JP7122907B2 - 昇降装置、半導体製造装置の組立装置、半導体製造装置の組立方法 - Google Patents

昇降装置、半導体製造装置の組立装置、半導体製造装置の組立方法 Download PDF

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Description

本開示は、昇降装置、半導体製造装置の組立装置、半導体製造装置の組立方法に関する。
多数枚の基板に対して一括で処理を行うバッチ式熱処理装置等の半導体製造装置は、装置の設置場所で複数の構成部品（例えば、反応管、ガス導入管、熱電対）を取り付けることで組み立てられる（例えば、特許文献１参照）。
特開平８－１１５９０８号公報 特開平４－２０６６３５号公報
本開示は、半導体製造装置の組立時における作業者の負担を軽減できる技術を提供する。
本開示の一態様による昇降装置は、下部に開口を有し、内管及び外管の二重管構造を有する反応管を備える半導体製造装置の組立装置が有する昇降装置であって、上下方向に延びる軸部と、前記軸部に昇降自在に取り付けられ、前記外管を保持する第１昇降部と、前記第１昇降部を昇降させる第１駆動部と、前記第１昇降部よりも下方において前記軸部に昇降自在に取り付けられ、前記内管を保持する第２昇降部と、前記第２昇降部を昇降させる第２駆動部と、を有する。
本開示によれば、半導体製造装置の組立時における作業者の負担を軽減できる。
縦型熱処理装置の構成例を示す縦断面図 縦型熱処理装置の構成例を示す横断面図 縦型熱処理装置の組立装置の構成例を示す斜視図（１） 縦型熱処理装置の組立装置の構成例を示す斜視図（２） 昇降機構の構成例を示す図 図５の昇降機構の第１昇降部を説明するための図（１） 図５の昇降機構の第１昇降部を説明するための図（２） 図５の昇降機構の第１昇降部を説明するための図（３） 半導体製造装置の組立方法の一例を示すフローチャート 組立装置に外管を搬入する工程の説明図 外管の内部に内管を取り付ける工程の説明図 ガス供給管を取り付ける工程の説明図 リークチェックを行う工程の説明図 反応管ユニットを組立装置から搬出する工程の説明図
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、一実施形態に係る組立装置を用いて組み立てることが可能な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は、縦型熱処理装置の構成例を示す縦断面図である。図２は、縦型熱処理装置の構成例を示す横断面図である。
図１に示されるように、縦型熱処理装置１は、反応管３４と、蓋体３６と、ウエハボート３８と、ガス供給手段４０と、排気手段４１と、加熱手段４２とを有する。
反応管３４は、ウエハボート３８を収容する。ウエハボート３８は、多数枚の半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を所定の間隔で保持する基板保持具である。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。
（半導体製造装置の組立装置）
一実施形態に係る組立装置は、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反応管ユニットを組み立てる装置である。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。一実施形態に係る組立装置によれば、縦型熱処理装置の設置場所とは異なる場所で反応管ユニットを組み立てることができるので、作業スペースを確保しやすい。これにより、複数の作業者が同時に反応管ユニットの組立作業を行うことができるので、縦型熱処理装置の組立工期を短縮できる。また、複数の作業者が同時に反応管ユニットのメンテナンスを行うことができるので、縦型熱処理装置のダウンタイムを低減できる。
以下、一実施形態に係る組立装置の構成例について説明する。図３及び図４は一実施形態に係る組立装置の構成例を示す斜視図であり、それぞれ別の視点から見た状態を示す図である。以下では、説明の便宜上、図３及び図４における＋Ｘ方向を前方向、－Ｘ方向を後方向、＋Ｙ方向を右方向、－Ｙ方向を左方向、＋Ｚ方向を上方向、－Ｚ方向を下方向として説明する。なお、図３及び図４では、組立装置が反応管を保持した状態を示す。
図３及び図４に示されるように、組立装置１００は、本体１１０と、スライド機構１２０と、昇降機構１３０と、蓋体１４０と、ガス供給機構１５０と、排気機構１６０と、制御部１７０と、を有する。
本体１１０は、フレーム１１１と、第１底板１１２と、第２底板１１３と、側板１１４と、位置決め部１１５と、脚部１１６と、キャスタ１１７と、を有する。フレーム１１１、第１底板１１２、第２底板１１３、及び側板１１４は、筐体を構成する箱状の外観を形成する。
