JP4202445B2 - 半導体製造装置用クリーニング装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造装置用クリーニング装置に関し、特に、真空処理装置のメンテナンスを行う際その周囲の空気を浄化するのに適した半導体製造装置用クリーニング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造において、集積回路（ＩＣ）等の製造不良の約２／３は塵（ダストパーティクル）による汚染である。集積回路が大規模化するに伴い、ウェハを取り扱う環境も、塵がより少ない清浄な環境が要求されるようになってきた。このことは室内の空気環境に限らず、ウェハ洗浄用の水や薬品あるいは製造用ガスについても同じである。さらに半導体製造装置のメンテナンスを行う場合においてその周囲の空気についても塵による汚染がないことが要求される。
【０００３】
従来の半導体製造装置用クリーニング装置の構成例を図５と図６を参照して説明する。図７は側面図、図８は平面図である。
【０００４】
図示された半導体製造装置は、オートローダ（ウェハ移送装置）１１１の部分と真空処理装置１１２の部分から構成される。オートローダ１１１は、仕切りパネル１１３内に形成されたクリーン空間１１４内に設置されている。１１５は仕切り壁で、仕切り壁１１５の左側が工場側クリーンルーム１１６、右側がメンテナンスルーム１１７となっている。オートローダ１１１が設置される仕切りパネル１１３は仕切り壁１１５に接続される。また仕切りパネル１１３の右側に真空処理装置１１２が設置されている。
【０００５】
上記オートローダ１１１は、真空処理装置１１２に対して未処理ウェハを投入し、または真空処理装置１１２から処理済みウェハを回収するウェハ移送装置である。オートローダ１１１は、多数のウェハ１１８を収納するカセット１１９と、ウェハ１１８をカセット１１９から真空処理装置１１２に投入しまたは真空処理装置１１２からカセット１１９へ回収するロボット機構部１２０とから構成される。
【０００６】
上記真空処理装置１１２は、２つのロードロック１２１と中央に位置するウェハ搬送室１２２と複数の処理室１３１〜１３６とから構成される。真空処理装置１１２は、全体が真空に保持されている。ウェハ搬送室１２２にはウェハの搬送を行うロボット搬送機構１３７が内蔵される。このロボット搬送機構は発塵が極めて少ない搬送機構である。真空処理装置１１２は極めて高いクリーン度に維持されている。また複数の処理室１３１〜１３６は、例えば、プリエッチング処理室、スパッタ処理室、加熱処理室等から構成される。さらに２つのロードロック１２１は、各々、オートローダ１２１から真空処理装置１１２内に未処理ウェハを投入する機能と、真空処理装置１１２から処理済みウェハをオートローダ１２１に回収するための機能を兼ね備えている。
【０００７】
上記半導体製造装置では以下のクリーニング装置が設けられる。オートローダ１１１が設置されるクリーン空間１１４の上部には、クリーン空間のクリーン度（清浄化度）を高めるため、クリーニングユニット１４０が設けられている。このクリーニングユニット１４０はファン１４１とフィルタ１４２から構成される。またオートローダ１１１は、上記のごとく仕切パネル１１３により、その外側を囲われている。オートローダ１１１が設置されるクリーン空間１１４は、メンテナンスルーム１１７側の低いクリーン度の空気が流れ込んで、そのクリーン度を劣化させないように、上記仕切りパネル１１３によって密閉されている。
【０００８】
上記半導体製造装置で、オートローダ１１１に置かれたカセット１１９内の未処理ウェハは、ロボット機構部１２０によって真空処置装置１１２に付設されたロードロック１２１へ搬出される。ウェハは、真空処理装置１１２の処理室１３１〜１３６で処理された後、ロードロック１２１へ戻される。処理済みウェハはロードロック１２１から逆の順序でカセット１１９へ戻される。通常、ウェハは、真空処理装置１１２内を真空中で搬送されて一巡して回収されるので、メンテナンスルーム１１７の雰囲気に触れることなくクリーン状態に保たれる。
【０００９】
上記構成を有する従来の半導体製造装置では、クリーン度の高い雰囲気で、ウェハの搬送および処理が行われている。また上記半導体製造装置とは別の半導体製造装置との間で、ウェハが収容されたカセット１１９を運搬する場合にも、クリーン度の高いクリーンルーム構造が利用される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
