JP2009024229A - 基板処理装置 - Google Patents

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裕 越湖
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司 八島
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Abstract

【課題】処理室内残留ガス排除をその必要性を判断して適正に実施する。
【解決手段】ウエハを搬送する負圧移載装置12が設置された負圧移載室10と、負圧移載室10に連結されてウエハを処理する複数の処理モジュール61〜64と、ウエハを搬入する予備室20と搬出する予備室30とを制御する制御システム70に、使用ガス情報記憶部91と残留ガス排除レシピ記憶部92と残留ガス排除判断部93とを備えた残留ガス排除システム90を設ける。残留ガス排除判断部93は使用ガス情報記憶部91からの使用ガス種とプレレシピ実行で使用されたガス種とを比較し、不一致の場合に処理室内残留ガス排除レシピ実行と判断し、処理モジュール61〜64で処理室内残留ガス排除レシピを適時に実施させる。処理室内残留ガス排除の必要性を自動的に判断して実行するので、処理品質低下を防止でき、無駄な処理室内残留ガス排除レシピ実行を回避できる。
【選択図】図5

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。)に金属膜や絶縁膜を形成するのに利用して有効なものに関する。
例えば、ICの一例であるシステムLSIの製造方法においては、搬送室の周りに複数のプロセスチャンバ(処理室)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。
従来のこの種のマルチチャンバ型基板処理装置においては、ウエハは25枚がウエハキャリア(収納容器)に収納されて供給されるのが、一般的である。
従来のマルチチャンバ型基板処理装置を述べている例として、特許文献1がある。
特開2006−253483号公報
従来の少品種多量生産の状況下で使用されるマルチチャンバ型基板処理装置においては、同一品種のウエハに処理を施すために、処理室で使用するガス種は同一になる。
しかしながら、集積回路の高集積化が進み、かつ、ウエハが200mmから300mmに転換した多品種少量生産の環境下においては、異なる品種(例えば、異なる機種のシステムLSI)のウエハが混じって流れる状況が発生するために、マルチチャンバ型基板処理装置の処理室で使用するガス種がロット(複数のウエハの集り)毎に異なる場合が発生する。
異なるガス種が処理室に残留していると、ウエハに作り込まれたICの品質を低下させる原因になるので、同一の処理室で異なるガス種が使用される場合には、次のウエハ(またはロット)を処理室に搬送する前に、処理室内の残留ガスを排除する必要がある。
本発明の目的は、処理室内に残留するガスを排除するか否かを判断し、その処理室内の残留ガスの排除を適正に実施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)基板に処理を施す処理室と、
前記処理室へ前記基板を搬送する搬送装置が設置された搬送室と、
前記搬送室に対して前記基板を搬入搬出する予備室と、
前記搬送装置や前記処理室および前記予備室における前記基板の搬送を制御する第一制御装置と、
前記基板に対して予め設定されたレシピを実行して前記基板を処理する第二制御装置と、を備えた基板処理装置であって、
前記第一制御装置は前回のロット処理に使用したガスと次回のロット処理に使用するガスとを比較して、前記前回のロット処理に使用したガスを前記処理室内から排除するステップを実行するか否かを判断することを特徴とする基板処理装置。
(2)同一の処理室に単数または複数枚ずつ基板を順次に搬入し、ガスを使用して処理を施す基板処理方法において、
前回のロット処理に使用したガスと次回のロット処理に使用するガスとを比較して、前記前回のロット処理に使用したガスを前記処理室内から排除するステップを実行することを特徴とする基板処理方法。
前記手段によれば、複数のロット(多品種少生産においては、一般的には25枚以下の基板)を連続して処理する際に、ロット処理毎に異なるガス種が使用される場合には、処理室内に残留するガスを排除するか否かを自動的に判断して処理室内に残留するガスを排除するステップを実行するので、処理の品質の低下を未然に防止することができるとともに、処理室内の残留ガスを排除する必要性のない場合に処理室内に残留するガスを排除するステップの実行を回避することができる。
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および図2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、基板処理装置という。)として構成されており、この基板処理装置は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基板処理装置においてはウエハ搬送用のキャリアとしては、FOUP(front opening unified pod 。以下、ポッドという。)が使用されている。
