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JP2014029891A - 半導体製造装置 - Google Patents

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JP2014029891A JP2010264806A JP2010264806A JP2014029891A JP 2014029891 A JP2014029891 A JP 2014029891A JP 2010264806 A JP2010264806 A JP 2010264806A JP 2010264806 A JP2010264806 A JP 2010264806A JP 2014029891 A JP2014029891 A JP 2014029891A
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Satoshi Aizawa
相澤  聡
Masayo Nakajima
誠世 中嶋
Tomoyuki Yamada
朋之 山田
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Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

【課題】装置内部における基板収容器の搬送状態や収容状態等を目視で確認しつつ、操作部から操作を行うことができる半導体製造装置を提供する。
【解決手段】半導体製造装置の外郭を形成する筐体と、前記半導体製造装置外部との間で基板収容器を受渡すために該装置前部に設けられたロードポートと、前記ロードポートの後方であって前記筐体内に設けられた基板収容器搬送機構と、前記基板収容器搬送機構の後方であって前記筐体内に設けられた基板収容器保管棚と、前記筐体の前面の一部を構成するとともに、前記ロードポートの上方に設けられ、透明窓を有する第1透明窓部と、前記半導体製造装置の前部に設けられた操作部と、を備えるように半導体製造装置を構成する。
【選択図】図3

Description

本発明は、基板処理技術に関し、特に、半導体集積回路装置(IC)の製造装置である半導体製造装置において、半導体集積回路が作り込まれる半導体基板(例えば、半導体ウェハ)を複数、同時に処理するうえで有効な縦型バッチ式処理装置に関する。
ICの製造装置の1つに、縦型バッチ式処理装置がある。縦型バッチ式処理装置においては、例えば、装置外部から搬送されてくる基板カセットを、装置の前面に設けられたロードポートに載置して受取り、装置内部のカセット収容棚に移送して収容し、その後、基板カセットから基板をボート上に垂直方向に積層して多段に搭載し、複数の基板を搭載したボートを処理炉の下方から処理炉内へ挿入し、熱処理を行う。また、装置の前面には、表示操作部が設けられており、装置の稼働状態を表示するとともに、各種の運用指示を行うようになっている。
下記の特許文献1には、半導体製造装置外部上方にある頭上搬送機から降下してくる基板カセットを載置可能な搬入/搬出ステージ部(ロードポート)と、該半導体製造装置の稼動状況表示および稼動命令操作を行う表示操作部とを、前記半導体製造装置の前面に設けた半導体製造装置が開示されている。
特開2008-211244公報
例えば従来の縦型バッチ式処理装置においては、装置筐体のほぼ全てを金属で構成しているため、装置内部におけるカセット等の基板収容器の搬送状態や収容状態等を目視で確認することが困難であった。
本発明の目的は、装置内部における基板収容器の搬送状態や収容状態等を目視で確認することのできる半導体製造装置を提供することにある。
前記課題を解決するための、本発明の半導体製造装置の代表的な構成は、次のとおりである。すなわち、
半導体製造装置の外郭を形成する筐体と、
前記半導体製造装置外部との間で基板収容器を受渡すために該装置前部に設けられたロードポートと、
前記ロードポートの後方であって前記筐体内に設けられた基板収容器搬送機構と、
前記基板収容器搬送機構の後方であって前記筐体内に設けられた基板収容器保管棚と、
前記筐体の前面の一部を構成するとともに、前記ロードポートの上方に設けられ、透明窓を有する第1透明窓部と、
前記半導体製造装置の前部に設けられた操作部と、
を備える半導体製造装置。
上記の構成によれば、半導体製造装置の前部に操作部と第1透明窓部があるので、第1透明窓部を通して装置内部の基板収容器搬送機構などを目視確認しつつ、操作部から操作を行うことができる。
