JP2008311365A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチチャンバ型基板処理装置のスループットの低下を防止する。
【解決手段】複数枚のウエハ１を収納したカセット２からウエハ１を第一ＣＶＤモジュール４０に搬送装置１３によって搬入し、第一ＣＶＤモジュール４０および搬送装置１３を制御するメインコントローラ６１が、操作ユニット８０がウエハ１毎に割り当てたプロセスレシピをＣＶＤモジュールにおいて実施する際に、操作ユニット８０は搬送装置１３がウエハ１を搬送している間に、プロセスレシピ情報をメインコントローラ６１にダウンロードする。プロセスレシピに関する情報量の増加に伴うダウンロード待ち時間の増加に影響されないので、スループットの低下を防止できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、基板処理装置に関し、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。）に金属膜や絶縁膜および半導体膜等の薄膜を形成するのに利用して有効なものに関する。

ＩＣの製造方法においてウエハに薄膜を形成する成膜工程には、搬送室の周りに複数の処理モジュール（プロセスチャンバ）が設置されたマルチチャンバ型基板処理装置が使用される場合がある。

マルチチャンバ型基板処理装置においては、キャリア（収納容器）で搬送されて来たウエハが１枚または２枚の単位で処理モジュールに搬入され、処理モジュールにおいてプロセスレシピに従って成膜される。
プロセスレシピはオペレータが操作部ユニットによって予め作成するとともに保存したものが、処理対象のウエハ毎に個別に割り当てられている。
したがって、処理モジュールを全体的に制御する制御部ユニットが成膜を実行するためには、操作部ユニットに保存されたプロセスレシピ情報を操作部ユニットからダウンロードする必要がある。
従来のマルチチャンバ型基板処理装置においては、プロセスレシピ情報のダウンロードは処理モジュールにウエハが搬入された後であって、プロセスレシピの実行直前に実施されている。

プロセスレシピ情報には、バルブの開閉、ガスの流量、処理室内の圧力や温度に関する制御情報、必要なデータを収集するための条件等々が含まれている。
ＩＣの高集積化や微細化等の技術革新の進展に伴って、マルチチャンバ型基板処理装置においては、より一層緻密で高度な制御を確保する必要上、プロセスレシピに関する情報（データ）量は膨大になって来ている。その結果、プロセスレシピ情報のダウンロード時間には長期間が必要になって来ている。
従来のマルチチャンバ型基板処理装置においては、プロセスレシピ情報のダウンロードは処理モジュールにウエハが搬入された後であってプロセスレシピの実行直前に実施されていることにより、実際のプロセスレシピの実行開始（成膜ステップ開始）は、ダウンロード完了後からになり、ダウンロード中は実行待ち状態になっている。
すなわち、処理モジュールに対するウエハの搬入から搬出までの総処理時間は、プロセスレシピのダウンロード時間と実際のプロセスレシピ実行時間（成膜ステップ実施時間）との和になる。
マルチチャンバ型基板処理装置においては、１回で成膜されるウエハは１枚または２枚と少数であるために、ウエハの処理モジュールに対する搬入搬出回数は多く、その度毎に、プロセスレシピのダウンロードが必要になる。
したがって、マルチチャンバ型基板処理装置においては、プロセスレシピに関する情報量の増加に伴うダウンロード待ち時間の増加が、スループット（単位時間当たりのウエハ生産枚数）に悪影響を及ぼしている。

本発明の目的は、スループットの低下を防止することができる基板処理装置を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）複数の基板を収納する収納容器と、前記基板に処理を施す処理モジュールと、前記収納容器と前記処理モジュールとの間で前記基板を搬送する搬送装置と、前記処理モジュールおよび前記搬送装置を制御する制御部と、前記基板毎にプロセスレシピを割り当てる操作部とを備えている基板処理装置であって、
前記操作部は前記搬送装置が前記基板を搬送している間に前記プロセスレシピ情報を前記制御部にダウンロードする基板処理装置。
（２）複数の基板を収納した収納容器から前記基板を処理モジュールに搬送装置によって搬入し、前記処理モジュールおよび前記搬送装置を制御する制御部が、操作部が前記基板毎に割り当てたプロセスレシピを前記処理モジュールにおいて実施する基板処理方法であって、
前記操作部は前記搬送装置が前記基板を搬送している間に前記プロセスレシピ情報を前記制御部にダウンロードする基板処理方法。

