JP2003297897A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】装置内の雰囲気ガスによる半導体基板への悪影
響を抑制する。 【解決手段】処理すべき半導体基板（２）が搭載された
キャリア（３）を、バッファ棚（１）からキャリアロー
ダ（４）を経て移載棚（５）に移した時点で、キャリア
（３）の蓋を開き、キャリア（３）内の半導体基板
（２）について半導体基板の検知を行ってスロットマッ
プを検知し、処理装置（７）のボート（８）へ移載棚
（５）から半導体基板（２）を送って所定の処理を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置に関
し、詳しくは、処理すべき半導体基板に対する、装置内
の雰囲気ガスによる影響を、効果的に防止しながら前記
半導体基板の移載と処理を行うことができる半導体製造
装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】バッチ処理方式の半導体製造装置におい
ては、処理すべき半導体基板を酸化炉など処理装置内に
搬入するためには、半導体基板をキャリアから収納容器
（本明細書ではボートと記す）内に移し、このボートを
前記処理装置内に配置することが必要である。 【０００３】従来の半導体製造装置における半導体基板
の搬送および処理について、図３を用いて説明する。図
３（１）に示したように、キャリア３を収納するバッフ
ァ棚１に置かれたキャリア３を、キャリア３を搬送する
ためのローダであるキャリアローダ４上に取り出した
後、図３（２）に示したように、移載棚５の上に移す。
この移載棚５は、キャリアローダ４から移載されたキャ
リア３内の半導体基板２を、ボート８内に移動するため
に設けられた棚である。 【０００４】次に、図３（３）に示したように、半導体
基板２を移動するためのハンドラである移載機６を用い
て、前記移載棚５の上のキャリア３内から、半導体基板
２を処理装置７のボート８内に移すとともに、バッファ
棚１上に置かれた第２のキャリア３´を、キャリアロー
ダ４の上に取り出す。さらに、図３（４）に示したよう
に、移載棚５からボート８内への、移載機６による前記
半導体基板２のボート８への移動を続けるとともに、前
記第２のキャリア３´を、キャリアローダ４の上から前
記移載棚５の他の部分（図３（４）では下の部分）へ移
す。 【０００５】ボート８への半導体基板２の移動を終えた
キャリア３は、図３（５）、（６）に示したように、キ
ャリアローダ４上に戻り、さらにバッファ棚１に戻され
る。この間、前記第２のキャリア３´内の半導体基板２
は、移載機６によってボート８内に移されている。 【０００６】すなわち、キャリア３内の半導体基板２を
移載機６によってボート８内に送るとともに、空になっ
たキャリア３を再びバッファ棚１上に戻し、さらに次の
キャリア３を移載棚５に運び込む。このような工程が繰
り返し行われる。 【０００７】前記のように、バッファ棚１と移載棚５の
間のキャリア３の移動を行いながら、移載機６を用いて
移載棚５とボート８の間における半導体基板２の移動を
行うために、図４に示した制御データが半導体基板の移
動制御を開始する前に作成され、この制御データを用い
て、バッファ棚１と移載棚５の間におけるキャリア３の
移動、および移載棚５上のキャリア３とボート８の間に
おける半導体基板２の移動が制御される。キャリア３内
のスロットに空きが存在する場合は、代わりに補充用の
ダミー基板をボートに移載することがあり、図４はこの
ような場合を示す。 【０００８】図４において、図４（１）は半導体基板チ
ャージ（半導体基板をキャリアからボート内に移す）
時、図４（２）は半導体基板ディスチャージ(半導体基
板をボートからキャリアへ取り出す)時のデータの内容
を、それぞれ示す。 【０００９】半導体基板の移載は上段から下段に向けて
順次行われる。半導体基板チャージ時は、図４（１）に
示したように、まず、Ｐ１キャリアの半導体基板をボー
トのスロットに移し、以下、Ｆ１キャリア、Ｐ２キャリ
ア………と、順次、下段に向けて各キャリアからボート
