JP2010147499A - 基板処理装置、ポッド開閉装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リードタイムを短縮し、スループットを高める基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置において、垂直方向に複数段設置されたウエハローディングポート１３と、ウエハローディングポートに載置されたポッド１０のキャップを開閉する際にキャップを水平方向に個別に移動させる、ウエハローディングポートそれぞれに設けられたポッドオープナ２０と、を有し、夫々のポッドオープナ２０がキャップの垂直方向の幅よりも小さい間隔となるように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置、ポッド開閉装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法に関する。
特に、ポッドを開閉する技術に係り、例えば、半導体素子を含む半導体集積回路を作り込まれる基板としての半導体ウエハ（以下、ウエハという。）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バッチ式縦形拡散・ＣＶＤ装置およびこれを使用して成膜したり不純物を拡散したりする基板処理方法並びに半導体装置を製造する方法に利用して有効なものに関する。

基板処理装置の一例であるバッチ式縦形拡散・ＣＶＤ装置（以下、半導体製造装置という。）においては、未処理のウエハがキャリア（ウエハ収納容器）に収納された状態で半導体製造装置の外部から搬入される。
従来のこの種のキャリアとして、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は維持することができる。したがって、半導体製造装置が設置されるクリーンルーム内の清浄度をあまり高く設定する必要がなくなるため、クリーンルームに要するコストを低減することができる。
そこで、最近の半導体製造装置においてはウエハのキャリアとしてポッドが使用されて来ている。

ウエハのキャリアとしてポッドを使用した半導体製造装置においては、キャップを開閉するに際して筐体内およびポッド内のウエハの清浄度を維持しつつウエハをポッドに対して出し入れ可能とするポッド開閉装置（以下、ポッドオープナという。）が、設置されている。
従来のこの種のポッドオープナとして、特許文献１に開示されているものがある。すなわち、このポッドオープナはウエハローディングポートに設置されており、ウエハローディングポートに載置されたポッドのキャップを摩擦係合によって固定するクロージャを備えており、クロージャがキャップを固定した状態で下降することによりポッドを開放するように構成されている。

特開平８−２７９５４６号公報

しかしながら、従来の半導体製造装置においては、ウエハローディングポートが一つだけしか設定されていないことにより、ウエハの移載時間にポッドの入替え時間が算入されることになるため、半導体製造装置全体としての処理時間が長くなり、半導体製造装置のスループットが低下するという問題点がある。

本発明の目的は、スループットを高めることができる基板処理装置、ポッド開閉装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
複数枚の基板を収納し開閉自在なキャップを有するポッドに対して前記基板を出し入れする、垂直方向に複数段設置された基板ローディングポートと、前記基板ローディングポートに載置された前記ポッドの前記キャップを開閉する際に前記キャップを水平方向に個別に移動させる前記基板ローディングポートそれぞれに設けられた開閉装置と、を有し、夫々の前記開閉装置が、前記キャップの垂直方向の幅よりも小さい間隔となるように配置されている基板処理装置を特徴とする。

前記した手段によれば、スループットを高めることができる。

本発明の一実施の形態である半導体製造装置を示す概略斜視図である。 ポッドオープナを示す正面側から見た斜視図である。 そのポッド載置状態を示す斜視図である。 ポッドオープナを示す背面側から見た一部省略斜視図である。 図４の省略したＶ部を示す斜視図である。 マッピング装置を示す各平面断面図であり、（ａ）は待機中を示し、（ｂ）は作動中を示している。 本発明の第一の実施の形態であるウエハ装填脱装方法を示すシーケンス図である。 本発明の第二の実施の形態であるウエハ装填脱装方法を示すシーケンス図である。 本発明の第三の実施の形態であるウエハ装填脱装方法を示すシーケンス図である。 本発明の第四の実施の形態であるウエハ装填脱装方法を示すシーケンス図である。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係る基板の搬送方法、基板処理方法および半導体装置の製造方法は、図１に示されているように半導体製造装置すなわちバッチ式縦形拡散・ＣＶＤ装置に使用される。
図１に示されている半導体製造装置１は気密室構造に構築された筐体２を備えている。筐体２内の一端部（以下、後端部とする。）の上部にはヒータユニット３が垂直方向に据え付けられており、ヒータユニット３の内部にはプロセスチューブ４が同心に配置されている。
プロセスチューブ４にはプロセスチューブ４内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５と、プロセスチューブ４内を真空排気するための排気管６とが接続されている。
筐体２の後端部の下部にはエレベータ７が設置されており、エレベータ７はプロセスチューブ４の真下に配置されたボート８を垂直方向に昇降させるように構成されている。
ボート８は多数枚のウエハ９を中心を揃えて水平に配置した状態で支持して、プロセスチューブ４の処理室に対して搬入搬出するように構成されている。

筐体２の正面壁にはポッド出し入れ口（図示せず）が開設されており、ポッド出し入れ口はフロントシャッタによって開閉されるようになっている。ポッド出し入れ口にはポッド１０の位置合わせを実行するポッドステージ１１が設置されており、ポッド１０はポッド出し入れ口を通してポッドステージ１１に出し入れされるようになっている。

筐体２内の前後方向の中央部の上部には回転式のポッド棚１２が設置されており、回転式のポッド棚１２は合計八個のポッド１０を保管するように構成されている。すなわち、回転式のポッド棚１２は略卍形状に形成された棚板が上下二段に配置されて水平面内で回転自在に支承されており、モータ等の間欠回転駆動装置（図示せず）によってピッチ送り的に一方向に回転されるようになっている。
筐体２内のポッド棚１２の下側には基板としてのウエハ９を払い出す（ローディングする）ためのウエハローディングポート１３が一対、垂直方向に上下二段に配置されて設置されており、両ウエハローディングポート１３、１３には後記するポッドオープナ２０がそれぞれ設置されている。
なお、便宜上、図１においてはポッド棚は合計八個のポッドを保管するように図示されているが、最大十六個のポッドを保管することができる。

