JPWO2006030849A1 - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
このバッチ式CVD装置においては、複数枚のウエハがキャリア(ウエハ搬送容器)に収納された状態で扱われる。
従来のこの種のキャリアとしては、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形状の箱である容器の開口面に蓋体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。
したがって、バッチ式CVD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に、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、最近のバッチ式CVD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。
従来のこの種のポッドオープナはポッドを保持する載置台と、載置台が保持したポッドの蓋体を保持するクロージャとを備えており、クロージャが蓋体を保持した状態でポッドに対して進退することにより、蓋体をポッドのウエハ出し入れ口に対して着脱するように構成されている。例えば、特許文献1参照。
このように、ウエハ収納室が大気雰囲気になっていると、ポッドが開放された際に、ポッドのウエハ収納室の大気がバッチ式CVD装置におけるウエハ授受ポートの内側空間に侵入してしまうために、内側空間を汚染したり酸素濃度を上昇させてしまうという問題点が発生する。
そこで、ポッドのウエハ収納室に不活性ガスを充填する場合もある。
しかし、ポッドのウエハ収納室は大気(空気)雰囲気になっているのが、通例である。大気雰囲気になっている場合には、ポッドが開放された際に、ポッドのウエハ収納室の大気がバッチ式CVD装置におけるウエハ授受ポートの内側空間であるウエハ移載室に侵入してしまうため、ウエハ移載室を汚染したり酸素濃度を上昇させてしまうという問題点が、発生する。
(1)基板が基板出し入れ口から収納されこの基板出し入れ口には蓋体が着脱自在に装着されたキャリアと、前記キャリアと連設されるキャリア開閉室と、前記キャリア開閉室に連設された基板搬送室と、前記基板搬送室に連設された基板処理室と、前記キャリア開閉室内の雰囲気を吸引排気する排気手段と、前記排気手段の吸引排気量を調整する排気量調整手段と、を備えていることを特徴とする半導体製造装置。
(2)前記キャリア開閉室に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、前記不活性ガス導入手段から不活性ガスを前記キャリア開閉室に導入している時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 <前記キャリア開閉室内の圧力P2 <前記基板搬送室の圧力P3 になるように、前記排気量調整手段の排気量を調整するコントローラと、を備えていることを特徴とする前項(1)に記載の半導体製造装置。
(3)前記キャリア開閉室に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、前記不活性ガス導入手段から不活性ガスを前記キャリア開閉室に導入している時には、前記不活性ガス導入手段の排気量が不活性ガスを供給していない時よりも多くなるように、前記排気量調整手段を制御するコントローラと、を備えていることを特徴とする前項(1)に記載の半導体製造装置。
(4)前記キャリア開閉室に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、前記キャリア開閉室と連通する前記基板搬送室の開口部を塞いでいる時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 <前記キャリア開閉室内の圧力P2 <前記基板搬送室の圧力P3 になるように、前記排気量調整手段の排気量を調整するコントローラと、を備えていることを特徴とする前項(1)に記載の半導体製造装置。
(5)装置内の雰囲気が前記搬送室→前記キャリア開閉室→装置外へと流れるように、前記排気量調整手段の排気量が調整されることを特徴とする前項(1)ないし(4)のいずれかに記載の半導体製造装置。
(6)前記蓋体が脱装されて前記キャリアの基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室と連通する前記基板搬送室の開口部が閉塞されている時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 <前記キャリア開閉室内の圧力P2 <前記基板搬送室の圧力P3 になるように、前記排気量調整手段の排気量を調整するコントローラと、を備えていることを特徴とする前項(1)に記載の半導体製造装置。
(7)前記蓋体が脱装されて前記キャリアの基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室に形成された蓋体退避室に退避されて、前記キャリア開閉室と前記基板搬送室とが連通して前記基板が通過可能な基板搬送空間が形成されている時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 <前記キャリア開閉室内の圧力P2 <前記基板搬送室の圧力P3 になるように、前記排気量調整手段の排気量を調整するコントローラを備えており、前記排気手段は前記基板搬送空間から前記蓋体退避室を通って前記排気手段に気流が形成される位置に配置されていることを特徴とする前項(1)に記載の半導体製造装置。
