WO2006030849A1 - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体製造装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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WO2006030849A1
WO2006030849A1 PCT/JP2005/017018 JP2005017018W WO2006030849A1 WO 2006030849 A1 WO2006030849 A1 WO 2006030849A1 JP 2005017018 W JP2005017018 W JP 2005017018W WO 2006030849 A1 WO2006030849 A1 WO 2006030849A1
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chamber
carrier
substrate
carrier opening
exhaust
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PCT/JP2005/017018
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English (en)
French (fr)
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Makoto Hirano
Akinari Hayashi
Makoto Tsuri
Haruyuki Miyata
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc.
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Publication date
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Priority to US11/662,584 priority patent/US20080236487A1/en
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    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017Apparatus for fluid treatment
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    • H01L21/67772Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading involving removal of lid, door, cover
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    • H01L21/67775Docking arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a technique for opening and closing a carrier having a lid, for example, a semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as an IC).
  • a semiconductor integrated circuit device hereinafter referred to as an IC
  • a CVD film such as an insulating film, a metal film, or a semiconductor film is formed on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) into which a semiconductor integrated circuit including a semiconductor element is formed, or impurities are diffused. Batch type vertical diffusion 'Used for CVD equipment.
  • a batch type vertical diffusion 'CVD' which is an example of a semiconductor manufacturing apparatus, is used to form a CVD film such as an insulating film, a metal film, and a semiconductor film on a wafer or to diffuse impurities.
  • Equipment hereinafter referred to as batch-type CVD equipment
  • a plurality of wafers are handled in a state of being stored in a carrier (wafer transfer container).
  • Conventional carriers of this type include an open cassette formed in a substantially cubic box shape in which a pair of opposed surfaces are opened, and a container that is a substantially cubic box in which one surface is opened.
  • FOUP front open unified unified pod 0 or less, pod and 0 J, force s 3 ⁇ 4
  • a pod opening / closing device for opening / closing the pod's wafer loading / unloading opening by removing the lid is attached to the pod. It is installed at the wafer transfer port for loading and unloading.
  • a conventional pod opener of this type includes a mounting table that holds the pod and a closure that holds the lid of the pod held by the mounting table.
  • the closure moves forward and backward with the lid holding the lid.
  • the lid is configured to be attached to and detached from the wafer inlet / outlet of the pod.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-7801
  • the pod wafer storage chamber is usually filled with an inert gas, and the pod wafer storage chamber typically becomes an air atmosphere due to leakage at the force seal portion. is there.
  • the wafer storage chamber is in an air atmosphere, when the pod is opened, the air in the wafer storage chamber of the pod will enter the inner space of the wafer transfer port in the batch type CVD device.
  • the problem is that the inner space is contaminated and the oxygen concentration is increased.
  • the wafer storage chamber of the pod is exposed to the air atmosphere, so that the wafer stored in the wafer storage chamber is naturally Oxidized film may be deposited or particles may adhere.
  • an inert gas may be filled in the pod wafer storage chamber.
  • An object of the present invention is a semiconductor capable of preventing the occurrence of harmful effects when the pod is opened, such as the deposition of a natural acid film on the substrate, the adhesion of particles, the contamination of the inner space, and the increase in oxygen concentration. It is to provide a manufacturing apparatus and a manufacturing method of a semiconductor device. Means for solving the problem
  • the substrate is stored in the substrate loading / unloading port, and the substrate loading / unloading port is provided with a carrier detachably mounted, a carrier opening / closing chamber connected to the carrier, and a carrier opening / closing chamber.
  • an inert gas introduction means for introducing an inert gas into the carrier opening / closing chamber, and the inert gas when the inert gas is introduced into the carrier opening / closing chamber from the inert gas introduction means.
  • An inert gas introduction means for introducing an inert gas into the carrier opening / closing chamber and a pressure P outside the carrier opening / closing chamber when the opening of the substrate transfer chamber communicating with the carrier opening / closing chamber is closed.
  • the semiconductor manufacturing apparatus further comprising: a controller that adjusts an exhaust amount of the exhaust amount adjusting means so as to satisfy 1 2 3.
  • the exhaust quantity of the exhaust quantity adjusting means is adjusted so that the atmosphere in the apparatus flows from the transfer chamber to the carrier opening / closing chamber to the outside of the apparatus.
  • the semiconductor manufacturing apparatus according to any one of (4).
  • (6) When the lid is removed, the substrate loading / unloading port of the carrier is opened, and the opening of the substrate transfer chamber communicating with the carrier opening / closing chamber is closed, the pressure P outside the carrier opening / closing chamber is ⁇ Pressure P in the carrier opening / closing chamber ⁇ Pressure P in the substrate transfer chamber
  • the semiconductor manufacturing apparatus further comprising: a controller that adjusts an exhaust amount of the exhaust amount adjusting means so as to satisfy 1 2 3.
  • the lid body is detached, the substrate loading / unloading port of the carrier is opened, and the carrier opening / closing chamber and the substrate transfer chamber communicate with each other by being retracted into a lid body retracting chamber formed in the carrier opening / closing chamber.
  • the exhaust amount of the exhaust amount adjusting means is adjusted so that the atmosphere in the apparatus flows from the transfer chamber to the carrier opening / closing chamber to the outside of the apparatus.
  • the semiconductor manufacturing apparatus according to (1) wherein the exhaust unit is adjusted and disposed at a position where an air flow is formed in the exhaust unit from the substrate transfer space through the lid retracting chamber. .
  • the carrier opening / closing chamber communicates with the lid body retracting chamber in which the lid body opened by the carrier opening / closing device is retracted, and the carrier, the carrier opening / closing chamber, and the substrate transfer chamber, so that the substrate can pass therethrough.
  • a substrate transport space, and the exhaust means is disposed at a position where an airflow is formed in the exhaust means from the substrate transport space through the lid retracting chamber, and further, the carrier opening / closing chamber Is provided with the inert gas introduction means, and when the inert gas introduction means is introduced into the carrier opening / closing chamber, the amount of exhaust of the inert gas introduction means is reduced.
  • a controller for controlling the displacement adjusting means so as to increase the amount of inert gas when the inert gas is supplied.
  • the substrate is stored in the substrate loading / unloading port, and the substrate loading / unloading port is provided with a carrier detachably attached, a carrier opening / closing chamber connected to the carrier, and a carrier opening / closing chamber.
  • a method of manufacturing a semiconductor device using a semiconductor manufacturing apparatus comprising an inert gas introducing means for introducing an inert gas into a carrier switching chamber and a controller for adjusting an exhaust amount of the exhaust amount adjusting means,
  • a method of manufacturing a semiconductor device characterized in that the exhaust amount of the exhaust amount adjusting means is adjusted so as to be 3.
  • the exhaust amount of the exhaust amount adjusting means is adjusted so that the atmosphere in the apparatus flows from the transfer chamber to the carrier opening / closing chamber to the outside of the apparatus.
  • the exhaust amount of the exhaust amount adjusting means is adjusted so that the pressure P becomes
  • the lid body is detached and the substrate loading / unloading port of the carrier is opened, and the carrier opening / closing chamber formed in the carrier opening / closing chamber is retracted to communicate the carrier opening / closing chamber and the substrate transfer chamber.
  • the exhaust amount of the exhaust amount adjusting means is adjusted so that the atmosphere in the apparatus flows from the transfer chamber ⁇ the carrier opening / closing chamber ⁇ outside the apparatus.
  • the lid When a substrate is stored in an empty carrier, before the substrate is stored in the empty carrier, the lid is moved by a pod opener to open the substrate outlet, and the pod opener chamber is sealed. And a substrate storage step in which an inert gas is supplied and the inert gas is supplied to the substrate storage chamber.
  • a flow rate per unit time of the inert gas in the substrate storing step is the substrate.
  • the so-called fluttering of the substrate stored in the substrate storage chamber of the carrier can be prevented.
  • the occurrence of damage to particles and the substrate can be prevented.
  • the purge time of the inert gas can be shortened, so that the work time of the entire process can be shortened.
  • FIG. 1 is a partially omitted perspective view showing a batch type CVD apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the pod opener viewed from the front side.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the pod placement state.
  • FIG. 4 is a partially omitted perspective view in which the pod opener chamber housing is removed as seen from the rear side force showing the pod opener.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a V portion omitted in FIG. 4.
  • FIG. 6 is a perspective view of the pod opener chamber housing installed as viewed from the rear side showing the pod opener.
  • FIG. 7 is a partially omitted plan sectional view showing a batch type CVD apparatus.
  • FIG. 8 is a partially omitted plan cross-sectional view for explaining the operation of the pod opener chamber, showing the state before the cover is removed.
  • FIG. 9 is a partially omitted plan sectional view showing the pod opener chamber sealed.
  • FIG. 10 is a partially omitted plan sectional view showing the same mapping.
  • FIG. 11 is a graph showing changes in oxygen concentration after nitrogen gas purge.
  • FIG. 12 is a graph showing changes in oxygen concentration when opening and closing operations of six pods are continuously performed.
  • FIG. 13 is a partially omitted plan sectional view showing a batch type CVD apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • Wafer transfer Mounting chamber 18 ⁇ Pod transfer device installation chamber (installation chamber), 19 ⁇ Exhaust device, 20 ⁇ Pod opener (opening / closing device), 21 ⁇ Mouth, 23 ⁇ Support base, 24 ⁇ Guide rail, 25 ⁇ Guide block, 26 ⁇ Air cylinder device, 27 ⁇ Place, 28 Positioning pin, 30... Guide rail, 31 ⁇ Longitudinal moving table (first moving table), 32 ⁇ Air cylinder device, 32a ⁇ Piston rod, 33 ⁇ Guide rail, 34 ⁇ Previous moving table (Second platform), 35 ... guide hole, 36 ... bracket, 37 ... rotary actuator, 37a ... arm, 38 ... guide pin, 39 "bracket, 40" closure, 41 Unlocking shaft, 41a ...
  • the semiconductor manufacturing apparatus is configured as shown in FIG. 1 as a batch type CVD apparatus, that is, a batch type vertical diffusion / CVD apparatus!
  • the batch-type CVD apparatus 1 shown in Fig. 1 includes a housing 2 constructed in an airtight chamber structure.
