JP2004023032A

JP2004023032A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JP2004023032A
Application number: JP2002179611A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Nakagawa; 中川　直之; Satoyuki Matsuda; 松田　智行
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2002-06-20
Publication date: 2004-01-22

Abstract

【課題】占有床面積を抑制しつつ高清浄処理可能な半導体製造装置の提供。
【解決手段】ウエハＷを処理する処理室１４と、処理室１４に隣接して設けられたロードロック方式の待機室４と、待機室４の上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とを備え、待機室４とバッファ室３３との隔壁にはウエハＷ群を一時的に保持する仮置き台４３が昇降する仮置き台昇降口３５が開設され、仮置き台４３を昇降させる仮置き台エレベータ３９は仮置き台昇降口３５を開閉するシールフランジ４２をも昇降させるように構成されている。
【効果】仮置き台のバッファ室上昇時に昇降口をシールフランジで閉じて待機室の気密を維持し仮置き台の待機室下降時にシールフランジは昇降口を開くが、バッファ室のロードロック維持で待機室の気密を維持し、ウエハの自然酸化膜形成を防止する。バッファ室の待機室上への配置で占有床面積を抑制する。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置、特に、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）の半導体製造装置に関し、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。）に各種の熱処理（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】
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半導体製造装置が開発されている。
【０００３】
従来のこの種の半導体製造装置として、日本国特許庁特許公報特開平６−１２０１５９号に記載されたロードロック式縦型ＣＶＤ・拡散装置がある。このロードロック式縦型ＣＶＤ・拡散装置は、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　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ）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ＣＶＤ・拡散装置においては、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ＣＶＤ・拡散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半導体製造装置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半導体製造装置は、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、この待機室の上に隣接して設けられたロードロック方式のバッファ室とを備えており、前記待機室と前記バッファ室との隔壁には前記基板を一時的に保持する仮置き台が昇降する仮置き台昇降口が開設されており、前記仮置き台を昇降させる仮置き台エレベータは前記仮置き台昇降口を開閉するシールフランジをも昇降させるように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
前記した手段において、仮置き台がバッファ室に上昇している時には仮置き台昇降口はシールフランジによって閉じられた状態となるため、バッファ室が大気圧雰囲気になっても待機室は気密雰囲気を維持することができる。他方、仮置き台が待機室に下降している時には仮置き台昇降口はシールフランジによって開放した状態になるが、バッファ室のロードロックを維持することにより、待機室は気密雰囲気を維持することができる。つまり、待機室は気密雰囲気を常に維持することができるため、基板に自然酸化膜が形成されるのを確実に防止することができる。一方、バッファ室は待機室の上に配置されているため、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】
図１〜図４に示されているように、本実施の形態において、本発明に係る半導体製造装置は、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熱処理工程に使用されるバッチ式縦形熱処理装置（ｆｕｒｎａｃｅ　。以下、熱処理装置という。）として構成されており、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。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５４側が前側、その反対側であるヒータユニット１３側が後側、ポッド棚５６側が左側、その反対側である筐体３２側が右側とする。
【００１１】
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の前側部分における天井壁には仮置き台昇降口６が開設されており、仮置き台昇降口６の口径は後記する仮置き台の外径よりも大きく設定されている。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（Ｎ_２　ガス等）を供給する不活性ガス供給管７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２４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。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）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　ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅａｓｓｅｍｂｌｙ　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の天井壁における仮置き台昇降口６の上には、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（Ｎ_２　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には仮置き台昇降口３５が仮置き台昇降口６と同心円に開設されており、この仮置き台昇降口３５は後記するシールフランジ４２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の後側壁にはウエハ搬入搬出口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】
負圧移載室５の下のバッファ室筐体３２に対向する場所には仮置き台エレベータ３９が設置されている。仮置き台エレベータ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は負圧移載室５の低壁を貫通して負圧移載室５の内部に挿入されており、支柱４１の上端には前記した仮置き台昇降口３５を開閉するシールフランジ４２が水平に固定されている。負圧移載室５の低壁とシールフランジ４２との間には、負圧移載室５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３８が介設されている。シールフランジ４２の上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５７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５４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５４、前後のポッド棚５５、５６およびポッドオープナ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の仮置き台昇降口３５はシールフランジ４２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の仮置き台昇降口３５はシールフランジ４２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のウエハ搬入搬出口３６がゲート３７によって閉じられ、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、図７に示されているように、仮置き台４３が負圧移載室５の定位置まで仮置き台エレベータ３９によって下降される。