前記手段によれば、プロセスレシピに関する情報量の増加に伴うダウンロード待ち時間の増加に影響されないので、スループットの低下を防止することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、図１に示されているように、マルチチャンバ型基板処理装置（以下、連続処理装置という。）として構成されている。
この連続処理装置はＩＣの製造方法にあってウエハに所望の薄膜を堆積させる成膜工程に使用されるように構成されている。
なお、本実施の形態に係る連続処理装置においては、ウエハの収納容器（ウエハキャリア）としては、オープンカセット（以下、カセットという。）が使用される。

図１に示されているように、連続処理装置は筐体１１を備えており、筐体１１は大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造の搬送室１２を構成している。筐体（以下、搬送室筐体という。）１１は、平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
搬送室１２の中央部には、ウエハを保持して搬送する搬送装置１３が設置されており、搬送装置１３は負圧下においてウエハ１を移載するように構成されている。搬送装置１３はスカラ形ロボット（selective compliance assembly robot arm ＳＣＡＲＡ）によって構成されている。

搬送室筐体１１の６枚の側壁のうち正面側に位置する２枚の側壁には、第一筐体２０と第二筐体３０とがそれぞれ隣接して連結されており、第一筐体２０と第二筐体３０とは、搬送室１２に対してウエハ１を搬入搬出する予備室としての第一予備室２１と第二予備室３１とをそれぞれ構成している。
第一予備室２１の筐体（以下、第一予備室筐体という。）２０および第二予備室３１の筐体（以下、第二予備室筐体という。）３０はいずれも、平面視が大略四角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されているとともに、負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。

互いに隣接した第一予備室筐体２０の側壁および搬送室筐体１１の側壁には搬入搬出口２２、２３がそれぞれ開設されており、第一予備室２１側の搬入搬出口２３にはゲートバルブ２４が設置されている。
第一予備室２１内にはバッファ搬送装置２５が設置されている。
互いに隣接した第二予備室筐体３０の側壁および搬送室筐体１１の側壁には搬入搬出口３２、３３がそれぞれ開設されており、第二予備室３１の搬入搬出口３３にはゲートバルブ３４が設置されている。
第二予備室３１内にはバッファ搬送装置３５が設置されている。

第一予備室筐体２０および第二予備室筐体３０の前側には、第一カセットテーブル２６および第二カセットテーブル３６がそれぞれ設置されている。
第一カセットテーブル２６および第二カセットテーブル３６に対しては、カセット２が図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって供給および排出される。
第一カセットテーブル２６に対向する第一予備室筐体２０の側壁には搬入搬出口２７がそれぞれ開設されており、搬入搬出口２７にはゲートバルブ２８が設置されている。
第二カセットテーブル３６に対向した第二予備室筐体３０の側壁には搬入搬出口３７が開設されており、搬入搬出口３７にはゲートバルブ３８が設置されている。

図１に示されているように、搬送室筐体１１の６枚の側壁のうち背面側に位置する２枚の側壁には、第一処理モジュールとしての第一ＣＶＤモジュール４０と、第二処理モジュールとしての第二ＣＶＤモジュール５０とがそれぞれ隣接して連結されている。
第一ＣＶＤモジュール４０および第二ＣＶＤモジュール５０はいずれも、枚葉式ＣＶＤ装置（枚葉式コールドウオール形ＣＶＤ装置）によってそれぞれ構成されている。
第一ＣＶＤモジュール４０は筐体４１を備えており、筐体４１はウエハにＣＶＤ膜を形成する処理室（プロセスチャンバ）４２を形成している。筐体４１と対向する搬送室筐体１１の側壁には搬入搬出口４３が開設されており、搬入搬出口４３にはゲートバルブ４４が設置されている。
同様に、第二ＣＶＤモジュール５０は筐体５１を備えており、筐体５１はウエハにＣＶＤ膜を形成する処理室（プロセスチャンバ）５２を形成している。筐体５１と対向する搬送室筐体１１の側壁には搬入搬出口５３が開設されており、搬入搬出口５３にはゲートバルブ５４が設置されている。

