JP2637843B2 - 半導体の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体の製造装置に係り、特に反応管内で化学蒸着に
よりウェハにに薄膜を成長させたり、熱拡散処理を行う
半導体の製造装置に関し、 反応管の交換を迅速かつ安全に行うことを目的とし
て、 反応管と、該反応管の両端に設けられ、該反応管を密
閉する一対の封止部材と、該一対の封止部材の間で前記
反応管の周囲に配設され、該反応管の長手方向に沿って
開閉可能な加熱部材と、該加熱部材を開口し、前記反応
管と前記封止部材を離間させ、前記反応管を交換する交
換装置とを有してなる半導体の製造装置において、前記
交換装置が、前記加熱部材を開閉する開閉手段と、前記
封止部材を前記反応管に接合又は前記反応管より離間す
る封止部材移動手段と、前記開閉手段及び前記封止部材
移動手段の動作を制御する制御手段とを有する構成とす
る。

〔産業上の利用分野〕

半導体の製造装置に係り、特に反応管内で化学蒸着に
よりウェハに薄膜を成長させたり、熱拡散処理を行う半
導体の製造装置に関する。

CVD（Chemical Vapor Deposition System）装置や拡
散装置において、反応管は洗浄周期をもって交換される
ものである。また、近年のウェハの大口径化、クリーン
化、自動化が進行していくに伴い、装置の大型化が顕著
である。そのため、付帯作業の安全性、修理時間の短
縮、容易化が必要とされる。

〔従来の技術〕

従来、反応管、反応管の両端に設けられ反応管を密閉
するマニホルド、反応管の周囲に配置されたヒータから
なる半導体の製造装置において反応管の長手方向に開閉
可能なヒータは本出願人により特開昭59−182294に開示
されている。ところが、反応管は一定の洗浄周期で交換
される。しかして、その場合はヒータを開口し、マニホ
ルドを反応管から離間させ、反応管を交換する作業を手
動で行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、手動で処理するのは煩雑であるという課題が
あった。更に、手動で交換すると、交換された反応管を
所定位置に位置決めする精度が低いためにリークがない
ように何度も繰り返し位置決め作業を行う必要があり時
間がかかるという課題があった。

また、気相成長は多段化工程で行われる傾向にあり、
手動で処理すると、反応管内に塵埃等の進入を招きその
後の処理に支障をきたすという課題があった。

加えて、反応管の両端のマニホルドを離間させる際に
マニホルドが劣化していれば交換が困難であり、また危
険であるという安全上の課題もあった。

そこで、反応管の交換を迅速かつ安全に行うことを目
的として、以下の手段を設けた。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明では、 反応管と、 該反応管の両端に設けられ、該反応管を密閉する一対
の封止部材と、 該一対の封止部材の間で前記反応管の周囲に配設さ
れ、該反応管の長手方向に沿って開閉可能な加熱部材
と、 該加熱部材を開口し、前記反応管と前記封止部材を離
間させ、前記反応管を交換する交換装置とを有してなる
半導体の製造装置において、 前記交換装置が、 前記加熱部材を開閉する開閉手段と、 前記封止部材を前記反応管に接合又は前記反応管より
離間する封止部材移動手段と、 前記開閉手段及び前記封止部材移動手段の動作を制御
する制御手段とを有する構成とした。

