JPWO2007102426A1 - 基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

プラズマ処理後の基板表面の帯電による静電気を原因とした汚染の問題を解決するために、基板を収納するカセットラックからの基板の搬出及び搬入を行う移載機が配置される待機室を有し、当該移載機によって移載された前記基板をボートに保持して、該ボートをボートエレベータによって前記基板にプラズマ処理を行うことが可能な処理炉に搬入及び搬出する基板処理装置において、前記待機室に前記基板の除電を行う除電装置が配置されているようにすることにより、静電気を除去する。

Description

本発明は、基板の処理後に待機室に搬入された基板の帯電を除去することができる基板処理装置および基板処理方法に関する。

従来の基板処理装置としての半導体製造装置として、プラズマを用いて基板を処理するものが知られる。プラズマを利用する目的として、ガスのイオン化やラジカル反応促進により低温下での基板処理を可能にし、温度による基板のダメージを防ぐことが挙げられる。

このプラズマを利用した装置としては、縦型バッチ処理装置が知られている。具体的な一例として、均熱管と反応管の間に高周波を印加できる電極がストライプ状に交互に全周配置され、これにより反応管内のガスをプラズマ化する基板処理装置が挙げられる。プラズマ化されたガスはイオン、電子、ラジカル等に変化し、基板表面で反応して成膜される。

ガスをプラズマ化して成膜する際に、未反応のイオン、電子などが基板表面に存在すると、これら未反応のイオン、電子などが基板に帯電し、基板が静電気を持つ状態となり、基板の周りの雰囲気に不純物が存在している場合、その静電気によって不純物を吸着して基板が汚染されてしまう虞がある。

また、基板が帯電していてもアースと接地されていれば除電が可能であるが、通常基板を積載するボートは材質が石英の場合が多い。石英は、絶縁体であるためアースに流れにくく、除電は困難である。またこの絶縁性を有する石英が基板に帯電を起こし易くしている原因ともなっている。

また、高性能なプラズマ均一性を得るために、基板毎に電極が平行に配置される多段電極の構造があるが、これにより基板はより強いプラズマの影響を受け、更に帯電を起こし易くなる可能性がある。

本発明の主な目的は、プラズマ処理後の基板表面の帯電による静電気を原因とした汚染の問題を解決するために、静電気を除去することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。

上述した課題を解決するため、本発明は、基板を収納するカセットラックからの基板の搬出及び搬入を行う移載機が配置される待機室を有し、当該移載機によって移載された前記基板をボートに保持して、該ボートをボートエレベータによって前記基板にプラズマ処理を行うことが可能な処理炉に搬入及び搬出する基板処理装置において、前記待機室に前記基板の除電を行う除電装置が配置されている。

また、本発明の基板処理装置は、前記除電装置が前記処理炉の前記ボートの搬入出口近傍に位置することを特徴とする。

また、本発明の基板処理装置は、前記除電装置の起動タイミングが前記処理炉からの前記ボートの搬出開始時であることを特徴とする。

また、本発明の基板処理装置は、前記除電装置の停止タイミングが前記処理炉からの前記ボートの搬出終了時であることを特徴とする。

また、本発明の基板処理装置は、前記除電装置が前記移載機による前記基板の搬送経路近傍に位置することを特徴とする。

また、本発明の基板処理装置は、前記待機室にエアフローを供給するサイドクリーンユニットが備えられ、前記除電装置が前記基板よりも前記エアフローの上流側に位置することを特徴とする。

また、本発明の基板処理装置は、前記除電装置が前記移載機に設けられていることを特徴とする。

また、本発明は、基板を収納するカセットラックからの基板の搬出及び搬入を行う移載機が配置される待機室を有すると共に、該待機室に前記基板の除電を行う除電装置を有する基板処理装置の基板処理方法であって、前記移載機によって移載された前記基板をボートに保持して、該ボートをボートエレベータによって前記基板にプラズマ処理を行うことが可能な処理炉に搬入し、処理後の基板を該処理炉から搬出する基板処理方法において、前記除電装置が前記処理炉の前記ボートの搬入出口近傍に配置され、前記ボートが前記処理炉から搬出されるタイミングを検出し、前記タイミングが検出されたときに前記ボートに保持された前記基板の除電を行うために前記除電装置が起動される。

また、本発明は、前記ボートの前記処理炉からの搬出が終了したタイミングを検出し、前記タイミングが検出されたときに前記除電装置の動作を停止する。

また、本発明の基板処理方法により半導体基板を製造する半導体製造方法が提供される。

本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の平面図である。 図１の半導体製造装置の背面図である。 ツイーザの可変状態を示す図である。 ボートが処理室に搬入された状態を示す処理炉の断面図である。 第１の実施形態の半導体製造装置にセンサを設けた一例を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態に係る半導体製造装置の平面図である。 図５の半導体製造装置の背面図である。 本発明の第３の実施形態に係る半導体製造装置の平面図である。 本発明の第４の実施形態に係る半導体製造装置の平面図である。 本発明の第５の実施形態に係る半導体製造装置の平面図である。 本発明に適用される処理装置の斜透視図である。 図１１に示す処理装置の側面から見た透視図である。

