(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室と、該反応室に連設される気密室と、基板を保持するボートと、該ボートを前記反応室と気密室間で昇降するボートエレベータを具備する半導体製造装置に於いて、前記ボートエレベータを前記気密室の外部に設け、前記ボートエレベータが支持した昇降シャフトを前記気密室内に遊貫させ、貫通部をベローズで気密にシールし、前記昇降シャフトを介して昇降座が昇降可能に支持され、該昇降座の上側に前記ボートが載置されるボート受台を回転可能に設け、下側に前記気密室と隔離した空間を形成し、前記ボート受台を回転するボート回転手段を前記空間に収納される様に設けたことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハ等半導体基板に薄膜の生成、不純物の拡散、エッチング等所要の処理を行い半導体デバイスを製造する半導体製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高清浄度が要求される処理に対応する半導体製造装置では、反応室下方に反応室への大気の浸入を防止する為の気密室を有し、該気密室を真空状態とし、或は不活性ガス雰囲気として反応室への基板の装入、引出しを行っている。
【０００３】
図４により、気密室を具備した従来の半導体製造装置について説明する。
【０００４】
反応炉１は反応管２、該反応管２を囲繞するヒータユニット３から成り、前記反応管２の下方には気密室４が気密に連設されている。
【０００５】
該気密室４内部にはボートエレベータ５が設けられている。該ボートエレベータ５は鉛直方向に延びるガイドシャフト６、ボール螺子７を具備し、該ガイドシャフト６、ボール螺子７は下基板８、上基板９により支持され、前記ボール螺子７の上端は前記気密室４の天井を気密に貫通し、前記ボール螺子７の突出端には昇降モータ１１が連結されている。前記ガイドシャフト６に摺動自在に嵌合し、前記ボール螺子７に螺合する昇降台１２には昇降座１３が設けられ、該昇降座１３にはボート回転装置１４が取付けられている。
【０００６】
該ボート回転装置１４はボート受台１５を回転自在に支持し、該ボート受台１５にはボート１６が載置される。該ボート１６はウェーハ等の被処理基板１７を水平姿勢で多段に保持するものであり、該被処理基板１７は前記反応管２内で前記ボート１６に保持された状態で処理される。尚、前記反応管２と気密室４とは炉口１８を介して連通し、該炉口１８は前記昇降座１３又は炉口蓋（図示せず）により気密に閉塞可能となっている。
【０００７】
前記ボート１６には該ボート１６の降下状態で、前記気密室４の側面に設けた基板搬送口１９から図示しない基板移載機により被処理基板１７が移載される様になっており、前記基板搬送口１９はゲート弁２１により気密に閉塞される様になっている。
【０００８】
基板を処理する場合は、前記気密室４内を真空、或は不活性ガス雰囲気とし、図示しない炉口蓋を開き、前記昇降モータ１１を駆動することで、前記ボートエレベータ５により前記ボート１６が前記反応管２内に装入される。即ち、前記ボール螺子７が回転され、前記昇降台１２、昇降座１３、ボート受台１５を介して被処理基板１７を保持した前記ボート１６が上昇され、前記反応管２内に前記ボート１６が装入される。
【０００９】
該ボート１６が前記反応管２内に完全に装入されると、前記炉口１８は前記昇降座１３により気密に閉塞される。
【００１０】
前記反応管２内が前記ヒータユニット３により加熱され、反応ガスが導入されて前記被処理基板１７に所要の処理が成される。処理が行われている間、前記ボート回転装置１４により前記ボート受台１５を介して前記ボート１６が回転される。該ボート１６の回転により前記被処理基板１７面内での処理状態が均一化する。
【００１１】
処理が完了すると、前記ボートエレベータ５により前記ボート１６が降下され、前記炉口１８が図示しない炉口蓋で閉塞されると、前記気密室４内がガスパージされ、所要の雰囲気となったところで前記ゲート弁２１が前記基板搬送口１９を開き、図示しない基板移載機により処理済の基板が搬出される。未処理基板が再び前記ボート１６に移載され、処理が続行される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記気密室４は前記反応管２内（反応室）に大気の浸入、即ち基板処理に於いて有害な物質が反応室に浸入することを防止する目的で設けられている。
【００１３】
上記した様に、前記ボート１６は前記ボートエレベータ５により前記反応管２に装入、引出しされ、又処理中は前記ボート１６は前記ボート回転装置１４により前記反応管２内で回転される。
【００１４】
