JP5461760B2 - Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子の堆積膜を形成する半導体製造装置及び半導体製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor manufacturing method for forming a deposited film of a semiconductor element.
昨今はTFT(薄膜トランジスタ)等の半導体素子を搭載した製品の大型化が進んでおり、それに伴って半導体製造装置も必然的に大型化が進んでいる。 In recent years, the size of products equipped with semiconductor elements such as TFTs (thin film transistors) is increasing, and accordingly, the size of semiconductor manufacturing apparatuses is inevitably increasing.
しかしながら、装置を設置する敷地面積の確保や、投資可能な設備予算には限界があるため、可能な限り小さな設置空間において低予算で大型化した半導体を製造するのが理想的である。 However, since there is a limit to the area of the site where the apparatus is installed and the equipment budget that can be invested, it is ideal to manufacture a large semiconductor with a low budget in the smallest possible installation space.
そして、装置のコンパクト化及びコストの低減化が図られた従来の半導体製造装置(成膜装置)が、例えば特許文献1や特許文献2に開示されている。これらの半導体製造装置はマルチチャンバ方式と呼ばれている。
For example,
マルチチャンバ方式とは、処理対象物(基板)の出し入れを行うロードロックチャンバに、処理対象物を搬送する搬送待機チャンバを設け、このロードロックチャンバを取り巻くようにプロセスチャンバ(成膜チャンバ)を配置し、搬送待機チャンバを介してロードロックチャンバとプロセスチャンバとを連結する方式である。このマルチチャンバ方式の半導体製造装置では、たとえ一つのチャンバが故障しても、その他のチャンバによって半導体の製造を続行することができ、装置全体を停止させる必要がないという利点を有している。 In the multi-chamber method, a load waiting chamber for transferring a processing object is provided in a load lock chamber for taking in and out the processing object (substrate), and a process chamber (film forming chamber) is arranged so as to surround the load lock chamber. In this method, the load lock chamber and the process chamber are connected via the transfer standby chamber. This multi-chamber semiconductor manufacturing apparatus has an advantage that even if one chamber breaks down, semiconductor manufacturing can be continued in another chamber, and the entire apparatus does not need to be stopped.
特許文献1のマルチチャンバ方式の半導体製造装置には、一つ以上のロードロックチャンバと、ロードロックチャンバの個数以上の個数のプロセスチャンバとが設けられており、生産に寄与しないロードロックチャンバを共通化することによって装置のコンパクト化とコストの低減化が図られている。
The multi-chamber semiconductor manufacturing apparatus of
また特許文献2のCVD装置には、複数のプロセスチャンバ(成膜チャンバ)が開口部を同じ方向に向けて列状に配置され、移動することによって各プロセスチャンバの開口部と対向可能な開口部を有するロードロックチャンバ(移動用チャンバ)が設けられ、ロードロックチャンバが各プロセスチャンバと連結される構造のマルチチャンバシステムが開示されている。
ところで、特許文献1に開示されているマルチチャンバシステムでは、複数のプロセスチャンバが搬送待機チャンバと常時接続されているので、両チャンバ間の気密保持は良好であり、チャンバ内外に空気がリークする恐れは少ないが、ロードロックチャンバに加え、余分な搬送待機チャンバが必要であるために設備費は高価となる。また、搬送待機チャンバから各プロセスチャンバへの搬送方向が放射状に広がっており、搬送機構が複雑で位置制御も困難であり、様々なトラブルが発生し易く、製品の生産効率の観点から改善の余地が多々残されている。また、各チャンバが固定されるため、レイアウトを変更する場合に迅速に対応することができず、その際には新たに別のマルチチャンバシステムを構築せざるを得ない。そのため、特許文献1に開示されている構成は、装置の拡張性(すなわち、生産量拡大による増設)や設備費用の面で不利である。
By the way, in the multi-chamber system disclosed in
これに対して特許文献2に開示されているCVD装置では、複数基の成膜チャンバを並列配置し、独立して設けられた移動用チャンバが各成膜チャンバ近傍へ移動し連結および密閉するように構成されている。移動用チャンバの進行方向と連結方向の搬送機構を各々独立して設けることによって構成の簡素化が図られており、トラブル発生頻度が小さく、生産効率の低下の懸念も少ない。 On the other hand, in the CVD apparatus disclosed in Patent Document 2, a plurality of film forming chambers are arranged in parallel, and independently provided moving chambers move to the vicinity of each film forming chamber to be connected and sealed. It is configured. By providing the transfer mechanism in the moving direction and the connecting direction of the moving chamber independently, the configuration is simplified, the frequency of trouble occurrence is low, and there is little fear of a decrease in production efficiency.
しかし、移動用チャンバと成膜チャンバが各々独立しており、必要に応じて両者が連結及び密閉されるように構成されていて常時接続されていないため、両チャンバ間の密閉性の確保に課題が残っている。特に半導体製造装置が大型化するほどこの問題は深刻である。 However, since the transfer chamber and the film forming chamber are independent of each other and are configured to be connected and sealed as necessary and are not always connected, there is a problem in ensuring the sealing between the two chambers. Remains. In particular, this problem becomes more serious as the semiconductor manufacturing apparatus becomes larger.
すなわち、特許文献2のCVD装置では、Oリング(断面形状を問わず)等のシール部材を用いて両チャンバの連結及び密閉が図られている点に問題を有する。外力を加えて押圧変形したOリングが両チャンバに接触し、その接触面積を確保することにより両チャンバ間の密閉が得られるが、密閉に必要な推力はOリングの周長,直径もしくは断面寸法,硬度を勘案して決定され、シール可能な範囲はシール部材の径もしくは断面寸法,硬度,推力から決定される。 That is, the CVD apparatus of Patent Document 2 has a problem in that both chambers are connected and sealed using a sealing member such as an O-ring (regardless of cross-sectional shape). O-rings that have been deformed by applying external force come into contact with both chambers, and sealing the two chambers is ensured by securing the contact area. The thrust required for sealing is the circumference, diameter, or cross-sectional dimensions of the O-ring. The sealable range is determined from the diameter or cross-sectional dimension, hardness, and thrust of the seal member.
装置が大型化するほど両チャンバに対するシール部材の密着部分の長さが増大し、これに伴って両チャンバ間を密閉するのに必要な推力が増すため、従来の半導体製造装置では、大きな推力を提供することができる推力装置が必要とされていた。そこで推力装置として油圧シリンダを採用すると大きな推力を得ることができるが、油分は半導体の性能を低下させるので半導体を製造する環境下において油圧シリンダを使用するのは好ましくない。 As the size of the device increases, the length of the close contact portion of the seal member with respect to both chambers increases, and as a result, the thrust required to seal between the chambers increases. There was a need for a thrust device that could be provided. Therefore, when a hydraulic cylinder is employed as the thrust device, a large thrust can be obtained. However, since the oil component deteriorates the performance of the semiconductor, it is not preferable to use the hydraulic cylinder in an environment for manufacturing a semiconductor.
また、確実な密閉性を得るために、シール面の十分な平滑度を確保するのも困難であり、たとえ精密な加工が可能であっても相当な加工費用がかかってしまう。 In addition, it is difficult to ensure sufficient smoothness of the sealing surface in order to obtain a reliable sealing property, and even if precise processing is possible, considerable processing costs are required.
さらに装置の組立精度や据付精度も両チャンバ間の密封性に重大な影響を及ぼす。すなわち密封性の確保は、Oリングの線径と収縮代に依存している為、装置が大型化するほどその許容範囲は狭くなる。加えて、駆動装置により駆動される移動用チャンバが、精度よく所定位置で停止することが要求されるが、停止位置がずれた場合には、密封性の確保は、Oリングの線径と収縮代に依存しなければならない。 Furthermore, the assembly accuracy and installation accuracy of the apparatus have a significant influence on the sealing performance between the two chambers. That is, since the sealing performance depends on the O-ring wire diameter and the shrinkage allowance, the allowable range becomes narrower as the apparatus becomes larger. In addition, the moving chamber driven by the driving device is required to stop at a predetermined position with high precision. However, when the stop position is shifted, the sealing performance is ensured by the wire diameter and contraction of the O-ring. You must depend on your teenager.
Oリングの収縮代は数ミリ程度の許容量しかなく、大型化した装置において両チャンバ間の密封を確保するのは極めて困難である。すなわち、両チャンバが、ちょうど平行に対向配置されるとは限らず、いかに平行な配置となるように心掛けても、多くの場合は左右又は上下に傾斜してしまい、Oリングの両チャンバへの密着が部分的に不十分となる。これを解消するには、移動用チャンバをさらに成膜チャンバに押し付け、既に部分的には十分な密着性を確保できている部分をさらに押圧し、密着が不十分な部分の密着性を確保するしかない。 The shrinkage allowance of the O-ring is only an allowance of about several millimeters, and it is extremely difficult to secure a seal between both chambers in a large-sized apparatus. In other words, the two chambers are not necessarily arranged to face each other in parallel, but no matter how much they are arranged in parallel, in many cases, they are inclined to the left or right or up and down, and the O-ring Adhesion is partially insufficient. In order to solve this problem, the moving chamber is further pressed against the film forming chamber, and a part that has already secured sufficient adhesion is further pressed to ensure adhesion of an insufficiently adhered part. There is only.
しかし上述したように、Oリングの収縮代は数ミリ程度の許容量しかなく、装置が大型化するほど両チャンバの平行度を向上させなければ全周に渡って確実な密着性を確保することはできなくなる。また、たとえ密着性が確保できたとしても、Oリングを部分的に無理に押圧変形させることになり、Oリングの耐久性が低下してしまう。さらに、装置を大型化するほど両チャンバ間を密閉するのに必要な移動用チャンバの推力が増大し、巨大な推力発生装置が必要になり、設備費用や推力発生装置の設置空間が増大化してしまう。 However, as described above, the contraction allowance of the O-ring is only an allowance of about several millimeters, and as the apparatus becomes larger, if the parallelism of both chambers is not improved, reliable adhesion is ensured over the entire circumference. Can not. Moreover, even if adhesion can be ensured, the O-ring will be partially pressed and deformed, and the durability of the O-ring will be reduced. Furthermore, the larger the size of the device, the greater the thrust of the moving chamber required to seal between the two chambers, which necessitates a huge thrust generator, increasing the equipment cost and installation space for the thrust generator. End up.
