JP2014116545A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の処理モジュールにてダミー基板の処理と製品基板の処理とを並行して行うことが可能な基板処理装置を提供する。
【解決手段】基板処理装置１は、搬送容器Ｃから取り出された基板Ｗを、互いに異なる処理を行うための第１の処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４及び第２の処理モジュールＰＭ３を含む複数の処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４に、基板搬送室１３を介して搬入して基板処理を行う。このとき、第１の処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４は、基板Ｗの搬入を待っている待機時間が予め設定した設定時間を超えたときに、ダミー基板保持部Ｃから第１の処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４にダミー基板ＤＷを連続して搬入して連続ダミー処理を行う。そして、製品基板Ｗを収納した搬送容器Ｃが容器載置部１１に載置されたときには、製品基板Ｗを第２の処理モジュールＰＭ３に搬入して基板処理を行う工程と前記連続ダミー処理とを並行して行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数種の処理モジュールを利用して基板に対する処理を行う基板処理装置に関する。

半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハ（以下、ウエハという）の表面で反応ガスを反応させて成膜を行う成膜モジュールや、プラズマを利用してウエハ表面に成膜された膜の処理などを行うプラズマ処理モジュールなど、異なる種類の処理モジュールを共通の基板搬送室に接続したマルチチャンバやクラスタツールなどと呼ばれる基板処理装置が利用されている。

この種の基板処理装置においては、各処理モジュールに順次、ウエハを搬送することにより、ウエハに対して異なる種類の処理を連続して行うことができる。また、必要に応じて処理モジュールを選択し、特定の処理モジュールだけを使用してウエハの処理を行うこともできる。

ここで、基板処理装置は、例えば所定枚数のウエハの処理を行った後、しばらく処理モジュールを待機状態にしてからウエハの処理を開始することがある。また前述のように、特定の処理モジュールを選択してウエハの処理を行う場合には、選択されなかった他の処理モジュールは待機状態となっている。ところが、処理モジュールの種類によっては、この待機時間が長くなると、ウエハの処理を再開した後の処理結果が待機前に比べて悪化する場合がある。

例えば特許文献１には、複数の処理モジュール（プロセスチャンバ）を備えた基板処理装置において、処理モジュールの未使用時間が長くなることによる処理モジュール内の雰囲気の変化を抑制するために、ダミーウエハの処理を行う基板処理装置が記載されている。しかしながら引用文献１には、他の処理モジュールを用いてウエハの処理を行っている期間中における待機中の処理モジュールの取り扱いについては何ら記載されていない。

特開２０１２−１０９３３３号公報：段落００５６〜００６１、図５、６

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の処理モジュールにてダミー基板の処理と製品基板の処理とを並行して行うことが可能な基板処理装置を提供することにある。

本発明に係る基板処理装置は、容器載置部に載置され、複数の基板を収納する搬送容器から取り出された基板を、基板搬送室を介して処理モジュールに搬入し、当該基板に対して基板処理を行う基板処理装置において、
前記基板搬送室に各々接続され、互いに異なる処理を行うための第１の処理モジュール及び第２の処理モジュールを含む複数の処理モジュールと、
前記基板搬送室内に設けられ、当該基板搬送室内への未処理基板の搬入、及び当該基板搬送室からの処理済み基板の搬出、並びに各処理モジュールとの間の基板の受け渡しを行うための基板搬送機構と、
ダミー処理用の複数のダミー基板を保持するダミー基板保持部と、
前記第１の処理モジュールが基板の搬入を待っている待機時間が予め設定した設定時間を超えたときに、前記ダミー基板保持部からダミー基板を前記基板搬送室を介して前記第１の処理モジュール内に連続して搬入し、各ダミー基板により連続ダミー処理を行うステップと、製品基板を収納した搬送容器が容器載置部に載置されたときに、当該搬送容器から取り出した製品基板を前記基板搬送機構により、前記第２の処理モジュールに搬入して基板処理を行う工程と前記連続ダミー処理とを並行して行うステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とする。

前記基板処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記制御部は、製品基板を収納した搬送容器が容器載置部に載置された後、先頭の製品基板が第２の処理モジュールに搬入される前に、前記連続ダミー処理に用いられるダミー基板を使用して前記第２の処理モジュールにてダミー処理を行うステップを実行するように構成されていること。このとき、前記第２の処理モジュールに用いられるダミー基板は、前記ダミー基板保持部から第２の処理モジュールを搬送先として払い出されること。さらに、前記ダミー基板保持部から第２の処理モジュールを搬送先としてダミー基板が払い出される前に、前記連続ダミー処理のためにダミー基板保持部から払い出されている全てのダミー基板は、一旦ダミー基板保持部に戻されること。
（ｂ）前記制御部は、前記搬送容器から取り出した製品基板を前記基板搬送機構により第１の処理モジュールに搬送して第１の処理を行い、前記第１の処理に次いで、または第１の処理の前に、第２の処理モジュールに製品基板を搬送して第２の処理を行う主モードと、第１の処理モジュールを用いずに第２の処理モジュールを行う副モードと、の一方を選択する選択部を備えたこと。
（ｃ）前記制御部は、連続ダミー処理を行っている状態で、第１の処理モジュールを用いずに第２の処理モジュールを用いる製品基板を収納した搬送容器が容器載置部に載置されたときに、製品基板を第２の処理モジュールに搬入して基板処理を行う工程と前記連続ダミー処理とを並行して行うモードと、連続ダミー処理に使用されているダミー基板をダミー基板保持部に回収し、前記工程を行っている間は連続ダミー処理を行わないモードと、の一方を選択する選択部を備えたこと。
（ｄ）前記基板搬送室及び処理モジュールの処理室内の各々は、真空雰囲気とされ、前記容器載置部と前記基板搬送室との間の基板の経路には、ロードロック室が介在していること。