上記した従来の半導体製造装置では前記ボートエレベータ５、ボート回転装置１４はそれぞれ前記気密室４内に設けられ、前記ガイドシャフト６、ボール螺子７は前記気密室４内に露出している。斯かるガイドシャフト６、ボール螺子７には潤滑の為、グリース等の潤滑剤が塗布されている。又、前記ボート回転装置１４はモータ等の発動機を有しており、該発動機に対して給電する為のケーブルが前記気密室４内に配線されている。
【００１５】
高清浄下では、前記潤滑剤の蒸気、ケーブルの被覆材から発生する蒸気も有害物質となり、更に前記ボール螺子７が回転することで、又前記昇降台１２が昇降することで、有機汚染物質が飛散する。斯かる有機汚染物質が前記被処理基板１７に付着した場合は、膜成長不良の原因となる。
【００１６】
又、加熱されたボート１６、処理後の余熱を持っているボート１６を前記気密室４内に降下（待避）させた場合、該気密室４内部の温度が上昇し、前記有機汚染物質の蒸発量が多くなり、基板に汚染物質が付着する可能性が一層高くなるという問題があった。
【００１７】
この為、処理後反応管２内の温度が１００℃以下になる迄冷却し、前記ボート１６の温度が充分に下がってから、前記気密室４内に引出す場合もあった。然し、この場合、前記反応管２内部の温度、ボート１６の温度が下がる迄の冷却時間が長く、スループットが低下するという問題があった。
【００１８】
本発明は斯かる実情に鑑み、気密室内が高温状態でも高清浄雰囲気に維持し、処理品質の信頼性を向上させると共に生産性の向上を図るものである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、反応室と、該反応室に連設される気密室と、基板を保持するボートと、該ボートを前記反応室と気密室間で昇降するボートエレベータを具備する半導体製造装置に於いて、前記ボートエレベータを前記気密室の外部に設け、前記ボートエレベータが支持した昇降シャフトを前記気密室内に遊貫させ、貫通部をベローズで気密にシールし、前記昇降シャフトを介して昇降座が昇降可能に支持され、該昇降座の上側に前記ボートが載置されるボート受台を回転可能に設け、下側に前記気密室と隔離した空間を形成し、前記ボート受台を回転するボート回転手段を前記空間に収納される様に設けた半導体製造装置に係るものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００２１】
図１、図２中、図４中で示したものと同等のものには同符号を付し説明を省略する。又、図１はボートの待避状態、図２はボートの装入状態を示している。
【００２２】
気密室４の外面に下基板８が設けられ、該下基板８に立設したガイドシャフト６の上端に上基板９が設けられ、前記下基板８と上基板９間に掛渡してボール螺子７が回転自在に設けられる。該ボール螺子７は前記上基板９に設けられた昇降モータ１１により回転される。前記ガイドシャフト６には昇降台１２が昇降自在に嵌合し、該昇降台１２は前記ボール螺子７に螺合している。
【００２３】
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１９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１９の対面壁はメンテナンスの為開放可能に作られるので、その場合、前記下基板８は基板搬送口１９を有する側面と隣接する側面に設ける。
【００２４】
前記昇降台１２には中空の昇降シャフト２４が垂設され、前記昇降台１２と昇降シャフト２４の支持部は気密となっている。該昇降シャフト２４は前記気密室４の天板４ａを遊貫し、前記気密室４の底面近くに到達する。前記昇降シャフト２４の貫通部は該昇降シャフト２４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、又前記気密室４と前記昇降台１２間には前記昇降シャフト２４の突出部を覆うベローズ２５が気密に設けられ、該ベローズ２５は前記昇降台１２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２５の内径は前記昇降シャフト２４の外形に比べ充分に大きく前記ベローズ２５の伸縮で接触することがない様になっている。
【００２５】
前記昇降シャフト２４の下端には昇降基板２６が水平に固着される。該昇降基板２６の下面には駆動部カバー２７が取付けられ、駆動部収納ケース２８が構成されている。前記昇降基板２６と駆動部カバー２７との接合部にはＯリング等のシール部材２９が挾設され、前記駆動部収納ケース２８内部は前記気密室４に対して気密構造となっている。
【００２６】
前記昇降基板２６にはボート回転手段が設けられる。
【００２７】
前記昇降基板２６の下面にはボート回転モータ３１が設けられ、該ボート回転モータ３１の出力軸３２は反応管２と同心であり、上端にはボート受台１５が設けられている。又、前記出力軸３２の軸受部３３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３３には軸受冷却器３４が外嵌している。
【００２８】
