(57)【要約】【課題】ウェーハを搭載したボートの振動に起因して発生するパーティクルやウェーハの位置ずれを防止した縦型減圧ＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】本発明の縦型減圧ＣＶＤ装置１は、ウェーハ２を収納するカセット３を導入して真空排気されるチャンバ４と、このチャンバ４を真空排気する真空ポンプ５と、チャンバ４上部に設けられた反応管６と、反応管６を所定の温度に加熱するヒータ７と、ウェーハ２を縦方向に並べて収納するボート８と、ボート８を反応管６内に入出炉するための反応管昇降機構９と、カセット３とボート８との間でウェーハ２を搬送するウェーハ吸着搬送機１０とで構成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体ウェーハが搭載されたボートを配置した反応管内に反応ガスを供給して前記半導体ウェーハの表面に薄膜を形成させる縦型減圧ＣＶＤ装置において、前記ボートをチャンバ内に固定するとともに、前記反応管を反応管昇降機構により昇降可能としたことを特徴とする縦型減圧ＣＶＤ装置。
【請求項２】
昇降可能な前記反応管の下部に弾性体が設けられていることを特徴とする請求項１記載の縦型減圧ＣＶＤ装置。
【請求項３】
固定した前記ボートの下部に固定台が設けられ、さらに前記固定台にガス供給管とガス排気管が設けられていることを特徴とする請求項１記載の縦型減圧ＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記反応管昇降機構が前記チャンバの外部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の縦型減圧ＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハが配置された炉芯管内に薄膜形成用のガスを供給して半導体ウェーハの表面に薄膜を形成させる縦型減圧ＣＶＤ装置に関し、特に半導体ウェーハを搭載したボートの昇降時の振動に起因して発生するパーティクルや半導体ウェーハの位置ずれを防止した縦型減圧ＣＶＤ装置を提供することを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製品の製造プロセスにおいて、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、リンシリケートガラス膜などの絶縁膜やポリシリコン膜などのゲート電極は、加熱した半導体ウェーハ（以下、「ウェーハ」と言う）の表面に原料ガスを供給し、化学反応により形成される。この薄膜形成を行なう装置として種々のＣＶＤ装置が実用化されている。
【０００３】
その一つに縦型減圧ＣＶＤ装置があり、例えば特開２００２−２６１１５１号公報に開示されている。図４は従来の縦型減圧ＣＶＤ装置４１の構成を示す概略図である。従来の縦型減圧ＣＶＤ装置４１は、ウェーハ４２を収納するカセット４３を導入して真空排気されるチャンバ４４と、このチャンバ４４を真空排気する真空ポンプ４５と、チャンバ４４に設けられた反応管４６と、反応管４６内に反応ガスを供給あるいは排気するガス供給管４７及びガス排気管４８と、反応管４６を所定の温度に加熱するヒータ４９と、ウェーハ４２を縦方向に並べて収納するボート５０と、ボート５０を反応管４６内に出し入れするボートエレベータ５１と、ボートエレベータ５１を駆動する駆動モータ５２と、ボートエレベータ５１の上昇に伴ない反応管４６とチャンバ４４とを仕切るシールフランジ５３と、カセット４３とボート５０との間でウェーハ４２を搬送するウェーハ吸着搬送機５４とで構成されている。
【０００４】
次に、この従来の縦型減圧ＣＶＤ装置４１の動作について説明する。図５は、従来の縦型減圧ＣＶＤ装置４１の動作を説明する概略図である。
【０００５】
