JP2011119418A - Method of conveying subject to be processed in semiconductor manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体処理装置における被処理体の搬送方法、特に真空搬送室と処理室間の搬送方法に関する。 The present invention relates to a method for transferring an object to be processed in a semiconductor processing apparatus, and more particularly, to a method for transferring between a vacuum transfer chamber and a processing chamber.
半導体デバイスの微細化、多層化の進展とともに、高精度加工が求められ、プロセス処理の均一性を阻害する要因を最小限に抑えることが必要となる。その課題の1つに、ウエハ等の被処理体に付着する異物数を低減することが挙げられる。例えば、エッチング処理中や処理前に被処理体の微細パターン上に異物粒子が落下すると、その部位は局所的にエッチングが阻害される。その結果、被処理体の微細パターンには断線などの不良が生じ、歩留まり低下を引き起こす。そのため、ガス粘性力や熱泳動力、クーロン力などを用いて異物粒子の輸送を制御し、被処理体に付着する異物数を低減する方法が多数考案されている。 With the progress of miniaturization and multilayering of semiconductor devices, high-precision processing is required, and it is necessary to minimize the factors that hinder the uniformity of process processing. One of the problems is to reduce the number of foreign substances adhering to a target object such as a wafer. For example, if foreign particles fall on the fine pattern of the object to be processed during or before the etching process, the etching is locally inhibited at that part. As a result, a defect such as disconnection occurs in the fine pattern of the object to be processed, resulting in a decrease in yield. Therefore, many methods have been devised to control the transport of foreign particles using gas viscous force, thermophoretic force, Coulomb force, etc., and reduce the number of foreign matters adhering to the object to be processed.
例えば特許文献1では、搬送室と処理室の間でガスの往来を完全に遮断できる第1のゲートバルブと、該ゲートバルブよりも処理室側に第2のゲートバルブを配置し、搬送室と処理室のガスの流量や圧力を最適に調整してガスの流れを調整することにより、被処理体の搬送時に付着する異物数を少なくすることが述べられている。 For example, in Patent Document 1, a first gate valve that can completely block the passage of gas between a transfer chamber and a processing chamber, and a second gate valve disposed closer to the processing chamber than the gate valve, It has been described that the number of foreign matters adhered during conveyance of the object to be processed can be reduced by adjusting the gas flow by optimally adjusting the gas flow rate and pressure in the processing chamber.
従来の半導体処理装置では、真空搬送室と処理室間の被処理体の搬送中、もしくは搬送前後に被処理体に付着する異物粒子数を低減させること、また前記処理室内を構成するインナーカバーの搬送口へのプラズマ・反応生成物等の回り込みによる汚染、異物の要因になることに関しての配慮が十分でなかった。 In the conventional semiconductor processing apparatus, the number of foreign particles adhering to the object to be processed is reduced during the transfer of the object to be processed between the vacuum transfer chamber and the process chamber, or before and after the transfer, and the inner cover of the process chamber is formed. There was not enough consideration for contamination and foreign matter caused by circulated plasma and reaction products to the transport port.