〔作用〕

交換装置により、加熱部材が開口し、反応管から封止
部材が離間されて、交換装置が反応管を新しい反応管と
交換する。また、交換装置は反応管と治具を一体に交換
する。

〔実施例〕

第１図乃至第３図を参照して本発明による半導体の製
造装置の一実施例を説明する。本実施例では本発明をCV
D装置に適用する。

第１図は本発明で使用する反応管を示す。反応管１は
その両端にシールアダプタ２を有する。シールアダプタ
２は反応管１と後述する可動フランジ10とが接合する部
分に配設される反応管１を保護する金属製の治具であ
り、例えばステンレス製で形成される。反応管１は後述
するように可動フランジ10と接触・離脱を繰り返され
る。そのため、治具により直接反応管１を可動フランジ
10と接合させて反応管１が破損するの防いでいる。シー
ルアダプタ２は第４図（Ａ）に示すようにクランプ2aと
リング2bとよりなる。リング2bはシール面３で反応管１
と同心円の断面を有し、所定幅で切除され、所定半径の
同心円断面の開口部４を有する。かかる開口部４を介し
て反応管１内にCVD用の反応ガスを導入する。リング2b
は略対称にリング2bの円周上に配置された４つのクラン
プ2aにより反応管１に固定される。但し、クランプ2aの
数は４つに限定されない。また、シールアダプタ２は図
に表れない切り欠きを有し、保持部12と係合して、後述
するように交換された反応管１を所定の位置へ位置決め
する役割も果たす。反応管１は真空にして使用されるた
め、適正に可動フランジ10に位置決めされなければなら
ないからである。

本発明では図示しない制御装置により反応管１の交換
が制御される。反応管１は可動フランジ10を離間させ、
ヒーター11を開口し、アーム14により交換される。逆の
順序により所定位置に位置決めされる。以下、第６図及
び第７図を参照して制御装置による反応管１の交換機構
を説明する。

第６図は反応管１を取り出す時の制御装置の動作シー
ケンスを示すフローチャートである。

反応管１の取り出しが命令されると工程601において
図示しないカーテンが開けられる。ここで、カーテンと
は、半導体の製造装置において反応管１が収納されるCV
D装置を他の反応装置と温度その他で隔離する部材をい
う。

工程601によりカーテンが開けられると、工程602にお
いてクランプ2aと可動フランジ10との固定が解除され
る。具体的にはシール部脱着機構の一部としてシールア
ダプタ２は可動フランジ10の可動側フランジ７より離間
される。以下に第２図（Ａ）及び（Ｂ）を参照してシー
ル部脱着機構を説明する。

第２図（Ａ）及び第２図（Ｂ）に示すように、反応管
１及びシールアダプタ２の端部は夫々が係合するよう図
示するような断面を有する。但し、両者が係合すればそ
の形状は問わず、例えば互いに係合する凹凸状に各断面
が形成されていてもよい。シールアダプタ２はオーリン
グ５を介して反応管１と圧着される。尚、反応管１を密
封できればオーリング３の配置位置は問わない。

可動フランジ10は、シリンダ６、可動側フランジ７、
固定側フランジ８及びベロー９よりなる。可動側フラン
ジ７と固定側フランジ８との間にはシリンダ６及びベロ
ー９が設けられている。可動側フランジ７はシールアダ
プタ２とオーリング５を介して圧着し、反応管１と同心
円の断面を有する。また、可動側フランジ７はシールア
ダプタ２と同様、所定半径で除去された開口部４を有す
る。

固定側フランジ８は第３図（Ａ）に示すようにマニホ
ルド15に固定されている。かかるマニホルド15によりCV
D用の反応ガスが可動フランジ10を介して反応管１内に
導入される。固定側フランジ８も可動側フランジ７に対
応した開口部を有し、ベロー９により両開口部が接続さ
れる。ベロー９は、前記反応ガスを反応管１に導入する
とともに可動側フランジ７を固定側フランジ８に近接さ
せ、可動側フランジ７をシールアダプタ２から離間させ
る役割も担う。

一方、シリンダ６は可動側フランジ７と固定側フラン
ジ８との間に配置される。シリンダ６は例えば汎用のエ
アシリンダからなり、エアの圧力（空圧）によりピスト
ンを伸縮させる構成である。前記制御装置により空圧が
制御される。本実施例ではエアシリンダは５〜6kg/cm²
にて駆動し、駆動ガスのN₂は図示しないレギュレータを
介して供給される。これにより、シリンダ６は可動側フ
ランジ７のシールアダプタ２への圧着・離間を調節す
る。以下にシール部脱着機構を説明する。

第２図（Ａ）は可動側フランジ７がシールアダプタ２
に圧着している状態を示す。可動側フランジ７をシール
アダプタ２に圧着する時は、シリンダ６は図示しない制
御装置の命令により可動側フランジ７を押圧する。それ
により、ベロー９が可動側フランジ７を固定側フランジ
８からシールアダプタ２へ移動させ、オーリング５を介
して可動側フランジ７をシールアダプタ２に圧着する。
シリンダ６の押圧力は前記制御装置により制御される。
可動側フランジ７がシールアダプタ２に圧着すると、固
定側フランジ８の開口部よりウェハが反応管１内に導入
される。ウェハ導入後はマニホルド15の他端が図示しな
いキャップにより密閉されて反応ガスと反応しCVDが行
われる。なお、拡散装置においてもウェハが反応管内に
導入されて常圧状態で熱雰囲気にウェハをさらすことに
より熱拡散される。