本発明は、第１の処理モジュールにダミー基板を連続して搬入して連続ダミー処理を行っている期間中に、第２の処理モジュールに製品基板を搬入して基板処理を行うので、これら連続ダミー処理と基板処理とを並行して行うことにより、基板処理装置の稼働効率を向上させることができる。

実施の形態に関わる基板処理装置の平面図である。 前記基板処理装置の電気的構成を示すブロック図である。 処理レシピ及び搬送スケジュール作成時の動作の流れを示すフロー図である。 通常処理実行時のウエハの搬送経路を示す説明図である。 単独プラズマ窒化処理実行時のウエハの搬送経路を示す説明図である。 連続ダミー処理実行時のウエハの搬送経路を示す説明図である。 連続ダミー処理実行中に単独プラズマ窒化処理を開始する際のウエハの搬送経路を示す第１の説明図である。 前記単独プラズマ窒化処理開始時のウエハの搬送経路を示す第２の説明図である。 単独プラズマ窒化処理と連続ダミー処理とを並行して行う際のウエハの搬送経路を示す第１の説明図である。 単独プラズマ窒化処理と連続ダミー処理とを並行して行う際のウエハの搬送経路を示す第２の説明図である。 通常処理実行時の搬送スケジュール例である。 単独プラズマ窒化処理実行時の搬送スケジュール例である。 連続ダミー処理実行時の搬送スケジュール例である。 連続ダミー処理実行中に単独プラズマ窒化処理を開始する際の搬送スケジュール例である。 単独プラズマ窒化処理実行中に連続ダミー処理を開始する際の搬送スケジュール例である。 ２台の処理モジュールで連続ダミー処理を実行する場合の第１の搬送スケジュール例である。 ２台の処理モジュールで連続ダミー処理を実行する場合の第２の搬送スケジュール例である。 連続ダミー処理実行中に通常処理を開始する際の搬送スケジュール例である。

本発明の実施の形態として、半導体装置のゲート絶縁膜として用いられる高誘電体材料の膜（以下、ｈｉｇｈ−ｋ膜という）をウエハＷ上に成膜し、またこの膜に対するプラズマ処理やアニール処理を実行する処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４を備えた基板処理装置１の例について説明する。図１に示すように、基板処理装置１は、処理対象のウエハＷを所定枚数、例えば２５枚収容したキャリアＣ（搬送容器）が載置される容器載置部としてのキャリア載置台１１と、キャリアＣから取り出されたウエハＷを大気雰囲気下で搬送する大気搬送室１２と、内部の状態を大気雰囲気と予備真空雰囲気とに切り替えてウエハＷを待機させるためのロードロック室ＬＬＭ１、ＬＬＭ２と、真空雰囲気下でウエハＷの搬送が行われる真空搬送室１３と、ウエハＷにプロセス処理を施すための処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４と、を備えている。これらの機器は、ウエハＷの搬入方向に対して、大気搬送室１２、ロードロック室ＬＬＭ１、ＬＬＭ２、真空搬送室１３、処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４の順で並んでおり、隣り合う機器同士はドアＧ１、ドアバルブＧ２やゲートバルブＧ３〜Ｇ４を介して気密に接続されている。

大気搬送室１２内にはキャリアＣからウエハＷを１枚ずつ取り出して、搬送するための、回転、伸縮、昇降及び左右への移動自在な搬送アーム１２１が設けられている。また大気搬送室１２の側面には、ウエハＷの位置合わせを行うためのオリエンタを内蔵したアライメント室１４が設けられている。

ロードロック室ＬＬＭ１、ＬＬＭ２は、大気搬送室１２と真空搬送室１３との間を繋ぐように、キャリア載置台１１側から見て左右方向に２個並べて設けられている。各ロードロック室ＬＬＭ１、ＬＬＭ２には、搬入されたウエハＷを載置する載置台１６が設けられていると共に、各々のロードロック室ＬＬＭ１、ＬＬＭ２を大気雰囲気と真空雰囲気とに切り替えるための図示しない真空ポンプやリーク弁が接続されている。

