JP2009267213A - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】搬送アーム表面の異物を除去する手段を有する基板処理装置であって、装置構成を簡素化すると共に異物除去によって装置のスループットが低下しない基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置11は、半導体ウェハWに処理を施す少なくとも1つの処理室21と、処理室21に隣接する搬送室14と、搬送室14の内部を減圧する真空ポンプ16と、搬送室14および処理室21の間で半導体ウェハWを搬送する搬送装置15と、搬送装置15に付着した異物を、搬送室14内で除去する異物除去手段とを備える。
【選択図】図1

Description

この発明は、基板処理装置に関するものである。
従来の基板処理装置には、特開平11−40642号公報(特許文献1)および特開平8−327959号公報(特許文献2)に開示されているように、搬送アームの表面に付着した異物を除去する装置を有するものがある。
一例として、特開平11−40642号公報に開示されている基板処理装置は、複数の基板を収納するカセットを有するインデクサと、基板に加熱処理等を施す熱処理部と、基板を回転させつつレジスト塗布処理を行うスピンコータと、露光後の基板に現像処理を施すスピンデベロッパと、各処理部間での基板の循環搬送を行う搬送アームと、紫外線を照射して搬送アームを洗浄する紫外線照射部とを備える。
他の例として、特開平8−327959号公報に開示されているスパッタ装置は、半導体ウェハを収納するカセットローダと、複数のスパッタ室を配置した真空チャンバと、カセットローダおよび真空チャンバの間で半導体ウェハを搬送する搬送アームと、半導体ウェハの搬送経路中に配置される表面処理部とを備える。
特開平11−40642号公報(段落番号0024、図1) 特開平8−327959号公報(段落番号0083、図12)
特開平11−40642号公報に開示されている基板処理装置によれば、搬送アームの洗浄にのみ使用される紫外線照射部を設けたので、装置のフットプリントが増大する。また、搬送アームの洗浄中は基板の搬送ができないので、装置のスループットが低下する。
また、特開平8−327959号公報に開示されている搬走路中に設けられた表面処理部は、大気圧またはその近傍の圧力下で気体放電を発生させて搬送アームをドライ洗浄する。このため、表面処理部は大掛かりなものとなる可能性がある。さらに、気体放電はパーティクルの発生源となり得る。
そこで、この発明の目的は、搬送室内に設けられた搬送アーム表面の異物を除去する手段を有する基板処理装置であって、フットプリントを増大させず、簡単な構成で効率的に異物除去を可能にし、さらに、搬送の自由度を高く保ち、装置のスループットを低下させることがない基板処理装置を提供することである。
この発明に係る基板処理装置は、被処理基板に処理を施す少なくとも1つの処理室と、処理室に隣接する搬送室と、搬送室の内部を減圧する減圧手段と、搬送室および処理室の間で被処理基板を搬送する搬送装置と、搬送装置に付着した異物を、搬送室内で除去する異物除去手段とを備える。
上記構成の基板処理装置は、減圧状態(「真空状態」を含む)の搬送室内で搬送装置に付着した異物を除去する。これにより、フットプリントを増大させることなく、搬送室内において異物除去を行うので、高スループットを維持した状態で異物除去ができる。なお、本明細書中の「減圧状態」とは、搬送室内に後述するオゾンガス等が充填されている状態を含むものとする。
一実施形態として、異物除去手段は、搬送装置に光を照射する光照射部を含む。光照射部は、光熱エネルギーにより異物を固相から気相に相転移させる。これにより、搬送装置の表面から異物を除去することができる。
好ましくは、異物除去手段は、搬送室の内部でオゾンガスを用いて異物を除去することを特徴とする。これにより、異物の除去効率が向上する。なお、搬送室の内部でオゾンガスを生成してもよいし、外部で生成したオゾンガスを搬送室に供給してもよい。
