JP3785247B2

Movatterモバイル変換

Info

Publication number: JP3785247B2
Application number: JP17144197A
Authority: JP
Inventors: 直人中村
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc; Kokusai Denki Electric Inc
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2017-06-27
Also published as: JPH1116846A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程のうち前処理工程に属する拡散・ＣＶＤ（化学気相成長）を行う半導体製造装置に係り、特に炉口部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７により縦型炉を備えた半導体製造装置の概略を説明する。
【０００３】
この半導体製造装置は、筐体１の内部上方に、ヒーター２の内部に反応管３を備えている。反応管３は、炉口（本図では見えず）を下向きにして鉛直に立てられたもので、反応管３の下には炉口部材（インレットフランジ）（本図では見えず）がある。その下方にはボートエレベータ（昇降機構）４が設けられている。ボートエレベータ４の昇降スライダ５には、炉口部材を閉塞するシールキャップ６が設けられ、シールキャップ６上に配した設置台７には、石英又はＳｉＣ製のボート８が設置されている。ボート８には、被処理物であるウェーハ１０が水平姿勢で多段に載置される。
【０００４】
ボートエレベータ４の側方にはウェーハ移載機１１が設置され、該ウェーハ移載機１１の更に側方に、カセットストッカ１３が設置されている。カセットストッカ１３は、ウェーハカセット１４を所要数格納できるもので、ウェーハ１０の半導体装置への搬入、搬出はウェーハカセット１４に装填した状態で行われる。
【０００５】
ウェーハ１０の処理を行う場合は、ボートエレベータ４を上昇側に駆動して、ウェーハ１０の載置されているボート８を反応管３に挿入する。その際、同時に上昇するシールキャップ６が最後に炉口部材を閉塞することで、処理の開始が可能となる。所定の処理が完了したら、ボートエレベータ４を下降側に駆動する。そうすると、シールキャップ６が下降して炉口が開放する共に、ボート８が反応管３より引出される。
【０００６】
図８は上記例と同様に配された縦型炉２０のＣＶＤ装置の場合の下部構造の詳細例を示している。この場合の炉本体２１は、外側にヒータ２２を備え、ヒータ２２の内周側に、反応室となる外側と内側の二重の反応管２３、２４を備えたものであり、反応管２３、２４の下端に、下方に向いた炉口２５を形成する炉口部材２６が設けられている。炉口部材２６の周壁部には、炉内ガスの導入口２７及び排出口２８が設けられており、導入口２７より炉内ガスを導入すると、炉内ガスが、内側反応管２４の内部を上向きに流通し、その後、外側反応管２３と内側反応管２４の間の隙間を下向きに通って、排出口２８より外部に排出するようになっている。
【０００７】
符号３０で示すものは、ウェーハ（図示略）を水平に多段に載置するためのボートである。このボート３０は内側反応管２４内に挿抜自在とされ、設置台３１の上に取り付けられている。設置台３１の下側には、シールキャップ３２が配されている。シールキャップ３２は、炉口２５をシールリング３３を介して気密に封止するもので、ボートエレベータの昇降スライド（本図では図示せず）に保持されている。このシールキャップ３２の下側には、シールキャップ３２と共に昇降するように回転機構３５の本体部３６が保持されている。この回転機構３５の回転軸３７は、本体部３６から上方に突出しており、シールキャップ３２の中心孔３８を貫通して設置台３１に固定されている。従って、回転軸３７を図示しないモータ等で駆動することで、設置台３１を介してボート３０を水平面内で回転させることができる。
【０００８】
回転機構３５の本体部３６とシールキャップ３２の間には、回転機構３５の本体部３６側に配した回転軸シール３９を、シールキャップ３２より離間させて、炉内の高温雰囲気から遠ざけるための連結筒４０が介在されている。この連結筒４０の上下両端のフランジに回転機構３５の本体部３６とシールキャップ３２をそれぞれ接合することにより、回転機構３５の本体部３６とシールキャップ３２とが相互に連結されている。この場合の回転軸シール３９は、磁性流体シールよりなる。
【０００９】
この構造によれば、基板処理用のガスを反応室内に導入し基板を処理する際に、ヒータ２２を駆動すると共に、回転機構３５を駆動してボート３０を回転させることにより、内側反応管２４の内部に挿入したボート３０上のウェーハを均一に処理することができる。この場合、ボート３０を回転させることにより、ＣＶＤ法により成膜処理した時には膜厚の均一性向上を図ることができ、拡散処理法により不純物拡散処理を行った時には拡散の均一性向上を図ることができる。
【００１０】
ところで、この種の半導体製造装置では、腐食性のガスを縦型炉２０内に導入して、反応管２３、２４やボート３０等のクリーニングを行うことがあり、また基板処理用のガスに腐食性成分が含まれる場合がある。その処理時間が長くなると、前記の回転軸シール３９に腐食性ガスが回り込んで、回転軸シール３９を腐食させるおそれがある。
【００１１】
それを防ぐため、上記の構造では、連結筒４０に、窒素ガス等の不活性ガスをパージガスとして導入するための導入ポート５０を設け、連結筒内４０内にパージガスを導入するようにしている。このようにパージガスを導入すると、回転軸シール３９を腐食性ガスから保護することができる。
【００１２】
図９に従来のパージガスの供給経路を示す。
【００１３】
パージガスを導入する部分（連結筒４０）は、ボート（本図では図示略）と一緒に昇降する可動部分であるため、従来ではパージガス導入配管７０として、合成樹脂もしくは金属製のフレキシブルチューブを用いている。そして、パージガス導入配管７０を、他の配線系統と一緒にケーブルベア７１に沿って通し、ボートエレベータ４の昇降スライド５を介して、連結筒４０に設けたパージガス導入ポート５０に接続している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のように、パージガス導入用の配管として、金属製や合成樹脂製のフレキシブルチューブを用いた場合、次のような問題が生じるおそれがあった。
【００１５】
即ち、合成樹脂製のフレキシブルチューブの場合、ガス透過性があるので、パージガスに不純ガスが混入し、それが反応管内に入って反応管内を汚染したり、パージガスが配管外に漏れるおそれがあった。従って、高純度の炉内雰囲気が要求される場合には利用できなかった。
【００１６】
また、金属製のフレキシブルチューブの場合は、変形を繰り返した場合の耐久性に問題があり、長期間使用すると、チューブの損傷によるガス漏れが発生する可能性があった。
【００１７】