連続処理装置は図２に示された制御システム６０を備えており、制御システム６０はコンピュータによって構成されたメインコントローラ６１を備えている。
メインコントローラ６１には制御ネットワーク６２によって、搬送装置１３を制御するサブコントローラ６３と、第一予備室ゲートバルブ２４を制御するサブコントローラ６４と、第一バッファ搬送装置２５を制御するサブコントローラ６５と、第一カセットテーブルゲートバルブ２８を制御するサブコントローラ６６と、第一ＣＶＤモジュール４０を制御するサブコントローラ６７と、第一ＣＶＤモジュールゲートバルブ４４を制御するサブコントローラ６８と、第二予備室ゲートバルブ３４を制御するサブコントローラ６９と、第二バッファ搬送装置３５を制御するサブコントローラ７０と、第二カセットテーブルゲートバルブ３８を制御するサブコントローラ７１と、第二ＣＶＤモジュール５０を制御するサブコントローラ７２と、第二ＣＶＤモジュールゲートバルブ５４を制御するサブコントローラ７３と、が接続されている。
メインコントローラ６１はこれらのサブコントローラ６３〜７３に対して、成膜プロセスの制御シーケンスを時間軸で示したプロセスレシピに基づく温度制御や圧力制御、流量制御および機械制御を指令するように構成されている。

メインコントローラ６１には操作ネットワーク７４によって、操作部としての操作ユニット８０が接続されている。
操作ユニット８０には、キーボードやマウス等の入力手段によって構成された入力装置８１、テレビモニタ等の表示部（操作画面）によって構成された表示装置８２、記憶媒体駆動装置等によって構成された記憶装置８３等が接続されている。
操作ユニット８０はグラフィカル・ユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）システム８５を備えている。オペレータは表示装置８２を見ながら入力装置８１を操作することにより、プロセスレシピを作成ないし編集することができ、作成ないし編集したプロセスレシピを記憶装置８３に保存することができる。
操作ユニット８０には、プロセスレシピ先行ダウンロードプログラム（以下、ダウンロードプログラムという。）８６が組み込まれている。ダウンロードプログラム８６は後述するプログラムフローを実行するように構成されている。

次に、プロセスレシピ先行ダウンロードの前提として、前記構成に係る連続処理装置が使用されたＩＣ製造方法における成膜工程のシーケンスフローを、第一ＣＶＤモジュール４０の系統が使用される場合を一例にして説明する。

これから成膜すべきウエハ１は２５枚がカセット２に収納された状態で、成膜工程を実施する連続処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。
図１に示されているように、搬送されて来たカセット２は第一カセットテーブル２６の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。

第一カセットテーブルゲートバルブ２８が開放されると、第一バッファ搬送装置２５はウエハ搬入搬出口２７を通してカセット２からウエハ１を１枚ピックアップし、第一予備室２１に搬入搬出口２７を通して搬入（ウエハローディング）する。
この搬入作業中には、搬送室１２側の搬入搬出口２２、２３はゲートバルブ２４によって閉じられており、搬送室１２の負圧は維持されている。

ウエハ１が第一予備室２１に搬入されると、第一カセットテーブル２６側の搬入搬出口２７がゲートバルブ２８によって閉じられ、第一予備室２１が排気装置（図示せず）によって負圧に排気される。
第一予備室２１が設定された圧力値に減圧されると、搬送室１２側の搬入搬出口２２、２３がゲートバルブ２４によって開かれる。

次に、搬送室１２の搬送装置１３は搬入搬出口２２、２３を通して第一バッファ搬送装置２５からウエハ１をピックアップして搬送室１２に搬入する。
第一ＣＶＤモジュール４０の搬入搬出口４３がゲートバルブ４４によって開放されると、搬送装置１３はウエハ１を第一ＣＶＤモジュール４０の搬入搬出口４３に搬送して、搬入搬出口４３から第一ＣＶＤモジュール４０の処理室４２へ搬入（ウエハローディング）する。

