JP2003332325A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドア開放時に装置外のエアが待機室に流入す
るのを防止する。 【解決手段】 筐体１１に形成された待機室２８にクリ
ーンエア５９を吹き出すサイドクリーンユニット５０
と、待機室２８に吹き出されたクリーンエア５９と窒素
ガス噴出ノズル６０から吹き出された窒素ガス６２とを
サイドクリーンユニット５０に戻す循環ダクト５５と、
筐体１１に開閉可能に取り付けられたメンテナンス用ド
ア４８とを備えている熱処理装置１０において、メンテ
ナンス用ドア４８の開放時、クリーンエア５９がサイド
クリーンユニット５０から吹き出されて待機室２８が正
圧に維持され、循環ダクト５５はダンパ５８で閉じられ
る。 【効果】 メンテナンス用ドアの開放時に待機室が正圧
に維持されることにより、熱処理装置外のエアが待機室
に流入するのを防止できるため、パーティクルの待機室
への侵入を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
関し、特に、パーティクルによる汚染防止技術に係り、
例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の
製造方法において半導体素子を含む半導体集積回路が作
り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に熱
処理（thermal treatment ）を施す熱処理装置（furnac
e ）に利用して有効なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣの製造方法においてウエハに絶縁膜
や金属膜等のＣＶＤ膜を形成したり不純物を拡散したり
する熱処理工程には、熱処理装置が広く使用されてい
る。従来のこの種の熱処理装置においては、ウエハの表
面を汚染しＩＣの製造方法の歩留りに悪影響を及ぼすパ
ーティクル（塵埃）を抑えるために、筐体の内部室にク
リーンエアを吹き出すクリーンユニットが設置されてお
り、クリーンユニットから筐体の内部室に吹き出された
クリーンエアは、例えば、ダウンブローに流れるように
設定されている。一般に、クリーンユニットの吸込口は
筐体の上面に配置されており、熱処理装置が設置された
クリーンルームの天井の直下の雰囲気を取り込むように
なっている。

【０００３】ところで、ウエハを収容して搬送するため
のキャリア（搬送治具）としては、互いに対向する一対
の面が開口された略立方体の箱形状に形成されているオ
ープンカセットと、一つの面が開口された略立方体の箱
形状に形成され開口面にキャップが着脱自在に装着され
ているＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、
ポッドという。）とがある。ウエハのキャリアとしてポ
ッドが使用される場合には、ウエハが密閉された状態で
搬送されることになるため、周囲の雰囲気にパーティク
ル等が存在していたとしてもウエハの清浄度（クリーン
度）は維持することができる。したがって、昨今はウエ
ハに作り込まれる集積回路の微細化が進むにつれ、ポッ
ドが使用される場合が増加して来ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポッド
の使用に伴ってクリーンルームのクリーン度が緩和され
た場合には、熱処理装置のメンテナンス用ドアが開放さ
れた際に、クリーン度の低下したクリーンルームの雰囲
気が熱処理装置の筐体の内部室に流入することにより、
クリーン度を高く維持した筐体の内部室のクリーン度が
低下するため、パーティクルのウエハへの付着が発生し
てしまう。

【０００５】本発明の目的は、メンテナンス用ドアの開
放時に筐体の外部の雰囲気がメンテナンス用出入口から
筐体の内部室に流入するのを防止することができる半導
体製造装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体製造
装置は、クリーンルームに設置される半導体製造装置で
あって、筐体の内部室にクリーンエアを吹き出すクリー
ンユニットと、前記筐体の内部室に吹き出されたクリー
ンエアの少なくとも一部を前記クリーンユニットに戻す
循環ダクトと、前記クリーンルームの雰囲気を前記クリ
ーンユニットに導入するインテークダクトと、前記筐体
のメンテナンス用出入口に開閉可能に取り付けられたメ
ンテナンス用ドアとを備えている半導体製造装置におい
て、前記メンテナンス用ドアが開放された時には、前記
インテークダクトから雰囲気を前記クリーンユニットへ
導入するとともに、前記循環ダクトを閉じることを特徴
とする。

