JP2004119888A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】待機室を循環する窒素ガスの温度の上昇を防止する。
【解決手段】ウエハ１を処理処する理室２３と、ウエハ１を保持して処理室２３に搬入するボート２１と、ボート２１が処理室２３への搬入に待機する待機室１６と、待機室１６に窒素ガス３０を循環させる循環路３１と、循環路３１に窒素ガス３０を供給する供給管４３と、循環路３１から窒素ガス３０を排出する排出管４４とを備えた熱処理装置において、ボート２１が処理室２３から搬出される際には待機室１６から排出管４４によって排出される窒素ガス３０の流量が待機室１６に供給管４３によって供給され、ボート２１が処理室２３に搬入されている際には窒素ガス３０が待機室１６に循環路３１によって循環される。
【効果】処理済みの高温のウエハの待機室への搬出時に、待機室には新鮮な不活性ガスが流通する状態になるので、窒素ガスの温度上昇を防止できる。
【選択図】　　　図６

Description

【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、特に、自然酸化膜の発生を防止する技術に係り、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半導体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。）に熱処理（ｔｈｅｒｍａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　）を施す熱処理装置（ｆｕｒｎａｃｅ　）に利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造方法においてウエハに絶縁膜や金属膜等のＣＶＤ膜を形成したり不純物を拡散したりする熱処理工程には、熱処理装置が広く使用されている。従来のこの種の熱処理装置としては、自然酸化膜がウエハに大気中の酸素（Ｏ_２）によって形成されるのを防止するために、ウエハが露出した状態になる待機室に不活性ガスとしての窒素ガスを循環させるように構成されているものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、窒素ガスが循環される熱処理装置においては、熱処理されて高温になったウエハ群を保持したボートが待機室に搬出されて来ると、循環している窒素ガスの温度がウエハ群およびボートによって加熱されて上昇するために、有機汚染の原因となる物質（以下、有機汚染物質という。）が循環路に設置されたファンやケーブル等から発生するという問題点がある。
【０００４】
本発明の目的は、待機室を循環する不活性ガスの温度の上昇を防止することができる半導体製造装置を提供することにある。
【０００５】
【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、基板を処理する処理室と、前記基板を保持して前記処理室に搬入する基板保持台と、前記基板保持台が前記処理室への搬入に待機する待機室と、前記待機室に不活性ガスを循環させる循環路と、前記循環路に前記不活性ガスを供給する供給路と、前記循環路から前記不活性ガスを排出する排出路とを具備した半導体製造装置において、
前記基板保持台が前記処理室から搬出される際には、前記待機室から前記排出路によって排出される前記不活性ガスの量が前記待機室に前記供給路によって供給され、前記基板保持台が前記処理室に搬入されている際には、前記不活性ガスが前記待機室に前記循環路によって循環されることを特徴とする。
【０００６】
前記した手段によれば、基板保持台が処理室から搬出される際には、待機室には新鮮な不活性ガスが流通される状態になるので、不活性ガスの温度の上昇を防止することができる。
【０００７】
【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。
【０００８】
本実施の形態において、本発明に係る半導体製造装置は、熱処理装置１０として図１〜図６に示されているように構成されており、気密室構造に構築された筐体１１を備えている。ところで、ウエハを収容して搬送するためのキャリア（搬送治具）としては、互いに対向する一対の面が開口された略立方体の箱形状に形成されているオープンカセットと、一つの面が開口された略立方体の箱形状に形成され開口面にキャップが着脱自在に装着されているＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ　ｏｐｅｎｉｎｇ　ｕｎｉｆｉｅｄ　ｐｏｄ　。以下、ポッドという。）とがある。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（クリーン度）は維持することができる。そこで、本実施の形態においては、ウエハ１のキャリアとしてはポッド２が使用されている。
【０００９】
