JPWO2007000824A1 - 半導体製造装置用反応室及び半導体製造装置 - Google Patents

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Abstract

パーティクルの発生を低減することができる、半導体製造装置用反応室及び半導体製造装置を提供する。所定箇所に開口部が形成されていると共に、上下方向に移動可能な支持体と、前記開口部に挿通された上下方向に移動可能な持上げ部材と、前記支持体の下方の前記開口部に対応する位置に固定された規制部材と、前記支持体、前記持上げ部材及び前記規制部材を収容すると共に反応ガスが供給される反応室とを備える半導体製造装置用反応室。

Description

本発明は半導体製造装置用反応室及び半導体製造装置に関する。詳しくは、微小なゴミ等の汚染物質を低減できる、半導体製造装置用反応室及び半導体製造装置に係るものである。
半導体基板の表面にエピタキシャル層を析出成長させて得られた、微小欠陥のない完全結晶表面部を有する基板は、ＭＰＵやメモリＩＣにおいて多く用いられている。
このエピタキシャル層を析出成長させるため、一般的には、ウエハはロードロック室に収納された室温のウエハカセットから、搬送室内に配置された搬送ロボット等により搬送室へ取り出され、そして反応室内へ移送する。反応室内では、例えばシリコンエピタキシャル層を析出成長させる場合、高温に加熱されたシリコン基板上に、ＳｉＣｌ４等の材料ガスと水素等のキャリアガスとを含む反応ガスを供給し、シリコン基板上においてシリコン単結晶を堆積させ、そして成長させる（ＣＶＤ（化学気相成長）法）。成長させた後、ウエハは搬送ロボット等によって反応室から引き出され、別の処理室内に搬入されるか、またはロードロック室内に戻される。
ところで、反応室内に配置されている部材同士の接触や部材の振動等によって発生する「パーティクル」と呼ばれる粒子によって半導体基板の表面が汚染されると、半導体基板の品質は低下するため、このような汚染の原因となるパーティクルの低減を図るべく様々な技術が提案されている。
例えば、特開平６−３１８６３０号公報に記載の反応炉１０１は、反応チャンバ１０２、駆動機構（図示せず。）、上の石英窓１０５及び下の石英窓１０６、ステンレス鋼のベースリング１０７、ベースリングを通して形成されたロボットアーム用のアクセスポート１０８を含んでおり、反応チャンバ１０２は、ウエハ１０４を上部に支持するサセプタ１０３を収納する。サセプタ１０３は半導体処理操作の間、回転し、この回転は、サセプタ１０３を回転させるサセプタ支持用クレードル１０９を駆動させるための中空駆動シャフト１１０を回転させる、駆動機構（図示せず。）の回転駆動装置（図示せず。）によってなされる。サセプタ支持用クレードル１０９は心出し用ピン１１１、支持アーム１１２を含む。また、ウエハ支持用クレードル１１３は中空シャフト１１４を含み、この中空シャフト１１４は中空駆動シャフト１１０を収容するために充分大きな内径を有している。ウエハ支持用クレードル１１３はアーム１１５も備えている。各アーム１１５の自由端には、平坦パッド１１６が配置されている。ウエハ支持用ピン１１７は、サセプタ内の穴１１８及びサセプタ支持用クレードル１０９の支持アーム１１２の穴１１９を通過している。ウエハが反応チャンバ内で処理されると、ロボットアーム用のアクセスポート１０８を通って反応チャンバ１０２内に入ってくるロボットアーム（図示せず。）により、ウエハはそこから除去されるが、ロボットアーム（図示せず。）が所定の場所に来ると、サセプタ支持用クレードル１０９とウエハ支持用クレードル１１３の両方は、共に下方に移動する。サセプタ１０３は、単にピン（図示せず。）の上に置かれ、ピン（図示せず。）及び心出し用ピン１１１と共に回転するので、サセプタの摩滅は生じない。その結果、不要な粒子は発生しない。図４に従来の反応炉の概略断面図を示す。