以下、本発明の実施の形態を半導体製造装置に例をとって説明する。

実施の形態１．
本発明の第１の実施形態として、被処理基板であるウエハを複数枚一括してプラズマで処理する半導体製造装置について説明する。

図１は第１の実施形態に係る半導体製造装置の平面図、図２は図１の半導体製造装置の背面図である。

筐体１０内部の正面側にはカセットラック１２が設けられており、カセットラック１２の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１４が設けられている。カセットトラック１２は、後述する図１１及び図１２に示す外部搬送装置との間で基板収納容器としてカセットの授受を行うものである。

筐体１０の後部上方には、処理炉１６が設けられ、処理炉１６の下方には基板としてのウエハ１８を水平姿勢で多段に保持するボート２０が配設されている。ボート２０には、これを処理炉１６に昇降させるボートエレベータ２２が設けられ、ボートエレベータ２２に取付けられた昇降部材（すなわち、後述する図１２に示されるアーム１２８）の先端部には、蓋体としてのシールキャップ３６が取付けられ、石英製の断熱ホルダ３５を介してボート２０を垂直に支持している。

処理炉１６では、ヒータ３８が均熱管４４を取り囲むように設けられており、均熱管４４の内部には、導電性材料で構成され、高周波を印加することができる電極４６を有する電極管４８が配設されている。

電極管４８の内側には、反応管４０が配設されており、反応管４０は石英などの誘電体で構成される。処理室４２は、反応管４０とシールキャップ３６などで気密に構成され、ウエハ１８を処理する空間を形成する。また、シールキャップ３６は接地されている。

ボートエレベータ２２とカセットラック１２との間には、昇降手段としての移載エレベータ２４が設けられており、移載エレベータ２４にはウエハ移載機（基板移載機）２６が取付けられている。ウエハ移載機２６は、そのツイーザ２７にウエハ１８を載置してカセットとボート２０との間でウエハ１８を搬送する。

詳述すると、ボート２０が所定の位置に降りると、ウエハ移載機２６が動き出し、ツイーザ２７が、あらかじめ設定された順番でウエハ１８を数枚ずつ（例えば５枚ずつ）載置し、ボート２０から抜き出す。抜き出した後、図３中矢印Ａで示されるように、ツイーザ２７の高さ方向の幅を広げながら、すなわち、各ツイーザ２７間のピッチを広げながらウエハ移載機２６の向きを回転させ、ウエハ１８をカセット方向に向かせる。

ツイーザ２７近傍には、ツイーザ２７にウエハ１８が載置されていることを検知するウエハ載置認識部２９が設けられており、ウエハ載置認識部２９としては、例えばファイバセンサが用いられる。

ウエハ移載機２６のあるウエハ移載エリア２８とボート２０のあるボートエリア３０は待機室３１内に位置し、待機室３１にはサイドクリーンユニット３２が設けられている。サイドクリーンユニット３２は、ウエハ移載エリア２８とボートエリア３０の領域に図１中矢印で示すエアフロー３３を供給して、この領域のウエハ１８上にパーティクルが付着しないようにするものである。

また、処理炉１６のボート２０の搬入出口の近傍、詳しくは、サイドクリーンユニット３２とボートエリア３０との間の領域の処理炉１６の搬入出口下部近傍の空間であり、かつサイドクリーンユニット３２の方向板の近くに、ウエハ１８の除電を行う除電装置３４が配設される。これにより、サイドクリーンユニット３２からのエアフロー３３を利用して除電装置３４で発生する荷電粒子をボート２０上の帯電したプラズマ処理後のウエハ１８に向かって流し、その荷電粒子により中和して除電を行う。

ボートエレベータ２２の後側には背面ファン５０が設けられており、図１中矢印で示すように、サイドクリーンユニット３２からのエアフロー３３を背面ファン５０から外部に排出する。

次に、本実施の形態１の除電装置３４について説明する。

大気雰囲気中で静電気を除去する方法は、すでに公知例となって各メーカで対応製品化されているので、ここでは簡単な原理だけを説明する。

大気は、窒素、酸素、二酸化炭素、水蒸気から構成されており、電離させることにより荷電粒子となる。荷電粒子は＋極、−極のどちらの極性もあり、反対極性の電子に吸着することで中和する特性を持っている。したがって、除電装置を使った静電気対策には、電気的に一方の極性に偏ってしまった物体に、反対極性の電荷を補うことで物体を電気的に中和する方法を用いている。

除電装置の種類としては、主に、コロナ放電式と光照射式とに分けられるが、ここでは、実績済みのコロナ放電式について説明する。コロナ放電とは、先端の尖った電極針に高電圧を印加させることで針の先端に部分的に放電を発生させる方法であり、放電が発生すると、針周辺に存在している空気が電離してイオンとなり帯電物を中和して除電する。

また、交流式除電装置もあり、これは、一定サイクル毎に＋極または−極の放電でイオンを発生させて、＋及び−極の帯電物のどちらでも電荷を中和することが可能である。

なお、本発明でいう「除電」は、ウエハ１８に帯電した電子を完全に除去するものではなく、不純物を引き寄せない程度に電子が除去されていれば良い。例えば、±１００Ｖの絶対値以下より望ましくは、±５０Ｖの絶対値以下であれば良い。

