JP2007027426A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
基板処理装置の処理炉に於けるガス供給管等の細管の取付け位置調整を容易にする。
【解決手段】
基板を処理する処理室を形成する反応管４５，４６と、該反応管が立設されるマニホールド４４と、該マニホールドに設けられたポート４０と、前記処理室内で前記ポートに挿入される細管４７と、該細管に形成した突起部と、前記マニホールドに設けられ、前記突起部と係合状態で前記突起部の処理室半径方向の変位を拘束する係止手段とを具備した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜を生成し、或は不純物の拡散、エッチング等の処理を行う基板処理装置に関するものである。

半導体装置の製造工程の１つにシリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に化学気相成長による薄膜の生成、不純物の拡散、アニール処理等の基板処理工程があり、これら基板処理工程は基板処理装置によって行われている。

基板処理装置は、一枚ずつ処理する枚葉式基板処理装置と所定枚数を一度に処理するバッチ式の基板処理装置とがあり、更にバッチ式の基板処理装置には縦型処理炉を具備するものがある。

縦型処理炉内には気密な処理室が形成され、該処理室内には基板（ウェーハ）が水平姿勢で多段に保持され、ウェーハが加熱されると共に処理ガスが導入され、ウェーハに所要の処理がなされる様になっている。

前記処理室内には処理ガスを導入する為に、ガス供給装置に連通されたガス供給ノズルが設けられている。該ガス供給ノズルは、処理室の壁面の下端部を貫通し、処理室の内壁面に沿って垂直に立設されている。又、前記ガス供給ノズルは、全てのウェーハに均一に処理ガスを供給できる様に、ウェーハが収納されている収納空間の上端迄達する高さ（長さ）を有し、前記ガス供給ノズルの基板対峙面にはガス供給口が所要間隔で穿設されている。

上述した様に前記ガス供給ノズルは、処理室の下端部を貫通し、処理室の内壁面に沿って垂直に立設しており、処理室の洗浄等、保守性が考慮されるので前記ガス供給ノズルと処理室とは構造上分離している必要があり、前記ガス供給ノズルを支持できるのは、下端部のみとなっている。

従来、基板処理装置に於けるガス供給ノズルを支持する構造としては、特許文献１に示されるものがある。

図５、図６に於いて、従来の基板処理装置について説明する。

図中、図５は縦型炉下端部を示しており、図５中左方が炉心を示している。又、図中、１はインレットフランジであり、該インレットフランジ１の上端にアウタチューブ２が気密に立設され、該アウタチューブ２の内面所要高さ位置には内鍔３が設けられ、該内鍔３にはシールリング４を介してインナチューブ５が前記アウタチューブ２と同心に立設されている。

前記インレットフランジ１の下部にはポート６が水平に突設されている。ガス供給ノズル７は下端部７ａが水平方向に直角に曲げられたＬ字状をしており、該下端部７ａが前記ポート６を貫通し、管継手８によりガス供給管９に接続されている。又、前記下端部７ａの内端部は駒１０、支持ブロック１１を介して前記シールリング４に支持されており、前記駒１０は前記支持ブロック１１に上下方向に摺動自在に嵌合しており、又該支持ブロック１１の下面に設けられた調整螺子１２により、前記駒１０を上下方向に変位可能としている。

前記下端部７ａの外端部が前記管継手８により、又内端部が前記支持ブロック１１、前記駒１０により支持される構造であり、又前記調整螺子１２を調整することによって前記下端部７ａが前記管継手８の部分を中心に図５中、紙面に平行に回転し、前記ガス供給ノズル７の傾き（紙面に対して平行）を調整可能となっている。