  • a heater unit 3 is installed vertically on the upper end of one end (hereinafter referred to as the rear end) in the housing 2, and a process tube 4 is concentrically arranged inside the heater unit 3. .
  • a gas introduction pipe 5 for introducing a raw material gas or a purge gas into the process tube 4 and an exhaust pipe 6 for evacuating the inside of the process tube 4.
  • a boat elevator 7 (see FIG. 7) configured by a feed screw device or the like driven by an electric motor is installed below the rear end of the housing 2.
  • the boat elevator 7 is located directly below the process tube 4. It is configured to raise and lower the arranged boat 8 vertically.
  • the boat 8 is configured to support a large number of wafers 9 in a state where they are aligned horizontally and to be carried in and out of the processing chamber of the process tube 4.
  • the front wall of the housing 2 has a pod inlet / outlet (not shown), which is opened and closed by a front shirt!
  • a pod stage 11 for performing positioning of the pod 10 is installed at the pod inlet / outlet, and the pod 10 can be inserted into and removed from the pod stage 11 through the pod inlet / outlet.
  • a rotary pod shelf 12 is installed in the upper part of the central portion in the front-rear direction in the housing 2, and the rotary pod shelf 12 is configured to store a total of sixteen pods 10. ing.
  • the rotary pod shelf 12 has a four-stage shelf plate formed in a substantially vertical shape and is supported in a vertical direction so that it can rotate freely in a horizontal plane. Figure (Not shown) will be rotated in one direction by pitch feed!
  • a wafer transfer chamber housing 17 is constructed in which a wafer transfer chamber 16 as a substrate transfer chamber is formed.
  • the pod shelf 12 is installed on the wafer transfer chamber casing 17.
  • a wafer transfer port 13 for transferring a wafer 9 as a substrate to the pod 10 on the front wall of the wafer transfer chamber housing 17 is vertically opposed to the vertical direction.
  • the two wafer transfer ports 13 and 13 are respectively provided with Podovuna 20 which will be described later.
  • a pod transfer device 14 is installed in a pod transfer device installation chamber 18 in the housing 2, and the pod transfer device 14 includes a pod stage 11 and a pod shelf 12.
  • the pod 10 is transported between the pod shelf 12 and the wafer transfer port 13 and between the wafer transfer port 13 and the wafer transfer port 13.
  • a wafer transfer device 15 is installed in the wafer transfer chamber 16, and the wafer transfer device 15 is configured to transfer the wafer 9 between the wafer transfer port 13 and the boat 8.
  • FIG. 1 an exhaust device 19 for exhausting the wafer transfer chamber 16 is installed on the back wall of the wafer transfer chamber casing 17.
  • a pod opener 20 as a carrier opening / closing device includes a base 21, and the base 21 in the housing 2 has a wafer transfer port 13 and a wafer transfer device 1.
  • the base 21 is provided with a wafer loading / unloading port 22 formed in a rectangular shape that is slightly larger than the lid 10a of the pod 10 and is similar to the lid 10a. Since the base 21 is shared by the upper and lower pod openers 20, 20, a pair of wafer loading / unloading ports 22, 22 are opened vertically and vertically on the base 21!
  • the main surface of the base 21 on the wafer transfer port 13 side (hereinafter referred to as the front surface).
  • An angle-shaped support base 23 is fixed horizontally below the wafer loading / unloading port 22 in FIG. 4), and the shape of the support base 23 in plan view is formed in a substantially square frame shape with a part cut away. ing.
  • a pair of guide rails 24, 24 are arranged on the upper surface of the support base 23 in a direction parallel to the front of the base 21 (hereinafter referred to as the left-right direction), and perpendicular to the front of the base 21 (hereinafter referred to as front-rear direction).
  • the mounting table 27 is supported on the left and right guide rails 24, 24 through a plurality of guide blocks 25 so as to be slidable in the front-rear direction.
  • the mounting table 27 is moved back and forth in the front-rear direction by an air cylinder device 26 installed on the upper surface of the support table 23.
  • the mounting table 27 is formed in a substantially square frame shape with a part cut away, and three positioning pins 28 are arranged on the upper surface of the mounting table 27. It is placed at the apex of the triangle and protrudes vertically! /
  • the three positioning pins 28 have three positioning recesses (not shown) submerged in the lower surface of the pod 10 when the pod 10 is mounted on the mounting table 27 as shown in FIG. ).
  • a guide rail 30 is provided in the left-right direction below the wafer loading / unloading port 22 on the main surface (hereinafter referred to as the back surface) of the base 21 on the wafer transfer device 15 side.
  • the guide rail 30 is slidable so that a laterally movable platform 31 (hereinafter referred to as the first movable platform) 31 can be reciprocated in the lateral direction. It is supported.
  • An air cylinder device 32 is installed horizontally on the vertical member of the first moving base 31 in the left-right direction, and the tip of the piston rod 32 a of the air cylinder device 32 is fixed to the base 21. That is, the first moving table 31 is driven to reciprocate in the left-right direction by the reciprocating operation of the air cylinder device 32.
  • a pair of guide rails 33, 33 are arranged on the left and right sides of the horizontal member of the first moving base 31 so as to extend in the front-rear direction.
  • the guide rails 33 and 33 are slidably supported so that a longitudinally movable table (hereinafter referred to as a second movable table) 34 can reciprocate in the longitudinal direction.
  • a guide hole at one end of the second moving table 34 35 is established to extend in the left-right direction.
  • a bracket 36 is fixed to one side surface of the first moving base 31, and a rotary actuator 37 is installed on the bracket 36 vertically upward.
  • a guide pin 38 standing vertically on the tip of the arm 37a of the rotary actuator 37 is slidably fitted into the guide hole 35 of the second moving base 34. That is, the second moving table 34 is configured to be reciprocated in the front-rear direction by the reciprocating rotation of the rotary actuator 37.
  • a bracket 39 is vertically erected on the upper surface of the second moving table 34, and a closure 40 is vertically fixed to the front surface of the bracket 39.
  • the closure 40 is formed in a rectangular flat plate shape that is slightly larger than the wafer loading / unloading port 22. In other words, the closure 40 is reciprocated in the front-rear direction by the second moving table 34 and is reciprocated in the left-right direction by the first moving table 31.
  • the main surface of the closure 40 moving forward and facing the base side comes into contact with the back surface of the base 21 so that the wafer loading / unloading port 22 can be closed.
  • a first knock 54 is laid around the wafer loading / unloading port 22 on the front surface of the base 21.
  • the first packing 54 is configured to seal the wafer loading / unloading port of the pod 10 and the wafer loading / unloading port 22 of the base 21 when the pod 10 is pressed.
  • a second packing 55 is laid near the outer periphery of the front surface of the closure 40.
  • the second packing 55 is configured to seal the wafer inlet / outlet 22 of the base 21 when the closure 40 is pressed! RU
  • a third packing 56 is laid inside the second packing 55 on the outer peripheral edge of the front surface of the closure 40.
  • the third packing 56 may be configured to prevent foreign matter adhering to the lid 10a from entering the installation chamber side of the wafer transfer device 15.
  • a fourth packing 57 is laid on the outer peripheral edge of the back surface of the closure 40.
  • the fourth packing 57 is configured to seal the wafer loading / unloading port 62 of the pod opener chamber housing 60.
  • the pod opener chamber housing 60 is not shown in FIGS. 4 and 5.
  • a pair of unlocking shafts 41, 41 are arranged on the left and right and inserted in the front-rear direction. Both unlocking shafts 41 and 41 are rotatably supported!
  • both unlocking shafts 41, 41 opposite to the base of the closure 40 (hereinafter referred to as the back).
  • a pair of pulleys 42, 42 are fixed to the end of the M-rule, and both pulleys 42,
  • a belt 43 having a connecting piece 44 is wound around 42.
  • the air cylinder device 45 is installed horizontally on the upper side of one pulley 42 on the back of the closure 40.
  • the tip of the piston rod of the device 45 is connected to the connecting piece 44 of the belt 43. That is, both unlocking shafts 41 and 41 are reciprocally rotated by the expansion and contraction operation of the air cylinder device 45.
  • an engaging portion 41a that engages with a lock (not shown) of the lid 10a is orthogonal to the front end of the closure 40 of both unlocking shafts 41 and 41. And it is projected.
  • suction tools (suction cups) 46 adsorbing on the surface of the lid 10a are provided near the diagonal of the front surface of the closure 40, respectively, by suction rod members 47. It is fixed.
  • the suction roller member 47 for fixing the suction tool 46 is constituted by a hollow shaft, and the rear side end of the suction roller member 47 is connected to a supply / exhaust passage (not shown).
  • the outer diameter of the front end of the suction member 47 is set so as to fit into a positioning hole (not shown) submerged in the lid 10a. That is, the suction member 47 is configured to be used as a support pin for mechanically supporting the lid 10a by being fitted into the positioning hole of the lid 10a.
  • a rotary actuator 50 (see FIG. 2) is disposed on one side of the wafer loading / unloading surface 22 on the front side of the base 21.
  • 50a (see Fig. 2) is installed in a vertical direction, and one end of an arm 51 formed in a substantially C shape is fixed to the rotary shaft 50a so as to rotate integrally in a horizontal plane. .
  • the arm 51 is passed through a through-hole 52 (see FIG. 4) provided in the base 21, and a mapping device 53 is fixed to the tip of the back side of the base 21 of the arm 51.
  • a pod opener chamber housing (hereinafter referred to as an opener housing) 60 is provided on the back surface of the base 21.
  • the opener housing 60 forms a pod opener chamber 61 as a carrier opening / closing chamber and is configured to accommodate the closure 40.
  • the horizontal length of the pod opener chamber 61 of the opener housing 60 is set so as to allow the closure 40 to move sideways and completely open the wafer loading / unloading port 22.
  • the wafer loading / unloading port 62 of the opener housing 60 is opened, and the wafer loading / unloading port 62 can be blocked by the back surface of the closure 40 A rectangular opening having a size is formed. Note that the wafer loading / unloading port 62 is set so that the mapping device 53 can also insert a rear side force.
  • an exhaust pipe serving as an exhaust means for exhausting the pod opener chamber 61 is provided at a position opposite to the wafer inlet / outlet port 22 of the base 21 which is the front wall of the opener housing 60.