また別の問題として、Oリングを使用する場合の、締付力(推力)を下げるには、Oリングの硬度を下げる必要があり、硬度を下げると摩耗し易くなって粉塵が生じ易くなり、その結果、半導体を製造するための清浄な環境を保つことが困難になる。ここで粉塵発生を抑制するためにグリースを使用しても、このグリース自体が清浄な環境を汚染する恐れがある。 As another problem, in order to reduce the tightening force (thrust) when using an O-ring, it is necessary to reduce the hardness of the O-ring. As a result, it becomes difficult to maintain a clean environment for manufacturing semiconductors. Even if grease is used to suppress dust generation, the grease itself may contaminate a clean environment.
そこで本発明では、装置が大型化しても、成膜チャンバと移動用チャンバの密着性を容易に確保することができる半導体製造装置を提供することを課題としている。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus capable of easily ensuring adhesion between a film formation chamber and a transfer chamber even when the apparatus is enlarged.
請求項1の発明は、密閉及び開放することができる第一開口部を有していて内部を真空にすることが可能な少なくとも一つの第一チャンバと、前記第一開口部と対向する第二開口部を有する移動可能であって内部を真空にすることが可能な少なくとも一つの第二チャンバとを備えており、前記第一開口部と第二開口部とが気密を保ち連結されて第二チャンバ側から第一チャンバ側へ半導体素材を移動させ、第一チャンバ内で半導体が製造される半導体製造装置において、第一開口部と第二開口部の間に自己膨張型シール部材を設け、第一開口部と第二開口部とが自己膨張型シール部材に密着した際における第一チャンバと第二チャンバに掛かる反力を支える支持手段を設け、前記支持手段を駆動する駆動手段を設け、前記駆動手段は、支持手段を、第一開口部と第二開口部とが離反不能になる支持状態にしたり、第一開口部と第二開口部とが離反可能になる解除状態にすることができ、支持手段が支持状態のときに、開口部が所定の範囲で移動可能であることを特徴とする半導体製造装置である。
ここで自己膨張型シール部材とは、内部に中空部を有し、この中空部内に気体あるいは液体(流体)が供給されることによって膨張し、又は外側へ突出して相手側に密着するシール部材である。
The invention of
Here, the self-expanding seal member is a seal member that has a hollow portion inside and expands when a gas or liquid (fluid) is supplied into the hollow portion, or protrudes outward and closely contacts the other side. is there.
本発明の半導体製造装置では、第一チャンバ(成膜チャンバ)の第一開口部と第二チャンバ(移動用チャンバ)の第二開口部の間に自己膨張型シール部材を設けたので、両者間の気密を良好に保つことができる。よって、半導体を良好な環境下で製造することができるようになる。また、自己膨張型シール部材を設けることにより、移動可能な第二チャンバの駆動源は、第二チャンバを第一チャンバの近傍に移動させるだけでよく、低出力のものを採用することができ、設備費用を抑制することができる。さらに、自己膨張型シール部材は膨張するので変形量が大きく、その結果、第一開口部と第二開口部の間が極めて良好に密閉されるので、第一開口部と第二開口部の表面の加工精度の許容度が大きくなり、加工コストを低減することができる。加えて、半導体製造装置が大型化しても従来ほどシビアな組立精度と据付精度とが要求されず、組立て及び据付けに要する手間と費用とを削減することができる。 In the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, the self-expanding seal member is provided between the first opening of the first chamber (deposition chamber) and the second opening of the second chamber (movement chamber). Airtightness can be kept good. Therefore, the semiconductor can be manufactured in a favorable environment. In addition, by providing a self-expanding seal member, the movable second chamber drive source can be a low power output by simply moving the second chamber to the vicinity of the first chamber, Equipment costs can be reduced. Furthermore, since the self-expanding seal member expands, the amount of deformation is large, and as a result, the space between the first opening and the second opening is very well sealed. The tolerance of the machining accuracy increases, and the machining cost can be reduced. In addition, even when the size of the semiconductor manufacturing apparatus is increased, the severer assembly accuracy and installation accuracy are not required as in the past, and the labor and cost required for assembly and installation can be reduced.
本発明では、第一開口部と第二開口部とが自己膨張型シール部材に密着した際における第一チャンバと第二チャンバに掛かる反力を支える支持手段を設けたので、第一開口部と第二開口部の間の密着性がさらに安定し、半導体を良好な環境下で製造することができるようになる。 In the present invention, since the first opening and the second opening are provided with supporting means for supporting the reaction force applied to the first chamber and the second chamber when the first opening and the second opening are in close contact with the self-expanding seal member, The adhesion between the second openings is further stabilized, and the semiconductor can be manufactured in a favorable environment.
請求項2の発明は請求項1の発明において、第一開口部と第二開口部の自己膨張型シール部材が密着する部分の全周長さが2メートル以上であることを特徴とする半導体製造装置である。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the total circumference of the portion where the self-expanding seal member of the first opening and the second opening is in close contact is 2 meters or more. Device.
本発明では、第一開口部と第二開口部の自己膨張型シール部材が密着する部分の全周長さが2メートル以上の大型の半導体製造装置において実施すると、より顕著な効果を奏することができる。すなわち、従来の半導体製造装置であれば、第一開口部と第二開口部のサイズが大きくなるほど両者の組立精度や据付精度の許容度が小さくなるが、本発明を実施すると、従来では密着性を確保するのが極めて困難な大きさの半導体製造装置であっても、第一開口部と第二開口部とを極めて良好に密着させることができるようになる。 In the present invention, when implemented in a large semiconductor manufacturing apparatus in which the entire circumference of the portion where the self-expanding seal member of the first opening and the second opening is in close contact is 2 meters or more, a more remarkable effect can be obtained. it can. That is, in the case of a conventional semiconductor manufacturing apparatus, as the size of the first opening and the second opening is increased, the tolerance of assembly accuracy and installation accuracy of both is reduced. Even in a semiconductor manufacturing apparatus of a size that is extremely difficult to ensure, the first opening and the second opening can be brought into very good contact.
請求項3の発明は請求項1又は請求項2の発明において、第一チャンバと第二チャンバとが連結された際における自己膨張型シール部材の第一開口部と第二開口部への密着幅が3センチメートル以上であることを特徴とする半導体製造装置である。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, when the first chamber and the second chamber are connected, the contact width between the first opening and the second opening of the self-expanding seal member Is a semiconductor manufacturing apparatus characterized by being 3 centimeters or more.
従来の構成では、シール部材と両チャンバ間に異物が介在することは全く許されなかったが、本発明では、第一チャンバと第二チャンバとが連結された際における自己膨張型シール部材の第一開口部と第二開口部への密着幅が3センチメートル以上であるので、第一開口部又は第二開口部と自己膨張型シール部材の間に異物が噛み込んでも、確実な密着性を得ることができる。 In the conventional configuration, no foreign matter is allowed between the seal member and both chambers. However, in the present invention, the first of the self-expanding seal member when the first chamber and the second chamber are connected is used. Since the adhesion width between the one opening and the second opening is 3 centimeters or more, even if a foreign object is caught between the first opening or the second opening and the self-expanding seal member, reliable adhesion is ensured. Can be obtained.
請求項4の発明は請求項1乃至請求項3のうちのいずれかの発明において、第一開口部と第二開口部の自己膨張型シール部材が密着する部位の面粗度Raが6.3μm以下であることを特徴とする半導体製造装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the surface roughness Ra of the portion where the self-expanding seal member of the first opening and the second opening is in close contact is 6.3 μm. The semiconductor manufacturing apparatus is characterized by the following.
本発明では、第一開口部と第二開口部の自己膨張型シール部材が密着する部位の面粗度Raを6.3μm以下としたので、自己膨張型シール部材によって第一開口部と第二開口部の間の気密性を確実に確保することができる。 In the present invention, since the surface roughness Ra of the first opening and the second opening where the self-expanding seal member is in close contact is set to 6.3 μm or less, the first opening and the second opening are separated by the self-expanding seal member. Airtightness between the openings can be reliably ensured.
請求項5の発明は請求項1乃至請求項4のうちのいずれかの発明において、第一開口部と第二開口部の少なくともどちらか一方に自己膨張型シール部材を設置したことを特徴とする半導体製造装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, a self-expanding seal member is provided in at least one of the first opening and the second opening. A semiconductor manufacturing apparatus.
本発明では、第一開口部と第二開口部の少なくともどちらか一方に自己膨張型シール部材を設置するので、第一開口部と第二開口部の間に独立して自己膨張型シール部材を配置するよりも簡素に半導体製造装置を構成することができる。例えば、第一開口部側か第二開口部側に自己膨張型シール部材を接着,挟持,ボルト締め等によって固着する。 In the present invention, since the self-expanding seal member is installed in at least one of the first opening and the second opening, the self-expanding seal member is provided independently between the first opening and the second opening. A semiconductor manufacturing apparatus can be configured more simply than arrangement. For example, the self-expanding seal member is fixed to the first opening side or the second opening side by bonding, clamping, bolting or the like.
また、自己膨張型シール部材は、第一開口部と第二開口部の両方に設けてもよく、その場合には、自己膨張型シール部材同士が密着するようにしてもよいし、一方が他方の外周側に配置されて二つの自己膨張型シール部材によって第一開口部と第二開口部の間が、二重に連結及び密着するようにしてもよい。 In addition, the self-expanding seal member may be provided in both the first opening and the second opening. In this case, the self-expanding seal member may be in close contact with each other, The first opening and the second opening may be doubly connected and closely adhered to each other by two self-expanding sealing members disposed on the outer peripheral side of the first opening.
請求項6の発明は請求項1乃至請求項5のうちのいずれかの発明において、自己膨張型シール部材の変形を規制する規制部材を設けたことを特徴とする半導体製造装置である。 A sixth aspect of the present invention is the semiconductor manufacturing apparatus according to any one of the first to fifth aspects, further comprising a regulating member that regulates deformation of the self-expanding seal member.
本発明を実施すると、自己膨張型シール部材の自由な変形を抑制し、第一開口部又は第二開口部への密着性を向上させることができる。 If this invention is implemented, the free deformation | transformation of a self-expanding-type sealing member can be suppressed and the adhesiveness to a 1st opening part or a 2nd opening part can be improved.
請求項7の発明は、請求項1乃至請求項6のうちのいずれかに記載の半導体製造装置を用いて半導体を製造することを特徴とする半導体製造方法である。 A seventh aspect of the present invention is a semiconductor manufacturing method, wherein a semiconductor is manufactured using the semiconductor manufacturing apparatus according to any one of the first to sixth aspects.
