CN108885968A - 衬底处理装置、半导体器件的制造方法及程序 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够维持生产率、能够自动地对制程进行执行控制的构成。提供一种构成，其具备：对衬底实施处理的处理室；在真空状态下实施衬底的搬送的第一搬送室；在大气压状态下实施衬底的搬送的第二搬送室；将所述第一搬送室与所述第二搬送室连结的、能够减压的预备室；和分别执行所述预备室的保养制程及所述处理室的生产制程的控制部，在所述构成中，所述控制部若在执行所述保养制程的过程中收到执行所述生产制程的指示，则暂时停止所述保养制程并优先执行所述生产制程，在所述生产制程结束后，继续执行暂时停止了的所述保养制程。
Description
技术领域
本发明涉及对衬底进行处理的衬底处理装置、半导体器件的制造方法及程序。
背景技术
在通常的衬底处理装置中，当达到由保养信息设定的规定的保养时机(例如，达到规定的衬底处理时间、规定的处理次数、规定的累积膜厚值等)时，自动地执行保养(维护)用的维护制程(recipe)。另一方面，若发出硬联锁、温度偏差错误，流量偏差错误等警报，则在工艺制程执行结束了的时机，自动执行维护制程(专利文献1)。
近年来，对加载互锁室(LC)室内的颗粒的限制日益严苛。关于LC室，手动地实施定期的维护。在该维护中，暂时停止自动生产处理，操作员手动实施该维护，因此，存在生产效率降低的问题点。
此外，根据装置的排气构成，由于连接于多个加载互锁室腔室(load lockchamber)及真空搬送室的泵为1个，因此，例如在第一加载互锁室腔室中执行伴随有使用泵的排气处理的维护用自动制程的情况下，则无法在第二加载互锁室腔室中执行包含排气处理的制程。即，空着的一者的加载互锁室腔室无法使用，产能利用率可能降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-243677号公报
发明内容
发明要解决的课题
鉴于上述状况，本发明的目的在于提供一种能够维持半导体制造装置中的生产率、能够自动地对制程进行执行控制的构成。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个方式，提供一种构成，其具备：对衬底实施处理的处理室；在真空状态下实施衬底的搬送的第一搬送室；在大气压状态下实施衬底的搬送的第二搬送室；将所述第一搬送室与所述第二搬送室连结的、能够减压的预备室；和分别执行所述预备室的保养制程及所述处理室的生产制程的控制部，在所述构成中，所述控制部若在执行所述保养制程的过程中收到执行所述生产制程的指示，则暂时停止所述保养制程并优先执行所述生产制程，在所述生产制程结束后，继续执行暂时停止了的所述保养制程。
发明的效果
根据本发明，能够实现半导体制造装置的运转效率的提高。
附图说明
[图1]为作为本发明的一个实施方式而合适使用的衬底处理装置的、从上方观察的概略图。
[图2]为经过图1的A-A线的面的概略图。
[图3]为作为本发明的一个实施方式而合适使用的控制器的功能框图。
[图4]为作为本发明的一个实施方式而合适使用的控制器的硬件构成。
[图5]为示出本发明中的处理流程的一个例子的图。
具体实施方式
使用图1至图3，说明本发明的一个实施方式涉及的衬底处理装置10。
本实施方式涉及的衬底处理装置10为簇型，被分为真空侧和大气侧。衬底处理装置10由多个组件构成。衬底处理装置10中作为组件而具备：作为对衬底实施处理的处理室的处理腔室(process chamber)PC)12；作为第一搬送室的真空搬送室(搬送腔室(transferchamber)：TM)14；作为预备室的加载互锁室腔室(加载互锁室：LC)16；作为第二搬送室的大气搬送室(LM)18；和加载端口(LP)20。