筐体１１の正面壁には取付板１２が垂直に立設されており、取付板１２にはウエハ１をローディングおよびアンローディングするためのポート（以下、ウエハローディングポートという。）１３が設定されている。ウエハローディングポート１３に対応する位置にはウエハ１を出し入れするためのウエハ搬入搬出口１４が開設されており、ウエハ搬入搬出口１４にはポッド２のキャップ３を着脱してポッド２を開閉するポッドオープナ１５が設置されている。
【００１０】
取付板１２の後方の空間にはボート２１が処理室２３への搬入搬出に対して待機する待機室１６が設定されており、待機室１６の前側の空間にはウエハ移載装置（ｗａｆｅｒ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　）１７が設置されている。ウエハ移載装置１７はウエハ移載装置エレベータ１８によって昇降されるように構成されており、ウエハローディングポート１３とボート２１との間でウエハ１を搬送してポッド２およびボート２１に受け渡すようになっている。待機室１６の後側の空間にはボートエレベータ１９が垂直に設置されており、ボートエレベータ１９はボート２１を支持したシールキャップ２０を垂直方向に昇降させるように構成されている。すなわち、シールキャップ２０はマニホールド２５を介してプロセスチューブ２４をシール可能な円盤形状に形成されており、シールキャップ２０の中心線上にはボート２１が垂直に立脚されている。ボート２１は被処理基板としてのウエハ１を多数枚、中心を揃えて水平に配置した状態で保持するように構成されており、シールキャップ２０のボートエレベータ１９による昇降によってプロセスチューブ２４の処理室２３に対して搬入搬出されるようになっている。
【００１１】
筐体１１の後端部における上部にはプロセスチューブ設置室２２が設定され、プロセスチューブ設置室２２には処理室２３を形成するプロセスチューブ２４がマニホールド２５を介して垂直に立脚され待機室１６の上に設置されている。図５に示されているように、マニホールド２５には処理室２３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２６と、処理室２３を真空排気するための排気管２７が接続されている。プロセスチューブ２４の外側にはヒータユニット２８が同心円に配されて筐体１１に支持されており、ヒータユニット２８は処理室２３を全体にわたって均一または所定の温度分布に加熱するように構成されている。処理室２３の炉口はシャッタ２９によって開閉されるようになっている。
【００１２】
筐体１１には待機室１６に不活性ガスとしての窒素ガス３０を循環させる循環路３１を構成した循環ダクト３２が、図２〜図６に示されているように敷設されている。循環ダクト３２は吸込口３３が開設された吸込側ダクト部３４を備えており、吸込側ダクト部３４は待機室１６における前側のウエハ移載装置エレベータ１８側のコーナ部に垂直に延在するように敷設されている。吸込側ダクト部３４の下端部には連絡ダクト部３５の吸込側端が接続されており、連絡ダクト部３５は待機室１６の外部におけるウエハローディングポート１３の下方を横切るように水平に敷設されている。連絡ダクト部３５の循環路３１の途中には窒素ガス３０を強制的に循環させるための軸流ファン３６と、窒素ガス中の有機汚染物質を除去するケミカルフィルタ３７とが設置されている。連絡ダクト部３５の吹出側端には吹出口３８が開設された吹出側ダクト部３９の下端部が接続されており、吹出側ダクト部３９は待機室１６における吸込側ダクト部３４の反対側の側面に垂直に敷設されている。吹出側ダクト部３９の吹出口３８にはクリーンユニット４０が建て込まれている。クリーンユニット４０はパーティクルを捕集するフィルタ４１と複数のファン４２とを備えており、フィルタ４１が待機室１６に露出するとともに、ファン４２群の下流側になるように構成されている。
【００１３】
循環ダクト３２の連絡ダクト部３５の吹出側端部には循環路３１に窒素ガス３０を供給する供給路としての供給管４３が接続されている。連絡ダクト部３５の吸込側端部には循環路３１から窒素ガス３０を排出する排出路としての排出管４４が接続されており、排出管４４には開閉弁４５が介設されている。ボート２１が処理室２３から搬出される際には待機室１６から排出管４４によって排出される窒素ガス３０の流量を待機室１６に供給管４３によって供給し、ボート２１が処理室２３に搬入されている際には窒素ガス３０を待機室１６に循環路３１によって循環させるように、開閉弁４５は構成されている。また、循環ダクト３２の吹出側ダクト部３９の上端にはクリーンエアを導入するクリーンエア導入管４６が接続されており、クリーンエア導入管４６には止め弁４７が介設されている。
【００１４】
次に、前記構成に係る熱処理装置の作用を説明する。
【００１５】
