(57)【要約】      （修正有）【課題】基板保持具と処理室の芯合せが簡単に行えると共に後発的に生じた芯ずれに対しても、分解、再組立てを行うことなく簡単に調整が行える基板処理装置を提供する。【解決手段】基板を収納し、開口部を有する処理管１３と、前記開口部を介して連通された予備室１４と、処理中基板を保持する基板保持具１７と、前記予備室内に配置され前記基板保持具を載置する載置部１９と、前記予備室外に設けられた昇降手段１８と、該昇降手段と前記載置部とを連結する昇降シャフト３６と、前記昇降手段と前記昇降シャフトの傾きを調整する傾き調整手段とを具備した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を収納し、開口部を有する処理管と、前記開口部を介して連通された予備室と、処理中基板を保持する基板保持具と、前記予備室内に配置され前記基板保持具を載置する載置部と、前記予備室外に設けられた昇降手段と、該昇降手段と前記載置部とを連結する昇降シャフトと、前記昇降手段と前記昇降シャフトの傾きを調整する傾き調整手段とを具備したことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に、薄膜を生成し、或は不純物の拡散、エッチング、アニール処理等の処理を行う基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置は、所要枚数の基板を基板保持具に保持し、該基板保持具を処理炉の処理室に収納して、基板が基板保持具に保持された状態で、薄膜を生成し、或は不純物の拡散、エッチング、アニール処理等の所要の処理を行う。
【０００３】
例えば、前記処理炉が縦型処理炉の場合は、基板（以下ウェーハ）は基板保持具であるボートに水平多段に保持され、昇降手段であるボートエレベータによって上昇され、前記処理室に装入され、ボートは気密な状態で処理室に収納され、処理室が加熱され、所要の処理ガスが導入され処理がなされる。基板処理が完了すると、前記ボートエレベータにより前記ボートが処理室から引出され、処理済のウェーハは基板移載機によって払出される。
【０００４】
上述した様に基板の処理工程には、処理室へのボートエレベータによるボートの装脱工程が有り、ボートエレベータに支持されたボートの芯と処理室の芯とが正確に合致していることが必要である。ボートと処理室間で芯ずれ、傾きが有ると、処理室を構成する反応管とボートとが接触し、ボート、反応管、反応管に付随して設けられるガス供給管等を破損、損傷させる虞れがある。
【０００５】
従来の基板処理装置に於けるボートと処理室の芯合せは、ボートエレベータ、反応管等を組込む際に精度出しを行いつつ組上げ、組立て後再度調整する構造となってなく、組立て後ボートと処理室の芯合せを行う為の芯合せ機構は具備してなかった。
【０００６】
この為、一旦組上げた後芯合せが所定の精度に達していなかった、或は基板処理を行っていく間に加熱による熱膨張等の理由で芯ずれを生じた場合、再調整が必要となった場合は、分解し、再組立てをしなければならなかった。この為、作業が煩雑であり、又多くの時間が掛る作業となっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は斯かる実情に鑑み、基板保持具と処理室の芯合せが簡単に行えると共に後発的に生じた芯ずれに対しても、分解、再組立てを行うことなく簡単に調整が行える様にするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、基板を収納し、開口部を有する処理管と、前記開口部を介して連通された予備室と、処理中基板を保持する基板保持具と、前記予備室内に配置され前記基板保持具を載置する載置部と、前記予備室外に設けられた昇降手段と、該昇降手段と前記載置部とを連結する昇降シャフトと、前記昇降手段と前記昇降シャフトの傾きを調整する傾き調整手段とを具備した基板処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基板を収納し、開口部を有する処理管と、前記開口部を介して連通