(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板が収納されたキャリアを載置するバッファ棚と、当該バッファ棚から移載された前記キャリアを載置する移載棚と、当該移載棚と前記バッファ棚との間で前記キャリアの移動を行うキャリアローダと、前記半導体基板に所定の処理を行う処理装置と、当該処理装置内に前記半導体基板を収納するボートと、当該ボートと前記移載棚の間で前記半導体基板の移動を行う移載機と、前記バッファ棚からキャリアローダを経て移載された前記キャリアの半導体基板検知を前記移載棚において行う検知器を具備する半導体製造装置であって、
半導体基板チャージ時、前記移載棚に前記キャリアが順次移されると、前記検知器により前記移載棚で前記キャリアの各スロットマップにおける半導体基板の有無を示すスロットマップ情報の検知が行われ、各キャリアのスロットマップが作成され、前記移載機は、該スロットマップに従い、前記キャリアが製品キャリアであれば該製品キャリアから前記ボートへの前記半導体基板の移載及び前記キャリアが補充ダミーキャリアであれば該補充ダミーキャリアから前記ボートへの補充ダミー基板の移載を行い、
半導体基板ディスチャージ時、前記移載機は、前記半導体基板チャージ時の移載順序及び移載方向とは逆になるように作成された基板ディスチャージ時のボート全体の前記スロットマップに従い前記ボートから前記製品キャリア及び前記補充ダミーキャリアへの前記半導体基板の移動動作を連続して行うことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造装置に関し、詳しくは、処理すべき半導体基板に対する、装置内の雰囲気ガスによる影響を、効果的に防止しながら前記半導体基板の移載と処理を行うことができる半導体製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バッチ処理方式の半導体製造装置においては、処理すべき半導体基板を酸化炉など処理装置内に搬入するためには、半導体基板をキャリアから収納容器（本明細書ではボートと記す）内に移し、このボートを前記処理装置内に配置することが必要である。
【０００３】
従来の半導体製造装置における半導体基板の搬送および処理について、図３を用いて説明する。図３（１）に示したように、キャリア３を収納するバッファ棚１に置かれたキャリア３を、キャリア３を搬送するためのローダであるキャリアローダ４上に取り出した後、図３（２）に示したように、移載棚５の上に移す。この移載棚５は、キャリアローダ４から移載されたキャリア３内の半導体基板２を、ボート８内に移動するために設けられた棚である。
【０００４】
次に、図３（３）に示したように、半導体基板２を移動するためのハンドラである移載機６を用いて、前記移載棚５の上のキャリア３内から、半導体基板２を処理装置７のボート８内に移すとともに、バッファ棚１上に置かれた第２のキャリア３´を、キャリアローダ４の上に取り出す。さらに、図３（４）に示したように、移載棚５からボート８内への、移載機６による前記半導体基板２のボート８への移動を続けるとともに、前記第２のキャリア３´を、キャリアローダ４の上から前記移載棚５の他の部分（図３（４）では下の部分）へ移す。
【０００５】
ボート８への半導体基板２の移動を終えたキャリア３は、図３（５）、（６）に示したように、キャリアローダ４上に戻り、さらにバッファ棚１に戻される。この間、前記第２のキャリア３´内の半導体基板２は、移載機６によってボート８内に移されている。
【０００６】
すなわち、キャリア３内の半導体基板２を移載機６によってボート８内に送るとともに、空になったキャリア３を再びバッファ棚１上に戻し、さらに次のキャリア３を移載棚５に運び込む。このような工程が繰り返し行われる。
【０００７】
前記のように、バッファ棚１と移載棚５の間のキャリア３の移動を行いながら、移載機６を用いて移載棚５とボート８の間における半導体基板２の移動を行うために、図４に示した制御データが半導体基板の移動制御を開始する前に作成され、この制御データを用いて、バッファ棚１と移載棚５の間におけるキャリア３の移動、および移載棚５上のキャリア３とボート８の間における半導体基板２の移動が制御される。キャリア３内のスロットに空きが存在する場合は、代わりに補充用のダミー基板をボートに移載することがあり、図４はこのような場合を示す。