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。被処理体が搬送される真空搬送室と、真空搬送室の内部に配置された真空ロボットにより搬送された被処理体を処理するための複数の連結された処理室と、前記処理室を減圧する処理室排気手段と、前記真空搬送室と前記処理室間を接続する被処理体の搬送経路を連通・閉止する第1のゲートバルブと、第1のゲートバルブに対して前記処理室側に設けられた第2のゲートバルブとで構成され、前記処理室の内部に配置された試料台は上下駆動機構を備えており、前記処理室に対して前記真空搬送室を陽圧とした状態で、第1のゲートバルブを開け、その後、第2のゲートバルブを開けて、前記真空搬送室と前記処理室を連通状態として前記被処理体を搬送し、前記処理室の内部に配置された試料台上に前記被処理体を載置する被処理体の搬送方法であって、前記真空搬送室と前記処理室間で前記被処理体を搬送する際の第1、第2のゲートバルブ開閉動作中および、搬送室・処理室の圧力変動中においては、試料台の高さは試料台の上面位置が第2のゲートバルブの上面より高い位置とし、被処理体の搬送を行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. A vacuum transfer chamber in which the object to be processed is transferred, a plurality of connected processing chambers for processing the object to be processed transferred by a vacuum robot disposed inside the vacuum transfer chamber, and the pressure in the process chamber is reduced. Provided on the processing chamber side with respect to the processing chamber exhaust means, a first gate valve for communicating and closing the transfer path of the object to be processed that connects the vacuum transfer chamber and the processing chamber, and the first gate valve A sample stage arranged inside the processing chamber is provided with a vertical drive mechanism, and the vacuum transfer chamber is in a positive pressure with respect to the processing chamber, The first gate valve is opened, and then the second gate valve is opened to transfer the object to be processed while the vacuum transfer chamber and the processing chamber are in communication with each other, and a sample table disposed inside the processing chamber Carrying a target object on which the target object is placed In the method, during the first and second gate valve opening and closing operations when the object to be processed is transferred between the vacuum transfer chamber and the processing chamber, and during pressure fluctuations in the transfer chamber and the processing chamber, The height of the stage is such that the position of the upper surface of the sample stage is higher than the upper surface of the second gate valve, and the object to be processed is transported.
本発明によれば、前記手段により、処理室内における被処理体上の圧力変動を抑制でき、その結果、圧力変動による被処理体上への異物拡散および異物落下を抑制でき、さらに、試料台の上面位置が第2のゲートバルブの上面より高い位置に配置することで、被処理体の搬送中、もしくは搬送前後に被処理体に付着する異物粒子数を最小限に抑えることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。 According to the present invention, the means can suppress the pressure fluctuation on the object to be processed in the processing chamber, and as a result, can suppress the foreign substance diffusion and the foreign substance falling on the object to be processed due to the pressure fluctuation. By disposing the upper surface at a position higher than the upper surface of the second gate valve, the number of foreign particles adhering to the object to be processed can be minimized during the transfer of the object to be processed or before and after the transfer. Yield can be improved.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例であるプラズマ処理装置の処理室の主要部を示す。プラズマ処理室200は、外側の容器である真空チャンバー201とその内側の容器の二重構造となっており、内側の容器として処理室の上部側壁を構成し温調機能を有するインナーケース202と、処理室の下部側壁等を構成するインナーカバー203とハイキカバー204を備えている。
FIG. 1 shows a main part of a processing chamber of a plasma processing apparatus which is an embodiment of the present invention. The
