JP2011216591A - Sample carry-in/out operation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造装置内の試料の搬送処理方法に係り、特に、処理装置内の試料の搬入出時の搬送異物を低減する試料の搬送処理方法に関する。 The present invention relates to a sample transport processing method in a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, to a sample transport processing method for reducing transport foreign matters at the time of loading / unloading of a sample in a processing apparatus.
半導体デバイスの製造においては、サブミクロンレベルの異物が各々の製造工程に影響を及ぼす。例えば、半導体デバイスの製造工程においては半導体デバイスを形成する試料上に付着した異物がマスクとなって正確なパターンが形成されないため、製造歩留まりの悪化をもたらす場合がある。 In the manufacture of semiconductor devices, foreign matter on the submicron level affects each manufacturing process. For example, in a semiconductor device manufacturing process, foreign matter attached on a sample forming a semiconductor device serves as a mask and an accurate pattern is not formed, which may result in a decrease in manufacturing yield.
異物は種々の要因で発生するが、たとえば、半導体製造装置内で搬送中に装置内から微小粒子などが落下し、試料上の異物となる場合がある。 The foreign matter is generated due to various factors. For example, there is a case where a minute particle or the like falls from the inside of the semiconductor manufacturing apparatus during transportation in the semiconductor manufacturing apparatus and becomes a foreign matter on the sample.
半導体製造装置によっては、試料の処理が減圧下で行われるものがある。その際、試料の搬送処理については、搬送処理時間を短縮するため、大気圧からの減圧処理操作時に急速な排気処理を実施する場合がある。 Some semiconductor manufacturing apparatuses perform sample processing under reduced pressure. At that time, in order to shorten the transport processing time for the transport processing of the sample, there is a case where a rapid exhaust process is performed during a decompression processing operation from the atmospheric pressure.
この際、減圧排気時のガスは急速な減圧処理により、ガス温度が低下し、水分の凝縮が発生する恐れがある。ガス中の水分が凝縮した場合には、凝縮した水分粒子が試料上に落下する。試料はその後所定の処理を実行されるが試料の品質検査の際、試料上に落下した凝縮水分の痕跡が試料のパターン不良とされ、製品の歩留まりを低下させる一因となっていた。 At this time, the gas during decompression and exhaustion may be subjected to a rapid decompression process to lower the gas temperature and cause condensation of moisture. When moisture in the gas is condensed, the condensed moisture particles fall on the sample. The sample is then subjected to a predetermined process, but during the quality inspection of the sample, traces of condensed water that have fallen on the sample are regarded as a defective pattern of the sample, which is a cause of reducing the yield of the product.
前述したように、半導体素子の微細化に伴って半導体製造装置から発生する微細粒径異物の低減がさらに求められている。 As described above, there is a further demand for reduction of fine particle size foreign substances generated from a semiconductor manufacturing apparatus as semiconductor elements are miniaturized.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは前記半導体処理装置のロードロック室と大気搬送手段間の試料搬入出処理時に乾燥窒素ガスを導入することにより、ロードロック室内のガス中に残留する水分を極力排除し、減圧排気時のガスの温度変化に伴う凝縮水の発生を大幅に抑制し、凝縮水の落下による試料上の付着異物によるパターン不良を低減しつつ、試料の生産効率を向上することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to introduce dry nitrogen gas during the sample loading / unloading process between the load lock chamber and the atmospheric transfer means of the semiconductor processing apparatus, Moisture remaining in the gas in the load lock chamber is eliminated as much as possible, generation of condensed water due to gas temperature change during decompression exhaust is greatly suppressed, and pattern defects due to foreign substances adhering to the sample due to falling condensed water are reduced. However, it is to improve the production efficiency of the sample.
上記目的は、前記ロードロック室と大気搬送手段間の試料搬入出処理操作に対し、乾燥窒素ガスを導入し、ロードロック室内の湿度を低減する構成とする。 The object is to introduce dry nitrogen gas into the sample loading / unloading processing operation between the load lock chamber and the atmospheric transfer means to reduce the humidity in the load lock chamber.
また、乾燥窒素ガスの導入時に多孔質材により構成するガス導入部材を試料に対向する上面に設置することにより構成する。 In addition, a gas introduction member made of a porous material is installed on the upper surface facing the sample when dry nitrogen gas is introduced.
