(57)【要約】【課題】基板処理装置におけるＮ２パージボックスのドアロック解除の確認手段を二重化し、ドアのインタロック機構の安全対策を一層強化する。【解決手段】ウェハの処理時には、Ｎ２パージボックス５は酸素濃度２０ｐｐｍのＮ２ガスの雰囲気に保たれている。メンテナンス時に吸・排気ユニット１４を操作してＮ２パージボックス５の大気開放を行うと、酸素濃度計１１がＮ２パージボックス５内の酸素濃度を検出し、主制御部１２がタイマ１３をスタートさせる。タイマ１３は、酸素濃度が規定値（例えば１８．５％）になった時刻にさらに所定の余裕時間（（例えば５分）を加えた時刻までタイムカウントする。ＣＶＤ装置の裏面にあるＮ２パージボックス５を開閉するドア（図示せず）は、酸素濃度計１１が検出した酸素濃度が規定値に達したという情報と、タイマ１３がタイムカウントを終了したという情報とに基づいてロック機構が解除される。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ガスを封入可能とした気密容器と、
前記気密容器を開閉するドアと、
前記ドアの開閉を規制するドアロック手段と、
前記気密容器の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、
前記気密容器内の大気開放を開始した時点からの計時を行う計時手段とを備えた基板処理装置において、
前記ドアロック手段は、前記酸素濃度検出手段と前記計時手段の出力信号に基づき、前記酸素濃度検出手段が規定値以上の酸素濃度を検出し、且つ前記計時手段が所定の時間を計時した場合に、前記ドアのロックを解除することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、安全対策機構を備えた基板処理装置に関するものであり、より詳しくは、不活性ガスを封入することが可能な気密容器に酸素置換を行う安全対策機構を施した縦型拡散・ＣＶＤ装置などの基板処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、シリコンウェハなどの半導体基板の製造工程に用いられる基板処理装置として、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置やＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｖａｐｏｕｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置などが知られている。これらの基板処理装置の内部は、半導体基板の処理工程でシリコンウェハなどに自然酸化膜が堆積するのを防ぐために、不活性ガス、例えば窒素ガス（以下、Ｎ２ガスという）の雰囲気に保たれている。このようなＮ２ガスの雰囲気は、通常、酸素濃度が２０ｐｐｍ程度のＮ２パージボックスに封じ込められた気密容器によって保たれている。したがって、メンテナンスなどのために作業者がＮ２パージボックス内で作業を行う場合は、基板処理装置に取り付けられた酸素濃度計にて監視を行い、Ｎ２パージボックス内の酸素濃度が一定値以上（例えば、１８．５％以上）であればＮ２パージボックスのドアを開くことが出来るように、安全対策上のインタロック機構が施されたシステムとなっている。
【０００３】
このような基板処理装置のインタロック機構については、例えば、特開平８−１０７０８４号公報などに開示されている。この公報開示の基板処理装置は、半導体基板の熱処理装置であるチャンバのドア開閉機構にインタロック機構を設けたものである。このインタロック機構では、酸素濃度検出器がチャンバ内の酸素濃度を常時検出しており、メンテナンス時にチャンバ内の不活性ガス（例えば、Ｎ２ガス）が空気と置換されて、チャンバ内の酸素濃度が一定値以上になったときにドアロックが解除されるようになっている。