JPWO2006035484A1 - 半導体製造装置および半導体製造方法 - Google Patents

半導体製造装置および半導体製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、半導体製造装置および半導体製造方法に関し、厚みによらず容易かつ安定的にウェハを処理することを目的とする。そして、上記目的を達成するために、半導体製造装置は、１枚の半導体基板（３００）を収納する上面が開口したカセット（１００）と、半導体基板（３００）に所定の処理を行うための複数の処理手段と、複数の処理手段間において半導体基板（３００）を収納したカセット（１００）を搬送する搬送手段とを備える。

Description

本発明は、半導体製造装置および半導体製造方法に関し、特に、半導体基板の処理に関する。
従来の、半導体基板（半導体ウェハ）の第一主面と第二主面との間に電流を流す縦型半導体装置においては、特性改善（例えばオン電圧低減）のために半導体基板の薄膜化が進んでいる。一方、１０００Ｖを超える高電圧を制御する高耐圧半導体装置の分野では、耐圧に応じた厚膜化が必要である。すなわち、１個の半導体製造装置において、異なる厚みを有する複数の半導体基板を処理することが今後ますます必要となる。また、ＤＲＡＭをはじめとするＵＬＳＩ用のウェハにおいては、大口径化が進むとともに、コストを低減するための薄膜化が進んでいる。
口径が６インチ以上と比較的に大きく厚みが１００μｍ以下と比較的に薄い半導体基板では、半導体基板自身の強度低下、反り、またはたわみにより、半導体製造装置内あるいは半導体製造装置間での搬送時に半導体基板を破損させる可能性が高い。
従来のウェハキャリアにおいては、複数個（最大２５個）のウェハが鉛直に立てられた状態で収納される。また、このウェハキャリアは、ウェハ表面側への接触を極力減らすためにウェハ外周部のみを保持しているので、ウェハの保持面積は小さい。半導体製造装置間または建屋間において、このウェハキャリアは、通常はこのまま搬送されるが、さらに別のケースに入れて搬送される場合もある。
以下では、従来の半導体製造装置における加工処理の例として、レジスト塗布処理および拡散処理について説明する。
レジスト塗布処理装置においては、ウェハの入ったウェハキャリアがロボットまたは人の手により、ローダーにセットされる。処理レシピをスタートさせると、ウェハは、ウェハキャリアから取り出され、塗布前ベークを行う位置までウェハ単体で搬送され、塗布前ベークが行われる。塗布前ベークを行われたウェハは、塗布を行う位置までウェハ単体で搬送され、塗布が行われる。塗布を行われたウェハは、塗布後ベークを行う位置までウェハ単体で搬送され、塗布後ベークが行われる。塗布後ベークを行われたウェハは、ウェハキャリアへウェハ単体で搬送され収納される。上記の動作を２５回繰り返すことにより２５個のウェハの処理が完了すると、アンローダーにセットされたウェハキャリアに処理済みの２５個のウェハが収納される。その後、ウェハキャリアはアンローダーから取り出され、ロボットまたは人の手によって、次の工程の加工処理装置へ搬送される。
拡散炉を有する拡散処理装置においては、ウェハの入ったウェハキャリアがロボットまたは人の手により、ローダーにセットされる。処理レシピをスタートさせると、ウェハは、ウェハキャリアから取り出され、ウェハを保持して収納するためのウェハ収納ボートまでウェハ単体で搬送されウェハ収納ボート上に並べられる。このウェハ収納ボートにはウェハを保持するための溝が設けられている。この溝の幅が大きすぎる場合は、特に横型拡散炉内でウェハを垂直に立てて処理する場合に、ウェハが傾き隣のウェハと接触する等の問題が生じる。このような問題を防止するために、ウェハ収納ボートには、処理されたウェハの厚みに応じた幅を有する溝が形成されている。所望のウェハが収納されたウェハ収納ボートは、炉内に搬送される。炉内では、酸化やアニール等の所望の手法を用いて拡散を行う。拡散が完了すると、ウェハ収納ボートは、炉の外へ搬送される。所定の時間、ウェハ収納ボートおよびウェハを冷却した後、ウェハは、ウェハ収納ボートから取り出され、ウェハキャリアまでウェハ単体で搬送され収納される。その後、ウェハキャリアはアンローダーから取り出され、ロボットまたは人の手によって、次の工程の加工処理装置へ搬送される。
従来の半導体製造装置においては、上述したような処理が行われていたので、強度の低い薄いウェハ等においては、搬送中に破損したり変形したりしてしまう場合があるという問題点があった。
また、それぞれ異なる厚みを有する複数のウェハを用いる場合には、治具等において、ウェハの厚みに応じて異なる処理が必要となり、処理が煩雑になってしまう場合があるという問題点があった。
特許文献１には、平らな箱体にウェハ１枚を収納して搬送したり保管したりするウェハの搬送保管方法およびウェハキャリアの例が開示されている。また、特許文献２には、ウェハ１枚毎にウェハ周縁部全てを包むように納められるウェハ保護ケースの例が開示されている。
特開平５−２４６５０８ 特開２００２−２３７５１６
しかし、特許文献１に開示されているウェハキャリアは、形状が箱体であるので、ウェハの収納や取り出し等において、ウェハキャリアの蓋の開閉動作等が必要となり、操作が煩雑になるという問題点があった。