本発明の実施形態に係る半導体製造装置の斜透視図である。 本発明の実施形態に係る半導体製造装置の垂直断面を示す透視図である。 本発明の実施形態に係る半導体製造装置の前面の外観を示す斜視図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における半導体製造装置を説明する。本実施形態において、半導体製造装置は、一例として、半導体装置(IC:Integrated Circuit)の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。なお、以下の説明では、半導体製造装置として基板に酸化、拡散処理やCVD(Chemical Vapor Deposition)処理などを行うバッチ式縦型半導体製造装置(以下、単に処理装置という)を適用した場合について述べる。図1は、本発明が適用される処理装置の透視図であり、斜視図として示されている。また、図2は図1に示す処理装置の側面透視図である。
図2に示されているように、シリコン等からなるウエハ(基板)200を収納したウエハキャリアとしてポッド(基板収容器)110が使用されている実施形態の処理装置100は、処理装置100の外郭を形成する筐体111を備えている。
筐体111の前面壁111aの下部には、ポッド搬入搬出口(基板収容器搬入搬出口)112が、筐体111の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口112は、フロントシャッタ(基板収容器搬入搬出口開閉機構)113によって開閉されるようになっている。ポッド搬入搬出口112の前方には、ロードポート(基板収容器受渡し台)114が設置されている。ロードポート114は、水平な台であり、その上にポッド110が載置されて位置合わせされる。ロードポート114は、半導体製造装置外部との間でポッド110を受渡すために該装置前部に設けられている。ポッド110は、ロードポート114上に工程内搬送装置(図示せず)によって搬入され、かつまた、ロードポート114上から搬出されるようになっている。
ロードポート114の前側下部には、メンテナンス可能なように設けられた開口部としての前面下部メンテナンス口103が開設され、この前面下部メンテナンス口103を開閉する前面下部メンテナンス扉104、104がそれぞれ建て付けられている。
筐体111内の前後方向の略中央部における上部には、回転棚(基板収容器保管棚)105が設置されており、回転棚105は、複数個のポッド110を保管するように構成されている。回転棚105は、垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱116と、支柱116に上下3段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板117とを備えており、複数枚の棚板117は、ポッド110を複数個それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。
図2に示すように、筐体111内におけるロードポート114と回転棚105との間には、ポッド搬送機構(基板収容器搬送機構)118が設置されている。ポッド搬送機構118は、ポッド110を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ(基板収容器昇降機構)118aと、水平搬送機構としてのポッド搬送機(基板収容器搬送機)118bとで構成されており、ポッド搬送機構118は、ポッドエレベータ118aとポッド搬送機118bとの連続動作により、ロードポート114、回転棚105、ポッドオープナ(基板収容器蓋体開閉機構)121との間で、ポッド110を搬送するように構成されている。
このように、ポッド搬送機構118はロードポート114の後方に設けられ、回転棚105はポッド搬送機構118の後方に設けられている。