本発明の半導体製造方法を実施すると、第一チャンバの第一開口部と第二チャンバの第二開口部との間を容易に密封することができる。 When the semiconductor manufacturing method of the present invention is carried out, the space between the first opening of the first chamber and the second opening of the second chamber can be easily sealed.
請求項8の発明は、密閉及び開放することができる第一開口部を有していて内部を真空にすることが可能な第一チャンバと、第二開口部を有する移動可能であって内部を真空にすることが可能な第二チャンバとを備え、半導体素材を第二チャンバ内に収容して搬送し、第二チャンバ内の半導体素材を第一チャンバ内へ移し、第一チャンバ内で半導体を製造する半導体製造装置を使用する半導体製造方法であって、第一チャンバの第一開口部に第二チャンバの第二開口部を近接対向配置させ、第一開口部と第二開口部とが離反不能になる支持状態にしたり、第一開口部と第二開口部とが離反可能になる解除状態にすることができ、且つ駆動手段によって駆動される反力支持手段によって、第一開口部と第二開口部とを離反不能にした後、第一開口部と第二開口部の間で自己膨張型シール部材を膨張させて第一開口部と第二開口部の間を密封する工程を有し、反力支持手段が支持状態のときに、開口部を所定の範囲で移動可能にすることを特徴とする半導体製造方法である。
The invention of
本発明を実施すると、対向する第一開口部と第二開口部とを離反不能にした後に、第一開口部と第二開口部間で自己膨張型シール部材を膨張させるので、自己膨張型シール部材が第一開口部と第二開口部に密着して両者間の気密を保つことができる。よって、第一開口部と第二開口部の間の気密を保つために、従来のように第二チャンバを第一チャンバへ押し付けるための強力な駆動源を備えた駆動装置が不要であり、安価に半導体を製造することができる。 When the present invention is implemented, the self-expandable seal is inflated between the first opening and the second opening after making the first opening and the second opening that face each other impossible to separate. The member can be brought into close contact with the first opening and the second opening to maintain the airtightness between them. Therefore, in order to keep the airtightness between the first opening and the second opening, a driving device having a powerful driving source for pressing the second chamber against the first chamber as in the prior art is unnecessary and inexpensive. A semiconductor can be manufactured.
請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の半導体製造装置において、支持手段は、第一チャンバと第二チャンバのいずれか一方側のチャンバに設けられたクランプ機構であり、前記クランプ機構は、可動部を有し、可動部が、第一チャンバと第二チャンバの他方側のチャンバに係合すると、第一開口部と第二開口部とが離反不能な支持状態となり、可動部が支持状態で自己膨張型シール部材が膨張する前には、可動部と前記他方側のチャンバとの間に、第一チャンバと第二チャンバが離間する方向のクリアランスが生じるように構成するのが好ましい(請求項9)。8. The semiconductor manufacturing apparatus according to
本発明の半導体製造装置では、第一チャンバの第一開口部と第二チャンバの第二開口部の間に自己膨張型シール部材を配置したので、両者間の気密を良好に保つことができる。自己膨張型シール部材を用いることにより、移動可能な第二チャンバの駆動源は、低出力(低推力)のものを採用することができ、設備費用を抑制することができる。
また、本発明の半導体製造方法を実施すると、自己膨張型シール部材によって第一チャンバと第二チャンバの間の気密を良好に保つことができる。また、従来のように第二チャンバを第一チャンバへ押し付ける必要がなく、推力の大きい駆動装置が不要になり、安価に半導体を製造することができる。
In the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, since the self-expanding seal member is disposed between the first opening of the first chamber and the second opening of the second chamber, the airtightness between the two can be kept good. By using the self-expanding seal member, the movable second chamber can be driven with a low output (low thrust) and the equipment cost can be reduced.
Moreover, when the semiconductor manufacturing method of the present invention is carried out, the airtightness between the first chamber and the second chamber can be kept good by the self-expanding seal member. In addition, it is not necessary to press the second chamber against the first chamber as in the prior art, and a driving device having a large thrust is not required, and a semiconductor can be manufactured at low cost.
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明を実施した半導体製造装置1を移動用チャンバ5側から見た全体斜視図である。図2は、図1において移動用チャンバ5が成膜チャンバ15に連結された状態の全体斜視図である。図3は、半導体製造装置1で採用する移動用チャンバ5及びチャンバ移動装置32を成膜室出入口16側から見た斜視図である。
Embodiments of the present invention will be further described below.
FIG. 1 is an overall perspective view of a
図1に示す半導体製造装置1は、後述するガラス製の基体46に半導体層(i層,n層,及びp層)を成膜するものである。半導体製造装置1は、大きく分けて、基体受取・払出装置2と、成膜チャンバ群3と、移動用チャンバ5及びチャンバ移動装置32によって構成されている。このうち、成膜チャンバ群3の各成膜チャンバ15(第一チャンバ)と移動用チャンバ5(第二チャンバ)に本発明の特徴的な構成が設けられている。
The
以下、半導体製造装置1の各構成を上述した順に説明する。
図1に示すように基体受取・払出装置2は、ベース部材4と複数の基体移動装置8とで構成されている。基体移動装置8は、ベース部材4上に高さの低いリブ10が平行に2本配置されて構成されており、2本のリブ10の間にはガイド溝11が形成されている。このガイド溝11の中には、ガイド溝11の長手方向にピニオンギア(図示せず)が一定間隔をあけて複数個設けられている。ピニオンギアは、図示しない駆動源によって回転駆動されるようになっており、後述する基体キャリア72の下部に設けた図示しないラックと係合する。この基体移動装置8と同じ構成の基体移動装置が、各成膜チャンバ15内と移動用チャンバ5内にも設置されている。
Hereinafter, each configuration of the
As shown in FIG. 1, the substrate receiving / dispensing device 2 includes a base member 4 and a plurality of
次に成膜チャンバ群3について図1〜図3及び図4を参照しながら説明する。図4は、移動用チャンバ5から成膜チャンバ15に基体キャリア72が移動する状態を示す移動用チャンバ5と成膜チャンバ15の平断面図である。
Next, the film forming
成膜チャンバ群3は、複数基(図1に示す本実施の形態では4基)の成膜チャンバ15で構成されており、各成膜チャンバ15は、いずれも同じ構造を有している。成膜チャンバ15の外観形状は、図1に示すように天面,底面,左右側面,裏面の5面が囲まれた箱状であり、正面には開口形状が長方形の成膜室出入口16が設けられている。成膜室出入口16の開口縁にはフランジ17が設けられている。
The film forming
成膜室出入口16には、気密性を備えたシャッタ18が設けられている。シャッタ18は、スライド型ゲートバルブと称されるものを採用することができ、水平方向にスライドして成膜室出入口16の開口部(第一開口部)を開閉する。シャッタ18はスライド型ゲートバルブに限定されるものではなく、他に仕切り弁型のシャッタの他、バタフライ弁型のシャッタ等が採用可能である。
The film forming chamber entrance /
成膜チャンバ15の内部には、例えばプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)等の成膜手段によって基体46(後述)に各半導体層を成膜する成膜室22が設けられている。図4に示すように、その成膜室22の内部には、複数のヒータ23a〜23fと、5基の電極25a〜25eが設けられている。すなわち図4において直線(線分)で示されているのがヒータ23であり、長方形で示されているのが電極25である。
Inside the
ヒータ23a〜23fは、いずれも板状の面ヒータであるが、その内部構造は、公知のプラズマCVDに使用されるものと同じであり、例えば板体の内部にシーズヒータが埋め込まれたものや、板面状のセラミックヒータ、或いはハロゲンランプが面状に配置されたもの等を採用することができる。
Each of the
複数のヒータ23a〜23fのうち、両端に配置されるヒータ23aとヒータ23fは、各々成膜室22の内壁に取り付けられ、その他のヒータ23b〜23dは、所定の間隔を開けて成膜室22内に平行に設置されている。
Of the plurality of
一方、電極25a〜25eは、図示しない原料ガス供給源と高周波交流電源に接続されている。基体46(半導体素材)に成膜する際には、成膜に必要な原料ガスが原料ガス供給源から導入され、さらに電極25は高周波交流電源によって所定の電位に設定される。
On the other hand, the
図4に示すように、電極25a〜25eは、前記した複数のヒータ23a〜23fと交互に平行に設置されている。
As shown in FIG. 4, the
前記したように、電極25a〜25eが、複数のヒータ23a〜23fと交互に縦設された結果、成膜室22の内部は、成膜室22の内壁に取り付けられたヒータ23a,電極25a、ヒータ23b,電極25b,ヒータ23c,電極25c,ヒータ23d,電極25d,ヒータ23e,電極25e及び成膜室22の対向する内壁に取り付けられたヒータ23fが平行に設置された状態となっている。
As described above, as a result of the
また成膜室22の内部(底部)には、図示していないが前記した基体受取・払出装置2と同様の構成の基体移動装置が設けられている。成膜室22に設けた基体移動装置の数と設置間隔は、前記した基体受取・払出装置2に設けた基体移動装置8の設置数及び設置間隔と同じである。成膜室22の内部では、図示しない各基体移動装置のガイド溝内に電極25a〜25eが配置される。
Further, although not shown, a substrate moving device having a configuration similar to that of the substrate receiving / dispensing device 2 is provided in the film forming chamber 22 (bottom). The number and installation interval of the substrate moving devices provided in the
