JP2004103990A - 半導体製造装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】待機時間を短縮して自然酸化膜を防止する。
【解決手段】拡散ＣＶＤ装置１は、熱処理する処理室に複数枚のウエハＷを搬入搬出する第一ボート２１Ａおよび第二ボート２１Ｂと、処理室の真下に設定された熱処理ステージ４と、熱処理ステージ４の両脇に設定された待機ステージ５および冷却ステージ６と、第一ボート２１Ａおよび第二ボート２１Ｂを待機ステージ５から熱処理ステージ４に移送する第一ボート移送装置３１と、第一ボートおよび第二ボートを熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ移送する第二ボート移送装置３６と、第一ボートおよび第二ボートを冷却ステージ６から待機ステージ５へ第三ボート移送装置４０と、ウエハＷを熱処理ステージ４の第一ボートおよび第二ボートに対して移載するウエハ移載装置７と、を備えている。
【効果】待機ステージの空のボートを熱処理ステージに移送してウエハを装填することで、待機時間を短縮する。
【選択図】 図１
【解決手段】拡散ＣＶＤ装置１は、熱処理する処理室に複数枚のウエハＷを搬入搬出する第一ボート２１Ａおよび第二ボート２１Ｂと、処理室の真下に設定された熱処理ステージ４と、熱処理ステージ４の両脇に設定された待機ステージ５および冷却ステージ６と、第一ボート２１Ａおよび第二ボート２１Ｂを待機ステージ５から熱処理ステージ４に移送する第一ボート移送装置３１と、第一ボートおよび第二ボートを熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ移送する第二ボート移送装置３６と、第一ボートおよび第二ボートを冷却ステージ６から待機ステージ５へ第三ボート移送装置４０と、ウエハＷを熱処理ステージ４の第一ボートおよび第二ボートに対して移載するウエハ移載装置７と、を備えている。
【効果】待機ステージの空のボートを熱処理ステージに移送してウエハを装填することで、待機時間を短縮する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置およびそれを使用した半導体装置の製造方法に関し、例えば、半導体装置の製造方法において半導体ウエハにアニール処理や酸化膜形成処理、拡散処理および成膜処理等の熱処理（ｔｈｅｒｍａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ）を施すのに利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体装置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。）にアニール処理や酸化膜形成処理、拡散処理および成膜処理等の熱処理を施すのに、バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置 （ｆｕｒｎａｃｅ 。以下、熱処理装置という。）が、広く使用されている。
【０００３】
従来のこの種の熱処理装置として、特許第２６８１０５５号公報に記載されているものがある。この熱処理装置においては、ウエハ移載装置とプロセスチューブの真下空間との間にボート交換装置が配置されており、ボート交換装置の回転テーブルの上に一対（二台）のボートが載置され、回転テーブルを中心として一対のボートが１８０度ずつ回転することにより、未処理のボートと処理済みのボートとが交換されるようになっている。すなわち、この熱処理装置においては、ウエハ群を保持した一方のボート（第一ボート）がプロセスチューブの処理室で処理されている間に、他方のボート（第二ボート）には新規のウエハがウエハ移載装置によって移載されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、熱処理装置が処理する膜の種類によっても異なるが、熱処理装置の成膜処理時間は１時間〜２時間である。他方、ボートに新規のウエハをウエハ移載装置（ｗａｆｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ）によって移載するのに要する時間は、１５０枚で約１２分である。前記した熱処理装置においては、第二ボートに移載された新規のウエハ群は第一ボートの処理が終了するまでの１時間〜２時間の長時間、処理室の外部で待機することになる。第二ボートに移載された新規のウエハ群が処理室外の大気雰囲気中に長時間晒されると、制御上意図しない酸化膜（以下、自然酸化膜という。）がウエハの表面に大気中の水分や酸素によって形成されてしまう。この自然酸化膜はウエハに処理される膜厚のばらつきに影響を及ぼしたり、接触抵抗を増加させたりするために、ウエハによって製造された半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の高集積化や品質（精度や寿命等）、性能（演算速度等）および信頼性に対して影響を及ぼす。
【０００５】
本発明の目的は、処理室に搬入される迄の待機時間を短縮して自然酸化膜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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体製造装置は、基板を収納するキャリアを載置するキャリア載置ステージと、
前記基板を処理する処理室と、
前記基板を保持して前記処理室に出入りする第一ボートおよび第二ボートと、
前記第一ボートもしくは第二のボートを載せて前記処理室へ搬送し且つ処理室の開口を閉塞する処理ステージと、
前記第一ボートおよび第二ボートを前記処理ステージと授受し合う待機ステージおよび冷却ステージと、
前記処理ステージと前記待機ステージと前記冷却ステージとの間で、前記第一ボートおよび第二ボートを移送するボート移送装置と、
前記キャリアと前記第一ボートおよび第二ボートとの間で前記基板を移載する基板移載装置とを備えている半導体製造装置において、
前記待機ステージ上の空の第一ボートまたは第二ボートを前記処理ステージに移送し、移送された前記処理ステージ上の前記第一ボートまたは前記第二ボートに前記基板を移載することを特徴とする。
【０００７】
前記した手段によれば、基板の装填がボートエレベータの上で実施されるため、処理室に搬入される迄の待機時間を短縮することができるため、基板の自然酸化膜の発生を防止することができる。
【０００８】
【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。
【０００９】
本実施の形態において、本発明に係る半導体製造装置は図１に示されているように、バッチ式縦形ホットウオール形拡散ＣＶＤ装置（以下、拡散ＣＶＤ装置という。）として構成されており、基板としてのウエハにアニール処理や酸化膜形成処理、拡散処理および成膜処理等の拡散ＣＶＤ処理を施すのに使用される。なお、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８側が前側、それと対向する側（冷却ステージ６側）が後側、クリーンユニット３側が左側、それと対向する側（ボートエレベータ２０側）が右側である。
【００１０】
図１に示されているように、本実施の形態に係る拡散ＣＶＤ装置１は平面視が長方形の直方体の箱形状に形成された筐体２を備えている。筐体２の左側側壁にはクリーンユニット３が設置されており、クリーンユニット３は筐体２の内部に温度や水分が充分に制御されたクリーンエアを供給するようになっている。筐体２の内部における略中央には熱処理ステージ４が設定され、熱処理ステージ４の左脇の前後には処理済みボートを仮置きして冷却するための冷却ステージ６と、冷却ステージ６にて冷却したボートの上のウエハをポッド５７に払出すため、および払出し後の空となったボートを仮置きして待機させるための待機ステージ５がそれぞれ設定されている。筐体２の内部における前側にはウエハ移載装置７が設置されており、その手前にはポッドステージ８が設定されている。ウエハ移載装置７の左脇にはノッチ合わせ装置９が設置されている。
【００１１】
図２および図３に示されているように、熱処理ステージ４の上部には石英ガラスが使用されて下端が開口した円筒形状に一体成形されたプロセスチューブ１１が、中心線が垂直になるように縦に配されている。プロセスチューブ１１の筒中空部はボートによって同心的に整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室１２を形成しており、プロセスチューブ１１の下端開口はマニホールド１４の上端にシールリング１５を挟んで当接されており、マニホールド１４が筐体２に支持されることにより、プロセスチューブ１１は垂直に支持された状態になっている。マニホールド１４の下端開口は処理室１２へウエハを出し入れするための炉口１３を構成している。マニホールド１４の側壁の一部には排気管１６が処理室１２に連通するように接続されており、排気管１６の他端は処理室１２を所定の真空度に排気するための排気装置（図示せず）に接続されている。マニホールド１４の側壁の他の部分にはガス導入管１７が処理室１２に連通するように接続されており、ガス導入管１７の他端は原料ガスや窒素ガス等のガスを供給するためのガス供給装置（図示せず）に接続されている。プロセスチューブ１１の外部にはヒータユニット１８がプロセスチューブ１１を包囲するように同心円に設備されており、ヒータユニット１８は筐体２に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。ヒータユニット１８は処理室１２内を全体にわたって均一に加熱するように構成されている。