(真空侧)在衬底处理装置10的真空侧，设置有对作为衬底的晶片2进行处理的两个PC12(处理腔室12a及处理腔室12b)；自由真空气密的TM14；两个LC16(加载互锁室腔室16a及加载互锁室腔室16b)。这里，有时将处理腔室12a及处理腔室12b统称为“PC(处理腔室)12”，有时将加载互锁室腔室16a及加载互锁室腔室16b统称为“LC(加载互锁室腔室)16”。配置为在PC12分别连接TM14、在该TM14上分别连接LC16。PC12之间由壁部22遮挡。
PC12对晶片2进行处理。PC12进行例如在晶片2上形成薄膜的工序、在晶片2表面形成氧化膜或氮化膜的工序、在晶片2上形成金属薄膜或金属化合物薄膜的工序等。
如图3所示，在各PC12中，设置有对向PC12内供给的处理气体的流量进行控制的质量流量控制器(MFC)24；对PC12内的压力进行控制的自动压力控制器(APC)26；对PC12内的温度进行调节的温度调节器28；和对处理气体的供给·排气用阀的开/闭进行控制的阀I/O30。
PC12a经由闸阀(GV)32a而与TM14连通，PC12b经由GV32b而与TM14连通。PC12与TM14经由作为第一开闭部的GV32a及GV32b而连通。
例如，在PC12a中对晶片2进行处理的情况下，按以下方式工作。首先，使PC12a内成为与TM14内同样的气氛。打开GV32a，向PC12a内搬送晶片2。关闭GV32a，对晶片2实施规定的处理。接下来，使PC12a内的气氛恢复至与TM14内同样的气氛后，打开GV32a，从该PC12a内搬出晶片2。另外，关闭GV32a。同样地，在PC12b中，也通过进行GV32b的开闭动作，从而在适当维持室内的气氛的同时对晶片2进行处理。
在PC12a、12b中，分别设置有：第一处理部42；配置于与该第一处理部42相比更远离TM14的位置的第二处理部44；和将晶片2在该第二处理部44与TM14之间搬送的晶片搬送装置46。
第一处理部42具备：载置晶片2的第一载置台48；对载置于该第一载置台48的晶片2进行加热的第一加热器50。第二处理部44具备：载置晶片2的第二载置台52；对载置于该第二载置台52的晶片2进行加热的第二加热器54。需要说明的是，第一载置台48及第二载置台52由例如铝形成。
晶片搬送装置46具备：对晶片2进行支承的衬底支承部件56；使该衬底支承部件56旋转、升降的移动轴58。移动轴58设置于壁部22附近。晶片搬送装置46通过使衬底支承部件56向第一处理部42侧旋转，从而在该第一处理部42侧与TM14的真空搬送机器人62之间授受晶片2。
由于移动轴58配置在壁部22侧，因此，与不具有本构成的情况相比，能够实现节省空间。具体而言，能够节省PC12a、12b各自的外侧所需的空间，可确保外部的空间(例如，保养者站立的维护空间等)较大。
PC12a与PC12b相对于壁部22而言对称地构成。PC12a及PC12b各自的晶片搬送装置46配置为夹着壁部22而接近。
TM14形成为能够耐受真空状态等小于大气压的压力(负压)的加载互锁室腔室构造。在本实施方式中，TM14的壳体在俯视下为六边形，形成为上下两端封闭的箱状。TM14的壳体不限于该形态，也可以采用其他形态。
在作为第一搬送室的TM14内，设置有作为第一搬送部的真空搬送机器人62。真空搬送机器人62将晶片2载置于在手臂62a上设置的衬底载置部62b上，在PC12与LC16之间相互地搬送晶片2。真空搬送机器人62构成为通过升降机64而在维持TM14的气密性的同时进行升降。在真空搬送机器人62中，手臂62a及衬底载置部62b作为搬送晶片2的第一搬送部而发挥功能。
TM14经由GV32c而与LC16a连通、经由GV32d而与真空闭锁室16b连通。TM14与LC16经由作为第二开闭部的GV32c及GV32d而连通。
LC16作为在维持TM14的真空状态的同时、将晶片2在该TM14与大气侧之间进行搬送的预备室而发挥功能。LC16构成为耐受负压的构造。LC16a及LC16b构成为其内部通过真空泵16c而真空排气。