これによって、作業者がメンテナンス時に酸素濃度が低い状態でチャンバ内に入ることを防止することができるので、メンテナンス作業の安全性を向上させることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の基板処理装置において、通常、メンテナンス作業を行うときには基板処理装置の吸・排気ユニットの操作を行い、Ｎ２パージボックス内のＮ２ガスが空気と置換されて酸素濃度が一定値以上になるとドアロックが解除される。しかしながら、万一、酸素濃度計や酸素濃度検出器が故障や校正ずれなどで正常値を検出していない場合は、Ｎ２パージボックス内の酸素濃度を正確に検出することができない。このようなときは、酸素濃度が所定値以下の状態でドアロックが解除されるなど、正確に安全確認を行うことができなくなり、メンテナンス作業時に支障をきたすおそれがある。例えば、酸素濃度計などの校正ずれによって、人体に影響を及ぼすといわれている酸素濃度が１７％以下の時にドアロックが解除されてしまい、メンテナンス作業を急ぐときなどにおいては、インタロック機構に安全対策上のマージンが少ないなどの不具合が生じる。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、基板処理装置のドアロック解除が酸素濃度計の検出値に加えてさらに別な確認手段によって二重化して行われるようにし、Ｎ２パージボックスにおけるドアのインタロック機構の安全対策をさらに強化した基板処理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】
上記の目的を達成するため、本発明は、不活性ガスを封入可能とした気密容器と、前記気密容器を開閉するドアと、前記ドアの開閉を規制するドアロック手段と、前記気密容器の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段と、前記気密容器内の大気開放を開始した時点からの計時を行う計時手段とを備えた基板処理装置において、前記ドアロック手段は、前記酸素濃度検出手段と前記計時手段の出力信号に基づき、前記酸素濃度検出手段が規定値以上の酸素濃度を検出し、且つ前記計時手段が所定の時間を計時した場合に、前記ドアのロックを解除することを特徴とするものである。
【０００７】
つまり、本発明の基板処理装置によれば、メンテナンスなどのために気密容器内を大気開放するとき、気密容器内の酸素濃度が規定値以上（例えば、１８．５％以上）になっているか否かの確認と、気密容器内を大気開放した時点でタイムカウントを開始し、気密容器内の酸素濃度が規定値以上になった時刻を経過してから所望の余裕時間（例えば５分）が過ぎたか否かの確認との、二重の確認を行ってから気密容器のドアのロックを解除している。このような二重の確認による安全対策を施しているので、万一、酸素濃度検出手段（酸素濃度計）が故障したり校正ずれによって正確に酸素濃度が検出できなくても、計時手段（タイマ）が計時した気密容器内の大気開放後の経過時間によって安全かつ確実に気密容器のドアロックを解除させることができる。特に、計時手段がカウントした時間には、酸素濃度検出手段の検出した酸素濃度値にバラツキがあってもそのバラツキを吸収できる余裕時間を含めているので、常に安全サイドでドアロックを解除することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明における基板処理装置の実施の形態を詳細に説明する。尚、以下の説明では、基板処理装置として縦型拡散・ＣＶＤ装置（以下、単にＣＶＤ装置という）を適用した場合について述べる。図１は、本発明に適用されるＣＶＤ装置の外観斜視図である。尚、この図は透視図として描かれている。また、図２（ａ）は図１に示すＣＶＤ装置の側面図、（ｂ）は正面図である。したがって、以下、図１および図２を用いて本発明のＣＶＤ装置を説明する。尚、図１、図２では、本発明とは直接的には関係ない部分は図面上から省略されているし、また、本発明とは直接関係ない部分の説明も省略する。
【０００９】