【０００８】
図４において、図４（１）は半導体基板チャージ（半導体基板をキャリアからボート内に移す）時、図４（２）は半導体基板ディスチャージ(半導体基板をボートからキャリアへ取り出す)時のデータの内容を、それぞれ示す。
【０００９】
半導体基板の移載は上段から下段に向けて順次行われる。半導体基板チャージ時は、図４（１）に示したように、まず、Ｐ１キャリアの半導体基板をボートのスロットに移し、以下、Ｆ１キャリア、Ｐ２キャリア………と、順次、下段に向けて各キャリアからボートへの半導体基板の移載が、連続して行われる。
【００１０】
半導体基板をボートからキャリアへ戻す半導体基板ディスチャージの際における半導体基板移載の順序は、図４（２）から明らかなように、図４（１）に示した半導体基板チャージの場合とは逆であり、半導体基板チャージの場合には最後に行われたＦ２キャリアの移載が、半導体基板ディスチャージの場合は最初に行われ、半導体基板チャージの際には最初に行われたＰ１キャリアの移載が、半導体基板ディスチャージの場合は最後に行われる。
【００１１】
このような半導体基板の移載順序の反転とともに、ディスチャージの際におけるキャリアの搬入および搬出順序も、チャージの場合とは逆になり、さらに各半導体基板の移動方向も反転する。
【００１２】
図４（１）に示した半導体基板チャージ動作時における、データ内容を下記に示す。すなわち、半導体基板移載の順序とは、どのキャリアのどのスロットの半導体基板を、ボートのどのスロットへ移動させるかという順序を示す。また、たとえばＰ１キャリア、Ｆ１キャリアなどは、移動元対象であるキャリアを示す。▲１▼、▲５▼などは移動元であるキャリアの基準スロット番号であり、その番号のスロット以降の半導体基板が移載の対象になることを示す。矢印→の次のボートは、半導体基板の移載先対象が反応容器のボートであることを示し、ボートの次に記されている（Ａ）や（Ｍ）などの記号は、移動先基準スロット番号であって、ボートのどのスロットに半導体基板を移すかを示している。
【００１３】
したがって、たとえば図４（１）の最上欄における、Ｐ１キャリア▲１▼→ボート（Ａ）は、Ｐ１キャリアのスロット▲１▼の半導体基板を、ボートのスロット（Ａ）に移すことを意味しており、他も同様である。
【００１４】
同様に、半導体基板ディスチャージ時を示す図４（２）における、たとえばボート（Ｈ）→Ｆ２キャリア▲８▼は、ボートのスロット（Ｈ）の半導体基板を、Ｆ２キャリアのスロット▲８▼に戻すことを意味する。
【００１５】
図４（１）において、搬入順序とは、キャリアをバッファ棚から移載棚へ移す順序とタイミングを制御するための情報であり、これを構成するデータの内容は、移動対象とするバッファ棚上のキャリアと、キャリアの移動先である移載棚においてキャリアを載置する位置を、それぞれ示す情報である。
【００１６】
また、搬出順序とは、キャリアを移載棚からバッファ棚へ戻す順序とタイミングを制御させるための情報であって、構成データの内容は、移動対象とする移載棚上のキャリアと、移動先であるバッファ棚においてキャリアを載置するスロットの位置である。
【００１７】
上記順序で、キャリアからボートへの半導体基板の移動を順次行うためには、下記のように、処理すべき半導体基板が搭載されたキャリアを、搬入順序に従ってバッファ棚から移載棚に移載し、ボートへの半導体基板の取り出しが終ったキャリアは、搬出順序に従って移載棚からバッファ棚へ戻す必要がある。
【００１８】
すなわち、図５に示したように、製品キャリア（Ｐ１）のスロット▲１▼、▲２▼、▲３▼にある半導体基板を、ボートのスロット（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）へそれぞれ移した後、補充キャリアＦ１のスロット▲４▼にある半導体基板をボート（Ｄ）へ移し、以下、同様の工程を矢印１０で示した方向で順次行う。
【００１９】