本発明は、上記事情を考慮し、回転軸シールを保護するためのパージガスの導入経路に改良を加えることで、パージガスへの外部不純ガスの混入を防止し、且つパージガスの外部への漏れを防止するようにした半導体製造装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下端の炉口よりウェーハを載せたボートが挿入及び引出される炉本体と、炉口を開閉するべく昇降機構によってボートの設置台と共に昇降させられるシールキャップと、このシールキャップより下側に該シールキャップと共に昇降するよう本体部が配設され、上方に突出した回転軸がシールキャップの中心孔を貫通して前記設置台に固定され、回転軸を駆動することで設置台を水平面内で回転させる回転機構と、該回転機構の本体部側に配した回転軸シールをシールキャップより離間させるべく、回転機構の本体部とシールキャップとの間に介在された連結筒とを備えた半導体製造装置において、前記連結筒に、パージガスを該連結筒内に導入するための導入ポートを設けると共に、該導入ポートにパージガス導入管の先端を接続して、該パージガス導入管の基端開口を、前記シールキャップの炉口に対する合わせ面レベルに上向きに設け、一方、前記炉本体側にパージガス供給管を設け、該パージガス供給管の先端開口を、前記シールキャップが炉口を塞いだとき前記パージガス導入管の基端開口と気密に連通する位置に下向きに設けたことを特徴とする。
【００１９】
この構造では、シールキャップが上昇し炉本体を塞ぐのと同時に、パージガス供給管とパージガス導入管が接続状態になり、これらの管路を通してパージガスを連結筒内に導入できるようになる。このように、パージガスの管路を可動側
（連結筒側）と固定側（炉本体側）で切り離し、シールキャップで炉口を塞いだ時点で両者が接続されるようにしたので、管路をボートの動きに追従させるように、敢えてフレキシブルにする必要がなくなる。また、フレキシブルチューブを用いた場合でも、動きを極めて少なくすることができる。
【００２０】
本発明において、前記パージガス導入管の基端開口及びパージガス供給管の先端開口を、シールキャップと炉本体の合わせ面に設けた炉内気密保持用のシールリングよりも、内側に配することが好ましい。この構造では、シールリングによってシールされる領域の内側に、パージガス導入管とパージガス供給管の連通部分が位置するので、もしパージガスが連通部分より漏れた場合であっても、シールリングによって炉外への漏れが防止される。
【００２１】
また本発明において、前記パージガス導入管の基端開口及びパージガス供給管の先端開口を、シールキャップと炉本体の合わせ面に設けた炉内気密保持用のシールリングよりも、外側に配するようにしてもよい。この構造では、シールリングの外側に、パージガス導入管とパージガス供給管の連通部分が位置するので、これらパージガス導入管とパージガス供給管を炉外、つまり反応室やシールキャップの外側に設けることができ、構成の簡略化を図ることができる。
【００２２】
上記発明において、前記パージガス導入管の基端開口及びパージガス供給管の先端開口の周縁部合わせ面間に、該基端開口と先端開口の連通部分のみを包囲するＯリングを設けることが好ましい。この構造では、Ｏリングによって連通部分の気密性が保持される。
【００２３】
また上記発明において、前記パージガス導入管の基端開口及びパージガス供給管の先端開口の周縁部合わせ面同士が接触する際に、両合わせ面の接触を強める方向にパージガス供給管を付勢する付勢手段を設けることが好ましい。この構造では、パージガス導入管とパージガス供給管の連通用開口の周縁部合わせ面の密着度を付勢手段で高めることができるので、連通部分の気密保持性能が高まる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１〜図３は第１実施形態を示し、図１はシールキャップ３２で炉口２５を塞ぐ前の状態を示す側断面図、図２は図１のII矢視図、図３はシールキャップ３２で炉口２５を塞いだ状態を示す側断面図である。なお、図８を用いて説明した部分と同じ部分には同符号を付して説明を省略する。
【００２６】
図１に示すように、この縦型炉の下部構造では、反応管２３、２４の下部に設けられている炉口部材２６の下端に、大きめの水平なフランジ２６ａが設けられると共に、シールキャップ３２側も、それに合わせて外径が拡大されている。一方、回転機構３５の本体部３６とシールキャップ３２は連結筒４０で結合され、その連結筒４０の周壁部にパージガスの導入ポート５０が設けられている。
【００２７】
この導入ポート５０には、固定形状に構成されたパージガス導入管５１の先端が接続されている。パージガス導入管５１はシールキャップ３２の外周部付近にまで延ばされた上で、シールキャップ３２に下側から接合されている。そして、パージガス導入管５１の基端開口５２が、シールキャップ３２の上面（合わせ面）３２ａに、垂直上向きの姿勢で形成されている。この基端開口５２の位置は、シールキャップ３２と炉口部材２６間の気密を保つシールリング３３よりも内周側であり、この基端開口５２の周囲には、図２に示すように、環状溝に嵌められてＯリング５３が配設されている。
【００２８】
また、炉口部材２６に設けた水平なフランジ２６ａの上側にはパージガス供給管５５が接続されている。このパージガス供給管５５も固定形状の配管で構成されており、その先端開口５６が前記フランジ２６ａの下面（合わせ面）に垂直下向きに設けられている。この先端開口５６は、シールキャップ３２の上面３２ａを炉口部材２６側のフランジ２６ａの下面に密着させることで、パージガス導入管５１の基端開口５２と気密に連通する。なお、炉内ガスの排出口は、本図では図示を省略してある。
【００２９】
次に作用を説明する。
【００３０】
この構造では、図３に示すように、ボートエレベータを駆動してボート３０を上昇させると、上昇動作の最後にシールキャップ３２が炉口部材２６のフランジ２６ａの下面に密着し、炉口２５を塞ぐ。そして、それと同時に、パージガス供給管５５とパージガス導入管５１が接続状態になり、シールキャップ３２を貫通する形でパージガスの導入経路が構成され、その経路を介してパージガスを連結筒４０内に導入できるようになる。その際、パージガス導入管５１とパージガス供給管５５の連通部分を取り囲むように、周縁部合わせ面（シールキャップ３２とフランジ２６ａの密着面）にＯリング５３が配置されているので、高い気密接続が達成される。
【００３１】
このように、パージガスの管路を可動側（連結筒４０側）と固定側（炉本体２１側）で切り離し、シールキャップ３２で炉口２５を塞いだ時点で両者が接続されるようにしたので、パージガスを導入するための管路を、ボートエレベータの昇降スライド等の可動部を通さずに配設することができ、ボート３０の動きに追従させるように、敢えてフレキシブルにする必要がなくなる。従って、炉本体２１側のパージガス供給管５５の基端部には金属製の固定配管を接続すれば良くなり、従来のフレキシブルチューブを用いた場合の問題点を無くすことができる。なお、金属製のフレキシブルチューブを用いた場合も、動きがほとんどないので損傷による漏れの心配がなくなる。
【００３２】
また、この実施形態のものは、シールリング３３によってシールされる領域の内側で、パージガス導入管５１とパージガス供給管５５を連通させるので、もしパージガスが連通部分より漏れた場合であっても、シールリング３３によって炉外への漏れを確実に防止することができる。