従来のガス供給ノズル７の支持構造では、前記下端部７ａの軸心方向の変位を拘束する手段がなく、前記ガス供給管９の取付け時に前記ガス供給ノズル７が炉心側に押込まれる場合がある。又、前記下端部７ａの軸心を中心とする前記ガス供給ノズル７の回転（紙面に対して垂直方向）を拘束するものは前記管継手８の保持力（具体的には管継手８内のＯリングの摩擦力）のみであり、該管継手８による取付け時に前記ガス供給ノズル７が傾く場合がある。

この為、前記ガス供給ノズル７の取付け時の、該ガス供給ノズル７の位置調整が煩雑であった。更に、処理ガス供給管の他にパージガスを供給する為のガス供給管も複数あり、ガス供給管の取付け、位置調整作業は作業者の負担が大きく、又取付け調整に時間が掛るという問題を有していた。

特開平９−２６０２９８号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、処理炉に於けるガス供給管等の細管の取付け位置調整を容易にした基板処理装置を提供しようとするものである。

本発明は、基板を処理する処理室を形成する反応管と、該反応管が立設されるマニホールドと、該マニホールドに設けられたポートと、前記処理室内で前記ポートに挿入される細管と、該細管に形成した突起部と、前記マニホールドに設けられ、前記突起部と係合状態で前記突起部の処理室半径方向の変位を拘束する係止手段とを具備した基板処理装置に係るものである。

本発明によれば、基板を処理する処理室を形成する反応管と、該反応管が立設されるマニホールドと、該マニホールドに設けられたポートと、前記処理室内で前記ポートに挿入される細管と、該細管に形成した突起部と、前記マニホールドに設けられ、前記突起部と係合状態で前記突起部の処理室半径方向の変位を拘束する係止手段とを具備したので、細管取付け時に細管の処理室半径方向の位置決めが容易となり、又位置決め後前記細管に他の部材を連結する場合に半径方向の位置ズレを起こさず、細管の取付け、調整作業が簡単になるという優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

先ず、図１に於いて本発明が実施される基板処理装置について概略を説明する。

図１に示した処理炉３８、例えば減圧ＣＶＤ処理炉について説明する。

アウタチューブ４５は、例えば石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料から成り、上端が閉塞され、下端に開口を有する円筒形状をしている。インナチューブ４６は、例えば石英（ＳｉＯ２）等の耐熱性材料から成り、上端及び下端の両端に開口を有する円筒形状であり、前記アウタチューブ４５内に同心に配置されている。該アウタチューブ４５、前記インナチューブ４６は反応管を構成し、該反応管は、基板を処理する処理室を画成する。

前記アウタチューブ４５と前記インナチューブ４６の間には筒状空間６９が形成される。前記インナチューブ４６の上部開口から上昇したガスは、前記筒状空間６９を降下して排気管４８（後述）から排気される様になっている。

前記アウタチューブ４５及び前記インナチューブ４６の下端には、例えばステンレス等より成るマニホールド４４が連設され、該マニホールド４４に前記アウタチューブ４５及び前記インナチューブ４６が支持されている。前記マニホールド４４は保持部材３０（例えば、後述するボートエレベータ４２が収納される予備室、或はロードロック室の天井部）に固定される。前記アウタチューブ４５の下端部及び前記マニホールド４４の上端部には、それぞれ環状のフランジが設けられ、これらのフランジ間には気密部材（以下Ｏリング（図示せず））が挾設され、両者の間が気密にシールされている。

前記マニホールド４４の下端開口部（炉口部）には、例えばステンレス等より成る円盤状の蓋体（以下シールキャップ５３）がＯリング（図示せず）を介して気密にシール可能に又着脱自在に取付けられている。

前記インナチューブ４６の内面に沿って石英製等耐熱材料のガス供給管４７が垂直に配置され、該ガス供給管４７の下端部４７ａは水平方向に屈曲して延出している。前記マニホールド４４の下部には外方に向けてポート４０が水平方向に突設され、該ポート４０には前記ガス供給管４７の前記下端部４７ａが嵌合されている。