(8)前記蓋体が脱装されて前記キャリアの基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室に形成された蓋体退避室に退避されて、前記キャリア開閉室と前記基板搬送室とが連通して前記基板が通過可能な基板搬送空間が形成されている時には、装置内の雰囲気が前記搬送室→前記キャリア開閉室→装置外へと流れるように、前記排気量調整手段の排気量が調整され、前記排気手段は前記基板搬送空間から前記蓋体退避室を通って前記排気手段に気流が形成される位置に配置されていることを特徴とする前項(1)に記載の半導体製造装置。
(9)前記キャリア開閉室にはキャリア開閉装置によって開放された前記蓋体が退避する蓋体退避室と、前記キャリアと前記キャリア開閉室と前記基板搬送室とが連通して前記基板が通過可能な基板搬送空間とが形成されており、前記排気手段は前記基板搬送空間から前記蓋体退避室を通って前記排気手段に気流が形成される位置に配置されており、さらに、前記キャリア開閉室には前記不活性ガス導入手段が設けられており、前記不活性ガス導入手段から不活性ガスを前記キャリア開閉室に導入している時には、前記不活性ガス導入手段の排気量が不活性ガスを供給していない時よりも多くなるように、前記排気量調整手段を制御するコントローラと、を備えていることを特徴とする前項(1)に記載の半導体製造装置。
(10)前記キャリアは複数枚の基板を直接的に収納するように構成されていることを特徴とする前項(1)に記載の半導体製造装置。
(11)前記キャリアは複数枚の基板を積層したカセットを収納するように構成されていることを特徴とする前項(1)に記載の半導体製造装置。
(12)基板が基板出し入れ口から収納されこの基板出し入れ口には蓋体が着脱自在に装着されたキャリアと、前記キャリアと連設されるキャリア開閉室と、前記キャリア開閉室に連設された基板搬送室と、前記基板搬送室に連設された基板処理室と、前記キャリア開閉室内の雰囲気を吸引排気する排気手段と、前記排気手段の吸引排気量を調整する排気量調整手段と、前記キャリア開閉室に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、前記排気量調整手段の排気量を調整するコントローラとを備えている半導体製造装置を使用した半導体装置の製造方法であって、
前記不活性ガス導入手段から不活性ガスを前記キャリア開閉室に導入している時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 <前記キャリア開閉室内の圧力P2 <前記基板搬送室の圧力P3 になるように、前記排気量調整手段の排気量を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(13)前記不活性ガス導入手段から不活性ガスを前記キャリア開閉室に導入している時には、前記不活性ガス導入手段の排気量が不活性ガスを供給していない時よりも多くなるように、前記排気量調整手段を制御することを特徴とする前項(12)に記載の半導体装置の製造方法。
(14)前記キャリア開閉室と連通する前記基板搬送室の開口部を塞いでいる時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 <前記キャリア開閉室内の圧力P2 <前記基板搬送室の圧力P3 になるように前記排気量調整手段の排気量を調整することを特徴とする前項(12)に記載の半導体装置の製造方法。
(15)装置内の雰囲気が前記搬送室→前記キャリア開閉室→装置外へと流れるように、前記排気量調整手段の排気量を調整することを特徴とする前項(12)ないし(14)のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(16)前記蓋体が脱装されて前記キャリアの基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室と連通する前記基板搬送室の開口部が閉塞されている時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 <前記キャリア開閉室内の圧力P2 <前記基板搬送室の圧力P3 になるように、前記排気量調整手段の排気量を調整することを特徴とする前項(12)に記載の半導体装置の製造方法。
(17)前記蓋体が脱装されて前記キャリアの基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室に形成された蓋体退避室に退避されて、前記キャリア開閉室と前記基板搬送室とが連通して前記基板が通過可能な基板搬送空間が形成されている時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 <前記キャリア開閉室内の圧力P2 <前記基板搬送室の圧力P3 になるように、前記排気量調整手段の排気量を調整し、前記排気手段は前記基板搬送空間から前記蓋体退避室を通って前記排気手段に気流を形成することを特徴とする前項(12)に記載の半導体装置の製造方法。
(18)前記蓋体が脱装されて前記キャリアの基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室に形成された蓋体退避室に退避されて、前記キャリア開閉室と前記基板搬送室とが連通して前記基板が通過可能な基板搬送空間が形成されている時には、装置内の雰囲気が前記搬送室→前記キャリア開閉室→装置外へと流れるように、前記排気量調整手段の排気量を調整し、前記排気手段は前記基板搬送空間から前記蓋体退避室を通って前記排気手段に気流が形成することを特徴とする前項(12)に記載の半導体装置の製造方法。
(19)基板を収納したキャリアの基板収納室から前記基板が取り出される際に、前記基板収納室の基板出し入れ口を塞ぐ蓋体がポッドオープナによって移動されて、前記基板出し入れ口が開かれ、前記ポッドオープナの設置されたポッドオープナ室が密封された状態で、不活性ガスが流され、前記基板収納室に不活性ガスが供給される基板取り出しステップと、
空のキャリアに基板が収納される際に、前記空のキャリアに基板が収納される前に前記蓋体がポッドオープナによって移動されて前記基板出し入れ口が開かれ、前記ポッドオープナ室が密封された状態で、不活性ガスが流され、前記基板収納室に不活性ガスが供給される基板収納ステップとを備えている半導体装置の製造方法。