また、特許文献２に開示されているウェハ保護ケースにおいても、ウェハの収納や取り出し等において、開閉動作等が必要となり、操作が煩雑になるという問題点があった。
本発明は、上述のような課題を解消するためになされたもので、厚みによらず容易かつ安定的にウェハを処理できる半導体製造装置および半導体製造方法を得ることを目的とする。
本発明に係る半導体製造装置の態様は、１枚の半導体基板（３００）を収納する上面が開口したカセット（１００）と、半導体基板（３００）に所定の処理を行うための複数の処理手段と、複数の処理手段間において半導体基板（３００）を収納したカセット（１００）を搬送する搬送手段とを備える。
本発明に係る半導体製造方法の態様は、（ａ）１枚の半導体基板（３００）を上面が開口したカセット（１００）に収納する工程と、（ｂ）所定の処理を行うための複数の処理手段において半導体基板（３００）をカセット（１００）に収納した状態で処理する工程と、（ｃ）複数の処理手段間において半導体基板（３００）を収納したカセット（１００）を搬送する工程とを備える。
本発明に係る半導体製造装置および半導体製造方法の態様によれば、厚みによらず容易かつ安定的にウェハを処理できる。
この発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハの塗布処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るウェハの塗布処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセット収納ボートの正面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセット保持台の上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハの拡散処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセット搬送用アームの上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセット保持台の上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセット収納ボートの正面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセット保持台の上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットケースの正面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセット保持台の上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットケースの正面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセット保持台の上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハ落下防止治具の上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハ落下防止治具の断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハ落下防止治具の上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハ落下防止治具の断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハのウェットエッチング処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るウェハのウェットエッチング処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るウェハ落下防止治具の上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハのドライエッチング処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの上面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。 本発明の実施の形態１に係るウェハカセットの断面図である。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置および半導体製造方法において用いられるウェハカセット１００を示す上面図である。また、図２は図１におけるＡ−Ａ’断面図であり、図３は図１におけるＢ−Ｂ’断面図である。
図１に示すように、ウェハカセット１００は、半導体からなるウェハ（半導体基板）の底面（裏面）に接しウェハを保持するためのウェハ保持部１０２（第一保持部）と、ウェハの側面に接しウェハを保持するためのウェハ保持部１０４（第二保持部）とを備える。また、ウェハ保持部１０４の外周の一部からウェハ保持部１０２の中心部にかけては、切り込み開口部１０６が設けられている。図２〜３に示すように、ウェハ保持部１０２は、ウェハと略等しい形状の外周を有しており、ウェハ保持部１０４は、ウェハ保持部１０２より高い位置に形成されている。すなわち、ウェハ保持部１０２とウェハ保持部１０４との間には段差が設けられている。これにより、ウェハ保持部１０２に載せられたウェハがウェハ保持部１０２から滑り落ちることを防止できる。また、箱体等からなるウェハキャリアに比べて、上面が開口していることにより、ウェハの収納および取り出し等の操作を容易に行うことができる。
