(57)【要約】      （修正有）【課題】イニシャルコストやランニングコスト増加を抑制しつつ冷却速度を高める。【解決手段】ウエハ１をボート２１で保持しつつ処理する処理室２５と、ボート２１が処理室２５へ搬入する際に待機する待機室１２と、ボート２１を待機室１２と処理室２５との間で昇降させるボートエレベータ１９と、待機室１２にクリーンエア４０を供給するクリーンユニット４１とを備えている熱処理装置１０において、処理済みウエハ１を保持したボート２１が待機室１２に有る時に、冷却のために最大風量のエアフローを供給する。ウエハ１が待機室１２に無い時には、エアフローの供給を停止する。【選択図】図４
2010153480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を搬送室から処理室へ搬入するステップと、
前記基板を前記処理室内において処理するステップと、
前記基板を前記処理室から前記搬送室へ搬出するステップと、
前記搬送室内の前記基板へ稼動中最大のエアフローを供給するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記基板が前記搬送室内に存在しないステップでは、前記エアフローの供給を停止する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという）の製造方法において、半導体素子を含む半導体集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという）に熱処理（thermal treatment ）を施す熱処理工程に利用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの製造方法において、ウエハに絶縁膜や金属膜または半導体膜等のＣＶＤ膜を形成したり不純物を拡散したりする熱処理工程には、熱処理装置（furnace ）が広く使用されている。
従来のこの種の熱処理装置は、複数枚のウエハをボートに保持しつつバッチ処理する処理室と、ボートが処理室への搬入出前後に待機する待機室と、待機室に清浄雰囲気を供給するフィルタおよび送風機からなるクリーンユニットと、待機室にフィルタに対向するように設けられてボートを待機室と処理室との間で昇降させるボートエレベータと、を備えている。例えば、特許文献１参照。
従来のこの種の熱処理装置おいては、クリーンユニットの風量は一定に制御されているのが、一般的である。
【特許文献１】特開２００７−９５８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
クリーンユニットの風量を一定に制御する熱処理装置においては、熱処理後のボートおよびウエハ群をクリーンユニットによって冷却する時間が長くなってしまう。
そこで、窒素ガスクーリングパイプを待機室内に敷設し、窒素ガスクーリングパイプから吹き出された窒素ガスによってボートおよびウエハ群の冷却速度を増加すること、が考えられる。
しかしながら、窒素ガスクーリングパイプを待機室内に敷設する熱処理装置においては、窒素ガスクーリングパイプを敷設する必要があり、かつ、窒素ガスを供給する必要があるので、イニシャルコストおよびランニングコストが増加するという問題点があった。
【０００４】
本発明の目的は、イニシャルコストおよびランニングコストの増加を抑制しつつ、冷却速度を高めることができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記した課題を解決するための手段は、次の通りである。
（１）基板を搬送室から処理室へ搬入するステップと、
前記基板を前記処理室内において処理するステップと、
前記基板を前記処理室から前記搬送室へ搬出するステップと、
前記搬送室内の前記基板へ稼動中最大のエアフローを供給するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
（２）前記基板が前記搬送室内に存在しないステップでは、前記エアフローの供給を停止する（１）に記載の半導体装置の製造方法。
（３）前記エアフローの供給を所定時間前に開始する（１）に記載の半導体装置の製造方法。
（４）基板を処理する処理室と、
前記処理室に隣接する搬送室と、
前記搬送室内にエアフローを供給するエアフロー供給系と、
前記基板が前記搬送室に存在しない場合には、前記エアフローの供給を停止し、前記基板が前記搬送室に存在する場合には、稼動中最大流量の前記エアフローを供給するように前記エアフローの流量を制御するエアフロー制御部と、