図2に示すように、筐体111内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体119が装置100の後端にわたって設けられている。サブ筐体119の前面壁119aには、ウエハ200をサブ筐体119内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口(基板搬入搬出口)120が1対、垂直方向に上下2段に並べられて開設されている。上下段のウエハ搬入搬出口120、120には、1対のポッドオープナ121、121がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ121は、ポッド110を載置する載置台122、122と、ポッド110のキャップ(蓋体)を着脱するキャップ着脱機構(蓋体着脱機構)123、123とを備えている。ポッドオープナ121は、載置台122に載置されたポッド110のキャップをキャップ着脱機構123によって着脱することにより、ポッド110のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。載置台122は、ウエハ200を移載する際にポッド110が載置される移載棚である。
このように、基板収容器載置台である載置台122は、ウエハ200をボート217へ移載する際にポッド110を載置するものであり、ポッド搬送機構118の後方に設けられている。
図2に示すように、サブ筐体119は、ポッド搬送機構118や回転棚105の設置空間の雰囲気と隔絶された移載室124を構成している。移載室124の前側領域には、ウエハ移載機構(基板移載機構)125が設置されている。ウエハ移載機構125は、ウエハ200を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載機(基板移載機)125a、およびウエハ移載機125aを昇降させるためのウエハ移載機エレベータ(基板移載機昇降機構)125bとで構成されている。これら、ウエハ移載機エレベータ125bおよびウエハ移載機125aの連続動作により、ウエハ移載機125aのツイーザ(基板保持体)125cをウエハ200の載置部として、ボート(基板保持具)217に対して、ウエハ200を装填(チャージング)および脱装(ディスチャージング)するように構成されている。
図1に示されているように、移載室124のウエハ移載機エレベータ125b側と反対側である左側端部には、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア133を供給するよう、供給フアンおよび防塵フィルタで構成されたクリーンユニット134が設置されており、ウエハ移載機125aとクリーンユニット134との間には、ウエハの円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置135(不図示)が設置されている。
クリーンユニット134から吹き出されたクリーンエア133は、ノッチ合わせ装置135およびウエハ移載機125aに流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体111の外部に排気がなされるか、もしくはクリーンユニット134の吸い込み側である一次側(供給側)にまで循環され、再びクリーンユニット134によって、移載室124内に吹き出されるように構成されている。
移載室124の後側領域には、大気圧未満の圧力(以下、負圧という。)を維持可能な機密性能を有する筐体(以下、耐圧筐体という。)140(不図示)が設置されており、この耐圧筐体140により、ボート217を収容可能な容積を有するロードロック方式の待機室であるロードロック室141(不図示)が形成されている。
耐圧筐体140の前面壁140a(不図示)には、ウエハ搬入搬出開口(基板搬入搬出開口)142(不図示)が開設されており、ウエハ搬入搬出開口142は、ゲートバルブ(基板搬入搬出口開閉機構)143(不図示)によって開閉されるようになっている。耐圧筐体140の1対の側壁には、ロードロック室141へ窒素ガスを給気するためのガス供給管144(不図示)と、ロードロック室141を負圧に排気するための排気管145(不図示)とが、それぞれ接続されている。
図2に示すように、筐体111内におけるロードロック室141の上方であって回転棚105の後方には、処理炉202が設けられている。処理炉202の下端部は、炉口ゲートバルブ(炉口開閉機構)147により開閉されるように構成されている。耐圧筐体140の前面壁140aの上端部には、炉口ゲートバルブ147を処理炉202の下端部の開放時に収容する炉口ゲートバルブカバー149(不図示)が取り付けられている。
図1に示されているように、耐圧筐体140内には、ボート217を昇降させるためのボートエレベータ(基板保持具昇降機構)115が設置されている。ボートエレベータ115に連結された連結具としてのアーム128には、蓋体としてのシールキャップ219が水平に据え付けられており、シールキャップ219は、ボート217を垂直に支持し、処理炉202の下端部を閉塞可能なように構成されている。