(20)前記基板収納ステップの前記不活性ガスの単位時間当たりの流量が前記基板取り出しステップの前記不活性ガスの単位時間当たりの流量よりも大きく設定されていることを特徴とする前項(19)に記載の半導体装置の製造方法。
しかも、基板取り出しステップにおける不活性ガスの流量を小さく抑えることにより、キャリアの基板収納室に収納された基板の所謂ばたつきを防止することができるので、パーティクルや基板の損傷の発生を防止することができる。
逆に、基板収納ステップにおける不活性ガスの流量を大きく設定することにより、不活性ガスのパージ時間を短縮することができるので、工程全体としての作業時間を短縮することができる。
図1に示されたバッチ式CVD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電動モータによって駆動される送りねじ装置等によって構成されたボートエレベータ7(図7参照)が設置されており、ボートエレベータ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内のポッド棚12の下側には、図7に示されているように、基板搬送室としてのウエハ移載室16を形成したウエハ移載室筐体17が構築されており、ポッド棚12はウエハ移載室筐体17の上に設置されている。
図1に示されているように、ウエハ移載室筐体17の正面壁には基板としてのウエハ9をポッド10に対して授受するためのウエハ授受ポート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、両ウエハ授受ポート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。
また、ウエハ移載室16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はウエハ授受ポート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。
図7に示されているように、ウエハ移載室筐体17の背面壁にはウエハ移載室16を排気する排気装置19が設置されている。
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の蓋体10aに対して若干大きめに相似する四角形に形成されたウエハ出し入れ口22が開設されている。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し入れ口22、22が垂直方向で縦に並ぶように開設されている。
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。
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。
第一移動台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、第一移動台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。
第一移動台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、第二移動台34のガイド孔35に摺動自在に嵌入されている。すなわち、第二移動台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。
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、ウエハ出し入れ口22を閉塞し得るようになっている。
クロージャ40の正面における外周縁近傍には、第二パッキン55が敷設されている。第二パッキン55はクロージャ40の押し付け時にベース21のウエハ出し入れ口22をシールするように構成されている。
クロージャ40の正面における外周縁の第二パッキン55の内側には、第三パッキン56が敷設されている。第三パッキン56は蓋体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ように構成されている。
クロージャ40の背面における外周縁には、第四パッキン57が敷設されている。第四パッキン57はポッドオープナ室筐体60のウエハ出し入れ口62をシールするように構成されている。
便宜上、図4および図5においては、ポッドオープナ室筐体60の図示が省略されている。
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、蓋体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。
吸込口部材47の正面側端の外径は蓋体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は蓋体10aの位置決め穴に嵌入して蓋体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。
アーム51はベース21に開設された挿通孔52(図4参照)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。
オープナ筐体60の背面壁におけるウエハ出し入れ口22に対向する位置には、オープナ筐体60のウエハ出し入れ口62が開設されており、ウエハ出し入れ口62はクロージャ40の背面部によって閉塞され得る大きさの四角形の開口に形成されている。
なお、ウエハ出し入れ口62はマッピング装置53を背面側から挿入し得るように設定されている。
排気管63にはバイパスライン66が介設されており、バイパスライン66は排気量調整手段としての開閉弁65および固定絞りを形成している。開閉弁65はコントローラ70によって制御されるようになっている。