図１〜図３に示されているように、ウエハローディングポート１３の載置台に移載されたポッド２はポッドオープナ１５によってキャップ３を外されて開放される。ウエハローディングポート１３においてポッド２が開放されると、ポッド２に収納された複数枚のウエハ１はウエハ移載装置１７によってボート２１に移載されて装填（チャージング）される。予め指定された枚数のウエハ１が装填されると、ボート２１はボートエレベータ１９によって上昇されてプロセスチューブ２４の処理室２３に搬入（ボートローディング）される。ボート２１が上限に達すると、ボート２１を保持したシールキャップ２０の上面の周辺部がプロセスチューブ２４の下面にシール状態に当接するため、処理室２３は気密に閉じられた状態になる。
【００１６】
プロセスチューブ２４の処理室２３が気密に閉じられた状態で、所定の真空度に排気管２７によって真空排気され、ヒータユニット２８によって所定の温度に加熱され、所定の処理ガスがガス導入管２６によって所定の流量だけ供給される。これにより、所望の熱処理がウエハ１に施される。
【００１７】
この処理中には、窒素ガス３０が循環路３１によって循環されている。すなわち、供給管４３によって循環路３１に供給された窒素ガス３０は循環ダクト３２の吹出側ダクト部３９に建て込まれたクリーンユニット４０から待機室１６に吹き出し、待機室１６を流通して吸込側ダクト部３４の吸込口３３から循環路３１に軸流ファン３６の排気力によって吸い込まれる。循環路３１に吸い込まれた窒素ガス３０はケミカルフィルタ３７によって有機汚染物質を除去された後に、クリーンユニット４０から待機室１６に吹き出す。以降、窒素ガス３０は以上の流れを繰り返すことにより、待機室１６と循環路３１とを循環する。ちなみに、この窒素ガス３０の循環ステップにおいては、排出管４４の開閉弁４５およびクリーンエア導入管４６の止め弁４７は閉じられている。
【００１８】
そして、予め設定された処理時間が経過すると、ボート２１がボートエレベータ１９によって下降されることにより、処理済みウエハ１を保持したボート２１が待機室１６における元の待機位置に搬出（ボートアンローディング）される。ボート２１が処理室２３から搬出されると、処理室２３はシャッタ２９によって閉じられる。
【００１９】
処理済みのウエハ１を保持したボート２１が搬出される際には、開閉弁４５が開かれることにより、循環路３１の窒素ガス３０が排出管４４によって排出されるとともに、排出管４４から排出される窒素ガス３０の流量分に相当する窒素ガス３０の流量が供給管４３から補給される。すなわち、供給管４３によって循環路３１に供給された窒素ガス３０は循環ダクト３２の吹出側ダクト部３９に建て込まれたクリーンユニット４０から待機室１６に吹き出し、待機室１６を流通して吸込側ダクト部３４の吸込口３３を通じて排出管４４によって排気される。待機室１６を流通する間に、窒素ガス３０は熱処理されて高温になったウエハ１群およびこれをを保持したボート２１に接触して熱交換することにより、これらを冷却する。この際、窒素ガス３０は供給管４３によって供給された直後の冷えた新鮮な窒素ガス３０であるので、ウエハ１群およびボート２１を高い熱交換効率をもって冷却することができる。また、ウエハ１群およびボート２１を冷却して温度が上昇した窒素ガス３０は排出管４４によって直ちに排気されることにより、循環路３１に介設された軸流ファン３６、ケミカルフィルタ３７およびクリーンユニット４０を通過することはないので、これらを温度上昇させることはなく、したがって、これらから有機汚染物質が発生することはない。また、循環路３１の温度上昇が少ない範囲では温度が上昇した窒素ガス３０の一部を循環路３１で循環させてもよい。さらに、高温になったウエハ１に接触するのは不活性ガスである窒素ガス３０であるので、ウエハ１の表面に自然酸化膜が生成されることはない。ちなみに、クリーンエア導入管４６の止め弁４７は閉じられている。
【００２０】
待機室１６に搬出されたボート２１の処理済みウエハ１はボート２１からウエハ移載装置１７によってピックアップされてウエハローディングポート１３に搬送され、ウエハローディングポート１３に予め搬送されてキャップ３を外されて開放された空のポッド２に収納される。ポッド２が処理済みウエハ１によって満たされると、ポッド２はポッドオープナ１５によってキャップ３を装着されて閉じられた後に、ウエハローディングポート１３から他の場所へ移送される。
【００２１】
以降、前述した作用が繰り返されてウエハ１が熱処理装置１０によってバッチ処理されて行く。
【００２２】
ところで、前述した熱処理が繰り返して実施されると、ボート２１や処理室２３の表面に反応生成物等が堆積するため、メンテナンス作業がボート２１やプロセスチューブ２４等について定期または不定期に実施される。このメンテナンス作業に際しては、供給管４３からの窒素ガス３０の供給および循環路３１の軸流ファン３６の運転は停止され、クリーンエア導入管４６の止め弁４７が開かれてクリーンエアがクリーンエア導入管４６によって循環ダクト３２の吹出側ダクト部３９に導入される。吹出側ダクト部３９に導入されたクリーンエアは循環ダクト３２の吹出側ダクト部３９に建て込まれたクリーンユニット４０から待機室１６に吹き出し、待機室１６を流通して吸込側ダクト部３４の吸込口３３を通じて排出管４４によって排気される。クリーンユニット４０からのクリーンエアの吹き出しによって待機室１６は外部の圧力よりも高い正圧になるので、待機室１６の外部の雰囲気が待機室１６に流入することはない。なお、メンテナンス作業の前に、待機室１６で循環する窒素ガス３０は排出管４４によって待機室１６の外部へ排気される。
