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JP2003124284A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

基板処理装置および半導体装置の製造方法

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Publication number
JP2003124284A
JP2003124284A JP2001313792A JP2001313792A JP2003124284A JP 2003124284 A JP2003124284 A JP 2003124284A JP 2001313792 A JP2001313792 A JP 2001313792A JP 2001313792 A JP2001313792 A JP 2001313792A JP 2003124284 A JP2003124284 A JP 2003124284A
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JP
Japan
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chamber
wafer
pod
substrate
buffer chamber
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JP2001313792A
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Satoyuki Matsuda
智行 松田
Tatsuhisa Matsunaga
建久 松永
Koichi Noto
幸一 能戸
Takaharu Ishizuka
隆治 石塚
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Kokusai Denki Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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Publication date
Application filed by Hitachi Kokusai Electric Inc filed Critical Hitachi Kokusai Electric Inc
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Priority to US10/255,708 priority patent/US20030077150A1/en
Publication of JP2003124284A publication Critical patent/JP2003124284A/ja
Publication of JP2003124284A5 publication Critical patent/JP2003124284A5/ja
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    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 占有床面積を抑制しつつ高清浄な表面状態を
維持した処理をする。 【解決手段】 熱処理装置は、ウエハを処理する処理室
１４の下に設けられたロードロック方式の待機室４と、
待機室４と一体の負圧移載室５に設置された第一ウエハ
移載装置３０と、負圧移載室５に隣接して設けられたロ
ードロック方式のバッファ室３３と、バッファ室筐体３
２の上に設置されたポッドオープナ５０と、バッファ室
３３とポッドオープナ５０との間に設置された第二ウエ
ハ移載装置４６と、ポッドステージ５４、ポッド棚５
５、ポッドオープナ５０の載置台５１の間でポッドＰを
搬送するポッド搬送装置６０と、を備えている。 【効果】 バッファ室と待機室とは真空に維持できるた
め、搬送中のウエハに自然酸化膜が形成されるのを防止
できる。ポッドオープナと第二ウエハ移載装置がバッフ
ァ室と待機室の上に設置されているので、奥行を短縮で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板処理装置およ
び半導体装置の製造方法に関し、ワークである基板の高
清浄な表面状態を維持しながら処理する技術に係り、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、半導体素子を含む集積回路が作り込ま
れる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に熱処理を
施すのに利用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＣの高集積化が進む中で、ウエハに形
成される自然酸化膜を極力少なくすることが要求されて
いる。自然酸化膜を極力少なくするにはウエハを大気に
接触させないことが重要となる。そこで、ウエハが大気
に接触するのを極力防止するために、窒素ガス中または
真空中においてウエハを搬送するように構成した基板処
理装置が開発されている。
【０００３】従来のこの種の基板処理装置として、日本
国特許庁特許公報特公平７−１０１６７５号に記載され
た縦型拡散・ＣＶＤ装置がある。この縦型拡散・ＣＶＤ
装置は、複数枚のウエハを収納したカセット（ウエハキ
ャリア）を収納しウエハを出し入れする気密構造のカセ
ット室と、このカセット室内のカセットとボートとの間
でウエハを移載するウエハ移載装置（water transfer e
quipment）を有するロードロック室（ウエハ移載室）
と、このロードロック室内のボートが搬入搬出される反
応室（プロセスチューブ）とを備えており、カセット室
とロードロック室との間およびロードロック室と反応室
との間がそれぞれ仕切弁を介して接続されており、ロー
ドロック室は真空排気せずに窒素ガスによりロードロッ