  • the suction port 63 is connected to communicate with the pod opener chamber 61, and the discharge end of the exhaust pipe 63 is connected to a pump 64 that evacuates.
  • a no-pass line 66 is interposed in the exhaust pipe 63, and the bypass line 66 forms an on-off valve 65 and a fixed throttle as exhaust quantity adjusting means.
  • the on-off valve 65 is controlled by the controller 70!
  • One end of an air supply pipe 67 as an inert gas introduction means is connected to a position opposite to the exhaust pipe 63 on the rear wall of the opener housing 60, and an air supply device 67A is connected to the other end of the air supply pipe 67. Is connected.
  • an air supply device 68 as an inert gas introduction means is installed in the wafer transfer chamber 16 as a substrate transfer chamber, and the air supply device 68 blows out nitrogen gas 69 as an inert gas. It is configured.
  • a first pressure gauge 71, a second pressure gauge 72, and a third pressure gauge 73 are connected to the casing 2, and these pressure gauges 71, 72, 73 sends the measurement result to the controller 70.
  • the first pressure gauge 71 is configured to measure the pressure P in the pod transfer device installation chamber 18 as a chamber outside the pod opener chamber 61.
  • Second pressure gauge 72 is configured to measure the pressure P in the pod opener chamber 61.
  • 73 is the pressure in the wafer transfer chamber 16 as a substrate transfer chamber connected to the pod opener chamber 61 P
  • the controller 70 includes hardware such as a panel computer, a personal computer, and a micro computer, and software programmed therein.
  • the controller 70 operates as described below based on the measurement results of the pressure gauges 71, 72, 73, and the like. It is supposed to be executed.
  • one wafer transfer port 13 is referred to as an upper port A, and the other wafer transfer port 13 is referred to as a lower port B.
  • the pod 10 in which the pod loading / unloading locuser is also loaded on the pod stage 11 in the casing 2 is appropriately transported to the pod shelf 12 designated by the pod conveying device 14. And stored.
  • the pod 10 stored in the pod shelf 12 is appropriately picked up by the pod transfer device 14, transferred to the upper port A, and transferred to the mounting table 27 of the pod opener 20 as shown in FIG.
  • the positioning recesses embedded in the lower surface of the pod 10 are respectively fitted with the three positioning pins 28 of the mounting table 27, thereby aligning the pod 10 and the mounting table 27.
  • the mounting table 27 When the pod 10 is mounted on the mounting table 27 and aligned, the mounting table 27 is pushed toward the base 21 by the air cylinder device 26, and as shown in FIG. The opening side end face is pressed against the opening edge of the wafer loading / unloading port 22 in front of the base 21. Further, when the pod 10 is pushed in the direction of the base 21, the unlocking shaft 41 of the closure 40 is inserted into the keyhole of the lid 10a.
  • the seal by the first packing 54 between the pod 10 and the base 21 and the seal by the second packing 55 between the base 21 and the closure 40 are simple.
  • Pod transfer device installation chamber hereinafter referred to as installation chamber
  • installation chamber 18 pressure P and pod opener chamber 6
  • the controller 7 is configured so that the pressure P in the installation chamber 18 is smaller than the pressure P in the pod opener chamber 61 (P ⁇ P).
  • the pressure P in the installation chamber 18 is the pressure outside the housing 2, that is, the pressure in the clean room.
  • the supply amount of nitrogen gas 69 can be suppressed by closing the on-off valve 65 and reducing the exhaust amount of the exhaust pipe 63 to a small amount by the bypass line 66. Can be prevented.
  • the exhaust gas amount adjusting means by configuring the exhaust gas amount adjusting means by the on-off valve 65 and the bypass line 66, the structure and control can be simplified, and the cost increase can be further suppressed.
  • the second moving base 34 is moved in the direction away from the base 21 by the operation of the rotary actuator 37, and is referred to in FIG.
  • the closure 40 moves the pod 10 through the wafer inlet / outlet 10b of the pod 10 by retracting the pod 10 opener chamber 61 with the lid 10a of the pod 10 held in vacuum. Extract.
  • the wafer loading / unloading port 10b of the pod 10 is opened.
  • closure 40 and pod 10 seal the pod opener chamber 61 as shown in FIG.
  • the pod opener chamber 61 is supplied with nitrogen gas 69 from an air supply pipe 67.
  • Nitrogen gas 69 flowing through the pod opener chamber 61 flows from the wafer loading / unloading port 10b into the wafer storage chamber 10c of the pod 10 and then flows out, thereby exhausting the atmosphere of the wafer storage chamber 10c and filling the wafer storage chamber 10c. As a result, air and moisture in the atmosphere in the pod opener chamber 61 and the wafer storage chamber 10c of the pod 10 are purged by the nitrogen gas 69.
  • the amount and flow rate of the nitrogen gas 69 can be increased, and the purge time can be shortened.
  • the oxygen concentration at this time is preferably 20 ppm or less.
  • the wafer storage chamber 10c of the pod 10 is in communication with the pod opener chamber 61.
  • the controller 70 controls the on-off valve 65 so that it is smaller than the pressure P of 16 (P ⁇ P).
  • the transition state of the closure 40 that is, the intermediate state in which the closure 40 is not closed at the wafer inlet / outlet 22 of the base 21 and the wafer inlet / outlet 62 of the rear wall of the opener housing 60 (1 to L5).
  • contaminants such as oxygen and moisture in the wafer storage chamber 10c of the pod 10 may enter the wafer transfer chamber 16 through both wafer inlets 22 and 62. is there.
  • the wafer of pod 10 is controlled to be smaller than force P (P ⁇ P). Contaminants flowing into the pod opener chamber 61 from the storage chamber 10c do not enter the wafer transfer chamber 16, so that contamination of the wafer transfer chamber 16 can be prevented.
  • the packing 57 of the closure 40 is in a state where the wafer inlet / outlet 62 is sealed, so that contaminants in the pod opener chamber 61 enter the wafer transfer chamber 16. I don't think it will happen.
  • the first moving table 31 is moved away from the wafer loading / unloading port 22 by the operation of the air cylinder device 32. Moved to.
  • the closure 40 in which the lid 10a is vacuum-sucked and held by the suction tool 46 is moved to a retracted position in which the pod opener chamber 61 is separated from the wafer loading / unloading port 62.
  • the wafer loading / unloading port 62 of the opener housing 60, the wafer loading / unloading port 22 of the base 21 and the wafer loading / unloading port 10b of the pod 10 are opened.
  • the pressure P in the installation chamber 18 and the pressure in the pod opener chamber 61 are
  • Control port so that the relationship between force P and pressure P in wafer transfer chamber 16 is P ⁇ P ⁇ P.
  • the controller 70 controls the on-off valve 65, the air supply device 67A of the air supply pipe 67, and the air supply device 68. This control can prevent the atmosphere in the installation chamber 18 from leaking into the pod opener chamber 61 and the wafer transfer chamber 16, and thus prevent contamination of the wafer transfer chamber 16. Can do.
  • the clearance between the side surface of the pod opener chamber 61 and the side surface of the closure 40 and the main surface of the lid 10a is about 5 to 20 mm, when the closure 40 holding the lid 10a slides on the pod opener chamber 61, The space on the exhaust pipe 63 side of the pod opener chamber 61 is compressed.
  • the exhaust pipe 63 is controlled so as to increase the exhaust amount, and therefore, it is possible to prevent the occurrence of compression in the slide front space of the closure 40 of the pod opener chamber 61. As a result, it is possible to prevent the occurrence of harmful effects associated with compression.
  • the exhaust pipe 63 since the exhaust pipe 63 has a large exhaust amount, the flow rate of the nitrogen gas 69 in the clearance between the pod opener chamber 61 and the side surface of the closure 40 and the main surface of the lid 10a increases.
  • the slide front space force of the closure 40 at 61 can prevent backflow into the rear space. In other words, even if winding occurs, entry into the wafer transfer chamber 16 can be prevented.
  • the pinning device 53 is moved by the operation of the rotary actuator 50 and the mapping device 53 is moved to the wafer storage chamber of the pod 10 as shown in FIG. Insert into the 10c through the wafer inlet / outlet 62 on the back wall of the opener housing 60, the wafer inlet / outlet 22 of the base 21 and the wafer inlet / outlet 10b of the pod 10 through the bottom.
  • the mapping device 53 inserted into the wafer storage chamber 10c of the pod 10 performs mapping by detecting a plurality of wafers 9 stored in the wafer storage chamber 10c.
  • mapping device 53 is returned to the original standby position by the operation of the rotary actuator 50.
  • the mapping is an operation for confirming the location of the wafer 9 in the wafer storage chamber 10c of the pod 10 (the strength of the holding groove 9).
  • the mapping device 53 When the mapping device 53 returns to the standby position, the plurality of wafers 9 of the pod 10 opened at the upper port A are sequentially loaded (charged) into the boat 8 by the wafer transfer device 15. At this time, since the occurrence of harmful effects such as contamination of the wafer transfer chamber 16 and an increase in oxygen concentration is prevented, the adverse effects such as deposition of Ueno, 9 natural acid film and adhesion of particles are prevented. Occurrence will be prevented.
  • the mapping operation is simultaneously performed in the lower port B in this way, the wafer transfer of the pod 10 placed in the lower port B at the same time as the loading of the wafer 9 in the boat 8 in the upper port A is completed.
  • the loading operation of the wafer 9 into the boat 8 by the apparatus 15 can be started. That is, since the wafer transfer device 15 can continuously perform the wafer transfer operation without wasting the waiting time for the replacement operation of the pod 10, the throughput of the batch type CVD device 1 can be increased. it can.
  • the empty pod closing operation is performed in a substantially reverse order to the above-described pod opening operation.
  • the lid 10a held and retracted by the closure 40 is returned to the position of the wafer loading / unloading port 22 by the first moving table 31 and inserted into the wafer loading / unloading port 22 by the second moving table 34. It is inserted into the wafer loading / unloading port 10b.
  • the unlocking shaft 41 is rotated by the air cylinder device 45. And lock the lock of the lid 10a.
  • the lid 10a is locked, the negative pressure supplied to the suction member 47 from the air supply / exhaust passage is cut off and released to the atmosphere, whereby the vacuum suction holding of the suction tool 46 is released.