フレーム１１１は、下枠１１１ａと、柱１１１ｂと、上枠１１１ｃと、を有する。下枠１１１ａは、例えば４本のアルミフレームが矩形状に接続されて形成されている。柱１１１ｂは、例えば下枠１１１ａの四隅から上方へ互いに平行に延びる４本のアルミフレームにより形成されている。上枠１１１ｃは、例えば４本のアルミフレームが矩形状に接続されて形成され、柱１１１ｂの上端に接続されている。また、フレーム１１１は、下枠１１１ａ、柱１１１ｂ、及び上枠１１１ｃとは別に、アルミフレーム同士を繋いで補強する補強部材１１１ｄを有していてもよい。
第１底板１１２は、下枠１１１ａの上面に取り付けられている。第１底板１１２は、例えば矩形状の板状部材であってよい。第１底板１１２の中央部の近傍には、蓋体１４０の外径よりも大きい、例えば円形状の開口１１２ｈが形成されている。
第２底板１１３は、フレーム１１１の左側面に、フレーム１１１から外方に張り出して取り付けられている。第２底板１１３は、例えば矩形状の板状部材であってよい。なお、第２底板１１３は、第１底板１１２と一体に形成されていてもよい。
側板１１４は、フレーム１１１の左側面に取り付けられている。側板１１４は、例えば矩形状の板状部材であってよい。
位置決め部１１５は、反応管３４の下端を支持するカート５１０を搭載して組立装置１００まで搬送する台車５００（図１０参照）と接続される部位であり、例えば下枠１１１ａの前面に形成されている。但し、位置決め部１１５は、例えば下枠１１１ａの後面、右側面に形成されていてもよい。位置決め部１１５は、組立装置１００と台車５００との位置決めを行う機能を有する。位置決め部１１５の形状は、特に限定されず、台車５００を接続して台車５００との間で位置決めが可能であればよい。
脚部１１６は、組立装置１００を下側から支持する支持部材であり、例えば下枠１１１ａの四隅の下面に取り付けられている。脚部１１６は、伸縮可能に構成されている。脚部１１６を伸張させることで組立装置１００が設置面に固定され、脚部１１６を収縮させることで脚部１１６が設置面から離間してキャスタ１１７により組立装置１００が移動可能になる。
キャスタ１１７は、組立装置１００を下側から移動自在に支持する部材であり、例えば下枠１１１ａの四隅の下面に取り付けられている。キャスタ１１７は、例えばクリーンルーム対応キャスタである。
スライド機構１２０は、第１底板１１２の上面に取り付けられている。スライド機構１２０は、反応管３４の下端を支持するカート５１０を組立装置１００と組立装置１００の外部との間で搬送する。スライド機構１２０は、位置決め部１１５が設けられた端面から延びて配置される２本のガイドレール１２１であってよい。ガイドレール１２１には、ストッパ１２２が設けられている。例えば、位置決め部１１５が下枠１１１ａの前面に形成されている場合、スライド機構１２０は前後方向を長手方向とする平行に配置された２本のガイドレールであってよい。また、例えば位置決め部１１５が下枠１１１ａの右側面に形成されている場合、スライド機構１２０は左右方向を長手方向とする平行に配置された２本のガイドレールであってよい。カート５１０は、左右方向の端部にそれぞれ設けられた４つの車輪５１１でガイドレール１２１上を前後方向に移動する。また、スライド機構１２０は、カート５１０を組立装置１００と組立装置１００の外部との間で搬送可能であれば、その構造は限定されない。また、例えば搬送アームによりカート５１０を保持して組立装置１００と組立装置１００の外部との間で搬送可能である場合、スライド機構１２０を有していなくてもよい。
昇降機構１３０は、本体１１０に取り付けられ、反応管３４を保持して昇降させる昇降装置である。昇降機構１３０は、２つの昇降部を有するダブルスライダ機構である。昇降機構１３０は、ベース取り付け板１３０ａと、ガイド部１３１と、第１昇降部１３２と、第２昇降部１３３と、傾き調節機構１３４と、を有する。
ベース取り付け板１３０ａは、フレーム１１１の左側面に取り付けられている。ベース取り付け板１３０ａは、例えば下枠１１１ａから上枠１１１ｃまで上下方向に延びるように形成されている。ベース取り付け板１３０ａは、例えば矩形状の板状部材であってよく、第１底板１１２、上枠１１１ｃ、及び補強部材１１１ｄに固定されている。
ガイド部１３１は、ベース取り付け板１３０ａに取り付けられており、第１昇降部１３２及び第２昇降部１３３を上下方向に移動自在にガイドする。ガイド部１３１は、例えば下枠１１１ａから上枠１１１ｃまで上下方向に延びるように形成されている。
第１昇降部１３２は、ガイド部１３１に昇降自在に取り付けられ、外管４６を保持可能に構成されている。第１昇降部１３２は、ガイド部１３１にガイドされながら上下方向に移動する移動部１３２ａと、移動部１３２ａに取り付けられ、外管４６の外周を取り囲んだ状態で外管４６を保持する略円環板状の保持部１３２ｂと、を有する。