半導体の製造では、一般的に、クリーン度がクラス１〜１０のクリーンな雰囲気で行われることが必要である。ここで「クラス」という単位は、（１ｆｔ）³ （１ｆｔは約３０ｃｍ）の立方体空間中に存在する直径０．５μｍ以上の大きさの塵の個数を表すものである。例えば「クラス１０」は、そのような塵粒子が、上記立方体の空間中に約１０個存在する程度のクリーン度を意味する。
【００１１】
一方、上記真空処理装置１１２はメンテナンスルーム１１７側に設置されている。このメンテナンスルーム１１７は、真空処理装置１１２の点検やメンテナンス作業を行う空間であり、通常、工場側の設備費や運転費を低減するため、クラス１００〜１０００のクリーン度になっている。このクリーン度は、クリーンルーム１１６に比較し、その１０倍から１００倍程度、低くなっている。
【００１２】
そのため、従来の半導体製造装置でメンテナンス作業を行う場合、ＤやＥに示すごとく、ロードロック１２１や処理室１３１〜１３６の蓋１２１ａ，１３３ａを開いて作業を行う際、メンテナンスルーム１１７のクリーン度の低い雰囲気に真空処理装置１１２の内部を晒すことになる。その結果、真空処理装置１１２の内部の構造物に、パーティクルが付着し、またメンテナンス作業時に発生したパーティクルが真空処理装置１１２の内部で浮遊し、残留することになる。このような状態がメンテナンス作業の際に発生すると、メンテナンス後にロードロックや処理室の蓋を閉じて真空にしても、メンテナンス時に内部に付着したパーティクルや浮遊状態のパーティクルはあまり低下せず、ウェハを搬入するとパーティクルがウェハに付着する。それによって、パーティクルが付着した部分の半導体デバイスチップが不良となり、ウェハから得られる良品の半導体デバイスチップの数量が低下する。
【００１３】
本発明の目的は、上記問題を解決することにあり、真空処理装置のメンテナンス作業時において塵の少ないクリーンな雰囲気を作り、ウェハから得られる半導体デバイスの歩留まりを高めることができる半導体製造装置用クリーニング装置を提供することにある。
【００１４】
【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用クリーニング装置は、上記目的を達成するため、次のように構成される。
【００１５】
第１のクリーニング装置（請求項１に対応）は、 ロードロックとウエハ搬送室とウェハを処理する処理室とからなる真空処理装置と、ウェハを真空処理装置に投入しまたは真空処理装置から回収するウェハ移送機構（オートローダ）と、このウェハ移送機構が設置されかつクリーン度がクラス１〜１０のクリーンな雰囲気のクリーン空間を備える半導体製造装置において、ウェハ移送機構は仕切りパネル内に形成されたクリーン空間内に設置され、このクリーン空間内に当該クリーン空間のクリーン度を高めるための第１クリーニングユニットを設け、真空処理装置を備えかつクラス１００〜１０００のクリーン度になっているメンテナンスルーム側に第２クリーニングユニットを設け、メンテナンスルーム内で第２クリーニングユニットを、ロードロックの上方位置または処理室の上方位置で移動可能にする移動機構を設けるように構成される。
【００１６】
上記クリーニング装置では、メンテナンス作業が行われる領域において、第１クリーニングユニットに加えて、局所的にダウンフローが得られるように、メンテナンスルーム側に第２クリーニングユニットを設けるものである。
【００１７】
第２のクリーニング装置（請求項２に対応）は、ロードロックとウエハ搬送室とウェハを処理する処理室とからなる真空処理装置と、ウェハを真空処理装置に投入しまたは真空処理装置から回収するウェハ移送機構と、このウェハ移送機構が設置されかつクリーン度がクラス１〜１０のクリーンな雰囲気のクリーン空間を備える半導体製造装置において、ウェハ移送機構は仕切りパネル内に形成されたクリーン空間内に設置され、このクリーン空間内にクリーン空間のクリーン度を高めるための第１クリーニングユニットを設け、真空処理装置を備えかつクラス１００〜１０００のクリーン度になっているメンテナンスルーム側に第２クリーニングユニットを設け、この第２クリーニングユニットの本体を真空処理装置の上方の中央位置に固定し、第２クリーニングユニットの内部に送風用ファンとフィルタを備え、第２クリーニングユニットの下部に送風管を設け、この送風管はその基端が回転移動機構に回転自在になるように取り付けられているように構成される。この構成によれば、第２クリーニングユニットによってメンテナンスルーム内で局所的にクリーン度を高めることができる。
