JP3438826B2 - 処理装置及びその使用方法 - Google Patents

処理装置及びその使用方法

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JP3438826B2
JP3438826B2 JP35447693A JP35447693A JP3438826B2 JP 3438826 B2 JP3438826 B2 JP 3438826B2 JP 35447693 A JP35447693 A JP 35447693A JP 35447693 A JP35447693 A JP 35447693A JP 3438826 B2 JP3438826 B2 JP 3438826B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ等を処理
する処理装置及びその使用方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体ウエハ上に成膜処理やエ
ッチング処理等を施す装置として半導体製造装置が知ら
れている。この装置は、例えばクラスタツールを例にと
れば半導体ウエハに対して実際に処理を施す複数のCV
D(Chemical Vapor Depositi
on)処理室と、これらに共通に連設されて各室に個別
にウエハを搬出入させる共通搬送室と、この共通搬送室
に連設されたカセット室とよりなり、カセット室内の未
処理のウエハを共通搬送室を介して処理室内に搬送し、
また、処理済みのウエハは逆の経路を経て搬出されるこ
とになる。
【0003】ところで、この種の装置にあっては電源を
投入して装置を立ち上げた後、或いは装置内に対してク
リーニングガスにより洗浄処理等を施した後において
は、いきなり製品用の通常のウエハに処理を施すのでは
なく、まずダミー用ウエハを流してこれに実際の処理を
施すことによりダミーラン、いわゆるならし運転を行
い、その後、製品用の通常のウエハに処理を施すように
なっている。このダミーランを行う理由は、電源投入直
後においては装置のプロセス特性が安定していないこと
からこれを安定させること及び例えばプラズマによるク
リーニング後においては処理室内壁等に残留するパーテ
ィクルやクリーニングガスを確実に排除すること等を目
的として行われる。実際、電源投入直後においてエッチ
ング処理室にてエッチング処理を行うとエッチングレー
トが僅かに高くなる傾向にあり、上述したようにダミー
ウエハを流すことによりこのエッチングレートを安定化
させることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来にあっ
ては、上述したダミーウエハによるテストランを行う場
合には、オペレータが手動により通常のカセット内にダ
ミーウエハを入れた状態でこれをカセット室内に収容
し、その後、このカセット内からダミーウエハを内部の
搬送機構が取り出して処理室内へ移載してダミーランを
行う。そして、ダミーランの行われたダミーウエハは上
記したと逆の経路へ経て通常のカセット内に戻され、そ
の後、オペレータがこのカセットを装置外へ取り出し
て、通常の製品ウエハの処理が開始される。
【0005】しかしながら、上述した従来のダミーラン
を実施する場合には、オペレータがその都度、ダミーウ
エハを用意して装置内へセットしたり、或いはダミーラ
ン終了後にそのウエハを収容した通常カセットを装置外
へ取り出さなければならず、非常に煩雑であった。
【0006】本発明の関連技術として特開平5−175
29号公報に示されるようにカセットにインスペクショ
ンウエハを収容する収容部を形成しておき、プロービン
グマシンの検査の際に、測定用接触針が正確に所定の位
置に接触しているか否かをこのインスペクションウエハ
により検査する技術が開示されているが、このインスペ
クションウエハは、後で針接触状態或いは処理状態が検
査されるという点においてモニタウエハと同類のもので
あるが、上記したダミーウエハはダミーランの後にその
処理状態が検査されることはなく、単に装置を作動させ
たという実績のみが必要であるという点において、上記
したインスペクションウエハ等とは異なるものである。
【0007】本発明は、以上のような問題点に着目し、
これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明
の目的は、カセット室内外にダミー用カセットを設ける
ことによりダミーラン時におけるオペレータに対する煩
雑さをなくすことができる処理装置及びその使用方法を
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の装置発明によれ
ば、搬送室と、ゲートベンを介して前記搬送室に接続さ
る処理室と、ゲートベンを介して前記搬送室に接続さ
れるカセット室と、前記搬送室に設けられて前記カセッ
ト室と前記処理室との間で前記被処理体を移載するため
の移載機構とを備えた処理装置において、前記カセット
室内に、昇降な可能なカセット載置台を設け、このカセ
ット載置台の上にダミー被処理体を収容するダミー用カ
セットと、被処理体を収容できる通常カセットとをそれ
ぞれ設けると共に前記ダミー用カセットは前記カセット
載置台上に固定され、前記ダミー被処理体は、前記通常
カセットに収容された状態で前記カセット室内に搬入さ
れ、前記移載機構は、前記ダミー被処理体を前記通常カ
セットから前記ダミー用カセットに移載すると共に、
記カセット室と前記処理室との間で前記ダミー用カセッ
トに収容された前記ダミー被処理体を搬送するように構
成したものである。
【0009】本発明の方法発明によれば、搬送室と、ゲ
ートベンを介して前記搬送室に接続される処理室と、ゲ
ートベンを介して前記搬送室に接続されるカセット室
と、前記搬送室に設けられて前記カセット室と前記処理
室との間で前記被処理体を移載するための移載機構とを
備えた処理装置の使用方法において、ダミー被処理体を
通常カセット内に収容した状態で前記カセット室内へ搬
入する工程と、前記移載機構を用いて、前記通常カセッ
ト内の前記ダミー被処理体を前記カセット室内に設けら
れたダミー用カセットに移載する工程と、前記移載機構
を用いて、前記カセット室内の前記ダミー用カセットと
前記処理室との間で前記ダミー被処理体を搬送する工程
と、を有するものである。
【0010】
【作用】発明によれば、装置の電源を投入してこれを
立ち上げた後にダミーランを行う時には、或いはプラズ
マによる、またはプラズマレスによるクリーニング後に
ダミーランを行う時には、まず、カセット室内の昇降手
段に載置したダミー用カセットからダミー被処理体を取
り出し、これを処理室内に移載した後にこれに通常の処
理等を施す。そして、処理が完了したダミー被処理体は
上記したと逆の経路を搬送されてダミー用カセット内に
収容されて保持される。
【0011】このようにしてダミー処理が終了したなら
ば、次に通常カセットから製品用の被処理体を取り出し
てこれを処理室内へ移載し、これに通常の処理を施すこ
とになる。これにより、オペレータが何ら介在すること
なくダミー処理から通常の製品用の被処理体の処理へ移
行することができる。
【0012】この場合、処理室を複数有するので、それ
ぞれの処理室にダミー被処理体を収容した状態で同時に
ダミー処理を行なうことにより、ダミー処理の時間を短
縮することが可能となる。 また、カセット載置台やダミ
ー用カセットや通常カセットに位置合わせ手段を設ける
ことにより、これらを段積みする際に位置合わせを容易
にできることになる
【0013】また、カセット搬送手段を設けた場合に
は、ダミー用カセットや通常カセットを、このカセット
搬送手段により装置の外部に搬出入させることができ
る。
【0014】
【実施例】以下に本発明に係る処理装置及びその使用方
法について詳述する。図1は本発明に係る処理装置のカ
セット室内におけるカセットの配列を示す図、図2は本
発明に係る処理装置を示す概略構成図、図3は図2に示
すカセット室を示す断面図、図4は共通搬送室内に用い
られる移載アームを示す平面図である。
【0015】図示するようにこの処理装置2は、CVD
成膜、エッチング、アッシング等の同種或いは異種の処
理を被処理体としての半導体ウエハWに施すために複
数、図示例にあっては3つの処理室4A、4B、4Cを
有しており、各処理室は、共通搬送室6を中心としてこ
れに連設されて、いわゆるクラスタツール化されてい
る。この共通搬送室6と各処理室4A、4B、4Cとの
間にはそれぞれ開閉可能になされたゲートベンG1、G
2、G3が介在されており、これらの間を連通可能とし
て内部に設けた移載機構8によりウエハの受け渡しを行