【００３３】
図４は第２実施形態の要部を示す。
【００３４】
この構造では、炉口部材２６の周壁に貫通させてパージガス供給管６５が設けられており、パージガス供給管６５の先端部が下方にＬ字形に曲げられている。そして、先端開口６６の位置が、炉口部材２６のフランジ２６ａの下面（合わせ面）と同レベルに設定され、シールキャップ３２をフランジ２６ａに密着させた際に、パージガス供給管６５の先端開口６６が、下側のパージガス導入管５１の基端開口５２と連通するようになっている。パージガス導入管５１側の構成は第１実施形態と同様である。なお、反応管２３、２４内を高温にする場合、炉内に近い側にＯリングがあると熱で溶けるおそれがあるので、この構造では、パージガス供給管６５とパージガス導入管５１の開口５２、６６の周縁のＯリングは省略してある。この場合、パージガスを流通させる際の気密性は落ちるものの、外周側にシールリング３３があるので、炉外に漏れるおそれはない。
【００３５】
図５は第３実施形態の要部を示す。
【００３６】
この構造では、シールキャップ３２を貫通しない形でパージガスの導入経路を構成するべく、炉外に、パージガス導入管７１とパージガス供給管７５が配されている。即ち、シールリング３３の外側において両者が接続されるように、パージガス導入管７１とパージガス供給管７５が、シールリング３３の外側に設けられている。パージガス導入管７１の先端は、第１実施形態と同様に、連結筒の導入ポートに接続されている（図示せず）。また、パージガス導入管７１の基端開口７２は、シールキャップ３２の上面（合わせ面）３２ａとほぼ同レベルの位置に、上向き垂直に配されている。
【００３７】
一方、パージガス供給管７５の先端開口７６は、シールキャップ２６のフランジ２６ａの下面（合わせ面）とほぼ同レベルの位置に、下向き垂直に配されている。そして、シールキャップ３２を炉口部材２６のフランジ２６ａに密着させた際に、同時に、上側のパージガス供給管７５の先端開口７６と下側のパージガス導入管７１の基端開口７２が連通するようになっている。この場合、パージガス供給管７５とパージガス導入管７１の突き合わせ面（＝開口の周縁部合わせ面）には、接続時の気密性保持のためのＯリング７３が配されている。なお、符号７７で示すものは固定金具である。パージガス導入管７１側にも、必要であれば固定金具を設ける。
【００３８】
図６は第４実施形態の要部を示す。
【００３９】
この第４実施形態の構造は、第３実施形態のものに新たに、パージガス供給管７５とパージガス導入管７１の先端突き合わせ面の密着性をより強めるための要素を付加したものである。即ち、上側のパージガス供給管７５を下向きに付勢するためのバネ（付勢手段）８３を新たに設け、バネ８３の力で、パージガス導入管７１とパージガス供給管７５の連通用開口の周縁部合わせ面の密着度を高めるようにしている。
【００４０】
この場合、固定金具７７に一方のバネ受部８２を設け、パージガス供給管７５の下端に他方のバネ受部８１を設け、両バネ受部８１、８２間に圧縮バネ８３を介在させることで、パージガス供給管７５の先端部に下向きの付勢力を与えている。そして、固定金具７７の下端に設けたストッパ８４で、パージガス供給管７５の下降限位置を、フランジ２６ａの下面位置よりも下位レベルに定めることで、パージガス導入管７１を上昇させてパージガス供給管７５の下端に突き合わせせた際に、突き合わせ面間に必要な密着力が発生するようになっている。このようにバネ８３の力で密着させることにより、確実に連通部分の気密保持性能を高めることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パージガスを連結筒に供給する管路のうち、管路の先端部分であるパージガス導入管を可動側（連結筒側）に設け、管路の基端部分であるパージガス供給管を固定側（炉本体側）に設け、シールキャップで炉口を塞いだときに、パージガス供給管とパージガス導入管が接続されるように構成したので、パージガス配管をボートエレベータの昇降スライダ等の可動部分を通す必要がなくなる。従って、配管をボートの動きに追従させるようにフレキシブルにする必要がなくなり、金属製の固定配管で構成することができる。その結果、外部不純ガスのパージガスへの混入を防止することができると共に、配管の損傷による外部へのパージガス漏れも確実に防止することができる。よって、炉内雰囲気を高純度に保つことができて、生成膜の特性向上と腐食防止等の種々の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のボートを挿入する前の状態を示す側断面図である。
【図２】図１のII矢視図である。
【図３】本発明の第１実施形態のボートを挿入した後の状態を示す側断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の要部断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態の要部断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態の要部断面図である。
【図７】本発明で問題とする縦型炉を備えた半導体製造装置の概略斜視図である。
【図８】従来の縦型炉の下部構造の側断面図である。
【図９】従来の縦型炉の下部構造において、パージガスの供給経路の通し方を示す側面図である。
【符号の説明】
２０縦型炉
２５炉口
２１炉本体
３０ボート
３１設置台
３２シールキャップ
３２ａ上面（合わせ面）
３３シールリング
３５回転機構
３６本体部
３７回転軸
３８中心孔
３９回転軸シール
４０連結筒
５０導入ポート
５１パージガス導入管
５２基端開口
５５パージガス供給管
５６先端開口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus that performs diffusion / CVD (chemical vapor deposition) belonging to a pretreatment process among semiconductor manufacturing processes, and more particularly to a furnace opening structure.
[0002]
[Prior art]
An outline of a semiconductor manufacturing apparatus having a vertical furnace will be described with reference to FIG.
[0003]