への半導体基板の移載が、連続して行われる。 【００１０】半導体基板をボートからキャリアへ戻す半
導体基板ディスチャージの際における半導体基板移載の
順序は、図４（２）から明らかなように、図４（１）に
示した半導体基板チャージの場合とは逆であり、半導体
基板チャージの場合には最後に行われたＦ２キャリアの
移載が、半導体基板ディスチャージの場合は最初に行わ
れ、半導体基板チャージの際には最初に行われたＰ１キ
ャリアの移載が、半導体基板ディスチャージの場合は最
後に行われる。 【００１１】このような半導体基板の移載順序の反転と
ともに、ディスチャージの際におけるキャリアの搬入お
よび搬出順序も、チャージの場合とは逆になり、さらに
各半導体基板の移動方向も反転する。 【００１２】図４（１）に示した半導体基板チャージ動
作時における、データ内容を下記に示す。すなわち、半
導体基板移載の順序とは、どのキャリアのどのスロット
の半導体基板を、ボートのどのスロットへ移動させるか
という順序を示す。また、たとえばＰ１キャリア、Ｆ１
キャリアなどは、移動元対象であるキャリアを示す。
、などは移動元であるキャリアの基準スロット番号
であり、その番号のスロット以降の半導体基板が移載の
対象になることを示す。矢印→の次のボートは、半導体
基板の移載先対象が反応容器のボートであることを示
し、ボートの次に記されている（Ａ）や（Ｍ）などの記
号は、移動先基準スロット番号であって、ボートのどの
スロットに半導体基板を移すかを示している。 【００１３】したがって、たとえば図４（１）の最上欄
における、Ｐ１キャリア→ボート（Ａ）は、Ｐ１キャ
リアのスロットの半導体基板を、ボートのスロット
（Ａ）に移すことを意味しており、他も同様である。 【００１４】同様に、半導体基板ディスチャージ時を示
す図４（２）における、たとえばボート（Ｈ）→Ｆ２キ
ャリアは、ボートのスロット（Ｈ）の半導体基板を、
Ｆ２キャリアのスロットに戻すことを意味する。 【００１５】図４（１）において、搬入順序とは、キャ
リアをバッファ棚から移載棚へ移す順序とタイミングを
制御するための情報であり、これを構成するデータの内
容は、移動対象とするバッファ棚上のキャリアと、キャ
リアの移動先である移載棚においてキャリアを載置する
位置を、それぞれ示す情報である。 【００１６】また、搬出順序とは、キャリアを移載棚か
らバッファ棚へ戻す順序とタイミングを制御させるため
の情報であって、構成データの内容は、移動対象とする
移載棚上のキャリアと、移動先であるバッファ棚におい
てキャリアを載置するスロットの位置である。 【００１７】上記順序で、キャリアからボートへの半導
体基板の移動を順次行うためには、下記のように、処理
すべき半導体基板が搭載されたキャリアを、搬入順序に
従ってバッファ棚から移載棚に移載し、ボートへの半導
体基板の取り出しが終ったキャリアは、搬出順序に従っ
て移載棚からバッファ棚へ戻す必要がある。 【００１８】すなわち、図５に示したように、製品キャ
リア（Ｐ１）のスロット、、にある半導体基板
を、ボートのスロット（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）へそれぞ
れ移した後、補充キャリアＦ１のスロットにある半導
体基板をボート（Ｄ）へ移し、以下、同様の工程を矢印
１０で示した方向で順次行う。 【００１９】このような制御を行うためには、たとえば
製品キャリア（Ｐ１）のスロットからの半導体基板を
ボートのスロット（Ａ）へ移動するには、それに先立っ
て、製品キャリア（Ｐ１）を移載棚上に配置しておくこ
とが必要である。同様に、補充キャリア（Ｆ１）のスロ
ットからボートのスロット（Ｄ）へ半導体基板を移動
するに先立って、補充キャリア（Ｆ１）を移載棚上に配
置しておかねばならない。 【００２０】このような従来の装置では、図４（１）に
示したように、全キャリアからの半導体基板のボートへ
の移載が、すべて連続して行なわれる。そのため、半導
体基板の移載を行う際に使用される、全キャリアの半導
体基板の移動のためのパラメータを、一括して作成する
必要があり、全キャリアにおける半導体基板の有無に関
する情報が、移載開始の時点で必要であった。 【００２１】したがって、従来は、バッファ棚からキャ
