JP7018370B2 - 基板処理装置及び半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。

従来から、フープ（ＦＯＵＰ：Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）（以下、ポッドという）内に不活性ガスを供給する取り組みはすでに行われている。例えば、特許文献１によれば、ポッド内に不活性ガスを供給する構成が記載されており、特許文献２によれば、ポッド内に不活性ガスを供給する構成、及び、この供給される不活性ガスの流量を監視する構成が記載されている。

そして、不活性ガスの供給によりポッド内部の雰囲気を置換し、自然酸化膜やアウトガスの付着を防止していた。しかしながら、ポッド開閉機構の動作時に発生するパーティクルが基板（ウエハ）に付着するのを防止できていなかった。

特開２０００－３４０６４１号公報 特開２０１５－０２９０５７号公報

本発明の目的は、ポッド蓋開閉時に、パーティクルがウエハ上に付着するのを防止する構成を提供することにある。

本発明の一態様によれば、基板が収納される基板収容器を載置する載置部と、基板収容器の蓋が開閉される蓋開閉空間を構成するガイド部と、蓋開閉空間を基板収容器と基板が保持される基板保持具との間で基板を搬送する移載室から分離するゲート部と、蓋開閉空間に設けられ、基板収容器の蓋を開閉する蓋開閉機構と、載置部に載置された基板収容器にガスを導入するガス導入機構と、該ガス導入機構にガスを基板収容器に導入させ、基板収容器内のガスを置換するとともに圧力を調整する監視部と、該監視部に蓋開閉空間の圧力よりも基板収容器内の圧力を高く維持させつつ、蓋開閉機構に基板収容器の蓋を開かせるように構成されている制御部と、を備えた構成が提供される。

本発明によれば、ポッドの蓋開閉時に、ポッド内部に収容されたウエハにパーティクルが、付着するのを防止することができる。

本発明の一実施形態に好適に用いられる基板処理装置の斜透視図である。 本発明の一実施形態に好適に用いられる基板処理装置の側面透視図である。 本発明の一実施形態に好適に用いられる基板処理装置の処理炉の縦断面図である。 本発明の一実施形態に好適に用いられる基板処理装置のコントローラ構成図である。 本発明の一実施形態に好適に用いられるガス導入機構を説明するための図である。 本発明の一実施形態に好適に用いられるガス導入機構のシール部詳細図である。 本発明の一実施形態に好適に用いられるガス導入機構のシール部詳細図である。 本発明の一実施形態に好適に用いられる蓋開閉システムの動作を説明する図である。 本発明の一実施形態に好適に用いられる蓋開閉システムの動作を説明する図である。 本発明の一実施形態に好適に用いられる蓋開閉システムの動作を説明する図である。 本発明の一実施形態に好適に用いられる蓋開閉システムの動作を説明する図である。 本発明の一実施形態に好適に用いられる蓋開閉システムの動作を説明する図である。 本発明の一実施形態に好適に用いられる蓋開閉システムの動作を説明する図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態について説明する。

（１）基板処理装置の構成
続いて、本実施形態に係る基板処理装置１００の構成について、図１、図２を参照しながら説明する。

図１、図２に示すように、本実施形態に係る基板処理装置１００は、耐圧容器として構成された筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部には、メンテナンス可能なように設けられた開口部１０３が開設されている。開口部１０３には、開口部１０３を開閉する立ち入り機構として一対の正面メンテナンス扉１０４が設けられている。シリコン等のウエハ（基板）２００を収納した基板収容器としてのポッド１１０が、筐体１１１内外へウエハ２００を搬送するキャリアとして使用される。

筐体１１１の正面壁１１１ａには、ポッド搬入搬出口１１２が、筐体１１１内外を連通するように開設されている。ポッド搬入搬出口１１２は、フロントシャッタ１１３によって開閉されるようになっている。ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側には、ロードポート１１４が設置されている。ロードポート１１４上には、ポッド１１０が載置されると共に位置合わせされるように構成されている。

筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚１０５が設置されている。回転式ポッド棚１０５上には、複数個のポッド１１０が保管されるように構成されている。回転式ポッド棚１０５は、垂直に立設されて水平面内で間欠的に回転される支柱１１６と、支柱１１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板１１７と、を備えている。複数枚の棚板１１７は、ポッド１１０を複数個それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。

筐体１１１内におけるロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間には、第一の搬送装置としてのポッド搬送装置１１８が設置されている。ポッド搬送装置１１８は、ポッド１１０を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ１１８ａと、ポッド搬送機構１１８ｂとで構成されている。ポッド搬送装置１１８は、ポッドエレベータ１１８ａとポッド搬送機構１１８ｂとの連続動作により、ロードポート１１４、回転式ポッド棚１０５、載置台としての載置部１２２との間で、ポッド１１０を相互に搬送するように構成されている。

筐体１１１内の下部には、サブ筐体１１９が筐体１１１内の前後方向の略中央部から後端にわたって設けられている。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａには、ウエハ２００をサブ筐体１１９内外に搬送するポッド１１０を載置する載置部１２２が上下にそれぞれ設置されている。サブ筐体１１９内には、ポッド搬送装置１１８や回転式ポッド棚１０５等が設置された搬送空間から隔絶された移載室１２４が構成されている。

後述する蓋開閉システムは、移載室１２４と後述する蓋開閉空間１２４ａを仕切る仕切部（以後、ガイド部ともいう）１２１と、ポッド１１０を載置する載置部１２２と、ポッド１１０のキャップとしての蓋１２０を着脱するポッドオープナとしてのキャップ着脱機構（蓋開閉機構）１２３とを少なくとも備えている。更に、蓋開閉システムは、後述するゲート部としてのパネル１２１ａが設けられる。

