JP2009224504A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
保守時のガスノズルの取外しを容易に、且つ安全に行える様にした基板処理装置を提供する。
【解決手段】
基板を処理する処理室２４と、該処理室にガスを供給するガスノズル３と、該ガスノズルを覆い支持するノズル支持部２３と、該ノズル支持部に固定され、前記ガスノズルを保持するノズル保持具２と、該ノズル保持具に保持された前記ガスノズルを前記ノズル支持部からずらす為の位置ずらし治具とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリコンウェーハ等の基板に、酸化、拡散、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフロー、アニール処理、ＣＶＤ成膜処理等の処理を実行する基板処理装置に関するものである。

基板処理装置は、基板を処理する為の熱処理炉を具備しており、更に該熱処理炉は処理室を画成する反応管、該反応管を収納する様に設けられた加熱装置を有している。

基板（以下ウェーハ）は、処理室に収納され、加熱装置で加熱され、更に処理ガスが処理室に導入されて所要の処理がなされる。

例えば、反応炉が縦型反応炉であると、反応管の下側にマニホールドフランジが設けられ、該マニホールドフランジに管状のガスポートが水平方向に突出する様に設けられ、該ガスポートにガスノズルの下端部が貫通突出し、突出端に管継手を介してガス配管が接続されている。

尚、管継手と前記ガスノズルとの間にはＯリングが嵌設され、気密にシールされている。

従来の基板処理装置に於ける、ガスノズル下端部とガス配管の連結について、図９〜図１１により説明する。

図９、図１０中、１は反応管下端に気密に連設される金属製のマニホールドフランジであり、該マニホールドフランジ１は上下にフランジを有する円筒形状をしている。前記マニホールドフランジ１の周壁にガスポート２が外方に向って水平に突設されている。

石英製のガスノズル３は前記マニホールドフランジ１、反応管（図示せず）の内壁面に沿って垂直に立設され、下端部３ａは水平方向に屈曲している。該下端部３ａが前記ガスポート２を挿通して外端部が外部に突出し、外端部に管継手４を介してガス配管５が連結される。

前記管継手４について説明する。

継手本体６の内端部６ａは、前記ガスポート２に外嵌し、又該ガスポート２に摺動自在にブッシュ７が外嵌し、該ブッシュ７の外端部が前記内端部６ａに内嵌する。前記ブッシュ７の外端と前記継手本体６との間には内端側Ｏリング８が挾設される。

前記ガスポート２が貫通し、前記ブッシュ７を収納する内端側ナット９が前記内端部６ａに螺合し、前記内端側ナット９を締込むことで、前記ブッシュ７が前記内端側Ｏリング８を圧縮し、該内端側Ｏリング８は押潰され、内径側に変形して前記ガスポート２を押圧し、前記継手本体６と前記ガスポート２間とを気密にシールすると共に前記継手本体６を前記ガスポート２に固定する。

前記ガス配管５は先端に連結用のスリーブ１４を有している。

該スリーブ１４は先端部にフランジ部１５と該フランジ部１５より先端に延出して形成された連結部１６を有し、該連結部１６は前記下端部３ａに外嵌すると共に前記継手本体６の外端部６ｂに内嵌する様になっている。前記スリーブ１４には外端側ナット１７が嵌装され、該外端側ナット１７は前記外端部６ｂに螺合する様になっている。

前記下端部３ａの先端部に外端側Ｏリング１２を装着し、前記連結部１６を前記外端部６ｂに内嵌し、前記外端側ナット１７を前記外端部６ｂに螺合し、締込むことで、前記連結部１６先端が前記外端側Ｏリング１２を押潰し、該外端側Ｏリング１２は前記下端部３ａに密着する。

該下端部３ａは前記ガスポート２、前記継手本体６によって覆われ、前記下端部３ａは前記ガスポート２によって支持され、前記管継手４によって前記ガスポート２に固定される。

而して、前記スリーブ１４は前記外端側ナット１７によって前記継手本体６に固着され、前記スリーブ１４と前記下端部３ａ間は前記外端側Ｏリング１２によって気密にシールされる。

保守時、前記ガスノズル３を取外す場合は、前記外端側ナット１７を緩め、前記外端側Ｏリング１２の変形を除去し、前記ガスノズル３を軸心方向に（図中右方に）抜脱する（図１１参照）。