リアを引出して、キャリア内の半導体基板をボートに移
載する制御を開始するに先立って、全キャリアの各スロ
ットにおける半導体基板の有無を示す情報（このような
情報をスロットマップ情報と呼ぶ）が明確になっている
ことが不可欠であり、そのため、従来の半導体製造装置
においては、キャリアをバッファ棚内に取り込む際に、
全キャリアの各スロットにおける半導体基板の有無をセ
ンサを用いて検知し、得られたスロットマップ情報に従
って、キャリアからボートへの半導体基板移載の制御を
行っていた。 【００２２】すなわち、図３（１）に示したバッファ棚
１からのキャリア３の前記移動工程に先立って、外部か
らキャリアを受け取るための台であるキャリア載置台
９、キャリア搬送機（図示されていない）および移載棚
（図示されていない）を用いてキャリア３をバッファ棚
１内に搬入する。従来の半導体製造装置においては、こ
のようにしてキャリアをバッファ棚１内に搬入する際
に、前記図示されていない移載棚において、キャリアの
各スロットにおける半導体基板の有無が、光学的な基板
センサを用いて検知され、スロットマップの検知が行わ
れていた。 【００２３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
においては、キャリアをバッファ棚に搬入する際に、ス
ロットマップ情報の検知が基板センサを用いて行われる
ので、ＦＯＵＰ(Front Opening Unified POD）などの密
閉キャリアが使用された場合は、これら密閉キャリアの
蓋を、スロットマップを検知するために開く必要があ
る。蓋を開く以前のキャリア内は、真空若しくは不活性
ガス雰囲気に保たれているので、キャリア内の半導体基
板が酸化など悪影響を受ける恐れはない。しかし、スロ
ットマップ情報を検知するために、キャリアの蓋を開く
と、装置内の雰囲気ガス（空気など）がキャリア内に入
り込み、キャリア内の半導体基板が雰囲気ガスにさらさ
れてしまう。スロットマップの検知終了後、キャリアの
蓋は閉じられ、バッファ棚１へ移送されるが、前記雰囲
気ガスはそのままキャリア内に残るから、キャリア内の
半導体基板と雰囲気ガスとの接触もそのまま続く。しか
も、バッファ棚に搬入されたキャリアは、半導体基板の
ボート内への搬入処理に供されるまでは、そのままバッ
ファ棚上に置かれるから、キャリア内の半導体基板は長
時間にわたって雰囲気ガスと接触することになり、処理
装置内のガスによる影響は極めて大きかった。 【００２４】本発明の目的は、従来の半導体製造装置の
有する前記問題を解決し、装置内の雰囲気ガスのキャリ
ア内への入り込みを抑制して、前記雰囲気ガスによるキ
ャリア内の半導体基板への影響を効果的に防止し、処理
装置のボートへ半導体基板を移載することができる半導
体製造装置を提供することである。 【００２５】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の半導体製造装置は、半導体基板が収納された
キャリアを載置するバッファ棚と、当該バッファ棚から
移載された前記キャリアを載置する移載棚と、当該移載
棚と前記バッファ棚との間で前記キャリアの移動を行う
キャリアローダと、前記半導体基板に所定の処理を行う
処理装置と、当該処理装置内に前記半導体基板を収納す
るボートと、当該ボートと前記移載棚の間で前記半導体
基板の移動を行う移載機と、前記バッファ棚からキャリ
アローダを経て移載された前記キャリアの半導体基板検
知を前記移載棚において行う検知器を具備することを特
徴とする半導体製造装置である。 【００２６】すなわち、本発明の半導体製造装置におい
ては、バッファ棚上のキャリアを、キャリアローダを経
て移載棚へ移し、この移載棚上のキャリアから半導体基
板をボート内へ搬入する点は、前記従来の場合と共通し
ている。 【００２７】しかし、前記従来技術では、キャリアから
ボートへの半導体基板の移載を制御するために、バッフ
ァ棚からのキャリアの搬送を開始する以前、すなわち、
キャリアをバッファ棚に搬入する際に、キャリアの半導
体基板検知を行って、全キャリア内の各スロットにおけ
る半導体基板の有無の状態を示すスロットマップ情報を