ク室内の雰囲気が置換されるように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た縦型拡散・ＣＶＤ装置においては、ウエハキャリアと
してＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポ
ッドという。）が採用された場合には、奥行き寸法が大
きくなり占有床面積（フットプリント）が大きくなると
いう問題点が発生する。すなわち、前記した縦形拡散・
ＣＶＤ装置においては、ウエハキャリアとして略立方体
形状の箱体の一対の側面がそれぞれ開口されたオープン
カセットが使用されている。しかし、ウエハの搬送中の
汚染を防止するために、ウエハの搬送中に箱体の全面の
閉塞の可能なポッドがウエハキャリアとして採用されて
来ている。ウエハキャリアとしてポッドが採用された場
合には、ポッドのキャップを着脱してポッドを開閉する
ポッドオープナと、開けられたポッドに対してウエハを
出し入れするためのウエハ移載装置とがカセット室（ウ
エハが搬入される移載室）の前方に配置されることにな
るため、前記した縦形拡散・ＣＶＤ装置においては奥行
き寸法が長くなってしまう。
【０００５】ところで、ウエハキャリアから取り出した
ウエハの搬送中におけるウエハの自然酸化膜形成や有機
物汚染を極力少なくするには、ウエハを窒素ガス中で搬
送するよりも真空中で搬送することが望ましい。ウエハ
を真空中で搬送するためには、待機室内を真空雰囲気と
する必要がある。しかしながら、待機室は容積が大きい
ため、真空引きするのに時間が浪費されてしまう。その
ため、待機室は真空状態をできるだけ維持することが望
ましい。
【０００６】本発明の目的は、占有床面積を抑制しつつ
高清浄な表面状態を維持した処理が可能な基板処理装置
および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
の基板処理装置は、基板を処理する処理室と、この処理
室に隣接して設けられたロードロック方式の待機室と、
この待機室に隣接して設けられたバッファ室とを備えて
おり、前記基板を収納するキャリアから前記バッファ室
への前記基板の搬送時には前記バッファ室内の雰囲気を
大気圧とし、前記バッファ室から待機室への基板の搬送
時には前記バッファ室の雰囲気を真空とする基板処理装
置であって、前記キャリアを載置する載置部が前記バッ
ファ室の上方または側方に設けられていることを特徴と
する。
【０００８】前記した手段において、バッファ室の上方
または側方に設けられた載置部に載置されたキャリアか
ら基板はバッファ室に搬入される。このバッファ室への
基板の搬入後にはバッファ室内が真空排気されるため、
基板に自然酸化膜が形成されるのを防止することができ
る。バッファ室から待機室に搬入されるに際しては、バ
ッファ室および待機室が真空雰囲気に維持されているた
め、基板に自然酸化膜が形成されるのは確実に防止され
る。他方、キャリアの載置部はバッファ室の上方または
側方に設けられているため、全体としての占有床面積は
抑制される。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に即して説明する。
【００１０】本実施の形態において、本発明に係る基板
処理装置は、ＩＣの製造方法にあってウエハに不純物を
拡散したり絶縁膜や金属膜等のＣＶＤ膜を形成したりす
る工程に使用されるバッチ式縦形熱処理装置（以下、熱
処理装置という。）として構成されている。この熱処理
装置においてはウエハ搬送用のキャリアとしてはポッド
が使用されている。以下の説明において、前後左右は図
１を基準とする。すなわち、ポッドステージ５４側が前
側、その反対側すなわちヒータユニット１３側が後側、
ポッド棚５６側が左側、その反対側すなわち筐体３２側
が右側とする。
【００１１】図１〜図４に示されているように、熱処理
装置１は略直方体形状に構築された筐体２を備えてお
り、筐体２内の後側部分には大気圧未満の圧力（以下、
負圧という。）を維持可能な気密性能を有する筐体（以
下、耐圧筐体という。）３が設置されており、この耐圧
筐体３によりボートを収納可能な容積を有するロードロ
ック方式の待機室４が形成されている。耐圧筐体３の前
面壁の中間高さにはウエハ移載室５が待機室４に連通す
るように連設されており、ウエハ移載室５は待機室４の
一部であるのでロードロック方式のチャンバ（室）とし
て構成されている。ウエハ移載室５の前面壁には、ゲー
ト７によって開閉されるウエハ搬入搬出口６が開設され
ている。耐圧筐体３には待機室４およびウエハ移載室５
を負圧に排気するための排気管８と待機室４およびウエ
ハ移載室５を大気圧に戻したりウエハを冷却したりする
際に不活性ガス（Ｎ2 ガス等）を供給する不活性ガス供
給管８Ａとが接続されている。
【００１２】図４に示されているように、ウエハ移載室
５にはプロダクトウエハ（製品となるウエハ）Ｗを一時
的に保管するプロダクトウエハ用ストッカ９が設置され
ており、待機室４にはダミーウエハ（処理条件を調整す
るための製品とならないウエハ）を保管するダミーウエ
ハ用ストッカ１０が設置されている。これらストッカ
９、１０は後記するボート１９と同様の構造に構成され
ており、複数枚のウエハを中心を揃えて水平に保持し得
るようになっている。
【００１３】図２に示されているように、耐圧筐体３の
天井壁にはボート搬入搬出口１１が開設されており、ボ
ート搬入搬出口１１はシャッタ１２によって開閉される
ように構成されている。耐圧筐体３の上にはヒータユニ
ット１３が垂直方向に設置されており、ヒータユニット
１３の内部には処理室１４を形成するプロセスチューブ
１５が配置されている。プロセスチューブ１５は上端が
閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されてヒータユニ
ット１３に同心円に配置されており、プロセスチューブ
１５の円筒中空部によって処理室１４が構成されてい
る。プロセスチューブ１５は耐圧筐体３の天井壁の上に
マニホールド１６を介して支持されており、マニホール
ド１６にはプロセスチューブ１５の円筒中空部によって
形成された処理室１４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１７と、プロセスチューブ１５の