ところが、長時間前記ガス配管５と前記管継手４との連結状態が維持されると、前記外端側Ｏリング１２が前記下端部３ａに貼付き密着してしまうことがある。この場合、前記外端側Ｏリング１２に対して前記下端部３ａを離脱させることが困難となり、前記ガスノズル３を揺動したり、前記下端部３ａを中心に捻転させる等し、前記外端側Ｏリング１２と前記下端部３ａ間の密着状態を解消している。又、上記した様に、前記ガスノズル３は石英製であり、抜脱時に損傷する可能性がある。

実開昭６２−１２６８３３号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、保守時のガスノズルの取外しを容易に、且つ安全に行える様にした基板処理装置を提供するものである。

本発明は、基板を処理する処理室と、該処理室にガスを供給するガスノズルと、該ガスノズルを覆い支持するノズル支持部と、該ノズル支持部に固定され、前記ガスノズルを保持するノズル保持具と、該ノズル保持具に保持された前記ガスノズルを前記ノズル支持部からずらす為の位置ずらし治具とを有する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と、該処理室にガスを供給するガスノズルと、該ガスノズルを覆い支持するノズル支持部と、該ノズル支持部に固定され、前記ガスノズルを保持するノズル保持具と、該ノズル保持具に保持された前記ガスノズルを前記ノズル支持部からずらす為の位置ずらし治具とを有するので、ガスノズルの取外しが簡単に行え、作業性が向上すると共にガスノズルを破損する可能性が解消され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、本発明が実施される基板処理装置について、図１により概略を説明する。

図１に示した処理炉２１、例えば減圧ＣＶＤ処理炉について説明する。尚、図９〜図１１中で示したものと同等のものには同符号を付してある。

アウタチューブ２２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２３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２２内に同心に配置されている。該アウタチューブ２２、前記インナチューブ２３は反応管を構成し、該反応管は、基板を処理する処理室２４を画成する。

前記アウタチューブ２２と前記インナチューブ２３の間には筒状空間２５が形成される。前記インナチューブ２３の上部開口から上昇したガスは、前記筒状空間２５を降下して排気管２６（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２２及び前記インナチューブ２３の下端には、例えばステンレス等より成るマニホールドフランジ１が連設され、該マニホールドフランジ１に前記アウタチューブ２２及び前記インナチューブ２３が支持されている。前記マニホールドフランジ１は支持部材２７（例えば、後述するボートエレベータ２８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２２の下端部及び前記マニホールドフランジ１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。

前記マニホールドフランジ１の下端開口部（炉口部）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２９）によりＯリング（図示せず）を介して気密に閉塞可能、或は開放可能となっている。

前記インナチューブ２３の内面に沿って石英製等耐熱材料のガスノズル３が垂直に配置され、該ガスノズル３の下端部３ａは水平方向に屈曲して延出している。前記マニホールドフランジ１の下部には外方に向けてガスポート２が水平方向に突設され、該ガスポート２には前記ガスノズル３の前記下端部３ａが貫通している。

又前記ガスポート２には管継手４（図２参照）によってガス配管５が気密に連結され、該ガス配管５には供給ライン３１が接続され、前記ガス配管５はガスの流量制御手段（以下マスフローコントローラ（ＭＦＣ）３２）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ＭＦＣ３２はガス流量制御部３３により流量が制御され、前記ガスノズル３により処理用のガスが前記アウタチューブ２２内に流量を所定の量に制御して供給される様になっている。

前記マニホールドフランジ１の上部には前記排気管２６が前記筒状空間２５に連通する様に設けられ、前記排気管２６に接続された排気ライン３４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ＡＰＣ３５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２６には圧力検出手段（以下圧力センサ３６）が設けられ、該圧力センサ３６からの圧力検出信号は圧力制御部３７に送出される。

