JP2018006534A - Deposition device, deposition method and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板に対して真空雰囲気で成膜する成膜装置、成膜方法及び成膜装置に用いられるコンピュータプログラムが格納された記憶媒体に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus for forming a film on a substrate in a vacuum atmosphere, a film forming method, and a storage medium storing a computer program used in the film forming apparatus.
半導体の製造工程では、真空処理装置によって真空雰囲気に置かれた基板である半導体ウエハ(以下「ウエハ」と記載する)に各種のガスが供給されて、真空処理が行われる。この真空処理としては例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)による成膜処理があり、このCVDによる成膜処理は、複数の種類の膜が積層されるように行われる場合が有る。例えば3D NANDと呼ばれるフラッシュメモリを製造するために、近年では積層される膜の数が増加する傾向が有る。この膜の積層数の増加に伴い、1枚のウエハの成膜処理に要する時間が長くなる傾向が有る。 In a semiconductor manufacturing process, various gases are supplied to a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”) which is a substrate placed in a vacuum atmosphere by a vacuum processing apparatus, and vacuum processing is performed. As this vacuum processing, for example, there is a film forming process by CVD (Chemical Vapor Deposition), and this film forming process by CVD may be performed such that a plurality of types of films are laminated. For example, in order to manufacture a flash memory called 3D NAND, the number of stacked films tends to increase in recent years. As the number of laminated films increases, the time required for the film forming process of one wafer tends to increase.
そのような成膜処理時間の延長による真空処理装置のスループットの低下を防ぐために、真空処理装置においてウエハを各々格納して処理を行う処理容器の数を増やし、これらの処理容器においてウエハに成膜処理を各々行うことが考えられる。特許文献1、2では、そのように処理容器が複数設けられた真空処理装置について記載されている。
In order to prevent a decrease in the throughput of the vacuum processing apparatus due to such an extension of the film forming processing time, the number of processing containers for storing and processing each wafer is increased in the vacuum processing apparatus, and the film is formed on the wafer in these processing containers. It is possible to perform each processing.
しかし、上記のようにウエハに複数の種類の膜からなる積層膜を形成するにあたり、処理容器の壁面にもそのような積層膜が形成される。この積層膜についての積層数が多くなると当該積層膜が持つ応力が大きくなり、その結果として膜の剥がれが起こり、剥がれた膜がパーティクルとなってウエハを汚染する懸念が有る。それによって、半導体製品の十分な歩留りが得られなくなってしまうおそれが有る。従って、スループットの低下を抑えつつ、パーティクルによるウエハの汚染を防ぐことが求められるが、上記の特許文献1、2にはこのような問題の解決手法については記載されていない。
However, when forming a laminated film composed of a plurality of types of films on the wafer as described above, such a laminated film is also formed on the wall surface of the processing container. When the number of laminated layers increases, the stress of the laminated film increases, and as a result, the film peels off, and there is a concern that the peeled film becomes particles and contaminates the wafer. As a result, a sufficient yield of the semiconductor product may not be obtained. Therefore, it is required to prevent the wafer from being contaminated by particles while suppressing a decrease in throughput. However,
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、成膜装置において、高いスループットを得ると共にパーティクルによる基板の汚染を防ぐことができる技術を提供することである。 The present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a technique capable of obtaining a high throughput and preventing contamination of a substrate by particles in a film forming apparatus.
本発明の成膜装置は、基板を各々格納し、真空雰囲気を形成して成膜処理を行うための第1の処理容器及び第2の処理容器と、
前記基板が収納された搬送容器が載置される前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に共通のロードポートと、
常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切換自在であり、前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に前記基板を各々搬送する基板搬送機構を備えるロードロック室を形成し、前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に接続されて設けられるロードロックモジュールと、
前記ロードポートと前記ロードロックモジュールとの間に介在し、当該ロードポートと前記基板搬送機構との間で前記基板を受け渡すための常圧雰囲気の基板搬送領域と、
前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に各々独立して成膜ガスを供給し、前記基板に成膜する成膜ガス供給機構と、
前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に各々独立して、前記成膜ガスにより形成された膜を除去するクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給機構と、
前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に交互に前記基板が搬送され、当該第1の処理容器及び当該第2の処理容器の一方、他方に前記成膜ガス、前記クリーニングガスが夫々並行して供給されるように制御信号を出力する制御部と、
を備えることを特徴とする。
A film forming apparatus of the present invention stores a substrate, forms a vacuum atmosphere, and performs a film forming process, a first processing container and a second processing container,
A load port common to the first processing container and the second processing container on which the transfer container storing the substrate is placed;
A load lock chamber is provided that is switchable between a normal pressure atmosphere and a vacuum atmosphere, and includes a substrate transfer mechanism for transferring the substrate to the first processing container and the second processing container, respectively. A load lock module connected to the processing container and the second processing container;
A substrate transfer region in a normal pressure atmosphere that is interposed between the load port and the load lock module and delivers the substrate between the load port and the substrate transfer mechanism;
A film forming gas supply mechanism for supplying a film forming gas independently to each of the first processing container and the second processing container and forming a film on the substrate;
A cleaning gas supply mechanism for supplying a cleaning gas for removing a film formed by the film forming gas, independently to each of the first processing container and the second processing container;
The substrate is alternately transferred to the first processing container and the second processing container, and the film forming gas and the cleaning gas are respectively supplied to one of the first processing container and the second processing container. A control unit that outputs a control signal to be supplied in parallel;
It is characterized by providing.