筐体２内のポッドステージ１１とポッド棚１２およびウエハローディングポート１３との間にはポッド搬送装置１４が設置されており、ポッド搬送装置１４はポッドステージ１１とポッド棚１２およびウエハローディングポート１３との間およびポッド棚１２とウエハローディングポート１３との間でポッド１０を搬送するように構成されている。
また、ウエハローディングポート１３とボート８との間にはウエハ移載装置１５が設置されており、ウエハ移載装置１５はウエハローディングポート１３とボート８との間でウエハ９を搬送するように構成されている。

上下のウエハローディングポート１３、１３に設置されたポッドオープナ２０、２０は同一に構成されているため、ポッドオープナ２０の構成については上段のウエハローディングポート１３に設置されたものについて説明する。

図１に示されているように、ポッドオープナ２０は筐体２内においてウエハローディングポート１３とウエハ移載装置１５とを仕切るように垂直に立脚された側壁をなすベース２１を備えており、図２および図３に示されているように、ベース２１にはポッド１０のキャップ１０ａと若干大きめに相似する四角形に形成されたウエハ出入口２２が開設されている。
なお、ベース２１は上下のポッドオープナ２０、２０で共用されているため、ベース２１には上下で一対のウエハ出入口２２、２２が垂直方向で縦に並ぶように開設されている。

図２に示されているように、ベース２１のウエハローディングポート１３側の主面（以下、正面とする。）におけるウエハ出入口２２の下側にはアングル形状の支持台２３が水平に固定されており、支持台２３の平面視の形状は一部が切り欠かれた略正方形の枠形状に形成されている。
支持台２３の上面には一対のガイドレール２４、２４がベース２１の正面と平行方向（以下、左右方向とする。）に配置されて、ベース２１の正面と直角方向（以下、前後方向とする。）に延在するように敷設されており、左右のガイドレール２４、２４には載置台２７が複数個のガイドブロック２５を介して前後方向に摺動自在に支承されている。載置台２７は支持台２３の上面に据え付けられたエアシリンダ装置２６によって前後方向に往復移動されるようになっている。

図２に示されているように、載置台２７は一部が切り欠かれた略正方形の枠形状に形成されており、載置台２７の上面には位置決めピン２８が三本、正三角形の頂点に配置されて垂直に突設されている。三本の位置決めピン２８はポッド１０が図３に示されているように載置台２７の上に載置された状態において、ポッド１０の下面に没設された三箇所の位置決め凹部（図示せず）に嵌入するようになっている。

図４に示されているように、ベース２１のウエハ移載装置１５側の主面（以下、背面とする。）におけるウエハ出入口２２の下側には、ガイドレール３０が左右方向に水平に敷設されており、ガイドレール３０にはアングル形状に形成された左右方向移動台３１が左右方向に往復移動し得るように摺動自在に支承されている。
左右方向移動台３１の垂直部材にはエアシリンダ装置３２が左右方向に水平に据え付けられており、エアシリンダ装置３２のピストンロッド３２ａの先端はベース２１に固定されている。すなわち、左右方向移動台３１はエアシリンダ装置３２の往復作動によって左右方向に往復駆動されるようになっている。

図５に示されているように、左右方向移動台３１の水平部材の上面には一対のガイドレール３３、３３が左右に配されて前後方向に延在するように敷設されており、両ガイドレール３３、３３には前後方向移動台３４が前後方向に往復移動し得るように摺動自在に支承されている。前後方向移動台３４の片側端部にはガイド孔３５が左右方向に延在するように開設されている。
左右方向移動台３１の一側面にはブラケット３６が固定されており、ブラケット３６にはロータリーアクチュエータ３７が垂直方向上向きに据え付けられている。ロータリーアクチュエータ３７のアーム３７ａの先端に垂直に立脚されたガイドピン３８は前後方向移動台３４のガイド孔３５に摺動自在に嵌入されている。すなわち、前後方向移動台３４はロータリーアクチュエータ３７の往復回動によって前後方向に往復駆動されるように構成されている。

前後方向移動台３４の上面にはブラケット３９が垂直に立脚されており、ブラケット３９の正面にはウエハ出入口２２に若干大きめに相似する長方形の平盤形状に形成されたクロージャ４０が垂直に固定されている。つまり、クロージャ４０は前後方向移動台３４によって前後方向に往復移動されるようになっているとともに、左右方向移動台３１によって左右方向に往復移動されるようになっている。そして、クロージャ４０は前進移動してそのベース側を向いた主面（以下、正面とする。）がベース２１の背面に当接することに
よりウエハ出入口２２を閉塞し得るようになっている。
なお、図５および図６に示されているように、ベース２１の正面におけるウエハ出入口２２の周りには、ポッド１０の押し付け時にポッド１０のウエハ出し入れ口およびベース２１のウエハ出入口２２をシールするパッキン５４が敷設されている。
クロージャ４０の正面における外周縁近傍には、クロージャ４０の押し付け時にベース２１のウエハ出入口２２をシールするためのパッキン５５が敷設されている。クロージャ４０の正面における外周縁のパッキン５５の内側には、キャップ１０ａに付着した異物がウエハ移載装置１５の設置室側へ侵入するのを防止するためのパッキン５６が敷設されている。