検知していた。 【００２８】一方、本発明においては、キャリアのスロ
ットマップ情報の検知を、キャリアをバッファ棚に搬入
する際に行うのではなく、各キャリアをバッファ棚から
キャリアローダを経て移載棚上に移した後に、移載棚に
おいて各キャリアごとに行われる。そのため、キャリア
が移載棚ヘ移されて半導体基板の検知が行なわれるまで
は、キャリアの蓋が開かれることはなく、バッファ棚に
載置されている間も、キャリア内は真空もしくは不活性
ガス雰囲気に保たれる。その結果、前記従来の場合にく
らべて、半導体基板が前記雰囲気ガスと接触する時間は
はるかに短くなって、雰囲気ガスによる半導体基板への
影響は著しく低減される。 【００２９】すなわち、本発明においては、まず、図１
（１）に示したように、半導体基板２が収納されている
キャリア３を、バッファ棚１からキャリアローダ４上へ
移す。次に、図１（２）に示したように、前記キャリア
３をキャリアローダ４から移載棚５へ移す。移載棚５に
移されたキャリア３について、キャリア（３）の蓋を開
き、半導体基板の検知を行って、各スロットにおける半
導体基板の有無を示すスロットマップ情報が検知され
る。 【００３０】この際、キャリア内に空きスロットが存在
し、補充ダミー基板（製品半導体基板が無いスロットが
存在した場合に、製品半導体基板の代わりに移載される
半導体基板）が必要であることが、スロットマップ情報
の検知によって明らかになった場合は、図１（３）に示
したように、移載機６を用いて、移載棚５上のキャリア
３から半導体基板２を反応装置７のボート８へ移すとと
もに、補充ダミー基板が搭載されている補充ダミーキャ
リアを、第２のキャリア３´として、バッファ棚１から
キャリアローダ４上へ移す。 【００３１】次に、図１（４）に示したように、移載棚
５上のキャリア３からボート８への半導体基板２の移送
を続けながら、前記補充ダミーキャリアである第２のキ
ャリア３´をキャリアローダ４から移載棚５の他の部分
へ移す。さらに、図１（５）および図１（６）に示した
ように、前記第２のキャリア３´からの補充ダミー基板
を移載機６によってボート８ヘ移すとともに、ボート８
への半導体基板２の移送が終了した前記キャリア３を、
キャリアローダ４を経てバッファ棚１に戻す。 【００３２】このような工程を繰り返すことによって、
バッファ棚１の上に置かれたキャリア３内の半導体基板
２は、キャリア３から順次ボート８内に移されて、処理
装置７によって所定の処理に供される。半導体基板２の
ボート８への搬送が終ったキャリア３は、順次バッファ
棚１に戻される。前記補充ダミーキャリアである第２の
キャリア３´も同じである。 【００３３】前記のように、本発明においては、各キャ
リア３のスロットマップ情報は、キャリア３がバッファ
棚１に移される際ではなく、キャリア３内の半導体基板
２をボート８へ移すために、キャリア２を移載棚５に移
載し後に、移載棚５において検知される。これによっ
て、キャリア３の蓋を開けてから半導体基板２をボート
８内に移載するまでの時間は、前記従来の場合よりもは
るかに短かくなり、そのため、装置内の雰囲気ガスによ
る半導体基板２への影響は著しく減少する。 【００３４】 【発明の実施の形態】本発明において、前記スロットマ
ップ情報の検知には、発光ダイオードと光検知器を用い
た周知の透過型フォトセンサを、検知器として移載棚５
に取り付けて使用する。すなわち、発光ダイオードから
の光を移載棚５の上のキャリア３に照射すると、半導体
基板が存在するスロットでは照射された光が半導体基板
によって遮断され、半導体基板が存在しないスロットで
は、光は遮断されることなしに直進する。したがって、
直進する光の有無を光検知器によって順次検知すること
によって、キャリア３の各スロットにおける半導体基板
２の有無は容易に検知され、スロットマップ情報は容易
に検知される。 【００３５】半導体基板移載の途中で、製品半導体基板
またはテスト半導体基板補充用のダミー基板が不足する
ことが明らかになった場合は、それまでにボートに移載
された全半導体基板は、もとのキャリアに自動的に回収
される。 【００３６】本発明における、半導体基板のチャージ時