を有する基板処理装置。
【発明の効果】
【０００６】
前記した半導体装置の製造方法によれば、イニシャルコストおよびランニングコストの増加を抑制しつつ、冷却速度を高めることができる。さらに、コスト低減による省電力、省エネルギに貢献することができ、併せてウエハの冷却時間を短縮することができるので、処理時間を全体的に短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００８】
本実施の形態において、本発明に係る半導体装置の製造方法は、図１〜図４に示された基板処理装置の一例である熱処理装置によって実施される。
ところで、ウエハを収容して搬送するためのキャリア（搬送治具）としては、オープンカセットと、ＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）とがある。オープンカセットは、互いに対向する一対の面が開口された略立方体の箱形状に形成されている。ポッドは、一つの面が開口された略立方体の箱形状に形成され開口面にキャップが着脱自在に装着されている。
ウエハのキャリアとしてポッドが使用される場合には、ウエハが密閉された状態で搬送されることになるため、周囲の雰囲気にパーティクル等が存在していたとしてもウエハの清浄度（クリーン度）は維持することができる。
そこで、本実施の形態においては、ウエハ１のキャリアとしてはポッド２が使用されている。
【０００９】
本実施の形態に係る熱処理装置１０は、大気圧程度の気密性能を有する気密構造に構築された筐体１１を備えており、筐体１１は搬送室としての待機室１２を構成している。
筐体１１の正面壁には取付板１３が当接されて締結されている。取付板１３にはウエハ１をローディングおよびアンローディング（搬入搬出）するためのポート（以下、ウエハローディングポートという。）１４が、上下で一対開設されている。ウエハローディングポート１４、１４に対応する位置には、ポッド２のキャップ３（図１参照）を着脱してポッド２を開閉するポッドオープナ１５が設置されている。
【００１０】
筐体１１の背面壁にはメンテナンス口１６が開設されており、メンテナンス口１６にはメンテナンス扉１７が開閉可能に取り付けられている。
【００１１】
待機室１２の前側の空間には、ウエハ移載装置（wafer transfer equipment )１８Ａを昇降させるエレベータ１８が設置されている。
ウエハ移載装置エレベータ１８は、垂直に立脚されて回転自在に支承された送りねじ軸１８ａと、送りねじ軸１８ａを正逆回転させる駆動装置としてのモータ１８ｂと、送りねじ軸１８ａに螺合して正逆回転に伴って昇降する昇降台１８ｃと、昇降台１８ｃに片持ち支持されてウエハ移載装置１８Ａが設置されたアーム１８ｄとを備えている。
ウエハ移載装置１８Ａはウエハ移載装置エレベータ１８によって昇降されることにより、ウエハローディングポート１４とボート２１との間でウエハ１を搬送してポッド２およびボート２１に受け渡す。
【００１２】
待機室１２の後側空間にはボートエレベータ１９が垂直に設置されている。
ボートエレベータ１９は、垂直に立脚されて回転自在に支承された送りねじ軸１９ａと、送りねじ軸１９ａを正逆回転させるモータ１９ｂと、送りねじ軸１９ａに螺合して正逆回転に伴って昇降する昇降台１９ｃと、昇降台１９ｃに片持ち支持されて先端部にボート２１がシールキャップ２０を介して設置されたアーム１９ｄと、を備えている。ボートエレベータ１９はボート２１を支持したシールキャップ２０を垂直方向に昇降させる。
シールキャップ２０は円盤形状に形成されており、シールキャップ２０の中心線上にはボート２１が垂直に立脚されている。
ボート２１は基板としてのウエハ１を多数枚、中心を揃えて水平に配置した状態で保持する。
【００１３】
筐体１１の後端部における上部にはヒータユニット２２が同心円に配されており、ヒータユニット２２は筐体１１に支持されている。
ヒータユニット２２内にはアウタチューブ２３およびインナチューブ２４が同心円に設置されている。アウタチューブ２３は石英または炭化シリコン等の耐熱性材料から形成されており、内径がインナチューブ２４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。インナチューブ２４は石英または炭化シリコン等の耐熱性材料から形成されており、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。
インナチューブ２４の筒中空部はボート２１を収容可能な処理室２５を構成する。
【００１４】
