JP2009253217A

JP2009253217A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2009253217A
Application number: JP2008102656A
Authority: JP
Inventors: Masao Aoyama; 雅夫青山
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2009-10-29

Abstract

【課題】
基板処理装置に於いて、シーケンスのパラメータの設定値を容易に変更し得、容易に基板処理装置の作動確認が行える様にし、作業効率の向上を図る。
【解決手段】
基板に所要の処理を行う処理室１３と、基板の搬送空間として前記処理室に隣接して設けられた移載室７と、該移載室にパージガスを供給するガスパージ手段と、該移載室のガスパージを実行するためのガスパージシーケンスが実行されると、前記ガスパージ手段を制御して前記移載室をガスパージする制御手段と、少なくとも前記パージガスの流量、時間及び前記移載室の酸素濃度を設定するガスパージシーケンス設定画面を表示可能な表示部と、少なくとも前記ガスパージシーケンスのパラメータを入力可能な操作手段とを具備し、前記ガスパージシーケンス設定画面より前記パラメータを各機構部の状態や装置の動作状態に対応させて入力することで、前記ガスパージシーケンスが実行可能となるよう構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の被処理基板に成膜、アニール処理、拡散処理等の基板処理を行い、半導体装置を製造する基板処理装置に関するものである。

基板処理装置には、基板を一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置と所定枚数の基板を一度に処理するバッチ式の基板処理装置とがあり、いずれの基板処理装置に於いても、処理室内で基板処理を行う処理炉、該処理炉に対して基板を搬送する基板搬送装置を具備している。

基板処理装置外部から処理すべきウェーハ等の基板が搬送される場合、基板収納容器、例えば密閉式のカセット（ＦＯＵＰ）に所定枚数（例えば２５枚）ウェーハが装填され、該ウェーハを収納したカセットが搬送される。

例えばバッチ式の基板処理装置では、前記基板搬送装置により搬送されたカセットから１バッチ分の基板を基板保持具（ボート）に移載し、ボートを処理室に装入し、ボートに保持された状態で基板に所要の処理を実行している。

前記基板搬送装置は移載室に収納され、基板は移載室内部を該移載室内部の雰囲気に曝された状態で搬送される。この為、移載室雰囲気に酸素（Ｏ2 ）が含まれると基板表面に自然酸化膜が生成されるが、自然酸化膜は基板の処理品質、歩留りを低下させるので、酸素濃度を所定値以下に制御して自然酸化膜の生成を抑制する必要がある。

この為、従来より移載室内部を窒素ガスパージし、移載室内部に窒素（Ｎ2 ）ガスを充満させ、酸素濃度を所定値以下にした状態で基板の搬送を行っている。

移載室の酸素濃度を制御する為に移載室に供給する窒素ガスの流量、移載室の酸素濃度指定値は、装置パラメータによって設定している。この装置パラメータは、基板処理装置の様々な状態に於ける移載室への窒素ガス供給量、酸素濃度指定値を設定し、設定条件に従って窒素ガスの供給量が制御される。窒素ガス供給量は、大量に窒素ガスを流し続けるのではなく、酸素濃度が低下すれば、窒素ガス供給量を減らす様に制御され、効率よく指定した酸素濃度を維持する様にしている。

窒素ガス流量、酸素濃度指定値を変更する場合、装置パラメータの設定値を変更する必要があるが、従来の基板処理装置では、装置パラメータを変更した場合は、基板処理装置の再起動が必要となる。この為、容易に窒素ガス流量、酸素濃度指定値の変更を行うことができなかった。

通常の処理では、装置パラメータの設定値は頻繁に変更するものではないが、装置の調整作業時等では何度か装置パラメータの設定値を変更したい場合がある。装置パラメータの設定値を変更する度に、基板処理装置を再起動することは不便であり、又作業の能率を低下させる。