本願発明では、上記手段により、前記試料に対し、表面に付着する微小粒子状異物を増加することなく、試料の生産性を向上することができる。 In the present invention, the productivity of the sample can be improved by the above means without increasing the amount of fine particulate foreign matter adhering to the surface of the sample.
以上、本発明によれば、プラズマ処理後に試料表面上に残留する微小付着異物を抑制しつつ、試料の生産性を向上できる。以って、信頼性の高く、生産効率の良い半導体デバイスの製造ができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the productivity of the sample while suppressing the minute adhered foreign matter remaining on the sample surface after the plasma treatment. Therefore, it is possible to manufacture a semiconductor device with high reliability and high production efficiency.
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明にかかる真空搬送容器を内設する半導体製造装置の概略構成を示す図である。図1に示す半導体製造装置1はカセットが設置される大気側処理部17と真空側処理部19の二つの処理部で構成されている。真空側処理部19は試料2(2a、2b、2c)を真空処理する真空搬送容器6と複数の真空処理室7(7a、7b、7c、7d)と前記真空処理室7に試料2を搬入出する為の大気雰囲気と真空雰囲気に切り替え可能なロードロック室9(9a、9b)とで構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing apparatus having a vacuum transfer container according to the present invention. The semiconductor manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1 includes two processing units, that is, an
真空処理室7(7a、7b、7c、7d)及びロードロック室9(9a、9b)は、それぞれの内側が真空搬送容器6内部と同等の真空度まで減圧され圧力が維持される真空室をそなえており、この真空処理室内部にその上面に処理対象の試料が載置される載置面を備えた載置台12が配置されている。特に、試料は真空処理室7(7a、7b、7c、7d)内に配置された載置台12(12a、12b、12c、12d)上に載置された状態で処理される。
The vacuum processing chamber 7 (7a, 7b, 7c, 7d) and the load lock chamber 9 (9a, 9b) are vacuum chambers in which the inside is reduced to a vacuum level equivalent to the inside of the
真空搬送容器6内には、各真空処理室7(7a、7b、7c、7d)内に配置された載置台12(12a、12b、12c、12d)及びロードロック室9(9a、9b)の試料台14(14a、14b)との間で試料を搬送するための真空搬送ロボット8が配置されている。この真空搬送ロボット8は二つのロボットアーム(8a、8b)を備え、それぞれはその上面に試料を載せて搬送し各載置台の間で試料をやり取りする。
Within the
また、これら真空処理室7(7a、7b、7c、7d)及びロードロック室9(9a、9b)と真空搬送容器6との間にはこれらの間を仕切り、試料が開口部内を搬送されるゲートと、このゲートを開閉するゲートバルブを有するゲートユニット16(16a、16b、16c、16d、16e、16f)が配置されている。
Further, the vacuum processing chamber 7 (7a, 7b, 7c, 7d) and the load lock chamber 9 (9a, 9b) and the
大気側処理部17は、大気圧下に配置され、複数の試料を収納可能なカセット3(3a、3b、3c)が上面に載せられる複数のカセット載置台10(10a、10b、10c)、内部に試料が搬送される空間を有する大気搬送容器11と、この大気搬送容器11内に配置されたカセット載置台10に載置されるカセット内の試料を挿入出可能となるような上下方向、左右方向に移動可能なように構成されたロボットア−ムなどの大気搬送手段4と試料の位置合わせを行う機構5と、真空搬送容器6と大気搬送容器11とを連結し大気圧と真空圧とに切り替え可能な複数のロードロック室9(9a、9b)とで構成されている。
The atmosphere-
ロードロック室9(9a、9b)は大気搬送容器11と接続されている。このロードロック室9(9a、9b)内部は装置外部の雰囲気圧(大気圧)と同等の圧力から真空搬送容器6内と同等の圧力までの間で圧力を変更することができるように構成されている。
The load lock chamber 9 (9a, 9b) is connected to the
ロードロック室9(9a、9b)と大気搬送容器11との間には、それぞれゲートユニット18(18a、18b)が配置されており、このゲートユニット18(18a、18b)内のゲートを介して大気搬送容器が連通されているとともに、ゲートユニット18に備えられたゲートバルブを駆動することによりこのゲートが開閉可能となっている。
Between the load lock chamber 9 (9a, 9b) and the
図2は真空搬送容器6、ロードロック室9、真空側ゲートユニット16及び大気側ゲートユニット18の概略構成を示す。真空搬送容器6は真空搬送容器本体6a、蓋6b、及び真空搬送ロボット8で構成され、真空搬送容器6の一部にはロードロック室9(9a、9b)との試料のやり取りを行う為の真空側ゲートユニット16(16e、16f)が設置されるとともに、ロードロック室9(9a、9b)の他端には大気側ゲートユニット18(18a、18b)が設置されている。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the
図1〜図7を用いて本発明の実施例を説明する。半導体製造装置を用いた際の試料処理の流れの一例を以下に示す。被処理試料2aはカセット載置台10aに載置されたカセット3aより大気搬送手段4により1枚取り出され、試料の位置合わせを行う機構5をへて、大気圧に調圧されたロードロック室9aに内設されたウエハ載置台14a上に大気側ゲートユニット18aを介して大気搬送手段4により搬入される。
Embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. An example of the flow of sample processing when using a semiconductor manufacturing apparatus is shown below. One
ロードロック室9aは図示しない排気手段により減圧排気され、あらかじめ所定の圧力まで減圧排気されている真空搬送容器6と同等の圧力まで減圧される。その後、真空側ゲートユニット16eを介して真空搬送容器6に内設された真空搬送ロボット8によりロードロック室内の試料載置台14a上から取り出され、たとえば真空側ゲートユニット16bを介して真空処理室7bに内設された試料載置台12b上に載置される。
The
真空処理室7b内で所定の条件下で処理された試料は真空側ゲートユニット16bを介して真空搬送容器6に内設された真空搬送ロボット8により真空処理室7b内の試料載置台12b上から取り出され、たとえば真空側ゲートユニット16fを介してロードロック室9bに内設された試料載置台14b上に載置される。
A sample processed under a predetermined condition in the
その後、ロードロック室9bは図示しないパージ手段により大気圧まで加圧される。大気圧に戻された試料は大気搬送手段4により大気側ゲートユニット18bを介してロードロック室9b内に内設されたウエハ載置台14b上から搬出され、たとえばカセット載置台10cに載置されたカセット3cに収納され一連の処理を終了する。
Thereafter, the
本願発明では前記半導体製造装置内での試料搬送時の試料上での発生異物量を低減するべくなされたものであり、図1に示したロードロック室9(9a、9b)と大気搬送手段4との間の試料の搬入出処理及びロードロック室内の減圧排気処理に関するものである。 In the present invention, the amount of foreign matter generated on the sample during sample transport in the semiconductor manufacturing apparatus is reduced, and the load lock chamber 9 (9a, 9b) and the atmospheric transport means 4 shown in FIG. And the decompression / evacuation process in the load lock chamber.
図3は水の温度と水蒸気圧との関係を示し、図4は半導体製造装置を室温25℃の室内に設置した場合の相対湿度と大気圧露点との関係を示したものである。 FIG. 3 shows the relationship between the temperature of water and the water vapor pressure, and FIG. 4 shows the relationship between the relative humidity and the atmospheric dew point when the semiconductor manufacturing apparatus is installed in a room at room temperature of 25 ° C.
半導体製造装置をクリーンルームに設置し、大気側ロードロック室のゲートバルブオープンと試料搬送時のロードロック室内の湿度を計測した。計測された湿度は、この場合、ほぼ3.5%の値となった。 The semiconductor manufacturing equipment was installed in a clean room, and the gate valve was opened in the atmosphere-side load lock chamber and the humidity in the load lock chamber during sample transport was measured. The measured humidity was approximately 3.5% in this case.
図4に示した相対湿度と大気圧露点との関係を示す折れ線とロードロック室の測定湿度3.5%が交わる交点(約−19℃)より大気圧露点が低い温度域でガス中の水分が凝縮する可能性が高いと予測される。 Moisture in the gas at a temperature range where the atmospheric dew point is lower than the intersection (about −19 ° C.) where the broken line indicating the relationship between the relative humidity and the atmospheric dew point shown in FIG. Is likely to condense.
図5はロードロック室9(9a、9b)の減圧排気処理時間の経過時間(任意単位)とロードロック室9内のガス温度との関係を示した例を示している。図5は図示しない排気配管中に設置したオリフィスの径を6mmとした場合の排気経過時間とガス温度の関係を示したものである。減圧処理中のガス温度は、最低温時には、−38℃程度にまで低下しており、かなりの温度降下を生じている。 FIG. 5 shows an example showing the relationship between the elapsed time (arbitrary unit) of the decompression exhaust processing time of the load lock chamber 9 (9a, 9b) and the gas temperature in the load lock chamber 9. FIG. 5 shows the relationship between the elapsed exhaust time and the gas temperature when the diameter of the orifice installed in the exhaust pipe (not shown) is 6 mm. The gas temperature during the decompression process is lowered to about −38 ° C. at the lowest temperature, which causes a considerable temperature drop.