された予備室と、処理中基板を保持する基板保持具と、前記予備室内に配置され前記基板保持具を載置する載置部と、前記予備室外に設けられた昇降手段と、該昇降手段と前記載置部とを連結する昇降シャフトと、前記昇降手段と前記昇降シャフトの傾きを調整する傾き調整手段とを具備したので、前記昇降シャフトの傾きを調整することで、前記基板保持具と前記処理室との芯合せを行うことができ、更に調整作業は前記予備室の外で行えるので、作業性が良く、又後発的に生じた芯ずれに対しても、分解組立て作業を伴うことなく、簡単に行え、作業時間が大幅に短縮される等の優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１１】
図１は本発明が実施される基板処理装置を示しており、図１により本発明に係る基板処理装置の概略を説明する。
【００１２】
筐体１内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット２の授受を行う収納容器授受部としてのカセットステージ３が設けられ、該カセットステージ３の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ４が設けられ、該カセットエレベータ４には搬送手段としてのカセット搬送機５が取付けられている。前記カセットエレベータ４の後側には、前記カセット２の載置手段としてのカセット棚６が設けられ、該カセット棚６はスライドステージ７上に横行可能に設けられている。
【００１３】
又、前記カセット棚６の上方には前記カセット２の載置手段としてのバッファカセット棚８が設けられている。更に、該バッファカセット棚８の後側にはクリーンユニット９が設けられ、該クリーンユニット９はクリーンエアを前記筐体１の内部を流通させる様に構成されている。
【００１４】
該筐体１の後部上方には処理炉１０が設けられ、該処理炉１０は加熱手段であるヒータ１１、該ヒータ１１内部に設けられ、下端が開口された処理室１２を画成する反応管１３を具備し、前記処理炉１０の下側には前記開口を介して連通する気密な予備室としてのロードロック室１４が連設され、前記開口は炉口部を形成し、該炉口部は仕切り弁としてのゲートバルブ１５を介して開閉される。
【００１５】
前記ロードロック室１４の前面には前記カセット棚６と対向する位置に仕切り手段としてのロードロックドア１６が設けられている。
【００１６】
前記ロードロック室１４には、前記処理炉１０に対して基板保持具であるボート１７（後述）を昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ１８が内設され、該ボートエレベータ１８には蓋体としてのシールキャップ１９が取付けられ、該シールキャップ１９には前記ボート１７が垂直に載置され、該ボート１７はウェーハ２１を水平姿勢で多段に保持している。
【００１７】
前記ロードロック室１４には排気ライン２２、ガス供給ライン２３が連通され、前記ロードロック室１４内が真空引きされ、又窒素ガス等の不活性ガスがガスパージ等の目的で供給可能となっている。
【００１８】
前記ロードロック室１４と前記カセット棚６との間には図示しない昇降手段としての移載エレベータが設けられ、該移載エレベータには基板移載手段としてのウェーハ移載機２４が取付けられている。
【００１９】
以下、半導体製造装置に於ける一連の作動を説明する。
【００２０】
図示しない外部搬送装置から搬送された前記カセット２は、前記カセットステージ３に載置され、該カセットステージ３で前記カセット２の姿勢を９０゜変更され、前記カセットエレベータ４の昇降動作、横行動作及び、前記カセット搬送機５の進退動作の協働により前記カセット棚６又は、前記バッファカセット棚８に搬送される。
【００２１】
前記ウェーハ移載機２４により前記カセット棚６から前記ボート１７へ前記ウェーハ２１が移載される。該ウェーハ２１を移載する準備として、前記ボート１７が前記ボートエレベータ１８により前記ロードロック室１４内に降下され、前記ゲートバルブ１５により前記処理炉１０が閉塞され、更に前記ロードロック室１４の内部に前記ガス供給ライン２３から窒素ガス等のパージガスが導入される。前記ロードロック室１４が大気圧に復圧された後、前記ロードロックドア１６が開かれる。