また図4に示すように、成膜室22には弁33を介して真空ポンプ(成膜室側減圧装置)34が接続されている。この真空ポンプ34によって成膜室22内は真空或いは大気圧以下の所定の気圧に設定される。
As shown in FIG. 4, a vacuum pump (deposition chamber side pressure reducing device) 34 is connected to the
次に本発明の構成を備えた移動用チャンバ5及びチャンバ移動装置32について、図5〜図11を参照しながら説明する。図5は、移動用チャンバ5の内部を、一部を破断させて表示した斜視図である。図6は、チャンバ移動装置32の断面図である。図7は、移動用チャンバ5の収納室出入口35側から見た部分斜視図である。図8(a)は、移動用チャンバ5のフランジ37の部分正面図であり、図8(b)は、シール部材41の部分断面斜視図である。図9は、移動用チャンバ5のフランジ37のクランプ機構6(反力支持手段)を取り付けた部位の部分拡大図である。図10及び図11は、シール部材41を備えた移動用チャンバ5のフランジ37の断面図である。
Next, the moving
移動用チャンバ5の詳細な構成を、フランジ37側から内部側へ順に説明する。
移動用チャンバ5は、図3に示すように天面、底面、左右側面、裏面の5面を有する箱形状を呈しており、正面には長方形の収納室出入口35(第二開口)が設けられている。その収納室出入口35の開口縁には外向きのフランジ37が設けられている。収納室出入口35の大きさ及び形状は、前記した成膜チャンバ15の成膜室出入口16の大きさ及び形状に合わせて構成されている。また、フランジ37の大きさ及び形状は、成膜チャンバ15のフランジ17に合わせて構成されている。さらに、フランジ37には、本発明の特徴的な構成である自己膨張型のシール部材41が装着されている。
The detailed configuration of the moving
As shown in FIG. 3, the moving
図8(b),図10,図11に示すようにシール部材41は、外側張出部41aと,内側張出部41bと,内部に中空部41cを備えた膨張部41dとで構成されている。図7に示す例ではフランジ37の上辺と下辺,及び左辺と右辺に各々直線状に延びるシール部材41が装着されている。すなわち、シール部材41の外側張出部41a及び内側張出部41bには、各々複数のボルト挿通孔21a及び21bが設けてあり、外側張出部41aはボルト20aでフランジ37の外側の縁の近傍に固定され、内側張出部41bはボルト20bでフランジ37の収納室出入口35側の縁の近傍に固定される。
As shown in FIGS. 8B, 10 and 11, the
シール部材41の、フランジ37のコーナ部分に取り付けられる部分を円弧状に形成すれば、図8(a)に示すようにシール部材41は環状(図8(a)では上半分のみを描写)に形成することができる。
If a portion of the
また、中空部41cには開口部41eが設けてある。開口部41eは、中空部41c内に加圧気体を供給して膨張部41dを膨張させたり、中空部41c内の気体を排出させて膨張部41dを凹ませるための気体の出入口である。よって、開口部41eは、速やかに中空部41c内に気体を供給したり、逆に中空部41c内から気体を排出することができるように、フランジ37の各辺の長手方向に沿って複数個所に設置するのが好ましい。
The
シール部材41をフランジ37の四辺に沿って設置するために、図10,図11に示すように、フランジ37には、シール部材41のボルト挿通孔21a及び21bに対応する位置にねじ穴37a及び37bが設けてある。また、フランジ37には、シール部材41の開口部41eと連通する孔37cが設けてある。
In order to install the
シール部材41は、例えばシリコンゴム,フッ素ゴム,エチレンプロピレンゴム,クロロプレンゴム,ニトリルゴム等の合成ゴムや天然ゴム等の弾性変形可能な素材で構成されている。また、耐圧性を向上させるために、必要に応じてナイロン布等で補強するのが好ましい。
The
また、フランジ37にはシール部材41の膨張部41dの膨張する方向(変形する方向)を規制する外側規制部材19aと内側規制部材19bとが設けてある。外側規制部材19aは、取付部28aと起立部30aとを備えており、図10に示すように取付部28aと起立部30aはL字状を呈している。そして、取付部28aの、シール部材41のボルト挿通孔21aに対応する位置には孔24aが設けてある。すなわち、外側規制部材19aの取付部28aの孔24aと、シール部材41の外側張出部41aのボルト挿通孔21aと、フランジ37のねじ穴37aとが一致している。そしてボルト20aが、孔24aとボルト挿通孔21aとを貫通し、さらにねじ穴37aに螺合し、外側規制部材19aとシール部材41の外側張出部41aはフランジ37に固着される。
Further, the
内側規制部材19bも外側規制部材19aと同様に取付部28bと起立部30bとで構成されており、外側規制部材19aと同様にシール部材41の内側張出部41bと共にボルト20bによってフランジ37に一体に固着される。
Similarly to the outer regulating
外側規制部材19a及び内側規制部材19bは、シール部材41の変形を規制することができる剛性を有する素材で形成されており、例えば形鋼(山型鋼,溝型鋼等)を採用したり、平鋼同士を直角姿勢で溶接して構成することができる。また、強化プラスチック等で構成することもできる。
The
図10に示すように、外側規制部材19aの起立部30aと、内側規制部材19bの起立部30bは、各々膨張部41dの外側と内側に配置されている。膨張部41dは、起立部30aと30bの間に配置されており、起立部30aと30bの起立方向に沿って膨張(変形)することができるようになっている。
As shown in FIG. 10, the standing
前述したフランジ37の孔37cには配管13が気密を保ち挿通されている。配管13の先端部は、シール部材41の開口部41eに接続されている。配管13には、図示しないコンプレッサが接続されており、配管13を介してシール部材41の中空部41c内には加圧気体が供給されたり、中空部41c内の気体を排出したりすることができるようになっている。中空部41c内を出入りするのは、空気や窒素ガス等の人体及び半導体に対して無害な流体であるのが好ましい。
The
配管13を介して中空部41c内に加圧気体が供給され、シール部材41が膨張すると、図11に示すように、膨張部41dは、規制部材19a及び19bによって外側及び内側への膨張(変形)が規制され、規制部材19a及び19bの先端よりも突出量d1だけ突出する。また、中空部41cから気体が排出されると、図10に示すように膨張部41dは、起立部30a及び30bの起立高さより低くなるように収縮するようになっている。実際には、後述する図15に示すように、規制部材19a及び19bの先端から距離d2の位置に成膜チャンバ15のフランジ17が配置されるので、中空部41c内に気体が供給されると、膨張部41dはフランジ17と外側規制部材19a及び内側規制部材19bに密着しながら変形する。
When pressurized gas is supplied into the
図7に示すように、4つの直線形状のシール部材41がフランジ37の各辺に装着され、これらのシール部材41に気体が供給されて膨張変形すると、シール部材41同士が密着するので、シール部材41同士の間の気密は保持される。
シール部材41は、以上のような構成を備えている。
As shown in FIG. 7, four
The
図12(a),(b)は、各々図10とは別のシール部材を備えた移動用チャンバのフランジの断面図である。図12(a)に示すシール部材57の構成は、図10に示すシール部材41のように外側張出部41aと内側張出部41bがない点を除けばシール部材41の構成と同じである。規制部材19a及び19bは、各々ボルト20a,20bで直接フランジ37に固着され、シール部材57は、フランジ37と接触する底面57bがフランジ37に接着されて固着されている。
12 (a) and 12 (b) are cross-sectional views of the flange of the transfer chamber provided with a seal member different from that shown in FIG. The configuration of the seal member 57 shown in FIG. 12A is the same as that of the
図12(b)に示すシール部材58には、外側張出部58aと内側張出部58bとを備えているが、外側張出部58aと内側張出部58bには、図10に示すシール部材41の外側張出部41aと内側張出部41bのようにボルト20a,20bを貫通させない。そして図10に示す規制部材19a,19bの代わりに、規制部材59a,59bがフランジ37にボルト止めされる。図12(b)に示すように、規制部材59a,59bにはそれぞれ段部66a,66bが設けてあり、段部66a,66bとフランジ37の間には、それぞれ隙間64a,64bが形成されている。前述の外側張出部58aと内側張出部58bは、それぞれ隙間64a,64b内に配置され、規制部材59a,59bとフランジ37の間で挟持される。図12(b)のように構成すると、シール部材58は、規制部材59aと59bの間で若干の遊びができ、組立が容易になる。
The seal member 58 shown in FIG. 12B includes an outer overhanging
また、移動用チャンバ5のフランジ37の左右両側にはクランプ機構6が設けてある。図9(a)は、クランプ解除状態のクランプ機構6の平面図であり、図9(b)は、クランプ可能な状態のクランプ機構6の平面図であり、図9(c)は、両フランジがクランプ状態のクランプ機構6の平面図である。
図9(a)〜(c)に示すように、クランプ機構6は、フランジ37に一体固着された固定部6aと、固定部6aによって支持される軸6bと、軸6bを中心に回動する可動部6cとを備えている。可動部6cは、図示しない駆動手段によって軸6bを中心に回動可能になっている。
As shown in FIGS. 9A to 9C, the
図9(a)〜(c)に示すように、可動部6cは先端がくの字形に屈曲しており、屈曲した先端部6dが、成膜チャンバ15側のフランジ17の裏面17b(フランジ37の反対側の面)に当接することによって、フランジ37とフランジ17とが離反不能になる。クランプ機構6の可動部6cが回動した当初は、図9(b)に示すように先端部6dとフランジ17の裏面17aの間にはクリアランスDが生じている。
As shown in FIGS. 9A to 9C, the
前述のシール部材41が、中空部41c内に気体が供給されて膨張変形して成膜チャンバ15のフランジ17の表面17aに密着し、さらにシール部材41がフランジ17の表面17aを押圧すると、フランジ17(成膜チャンバ15)は図9(b)に示す位置から図9(c)に示す位置まで移動し、フランジ17の裏面17bがクランプ機構6の可動部6cの先端部6dに当接する。その際、外側規制部材19a及び内側規制部材19bの先端とフランジ17の間隔が距離d2(図9(c))となり、クリアランスDはゼロとなる。すなわち、クランプ機構6の先端部6dとフランジ17の裏面17bの間のクリアランスDが解消される。そのため、成膜チャンバ15のフランジ17は、それ以上は移動用チャンバ5のフランジ37から離反することはできない。一方、シール部材41の押圧力(反力)は、クランプ機構6によって支持されるので、シール部材41がフランジ17と十分に密着して両フランジ間の気密は良好に保たれる。図1等に示す例では、クランプ機構6は、フランジ37の両側辺に設けてあるが、上辺と下辺に設けてもよい。また、フランジ37の上下左右の四辺に設けてもよい。
When the sealing
仮に、シール部材41のフランジ17への押圧力が3.0kgf/cm2,密着平均幅が3.0cm,全長(周囲長さ)が10mであるとすると、反力はこれらの積であるので9トンである。この9トンをクランプ機構6が支持するのであるが、例えば左右二箇所にクランプ機構6を設けた場合には、各々が受け持つ反力は4.5トンとなり、上下左右の四箇所にクランプ機構6を設けると、各々が受け持つ反力は、2.25トンとなる。
If the pressing force to the
なお、詳しくは後述するが、図14(a)〜(d)は、移動用チャンバ5と成膜チャンバ15とが連結される状況を示す斜視図である。図14(b)に示すように移動用チャンバ5が成膜チャンバ15に近接配置された際に、移動用チャンバ5のフランジ37と成膜チャンバ15のフランジ17とが対向するが、その際、シール部材41の膨張部41dを膨張させない状態(すなわち図10に示す状態)で、図14(c)に示すように両フランジを離反不能にするクランプ機構6が作動する。その際、図14(c)に拡大描写したように、フランジ17とクランプ機構6の間にはクリアランスDが生じている。その後、膨張部41dを膨張させると、図14(d)に示すようにクリアランスDが解消され、シール部材41によって両フランジ間の気密が保たれるようになっている。