しかしながら、従来の反応炉は、ウエハを反応チャンバに搬入したり反応チャンバから搬出したりする場合に、サセプタ支持用クレードルとウエハ支持用クレードルを上下に移動させているため、これらの振動によってパーティクルが発生し、パーティクルの発生を充分に低減できていなかった。
本発明は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、パーティクルの発生を低減することができる、半導体製造装置用反応室及び半導体製造装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の半導体製造装置用反応室は、所定箇所に開口部が形成されていると共に、上下方向に移動可能な支持体と、前記開口部に挿通された上下方向に移動可能な持上げ部材と、前記支持体の下方の前記開口部に対応する位置に固定された規制部材と、前記支持体、前記持上げ部材及び前記規制部材を収容すると共に反応ガスが供給される反応室とを備える。
ここで、支持体の下方の開口部に対応する位置に固定された規制部材によって、支持体を下方へ移動させるだけで、持上げ部材の下方への移動が規制され、持上げ部材が支持体に対して相対的に上方向に移動し、半導体基板を持上げて、反応室への基板の搬入及び反応室からの基板の搬出を円滑に行なうことができる。また、規制部材は固定されているので、反応室内での部材の振動が低減される。なお、ここでいう「所定箇所」とは、半導体基板の搭載位置をいう。
また、上記の目的を達成するために、本発明の半導体製造装置は、所定箇所に開口部が形成されていると共に、上下方向に移動可能な支持体と、前記開口部に挿通された上下方向に移動可能な持上げ部材と、前記支持体の下方の前記開口部に対応する位置に固定された規制部材と、前記支持体、前記持上げ部材及び前記規制部材を収容すると共に反応ガスが供給される反応室と、前記支持体上に半導体基板を搬入すると共に、前記支持体上から半導体基板を搬出する半導体基板搬送装置とを備える半導体製造装置であって、前記半導体基板搬送装置は、前記反応室外に配置されている。
ここで、支持体の下方の開口部に対応する位置に固定された規制部材によって、支持体を下方へ移動させるだけで、持上げ部材の下方への移動が規制され、持上げ部材が支持体に対して相対的に上方向に移動し、半導体基板を持上げて、反応室への基板の搬入及び反応室からの基板の搬出を円滑に行なうことができる。また、規制部材は固定されているので、反応室内での部材の振動が低減される。また、半導体基板搬送装置が反応室外に配置されているので、反応室内での部材の振動が低減される。なお、ここでいう「所定箇所」とは、半導体基板の搭載位置をいう。
本発明に係る半導体製造装置用反応室は、パーティクルの発生を低減することができる。
また、本発明に係る半導体製造装置は、パーティクルの発生を低減することができる。
本発明を適用した半導体製造装置用反応室を使用した、複数枚の半導体基板を処理する半導体製造装置の概略横断面図である。 本発明を適用した半導体製造装置用反応室を使用した半導体製造装置の概略縦断面図である。 支持体に半導体基板を載せる手順を示す概略説明図である。 従来の反応炉の概略断面図である。
符号の説明
１ 反応室
２ 搬送室
２Ａ 締め付け具
３ 支持体
３Ａ 穴
４ 半導体基板
５ スリットバルブ
６ ロボットブレード
７ ロボットアーム
８ 搬送ロボット
９ ロードロック室
１０ 半導体基板カセット
１１ 冷却室
１２ 支持部材
１３ 石英ガラス
１４ リフトピン
１５ 規制部材
１６ 本体
１７ カバー
１８ 搬入方向
１９ 搬出方向
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。図１は、本発明を適用した半導体製造装置用反応室を使用した、複数枚の半導体基板を処理する半導体製造装置の概略横断面図である。
反応室１内には、円板状の複数枚の半導体基板４が載置された円板状の支持体３が配置されている。支持体３は回転することができる。また、反応室１は、反応室出入口にスリットバルブ５を配置し、開閉可能なスリットバルブ５を介して搬送室２と接続している。
