(57)【要約】【課題】半導体基板の表面にシリコン単結晶を気相エピタキシャル成長させる半導体製造装置の加熱装置を、容易にかつ安全に着脱、移動することができ、またメンテナンスを容易に実行することができる半導体製造装置およびそのメンテナンス方法を提供する。【解決手段】半導体基板を収納する反応室３と、反応室３の上下に設置され、反応室３内に収納された半導体基板を加熱する上部ランプユニット５と下部ランプユニット６とをほぼ同一垂直線上に備えた半導体製造装置において、反応室３とは水平方向に離隔した位置において昇降可能に上部昇降フレーム２２と下部昇降フレーム２４を設置し、上部昇降フレーム２２と下部昇降フレーム２４には、上部ランプユニット５と下部ランプユニット６を水平方向に移動させるためのスライドレール２９および３０とを備えている。【選択図】図１
2007150108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を収納する反応室と、前記反応室の外部に設置され、前記反応室内に収納された半導体基板を加熱する加熱装置とをほぼ同一垂直線上に備えた半導体製造装置において、
前記反応室とは水平方向に離隔した位置において昇降可能に設置された昇降フレームと、基端部が前記昇降フレームに連結され、先端部が前記加熱装置に連結され、前記加熱装置を当該昇降フレーム側に水平方向に移動させるための摺動機構とを備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記摺動機構は、複数の伸縮可能なスライドバーによって構成されたものである請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記摺動機構を構成する複数のスライドバーの基端部は、前記昇降フレームに固定され、前記複数のスライドバーの先端部は、メンテナンス時に前記加熱装置に連結されるものである請求項２記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記摺動機構を構成する複数のスライドバーの基端部は、前記昇降フレームに固定され、前記複数のスライドバーの先端部は、常時、前記加熱装置に連結されたものである請求項２記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記摺動機構は、基端部が前記昇降フレームに取り付けられ、先端部が前記昇降フレームと同期的に昇降するガイドレールと、前記ガイドレールに沿って前記加熱装置を水平方向に移動可能とする機構とによって構成されたものである請求項１記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記加熱装置は、前記反応室の一部が当該加熱装置の水平方向への移動に干渉する場合は、干渉を避けるために分割可能である請求項１から５のいずれかの項に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記昇降フレームの移動範囲を囲むメンテナンスフレームを装置フレームに併設したことを特徴とする請求項１から６のいずれかの項に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
半導体基板を収納する反応室と、前記反応室の外部に設置され、前記反応室内に収納された半導体基板を加熱する加熱装置とをほぼ同一垂直線上に備え、前記反応室とは水平方向に離隔した位置において昇降可能に設置された昇降フレームと、基端部が前記昇降フレームに連結され、先端部が前記加熱装置に連結され、前記加熱装置を当該昇降フレーム側に水平方向に移動させるための摺動機構とを備えた半導体製造装置のメンテナンス方法であって、
前記昇降フレームを用いて前記加熱装置を前記反応室とは垂直方向に離隔した位置に移動し、次いで前記摺動機構を用いて前記加熱装置を前記反応室とは水平方向に離隔したメンテナンス位置に水平移動させてメンテナンスを行うことを特徴とする、半導体製造装置のメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板の表面にシリコン単結晶を気相エピタキシャル成長させる半導体製造装置において、装置のメンテナンスのための移動機構を備えた半導体製造装置及びそのメンテナンス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板の表面にシリコン単結晶を気相エピタキシャル成長させる半導体製造装置としては、例えば、特許文献１または特許文献２に開示されたものがある。
