JP2021009872A - 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パーティクルの発生を抑制し、スループットを向上する。【解決手段】基板を処理する処理室と連通し、複数の基板を保持するボート１４を２つ以上収容可能な装填室１２と、処理室から取出されたエレベータに搭載された状態のボート１４を、第１待機領域ａ及び第２待機領域ｂに移動できる様に構成されたボート交換装置３１と、装填室内の、エレベータに搭載された状態のボートが保持されるアンロード領域に対面し、第１の方向へクリーンエアを送風する第１クリーンユニット３２と、第１待機領域ａに対面し、第２の方向へクリーンエアを送風する第２クリーンユニット３３と、第２待機領域ｂに対面し、第３の方向へクリーンエアを送風する第３クリーンユニット３４と、を備える。第１クリーンユニット３２、第２クリーンユニット３３、第３クリーンユニット３４は、それぞれ独立して風量を制御可能する。【選択図】図４

Description

本開示は、シリコンウェーハ等の基板に薄膜の生成、酸化、拡散、ＣＶＤ、アニール等の熱処理を行う基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。

半導体装置の製造工程に於いて、基板（以下、ウェーハと称す）に酸化膜や金属膜を形成する為の装置として、縦型基板処理装置が使用される場合がある。又、スループットの向上の為、ウェーハを保持するボートを２つ使用し、２つのボートを交互に処理室に対して搬入出する２ボート式の基板処理装置がある。

基板処理装置には、処理済のウェーハを冷却する為、或はパーティクルを除去する為、クリーンエアを噴出するクリーンエアユニットが設けられる。然し乍ら、２ボート式の基板処理装置の場合、ボートを交換する為のボート交換装置を設ける必要がある為、クリーンユニット及びクリーンユニットの背面に設けられるファンユニットがボート交換装置と干渉しない様、形状が制限されることがある。

この為、クリーンエアの風量の確保が難しく、基板処理装置の下部やボート交換装置の周辺、ボート交換装置のウェーハ冷却位置等でクリーンエアが滞留し、パーティクルを充分に除去できない虞れがある。更に、ボートを昇降させるボートエレベータ付近で確実なクリーンエアのフローが形成されないと、ウェーハが均一に冷却されず、スループットの低下やパーティクル発生による品質の低下を生じる虞れがある。

特開２０１５−１６７２４０号公報 特開２０１２−９４８０５号公報 特開２００８−１４１１７６号公報 特開２００２−１７５９９９号公報

本開示は、パーティクルの発生の抑制及びスループットの向上を図ることができる構成を提供するものである。

本開示の一態様は、基板を処理する処理室と連通し、複数の基板を保持するボートを２つ以上収容可能な装填室と、前記ボートを前記処理室と前記装填室との間で出し入れするエレベータと、前記処理室から取出された前記エレベータに搭載された状態のボートを、第１待機領域及び第２待機領域に移動できる様に構成されたボート交換装置と、前記装填室内の、前記エレベータに搭載された状態の前記ボートが保持されるアンロード領域に対面し、第１の方向へクリーンエアを送風する第１クリーンユニットと、前記第１待機領域に対面し、第２の方向へクリーンエアを送風する第２クリーンユニットと、前記第２待機領域に対面し、第３の方向へクリーンエアを送風する第３クリーンユニットと、を具備し、前記第１クリーンユニット、前記第２クリーンユニット、前記第３クリーンユニットは、それぞれ独立して風量を制御可能に構成され、前記装填室内の前記ボート交換装置が配置される高さに於いて、所定のエアフローを形成する構成が提供される。

本開示によれば、パーティクルの発生が抑制できると共に、スループットの向上を図ることができるという優れた効果を発揮する。

本開示の実施例に係る基板処理装置の斜視図である。 本開示の実施例に係る基板処理装置の処理炉の縦断面図である。 本開示の実施例に係る基板処理装置の側面図である。 基板処理装置の装填室の平面図である。 移載される基板保持体の配置を示す基板処理装置の側面図である。 （Ａ）は本開示の比較例として示される従来例の一例を示す装填室の平面図であり、（Ｂ）は本開示の比較例として示される従来例の他の一例を示す装填室の平面図である。 本開示の実施例に係るクリーンエアのエアフローを説明する説明図である。 （Ａ）は従来例の一例の装填室に於ける所定の高さの風速分布を示し、（Ｂ）は本開示の実施例に係る装填室に於ける所定の高さの風速分布を示している。 （Ａ）は図８（Ａ）のＡ−Ａ矢視図であり、（Ｂ）は図８（Ｂ）のＡ−Ａ矢視図であり、（Ｃ）は図８（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図であり、（Ｄ）は図８（Ｂ）のＢ−Ｂ矢視図である。 基板処理装置のコントローラの機能ブロック図である。

以下、図面を参照しつつ本開示の実施例を説明する。

先ず、本開示の実施例に係る基板処理装置の概要について説明する。

本実施例で説明する基板処理装置は、半導体装置の製造工程で用いられるものであり、処理対象となる基板を処理室に収容した状態で、基板をヒータによって加熱して処理を施すものである。更に詳しくは、複数の基板を鉛直方向に所定の間隔で積層した状態で同時に処理を行う縦型の基板処理装置である。

基板処理装置が処理対象とする基板としては、例えば半導体集積回路装置（半導体デバイス）が作り込まれる半導体ウェーハ基板（以下、単に「ウェーハ」と称す。）が挙げられる。又、基板処理装置が行う処理としては、例えば酸化処理、拡散処理、欠陥除去或いはイオン打込み後のキャリア活性化の為のアニール、熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）反応による成膜処理等が挙げられる。

次に、本実施例に係る基板処理装置の概略構成例について説明する。

図１は、本実施例に係る基板処理装置の構成例を示す斜視図である。基板処理装置１は、内部に処理炉２等の主要部が配置される筐体３を備えている。筐体３の正面側には、ポッドステージ４が配置されている。ポッドステージ４上には、ウェーハ５を収容する基板収容具としてのフープ（以下、「ポッド」と称す。）６が搬送されて載置される。ポッド６は、その内部に例えば２５枚のウェーハ５が収納され、図示しない蓋が閉じられた状態では、ポッドステージ４上に載置される様に構成されている。即ち、基板処理装置１では、ポッド６がウェーハキャリアとして使用される。