一実施形態として、異物除去手段は、搬送室の内部にオゾンガスを供給するオゾンガス供給手段を含む。他の実施形態として、異物除去手段は、搬送装置にオゾンガスを噴射するオゾンガス噴射部を含む。このように、オゾンガスを搬送室雰囲気中に充填してもよいし、搬送装置に選択的に噴射してもよい。
好ましくは、搬送装置の表面は、酸化チタン膜で覆われている。これにより、異物の除去効率がさらに向上する。
好ましくは、搬送室は光を透過する透光窓を有する。そして、光照射部は、搬送室の外から透光窓を通して搬送装置に光を照射する。これにより、搬送装置から除去された気相状態の異物が光照射部に付着するのを防止することができる。
好ましくは、搬送装置は、その上面に被処理基板を支持する複数の突起部を有する。そして、異物除去手段は、複数の突起部に付着した異物を選択的に除去する。搬送装置全体に異物除去処理を施してもよいが、被処理基板に直接接触する突起部にのみ施せば、この発明の効果を得ることができる。
好ましくは、搬送室には、搬送装置から分離した異物を強制的に排出する吸引手段が設けられている。これにより、搬送室の雰囲気中に浮遊する気相状態の異物が被処理基板に付着するのを防止することができる。
この発明の他の実施形態に係る基板処理装置は、被処理基板に処理を施す少なくとも1つの処理室と、処理室に隣接する搬送室と、搬送室の内部を減圧する減圧手段と、搬送室に隣接するロードロック室と、搬送室内に配置され、減圧雰囲気下で処理室とロードロック室に被処理基板を搬送する第1の搬送装置と、被処理基板を収納するカセット、およびロードロック室と前記カセット間で被処理基板を搬送する第2の搬送装置を有し、ロードロック室に隣接するローダ部と、第1の搬送装置に付着した異物を、搬送室内にて除去する異物除去手段とを備える。
上記構成の基板処理装置によれば、第1の搬送装置と第2の搬送装置とが独立して動作できるので、一方に律速されることなくそれぞれが処理を行うことができる。その結果、搬送やプロセスの自由度の高い基板処理装置を得ることができる。また、第1の搬送装置に付着した異物が洗浄されるので、基板が収納されたカセットへの異物の混入を抑制することができる。
この発明によれば、専用の洗浄部を設けることなく搬送室内で異物の除去を行うことができるので、装置面積を増大させることがない。また、減圧状態の搬送室内で洗浄が行えるので、処理中に発生する有毒ガスの漏洩を有効に防止することができる。さらに、減圧状態を維持した搬送室内で異物の除去を行うことができるので、スループットの低下を防止した基板処理装置を得ることができる。
図1〜図3を参照して、この発明の一実施形態に係る基板処理装置11を説明する。なお、図1は基板処理装置11を示す図、図2は処理室21aの内部構造を示す図、図3は搬送室14および異物除去手段の構成を示す図である。
図1を参照して、基板処理装置11は、被処理基板としての半導体ウェハWを減圧状態の搬送室14に搬入出するロードロック室12a,12bと、半導体ウェハWをロードロック室12a,12bに搬入出するローダ部13と、半導体ウェハWに各種処理を施す少なくとも1つ(この実施形態では4つ)の処理室21a,21b,21c,21d(総称して「処理室21」という)と、ロードロック室12a,12bおよび処理室21に隣接する搬送室14と、半導体ウェハWを搬送する搬送装置15(第1の搬送装置)と、搬送室14およびロードロック室12a,12bの内部を減圧する減圧手段としての真空ポンプ16と、搬送装置15に付着した異物を、搬送室14内で除去する異物除去手段とを主に備えるいわゆるクラスターツールである。
ローダ部13は、半導体ウェハWを収納するウェハカセット13a,13bと、ウェハカセット13a,13bとロードロック室12a,12bとの間で半導体ウェハWを搬送するアーム13c(第2の搬送装置)とを備える。搬送装置15は、搬送アーム15aと、搬送アーム15aの上面に半導体ウェハWを支持する複数の突起部15bとを含み、基板処理装置11内で半導体ウェハWを搬送する。
