JP4346277B2 - 半導体製造装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造装置に関し、詳しくは、処理すべき半導体基板に対する、装置内の雰囲気ガスによる影響を、効果的に防止しながら前記半導体基板の移載と処理を行うことができる半導体製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
バッチ処理方式の半導体製造装置においては、処理すべき半導体基板を酸化炉など処理装置内に搬入するためには、半導体基板をキャリアから収納容器(本明細書ではボートと記す)内に移し、このボートを前記処理装置内に配置することが必要である。
【0003】
従来の半導体製造装置における半導体基板の搬送および処理について、図3を用いて説明する。図3(1)に示したように、キャリア3を収納するバッファ棚1に置かれたキャリア3を、キャリア3を搬送するためのローダであるキャリアローダ4上に取り出した後、図3(2)に示したように、移載棚5の上に移す。この移載棚5は、キャリアローダ4から移載されたキャリア3内の半導体基板2を、ボート8内に移動するために設けられた棚である。
【0004】
次に、図3(3)に示したように、半導体基板2を移動するためのハンドラである移載機6を用いて、前記移載棚5の上のキャリア3内から、半導体基板2を処理装置7のボート8内に移すとともに、バッファ棚1上に置かれた第2のキャリア3´を、キャリアローダ4の上に取り出す。さらに、図3(4)に示したように、移載棚5からボート8内への、移載機6による前記半導体基板2のボート8への移動を続けるとともに、前記第2のキャリア3´を、キャリアローダ4の上から前記移載棚5の他の部分(図3(4)では下の部分)へ移す。
【0005】
ボート8への半導体基板2の移動を終えたキャリア3は、図3(5)、(6)に示したように、キャリアローダ4上に戻り、さらにバッファ棚1に戻される。この間、前記第2のキャリア3´内の半導体基板2は、移載機6によってボート8内に移されている。
【0006】
すなわち、キャリア3内の半導体基板2を移載機6によってボート8内に送るとともに、空になったキャリア3を再びバッファ棚1上に戻し、さらに次のキャリア3を移載棚5に運び込む。このような工程が繰り返し行われる。
【0007】
前記のように、バッファ棚1と移載棚5の間のキャリア3の移動を行いながら、移載機6を用いて移載棚5とボート8の間における半導体基板2の移動を行うために、図4に示した制御データが半導体基板の移動制御を開始する前に作成され、この制御データを用いて、バッファ棚1と移載棚5の間におけるキャリア3の移動、および移載棚5上のキャリア3とボート8の間における半導体基板2の移動が制御される。キャリア3内のスロットに空きが存在する場合は、代わりに補充用のダミー基板をボートに移載することがあり、図4はこのような場合を示す。
【0008】
図4において、図4(1)は半導体基板チャージ(半導体基板をキャリアからボート内に移す)時、図4(2)は半導体基板ディスチャージ(半導体基板をボートからキャリアへ取り出す)時のデータの内容を、それぞれ示す。
【0009】
半導体基板の移載は上段から下段に向けて順次行われる。半導体基板チャージ時は、図4(1)に示したように、まず、P1キャリアの半導体基板をボートのスロットに移し、以下、F1キャリア、P2キャリア………と、順次、下段に向けて各キャリアからボートへの半導体基板の移載が、連続して行われる。
【0010】
半導体基板をボートからキャリアへ戻す半導体基板ディスチャージの際における半導体基板移載の順序は、図4(2)から明らかなように、図4(1)に示した半導体基板チャージの場合とは逆であり、半導体基板チャージの場合には最後に行われたF2キャリアの移載が、半導体基板ディスチャージの場合は最初に行われ、半導体基板チャージの際には最初に行われたP1キャリアの移載が、半導体基板ディスチャージの場合は最後に行われる。
【0011】
このような半導体基板の移載順序の反転とともに、ディスチャージの際におけるキャリアの搬入および搬出順序も、チャージの場合とは逆になり、さらに各半導体基板の移動方向も反転する。