以下の説明において、前後左右は図1を基準とする。すなわち、ウエハ移載室40側が前側、その反対側すなわち第一ウエハ移載室10側が後側、第一予備室20側が左側、第二予備室30側が右側とする。
図1および図2に示されているように、基板処理装置は搬送室としての第一ウエハ移載室10を備えており、第一ウエハ移載室10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に構成されている。
第一ウエハ移載室(以下、負圧移載室という。)10の筐体(以下、負圧移載室筐体という。)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。
負圧移載室10の中央部には、ウエハを保持して搬送する搬送装置としてのウエハ移載装置12が設置されており、ウエハ移載装置12は負圧下においてウエハWを移載するように構成されている。ウエハ移載装置(以下、負圧移載装置という。)12は、スカラ形ロボット(selective compliance assembly robot arm SCARA)によって構成されており、負圧移載室筐体11の底壁に設置されたエレベータ13によって気密シールを維持しつつ昇降するように構成されている。
負圧移載装置12はウエハWを保持する保持部としての一対のアーム14、15を備えている。上側に位置する第一アーム(以下、上側アームという。)14の先端部には、二股のフォーク形状に形成された上側エンドエフェクタ16が取り付けられており、下側に位置する第二アーム(以下、下側アームという。)15の先端部には、下側エンドエフェクタ17が取り付けられている。
負圧移載室筐体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、負圧移載室10に対してウエハWを搬入搬出する予備室としての第一予備室20と第二予備室30とがそれぞれ隣接して連結されている。
第一予備室20の筐体(以下、第一予備室筐体という。)21および第二予備室30の筐体(以下、第二予備室筐体という。)31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21の側壁および負圧移載室筐体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、負圧移載室10側の搬入搬出口23には搬入搬出口22、23を開閉するゲートバルブ24が設置されている。
第一予備室20には第一予備室用仮置き台25が設置されている。
互いに隣接した第二予備室筐体31の側壁および負圧移載室筐体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、負圧移載室10側の搬入搬出口33には搬入搬出口32、33を開閉するゲートバルブ34が設置されている。
第二予備室30には第二予備室用仮置き台35が設置されている。
第一予備室20および第二予備室30の前側には、大気圧以上の圧力(正圧)を維持可能な構造に構成された第二ウエハ移載室(以下、正圧移載室という。)40が隣接して連結されており、正圧移載室40の筐体(以下、正圧移載室筐体という。)41は、平面視が横長の長方形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。
正圧移載室40には正圧下でウエハWを移載する第二ウエハ移載装置(以下、正圧移載装置という。)42が設置されており、正圧移載装置42はスカラ形ロボットによって2枚のウエハを同時に搬送し得るように構成されている。
正圧移載装置42は正圧移載室40に設置されたエレベータ43によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ44によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
互いに隣接した第一予備室筐体21の側壁および正圧移載室筐体41の側壁には搬入搬出口26、27がそれぞれ開設されており、正圧移載室40側の搬入搬出口27には搬入搬出口26、27を開閉するゲートバルブ28が設置されている。
互いに隣接した第二予備室筐体31の側壁および正圧移載室筐体41の側壁には搬入搬出口36、37がそれぞれ開設されており、正圧移載室40側の搬入搬出口37には搬入搬出口36、37を開閉するゲートバルブ38が設置されている。
図1に示されているように、正圧移載室40の左側にはノッチ合わせ装置45が設置されている。
また、図2に示されているように、正圧移載室40の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット46が設置されている。
図1および図2に示されているように、正圧移載室筐体41の正面壁には3つのウエハ搬入搬出口47、48、49が左右方向に並べられて開設されており、これらのウエハ搬入搬出口47、48、49はウエハWを正圧移載室40に対して搬入搬出し得るように設定されている。これらのウエハ搬入搬出口47、48、49にはポッドオープナ50がそれぞれ設置されている。
ポッドオープナ50はポッドPを載置する載置台51と、載置台51に載置されたポッドPのキャップを着脱するキャップ着脱機構52とを備えており、載置台51に載置されたポッドPのキャップをキャップ着脱機構52によって着脱することにより、ポッドPのウエハ出し入れ口を開閉するようになっている。