ここで、載置部１２２にはポッド１１０の内部に不活性ガスを噴出す機構としてのガス導入機構１を備えているが、ガス導入機構１については後述する。また、正面壁１１９ａの、蓋開閉機構１２３によって蓋１２０が外されるポッド１１０の近傍には、後述する排気機構ＶＥＮＴが設けられ、後述する蓋開閉空間１２４ａの雰囲気を排気するように構成されている。これらガス導入機構１及び排気機構ＶＥＮＴを蓋開閉システムに含むようにしてもよい。

移載室１２４の前側領域には移載装置としてのウエハ移載機構１２５が設置されている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとで構成されている。ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは、サブ筐体１１９の移載室１２４の前方領域右端部と筐体１１１右側の端部との間に設置されている。ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ２００の保持部としてのツイーザ（基板保持体）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ及びウエハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００をポッド１１０から基板保持具としてのボート２１７に対して装填（チャージング）及びポッド１１０からボート２１７に対して脱装（ディスチャージング）することが可能に構成されている。このウエハ２００のチャージング及びディスチャージングに関しては後述する。

図１～図３に示すように、移載室１２４の後側領域でボート２１７を収容して待機させる待機部１２６の上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は、炉口シャッタ１４７により開閉されるように構成されている。

移載室１２４内には、ボート２１７を昇降させるボートエレベータ１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５の昇降台には、アーム１２８が連結されている。アーム１２８には、シールキャップ２１９が水平に据え付けられている。シールキャップ２１９は、ボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。

主に、回転式ポッド棚１０５，ボートエレベータ１１５，ポッド搬送装置１１８，ウエハ移載機構１２５，ボート２１７及び蓋開閉機構１２３により、本実施形態に係る搬送機構が構成されている。これら回転式ポッド棚１０５，ボートエレベータ１１５，ポッド搬送装置１１８，ウエハ移載機構１２５，ボート２１７及び蓋開閉機構１２３は、後述する搬送制御部２７に電気的に接続されている。以後、搬送制御部２７は、搬送コントローラと称する場合がある。

ボート２１７は複数本の保持部材を備えている。ボート２１７は、複数枚のウエハ２００を、その中心を揃えて垂直方向に整列させた状態でそれぞれ水平に保持するように構成されている。

（２）処理炉の構成
続いて、本実施形態にかかる処理炉２０２の構成について、図３を用いて説明する。

図３に示すように、処理炉２０２は、反応管としてのプロセスチューブ２０３を備えている。プロセスチューブ２０３は、内部反応管としてのインナーチューブ２０４と、その外側に設けられた外部反応管としてのアウターチューブ２０５と、を備えている。内部反応管２０４は、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。内部反応管２０４内の筒中空部には、基板としてのウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、後述するボート２１７を収容可能なように構成されている。外部反応管２０５は、内部反応管２０４と同心円状に設けられている。外部反応管２０５は、内径が内部反応管２０４の外径よりも大きく、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。

プロセスチューブ２０３の外側には、プロセスチューブ２０３の側壁面を囲うように、加熱機構としてのヒータ２０６が設けられている。ヒータ２０６は円筒形状に構成されている。ヒータ２０６は、保持板としてのヒータベース２５１に支持されることにより垂直に据え付けられている。

外部反応管２０５の下方には、外部反応管２０５と同心円状になるように、マニホールド２０９が配設されている。また、マニホールド２０９は、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９は、内部反応管２０４の下端部と外部反応管２０５の下端部とを支持するように設けられ、内部反応管２０４の下端部と外部反応管２０５の下端部とにそれぞれ係合している。なお、マニホールド２０９と外部反応管２０５との間には、Ｏリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベース２５１に支持されることにより、プロセスチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ２０３とマニホールド２０９とにより反応容器が形成される。

後述するシールキャップ２１９には、処理ガスノズル２３０ａ及びパージガスノズル２３０ｂが処理室２０１に連通するように接続されている。処理ガスノズル２３０ａには、処理ガス供給管２３２ａが接続されている。処理ガス供給管２３２ａの上流側（処理ガスノズル２３０ａとの接続側と反対側）には、ガス流量制御器としてのマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣと略する）２４１ａを介して、図示しない処理ガス供給源等が接続されている。また、パージガスノズル２３０ｂには、パージガス供給管２３２ｂが接続されている。パージガス供給管２３２ｂの上流側（パージガスノズル２３０ｂとの接続側と反対側）には、ＭＦＣ２４１ｂを介して、図示しないパージガス供給源等が接続されている。ＭＦＣ２４１ａ，２４１ｂには、ガス供給コントローラ１４が電気的に接続されている。

マニホールド２０９には、処理室２０１の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１は、内部反応管２０４と外部反応管２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０の下端部に配置されている。排気管２３１は、筒状空間２５０に連通している。排気管２３１の下流側（マニホールド２０９との接続側と反対側）には、圧力センサ２４５、例えばＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｏｒｏｌｌｅｒ）として構成された圧力調整装置２４２、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が上流側から順に接続されている。また、圧力調整装置２４２及び圧力センサ２４５には、圧力コントローラ１３が電気的に接続されている。

マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な蓋体としてのシールキャップ２１９が円盤状に設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。