アウタチューブ２３の下方には、アウタチューブ２３と同心円状にマニホールド２６が配設されている。マニホールド２６はステンレス等から形成されており、上端およ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２６はアウタチューブ２３とインナチューブ２４とに係合しており、これらを支持している。
マニホールド２６の下端部開口（炉口）はシャッタ２７によって開閉される。
【００１５】
マニホールド２６の側壁部には処理室２５を排気するための排気管２８が、アウタチューブ２３とインナチューブ２４との間の空間に連通するように接続されている。
シールキャップ２０にはガス導入部としてのガス供給管２９が処理室２５内に連通するように接続されている。
【００１６】
待機室１２内の一方の側面（以下、右側面とする）には、吸込側ダクト部３４が敷設されている。吸込側ダクト部３４はウエハ移載装置エレベータ１８およびボートエレベータ１９を待機室１２から隔離するように（但し、両方のアームが可動する部分は連通している）、かつ、略全体面にわたって垂直に延在するように敷設されている。吸込側ダクト部３４には吸込口３３がボートエレベータ１９のアーム１９ｄおよびウエハ移載装置エレベータ１８のアームの昇降移動範囲に開設されている。
【００１７】
待機室１２内の左側面には吹出側ダクト部３９は垂直に敷設されている。吹出側ダクト部３９には吹出口３８が略全面にわたって大きく開設されている。
吹出側ダクト部３９の吹出口３８には、クリーンエア４０を供給するクリーンユニット４１が建て込まれている。
クリーンユニット４１はパーティクルを捕集するフィルタ４２と、清浄化したクリーンエア４０を送風する複数の送風機４３とを備えており、フィルタ４２が待機室１２に露出するとともに、送風機４３群の下流側になるように構成されている。
【００１８】
図２に示されているように、吹出側ダクト部３９のクリーンユニット４１よりも上流側には、新鮮なエアを供給する新鮮エア供給管４４が接続されており、新鮮エア供給管４４には開閉弁としてのダンパ４５が介設されている。
【００１９】
図３および図４に示されているように、吸込側ダクト部３４の後端部には、待機室１２を排気する排出路４９が形成されている。
吸込側ダクト部３４と排出路４９との間および待機室１２と排出路４９との間には、排出口５８がそれぞれ上下方向に複数個開設されている。複数の排出口５８は吸込側ダクト部３４および待機室１２から排出口５８を経由して、クリーンエア４０を排出路４９に排出する。
図４に示されているように、排出路４９の上端には排出ダクト５０が接続されており、排出ダクト５０の下流側端部にはメイン排出路５１が形成されている。メイン排出路５１には開閉弁としてのダンパ５２が介設されている。
メイン排出路５１にはダンパ５２を迂回するバイパス路５３が接続されており、バイパス路５３の流量はメイン排出路５１の流量よりも少なくなるように設定されている。
【００２０】
図４に示されているように、吸込側ダクト部３４の真上にはモータ設置室５４が設定されており、モータ設置室５４にはボートエレベータ１９のモータ１９ｂとウエハ移載装置エレベータ１８のモータ１８ｂとが設置されている。モータ設置室５４はモータ１９ｂおよびモータ１８ｂよりも充分に大きな容積を有する直方体の箱形状に形成されている。
モータ設置室５４と待機室１２とを隔てる隔壁５５には連通口５６がモータ設置室５４内と吸込側ダクト部３４の内部とを連通させるように開設されている。
【００２１】
熱処理装置１０は、クリーンエア４０の流量を制御するエアフロー制御部６０（図２参照）を備えている。エアフロー制御部６０は、例えば、送風機４３の風量およびダンパ４５やダンパ５２の開度を制御することにより、ウエハ１が搬送室である待機室１２に存在しない場合には、クリーンエア４０のフローを停止し、ウエハ１が待機室１２に存在する場合には、稼動中最大流量のクリーンエアフローを供給することができる。
【００２２】
次に、前記構成に係る熱処理装置による本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法を説明する。
【００２３】
ポッドオープナ１５の載置台に移載されたポッド２は、ポッドオープナ１５によってキャップ３（図１参照）を外されることにより開放される。
ポッドオープナ１５によってポッド２が開放されると、ポッド２に収納された複数枚のウエハ１はウエハ移載装置１８Ａによってボート２１に移載されて装填（ウエハチャージング）される。
予め指定された枚数のウエハ１が装填されると、ボート２１はボートエレベータ１９によって上昇されることにより、処理室２５に搬入（ボートローディング）される。