This semiconductor manufacturing apparatus includes areaction tube 3 inside aheater 2 above the inside of thehousing 1. Thereaction tube 3 is erected vertically with the furnace port (not visible in the figure) facing downward, and there is a furnace port member (inlet flange) (not visible in the figure) below thereaction tube 3. Below that, a boat elevator (elevating mechanism) 4 is provided. Thelift slider 5 of theboat elevator 4 is provided with aseal cap 6 that closes the furnace port member, and a quartz or SiC boat 8 is installed on aninstallation base 7 disposed on theseal cap 6. On theboat 8,wafers 10 to be processed are placed in multiple stages in a horizontal posture.
[0004]
A wafer transfer machine 11 is installed on the side of theboat elevator 4, and acassette stocker 13 is installed on the side of the wafer transfer machine 11. Thecassette stocker 13 can store a required number ofwafer cassettes 14, and loading and unloading of thewafers 10 into and from the semiconductor device is performed in a state in which thewafer cassettes 14 are loaded.
[0005]
When processing thewafer 10, theboat elevator 4 is driven to the ascending side, and theboat 8 on which thewafer 10 is placed is inserted into thereaction tube 3. At that time, theseal cap 6 that rises at the same time finally closes the furnace port member, so that the processing can be started. When the predetermined processing is completed, theboat elevator 4 is driven downward. Then, theseal cap 6 is lowered to open the furnace port, and theboat 8 is pulled out from thereaction tube 3.
[0006]
FIG. 8 shows a detailed example of the lower structure in the case of the CVD apparatus of thevertical furnace 20 arranged in the same manner as the above example. Thefurnace body 21 in this case is provided with aheater 22 on the outer side, and on the inner peripheral side of theheater 22 are provided with outer and innerdouble reaction tubes 23 and 24 serving as reaction chambers. Afurnace port member 26 that forms afurnace port 25 facing downward is provided at the lower end of 24. In the peripheral wall portion of thefurnace port member 26, a furnacegas introduction port 27 and adischarge port 28 are provided. When the furnace gas is introduced from theintroduction port 27, the furnace gas is introduced into theinner reaction tube 24. The gas flows upward, and then passes downward through the gap between theouter reaction tube 23 and theinner reaction tube 24 and is discharged from thedischarge port 28 to the outside.
[0007]
What is indicated byreference numeral 30 is a boat for placing wafers (not shown) horizontally in multiple stages. Theboat 30 can be inserted into and removed from theinner reaction tube 24 and is mounted on aninstallation base 31. Aseal cap 32 is disposed below the installation table 31. Theseal cap 32 hermetically seals thefurnace port 25 via aseal ring 33, and is held on a lift slide (not shown in the figure) of the boat elevator. Amain body portion 36 of therotation mechanism 35 is held below theseal cap 32 so as to move up and down together with theseal cap 32. Arotation shaft 37 of therotation mechanism 35 protrudes upward from themain body 36 and is fixed to theinstallation base 31 through thecenter hole 38 of theseal cap 32. Therefore, theboat 30 can be rotated in the horizontal plane via the installation table 31 by driving therotary shaft 37 with a motor or the like (not shown).