【０００３】
特許文献１に記載された半導体製造装置は、石英ガラスで構成された上ドームと下ドームからなる反応室（処理チャンバ）内に、回転駆動されるサセプタを設置し、このサセプタ上に半導体基板を載置し、反応室の上下に配置されたそれぞれ放射状に配置された複数のハロゲンランプから放射された輻射熱により半導体基板を加熱し、処理ガスを半導体基板の表面に沿って供給することにより、半導体基板上にシリコンの単結晶をエピタキシャル成長させる構成となっている。特許文献２に記載された半導体製造装置も同様の構成である。
【０００４】
このように、多数のハロゲンランプからなるランプユニットを配置して構成した加熱装置は、半導体基板の径が大径になるにつれて、使用するハロゲンランプの個数も増加し、ランプユニット全体の重量が増大する。
【０００５】
また、一つのサセプタ上に載置した複数枚の半導体基板にランプ加熱する半導体製造装置があるが、このタイプでは、大きな面積のサセプタが必要となり、それに伴い、ランプユニットの面積も大きくなり、重量も重い。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１２４１４１号公報
【特許文献２】特開２００５−２６００９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体製造装置を構成する加熱装置や反応室のメンテナンスに際しては、反応室に密接配置されている加熱装置を移動させる必要がある。その際、前記のような、ランプユニットの重量が重い半導体製造装置では、メンテナンス時には、外部のリフターや作業用ロボット等の外部の機械を使ってランプユニットを移動させる必要があり、その操作は不安定で操作を誤ると加熱装置等を落下させる恐れもある。
【０００８】
また、このような外部の機械は、一定の設置スペースが必要となり、限られたクリーンルーム内で、設置が困難である場合がある。さらに、これらの機械の可動部分が、他の設備と干渉（衝突）しないように操作する必要があり、その操作ないし制御が煩雑になる。
【０００９】
そこで本発明は、半導体基板の表面にシリコン単結晶を気相エピタキシャル成長させる半導体製造装置の加熱装置を、容易にかつ安全に着脱、移動することができ、またメンテナンスを容易に実行することができる半導体製造装置およびそのメンテナンス方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明の第１の構成は、半導体基板を収納する反応室と、前記反応室の外部に設置され、前記反応室内に収納された半導体基板を加熱する加熱装置とをほぼ同一垂直線上に備えた半導体製造装置において、前記反応室とは水平方向に離隔した位置において昇降可能に設置された昇降フレームと、基端部が前記昇降フレームに連結され、先端部が前記加熱装置に連結され、前記加熱装置を当該昇降フレーム側に水平方向に移動させるための摺動機構とを備えたことを特徴とする半導体製造装置である。
【００１１】
また、本発明の第２の構成は、前記第１の構成の半導体製造装置のメンテナンス方法であって、前記昇降フレームを用いて前記加熱装置を前記反応室とは垂直方向に離隔した位置に移動し、次いで前記摺動機構を用いて前記加熱装置を前記反応室とは水平方向に離隔したメンテナンス位置に水平移動させてメンテナンスを行うことを特徴とする半導体製造装置のメンテナンス方法である。
【００１２】
本発明においては、加熱装置と昇降フレームとを摺動機構により連結することにより、昇降フレームを昇降させて加熱装置を反応室と干渉しない反応室上部または下部に移動させ、また摺動機構により加熱装置を昇降フレーム側に水平方向にスムーズに移動させることが可能となる。また、昇降フレームを昇降させて、加熱装置をメンテナンスに適した位置に昇降移動させることができる。
【００１３】
これにより、重量の大きな加熱装置を、外部のリフター等を使用することなく、容易にかつ安全に移動させることが可能となり、加熱装置、あるいは加熱装置が移動された反応室のメンテナンスを容易に実行できるようになる。その結果、メンテナンスに要する作業時間が短縮し、装置の生産性が向上する。
【００１４】
前記摺動機構は、複数の伸縮可能なスライドバーによって構成することができる。これにより摺動機構を簡単な構成で実現することができる。
【００１５】
前記摺動機構を構成する複数のスライドバーの基端部は、前記昇降フレームに固定され、前記複数のスライドバーの先端部は、メンテナンス時に前記加熱装置に連結されるものとすることができる。