前記筒状空間２５を降下したガスは前記排気管２６、前記排気ライン３４を介して前記排気装置（図示せず）によって排気される。又、前記アウタチューブ２２内の圧力を前記圧力センサ３６により検出し、該圧力センサ３６で検出した圧力に基づき前記圧力制御部３７が前記ＡＰＣ３５を制御することにより、前記アウタチューブ２２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２９には、回転手段３８が設けられ、該回転手段３８の回転軸３９の上端にはボート受台４０が設けられ、該ボート受台４０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３８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４２を回転させる様になっている。又、前記シールキャップ２９は昇降ベース４３を介して前記ボートエレベータ２８に連結され、該ボートエレベータ２８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３８による前記ボート４１の回転、及び前記ボートエレベータ２８による前記ボートの４１の昇降は駆動制御部４４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２２の外周には加熱手段（以下ヒータ４５）が同心円状に配置され、該ヒータ４５はヒータベース４６上に立設されている。前記アウタチューブ２２内の温度は温度検出手段（以下熱電対４７）により検出され、温度制御部４８は検出された温度に基づき前記アウタチューブ２２内の温度を所定の処理温度にする様、前記ヒータ４５を制御する。

前記ガス流量制御部３３、前記圧力制御部３７、前記駆動制御部４４、前記温度制御部４８は、主制御部４９を構成する。

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２８により前記ボート４１を降下させる。該ボート４１に複数枚のウェーハ４２を保持させる。次いで、前記ヒータ４５により加熱しながら、前記アウタチューブ２２内の温度を所定の処理温度にする。前記ガスノズル３に接続された前記ＭＦＣ３２により予め前記アウタチューブ２２内を不活性ガスで充填しておき、前記ボートエレベータ２８により、前記ボート４１を上昇させて前記アウタチューブ２２内に移し、該アウタチューブ２２の内部温度を所定の処理温度に維持する。

該アウタチューブ２２内を所定の真空状態迄排気した後、前記回転手段３８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４２を回転させる。同時に前記ガスノズル３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２２内を上昇し、ウェーハ４２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２２内は、前記排気管２６を介して排気され、所定の真空状態になる様前記ＡＰＣ３５を介して前記圧力制御部３７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４２の減圧ＣＶＤ処理に移行する為に、前記アウタチューブ２２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２８により前記ボート４１を降下させて、該ボート４１及び処理済のウェーハ４２を前記アウタチューブ２２から取出す。該アウタチューブ２２から取出された前記ボート４１上の処理済のウェーハ４２は、未処理のウェーハ４２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２２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２０００ｓｃｃｍ及び２００ｓｃｃｍ、処理圧力は９０Ｐａである。

次に、図２に於いて前記ガスノズル３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２３の内面に沿って前記ガスノズル３、即ち細管が垂直に配設されるが、該ガスノズル３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る。

前記マニホールドフランジ１の下部内面には全周に亘って内鍔５１が形成され、該内鍔５１の内端にリング状のシールリング５２が設けられ、該シールリング５２に前記インナチューブ２３が立設される様になっている。尚、該インナチューブ２３は前記内鍔５１に直接立設される様にしてもよく、前記マニホールドフランジ１の内面に設けられた部材により前記アウタチューブ２２に対して同心に支持されればよい。

前記マニホールドフランジ１の前記ガスノズル３が設けられる位置には、前記ガスポート２が設けられている。

前記ガスノズル３の下端部３ａは、前記シールリング５２の下方を通過し、前記ガスポート２を貫通する。前記下端部３ａは該下端部３ａを跨ぐ固定部材５３と前記シールリング５２との間に挾持され、前記固定部材５３はボルト（図示せず）によって前記シールリング５２に固定される。

前記下端部３ａは前記ガスポート２に取付けられる前記管継手４によってスリーブ１４と気密に連結される。尚、前記管継手４、前記下端部３ａと前記スリーブ１４との連結構造は図９、図１０で説明したと同様である。

図３〜図６により、本発明に於ける前記ガスノズル３の取外しについて説明する。

本発明に係る基板処理装置では、前記ガスノズル３を取外す為に使用される位置ずらし治具５５を有する。

該位置ずらし治具５５が用いられる前記ガスノズルを覆い支持するノズル支持部である継手本体６の外端部６ｂに関する構造について図６を参照して説明する。

前記継手本体６を貫通して穿設されたノズル通し孔５６の外端部分は外端側Ｏリング１２が挿入される様太径の大径部６ｃとなっており、該大径部６ｃと前記ノズル通し孔５６との境界部分はテーパとなっており、テーパ部分に前記外端側Ｏリング１２が押圧されることで、該外端側Ｏリング１２が内径側に潰され、前記下端部３ａに密着されシールする様になっている。