さらに、真空チャンバー201の上部に配置されプラズマ生成用の高周波電力を供給するためのアンテナ205と処理ガスをプラズマ処理室200に分散供給するための分散板を有するシャワープレート206、このプラズマ処理室200内に配置された載置面に被処理体(ウエハ)207を載置して処理するための試料台208、及び試料台208に上下駆動機構209を備えている。インナーケース202は、処理室の外側の容器である真空チャンバー201の内部に交換可能に配置され、装置の定期的な分解洗浄を効率的に行うための交換用パーツである。
Furthermore, the
さらに、プラズマ処理室200には処理室内を減圧にするための排気手段としてターボ分子ポンプ210が取り付けられている。また、処理室内の圧力を制御するため、バタフライバルブ211がターボ分子ポンプ210の上部に取り付けられている。さらに、プラズマ処理室200には、磁場を形成するためのコイル212とヨーク213が取り付けられている。
Further, a turbo
真空チャンバー201と真空搬送室110の間に被処理体207の搬送経路の連通・閉止を行う第1のゲートバルブ214が取り付けられている。さらに、この第1のゲートバルブ214に対して処理室側に第2のゲートバルブ(プロセスバルブ)215が設置されている。
A
第1のゲートバルブ214は、真空を封じきる機能があり、該第1のゲートバルブを閉じることにより搬送室と処理室の間でガスの往来を完全に遮断できる。対して、第2のゲートバルブ215は、プラズマが偏心しないように、電磁波に対して側壁が軸対象に見えるようにする目的と、第1のゲートバルブが開いたとき、搬送室と処理室の差圧によって生じるガスの急激な流れによる異物の拡散を抑制する目的とがある。
The
そこで、被処理体207を処理室へ搬入する際は、先に第1のゲートバルブ214を開放し、次に第2のゲートバルブ215を開く。第1のゲートバルブ214を開くことにより、第2のゲートバルブ215の周りの隙間を通じて搬送室と処理室とが連通状態になり、両室間の圧力差が徐々に縮小するため、処理室内での異物の拡散を抑制するという効果を得ることができる。
Therefore, when the object to be processed 207 is carried into the processing chamber, the
図2に本発明の実施例である半導体処理装置100の全体を上方から見た時の概要を示す。半導体処理装置100は、複数(4個)の処理室101,102,103,104と、複数(3個)のカセット載置台105との間で大気搬送ロボット108と真空搬送ロボット111によりウエハ等の被処理体を移送することができる。
FIG. 2 shows an outline of the entire semiconductor processing apparatus 100 according to the embodiment of the present invention as viewed from above. The semiconductor processing apparatus 100 includes a plurality of (four)
これら処理室101,102,103,104は、所定の圧力(真空圧)に減圧可能な内部の空間に被処理体が載置される試料台を有した真空処理容器から構成され、その内部の空間に処理用のガスを供給しつつ、図示しない電界または磁界の供給手段から電界または磁界を印加して処理室の被処理体上方の空間にプラズマを形成し、試料の表面を処理する処理容器となっている。
These
真空処理装置である半導体処理装置100の真空搬送室110は、内部が前記処理室101等の内部と同等の圧力に調節可能な真空容器から構成され、被処理体を真空側に導入するために実装された複数のロードロック室106,107が接続されている。なお、処理室101,102,103,104、真空搬送室110、ロック室106,107は、減圧された条件で試料を搬送、処理を行う真空側ブロックを構成している。
The
複数のロック室106,107は、大気搬送ロボット108が内部の空間に配置された大気搬送室109に接続され、この大気搬送室109は、被処理体が収納されるカセットがその上面に載置されるカセット載置台105を前面側に備えている。
The plurality of
ロック室106,107は、カセットが連結される大気搬送室109と真空側ブロックとの間での被処理体の取り出しや受け渡しのための開閉機構であるとともに、可変圧インタフェースとして機能する。
The
真空搬送室110と処理室間で被処理体207の搬入出を行う際、真空搬送室110と処理室の差圧により、第1のゲートバルブ214を開放した直後に発生する圧力変動による処理室内での異物舞い上げ、側壁からの異物剥がれ等を最小限に抑えるために、試料台208の上面位置(ウエハ載置面)が第2のゲートバルブ215の上面より高い位置に配置して前記ゲートバルブの開閉を行うことで、被処理体上に付着する異物粒子数を抑えるのに効果的である。
When loading / unloading the
図3に、試料台208の上面位置が第2のゲートバルブ215の上面より高い位置に配置した図を示す。試料台208の上昇位置は、処理室上部の温調されたインナーケース202内壁の領域に配置することで、温調された壁環境によりインナーケース202の側壁はデポが少ない状態となり、側壁からの異物剥がれも軽減する。
FIG. 3 is a view in which the upper surface position of the
本発明において、前記試料台の高さ位置については、前記第1のゲートバルブ214と第2のゲートバルブ(プロセスバルブ)215の開閉動作と連動して運用することを特徴とする。
In the present invention, the height position of the sample stage is operated in conjunction with the opening / closing operation of the
図4を例に、被処理体(ウエハ)の入れ替え時の試料台208と第1、第2のゲートバルブ214、215の搬送シーケンスの概略を以下に説明する。図4の(a)は試料台位置、(b)は第1のゲートバルブ開閉状態、(c)は第2のゲートバルブ開閉状態を示している。
The outline of the transfer sequence of the
タイミングA1は、ウエハ搬出前に試料台の高さを試料台の上面位置が第2のゲートバルブ215の上面より高い位置(以下、待機位置という。)に配置した状態である。タイミングA1の詳細は、試料台208を待機位置まで上昇させた後、第1のゲートバルブを開け、その後、第2のゲートバルブを開けた後、試料台208を搬送面まで下降した状態である。
Timing A1 is a state in which the height of the sample stage is arranged at a position where the upper surface position of the sample stage is higher than the upper surface of the second gate valve 215 (hereinafter referred to as a standby position) before carrying out the wafer. The details of the timing A1 are a state in which the
タイミングB1は、ウエハの入れ替えを行っている状態である。タイミングB1の第1、第2のゲートバルブ214,215は共に、開いた状態を保っている。タイミングA2は、ウエハの入れ替えを終えた直後で、試料台208は待機位置の状態である。タイミングA2の詳細は、試料台208が待機位置で、第2のゲートバルブを閉じ、その後、第1のゲートバルブを閉じた後、試料台208は待機位置を保った状態である。