上記の基板処理装置11によれば、ロードロック室12a,12b、搬送室14、および処理室21の間で半導体ウェハWを搬送する搬送装置15(第1の搬送装置)と、ウェハカセット13a,13bとロードロック室12a,12bの間で半導体ウェハWを搬送するアーム13c(第2の搬送装置)とが独立して動作できるので、一方に律速されることなくそれぞれが処理を行うことができる。その結果、搬送やプロセスの自由度の高い基板処理装置を得ることができる。
複数の処理室21のうち少なくとも処理室21aでは、半導体ウェハWの表面に少なくとも炭素とフッ素とを含む膜(例えば、CF膜)を成膜する処理が行われる。なお、本明細書中「CF」とは、C(y,zは整数であって、複数の組合せがある)の組成を有する化合物の総称である。
図2を参照して、処理室21aの内部構造を説明する。処理室21aは、処理空間Sを構成する処理容器22および誘電体25と、マイクロ波供給装置28と、排気装置38とを主に備える。
処理容器22は、上部開口を有する有底円筒体であって、側壁面に半導体ウェハWを受け入れる開口部22aと、内部に半導体ウェハWを保持する保持台としてのサセプタ23と、処理ガスを導入するガス導入部24とを備える。開口部22aには開閉扉(図示省略)が設けられており、開閉扉が開くと半導体ウェハWの出し入れが可能となり、開閉扉が閉じると処理空間Sが密閉状態となる。
サセプタ23は、半導体ウェハWの表面温度の管理を行うと共に、バイアス用の高周波信号を発生させる交流電源23aに接続されている。処理ガス導入部24は、処理容器22の側壁面に設けられて、処理ガス供給源(図示省略)からの処理ガスを処理空間Sに供給する。処理ガスには、プラズマ励起用ガス(例えば、Arガス)と、ウェハ処理用ガス(例えば、Cガス)とが含まれている。
誘電体25は、アルミナ(Al)や石英(SiO)によって形成される円盤形状の部材であって、処理容器22の上部開口を閉鎖するように配置される。また、処理容器22と誘電体25との当接面には、処理空間Sを密閉するためのシール材22bが設けられている。
マイクロ波供給装置28は、誘電体25の下面にプラズマを発生させるために、誘電体25にマイクロ波を供給する装置であって、所定の周波数のマイクロ波を発生させるマイクロ波発生源29、負荷整合器30、同軸導波管31、遅波板32、遅波板32を覆うアンテナカバー33、およびスロットアンテナ34で構成されている。
同軸導波管31は、内側導体31aと、内側導体31aを覆う外管31bとで構成されている。内側導体31aは、その一方側端部が負荷整合器30を介してマイクロ波発生源29に、他方側端部がスロットアンテナ34に接続されており、マイクロ波発生源29で発生したマイクロ波をスロットアンテナ34に供給する。
スロットアンテナ34は、導電性を有する材質、例えばAg,Au等がメッキされた銅の薄い円板であり、誘電体25の上面に配置される。また、スロットアンテナ34には、厚み方向に貫通する長孔形状の複数のスロット34aが設けられている。マイクロ波発生源29で発生したマイクロ波は、このスロット34aおよび誘電体25を通って処理容器22内に放射される。
排気装置38は、処理空間S内の処理ガスを外部に排出するための真空ポンプであって、処理容器22と排気装置とを接続する排気管36,37を介して処理空間S内から処理ガスを排出する。
次に、上記構成の基板処理装置11の動作を説明する。
まず、搬送装置15によって半導体ウェハWが処理室21aに搬入される。具体的には、搬送装置15がロードロック室12aから処理未済ウェハを取り出す。そして、搬送室14を経由して処理室21aに移動し、サセプタ23上に処理未済ウェハを載置する。
次に、搬送装置15が処理室21aから搬送室14に移動した後、開閉扉を閉めて処理空間Sを密閉状態とする。そして、ガス導入部24から処理ガス(ArガスおよびCガスの混合ガス)を処理空間S内に供給すると共に、余分な処理ガスを排気装置38によって排出する。これらによって、処理空間S内を所定の圧力にすることができる。