本発明のＣＶＤ装置１は、シリコンウェハ（以下、単にウェハという）などを収納したカセット２を外部から装置内へ挿入するためのロードポート３が付設され、装置内には挿入されたカセットを保管するためのカセットストッカ４が敷設されている。また、ウェハを搬送したりＣＶＤ処理するためのウェハ搬送エリア（空間）としてＮ２パージボックス５が設けられている。ＣＶＤ処理を行うときのＮ２パージボックス５の内部は、ウェハの自然酸化を防止すためにＮ２ガスなどの不活性ガスが充満されている。図１では、Ｎ２パージボックス５の側面側（図の正面側）は開放されているように見えるが、当然ながらこの側面部分は壁などで塞がれていてＮ２パージボックス５は密閉容器となっている。
【００１０】
Ｎ２パージボックス５の内部は、ウェハを積み重ねて収納するボート６と、カセットストッカ４からボート６へウェハを搬送するウェハ搬送機７が設けれている。また、Ｎ２パージボックス５の上部には、ボート６に収納されたウェハをＣＶＤ処理するための反応室８が設けられている。さらに、ウェハのＣＶＤ処理は所定の温度に加熱して行うために、反応室８の外周にはヒータ９が設けられている。
【００１１】
また、装置側部には、充填されたＮ２ガスをＮ２パージボックス５や反応室８へ供給するためのＮ２ガスボックス１０と、Ｎ２パージボックス５内の酸素濃度を測定する酸素濃度計１１と、ＣＶＤ装置１の各部を制御するためのコントローラを備えた主制御部１２と、主制御部１２に備えられて、Ｎ２パージボックス５内の大気開放指令が出されてから所定の時間をカウントするタイマ１３と、Ｎ２パージボックス５内のＮ２ガスを排気して大気開放を行う吸・排気ユニット１４と、酸素濃度計１１が検知した酸素濃度（％）を主制御部１２に取り込むために電気信号に変換するためのアナログ入力ユニット１５とを備えている。
【００１２】
また、ＣＶＤ装置１の背面には、メンテナンス作業者などがＮ２パージボックス５内に入ることのできるドア１６が設けられている。さらに、このドア１６にはドアロック機構を備えたドアクランパ１７が設けられている。したがって、ドアクランパ１７は、２０ｐｐｍの酸素濃度でＮ２ガスを充満させてＣＶＤ処理を行っているときはドア１６をロックし、メンテナンス時などにおいて酸素濃度計１１が検知した酸素濃度が所定の値（例えば、１８．５％）以上となり、且つタイマ１３が大気開放後に所定の時間をカウントしたときはドア１６のロックを解除する。
【００１３】
また、図２に示すように、ＣＶＤ装置１の正面側には、カセット２をロードポート３へ載置するためのＯＨＴ（Ｏｖｅｒ　Ｈｅａｄ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｅｒ：頭上搬送機：図示せず）が移動自在に配置されている。さらに、ＣＶＤ装置１の正面には、ＯＨＴを操作したりロードポート３上のカセット２を装置内へ搬送したりするための操作を行う操作盤１９が設けられている。したがって、カセット２を把持したＯＨＴが外部からＣＶＤ装置１の正面にきたとき、操作盤１９を操作すればカセット２をロードポート３へ載置し、さらに、そのカセット２をＣＶＤ装置１内へ搬送することができる。
【００１４】
つまり、本発明のＣＶＤ装置１は、メンテナンス作業を行うときに吸・排気ユニット１４を操作してＮ２パージボックス５内の大気開放を行った場合、酸素濃度計１１が検出した酸素濃度が所定の値（例えば、１８．５％）以上であって、且つ主制御部１２のタイマ１３が吸・排気ユニット１４を操作した時点より所定の時間をカウントしたときに、ドアクランパ１７がドア１６のロックを解除するように構成されている。
【００１５】
次に、本発明におけるＣＶＤ装置１の動作について説明するが、ウェハのＣＶＤ処理については従来技術と同じであるのでその説明は省略し、メンテナンス時などに行われるＮ２パージボックス５のドア１６の開放メカニズムについて詳細に説明する。従来は酸素濃度計１１の測定値でのみでＮ２パージボックス５内の安全確認を行っていたが、本発明では、さらに主制御部１２にタイマ１３を設けて、Ｎ２パージボックス５の大気開放指令が出された時点（つまり、吸・排気ユニット１４が操作開始された時点）よりタイマ１３がカウントを開始して所定の時間のカウントを完了したときに再度の安全確認を行うようにしている。そして、タイマが所定の時間をカウントした再度の安全確認を行った時点において、ドアクランパ１７がドア１６のドアロックを解除するようになっている。