内部を排気するための排気管１８とがそれぞれ接続され
ている。マニホールド１６は耐圧筐体３のボート搬入搬
出口１１に同心円に配置されている。
【００１４】図４に示されているように、待機室４の後
側左隅部にはボート１９を昇降させるためのボートエレ
ベータ２０が、待機室４の前後方向に延在する中心線に
対して傾斜されて設置されている。本実施の形態におい
ては、この中心線に対して傾斜させた配置により、待機
室４におけるデッドスペースが活用されている。図５お
よび図６に示されているように、ボートエレベータ２０
は上側取付板２１と下側取付板２２とによって垂直にそ
れぞれ敷設されたガイドレール２３および送りねじ軸２
４を備えており、ガイドレール２３には移動体としての
昇降台２５が垂直方向に昇降自在に嵌合されている。昇
降台２５は送りねじ軸２４に垂直方向に進退自在に螺合
されている。なお、作動やバックラッシュを良好なもの
とするために、送りねじ軸２４と昇降台２５との螺合部
にはボールねじ機構が使用されている。送りねじ軸２４
の上端部は上側取付板２１および耐圧筐体３の天井壁を
貫通して待機室４の外部に突出されており、待機室４の
外部に設置されたモータ２６によって正逆回転駆動され
るように連結されている。上側取付板２１と昇降台２５
との間には上側ベローズ２９Ａが介設されており、下側
取付板２２と昇降台２５との間には下側ベローズ２９Ｂ
が介設されている。
【００１５】昇降台２５の側面にはアーム２７が水平に
突設されており、アーム２７の先端にはシールキャップ
２８が水平に据え付けられている。シールキャップ２８
はプロセスチューブ１５の炉口になる耐圧筐体３のボー
ト搬入搬出口１１をシールするように構成されていると
ともに、ボート１９を垂直に支持するように構成されて
いる。ボート１９は複数枚（例えば、２５枚、５０枚、
１００枚、１２５枚、１５０枚ずつ等）のウエハＷをそ
の中心を揃えて水平に支持した状態で、プロセスチュー
ブ１５の処理室に対してボートエレベータ２０によるシ
ールキャップ２８の昇降に伴って搬入搬出するように構
成されている。
【００１６】図２および図４に示されているように、待
機室４の一部であるウエハ移載室（以下、負圧移載室と
いう。）５には、大気圧未満（負圧）の下でウエハＷを
移載するウエハ移載装置３０が水平に設置されている。
このウエハ移載装置（以下、第一ウエハ移載装置とい
う。）３０はスカラ形ロボット（selective compliance
assembly robot arm ＳＣＡＲＡ）によって構成されて
いる。異物が負圧移載室５および待機室４に侵入するの
を防止するために、第一ウエハ移載装置３０の駆動部で
あるモータ３１は負圧移載室５の底壁の外部に設置され
ている。
【００１７】負圧移載室５の前側には負圧を維持可能な
気密性能を有する筐体３２が隣接して設置されており、
この筐体（以下、バッファ室筐体という。）３２によっ
て複数枚のウエハＷを一時的に保管するロードロック方
式のバッファ室３３が形成されている。バッファ室筐体
３２の下部にはバッファ室３３を負圧に排気する排気管
３４が接続されており、バッファ室筐体３２の上部には
バッファ室３３を大気圧に戻したりウエハを冷却したり
する際に不活性ガス（Ｎ2 ガス等）を供給する不活性ガ
ス供給管３４Ａが接続されている。バッファ室筐体３２
のウエハ搬入搬出口３６に対向する部位にはウエハ搬入
搬出口３５が開設されており、このウエハ搬入搬出口３
５もゲート７によって開閉されるようになっている。ま
た、バッファ室筐体３２の後側壁の上部にもウエハ搬入
搬出口３６が開設されており、ウエハ搬入搬出口３６は
ゲート３７によって開閉されるようになっている。
【００１８】バッファ室筐体３２は架台３８の上に構築
されており、架台３８の内部にはエレベータ３９が設置
されている。エレベータ３９は支持アーム４０を昇降さ
せるように構成されており、支持アーム４０の上には支
柱４１が垂直に立脚されている。支柱４１はバッファ室
筐体３２の底壁を貫通してバッファ室３３の内部に挿入
されており、バッファ室筐体３２の底壁と支持アーム４
０との間には、バッファ室３３の気密を維持しつつ支柱
４１の昇降を確保するためのベローズ４２が介設されて
いる。支柱４１の上端には複数枚のウエハＷを一時的に
保持する仮置き台４３が設置されている。仮置き台４３
はボート１９と同様な構造に構成されており、複数枚の
ウエハＷを保持溝によって水平に保持するようになって
いる。
【００１９】耐圧筐体３の天井壁における負圧移載室５
の上にはモータ４４によって駆動されるエレベータ４５
が垂直に立設されており、エレベータ４５はウエハ移載
装置４６を昇降させるように構成されている。このウエ
ハ移載装置４６は大気圧以上の圧力（以下、正圧とい
う。）の下でウエハＷを移載するように構成されてい
る。異物による汚染を防止するために、ウエハ移載装置
（以下、第二ウエハ移載装置という。）４６は筐体４７
によって構築された移載室（以下、正圧移載室とい
う。）４８に設置されている。なお、正圧移載室４８の
左端部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット５
７が設置されている。
【００２０】図２および図３に示されているように、正
圧移載室４８の筐体４７の正面壁にはウエハ搬入搬出口
４９が開設されており、ウエハ搬入搬出口４９はウエハ
Ｗを正圧移載室４８に対して搬入搬出し得るように構成
されている。ウエハ搬入搬出口４９にはポッドオープナ
５０が設置されている。ポッドオープナ５０はポッドＰ
を載置する載置台５１と、載置台５１に載置されたポッ
ドＰのキャップを着脱するキャップ着脱機構５２とを備
えており、載置台５１に載置されたポッドＰのキャップ
をキャップ着脱機構５２によって着脱することにより、
ポッドＰのウエハ出し入れ口を開閉するようになってい
る。ポッドオープナ５０の載置台５１に対してはポッド
Ｐが、後記するポッド搬送装置６０によって供給および
排出されるようになっている。
【００２１】図１、図２および図３に示されているよう
に、筐体２の正面壁にはポッド搬入搬出口５３が開設さ
れており、筐体２のポッド搬入搬出口５３の手前にはポ
