JP2002313867A

JP2002313867A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2002313867A
Application number: JP2001060581A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nishiki; 一広西木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2002-10-25
Also published as: KR20020066201A; CN1369901A; US20020155647A1; US6558962B2; TW526531B; CN100454480C; KR100460476B1

Abstract

(57)【要約】【課題】製造途中のウェハをその処理状態に最も適し
た環境において運搬或いは保管する。【解決手段】一連の半導体製造工程における各製造装
置間のウェハ移動を、環境制御手段を有するウェハ運搬
容器に収納して行う半導体装置の製造方法であって、ウ
ェハ運搬容器に収納されたウェハを製造装置内に搬入す
るステップと、所定の処理／検査が行われている間に、
環境制御手段の運転条件を製造装置のウェハ処理／検査
に応じたものに変更するステップと、処理／検査後のウ
ェハを、ウェハ運搬容器の内部に収納するステップと、
ウェハ運搬容器を次の製造工程を構成する製造装置まで
運搬／保管し、製造装置内にウェハを搬入するまでの
間、変更された運転条件に従って、ウェハ運搬容器の内
部環境を制御するステップとを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関わり、特に、半導体装置の一連の製造工程を構成
する各製造装置の間のウェハ移動を、環境制御手段を有
するウェハ運搬容器にウェハを収納して行う半導体装置
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、微細なパターンを有する半導
体装置の製造は、ダスト、塵等が取り除かれたクリーン
ルーム内において行われる。しかし、クリーンルーム内
の環境は、半導体製造工程から見ると不純物が極めて多
いため、クリーンルーム内に取り込む外気に対してケミ
カルフィルター等を用いて不純物を除去している。ま
た、クリーンルーム内で発生する不純物は、室内空調機
や空気の循環系統の一部にケミカルフィルターを設置し
て除去している。また、クリーンルーム内の製造途中の
仕掛かりウェハは、クリーンルーム内のダスト、不純物
の付着を防ぐために、ウェハ運搬容器に収納してクリー
ンルーム内で運搬／保管される。しかし、半導体製造工
程の種類によっては、プロセスの残さが不純物としてウ
ェハを逆汚染してしまうことがある。

【０００３】これらの問題を解決する手段として、特開
平７−９４５７７号公報において、活性炭吸収層を含む
蒸気除去素子によりウェハ運搬容器内の化学蒸気（不純
物）を除去する発明が開示されている。また、株式会社
荏原製作所の「ウェハ搬送用クリーンボックス（商品
名）」は、不純物を除去するためのケミカルフィルタ
ー、容器内の空気を循環させるためのファンモータを有
するウェハ運搬容器を実際に製品化したものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、半導体製造
工程の種類によっては、工程終了後のウェハが、プロセ
スの残さが非常に多く付着した状態でウェハ運搬容器に
収納され、ウェハ運搬容器が有するケミカルフィルター
を短時間で破瓜させてしまうことがあった。また従来の
ウェハ運搬容器は、半導体製造の全工程を通じてウェハ
運搬容器内の環境を一運転条件にしか制御できないた
め、所定の処理を施したウェハを低湿度で運搬保管した
方が品質が向上する製造工程、不純物を除去した空間で
運搬保管した方が品質や歩留りが向上する製造工程、或
いは水分と不純物の両者を除去した方が良好な製造工程
にそれぞれ対応させることが困難であった。

【０００５】また、一般的にイオン性不純物を除去する
ためのケミカルフィルターは、環境湿度が２０％以下に
なると性能が急激に劣化する特性があった。よって、低
湿度の環境においてはイオン性不純物を除去されない。

【０００６】このように、各半導体製造工程からの要求
とケミカルフィルターの特性から、各半導体製造工程に
対するウェハの運搬保管を最適化するには機能が異なる
複数種類の運搬容器を用意し、製造工程ごとに交換する
必要がある。ところがこれにより、ウェハ運搬容器の購
入コストが増加し、空の運搬容器を特性に応じて以降の
工程へ割り振って運搬しなければならないなどの運送負
荷が増大するなどの欠点が生じる。また、複数種類の運
搬容器の新たな保管場所が必要となったり、運搬容器を
交換のための時間が必要となり、製造工期が長くなるな
どの欠点も生じる。

【０００７】また、ウェハ運搬容器には、送風ファンや
水分除去手段を稼働させるための充電池が必要である。
これにより、充電池は半導体製造工期の１／１００程度
しか容量がないため、充電の手間や工期の遅れ、及び充
電場所の新たな確保が必要となるなどの欠点が生じる。

【０００８】更に、クリーンルーム内の相対湿度は、人
の作業性、ケミカルフィルターの性能維持を考慮しなけ
ればならないため３０〜６０％に保たれている。このク
リーンルーム内の湿度は、半導体ウェハ上に自然酸化膜
を促進させ、半導体ウェハ上に形成された金属配線の腐
食を促進させてしまう。

【０００９】本発明はこのような従来技術の問題点を解
決するために成されたものであり、その目的は、製造途
中のウェハをその処理状態に最も適した環境において運
搬或いは保管することで、安価で高歩留り且つ高信頼性
の半導体装置の製造方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の特徴は、半導体装置の一連の製造工程を構
成する各製造装置の間のウェハの移動を、環境制御手段
を有するウェハ運搬容器にウェハを収納して行う半導体
装置の製造方法であって、各製造工程は、（イ）ウェハ
運搬容器の蓋を自動開閉することができるロードポート
の上にウェハ運搬容器を載置する第１ステップと、
（ロ）ウェハ運搬容器の内部に収納されたウェハをロー
ドポートを介して製造装置内に搬入する第２ステップ
と、（ハ）ウェハに対して製造装置内で所定の処理或い
は検査が行われている間に、ウェハ運搬容器が有する環
境制御手段の運転条件を、製造装置のウェハ処理内容或
いは検査内容に応じたものに変更する第３ステップと、
（ニ）所定の処理或いは検査が終了したウェハを、ロー
ドポートを介してウェハ運搬容器の内部に再び収納する
第４ステップと、（ホ）ウェハ運搬容器を次の製造工程
を構成する製造装置まで運搬或いは保管し、製造装置内
にウェハを搬入するまでの間、変更された運転条件に従
って、ウェハ運搬容器の内部の環境を制御する第５ステ
ップとを有する半導体装置の製造方法であることであ
る。