次に、第１の実施形態の動作について説明する。

処理室４２が大気圧の状態で、所要の枚数のウエハ１８を載置したボート２０をボートエレベータ２２により上昇させて、処理室４２内に搬入する。ヒータ３８に電力を投入し、ウエハ１８、反応管４０など処理室４２内部の部材を所定の温度に加熱すると同時に、反応管４０内部の気体を排気する。

ウエハ１８が所定の温度になった時点で処理室４２に反応ガスを導入し、次いで処理ガスをウエハ１８に向けて噴出させる。処理室４２内部の圧力が所定の圧力になった時点で、電極４６により高周波を印加し、処理ガスをプラズマ化してウエハ１８にプラズマ処理を施す。

処理後、ボートエレベータ２２によりボート２０を下降させ、ボート２０を処理室４２から搬出する。このボート２０が処理炉１６から出るタイミングにあわせて、ボート２０上のウエハ１８を除電するために除電装置３４が起動する。

除電装置３４が起動するタイミングは、具体的には次の（１）〜（３）に示すタイミングの内のどれかに設定される。

（１）起動タイミング１
（ａ）処理室４２内の温度があらかじめ設定しておいた規定の温度以下になる。
（ｂ）処理室４２内の真空引き後、パージガスを供給し、処理室４２内が大気圧状態になる。
（ｃ）ウエハ１８の処理が終了する。
上記（ａ）〜（ｃ）の条件が揃った時点で除電装置３４が起動する。

（２）起動タイミング２
ボートエレベータ２２には、図示していないセンサが設けられており、そのセンサがボートエレベータ２２の下降動作、つまりボートエレベータが下降し始めたことを検出した時点で除電装置３４が起動する。

（３）起動タイミング３
起動後の安定時間が長くかかる除電装置３４を用いる場合、ウエハ１８の処理後、処理ガスを排出する時点で除電装置３４が起動する。

上記（１）〜（３）の内のいずれかのタイミングで起動した除電装置３４は荷電粒子を発生し、荷電粒子はサイドクリーンユニット３２からのエアフロー３３に乗って、ボートエリア３０に流れて行く。これにより、荷電粒子は、ボート２０の下降に伴って除電装置３４の前を順次通過するウエハ１８に順次吹きつけられ、ウエハ１８を除電していくことになる。

すなわち、最初に除電装置３４の前を通過するボート２０の最下端のスロットに載置されているウエハ１８に荷電粒子が吹き付けられて除電され、その後、ボート２０が下降するにしたがって、ボート２０の上方のスロットに載置されているウエハ１８が順次除電されていく。そして、ボートエレベータ２２の下降動作が終了するまでにボート２０上の全てのウエハ１８が除電され、この後、除電装置３４が停止する。

このように、除電装置３４が処理炉１６の搬入出口の近傍に配設されることにより、処理後のボートエレベータ２２の搬出動作を利用するだけでボート２０上の全てのウエハ１８の除電を行うことができる。これにより、除電装置３４は搬入出口近傍のウエハ１８のみを除電すれば良いため、コンパクトな形状で対応することができる。

また、ウエハの処理後、処理室４２から搬出されたウエハ１８は、時間が経過するほど不純物の吸着量が増える可能性が高いため、ウエハ１８の処理後、できるだけ早い内に除電することが望ましい。この点、本方法では処理室４２から搬出された直後のウエハ１８を除電することができるので、不純物が着く可能性が低い。

また、サイドクリーンユニット３２のエアフローを利用することにより、空気を利用した除電装置３４に対して効果的にウエハ１８の除電を行うことができる。

更には、ボート２０が下降する時点又は直前に除電装置３４が起動するため、ウエハ１８だけではなく、ボート２０とシールキャップ３６の間にある断熱ホルダ３５も除電することができる。断熱ホルダ３５は、石英製であるため、帯電し易く、帯電した場合、断熱ホルダ３５に近い位置のウエハ１８に不純物が吸着される可能性がある。また、断熱ホルダ３５に不純物が付着した場合、不純物が付着したままの断熱ホルダ３５を処理室４２に入れてプラズマ処理すると、断熱ホルダ３５近傍で特にプラズマが強く発生し、プラズマの均一化を図ることができなくなる場合がある。

したがって、断熱ホルダ３５も除電を行う方が良く、本方法では断熱ホルダ３５の除電も行うことができるので、ウエハ１８のみならずボート２０の帯電も除去することができ、繰り返し処理を行った後にも、再現性の高い処理を行うことができる。

なお、ボート２０は、最初ゆっくり下降し、その後、所定時間が経過すると、速度を上げて下降する。これは、図４に示すように、ウエハ１０の処理中、シールキャップ３６にあるＯリング３７は反応管４０に密着しているが、処理後、図２に示すように、Ｏリング３７は反応管４０に張り付いてしまう。このため、ボート２０の下降速度が速いと、Ｏリング３７がシールキャップ３６から剥がれるときにボート２０がはねてしまい、その結果、ウエハ１８の破損や割れが起きることがあるからである。

次に、除電装置３４が停止するタイミングについて説明する。

除電装置３４が停止するタイミングは、具体的には次の（１）〜（３）に示すタイミングの内のどれかに設定される。

（１）停止タイミング１
除電装置３４の起動後、あらかじめ設定された時間が経過した時点で停止する。

（２）停止タイミング２
ボートエレベータの状態に応じて停止する。この状態とは、次の（ａ）（ｂ）である。
（ａ）ボートエレベータ２２がホームポジション（すなわち、あらかじめ設定されている初期位置）を検出したとき。
（ｂ）ボートエレベータ２２の図示していないモータの回転量が検出され、この回転量から求められたボート２０の下降距離が、あらかじめ設定した距離と一致したとき。
上記（ａ）（ｂ）の内いずれかの条件に合致した時点で除電装置３４が停止する。