【００２２】
前記スライドステージ７は前記カセット棚６を水平移動させ、移載の対象となる前記カセット２を前記ウェーハ移載機２４に対峙する様に位置決めする。該ウェーハ移載機２４は昇降動作、回転動作の協働により前記ウェーハ２１を前記カセット２より前記ボート１７へと移載する。前記ウェーハ２１の移載はいくつかの前記カセット２に対して行われ、前記ボート１７へ所定枚数のウェーハ２１の移載が完了した後、前記ロードロックドア１６が閉じられ、前記ロードロック室１４が真空引きされる。真空引き完了後に前記ガス供給ライン２３よりガスが導入され、前記ロードロック室１４内部が前記処理室１２内と同圧化される。前記ロードロック室１４内を真空雰囲気、或は窒素ガス等不活性ガス雰囲気とすることで、前記ウェーハ２１の自然生成が抑制される。
【００２３】
前記ゲートバルブ１５が開かれ、前記ボートエレベータ１８により前記ボート１７が前記処理炉１０内に装入され、前記ゲートバルブ１５が閉じられ、前記ウェーハ２１の処理がなされる。
【００２４】
該ウェーハ２１の処理は、減圧雰囲気で前記ヒータ１１により４００℃〜９５０℃（処理の内容により加熱温度が選択される）で前記処理炉１０内が加熱され、前記処理室１２に前記ガス供給ライン２３が導入され、前記排気ライン２２により反応後のガスが排気され、前記処理室１２が所定の温度、気圧に保持された状態で前記ウェーハ２１に所要の処理がなされる様になっている。
【００２５】
前記処理炉１０内で前記ウェーハ２１に所定の処理がなされた後、前記ゲートバルブ１５が開かれ、前記ボートエレベータ１８により窒素ガス等不活性ガス雰囲気とされた前記ロードロック室１４内に前記処理炉１０から前記ボート１７が引出され、前記ロードロック室１４内で処理済の前記ウェーハ２１が所要の温度迄冷却される。
【００２６】
前記ロードロック室１４が真空引きされた状態の場合は、該ロードロック室１４内部を窒素ガス等不活性ガスにより大気圧に復圧させた後に前記ロードロックドア１６が開かれる。前記ロードロック室１４内を真空雰囲気、或は窒素ガス等不活性ガス雰囲気とすることで、前記ウェーハ２１の自然生成が抑制される。
【００２７】
処理後の前記ウェーハ２１は、上記した作動の逆の手順により前記ボート１７から前記ウェーハ移載機２４により前記カセット２に移載され、該カセット２は前記カセット棚６を経て前記カセットステージ３に移載され、図示しない外部搬送装置により搬出される。
【００２８】
前記カセット搬送機５、前記ウェーハ移載機２４等の動作は、搬送制御手段２５により制御される。
【００２９】
次に、図２に於いて、前記処理炉１０、前記ロードロック室１４、前記ボートエレベータ１８について説明する。
【００３０】
前記ロードロック室１４の外面に下基板２７が設けられ、該下基板２７に立設したガイドシャフト２８の上端に上基板２９が設けられ、前記下基板２７と前記上基板２９間に掛渡ってボール螺子３１が回転自在に設けられる。該ボール螺子３１は前記上基板２９に設けられた昇降モータ３２により回転される。前記ガイドシャフト２８には昇降台３３が昇降自在に嵌合し、該昇降台３３は前記ボール螺子３１に螺合している。
【００３１】
半導体製造装置が複数台配置される場合には、基板搬送口３４を有する側面と隣接する側面側に配置されていくので、該基板搬送口３４はメンテナンスの為開放可能に作られる。その場合、前記下基板２７は前記基板搬送口３４を有する側面と隣接する側面に設ける。
【００３２】
前記昇降台３３には中空の昇降シャフト３６の上端が連結され、前記昇降台３３と前記昇降シャフト３６の支持部は気密となっている。該昇降シャフト３６は垂直下方に延出し、前記ロードロック室１４の天板１４ａを遊貫し、下端部が前記ロードロック室１４内に延出している。前記昇降シャフト３６の貫通部は該昇降シャフト３６の昇降動に対して接触することがない様充分な余裕があり、又前記ロードロック室１４と前記昇降台３３間には、前記昇降シャフト３６の前記天板１４ａより上方に突出する部分を覆うベローズ３７が気密に設けられ、該ベローズ３７は前記昇降台３３の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、前記ベローズ３７の内径は前記昇降シャフト３６の外形に比べ充分に大きく前記ベローズ３７の伸縮で接触することがない様になっている。