【００１２】
炉口１３の真下には、マニホールド１４の外径と略等しい円盤形状に形成された熱処理ステージ４が同心的に配置されており、熱処理ステージ４は中心線上にボート２１を垂直に立脚して支持するようになっている。熱処理ステージ４は送りねじ機構等によって構成されたボートエレベータ２０によって垂直方向に昇降されマニホールド１４を閉塞するようになっている。本実施の形態において、ボート２１は二台が使用され、二台のうちの一台が処理室１２へ挿入される。図２および図３に示されているように、二台のボート２１、２１はいずれも、上下で一対の端板２２、２３と、両端板２２、２３の間に架設されて垂直に配設された複数本（本実施の形態では三本）の保持部材２４とを備えており、各保持部材２４には複数条の保持溝２５が長手方向に等間隔に配されて互いに同一平面内において開口するようにそれぞれ刻設されている。ウエハＷはその周縁部を同一平面内の保持溝２５間に挿入されることにより、ボート２１に水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持されることになる。ボート２１の下側端板２３の下には断熱キャップ部２６が形成されており、断熱キャップ部２６の下面には断熱キャップ部２６の外径よりも小径の円柱形状に形成された支柱２７が垂直方向下向きに突設されている。断熱キャップ部２６の下面における支柱２７の下面には後記するボート移送装置のアームが挿入されるスペースが形成されており、支柱２７の下面における外周辺部によってアームを係合するための係合部２８が構成されている。ボート２１は熱処理ステージ４に設置されたロータリーアクチュエータ２９によって回転されるようになっている。
【００１３】
図１および図４等に示されている待機ステージ５はボート２１を垂直に支持し、ねじ式ジャッキ等からなるエレベータ（図示せず）によって昇降するように構成されている。待機ステージ５と熱処理ステージ４との間にはボート２１を待機ステージ５から熱処理ステージ４へ移送するボート移送装置（以下、第一ボート移送装置という。）３１が設備されている。第一ボート移送装置３１は待機ステージ５の中心と熱処理ステージ４の中心とを結ぶ線分と平行に敷設されたリニアアクチュエータ３２を備えており、リニアアクチュエータ３２は移動台３３を水平面内で往復移動させるように構成されている。移動台３３には略半円形の円弧形状に形成されたアーム３４が突設されており、アーム３４はボート２１の支柱２７の外側に挿入された状態で断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することにより、ボート２１全体を垂直に支持するように構成されている。
【００１４】
冷却ステージ６もボート２１を垂直に支持し、ねじ式ジャッキ等からなるエレベータ（図示せず）によって昇降するように構成されている。冷却ステージ６と熱処理ステージ４との間にはボート２１を熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ移送するボート移送装置（以下、第二ボート移送装置という。）３６が設備されている。第二ボート移送装置３６は冷却ステージ６の中心と熱処理ステージ４の中心とを結ぶ線分と平行に敷設されたリニアアクチュエータ３７を備えており、リニアアクチュエータ３７は移動台３８を水平面内で往復移動させるように構成されている。移動台３８には略半円形の円弧形状に形成されたアーム３９が突設されており、アーム３９はボート２１の支柱２７の外側に挿入された状態で断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することにより、ボート２１全体を垂直に支持するように構成されている。
【００１５】
冷却ステージ６と待機ステージ５との間にはボート２１を冷却ステージ６から待機ステージ５へ移送するボート移送装置（以下、第三ボート移送装置という。）４０が設備されている。第三ボート移送装置４０は冷却ステージ６の中心と待機ステージ５の中心とを結ぶ線分と平行に敷設されたリニアアクチュエータ４１を備えており、リニアアクチュエータ４１は移動台４２を水平面内で往復移動させるように構成されている。移動台４２には略半円形の円弧形状に形成されたアーム４３が突設されており、アーム４３はボート２１の支柱２７の外側に挿入された状態で断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって、ボート２１全体を垂直に支持するように構成されている。
【００１６】
図１に示されているように、筐体２内にクリーンエアを供給するクリーンユニット３はクリーンエアを待機ステージ５および冷却ステージ６に向けて吹き出すように構成されている。すなわち、クリーンユニット３は拡散ＣＶＤ装置１の外部のエアまたは一旦拡散ＣＶＤ装置１の内部に吹き出したクリーンエア４４を吸い込む吸込ダクト４５を備えており、吸込ダクト４５の下端部には吸込ファン４６が設置されている。吸込ファン４６の吐出口側には吹出ダクト４７が前後方向に延在するように長く敷設されており、吹出ダクト４７の筐体２の内側面における吸込ダクト４５の前後の両脇にはクリーンエア４４を待機ステージ５および冷却ステージ６にそれぞれ向けて吹き出す吹出口４８が大きく開設されている。この吹出口４８には図示しない除塵フィルタやケミカルフィルタが設けられており、清浄化されて吹き出されるようになっている。また、筐体２の内部における後側の右隅には排気用ファン４９が設置されており、排気用ファン４９はクリーンユニット３の吹出ダクト４７から吹き出されたクリーンエア４４を吸い込んで筐体２内の外部に排出するようになっている。
【００１７】
図１および図４〜図７に示されているウエハ移載装置７はウエハＷをポッドステージ８上のポッドと待機ステージ５上のボート２１との間で移載するように構成されている。すなわち、ウエハ移載装置７はエレベータ５１を備えており、エレベータ５１はアーム５２を昇降させるように構成されている。アーム５２の先端部にはロータリーアクチュエータを備えた基台５３が設置されており、移載ボディ５４を水平方向に回転可能にしている。基台５３の上の移載ボディ５４は、リニアアクチュエータが設置されており、リニアアクチュエータによってその上に設置された移動台５５を水平方向に進退することができるように構成されている。移動台５５にはウエハＷを下から支持する複数枚のツィーザ５６が、等間隔に配置されて水平に取り付けられている。
【００１８】
ポッドステージ８にはウエハＷを搬送するためのキャリア（収納容器）としてのＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ ｏｐｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ。以下、ポッドという。）５７が一台ずつ載置されるようになっている。ポッド５７は一つの面が開口した略立方体の箱形状に形成されており、開口部にはドア５８が着脱自在に装着されている。ウエハのキャリアとしてポッドが使用される場合には、ウエハが密閉された状態で搬送されることになるため、周囲の雰囲気にパーティクル等が存在していたとしてもウエハの清浄度は維持することができる。したがって、拡散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、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、本実施の形態に係る拡散ＣＶＤ装置においては、ウエハのキャリアとしてポッド５７が使用されている。なお、ポッドステージ８にはポッド５７のドア５８を開閉するためのドア開閉装置（図示せず）が設置されている。
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を、一対のボートの運用方法を主体にして説明する。
【００２０】
図１に示されているように、熱処理ステージ４の上には一対のボート２１、２１のうち一方のボート（以下、第一ボート２１Ａという。）が載置されており、待機ステージ５の上には他方のボート（以下、第二ボート２１Ｂという。）が載置されている。また、ポッドステージ８には複数枚のウエハＷが収納されたポッド５７が供給されている。ポッドステージ８に供給されたポッド５７はドア５８をドア開閉装置によって開放される。
【００２１】
ポッド５７のドア５８が開放されると、ポッドステージ８のポッド５７のウエハＷが第一ボート２１Ａにウエハ移載装置７によって移載されて装填（チャージング）される。すなわち、ウエハ移載装置７の移動台５５がポッド５７の方向に前進しツィーザ５６がポッド５７内に挿入され、ポッド５７内のウエハＷを受け取る。続いて、ツィーザ５６は後退し、移載ボディ５４が反転した後に、移動台５５が待機ステージ５の方向に前進しツィーザ５６が保持したウエハＷを第一ボート２１Ａの保持溝２５に受け渡す。ウエハＷを受け渡した移動台５５が後退した後に移載ボディ５４は再度反転して、ツィーザ５６をポッド５７に向ける。以降、前記した作動が繰り返される。ちなみに、ウエハ移載装置７は複数枚のツィーザ５６を備えているため、一回の移載作動で複数枚のウエハＷをポッド５７の複数段の保持溝から第一ボート２１Ａの複数段の保持溝２５に移載することができる。この際、第一ボート２１Ａがバッチ処理するウエハＷの枚数は、一台のポッド５７に収納されたウエハＷの枚数よりも多いために、ウエハ移載装置７は複数台のポッド５７から所定枚数のウエハＷを第一ボート２１Ａにエレベータ５１によって昇降されて移載することになる。
【００２２】