第２昇降部１３３は、第１昇降部１３２よりも下方においてガイド部１３１に昇降自在に取り付けられ、内管４４を保持可能に構成されている。第２昇降部１３３は、ガイド部１３１にガイドされながら上下方向に移動する移動部１３３ａと、移動部１３３ａに取り付けられ、内管４４の下端を下側から保持する略円板状の保持部１３３ｂ（図１１参照）と、を有する。
傾き調節機構１３４は、第１昇降部１３２の傾きを調節する機構である。傾き調節機構１３４は、例えば一端が移動部１３２ａに固定され、他端が保持部１３２ｂに固定された、長さが可変の棒状部材１３４ａと、棒状部材１３４ａの長さを調節する調節部１３４ｂとを有する。この場合、調節部１３４ｂにより棒状部材１３４ａを短くすることで、第１昇降部１３２が上方に引っ張られて下方に傾く第１昇降部１３２の傾きが補正される。また、調節部１３４ｂにより棒状部材１３４ａを長くすることで、第１昇降部１３２が下方に押し出されて上方に傾く第１昇降部１３２の傾きが補正される。なお、傾き調節機構１３４は、第１昇降部１３２の傾きを調節可能であれば別の形態であってもよい。また、第１昇降部１３２が傾く虞がない場合等には、傾き調節機構１３４を有していなくてもよい。
蓋体１４０は、反応管３４の下端の開口を気密に塞ぐ部材である。蓋体１４０は、ガイドレール１２１の下方に設けられている。蓋体１４０は、反応管３４の下端の開口を気密に塞ぐ円板状の板状部材１４１と、板状部材１４１を貫通して形成されたガスポート１４２（図１３参照）と、を有する。ガスポート１４２は、導入管１５２を介してガスボックス１５１と接続されており、ガスボックス１５１からガスポート１４２を介して反応管３４の内部にガスが導入される。また、ガスポート１４２は、排気管１６２を介して排気装置１６１と接続されており、排気管１６２を介して反応管３４の内部が排気装置１６１により排気される。なお、ガスポート１４２は、供給口と排気口とを含んでいてもよい。この場合、供給口は導入管１５２を介してガスボックス１５１と接続され、排気口は排気管１６２を介して排気装置１６１と接続される。
ガス供給機構１５０は、反応管３４の内部にガスを供給する。ガス供給機構１５０は、ガスボックス１５１と、導入管１５２（図１３参照）と、を有する。ガスボックス１５１は、本体１１０の側板１１４に取り付けられている。ガスボックス１５１は、複数のガス供給源（図示せず）から供給されるガスを混合して導入管１５２に供給する。ガスボックス１５１は、筐体、複数の配管、複数のバルブ、複数のマスコントローラ等を有する。複数の配管、複数のバルブ、複数のマスフローコントローラ等の機器は、筐体の内部に収容されている。導入管１５２は、一端がガスボックス１５１の配管に接続され、他端が蓋体１４０のガスポート１４２に接続されており、ガスボックス１５１から供給されるガスを蓋体１４０のガスポート１４２を介して反応管３４の内部に導入する。
排気機構１６０は、反応管３４の内部を排気する。排気機構１６０は、排気装置１６１と、排気管１６２と、を有する。排気装置１６１は、第２底板１１３の上に除振ゲル、除振パッド等の除振部材１６３を介して配置されている。第２底板１１３の上に除振部材１６３を介して排気装置１６１が配置されているので、排気装置１６１が発生する振動が昇降機構１３０に保持される反応管３４等への伝達が抑制される。排気装置１６１は、例えばドライポンプ等の真空ポンプであってよい。排気管１６２は、一端が蓋体１４０のガスポート１４２に接続され、他端が排気装置１６１と接続されており、ガスポート１４２及び排気管１６２を介して反応管３４の内部を排気する。
制御部１７０は、組立装置１００の各部の動作を制御する。制御部１７０は、電装制御盤１７１と、情報端末１７２と、を有する。電装制御盤１７１は、例えば本体１１０の側板１１４に、ガスボックス１５１と隣接して取り付けられている。情報端末１７２は、電装制御盤１７１に取り付けられている。情報端末１７２は、例えば操作者の入力を受け付け、且つ各種の情報を表示するタッチパネルを搭載する端末であってよい。
（昇降機構）
次に、昇降機構１３０について詳細に説明する。図５は、昇降機構１３０の構成例を示す図である。図５においては、保持部１３２ｂ，１３３ｂ及び傾き調節機構１３４の図示を省略している。図６から図８は、図５の昇降機構１３０の第１昇降部１３２を説明するための図である。図６は、昇降機構１３０における第１昇降部１３２の駆動機構を説明するための図である。図７は、昇降機構１３０におけるガイド部１３１及び第１昇降部１３２を組立装置１００の後面の側から見たときの図である。図８は、昇降機構１３０におけるガイド部１３１及び第１昇降部１３２を組立装置１００の右側面の側から見たときの図である。
