JP6987017B2 - 反応管ユニットの搬送方法 - Google Patents

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Description

本開示は、反応管ユニットの搬送方法に関する。
半導体製造装置の構成部品である石英製の反応管を載置して搬送する台車が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−９８００２号公報
上記の台車では、反応管に石英製のガス供給管や石英保護管型の熱電対を取り付けて組み立てられた反応管ユニットを搬送する場合、振動によって反応管ユニットが破損する虞がある。
本開示は、反応管ユニットを搬送する際の振動を抑制することができる技術を提供する。
本開示の一態様による反応管ユニットの搬送方法は、縦型の反応管の内壁面の長手方向に沿って前記内壁面と間隔を有してガス供給管が設けられた反応管ユニットの搬送方法であって、前記反応管の内部に、前記内壁面と前記ガス供給管との衝突を和らげる緩衝部材を配置する工程と、前記緩衝部材が取り付けられた前記反応管ユニットを、台車の上に除振部材を介して載置する工程と、前記台車を移動させて前記反応管ユニットを搬送する工程と、を有し、前記配置する工程において、前記緩衝部材として弾性部材を使用し、弾性力により前記ガス供給管を前記内壁面の方向へ押し付けるように前記緩衝部材を配置する。
本開示によれば、反応管ユニットを搬送する際の振動を抑制することができる。
縦型熱処理装置の構成例を示す断面図（１） 縦型熱処理装置の構成例を示す断面図（２） 反応管ユニットの搬送方法の一例を示すフローチャート 緩衝部材の構成例を示す断面図（１） 緩衝部材の構成例を示す断面図（２） 規制部材の構成例を示す断面図 規制部材の構成例を示す斜視図 台車の構成例を示す図（１） 台車の構成例を示す図（２）
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
（縦型熱処理装置）
最初に、一実施形態に係る搬送方法により搬送可能な反応管ユニットを有する縦型熱処理装置の構成例について説明する。以下では、二重管構造の縦型熱処理装置を説明するが、一重管構造の縦型熱処理装置であってもよい。図１及び図２は縦型熱処理装置の構成例を示す断面図であり、図１は縦断面を示し、図２は横断面を示す。
図１に示されるように、縦型熱処理装置１は、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を収容する反応管３４と、反応管３４の下端の開口を気密に塞ぐ蓋体３６と、反応管３４内に収容可能であり、多数枚のウエハＷを所定の間隔で保持する基板保持具であるウエハボート３８と、反応管３４内へガスを導入するガス供給手段４０と、反応管３４内のガスを排気する排気手段４１と、ウエハＷを加熱する加熱手段４２とを有する。
反応管３４は、下端が開放された有天井の円筒形状の内管４４と、下端が開放されて内管４４の外側を覆う有天井の円筒形状の外管４６とを有する。内管４４及び外管４６は、石英等の耐熱性材料により形成されており、同軸状に配置されて二重管構造となっている。
内管４４の天井部４４Ａは、例えば平坦になっている。内管４４の一側には、その長手方向（上下方向）に沿ってガス供給管を収容するノズル収容部４８が形成されている。例えば図２に示されるように、内管４４の側壁の一部を外側へ向けて突出させて凸部５０を形成し、凸部５０内をノズル収容部４８として形成している。ノズル収容部４８に対向させて内管４４の反対側の側壁には、その長手方向（上下方向）に沿って幅Ｌ１の矩形状の開口５２が形成されている。