このような制御を行うためには、たとえば製品キャリア（Ｐ１）のスロット▲１▼からの半導体基板をボートのスロット（Ａ）へ移動するには、それに先立って、製品キャリア（Ｐ１）を移載棚上に配置しておくことが必要である。同様に、補充キャリア（Ｆ１）のスロット▲４▼からボートのスロット（Ｄ）へ半導体基板を移動するに先立って、補充キャリア（Ｆ１）を移載棚上に配置しておかねばならない。
【００２０】
このような従来の装置では、図４（１）に示したように、全キャリアからの半導体基板のボートへの移載が、すべて連続して行なわれる。そのため、半導体基板の移載を行う際に使用される、全キャリアの半導体基板の移動のためのパラメータを、一括して作成する必要があり、全キャリアにおける半導体基板の有無に関する情報が、移載開始の時点で必要であった。
【００２１】
したがって、従来は、バッファ棚からキャリアを引出して、キャリア内の半導体基板をボートに移載する制御を開始するに先立って、全キャリアの各スロットにおける半導体基板の有無を示す情報（このような情報をスロットマップ情報と呼ぶ）が明確になっていることが不可欠であり、そのため、従来の半導体製造装置においては、キャリアをバッファ棚内に取り込む際に、全キャリアの各スロットにおける半導体基板の有無をセンサを用いて検知し、得られたスロットマップ情報に従って、キャリアからボートへの半導体基板移載の制御を行っていた。
【００２２】
すなわち、図３（１）に示したバッファ棚１からのキャリア３の前記移動工程に先立って、外部からキャリアを受け取るための台であるキャリア載置台９、キャリア搬送機（図示されていない）および移載棚（図示されていない）を用いてキャリア３をバッファ棚１内に搬入する。従来の半導体製造装置においては、このようにしてキャリアをバッファ棚１内に搬入する際に、前記図示されていない移載棚において、キャリアの各スロットにおける半導体基板の有無が、光学的な基板センサを用いて検知され、スロットマップの検知が行われていた。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来技術においては、キャリアをバッファ棚に搬入する際に、スロットマップ情報の検知が基板センサを用いて行われるので、ＦＯＵＰ(Front Opening Unified POD）などの密閉キャリアが使用された場合は、これら密閉キャリアの蓋を、スロットマップを検知するために開く必要がある。蓋を開く以前のキャリア内は、真空若しくは不活性ガス雰囲気に保たれているので、キャリア内の半導体基板が酸化など悪影響を受ける恐れはない。しかし、スロットマップ情報を検知するために、キャリアの蓋を開くと、装置内の雰囲気ガス（空気など）がキャリア内に入り込み、キャリア内の半導体基板が雰囲気ガスにさらされてしまう。スロットマップの検知終了後、キャリアの蓋は閉じられ、バッファ棚１へ移送されるが、前記雰囲気ガスはそのままキャリア内に残るから、キャリア内の半導体基板と雰囲気ガスとの接触もそのまま続く。しかも、バッファ棚に搬入されたキャリアは、半導体基板のボート内への搬入処理に供されるまでは、そのままバッファ棚上に置かれるから、キャリア内の半導体基板は長時間にわたって雰囲気ガスと接触することになり、処理装置内のガスによる影響は極めて大きかった。
【００２４】
本発明の目的は、従来の半導体製造装置の有する前記問題を解決し、装置内の雰囲気ガスのキャリア内への入り込みを抑制して、前記雰囲気ガスによるキャリア内の半導体基板への影響を効果的に防止し、処理装置のボートへ半導体基板を移載することができる半導体製造装置を提供することである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の半導体製造装置は、半導体基板が収納されたキャリアを載置するバッファ棚と、当該バッファ棚から移載された前記キャリアを載置する移載棚と、当該移載棚と前記バッファ棚との間で前記キャリアの移動を行うキャリアローダと、前記半導体基板に所定の処理を行う処理装置と、当該処理装置内に前記半導体基板を収納するボートと、当該ボートと前記移載棚の間で前記半導体基板の移動を行う移載機と、前記バッファ棚からキャリアローダを経て移載された前記キャリアの半導体基板検知を前記移載棚において行う検知器を具備する半導体製造装置であって、半導体基板チャージ時、前記移載棚に前記キャリアが順次移されると、前記検知器により前記