JP4218821B2

JP4218821B2 - Substrate processing equipment

Info

Publication number: JP4218821B2
Application number: JP2002169831A
Authority: JP
Inventors: 久司地蔵
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2022-06-11
Also published as: JP2004014984A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To step up a safety measure for an interlock mechanism of a door by duplexing a confirming means for unlocking the door of an N<SB>2</SB>purge box in a substrate treatment apparatus. <P>SOLUTION: In the treatment of a wafer, the N<SB>2</SB>purge box is kept in an atmosphere of N<SB>2</SB>gas with an oxygen concentration of 20 ppm. When an air intake/discharge unit 14 is operated during maintenance to release air from the N<SB>2</SB>purge box, an oxygen densitometer 11 detects an oxygen concentration in the N<SB>2</SB>purge box and a main control unit 12 starts a timer 13. The timer 13 counts up a time determined by adding a predetermined surplus time (e.g., five minutes) to a time when the oxygen concentration reaches a specified value (e.g., 18.5%). The door (not shown) on the back of a CVD apparatus opens/closes the N<SB>2</SB>purge box, and the lock mechanism is unlocked based on information that the oxygen concentration detected by the oxygen densitometer 11 reaches the specified value and information that the timer 13 completes counting. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安全対策機構を備えた基板処理装置に関するものであり、より詳しくは、不活性ガスを封入することが可能な気密容器に酸素置換を行う安全対策機構を施した縦型拡散・ＣＶＤ装置などの基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シリコンウェハなどの半導体基板の製造工程に用いられる基板処理装置として、ＣＶＤ（Chemical Vapour Deposition）装置やＰＶＤ（Physical Vapour Deposition）装置などが知られている。これらの基板処理装置の内部は、半導体基板の処理工程でシリコンウェハなどに自然酸化膜が堆積するのを防ぐために、不活性ガス、例えば窒素ガス（以下、Ｎ₂ガスという）の雰囲気に保たれている。このようなＮ₂ガスの雰囲気は、通常、酸素濃度が２０ｐｐｍ程度のＮ₂パージボックスに封じ込められた気密容器によって保たれている。したがって、メンテナンスなどのために作業者がＮ₂パージボックス内で作業を行う場合は、基板処理装置に取り付けられた酸素濃度計にて監視を行い、Ｎ₂パージボックス内の酸素濃度が一定値以上（例えば、１８．５％以上）であればＮ₂パージボックスのドアを開くことが出来るように、安全対策上のインタロック機構が施されたシステムとなっている。
【０００３】
このような基板処理装置のインタロック機構については、例えば、特開平８−１０７０８４号公報などに開示されている。この公報開示の基板処理装置は、半導体基板の熱処理装置であるチャンバのドア開閉機構にインタロック機構を設けたものである。このインタロック機構では、酸素濃度検出器がチャンバ内の酸素濃度を常時検出しており、メンテナンス時にチャンバ内の不活性ガス（例えば、Ｎ₂ガス）が空気と置換されて、チャンバ内の酸素濃度が一定値以上になったときにドアロックが解除されるようになっている。これによって、作業者がメンテナンス時に酸素濃度が低い状態でチャンバ内に入ることを防止することができるので、メンテナンス作業の安全性を向上させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の基板処理装置において、通常、メンテナンス作業を行うときには基板処理装置の吸・排気ユニットの操作を行い、Ｎ₂パージボックス内のＮ₂ガスが空気と置換されて酸素濃度が一定値以上になるとドアロックが解除される。しかしながら、万一、酸素濃度計や酸素濃度検出器が故障や校正ずれなどで正常値を検出していない場合は、Ｎ₂パージボックス内の酸素濃度を正確に検出することができない。このようなときは、酸素濃度が所定値以下の状態でドアロックが解除されるなど、正確に安全確認を行うことができなくなり、メンテナンス作業時に支障をきたすおそれがある。例えば、酸素濃度計などの校正ずれによって、人体に影響を及ぼすといわれている酸素濃度が１７％以下の時にドアロックが解除されてしまい、メンテナンス作業を急ぐときなどにおいては、インタロック機構に安全対策上のマージンが少ないなどの不具合が生じる。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、基板処理装置のドアロック解除が酸素濃度計の検出値に加えてさらに別な確認手段によって二重化して行われるようにし、Ｎ₂パージボックスにおけるドアのインタロック機構の安全対策をさらに強化した基板処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、不活性ガスを封入可能とした気密容器と、前記気密容器を開閉するドアと、前記ドアの開閉を規制するドアロック手段と、前記気密容器の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記気密容器内の大気開放を開始した時点からの計時を行う計時手段とを備えた基板処理装置において、前記ドアロック手段は、前記酸素濃度検出手段と前記計時手段の出力信号に基づき、前記酸素濃度検出手段が規定値以上の酸素濃度を検出し、且つ前記計時手段が所定の時間を計時した場合に、前記ドアのロックを解除することを特徴とするものである。
【０００７】
