(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリーンルームに設置される半導体製造装置であって、筐体の内部室にクリーンエアを吹き出すクリーンユニットと、前記筐体の内部室に吹き出されたクリーンエアの少なくとも一部を前記クリーンユニットに戻す循環ダクトと、前記クリーンルームの雰囲気を前記クリーンユニットに導入する導入経路と、前記筐体のメンテナンス用出入口に開閉可能に取り付けられたメンテナンス用ドアとを備えている半導体製造装置において、
前記メンテナンス用ドアが開放された時には前記導入経路からクリーンルームの雰囲気を前記クリーンユニットへ導入するとともに、前記循環ダクトを閉じることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記メンテナンス用ドアの閉鎖時には、不活性ガスが前記筐体の内部室に供給され、前記循環ダクトが開かれることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【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、特に、パーティクルによる汚染防止技術に係り、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 ）を施す熱処理装置（furnace ）に利用して有効なものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣの製造方法においてウエハに絶縁膜や金属膜等の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、熱処理装置が広く使用されている。従来のこの種の熱処理装置においては、ウエハの表面を汚染しＩＣの製造方法の歩留りに悪影響を及ぼすパーティクル（塵埃）を抑えるために、筐体の内部室にクリーンエアを吹き出すクリーンユニットが設置されており、クリーンユニットから筐体の内部室に吹き出されたクリーンエアは、例えば、ダウンブローに流れるように設定されている。一般に、クリーンユニットの吸込口は筐体の上面に配置されており、熱処理装置が設置されたクリーンルームの天井の直下の雰囲気を取り込むようになっている。
【０００３】
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、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オープンカセットと、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ＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）とがある。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。したがって、昨今はウエハに作り込まれる集積回路の微細化が進むにつれ、ポッドが使用される場合が増加して来ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポッドの使用に伴ってクリーンルームのクリーン度が緩和された場合には、熱処理装置のメンテナンス用ドアが開放された際に、クリーン度の低下したクリーンルームの雰囲気が熱処理装置の筐体の内部室に流入することにより、クリーン度を高く維持した筐体の内部室のクリーン度が低下するため、パーティクルのウエハへの付着が発生してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、メンテナンス用ドアの開放時に筐体の外部の雰囲気がメンテナンス用出入口から筐体の内部室に流入するのを防止することができる半導体製造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】
本発明に係る半導体製造装置は、クリーンルームに設置される半導体製造装置であって、筐体の内部室にクリーンエアを吹き出すクリーンユニットと、前記筐体の内部室に吹き出されたクリーンエアの少なくとも一部を前記クリーンユニットに戻す循環ダクトと、前記クリーンルームの雰囲気を前記クリーンユニットに導入するインテークダクトと、前記筐体のメンテナンス用出入口に開閉可能に取り付けられたメンテナンス用ドアとを備えている半導体製造装置において、
前記メンテナンス用ドアが開放された時には、前記インテークダクトから雰囲気を前記クリーンユニットへ導入するとともに、前記循環ダクトを閉じることを特徴とする。
【０００７】