熱処理ステージ４にて指定の枚数のウエハＷを移載された第一ボート２１Ａはボートエレベータ２０によって上昇されることにより、図３および図４に示されているように、プロセスチューブ１１の処理室１２に搬入される。第一ボート２１Ａが上限に達すると、熱処理ステージ４の上面の外周辺部がマニホールド１４の下面に着座した状態になってマニホールド１４の下端開口をシール状態に閉塞するため、処理室１２は気密に閉じられた状態になる。
【００２３】
処理室１２が熱処理ステージ４によって気密に閉じられると、処理室１２が所定の圧力に排気管１６による排気によって調整され、ヒータユニット１８によって所定の処理温度（例えば、８００〜１０００℃）をもって全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱される。処理室１２の温度が安定すると、処理ガスが処理室１２にガス導入管１７を通じて所定の流量供給される。これによって、所定の処理が施される。例えば、所定の処理が窒化珪素（Ｓｉ３ Ｎ４ ）膜を形成することである場合には、８００℃程度の温度下で、モノシラン（ＳｉＨ４ ）とアンモニア（ＮＨ３ ）とが所定の流量をもって供給される。また、所定の処理がシリコンウエハをドライ酸化によって酸化させることである場合には、９００℃程度の温度下で、酸素（Ｏ２ ）と塩化水素（ＨＣｌ）とを所定の流量をもって供給される。なお、図２および図３においては、処理室１２やプロセスチューブ１１、ガス導入管１７は簡略化して示されているが、所定の処理の如何によって種々の公知の形態に変形することができるのは言うまでもないし、温度や圧力、処理ガス等の処理の諸条件も処理の如何によって適宜に変更することができる。所定の成膜処理が終了すると、窒素ガスがガス導入管１７を通じて所定の流量および時間だけ供給されて処理室１２が窒素ガスで置き換えられるとともに温度が下げられる。
【００２４】
次に、図５に示されているように、第一ボート２１Ａを支持した熱処理ステージ４がボートエレベータ２０によって下降されて、第一ボート２１Ａがプロセスチューブ１１の処理室１２から搬出される。第一ボート２１Ａが搬出された後に炉口１３はシャッタ（図示せず）によって閉鎖され、処理室１２の高温雰囲気が逃げるのを防止される。処理室１２から搬出された第一ボート２１Ａ（保持されたウエハＷ群を含む）は高温の状態になっている。
【００２５】
続いて、図６に示されているように、処理室１２から搬出された高温状態の処理済みの第一ボート２１Ａは、プロセスチューブ１１の軸線上の熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ、第二ボート移送装置３６のアーム３９によって直ちに移送されて載置される。この際、熱処理ステージ４のボートエレベータ２０および冷却ステージ６のエレベータが適宜に昇降されることによって、第一ボート２１Ａの授受が適正に実行される。冷却ステージ６はクリーンユニット３の吹出口４８の近傍に設定されているため、冷却ステージ６に移載された高温状態の第一ボート２１Ａは、クリーンユニット３の吹出口４８から吹き出すクリーンエア４４によって効果的に冷却される。
【００２６】
また、図６に示されているように、第一ボート２１Ａが熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ移送されると、待機ステージ５の上の第二ボート２１Ｂは熱処理ステージ４の上に、第一ボート移送装置３１によって移送される。すなわち、第一ボート移送装置３１のアーム３４は第二ボート２１Ｂの支柱２７の外側に挿入して断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって第二ボート２１Ｂを垂直に支持した状態で、熱処理ステージ４の方向に水平移動することによって、第二ボート２１Ｂを待機ステージ５から熱処理ステージ４の上に受け渡す。この際、待機ステージ５のエレベータおよび熱処理ステージ４のボートエレベータ２０が適宜に昇降されることによって、第二ボート２１Ｂの授受が適正に実行される。第二ボート２１Ｂを熱処理ステージ４に移載した第一ボート移送装置３１のアーム３４は待機ステージ５側に戻る。
【００２７】
熱処理ステージ４の上に第二ボート２１Ｂが載置されると、ポッドステージ８に供給されたポッド５７はドア５８をドア開閉装置によって開放される。ポッド５７のドア５８が開放されると、第一ボート２１Ａの場合と同様にして、ポッドステージ８のポッド５７のウエハＷが第二ボート２１Ｂにウエハ移載装置７によって移載されて装填（チャージング）される。この際、第二ボート２１Ｂが熱処理ステージ４のロータリーアクチュエータ２９によって回転されることにより、第二ボート２１Ｂの向きがウエハ移載装置７のツィーザ５６の進退方向に対応される。
【００２８】
熱処理ステージ４にて指定の枚数のウエハＷを移載された第二ボート２１Ｂは、熱処理ステージ４がボートエレベータ２０によって上昇されることにより、図７に示されているように処理室１２に搬入される。そして、処理室１２に搬入された第二ボート２１ＢのウエハＷ群は、前記した第一ボート２１ＡのウエハＷ群と同様の処理を施される。
【００２９】
この第二ボート２１ＢのウエハＷ群に対する処理の間に、図４に示されているように、冷却ステージ６の第一ボート２１Ａは待機ステージ５の上に第三ボート移送装置４０によって移送される。すなわち、第三ボート移送装置４０のアーム４３は第一ボート２１Ａの支柱２７の外側に挿入して断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって第一ボート２１Ａを垂直に支持した状態で、待機ステージ５の方向に水平移動することによって、第一ボート２１Ａを冷却ステージ６から待機ステージ５へ受け渡す。この際、冷却ステージ６のエレベータおよび待機ステージ５のエレベータが適宜に昇降されることにより、第一ボート２１Ａの授受が適正に実行される。第一ボート２１Ａを待機ステージ５に移載した第三ボート移送装置４０のアーム４３は冷却ステージ６に戻る。ちなみに、処理済みの第一ボート２１Ａは充分に冷却されて、例えば、１５７℃以下になっている。
【００３０】
第一ボート２１Ａが待機ステージ５の上に載置されると、図４に示されているように、空のポッド５７がポッドステージ８に供給され、ドア５８をドア開閉装置によって開放される。ポッド５７のドア５８が開放されると、第一ボート２１Ａの処理済みのウエハＷが第一ボート２１Ａから空のポッド５７に、前述した作動に準ずるウエハ移載装置７の移載作動により脱装（ディスチャージング）される。この際、第一ボート２１Ａのウエハ移載装置７のツィーザ５６の進退方向に対する向きは、熱処理ステージ４から冷却ステージ６に移載される際に、第一ボート２１Ａが熱処理ステージ４のロータリーアクチュエータ２９によって回転されることにより、予め調整されている。
【００３１】
以降、前述した作用が第一ボート２１Ａと第二ボート２１Ｂとの間で交互に繰り返されることにより、多数枚のウエハＷが拡散ＣＶＤ装置１によってバッチ処理されて行く。
【００３２】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００３３】
１） 待機ステージの空のボートを熱処理ステージの上に移送し、この熱処理ステージの上のボートにウエハを装填することにより、処理室へウエハが搬入される迄の大気雰囲気中での待機時間を短縮することができるため、ウエハの自然酸化膜の発生を防止することができる。
【００３４】
２） 第一ボートおよび第二ボートへのウエハのチャージング作業を熱処理ステージにおいて実施することにより、チャージングから熱処理までの待ち時間を短縮することができるため、地震時の被害を抑制することができる。
【００３５】
３） 空の第一ボートおよび第二ボートを待機ステージから熱処理ステージに移送し、ウエハのチャージング作業を熱処理ステージにおいて実施することにより、第一ボートおよび第二ボートにおける移送時の振動によるウエハの位置ずれの発生を防止することができるため、待機ステージにおいてウエハをチャージングした第一ボートおよび第二ボートを待機ステージから熱処理ステージに移送する場合に比べて、パーティクルの発生を抑制することができるし、膜厚分布等の熱処理分布の均一性を高めることができる。
【００３６】
次に、本発明の第二の実施の形態を説明する。なお、本発明の第一の実施の形態と同一の構成要素および同一の機能を有する構成要素には、第一の実施の形態で記した符号と同じ一つの符号が付されている。
【００３７】
本実施の形態に係る拡散ＣＶＤ装置が前記第一の実施の形態と異なる点は、図８に示した通りであり、第二ボート移送装置３６および第三ボート移送装置４０の代わりに、第一ボート２１Ａおよび第二ボート２１Ｂを熱処理ステージ４と冷却ステージ６との間および冷却ステージ６と待機ステージ５との間で移送するボート移送装置６０が設置されている点である。図８に示されているように、ボート移送装置６０は垂直方向に敷設されたリニアアクチュエータ６１と、リニアアクチュエータ６１によって昇降されるロータリーアクチュエータ６２と、ロータリーアクチュエータ６２によって水平面内で約１８０度円弧を描くように往復移動されるアーム６３とを備えている。アーム６３は略半円形の円弧形状に形成されており、第一ボート２１Ａおよび第二ボート２１Ｂの支柱２７の外側に挿入された状態で断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することにより、第一ボート２１Ａおよび第二ボート２１Ｂを垂直に支持するように構成されている。
【００３８】
以下、本発明の第二の実施の形態である半導体装置の製造方法の拡散ＣＶＤ処理工程を、一対のボートの運用方法を主体にして説明する。
【００３９】