図5に示した結果ではロードロック室9内のガス温度は−38℃程度まで低下しており、ガス中に含まれる水分の凝縮が発生しているものと推測される。 According to the result shown in FIG. 5, the gas temperature in the load lock chamber 9 is lowered to about −38 ° C., and it is estimated that condensation of moisture contained in the gas occurs.
一方、ロードロック室9内の湿度をより低湿度側に移動すれば、ガス中に含有する水分は微量となり、減圧排気処理時の水分の凝縮を防ぐことが期待できる。 On the other hand, if the humidity in the load lock chamber 9 is moved to a lower humidity side, the moisture contained in the gas becomes a very small amount, and it can be expected to prevent condensation of moisture during the vacuum exhaust treatment.
減圧排気処理時の水分の凝縮を防ぐため、ロードロック室9の減圧排気前に室内の湿度を1%以下に保持するように乾燥窒素ガスを導入する。 In order to prevent moisture from condensing during the vacuum exhaust process, dry nitrogen gas is introduced so as to keep the indoor humidity at 1% or less before the load lock chamber 9 is vacuum exhausted.
試料2のロードロック室9(9a、9b)への搬入出の際には、ゲートユニット18の開動作から前記室内での試料2の搬送手段による搬入出、ゲートユニット18閉動作に至るまでの間、ロードロック室内へ大気ガスが流入し、前記室内の湿分が増加しないように、ロードロック室9内への乾燥窒素ガスの導入を絶え間なく実施する。減圧排気前のロードロック室9の湿度を1%以下に保持することで、減圧排気時のガス中水分の凝縮をほぼ解消できる。このため、ロードロック室内ガス中の凝縮水分の発生を大幅に抑制し、凝縮水の落下による試料上の付着異物によるパターン不良を低減できる効果が得られる。
When loading / unloading the
また、図7に示すように、ロードロック室9a内にガス供給配管30から乾燥窒素ガスを導入する際に多孔質材により構成するガス導入部材40をロードロック室9a内の試料載置台14aに対向するようにロードロック室蓋21に設置する。
As shown in FIG. 7, when introducing dry nitrogen gas from the
ガス導入部材40を設置し、ガス供給面積を増大することにより、単位面積当たりのガス供給量を抑制する。このため、図6のロードロック室蓋20に多孔質材を用いずに外径6mm程度のガス供給配管(図示しないガスフィルタ含む)を用いた場合に比較して、ガス供給面の単位面積あたりのガス供給速度を抑制することが可能となる。
The gas supply amount per unit area is suppressed by installing the
ロードロック室9内へ供給する乾燥窒素ガスのガス流速による異物への流体エネルギが抑制され、壁に付着したり、容器の底面に落下している異物の巻き上げが抑制できる。このため、試料上に落下する異物の発生量をさらに抑制できる効果が得られる。 Fluid energy to the foreign matter due to the gas flow rate of the dry nitrogen gas supplied into the load lock chamber 9 is suppressed, so that the foreign matter that adheres to the wall or falls on the bottom surface of the container can be suppressed. For this reason, the effect which can suppress further the generation amount of the foreign material which falls on a sample is acquired.
1 半導体製造装置
2 試料
3 カセット
4 大気搬送手段
5 ウエハ位置合わせ機構
6 真空搬送容器
7 真空処理室
8 真空搬送ロボット
9 ロードロック室
9a ロードロック室
9b ロードロック室
10 カセット載置台
11 大気搬送容器
12 ウエハ載置台
14 ウエハ載置台
14a ウエハ載置台
14b ウエハ載置台
16 ゲートユニット
17 大気側処理部
18 ゲートユニット
19 真空側処理部
20 ロードロック室蓋
21 ロードロック室蓋
30 ガス供給配管
40 ガス導入部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
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JP2010081971A JP2011216591A (en) | 2010-03-31 | 2010-03-31 | Sample carry-in/out operation method |
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CN108091593A (en) * | 2016-11-22 | 2018-05-29 | 株式会社迪思科 | Decompression processing device |
CN109962002A (en) * | 2017-12-14 | 2019-07-02 | 长鑫存储技术有限公司 | Semiconductor dry-etching board and its process flow |
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