在LC16a及LC16b各自的内部，设置有对晶片2进行支承的作为衬底支承体的晶舟66a及晶舟66b(以下，有时统称为“晶舟66”)。晶舟66以将例如25张晶片2以一定间隔层叠的方式将其保持。晶舟66由例如碳化硅、铝形成。在LC16设置有将晶片2冷却的冷却机构(未图示)。冷却机构也可以相对于LC16而另行设置。另外，在LC16a及LC16b设置有共用的真空泵16c。
LC16a经由GV32e而与大气侧的LM18连通。LC16b经由GV32f而与大气侧的LM18连通。
构成为使处于真空状态的TM14与处于大气压状态的LM18不直接连通。具体而言，GV32c及GV32e中的至少任一者处于关闭的状态，同样地，GV32d及GV32f中的至少任一者处于关闭的状态。例如，当打开TM14侧的GV32c时，关闭LM18侧的GV32e，并通过泵16c而使LC16a内处于真空状态。需要说明的是，所谓“真空”是指工业意义上的真空。当打开LM18侧的GV32e时，关闭TM14侧的GV32c，使LC16a内处于大气压状态。
通过在关闭GV32c、32d的状态下打开GV32e、32f，可在将TM14内维持为真空的同时，在LC16a、16b与LM18之间搬送晶片2。通过在将GV32c～32f关闭的状态下将LC16a、16b的内部真空排气后，打开GV32c、32d，能够在维持TM14的真空状态的同时，在LC16a、16b与TM14之间搬送晶片2。
TM14及LC16经由作为开闭部的GV32a～32d而与PC12连通。TM14及LC16作为在维持PC12的真空状态的同时，供在PC12与处于大气压状态的LM18之间被搬送的晶片2通过的通过室而发挥功能。
(大气侧)在衬底处理装置10的大气侧，设置有：连接于LC16的作为第二搬送室的LM18；连接于该LM18的、作为衬底收容部的三个LP20a、LP20b及LP20c(有时统称为“LP(加载端口)20”)。在LP20a～20c上分别载置收容多张晶片2的作为衬底收容容器的晶盒4。在晶盒4中，设置有收纳多个晶片2的作为衬底收纳部的插槽(slot)。
在LM18内，设置有作为第二搬送部的大气搬送机器人72。大气搬送机器人72具有手臂，在该手臂上形成有载置多个晶片2的衬底载置部。大气搬送机器人72在载置于LP20的晶盒4与LC16之间相互搬送晶片2。
在LM18内，设置有对晶片2的定向平面(Orientation Flat)的位置进行对准的、作为衬底位置修正装置的对位装置74。根据待处理晶片2的类别，对位装置74也可以替换定向平面而对晶片2的缺口的位置进行对准。
(控制部)衬底处理装置10具备作为控制部的控制器80，通过该控制器80来控制衬底处理装置10的各构成部。控制器80具备：集中控制衬底处理装置10的集中控制部82；分别控制PC12a、12b的处理腔室控制器(PMC)84a、84b(以下，有时统称为“PMC84”)；与操作员之间收发信息的操作装置86。集中控制部82、PMC84及操作装置86分别经由LAN线路等网络88而连接。
PMC84对设置于对应的PC12的MFC24、APC26、温度调节器28及输入输出阀I/O30进行控制。通过PMC84来进行对对应的PC12内的排气、处理气体向PC12内的供给、压力、温度的控制等，从而对晶片2进行处理。
集中控制部82经由网络88而连接于PMC84、真空搬送机器人62、大气搬送机器人72、GV32a～GV32f、LC16等。
集中控制部82对真空搬送机器人62及大气搬送机器人72的搬送动作、GV32a～32f的开闭动作、LC16内部的排气动作等进行控制。具体而言，集中控制部82基于与将晶片2配置于哪个晶盒4的哪个插槽有关的晶片收纳信息、与晶片2的当前位置有关的晶片位置信息、与晶片2有关的工艺处理的状况、对多个晶片2中的每一个进行唯一识别的晶片ID、与晶片2的处理条件有关的制程等，控制各构成部。
接下来，针对控制器80的硬件构成进行说明。