【０００７】前記した手段によれば、メンテナンス用ド
アが開放された時には筐体の内部室が正圧に維持するこ
とができるため、筐体の外部の雰囲気がメンテナンス用
出入口から筐体の内部室に流入するのを防止することが
できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に即して説明する。

【０００９】本実施の形態において、本発明に係る半導
体製造装置は、図１〜図４に示されているように、熱処
理装置として構成されており、熱処理装置１０はＩＣの
製造工場のクリーンルーム（設置空間だけが図示されて
いる。）１に設置される。熱処理装置１０は気密室構造
に構築された筐体１１を備えており、筐体１１のベース
１２はクリーンルーム１のグレーチング２の上に設置さ
れている。この熱処理装置１０においては、ウエハ３を
収容して搬送するためのキャリアとしては、クリーンル
ーム１のクリーン度を緩和可能なポッド４が使用されて
いる。

【００１０】図１および図４に示されているように、筐
体１１の正面の下部にはポッド４を筐体１１内に搬入搬
出するためのポッド搬入搬出ポート（以下、ポッドポー
トという。）１３が構築されており、ポッドポート１３
に対応する筐体１１の正面壁にはフロントシャッタ（図
示せず）によって開閉されるポッド搬入搬出口１４が開
設されている。ポッドポート１３に対してはポッド４が
工程内搬送装置（図示せず）によって搬入搬出されるよ
うになっている。筐体１１の内部の正面壁のポッドポー
ト１３の上方には複数個のポッド４を保管するバッファ
棚１５が、左右方向に一杯に水平に敷設されている。

【００１１】筐体１１内の最前部にはポッド移載装置設
置室１６が設定されており、この設置室１６にはスカラ
形ロボット（selective compliance assembly robot ar
m 。ＳＣＡＲＡ）によって構成されたポッド移載装置１
７が設置されている。ポッド移載装置１７はポッドポー
ト１３、バッファ棚１５、後記する回転棚１９およびウ
エハローディングポート２５間でポッド４を搬送するよ
うに構成されている。筐体１１の内部空間におけるポッ
ド移載装置設置室１６の後方の上部には回転棚設置室１
８が設定されており、この設置室１８には回転棚１９が
設置されている。回転棚１９は複数個のポッド４を保管
するように構成されている。すなわち、回転棚１９は棚
板２０が複数段、モータ等の間欠回転駆動装置（図示せ
ず）によって一方向にピッチ送り回転される回転軸２１
に上下方向に配されて水平に固定されており、棚板２０
に保管されたポッド４が正面の位置に回転軸２１のピッ
チ送り回転によって順次送られるようになっている。

【００１２】筐体１１の内部空間におけるポッド移載装
置設置室１６の後方の下部には、ポッド移載装置設置室
１６の後方空間を上下および前後に仕切る水平壁部２３
と垂直壁部２４とからなる隔壁２２が構築されており、
隔壁２２の水平壁部２３の上には回転棚１９が設置され
ている。隔壁２２の垂直壁部２４における筐体１１の回
転棚１９の下側には、ウエハ３をローディングおよびア
ンローディングするためのポート（以下、ウエハポート
という。）２５が一対、垂直方向上下で対向するように
それぞれ設定されている。垂直壁部２４の上下のウエハ
ポート２５、２５に対応する位置にはウエハ３を出し入
れするためのウエハ搬入搬出口２６、２６がそれぞれ開
設されており、両ウエハ搬入搬出口２６、２６にはポッ
ド４のキャップを着脱してポッド４を開閉する一対のポ
ッドオープナ２７、２７がそれぞれ設置されている。