【0012】
図4(1)に示した半導体基板チャージ動作時における、データ内容を下記に示す。すなわち、半導体基板移載の順序とは、どのキャリアのどのスロットの半導体基板を、ボートのどのスロットへ移動させるかという順序を示す。また、たとえばP1キャリア、F1キャリアなどは、移動元対象であるキャリアを示す。▲1▼、▲5▼などは移動元であるキャリアの基準スロット番号であり、その番号のスロット以降の半導体基板が移載の対象になることを示す。矢印→の次のボートは、半導体基板の移載先対象が反応容器のボートであることを示し、ボートの次に記されている(A)や(M)などの記号は、移動先基準スロット番号であって、ボートのどのスロットに半導体基板を移すかを示している。
【0013】
したがって、たとえば図4(1)の最上欄における、P1キャリア▲1▼→ボート(A)は、P1キャリアのスロット▲1▼の半導体基板を、ボートのスロット(A)に移すことを意味しており、他も同様である。
【0014】
同様に、半導体基板ディスチャージ時を示す図4(2)における、たとえばボート(H)→F2キャリア▲8▼は、ボートのスロット(H)の半導体基板を、F2キャリアのスロット▲8▼に戻すことを意味する。
【0015】
図4(1)において、搬入順序とは、キャリアをバッファ棚から移載棚へ移す順序とタイミングを制御するための情報であり、これを構成するデータの内容は、移動対象とするバッファ棚上のキャリアと、キャリアの移動先である移載棚においてキャリアを載置する位置を、それぞれ示す情報である。
【0016】
また、搬出順序とは、キャリアを移載棚からバッファ棚へ戻す順序とタイミングを制御させるための情報であって、構成データの内容は、移動対象とする移載棚上のキャリアと、移動先であるバッファ棚においてキャリアを載置するスロットの位置である。
【0017】
上記順序で、キャリアからボートへの半導体基板の移動を順次行うためには、下記のように、処理すべき半導体基板が搭載されたキャリアを、搬入順序に従ってバッファ棚から移載棚に移載し、ボートへの半導体基板の取り出しが終ったキャリアは、搬出順序に従って移載棚からバッファ棚へ戻す必要がある。
【0018】
すなわち、図5に示したように、製品キャリア(P1)のスロット▲1▼、▲2▼、▲3▼にある半導体基板を、ボートのスロット(A)、(B)、(C)へそれぞれ移した後、補充キャリアF1のスロット▲4▼にある半導体基板をボート(D)へ移し、以下、同様の工程を矢印10で示した方向で順次行う。
【0019】
このような制御を行うためには、たとえば製品キャリア(P1)のスロット▲1▼からの半導体基板をボートのスロット(A)へ移動するには、それに先立って、製品キャリア(P1)を移載棚上に配置しておくことが必要である。同様に、補充キャリア(F1)のスロット▲4▼からボートのスロット(D)へ半導体基板を移動するに先立って、補充キャリア(F1)を移載棚上に配置しておかねばならない。
【0020】
このような従来の装置では、図4(1)に示したように、全キャリアからの半導体基板のボートへの移載が、すべて連続して行なわれる。そのため、半導体基板の移載を行う際に使用される、全キャリアの半導体基板の移動のためのパラメータを、一括して作成する必要があり、全キャリアにおける半導体基板の有無に関する情報が、移載開始の時点で必要であった。
【0021】
したがって、従来は、バッファ棚からキャリアを引出して、キャリア内の半導体基板をボートに移載する制御を開始するに先立って、全キャリアの各スロットにおける半導体基板の有無を示す情報(このような情報をスロットマップ情報と呼ぶ)が明確になっていることが不可欠であり、そのため、従来の半導体製造装置においては、キャリアをバッファ棚内に取り込む際に、全キャリアの各スロットにおける半導体基板の有無をセンサを用いて検知し、得られたスロットマップ情報に従って、キャリアからボートへの半導体基板移載の制御を行っていた。
【0022】