ウェハ保持部１０４は、ウェハ保持部１０２より高い位置に形成されていれば、その外周の形状は任意に定めてよく、例えば図４に示されるような四角形状や図５に示されるような八角形状であってもよい。また、ウェハ保持部１０４の厚みや段差の大きさは、ウェハカセット１００に用いられる材料による強度の違い等によって、任意に定めてよい。以下では、ウェハカセット１００の材料として石英を用い、ウェハ保持部１０２の厚みが約１ｍｍ程度であり、ウェハの厚みが約１００μｍ程度である場合について説明する。
一般に、半導体装置の製造プロセスは、主に、写真製版処理工程、化学処理工程、および熱処理工程の３つの工程の繰り返しで構成される。写真製版工程には更にレジスト塗布処理、露光処理、および現像処理等が含まれ、化学処理工程には更にドライエッチング処理およびウェットエッチング処理等が含まれ、熱処理工程には更に拡散処理および成膜処理等が含まれる。以下では、一例として、レジスト塗布処理および拡散処理を行う場合の動作を説明する。
まず、レジスト塗布処理装置における動作について説明する。このレジスタ塗布処理装置は、ローダー、加工処理ステージ、およびアンローダーを含む複数の処理手段と、これら複数の処理手段間においてウェハを収納したウェハカセット１００を搬送する搬送手段とを備える加工処理装置である。
図６は、レジスト塗布処置装置が有する塗布前ベーク処理用の加工処理ステージ２０２の上に、ウェハを収納していないウェハカセット１００をセットした場合を示す上面図である。
図６において、加工処理ステージ２０２にはウェハ突き上げピン２０４が設けられている。切り込み開口部１０６を設けることにより、ウェハ突き上げピン２０４が上下に動きウェハを突き上げる場合等において、ウェハ突き上げピン２０４とウェハカセット１００とが触れることを防止できる。
図７は、図６に示されるウェハカセット１００の上にウェハ３００を収納した様子を示す上面図である。
次に、図８〜９のフローチャートを用いて、一般的なレジスト塗布処理装置に本発明を適用した場合の動作について説明する。
まず、ウェハ３００が収納されたウェハカセット１００をレジスト塗布装置のローダーにセットする（ステップＳ１）。
次に、ウェハ３００を収納したウェハカセット１００を搬送し（ステップＳ２）、塗布前ベーク用の加工処理ステージ２０２上にセットする（ステップＳ３）。
次に、加工処理ステージ２０２上にセットされたウェハカセット１００からウェハ３００を取り出し（ステップＳ４）、加工処理ステージ２０２上にセットする（ステップＳ５）。なお、加工処理ステージ２０２上にセットされたウェハカセット１００からウェハ３００を取り出す手順およびウェハ３００を加工処理ステージ２０２上にセットする手順については、図１０〜１４を用いて後述する。
次に、ウェハ３００に塗布前ベークを行う（ステップＳ６）。
次に、ウェハ３００をウェハカセット１００に収納する（ステップＳ７）。そして、このウェハカセット１００を搬送し（ステップＳ８）、加工処理ステージ２０２と同様の形状を有するレジスト塗布用の加工処理ステージ（説明の都合上これを２０２ａと呼ぶ）上にセットする（ステップＳ９）。
次に、加工処理ステージ２０２ａにセットされたウェハカセット１００からウェハ３００を取り出し（ステップＳ１０）、加工処理ステージ２０２ａ上にセットする（ステップＳ１１）。
次に、ウェハ３００の表面にレジスト塗布を行う（ステップＳ１２）。
次に、ウェハ３００をウェハカセット１００に収納する（ステップＳ１３）。そして、このウェハカセット１００を搬送し（ステップＳ１４）、加工処理ステージ２０２と同様の形状を有する塗布後ベーク用の加工処理ステージ（説明の都合上これを２０２ｂと呼ぶ）上にセットする（ステップＳ１５）。
次に、加工処理ステージ２０２ｂ上にセットされたウェハカセット１００からウェハ３００を取り出し（ステップＳ１６）、加工処理ステージ２０２ｂ上にセットする（ステップＳ１７）。
次に、ウェハ３００に塗布後ベークを行う（ステップＳ１８）。
次に、ウェハ３００をウェハカセット１００に収納する（ステップＳ１９）。そして、このウェハカセット１００を搬送し（ステップＳ２０）、レジスト塗布処理装置のアンローダーへセットする（ステップＳ２１）。
以上のステップＳ１〜Ｓ２１により、レジスト塗布処理が完了する。そして、ウェハカセット１００は、ロボットまたは人の手により、次工程の加工処理装置へ搬送される。
次に、図１０〜１４の断面図を用いて、上述したような加工処理ステージ２０２にセットされたウェハカセット１００からウェハ３００を取り出す手順およびウェハ３００を加工処理ステージ２０２にセットする手順について説明する。なお、図１０には、ウェハカセット１００をセットする前の加工処理ステージ２０２の状態が示されいる。また、図１１には、図７のＣ−Ｃ’断面図が示されている。
まず、図１１に示すように、ウェハ３００を収納したウェハカセット１００が加工処理ステージ２０２上にセットされる。