つまり、本発明の基板処理装置によれば、メンテナンスなどのために気密容器内を大気開放するとき、気密容器内の酸素濃度が規定値以上（例えば、１８.５％以上）になっているか否かの確認と、気密容器内を大気開放した時点でタイムカウントを開始し、気密容器内の酸素濃度が規定値以上になった時刻を経過してから所望の余裕時間（例えば５分）が過ぎたか否かの確認との、二重の確認を行ってから気密容器のドアのロックを解除している。このような二重の確認による安全対策を施しているので、万一、酸素濃度検出手段（酸素濃度計）が故障したり校正ずれによって正確に酸素濃度が検出できなくても、計時手段（タイマ）が計時した気密容器内の大気開放後の経過時間によって安全かつ確実に気密容器のドアロックを解除させることができる。特に、計時手段がカウントした時間には、酸素濃度検出手段の検出した酸素濃度値にバラツキがあってもそのバラツキを吸収できる余裕時間を含めているので、常に安全サイドでドアロックを解除することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明における基板処理装置の実施の形態を詳細に説明する。尚、以下の説明では、基板処理装置として縦型拡散・ＣＶＤ装置（以下、単にＣＶＤ装置という）を適用した場合について述べる。図１は、本発明に適用されるＣＶＤ装置の外観斜視図である。尚、この図は透視図として描かれている。また、図２（ａ）は図１に示すＣＶＤ装置の側面図、（ｂ）は正面図である。したがって、以下、図１および図２を用いて本発明のＣＶＤ装置を説明する。尚、図１、図２では、本発明とは直接的には関係ない部分は図面上から省略されているし、また、本発明とは直接関係ない部分の説明も省略する。
【０００９】
本発明のＣＶＤ装置１は、シリコンウェハ（以下、単にウェハという）などを収納したカセット２を外部から装置内へ挿入するためのロードポート３が付設され、装置内には挿入されたカセットを保管するためのカセットストッカ４が敷設されている。また、ウェハを搬送したりＣＶＤ処理するためのウェハ搬送エリア（空間）としてＮ₂パージボックス５が設けられている。ＣＶＤ処理を行うときのＮ₂パージボックス５の内部は、ウェハの自然酸化を防止すためにＮ₂ガスなどの不活性ガスが充満されている。図１では、Ｎ₂パージボックス５の側面側（図の正面側）は開放されているように見えるが、当然ながらこの側面部分は壁などで塞がれていてＮ₂パージボックス５は密閉容器となっている。
【００１０】
Ｎ₂パージボックス５の内部は、ウェハを積み重ねて収納するボート６と、カセットストッカ４からボート６へウェハを搬送するウェハ搬送機７が設けれている。また、Ｎ₂パージボックス５の上部には、ボート６に収納されたウェハをＣＶＤ処理するための反応室８が設けられている。さらに、ウェハのＣＶＤ処理は所定の温度に加熱して行うために、反応室８の外周にはヒータ９が設けられている。
【００１１】
また、装置側部には、充填されたＮ₂ガスをＮ₂パージボックス５や反応室８へ供給するためのＮ₂ガスボックス１０と、Ｎ₂パージボックス５内の酸素濃度を測定する酸素濃度計１１と、ＣＶＤ装置１の各部を制御するためのコントローラを備えた主制御部１２と、主制御部１２に備えられて、Ｎ₂パージボックス５内の大気開放指令が出されてから所定の時間をカウントするタイマ１３と、Ｎ₂パージボックス５内のＮ₂ガスを排気して大気開放を行う吸・排気ユニット１４と、酸素濃度計１１が検知した酸素濃度（％）を主制御部１２に取り込むために電気信号に変換するためのアナログ入力ユニット１５とを備えている。
【００１２】
また、ＣＶＤ装置１の背面には、メンテナンス作業者などがＮ₂パージボックス５内に入ることのできるドア１６が設けられている。さらに、このドア１６にはドアロック機構を備えたドアクランパ１７が設けられている。したがって、ドアクランパ１７は、２０ｐｐｍの酸素濃度でＮ₂ガスを充満させてＣＶＤ処理を行っているときはドア１６をロックし、メンテナンス時などにおいて酸素濃度計１１が検知した酸素濃度が所定の値（例えば、１８.５％）以上となり、且つタイマ１３が大気開放後に所定の時間をカウントしたときはドア１６のロックを解除する。
【００１３】
また、図２に示すように、ＣＶＤ装置１の正面側には、カセット２をロードポート３へ載置するためのＯＨＴ（Over Head Transporter：頭上搬送機：図示せず）が移動自在に配置されている。さらに、ＣＶＤ装置１の正面には、ＯＨＴを操作したりロードポート３上のカセット２を装置内へ搬送したりするための操作を行う操作盤１９が設けられている。したがって、カセット２を把持したＯＨＴが外部からＣＶＤ装置１の正面にきたとき、操作盤１９を操作すればカセット２をロードポート３へ載置し、さらに、そのカセット２をＣＶＤ装置１内へ搬送することができる。
【００１４】
つまり、本発明のＣＶＤ装置１は、メンテナンス作業を行うときに吸・排気ユニット１４を操作してＮ₂パージボックス５内の大気開放を行った場合、酸素濃度計１１が検出した酸素濃度が所定の値（例えば、１８.５％）以上であって、且つ主制御部１２のタイマ１３が吸・排気ユニット１４を操作した時点より所定の時間をカウントしたときに、ドアクランパ１７がドア１６のロックを解除するように構成されている。
【００１５】
次に、本発明におけるＣＶＤ装置１の動作について説明するが、ウェハのＣＶＤ処理については従来技術と同じであるのでその説明は省略し、メンテナンス時などに行われるＮ₂パージボックス５のドア１６の開放メカニズムについて詳細に説明する。従来は酸素濃度計１１の測定値でのみでＮ₂パージボックス５内の安全確認を行っていたが、本発明では、さらに主制御部１２にタイマ１３を設けて、Ｎ₂パージボックス５の大気開放指令が出された時点（つまり、吸・排気ユニット１４が操作開始された時点）よりタイマ１３がカウントを開始して所定の時間のカウントを完了したときに再度の安全確認を行うようにしている。そして、タイマが所定の時間をカウントした再度の安全確認を行った時点において、ドアクランパ１７がドア１６のドアロックを解除するようになっている。
【００１６】
ＣＶＤ装置１の安全対策機構を設定する場合は、先ず、Ｎ₂パージボックス５内を酸素濃度が２０ｐｐｍ以下のほぼ完全なＮ₂ガスの雰囲気の状態にする。次に、酸素濃度計１１が正常に動作することを確認した上で、吸・排気ユニット１４を操作してＮ₂パージボックス５内を大気雰囲気に戻す操作を行う。このとき、タイマ１３によって酸素濃度が２０ｐｐｍから１８．５％まで上昇する時間を測定する。そして、測定した時間に５分を加えた値をタイマ１３に入力セットする。例えば、酸素濃度が２０ｐｐｍから１８．５％に到達する時間が２０分の場合は、５分の余裕時間を加えてタイマに入力セットする値は２５分とする。
【００１７】
ここで、酸素濃度が２０ＰＰＭから１８．５％に到達した時間にさらに５分を加えているのは、酸素濃度計の値のバラツキを吸収するための余裕時間を設けたためである。このような余裕時間は、酸素濃度計の精度や、過去のＮ₂パージボックス５の大気開放時における酸素濃度到達時間の実績値などから柔軟に可変することができる。例えば、酸素濃度到達時間が予め設定した時間より短いときは、メンテナンス時の緊急状況などに応じて余裕時間を１〜２分程度まで短縮することもできる。何れにしても、酸素濃度が１８．５％に到達した時間に所望の余裕時間を加えてタイマ１３に入力セットすればよい。
【００１８】
次に、従来のＣＶＤ装置におけるＮ₂パージボックス内の安全対策機構の動作と、本発明のＣＶＤ装置におけるＮ₂パージボックス内の安全対策機構の動作とをフロー図およびタイムチャートに基づいて比較してみる。図３は、本発明のＣＶＤ装置におけるＮ₂パージボックス内の安全対策機構の動作を示す説明図であり、（ａ）は安全対策機構の動作の流れを示すフロー図、（ｂ）は酸素濃度とタイマカウントの推移を示すタイムチャートである。また、図４は、従来のＣＶＤ装置におけるＮ₂パージボックス内の安全対策機構の動作を示す説明図であり、（ａ）は安全対策機構の動作の流れを示すフロー図、（ｂ）は酸素濃度の推移を示すタイムチャートである。
【００１９】
先ず、図４（ａ）により、従来のＣＶＤ装置におけるＮ₂パージボックス内の安全対策機構の動作を説明する。尚、従来のＣＶＤ装置の構成は図１においてタイマ１３のない構成として読み替えればよい。メンテナンス時に吸・排気ユニット１４が操作されてＮ₂パージボックス５の大気開放が行われた時点では、主制御部１２はドアクランパ１７へ『ドアオープン不可能』の信号を送信している。このとき、酸素濃度計１１は、Ｎ₂パージボックス５内の酸素濃度の値を検出して、この検出値をアナログ入力ユニット１５へ送信する（ステップＳ１１）。すると、アナログ入力ユニット１５は酸素濃度計１１から受信した酸素濃度の値を電気信号に変換して主制御部１２へ送信する（ステップＳ１２）。主制御部１２は電気信号に変換された酸素濃度の上昇状態を常時監視し（ステップＳ１３）、やがて酸素濃度計１１によって検出された酸素濃度が所定値（例えば、１８.５％）に到達したら、主制御部１２からドアクランパ１７へ『ドアオープン可能』の信号を送信する。これによって、ドアクランパ１７はＮ₂パージボックス５のドア１６のロックを解除する（ステップＳ１４）。
