JP2004179600A - 半導体製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体基板が大口径化されても反りを防止でき、半導体基板の搬入及び搬出の困難さを解決して時間を短縮できる熱処理工程用の半導体製造装置を提供する。
【解決手段】垂直方向に沿って所定の間隔をおいて形成されて半導体基板１００を載置し得る板状の基板ホルダー２５を収める複数のホルダー支持部１１ａが形成された第１の基板搬入用ボート１０と、第１の基板搬入用ボートの内側または外側に隣接して配置され、基板ホルダー上の半導体基板を支持可能に半導体基板の下部に基板支持部２０ａを有する第２の基板搬入用ボート２０と、第１及び第２の基板搬入用ボートを下部で支持するボートキャップ４０と、ボートキャップの下部を支持するドアプレート５０と、第１及び第２の基板搬入用ボートのうち少なくとも一つを所定距離だけ昇降させて基板ホルダー上に置かれた半導体基板を所定の高さに持ち上げるリフティング駆動装置７０と、を備える。
【選択図】 図２Ｂ
【解決手段】垂直方向に沿って所定の間隔をおいて形成されて半導体基板１００を載置し得る板状の基板ホルダー２５を収める複数のホルダー支持部１１ａが形成された第１の基板搬入用ボート１０と、第１の基板搬入用ボートの内側または外側に隣接して配置され、基板ホルダー上の半導体基板を支持可能に半導体基板の下部に基板支持部２０ａを有する第２の基板搬入用ボート２０と、第１及び第２の基板搬入用ボートを下部で支持するボートキャップ４０と、ボートキャップの下部を支持するドアプレート５０と、第１及び第２の基板搬入用ボートのうち少なくとも一つを所定距離だけ昇降させて基板ホルダー上に置かれた半導体基板を所定の高さに持ち上げるリフティング駆動装置７０と、を備える。
【選択図】 図２Ｂ
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱処理工程用の半導体製造装置に係り、特に、一回に多量の半導体基板を工程処理し得る管状の反応チューブを有した半導体熱処理工程用の半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱処理工程用の半導体製造装置は、工程特定上長時間かかるために、一回に多量の半導体基板が処理可能になっている。工程の均一度は反応ガスの流れの均一如何に影響されるため、半導体基板を水平に積層し得る基板搬入用ボートと管状の反応チューブとを用いるのが普通である。この時、基板搬入用ボートには、半導体基板を水平に支持するために、垂直方向に所定の間隔をおいてスロットが形成されている。すなわち、これらのスロットに少なくとも一つの半導体基板の両縁部を係止させて半導体基板を固定している。
【０００３】
しかしながら、かかる従来の熱処理工程用の半導体製造装置は、半導体基板の縁部が係止されるがゆえに、ほとんどの支持力が接触される縁部に集中する。高温の工程を行う場合には、半導体基板が膨脹に伴いその縁部に力が集中して半導体基板の重さによる重力応力及び熱膨張による熱応力を半導体基板に加え、その結果、半導体基板が反るなど、機械的な変形が発生する。このような半導体基板の機械的な変形は、半導体基板の口径が１２インチ以上に広まる次世代のものでは一層大きい問題となり、結果的に、工程の信頼性を落とす原因となる。
【０００４】
このような高温工程による機械的な変形を防止し、且つ、半導体基板の重力応力及び熱応力を均一に分散させるためには、半導体基板の下部を全面的に支持する別途の支持手段が収められる基板搬入用ボートが必要である。しかしながら、別途の支持手段を用いる半導体製造装置はその構成が複雑であり、コストが高い点を無視しても機械的な変形を避けるには不完全な解決方策であり、半導体基板の搬入及び搬出時の操作が煩雑であるため、作業が極めて困難であるといった短所がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体基板が大口径化されても半導体基板の反りを防止でき、通常基板ホルダーを用いるボートにおける半導体基板の搬入及び搬出の困難さを解決して半導体基板の搬入及び搬出にかかる時間を短縮できるほか、製造コストを下げられる熱処理工程用の半導体製造装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために、本発明による熱処理工程用半導体製造装置は、管状の反応チューブ内に複数の半導体基板を搬入して熱処理工程を行い得る熱処理工程用の半導体製造装置であって、前記反応チューブ内に取り付けられ、垂直方向に沿って所定の間隔をおいて形成されて半導体基板を載置し得る板状の基板ホルダーを収める複数のホルダー支持部が形成された第１の基板搬入用ボートと、前記第１の基板搬入用ボートの内側または外側に隣接して配置され、前記基板ホルダー上の半導体基板が支持可能に前記半導体基板の下部に基板支持部を有する第２の基板搬入用ボートと、前記第１の基板搬入用ボート及び第２の基板搬入用ボートを下部で支持するボートキャップと、前記ボートキャップの下部で前記ボートキャップを支持するドアプレートと、前記第１の基板搬入用ボート及び第２の基板搬入用ボートのうち少なくとも一つを所定距離だけ昇降させて前記基板ホルダー上に置かれた前記半導体基板を所定の高さに持ち上げるリフティング駆動装置と、を備える。
【０００７】
好ましくは、前記第２の基板搬入用ボートは、前記第１の基板搬入用ボートに内側に隣接して収容配置される。この時、前記第１の基板搬入用ボートは、内側に円柱状の収容空間が形成されるように適宜に配された少なくとも３本の第１の支持柱と、前記第１の支持柱を両側端で同じ高さに固定させる第１の上部板及び第１の下部板と、前記基板ホルダーが水平に支持可能に前記第１の支持柱に垂直方向に所定の間隔をおいて形成された前記ホルダー支持部と、を備える。 前記ホルダー支持部は、前記第１の支持柱の内側に所定深さへこんで形成されたスロットである。あるいは、前記ホルダー支持部は、前記第１の支持柱から収容空間の中心に向かって垂直に突設された突起支持部であっても良い。これにより、基板ホルダーを各ホルダー支持部に安定的に搬入できる。
【０００８】
一方、第１の支持柱は各々一つずつ配されても良いが、所定の間隔をおいて２つずつ互いに離れて形成されても良い。これにより、後述する第２の基板搬入用ボートの第２の支持柱との重なりを効果的に回避できる。
【０００９】
前記第２の基板搬入用ボートは、内側に円柱状の収容空間が形成されるように適宜に配された少なくとも３本の第２の支持柱と、前記第２の支持柱を両側端で同じ高さに固定させる第２の上部板及び第２の下部板と、前記半導体基板が水平に支持可能に前記第２の支持柱の垂直方向に所定の間隔をおいて形成された前記基板支持部と、を備える。従って、第２の支持柱内に所定の間隔を維持しつつ半導体基板を支持できる。前記基板支持部は、前記第２の支持柱から内側に所定長さだけ突設された突部である。この時、前記突部は、水平方向に対して所定の角度傾斜している。これにより、半導体基板との接触面積を最小化できる。
【００１０】
前記基板支持部は、前記突部の端部から所定高さだけ延びた支持突起をさらに含んでも良い。この時、前記支持突起は、その端部に収容空間の中心に向かって外側または内側に傾斜した断面を有する。これにより、半導体基板との接触面が最小化でき、取り扱いが容易になる。前記基板支持部は、前記第２の支持柱にへこんで形成されたスロットであり、前記スロットは、前記半導体基板が支持される下部面が内側に所定の角度だけ下方斜めに形成されている。これにより、半導体基板との接触面積を最小化させられる。この時、前記所定の角度は、水平方向に対して０．１ないし４５°である。
【００１１】
前記基板ホルダーは、円形の本体板と、前記本体板に前記第１の基板搬入用ボート及び前記基板支持部が前記本体板を挿通可能に外側に開放されて形成された開口部と、を備える。前記開口部は、前記本体板の縁部から中央に向かって所定幅延びて形成されている。
【００１２】
前記ボートキャップは円板状であって、前記第１及び第２の基板搬入用ボートの下部を支持している。
【００１３】