およびディスチャージ時における、半導体基板の移載順
序およびキャリアの搬入と搬出の順序を制御するための
データの作成方法を、図２を用いて説明する。前記図４
の場合と同様に、図２（１）は半導体基板チャージ時、
図２（２）は、半導体基板ディスチャージ時における移
載の順序をそれぞれ示す。また、図２において記されて
いる、例えばＰ１キャリアやボート（Ａ）などの用語
の意味も、図４の場合と同じである。 【００３７】図２（１）から明らかなように、本発明に
おいては、半導体基板チャージ時におけるキャリアから
ボートへの半導体基板の移載は、各製品キャリアごとに
分割して行われる。すべての製品キャリアとダミーキャ
リアからボートへの半導体基板の移載を、連続して行っ
た前記従来の場合とは著しく異っている。 【００３８】すなわち、前記図４（１）に示した従来の
場合は、Ｐ１キャリア以降のすべてのキャリアからボ
ートへの半導体基板の移載は、すべて連続して行われ
る。 【００３９】しかし、図２（１）に示した本発明では、
キャリアからボートへの半導体基板の移載は、Ｐ１キャ
リア、Ｐ２キャリアおよびＰ３キャリアごとにそれぞれ
独立して行われ、各キャリアからボートへの半導体基板
の移載に先立って、各キャリアについてのスロットマッ
プの検知が、移載棚においてそれぞれ行われる。 【００４０】たとえば、移載棚にＰ１キャリアが移され
ると、まず、Ｐ１キャリアのスロットマップが検知さ
れ、さらにＰ１キャリアからボートへの半導体基板の移
載が行われた後、補充ダミーキャリアであるＦ１キャリ
アからボートへの補充ダミー半導体基板の移載が行われ
る。 【００４１】次に、Ｐ２キャリアからボートへの半導体
基板の搬入が行われる。すなわち、前記Ｐ１キャリアの
場合と同様に、キャリアローダから移載棚にＰ２キャリ
アが移されると、Ｐ２キャリアのスロットマップが検知
され、さらにＰ２キャリアからボートへの半導体基板の
移載、および補充ダミーキャリアであるＦ１およびＦ２
キャリアから、ボートへの半導体基板の移載が行われ
る。 【００４２】以下、Ｐ３キャリアについても、スロット
マップの検知とボートへの半導体基板および補充ダミー
基板の搬入が、Ｐ１およびＰ２キャリアの場合と同様に
行われる。 【００４３】このように、スロットマップの検知が、移
載棚上において各製品キャリアごとに行われるため、各
キャリアが移載棚５に到達するまでは、キャリアの蓋が
開くことはなく、その間、キャリア内は真空若しくは不
活性雰囲気に保たれるので、装置内の雰囲気ガスによる
半導体基板への悪影響は効果的に抑制される。 【００４４】製品キャリアおよび製品キャリアが無い場
合の補充用の補充ダミーキャリアは、対象とする一つの
製品キャリア内の半導体基板移動が完了した時点で、基
本的にはもとのバッファ棚へ移される。ただし、次の製
品キャリアのスロットマップの検知を行うまでは、補充
ダミーキャリアを移載棚に留まらせておくことも、装置
パラメータを適宜設定することによって可能である。 【００４５】最終製品キャリアまで補充ダミーキャリア
を使用しない場合は、最終製品キャリアからボートへの
半導体基板の移送が完了した時点で、補充ダミーキャリ
アは移載棚から元のバッファ棚へ戻される。 【００４６】前記従来の装置では、図４に示したよう
に、半導体基板ディスチャージの際は、半導体基板チャ
ージの際のキャリアの移載順序をそのまま逆にして行っ
ていた。しかし、本発明における半導体基板チャージ
は、図２（１）に示したように、キャリアからボートへ
の半導体基板の移載動作が、各製品キャリアごとに終了
する形になっているため、単にそのまま逆にしたので
は、無駄な補充ダミーキャリアの移動が発生する。 【００４７】そのため、図２（２）に示したように、本
発明においては、ディスチャージの際は、図２（１）に
示した半導体基板チャージの移載順序をそのまま逆にし
て、各キャリアごとに分割して行うのではなく、図４
（２）に示した従来の場合と同様に、ボートから各キャ
リアへの半導体基板の移動動作を連続して行った。これ
により、無駄なキャリア移動制御を防止することができ
た。 【００４８】半導体基板ディスチャージ時における各半
導体基板の移載順序および移動方向は、半導体基板チャ