図５に示されるように、昇降機構１３０は、ベース取り付け板１３０ａと、ガイド部１３１と、第１昇降部１３２と、第２昇降部１３３と、傾き調節機構１３４（図３参照）と、第１駆動部１３５と、第２駆動部１３６と、衝突防止機構１３７と、を有する。
ベース取り付け板１３０ａは、フレーム１１１の左側面に取り付けられており、例えば下枠１１１ａから上枠１１１ｃまで上下方向に延びるように形成されている（図３参照）。ベース取り付け板１３０ａは、例えば矩形状の板状部材であってよく、第１底板１１２、上枠１１１ｃ、補強部材１１１ｄに取り付けられる（図３参照）。
ガイド部１３１は、ベース取り付け板１３０ａの長手方向に沿って上下方向に延びるように取り付けられており、第１昇降部１３２及び第２昇降部１３３を上下方向に移動自在にガイドする。ガイド部１３１は、ベース１３１ａと、上支持部１３１ｂと、下支持部１３１ｃと、ねじ軸１３１ｄと、２本のレール１３１ｆ，１３１ｇと、を有する。
ベース１３１ａは、ベース取り付け板１３０ａに取り付けられている。ベース１３１ａは、例えば図６に示されるように、横断面がＵ字状に形成された、上下方向に延びる長尺部材である。ベース１３１ａは、例えばアルミニウムを加工して形成されたアルミベースであってよい。
上支持部１３１ｂは、ベース１３１ａの上端に取り付けられ、ベース１３１ａにおけるベース取り付け板１３０ａ側と反対側の面に対して垂直に延びるように略板状に形成されている。上支持部１３１ｂには、ねじ軸１３１ｄの上端及びレール１３１ｆ，１３１ｇの上端を固定するための締結部（図示せず）が設けられている。
下支持部１３１ｃは、ベース１３１ａの下端に取り付けられ、ベース１３１ａにおけるベース取り付け板１３０ａ側と反対側の面に対して垂直に延びるように略板状に形成されている。下支持部１３１ｃには、ねじ軸１３１ｄの下端及びレール１３１ｆ，１３１ｇの下端を固定するための締結部（図示せず）が設けられている。
ねじ軸１３１ｄは、軸部の一例であり、締結部（図示せず）により、上端が上支持部１３１ｂに固定され、下端が下支持部１３１ｃに固定されている。
レール１３１ｆ，１３１ｇは、それぞれねじ軸１３１ｄと平行に、ねじ軸１３１ｄの両側に間隔を空けて、ベース１３１ａに取り付けられている。また、レール１３１ｆ，１３１ｇは、上端が上支持部１３１ｂに固定され、下端が下支持部１３１ｃに固定されている。
第１昇降部１３２は、ガイド部１３１に昇降自在に取り付けられ、外管４６を保持可能に構成されている。第１昇降部１３２は、移動部１３２ａと、保持部１３２ｂと、を有する。
移動部１３２ａは、ガイド部１３１にガイドされながら上下方向に移動する。移動部１３２ａは、ナット１３２ｃと、ブロック１３２ｄ，１３２ｅと、テーブル１３２ｆと、エアクランパ１３２ｇと、を有する。
ナット１３２ｃは、ねじ軸１３１ｄに螺合し、ねじ軸１３１ｄに対して回転することにより、ねじ軸１３１ｄに対して上下方向に移動自在に設けられている。ナット１３２ｃは、ねじ軸１３１ｄと共に回転運動を直線運動に変換するボールねじとして機能する。ナット１３２ｃは、後述する減速機付モータ１３５ａの動力によって回転する。ナット１３２ｃには、ナットブラケット１３２ｉを介してテーブル１３２ｆが固定されている。なお、ボールねじに代えてラックアンドピニオンを利用して回転運動を直線運動に変換してもよい。
ブロック１３２ｄ，１３２ｅは、それぞれレール１３１ｆ，１３１ｇに対して上下方向に移動自在に設けられている。ブロック１３２ｄ，１３２ｅは、レール１３１ｆ，１３１ｇと共に第１昇降部１３２の上下方向への移動をガイドするリニアガイドとして機能する。ブロック１３２ｄ，１３２ｅには、テーブル１３２ｆが取り付けられている。
テーブル１３２ｆは、矩形板状に形成されており、ナットブラケット１３２ｉを介してナット１３２ｃに固定されると共に、ブロック１３２ｄ，１３２ｅに固定されている。これにより、ナット１３２ｃがねじ軸１３１ｄに対して上下方向に移動すると、テーブル１３２ｆはリニアガイドにガイドされながらナット１３２ｃと共に上下方向に移動する。テーブル１３２ｆには、保持部１３２ｂ（図３参照）が取り付けられており、テーブル１３２ｆが上下方向に移動することにより、テーブル１３２ｆと共に保持部１３２ｂが上下方向に移動する。
エアクランパ１３２ｇは、テーブル１３２ｆに取り付けられており、テーブル１３２ｆと共に昇降する。エアクランパ１３２ｇは、ロック機構の一例であり、後述するベルト切れセンサ１３５ｄがタイミングベルト１３５ｇの破損を検出すると、ねじ軸１３１ｄを挟み込むことにより、ねじ軸１３１ｄに対する第１昇降部１３２の上下方向の移動をロックする。エアクランパ１３２ｇが設けられていることにより、タイミングベルト１３５ｇが破損した場合に第１昇降部１３２が急降下することを防止できる。
