JPH08976B2 - 気相成長装置における真空排気管及びガス導入管の接続装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、縦型拡散／ＬＰＣＶＤ
装置等の気相成長装置に関し、特にプロセスチューブを
二重管構造とし、インナーチューブの下端に位置するマ
ニホールドの排気口および導入口に対する真空排気管お
よびガス導入管の接続装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の気相成長装置例えば縦型減圧ＣＶ
Ｄ装置は、図５に示すように電気炉４０等に囲まれた石
英製のプロセスチューブ４１などに、被処理体である例
えば半導体ウエハ４２を配列載置したボート４３を上記
プロセスチューブ４１の開口部４４から挿入して、気密
状態で封止し、プロセスチューブ４１内を真空排気し、
上記電気炉４０により過熱した状態で所定の反応ガスを
プロセスチューブ４１内に導入し熱処理反応を行なう。

【０００３】次にプロセスチューブ４１内を排気し、大
気圧に戻して、ボート４３をプロセスチューブ４１に連
設された真空チャンバ４５内に移送する。

【０００４】この真空チャンバ４５は、上記プロセスチ
ューブ４１に気密的に連設されており、上記半導体ウエ
ハ４２を大気にさらすことなく真空雰囲気中で徐々に冷
却するものである。この方法は、雰囲気を完全に制御で
きるが、真空チャンバ４５を利用するために装置が大型
になり、また機構上ボートエレベータ４６をチャンバ４
５内に置かざるをえないために、パーティクル対策が立
てられない問題点が指摘されている。

【０００５】これに対し、プロセスチューブを二重にし
てアウターチューブ１を固定し、インナーチューブ２を
ボートエレベータと同様の上下移動機構１３に接続して
昇降可能とし、ボート１１に半導体ウエハｂを移載した
のちに二重プロセスチューブのインナーチューブ２をボ
ート１１に被せ、真空排気し、完全に真空置換された後
にインナーチューブ２ごと炉４内に挿入され、温度の安
定した後に反応ガスを導入する方式がある。

【０００６】また真空排気系ｃの配管はフレキシブルチ
ューブｄを固定した状態で接続していた。

【０００７】この方式は、上記方法に比べ真空排気およ
びパージを必要とする体積が小さく、インナーチューブ
もＯリングシールが使用可能なので、短時間で残留酸素
をPPm のレベルにまでパージアウトできるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この二重管方
式の技術では、図６に示すようにインナーチューブとボ
ートが同時に移動し、パージガスと反応ガスの導入およ
び真空排気もマニホールドの排気口および導入口にフレ
キシブルチューブを固定したまま移動せざるをえないも
のであった。

【０００９】すなわち、このフレキシブルチューブは、
その柔軟性によってインナーチューブの上下動に追従で
きるが、処理作業が継続して行なわれると、フレキシブ
ルチューブの疲労が重なり、その寿命はきわめて短いも
のであり、たびたび交換せざるをえなかった。

【００１０】また、反応ガスは毒性のものも使用される
ため、チューブの破損によるガス漏れの危険が多々あ
り、更にフレキシブルチューブ自体その特性からあまり
大口径のものとすることができず、何本ものチューブを
必要とする場合があった。また、固定されているがため
に、インナーチューブの移動距離が限定され、装置設計
に限界があった。

【００１１】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たものであって、インナーチューブヘの真空排気および
ガス導入に際して、安全性の高い排気管およびガス導入
管の接続装置を開発したものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、プロセスチュ
ーブをアウターチューブとインナーチューブの二重管構
造とし、アウターチューブを固定し、被処理体積載用ボ
ートを被蓋するインナーチューブがマニホールド上に気
密状態で封止され、別設した昇降装置でアウターチュー
ブ内へ移動可能とした気相成長装置において、

【００１３】前記マニホールドに設けた排気口および導
入口に対し、真空排気管およびガス導入管が、気相反応
前後の昇降装置によって移動するインナーチューブの移
動と共に移動する前記マニホールドが移動する位置に設
置された連結器を介して、着脱自在に接続されることを
特徴とする気相成長装置における真空排気管及びガス導
入管の接続装置である。

【００１４】

【実施例】本発明を縦型減圧ＣＶＤ装置に適用した一実
施例を、図面に基づいて以下詳説する。

【００１５】図１は縦型減圧ＣＶＤ装置の全体を示す縦
断面図（なお、中心線で仕切られる左右の図は、夫々正
面および側面から見た縦断面図であり、便宜上つなぎ合
わせたものである。）である。