【００１８】
第３のクリーニング装置（請求項３に対応）は、上記第１の構成において、上記第２クリーニングユニットを送風用ファンとパーティクル除去用フィルタを備える。
【００１９】
第４のクリーニング装置（請求項４に対応）は、上記のいずれかの構成において、好ましくは、第２クリーニングユニットにパーティクルカウンタを設ける。
第５のクリーニング装置（請求項５に対応）は、上記の第２の構成において、送風管は、回転移動機構によってその基端を中心に回転させることにより、その吹出し口をロードロックから処理室まで移動することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１と図２を参照して本発明の第１実施形態を説明する。図１は側面図、図２は平面図である。
【００２２】
図１と図２において、仕切り壁１１の左側に工場側クリーンルーム１２が形成され、仕切り壁１１の右側にメンテナンスルーム１３が形成されている。クリーンルーム１２ではダウンフロー１４が作られ、高いクリーン度に維持されている。半導体製造装置はメンテナンスルーム１３側に設けられる。半導体製造装置はオートローダ（ウェハ移送装置）１５と真空処理装置１６を備える。オートローダ１５は、仕切りパネル１７内に形成されたクリーン空間１８内に設置される。仕切りパネル１７は仕切り壁１１に接続され、この仕切りパネル１７の右側に真空処理装置１６が設置される。
【００２３】
上記オートローダ１５は、真空処理装置１６に対して未処理ウェハを投入し、または真空処理装置１６から処理済みウェハを回収するウェハ移送装置である。オートローダ１５は、多数のウェハ１９を収納するカセット２０と、ウェハ１９をカセット２０から真空処理装置１６に投入しまたは真空処理装置１６からカセット２０へ回収するロボット機構部２１から構成される。カセット２０とロボット機構部２１は２組設けられている。
【００２４】
真空処理装置１６は、２つのロードロック２２と、中央に位置するウェハ搬送室２３と、複数の処理室３１〜３６とから構成される。真空処理装置１６は、全体が真空に保持されている。ウェハ搬送室２３にはウェハの搬送を行うロボット搬送機構２４が内蔵される。ロボット搬送機構２４では発塵は極めて少ない。真空処理装置１６の内部は極めて高いクリーン度に維持されている。また複数の処理室３１〜３６は、例えばプリエッチング処理室、スパッタ処理室、加熱処理室等から構成される。さらにロードロック２２は、オートローダ１５から真空処理装置１６内に未処理ウェハを投入する機能と、真空処理装置１６から処理済みウェハをオートローダ１５に回収する機能を兼ね備えている。
【００２５】
半導体製造装置では、さらに、オートローダ１５が設置されるクリーン空間１８の上部にクリーン空間のクリーン度（清浄化度）を高めるため、クリーニングユニット（以下「第１クリーニングユニット」という）４１が設けられている。この第１クリーニングユニット４１は、ファン４２とフィルタ４２から構成される。４４はファン４２によって作られるダウンフローである。オートローダ１５を囲む仕切パネル１７は、メンテナンスルーム１３側の低いクリーン度の空気が流れ込んでそのクリーン度を劣化させないように、クリーン空間１８を密閉している。
【００２６】
半導体製造装置において、オートローダ１５に置かれたカセット２０内の未処理ウェハは、ロボット機構部２１によって真空処置装置１６に付設されたロードロック２２へ搬出される。ウェハ１９は、真空処理装置１６の処理室３１〜３６で処理された後、ロードロック２２へ戻される。処理済みウェハは、ロードロック２２から逆の順序でカセット２０へ戻される。
【００２７】
さらにメンテナンスルーム１３では、真空処理装置１６の上方に、メンテナンス用クリーニングユニット（以下「第２クリーニングユニット」という）５１が設けられる。第２クリーニングユニット５１は、オートローダ１５の上部に位置する第１クリーニングユニット４１に関連づけて支持されている。第２クリーニングユニット５１は送風用ファン５２とパーティクル除去用フィルタ５３から構成される。第２クリーニングユニット５１が動作すると、メンテナンスルーム１３内にダウンフロー５４が生成される。第２クリーニングユニット５１は、移動機構によってメンテナンスルーム１３内にて矢印Ａのごとく移動可能になっている。移動機構としては、図３に示すような例えば台車付きリフタ７１が使用される。リフタ７１は下部７１ａに車輪を備えて移動自在である。またその上部７１ｂに第２クリーニングユニット５１が設けられる。第２クリーニングユニット５１の下面から下方へダウンフロー５４が生じている。この台車付きリフタ７１を真空処理装置１６の周りに移動させることによって、第２クリーニングユニット５１を、ロードロック２２の上方位置または処理装置３１〜３６の上方位置に移動させることができる。図１に示された例では、第２クリーニングユニット５１はロードロック２２の上方位置にセットされている。第２クリーニングユニット５１で作られるダウンフロー５４によって、メンテナンスルーム１３内の所定箇所を局所的にクリーニングすることができる。