次に、図１２に示すように、ウェハ突き上げピン２０４はウェハ３００の中央部を支え上昇する。このとき、ウェハ突き上げピン２０４は、ウェハカセット１００を水平方向に移動させた場合においてもウェハ３００とウェハカセット１００とが接触しないような高さまで、ウェハ３００を上昇させる。
次に、図１３に示すように、ウェハカセット１００は、ウェハ３００の加工処理の妨げにならない位置まで水平方向に移動する。
次に、図１４に示すように、ウェハ突き上げピン２０４が下降することによりウェハ３００が加工処理ステージ２０２上にセットされる。
以上で、ウェハ突き上げピン２０４を用いてウェハカセット１００からウェハ３００を取り出しウェハ３００を加工処理ステージ２０２上にセットする手順が完了する。また、ウェハ３００は、加工処理を行われた後は、この手順とは逆の手順により、ウェハカセット１００にセットされる。
また、上述の手順において、ウェハ３００の厚みが極めて薄くウェハ３００が大きく曲がる場合には、加工処理装置に、ウェハ突き上げピン２０４に加え補助のウェハ保持治具を設けてもよい。以下では、図１５〜２０を用いて、ウェハ保持治具２０６を用いてウェハカセット１００からウェハ３００を取り出しウェハ３００を加工処理ステージ２０２にセットする手順について説明する。
まず、図１５に示すように、ウェハ３００が収納されたウェハカセット１００が加工処理ステージ２０２上にセットされると、ウェハ突き上げピン２０４は、ウェハ保持治具２０６を差し入れることが可能な高さまで、ウェハ３００を上昇させる。そして、ウェハ保持治具２０６を、フォークリフトのアームのように、ウェハ３００の下に差し入れる。
次に、図１６に示すように、ウェハ突き上げピン２０４およびウェハ保持治具２０６は、一体となって動作し、ウェハ３００の中央部を保持し上昇する。このとき、ウェハ突き上げピン２０４およびウェハ保持治具２０６は、ウェハカセット１００を水平方向に移動させた場合においてもウェハ３００とウェハカセット１００とが接触しないような所定の高さまで、ウェハ３００を上昇させる。
次に、図１７に示すように、ウェハカセット１００は、ウェハ３００の加工処理の妨げにならない位置まで水平方向に移動する。
次に、図１８に示すように、ウェハ突き上げピン２０４およびウェハ保持治具２０６が、ウェハ保持治具２０６が加工処理ステージ２０２に接触しないような所定の高さまで下降する。
次に、図１９に示すように、ウェハ３００の下からウェハ保持治具２０６を抜き取る。
次に、図２０に示すように、ウェハ突き上げピン２０４が下降することによりウェハ３００が加工処理ステージ２０２上にセットされる。
以上で、ウェハ突き上げピン２０４およびウェハ保持治具２０６を用いてウェハカセット１００からウェハ３００を取り出しウェハ３００を加工処理ステージ２０２上にセットする手順が完了する。また、ウェハ３００は、加工処理を行われた後は、この手順とは逆の手順により、ウェハカセット１００にセットされる。
次に、拡散処理装置における動作について説明する。拡散処理装置は、ローダー、ウェハカセット収納ボート、拡散炉、およびアンローダーを含む複数の処理手段と、これら複数の処理手段間においてウェハ３００を収納したウェハカセット１００を搬送する搬送手段とを備える加工処理装置である。。
図２１は、縦型拡散炉用のウェハカセット収納ボート４００を示す正面図である。図２１に示すように、ウェハカセット収納ボート４００は、ウェハカセット１００を収納するためのウェハカセット保持台４１０を複数個備える。また、図２２は、ウェハカセット保持台４１０の上面図である。
図２１〜２２に示されるように、ウェハカセット保持台４１０は、複数の支柱４２０により支えられる。ウェハカセット保持台４１０は、ウェハカセット１００の底面に接しウェハカセット１００を保持するためのウェハカセット保持部４１２と、ウェハカセット１００の側面に接しウェハカセット１００を保持するためのウェハカセット保持部４１４とを備える。また、ウェハカセット保持部４１４の外周の一部からウェハカセット保持部４１２の中心部にかけては、切り込み開口部４１６が設けられている。図２１〜２２に示すように、ウェハカセット保持部４１２は、ウェハカセット１００と略等しい形状の外周を有しており、ウェハカセット保持部４１４は、ウェハカセット保持部４１２より高い位置に形成されている。すなわち、ウェハカセット保持部４１２とウェハカセット保持部４１４との間には段差が設けられている。これにより、ウェハカセット保持部４１２に載せられたウェハカセット１００がウェハカセット保持部４１２から滑り落ちることを防止できる。また、ウェハカセット１００の収納および取り出し等の操作を容易に行うことができる。
ウェハカセット保持部４１４は、ウェハカセット保持部４１２より高い位置に形成されていれば、その外周の形状は任意に定めてよい。また、ウェハカセット保持部４１４の外周の形状や大きさ、ウェハカセット保持台４１０の厚みや段差の大きさ、ウェハカセット保持台４１０の個数、支柱４２０の形状、および支柱４２０の個数は、ウェハカセット保持台４１０に用いられる材料による強度や熱容量の違い等によって、任意に定めてよい。
次に、図２３のフローチャートを用いて、一般的な縦型拡散炉を用いた拡散処理に本発明を適用した場合の動作について説明する。