ポッドステージ４よりも奥の筐体３内には、ポッド搬送装置７が配置されている。ポッド搬送装置７の近傍には、ポッド棚８、ポッドオープナ９及び基板枚数検知器１１がそれぞれ配置されている。

ポッド搬送装置７は、ポッドステージ４とポッド棚８との間でポッド６を搬送する。ポッド棚８は、ポッドオープナ９の上方に配置され、ポッド６を複数個載置した状態で保持する。ポッド棚８は、図示しない駆動機構によって回転可能な棚板を有する、所謂回転棚によって構成することができる。ポッドオープナ９は、ポッド６の蓋を開け、ポッド６の内部を後述の装填室１２に連通させる。基板枚数検知器１１は、ポッドオープナ９に隣接して配置され、蓋を開けられたポッド６内のウェーハ５の枚数を検知する。

ポッドオープナ９よりも筐体３内の背面側には、筐体３内に於いて１つの部屋として区画される装填室１２が形成されている。この装填室１２については、詳細を後述する。

装填室１２内には、基板移載機１３と、基板保持体としてのボート１４とが配置されている。基板移載機１３は、水平に直動運動可能なエンドエフェクタ（ツイーザ）１５を有している。図示しない駆動手段によりエンドエフェクタ１５を上下回転動作させることにより、ポッドオープナ９の位置に置かれたポッド６とボート１４との間にて、ウェーハ５を搬送可能に構成されている。

ボート１４は、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウェーハ５を、水平姿勢で、且つその中心を揃えた状態で、鉛直方向に所定間隔を空けて整列積層させ、縦方向に多段に保持する様に構成されている。ウェーハ５を保持したボート１４は、昇降機構としてのボートエレベータ１６（後述）によって、昇降可能に構成されている。尚、ボート１４の下部は、ＳｉやＳｉＣ等の耐熱性材料で形成された円筒状の断熱部１４ａとなっている。或は、ＳｉやＳｉＣ等の耐熱性材料で形成されたウェーハ５と同形状の断熱板を、所定枚数ボート１４に装填してもよい。

筐体３内の背面側上部、即ち装填室１２の上方側には、処理炉２が配置されている。処理炉２内には、複数枚のウェーハ５を装填したボート１４が、下方から搬入される様に構成されている。

次に、上述した処理炉２の概略について説明する。図２は、本開示の実施例に係る基板処理装置１に用いられる処理炉２の構成例を示している。

処理炉２は、反応管１７を備えている。反応管１７は、例えば石英（ＳｉＯ2 ）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱性を有する非金属材料から構成されている。又、反応管は、上端部が閉塞され、下端部が開放された円筒形状となっている。

反応管１７の筒内には、処理室１８が形成されている。処理室１８内には、基板保持体としてのボート１４が下方から挿入され、ボート１４によって水平姿勢に保持されたウェーハ５が鉛直方向に多段に整列した状態で収容される様に構成されている。処理室１８内に収容されるボート１４は、回転機構１９によって回転軸２１を回転させることで、処理室１８内の気密を維持したまま、複数のウェーハ５を搭載した状態で回転可能に構成されている。

反応管１７の下方には、反応管１７と同心円状にマニホールド２２が気密に配設されている。マニホールド２２は、例えばステンレス鋼等の金属材料から構成され、上端部及び下端部が開放された円筒形状となっている。マニホールド２２により、反応管１７は、下端部側から縦向きに支持される。つまり、処理室１８を形成する反応管１７がマニホールド２２を介して鉛直方向に立脚され、処理炉２が構成される。

マニホールド２２の下端部は、ボートエレベータ１６が上昇した際に、シールキャップ２３により気密に封止される様に構成されている。マニホールド２２の下端部とシールキャップ２３との間には、処理室１８を気密に封止するＯリング等の封止部材２４が設けられている。又、マニホールド２２には、処理室１８内に原料ガスやパージガス等を導入する為のガス導入管２５と、処理室１８内のガスを排気する為の排気管２６とが、それぞれ接続されている。

反応管１７の外周には、反応管１７と同心円状に加熱手段（加熱機構）としてのヒータユニット２７が配設されている。ヒータユニット２７は、処理室１８内が均熱領域を含む所定の温度分布となる様に、処理室１８内に対する加熱を行う。

筐体３内の前面側下部には、基板処理装置１の動作を制御するコントローラ２０が設けられる。図１０に、コントローラ２０及びその周辺の構成が示される。制御部（制御手段）であるコントローラ２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０ｂ、記憶装置２０ｃ、Ｉ／Ｏポート２０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。これらは、内部バス２０ｅを介して、ＣＰＵ２０ａとデータ交換可能な様に構成されている。コントローラ２０には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置７１や、外部記憶装置７２が接続可能に構成されている。更に、上位装置７５にネットワークを介して接続される送受信部７３が設けられる。

Ｉ／Ｏポート２０ｄは、ボートエレベータ１６や、ボート交換装置（後述）、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４０等の、基板処理装置１の各部に接続され、それらへ動作を指令したり、状態を取得したりする。

記憶装置２０ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置２０ｃ内には、基板処理装置１の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピや、保守レシピ等が読み出し可能に格納されている。これらのレシピは、上位装置７５からの指令等をトリガーとしてコントローラ２０によって実行されると、基板処理装置１の各部を制御して所定の結果を得ることができる様に組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。

ＰＬＣ４０は、コントローラ２０からレシピの進行に応じた状態を示す情報を受け取り、状態情報に応じて、後述のクリーンユニットの風量を可変制御する。

次に、本実施例に係る基板処理装置１を用いて、半導体デバイス製造の一工程として、ウェーハ５に対する処理を行う場合の動作手順について説明する。この動作は、コントローラ２０の制御によって実現される。