【００３３】
前記昇降台３３と前記昇降シャフト３６との連結部には、後述する傾き調整機構８１（図４参照）が設けられ、該傾き調整機構８１は前記昇降シャフト３６の傾きを調整可能であり、前記傾き調整機構８１により前記昇降シャフト３６の傾きを調整することで、前記ボート１７の芯と前記反応管１３の芯合せを行える様になっている。
【００３４】
前記昇降シャフト３６の下端には昇降基板３８が水平に固着される。該昇降基板３８の下面には前記駆動部カバー３９が取付けられ、駆動部収納ケース４１が構成されている。前記昇降基板３８と前記駆動部カバー３９との接合部にはＯリング等のシール部材が挾設され、前記駆動部収納ケース４１内部は前記ロードロック室１４に対して気密構造となっている。
【００３５】
前記駆動部収納ケース４１は、前記ロードロック室１４内部と外部との隔壁として機能すると共に前記ボート１７の載置部として機能し、前記ロードロック室１４内を昇降可能となっている。
【００３６】
前記昇降基板３８にはボート回転手段４２が設けられる。
【００３７】
前記昇降基板３８の下面にボート回転モータ４３が設けられ、該ボート回転モータ４３の出力軸４４は前記反応管１３と同心であり、上端にはボート受台４５が設けられている。又、前記出力軸４４の軸受部４６は磁性流体シール等により気密にシールされており、該軸受部４６には軸受冷却器４７が外嵌し、該軸受冷却器４７に冷却水が流通されることで前記ボート回転手段４２が冷却される様になっている。
【００３８】
前記昇降基板３８の上面には前記シールキャップ１９がシール材を介して気密に取付けられ、該シールキャップ１９は前記出力軸４４と同心であり、該出力軸４４は前記シールキャップ１９を遊貫している。
【００３９】
電力供給ケーブル４８が前記昇降シャフト３６の上端から該昇降シャフト３６の中空部を通って前記ボート回転モータ４３に導かれて接続されている。又、前記軸受冷却器４７、前記シールキャップ１９にはそれぞれ冷却流路４９が形成されており、該冷却流路４９には冷却水配管５１，５２が接続されている。尚、該冷却水配管５１，５２、特に該冷却水配管５２は前記ウェーハ２１に対して金属汚染等汚染を起こさない金属等の材質が採用される。
【００４０】
前記冷却水配管５１は前記昇降シャフト３６の中空部を経て導かれて前記軸受冷却器４７に接続され、前記冷却水配管５２は前記昇降シャフト３６の中空部を経て導かれて更に前記昇降基板３８を貫通して前記シールキャップ１９に接続されている。前記冷却水配管５２の前記昇降基板３８貫通部は管継手５３により気密となっている。
【００４１】
前記昇降モータ３２を駆動して前記ボール螺子３１を回転させ、前記昇降台３３、前記昇降シャフト３６、前記昇降基板３８を介して前記駆動部収納ケース４１を上死点近傍迄上昇させる。前記シールキャップ１９が前記処理炉１０の炉口５４を気密に閉塞し、基板処理が可能な状態となる。
【００４２】
又、前記昇降モータ３２を駆動して前記駆動部収納ケース４１を下死点近傍迄降下させ前記ボート１７を前記処理炉１０から引出すと、前記ボート１７から処理済のウェーハ２１を前記ウェーハ移載機２４（図１参照）により払出し可能となる。
【００４３】
次に、基板処理装置に用いられる前記処理炉１０の一例を図３により説明する。
【００４４】
該処理炉１０は前記反応管１３、該反応管１３の下端に設けられたマニホールド５８、該マニホールド５８に排気口５９を介して連通されたガス排気管５６、前記反応管１３の内壁に沿って立設され、上端が該反応管１３上部に開口する処理ガス導入ノズル５５、該処理ガス導入ノズル５５に接続されたガス供給管５７、前記マニホールド５８の下端部（炉口５４）を閉塞し、前記処理室１２を気密に密閉する前記シールキャップ１９、前記ボート１７、前記ボート回転手段４２、図示しないヒータ素線と断熱部材により成り前記ウェーハ２１を加熱する前記ヒータ１１等から構成される。