Timing B1 is a state in which wafers are replaced. Both the first and
タイミングC1は入れ替え後の次のウエハを処理している状態である。タイミングC1の詳細は、試料台208を処理面まで移動させ、第1、第2のゲートバルブ214,215は共に、閉じた状態を保っている。上記、第1のゲートバルブ214を開けたとき第2のゲートバルブ215が閉まっていれば、処理室内への差圧による圧力変動の影響を直接受けることなく、さらに、試料台208を待機位置に配置することで、よりウエハ上に付着する異物粒子数を低減することができる。
Timing C1 is a state in which the next wafer after the replacement is processed. For details of the timing C1, the
図5に、第2のゲートバルブ(プロセスバルブ)弁体部215の拡大図を示す。前記弁体は、インナーカバー203の内壁と面一に配置可能な弁体形状を有し、図5に示す、ガスの流れに対し、ガスの流れを封じきるためのOリング216を備え、インナーカバー203と弁体215の隙間へのプラズマの回り込みや反応生成物の堆積を抑制する目的がある。
FIG. 5 shows an enlarged view of the second gate valve (process valve)
図6は、真空搬送室から流れ込むガスの排気方法を示す概略図である。前記真空搬送室側の第1のゲートバルブ214を開き、前記処理室側に設けられた第2のゲートバルブ215が閉じている状態で、前記真空搬送室から流れ込むガスは、処理室内を経由せずに、処理室の内側の容器であるインナーカバー203と前記第1のゲートバルブ214の間に設けられた排気配管217とフィルタ218を経由してターボ分子ポンプ210により排気される。そのため、処理室内の急激なガスの流れの発生を抑制することができる。
FIG. 6 is a schematic view showing a method of exhausting gas flowing from the vacuum transfer chamber. When the
100 半導体処理装置
101 処理室1
102 処理室2
103 処理室3
104 処理室4
105 カセット戴置台
106 ロック室1
107 ロック室2
108 大気搬送ロボット
109 大気搬送室
110 真空搬送室
111 真空搬送ロボット
200 プラズマ処理室
201 真空チャンバー
202 インナーケース
203 インナーカバー
204 ハイキカバー
205 アンテナ
206 シャワープレート
207 被処理体(ウエハ)
208 試料台
209 上下駆動機構
210 ターボ分子ポンプ
211 バタフライバルブ
212 コイル
213 ヨーク
214 第1のゲートバルブ
215 第2のゲートバルブ(プロセスバルブ)
216 弁体Oリング
217 排気配管
218 フィルタ
100
102 Processing chamber 2
103 Processing chamber 3
104 Processing chamber 4
105
107 Lock room 2
108
208
216 Valve body O-
Claims (4)
前記真空搬送室と前記処理室間で前記被処理体を搬送する際の第1、第2のゲートバルブ開閉動作中および、搬送室・処理室の圧力変動中においては、試料台の高さは試料台の上面位置が第2のゲートバルブの上面より高い位置とし、被処理体の搬送を行うことを特徴とする半導体製造装置における被処理体の搬送方法。 In a semiconductor manufacturing apparatus, a vacuum transfer chamber in which a target object is transferred, a plurality of connected processing chambers for processing a target object transferred by a vacuum robot disposed inside the vacuum transfer chamber, and the processing A processing chamber exhaust means for depressurizing the chamber, a first gate valve for communicating and closing a transfer path of the workpiece to be connected between the vacuum transfer chamber and the processing chamber, and the processing with respect to the first gate valve. A sample stage provided with a vertical drive mechanism, and the vacuum transfer chamber is set to a positive pressure with respect to the processing chamber. In this state, the first gate valve is opened, and then the second gate valve is opened, and the object to be processed is transported with the vacuum transport chamber and the processing chamber in communication with each other, and is disposed inside the processing chamber. The object to be processed is placed on the sample stage A transfer method of the object to be placed,
During the opening and closing operation of the first and second gate valves when the object to be processed is transferred between the vacuum transfer chamber and the processing chamber, and during pressure fluctuations in the transfer chamber and the processing chamber, the height of the sample stage is A method for transporting an object to be processed in a semiconductor manufacturing apparatus, wherein the upper surface of the sample stage is positioned higher than the upper surface of the second gate valve and the object to be processed is transported.