移載棚で前記キャリアの各スロットマップにおける半導体基板の有無を示すスロットマップ情報の検知が行われ、各キャリアのスロットマップが作成され、前記移載機は、該スロットマップに従い、前記キャリアが製品キャリアであれば該製品キャリアから前記ボートへの前記半導体基板の移載及び前記キャリアが補充ダミーキャリアであれば該補充ダミーキャリアから前記ボートへの補充ダミー基板の移載を行い、半導体基板ディスチャージ時、前記移載機は、前記半導体基板チャージ時の移載順序及び移載方向とは逆になるように作成された基板ディスチャージ時のボート全体の前記スロットマップに従い前記ボートから前記製品キャリア及び前記補充ダミーキャリアへの前記半導体基板の移動動作を連続して行うことを特徴とする半導体製造装置である。
【００２６】
すなわち、本発明の半導体製造装置においては、バッファ棚上のキャリアを、キャリアローダを経て移載棚へ移し、この移載棚上のキャリアから半導体基板をボート内へ搬入する点は、前記従来の場合と共通している。
【００２７】
しかし、前記従来技術では、キャリアからボートへの半導体基板の移載を制御するために、バッファ棚からのキャリアの搬送を開始する以前、すなわち、キャリアをバッファ棚に搬入する際に、キャリアの半導体基板検知を行って、全キャリア内の各スロットにおける半導体基板の有無の状態を示すスロットマップ情報を検知していた。
【００２８】
一方、本発明においては、キャリアのスロットマップ情報の検知を、キャリアをバッファ棚に搬入する際に行うのではなく、各キャリアをバッファ棚からキャリアローダを経て移載棚上に移した後に、移載棚において各キャリアごとに行われる。そのため、キャリアが移載棚ヘ移されて半導体基板の検知が行なわれるまでは、キャリアの蓋が開かれることはなく、バッファ棚に載置されている間も、キャリア内は真空もしくは不活性ガス雰囲気に保たれる。その結果、前記従来の場合にくらべて、半導体基板が前記雰囲気ガスと接触する時間ははるかに短くなって、雰囲気ガスによる半導体基板への影響は著しく低減される。
【００２９】
すなわち、本発明においては、まず、図１（１）に示したように、半導体基板２が収納されているキャリア３を、バッファ棚１からキャリアローダ４上へ移す。次に、図１（２）に示したように、前記キャリア３をキャリアローダ４から移載棚５へ移す。移載棚５に移されたキャリア３について、キャリア（３）の蓋を開き、半導体基板の検知を行って、各スロットにおける半導体基板の有無を示すスロットマップ情報が検知される。
【００３０】
この際、キャリア内に空きスロットが存在し、補充ダミー基板（製品半導体基板が無いスロットが存在した場合に、製品半導体基板の代わりに移載される半導体基板）が必要であることが、スロットマップ情報の検知によって明らかになった場合は、図１（３）に示したように、移載機６を用いて、移載棚５上のキャリア３から半導体基板２を反応装置７のボート８へ移すとともに、補充ダミー基板が搭載されている補充ダミーキャリアを、第２のキャリア３´として、バッファ棚１からキャリアローダ４上へ移す。
【００３１】
次に、図１（４）に示したように、移載棚５上のキャリア３からボート８への半導体基板２の移送を続けながら、前記補充ダミーキャリアである第２のキャリア３´をキャリアローダ４から移載棚５の他の部分へ移す。さらに、図１（５）および図１（６）に示したように、前記第２のキャリア３´からの補充ダミー基板を移載機６によってボート８ヘ移すとともに、ボート８への半導体基板２の移送が終了した前記キャリア３を、キャリアローダ４を経てバッファ棚１に戻す。
【００３２】
このような工程を繰り返すことによって、バッファ棚１の上に置かれたキャリア３内の半導体基板２は、キャリア３から順次ボート８内に移されて、処理装置７によって所定の処理に供される。半導体基板２のボート８への搬送が終ったキャリア３は、順次バッファ棚１に戻される。前記補充ダミーキャリアである第２のキャリア３´も同じである。
【００３３】