又前記ポート４０にはガス供給ライン５０が接続され、該ガス供給ライン５０はガスの流量制御手段（以下マスフローコントローラ（ＭＦＣ）６４）を介して処理ガス供給源、或は窒素ガス等の不活性ガス供給源に接続されている。前記ＭＦＣ６４はガス流量制御部５９により流量が制御され、前記ガス供給管４７により処理用のガスが前記アウタチューブ４５内に流量を所定の量に制御して供給する様になっている。

前記マニホールド４４の上部には前記排気管４８が連通され、該排気管４８に接続された排気ライン６６は圧力調節器（例えばＡＰＣ、Ｎ２バラスト制御器があり、以下ここではＡＰＣ６７とする）を介して排気装置（例えば真空ポンプ）（図示せず）に接続されている。前記排気管４８には圧力検出手段（以下圧力センサ６５）が設けられ、該圧力センサ６５からの圧力検出信号は圧力制御部６１に送出される。

前記筒状空間６９を降下したガスは前記排気管４８、前記排気ライン６６を介して前記排気装置によって排気される。又、前記アウタチューブ４５内の圧力を前記圧力センサ６５により検出し、該圧力センサ６５で検出した圧力に基づき前記圧力制御部６１が前記ＡＰＣ６７を制御することにより、前記アウタチューブ４５を所定の圧力の減圧雰囲気にする様、圧力を制御する。

前記シールキャップ５３には、回転手段５４が設けられ、該回転手段５４の回転軸５５の上端にはボート受台５６が設けられ、該ボート受台５６に基板保持手段（以下ボート４１）が載置される。前記回転手段５４は、前記ボート４１及び該ボート４１に保持されているウェーハ４３を回転させる様になっている。又、前記シールキャップ５３は昇降ベース５２を介して昇降手段（以下ボートエレベータ４２）に連結され、該ボートエレベータ４２により前記ボート４１が昇降される様になっている。前記回転手段５４による前記ボート４１の回転、及び前記ボートエレベータ４２による前記ボートの４１の昇降は駆動制御部６２により所定のスピードとなる様に制御されている。

前記アウタチューブ４５の外周には加熱手段（以下ヒータ４９）が同心円状に配置され、該ヒータ４９はヒータベース５１上に立設されている。前記アウタチューブ４５内の温度は温度検出手段（以下熱電対６３）により検出され、温度制御部５８は検出された温度に基づき前記アウタチューブ４５内の温度を所定の処理温度にする様、前記ヒータ４９を制御する。

図１に示した処理炉による減圧ＣＶＤ処理方法の一例を説明すると、先ず、前記ボートエレベータ４２により前記ボート４１を下降させる。該ボート４１に複数枚のウェーハ４３を保持させる。次いで、前記ヒータ４９により加熱しながら、前記アウタチューブ４５内の温度を所定の処理温度にする。前記ガス供給管４７に接続された前記ＭＦＣ６４により予め前記アウタチューブ４５内を不活性ガスで充填しておき、前記ボートエレベータ４２により、前記ボート４１を上昇させて前記アウタチューブ４５内に移し、前記アウタチューブ４５の内部温度を所定の処理温度に維持する。

前記アウタチューブ４５内を所定の真空状態迄排気した後、前記回転手段５４により、前記ボート４１及び該ボート４１上に保持されているウェーハ４３を回転させる。同時に前記ガス供給管４７から処理用のガスを供給する。供給されたガスは、前記アウタチューブ４５内を上昇し、ウェーハ４３に対して均等に供給される。

前記減圧ＣＶＤ処理中の前記アウタチューブ４５内は、前記排気管４８を介して排気され、所定の真空状態になる様前記ＡＰＣ６７を介して前記圧力制御部６１により圧力が制御され、所定時間減圧ＣＶＤ処理を行う。

