JP2007142284A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 予備室122と、処理室202と、搬送室103と、少なくとも予備室および搬送室のそれぞれに設けられ予備室および搬送室内にそれぞれ不活性ガスを導入する第一の不活性ガス導入ポート301、304と、少なくとも予備室および搬送室のそれぞれに設けられ予備室および搬送室内のガスをそれぞれ排気する排気配管310、340と、排気配管に接続された真空ポンプ161、164と、排気配管の真空ポンプよりも上流側に設けられ、排気配管内に不活性ガスを導入する第二の不活性ガス導入ポート315、345と、予備室および搬送室のうち少なくともいずれかの室内に基板が存在する間は、少なくとも基板が存在する室内と、その室に対応する排気配管内とのそれぞれに、その室に対応する第一と第二の不活性ガス導入ポートの両方から不活性ガスを連続的に導入しつつ排気配管より排気するよう制御するコントローラ300とを有する。
【選択図】 図1
Description
特に、近年、半導体デバイスの微細化、高集積化に伴い、従来の規制対象であったメカニカルコンタミネーション以外にケミカルコンタミネーションによるウェハ汚染が問題となっている。
しかしながら、室から排気配管に向かう流れを上記の不活性ガスにのみ頼ると、例えば室内部と外部との間に圧力差がある場合等においては、室開放時(ゲートバルブを開けた時)に、開放部から室外部に不活性ガスが流れ出して、排気配管に流れる不活性ガスの流量が減少し、排気配管から室への汚染物質の逆拡散を十分に防止できなくなることが考えられる。
(1)前記予備室および前記搬送室のうち、少なくともいずれかの室内に基板が存在する間は、前記真空ポンプの停止の有無、すなわち真空ポンプのオン、オフ状態にかかわらず、前記各室に対応する第二の不活性ガス導入ポートから前記排気配管内に不活性ガスを連続的に導入しつつ前記排気配管より排気する。好ましくは、前記排気配管内に連続的に導入する前記不活性ガスの流量を0.5slm以上とする。
(2)基板搬送に伴う前記予備室および前記搬送室に設けられた各室を開閉するゲートバルブの動作切替え時にも、前記各室に対応する第一の不活性ガス導入ポートと第二の不活性ガス導入ポートとの両方より、前記予備室内および前記搬送室内およびこれら各室に対応する前記排気配管内に前記不活性ガスを連続的に導入しつつ前記排気配管より排気する。
(3)一定時間、基板が滞在する前記予備室または前記冷却室において、前記基板表面を不活性ガスの流れ状態の中に置き、直接基板表面に不活性ガスをあてる。
(A)前記真空ポンプの駆動を停止した状態で、前記スローバルブ及び前記メインバルブを閉じ、前記エアバルブを開いて、第一の不活性ガス導入ポートから少なくとも前記予備室内に不活性ガスを導入しつつベントラインから排気するとともに、第二の不活性ガス導入ポートから前記主排気配管内に不活性ガスを導入しつつ主排気配管より排気する。これらの不活性ガスの導入により、少なくとも前記予備室内、前記主排気配管内の前記メインバルブの上流側、前記ベントライン内に第一の不活性ガス流を形成するとともに、前記主排気配管内の前記メインバルブの下流側に第二の不活性ガス流を形成する。予備室内への基板挿入前のアイドル時はこのような状態とする。
(B)前記真空ポンプを駆動させ、前記真空ポンプを駆動させた状態で、前記スローバルブおよび前記メインバルブは閉じ、前記エアバルブは開いたままの状態で、第一の不活性ガス導入ポートから少なくとも前記予備室内へ不活性ガスの導入、および第二の不活性ガス導入ポートから前記主排気配管内への不活性ガスの導入を継続する。これらの不活性ガスの導入により、少なくとも前記予備室内、前記主排気配管内の前記メインバルブの上流側、前記ベントライン内への第一の不活性ガス流、および前記主排気配管内の前記メインバルブの下流側への第二の不活性ガス流の形成を維持する。このような状態で前記予備室内に基板を挿入する。