控制器80具有：包含CPU(Central Processing Unit)92、存储器94等的控制装置96；硬盘驱动器(HDD)等存储装置98；液晶显示器等显示装置100；键盘、鼠标等输入装置102；经由网络88而进行通信的通信装置104。作为控制器80，可使用例如通用的计算机。另外，控制器80具备显示装置100、输入装置102等，并实施制程的制作、设定输入、或输入预先制作的制程。需要说明的是，也可以将所述显示装置100作成触摸面板，而将输入装置省略。
在控制器80中，规定的程序经由通信装置104或记录介质106而被存储在存储装置98中，被上载至存储器94，并在于控制装置96中运行的OS(Operating System(操作系统))上被执行。
存储器94由EEPROM、闪存、硬盘等构成，并且是存储CPU的操作程序等的记录介质。存储器94作为CPU的工作区等而发挥功能。
CPU92构成操作部的中枢，执行存储在存储器94中的控制程序，按照来自操作面板的指示，执行存储在制程存储部中的制程(例如，工艺用制程)。
控制装置96可通过将在外部存储介质(例如，USB存储器、存储卡等半导体存储器)106中存储的上述程序安装于计算机而构成。存储装置98、存储介质106以计算机可读取的记录介质的形式构成。以下，也将它们统一简称为记录介质。在本说明书中，在使用记录介质这一用语的情况下，有时仅单独包含存储装置98、有时仅单独包含外部存储介质106，或者，有时包含上述两者。
另外，用于供给上述程序的手段是任意的。除了可按上述那样经由规定的记录介质来供给以外，例如，也可以经由通信线路、通信网络、通信系统等来供给。这种情况下，例如，在通信网络的公告板对该程序进行公告，将其经由网络而与载波重叠来提供。另外，将由此提供的程序起动，在OS的控制下，与其他应用程序同样地执行，由此，能够执行上述处理。
本实施方式中，在控制器80的存储装置98中存储有对衬底处理装置10的整体的系统进行控制的集中控制程序、对PC12进行操作的处理腔室操作程序、对作为通过室的真空搬送室14及LC16内的气氛进行调节的通过室调节程序等。
此外，控制器80具备程序存储部、数据存储部。在程序存储部中存储有用于执行工艺的工艺程序；用于执行与工艺对应的制程(本实施方式中，也称为生产制程)的制程程序、用于进行衬底处理所需的衬底处理程序，还存储有用于调节后述室内的气氛的维护用制程(本实施方式中，也称为保养制程)、生产制程中断程序。另外，在数据存储部中存储有制程处理中的PC12的温度、压力、气体流量等数据。
若通过控制装置96执行集中控制程序，则实现向集中控制部82发送操作命令(信息(message))，并且从该集中控制部82接收操作报告(信息)等功能。若通过控制装置96执行处理腔室操作程序，则实现向PMC84发送操作命令(信息)，并且从该PMC84接收操作报告(信息)等功能。若通过控制装置96执行通过室调节程序，则实现执行后述的通过室调节工序(S200)的通过室调节动作的功能。
接下来，参照图5，说明本发明的衬底处理的实施例。图5示出通过控制装置96执行的生产制程中断程序的流程。
例如，在LC16a(LC1)执行保养制程时，在执行了用于处理生产批次的生产制程的情况下，使用LC16b(LC2)开始生产。图5中示出处理的流程概要。这里，保养制程构成为对作为预备室的LC16内进行循环吹扫。并且，构成为对作为预备室的LC16内进行泄露检查。这里，所谓循环吹扫，是指重复预备室(LC16)的吹扫，从而调节室内的气氛。具体而言，重复进行将预备室减压至规定的压力、向预备室供给非活性气体(例如，N2气体)(大气压化)。需要说明的是，也可以在通过真空泵16c而进行预备室的减压时，供给少量的非活性气体。
由于LC1中处理衬底张数超过了预先设定的阈值，因此控制装置96执行保养制程(S101)。该保养制程例如由全部20个步骤构成。
另一方面，控制装置96将作为指定的衬底的晶片2从LP20经由大气搬送机器人72而向LC2搬送。搬送结束后，执行用于使LC2由大气气氛转变为真空气氛并对晶片2进行处理的生产制程。控制装置96例如在LC1侧的保养制程的第10个步骤经过3秒后，对LC2侧的生产用制程的执行进行确认(S102)。控制装置96在未确认生产制程的执行的期间，继续LC1侧的保养制程(S103)。
