(57)【要約】      （修正有）【課題】基板処理装置に於いて、ウェーハの装填、ボートの装入、又、ボートの引出し、ウェーハの払出しに要する時間を短縮し、スループットを向上する。又、個々のウェーハについてボート上での搬送待ち時間の相違を少なくし、ウェーハに水分、或は不純物が付着することを抑制する。【解決手段】縦型処理炉１８と、基板１０を水平姿勢で複数枚保持し、前記縦型処理炉に収納可能なボート２３と、該ボートを前記縦型処理炉に装脱可能に昇降させるボートエレベータ２１と、前記ボートに対して基板の装填、払出しを行う基板移載機２２と、前記ボートエレベータと前記基板移載機の作動を制御する制御装置２６とを具備し、該制御装置は前記基板移載機について前記ボートに対する装填と払出しの制御と、基板の搬送の制御とを行い、又前記ボートについて昇降制御を行い、前記基板移載機の搬送作動と前記ボートの昇降作動を並行して行わせる。【選択図】図１
2009088349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型処理炉と、基板を水平姿勢で複数枚保持し、前記縦型処理炉に収納可能なボートと、該ボートを前記縦型処理炉に装脱可能に昇降させるボートエレベータと、前記ボートに対して基板の装填、払出しを行う基板移載機と、前記ボートエレベータと前記基板移載機の作動を制御する制御装置とを具備し、該制御装置は前記基板移載機について前記ボートに対する装填と払出しの制御と、基板の搬送の制御とを行い、又前記ボートについて昇降制御を行い、前記基板移載機の搬送作動と前記ボートの昇降作動を並行して行わせることを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ等の基板に、酸化処理、拡散処理、薄膜の生成等の処理を行う基板処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の処理工程の１つとして、シリコンウェーハ等の基板に酸化処理、拡散処理、薄膜の生成等の処理を行う基板処理工程があり、該基板処理工程を実行する装置として基板処理装置があり、又縦型処理炉を具備し、所定枚数の基板を一度に処理する縦型基板処理装置がある。
【０００３】
縦型基板処理装置に於ける基板処理は、図６に示される様に、基板処理装置内に基板（ウェーハ）が投入される。ウェーハの基板処理装置への投入は、ウェーハが基板搬送容器に収納された状態で、基板搬送容器毎に行われる。
【０００４】
基板移載機により１バッチ分のウェーハ（例えば５０枚〜１２５枚）が基板保持具（ボート）に装填される。該ボートは所定のピッチでウェーハを水平姿勢で保持する。昇降装置によりボートが上昇され、処理炉に装入される。処理炉が気密に閉塞され、処理炉内が処理圧に維持され、処理炉内で基板を所定温度に加熱維持し、処理ガスを導入してウェーハに所定の処理を行う。
【０００５】
処理が完了すると、ボートが降下され、処理炉から引出されると共に処理炉が炉口ゲートによって閉塞され、処理済となったウェーハがボートから基板移載機により払出され、基板搬送容器に装填される。更に処理済のウェーハを収納した基板搬送容器が搬出される。
【０００６】
処理済のウェーハが全て払出され、基板処理を続行する場合は、前記基板移載機により未処理ウェーハがボートに装填され、炉口ゲートが開放され、ボートが処理炉に装入され、基板処理が繰返し実行される。
【０００７】
従来の基板処理装置に於いては、予め指定された枚数全てのウェーハがボートに装填された後に、ボートを上昇させ、処理炉に装入しており、又基板処理後ボートを払出す場合も、ボートが完全に処理炉から引出され、炉口ゲートが処理炉を閉塞したことが確認され、ウェーハの払出しが行われていた。
【０００８】