前記した手段によれば、メンテナンス用ドアが開放された時には筐体の内部室が正圧に維持することができるため、筐体の外部の雰囲気がメンテナンス用出入口から筐体の内部室に流入するのを防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【０００９】
本実施の形態において、本発明に係る半導体製造装置は、図１〜図４に示されているように、熱処理装置として構成されており、熱処理装置１０はＩＣの製造工場のクリーンルーム（設置空間だけが図示されている。）１に設置される。熱処理装置１０は気密室構造に構築された筐体１１を備えており、筐体１１のベース１２はクリーンルーム１のグレーチング２の上に設置されている。この熱処理装置１０においては、ウエハ３を収容して搬送するためのキャリアとしては、クリーンルーム１のクリーン度を緩和可能なポッド４が使用されている。
【００１０】
図１および図４に示されているように、筐体１１の正面の下部にはポッド４を筐体１１内に搬入搬出するためのポッド搬入搬出ポート（以下、ポッドポートという。）１３が構築されており、ポッドポート１３に対応する筐体１１の正面壁にはフロントシャッタ（図示せず）によって開閉されるポッド搬入搬出口１４が開設されている。ポッドポート１３に対してはポッド４が工程内搬送装置（図示せず）によって搬入搬出されるようになっている。筐体１１の内部の正面壁のポッドポート１３の上方には複数個のポッド４を保管するバッファ棚１５が、左右方向に一杯に水平に敷設されている。
【００１１】
筐体１１内の最前部にはポッド移載装置設置室１６が設定されており、この設置室１６にはスカラ形ロボット（selective compliance assembly robot arm 。ＳＣＡＲＡ）によって構成されたポッド移載装置１７が設置されている。ポッド移載装置１７はポッドポート１３、バッファ棚１５、後記する回転棚１９およびウエハローディングポート２５間でポッド４を搬送するように構成されている。筐体１１の内部空間におけるポッド移載装置設置室１６の後方の上部には回転棚設置室１８が設定されており、この設置室１８には回転棚１９が設置されている。回転棚１９は複数個のポッド４を保管するように構成されている。すなわち、回転棚１９は棚板２０が複数段、モータ等の間欠回転駆動装置（図示せず）によって一方向にピッチ送り回転される回転軸２１に上下方向に配されて水平に固定されており、棚板２０に保管されたポッド４が正面の位置に回転軸２１のピッチ送り回転によって順次送られるようになっている。
【００１２】
筐体１１の内部空間におけるポッド移載装置設置室１６の後方の下部には、ポッド移載装置設置室１６の後方空間を上下および前後に仕切る水平壁部２３と垂直壁部２４とからなる隔壁２２が構築されており、隔壁２２の水平壁部２３の上には回転棚１９が設置されている。隔壁２２の垂直壁部２４における筐体１１の回転棚１９の下側には、ウエハ３をローディングおよびアンローディングするためのポート（以下、ウエハポートという。）２５が一対、垂直方向上下で対向するようにそれぞれ設定されている。垂直壁部２４の上下のウエハポート２５、２５に対応する位置にはウエハ３を出し入れするためのウエハ搬入搬出口２６、２６がそれぞれ開設されており、両ウエハ搬入搬出口２６、２６にはポッド４のキャップを着脱してポッド４を開閉する一対のポッドオープナ２７、２７がそれぞれ設置されている。
【００１３】
図１および図４に示されているように、隔壁２２の後方の空間にはボート３２がプロセスチューブ３５への搬入搬出に対して待機する待機室２８が設定されており、待機室２８の前側の空間にはウエハ移載装置２９が設置されている。ウエハ移載装置２９はウエハポート２５とボート３２との間でウエハ３を搬送してポッド４およびボート３２に受け渡すように構成されている。待機室２８の後側の空間にはボートエレベータ３０が垂直に設置されており、ボートエレベータ３０はボート３２を支持したシールキャップ３１を垂直方向に昇降させるように構成されている。すなわち、シールキャップ３１はマニホールド３６を介してプロセスチューブ３５をシール可能な円盤形状に形成されており、シールキャップ３１の上にはボート３２が垂直に立脚されている。ボート３２は被処理基板としてのウエハ３を多数枚、中心を揃えて水平に配置した状態で保持するように構成されており、シールキャップ３１のボートエレベータ３０による昇降によってプロセスチューブ３５の処理室３４に対して搬入搬出されるようになっている。
【００１４】