若控制装置96确认到LC2侧的生产用制程的执行，则对LC1与LC2的制程执行的优先级进行检查(S104)。如果LC1的优先级高，则继续在LC1中执行的保养制程(S103)。这里，也可以简单地构成为控制装置96对预先设定的LC1与LC2的优先级进行检查，在LC1的优先级低的情况下，判断为LC1的保养制程的优先级低于LC2的生产制程的优先级。另外，控制装置96也可以根据LC1与LC2的各自中待执行的制程的类别例如将工艺制程的优先级判断为高于保养制程的优先级(S104)。
在S104中，控制装置96也可将LC1侧的保养制程执行状况加入优先级的判定。例如，当执行至保养制程的规定的步骤时，可以判定为LC1的优先级高，另外，当保养制程为循环吹扫时，当执行了规定次数时，可判定为LC1的优先级高。优选的是，控制装置96以下述方式来判定优先级：将直至LC1的保养制程结束为止的时间与使用LC1、LC2这两者执行了工艺制程的情况下的时间相加而得到的时间、与使LC1的保养制程暂时停止而在LC2中执行了工艺制程的情况下的时间进行比较，以选择以工艺制程较快结束的情况(较少的时间)的方式，判定优先级。即，这样一来，能够在抑制生产效率的降低的同时，执行保养制程。
控制装置96若在S104工序中判断为LC1侧的保养制程的优先级低，则将LC1的所有阀设为关闭(Close)，形成将LC1封锁的状态(S105)。根据步骤的内容，也可以使LC1侧的保养制程的第10步骤结束(使执行中的步骤结束)，进入LC1内的封锁动作。另外，也可以立即强制地结束中途的步骤，进入LC1内的封锁动作。这种情况下，在连接有MFC的情况下，将流量设定为0SLM。
在上述状态下使LC1的保养制程处于暂停状态(S106)。
控制装置96继续LC2的生产制程的执行。这期间，控制装置96以一定周期对LC2的生产制程的进展状态(制程是否结束)进行监视(S107)。
控制装置96也同时监视联锁(interlock)等信号，必要时，有时将暂停状态解除，进入重启状态，并强制结束制程。若LC2侧的生产制程结束，则控制装置96在LC2的制程结束确认后，从步骤10的最初再次开始LC1的制程(S108)。(例如，控制装置96在步骤10为30秒的步骤的情况下，在经过3秒后暂时停止，再次开始时，再次将步骤10从0秒开始实施30秒钟)
在S108中，也可以是控制装置96预先对直至LC2侧的生产制程结束为止的时间进行计测，在经过规定时间以上的情况下，将暂时停止的保养制程从最初开始执行。另外，可以根据保养制程在直至暂时停止为止进行的次数将保养制程从最初开始执行。例如，当保养制程为循环吹扫时，也可以将直至保养制程的暂时停止为止进行的次数清零，从第1次开始重复循环吹扫。另外，控制装置96若没有执行至规定步骤，则也可以将保养制程从最初开始执行。
根据本实施方式，例如，由于能够在抑制LC1的颗粒的同时，使用LC2对晶片2进行处理，因此，能够抑制装置产能利用率的降低。另外，在保养制程的中途，由于能够优先执行对晶片2进行处理的生产制程，因此，能够抑制装置生产率的降低。
根据本实施方式，能够在考虑LC1的保养制程的进展状况的同时，优先执行使用LC2对晶片2进行处理的生产制程。由此，由于能够对晶片2进行处理，因此能够抑制装置产能利用率的降低，由于能够执行保养制程，因此还能够抑制颗粒。
根据本实施方式，在LC1的保养制程结束后，由于在对执行使用LC1及LC2对晶片2进行处理的生产制程的情况、与将LC1的保养制程暂时停止并执行使用LC2对晶片2进行处理的生产制程的情况进行比较，从而确定LC1侧的保养制程与LC2侧的生产制程的优先级，因此，能够抑制装置产能利用率的降低，能够在不降低生产效率的情况下执行保养制程。
需要说明的是，本发明不限于应用于半导体器件的衬底处理装置，也可以在LCD装置那样的对玻璃衬底进行处理的装置中应用。成膜处理包括例如CVD、PVD、形成氧化膜、氮化膜的处理、形成包含金属的膜的处理等。另外，自不必说，也可以应用于其他衬底处理装置(曝光装置、光刻装置、涂布装置等)。