【００４５】
前記処理炉１０に於いて、処理ガスは第１のガス供給源６１、第２のガス供給源６２、第３のガス供給源６３から供給され、ガス流量制御手段としてのＭＦＣ６４、ＭＦＣ６５、ＭＦＣ６６でその流量が調節された後、前記処理ガス導入ノズル５５より前記処理室１２の上部から導入される。該処理室１２内の雰囲気は、前記ガス排気管５６に接続された排気手段（例えば真空ポンプ６７）により、前記処理室１２から排気される。
【００４６】
次にウェーハ処理の一例として、ウェーハなどの基板に、ｅｐｉ−ＳｉＧｅ膜を成膜する場合を図２、図３により説明する。
【００４７】
未処理のウェーハ２１を保持した前記ボート１７は、前記昇降モータ３２を駆動することにより、前記処理室１２に装入される。次に、制御装置７５からの命令により排気バルブ７４を開けて、前記処理室１２内の雰囲気を排気し、該処理室１２を所定（１０Ｐａ〜５０Ｐａ）の圧力迄減圧する。そして、前記制御装置７５により前記ヒータ１１を制御し、前記処理室１２の温度、延いては前記ウェーハ２１の温度を所定の温度（４５０℃〜７５０℃）に維持する。その後、前記制御装置７５からの命令により、前記ボート回転手段４２が駆動され、前記ボート１７を所定の回転速度で回転する。
【００４８】
前記第１のガス供給源６１、前記第２のガス供給源６２、前記第３のガス供給源６３には、処理ガスとして、それぞれＳｉＨ4 又はＳｉ2 Ｈ6 、ＧｅＨ4 、Ｈ2 が封入されており、それぞれのガス供給源には前記ＭＦＣ６４、ＭＦＣ６５、ＭＦＣ６６が設けられている。前記制御装置７５からの命令で、前記ＭＦＣ６４、ＭＦＣ６５、ＭＦＣ６６の開度が調節された後、前記ガス供給管５７を開閉するバルブ７３，７０，７１，７２が開かれる。前記処理ガスが前記ガス供給管５７を通じて、前記処理室１２の上部から導入され、１０Ｐａ〜５０Ｐａの成膜圧力で、前記ウェーハ２１にｅｐｉ−ＳｉＧｅ膜を成膜する。
【００４９】
次に、図４、図５を参照して傾き調整機構８１について説明する。
【００５０】
前記昇降台３３の側面には水平に突出する上端固定座８２を有する昇降シャフト連結部材８３が固着具例えばボルト８４により固着され、前記上端固定座８２の略中央には前記昇降シャフト３６の内部と連通し、前記電力供給ケーブル４８、前記冷却水配管５２等が挿通する開口部８５が穿設されている。
【００５１】
前記昇降シャフト３６の上端にはシャフト上端ベース８６が気密に固着されており、該シャフト上端ベース８６には前記ベローズ３７の上端が気密に固着される様になっている（図２参照）。前記シャフト上端ベース８６は前記上端固定座８２の下面にストリッパボルト８７、固定ボルト８８、調整ボルト８９により、傾きが調整可能に取付けられる。
【００５２】
前記上端固定座８２には前記ストリッパボルト８７が嵌合する嵌合孔９１、前記固定ボルト８８が遊びもって挿通する遊孔９２、前記調整ボルト８９が螺通する螺子孔９３が穿設され、前記シャフト上端ベース８６には前記嵌合孔９１に対応して螺子穴、前記固定ボルト８８に対応して螺子穴がそれぞれ穿設されている（図では省略している）。
【００５３】
前記ストリッパボルト８７は、螺子部より太径の非螺子シャフト部を有し、該シャフト部が前記嵌合孔９１に嵌合する様になっており、前記シャフト部の高さは前記上端固定座８２の厚みより僅かに長く、前記上端固定座８２と前記シャフト上端ベース８６との間には傾きを調整可能とする間隙Ｇが形成される。
【００５４】
又、前記調整ボルト８９は前記螺子孔９３と螺合し、先端が前記シャフト上端ベース８６に当接する様になっており、押し螺子として作用する。又、前記固定ボルト８８は球面座金９５を介在して前記上端固定座８２を遊通し、前記シャフト上端ベース８６と螺合し、引き螺子として作用する。
【００５５】
前記ストリッパボルト８７を、球面座金９４を介在させて前記上端固定座８２に嵌通し、前記シャフト上端ベース８６に螺着することで、該シャフト上端ベース８６と前記上端固定座８２とが連結され、又軸心に対して直交する方向の位置決めがされる。
【００５６】