図１および図３に示されているように、筐体１１の後端部における上部にはプロセスチューブ設置室３３が設定されており、プロセスチューブ設置室３３には処理室３４を形成するプロセスチューブ３５がマニホールド３６を介して垂直に立脚され待機室２８の上に設置されている。マニホールド３６には処理室３４に原料ガスやパージガス等を導入するためのガス導入管３７と、処理室３４を真空排気するための排気管３８が接続されている。プロセスチューブ３５の外側にはヒータユニット３９が同心円に配されて筐体１１に支持されており、ヒータユニット３９は処理室３４を全体にわたって均一または所定の温度分布を維持するように加熱するように構成されている。
【００１５】
図２および図４に示されているように、回転棚設置室１８の回転棚１９の後方の片隅にはクリーンユニット４０が設置されている。クリーンユニット４０はパーティクルを捕集するフィルタ４１とファン４２とダクト部４３とを備えており、フィルタ４１が回転棚設置室１８に露出するとともに、ファン４２およびダクト部４３の下流側になるように構成されている。ダクト部４３の吸込口は筐体１１の上面において開口されている。図１、図３および図４に示されているように、ポッド移載装置設置室１６の下部にはフロント排気ファン４４が一対、左右に並べられて設置されている。図１および図３に示されているように、筐体１１のベース１２におけるポッド移載装置設置室１６に接する領域には、多数個の吹出口４５がグレーチング２の下方空間に連通するように開設されている。したがって、クリーンユニット４０から回転棚設置室１８に吹き出されたクリーンエア４６は、ポッド移載装置設置室１６を下方に流れて吹出口４５群からグレーチング２の下方空間へ排気されるようになっている。
【００１６】
図１、図３および図５に示されているように、待機室２８の背面壁にはメンテナンス用出入口４７が大きく開設されており、メンテナンス用出入口４７にはメンテナンス用ドア４８が適宜に開閉し得るように設置されている。
【００１７】
図３および図４に示されているように、待機室２８の左側の側面にはサイドクリーンユニット５０が垂直に配置されて、略全面をカバーするように設備されている。サイドクリーンユニット５０はパーティクルを捕集するフィルタ５１と複数のファン５２とダクト部５３とを備えており、フィルタ５１が待機室２８に露出するとともに、ファン５２群およびダクト部５３の下流側になるように構成されている。ダクト部５３は一方において、図２および図４に示された導入経路としてのインテークダクト５４に接続されており、インテークダクト５４は筐体１１の上面においてクリーンルーム１に開口されている。インテークダクト５４はダンパ（図示せず）によって適宜に開閉されるように構成されている。ダクト部５３は他方において、循環ダクト５５に接続されており、図１および図４に示されているように、循環ダクト５５の吸込口５６は待機室２８の下部において開口されている。循環ダクト５５の吸込口５６には循環ファン５７が設置されているとともに、循環ファン５７の上流側にはダンパ５８が設置されている。
【００１８】
図３に示されているように、待機室２８の後部のサイドクリーンユニット５０側の隅には冷却用窒素ガス６２を噴出する噴出ノズル６０が複数本、一列に並べられて垂直に立脚されている。また、図示しないが、サイドクリーンユニット５０の背面側には窒素ガス６２を供給する供給ポートが開設されている。図３、図４および図５に示されているように、待機室２８の後側の右隅にはリア排気ファン６１が垂直に設置されている。
【００１９】
次に、前記構成に係る熱処理装置の作用を説明する。
【００２０】
図１に示されているように、ポッドポート１３に供給されたポッド４はポッド搬入搬出口１４からポッド移載装置設置室１６へポッド移載装置１７によって搬入される。図１および図２に示されているように、搬入されたポッド４は回転棚１９の指定された位置にポッド移載装置１７によって適宜に搬送されて一時的に保管される。回転棚１９に保管されたポッド４はポッド移載装置１９によって適宜にピックアップされて、上下のうちの指定されたウエハポート２５に搬送され、図１および図３に示されているように、載置台に移載される。
【００２１】
ウエハポート２５の載置台に移載されたポッド４はポッドオープナ２７によってキャップを外されて開放される。この一方のウエハポート２５におけるポッドオープナ２７による開放作業の間に、他方のウエハポート２５には別のポッド４がポッド移載装置１７によって回転棚１９からピックアップされて移載される。したがって、ポッド移載装置１７は上下のウエハポート２５と回転棚１９との間、並びに、回転棚１９とポッドポート１３との間をきわめて効率よく移動して稼働することになる。
【００２２】