図１（第一の実施の形態）と同様に、熱処理ステージ４の上には第一ボート２１Ａが載置されており、待機ステージ５の上には第二ボート２１Ｂが載置されている。また、ポッドステージ８には複数枚のウエハＷが収納されたポッド５７が供給されている。ポッドステージ８に供給されたポッド５７はドア５８をドア開閉装置によって開放される。
【００４０】
ポッド５７のドア５８が開放されると、ポッドステージ８のポッド５７のウエハＷが第一ボート２１Ａにウエハ移載装置７によって移載されて装填（チャージング）される。
【００４１】
熱処理ステージ４にて指定の枚数のウエハＷを移載された第一ボート２１Ａは、図４（第一の実施の形態）と同様に、熱処理ステージ４がボートエレベータ２０によって上昇されることにより、処理室１２に搬入される。第一ボート２１Ａが上限に達すると、熱処理ステージ４の上面の外周辺部がマニホールド１４の下面に着座した状態になってマニホールド１４の下端開口をシール状態に閉塞するため、処理室１２は気密に閉じられた状態になる。処理室１２が熱処理ステージ４によって気密に閉じられると、前記実施の形態と同様にして熱処理が施される。
【００４２】
次に、図５（第一の実施の形態）と同様に、第一ボート２１Ａを支持した熱処理ステージ４がボートエレベータ２０によって下降されることにより、第一ボート２１Ａが処理室１２から搬出される。第一ボート２１Ａが搬出された後の炉口１３はシャッタによって閉鎖され、処理室１２の高温雰囲気が逃げるのを防止される。処理室１２から搬出された第一ボート２１Ａ（保持されたウエハＷ群を含む）は高温の状態になっている。
【００４３】
続いて、処理室１２から搬出された高温状態の処理済みの第一ボート２１Ａはプロセスチューブ１１の軸線上の熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ、ボート移送装置６０のアーム６３によって直ちに移送されて載置される。すなわち、ボート移送装置６０のアーム６３は第一ボート２１Ａの支柱２７の外側に挿入して断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって第一ボート２１Ａを垂直に支持した状態で、熱処理ステージ４の方向から冷却ステージ６の方向へ９０度円弧を描くように移動することにより、第一ボート２１Ａを熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ移送して受け渡す。冷却ステージ６はクリーンユニット３の吹出口４８の近傍に設定されているため、冷却ステージ６に移載された高温状態の第一ボート２１Ａはクリーンユニット３の吹出口４８から吹き出すクリーンエア４４によって効果的に冷却される。
【００４４】
第一ボート２１Ａが熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ移送されると、図６（第一の実施の形態）と同様に、待機ステージ５の上の第二ボート２１Ｂは熱処理ステージ４の上に第一ボート移送装置３１によって移送される。すなわち、第一ボート移送装置３１のアーム３４は第二ボート２１Ｂの支柱２７の外側に挿入して断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって第二ボート２１Ｂを垂直に支持した状態で、熱処理ステージ４の方向にスライドすることによって、第二ボート２１Ｂを待機ステージ５から熱処理ステージ４の上に受け渡す。第二ボート２１Ｂを熱処理ステージ４に移載した第一ボート移送装置３１のアーム３４は待機ステージ５側に戻る。
【００４５】
熱処理ステージ４の上に第二ボート２１Ｂが載置されると、ポッドステージ８に供給されたポッド５７はドア５８をドア開閉装置によって開放される。ポッド５７のドア５８が開放されると、第一ボート２１Ａの場合と同様にして、ポッドステージ８のポッド５７のウエハＷが第二ボート２１Ｂにウエハ移載装置７によって移載されて装填（チャージング）される。この際、第二ボート２１Ｂが熱処理ステージ４のロータリーアクチュエータ２９によって回転されることにより、第二ボート２１Ｂの向きがウエハ移載装置７のツィーザ５６の進退方向に対応される。
【００４６】
熱処理ステージ４にて指定の枚数のウエハＷを移載された第二ボート２１Ｂは、熱処理ステージ４がボートエレベータ２０によって上昇されることにより、図７（第一の実施の形態）と同様に、プロセスチューブ１１の処理室１２に搬入される。処理室１２に搬入された第二ボート２１ＢのウエハＷ群は、前記した第一ボート２１ＡのウエハＷ群と同様の処理を施される。
【００４７】
この第二ボート２１ＢのウエハＷ群に対する処理の間に、図４（第一の実施の形態）と同様に、冷却ステージ６の第一ボート２１Ａは待機ステージ５の上にボート移送装置６０によって移送される。すなわち、ボート移送装置６０のアーム６３は第一ボート２１Ａの支柱２７の外側に挿入して断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって第一ボート２１Ａを垂直に支持した状態で、待機ステージ５の方向に１８０度円弧を描くように移動することによって、第一ボート２１Ａを冷却ステージ６から待機ステージ５の上に受け渡す。第一ボート２１Ａを待機ステージ５に移載したボート移送装置６０のアーム６３は冷却ステージ６側に戻る。この際、処理済みの第一ボート２１Ａは充分に冷却されて、例えば、１５７℃以下になっている。
【００４８】
第一ボート２１Ａが待機ステージ５の上に載置されると、図４（第一の実施の形態）と同様に、空のポッド５７がポッドステージ８に供給され、ドア５８をドア開閉装置によって開放される。ポッド５７のドア５８が開放されると、第一ボート２１Ａの処理済みのウエハＷが第一ボート２１Ａから空のポッド５７に、前述した作動に準ずるウエハ移載装置７の移載作動により脱装（ディスチャージング）される。この際、第一ボート２１Ａのウエハ移載装置７のツィーザ５６の進退方向に対する向きは、熱処理ステージ４から冷却ステージ６に移載される際に、第一ボート２１Ａが熱処理ステージ４のロータリーアクチュエータ２９によって回転されることにより、予め調整されている。
【００４９】
以降、前述した作用が第一ボート２１Ａと第二ボート２１Ｂとの間で交互に繰り返されることにより、多数枚のウエハＷが拡散ＣＶＤ装置１によってバッチ処理されて行く。
【００５０】
前記第二の実施の形態によれば、前記第一の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５１】
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。
【００５２】
例えば、筐体は温度や水分が制御されたクリーンエアが流通するように構成するに限らず、窒素ガス等の不活性ガスが流通するように構成してもよい。筐体に不活性ガスが流通するように構成すると、酸素（Ｏ ２ ）による自然酸化膜の生成をも防止することができる。
【００５３】
さらに、筐体はロードロック方式（ゲートバルブ等の隔離バルブを用いて処理室と搬入搬出室とを隔離し、処理室への空気の流入を防止したり、温度や圧力等の外乱を小さくして処理を安定化させる方式）に構築してもよい。筐体をロードロック方式に構築すると、自然酸化膜の生成をより一層確実に防止することができる。
【００５４】
拡散ＣＶＤ装置はアニール処理や酸化膜形成処理、拡散処理および成膜処理等の熱処理全般に使用することができる。
【００５５】
本実施の形態ではバッチ式縦形ホットウオール形拡散ＣＶＤ装置を使用する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置等の半導体製造装置全般に適用することができる。
【００５６】
前記実施の形態ではウエハに熱処理が施される場合について説明したが、被処理基板はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、待機時間を短縮することにより、自然酸化膜の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である拡散ＣＶＤ装置を示す平面断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う正面断面図である。
【図３】第一ボートの熱処理中を示す正面断面図である。
【図４】その一部省略斜視図である。
【図５】第一ボートの搬出後を示す一部省略斜視図である。
【図６】第一ボートおよび第二ボートの移送後を示す一部省略斜視図である。
【図７】第二ボートの熱処理中を示す一部省略斜視図である。
【図８】本発明の第二の実施の形態に係るボート移送装置を示す一部省略斜視図である。
【符号の説明】
Ｗ…ウエハ（基板）、１…拡散ＣＶＤ装置（半導体製造装置）、２…筐体、３…クリーンユニット、４…熱処理ステージ、５…待機ステージ、６…冷却ステージ、７…ウエハ移載装置、８…ポッドステージ、９…ノッチ合わせ装置、１１…プロセスチューブ、１２…処理室、１３…炉口、１４…マニホールド、１５…シールリング、１６…排気管、１７…ガス導入管、１８…ヒータユニット、２０…ボートエレベータ、２１…ボート、２１Ａ…第一ボート、２１Ｂ…第二ボート、２２…上側端板、２３…下側端板、２４…保持部材、２５…保持溝、２６…断熱キャップ部、２７…支柱、２８…係合部、２９…ローターアクチュエータ、３１…第一ボート移送装置、３２…リニアアクチュエータ、３３…移動台、３４…アーム、３６…第二ボート移送装置、３７…リニアアクチュエータ、３８…移動台、３９…アーム、４０…第三ボート移送装置、４１…リニアアクチュエータ、４２…移動台、４３…アーム、４４…クリーンエア、４５…吸込ダクト、４６…吸込ファン、４７…吹出ダクト、４８…吹出口、４９…排気用ファン、５１…エレベータ、５２…アーム、５３…基台、５４…移載ボディ５５…移動台、５６…ツィーザ、５７…ポッド、５８…ドア、６０…ボート移送装置、６１…リニアアクチュエータ、６２…ロータリーアクチュエータ、６３…アーム。