オープナ筐体60の背面壁における排気管63と反対側の位置には、不活性ガス導入手段としての給気管67の一端が接続されており、給気管67の他端には給気装置67Aが接続されている。
また、基板搬送室としてのウエハ移載室16内には不活性ガス導入手段としての給気装置68が設置されており、給気装置68は不活性ガスとしての窒素ガス69を吹き出すように構成されている。
コントローラ70はパネルコンピュータやパーソナルコンピュータおよびマイクロコンピュータ等のハードウエアと、それらにプログラミングされたソフトウエアとから構成されており、各圧力計71、72、73等の測定結果に基づいて後述する作用を実行させるようになっている。
なお、説明を理解し易くするために、以下の説明においては、一方のウエハ授受ポート13を上段ポートAとし、他方のウエハ授受ポート13を下段ポートBとする。
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、上段ポートAに搬送されて、図3に示されているように、ポッドオープナ20の載置台27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。
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の蓋体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は蓋体10a側の錠前に係合した係合部41aによって蓋体10aの錠前の施錠を解除する。
このようなリークが発生してもよいように、本実施の形態においては、設置室18の圧力P1 がポッドオープナ室61の圧力P2 よりも小さく(P1 <P2 )なるように、コントローラ70は開閉弁65を閉じる。すなわち、開閉弁65が閉じると、排気管63の排気量はバイパスライン66による少量に抑制されるため、P1 <P2 、に制御することができる。
このようにして、P1 <P2 に制御することにより、圧力差が大きくなってリークが発生したとしても、設置室18の酸素等の汚染物質を含む雰囲気がポッドオープナ室61に侵入するのは防止することができるので、ポッドオープナ室61の汚染の発生は未然に防止することができる。
ちなみに、設置室18の圧力P1 は筐体2の外部の圧力すなわちクリーンルームの圧力と同じであって、略大気圧であるために、排気管63からの排気量が大きいと、P1 <P2 およびP1 <P3 の関係が崩れる。したがって、この関係を維持するためには、大量の窒素ガス69を給気管67および給気装置68から供給しなければならなくなるので、コストアップになってしまう。
しかし、本実施の形態においては、排気管63の排気量を開閉弁65を閉じてバイパスライン66による少量に抑えることにより、窒素ガス69の供給量を抑制することができるために、コストアップを防止することができる。しかも、排気量調整手段を開閉弁65およびバイパスライン66によって構成することにより、構造や制御を簡単化することができるので、コストアップをより一層抑制することができる。
ポッドオープナ室61を流通する窒素ガス69はウエハ出し入れ口10bからポッド10のウエハ収納室10cに流入した後に流出することにより、ウエハ収納室10cの大気を排気するとともに、ウエハ収納室10cに充満する。その結果、ポッドオープナ室61およびポッド10のウエハ収納室10cにおける大気中の空気や水分は、窒素ガス69によってパージされた状態になる。
さらに、窒素ガス69を強制的に流通させることにより、窒素ガス69の噴出量や流速を速めることができ、パージ時間を短縮することもできる。このときの酸素濃度は、20ppm以下であることが好ましい。
そこで、本実施の形態においては、ポッドオープナ室61の圧力P2 がウエハ移載室16の圧力P3 よりも小さく(P2 <P3 )になるように、コントローラ70は開閉弁65を制御する。
まず、クロージャ40の遷移状態すなわちクロージャ40がベース21のウエハ出し入れ口22およびオープナ筐体60の背面壁のウエハ出し入れ口62のいずれをも閉じていない中間状態(1〜1.5秒程度存在する。)においては、ポッド10のウエハ収納室10cの酸素や水分等の汚染物質が両方のウエハ出し入れ口22と62とを通ってウエハ移載室16に侵入する可能性がある。
本実施の形態においては、ポッドオープナ室61の圧力P2 がウエハ移載室16の圧力P3 よりも小さく(P2 <P3 )になるように制御されていることにより、ポッド10のウエハ収納室10cからポッドオープナ室61に流れ込んだ汚染物質がウエハ移載室16に侵入することはないので、ウエハ移載室16の汚染は未然に防止することができる。
図9に示されたクロージャ40が最も後退した状態においては、クロージャ40のパッキン57がウエハ出し入れ口62をシールした状態になるので、ポッドオープナ室61の汚染物質がウエハ移載室16に侵入することはないと思われる。
ところが、第四パッキン57によるシールは簡易なものであるために、ポッドオープナ室61の圧力P2 がウエハ移載室16の圧力P3 よりも大きく(P2 >P3 )になると、ポッドオープナ室61からウエハ移載室16へのリークが発生してしまう。
本実施の形態においては、ポッドオープナ室61の圧力P2 がウエハ移載室16の圧力P3 よりも小さく(P2 <P3 )になるように制御されているため、クロージャ40のパッキン57によるシールが簡易なものであっても、ポッドオープナ室61からウエハ移載室16へのリークの発生は防止することができるので、ウエハ移載室16の汚染の発生は未然に防止することができる。
このクロージャ40の退避移動により、オープナ筐体60のウエハ出し入れ口62、ベース21のウエハ出し入れ口22およびポッド10のウエハ出し入れ口10bがそれぞれ開放された状態になる。