ウエハポート２５においてポッド４が開放されると、ポッド４に収納された複数枚のウエハ３はウエハ移載装置２９によってボート３２に移載されて装填（チャージング）される。この際、ボート３２がバッチ処理するウエハ３の枚数（例えば、百枚〜百五十枚）は一台のポッド４に収納されたウエハ３の枚数（例えば、二十五枚）よりも何倍も多いため、複数台のポッド４が上下のウエハポート２５、２５にポッド移載装置１７によって交互に繰り返し供給されることになる。
【００２３】
予め指定された枚数のウエハ３が上下のウエハポート２５、２５からボート３２に移載されると、ボート３２はボートエレベータ３０によって上昇されてプロセスチューブ３５の処理室３４に搬入される。ボート３２が上限に達すると、ボート３２を保持したシールキャップ３１の上面の周辺部がプロセスチューブ３５をシール状態に閉塞するため、処理室３４は気密に閉じられた状態になる。
【００２４】
プロセスチューブ３５の処理室３４が気密に閉じられた状態で、所定の真空度に排気管３８によって真空排気され、ヒータユニット３９によって所定の温度に加熱され、所定の原料ガスがガス導入管３７によって所定の流量だけ供給される。これにより、所定のＣＶＤ膜がウエハ３に形成される。ちなみに、取り扱う膜種によって異なるが、例えば、処理時間は約１時間〜２時間になる。
【００２５】
そして、予め設定された処理時間が経過すると、ボート３２がボートエレベータ３０によって下降されることにより、処理済みウエハ３を保持したボート３２が待機室２８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３２のプロセスチューブ３５の処理室３４への搬入搬出作業および処理作業の間に、ポッドポート１３や回転棚１９においてはポッド４の搬入搬出作業や移送作業が同時に進行される。
【００２６】
待機室２８に搬出されたボート３２の処理済みウエハ３はボート３２からウエハ移載装置２９によってピックアップされてウエハポート２５に搬送され、ウエハポート２５に予め搬送されてキャップを外されて開放された空のポッド４に収納される。続いて、ポッド４がポッドオープナ２７によって閉じられた後に、処理済みのウエハ３が収納されたポッド４は回転棚１９の指定された位置にポッド移載装置１７によって搬送されて一時的に保管される。処理済みウエハ３を収納したポッド４は回転棚１９からポッドポート１３へポッド移載装置１７によって搬送される。ポッドポート１３に移載されたポッド４は次工程へ搬送される。
【００２７】
以降、前述した作用が繰り返されてウエハ３が熱処理装置１０によってバッチ処理されて行く。
【００２８】
以上のバッチ処理が実施されている際においては、図４に示されているように、筐体１１の回転棚設置室１８にはクリーンエア４６がクリーンユニット４０から吹き出されて、ポッド移載装置設置室１６にダウンブローに流される。このダウンブローに流れるクリーンエア４６により、ポッド４の表面に付着したパーティクルやポッド移載装置１７の稼働によって発生するパーティクル等がクリーンエア４６によって吹き落とされて、吹出口４５からクリーンルーム１のグレーチング２の下方空間に排出される。
【００２９】
他方、筐体１１の待機室２８には不活性ガスとしての窒素ガス６２が窒素ガス噴出ノズル６０やサイドクリーンユニット５０の背面側の図示しない供給ポートから供給される。待機室２８に供給された窒素ガス６２は、サイドクリーンユニット５０によって待機室２８の下部に開設された吸込口５６から循環ダクト５５に吸い込まれ、サイドクリーンユニット５０に戻され、待機室２８に循環される。この窒素ガス６２の循環により、待機室２８における熱処理済みのウエハ３や装脱作業中のウエハ３の自然酸化が防止されるとともに、熱処理済みのウエハ３が冷却される。
【００３０】
ところで、前述した熱処理が繰り返して実施されると、ボート３２や処理室３４の表面に反応生成物等が堆積するため、メンテナンス作業がボート３２やプロセスチューブ３５等について定期または不定期に実施される。このメンテナンス作業に際して、図５に示されているように、メンテナンス用ドア４８が開かれると、窒素ガス６２の待機室２８への供給は停止されるが、クリーンルーム１の雰囲気がサイドクリーンユニット５０に取り込まれて浄化されたクリーンエア５９が待機室２８にサイドクリーンユニット５０によって吹き出される。この際、循環ファン５７が停止されるとともに、循環ダクト５５の吸込口５６がダンパ５８によって閉じられる。このサイドクリーンユニット５０からのクリーンエア５９の吹き出しによって待機室２８はクリーンルーム１の内圧よりも高い正圧になるため、クリーンエア５９はメンテナンス用出入口４７から緩やかに吹き出す。したがって、クリーンルーム１の雰囲気はメンテナンス用出入口４７からは待機室２８に流入しないため、待機室２８のクリーン度がクリーンルーム１の雰囲気のクリーン度に影響されることはない。
【００３１】