真空搬送室１３は、例えばその平面形状が六角形状に形成され、その内部は真空雰囲気となっている。真空搬送室１３の手前側の２辺には既述のロードロック室ＬＬＭ１、ＬＬＭ２が接続される一方、残る４辺には処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４が接続されている。真空搬送室１３内には、ロードロック室ＬＬＭ１、ＬＬＭ２と各処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４との間でウエハＷを搬送するための、回転及び伸縮自在な搬送アーム１３１が設置され、また真空搬送室１３は、その内部を真空雰囲気に保つための図示しない真空ポンプと接続されている。
上述の各搬送アーム１２１、１３１は、本例の基板搬送機構に相当し、また真空搬送室１３は基板搬送室に相当している。

処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４は、ウエハＷに対して種類の異なる処理を実行する。本例において処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４は、真空雰囲気の処理容器内に配置されたウエハＷの表面で反応ガスを反応させてｈｉｇｈ−ｋ膜を成膜する成膜モジュールとして構成されている。処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４は、同種類のｈｉｇｈ−ｋ膜を成膜することが可能である。本例の処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４は、シリコンを含むＴＥＯＳ（テトラエチルオルソシリケート）と、ハフニウムを含む有機金属材料であるＨＴＢ（ハフニウムターシャリーブトキサイト）と、酸化ガス（例えばＯ_２）とを反応させて、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によりｈｉｇｈ−ｋ膜であるＨｆＳｉＯ膜の成膜を行う。

また、処理モジュールＰＭ３は、ＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna）を用いたプラズマにより、処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４で形成されたｈｉｇｈ−ｋ膜をプラズマ窒化処理する。例えば処理モジュールＰＭ３は、プラズマ発生用の希ガスとしてＡｒガスを用い、窒化ガスとしてＮ_２ガスを用いる。プラズマ窒化処理は、ＨｆＳｉＯからの金属酸化物とシリコン酸化物とへの分離を抑制し、高温下で安定して金属シリケートの状態を保つことができるようにするために行われる。

次いで処理モジュールＰＭ１は、処理モジュールＰＭ３で窒化されたｈｉｇｈ−ｋ膜を加熱してアニール処理（ＰＮＡ：Post Nitrization Anneal）し、アニール処理が行われる雰囲気のガス種としてはＮ_２ガスとＯ_２ガスとが用いられる。アニール処理は、高温処理によりｈｉｇｈ−ｋ膜を緻密化して、プラズマ窒化処理にて取り込まれた窒素がｈｉｇｈ−ｋ膜中から逃げないようにするために行われる。

なお、上述の処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４が実行する処理の内容は、本発明の実施の形態を説明するにあたっての組み合わせの一例を示したものである。従って、本発明が適用される基板処理装置１おける処理モジュールの設置数、処理の種類や組み合わせ、処理の実行順は、これに限定されるものではない。例えば、上述の成膜処理やプラズマ窒化処理、アニール処理の他、エッチングガスによりウエハＷ表面の薄膜のエッチング処理を行うエッチング処理や、エッチングの後、ウエハＷ表面のレジスト膜をプラズマで分解、除去するプラズマアッシング処理を行う処理モジュールなどを設けてもよい。

さらに図１、２に示すように、この基板処理装置１には、制御部２が設けられている。制御部２はＣＰＵ２１と記憶部２２とを備えたコンピュータからなり、この記憶部には上述したウエハＷの処理動作を実行させる制御信号を出力するためのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、そこから記憶部にインストールされる。記憶部２２に格納されたプログラムや設定値は、大気搬送室１２の側壁面に設けられたタッチパネルディスプレイ１５を介して編集することができる。

ここで、本例の基板処理装置１は、上述のように当該基板処理装置１内に設けられているすべての処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４を用いてウエハＷに対する各種の処理（成膜処理→プラズマ窒化処理→アニール処理。以下、これらの処理を総括して「通常処理」という。）を実行する一方で、例えば特定の処理モジュールだけを選択してウエハＷの処理を行うこともできる。後者の例として、他の成膜装置にてチタンなどの金属膜が成膜されたウエハＷを処理モジュールＰＭ３に搬入し、プラズマ窒化処理を行ってその表面に金属窒化膜を形成する場合などがある（以下、「単独プラズマ窒化処理」という）。

また、基板処理装置１においては、例えば通常処理を行った後、当該処理が終了したら各処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４を待機させ、ある程度の時間が経過してから次の処理（通常処理や単独プラズマ窒化処理）を開始することがある。このとき既述のように、ｈｉｇｈ−ｋ膜の成膜を行う処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４の待機時間が長くなると、処理を再開した後の処理結果が待機前に比べｈｉｇｈ−ｋ膜の比誘電率が低下する等、成膜結果が悪化する場合がある。また、既述の単独プラズマ窒化処理の実行時も成膜を行う処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４は待機していることになるので、同様の問題が生じることがある。

そこで本実施の形態に関わる基板処理装置１は、安定した成膜結果を得るために、待機中の成膜処理用の処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４にてダミーウエハＤＷの処理（以下、「連続ダミー処理」という）を行う機能を備えている。また、ダミーウエハＤＷの処理は、待機していた処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４にて、処理を再開する前にも行われる（以下、「ロット安定化ダミー処理」という）。
以下、これらの機能の詳細について説明する。