【００１３】図１および図４に示されているように、隔
壁２２の後方の空間にはボート３２がプロセスチューブ
３５への搬入搬出に対して待機する待機室２８が設定さ
れており、待機室２８の前側の空間にはウエハ移載装置
２９が設置されている。ウエハ移載装置２９はウエハポ
ート２５とボート３２との間でウエハ３を搬送してポッ
ド４およびボート３２に受け渡すように構成されてい
る。待機室２８の後側の空間にはボートエレベータ３０
が垂直に設置されており、ボートエレベータ３０はボー
ト３２を支持したシールキャップ３１を垂直方向に昇降
させるように構成されている。すなわち、シールキャッ
プ３１はマニホールド３６を介してプロセスチューブ３
５をシール可能な円盤形状に形成されており、シールキ
ャップ３１の上にはボート３２が垂直に立脚されてい
る。ボート３２は被処理基板としてのウエハ３を多数
枚、中心を揃えて水平に配置した状態で保持するように
構成されており、シールキャップ３１のボートエレベー
タ３０による昇降によってプロセスチューブ３５の処理
室３４に対して搬入搬出されるようになっている。

【００１４】図１および図３に示されているように、筐
体１１の後端部における上部にはプロセスチューブ設置
室３３が設定されており、プロセスチューブ設置室３３
には処理室３４を形成するプロセスチューブ３５がマニ
ホールド３６を介して垂直に立脚され待機室２８の上に
設置されている。マニホールド３６には処理室３４に原
料ガスやパージガス等を導入するためのガス導入管３７
と、処理室３４を真空排気するための排気管３８が接続
されている。プロセスチューブ３５の外側にはヒータユ
ニット３９が同心円に配されて筐体１１に支持されてお
り、ヒータユニット３９は処理室３４を全体にわたって
均一または所定の温度分布を維持するように加熱するよ
うに構成されている。

【００１５】図２および図４に示されているように、回
転棚設置室１８の回転棚１９の後方の片隅にはクリーン
ユニット４０が設置されている。クリーンユニット４０
はパーティクルを捕集するフィルタ４１とファン４２と
ダクト部４３とを備えており、フィルタ４１が回転棚設
置室１８に露出するとともに、ファン４２およびダクト
部４３の下流側になるように構成されている。ダクト部
４３の吸込口は筐体１１の上面において開口されてい
る。図１、図３および図４に示されているように、ポッ
ド移載装置設置室１６の下部にはフロント排気ファン４
４が一対、左右に並べられて設置されている。図１およ
び図３に示されているように、筐体１１のベース１２に
おけるポッド移載装置設置室１６に接する領域には、多
数個の吹出口４５がグレーチング２の下方空間に連通す
るように開設されている。したがって、クリーンユニッ
ト４０から回転棚設置室１８に吹き出されたクリーンエ
ア４６は、ポッド移載装置設置室１６を下方に流れて吹
出口４５群からグレーチング２の下方空間へ排気される
ようになっている。

【００１６】図１、図３および図５に示されているよう
に、待機室２８の背面壁にはメンテナンス用出入口４７
が大きく開設されており、メンテナンス用出入口４７に
はメンテナンス用ドア４８が適宜に開閉し得るように設
置されている。

【００１７】図３および図４に示されているように、待
機室２８の左側の側面にはサイドクリーンユニット５０
が垂直に配置されて、略全面をカバーするように設備さ
れている。サイドクリーンユニット５０はパーティクル
を捕集するフィルタ５１と複数のファン５２とダクト部
５３とを備えており、フィルタ５１が待機室２８に露出
するとともに、ファン５２群およびダクト部５３の下流
側になるように構成されている。ダクト部５３は一方に
おいて、図２および図４に示された導入経路としてのイ
ンテークダクト５４に接続されており、インテークダク
ト５４は筐体１１の上面においてクリーンルーム１に開
口されている。インテークダクト５４はダンパ（図示せ
ず）によって適宜に開閉されるように構成されている。
ダクト部５３は他方において、循環ダクト５５に接続さ
れており、図１および図４に示されているように、循環
ダクト５５の吸込口５６は待機室２８の下部において開
口されている。循環ダクト５５の吸込口５６には循環フ
ァン５７が設置されているとともに、循環ファン５７の
上流側にはダンパ５８が設置されている。

【００１８】図３に示されているように、待機室２８の
後部のサイドクリーンユニット５０側の隅には冷却用窒
素ガス６２を噴出する噴出ノズル６０が複数本、一列に
並べられて垂直に立脚されている。また、図示しない
が、サイドクリーンユニット５０の背面側には窒素ガス
６２を供給する供給ポートが開設されている。図３、図
４および図５に示されているように、待機室２８の後側
の右隅にはリア排気ファン６１が垂直に設置されてい
る。

