JP5313639B2 - 基板搬送方法、基板処理方法および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、半導体素子を含む半導体集積回路装置(以下、ICという)を作り込まれる基板としての半導体ウエハ(以下、ウエハという)を取り扱うのに利用して有効なものに関する。
このバッチ式CVD装置は、複数枚のウエハを収納可能でウエハが出し入れされるウエハ出し入れ口にドア(キャップともいう)が着脱自在に装着されたFOUP(front opening unified pod 。以下、ポッドという)を使用する基板処理装置であって、ポッドに対してウエハを出し入れするウエハ授受ポート(ローディングポートともいう)が設けられているとともに、ウエハ授受ポートにはドアを着脱してポッドを開閉するポッドオープナが設けられており、ウエハ授受ポートにはポッドのウエハ出し入れ口を被覆する筐体が設置され、筐体にはポッドの内部にウエハ出し入れ口から不活性ガスを導入させる給気管が接続されている。
このバッチ式CVD装置によれば、ドアが外されてポッドのウエハ出し入れ口が開放された際に、チャンバに不活性ガスを供給することにより、不活性ガスをポッドの内部にウエハ出し入れ口から流通させてポッド内をパージすることができるため、ウエハの自然酸化膜堆積およびパーティクル付着、バッチ式CVD装置内側空間汚染や酸素濃度上昇等のポッド開放時における弊害の発生を防止することができる。
(1)基板を出し入れする基板出し入れ口と該基板出し入れ口を開閉自在なキャップとを有し、内部に前記基板を収納する収納容器を基板授受ポートに載置するステップと、
前記キャップを前記基板出し入れ口から移動して前記基板出し入れ口を開き、その開いた前記基板出し入れ口から前記収納容器内に不活性ガスを供給するステップと、
その不活性ガスを供給した前記基板出し入れ口へ前記キャップを移動して前記収納容器内に前記基板を押し込むステップと、
を有する基板搬送方法。
(2)基板を出し入れする基板出し入れ口と該基板出し入れ口を開閉自在なキャップとを有し、内部に前記基板を収納する収納容器を基板授受ポートに載置するステップと、
前記キャップを前記基板出し入れ口から移動して前記基板出し入れ口を開き、その開いた前記基板出し入れ口から前記収納容器内に不活性ガスを供給するステップと、
その不活性ガスを供給した前記基板出し入れ口へ前記キャップを移動して前記収納容器内に前記基板を押し込むステップと、
前記キャップを前記基板出し入れ口から退避位置へ移動するステップと、
前記収納容器内から前記基板を基板搬送装置で搬送するステップと、
その基板を載置した基板保持具を処理室に搬入し、該処理室で前記基板を処理するステップと、
を有する基板処理方法。
(3)基板を出し入れする基板出し入れ口と該基板出し入れ口を開閉自在なキャップとを有し、内部に前記基板を収納する収納容器を基板授受ポートに載置するステップと、
前記キャップを前記基板出し入れ口から移動して前記基板出し入れ口を開き、その開いた前記基板出し入れ口から前記収納容器内に不活性ガスを供給するステップと、
その不活性ガスを供給した前記基板出し入れ口へ前記キャップを移動して前記収納容器内に前記基板を押し込むステップと、
前記キャップを前記基板出し入れ口から退避位置へ移動するステップと、
前記収納容器内から前記基板を基板搬送装置で基板保持具へ搬送するステップと、
その基板を載置した基板保持具を処理室に搬入し、該処理室で前記基板を処理するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
バッチ式CVD装置1は気密室構造に構築された筐体2を備えている。筐体2内の一端部(以下、後端部とする)の上部にはヒータユニット3が垂直方向に据え付けられており、ヒータユニット3の内部にはプロセスチューブ4が同心に配置されている。プロセスチューブ4にはプロセスチューブ4内に原料ガスやパージガス等を導入するためのガス導入管5と、プロセスチューブ4内を真空排気するための排気管6とが接続されている。
筐体2の後端部の下部にはボートエレベータ7が設置されており、ボートエレベータ7はプロセスチューブ4の真下に配置されたボート8を垂直方向に昇降させるように構成されている。ボート8は多数枚のウエハ9を中心を揃えて水平に配置した状態で支持して、プロセスチューブ4の処理室に対して搬入したり搬出したりする。
ヒータユニット3には温度制御部101が電気的に接続されている。温度制御部101はヒータユニット3をプロセスチューブ4内の温度が所定の温度となるように制御する。