ポッドオープナ50の載置台51に対してはポッドP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ようになっている。したがって、載置台51によってキャリアステージとしてのポッドステージが構成されていることになる。
図1に示されているように、負圧移載室筐体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、第一処理室としての第一CVDモジュール61と、第二処理室としての第二CVDモジュール62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61および第二CVDモジュール62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。
また、負圧移載室筐体11における6枚の側壁のうちの残りの互いに対向する2枚の側壁には、第三処理室としての第一クーリングモジュール63と、第四処理室としての第二クーリングモジュール64とがそれぞれ連結されており、第一クーリングモジュール63および第二クーリングモジュール64はいずれも、処理済みのウエハWを冷却するように構成されている。
基板処理装置は図3に示された制御システム70を備えている。
図3に示されているように、制御システム70はパーソナルコンピュータ等から構成された第一制御装置としてのメインコントローラ71を備えている。
メインコントローラ71にはそれぞれLANシステム72を介して、負圧移載装置12を制御するサブコントローラ73、正圧移載装置42を制御するサブコントローラ74、第一CVDモジュール61を制御するサブコントローラ75、第二CVDモジュール62を制御するサブコントローラ76、第一クーリングモジュール63を制御するサブコントローラ77、第二クーリングモジュール64を制御するサブコントローラ78等が接続されている。
メインコントローラ71にはキーボード等によって構成された入力装置81、テレビモニタ等によって構成された表示装置82、フロッピディスク駆動装置等によって構成された外部記憶装置83等が接続されている。
また、メインコントローラ71はホストコンピュータ84に接続することができるように構成されている。
メインコントローラ71の一部(ソフトウエア)には、残留ガスを排除するステップを割り込ませシステム(以下、残留ガス排除システムという。)90がプログラミングされて組み込まれている。
図3に示されているように、残留ガス排除システム90は使用ガス情報記憶部91と、残留ガス排除レシピ記憶部92と、残留ガス排除判断部93と、を備えており、これらは後述する残留ガス排除判断フローを実行するように構成されている。
以下、前記構成に係る基板処理装置が使用されたICの製造方法における成膜工程を、第一CVDモジュール61を使用して実施した場合について、図4に示されたシーケンスに沿って説明する。
これから成膜すべきウエハWは25枚がポッドPに収納された状態で、成膜工程を実施する基板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および図2に示されているように、搬送されて来たポッドPは基板処理装置におけるポッドオープナ50の載置台51上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。
載置されたポッドPはキャップをキャップ着脱機構52によって取り外され、ポッドPのウエハ出し入れ口が開放される。
ポッドPがポッドオープナ50によって開放されると、正圧移載室40に設置された正圧移載装置42はウエハ搬入搬出口47を通してポッドPからウエハWを1枚ずつピックアップし、第一予備室20に搬入搬出口26、27を通して搬入(ウエハローディング)し、ノッチ合わせ装置45を経由して、ウエハWを第一予備室用仮置き台25に移載して行く。
この移載作業により、図4(a)に示されているように、正圧移載装置42のサブコントローラ74はポッドPの25枚のウエハWを第一予備室用仮置き台25に移し替る。
なお、移替作業中には、負圧移載室10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、負圧移載室10の負圧は維持されている。
図4(a)に示されているように、残留ガス排除システム90は図5に示された残留ガス排除判断フローを実行する。
図5に示されているように、第一ステップS1において、残留ガス排除システム90は前回のプレレシピおよびロット処理で使用したガスの種類を使用ガス情報記憶部91から取得する。
なお、ここで、プレレシピとは炉内を予熱する(ウオームアップする)ためのレシピであって、ガス種は不活性ガス(窒素ガス)や酸素ガス等が使用される。
第二ステップS2において、残留ガス排除判断部93は、使用ガス情報記憶部91からの使用ガス種(今回(前回)の処理に使用したガス種)と、次回(今回)の処理に使用するガス種とを比較し、残留ガス排除レシピを実行するか否かを判断する。
残留ガス排除判断部93は、使用ガス情報記憶部91からの使用ガス種とプレレシピおよびロット処理用レシピの実行においてそれぞれ使用されるガス種とが一致した場合には、残留ガス排除レシピを実行しない(NO)と、判断する。