Although details will be described later, FIGS. 14A to 14D are perspective views showing a state in which the moving
クランプ機構6は、別の構成を採用してもよい。図13は、図9とは別の構成のクランプ機構7を備えた移動用チャンバのフランジの部分拡大断面図である。図13(a)はクランプ解除状態を示し、図13(b)はクランプ直前の状態を示し、図13(c)はクランプ状態で且つシール部材を膨張させた状態を示している。
The
図13(a)に示すように、フランジ37のシール部材41を装着した部位よりもさらに外側に孔26が設けてあり、フランジ17には孔26と対応する位置に孔12が設けてある。これらの孔26,12には、連結部材27が挿入される。図13(b)は、孔26及び孔12に連結部材27を挿通した状態を示している。連結部材27には孔26よりも大径の頭部27bが設けてあり、頭部27bとは反対側の端部には貫通孔27aが設けてある。連結部材27の貫通孔27aを設けた先端部分が孔12を貫通すると、図13(b)に示す状態となる。この状態で貫通孔27aにキー31を挿通させると、図13(c)の円で囲って示した状態となる。そして、シール部材41を膨張させると、図13(c)に示す状態となる。すなわち、フランジ37には連結部材27の頭部27bが干渉し、フランジ17にはキー31が干渉し、フランジ37とフランジ17とが離間不能になる。このようにしてクランプ機構7は構成されている。なお、孔26及び孔12は、丸孔であって連結部材27は横断面が丸形状であってもよいが、孔26及び孔12は、丸以外の形状の孔であっても差し支えない。例えば、孔26及び孔12を四角形状とし連結部材27の横断面を孔26及び孔12の四角形状に対応した形状にしてもよい。
As shown in FIG. 13A, a
また、連結部材27は、フランジ37と一体に構成してもよい。すなわち、フランジ37の表面からフランジ17に向かって伸びる突起であってもよい。さらに、クランプ機構7は、フランジ37,17の左右の辺に設けてもよいが、上下の辺に設けてもよく、左右上下の四辺に設けてもよい。すなわち、支持するべき反力の大きさに応じてクランプ機構7の設置位置及び設置数は適宜選定することができる。
Further, the connecting
一方、図9(c)に示す成膜チャンバ15のフランジ17の表面17a(すなわち、膨張したシール部材41が密着する部分)は、Ra値が6.3μm以上ではシール部材41が摩耗し易くなるため、6.3μm以下であるのが好ましく、さらにRa=1.6〜6.3μm程度に表面加工すると、加工コストが極端に高くならず、また、シール部材41が摩耗しにくくなる。その結果、フランジ17にシール部材41が良好に密着して気密性が保たれる。
On the other hand, on the
移動用チャンバ5の収納室出入口35には、成膜チャンバ15の成膜室出入口16のシャッタ18のようなシャッタが設けられておらず、常に開放されている。
The
図5に示すように移動用チャンバ5の内部には、基体46を収納する収納室47が形成されている。収納室47の内部には、前記した基体受取・払出装置2及び成膜室22内に設置した基体移動装置8と同様の構成の基体移動装置49(図3)が設けられている。基体移動装置49の設置数及び設置間隔は、前記した基体受取・払出装置2及び成膜室22のそれと同じである。
As shown in FIG. 5, a
次に移動用チャンバ5を移動させるチャンバ移動装置32について説明する。
チャンバ移動装置32は、横列方向と、前後方向に移動用チャンバ5を移動させるものであり、図1〜図3及び図6に示すように横列方向の移動はレール50に沿って行われ、前後方向の移動は直線ガイド51に沿って行われる。すなわちチャンバ移動装置32は、横列方向に延びる一対のレール50を有する。レール50は、公知の列車用レールと同様の断面形状を有したものを採用することができる。レール50は、床面に設けられたまくら木54に公知のタイプレート等によって固定される。
Next, the
The
そしてレール50の間には、図1〜図3に示すように長尺のラック52が歯面を横方向に向けて配置されている。また図3に示すように、レール50の端部にはストッパ53が取り付けられている。ストッパ53は、後記する移動台車55の暴走を阻止するものであり、公知のショックアブゾーバが内蔵されている。
And between the
そして図1〜図3及び図6に示すように、レール50上には移動台車55が載置される。移動台車55は、ベース板60の下面に複数個の車輪61が設けられたものである。本実施形態では、車輪61は、自由回転を許すものであり、車輪61は、レール50上に載置されている。
As shown in FIGS. 1 to 3 and 6, a
またベース板60の一部には、張出部62が設けてある。この張出部62には、ギャードモータ等の低速回転する電動機63が設けられている。電動機63は、回転軸(図示せず)がベース板60の下面側に突出した状態で取り付けられており、回転軸にはピニオンギア65が取り付けられている。そしてピニオンギア65は、レール50の間に設けられたラック52と係合している。したがって電動機63を駆動すると、ピニオンギア65が回転し、ラック52から受ける反力によって移動台車55がレール50上を自走するようになっている。電動機63は、移動台車55の駆動手段として設けたものであるが、電動機63の代わりに、油を使用しない駆動源を採用してもよい。半導体を製造する環境下では油の使用は好ましくなく、従って電動機63の代わりの駆動手段として、ベルト駆動やチェーン駆動等の清浄なものを採用するのが好ましい。ベルト駆動やチェーン駆動を採用すると、潤滑油が不要になり、より正常な環境を提供することができるようになる。
Further, a protruding
移動用チャンバ5の一辺の長さが2メートルを超えると、移動用チャンバ5の重量は10トン〜25トンにも及ぶ。移動台車55も同等の重量があるが、移動台車55はレール50上に載置されており、電動機63のピニオンギア65がラック52と噛み合っているので、電動機63は、移動用チャンバ5を搭載した移動台車55をレール50に沿って円滑に移動させることができる。車輪61を4つしか描写していないが、車輪61の個数は、移動用チャンバ5と移動台車55の重量を支持できる個数だけ設けられている。
When the length of one side of the
移動台車55のベース板60の上面には、前記した直線ガイド51が設けられている。直線ガイド51は平行に2本設けられ、床面のレール50と直行するように設置されている。前記した直線ガイド51の上には、移動板67が設けられている。そして図3,図6に示すように、前記した移動用チャンバ5は、移動板67上に固定されている。
The
また移動板67の正面側(移動用チャンバ5の収納室出入口35側)で且つ下面側の縁部分であって、その中央には移動側ブラケット部68(図3、図6)が設けられている。移動側ブラケット部68は移動板67の下面側に突出する板体である。
In addition, a moving side bracket 68 (FIGS. 3 and 6) is provided at the center of the moving
一方、ベース板60の上面側には、図6に示すように固定側ブラケット部70が設けられている。そして前記した固定側ブラケット部70と移動側ブラケット部68の間には、ロッド71aを備えたエアシリンダ71が取り付けられている。そのためシリンダ71のロッド71aを伸縮させることにより、ベース板60上の移動板67を移動用チャンバ5と共に直線ガイド51に沿ってレール50と直行する方向(成膜チャンバ15に対して近接・離反方向)に移動させることができる。
On the other hand, a fixed
また、移動板67には真空ポンプ44と弁45(図1〜図3には作図の都合上、図示を省略)とが搭載されている。真空ポンプ44は、収納室側減圧装置として機能し、図5に示すように弁45を介して移動用チャンバ5に接続されて収納室47内を減圧する。
The moving
次に、基体46を運搬する基体キャリア72について説明する。
図5に示すように、基体キャリア72には基体46が装着される。基体46を装着した基体キャリア72は、図1に示す基体受取・払出装置2から移動用チャンバ5を経て成膜チャンバ15内へ収容される。また、基体46への成膜作業が終了したら、基体キャリア72は、成膜チャンバ15から移動用チャンバ5を経て基体受取・払出装置2へ移動する。そのため、基体キャリア72の下部にはラック(図示せず)が設けてあり、このラックが基体受取・払出装置2,移動用チャンバ5,及び成膜チャンバ15内に各々設けられた図示しないピニオンギアと係合し、このピニオンギアが図示しない駆動源によって駆動されることにより、上述の移動が可能になっている。
Next, the
As shown in FIG. 5, the
次に、半導体製造装置1の全体的なレイアウトを説明する。
図1に示すように、半導体製造装置1では、成膜チャンバ群3を構成する4個の成膜チャンバ15が、いずれも成膜室出入口16を同一方向に向けた状態で横列に配置されている。また基体受取・払出装置2は、成膜チャンバ群3の各成膜チャンバ15の横列を延長した位置に配置されている。成膜チャンバ群3を構成する4個の成膜チャンバ15及び基体受取・払出装置2は、いずれも動かないように床面に強固に固定されている。
Next, the overall layout of the
As shown in FIG. 1, in the
そして図1〜図3に示すように、チャンバ移動装置32のレール50が、成膜チャンバ群3及び基体受取・払出装置2の正面側に沿って設置されており、前記した様に移動台車55を介して移動用チャンバ5がレール50上に載置されている。また、図5に示す移動用チャンバ5の収納室出入口35は、成膜チャンバ15の成膜室出入口16に対向する方向を向いている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
本実施形態では、チャンバ移動装置32の電動機63を駆動すると、移動台車55がレール50に沿って自走し、移動用チャンバ5は、成膜チャンバ群3の列方向に移動する。またチャンバ移動装置32のエアシリンダ71のロッド71a(図6)を伸縮させると、移動用チャンバ5は、成膜チャンバ15に対して近接・離反方向に移動する。
In the present embodiment, when the
移動用チャンバ5(フランジ37)を成膜チャンバ15(フランジ7)に押し付ける必要はないので、チャンバ移動装置32に設けたエアシリンダ71の駆動力は、移動用チャンバ5を成膜チャンバ15に近接又は離反させることができる程度の力を有していれば足りる。
Since it is not necessary to press the transfer chamber 5 (flange 37) against the film forming chamber 15 (flange 7), the driving force of the
次に、本実施形態の半導体製造装置1を使用したプラズマCVDによって基体46に半導体層を成膜する手順を、図4を参照しながら説明する。
Next, a procedure for forming a semiconductor layer on the
本実施形態の半導体製造方法を実施する準備段階として、成膜チャンバ群3を構成する4個の成膜チャンバ15の成膜室22内を減圧する。具体的には、成膜室出入口16のシャッタ18を閉じ、真空ポンプ(成膜室側減圧装置)34を起動すると共に、弁33を開いて成膜室22内の気体を排出する。また、基体キャリア72には予め基体46を取り付けておく。
As a preparation stage for carrying out the semiconductor manufacturing method of the present embodiment, the pressure in the
基体受取・払出装置2(図1)の基体移動装置8のガイド溝11に、基体キャリア72を嵌め込み、基体キャリア72を基体受取・払出装置2に設置する。このとき、基体キャリア72の底面に設けられた図示しないラックが、基体受取・払出装置2に設けられた基体移動装置8の図示しないピニオンギアと係合する。
The
基体46を装着した基体キャリア72が基体受取・払出装置2に載置されると、基体受取・払出装置2の正面位置に移動用チャンバ5が移動する。すなわち、図1に示すチャンバ移動装置32の電動機63が回転し、移動台車55がレール50上を自走し、移動用チャンバ5は、成膜チャンバ群3の列方向に移動して基体受取・払出装置2の前で停止する。なお停止位置の位置決めは、電動機63の回転数をカウントする方策や、公知のリミットスイッチを設けることによって行われる。
When the