【００１６】このＣＶＤ装置Ａは、上端が封止された筒
状構造石英製のプロセスチューブを二重管構造にしたも
のであり、アウターチューブ１とインナーチューブ２と
からなり、アウターチューブ１は、キャビネット３内に
固定されて、外側面に電気炉４が配置されている。そし
て、アウターチューブ１とインナーチューブ２は上端が
封止された筒状構造であって、アウターチューブ１の開
口部には、インナーチューブ２が挿入可能となってい
る。

【００１７】３はインナーチューブ２下端を封止するス
テンレス製の環状マニホールド５であって、排気口６お
よび導入口７が少なくとも２箇所設けれている。この排
気口６および導入口７にはその開口端部に夫々仕切り弁
８が設けら、導入口７ではマニホールド５を貫通して上
記インナーチューブ２内に延びた反応ガス導入管９が仕
切り弁８に接続されている。なお、この仕切り弁８の開
閉手段は自動制御されるものである。

【００１８】またマニホールド５の中央部にはボート支
持治具１０が垂直に取りつけられており、半導体ウエハ
ｂの積載用ボート１１が取着される。

【００１９】１２はインナーチューブ用昇降装置、１３
は上記アウターチューブ１内にロード・アンロードする
マニホールド用昇降装置である。１４は駆動用モータ
ー、１５はカバー、１６はシャッター装置である。

【００２０】以上が縦型ＣＶＤ装置本体の構成である。

【００２１】次に連結器ａについて説明する。連結器ａ
はキャビネット３外部に設置される真空排気系およびガ
ス導入系の配管が接続され、インナーチューブ２によっ
て封止されたマニホールド５の排気口６および導入口７
へ、接続したり、離脱したりする装置である。

【００２２】この連結器ａは上記キャビネット３内に配
置されるが、配置される位置は、マニホールド５が昇降
装置１３によって、昇降される開始位置と、インナーチ
ューブ２がアウターチューブ１に挿入される昇降後の終
了位置の２箇所であり、上記マニホールド５に設けた排
出孔６および導入口７に対応する位置に設置される。

【００２３】連結器ａは、図４に示すように、外管１７
と、この外管１７内に嵌挿され、前後に移動可能な内管
１８と、駆動源としてエアーシリンダ１９が取り付けら
れている。

【００２４】外管１７には、真空排気用パイプ２０ある
いはガス導入用パイプ２１が連接される連通口２２が設
けられ、この連通口２２は内管１８に設けた通気孔２３
に連通する。

【００２５】内管１８には、開口部２４先端に真空シー
ル用Ｏリング２５が取着され、後端部側にはエアーシリ
ンダー１９のピストン２６に連結される連結杆２７が取
り付けられている。２８はベローであって、１つは外管
１７先端部と内管１８フランジ部間に設け、もう一方は
連結杆２７のフランジ部に取り付ける。２９はエアー導
入口、３０はスプリングである。なお、この連結器ａに
は接続後容易に離脱しないように自動ロック機構を設け
てもよい。

【００２６】以上が連結器ａの構造である。

【００２７】次に図３は真空排気系およびガス導入系の
回路を示したものである。

【００２８】連結器ａは４個で構成されている。ａ１は
真空排気用連結器であり、インナーチューブ２によって
封止されたマニホールド５の排気口６に接続され、真空
排気を行なう。ａ２は昇降装置１３によってインナーチ
ューブ２がアウターチューブ１内に挿入された後、マニ
ホールド５の導入口７に接続され、反応ガスを導入する
反応ガス導入用連結器である。ａ３は反応処理後インナ
ーチューブ１内を真空排気する真空排気用連結器、ａ４
は昇降開始位置まで降ろされたインナーチューブ２内を
大気圧に戻すための窒素パージ用連結器である。

【００２９】なお、窒素パージ用連結器ａ４は、真空排
気用連結器ａ１に窒素ガス導入パイプを接続して兼用す
れば、別個に設ける必要はない。

【００３０】そして上記連結器ａから図面に示すように
真空排気系との排気路を開閉するメインバルブ３１や、
排気系の排気圧を制御する自動圧力制御装置、真空排気
を行なうメカニカルブースターポンプ３２やロータリー
ポンプ３３からなる真空ポンプが順次接続され真空排気
系が構成されている。なお、真空排気用連結器ａ１、ａ
３は共通の排気管のものが示されているがこれに限定す
るものではない。