ここで、メンテナンス作業に際して、循環ファン５７が停止されると、循環ダクト５５によるクリーンエア５９の循環は抑制されるが、サイドクリーンユニット５０のファン５２の吸引力が循環ダクト５５の吸込口５６に作用することにより、クリーンルーム１の雰囲気のメンテナンス用出入口４７から待機室２８への流入現象を招いてしまう。本実施の形態においては、メンテナンス作業に際しては、循環ダクト５５の吸込口５６がダンパ５８によって閉じられるため、サイドクリーンユニット５０のファン５２の吸引力によるクリーンルーム１の雰囲気の待機室２８への流入現象は防止される。
【００３２】
ちなみに、メンテナンス作業の前に、待機室２８で循環する窒素ガス６２は図示しない開放バルブから待機室２８の外部へ排気される。
【００３３】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００３４】
1)  メンテナンス作業に際して、待機室を正圧に維持することにより、待機室の外部のエアが待機室に流入するのを防止することができるため、待機室にパーティクルが侵入するのを防止することができ、パーティクルによるウエハの汚染を防止することができる。
【００３５】
2)  メンテナンス作業時のパーティクルによるウエハの汚染を防止することにより、ＩＣの製造方法の歩留りの低下を防止することができるため、ＩＣの製造方法のスループットを高めることができる。
【００３６】
3)  メンテナンス作業時のパーティクルによるウエハの汚染を防止することにより、クリーンルームのクリーン度の厳格性を相対的に緩和することができるため、熱処理装置のランニングコストを大幅に低減することができ、ひいてはＩＣの製造コストを大幅に低減することができる。
【００３７】
4)  待機室に窒素ガスを循環させることにより、待機室におけるウエハの自然酸化を防止することができるため、熱処理装置およびＩＣの製造方法のスループットを高めることができる。
【００３８】
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。
【００３９】
例えば、待機室への窒素ガスの循環は省略してもよい。
【００４０】
前記実施の形態ではバッチ式縦形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、バッチ式縦形拡散装置等の半導体製造装置全般に適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、メンテナンス用ドアの開放時に筐体外部の雰囲気がメンテナンス用出入口から筐体の内部に流入するのを防止することができるため、パーティクルの侵入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である熱処理装置を示す一部省略側面断面図である。
【図２】回転棚を通る平面断面図である。
【図３】ウエハポートを通る平面断面図である。
【図４】クリーンエアの流れを示す模式的な斜視図である。
【図５】ドア開放時のエアの流れを示す模式的な一部省略斜視図である。
【符号の説明】
１…クリーンルーム、２…グレーチング、３…ウエハ（基板）、４…ポッド（ウエハキャリア）、１０…熱処理装置（半導体製造装置）、１１…筐体、１２…ベース、１３…ポッドポート（ポッド搬入搬出ポート）、１４…ポッド搬入搬出口、１５…バッファ棚、１６…ポッド移載装置設置室、１７…ポッド移載装置、１８…回転棚設置室、１９…回転棚、２０…棚板、２１…回転軸、２２…隔壁、２３…水平壁部、２４…垂直壁部、２５…ウエハポート、２６…ウエハ搬入搬出口、２７…ポッドオープナ、２８…待機室、２９…ウエハ移載装置、３０…ボートエレベータ、３１…シールキャップ、３２…ボート、３３…プロセスチューブ設置室、３４…処理室、３５…プロセスチューブ、３６…マニホールド、３７…ガス導入管、３８…排気管、３９…ヒータユニット、４０…クリーンユニット、４１…フィルタ、４２…ファン、４３…ダクト部、４４…排気ファン、４５…吹出口、４６…クリーンエア、４７…メンテナンス用出入口、４８…メンテナンス用ドア、５０…サイドクリーンユニット、５１…フィルタ、５２…ファン、５３…ダクト部、５４…インテークダクト（導入経路）、５５…循環ダクト、５６…吸込口、５７…循環ファン、５８…ダンパ、５９…クリーンエア、６０…窒素ガス噴出ノズル、６１…リア排気ファン、６２…窒素ガス。
【図１】
0003856726.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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