ッドステージ５４が設定されている。ポッドステージ５
４にはポッドＰがＲＧＶ等の工程内搬送装置によって供
給および排出されるようになっている。筐体２内の上部
には前側ポッド棚５５と後側ポッド棚５６とがそれぞれ
設置されており、これらポッド棚５５、５６は複数台の
ポッドＰを一時的に保管し得るように構成されている。
【００２２】筐体２の前側部分にはポッドステージ５
４、前後のポッド棚５５、５６およびポッドプナ５０の
載置台５１の間でポッドＰを搬送するポッド搬送装置６
０が設備されている。すなわち、ポッド搬送装置６０は
筐体２の底壁に左右方向に敷設されてモータ６１によっ
て駆動されるリニアアクチュエータ６２と、このリニア
アクチュエータ６２によって左右方向に移動されモータ
６３によって駆動されるポッドエレベータ６４と、スカ
ラ形ロボットによって構成されてポッドエレベータ６４
によって昇降されるハンドリング装置６５とを備えてお
り、ハンドリング装置６５によってポッドＰをハンドリ
ングして、リニアアクチュエータ６２、ポッドエレベー
タ６４およびハンドリング装置６５の作動によってポッ
ドＰを三次元方向に搬送し得るようになっている。
【００２３】以下、前記構成に係る熱処理装置を使用し
た本発明の一実施の形態に係るＩＣの製造方法における
熱処理工程を説明する。なお、本実施の形態において
は、一台のポッドＰに収納された二十五枚以内のプロダ
クトウエハＷをバッチ処理（一括処理）する場合につい
て説明する。
【００２４】熱処理すべきプロダクトウエハＷは二十五
枚以内がポッドＰに収納された状態で、熱処理工程を実
施する熱処理装置１のポッドステージ５４へ工程内搬送
装置によって搬送されて来る。搬送されて来たポッドＰ
は前側ポッド棚５５または後側ポッド棚５６の指定され
た場所にポッド搬送装置６０によって搬送されて、一時
的に保管される。
【００２５】第一バッチ目のプロダクトウエハＷが収納
されたポッドＰはポッドオープナ５０の載置台５１の上
へポッド搬送装置６０によって搬送されて載置される。
載置されたポッドＰのキャップがポッドオープナ５０の
キャップ着脱機構５２によって取り外され、ポッドＰの
ウエハ出し入れ口が開放される。
【００２６】ポッドＰがポッドオープナ５０により開放
されると、正圧移載室４８に設置された第二ウエハ移載
装置４６はポッドＰからプロダクトウエハＷをウエハ搬
入搬出口４９を通してピックアップして正圧移載室４８
に搬出し、続いて、バッファ室３３に上側ウエハ搬入搬
出口３６を通じて搬入し、仮置き台４３に受け渡す。こ
の第二ウエハ移載装置４６によるプロダクトウエハＷの
移載作業は、ポッドＰの指定されたプロダクトウエハＷ
が仮置き台４３に移替えられるまで繰り返される。この
移替え作業において、バッファ室３３は上側ウエハ搬入
搬出口３６が開かれているために大気圧になっている
が、バッファ室３３の下側ウエハ搬入搬出口３５および
負圧移載室５のウエハ搬入搬出口６はゲート７によって
閉じられているため、負圧移載室５すなわち待機室４の
負圧は維持されている。
【００２７】移替え作業が完了したポッドＰはキャップ
がポッドオープナ５０のキャップ着脱機構５２によって
装着されることにより閉じられる。閉じられたポッドＰ
は前側ポッド棚５５または後側ポッド棚５６の指定され
た場所にポッド搬送装置６０によって搬送されて保管さ
れる。
【００２８】第一バッチ目のポッドＰのプロダクトウエ
ハＷの仮置き台４３への移替え作業が完了した後の場合
には、ダミーウエハ（図示せず）を収納したポッドＰが
前側ポッド棚５５または後側ポッド棚５６からポッド搬
送装置６０によってピックアップされ、ポッドオープナ
５０の載置台５１の上に搬送されて載置される。この後
は、プロダクトウエハの場合と同様の作動により、指定
された枚数のダミーウエハがポッドＰから仮置き台４３
に移替えられる。このダミーウエハの移替え作業におい
ても、バッファ室３３は上側ウエハ搬入搬出口３６が開
かれているために大気圧になっているが、バッファ室３
３の下側ウエハ搬入搬出口３５および負圧移載室５のウ
エハ搬入搬出口６はゲート７によって閉じられているた
め、負圧移載室５すなわち待機室４の負圧は維持されて
いる。
【００２９】ダミーウエハの移替え作業が完了したポッ
ドＰはキャップがポッドオープナ５０のキャップ着脱機
構５２によって装着されることにより閉じられる。閉じ
られたポッドＰは前側ポッド棚５５または後側ポッド棚
５６の指定された場所にポッド搬送装置６０によって搬
送されて保管される。
【００３０】指定された枚数のプロダクトウエハＷおよ
びダミーウエハが仮置き台４３に装填されると、バッフ
ァ室３３の上側ウエハ搬入搬出口３６がゲート３７によ
って閉じられる。次いで、仮置き台４３が下側ウエハ搬
入搬出口３５の位置までエレベータ３９によって下降さ
れるとともに、バッファ室３３が排気管３４によって負
圧に排気される。この排気に際して、バッファ室３３の
容積が小さく設定されているため、バッファ室３３の所
定の圧力値までの排気時間は短くて済む。例えば、数分
程度で１．３３３×１０-2Ｐａ程度に達する。
【００３１】バッファ室３３が予め設定された圧力値に
減圧されると、下側ウエハ搬入搬出口３５および負圧移
載室５のウエハ搬入搬出口６がゲート７によって開かれ
る。このゲート７の開き作動に際しては、負圧移載室５
および待機室４の圧力は予め設定された圧力値を維持さ
れている。したがって、ボート１９が設置されているこ
とにより容積がきわめて大きい待機室４と、第一ウエハ
移載装置３０が設置されていることにより容積がきわめ
て大きい負圧移載室５とをゲート７の開き作動の都度に
真空に排気する必要はない。
【００３２】次に、負圧移載室５の第一ウエハ移載装置
３０は仮置き台４３からプロダクトウエハＷおよびダミ
ーウエハを一枚または複数枚ずつ順次に、下側ウエハ搬
入搬出口３５および負圧移載室５側のウエハ搬入搬出口
６を通してピックアップして負圧移載室５および待機室
４に搬入するとともに、待機室４のボート１９に装填
（チャージング）して行く。プロダクトウエハＷおよび
ダミーウエハのボート１９への装填が全て終了すると、
バッファ室３３の下側ウエハ搬入搬出口３５および負圧
移載室５のウエハ搬入搬出口６がゲート７によって閉じ