ます、ウェハ３００が収納されたウェハカセット１００を拡散処理装置のローダーにセットする（ステップＳ３１）。
次に、ウェハ３００を収納した所定の枚数のウェハカセット１００を搬送し（ステップＳ３２）、ウェハカセット収納ボート４００にセットする（ステップＳ３３）。この搬送およびセットは、ロボット等により行われる。
次に、ウェハカセット収納ボート４００を拡散炉内に入れ（ステップＳ３４）、酸化やアニール等の所望の手法を用いて拡散を行う（ステップＳ３５）。
次に、拡散が完了した後に、ウェハカセット収納ボート４００を拡散炉から取り出し、冷却を行う（ステップＳ３６）。
次に、冷却が完了した後に、ロボット等により、ウェハカセット収納ボート４００からウェハカセット１００を取り出し（ステップＳ３７）、このウェハカセット１００を搬送し（ステップＳ３８）、拡散処理装置のアンローダーへセットする（ステップＳ３９）。
以上のステップＳ３１〜Ｓ３９により、拡散処理が完了する。そして、ウェハカセット１００は、ロボットまたは人の手により、次工程の加工処理装置へ搬送される。
次に、図２４〜２６を用いて、ウェハカセット搬送用ロボットを用いたウェハカセット１００の搬送について説明する。
図２４は、ウェハカセット搬送用ロボットが有するウェハカセット搬送用アーム４３０を示す上面図である。ウェハカセット搬送用アーム４３０は、厚みが約１ｍｍ程度であり、ウェハカセット１００を真空吸着するための真空吸着用ホール４３２が、その長さ方向に複数個開口されている。
図２５は、ウェハカセット搬送用アーム４３０を用いてウェハカセット１００をウェハカセット保持台４１０にセットする動作を示す上面図である。このとき、ウェハカセット搬送用アーム４３０は、切り込み開口部４１６からウェハカセット収納ボート４００内に差し入れられる。また、ウェハカセット１００は、真空吸着用ホール４３２が切り込み開口部１０６上に重なることがないように、切り込み開口部１０６と切り込み開口部４１６とを所定の角度ずらして、ウェハカセット保持台４１０にセットされる。
図２６は、ウェハカセット収納ボート４００内の全てのウェハカセット保持台４１０上にウェハカセット１００を収容した様子を示す正面図である。また、図２７は、このときのウェハカセット保持台４１０の上面図である。
また、ウェハカセット１００を建屋間等で搬送する場合においては、複数個のウェハカセット１００を１個のウェハカセットケースに収納し搬送してもよい。
図２８は、５個のウェハカセット１００を収納できるウェハカセットケース５００の正面図である。図２８に示すように、ウェハカセットケース５００は、１個のウェハカセット１００を収納するためのウェハカセット保持台５１０を５個備える。ウェハカセットケース５００において、５個のウェハカセット保持台５１０は鉛直方向に並べられる。また、図２９は、ウェハカセット保持台５１０の上面図である。
図２８〜２９に示すように、ウェハカセット保持台５１０は、ウェハカセットの底面に接しウェハカセットを保持するためのウェハカセット保持部５１２と、ウェハカセットの側面に接しウェハカセットを保持するためのウェハカセット保持部５１４とを備える。また、ウェハカセット保持部５１４の外周の一部からウェハカセット保持部５１２の中心部にかけては、切り込み開口部５１６が設けられている。この切り込み開口部５１６からは、切り込み開口部４１６と同様に、ウェハカセット搬送用アーム４３０等が差し入れられる。
図２８〜２９に示すように、ウェハカセット保持部５１２は、ウェハカセット１００と略等しい形状の外周を有しており、ウェハカセット保持部５１４は、ウェハカセット保持部５１２より高い位置に形成されている。すなわち、ウェハカセット保持部５１２とウェハカセット保持部５１４との間には段差が設けられている。これにより、ウェハカセット保持部５１２に載せられたウェハカセット１００がウェハカセット保持部５１２から滑り落ちることを防止できる。また、ウェハカセット１００の収納および取り出し等の操作を容易に行うことができる。
図２８〜２９に示されるウェハカセットケース５００は、外周の上面視形状が矩形状のウェハカセット保持台５１０を５個備えるが、ウェハカセット保持台５１０の個数は５個に限らず任意に定めてよく、ウェハカセット保持台５１０の外周の上面視形状はどのような形状に定めてもよい。あるいは、ウェハカセットケース５００の正面側には、ダストの付着を防止するためのカバーを設けてもよい。
図３０は、ウェハカセットケース５００に５個のウェハカセット１００を収納した様子を示す正面図である。また、図３１は、このときのウェハカセット保持台５１０の上面図である。
以上では、写真製版工程におけるレジスト塗布処理および熱処理工程における拡散処理について説明したが、同様に、化学処理工程におけるウェットエッチング処理およびドライエッチング処理においても本発明は適用可能である。
ウェットエッチング処理においては、ウェハの表面をエッチングするために、ウェハをひっくり返してエッチング液槽に浸漬させる。このとき、図３２の上面図に示されるような環状のウェハ落下防止治具６００をウェハカセットに装着することにより、ウェハの落下を防止できる。図３３は、図３２のＥ−Ｅ’断面図である。図３２〜３３に示されるように、ウェハ落下防止治具６００は、ウェハの外周付近を保持するための保持部６０２と、保持部６０２の外側に保持部６０２より高い位置に形成された保持部６０４とを備える。すなわち、保持部６０２と保持部６０４との間には段差が設けられている。
