JPH05299314A - 半導体装置の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 半導体基板周辺の清浄度を容易にクラス０．
０１にすることができ、操作者が出すＮａによる基板の
汚染がなく、かつ基板に自然酸化膜が発生しない半導体
装置の製造法及びその装置を提供する。 【構成】 半導体プロセス（処置）室２０３には隔壁２
０２に接して半導体処置装置２０５を設置する。隔壁に
は半導体基板２１６の搬送用の基板出入口２０６があ
り、気密扉２０７を通して半導体処理装置に連結する。
半導体基板搬送室２０４では０．０１級の清浄気体を送
っており、ヘリウムなどの不活性ガスまたは窒素の供給
源２１２と真空排気装置２１５も接続する。基板搬送室
には基板搬送装置２１７がある。気密扉に面して基板直
交搬送装置２１８があって基板を半導体処置装置へ運
び、また逆に処置装置から搬送装置へ移替え、基板は次
の半導体処置装置へ搬送され、デバイスへと完成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置を製造する
方法及びその装置に係り、水と塵埃のない室内で基板を
搬送して半導体プロセスを行い、基板に自然酸化膜を発
生させないことと塵埃による素子不良を防止するによっ
て、半導体装置の性能の一層の向上を図るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の微細化と量産化に従い、塵
埃による素子不良や製造の自動化のため、半導体基板を
搬送ロボットを使って自動搬送し、半導体装置を製造す
ることが必須となっている。搬送ロボットを使った半導
体装置の製造方法については、日経マイクロデバイス１
９８９年１１月号等に詳しく示されている。

【０００３】図３は従来の半導体装置の製造を示す図で
ある。送風機（３０１）で送られた空気はフィルター
（３０２）で濾過され、クリーンルーム（３０３）内に
送られる。そして、地下室（３０４）で集められ、ダク
ト（３０５）を通ってまた送風機に戻る。このようにし
てクリーンルーム内の空気は一様に清浄化され、いろい
ろのプロセス装置（３０６）はクリーンルーム内の清浄
空間（３０７）内に収まっている。半導体装置の製造に
は、基板への回路パターンの描画、エッチング、イオン
打ち込み、スパッタリングによる配線等のプロセスが必
要である。基板（３０８）はカセット（３０９）と呼ば
れる基板ケースに納められ、搬送ロボット（３１０）等
でプロセス装置から他のプロセス装置へと搬送される。
プロセス装置のオペレータは図には示していないが、こ
のクリーンルーム内に居て操作を行いプロセスがなされ
て、基板は半導体装置へと完成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、半導
体基板は搬送ロボットを使って自動搬送されるが、図３
でも示したように、プロセス装置の周囲と全く同じ空気
に曝されている。プロセス装置の周りには装置を操作す
るオペレータが居て、多くの塵埃を発生するためクリー
ンルーム内の空気の清浄度を現在のクラス０．１以上に
上げることは困難となっている。すなわち、今後の０．
１μｍ以下の超高精細半導体装置の高集積化に対し、半
導体基板周辺の清浄度が不十分となってきている。オペ
レータがまた、呼気とともにナトリウムを排出するた
め、基板は不純物汚染を受けるという被害を受けてき
た。また、オペレータが居るため、クリーンルーム内の
湿度は３５ないし５０％と高く、このため基板には水分
と酸素により、今後の極微細なプロセス遂行上有害な自
然酸化膜が発生するという大きな問題があった。

【０００５】本発明の目的は、半導体基板周辺の清浄度
を容易にクラス０．０１とすることができ、オペレータ
が出すナトリウムに基板が汚染されることがなく、かつ
水分を基板周辺から除去したため基板に自然酸化膜の発
生が起きることのない半導体装置の製造法、及びそれを
実現できる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】上記目的を達成するた
め、本発明では、次の手段を用いた。

【０００７】（１）半導体基板の搬送をする空間と半導
体のプロセスをする空間を完全に仕切って半導体の搬送
とプロセスを別々の室で行うことこととした。具体的
に、基板を搬送する空間の出口と別室中の半導体プロセ
ス装置の基板出入口は気密扉を介して連結させ、基板が
プロセス装置の存在する側の空間の雰囲気に触れること
ないようにした。これによって、オペレータと基板を完
全に分離でき、基板はオペレータが発する塵埃やナトリ
ウムの汚染から防ぐことが可能となった。

【０００８】（２）基板を搬送する空間の清浄度のみを
特別に高めた。この空間は、プロセスを行う空間に比べ
ると１／１０から１／１００と小さく、オペレータ等の
発塵源がないため、クラス０．０１の清浄度も容易に実
現可能となった。