[0008]
Between themain body 36 of therotation mechanism 35 and theseal cap 32, a rotary shaft seal 39 disposed on themain body 36 side of therotation mechanism 35 is separated from theseal cap 32 to keep away from the high temperature atmosphere in the furnace. A connectingcylinder 40 is interposed. Themain body portion 36 and theseal cap 32 of therotation mechanism 35 are connected to each other by joining themain body portion 36 and theseal cap 32 of therotation mechanism 35 to the flanges at both upper and lower ends of the connectingcylinder 40. In this case, the rotary shaft seal 39 is made of a magnetic fluid seal.
[0009]
According to this structure, when the substrate processing gas is introduced into the reaction chamber and the substrate is processed, theheater 22 is driven and therotation mechanism 35 is driven to rotate theboat 30, thereby rotating theinner reaction tube 24. The wafers on theboat 30 inserted into the interior of the boat can be processed uniformly. In this case, by rotating theboat 30, it is possible to improve the uniformity of the film thickness when the film is formed by the CVD method, and to improve the uniformity of the diffusion when the impurity diffusion process is performed by the diffusion method. Can do.
[0010]
By the way, in this type of semiconductor manufacturing apparatus, a corrosive gas is introduced into thevertical furnace 20 to clean thereaction tubes 23 and 24, theboat 30, and the like, and the substrate processing gas is corroded. May contain sexual components. If the treatment time is long, corrosive gas may enter the rotary shaft seal 39 and corrode the rotary shaft seal 39.
[0011]
In order to prevent this, in the above structure, theconnection tube 40 is provided with anintroduction port 50 for introducing an inert gas such as nitrogen gas as a purge gas, and the purge gas is introduced into theconnection tube 40. When purge gas is introduced in this way, the rotary shaft seal 39 can be protected from corrosive gas.
[0012]
FIG. 9 shows a conventional purge gas supply path.
[0013]
Since the purge gas introduction part (connecting cylinder 40) is a movable part that moves up and down together with the boat (not shown in the figure), conventionally, a synthetic resin or metal flexible tube is used as the purgegas introduction pipe 70. Yes. The purgegas introduction pipe 70 is passed along thecable bear 71 together with other wiring systems, and is connected to the purgegas introduction port 50 provided in the connectingcylinder 40 via thelifting slide 5 of theboat elevator 4.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when a flexible tube made of metal or synthetic resin is used as the purge gas introduction pipe as in the prior art, the following problems may occur.
[0015]
That is, in the case of a flexible tube made of synthetic resin, since there is gas permeability, impure gas is mixed into the purge gas, which may enter the reaction tube and contaminate the inside of the reaction tube, or the purge gas may leak out of the piping. . Therefore, it cannot be used when a high purity furnace atmosphere is required.
[0016]
Further, in the case of a metal flexible tube, there is a problem in durability when the deformation is repeated, and there is a possibility that gas leakage occurs due to damage of the tube when used for a long time.
[0017]
In consideration of the above circumstances, the present invention improves the purge gas introduction path for protecting the rotary shaft seal, thereby preventing the entry of external impurity gas into the purge gas and preventing the purge gas from leaking outside. An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing apparatus.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a furnace body in which a boat loaded with a wafer is inserted and withdrawn from a furnace port at the lower end, a seal cap that is lifted and lowered together with a boat installation base by a lifting mechanism to open and close the furnace port, and a lower part than the seal cap. A main body is disposed on the side so as to move up and down together with the seal cap, and a rotating shaft protruding upward passes through the center hole of the seal cap and is fixed to the installation table. A rotating mechanism that rotates inside, and a connecting cylinder interposed between the main body portion of the rotating mechanism and the seal cap so as to separate the rotary shaft seal disposed on the main body portion side of the rotating mechanism from the seal cap. In the semiconductor manufacturing apparatus, the connection cylinder is provided with an introduction port for introducing purge gas into the connection cylinder, and the tip of the purge gas introduction pipe is connected to the introduction port. A base end opening of the purge gas introduction pipe is provided upward at the level of the mating surface with respect to the furnace port of the seal cap, while a purge gas supply pipe is provided on the furnace body side, and a tip opening of the purge gas supply pipe is When the seal cap closes the furnace port, the seal cap is provided in a downward direction at a position that is in airtight communication with the proximal end opening of the purge gas introduction pipe.
[0019]
In this structure, the purge cap supply pipe and the purge gas introduction pipe are connected at the same time as the seal cap rises and closes the furnace body, and the purge gas can be introduced into the connecting cylinder through these pipe lines. In this way, the purge gas pipe is disconnected on the movable side (connecting cylinder side) and the fixed side (furnace body side), and both are connected when the furnace port is closed with the seal cap. There is no need to be flexible to follow the movement of the boat. Further, even when a flexible tube is used, the movement can be extremely reduced.
[0020]
In the present invention, it is preferable to dispose the proximal end opening of the purge gas introduction pipe and the distal end opening of the purge gas supply pipe on the inner side of the seal ring for maintaining the airtightness in the furnace provided on the mating surface of the seal cap and the furnace body. . In this structure, since the communication part of the purge gas introduction pipe and the purge gas supply pipe is located inside the area sealed by the seal ring, even if the purge gas leaks from the communication part, the seal ring brings it out of the furnace. Leakage is prevented.
[0021]
In the present invention, the proximal end opening of the purge gas introduction pipe and the distal end opening of the purge gas supply pipe are arranged outside the seal ring for maintaining the airtightness in the furnace provided on the mating surface of the seal cap and the furnace body. May be. In this structure, since the communicating portion of the purge gas introduction pipe and the purge gas supply pipe is located outside the seal ring, the purge gas introduction pipe and the purge gas supply pipe can be provided outside the furnace, that is, outside the reaction chamber and the seal cap. Therefore, the configuration can be simplified.