【００２８】
また第２クリーニングユニット５１の下方位置にはパーティクルカウンタ５５が配置されている。パーティクルカウンタ５５は第２クリーニングユニット５１の下部に固定され、第２クリーニングユニット５１と共に移動する。
【００２９】
上記の第２クリニーングユニット５１はメンテナンス作業を行う際に作動させる。例えばロードロック２２の蓋２２ａを開くときには、第２クリーニングユニット５１は図示された位置にあって、蓋２２ａを開く前にファン５２を動作させ、クリーン度がクラス１〜１０のダウンフロー５４を生成する。当該クリーン度はパーティクルカウンタ５５で測定されることにより、確認される。その後、ロードロック２２の蓋２２ａを開く。ロードロック２２の周辺は、ダウンフロー５４により高いクリーン度が確保されているため、ロードロック２２の内部に周囲のパーティクルが侵入することがなく、またメンテナンス作業を行って舞い上がったパーティクルも、ダウンフロー５４により直ちに掃気されるため、浮遊することがない。このように、ロードロック２２の内部に対してメンテナンス作業を行うときには、ロードロック２２の周辺のクリーン度を局所的に高めることができる。
【００３０】
また処理室３１〜３６の蓋３１ａ〜３６ａのうちのいずれか（例えば蓋３３ａ，３６ａ）を開いてメンテナンス作業を行うときには、移動機構によって第２クリーニングユニット５１をメンテナンス作業を行うべき処理室の上方の位置へ移動させ、メンテナンス作業を行う前にその周辺のクリーン度を局所的に高めるようにする。その結果、処理室３１〜３６のメンテナンス時も、前述のロードロック２２の場合と同様の効果を得ることができる。この場合に、図２または図３に示すように、複数の処理室はウェハ搬送室２３の周囲に配置されているので、移動機構は、各処理室の上方位置に来るように第２クリーニングユニットを移動させる。
【００３１】
次に図４〜図６を参照して本発明の第２実施形態を説明する。図４は側面図、図５は平面図、図６は移動機構部分の外観斜視図である。図４と図５において、図１と図２で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３２】
この実施形態による第２クリーニングユニット６１の本体部分は固定して設置され、真空処理装置１６の上方のほぼ中央位置に配置されている。好ましくは、ウェハ搬送室２３の中心部に対応する上方位置に配置される。図６に示されるように、第２クリーニングユニット６１は例えば３本の支柱６６で支持されて配置される。第２クリーニングユニット６１は内部に送風用ファン６２とフィルタ６３を備えている。第２クリーニングユニット６１の下部には送風管６４を備えている。送風管６４は、その基端がフィルタ６３の下側に回転自在に取り付けられ、さらに水平方向に延設され、その先端の吹出し口６４ａが下方に向けて配置されている。水平方向に延設された送風管６４は、回転移動機構６７により、基端を中心に回転させることにより、矢印Ｂのごとくその吹出し口６４ａをロードロック２２から処理室３１〜３６まで移動させることができる。その他の構成は、第１実施形態の構成と同じである。上記の構成によって、第２クリーニングユニット６１から吹出された風は、矢印６５のごとく送風管６４で案内され、その先端の吹出し口６４ａからクリーン度がクラス１〜１０のダウンフローを発生させることができる。
【００３３】
上記の第２クリーニングユニット６１はメンテナンス作業を行うときに動作させる。まず、メンテナンス作業を行う位置に、予め、送風管６４を回転移動機構６７により回転させて吹出し口６４ａを移動させておく。その後、ファン６２を動作させてダウンフロー６５を生成し、その後ロードロック２２や処理室３１〜３６の蓋を開く。これによりメンテナンス作業を行う箇所の周辺のクリーン度を局所的に高めることができる。
【００３４】