ガス導入管5には上流側にガスの導入量やガスの導入開始・停止を制御するガス導入制御器110が接続されている。ガス導入制御器110はガス流量制御部102に電気的に接続されている。ガス流量制御部102はプロセスチューブ4内が所定のガス量となるように、ガス導入制御器110を制御する。
排気管6の下流側には排気装置120が接続されている。排気装置120は圧力制御部103に電気的に接続されている。圧力制御部103はプロセスチューブ4内の圧力を所定の圧力となるように制御する。
筐体2内のポッド棚12の下側には基板としてのウエハ9をポッド10に対して授受するためのウエハ授受ポート13が一対、垂直方向に上下二段に配置されて設置されており、両ウエハ授受ポート13、13には後記するポッドオープナ20がそれぞれ設置されている。
ウエハ授受ポート13とボート8との間にはウエハ移載装置15が設置されている。ウエハ移載装置15はウエハ授受ポート13とボート8との間でウエハ9を搬送する。
ボートエレベータ7の脇にはボートチェンジャ16が設置されている。ボートチェンジャ16は二台のボート8、8をボートエレベータ7に対して入れ替える。
図2および図3に示されているように、ベース21にはウエハ出し入れ口22が開設されている。ウエハ出し入れ口22はポッド10のドア10aに対して若干大きめに相似する四角形に形成されている。ちなみに、ベース21は上下のポッドオープナ20、20で共用されているため、ベース21には上下で一対のウエハ出し入れ口22、22が垂直方向で縦に並ぶように開設されている。
図3に示されているように、3本の位置決めピン28はポッド10が載置台27の上に載置された状態において、ポッド10の下面に没設された3箇所の位置決め凹部(図示せず)に嵌入するようになっている。
前後方向移動台34の片側端部にはガイド孔35が左右方向に延在するように開設されている。左右方向移動台31の一側面にはブラケット36が固定されており、ブラケット36にはロータリーアクチュエータ37が垂直方向上向きに据え付けられている。ロータリーアクチュエータ37のアーム37aの先端に垂直に立脚されたガイドピン38は前後方向移動台34のガイド孔35に摺動自在に嵌入されている。すなわち、前後方向移動台34はロータリーアクチュエータ37の往復回動によって前後方向に往復駆動されるように構成されている。
便宜上、図4および図5においては、後記する筐体の図示が省略されている。
図2に示されているように、両解錠軸41、41のクロージャ40の正面側の端部にはドア10aの錠前(図示せず)に係合する係合部41aが直交して突設されている。
筐体60の背面側側壁の一部には給気管63がクロージャ収容室61に連通するように接続されており、給気管63は不活性ガスとしての窒素ガス62をクロージャ収容室61に供給する。給気管63の筐体60との接続側と反対側である上流側には、不活性ガスの供給量や供給の開始・停止(ON/OFF)を制御するガス供給制御器111が設けられている。ガス供給制御器111はガス流量制御部102に電気的に接続されている。
筐体60の正面壁を形成するベース21の一部には排気管64がクロージャ収容室61に連通するように接続されている。排気管64はクロージャ収容室61に供給された窒素ガス62を排気する。排気管64の筐体60の接続側と反対側である下流側には排気量や排気の開始・停止(ON/OFF)を制御する排気装置121が設けられている。排気装置121は圧力制御部103に電気的に接続されている。
筐体60の背面壁には上下のウエハ出し入れ口22、22に対向する位置に、筐体60のウエハ出し入れ口65、65がそれぞれ開設されており、各ウエハ出し入れ口65はクロージャ40の背面部を挿入し得る大きさの四角形の開口に形成されている。ウエハ出し入れ口65はマッピング装置53を背面側から挿入し得るように設定されている。
ポッド搬送装置14等のCVD装置1内にある全ての駆動系は、駆動制御部104に電気的に接続されている。駆動制御部104は、CVD装置1内にある全ての駆動系を所定の動作となるように制御する。温度制御部101、ガス流量制御部102、圧力制御部103、駆動制御部104は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部105に電気的に接続されている。これら、温度制御部101、ガス流量制御部102、圧力制御部103、駆動制御部104、主制御部105はコントローラ106として構成されている。
以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ106により制御される。
なお、説明を理解し易くするために、以下の説明においては、一方のウエハ授受ポート13を上段ポートAとし、他方のウエハ授受ポート13を下段ポートBとする。
ポッド棚12に保管されたポッド10はポッド搬送装置14によって適宜にピックアップされ、上段ポートAに搬送されて、ポッドオープナ20の載置台27に図3に示されているように移載される。