従って従来では、ウェーハの装填、ボートの装入、ボートの引出し、ウェーハの払出しの各工程がシリーズに実行されており、時間が掛っていた。又、処理後最初に払出されるウェーハとその後払出されるウェーハとでは、順位が遅くなる程ボートに保持される時間が長くなり、処理済のウェーハに水分、或は不純物が付着する虞れがあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は斯かる実情に鑑み、ウェーハの装填、ボートの装入、又、ボートの引出し、ウェーハの払出しに要する時間を短縮し、スループットを向上する。又、個々のウェーハについてボート上での搬送待ち時間の相違を少なくし、ウェーハに水分、或は不純物が付着することを抑制するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、縦型処理炉と、基板を水平姿勢で複数枚保持し、前記縦型処理炉に収納可能なボートと、該ボートを前記縦型処理炉に装脱可能に昇降させるボートエレベータと、前記ボートに対して基板の装填、払出しを行う基板移載機と、前記ボートエレベータと前記基板移載機の作動を制御する制御装置とを具備し、該制御装置は前記基板移載機について前記ボートに対する装填と払出しの制御と、基板の搬送の制御とを行い、又前記ボートについて昇降制御を行い、前記基板移載機の搬送作動と前記ボートの昇降作動を並行して行わせる基板処理装置に係るものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、縦型処理炉と、基板を水平姿勢で複数枚保持し、前記縦型処理炉に収納可能なボートと、該ボートを前記縦型処理炉に装脱可能に昇降させるボートエレベータと、前記ボートに対して基板の装填、払出しを行う基板移載機と、前記ボートエレベータと前記基板移載機の作動を制御する制御装置とを具備し、該制御装置は前記基板移載機について前記ボートに対する装填と払出しの制御と、基板の搬送の制御とを行い、又前記ボートについて昇降制御を行い、前記基板移載機の搬送作動と前記ボートの昇降作動を並行して行わせるので、ボートに対して全ての基板を装填する時間が短縮し、スループットが向上する。又、ボート上でのウェーハ個々の待ち時間の相違が少なくなり、ウェーハに水分、或は不純物が付着することを抑制できるという優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１３】
先ず、図１に於いて本発明が実施される基板処理装置について概略を説明する。
【００１４】
図１中、１は基板処理装置、２は筐体を示している。前記基板処理装置１へのウェーハ１０の搬入搬出は、ウェーハ１０が基板搬送容器に収納された状態で行われる。基板搬送容器として、例えばポッド３が用いられ、該ポッド３にはウェーハ１０が所定枚数、例えば２５枚が収納される。前記ポッド３は、開閉可能な蓋を具備する密閉容器であり、該ポッド３へのウェーハ１０の装填、払出しは、前記蓋を開いて実行される。
【００１５】
前記基板処理装置１の前面には基板授受装置４が設けられ、前記ポッド３は外部搬送装置（図示せず）により前記基板授受装置４に対して搬入搬出が行われる。
【００１６】
前記筐体２の前記基板授受装置４に対峙する部分にはポッド搬入出口５が設けられ、該ポッド搬入出口５を開閉するフロントシャッタ６が設けられており、前記ポッド３は前記フロントシャッタ６を通して前記筐体２内部に搬入搬出される様になっている。
【００１７】
前記筐体２内の前部にはポッド搬送装置７が設けられ、該ポッド搬送装置７は前記ポッド３を保持可能なポッド移載アーム８を具備している。又、該ポッド移載アーム８は昇降、横行（紙面に対して垂直な方向）、進退（紙面の左右方向）可能であり、昇降、横行、進退の協働により前記ポッド３を任意な位置に搬送可能となっている。
【００１８】
前記ポッド搬送装置７に対向し、前記筐体２内の上部にはポッド格納部９が設けられている。該ポッド格納部９は間欠回転可能な複数のポッド収納棚１１を有し、各ポッド収納棚１１毎に複数の前記ポッド３を格納可能となっている。
【００１９】
前記筐体２内の後部下方には、サブ筐体１２が設けられ、該サブ筐体１２は移載室１３を画成する。
【００２０】
前記サブ筐体１２の前壁１４には上下２段にポッドオープナ１５，１５が設けられる。該ポッドオープナ１５はそれぞれ載置台１６、蓋着脱機構１７を具備し、前記載置台１６上に前記ポッド３が載置され、前記前壁１４に密着され、前記蓋着脱機構１７によって蓋が開閉される様になっている。前記ポッド３の蓋が開放された状態ではポッド３の内部と前記移載室１３が連通状態となる。