【００１６】
ＣＶＤ装置１の安全対策機構を設定する場合は、先ず、Ｎ２パージボックス５内を酸素濃度が２０ｐｐｍ以下のほぼ完全なＮ２ガスの雰囲気の状態にする。次に、酸素濃度計１１が正常に動作することを確認した上で、吸・排気ユニット１４を操作してＮ２パージボックス５内を大気雰囲気に戻す操作を行う。このとき、タイマ１３によって酸素濃度が２０ｐｐｍから１８．５％まで上昇する時間を測定する。そして、測定した時間に５分を加えた値をタイマ１３に入力セットする。例えば、酸素濃度が２０ｐｐｍから１８．５％に到達する時間が２０分の場合は、５分の余裕時間を加えてタイマに入力セットする値は２５分とする。
【００１７】
ここで、酸素濃度が２０ＰＰＭから１８．５％に到達した時間にさらに５分を加えているのは、酸素濃度計の値のバラツキを吸収するための余裕時間を設けたためである。このような余裕時間は、酸素濃度計の精度や、過去のＮ２パージボックス５の大気開放時における酸素濃度到達時間の実績値などから柔軟に可変することができる。例えば、酸素濃度到達時間が予め設定した時間より短いときは、メンテナンス時の緊急状況などに応じて余裕時間を１〜２分程度まで短縮することもできる。何れにしても、酸素濃度が１８．５％に到達した時間に所望の余裕時間を加えてタイマ１３に入力セットすればよい。
【００１８】
次に、従来のＣＶＤ装置におけるＮ２パージボックス内の安全対策機構の動作と、本発明のＣＶＤ装置におけるＮ２パージボックス内の安全対策機構の動作とをフロー図およびタイムチャートに基づいて比較してみる。図３は、本発明のＣＶＤ装置におけるＮ２パージボックス内の安全対策機構の動作を示す説明図であり、（ａ）は安全対策機構の動作の流れを示すフロー図、（ｂ）は酸素濃度とタイマカウントの推移を示すタイムチャートである。また、図４は、従来のＣＶＤ装置におけるＮ２パージボックス内の安全対策機構の動作を示す説明図であり、（ａ）は安全対策機構の動作の流れを示すフロー図、（ｂ）は酸素濃度の推移を示すタイムチャートである。
【００１９】
先ず、図４（ａ）により、従来のＣＶＤ装置におけるＮ２パージボックス内の安全対策機構の動作を説明する。尚、従来のＣＶＤ装置の構成は図１においてタイマ１３のない構成として読み替えればよい。メンテナンス時に吸・排気ユニット１４が操作されてＮ２パージボックス５の大気開放が行われた時点では、主制御部１２はドアクランパ１７へ『ドアオープン不可能』の信号を送信している。このとき、酸素濃度計１１は、Ｎ２パージボックス５内の酸素濃度の値を検出して、この検出値をアナログ入力ユニット１５へ送信する（ステップＳ１１）。すると、アナログ入力ユニット１５は酸素濃度計１１から受信した酸素濃度の値を電気信号に変換して主制御部１２へ送信する（ステップＳ１２）。主制御部１２は電気信号に変換された酸素濃度の上昇状態を常時監視し（ステップＳ１３）、やがて酸素濃度計１１によって検出された酸素濃度が所定値（例えば、１８．５％）に到達したら、主制御部１２からドアクランパ１７へ『ドアオープン可能』の信号を送信する。これによって、ドアクランパ１７はＮ２パージボックス５のドア１６のロックを解除する（ステップＳ１４）。
【００２０】
つまり、図４（ｂ）のタイムチャートに示すように、時刻Ｔ１で、主制御部１２から大気開放命令が出されて吸・排気ユニット１４が開放されると、Ｎ２パージボックス５内が大気開放されて酸素濃度が徐々に上昇して行く。このとき、主制御部１２は、Ｎ２パージボックス５のドア１６は『オープン不可能』である旨の指示をドアクランパ１７へ送信する。やがて、時刻Ｔ２で、酸素濃度が上昇して１８．５％に達すると、主制御部１２は、Ｎ２パージボックス５の大気開放命令を停止して、Ｎ２パージボックス５のドア１６は『オープン可能』である旨の指示をドアクランパ１７へ送信する。これによって、ドアクランパ１７はドア１６のロックを解除してＮ２パージボックス５内を開放する。このように、従来のＣＶＤ装置では、酸素濃度計のみによってＮ２パージボックス５内の安全を確認している。