（３）停止タイミング３
除電されているかどうかを確認するために帯電値を測定することができるセンサが次の（ａ）、（ｂ）いずれかの条件で設けられ、センサの検出値に基づいて除電されていれば、除電装置３４を停止する。

（ａ）特定の箇所のみ検出する。
これは、サンプルとして決められた箇所を検出するものである。例えば、図４に示すように、除電装置３４とボート２０を挟んで対向する位置に固定したかたちでセンサ５２が設けられ、センサ５２を通過するウエハ１８の帯電値が検出される。これにより、ウエハ１８の除電を早く確認することができる。

（ｂ）全体を検出する。
これは、センサ５２がボート２０全長にわたってウエハ１８の帯電値を検出するものである。例えば、図５に示すように、除電装置３４とボート２０を挟んで対向する位置に、ボート２０の側面に沿って上下方向に移動可能にセンサ５２を設ける。これにより、ボート２０の上下方向全長にわたってウエハ１８の帯電値を検出することができるので、確実に全ウエハ１８の除電の状態を確認することができる。

また、除電装置３４の動作制御に関して、前記とは別の方法について以下に説明する。

図５に示すように、ボート２０を挟んで除電装置３４と対向する位置のボート２０近傍であり、除電装置３４より上部の高さ位置と除電装置３４より下部の高さ位置とにそれぞれ対応する高さ位置にセンサ５２が設置される。上部に配置されるセンサ５２は、プラズマ処理後のウエハ１８の帯電状態を事前にチェックする役割を持つ。すなわち、センサ５２は、ウエハ１８の帯電値を検出し、検出した帯電値があらかじめ設定した規定値、例えば、±１００Ｖの絶対値より大きい帯電値がある場合に、除電装置３４の起動を指示する。

また、下部に配置されるセンサ５２は、除電装置３４によって除電されたウエハ１８の帯電値を検出する役割を持つ。すなわち、センサ５２が検出した検出値が、あらかじめ設定した規定値、例えば、±１００Ｖの絶対値以下に収まっている場合、ウエハ１８が除電されたと判断する。そして、全てのウエハ１８の除電のチェックが完了すれば除電装置３４の停止を指示する。

このように、ウエハ１８の帯電値を測定することができるセンサ５２を用いることにより、除電前のウエハ１８の帯電値の検出、検出値に基づく除電装置３４の起動、除電処理後のウエハ１８の帯電値の検出、除電処理後の検出値に基づく除電装置３４の停止という除電装置３４の一連の動作制御を行うことができる。

なお、センサ５２によるウエハ１８の帯電値の検出は、全てのウエハ１８に対して行っても良いが、簡易的な方法として、ボート２０の最下段のウエハ１８で除電前の帯電値をチェックし、ボート２０の最上段のウエハ１８で除電後の帯電値をチェックするのみで除電装置３４の起動及び停止を行うことも可能である。

次に、ボート柱２１が除電装置３４で発生する荷電粒子の搬送の障害となる場合について説明する。

除電装置３４で発生する荷電粒子は、エアフローに乗ってウエハ１８上に搬送され、ウエハ１８上の静電気を除去するが、その経路上にボート柱２１がある場合、ボート柱２１が搬送の障害となる場合がある。この場合、荷電粒子がウエハ１８上に搬送されず、結果的にウエハ１８の除電が行われない場合が考えられる。

このような状況になった場合、次の（ａ）、（ｂ）２つの方法で、荷電粒子を均等にウエハ１８に搬送することができる。

（ａ）ボート２０を回転させながら下降させる。
（ｂ）ボート柱２１の間を荷電粒子が通るように、除電装置３４を隣り合う２つのボート柱２１の間に配置する。

前記（ａ）及び（ｂ）の方法では、大口径ウエハ１８に対しても均等に荷電粒子を搬送することができる。

このように、除電装置３４の起動及び停止の動作制御は、ボート２０の下降動作と連動してタイミング良く行われるため、余計な電力を使うことなく、低電力化を図ることができる。

実施の形態２．
次に、本発明の第２の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図６は第２の実施形態に係る半導体製造装置の平面図、図７は図６の半導体製造装置の背面図である。

除電装置３４は、ウエハ１８の処理後、ボート２０からウエハ移載機２６のツイーザ２７に載置されたウエハ１８を除電するものであり、設置位置は、サイドクリーンユニット３２の方向板の近くであり、かつ背面３４ｂが方向板と対向し、正面３４ａがツイーザ２７と対向する位置である。

除電装置３４の上下方向の寸法は、ボート２０の上下方向寸法とほぼ同じであり、除電装置３４は、ボート２０が完全に下降した位置で、除電装置３４の上下端部がボート２０の上下端部の高さ位置とそれぞれほぼ一致するように位置している。これは、ウエハ移載機２６が、搬送するウエハ１８のボート２０上の位置によって高さ位置を変更するため、全てのウエハ１８の高さ位置に対応するように設定されている。