保持部１３２ｂは、移動部１３２ａに取り付けられ、外管４６の外周を取り囲んだ状態で外管４６を保持する。保持部１３２ｂは、例えば略円環板状を有する。保持部１３２ｂは、外管４６の外周を取り囲んだ状態で外管４６を保持できればよく、種々の形態をとり得る。
第２昇降部１３３は、第１昇降部１３２よりも下方においてガイド部１３１に昇降自在に取り付けられ、内管４４を保持可能に構成されている。第２昇降部１３３は、移動部１３３ａと、保持部１３３ｂと、を有する。
移動部１３３ａは、ガイド部１３１にガイドされながら上下方向に移動する。移動部１３３ａは、移動部１３２ａと同様の構成であってよい。
保持部１３３ｂは、移動部１３３ａに取り付けられ、内管４４の下端を下側から保持する（図１１参照）。保持部１３３ｂは、例えば略円板状を有する。保持部１３３ｂは、内管４４の下端を下側から保持できればよく、種々の形態をとり得る。
第１駆動部１３５は、第１昇降部１３２を昇降させる駆動機構である。第１駆動部１３５は、第１昇降部１３２に取り付けられており、第１昇降部１３２と共に昇降する。第１駆動部１３５は、減速機付モータ１３５ａと、スパイラルベベルギヤ１３５ｂと、伝動機構１３５ｃと、ベルト切れセンサ１３５ｄと、を有する。
減速機付モータ１３５ａは、回転力を発生されるモータである。減速機付モータ１３５ａは、回転軸がねじ軸１３１ｄと垂直に配置されて横置きとなっている。このように減速機付モータ１３５ａが横置きであるので、減速機付モータ１３５ａの高さが小さくなり、第１昇降部１３２の上下方向における可動域を広くできる。減速機付モータ１３５ａは、例えばアブソリュート型であってよい。また、減速機付モータ１３５ａは、モータと減速機とが別体として形成されていてもよい。
スパイラルベベルギヤ１３５ｂは、減速機付モータ１３５ａの出力軸（回転軸）に取り付けられており、回転軸の方向を９０°変換し、減速機付モータ１３５ａの出力を伝動機構１３５ｃに伝達する。
伝動機構１３５ｃは、スパイラルベベルギヤ１３５ｂの出力軸に取り付けられており、スパイラルベベルギヤ１３５ｂの出力をナット１３２ｃに伝達する。伝動機構１３５ｃは、例えばスパイラルベベルギヤ１３５ｂの出力軸に取り付けられたプーリー１３５ｅと、ナット１３２ｃに取り付けられたプーリー１３５ｆと、プーリー１３５ｅの出力をプーリー１３５ｆに伝達するタイミングベルト１３５ｇと、を有する。
ベルト切れセンサ１３５ｄは、タイミングベルト１３５ｇの破損を検出するセンサである。ベルト切れセンサ１３５ｄは、タイミングベルト１３５ｇの破損を検出できればよく、種々のセンサを利用できる。
第２駆動部１３６は、第２昇降部１３３を昇降させる駆動機構である。第２駆動部１３６は、第２昇降部１３３に取り付けられており、第２昇降部１３３と共に昇降する。第２駆動部１３６は、第１駆動部１３５と同様の構成であってよい。
衝突防止機構１３７は、第１昇降部１３２と第２昇降部１３３との衝突を防止する機構である。衝突防止機構１３７は、例えば図５に示されるように、フォトセンサ１３７ａと、遮光部材１３７ｂと、を有する。フォトセンサ１３７ａは、光を出射する発光部と、発光部からの光を受光する受光部とを有する。遮光部材１３７ｂは、発光部からの光を遮断してフォトセンサ１３７ａのオン／オフを切り替える。図５の例では、フォトセンサ１３７ａが移動部１３３ａに取り付けられ、遮光部材１３７ｂが移動部１３２ａに取り付けられている。そして、移動部１３２ａと移動部１３３ａとが接触する前に、遮光部材１３７ｂがフォトセンサ１３７ａの発光部からの光を遮断してフォトセンサ１３７ａをオン（又はオフ）からオフ（又はオン）に切り替える。フォトセンサ１３７ａがオン（又はオフ）からオフ（又はオン）に切り替わると、制御部１７０がフォトセンサ１３７ａからの信号を受信し、移動部１３２ａ及び移動部１３３ａの動作を停止させる。これにより、第１昇降部１３２と第２昇降部１３３との衝突が防止される。なお、フォトセンサ１３７ａが移動部１３２ａに取り付けられ、遮光部材１３７ｂが移動部１３３ａに取り付けられていてもよい。
また、昇降機構１３０は、種々のセンサを有していてもよい。図５の例では、昇降機構１３０は、第１原点位置検出センサ２０１、上限位置検出センサ２０２、第３原点位置検出センサ２０３、及び下限位置検出センサ２０４を有する。
第１原点位置検出センサ２０１は、フォトセンサ２０１ａと遮光部材２０１ｂとにより構成されている。第１原点位置検出センサ２０１は、衝突防止機構１３７と同様、遮光部材２０１ｂがフォトセンサ２０１ａの発光部からの光を遮断することにより、第１昇降部１３２が原点位置に移動したことを検出する。
上限位置検出センサ２０２は、フォトセンサ２０２ａと遮光部材２０１ｂとにより構成されている。上限位置検出センサ２０２は、衝突防止機構１３７と同様、遮光部材２０１ｂがフォトセンサ２０２ａの発光部からの光を遮断することにより、第１昇降部１３２が上限位置に移動したことを検出する。なお、第１原点位置検出センサ２０１及び上限位置検出センサ２０２は、１つの遮光部材２０１ｂを共通で用いているが、異なる遮光部材を用いてもよい。