図２に示すように、制御部２を構成する記憶部２２には、各処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４の動作に係るプログラムや設定値を含む処理レシピ３４と、製品ウエハＷやダミーウエハＤＷが搬送される搬送先のモジュール（ロードロック室ＬＬＭ１、ＬＬＭ２、処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４）に関する情報を含む搬送スケジュール３５と、が記憶されている。また、記憶部２２には、例えばタッチパネルディスプレイ１５を介してオペレータから、処理レシピ３４の設定値の設定や変更などを受け付ける処理レシピ設定プログラム３１及び、搬送スケジュール３５の設定変更や、稼働する処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４に応じて異なる搬送スケジュール３５の作成を行う搬送スケジュール設定プログラム３２、連続ダミー処理の実行条件を設定するモードを選択するためのモード選択プログラム３３が格納されている。
また、制御部２にはタイマ２３が設けられており、処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４の待機時間が後述の設定時間を経過したか否かを判断することができる。

製品ウエハＷに対する処理に関し、処理レシピ設定プログラム３１は、通常処理または単独プラズマ窒化処理の選択や、これらの処理にて使用される処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４に応じた処理条件などの設定値を受け付けて、製品ウエハＷの処理用の処理レシピ３４の作成や設定値の変更を行う。ここで通常処理を主モード、単独プラズマ窒化処理を副モードとすると、処理レシピ設定プログラム３１に基づいてこれらのモードを選択する制御部２は、本実施の形態の選択部としての機能を備えている。

ダミーウエハＤＷの処理に関し、処理レシピ設定プログラム３１は、処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４における連続ダミー処理の設定を受け付けて、連続ダミー処理用の処理レシピ３４の作成や設定値の変更を行う。なお、本例においてロット安定化ダミー処理の設定値は、製品ウエハＷの処理レシピ３４に設定される。

ここで本例の基板処理装置１では、連続ダミー処理やロット安定化ダミー処理にて実行される処理の内容は、製品ウエハＷへのｈｉｇｈ−ｋ膜の成膜と同じ処理が行われる。但し、処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４にて成膜されるｈｉｇｈ−ｋ膜の膜質を目標の値に維持することができる限りにおいて、ダミー処理時におけるダミーウエハＤＷの処理時間を短くしたり、反応ガスの供給流量を低減したりしてもよい。

またダミーウエハＤＷの処理に関し、搬送スケジュール設定プログラム３２は、搬送先のモジュールに加え、連続ダミー処理を開始するタイミングを規定する設定時間の設定を受け付ける。設定時間は、例えばダミーウエハＤＷの搬送スケジュール３５と共に記憶される。制御部２は、タイマ２３によりこの設定時間と処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４の待機時間とを比較し、待機時間が設定時間を超えたら、連続ダミー処理用の処理レシピ３４や搬送スケジュール３５に基づいてダミーウエハＤＷの処理を開始する。なお、本例ではロット安定化ダミー処理時におけるダミーウエハＤＷの搬送先は、製品ウエハＷの搬送スケジュール３５中に設定される。

モード選択プログラム３３は、設定時間の経過後に連続ダミー処理が開始される場合に、連続ダミー処理と単独プラズマ窒化処理との並行処理を行うモードと、並行処理を行わずに単独プラズマ窒化処理だけを実行するモードとの選択を受け付ける。モード選択プログラム３３に基づいてこれらのモードを選択する制御部２は、本実施の形態の選択部としての機能を備えている。なお連続ダミー処理と単独プラズマ窒化処理とを並行して行う機能の詳細については後段にて詳細に説明する。

以下、上述の構成を備えた基板処理装置１の作用について、図３〜１８を参照しながら説明する。各図中、ｈｉｇｈ−ｋ膜の成膜処理は「成膜」、プラズマ窒化処理は「ＰＮＴ」、アニール処理は「ＰＮＡ」と示してある。
ここで、図４〜１８に示した３桁の数字は、各処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４等に収容されているウエハＷを識別する番号である。当該符号のうち、左側の数字は当該ウエハＷを収容するキャリアＣが載置されているキャリア載置台１１の識別番号である。図４〜１０に示すように、キャリア載置台１１は、手前側から見て左から順に「１、２、３」の識別番号が付されている。また、前記３桁の数字の残る２桁は、キャリアＣ内にて当該ウエハＷが保持されるスロットに対応し、各スロットには例えば上から順に「０１〜２５」の識別番号が付されている。

従って、「１０１」の識別番号は、「１番のキャリア載置台１１に載置されているキャリアＣ内の０１番（最上段）のスロットに収容されているウエハＷ」を示し、「３２５」の識別番号は「３番のキャリア載置台１１に載置されているキャリアＣの２５番（最下段）のスロットに収容されているウエハＷ」を示している。図４〜１０に示した例では、「１、２」の識別番号を付したキャリア載置台１１は、製品ウエハＷを収容したキャリアＣが載置され、「３」の識別番号を付したキャリア載置台１１は、ダミーウエハＤＷを収容したキャリアＣが載置される運用となっている。この観点において「３」のキャリア載置台１１上に載置されたキャリアＣは、本例のダミー基板保持部に相当している。