このような構成とすることにより、除電装置３４により発生した荷電粒子が、除電装置３４の背面側から吹きつけられたサイドクリーンユニット３２からのエアフローに乗ってツイーザ２７に載置されているウエハ１８上に搬送され、ウエハ１８を除電することができる。

なお、本実施の形態２においては、除電装置３４の形状及び設置位置以外は、第１の実施形態と同様の構成を有している。また、本実施形態の動作において、除電装置３４の起動及び停止の動作制御以外の動作は、第１の実施形態と同様である。このため、第１の実施形態の構成及び動作と重複する部分の説明は省略するものとする。

以下に除電装置３４の動作制御について説明する。

除電装置３４が起動するタイミングは、具体的には次の（１）〜（３）に示すタイミングの内のどれかに設定される。

（１）起動タイミング１
ボート２０が完全に降りたときであり、かつ次の（ａ）又は（ｂ）の内のいずれかを検出した時点で除電装置３４が起動する。
（ａ）ボートエレベータ２２がホームポジション（初期位置）を確認したとき。
（ｂ）ボートエレベータ２２の図示してないモータの回転量からボート２０が下降した距離を検出し、その距離があらかじめ設定した距離に一致したとき。

（２）起動タイミング２
ツイーザ２７にウエハ１８が載置されたとき。
すなわち、ウエハ載置認識部２９が、ウエハ１８の処理後にツイーザ２７にウエハ１８が載置されたことを検出した時点で除電装置３４が起動する。

（３）起動タイミング３
ツイーザ２７の高さ方向の幅が広がったとき。
すなわち、ボート２０が完全に下降すると、ウエハ移載機２６が動き出す。ウエハ移載機２６は、あらかじめ決められた順番で、数枚ずつ（例えば５枚ずつ）ウエハ１８をツイーザ１８上に載置してボート２０から抜き出す。その後、図３に示すように、各ツイーザ２７間のピッチが広がるように、各ツイーザ２７が上下方向に移動し、ツイーザ２７の高さ方向の幅が広がった時点で除電装置３４が起動する。

このように、各ツイーザ２７間のピッチが広がれば、除電装置３４で発生する荷電粒子が各ウエハ１８間に入り込み易くなり、効率の良い除電が可能となる。

次に、除電装置３４が停止するタイミングについて説明する。
除電装置３４が停止するタイミングは、具体的には次の（１）〜（３）に示すタイミングの内のどれかに設定される。

（１）停止タイミング１
除電装置３４の起動後、あらかじめ設定された時間が経過した時点で停止する。

（２）停止タイミング２
ウエハ移載機２６が次の作業であるカセットにウエハ１８を入れる作業を行う直前に停止する。

（３）停止タイミング３
除電されているかどうかを確認するために帯電値を測定することができるセンサを次の（ａ）、（ｂ）いずれかの条件で設け、除電されていれば、除電装置３４を停止する。

（ａ）特定の箇所のみ検出する。
例えば、センサをウエハ移載機２６上に設け、サンプルとして決められた箇所のウエハ１８の帯電値を検出する。これにより、除電されているかどうかの確認を早く行うことができる。

（ｂ）全体を検出する。
例えば、ツイーザ２７に載置された全ウエハ１８の帯電値を検出することができるように、ウエハ移載機２６上にセンサを設ける。これにより、全ウエハ１８が確実に除電されたかどうかを確認することができる。

実施の形態３．
次に、第３の実施形態を添付図面を参照して説明する。図８は第３の実施形態に係る半導体製造装置の平面図である。

除電装置３４は、ウエハ移載機２６上に設置されており、ウエハ移載機２６がボート２０からツイーザ２７上にウエハ１８を載置後、９０°右回転した状態で、除電装置３４の背面がサイドクリーンユニット３２の方向板と対向する状態になるように配置されている。

このため、ツイーザ２７上のウエハ１８とサイドクリーンユニット３２との間にウエハ１８方向を正面として除電装置３４が位置することになるので、除電装置３４で発生した荷電粒子がサイドクリーンユニット３２からのエアフロー３３に乗って、ウエハ１８上に効率良く搬送される。このように、ウエハ１８は少ない枚数で除電が行われるので、精度の良い除電を行うことができる。

なお、実施の形態３においては、除電装置３４の形状及び設置位置以外は、第２の実施形態と同様の構成を有している。また、本実施形態３の前述の除電の動作以外の動作及び、除電装置３４の起動及び停止の動作制御は、第２の実施形態と同様であるため、第２の実施形態と重複する構成、動作及び除電装置３４の動作制御の説明は省略するものとする。

実施の形態４．
次に、第４の実施形態を添付図面を参照して説明する。図９は第４の実施形態に係る半導体製造装置の平面図である。

除電装置３４は、ウエハ移載機２６上に設置されており、ウエハ移載機２６がボート２０からツイーザ２７上にウエハ１８を載置後、９０°左回転した状態で、除電装置３４の背面がサイドクリーンユニット３２の方向板と対向する状態になるように配置されている。

これにより、ツイーザ２７上のウエハ１８とサイドクリーンユニット３２との間にウエハ１８方向を正面として除電装置３４が位置することになるので、除電装置３４で発生した荷電粒子がサイドクリーンユニット３２からのエアフロー３３に乗って、ウエハ１８上に効率良く搬送される。このように、ウエハ１８は少ない枚数で除電が行われるので、精度の良い除電を行うことができる。