図４に示されているように、クロージャ４０の上下方向の中心線上には、一対の解錠軸４１、４１が左右に配置されて前後方向に挿通されて回転自在に支承されている。両解錠軸４１、４１におけるクロージャ４０のベースと反対側の主面（以下、背面とする。）側の端部には一対のプーリー４２、４２が固定されており、両プーリー４２、４２間には連結片４４を有するベルト４３が巻き掛けられている。クロージャ４０の背面における一方のプーリー４２の上側にはエアシリンダ装置４５が水平に据え付けられており、エアシリンダ装置４５のピストンロッドの先端はベルト４３の連結片４４に連結されている。すなわち、両解錠軸４１、４１はエアシリンダ装置４５の伸縮作動によって往復回動されるようになっている。
図２に示されているように、両解錠軸４１、４１のクロージャ４０の正面側の端部にはキャップ１０ａの錠前（図示せず）に係合する係合部４１ａが直交して突設されている。

図２に示されているように、クロージャ４０の正面における一方の対角付近にはキャップ１０ａの表面に吸着する吸着具（吸盤）４６が二個、吸込口部材４７によってそれぞれ固定されている。吸着具４６を固定する吸込口部材４７は中空軸によって構成されており、吸込口部材４７の背面側端は給排気路（図示せず）に接続されている。
吸込口部材４７の正面側端の外径はキャップ１０ａに没設された位置決め穴（図示せず）に嵌入するように設定されている。すなわち、吸込口部材４７はキャップ１０ａの位置決め穴に嵌入してキャップ１０ａを機械的に支持するための支持ピンを兼用するように構成されている。

図２、図４および図６に示されているように、ベース２１の正面におけるウエハ出入口２２の片脇にはロータリーアクチュエータ５０が回転軸５０ａが垂直方向になるように据え付けられており、回転軸５０ａには略Ｃ字形状に形成されたアーム５１の一端が水平面内で一体回動するように固定されている。
アーム５１はベース２１に開設された挿通孔５２を挿通されており、アーム５１のベース２１の背面側の先端部にはマッピング装置５３が固定されている。

次に、本発明の一実施の形態に係る半導体装置の製造方法の特徴工程であって、本発明の一実施の形態に係る基板の搬送方法および基板処理方法であるウエハのボートへの装填および脱装（チャージングおよびディスチャージング）方法を、前記構成に係る半導体製造装置を使用して実施する場合について図７に示されたシーケンスに沿って説明する。
なお、説明を理解し易くするため、以下の説明においては、一方のウエハローディングポート１３を上段ポートＡとし、他方のウエハローディングポート１３を下段ポートＢとする。

図７に示されたシーケンスが実施される前に、予め、図１に示されているように、筐体２内のポッドステージ１１にポッド出し入れ口から搬入されたポッド１０は、ポッド搬送装置１４によって指定されたポッド棚１２に適宜に搬送されて一時的に保管される。

ポッド棚１２に予め保管されたポッド１０はポッド搬送装置１４によって適宜にピックアップされ、図７に示された実ポッド搬入ステップＳ１において、上段ポートＡに搬送されて、ポッドオープナ２０の載置台２７に図３に示されているように移載される。
この際、ポッド１０の下面に没設された位置決め凹部が載置台２７の三本の位置決めピン２８とそれぞれ嵌合されることにより、ポッド１０と載置台２７との位置合わせが実行される。

ポッド１０が載置台２７に載置されて位置合わせされると、載置台２７がエアシリンダ装置２６によってベース２１の方向に押され、図６（ａ）に示されているように、ポッド１０の開口側端面がベース２１の正面におけるウエハ出入口２２の開口縁辺部に押し付けられる。また、ポッド１０がベース２１の方向に押されると、クロージャ４０の解錠軸４１がキャップ１０ａの鍵穴に挿入される。

続いて、負圧がクロージャ４０の吸込口部材４７に給排気路から供給されることにより、ポッド１０のキャップ１０ａが吸着具４６によって真空吸着保持される。この状態で、解錠軸４１がエアシリンダ装置４５によって回動されると、解錠軸４１はキャップ１０ａ側の錠前に係合した係合部４１ａによってキャップ１０ａの錠前の施錠を解除する。

次いで、前後方向移動台３４がロータリーアクチュエータ３７の作動によってベース２１から離れる方向に移動され、続いて、左右方向移動台３１がエアシリンダ装置３２の作動によってウエハ出入口２２から離れる方向に移動されることにより、キャップ１０ａを吸着具４６によって真空吸着保持したクロージャ４０がベース２１の背面における退避位置に移動される。このクロージャ４０の移動により、キャップ１０ａがポッド１０の開口部から外されるため、図６（ｂ）に示されているように、ポッド１０が開放される。
以上により、上段ポートＡにおいては図７の実ポッド開けステップＳ２が実行されたことになる。

次に、図７に示されているように、上段ポートＡにおいてはマッピングステップＳ３が実行される。すなわち、図６（ｂ）に示されているように、マッピング装置５３がロータリーアクチュエータ５０の作動によって移動されて、ポッド１０の開口に挿入される。ポッド１０の開口に挿入されたマッピング装置５３はポッド１０に収納された複数枚のウエハ９を検出することによってマッピングする。ここで、マッピングとはポッド１０の中のウエハ９の所在位置（ウエハ９がどのスリットにあるのか。）を確認することである。
指定されたマッピング作業が終了すると、マッピング装置５３はロータリーアクチュエータ５０の作動によって元の待機位置に戻される。

マッピング装置５３が待機位置に戻ると、上段ポートＡにおいて開けられたポッド１０の複数枚のウエハ９はボート８にウエハ移載装置１５によって順次装填（チャージング）されて行く。すなわち、図７のチャージングステップＳ４−１が実行される。