【００１１】本発明の特徴によれば、ウェハ運搬容器が
ロードポート上に載置されている間に、環境制御手段の
運転条件を製造装置の処理内容或いは検査内容に応じた
ものに変更することで、１種類のウェハ運搬容器を、複
数の運転条件において動作させることができる。即ち、
１種類のウェハ運搬容器を用いて、製造途中のウェハを
その処理状態に最も適した環境において運搬或いは保管
することができる。したがって、複数種類のウェハ運搬
容器が不要となり、ケミカルフィルターの破瓜が回避さ
れ、製造コストが低減される等、従来の１運転条件での
み動作可能なウェハ運搬容器が抱える問題点を解決する
ことができる。

【００１２】本発明の特徴において、ウェハ運搬容器の
環境制御手段は、水分除去手段或いは不純物除去手段の
うち少なくとも一方と、微粒子除去手段と、送風ファン
とからなることが望ましい。ウェハ運搬容器内の湿度の
管理、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）或いはアンモニアな
どの不純物の除去、ダスト、塵等のパーティクルの除
去、プロセスガス、ウェハからのアウトガスなどの容器
内に残留するガスの除去を個別に制御することで、仕掛
かりウェハの状態に最も適した環境を作り出すことがで
きる。

【００１３】また、微粒子除去手段は、環境制御箱の内
部のダスト、塵等のパーティクルを除去する機能を有
し、不織布フィルター、或いはテフロン若しくはポリエ
チレンフィルターなどの膜系フィルターで構成されたＨ
ＥＰＡ（High Efficiency Paticular Air）フィルター
若しくはＵＬＰＡ（Ultra Low Penetration Air）フィ
ルターを使用することが望ましい。また、不純物除去手
段は、ケミカルフィルター或いは活性炭フィルターを用
いることが望ましい。更に、水分除去手段は、不活性ガ
ス若しくは乾燥空気を前記ウェハ運搬容器へ充填する機
能、若しくは高分子個体電解膜を用いた当該ウェハ運搬
容器内水分を分解する機能を有することが望ましい。

【００１４】また、半導体装置の製造方法は、ウェハに
対して製造装置内で所定の処理／検査が行われている
間、ウェハ運搬容器の内部に清浄空気を循環させて、ウ
ェハ運搬容器の内部の残留ガスを除去するステップを更
に有することが望ましい。ウェハ運搬容器内の残留ガス
によるウェハの逆汚染を防止することができる。

【００１５】更に、半導体装置の製造方法は、ロードポ
ートの上にウェハ運搬容器が載置されている間に、ウェ
ハ運搬容器が有する充電池を充電するステップを更に有
することが望ましい。充電の手間や工期の遅れ、及び充
電場所の新たな確保が不要となる。

【００１６】更に、一連の製造工程と環境制御箱の各運
転条件とが１：１に対応した運転条件のフローデータを
予め、生産システム内に記憶させ、環境制御手段の運転
条件は、各製造装置においてロードポートを介して生産
システムから指示されることが望ましい。或いは、運転
条件のフローデータを予め、クリーンユニット制御装置
（ＣＰＵ）の記憶装置に記憶させておき、クリーンユニ
ット制御装置から直接、環境制御手段へ運転条件を指示
しても構わない。各製造工程において、運転条件に係る
信号の送受信が不要になる。また、作業者がその都度、
運転条件を判断したり、環境制御箱にデータを入力する
必要がないため、運転方法の誤運転が防止され、高信頼
性の半導体装置を製造することができる。

【００１７】更に、充電残容量と生産状況とに応じて、
送風ファン及び水分除去手段の詳細な運転方法を環境制
御箱に指示しても構わない。即ち、生産システムがデー
タベースとして有する製造工程間の平均滞留時間などを
も考慮して、送風ファンの間欠運転若しくは低速運転、
水分除去器の間欠運転若しくは一部運転などの省エネル
ギー運転方法が環境制御箱に指示されても構わない。充
電池残容量と生産状況に応じて環境制御箱の運転条件を
指示することができるため、環境制御箱の充電池の充電
切れが起こりにくくなり、環境制御が一切できなくなる
ことが減少する。

【００１８】更に、クリーンユニット制御装置（ＣＰ
Ｕ）は、充電池の残容量を連続或いは定期的に自己判断
し、環境制御手段の運転条件を随時自ら見直す機能を有
していることが望ましい。生産状況などの生産上の統計
的誤差を吸収し、より確実に充電池の充電切れを防止で
きる。

【００１９】更に、環境制御箱に湿度センサーを組み込
み、ロードポート上に環境制御箱が載置されている間
に、環境制御箱内の制御湿度を信号としてロードポート
へ出力することが望ましい。環境制御箱の筐体はプラス
ティック材で製造されているため、材料内部への保水特
性があり、状況により環境制御箱内部へ水分を放出する
性質がある。そのため、水分除去手段の間欠運転や一部
運転のような固定した運転では、環境制御箱の事前の状
態により筐体からの水分放出特性が変わり、湿度を毎回
同じ用に設定することができない。湿度センサーを組み
込み湿度を連続若しくは定期的に測定することで、水分
除去手段の運転方法を環境制御箱に内蔵されたＣＰＵに
よりその都度変更し、常に希望する湿度環境が得られ
る。