この際、予め、ポッドオープナ室61およびポッド10のウエハ収納室10cが窒素ガス69によってパージされているため、大気中の空気や水分がウエハ移載室16に放出されることはなく、それらによるウエハ移載室16の汚染や酸素濃度の上昇等の弊害の発生は防止されることになる。
そこで、本実施の形態においては、設置室18の圧力P1 とポッドオープナ室61の圧力P2 とウエハ移載室16の圧力P3 との関係が、P1 <P2 <P3 、になるように、コントローラ70は開閉弁65、給気管67の給気装置67Aおよび給気装置68を制御する。この制御により、設置室18の雰囲気がポッドオープナ室61およびウエハ移載室16にリークするのは防止することができるので、ウエハ移載室16の汚染の発生は未然に防止することができる。
ところで、ポッドオープナ室61の側面とクロージャ40の側面および蓋体10aの主面とのクリアランスは、それぞれ5〜20mm程度であるので、蓋体10aを保持したクロージャ40がポッドオープナ室61をスライドすると、ポッドオープナ室61の排気管63側の空間は圧縮されることになる。
この圧縮現象が起こると、ポッドオープナ室61のパーティクルや汚染物質を巻き上げて、ポッドオープナ室61とクロージャ40の側面および蓋体10aの主面とのクリアランスを通ってウエハ移載室16側へ流れ込むために、ウエハ移載室16が汚染される可能性がある。
本実施の形態においては、排気管63の排気量が大きくなるように制御されているために、ポッドオープナ室61のクロージャ40のスライド前方空間における圧縮の発生を防止することができ、その結果、圧縮に伴う弊害の発生を未然に防止することができる。
また、排気管63の排気量が大きく設定されていることにより、ポッドオープナ室61とクロージャ40の側面および蓋体10aの主面とのクリアランスにおける窒素ガス69の流量が多くなるために、ポッドオープナ室61におけるクロージャ40のスライド前方空間から同後方空間への逆流を防止することができる。つまり、万一、巻き上げが起こったとしても、ウエハ移載室16への侵入は防止することができる。
ポッド10のウエハ収納室10cへ挿入されたマッピング装置53はウエハ収納室10c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。
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。
なお、マッピングはポッド10のウエハ収納室10cにおけるウエハ9の所在位置(ウエハ9がどの保持溝にあるのか。)を確認する作業のことである。
このように下段ポートBにおいてマッピング作業迄が同時進行されると、上段ポートAにおけるウエハ9のボート8へ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についてのウエハ移載装置15によるウエハ9のボート8への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作業を連続して実施することができるため、バッチ式CVD装置1のスループットを高めることができる。
すなわち、クロージャ40に保持されて退避されていた蓋体10aがウエハ出し入れ口22の位置に第一移動台31によって戻され、第二移動台34によってウエハ出し入れ口22に挿入されて、ポッド10のウエハ出し入れ口10bに嵌入される。蓋体10aがウエハ出し入れ口10b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、蓋体10aの錠前を施錠する。蓋体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。
このようにしてウエハ出し入れ口10bが蓋体10aによって閉塞されると、ウエハ収納室10cに充填された窒素ガス69は、ウエハ収納室10cに封入された状態になる。
空のポッド10が上段ポートAから搬出されると、次の実ポッド10が上段ポートAに搬入される。
以降、上段ポートAおよび下段ポートBにおいて、前述した作業が必要回数繰り返される。
この際、バッチ処理するウエハ9の枚数(例えば、100枚〜150枚)は1台のポッド10に収納されたウエハ9の枚数(例えば、25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。
例えば、ポッド10のウエハ収納室10cの容積が0.001m3 (100l)、ウエハ収納室10cの酸素濃度が10000ppm(1%)、ポッドオープナ室61およびウエハ移載室16の容積が2m3 (2000l)、ポッドオープナ室61およびウエハ移載室16の酸素濃度が30ppmである場合には、混じり合った時のポッドオープナ室61およびウエハ移載室16の酸素濃度は、500ppmとなる。
なお、図11において、縦軸は酸素濃度(ppm)を対数目盛りによって表しており、横軸は時間を「分」によって表している。また、図11のグラフは、3個のポッドをそれぞれ開放した都度(3回)の酸素濃度の低下を平均かつ平滑して示したものである。
図11において、10000ppm迄の到達時間は1分、1000ppm迄の到達時間は2分、100ppm迄の到達時間は3分、30ppm迄の到達時間は4分である。
図11によれば、窒素ガスによってポッドオープナ室およびウエハ移載室をパージした際の酸素濃度は対数比例で減少し、その勾配は次第に緩やかになり、やがて横這いになることが判る。そして、酸素濃度の低下は数10ppmから緩やかになることが判る。
この酸素濃度としては、例えば、ボートローディングしてもよい酸素濃度で、かつ、ポッド10を開放した時のウエハ移載室16の酸素濃度の上昇幅を上限値(ここまで上昇してもよいとする値)を超えない値が、設定される。
そして、ウエハ移載室16の酸素濃度が70ppm以下であると、自然酸化膜がウエハに生成する現象を防止することができるので、酸素濃度70ppmをもって予め設定された値とする。
そこで、図11において、酸素濃度の減少勾配が緩やかになる直前すなわち窒素ガスの置換効率が高い時点で、ポッド10の蓋体10aをクロージャ40によって開くことにより、バッチ式CVD装置のスループットを向上させる。