この上段ポートＡにおけるウエハ移載装置１５によるウエハ９の装填作業中（チャージングステップＳ４−１の実行中）に、図７に示されているように、下段ポートＢにおいては実ポッド搬入ステップＳ１、実ポッド開けステップＳ２およびマッピングステップＳ３が実行される。すなわち、下段ポートＢにはポッド棚１２から別のポッド１０がポッド搬送装置１４によって搬送されて移載され、ポッドオープナ２０による前述した位置決め作業からマッピング作業が同時進行される。
なお、下段ポートＢにおいてマッピングステップＳ３が完了した後に上段ポートＡにおいてチャージングステップＳ４−１が継続中の場合には、下段ポートＢにおいては待機ステップＳｔが適宜に実行されることになる。

このように下段ポートＢにおいてマッピングステップＳ３迄が同時進行されていると、上段ポートＡにおけるウエハ９の装填作業の終了と同時に、下段ポートＢに待機させたポッド１０についてのウエハ９のウエハ移載装置１５による装填作業を開始することができる。すなわち、ウエハ移載装置１５はポッド１０の入替え作業についての待ち時間を浪費することなくウエハ移載（ウエハローディング）作業を連続して実施することができるため、半導体製造装置１のスループットを高めることができる。

翻って、図７に示されているように、上段ポートＡにおいてチャージングステップＳ４−１が終了すると、空ポッド閉じステップＳ５が実行される。すなわち、クロージャ４０に保持されて退避されていたキャップ１０ａがウエハ出入口２２の位置に左右方向移動台３１によって戻され、前後方向移動台３４によってウエハ出入口２２に挿入されてポッド１０の開口部に嵌入される。キャップ１０ａがポッド１０に嵌入されると、解錠軸４１がエアシリンダ装置４５によって回動され、キャップ１０ａの錠前を施錠する。
キャップ１０ａの施錠が終了すると、給排気路から吸込口部材４７へ供給されていた負圧が切られて大気に開放されることにより、吸着具４６の真空吸着保持が解除される。
続いて、載置台２７がエアシリンダ装置２６によってベース２１から離れる方向に移動され、ポッド１０の開口側端面がベース２１の正面から離座される。

キャップ１０ａによりウエハ出入口が閉塞された上段ポートＡの空のポッド１０は、図７の空ポッド搬出ステップＳ６において、ポッド棚１２にポッド搬送装置１４によって搬送されて一時的に戻される。

空のポッド１０が上段ポートＡから搬出されると、図７に示されているように、次の実ポッド１０が上段ポートＡに搬入される実ポッド搬入ステップＳ１が実行される。
以降、上段ポートＡにおいては前述した各ステップＳ２〜Ｓ６が必要回数繰り返される。但し、マッピングステップＳ３の後に必要に応じて待機ステップＳｔが実行される。

以上の上段ポートＡにおける空ポッド閉じステップＳ５〜待機ステップＳｔの実行中に、図７に示されているように、下段ポートＢにおいてはチャージングステップＳ４−２が前述した上段ポートＡのそれと同様にして実行される。

下段ポートＢにおいてチャージングステップＳ４−２が終了すると、図７に示されているように、空ポッド閉じステップＳ５が実行される。
続いて、下段ポートＢの空のポッド１０は空ポッド搬出ステップＳ６においてポッド棚１２にポッド搬送装置１４によって搬送されて一時的に戻される。空のポッド１０が下段ポートＢから搬出されると、図７に示されているように、次の実ポッド１０が下段ポートＢに搬入される実ポッド搬入ステップＳ１が実行される。
以降、下段ポートＢにおいては前述した各ステップＳ２〜Ｓ６が必要回数繰り返される。

このように上段ポートＡにおいてマッピングステップＳ３迄が同時進行されていると、下段ポートＢにおけるウエハ９の装填作業の終了と同時に、上段ポートＡに待機させたポッド１０についてのウエハ９のウエハ移載装置１５による装填（チャージング）作業を開始することができる。すなわち、ウエハ移載装置１５はポッド１０の入替え作業についての待ち時間を浪費することなくウエハ移載（ローディング）作業を連続して実施することができるため、半導体製造装置１のスループットを高めることができる。

以上のようにして上段ポートＡと下段ポートＢとに対するウエハ移載装置１５によるチャージングステップＳ４−１、Ｓ４−２、Ｓ４−３、Ｓ４−４が交互に繰り返されることによって、複数枚のウエハ９がポッド１０からボート８に装填されて行く。
この際、バッチ処理するウエハ９の枚数（例えば、百枚〜百五十枚）は一台のポッド１０に収納されたウエハ９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１０が上段ポートＡと下段ポートＢとにポッド搬送装置１４によって交互に繰り返し供給されることになる。すなわち、前述したステップＳ１〜ステップＳ６が上段ポートＡと下段ポートＢとにおいて複数回繰り返される。
例えば、一回のバッチ処理のウエハ枚数が百枚の場合には、図７に示されているように、前述したステップＳ１〜ステップＳ６が上段ポートＡと下段ポートＢとにおいて二回宛繰り返される。

予め指定された複数枚（図７の場合は百枚）のウエハ９がポッド１０からボート８に移載されると、図７に示されているように、ウエハローディングポート１３にとっては実質的に待機ステップ〔以下、成膜待機ステップＳｔ（Ｓｐ）という。〕となる成膜処理がプロセスチューブ４において実行される。すなわち、ボート８はエレベータ７によって上昇されてプロセスチューブ４の処理室に搬入される。ボート８が上限に達すると、ボート８を保持したキャップの上面の周辺部がプロセスチューブ４をシール状態に閉塞するため、
処理室は気密に閉じられた状態になる。