【００２０】
つまり、図４（ｂ）のタイムチャートに示すように、時刻Ｔ１で、主制御部１２から大気開放命令が出されて吸・排気ユニット１４が開放されると、Ｎ₂パージボックス５内が大気開放されて酸素濃度が徐々に上昇して行く。このとき、主制御部１２は、Ｎ₂パージボックス５のドア１６は『オープン不可能』である旨の指示をドアクランパ１７へ送信する。やがて、時刻Ｔ２で、酸素濃度が上昇して１８.５％に達すると、主制御部１２は、Ｎ₂パージボックス５の大気開放命令を停止して、Ｎ₂パージボックス５のドア１６は『オープン可能』である旨の指示をドアクランパ１７へ送信する。これによって、ドアクランパ１７はドア１６のロックを解除してＮ₂パージボックス５内を開放する。このように、従来のＣＶＤ装置では、酸素濃度計のみによってＮ₂パージボックス５内の安全を確認している。
【００２１】
次に、図３（ａ）により、本発明のＣＶＤ装置におけるＮ₂パージボックス内の安全対策機構の動作を説明する。メンテナンス時に吸・排気ユニット１４が操作されてＮ₂パージボックス５の大気開放が行われた時点では、主制御部１２はドアクランパ１７へ『ドアオープン不可能』の信号を送信している。このとき、酸素濃度計１１によってＮ₂パージボックス５内の酸素濃度の値を検出してアナログ入力ユニット１５へ送信する（ステップＳ１）。すると、アナログ入力ユニット１５は酸素濃度計１１から受信した酸素濃度の値を電気信号に変換して主制御部１２へ送信する（ステップＳ２）。主制御部１２は電気信号に変換された酸素濃度の上昇状態を常時監視すると共に、タイマ１３をスタートさせてタイマ監視を行う（ステップＳ３）。
【００２２】
このとき、酸素濃度計１１が検出した酸素濃度が１８.５％に到達しても、主制御部１２はドアクランパ１７へ『ドアオープン不可能』の信号を送信し続ける。やがて、タイマ１３が予め設定した時間のタイムカウントを終了すると、主制御部１２からドアクランパ１７へ『ドアオープン可能』の信号を送信する。これによって、ドアクランパ１７はＮ₂パージボックス５のドア１６のロックを解除する（ステップＳ４）。
【００２３】
つまり、図３（ｂ）のタイムチャートに示すように、時刻Ｔ１で、主制御部１２から大気開放命令が出されて（ＯＮされて）吸・排気ユニット１４が開放されると、Ｎ₂パージボックス５内が大気開放されて酸素濃度が徐々に上昇して行く。このとき、主制御部１２は、タイマ１３をスタートさせてタイマ監視を継続すると共に、Ｎ₂パージボックス５のドア１６は『オープン不可能』である旨の指示をドアクランパ１７へ送信する。やがて、時刻Ｔ２で、酸素濃度が上昇して１８.５％に達しても、主制御部１２はＮ₂パージボックス５の大気開放命令を継続すると共に、Ｎ₂パージボックス５のドア１６は『オープン不可能』である旨の指示をドアクランパ１７へ継続して送信する。このとき、タイマ１３はタイムカウントを継続しているので、主制御部１２はタイマ監視を継続する。
【００２４】
その後、時刻Ｔ３でタイマ１３がタイムアップすると、主制御部１２は、タイマ監視を停止すると共にＮ₂パージボックス５の大気開放命令を停止し、Ｎ₂パージボックス５のドア１６は『オープン可能』である旨の指示をドアクランパ１７へ送信する。これによって、ドアクランパ１７はドア１６のロックを解除してＮ₂パージボックス５内を開放する。このように、本発明のＣＶＤ装置では、酸素濃度計の測定した酸素濃度が１８.５％に達した後、所定の余裕時間（例えば５分）が経過したときにドアロックを解除してＮ₂パージボックス５内を開放している。このようにして、本発明のＣＶＤ装置は酸素濃度と余裕時間の二重の閾値によってＮ₂パージボックス５内の安全を確認している。
【００２５】
本発明のＣＶＤ装置はタイマを追加することによって、以下のようにＮ₂パージボックス内の安全確認を行うことが可能となる。Ｎ₂パージボックス５内がＮ₂ガスの雰囲気でウェハのＣＶＤ処理を行っていた状態から、メンテナンスなどを行うためにＮ₂パージボックス５内を大気の雰囲気に戻す操作を開始すると、その時点から主制御部１２のタイマ１３はタイムカウントを開始する。そして、主制御部１２は、Ｎ₂パージボックス内の酸素濃度とタイマを監視しながら、酸素濃度計の測定値が１８．５％以上となり、且つ、タイマが所定の時間をカウントアップしたとき、Ｎ₂パージボックス５のドア１６を開くことをできるようにしている。このようにしてＮ₂パージボックス５内を二重に監視することによって、万一、酸素濃度計が故障した場合でもタイマが作動しているで、Ｎ₂パージボックス内は一層確実に安全確認を行うことができる。
【００２６】
以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記の実施の形態では、基板処理装置としてＣＶＤ装置を用いた場合について説明したが、これに限ることなく、ＰＶＤ装置や熱処理チャンバなど不活性ガスを封入してウェハの処理を行う基板処理装置であれば、如何なる基板処理装置であっても、本発明における二重化した安全対策機構を適用することができる。
【００２７】
また、酸素濃度計の測定値のバラツキを吸収する時間として、酸素濃度が所定値（１８.５％）に達してからドアロックを解除するまでの余裕時間を５分に設定したが、この時間に限定するものではなく、酸素濃度計の精度やメンテナンスを行うときの状態によって余裕時間を任意に可変することができる。さらに、実験結果によれば、Ｎ₂パージボックスの容積が3,000リットルでφ５１ｍｍのバタフライダンパによって大気開放を行った場合は、約１４分で酸素濃度を２０ｐｐｍから１８.５％に到達させることができた。したがって、前述の実施の形態で、Ｎ₂パージボックス内の酸素濃度が２０ｐｐｍの状態から大気開放して酸素濃度が１８.５％に到達する時間を２０分とし、さらに余裕時間を５分設けたが、これはかなり余裕のある時間であるので、状況に応じて余裕時間やタイマ監視時間を短縮することができる。つまり、Ｎ₂パージボックスの容積や酸素濃度計の精度や過去の大気開放の実績などによってタイマ時間を適宜最適な値に設定して行けばよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基板処理装置によれば、半導体ウェハを処理する気密容器であるＮ₂パージボックス内の酸素濃度が安全状態になっているか否かを、酸素濃度計によって測定された酸素濃度値とＮ₂パージボックス内を大気開放した後の経過時間との二重の検知によって行っている。このようにしてＮ₂パージボックス内の安全確認を二重に行うことにより、一層安全性の高い基板処理装置を構築することができる。
【００２９】
さらに、このような二重の確認による安全対策を施すことによって、万一、酸素濃度計が故障したり校正ずれによって正確に酸素濃度が検出できなくても、タイマがカウントした気密容器内の大気開放後の経過時間によって安全かつ確実に気密容器のドアロックを解除させることができる。特に、タイマがカウントした時間には、酸素濃度計の検出した酸素濃度値にバラツキがあってもそのバラツキを吸収できる余裕時間を含めているので、常に安全サイドでドアロックを解除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用されるＣＶＤ装置の外観斜視図である。
【図２】（ａ）は図１に示すＣＶＤ装置の側面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】本発明のＣＶＤ装置におけるＮ₂パージボックス内の安全対策機構の動作を示す説明図であり、（ａ）は安全対策機構の動作の流れを示すフロー図、（ｂ）は酸素濃度とタイマカウントの推移を示すタイムチャートである。