本発明は斯かる実情に鑑み、装置パラメータの設定値を容易に変更し得、容易に基板処理装置の作動確認が行える様にし、作業効率の向上を図るものである。

本発明は、基板に所要の処理を行う処理室と、基板の搬送空間として前記処理室に隣接して設けられた移載室と、該移載室にパージガスを供給するガスパージ手段と、該移載室のガスパージを実行するためのガスパージシーケンスが実行されると、前記ガスパージ手段を制御して前記移載室をガスパージする制御手段と、少なくとも前記パージガスの流量、時間及び前記移載室の酸素濃度を設定するガスパージシーケンス設定画面を表示可能な表示部と、少なくとも前記ガスパージシーケンスのパラメータを入力可能な操作手段とを具備し、前記ガスパージシーケンス設定画面より前記パラメータを各機構部の状態や装置の動作状態に対応させて入力することで、前記ガスパージシーケンスが実行可能となるよう構成した基板処理装置に係るものである。

本発明によれば、基板に所要の処理を行う処理室と、基板の搬送空間として前記処理室に隣接して設けられた移載室と、該移載室にパージガスを供給するガスパージ手段と、該移載室のガスパージを実行するためのガスパージシーケンスが実行されると、前記ガスパージ手段を制御して前記移載室をガスパージする制御手段と、少なくとも前記パージガスの流量、時間及び前記移載室の酸素濃度を設定するガスパージシーケンス設定画面を表示可能な表示部と、少なくとも前記ガスパージシーケンスのパラメータを入力可能な操作手段とを具備し、前記ガスパージシーケンス設定画面より前記パラメータを各機構部の状態や装置の動作状態に対応させて入力することで、前記ガスパージシーケンスが実行可能となるよう構成したので、パラメータを視覚的に確認しながら設定でき、設定ミスが防止でき、パラメータを変更し、その後基板処理装置の作動確認が可能となり、作業能率が向上する等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

先ず、本発明が実施される基板処理装置の概要について図１、図２に於いて説明する。

尚、以下の説明では、基板処理装置として基板に拡散処理やＣＶＤ処理等を行う縦型炉を具備する縦型基板処理装置を適用した場合について述べる。

シリコンから成るウェーハ１等の基板を収納した基板収納容器（ＦＯＵＰ）（以下カセット２）を、外部から筐体３内へ搬入する為、及びその逆に該筐体３内から外部へ搬出す為のＩ／Ｏステージ（基板収納容器授受部）４が前記筐体３の前面に設けられ、該筐体３内には搬入された前記カセット２を保管する為のカセット棚（保管手段）５が設けられている。

又、前記ウェーハ１の搬送エリアであり、後述のボート（基板保持具）６の処理炉１３へのローディング、アンローディングが行われる気密な移載室７が設けられている。

前記ウェーハ１に処理を行う時の前記移載室７の内部は、前記ウェーハ１の自然酸化膜を防止する為に窒素ガス等の不活性ガスが充満される様になっている。

前記カセット２としては、現在密閉式の基板収納容器であるＦＯＵＰというタイプが主流で使用されており、該カセット２の一側面に設けられた開口部を蓋体（図示せず）で閉塞することで大気から内部のウェーハ１を隔離して搬送でき、前記蓋体を取外すことで前記カセット２内へ前記ウェーハ１を入出させることができる。

前記カセット２の蓋体を取外し、該カセット２内と前記移載室７とを連通させる為に、該移載室７の前面側には、カセット載置ステージ（基板収納容器載置手段）１６，１７が複数組（図示では２組）設けられ、前記移載室７の前記カセット載置ステージ１６，１７対峙部分にはそれぞれカセットオープナ１８，１９（開閉手段）が設けられている。該カセットオープナ１８，１９は独立して駆動可能となっており、前記カセット載置ステージ１６，１７に載置された前記カセット２を個別に開閉可能となっている。

前記カセット載置ステージ１６，１７、前記カセット棚５、及び前記Ｉ／Ｏステージ４間の前記カセット２の搬送は、カセット搬送機９によって行われる。該カセット搬送機９による前記カセット２の搬送空間８には、前記筐体３に設けられたクリーンユニット（図示せず）によって清浄化した空気をフローさせる様にしている。