シールキャップ２１９の中心部付近であって処理室２０１と反対側には、ボート２１７を回転させる回転機構２５４が設置されている。回転機構２５４は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させることが可能に構成されている。回転機構２５４の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７を下方から支持している。ボート２１７の下部には、断熱部材としての断熱板２１６が水平姿勢で多段に複数枚配置されている。断熱板２１６は、円板形状に形成されている。

シールキャップ２１９は、プロセスチューブ２０３の外部に垂直に設備されたボートエレベータ１１５によって、垂直方向に昇降されるように構成されている。シールキャップ２１９を昇降させることにより、ボート２１７を処理室２０１内外へ搬送することが可能に構成されている。回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、搬送制御部２７が電気的に接続されている。

プロセスチューブ２０３内には、温度検知器としての温度センサ２６３が設置されている。主に、ヒータ２０６及び温度センサ２６３により、本実施形態に係る加熱機構が構成されている。これらヒータ２０６と温度センサ２６３とには、温度コントローラ１２が電気的に接続されている。

（３）処理炉の動作
続いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、処理炉２０２を用いてウエハ２００上に薄膜を形成する方法について、図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１００を構成する各部の動作は基板処理装置用コントローラ２４０により制御される。

複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１内に装入（ボートローディング）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。

処理室２０１が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気される。この際、圧力センサ２４５が測定した圧力値に基づき、圧力調整装置２４２（の弁の開度）がフィードバック制御される。また、処理室２０１が所望の温度となるように、ヒータ２０６によって加熱される。この際、温度センサ２６３が検知した温度値に基づき、ヒータ２０６への通電量がフィードバック制御される。続いて、回転機構２５４により、ボート２１７及びウエハ２００が回転させられる。

次いで、処理ガス供給源から供給されてＭＦＣ２４１ａにて所望の流量となるように制御された処理ガスは、処理ガス供給管２３２ａ内を流通して処理ガスノズル２３０ａから処理室２０１に導入される。導入された処理ガスは処理室２０１を上昇し、内部反応管２０４の上端開口から筒状空間２５０内に流出して排気管２３１から排気される。ガスは、処理室２０１を通過する際にウエハ２００の表面と接触し、例えば、この際に熱反応によってウエハ２００の表面上に薄膜が堆積される。

予め設定された処理時間が経過すると、パージガス供給源から供給されてＭＦＣ２４１ｂにて所望の流量となるように制御されたパージガスが処理室２０１に供給され、処理室２０１が不活性ガスに置換されるとともに、処理室２０１の圧力が常圧に復帰される。

その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されてマニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００を保持するボート２１７がマニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０３の外部へと搬出（ボートアンローディング）される。その後、処理済のウエハ２００はボート２１７より取り出され、ポッド１１０内へ格納される（ウエハディスチャージング）。

（４）基板処理装置用コントローラの構成
（基板処理装置用コントローラ）
以下、図４を参照して、基板処理装置用コントローラとしての制御装置（以後、制御部ともいう）２４０について説明する。

制御部２４０は、主にＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の演算制御部２５と、処理コントローラとしての処理制御部２０と、搬送制御部２７と、メモリ（ＲＡＭ）３４やＨＤＤ等からなるＲＯＭ３５を備える記憶部２８と、マウスやキーボード等の入力部２９及びモニタ等の表示部３１とから構成されている。尚、演算制御部２５と、記憶部２８と、入力部２９と、表示部３１とで各データを設定可能な操作部が構成される。

演算制御部２５は、制御部２４０の中枢を構成し、ＲＯＭ３５に記憶された制御プログラムを実行し、表示部３１からの指示に従って、レシピ記憶部も構成する記憶部２８に記憶されているレシピ（例えば、基板処理レシピとしてのプロセスレシピ等）を実行する。ＲＯＭ３５は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、ハードディスクなどから構成され、演算制御部２５の動作プログラム等を記憶する記録媒体である。メモリ（ＲＡＭ）３４は、演算制御部２５のワークエリア（一時記憶部）として機能する。

ここで、基板処理レシピは、ウエハ２００を処理する処理条件や処理手順等が定義されたレシピである。また、レシピファイルには、搬送コントローラ２７、温度コントローラ１２、圧力コントローラ１３、ガス供給コントローラ１４等に送信する設定値（制御値）や送信タイミング等が、基板処理のステップ毎に設定されている。

処理制御部２０は、前記処理炉２０２内にローディングされたウエハ２００に対し、所定の処理がなされる様、処理炉２０２内の温度や圧力、該処理炉２０２内に導入される処理ガスの流量等を制御する機能を有している。

搬送制御部２７は、図示しない駆動モータを介してポッド搬送装置１１８、ウエハ移載機構１２５、ボートエレベータ１１５等の基板を搬送する搬送機構の駆動を制御する機能を有している。例えば、搬送制御部２７は、基板を搬送する搬送機構を構成する回転式ポッド棚１０５，ボートエレベータ１１５、ポッド搬送装置１１８、ウエハ移載機構１２５、ボート２１７及び回転機構２５４の搬送動作を実行させるように構成されている。

記憶部２８には、各種データ等が格納されるデータ格納領域３２と、基板処理レシピを含む各種プログラムが格納されるプログラム格納領域３３が形成されている。

データ格納領域３２は、レシピファイルに関連する各種パラメータが格納される。また、ポッド１１０毎に識別する情報であるキャリアＩＤやポッド１１０内のウエハ２００の種別情報を少なくとも含むキャリア情報がデータ格納領域３２に格納される様になっている。プログラム格納領域３３には、上述の基板処理レシピを含む装置を制御するのに必要な各種プログラムが格納されている。また、プログラム格納領域３３には、後述する蓋開閉制御プログラムが格納されている。