前記のように、本発明においては、各キャリア３のスロットマップ情報は、キャリア３がバッファ棚１に移される際ではなく、キャリア３内の半導体基板２をボート８へ移すために、キャリア２を移載棚５に移載し後に、移載棚５において検知される。これによって、キャリア３の蓋を開けてから半導体基板２をボート８内に移載するまでの時間は、前記従来の場合よりもはるかに短かくなり、そのため、装置内の雰囲気ガスによる半導体基板２への影響は著しく減少する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
本発明において、前記スロットマップ情報の検知には、発光ダイオードと光検知器を用いた周知の透過型フォトセンサを、検知器として移載棚５に取り付けて使用する。すなわち、発光ダイオードからの光を移載棚５の上のキャリア３に照射すると、半導体基板が存在するスロットでは照射された光が半導体基板によって遮断され、半導体基板が存在しないスロットでは、光は遮断されることなしに直進する。したがって、直進する光の有無を光検知器によって順次検知することによって、キャリア３の各スロットにおける半導体基板２の有無は容易に検知され、スロットマップ情報は容易に検知される。
【００３５】
半導体基板移載の途中で、製品半導体基板またはテスト半導体基板補充用のダミー基板が不足することが明らかになった場合は、それまでにボートに移載された全半導体基板は、もとのキャリアに自動的に回収される。
【００３６】
本発明における、半導体基板のチャージ時およびディスチャージ時における、半導体基板の移載順序およびキャリアの搬入と搬出の順序を制御するためのデータの作成方法を、図２を用いて説明する。前記図４の場合と同様に、図２（１）は半導体基板チャージ時、図２（２）は、半導体基板ディスチャージ時における移載の順序をそれぞれ示す。また、図２において記されている、例えばＰ１キャリア▲１▼やボート（Ａ）などの用語の意味も、図４の場合と同じである。
【００３７】
図２（１）から明らかなように、本発明においては、半導体基板チャージ時におけるキャリアからボートへの半導体基板の移載は、各製品キャリアごとに分割して行われる。すべての製品キャリアとダミーキャリアからボートへの半導体基板の移載を、連続して行った前記従来の場合とは著しく異っている。
【００３８】
すなわち、前記図４（１）に示した従来の場合は、Ｐ１キャリア▲１▼以降のすべてのキャリアからボートへの半導体基板の移載は、すべて連続して行われる。
【００３９】
しかし、図２（１）に示した本発明では、キャリアからボートへの半導体基板の移載は、Ｐ１キャリア、Ｐ２キャリアおよびＰ３キャリアごとにそれぞれ独立して行われ、各キャリアからボートへの半導体基板の移載に先立って、各キャリアについてのスロットマップの検知が、移載棚においてそれぞれ行われる。
【００４０】
たとえば、移載棚にＰ１キャリアが移されると、まず、Ｐ１キャリアのスロットマップが検知され、さらにＰ１キャリアからボートへの半導体基板の移載が行われた後、補充ダミーキャリアであるＦ１キャリアからボートへの補充ダミー半導体基板の移載が行われる。
【００４１】
次に、Ｐ２キャリアからボートへの半導体基板の搬入が行われる。すなわち、前記Ｐ１キャリアの場合と同様に、キャリアローダから移載棚にＰ２キャリアが移されると、Ｐ２キャリアのスロットマップが検知され、さらにＰ２キャリアからボートへの半導体基板の移載、および補充ダミーキャリアであるＦ１およびＦ２キャリアから、ボートへの半導体基板の移載が行われる。
【００４２】
以下、Ｐ３キャリアについても、スロットマップの検知とボートへの半導体基板および補充ダミー基板の搬入が、Ｐ１およびＰ２キャリアの場合と同様に行われる。
【００４３】
このように、スロットマップの検知が、移載棚上において各製品キャリアごとに行われるため、各キャリアが移載棚５に到達するまでは、キャリアの蓋が開くことはなく、その間、キャリア内は真空若しくは不活性雰囲気に保たれるので、装置内の雰囲気ガスによる半導体基板への悪影響は効果的に抑制される。
【００４４】
製品キャリアおよび製品キャリアが無い場合の補充用の補充ダミーキャリアは、対象とする一つの製品キャリア内の半導体基板移動が完了した時点で、基本的にはもとのバッファ棚へ移される。ただし、次の製品キャリアのスロットマップの検知を行うまでは、補充ダミーキャリアを移載棚に留まらせておくことも、装置パラメータを適宜設定することによって可能である。
【００４５】
