる。その結果、装置を長期間安定して稼働すること
ができる。In this structure, when the boat elevator is driven to raise the boat, the furnace cover 32 is closed at the end of the lifting operation.
Closely adheres to the lower surface of the flange 25 at the lower end of the furnace opening flange 20 to close the furnace opening 16. After closing the furnace port 16, the reaction chamber 25 is closed.
The inside is placed under reduced pressure, and the boat is rotated by the rotation mechanism 40. On the other hand, the reaction species gas is exhausted from the gas exhaust port 22 while being introduced into the reaction chamber 25 from the gas introduction port 21. On the other hand, as shown by arrows in FIG. 2, the remaining reaction medium gas of the reaction gas is supplied to the rotating shaft chamber 39 from the mutually connected auxiliary gas supply pipe 26 and auxiliary gas introduction pipe 27, It is introduced into the reaction chamber 25 through the gap 54. At this time, in addition to the labyrinth mechanism, the reaction medium gas is supplied from the auxiliary gas introduction pipe 27 to the rotary shaft seal portion 50 through the gap 54 of the rotary shaft seal portion 50.
Leakage of the reactant gas from the reaction chamber 25 to the rotation mechanism 40 is suppressed. Therefore, when the film is formed while rotating the boat, the reaction product adheres to the rotating mechanism 40,
Failure of the rotation mechanism 40, such as mixing of reaction products or corrosion of the rotation mechanism 40, can be effectively avoided. As a result, the device can be operated stably for a long period of time.
【００３８】また、補助ガス導入管２７からシール部５
０を介して導入するガスは、パージ用の不活性ガスでは
なく、もともと反応室２５内に導入する、反応ガスのう
ちの反応媒体ガスとしたので、パージ用の不活性ガスを
導入する装置と比べて、反応室２５内に導入する反応ガ
スのガス混合比率が変化するのを防止できる。したがっ
て、長期間安定的に高品質の半導体膜を製造することが
できる。The auxiliary gas introduction pipe 27 is connected to the seal 5
Since the gas introduced through 0 is not the inert gas for purging, but the reaction medium gas of the reaction gas originally introduced into the reaction chamber 25, there is a device for introducing the inert gas for purging. In comparison, a change in the gas mixture ratio of the reaction gas introduced into the reaction chamber 25 can be prevented. Therefore, a high-quality semiconductor film can be stably manufactured for a long time.
【００３９】ここで、回転機構の腐食を防止し、かつ回
転機構に反応生成物を付着させないための、回転中心側
から供給する反応媒体ガスと、ガス導入ポート２１から
供給する反応種ガスとの組合わせの具体例を説明する。Here, the reaction medium gas supplied from the rotation center side and the reaction species gas supplied from the gas introduction port 21 for preventing corrosion of the rotation mechanism and preventing reaction products from adhering to the rotation mechanism. A specific example of the combination will be described.
【００４０】ウェハ上に成膜する成膜種が、例えばＳｉ
3Ｎ4系の場合には、ジクロルシランＳｉＨ2Ｃｌ2、Ｓｉ
Ｈ4ガス、ＳｉＣｌ3ガス（以上、反応種）、とアンモニ
アＮＨ3（反応媒体）を使用するが、回転中心側からは
ＮＨ3ガス（反応媒体）を供給し、ガス導入ポートから
は反応種であるＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、ＳｉＨ4ガス、Ｓｉ
Ｃｌ3ガスを供給する。これにより回転軸へのジクロル
シランなど反応種の廻り込みが防止でき、ガス混合比率
の低下をも防止できる。When the type of film to be formed on the wafer is, for example, Si
In the case of 3N 4 system, dichlorosilane SiH 2 Cl 2 , Si
H 4 gas, SiCl 3 gas (above, reactive species), and ammonia NH 3 (reaction medium) are used. NH 3 gas (reaction medium) is supplied from the rotation center side, and reactive species is supplied from the gas introduction port. SiH 2 Cl 2 gas, SiH 4 gas, Si
Supply Cl 3 gas. Thereby, it is possible to prevent reactive species such as dichlorosilane from entering the rotating shaft, and to prevent a decrease in the gas mixture ratio.