  • the mounting table 27 is moved away from the base 21 by the air cylinder device 26, and the opening side end surface of the pod 10 is separated from the front surface of the base 21.
  • the nitrogen gas 69 filled in the wafer storage chamber 10c is sealed in the wafer storage chamber 10c.
  • the empty pod 10 in the upper port A in which the wafer loading / unloading port 10b is closed by the lid 10a is transferred to the pod shelf 12 by the pod transfer device 14 and temporarily returned.
  • the loading operation of the wafer 9 to the boat 8 by the wafer transfer device 15 with respect to the upper port A and the lower port B is alternately repeated, so that a plurality of wafers 9 are transferred to the pod 10. To be loaded into boat 8.
  • the number of wafers 9 to be batch-processed (for example, 100 to 150) is many times larger than the number of wafers 9 (for example, 25) stored in one pod 10.
  • the pod 10 is repeatedly supplied to the upper port A and the lower port B by the pod transfer device 14 alternately.
  • the wafer removal step is performed in which the wafer is removed from the storage chamber of the pod that stores the wafer.
  • the wafer storage chamber 10c of the pod 10 is in communication with the pod opener chamber 61.
  • the atmosphere (air) in the wafer storage chamber 10c of the pod 10 and the atmosphere (nitrogen gas) in the pod opener chamber 61 and the wafer transfer chamber 16 are mixed.
  • the oxygen concentration in the pod opener chamber 61 and the wafer transfer chamber 16 increases.
  • the volume of the wafer storage chamber 10c of the pod 10 is 0.001 m 3 (1001), the wafer storage chamber 1 When the oxygen concentration of Oc is 10000 ppm (l%), the volume of the pod opener chamber 61 and the wafer transfer chamber 16 is 2 m 3 (20001), and the oxygen concentration of the pod opener chamber 61 and the wafer transfer chamber 16 is 30 ppm, When mixed, the oxygen concentration in the pod opener chamber 61 and the wafer transfer chamber 16 is 500 ppm.
  • the vertical axis represents the oxygen concentration (ppm) on a logarithmic scale, and the horizontal axis represents time in “minutes”.
  • the graph in Fig. 11 shows the average and smooth decrease in oxygen concentration every time the three pods are opened (three times).
  • the arrival time to lOOOOppm is 1 minute
  • the arrival time to lOOOppm is 2 minutes
  • the arrival time to lOOppm is 3 minutes
  • the arrival time to 30 ppm is 4 minutes.
  • Fig. 11 it can be seen that when the pod opener chamber and wafer transfer chamber are purged with nitrogen gas, the oxygen concentration decreases in a logarithmic proportion, the gradient gradually decreases, and eventually becomes flat. And it can be seen that the decrease in oxygen concentration also moderates several lOppm force.
  • the supply amount of the nitrogen gas 69 and the exhaust pipe 63 of the supply pipe 67 and the supply apparatus 68 are set.
  • the pod opener chamber 61 and the wafer transfer chamber 16 are purged with nitrogen gas 69. By this nitrogen gas purge, the oxygen concentration in the pod opener chamber 61 and the wafer transfer chamber 16 is lowered to a predetermined value or less.
  • an oxygen concentration that may be boat-loaded and an increase range of the oxygen concentration in the wafer transfer chamber 16 when the pod 10 is opened is set to an upper limit value (increase to this point). A value that does not exceed the value is set.
  • the oxygen concentration in the wafer transfer chamber 16 is 70 ppm or less, a phenomenon in which a natural oxide film is generated on the wafer can be prevented. Value.
  • the throughput of the batch-type CVD apparatus is increased by opening the lid 10a of the pod 10 with the closure 40 immediately before the oxygen concentration decrease slope becomes gentle, that is, when the nitrogen gas replacement efficiency is high. Improve.
  • the volume of the pod wafer storage chamber is 201
  • the volume of the pod opener chamber and the wafer transfer chamber is 24001
  • the oxygen concentration of the pod wafer storage chamber is X (ppm)
  • the oxygen volume of the pod wafer storage chamber is Xv ( 1)
  • Oxygen concentration in pod opener chamber and wafer transfer chamber is Y (ppm)
  • oxygen volume in pod opener chamber and wafer transfer chamber is ⁇ (1)
  • pod wafer storage chamber, pod opener chamber and wafer transfer chamber The oxygen concentration is Z (ppm).
  • the lid of the pod can be opened by the closure.
  • the oxygen concentration in the wafer transfer chamber can be prevented while reducing the throughput of the Notch-type CVD apparatus by setting the pod lid 10a to open with a closure after performing a nitrogen gas purge for 1 minute. Can be maintained below 70 ppm.
  • FIG. 12 is a graph showing a change in oxygen concentration when the opening / closing operation of the six pods is continuously performed.
  • the vertical axis represents the oxygen concentration (ppm) on a logarithmic scale, and the horizontal axis represents time in “minutes”.
  • the upper limit of the oxygen concentration in the pod opener chamber and wafer transfer chamber is tentatively determined to be 70 ppm, and the oxygen concentration in the pod opener chamber and wafer transfer chamber is preliminarily lowered in two ways: 3.5 ppm and 28 ppm, and the pod opening / closing operation is performed six times. Conducted continuously.
  • Fig. 12 it can be seen that the oxygen concentrations in the pod opener chamber and wafer transfer chamber increase each time six pods are opened. 3. In the case of 5ppm, it rises to 30ppm. In the case of 28ppm, it rises to 500ppm. It can also be seen that the oxygen concentrations in the raised pod opener chamber and wafer transfer chamber each gradually decrease. It takes 23 minutes to repeat this rise and fall and finally reach the target oxygen concentration of 30 ppm.
  • the wafer transfer port 13 is executed in the process tube 4, which is a deposition step force that is substantially on standby.
  • the boat 8 is lifted by the boat elevator 7 and is carried into the processing chamber of the process tube 4 (boat loading).
  • boat loading the periphery of the upper surface of the seal cap that holds the boat 8 blocks the process tube 4 in a sealed state. Therefore, the processing chamber is in an airtightly closed state.
  • the exhaust pipe 6 is evacuated to a predetermined vacuum degree, heated to a predetermined temperature by the heater unit 3, and a predetermined raw material gas is predetermined by the gas introduction pipe 5. Only the flow rate is supplied. As a result, a predetermined film is formed on the wafer 9.
  • the boat 8 When a preset processing time elapses, the boat 8 is lowered by the boat elevator 7 so that the boat 8 holding the processed wafer 9 is returned to the original loading and unloading station (hereinafter referred to as a loading station). )) (Boat unloading).
  • the processed wafer 9 of the boat 8 that has been carried out to the loading station is picked up by the wafer transfer device 15, loaded in advance into the upper port A, and stored in an empty pod 10 that has been opened with the lid 10 a removed.
  • the lid body 10a held and evacuated by the closure 40 is moved to the position of the wafer loading / unloading port 22. Returned by.
  • the lid 10 a is inserted into the wafer loading / unloading port 22 by the second moving table 34 and is inserted into the wafer loading / unloading port 10 b of the pod 10.
  • the nitrogen gas 69 is circulated into the pod opener chamber 61 through the air supply pipe 67 and the exhaust pipe 63, whereby the pod opener chamber 61 and the wafer storage chamber 10c of the pod 10 are purged by the nitrogen gas 69 and stored in the wafer.
  • Chamber 10c is filled with nitrogen gas 69. That is, as in the wafer take-out step described above, nitrogen gas 69 is supplied in a state where the closure 40 and the pod 10 seal the pod opener chamber 61.
  • the unlocking shaft 41 is rotated by the air cylinder device 45 to lock the lock of the lid 10a.
  • the nitrogen gas 69 is sealed in the wafer storage chamber 10c.
  • the negative pressure supplied to the suction member 47 through the air supply / exhaust passage is cut off and released to the atmosphere, so that the vacuum suction holding of the lid 10a of the suction tool 46 is released. Is done. Subsequently, the mounting table 27 is moved away from the base 21 by the air cylinder device 26, and the opening side end surface of the pod 10 is separated from the front surface of the base 21.
  • the processed real pod 10 storing the processed wafer 9 is transferred to the pod shelf 12 by the pod transfer device 14 and returned.
  • This operation is repeated alternately between the upper port A and the lower port B until all the processed wafers 9 are discharged from the boat 8.
  • the above is the wafer storage step.
  • the oxygen concentration in the wafer storing chamber 10c is lower than the oxygen concentration in the atmosphere. This is because, as described above, the nitrogen gas 69 is sealed in the wafer storage chamber 10c of the empty pod 10 in the wafer removal step.
  • the flow rate of the nitrogen gas 69 in the initial stage of the wafer storing step is set larger than the flow rate of the nitrogen gas 69 in the wafer take-out step described above.
  • the nitrogen gas purge time in the wafer storage step can be shortened, so that the total time of the aforementioned processes can be shortened.
  • the pod 10 containing the processed wafer 9 and returned to the pod shelf 12 is transferred from the pod shelf 12 to the pod stage 11 by the pod transfer device 14.
  • the pod 10 transferred to the pod stage 11 is also transported to the next step such as a cleaning process and a film forming inspection process, with the pod loading / unloading force also being carried out of the casing 2.
  • the pod 10 containing the new wafer 9 is attached to the pod stage 11 in the housing 2. It is carried in and out.
  • the loading and unloading (pod loading and pod unloading) work of the old and new pods 10 and the replacement work between the pod stage 11 and the pod shelf 12 are performed in the boat 8 in the process tube 4.
  • the work time of the batch-type CVD apparatus 1 as a whole is extended because it is performed simultaneously during loading and unloading (boat loading and unloading) work and film formation processing, that is, during the film formation standby step. Can be prevented.
  • the wafer loading / unloading method and the film forming method described above are repeated to form the CVD film force on the S wafer 9 by the batch type CVD apparatus 1, and the film forming process in the IC manufacturing method is performed. Go.
  • An opener casing 60 is provided on the base 21 of the pod opener 20 to cover the wafer inlet / outlet port 10b of the pod 10, and this opener casing 60 is used to distribute nitrogen gas 69 to the pod opener chamber 61.