なお、本実施の形態においては、除電装置３４の形状及び設置位置以外は、第２の実施形態と同様の構成を有している。また、本実施形態の前述の除電の動作以外の動作及び、除電装置３４の起動及び停止の動作制御は、第２の実施形態と同様であるため、第２の実施形態と重複する構成、動作及び除電装置３４の動作制御の説明は省略するものとする。

実施の形態５．
次に、第５の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１０は第５の実施形態に係る半導体製造装置の平面図である。

除電装置３４は、サイドクリーンユニット３２内に設置されており、除電装置３４の正面とサイドクリーンユニット３２の正面とが同方向を向くように配置されている。これにより、除電装置３４で発生した荷電粒子は、サイドクリーンユニット３２からのエアフロー３３に乗ってボート２０上のウエハ１８上に搬送され、ウエハ１８の除電が行われる。

このように、除電装置３４を設置するためのスペースを特別に設ける必要がないので、スペースの高効率化をはたすことができる。

なお、本実施の形態においては、除電装置３４の形状及び設置位置以外は、第１の実施形態と同様の構成を有している。また、本実施形態の動作及び除電装置３４の起動及び停止の動作制御は、第１の実施形態と同様であるため、前記以外の第１の実施形態と重複する構成、動作及び除電装置３４の動作制御の説明は省略するものとする。

なお、前記各実施形態においては、エアフロー３３によって荷電粒子を搬送することによりウエハ１８の除電を行うことができるで、別途荷電粒子を搬送することができるような特別な機構を設ける必要がない。

また、前記各実施形態においては、設置する除電装置３４の数を１つに、また、設置箇所を１箇所として説明したが、これに限定されることはなく、ボート２０上のウエハ１８を除電する第１の実施形態及び第２の実施形態の除電装置３４とツイーザ２７のウエハ１８を除電する第３の実施形態及び第４の実施形態の除電装置３４と、をそれぞれ１つずつ組み合わせた構成としても良い。このような構成とすることにより、ボート２０を降ろすときに除電し、ボート２０からウエハ１８を搬送するときに更に除電できるため、除電を確実に行うことができる。

本発明を実施するための最良の形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置（ＩＣ）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されており、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行なう縦型の装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。なお、図１１は、本発明に適用される処理装置の斜透視図として示されており、図１２は図１１に示す処理装置の側面から見た透視図として示されている。

図１１及び図１２に示されているように、本実施の形態に係る処理装置１００は、シリコン等からなるウエハ（基板）１８を収納したウエハキャリアとしてフープ（基板収容器。以下ポッドという。）１１０が用いられる。

処理装置１００の筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部にはメンテナンス可能な開口部としての正面メンテナンス口１０３が開設され、この正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４、１０４がそれぞれ建て付けられている。

筐体１１１（これは、前記各実施形態における筐体１０に相当する。）の正面壁１１１ａにはポッド搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。

ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側にはロードポート（基板収容器受渡し台）１１４が設置されており、ロードポート１１４はポッド１１０を載置されて位置合わせするように構成されている。ポッド１１０はロードポート１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、ロードポート１１４上から搬出されるようになっている。

筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚（基板収容器載置棚）１０５（前記各実施形態のカセットラック１２に相当する。）が設置されており、回転式ポッド棚１０５は複数個のポッド１１０（前記各実施形態のカセットに相当する。）を保管するように構成されている。

すなわち、回転式ポッド棚１０５は、垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１１６と、支柱１１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板（基板収容器載置台）１１７とを備えており、複数枚の棚板１１７はポッド１１０を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。

筐体１１１内において、ロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間には、ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。

ポッド搬送装置１１８は、ポッド１１０を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａ（これは、前記各実施形態におけるカセットエレベータ１４に相当する。）と搬送機構としてのポッド搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、ポッド搬送装置１１８はポッドエレベータ１１８ａとポッド搬送機構１１８ｂとの連続動作により、ロードポート１１４、回転式ポッド棚１０５、ポッドオープナ（基板収容器蓋体開閉機構）１２１との間で、ポッド１１０を搬送するように構成されている。

筐体１１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１１９が後端にわたって構築されている。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａにはウエハ１８をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口１２０、１２０には一対のポッドオープナ１２１、１２１がそれぞれ設置されている。

ポッドオープナ１２１はポッド１１０を載置する載置台１２２、１２２と、ポッド１１０のキャップ（蓋体）を着脱するキャップ着脱機構（蓋体着脱機構）１２３、１２３とを備えている。ポッドオープナ１２１は載置台１２２に載置されたポッド１１０のキャップをキャップ着脱機構１２３によって着脱することにより、ポッド１１０のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。

サブ筐体１１９はポッド搬送装置１１８や回転式ポッド棚１０５の設置空間から流体的に隔絶された待機室３１を構成している。待機室３１の前側領域にはウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウエハ移載機構１２５は、ウエハ１８を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａおよびウエハ移載機２６を昇降させるための移載エレベータ（基板移載装置昇降機構）２４とで構成されている。