（ウェーハ供給工程）
基板処理装置１にてウェーハ５に対する処理を行う場合は、先ずポッドステージ４に複数枚のウェーハ５を収容したポッド６を載置する。そして、ポッド搬送装置７によりポッド６をポッドステージ４からポッド棚８上に移載する。更に、ポッド搬送装置７により、ポッド棚８上に載置されたポッド６をポッドオープナ９に搬送する。その後、ポッドオープナ９によりポッド６の蓋を開き、ポッド６に収容されているウェーハ５の枚数を基板枚数検知器１１により検知する。

（搬入前移載工程）
ポッドオープナ９がポッド６の蓋を開いたら、次いで装填室１２内に配置された基板移載機１３が、ポッド６からウェーハ５を取出す。そして、ポッド６から取出した未処理状態のウェーハ５を、基板移載機１３と同じく装填室１２内に位置するボート１４に移載する。即ち、基板移載機１３は、装填室１２内にて、処理室１８内へ搬入する前のボート１４に未処理状態のウェーハ５を装填するウェーハチャージ動作を行う。これにより、ボート１４は、複数枚のウェーハ５を鉛直方向にそれぞれが間隔をなす積層状態で保持することになる。ボート１４が積層状態で保持して一括処理するウェーハ５の枚数は、例えば２５枚〜１００枚である。これにより、量産性を高めることができる。

（搬入工程）
ウェーハチャージ動作後は、ボートエレベータ１６の昇降動作により、未処理状態のウェーハ５を複数枚保持したボート１４を処理室１８内へ搬入（ボートローディング）する。即ち、ボートエレベータ１６を動作させ、未処理状態のウェーハ５を保持したボート１４を、装填室１２内から処理室１８内へ搬入する。これにより、シールキャップ２３は、封止部材２４を介してマニホールド２２の下端をシールした状態となる。

（処理工程）
ボートローディング後は、処理室１８内に搬入されたボート１４が保持する未処理状態のウェーハ５に対して、所定の処理を行う。具体的には、例えば熱ＣＶＤ反応による成膜処理を行う場合であれば、排気管２６を用いて排気を行い、処理室１８内が所望の圧力（真空度）となる様にする。そして、ヒータユニット２７を用いて処理室１８内に対する加熱を行うと共に、回転機構１９を動作させてボート１４を回転させ、これに伴いウェーハ５も回転させる。ウェーハ５の回転は、後述するウェーハ５の搬出迄継続する。更に、ガス導入管２５により処理室１８内へ原料ガスやパージガス等を供給する。これにより、ボート１４に保持された未処理状態のウェーハ５の表面には、熱による分解反応や化学反応等を利用した薄膜形成が行われる。

ウェーハ５の表面への薄膜形成の完了後は、ヒータユニット２７による加熱を停止し、処理済状態のウェーハ５の温度を所定温度迄降温させる。そして、予め設定された時間が経過した後、処理室１８内へのガスの供給を停止すると共に、処理室１８内への不活性ガスの供給を開始する。これにより、処理室１８内を不活性ガスで置換すると共に、処理室１８内の圧力を常圧に復帰させる。

（搬出工程）
その後、ボートエレベータ１６の昇降動作により、シールキャップ２３を下降させてマニホールド２２の下端を開口させると共に、処理済状態のウェーハ５を保持したボート１４をマニホールド２２の下端から処理室１８外へ搬出（ボートアンローディング）する。即ち、ボートエレベータ１６を動作させ、処理済状態のウェーハ５を保持したボート１４を、処理室１８内から装填室１２内へ搬出する。そして、ボート１４に支持された全てのウェーハ５が冷却される迄、ボート１４を所定の位置で待機させる。

（搬出後移載工程）
待機させたボート１４のウェーハ５が所定温度（例えば室温程度）迄冷えた後は、装填室１２内に配置された基板移載機１３が、ボート１４からのウェーハ５の脱装を行う。そして、ボート１４から脱装した処理済状態のウェーハ５を、ポッドオープナ９に載置されているポッド６に搬送して収容する。即ち、基板移載機１３は、装填室１２内にて、処理室１８内から搬出されたボート１４が保持する処理済状態のウェーハ５を、ボート１４から取出してポッド６へ移載するウェーハディスチャージ動作を行う。

その後は、ポッド搬送装置７により、処理済状態のウェーハ５を収容したポッド６を、ポッド棚８又はポッドステージ４上へ搬送する。この様にして、本実施例に係る基板処理装置１による基板処理工程の一連の処理動作が完了する。

次に、本実施例に係る基板処理装置１に於ける特徴的な構成である、装填室１２内の構成について、具体例を挙げて詳しく説明する。ここでは、高スループット化の為に、２つのボート１４を処理室１８内に対して交互に搬入出する、所謂２ボート装置に於ける装填室を例に挙げて、以下の説明を行う。

図３は、本開示の実施例に係る基板処理装置１の側面図を示し、図４は、本開示の実施例に係る基板処理装置１に用いられる装填室１２の平面図を示している。上記した様に、基板処理装置１は、未処理状態のウェーハ５をボート１４に保持させるチャージ動作、及び処理済状態のウェーハ５をボート１４から取出すディスチャージ動作が行われる装填室１２を備える。装填室１２は、天井、床及び四方を囲う側面によって平面四角形状に構成された１つの部屋として区画形成されている。但し、装填室１２は必ずしも平面四角形状に限定されることはなく、平面多角形状（例えば、平面三角形状、平面五角形状等）に構成されていればよい。ここで、装填室１２内は、ロードロック室や窒素パージボックス等を構成している必要はなく、大気雰囲気でよい。

装填室１２のポッドオープナ９が設けられた側の側面（前面）には、ポッドオープナ９の位置に置かれたポッド６と装填室１２内のボート１４との間に於けるウェーハ５の搬送の為に、ドアによって開閉可能なウェーハ搬入出口１０が設けられている。又、装填室１２の天井には、ウェーハ５を保持したボート１４が通過し得る形状及び大きさで、処理室１８内に連通する連通口（図示せず）が設けられている。