  • the pod opener chamber 61 can be filled with nitrogen gas 69 when the pod opener 20 is opened by the pod opener 20, so that it was confined in the wafer storage chamber 10 c of the pod 10.
  • the atmosphere can be exhausted with the nitrogen gas 69, and air and moisture in the atmosphere in the wafer storage chamber 10 c and the pod opener chamber 61 of the pod 10 can be purged with the nitrogen gas 69.
  • the nitrogen gas purge time in the wafer storage step can be shortened. Time can be shortened.
  • FIG. 13 is a partially omitted plan cross-sectional view showing a batch type CVD apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • This embodiment is different from the above embodiment in that a variable flow rate control valve 65A is used as an exhaust amount adjusting means controlled by the controller 70.
  • the inert gas is not limited to nitrogen gas.
  • other inert gases such as He, Ar, Kr, and Xe may be used.
  • the pod as the carrier is not limited to directly storing a plurality of wafers, but may be configured to store a cassette in which a plurality of wafers are stacked.
  • the batch-type CVD apparatus is not limited to use for film formation, but can also be used for other thermal treatment such as oxide film formation and diffusion.
  • the present invention is not limited to this, and semiconductor manufacturing such as an oxidation apparatus, a diffusion apparatus, an annealing apparatus, and other heat treatment apparatus (lurnace) is performed. It can be applied to all devices.

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Abstract

 キャリアの開放時における基板への自然酸化膜の堆積やパーティクルの付着、基板搬送室の汚染や酸素濃度の上昇等の弊害の発生を防止する。  基板(9)が出し入れされる基板出し入れ口(10b)に蓋体(10a)が装着されるキャリア(10)と、キャリア(10)と連設されるキャリア開閉室(61)と、キャリア開閉室に連設された基板搬送室(16)と、基板搬送室に連設された基板処理室と、キャリア開閉室内の雰囲気を吸引排気する排気手段(63)と、排気手段の吸引排気量を調整する排気量調整手段(65、66)とを備えている。

Description

明 細 書
半導体製造装置および半導体装置の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、蓋体を有 するキャリアを開閉する技術に係り、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を作り込まれる半導体ゥ ェハ (以下、ウェハという。)に絶縁膜や金属膜および半導体膜等の 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装置に利用して有効なものに 関する。
背景技術
[0002] ICの製造方法において、ウェハに絶縁膜や金属膜および半導体膜等の CVD膜を 形成したり不純物を拡散したりする工程には、半導体製造装置の一例であるバッチ 式縦形拡散 'CVD装置 (以下、バッチ式 CVD装置という。)が広く使用されている。 このバッチ式 CVD装置にぉ 、ては、複数枚のウェハがキャリア(ウェハ搬送容器) 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!、る FOUP (front openi ng unified pod 0以下、ポッドと 、つ 0 Jと、力 s¾)る 0
[0003] ウェハのキャリアとしてポッドが使用される場合には、ウェ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ゥェ ハの清浄度は維持することができる。
したがって、ノ ツチ式 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!ヽてはウェハのキャリアとしてポッドが使用 されて来ている。 [0004] ウェハのキャリアとしてポッドを使用するバッチ式 CVD装置においては、蓋体を着 脱してポッドのウェハ出し入れ口を開閉するためのポッド開閉装置(以下、ポッドォー ブナという。)が、ポッドに対してウェハを出し入れするためのウェハ授受ポートに設 置されている。
従来のこの種のポッドオーブ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、蓋体をポッドのウェ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。
特許文献 1:特開 2003— 7801号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 従来のバッチ式 CVD装置においては、ポッドのウェハ収納室に不活性ガスを充填 する場合もある力 シール部でリークしてポッドのウェハ収納室は大気雰囲気になつ てしまうのが通例である。
このように、ウェ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、 ポッドのウェハ収納室の大気がバッチ式 CVD装置におけるウェ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。
[0006] また、従来のバッチ式 CVD装置においては、ポッドがポッドオーブナによって開放 されると、ポッドのウェハ収納室が大気雰囲気に晒される状態になるために、ウェハ 収納室に収納されたウェハに自然酸ィ匕膜が堆積したりパーティクルが付着したりする 場合がある。
そこで、ポッドのウェハ収納室に不活性ガスを充填する場合もある。
しかし、ポッドのウェハ収納室は大気(空気)雰囲気になっているの力 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、ポッドのウェハ収納 室の大気がバッチ式 CVD装置におけるウェハ授受ポートの内側空間であるウェハ 移載室に侵入してしまうため、ウェ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。 [0007] 本発明の目的は、基板の自然酸ィ匕膜の堆積やパーティクルの付着、内側空間の 汚染や酸素濃度の上昇等のポッドの開放時における弊害の発生を防止することがで きる半導体製造装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。 課題を解決するための手段
[0008] 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。
(1)基板が基板出し入れ口力 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!/ヽ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 性ガス導入手段カゝ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 P <前記キャリア開閉室内の圧力 P <前記基板搬送室の
1 2
圧力 P 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
3
えて!/、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 性ガス導入手段カゝ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 、な 、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、前記キヤリ ァ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 P <前記キャリア開閉室内の圧力 P <前記基板搬送室の圧力 P に
1 2 3 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!ヽし (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 P <前記キャリア開閉室内の圧力 P <前記基板搬送室の圧力 P に
1 2 3 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 P <前記キャリア開閉室内の圧力 P <前記基板搬送室の
1 2
圧力 P 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
3
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カゝら不活性ガスを前記キャリア開閉室に導入し て!ヽる時には、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 ヽな 、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力 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カゝら不活性ガスを前記キャリア開閉室に導入して ヽる時 には、前記キャリア開閉室外の圧力 P
1 <前記キャリア開閉室内の圧力 P
2 <前記基 板搬送室の圧力 P
3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カゝ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 ヽな ヽ時よりも 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!ヽで 、る時には、 前記キャリア開閉室外の圧力 P
1 <前記キャリア開閉室内の圧力 P
2 <前記基板搬送 室の圧力 P 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
3
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 、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 P <前記キャリア開閉室内の圧力 P <前記基板搬送室の圧力 P
1 2 3 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 P <前記キャリア開閉室内の圧力 P <前記基板搬送室
1 2
の圧力 P 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
3
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力も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ブナによって移動されて、前 記基板出し入れ口が開かれ、前記ポッドオーブナの設置されたポッドオーブナ室が 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ブ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 ポッドオーブ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。
発明の効果
[0009] 前記した(1)の手段によれば、キャリア開閉室外の圧力 P <キャリア開閉室内の圧
1
力 P
2 <基板搬送室の圧力 P
3になるように制御することができるので、基板の自然酸 化膜の堆積やパーティクルの付着、基板搬送室の汚染や酸素濃度の上昇等のポッ ドの開放時における弊害の発生を防止することができる。
[0010] 前記した(19) (20)の手段によれば、キャリア内の酸素濃度を効果的に低減するこ とができるので、基板の自然酸ィ匕膜の堆積やパーティクルの付着、基板搬送室の汚 染ゃ酸素濃度の上昇等のポッドの開放時における弊害の発生を防止することができ る。
し力も、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。
図面の簡単な説明
[0011] [図 1]本発明の一実施の形態であるバッチ式 CVD装置を示す一部省略斜視図であ る。
[図 2]ポッドオーブナを示す正面側力 見た斜視図である。
[図 3]そのポッド載置状態を示す斜視図である。
[図 4]ポッドオーブナを示す背面側力 見たポッドオーブナ室筐体を取り除いた一部 省略斜視図である。
[図 5]図 4の省略した V部を示す斜視図である。
[図 6]ポッドオーブナを示す背面側力 見たポッドオーブナ室筐体を設備した斜視図 である。
[図 7]バッチ式 CVD装置を示す一部省略平面断面図である。 [図 8]ポッドオーブナ室の作用を説明するための一部省略平面断面図であり、蓋体の 取外し前を示している。
[図 9]同じくポッドオーブナ室の密封時を示す一部省略平面断面図である。
[図 10]同じくマッピング時を示す一部省略平面断面図である。
[図 11]窒素ガスパージ後の酸素濃度の変化を示すグラフである。
[図 12]6個のポッドの開閉操作を連続して実施させた時の酸素濃度の変化を示すグ ラフである。
[図 13]本発明の他の実施の形態であるバッチ式 CVD装置を示す一部省略平面断 面図である。
符号の説明
1···バッチ式 CVD装置(半導体製造装置)、 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…ボートエレベータ、 8…ボート、 9··· ウェハ(基板)、 10…ポッド (キャリア)、 10a…蓋体、 10b…ウェハ出し入れ口(基板 出し入れ口)、 10c…ウェハ収納室(ウェハ収納室)、 11···ポッドステージ、 12…ポッ ド棚、 13···ウェハ授受ポート、 14…ポッド搬送装置、 15···ウェハ移載装置、 16…ゥ ェハ移載室 (基板搬送室)、 17···ウェハ移載室筐体、 18···ポッド搬送装置設置室( 設置室)、 19···排気装置、 20···ポッドオーブナ(開閉装置)、 21···ベース、 22···ゥェ ノヽ出し入れ口、 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(第一移動台)、 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(第二移動台)、 35…ガイド孔、 36···ブラケット、 37···ロータ リーアクチユエータ、 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···ベル卜、 44···連結片、 45···エア シリンダ装置、 46···吸着具、 47···吸込口部材、 50···ロータリーアクチユエータ、 50a …回転軸、 51···アーム、 52···揷通孔、 53···マッピング装置、 54、 55、 56、 57···ノ ッキン、 60···ポッドオーブナ室筐体 (オーブナ筐体)、 61···ポッドオーブナ室(キヤリ ァ開閉室)、 62···ウェハ出し入れ口、 63···排気管 (排気手段)、 64· "ポンプ、 65··· 開閉弁 (排気量調整手段)、 65Α· ··可変流量制御弁 (排気量調整手段) 66··,バィパ スライン (排気量調整手段)、 67…給気管、 67A、 68· ··給気装置、 69…窒素ガス、 7 0· ··コントローラ、 71、 72、 73· ··圧力計。