い得るようになっている。
【0016】また、この共通搬送室6の一側には、内部
にカセットCを収容する複数、図示例にあっては2個の
カセット室10A、10Bが、それぞれ開閉可能になさ
れたゲートベンG4、G5を介して連設されており、開
放されたゲートベンG4、G5を介して共通搬送室6と
の間でウエハWの受け渡しを行うようになっている。各
カセット室10A、10Bのゲートベンの反対側には、
外部との間で開閉するゲートドアG6、G7がそれぞれ
設けられており、このドアの外側に設けたカセット搬送
アーム12により、開放されたゲートドアを介してカセ
ットCの受け渡しを行うようになっている。このカセッ
ト搬送アーム12は、多関節アーム構造になされてお
り、カセット室10A、10BのゲートドアG6、G7
と略対向する位置に設けたカセット置場14と各カセッ
ト室10A、10Bとの間でカセットCの受け渡しを行
う。そのために、このカセット搬送アームは、カセット
室の並び方向に沿って移動し得るようになっている。こ
れら各カセットCには、処理すべき或いは処理済みの半
導体ウエハWを例えば25枚収容し得るようになってい
る。
【0017】一方、上記共通搬送室6内に設定される移
載機構8は、図4にも示すように搬送室底部に旋回可能
に支持された第1アーム8Aと、この先端に第1アーム
8Aの動きに連動させて回転するように支持された第2
アーム8Bと、この先端に第2アーム8Bの動きに連動
させて回転するようにその中心部が支持された第3アー
ム8Cとよりなり、この第3アーム8Cの両端にそれぞ
れ1枚、合計で2枚のウエハを載置して搬送するように
なっている。また、共通搬送室6内のカセット室側に
は、昇降及び回転可能になされた位置合わせ機構16が
設けられており、搬入されるウエハWの位置合わせを行
うようになっている。
【0018】一方、上記カセット室10A、10B内は
同様に構成されており、図1及び図3にも示すようにカ
セット室底部18には、上部にカセット載置台20を有
する昇降手段としてのカセットエレベータ22が昇降可
能に設けられており、この上部にカセットを載置し得る
ようになっている。カセット載置台20の上面には、位
置合わせ用凸部24が形成されており、後述するように
この上に載置されるカセットに対して機械的位置合わせ
を行うようになっている。
【0019】一方、このカセットエレベータ22上に載
置されるカセットCとしては、製品用のウエハを例えば
25枚収容する通常カセットC1と、ダミーラン時に使
用するダミー被処理体としてのダミーウエハDWを収容
する本発明の特長とするダミー用カセットC2がある。
【0020】通常カセットC1は、そのカセット本体2
6が例えばエンジニアリングプラスチック、テフロン、
ポリプロピレン等の合成樹脂により方形状に成形されて
おり、その内壁には、例えば25枚のウエハを水平に保
持して載置し得るように多段に棚部28が形成されてい
る。
【0021】また、カセット本体26の上部には、この
持ち運びを容易化する把手部30が設けられ、底部32
の下面には、上記カセット載置台20の上面に設けた位
置合わせ用凸部24と嵌合可能になされた位置合わせ用
凹部34が設けられている。
【0022】上記ダミー用カセットC2は、そのカセッ
ト本体36が例えばエンジニアリングプラスチック、テ
フロン、ポリプロピレン等の合成樹脂或いはアルミ等の
金属或いはアルミナ、SiC等のセラミックスまたは石
英により方形状に成形されており、その内壁には、複数
枚、例えば図示例にあっては3枚のダミーウエハDWを
水平に保持して載置し得るように3段の棚部38が形成
されている。このダミーウエハDWを収容し得る枚数は
3枚に限定されず、1〜4枚程度、好ましくはこのクラ
スタツールに設置される処理室の数以上の数に設定する
のが、同時にダミー処理が可能なことから望ましい。ま
た、このカセット本体36の表面には、好ましくは静電
対策用の被膜を形成してもよい。
【0023】そして、このダミー用カセットC2の底部
40の下面には、上記したカセット載置台20の上面に
設けた位置合わせ用凸部24と嵌合可能になされた位置
合わせ用凹部42が形成されており、載置時に機械的に
位置合わせを行うようになっている。また、このダミー
用カセットC2の天井部44の上面には、上記カセット