【００２１】
前記筐体２内の後部、前記サブ筐体１２の上側には処理炉１８が立設される。該処理炉１８は処理室を気密に画成する反応管、該反応管の周囲に設けられたヒータを具備し、又、前記反応管にはガス供給ライン、排気ラインが連通されており、処理室を加熱すると共に所定の処理圧に維持して、処理ガスの給排を行う様になっている。
【００２２】
前記処理室は下端に前記移載室１３に連通する炉口部を有し、該炉口部は炉口シャッタ１９によって開閉される。
【００２３】
前記移載室１３には前記処理炉１８の下方に、ボートエレベータ２１が設けられ、該ボートエレベータ２１は前記炉口部を気密に閉塞可能なシールキャップ２０を有し、該シールキャップ２０にボート２３が載置可能であり、前記ボートエレベータ２１は前記シールキャップ２０を昇降させることで、前記ボート２３を前記処理室に装脱可能となっている。又、前記ボート２３を前記処理室に装入した状態では、前記シールキャップ２０が前記炉口部を気密に閉塞する。
【００２４】
前記移載室１３には前記ポッドオープナ１５と前記ボートエレベータ２１との間に基板移載機２２が設けられ、該基板移載機２２はウェーハ１０を保持する複数の基板保持プレート（ツイーザ）２４を具備している。該ツイーザ２４は、例えば上下に等間隔で５枚配置され、上下の間隔（ピッチ）は前記ポッド３のウェーハ収納ピッチ、後述するボート２３のウェーハ保持ピッチと同一となっている。
【００２５】
前記基板移載機２２は、前記ツイーザ２４を水平方向に進退可能であり、又昇降可能、垂直軸心中心に回転可能とする構成を具備し、進退、回転、昇降の協動によって前記ツイーザ２４にウェーハ１０を保持し、所望の位置に移載可能となっている。
【００２６】
前記基板処理装置１は制御装置２６を具備しており、該制御装置２６は、例えば前記基板処理装置１の前面に配置される。
【００２７】
図２は、前記制御装置２６の概略を示している。
【００２８】
３０はＣＰＵで代表される制御演算部、３１は表示部、３２は半導体メモリ、ＨＤＤ等の記憶部、３３は圧力制御部、３４は流量制御部、３５は加熱制御部、３６は機構制御部３６を示している。
【００２９】
前記圧力制御部３３によって、前記処理炉１８の処理室の圧力が制御され、前記流量制御部３４によって前記処理室に供給する処理ガス、パージガスのガスの流量、或は前記移載室１３に供給するパージガスの流量が制御され、前記加熱制御部３５によって処理室の温度が所定温度となる様に前記処理炉１８の加熱状態が制御される。前記表示部３１には、基板の処理条件、進行状態等が表示される。又、前記表示部３１をタッチパネルとすることで、入力装置も兼ねさせることができる。
【００３０】
又、前記機構制御部３６は、前記ポッド搬送装置７、前記ポッドオープナ１５、前記ボートエレベータ２１、前記基板移載機２２等の機構部の駆動を制御する。尚、図では省略しているが、前記フロントシャッタ６、前記ポッド格納部９も同様に制御される。
【００３１】
前記記憶部３２には、基板を処理する為のデータ（レシピ）、圧力、ガス流量、温度を制御する為の制御プログラム、機構部を制御する為のシーケンスプログラムが格納されている。尚、該シーケンスプログラムは、後述する様に、基板の装填、払出しについて複数の作動パターンが設定され、又選択可能となっており、選択された作動パターンに従って基板の装填、払出しを行う様になっている。
【００３２】
次に、上記した基板処理装置の作動について図３〜図５を参照して説明する。
【００３３】
先ず、作動パターンを選択する。
【００３４】
作動パターンとしては、例えば、第１作動パターン、第２作動パターンがあり、第１作動パターンは、基板処理で熱履歴が処理に影響する場合に選択され、基板処理内容としては、ゲート絶縁膜等クリティカルな工程での処理が挙げられる。
【００３５】
