JP4386700B2 - ウエハー供給回収装置 - Google Patents

Description

本発明は半導体製造のためのプロセス処理装置にウエハーを供給及び回収する装置であって、特に、ウエハー収納容器としてＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）を用いた場合、ＦＯＵＰ内のクリーン度を改善し、ＦＯＵＰ内のプロセス処理前のウエハーの汚染の防止に関するものである。

φ３００ｍｍウエハーはＦＯＵＰに収納され、ＦＯＵＰからウエハーの取り出し、収納等のハンドリングを行い、また枚葉式に搬送され各プロセス処理装置にウエハーを供給し、プロセス処理後のウエハーはＦＯＵＰ内に回収されている。
すなわち、φ３００ｍｍウエハーを収納されたＦＯＵＰの下側から順次ウエハーを取り出し、プロセス処理装置にウエハーを１枚づつ供給し、プロセス処理後、プロセス処理装置から１枚づつ取り出し元のＦＯＵＰ内に下側から順次回収される。

また、各プロセス処理装置でプロセス処理されたウエハーは、プロセス処理装置内での処理ガスによって汚染されている。例えば、ＣＶＤであればリン、ボロン系の化合物、エッチングであれば塩素系ガス等により汚染されている。

また、ウエハーはプロセス処理により加熱されており、プロセス処理直後のウエハーは温度が高く、上記ガスが発生しやすい状態になっている。
一方、これまで、その収納容器はφ３００ｍｍより直径の小さいウエハーの場合は、密閉構造になっておらず、大気に開放された状態になっている。
たとえ、同一収納容器内にプロセス処理前のウエハーとプロセス処理後のウエハーが混在したとしてもプロセス処理前のウエハーがプロセス処理後のウエハー表面からの脱ガスにより汚染されるという問題はなかった。
ここで、収納容器とは、口径φ３００ｍｍウエハーにおいてはＦＯＵＰであり、口径φ３００ｍｍより直径の小さいウエハーの場合は、プロセス処理装置にウエハーを供給及び取り出しするときに使用する、ウエハー自体を直接に収納するカセットをいう。

先行文献としてＦＯＵＰを用いたウエハー供給回収装置は、下記文献を参照すると、半導体基板上に膜を成長させるため半導体製造装置に関するもので、ＦＯＵＰは単にここからウエハーを取り出すために用いられているものであって、ＦＯＵＰ内のウエハーの周囲の環境をクリーンに維持する意図は全くない。
特開２００２−１４１２９３

従来、口径φ２００ｍｍ以下のウエハーを入れる収納容器は、背景技術の欄で述べたように密閉構造となっておらず、収納容器内で空気は滞留せず、周囲に発散し、収納容器内でのクロスコンタミによる汚染は問題にならなかった。
しかし、ウエハーの口径がますます大きくなり、大気からの汚染の防止のためφ３００ｍｍウエハーでは収納容器としてＦＯＵＰを使用することをＳＥＭＩで義務付けられている。

また、半導体製造において、枚葉式でプロセス処理されたウエハーは、プロセス処理後、元のＦＯＵＰに戻されるのが一般的である。
従って、プロセス処理前のウエハーとプロセス処理後のウエハーが同一ＦＯＵＰ内で両者が混在することになりプロセス処理前のウエハーがプロセス処理後のウエハー表面からの発ガスによって汚染される。
また、前述したように、プロセス処理後のウエハーはプロセス処理により常温より高くなっており、ウエハー表面から発ガスしやすい状態になっている場合が多いため、なおさらプロセス処理前のウエハーは、プロセス処理後のウエハーによる汚染を受ける。

また、一般的にウエハーはＦＯＵＰ内の最下段よりプロセス処理され、プロセス処理後、そのウエハーはＦＯＵＰの元の位置の最下段よりから順次、回収収納される。
従って、温度が高いプロセス処理後のウエハーの発ガス成分は上昇し、上部にあるプロセス処理前のウエハーを汚染しやすい。これはＦＯＵＰ内の空気が前部の蓋が開いている状態ではあるもののそれ以外の部分はＦＯＵＰを構成する壁に覆われているため、ＦＯＵＰ内の空気の外部流出がほとんどないためである。