次に、マイクロ波発生源29でマイクロ波を発生させて、負荷整合器30、同軸導波管31、遅波板32、およびスロットアンテナ34を介して誘電体25にマイクロ波を供給すると、誘電体25の下面に電界が発生する。これにより、処理空間S内のプラズマ励起用ガスが電離してプラズマ化される。
プラズマによってウェハ処理用ガスが励起されると、ウェハ処理用ガスが解離して処理空間Sの雰囲気中に浮遊する。そして、半導体ウェハWの表面で固相に相転移することで、少なくとも炭素とフッ素とを含む膜が成膜される。
プラズマ処理終了後に処理室21aの開閉扉が開くと、搬送装置15によって半導体ウェハWが搬出され、次工程の処理室21bに搬入される。以下、上記の各処理を繰り返し、全ての処理が終了した処理済ウェハは、搬送装置15によってロードロック室12bに搬送される。
上記の処理中、搬送装置15の表面には、処理室21aの内部で反応生成物(デポ)が堆積する。具体的な堆積のメカニズムとしては、例えば、プラズマ処理後の処理空間Sの雰囲気中には気相状態のCFガスが浮遊しており、搬送装置15の表面で固相(デポ)に相転移することが考えられる。プラズマ処理後の処理室21aの内壁面は高温(180℃程度)であるのに対して、搬送装置15は相対的に低温(常温)であるので、デポは搬送装置15の表面に堆積しやすい。または、サセプタ23の表面にもデポが堆積しており、これが半導体ウェハWの裏面に付着し、さらに搬送装置15(突起部15b)の表面に付着することが考えられる。
搬送装置15、特に搬送アーム15aの突起部15bに異物(デポ)が堆積すると、搬送中に半導体ウェハWが滑り落ちるおそれがある。そこで、異物除去手段によって搬送装置15に堆積したデポを除去する必要がある。
次に、図3を参照して、搬送室14および異物除去手段の構成を説明する。搬送室14は、天井に光を透過する透光窓14aと、搬送装置15から分離したデポを強制的に排出する吸引装置14bとを有し、真空ポンプ16によって真空状態に保持されている。
異物除去手段は、搬送装置15に堆積したデポを除去するためのものであって、この実施形態においては、搬送装置15に光を照射する光照射部41を含む。光照射部41は、搬送室14の外側から透光窓14aを介して搬送装置15の突起部15bを見下ろす位置(鉛直上方)に配置され、光線が突起部15b上で収束するように焦点位置が調整されている。
そして、光照射部41は、搬送装置15が搬送室14の所定位置に来たときに、突起部15bに向かって光を照射する。この光熱エネルギーによって突起部15bに堆積した固相(デポ)を分解することができる。
上記構成とすれば、搬送室14の内部を真空状態に維持したままで、かつ搬送装置15が半導体ウェハWを保持していない時に突起部15bに堆積したデポを除去することができるので、処理室21のスループットの低下を防止した基板処理装置11を得ることができる。また、専用の洗浄部を設けることなくデポの除去ができるので、装置面積が増大しない。さらに、搬送室14の内部を真空状態に保持した状態で処理を行うので、光照射部41から照射される光が気体分子等に吸収されることがない。その結果、洗浄処理の効率が向上する。なお、上記の処理は、搬送装置15が処理室21に半導体ウェハWを搬入する度に行う必要はなく、所定回数(例えば1000回)に1回程度行えばよい。
なお、デポの除去を行うに際して、搬送室14を真空状態としてもよいが、オゾンガス供給手段から搬送室14の内部にオゾンガスを供給してもよい。具体的には、搬送室14の内部にオゾンガスを充填してもよいし、後述するノズル43から突起部15bにオゾンガスを噴射してもよい。この場合、光熱エネルギーによってデポの連鎖が分解され、オゾンガスとの反応によってCFやCO等が生成される。