さらにここで、ロードロック室ＬＬＭ１、ＬＬＭ２における大気雰囲気と真空雰囲気の切り替え動作や、搬送アーム１２１、１３１によるウエハＷ、ＤＷの搬送動作に要する時間は、各処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４における製品ウエハＷやダミーウエハＤＷの処理時間に比べて十分に短いものとする。従って、図１１〜１８に示した搬送スケジュールにおいては、これら搬送系（ロードロック室ＬＬＭ１、ＬＬＭ２、搬送アーム１２１、１３１）の動作時間はウエハＷ、ＷＤ搬送の制約となっていない。

はじめに、基板処理装置１の稼働を開始する前に、タッチパネルディスプレイ１５を介してオペレータから処理レシピ３４、搬送スケジュール３５の設定を受け付ける。図３に示すように、製品ウエハＷ、ダミーウエハＤＷのそれぞれについて、処理レシピ３４の設定を受け付け（ステップＳ１０１）、当該処理レシピ３４が連続ダミー処理に関する設定でない場合には（ステップＳ１０２；ＮＯ）、処理レシピ３４の設定後、製品ウエハＷの搬送スケジュール３５を作成し（ステップＳ１０５）、これを記憶部２２に記憶する（エンド）。

一方、当該処理レシピ３４が連続ダミー処理に関する設定である場合には（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、さらに待機時間の設定を行い（ステップＳ１０３）、連続ダミー処理を単独プラズマ窒化処理と並行して行うか否か選択を受け付けた後（ステップＳ１０４）、連続ダミー処理時におけるダミーウエハＤＷの搬送スケジュール３５を作成して（ステップＳ１０５）記憶部２２に記憶する（エンド）。
ステップＳ１０２において、連続ダミー処理に関する設定であるか否かの切り替えは、例えばタッチパネルディスプレイ１５の画面に表示されるボタンなどを介して選択することができる。
このようにして作成された処理レシピ３４、搬送スケジュール３５に基づいて、製品ウエハＷやダミーウエハＤＷに対する処理が行われる。

初めに、製品ウエハＷに対して通常処理を行う場合を例に挙げて基板処理装置１の動作の全体を説明しておく。例えば、図４に示すように、製品ウエハＷを収容したキャリアＣが「１」のキャリア載置台１１上に載置されると、当該キャリアＣ内のウエハＷが、搬送アーム１２１によって上段側のスロットから順に取り出される。搬送アーム１２１に保持されたウエハＷは、大気搬送室１２内を搬送される途中でアライメント室１４にて位置決めをされた後、左右いずれかのロードロック室ＬＬＭ１、ＬＬＭ２に受け渡される。

ロードロック室ＬＬＭ１、ＬＬＭ２内が予備真空雰囲気となったら、ウエハＷは搬送アーム１３１によって取り出され、真空搬送室１３内を搬送される。その後、ウエハＷは、真空搬送室１３と処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４との間を受け渡しされながら、ｈｉｇｈ−ｋ膜の成膜処理（処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４）→プラズマ窒化処理（処理モジュールＰＭ３）→アニール処理（処理モジュールＰＭ１）の順で処理が行われる。処理後のウエハＷは、搬入時とは反対の経路（アライメント室１４を除く）を通って搬出され、元のキャリアＣに収容される。

なお、図４〜図１０の説明図においては、搬送経路を示す矢印の錯綜を避けるため、ロードロック室の一方側（ＬＬＭ１）を搬入用、他方側（ＬＬＭ２）を搬出用として運用した例を示してあるが、実際には上述のように双方のロードロック室ＬＬＭ１、ＬＬＭ２が搬入、搬出に用いられる。

ここで処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４におけるウエハＷの処理が、例えば基板処理装置１の運転開始時や、処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４の待機後である場合は、製品ウエハＷの処理に先立って、ダミーウエハＤＷを用いたロット安定化ダミー処理が行われる（図１１）。ロット安定化ダミー処理においては、「３」のキャリア載置台１１上に載置されたキャリアＣからダミーウエハＤＷを取り出して処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４にて処理を行う点以外は、製品ウエハＷについての上述の動作と同様の動作が実行される。
なお、搬送スケジュールを示した各図においてロット安定化ダミー処理のためのダミーウエハＤＷが搬入された処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４には、網掛けのハッチングを付してある（図１１、１２、１４、１８）。

図１１に示した搬送スケジュールに基づいてダミーウエハＤＷの搬送経路を確認しておくと、搬送サイクル１にて一方側の処理モジュールＰＭ２に「３０１」のダミーウエハＤＷが搬入され、成膜が開始される。次の搬送サイクル２にて他方側の処理モジュールＰＭ４に「３０２」のダミーウエハＤＷが搬入され、成膜が開始される。このとき、一方側の処理モジュールＰＭ２では、「３０１」のダミーウエハＤＷへの成膜を継続している。

次いで、一方側の処理モジュールＰＭ２における成膜が終わると、搬送サイクル３にて「３０１」のダミーウエハＤＷはプラズマ窒化処理が行われる処理モジュールＰＭ３に搬送され、当該処理モジュールＰＭ２には続く「３０３」のダミーウエハが搬入される。このように、本例においては２台の処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４に、交互にダミーウエハＤＷが搬送される（製品ウエハＷにおいても同じ）。