前記リフティング駆動装置は、モータ調節方式または油圧シリンダ方式により作動する。前記リフティング駆動装置は、前記第２の基板搬入用ボートの下部と連結されて前記第２の基板搬入用ボートを昇降させる。これとは逆に、前記リフティング駆動装置は、前記第１の基板搬入用ボートの下部と連結されて前記第１の基板搬入用ボートを昇降させても良い。この時、前記リフティング駆動装置は、前記第１の基板搬入用ボート及び前記第２の基板搬入用ボート間の昇降距離を前記第１の基板搬入用ボートに形成された前記ホルダー支持部間の幅の範囲内に調節できる幅制御部を有しても良い。
【００１４】
一方、前記第２の基板搬入用ボートは、前記第１の基板搬入用ボートの外側に隣接して配置され、前記第２の基板搬入用ボートの前記基板支持部は突部である。
【００１５】
このように、本発明の熱処理工程用の半導体製造装置は、デュアルボートを設けて、外側の第１の基板搬入用ボートには基板ホルダーを搬入可能にし、且つ、第１の基板搬入用のボートの内側または外側に設けられた第２の基板搬入用ボートは半導体基板を所定高さに持ち上げられるように構成することにより、第１の基板搬入用ボートから基板ホルダーを搬出していない状態で半導体基板を搬入及び搬出できる。従って、半導体基板の搬入または搬出時間を短縮できる。
【００１６】
そして、半導体基板の搬入に際し、板状の熱伝導体である基板ホルダー上に半導体基板を載置することにより、半導体基板上に熱を均一に伝導でき、これにより、工程均一度を向上できる。
【００１７】
また、半導体基板と基板支持部との接触面積を最小化して半導体基板の縁部におけるスリップまたは物理的な欠陥などを防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。しかし、後述する本発明の実施の形態は様々な他の形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施の形態に限定されることはない。本発明の実施の形態は当業界における当業者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００１９】
図１は、本発明の熱処理工程用の半導体製造装置の概略図であり、図２Ａは、図１の“Ａ”部分の拡大断面図であり、そして図２Ｂは、本発明のデュアルボートの全体的な拡大断面図である。
【００２０】
図１を参照すれば、本発明の熱処理工程用の半導体製造装置は、内部に工程を行うための空間が形成された反応チューブ３０を備える。この反応チューブ３０内には、半導体基板１００を搬入する第１の基板搬入用ボート１０及び第２の基板搬入用ボート２０よりなるデュアルボートが備えられる。第１の基板搬入用ボート１０は水平に掛け渡された複数の基板支持板２５及びデュアルボート１０、２０の下部を支持しているボートキャップ４０を備える。そして、本発明による半導体製造装置は、ボートキャップ４０を下部で支持すると共に、デュアルボート１０、２０を反応チューブ３０内に搬入及び搬出するドア部５０と、このデュアルボート１０、２０のどちらか一方を制限的な高さ範囲内で昇降させるリフティング駆動装置７０とを備える。
【００２１】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すれば、本発明のデュアルボートは、前述の如く、第１の基板搬入用ボート１０と、第１の基板搬入用ボート１０の内側に設けられた第２の基板搬入用ボート２０とを備えてなる。
【００２２】
第１の基板搬入用ボート１０には、少なくとも３本の第１の支持柱１１が半導体基板１００が収められる円柱状の空間を形成するように互いに並ぶように配されている。この実施の形態では、第１の支持柱１１を４本設けている。これら第１の支持柱１１の両端部には、これら第１の支持柱１１を同じ高さに固定させる第１の上部板１２ａ及び第１の下部板１２ｂが連結されている。第１の支持柱１１の各々には所定深さのスロットが第１の支持柱１１の中央内側に形成されたホルダー支持部１１ａを含んでいるので、円板を載置し得る。ホルダー支持部１１ａはスロット状を呈している。これらのホルダー支持部１１ａには円板状の基板支持板２５が置かれる。一方、ホルダー支持部１１ａは、第１の支持柱１１から内側に所定長さだけ突設された突起支持部であっても良い。そして、これらホルダー支持部１１ａ間の間隔は、後述するが、半導体基板１００の下部に基板搬入用ブレード（図示せず）が十分に入れるほどである。
【００２３】
第２の基板搬入用ボート２０もまた、少なくとも３本の第２の支持柱２１が中央に円柱状の空間を形成するように互いに並ぶように配される。これら第２の支持柱２１の上部端部及び下部端部には、これら第２の支持柱２１を同じ高さに固定させる第２の上部板２２ａ及び第２の下部板２２ｂが連結されている。第２の支持柱２１の各々には、第２の基板搬入用ボートの内側に所定長さだけ突出されて半導体基板１００の縁部を支持し得る基板支持部２０ａが形成されている。この時、基板支持部２０ａは基板支持板２５の下部に位置しており、半導体基板のリフティング時には両ホルダー支持部１１ａの間に位置する。
【００２４】
ここで、第１の支持柱１１及び第２の支持柱２１は円周方向に互いに重ならないように配され、基板ホルダー２５の開口部２５ａと重ねつつ基板支持部２０ａが貫通され、半導体基板１００が基板支持部２５によって支持できなくなることを防止する。
【００２５】
これら第１の基板搬入用ボート１０及び第２の基板搬入用ボート２０は、下部で一つのボートキャップ４０により支持される。そして、ボートキャップ４０を介して下部から延びたリフティング駆動装置７０は、第１の基板搬入用ボート１０または第２の基板搬入用ボート２０の下部に連結されて第１の基板搬入用ボート１０または第２の基板搬入用ボート２０を所定の高さだけ昇降することにより、半導体基板１００を基板ホルダー２５から所定高さだけ持ち上げられる。
【００２６】
また、第１の基板搬入用ボート１０及び第２の基板搬入用ボート２０は、普通高温でも耐えうる石英またはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から形成される。そして、半導体基板１００を載置する基板ホルダー２５もまた石英やＳｉＣから形成されるが、熱伝導率や熱吸収率を考慮に入れるとき、高温ではＳｉＣから形成することが好ましい。特に、超高温の熱工程を行う場合には、第１及び第２の基板搬入用ボート１０、２０及び基板ホルダー２５を共にＳｉＣ から形成することが好ましい。
【００２７】
図３は、デュアルボートに半導体基板が搬入された状態を上部から見た平面図であり、図４は、図３のデュアルボートを分解した平面図である。
【００２８】
図３及び図４を参照すれば、最外郭には第１の基板搬入用ボート１０が設けられ、この第１の基板搬入用ボート１０に形成されたホルダー支持部１１ａに基板ホルダー２５が載置される。
【００２９】
基板ホルダー２５は円形の本体板２５ｂと、縁部から中央に延びて形成された所定大きさの開口部２５ａとを備える。この開口部２５ａは第２の基板搬入用ボート２０の第２の支持柱２１が基板ホルダー２５を挿通可能に第２の支持柱２１と対応して形成されている。そして、開口部２５ａの幅は半導体基板１００を持ち上げるために形成された基板支持部２０ａまで延びて形成されている。
【００３０】
第１の基板搬入用ボート１０の内側には第２の基板搬入用ボート２０が設けられている。そして、この第２の基板搬入用ボート２０の内側に半導体基板１００が配され、この半導体基板１００の縁部は第２の基板搬入用ボート２０の基板支持部２０ａによって支持されている。このため、基板ホルダー２５は第１の基板搬入用ボート１０のホルダー支持部１１ａにのみ支持されており、半導体基板１００は基板ホルダー２５に加えて第２の基板搬入用ボート２０にも支持されている。第１の基板搬入用ボート１０または第２の基板搬入用ボート２０を昇降させれば、半導体基板１００を基板ホルダー２５から所定高さだけ持ち上げられる。この時、半導体基板１００の上昇高さは、両スロット１１ａ間の略中央部分に位置することが好ましい。これにより、搬入された半導体基板１００の全体に対して上下に所定の空間ができ、隣り合う半導体基板１００にぶつかることなく搬入または搬出できる。
【００３１】
図５は、本発明の他の実施の形態による半導体製造装置のデュアルボートを示している。
【００３２】
これを参照すれば、第１の支持柱１１は、その断面が中央に凹部を有する凹状に形成されて凹部が収容空間の中央に向かって内側に配される。第２の支持柱２１は第１の支持柱１１と円周上の同じ位置でこの凹部領域と整列されるように配されている。第２の支持柱２１には所定の間隔をおいて基板支持部２０ａとしてのスロットが形成されている。従って、凹状の端部に基板ホルダー２５が支持されるようにホルダー支持部１１ａが形成されている。このような構成のデュアルボートは、第１の支持柱１１と第２の支持柱２１とを互いにずらさなくても良いので、製造が容易である。