前記昇降基板２６の上面には昇降座３５がシール材３６を介して気密に取付けられ、前記昇降座３５は前記出力軸３２と同心であり、該出力軸３２は前記昇降座３５を遊貫している。
【００２９】
電力供給ケーブル３７が前記昇降シャフト２４の上端から該昇降シャフト２４の中空部を通って前記ボート回転モータ３１に導かれて接続されている。又、前記軸受冷却器３４、昇降座３５にはそれぞれ冷却流路３４ａ，３５ａが形成されており、該冷却流路３４ａ，３５ａには冷却水配管３８，３９が接続されている。尚、該冷却水配管３８，３９、特に冷却水配管３９は被処理基板１７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。
【００３０】
前記冷却水配管３８は前記昇降シャフト２４の中空部を経て導かれて前記軸受冷却器３４に接続され、前記冷却水配管３９は前記昇降シャフト２４の中空部を経て導かれて更に前記昇降基板２６を貫通して前記昇降座３５に接続されている。前記冷却水配管３９の昇降基板２６貫通部は管継手４１により気密となっている。
【００３１】
以下、作動について説明する。尚、被処理基板１７の処理、ボート１６への基板の移載については従来例と同様であるので説明を省略する。
【００３２】
図１に示す待避状態から、前記ボート１６を前記反応炉１に装入する。
【００３３】
前記冷却水配管３８，３９を介して前記冷却流路３４ａ，３５ａに冷却水を流通させ、前記軸受冷却器３４を介して前記軸受部３３を冷却し、前記昇降座３５を冷却する。前記昇降モータ１１を駆動し、前記ボール螺子７を回転することで前記昇降台１２、昇降シャフト２４を介して前記駆動部収納ケース２８を上昇させる。
【００３４】
前記昇降台１２の上死点近傍で前記昇降座３５が前記炉口１８を閉塞する（図２参照）。該炉口１８の下面にはシールリング４２が設けられており、前記炉口１８は気密に閉塞される。該炉口１８の閉塞状態で、前記シールリング４２は前記昇降座３５を介して冷却水により冷却される。前記被処理基板１７の処理が開始されると前記ボート回転モータ３１が駆動され、前記ボート１６が回転される。
【００３５】
処理が完了すると前記ボート１６の回転が停止され、前記昇降モータ１１が駆動されて、前記ボート１６が降下される。
【００３６】
本実施の形態に於いて、前記ボート回転モータ３１は前記駆動部収納ケース２８に収納され、前記気密室４内とは隔離されている。又、前記電力供給ケーブル３７は駆動部カバー２７及び昇降シャフト２４に収納され、前記気密室４内とは隔離されている。又、前記ガイドシャフト６、ボール螺子７等駆動部については前記気密室４の外に設けられている。従って、該気密室４内には駆動機構の摺動部分、回転部分が露出してなく、前記電力供給ケーブル３７も同様に露出していない。
【００３７】
この為、駆動部に用いられている潤滑剤の蒸気、ケーブルの被覆材から発生する蒸気が前記気密室４内に浸入することがなく、該気密室４は有機汚染物質から完全に清浄雰囲気を保持する。尚、前記反応管２、処理後ボート１６が高温状態で該ボート１６を降下させ、前記気密室４内の温度が上昇したとしても、同様に有機汚染物質によって該気密室４内の清浄度が損われることはない。
【００３８】
従って、前記反応管２、ボート１６が冷却するのを待つ時間が節約され、スループットが向上する。
【００３９】
又、上記実施の形態に於いて、冷却ガス導入管（図示せず）を設け、前記昇降シャフト２４、駆動部収納ケース２８内部に空気、不活性ガス等の冷却ガスを導入する様にし、更に前記昇降シャフト２４の上端部から排気し、該昇降シャフト２４、駆動部収納ケース２８内部に冷却ガス流れが形成される様にし、昇降シャフト２４、駆動部収納ケース２８、特に昇降シャフト２４を冷却してもよい。
【００４０】
更に、該昇降シャフト２４を冷却する手段としては、該昇降シャフト２４を２重管構造とし、該昇降シャフト２４の内面に冷却流路を形成し、冷却水その他の冷却液を循環させることで、昇降シャフト２４を冷却する様にしてもよい。該昇降シャフト２４を冷却することで、該昇降シャフト２４の熱膨張が抑制され、前記ボート１６の垂直方向の位置精度が向上し、被処理基板１７移載時の位置合わせが容易となる。
【００４１】
次に、図３により他の実施の形態について説明する。
【００４２】
図３中、図１中で示したものと同様のものには同符号を付してある。
【００４３】
気密室４の下面に上基板９が固着され、該上基板９に対向して下基板８が配設され、該下基板８と前記上基板９間にガイドシャフト６が設けられると共にボール螺子７が回転自在に設けられている。前記ガイドシャフト６に昇降台１２が摺動自在に設けられ、該昇降台１２には前記ボール螺子７が螺合している。前記昇降台１２は水平方向に延出しており、該昇降台１２に昇降シャフト４５が立設されている。
【００４４】