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置およびそれを使用した半導体装置の製造方法に関し、例えば、半導体装置の製造方法において半導体ウエハにアニール処理や酸化膜形成処理、拡散処理および成膜処理等の熱処理（ｔｈｅｒｍａｌ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ）を施すのに利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体装置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。）にアニール処理や酸化膜形成処理、拡散処理および成膜処理等の熱処理を施すのに、バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置 （ｆｕｒｎａｃｅ 。以下、熱処理装置という。）が、広く使用されている。
【０００３】
従来のこの種の熱処理装置として、特許第２６８１０５５号公報に記載されているものがある。この熱処理装置においては、ウエハ移載装置とプロセスチューブの真下空間との間にボート交換装置が配置されており、ボート交換装置の回転テーブルの上に一対（二台）のボートが載置され、回転テーブルを中心として一対のボートが１８０度ずつ回転することにより、未処理のボートと処理済みのボートとが交換されるようになっている。すなわち、この熱処理装置においては、ウエハ群を保持した一方のボート（第一ボート）がプロセスチューブの処理室で処理されている間に、他方のボート（第二ボート）には新規のウエハがウエハ移載装置によって移載されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、熱処理装置が処理する膜の種類によっても異なるが、熱処理装置の成膜処理時間は１時間〜２時間である。他方、ボートに新規のウエハをウエハ移載装置（ｗａｆｅｒ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ）によって移載するのに要する時間は、１５０枚で約１２分である。前記した熱処理装置においては、第二ボートに移載された新規のウエハ群は第一ボートの処理が終了するまでの１時間〜２時間の長時間、処理室の外部で待機することになる。第二ボートに移載された新規のウエハ群が処理室外の大気雰囲気中に長時間晒されると、制御上意図しない酸化膜（以下、自然酸化膜という。）がウエハの表面に大気中の水分や酸素によって形成されてしまう。この自然酸化膜はウエハに処理される膜厚のばらつきに影響を及ぼしたり、接触抵抗を増加させたりするために、ウエハによって製造された半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の高集積化や品質（精度や寿命等）、性能（演算速度等）および信頼性に対して影響を及ぼす。
【０００５】
本発明の目的は、処理室に搬入される迄の待機時間を短縮して自然酸化膜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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体製造装置は、基板を収納するキャリアを載置するキャリア載置ステージと、
前記基板を処理する処理室と、
前記基板を保持して前記処理室に出入りする第一ボートおよび第二ボートと、
前記第一ボートもしくは第二のボートを載せて前記処理室へ搬送し且つ処理室の開口を閉塞する処理ステージと、
前記第一ボートおよび第二ボートを前記処理ステージと授受し合う待機ステージおよび冷却ステージと、
前記処理ステージと前記待機ステージと前記冷却ステージとの間で、前記第一ボートおよび第二ボートを移送するボート移送装置と、
前記キャリアと前記第一ボートおよび第二ボートとの間で前記基板を移載する基板移載装置とを備えている半導体製造装置において、
前記待機ステージ上の空の第一ボートまたは第二ボートを前記処理ステージに移送し、移送された前記処理ステージ上の前記第一ボートまたは前記第二ボートに前記基板を移載することを特徴とする。
【０００７】
前記した手段によれば、基板の装填がボートエレベータの上で実施されるため、処理室に搬入される迄の待機時間を短縮することができるため、基板の自然酸化膜の発生を防止することができる。
【０００８】
【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。
【０００９】
本実施の形態において、本発明に係る半導体製造装置は図１に示されているように、バッチ式縦形ホットウオール形拡散ＣＶＤ装置（以下、拡散ＣＶＤ装置という。）として構成されており、基板としてのウエハにアニール処理や酸化膜形成処理、拡散処理および成膜処理等の拡散ＣＶＤ処理を施すのに使用される。なお、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８側が前側、それと対向する側（冷却ステージ６側）が後側、クリーンユニット３側が左側、それと対向する側（ボートエレベータ２０側）が右側である。
【００１０】
図１に示されているように、本実施の形態に係る拡散ＣＶＤ装置１は平面視が長方形の直方体の箱形状に形成された筐体２を備えている。筐体２の左側側壁にはクリーンユニット３が設置されており、クリーンユニット３は筐体２の内部に温度や水分が充分に制御されたクリーンエアを供給するようになっている。筐体２の内部における略中央には熱処理ステージ４が設定され、熱処理ステージ４の左脇の前後には処理済みボートを仮置きして冷却するための冷却ステージ６と、冷却ステージ６にて冷却したボートの上のウエハをポッド５７に払出すため、および払出し後の空となったボートを仮置きして待機させるための待機ステージ５がそれぞれ設定されている。筐体２の内部における前側にはウエハ移載装置７が設置されており、その手前にはポッドステージ８が設定されている。ウエハ移載装置７の左脇にはノッチ合わせ装置９が設置されている。
【００１１】
図２および図３に示されているように、熱処理ステージ４の上部には石英ガラスが使用されて下端が開口した円筒形状に一体成形されたプロセスチューブ１１が、中心線が垂直になるように縦に配されている。プロセスチューブ１１の筒中空部はボートによって同心的に整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室１２を形成しており、プロセスチューブ１１の下端開口はマニホールド１４の上端にシールリング１５を挟んで当接されており、マニホールド１４が筐体２に支持されることにより、プロセスチューブ１１は垂直に支持された状態になっている。マニホールド１４の下端開口は処理室１２へウエハを出し入れするための炉口１３を構成している。マニホールド１４の側壁の一部には排気管１６が処理室１２に連通するように接続されており、排気管１６の他端は処理室１２を所定の真空度に排気するための排気装置（図示せず）に接続されている。マニホールド１４の側壁の他の部分にはガス導入管１７が処理室１２に連通するように接続されており、ガス導入管１７の他端は原料ガスや窒素ガス等のガスを供給するためのガス供給装置（図示せず）に接続されている。プロセスチューブ１１の外部にはヒータユニット１８がプロセスチューブ１１を包囲するように同心円に設備されており、ヒータユニット１８は筐体２に支持されることにより垂直に据え付けられた状態になっている。ヒータユニット１８は処理室１２内を全体にわたって均一に加熱するように構成されている。
【００１２】
炉口１３の真下には、マニホールド１４の外径と略等しい円盤形状に形成された熱処理ステージ４が同心的に配置されており、熱処理ステージ４は中心線上にボート２１を垂直に立脚して支持するようになっている。熱処理ステージ４は送りねじ機構等によって構成されたボートエレベータ２０によって垂直方向に昇降されマニホールド１４を閉塞するようになっている。本実施の形態において、ボート２１は二台が使用され、二台のうちの一台が処理室１２へ挿入される。図２および図３に示されているように、二台のボート２１、２１はいずれも、上下で一対の端板２２、２３と、両端板２２、２３の間に架設されて垂直に配設された複数本（本実施の形態では三本）の保持部材２４とを備えており、各保持部材２４には複数条の保持溝２５が長手方向に等間隔に配されて互いに同一平面内において開口するようにそれぞれ刻設されている。ウエハＷはその周縁部を同一平面内の保持溝２５間に挿入されることにより、ボート２１に水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持されることになる。ボート２１の下側端板２３の下には断熱キャップ部２６が形成されており、断熱キャップ部２６の下面には断熱キャップ部２６の外径よりも小径の円柱形状に形成された支柱２７が垂直方向下向きに突設されている。断熱キャップ部２６の下面における支柱２７の下面には後記するボート移送装置のアームが挿入されるスペースが形成されており、支柱２７の下面における外周辺部によってアームを係合するための係合部２８が構成されている。ボート２１は熱処理ステージ４に設置されたロータリーアクチュエータ２９によって回転されるようになっている。
【００１３】