先ず、ウェーハ吸着搬送機５４によりカセット４３からウェーハ４２をボート５０に移し替えた後、真空ポンプ４５を動作させ、所定の真空度が得られるまで、チャンバ４４と反応管４６内を真空排気する。次に、ボートエレベータ５１を上昇させ、ボート５０を反応管４６内に収納する。このときシールフランジ５３により反応管４６とチャンバ４４が仕切られる。次に、ヒータ４９により反応管４６の内部を所定の温度に加熱した後、ガス供給管４７より反応ガスを導入する。反応ガスは加熱されてウェーハ４２面上で熱分解反応し、薄膜が形成される。反応終了後の残留ガスは、ガス排気管４８から外部へ排出される。次に、反応管４６内を真空ポンプ（図示せず）によりチャンバ４４内と同等の真空度になるまで真空排気する。その後、ボート５０をボートエレベータ５１により下降させ、ウェーハ吸着搬送機５３により、成膜処理の完了したウェーハ４２を、ボート５０からカセット４３へ移し替える。さらに、チャンバ４４内を大気開放し、後工程へ搬送する。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２６１１５１号公報（第２頁、０００２段落〜０００４段落、第３図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の縦型減圧ＣＶＤ装置４１には、以下のような問題があった。ウェーハ４２を搭載したボート５０をボートエレベータ５１により昇降させて反応管４６に入出炉させているため、ボートエレベータ５１を駆動する駆動モータ５２により、ボート５０が振動し易い構造になっている。
【０００８】
図６は、従来の縦型減圧ＣＶＤ装置４１に使用されるボート５０の形状を示す平面図及び一部断面視側面図である。図６に示すように、ボート５０は、固定板５４の下部に４本の支持棒５５ａ〜５５ｄを有し、各支持棒５５ａ〜５５ｄには一定ピッチで形成した一定幅の複数の溝５６ａ〜５６ｄを有するが、ウェーハ４２の面内温度を均一にしたり、反りを防止するために、ボート５０とウェーハ４２の接触部５７ａ〜５７ｄの面積は極力小さくなるよう設計されている。
【０００９】
このため、ボート５０が振動することによりボート５０とウェーハ４２が擦れ合い、成膜処理の際にボート５０内壁に付着した反応生成物が剥がれてパーティクルが発生し、ウェーハ４２を汚染するという問題があった。
【００１０】
また、ボート５０の振動によりウェーハ４２が飛び出す等の位置ずれが発生する問題もあった。このようなウェーハ４２の位置ずれは、成膜の均一性を損なったり、ウェーハ吸着搬送機５４が、ボート５０からウェーハ４２を取り出す際に衝突して、ボート５０やウェーハ吸着搬送機５４を破損させる原因となる。
【００１１】
本発明は、前記問題点を解決するために考えられたもので、ウェーハを搭載したボートの昇降時の振動に起因して発生するパーティクルやウェーハの位置ずれを防止した縦型減圧ＣＶＤ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載の縦型減圧ＣＶＤ装置は、複数の半導体ウェーハが搭載されたボートを配置した反応管内に反応ガスを供給して前記半導体ウェーハの表面に薄膜を形成させる縦型減圧ＣＶＤ装置であって、前記ボートをチャンバ内に固定するとともに、前記反応管を反応管昇降機構により昇降可能としたことを特徴とする。この構成により、ウェーハを搭載したボートを昇降させることなく反応管への入出炉が行なわれるので、ボートの振動が大幅に抑制される。従って、ボートの昇降時の振動に起因して発生するパーティクルやウェーハの位置ずれ等の問題が解消される。
【００１３】
また、請求項２記載の縦型減圧ＣＶＤ装置は、請求項１の縦型減圧ＣＶＤ装置であって、昇降可能な前記反応管の下部に弾性体が設けられていることを特徴とする。この構成により、反応管を下降させてボートを反応管内に入炉させる際、反応管の下部に設けられた弾性体が振動を吸収するので、ボートの振動防止により一層の効果がある。
【００１４】
また、請求項３記載の縦型減圧ＣＶＤ装置は、請求項１記載の縦型減圧ＣＶＤ装置であって、固定した前記ボートの下部に固定台が設けられ、さらに前記固定台にガス供給管とガス排気管が設けられていることを特徴とする。この構成により、ボートを安定して固定できるとともに、反応管からガス供給管とガス排気管を取り外したので、反応管をよりスムーズに昇降可能とすることができる。
【００１５】
また、請求項４記載の縦型減圧ＣＶＤ装置は、請求項１の縦型減圧ＣＶＤ装置であって、前記反応管昇降機構が前記チャンバの外部に設けられていることを特徴とする。この構成により、ボートの振動防止効果に加えて、反応管昇降機構から発生するパーティクルやガスなどによるチャンバ内の汚染を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の縦型減圧ＣＶＤ装置１の構成を示す概略図である。