ージの場合とは逆になり、前記半導体基板の移載順序が
逆になるにともなって、半導体基板の搬入および搬出順
序も逆になる。 【００４９】製品半導体基板が不足した場合、不足した
製品半導体基板を補充するのに必要な補充ダミー基板の
枚数は、製品キャリアのスロットマップ情報が得られる
まではわからない。そのため、前記半導体基板移動を行
なう際に、製品キャリアのスロットマップ情報が得られ
た時点で、補充ダミー基板の不足が判明する場合があ
る。この場合は、スロットマップ情報を取得した製品キ
ャリアからボートへの半導体基板の移動を行わずに、そ
れまでにこの製品キャリアからボートに搬入された全半
導体基板を、無条件で元の製品キャリアに回収（ディス
チャージ）する。 【００５０】処理装置における処理によって、半導体基
板上に形成された膜の膜厚などを測定するためのテスト
半導体基板を移載する場合も、前記と同じ移載方法を用
いる。テスト半導体基板を移載する際においても、製品
半導体基板と同様に補充ダミー基板によって置き換える
場合が存在するが、この場合の半導体基板移動制御は、
製品半導体基板のときと同じである。 【００５１】前記テスト半導体基板もしくは均熱長確保
用ダミー基板（ボートの上下の両端部にあらかじめ移載
しておくダミー基板）を移載する場合も、前記と同様の
移載方法によって行なうことができる。ただし、この場
合のダミー基板は、ボートへの移載に繰り返し使用され
る場合があるため、一旦スロットマップ情報を検知した
キャリア内の半導体基板の移載を行う場合は、キャリア
を移載棚に移した際にはスロットマップの読み取りは行
わずに、従来技術の場合と同様に、あらかじめ取得済の
スロットマップ情報を利用してチャージデータを検知す
る。 【００５２】 【発明の効果】前記説明から明らかなように、本発明に
よれば、キャリアのスロットマップ検知が、キャリアを
バッファ棚からキャリアローダを経て移載棚に移した
後、移載棚において行なわれる。そのため、キャリアを
バッファ棚に移す際に、スロットマップの検知を行って
いた従来の場合よりも、半導体基板が装置内の雰囲気ガ
スにさらされる時間がはるかに短くなり、自然酸化膜の
発生など、好ましくない影響を極めて効果的に抑制する
ことができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明におけるキャリアおよび半導体基板の移
載を示す図。 【図２】本発明における半導体基板の移載順序を説明す
るための図。 【図３】従来の装置におけるキャリアおよび半導体基板
の移載を示す図。 【図４】従来の装置における半導体基板の移載順序を説
明するための図。 【図５】従来の装置における半導体基板の移載を説明す
るための図。 【符号の説明】 １…バッファ棚、２…半導体基板、３…キャリア、３´
…第２のキャリア、４…キャリアローダ、５…移載棚、
６…移載機、７…処理装置、８…ボート、９…キャリア
載置台、１０…矢印。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F031 CA02 CA11 DA01 DA08 DA17 EA14 FA01 FA03 FA07 FA09 FA11 FA12 GA45 JA02 JA22 MA02 MA03 MA06 NA01 NA07 PA02 PA23 5F045 DP19 DQ05 EN05

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】半導体基板が収納されたキャリアを載置す
   るバッファ棚と、当該バッファ棚から移載された前記キ
   ャリアを載置する移載棚と、当該移載棚と前記バッファ
   棚との間で前記キャリアの移動を行うキャリアローダ
   と、前記半導体基板に所定の処理を行う処理装置と、当
   該処理装置内に前記半導体基板を収納するボートと、当
   該ボートと前記移載棚の間で前記半導体基板の移動を行
   う移載機と、前記バッファ棚からキャリアローダを経て
   移載された前記キャリアの半導体基板検知を前記移載棚
   において行う検知器を具備することを特徴とする半導体
   製造装置。