プロセスチューブ４の処理室が気密に閉じられた状態で、所定の真空度に排気管６によって真空排気され、ヒータユニット３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５によって所定の流量だけ供給される。これにより、所定の膜がウエハ９に形成される。

そして、予め設定された処理時間が経過すると、ボート８がエレベータ７によって下降されることにより、処理済みウエハ９を保持したボート８が元の装填および脱装ステーション（以下、装填ステーションという。）に搬出される。

以上の成膜待機ステップＳｔ（Ｓｐ）の実行中に上段ポートＡおよび／または下段ポートＢにおいては処理済みウエハの回収準備作業が同時進行されている。例えば、図７に示されているように、空ポッド搬入ステップＳ７において、空のポッド１０が上段ポートＡに搬入され、空ポッド開けステップＳ８において、空のポッド１０のキャップ１０ａが外される。

そして、図７に示されているように、上段ポートＡのディスチャージングステップＳ９−１において、装填ステーションに搬出されたボート８の処理済みウエハ９はウエハ移載装置１５によってディスチャージングされ、上段ポートＡに予め搬入されてキャップ１０ａを外されて開放された空のポッド１０に収容（アンローディング）される。

上段ポートＡへの空のポッド１０への所定の枚数のウエハ９の収容が終了すると、図７に示されているように、処理済みポッド閉じステップＳ１０が実行される。すなわち、クロージャ４０に保持されて退避されていたキャップ１０ａがウエハ出入口２２の位置に左右方向移動台３１によって戻され、前後方向移動台３４によってウエハ出入口２２に挿入されポッド１０の開口部に嵌入される。キャップ１０ａがポッド１０に嵌入されると、解錠軸４１がエアシリンダ装置４５によって回動され、キャップ１０ａの錠前を施錠する。
キャップ１０ａの施錠が終了すると、給排気路から吸込口部材４７に供給されていた負圧が切られて大気に開放されることにより、吸着具４６のキャップ１０ａの真空吸着保持が解除される。
続いて、載置台２７がエアシリンダ装置２６によってベース２１から離れる方向に移動され、ポッド１０の開口側端面がベース２１の正面から離座される。

次いで、図７に示された処理済み実ポッド搬出ステップＳ１１において、処理済みのウエハ９が収納された処理済み実ポッド１０はポッド棚１２にポッド搬送装置１４によって搬送されて戻される。

以上の上段ポートＡにおけるディスチャージングステップＳ９−１の実行中に、図７に示されているように、下段ポートＢにおいては空ポッド搬入ステップＳ７および空ポッド開けステップＳ８が、上段ポートＡの場合と同様にして実行される。
下段ポートＢにおいて空ポッド開けステップＳ８が終了した後に上段ポートＡにおいてディスチャージングステップＳ９−１が継続中の場合には、下段ポートＢにおいては待機ステップＳｔが適宜に実行されることになる。

このように上段ポートＡのディスチャージングステップＳ９−１の実行中に、下段ポートＢにおいて空ポッド開けステップＳ８迄が同時進行されていると、上段ポートＡにおけるウエハ９の脱装（ディスチャージング）作業の終了と同時に、下段ポートＢに待機させたポッド１０についてのウエハ９のウエハ移載装置１５によるディスチャージング作業を開始することができる。すなわち、ウエハ移載装置１５はポッド１０の入替え作業についての待ち時間を浪費することなくウエハ移載（ウエハアンローディング）作業を連続して
実施することができるため、半導体製造装置１のスループットを高めることができる。

以上の処理済みウエハ９のディスチャージング作業の際も、ボート８に装填してバッチ処理したウエハ９の枚数は一台の空のポッド１０に収納するウエハ９の枚数よりも何倍も多いため、複数台のポッド１０が上段ポートＡと下段ポートＢとに交互にポッド搬送装置１４によって繰り返し供給されることになる。
この場合にも、上段ポートＡ（または下段ポートＢ）におけるディスチャージングステップＳ９−１の実行中に、下段ポートＢ（または上段ポートＡ）における空のポッド１０の搬送やディスチャージング準備作業が同時進行されることにより、ウエハ移載装置１５は空のポッド１０の入替え作業についての待ち時間を浪費することなくディスチャージング作業を連続して実施することができるため、半導体製造装置１のスループットを高めることができる。

処理済みウエハ９を収納してポッド棚１２に戻されたポッド１０はポッド棚１２からポッドステージ１１へポッド搬送装置１４によって搬送される。ポッドステージ１１に移載されたポッド１０はポッド出し入れ口から筐体２の外部に搬出されて、洗浄工程や成膜検査工程等の次工程へ搬送される。
そして、新規のウエハ９を収納したポッド１０が筐体２内のポッドステージ１１にポッド出し入れ口から搬入される。

なお、新旧ポッド１０のポッドステージ１１への搬入搬出（ポッドローディングおよびポッドアンローディング）作業およびポッドステージ１１とポッド棚１２との間の入替え作業は、プロセスチューブ４におけるボート８の搬入搬出（ボートローディングおよびボートアンローディング）作業や成膜処理の間すなわち成膜待機ステップＳｔ（Ｓｐ）の実行中に同時進行されるため、半導体製造装置１の全体としての作業時間が延長されるのを防止することができる。

以降、以上説明したウエハ装填脱装方法および成膜方法が繰り返されて、ＣＶＤ膜がウエハ９に半導体製造装置１によって形成され、半導体素子を含む集積回路がウエハ９に作り込まれる半導体装置の製造方法における成膜工程が実施されたことになる。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