載置台20の上面に設けた位置合わせ用凸部24と全く
同様な構造になされた位置合わせ用凸部46が形成され
ており、従って、図1に示すようにカセット載置台20
上に、ダミー用カセットC2及び通常カセットC1を位
置合わせした状態で順次段積みできるようになってい
る。
【0024】図3において、カセットエレベータ22の
上下方向のストロークは、水平方向から延びてくるウエ
ハ移載用の移載機構の高さレベルH1に各ウエハW及び
各ダミーウエハDWを位置させ得るように少なくとも通
常カセットC1とダミー用カセットC2のトータルの高
さ以上の距離だけ昇降し得るように設定する。更には、
カセットエレベータ22上に載置されたダミー用カセッ
トC2の上部と水平方向から延びてくるカセット搬送ア
ーム12の高さレベルH2との間は、このアーム12の
引き抜きを許容するために数10mm程度の余裕を確保
する。また、このカセット室10A、10B内には、カ
セット内のウエハ位置を確認するための図示しない例え
ば透過形の光検出器が設けられる。尚、各カセット室1
0A、10B及び共通搬送室6には、これらの室内に不
活性ガス、例えばN2 ガスを供給するガス供給系48及
び内部雰囲気を排気する真空排気系50がそれぞれ連結
されている。
【0025】次に、以上のように構成された装置に基づ
いて本発明の使用方法について説明する。まず、装置の
電源を投入してこれを立ち上げた直後においてはプロセ
ス特性が暫くは安定しないので、これを安定化させるた
めにダミーランを行う必要がある。また、同様に処理室
内を手拭きにより洗浄液でクリーニングした場合、或い
は電源を投入した状態で例えばクリーニングガスとして
ClF3 ガスを用いてプラズマレスによりクリーニング
した場合、例えばクリーニングガスとしてNF3 ガスを
用いてプラズマを立ててクリーニングをした場合等にお
いてもその後、内部に残留する飛び易いパーティクル等
を除去するためにダミーランを行う必要がある。ダミー
ランを行うには、まず、電源投入後、或いはクリーニン
グ終了後に、カセット置場14に設置してあるダミー用
カセットC2をカセット搬送アーム12を用いていずれ
か一方のカセット室例えばカセット室10Aに搬入し、
そのゲートドアG6を閉じる。ダミー用カセットC2の
搬入時には、カセット室10A内のカセットエレベータ
22はその受け渡しができるようにカセット載置高さレ
ベルH2まで上昇することになる。
【0026】また、カセット載置台20上に載置される
ダミー用カセットC2の底部40の位置合わせ用凹部4
2はカセット載置台20の上部の位置合わせ用凸部24
に嵌合され、機械的に位置合わせされる。尚、予めダミ
ー用カセットC2をカセットエレベータ22上に設置し
てある場合には上記した操作は不要である。
【0027】次に、カセット室10A内を真空引きし、
予め真空引きされていた共通搬送室6内の雰囲気圧力と
略同圧になったならばゲートベンG4を開いてこれらの
両室を連通させる。そして、ウエハ用の移載機構8を駆
動して上記ダミー用カセットC2内に収容されているダ
ミーウエハWを取り出し、これを各処理室4A、4B、
4C内に移載する。この場合、ダミー用カセットC2内
には、処理室の数以上のダミーウエハDWが収容されて
いるので、全ての処理室4A、4B、4Cに対してダミ
ーウエハDWを収容させることができ、全ての処理室と
同時にダミーランをさせることができるのでダミーラン
の時間を短縮できる。このようにして、移載が終了した
ならば各処理室においてそれぞれの処理をダミーウエハ
に対して実際に施し、ダミーランを実行する。
【0028】上述のようにしてダミーランを終了したな
らば、前記したと逆の操作を行って各処理室内のダミー
ウエハDWをもとのダミー用カセットC2内に収容して
載置する。尚、必要な場合には、このダミーランを複数
回繰り返して行う。このようにしてダミーランを1回或
いは複数回繰り返して行うことにより、装置のプロセス
特性は安定し、しかもクリーニング後にあっては処理室
内壁等に付着している飛び易いパーティクルを排除する
ことができる。
【0029】ダミーランが終了したならば、次に通常の
製品ウエハを処理するために、まず、カセット室10A
内に例えば不活性ガスを充填することによりこの内部雰
囲気を常圧に戻し、その後、ゲートドアG6を開き、カ