られる。
【００３３】プロダクトウエハＷおよびダミーウエハの
仮置き台４３からボート１９への第一ウエハ移載装置３
０による移替え作業に際しては、バッファ室３３、待機
室４および負圧移載室５が真空排気されることによって
内部の酸素や水分が予め除去されているため、装填途中
のプロダクトウエハＷおよび装填されたプロダクトウエ
ハＷに自然酸化膜が形成されることはない。また、プロ
ダクトウエハＷおよびダミーウエハの仮置き台４３から
ボート１９への第一ウエハ移載装置３０による移替え作
業の間は、ボート搬入搬出口１１がシャッタ１２によっ
て閉鎖されることにより、プロセスチューブ１５の高温
雰囲気が待機室４に流入することは防止されているた
め、装填途中のプロダクトウエハＷおよび装填されたプ
ロダクトウエハＷが高温雰囲気に晒されることはなく、
プロダクトウエハＷが高温雰囲気に晒されることによる
自然酸化等の弊害の派生は防止される。なお、ダミーウ
エハの移載については、ウエハ処理前に予め前述の経路
と同一経路で待機室４内のダミーウエハ用ストッカ１０
へ移載しておき、そこから第一ウエハ移載装置３０によ
ってボート１９へ移載してもよい。
【００３４】図２および図５に示されているように、予
め指定された枚数のプロダクトウエハＷおよびダミーウ
エハがボート１９へ装填されると、ボート搬入搬出口１
１はシャッタ１２によって開けられる。このシャッタ１
２の開き作動に際しては、プロセスチューブ１５の処理
室１４は予め真空排気されており、その圧力は予め設定
された圧力値を維持されている。続いて、図６に示され
ているように、シールキャップ２８に支持されたボート
１９がボートエレベータ２０の昇降台２５によって上昇
されて、プロセスチューブ１５の処理室１４に搬入（ボ
ートローディング）される。ボート１９が上限に達する
と、ボート１９を支持したシールキャップ２８の上面の
周辺部がボート搬入搬出口１１をシール状態に閉塞する
ため、プロセスチューブ１５の処理室１４は気密に閉じ
られる。このボート１９の処理室１４への搬入に際し
て、待機室４が真空排気されることによって内部の酸素
や水分が予め除去されているため、ボート１９の処理室
１４への搬入に伴って外部の酸素や水分が処理室１４に
侵入することは確実に防止される。
【００３５】その後、プロセスチューブ１５の処理室１
４は気密に閉じられた状態で、所定の圧力となるように
排気管１８によって排気され、ヒータユニット１３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１７によって所定の流量だけ供給される。これによ
り、予め設定された処理条件に対応する熱処理がプロダ
クトウエハＷに施される。
【００３６】ここで、この第一バッチ目のプロダクトウ
エハＷに対する熱処理中における第二バッチ目のプロダ
クトウエハＷの流れを説明する。第二バッチ目のプロダ
クトウエハＷが収納されたポッドＰは前側ポッド棚５５
または後側ポッド棚５６からポッドオープナ５０の載置
台５１の上に、ポッド搬送装置６０によって搬送されて
載置される。載置されたポッドＰのキャップがポッドオ
ープナ５０のキャップ着脱機構５２によって取り外さ
れ、ポッドＰのウエハ出し入れ口が開放される。
【００３７】ポッドＰがポッドオープナ５０により開放
されると、正圧移載室４８に設置された第二ウエハ移載
装置４６はポッドＰからプロダクトウエハＷをウエハ搬
入搬出口４９を通してピックアップして正圧移載室４８
に搬出し、続いて、バッファ室３３に上側ウエハ搬入搬
出口３６を通じて搬入し、仮置き台４３に受け渡す。こ
の第二ウエハ移載装置４６によるプロダクトウエハＷの
移載作業は、ポッドＰの指定されたプロダクトウエハＷ
が仮置き台４３に移替えられるまで繰り返される。この
移替え作業において、バッファ室３３は上側ウエハ搬入
搬出口３６が開かれているために大気圧になっている
が、バッファ室３３の下側ウエハ搬入搬出口３５および
負圧移載室５のウエハ搬入搬出口６はゲート７によって
閉じられているため、負圧移載室５すなわち待機室４の
負圧は維持されている。
【００３８】移替え作業が完了したポッドＰはキャップ
がポッドオープナ５０のキャップ着脱機構５２によって
装着されることにより閉じられる。閉じられたポッドＰ
は前側ポッド棚５５または後側ポッド棚５６の指定され
た場所にポッド搬送装置６０によって搬送されて保管さ
れる。
【００３９】指定された枚数のプロダクトウエハＷが仮
置き台４３に装填されると、バッファ室３３の上側ウエ
ハ搬入搬出口３６がゲート３７によって閉じられる。次
いで、仮置き台４３が下側ウエハ搬入搬出口３５の位置
までエレベータ３９によって下降されるとともに、バッ
ファ室３３が排気管３４によって負圧に排気される。こ
の排気に際して、バッファ室３３の容積が小さく設定さ
れているため、バッファ室３３の所定の圧力値までの排
気時間は短くて済む。
【００４０】バッファ室３３が予め設定された圧力値に
減圧されると、下側ウエハ搬入搬出口３５および負圧移
載室５のウエハ搬入搬出口６がゲート７によって開かれ
る。このゲート７の開き作動に際しては、負圧移載室５
および待機室４の圧力は予め設定された負圧の圧力値を
維持されている。
【００４１】続いて、負圧移載室５の第一ウエハ移載装
置３０は仮置き台４３から第二バッチ目のプロダクトウ
エハＷを一枚または複数枚ずつ順次に、下側ウエハ搬入
搬出口３５および負圧移載室５側のウエハ搬入搬出口６
を通してピックアップして負圧移載室５に搬入するとと
もに、負圧移載室５のプロダクトウエハ用ストッカ９に
装填（チャージング）して行く。プロダクトウエハ用ス
トッカ９への装填が全て終了すると、バッファ室３３の
下側ウエハ搬入搬出口３５および負圧移載室５のウエハ
搬入搬出口６がゲート７によって閉じられる。
【００４２】第二バッチ目のプロダクトウエハＷについ
ての仮置き台４３からプロダクトウエハ用ストッカ９へ
の第一ウエハ移載装置３０による移替え作業に際して
も、バッファ室３３、待機室４および負圧移載室５が真
空排気されることによって内部の酸素や水分が予め除去
されているため、装填途中のプロダクトウエハＷおよび
装填されたプロダクトウエハＷに自然酸化膜が形成され