【００２０】更に、環境制御箱は、環境制御手段の運転
条件、環境制御箱の内部の状態、現在行っている製造工
程及び次に行うべき製造工程などを表示する表示部（タ
グ）を更に有することが望ましい。環境制御箱の運転方
法をタグに表示することで、運転内容が人間にも判断で
き、データ入力ミスによる運転方法の誤りやクリーンユ
ニット部の故障などのトラブルにすばやく対応できる。

【００２１】更に、製造される半導体装置の種類・特
性、或いは製造途中の検査工程における検査結果（歩留
り、故障特性など）、最終工程後の歩留り、信頼性評価
結果などを考慮して、各製造工程における環境制御手段
の運転条件を、随時変更しても構わない。検査結果や歩
留りで、それ以降の生産ロットの環境制御箱の運転方法
を見直すことで、プロセスの微妙な変化にも対応でき、
常に高歩留りと高信頼性の半導体装置の製造を行うこと
ができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施の形態を説明する。図面の記載において同一な部分に
は同一な符号を付している。ただし、図面は模式的なも
のであり、装置の縦横高さとの寸法関係、各構成要素の
配置は、現実のものとは異なることに留意すべきであ
る。また、図面の相互間においても互いの寸法の関係や
比率が異なる部分が含まれていることはもちろんであ
る。

【００２３】（半導体装置の製造方法に係る装置構成）
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半
導体装置の一連の製造工程を構成する各製造装置の間の
ウェハ移動を、環境制御手段を有するウェハ運搬容器に
ウェハを収納して行う半導体装置の製造方法である。実
施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する
前に、まず半導体装置の製造方法を実施するための装置
構成について説明する。

【００２４】ウェハ運搬容器は、製造途中の仕掛かりウ
ェハ（以後単に「ウェハ」という）をその内部に収納
し、各製造装置の処理内容或いは検査内容に応じた様々
な運転条件に従って環境制御手段を動作させることで、
ウェハをクリーンルーム環境に晒さずに、各製造工程の
ウェハに適した環境においてウェハの運搬・保管を行う
機能を有する容器である。実施の形態ではこのようなウ
ェハ運搬容器を「環境制御箱」を呼ぶ。図６は、環境制
御箱８の構成の一例を示す斜視図である。図６に示すよ
うに、環境制御箱８は、ＳＭＩＦに準拠したＳＩＭＦポ
ッド１３及びＳＭＩＦポッド下蓋１５と、クリーンユニ
ット部１４とから構成されている。ＳＩＭＦポッド１３
は、プラスティック製の筐体であり、ＳＭＩＦポッド下
蓋１５の上に重ね合わせることで、ウェハ１６を収納す
るための閉じた空間（ポッド）を形成する。ウェハ１６
はこのポッドの内部に収納される。図６においては、ウ
ェハ１６を横に積み重ねて収納するタイプのポッドの例
を示しているが、勿論、縦に並べて収納するタイプのポ
ッドであっても構わない。

【００２５】ポッド内部の環境は、クリーンユニット部
１４が具備する環境制御手段（１７〜２０）により制御
される。環境制御手段は、水分除去器（水分除去手段）
１７と、微粒子除去フィルター（微粒子除去手段）１８
と、不純物除去フィルター（不純物除去手段）１９と、
送風ファン２０とから構成されている。

【００２６】水分除去器１７は、ポッド内の湿気を除去
する機能を有し、不活性ガス及び乾燥空気を環境制御箱
８へ充填する機能、若しくは高分子個体電解膜を用いた
環境制御箱８内水分を分解する機能を有する。高分子個
体電解膜を用いた環境制御箱８内水分を分解する手段と
して、特開２０００−１０７５５０号公報において開示
された、湿度調整機能および湿度センサの両方の機能を
備えた湿度調整素子を用いることができる。また、水分
除去器１７は、２基用意されており、２基を個別に制御
することができる。即ち、水分除去器１７の運転方法と
して、２基連続、１基連続１基間欠、１基連続１基停
止、２基停止などの複数の運転条件を設定することがで
きる。

【００２７】微粒子除去フィルター１８は、環境制御箱
８の内部のダスト、塵等のパーティクルを除去する機能
を有する。微粒子除去フィルター１８として、不織布フ
ィルター、或いはテフロン若しくはポリエチレンフィル
ターなどの膜系フィルターで構成されたＨＥＰＡ（High
Efficiency Paticular Air）フィルター若しくはＵＬ
ＰＡ（Ultra Low Penetration Air）フィルターを使用
することができる。

【００２８】不純物除去フィルター１９は、ケミカルフ
ィルター或いは活性炭フィルターを用いることができ
る。イオン性不純物を除去するためのケミカルフィルタ
ーは、環境湿度が２０％以下になるとその性能が急激に
劣化する特性がある。これは、ケミカルフィルターのイ
オン交換反応には不純物がイオン解離するための水分が
必要になるためである。

【００２９】不純物除去フィルター１９が取り除くこと
ができる不純物としては、塩素（Ｃｌ）、フッ素（Ｆ）
或いはアンモニアなどの不純物、ＨＥＰＡフィルター及
びＵＬＰＡフィルターから放出されるＤＯＰ（ジオクチ
ルフタレート）、シール材として使用されているシリコ
ーンシーラントから放出される環状シロキサン、クリー
ンルームの建築部材の難燃化のために使用されているリ
ン酸エステル類、リソグラフィ工程で使用されている有
機溶剤などが含まれる。更に、ウェハ運搬容器が有する
プラスティック製部品は、一般的にポリプロピレン又は
ポリカーボネート樹脂を原料としているが、これらの原
料の内のモノマー、オリゴマーなどの未反応成分（ポリ
プロピレンの場合は脂肪族炭化水素からなる）や、酸化
防止剤、可塑剤、架橋剤などのプラスティック添加剤な
ども、不純物除去フィルター１９が取り除くことができ
る不純物に含まれる。なお、これらのプラスティック添
加剤の内、ウェハに吸着しやすい有機物として、ＤＢＰ
（ジブチルフタレート）やＢＨＴなどがある。