上記問題を解決するため、本発明は、ウエハー収納容器ＦＯＵＰと、そのＦＯＵＰからウエハーを取り出し、またＦＯＵＰに回収するためにＦＯＵＰのドアを開放するドアオプナーとを備え、ウエハーを枚葉式にプロセス処理するため、ＦＯＵＰの下側からウエハーを順次取り出し、プロセス処理後、前記ＦＯＵＰ内の元の位置に下側から順次、回収するウエハー供給回収装置であって、プロセス処理前のウエハーにクリーンエアーを吹き付けるように、前記ＦＯＵＰ内の処理前ウエハーに合わせて順次、上方に移動されるクリーンユニットが設けられている。ＦＯＵＰ内を常にクリーンエアーでパージさせ、ＦＯＵＰ内の空気の滞留をなくし、プロセス処理前のウエハーは常にクリーンエアーの雰囲気に維持する。

また、プロセス処理前のウエハーの汚染防止をより確実にするため、ＦＯＵＰの下方にＦＯＵＰ内の空気を吸引する吸引口を設け、ＦＯＵＰの下側から空気を吸引する。
また、その下部より吸引する機構を設けることによりＦＯＵＰ内の空気の上昇気流を抑える。
その吸引機能を備えることにより、ＦＯＵＰ内の下側にあるプロセス処理後のウエハーからの脱ガスが、ＦＯＵＰ内の上側にあるプロセス処理前のウエハーに入らない気流を形成する。
従って、プロセス処理後のウエハーから発生するプロセス処理により生じた残留ガスからの汚染を防止する。

吸引口の排気ラインにガス検知器を設け、吸引エアーをガス検知器によりモニタリングしＦＯＵＰ内のクリーン度管理も行う。

ＦＯＵＰの開口部の左右少なくとも一方に、ＦＯＵＰ内にクリーンエアーを吹き込むエアーノズルを設ける。プロセス処理後ウエハーに残留した発ガスをＦＯＵＰ内から強制的に排出させる。

ドアオプナーを２台設置し、かつＦＯＵＰを２台使用し、ローダー用ＦＯＵＰとアンローダー用ＦＯＵＰを分けてプロセス処理前のウエハーとプロセス処理後のウエハーをそれぞれ分離独立した別個のＦＯＵＰ内に収納し、プロセス処理前のウエハーとプロセス処理後のウエハー間のクロスコンタミを防止する。

プロセス処理装置内にプロセス処理後のウエハーを一時、収納するストックエリアを設ける。このストックエリアは、例えば、ロードロックで構成され、プロセス処理装置の処理室から完全に空間的に分離隔絶されている。

プロセス処理後のウエハーを脱ガスエリアと冷却エリアとストックエリアを順次、搬送してＦＯＵＰ内に収納する。
脱ガスエリア内にはホットプレートを、冷却エリア内には冷却板を設け、プロセス処理のウエハーをホットプレートで脱ガスを十分行い、冷却板で脱ガスを抑える。

上段にホットプレートを備え、下段に冷却板を備えた上下２段から成り、プロセス処理後のウエハーをホットプレート上で脱ガス、その後、冷却板でプロセス処理後のウエハーを冷却する。

ジョウゴ状のフードによりミニエンクロジャー内のクリーンエアーを集めＦＯＵＰ２内に送り込む。
また、フードを搬送ロボットのアーム位置に合わせて上下動させる。この方法は特に別個にＦＯＵＰ２内へクリーンエアーを吹き込む専用のクリーンユニットを設けなくてもＦＯＵＰ２から発生した残留ガスを排出してＦＯＵＰ２をクリーンに維持できる。