ることはない。また、第二バッチ目のプロダクトウエハ
Ｗの仮置き台４３からプロダクトウエハ用ストッカ９へ
の第一ウエハ移載装置３０による移替え作業の間は、ボ
ート搬入搬出口１１がシールキャップ２８によって閉鎖
されることにより、プロセスチューブ１５の高温雰囲気
が待機室４に流入することは防止されているため、装填
途中のプロダクトウエハＷおよび装填されたプロダクト
ウエハＷが高温雰囲気に晒されることはなく、プロダク
トウエハＷが高温雰囲気に晒されることによる自然酸化
等の弊害の派生は防止される。
【００４３】なお、第二バッチ目のプロダクトウエハＷ
のポッドＰからバッファ室３３の仮置き台４３への搬送
は、第一バッチ目のプロダクトウエハＷをバッファ室３
３の仮置き台４３からボート１９への搬送が終了し、ゲ
ート７が閉じられた後に可能となる。すなわち、ゲート
７が閉じられた後に、第一バッチ目のプロダクトウエハ
Ｗが装填されたボート１９の真空雰囲気下でのプロセス
チューブ１５の処理室１４への搬入と、第二バッチ目の
プロダクトウエハＷのポッドＰからバッファ室３３内の
仮置き台４３への大気圧雰囲気下での搬送とを、並行し
て行うことも可能である。
【００４４】また、第二バッチ目のプロダクトウエハＷ
のバッファ室３３の仮置き台４３から負圧移載室５のプ
ロダクトウエハ用ストッカ９への搬送は、第一バッチ目
のプロダクトウエハＷを装填したボート１９をプロセス
チューブ１５の処理室１４へ搬入し、ボート搬入搬出口
１１がシールキャップ２８によって閉鎖された後に可能
となる。すなわち、シールキャップ２８によりボート搬
入搬出口１１が閉鎖された後に、第一バッチ目のプロダ
クトウエハＷに対する熱処理と、第二バッチ目のプロダ
クトウエハＷのバッファ室３３の仮置き台４３から負圧
移載室５のプロダクトウエハ用ストッカ９への真空雰囲
気下での搬送とを並行して行うことが可能である。
【００４５】第一バッチ目のプロダクトウエハＷについ
ての予め設定された処理時間が経過すると、ボート１９
がボートエレベータ２０の昇降台２５によって下降され
ることにより、熱処理済みのプロダクトウエハＷを保持
したボート１９は待機室４に搬出（ボートアンローディ
ング）される。この際、待機室４、負圧移載室５および
バッファ室３３は負圧を維持されている。ボート１９が
待機室４に搬出されると、ボート搬入搬出口１１がシャ
ッタ１２によって閉鎖される。その後、耐圧筐体３に接
続された不活性ガス供給管８Ａにより不活性ガス（例え
ばＮ2 ）が待機室４に供給され、ボート１９上の処理済
ウエハが冷却される。その後、待機室４は再度、真空雰
囲気に減圧される。
【００４６】次いで、負圧移載室５のウエハ搬入搬出口
６およびバッファ室３３の下側ウエハ搬入搬出口３５が
ゲート７によって開かれる。続いて、負圧移載室５の第
一ウエハ移載装置３０は待機室４のボート１９から熱処
理された第一バッチ目のプロダクトウエハＷを順次にピ
ックアップしてバッファ室３３にウエハ搬入搬出口６お
よび下側ウエハ搬入搬出口３５を通じて搬出（ウエハア
ンローディング）し、バッファ室３３の仮置き台４３に
装填（チャージング）して行く。熱処理済みのプロダク
トウエハＷのボート１９から仮置き台４３への移替え作
業が完了すると、負圧移載室５のウエハ搬入搬出口６お
よびバッファ室３３の下側ウエハ搬入搬出口３５がゲー
ト７によって閉じられる。
【００４７】このようにして熱処理済みのプロダクトウ
エハＷのボート１９から仮置き台４３への第一ウエハ移
載装置３０による移替え作業は、いずれも負圧に維持さ
れたバッファ室３３、負圧移載室５および待機室４にお
いて実施されるため、この移替え作業に際して、処理済
みのプロダクトウエハＷの表面に自然酸化膜が生成され
たり、異物等が付着したりするのは防止されることにな
る。
【００４８】第一バッチ目のプロダクトウエハＷの移替
え作業が終了すると、第一バッチ目で使用されたダミー
ウエハがボート１９からダミーウエハ用ストッカ１０へ
第一ウエハ移載装置３０によって移替えられる。この
後、ダミーウエハはこのダミーウエハ用ストッカ１０に
おいて待機する状態になる。
【００４９】第二バッチ目のプロダクトウエハＷはプロ
ダクトウエハ用ストッカ９からボート１９へ第一ウエハ
移載装置３０によって順次に装填されて行く。第二バッ
チ目のプロダクトウエハＷのプロダクトウエハ用ストッ
カ９からボート１９への移替え作業が完了すると、ダミ
ーウエハ用ストッカ１０に保管されているダミーウエハ
がボート１９へ第一ウエハ移載装置３０によって順次に
装填されて行く。この際も、待機室４および負圧移載室
５は負圧に維持されているため、装填途中のプロダクト
ウエハＷおよび装填されたプロダクトウエハＷに自然酸
化膜が形成されることはない。また、第二バッチ目のプ
ロダクトウエハＷのプロダクトウエハ用ストッカ９から
ボート１９への第一ウエハ移載装置３０による移替え作
業の間は、ボート搬入搬出口１１がシャッタ１２によっ
て閉鎖されることにより、プロセスチューブ１５の高温
雰囲気が待機室４に流入することは防止されているた
め、装填途中のプロダクトウエハＷおよび装填されたプ
ロダクトウエハＷが高温雰囲気に晒されることはなく、
プロダクトウエハＷが高温雰囲気に晒されることによる
自然酸化等の弊害の派生は防止される。
【００５０】第二バッチ目のプロダクトウエハＷおよび
ダミーウエハがボート１９に装填されると、ボート搬入
搬出口１１がシャッタ１２によって開かれ、ボート１９
が処理室１４へ搬入されて行く。ボート１９が上限に達
してボート搬入搬出口１１がシールキャップ２８によっ
て閉じられると、前述した第一バッチ目のプロダクトウ
エハＷの場合と同様にして、処理室１４において所定の
熱処理が第二バッチ目のプロダクトウエハＷに施され
る。
【００５１】翻って、第一バッチ目のプロダクトウエハ
Ｗが仮置き台４３に移替えられると、バッファ室筐体３
２の上部に接続された不活性ガス供給管３４Ａによりバ
ッファ室３３に不活性ガス（例えば、Ｎ2 ）が供給され
ることにより、処理済ウエハがさらに冷却される。バッ
ファ室３３のロードロックが解除され、バッファ室３３
の上側ウエハ搬入搬出口３６がゲート３７によって開か
れるとともに、仮置き台４３がエレベータ３９によって