ここで、ポッドのウエハ収納室の容積は20l、ポッドオープナ室およびウエハ移載室の容積は2400l、ポッドのウエハ収納室の酸素濃度はX(ppm)、ポッドのウエハ収納室の酸素容積はXv(l)、ポッドオープナ室およびウエハ移載室の酸素濃度はY(ppm)、ポッドオープナ室およびウエハ移載室の酸素容積はYv(l)、ポッドのウエハ収納室とポッドオープナ室とウエハ移載室との酸素濃度はZ(ppm)、とする。
ポッドが閉じられている時は、次の式(1)および式(2)が成り立つ。
Yv/2400×106 =Y ・・・(1)
Xv/20×106 =X ・・・(2)
ポッドが開かれている時は、次の式(3)が成り立つ。
(Xv+Yv)/(20+2400)×106 =Z ・・・(3)
仮に、Y=3.5とすると、式(1)により、Yv=0.0084となる。
Zは70ppm以下であるので、Z=70とし、式(3)により、Xvを求めると、ポッドを開いた時の最大Xvの値が求められる。
Xv=0.161
また、式(2)により、
X=8050ppm、となる。
よって、ポッドのウエハ収納室の酸素濃度が、8050ppm以下であれば、ポッドの蓋体をクロージャによって開くことができる。
図11において、酸素濃度が、8050ppm以下、になるのは、略1分後である。
したがって、窒素ガスパージを1分間実施してから、ポッドの蓋体10aがクロージャによって開くように設定することにより、バッチ式CVD装置のスループットの低下を防止しつつ、ウエハ移載室の酸素濃度を70ppm以下に維持することができる。
なお、図12において、縦軸は酸素濃度(ppm)を対数目盛りによって表しており、横軸は時間を「分」によって表している。
また、ポッドオープナ室およびウエハ移載室の酸素濃度の上限値を70ppmと仮に決め、ポッドオープナ室およびウエハ移載室の酸素濃度を3.5ppmおよび28ppmの二通りで予め下げ、ポッド開閉動作を6回連続で実施した。
図12によれば、ポッドオープナ室およびウエハ移載室の酸素濃度は、6個のポッドが開かれる都度、それぞれ上昇することが判る。3.5ppmの場合には30ppmに上昇する。28ppmの場合には500ppmに上昇する。また、上昇したポッドオープナ室およびウエハ移載室の酸素濃度はその都度、それぞれ緩やかに低下することが判る。
この上昇下降を繰返し、最終的に目標値である酸素濃度が30ppmに到達するには、23分間が必要になる。
図11よれば、ポッドを10000ppmで開放する場合には、30ppmに到達するためには、4分間必要である。これにポッドの搬送時間を含めると、6個のポッドの場合には36分間になる。
したがって、図12の場合には、従来の10000ppmでポッドを開放する場合に比べて、13分間短縮することができる。
予め指定された複数枚のウエハ9がポッド10からボート8に移載されると、ウエハ授受ポート13にとっては実質的に待機中となる成膜ステップが、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はボートエレベータ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(ボートローディング)される。ボート8が上限に達すると、ボート8を保持したシール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がボートエレベータ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(ボートアンローディング)される。
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によってピックアップされ、上段ポートAに予め搬入されて蓋体10aを外されて開放された空のポッド10に収納される。
上段ポートAでの空のポッド10への所定の枚数のウエハ9の収容が終了すると、クロージャ40に保持されて退避されていた蓋体10aがウエハ出し入れ口22の位置に第一移動台31によって戻される。次いで、蓋体10aは第二移動台34によってウエハ出し入れ口22に挿入され、ポッド10のウエハ出し入れ口10bに嵌入される。
この際においても、窒素ガス69がポッドオープナ室61に給気管67と排気管63とによって流通されることにより、ポッドオープナ室61およびポッド10のウエハ収納室10cが窒素ガス69によってパージされ、ウエハ収納室10cに窒素ガス69が充填される。すなわち、前述したウエハ取り出しステップと同様に、クロージャ40およびポッド10がポッドオープナ室61を密封した状態で窒素ガス69が供給される。
蓋体10aがウエハ出し入れ口10b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、蓋体10aの錠前を施錠する。これにより、ウエハ収納室10cには窒素ガス69が密封された状態になる。
蓋体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の蓋体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、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。
処理済みウエハ9がボート8から全てディスチャージされる迄、この作業が上段ポートAと下段ポートBとにおいて交互に繰り返される。
以上がウエハ収納ステップである。
ここで、ポッド10のウエハ収納室10cは完全気密性能を具備せずに、数10分間ないし数時間の熱処理時間の間に大気の状態に戻る傾向にあることを考慮しても、ウエハ収納室10cの酸素濃度は大気中の酸素濃度よりも低い。
また、空のポッド10のウエハ収納室10cにはウエハ9が存在しないために、窒素ガス69の吹き込み流量を大きく設定しても、パーティクルを巻き上げる懸念はない。