前記移載室７の内部には、複数の前記ウェーハ１を水平多段に積載する前記ボート６と、前記ウェーハ１のノッチ（又はオリエンテーションフラット）の位置を任意の位置に合わせる基板位置合わせ装置１１が設けられ、又前記カセット載置ステージ１６，１７上の前記カセット２と前記基板位置合わせ装置１１と前記ボート６との間で前記ウェーハ１の搬送を行うウェーハ移載機（基板移載手段）１２が設けられている。又、前記移載室７の上部には前記ウェーハ１を処理する為の前記処理炉１３が設けられており、該処理炉１３の下端開口部である炉口は炉口ゲートバルブ１５によって開閉され、該炉口ゲートバルブ１５の開状態で、前記ボート６はボートエレベータ（昇降手段）１４によって前記処理炉１３へローディング、又は該処理炉１３から前記移載室７へアンローディングされ、前記ボート６へのウェーハ１移載時には前記炉口ゲートバルブ１５が閉じられる様になっている。

前記移載室７にはガス供給管２１、排気管２２が接続され、前記ガス供給管２１はパージガス例えば窒素ガスの供給源であるパージガス供給源（図示せず）に接続され、前記排気管２２は真空ポンプ等を具備する排気装置（図示せず）に接続されている。

前記ガス供給管２１には流量調整器（ＭＦＣ）２３、供給側開閉弁２４が設けられ、前記排気管２２には圧力調整弁２５及び圧力検出器２６が設けられている。又、前記移載室７には内部の酸素濃度を検出する酸素濃度計２７が設けられている。

前記流量調整器２３からの流量検出信号、前記圧力検出器２６からの圧力検出信号、前記酸素濃度計２７からの酸素濃度検出信号は後述する主制御部３０に送出され、該主制御部３０はこれらの信号を基に前記流量調整器２３の流量制御、前記供給側開閉弁２４、前記圧力調整弁２５の開閉、開度の制御を行う様になっている。

図３は、制御の概略の構成図を示している。

上位コンピュータ３１からの指令は入出力制御部３２を介して前記主制御部３０に送信され、作業者からの指令はキーボード或はタッチパネル等の操作部３３から入力され、入力された指令は前記入出力制御部３２を介して前記主制御部３０に送信される様になっている。又、処理時、テスト時、保守時等の装置の状態、パラメータの設定状態は前記主制御部３０から前記入出力制御部３２を介して表示装置３４に表示される様になっている。

前記主制御部３０は、主にデータ通信部３５、演算部（ＣＰＵ）３６、記憶部３７、駆動制御部３８、圧力制御部３９、流量制御部４０、データ入出力部４１を具備し、前記記憶部３７は第１記憶部（ＲＡＭ）４３、第２記憶部（ＲＯＭ）４４等から構成されている。尚、前記操作部３３をタッチパネル等とし、前記表示装置３４と前記操作部３３とを兼ねさせてもよい。

前記第２記憶部４４には前記カセット搬送機９、前記ウェーハ移載機１２、前記ボートエレベータ１４等の搬送部を動作させる為のシーケンスプログラム、前記移載室７内に対してガスパージを実行する為のガスパージシーケンスプログラム、又所要雰囲気に設定維持する為のプログラム、更にパラメータを設定変更する為のパラメータ操作プログラム等のプログラムが格納され、前記第１記憶部４３には前記駆動部を動作させる為の指令、作動条件等に関するパラメータ、基板処理を実行する為のレシピ、ガスパージを実行する為の窒素ガスの流量、ガスを供給する供給時間等のパラメータ、或は処理状態の経緯を示すデータ等が一時的に格納される。

尚、シーケンスプログラムのパラメータ、少なくともガスパージシーケンスプログラムについては、前記操作部３３からデータを入力することで、直接書替え可能となっている。

前記駆動制御部３８はシーケンスプログラムに従って搬送部４５、即ち前記カセット搬送機９、前記ウェーハ移載機１２、前記ボートエレベータ１４等の駆動部を駆動制御する。又、前記圧力制御部３９は前記圧力検出器２６の検出結果を基に排気装置、バルブ類４６即ち前記供給側開閉弁２４、前記圧力調整弁２５を制御する。