第３原点位置検出センサ２０３は、フォトセンサ２０３ａと遮光部材２０３ｂとにより構成されている。第３原点位置検出センサ２０３は、衝突防止機構１３７と同様、遮光部材２０３ｂがフォトセンサ２０３ａの発光部からの光を遮断することにより、第２昇降部１３３が原点位置に移動したことを検出する。
下限位置検出センサ２０４は、フォトセンサ２０４ａと遮光部材２０３ｂとにより構成されている。下限位置検出センサ２０４は、衝突防止機構１３７と同様、遮光部材２０３ｂがフォトセンサ２０４ａの発光部からの光を遮断することにより、第２昇降部１３３が下限位置に移動したことを検出する。なお、第３原点位置検出センサ２０３及び下限位置検出センサ２０４は、１つの遮光部材２０３ｂを共通で用いているが、異なる遮光部材を用いてもよい。
（半導体製造装置の組立方法）
一実施形態に係る半導体製造装置の組立方法について、上記の組立装置１００を用いて二重管構造の縦型熱処理装置の反応管ユニットを組み立てる場合を例に挙げて説明する。図９は、半導体製造装置の組立方法の一例を示すフローチャートである。
図９に示されるように、一実施形態に係る半導体製造装置の製造方法は、工程Ｓ１０１～Ｓ１０５を有する。工程Ｓ１０１は組立装置１００に外管４６を搬入する工程であり、工程Ｓ１０２は外管４６の内部に内管４４を設置する工程であり、工程Ｓ１０３はガス供給管を取り付ける工程である。工程Ｓ１０４はリークチェックを行う工程であり、工程Ｓ１０５は反応管ユニットを組立装置１００から搬出する工程である。以下、各工程について説明する。
図１０は、組立装置１００に外管４６を搬入する工程Ｓ１０１の説明図である。工程Ｓ１０１では、まず、下端がカート５１０に支持された外管４６を搭載する台車５００により、外管４６を組立装置１００まで搬送する（図１０（ａ）参照）。台車５００の先端を組立装置１００の位置決め部１１５に接続することで、組立装置１００と台車５００とが位置決めされる。台車５００には、組立装置１００と位置決めされた状態で組立装置１００のガイドレール１２１と接続されるガイドレール５２０が設けられている。続いて、第１昇降部１３２を外管４６の高さよりも上方へ待避させた状態で、カート５１０を台車５００のガイドレール５２０上及び組立装置１００のガイドレール１２１上を移動させて組立装置１００に外管４６を搬入する。続いて、台車５００の先端を組立装置１００の位置決め部１１５から離間させる（図１０（ｂ）参照）。続いて、第１昇降部１３２を外管４６の上方から下方に移動させ、第１昇降部１３２により外管４６を保持する（図１０（ｃ）参照）。続いて、外管４６を保持した状態で外管４６の下端が内管４４の高さよりも上方となるように第１昇降部１３２を上昇させる（図１０（ｄ）参照）。続いて、カート５１０が搭載されていない空の台車５００の先端を組立装置１００の位置決め部１１５に接続する。そして、外管４６を保持していない空のカート５１０を組立装置１００のガイドレール１２１上及び台車５００のガイドレール５２０上を移動させることで、空のカート５１０を組立装置１００から搬出する。
図１１は、外管４６の内部に内管４４を取り付ける工程Ｓ１０２の説明図である。工程Ｓ１０２では、まず、下端がカート５１０に支持された内管４４を搭載する台車５００により、内管４４を組立装置１００まで搬送する（図１１（ａ）参照）。台車５００の先端を組立装置１００の位置決め部１１５に接続することで、組立装置１００と台車５００とが位置決めされる。続いて、第２昇降部１３３をガイドレール１２１よりも下方に待避させた状態で、カート５１０を台車５００のガイドレール５２０上及び組立装置１００のガイドレール１２１上を移動させて組立装置１００に搬入する。続いて、台車５００の先端を組立装置１００の位置決め部１１５から離間させる（図１１（ｂ）参照）。続いて、第２昇降部１３３を内管４４の下方から上方に移動させ、第２昇降部１３３により内管４４を保持する（図１１（ｃ）参照）。続いて、外管４６を保持した第１昇降部１３２を下降させ、且つ、内管４４を保持した第２昇降部１３３を上昇させることで、外管４６の内部に内管４４を収容して取り付ける（図１１（ｄ）参照）。なお、外管４６を保持した第１昇降部１３２を固定した状態で、内管４４を保持した第２昇降部１３３のみを上昇させることで、外管４６の内部に内管４４を収容して取り付けてもよい。但し、外管４６を保持した第１昇降部１３２を下降させ、且つ、内管４４を保持した第２昇降部１３３を上昇させることが好ましい。これにより、例えば外管４６の内部に収容された内管４４を外管４６に取り付ける作業や、ガス供給管を取り付ける工程Ｓ１０３において反応管３４にガス供給管や温度センサを取り付ける作業の際、高所作業が不要となり、作業性が向上する。