【０００９】（３）水分と酸素があると基板上に自然酸
化膜が発生するので、基板を搬送する空間の雰囲気を真
空もしくは、水と酸素を含まない気体、例えば、ヘリウ
ム、アルゴン等の不活性気体もしくは窒素気体とするこ
ととした。これにより、基板表面にはプロセス上有害な
自然酸化膜が発生しなくなった。

【００１０】（４）基板を搬送する空間の雰囲気気体、
例えば、ヘリウム、アルゴン等の不活性気体もしくは窒
素気体中に酸素気体を約２０％含ませることとした。こ
れにより、故障等のために作業者が半導体基板搬送室に
入ることもでき、万一、この雰囲気気体が漏れた時の酸
欠事故を防止できるようになった。

【００１１】（５）故障等のために作業者が半導体基板
搬送室に入る前に、十分清浄化される清浄化準備室を半
導体基板を搬送する室に接して設置した。これにより、
故障等のために作業の際にも、半導体基板搬送室の清浄
度を保つことができるようになった。

【００１２】（６）基板を搬送する室の内壁を金属やガ
ラス等の水の吸着あるいは離脱の少ない物質で作成する
とともに、水分除去装置によって水分を除去した。この
結果、水分のない雰囲気で基板の搬送が可能となった。

【００１３】

【作用】本発明では、各要素は次のように作用して目的
が達成される。

【００１４】（１）半導体基板の搬送をする室と半導体
プロセス装置を置く室は隔壁によって完全に仕切られて
いる。そのため、半導体基板は半導体プロセス装置を置
く室の汚染を受けずに、基板搬送装置によって搬送され
る。

【００１５】（２）半導体基板を搬送する室はその容積
は小さくしてあり、高性能フィルタによって、クラス
０．０１の超高清浄度に容易に高められる。

【００１６】（３）半導体プロセス装置を置く室をクリ
ーンルームとしないので、オペレータはクリーンルーム
を意識しないで半導体プロセス作業ができる。

【００１７】（４）基板を搬送する室の出入口と別室中
の半導体プロセス装置の基板出入口を気密扉を介して連
結しているので、基板は、プロセス装置の存在する側の
室の雰囲気に触れることなく、プロセス装置に出入りさ
れる。

【００１８】（５）基板を搬送する室の雰囲気は、真空
もしくは、水と酸素を含まない気体、例えば、ヘリウ
ム、アルゴン等の不活性気体もしくは窒素気体が供給さ
れるので、基板表面には極微細半導体プロセス上有害な
自然酸化膜の発生が防止される。

【００１９】（６）基板を搬送する室の雰囲気気体中に
酸素気体を約２０％含ませているので、故障等のために
作業者が半導体基板搬送室に入ることもでき、万一、こ
の雰囲気気体が漏れた時の酸欠事故が防止される。

【００２０】（７）基板を搬送する室の内壁をステンレ
ス鋼等の金属やガラス等の水の吸着あるいは離脱の少な
い物質で作成しているとともに、水分除去装置によって
水分が除去されるため、半導体基板の搬送をする室には
水分の発生が大きく抑えられる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。

【００２２】図１は本発明のを実現する装置の一つの実
施例である。半導体装置を作る建屋（１０１）は中心の
隔壁（１０２）を隔てて、大きく二つに分かれててい
る。左半分の半導体プロセスを行う室と、右半分の半導
体基板の搬送を行う室である。半導体プロセス室（１０
３）では、隔壁に接して半導体プロセス装置（１０４）
が設置されている。隔壁には半導体基板の搬送用の基板
出入口（１０５）があり、気密扉（１０６）を通じて半
導体プロセス装置と連結する。半導体プロセス装置を収
める半導体プロセス室の上部には送風機（１０７）があ
り、空気はフィルタ（１０８）で濾過され半導体プロセ
ス装置周辺を清浄化して地下室（１０９）に集められ、
ダクト（１１０）を通ってまた送風機に戻る。この半導
体プロセスを行う室では半導体基板は半導体プロセス室
の空気にふれることはない。そのため、オペレータと基
板を完全に分離でき、半導体基板はオペレータが発する
塵埃やナトリウムの汚染から防ぐことが可能となってい
る。さらに当然ながら、半導体プロセス室の清浄度は高
めていない。