前記気密室４の底板にはシャフト孔４６が穿設されており、前記昇降シャフト４５は前記シャフト孔４６を貫通して前記気密室４内に延出している。前記昇降シャフト４５の上端には昇降座３５が固着され該昇降座３５の下面にボート回転モータ３１が設けられている。該ボート回転モータ３１の回転部は、図１で示したと同様磁気シールされており、又軸受冷却器（図示せず）により冷却されている。前記昇降座３５内部にも図１で示した様に、冷却流路が形成されており、該冷却水路には冷却水配管３８，３９を介して冷却水が循環される様になっている。
【００４５】
前記昇降座３５と前記気密室４の底面との間にはベローズ４７が前記昇降シャフト４５を覆う様に設けられ、該昇降シャフト４５の貫通部を気密にシールしている。又、前記ベローズ４７は前記昇降座３５の昇降に対応できるだけの伸縮量を有している。
【００４６】
前記ボート回転モータ３１には電力供給ケーブル３７が接続され、軸受冷却器（図示せず）には冷却水配管３８を介して冷却水が供給される。前記ボート回転モータ３１の出力軸３２の上端にはボート受台１５が設けられ、該ボート受台１５にはボート１６が載置される。
【００４７】
以下、作動を説明する。
【００４８】
昇降モータ１１の駆動により、前記ボール螺子７が回転され、前記昇降台１２、昇降シャフト４５を介して前記昇降座３５が上昇し、前記ボート１６が前記反応管２内に装入される。完全に装入された状態では前記昇降座３５は炉口１８を気密に閉塞し、又シール部材（図示せず）は前記冷却水配管３８から供給される冷却水により冷却される。
【００４９】
又、処理後は前記昇降モータ１１の駆動により、前記ボート１６が降下される。
【００５０】
上記他の実施の形態に於いて、前記ボート回転モータ３１、及びガイドシャフト６、ボール螺子７等のボートエレベータ５駆動機構部は前記ベローズ４７で前記気密室４とは完全に隔離され、該気密室４の外に設けられている。
【００５１】
従って、該気密室４内には駆動機構の摺動部分、回転部分が露出してなく、前記電力供給ケーブル３７も同様に露出していない。
【００５２】
この為、駆動部に用いられている潤滑剤の蒸気、ケーブルの被覆材から発生する蒸気が前記気密室４内に浸入することがなく、該気密室４は有機汚染物質から完全に清浄雰囲気を保持する。尚、前記反応管２、処理後ボート１６が高温状態で該ボート１６を降下させ、前記気密室４内の温度が上昇したとしても、同様に有機汚染物質によって該気密室４内の清浄度が損われることはない。更に、前記ボート１６の降下状態では前記昇降シャフト４５は前記気密室４の下方に位置し、該気密室４内の熱の影響を受けないので、熱膨張の対策を講じなくてもよい。
【００５３】
従って、基板処理品質を向上すると共に反応管２、ボート１６が冷却するのを待つ時間が節約され、スループットが向上する。
【００５４】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、反応室と、該反応室に連設される気密室と、基板を保持するボートと、該ボートを前記反応室と気密室間で昇降するボートエレベータを具備する半導体製造装置に於いて、前記ボートエレベータを前記気密室の外部に設け、前記ボートエレベータが支持した昇降シャフトを前記気密室内に遊貫させ、貫通部をベローズで気密にシールし、前記昇降シャフトを介して昇降座が昇降可能に支持され、該昇降座の上側に前記ボートが載置されるボート受台を回転可能に設け、下側に前記気密室と隔離した空間を形成し、前記ボート受台を回転するボート回転手段を前記空間に収納される様に設けたので、ボートエレベータの駆動部、ボート回転手段の駆動部は気密室の内部から完全に隔離されるので、駆動部からの汚染物質の浸入を完全に防止でき、高清浄雰囲気で良質な膜を生成することができ、又、高温状態のボートを気密室に待避させても、熱により汚染物質の浸入が助長されないので、温度が低く冷却効果の高い気密室内でのボートの冷却が行え、冷却時間を短縮でき、生産性を向上させることが可能である等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略断面図である。
【図２】同前本発明の実施の形態の作動を示す概略断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態を示す概略断面図である。
【図４】従来例の概略断面図である。
【符号の説明】
１          反応炉
２          反応管
４          気密室
５          ボートエレベータ
１２        昇降台
１５        ボート受台
１６        ボート
２４        昇降シャフト
２５        ベローズ
２８        駆動部収納ケース
３１        ボート回転モータ
３５        昇降座
４５        昇降シャフト
４７        ベローズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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