図３２〜３３に示されるようなウェハ落下防止治具６００を図３４の上面図に示されるようなウェハ３００を収納したウェハカセット１００に重ねた様子を図３５の上面図に示す。図３６は、図３５のＦ−Ｆ’断面図である。
図３６に示されるように、保持部６０２と保持部６０４との間の段差を調整することにより、ウェハ落下防止治具６００をウェハカセット１００に重ねた場合に、ウェハ３００表面側と保持部６０２との間に隙間６１０を形成することができる。これにより、ウェハカセット１００をひっくり返してエッチング液槽に浸漬させる場合に、ウェハ３００裏面側に形成される隙間にエッチング液を回り込ませウェハ３００を満遍なくエッチングすることが可能となる。
また、図３６においては、保持部６０２のうちのウェハ３００表面に接する部分が平らである場合を示しているが、この部分には、複数の凸部が設けられていてもよい。凸部を設けることにより、ウェハ３００表面との接触面積を低減するとともに、より容易にエッチング液をウェハ３００の外周部表面に回り込ませることが可能となる。
次に、図３７〜３８のフローチャートを用いて、一般的なウェットエッチング処理装置に本発明を適用した場合の動作について説明する。このウェットエッチング処理装置は、ローダー、第一ウェハカセット操作手段、第二ウェハカセット操作手段、およびアンローダーを含む複数の処理手段と、これら複数の処理手段間においてウェハ３００を収納したウェハカセット１００を搬送する搬送手段とを備える加工処理装置である。
ます、ウェハ３００が収納されたウェハカセット１００をウェットエッチング装置のローダーにセットする（ステップＳ４１）。
次に、ウェハ３００を収納したウェハカセット１００を搬送し（ステップＳ４２）、第一ウェハカセット操作手段にセットする。そして、第一ウェハカセット操作手段において、ウェハカセット１００にウェハ落下防止治具６０２を装着する（ステップＳ４３）。
次に、第一ウェハカセット操作手段において、アーム等を用いて、ウェハカセット１００をウェハ落下防止治具６００ごとひっくり返す（ステップＳ４４）。すなわち、ウェハ３００表面は下方を向く（フェースダウン）。
次に、ウェハ落下防止治具６００を装着した状態でウェハカセット１００を搬送し（ステップＳ４５）、エッチング液槽に浸漬させる。
次に、ウェハ３００にウェットエッチングを行う（ステップＳ４６）。
次に、ウェハ落下防止治具６００を装着した状態でウェハカセット１００を搬送し（ステップＳ４７）、水槽に浸漬させる。
次に、ウェハ３００に水洗を行う（ステップＳ４８）。
次に、ウェハ落下防止治具６００を装着した状態でウェハカセット１００を搬送し（ステップＳ４９）、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）乾燥処理用の処理室に配置させる。
次に、ウェハ３００にＩＰＡ乾燥を行う（ステップＳ５０）。
次に、ウェハカセット１００をウェハ落下防止治具６００に装着された状態で搬送し（ステップＳ５１）、第二ウェハカセット操作手段にセットする。そして、第二ウェハカセット操作手段において、アーム等を用いて、ウェハカセット１００をウェハ落下防止治具６００ごとひっくり返す（ステップＳ５２）。すなわち、ウェハ３００表面は上方を向く（フェースアップ）。
次に、第二ウェハカセット操作手段において、ウェハカセット１００からウェハ落下防止治具６００を取り外す（ステップＳ５３）。
次に、ウェハカセット１００を搬送し（ステップＳ５４）、塗布装置のアンローダーへセットする（ステップＳ５５）。
以上のステップＳ４１〜Ｓ５５により、ウェットエッチング処理が完了する。そして、ウェハカセット１００は、ロボットまたは人の手により、次工程の加工処理装置へ搬送される。
また、図３９は、図３２に示されるウェハ落下防止治具６００において、環状の保持部６０２の内側に支持枠６２０を設けたものである。支持枠６２０を設けることにより、ウェハ３００をより安定的に保持することが可能となる。
一方、ドライエッチング処理においては、ウェハ１００をひっくり返す必要はないので、図３２，３９に示されるウェハ落下防止治具を用いる必要はない。従って、ドライエッチング処理においては、図１０〜１４および図１５〜２０を用いて上述したレジスト塗布処理と同様の手順で、ウェハカセット１００からウェハ３００を取り出しウェハ３００を加工処理ステージにセットする手順が行われる。
次に、図４０のフローチャートを用いて、一般的なドライエッチング処理装置に本発明を適用した場合の動作について説明する。このドライエッチング処理装置は、ローダー、加工処理ステージ、およびアンローダーを含む複数の処理手段と、これら複数の処理手段間においてウェハ３００を収納したウェハカセット１００を搬送する搬送手段とを備える加工処理装置である。
ます、ウェハ３００が収納されたウェハカセット１００をドライエッチング装置のローダーにセットする（ステップＳ６１）。
次に、ウェハ３００を収納したウェハカセット１００を搬送し（ステップＳ６２）、加工処理ステージ２０２と同様の形状を有するドライエッチング処理用の加工処理ステージ（説明の都合上これを２０２ｃと呼ぶ）上にセットする（ステップＳ６３）。
