JPH07230962A

JPH07230962A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH07230962A
Application number: JP1906094A
Authority: JP
Inventors: Yasuhito Tanaka; 泰仁田中; Sadahiro Yaginuma; 禎浩柳沼; Tsukasa Miura; 司三浦
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1994-02-16
Filing date: 1994-02-16
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】筒状の反応管と、これを筒状に囲む加熱手段
と、筒状に積層された被処理基板が通過する開口を中央
部に備え反応管が開放端面側で固定される板状の固定フ
ランジと、筒状に積層された被処理基板を反応管内へ出
し入れ駆動する基板駆動機構とを備えた半導体製造装置
を、反応管洗浄のための反応管の取出し，再組立て時に
発塵を伴わず、これにより、待機中の被処理基板のパー
ティクル汚染が避けられる装置に構成する。【構成】反応管１と加熱手段２とを固定フランジ３を介
して一体化し、加熱手段２の外側を軸方向に走り長手方
向の移動と軸まわりの回動とを行う支柱８と加熱手段２
とを剛に結合して、反応管１と加熱手段２とを一体化し
た状態で洗浄位置へ移動可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造工程にお
ける薄膜形成，拡散など、被処理基板への熱処理を行う
半導体製造装置に関し、より詳しくは、内部空間が反応
室となる，一方の端面が開放された筒状の反応管と、反
応管を筒状に囲む加熱手段と、筒状に積層された被処理
基板が通過する開口を中央部に備え反応管の開放端面側
に位置して反応管が固定される板状の固定フランジと、
固定フランジの前記開口を通過して筒状に積層された被
処理基板を反応管内へ出し入れ駆動する基板駆動機構と
を備えてなる半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種半導体製造装置の従来の構成例を
図２および図３に示す。装置は、内部空間が反応室とな
る筒状の反応管３１と、反応筒３１を筒状に囲む加熱手
段３０と、反応管３１が開放端面側で固定される固定フ
ランジ４０とを装置本体の主要部材として構成されてい
る。固定フランジ４０は、筒状に積層された被処理基板
３５を通過させる開口４０ａを中央部に備え、反応室３
１の固定フランジ４０への固定は、リング状シール４１
を反応管３１の開放端細径部に嵌めた後、固定リング３
９を用いて行われる。

【０００３】装置本体が載置される固定フレーム３８内
には、ボート３６内で互いに間隔を置きつつ円筒状に積
層された被処理基板３５を積層方向に移動させる基板駆
動機構３７が設けられ、被処理基板３５の熱処理時に
は、固定フレーム４０の開口を通過させて被処理基板３
５を反応管３１内へ移動させ、ボート３６の一方端を構
成しているフランジ３６ａを固定フランジ４０のリング
状シール４１と反対側の面に気密に固定した後、反応管
１内を真空排気しつつ加熱手段２で反応管３１内を加熱
するとともに反応管３１内へ図示されない管路を通して
処理ガスを導入する。