図１２は、ガス供給管を取り付ける工程Ｓ１０３の説明図である。工程Ｓ１０３では、まず、第２昇降部１３３を、内管４４を保持していた位置（図１２（ａ）参照）から下方に移動させて待避させることで、反応管３４の下端が開口された状態にする。続いて、反応管３４の下端の開口から反応管３４の内部にガス供給管ＮＺ及び温度センサＴＣを挿入し（図１２（ｂ）参照）、反応管３４にガス供給管ＮＺ及び温度センサＴＣを取り付ける（図１２（ｃ）参照）。これにより、反応管ユニットＵが形成される。なお、ガス供給管ＮＺは、例えば図１に示される縦型熱処理装置１のガス供給管７６，７８，８０に相当する。反応管３４の内部に温度センサＴＣを取り付けない場合には温度センサＴＣを取り付けなくてよい。また、反応管３４の内部に取り付ける別の部材がある場合には、ガス供給管ＮＺを取り付ける工程Ｓ１０３において別の部材の取り付けを行ってもよい。
図１３は、リークチェックを行う工程Ｓ１０４の説明図である。図１３（ｂ）では、説明の便宜上、下枠１１１ａの図示を省略している。工程Ｓ１０４では、まず、外管４６のガス出口８２に蓋部材ＣＰを取り付けてガス出口８２を気密に塞ぐ（図１３（ａ）参照）。続いて、第１昇降部１３２を下降させて、下枠１１１ａの下方に設けられた蓋体１４０により反応管３４の下端の開口を気密に塞ぐ（図１３（ｂ）参照）。続いて、排気装置１６１により、排気管１６２及び蓋体１４０のガスポート１４２を介して反応管３４の内部を排気しながら、反応管３４の内部のリークチェックを行う。リークチェックの方法は、特に限定されないが、例えばヘリウム漏れ試験方法（ＪＩＳＺ２３３１）、ビルドアップ法等の圧力変化による漏れ試験方法（ＪＩＳＺ２３３２）であってよい。
図１４は、反応管ユニットＵを組立装置１００から搬出する工程Ｓ１０５の説明図である。工程Ｓ１０５では、まず、第１昇降部１３２を上昇させて蓋体１４０から反応管３４の下端を離間させ、空のカート５１０を組立装置１００のガイドレール１２１上に搬入する（図１４（ａ）参照）。続いて、第１昇降部１３２を下降させてカート５１０の上に反応管ユニットＵを載置する（図１４（ｂ）参照）。続いて、カート５１０が搭載されていない空の台車５００の先端を組立装置１００の位置決め部１１５に接続する。そして、反応管ユニットＵを保持したカート５１０を組立装置１００のガイドレール１２１上及び台車５００のガイドレール５２０上を移動させることで、組立装置１００から搬出する（図１４（ｃ）参照）。
以上により、反応管ユニットＵを組み立てることができる。なお、組み立てられた反応管ユニットＵは、例えば設置場所に搬送される。
以上に説明した組立装置１００は、本体１１０と、本体１１０に取り付けられ、内管４４及び外管４６を昇降させる昇降機構１３０と、反応管３４の内部にガスを供給するガス供給機構１５０と、反応管３４の内部を排気する排気機構１６０と、を有する。係る構成を有する組立装置１００によれば、縦型熱処理装置の設置場所とは異なる場所で反応管ユニットＵを組み立てることができるので、作業スペースを確保しやすい。これにより、複数の作業者が同時に反応管ユニットＵの組立作業を行うことができるので、縦型熱処理装置の組立工期を短縮できる。また、複数の作業者が同時に反応管ユニットＵのメンテナンスを行うことができるので、縦型熱処理装置のダウンタイムを低減できる。
また、組立装置１００によれば、昇降機構１３０が外管４６を昇降させる第１昇降部１３２及び内管４４を昇降させる第２昇降部１３３を有し、第１昇降部１３２及び第２昇降部１３３によりそれぞれ外管４６及び内管４４の高さを任意に調節することができる。これにより、外管４６の内部に内管４４を取り付ける作業や、反応管３４にガス供給管ＮＺや温度センサＴＣを取り付ける作業を任意の高さで行うことができる。このため、高所作業が不要となり、作業性が向上する。さらに、昇降機構１３０が１つのねじ軸１３１ｄに２つの昇降部（第１昇降部１３２及び第２昇降部１３３）が昇降自在に取り付けられたダブルスライダ機構であるので、昇降部の位置出しが容易であり、位置出しに要する時間を短縮できる。
また、組立装置１００によれば、蓋体１４０により反応管３４の下端の開口を気密に塞いだ状態で、蓋体１４０の板状部を貫通して形成されたガスポート１４２を介して反応管３４の内部を排気することができる。これにより、反応管ユニットＵの組立段階で反応管３４の内部のリークチェックを行うことができるので、仮に反応管３４の内部にリークが発見された場合であっても、組立装置１００を用いて反応管ユニットＵの再組立を容易に行うことができる。
また、組立装置１００によれば、蓋体１４０の板状部を貫通して形成されたガスポート１４２を介して反応管３４の内部を排気するので、反応管３４のガス出口８２に対して排気管の脱着を行う必要がない。これにより、反応管３４の破損リスクを低減することができる。