図１および図４等に示されている待機ステージ５はボート２１を垂直に支持し、ねじ式ジャッキ等からなるエレベータ（図示せず）によって昇降するように構成されている。待機ステージ５と熱処理ステージ４との間にはボート２１を待機ステージ５から熱処理ステージ４へ移送するボート移送装置（以下、第一ボート移送装置という。）３１が設備されている。第一ボート移送装置３１は待機ステージ５の中心と熱処理ステージ４の中心とを結ぶ線分と平行に敷設されたリニアアクチュエータ３２を備えており、リニアアクチュエータ３２は移動台３３を水平面内で往復移動させるように構成されている。移動台３３には略半円形の円弧形状に形成されたアーム３４が突設されており、アーム３４はボート２１の支柱２７の外側に挿入された状態で断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することにより、ボート２１全体を垂直に支持するように構成されている。
【００１４】
冷却ステージ６もボート２１を垂直に支持し、ねじ式ジャッキ等からなるエレベータ（図示せず）によって昇降するように構成されている。冷却ステージ６と熱処理ステージ４との間にはボート２１を熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ移送するボート移送装置（以下、第二ボート移送装置という。）３６が設備されている。第二ボート移送装置３６は冷却ステージ６の中心と熱処理ステージ４の中心とを結ぶ線分と平行に敷設されたリニアアクチュエータ３７を備えており、リニアアクチュエータ３７は移動台３８を水平面内で往復移動させるように構成されている。移動台３８には略半円形の円弧形状に形成されたアーム３９が突設されており、アーム３９はボート２１の支柱２７の外側に挿入された状態で断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することにより、ボート２１全体を垂直に支持するように構成されている。
【００１５】
冷却ステージ６と待機ステージ５との間にはボート２１を冷却ステージ６から待機ステージ５へ移送するボート移送装置（以下、第三ボート移送装置という。）４０が設備されている。第三ボート移送装置４０は冷却ステージ６の中心と待機ステージ５の中心とを結ぶ線分と平行に敷設されたリニアアクチュエータ４１を備えており、リニアアクチュエータ４１は移動台４２を水平面内で往復移動させるように構成されている。移動台４２には略半円形の円弧形状に形成されたアーム４３が突設されており、アーム４３はボート２１の支柱２７の外側に挿入された状態で断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって、ボート２１全体を垂直に支持するように構成されている。
【００１６】
図１に示されているように、筐体２内にクリーンエアを供給するクリーンユニット３はクリーンエアを待機ステージ５および冷却ステージ６に向けて吹き出すように構成されている。すなわち、クリーンユニット３は拡散ＣＶＤ装置１の外部のエアまたは一旦拡散ＣＶＤ装置１の内部に吹き出したクリーンエア４４を吸い込む吸込ダクト４５を備えており、吸込ダクト４５の下端部には吸込ファン４６が設置されている。吸込ファン４６の吐出口側には吹出ダクト４７が前後方向に延在するように長く敷設されており、吹出ダクト４７の筐体２の内側面における吸込ダクト４５の前後の両脇にはクリーンエア４４を待機ステージ５および冷却ステージ６にそれぞれ向けて吹き出す吹出口４８が大きく開設されている。この吹出口４８には図示しない除塵フィルタやケミカルフィルタが設けられており、清浄化されて吹き出されるようになっている。また、筐体２の内部における後側の右隅には排気用ファン４９が設置されており、排気用ファン４９はクリーンユニット３の吹出ダクト４７から吹き出されたクリーンエア４４を吸い込んで筐体２内の外部に排出するようになっている。
【００１７】
図１および図４〜図７に示されているウエハ移載装置７はウエハＷをポッドステージ８上のポッドと待機ステージ５上のボート２１との間で移載するように構成されている。すなわち、ウエハ移載装置７はエレベータ５１を備えており、エレベータ５１はアーム５２を昇降させるように構成されている。アーム５２の先端部にはロータリーアクチュエータを備えた基台５３が設置されており、移載ボディ５４を水平方向に回転可能にしている。基台５３の上の移載ボディ５４は、リニアアクチュエータが設置されており、リニアアクチュエータによってその上に設置された移動台５５を水平方向に進退することができるように構成されている。移動台５５にはウエハＷを下から支持する複数枚のツィーザ５６が、等間隔に配置されて水平に取り付けられている。
【００１８】
ポッドステージ８にはウエハＷを搬送するためのキャリア（収納容器）としてのＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ ｏｐｎｉｎｇ ｕｎｉｆｉｅｄ ｐｏｄ。以下、ポッドという。）５７が一台ずつ載置されるようになっている。ポッド５７は一つの面が開口した略立方体の箱形状に形成されており、開口部にはドア５８が着脱自在に装着されている。ウエハのキャリアとしてポッドが使用される場合には、ウエハが密閉された状態で搬送されることになるため、周囲の雰囲気にパーティクル等が存在していたとしてもウエハの清浄度は維持することができる。したがって、拡散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、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、本実施の形態に係る拡散ＣＶＤ装置においては、ウエハのキャリアとしてポッド５７が使用されている。なお、ポッドステージ８にはポッド５７のドア５８を開閉するためのドア開閉装置（図示せず）が設置されている。
【００１９】
以下、本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を、一対のボートの運用方法を主体にして説明する。
【００２０】
図１に示されているように、熱処理ステージ４の上には一対のボート２１、２１のうち一方のボート（以下、第一ボート２１Ａという。）が載置されており、待機ステージ５の上には他方のボート（以下、第二ボート２１Ｂという。）が載置されている。また、ポッドステージ８には複数枚のウエハＷが収納されたポッド５７が供給されている。ポッドステージ８に供給されたポッド５７はドア５８をドア開閉装置によって開放される。
【００２１】
ポッド５７のドア５８が開放されると、ポッドステージ８のポッド５７のウエハＷが第一ボート２１Ａにウエハ移載装置７によって移載されて装填（チャージング）される。すなわち、ウエハ移載装置７の移動台５５がポッド５７の方向に前進しツィーザ５６がポッド５７内に挿入され、ポッド５７内のウエハＷを受け取る。続いて、ツィーザ５６は後退し、移載ボディ５４が反転した後に、移動台５５が待機ステージ５の方向に前進しツィーザ５６が保持したウエハＷを第一ボート２１Ａの保持溝２５に受け渡す。ウエハＷを受け渡した移動台５５が後退した後に移載ボディ５４は再度反転して、ツィーザ５６をポッド５７に向ける。以降、前記した作動が繰り返される。ちなみに、ウエハ移載装置７は複数枚のツィーザ５６を備えているため、一回の移載作動で複数枚のウエハＷをポッド５７の複数段の保持溝から第一ボート２１Ａの複数段の保持溝２５に移載することができる。この際、第一ボート２１Ａがバッチ処理するウエハＷの枚数は、一台のポッド５７に収納されたウエハＷの枚数よりも多いために、ウエハ移載装置７は複数台のポッド５７から所定枚数のウエハＷを第一ボート２１Ａにエレベータ５１によって昇降されて移載することになる。
【００２２】
熱処理ステージ４にて指定の枚数のウエハＷを移載された第一ボート２１Ａはボートエレベータ２０によって上昇されることにより、図３および図４に示されているように、プロセスチューブ１１の処理室１２に搬入される。第一ボート２１Ａが上限に達すると、熱処理ステージ４の上面の外周辺部がマニホールド１４の下面に着座した状態になってマニホールド１４の下端開口をシール状態に閉塞するため、処理室１２は気密に閉じられた状態になる。
【００２３】
処理室１２が熱処理ステージ４によって気密に閉じられると、処理室１２が所定の圧力に排気管１６による排気によって調整され、ヒータユニット１８によって所定の処理温度（例えば、８００〜１０００℃）をもって全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱される。処理室１２の温度が安定すると、処理ガスが処理室１２にガス導入管１７を通じて所定の流量供給される。これによって、所定の処理が施される。例えば、所定の処理が窒化珪素（Ｓｉ３ Ｎ４ ）膜を形成することである場合には、８００℃程度の温度下で、モノシラン（ＳｉＨ４ ）とアンモニア（ＮＨ３ ）とが所定の流量をもって供給される。また、所定の処理がシリコンウエハをドライ酸化によって酸化させることである場合には、９００℃程度の温度下で、酸素（Ｏ２ ）と塩化水素（ＨＣｌ）とを所定の流量をもって供給される。なお、図２および図３においては、処理室１２やプロセスチューブ１１、ガス導入管１７は簡略化して示されているが、所定の処理の如何によって種々の公知の形態に変形することができるのは言うまでもないし、温度や圧力、処理ガス等の処理の諸条件も処理の如何によって適宜に変更することができる。所定の成膜処理が終了すると、窒素ガスがガス導入管１７を通じて所定の流量および時間だけ供給されて処理室１２が窒素ガスで置き換えられるとともに温度が下げられる。
【００２４】
次に、図５に示されているように、第一ボート２１Ａを支持した熱処理ステージ４がボートエレベータ２０によって下降されて、第一ボート２１Ａがプロセスチューブ１１の処理室１２から搬出される。第一ボート２１Ａが搬出された後に炉口１３はシャッタ（図示せず）によって閉鎖され、処理室１２の高温雰囲気が逃げるのを防止される。処理室１２から搬出された第一ボート２１Ａ（保持されたウエハＷ群を含む）は高温の状態になっている。