さらに、空のポッド10のウエハ収納室10cにはウエハ9が存在しないことにより、窒素ガスの澱み箇所がウエハの存在する場合に比べて少ないために、窒素ガス69を容易に実施することができる。
以上のことから、ウエハ収納ステップの初期における窒素ガス69の流量は、前述したウエハ取り出しステップの窒素ガス69の流量よりも大きく設定される。これにより、ウエハ収納ステップにおける窒素ガスパージ時間を短縮することができるので、前述した工程の総時間を短縮することができる。
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。
Claims (20)
- 基板が基板出し入れ口から基板収納室へ収納されこの基板出し入れ口には蓋体が着脱自在に装着されたキャリアと、前記キャリアと連設されるキャリア開閉室と、前記キャリア開閉室に連設された基板搬送室と、前記基板搬送室に連設された基板処理室と、前記キャリア開閉室内の雰囲気を吸引排気する排気手段と、前記排気手段の吸引排気量を調整する排気量調整手段と、を備えている半導体製造装置。
- 前記キャリア開閉室に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、前記不活性ガス導入手段から不活性ガスを前記キャリア開閉室に導入している時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 が前記キャリア開閉室内の圧力P2 より小さく、さらに、前記キャリア開閉室内の圧力P2 が搬送室の圧力P3 より小さくなるように、前記排気量調整手段の排気量を調整するコントローラと、を備えている請求項1に記載の半導体製造装置。
- 前記キャリア開閉室に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、前記不活性ガス導入手段から不活性ガスを前記キャリア開閉室に導入している時には、前記不活性ガス導入手段の排気量が不活性ガスを供給していない時よりも多くなるように、前記排気量調整手段を制御するコントローラと、を備えている請求項1に記載の半導体製造装置。
- 前記キャリア開閉室に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、前記キャリア開閉室と連通する前記基板搬送室の開口部を塞いでいる時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 が前記キャリア開閉室内の圧力P2 より小さく、さらに、前記キャリア開閉室内の圧力P2 が搬送室の圧力P3 より小さくなるように、前記排気量調整手段の排気量を調整するコントローラと、を備えている請求項1に記載の半導体製造装置。
- 装置内の雰囲気が前記搬送室から前記キャリア開閉室へ、さらに、前記キャリア開閉室から装置外へと流れるように、前記排気量調整手段の排気量が調整される請求項2に記載の半導体製造装置。
- 前記蓋体が脱装されて前記キャリアの基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室と連通する前記基板搬送室の開口部が閉塞されている時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 が前記キャリア開閉室内の圧力P2 より小さく、さらに、前記キャリア開閉室内の圧力P2 が搬送室の圧力P3 より小さくなるように、前記排気量調整手段の排気量を調整するコントローラと、を備えている請求項1に記載の半導体製造装置。
- 前記蓋体が脱装されて前記キャリアの基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室に形成された蓋体退避室に退避されて、前記キャリア開閉室と前記基板搬送室とが連通して前記基板が通過可能な基板搬送空間が形成されている時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 が前記キャリア開閉室内の圧力P2 より小さく、さらに、前記キャリア開閉室内の圧力P2 が搬送室の圧力P3 より小さくなるように、前記排気量調整手段の排気量を調整するコントローラを備えており、前記排気手段は前記基板搬送空間から前記蓋体退避室を通って前記排気手段に気流が形成される位置に配置されている請求項1に記載の半導体製造装置。
- 前記蓋体が脱装されて前記キャリアの基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室に形成された蓋体退避室に退避されて、前記キャリア開閉室と前記基板搬送室とが連通して前記基板が通過可能な基板搬送空間が形成されている時には、装置内の雰囲気が前記搬送室から前記キャリア開閉室へ、さらに、前記キャリア開閉室から装置外へと流れるように、前記排気量調整手段の排気量が調整され、前記排気手段は前記基板搬送空間から前記蓋体退避室を通って前記排気手段に気流が形成される位置に配置されている請求項1に記載の半導体製造装置。
- 前記キャリア開閉室にはキャリア開閉装置によって開放された前記蓋体が退避する蓋体退避室と、前記キャリアと前記キャリア開閉室と前記基板搬送室とが連通して前記基板が通過可能な基板搬送空間とが形成されており、前記排気手段は前記基板搬送空間から前記蓋体退避室を通って前記排気手段に気流が形成される位置に配置されており、さらに、前記キャリア開閉室には前記不活性ガス導入手段が設けられており、前記不活性ガス導入手段から不活性ガスを前記キャリア開閉室に導入している時には、前記不活性ガス導入手段の排気量が不活性ガスを供給していない時よりも多くなるように、前記排気量調整手段を制御するコントローラと、を備えている請求項1に記載の半導体製造装置。
- 前記キャリアは複数枚の基板を直接的に収納するように構成されている請求項1に記載の半導体製造装置。
- 前記キャリアは複数枚の基板を積層したカセットを収納するように構成されている請求項1に記載の半導体製造装置。