処理モジュールＰＭ３に搬入され、プラズマ窒化処理が行われたダミーウエハＤＷは、次の搬送サイクル４にて処理モジュールＰＭ１に搬入され、ＰＮＡが行われた後、次の搬送サイクル５にて元のキャリアＣへ向けて搬送される。
ロット安定化ダミー処理においては、成膜用の処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４にて各々８枚ずつ、合計１６枚のダミーウエハＤＷの処理が行われたら、処理対象を切り替えて、順次、製品ウエハＷの処理を開始する（図１１の搬送サイクル１７以降）。

次に、図５は単独プラズマ窒化処理実行時の製品ウエハＷの搬送経路を示している。単独プラズマ窒化処理実行時には、キャリアＣから取り出された製品ウエハＷは、アライメント室１４にて位置決めをされた後、直接、処理モジュールＰＭ３に搬入され、ここでプラズマ窒化処理が行われてから元のキャリアＣへと搬出される。このとき、他の処理モジュールＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ４は待機状態となっている。
また、図１２に示すように、単独プラズマ窒化処理の場合にも、基板処理装置１の運転開始時や、処理モジュールＰＭ３の待機後は、ダミーウエハＤＷを用いたロット安定化ダミー処理が行われる。

このように、通常処理と単独プラズマ窒化処理とを切り替えて実行可能な本例の基板処理装置１は、例えば連続ダミー処理のレシピ３４が選択されているとき、成膜用の処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４の待機時間が予め設定した設定時間を超えると、連続ダミー処理を開始する。例えば図１３は、処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４を用いた通常処理を終えた後、次の製品ウエハＷの処理を開始せずにこれら処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４を待機させている場合を示している。

待機時間が設定時間を超えたら連続ダミー処理を実行する設定がされているとき、制御部２は、当該処理モジュールＰＭ２が待機状態となってからの待機時間を監視する。
ここで、説明の便宜上、図１３〜図１５の各搬送スケジュールでは、一方側の処理モジュールＰＭ２にのみにて連続ダミー処理を実行する例を示している。但し、後述の図１６、１７に示すように、双方の処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４に対して連続ダミー処理を実行してもよいことは勿論である。

こうして、処理モジュールＰＭ２の待機時間が設定時間（例えば３時間）を超えたら（図１３の搬送スケジュール中に白抜きの三角印で示してある。以下の搬送スケジュール図において同じ）、「３」のキャリア載置台１１上に載置されたキャリアＣより、上段側のスロットから順にダミーウエハＤＷを取り出して処理モジュールＰＭ２に搬入し、連続ダミー処理を実行する（図６）。処理モジュールＰＭ２においては、連続ダミー処理用の処理レシピ３４の設定に基づき、例えば製品ウエハＷに対する処理と同様の成膜処理がダミーウエハＤＷに対して実行される。
上述の動作ステップは、特許請求の範囲における「各ダミー基板により、連続ダミー処理を行うステップ」に相当する。また、搬送スケジュールを示した各図において連続ダミー処理ためのダミーウエハＤＷが搬入された処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４には、斜線のハッチングを付してある（図１３〜１８）。

こうして、キャリアＣ内の２５枚のダミーウエハＤＷの処理を終え、全てのダミーウエハＤＷが同キャリアＣに収容されたら、再び１段目のスロットからダミーウエハＤＷを取り出し、連続ダミー処理が継続される（図１３の搬送サイクル５１）。連続ダミー処理を実行する期間は、例えば予め設定した繰り返し回数だけ、キャリアＣ内のダミーウエハＤＷの連続ダミー処理を実行した後、連続ダミー処理の実行を停止し、再び設定時間が経過するまで処理モジュールＰＭ２を待機させてもよい。また、一旦、連続ダミー処理を開始したら、ダミーウエハＤＷの繰り返し使用回数の上限などの別途設定した制約に達するまで連続ダミー処理を繰り返し実行しながら、当該処理モジュールＰＭ２を使用への製品ウエハＷの搬入を待ってもよい。

ここでさらに本例の基板処理装置１は、この連続ダミー処理実行中に、製品ウエハＷに対してプラズマ窒化処理を並行して行うことができる。この観点において、連続ダミー処理が行われる処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４は、本例の第１の処理モジュールに相当し、製品ウエハＷに対するプラズマ窒化処理が行われる処理モジュールＰＭ３は、第２の処理モジュールに相当している。

例えば図７〜１０、１４は、処理モジュールＰＭ２における連続ダミー処理の実行中に、単独プラズマ窒化処理を開始する場合を示している。図１４の搬送サイクル９及び図７に示すように、処理モジュールＰＭ２にて「３０３」のダミーウエハＤＷを処理しているときに、「１」のキャリア載置台１１に単独プラズマ窒化処理が行われる製品ウエハＷを収容したキャリアＣが載置されたとする。すると、連続ダミー処理が中止され、「３」のキャリア載置台１１上のキャリアＣ（以下、簡単のため「「３」のキャリアＣ」等と短縮して表現する）から基板処理装置１内に払い出されていたダミーウエハＤＷが元のキャリアＣへと戻される。