あるいは、前記摺動機構を構成する複数のスライドバーの基端部は、前記昇降フレームに固定され、前記複数のスライドバーの先端部は、常時、前記加熱装置に連結されたものとすることができる。
【００１６】
前記摺動機構は、基端部が前記昇降フレームに取り付けられ、先端部が前記昇降フレームと同期的に昇降するガイドレールと、前記ガイドレールに沿って前記加熱装置を水平方向に移動可能とする機構とによって構成することができる。これにより、ガイドレールは両持ち梁式となるので、片持ち梁式に比べて加熱装置の荷重による撓みが少なくなり、加熱装置が重い場合に有利となる。
【００１７】
前記加熱装置は、前記反応室の一部が当該加熱装置の水平方向への移動に干渉する場合は、干渉を避けるために分割可能とすることができる。これにより、反応室の存在により移動不可の加熱装置のメンテナンスが可能となる。
【００１８】
前記昇降フレームの移動範囲を囲むメンテナンスフレームを装置フレームに併設することができる。これにより、メンテナンス時に必要な作業領域を確保でき、安全性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る半導体製造装置およびそのメンテナンス方法によれば、反応室とは水平方向に離隔した位置において昇降可能に設置された昇降フレームと、基端部が昇降フレームに連結され、先端部が加熱装置に連結され、加熱装置を当該昇降フレーム側に水平方向に移動させるための摺動機構とを備えたことにより、重量物である加熱装置を容易に、安全に移動させることができる。また、加熱装置が移動して開放された反応室のメンテナンス作業も、容易に、安全に実施可能である。加熱装置を持ち上げて固定できるため、メンテナンスや部品交換が容易に可能である。これにより、外部のリフターや作業用ロボット等の外部機械が不要になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は本実施の形態の全体構成を示す概略図、図２は本実施の形態の、反応室を省略した要部の分解斜視図、図３は本実施の形態の反応室の横断面図である。
【００２１】
この実施の形態では、複数の半導体基板を同時に処理し、高品質半導体基板処理、スループットを向上させる半導体製造装置を示している。
【００２２】
図１に示されているように、本実施の形態による半導体製造装置は、半導体基板が入った半導体基板カセットをその中に置くためのロードロックチャンバー１と、ロードロックチャンバー１から半導体基板を取り出しおよび送り込みを行うための半導体基板搬送ロボット（図示せず）を収容するための搬送室２と、搬送室２に取り付けられ、エピタキシャル成長反応を半導体基板に実施するための反応室３とが、装置フレーム２０に備えられている。
【００２３】
ロードロックチャンバー１は、搬送室２に対して、処理前、処理後の半導体基板の出し入れを行うために設置されるチャンバーである。
【００２４】
反応室３は、図３に示すように、複数の半導体基板Ｗを同時に処理するために、複数の半導体基板Ｗをほぼ水平に載置するためのサセプタ４を備えている。また、半導体基板Ｗをエピタキシャル成長反応させるために、半導体基板Ｗを高温に加熱するためのハロゲンランプを多数配列した上部ランプユニット５および下部ランプユニット６を、その熱を透過し、かつ半導体基板Ｗに不純物汚染の影響がない石英製の上部ドーム７および下部ドーム８を備えた反応室３の上下に備えている。上部ランプユニット５および下部ランプユニット６の周囲には、側部反射板５ａ，６ａが設けられており、半導体基板への集光効率を上げている。上部ランプユニット５および下部ランプユニット６における複数のハロゲンランプの配列方法は、放射状、同心円状、あるいはこれらの組み合わせなど、いずれの配列でもよい。
【００２５】
反応室３の側面部に位置する導入口９から導入される反応ガスは、サセプタ４上に載置された半導体基板Ｗの表面上をほぼ水平に通過する。これにより、半導体基板Ｗの表面上でエピタキシャル成長反応が生じ、半導体基板Ｗの表面がエピタキシャル成膜される。反応済みのガスおよび未反応ガスは、導入口９と反対側に位置する排出口１０から反応室３外へ排気される。
【００２６】
サセプタ４に載置された複数の半導体基板Ｗが均一に加熱され、反応ガスが均一に半導体基板表面と接触するために、サセプタ４を回転させることが有効である。本実施の形態では、サセプタ４の回転機構であるサセプタシャフト１１とローテーションユニット１２を備えている。ローテーションユニット１２は、装置フレーム２０に取り付けられる取付ベース１３と、サセプタシャフト１１の軸受１４と、サセプタシャフト１１を回転させるモータ１５（図１参照）とを備えている。