[0022]
In the above invention, it is preferable that an O-ring that surrounds only the communicating portion of the base end opening and the front end opening is provided between the peripheral edge joining surfaces of the base end opening of the purge gas introduction pipe and the front end opening of the purge gas supply pipe. In this structure, the airtightness of the communicating portion is maintained by the O-ring.
[0023]
Further, in the above invention, when the peripheral end mating surfaces of the proximal end opening of the purge gas introducing pipe and the distal end opening of the purge gas supply pipe are in contact with each other, the purge gas supply pipe is biased in a direction in which the contact between both the mating faces is strengthened. It is preferable to provide means. In this structure, since the degree of adhesion of the peripheral surface mating surfaces of the communication opening of the purge gas introduction pipe and the purge gas supply pipe can be increased by the urging means, the airtight holding performance of the communication portion is enhanced.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0025]
1 to 3 show a first embodiment, FIG. 1 is a side sectional view showing a state before thefurnace port 25 is closed with aseal cap 32, FIG. 2 is a view taken along arrow II in FIG. 1, and FIG. 3 is a side sectional view showing a state where afurnace port 25 is closed by 32. FIG. Note that the same parts as those described with reference to FIG.
[0026]
As shown in FIG. 1, in the vertical structure of the vertical furnace, a largehorizontal flange 26 a is provided at the lower end of thefurnace port member 26 provided at the lower part of thereaction tubes 23, 24, and aseal cap 32 is provided. The outer diameter of the side is enlarged accordingly. On the other hand, themain body 36 of therotation mechanism 35 and theseal cap 32 are coupled by a connectingcylinder 40, and a purgegas introduction port 50 is provided on the peripheral wall of the connectingcylinder 40.
[0027]
Connected to theintroduction port 50 is a tip of a purgegas introduction pipe 51 configured in a fixed shape. The purgegas introduction pipe 51 extends to the vicinity of the outer periphery of theseal cap 32 and is joined to theseal cap 32 from below. A base end opening 52 of the purgegas introduction pipe 51 is formed on the upper surface (mating surface) 32a of theseal cap 32 in a vertically upward posture. The position of the base end opening 52 is on the inner peripheral side of theseal ring 33 that keeps the airtightness between theseal cap 32 and thefurnace port member 26. As shown in FIG. An O-ring 53 is provided in the annular groove.
[0028]
A purgegas supply pipe 55 is connected to the upper side of thehorizontal flange 26 a provided in thefurnace port member 26. The purgegas supply pipe 55 is also formed of a fixed-shaped pipe, and thetip opening 56 is provided vertically downward on the lower surface (matching surface) of theflange 26a. Thedistal end opening 56 is in airtight communication with the proximal end opening 52 of the purgegas introduction pipe 51 by bringing theupper surface 32a of theseal cap 32 into close contact with the lower surface of theflange 26a on thefurnace port member 26 side. Note that the furnace gas discharge port is not shown in the figure.
[0029]
Next, the operation will be described.
[0030]
In this structure, as shown in FIG. 3, when the boat elevator is driven to raise theboat 30, theseal cap 32 comes into close contact with the lower surface of theflange 26 a of thefurnace port member 26 at the end of the ascending operation, Block it. At the same time, the purgegas supply pipe 55 and the purgegas introduction pipe 51 are connected to each other, and a purge gas introduction path is formed so as to penetrate theseal cap 32, and the purge gas can be introduced into the connectingcylinder 40 through the path. It becomes like this. At that time, since the O-ring 53 is disposed on the peripheral edge mating surface (the contact surface between theseal cap 32 and theflange 26a) so as to surround the communicating portion of the purgegas introduction pipe 51 and the purgegas supply pipe 55, a high airtight connection is achieved. Achieved.
[0031]
As described above, the purge gas pipe line is separated on the movable side (connectingcylinder 40 side) and the fixed side (furnace body 21 side), and when thefurnace port 25 is closed with theseal cap 32, both are connected. The pipe for introducing the purge gas can be disposed without passing through a movable part such as a lift elevator of the boat elevator, and it is not necessary to be flexible so as to follow the movement of theboat 30. Accordingly, it is only necessary to connect a metal fixed pipe to the base end portion of the purgegas supply pipe 55 on the furnacemain body 21 side, and problems associated with the conventional flexible tube can be eliminated. Even when a metal flexible tube is used, there is almost no movement, so there is no risk of leakage due to damage.
[0032]
Further, in this embodiment, since the purgegas introduction pipe 51 and the purgegas supply pipe 55 are communicated with each other inside the area sealed by theseal ring 33, even if the purge gas leaks from the communication portion, Thering 33 can reliably prevent leakage to the outside of the furnace.
[0033]
FIG. 4 shows a main part of the second embodiment.
[0034]
In this structure, a purgegas supply pipe 65 is provided so as to penetrate the peripheral wall of thefurnace port member 26, and the tip of the purgegas supply pipe 65 is bent downward in an L shape. The position of thetip opening 66 is set at the same level as the lower surface (mating surface) of theflange 26a of thefurnace port member 26, and the tip opening 66 of the purgegas supply pipe 65 is brought into close contact with theflange 26a. However, it communicates with the base end opening 52 of the lower purgegas introduction pipe 51. The configuration on the purgegas introduction pipe 51 side is the same as that of the first embodiment. In addition, when the inside of thereaction tubes 23 and 24 is set to a high temperature, if there is an O-ring on the side close to the inside of the furnace, there is a risk of melting with heat, so in this structure, the purgegas supply pipe 65 and theopening 52 of the purgegas introduction pipe 51, The O-ring at the periphery of 66 is omitted. In this case, although the airtightness when circulating the purge gas is lowered, theseal ring 33 is provided on the outer peripheral side, so there is no possibility of leakage outside the furnace.