すなわち、図3(1)に示したバッファ棚1からのキャリア3の前記移動工程に先立って、外部からキャリアを受け取るための台であるキャリア載置台9、キャリア搬送機(図示されていない)および移載棚(図示されていない)を用いてキャリア3をバッファ棚1内に搬入する。従来の半導体製造装置においては、このようにしてキャリアをバッファ棚1内に搬入する際に、前記図示されていない移載棚において、キャリアの各スロットにおける半導体基板の有無が、光学的な基板センサを用いて検知され、スロットマップの検知が行われていた。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来技術においては、キャリアをバッファ棚に搬入する際に、スロットマップ情報の検知が基板センサを用いて行われるので、FOUP(Front Opening Unified POD)などの密閉キャリアが使用された場合は、これら密閉キャリアの蓋を、スロットマップを検知するために開く必要がある。蓋を開く以前のキャリア内は、真空若しくは不活性ガス雰囲気に保たれているので、キャリア内の半導体基板が酸化など悪影響を受ける恐れはない。しかし、スロットマップ情報を検知するために、キャリアの蓋を開くと、装置内の雰囲気ガス(空気など)がキャリア内に入り込み、キャリア内の半導体基板が雰囲気ガスにさらされてしまう。スロットマップの検知終了後、キャリアの蓋は閉じられ、バッファ棚1へ移送されるが、前記雰囲気ガスはそのままキャリア内に残るから、キャリア内の半導体基板と雰囲気ガスとの接触もそのまま続く。しかも、バッファ棚に搬入されたキャリアは、半導体基板のボート内への搬入処理に供されるまでは、そのままバッファ棚上に置かれるから、キャリア内の半導体基板は長時間にわたって雰囲気ガスと接触することになり、処理装置内のガスによる影響は極めて大きかった。
【0024】
本発明の目的は、従来の半導体製造装置の有する前記問題を解決し、装置内の雰囲気ガスのキャリア内への入り込みを抑制して、前記雰囲気ガスによるキャリア内の半導体基板への影響を効果的に防止し、処理装置のボートへ半導体基板を移載することができる半導体製造装置を提供することである。
【0025】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の半導体製造装置は、半導体基板が収納されたキャリアを載置するバッファ棚と、当該バッファ棚から移載された前記キャリアを載置する移載棚と、当該移載棚と前記バッファ棚との間で前記キャリアの移動を行うキャリアローダと、前記半導体基板に所定の処理を行う処理装置と、当該処理装置内に前記半導体基板を収納するボートと、当該ボートと前記移載棚の間で前記半導体基板の移動を行う移載機と、前記バッファ棚からキャリアローダを経て移載された前記キャリアの半導体基板検知を前記移載棚において行う検知器を具備する半導体製造装置であって、半導体基板チャージ時、前記移載棚に前記キャリアが順次移されると、前記検知器により前記移載棚で前記キャリアの各スロットマップにおける半導体基板の有無を示すスロットマップ情報の検知が行われ、各キャリアのスロットマップが作成され、前記移載機は、該スロットマップに従い、前記キャリアが製品キャリアであれば該製品キャリアから前記ボートへの前記半導体基板の移載及び前記キャリアが補充ダミーキャリアであれば該補充ダミーキャリアから前記ボートへの補充ダミー基板の移載を行い、半導体基板ディスチャージ時、前記移載機は、前記半導体基板チャージ時の移載順序及び移載方向とは逆になるように作成された基板ディスチャージ時のボート全体の前記スロットマップに従い前記ボートから前記製品キャリア及び前記補充ダミーキャリアへの前記半導体基板の移動動作を連続して行うことを特徴とする半導体製造装置である。
【0026】
すなわち、本発明の半導体製造装置においては、バッファ棚上のキャリアを、キャリアローダを経て移載棚へ移し、この移載棚上のキャリアから半導体基板をボート内へ搬入する点は、前記従来の場合と共通している。
【0027】
しかし、前記従来技術では、キャリアからボートへの半導体基板の移載を制御するために、バッファ棚からのキャリアの搬送を開始する以前、すなわち、キャリアをバッファ棚に搬入する際に、キャリアの半導体基板検知を行って、全キャリア内の各スロットにおける半導体基板の有無の状態を示すスロットマップ情報を検知していた。
【0028】