上記した装填室１２内には、基板移載機１３、ボート１４、ボートエレベータ１６、ボート交換装置３１、第１クリーンユニット３２、第２クリーンユニット３３、第３クリーンユニット３４、排気部３５が配設されている。

先ず、図４、図５を参照して、ボート交換装置３１について説明する。尚、図５中では、便宜上第１クリーンユニット３２、第２クリーンユニット３３、第３クリーンユニット３４の図示を省略している。２つのボート１４を使用する２ボート装置では、２つのボート１４を処理室１８内に対して交互に搬入出する為、装填室１２内にボート交換装置３１を備えている。

ボート交換装置３１は、装置本体３０と第１アーム３６と第２アーム３７を有し、装填室１２の前面に隣接する第２の側面に沿って設けられたボートエレベータ１６と対向する位置に配設されている。

第１アーム３６と第２アーム３７は、装置本体３０に同心に設けられた回転軸（図示せず）を中心として、水平方向に独立して回転可能であり、又昇降可能となっている。ボート交換装置３１は、図４中円弧右端に位置するボート冷却位置（第１待機領域）ａ、図４中円弧左端に位置するウェーハ移載位置（第２待機領域）ｂ、図４中円弧中央に位置するボートロード／アンロード位置（アンロード領域）ｃ間でボート１４を搬送可能且つ保持可能となっている。ボート冷却位置ａとウェーハ移載位置ｂには、それぞれ冷却用ボート載置台３８と移載用ボート載置台３９とが設けられ、冷却用ボート載置台３８と移載用ボート載置台３９にはそれぞれボート１４が載置可能となっている。第１アーム３６と第２アーム３７の少なくとも一方は、ボート冷却位置ａとウェーハ移載位置ｂとの間で、ボート１４を搬送可能であり、他方はそれ自身の待機位置よりも更にボートロード／アンロード位置ｃから離れる方向に後退可能である。本例では第２アーム３７がウェーハ移載位置ｂまで旋回可能であるとする。

尚、図４、図５中では、便宜上ボート冷却位置ａ、ウェーハ移載位置ｂ、ボートロード／アンロード位置ｃの全てにボート１４が載置されているが、実際にはボート１４はボート冷却位置ａ、ウェーハ移載位置ｂ、ボートロード／アンロード位置ｃのうちの２箇所（ボート１４が処理炉２に装入された際には１箇所）に載置される。つまり装填室１２内には、同時に２つのボート１４が収容されうる。

ボート交換装置３１は、以下に述べる様に機能する。予め２つの空のボート１４を冷却用ボート載置台３８と移載用ボート載置台３９にそれぞれ載置する。移載用ボート載置台３９（ウェーハ移載位置ｂ）に載置されたボート１４には、ポッド６から取出し、図示しないノッチ合せ機によりノッチ合せを行ったウェーハ５を装填する。その後、ウェーハ移載位置ｂにある、ノッチ合せ済みのウェーハ５で満たされたボート１４を第１アーム３６によりボートロード／アンロード位置ｃに搬送する。

ボートロード／アンロード位置ｃに搬送されたボート１４は、ボートエレベータ１６により処理室１８内に搬入され、所定の処理が行われる。処理室１８内での処理の間、ボート冷却位置ａにある空のボート１４を第２アーム３７によりウェーハ移載位置ｂに搬送し、別なノッチ合せ前のウェーハ５をポッド６から取出し、ノッチ合せ機によりノッチ合せを行い、ボート１４に移載してウェーハ５で満たす。

処理室１８内での処理が終了すると、処理済ウェーハ５を保持したボート１４を処理室１８内から搬出し、ボートロード／アンロード位置ｃに下降させた後、第２アーム３７によりボート１４を空いているボート冷却位置ａに搬送し、処理済ウェーハ５を冷却する。

処理済ウェーハ５の冷却中、ウェーハ移載位置ｂにあるノッチ合せ済みのウェーハ５で満たされたボート１４を第１アーム３６によりボートロード／アンロード位置ｃに搬送し、処理室１８内に搬入し、所定の処理を行う。

処理室１８内での処理中、ボート冷却位置ａで冷却されたボート１４を第２アーム３７によりウェーハ移載位置ｂに搬送し、処理済ウェーハ５をボート１４から脱装して、ポッド６内へと戻す。

処理済ウェーハ５を取出して空になったボート１４に対し、新規にポッド６より取出してノッチ合せを行った後のウェーハ５を装填し、ボート１４を未処理ウェーハ５で満たす。これらの処理を繰返すことで、未処理のウェーハ５に対して順次所定の処理が行われると共に、処理済のウェーハ５が順次装填室１２の外へと搬出される。尚、ウェーハ５のボート１４への装填や脱装は、ウェーハ移載位置ｂ以外の位置（例えば、ボートロード／アンロード位置ｃ）で行ってもよい。

次に、第１クリーンユニット３２、第２クリーンユニット３３、第３クリーンユニット３４について説明する。

第１クリーンユニット３２は、第２の側面と対向する第１の側面に沿って設けられ、ボートロード／アンロード位置ｃと近接して対面している。第３クリーンユニット３４は、第１の側面に沿って、且つ第１クリーンユニット３２に隣接して設けられ、ウェーハ移載位置ｂと近接して対面している。第２クリーンユニット３３は、前面と対向する側面（背面）と第１の側面との角部に設けられている。又、第２クリーンユニット３３は、装填室１２の中心側を向く様背面側の端部が第１の側面から離反しており、ボート冷却位置ａと近接して対面し、更にボートロード／アンロード位置ｃとも対向している。

