JP7014117B2

JP7014117B2 - 半導体製造装置

Info

Publication number: JP7014117B2
Application number: JP2018180491A
Authority: JP
Inventors: 錠治丸山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2022-02-01
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: JP2020053530A

Description

本発明は、真空室を備えた半導体製造装置に関する。

半導体製造装置は、真空チャンバ又はロードロック室などの真空室を備えている。真空室を大気圧から真空にする際、又は、その逆に真空から大気圧に戻す際に、パーティクルが舞上がって半導体ウエハに付着する場合がある。これを防ぐために、排気ポート又は給気ポートのバルブを少しずつ開放するスローバキューム及びスローベントが行われていた。しかし、スローバキューム及びスローベントを行うと、大気圧から真空になるまで、又は真空から大気圧に戻るまでに時間がかかるため、スループットが低下するという問題があった。これに対して、真空室の内部で半導体ウエハを防塵カバーで覆う半導体製造装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０－０９２７２４号公報

従来の半導体製造装置では、通気性の無い密閉タイプの防塵カバーを用いていた。従って、半導体ウエハ周辺を給気又は排気するために、防塵カバーの下面と真空室の底面との間に隙間をあける必要があった。この隙間をパーティクルが通過して半導体ウエハに付着するという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的はウエハへのパーティクルの付着を防ぎつつ、スループットを向上することができる半導体製造装置を得るものである。

本発明に係る半導体製造装置は、真空室と、前記真空室の給気又は排気に用いるポートと、前記真空室の内部で半導体ウエハを覆う可動式の防塵カバーとを備え、前記防塵カバーは防塵フィルタを有し、前記真空室の給気又は排気の際に前記防塵カバーの外周部の下面を前記真空室の底面に密着させ、前記ポートは、前記防塵カバーの外側に設けられた外側ポートと、前記防塵カバーの内側に設けられた内側ポートとを有し、前記真空室の内部に前記半導体ウエハが無い状態で、前記外側ポートを前記真空室の内部の排気に用い、前記内側ポートを前記真空室の内部の給気に用いる逆運転を行うことを特徴とする。

本発明では、真空室の内部で半導体ウエハを覆う防塵カバーが防塵フィルタを有する。従って、防塵カバーが半導体ウエハ周辺を密閉しないため、防塵カバーの下面と真空室の底面との間に隙間をあけなくても半導体ウエハ周辺の給気又は排気が可能である。そこで、真空室の給気又は排気の際に防塵カバーの外周部の下面を真空室の底面に密着させることで、ウエハへのパーティクルの付着を確実に防ぐことができる。また、スローバキューム及びスローベントを行う必要が無く、素早い真空引きであるファストバキュームが可能となる。このため、真空室が大気圧から真空に減圧されるまでの時間を短縮でき、装置のスループットを向上することができる。

実施の形態１に係る半導体製造装置を示す断面図である。ロードロック室を真空から大気圧に戻す様子を示す断面図である。ロードロック室を大気圧から真空にする様子を示す断面図である。比較例に係る半導体製造装置を示す断面図である。実施の形態２に係る半導体製造装置を示す断面図である。実施の形態３に係る半導体製造装置を示す断面図である。実施の形態３に係る半導体製造装置の変形例を示す平面図である。

実施の形態に係る半導体製造装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体製造装置を示す断面図である。半導体製造装置は、真空室として真空チャンバ１とロードロック室２を備えている。ロードロック室２は、大気中のパーティクルを真空チャンバ１に入れないために設けられた真空予備室である。真空チャンバ１とロードロック室２の間にゲートバルブ３が設けられている。ロードロック室２と外部の間にゲートバルブ４が設けられている。

真空チャンバ１の底面に、真空チャンバ１の給気に用いる給気ポート５と、真空チャンバ１の排気に用いる排気ポート６が設けられている。ロードロック室２の底面に、ロードロック室２の給気に用いる給気ポート７と、ロードロック室２の排気に用いる排気ポート８が設けられている。各ポートには真空ポンプ（不図示）が設けられている。各ポートの配管等にラインフィルタ等を設けてパーティクルを捕らえるようにしてもよい。

上下に可動する可動式の防塵カバー９がロードロック室２の内部で半導体ウエハ１０を覆う。防塵カバー９は、通気性を持つＨＥＰＡ又はＵＬＰＡ等の防塵フィルタを一部に有する。

図２は、ロードロック室を真空から大気圧に戻す様子を示す断面図である。真空チャンバ１内で加工・処理等された半導体ウエハ１０は、ゲートバルブ３を通って真空状態のロードロック室２へ搬送される。この際に半導体ウエハ１０の搬送を妨げないように防塵カバー９を上方へ逃がしておく。半導体ウエハ１０がロードロック室２に搬送され、ゲートバルブ３を閉じた後、防塵カバー９がロードロック室２の内部で半導体ウエハ１０を覆う。この際に防塵カバー９の外周部の下面をロードロック室２の底面に密着させる。次に、給気ポート７を開いてロードロック室２を真空から大気圧に戻す。この際に防塵カバー９が半導体ウエハ１０を覆ってパーティクル１１の付着を防止する。

図３は、ロードロック室を大気圧から真空にする様子を示す断面図である。半導体ウエハ１０は、ゲートバルブ４を通って外部からロードロック室２内部に搬送される。この際に半導体ウエハ１０の搬送を妨げないように防塵カバー９を上方へ逃がしておく。半導体ウエハ１０がロードロック室２に搬送され、ゲートバルブ４を閉じた後、防塵カバー９がロードロック室２の内部で半導体ウエハ１０を覆う。この際に防塵カバー９の外周部の下面をロードロック室２の底面に密着させる。次に、排気ポート８を開いてロードロック室２を大気圧から真空まで減圧する。この際に防塵カバー９が半導体ウエハ１０を覆ってパーティクル１１の付着を防止する。