第２図（Ｂ）は可動側フランジ７がシールアダプタ２
より離間している状態を示す。反応管１を交換する時は
図示しない制御装置の命令によりシリンダ６が可動側フ
ランジ７を吸引する。そして、オーリング５の圧着を解
除し、ベロー９が可動側フランジ７をシールアダプタ２
から固定側フランジ８に反応管１の長手方向に移動させ
る。その結果、可動側フランジ７がシールアダプタ２か
ら離間する。シリンダ６の吸引力も前記制御装置により
制御される。なお、可動フランジ10は反応管１の両端に
設けられている。

可動フランジ10と反応管１との固定が解除されると、
工程603において可動フランジ10が反応管１より離間さ
れる。続いて、工程604がヒーター11は反応管１の長手
方向に開口される。第３図（Ｂ）に示すように、ヒータ
11は上下に２分割できる。第５図（ａ）及び第５図
（ｂ）に示すように、ヒーターの上部はワイヤ20、プー
リー21を介してモーター22に接続される。これによりモ
ーター22がワイヤ20を巻き取る動作に応答してヒーター
11の上部が開口する。プーリー21及びモーター22は装置
の架台に固定されている。なお、ワイヤ20、プーリー21
及びモーター22の数は限定されない。第３図（Ｂ）はヒ
ーター11が反応管１の長手方向に分割されるときの断面
を示す。ヒーター11は例えば特開昭59−182294に示すよ
うな分割ヒーターを用いる。本実施例ではヒーター11は
通常60度程度分割する。

工程601から工程604に平行して工程605の処理が実行
され、エレベータが移動される。エレベータは反応管を
床より一定高さ移動させる部材である。なお、これにつ
いては後述する。

工程601乃至604及び工程605終了後に工程606が実施さ
れ、反応管１を保持するアーム14が反応管１に当接す
る。第３図（ｃ）に示すように、アーム14が反応管１の
両側から反応管１の端部と係合する。第３図（Ａ）で示
すように反応管１はヒーター11よりも長い。本実施例で
は、ヒーター11の長さは約1400mmで反応管１の長さは約
1500mmである。そのため、アーム14はヒーター11の端部
から反応管１の端部までの間にあるアーム保持位置13で
反応管１と係合する。アーム14はアーム保持位置13の下
方まで図示しない移動手段により移動され、その後工程
607により上方に移動されて反応管１と係合する。アー
ム14に設けられた反応管１との係合部はテフロン系樹脂
の凹形とされており、反応管１が嵌合できる形に形成さ
れている。もっとも、反応管１を損傷しないように保持
できるものであればその形状は問わない。

また、前記移動手段はアーム14が反応管１を保持でき
れば、本実施例のようにアーム14を伸縮させながら移動
させなくてもよい。最後に、第３図（Ｄ）に示すよう
に、工程607において、反応管１を保持したアーム14が
ヒーター11から離脱できる位置まで上昇する。そして、
工程608において、反応管１が離脱される。離脱後はア
ーム14は移動手段により反応管の交換位置まで移動す
る。ヒーター11から取り出された反応管１は工程612に
よりエレベータで床より約1300mmの高さに移動され、そ
こでオペレータが洗浄室へ運搬する。尚、工程612と平
行して実行される工程609においてヒーター11は閉じら
れ、工程610においてクランプ2bが固定され、工程611に
おいてカーテンが閉じられる。これにより、反応管１は
装置内から取り出される。

一方、交換された反応管１を装置内に組み込む時は第
７図に示すようなフローチャートに基づいて制御され
る。なお、同一工程は原則として同一内容を意味するた
め重複説明は省略する。