図１４の搬送サイクル１０、図８に示すように、連続ダミー処理を中止して「３」のキャリアＣに回収されたダミーウエハＤＷは、プラズマ窒化処理が行われる処理モジュールＰＭ３のロット安定化ダミー処理に利用される。このように、基板処理装置１内に払い出されていたダミーウエハＤＷを回収し、最上段の「３０１」のダミーウエハＤＷから順にロット安定化ダミー処理を行うことにより、例えば２５枚を１組としたロット単位での連続ダミー処理やロット安定化ダミー処理の実行回数の管理がしやすくなる。

処理モジュールＰＭ３におけるロット安定化ダミー処理が完了したら、図１４の搬送サイクル１８以降に示すように、当該処理モジュールＰＭ３には「１」のキャリアＣから「１０１」の製品ウエハＷを搬入してプラズマ窒化処理を行う。一方、処理モジュールＰＭ２には、再び「３」のキャリアＣから「３０１」のダミーウエハＤＷを搬入して連続ダミー処理を再開する。これらの処理モジュールＰＭ２、ＰＭ３への製品ウエハＷやダミーウエハＤＷの搬送は、図９、１０に示すように、次に処理を終える処理モジュールＰＭ２、ＰＭ３に搬送されるウエハＷ、ＤＷを「１、３」のキャリアＣから取り出して逐次、搬送する。これらの動作により、特許請求の範囲に記載の「第２の処理モジュールに（製品基板）を搬入して基板処理を行う工程と前記連続ダミー処理とを並行して行うステップ」が実行される。
またここで、連続ダミー処理と単独プラズマ窒化処理とを並行して行うモードが選択されていない場合は、連続ダミー処理を再開せずに単独プラズマ窒化処理のみを実行する。

次いで図１５は、処理モジュールＰＭ３における単独プラズマ窒化処理実行時に、連続ダミー処理を開始する場合の例を示している。連続ダミー処理の開始時には、ロット安定化ダミー処理は行われないので、待機時間が設定時間を超えたら、「３」のキャリアＣから「３０１」のダミーウエハＤＷを処理モジュールＰＭ２に搬入して連続ダミー処理を開始する。そして、図９、１０を用いて説明した既述の要領にて、各処理モジュールＰＭ２、ＰＭ３にウエハＷ、ＤＷを逐次搬入し、単独プラズマ窒化処理と連続ダミー処理とを並行して実行する。一方で、連続ダミー処理と単独プラズマ窒化処理とを並行して行うモードが選択されていない場合は、設定時間が経過しても連続ダミー処理は開始しない。

ここで先に注記したように、連続ダミー処理は、一方側の処理モジュールＰＭ２のみにて実行する場合に限定されるものではなく、本基板処理装置１に設けられている成膜用の処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４の双方で行ってもよい。例えば図１６に示した例においては、これら２台の処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４に交互にダミーウエハＤＷを搬入して連続ダミー処理を行いながら並行して単独プラズマ窒化処理を行うことにより、処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４の待機時間が長くなることによる処理結果の悪化を低減している。

一方、図１７に示した例では、一方側の処理モジュールＰＭ２にて２５枚のダミーウエハＤＷを用いた連続ダミー処理を行った後、連続ダミー処理の対象を他方側の処理モジュールＰＭ４に切り替えている。こうして、処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４の連続ダミー処理をロット単位で交互に切り替えながら、並行して単独プラズマ窒化処理を行うことにより、搬送系の負荷を低減してウエハＷ、ＤＷ搬送時の制約の発生を抑えている。

最後に、図１８は、処理モジュールＰＭ２における連続ダミー処理と、処理モジュールＰＭ３による単独プラズマ窒化処理とを並行して実行した後に、通常処理を開始する搬送スケジュールの例を示している。本例においても「１」のキャリア載置台１１にキャリアＣが載置されたタイミングで、基板処理装置１に払い出されているダミーウエハＤＷを一旦、回収し、回収したダミーウエハＤＷを利用して各処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ４のロット安定化ダミー処理を行っている。

本実施の形態に関わる基板処理装置１によれば、以下の効果がある。成膜処理が行われる処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４（第１の処理モジュール）にダミーウエハＤＷを連続して搬入して連続ダミー処理を行っている期間中に、プラズマ窒化処理を行う処理モジュールＰＭ３（第２の処理モジュール）に製品ウエハＷを搬入して単独プラズマ窒化処理を行う。これより、これら連続ダミー処理と単独プラズマ窒化処理とを並行して行い、基板処理装置１の稼働効率を向上させることができる。

以上に示した実施の形態において、連続ダミー処理が実行される処理モジュール（第１の処理モジュール）や、この連続ダミー処理と並行して実行される処理モジュール（第２の処理モジュール）にて実行される処理の種類や処理モジュールの設置数、キャリアＣ内に収容されているウエハＷ、ＤＷの枚数などは上述の例に限定されるものではない。第１の処理モジュールとしてプラズマ処理やエッチング処理、アッシング処理などを行う処理モジュールを選択し、第２の処理モジュールとして成膜処理を行う処理モジュールを選択してもよい。