セット置場14に設置してあるウエハ25枚入りの通常
カセットC1を前述したと同様にカセット搬送アーム1
2を用いてカセット室10内に取り込み、これを図1に
示すようにダミー用カセットC2の上部に載置して段積
みする。この時、ダミー用カセットC2の天井部44の
位置合わせ用凸部46が通常カセットC1の底部32に
設けた位置合わせ用凹部34に嵌合され、通常カセット
C1は機械的に位置合わせされることになる。
【0030】このように通常カセットC1の搬入が終了
したならば前記したと同様にカセット室10A内を真空
引きして共通搬送室6内と略同圧にしたならば、ゲート
ベンG4を開いて共通搬送室6と連通させる。そして、
ウエハ用の移載機構8を駆動して、ウエハの位置合わせ
後、これを所定の処理室へ搬入して通常の処理を行う。
移載機構8側へのウエハの受け渡しに際しては、図示し
ない例えば透過形の光検出器によりウエハの高さ位置或
いはウエハの存否が判別されているので、その情報に基
づいてカセットエレベータ22の高さ調整を行って該当
するウエハWを移載機構の高さレベルH1に位置させ
る。尚、この操作は前述したダミーランの場合にも行わ
れるのは勿論である。ウエハへの処理は、各処理室にて
連続的に行われ、全ての処理が完了したら、前述したと
逆の操作を経て、例えば処理済みのウエハを収容する他
方のカセット室10B内の通常カセットC1内へ載置保
持させるようにする。尚、この通常のウエハを処理する
間は、ダミーウエハはダミー用カセットC2内に収容さ
れたままの状態となる。このようにして、一連の通常処
理が完了することになる。
【0031】そして、処理装置の電源が一担落とされて
再度、電源が投入された場合や、また、クリーニング処
理が施された場合には、その後、再度、上述したと同様
な操作でダミーランが行われることになる。この場合、
処理室における処理がエッチング処理等のようにパーテ
ィクルの発生する程度が少ない処理を行うような場合に
は、同一のダミーウエハDWを繰り返し使用することが
できるが、処理室における処理が、例えばCVD処理の
ように成膜処理を行う場合には、積層される膜が剥がれ
る傾向にあるのでパーティクルの発生を防止するために
好ましくは新しい未使用のダミーウエハDWを用いる。
そのために、ダミー用カセットC2には、処理室の数以
上のダミーウエハDWを収容させておくのがよい。
【0032】このように、カセット室内にダミーウエハ
DWを収容したダミー用カセットC2を設置するように
したので、ダミーランを行う場合に、従来装置のように
オペレータがその都度ダミーウエハをカセットに収容し
て準備する必要がなく、このダミーランを自動的に行う
ことができる。
【0033】また、カセット室内においては、パーティ
クルの発生する確率の高いダミーウエハDWを通常カセ
ットC1の下段に位置させるようにしたので、ダミーウ
エハDWから発生するパーティクルはカセット室内のダ
ウンフローより運び去られ、通常の製品用のウエハにパ
ーティクルが付着することを防止することができる。
尚、このダウンフローを可能とするために、カセット室
に連結される真空排気系はその底部に設けるのが好まし
い。
【0034】また、上記実施例にあっては、ダミー用カ
セットC2をカセット載置台20から分離可能としたが
これをカセット載置台20に固定させるようにしてもよ
い。この場合には、この固定されたダミー用カセットC
2にダミーウエハDWを移載するために、まず、通常の
カセットC1にダミーウエハを収容してこれをダミー用
カセットC2上に載置し、そして、共通搬送室6内のウ
エハ用の移載機構8とカセットエレベータ22を交互に
操作させることにより、通常カセットC1からダミー用
カセットC2へダミーウエハDWを移載させる。後のダ
ミーランは前述したと同様に行われることになる。
【0035】また更には、上記した発明においては、ダ
ミー用カセットC2をカセット室10A或いは10B内
に設けるようにしたが、これに限定されず、このダミー
用カセットC2をカセット室の外側近傍、例えば図2中
のカセット置場14に設置するようにしてもよい。この
場合には、ダミーウエハDWを一枚ずつ枚葉で処理装置
内へ送り込み、前述したと同様にダミーランを行うよう
にする。
【0036】尚、上記実施例にあっては、3つの処理室
を結合させた、いわゆるクラスタツールに本発明を適用