この仮置き台４３の下降に伴って、仮置き台昇降口３５がシールフランジ４２によって開かれる。このシールフランジ４２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とをシールフランジ４２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、仮置き台４３が仮置き台エレベータ３９によって上昇され、バッファ室３３の仮置き台昇降口３５がシールフランジ４２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３０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１１はシャッタ１２によって開けられる。このシャッタ１２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。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１４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の仮置き台昇降口３５はシールフランジ４２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のウエハ搬入搬出口３６がゲート３７によって閉じられ、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、仮置き台４３が負圧移載室５の定位置までエレベータ３９によって下降され、仮置き台昇降口３５がシールフランジ４２によって開かれる。このシールフランジ４２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ピックアップして負圧移載室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、仮置き台４３が仮置き台エレベータ３９によって上昇され、バッファ室３３の仮置き台昇降口３５がシールフランジ４２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３３の仮置き台４３からボート１９への搬送が終了し、仮置き台昇降口３５がシールフランジ４２によって閉じられた後に可能となる。すなわち、仮置き台昇降口３５がシールフランジ４２によって閉じられた後には、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が閉鎖された後には、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７により不活性ガス（例えばＮ_２　）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。なお、前述においては、ボート１９上において処理済みのウエハＷを冷却するものとしたが、仮置き台４３に処理済みのウエハＷを移替え、バッファ室３３に不活性ガス供給管３４Ａから不活性ガスを供給し、冷却するようにすれば、待機室４および負圧移載室５には不活性ガス供給管７により不活性ガスを供給しなくてよくなり、待機室４および負圧移載室５は真空雰囲気を常時保つことができることになる。このことにより、バッファ室に比べ大容積である待機室４および負圧移載室５の再減圧を行わなくてよいので、スループットの向上につながる。
【００４６】
次いで、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、負圧移載室５の定位置に下降された仮置き台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、仮置き台４３が仮置き台エレベータ３９によって上昇され、バッファ室３３の仮置き台昇降口３５がシールフランジ４２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、仮置き台４３が仮置き台エレベータ３９によって上昇され、仮置き台昇降口３５がシールフランジ４２によって閉じられる。続いて、バッファ室３３には不活性ガス（例えば、Ｎ_２　）がバッファ室筐体３２の上部に接続された不活性ガス供給管３４Ａにより供給され、処理済ウエハが冷却される。その後、バッファ室３３のロードロックが解除され、バッファ室３３のウエハ搬入搬出口３６がゲート３７によって開かれる。次いで、正圧移載室４８の第二ウエハ移載装置４６はウエハ搬入搬出口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、この後に仮置き台昇降口３５をシールフランジ４２によって閉じた後であれば、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（ウエハローディングおよびウエハアンローディング）ステップは大気圧下で実施することができ、また、処理室と待機室との間のウエハの搬入搬出（ボートローディングおよびボートアンローディング）ステップ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）　負圧移載室の上にロードロック方式のバッファ室を配置し、負圧移載室の上のバッファ室の横に第二ウエハ移載装置を配置することにより、バッファ室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）　仮置き台エレベータはウエハを一時的に保持する仮置き台をバッファ室と負圧移載室との間で昇降させるように構成するとともに、バッファ室と負圧移載室との隔壁に開設された仮置き台昇降口を下から当接して閉塞するシールフランジを昇降させるように構成することにより、ロードロック方式の負圧移載室とロードロック方式のバッファ室との隔離バルブをシールフランジおよび仮置き台エレベータによって構成することができるため、構造を簡単化することができるとともに、隔離バルブを横向き（水平方向）に設置する場合に比べて熱処理装置の奥行寸法を短く設定することができる。
【００６０】
４）　負圧移載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負圧移載室から隔離することにより、仮置き台エレベータによる負圧移載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】
図８は本発明の他の実施の形態である熱処理装置を示す平面断面図である。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
本発明に係る半導体製造装置は、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。
【００６８】
【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】主要部の側面断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態である熱処理装置を示す平面断面図である。
【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（半導体製造装置）、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…仮置き台昇降口、７…不活性ガス供給管、８…排気管、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、３４Ａ…不活性ガス供給管、３５…仮置き台昇降口、３６…ウエハ搬入搬出口、３７…ゲート、３８…ベローズ、３９…エレベータ、４０…支持アーム、４１…支柱、４２…シールフランジ、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、５７…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、６３…モータ、６４…ポッドエレベータ、６５…ハンドリング装置。

Claims

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、この待機室の上に隣接して設けられたロードロック方式のバッファ室とを備えており、前記待機室と前記バッファ室との隔壁には前記基板を一時的に保持する仮置き台が昇降する仮置き台昇降口が開設されており、前記仮置き台を昇降させる仮置き台エレベータは前記仮置き台昇降口を開閉するシールフランジをも昇降させるように構成されていることを特徴とする半導体製造装置。