そして、図4(a)に破線で示す基体キャリア72が、移動用チャンバ5側に移動する。基体キャリア72のラック(図示せず)は、やがて移動用チャンバ5側のピニオンギア(図示せず)と係合し、基体キャリア72は移動用チャンバ5の収納室47内に引き込まれる。
Then, the
基体受取・払出装置2に設けられた基体移動装置8の設置数及び設置間隔等と、移動用チャンバ5に設けられた基体移動装置49の設置数及び設置間隔等が同じであるから、基体受取・払出装置2にセットされた5基の基体キャリア72は、全て移動用チャンバ5側に移動し、収納室47内に納まる。
Since the number and setting intervals of the
基体受取・払出装置2にセットされた5基の基体キャリア72が、全て移動用チャンバ5側に移動し、基体受取・払出装置2上に基体キャリア72が無くなれば、再度別の基体キャリア72を基体受取・払出装置2に補充する。この補充作業は、多くの場合、作業者の手作業によって行われる。
When the five
全ての基体キャリア72が移動用チャンバ5側に移動したことが確認されると、移動用チャンバ5が再度レール50に沿って移動し、隣接する成膜チャンバ15の前で停止する。以降の動作を、図14(a)〜(d)を参照しながら説明する。移動用チャンバ5が成膜チャンバ15に対向配置されると、移動用チャンバ5のエアシリンダ71(図6)によって、移動用チャンバ5は成膜チャンバ15に近接する方向に移動する。
When it is confirmed that all the
そして、図14(b)に示すように移動用チャンバ5を成膜チャンバ15の近傍で停止させ、図14(c)に示すようにフランジ17とフランジ37とをクランプ機構6で離反不能にした後、シール部材41を膨張させ、移動用チャンバ5のフランジ37と、成膜チャンバ15のフランジ17との間の気密を確保する。この状況を、図9〜図11,及び図15,図16も参照しながらさらに説明する。図15は、自己膨張型のシール部材が膨張して、移動用チャンバのフランジと成膜チャンバのフランジの間の気密が保持されている状態を示す気密保持部分の断面図であり、図16は、気密保持部分が異物を噛み込んでいる状態を示す断面図である。
14B, the moving
図14(a)に示すように、移動用チャンバ5が成膜チャンバ15の近傍に配置された後、図14(b)に示すようにクランプ機構6の可動部6cを回動させてクランプ状態とし、その後、図14(c)に示すようにシール部材41を膨張させる。
As shown in FIG. 14A, after the moving
図10に示すように、膨張部41dを備えたシール部材41は移動用チャンバ5に一体固着されており、膨張部41dは、外側規制部材19aの起立部30aと内側規制部材19bの起立部30bによって膨張方向が規制される。配管13から中空部41cに気体が供給されて中空部41cが高圧になると膨張部41dが膨張し、図11に示すように両起立部30a及び30bよりも突出量d1だけ突出しようとする。
As shown in FIG. 10, the
しかし、フランジ37は、フランジ17に対向して近接配置されており、クランプ機構6によって両起立部30a及び30bの先端とフランジ17の間が距離d2(<d1)以上に広がらないため、図15に示すようにシール部材41の膨張部41dは、幅W1に渡ってフランジ17に密着している。
However, the
図10に示す起立部30aと起立部30bの間隔W(又は膨張部41dの自然状態における幅)が例えば5〜10cmだとすると、図15に示す幅W1は、例えば2〜8cm程度に設定するのが好ましい。この幅W1は、シール部材41の材質や、間隔W等によって適宜設定可能である。ただし、異物の噛み込みを勘案すると、幅W1は3センチメートル以上に設定するのが好ましい。
Assuming that the interval W between the
図16に示すように、仮に、シール部材41とフランジ17の間に異物36が挟まったとしても、シール部材41は良好にフランジ17との間の気密を保つことができる。図17は、シール部材41のフランジ17との密着部分の概念図である。シール部材41とフランジ17との間に複数の異物36が挟まると、異物36の周囲の領域36aに渡ってシール部材41とフランジ17の間に隙間が生じる。
As shown in FIG. 16, even if the
しかし、図17に示すように、シール部材41のフランジ17への密着面積がある程度確保されていれば、複数の領域36a同士が繋がることはない。よって、成膜室22等(内側)と外部(外側)とが連通せず、移動用チャンバ5及び成膜チャンバ15の内外の気密は良好に保たれる。すなわち、幅W1は、目視確認が困難な異物36を噛み込んでも、外側と内側とが遮断される寸法に設定しておけばよい。目視確認できる大きさの異物であれば、事前に除去することができるので、幅W1は、あまり大きく設定する必要はない。幅W1を必要最小限に抑制することにより、フランジ17の受圧面積を抑制すると、クランプ機構6が支持する反力の増大化を阻止することができ、クランプ機構6の負担を軽減することができる。
However, as shown in FIG. 17, the plurality of
図16及び図17では、シール部材41とフランジ17の間に異物36が挟まった場合を示したが、フランジ17とフランジ37の間の気密を保つ上で、より深刻なのは移動用チャンバ5のフランジ37と成膜チャンバ15のフランジ17とが真っ直ぐに対向しておらず、傾斜している場合である。この場合について図18及び図19を参照しながら説明する。
16 and 17 show the case where the
図18は、移動用チャンバ5のフランジ37と成膜チャンバ15のフランジ17とが傾斜している場合の両チャンバのフランジ部分の縦断面略図であり、図19は図18のA−A矢視図である。ただし、両図においてはクランク機構6(規制部材)の描写は省略してある。
18 is a schematic longitudinal sectional view of the flange portion of both chambers when the
図18(a)では、移動用チャンバ5を成膜チャンバ15に近接配置した際に、両チャンバの上側の間隔L1が、下側の間隔L2よりも狭い場合を示している。この状態で移動用チャンバ5と成膜チャンバ15とを連結すると、下側の気密を十分に確保するために、上側を余分にフランジ17に密着させなければならない。すなわち、下側の気密を確保するために、図18(b)に示すように、外側規制部材19a及び内側規制部材19bの先端とフランジ17の、下側の間隔がd2となるように、上側の間隔をd2(図15)よりも小さくする。その結果、下側のシール部材41のフランジ17への密着幅は図15に示すW1となるが、上側のシール部材41のフランジ17への密着幅は、W1よりも大きくなる。
FIG. 18A shows a case where the upper space L1 between the two chambers is narrower than the lower space L2 when the
さらに、左側の方が右側よりも間隔が狭い場合には、図19に示すように、左側の密着幅の方が右側の密着幅よりも大きくなる。すなわち、両フランジ17,37の間隔が最も狭い部分のシール部材41のフランジ17への密着幅が最も大きくなり、間隔が最も広い部分の密着幅が最も狭くなる。図19に示す例では、右下の隅部分の間隔が最も広いので密着幅は最も狭くなり、左上の隅部分の間隔が最も狭いので密着幅は最も広くなる。この場合において、右下隅の密着幅がW1より大きければ、全周に渡ってシール部材41がフランジ15に密着し、両フランジ17,37間の気密は良好に保たれる。
Further, when the left side is narrower than the right side, the left contact width is larger than the right contact width, as shown in FIG. That is, the contact width of the
なお、図19において符号9a及び9bで示す破線は、規制部材19a及び19bの起立部30a及び30bによって規制されるシール部材41の変形限界線を示す。すなわち、シール部材41は、変形限界線9aと9bの範囲内でフランジ17と密着することができる。ちなみに、図19に描写した場合においては、左上の隅部分が、図18(b)に示すようにフランジ17に起立部30a(30b)が当接し、変形限界線9a及び9bのぎりぎりまでシール部材41がフランジ17に密着している。
In addition, the broken line shown with the code |
仮に、シール部材41の代わりにOリングを使用すると、Oリングは左上部分が限度いっぱいに圧縮されても、右下部分はフランジ17との間に隙間が生じた状態となり、フランジ37とフランジ17の間の気密を保つことはできない。
If an O-ring is used instead of the
しかし、シール部材41はOリングとは違い、内部に中空部41cを備えており、配管13を介して気体(加圧気体)が供給されることにより膨張し(突出し)且つ変形するので、フランジ17との間隔がたとえ上下左右で相違していても、その間隔の差が図15に示すd2以下であれば、十分に気密を保つことができる。すなわち、両フランジ17,37間の間隔が狭い部位においては、シール部材41は大きく変形して幅広くフランジ17に密着し、間隔が広い部位においては、シール部材41は小さく変形して少なくとも幅W1を確保してフランジ17に密着する。
However, unlike the O-ring, the
つまり、間隔が狭い部位(左上隅)の密着幅が、気密を保つのに十分な幅W1になっていても、間隔が広い部位(右下隅)の密着幅が、気密を保つのに十分な幅W1になるまで、間隔が狭い部位(左上隅)の密着幅は増大し、この部分のシール部材41は大きく変形する。よって、シール部材41は、部分的に変形量が異なるが、両フランジ17,37の密着する部位の全周囲に渡って密着幅はW1以上が確保される。その際、シール部材41がフランジ17に密着することによる反力は、クランプ機構6によって支持される。しかも、この反力は、シール部材41が変形することにより増大化することがなく、そのため、いずれの部材にも負担を掛けることなく良好に両フランジ17,37間の気密を保つことができる。
That is, even if the close contact width of the portion with the narrow interval (upper left corner) is a width W1 sufficient to maintain airtightness, the close contact width of the portion with the wide interval (lower right corner) is sufficient to maintain airtightness. Until the width W1 is reached, the contact width of the portion (upper left corner) where the interval is narrow increases, and the
ちなみに、フランジ17及びフランジ37の一辺の長さが2メートルを超えた場合、両者の表面加工誤差,組立誤差,据付誤差等が積み重なると、図18(a)に示す間隔L1と間隔L2には数センチ単位の差が生じてしまう。
Incidentally, when the length of one side of the
従来のように、気密保持部材(シール部材)としてOリング(断面形状を問わず)を採用すると、Oリングのつぶれ代は数ミリ単位なので、Oリングのつぶれ代では、とても間隔L1と間隔L2の差をカバーすることはできない。よって、従来ならOリングで気密を保つことができる程度まで両フランジの相対的な傾斜を小さくするという精密な調整作業を行う必要があり、そのための装備と調整の手間がかかる分だけコストと作業時間とが余計に掛かっていた。 If an O-ring (regardless of cross-sectional shape) is used as the hermetic holding member (seal member) as in the prior art, the crushing margin of the O-ring is in the order of several millimeters. The difference cannot be covered. Therefore, in the past, it was necessary to perform precise adjustment work to reduce the relative inclination of both flanges to such an extent that airtightness could be maintained with the O-ring. It took extra time.