前記真空搬送室と前記処理室間で前記被処理体を搬送する際の第1、第2のゲートバルブ開閉動作中および、搬送室・処理室の圧力変動中においては、試料台の高さは試料台の上面位置が第2のゲートバルブの上面より高い位置とし、さらに、温調された内壁の領域に配置して被処理体の搬送を行うことを特徴とする半導体製造装置における被処理体の搬送方法。 A method for transporting an object to be processed in the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1,
During the opening and closing operation of the first and second gate valves when transferring the object to be processed between the vacuum transfer chamber and the processing chamber, and during pressure fluctuations in the transfer chamber and the processing chamber, the height of the sample stage is An object to be processed in a semiconductor manufacturing apparatus, wherein the upper surface of the sample stage is positioned higher than the upper surface of the second gate valve, and the object to be processed is transported by being disposed in a temperature-controlled inner wall region. Transport method.
前記処理室の内側容器として円筒形状のインナーカバーを備えており、前記インナーカバーの被処理体搬入口は、前記第2のゲートバルブの弁体により開閉され、前記第2のゲートバルブは、インナーカバーの内壁と面一に配置された弁体形状を有し、インナーカバーと弁体の隙間へのプラズマの回り込みや反応生成物の堆積を抑制する構造を特徴とする半導体製造装置における被処理体の搬送方法。 A method for transporting an object to be processed in the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1,
A cylindrical inner cover is provided as an inner container of the processing chamber, and a workpiece inlet of the inner cover is opened and closed by a valve body of the second gate valve, and the second gate valve An object to be processed in a semiconductor manufacturing apparatus having a valve body shape that is flush with the inner wall of the cover, and has a structure that suppresses plasma from flowing into a gap between the inner cover and the valve body and deposition of reaction products. Transport method.
前記処理室は、外側の容器とその内側に交換可能に設けられた内側の容器とを備えており、前記内側の容器と前記真空搬送室側の第1のゲートバルブの間に設けられ、前記処理室内を経由せずにガスを排気するための配管とフィルタを備えており、前記真空搬送室側の第1のゲートバルブを開き、前記処理室側に設けられた第2のゲートバルブが閉じている状態で、前記真空搬送室から流れ込むガスを前記配管とフィルタを経由して排気することを特徴とする半導体製造装置における被処理体の搬送方法。 A method for transporting an object to be processed in the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1,
The processing chamber includes an outer container and an inner container that is exchangeable inside thereof, and is provided between the inner container and the first gate valve on the vacuum transfer chamber side, A pipe and a filter for exhausting gas without passing through the processing chamber are provided, the first gate valve on the vacuum transfer chamber side is opened, and the second gate valve provided on the processing chamber side is closed. In the semiconductor manufacturing apparatus, the gas flowing from the vacuum transfer chamber is exhausted through the pipe and the filter.
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