上側ウエハ搬入搬出口３６の位置に上昇される。次い
で、正圧移載室４８の第二ウエハ移載装置４６は上側ウ
エハ搬入搬出口３６を通してバッファ室３３の仮置き台
４３から処理済みのプロダクトウエハＷを順次にピック
アップして正圧移載室４８に搬出する。
【００５２】一方、ポッドオープナ５０の載置台５１に
は第一バッチ目の処理済みのプロダクトウエハＷを収納
すべき空のポッドＰがポッド搬送装置６０によって搬送
され載置され、ポッドオープナ５０のキャップ着脱機構
５２によってキャップを外されることによりウエハ出し
入れ口を開かれる。第二ウエハ移載装置４６はバッファ
室３３から正圧移載室４８に搬出した第一バッチ目のプ
ロダクトウエハＷをポッドＰに収納（チャージング）し
て行く。熱処理済みのプロダクトウエハＷのポッドＰへ
の収納が完了すると、ポッドＰのキャップがポッドオー
プナ５０のキャップ着脱機構５２によってウエハ出し入
れ口に装着されポッドＰが閉じられる。
【００５３】閉じられたポッドＰは載置台５１の上から
ポッドステージ５４にポッド搬送装置６０によって搬送
されて載置され、次の工程へ工程内搬送装置によって適
宜に搬送されて行く。なお、第一バッチ目のプロダクト
ウエハＷのバッファ室３３からポッドＰへの移替え作業
は、第二バッチ目のプロダクトウエハＷの移替え作業中
または／および熱処理中に同時に進行される。したがっ
て、スループットの低下を防止することができる。
【００５４】以降、前述した第二バッチ目以降の作用が
繰り返されることにより、一台のポッドＰに収納された
二十五枚以内のプロダクトウエハＷについてのバッチ処
理が順次に実施されて行く。
【００５５】なお、第二バッチ目のプロダクトウエハＷ
のプロダクトウエハ用ストッカ９からボート１９への搬
送は、熱処理済の第一バッチ目のプロダクトウエハＷを
ボート１９からバッファ室３３の仮置き台４３へ搬送後
に可能となる。また、この後にゲート７を閉じた後であ
れば、第二バッチ目のプロダクトウエハＷのプロダクト
ウエハ用ストッカ９からボート１９への真空雰囲気下で
の搬送と、熱処理済の第一バッチ目のプロダクトウエハ
Ｗのバッファ室３３の仮置き台４３からポッドＰへの大
気圧雰囲気下での搬送とを並行して行うことが可能とな
る。
【００５６】前記実施の形態によれば、次の効果が得ら
れる。
【００５７】1) 処理室に隣接して設けられたロードロ
ック方式の待機室にロードロック方式のバッファ室を設
けることにより、ポッドとバッファ室との間のウエハの
搬入搬出は大気圧下で実施することができ、また、バッ
ファ室と待機室との間のウエハの搬入搬出は真空雰囲気
下で実施することができるため、ウエハの表面および処
理済みのウエハの表面に自然酸化膜が生成されたり、異
物等が付着したりするのを抑制することができる。
【００５８】2) バッファ室の上にポッドオープナを配
置し、待機室に隣接した負圧移載室の上に第二ウエハ移
載装置を配置することにより、ポッドオープナおよび第
二ウエハ移載装置が負圧移載室の前方に突出するのを回
避することができるため、熱処理装置の奥行寸法を短く
設定することができ、占拠床面積を小さく設定すること
ができる。
【００５９】3) ロードロック方式の待機室および負圧
移載室にダミーウエハ用ストッカおよびプロダクトウエ
ハ用ストッカを設置することにより、待機室におけるプ
ロダクトウエハおよびダミーウエハのボートに対する装
填および脱装（チャージングおよびディスチャージン
グ）の消費時間を短縮することができるため、熱処理装
置のスループットを高めることができる。特に、次のバ
ッチのプロダクトウエハをボートへ移載する時間を短縮
する。
【００６０】4) ロードロック方式の待機室に設置され
たボートエレベータおよびバッファ室に設置された仮置
き台エレベータをベローズによって待機室およびバッフ
ァ室から隔離することにより、ボートエレベータおよび
仮置き台エレベータによる待機室およびバッファ室の汚
染を防止することができるため、ウエハの異物や有機物
による汚染を防止することができる。
【００６１】5) ボートエレベータを待機室の前後方向
に延在する中心線に対して傾斜させて配置することによ
り、待機室における隅部のデッドスペースを活用するこ
とができるため、熱処理装置の奥行寸法および占拠床面
積をより一層小さく設定することができる。
【００６２】図７は本発明の他の実施の形態である熱処
理装置を示す一部省略斜視図であり、図８はその平面断
面図である。
【００６３】本実施の形態が前記実施の形態と異なる点
は、ポッドオープナ５０がバッファ室筐体３２の側面に
配置されており、第二ウエハ移載装置４６が水平移動し
得るように構成されている点である。すなわち、ポッド
オープナ５０の載置台５１はバッファ室筐体３２の側面
に設置された架台５８に支持されており、ポッドオープ
ナ５０のキャップ着脱機構５２が上下方向に往復移動し
得るように構成されている。
【００６４】本実施の形態においては、ポッドオープナ
５０がバッファ室筐体３２の側方に配置されていること
により、前記実施の形態と同様に、ポッドオープナおよ
び第二ウエハ移載装置が負圧移載室の前方に突出するの
を回避することができるため、熱処理装置の奥行寸法を
短く設定することができ、占拠床面積を小さく設定する
ことができる。
【００６５】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変
更が可能であることはいうまでもない。
【００６６】例えば、一回のバッチ処理のプロダクトウ
エハの枚数は、一台のポッドに収納される二十五枚以内
に限らず、二十五枚を超える枚数に設定してもよい。
【００６７】ダミーウエハは待機室や負圧移載室にダミ
ーウエハ用ストッカを設置し、このストッカに保管した
ダミーウエハを適宜に取り出してボートに装填するよう
に取り扱うに限らず、ボートに常備しておき定期または
不定期に交換するように取り扱ってもよいし、ボートに
固定させておいてもよい。
【００６８】本発明に係る基板処理装置は、酸化処理や
拡散処理やアニール処理、プラズマ処理、スパッタ処
理、ドライエッチング処理およびそれらを組み合わせた