図１１に模式的に示されているように移載エレベータ２４は、耐圧筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の待機室３１前方領域右端部との間に設置されている。これら、移載エレベータ２４およびウエハ移載機２６の連続動作により、ウエハ移載機２６のツイーザ２７をウエハ１８の載置部とし、ツイーザ２７によりボート２０に対してウエハ１８を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）を実施する。

待機室３１の後側領域には、ボート２０を収容して待機させるボートエリア３０が構成されている。前述のようにボートエリア３０の上方には、処理炉１６が設けられている。処理炉１６の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。

前述のように処理炉１６には、処理室４２が設けられている。処理室４２は、誘電体からなる反応管４０とシールキャップ３６とで気密に区画されており、ヒータ３８が反応管４０を取り囲むように設けられる。

図１１に模式的に示されているように、耐圧筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９のボートエリア３０右端部との間にはボート２０を昇降させるためのボートエレベータ２２が設置されている。

図１２に示されるように、ボートエレベータ２２の昇降台に連結された連結具としてのアーム１２８には蓋体としてのシールキャップ３６が水平に据え付けられ、シールキャップ３６はアーム１２８に支持されている。

シールキャップ３６はボート２０を垂直に支持し、処理炉１６の下端部を閉塞可能なように構成されている。前記ボート２０には後述するように複数本の保持部材２１７ａが設けられている。

ボートエレベータ２２により、アーム１２８が上昇し、シールキャップ３６が処理炉１６の処理室４２を閉鎖すると、ボート２０が処理室に挿入、すなわち搬入された状態となり、ボートエレベータ２２によりアーム１２８が下降すると、処理室４２からボート２０が搬出される。

図１１に模式的に示されているように待機室３１の移載エレベータ２４側およびボートエレベータ２２側と反対側である左側端部には、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるエアフロー３３を供給するよう供給フアンおよび防塵フィルタで構成されたサイドクリーンユニット３２が設置されており、ウエハ移載機２６とサイドクリーンユニット３２との間には、図示はしないが、ウエハの円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置が設置されている。

サイドクリーンユニット３２から吹き出されたエアフロー３３は、ノッチ合わせ装置およびウエハ移載機２６、ボートエリア３０にあるボート２０に流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気がなされるか、もしくはサイドクリーンユニット３２の吸い込み側である一次側（供給側）にまで循環され、再びサイドクリーンユニット３２によって、待機室３１内に吹き出される。これらの構成により、待機室はクリーンな状態が維持される。

次に、本例の処理装置の動作について説明する。

図１１および１２に示すように、ポッド１１０がロードポート１１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放され、ロードポート１１４の上のポッド１１０はポッド搬送装置１１８によって筐体１１１の内部へポッド搬入搬出口１１２から搬入される。

搬入されたポッド１１０は回転式ポッド棚１０５の指定された棚板１１７へポッド搬送装置１１８によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、棚板１１７から一方のポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載されるか、もしくは直接ポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載される。この際、ポッドオープナ１２１のウエハ搬入搬出口１２０はキャップ着脱機構１２３によって閉じられており、待機室３１にはエアフロー３３が流通され、充満されている。例えば、待機室３１にはエアフロー３３として窒素ガスが充満することにより、酸素濃度が２０ｐｐｍ以下と、筐体１１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遥かに低く設定されている。

載置台１２２に載置されたポッド１１０はその開口側端面がサブ筐体１１９の正面壁１１９ａにおけるウエハ搬入搬出口１２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構１２３によって取り外され、ウエハ出し入れ口が開放される。

ポッド１１０がポッドオープナ１２１によって開放されると、ウエハ１８はポッド１１０からウエハ移載機２６のツイーザ２７によってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ノッチ合わせ装置１３５にてウエハを整合した後、待機室３１の後方にあるボートエリア３０へ搬入され、ボート２０に装填（チャージング）される。ボート２０にウエハ１８を受け渡したウエハ移載機２６はポッド１１０に戻り、次のウエハ１８をボート２０に装填する。

一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１におけるウエハ移載機２６によるウエハのボート２０への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１には回転式ポッド棚１０５から別のポッド１１０がポッド搬送装置１１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。

予め指定された枚数のウエハ１８がボート２０に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉１６の下端部が、炉口シャッタ１４７によって、開放される。続いて、ウエハ１８群を保持したボート２０はシールキャップ３６がボートエレベータ２２によって上昇されることにより、処理炉１６内へ搬入（ローディング）されて行く。

ローディング後は、処理炉１６にてウエハ１８に任意の処理が実施される。
処理後は、ノッチ合わせ装置１３５でのウエハの整合工程を除き、概上述の逆の手順で、ウエハ１８およびポッド１１０は筐体１１１の外部へ払出される。

以上に詳述した本発明の実施の形態によれば、処理炉においてプラズマ処理が行われた直後の基板が搬送される待機室で、除電装置により基板を除電することができ、プラズマ処理後の基板の帯電を速やかにかつ確実に除去することができる。また、帯電による静電気を原因とする汚染の付着を最小限に抑えることができる。

また本発明の実施の形態では、待機室の中に除電装置を設けていることを説明したが、待機室の外側に除電装置を設けた場合、次の点が問題となる。従って待機室内で除電を行うことが尚望ましい。