本発明によるウエハー供給回収装置は、いずれの場合も、たとえプロセス処理前のウエハーとプロセス処理後のウエハーが同一ＦＯＵＰ内に混在しているとしてもプロセス処理前のウエハーの周囲をクリーンエアーによるパージによりプロセス処理後のウエハーの発ガスを寄せ付けない。
従って、プロセス処理前のウエハーは、プロセス処理後のウエハーの脱ガスの影響を受けることなく、常にクリーンな雰囲気に維持することができ、プロセス処理前のウエハーの汚染からの防止を達成することができる。

プロセス処理後のウエハーをプロセス処理前のウエハーと完全に空間的に分離させ、プロセス処理後のウエハーの汚染の影響を受けないようにする。
上記２つの方法によりプロセス処理前のウエハーの周辺はクリーンな環境に保持され、プロセス処理前ウエハーとプロセス処理後のウエハー間のクロスコンタミを防止する。
この方法によっても、プロセス処理前のウエハーの汚染からの防止を達成することができる。

本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施例を示す図である。ドアオプナー１６の積載台１６−１上に複数枚の口径φ３００ｍｍウエハー１を収納したＦＯＵＰ２を載置する。ウエハー１をＦＯＵＰ２の最下位置から１枚づつ順次取り出し、搬送装置によりプロセス処理装置１５に送り込まれる。プロセス処理装置内ではＣＶＤあるいはドライエッチング等のプロセス処理が行われ、処理終了後、ウエハー１は搬送装置により上記ＦＯＵＰ２の最下位置から順次、元の位置に戻される。
このとき、プロセス処理後のウエハー１とプロセス処理前のウエハー１が同一のＦＯＵＰ２内に混在することになる。
また、プロセス処理後のウエハー１はプロセス処理中に加熱され、ウエハー１の表面温度は周囲の温度より高いのが通常である。そこでウエハー１の表面からプロセス処理中に付着した残留ガスを放出する。これがプロセス処理前のウエハー１を汚染させる原因となっている。

また、ウエハー１のプロセス処理はＦＯＵＰ２の最下端から行い、前述のようにウエハー１はＦＯＵＰ２の元の位置に収納されるため、ＦＯＵＰ２の下側には温度の高いプロセス残留ガスに汚染されたプロセス処理後のウエハー１が、ＦＯＵＰ２の上側にはプロセス処理前のウエハー１が収納されることになる。プロセス処理後のウエハー１から発生するプロセス残留ガスが上昇し、プロセス処理前のウエハー１をも汚染することになる。

このような汚染問題については、口径φ３００ｍｍウエハー以前のこれよりも口径の小さいウエハーの場合、収納容器は密閉型ではないため、たとえ収納容器の下側に位置するプロセス処理後のウエハーが残留ガスを発生したとしても、収納容器の周囲に拡散蒸発してしまうため問題とならなかった。
しかし、φ３００ｍｍウエハーは収納容器としてＳＥＭＩで密閉型のＦＯＵＰを使用することが義務付けられているため、図８に示す従来方法では、蓋が開いているとはいえ、それ以外はＦＯＵＰ２を構成する壁で覆われており、このプロセス残留ガスによる汚染の問題が解決できなかった。

本発明は、ＦＯＵＰ２の開口部の前面に、上下駆動するクリーンユニット４をドアオプナー１６、プロセス処理装置１５またはミニエンバイロメント１８に取り付け設置する。最下端からウエハー１のプロセス処理を行い、処理後、ウエハー１をＦＯＵＰ２の元の位置に戻す工程に付随してクリーンユニット４も順次、上方に移動させる。また、この工程ではプロセス処理前のウエハー１とプロセス処理後のウエハー１が、同一のＦＯＵＰ２内に混在する。
そこで上記のように、プロセス処理前のウエハー１にクリーンユニット４からのクリーンエアーを吹き付け、プロセス処理前のウエハー１の周囲の環境をクリーン状態に維持し、プロセス処理後のウエハー１のもたらす残留ガスによる汚染を防止するものである。ＦＯＵＰ２内を常にクリーンエアーでパージさせＦＯＵＰ２内の空気の滞留をなくするものである。そのようにしてプロセス処理前のウエハー１には常にクリーンエアーの雰囲気に維持することができる。