熱履歴が影響しない場合には第２作動パターン（動作時間短縮パターン）が選択される。第２作動パターンは、熱履歴が基板処理に影響しない場合であり、処理としては、プラズマを用いた低温成膜、メタル、Ｃｕ等の低温アニール処理が挙げられる。
【００３６】
図４は、作動パターンを選択する場合の、前記表示部３１の画面表示例を示している。
【００３７】
図４（Ａ）は、主操作画面３１ａを示し、該主操作画面３１ａ中、搬送機能ボタン３８をタッチすることで、図４（Ｂ）で示す、作動パターン設定画面３１ｂが表示される。該作動パターン設定画面３１ｂ中には、「ローディング同時動作」の作業の案内表示がされ、選択した画面が作動パターン設定画面であることが示される。
【００３８】
前記作動パターン設定画面３１ｂ中の無しボタン３９をタッチすることで、第１作動パターンが選択される。第１作動パターンが選択された場合の作動は、上記した図６のタイミングチャートで示されるパターンであり、作動工程が完了毎に次の作動が開始される。
【００３９】
次に、前記作動パターン設定画面３１ｂ中の有りボタン４０をタッチすることで、第２作動パターンが選択される。
【００４０】
以下、第２作動パターンについて説明する。
【００４１】
外部搬送装置（図示せず）によりポッド３が前記基板授受装置４に搬入されると、前記フロントシャッタ６により前記ポッド搬入出口５が開放される。前記ポッド搬送装置７によってポッド３が前記基板授受装置４から前記ポッド格納部９の空きポッド収納棚１１に搬送される。
【００４２】
前記フロントシャッタ６が閉じられ、前記ポッド搬送装置７により前記ポッド格納部９から前記ポッドオープナ１５にポッド３が搬送される。或は、前記載置台１６に空きがある場合は、前記基板授受装置４から直接ポッドオープナ１５に搬送される。
【００４３】
前記蓋着脱機構１７によって前記ポッド３の蓋が開放される。尚、前記ボート２３は前記ボートエレベータ２１によって前記移載室１３に引出され、待機状態となっている。
【００４４】
前記基板移載機２２の前記ツイーザ２４が前記ポッド３に挿入され、ウェーハ１０がピックアップされて前記ボート２３に移載される（ＳＴＥＰ：０１）。前記基板移載機２２により、一度に移載されるウェーハ１０の枚数は、端数処理が実行される場合を除き、前記ツイーザ２４の枚数（例えば５枚）である。
【００４５】
移載は前記ボート２３の上側から順次装填される（ＳＴＥＰ：０２）。
【００４６】
前記基板移載機２２は、次の移載動作を実行する為に、前記ポッド３に戻る。前記基板移載機２２の戻り動作と平行して、前記ボート２３が上昇される（ＳＴＥＰ：０３）。上昇量は、前記ウェーハ１０が装填された分の高さ、例えばウェーハ１０を５枚分装填した高さである。従って、前記ボート２３でのウェーハ１０のピッチが１０ｍｍであると、上昇量は４０ｍｍとなる。
【００４７】
ウェーハ１０の前記ボート２３への移載と、該ボート２３の上昇は、予定されたウェーハ１０が全て前記ボート２３に移載される迄、繰返し実行される（ＳＴＥＰ：０４〜ＳＴＥＰ：０８）。ウェーハ１０の移載動作中に前記ボート２３の前記処理炉１８への装入工程が並行して実行されることになり、ウェーハ１０の移載が完了した時は、前記ボート２３の装入も完了した状態となっている（ＳＴＥＰ：０９）。
【００４８】
前記ボート２３が前記処理炉１８に完全に装入され、前記ボート２３で前記処理炉１８の炉口部が気密に閉塞され、ウェーハ１０が加熱され、温度、圧力、処理ガス導入量の制御が実行され、ウェーハ１０に所要の処理がなされる。
【００４９】
ウェーハ１０の処理が完了すると、ウェーハ１０の払出し作動が開始される。
【００５０】
前記ボートエレベータ２１により前記ボート２３が、前記基板移載機２２による１回分の払出し量だけ降下され、前記ボート２３の下部に装填されているウェーハ１０が払出される。１回分の払出し量としては、５枚のウェーハ１０が払出されるので、最初に５枚のウェーハ１０を払出し得る位置迄降下される。（ＳＴＥＰ：１０）。
【００５１】
前記基板移載機２２によりウェーハ１０が前記ポッドオープナ１５のポッド３に搬送される。前記基板移載機２２によりウェーハ１０が搬送されると並行して前記ボート２３が次の払出し分、即ちボートに保持されるウェーハ１０の４ピッチ分、上記した例では４０ｍｍだけ降下される（ＳＴＥＰ：１１）。