[0035]
FIG. 5 shows a main part of the third embodiment.
[0036]
In this structure, a purgegas introduction pipe 71 and a purgegas supply pipe 75 are arranged outside the furnace so as to constitute a purge gas introduction path without penetrating theseal cap 32. That is, the purgegas introduction pipe 71 and the purgegas supply pipe 75 are provided outside theseal ring 33 so that both are connected outside theseal ring 33. The tip of the purgegas introduction pipe 71 is connected to the introduction port of the connecting cylinder (not shown) as in the first embodiment. Further, the base end opening 72 of the purgegas introduction pipe 71 is arranged vertically upward at a position substantially at the same level as the upper surface (mating surface) 32 a of theseal cap 32.
[0037]
On the other hand, the front end opening 76 of the purgegas supply pipe 75 is arranged vertically downward at a position substantially at the same level as the lower surface (mating surface) of theflange 26 a of theseal cap 26. When theseal cap 32 is brought into close contact with theflange 26a of thefurnace port member 26, at the same time, the distal end opening 76 of the upper purgegas supply pipe 75 and the proximal end opening 72 of the lower purgegas introduction pipe 71 are communicated with each other. It has become. In this case, an O-ring 73 for maintaining airtightness at the time of connection is arranged on the abutting surface (= the peripheral edge mating surface of the opening) of the purgegas supply pipe 75 and the purgegas introduction pipe 71. In addition, what is shown with the code |symbol 77 is a fixing metal fitting. A fixing fitting is also provided on the purgegas introduction pipe 71 side if necessary.
[0038]
FIG. 6 shows a main part of the fourth embodiment.
[0039]
The structure of the fourth embodiment is a structure in which an element for further enhancing the adhesion of the tip butting surfaces of the purgegas supply pipe 75 and the purgegas introduction pipe 71 is added to the structure of the third embodiment. That is, a spring (biasing means) 83 for urging the upper purgegas supply pipe 75 downward is newly provided, and the peripheral portion of the opening for communicating the purgegas introduction pipe 71 and the purgegas supply pipe 75 by the force of thespring 83. The degree of adhesion of the mating surfaces is increased.
[0040]
In this case, one fixingmember 77 is provided with onespring receiving portion 82, the other spring receiving portion 81 is provided at the lower end of the purgegas supply pipe 75, and acompression spring 83 is interposed between the twospring receiving portions 81, 82. A downward biasing force is applied to the tip of the purgegas supply pipe 75. Then, the lower end position of the purgegas supply pipe 75 is set at a lower level than the lower surface position of theflange 26a by thestopper 84 provided at the lower end of the fixingbracket 77, so that the purgegas introduction pipe 71 is raised and the purgegas supply pipe 75 is moved. Necessary adhesion force is generated between the abutting surfaces when they are abutted against the lower end of the abutment. In this way, by tightly adhering with the force of thespring 83, the airtight holding performance of the communicating portion can be reliably improved.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the purge gas introduction pipe which is the distal end portion of the pipe among the pipes for supplying the purge gas to the connection cylinder is provided on the movable side (connection cylinder side), and the base end of the pipe The purge gas supply pipe, which is a part, is provided on the fixed side (furnace main body side), and when the furnace port is closed with a seal cap, the purge gas supply pipe and purge gas introduction pipe are connected. There is no need to pass a movable part such as an elevating slider. Therefore, it is not necessary to make the pipe flexible so as to follow the movement of the boat, and the pipe can be constituted by a metal fixed pipe. As a result, it is possible to prevent the external impurity gas from being mixed into the purge gas, and to reliably prevent the purge gas from leaking to the outside due to damage to the piping. Therefore, the atmosphere in the furnace can be maintained at a high purity, and various effects such as improvement of the properties of the formed film and prevention of corrosion can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing a state before inserting a boat according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow II in FIG.
FIG. 3 is a side sectional view showing a state after inserting the boat of the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic perspective view of a semiconductor manufacturing apparatus including a vertical furnace which is a problem in the present invention.
FIG. 8 is a side sectional view of a lower structure of a conventional vertical furnace.
FIG. 9 is a side view showing how to pass a purge gas supply path in a lower structure of a conventional vertical furnace.
[Explanation of symbols]
20Vertical furnace 25Furnace 21 Furnacemain body 30Boat 31Installation base 32Seal cap 32a Upper surface (mating surface)
33Seal ring 35Rotating mechanism 36Main body 37 Rotatingshaft 38 Center hole 39Rotating shaft seal 40 Connectingcylinder 50 Introducingport 51 Purgegas introducing tube 52 Base end opening 55 Purgegas supply tube 56 Tip opening

Claims

Translated fromJapanese

下端の炉口よりウェーハを載せたボートが挿入及び引出される炉本体と、
前記炉口を開閉するべく昇降機構によって前記ボートの設置台と共に昇降させられるシールキャップと、
このシールキャップより下側に該シールキャップと共に昇降するよう本体部が配設され、回転軸を駆動することで設置台を水平面内で回転させる回転機構と、前記回転機構の本体部と前記シールキャップとの間に介在された連結筒とを備えた半導体製造装置において、
前記連結筒に、不活性ガスをパージガスとして該連結筒内に導入するための導入ポートを設けると共に、該導入ポートにパージガス導入管の先端を接続して、該パージガス導入管の基端開口を上向きに設け、一方、前記炉本体側にパージガス供給管を設け、該パージガス供給管の先端開口を、前記シールキャップが炉口を塞いだとき前記パージガス導入管の基端開口と気密に連通する位置に下向きに設けたことを特徴とする半導体製造装置。A furnace body into which a boat carrying wafers is inserted and withdrawn from a furnace port at the lower end; and
A seal cap that is lifted and lowered together with the boat installation base by a lifting mechanism to open and close the furnace port;
A main body portion is disposed below the seal cap so as to move up and down together with the seal cap, and a rotation mechanism that rotates the installation base in a horizontal plane by driving a rotation shaft, a main body portion of the rotation mechanism, and the seal cap In a semiconductor manufacturing apparatus provided with a connecting cylinder interposed between
The connection cylinder is provided with an introduction port for introducingan inert gas into the connection cylinderas a purge gas, and the distal end of the purge gas introduction pipe is connected to the introduction port so that the proximal end opening of the purge gas introduction pipe faces upward On the other hand, a purge gas supply pipe is provided on the furnace main body side, and the front end opening of the purge gas supply pipe is in a position where it is in airtight communication with the base end opening of the purge gas introduction pipe when the seal cap closes the furnace port. A semiconductor manufacturing apparatus provided downward.