- 基板が基板出し入れ口から収納されこの基板出し入れ口には蓋体が着脱自在に装着されたキャリアと、前記キャリアと連設されるキャリア開閉室と、前記キャリア開閉室に連設された基板搬送室と、前記基板搬送室に連設された基板処理室と、前記キャリア開閉室内の雰囲気を吸引排気する排気手段と、前記排気手段の吸引排気量を調整する排気量調整手段と、前記キャリア開閉室に不活性ガスを導入する不活性ガス導入手段と、前記排気量調整手段の排気量を調整するコントローラとを備えている半導体製造装置を使用した半導体装置の製造方法であって、
前記不活性ガス導入手段から不活性ガスを前記キャリア開閉室に導入している時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 が前記キャリア開閉室内の圧力P2 より小さく、さらに、前記キャリア開閉室内の圧力P2 が搬送室の圧力P3 より小さくなるように、前記排気量調整手段の排気量を調整する半導体装置の製造方法。 - 前記不活性ガス導入手段から不活性ガスを前記キャリア開閉室に導入している時には、前記不活性ガス導入手段の排気量が不活性ガスを供給していない時よりも多くなるように、前記排気量調整手段を制御する請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記キャリア開閉室と連通する前記基板搬送室の開口部を塞いでいる時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 が前記キャリア開閉室内の圧力P2 より小さく、さらに、前記キャリア開閉室内の圧力P2 が搬送室の圧力P3 より小さくなるように前記排気量調整手段の排気量を調整する請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 装置内の雰囲気が前記搬送室から前記キャリア開閉室へ、さらに、前記キャリア開閉室から装置外へと流れるように、前記排気量調整手段の排気量を調整する請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記蓋体が脱装されて前記キャリアの基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室と連通する前記基板搬送室の開口部が閉塞されている時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 が前記キャリア開閉室内の圧力P2 より小さく、さらに、前記キャリア開閉室内の圧力P2 が搬送室の圧力P3 より小さくなるように、前記排気量調整手段の排気量を調整する請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記蓋体が脱装されて前記キャリアの基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室に形成された蓋体退避室に退避されて、前記キャリア開閉室と前記基板搬送室とが連通して前記基板が通過可能な基板搬送空間が形成されている時には、前記キャリア開閉室外の圧力P1 が前記キャリア開閉室内の圧力P2 より小さく、さらに、前記キャリア開閉室内の圧力P2 が搬送室の圧力P3 より小さくなるように、前記排気量調整手段の排気量を調整し、前記排気手段は前記基板搬送空間から前記蓋体退避室を通って前記排気手段に気流を形成する請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記蓋体が脱装されて前記キャリアの基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室に形成された蓋体退避室に退避されて、前記キャリア開閉室と前記基板搬送室とが連通して前記基板が通過可能な基板搬送空間が形成されている時には、装置内の雰囲気が前記搬送室から前記キャリア開閉室へ、さらに、前記キャリア開閉室から装置外へと流れるように、前記排気量調整手段の排気量を調整し、前記排気手段は前記基板搬送空間から前記蓋体退避室を通って前記排気手段に気流が形成する請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 基板が基板出し入れ口から基板収納室へ収納されこの基板出し入れ口には蓋体が着脱自在に装着されたキャリアと、前記キャリアと連設されるキャリア開閉室と、前記キャリア開閉室に連設された基板搬送室と、前記基板搬送室に連設された基板処理室と、前記キャリア開閉室内の雰囲気を吸引排気する排気手段と、前記排気手段の吸引排気量を調整する排気量調整手段とを備えている半導体製造装置を使用した半導体装置の製造方法であって、
基板を収納したキャリアの基板収納室から前記基板が取り出される際に、前記蓋体が前記基板出し入れ口から移動されて、前記基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室が密封された状態で、不活性ガスが流され、前記基板収納室に不活性ガスが供給される第一のステップと、
空のキャリアに基板が収納される際に、空のキャリアに基板が収納される前に、前記蓋体が前記基板出し入れ口から移動されて、前記基板出し入れ口が開かれ、前記キャリア開閉室が密封された状態で、不活性ガスが流され、前記基板収納室に不活性ガスが供給される第二のステップと、
備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第二のステップの前記不活性ガスの単位時間当たりの流量が、前記第一のステップの前記不活性ガスの単位時間当たりの流量よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項19に記載の半導体装置の製造方法。
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