【００２１】
次に、図３（ａ）により、本発明のＣＶＤ装置におけるＮ２パージボックス内の安全対策機構の動作を説明する。メンテナンス時に吸・排気ユニット１４が操作されてＮ２パージボックス５の大気開放が行われた時点では、主制御部１２はドアクランパ１７へ『ドアオープン不可能』の信号を送信している。このとき、酸素濃度計１１によってＮ２パージボックス５内の酸素濃度の値を検出してアナログ入力ユニット１５へ送信する（ステップＳ１）。すると、アナログ入力ユニット１５は酸素濃度計１１から受信した酸素濃度の値を電気信号に変換して主制御部１２へ送信する（ステップＳ２）。主制御部１２は電気信号に変換された酸素濃度の上昇状態を常時監視すると共に、タイマ１３をスタートさせてタイマ監視を行う（ステップＳ３）。
【００２２】
このとき、酸素濃度計１１が検出した酸素濃度が１８．５％に到達しても、主制御部１２はドアクランパ１７へ『ドアオープン不可能』の信号を送信し続ける。やがて、タイマ１３が予め設定した時間のタイムカウントを終了すると、主制御部１２からドアクランパ１７へ『ドアオープン可能』の信号を送信する。これによって、ドアクランパ１７はＮ２パージボックス５のドア１６のロックを解除する（ステップＳ４）。
【００２３】
つまり、図３（ｂ）のタイムチャートに示すように、時刻Ｔ１で、主制御部１２から大気開放命令が出されて（ＯＮされて）吸・排気ユニット１４が開放されると、Ｎ２パージボックス５内が大気開放されて酸素濃度が徐々に上昇して行く。このとき、主制御部１２は、タイマ１３をスタートさせてタイマ監視を継続すると共に、Ｎ２パージボックス５のドア１６は『オープン不可能』である旨の指示をドアクランパ１７へ送信する。やがて、時刻Ｔ２で、酸素濃度が上昇して１８．５％に達しても、主制御部１２はＮ２パージボックス５の大気開放命令を継続すると共に、Ｎ２パージボックス５のドア１６は『オープン不可能』である旨の指示をドアクランパ１７へ継続して送信する。このとき、タイマ１３はタイムカウントを継続しているので、主制御部１２はタイマ監視を継続する。
【００２４】
その後、時刻Ｔ３でタイマ１３がタイムアップすると、主制御部１２は、タイマ監視を停止すると共にＮ２パージボックス５の大気開放命令を停止し、Ｎ２パージボックス５のドア１６は『オープン可能』である旨の指示をドアクランパ１７へ送信する。これによって、ドアクランパ１７はドア１６のロックを解除してＮ２パージボックス５内を開放する。このように、本発明のＣＶＤ装置では、酸素濃度計の測定した酸素濃度が１８．５％に達した後、所定の余裕時間（例えば５分）が経過したときにドアロックを解除してＮ２パージボックス５内を開放している。このようにして、本発明のＣＶＤ装置は酸素濃度と余裕時間の二重の閾値によってＮ２パージボックス５内の安全を確認している。
【００２５】
本発明のＣＶＤ装置はタイマを追加することによって、以下のようにＮ２パージボックス内の安全確認を行うことが可能となる。Ｎ２パージボックス５内がＮ２ガスの雰囲気でウェハのＣＶＤ処理を行っていた状態から、メンテナンスなどを行うためにＮ２パージボックス５内を大気の雰囲気に戻す操作を開始すると、その時点から主制御部１２のタイマ１３はタイムカウントを開始する。そして、主制御部１２は、Ｎ２パージボックス内の酸素濃度とタイマを監視しながら、酸素濃度計の測定値が１８．５％以上となり、且つ、タイマが所定の時間をカウントアップしたとき、Ｎ２パージボックス５のドア１６を開くことをできるようにしている。このようにしてＮ２パージボックス５内を二重に監視することによって、万一、酸素濃度計が故障した場合でもタイマが作動しているで、Ｎ２パージボックス内は一層確実に安全確認を行うことができる。
【００２６】