第１クリーンユニット３２は、装填室１２内でボート１４の長手方向（上下方向）に延出し、下端は第１アーム３６と第２アーム３７の各回転軸よりも上方に位置し、上端は装填室１２の天井近傍に位置している。又、第１クリーンユニット３２は、第１軸流ファンを有する第１ファンユニット４２と、ボート１４の長手方向と平行に全長に亘って延びる第１吹出し口４３と、第１ファンユニット４２と第１吹出し口４３との間に形成される第１バッファ領域４４とから構成される。

第１ファンユニット４２は、上下方向に２分割された第１ファンユニット４２ａ，４２ｂから構成され、第１ファンユニット４２ａ，４２ｂはそれぞれ第１軸流ファン４１ａ，４１ｂを有している。又、第１吹出し口４３には、全長に亘って防塵の為のフィルタが設けられている。尚、本実施例では第１ファンユニット４２ａ，４２ｂにそれぞれ１つの軸流ファンを設けているが、２つ以上設けてもよい。

第２クリーンユニット３３は、装填室１２内でボート１４の長手方向（上下方向）に延出し、上端は天井の近傍に位置すると共に、下端は第１クリーンユニット３２の下端よりも下方且つ装置本体３０の上端よりも下方に位置している。又、第２クリーンユニット３３は、第２軸流ファンを有する第２ファンユニット４６と、ボート１４の長手方向と平行に全長に亘って延びる第２吹出し口４７と、第２ファンユニット４６と第２吹出し口４７との間に形成される第２バッファ領域４８とから構成されている。

第２ファンユニット４６は、上下方向に２分割された第２ファンユニット４６ａ，４６ｂから構成されている。第２ファンユニット４６ａは、上下方向に隣接して設けられた第２軸流ファン４５ａ，４５ｂを有し、第２ファンユニット４６ｂは、上下方向に隣接して設けられた第２軸流ファン４５ｃ，４５ｄを有している。

又、第２吹出し口４７及び第３吹出し口５２の上下方向の長さは第１クリーンユニット３２よりも長く、第２吹出し口４７及び第３吹出し口５２の下端はボート交換装置３１の上端よりも低く且つアーム３６、３７の上昇時の高さよりも高くなっており、第２吹出し口４７には全長に亘って防塵の為のフィルタが設けられている。尚、アーム３７との接触の恐れが無ければ、第２吹出し口４７の下端は装填室１２の床付近まで伸ばすことができる。

第３クリーンユニット３４は、装填室１２内でボート１４の長手方向（上下方向）に延出し、上端は天井の近傍に位置すると共に、下端は第１クリーンユニット３２の下端よりも下方に位置している。又、第３クリーンユニット３４は、第３軸流ファンを有する第３ファンユニット５１と、ボート１４の長手方向と平行に全長に亘って延びる第３吹出し口５２と、第３ファンユニット５１と第３吹出し口５２との間に形成される第３バッファ領域５３とから構成される。

第３ファンユニット５１は、上下方向に２分割された第３ファンユニット５１ａ，５１ｂから構成され、第３ファンユニット５１ａ，５１ｂはそれぞれ第３軸流ファン４９ａ，４９ｂを有している。又、第３吹出し口５２には、全長に亘って防塵の為のフィルタが設けられている。尚、本実施例では、第３ファンユニット５１ａ，５１ｂにそれぞれ１つの軸流ファンを設けているが、２つ以上設けてもよい。

尚、第１ファンユニット４２ａ，４２ｂ、第２ファンユニット４６ａ，４６ｂ、第３ファンユニット５１ａ，５１ｂはそれぞれＰＬＣ４０に接続され、風量制御部としてのＰＬＣ４０により第１軸流ファン４１ａ，４１ｂ、第２軸流ファン４５ａ〜４５ｄ、第３軸流ファン４９ａ，４９ｂの回転数或は風量がそれぞれ任意に制御される様構成されている。

第１クリーンユニット３２、第３クリーンユニット３４と第１の側面との間には、クリーンエアが流通する主吸気ダクト５４が設けられ、第１クリーンユニット３２と第３クリーンユニット３４は主吸気ダクト５４に直接接続されている。即ち、第１クリーンユニット３２と第３クリーンユニット３４は、クリーンエアの供給源が共通となっている。主吸気ダクト５４を流通するクリーンエアは、第１クリーンユニット３２からボートロード／アンロード位置ｃに向って（第１の方向へ）送風され、第３クリーンユニット３４からウェーハ移載位置ｂに向って（第３の方向へ）送風される様になっている。

第２クリーンユニット３３と角部、即ち第２クリーンユニット３３と第１の側面と背面との間には、吸気領域５５が形成される。又、クリーンエアが流通する副吸気ダクト５６が装填室１２の底面の下に設けられ、吸気領域５５は副吸気ダクト５６と連通可能に接続されている。

又、第１クリーンユニット３２と第２クリーンユニット３３との間には、第１バッファ領域４４から第１クリーンユニット３２の側面に沿って装填室１２の第１の側面に向って延出し、更に第１の側面に沿って吸気領域５５迄延出する補助ダクト５７が設けられている。即ち、補助ダクト５７は、第１バッファ領域４４と吸気領域５５と連通させるクランク状に折曲がった流路を形成する。更に、補助ダクト５７の第１バッファ領域４４との接続箇所には、風量を調節する為のダンパ５８が設けられうる。ダンパ５８は開度を手動で調整したのち、開度を固定して運用することができ、或いは電動駆動ユニットを設け、ＰＬＣ４０を介して開度を調整可能に構成することもできる。

而して、吸気領域５５には、副吸気ダクト５６からクリーンエアが供給されると共に、補助ダクト５７を介して第１バッファ領域４４からクリーンエアが供給され、吸気領域５５に供給されたクリーンエアが第２クリーンユニット３３からボート冷却位置ａに向って（第２の方向へ）送風される様になっている。尚、ボートロード／アンロード位置ｃのボート１４は、第２クリーンユニット３３とボート冷却位置ａとを結んだ延長線上にあり、第２の方向へ送風されたクリーンエアはボート冷却位置ａ上、ボートロード／アンロード位置ｃ上を流通する。