処理にも使用することができる。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
占有床面積を抑制しつつ高清浄な表面状態を維持した処
理を実現することができるため、製造歩留りや経済性を
高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である熱処理装置を示す
一部省略斜視図である。
【図２】その側面断面図である。
【図３】図２のIII-III 線に沿う平面断面図である。
【図４】図２のIV−IV線に沿う平面断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】そのボート搬入時を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である熱処理装置を示
す一部省略斜視図である。
【図８】その平面断面図である。
【符号の説明】
Ｗ…ウエハ（基板）、Ｐ…ポッド（基板キャリア）、１
…熱処理装置（基板処理装置）、２…筐体、３…耐圧筐
体、４…待機室、５…負圧移載室（ウエハ移載室）、６
…ウエハ搬入搬出口、７…ゲート、８…排気管、８Ａ…
不活性ガス供給管、９…プロダクトウエハ用ストッカ、
１０…ダミーウエハ用ストッカ、１１…ボート搬入搬出
口、１２…シャッタ、１３…ヒータユニット、１４…処
理室、１５…プロセスチューブ、１６…マニホールド、
１７…ガス導入管、１８…排気管、１９…ボート、２０
…ボートエレベータ、２１…上側取付板、２２…下側取
付板、２３…ガイドレール、２４…送りねじ軸、２５…
昇降台、２６…モータ、２７…アーム、２８…シールキ
ャップ、２９Ａ、２９Ｂ…ベローズ、３０…第一ウエハ
移載装置（ウエハ移載装置）、３１…モータ、３２…バ
ッファ室筐体、３３…バッファ室、３４…排気管、３４
Ａ…不活性ガス供給管、３５…ウエハ搬入搬出口、３６
…ウエハ搬入搬出口、３７…ゲート、３８…架台、３９
…エレベータ、４０…支持アーム、４１…支柱、４２…
ベローズ、４３…仮置き台、４４…モータ、４５…エレ
ベータ、４６…第二ウエハ移載装置（ウエハ移載装
置）、４７…筐体、４８…正圧移載室（移載室）、４９
…ウエハ搬入搬出口、５０…ポッドオープナ、５１…載
置台、５２…キャップ着脱機構、５３…ポッド搬入搬出
口、５４…ポッドステージ、５５、５６…ポッド棚、５
７…クリーンユニット、５８…架台、６０…ポッド搬送
装置、６１…モータ、６２…リニアアクチュエータ、６
３…モータ、６４…ポッドエレベータ、６５…ハンドリ
ング装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 能戸 幸一 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 (72)発明者 石塚 隆治 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 DA17 FA01 FA11 FA12 FA15 GA43 GA49 HA67 MA09 MA28 NA04 NA05 NA09 NA18 5F045 BB08 DP20 DQ05 EB03 EB08 EN04

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板を処理する処理室と、この処理室に
    隣接して設けられたロードロック方式の待機室と、この
    待機室に隣接して設けられたバッファ室とを備えてお
    り、前記基板を収納するキャリアから前記バッファ室へ
    の前記基板の搬送時には前記バッファ室内の雰囲気を大
    気圧とし、前記バッファ室から待機室への基板の搬送時
    には前記バッファ室の雰囲気を真空とする基板処理装置
    であって、前記キャリアを載置する載置部が前記バッフ
    ァ室の上方または側方に設けられていることを特徴とす
    る基板処理装置。
  2. 【請求項２】 前記バッファ室と前記待機室との間で前
    記基板を搬送する第一基板移載装置と、前記載置部に載
    置されたキャリアと前記バッファ室との間で前記基板を
    搬送する第二基板移載装置とを備えており、前記第二基
    板移載装置は前記第一基板移載装置の上方に配置されて
    いることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 【請求項３】 基板を処理する処理室と、この処理室に
    隣接して設けられたロードロック方式の待機室と、この
    待機室に隣接して設けられたバッファ室とを備えてお
    り、前記基板を収納するキャリアから前記バッファ室へ
    の前記基板の搬送時には前記バッファ室内の雰囲気を大
    気圧とし、前記バッファ室から前記待機室への前記基板
    の搬送時には前記バッファ室内の雰囲気を真空とする基
    板処理装置であって、前記待機室には製品となる基板ま
    たは／およびダミー基板を保管するストッカが設けられ
    ていることを特徴とする基板処理装置。
  4. 【請求項４】 基板を処理する処理室と、この処理室に
    隣接して設けられたロードロック方式の待機室と、この
    待機室内に設けられ基板を処理室に対し搬入搬出するエ
    レベータとを備えている基板処理装置であって、前記エ
    レベータの向きがデットスペースが小さくなる方向に傾
    けられて配置されていることを特徴とする基板処理装
    置。
  5. 【請求項５】 基板を処理する処理室と、この処理室に
    隣接して設けられたロードロック方式の待機室と、この
    待機室に隣接して設けられたバッファ室とを備えてお
    り、前記基板を収納するキャリアを載置する載置部が前
    記バッファ室の上方または側方に設けられた基板処理装
    置を使用して基板を処理する半導体装置の製造方法であ
    って、前記基板が前記バッファ室から前記処理室まで真
    空雰囲気において搬送されることを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
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