【００５２】
ＳＴＥＰ：１０とＳＴＥＰ：１１の動作が繰返し実行され、前記ボート２３に装填されたウェーハ１０が全て払出される。
【００５３】
ウェーハ１０の払出し工程に於いても、前記基板移載機２２のウェーハ搬送と並行して前記ボート２３が降下されるので、該ボート２３の降下動作時間が節約される。
【００５４】
前記ポッドオープナ１５のポッド３が処理済ウェーハで一杯になると、前記ポッド搬送装置７により、前記ポッドオープナ１５から前記基板授受装置４に搬送され、更に外部搬送装置（図示せず）により搬出される。
【００５５】
第２作動パターンでは、ボートへのウェーハの装填作業、払出し作業と、ボートの処理炉への装入、引出し作業を並行して行うことで、ウェーハの総搬送時間が短縮され、又ウェーハの払出し作業に於いては、ボートの引出された分だけその都度ウェーハが払出しされるので処理後のウェーハへの水分の付着、不純物の付着が回避される。
【００５６】
尚、上記実施の形態では、５枚を一括搬送する基板移載機を示したが、５枚以上、例えば１０枚、２０枚を一括する搬送基板移載機でも実施可能である。この様に、一括して搬送する数が多いと、１回のボート２３の昇降量を大きくできる。
【００５７】
又、上記実施の形態では、基板移載機がボートにウェーハを１回装填する度に、ボートを装填分だけ上昇させていたが、基板移載機が複数回の装填を行い、その後複数回の装填分だけボートを上昇させてもよい。又、ウェーハの装填枚数が、１枚、４枚以下の場合、装填枚数に見合った分だけ、ボートを上昇させる様にしてもよい。
【００５８】
ボートへの一括装填、或は端数を装填する場合でも、装填枚数に見合った分だけ上昇されることで、ボート上昇とウェーハ移載を効率的に行うことができる。尚、払出しについても同様である。
【００５９】
更に、ボート中心部に製品基板を装填し、ボートの上下端部にダミーウェーハを載置する場合、ボート上部にダミーウェーハを装填してからボートを上昇し、製品基板をボート中心部に装填してからボートを上昇し、ボート下部にダミーウェーハを装填してからボートを上昇するという様に、ウェーハの種別毎にボートを上昇させることもできる。
【００６０】
又、上記した様に、第２作動パターンを選択する場合は、ウェーハの処理前の熱履歴に依存しない（依存が極力小さい）膜種又は処理（アニール処理、拡散処理）が望ましい。
【００６１】
この様な場合、ボート２３を処理炉内に装填とボート２３ヘのウェーハの装填を効率的に実施できる上に、基板の品質を損なうことなく、スループットを向上させることができる。
【００６２】
又、ボートを装入する際に、室温（常温）である処理炉について効率がよくなる。つまり、ボートの炉内への装入、ボートヘのウェーハの装填、炉の昇温を同時に実施することができる。
【００６３】
基板処理は低温プロセスが望ましい。基板処理後ボート２３を炉内から引出すと同時に基板移載機２２によりボート２３からウェーハの払出しを逐次行うことができるので、スループットを向上させることができる。尚、低温であれば処理は何でもよく、要するにボートの装入、引出し時に、ウェーハの温度が、基板移載機２２のツイーザ２４の耐熱温度以下であればよい。
【００６４】
上記温度以外では、基本的にはウェーハ装填とボート装入を同時に実施したのと同様に、ウェーハ払出しとボートの引出しを同時に実施することができる。
【００６５】
（付記）
又、本発明は以下の実施の態様を含む。
【００６６】
（付記１）縦型処理炉と、基板を水平姿勢で複数枚保持し、前記縦型処理炉に収納可能なボートと、該ボートを前記縦型処理炉に装脱可能に昇降させるボートエレベータと、前記ボートに対して基板の装填、払出しを行う基板移載機と、前記ボートエレベータと前記基板移載機の作動を制御する制御装置とを具備し、該制御装置は前記基板移載機について前記ボートに対する装填と払出しの制御と、基板の搬送の制御とを行い、又前記ボートについて昇降制御を行い、前記基板移載機の搬送作動と前記ボートの昇降作動を並行して行わせることを特徴とする基板処理装置。