制御部２４０の表示部３１には、タッチパネルが設けられている。タッチパネルは、上述の基板搬送系、基板処理系への操作コマンドの入力を受け付ける操作画面を表示するように構成されている。かかる操作画面は、基板搬送系や基板処理系の状態を確認したり、基板搬送系や基板処理系への動作指示を入力したりするための各種表示欄及び操作ボタンを備えている。なお、操作部は、パソコンやモバイル等の操作端末（端末装置）のように、少なくとも表示部３１と入力部２９を含む構成であればよい。

温度コントローラ１２は、処理炉２０２のヒータ２０６の温度を制御することで処理炉２０２内の温度を調節すると共に、温度センサ２６３が所定の値や異常な値等を示した際、制御部２４０に通知を行うように構成されている。

圧力コントローラ１３は、圧力センサ２４５により検知された圧力値に基づいて、処理室２０１の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力調整装置２４２を制御すると共に、圧力センサ２４５が所定の値や異常な値等を示した際、制御部２４０に通知を行うように構成されている。圧力コントローラ１３は、後述するガス導入機構１の調整部によるポッド１１０内の圧力を調整するように制御する。具体的には、圧力センサ８により検知された圧力値に基づいて、ポッド１１０内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、圧力調整装置７を制御するよう構成されている。また、圧力コントローラ１３は、ポッド１１０内の圧力と移載室１２４（蓋開閉空間１２４ａ）の圧力を監視し、圧力調整するよう構成されている。以後、圧力コントローラ１３は、圧力を監視するための監視部と称する場合がある。

ガス供給コントローラ１４は、処理室２０１に供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の流量となるように、ＭＦＣ２４１ａ，２４１ｂを制御するように構成されている。ガス供給コントローラ１４は、後述するガス導入機構１によるポッド１１０に供給するガスの流量が所望の流量となるように制御するよう構成されている。

（５）ガス導入機構
図５、図６を用いて本実施形態におけるガス導入機構１について説明する。

図５に示すように、ガス導入機構１は、ガスの流量を制御するガス流量制御器としての流量計４と、ガスの流路を構成するガス供給管としてのガス配管３と、ポッド１１０にガスを導入する接続部であるガス導入部と、ガス導入部とポッド１１０とを外部から密閉するシール部２と、ポッド１１０内の圧力を調整する調整部とを含む構成となっている。ガス導入機構１は、監視部（圧力コントローラ）１３により、ポッド１１０内にガスを導入し、ポッド１１０内の圧力を所定圧力以上に維持するように構成されている。例えば、監視部１３はポッド１１０内の圧力を蓋開閉空間１２４ａよりも高くするように構成されている。

載置部１２２にはポッド１１０の内部にパージガスとしての不活性ガスを導入する機構としてのガス導入機構１を備えており、ポッド１１０の内部に不活性ガスを流入させ、ポッド１１０内を不活性ガス雰囲気に置換するように構成されている。ガス導入機構１にはシール部２が設けられ、該シール部２は、ポッド１１０が載置部１２２に搬送されると、ガス配管３がガス導入部を介してポッド１１０内に連通するように設けられている。

ノズルとしてのガス配管３の接続側の上流側には、流量計４とバルブ５を介して図示しない不活性ガス供給源が接続されている。流量計４とバルブ５は監視部１３と電気的に接続されており、監視部１３はポッド１１０内に供給するガスの流量が所望の量と所望のタイミングでなるよう、流量計４及びバルブ５を制御するよう構成されている。シール部２と、ガス配管３と、流量計４と、バルブ５と、ガス導入部と、不活性ガス供給源とでパージガス供給部が構成される。

反対側である下流側には、ポッド１１０内の雰囲気を排気するガス配管６が設けられ、ポッド１１０内の圧力検出器としての圧力センサ８および圧力調整装置７を介して、ポッド１１０内の圧力が所定の圧力となるよう動作するよう構成されている。これら圧力センサ８及び圧力調整装置７を調整部ともいい、この調整部は監視部１３により制御されるよう構成されている。

次にシール部２の詳細について図６を用いて説明する。図６Ａに示すように、ガス供給管としてのガス配管３の周りは、不活性ガスが漏れないようにシール材２ａと該シール材２ａを保持する保持部２ｂでシールされ、ガス導入部が構成されている。この構成により、シール材２ａとシール材２ａを保持する保持部２ｂでガス導入部とポッドの１１０との間を密閉することができるので、ポッド１１０の不活性ガス流入口の高さ、形状、材質に差異があっても不活性ガスが外部に漏れることなく、不活性ガスをポッド内に導入することができる。

シール部２は、ポッド１１０内の下側にシール材２ａを当接するように保持部２ｂが支持する構成である。保持部２ｂは、例えば、ばね等の伸縮可能な部材で構成される。その伸縮する力でシール材２ａをポッド１１０の下側から押し上げるように構成される。また、シール材２ａは、ゴム等の弾性変形可能な部材であり、例えば、パッキンやＯリング等が選択される。これらの構成によれば、弾性体変形（反力）を利用して漏れないようにすることができ、ガス配管３とポッドの１１０との間を密閉することができる。

また、図６Ｂに示すように、ポッド１１０が載置されると共にシール材２ｃを押圧するように構成されていてもよい。このような構成によってもガス配管３とポッド１１０との間を外部から密閉することができる。保持部２ｄに保持されるシール材２ｃの材質は、シール材２ａと同様であるが、硬度が低いゴム等で構成される。よって、柔らかいゴムの収縮を利用することにより、ポッド１１０の構成によらず、ポッド１１０を載置するときに、ガス導入部とポッド１１０の密閉性を保持することができる。