一方、本発明においては、キャリアのスロットマップ情報の検知を、キャリアをバッファ棚に搬入する際に行うのではなく、各キャリアをバッファ棚からキャリアローダを経て移載棚上に移した後に、移載棚において各キャリアごとに行われる。そのため、キャリアが移載棚ヘ移されて半導体基板の検知が行なわれるまでは、キャリアの蓋が開かれることはなく、バッファ棚に載置されている間も、キャリア内は真空もしくは不活性ガス雰囲気に保たれる。その結果、前記従来の場合にくらべて、半導体基板が前記雰囲気ガスと接触する時間ははるかに短くなって、雰囲気ガスによる半導体基板への影響は著しく低減される。
【0029】
すなわち、本発明においては、まず、図1(1)に示したように、半導体基板2が収納されているキャリア3を、バッファ棚1からキャリアローダ4上へ移す。次に、図1(2)に示したように、前記キャリア3をキャリアローダ4から移載棚5へ移す。移載棚5に移されたキャリア3について、キャリア(3)の蓋を開き、半導体基板の検知を行って、各スロットにおける半導体基板の有無を示すスロットマップ情報が検知される。
【0030】
この際、キャリア内に空きスロットが存在し、補充ダミー基板(製品半導体基板が無いスロットが存在した場合に、製品半導体基板の代わりに移載される半導体基板)が必要であることが、スロットマップ情報の検知によって明らかになった場合は、図1(3)に示したように、移載機6を用いて、移載棚5上のキャリア3から半導体基板2を反応装置7のボート8へ移すとともに、補充ダミー基板が搭載されている補充ダミーキャリアを、第2のキャリア3´として、バッファ棚1からキャリアローダ4上へ移す。
【0031】
次に、図1(4)に示したように、移載棚5上のキャリア3からボート8への半導体基板2の移送を続けながら、前記補充ダミーキャリアである第2のキャリア3´をキャリアローダ4から移載棚5の他の部分へ移す。さらに、図1(5)および図1(6)に示したように、前記第2のキャリア3´からの補充ダミー基板を移載機6によってボート8ヘ移すとともに、ボート8への半導体基板2の移送が終了した前記キャリア3を、キャリアローダ4を経てバッファ棚1に戻す。
【0032】
このような工程を繰り返すことによって、バッファ棚1の上に置かれたキャリア3内の半導体基板2は、キャリア3から順次ボート8内に移されて、処理装置7によって所定の処理に供される。半導体基板2のボート8への搬送が終ったキャリア3は、順次バッファ棚1に戻される。前記補充ダミーキャリアである第2のキャリア3´も同じである。
【0033】
前記のように、本発明においては、各キャリア3のスロットマップ情報は、キャリア3がバッファ棚1に移される際ではなく、キャリア3内の半導体基板2をボート8へ移すために、キャリア2を移載棚5に移載し後に、移載棚5において検知される。これによって、キャリア3の蓋を開けてから半導体基板2をボート8内に移載するまでの時間は、前記従来の場合よりもはるかに短かくなり、そのため、装置内の雰囲気ガスによる半導体基板2への影響は著しく減少する。
【0034】
【発明の実施の形態】
本発明において、前記スロットマップ情報の検知には、発光ダイオードと光検知器を用いた周知の透過型フォトセンサを、検知器として移載棚5に取り付けて使用する。すなわち、発光ダイオードからの光を移載棚5の上のキャリア3に照射すると、半導体基板が存在するスロットでは照射された光が半導体基板によって遮断され、半導体基板が存在しないスロットでは、光は遮断されることなしに直進する。したがって、直進する光の有無を光検知器によって順次検知することによって、キャリア3の各スロットにおける半導体基板2の有無は容易に検知され、スロットマップ情報は容易に検知される。
【0035】
半導体基板移載の途中で、製品半導体基板またはテスト半導体基板補充用のダミー基板が不足することが明らかになった場合は、それまでにボートに移載された全半導体基板は、もとのキャリアに自動的に回収される。
【0036】