次に、加工処理ステージ２０２ｃにセットされたウェハカセット１００からウェハ３００を取り出し（ステップＳ６４）、加工処理ステージ２０２ｃ上にセットする（ステップＳ６５）。なお、加工処理ステージ２０２ｃ上にセットされたウェハカセット１００からウェハ３００を取り出す手順およびウェハ３００を加工処理ステージ２０２ｃ上にセットする手順については、図１０〜１４を用いて上述したのと同様である。
次に、ウェハ３００にドライエッチングを行う（ステップＳ６６）。
次に、ウェハ３００をウェハカセット１００に収納する（ステップＳ６７）。そして、このウェハカセット１００を搬送し（ステップＳ６８）、ドライエッチング装置のアンローダーへセットする（ステップＳ６９）。
以上のステップＳ６１〜Ｓ６９により、ドライエッチング処理が完了する。そして、ウェハカセット１００は、ロボットまたは人の手により、次工程の加工処理装置へ搬送される。
以上においては、ウェハカセット１００としては、図１に示されるように、ウェハ保持部１０４の外周の一部からウェハ保持部１０２の中心部にかけて切れ込み開口部１０６が設けられたものについて説明した。しかし、図１５〜２０に示されるようなウェハ保持治具２０６を用いる場合には、ウェハカセット１００には、異なる形状の開口部が設けられてもよい。
図４１には、ウェハカセット１００における切れ込み開口部１０６に代えて、ウェハ保持部１０２の中心付近に中心開口部１０８を設けたウェハカセット１００ａの例が示されている。図４２は、図４１に示されるウェハカセット１００ａの上にウェハ３００を収納した様子を示す上面図である。
以下では、図４３〜４７を用いて、ウェハ保持治具２０６を用いてウェハカセット１００ａからウェハ３００を取り出しウェハ３００を加工処理ステージ２０２にセットする手順について説明する。
まず、図４３に示すように、ウェハ３００が収納されたウェハカセット１００ａが加工処理ステージ２０２上にセットされると、ウェハ突き上げピン２０４は、ウェハ保持治具２０６を差し入れることが可能な高さまで、ウェハ３００を上昇させる。そして、ウェハ保持治具２０６を、フォークリフトのアームのように、ウェハ３００の下に差し入れる。
次に、図４４に示すように、ウェハ突き上げピン２０４およびウェハ保持治具２０６は、一体となって動作し、ウェハ３００の中央部を保持し上昇する。このとき、ウェハ突き上げピン２０４およびウェハ保持治具２０６は、ウェハカセット１００ａを水平方向に移動させた場合においてもウェハ３００とウェハカセット１００ａとが接触しないような所定の高さまで、ウェハ３００を上昇させる。
次に、図４５に示すように、ウェハ突き上げピン２０４は、ウェハカセット１００ａを水平方向に移動させた場合においてもウェハカセット１００ａとウェハ突き上げピン２０４とが接触しないような所定の高さまで、下降する。
次に、図４６に示すように、ウェハカセット１００ａは、ウェハ３００の加工処理の妨げにならない位置まで水平方向に移動する。
次に、図４７に示すように、ウェハ突き上げピン２０４は、再び上昇し、ウェハ３００の中央部を保持する。
次に、図１８〜２０と同様の工程により、ウェハ３００が加工処理ステージ２０２上にセットされる。
以上で、ウェハ突き上げピン２０４およびウェハ保持治具２０６を用いてウェハカセット１００ａからウェハ３００を取り出しウェハ３００を加工処理ステージ２０２上にセットする手順が完了する。また、ウェハ３００は、加工処理を行われた後は、この手順とは逆の手順により、ウェハカセット１００ａにセットされる。
このように、切れ込み開口部１０６に代えて中心開口部１０８を設けることにより、ウェハカセット１００ａの開口面積を低減し強度を高めることができる。
以上、説明したように、本実施の形態に係る半導体製造装置および半導体製造方法においては、ウェハは、ウェハ単体で搬送されるのではなく、ウェハカセットに収納されて搬送される。従って、強度が低い薄いウェハにおいても、搬送中に加工処理装置内の各種治具に接触した場合に、その衝撃で破損してしまうことを防止できる。
また、ロボットにより搬送した場合においても、ウェハが自重で変形することにより本来のフラットなウェハであれば接触しないような加工処理装置の一部に接触してウェハが破損してしまうことを防止できる。
また、縦型拡散炉においてウェハ収納ボート上にウェハが水平に収納される場合においても、ウェハが自重と熱とにより凹型に変形してしまうことを防止できる。
また、ウェハカセットで水平方向にウェハ裏面全体を保持するので、ウェハキャリアで鉛直方向にウェハの外周部のみを保持する場合に比べて、ウェハの保持面積を大きくできる。従って、ウェハが変形しウェハ同士が接触してしまうことを防止できる。従来は、薄いウェハをポリプロピレン等の変形しやすいウェハキャリアで鉛直方向に保持した場合には、ウェハキャリアにウェハが食い込み、ウェハの取り出しが困難となったり、ウェハ取り出し時にウェハが破損されてしまうという問題点があった。本実施の形態に係るウェハカセットを用いることにより、このような問題点を解決することが可能となる。
また、拡散処理においては、ウェハ単体でウェハ収納ボートに収納する場合には、ウェハの厚みに応じた幅の溝をそれぞれ有する複数個のウェハ収納ボートを用意しウェハに応じて取り替える必要があるので、煩雑となり時間がかかってしまうことがあった。本実施の形態に係るウェハカセットを用いた場合には、ウェハカセット収納ボートは、１種類のウェハカセット保持部のみを有すればよい。従って、異なる厚みを有するウェハを１個のウェハカセット収納ボートに収納することができる。