前記外端部６ｂの外周面には螺子５７が刻設され、該螺子５７の終端には段差５８が形成されている。前記螺子５７には前記継手本体６に固定され、前記ガスノズルを保持するノズル保持具である外端側ナット１７が螺合し、該外端側ナット１７の先端が前記段差５８に突当る様になっている。

前記位置ずらし治具５５はフランジ部５５ａと、前記大径部６ｃに内嵌する差込部５５ｂを有し、前記フランジ部５５ａの外径は前記外端側ナット１７の内径よりも小さく、前記差込部５５ｂは前記大径部６ｃに内嵌すると共に前記下端部３ａに外嵌する様になっている。尚、前記差込部５５ｂの外径を前記大径部６ｃの内径より充分小さくし、又前記差込部５５ｂの高さを小さくしてもよい。又、前記位置ずらし治具５５の材質は、前記下端部３ａを損傷しない様に、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール、ポリアミド等の合成樹脂が用いられることが好ましい。

保守を行う等の場合で、前記ガスノズル３を取外す場合、先ず前記外端側ナット１７を緩め、前記スリーブ１４（図２参照）、前記外端側ナット１７を取外し、更に該外端側ナット１７を前記スリーブ１４から外す。

前記外端側ナット１７に前記位置ずらし治具５５を、前記差込部５５ｂが前記ガスポート２側に向く様に、嵌込む。

図３に示される様に、前記下端部３ａの外端を前記差込部５５ｂに嵌合させ、又前記ガスノズル３を前記フランジ部５５ａに突当てた状態で、前記外端側ナット１７を前記螺子５７（図６参照）に螺合させる。尚、前記下端部３ａの外端を前記差込部５５ｂに嵌合させることで、前記位置ずらし治具５５と前記下端部３ａとの芯合せが同時に行われる。又、前記位置ずらし治具５５を、先に前記下端部３ａに嵌合させ、次に前記外端側ナット１７を前記位置ずらし治具５５に嵌込む様にしてもよい。

前記外端側ナット１７を締込むことで、前記フランジ部５５ａが前記下端部３ａを押込み、該下端部３ａを前記継手本体６、前記ガスポート２に対して図４中、右方に移動させる。又、前記差込部５５ｂは前記大径部６ｃに内嵌する。前記下端部３ａが移動することで、該下端部３ａの前記外端側Ｏリング１２に固着していた部分３ｃが前記外端側Ｏリング１２からずれる。前記部分３ｃが前記外端側Ｏリング１２に対してずれることで、前記ガスノズル３は容易に移動可能な状態となる。

次に、前記外端側ナット１７、前記位置ずらし治具５５を取外し、前記ガスノズル３を前記マニホールドフランジ１の中心側に引抜く（図５参照）。上記した様に、前記外端側Ｏリング１２は前記下端部３ａに固着していないので、前記ガスノズル３を揺動することも、捻転することも必要ない。

保守後、前記ガスノズル３を前記ガスポート２に取付ける場合は、前記外端側ナット１７から前記位置ずらし治具５５を除去し、前記スリーブ１４に前記外端側ナット１７を取付ける。前記下端部３ａを前記ガスポート２に挿通させ、前記外端側ナット１７を前記外端部６ｂに螺合することで、前記ガスノズル３の取付け、前記スリーブ１４と前記下端部３ａとの連結が完了する。

尚、前記位置ずらし治具５５の形状は、種々変更が可能であり、前記フランジ部５５ａは前記下端部３ａの端面に突当ればよく、リング状であってもよい。又、前記差込部５５ｂが省略され、円板形状であってもよい。又、前記外端側ナット１７と一体形状であってもよい。即ち、前記フランジ部５５ａを一体的に有する外端側ナット１７を別途製作してもよい。