【００２３】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００２４】
１）　処理済みのウエハを保持したボートが処理室から搬出されるに際して、循環路の窒素ガスを排出させるとともに、排出管から排出される窒素ガスの流量に相当する窒素ガスを供給管から補給することにより、ウエハ群およびボートを冷却して温度が上昇した窒素ガスを排気管によって直ちに排気させることができるので、循環路に介設された軸流ファン、ケミカルフィルタおよびクリーンユニットの温度が上昇するのを防止することができ、これらから有機汚染物質が発生するのを未然に防止することができる。
【００２５】
２）　供給管によって供給した直後の冷えた新鮮な窒素ガスを高温のウエハ群およびボートに接触させて熱交換させることにより、これらを高い熱交換効率をもって冷却することができるので、冷却時間を短縮することができ、その結果、熱処理工程全体としての作業時間を短縮することができる。
【００２６】
３）　不活性ガスである窒素ガスを高温になったウエハに接触させることにより、ウエハの表面に自然酸化膜が生成されるのを防止することができるので、熱処理装置の品質や信頼性を向上させることができる。
【００２７】
４）　ケミカルフィルタを循環路に介設することにより、有機汚染物質を除去することができるので、熱処理装置の品質や信頼性を向上させることができる。
【００２８】
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。
【００２９】
例えば、ケミカルフィルタは省略してもよい。クリーンユニットが循環路の途中に設置される場合には、専用の軸流ファンは省略してもよい。また、専用の軸流ファンが循環路の途中に設置される場合には、クリーンユニットのファンは省略してもよい。
【００３０】
前記実施の形態ではバッチ式縦形熱処理装置の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、バッチ式縦形拡散装置等の半導体製造装置全般に適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、待機室を循環する不活性ガスの温度の上昇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熱処理装置を示す側面断面図である。
【図２】平面断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ　線に沿う正面断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う正面断面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う正面断面図である。
【図６】循環ダクトの配管を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…ウエハ（基板）、２…ポッド（ウエハキャリア）、３…キャップ、１０…熱処理装置（半導体製造装置）、１１…筐体、１２…取付板、１３…ウエハローディングポート、１４…ウエハ搬入搬出口、１５…ポッドオープナ、１６…待機室、１７…ウエハ移載装置、１８…ウエハ移載装置エレベータ、１９…ボートエレベータ、２０…シールキャップ、２１…ボート（基板保持台）、２２…プロセスチューブ設置室、２３…処理室、２４…プロセスチューブ、２５…マニホールド、２６…ガス導入管、２７…排気管、２８…ヒータユニット、２９…シャッタ、３０…窒素ガス（不活性ガス）、３１…循環路、３２…循環ダクト、３３…吸込口、３４…吸込側ダクト部、３５…連絡ダクト部、３６…軸流ファン、３７…ケミカルフィルタ、３８…吹出口、３９…吹出側ダクト部、４０…クリーンユニット、４１…フィルタ、４２…ファン、４３…供給管（供給路）、４４…排出管（排出路）、４５…開閉弁、４６…クリーンエア導入管、４７…止め弁。

Claims (1)

1. 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搬入する基板保持台と、前記基板保持台が前記処理室への搬入に待機する待機室と、前記待機室に不活性ガスを循環させる循環路と、前記循環路に前記不活性ガスを供給する供給路と、前記循環路から前記不活性ガスを排出する排出路とを具備した半導体製造装置において、
   前記基板保持台が前記処理室から搬出される際には、前記待機室から前記排出路によって排出される前記不活性ガスの量が前記待機室に前記供給路によって供給され、前記基板保持台が前記処理室に搬入されている際には、前記不活性ガスが前記待機室に前記循環路によって循環されることを特徴とする半導体製造装置。

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