本発明における、半導体基板のチャージ時およびディスチャージ時における、半導体基板の移載順序およびキャリアの搬入と搬出の順序を制御するためのデータの作成方法を、図2を用いて説明する。前記図4の場合と同様に、図2(1)は半導体基板チャージ時、図2(2)は、半導体基板ディスチャージ時における移載の順序をそれぞれ示す。また、図2において記されている、例えばP1キャリア▲1▼やボート(A)などの用語の意味も、図4の場合と同じである。
【0037】
図2(1)から明らかなように、本発明においては、半導体基板チャージ時におけるキャリアからボートへの半導体基板の移載は、各製品キャリアごとに分割して行われる。すべての製品キャリアとダミーキャリアからボートへの半導体基板の移載を、連続して行った前記従来の場合とは著しく異っている。
【0038】
すなわち、前記図4(1)に示した従来の場合は、P1キャリア▲1▼以降のすべてのキャリアからボートへの半導体基板の移載は、すべて連続して行われる。
【0039】
しかし、図2(1)に示した本発明では、キャリアからボートへの半導体基板の移載は、P1キャリア、P2キャリアおよびP3キャリアごとにそれぞれ独立して行われ、各キャリアからボートへの半導体基板の移載に先立って、各キャリアについてのスロットマップの検知が、移載棚においてそれぞれ行われる。
【0040】
たとえば、移載棚にP1キャリアが移されると、まず、P1キャリアのスロットマップが検知され、さらにP1キャリアからボートへの半導体基板の移載が行われた後、補充ダミーキャリアであるF1キャリアからボートへの補充ダミー半導体基板の移載が行われる。
【0041】
次に、P2キャリアからボートへの半導体基板の搬入が行われる。すなわち、前記P1キャリアの場合と同様に、キャリアローダから移載棚にP2キャリアが移されると、P2キャリアのスロットマップが検知され、さらにP2キャリアからボートへの半導体基板の移載、および補充ダミーキャリアであるF1およびF2キャリアから、ボートへの半導体基板の移載が行われる。
【0042】
以下、P3キャリアについても、スロットマップの検知とボートへの半導体基板および補充ダミー基板の搬入が、P1およびP2キャリアの場合と同様に行われる。
【0043】
このように、スロットマップの検知が、移載棚上において各製品キャリアごとに行われるため、各キャリアが移載棚5に到達するまでは、キャリアの蓋が開くことはなく、その間、キャリア内は真空若しくは不活性雰囲気に保たれるので、装置内の雰囲気ガスによる半導体基板への悪影響は効果的に抑制される。
【0044】
製品キャリアおよび製品キャリアが無い場合の補充用の補充ダミーキャリアは、対象とする一つの製品キャリア内の半導体基板移動が完了した時点で、基本的にはもとのバッファ棚へ移される。ただし、次の製品キャリアのスロットマップの検知を行うまでは、補充ダミーキャリアを移載棚に留まらせておくことも、装置パラメータを適宜設定することによって可能である。
【0045】
最終製品キャリアまで補充ダミーキャリアを使用しない場合は、最終製品キャリアからボートへの半導体基板の移送が完了した時点で、補充ダミーキャリアは移載棚から元のバッファ棚へ戻される。
【0046】
前記従来の装置では、図4に示したように、半導体基板ディスチャージの際は、半導体基板チャージの際のキャリアの移載順序をそのまま逆にして行っていた。しかし、本発明における半導体基板チャージは、図2(1)に示したように、キャリアからボートへの半導体基板の移載動作が、各製品キャリアごとに終了する形になっているため、単にそのまま逆にしたのでは、無駄な補充ダミーキャリアの移動が発生する。
【0047】
そのため、図2(2)に示したように、本発明においては、ディスチャージの際は、図2(1)に示した半導体基板チャージの移載順序をそのまま逆にして、各キャリアごとに分割して行うのではなく、図4(2)に示した従来の場合と同様に、ボートから各キャリアへの半導体基板の移動動作を連続して行った。これにより、無駄なキャリア移動制御を防止することができた。
【0048】
半導体基板ディスチャージ時における各半導体基板の移載順序および移動方向は、半導体基板チャージの場合とは逆になり、前記半導体基板の移載順序が逆になるにともなって、半導体基板の搬入および搬出順序も逆になる。
【0049】