残留ガス排除判断部93は、使用ガス情報記憶部91からの使用ガス種とプレレシピおよびロット処理用レシピの実行においてそれぞれ使用されるガス種とが一つでも一致しなかった場合には、残留ガス排除レシピを実行する(YES)と、判断する。
残留ガス排除レシピを実行する(YES)と判断すると、第三ステップS3において、残留ガス排除判断部93は、第一CVDモジュール61のサブコントローラ75に実行指令を適時に送信し、図4(a)に示されているように、第一CVDモジュール61において残留ガス排除レシピを実施させる。
終了後、プレレシピおよびロット処理用レシピを実行する。
残留ガス排除レシピを実行しない(NO)と判断すると、ポッドPから第一予備室20への移載作業が終了後にプレレシピを実行し、続いて、ロット処理用レシピを実行する。
残留ガス排除レシピは残留ガス排除レシピ記憶部92に記載されており、実行時に読み出されて、第一CVDモジュール61のサブコントローラ75に送信される。
残留ガス排除レシピは、例えば、処理室を排気しつつ、処理室内へ不活性ガス(通例は窒素ガス)を供給するシーケンスによって構成することができる。
第四ステップS4において、残留ガス排除システム90は使用ガス情報記憶部91の使用ガス情報を更新する。これにより、使用ガス情報記憶部91には前回のロット処理で使用したガスの情報が記憶されることになる。
なお、第四ステップS4の使用ガス情報の更新処理は、第二ステップS2でYESと判断した後であればよく、特に、第三ステップS3の残留ガス排除レシピの実行前でも構わない。
ここで、残留ガス排除判断フローについて、図6を用いてさらに詳述する。
第一CVDモジュールで次に処理するロット(図6のロット処理B)で使用する全てのプロセスレシピから一度でも使用するガスをテーブルにて生成し、このプロセス使用ガス情報と使用ガス情報とを比較して、異なるロット間で異なるガス種が存在する場合には、ガス排除レシピをプレレシピ前に実施させる。
また、比較した結果、使用ガス情報をプロセス使用ガス情報に更新する。
全く同じガス種を使用している場合には、ガス排除レシピは実施しない。また、使用ガス情報も更新されない。
さらに、図示しないが、前述したプロセスレシピと同様に異なるロット間でプレレシピで使用するガス種情報も比較して、異なるガス種が存在する場合、ガス排除レシピを実施させてもよい。
他方、ポッドP内のウエハWの第一予備室用仮置き台25への移載が完了すると、正圧移載室40側の搬入搬出口26、27がゲートバルブ28によって閉じられ、第一予備室20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20が予め設定された圧力値に減圧されると、負圧移載室10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、負圧移載室10の負圧移載装置12は搬入搬出口22、23を通して第一予備室用仮置き台25から1枚目のウエハWをピックアップして負圧移載室10に搬入し、第一CVDモジュール61のウエハ搬入搬出口65に搬送して、ウエハ搬入搬出口65から処理室内へ搬入(ウエハローディング)する。
図4(a)に示されているように、この第一CVDモジュール61の処理室内への1枚目のウエハの搬入時には、前述した残留ガス排除レシピが既に実行されている。
続いて、第一CVDモジュール61のサブコントローラ75は1枚目のウエハに対して成膜を実施する。
第一CVDモジュール61において所定の成膜処理が終了すると、図4(a)に示されているように、負圧移載装置12は成膜済の1枚目のウエハWをピックアップして第一CVDモジュール61の処理室内から負圧移載室10に搬出(ウエハアンローディング)し、第一予備室20の搬入搬出口23へ搬送し、搬入搬出口23を通して第一予備室用仮置き台25に戻す。
次に、負圧移載室10の負圧移載装置12は第一予備室用仮置き台25から2枚目のウエハWをピックアップして負圧移載室10に搬入し、第一CVDモジュール61の処理室内へ搬入(ウエハローディング)する。
続いて、図4(b)に示されているように、第一CVDモジュール61のサブコントローラ75は2枚目のウエハに対して成膜を実施する。
第一CVDモジュール61において所定の成膜処理が終了すると、図4(b)に示されているように、負圧移載装置12は成膜済の2枚目のウエハWをピックアップして第一CVDモジュール61の処理室内から負圧移載室10に搬出(ウエハアンローディング)し、第一予備室20の第一予備室用仮置き台25に戻す。
以降、前述した処理が繰り返すことにより、第一予備室用仮置き台25に移し替えられた25枚のウエハに成膜が実施される。
なお、本実施形態では25枚を例に挙げたが、ウエハWの枚数は特に限定されない。
図4(b)に示されているように、25枚目のウエハWが第一予備室20の第一予備室用仮置き台25に戻されると、正圧移載装置42のサブコントローラ74は25枚のウエハWをポッドPへ収納する。
すなわち、第一予備室20のロードロックが解除された後に、正圧移載室40の第一予備室20に対応したウエハ搬入搬出口47がポッドオープナ50によって開かれるとともに、載置台51に載置された空のポッドPのキャップがポッドオープナ50によって開かれる。