発明を実施するための最良の形態
[0013] 以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
[0014] 本実施の形態にぉ 、て、本発明に係る半導体製造装置は、バッチ式 CVD装置す なわちバッチ式縦形拡散 · CVD装置として図 1に示されて ヽるように構成されて!ヽる 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 ヽ 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は多数枚のウェハ 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 ヽる。
[0015] 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ツタによって開閉されるようになって!/、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 、る。
[0016] 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は合計十六個のポッド 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四段の棚板が上下方向に配 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!/、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 ウェハ移載室 16を形成したウェハ移載室筐体 17が構築されており、ポッド棚 12はゥ ェハ移載室筐体 17の上に設置されている。
図 1に示されて 、るように、ウェハ移載室筐体 17の正面壁には基板としてのウェハ 9をポッド 10に対して授受するためのウェハ授受ポート 13がー対、垂直方向に上下 二段に配置されて設置されており、両ウェハ授受ポート 13、 13には後記するポッドォ 一ブナ 20がそれぞれ設置されて ヽる。
[0017] 図 1に示されているように、筐体 2内のポッド搬送装置設置室 18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およびゥ ェハ授受ポート 13との間、およびポッド棚 12とウェハ授受ポート 13との間でポッド 10 を搬送するように構成されて 、る。
また、ウェハ移載室 16にはウェハ移載装置 15が設置されており、ウェハ移載装置 15はウェハ授受ポート 13とボート 8との間でウェハ 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、ウェハ移載室筐体 17の背面壁にはウェハ移載室 16を 排気する排気装置 19が設置されている。
[0018] 上下のウェハ授受ポート 13、 13に設置されたポッドオーブナ 20、 20は同一に構成 されているため、ポッドオーブナ 20の構成については上段のウェハ授受ポート 13に 設置されたものについて説明する。
[0019] 図 1に示されているように、キャリア開閉装置としてのポッドオーブナ 20はベース 21 を備えており、ベース 21は筐体 2内においてウェハ授受ポート 13とウェハ移載装置 1
5とを仕切るように垂直に立脚された側壁を構成して!/、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ェハ出し入れ口 22が開設されている。 ベース 21は上下のポッドオーブナ 20、 20で共用されているため、ベース 21には上 下で一対のウェハ出し入れ口 22、 22が垂直方向で縦に並ぶように開設されて!、る。
[0020] 図 2に示されているように、ベース 21のウェハ授受ポート 13側の主面(以下、正面と する。 )におけるウェハ出し入れ口 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 、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!/、る。
[0021] 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!/、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。
[0022] 図 4に示されているように、ベース 21のウェハ移載装置 15側の主面(以下、背面と する。 )におけるウェハ出し入れ口 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(以下、第一移動台という。) 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。
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!/ヽる。
[0023] 図 5に示されているように、第一移動台 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(以下、第二移動台という。) 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。第二移動台 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 ヽる。
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 タリーアクチユエータ 37が垂直方向上向きに据え付けられて 、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 ァクチユエータ 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。
[0024] 第二移動台 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 面にはクロージャ 40が垂直に固定されている。クロージャ 40はウェハ出し入れ口 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ている。つまり、クロージャ 4 0は第二移動台 34によって前後方向に往復移動されるようになって 、るとともに、第 一移動台 31によって左右方向に往復移動されるようになって 、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。)がべ ース 21の背面に当接することにより、ウェハ出し入れ口 22を閉塞し得るようになって いる。
[0025] なお、図 5に示されているように、ベース 21の正面におけるウェハ出し入れ口 22の 周りには、第一ノ ッキン 54が敷設されている。第一パッキン 54はポッド 10の押し付け 時にポッド 10のウェハ出し入れ口およびベース 21のウェハ出し入れ口 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のウェハ出し入れ口 22 をシールするように構成されて!、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ェハ移載装 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 ヽる。
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はポッドオーブナ室筐体 60のウェハ出し入れ口 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、ポッドオーブナ室筐体 60の図示が省略されて いる。
[0026] 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が左右に配置され前後方向に挿通されている。両解錠軸 41、 41はそれぞ れ回転自在に支承されて!、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。 M則の端部には、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!/、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)〖こ係合する係合部 41aが直交して突設されて 、る。
[0027] 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、蓋 体 10aの表面に吸着する吸着具(吸盤) 46が二個、吸込ロ部材 47によってそれぞれ 固定されている。吸着具 46を固定する吸込ロ部材 47は中空軸によって構成されて おり、吸込ロ部材 47の背面側端は給排気路(図示せず)に接続されている。
吸込ロ部材 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、吸込ロ部材 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。
[0028] 図 2、図 4および図 6に示されているように、ベース 21の正面におけるウェハ出し入 れロ 22の片脇にはロータリーアクチユエータ 50 (図 2参照)が、その回転軸 50a (図 2 参照)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に開設された揷通孔 52 (図 4参照)を揷通されており、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 、る。 [0029] 図 6および図 7に示されているように、ベース 21の背面にはポッドオーブナ室筐体( 以下、オーブナ筐体という。)60が設備されている。オーブナ筐体 60はキャリア開閉 室としてのポッドオーブナ室 61を形成し、かつ、クロージャ 40を収容するように構成さ れている。オーブナ筐体 60のポッドオーブナ室 61の水平方向の長さは、クロージャ 4 0が横に移動してウェハ出し入れ口 22を完全に開口させるのを許容し得るように設 定されている。
オーブナ筐体 60の背面壁におけるウェハ出し入れ口 22に対向する位置には、ォ ープナ筐体 60のウェハ出し入れ口 62が開設されており、ウェハ出し入れ口 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、ウェハ出し入れ口 62はマッピング装置 53を背面側力も挿入し得るように設定 されている。
[0030] 図 7に示されているように、オーブナ筐体 60の正面壁であるベース 21のウェハ出し 入れ口 22と反対側の位置には、ポッドオーブナ室 61を排気する排気手段としての排 気管 63の吸引口がポッドオーブナ室 61に連通するように接続されており、排気管 63 の吐出端は真空引きするポンプ 64に接続されている。
排気管 63にはノ ィパスライン 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 7 0によって制御されるようになって!/、る。
オーブナ筐体 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ェハ移載室 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。
[0031] 図 7に示されているように、筐体 2には第一圧力計 71、第二圧力計 72および、第三 圧力計 73が接続されており、それらの圧力計 71、 72、 73はコントローラ 70に測定結 果を送信するようになっている。第一圧力計 71は、ポッドオーブナ室 61外の室として のポッド搬送装置設置室 18の圧力 Pを測定するように構成されている。第二圧力計 72はポッドオーブナ室 61内の圧力 Pを測定するように構成されている。第三圧力計
2
73はポッドオーブナ室 61に連設された基板搬送室としてのウェハ移載室 16の圧力 P
3を測定する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ビ ユータ等のハードウェアと、それらにプログラミングされたソフトウェアとから構成され 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。
[0032] 次に、本発明の一実施の形態である ICの製造方法における成膜工程を、前記構 成に係るノツチ式 CVD装置を使用した場合について説明する。
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、一方のウェハ授受ポ ート 13を上段ポート Aとし、他方のウェハ授受ポート 13を下段ポート Bとする。
[0033] 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にポッド出し入れロカも搬 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 送されて保管される。
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、ポッドオーブナ 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。
[0034] 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 8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の正面におけるウェハ出し入れ口 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 蓋体 10aの鍵穴に挿入される。
続いて、負圧がクロージャ 40の吸込ロ部材 47に給排気路カも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
[0035] ここで、ポッド 10とベース 21との間の第一パッキン 54によるシール、および、ベース 21とクロージャ 40との間の第二パッキン 55によるシールは、簡略的なものであるため に、ポッド搬送装置設置室(以下、設置室という。 ) 18の圧力 Pとポッドオーブナ室 6
1
1の圧力 Pとの差が大きくなると、リークが発生する。
2
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 Pがポッドオーブナ室 61の圧力 Pよりも小さく(P < P )なるように、コントローラ 7
1 2 1 2
0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、 P < P、に制御することができる。
1 2
このようにして、 P < P に制御することにより、圧力差が大きくなつてリークが発生し
1 2
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ブナ室 61に 侵入するのは防止することができるので、ポッドオーブナ室 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 Pは筐体 2の外部の圧力すなわちクリーンルームの圧
1
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、 P <
1
Pおよび P < P の
2 1 3 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、構造や制御を簡単ィ匕することが 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。
[0036] そして、ポッド 10の蓋体 10aが解錠された後に、第二移動台 34がベース 21から離 れる方向にロータリーアクチユエータ 37の作動によって移動されると、図 9で参照され るように、クロージャ 40はポッド 10の蓋体 10aを真空吸着保持した状態で、ポッドォ 一プナ室 61を後退することにより、蓋体 10aをポッド 10のウェハ出し入れ口 10bから 抜き出す。これにより、ポッド 10のウェハ出し入れ口 10bは開放された状態になる。
[0037] 図 9に示されているように、クロージャ 40が第二移動台 34によってさらに後退される と、クロージャ 40の背面壁のパッキン 57がオーブナ筐体 60の背面壁に開設されたゥ ェハ出し入れ口 62の周辺部にポッドオーブナ室 61の内側力も押接するために、ポッ ドオーブナ室 61はクロージャ 40およびポッド 10によって密封された状態になる。