【００１７】
本発明の縦型減圧ＣＶＤ装置１は、ウェーハ２を収納するカセット３を導入して真空排気されるチャンバ４と、このチャンバ４を真空排気する真空ポンプ５と、チャンバ４上部に設けられた反応管６と、反応管６を所定の温度に加熱するヒータ７と、ウェーハ２を縦方向に並べて収納するボート８と、ボート８を反応管６内に入出炉するための反応管昇降機構９と、カセット３とボート８との間でウェーハ２を搬送するウェーハ吸着搬送機１０とで構成されている。
【００１８】
本発明の特徴は、チャンバ４内のボート８を固定とし、反応管６を昇降させる反応管昇降機構９を新たに設けたことである。この反応管昇降機構９は反応管６の下部に設けられた反応管昇降体１１と、反応管昇降体１１を昇降させるボールネジ１２と、ボールネジ１２を回転させる駆動モータ１３、Ｖベルト１４及び回転軸１５ａ、１５ｂとから構成される。
【００１９】
また、反応管６は二重円筒式であり、アウター管６ａとインナー炉芯管６ｂを有するとともに、反応管昇降体１１の下部には反応管６の昇降時の振動を吸収するコイルバネ等の弾性体１６及び、反応管６とボート８をシールするシールフランジ１７が設けられている。
【００２０】
また、ボート８の下部には、ボート８を断熱する石英製の保温筒１８と、ボート８を固定する固定台１９が設けられている。固定台１９には、反応管６のアウター炉心管６ａとインナー炉心管６ｂの間に反応ガスを供給するガス供給管２０と、反応終了後の残留ガスを除去するガス排気管２１が設けられている。さらに、反応管６とボート８の気密を保持するＯリング２２が、反応管６のシールフランジ１７の径よりも内側の位置に設けられている。
【００２１】
次に、本発明の縦型減圧ＣＶＤ装置１の動作について図面を用いて説明する。図２は、本発明の縦型減圧ＣＶＤ装置１の動作を説明する概略図である。
【００２２】
先ず、ウェーハ吸着搬送機１０によりカセット３からウェーハ２をボート８に移し替えた後、真空ポンプ５を動作させ、所定の真空度が得られるまで、チャンバ４と反応管６内を真空排気する。
【００２３】
次に、反応管昇降機構９により反応管６を下降させる。反応管６の下降は、駆動モータ１３とＶベルト１４によって回転軸１５ａ、１５ｂを回転させ、その回転力をボールネジ１２に伝え、反応管昇降体１１を昇降させることにより行なう。反応管６を下降させていくと、やがて反応管６下部のシールフランジ１７がボート８の固定台１９上に設けたＯリング２２と当接し、反応管６とボート８が完全にシールされる。このとき、反応管６の下部に設けた弾性体１６により、当接する際の振動が吸収されるので、ボート８の振動がより一層抑制される。
【００２４】
また、このとき反応管６のインナー炉芯管６ｂの内側の位置にガス供給管２０が挿入され、アウター炉芯管６ａとインナー炉芯管６ｂの間の位置にガス排気管２１が挿入される。
【００２５】
次に、ヒータ７により反応管６の内部を所定の温度に加熱した後、ガス供給管２０よりインナー炉芯管６ｂの内側から反応ガス２３を導入する。反応ガス２３はウェーハ２に均一に供給され、加熱されてウェーハ２面上で熱分解し、薄膜が形成される。反応終了後の残留ガスは、インナー炉芯管２０の上部を通ってアウター炉芯管２１の外側から外部へ排気される。その後、反応管６を反応管昇降機構９により上昇させた後、ウェーハ吸着搬送機１０により成膜処理の完了したウェーハ２を、ボート８からカセット３へ移し替え、後工程へ搬送する。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施形態の縦型減圧ＣＶＤ装置３１について図面を用いて説明する。図３は、本発明の第２の実施形態を示す縦型減圧ＣＶＤ装置３１の構成を示す概略図である。図１と同一箇所には、同一符号を付して説明を省略する。第２の実施形態の特徴は、反応管昇降機構３２をチャンバ４の外部に設けたことである。
【００２７】
反応管昇降機構３２は、反応管昇降体３３とボールネジ３４の摩擦等によりパーティクルが発生したり、回転部に使用する潤滑剤からガスが発生してチャンバ４内のウェーハ２を汚染する場合がある。これを防止するために、定期的にチャンバ４内のクリーニングが行なわれるが、クリーニングの工数増加や装置の稼働率低下を招いている。