開口５２は、内管４４内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。開口５２の長さは、ウエハボート３８の長さと同じであるか、又は、ウエハボート３８の長さよりも長く上下方向へそれぞれ延びるようにして形成されている。即ち、開口５２の上端は、ウエハボート３８の上端に対応する位置以上の高さに延びて位置され、開口５２の下端は、ウエハボート３８の下端に対応する位置以下の高さに延びて位置されている。具体的には、図１に示されるように、ウエハボート３８の上端と開口５２の上端との間の高さ方向の距離Ｌ２は０ｍｍ〜５ｍｍ程度の範囲内である。また、ウエハボート３８の下端と開口５２の下端との間の高さ方向の距離Ｌ３は０ｍｍ〜３５０ｍｍ程度の範囲内である。
反応管３４の下端は、例えばステンレス鋼により形成される円筒形状のマニホールド５４によって支持されている。マニホールド５４の上端にはフランジ部５６が形成されており、フランジ部５６上に外管４６の下端を設置して支持するようになっている。フランジ部５６と外管４６との下端との間にはＯリング等のシール部材５８を介在させて外管４６内を気密状態にしている。
マニホールド５４の上部の内壁には、円環状の支持部６０が設けられており、支持部６０上に内管４４の下端を設置してこれを支持するようになっている。マニホールド５４の下端の開口には、蓋体３６がＯリング等のシール部材６２を介して気密に取り付けられており、反応管３４の下端の開口、即ち、マニホールド５４の開口を気密に塞ぐようになっている。蓋体３６は、例えばステンレス鋼により形成される。
蓋体３６の中央部には、磁性流体シール部６４を介して回転軸６６が貫通させて設けられている。回転軸６６の下部は、ボートエレベータよりなる昇降手段６８のアーム６８Ａに回転自在に支持されている。
回転軸６６の上端には回転プレート７０が設けられており、回転プレート７０上に石英製の保温台７２を介してウエハＷを保持するウエハボート３８が載置されるようになっている。従って、昇降手段６８を昇降させることによって蓋体３６とウエハボート３８とは一体として上下動し、ウエハボート３８を反応管３４内に対して挿脱できるようになっている。
ガス供給手段４０は、マニホールド５４に設けられており、内管４４内へ成膜ガス、エッチングガス、パージガス等のガスを導入する。ガス供給手段４０は、複数（例えば３本）の石英製のガス供給管７６、７８、８０を有している。各ガス供給管７６、７８、８０は、内管４４内にその長手方向に沿って設けられると共に、その基端がＬ字状に屈曲されてマニホールド５４を貫通するようにして支持されている。
ガス供給管７６、７８、８０は、図２に示されるように、内管４４のノズル収容部４８内に周方向に沿って一列になるように設置されている。各ガス供給管７６、７８、８０には、その長手方向に沿って所定の間隔で複数のガス孔７６Ａ、７８Ａ、８０Ａが形成されており、各ガス孔７６Ａ、７８Ａ、８０Ａより水平方向に向けて各ガスを放出できるようになっている。所定の間隔は、例えばウエハボート３８に支持されるウエハＷの間隔と同じになるように設定される。また、高さ方向の位置は、各ガス孔７６Ａ、７８Ａ、８０Ａが上下方向に隣り合うウエハＷ間の中間に位置するように設定されており、各ガスをウエハＷ間の空間部に効率的に供給できるようになっている。ガスの種類としては、成膜ガス、エッチングガス、及びパージガスが用いられ、各ガスを流量制御しながら必要に応じて各ガス供給管７６、７８、８０を介して供給できるようになっている。
マニホールド５４の上部の側壁であって、支持部６０の上方には、ガス出口８２が形成されており、内管４４と外管４６との間の空間部８４を介して開口５２より排出される内管４４内のガスを排気できるようになっている。ガス出口８２には、排気手段４１が設けられる。排気手段４１は、ガス出口８２に接続された排気通路８６を有しており、排気通路８６には、圧力調整弁８８及び真空ポンプ９０が順次介設されて、反応管３４内を真空引きできるようになっている。
外管４６の外周側には、外管４６を覆うように円筒形状の加熱手段４２が設けられている。加熱手段４２は、反応管３４内に収容されるウエハＷを加熱する。