搬送室２内には、半導体基板４を搬送する、石英製のロボットブレード６とステンレス製のロボットアーム７とを有する搬送ロボット８が配置されている。また、搬送室２はロードロック室９に接続している。更に、ロードロック室９内には、半導体基板カセット１０が配置されている。半導体基板カセット１０は、その下部をカセット昇降部材（図示せず。）によって支持されており、カセット昇降部材（図示せず。）を垂直方向に移動可能とすることで特定の半導体基板を搬送ロボットに受け渡しする。また、搬送室２は冷却室１１と接続しており、冷却室１１において冷却ガスを、反応室１から取り出された成膜後の半導体基板４の上下面付近で流して半導体基板を冷却し、その後、半導体基板を半導体基板カセット１０に戻す。ここで、冷却ガスによって半導体基板を冷却できれば、冷却ガスを半導体基板に吹き付けてもよく、また、半導体基板を冷却できれば必ずしも冷却ガスを用いなくてもよい。
図２は、本発明を適用した半導体製造装置用反応室を使用した半導体製造装置の概略縦断面図である。反応室１は、その上部と下部が湾曲した石英ガラス１３で構成されており、この石英ガラスは反応室の内壁を構成する締め付け具２Ａによってその端部を固定されている。また、支持体３の半導体基板４が載置される領域には、炭化珪素（ＳｉＣ）製でかつ棒状のリフトピン１４（持ち上げ部材の一例）が、支持体内の穴３Ａ（開口部の一例）を通過している。また、リフトピン１４の下方には、リフトピン１４の下方への動きを規制する石英製の規制部材１５がステンレス製の締め付け具２Ａに固定されている。ここで、石英ガラスは湾曲せずに例えば平板状であってもよい。また、規制部材を締め付け具に固定できれば、締め付け具に直接固定してもよいし、幾つかの部品を介して固定してもよい。
また、図２においてリフトピン１４は、規制部材１５から離れて吊り下げられており、この位置において支持体３によって保持される。この保持は、リフトピンの頭部が穴３Ａの内壁に掛かることによって成されている。また、支持体３は、その略中央領域において支持部材１２によって支えられている。支持部材１２は上下に移動可能であると共に回転可能であり、よって支持体３も上下に移動可能であると共に回転可能である。
また、搬送室２の上面にはカバー１７を被せている。搬送ロボットは、その本体１６、本体１６に接続したロボットアーム７、そしてロボットアーム７に接続したロボットブレード６から構成されている。搬送ロボットはロボットアームを回転させることにより、ロボットブレードを自在に回転及び伸縮させ、半導体基板を反応室、ロードロック室、冷却室へと搬送する。また、搬送ロボットは上下移動可能である。
ここで、支持体の下方の開口部に対応する位置に固定されているのであれば、必ずしも規制部材１５のような部材を用いなくてもよく、例えば下部の石英ガラス１３に凹凸を形成し、凸部を支持体の下方の開口部に対応する位置に配置させてもよい。
また、基板を支えることができるのであれば、規制部材は必ずしも透光性材料で構成されていなくてもよいが、透光性材料である石英によって構成されることで、反応室外部に配置されるハロゲンランプ等の加熱ランプから発せられる光を遮ることなく、エピタキシャル析出成長に有効に利用できる。また、半導体基板を持上げられれば、持上げ部材は石英で構成されていてもよい。
また、開口部に挿通され、上下方向に移動可能であれば、持上げ部材は棒状でなくてもよいが、持上げ部材が棒状であれば開口部を大きくしなくてもよく、よって、持上げ部材と支持体との間の温度差が生じることを抑制できる。