この際、ポッド10の下面に没設された位置決め凹部が載置台27の3本の位置決めピン28とそれぞれ嵌合されることにより、ポッド10と載置台27との位置合わせが実行される。
続いて、負圧がクロージャ40の吸込口部材47に給排気路から供給されることにより、ポッド10のドア10aが吸着具46によって真空吸着保持される。この状態で、解錠軸41がエアシリンダ装置45によって回動されると、解錠軸41はドア10a側の錠前に係合した係合部41aによってドア10aの錠前の施錠を解除する。
ウエハ9が位置ずれした状態のままでウエハ移載装置15によって搬送されて、ボート8に移載されると、ウエハ9がボート8から落下する等の弊害が発生する場合がある。
クロージャ収容室61およびウエハ収納室10cが窒素ガス62によってパージされると、載置台27がエアシリンダ装置26によってベース21の方向に押され、図9(b)に示されているように、クロージャ40に保持されたドア10aがポッド10のウエハ出し入れ口10bに嵌め込まれる。このドア10aのウエハ出し入れ口10bへの嵌め込みにより、ドア10aがウエハ9群をウエハ収納室10c内に均等に押し込むので、万一、ウエハ収納室10c内において位置ずれが発生していたとしても、ウエハ9群は収納当初の元の状態に整列される。
この際、筐体60のクロージャ収容室61およびポッド10のウエハ収納室10cが、窒素ガス62によって予めパージされているため、大気中の空気や水分がベース21の背面側空間であるウエハ移載装置15の設置空間に放出されることはなく、それらによるウエハ移載装置15の移載空間の汚染や酸素濃度の上昇等の弊害の発生は防止されることになる。
ウエハ収納室10cへ挿入されたマッピング装置53は、ウエハ収納室10cに収納された複数枚のウエハ9を検出することによってマッピングする。
ここで、マッピングとはポッド10の中のウエハ9の所在位置(ウエハ9がどの保持溝にあるのか)を確認することである。
指定されたマッピング作業が終了すると、マッピング装置53はロータリーアクチュエータ50の作動によって元の待機位置に戻される。
この際、筐体60のクロージャ収容室61およびポッド10のウエハ収納室10cが、窒素ガス62によって予めパージされているため、ウエハ収納室10cのウエハ9が大気中の空気や水分に接触することはなく、それらによるウエハ9の自然酸化膜の堆積やパーティクルの付着等の弊害の発生は防止されることになる。
この際、全てのウエハ9がウエハ収納室10c内において一律に整列されているので、ウエハ移載装置15はウエハ9をツィーザを適正に保持することができる。すなわち、ウエハ移載装置15がウエハ収納室10c内で位置ずれしたウエハ9を保持することはない。したがって、ウエハ9が位置ずれした状態のままでウエハ移載装置15によって搬送されて、ボート8に移載される事態が起こることはなく、そのような事態によってウエハ9がボート8から落下する等の事故が発生するのを未然に防止することができる。
このように下段ポートBにおいてマッピング作業迄が同時進行されていると、上段ポートAにおけるウエハ9のボート8への装填作業の終了と同時に、下段ポートBに待機させたポッド10についてのウエハ移載装置15によるウエハ9のボート8への装填作業を開始することができる。すなわち、ウエハ移載装置15はポッド10の入替え作業についての待ち時間を浪費することなくウエハ移載作業を連続して実施することができるため、バッチ式CVD装置1のスループットを高めることができる。
すなわち、クロージャ40に保持されて退避されていたドア10aがウエハ出し入れ口22の位置に左右方向移動台31によって戻され、前後方向移動台34によってウエハ出し入れ口22に挿入されてポッド10のウエハ出し入れ口10bに嵌入される。
ドア10aがウエハ出し入れ口10bに嵌入されると、解錠軸41がエアシリンダ装置45によって回動され、ドア10aの錠前を施錠する。
ドア10aの施錠が終了すると、給排気路から吸込口部材47へ供給されていた負圧が切られて大気に開放されることにより、吸着具46の真空吸着保持が解除される。
続いて、載置台27がエアシリンダ装置26によってベース21から離れる方向に移動され、ポッド10の開口側端面がベース21の正面から離座される。
空のポッド10が上段ポートAから搬出されると、次の実ポッド10が上段ポートAに搬入される。
以降、上段ポートAおよび下段ポートBにおいて、前述した作業が必要回数繰り返される。
この際、バッチ処理するウエハ9の枚数(例えば、100枚〜150枚)は1台のポッド10に収納されたウエハ9の枚数(例えば、25枚)よりも何倍も多いため、複数台のポッド10が上段ポートAと下段ポートBとにポッド搬送装置14によって交互に繰り返し供給されることになる。