交換された反応管１の組み込み開始が命令されると工
程613において、あらかじめ洗浄されてリセットされた
反応管１がエレベータで移動される。また、これに平行
して工程601においてカーテンが開けられ、工程602にお
いてクランプが固定され、工程603において可動フラン
ジが脱離され、工程604においてヒーター11が開口され
る。続いて、工程614において反応管１を保持したアー
ム14がヒーター11の開口部まで移動され、工程615にお
いてアーム14が降下して反応管１がヒーター11上に載置
され、工程616においてアーム14が退避される。その
後、工程612においてエレベータが所定位置まで戻り、
それと平行して工程609においてヒーター11が開口し、
工程610においてクランプ2bが固定される。工程617にお
いて可動フランジ10の可動側フランジ７が上述したシー
ル部脱着機構に基づきシールアダプタ２に接合され、最
後に工程611においてカーテンが閉じられて終了する。
なお、本実施例ではオペレータが反応管の交換を行う
が、機械により自動で行ってもよい。これより、反応管
１は機械により自動的に交換され、所定位置に配置され
る。人手を介さずに交換されるのでウェハがCVDを施さ
れる反応管１内を清潔に保つことができる。

最後に本発明の位置決め機構を説明する。第４図に示
すように、反応管１の位置決めはシールアダプタ２の切
り欠きと保持部12が係合してなされる。反応管１は狭い
スペースでの脱着のため左右と円周上のズレによりうま
くセットされない。このため、上記切り欠きの位置を反
応管１のセット位置を目印としている。これにより、可
動側フランジ７は所定位置に両側から反応管１をクラン
プするため、シール面とオーリングが略平行となり、反
応管１内部の真空が保てる。これにより、従来よりも交
換された反応管の位置決め精度が向上するため、従来の
ように繰り返し位置決め作業を行う必要がなく迅速処理
が図れる。

〔発明の効果〕

以上、本発明によれば、反応管の交換が機械により行
われるので、処理の画一性・迅速性・安全性を高められ
る。また、反応管内のクリーン化が図れ、ウェハの反応
のための清潔な環境が確保される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による反応管の構成図、 第２図はシール部脱着機構を説明する図、 第３図は反応管の交換機構を説明するための図、 第４図は反応管の位置決め機構を説明するための図、 第５図はヒーターの分割を説明するための図、 第６図は反応管を取り出す時の動作シーケンスを表すフ
ローチャート、 第７図は反応管を組み込む時の動作シーケンスを表すフ
ローチャートである。 図において、 １は反応管、 ２はシールアダプタ、 ３はシール面、 ４はシールアダプタの開口部、 ５はオーリング、 ６はシリンダ、 ７はシール部、 ８は接続部、 ９はベロー、 10は可動フランジ、 11はヒーター、 12は保持部、 13はアーム保持位置、 14はアーム、 15はマニホルド、 20はワイヤ、 21はプーリー、 22はモーター を示す。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応管（１）と、 該反応管（１）の両端に設けられ、該反応管（１）を密
   閉する一対の封止部材（７）と、 該一対の封止部材（７）の間で前記反応管（１）の周囲
   に配設され、該反応管（１）の長手方向に沿って開閉可
   能な加熱部材（11）と、 該加熱部材（11）を開口し、前記反応管（１）と前記封
   止部材（７）を離間させ、前記反応管（１）を交換する
   交換装置とを有してなる半導体の製造装置において、 前記交換装置は、 前記加熱部材（11）を開閉する開閉手段（22）と、 前記封止部材（７）を前記反応管（１）に接合又は前記
   反応管（１）より離間する封止部材移動手段（６）と、 前記開閉手段（22）及び前記封止部材移動手段（６）の
   動作を制御する制御手段とを有することを特徴とする半
   導体の製造装置。
2. 【請求項２】前記交換装置は、 開口した前記加熱部材（11）から前記反応管（１）を離
   間する手段（14）を有する請求項１記載の半導体の製造
   装置。
3. 【請求項３】前記交換装置は、 交換された前記反応管を所定位置に位置決めする位置決
   め手段（12）を有する請求項１または２記載の半導体の
   製造装置。
4. 【請求項４】前記位置決め手段（12）は、 前記封止部材（７）との接合部に反応管（１）を保持す
   る治具（２）上に形成された第１の係合部と、 基板に固定されて前記第１の係合部と係合する第２の係
   合部（12）とよりなる請求項３記載の半導体の製造装
   置。