【００３３】
図６は、図５の実施の形態に用いられる基板ホルダーの平面図である。これを参照すれば、円形の本体板２５ｂに、第２の支持柱２１の配置領域に、第１の支持柱１１の断面が四角形である場合を対応して長方形の開口部２５ａが形成されている。開口部２５ａは、第２の支持柱２１の断面状と同じであることが好ましい。
【００３４】
図７は、図５の変形実施の形態によるデュアルボートの平断面図であり、図８は、図７の“Ｂ”部分の拡大平面図である。
【００３５】
図７及び図８を参照すれば、第１の基板搬入用ボート１０の第１の支持柱１１は、図５の実施の形態とほとんど同じである。但し、違いがあれば、第２の基板搬入用ボート２０の第２の支持柱２１に対応して形成された基板支持部がスロット状ではなく、突部である点である。
【００３６】
図９Ａないし図９Ｄは、本発明によるデュアルボートの基板支持部の各実施の形態を示す断面図である。
【００３７】
図９Ａを参照すれば、突部２０ａは、第２の支持柱２１に対して単に垂直に突設された突出柱である。この時、半導体基板と接する突柱の上面が全体的に平らであるため、半導体基板１００を安定的に支持できる。特に、上部からみた突柱は略長方形であるため、 半導体基板１００を突柱の上面に平らに載置できる。
【００３８】
図９Ｂないし図９Ｄは、図９Ａの突部の変形実施の形態である。これらを参照すれば、突柱を水平方向に対して所定角度だけ上方斜めに、または下方斜めに形成できる。この時、図９Ｂのように、突柱を上方斜めに形成する場合には、その突柱の端部を面取りするか、半導体基板１００との接触部分を平面処理する。このような処理により、半導体基板１００の接触部分にスクラッチなどの欠陥ができない。
【００３９】
このような形状の突部２０ａは、半導体基板１００が支持される接触部分を最小化でき、半導体基板１００と突部２０ａとの接触により生じうるスリップまたはスクラッチなどの欠陥を防止できる。
【００４０】
図９Ｄを参照すれば、図９Ａの突柱の端部から上方に突出された突出支持部２０１ａをさらに備える。このような基板支持部２０ａにおいては、半導体基板１００を突柱の上面で支持するのではなく、突出支持部２０１ａの端部で支持する。このような突出支持部２０１ａの端部は水平面に形成しても良く、所定の角度だけ斜めに形成しても良い。従って、工程に応じて、高温工程の場合には斜めの端部付き基板支持部２０ａを適用し、そうでなければ、平面の端部付き基板支持部２０ａを適用する。
【００４１】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の他の実施の形態による半導体製造装置の第２の基板搬入用ボートの基板支持部を示す断面図である。
【００４２】
図１０Ａは、半導体基板１００が基板支持部２０ａに最初に搬入された時の断面図であり、これを参照すれば、第２の支持柱２１を凹ませてスロット状の基板支持部２０ａが形成されている。ここで、基板支持部２０ａのスロットの下部面が所定の角度だけ下方斜めに形成されている。ここで、所定の角度は、０．１ないし４５°である。これは、半導体基板１００と基板支持部２０ａとの接触面積を最小化させるためであり、半導体基板１００が基板支持部２０ａに掛け渡される。
【００４３】
図１０Ｂは、高温工程が行われる時の半導体基板１００及び基板支持部２０ａの形状を想定して示す断面図である。これを参照すれば、高温工程が行われる時には、半導体基板１００が高温に加熱されて半導体基板の自重により、示されたように、その中央部分が下部に反る。このような反りにより半導体基板１００の縁部も反り、結果的に、半導体基板の縁部の内側に基板支持部２０ａとの接触面積が広まる。これにより、支持点が相対的に半導体基板１００の中央部分に移って反った半導体基板１００に対する支持力が点接触から面接触に変わり、構造力学的な支持力を向上させられる。
【００４４】
図１１は、本発明の半導体装置に取り付けられるデュアルボートに適用される第１の基板搬入用ボートの他の実施の形態を示す平断面図である。
【００４５】
図１１を参照すれば、第１の支持柱１１が各位置において２つずつ互いに所定間隔だけ離れて並ぶように形成されている。この時、所定間隔は、第２の支持柱２１の断面積より大きい。従って、第１の支持柱１１と第２の支持柱２１とが重なる場合、基板ホルダー２５を支持する部分が無くなることを防止できる。そして、第１及び第２の支持柱１１及び２１の配置を対称的に形成できるので、好ましい。この時、第１及び第２の支持柱１１及び２１は円柱状であっても良いが、これに限定されることなく、図１１に示されたように、多角柱であっても良い。
【００４６】
図１２Ａは、本発明のデュアルボートが反応チューブ内に取り付けられた状態を示しており、図１２Ｂは、半導体基板を搬入及び搬出する時の状態を示す拡大断面図である。
【００４７】
図１２Ａを参照すれば、デュアルボート１０及び２０に半導体基板１００が搬入されて工程が行われる時には、第１の基板搬入用ボート１０のスロット１１ａに第２の基板搬入用ボート２０の基板支持部２０ａが水平に整列される。従って、半導体基板１００が基板支持板２５に接触支持されて、平らで且つ安定的な状態が維持される。この状態になれば、反応チューブ３０内に工程ガスを供給して半導体基板１００を熱処理する。
【００４８】
図１２Ｂを参照すれば、半導体基板１００の搬入または搬出時には、まず、ドア部（図１の５０）が下降して反応チューブ３０内からデュアルボート１０及び２０が外側に取り出され、半導体基板１００を搬出し得るところで止まる。次に、リフティング駆動装置７０を働き掛けて第１の基板搬入用ボート１０または第２の基板搬入用ボート２０を所定高さに持ち上げ、半導体基板１００を基板ホルダー２５から所定高さだけ浮かす。これにより、図示の如く、半導体基板１００がホルダー支持部１１ａの間に位置し、半導体基板１００の下部に空間が形成される。
【００４９】
図１２Ｃは、基板移動器１５０を用いて半導体基板をデュアルボートから搬出する時の半導体製造装置の側断面図である。
【００５０】
これを参照すれば、図１２Ｂに示されたように、半導体基板１００の下部に空間が形成されれば、基板移動器１５０のブレード１５１を半導体基板１００の下部に取り入れて半導体基板１００を第２の基板搬入用ボート２０から取り出し、外部のカセット（図示せず）に搬入する。あるいは、カセットから半導体基板１００を移動させて第２の基板搬入用ボート２０内の基板支持部２０ａ上に搬入する。
【００５１】
リフティング駆動装置７０は、デュアルボート１０及び２０の下部ボートキャップ４０及びドア部５０に設けられている。リフティング駆動装置７０は管状であって、一端は第２の基板搬入用ボート２０の下部板２２ｂに連結され、他端はドア部５０の板上に支持されている。従って、第２の基板搬入用ボート２０を下部から押し上げて半導体基板１００を持ち上げる。この時、持ち上げ中に半導体基板１００と基板ホルダー２５との衝突を無くすために、リフティング駆動装置７０の昇降距離は、スロット１１ａ間の長さを超えないようにすることが好ましい。リフティング駆動装置７０の作動方式は、精度良い制御が可能なモータ調節方式、または流体の圧力を用いた油圧式であることが、強い力を柔軟に伝達できて好ましい。これらの他にも、電動式のリフティング駆動装置を使用できる。
【００５２】
一方、リフティング駆動装置７０は、第１の基板搬入用ボート１０の下部板１２ｂと連結されうる。従って、第１の基板搬入用ボート１０を昇降させて半導体基板１００を基板ホルダー２５から持ち上げることができる。この場合には、第１の基板搬入用ボート１０を下降しなければならない。
【００５３】
以上のように、本発明による熱処理工程用の半導体製造装置は、２枚のボート１０及び２０を重ねて形成されたデュアルボートを用意し、基板ホルダー２５を用いて半導体基板１００を支持するので、大口径化が進む１２インチ（３００ｍｍ）以上の半導体基板における反りが起こらず、高温の熱工程が行える。そして、熱酸化法による成膜、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）による成膜及び通常のアニーリング工程に当たって、半導体基板１００の下部の基板支持板２５がヒートシンクの役割を果たすので、半導体基板１００に熱を満遍なく伝達できる。従って、半導体基板１００の工程均一度を向上させられる。