ＦＯＵＰ２内よりウエハーを出し入れするロボットの上側が空間的に空いており、クリーンユニット４は、そこに上から保持させる。
また、クリーンユニット４はウエハー出入口ボットのアーム高さに応じ順次上昇させる。クリーンユニット４からのエアーはプロセス処理前のウエハー１に対して層流形成し、プロセス処理後のウエハー１からの空気を巻き込まない気流を形成する。

また、プロセス処理前のウエハー１の汚染防止をより確実にするためＦＯＵＰ２の下側にエアーの吸入口５を設け、ＦＯＵＰ２内の上昇気流を抑え、発生した残留ガスを吸入ファン７により引き込み、残留ガスのＦＯＵＰ２上部への対流による拡散を防止する。

この吸入口５と吸入ファン７のラインの途中にガス検知器６を設け、吸引エアーをガス検知器６に送り込み、吸引エアー内に含まれる残留ガスの残量をモニタリングすることができる。吸引エアー内のガス種及びその濃度等を検出し、ＦＯＵＰ２内のクリーン度の管理に利用できる。

本発明の第２の実施例として、図２に示すようにＦＯＵＰ２の開口部の両側にエアーノズル８によりプロセス処理前のウエハー１にクリーンエアーを吹き込み、プロセス処理後のウエハー１の表面から発生する残留ガスを強制的に除去する。これは第一の実施例に付随して利用すれば効果が大きい。

本発明の第３の実施例として、図３に示すようにプロセス処理前のウエハー１とプロセス処理後のウエハー１それぞれ別に専用のＦＯＵＰを設ける。ＦＯＵＰＡからプロセス処理前のウエハー１が処理室（ＣＶＤ、ドライエッチング等）に搬送され、プロセス処理後のウエハー１がＦＯＵＰＢに入る。
このようにＦＯＵＰを２台取り付けローダー用ＦＯＵＰ２とアンローダー用ＦＯＵＰ２を分ければ、クロスコンタミを防止することができる。従って、プロセス処理前ウエハー１とプロセス処理後のウエハー１の収納容器ＦＯＵＰ２が分離独立しているため、プロセス処理後のウエハー１から発生する残留ガスがプロセス処理前のウエハー１を汚染することはない。

本発明の第４の実施例として、図４に示すようにプロセス処理装置１５に処理後ウエハーを一時、収納する２５枚ストックエリア９を設ける。ＦＯＵＰ２から取り出されたプロセス処理前のウエハー１が搬送ロボット１０によりプロセス処理装置１５に投入される。ウエハー１は、その処理室内でＣＶＤ等の処理後、ストックエリア９に収納され、プロセス処理前のウエハー１が収納されているＦＯＵＰ２内には直ちに回収されない。プロセス処理後のウエハー１は、脱ガス完了後、ＦＯＵＰ２の元の位置に回収収納される。

また、本方法は、ストックエリア９に収納することにより、ＦＯＵＰ２からプロセス処理前のウエハー１がなくなってからプロセス処理後のウエハー１をＦＯＵＰ２に収納し、戻すこともできるので、プロセス処理前のウエハー１がプロセス処理後のウエハー１による汚染の影響は全く受けない。
なお、このストックエリア９は、プロセス処理装置１５内にロードロックを設け、プロセス処理室とは空間的に完全に隔離遮断された領域を形成している。

本発明の第５の実施例として、図５に示すように脱ガスエリア１１、冷却エリア１２、ストックエリア９を水平に併設し、プロセス処理後のウエハー１を順次、脱ガス、冷却を経てストックエリア９に収納される。
ホットプレートと冷却板を設け、プロセス処理後のウエハー１をホットプレートで 脱ガ スを十分行い、冷却板で脱ガスを抑える。