1) 一対のウエハローディングポート１３、１３を上下に二段設置するとともに、両ウエハローディングポート１３、１３にはポッド１０のキャップ１０ａを開閉するポッドオープナ２０をそれぞれ設けることにより、一方のウエハローディングポート１３におけるポッド１０に対するウエハ９の出し入れ作業（ウエハローディングおよびウエハアンローディング）中に、他方のウエハローディングポート１３へのポッド１０の搬入搬出作業やウエハローディングまたはウエハアンローディングのための準備作業を同時進行させること
ができるため、ポッド１０を入替える際の待ち時間をなくしスループットを高めることができる。

2) 一対のウエハローディングポート１３、１３を上下に二段設置することにより、ウエハローディングポートの占拠面積を増加させなくて済むため、半導体製造装置１の横幅の増加を回避しつつスループットを高めることができる。

3) 一対のウエハローディングポート１３、１３を上下に二段設置するとともに、両ウエハローディングポート１３、１３にはポッド１０のキャップ１０ａを開閉するポッドオープナ２０をそれぞれ設けることにより、ウエハ移載装置１５に幅方向の動作を追加させずに済むため、半導体製造装置１の横幅の増加を回避しつつスループットを高めることができる。

4) 一対のウエハローディングポート１３、１３を上下に二段設置するとともに、両ウエハローディングポート１３、１３には一対のマッピング装置５３、５３をそれぞれ設けることにより、一方のウエハローディングポート１３におけるポッド１０に対するウエハ９の出し入れ作業中に、他方のウエハローディングポート１３のポッド１０に対するマッピング作業を同時進行させることができるため、ポッド１０に対するマッピング作業の際の待ち時間をなくし半導体製造装置１のスループットを高めることができる。

5) ベース２１の背面のウエハ出入口２２の片脇に据え付けたロータリーアクチュエータ５０の回転軸５０ａにアーム５１を固定するとともに、アーム５１をベース２１に開設された挿通孔５２を挿通させて、そのベース２１の正面側の先端部にマッピング装置５３を固定することにより、マッピング装置５３を円弧軌跡によってポッド１０の開口部に出し入れさせることができるため、マッピング装置５３の出し入れのための駆動装置を簡単かつ小形に構成することができる。

6) ポッド１０のキャップ１０ａを保持したクロージャ４０が水平方向に移動するようにポッドオープナ２０を構成することにより、ポッドオープナ２０の高さが増加するのを防止することができるため、複数段のポッドオープナ２０を垂直方向に並べて設置した場合であっても全体の高さが著しく増加するのを防止することができる。すなわち、クロージャ４０を水平移動するように構成することによる効果は複数段のポッドオープナ２０を垂直方向に並設した場合により一層顕著になる。換言すれば、クロージャ４０を水平移動す
るように構成することにより、初めて複数段のポッドオープナ２０を垂直方向に並設することができる。

ここで、ポッド１０のキャップ１０ａを保持したクロージャ４０が垂直方向に移動するようにポッドオープナ２０を構成した場合には、ポッドオープナ２０の高さがキャップ１０ａの高さの分だけ増加（略倍増）してしまうため、複数段のポッドオープナ２０を垂直方向に設置すると、高さが相乗的に増加してしまう。その増加に伴って、ポッド棚１２はより一層上方に設置されることになるため、ポッドの搬送時間が増加しスループットが低下する。
また、半導体製造装置の高さ規制によってポッド棚の頂上の高さは制限されるため、ポッド棚が上方に行き過ぎると、ポッド棚の段数が減少されることになり、ポッド棚のポッドの収納数が減少してしまう。つまり、クロージャ４０を垂直移動するように構成すると、複数段のポッドオープナ２０すなわちウエハローディングポート１３を垂直方向に並設することができない。

図８は本発明の第二の実施の形態であるウエハ装填脱装方法を示すシーケンス図である。

本実施の形態においては、マッピングステップは次の例のような方法によって事前に完了されている。
ポッド１０の筐体２への投入時にポッド１０がウエハローディングポート１３にポッド搬送装置１４によって搬送され、ポッド１０のキャップ１０ａがポッドオープナ２０によって外され、ポッド１０内のウエハ９がマッピング装置５０にマッピングされる。マッピング終了後に、ポッド１０のキャップ１０ａがポッドオープナ２０によって閉じられ、ポッド１０がポッド棚１２にポッド搬送装置１４によって搬送されて保管される。
なお、各ステップにおけるポッドオープナ２０やマッピング装置５０等の動作は前記第一の実施の形態と同様である。

予めマッピングされた後にポッド棚１２に保管されたポッド１０はポッド搬送装置１４によって適宜にピックアップされ、図８に示された実ポッド搬入ステップＳ１において上段ポートＡに搬入される。上段ポートＡに搬入されたポッド１０はキャップ１０ａを外される実ポッド開けステップＳ２を実行される。
続いて、上段ポートＡのポッド１０はウエハ移載装置１５によってウエハ９をボート８に装填するチャージングステップＳ４−１を実行される。

図８に示されているように、上段ポートＡにおけるチャージングステップＳ４−１の実行中に、下段ポートＢにおいては実ポッド搬入ステップＳ１が実行される。下段ポートＢに搬入されたポッド１０は待機ステップＳｔにおいてそのまま待機される。
このように下段ポートＢにおいてポッド１０がキャップ１０ａを閉じたまま待機していると、上段ポートＡのチャージングステップＳ４−１の実行に際して下段ポートＢのポッド１０の内部に異物が侵入するのを防止することができる。

図８に示されているように、上段ポートＡにおけるチャージングステップＳ４−１が終了すると、下段ポートＢにおいてはポッド１０のキャップ１０ａが外される実ポッド開けステップＳ２が実行される。
続いて、下段ポートＢのポッド１０はウエハ移載装置１５によってウエハ９をボート８に装填するチャージングステップＳ４−２を実行される。