ボート217は、複数本の保持部材を備えており、複数枚(例えば、50枚〜125枚程度)のウエハ200を、その中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
次に、本発明の処理装置の動作について説明する。
図1、図2に示されているように、ポッド110がロードポート114に供給されると、ポッド搬入搬出口112がフロントシャッタ113によって開放され、ポッド搬送機構118により、ポッド搬入搬出口112から搬入される。
搬入されたポッド110は、回転棚105の指定された棚板117へ、ポッド搬送機構118によって、自動的に搬送されて受け渡される。
ポッド110は回転棚105で一時的に保管された後、ポッド搬送機構118によって、棚板117から一方のポッドオープナ121に搬送されて載置台122に移載されるか、もしくは、ロードポート114から直接、ポッドオープナ121に搬送されて、載置台122に移載される。このとき、ポッドオープナ121のウエハ搬入搬出口120は、キャップ着脱機構123によって閉じられており、移載室124にはクリーンエア133が流通され、充満されている。例えば、移載室124には、クリーンエア133として窒素ガスが充満することにより、酸素濃度が20ppm以下になるよう、筐体111の内部(大気雰囲気)の酸素濃度よりも遥かに低く設定されている。
図2に示すように、載置台122に載置されたポッド110は、その開口側端面が、サブ筐体119の前面壁119aにおけるウエハ搬入搬出口120の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップが、キャップ着脱機構123によって取り外され、ポッド110のウエハ出し入れ口が開放される。また、予め内部が大気圧状態とされていたロードロック室141のウエハ搬入搬出開口142が、ゲートバルブ143の動作により開放されると、ウエハ200は、ポッド110からウエハ移載機125aのツイーザ125cによって、ウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ノッチ合わせ装置135にてウエハを整合した後、ウエハ搬入搬出開口142を通じてロードロック室141に搬入され、ボート217へ移載されて装填(ウエハチャージング)される。ボート217にウエハ200を受け渡したウエハ移載機125aは、ポッド110に戻り、次のウエハ110をボート217に装填する。
この一方(上段または下段)のポッドオープナ121におけるウエハ移載機125によるウエハ200のボート217への装填作業中に、他方(下段または上段)のポッドオープナ121には、回転棚105ないしロードポート114から別のポッド110がポッド搬送機構118によって搬送され、ポッドオープナ121によるポッド110の開放作業が同時進行される。
予め指定された枚数のウエハ200がボート217に装填されると、ウエハ搬入搬出開口142がゲートバルブ143によって閉じられ、ロードロック室141は排気管145から真空引きされることにより、減圧される。
ロードロック室141が処理炉202内の圧力と同圧に減圧されると、処理炉202の下端部が炉口ゲートバルブ147によって開放される。このとき、炉口ゲートバルブ147は炉口ゲートバルブカバー149の内部に搬入されて収容される。
続いて、シールキャップ219がボートエレベータ115によって上昇されて、シールキャップ219に支持されたボート217が、処理炉202内へ搬入(ローディング)されて行く。
ローディング後は、処理炉202にてウエハ200に任意の熱処理が実施される。処理後は、ボートエレベータ115によりボート217が引き出され、更に、ロードロック室140内部を大気圧に復圧させた後にゲートバルブ143が開かれる。その後は、ノッチ合わせ装置135でのウエハの整合工程を除き、概上述の逆の手順で、ウエハ200およびポッド110は筐体111の外部へ払出される。
次に、図3を参照して、本実施形態の特徴的部分について説明する。図3は、本発明の実施形態に係る半導体製造装置の前面の外観を示す斜視図であり、筐体111の前部だけを示している。
図3に示されるように、本実施形態においては、筐体111の前面壁111aであってロードポート114の上方には、前面上部メンテナンス口35が設けられている。前面上部メンテナンス口35は、処理装置100内の前面上部付近をメンテナンスするためのものである。前面上部メンテナンス口35には、開閉可能な前面上部メンテナンス扉36が設置され、前面上部メンテナンス扉36には、アクリル製の鉛直方向の透明窓を有する透明窓部31aが設けられている。図3において、透明窓はハッチングで示されている。