【００２３】一方、半導体基板の搬送を行う室では、隔
壁に接して半導体基板搬送室（１１１）がある。その上
部には送風機（１１２）と高性能フィルタ（１１３）が
あり、クラス０．０１の清浄気体を半導体基板搬送室に
送っている。半導体基板搬送室の容積は半導体プロセス
室の容積にに比べ、１／１０から１／１００と小さいの
で、クラス０．０１の清浄度は容易に保つことができ
る。清浄気体は下部室（１１４）、側室（１１５）を通
って送風機に戻る。下部室もしくは側室にはヘリウム、
アルゴン等の不活性気体もしくは窒素気体の供給源（１
１６）が接続する。また、酸素も供給できるように供給
源（１１７）が接続する。通常は、ヘリウム、アルゴン
等の不活性気体もしくは窒素気体が半導体基板搬送室に
充満される。このため、半導体基板は搬送中、水分と酸
素から遮断されるので、自然酸化膜の発生が起きること
はない。酸素は、故障等のために作業者が半導体基板搬
送室に入る時に供給されるが、水分がない場合は酸素が
約２０％あっても自然酸化膜は発生しないので常時供給
されていても良い。半導体基板搬送室の内の装置からは
僅かの水分が滲み出るので、下部空間もしくは側空間に
はこの系統の水分を完全に除去する水分除去装置（１１
８）が置かれる。清浄気体は水分除去装置を通過すると
きもしもそこに水分があれば除去される。半導体基板搬
送室の内壁は、ステンレス鋼などの金属やガラス等の水
の吸着あるいは離脱の少ない物質で作成した。この結
果、水のない状態で基板の搬送が可能となった。さらに
半導体基板搬送室の環境を真空にする真空排気装置（１
１９）も接続する。これは半導体基板搬送室内の気体を
置換するのに有効である。また、半導体基板搬送室内を
完全に真空にすると、酸素、水分及び塵埃は全く零にす
ることができてさらに都合が良い。

【００２４】半導体基板搬送室には、半導体基板（１２
０）を搬送する基板搬送装置（１２１）がある。これに
は、清浄気体を使った気体式搬送装置や、磁気を使い基
板を非接触で搬送する装置や図に示すような通常の車輪
を使った搬送装置が用いられる。勿論、半導体基板搬送
室の環境が真空の場合は気体式搬送装置は適しないこと
はいうまでもない。この基板搬送装置は図では一式が示
されているが、実際には平行に二台置かれる。勿論、基
板を往復させるためである。気密扉に面して基板直行搬
送装置（１２２）があり、基板搬送装置上の基板を半導
体プロセス装置に運び、また逆に半導体プロセス装置か
ら基板搬送装置へと基板を移し変える。このようにして
基板は半導体プロセス装置から次の半導体プロセス装置
へと搬送され、基板への回路パターンの描画、エッチン
グ、イオン打ち込み、スパッタリングによる配線等のプ
ロセスがなされ、デバイスへと完成される。

【００２５】なお図には示してないが、半導体基板搬送
室には清浄化準備室が接続している。故障等のために作
業者が半導体基板搬送室に入る時には、作業者は清浄化
準備室において十分清浄化された後、半導体基板搬送室
に入ることになる。清浄化準備室は、半導体プロセス室
と半導体基板搬送室との間に設置されるのが都合が良
い。 図２は本発明のを実現する装置のもう一つの実施
例である。半導体装置を作る建物（２０１）は隔壁（２
０２）を隔てて、大きく二つに分かれてている。すなわ
ち、半導体プロセスを行う半導体プロセス室（２０３）
と、右下半分の半導体基板搬送室（２０４）である。半
導体プロセス室には隔壁に接して半導体プロセス装置
（２０５）が設置されている。隔壁には半導体基板の搬
送用の基板出入口（２０６）があり、気密扉（２０７）
を通じて半導体プロセス装置と連結する。一方、右下半
分の半導体基板搬送室では、その上部には送風機（２０
８）と高性能フィルタ（２０９）があり、クラス０．０
１の清浄気体を半導体基板搬送室に送っている。清浄気
体は下部室（２１０）、側室（２１１）を通って送風機
に戻る。半導体基板搬送室の内壁はステンレス鋼などの
金属やガラス等の水の吸着あるいは離脱の少ない物質で
作成しているのは図１の発明と同じである。下部室もし
くは側室にはヘリウム、アルゴン等の不活性気体もしく
は窒素気体の供給源（２１２）が接続する。また、酸素
も供給できるように供給源（２１３）が接続する。下部
室もしくは側室にはこの系統の水分を完全に除去する水
分除去装置（２１４）が置かれる。さらに半導体基板搬
送室の環境を真空にする真空排気装置（２１５）も接続
する。半導体基板搬送室には、半導体基板（２１６）を
搬送する基板搬送装置（２１７）がある。ここには、磁
気を使い基板を非接触で搬送する装置を図に示した。こ
の基板搬送装置は図では一式が示されているが、実際に
は平行に二台置かれる。勿論、基板を往復させるためで
ある。気密扉に面して基板直交搬送装置（２１８）があ
り、基板搬送装置上の基板を半導体プロセス装置に運
び、また逆に半導体プロセス装置から基板搬送装置へと
基板を移し変える。このようにして基板は半導体プロセ
ス装置から次の半導体プロセス装置へと搬送され、デバ
イスへと完成される。