【００５４】
そして、第１の基板搬入用ボート１０及び第２の基板搬入用ボート２０を所定高さに別々に上昇可能に構成し、デュアルボート１０及び２０から基板支持板２５を搬出していない状態で直接的にデュアルボート１０及び２０内に半導体基板１００を搬入及び搬出できる。従って、デュアルボートに基板支持板２５を用いつつも通常のボートと同様に半導体基板１００を搬入及び搬出できる。
【００５５】
一方、本発明の熱処理工程用の半導体製造装置は、デュアルボート１０及び２０のうちどちらか一方のボートを持ち上げたり、半導体基板１００を搬入及び搬出したりするのには大した問題がないが、できる限り、軽い方のボートを持ち上げた方が操作の安定性の側面で好ましい。
【００５６】
また、前述したように、リフティング駆動装置７０は、第１または第２の基板搬入用ボート１０及び２０を持ち上げるために、ボートキャップ４０の下部またはドア部５０に別々に設けても良い。そして、別途のリフティング駆動装置７０を設けず、ドア部５０が反応チューブ３０の外側に下降して止まって底面に着きつつ第１の基板搬入用ボート１０に対して第２の基板搬入用ボート２０が上部に所定の段差を生じるようにボートを設計しても良い。これにより、デュアルボート１０及び２０の自重により自然に第１の基板搬入用ボート１０に対して第２の基板搬入用ボート２０が所定高さだけ上昇し、半導体基板１００が基板ホルダー２５から離れてリフティング効果が収められる。ここで、リフティング駆動装置７０には、持ち上げ距離を微細に調節するために、ステップモータなどの高さ調節用モータ付き幅制御部（図示せず）が組み込まれている。従って、高さ調節用モータをこの制御部により精度良く制御し、半導体基板１００が基板ホルダー２５から持ち上げられる高さを正確に調節し得る。
【００５７】
幅制御部は、半導体製造装置の中央制御装置（図示せず）にも連結されて単位工程のためのレシピー製作時に制御される構成要素の一つとして追加できる。これにより、工程の最中にも半導体基板１００と基板ホルダー２５との距離を任意に調節可能にプログラムできる。
【００５８】
一方、本発明の半導体製造装置は、デュアルボートに関し、第１の基板搬入用ボート１１が第２の基板搬入用ボート２１の外側に配されたもののみをその実施の形態として挙げたが、これに限定されることなく、第２の基板搬入用ボート２１が第１の基板搬入用ボート１１の外側に配置されても良い。この場合にも、前記の実施の形態が同様に適用されるが、但し、基板支持部２０ａが第２の支持柱２１を凹ませて形成したスロット状であれば好ましくなく、第２の支持柱２１から半導体基板１００の縁部の下部に所定長さだけ延びて形成された突状であれば良い。
【００５９】
【発明の効果】
上述したように、本発明による熱処理工程用の半導体製造装置は、基板支持板を用い、半導体基板を下部から支持するために、大口径化の進んだ半導体基板も反り現象を起こさずに支持できる。
【００６０】
そして、熱工程中に基板支持板がヒートシンクの役割を果たすので、均一な温度調節が可能になり、工程の信頼度を高められる。
【００６１】
一方、本発明の半導体製造装置は、基板ホルダーを支持する第１の基板搬入用ボートと、半導体基板を基板ホルダーから所定高さに持ち上げられる第２の基板搬入用ボートとを備えるデュアルボートを適用する。これにより、基板ホルダーを搬出せずとも基板ホルダーから半導体基板を搬入及び搬出できる。従って、半導体基板の搬入及び搬出時間を効果的に運用できる。
【００６２】
また、半導体基板を支持する基板支持部の形状を適切に変形して半導体基板の接触面積を最小化できる。従って、高温工程中に半導体基板と基板支持部との接触部において生じうる機械的または物理的な欠陥を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体製造装置の概略断面図である。
【図２Ａ】図１の“Ａ”部分の拡大側断面図である。
【図２Ｂ】本発明の半導体製造装置に取り付けられたデュアルボートの側断面図である。
【図３】本発明の半導体製造装置に取り付けられたデュアルボートを上部から見た平面図である。
【図４】本発明の半導体製造装置に取り付けられたデュアルボートを上部から見た分解図である。
【図５】本発明による半導体製造装置のデュアルボートの他の実施の形態を示す平面図である。
【図６】図５の実施の形態に用いられる基板ホルダーを示す平面図である。
【図７】図５の変形実施の形態を示すデュアルボートの平面図である。
【図８】図７の“Ｂ”部分の拡大平面図である。
【図９Ａ】本発明による半導体製造装置の第２の基板搬入用ボートが形成された基板支持部の実施の形態を示す断面図である。
【図９Ｂ】本発明による半導体製造装置の第２の基板搬入用ボートが形成された基板支持部の実施の形態を示す断面図である。
【図９Ｃ】本発明による半導体製造装置の第２の基板搬入用ボートが形成された基板支持部の実施の形態を示す断面図である。
【図９Ｄ】本発明による半導体製造装置の第２の基板搬入用ボートが形成された基板支持部の実施の形態を示す断面図である。
【図１０Ａ】本発明の半導体製造装置の第２の基板搬入用ボートの基板支持部の他の実施の形態を示す断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの第２の基板搬入用ボートの基板支持部に載置された半導体基板が高温状態で反った様子を示す断面図である。
【図１１】本発明の半導体製造装置に取り付けられるデュアルボートのさらに他の実施の形態を示す平面図である。
【図１２Ａ】反応チューブ内に取り付けられたデュアルボートの状態を示す側断面図である。
【図１２Ｂ】搬入及び搬出時のデュアルボートの状態を示す側断面図である。
【図１２Ｃ】本発明のデュアルボートにおける半導体基板の取り扱いを示す側断面図である。
【符号の説明】
１０ 第１の基板搬入用ボート
１１ 第１の支持柱
１１ａ ホルダー支持部
１２ａ 第１の上部板
１２ｂ 第１の下部板
２０ 第２の基板搬入用ボート
２１ 第２の支持柱
２５ 基板支持板
４０ ボートキャップ
７０ リフティング駆動装置
１００ 半導体基板
【発明の属する技術分野】
本発明は熱処理工程用の半導体製造装置に係り、特に、一回に多量の半導体基板を工程処理し得る管状の反応チューブを有した半導体熱処理工程用の半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、熱処理工程用の半導体製造装置は、工程特定上長時間かかるために、一回に多量の半導体基板が処理可能になっている。工程の均一度は反応ガスの流れの均一如何に影響されるため、半導体基板を水平に積層し得る基板搬入用ボートと管状の反応チューブとを用いるのが普通である。この時、基板搬入用ボートには、半導体基板を水平に支持するために、垂直方向に所定の間隔をおいてスロットが形成されている。すなわち、これらのスロットに少なくとも一つの半導体基板の両縁部を係止させて半導体基板を固定している。
【０００３】
しかしながら、かかる従来の熱処理工程用の半導体製造装置は、半導体基板の縁部が係止されるがゆえに、ほとんどの支持力が接触される縁部に集中する。高温の工程を行う場合には、半導体基板が膨脹に伴いその縁部に力が集中して半導体基板の重さによる重力応力及び熱膨張による熱応力を半導体基板に加え、その結果、半導体基板が反るなど、機械的な変形が発生する。このような半導体基板の機械的な変形は、半導体基板の口径が１２インチ以上に広まる次世代のものでは一層大きい問題となり、結果的に、工程の信頼性を落とす原因となる。
【０００４】