装填室１２の第２の側面には、装填室１２の中心側に向って迫出す排気カバー５９が設けられている。排気カバー５９は、装填室１２の床から天井迄上下方向全長に亘って形成され、基板移載機１３の昇降軸６１、ボート１４の昇降軸６２及び排気部としての排気ダクト６３は、排気カバー５９と第２の側壁との間に位置している。排気ダクト６３は、上下方向に延在し、側面の孔から吸い込んだクリーンエアを下方若しくは上方に流す。又、排気カバー５９のボートロード／アンロード位置ｃと対向する箇所には、上下方向に亘って所定の幅を有する排気口６４が形成されている。ボート１４を昇降する際は、ボート１４のアーム６５が排気口６４の中で移動する。

而して、基板移載機１３の昇降軸６１、ボート１４の昇降軸６２が排気カバー５９により不完全に覆われ、第１軸流ファン４１ａ，４１ｂ、第３軸流ファン４９ａ，４９ｂ、及び排気口６４を介して主吸気ダクト５４と排気カバー５９の内側の空間とが連通すると共に、第２軸流ファン４５ａ〜４５ｄ、及び排気口６４を介して副吸気ダクト５６と排気カバー５９の内側の空間とが連通する。

又、主吸気ダクト５４の上流側の端は、装填室１２の床付近に開口している。主吸気ダクト５４の途中には開度を制御可能な電動ダンパ６０が設けられる。第１クリーンユニット３２、第２クリーンユニット３３、第３クリーンユニット３４から送風されたクリーンエアは、ボート冷却位置ａ、ウェーハ移載位置ｂ、ボートロード／アンロード位置ｃを通った後、一部が、主吸気ダクト５４に流入し、他の一部が、排気口６４、排気カバー５９を通って排気ダクト６３に流入する。排気ダクト６３に流入したクリーンエアは、図示しない排気ファンによって一旦装填室１２の外へ排気される。

装填室１２から排気されたクリーンエアは、処理炉２の周囲の空間を流通し、基板処理装置１の外部へと排出してもよい。或は副吸気ダクト５６を介して再度クリーンエアとして供給され、第３クリーンユニット３４から送風される様構成してもよい。又主吸気ダクト５４は外部からクリーンエアを補給する流路を有する。

ここで、本実施例に於ける装填室１２内のエアフロー形成の説明に先立ち、その比較例となる従来構成のエアフロー形成について説明する。

図６（Ａ）は、本実施例の比較例となる従来構成の装填室の一例であり、エアフロー形成の概略を示している。図６（Ａ）に於ける装填室１２′には、第１の側壁に沿って３つのクリーンユニットが設けられている。この構成の装填室１２′に於いては、ボート交換装置３１′との干渉を避ける為、第２クリーンユニット３３′にファンユニットを設けることができない。この為、第１バッファ領域４４′を拡大し、第１バッファ領域４４′を第１クリーンユニット３２′と第２クリーンユニット３３′に於ける共通のバッファ領域とすることで、エアフローの面積を確保している。

又、図６（Ｂ）は、本実施例の比較例となる従来構成の装填室の他の一例である。第２クリーンユニット３３′′を、第１の側面と背面との角部に装填室１２′′の中心に向って送風される様傾斜させて設けている。この構成の装填室１２′′に於いては、第２クリーンユニット３３′′を傾斜させることで、ファンユニットを設けるスペースを確保している。一方で、第１クリーンユニット３２′′、第２クリーンユニット３３′′、第３クリーンユニット３４′′は、いずれも主吸気ダクト５４′′から供給されたクリーンエアを送風する構成となっている。

装填室１２′、装填室１２′′のいずれの場合も、各クリーンユニットを介して送風されるクリーンエアは、全て主吸気ダクト５４′、主吸気ダクト５４′′を流通するクリーンエアとなる。従って、必要吸気量が足りず、特に第２クリーンユニット３３′、第２クリーンユニット３３′′から送風されるクリーンエアの風量の確保が難しい。従って、エアフローに乱れが生じ易くなり、特に装填室１２′、装填室１２′′のボート冷却位置ａ及びその付近でクリーンエアの滞留が生じ易くなる。

又、各クリーンユニットの各ファンユニットには風量調整機能がなく、処理中は一定の風量で送風を行っているので、パーティクルの発生等エアフローに起因する不具合が生じた場合の対処が困難である。

更に、従来の装填室１２′、装填室１２′′では、クリーンユニットをボート交換装置３１′との干渉を避ける形状とせざるを得ないので、ボートエレベータ１６′、ボートエレベータ１６′′付近で確実なエアフローが形成されない。この為、ウェーハの冷却にムラが生じ、品質のバラツキによるスループットの低下を招く虞れがある。

上記の様な状況を鑑みて、本件開示者等は、第２クリーンユニット３３を第１の側面と背面との角部に設け、第２ファンユニット４６ａ，４６ｂを設けるスペースを確保すると共に、主吸気ダクト５４だけではなく、副吸気ダクト５６からもクリーンエアを第２クリーンユニット３３に供給することで、装填室１２内に送風されるクリーンエアの風量を確保できることを見出した。更に、本件開示者等は、各軸流ファンをＰＬＣ４０にて個別に制御可能としたことで、クリーンエアのエアフロー形成の最適化が図れることを見出した。

以下、図７に於いて、上記した構成の装填室１２内に於いて形成されるエアフロー（クリーンエアの流れ）について説明する。

図７に示される様に、第１クリーンユニット３２から送風されたクリーンエアによりボートエレベータ１６上にエアフローが形成され、第３クリーンユニット３４から送風されたクリーンエアによりウェーハ移載位置ｂ上にエアフローが形成される。更に、第２クリーンユニット３３を角部に傾けて設けたことで、第２クリーンユニット３３から送風されたクリーンエアによりボート冷却位置ａ上に確実にエアフローが形成される。

ボート冷却位置ａ、ウェーハ移載位置ｂ、ボートロード／アンロード位置ｃにそれぞれエアフローが形成されたクリーンエアは、排気口６４を介して排気カバー５９内に流入し、排気ダクト６３により装填室１２外に排気される様になっている。