以上述べた実施の形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記の実施の形態では、基板処理装置としてＣＶＤ装置を用いた場合について説明したが、これに限ることなく、ＰＶＤ装置や熱処理チャンバなど不活性ガスを封入してウェハの処理を行う基板処理装置であれば、如何なる基板処理装置であっても、本発明における二重化した安全対策機構を適用することができる。
【００２７】
また、酸素濃度計の測定値のバラツキを吸収する時間として、酸素濃度が所定値（１８．５％）に達してからドアロックを解除するまでの余裕時間を５分に設定したが、この時間に限定するものではなく、酸素濃度計の精度やメンテナンスを行うときの状態によって余裕時間を任意に可変することができる。さらに、実験結果によれば、Ｎ２パージボックスの容積が３，０００リットルでφ５１ｍｍのバタフライダンパによって大気開放を行った場合は、約１４分で酸素濃度を２０ｐｐｍから１８．５％に到達させることができた。したがって、前述の実施の形態で、Ｎ２パージボックス内の酸素濃度が２０ｐｐｍの状態から大気開放して酸素濃度が１８．５％に到達する時間を２０分とし、さらに余裕時間を５分設けたが、これはかなり余裕のある時間であるので、状況に応じて余裕時間やタイマ監視時間を短縮することができる。つまり、Ｎ２パージボックスの容積や酸素濃度計の精度や過去の大気開放の実績などによってタイマ時間を適宜最適な値に設定して行けばよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の基板処理装置によれば、半導体ウェハを処理する気密容器であるＮ２パージボックス内の酸素濃度が安全状態になっているか否かを、酸素濃度計によって測定された酸素濃度値とＮ２パージボックス内を大気開放した後の経過時間との二重の検知によって行っている。このようにしてＮ２パージボックス内の安全確認を二重に行うことにより、一層安全性の高い基板処理装置を構築することができる。
【００２９】
さらに、このような二重の確認による安全対策を施すことによって、万一、酸素濃度計が故障したり校正ずれによって正確に酸素濃度が検出できなくても、タイマがカウントした気密容器内の大気開放後の経過時間によって安全かつ確実に気密容器のドアロックを解除させることができる。特に、タイマがカウントした時間には、酸素濃度計の検出した酸素濃度値にバラツキがあってもそのバラツキを吸収できる余裕時間を含めているので、常に安全サイドでドアロックを解除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に適用されるＣＶＤ装置の外観斜視図である。
【図２】（ａ）は図１に示すＣＶＤ装置の側面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】本発明のＣＶＤ装置におけるＮ２パージボックス内の安全対策機構の動作を示す説明図であり、（ａ）は安全対策機構の動作の流れを示すフロー図、（ｂ）は酸素濃度とタイマカウントの推移を示すタイムチャートである。
【図４】従来のＣＶＤ装置におけるＮ２パージボックス内の安全対策機構の動作を示す説明図であり、（ａ）は安全対策機構の動作の流れを示すフロー図、（ｂ）は酸素濃度の推移を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１　ＣＶＤ装置、２　カセット、３　ロードポート、４　カセットストッカ、５　Ｎ２パージボックス、６　ボート、７　ウェハ搬送機、８　反応室、９　ヒータ、１０　Ｎ２ガスボックス、１１　酸素濃度計、１２　主制御部、１３　タイマ、１４　吸・排気ユニット、１５　アナログ入力ユニット、１６　ドア、１７　ドアクランパ、１９　操作盤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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