【図４】従来のＣＶＤ装置におけるＮ₂パージボックス内の安全対策機構の動作を示す説明図であり、（ａ）は安全対策機構の動作の流れを示すフロー図、（ｂ）は酸素濃度の推移を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１ＣＶＤ装置、２カセット、３ロードポート、４カセットストッカ、５Ｎ₂パージボックス、６ボート、７ウェハ搬送機、８反応室、９ヒータ、１０Ｎ₂ガスボックス、１１酸素濃度計、１２主制御部、１３タイマ、１４吸・排気ユニット、１５アナログ入力ユニット、１６ドア、１７ドアクランパ、１９操作盤。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate processing apparatus provided with a safety measure mechanism, and more specifically, vertical diffusion CVD with a safety measure mechanism for performing oxygen replacement in an airtight container capable of enclosing an inert gas. The present invention relates to a substrate processing apparatus such as an apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, a PVD (Physical Vapor Deposition) apparatus, etc. are known as a substrate processing apparatus used in a manufacturing process of a semiconductor substrate such as a silicon wafer. The inside of these substrate processing apparatuses is maintained in an atmosphere of an inert gas, for example, nitrogen gas (hereinafter referred to as N ₂ gas) in order to prevent a natural oxide film from being deposited on a silicon wafer or the like during a semiconductor substrate processing process. ing. Such an atmosphere of N ₂ gas is usually maintained by an airtight container enclosed in an N ₂ purge box having an oxygen concentration of about 20 ppm. Therefore, when an operator performs work in the N ₂ purge box for maintenance or the like, monitoring is performed with an oxygen concentration meter attached to the substrate processing apparatus, and the oxygen concentration in the N ₂ purge box exceeds a certain value. (For example, 18.5% or more), the system is provided with an interlock mechanism for safety measures so that the door of the N ₂ purge box can be opened.
[0003]
Such an interlock mechanism of the substrate processing apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-107084. In the substrate processing apparatus disclosed in this publication, an interlock mechanism is provided in a door opening / closing mechanism of a chamber which is a heat treatment apparatus for a semiconductor substrate. In this interlock mechanism, the oxygen concentration detector constantly detects the oxygen concentration in the chamber, and an inert gas (for example, N ₂ gas) in the chamber is replaced with air during maintenance, so that the oxygen concentration in the chamber The door lock is released when the value exceeds a certain value. As a result, the operator can be prevented from entering the chamber in a state where the oxygen concentration is low at the time of maintenance, and the safety of the maintenance work can be improved.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional substrate processing apparatus, usually, when performing maintenance work do the intake and exhaust units of the substrate processing apparatus, the oxygen concentration N ₂ gas is substituted for air in the N ₂ purge box is equal to or greater than the certain value The door lock is released. However, in the unlikely event that the oximeter or oxygen concentration detector does not detect a normal value due to a failure or a calibration error, the oxygen concentration in the N ₂ purge box cannot be detected accurately. In such a case, the safety check cannot be performed accurately, for example, the door lock is released in a state where the oxygen concentration is equal to or lower than a predetermined value, and there is a risk of trouble during maintenance work. For example, the door lock is released when the oxygen concentration, which is said to affect the human body, is 17% or less due to a calibration error of the oxygen concentration meter, etc., and when the maintenance work is urgent, the interlock mechanism is safe. Problems such as a small margin for countermeasures occur.