【００３０】送風ファン２０は、環境制御箱８の内部に
クリーンルームの清浄空気を循環させて、環境制御箱８
の内部のプロセスガスやウェハからのアウトガスなどの
残留ガスを除去する機能を有する。送風ファン２０の運
転方法として、通常の運転のほかに、間欠の運転、低速
の運転などの省エネルギー運転方法を含む複数の運転条
件を設定することができる。

【００３１】クリーンユニット部１４は、更に、環境制
御手段（１７〜２０）の運転を個別に制御するクリーン
ユニット制御装置（ＣＰＵ）２１と、環境制御手段（１
７〜２０）を駆動するための電力を供給する充電池２２
と、環境制御箱８に係る情報を表示するためのタグ２３
とを更に有する。ＣＰＵ２１は、環境制御箱８の外部か
ら受信した信号に従って、環境制御手段（１７〜２０）
の運転条件を変更することで、各製造装置の処理内容に
応じて、処理後のウェハに適した環境を形成するための
機能手段である。また、ＣＰＵ２１は、環境制御箱８の
外部から受信した信号を一時的に記憶するための記憶装
置を有している。

【００３２】充電池２２は、水分除去器１７、送風ファ
ン２０、クリーンユニット制御装置２１、タグ２３など
が駆動するために必要な電力を供給する。通常、充電池
２２は、一連の半導体製造工程において連続駆動させる
だけの充電容量を有していない。タグ２３は、環境制御
箱８に係る情報として、環境制御手段（１７〜２０）の
運転条件、環境制御箱８の内部の状態、現在行っている
製造工程及び次に行うべき製造工程などを表示する機能
を有する。製造ライン上の作業者は、このタグ２３の表
示にしたがって、環境制御箱８の運搬・保管を行う。ま
た、環境制御箱８内部に異変が生じた場合に作業者に警
告の表示をすることも可能である。環境制御箱８の運転
方法をタグ１２に表示することで、運転内容が人間にも
判断でき、データ入力ミスによる運転方法の誤りやクリ
ーンユニット部１４の故障などのトラブルにすばやく対
応できる。

【００３３】図５は、図６に示した環境制御箱（ウェハ
運搬容器）８と一連の製造工程を構成する各製造装置と
の配置関係を示す。図５（ａ）は、製造装置（ドライエ
ッチング装置）４に対してＳＭＩＦロードポート６が外
付けされた場合を示している。図５（ｂ）は、製造装置
（レジスト剥離装置）５の一部にＳＭＩＦロードポート
７が組み込まれた場合を示す。ロードポート（６、７）
は、環境制御箱８の蓋を自動開閉する機能、及び環境制
御箱８と製造装置（４、５）の間のウェハのロード／ア
ンロードを行う機能を有する。なお、ロードポート
（６、７）は、製造装置（４，５）に直接接続せずに環
境制御箱８の蓋を開閉するだけのものや、ロット移し替
え装置等の環境制御箱８の蓋を開閉する機能を有するも
のであっても構わない。また、図５の装置信号制御部９
及び信号／充電制御部１０と、それらに付随する信号線
やインターフェースＩ／Ｏは、製造装置（４、５）或い
はロードポート（６、７）内に組み込んでいるが、製造
装置（４、５）或いはロードポート（６、７）の外に後
から取り付けても良い。

【００３４】更に、ロードポート（６、７）は、環境制
御箱８のクリーンユニット部１４が具備する充電池２２
を充電する機能、及びクリーンユニット制御部（ＣＰ
Ｕ）２１に対して環境制御手段（１７〜２０）の運転条
件に係る信号を送信する機能を有している。なお、ドラ
イエッチング装置４及びレジスト剥離装置５は、ともに
一連の製造工程を構成する各製造装置の一例として示し
たに過ぎず、外付け型或いは組み込み型の何れのタイプ
のロードポートであっても構わない。

【００３５】図５（ａ）に示すように、環境制御箱８
は、ドライエッチング装置４の搬出入口に設置された外
付け型ロードポート６の上に載置される。外付け型ロー
ドポート６は、環境制御箱８のＳＭＩＦポッド部１３或
いはＳＭＩＦポッド下蓋１５を移動させることでポッド
内の半導体ウェハ１６を取り出し、ドライエッチング装
置４内に搬入する。エッチング終了後には、ウェハ１６
をドライエッチング装置４内から搬出し、ポッド内に半
導体ウェハ１６を再び収納する。

【００３６】また、ロードポート６は、環境制御箱８に
環境制御手段（１７〜２０）の運転条件に係る信号の送
受信するための環境制御箱用信号線１１と、環境制御箱
８内の充電池２２を充電するための充電用配線１２とを
有する。環境制御箱８をロードポート６の上に載置する
ことで、環境制御箱用信号線１１及び充電用配線１２が
環境制御箱８が接続され、運転条件に係る信号の送受信
及び充電池２２の充電が行われる。

【００３７】環境制御箱用信号線１１及び充電用配線１
２は、ロードポート６内の信号／充電制御部１０に接続
されている。更に、環境制御箱用信号線１１は、信号／
充電制御部１０を介してドライエッチング装置４内の装
置信号制御部９に接続されている。更に装置信号制御部
９は装置用信号線３に接続されている。なお、ここで
は、各信号線（１１、３）を介して信号が送受信させる
場合を示したが、このような有線によるものではなく、
信号／充電制御部１０或いは装置信号制御部９などから
発信される無線を介して信号を送受信しても構わない。
例えば、ＡＳＹＳＴ社製のスマートタグ（商品名）など
のＳＭＩＦポッド専用のタグを利用して環境制御箱８に
運転条件を指示しても構わない。