しかし、本実施形態のように自己膨張型のシール部材41を採用すると、この数センチ単位の差を容易にカバーすることができるので、成膜チャンバ15と移動用チャンバ5の相対的な傾斜量を小さくするための特別な調整作業は不要である。よって、本発明を実施すると、大型の半導体を製造するために、半導体製造装置1が大型化しても、成膜チャンバ15のフランジ17と移動用チャンバ5のフランジ37の間の気密を容易且つ良好に保つことができるので、コストアップすることなく品質の高い半導体を製造するための環境を提供することができる。
However, when the self-expanding
その際の、シール部材41のフランジ17への押圧力は、0.5kgf/cm2〜3.0kgf/cm2程度である。シール部材41は中空部41cを有していて弾性変形が可能なので、フランジ17への密着幅が大きい部分と小さい部分とが存在しても、シール部材41の中空部41c内の気体圧はほぼ一定であり、また、シール部材41のフランジ17への押圧力もほぼ一定である。
At that time, the pressing force of the
シール部材41の断面形状は、図10等に示す形状の他、例えば図20(a),(b)のような形状を採用することもできる。図20(a)及び図20(b)は、各々シール部材の変形例を示す断面図である。また、図20(c)は、図20(b)のシール部材が膨張した状態を示す断面図である。
As the cross-sectional shape of the
図20(a)に示すシール部材の形状の特徴は、先端の密着する部位が突起部39を設けたことである。突起部39の幅W1は、気密を保つのに必要十分な幅であり、このように突起部39を設けると、シール部材41のフランジ17に対する密着が、必ず突起部39となるので、全周囲に渡って密着幅が突起部39の幅W1となり、気密保持を確実に行うことができるようになる。
The feature of the shape of the seal member shown in FIG. 20A is that the portion where the tip is in close contact is provided with a
また、図20(b)に示すシール部材の形状の特徴は、収縮時においては、膨張部が内側に凹んでいることである。中空部41cに加圧気体を供給すると、図20(c)に示すように膨張部が反転して外側へ突出する。このような形状のシール部材では、必ずしも素材自体が伸縮しなくても相手側のフランジ17に密着して気密を保つことができる。
Moreover, the feature of the shape of the sealing member shown in FIG. 20B is that the expanding portion is recessed inward during contraction. If pressurized gas is supplied to the
なお、本発明を実施すると、シール部材41が余裕を持って二つのフランジ17及び37の間の気密を保持するので、両フランジ17,37の厳密な位置合わせは不要である。しかし、成膜チャンバ15のフランジ17と移動用チャンバ5のフランジ37の位置合わせのために、一方のフランジには穴を設け、他方のフランジには突起を設け、穴と突起とを嵌合させることによって両フランジ17,37の位置合わせを行うようにしてもよい。
When the present invention is carried out, the sealing
前記した様に成膜チャンバ15の成膜室出入口16には気密性を備えたシャッタ18が設けられているので、両チャンバ5,15が連結されると、移動用チャンバ5内には、図4(a)に示すように収納室47と、成膜チャンバ15のシャッタ18とによって囲まれた閉塞空間85が形成される。
As described above, the film forming chamber entrance /
移動用チャンバ5のフランジ37と成膜チャンバ15のフランジ17が完全に結合されたことが確認されると、真空ポンプ(収納室側減圧装置)44を起動すると共に弁45を開き、移動用チャンバ5の収納室47と、成膜チャンバ15のシャッタ18とによって囲まれた閉塞空間85から気体を排出し、閉塞空間85内を減圧して真空にする。又は、真空ポンプ44は常時作動させておき、閉塞空間85が形成されたときには弁45を開き、閉塞空間85が開放されたときには弁45を閉じるようにする。
When it is confirmed that the
そして閉塞空間85が所定の真空度に達すると、移動用チャンバ5の収納室47内に設けられた6基のヒータ43a〜43fで基体キャリア72に装着した基体46を加熱する。このように移動用チャンバ5内を減圧した後に基体46の加熱を行うことにより、基体46の表面には酸化膜が生じず、高品質の薄膜を形成することができる。
When the closed
基体46が加熱されて所定の温度に達したことが確認されると、成膜チャンバ15のシャッタ18が開かれる。ここで成膜チャンバ15の成膜室22は、先に高真空状態となっているが、移動用チャンバ5と、成膜チャンバ15のシャッタ18とによって囲まれた閉塞空間85から気体が排出されていて当該部分も真空状態であるから、シャッタ18を開いても成膜室22内の真空度は維持される。シャッタ18の両側の気圧が同じ(同程度)なので、シャッタ18は円滑に開くことができる。
When it is confirmed that the
そしてシャッタ18が完全に開いたことが確認されると、移動用チャンバ5の基体移動装置49のピニオンギア(図示せず)、及び成膜チャンバ15内の基体移動装置のピニオンギア(図示せず)を回転させ、基体キャリア72を成膜チャンバ15の成膜室22内に移動させる。なお今回のピニオンギア(図示せず)の回転方向は、基体キャリア72を移動用チャンバ5側から成膜チャンバ15側に移動させる方向である。
When it is confirmed that the
そして基体キャリア72は、ガイド溝11内を通り、基体キャリア72の空隙74(図5)内に各電極25a〜25eが収容される。そして、基体キャリア72は、交互に配置されたヒータ23a〜23fと電極25a〜25eの間に配置される。
The
全ての基体キャリア72が成膜室22内に収容され、それぞれ所定の位置に配置されたことが確認されると、成膜チャンバ15のシャッタ18を閉じる。そして成膜室22内において、基体キャリア72に装着された基体46に半導体膜が成膜される。
When it is confirmed that all the
すなわち電極25a〜25eに原料ガスを供給すると共に電極25a〜25eに高周波交流を印加し、電極25a〜25eと基体キャリア72の間にグロー放電を発生させて原料ガスを分解し、縦置きされた基体46の表面上に薄膜を形成させる。
That is, a source gas is supplied to the
半導体製造装置1は、例えば太陽電池として使用することができる半導体を製造することができる。すなわち太陽電池は、p層,i層,及びn層の各層が積層されたものであるが、本実施形態では、一つの成膜チャンバ15の成膜室22内で、p層、i層及びn層の各半導体層を順次積層する。
The
また成膜チャンバ15内で成膜作業が実行されている間に、基体キャリア72が排出されて空状態となり且つ減圧状態の移動用チャンバ5に大気を導入し、収納室47内の圧力を外気圧と均衡化させる。
Further, while the film forming operation is being performed in the
そして収納室47内と外気(外界)との気圧差が解消すると、移動用チャンバ5が成膜チャンバ15から離反できるように、まず、シール部材41を収縮させ、さらに図14(b)に示す状態にクランプ機構6によるクランプを解除する。そして、チャンバ移動装置32のエアシリンダ71のロッド71aを縮め、移動用チャンバ5を成膜チャンバ15から離れる方向に移動させる。すなわち接合状態であった、移動用チャンバ5を成膜チャンバ15から分離する。なお本実施形態では、収納室47内の気圧を大気圧にしてから移動用チャンバ5を成膜チャンバ15から分離するので、移動用チャンバ5の移動は容易である。
Then, when the pressure difference between the inside of the
そして移動用チャンバ5の電動機63を駆動させ、移動用チャンバ5を搭載した移動台車55をレール50に沿って自走させて成膜チャンバ15の列方向に移動させ、基体受取・払出装置2の前で停止させる。
Then, the
その後は、先の工程と同様に基体受取・払出装置2にセットされた基体キャリア72を移動用チャンバ5の収納室47に移動させ、移動用チャンバ5の移動台車55をレール50に沿って自走させて二番目の成膜チャンバ15の前で停止させ、上述の手順の通りに操作する。
Thereafter, as in the previous step, the
基体46に対する成膜作業が終了すると、成膜チャンバ15から基体キャリア72を取り出し、基体受取・払出装置2に戻す。この戻し作業にも移動用チャンバ5を使用する。
すなわち4基の成膜チャンバ15の中で全ての成膜作業が終了したものがある場合、あるいは成膜作業が終盤に差しかかったものがある場合は、基体キャリア72を内蔵しない空状態の移動用チャンバ5を当該成膜チャンバ15に上述の手順で接続する。
When the film forming operation on the
In other words, if there is one in which all the film forming operations have been completed among the four
すなわち移動用チャンバ5を搭載した移動台車55を成膜作業が終了した成膜チャンバ15の前で停止させ、さらに前進させて成膜チャンバ15の近傍で停止させ、移動用チャンバ5のフランジ37と成膜チャンバ15のフランジ17とを離反不能にクランプ機構6で固定し、両者間の気密を自己膨張型のシール部材41によって保ち、その後に真空ポンプ44で収納室47と、成膜チャンバ15のシャッタ18とで囲まれた閉塞空間85内を成膜室22内と同等レベル(真空等)まで減圧する。
That is, the moving
そして両側の気圧差が解消されたシャッタ18を開き、成膜が終了した基体46を成膜チャンバ15側から移動用チャンバ5側に移動させる。全ての基体キャリア72が移動用チャンバ5側に移動したことが確認されると、シャッタ18を閉じ、移動用チャンバ5に大気が導入される。
Then, the
そして収納室47(閉塞空間85)の内外の圧力差が解消すると、シール部材41内を減圧して気密保持状態を解除し、さらにクランプ機構6によるクランプを解除する。そして移動用チャンバ5のエアシリンダ71のロッド71aを縮めて移動用チャンバ5を成膜チャンバ15から離れる方向に移動させ、移動用チャンバ5を成膜チャンバ15から離反させる。そしてチャンバ移動装置32の電動機63を駆動し、移動台車55をレール50に沿って成膜チャンバ5の列方向に移動させ、基体受取・払出装置2の前で停止させる。
When the pressure difference between the inside and outside of the storage chamber 47 (closed space 85) is eliminated, the inside of the
そして移動用チャンバ5内の成膜が完了した基体46を装着した基体キャリア72を基体受取・払出装置2側に移動させる。以下、この工程を繰り返し、基体46に薄膜を成膜(積層)する作業を行う。
こうして半導体製造装置1によって成膜され製造された半導体(例えば太陽電池)は、塵等による不良が少なく歩留りが高い。また膜が均質であって高性能である。
Then, the
A semiconductor (for example, a solar cell) formed and manufactured by the
また本実施形態のように、成膜チャンバ15を列状に配置する構成を採用すると、将来の増設に対応することができる。すなわち新しい5個目以降の成膜チャンバ15を既設の成膜チャンバ15の横に並べ、これに合わせてレール50を延長することにより、生産能力の増強を図ることができる。