前記流量制御部４０は、前記圧力検出器２６、前記酸素濃度計２７の検出結果を基に前記ガス供給管２１から前記移載室７に供給する窒素ガスの供給量を制御する。

前記データ入出力部４１には、前記圧力検出器２６、前記酸素濃度計２７からの検出信号が入力され、前記データ入出力部４１は検出信号を増幅、Ａ／Ｄ変換等の信号処理をして前記演算部３６に入力する。

以下、基板処理の作用について説明する。

前記カセット２が外部搬送装置（図示せず）により前記Ｉ／Ｏステージ４に搬入されると、前記カセット搬送機９が直接前記カセット載置ステージ１６，１７に搬送するか、或は一旦前記カセット棚５に前記カセット２を搬送し、処理状況に応じて前記カセット棚５から前記カセット載置ステージ１６，１７にカセットを搬送する。

前記供給側開閉弁２４を開き前記流量調整器２３により流量調節を行いつつ前記ガス供給管２１より前記移載室７に窒素ガスを導入し、該移載室７をガスパージし、前記移載室７の酸素濃度を低下させる。又、後述する様に、前記移載室７内でのウェーハ１の搬送状態、保持状態に応じて、窒素ガスの供給量が制御され、前記移載室７内での酸素濃度が所定値に制御される。

前記シーケンスプログラムに従って、前記カセット載置ステージ１６，１７のいずれか、例えば該カセット載置ステージ１６がウェーハ１の移載対象とされ、該カセット載置ステージ１６に対応する前記カセットオープナ１８により前記カセット２の蓋が開放される。前記カセット載置ステージ１７のカセット２の蓋は閉じたままである。

蓋が開放されることで、前記カセット載置ステージ１６の前記カセット２の内部と前記移載室７とが連通する。

前記カセットオープナ１８により前記カセット２の蓋が開放される状態では、前記ボート６が前記ボートエレベータ１４により降下されており、前記炉口ゲートバルブ１５が閉塞され、前記搬送空間８と前記移載室７とは大気圧に同圧化されている。

前記ウェーハ移載機１２が駆動され、未処理ウェーハ１が前記カセット２から降下状態の前記ボート６に移載される。

前記ウェーハ移載機１２により前記ボート６に１バッチ処理分に相当する所定枚数の前記ウェーハ１が移載されるが、１バッチ分の枚数が前記カセット２の１個分の収納枚数より多い場合は、前記カセットオープナ１９により前記カセット載置ステージ１７の前記カセット２の蓋が開けられ、該カセット２の前記ウェーハ１が前記ボート６に移載される（ウェーハ装填）。

前記ボート６に所定枚数の前記ウェーハ１が移載され、前記ボート６への前記ウェーハ１の移載が完了すると、前記カセットオープナ１８、前記カセットオープナ１９により前記カセット２の扉が閉じられ、前記移載室７が気密とされ、更に窒素ガス等の不活性ガスによりガスパージされ、前記炉口ゲートバルブ１５が開放される。

前記ボートエレベータ１４により、前記ボート６が前記処理炉１３内に装入され、前記処理炉１３が気密に閉塞され、前記ウェーハ１の処理が行われる。

前記処理炉１３に処理ガスを導入しつつ排気し、又前記ウェーハ１を処理温度に加熱維持して、該ウェーハ１に所要の処理を行う。

該ウェーハ１の処理が完了すると、前記処理炉１３内が窒素ガス等の不活性ガスによりガスパージされ、前記移載室７内部と同圧化され、前記ボートエレベータ１４により前記ボート６が前記移載室７内部に降下される。

前記ボート６が完全に降下されると、炉口部が前記炉口ゲートバルブ１５により閉鎖される。前記移載室７内は、不活性ガスで充填され、更に所定酸素濃度以下に制御されている。