減圧ＣＶＤ処理が終了すると、次のウェーハ４３の減圧ＣＶＤ処理に移行する為に、前記アウタチューブ４５内のガスを不活性ガスで置換すると共に、圧力を常圧にし、その後、前記ボートエレベータ４２により前記ボート４１を下降させて、該ボート４１及び処理済のウェーハ４３を前記アウタチューブ４５から取出す。該アウタチューブ４５から取出された前記ボート４１上の処理済のウェーハ４３は、未処理のウェーハ４３と交換され、再度前述したと同様にして前記アウタチューブ４５内に上昇され、減圧ＣＶＤ処理がなされる。

尚、ウェーハの処理の一例として、ウェーハの成膜を行う場合は、ウェーハ温度は５３０℃、処理ガスはＳｉＨ4 及びＰＨ3 ／Ｈｅ、各ガス流量は２０００（sccm）及び２００（sccm）、処理圧力は９０Ｐａである。

次に、図２〜図４に於いてガス供給管４７の支持構造について説明する。

上述した様に、前記インナチューブ４６の内面に沿ってガス供給管４７、即ち細管が垂直に配設されるが、ガス供給管４７は供給する処理ガスの種類に対応して複数本設けられ、或はパージ用のガス供給用として設けられる。更に、細管はガス供給管としてではなく、熱電対等を収納する保護管としても配設され、図３に見られる様に、通常細管は複数本設けられ、これら細管は同様な支持構造で支持される。

以下は、図３中に示されるガス供給管４７の支持について説明する。

前記マニホールド４４の下部内面には全周に亘って内鍔７１が形成され、該内鍔７１の内端にリング状のシールリング７２が設けられ、該シールリング７２に前記インナチューブ４６が立設される様になっている。尚、該インナチューブ４６は前記内鍔７１に直接立設される様にしてもよく、前記マニホールド４４の内面に設けられた部材により前記アウタチューブ４５に対して同心に支持されればよい。

前記マニホールド４４のガス供給管４７が設けられる位置には、前記ポート４０が設けられている。

前記シールリング７２の下方、前記ポート４０が設けられる位置より下方となる様に、カラー７３を介してノズル固定リング７４が設けられる。前記ガス供給管４７は前記下端部４７ａが石英製の座板７５を介して前記ノズル固定リング７４に載置される様に設けられ、前記下端部４７ａは前記ポート４０に嵌合する。

前記座板７５は前記下端部４７ａの内端部、或は内端部近傍の下面に溶接され、前記下端部４７ａ下面に形成された突起部を形成し、又前記座板７５は前記ガス供給管４７の垂直部分に対して直交する様に、即ち水平となる様に設けられている。

又、前記座板７５は前記ガス供給管４７の外径より充分幅広、例えば前記ガス供給管４７の外径の３倍程度の幅を有しており、炉心側が薄肉となる様に下面に段差が形成されている。

前記ノズル固定リング７４の前記下端部４７ａの軸心に対して対称な位置に、一対の調整螺子７６，７７が垂直に螺通され、該調整螺子７６，７７は所要の間隔を有し、上端には円板状のフランジ７６ａ，７７ａが形成され、該フランジ７６ａ，７７ａは前記座板７５の薄肉部７５ａの下面に当接する様になっている。又、前記フランジ７６ａ，７７ａは前記座板７５の段差に当接する様になっており、該フランジ７６ａ，７７ａが段差に当接した状態では、前記座板７５の炉心側への変位が拘束される様になっている。而して、前記ノズル固定リング７４、前記調整螺子７６，７７等は前記座板７５の半径方向の変位を拘束する係止手段を構成する。

前記座板７５の段差が前記調整螺子７６，７７の前記フランジ７６ａ，７７ａに当接した状態では、前記下端部４７ａの外端部が前記ポート４０から突出する様になっており、突出した外端部には前記ガス供給ライン５０の配管７８が管継手７９を介して接続される。