また、ウェハ単体をロボットで搬送する場合には、ウェハの厚みに応じた調整が必要となるので、最悪の場合には、各ウェハの厚みに応じて複数個のロボットを用意する必要があることがあった。本実施の形態に係るウェハカセットを用いた場合には、ウェハカセットの厚みに合わせた調整のみを行うことにより、異なる厚みを有するウェハを、１個のロボットで搬送することができる。
このように、本実施の形態に係る半導体製造装置および半導体製造方法においては、厚みによらず容易かつ安定的にウェハを処理できる。
また、拡散処理およびウェットエッチング処理においては、ウェハをカセットに収納した状態で処理が行われるので、より安定的にウェハを処理できる。
また、ウェハカセットを複数個収納するウェハカセットケースを用いることにより、建屋間等における搬送をより容易に行うことができる。
また、一般的な拡散処理においては石英を含む拡散炉が用いられるが、ウェハカセット１００の材料として石英を用いていることにより、拡散処理における拡散炉の汚染を低減することができる。さらに、エッチング処理における腐食を低減することが可能となる。
この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
本発明に係る半導体製造装置の態様は、１枚の半導体基板を収納する上面が開口したカセットと、半導体基板に所定の処理を行うための複数の処理手段と、複数の処理手段間において半導体基板を収納したカセットを搬送する搬送手段とを備える。
本発明に係る半導体製造方法の態様は、（ａ）１枚の半導体基板を上面が開口したカセットに収納する工程と、（ｂ）所定の処理を行うための複数の処理手段において半導体基板をカセットに収納した状態で処理する工程と、（ｃ）複数の処理手段間において半導体基板を収納したカセットを搬送する工程とを備える。
次に、図１０〜１４の断面図を用いて、上述したような加工処理ステージ２０２にセットされたウェハカセット１００からウェハ３００を取り出す手順およびウェハ３００を加工処理ステージ２０２にセットする手順について説明する。なお、図１０には、ウェハカセット１００をセットする前の加工処理ステージ２０２の状態が示されている。また、図１１には、図７のＣ−Ｃ’断面図が示されている。
次に、拡散処理装置における動作について説明する。拡散処理装置は、ローダー、ウェハカセット収納ボート、拡散炉、およびアンローダーを含む複数の処理手段と、これら複数の処理手段間においてウェハ３００を収納したウェハカセット１００を搬送する搬送手段とを備える加工処理装置である。
まず、ウェハ３００が収納されたウェハカセット１００を拡散処理装置のローダーにセットする（ステップＳ３１）。
まず、ウェハ３００が収納されたウェハカセット１００をウェットエッチング装置のローダーにセットする（ステップＳ４１）。
まず、ウェハ３００が収納されたウェハカセット１００をドライエッチング装置のローダーにセットする（ステップＳ６１）。


Claims (7)

  1. １枚の半導体基板（３００）を収納する上面が開口したカセット（１００）と、
    前記半導体基板（３００）に所定の処理を行うための複数の処理手段と、
    前記複数の処理手段間において前記半導体基板（３００）を収納した前記カセット（１００）を搬送する搬送手段と
    を備える半導体製造装置。
  2. 請求項１に記載の半導体製造装置であって、
    前記カセット（１００）は、
    前記半導体基板（３００）と略等しい形状の外周を有し前記半導体基板（３００）の底面を支える第一保持部（１０２）と、
    前記第一保持部（１０２）より高い位置に前記外周に沿い形成され前記半導体基板（３００）の側面を支える第二保持部（１０４）と
    を有する半導体製造装置。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の半導体製造装置であって、
    前記半導体基板（３００）を収納した前記カセット（１００）を複数個収納するケース（５００）をさらに備える半導体製造装置。
  4. 請求項１又は請求項２に記載の半導体製造装置であって、
    前記カセット（１００）の材料は、石英を含む
    半導体製造装置。
  5. （ａ）１枚の半導体基板（３００）を上面が開口したカセット（１００）に収納する工程と、
    （ｂ）所定の処理を行うための複数の処理手段において前記半導体基板（３００）をカセット（１００）に収納した状態で処理する工程と、
    （ｃ）前記複数の処理手段間において前記半導体基板（３００）を収納した前記カセット（１００）を搬送する工程と
    を備える半導体製造方法。
  6. 請求項５に記載の半導体製造方法であって、
    前記所定の処理は拡散処理である
    半導体製造方法。
  7. 請求項５に記載の半導体製造方法であって、
    前記所定の処理はウェットエッチング処理である
    半導体製造方法。
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