【０００４】熱処理が終了すると、基板駆動機構３７を
操作してボート３６を図のように反応管３１内から抜き
出し、被処理基板３５をボート３６から取り出した後、
基板駆動機構３７を再び操作して反応管３１内を大気か
ら遮断する。反応管３１内での熱処理が例えば成膜処理
である場合には、膜が反応管３１の内壁面にも付着し、
処理回数が増えると付着膜が厚さを増し、付着膜の厚さ
がある厚さ以上になると剥離を生じる。剥離によって生
じたパーティクルが成膜中あるいは成膜後の膜に付着し
ていわゆるパーティクル汚染を生じると、基板上に作り
込まれるＬＳＩの歩留り低下を来たすため、反応管３１
に対し、剥離が生じる前に内壁面に付着した膜を除去す
る洗浄作業が定期的に行われている。この洗浄作業のた
めに反応管３１は装置本体から取り出して洗浄位置へ移
さなければならない。しかし、反応管３１はすでに軸方
向に長いので、半導体製造装置まわりのスペースをこれ
以上反応管３１の軸方向に必要とすることなく洗浄位置
への移動を可能にするため、従来は、図３に示すよう
に、筒状に形成される加熱手段２を、軸線を含む平面の
両側へ分割可能に形成し、向かい合わせになった２つの
半円筒の一方の突合わせ部をヒンジ結合したものとし
て、反応管３１の移動時には、ヒンジ結合していない側
の突合わせ部を締め合わせているボルトを取り外して各
半円筒を両側へ開き、固定リング３９（図２）を取り外
し、ここへ反応管取出し装置３４を進めて図２の矢印の
ように反応管３１を洗浄作業位置へ移動させていた。な
お、図３において、符号３３は反応管３１を取り出すた
めの伸縮可能な腕であり、また、符号３２は上記ヒンジ
結合のための旋回軸である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】サブミクロンルールの
微細構造をもった超ＬＳＩチップ製造工程においては、
反応管内壁に付着した付着物の除去作業が被処理基板上
へのパーティクル付着防止などの目的でより短い周期で
定期的に行われている。このため、反応管の脱着のやり
易さは重要な問題となり、また、半導体製造装置に強く
要求されている技術の一つである。従来の方式では加熱
手段３０を構成している２個の加熱部３０ａ、３０ｂを
旋回軸３２を中心に両側へ開いて分割させる必要があ
り、加熱手段３０内部に配置している図示されていない
温度計測用の測定部が、加熱部３０ａ，３０ｂの分割時
の衝撃と、反応管３１の装着後の加熱部３０ａ、３０ｂ
の接続時の衝撃とにより位置ずれを起こし、加熱手段３
０の加熱温度が反応管脱着作業の前と後とで差を生じる
ため、反応管脱着作業後に再度、測定部の位置合わせや
加熱温度設定を行う必要があった。また、加熱手段３０
の分割，接続作業時の衝撃により、加熱手段３０内部の
図示されていない断熱材によるパーティクルが発生し、
固定フレーム３８の内部にあって反応管３１の軸線上に
待機している被処理基板３５上に落下して膜質に悪影響
を与えていた。また、前述の従来例のように、反応管が
縦型の場合には、定期的な反応管脱着作業を装置上部の
高所で行うため、安全面においても危険であり、また、
反応管３１を破損し易い欠点があった。

【０００６】本発明の目的は、反応管の脱着作業がより
簡易化されるととも装置特性の再現性が高く、かつ脱着
作業に伴うパーティクルの発生が低減される半導体製造
装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、冒頭記載の構成による半導体製
造装置を、請求項第１項に記載のごとく、固定フランジ
に加熱手段が固定されて反応管と加熱手段とが固定フラ
ンジを介して一体化されるとともに、加熱手段の外側を
反応管の軸方向に走り加熱手段と剛に結合される支柱
と、この支柱を長手方向に進退移動させる直線移動機構
および軸まわり１方向または両方向に回動させる回動駆
動機構とを備えた装置とする。

【０００８】そして、基本構成をこのようにした装置
を、請求項第２項に記載のごとく、さらに、固定フラン
ジを介して一体化された反応管と加熱手段との一体化体
を回動駆動機構により支柱の軸まわりに回動駆動して所
定位置に静止させた後、この静止位置で反応管のみを軸
方向開放端面側へ抜き出す反応管直線移動機構を装置の
一部として備えたものとすれば極めて好適である。

【０００９】また、基本構成を上述のようにした装置で
は、請求項第３項に記載のごとく、反応管と加熱手段と
の一体化体の直線移動終了設定位置および回動終了設定
位置到達を検知する位置検知手段を備えたものとするの
がよい。さらに、基本構成を上述のようにした装置で請
求項第２項に記載の反応管直線移動機構を備えたものと
するときは、さらに請求項第４項に記載のごとく、反応
管の移動終了設定位置到達を検知する位置検知手段を備
えたものとするとよい。

【００１０】また、基本構成を上述のようにした装置で
は、請求項第５項に記載のごとく、一方の端面が閉鎖さ
れ他方の端面が開放された筒状に形成されて反応管を閉
鎖端面側から軸方向に覆うとともに周壁が加熱手段の反
応管開放端面側端部まで延びて該端部での加熱手段内壁
面と反応管側との気相連通を断つ防塵カバーを備えたも
のとすれば極めて好適である。

【００１１】この場合には、請求項第６項に記載のごと
く、防塵カバーの材質をＳｉＯ₂とすれば極めて好適で
ある。

【００１２】

【作用】半導体製造装置を請求項第１項記載のように構
成すると、反応管の洗浄時に、半導体製造装置まわりの
スペースを反応管の軸方向に大きくすることなく反応管
を洗浄作業位置へ移動させようとすると、反応管を加熱
手段と一体化した状態で洗浄作業位置へ移動させること
になる。しかし、洗浄作業位置では、装置本体を支持す
る固定フレームや基板駆動機構などはないので、反応管
を軸方向に引き出すことが可能になる。加熱手段を分割
構造としなくてすむので、従来のように分割構造とした
ときのような分割あるいは再接続時の衝撃による測温部
の位置ずれが生じなくなり、反応室洗浄後の装置再組立
て時の装置性能の再現性が向上し、また、測温部の位置
合わせや加熱温度再設定等の作業が必要なくなるため、
装置を早期に運転に入れることができ、装置の稼働率が
向上する。また、加熱手段を構成している断熱材からの
発塵もなくなり、清浄な環境で装置の再組立てが可能に
なり、待機中の被処理基板のパーティクル汚染が避けら
れ、ＬＳＩの歩留りが向上する。