以上が搬入ステップである。
【００２４】
この搬入ステップに先立って、新鮮エア供給管４４のダンパ４５が開かれ、送風機４３が所定の風量をもって運転され、メイン排出路５１のダンパ５２は閉じられる。
クリーンエア４０は吹出側ダクト部３９に建て込まれたクリーンユニット４１から待機室１２に吹き出し、待機室１２を流通して吸込口３３から吸込側ダクト部３４に吸い込まれる。吸込側ダクト部３４に吸い込まれたクリーンエア４０は、排出路４９および排出ダクト５０を経由して、バイパス路５３を流れて排出される（図２、図３および図４参照）。
【００２５】
ボート２１が上限に達すると、ボート２１を保持したシールキャップ２０の上面の周辺部がマニホールド２６の下面にシール状態に当接するために、処理室２５は気密に閉じられた状態になる。
処理室２５は気密に閉じられた状態で、所定の真空度に排気管２８によって真空排気されるとともに、ヒータユニット２２によって所定の温度に加熱される。
次いで、所定の処理ガスが処理室２５にガス供給管２９から供給される。
これにより、所望の熱処理がウエハ１に施される。
以上が処理ステップである。
【００２６】
ボート２１が上限に達して、シールキャップ２０が処理室２５を気密に閉じた状態になると、ウエハ１群が待機室１２内に存在しない状態になるので、エアフロー制御部６０は新鮮エア供給管４４のダンパ４５を閉じ、送風機４３の運転を停止し、メイン排出路５１のダンパ５２を閉じる（エアフロー停止ステップ）。
このエアフロー停止ステップにより、消費電力を低減することができるので、熱処理装置１０のランニングコストを低減することができる。
【００２７】
予め設定された処理時間が経過すると、ボート２１がボートエレベータ１９によって下降されることにより、処理済みウエハ１を保持したボート２１が待機室１２における元の待機位置に搬出（ボートアンローディング）される。
ボート２１が処理室２５から搬出されると、処理室２５はシャッタ２７によって閉じられる。以上が搬出ステップである。
【００２８】
搬出ステップに先立って、予め、新鮮エア供給管４４のダンパ４５が全開され、送風機４３が最大の風量をもって運転され、メイン排出路５１のダンパ５２が全開される。
クリーンエア４０は吹出側ダクト部３９に建て込まれたクリーンユニット４１から待機室１２に最大風量をもって吹き出し、待機室１２を流通して吸込口３３から吸込側ダクト部３４に吸い込まれる。吸込側ダクト部３４に吸い込まれたクリーンエア４０は、排出路４９および排出ダクト５０を経由して、メイン排出路５１およびバイパス路５３によって最大風量をもって排出される（図２〜図４参照）。
【００２９】
待機室１２を流通する間に、クリーンエア４０は熱処理されて高温になったウエハ１群とこれを保持したボート２１とに接触して熱交換することにより、これらを冷却する。
この際に、最大風量のクリーンエア４０がウエハ１群およびボート２１に吹き当たるので、ウエハ１群およびボート２１を高い熱交換効率をもって冷却することができる。
しかも、クリーンエア４０は新鮮エア供給管４４によって供給された直後の冷えた清浄度の高いクリーンエア４０であるので、ウエハ１群およびボート２１をより一層高い熱交換効率をもって冷却することができる。
また、ウエハ１群およびボート２１を冷却して温度が上昇したクリーンエア４０は、排出口５８を経由して排出路４９に流れ、その後、排出ダクト５０を経由し、メイン排出路５１およびバイパス路５３によって直ちに排気されることにより、待機室１２およびクリーンユニット４１を通過することがないために、クリーンユニット４１を温度上昇させることはない。その結果、クリーンユニット４１から有機汚染物質が発生するのを未然に防止することができる。
【００３０】
待機室１２に搬出されたボート２１の処理済みウエハ１は、ボート２１からウエハ移載装置１８Ａによってピックアップされて、ウエハローディングポート１４に予め搬送されてキャップ３を外されて開放された空のポッド２に収納される。
ポッド２が処理済みウエハ１によって満たされると、ポッド２はポッドオープナ１５によってキャップ３を装着されて閉じられる。ポッド２はウエハローディングポート１４から他の場所へ移送される。
その後に、次の空のポッド２がウエハローディングポート１４に移送されて来る。
これらの作動が全ての処理済みウエハ１がボート２１からポッド２に移し替られるまで繰り返される。
全ての処理済みウエハ１がボート２１からポッド２に移し替られる（ウエハディスチャージングされる）と、ウエハ１群が待機室１２内に存在しない状態になるので、エアフロー制御部６０は新鮮エア供給管４４のダンパ４５を閉じ、送風機４３の運転を停止し、メイン排出路５１のダンパ５２を閉じる（エアフロー停止ステップ）。