【００２５】
続いて、図６に示されているように、処理室１２から搬出された高温状態の処理済みの第一ボート２１Ａは、プロセスチューブ１１の軸線上の熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ、第二ボート移送装置３６のアーム３９によって直ちに移送されて載置される。この際、熱処理ステージ４のボートエレベータ２０および冷却ステージ６のエレベータが適宜に昇降されることによって、第一ボート２１Ａの授受が適正に実行される。冷却ステージ６はクリーンユニット３の吹出口４８の近傍に設定されているため、冷却ステージ６に移載された高温状態の第一ボート２１Ａは、クリーンユニット３の吹出口４８から吹き出すクリーンエア４４によって効果的に冷却される。
【００２６】
また、図６に示されているように、第一ボート２１Ａが熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ移送されると、待機ステージ５の上の第二ボート２１Ｂは熱処理ステージ４の上に、第一ボート移送装置３１によって移送される。すなわち、第一ボート移送装置３１のアーム３４は第二ボート２１Ｂの支柱２７の外側に挿入して断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって第二ボート２１Ｂを垂直に支持した状態で、熱処理ステージ４の方向に水平移動することによって、第二ボート２１Ｂを待機ステージ５から熱処理ステージ４の上に受け渡す。この際、待機ステージ５のエレベータおよび熱処理ステージ４のボートエレベータ２０が適宜に昇降されることによって、第二ボート２１Ｂの授受が適正に実行される。第二ボート２１Ｂを熱処理ステージ４に移載した第一ボート移送装置３１のアーム３４は待機ステージ５側に戻る。
【００２７】
熱処理ステージ４の上に第二ボート２１Ｂが載置されると、ポッドステージ８に供給されたポッド５７はドア５８をドア開閉装置によって開放される。ポッド５７のドア５８が開放されると、第一ボート２１Ａの場合と同様にして、ポッドステージ８のポッド５７のウエハＷが第二ボート２１Ｂにウエハ移載装置７によって移載されて装填（チャージング）される。この際、第二ボート２１Ｂが熱処理ステージ４のロータリーアクチュエータ２９によって回転されることにより、第二ボート２１Ｂの向きがウエハ移載装置７のツィーザ５６の進退方向に対応される。
【００２８】
熱処理ステージ４にて指定の枚数のウエハＷを移載された第二ボート２１Ｂは、熱処理ステージ４がボートエレベータ２０によって上昇されることにより、図７に示されているように処理室１２に搬入される。そして、処理室１２に搬入された第二ボート２１ＢのウエハＷ群は、前記した第一ボート２１ＡのウエハＷ群と同様の処理を施される。
【００２９】
この第二ボート２１ＢのウエハＷ群に対する処理の間に、図４に示されているように、冷却ステージ６の第一ボート２１Ａは待機ステージ５の上に第三ボート移送装置４０によって移送される。すなわち、第三ボート移送装置４０のアーム４３は第一ボート２１Ａの支柱２７の外側に挿入して断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって第一ボート２１Ａを垂直に支持した状態で、待機ステージ５の方向に水平移動することによって、第一ボート２１Ａを冷却ステージ６から待機ステージ５へ受け渡す。この際、冷却ステージ６のエレベータおよび待機ステージ５のエレベータが適宜に昇降されることにより、第一ボート２１Ａの授受が適正に実行される。第一ボート２１Ａを待機ステージ５に移載した第三ボート移送装置４０のアーム４３は冷却ステージ６に戻る。ちなみに、処理済みの第一ボート２１Ａは充分に冷却されて、例えば、１５７℃以下になっている。
【００３０】
第一ボート２１Ａが待機ステージ５の上に載置されると、図４に示されているように、空のポッド５７がポッドステージ８に供給され、ドア５８をドア開閉装置によって開放される。ポッド５７のドア５８が開放されると、第一ボート２１Ａの処理済みのウエハＷが第一ボート２１Ａから空のポッド５７に、前述した作動に準ずるウエハ移載装置７の移載作動により脱装（ディスチャージング）される。この際、第一ボート２１Ａのウエハ移載装置７のツィーザ５６の進退方向に対する向きは、熱処理ステージ４から冷却ステージ６に移載される際に、第一ボート２１Ａが熱処理ステージ４のロータリーアクチュエータ２９によって回転されることにより、予め調整されている。
【００３１】
以降、前述した作用が第一ボート２１Ａと第二ボート２１Ｂとの間で交互に繰り返されることにより、多数枚のウエハＷが拡散ＣＶＤ装置１によってバッチ処理されて行く。
【００３２】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００３３】
１） 待機ステージの空のボートを熱処理ステージの上に移送し、この熱処理ステージの上のボートにウエハを装填することにより、処理室へウエハが搬入される迄の大気雰囲気中での待機時間を短縮することができるため、ウエハの自然酸化膜の発生を防止することができる。
【００３４】
２） 第一ボートおよび第二ボートへのウエハのチャージング作業を熱処理ステージにおいて実施することにより、チャージングから熱処理までの待ち時間を短縮することができるため、地震時の被害を抑制することができる。
【００３５】
３） 空の第一ボートおよび第二ボートを待機ステージから熱処理ステージに移送し、ウエハのチャージング作業を熱処理ステージにおいて実施することにより、第一ボートおよび第二ボートにおける移送時の振動によるウエハの位置ずれの発生を防止することができるため、待機ステージにおいてウエハをチャージングした第一ボートおよび第二ボートを待機ステージから熱処理ステージに移送する場合に比べて、パーティクルの発生を抑制することができるし、膜厚分布等の熱処理分布の均一性を高めることができる。
【００３６】
次に、本発明の第二の実施の形態を説明する。なお、本発明の第一の実施の形態と同一の構成要素および同一の機能を有する構成要素には、第一の実施の形態で記した符号と同じ一つの符号が付されている。
【００３７】
本実施の形態に係る拡散ＣＶＤ装置が前記第一の実施の形態と異なる点は、図８に示した通りであり、第二ボート移送装置３６および第三ボート移送装置４０の代わりに、第一ボート２１Ａおよび第二ボート２１Ｂを熱処理ステージ４と冷却ステージ６との間および冷却ステージ６と待機ステージ５との間で移送するボート移送装置６０が設置されている点である。図８に示されているように、ボート移送装置６０は垂直方向に敷設されたリニアアクチュエータ６１と、リニアアクチュエータ６１によって昇降されるロータリーアクチュエータ６２と、ロータリーアクチュエータ６２によって水平面内で約１８０度円弧を描くように往復移動されるアーム６３とを備えている。アーム６３は略半円形の円弧形状に形成されており、第一ボート２１Ａおよび第二ボート２１Ｂの支柱２７の外側に挿入された状態で断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することにより、第一ボート２１Ａおよび第二ボート２１Ｂを垂直に支持するように構成されている。
【００３８】
以下、本発明の第二の実施の形態である半導体装置の製造方法の拡散ＣＶＤ処理工程を、一対のボートの運用方法を主体にして説明する。
【００３９】
図１（第一の実施の形態）と同様に、熱処理ステージ４の上には第一ボート２１Ａが載置されており、待機ステージ５の上には第二ボート２１Ｂが載置されている。また、ポッドステージ８には複数枚のウエハＷが収納されたポッド５７が供給されている。ポッドステージ８に供給されたポッド５７はドア５８をドア開閉装置によって開放される。
【００４０】
ポッド５７のドア５８が開放されると、ポッドステージ８のポッド５７のウエハＷが第一ボート２１Ａにウエハ移載装置７によって移載されて装填（チャージング）される。
【００４１】
熱処理ステージ４にて指定の枚数のウエハＷを移載された第一ボート２１Ａは、図４（第一の実施の形態）と同様に、熱処理ステージ４がボートエレベータ２０によって上昇されることにより、処理室１２に搬入される。第一ボート２１Ａが上限に達すると、熱処理ステージ４の上面の外周辺部がマニホールド１４の下面に着座した状態になってマニホールド１４の下端開口をシール状態に閉塞するため、処理室１２は気密に閉じられた状態になる。処理室１２が熱処理ステージ４によって気密に閉じられると、前記実施の形態と同様にして熱処理が施される。
【００４２】
次に、図５（第一の実施の形態）と同様に、第一ボート２１Ａを支持した熱処理ステージ４がボートエレベータ２０によって下降されることにより、第一ボート２１Ａが処理室１２から搬出される。第一ボート２１Ａが搬出された後の炉口１３はシャッタによって閉鎖され、処理室１２の高温雰囲気が逃げるのを防止される。処理室１２から搬出された第一ボート２１Ａ（保持されたウエハＷ群を含む）は高温の状態になっている。
【００４３】