第一ＣＶＤモジュール４０において所定のプロセスレシピに従った成膜処理が終了すると、第一ＣＶＤモジュール４０の搬入搬出口４３がゲートバルブ４４によって開放され、成膜処理後（成膜済）のウエハ１は第一ＣＶＤモジュール４０から搬送装置１３によってピックアップされて、負圧に維持されている搬送室１２に第一ＣＶＤモジュール４０の搬入搬出口４３から搬出（ウエハアンローディング）される。

成膜処理後のウエハ１を第一ＣＶＤモジュール４０から搬送室１２に搬出すると、搬送装置１３は成膜処理後のウエハ１を搬送室１２の搬入搬出口２２へ搬送し、ゲートバルブ２４によって開放された搬入搬出口２２、２３を通して搬出して、第一バッファ搬送装置２５に移載する。

第一予備室２１のロードロックが解除された後に、第一予備室２１の搬入搬出口２７がゲートバルブ２８によって開かれる。
続いて、第一バッファ搬送装置２５はウエハ１を搬入搬出口２７を通してカセット２に収納する。

以上の作動が繰り返されることにより、ウエハが１枚ずつ順次に処理されて行く。
処理済の２５枚のウエハ１のカセット２への収納が完了すると、カセット２は第一カセットテーブル２６の上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。

以上のシーケンスフローを自動的に実行するためには、第一ＣＶＤモジュール４０において成膜ステップを実施する以前に、操作ユニット８０の記憶装置８３に保存されたプロセスレシピをメインコントローラ６１にダウンロードする必要がある。
本実施の形態に係る制御システム６０のダウンロードプログラム８６は、このプロセスレシピのダウンロードを搬送装置１３によるウエハ１の搬送後のプロセスレシピ実行直前ではなく、搬送装置１３による搬送中に実行することにより、ダウンロード時間の待ち状態の発生を防止する。

ここで、搬送装置１３によるウエハ１の搬送中にプロセスレシピのダウンロードを実行する場合に、ダウンロード時間が搬送時間を超過してしまうと、結局、プロセスレシピの待ち時間が発生してしまうために、搬送時間の方がダウンロード時間よりも長くなるタイミングをもってプロセスレシピのダウンロードを開始する必要がある。
ダウンロードプログラム８６がプロセスレシピのダウンロードを開始させるタイミングは、次のＣＶＤモジュールの状態に対応して分類することができる。
1) ＣＶＤモジュールにウエハが無い状態で、ＣＶＤモジュールがアイドル状態。
この場合には、いつでもダウンロードが可能である。
2) ＣＶＤモジュールにウエハが無い状態で、ＣＶＤモジュールが前処理プロセスレシピ実行中。
他のプロセスレシピ実行中はプロセスレシピのダウンロードは実行することができないために、搬送装置１３がウエハ１を保持した状態でＣＶＤモジュールの前で、前処理プロセスレシピの実行が終了するのを待つ必要がある。
このとき、ダウンロードを開始することができるのは、ＣＶＤモジュールへのウエハの搬入動作の開始時になる。
3) ＣＶＤモジュールに既にウエハが有る状態で、ＣＶＤモジュールがプロセスレシピを実行中。
前記2)と同様に、プロセスレシピ実行の終了を待つ必要がある。
このとき、ダウンロードの実行を開始することができるのは、ＣＶＤモジュールでのウエハの交換の開始時になる。
以上のタイミングの中で、最も搬送時間が短いのは2)の場合であるが、最大構成のプロセスレシピについてのダウンロード時間であっても、ダウンロードを完了することができる。
このことから、1)、2)の場合には、ＣＶＤモジュールへのウエハの搬入動作開始時にダウンロード実行を開始し、3)の場合には、ＣＶＤモジュールでのウエハの交換動作開始時にダウンロード実行を開始する。

以上のことを考慮したプロセスレシピ先行ダウンロードのプログラムフローを、図３に即して説明する。

ダウンロードプログラム８６は、ＣＶＤモジュールにおいてプロセスレシピが実行中であるか否かを判断し（ステップＳ１）、ＣＶＤモジュールの処理室内にウエハが有るか無いかを判断する（ステップＳ２）。

ＣＶＤモジュールの処理室内にウエハが無い場合、すなわち、前述した1)、2)の場合には、並列処理Ａに進み、ＣＶＤモジュールへのウエハの搬入動作開始時にダウンロード実行を開始する。