このような高温工程による機械的な変形を防止し、且つ、半導体基板の重力応力及び熱応力を均一に分散させるためには、半導体基板の下部を全面的に支持する別途の支持手段が収められる基板搬入用ボートが必要である。しかしながら、別途の支持手段を用いる半導体製造装置はその構成が複雑であり、コストが高い点を無視しても機械的な変形を避けるには不完全な解決方策であり、半導体基板の搬入及び搬出時の操作が煩雑であるため、作業が極めて困難であるといった短所がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体基板が大口径化されても半導体基板の反りを防止でき、通常基板ホルダーを用いるボートにおける半導体基板の搬入及び搬出の困難さを解決して半導体基板の搬入及び搬出にかかる時間を短縮できるほか、製造コストを下げられる熱処理工程用の半導体製造装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために、本発明による熱処理工程用半導体製造装置は、管状の反応チューブ内に複数の半導体基板を搬入して熱処理工程を行い得る熱処理工程用の半導体製造装置であって、前記反応チューブ内に取り付けられ、垂直方向に沿って所定の間隔をおいて形成されて半導体基板を載置し得る板状の基板ホルダーを収める複数のホルダー支持部が形成された第１の基板搬入用ボートと、前記第１の基板搬入用ボートの内側または外側に隣接して配置され、前記基板ホルダー上の半導体基板が支持可能に前記半導体基板の下部に基板支持部を有する第２の基板搬入用ボートと、前記第１の基板搬入用ボート及び第２の基板搬入用ボートを下部で支持するボートキャップと、前記ボートキャップの下部で前記ボートキャップを支持するドアプレートと、前記第１の基板搬入用ボート及び第２の基板搬入用ボートのうち少なくとも一つを所定距離だけ昇降させて前記基板ホルダー上に置かれた前記半導体基板を所定の高さに持ち上げるリフティング駆動装置と、を備える。
【０００７】
好ましくは、前記第２の基板搬入用ボートは、前記第１の基板搬入用ボートに内側に隣接して収容配置される。この時、前記第１の基板搬入用ボートは、内側に円柱状の収容空間が形成されるように適宜に配された少なくとも３本の第１の支持柱と、前記第１の支持柱を両側端で同じ高さに固定させる第１の上部板及び第１の下部板と、前記基板ホルダーが水平に支持可能に前記第１の支持柱に垂直方向に所定の間隔をおいて形成された前記ホルダー支持部と、を備える。 前記ホルダー支持部は、前記第１の支持柱の内側に所定深さへこんで形成されたスロットである。あるいは、前記ホルダー支持部は、前記第１の支持柱から収容空間の中心に向かって垂直に突設された突起支持部であっても良い。これにより、基板ホルダーを各ホルダー支持部に安定的に搬入できる。
【０００８】
一方、第１の支持柱は各々一つずつ配されても良いが、所定の間隔をおいて２つずつ互いに離れて形成されても良い。これにより、後述する第２の基板搬入用ボートの第２の支持柱との重なりを効果的に回避できる。
【０００９】
前記第２の基板搬入用ボートは、内側に円柱状の収容空間が形成されるように適宜に配された少なくとも３本の第２の支持柱と、前記第２の支持柱を両側端で同じ高さに固定させる第２の上部板及び第２の下部板と、前記半導体基板が水平に支持可能に前記第２の支持柱の垂直方向に所定の間隔をおいて形成された前記基板支持部と、を備える。従って、第２の支持柱内に所定の間隔を維持しつつ半導体基板を支持できる。前記基板支持部は、前記第２の支持柱から内側に所定長さだけ突設された突部である。この時、前記突部は、水平方向に対して所定の角度傾斜している。これにより、半導体基板との接触面積を最小化できる。
【００１０】
前記基板支持部は、前記突部の端部から所定高さだけ延びた支持突起をさらに含んでも良い。この時、前記支持突起は、その端部に収容空間の中心に向かって外側または内側に傾斜した断面を有する。これにより、半導体基板との接触面が最小化でき、取り扱いが容易になる。前記基板支持部は、前記第２の支持柱にへこんで形成されたスロットであり、前記スロットは、前記半導体基板が支持される下部面が内側に所定の角度だけ下方斜めに形成されている。これにより、半導体基板との接触面積を最小化させられる。この時、前記所定の角度は、水平方向に対して０．１ないし４５°である。
【００１１】
前記基板ホルダーは、円形の本体板と、前記本体板に前記第１の基板搬入用ボート及び前記基板支持部が前記本体板を挿通可能に外側に開放されて形成された開口部と、を備える。前記開口部は、前記本体板の縁部から中央に向かって所定幅延びて形成されている。
【００１２】
前記ボートキャップは円板状であって、前記第１及び第２の基板搬入用ボートの下部を支持している。
【００１３】
前記リフティング駆動装置は、モータ調節方式または油圧シリンダ方式により作動する。前記リフティング駆動装置は、前記第２の基板搬入用ボートの下部と連結されて前記第２の基板搬入用ボートを昇降させる。これとは逆に、前記リフティング駆動装置は、前記第１の基板搬入用ボートの下部と連結されて前記第１の基板搬入用ボートを昇降させても良い。この時、前記リフティング駆動装置は、前記第１の基板搬入用ボート及び前記第２の基板搬入用ボート間の昇降距離を前記第１の基板搬入用ボートに形成された前記ホルダー支持部間の幅の範囲内に調節できる幅制御部を有しても良い。
【００１４】
一方、前記第２の基板搬入用ボートは、前記第１の基板搬入用ボートの外側に隣接して配置され、前記第２の基板搬入用ボートの前記基板支持部は突部である。
【００１５】
このように、本発明の熱処理工程用の半導体製造装置は、デュアルボートを設けて、外側の第１の基板搬入用ボートには基板ホルダーを搬入可能にし、且つ、第１の基板搬入用のボートの内側または外側に設けられた第２の基板搬入用ボートは半導体基板を所定高さに持ち上げられるように構成することにより、第１の基板搬入用ボートから基板ホルダーを搬出していない状態で半導体基板を搬入及び搬出できる。従って、半導体基板の搬入または搬出時間を短縮できる。
【００１６】
そして、半導体基板の搬入に際し、板状の熱伝導体である基板ホルダー上に半導体基板を載置することにより、半導体基板上に熱を均一に伝導でき、これにより、工程均一度を向上できる。
【００１７】
また、半導体基板と基板支持部との接触面積を最小化して半導体基板の縁部におけるスリップまたは物理的な欠陥などを防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。しかし、後述する本発明の実施の形態は様々な他の形態に変形でき、本発明の範囲が後述する実施の形態に限定されることはない。本発明の実施の形態は当業界における当業者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。
【００１９】
図１は、本発明の熱処理工程用の半導体製造装置の概略図であり、図２Ａは、図１の“Ａ”部分の拡大断面図であり、そして図２Ｂは、本発明のデュアルボートの全体的な拡大断面図である。
【００２０】
図１を参照すれば、本発明の熱処理工程用の半導体製造装置は、内部に工程を行うための空間が形成された反応チューブ３０を備える。この反応チューブ３０内には、半導体基板１００を搬入する第１の基板搬入用ボート１０及び第２の基板搬入用ボート２０よりなるデュアルボートが備えられる。第１の基板搬入用ボート１０は水平に掛け渡された複数の基板支持板２５及びデュアルボート１０、２０の下部を支持しているボートキャップ４０を備える。そして、本発明による半導体製造装置は、ボートキャップ４０を下部で支持すると共に、デュアルボート１０、２０を反応チューブ３０内に搬入及び搬出するドア部５０と、このデュアルボート１０、２０のどちらか一方を制限的な高さ範囲内で昇降させるリフティング駆動装置７０とを備える。
【００２１】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すれば、本発明のデュアルボートは、前述の如く、第１の基板搬入用ボート１０と、第１の基板搬入用ボート１０の内側に設けられた第２の基板搬入用ボート２０とを備えてなる。
【００２２】
第１の基板搬入用ボート１０には、少なくとも３本の第１の支持柱１１が半導体基板１００が収められる円柱状の空間を形成するように互いに並ぶように配されている。この実施の形態では、第１の支持柱１１を４本設けている。これら第１の支持柱１１の両端部には、これら第１の支持柱１１を同じ高さに固定させる第１の上部板１２ａ及び第１の下部板１２ｂが連結されている。第１の支持柱１１の各々には所定深さのスロットが第１の支持柱１１の中央内側に形成されたホルダー支持部１１ａを含んでいるので、円板を載置し得る。ホルダー支持部１１ａはスロット状を呈している。これらのホルダー支持部１１ａには円板状の基板支持板２５が置かれる。一方、ホルダー支持部１１ａは、第１の支持柱１１から内側に所定長さだけ突設された突起支持部であっても良い。そして、これらホルダー支持部１１ａ間の間隔は、後述するが、半導体基板１００の下部に基板搬入用ブレード（図示せず）が十分に入れるほどである。