本発明の第６の実施例として、図６に示すように、上段にホットプレート１３、下段に冷却板１４を設置して上下２段の構成とし、さらに下段の冷却板１４の下方にストックエリア９を設置する。プロセス処理後のウエハー１を上段にホットプレート１３上に載せ、１５０℃で１０分間加熱し、ウエハー１表面上を脱ガスを行う。次に、脱ガスを行ったウエハー１を下段の冷却板１４上に載せ、１分間冷却をし、ウエハー１の表面上になお残留しているガスの発生を抑える。その後、ウエハー１を最下部にあるストックエリア９に収納する。

本発明の第７の実施例として、図７に示すように、ミニエンバイロメント１８のクリーンエアーをじょうご形フード１７によりＦＯＵＰ２内に引き込む。ミニエンバイロメント１８のクリーンエアーの吹出し面とドアオプナー１６をじょうご形フード１７で接続する。このとき、じょうご形フード１７は、ドアオプナー１６側はＦＯＵＰ２の開口部付近に吹出し口がくるように接続する。
また、フードを搬送ロボットのアーム位置に合わせて上下動させる。このようにすれば、ＦＯＵＰ２の発生ガスをパージするために別個にクリーンユニットを設けなくても、ＦＯＵＰ２を発生した残留ガスを排出してＦＯＵＰ２をクリーンに維持できる。

本発明の第１の実施例の構成を示す概略図である。 本発明の第２の実施例の構成を示すＦＯＵＰの開口部の左右両側にエアーノズルを取り付けた図である。 本発明の第３の実施例の処理前ウエハーと処理後ウエハーのそれぞれ分離独立したＦＯＵＰの配置を示す図である。 本発明の第４の実施例の構成を示す概略図で、プロセス処理装置に処理後ウエハーのストックエリアを設けた図である。 本発明の第５の実施例の構成を示す概略図で、脱ガスエリア、冷却エリア及びストックエリアを設けた図である。 本発明の第５の実施例の構成を示す概略図で、ホットプレート、冷却板を上下に２段に設けた図である。 本発明の第５の実施例の構成を示す概略図で、ミニエンバイロメントからじょうご形フードによりＦＯＵＰ内にクリーンエアーを引き込めるように配置した図である。 従来のドアオプナーにＦＯＵＰを設置した状態を示す図である。

符号の説明

１ ウエハー
２ ＦＯＵＰ
３ オプナー
４ クリーンユニット
５ 吸入口
６ ガス検知器
７ 吸入ファン
８ エアーノズル
９ ストックエリア
１０ 搬送ロボット
１１ 脱ガスエリア
１２ 冷却エリア
１３ ホットプレート
１４ 冷却板
１５ プロセス処理装置
１６ ドアオプナー
１６−１ 積載台
１６−２ ドア駆動装置
１７ じょうご形フード
１８ ミニエンバイロメント

Claims (5)

1. ウエハー収納容器ＦＯＵＰと、該ＦＯＵＰからウエハーを取り出し、また前記ＦＯＵＰに回収するために前記ＦＯＵＰのドアを開放するドアオプナーとを備え、
   ウエハーを枚葉式にプロセス処理するため、前記ＦＯＵＰの下側からウエハーを順次取り出し、プロセス処理後、該ウエハーをＦＯＵＰ内の元の位置に下側から順次、回収するウエハー供給回収装置であって、
   プロセス処理前のウエハーにクリーンエアーを吹き付けるように、前記ＦＯＵＰ内の処理前ウエハーに合わせて順次、上方に移動されるクリーンユニットが設けられているウエハー供給回収装置。
2. 前記ＦＯＵＰの下方にＦＯＵＰ内の空気を吸引する吸引口を設けたことを特徴とする請求項１記載のウエハー供給回収装置。
3. 前記吸引口の排気ラインにガス検知器を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のウエハー供給回収装置。
4. ＦＯＵＰの開口部の左右少なくとも一方に、ＦＯＵＰ内にクリーンエアーを吹き込むエアーノズルを設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のウエハー供給回収装置。
5. 前記クリーンユニットが、ミニエンバイロメント内のクリーンエアーを集めＦＯＵＰ内に送り込むフードを有する請求項１から４のいずれか一項に記載のウエハー供給回収装置。

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