【００６７】
（付記２）基板の払出し作動時には、前記基板移載機の搬送作動と並行して払出し枚数に対応させ前記ボートを降下させる付記１の基板処理装置。
【００６８】
（付記３）前記制御装置は複数の作動モードで基板の装填、払出し作動を制御可能であり、選択された作動モードで基板処理を実行する付記１の基板処理装置。
【００６９】
（付記４）前記作動モードの１つは、前記基板移載機の搬送作動と並行して装填枚数に対応させ前記ボートを上昇させ、或は前記基板移載機の搬送作動と並行して払出し枚数に対応させ前記ボートを降下させる作動モードである付記３の基板処理装置。
【００７０】
（付記５）前記作動モードの１つは、処理開始時には最下位置に降下した前記ボートに対して全てのウェーハが装填された後前記ボートを前記縦型処理炉に装入し、処理後は最下位置迄前記ボートを降下させ、該ボートの全ての処理済ウェーハを払出す作動モードである付記３の基板処理装置。
【００７１】
（付記６）縦型処理炉と、基板を水平姿勢で複数枚保持し、前記縦型処理炉に収納可能なボートと、該ボートを前記縦型処理炉に装脱可能に昇降させるボートエレベータと、前記ボートに対して基板の装填、払出しを行う基板移載機とを具備する基板処理装置に於ける基板処理方法であって、前記基板移載機について前記ボートに対する装填を行うステップと、基板の搬送を行うステップと、装填枚数に見合った量だけ前記ボートを上昇させるステップとを有し、搬送を行うステップと前記ボートを上昇させるステップとを並行して行うことを特徴とする基板処理方法。
【００７２】
（付記７）前記ボートに対する払出しを行うステップと、基板の搬送を行うステップと、払出し枚数に見合った量だけ前記ボートを降下させるステップとを更に有し、搬送を行うステップと前記ボートを降下させるステップとを並行して行う付記６の基板処理方法。
【００７３】
（付記８）前記ボートに対する基板の装填、払出し、前記ボートの昇降について複数の作動モードで実行可能であり、基板の処理態様に対応して作動モードを選択する付記６の基板処理方法。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の概略を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態に於ける制御ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に於ける作動を示す作動系統図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）は本発明の実施の形態に於ける表示部の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に於ける作動のタイミングチャートである。
【図６】従来の基板処理装置に於ける作動のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１              基板処理装置
３              ポッド
４              基板授受装置
７              ポッド搬送装置
１０            ウェーハ
１３            移載室
１５            ポッドオープナ
１８            処理炉
２１            ボートエレベータ
２２            基板移載機
２３            ボート
２４            ツイーザ
２６            制御装置
３０            制御演算部
３１            表示部
３２            記憶部
【図１】
2009088349.tif 000003
【図２】
2009088349.tif 000004
【図３】
2009088349.tif 000005
【図４】
2009088349.tif 000006
【図５】
2009088349.tif 000007
【図６】
2009088349.tif 000008