【００１９】次に、前記構成に係る熱処理装置の作用を
説明する。

【００２０】図１に示されているように、ポッドポート
１３に供給されたポッド４はポッド搬入搬出口１４から
ポッド移載装置設置室１６へポッド移載装置１７によっ
て搬入される。図１および図２に示されているように、
搬入されたポッド４は回転棚１９の指定された位置にポ
ッド移載装置１７によって適宜に搬送されて一時的に保
管される。回転棚１９に保管されたポッド４はポッド移
載装置１９によって適宜にピックアップされて、上下の
うちの指定されたウエハポート２５に搬送され、図１お
よび図３に示されているように、載置台に移載される。

【００２１】ウエハポート２５の載置台に移載されたポ
ッド４はポッドオープナ２７によってキャップを外され
て開放される。この一方のウエハポート２５におけるポ
ッドオープナ２７による開放作業の間に、他方のウエハ
ポート２５には別のポッド４がポッド移載装置１７によ
って回転棚１９からピックアップされて移載される。し
たがって、ポッド移載装置１７は上下のウエハポート２
５と回転棚１９との間、並びに、回転棚１９とポッドポ
ート１３との間をきわめて効率よく移動して稼働するこ
とになる。

【００２２】ウエハポート２５においてポッド４が開放
されると、ポッド４に収納された複数枚のウエハ３はウ
エハ移載装置２９によってボート３２に移載されて装填
（チャージング）される。この際、ボート３２がバッチ
処理するウエハ３の枚数（例えば、百枚〜百五十枚）は
一台のポッド４に収納されたウエハ３の枚数（例えば、
二十五枚）よりも何倍も多いため、複数台のポッド４が
上下のウエハポート２５、２５にポッド移載装置１７に
よって交互に繰り返し供給されることになる。

【００２３】予め指定された枚数のウエハ３が上下のウ
エハポート２５、２５からボート３２に移載されると、
ボート３２はボートエレベータ３０によって上昇されて
プロセスチューブ３５の処理室３４に搬入される。ボー
ト３２が上限に達すると、ボート３２を保持したシール
キャップ３１の上面の周辺部がプロセスチューブ３５を
シール状態に閉塞するため、処理室３４は気密に閉じら
れた状態になる。

【００２４】プロセスチューブ３５の処理室３４が気密
に閉じられた状態で、所定の真空度に排気管３８によっ
て真空排気され、ヒータユニット３９によって所定の温
度に加熱され、所定の原料ガスがガス導入管３７によっ
て所定の流量だけ供給される。これにより、所定のＣＶ
Ｄ膜がウエハ３に形成される。ちなみに、取り扱う膜種
によって異なるが、例えば、処理時間は約１時間〜２時
間になる。

【００２５】そして、予め設定された処理時間が経過す
ると、ボート３２がボートエレベータ３０によって下降
されることにより、処理済みウエハ３を保持したボート
３２が待機室２８における元の待機位置に搬出（ボート
アンローディング）される。ボート３２のプロセスチュ
ーブ３５の処理室３４への搬入搬出作業および処理作業
の間に、ポッドポート１３や回転棚１９においてはポッ
ド４の搬入搬出作業や移送作業が同時に進行される。

【００２６】待機室２８に搬出されたボート３２の処理
済みウエハ３はボート３２からウエハ移載装置２９によ
ってピックアップされてウエハポート２５に搬送され、
ウエハポート２５に予め搬送されてキャップを外されて
開放された空のポッド４に収納される。続いて、ポッド
４がポッドオープナ２７によって閉じられた後に、処理
済みのウエハ３が収納されたポッド４は回転棚１９の指
定された位置にポッド移載装置１７によって搬送されて
一時的に保管される。処理済みウエハ３を収納したポッ
ド４は回転棚１９からポッドポート１３へポッド移載装
置１７によって搬送される。ポッドポート１３に移載さ
れたポッド４は次工程へ搬送される。