【００２３】
第２の基板搬入用ボート２０もまた、少なくとも３本の第２の支持柱２１が中央に円柱状の空間を形成するように互いに並ぶように配される。これら第２の支持柱２１の上部端部及び下部端部には、これら第２の支持柱２１を同じ高さに固定させる第２の上部板２２ａ及び第２の下部板２２ｂが連結されている。第２の支持柱２１の各々には、第２の基板搬入用ボートの内側に所定長さだけ突出されて半導体基板１００の縁部を支持し得る基板支持部２０ａが形成されている。この時、基板支持部２０ａは基板支持板２５の下部に位置しており、半導体基板のリフティング時には両ホルダー支持部１１ａの間に位置する。
【００２４】
ここで、第１の支持柱１１及び第２の支持柱２１は円周方向に互いに重ならないように配され、基板ホルダー２５の開口部２５ａと重ねつつ基板支持部２０ａが貫通され、半導体基板１００が基板支持部２５によって支持できなくなることを防止する。
【００２５】
これら第１の基板搬入用ボート１０及び第２の基板搬入用ボート２０は、下部で一つのボートキャップ４０により支持される。そして、ボートキャップ４０を介して下部から延びたリフティング駆動装置７０は、第１の基板搬入用ボート１０または第２の基板搬入用ボート２０の下部に連結されて第１の基板搬入用ボート１０または第２の基板搬入用ボート２０を所定の高さだけ昇降することにより、半導体基板１００を基板ホルダー２５から所定高さだけ持ち上げられる。
【００２６】
また、第１の基板搬入用ボート１０及び第２の基板搬入用ボート２０は、普通高温でも耐えうる石英またはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から形成される。そして、半導体基板１００を載置する基板ホルダー２５もまた石英やＳｉＣから形成されるが、熱伝導率や熱吸収率を考慮に入れるとき、高温ではＳｉＣから形成することが好ましい。特に、超高温の熱工程を行う場合には、第１及び第２の基板搬入用ボート１０、２０及び基板ホルダー２５を共にＳｉＣ から形成することが好ましい。
【００２７】
図３は、デュアルボートに半導体基板が搬入された状態を上部から見た平面図であり、図４は、図３のデュアルボートを分解した平面図である。
【００２８】
図３及び図４を参照すれば、最外郭には第１の基板搬入用ボート１０が設けられ、この第１の基板搬入用ボート１０に形成されたホルダー支持部１１ａに基板ホルダー２５が載置される。
【００２９】
基板ホルダー２５は円形の本体板２５ｂと、縁部から中央に延びて形成された所定大きさの開口部２５ａとを備える。この開口部２５ａは第２の基板搬入用ボート２０の第２の支持柱２１が基板ホルダー２５を挿通可能に第２の支持柱２１と対応して形成されている。そして、開口部２５ａの幅は半導体基板１００を持ち上げるために形成された基板支持部２０ａまで延びて形成されている。
【００３０】
第１の基板搬入用ボート１０の内側には第２の基板搬入用ボート２０が設けられている。そして、この第２の基板搬入用ボート２０の内側に半導体基板１００が配され、この半導体基板１００の縁部は第２の基板搬入用ボート２０の基板支持部２０ａによって支持されている。このため、基板ホルダー２５は第１の基板搬入用ボート１０のホルダー支持部１１ａにのみ支持されており、半導体基板１００は基板ホルダー２５に加えて第２の基板搬入用ボート２０にも支持されている。第１の基板搬入用ボート１０または第２の基板搬入用ボート２０を昇降させれば、半導体基板１００を基板ホルダー２５から所定高さだけ持ち上げられる。この時、半導体基板１００の上昇高さは、両スロット１１ａ間の略中央部分に位置することが好ましい。これにより、搬入された半導体基板１００の全体に対して上下に所定の空間ができ、隣り合う半導体基板１００にぶつかることなく搬入または搬出できる。
【００３１】
図５は、本発明の他の実施の形態による半導体製造装置のデュアルボートを示している。
【００３２】
これを参照すれば、第１の支持柱１１は、その断面が中央に凹部を有する凹状に形成されて凹部が収容空間の中央に向かって内側に配される。第２の支持柱２１は第１の支持柱１１と円周上の同じ位置でこの凹部領域と整列されるように配されている。第２の支持柱２１には所定の間隔をおいて基板支持部２０ａとしてのスロットが形成されている。従って、凹状の端部に基板ホルダー２５が支持されるようにホルダー支持部１１ａが形成されている。このような構成のデュアルボートは、第１の支持柱１１と第２の支持柱２１とを互いにずらさなくても良いので、製造が容易である。
【００３３】
図６は、図５の実施の形態に用いられる基板ホルダーの平面図である。これを参照すれば、円形の本体板２５ｂに、第２の支持柱２１の配置領域に、第１の支持柱１１の断面が四角形である場合を対応して長方形の開口部２５ａが形成されている。開口部２５ａは、第２の支持柱２１の断面状と同じであることが好ましい。
【００３４】
図７は、図５の変形実施の形態によるデュアルボートの平断面図であり、図８は、図７の“Ｂ”部分の拡大平面図である。
【００３５】
図７及び図８を参照すれば、第１の基板搬入用ボート１０の第１の支持柱１１は、図５の実施の形態とほとんど同じである。但し、違いがあれば、第２の基板搬入用ボート２０の第２の支持柱２１に対応して形成された基板支持部がスロット状ではなく、突部である点である。
【００３６】
図９Ａないし図９Ｄは、本発明によるデュアルボートの基板支持部の各実施の形態を示す断面図である。
【００３７】
図９Ａを参照すれば、突部２０ａは、第２の支持柱２１に対して単に垂直に突設された突出柱である。この時、半導体基板と接する突柱の上面が全体的に平らであるため、半導体基板１００を安定的に支持できる。特に、上部からみた突柱は略長方形であるため、 半導体基板１００を突柱の上面に平らに載置できる。
【００３８】
図９Ｂないし図９Ｄは、図９Ａの突部の変形実施の形態である。これらを参照すれば、突柱を水平方向に対して所定角度だけ上方斜めに、または下方斜めに形成できる。この時、図９Ｂのように、突柱を上方斜めに形成する場合には、その突柱の端部を面取りするか、半導体基板１００との接触部分を平面処理する。このような処理により、半導体基板１００の接触部分にスクラッチなどの欠陥ができない。
【００３９】
このような形状の突部２０ａは、半導体基板１００が支持される接触部分を最小化でき、半導体基板１００と突部２０ａとの接触により生じうるスリップまたはスクラッチなどの欠陥を防止できる。
【００４０】
図９Ｄを参照すれば、図９Ａの突柱の端部から上方に突出された突出支持部２０１ａをさらに備える。このような基板支持部２０ａにおいては、半導体基板１００を突柱の上面で支持するのではなく、突出支持部２０１ａの端部で支持する。このような突出支持部２０１ａの端部は水平面に形成しても良く、所定の角度だけ斜めに形成しても良い。従って、工程に応じて、高温工程の場合には斜めの端部付き基板支持部２０ａを適用し、そうでなければ、平面の端部付き基板支持部２０ａを適用する。
【００４１】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の他の実施の形態による半導体製造装置の第２の基板搬入用ボートの基板支持部を示す断面図である。
【００４２】
図１０Ａは、半導体基板１００が基板支持部２０ａに最初に搬入された時の断面図であり、これを参照すれば、第２の支持柱２１を凹ませてスロット状の基板支持部２０ａが形成されている。ここで、基板支持部２０ａのスロットの下部面が所定の角度だけ下方斜めに形成されている。ここで、所定の角度は、０．１ないし４５°である。これは、半導体基板１００と基板支持部２０ａとの接触面積を最小化させるためであり、半導体基板１００が基板支持部２０ａに掛け渡される。
【００４３】
図１０Ｂは、高温工程が行われる時の半導体基板１００及び基板支持部２０ａの形状を想定して示す断面図である。これを参照すれば、高温工程が行われる時には、半導体基板１００が高温に加熱されて半導体基板の自重により、示されたように、その中央部分が下部に反る。このような反りにより半導体基板１００の縁部も反り、結果的に、半導体基板の縁部の内側に基板支持部２０ａとの接触面積が広まる。これにより、支持点が相対的に半導体基板１００の中央部分に移って反った半導体基板１００に対する支持力が点接触から面接触に変わり、構造力学的な支持力を向上させられる。
【００４４】