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-described problems. The object of the present invention is to perform the door lock release of the substrate processing apparatus in a double manner by another confirmation means in addition to the detection value of the oximeter. Thus, an object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus in which safety measures for a door interlock mechanism in an N ₂ purge box are further strengthened.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an airtight container in which an inert gas can be sealed, a door for opening and closing the airtight container, door lock means for restricting opening and closing of the door, and oxygen in the airtight container In the substrate processing apparatus, comprising: an oxygen concentration detection means for detecting a concentration; and a time measurement means for measuring time from the time when the air release in the airtight container is started. The door lock means includes the oxygen concentration detection means and the oxygen concentration detection means. The door is unlocked when the oxygen concentration detecting means detects an oxygen concentration equal to or higher than a predetermined value based on an output signal of the time measuring means and the time measuring means keeps a predetermined time. Is.
[0007]
That is, according to the substrate processing apparatus of the present invention, when the airtight container is opened to the atmosphere for maintenance or the like, whether or not the oxygen concentration in the airtight container is equal to or higher than a specified value (for example, 18.5% or higher). The time is started when the airtight container is opened to the atmosphere, and the desired margin (for example, 5 minutes) has passed after the time when the oxygen concentration in the airtight container exceeds the specified value. The door of the hermetic container is unlocked after double confirmation with the confirmation of whether or not. Since safety measures are implemented through such double confirmation, even if the oxygen concentration detection means (oxygen concentration meter) fails or the oxygen concentration cannot be detected accurately due to a calibration error, the time measurement means (timer The door lock of the hermetic container can be safely and reliably released according to the elapsed time after the release of the air in the hermetic container. In particular, the time counted by the time counting means includes the time to absorb the variation even if there is a variation in the oxygen concentration value detected by the oxygen concentration detection means, so always release the door lock on the safe side. Can do.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a substrate processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, a case where a vertical diffusion / CVD apparatus (hereinafter simply referred to as a CVD apparatus) is applied as the substrate processing apparatus will be described. FIG. 1 is an external perspective view of a CVD apparatus applied to the present invention. This figure is drawn as a perspective view. 2A is a side view of the CVD apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a front view. Therefore, the CVD apparatus of the present invention will be described below with reference to FIGS. In FIGS. 1 and 2, portions not directly related to the present invention are omitted from the drawings, and descriptions of portions not directly related to the present invention are also omitted.