[0038] クロージャ 40およびポッド 10がポッドオーブナ室 61を密封すると、図 9に示されて
V、るように、ポッドオーブナ室 61には窒素ガス 69が給気管 67から供給されるとともに
、排気管 63によって排気されることにより流通される。
ポッドオーブナ室 61を流通する窒素ガス 69はウェハ出し入れ口 10bからポッド 10 のウェハ収納室 10cに流入した後に流出することにより、ウェハ収納室 10cの大気を 排気するとともに、ウェハ収納室 10cに充満する。その結果、ポッドオーブナ室 61お よびポッド 10のウェハ収納室 10cにおける大気中の空気や水分は、窒素ガス 69によ つ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、 20p pm以下であることが好まし 、。
[0039] ところで、クロージャ 40が蓋体 10aをポッド 10から脱装すると、ポッド 10のウェハ収 納室 10cはポッドオーブナ室 61と連通する状態になる。
そこで、本実施の形態においては、ポッドオーブナ室 61の圧力 P力ウェハ移載室
2
16の圧力 Pよりも小さく(P < P )になるように、コントローラ 70は開閉弁 65を制御
3 2 3
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のウェハ出し入 れ口 22およびオーブナ筐体 60の背面壁のウェハ出し入れ口 62の!、ずれをも閉じて いない中間状態(1〜: L 5秒程度存在する。)においては、ポッド 10のウェハ収納室 10cの酸素や水分等の汚染物質が両方のウェハ出し入れ口 22と 62とを通ってゥェ 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、ポッドオーブナ室 61の圧力 P力ウェハ移載室 16の圧
2
力 Pよりも小さく(P < P )になるように制御されていることにより、ポッド 10のウェハ 収納室 10cからポッドオーブナ室 61に流れ込んだ汚染物質がウェハ移載室 16に侵 入することはないので、ウェハ移載室 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がウェハ出し入れ口 62をシールした状態になるので、ポッドオーブナ室 61の 汚染物質がウェハ移載室 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、ポッドオーブナ 室 61の圧力 P力ウェハ移載室 16の圧力 Pよりも大きく(P >P )になると、ポッドォ
2 3 2 3
一プナ室 61からウェハ移載室 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、ポッドオーブナ室 61の圧力 P力ウェハ移載室 16の圧
2
力 Pよりも小さく(P < P )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
3 2 3
57によるシールが簡易なものであっても、ポッドオーブナ室 61からウェハ移載室 16 へのリークの発生は防止することができるので、ウェハ移載室 16の汚染の発生は未 然に防止することができる。
[0040] 以上のようにしてポッドオーブナ室 61およびポッド 10のウェハ収納室 10cが窒素ガ ス 69によってパージされると、第一移動台 31がエアシリンダ装置 32の作動によって ウェハ出し入れ口 22から離れる方向に移動される。これにより、図 10で参照されるよ うに、蓋体 10aを吸着具 46によって真空吸着保持したクロージャ 40は、ポッドオーブ ナ室 61をウェハ出し入れ口 62から離間した退避位置に移動される。
このクロージャ 40の退避移動により、オーブナ筐体 60のウェハ出し入れ口 62、ベ ース 21のウェハ出し入れ口 22およびポッド 10のウェハ出し入れ口 10bがそれぞれ 開放された状態になる。
この際、予め、ポッドオーブナ室 61およびポッド 10のウェハ収納室 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ェハ移載室 16に放出 されることはなぐそれらによるウェハ移載室 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。
[0041] ここで、ポッド 10とベース 21との間の第一パッキン 54によるシールは簡略的なもの であるために、設置室 18の圧力 Pとポッドオーブナ室 61の圧力 Pおよびウェハ移
1 2
載室 16の圧力 Pとの差が大きくなると、リークが発生する。 そこで、本実施の形態においては、設置室 18の圧力 Pとポッドオーブナ室 61の圧
1
力 Pとウェハ移載室 16の圧力 Pとの関係が、 P < P < P、になるように、コント口
2 3 1 2 3
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ブナ室 61およびウェハ移載室 16にリ ークするのは防止することができるので、ウェハ移載室 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、ポッドオーブナ室 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がポッドオーブナ室 61をスライドすると、ポッドオーブナ室 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、ポッドオーブナ室 61のパーティクルや汚染物質を巻き上 げて、ポッドオーブナ室 61とクロージャ 40の側面および蓋体 10aの主面とのタリァラ ンスを通ってウェハ移載室 16側へ流れ込むために、ウェハ移載室 16が汚染される 可能性がある。
本実施の形態にぉ 、ては、排気管 63の排気量が大きくなるように制御されて 、るた めに、ポッドオーブナ室 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、ポッドオーブナ室 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、ポッドオーブナ室 61におけるクロージャ 40のスライド前方空間 力 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、ウェハ移載室 16への侵入は防止することができる。
以上のようにしてクロージャ 40が退避されると、図 10に示されているように、マツピン グ装置 53がロータリーアクチユエータ 50の作動によって移動されて、マッピング装置 53がポッド 10のウェハ収納室 10cへオーブナ筐体 60の背面壁のウェハ出し入れ口 62、ベース 21のウェハ出し入れ口 22およびポッド 10のウェハ出し入れ口 10bを潜り 抜けて挿入される。 ポッド 10のウェハ収納室 10cへ挿入されたマッピング装置 53はウェハ収納室 10c に収納された複数枚のウェハ 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ユエ 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のウェハ収納室 10cにおけるウェハ 9の所在位置(ゥェ ノ、 9がどの保持溝にあるの力。 )を確認する作業のことである。
[0043] 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 の複数枚のウェハ 9はボート 8にウェハ移載装置 15によって順次装填 (チャージング )されて行く。この際、ウェハ移載室 16の汚染や酸素濃度の上昇等の弊害の発生は 防止されているため、移載中のウエノ、 9の自然酸ィ匕膜の堆積やパーティクルの付着 等の弊害の発生は防止されることになる。
[0044] この上段ポート Aにおけるウェハ移載装置 15によるウェハ 9のボート 8への装填作 業中に、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、ポッドオーブナ 20による前述した位置決め作業力もマッピング 作業が同時進行される。
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におけるウェハ 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についてのウェハ移載装置 15によるウェハ 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、ウェハ移載装置 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ェ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。
[0045] 翻って、上段ポート Aにおいてウェハ移載装置 15によるウェハ 9のボート 8への装 填作業が終了すると、空ポッド閉じ作業が前述したポッド開放作業と略逆の順序で実 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蓋体 10aがウェハ出し入れ口 22の位置に第一移動台 31によって戻され、第二移動台 34によってウェハ出し入れ 口 22に挿入されて、ポッド 10のウェハ出し入れ口 10bに嵌入される。蓋体 10aがゥェ 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 ロ部材 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。
このようにしてウェハ出し入れ口 10bが蓋体 10aによって閉塞されると、ウェハ収納 室 10cに充填された窒素ガス 69は、ウェハ収納室 10cに封入された状態になる。
[0046] 蓋体 10aによりウェハ出し入れ口 10bが閉塞された上段ポート Aの空のポッド 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一時的に戻される。
空のポッド 10が上段ポート A力も搬出されると、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。
[0047] 以上のようにして上段ポート Aと下段ポート Bとに対するウェハ移載装置 15によるゥ ェハ 9のボート 8への装填作業が交互に繰り返されることによって、複数枚のウェハ 9 がポッド 10からボート 8に装填されて行く。
この際、バッチ処理するウェハ 9の枚数(例えば、 100枚〜 150枚)は 1台のポッド 1 0に収納されたウェハ 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〖こなる。
[0048] ここまでは、ウェハを収納したポッドの収納室からウェハが取り出されるウェハ取り 出しステップである。
[0049] ところで、前述したウェハ取り出しステップにお 、て、クロージャ 40が蓋体 10aをポ ッド 10から脱装すると、ポッド 10のウェハ収納室 10cはポッドオーブナ室 61と連通す る状態になるので、ポッド 10のウェハ収納室 10cの雰囲気(大気)とポッドオーブナ室 61およびウェハ移載室 16の雰囲気(窒素ガス)とが混じり合うことになる。その結果、 ポッドオーブナ室 61およびウェハ移載室 16の酸素濃度は上昇する。
例えば、ポッド 10のウェハ収納室 10cの容積が 0. 001m3 (1001)、ウェハ収納室 1 Ocの酸素濃度が 10000ppm(l%)、ポッドオーブナ室 61およびウェハ移載室 16の 容積が 2m3 (20001)、ポッドオーブナ室 61およびウェハ移載室 16の酸素濃度が 30 ppmである場合には、混じり合った時のポッドオーブナ室 61およびウェハ移載室 16 の酸素濃度は、 500ppmとなる。
[0050] このポッド 10を開いた時のポッドオーブナ室 61およびウェハ移載室 16の酸素濃度 の上昇を抑制する手段を究明するために、窒素ガスによってポッドオーブナ室および ウェハ移載室をパージした際の酸素濃度の変化を実験によって求めたところ、図 11 のグラフが得られた。
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、 lOOOOppm迄の到達時間は 1分、 lOOOppm迄の到達時間は 2分 、 lOOppm迄の到達時間は 3分、 30ppm迄の到達時間は 4分である。
図 11〖こよれば、窒素ガスによってポッドオーブナ室およびウェ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 lOppm力も緩やかになることが判 る。
[0051] 前述したように、本実施の形態においては、ポッド 10の蓋体 10aがクロージャ 40に よって開かれる以前に、給気管 67および給気装置 68の窒素ガス 69の供給量と排気 管 63の排気量とがコントローラ 70によって制御され、ポッドオーブナ室 61およびゥェ ハ移載室 16が窒素ガス 69によってパージされる。この窒素ガスパージにより、ポッド オーブナ室 61およびウェハ移載室 16の酸素濃度が予め設定された値以下に低下 される。
この酸素濃度としては、例えば、ボートローデイングしてもよい酸素濃度で、かつ、ポ ッド 10を開放した時のウェハ移載室 16の酸素濃度の上昇幅を上限値 (ここまで上昇 してもょ 、とする値)を超えな 、値が、設定される。
そして、ウェハ移載室 16の酸素濃度が 70ppm以下であると、自然酸ィ匕膜がウェハ 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。
[0052] 他方、ポッド 10の蓋体 10aをクロージャ 40によって開く迄の待機時間が長くなると、 バッチ式 CVD装置のスループットが低下することになる。そのため、ポッド 10の蓋体 10aがクロージャ 40によって開かれる以前の窒素ガスパージ時間は、可及的に短く 設定することが望ましい。
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。
[0053] 次に、ポッドのパージ時間の求め方を具体的に説明する。
ここで、ポッドのウェハ収納室の容積は 201、ポッドオーブナ室およびウェハ移載室 の容積は 24001、ポッドのウェハ収納室の酸素濃度は X(ppm)、ポッドのウェハ収納 室の酸素容積は Xv (1)、ポッドオーブナ室およびウェハ移載室の酸素濃度は Y(pp m)、ポッドオーブナ室およびウェハ移載室の酸素容積は Υν (1)、ポッドのウェハ収 納室とポッドオーブナ室とウェ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 X 106 =Y · · · (1)
Χν/20 Χ 106 =Χ · · · (2)
ポッドが開かれて 、る時は、次の式(3)が成り立つ。
(Χν+Υν) / (20 + 2400) Χ 106 =Ζ …(3)
仮に、 Υ= 3. 5とすると、式(1)により、 Yv=0. 0084となる。
Ζ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、ポッドのウェハ収納室の酸素濃度力 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、ノ ツチ式 CVD装置のスループットの低下を防 止しつつ、ウェハ移載室の酸素濃度を 70ppm以下に維持することができる。
[0054] 図 12は 6個のポッドの開閉操作を連続して実施させた時の酸素濃度の変化を示す グラフである。
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、ポッドオーブナ室およびウェハ移載室の酸素濃度の上限値を 70ppmと仮に 決め、ポッドオーブナ室およびウェ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、ポッドオーブナ室およびウェ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ブナ室およ びウェ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 lOOOOppm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 3 6分間になる。
したがって、図 12の場合には、従来の lOOOOppm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。
[0055] 次に、成膜ステップについて簡単に説明する。