(C)前記真空ポンプの駆動を維持させた状態で、メインバルブは閉じたまま、前記スローバルブを開き、前記エアバルブを閉じて、第一の不活性ガス導入ポートから少なくとも前記予備室内への不活性ガスの導入、および第二の不活性ガス導入ポートから前記主排気配管内への不活性ガスの導入を継続する。これらの不活性ガスの導入により、少なくとも前記予備室内、前記主排気配管内の前記メインバルブの上流側、前記副排気配管内、前記主排気配管内の前記メインバルブの下流側に前記第一の不活性ガス流を形成する(切り換える)とともに、前記主排気配管内の前記メインバルブの下流側への第二の不活性ガス流の形成を維持する。このような状態で、少なくとも前記予備室内の減圧を開始する。
(D)少なくとも前記予備室内を減圧した状態で、スローバルブは開き、エアバルブは閉じたまま、さらに前記メインバルブを開き、第一の不活性ガス導入ポートから少なくとも前記予備室内への不活性ガスの導入、および第二の不活性ガス導入ポートから前記主排気配管内への不活性ガスの導入を継続する。これらの不活性ガスの導入により、少なくとも前記予備室内、前記主排気配管内、前記副排気配管内に前記第一の不活性ガス流を形成するとともに、前記主排気配管内の前記メインバルブの下流側への第二の不活性ガス流の形成を維持する。このような状態で、少なくとも前記予備室内から他の室内に基板を搬送する。
以上の作動が繰り返されることにより、予備室122内に搬入された所定枚数、例えば25枚のウェハ200が順次処理されて行く。
この基板処理装置は、上述のように処理前または処理後のウェハ200を一時的に収容する予備室122(123)と、ウェハ200に所定の処理を施す処理室202と、予備室122(123)と処理室202との間でウェハ200の搬送を行う搬送室103とを備えている。予備室122(123)において予備室122(123)の外部との間で行われるウェハ200のやりとりは、上述のようにポッドやカセットから取り出されたウェハ200で直接行われるようにすることもできるが、複数のウェハを収納したカセット90やポッド100で間接的に行われるようにすることもできる。ここでは、予備室122(123)に対するウェハ200のやりとり、すなわちウェハ200の搬入搬出をカセット90を用いて間接的に行う場合について説明する。搬送室103には、上述のようにウェハ200を搬送するための搬送ロボットとしてのウェハ移載機112が内装されている。処理室202で行われる所定の処理には、HSG形成、エピタキシャル成長、気相成長(CVD法による薄膜の形成)、酸化膜の形成、拡散処理、エッチング処理などが含まれる。なお、予備室122は、ロードロック室やN2パージボックスなどで構成されるが、カセットが挿入される場合はカセットモジュールとも呼ばれる。
また、真空ポンプのオン、オフにかかわらず常に各排気配管310、340、370内にN2ガスを供給しつつ排気し、真空ポンプ161、164、167に対し、真空ポンプ上流側から下流側へのガス流を形成するようにするとさらに好ましい。
挿入用のゲートバルブ128および搬出用のゲートバルブ244を有する予備室122は、第一の不活性ガス導入ポート301と、主排気配管311と、主排気配管311に接続された真空ポンプ161と、主排気配管311に設けられたメインバルブ152と、主排気配管311のメインバルブ152の上流側に設けられ、予備室122内に導入されるN2ガスを大気に逃がすベントライン313と、ベントライン313に設けられたエアバルブ153とを備える。さらに、主排気配管311内を流れるガスを主排気配管311のメインバルブ152よりも下流側に低速でバイパス(スロー排気)させる副排気配管314と、副排気配管314に設けられたスローバルブ151と、主排気配管311のメインバルブ152よりも下流側に設けられた第二の不活性ガス導入ポート315とを備える。上述した主排気配管311と副排気配管314とから排気配管310が構成される。
なお、第二の不活性ガス導入ポート315は、既述したように予備室122の排気口付近に設けることが好ましい。ここでは、第二の不活性ガス導入ポート315はメインバルブ152の下流側に設けるようになっているので、第二の不活性ガス導入ポート315が予備室122の排気口付近にくるように、メインバルブ152を予備室122の排気口に近接させるとともに第二の不活性ガス導入ポート315をメインバルブ152に近接配置させるようにしている。