突起部15bから分離したデポは、気相として搬送室14の雰囲気中を浮遊する。そこで、搬送装置15が所定位置に来たときに突起部15bの近傍に位置するように吸引装置14bを配置しておき、突起部15bから分離した気相状態の異物を強制的に排出するようにすればよい。これにより、搬送室14の雰囲気中に浮遊する気相状態の異物が半導体ウェハWに再付着するのを有効に防止することができる。
なお、吸引装置14bはこの発明の必須の構成要素ではなく、省略することができる。この場合、突起部15bから分離した気相状態の異物は、真空ポンプ16によって搬送室14から排出される。
また、少なくとも突起部15bの表面を酸化チタン(TiO)膜で覆っておいてもよい。酸化チタンは光触媒として機能するので、デポの突起部15bからの分離を促進することができる。
また、搬送装置15のデポを除去する処理(数十秒間)は、処理室21で半導体ウェハWに処理を施している間(数分間)に行うのが望ましい。これにより、基板処理装置11のスループットの低下を防止することができる。
また、上記の実施形態においては、搬送アーム15aの突起部15bに選択的に光を照射した例を説明したが、これに限ることなく、搬送アーム15a全体に光を照射してもよい。ただし、半導体ウェハWに直接接触するのは突起部15bのみであるので、突起部15bに堆積したデポのみを除去すれば、半導体ウェハWの脱落等を防止することができる。また、突起部15bの表面全体である必要もなく、少なくとも突起部15bの頂上を中心とする半径数十μmの範囲で異物を除去すれば、この発明の効果を得ることができる。
また、上記の実施形態における光照射部41は、突起部15b上に焦点位置を調整した集光ランプの例を示したが、これに限ることなく、指向性の高いレーザー光を照射するレーザー装置であってもよい。また、光照射部41から照射される「光」は、可視光線や紫外線(UV)等を含む電磁波として広く解釈される。さらには、光照射部41から照射される光は1種類に限らず、複数種類の光を選択的に組み合わせて(例えば、レーザー光と紫外線の組合せ)照射することができる。
また、光照射部41は1箇所であってもよいし、複数の突起部15bそれぞれに対応させて複数箇所(この実施形態では3箇所)に設けてもよい。光照射部41を1箇所にのみ設ける場合、搬送装置15が移動して、複数の突起部15bを順番に光照射部41の焦点位置で停止させる。一方、光照射部41を複数箇所(3箇所)に設ける場合、搬送装置15が待機位置で停止したときの突起部15bの位置に予め焦点位置を調整しておけばよい。
また、上記の実施形態においては、透光窓14aを突起部15bの鉛直上方に設けた例を示したが、これに限ることなく、任意の位置に設けることができる。例えば、従来の基板処理装置11に設けられているのぞき窓を透光窓14aとしてもよい。この場合、光照射部41から突起部15bに向かって斜めに光を照射すればよい。
さらに、光照射部41は、搬送室14の外側に配置するのが望ましい。光照射部41を搬送室14の内部に配置すると、突起部15bから分離したデポが光照射部41に付着するおそれがあるからである。
次に、図4を参照して、異物除去手段の他の実施形態を説明する。なお、図3と共通する構成要素には同一の参照番号を付し、説明は省略する。この実施形態における異物除去手段は、オゾンガスを発生させるオゾンガス発生部42と、発生したオゾンガスを突起部15bに選択的に噴射するオゾンガス噴射部としてのノズル43とを含む。このような構成としても、突起部15bに堆積したデポを除去することができる。
なお、ノズル43から噴射されるオゾンガスは、プラズマによって励起されているのが望ましい。これにより、デポの除去効率が向上する。また、図3および図4に示した実施形態を組み合わせて用いることにより、デポの除去効率がさらに向上する。
また、上記の実施形態においては、オゾンガスを突起部15bに選択的に噴射した例を示したが、これに限ることなく、搬送室14の雰囲気中にオゾンガスを充填してもよい。この場合のオゾンガスの生成方法は特に限定されないが、例えば、酸素等のガスを搬送室14に導入し、このガスに紫外線を照射することによってオゾンガスを生成してもよいし、搬送室14の外部に設けられたオゾナイザによって生成してもよい。