縦型熱処理装置１の全体の動作は、例えばコンピュータ等の制御手段９５により制御される。また、縦型熱処理装置１の全体の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体９６に記憶されている。記憶媒体９６は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
（反応管ユニットの搬送方法）
一実施形態に係る反応管ユニットの搬送方法の一例について説明する。一実施形態に係る反応管ユニットの搬送方法は、例えば新規に縦型熱処理装置を導入する際や既設の反応管を洗浄する際に反応管ユニットを搬送して移動させるときに利用することができる。反応管ユニットは、多数枚のウエハに対して一括で熱処理を行うバッチ式の縦型熱処理装置の複数の構成部品を取り付けて組み立てられる構造体である。構成部品は、例えば反応管、ガス導入管、熱電対等である。反応管は、一重管構造であってもよく、内管及び外管を有する二重管構造であってもよい。一実施形態に係る反応管ユニットの搬送方法によれば、反応管の内部に、反応管の内壁面とガス供給管との衝突を和らげる緩衝部材を取り付け、台車の上に除振部材を介して反応管を載置して搬送する。これにより、台車による反応管ユニットの搬送時の振動を抑制し、また、ガス供給管の振動に起因してガス供給管が反応管に接触し、反応管が破損することを抑制できる。
以下、一実施形態に係る反応管ユニットの搬送方法の一例について、反応管（内管及び外管）にガス供給管が取り付けられて組み立てられた反応管ユニットを搬送する場合を説明する。図３は、反応管ユニットの搬送方法の一例を示すフローチャートである。
一実施形態に係る反応管ユニットの搬送方法は、内管の内部に緩衝部材を配置する工程Ｓ１０１と、内管の移動を規制する規制部材を配置する工程Ｓ１０２と、反応管ユニットを台車に載置する工程Ｓ１０３と、反応管ユニットを搬送する工程Ｓ１０４と、を有する。
工程Ｓ１０１は、内管の内部に緩衝部材を配置する工程である。工程Ｓ１０１では、例えば内管の内壁面に沿って緩衝部材を配置する。工程Ｓ１０１では、ガス供給管の内管の中心方向への移動を規制するように緩衝部材を配置することが好ましい。これにより、ガス供給管の振動振幅を小さくし、振動を軽減することができる。また、工程Ｓ１０１では、緩衝部材として弾性部材を使用し、弾性力によりガス供給管を内管の内壁面の方向へ押し付けるように緩衝部材を配置することが好ましい。これにより、ガス供給管は内管４４の中心方向に戻ろうとする反発力により緩衝部材を押圧した状態となるため、反応管ユニットの振動に起因するガス供給管のガタツキが生じにくい。
図４及び図５は緩衝部材２００の構成例を示す断面図であり、図４は縦断面を示し、図５は横断面を示す。なお、図４では、ガス供給管７８，８０の図示を省略している。図４及び図５に示されるように、緩衝部材２００は、内管４４の内部に、内管４４の内壁面に沿って略円筒形状を有して配置されている。緩衝部材２００は、その外周が反応管３４に取り付けられたガス供給管７６，７８，８０と接しており、ガス供給管７６，７８，８０の内管４４の中心方向への移動を規制する。緩衝部材２００は、例えばビニールや帯電防止フィルムによる形成され、内部に空気等の気体を入れる導入口２０１を有する風船であってよい。緩衝部材２００として風船を用いることで、導入口２０１から空気を入れる、抜くという単純作業で内管４４の内部に緩衝部材２００を配置することができる。また、空気の量を調節することで風船の大きさを容易に変えることができるので、サイズが異なる内管４４に対しても一つの緩衝部材２００で対応することができる。
なお、図４及び図５の例では、反応管３４の内部に温度センサが配置されていない場合を説明したが、温度センサが配置されている場合であっても同様の緩衝部材２００を用いることができる。