前記ボート６が降下され、該ボート６にウェーハ１が保持された状態で、処理済の該ウェーハ１が所定温度となる迄冷却される。

該ウェーハ１が所定温度迄冷却されると、前記ウェーハ移載機１２により前記ウェーハ１が前記ボート６より払出され（ウェーハ払出し）、空の前記カセット２に移載される。尚、処理後の前記ウェーハ１の移載作動については、上述した処理前の移載作動の逆の手順によって行われる。

尚、上記実施の形態は縦型基板処理装置について説明したが、横型基板処理装置についても実施可能であるし、前記ウェーハ１が冷却される前記移載室７の圧力は、減圧、常圧、陽圧のいずれの圧力状態であってもよいことは言う迄もない。更に、ＬＣＤ（液晶表示装置）、或はバッチ式に限らず枚葉式基板処理装置にも実施可能であることは言う迄もない。

次に、図４を参照して、前記移載室７内をガスパージする際の酸素濃度の制御、窒素ガスの流量制御について説明する。図４は、前記表示装置３４の画面、及び該画面に表示された内容を示しており、画面には装置の動作状態、駆動機構の動作状態に対応した目標となる酸素濃度値５１、Ｎ2 ガス供給量５２が示されている。又、図４中、５３は酸素濃度指定値入力欄、５４は窒素ガス流量設定値入力欄を示している。

前記ガスパージシーケンスプログラムによって、ガスパージが実行される。

カセット２の投入が開始されると同期して窒素ガスの供給流量が流量Ｖに増大される。窒素ガスの流量増大に伴い、酸素濃度が低下する。酸素濃度が所定濃度値Ｄから所定濃度値Ａに低下すると、窒素ガス流量は流量Ｕとなる様に前記流量調整器２３、前記圧力調整弁２５等が制御される。

カセット２投入後、ウェーハ１の装填が開始される迄は、ウェーハ１が移載室７内に露出していない状態であり、酸素濃度は高い所定濃度値Ｄに設定され、対応して窒素ガスの流量は流量Ｒに低減される。

ウェーハ１がボート６に装填されている間は、ウェーハ１が前記移載室７内に露出している状態であり、酸素濃度は低く所定濃度値Ｂ，Ａに抑えられ、斯かる酸素濃度が達成される様に、窒素ガスの流量は流量Ｖ，Ｕ，Ｔと変化される。

ボート６が処理炉１３に装入される状態では、酸素濃度は低く所定濃度値Ａに抑えられ、斯かる酸素濃度が達せられる様に、窒素ガスの流量が流量Ｖ，Ｕ，Ｓと変化される。

ボート６をアンロードする際には、アンロード開始前より窒素ガスの流量が流量Ｖに増大され、更に窒素ガスの流量が酸素濃度の低下により流量Ｖから流量Ｕに減少される様制御される。

更に、ウェーハ１の冷却中は、酸素濃度がＢに保持される様、窒素ガス流量は、流量Ｔに維持される。

ウェーハ１払出し時には、酸素濃度がＢからＡに低下する様、窒素ガス流量は流量Ｖ〜流量Ｕに減少する様制御される。

上記した様に、前記移載室７の酸素濃度は、過剰に低濃度とならない様に、装置の状態、機構部の駆動状態、前記移載室７内でのウェーハ１の状態により、酸素濃度設定値をよりきめ細かく設定し、斯かる酸素濃度設定値が実現される様に窒素ガスの供給流量、流す時間をパラメータとして設定して、前記ガスパージシーケンスプログラムを実行させる。

従って、効率よく、指定した酸素濃度が達成できると共に窒素ガスの消費量も低減し、ランニングコストが低減する。

尚、上記したガスパージシーケンスでは、機構部の駆動状態で窒素ガスのガス流量を増大させているので、機構部の駆動で発生したパーティクルも迅速に除去し得、ウェーハ１のパーティクルによる汚染も防止できる。