[0009]
The CVD apparatus 1 of the present invention is provided with a load port 3 for inserting a cassette 2 containing a silicon wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) into the apparatus from the outside, and the inserted cassette is stored in the apparatus. A cassette stocker 4 is laid. Further, an N ₂ purge box 5 is provided as a wafer transfer area (space) for transferring wafers and performing CVD processing. The inside of the N ₂ purge box 5 when performing the CVD process is filled with an inert gas such as N ₂ gas in order to prevent natural oxidation of the wafer. In FIG. 1, the side surface side (front side in the figure) of the N ₂ purge box 5 appears to be open, but naturally the side surface portion is blocked by a wall or the like, and the N ₂ purge box 5 is a sealed container. It has become.
[0010]
Inside the N ₂ purge box 5, a boat 6 that stacks and stores wafers and a wafer transfer device 7 that transfers wafers from the cassette stocker 4 to the boat 6 are provided. In addition, a reaction chamber 8 is provided above the N ₂ purge box 5 for CVD processing of wafers stored in the boat 6. Furthermore, a heater 9 is provided on the outer periphery of the reaction chamber 8 in order to perform the CVD process on the wafer by heating to a predetermined temperature.
[0011]
Further, an N ₂ gas box 10 for supplying the filled N ₂ gas to the N ₂ purge box 5 and the reaction chamber 8 and an oxygen concentration for measuring the oxygen concentration in the N ₂ purge box 5 are provided on the side of the apparatus. a total of 11, a main controller 12 having a controller for controlling each unit of the CVD device 1, provided in the main control unit 12, since the atmosphere opening command in the N ₂ purge box 5 is issued a predetermined The main control unit 12 uses a timer 13 that counts time, an intake / exhaust unit 14 that exhausts N ₂ gas in the N ₂ purge box 5 to release the atmosphere, and an oxygen concentration (%) detected by the oxygen concentration meter 11. And an analog input unit 15 for converting the signal into an electric signal.
[0012]
Further, a door 16 through which a maintenance worker or the like can enter the N ₂ purge box 5 is provided on the rear surface of the CVD apparatus 1. Further, the door 16 is provided with a door clamper 17 having a door lock mechanism. Therefore, Doakuranpa 17 locks the door 16 when it is filled with N ₂ gas at an oxygen concentration of 20ppm is performed CVD process, the oxygen concentration of the oxygen concentration meter 11 detects the like during maintenance predetermined value ( For example, when the timer 13 counts a predetermined time after the release to the atmosphere, the door 16 is unlocked.
[0013]
As shown in FIG. 2, an OHT (Over Head Transporter: not shown) for placing the cassette 2 on the load port 3 is movably disposed on the front side of the CVD apparatus 1. ing. Further, an operation panel 19 is provided on the front surface of the CVD apparatus 1 for performing operations for operating the OHT and transporting the cassette 2 on the load port 3 into the apparatus. Therefore, when the OHT holding the cassette 2 comes to the front of the CVD apparatus 1 from the outside, if the operation panel 19 is operated, the cassette 2 is placed on the load port 3, and the cassette 2 is transported into the CVD apparatus 1. can do.
[0014]
In other words, the CVD apparatus 1 of the present invention has a predetermined oxygen concentration detected by the oximeter 11 when the intake / exhaust unit 14 is operated to open the atmosphere in the N ₂ purge box 5 during maintenance work. And the door clamper 17 locks the door 16 when the timer 13 of the main control unit 12 counts a predetermined time from the time when the intake / exhaust unit 14 is operated. Is configured to release.
[0015]
Next, the operation of the CVD apparatus 1 according to the present invention will be described. Since the CVD process of the wafer is the same as the prior art, the description thereof will be omitted, and the operation of the door 16 of the N ₂ purge box 5 performed at the time of maintenance or the like will be omitted. The release mechanism will be described in detail. Conventionally, the safety in the N ₂ purge box 5 is confirmed only by the measured value of the oxygen concentration meter 11. However, in the present invention, a timer 13 is further provided in the main control unit 12 so that the atmosphere in the N ₂ purge box 5 is When the release command is issued (that is, when the operation of the intake / exhaust unit 14 is started), the timer 13 starts counting and when the predetermined time is counted, the safety check is performed again. Yes. The door clamper 17 releases the door lock of the door 16 when the safety is confirmed again after the timer has counted a predetermined time.
[0016]
When the safety measure mechanism of the CVD apparatus 1 is set, first, the inside of the N ₂ purge box 5 is brought into an almost complete N ₂ gas atmosphere with an oxygen concentration of 20 ppm or less. Next, after confirming that the oximeter 11 operates normally, an operation of returning the inside of the N ₂ purge box 5 to the atmospheric atmosphere by operating the intake / exhaust unit 14 is performed. At this time, the timer 13 measures the time for the oxygen concentration to rise from 20 ppm to 18.5%. Then, a value obtained by adding 5 minutes to the measured time is input to the timer 13. For example, if the time for the oxygen concentration to reach 18.5% from 20 ppm is 20 minutes, the value to be input and set to the timer with a margin of 5 minutes is set to 25 minutes.