図７、図８は他の実施の形態を示している。図７、図８中、図３、図４中で示したものと同等のものには同符号を付してある。

該他の実施の形態に用いられる位置ずらし治具６１は、フランジ部６１ａと該フランジ部６１ａから同心に延出する差込部６１ｂを有し、前記フランジ部６１ａの外径は少なくともガスポート２の内径よりも大きく、前記差込部６１ｂの外径は、下端部３ａの内径よりも大きく、前記ガスポート２の内径よりも小さくなっている。前記位置ずらし治具６１の材質は、前記位置ずらし治具５５同様、前記下端部３ａを損傷しない様に、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール、ポリアミド等の合成樹脂が用いられることが好ましい。

前記位置ずらし治具６１を用いてガスノズル３を取外す場合は、スリーブ１４、外端側ナット１７を取除き（図１０参照）、該外端側ナット１７を再び外端部６ｂ（図３参照）に螺着する。この場合、前記外端側ナット１７は前記差込部６１ｂを挿入する場合のガイドとして機能する。

前記位置ずらし治具６１の前記差込部６１ｂを前記継手本体６に挿通し、更に押込む。前記下端部３ａが前記差込部６１ｂに押され、マニホールドフランジ１の中心に向って移動する。尚、前記差込部６１ｂの長さは、前記フランジ部６１ａが継手本体６に突当った状態で、前記下端部３ａが所要量突出する様に設定する。

前記位置ずらし治具６１により、前記下端部３ａをずらせる場合、前記差込部６１ｂは前記下端部３ａの端面に当接し、作用する力は端面に垂直となるので、又前記位置ずらし治具６１は合成樹脂であるので、前記下端部３ａを損傷する可能性が極めて小さい。

（付記）
又、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と、該処理室内にガスを供給するガスノズルと、該ガスノズルを覆っているノズル支持具と、前記ガスノズルと前記ノズル支持具との間に設けられた前記ガスノズルを保持する保持具と、前記保持具に保持された前記ガスノズルの位置を、前記ノズル支持具からずらす為の位置ずらし治具とを有することを特徴とする半導体製造装置。

（付記２）前記位置ずらし治具は、前記ノズル支持具に差込む部位を前記ノズル支持具よりも小さい径とし、前記ノズル支持具に差込まない部位を前記ノズル支持具よりも大きい径とする付記１の半導体製造装置。

（付記３）前記位置ずらし治具の前記ノズル支持具に差込む部位が前記ノズル支持具よりも短いことにより、前記ガスノズルが前記ノズル支持具から落下しない形状とした付記１の半導体製造装置。

（付記４）前記ガスノズルの材質が石英である付記１の半導体製造装置。

（付記５）前記位置ずらし治具の材質がフッ素樹脂である付記１の半導体製造装置。

本発明の実施の形態で用いられる処理炉の概略断面図である。 該処理炉のマニホールドフランジ部分の拡大図である。 該マニホールドフランジのガスポート部分の拡大図であり、ガスノズルの取外し手順を示す断面図である。 ガスノズルの取外し手順を示す断面図である。 ガスノズルの取外し手順を示す断面図である。 本発明に係る位置ずらし治具と継手本体との関係を示す部分断面図である。 他の実施の形態に於けるガスノズルの取外し手順を示す断面図である。 他の実施の形態に於けるガスノズルの取外し手順を示す断面図である。 従来に於けるガスノズルとガス配管との連結部分を示す断面図である。 従来に於けるガスノズルの取外し手順を示す断面図である。 従来に於けるガスノズルの取外し手順を示す断面図である。

符号の説明

１ マニホールドフランジ
２ ガスポート
６ 継手本体
６ａ 内端部
６ｂ 外端部
７ ブッシュ
８ 内端側Ｏリング
９ 内端側ナット
１２ 外端側Ｏリング
１４ スリーブ
１５ フランジ部
１６ 連結部
１７ 外端側ナット
５５ 位置ずらし治具
５５ａ フランジ部
５５ｂ 差込部
６１ 位置ずらし治具
６１ａ フランジ部
６１ｂ 差込部

Claims (1)

1. 基板を処理する処理室と、該処理室にガスを供給するガスノズルと、該ガスノズルを覆い支持するノズル支持部と、該ノズル支持部に固定され、前記ガスノズルを保持するノズル保持具と、該ノズル保持具に保持された前記ガスノズルを前記ノズル支持部からずらす為の位置ずらし治具とを有することを特徴とする基板処理装置。

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