また、図４及び図５の例では、緩衝部材２００が内部に空気等の気体を入れた風船である場合を説明したが、緩衝部材２００はこれに限定されず、例えばウレタン等のクッション材であってもよい。緩衝部材２００としてウレタン等のクッション材を用いる場合、例えば略円筒形状に加工してガス供給管７６，７８，８０の内管４４の中心方向への移動を規制するように内管４４の内部に配置すればよい。
工程Ｓ１０２は、内管の移動を規制する規制部材を配置する工程である。工程Ｓ１０２では、例えば外管に取り付けられたマニホールドのフランジ部に、内管の径方向への移動を規制する規制部材を配置する。規制部材を配置することにより、反応管ユニットの振動により内管が移動し、内管が他の部材（例えば、外管）と接触して破損することを防止することができる。
図６及び図７は、それぞれ規制部材の構成例を示す断面図及び斜視図である。図６及び図７に示されるように、規制部材３００は、例えば外管４６に取り付けられたマニホールド５４の支持部６０に取り付けられている。規制部材３００は、固定部３０１と、移動部３０２と、調節部３０３と、シール部材３０４と、を有する。
固定部３０１は、水平部分３０１ａと垂直部分３０１ｂとを有するＬ字状に形成されており、水平部分３０１ａと支持部６０とが例えば締結部材（図示せず）により固定されている。移動部３０２は、垂直部分３０１ｂに、ネジ等の調節部３０３により内管４４の径方向に移動可能に取り付けられている。シール部材３０４は、移動部３０２における内管４４の側に設けられている。シール部材３０４は、例えばフッ素ゴムシートであってよい。工程Ｓ１０２では、調節部３０３により移動部３０２を内管４４の側に移動させてシール部材３０４を内管４４の内壁面に接触させる。これにより、内管４４の径方向への移動を抑制することができる。また、シール部材３０４と内管４４の内壁面との間の摩擦力により、内管４４の上下方向への移動を抑制することができる。
工程Ｓ１０３は、緩衝部材及び規制部材が取り付けられた反応管ユニットを、除振部材を介して台車の上に載置する工程である。工程Ｓ１０３では、台車の上に除振部材を介して反応管ユニットを載置するので、台車の振動が除振部材で吸収されて反応管ユニットに伝達する振動が軽減される。
図８及び図９は台車の構成例を示す図であり、図８は台車の昇降部を上昇させた状態を示し、図９は台車の昇降部を下降させた状態を示す。図８（ａ）及び図９（ａ）は台車を斜めから見た図であり、図８（ｂ）及び図９（ｂ）は台車を側面から見た図である。なお、図８（ａ）及び図９（ａ）では台車の上にカートが搭載されている状態を示し、図８（ｂ）及び図９（ｂ）では台車の上にカートが搭載されていない状態を示す。以下では、説明の便宜上、図８及び図９における＋Ｘ方向を前方向、−Ｘ方向を後方向、＋Ｙ方向を左方向、−Ｙ方向を右方向、＋Ｚ方向を上方向、−Ｚ方向を下方向として説明する。
台車５００は、反応管ユニットの下端を支持して移動可能なカート５１０を搭載して水平方向に移動自在に構成された移動式のチューブカートである。台車５００は、本体５０１と、操作用ハンドル５０２と、ガイドレール５０３と、カート固定部５０４と、反応管支持部５０５と、昇降機構５０６と、キャスタ５０７と、を有する。
本体５０１は、平面視で矩形に形成されている。本体５０１には、操作用ハンドル５０２、ガイドレール５０３、カート固定部５０４、反応管支持部５０５、昇降機構５０６、及びキャスタ５０７が取り付けられている。
操作用ハンドル５０２は、本体５０１の後端に取り付けられており、本体５０１から上方に延びて形成されている。操作用ハンドル５０２は、例えば略Ｕ字状に形成されている。作業者は、操作用ハンドル５０２を握って台車５００を前後方向、左右方向に移動させることができる。