続いて、処理室１２から搬出された高温状態の処理済みの第一ボート２１Ａはプロセスチューブ１１の軸線上の熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ、ボート移送装置６０のアーム６３によって直ちに移送されて載置される。すなわち、ボート移送装置６０のアーム６３は第一ボート２１Ａの支柱２７の外側に挿入して断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって第一ボート２１Ａを垂直に支持した状態で、熱処理ステージ４の方向から冷却ステージ６の方向へ９０度円弧を描くように移動することにより、第一ボート２１Ａを熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ移送して受け渡す。冷却ステージ６はクリーンユニット３の吹出口４８の近傍に設定されているため、冷却ステージ６に移載された高温状態の第一ボート２１Ａはクリーンユニット３の吹出口４８から吹き出すクリーンエア４４によって効果的に冷却される。
【００４４】
第一ボート２１Ａが熱処理ステージ４から冷却ステージ６へ移送されると、図６（第一の実施の形態）と同様に、待機ステージ５の上の第二ボート２１Ｂは熱処理ステージ４の上に第一ボート移送装置３１によって移送される。すなわち、第一ボート移送装置３１のアーム３４は第二ボート２１Ｂの支柱２７の外側に挿入して断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって第二ボート２１Ｂを垂直に支持した状態で、熱処理ステージ４の方向にスライドすることによって、第二ボート２１Ｂを待機ステージ５から熱処理ステージ４の上に受け渡す。第二ボート２１Ｂを熱処理ステージ４に移載した第一ボート移送装置３１のアーム３４は待機ステージ５側に戻る。
【００４５】
熱処理ステージ４の上に第二ボート２１Ｂが載置されると、ポッドステージ８に供給されたポッド５７はドア５８をドア開閉装置によって開放される。ポッド５７のドア５８が開放されると、第一ボート２１Ａの場合と同様にして、ポッドステージ８のポッド５７のウエハＷが第二ボート２１Ｂにウエハ移載装置７によって移載されて装填（チャージング）される。この際、第二ボート２１Ｂが熱処理ステージ４のロータリーアクチュエータ２９によって回転されることにより、第二ボート２１Ｂの向きがウエハ移載装置７のツィーザ５６の進退方向に対応される。
【００４６】
熱処理ステージ４にて指定の枚数のウエハＷを移載された第二ボート２１Ｂは、熱処理ステージ４がボートエレベータ２０によって上昇されることにより、図７（第一の実施の形態）と同様に、プロセスチューブ１１の処理室１２に搬入される。処理室１２に搬入された第二ボート２１ＢのウエハＷ群は、前記した第一ボート２１ＡのウエハＷ群と同様の処理を施される。
【００４７】
この第二ボート２１ＢのウエハＷ群に対する処理の間に、図４（第一の実施の形態）と同様に、冷却ステージ６の第一ボート２１Ａは待機ステージ５の上にボート移送装置６０によって移送される。すなわち、ボート移送装置６０のアーム６３は第一ボート２１Ａの支柱２７の外側に挿入して断熱キャップ部２６の係合部２８に下から係合することによって第一ボート２１Ａを垂直に支持した状態で、待機ステージ５の方向に１８０度円弧を描くように移動することによって、第一ボート２１Ａを冷却ステージ６から待機ステージ５の上に受け渡す。第一ボート２１Ａを待機ステージ５に移載したボート移送装置６０のアーム６３は冷却ステージ６側に戻る。この際、処理済みの第一ボート２１Ａは充分に冷却されて、例えば、１５７℃以下になっている。
【００４８】
第一ボート２１Ａが待機ステージ５の上に載置されると、図４（第一の実施の形態）と同様に、空のポッド５７がポッドステージ８に供給され、ドア５８をドア開閉装置によって開放される。ポッド５７のドア５８が開放されると、第一ボート２１Ａの処理済みのウエハＷが第一ボート２１Ａから空のポッド５７に、前述した作動に準ずるウエハ移載装置７の移載作動により脱装（ディスチャージング）される。この際、第一ボート２１Ａのウエハ移載装置７のツィーザ５６の進退方向に対する向きは、熱処理ステージ４から冷却ステージ６に移載される際に、第一ボート２１Ａが熱処理ステージ４のロータリーアクチュエータ２９によって回転されることにより、予め調整されている。
【００４９】
以降、前述した作用が第一ボート２１Ａと第二ボート２１Ｂとの間で交互に繰り返されることにより、多数枚のウエハＷが拡散ＣＶＤ装置１によってバッチ処理されて行く。
【００５０】
前記第二の実施の形態によれば、前記第一の実施の形態と同様の効果が得られる。
【００５１】
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。
【００５２】
例えば、筐体は温度や水分が制御されたクリーンエアが流通するように構成するに限らず、窒素ガス等の不活性ガスが流通するように構成してもよい。筐体に不活性ガスが流通するように構成すると、酸素（Ｏ ２ ）による自然酸化膜の生成をも防止することができる。
【００５３】
さらに、筐体はロードロック方式（ゲートバルブ等の隔離バルブを用いて処理室と搬入搬出室とを隔離し、処理室への空気の流入を防止したり、温度や圧力等の外乱を小さくして処理を安定化させる方式）に構築してもよい。筐体をロードロック方式に構築すると、自然酸化膜の生成をより一層確実に防止することができる。
【００５４】
拡散ＣＶＤ装置はアニール処理や酸化膜形成処理、拡散処理および成膜処理等の熱処理全般に使用することができる。
【００５５】
本実施の形態ではバッチ式縦形ホットウオール形拡散ＣＶＤ装置を使用する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、バッチ式縦形ホットウオール形熱処理装置等の半導体製造装置全般に適用することができる。
【００５６】
前記実施の形態ではウエハに熱処理が施される場合について説明したが、被処理基板はホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、待機時間を短縮することにより、自然酸化膜の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である拡散ＣＶＤ装置を示す平面断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う正面断面図である。
【図３】第一ボートの熱処理中を示す正面断面図である。
【図４】その一部省略斜視図である。
【図５】第一ボートの搬出後を示す一部省略斜視図である。
【図６】第一ボートおよび第二ボートの移送後を示す一部省略斜視図である。
【図７】第二ボートの熱処理中を示す一部省略斜視図である。
【図８】本発明の第二の実施の形態に係るボート移送装置を示す一部省略斜視図である。
【符号の説明】
Ｗ…ウエハ（基板）、１…拡散ＣＶＤ装置（半導体製造装置）、２…筐体、３…クリーンユニット、４…熱処理ステージ、５…待機ステージ、６…冷却ステージ、７…ウエハ移載装置、８…ポッドステージ、９…ノッチ合わせ装置、１１…プロセスチューブ、１２…処理室、１３…炉口、１４…マニホールド、１５…シールリング、１６…排気管、１７…ガス導入管、１８…ヒータユニット、２０…ボートエレベータ、２１…ボート、２１Ａ…第一ボート、２１Ｂ…第二ボート、２２…上側端板、２３…下側端板、２４…保持部材、２５…保持溝、２６…断熱キャップ部、２７…支柱、２８…係合部、２９…ローターアクチュエータ、３１…第一ボート移送装置、３２…リニアアクチュエータ、３３…移動台、３４…アーム、３６…第二ボート移送装置、３７…リニアアクチュエータ、３８…移動台、３９…アーム、４０…第三ボート移送装置、４１…リニアアクチュエータ、４２…移動台、４３…アーム、４４…クリーンエア、４５…吸込ダクト、４６…吸込ファン、４７…吹出ダクト、４８…吹出口、４９…排気用ファン、５１…エレベータ、５２…アーム、５３…基台、５４…移載ボディ５５…移動台、５６…ツィーザ、５７…ポッド、５８…ドア、６０…ボート移送装置、６１…リニアアクチュエータ、６２…ロータリーアクチュエータ、６３…アーム。
Claims (2)
- 基板を収納するキャリアを載置するキャリア載置ステージと、
前記基板を処理する処理室と、
前記基板を保持して前記処理室に出入りする第一ボートおよび第二ボートと、
前記第一ボートもしくは第二のボートを載せて前記処理室へ搬送し且つ処理室の開口を閉塞する処理ステージと、
前記第一ボートおよび第二ボートを前記処理ステージと授受し合う待機ステージおよび冷却ステージと、
前記処理ステージと前記待機ステージと前記冷却ステージとの間で、前記第一ボートおよび第二ボートを移送するボート移送装置と、
前記キャリアと前記第一ボートおよび第二ボートとの間で前記基板を移載する基板移載装置とを備えている半導体製造装置において、
前記待機ステージ上の空の第一ボートまたは第二ボートを前記処理ステージに移送し、移送された前記処理ステージ上の前記第一ボートまたは前記第二ボートに前記基板を移載することを特徴とする半導体製造装置。 - 第一ボートが処理室に搬入されている間に、第二ボートが冷却ステージから待機ステージへボート移送装置によって移送されるステップと、
待機ステージに移送された前記第二ボートの基板が基板移載装置によって脱装されるステップと、
処理室から搬出された前記第一ボートが処理ステージから前記冷却ステージへボート移送装置によって移送されるステップと、
前記待機ステージの第二ボートが前記処理ステージへ前記ボート移送装置によって移送されるステップと、
熱処理ステージに移送された前記第二ボートに基板が前記基板移載装置によって装填され、処理室に搬入されるステップと、
処理室に搬入された前記第二ボートの基板に処理が施されるステップと、
前記冷却ステージの前記第一ボートが前記待機ステージに前記ボート移送装置によって移送されるステップと、
を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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