予め指定された複数枚のウェハ 9がポッド 10からボート 8に移載されると、ウェハ授 受ポート 13にとつては実質的に待機中となる成膜ステップ力 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 (ボートローデイング)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、所定の膜がゥ ェハ 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 つて下降されることにより、処理済みウェハ 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(ボートアンローデイング)され る。
以下、空のポッドにウェハが収納されるウェハ収納ステップを説明する。
装填ステーションに搬出されたボート 8の処理済みウェハ 9は、ウェハ移載装置 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ェハ 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がウェハ出し入れ口 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によってウェハ 出し入れ口 22に挿入され、ポッド 10のウェハ出し入れ口 10bに嵌入される。
この際においても、窒素ガス 69がポッドオーブナ室 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、ポッドオーブナ室 61およびポッド 10のウェハ収納室 10c が窒素ガス 69によってパージされ、ウェハ収納室 10cに窒素ガス 69が充填される。 すなわち、前述したウェ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 ポッドオーブナ室 61を密封した状態で窒素ガス 69が供給される。
蓋体 10aがウェハ出し入れ口 10bに嵌入されると、解錠軸 41がエアシリンダ装置 4 5によって回動され、蓋体 10aの錠前を施錠する。これにより、ウェハ収納室 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、給排気路から吸込ロ部材 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、処理済みのウェハ 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。
処理済みウェハ 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とにぉ 、て交互に繰り返される。
以上がウェハ収納ステップである。
[0057] ところで、処理済みウェハ 9がポッド 10のウェハ収納室 10cに収納されるウェハ収 納ステップにおいては、ウェハ収納室 10cの酸素濃度は大気中の酸素濃度よりも低 い。なぜならば、前述した通り、空のポッド 10のウェハ収納室 10cには窒素ガス 69が ウェハ取り出しステップにお 、て封入されるからである。
ここで、ポッド 10のウェハ収納室 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、ゥ ェハ収納室 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のウェハ収納室 10cにはウェハ 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!/、。 さらに、空のポッド 10のウェハ収納室 10cにはウェハ 9が存在しないことにより、窒 素ガスの澱み箇所がウェハの存在する場合に比べて少な 、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、ウェ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 たウェ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、ゥ ェ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。
[0058] 処理済みウェハ 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力も筐体 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、新規のウェハ 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 出し入れロカゝら搬入される。
[0059] なお、新旧ポッド 10のポッドステージ 11への搬入搬出(ポッドローデイングおよびポ ッドアンローデイング)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(ボートローデイングおよびボート アンローデイング)作業や成膜処理の間すなわち成膜待機ステップの実行中に同時 進行されるため、バッチ式 CVD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。
[0060] 以降、以上説明したウェハ装填脱装方法および成膜方法が繰り返されて、 CVD膜 力 Sウェハ 9にバッチ式 CVD装置 1によって形成され、 ICの製造方法における成膜ェ 程が実施されて行く。
[0061] 前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
[0062] 1) ポッドオーブナ 20のベース 21にポッド 10のウェハ出し入れ口 10bを被覆するォ ープナ筐体 60を設備し、このオーブナ筐体 60には窒素ガス 69をポッドオーブナ室 6 1に流通させるための給気管 67および排気管 63を接続することにより、ポッドオーブ ナ 20によるポッド 10の開放時に窒素ガス 69をポッドオーブナ室 61に充填することが できるため、ポッド 10のウェハ収納室 10cに閉じ込められていた大気を窒素ガス 69 によって排気するとともに、ポッド 10のウェハ収納室 10cおよびポッドオーブナ室 61 における大気中の空気や水分を窒素ガス 69によってパージすることができる。
[0063] 2) ポッドオーブナ室 61やポッド 10のウェハ収納室 10cを窒素ガス 69によってパー ジすることにより、ポッド 10のウェハ収納室 10cに閉じ込められていた大気中の空気 や水分がウェハ移載室 16に放出されるのを防止することができるため、それらによる ウェハ移載室 16の汚染や酸素濃度の上昇等の弊害の発生は防止することができる
[0064] 3) ポッド 10のウェハ出し入れ口 10bの閉鎖時に、ポッド 10のウェハ収納室 10cに窒 素ガス 69を充填して密封することにより、収納中のウェハの自然酸ィ匕等を抑制するこ とがでさる。
[0065] 4) 排気管 63に排気量調整手段を介設することにより、設置室 18の圧力 P くポッド
1 オーブナ室 61の圧力 P <ウェハ移載室 16の圧力 P になるように制御することがで きるので、ポッド 10のウェハ収納室 10cの酸素や水分および汚染物質がウェハ移載 室 16に侵入するのを確実に防止することができる。
[0066] 5) 排気量調整手段を開閉弁 65およびバイパスライン 66の組み合わせによって構成 することにより、構造および制御を簡単ィ匕することができるので、コストアップを防止す ることがでさる。
[0067] 6) ウェハ収納ステップの窒素ガス 69の流量をウェ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することにより、ウェ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、工程の総時間を短縮することができる。
[0068] 7) ウェハ収納ステップの初期においては、空のポッド 10のウェハ収納室 10cにはゥ ェハ 9が存在しないために、パーティクルを巻き上げる懸念はなぐかつまた、空のポ ッド 10のウェハ収納室 10cにはウェハ 9が存在しないことにより、窒素ガスの澱み箇 所がウェハの存在する場合に比べて少ないために、ウェハ収納ステップにおける窒 素ガス 69の吹き込み流量を大きく設定しても、パーティクルやウェハの損傷の発生を 回避することができる。
[0069] 図 13は本発明の他の実施の形態であるバッチ式 CVD装置を示す一部省略平面 断面図である。
[0070] 本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、コントローラ 70によって制御される 排気量調整手段として可変流量制御弁 65Aが使用されている点である。
[0071] 本実施の形態においても、可変流量制御弁 65Aにより、設置室 18の圧力 P <ポッ
1 ドオーブナ室 61の圧力 P <ウェハ移載室 16の圧力 P になるように制御することが
2 3
できるので、ポッド 10のウェハ収納室 10cの酸素や水分および汚染物質がウェハ移 載室 16に侵入するのを確実に防止することができる。
[0072] なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなぐ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 、うまでもな!/、。
[0073] 不活性ガスは窒素ガスに限らず、例えば、 He、 Ar、 Kr、 Xe等の他の不活性ガスを 使用してちょい。
[0074] キャリアとしてのポッドは、複数枚のウェハを直接的に収納するように構成するに限 らず、複数枚のウェハを積層したカセットを収納するように構成してもよい。 [0075] バッチ式 CVD装置は成膜処理に使用するに限らず、酸化膜形成処理や拡散処理 等の他の熱処理 (thermal treatment )にも使用することができる。
[0076] 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、酸化装置、拡散装置、ァニール装置、その他の熱処理装置 (lurnace )等の半導体製造装置全般に適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 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。
[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 ガス導入手段カゝ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、前記キヤ リア開閉室外の圧力 P
1が前記キャリア開閉室内の圧力 P
2より小さぐさらに、前記キ ャリア開閉室内の圧力 P
2が搬送室の圧力 P
3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。
[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 ガス導入手段カゝ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 、な 、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。
[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 Pが前記キャリア開閉室内の圧力 Pより小さぐさらに、前記キャリア開
1 2
閉室内の圧力 Pが搬送室の圧力 Pより小さくなるように、前記排気量調整手段の排
2 3
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。
[5] 装置内の雰囲気が前記搬送室力 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。
[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 Pが前記キャリア開閉室内の圧力 Pより小さぐさらに、前記キャリア開 閉室内の圧力 Pが搬送室の圧力 Pより小さくなるように、前記排気量調整手段の排
2 3
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。
[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 Pが前記キャリア開閉室内の圧力 Pより小さぐさらに、前記
1 2
キャリア開閉室内の圧力 Pが搬送室の圧力 Pより小さくなるように、前記排気量調整
2 3
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 、る請求項 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力 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 、る請求項 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 Vヽる時には、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 ヽな 、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。
[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 、る請求項 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請 求項 1に記載の半導体製造装置。
[12] 基板が基板出し入れ口力 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カゝら不活性ガスを前記キャリア開閉室に導入して ヽる時 には、前記キャリア開閉室外の圧力 Pが前記キャリア開閉室内の圧力 Pより小さぐ
1 2 さらに、前記キャリア開閉室内の圧力 P
2が搬送室の圧力 P
3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。
[13] 前記不活性ガス導入手段カゝ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 ヽな ヽ時よりも多 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。
[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 P
1が前記キャリア開閉室内の圧力 P
2より小さぐさらに、 前記キャリア開閉室内の圧力 P
2が搬送室の圧力 P
3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。
[15] 装置内の雰囲気が前記搬送室力 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。
[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 Pが前記キャリア開閉室内の圧力 Pより小さぐさらに、前記キャリア開
1 2
閉室内の圧力 Pが搬送室の圧力 P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。
[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 Pが前記キャリア開閉室内の圧力 Pより小さぐさらに、前記
1 2
キャリア開閉室内の圧力 Pが搬送室の圧力 Pより小さくなるように、前記排気量調整
2 3
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
[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力 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。
[19] 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 ヽ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ロカ 移動されて、前記基板出し入れ口が開かれ、前記キヤリ ァ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ロカ 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!/、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力 前記第一のス テツ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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