さらに、上記の各実施形態における異物処理手段は、CF化合物の除去に有効である。しかし、CF化合物に限らず、他の有機化合物の除去にも利用できることは言うまでもない。
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
この発明は、基板処理装置に有利に利用される。
この発明の一実施形態に係る基板処理装置を示す図である。 処理室の内部構造を示す図である。 搬送室および異物除去手段の構成を示す図である。 図3の他の実施形態を示す図である。
符号の説明
11 基板処理装置、12a,12b ロードロック室、13 ローダ部、13a,13b ウェハカセット、13c アーム、14 搬送室、14a 採光窓、14b吸引装置、15 搬送装置、15a 搬送アーム、15b 突起部、16,38 真空ポンプ、22 処理容器、22a 開口部、22b シール材、23 サセプタ、23a 交流電源、24 ガス導入部、25 誘電体、28 マイクロ波供給装置、29 マイクロ波発生源、30 負荷整合器、31 同軸導波管、31a 内側導体、31b 外管、32 遅波板、33 アンテナカバー、34 スロットアンテナ、34a スロット、36,37 排気管、38 排気装置、41 光照射部、42 オゾンガス発生部、43 ノズル。

Claims (10)

  1. 被処理基板に処理を施す少なくとも1つの処理室と、
    前記処理室に隣接する搬送室と、
    前記搬送室の内部を減圧する減圧手段と、
    前記搬送室および前記処理室の間で被処理基板を搬送する搬送装置と、
    前記搬送装置に付着した異物を、前記搬送室内で除去する異物除去手段とを備える、基板処理装置。
  2. 前記異物除去手段は、前記搬送装置に光を照射する光照射部を含む、請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記異物除去手段は、前記搬送室の内部でオゾンガスを用いて異物を除去することを特徴とする、請求項2に記載の基板処理装置。
  4. 前記異物除去手段は、前記搬送室の内部にオゾンガスを供給するオゾンガス供給手段を含む、請求項3に記載の基板処理装置。
  5. 前記異物除去手段は、前記搬送装置にオゾンガスを噴射するオゾンガス噴射部を含む、請求項3に記載の基板処理装置。
  6. 前記搬送装置の表面は、酸化チタン膜で覆われている、請求項2〜5のいずれかに記載の基板処理装置。
  7. 前記搬送室は、光を透過する透光窓を有し、
    前記光照射部は、前記搬送室の外から前記透光窓を通して前記搬送装置に光を照射する、請求項2〜6のいずれかに記載の基板処理装置。
  8. 前記搬送装置は、その上面に被処理基板を支持する複数の突起部を有し、
    前記異物除去手段は、前記複数の突起部に付着した異物を選択的に除去する、請求項1〜7のいずれかに記載の基板処理装置。
  9. 前記搬送室には、前記搬送装置から分離した異物を強制的に排出する吸引手段が設けられている、請求項1〜8のいずれかに記載の基板処理装置。
  10. 被処理基板に処理を施す少なくとも1つの処理室と、
    前記処理室に隣接する搬送室と、
    前記搬送室の内部を減圧する減圧手段と、
    前記搬送室に隣接するロードロック室と、
    前記搬送室内に配置され、減圧雰囲気下で前記処理室と前記ロードロック室に被処理基板を搬送する第1の搬送装置と、
    被処理基板を収納するカセット、および前記ロードロック室と前記カセット間で被処理基板を搬送する第2の搬送装置を有し、前記ロードロック室に隣接するローダ部と、
    前記第1の搬送装置に付着した異物を、前記搬送室内にて除去する異物除去手段とを備える、基板処理装置。
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