【００１３】また、請求項第１項に記載の基本構成をも
つ半導体製造装置を、請求項第２項に記載のように、反
応室直線移動機構を装置の一部として備えたものとする
と、反応室の加熱手段からの抜き出し，差し込みが人力
を用いることなく機械装置により行われ、常に安定した
出し入れ作業が可能になり、作業ミスが避けられ、ま
た、図２に示したような縦型の装置では、洗浄作業を高
所で行う必要がなくなって作業面の安全性が向上する。

【００１４】さらに、請求項第１項に記載の基本構成を
もつ半導体製造装置を、請求項第３項に記載のように、
反応管と加熱手段との一体化体の直線移動終了設定位置
および回動終了設定位置到達を検知する位置検知手段を
備えたものとし、また、上記基本構成をもつ半導体製造
装置を反応管直線移動機構を備えたものとする場合にさ
らに、反応管の移動終了設定位置到達を検知する位置検
知手段を備えたものとすれば、反応室洗浄のための反応
室の移動がすべて機械装置により行われることから、作
業が効率よく行われ、装置の稼働率向上に寄与する。

【００１５】そして、上記基本構成をもつ半導体製造装
置を、請求項第５項に記載の防塵カバーを備えたものと
すれば、通常、無機質粉体を焼結して作られる断熱材か
ら装置の運転、停止に伴う冷熱の繰返しによって微少な
がらも生じる粉塵の待機中半導体基板への付着を避ける
ことができる。そして、この防塵カバーを、請求項第６
項に記載のように、ＳｉＯ₂で形成すると、ＳｉＯ₂は
軟化点が１６５０℃であり、１０００℃以上の加熱温度
に耐えるので、加熱による変形や変質が防止でき、安定
した防塵効果が得られる。防塵カバーをＳｉＯ₂以外の
材質、例えば金属で作って加熱手段からの輻射熱をまず
防塵カバーで受け、この防塵カバーを第２の輻射熱源と
する防塵カバーの使用方法も考えられる。しかし、金属
材として、比較的安価な鉄板または鋼板を用いる場合に
は、長期使用のために表面の防錆処理が行われることに
なるが、この処理に空気中での防錆効果が最も高いとさ
れる湿式Ｚｎめっきを適用した場合には、Ｚｎの沸点が
９０７℃であるので、母材（鉄または鋼）の融点は約１
５００℃と高いが、１０００℃以上の使用を繰り返すと
Ｚｎ層が短期間に消失してしまう。またＦｅ系の金属と
して炭素鋼にＮｉ，Ｃｒ，Ｍｏ等の特殊金属を添加した
耐熱鋼を用いると、発錆は少なくなるが、最高使用温度
が１１００℃であるので、１０００℃以上の温度雰囲気
中での使用には無理がある。また、実質的に発錆のない
ステンレス鋼では、構造用に用いるマルテンサイト系の
ものでも焼戻し温度が最高９７３Ｋであり、１０００℃
以上での使用は無理である。Ｍｏ（融点１６２０℃）や
Ｗ（融点３３８０℃）は温度的にも問題がなく、また空
気中で表面に安定な酸化被膜ができるので、材質面では
問題ないが、材料が高価であり、これらの材料で防塵カ
バーを形成するのは実用的でない。なお、防塵カバーは
大きさが反応室に近似しており、また形状も反応室に類
似しており、反応室はＳｉＯ₂製のものが用いられるの
で、防塵カバーをＳｉＯ₂で作る上で製造面の困難はな
い。