図１１は、本発明の半導体装置に取り付けられるデュアルボートに適用される第１の基板搬入用ボートの他の実施の形態を示す平断面図である。
【００４５】
図１１を参照すれば、第１の支持柱１１が各位置において２つずつ互いに所定間隔だけ離れて並ぶように形成されている。この時、所定間隔は、第２の支持柱２１の断面積より大きい。従って、第１の支持柱１１と第２の支持柱２１とが重なる場合、基板ホルダー２５を支持する部分が無くなることを防止できる。そして、第１及び第２の支持柱１１及び２１の配置を対称的に形成できるので、好ましい。この時、第１及び第２の支持柱１１及び２１は円柱状であっても良いが、これに限定されることなく、図１１に示されたように、多角柱であっても良い。
【００４６】
図１２Ａは、本発明のデュアルボートが反応チューブ内に取り付けられた状態を示しており、図１２Ｂは、半導体基板を搬入及び搬出する時の状態を示す拡大断面図である。
【００４７】
図１２Ａを参照すれば、デュアルボート１０及び２０に半導体基板１００が搬入されて工程が行われる時には、第１の基板搬入用ボート１０のスロット１１ａに第２の基板搬入用ボート２０の基板支持部２０ａが水平に整列される。従って、半導体基板１００が基板支持板２５に接触支持されて、平らで且つ安定的な状態が維持される。この状態になれば、反応チューブ３０内に工程ガスを供給して半導体基板１００を熱処理する。
【００４８】
図１２Ｂを参照すれば、半導体基板１００の搬入または搬出時には、まず、ドア部（図１の５０）が下降して反応チューブ３０内からデュアルボート１０及び２０が外側に取り出され、半導体基板１００を搬出し得るところで止まる。次に、リフティング駆動装置７０を働き掛けて第１の基板搬入用ボート１０または第２の基板搬入用ボート２０を所定高さに持ち上げ、半導体基板１００を基板ホルダー２５から所定高さだけ浮かす。これにより、図示の如く、半導体基板１００がホルダー支持部１１ａの間に位置し、半導体基板１００の下部に空間が形成される。
【００４９】
図１２Ｃは、基板移動器１５０を用いて半導体基板をデュアルボートから搬出する時の半導体製造装置の側断面図である。
【００５０】
これを参照すれば、図１２Ｂに示されたように、半導体基板１００の下部に空間が形成されれば、基板移動器１５０のブレード１５１を半導体基板１００の下部に取り入れて半導体基板１００を第２の基板搬入用ボート２０から取り出し、外部のカセット（図示せず）に搬入する。あるいは、カセットから半導体基板１００を移動させて第２の基板搬入用ボート２０内の基板支持部２０ａ上に搬入する。
【００５１】
リフティング駆動装置７０は、デュアルボート１０及び２０の下部ボートキャップ４０及びドア部５０に設けられている。リフティング駆動装置７０は管状であって、一端は第２の基板搬入用ボート２０の下部板２２ｂに連結され、他端はドア部５０の板上に支持されている。従って、第２の基板搬入用ボート２０を下部から押し上げて半導体基板１００を持ち上げる。この時、持ち上げ中に半導体基板１００と基板ホルダー２５との衝突を無くすために、リフティング駆動装置７０の昇降距離は、スロット１１ａ間の長さを超えないようにすることが好ましい。リフティング駆動装置７０の作動方式は、精度良い制御が可能なモータ調節方式、または流体の圧力を用いた油圧式であることが、強い力を柔軟に伝達できて好ましい。これらの他にも、電動式のリフティング駆動装置を使用できる。
【００５２】
一方、リフティング駆動装置７０は、第１の基板搬入用ボート１０の下部板１２ｂと連結されうる。従って、第１の基板搬入用ボート１０を昇降させて半導体基板１００を基板ホルダー２５から持ち上げることができる。この場合には、第１の基板搬入用ボート１０を下降しなければならない。
【００５３】
以上のように、本発明による熱処理工程用の半導体製造装置は、２枚のボート１０及び２０を重ねて形成されたデュアルボートを用意し、基板ホルダー２５を用いて半導体基板１００を支持するので、大口径化が進む１２インチ（３００ｍｍ）以上の半導体基板における反りが起こらず、高温の熱工程が行える。そして、熱酸化法による成膜、化学気相蒸着法（ＣＶＤ）による成膜及び通常のアニーリング工程に当たって、半導体基板１００の下部の基板支持板２５がヒートシンクの役割を果たすので、半導体基板１００に熱を満遍なく伝達できる。従って、半導体基板１００の工程均一度を向上させられる。
【００５４】
そして、第１の基板搬入用ボート１０及び第２の基板搬入用ボート２０を所定高さに別々に上昇可能に構成し、デュアルボート１０及び２０から基板支持板２５を搬出していない状態で直接的にデュアルボート１０及び２０内に半導体基板１００を搬入及び搬出できる。従って、デュアルボートに基板支持板２５を用いつつも通常のボートと同様に半導体基板１００を搬入及び搬出できる。
【００５５】
一方、本発明の熱処理工程用の半導体製造装置は、デュアルボート１０及び２０のうちどちらか一方のボートを持ち上げたり、半導体基板１００を搬入及び搬出したりするのには大した問題がないが、できる限り、軽い方のボートを持ち上げた方が操作の安定性の側面で好ましい。
【００５６】
また、前述したように、リフティング駆動装置７０は、第１または第２の基板搬入用ボート１０及び２０を持ち上げるために、ボートキャップ４０の下部またはドア部５０に別々に設けても良い。そして、別途のリフティング駆動装置７０を設けず、ドア部５０が反応チューブ３０の外側に下降して止まって底面に着きつつ第１の基板搬入用ボート１０に対して第２の基板搬入用ボート２０が上部に所定の段差を生じるようにボートを設計しても良い。これにより、デュアルボート１０及び２０の自重により自然に第１の基板搬入用ボート１０に対して第２の基板搬入用ボート２０が所定高さだけ上昇し、半導体基板１００が基板ホルダー２５から離れてリフティング効果が収められる。ここで、リフティング駆動装置７０には、持ち上げ距離を微細に調節するために、ステップモータなどの高さ調節用モータ付き幅制御部（図示せず）が組み込まれている。従って、高さ調節用モータをこの制御部により精度良く制御し、半導体基板１００が基板ホルダー２５から持ち上げられる高さを正確に調節し得る。
【００５７】
幅制御部は、半導体製造装置の中央制御装置（図示せず）にも連結されて単位工程のためのレシピー製作時に制御される構成要素の一つとして追加できる。これにより、工程の最中にも半導体基板１００と基板ホルダー２５との距離を任意に調節可能にプログラムできる。
【００５８】
一方、本発明の半導体製造装置は、デュアルボートに関し、第１の基板搬入用ボート１１が第２の基板搬入用ボート２１の外側に配されたもののみをその実施の形態として挙げたが、これに限定されることなく、第２の基板搬入用ボート２１が第１の基板搬入用ボート１１の外側に配置されても良い。この場合にも、前記の実施の形態が同様に適用されるが、但し、基板支持部２０ａが第２の支持柱２１を凹ませて形成したスロット状であれば好ましくなく、第２の支持柱２１から半導体基板１００の縁部の下部に所定長さだけ延びて形成された突状であれば良い。
【００５９】
【発明の効果】
上述したように、本発明による熱処理工程用の半導体製造装置は、基板支持板を用い、半導体基板を下部から支持するために、大口径化の進んだ半導体基板も反り現象を起こさずに支持できる。
【００６０】
そして、熱工程中に基板支持板がヒートシンクの役割を果たすので、均一な温度調節が可能になり、工程の信頼度を高められる。
【００６１】
一方、本発明の半導体製造装置は、基板ホルダーを支持する第１の基板搬入用ボートと、半導体基板を基板ホルダーから所定高さに持ち上げられる第２の基板搬入用ボートとを備えるデュアルボートを適用する。これにより、基板ホルダーを搬出せずとも基板ホルダーから半導体基板を搬入及び搬出できる。従って、半導体基板の搬入及び搬出時間を効果的に運用できる。
【００６２】
また、半導体基板を支持する基板支持部の形状を適切に変形して半導体基板の接触面積を最小化できる。従って、高温工程中に半導体基板と基板支持部との接触部において生じうる機械的または物理的な欠陥を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体製造装置の概略断面図である。
【図２Ａ】図１の“Ａ”部分の拡大側断面図である。
【図２Ｂ】本発明の半導体製造装置に取り付けられたデュアルボートの側断面図である。