ＣＶＤモジュールの処理室内にウエハが有る場合、すなわち、前述した3)の場合には、並列処理Ｂに進み、ＣＶＤモジュールでのウエハの交換動作開始時にプロセスレシピのダウンロードを開始する。

ＣＶＤモジュールの処理室内へのウエハ１の搬入およびプロセスレシピのダウンロードが完了すると、ＣＶＤモジュールにおいてダウンロード済みのプロセスレシピが実行される（ステップＳ３）。

図４は待ち時間の解消効果を比較して示すタイムチャートである。
図４（ａ）はプロセスレシピのダウンロードを搬送装置によるウエハの搬送後のプロセスレシピ実行直前に実行する場合を示している。
図４（ｂ）はプロセスレシピのダウンロードを搬送装置による搬送中に実行する本実施の形態の場合を示している。
図４（ａ）のゲートバルブ開からダウンロード終了までの時間Ｔａと、図４（ｂ）のゲートバルブ開から搬出時のゲートバルブ開の終了までの時間Ｔｂとの比較から明らかな通り、本実施の形態によれば、ゲートバルブ開からプロセスレシピ実行開始（成膜ステップ開始）までの時間を短縮することができるので、プロセスレシピに関する情報量の増加に伴うダウンロード待ち時間の増加によるスループットに悪影響を回避し、スループットを向上させることができる。

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。

例えば、ウエハを収納する収納容器としては、カセットを使用するに限らず、ＦＯＵＰ（front opening unified pod ）を使用してもよい。

本発明はＩＣ等の半導体製造装置に限らず、ＬＣＤ装置のようなガラス基板を処理するＬＣＤ製造装置や露光装置、リソグラフィー装置、塗布装置およびプラズマ処理装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
さらに、本発明はＣＶＤに限らず、ＰＶＤや酸化膜形成、窒化膜形成、金属膜形成および半導体膜形成等の基板処理全般に適用することができる。

本発明の一実施の形態であるマルチチャンバ型連続処理装置を示す平面断面図である。 制御システムを示すブロック図である。 プロセスレシピ先行ダウンロードのプログラムフローチャートである。 待ち時間の解消効果を比較して示すタイムチャートである。

符号の説明

１…ウエハ（基板）、２…カセット（収納容器）、
１１…搬送室筐体、１２…搬送室、１３…搬送装置、
２０…第一予備室筐体、２１…第一予備室、２２、２３…搬入搬出口、２４…第一予備室ゲートバルブ、２５…第一バッファ搬送装置、２６…第一カセットテーブル、２７…搬入搬出口、２８…第一カセットテーブルゲートバルブ、
３０…第二予備室筐体、３１…第二予備室、３２、３３…搬入搬出口、３４…第二予備室ゲートバルブ、３５…第二バッファ搬送装置、３６…第二カセットテーブル、３７…搬入搬出口、３８…第二カセットテーブルゲートバルブ、
４０…第一ＣＶＤモジュール（第一処理モジュール）、４１…筐体、４２…処理室（プロセスチャンバ）、４３…搬入搬出口、４４…第一ＣＶＤモジュールゲートバルブ、
５０…第二ＣＶＤモジュール（第二処理モジュール）、５１…筐体、５２…処理室（プロセスチャンバ）、５３…搬入搬出口、５４…第二ＣＶＤモジュールゲートバルブ、
６０…制御システム、６１…メインコントローラ（制御部）、６２…制御ネットワーク、６３〜７３…サブコントローラ、
７４…操作ネットワーク、８０…操作ユニット（操作部）、８１…入力装置、８２…表示装置、８３…記憶装置、８５…ＧＵＩシステム、８６…プロセスレシピ先行ダウンロードプログラム（ダウンロードプログラム）。

Claims (1)

1. 複数の基板を収納する収納容器と、前記基板に処理を施す処理モジュールと、前記収納容器と前記処理モジュールとの間で前記基板を搬送する搬送装置と、前記処理モジュールおよび前記搬送装置を制御する制御部と、前記基板毎にプロセスレシピを割り当てる操作部とを備えている基板処理装置であって、
   前記操作部は前記搬送装置が前記基板を搬送している間に前記プロセスレシピ情報を前記制御部にダウンロードする基板処理装置。

Images