透明窓部31aの下方には、透明窓部31aに連続するように、アクリル製の鉛直方向の透明窓を有する透明窓部31bが、前面壁111aの下部のポッド搬入搬出口112付近まで設けられている。透明窓部31aと透明窓部31bから第1透明窓部31が構成される。このように、第1透明窓部31は、筐体111の前面の一部を構成し、前面壁111aの上部から前面壁111aの下部のポッド搬入搬出口112付近まで設けられている。本例では、透明窓部31aの大きさは、縦590mm、横905mmであり、透明窓部31bの大きさは、縦590mm、横905mmである。なお、透明窓部31aと透明窓部31bのいずれか一方だけで、第1透明窓部31を構成することも可能である。
処理装置100の操作者等は、透明な第1透明窓部31を通して、筐体111内部のポッド搬送機構118や回転棚105の状態、ポッド搬送機構118で搬送中のポッド110や回転棚105に載置しているポッド110の状態等の、ポッド収納状態やポッド搬送状態を、目視により確認することができ、更に手動によりポッド搬送する際の、安全性や操作性を向上することができる。
例えば、ポッド110の搬送エラーが発生したとき、搬送エラーが発生したことは操作部34のエラー表示でわかるが、実際に搬送領域のどこでトラブルがおきているかは操作部34だけではわからず、目視による確認が必要となる。もし、前面上部メンテナンス扉36が透明でない場合は、前面上部メンテナンス扉36をあけて、保守員が装置内に入り、トラブルがおきている場所の特定と状態を確認しなければならず、本実施形態よりも安全性や操作性が劣る。
また、図3に示されるように、垂直部33aと傾斜部33bから構成される操作パネル33が、筐体111の前面壁111aの前方に、前面壁111aと間隔を空けて設けられている。操作パネル33と前面壁111aの間の空間は、ポッド110が工程内搬送装置によって上方からロードポート114上に搬入されるときに、上から下へ垂直方向に通過するための空間である。操作パネル33は、その側面を筐体111によって支持されている。
操作パネル33の垂直部33aには、LCD等の表示部を含む操作部34が設けられている。操作部34からは、処理装置100に対する各種指示、例えば自動運転により成膜処理を実行する指示や、手動により処理レシピを変更する指示や、手動によりポッド110を回転棚105や載置台122からロードポート114へ搬出する指示等が、処理装置100の制御部(不図示)に対して指示される。操作部34の高さは、操作者の目の位置付近に設定され、例えば床から約1650mmの位置に設定される。このように、操作部34は、ロードポート114の上方かつ前方に設けられている。
操作パネル33の垂直部33aの上方には、傾斜部33bが設けられている。傾斜部33bの傾斜面が鉛直方向となす角度は、本例では15度である。傾斜部33bの上部には、横長の長方形でアクリル製の透明窓を有する第2透明窓部32が設けられている。本例では、第2透明窓部32の大きさは、縦118mm、横800mmである。このように、第2透明窓部32は、第1透明窓部31の前方に、第1透明窓部31と前後方向に離間して設けられている。
図3に示すように、第2透明窓部32は、操作パネル33の傾斜部33bの上端に設けられている。すなわち、傾斜部33bの上端は、横長の長方形に切り欠かれ、該切り欠き部に透明窓が形成されている。これにより、第2透明窓部32を通して見た像と第1透明窓部31を通して見た像が、切れ目なく連続して見えるので、視認性を向上することができる。もし、第2透明窓部32にアクリルを設けず、横長の長方形に切り欠かれたままの状態とした場合は、例えば操作者の手が操作パネル33の裏側に入りやすくなり、安全性が低下する。
処理装置100の操作者等は、透明な第2透明窓部32と第1透明窓部31を通して、筐体111内部のポッド搬送機構118や回転棚105の状態、ポッド搬送機構118で搬送中のポッド110や回転棚105に載置しているポッド110の状態等の、ポッド収納状態やポッド搬送状態を、目視により確認することができ、安全性や操作性を向上することができる。
また、処理装置100の操作者等は、本例では、透明な第2透明窓部32と第1透明窓部31を通して、ポッドオープナ121の載置台122に載置されたポッド110の状態等も、目視により確認することが可能である。