これらの汚染発生ポイントで汚染物質の存在確率を減少させるために、ゲートバルブ動作切替え時にも、予備室122内、搬送室103内または冷却室138内に、常時、第一の不活性ガス導入ポート301、304から排気配管310、340に向かう第1のN2ガスフローを形成する。また、予備室122、搬送室103に接続された真空ポンプ161、164および排気配管310、340からの汚染物質の逆拡散を防止するために、真空ポンプ161、164の稼働状態(オン、オフ)に関わらず、常時、真空ポンプ161、164の上流側から下流側に向かう第2のN2ガスフローを形成する。なお、処理室202にも同様に常時第一の不活性ガス導入ポート307から排気配管370に向かう第1のN2ガスフローと、真空ポンプ167の上流側から下流側に向かう第2のN2ガスフローを形成するのが好ましい。
このようなN2ガスフローを各室内および主排気配管内に形成して、汚染物質の逆拡散を十分に防止するには、次に示すようなシーケンス制御を行って各ゲートバルブまたは各バルブを切替えるとよい。
上記制御は、予備室122、搬送室103について共通であるので、図4および図5のガスフロー図については、予備室(チャンバ)122で代表した。なお、図4はシーケンスの前半、図5はシーケンスの後半を示す。
図4に示すように、アイドル時は真空ポンプ160はオフ、スローバルブ151およびメインバルブ152は共に閉、エアバルブ153は開とする。
第一の不活性ガス導入ポート301からチャンバ122内に第1のN2ガス(1)を矢印で示すように導入しつつベントライン313より排気して、チャンバ122内で発生した脱ガスを排除する。
また、第二の不活性ガス導入ポート315から主排気配管311内に第2のN2ガス(2)を矢印で示すように導入して、真空ポンプ160の上流側から下流側に向かって第2のN2ガス(2)を流し、真空ポンプ160からの逆拡散を防止する。
具体的には、第一の不活性ガス導入ポート301から、常時、予備室122内に第1のN2ガス(1)をゼロではない流量以上流すことにより、チャンバ122から主排気配管311に向かうN2ガスの流れを常時形成して、予備室122内で発生した脱ガスを排除する。また、主排気配管311のメインバルブ152よりも下流部より、常時、第2のN2ガス(2)を0.5slm以上流すことにより、真空ポンプ160の上流側から下流側に向かうN2ガスの流れを常時形成し、汚染物質の逆拡散を防止する。なお、真空ポンプ160をオフとした状態でも、主排気配管311内は真空ポンプ160よりも下流に設けられる建屋付帯設備の排気設備により引かれており、真空ポンプ160の下流側は陰圧となっているので、主排気配管311の真空ポンプ160より上流側から下流側に向かって第2のN2ガス(2)は流れる。
挿入用のゲートバルブ128を開き予備室122内にウェハ(カセット)を挿入する時は、真空ポンプ160を駆動させる(オンとする)。また、スローバルブ151およびメインバルブ152は共に閉、エアバルブ153は開としたままの状態で、引き続き第一の不活性ガス導入ポート301から予備室122内に第1のN2ガス(1)を導入しつつベントライン313より排気して、予備室122内で発生した脱ガスを排除する。
また、第二の不活性ガス導入ポート315から主排気配管311内への第二の不活性ガスN2(2)の導入も継続する。また、主排気配管311内は、オンになった真空ポンプ160によって真空引きされるので、主排気配管311内に導入された第二の不活性ガスN2(2)は、真空ポンプ160の上流側から下流側に向かって流れる。
挿入用のゲートバルブ128を閉じた後、予備室122内の減圧を開始する時は、真空ポンプ160はオン、メインバルブ152は閉としたままの状態で、エアバルブ153を閉じ、スローバルブ151を開く。引き続き第一の不活性ガス導入ポート301から予備室122内に第1のN2ガス(1)を連続的に導入しつつ、ベントライン313に代えて副排気配管314から主排気配管311を介して排気する。また、引き続き第二の不活性ガス導入ポート315から主排気配管311内に第2のN2ガス(2)を連続的に導入しつつ主排気配管311から排気する。