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。
１１０ 本体
１３０ 昇降機構
１３１ ガイド部
１３１ｄ ねじ軸
１３１ｆ，１３１ｇ レール
１３２ 第１昇降部
１３２ｃ ナット
１３２ｄ，１３２ｅ ブロック
１３２ｇ エアクランパ
１３３ 第２昇降部
１３５ 第１駆動部
１３５ａ 減速機付モータ
１３５ｃ 伝動機構
１３５ｄ ベルト切れセンサ
１３５ｆ，１３５ｅ プーリー
１３５ｇ タイミングベルト
１３６ 第２駆動部
１３７ 衝突防止機構
１５０ ガス供給機構
１６０ 排気機構

Claims (13)

  1. 下部に開口を有し、内管及び外管の二重管構造を有する反応管を備える半導体製造装置の組立装置が有する昇降装置であって、
    上下方向に延びる軸部と、
    前記軸部に昇降自在に取り付けられ、前記外管を保持する第１昇降部と、
    前記第１昇降部を昇降させる第１駆動部と、
    前記第１昇降部よりも下方において前記軸部に昇降自在に取り付けられ、前記内管を保持する第２昇降部と、
    前記第２昇降部を昇降させる第２駆動部と、
    を有する、
    昇降装置。
  2. 前記軸部はねじ軸であり、
    前記第１昇降部は、前記ねじ軸に螺合する第１ナットを含み、
    前記第２昇降部は、前記ねじ軸に螺合する第２ナットを含む、
    請求項１に記載の昇降装置。
  3. 前記第１駆動部は、前記第１ナットを回転させることにより前記第１昇降部を昇降させ、
    前記第２駆動部は、前記第２ナットを回転させることにより前記第２昇降部を昇降させる、
    請求項２に記載の昇降装置。
  4. 前記第１駆動部及び前記第２駆動部は、それぞれ前記第１昇降部及び前記第２昇降部と共に昇降する、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載の昇降装置。
  5. 前記第１昇降部及び前記第２昇降部の前記軸部に対する移動をガイドするリニアガイドを有する、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載の昇降装置。
  6. 前記第１駆動部及び前記第２駆動部は、それぞれ回転軸が前記軸部と垂直に配置されたモータであり、
    前記モータの回転力を前記第１駆動部及び前記第２駆動部に伝える伝動機構を有する、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の昇降装置。
  7. 前記伝動機構は、プーリーとベルトとを含む、
    請求項６に記載の昇降装置。
  8. 前記ベルトの破損を検出するセンサを有し、
    前記センサが前記ベルトの破損を検出すると、前記軸部に対する前記第１昇降部及び前記第２昇降部の動作をロックするロック機構を有する、
    請求項７に記載の昇降装置。
  9. 前記ロック機構は、エアクランパである、
    請求項８に記載の昇降装置。
  10. 前記モータは、アブソリュート型である、
    請求項６乃至８のいずれか一項に記載の昇降装置。
  11. 前記第１昇降部と前記第２昇降部との接触を防止する衝突防止機構を有する、
    請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の昇降装置。
  12. 下部に開口を有し、内管及び外管の二重管構造を有する反応管を備える半導体製造装置の組立装置であって、
    本体と、
    前記本体に取り付けられた昇降装置と、
    前記反応管の内部にガスを供給するガス供給機構と、
    前記反応管の内部を排気する排気機構と、
    を有し、
    前記昇降装置は、
    上下方向に延びる軸部と、
    前記軸部に昇降自在に取り付けられ、前記外管を保持する第１昇降部と、
    前記第１昇降部を昇降させる第１駆動部と、
    前記第１昇降部よりも下方において前記軸部に昇降自在に取り付けられ、前記内管を保持する第２昇降部と、
    前記第２昇降部を昇降させる第２駆動部と、
    を有する、
    半導体製造装置の組立装置。
  13. 下部に開口を有し、内管及び外管の二重管構造を有する反応管を備える半導体製造装置の組立方法であって、
    上下方向に延びる軸部に昇降自在に取り付けられた第１昇降部により前記外管を保持して上昇させる工程と、
    前記第１昇降部よりも下方において前記軸部に昇降自在に取り付けられた第２昇降部により前記内管を保持して上昇させることにより、前記外管の内部に前記内管を設置する工程と、
    を有する、
    半導体製造装置の組立方法。
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