製品半導体基板が不足した場合、不足した製品半導体基板を補充するのに必要な補充ダミー基板の枚数は、製品キャリアのスロットマップ情報が得られるまではわからない。そのため、前記半導体基板移動を行なう際に、製品キャリアのスロットマップ情報が得られた時点で、補充ダミー基板の不足が判明する場合がある。この場合は、スロットマップ情報を取得した製品キャリアからボートへの半導体基板の移動を行わずに、それまでにこの製品キャリアからボートに搬入された全半導体基板を、無条件で元の製品キャリアに回収(ディスチャージ)する。
【0050】
処理装置における処理によって、半導体基板上に形成された膜の膜厚などを測定するためのテスト半導体基板を移載する場合も、前記と同じ移載方法を用いる。テスト半導体基板を移載する際においても、製品半導体基板と同様に補充ダミー基板によって置き換える場合が存在するが、この場合の半導体基板移動制御は、製品半導体基板のときと同じである。
【0051】
前記テスト半導体基板もしくは均熱長確保用ダミー基板(ボートの上下の両端部にあらかじめ移載しておくダミー基板)を移載する場合も、前記と同様の移載方法によって行なうことができる。ただし、この場合のダミー基板は、ボートへの移載に繰り返し使用される場合があるため、一旦スロットマップ情報を検知したキャリア内の半導体基板の移載を行う場合は、キャリアを移載棚に移した際にはスロットマップの読み取りは行わずに、従来技術の場合と同様に、あらかじめ取得済のスロットマップ情報を利用してチャージデータを検知する。
【0052】
【発明の効果】
前記説明から明らかなように、本発明によれば、キャリアのスロットマップ検知が、キャリアをバッファ棚からキャリアローダを経て移載棚に移した後、移載棚において行なわれる。そのため、キャリアをバッファ棚に移す際に、スロットマップの検知を行っていた従来の場合よりも、半導体基板が装置内の雰囲気ガスにさらされる時間がはるかに短くなり、自然酸化膜の発生など、好ましくない影響を極めて効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるキャリアおよび半導体基板の移載を示す図。
【図2】本発明における半導体基板の移載順序を説明するための図。
【図3】従来の装置におけるキャリアおよび半導体基板の移載を示す図。
【図4】従来の装置における半導体基板の移載順序を説明するための図。
【図5】従来の装置における半導体基板の移載を説明するための図。
【符号の説明】
1…バッファ棚、2…半導体基板、3…キャリア、3´…第2のキャリア、4…キャリアローダ、5…移載棚、6…移載機、7…処理装置、8…ボート、9…キャリア載置台、10…矢印。
Claims (1)
- 半導体基板が収納されたキャリアを載置するバッファ棚と、当該バッファ棚から移載された前記キャリアを載置する移載棚と、当該移載棚と前記バッファ棚との間で前記キャリアの移動を行うキャリアローダと、前記半導体基板に所定の処理を行う処理装置と、当該処理装置内に前記半導体基板を収納するボートと、当該ボートと前記移載棚の間で前記半導体基板の移動を行う移載機と、前記バッファ棚からキャリアローダを経て移載された前記キャリアの半導体基板検知を前記移載棚において行う検知器を具備する半導体製造装置であって、
半導体基板チャージ時、前記移載棚に前記キャリアが順次移されると、前記検知器により前記移載棚で前記キャリアの各スロットマップにおける半導体基板の有無を示すスロットマップ情報の検知が行われ、各キャリアのスロットマップが作成され、前記移載機は、該スロットマップに従い、前記キャリアが製品キャリアであれば該製品キャリアから前記ボートへの前記半導体基板の移載及び前記キャリアが補充ダミーキャリアであれば該補充ダミーキャリアから前記ボートへの補充ダミー基板の移載を行い、
半導体基板ディスチャージ時、前記移載機は、前記半導体基板チャージ時の移載順序及び移載方向とは逆になるように作成された基板ディスチャージ時のボート全体の前記スロットマップに従い前記ボートから前記製品キャリア及び前記補充ダミーキャリアへの前記半導体基板の移動動作を連続して行うことを特徴とする半導体製造装置。
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