【００３８】図５（ｂ）に示すように、組み込み型ＳＭ
ＩＦロード７の場合においても、ロードポート７の上に
配置された環境制御箱８に対して、信号／充電制御部１
０に環境制御箱用信号線１１及び充電用配線１２が接続
されている。環境制御箱用信号線１１は、更に装置信号
制御部９を介して装置用信号線３に接続されている。

【００３９】図４に示すように、装置用信号線３は製造
ラインの主信号線２に接続され、主信号線２は、クリー
ンルーム全体の生産システムを司るワークステーション
１に接続されている。なお、一連の製造工程を構成する
製造装置とは、ステッパー、エッチング装置などウェハ
に対して所定の処理を施すためのウェハ処理装置と、テ
スタ、外観観察装置などウェハ内の各チップに対して所
定の検査を実施するウェハ検査装置とを含む意である。

【００４０】（本発明の実施の形態）図１は、本発明の
実施の形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチ
ャートである。実施の形態に係る半導体装置の製造方法
において、各製造工程はステップＳ０１〜Ｓ０７からそ
れぞれ構成される。即ち、（イ）まず、ステップＳ０１
において、図５に示したように、製造装置４に外付けさ
れた、或いは各製造装置５の一部であるロードポート
（６、７）の上に環境制御箱８を載置する。

【００４１】（ロ）次に、ステップＳ０２において、環
境制御箱８の内部に収納されたウェハ１６をロードポー
ト（６、７）を介して製造装置（４、５）内に搬入す
る。具体的には、ロードポート（６、７）が環境制御箱
８のＳＭＩＦポッド下蓋１５を移動させ、環境制御箱８
の内部からウェハ１６を取り出す。そして、取り出した
ウェハ１６をロードポート（６、７）内を介して製造装
置（４、５）内にローディングする。

【００４２】（ハ）次に、ステップＳ０３において、環
境制御箱８がロードポート（６、７）の上に載置されて
いる間に、ロードポート（６、７）の充電用配線１２を
介して、クリーンユニット部１４に具備された充電池２
２を充電する。このとき、ロードポート（６、７）は、
充電池２２の充電残容量を検知し、充電率が８０％未満
の場合に限り充電を開始する。なお、ステップＳ０３
は、ステップＳ０１の終了後に開始することができ、ス
テップＳ０２と同時或いはその前に実施しても構わな
い。

【００４３】（ニ）次に、ステップＳ０４において、ウ
ェハ１６に対して製造装置（４、５）内で所定の処理／
検査が行われている間に、送風ファン２０を動作させて
環境制御箱８のポッド内部に清浄空気を循環させて、ポ
ッド内部の残留ガスを除去する。即ち、ウェハ１６を製
造装置（４、５）内に搬入した後に、環境制御箱８の内
壁等に付着した残留ガスを除去し、所定の処理／検査後
のウェハ１６が再び収納された時に生じるウェハの逆汚
染を防止する。そして、処理／検査後のウェハが環境制
御箱８に再び収納される直前に、ロードポート（６、
７）の環境制御箱用信号線１１を介して環境制御箱８に
送風ファン２０の運転を停止する信号が送信され、この
信号に従って、送風ファン２０の運転は停止される。な
お、送風ファン２０のオンオフ信号は、装置用信号線３
及び主信号線２を介して生産システム１から送信されて
くる信号である。

【００４４】（ホ）次に、ステップＳ０５において、ウ
ェハ１６に対して製造装置（４、５）内で所定の処理／
検査が行われている間に、環境制御箱８の環境制御手段
（１７〜２０）の運転条件を製造装置の処理内容に応じ
たものに変更する。具体的には、水分除去器１７、微粒
子除去フィルター１８、不純物除去フィルター１９の運
転条件に係る信号が、ロードポート（６、７）の環境制
御箱用信号線１１を介して環境制御箱８に送信され、ク
リーンユニット制御装置２１はこの運転条件に従って、
各環境制御手段（１７〜２０）の運転条件を変更する。
なお、運転条件に係る信号は、装置用信号線３及び主信
号線２を介して生産システム１から送信されてくる信号
である。

【００４５】（へ）次に、ステップＳ０６において、製
造装置（４、５）による所定の処理／検査が終了したウ
ェハ１６を、ロードポート（６、７）を介して環境制御
箱８のポート内部に再び収納する。

【００４６】（ト）次に、ステップＳ０７において、環
境制御箱８を次の製造工程を構成する製造装置まで移動
し、この製造装置内にウェハ１６を搬入するまでの間、
ステップＳ０５で変更した運転条件に従って、環境制御
手段（１７〜２０）を動作させて環境制御箱８の内部の
環境を制御する。

【００４７】図２及び図３は、一連の製造工程における
環境制御箱８の具体的な運転条件の一例を示すフローチ
ャートである。図２及び図３において、左列は各製造工
程を示し、中列はその製造工程を実施するための製造装
置を示す。また、右列は、その製造装置内で所定の処理
／検査が行われている間に、変更される環境制御箱８の
運転条件を示す。即ち、右列は、製造装置による所定の
処理／検査が終了したウェハに適した環境を形成するた
めの、送風ファン２０の運転条件、微粒子（パーティク
ル）除去フィルター１８の運転条件、不純物除去フィル
ター１９の運転条件、水分除去器１７の運転条件を示
す。