【００１６】

【実施例】本発明による半導体製造装置の一実施例を図
１に示す。なお、本実施例は、半導体製造装置として反
応管の軸線方向を鉛直方向とした縦型のものを対象とし
た。図において、反応管１内に位置し、被成膜物ボート
１８内にある被成膜物１７は、成膜処理終了後、反応管
１の鉛直方向下方の固定フレーム２０内部へ基板駆動機
構１９により図の位置まで下降させられる。反応管１は
固定フランジ３上面に固定リング４とリング状シール５
とを用いて気密に固定されている。固定フランジ３は上
面に配置された位置決めピン等の位置決め機構６によ
り、加熱手段２の下部端面との位置合わせをした後、加
熱手段２とクランプ機構７により連結されている。固定
フランジ１６は、固定フレーム２０に固定され、この固
定フランジ１６の上面にリング状シール１５と、反応管
１，加熱手段２を塔載した固定フランジ３とを順に載せ
て、ボート１８下部のフランジ１８ａで固定フランジ１
６の下面を気密に閉鎖した後、反応管１内を真空引きす
ると、固定フランジ３を含んで固定フランジ３より上部
が固定フランジ１６に気密に固定される。円筒状に形成
され上部端面が閉鎖された防塵カバー１４が、反応管１
と加熱手段２との間に配置され、下部端面に接続して形
成されたリング状フランジにより、加熱手段２の下部端
面を構成しているリング状部材に固定されている。加熱
手段２は、反応管１を円筒状に囲む位置に配置され、こ
の加熱手段２と，反応管１と，固定フランジ３と，固定
リング４と，リング状シール５と，位置決め機構６と，
クランプ機構７と，防塵カバー１４とが一体となって上
下回転部２１を構成し、この上下回転部２１を装置上方
へ移動させる直線移動機構９と、装置水平方向に旋回移
動させる回動機構１０とを具備した支柱８に固定されて
いる。反応管直線移動機構１３は、上下回転部２１を、
装置水平方向に旋回移動させた場所の鉛直方向下方に配
置され、固定フランジ３と反応管上下テーブル１２とを
連結固定する位置決め固定機構１１を具備し、反応管１
を、旋回移動後の位置から反応管取出し位置までの間、
上下に移動させる。

【００１７】本実施例では、半導体製造装置は以上の構
成からなり、以下にその作用を説明する。まず、成膜処
理終了後に被成膜物１７と被成膜物ボート１８とを、被
成膜物１７の冷却取り出しのために、装置下部に下降移
動させる。下降移動後、支柱８に具備されている直線移
動機構９と回動機構１０とにより、上下回転部２１を成
膜位置から装置上方へ上昇移動させ、更に、反応管１取
出しのために反応管直線移動機構１３上へ水平方向に旋
回移動させる。旋回移動後、反応管直線移動機構１３に
設けられている反応管上下テーブル１２を固定フランジ
３下部まで上昇移動させ、位置決め固定機構１１の案内
により、直線移動機構９を反応管上下テーブル１２上面
まで下降移動させ、加熱手段２と固定フランジ３とをク
ランプ機構７により切り離し、反応管上下テーブル１２
に乗せ、反応管上下テーブル１２と固定フランジ３を位
置決め固定機構１１により連結固定し、反応管上下テー
ブル１２を装置下部の反応管１取り出し位置まで下降移
動させる。下降移動後、反応管１と固定フランジ３とを
固定している固定リング４を取り外し反応管の取り出し
を行う。また、前記作用を逆の順に行うことにより、反
応管１を反応管取出し位置から成膜位置まで移動させ固
定フレーム２０の上に乗せることができる。また、前記
の直線移動機構９と回動機構１０と反応管上下テーブル
１２それぞれの移動終端到達は、図示されていない各々
の近接センターで検出し、これら直線移動機構９，回動
機構１０，反応管直線移動機構１３の運転停止動作を制
御している。

【００１８】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明において
は、冒頭記載の構成による半導体製造装置を請求項第１
項の発明によるものとしたので、反応室の洗浄時に、反
応室を、加熱手段を分割することなく洗浄作業位置へ移
動させることができる。洗浄作業位置では、装置本体支
持用の固定フレームや基板駆動機構がないので、加熱手
段を分割することなく反応室の取出しが可能になる。こ
れにより、加熱手段を分割構造としたときのような、分
割，再接続時の衝撃による加熱手段からの発塵がなくな
り、反応室洗浄後の装置再組立てを清浄な環境で行うこ
とができ、待機中の被処理基板のパーティクル汚染を避
けることができるので、半導体製造装置で作られるＬＳ
Ｉの歩留りが向上する。また、測温部の位置合わせや加
熱温度再設定等の作業が必要がなくなり、装置の稼働率
が向上する。