Further, when a configuration in which the
また以上説明した実施形態では、移動用チャンバが自走式の移動台車を備え、ラックとピニオンとの嵌合によって移動用チャンバが所定の位置に走行する構成を採用したが、シリンダのロッドで移動台車を移動させる構成や、チェーン、ワイヤー等の索体で移動台車を牽引する構成を採用することもできる。前後方向(成膜チャンバに対して近接・離反方向)の移動手段についても同様である。特に、本発明を実施すると、移動用チャンバと成膜チャンバの間の密着性を確保するために、前後方向に推力の大きい駆動装置を用いる必要がなく、単に移動用チャンバを成膜チャンバに近接させる程度の出力を有する移動手段があれば足りる。 In the embodiment described above, the moving chamber includes a self-propelled moving carriage, and the moving chamber travels to a predetermined position by fitting the rack and the pinion. However, the moving chamber is moved by a cylinder rod. The structure which moves a trolley | bogie, and the structure which pulls a movable trolley | bogie with ropes, such as a chain and a wire, are also employable. The same applies to the moving means in the front-rear direction (the approach / separation direction with respect to the film forming chamber). In particular, when the present invention is implemented, it is not necessary to use a driving device having a large thrust in the front-rear direction in order to ensure adhesion between the transfer chamber and the film formation chamber, and the transfer chamber is simply brought close to the film formation chamber. It is sufficient if there is a moving means having an output of a sufficient level.
成膜チャンバの配置レイアウトは、本実施形態の様な横一列構成が推奨されるが、環状に配置したり、立体的なレイアウトを採用することもできる。すなわち成膜チャンバを横列方向に並べるだけではなく、高さ方向にも積み上げ、面状に配置してもよい。この様な構成を採用する場合は、移動用チャンバは、前後左右及び高さ方向に移動させることとなる。 As the arrangement layout of the film forming chambers, a horizontal one-row configuration as in the present embodiment is recommended, but it may be arranged in a ring shape or a three-dimensional layout. That is, the film forming chambers may be arranged not only in the row direction but also stacked in the height direction and arranged in a plane. In the case of adopting such a configuration, the moving chamber is moved in the front-rear, left-right, and height directions.
上記した実施形態では、半導体製造装置1には、移動用チャンバ5を1基設ける例を示したが、移動用チャンバ5は複数基設けてもよい。移動用チャンバ5を複数基設けた場合は、たとえ1基の移動用チャンバ5にトラブルが発生しても、稼働率を下げることなく、半導体の生産を続けることができる。通常は、1基の移動用チャンバ5の稼働中は、他の移動用チャンバ5は、稼働中の移動用チャンバ5と干渉しない位置に待機させておく。又は、移動用チャンバを2基以上とし、シーケンシャルに移動ポジションを管理することによって、より高い生産性を確保することも可能である。
In the embodiment described above, an example in which the
すなわち、ある移動用チャンバが基体受取・払出装置から基体キャリアを受け取っている間に、基体への成膜が完了した成膜チャンバ内の基体キャリアを、別の移動用チャンバが回収するという複数の異なる工程を並行して行うことが可能である。 That is, while a transfer chamber receives a substrate carrier from the substrate receiving / dispensing device, a plurality of transfer chambers collect a substrate carrier in a film formation chamber that has completed film formation on the substrate. Different steps can be performed in parallel.
本実施の形態では、直線形状のレール50を採用し、レール50上を1つの移動用チャンバ5を搭載した移動台車55が往復移動する例を示したが、2本のレールを内周側と外周側の2つの環形状に形成し、移動用チャンバを搭載した2つ以上の移動台車が、互いに干渉することなく移動することができるようにしてもよい。また、本実施の形態で示したレール50を分岐させて待避所をつくり、移動用チャンバを搭載した複数の移動台車が、相互に干渉しないようにすることもできる。
In the present embodiment, an example in which the
また、本実施形態では、移動用チャンバ5側のフランジ37にヒンジ式のクランプ機構6を設け、成膜チャンバ15側のフランジ17の裏面17bに係合させる例を示したが、クランプ機構6は、成膜チャンバ15のフランジ17側に設けてもよい。また、クランプ機構(反力支持手段)は、シール部材が膨張し且つフランジ17の表面17aに密着した際の反力を支えることができるものでどのような構成でも差し支えない。また、クランプ機構の代わりに、移動用チャンバ5が成膜チャンバ15の近傍に配置された際に、移動用チャンバ5が反力によって移動しないように、例えば床(地面)等の、成膜チャンバ15以外の箇所に杭(アンカー)等で固定されるようにして反力支持手段を構成してもよい。
Further, in the present embodiment, an example in which the hinge-
さらに、本実施形態では、移動用チャンバ5のフランジ37にシール部材41を設置した例を示したが、シール部材41は、各成膜チャンバ15のフランジ17側に設けてもよい。ただ、移動用チャンバ5の数の方が、成膜チャンバ15の数よりも少ないので、シール部材41は、移動用チャンバ5側に設ける方が、各成膜チャンバ15側に設けるよりも経済的である。
Furthermore, in the present embodiment, an example in which the
しかし、各成膜チャンバ15のフランジ17にも別のシール部材を設け、対向する各シール部材同士を密着させて両フランジ17,37間を密着させるようにしてもよい。このような構成を採用すると、両フランジ17,37の表面の加工精度が低くても内側と外側の気密を保つことができるようになる。図21(a)は、シール部材の設置の仕方の変形例を示す移動用チャンバ及び成膜チャンバのフランジの断面図である。また、図21(b)は、シール部材の設置の仕方のさらに別の変形例を示す移動用チャンバ及び成膜チャンバのフランジの断面図である。
However, another seal member may be provided on the
図21(a)に示す例では、移動用チャンバ5のフランジ37側に設けたシール部材41は前述の構成と同じであるが、対向する成膜チャンバ15のフランジ17側にもシール部材42を設置した点が前述の構成と異なっている。図21(a)に示すシール部材42は自己膨張型ではないが、中空部42aと膨張部42bとを有しており、膨張部42bの両側には規制部材56a,56bが配置されている。シール部材41の中空部41c内に加圧気体が供給されると、シール部材41の膨張部41dがシール部材42を押圧し、シール部材41とシール部材42とが密着する。その結果、内側と外側とが遮断され、気密が保持される。図21(a)において、シール部材42は、シール部材41と同様の自己膨張型のものを採用してもよい。
In the example shown in FIG. 21A, the sealing
また、図21(b)に示す例では、二つのシール部材41,48によってフランジ17とフランジ37とが密着している。すなわち、成膜チャンバ15のフランジ17側にはシール部材41と同様の構成のシール部材48が設置されており、内側と外側とは二つのシール部材41によって外周側で遮断され、シール部材48によって内周側が遮断される。すなわち、両フランジ17,37は外周側と内周側の二箇所で連結されている。
In the example shown in FIG. 21B, the
図21(b)に示すように、両シール部材41,48の間には空間38が存在する。成膜チャンバ15内の真空度を向上させるためには、まず、シール部材41のみによって両フランジ17,37を連結し、図4に示す真空ポンプ44で閉塞空間85内の気体を排出すると、空間38内の気体も同時に排出される。その後、シール部材48を膨張させてフランジ37に密着させると、空間38内も真空となり、また、両フランジ17,37の密着性が向上し、内側と外側とを確実に遮断することができるようになる。仮に、いずれか一方のシール部材41,48が破損しても、成膜チャンバ15(成膜室22)内の真空度を維持することができる。
As shown in FIG. 21B, a
以上では、本発明をプラズマCDV装置に対して実施した例を示したが、本発明は、その他の半導体製造装置として実施することもできる。 In the above, an example in which the present invention is implemented for a plasma CDV apparatus has been shown, but the present invention can also be implemented as another semiconductor manufacturing apparatus.
1 半導体製造装置
2 基体受取・払出装置
3 成膜チャンバ群
5 移動用チャンバ(第二チャンバ)
6,7 クランプ機構(反力支持手段)
8 基体移動装置
15 成膜チャンバ(第一チャンバ)
16 成膜室出入口
17 成膜チャンバのフランジ
19 シール部材の膨張を規制する規制部材
32 チャンバ移動装置
35 収納室出入口
37 移動用チャンバのフランジ
41 自己膨張型のシール部材
47 収納室
55 移動台車
71 エアシリンダ
72 基体キャリア
DESCRIPTION OF
6,7 Clamp mechanism (Reaction force support means)
8
16 Film forming chamber inlet /
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