【００４１】また、同様にして、成膜種がＳｉＯ2系：
ＨＴＯの場合には、回転中心側からはＮ2Ｏガス、ガス
導入ポートからはＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、ＳｉＨ4ガスを供
給する。成膜種がＳｉＯ2系：ＴＥＯＳの場合には、回
転中心側からはＯ2ガスを供給し、ガス導入ポートから
はＴＥＯＳガスを供給する。そして、成膜ではなく、縦
形ＣＶＤ装置内の反応管内をインサイチュ・クリーニン
グする場合には、回転中心側からはＮ2ガスを供給し、
ガス導入ポート２１からはＣｌＦ3ガス、ＮＦ3ガスを供
給する。なお、どのガスを回転中心側から流すかの法則
的なものは特になく、経験則による。In the same manner, the film type is SiO 2 type:
In the case of HTO, N 2 O gas is supplied from the rotation center side, and SiH 2 Cl 2 gas and SiH 4 gas are supplied from the gas introduction port. When the deposition type is SiO 2 system: TEOS, O 2 gas is supplied from the rotation center side, and TEOS gas is supplied from the gas introduction port. When performing in-situ cleaning of the inside of a reaction tube in a vertical CVD apparatus instead of film formation, supply N 2 gas from the rotation center side,
The gas introduction port 21 supplies ClF 3 gas and NF 3 gas. It should be noted that there is no particular rule regarding which gas flows from the rotation center side, and it depends on empirical rules.
【００４２】なお、回転中心側からガスを流すと反応に
影響する縦型ＣＶＤ装置に適用した場合に本発明は特に
有用となるが、回転中心側からガスを流しても反応には
さほど影響しない縦型拡散装置にも適用できる。The present invention is particularly useful when applied to a vertical CVD apparatus in which a gas flows from the rotation center to affect the reaction. However, even if a gas flows from the rotation center, the reaction is not significantly affected. It can be applied to a vertical diffusion device.
【００４３】[0043]
【発明の効果】本発明によれば、反応室に導入する少な
くとも２種類のガスのうちの１種類のガスを回転軸のシ
ール部を通して反応室内に導入させるようにしたので、
回転軸シール部からガスを導入しても、反応ガスのガス
混合比率が変ることがなく、所望の膜質、成膜速度を得
ることができる。According to the present invention, one of at least two gases introduced into the reaction chamber is introduced into the reaction chamber through the seal of the rotating shaft.
Even if gas is introduced from the rotary shaft seal portion, the desired gas quality and film formation rate can be obtained without changing the gas mixture ratio of the reaction gas.
【図１】実施の形態の基板処理装置を適用した縦型ＣＶ
Ｄ装置の下部構造を示した詳細図である。FIG. 1 is a vertical CV to which a substrate processing apparatus according to an embodiment is applied.
It is the detailed view which showed the lower structure of D apparatus.
【図２】実施の形態の反応媒体ガス導入経路を示す説明
図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a reaction medium gas introduction path according to the embodiment.
【図３】実施の形態の基板処理装置例を適用した縦型Ｃ
ＶＤ装置の全体図である。FIG. 3 is a vertical C to which an example of the substrate processing apparatus according to the embodiment is applied;
1 is an overall view of a VD device.
２１ ガス導入ポート ２２ ガス排気ポート ２５ 反応室 ２６ 補助ガス供給管 ２７ 補助ガス導入管 ４０ 回転機構 ４１ 回転軸 ５０ シール部 ５４ 間隙 DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 Gas introduction port 22 Gas exhaust port 25 Reaction chamber 26 Auxiliary gas supply pipe 27 Auxiliary gas introduction pipe 40 Rotary mechanism 41 Rotary shaft 50 Seal part 54 Gap
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA03 AA06 AA09 AA13 AA14 BA40 BA44 EA06 GA06 KA04 KA10 5F045 AA03 AB32 AB33 AC01 AC03 AC05 AC11 AC12 BB04 BB15 DP19 DQ05 EB06 EB10 EC07 EE13 EM10 EN05 Continued on the front page F term (reference) 4K030 AA03 AA06 AA09 AA13 AA14 BA40 BA44 EA06 GA06 KA04 KA10 5F045 AA03 AB32 AB33 AC01 AC03 AC05 AC11 AC12 BB04 BB15 DP19 DQ05 EB06 EB10 EC07 EE13 EM10 EN05
Claims (1)
しつつ排気して、被処理基板を回転させながら処理を行
う基板処理装置において、 前記被処理基板を回転させるために前記反応室内に挿入
した回転軸をシールするシール部を有し、 前記シール部を通して前記少なくとも２種類のガスのう
ちの１種類のガスを前記反応室内に導入させ、 前記少なくとも２種類のガスのうちの残りの種類のガス
をガス供給口より前記反応室内に導入させることを特徴
とする基板処理装置。1. A substrate processing apparatus for exhausting at least two kinds of gases while introducing them into a reaction chamber and performing processing while rotating the substrate to be processed, wherein the substrate is inserted into the reaction chamber to rotate the substrate to be processed. A sealing portion that seals the rotating shaft, wherein one of the at least two gases is introduced into the reaction chamber through the sealing portion, and the other one of the at least two gases is introduced into the reaction chamber. A substrate processing apparatus, wherein a gas is introduced into the reaction chamber from a gas supply port.
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|---|---|---|---|
| JP2001079032A JP2002280373A (en) | 2001-03-19 | 2001-03-19 | Substrate processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2002280373A true JP2002280373A (en) | 2002-09-27 |
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