【００２７】
次に、本発明の実施の形態に係る加熱装置の移動機構について説明する。図１および図２に示すように、装置フレーム２０の、ロードロックチャンバー１とは反対側の縦支柱２１には、上部昇降フレーム２２の昇降ガイド２３と下部昇降フレーム２４の昇降ガイド２５とが装着され、エアシリンダ、モータージャッキ等の昇降手段２６（図２には下部のみ示す）により昇降可能に設置されている。また、上部昇降フレーム２２および下部昇降フレーム２４には、水平方向にアーム２７，２８が連設されており、このアーム２７，２８に、摺動機構として機能するスライドレール２９，３０の基端部が固定されている。
【００２８】
スライドレール２９，３０は、複数本（図示の例では３本）のスライドバー２９ａ〜２９ｃ（２９ａのみ示す），３０ａ〜３０ｃにより構成され、水平方向に伸縮自在になっている。
【００２９】
上部ランプユニット５および下部ランプユニット６の側部には、レール連結部５ｂおよび６ｂが設けられており、これらのレール連結部５ｂ，６ｂを、スライドレール２９，３０の先端のスライドバー２９ｃ，３０ｃとねじやボルトで連結できるようになっている。
これらの移動機構は、安全のため、メンテナンスフレーム３１により覆われている。
【００３０】
なお、下部ランプユニット６は、サセプタシャフト１１が中心を貫通しており、そのままでは下部ランプユニット６を水平方向に移動できない。そのため、下部ランプユニット６の一部を分割可能の分割部６ｃとし、下部ランプユニット６のその他の部分が移動できるようにしている。
【００３１】
次に、メンテナンス時の上部ランプユニット５の移動操作について説明する。
加熱装置のメンテナンス時に、上部昇降フレーム２２を上部ランプユニット５のレール連結部５ｂの高さに合わせて移動させ、アーム２７に縮ませた状態で収納されているスライドレール２９を伸ばし、レール連結部５ｂの高さに位置させ、先端のスライドバー２９ｃとねじやボルトを用いて連結する。次いで上部昇降フレーム２２を上昇させ、上部ランプユニット５が、反応室３の上部ドーム７と干渉しない高さとなる所定の高さまで上昇させる。このとき、上部ランプユニット５が装置フレーム２０にロックされているときは、そのロックを解除して移動可能とする。次いで、上部ランプユニット５を手でメンテナンスフレーム３１側に移動させると、上部ランプユニット５は、スライドレール２９に沿って、軽い力で水平方向に移動する。上部ランプユニット５がメンテナンスフレーム３１内の所定の位置に来たとき、スライドレール２９の水平方向の移動を防止するロックを行い、不用意に上部ランプユニット５が水平方向移動しないようにする。
【００３２】
次いで、必要であれば、昇降手段２６（上部については図示せず）により所定の高さに上部ランプユニット５を上昇させてメンテナンスを行う。上部ランプユニット５の上昇時の格納位置（メンテナンス位置）を図１に一点鎖線で示している。
【００３３】
上部ランプユニット５のメンテナンス終了後、上部昇降フレーム２２を元の位置に移動させ、スライドレール２９の伸縮のロックを解除して、上部ランプユニット５を載せたスライドバー２９ａを水平方向に移動して、反応室３上の元の位置に戻す。上部ランプユニット５を装置フレーム２０の正確な位置に固定した後、スライドレール２９と上部ランプユニット５のレール連結部５ｂを分離して、スライドレール２９のスライドバー２９ａを上部昇降フレーム２２のアーム２７内に納める。
【００３４】
次に、メンテナンス時の下部ランプユニット６の移動操作について説明する。
加熱装置のメンテナンス時に、下部昇降フレーム２４を下部ランプユニット６のレール連結部６ｂの高さに合わせて移動させ、アーム２８に縮ませた状態で収納されているスライドレール３０を伸ばし、レール連結部６ｂの高さに位置させ、先端のスライドバー３０ｃとねじやボルトを用いて連結する。次いで下部昇降フレーム２４を下降させ、下部ランプユニット６が、反応室３の下部ドーム８と干渉しない高さとなる所定の高さまで下降させる。このとき、下部ランプユニット６が装置フレーム２０にロックされているときは、そのロックを解除して移動可能とする。次いで、下部ランプユニット６を手でメンテナンスフレーム３１側に移動させると、下部ランプユニット６は、スライドレール３０に沿って、軽い力で水平方向に移動する。下部ランプユニット６がメンテナンスフレーム３１内の所定の位置に来たとき、スライドレール３０の水平方向の移動を防止するロックを行い、不用意に下部ランプユニット６が水平方向移動しないようにする。