次に、支持体に半導体基板を載置する動作について説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、支持体に半導体基板を載せる手順を示す概略説明図である。先ず、半導体基板４を石英製のロボットブレード６に載せて、ロボットブレードを搬入方向１８へ搬送すると共に、支持体３から吊り下げられているリフトピン１４の自由端が規制部材１５上に置かれるまで、支持体３が下方へ移動する。リフトピン１４の一端が規制部材１５上に置かれると、支持体３の下方移動に伴うリフトピン１４の下方移動が停止し、半導体基板４が載置される支持体３の表面よりもリフトピン１４の他端（頭部）が高い位置に位置する（図３（ａ））。この位置では、支持体３もリフトピン１４も半導体基板４の下方に位置する（図３（ｂ））ので、ロボットブレード６を下方へ移動させ、半導体基板４をリフトピン１４の頭部上に置く（図３（ｃ））。そして、ロボットブレード６を搬出方向１９へ移動させる（図３（ｄ））。その後、支持体３が上昇してリフトピン１４の頭部が支持体の表面と略同一平面に位置すると、半導体基板４は支持体表面に載置され、その後は支持体３の上昇と共に半導体基板４及びリフトピン１４も上昇し、図２に示される支持体の位置で停止する。そして、反応ガスや外部からのハロゲンランプ等の加熱ランプ（図示せず。）による熱によってエピタキシャル層を基板上に析出成長させる。
エピタキシャル層の析出成長処理を終えた後は、上記のプロセスとは逆になり、搬送ロボットによって反応室から搬送室へと半導体基板が搬出される。
このように、本発明を適用した半導体製造装置用反応室は、単に支持体を上下させて、半導体基板の反応室への搬入や反応室からの搬出を行うことができ、従来の反応室に比べて反応室内において動かす部材が少なく、よってパーティクルの発生を低減することができる。また、半導体基板の反応室への搬入や反応室からの搬出時は、反応室内では単に支持体を上下させるだけなので、反応室での処理時間を短縮できると共に処理スピードが向上する。更に、従来の反応室に比べて反応室内において動かす部材が少ないので、その分、部品の構成を単純化でき、よって、副生成物が付着せず、メンテナンスも容易であり、しかも製造コストを低く抑えることができる。
また、規制部材は透光性材料である石英によって構成されているので、エピタキシャル層析出成長に使われる外部からのハロゲンランプの光を遮ることはない。
また、持上げ部材がリフトピンのような棒状であるので、開口部を大きくしなくてもよく、よって、持上げ部材と支持体との間の温度差が生じることを抑制できる。

Claims (5)

  1. 所定箇所に開口部が形成されていると共に、上下方向に移動可能な支持体と、
    前記開口部に挿通された上下方向に移動可能な持上げ部材と、
    前記支持体の下方の前記開口部に対応する位置に固定された規制部材と、
    前記支持体、前記持上げ部材及び前記規制部材を収容すると共に反応ガスが供給される反応室とを備える
    半導体製造装置用反応室。
  2. 前記持上げ部材の下端が、前記規制部材と当接した状態で前記支持体が下方向へ移動することによって、前記持上げ部材が上方向に移動する
    請求項１に記載の半導体製造装置用反応室。
  3. 前記規制部材は透光性材料で構成されている
    請求項１または請求項２に記載の半導体製造装置用反応室。
  4. 前記持上げ部材は棒状である
    請求項１、請求項２または請求項３に記載の半導体製造装置用反応室。
  5. 所定箇所に開口部が形成されていると共に、上下方向に移動可能な支持体と、
    前記開口部に挿通された上下方向に移動可能な持上げ部材と、
    前記支持体の下方の前記開口部に対応する位置に固定された規制部材と、
    前記支持体、前記持上げ部材及び前記規制部材を収容すると共に反応ガスが供給される反応室と、
    前記支持体上に半導体基板を搬入すると共に、前記支持体上から半導体基板を搬出する半導体基板搬送装置とを備える半導体製造装置であって、
    前記半導体基板搬送装置は、前記反応室外に配置された
    半導体製造装置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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