図８（Ａ）、図８（Ｂ）、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）は、装填室１２の所定の高さに於ける本実施例と図６（Ａ）に示される従来例とを比較した風速分布を示している。尚、図８（Ａ）、図８（Ｂ）に於ける各高さは、ボート冷却位置ａ、ウェーハ移載位置ｂ、ボートロード／アンロード位置ｃにボート１４を載置した際のボート１４の位置を基準とした高さとなっている。

図８（Ａ）は、従来の装填室１２′に於ける、断熱板領域（断熱部１４ａが形成される高さ）、ＢＴＭ領域（最下段のウェーハ５が装填される高さ）、ＣＴＲ領域（ボートの中央付近の高さ）の風速分布を示している。又、図８（Ｂ）は、本実施例の装填室１２に於ける、断熱板領域、ＢＴＭ領域、ＣＴＲ領域の風速分布を示している。

図８（Ａ）と図８（Ｂ）を対比すると、従来の装填室１２′では、どの高さに於いても、ボート冷却位置ａ及びその周辺に於いて、クリーンエアの風量が弱く、装填室１２′の背面に沿って滞留が生じているのが分る。又、ＢＴＭ領域と断熱板領域、即ち装填室１２′の下部に於いて、ボートロード／アンロード位置ｃの風量が弱いのが分る。

一方、本実施例の装填室１２では、どの高さでも、特にボート冷却位置ａに於けるクリーンエアの風速が所定以上に維持され、滞留が解消されているのが分る。尚背面等の壁面近傍に於いて、壁面に垂直な軸に亘る風速の勾配（ずり速度）が所定以上であれば、滞留は生じない。

又、図９（Ａ）は、装填室１２′のボートロード／アンロード位置ｃに於ける図８（Ａ）のＡ−Ａ矢視図を示し、図９（Ｂ）は、装填室１２のボートロード／アンロード位置ｃに於ける図８（Ｂ）のＡ−Ａ矢視図を示し、図９（Ｃ）は、装填室１２′のボート冷却位置ａに於ける図８（Ａ）のＢ−Ｂ矢視図を示し、図９（Ｄ）は、装填室１２のボート冷却位置ａに於ける図８（Ｂ）のＢ−Ｂ矢視図を示している。

図９（Ａ）、図９（Ｂ）に示される様に、従来の装填室１２′と本実施例の装填室１２とでは、全長に亘って、特に下部に於いてボートロード／アンロード位置ｃと第２の側壁側の近傍に於けるクリーンエアのエアフローが改善され、ボート交換装置３１付近のクリーンエアの滞留が解消されているのが分る。又、図９（Ｃ）、図９（Ｄ）に示される様に、従来の装填室１２′と本実施例の装填室１２とでは、高さ方向全長に亘ってボート冷却位置ａ及びその周辺のクリーンエアのエアフローが大幅に改善されているのが分る。

上記した様に、本実施例では、第２クリーンユニット３３の吸気領域５５に対し、補助ダクト５７を介して主吸気ダクト５４を流通するクリーンエアと、副吸気ダクト５６を流通するクリーンエアとがそれぞれ供給される。従って、従来では特に不足していた第２クリーンユニット３３の風量不足を解消することができる。

又、風量不足が解消されることで、待機時間が長いボート冷却位置ａ及びボートロード／アンロード位置ｃに於いて、全長に亘って確実にクリーンエアのエアフローを形成し、クリーンエアの滞留を発生し難くしている。従って、例えば処理室１８内から搬出されたウェーハ５が熱を発する場合であっても、パーティクル発生の要因となるクリーンエアの滞留発生が抑制されるので、パーティクルによるウェーハ５の汚染を回避することができる。

又、本実施例では、ウェーハ５の冷却が必要なボート冷却位置ａに於いて、全長に亘って確実にクリーンエアのエアフローが形成されるので、冷却時にウェーハ５に充分なクリーンエアを当てることができ、ウェーハ５の冷却時間の短縮を図ることができる。

又、本実施例では、各軸流ファンをＰＬＣ４０により個別に制御可能となっている。これにより、例えばボート冷却位置ａに於いて、高さ方向全長に亘って均一なエアフローを形成可能となるので、ボート１４に装填されたウェーハ５を均一に冷却することができ、品質のバラツキが低減され、スループットを向上させることができる。

又、各軸流ファンを個別に制御可能とすることで、各クリーンユニットから送風されるクリーンエアの風量を制御することができ、風量バランスの最適化を図ることができる。

更に、エアフローに起因する不具合が生じた場合であっても、各軸流ファンを個別に制御し、エアフローを微調整することで容易に対処することができる。

尚、各軸流ファンの制御は、確実なエアフローの形成の為だけではなく、各プロセス工程毎に必要な箇所に必要なだけのエアフローを形成する為に行うこともできる。

例えば、ボート１４がボート冷却位置ａ、ウェーハ移載位置ｂ、ボートロード／アンロード位置ｃに存在しない時、対応するクリーンユニットからのクリーンエアの送風を停止又は低減する。或は、ウェーハ移載位置ｂにて冷却が必要な時に第２クリーンユニット３３の送風量を増大させる等である。

具体的には、ボートエレベータ１６の昇降にともない、ボート１４が第１クリーンユニット３２と対面しなくなった時にクリーンエアの風量が停止又は低減する様各軸流ファンを制御する。又、処理室１８から搬出されたボート１４をボート冷却位置ａに移載した際に、ウェーハ５の温度が高い程、第２クリーンユニット３３から送風されるクリーンエアの風量が増大する様各軸流ファンを制御することができる。通常、ボート１４の上側ほど、温度が高い。

上記の様に、各プロセスごとに各軸流ファンを制御し、クリーンエアの風量調整を可能としたことで、エアフロー形成の最適化（風量バランスの最適化）が図れると共に、省電力化を図ることができる。