【００３１】

【作用】次に、本発明の作用について説明する。

【００３２】まず、半導体ウエハｂが積載されたボート
１１を、ボート支持治具１０上にハンドラーにより握持
搬送し、載置する。次に予めアウターチューブ１内に挿
入されていたインナーチューブ２を昇降装置１２により
降下させ、上記ボート１１に被せ、マニホールド５のフ
ランジ部に気密状態で載置する。そして、真空排気用連
結器ａ１の内管１８をエアーシリンダー１９等を作動さ
せ前進させ、マニホールド５の排気口６に接続する。そ
こで、排気口６に設けた仕切り弁８を開き、真空排気を
行ないインナーチューブ２内を真空状態とする。一定の
真空圧になったら、仕切り弁８を閉じ、内管１８を後退
させて、連結器ａ１を離脱させる。そして、上記インナ
ーチューブ２を、マニホールド昇降装置１３により所定
量上昇させ、上記アウターチューブ１内の予め定められ
た位置に移動する。

【００３３】次に、アウターチューブ１の外側に設けた
電気炉４内のヒーターにより所望の温度に設定する。そ
して、この設定後、ガス導入用連結器ａ２および真空排
気用連結器ａ３を上記と同様に作動させ接続し、インナ
ーチューブ内が所望の減圧状態を維持するように排気制
御しながら、反応ガスをインナーチューブ２内に延びた
反応ガス導入管９から所定時間供給する。すると、イン
ナーチューブ２内に設置された半導体ウエハｂ表面に所
望の膜が堆積する。このようなＣＶＤ処理後、反応ガス
の供給を停止し、反応ガスを排気置換した後仕切弁を閉
じ、ガス導入用連結器ａ２および真空排気用連結器ａ３
を上記と同様に離脱させる。そして、上記マニホールド
昇降装置１３でイナーチューブ２を降下させる。降下し
たマニホールド５の導入口７に再び窒素ガスパージ用連
結器ａ４を接続し、インナーチューブ２内に、窒素ガス
を導入することで、上記インナーチューブ２内を大気圧
に復帰してゆく。そして、インナーチューブ２を昇降装
置１２で上昇させ、上記処理後の半導体ウエハｂを積載
したボート１１を、受渡位置に搬送機構により搬送し、
処理が終了する。

【００３４】

【効果】以上のように、本発明は、マニホールドの昇降
位置に夫々連結器を設け、排気口および導入口にフレキ
シブルチューブを使用する必要がないので、排気および
導入用パイプの交換はほとんど必要なく、ガス漏れの危
険も軽減され、安全性の向上が図られる。

【００３５】またキャビネット内のスペースが広くな
り、作業性が向上され、インナーチューブの移動距離に
ついて、フレキシブルチューブによる限定がないので、
装置の設計が容易である等の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の縦型減圧ＣＶＤ装置の半截縦断正側
面図

【図２】 同横断平面図

【図３】 本発明の慨略図

【図４】 本発明を構成する連結器の縦断面図

【図５】 従来例を示す縦断面図

【図６】 従来例を示す概略図

【符号の説明】

Ａ 縦型減圧ＣＶＤ装置 １ ア
ウターチューブ ａ 連結器 ２ イ
ンナーチューブ ｂ 半導体ウエハ ３ キ
ャビネット ｃ 真空排気系 ４ 電
気炉 ｄ フレキシブルチューブ ５ マ
ニホールド ６ 排気口 ７ 導入口 ８ 仕切弁 ９ 反応ガス導入管 １０ ボート支持治具 １１ ボート １２ インナーチューブ用昇降装置 １３ マニホールド用昇降装置 １７ 外管 １８ 内管 １９ エアーシリンダー ２２ 連通口 ２３ 通気孔 ２４ 開口部 ２５ Ｏリング ３２ メカニカルブースターポンプ ３３ ロータリーポンプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プロセスチューブをアウターチューブとイ
   ンナーチューブの二重管構造とし、アウターチューブを
   固定し、被処理体積載用ボートを被蓋するインナーチュ
   ーブがマニホールド上に気密状態で封止され、別設した
   昇降装置でアウターチューブ内へ移動可能とした気相成
   長装置において、 前記マニホールドに設けた排気口および導入口に対し、
   真空排気管およびガス導入管が、気相反応前後の昇降装
   置によって移動するインナーチューブの移動と共に移動
   する前記マニホールドが移動する位置に設置された連結
   器を介して、着脱自在に接続されることを特徴とする気
   相成長装置における真空排気管及びガス導入管の接続装
   置。