次に、前記ガスパージシーケンスのパラメータを設定する場合の作動について説明する。

画面の初期設定値ボタン５５を押すと、初期設定の前記酸素濃度値５１、Ｎ2 ガス供給量５２が画面に表示され、或は履歴ボタン５６を押すと、前回設定の前記酸素濃度値５１、Ｎ2 ガス供給量５２が画面に表示される。

例えば、初期設定の酸素濃度値５１を表示させ、Ｎ2 ガス供給量５２を基準として前記窒素ガス流量設定値入力欄５４に、各機構部の状態、装置状態に対応させ、前記操作部３３より流量設定値、時間等のパラメータを入力する。

入力されたパラメータは起動中のガスパージシーケンスプログラムに直ちに反映され、動作確認の為、装置を再起動なく、動作させることができる。

前記酸素濃度値５１を実現できる様な窒素ガス流量設定値を入力完了した後、保存ボタン５７を押して設定値を格納する。

本発明では、前記ガスパージシーケンスプログラムのパラメータを、図４で示される設定画面に入力して、目標とする前記酸素濃度値５１を実現するに適切かどうかを確認しつつ設定が可能である。この為、設定作業が容易であると共に設定ミスを防止することができる。

前記移載室７内の酸素濃度値５１を適切な値とするようにＮ2 ガス供給量５２を調節することができるので、Ｎ2 ガス流量を無駄に消費する（流量が多すぎる）ことがない。又、各機構部の状態や、装置の状態に対応させてＮ2 ガス供給量５２を設定するので、パーティクルの抑制が期待できる。

而して、前記移載室７の酸素濃度が所定値以下に制御されて基板処理が実行され、自然酸化膜の生成が抑制され、品質の向上、歩留りの向上が図れる。

尚、上記説明ではガスパージシーケンスプログラムのパラメータの変更に対して説明したが、他のシーケンスプログラム、例えば基板移載のパラメータの変更に関しても同様に実施可能であることは言う迄もない。

（付記）
又、本発明は以下の実施の態様を含む。

（付記１）基板に所要の処理を行う処理室と、前記基板の搬送空間として前記処理室に隣接して設けられた移載室と、該移載室にパージガスを供給するガスパージ手段と、基板処理シーケンスを実行して基板処理を行い、ガスパージシーケンスを実行し、前記ガスパージ手段を制御して前記移載室をガスパージする制御手段と、少なくともガスパージシーケンス設定画面を表示可能な表示部と、少なくとも前記ガスパージシーケンスのパラメータを入力可能な操作手段とを具備した基板処理装置による半導体装置の製造方法であって、前記設定画面より前記パラメータを入力する工程と、前記基板処理シーケンスと連動して前記ガスパージシーケンスが実行される工程とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。

本発明の実施の形態に係る基板処理装置の概略斜視図である。同前基板処理装置の側面概略図である。本発明の実施の形態に於ける制御部の構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態に於ける制御グラフ図である。

符号の説明

１ウェーハ
２カセット
５カセット棚
６ボート
７移載室
８搬送空間
９カセット搬送機
１２ウェーハ移載機
１３処理炉
１４ボートエレベータ
２１ガス供給管
２２排気管
２３流量調整器
２６圧力検出器
２７酸素濃度計
３０主制御部
３１上位コンピュータ
３３操作部
３４表示装置

Claims

基板に所要の処理を行う処理室と、基板の搬送空間として前記処理室に隣接して設けられた移載室と、該移載室にパージガスを供給するガスパージ手段と、該移載室のガスパージを実行するためのガスパージシーケンスが実行されると、前記ガスパージ手段を制御して前記移載室をガスパージする制御手段と、少なくとも前記パージガスの流量、時間及び前記移載室の酸素濃度を設定するガスパージシーケンス設定画面を表示可能な表示部と、少なくとも前記ガスパージシーケンスのパラメータを入力可能な操作手段とを具備し、前記ガスパージシーケンス設定画面より前記パラメータを各機構部の状態や装置の動作状態に対応させて入力することで、前記ガスパージシーケンスが実行可能となるよう構成したことを特徴とする基板処理装置。