また、成膜処理を行う処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４を第１の処理モジュールとする場合、実行される成膜処理の種類はｈｉｇｈ−ｋ膜の成膜に限られない。例えばＴｉ、Ｒｕ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｏ、Ｈｆ、Ｗ等の金属膜やその窒化膜、酸化膜などの金属化合物膜の成膜を行う成膜モジュールであってもよい。

この他、ダミーウエハＤＷを収容するダミー基板保持部は、キャリア載置台１１上に載置されたキャリアＣを用いる場合に限定されない。例えば大気搬送室１２の側壁に、ダミーウエハＤＷを収容する収容室を設けてダミー基板保持部としてもよい。

さらに、処理モジュールの種類は、真空雰囲気で処理を行うものに限定されない。例えば大気雰囲気下でウエハＷを加熱する加熱モジュールや、ウエハＷの表面にレジスト液や現像液を塗布する塗布モジュールや現像モジュール、ウエハＷの表面や裏面に洗浄液を供給して洗浄処理を行う洗浄モジュールなどにも適用できる。これらの場合には、ウエハＷの搬送機構は真空搬送室に設けられていなくてもよい。
さらに、本発が適用される基板処理装置にて処理される基板の種類は、ウエハＷの場合に限定されるものではなく、例えばフラットパネルの製造に用いられる角型基板の処理を行う基板処理装置にも適用することができる。

Ｃ キャリア
ＤＷ ダミーウエハ
ＬＬＭ１、ＬＬＭ２
ロードロック室
ＰＭ１〜ＰＭ４
処理モジュール
Ｗ ウエハ
１ ウエハ処理装置
１１ キャリア載置台
１２ 大気搬送室
１２１ 搬送アーム
１３ 真空搬送室
１３１ 搬送アーム
２ 制御部
３４ 処理レシピ
３５ 搬送スケジュール

Claims (7)

1. 容器載置部に載置され、複数の基板を収納する搬送容器から取り出された基板を、基板搬送室を介して処理モジュールに搬入し、当該基板に対して基板処理を行う基板処理装置において、
   前記基板搬送室に各々接続され、互いに異なる処理を行うための第１の処理モジュール及び第２の処理モジュールを含む複数の処理モジュールと、
   前記基板搬送室内に設けられ、当該基板搬送室内への未処理基板の搬入、及び当該基板搬送室からの処理済み基板の搬出、並びに各処理モジュールとの間の基板の受け渡しを行うための基板搬送機構と、
   ダミー処理用の複数のダミー基板を保持するダミー基板保持部と、
   前記第１の処理モジュールが基板の搬入を待っている待機時間が予め設定した設定時間を超えたときに、前記ダミー基板保持部からダミー基板を前記基板搬送室を介して前記第１の処理モジュール内に連続して搬入し、各ダミー基板により連続ダミー処理を行うステップと、製品基板を収納した搬送容器が容器載置部に載置されたときに、当該搬送容器から取り出した製品基板を前記基板搬送機構により、前記第２の処理モジュールに搬入して基板処理を行う工程と前記連続ダミー処理とを並行して行うステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記制御部は、
   製品基板を収納した搬送容器が容器載置部に載置された後、先頭の製品基板が第２の処理モジュールに搬入される前に、前記連続ダミー処理に用いられるダミー基板を使用して前記第２の処理モジュールにてダミー処理を行うステップを実行するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記第２の処理モジュールに用いられるダミー基板は、前記ダミー基板保持部から第２の処理モジュールを搬送先として払い出されることを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記ダミー基板保持部から第２の処理モジュールを搬送先としてダミー基板が払い出される前に、前記連続ダミー処理のためにダミー基板保持部から払い出されている全てのダミー基板は、一旦ダミー基板保持部に戻されることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記制御部は、
   前記搬送容器から取り出した製品基板を前記基板搬送機構により第１の処理モジュールに搬送して第１の処理を行い、前記第１の処理に次いで、または第１の処理の前に、第２の処理モジュールに製品基板を搬送して第２の処理を行う主モードと、第１の処理モジュールを用いずに第２の処理モジュールを行う副モードと、の一方を選択する選択部を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記制御部は、
   連続ダミー処理を行っている状態で、第１の処理モジュールを用いずに第２の処理モジュールを用いる製品基板を収納した搬送容器が容器載置部に載置されたときに、製品基板を第２の処理モジュールに搬入して基板処理を行う工程と前記連続ダミー処理とを並行して行うモードと、連続ダミー処理に使用されているダミー基板をダミー基板保持部に回収し、前記工程を行っている間は連続ダミー処理を行わないモードと、の一方を選択する選択部を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記基板搬送室及び処理モジュールの処理室内の各々は、真空雰囲気とされ、
   前記容器載置部と前記基板搬送室との間の基板の経路には、ロードロック室が介在していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載された基板処理装置。