下端の炉口よりウェーハを載せたボートが挿入及び引出される炉本体と、A furnace body into which a boat carrying wafers is inserted and withdrawn from a furnace port at the lower end; and
前記炉口を開閉するべく昇降機構によって前記ボートの設置台と共に昇降させられるシールキャップと、A seal cap that is lifted and lowered together with the boat installation base by a lifting mechanism to open and close the furnace port;
このシールキャップより下側に該シールキャップと共に昇降するよう本体部が配設され、回転軸を駆動することで設置台を水平面内で回転させる回転機構と、前記回転機構の本体部と前記シールキャップとの間に介在された連結筒とを備えた半導体製造装置において、A main body portion is disposed below the seal cap so as to move up and down together with the seal cap, and a rotation mechanism that rotates the installation base in a horizontal plane by driving a rotation shaft, a main body portion of the rotation mechanism, and the seal cap In a semiconductor manufacturing apparatus provided with a connecting cylinder interposed between
前記連結筒に、不活性ガスをパージガスとして該連結筒内に導入するための導入ポートを設けると共に、該導入ポートにパージガス導入管の先端を接続して、該パージガス導入管の基端開口を上向きに設け、一方、前記炉本体側にパージガス供給管を設け、該パージガス供給管の先端開口を、前記シールキャップが炉口を塞いだとき前記パージガス導入管の基端開口と気密に連通する位置に下向きに設け、前記パージガス供給管の先端開口と前記パージガス導入管の基端開口が、前記炉本体と前記シールキャップを密閉するシールリングの外側に位置することを特徴とする半導体製造装置。The connection cylinder is provided with an introduction port for introducing an inert gas into the connection cylinder as a purge gas, and the distal end of the purge gas introduction pipe is connected to the introduction port so that the proximal end opening of the purge gas introduction pipe faces upward On the other hand, a purge gas supply pipe is provided on the furnace main body side, and the front end opening of the purge gas supply pipe is in a position where it is in airtight communication with the base end opening of the purge gas introduction pipe when the seal cap closes the furnace port. A semiconductor manufacturing apparatus, characterized in that the front end opening of the purge gas supply pipe and the base end opening of the purge gas introduction pipe are located outside a seal ring that seals the furnace body and the seal cap.

下端の炉口よりウェーハを載せたボートが挿入及び引出される炉本体と、A furnace body into which a boat carrying wafers is inserted and withdrawn from a furnace port at the lower end; and
前記炉口を開閉するべく昇降機構によって前記ボートの設置台と共に昇降させられるシールキャップと、A seal cap that is lifted and lowered together with the boat installation base by a lifting mechanism to open and close the furnace port;
このシールキャップより下側に該シールキャップと共に昇降するよう本体部が配設され、回転軸を駆動することで設置台を水平面内で回転させる回転機構と、前記回転機構の本体部と前記シールキャップとの間に介在された連結筒とを備えた半導体製造装置において、A main body portion is disposed below the seal cap so as to move up and down together with the seal cap, and a rotation mechanism that rotates the installation base in a horizontal plane by driving a rotation shaft, a main body portion of the rotation mechanism, and the seal cap In a semiconductor manufacturing apparatus provided with a connecting cylinder interposed between
前記連結筒に、不活性ガスをパージガスとして該連結筒内に導入するための導入ポートを設けると共に、該導入ポートにパージガス導入管の先端を接続して、該パージガス導入管の基端開口を、前記シールキャップの炉口に対する合わせ面レベルに上向きに設け、一方、前記炉本体側にパージガス供給管を設け、該パージガス供給管の先端開口を、前記シールキャップが炉口を塞いだとき前記パージガス導入管の基端開口と気密に連通する位置に下向きに設け、前記パージガス供給管の先端開口と前記パージガス導入管の基端開口が、前記炉本体と前記シールキャップを密閉するシールリングの外側に位置することを特徴とする半導体製造装置。The connection cylinder is provided with an introduction port for introducing an inert gas into the connection cylinder as a purge gas, and the distal end of the purge gas introduction pipe is connected to the introduction port so that the proximal end opening of the purge gas introduction pipe is formed. Provided at the level of the mating surface of the seal cap with respect to the furnace port, while a purge gas supply pipe is provided on the furnace body side, the opening of the purge gas supply pipe is opened, and the purge gas is introduced when the seal cap closes the furnace port. A downward opening is provided at a position in airtight communication with the proximal end opening of the pipe, and the distal end opening of the purge gas supply pipe and the proximal end opening of the purge gas introduction pipe are located outside the seal ring that seals the furnace body and the seal cap. A semiconductor manufacturing apparatus.