[0017]
Here, the reason for adding 5 minutes to the time when the oxygen concentration reaches 18.5% from 20 PPM is that a margin time for absorbing the variation in the value of the oxygen concentration meter is provided. Such allowance time can be flexibly changed from the accuracy of the oxygen concentration meter, the actual value of the oxygen concentration arrival time when the N ₂ purge box 5 is opened to the atmosphere in the past, and the like. For example, when the oxygen concentration arrival time is shorter than a preset time, the allowance time can be shortened to about 1 to 2 minutes according to the emergency situation at the time of maintenance. In any case, a desired margin time may be added to the time when the oxygen concentration reaches 18.5%, and the timer 13 may be input and set.
[0018]
Next, the operation of the safety measure mechanism in the N ₂ purge box in the conventional CVD apparatus and the operation of the safety measure mechanism in the N ₂ purge box in the CVD apparatus of the present invention are compared based on the flow chart and the time chart. Try. FIG. 3 is an explanatory view showing the operation of the safety measure mechanism in the N ₂ purge box in the CVD apparatus of the present invention, (a) is a flow diagram showing the flow of operation of the safety measure mechanism, and (b) is the oxygen concentration. It is a time chart which shows transition of timer count. FIG. 4 is an explanatory view showing the operation of the safety measure mechanism in the N ₂ purge box in the conventional CVD apparatus, where (a) is a flow diagram showing the flow of operation of the safety measure mechanism, and (b) is an oxygen flow diagram. It is a time chart which shows transition of density.
[0019]
First, the operation of the safety measure mechanism in the N ₂ purge box in the conventional CVD apparatus will be described with reference to FIG. In addition, what is necessary is just to read the structure of the conventional CVD apparatus as a structure without the timer 13 in FIG. At the time when the intake / exhaust unit 14 is operated during maintenance and the N ₂ purge box 5 is opened to the atmosphere, the main control unit 12 transmits a signal indicating that the door cannot be opened to the door clamper 17. At this time, the oxygen concentration meter 11 detects the value of the oxygen concentration in the N ₂ purge box 5 and transmits this detected value to the analog input unit 15 (step S11). Then, the analog input unit 15 converts the value of the oxygen concentration received from the oximeter 11 into an electric signal and transmits it to the main controller 12 (step S12). The main control unit 12 constantly monitors the rising state of the oxygen concentration converted into the electric signal (step S13), and when the oxygen concentration detected by the oxygen concentration meter 11 eventually reaches a predetermined value (for example, 18.5%). The main control unit 12 transmits a “door open possible” signal to the door clamper 17. As a result, the door clamper 17 unlocks the door 16 of the N ₂ purge box 5 (step S14).
[0020]
That is, as shown in the time chart of FIG. 4B, when the air release command is issued from the main control unit 12 and the intake / exhaust unit 14 is opened at time T1, the inside of the N ₂ purge box 5 is aired. It is opened and the oxygen concentration gradually increases. At this time, the main control unit 12 transmits an instruction to the door clamper 17 that the door 16 of the N ₂ purge box 5 is “unopenable”. Eventually, at time T2, when the oxygen concentration reaches a rise to 18.5%, the main control unit 12 stops the air release instruction N ₂ purge box 5, the door 16 of the N ₂ purge box 5 " An instruction to the effect that “open” is possible is transmitted to the door clamper 17. As a result, the door clamper 17 unlocks the door 16 and opens the inside of the N ₂ purge box 5. Thus, in the conventional CVD apparatus, the safety in the N ₂ purge box 5 is confirmed only by the oxygen concentration meter.
[0021]
Next, the operation of the safety measure mechanism in the N ₂ purge box in the CVD apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. At the time when the intake / exhaust unit 14 is operated during maintenance and the N ₂ purge box 5 is opened to the atmosphere, the main control unit 12 transmits a signal indicating that the door cannot be opened to the door clamper 17. At this time, the oxygen concentration meter 11 detects the value of the oxygen concentration in the N ₂ purge box 5 and transmits it to the analog input unit 15 (step S1). Then, the analog input unit 15 converts the oxygen concentration value received from the oximeter 11 into an electric signal and transmits it to the main control unit 12 (step S2). The main controller 12 constantly monitors the rising state of the oxygen concentration converted into the electrical signal, and starts the timer 13 to perform timer monitoring (step S3).
[0022]
At this time, even if the oxygen concentration detected by the oximeter 11 reaches 18.5%, the main control unit 12 continues to transmit a signal indicating that “the door cannot be opened” to the door clamper 17. Eventually, when the timer 13 finishes counting the preset time, the main control unit 12 transmits a “door openable” signal to the door clamper 17. As a result, the door clamper 17 unlocks the door 16 of the N ₂ purge box 5 (step S4).
[0023]
That is, as shown in the time chart of FIG. 3B, when the air release command is issued (turned ON) from the main control unit 12 at time T1, the N ₂ purge is performed. The inside of the box 5 is opened to the atmosphere, and the oxygen concentration gradually increases. At this time, the main control unit 12 starts the timer 13 to continue the timer monitoring, and transmits an instruction to the door clamper 17 that the door 16 of the N ₂ purge box 5 is “unopenable”. Eventually, at time T2, it is reached in the oxygen concentration is increased 18.5%, the main control unit 12 together with the continued air release instruction N ₂ purge box 5, the door 16 of the N ₂ purge box 5 " An instruction indicating that “cannot be opened” is continuously transmitted to the door clamper 17. At this time, since the timer 13 continues the time count, the main control unit 12 continues the timer monitoring.