翻って、図８に示されているように、上段ポートＡにおいてはチャージングステップＳ４−１が終了すると、空ポッド閉じステップＳ５が実行される。キャップ１０ａによっウエハ出入口が閉塞された上段ポートＡの空のポッド１０は、図８の空ポッド搬出ステップＳ６において、ポッド棚１２にポッド搬送装置１４によって搬送されて一時的に戻される。

空のポッド１０が上段ポートＡから搬出されると、図８に示されているように、次の実ポッド１０が上段ポートＡに搬入される実ポッド搬入ステップＳ１が実行される。この上段ポートＡに搬入されたポッド１０は待機ステップＳｔにおいてにおいてそのまま待機される。
このように上段ポートＡにおいてポッド１０がキャップ１０ａを閉じたまま待機していると、下段ポートＢのチャージングステップＳ４−２の実行に際して上段ポートＡのポッド１０の内部に異物が侵入するのを防止することができる。

図８に示されているように、上段ポートＡにおける空ポッド閉じステップＳ５〜待機ステップＳｔの実行中に、下段ポートＢにおいてはチャージングステップＳ４−２が実行される。下段ポートＢにおいてチャージングステップＳ４−２が終了すると、空ポッド閉じステップＳ５が実行される。
続いて、空のポッド１０は空ポッド搬出ステップＳ６においてポッド棚１２にポッド搬送装置１４によって搬送されて一時的に戻される。空のポッド１０が下段ポートＢから搬出されると、次に装填すべきポッド１０が下段ポートＢに搬入される実ポッド搬入ステップＳ１が実行される。

以上のようにして上段ポートＡと下段ポートＢとに対するウエハ移載装置１５によるチャージングステップＳ４−１、Ｓ４−２、Ｓ４−３、Ｓ４−４が交互に繰り返されることによって、複数枚のウエハ９がポッド１０からボート８に装填されて行く。
例えば、一回のバッチ処理のウエハ枚数が百枚の場合には図８に示されているように、前述したステップＳ１〜ステップＳ６および待機ステップＳｔが上段ポートＡと下段ポートＢとにおいて二回宛繰り返されることになる。

そして、予め指定された複数枚（図８の場合は百枚）のウエハ９がポッド１０からボート８に移載されると、図８に示されているように、成膜待機ステップＳｔ（Ｓｐ）が前記実施の形態と同様にして実行される。すなわち、ボート８はエレベータ７によって上昇されてプロセスチューブ４の処理室に搬入される。ボート８が上限に達すると、ボート８を保持したキャップの上面の周辺部がプロセスチューブ４をシール状態に閉塞するため、処理室は気密に閉じられた状態になる。
この成膜待機ステップＳｔ（Ｓｐ）の実行中に上段ポートＡおよび／または下段ポートＢにおいては、処理済みウエハの回収作業が同時に進行されている。例えば、図８に示されているように、成膜待機ステップＳｔ（Ｓｐ）中に、上段ポートＡへ空ポッド搬入ステップ７において空ポッド１０が搬入され、続いて、空ポッド開けステップＳ８によって空ポッド１０のキャップ１０ａが外される。

次いで、上段ポートＡのディスチャージングステップＳ９−１において装填ステーションに搬出されたボート８の処理済みウエハ９は、ウエハ移載装置１５によりディスチャージングされ、上段ポートＡに予め搬入されてキャップ１０ａを外されて開放された空のポッド１０に収容（ウエハアンローディング）される。

上段ポートＡへの空のポッド１０への所定の枚数のウエハ９の収容が終了すると、図８に示されているように、処理済みポッド閉じステップＳ１０が前記第一の実施の形態の場合と同様にして実行される。
次いで、処理済み実ポッド搬出ステップＳ１１において、処理済みのウエハ９が収納された処理済み実ポッド１０はポッド棚１２にポッド搬送装置１４によって搬送されて戻される。

以上の上段ポートＡにおけるディスチャージングステップＳ９−１の実行中に、図８に示されているように、下段ポートＢにおいては空ポッド搬入ステップＳ７が上段ポートＡの場合と同様にして実行される。下段ポートＢにおいて空ポッド搬入ステップＳ７が終了した後に上段ポートＡにおいてディスチャージングステップＳ９−１が継続中の場合には、下段ポートＢにおいては待機ステップＳｔが適宜に実行されることになる。

以上のように上段ポートＡまたは下段ポートＢのチャージングステップＳ４およびディスチャージングステップＳ９の実行中に、下段ポートＢまたは上段ポートＡにおいて実ポッド搬入ステップＳ１や空ポッド搬出ステップＳ６、処理済み実ポッド搬出ステップＳ１１および空ポッド搬入ステップＳ７等を実行することにより、上段ポートＡまたは下段ポートＢにおけるウエハ９の装填作業または脱装作業の終了と同時に、下段ポートＢまたは上段ポートＡに待機させたポッド１０のキャップ１０ａを外してウエハ９のウエハ移載装
置１５による装填作業または脱装作業を開始することができる。すなわち、ウエハ移載装置１５はポッド１０の入替え作業についての待ち時間を浪費することなくウエハ移載（ウエハローディングおよびウエハアンローディング）作業を連続して実施することができるため、半導体製造装置１のスループットを高めることができる。

なお、新旧ポッド１０のポッドステージ１１への搬入搬出作業およびポッドステージ１１とポッド棚１２との間の入替え作業は、成膜待機ステップＳｔ（Ｓｐ）の実行中に同時進行されるため、半導体製造装置１の全体としての作業時間が延長されるのを防止することができる。