本申请基于在2016年4月8日提出申请的日本申请特愿2016-077997而主张优先权的权益，其公开内容整体以引用的方式并入本文。
产业上的可利用性
本发明可应用于构成为在处理室以外的室中也定期地执行维护用的制程的处理装置。
附图标记说明
2 晶片
10 衬底处理装置
12 处理腔室PC)
16 加载互锁室腔室(LC)
80 控制器
Claims (12)
1.衬底处理装置，其具备：
对衬底实施处理的处理室；
在减压状态下实施衬底的搬送的第一搬送室；
在大气压状态下实施衬底的搬送的第二搬送室；
将所述第一搬送室与所述第二搬送室连结的、能够减压的预备室；和
控制部，其控制所述预备室并执行所述预备室的保养制程，控制所述处理室并执行所述处理室的生产制程，
在所述衬底处理装置中，所述控制部若在执行所述保养制程的过程中收到执行所述生产制程的指示，则暂时停止所述保养制程并优先执行所述生产制程，在所述生产制程结束后，继续执行暂时停止了的所述保养制程。
2.半导体器件的制造方法，其具有执行生产制程从而对衬底进行处理的工序、和执行保养制程从而调节各室内的气氛的工序，所述半导体器件的制造方法中，若在执行保养制程的过程中收到执行所述生产制程的指示，则暂时停止所述保养制程并优先执行所述生产制程，在所述生产制程结束后，继续执行暂时停止了的所述保养制程。
3.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述控制部构成为基于被搬送至所述预备室内的所述衬底的张数来执行所述保养制程。
4.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其中，所述保养制程构成为对所述预备室内进行循环吹扫。
5.根据权利要求3所述的衬底处理装置，其中，所述保养制程构成为对所述预备室内进行泄露检查。
6.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述控制部构成为在所述保养制程的优先级低于所述生产制程的优先级的情况下将所述保养制程暂时停止。
7.根据权利要求6所述的衬底处理装置，其中，所述控制部构成为在将所述保养制程暂时停止时，使所述预备室处于封锁状态。
8.根据权利要求7所述的衬底处理装置，其中，所述控制部构成为在所述保养制程暂时停止的情况下，即使是在规定步骤的中途，也从所述规定步骤的最初开始再次执行。
9.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述控制部构成为若收到所述生产制程，则根据是否执行了所述保养制程的规定步骤，来继续执行所述保养制程。
10.根据权利要求4所述的衬底处理装置，其中，所述控制部构成为若收到所述生产制程，则根据作为所述保养制程而执行的循环吹扫的次数，来确定继续执行所述保养制程、或执行所述生产制程。
11.根据权利要求1所述的衬底处理装置，其中，所述控制部构成为若收到所述生产制程，则对直至所述保养制程结束为止的时间与使用所述预备室执行所述生产制程的情况下的时间相加而得到的时间、与将所述保养制程暂时停止而仅使用未执行所述保养制程的预备室来执行所述生产制程的情况下的时间进行比较。
12.程序，其是在下述衬底处理装置中执行的程序，所述衬底处理装置具备：
对衬底实施处理的处理室；
在减压状态下实施衬底的搬送的第一搬送室；
在大气压状态下实施衬底的搬送的第二搬送室；
将所述第一搬送室与所述第二搬送室连结的预备室；和
控制部，其分别控制所述预备室的保养制程及所述处理室的生产制程，
所述程序使控制部执行如下步骤：
若在执行所述保养制程的过程中，存在执行所述生产制程的指示，则执行将所述保养制程暂时停止并优先执行所述生产制程的步骤，和在所述生产制程结束后，继续执行暂时停止了的所述保养制程的步骤。
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