【図３】本発明の半導体製造装置に取り付けられたデュアルボートを上部から見た平面図である。
【図４】本発明の半導体製造装置に取り付けられたデュアルボートを上部から見た分解図である。
【図５】本発明による半導体製造装置のデュアルボートの他の実施の形態を示す平面図である。
【図６】図５の実施の形態に用いられる基板ホルダーを示す平面図である。
【図７】図５の変形実施の形態を示すデュアルボートの平面図である。
【図８】図７の“Ｂ”部分の拡大平面図である。
【図９Ａ】本発明による半導体製造装置の第２の基板搬入用ボートが形成された基板支持部の実施の形態を示す断面図である。
【図９Ｂ】本発明による半導体製造装置の第２の基板搬入用ボートが形成された基板支持部の実施の形態を示す断面図である。
【図９Ｃ】本発明による半導体製造装置の第２の基板搬入用ボートが形成された基板支持部の実施の形態を示す断面図である。
【図９Ｄ】本発明による半導体製造装置の第２の基板搬入用ボートが形成された基板支持部の実施の形態を示す断面図である。
【図１０Ａ】本発明の半導体製造装置の第２の基板搬入用ボートの基板支持部の他の実施の形態を示す断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａの第２の基板搬入用ボートの基板支持部に載置された半導体基板が高温状態で反った様子を示す断面図である。
【図１１】本発明の半導体製造装置に取り付けられるデュアルボートのさらに他の実施の形態を示す平面図である。
【図１２Ａ】反応チューブ内に取り付けられたデュアルボートの状態を示す側断面図である。
【図１２Ｂ】搬入及び搬出時のデュアルボートの状態を示す側断面図である。
【図１２Ｃ】本発明のデュアルボートにおける半導体基板の取り扱いを示す側断面図である。
【符号の説明】
１０ 第１の基板搬入用ボート
１１ 第１の支持柱
１１ａ ホルダー支持部
１２ａ 第１の上部板
１２ｂ 第１の下部板
２０ 第２の基板搬入用ボート
２１ 第２の支持柱
２５ 基板支持板
４０ ボートキャップ
７０ リフティング駆動装置
１００ 半導体基板
Claims (23)
- 管状の反応チューブ内に複数の半導体基板を搬入して熱処理工程を行い得る熱処理工程用の半導体製造装置であって、
前記反応チューブ内に取り付けられ、垂直方向に沿って所定の間隔をおいて形成されて半導体基板を載置し得る板状の基板ホルダーを収める複数のホルダー支持部が形成された第１の基板搬入用ボートと、
前記第１の基板搬入用ボートの内側または外側に隣接して配置され、前記基板ホルダー上の半導体基板が支持可能に前記半導体基板の下部に基板支持部を有する第２の基板搬入用ボートと、
前記第１の基板搬入用ボート及び第２の基板搬入用ボートを下部で支持するボートキャップと、
前記ボートキャップの下部で前記ボートキャップを支持するドアプレートと、
前記第１の基板搬入用ボート及び第２の基板搬入用ボートのうち少なくとも一つを所定距離だけ昇降させて前記基板ホルダー上に置かれた前記半導体基板を所定の高さに持ち上げるリフティング駆動装置と、を備えることを特徴とする半導体製造装置。 - 前記第２の基板搬入用ボートは、前記第１の基板搬入用ボートに内側に隣接して収容配置されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
- 前記第１の基板搬入用ボートは、
内側に円柱状の収容空間が形成されるように適宜に配された少なくとも１本の第１の支持柱と、
前記第１の支持柱を両側端で同じ高さに固定させる第１の上部板及び第１の下部板と、
前記基板ホルダーが水平に支持可能に前記第１の支持柱に垂直方向に所定の間隔をおいて形成された前記ホルダー支持部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。 - 前記ホルダー支持部は、前記第１の支持柱の内側に所定深さへこんで形成されたスロットであることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
- 前記ホルダー支持部は、前記第１の支持柱から収容空間の中心に向かって垂直に突設された突起支持部であることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
- 前記第２の支持柱は、所定の間隔をおいて各々少なくとも２つずつ形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
- 前記第２の基板搬入用ボートは、
内側に円柱状の収容空間が形成されるように適宜に配された少なくとも１本の第２の支持柱と、
前記第２の支持柱を両側端で同じ高さに固定させる第２の上部板及び第２の下部板と、
前記半導体基板が水平に支持可能に前記第２の支持柱の垂直方向に所定の間隔をおいて形成された前記基板支持部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。 - 前記基板支持部は、前記第２の支持柱から内側に所定長さだけ突設された突部であることを特徴とする請求項７に記載の半導体製造装置。
- 前記突部は、水平方向に対して所定の角度だけ傾斜していることを特徴とする請求項８に記載の半導体製造装置。
- 前記基板支持部は、前記突部の端部から所定高さだけ延びた支持突起をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の半導体製造装置。
- 前記支持突起は、その端部に収容空間の中心に向かって外側または内側に傾斜した断面を有することを特徴とする請求項１０に記載の半導体製造装置。
- 前記基板支持部は、前記第２の支持柱にへこんで形成されたスロットであることを特徴とする請求項８に記載の半導体製造装置。
- 前記スロットは、前記半導体基板が支持される下部面が内側に所定の角度だけ下方斜めに形成されたことを特徴とする請求項１２に記載の半導体製造装置。
- 前記所定の角度は、水平方向に対して０．１ないし４５°であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体製造装置。
- 前記基板ホルダーは、
円板状の本体板と、
前記第２の基板搬入用ボートと支持柱及び突部が昇降自在に円板状の本体板の縁部に形成された開口部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。 - 前記開口部は、前記円板状の本体板の周縁部から前記本体板の中心に向かって所定幅及び形状をもって延びて形成されていることを特徴とする請求項１５に記載の半導体製造装置。
- 前記基板ホルダーの表面は凹状または凸状を有し、円板上から追加で製造されることを特徴とする請求項１５に記載の半導体製造装置。
- 前記ボートキャップは、前記第１及び第２の基板搬入用ボートの下部を支持していることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
- 前記リフティング駆動装置は、モータ調節方式または油圧シリンダ方式により作動することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
- 前記リフティング駆動装置は、前記第２の基板搬入用ボートの下部と連結されて前記第２の基板搬入用ボートを昇降させることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
- 前記リフティング駆動装置は、前記第１の基板搬入用ボートの下部と連結されて前記第１の基板搬入用ボートを昇降させることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
- 前記リフティング駆動装置は、前記第１の基板搬入用ボート及び前記第２の基板搬入用ボート間の昇降距離を前記第１の基板搬入用ボートに形成された前記ホルダー支持部間の幅の範囲内に調節できる幅制御部を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
- 前記第２の基板搬入用ボートは、前記第１の基板搬入用ボートの外側に隣接して配置され、前記第２の基板搬入用ボートの前記基板支持部は突部であることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
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