（問題点１）
筐体１１の中で待機室以外の空間では、前述のようにウエハ１８は既にポッド１１０へ格納されている状態である。ポッドは待機室と同様に、ポッドの中がクリーン状態に維持されており、外の空間とは隔離されている状態である。
ここで、除電装置により荷電粒子をポッドの中に送る場合、ポッドをあける必要がある。このようにすると、ポッドの中のウエハが外気に触れ、外気の浮遊物が基板に付着し、ウエハの汚染に結びつくことになる。

（問題点２）
前述のように、プラズマ処理後の基板の帯電は速やかにかつ確実に除去する必要がある。
仮に待機室の外側に除電装置を設けた場合、待機室の中に除電装置を設けることにより、除電を開始するまでの時間がかかることは明白である。従ってクリーン状態のポッドとはいえ、パーティクルが付着する虞がある。

また、プラズマ処理後に処理炉から搬出される基板が、処理炉の搬入出口近傍に位置する除電装置の前を順次通過して除電されるため、基板の帯電を速やかにかつ確実に除去することができる。また、帯電による静電気を原因とする汚染の付着を最小限に抑えることができる。

また、処理炉の搬入出口近傍に除電装置が配置されることにより、ボートの搬出動作が行われるだけで全ての基板が除電装置の前を通過することができる。このため、小型の除電装置で全ての基板の除電に対応することができる。また、これにより、装置内占有率を抑えて、コストも低減することができる。

さらに、除電装置が除電を開始する起動タイミングが、処理炉からの基板の搬出開始時であるため、基板の除電が必要なときにだけ除電装置が起動することになる。このため、余計な電力を使うことがなく、低電力化を図ることができる。

また、除電装置が除電を終了する停止タイミングが、処理炉からの基板の搬出終了時であるため、基板の除電が必要なときにだけ除電装置が作動していることになる。このため、余計な電力を使うことがなく、低電力化を図ることができる。

また、プラズマ処理が行われた直後の基板が搬送される過程で、除電装置により基板を除電することができる。このため、プラズマ処理後の基板の帯電を効率よくかつ確実に除去することができる。また、帯電による静電気を原因とする汚染の付着を最小限に抑えることができる。

さらに、サイドクリーンユニットから送風されるエアフローの上流側に除電装置が、下流側に基板がそれぞれ位置するため、除電装置で発生する荷電粒子がエアフローに乗って基板方向に搬送され、基板の帯電を除去することができる。このため、空気を利用した除電装置による基板の除電が効果的にでき、別途荷電粒子搬送機構を設ける必要がない。

また、ウエハ移載機に載置されている少数の基板を除電するので、精度の良い除電を行うことができる。また、このため、帯電による静電気を原因とする汚染の付着を最小限に抑えることができる。

また、基板の除電が必要なとき、すなわちボートが前記処理炉から搬出されるときにだけ除電装置が起動することになる。このため、余計な電力を使うことがなく、低電力化を図ることができる。

また、本発明の実施の形態によれば、ボートの処理炉からの搬出が終了したタイミングで除電装置が停止し、基板の除電が終了するため、基板の除電が必要なときにだけ除電装置が作動し、除電を行うことになる。これにより、余計な電力を使うことがなく、低電力化を図ることができる。

上述したように、本発明によれば、プラズマ処理後の基板表面の帯電による静電気を原因とした汚染の問題を解決するために、静電気を除去することができる基板処理装置及び基板処理方法を提供することができる。

Claims (10)

1. 基板を収納するカセットラックからの基板の搬出及び搬入を行う移載機が配置される待機室を有し、当該移載機によって移載された前記基板をボートに保持して、該ボートをボートエレベータによって前記基板にプラズマ処理を行うことが可能な処理炉に搬入及び搬出する基板処理装置において、
   前記待機室に前記基板の除電を行う除電装置が配置されている基板処理装置。
2. 前記除電装置が前記処理炉の前記ボートの搬入出口近傍に位置することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記除電装置の起動タイミングが前記処理炉からの前記ボートの搬出開始時であることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
4. 前記除電装置の停止タイミングが前記処理炉からの前記ボートの搬出終了時であることを特徴とする請求項２記載の基板処理装置。
5. 前記除電装置が前記移載機による前記基板の搬送経路近傍に位置することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
6. 前記待機室にエアフローを供給するサイドクリーンユニットが備えられ、前記除電装置が前記基板よりも前記エアフローの上流側に位置することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
7. 前記除電装置が前記移載機に設けられていることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
8. 基板を収納するカセットラックからの基板の搬出及び搬入を行う移載機が配置される待機室を有すると共に、該待機室に前記基板の除電を行う除電装置を有する基板処理装置の基板処理方法であって、
   前記移載機によって移載された前記基板をボートに保持して、該ボートをボートエレベータによって前記基板にプラズマ処理を行うことが可能な処理炉に搬入し、処理後の基板を該処理炉から搬出する基板処理方法において、
   前記除電装置が前記処理炉の前記ボートの搬入出口近傍に配置され、
   前記ボートが前記処理炉から搬出されるタイミングを検出し、前記タイミングが検出されたときに前記ボートに保持された前記基板の除電を行うために前記除電装置が起動される基板処理方法。
9. 前記ボートの前記処理炉からの搬出が終了したタイミングを検出し、前記タイミングが検出されたときに前記除電装置の動作を停止する請求項８記載の基板処理方法。
10. 請求項８に記載の基板処理方法により半導体基板を製造する半導体製造方法。

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