上述したように、本実施形態によれば、ポッド１１０の蓋を開く前（ポッド蓋開閉機構の動作前）に、ポッド１１０内部を不活性ガスで加圧（陽圧に）することができる。これにより、ポッド１１０の蓋が開かれたときに、発生したパーティクルのポッド１１０内への侵入を抑制することができるため、ポッド１１０内部に収容されたウエハ２００へのパーティクルの付着を防止することができる。

（６）蓋開閉システム
次に、蓋開閉システムによるポッド１１０の蓋を開閉する動作について説明する。このポッド１１０の蓋開閉は、ウエハ移載機構１２５によるウエハ２００のポッド１１０からボート２１７への装填及びボート２１７からのポッド１１０への脱装時に適宜行われる。以下、図を参照しながらウエハチャージング（ウエハチャージ工程）時の動作を示す。なお、図７Ａ、図７Ｂ・・・図７Ｆをまとめて記載するときに、以後、図７と略称する。

先ず、図７より、蓋開閉システムの構成について説明する。蓋開閉システムは、正面壁１１９ａとの間に蓋開閉空間１２４ａを構成する仕切部１２１と、ポッド１１０を載置する載置部１２２と、蓋開閉空間１２４ａに設けられ、蓋開閉空間１２４ａ内でポッド１１０の蓋１２０を着脱する蓋開閉機構１２３と、図示しない蓋開閉空間１２４ａに設けられるゲート部１２１ａと、を少なくとも有するように構成されている。また、図示しないガス導入機構１、排気機構ＶＥＮＴも蓋開閉システムに含むようにしてもよい。ゲート部１２１ａについては後述する。

図７Ａは、ポッド１１０が載置部１２２に載置された状態を模式的に示す図である。本実施形態において、このときに蓋開閉制御プログラムが制御部２４０により実行開始される。以下、蓋開閉システムを構成する各部の動作は制御部２４０により制御される。

図７Ａでは、図５に示すガス導入機構１による不活性ガスがポッド１１０内に供給される。そして、ポッド１１０内部に不活性ガスが流通され、ポッド１１０内の圧力が移載室１２４（若しくは蓋開閉空間１２４ａ）の圧力よりも陽圧に維持されるよう制御される。尚、予め圧力若しくはパージガス流量は設定されている。例えば、本実施形態では、移載室１２４の２倍の圧力に設定されている。

図７Ｂは、ポッド１１０の蓋１２０を蓋開閉機構１２３に押し当て、蓋１２０を蓋開閉機構１２３に装着した状態を示す図である。尚、図５に示したガス導入機構１は、この図７Ｂ以降の状態でもポッド１１０内に不活性ガス（例えば、Ｎ２ガス）を供給できるように構成されている。これにより、ポッド１１０内の圧力を陽圧に保持することができる。

図７Ｃは、蓋１２０を取り外した状態を示す図である。このように、載置部１２２上に載置されたポッド１１０の蓋１２０を蓋開閉機構１２３によって蓋開閉空間１２４ａ内で着脱することにより、ポッド１１０のウエハ出し入れ口１２０ａを開閉するように構成されている。このとき、ポッド１１０は陽圧に保持されているので、蓋開閉機構１２３の動作による微小パーティクルが発生したとしても、ポッド１１０に入り込むことがない。例えば、ポッド１１０内の圧力は、移載室１２４（蓋開閉空間１２４ａ）の圧力の２倍程度に保持される。なお、ポッド１１０への微小パーティクルの侵入を抑制できればよいので、ポッド１１０内の圧力は、移載室１２４（蓋開閉空間１２４ａ）の圧力の２倍に限定されなく、陽圧であれば２倍未満（例えば、１．１倍）でもよく、また２倍以上でもよい。

また、図７Ｃは、移載室１２４の間のウエハ２００をウエハ移載機構１２５が搬送するための空間をゲート部１２１ａで閉塞した図でもある。制御部２４０は、蓋開閉機構１２３によって蓋１２０をポッド１１０から取り外させ、蓋開閉機構１２３と共にゲート部１２１ａを動作させて移載室１２４と蓋開閉空間１２４ａとを分離させるように構成されている。本実施形態では、予めポッド１１０内を不活性ガスで置換しているとはいえ、一般的には、ポッド１１０内は移載室１２４に比べると高酸素濃度状態である一方、移載室１２４は、低酸素濃度（２０ｐｐｍ以下）状態であり、移載室１２４に酸素が流れ込むのを防止するためゲート部１２１ａにより隔離している。

本実施形態によれば、蓋開閉機構１２３によって蓋１２０が取り外されるとき、上述したようにポッド１１０内は、蓋開閉空間１２４ａの圧力よりも圧力が高くなるように不活性ガスが供給されている（または不活性ガスで充満している）。即ち、制御部２４０は、監視部１３にポッド１１０内の圧力を蓋開閉空間１２４ａの圧力よりも高く維持させつつ、ポッド１１０の蓋１２０を開かせる様蓋開閉機構１２３を制御する。従って、蓋開閉機構１２３の動作による微小パーティクルがポッド１１０内に混入するのを低減することができる。また、制御部２４０は、図５に示したガス導入機構１による不活性ガス供給及び排気機構ＶＥＮＴによる排気により、ポッド１１０の蓋１２０を開にする際に、ポッド１１０内のガス及び蓋開閉空間１２４ａの雰囲気が排気機構ＶＥＮＴへ流れるように構成されており、ポッド１１０内に導入された不活性ガスが排気機構ＶＥＮＴの方向に流れるよう流路を形成するよう構成されている。これにより、蓋開閉機構１２３の動作による微小パーティクルのポッド１１０内への混入を抑制する効果が期待できる。