【００４８】（１）まず、図２のステップＳ１１におい
て、生産システム１は、ロット投入直後の環境制御箱８
に対して、総ての環境制御手段（１７〜２０）を動作さ
せる信号を送信する。次に、ステップＳ１２において、
ウェハの洗浄処理を行っている間に、水分除去器１７を
停止する信号が送信され、環境制御箱８の水分除去器１
７の運転が停止される。これは、ウェハ洗浄後の水分除
去がプロセスの性能を向上させる上で効果を示さず、充
電池２２の消費エネルギーを節約して電力効率を高める
ためである。次に、ステップＳ１３及びステップＳ１４
において、ＬＰＣＶＤ装置及びレジスト塗布現像装置／
ステッパー装置を用いて、窒化シリコン膜（Ｓｉ_３Ｎ_４
膜）を堆積し、ＬＯＣＯＳ酸化膜を形成するためのリソ
グラフィーを行う。このときの運転条件はステップＳ１
２の洗浄工程と同一であるため、同一の信号が送信さ
れ、運転条件の変更はない。

【００４９】（２）次に、ステップＳ１５において、再
び洗浄処理を行う。この洗浄処理が終了したウェハは、
その次のゲート酸化膜を形成する工程までの間、自然酸
化膜の成長を抑制しなければならないため、低湿度の環
境に保持する必要がある。したがって、洗浄工程を実施
している間に、環境制御箱８に対して水分除去器１７を
動作させる信号が送信され、この信号に従って水分除去
器１７の運転を開始される。なお、湿度の低下により不
純物除去フィルター１９の性能が低下してしまうが、こ
こでは不純物除去よりも自然酸化膜成長の抑制が優先さ
れる。次に、ステップＳ１６において、拡散炉装置を用
いてゲート酸化膜を形成する。ゲート酸化膜形成工程を
実施している間に、環境制御箱８には水分除去器１７の
運転を停止する信号が送信され水分除去器１７の運転が
停止される。これにより、不純物除去フィルター１９の
動作に必要な湿度が確保される。

【００５０】（３）次に、ステップＳ１７のイオン注入
工程、ステップＳ１８の洗浄工程、ステップＳ１９のポ
リシリコン堆積工程、及びステップＳ２０のゲート電極
のリソグラフィ工程において、環境制御手段（１７〜２
０）の運転条件に変更はない。なお、ステップ１８のポ
リシリコン堆積工程の前の洗浄後は、有機物がウェハへ
吸着して堆積膜の品質が劣化するのを抑制するため、水
分除去器１７を停止して不純物除去フィルター１９の性
能を最大限に発揮させることが重要である。

【００５１】（４）次に、図３のステップＳ２１におい
て、ＲＩＥエッチング工程にてポリシリコン膜をエッチ
ングしてゲート電極パターンを形成する。このエッチン
グ工程後のウェハは、ＲＩＥのエッチングガスが残留し
た状態で環境制御箱８に収納される。このときに不純物
除去フィルター１９を動作させてしまうと、エッチング
ガスによって不純物除去フィルター１９が破瓜されてし
まうため、送風ファン２０の運転を停止する必要があ
る。したがって、ＲＩＥエッチング工程を実施している
間に、環境制御箱８に対して送風ファン２０の運転を停
止する信号が送信され、この信号に従って送風ファン２
０の運転が停止される。また同時に、微粒子除去フィル
ター１８及び不純物除去フィルター１９の運転を停止
し、水分除去器１７の運転を開始するする信号が環境制
御箱８に送信され、これらの信号に従って各環境制御手
段の運転が変更される。

【００５２】（５）次に、ステップＳ２２において、ヒ
素（Ａｓ）のイオン注入工程にて、ゲート電極をマスク
としてソース／ドレイン領域等の拡散領域を形成する。
ステップＳ２１においてウェハ上に残留したエッチング
ガスが、環境制御箱８の内壁に付着しており、この状態
で拡散領域の形成が終了したウェハを再び収納してしま
うと、内壁に付着したエッチングガスによるウェハの逆
汚染が発生する惧れがある。したがって、イオン注入工
程を実施している間に、環境制御箱８に対して送風ファ
ン２０の運転を開始させ、水分除去器１７の運転を停止
させる信号が送信され、この信号に従って送風ファン２
０の運転が開始され、水分除去器１７の運転が停止され
る。これにより、環境制御箱８内の湿度が上昇して不純
物フィルター１９の性能が向上する。送風ファン２０及
び不純物フィルター１９により、環境制御箱８の内壁に
付着したエッチングガスが除去されて、ウェハの逆汚染
を防止することができる。

【００５３】（６）次に、ステップＳ２３において、Ｐ
ＳＧ膜堆積工程にて、リン（Ｐ）がドープされた酸化シ
リコン膜（ＳｉＯ_２膜）がウェハ上に堆積される。ＰＳ
Ｇ膜を堆積した後のウェハからはリン（Ｐ）のアウトガ
スが発生するため、これを十分除去する必要がある。し
たがって、環境制御箱８に対して、水分除去器１７の運
転を停止して不純物除去フィルター１９の吸着効率を高
める運転条件が指示される。次に、ステップＳ２４にお
いて、ＰＳＧ膜のメルト工程を実施する。このメルト工
程を実施している間に、充電池２２の節約のために水分
除去器１７の運転を停止する信号が送信され、この信号
に従って水分除去器１７の運転が停止される。

【００５４】（７）次に、ステップＳ２５において、Ｐ
ＳＧ膜にコンタクトホールを形成して半導体基板を表出
させるコンタクトリソグラフィ工程を実施する。コンタ
クトホール形成後にコンタクトホールから露出した基板
の上に自然酸化膜が形成されてコンタクト抵抗が上昇す
る惧れがある。これを避けるため、コンタクトリソグラ
フィ工程の後のウェハは、低湿度状態の環境に保持する
必要がある。したがって、コンタクトリソグラフィ工程
を実施している間に、環境制御箱８に対して水分除去器
１７の運転を開始する信号が送信され、この信号に従っ
て水分除去器１７の運転が開始される。なお、湿度の低
下により不純物除去フィルター１９の性能が低下する
が、この工程においても不純物除去よりも水分除去が優
先される。