ガイドレール５０３は、例えば２本設けられている。２本のガイドレール５０３ａ，５０３ｂは、本体５０１の上面に前後方向に延びて互いに平行に、それぞれ本体５０１の左端及び右端に配置されている。カート５１０には２本のガイドレール５０３ａ，５０３ｂのそれぞれと対応して車輪５１１が設けられており、ガイドレール５０３上を前後方向に移動自在となっている。また、カート５１０には、反応管支持部５０５の外径よりも大きい開口５１２が形成されている。開口５１２は、カート５１０がガイドレール５０３の後端に位置するときに反応管支持部５０５が開口５１２を通ってカート５１０の下方と上方との間を移動可能となる位置に形成されている。
カート固定部５０４は、カート５１０をガイドレール５０３の後端位置において本体５０１に固定するボルト等の締結部材である。
反応管支持部５０５は、本体５０１に対して上下に移動する。反応管支持部５０５は、昇降機構５０６が操作されることにより昇降する。反応管支持部５０５は、例えば反応管ユニットの下端を載置可能な円板状部材であってよい。反応管支持部５０５の上面の外周部には、例えば周方向に沿って反応管ユニットの下端と対応する位置に除振部材５０５ａが設けられている。これにより、反応管ユニットが除振部材５０５ａを介して反応管支持部５０５に支持されるので、台車５００の振動が反応管ユニットに伝達することを抑制することができる。除振部材５０５ａは、例えば除振ゲルであってよい。除振ゲルは共振を抑える効果があり、振動自体を抑制することができる。
昇降機構５０６は、伸縮部５０６ａと、ハンドル５０６ｂと、を有する。伸縮部５０６ａは、本体５０１の上面と反応管支持部５０５との間に取り付けられている。ハンドル５０６ｂは、例えば本体５０１の後端に取り付けられており、伸縮部５０６ａを伸縮させる。作業者によりハンドル５０６ｂが操作されると、本体５０１に対して反応管支持部５０５が上昇又は下降する。例えば、昇降機構５０６が操作されることにより反応管支持部５０５が上昇端まで上昇すると、図８（ａ）に示されるように、反応管支持部５０５の上面位置がカート５１０の上面位置よりも高くなる。一方、昇降機構５０６が操作されることにより反応管支持部５０５が下降端まで下降すると、図９（ａ）に示されるように、反応管支持部５０５の上面位置がカート５１０の上面位置よりも低くなる。例えば、カート５１０に反応管ユニットが載置されているときに反応管支持部５０５を下降端から上昇端に向かって上昇させると、反応管ユニットが反応管支持部５０５の上面に支持されてカート５１０から離間する。
キャスタ５０７は、本体５０１の下面に設けられている。キャスタ５０７は、例えばクリーンルーム対応キャスタである。キャスタ５０７は、例えばロック機構付キャスタを含んでいてよい。図示の例では、台車５００の前方側にロック機構付キャスタが設けられている。
工程Ｓ１０４は、台車５００の上に載置された反応管ユニットを搬送する工程である。工程Ｓ１０４では、反応管支持部５０５を上昇させて反応管支持部５０５の上面で反応管ユニットを下側から支持し、反応管ユニットをカート５１０から離間させた状態で台車５００を移動させることが好ましい。これにより、台車５００の振動がカート５１０に伝達することで大きくなる振動が反応管ユニットへ伝達することを防止できる。そのため、反応管ユニットをカート５１０上に載置して台車５００を移動させる場合と比較して、反応管ユニットに伝達する振動を抑制することができる。
以上に説明したように、本開示によれば、反応管３４の内部に、反応管３４の内壁面とガス供給管７６，７８，８０との衝突を和らげる緩衝部材２００を取り付け、台車５００の上に除振部材５０５ａを介して反応管３４を載置して搬送する。これにより、台車５００による反応管ユニットの搬送時の振動を抑制し、また、ガス供給管７６，７８，８０の振動に起因してガス供給管７６，７８，８０が反応管３４に接触し、反応管３４が破損することを抑制できる。
また、本開示によれば、ガス供給管７６，７８，８０の内管４４の中心方向への移動を規制するように緩衝部材２００を配置するので、ガス供給管７６，７８，８０の振動振幅を小さくし、振動を軽減することができる。