そして、監視部１３は、移載室１２４と蓋開閉空間１２４ａとを分離した状態で、引き続き図５に示したガス導入機構１による不活性ガス供給または排気機構ＶＥＮＴによる排気により、ポッド１１０内及び蓋開閉空間１２４ａの圧力を移載室１２４の圧力よりも高く維持しつつポッド１１０内及び蓋開閉空間１２４ａをＮ２雰囲気に置換するよう構成されている。なお、排気機構ＶＥＮＴによる排気は、ゲート部１２１ａにより移載室１２４と蓋開閉空間１２４ａとを分離した後、停止してもよく、また、所定の圧力（例えば移載室１２４の２倍程度）になると排気機構ＶＥＮＴを動作させて蓋開閉空間１２４ａを排気するように構成してもよい。また、Ｎ２雰囲気に置換しつつ、蓋開閉空間１２４ａの酸素濃度を所定の閾値以下にするように構成してもよい。更に、本実施形態では、予め不活性ガスによってポッド１１０内をＮ２置換するため、必要な酸素濃度まで到達する時間を短くすることができる。

図７Ｄに示すように、蓋開閉空間１２４ａのＮ２置換が終わる（酸素濃度が閾値以下になる）と、ウエハ移載機構１２５によるウエハ２００の搬送が可能なように、ポッド１１０の蓋１２０と蓋開閉機構１２３とゲート部１２１ａをスライドさせるよう構成されている。このとき、図７Ｄにおける矢印（点線）は図５に示したガス導入機構１からの不活性ガスの流れを示し、移載室１２４から排気機構ＶＥＮＴに続く矢印（実線）はガス雰囲気の流れを示す。ここで、図５に示したガス導入機構１からの不活性ガスの供給も停止してもよい。なお図示しないが、ゲート部１２１ａも蓋開閉空間１２４ａの所定位置（初期位置）に移動される。

そして、図７Ｄにおいてウエハ移載機構１２５によるポッド１１０内のウエハ２００の搬送が開始される。ここで、ウエハ移載機構１２５によるウエハ２００の搬送が始まったとしても、ポッド１１０内の雰囲気及び移載室１２４の雰囲気は、蓋開閉空間１２４ａを流れて排気機構ＶＥＮＴにより排気されるように構成してもよい。これにより、ウエハ移載機構１２５の動作によりパーティクルが発生してもポッド１１０内への侵入を低減する効果が期待できる。更に、ウエハ移載機構１２５によるウエハ２００の搬送中に、図５に示したガス導入機構１から不活性ガスを供給するように構成してもよい。

図７Ｅに示すように、ポッド１１０内にウエハ２００が無くなると、ポッド１１０に蓋１２０を再度取付ける為、ポッド１１０の蓋１２０と蓋開閉機構１２３をスライドさせる。このときも排気機構ＶＥＮＴにより、移載室１２４の雰囲気を排気するよう構成してもよく、また、図５に示したガス導入機構１から不活性ガスを供給するよう構成してもよい。尚、図示しないゲート部１２１ａで移載室１２４と蓋開閉空間１２４ａの分離をした後にポッド１１０の蓋１２０と蓋開閉機構１２３を動作させるようにしてもよい。

この後、ポッド１１０に蓋１２０が戻され（図７Ｆ）、ポッド１１０が載置部１２２の元の位置（図７Ａに示すポッドの位置）に戻される。このポッド１１０は、図示しない回転式ポッド棚１０５に戻され、ウエハ２００が収納されている新しいポッド１１０が載置部１２２に搬送されて、図７Ａから図７Ｆまでの蓋開閉の動作が連続して行われる。図７Ａから図７Ｆまでの蓋開閉の動作は、所定枚数のウエハ２００がウエハ移載機構１２５により図示しないボート２１７に装填されるまで繰り返される。

尚、ボート２１７からの脱装（ウエハディスチャージング）についても、上述したように図７Ａから図７Ｆまでの蓋開閉動作が、ボート２１７に装填された全てのウエハ２００が脱装されるまで繰り返される。

（７）基板処理装置の動作
次に、図１、図２、図７により、本実施形態にかかる基板処理装置１００の動作について説明する。
図１、図２に示すように、ポッド１１０が工程内搬送装置（図示せず）によってロードポート１１４に供給されると、基板検知センサ１４０によりポッド１１０が検知され、ポッド搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放される。そして、ロードポート１１４の上のポッド１１０が、ポッド搬送装置１１８によってポッド搬入搬出口１１２から筐体１１１内部へと搬入される。

筐体１１１内部へと搬入されたポッド１１０は、ポッド搬送装置１１８によって回転式ポッド棚１０５の棚板１１７上へ自動的に搬送されて一時的に保管される。その後、ポッド１１０は、棚板１１７上から載置部１２２上に移載される。図１、図７Ａに示すように、ポッド１１０が搬送されて載置部１２２に移載されると、図５に示したガス導入機構１によって、ポッド１１０の下面から不活性ガスが流入される。なお、筐体１１１内部へと搬入されたポッド１１０は、ポッド搬送装置１１８によって直接載置部１２２上に移載されてもよい。