続いて、正圧移載室40の正圧移載装置42は第一予備室用仮置き台25からウエハWを搬入搬出口27を通してピックアップして正圧移載室40に搬出し、正圧移載室40のウエハ搬入搬出口47を通してポッドPに収納(チャージング)して行く。
処理済の25枚のウエハWのポッドPへの収納が完了すると、ポッドPのキャップがポッドオープナ50のキャップ着脱機構52によってウエハ出し入れ口に装着され、ポッドPが閉じられる。
閉じられたポッドPは載置台51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。
なお、以上の作動は、第一予備室20および第一CVDモジュール61が使用される場合を例にして説明したが、第二予備室30および第二CVDモジュール62が使用される場合についても、図6に示すように、同様の残留ガス排除判断フローが実施される。
さらに、第一クーリングモジュール63および第二クーリングモジュール64が使用される場合についても、図6に示すように、同様の残留ガス排除判断フローが実施される。
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
(1)前回のロット処理に使用したガスと次回のロット処理に使用するガスとを比較して、次のロットにおけるウエハを処理する前に残留ガス排除レシピを実行することにより、異なるガス種が使用される場合において、処理室内に前回使用したガスが残留するのを確実に防止することができるので、残留ガスによる処理の品質の低下を未然に防止することができる。
(2)前回のロット処理に使用したガスと次回のロット処理に使用するガスとを比較して処理室内の残留ガスの排除を自動的に判断してから残留ガス排除レシピを実行することにより、残留ガス排除レシピの無駄な実行を回避することができるので、スループットの低下を防止することができる。
(3)ロット処理に使用したガスだけでなく、プレレシピで使用したガスでも比較して、残留ガス排除レシピを実行するか判断することでも、前記(1)(2)と同様な効果が得られる。
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。
前記実施の形態においては、マルチチャンバ型基板処理装置について説明したが、本発明はこれに限らず、バッチ式基板処理装置にも適用することができる。
また、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、本発明における処理モジュールでの処理は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基板処理装置を示す平面断面図である。 その側面断面図である。 その制御システムを示すブロック図である。 成膜工程の前半の一部を示すシーケンスチャートである。 同じく後半の一部を示すシーケンスチャートである。 残留ガス排除判断フローを示すプロセスフローチャートである。 同じくシーケンスフローチャートである。
符号の説明
W…ウエハ(基板)、P…ポッド(基板キャリア)、10…負圧移載室(搬送室)、11…負圧移載室筐体、12…負圧移載装置(搬送装置)、13…エレベータ、14…上側アーム(保持部)、15…下側アーム(保持部)、16、17…エンドエフェクタ、
20…第一予備室、21…第一予備室筐体、22、23…搬入搬出口、24…ゲートバルブ、25…第一予備室用仮置き台、26、27…搬入搬出口、28…ゲートバルブ、
30…第二予備室、31…第二予備室筐体、32、33…搬入搬出口、34…ゲートバルブ、35…第二予備室用仮置き台、36、37…搬入搬出口、38…ゲートバルブ、
40…正圧移載室(ウエハ移載室)、41…正圧移載室筐体、42…正圧移載装置(ウエハ移載装置)、43…エレベータ、44…リニアアクチュエータ、45…ノッチ合わせ装置、46…クリーンユニット、
47、48、49…ウエハ搬入搬出口、50…ポッドオープナ、51…載置台、52…キャップ着脱機構、
61…第一CVDモジュール(第一処理室)、62…第二CVDモジュール(第二処理室)、63…第一クーリングモジュール(第三処理室)、64…第二クーリングモジュール(第四処理室)、65、66、67、68…ウエハ搬入搬出口、
70…制御システム(制御装置)、71…メインコントローラ、72…LANシステム、73〜78…サブコントローラ、
81…入力装置、82…表示装置、83…外部記憶装置、84…ホストコンピュータ、
90…残留ガス排除システム(残留ガス排除レシピ割り込ませシステム)、91…使用ガス情報記憶部、92…残留ガス排除レシピ記憶部、93…残留ガス排除判断部。

Claims (1)

  1. 基板に処理を施す処理室と、
    前記処理室へ前記基板を搬送する搬送装置が設置された搬送室と、
    前記搬送室に対して前記基板を搬入搬出する予備室と、
    前記搬送装置や前記処理室および前記予備室における前記基板の搬送を制御する第一制御装置と、
    前記基板に対して予め設定されたレシピを実行して前記基板を処理する第二制御装置と、を備えた基板処理装置であって、
    前記第一制御装置は前回のロット処理に使用したガスと次回のロット処理に使用するガスとを比較して、前記前回のロット処理に使用したガスを前記処理室内から排除するステップを実行するか否かを判断することを特徴とする基板処理装置。
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