続いて、本実施の形態の効果を比較例と比較して説明する。図４は、比較例に係る半導体製造装置を示す断面図である。比較例ではロードロック室２内に防塵カバー９が無いため、舞上がったパーティクル１１が半導体ウエハ１０に付着する。これを防ぐため、排気ポート又は給気ポートのバルブを少しずつ開放するスローバキューム及びスローベントを行う必要がある。

これに対して、本実施の形態では、防塵カバー９が半導体ウエハ１０を覆ってパーティクル１１の付着を防止する。従って、スローバキューム及びスローベントを行う必要が無く、素早い真空引きであるファストバキュームが可能となる。このため、ロードロック室２が真空より大気圧まで戻る時間、又は大気圧から真空に減圧されるまでの時間を短縮でき、装置のスループットが向上する。

また、本実施の形態では、ロードロック室２の内部で半導体ウエハ１０を覆う防塵カバー９が防塵フィルタを有する。従って、防塵カバー９は半導体ウエハ１０周辺を密閉しないため、防塵カバー９の下面とロードロック室２の底面との間に隙間をあけなくても半導体ウエハ１０周辺の給気又は排気が可能である。そこで、ロードロック室２の給気又は排気の際に防塵カバー９の下面を真空室の底面に密着させることで、半導体ウエハ１０へのパーティクル１１の付着を確実に防ぐことができる。

また、給気ポート７は防塵カバー９の外側に設けられている。排気ポート８は防塵カバー９の内側に設けられている。これにより、ロードロック室２を大気圧に戻す場合だけでなく、ロードロック室２を真空引きする際も防塵効果が得られる。

また、防塵カバー９に装着された防塵フィルタには、装置の運転毎にパーティクル１１がトラップされ、蓄積されて行く。このため、防塵カバー９の定期的な清掃・交換等のメンテナンスが必要となる。そこで、ロードロック室２の内部に半導体ウエハ１０が無い状態で、防塵カバー９の下面をロードロック室２の底面に密着させ、給気ポート７と排気ポート８を逆運転させる。即ち、防塵カバー９の外側に設けられた給気ポート７をロードロック室２の内部の排気に用い、防塵カバー９の内側に設けられた排気ポート８をロードロック室２の内部の給気に用いる。これにより、防塵カバー９に蓄積されたパーティクル１１をある程度は除去できるため、メンテナンス間隔を延ばし、装置の実働時間を稼ぐことができる。この逆運転は作業者の判断により手動で行うこともできるが、後述のように自動的に行うこともできる。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る半導体製造装置を示す断面図である。防塵カバー感知センサ１２が防塵カバー９の動作を感知する。ウエハ感知センサ１３がロードロック室２内の半導体ウエハ１０の有無を感知する。制御部１４は、防塵カバー感知センサ１２の感知結果に基づいて防塵カバー９の動作回数をカウントし、一定の動作回数（例えば１０００回）毎に逆運転を適正時間（例えば３分間）実施させる。ただし、ウエハ感知センサ１３がロードロック室２に半導体ウエハ１０が無いことを感知した場合のみ逆運転を実施する。逆運転の終了後に防塵カバー９の動作回数は自動でリセットされる。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３に係る半導体製造装置を示す断面図である。防塵カバー９の外側に給気ポート７だけでなく排気ポート１５が設けられている。防塵カバー９の内側に排気ポート８だけでなく給気ポート１６が設けられている。即ち、防塵カバー９の内外に給気ポートと排気ポートが１セットずつ設けられている。

通常運転時には給気ポート７と排気ポート８を用い、逆運転時には排気ポート１５と給気ポート１６を用いる。このように通常運転と逆運転に用いるポートを別にすることで、ポートを兼用した場合に比べて、各ポート又は配管からのパーティクルの逆流等が減少し、パーティクルが少ない安定した運転が可能となる。

図７は、実施の形態３に係る半導体製造装置の変形例を示す平面図である。図６では防塵カバー９の内外において２つポートを前後に並べている。しかし、装置のスペース効率を向上するために、図７のように２つのポートを左右に並べた方がよい。

２ロードロック室（真空室）、７，１６給気ポート（外側ポート）、８，１５排気ポート（内側ポート）、９防塵カバー、１０半導体ウエハ、１２防塵カバー感知センサ、１４制御部

Claims

真空室と、
前記真空室の給気又は排気に用いるポートと、
前記真空室の内部で半導体ウエハを覆う可動式の防塵カバーとを備え、
前記防塵カバーは防塵フィルタを有し、
前記真空室の給気又は排気の際に前記防塵カバーの外周部の下面を前記真空室の底面に密着させ、
前記ポートは、前記防塵カバーの外側に設けられた外側ポートと、前記防塵カバーの内側に設けられた内側ポートとを有し、
前記真空室の内部に前記半導体ウエハが無い状態で、前記外側ポートを前記真空室の内部の排気に用い、前記内側ポートを前記真空室の内部の給気に用いる逆運転を行うことを特徴とする半導体製造装置。
前記防塵カバーの動作を感知する防塵カバー感知センサと、
前記防塵カバー感知センサの感知結果に基づいて前記防塵カバーの動作回数をカウントし、一定の動作回数毎に前記逆運転を実施させる制御部とを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。