【００１９】また、上記基本構成をもつ半導体製造装置
を、請求項第２項発明の反応管直線移動機構を備えたも
のとすることにより、加熱手段からの反応室の出し入れ
がすべて機械装置により行われ、常に安定した作業が可
能になり、作業ミスが避けられる。また、反応管の軸線
方向を鉛直方向とした縦型の装置では、洗浄作業を高所
で行う必要がなくなり、作業面の安全性が向上する。

【００２０】また、請求項第１項発明による半導体製造
装置を、請求項第３項発明による位置検知手段、あるい
は請求項第４項発明による位置検知手段を備えたものと
することにより、反応室洗浄後の反応室と加熱手段との
再一体化、反応室と加熱手段との一体化体の固定フレー
ムへの再装着作業が容易に、かつ位置決めの精度高く行
われ、作業効率が向上し、反応管洗浄後、装置を早期に
運転に入れることができ、装置の稼働率が向上する。

【００２１】また、請求項第１項発明による半導体製造
装置を、請求項第５項発明による防塵カバーを備えたも
のとすることにより、装置の運転，停止の繰返しによる
冷熱によって加熱手段の断熱材から発生する微少な粉塵
も、待機中の被処理基板に付着しなくなり、ＬＳＩの歩
留りがより一層向上する。そして、この防塵カバーを、
請求項第６項発明により、ＳｉＯ₂で形成することによ
り、防塵カバーが１０００℃以上の加熱温度に耐えられ
るようになり、変形や変質なく安定した防塵効果を保持
してＬＳＩの歩留り向上に寄与する。

【００２２】なお、上記説明は、反応管の軸線方向を鉛
直方向とした縦型の半導体製造装置を主体に行ったが、
反応管の軸線方向を水平方向とした横型のものでも、本
発明を適用して縦型と同じ効果を得ることができること
は明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項第２項発明による半導体製造装置構成の
一実施例ならびにこの構成における反応管洗浄時の作業
手順を示す断面説明図

【図２】従来の半導体製造装置構成の一例と、この構成
における反応管洗浄時の作業手順とを示す断面説明図

【図３】従来の半導体製造装置における加熱手段の構造
例と、この構造の加熱手段を備えた半導体製造装置の反
応管洗浄時の反応管の取出し方法とを示す説明図

【符号の説明】

１反応管２加熱手段３固定フランジ８支柱９直線移動機構１０回動駆動機構１３反応管直線移動機構１４防塵カバー１７被成膜物（被処理基板）１９基板駆動機構２０固定フレーム３０加熱手段３１反応管３５被成膜物（被処理基板）３７基板駆動機構３８固定フレーム４０固定フランジ４０ａ開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部空間が反応室となる，一方の端面が開
放された筒状の反応管と、反応管を筒状に囲む加熱手段
と、筒状に積層された被処理基板が通過する開口を中央
部に備え反応管の開放端面側に位置して反応管が固定さ
れる板状の固定フランジと、固定フランジの前記開口を
通過して筒状に積層された被処理基板を反応管内へ出し
入れ駆動する基板駆動機構とを備えてなる半導体製造装
置において、前記固定フランジに加熱手段が固定されて
反応管と加熱手段とが固定フランジを介して一体化され
るとともに、加熱手段の外側を反応管の軸方向に走り加
熱手段と剛に結合される支柱と、この支柱を長手方向に
進退移動させる直線移動機構および軸まわり１方向また
は両方向に回動させる回動駆動機構とを備えていること
を特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】請求項第１項に記載の装置において、固定
フランジを介して一体化された反応管と加熱手段との一
体化体を回動駆動機構により支柱の軸まわりに回動駆動
して所定位置に静止させた後、この静止位置で反応管の
みを軸方向開放端面側へ抜き出す反応管直線移動機構を
備えていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】請求項第１項に記載の装置において、反応
管と加熱手段との一体化体の直線移動終了設定位置およ
び回動終了設定位置到達を検知する位置検知手段を備え
てなることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】請求項第２項に記載の装置において、反応
管の移動終了設定位置到達を検知する位置検知手段を備
えていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項５】請求項第１項に記載の装置において、一方
の端面が閉鎖され他方の端面が開放された筒状に形成さ
れて反応管を閉鎖端面側から軸方向に覆うとともに周壁
が加熱手段の反応管開放端面側端部まで延びて該端部で
の加熱手段内壁面と反応管側との気相連通を断つ防塵カ
バーを備えていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項６】請求項第５項に記載の装置において、防塵
カバーの材質をＳｉＯ₂としたことを特徴とする半導体
製造装置。