【００２７】以降、前述した作用が繰り返されてウエハ
３が熱処理装置１０によってバッチ処理されて行く。

【００２８】以上のバッチ処理が実施されている際にお
いては、図４に示されているように、筐体１１の回転棚
設置室１８にはクリーンエア４６がクリーンユニット４
０から吹き出されて、ポッド移載装置設置室１６にダウ
ンブローに流される。このダウンブローに流れるクリー
ンエア４６により、ポッド４の表面に付着したパーティ
クルやポッド移載装置１７の稼働によって発生するパー
ティクル等がクリーンエア４６によって吹き落とされ
て、吹出口４５からクリーンルーム１のグレーチング２
の下方空間に排出される。

【００２９】他方、筐体１１の待機室２８には不活性ガ
スとしての窒素ガス６２が窒素ガス噴出ノズル６０やサ
イドクリーンユニット５０の背面側の図示しない供給ポ
ートから供給される。待機室２８に供給された窒素ガス
６２は、サイドクリーンユニット５０によって待機室２
８の下部に開設された吸込口５６から循環ダクト５５に
吸い込まれ、サイドクリーンユニット５０に戻され、待
機室２８に循環される。この窒素ガス６２の循環によ
り、待機室２８における熱処理済みのウエハ３や装脱作
業中のウエハ３の自然酸化が防止されるとともに、熱処
理済みのウエハ３が冷却される。

【００３０】ところで、前述した熱処理が繰り返して実
施されると、ボート３２や処理室３４の表面に反応生成
物等が堆積するため、メンテナンス作業がボート３２や
プロセスチューブ３５等について定期または不定期に実
施される。このメンテナンス作業に際して、図５に示さ
れているように、メンテナンス用ドア４８が開かれる
と、窒素ガス６２の待機室２８への供給は停止される
が、クリーンルーム１の雰囲気がサイドクリーンユニッ
ト５０に取り込まれて浄化されたクリーンエア５９が待
機室２８にサイドクリーンユニット５０によって吹き出
される。この際、循環ファン５７が停止されるととも
に、循環ダクト５５の吸込口５６がダンパ５８によって
閉じられる。このサイドクリーンユニット５０からのク
リーンエア５９の吹き出しによって待機室２８はクリー
ンルーム１の内圧よりも高い正圧になるため、クリーン
エア５９はメンテナンス用出入口４７から緩やかに吹き
出す。したがって、クリーンルーム１の雰囲気はメンテ
ナンス用出入口４７からは待機室２８に流入しないた
め、待機室２８のクリーン度がクリーンルーム１の雰囲
気のクリーン度に影響されることはない。

【００３１】ここで、メンテナンス作業に際して、循環
ファン５７が停止されると、循環ダクト５５によるクリ
ーンエア５９の循環は抑制されるが、サイドクリーンユ
ニット５０のファン５２の吸引力が循環ダクト５５の吸
込口５６に作用することにより、クリーンルーム１の雰
囲気のメンテナンス用出入口４７から待機室２８への流
入現象を招いてしまう。本実施の形態においては、メン
テナンス作業に際しては、循環ダクト５５の吸込口５６
がダンパ５８によって閉じられるため、サイドクリーン
ユニット５０のファン５２の吸引力によるクリーンルー
ム１の雰囲気の待機室２８への流入現象は防止される。

【００３２】ちなみに、メンテナンス作業の前に、待機
室２８で循環する窒素ガス６２は図示しない開放バルブ
から待機室２８の外部へ排気される。

【００３３】前記実施の形態によれば、次の効果が得ら
れる。

【００３４】1) メンテナンス作業に際して、待機室を
正圧に維持することにより、待機室の外部のエアが待機
室に流入するのを防止することができるため、待機室に
パーティクルが侵入するのを防止することができ、パー
ティクルによるウエハの汚染を防止することができる。

【００３５】2) メンテナンス作業時のパーティクルに
よるウエハの汚染を防止することにより、ＩＣの製造方
法の歩留りの低下を防止することができるため、ＩＣの
製造方法のスループットを高めることができる。