図７Ｂ～図７Ｃに示すように、載置部１２２上に載置されたポッド１１０は、その開口側端面がサブ筐体１１９の正面壁１１９ａにおけるウエハ搬入搬出口の開口縁辺部に押し付けられるとともに、ゲート部１２１ａにより移載室１２４から蓋開閉空間１２４ａを隔離する。その後、ポッド１１０の蓋１２０が蓋開閉機構１２３によって取り外され、ウエハ出し入れ口１２０ａが開放される。その時、図５に示したガス導入機構１により、予めポッド１１０内の圧力は、移載室１２４（蓋開閉空間１２４ａ）の圧力よりも高く設定され、維持されている。その結果、移載室１２４からの雰囲気がポッド１１０に導入する流れを生じにくくなる。これにより、蓋開閉機構１２３の動作により、パーティクルが発生したとしてもポッド１１０内への侵入が低減される。

本実施形態によれば、正面壁１１９ａと仕切部１２１により仕切られる蓋開閉空間１２４ａを設け、また、正面壁１１９ａの、蓋開閉機構１２３によって蓋１２０が外されるポッド１１０の近傍に排気機構ＶＥＮＴを設け、蓋開閉機構１２３の動作により蓋１２０を開く時、制御部２４０は、ポッド１１０から排気機構ＶＥＮＴへの流路を形成することにより、この蓋開閉空間１２４ａの雰囲気を所望の雰囲気に制御したり、また、ポッド１１０内の圧力を制御したりする。更に、制御部２４０は、図７Ｃに示すゲート部１２１ａによる移載室１２４と蓋開閉空間１２４ａの分離後、ポッド１１０内および蓋開閉空間１２４ａの不活性ガス（例えば、Ｎ２ガス）による置換動作を制御したり、ポッド１１０内および蓋開閉空間１２４ａの圧力を制御したりする。

次に、制御部２４０は、図７Ｄに示すように、ウエハ２００を搬送可能にするように蓋１２０、蓋開閉機構１２３等を動作させる。その後、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口１２０ａを通じてポッド１１０内からウエハ２００をピックアップさせ、図示しないノッチ合わせ装置にて方位を整合させた後、移載室１２４の後方にある待機部１２６内へ搬入させ、ボート２１７に装填（ウエハチャージング）させる。そして、ボート２１７にウエハ２００を装填したウエハ移載装置１２５ａは、ポッド１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。

この一方（上段または下段）の載置部１２２上のポッド１１０におけるウエハ移載機構１２５によるウエハ２００のボート２１７への装填作業中に、他方（下段または上段）の載置部１２２上には、別のポッド１１０が回転式ポッド棚１０５上からポッド搬送装置１１８によって搬送されて、図７Ａから図７Ｄに示すガス導入機構１によるポッド１１０内の加圧制御及び蓋開閉機構１２３によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。

そして、この一方（上段または下段）の載置部１２２上のポッド１１０内のウエハ２００が無くなると、図７Ｅ及び図７Ｆのように蓋開閉機構１２３により蓋１２０がポッド１１０に戻されると共に図７Ａに示す位置にポッド１１０が移動される。一方、別のポッド１１０におけるウエハ移載機構１２５によるウエハ２００のボート２１７への装填が並行して開始される。

予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１４７によって開放される。続いて、ウエハ２００を保持したボート２１７は、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されていく。

ローディング後は、処理炉２０２内にてウエハ２００に任意の処理が実施される。処理後は、ノッチ合わせ装置でのウエハの整合工程を除き、上述の手順とほぼ逆の手順で、処理後のウエハ２００を格納したボート２１７が処理室２０１より搬出され、処理後のウエハ２００を格納したポッド１１０が筐体１１１外へと搬出される。

＜本発明の他の実施形態＞
また、本発明の実施の形態にかかる制御部２４０は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、汎用コンピュータに、上述の各種処理を実行するためのプログラムを格納した外部記録媒体（ＵＳＢメモリ、外付けＨＤＤ等）から制御プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する制御部２４０を構成することができる。

そして、これらのプログラムを供給するための手段は任意である。上述のように所定の記録媒体を介して供給できる他、例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システムなどを介して供給してもよい。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板に当該プログラムを掲示し、ネットワークを介して搬送波に重畳して提供してもよい。そして、このように提供されたプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。

なお、本実施形態では、基板処理装置の一例として半導体製造装置を示しているが、半導体製造装置に限らず、ＬＣＤ装置のようなガラス基板を処理する装置であってもよい。また、基板処理の具体的内容は不問であり、成膜処理だけでなく、アニール処理、酸化処理、窒化処理、拡散処理等の処理であってもよい。また、成膜処理は、例えば、酸化膜、窒化膜を形成する処理、金属を含む膜を形成する処理であってもよい。

以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１ ガス導入機構
１００ 基板処理装置
２００ ウエハ（基板）

Claims (14)