すなわち、ボート8はボートエレベータ7によって上昇されてプロセスチューブ4の処理室に搬入される。ボート8が上限に達すると、ボート8を保持したシールキャップの上面の周辺部がプロセスチューブ4をシール状態に閉塞するため、処理室は気密に閉じられた状態になる。
プロセスチューブ4の処理室が気密に閉じられた状態で、所定の真空度に排気管6によって真空排気され、ヒータユニット3によって所定の温度に加熱され、所定の原料ガスがガス導入管5によって所定の流量だけ供給される。これにより、所定の膜がウエハ9に形成される。
そして、予め設定された処理時間が経過すると、ボート8がボートエレベータ7によって下降されることにより、処理済みウエハ9を保持したボート8が元の装填および脱装ステーション(以下、装填ステーションという)に搬出される。
すなわち、装填ステーションに搬出されたボート8の処理済みウエハ9はウエハ移載装置15によってピックアップされ、上段ポートAに予め搬入されてドア10aを外されて開放された空のポッド10に収納される。
上段ポートAでの空のポッド10への所定の枚数のウエハ9の収容が終了すると、クロージャ40に保持されて退避されていたドア10aがウエハ出し入れ口22の位置に左右方向移動台31によって戻され、前後方向移動台34によってウエハ出し入れ口22に挿入されポッド10のウエハ出し入れ口10bに嵌入される。
この際にも、窒素ガス62がクロージャ収容室61に給気管63と排気管64とによって流通されることにより、クロージャ収容室61およびポッド10のウエハ収納室10cが窒素ガス62によってパージされ、ウエハ収納室10cに窒素ガス62が充填される。
ドア10aがウエハ出し入れ口10bに嵌入されると、解錠軸41がエアシリンダ装置45によって回動され、ドア10aの錠前を施錠する。これにより、ウエハ収納室10cには窒素ガス62が密封された状態になる。
ドア10aの施錠が終了すると、給排気路から吸込口部材47に供給されていた負圧が切られて大気に開放されることにより、吸着具46のドア10aの真空吸着保持が解除される。
続いて、載置台27がエアシリンダ装置26によってベース21から離れる方向に移動され、ポッド10の開口側端面がベース21の正面から離座される。
次いで、処理済みのウエハ9が収納された処理済み実ポッド10はポッド棚12にポッド搬送装置14によって搬送されて戻される。
ポッドステージ11に移載されたポッド10はポッド出し入れ口から筐体2の外部に搬出されて、洗浄工程や成膜検査工程等の次工程へ搬送される。
そして、新規のウエハ9を収納したポッド10が筐体2内のポッドステージ11にポッド出し入れ口から搬入される。
なお、前述した実施形態においては、筐体60は上下一体として設けられるように説明したが、好ましくは、図6に示すように上下に二分して設けると良い。
この場合、上側のポッドオープナ20、クロージャ40を上側の筐体60aが収容し、下側のポッドオープナ20、クロージャ40を下側の筐体60bが収容し、筐体60a、60bそれぞれに給気管63、ガス流量制御部102、排気管64、排気装置121を設けるようにする。
このように構成することにより、クロージャ収容室61a、61bが完全に上下で区分けされることになる。これにより、上下間でのガスや汚染物の流通を抑制することができる。
本実施の形態が前記実施の形態と異なる点は、ウエハ移載装置15にはツィーザホルダ15aのツィーザ15b基端部左右両脇に一対の検出器15c、15cがそれぞれ設置されており、一対の検出器15c、15cは透過型光センサによって構成されているとともに、ウエハ9によって遮光された時にウエハ9を検出するように設定されている点、である。
なお、検出器15c、15cは駆動制御部104に電気的に接続されている。
ウエハ移載装置15がウエハ収納室10c内のウエハ9をピックアップする際に、ツィーザ15bは予めティーチングされた位置まで進入して停止する。この時に、一対の検出器15c、15cがウエハ9によって遮光されるので、ウエハ移載装置15はウエハ9を検出することができる。
ウエハ9の位置がドア10a側から見て奥側にずれている場合には、ツィーザ15bが予めティーチングされた位置に停止しても、一対の検出器15c、15cはウエハ9によって遮光されないので、ウエハ移載装置15はウエハ9を検出することができない。
ウエハ移載装置15に連係したコントローラはこれを異常と認識することにより、バッチ式CVD装置全体を緊急停止し、エラーアラームを発生する。
その結果、ウエハ収納室10c内への窒素ガス62の供給によるウエハ9の位置ずれに伴う、ウエハ移載装置15によるウエハ9のボート8への移載時のウエハ9の落下等の移載ミスの発生を未然に防止することができる。