このエアフロー停止ステップにより、消費電力を低減することができるので、熱処理装置１０のランニングコストを低減することができる。
【００３１】
以降、前述した作用が繰り返されることにより、ウエハ１が熱処理装置１０によってバッチ処理されて行く。
【００３２】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００３３】
（１）処理済みウエハ群およびボートが待機室内にボートアンローディングされている時には、稼働中の最大のエアフローを供給することにより、処理済みのウエハ群およびボートを高い熱交換効率をもって冷却することができるので、ＴＡＴ（Turn Around Time）すなわちＩＣを完成させるために必要な時間を短縮することができる。
【００３４】
（２）前記（１）により、窒素ガスクーリングパイプを待機室内に敷設せずに、かつ、窒素ガスを使用せずに、処理済みのウエハ群およびボートを高い熱交換効率をもって冷却することができるので、熱処理装置のイニシャルコストおよび熱処理工程のランニングコストを低減することができる。
【００３５】
（３）ウエハが待機室内に存在しない時には、エアフローの供給を停止することにより、消費電力を低減することができるので、熱処理工程のランニングコストを低減することができる。
【００３６】
（４）エアフローの供給を所定時間前に開始することにより、待機室内の澱みを解消することができるので、待機室を事前に清浄化することができる。
以上のように、クーリングエアフローを最適なタイミングで最適を量供給することが本発明のポインドである。
【００３７】
なお、本発明は前記実施の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に変更が可能であることはいうまでもない。
【００３８】
例えば、本発明のようにエアフローを間欠的に供給してもよいし、エアフロー停止ステップを省略してもよい。すなわち、エアフローは常に供給してもよい。
【００３９】
前記実施の形態ではバッチ式縦型熱処理装置の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、バッチ式縦型拡散装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００４０】
前記実施の形態ではＩＣの製造方法の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、液晶パネル、太陽電池、磁気ディスク、光学ディスク等々の半導体装置の製造方法全般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施の形態である熱処理装置を示す側面断面図である。
【図２】一部切断正面図である。
【図３】待機室を示す平面断面図である。
【図４】図３のIV−IV線に沿う側面断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１…ウエハ（基板）、２…ポッド（ウエハキャリア）、３…キャップ、
１０…熱処理装置（基板処理装置）、１１…筐体、１２…待機室（搬送室）、
１３…取付板、１４…ウエハローディングポート、１５…ポッドオープナ、１６…メンテナンス口、１７…メンテナンス扉、
１８…ウエハ移載装置エレベータ、１８ａ…送りねじ軸、１８ｂ…モータ、１８ｃ…昇降台、１８ｄ…アーム、１８Ａ…ウエハ移載装置、
１９…ボートエレベータ、１９ａ…送りねじ軸、１９ｂ…モータ、１９ｃ…昇降台、１９ｄ…アーム、
２０…シールキャップ、２１…ボート、
２２…ヒータユニット、２３…アウタチューブ、２４…インナチューブ、２５…処理室、２６…マニホールド、２７…シャッタ、２８…排気管、２９…ガス供給管、
３３…吸込口、３４…吸込側ダクト部、
３８…吹出口、３９…吹出側ダクト部、
４０…クリーンエア、４１…クリーンユニット、４２…フィルタ、４３…送風機、４４…新鮮エア供給管、４５…ダンパ、
４９…排出路、５０…排出ダクト、５１…メイン排出路、５２…ダンパ、５３…バイパス路、５４…モータ設置室、５５…隔壁、５６…連通口、５８…排出口、６０…エアフロー制御部。
【図１】
2010153480.tif 000003
【図２】
2010153480.tif 000004
【図３】
2010153480.tif 000005
【図４】
2010153480.tif 000006