1. 基板が収納される基板収容器を載置する載置部と、前記基板収容器の蓋が開閉される蓋開閉空間を構成するガイド部と、前記蓋開閉空間を前記基板収容器と前記基板が保持される基板保持具との間で前記基板を搬送する移載室から分離するゲート部と、前記蓋開閉空間に設けられ、前記基板収容器の前記蓋を開閉する蓋開閉機構と、前記基板収容器にガスを導入するガス導入機構と、該ガス導入機構に前記ガスを前記基板収容器に導入させ、前記基板収容器内のガスを置換するとともに圧力を調整する監視部と、該監視部に前記蓋開閉空間の圧力よりも前記基板収容器内の圧力を高く維持した状態で、前記蓋開閉機構に前記基板収容器の蓋を開かせるように構成されている制御部と、前記蓋開閉空間の雰囲気を排気する排気機構を備え、
   前記ガス導入機構は、前記ガスを前記基板収容器に直接導入するよう構成され、前記監視部は、前記移載室と前記蓋開閉空間を前記ゲート部により分離した状態では、前記ガス導入機構による前記ガスの供給および前記排気機構による排気により、前記ガスが前記基板収容器内に導入されてから前記排気機構の方向に流れる流路を形成するよう構成しつつ、前記基板収容器内及び前記蓋開閉空間の圧力を前記移載室の圧力よりも高くするよう構成されている基板処理装置。
2. 前記ガス導入機構は、前記基板収容器内を不活性ガス雰囲気に置換するように構成されている請求項１記載の基板処理装置。
3. 前記制御部は、前記基板収容器が前記載置部に載置されると、前記ガス導入機構に前記ガスを前記基板収容器に導入させ、前記基板収容器内の圧力を前記移載室の圧力よりも大きくするよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
4. 前記制御部は、前記ガス導入機構に前記ガスを前記基板収容器に導入させ、前記基板収容器内の圧力を前記移載室の圧力よりも大きい圧力に維持させるよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
5. 前記移載室と前記蓋開閉空間を前記ゲート部に隔離させた後、前記移載室及び前記蓋開閉空間の圧力よりも前記基板収容器内の圧力を高くしつつ、前記ゲート部をスライドさせるように構成されている制御部を更に有する請求項１記載の基板処理装置。
6. 前記制御部は、前記ゲート部による前記移載室と前記蓋開閉空間を分離後、前記基板収容器の蓋を開にするよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
7. 前記排気機構は、前記蓋開閉機構により前記蓋が外される前記基板収容器の近傍に設けられ、前記制御部は、前記基板収容器の蓋を開にする際に、前記ガス導入機構に供給された前記ガスが前記基板収容器から前記排気機構の方向に流れる流路を形成するよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
8. 更に、前記蓋開閉機構により前記蓋が外された前記基板収容器と前記基板保持具との間で前記基板を搬送する移載装置と、を備え、
   前記移載装置は、前記ゲート部が所定位置に移動した後、前記基板収容器内の前記基板の搬送を開始するよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
9. 前記ガス導入機構は、前記蓋開閉空間を不活性ガス雰囲気に置換するよう構成されている請求項１記載の基板処理装置。
10. 前記ガス導入機構は、ガスの流量を制御する流量制御器と、ガスの流路を構成するガス配管と、前記基板収容器にガスを導入するガス導入部と、該ガス導入部と前記基板収容器を外部から密閉するシール部とを含むパージガス供給部と、前記基板収容器内の圧力を調整する調整部とを含む請求項１記載の基板処理装置。
11. 前記シール部は、前記ガス導入部と前記基板収容器を密閉するシール材と、前記シール部を保持する保持部とを設けるよう構成されている請求項１０記載の基板処理装置。
12. 更に、前記基板を保持した状態で前記基板保持具が装入され、前記基板を処理するよう構成されている処理炉と、を備えた請求項１記載の基板処理装置。
13. 基板が収納される基板収容器を載置する工程と、前記基板収容器の蓋が開閉される蓋開閉空間と、前記基板収容器と前記基板が保持される基板保持具との間で前記基板を搬送する移載室を分離する工程と、前記基板収容器の前記蓋を開にする工程と、前記蓋が開かれた前記基板収容器と前記基板保持具との間で前記基板を移載する移載工程と、前記基板を保持した状態で前記基板保持具を装入して、前記基板を処理する処理工程と、を有し、前記基板収容器を載置する工程では、ガスを前記基板収容器に直接導入して、前記基板収容器内のガスを置換するとともに圧力を高くし、前記蓋を開にする工程では、前記蓋開閉空間の圧力よりも前記基板収容器内の圧力を高く維持しつつ、蓋開閉機構に前記基板収容器の蓋を開かせる工程と、
    前記移載室と前記蓋開閉空間をゲート部により分離した状態で、ガス導入機構による前記ガスの供給および排気機構による排気により、前記ガスが前記基板収容器内に導入されてから前記排気機構の方向に流れる流路を形成するよう構成しつつ、前記基板収容器内及び前記蓋開閉空間の圧力を前記移載室の圧力よりも高くさせる工程と、を有するよう構成されている半導体装置の製造方法。
14. 基板が収納される基板収容器を載置する手順と、前記基板収容器の蓋が開閉される蓋開閉空間と、前記基板収容器と前記基板が保持される基板保持具との間で前記基板を搬送する移載室を分離する手順と、前記基板収容器の前記蓋を開にする手順と、前記蓋が開かれた前記基板収容器と前記基板保持具との間で前記基板を移載する手順と、前記基板を保持した状態で前記基板保持具を装入して、前記基板を処理する手順と、を基板処理装置に実行させるプログラムであって、
    基板収容器を載置する手順では、ガスを基板収容器に直接導入して、前記基板収容器内のガスを置換するとともに圧力を高くし、前記蓋を開にする手順では、前記蓋開閉空間の圧力よりも前記基板収容器内の圧力を高く維持しつつ、蓋開閉機構に前記基板収容器の蓋を開かせる手順と、
    前記移載室と前記蓋開閉空間をゲート部により分離した状態で、ガス導入機構による前記ガスの供給および排気機構による排気により、前記ガスが前記基板収容器内に導入されてから前記排気機構の方向に流れる流路を形成するよう構成しつつ、前記基板収容器内及び前記蓋開閉空間の圧力を前記移載室の圧力よりも高くさせる手順とを有するプログラム。

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