このように、第2透明窓部32を設けることにより、第1透明窓部31だけを設ける場合に比べ、処理装置100内を、より広範囲に目視により確認することができる。
なお、本発明は、前記実施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。例えば、透明窓部は、完全に透明ではなく半透明、すなわち内部が少しでも見えるものも含む。また、本発明は、半導体製造装置だけでなく、LCD製造装置のようなガラス基板を処理する装置や、他の半導体製造装置にも適用できる。基板処理の処理内容は、CVD、PVD、酸化膜、窒化膜、金属含有膜等を形成する成膜処理だけでなく、露光処理、リソグラフィ、塗布処理等であってもよい。
本明細書には、半導体製造装置に関する次の発明が含まれる。すなわち、第1の発明は、
半導体製造装置の外郭を形成する筐体と、
前記半導体製造装置外部との間で基板収容器を受渡すために該装置前部に設けられたロードポートと、
前記ロードポートの後方であって前記筐体内に設けられた基板収容器搬送機構と、
前記基板収容器搬送機構の後方であって前記筐体内に設けられた基板収容器保管棚と、
前記筐体の前面の一部を構成するとともに、前記ロードポートの上方に設けられ、透明窓を有する第1透明窓部と、
前記半導体製造装置の前部に設けられた操作部と、
を備える半導体製造装置。
このようにすると、半導体製造装置の前部に操作部と第1透明窓部があるので、第1透明窓部を通して装置内部の基板収容器搬送機構などを目視確認しつつ、操作部から操作を行うことができる。
第2の発明は、前記第1の発明の半導体製造装置であって、
前記操作部は、前記ロードポートの上方かつ前方に設けられており、
前記操作部の上方に、前記第1透明窓部と前後方向に離間して設けられ、透明窓を有する第2透明窓部を備える半導体製造装置。
このようにすると、第2透明窓部があるので、ロードポートの上方かつ前方に設けられた操作部から操作を行う際に、第2透明窓部から第1透明窓部を通して装置内部の基板収容器搬送機構などを目視し易くなる。
第3の発明は、前記第2の発明の半導体製造装置であって、
前記第2透明窓部は、前記操作部の上端に設けられている半導体製造装置。
このようにすると、ロードポートの上方かつ前方に設けられた操作部から操作を行う際に、さらに、第2透明窓部から第1透明窓部を通して装置内部を目視し易くなる。
第4の発明は、前記第2の発明又は第3の発明の半導体製造装置であって、
前記基板収容器搬送機構の後方かつ前記基板収容器保管棚の下方であって前記筐体内に設けられ、基板をボートへ移載する際に基板収容器を載置する基板収容器載置台を備える半導体製造装置。
このようにすると、ロードポートの上方かつ前方に設けられた操作部から操作を行う際に、第2透明窓部から第1透明窓部を通して装置内部の基板収容器載置台を目視し易くなる。
31…第1透明窓部、32…第2透明窓部、33…操作パネル、34…操作部、35…前面上部メンテナンス口、36…前面上部メンテナンス扉、100…処理装置、103…前面下部メンテナンス口、104…前面下部メンテナンス扉、105…回転棚、110…ポッド、111…筐体、111a…前面壁、112…ポッド搬入搬出口、113…フロントシャッタ、114…ロードポート、115…ボートエレベータ、116…支柱、117…棚板、118…ポッド搬送機構、118a…ポッドエレベータ、118b…ポッド搬送機、119…サブ筐体、120…ウエハ搬入搬出口、121…ポッドオープナ、122…載置台、123…キャップ着脱機構、124…移載室、125…ウエハ移載機構、128…アーム、133…クリーンエア、134…クリーンユニット、140…耐圧筐体、141…ロードロック室、142…ウエハ搬入搬出開口、147…炉口ゲートバルブ、149…炉口ゲートバルブカバー、200…ウエハ、202…処理炉、217…ボート、219…シールキャップ。

Claims (1)

  1. 半導体製造装置の外郭を形成する筐体と、
    前記半導体製造装置外部との間で基板収容器を受渡すために該装置前部に設けられたロードポートと、
    前記ロードポートの後方であって前記筐体内に設けられた基板収容器搬送機構と、
    前記基板収容器搬送機構の後方であって前記筐体内に設けられた基板収容器保管棚と、
    前記筐体の前面の一部を構成するとともに、前記ロードポートの上方に設けられ、透明窓を有する第1透明窓部と、
    前記半導体製造装置の前部に設けられた操作部と、
    を備える半導体製造装置。
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