【００３５】
次いで、必要であれば、昇降手段２６により所定の高さに下部ランプユニット６を移動させてメンテナンスを行う。
【００３６】
下部ランプユニット６のメンテナンス終了後、下部昇降フレーム２４を元の位置に移動させ、スライドレール３０の伸縮のロックを解除して、下部ランプユニット６を載せたスライドバー３０ａを水平方向に移動して、反応室３下方の元の位置に戻す。下部ランプユニット６を装置フレーム２０の正確な位置に固定した後、スライドレール３０と下部ランプユニット６のレール連結部６ｂを分離して、スライドレール３０のスライドバー３０ａを下部昇降フレーム２４のアーム２８内に納める。
【００３７】
以上のように、装置フレーム２０に対して昇降可能に上部昇降フレーム２２と下部昇降フレーム２４を設け、この上部昇降フレーム２２と下部昇降フレーム２４に、水平方向に伸縮自在にスライドレール２９および３０を設け、スライドレール２９および３０に上部ランプユニット５と下部ランプユニット６を連結する構成としたことにより、メンテナンス時に、容易にかつ安全に上部ランプユニット５と下部ランプユニット６を移動させることができ、外部のリフター等の機械を必要としない。さらに、上部ランプユニット５および下部ランプユニット６が、反応室３の上部および下部から開放された反応室３のメンテナンスを行うことができる。
【００３８】
また、移動させた上部ランプユニット５と下部ランプユニット６を再度反応室３に設置するとき、元の位置に正確に取り付けることが容易である。
【００３９】
なお、上記の実施の形態では、スライドレール２９および３０は、非メンテナンス時には上部ランプユニット５と下部ランプユニット６から分離し、上部昇降フレーム２２と下部昇降フレーム２４のアーム２７，２８に収納する例を示したが、スライドレール２９および３０の先端のスライドバー２９ｃおよび３０ｃを、上部ランプユニット５と下部ランプユニット６のレール連結部５ｂ，６ｂに、常時連結した状態としておくこともできる。
【００４０】
さらに、上記の実施の形態では、上部ランプユニット５と下部ランプユニット６を、スライドレール２９および３０の先端のスライドバー２９ｃおよび３０ｃに片持ち梁式に連結する例を示したが、スライドレール２９および３０の先端にも上部昇降フレーム２２および下部昇降フレーム２４と同期的に昇降する昇降機構を設けて、スライドレール２９および３０を両持ち梁式とし、そのスライドレール２９および３０に沿って水平に上部ランプユニット５と下部ランプユニット６が移動できる構成とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、半導体基板の表面にシリコン単結晶を気相エピタキシャル成長させる半導体製造装置の加熱装置を、容易にかつ安全に着脱、移動することができ、またメンテナンスを容易に実行することができる半導体製造装置およびそのメンテナンス方法として、半導体製造の分野において好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態の、反応室を省略した要部の分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態の反応室の横断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ロードロックチャンバー
２  搬送室
３  反応室
４  サセプタ
５  上部ランプユニット
５ａ  側部反射板
５ｂ  レール連結部
６  下部ランプユニット
６ａ  側部反射板
６ｂ  レール連結部
６ｃ  分割部
７  上部ドーム
８  下部ドーム
９  導入口
１０  排出口
１１  サセプタシャフト
１２  ローテーションユニット
１３  取付ベース
１４  軸受
１５  モータ
２０  装置フレーム
２１  縦支柱
２２  上部昇降フレーム
２３  昇降ガイド
２４  下部昇降フレーム
２５  昇降ガイド
２６  昇降手段
２７，２８  アーム
２９，３０  スライドレール
２９ａ〜ｃ，３０ａ〜ｃ  スライドバー
３１  メンテナンスフレーム
【図１】
2007150108.tif 000003
【図２】
2007150108.tif 000004
【図３】
2007150108.tif 000005