本実施の形態に於けるガス供給管４７の調整について説明する。

前記ガス供給管４７の前記下端部４７ａを前記ポート４０に嵌入し、更に前記座板７５の段差を前記調整螺子７６，７７の前記フランジ７６ａ，７７ａに突当てる。前記座板７５の段差が前記フランジ７６ａ，７７ａに突当ることで、前記ガス供給管４７の半径方向の位置決めがなされる。

前記調整螺子７６，７７は回転することで前記ノズル固定リング７４からの突出量が変化し、突出量を調整することで、前記ガス供給管４７の傾きを調整する。

前記調整螺子７６，７７の突出量を同量に調整することで、前記下端部４７ａは外端部を中心として内端部が上下し、前記ガス供給管４７は図２中紙面と平行な方向（図中左右方向）に傾きが調整される。

又、前記調整螺子７６，７７の突出量を変えることで、図４中紙面と平行な方向（図中左右方向）に傾きが調整される。即ち、図４に於いて、前記調整螺子７７の突出量を前記調整螺子７６に対して多くすると、前記ガス供給管４７は反時計方向に傾く。

而して、前記座板７５と前記調整螺子７６との係合により、又前記調整螺子７６，７７の調整により、容易に前記ガス供給管４７の位置調整を行える。

該ガス供給管４７に位置調整後、前記管継手７９を介して前記配管７８を連結する。該配管７８の連結時、前記下端部４７ａは前記座板７５によって中心方向の変位が拘束されているので、前記配管７８の連結作業で前記下端部４７ａに炉心方向の力が加わったとしても、位置がずれることはない。

尚、前記ガス供給管４７の軸心方向の変位を拘束する為に段差を設けたが、前記座板７５の下面に前記調整螺子７６，７７の上端が嵌合する長孔、或は凹部を形成してもよい。或は、前記ノズル固定リング７４と前記座板７５とを近接させ、段差を前記ノズル固定リング７４に直接当接させる様にしてもよい。

更に、前記ガス供給管４７の軸心方向の変位の拘束、径方向の傾きを調整するだけでよい場合は、前記調整螺子は前記下端部４７ａの軸心に対応して１本設けるだけでよい。

（付記）
尚、本発明は以下の実施の態様を含む。

（付記１）基板を処理する処理室を形成する反応管と、該反応管が立設されるマニホールドと、該マニホールドに設けられたポートと、前記処理室内で前記ポートに挿入される細管と、該細管に形成した突起部と、前記マニホールドに設けられ、前記突起部と係合状態で前記突起部の処理室半径方向の変位を拘束する係止手段とを具備したことを特徴とする基板処理装置。

（付記２）前記係止手段は、前記突起部の下方に位置する様前記マニホールドに設けられた細管固定リングと、該固定リングを螺通する調整螺子とを有し、該調整螺子の上端が前記突起部に係合する付記１の基板処理装置。

（付記３）前記調整螺子は周方向に所要の間隔を明け一対設けられた付記２の基板処理装置。

本発明の実施の形態を示す全体立断面図である。 本発明の実施の形態の要部を示す立断面図である。 図２のＡ矢視図である。 図２のＢ矢視図である。 従来例の要部を示す断面図である。 図５のＣ矢視図である。

符号の説明

３８ 処理炉
４０ ポート
４４ マニホールド
４５ アウタチューブ
４６ インナチューブ
４７ ガス供給管
４７ａ 下端部
７１ 内鍔
７２ シールリング
７３ カラー
７４ ノズル固定リング
７５ 座板
７６ 調整螺子
７７ 調整螺子

Claims (1)

1. 基板を処理する処理室を形成する反応管と、該反応管が立設されるマニホールドと、該マニホールドに設けられたポートと、前記処理室内で前記ポートに挿入される細管と、該細管に形成した突起部と、前記マニホールドに設けられ、前記突起部と係合状態で前記突起部の処理室半径方向の変位を拘束する係止手段とを具備したことを特徴とする基板処理装置。

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