【００２８】
従って、反応管移動機構３１をチャンバ４の外部に設けることにより、チャンバ４内におけるウェーハ２の汚染を防止しようとするものである。反応管昇降機構３２は、反応管昇降体３３、ボールネジ３４、駆動モータ３５、Ｖベルト３６及び回転軸３７ａ、３７ｂより構成され、チャンバ４の上部に設けた固定枠３８に固定される。本実施形態における反応管６の昇降動作は、上述した第１の実施形態の場合と同様にして行なう。これにより、反応管昇降機構３２からパーティクルやガスが発生しても、チャンバ４内のウェーハ２を汚染することがないので、製品の歩留り向上に効果がある。
【００２９】
尚、反応管昇降機構３２をカバーで密閉し、発生するパーティクルやガスを真空ポンプ等の排気手段で除去するようにしてもよい。このようにすれば、クリーンルーム内へのパーティクルやガスの飛散を防止することもでき、さらにはクリーニング工数の削減にも効果があり、生産効率が向上する。
【００３０】
また、ボールネジ３４の代わりに、空気式あるいは油圧式のシリンダのような昇降手段により反応管６を昇降させるようにしてもよい。また、減圧ＣＶＤ装置に限らず、昇降機構を備えた構成のものであれば他のＣＶＤ装置にも適用できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の縦型減圧ＣＶＤ装置によると、ボートをチャンバ内に固定するとともに、反応管及びヒータを一体となって昇降させ、ボートを反応管内に入出炉させるように構成したので、ボートの振動が大幅に抑制される。これにより、ボートとウェーハが擦れ合うことがなくなり、パーティクルの発生やウェーハの位置ずれが防止できる。従って、製品歩留りが低下することがなくなるとともに、ボートやウェーハ吸着搬送機の破損がなくなる。
【００３２】
また、反応管を昇降する反応管昇降機構をチャンバの外部に設けたので、反応管昇降機構から発生するパーティクルやガスによるチャンバ内のウェーハ汚染を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の縦型減圧ＣＶＤ装置の構成を示す概略図
【図２】本発明の第１の実施形態の縦型減圧ＣＶＤ装置の動作を説明する概略図
【図３】本発明の第２の実施形態の縦型減圧ＣＶＤ装置の構成を示す概略図
【図４】従来の縦型減圧ＣＶＤ装置の構成を示す概略図
【図５】従来の縦型減圧ＣＶＤ装置の動作を説明する概略図
【図６】従来の縦型減圧ＣＶＤ装置に使用されるボート形状を示す平面図及び一部断面視側面図
【符号の説明】
１  本発明の縦型減圧ＣＶＤ装置
２  ウェーハ
３  カセット
４  チャンバ
５  真空ポンプ
６  反応管
６ａ  アウター炉芯管
６ｂ  インナー炉芯管
７  ヒータ
８  ボート
９  反応管昇降機構
１０  ウェーハ吸着搬送機
１１  反応管昇降体
１２  ボールネジ
１３  駆動モータ
１４  Ｖベルト
１５ａ、１５ｂ  回転部
１６  弾性体
１７  シールフランジ
１８  保温筒
１９  固定台
２０  ガス供給管
２１  ガス排気管
２２  Ｏリング
２３  反応ガス
３１  本発明の第２の実施形態の縦型減圧ＣＶＤ装置
３２  反応管昇降機構
３３  反応管昇降体
３４  ボールネジ
３５  駆動モータ
３６  Ｖベルト
３７ａ、３７ｂ  回転部
３８  固定枠
４１  従来の縦型減圧ＣＶＤ装置
４２  ウェーハ
４３  カセット
４４  チャンバ
４５  真空ポンプ
４６  反応管
４７  ガス供給管
４８  ガス排気管
４９  ヒータ
５０  ボート
５１  ボールネジ
５２  シールフランジ
５３  ウェーハ吸着搬送機
５４  固定上板
５５ａ〜５５ｄ  支持棒
５６ａ〜５６ｄ  溝
５７ａ〜５７ｄ  接触部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004179447.tif 000006
【図５】
2004179447.tif 000007
【図６】
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