【００２６】なお図には示してないが、半導体基板搬送
室には清浄化準備室が接続しているのは、図１と全くお
なじである。。故障等のために作業者が半導体基板搬送
室に入る時には、作業者は清浄化準備室において十分清
浄化された後、半導体基板搬送室に入ることになる。清
浄化準備室は、半導体プロセス室と半導体基板搬送室と
の間に設置されるのが都合が良い。

【００２７】半導体プロセス室は、空調は行われるが、
特にクリーンルームでなくてもよい。これは、半導体基
板は半導体プロセス室では半導体プロセス装置の外には
露出することはないので、半導体プロセス室は特にクリ
ーンルームでなくてもよいのである。従って、オペレー
タは通常の衣服のままで作業が可能である。クリーンル
ームを意識しないで半導体プロセス作業ができる点でも
本発明は大きな特徴があり、極めて有効である。

【００２８】

【発明の効果】以上述べてきたように本発明によれば、 （１）半導体基板の搬送をする室と半導体のプロセスを
する室を完全に仕切って半導体の搬送とプロセスを別々
の室で行うことこととし、基板がプロセス装置の存在す
る側の室の雰囲気に触れることないようにしたため、オ
ペレータと基板を完全に分離でき、基板はオペレータが
発する塵埃やナトリウムの汚染から防ぐことが可能とな
った。

【００２９】（２）半導体基板を搬送する室の清浄度の
みを特別に高めたため、クラス０．０１の清浄度も容易
に実現可能となった。また、半導体プロセス室は特にク
リーンルームでなくてもよいので、オペレータはクリー
ンルームを意識しないで半導体プロセス作業ができるよ
うになった。

【００３０】（３）半導体基板を搬送する室の雰囲気を
真空もしくは、水と酸素を含まない気体、例えば、ヘリ
ウム、アルゴン等の不活性気体もしくは窒素気体とする
こととした。これにより、基板表面にはプロセス上有害
な自然酸化膜が発生しなくなり、０．１ミクロン以下の
微細半導体装置の製作が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図。

【図２】本発明の一実施例の断面図。

【図３】公知例の断面図。

【符号の説明】 ２０１…半導体装置を作る建物、２０２…隔壁、２０３
…半導体プロセス室、２０４…半導体基板搬送室、２０
５…半導体プロセス装置、２０６…基板出入口、２０７
…気密扉、２０８…送風機、２０９…高性能フィルタ、
２１０…下部室、２１１…側室、２１２…ヘリウム、ア
ルゴン等の不活性気体もしくは窒素気体の供給源、２１
３…酸素供給源、２１４…水分除去装置、２１５…真空
排気装置、２１６…半導体基板、２１７…基板搬送装
置、２１８…基板直交搬送装置、を示す。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板の搬送をする室と半導体プロセ
   ス装置を置く室とを隔壁によって完全に仕切り、半導体
   基板の搬送を半導体プロセス装置を置く室とは別室で行
   うことを特徴とする半導体装置の製造方法及びその装
   置。
2. 【請求項２】請求項１記載の半導体装置の製造方法にお
   いて、半導体基板を搬送する室の清浄度のみを特別に高
   めたことを特徴とする半導体装置の製造方法及びその装
   置。
3. 【請求項３】請求項２記載の半導体装置の製造方法にお
   いて、作業者が半導体基板搬送室に入る前に十分清浄化
   される清浄化準備室が、半導体基板を搬送する室に接し
   て設置されたことを特徴とする半導体装置の製造方法及
   びその装置。
4. 【請求項４】請求項１記載の半導体装置の製造方法にお
   いて、半導体プロセス装置を置く室をクリーンルームと
   しないことを特徴とする半導体装置の製造方法及びその
   装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の半導体装置の製造方法にお
   いて、基板を搬送する室の出入口と別室中の半導体プロ
   セス装置の基板出入口を気密扉を介して連結し、基板が
   プロセス装置の存在する側の室の雰囲気に触れることな
   いことを特徴とする半導体装置の製造方法及びその装
   置。
6. 【請求項６】請求項１記載の半導体装置の製造方法にお
   いて、基板を搬送する室の雰囲気を真空もしくは、水と
   酸素を含まない気体、例えば、ヘリウム、アルゴン等の
   不活性気体もしくは窒素気体とすることを特徴とする半
   導体装置の製造方法及びその装置。
7. 【請求項７】請求項６記載の半導体装置の製造方法にお
   いて、雰囲気の気体中に酸素気体を約２０％含ませたこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法及びその装置。
8. 【請求項８】請求項１記載の半導体装置の製造方法にお
   いて、基板を搬送する室の内壁を金属やガラス等の水分
   の吸着あるいは離脱の少ない物質で作成し、水分のない
   状態で基板の搬送をすることを特徴とする半導体装置の
   製造方法及びその装置。