【００５５】（８）次に、ステップＳ２６〜Ｓ２７にお
いて、配線層を構成するＡｌ膜をスパッターする工程、
Ａｌをパターニングする工程、Ａｌ配線層の上にＰＳＧ
膜を堆積する工程を順次実施するが、この間の環境制御
箱８の運転条件は、ともに送風ファン２０、微粒子除去
フィルター１８、不純物除去フィルター１９を動作さ
せ、水分除去器１７の運転を停止している。これは、環
境制御箱８の内部の湿度を適度に保つことで不純物除去
フィルター１９の性能を十分に高める為である。

【００５６】図４は、図２に示した製造工程のフローチ
ャートに対応する製造装置と生産システム１との接続関
係を示している。生産システム１は、主信号線２及び装
置用信号線３を介して各製造装置に、環境制御箱８の運
転条件に係る信号を送信することができる。また、生産
システム１には、一連の製造工程を構成する各製造装置
と各運転条件とが１：１に対応した運転条件のフローデ
ータが、予め記憶されている。よって、作業者が各製造
工程において運転条件を指示したり、作業者に運転条件
の指示を仰いだりすることがなく、運転方法の誤作動が
防止され、信頼性の高い半導体装置を製造することがで
きる。なお、図４は生産システム１と製造装置とを接続
した信号線を経由して製造装置と対になったロードポー
トを介して環境制御箱８に信号を与えているものである
が、ロードポートを信号線でつないだＬＡＮを司るワー
クステーションから環境制御箱８に信号を与えても良い
し、製造装置を介さずに生産システム１とロードポート
ＬＡＮを直接接続しても良い。

【００５７】以上説明したように、本発明の実施の形態
によれば、環境制御箱８の運転条件に係る信号を各製造
装置のロードポート（６、７）を介して環境制御箱８に
送信し、環境制御箱８の各環境制御手段（１７〜２０）
の運転条件を変更することで、各製造装置の処理内容に
応じた環境を環境制御箱８の内部に形成することができ
る。したがって、１種類の環境制御箱を用いて、各製造
工程における最適環境でのウェハの移動及び保管が可能
となり、安価で高信頼性の半導体装置を製造することが
できる。

【００５８】（その他の実施の形態）上記のように、本
発明は、１つの実施の形態によって記載したが、この開
示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するもの
であると理解すべきではない。この開示から当業者には
様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかと
なろう。

【００５９】実施の形態においては、一連の製造工程と
環境制御箱８の各運転条件とが１：１に対応した運転条
件のフローデータを予め、生産システム１内に記憶さ
せ、各環境制御手段（１７〜２０）の運転条件は、各製
造装置においてロードポートを介して生産システム１か
ら指示されていたが、本発明はこれに限定されるもので
はない。運転条件のフローデータを予め、クリーンユニ
ット制御装置（ＣＰＵ）２１の記憶装置に記憶させてお
き、クリーンユニット制御装置２１から直接、各環境制
御手段（１７〜２０）へ運転条件を指示しても構わな
い。各製造工程において、運転条件に係る信号の送受信
が不要になる。また、作業者がその都度、運転条件を判
断したり、環境制御箱８にデータを入力する必要がない
ため、運転方法の誤運転が防止され、高信頼性の半導体
装置を製造することができる。

【００６０】また、生産システム１は、ロードポートが
充電池２２の充電残容量を測定するだけでなく、この充
電残容量と生産状況とに応じて、送風ファン２０及び水
分除去器１７の詳細な運転方法を環境制御箱８に信号と
して与えても構わない。即ち、生産システム１がデータ
ベースとして有する製造工程間の平均滞留時間などをも
考慮して、送風ファン２０の間欠運転若しくは低速運
転、水分除去器１７の間欠運転若しくは一部運転などの
省エネルギー運転方法が環境制御箱８に指示されても構
わない。充電池残容量と生産状況に応じて環境制御箱８
の運転条件を指示することができるため、環境制御箱８
の充電池２２の充電切れが起こりにくくなり、環境制御
が一切できなくなることが減少する。

【００６１】更に、クリーンユニット制御装置（ＣＰ
Ｕ）２１は、充電池２２の残容量を連続或いは定期的に
自己判断し、環境制御手段の運転条件を随時自ら見直す
機能を有していることが望ましい。生産状況などの生産
上の統計的誤差を吸収し、より確実に充電池２２の充電
切れを防止できる。

【００６２】更に、環境制御箱８に湿度センサーを組み
込み、ロードポート（６、７）上に環境制御箱８が載置
されている間に、環境制御箱８内の制御湿度を信号とし
てロードポート（６、７）へ出力することが望ましい。
環境制御箱８のＳＭＩＦポッド部１３及びＳＭＩＦポッ
ド下蓋１５はプラスティック材で製造されているため、
材料内部への保水特性があり、状況により環境制御箱８
内部へ水分を放出する性質がある。そのため、水分除去
手段１７の間欠運転や一部運転のような固定した運転で
は、環境制御箱８の事前の状態によりＳＭＩＦポッド部
１３及びＳＭＩＦポッド下蓋１５からの水分放出特性が
変わり、湿度を毎回同じ用に設定することができない。
湿度センサーを組み込み湿度を連続若しくは定期的に測
定することで、水分除去手段１７の運転方法を環境制御
箱８に内蔵されたＣＰＵ２１によりその都度変更し、常
に希望する湿度環境が得られる。

【００６３】更に、対象となるウェハの大きさは２００
ｍｍや３００ｍｍ、或いはこれ以外の大きさのウェハに
対しても、本発明を適用することができるのはいうまで
もない。また、ＬＳＩなどの半導体デバイスに限らず、
液晶基板の製造工程、或いはフォトマスク（レチクル）
の製造工程など、微細パターンを有し、クリーンルーム
などの清浄雰囲気において製造される電子デバイスに対
して本発明を適用できる。