[0024]
Thereafter, when the timer 13 at time T3 times out, the main control unit 12, the atmosphere opening command N ₂ purge box 5 is stopped to stop the timer monitoring the door 16 of the N ₂ purge box 5 "openable" Is transmitted to the door clamper 17. As a result, the door clamper 17 unlocks the door 16 and opens the inside of the N ₂ purge box 5. Thus, in the CVD apparatus of the present invention, after the oxygen concentration measured by the oximeter reaches 18.5%, the door lock is released when a predetermined margin time (for example, 5 minutes) elapses, and N _{2 The} inside of the purge box 5 is opened. In this way, the CVD apparatus of the present invention confirms the safety in the N ₂ purge box 5 by the double threshold of the oxygen concentration and the allowance time.
[0025]
By adding a timer to the CVD apparatus of the present invention, it is possible to confirm safety in the N ₂ purge box as follows. When the operation of returning the atmosphere inside the N ₂ purge box 5 to the atmosphere for starting maintenance is started from the state where the inside of the N ₂ purge box 5 is subjected to the CVD process of the wafer in the atmosphere of N ₂ gas, from that time The timer 13 of the main control unit 12 starts time counting. Then, the main control unit 12 monitors the oxygen concentration in the N ₂ purge box and the timer, and when the measured value of the oximeter is 18.5% or more and the timer counts up the predetermined time, The door 16 of the N ₂ purge box 5 can be opened. By monitoring the inside of the N ₂ purge box 5 in this way, the timer operates even if the oximeter malfunctions, so the safety inside the N ₂ purge box can be confirmed more reliably. It can be carried out.
[0026]
The embodiment described above is an example for explaining the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the invention. For example, in the above-described embodiment, the case where a CVD apparatus is used as the substrate processing apparatus has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a substrate process for processing a wafer by enclosing an inert gas such as a PVD apparatus or a heat treatment chamber. As long as it is an apparatus, the dual safety measure mechanism according to the present invention can be applied to any substrate processing apparatus.
[0027]
In addition, the time for absorbing the variation in the measured value of the oximeter was set to 5 minutes after the oxygen concentration reached the predetermined value (18.5%) until the door lock was released. The margin time can be arbitrarily varied depending on the accuracy of the oximeter and the state when maintenance is performed. Furthermore, according to the experimental results, when the N ₂ purge box has a volume of 3,000 liters and is released into the atmosphere by a φ51 mm butterfly damper, the oxygen concentration can reach 20 ppm to 18.5% in about 14 minutes. It was. Therefore, in the above-mentioned embodiment, the time for the oxygen concentration in the N ₂ purge box to be released from the state of 20 ppm and reaching the oxygen concentration of 18.5% is set to 20 minutes, and an extra time is provided for 5 minutes. However, since this is a time with a considerable margin, the margin time and the timer monitoring time can be shortened according to the situation. In other words, the timer time may be appropriately set to an optimal value depending on the volume of the N ₂ purge box, the accuracy of the oximeter, the past record of atmospheric release, and the like.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the substrate processing apparatus of the present invention, whether or not the oxygen concentration in the N ₂ purge box, which is an airtight container for processing a semiconductor wafer, is in a safe state is measured by an oximeter. This is done by double detection of the oxygen concentration value and the elapsed time after the inside of the N ₂ purge box is opened to the atmosphere. Thus, by performing the safety check in the N ₂ purge box twice, it is possible to construct a substrate processing apparatus with higher safety.
[0029]
In addition, by taking safety measures based on such double confirmation, even if the oxygen concentration meter fails or the oxygen concentration cannot be detected accurately due to a calibration error, the air in the airtight container counted by the timer The door lock of the airtight container can be safely and reliably released according to the elapsed time after opening. In particular, the time counted by the timer includes a margin for absorbing the variation even if there is a variation in the oxygen concentration value detected by the oximeter, so that the door lock can always be released on the safe side. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an external perspective view of a CVD apparatus applied to the present invention.
2A is a side view of the CVD apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a front view.
FIG. 3 is an explanatory view showing the operation of the safety measure mechanism in the N ₂ purge box in the CVD apparatus of the present invention, (a) is a flow diagram showing the flow of operation of the safety measure mechanism, and (b) is the oxygen concentration. It is a time chart which shows transition of timer count.
FIG. 4 is an explanatory view showing the operation of the safety measure mechanism in the N ₂ purge box in the conventional CVD apparatus, (a) is a flow diagram showing the flow of operation of the safety measure mechanism, and (b) is the oxygen concentration It is a time chart which shows transition.
[Explanation of symbols]
1 CVD device, 2 cassette, 3 load port, 4 cassette stocker, 5 N ₂ purge box, 6 boat, 7 wafer transfer machine, 8 reaction chamber, 9 heater, 10 N ₂ gas box, 11 oxygen concentration meter, 12 main control Part, 13 timer, 14 intake / exhaust unit, 15 analog input unit, 16 door, 17 door clamper, 19 operation panel.

Claims

An airtight container capable of containing an inert gas;
A door for opening and closing the airtight container;
Door lock means for restricting the opening and closing of the door;
Oxygen concentration detection means for detecting the oxygen concentration of the hermetic container;
In the substrate processing apparatus provided with time measuring means for measuring time from the time when the air release in the airtight container is started,
The door lock means detects when the oxygen concentration detection means detects an oxygen concentration equal to or higher than a specified value based on the output signals of the oxygen concentration detection means and the time measurement means, and the time measurement means times a predetermined time. , Unlock the door,
The predetermined time is set in advance so that the variation in the oxygen concentration detected by the oxygen concentration detecting means can be absorbed in the first preset time when the oxygen concentration reaches the specified value from the nitrogen atmosphere state. A substrate processing apparatus characterized in that it is a time to which an extra time as a second time is added.