本実施形態においては、ウエハ9の手前側への位置ずれは前述した整列ステップによって解消されるので、ウエハ9の位置が手前側にずれている場合であっても、ウエハ移載装置15によるウエハ9のボート8への移載時のウエハ9の落下等の移載ミスの発生を未然に防止することができる。
他方、本実施形態においては、ウエハ9の奥側への位置ずれも前述した整列ステップによって解消されるので、ウエハ移載装置15は一対の検出器15c、15cによってウエハ9を常に検出することができる。すなわち、本実施形態においては、ウエハ9の奥側への位置ずれに伴う緊急停止を回避することができる。
10…ポッド(収納容器)、10a…ドア(キャップ)、10b…ウエハ出し入れ口、10c…ウエハ収納室、
11…ポッドステージ、12…ポッド棚、13…ウエハ授受ポート(基板授受ポート)、14…ポッド搬送装置、15…ウエハ移載装置、16…ボートチェンジャ、
20…ポッドオープナ(開閉装置)、21…ベース、22…ウエハ出し入れ口、23…支持台、24…ガイドレール、25…ガイドブロック、26…エアシリンダ装置、27…載置台、28…位置決めピン、30…ガイドレール、31…左右方向移動台、32…エアシリンダ装置、32a…ピストンロッド、33…ガイドレール、34…前後方向移動台、35…ガイド孔、36…ブラケット、37…ロータリーアクチュエータ、37a…アーム、38…ガイドピン、39…ブラケット、
40…クロージャ、41…解錠軸、41a…係合部、42…プーリー、43…ベルト、44…連結片、45…エアシリンダ装置、46…吸着具、47…吸込口部材、
50…ロータリーアクチュエータ、50a…回転軸、51…アーム、52…挿通孔、53…マッピング装置、54、55、56…パッキン、
60…筐体、61…クロージャ収容室、62…窒素ガス(不活性ガス)、63…給気管、64…排気管、65…ウエハ出し入れ口。
15a…ツィーザホルダ、15b…ツィーザ、15c…検出器。
Claims (3)
- 基板を出し入れする基板出し入れ口と該基板出し入れ口を開閉自在なキャップとを有し、内部に前記基板を収納した収納容器を基板処理装置の基板授受ポートに載置するステップと、
前記基板授受ポートに載置された収納容器の前記キャップを前記基板出し入れ口から移動して前記基板出し入れ口を開き、その開いた前記基板出し入れ口から前記収納容器内に不活性ガスを供給し、その不活性ガスを供給した前記基板出し入れ口へ前記キャップを移動して前記収納容器内に前記基板を押し込み、再度前記キャップを前記基板出し入れ口から移動して前記基板出し入れ口を開き、前記収納容器内から前記基板を前記基板処理装置内の基板搬送装置で前記基板処理装置内の基板保持具へ搬送するステップと、
を有する基板搬送方法。 - 基板を出し入れする基板出し入れ口と該基板出し入れ口を開閉自在なキャップとを有し、内部に前記基板を収納した収納容器を基板処理装置の基板授受ポートに載置するステップと、
前記基板授受ポートに載置された収納容器の前記キャップを前記基板出し入れ口から移動して前記基板出し入れ口を開き、その開いた前記基板出し入れ口から前記収納容器内に不活性ガスを供給し、その不活性ガスを供給した前記基板出し入れ口へ前記キャップを移動して前記収納容器内に前記基板を押し込み、再度前記キャップを前記基板出し入れ口から移動して前記基板出し入れ口を開き、前記収納容器内から前記基板を前記基板処理装置内の基板搬送装置で前記基板処理装置内の基板保持具へ搬送するステップと、
その基板を載置した基板保持具を前記基板処理装置内の処理室に搬入し、該処理室で前記基板を処理するステップと、
を有する基板処理方法。 - 基板を出し入れする基板出し入れ口と該基板出し入れ口を開閉自在なキャップとを有し、内部に前記基板を収納した収納容器を基板処理装置の基板授受ポートに載置するステップと、
前記基板授受ポートに載置された収納容器の前記キャップを前記基板出し入れ口から移動して前記基板出し入れ口を開き、その開いた前記基板出し入れ口から前記収納容器内に不活性ガスを供給し、その不活性ガスを供給した前記基板出し入れ口へ前記キャップを移動して前記収納容器内に前記基板を押し込み、再度前記キャップを前記基板出し入れ口から移動して前記基板出し入れ口を開き、前記収納容器内から前記基板を前記基板処理装置内の基板搬送装置で前記基板処理装置内の基板保持具へ搬送するステップと、
その基板を載置した基板保持具を前記基板処理装置内の処理室に搬入し、該処理室で前記基板を処理するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
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