【００３６】3) メンテナンス作業時のパーティクルに
よるウエハの汚染を防止することにより、クリーンルー
ムのクリーン度の厳格性を相対的に緩和することができ
るため、熱処理装置のランニングコストを大幅に低減す
ることができ、ひいてはＩＣの製造コストを大幅に低減
することができる。

【００３７】4) 待機室に窒素ガスを循環させることに
より、待機室におけるウエハの自然酸化を防止すること
ができるため、熱処理装置およびＩＣの製造方法のスル
ープットを高めることができる。

【００３８】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変
更が可能であることはいうまでもない。

【００３９】例えば、待機室への窒素ガスの循環は省略
してもよい。

【００４０】前記実施の形態ではバッチ式縦形熱処理装
置の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、
バッチ式縦形拡散装置等の半導体製造装置全般に適用す
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、
メンテナンス用ドアの開放時に筐体外部の雰囲気がメン
テナンス用出入口から筐体の内部に流入するのを防止す
ることができるため、パーティクルの侵入を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である熱処理装置を示す
一部省略側面断面図である。

【図２】回転棚を通る平面断面図である。

【図３】ウエハポートを通る平面断面図である。

【図４】クリーンエアの流れを示す模式的な斜視図であ
る。

【図５】ドア開放時のエアの流れを示す模式的な一部省
略斜視図である。

【符号の説明】

１…クリーンルーム、２…グレーチング、３…ウエハ
（基板）、４…ポッド（ウエハキャリア）、１０…熱処
理装置（半導体製造装置）、１１…筐体、１２…ベー
ス、１３…ポッドポート（ポッド搬入搬出ポート）、１
４…ポッド搬入搬出口、１５…バッファ棚、１６…ポッ
ド移載装置設置室、１７…ポッド移載装置、１８…回転
棚設置室、１９…回転棚、２０…棚板、２１…回転軸、
２２…隔壁、２３…水平壁部、２４…垂直壁部、２５…
ウエハポート、２６…ウエハ搬入搬出口、２７…ポッド
オープナ、２８…待機室、２９…ウエハ移載装置、３０
…ボートエレベータ、３１…シールキャップ、３２…ボ
ート、３３…プロセスチューブ設置室、３４…処理室、
３５…プロセスチューブ、３６…マニホールド、３７…
ガス導入管、３８…排気管、３９…ヒータユニット、４
０…クリーンユニット、４１…フィルタ、４２…ファ
ン、４３…ダクト部、４４…排気ファン、４５…吹出
口、４６…クリーンエア、４７…メンテナンス用出入
口、４８…メンテナンス用ドア、５０…サイドクリーン
ユニット、５１…フィルタ、５２…ファン、５３…ダク
ト部、５４…インテークダクト（導入経路）、５５…循
環ダクト、５６…吸込口、５７…循環ファン、５８…ダ
ンパ、５９…クリーンエア、６０…窒素ガス噴出ノズ
ル、６１…リア排気ファン、６２…窒素ガス。

フロントページの続き (72)発明者 梅川 純史 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 Ｆターム(参考） 5F045 BB14 DP19 EB05 EB08 EE14 EE20 EG09 EG10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クリーンルームに設置される半導体製造
   装置であって、筐体の内部室にクリーンエアを吹き出す
   クリーンユニットと、前記筐体の内部室に吹き出された
   クリーンエアの少なくとも一部を前記クリーンユニット
   に戻す循環ダクトと、前記クリーンルームの雰囲気を前
   記クリーンユニットに導入する導入経路と、前記筐体の
   メンテナンス用出入口に開閉可能に取り付けられたメン
   テナンス用ドアとを備えている半導体製造装置におい
   て、前記メンテナンス用ドアが開放された時には前記導
   入経路からクリーンルームの雰囲気を前記クリーンユニ
   ットへ導入するとともに、前記循環ダクトを閉じること
   を特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 前記メンテナンス用ドアの閉鎖時には、
   不活性ガスが前記筐体の内部室に供給され、前記循環ダ
   クトが開かれることを特徴とする請求項１に記載の半導
   体製造装置。