【００６４】更に、製造される半導体装置の種類・特
性、或いは製造途中の検査工程における検査結果（歩留
り、故障特性など）、最終工程後の歩留り、信頼性評価
結果などを考慮して、各製造工程における環境制御手段
（１７〜２０）の運転条件を、随時変更しても構わな
い。検査結果や歩留りで、それ以降の生産ロットの環境
制御箱の運転方法を見直すことで、プロセスの微妙な変
化にも対応でき、常に高歩留りと高信頼性の半導体装置
の製造を行うことができる。

【００６５】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を包含するということを理解す
べきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な
特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定さ
れるものである。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造途中のウェハをその処理状態に最も適した環境にお
いて運搬或いは保管することで、安価で高歩留り且つ高
信頼性の半導体装置の製造方法を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方
法の主要な構成を示すフローチャートである。

【図２】一連の半導体製造工程における環境制御箱の具
体的な運転条件の一例を示すフローチャートである（そ
の１）。

【図３】一連の半導体製造工程における環境制御箱の具
体的な運転条件の一例を示すフローチャートである（そ
の２）。

【図４】図２に示したフローチャートに対応する製造装
置と生産システムとの接続関係を示すブロック図であ
る。

【図５】図５は、環境制御箱（ウェハ運搬容器）と一連
の製造工程を構成する各製造装置との配置関係を示す。
図５（ａ）は、製造装置（ドライエッチング装置）に対
してＳＭＩＦロードポートが外付けされた場合を示す。
図５（ｂ）は、製造装置（レジスト剥離装置）の一部に
ＳＭＩＦロードポートが組み込まれた場合を示す。

【図６】環境制御箱の構成の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１生産システム（ワークステーション）２主信号線３装置用信号線４ドライエッチング装置５レジスト剥離装置６外付け型ＳＭＩＦロードポート７組込型ＳＭＩＦロードポート８環境制御箱（ウェハ運搬容器）９装置信号線制御部１０信号／充電制御部１１環境制御箱用信号線１２充電用配線１３ＳＭＩＦポッド部１４クリーンユニット部１５ＳＭＩＦポッド下蓋１６（製造途中の仕掛かり）ウェハ１７水分除去器（水分除去手段）１８微粒子除去フィルター（微粒子除去手段）１９不純物除去フィルター（不純物除去手段）２０送風ファン２１クリーンユニット制御装置（ＣＰＵ）２２充電池２３タグ（表示部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3E096 AA06 BA16 BB04 CA02 CB03 DA30 DB07 DC01 FA02 FA03 GA03 GA04 5F031 CA02 CA05 CA07 DA08 EA14 EA16 FA03 JA01 JA45 JA49 MA15 MA21 NA03 NA04 NA07 PA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体装置の一連の製造工程を構成する
各製造装置の間のウェハの移動を、環境制御手段を有す
るウェハ運搬容器に当該ウェハを収納して行う半導体装
置の製造方法であって、各製造工程は、前記ウェハ運搬容器の蓋を自動開閉することができるロ
ードポートの上にウェハ運搬容器を載置する第１ステッ
プと、前記ウェハ運搬容器の内部に収納されたウェハを前記ロ
ードポートを介して前記製造装置内に搬入する第２ステ
ップと、前記ウェハに対して前記製造装置内で所定の処理或いは
検査が行われている間に、前記ウェハ運搬容器が有する
前記環境制御手段の運転条件を、前記製造装置の処理内
容或いは検査内容に応じたものに変更する第３ステップ
と、前記所定の処理或いは検査が終了した前記ウェハを、前
記ロードポートを介して前記ウェハ運搬容器の内部に再
び収納する第４ステップと、前記ウェハ運搬容器を次の製造工程を構成する製造装置
まで運搬或いは保管し、当該製造装置内にウェハを搬入
するまでの間、変更された前記運転条件に従って、前記
ウェハ運搬容器の内部の環境を制御する第５ステップと
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記環境制御手段は、水分除去手段或い
は不純物除去手段のうち少なくとも一方と、微粒子除去
手段と、送風ファンとからなることを特徴とする請求項
１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記ウェハに対して前記製造装置内で所
定の処理／検査が行われている間、前記ウェハ運搬容器
の内部に清浄空気を循環させて、前記ウェハ運搬容器の
内部の残留ガスを除去するステップを更に有することを
特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項４】前記ロードポートの上に前記ウェハ運搬
容器が載置されている間に、前記ウェハ運搬容器が有す
る充電池を充電するステップを更に有することを特徴と
する請求項１乃至３何れか１記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項５】一連の製造工程と前記環境制御箱の各運
転条件とが１：１に対応した前記運転条件のフローデー
タを予め、生産システム内に記憶させ、前記環境制御手
段の運転条件は、各製造装置において前記ロードポート
を介して生産システムから指示されることを特徴とする
請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】前記環境制御箱が有する表示部に、前記
環境制御手段の運転条件、前記環境制御箱の内部の状
態、現在行っている製造工程及び次に行うべき製造工程
を表示することを特徴とする請求項１記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項７】前記微粒子除去手段は、不織布フィルタ
ー、或いはテフロン（登録商標）若しくはポリエチレン
フィルターなどの膜系フィルターで構成されたＨＥＰＡ
（High Efficiency Paticular Air）フィルター若しく
はＵＬＰＡ（Ultra Low Penetration Air）フィルター
を使用することを特徴とする請求項２記載の半導体装置
の製造方法。
【請求項８】前記不純物除去手段は、ケミカルフィル
ター或いは活性炭フィルターを用いることを特徴とする
請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】前記水分除去手段は、不活性ガス若しく
は乾燥空気を前記ウェハ運搬容器へ充填する機能、若し
くは高分子個体電解膜を用いた当該ウェハ運搬容器内水
分を分解する機能を有することを特徴とする請求項２記
載の半導体装置の製造方法。