最終製品キャリアまで補充ダミーキャリアを使用しない場合は、最終製品キャリアからボートへの半導体基板の移送が完了した時点で、補充ダミーキャリアは移載棚から元のバッファ棚へ戻される。
【００４６】
前記従来の装置では、図４に示したように、半導体基板ディスチャージの際は、半導体基板チャージの際のキャリアの移載順序をそのまま逆にして行っていた。しかし、本発明における半導体基板チャージは、図２（１）に示したように、キャリアからボートへの半導体基板の移載動作が、各製品キャリアごとに終了する形になっているため、単にそのまま逆にしたのでは、無駄な補充ダミーキャリアの移動が発生する。
【００４７】
そのため、図２（２）に示したように、本発明においては、ディスチャージの際は、図２（１）に示した半導体基板チャージの移載順序をそのまま逆にして、各キャリアごとに分割して行うのではなく、図４（２）に示した従来の場合と同様に、ボートから各キャリアへの半導体基板の移動動作を連続して行った。これにより、無駄なキャリア移動制御を防止することができた。
【００４８】
半導体基板ディスチャージ時における各半導体基板の移載順序および移動方向は、半導体基板チャージの場合とは逆になり、前記半導体基板の移載順序が逆になるにともなって、半導体基板の搬入および搬出順序も逆になる。
【００４９】
製品半導体基板が不足した場合、不足した製品半導体基板を補充するのに必要な補充ダミー基板の枚数は、製品キャリアのスロットマップ情報が得られるまではわからない。そのため、前記半導体基板移動を行なう際に、製品キャリアのスロットマップ情報が得られた時点で、補充ダミー基板の不足が判明する場合がある。この場合は、スロットマップ情報を取得した製品キャリアからボートへの半導体基板の移動を行わずに、それまでにこの製品キャリアからボートに搬入された全半導体基板を、無条件で元の製品キャリアに回収（ディスチャージ）する。
【００５０】
処理装置における処理によって、半導体基板上に形成された膜の膜厚などを測定するためのテスト半導体基板を移載する場合も、前記と同じ移載方法を用いる。テスト半導体基板を移載する際においても、製品半導体基板と同様に補充ダミー基板によって置き換える場合が存在するが、この場合の半導体基板移動制御は、製品半導体基板のときと同じである。
【００５１】
前記テスト半導体基板もしくは均熱長確保用ダミー基板（ボートの上下の両端部にあらかじめ移載しておくダミー基板）を移載する場合も、前記と同様の移載方法によって行なうことができる。ただし、この場合のダミー基板は、ボートへの移載に繰り返し使用される場合があるため、一旦スロットマップ情報を検知したキャリア内の半導体基板の移載を行う場合は、キャリアを移載棚に移した際にはスロットマップの読み取りは行わずに、従来技術の場合と同様に、あらかじめ取得済のスロットマップ情報を利用してチャージデータを検知する。
【００５２】
【発明の効果】
前記説明から明らかなように、本発明によれば、キャリアのスロットマップ検知が、キャリアをバッファ棚からキャリアローダを経て移載棚に移した後、移載棚において行なわれる。そのため、キャリアをバッファ棚に移す際に、スロットマップの検知を行っていた従来の場合よりも、半導体基板が装置内の雰囲気ガスにさらされる時間がはるかに短くなり、自然酸化膜の発生など、好ましくない影響を極めて効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるキャリアおよび半導体基板の移載を示す図。
【図２】本発明における半導体基板の移載順序を説明するための図。
【図３】従来の装置におけるキャリアおよび半導体基板の移載を示す図。
【図４】従来の装置における半導体基板の移載順序を説明するための図。
【図５】従来の装置における半導体基板の移載を説明するための図。
【符号の説明】
１…バッファ棚、２…半導体基板、３…キャリア、３´…第２のキャリア、４…キャリアローダ、５…移載棚、６…移載機、７…処理装置、８…ボート、９…キャリア載置台、１０…矢印。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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