した場合について説明したが、この処理室の数には限定
されないのみならず、クラスタツールにも限定されず通
常の単独の処理室の場合にも適用し得るのは勿論であ
る。また、処理室としては、CVD処理室、エッチング
処理室、アッシング処理室等のカセット室を並設させる
装置には全て適用し得る。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のように優れた作用効果を発揮することができる。
明によれば、ダミー被処理体を収容するダミー用カセッ
トを設けるようにしたので、電源投入後、或いはクリー
ニング後にダミーランを行う場合にオペレータがマニュ
アルで操作する煩雑さがなくなり、これを自動で行うこ
とができる。この場合、処理室を複数有するので、それ
ぞれの処理室にダミー被処理体を収容した状態で同時に
ダミー処理を行なうことにより、ダミー処理の時間を短
縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る処理装置のカセット室内における
カセットの配列を示す図である。
【図2】本発明に係る処理装置を示す概略構成図であ
る。
【図3】図2に示すカセット室を示す断面図である。
【図4】共通搬送室内に用いられる移載アームを示す平
面図である。
【符号の説明】
2 処理装置 4A〜4C 処理室 6 共通搬送室 8 移載機構 10A,10B カセット室 12 カセット搬送アーム 20 カセット載置台 22 カセットエレベータ(昇降手段) 36 カセット本体 38 棚部 42 位置合わせ用凹部 46 位置合わせ用凸部 C1 通常カセット C2 ダミー用カセット W 半導体ウエハ(被処理体) DW ダミーウエハ(ダミー被処理体)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−54843(JP,A) 特開 昭59−113638(JP,A) 特開 平5−226461(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 搬送室と、ゲートベンを介して前記搬送
    室に接続される処理室と、ゲートベンを介して前記搬送
    室に接続されるカセット室と、前記搬送室に設けられて
    前記カセット室と前記処理室との間で前記被処理体を移
    載するための移載機構とを備えた処理装置において、 前記カセット室内に、昇降な可能なカセット載置台を設
    け、このカセット載置台の上にダミー被処理体を収容す
    るダミー用カセットと、被処理体を収容できる通常カセ
    ットとをそれぞれ設けると共に前記ダミー用カセットは
    前記カセット載置台上に固定され、 前記ダミー被処理体は、前記通常カセットに収容された
    状態で前記カセット室内に搬入され、前記移載機構は、
    前記ダミー被処理体を前記通常カセットから前記ダミー
    用カセットに移載すると共に、 前記カセット室と前記処
    理室との間で前記ダミー用カセットに収容された前記ダ
    ミー被処理体を搬送するように構成したことを特徴とす
    る処理装置。
  2. 【請求項2】 前記処理室の数は複数であり、前記ダミ
    ー用カセットは前記処理室の数以上の数のダミー被処理
    体を収容することを特徴とする請求項記載の処理装
    置。
  3. 【請求項3】 搬送室と、ゲートベンを介して前記搬送
    室に接続される処理室と、ゲートベンを介して前記搬送
    室に接続されるカセット室と、前記搬送室に設けられて
    前記カセット室と前記処理室との間で前記被処理体を移
    載するための移載機構とを備えた処理装置の使用方法に
    おいて、 ダミー被処理体を通常カセット内に収容した状態で前記
    カセット室内へ搬入する工程と、 前記移載機構を用いて、前記通常カセット内の前記ダミ
    ー被処理体を前記カセット室内に設けられたダミー用カ
    セットに移載する工程と、 前記移載機構を用いて、前記カセット室内の前記ダミー
    用カセットと前記処理室との間で前記ダミー被処理体を
    搬送する工程と、 を有することを特徴とする処理装置の使用方法。
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