図5に示すように、予備室122の減圧安定化、搬送(搬出用のゲートバルブ244開)・基板処理(搬出用のゲートバルブ244閉)、基板処理終了までは、真空ポンプ160はオン、エアバルブ153は閉、スローバルブ151は開としたままの状態でさらにメインバルブ152を開く。引き続き第一の不活性ガス導入ポート301から予備室122内に第1のN2ガス(1)を連続的に導入しつつ、副排気配管314と主排気配管311との両方より排気する。
また、引き続き第二の不活性ガス導入ポート315から主排気配管311内に第2のN2ガス(2)を連続的に導入しつつ主排気配管311から排気する。
基板処理終了・昇圧開始から大気圧復帰完了までは、真空ポンプ160はオン、エアバルブ153は閉としたままの状態でスローバルブ151、メインバルブ152を閉じる。予備室122内を大気圧にするために、引き続き予備室122内に第1のN2ガス(1)を導入してN2ガス雰囲気とする。引き続き第二の不活性ガス導入ポート315から主排気配管311内に第2のN2ガス(2)を連続的に導入しつつ主排気配管311から排気する。なお、予備室122内の大気圧復帰は、スローバルブ151を開として第一の不活性ガス導入ポート301から予備室122内に導入した第1のN2ガス(1)を副排気配管314を介して排気しつつ行うようにしてもよい。
上述したBと同じ状態とする。
上述したAと同じ状態とする。
図6に示すように、(B)ウェハ挿入時(挿入用のゲートバルブ28開)は、真空ポンプ60をオンとする。スローバルブ51とメインバルブ52は閉としたままの状態でエアバルブ53を閉じてベントライン13を塞ぐ。この場合、第1のN2ガス(1)は予備室22内に滞留し、予備室22内は第1のN2ガス(1)雰囲気となる。また、第二の不活性ガスN2(2)の主排気配管31内への導入は停止され、主排気配管31内は真空ポンプ60によって真空引きされる。
(C)予備室22の減圧開始時(挿入用のゲートバルブ28閉)からメインバルブ52が開になるまでは、第1のN2ガス(1)の導入は停止される。真空ポンプ60はオン、メインバルブ52、エアバルブ53は閉としたままの状態でスローバルブ51を開き、副排気配管14を介して予備室22内が矢印のように真空引きされる。
(E)処理終了・昇圧開始から大気圧復帰完了までは、真空ポンプ60はオン、エアバルブ53は閉としたままの状態で、スローバルブ51、メインバルブ52を閉じ、予備室22内を大気圧にするために、第1のN2ガス(1)が予備室22内に導入されて、予備室22内が第1のN2ガス(1)雰囲気とされる。
(F)大気圧復帰完了から真空ポンプ60のオフ時までは、真空ポンプ60はオン、スローバルブ51、メインバルブ52は閉じたままの状態で、エアバルブ53を開き、第1のN2ガス(1)は予備室22内に導入されつつベントライン13から排気される。
また、真空ポンプがオンのときは、真空ポンプが排気配管内を真空引きしているが、このとき、第二の不活性ガスを第二の不活性ガス導入ポート15から排気配管内に導入していない。したがって、真空ポンプ上流側から下流側に向かう不活性ガスの流れを形成することができず、汚染物質の排気配管内から予備室22への逆拡散を防止することが困難である。
また、予備室22内への基板挿入時および予備室22内の大気戻し時でも、予備室22内のフローのない不活性ガス雰囲気中に基板を置いているだけであるため、汚染物質の基板への吸着確率を低減することが困難である。
また、図9からわかるように、カセット無し、比較シーケンスによる場合(Sample No.2)、(1)1−Hexadecene、(2)DBP、(3)n−Heptane、(4)Butyl octadecanoate、(5)DOPといった有機物が、ウェハに付着した汚染物質として顕著に検出される。特に、DBP、DOPはそれぞれ0.10ng/cm2、6.34ng/cm2検出されている。これに対しカセット無し、新シーケンスによる場合(Sample No.3)では、DBP、DOPはそれぞれ0.006ng/cm2、0.007ng/cm2検出されており、Sample No.2に比べ汚染物質を大幅に低減できたことが分かる。また、カセット有り、新シーケンスによる場合(Sample No.4)は、DBP、DOPはそれぞれ0.012ng/cm2、0.022ng/cm2検出されており、Sample No.2に比べ、汚染物質を大幅に低減できたことが分かる。また、Sample No.3、4はSample No.1(清浄化目標サンプル)と比べて、遜色がなかった。すなわち、これらの結果から、実施例の対策を行うことで、真空下での真空ポンプからのポンプオイルの逆拡散、チャンバ壁やカセットからのアウトガス等の影響が低減して、Sample No.1に近づけることができたことがわかる。