又、前記調整ボルト８９を押込む様に閉込むことで、前記シャフト上端ベース８６と前記上端固定座８２の間隙が大きくなり、前記調整ボルト８９を緩めて前記固定ボルト８８を締込めば、前記シャフト上端ベース８６と前記上端固定座８２の間隙が小さくなる。
【００５７】
従って、前記昇降シャフト３６の軸芯に対して相対する位置の間隙を増減することで、前記昇降シャフト３６の軸芯の傾斜を調整することができる。又、前記球面座金９４，９５は前記上端固定座８２が傾斜した場合のボルト頭と前記上端固定座８２との片当りを防止する。
【００５８】
尚、前記昇降シャフト３６自体は、機構的に前記ロードロック室１４は浮いた状態にあり、又前記シャフト上端ベース８６と前記ロードロック室１４間に設けられた前記ベローズ３７も可撓性を有しているので、前記傾き調整機構８１で前記昇降シャフト３６の傾きを調整しても他の部位に影響を及ぼすことがない。従って、前記昇降シャフト３６の傾斜のみを独立して調整することが可能であり、前記駆動部収納ケース４１の組込み時、基板処理装置の完成後等何時でも調整が可能であり、傾き調整後、他の部位、他の機構部の再組立て、再調整等の作業が不要である。
【００５９】
又、前記駆動部収納ケース４１、前記ボート回転手段４２等について、組立て、精度出しが、前記ボートエレベータ１８と切離して行え、組立て時の作業性も向上する。
【００６０】
尚、前記傾き調整機構８１の構造については種々変更が可能であり、前記上端固定座８２と前記シャフト上端ベース８６間にシム等を挾設して、間隙を変化される様にしてもよく、或は前記上端固定座８２と前記シャフト上端ベース８６間に楔状のリングを挾設し、該リングを回転する様にしてもよく、或は前記昇降シャフト連結部材８３を前記昇降台３３に対して回転させる様にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に於ける処理炉関係部分を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態を示す処理炉の断面図である。
【図４】本発明に係る基板処理装置に用いられる傾き調整機構の一例を示す分解斜視図である。
【図５】該傾き調整機構の正面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０            処理炉
１１            ヒータ
１２            処理室
１３            反応管
１４            ロードロック室
１７            ボート
１９            シールキャップ
２１            ウェーハ
５５            処理ガス導入ノズル
５６            ガス排気管
５７            ガス供給管
５８            マニホールド
５９            排気口
６１            第１のガス供給源
６２            第２のガス供給源
６３            第３のガス供給源
６４            ＭＦＣ
６５            ＭＦＣ
６６            ＭＦＣ
６７            真空ポンプ
７０            バルブ
７１            バルブ
７２            バルブ
７３            バルブ
７４            排気バルブ
７５            制御装置
８１            傾き調整機構
８２            上端固定座
８３            昇降シャフト連結部材
８６            シャフト上端ベース
８７            ストリッパボルト
８８            固定ボルト
８９            調整ボルト
【図１】
2007095752.tif 000003
【図２】
2007095752.tif 000004
【図３】
2007095752.tif 000005
【図４】
2007095752.tif 000006
【図５】
2007095752.tif 000007