また、本開示によれば、緩衝部材２００として弾性部材を使用し、弾性力によりガス供給管７６，７８，８０を内管４４の内壁面の方向へ押し付けるように緩衝部材２００を配置する。これにより、ガス供給管７６，７８，８０は、内管４４の中心方向に戻ろうとする反発力により緩衝部材２００を押圧した状態となる。そのため、反応管ユニットの振動に起因するガス供給管７６，７８，８０のガタツキが生じにくい。
また、本開示によれば、台車５００の反応管支持部５０５を上昇させて反応管支持部５０５の上面で反応管ユニットを下側から支持し、反応管ユニットをカート５１０から離間させた状態で台車５００を移動させる。これにより、台車５００の振動がカート５１０に伝達することで大きくなる振動が反応管ユニットへ伝達することを防止できる。そのため、反応管ユニットをカート５１０上に載置して台車５００を移動させる場合と比較して、反応管ユニットに伝達する振動を抑制することができる。
また、本開示によれば、外管４６に取り付けられたマニホールド５４の支持部６０に内管４４の径方向への移動を規制する規制部材３００を配置する。これにより、反応管ユニットの振動により内管４４が移動し、内管４４が他の部材（例えば、外管４６）と接触して破損することを防止することができる。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
３４ 反応管
４４ 内管
４６ 外管
７６，７８，８０ ガス供給管
２００ 緩衝部材
３００ 規制部材
５００ 台車
５０５ 反応管支持部
５０５ａ 除振部材
５０６ 昇降機構

Claims (8)

  1. 縦型の反応管の内壁面の長手方向に沿って前記内壁面と間隔を有してガス供給管が設けられた反応管ユニットの搬送方法であって、
    前記反応管の内部に、前記内壁面と前記ガス供給管との衝突を和らげる緩衝部材を配置する工程と、
    前記緩衝部材が取り付けられた前記反応管ユニットを、台車の上に除振部材を介して載置する工程と、
    前記台車を移動させて前記反応管ユニットを搬送する工程と、
    を有し、
    前記配置する工程において、前記緩衝部材として弾性部材を使用し、弾性力により前記ガス供給管を前記内壁面の方向へ押し付けるように前記緩衝部材を配置する、
    反応管ユニットの搬送方法。
  2. 前記緩衝部材は、前記反応管の内部に、前記反応管の前記内壁面に沿って配置される、
    請求項１に記載の反応管ユニットの搬送方法。
  3. 前記緩衝部材は、前記ガス供給管の前記反応管の中心方向への移動を規制する、
    請求項１又は２に記載の反応管ユニットの搬送方法。
  4. 前記緩衝部材は、弾性部材により形成されている、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載の反応管ユニットの搬送方法。
  5. 前記台車は、前記反応管ユニットを下側から支持する支持部と、前記支持部を昇降させる昇降機構と、を有し、
    前記反応管ユニットを搬送する工程では、前記支持部により前記反応管ユニットを下側から支持し、前記昇降機構により前記支持部を上昇させた状態で、前記台車を移動させる、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の反応管ユニットの搬送方法。
  6. 前記反応管は、内管及び外管の二重管構造を有する、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の反応管ユニットの搬送方法。
  7. 前記反応管ユニットを搬送する前に、前記内管の移動を規制する規制部材を配置する工程を有する、
    請求項６に記載の反応管ユニットの搬送方法。
  8. 前記規制部材は、前記内管の内壁面と接触して前記内管の移動を規制する、
    請求項７に記載の反応管ユニットの搬送方法。
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