第２の実施形態によれば、重量のあるクリーンニングユニット全体を移動させる必要がなく、構造が簡単になり、移動が容易で、安価に製造ができる等の利点がある。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、真空処理装置を備えるメンテナンスルーム側にクリーニングユニットを設けたため、クリーン度が比較的低いメンテナンスルームに設置された半導体製造装置でも、メンテナンス時に局所的にクリーン度を高くでき、半導体デバイスの微細化に寄与することができる。またメンテナンスルーム全体を高いクリーン度に維持する必要がないため、メンテナンスルームの設備コストおよび運転コストが少なくすることができる。さらにクリーニングユニット自体またはそのダウンフローの吹出し口を、所定範囲内で自在に移動できるようにしたため、メンテナンスを行うとする箇所を選択し、そのクリーン度を局所的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の平面図である。
【図３】第１実施形態の移動機構部分の外観斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態の側面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の平面図である。
【図６】第２実施形態の移動機構部分の外観斜視図である。
【図７】従来の半導体製造装置の側面図である。
【図８】従来の半導体製造装置の平面図である。
【符号の説明】
１１ 仕切り壁
１２ 工場側クリーンルーム
１３ メンテナンスルーム
１５ オートローダ
１６ 真空処理装置
１７ 仕切りパネル
１８ クリーン空間
２０ カセット
２１ ロボット機構部
４１ クリーニングユニット
５１ メンテナンス用クリーニングユニット
６１ メンテナンス用クリーニングユニット
６４ 送風管

Claims (5)

1. ロードロックとウエハ搬送室とウェハを処理する処理室とからなる真空処理装置と、前記ウェハを前記真空処理装置に投入しまたは前記真空処理装置から回収するウェハ移送機構と、このウェハ移送機構が設置されかつクリーン度がクラス１〜１０のクリーンな雰囲気のクリーン空間を備える半導体製造装置において、
   前記ウェハ移送機構は仕切りパネル内に形成されたクリーン空間内に設置され、このクリーン空間内に前記クリーン空間のクリーン度を高めるための第１クリーニングユニットを設け、
   前記真空処理装置を備えかつクラス１００〜１０００のクリーン度になっているメンテナンスルーム側に第２クリーニングユニットを設け、前記メンテナンスルーム内で前記第２クリーニングユニットを、ロードロックの上方位置または処理室の上方位置で移動可能にする移動機構を設けた、
   ことを特徴とする半導体製造装置用クリーニング装置。
2. ロードロックとウエハ搬送室とウェハを処理する処理室とからなる真空処理装置と、前記ウェハを前記真空処理装置に投入しまたは前記真空処理装置から回収するウェハ移送機構と、このウェハ移送機構が設置されかつクリーン度がクラス１〜１０のクリーンな雰囲気のクリーン空間を備える半導体製造装置において、
   前記ウェハ移送機構は仕切りパネル内に形成されたクリーン空間内に設置され、このクリーン空間内に前記クリーン空間のクリーン度を高めるための第１クリーニングユニットを設け、
   前記真空処理装置を備えかつクラス１００〜１０００のクリーン度になっているメンテナンスルーム側に第２クリーニングユニットを設け、
   この第２クリーニングユニットの本体を前記真空処理装置の上方の中央位置に固定し、前記第２クリーニングユニットの内部に送風用ファンとフィルタを備え、前記第２クリーニングユニットの下部に送風管を設け、この送風管はその基端が回転移動機構に回転自在になるように取り付けられている、
   ことを特徴とする半導体製造装置用クリーニング装置。
3. 前記第２クリーニングユニットは送風用ファンとパーティクル除去用フィルタを備えることを特徴とする請求項１記載の半導体装置用クリーニング装置。
4. 前記第２クリーニングユニットにパーティクルカウンタを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置用クリーニング装置。
5. 前記送風管は、前記回転移動機構によってその基端を中心に回転させることにより、その吹出し口を前記ロードロックから前記処理室まで移動することを特徴とする請求項２記載の半導体装置用クリーニング装置。

Images