（付記）
又、本開示は以下の実施の態様を含む。

前記ファンユニットは、それぞれ前記エレベータの昇降に伴い、前記ボートと対面しなくなった時に、風量が低減される様に制御される。

前記ファンユニットは、それぞれ対面する基板の温度が高い程、風量が大きくなる様に制御される。

前記装填室は、前記第２の側面に沿って昇降軸が配置される基板移載機と、該基板移載機の昇降軸と前記エレベータの昇降軸とを不完全に覆う排気カバーと、前記第２の側面と前記排気カバーとに挾まれた空間と、前記第１クリーンユニット及び前記第３クリーンユニットの吸気側とを連通可能に接続する主吸気ダクトと、前記第２の側面と前記排気カバーとに挾まれた空間と、前記第２クリーンユニットの吸気側とを連通可能に接続する前記主吸気ダクトとは独立した副吸気ダクトとを備える。

１ 基板処理装置
５ ウェーハ
１２ 装填室
１４ ボート
１８ 処理室
３１ ボート交換装置
３２ 第１クリーンユニット
３３ 第２クリーンユニット
３４ 第３クリーンユニット
４２ 第１ファンユニット
４４ 第１バッファ領域
４６ 第２ファンユニット
４８ 第２バッファ領域
５１ 第３ファンユニット
５３ 第３バッファ領域
５４ 主吸気ダクト
５６ 副吸気ダクト

Claims (7)

1. 基板を処理する処理室と連通し、複数の基板を保持するボートを２つ以上収容可能な装填室と、前記ボートを前記処理室と前記装填室との間で出し入れするエレベータと、前記処理室から取出された前記エレベータに搭載された状態のボートを、第１待機領域及び第２待機領域に移動できる様に構成されたボート交換装置と、前記装填室内の、前記エレベータに搭載された状態の前記ボートが保持されるアンロード領域に対面し、第１の方向へクリーンエアを送風する第１クリーンユニットと、前記第１待機領域に対面し、第２の方向へクリーンエアを送風する第２クリーンユニットと、前記第２待機領域に対面し、第３の方向へクリーンエアを送風する第３クリーンユニットと、を具備し、前記第１クリーンユニット、前記第２クリーンユニット、前記第３クリーンユニットは、それぞれ独立して風量を制御可能に構成され、前記装填室内の前記ボート交換装置が配置される高さに於いて、所定のエアフローを形成する様構成された基板処理装置。
2. 前記装填室は、略直方体状の内部空間を有し、上面に前記処理室との連通口が形成され、前面に基板搬入出口が形成され、第１の側面に沿って前記第１クリーンユニットと前記第３クリーンユニットが並設され、前記第１の側面と背面との角部に前記第２クリーンユニットが配置され、前記第１の側面と向かい合う第２の側面に沿って前記エレベータが配置され、前記ボート交換装置の２つの旋回軸は、前記第１の側面に近接して前記第１クリーンユニットの下方に配置される請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記第２の方向には、前記第１待機領域及び前記アンロード領域が存在し、前記第２クリーンユニットは、前記アンロード領域での前記第１クリーンユニットから給気される風量の不足を補うことが可能に構成される請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記第１クリーンユニット、前記第２クリーンユニット、前記第３クリーンユニットは、前記ボートの長手方向と平行に延びる吹出し口を有し、前記第２クリーンユニット及び前記第３クリーンユニットの吹出し口の長さは、前記第１クリーンユニットの長さよりも長く、前記第２クリーンユニットの吹出し口の下端は、前記ボート交換装置の上端よりも低い請求項２又は請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記第１クリーンユニットは前記第１の方向に送風する第１軸流ファンと、該第１軸流ファンの下流側に設けられる第１フィルタと、前記第１軸流ファンと前記第１フィルタとの間に設けられる第１バッファ領域を有し、前記第２クリーンユニットは前記第２の方向に送風する第２軸流ファンと、該第２軸流ファンの下流側に設けられる第２フィルタと、前記第２軸流ファンと前記第２フィルタとの間に設けられる第２バッファ領域を有し、前記第３クリーンユニットは前記第３の方向に送風する第３軸流ファンと、該第３軸流ファンの下流側に設けられる第３フィルタと、前記第３軸流ファンと前記第３フィルタとの間に設けられる第３バッファ領域を有し、前記第２クリーンユニットは、前記第１バッファ領域と前記第２軸流ファンの吸気側とを、クランク状に折曲がった流路を含み流体を連通させるダクトを通じて、前記クリーンエアを吸気する請求項２又は請求項３に記載の基板処理装置。
6. 基板を処理する処理室と連通し、該処理室から取出したボートを収容する装填室と、前記ボートを前記処理室と前記装填室との間で出し入れするエレベータと、前記装填室内の前記エレベータによって下降された状態の前記ボートに対面し、クリーンエアを送風するクリーンユニットとを具備し、前記クリーンユニットは、それぞれ１つ以上のファンを含み、前記ボートの長手方向に並設される複数のファンユニットを有し、各ファンユニットは前記ファンの回転数或は風量を任意に制御可能に構成された基板処理装置。
7. 基板を処理する処理室と連通し、ボートを２つ以上収容可能な装填室から、基板を保持した前記ボートを前記処理室に装入し前記基板を処理する工程と、前記基板を処理した後に前記ボートを前記処理室から搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記ボートを搬出する工程では、エレベータが前記処理室からアンロード領域に前記ボートを下降させ、その後ボート交換装置が前記ボートを前記アンロード領域から第１待機領域及び第２待機領域の内の空いている一方に移動させる間、前記アンロード領域に対面する第１クリーンユニットから第１の方向へ送風されるクリーンエアと、前記第１待機領域に対面する第２クリーンユニットから第２の方向へ送風されるクリーンエアと、前記第２待機領域に対面する第３クリーンユニットから第３の方向へ送風されるクリーンエアの風量を独立して制御し、前記装填室内の前記ボート交換装置が配置される高さに於いて、所定のエアフローを形成する半導体装置の製造方法。