図９は本発明の第三の実施の形態であるウエハ装填脱装方法を示すシーケンス図である。

本実施の形態が前記第二の実施の形態と異なる点は、上段ポートＡまたは下段ポートＢの一方におけるチャージングステップＳ４およびディスチャージングステップＳ９の終了直前に、下段ポートＢまたは上段ポートＡの他方においてポッド開けステップＳ２およびＳ８を実行するように設定されている点である。

図１０は本発明の第四の実施の形態であるウエハ装填脱装方法を示すシーケンス図である。

本実施の形態が前記第二の実施の形態と異なる点は、上段ポートＡまたは下段ポートＢの一方におけるチャージングステップＳ４およびディスチャージングステップＳ９の実行中に、下段ポートＢまたは上段ポートＡの他方においてポッド搬入ステップおよびポッド開けステップを実行し、ポッド１０のキャップ１０ａを外した状態で待機する（すなわち待機ステップＳｔを実行する）ように設定されている点である。

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。

例えば、ウエハローディングポートは上下二段設置するに限らず、上中下三段のように三段以上設置してもよい。

マッピング装置をポッドに対して進退させる構造としてはロータリーアクチュエータを使用した構成を採用するに限らず、ＸＹ軸ロボット等を使用した構成を採用してもよい。
また、マッピング装置は省略してもよい。

基板はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。

半導体製造装置は成膜処理に使用するＣＶＤ装置に限らず、酸化膜形成処理や拡散処理等の熱処理にも使用することができる。

前記実施の形態ではバッチ式縦形拡散・ＣＶＤ装置の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、半導体製造装置全般に適用することができる。

以上説明したように、本発明によれば、半導体製造装置のリードタイムを短縮しスループットを高めることができる。

１…半導体製造装置（基板処理装置）、２…筐体、３…ヒータユニット、４…プロセスチューブ、５…ガス導入管、６…排気管、７…エレベータ、８…ボート、９…ウエハ（基板）、１０…ポッド、１０ａ…キャップ、１１…ポッドステージ、１２…ポッド棚、１３…ウエハローディングポート、１４…ポッド搬送装置、１５…ウエハ移載装置、２０…ポッドオープナ（開閉装置）、２１…ベース、２２…ウエハ出入口、２３…支持台、２４…ガイドレール、２５…ガイドブロック、２６…エアシリンダ装置、２７…載置台、２８…位置決めピン、３０…ガイドレール、３１…左右方向移動台、３２…エアシリンダ装置、３２ａ…ピストンロッド、３３…ガイドレール、３４…前後方向移動台、３５…ガイド孔、３６…ブラケット、３７…ロータリーアクチュエータ、３７ａ…アーム、３８…ガイドピン、３９…ブラケット、４０…クロージャ、４１…解錠軸、４１ａ…係合部、４２…プーリー、４３…ベルト、４４…連結片、４５…エアシリンダ装置、４６…吸着具、４７…吸込口部材、５０…ロータリーアクチュエータ、５０ａ…回転軸、５１…アーム、５２…挿通孔、５３…マッピング装置、５４、５５、５６…パッキン。

Claims (4)

1. 複数枚の基板を収納し開閉自在なキャップを有するポッドに対して前記基板を出し入れする、垂直方向に複数段設置された基板ローディングポートと、
   前記基板ローディングポートに載置された前記ポッドの前記キャップを開閉する際に前記キャップを水平方向に個別に移動させる前記基板ローディングポートそれぞれに設けられた開閉装置と、を有し、
   夫々の前記開閉装置が、前記キャップの垂直方向の幅よりも小さい間隔となるように配置されている基板処理装置。
2. 複数枚の基板を収納し開閉自在なキャップを有するポッドに対して前記基板を出し入れする、垂直方向に複数段設置された基板ローディングポートと、
   前記基板ローディングポートに載置された前記ポッドの前記キャップを開閉する際に前記キャップを水平方向に個別に移動させる前記基板ローディングポートそれぞれに設けられた開閉装置と、を有し、
   夫々の前記開閉装置が、前記キャップの垂直方向の幅よりも小さい間隔となるように配置されているポッド開閉装置。
3. 第一基板ローディングポートに載置されている第一ポッドの第一キャップを第一開閉装置により水平方向に移動させて前記第一キャップを開き、前記第一ポッドに収納された第一の複数枚の基板を搬送する工程と、
   前記第一基板ローディングポートの垂直方向に設置された第二基板ローディングポートに載置されている第二ポッドの第二キャップを前記第一開閉装置の垂直方向に前記第一キャップの垂直方向の幅よりも小さい間隔で設置された第二開閉装置により水平方向に移動させて前記第二キャップを開き、前記第二ポッドに収納された第二の複数枚の基板を前記ボートに移載する工程と、
   を有する基板処理方法。
4. 第一基板ローディングポートに載置されている第一ポッドの第一キャップを第一開閉装置により水平方向に移動させて前記第一キャップを開き、前記第一ポッドに収納された第一の複数枚の基板を搬送する工程と、
   前記第一基板ローディングポートの垂直方向に設置された第二基板ローディングポートに載置されている第二ポッドの第二キャップを前記第一開閉装置の垂直方向に前記第一キャップの垂直方向の幅よりも小さい間隔で設置された第二開閉装置により水平方向に移動させて前記第二キャップを開き、前記第二ポッドに収納された第二の複数枚の基板を前記ボートに移載する工程と、前記ボートを処理室に搬送し該処理室で前記ボートに収納された少なくとも第一の複数枚の基板及び第二の基板を処理する工程と、
   を有する半導体装置の製造方法。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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