予備室122、123では、第一の不活性ガス導入ポート301、302の位置を、排気配管が接続される排気口310a、320aとそれぞれ対向するように、チャンバの対角線上に配置している。また、通常第一の不活性ガス導入ポートが設けられない冷却室138、139には、新たな第一の不活性ガス導入ポート305、306をそれぞれ追加している。
なお、冷却室138、139には、第一の不活性ガス導入ポート305、306を設けるが、排気口は設けていない。冷却室138、139と搬送室103との間にはゲートバルブが設けられておらず、冷却室138、139と搬送室103とは互いに連通しているため、冷却室138、139に導入された第1のN2ガス(1)は搬送室103の排気口330aから排気できるからである。
(1)真空ポンプの停止の有無に関わらず、真空ポンプに接続された排気配管の上流側から下流側に向かうN2ガスのフローを常時形成するようにしたので、予備室、搬送室、処理室に接続された真空ポンプおよび排気配管からの汚染物質の逆拡散を防止できる。
(2)予備室、搬送室、冷却室の圧力状態が変化する際のゲートバルブ動作切替え時にも、各チャンバ内と排気配管内に導入されるN2ガスを停止させることなく、チャンバ内と排気配管内を常時N2ガスフローのある状態としたので、真空ポンプから予備室、搬送室、処理室への汚染物質の逆拡散を十分に防止でき、汚染物質の存在確率を減少させることができる。
(3)予備室、搬送室、冷却室において、N2導入口位置の最適化、追加を行うようにしたので、汚染物質の滞留、蓄積の発生を減少させることができる。
(4)装置内にウェハまたはカセットを導入後、ウェハ表面またはカセットをを常時不活性ガスの流れのある状態に置くことで、カセット等から拡散する汚染物質のウェハ表面への汚染物質の付着を抑制・防止できる。特に、同一箇所に一定時間ウェハが滞在する予備室、冷却室においては、ウェハ表面をN2ガス流れ状態の中に置くことで、汚染物質の吸着確率を下げることができる。
103 搬送室
112 ウェハ移載機(搬送ロボット)
122 予備室
161 真空ポンプ
164 真空ポンプ
167 真空ポンプ
200 ウェハ(基板)
202 処理炉(処理室)
301 第一の不活性ガス導入ポート
304 第一の不活性ガス導入ポート
307 第一の不活性ガス導入ポート
310 排気配管
340 排気配管
370 排気配管
315 第二の不活性ガス導入ポート
345 第二の不活性ガス導入ポート
375 第二の不活性ガス導入ポート
300 コントローラ
Claims (1)
- 処理前または処理後の基板を一時的に収容する予備室と、
基板に処理を施す処理室と、
内装した搬送ロボットにより前記予備室と前記処理室との間で基板の搬送を行う搬送室と、
少なくとも前記予備室および前記搬送室のそれぞれに設けられ前記予備室および前記搬送室内にそれぞれ不活性ガスを導入する第一の不活性ガス導入ポートと、
少なくとも前記予備室および前記搬送室のそれぞれに設けられ前記予備室および前記搬送室内のガスをそれぞれ排気する排気配管と、
前記排気配管に接続された真空ポンプと、
前記排気配管の前記真空ポンプよりも上流側に設けられ、前記排気配管内に不活性ガスを導入する第二の不活性ガス導入ポートと、
前記予備室および前記搬送室のうち少なくともいずれかの室内に基板が存在する間は、少なくとも基板が存在する室内と、その室に対応する前記排気配管内とのそれぞれに、その室に対応する前記第一の不活性ガス導入ポートと前記第二の不活性ガス導入ポートの両方から不活性ガスを連続的に導入しつつ前記排気配管より排気するよう制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
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