本発明の成膜方法は、真空雰囲気を形成して処理を行う第1の処理容器及び第2の処理容器に基板を各々格納する工程と、
前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に共通のロードポートに、前記基板が収納された搬送容器を載置する工程と、
前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に接続されて設けられるロードロックモジュールのロードロック室を常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切り換える工程と、
前記ロードロック室に設けられる基板搬送機構により、前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に前記基板を互いに交互に搬送する工程と、
前記ロードポートと前記ロードロックモジュールとの間に介在する常圧雰囲気の基板搬送領域において基板を搬送して、当該ロードポートと前記基板搬送機構との間で、当該基板を受け渡す工程と、
成膜ガス供給機構により、前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器の一方に成膜ガスを供給する成膜工程と、
前記成膜工程に並行して行われ、クリーニングガス供給機構により、前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器の他方に、前記成膜ガスにより形成された膜を除去するクリーニングガスを供給する工程と、
を備えることを特徴とする。
The film forming method of the present invention includes a step of storing a substrate in each of a first processing container and a second processing container that perform processing by forming a vacuum atmosphere;
Placing a transport container containing the substrate on a load port common to the first processing container and the second processing container;
Switching a load lock chamber of a load lock module provided connected to the first processing container and the second processing container between an atmospheric pressure atmosphere and a vacuum atmosphere;
A step of alternately transporting the substrates to the first processing container and the second processing container by a substrate transport mechanism provided in the load lock chamber;
A step of transferring a substrate between the load port and the substrate transfer mechanism by transferring the substrate in a substrate transfer region in a normal pressure atmosphere interposed between the load port and the load lock module;
A film forming step of supplying a film forming gas to one of the first processing container and the second processing container by a film forming gas supply mechanism;
A cleaning gas is supplied in parallel with the film forming step, and a cleaning gas supply mechanism supplies a cleaning gas for removing the film formed by the film forming gas to the other of the first processing container and the second processing container. And a process of
It is characterized by providing.
本発明の記憶媒体は、基板に成膜ガスを供給して成膜を行う成膜装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記コンピュータプログラムは、本発明の成膜方法を実施するためのステップ群が組み込まれていることを特徴とする。
The storage medium of the present invention is a storage medium for storing a computer program used in a film forming apparatus for forming a film by supplying a film forming gas to a substrate.
The computer program includes a group of steps for carrying out the film forming method of the present invention.
本発明によれば、ロードロック室に設けられたロードロックモジュールの基板搬送機構により、当該ロードロックモジュールに各々接続された第1の処理容器及び第2の処理容器に、交互に基板が搬送される。そして、当該第1の処理容器及び当該第2の処理容器の一方、他方に、前記成膜ガス、前記クリーニングガスが夫々並行して供給される。従って、処理容器の壁面に形成された膜がパーティクルとなって基板を汚染することを防ぐことができる。また、クリーニングを行うことによって基板に成膜処理が行えなくなることを防ぐことができるため、成膜装置のスループットが低下することを防ぐことができる。 According to the present invention, the substrate is alternately transferred to the first processing container and the second processing container respectively connected to the load lock module by the substrate transfer mechanism of the load lock module provided in the load lock chamber. The Then, the film forming gas and the cleaning gas are supplied in parallel to one of the first processing container and the second processing container, respectively. Therefore, it is possible to prevent the film formed on the wall surface of the processing container from becoming particles and contaminating the substrate. Further, since it is possible to prevent the film formation process from being performed on the substrate by performing the cleaning, it is possible to prevent the throughput of the film formation apparatus from being lowered.
本発明の一実施形態に係る成膜装置1について、図1の平面図、図2の側面図を参照しながら説明する。成膜装置1は、キャリアブロックD1と、受け渡しブロックD2と、処理ブロックD3と、を横方向に直線状に接続して構成されている。以降の成膜装置1の説明では、ブロックD1〜D3の配列方向を前後方向とし、ブロックD1側を前方側とする。また、説明中における右側、左側は、夫々ブロックD1からD3に向かって見たときの右側、左側である。
A
キャリアブロックD1には、多数枚のウエハWを収納した搬送容器11を各々載置する載置台12が左右方向に4つ設けられており、キャリアブロックD1は、この載置台12に載置された搬送容器11に対してウエハWを搬入出するロードポートとして構成されている。載置台12に載置された搬送容器11に対向するキャリアブロックD1の側壁には、キャリアブロックD1内に形成された搬送室13に開口する搬送ポートが形成されており、開閉ドア14により開閉自在に構成されている。搬送室13は常圧の大気雰囲気であり、当該搬送室13にはウエハWの搬送機構15が設けられている。この搬送機構15は、左右方向に移動自在且つ昇降自在に構成された多関節アームであり、搬送室13と搬送容器11との間でウエハWを搬送する。
The carrier block D1 is provided with four mounting tables 12 for mounting the
受け渡しブロックD2内には、常圧の大気雰囲気である搬送室16が設けられており、この搬送室16には、ウエハWが載置される載置部17が設けられている。上記のキャリアブロックD1の搬送機構15は、この載置部17にアクセスし、ウエハWを受け渡すことができる。
In the delivery block D2, a
続いて、処理ブロックD3について説明する。この処理ブロックD3内には、常圧の大気雰囲気であるウエハWの搬送領域21と、4つのウエハ処理ユニット2とが設けられている。搬送領域21は、処理ブロックD3の左右方向の中央部において前後方向に伸びるように形成されている。搬送領域21にはウエハWの搬送機構22が設けられており、この搬送機構22は、上記の受け渡しブロックD2の載置部17と各ウエハ処理ユニット2に設けられる後述のロードロックモジュール3との間でウエハWを受け渡す。搬送機構22は、前後方向に伸びるガイドレール23と、当該ガイドレール23に沿って前後に移動する支柱24と、当該支柱24に設けられる垂直に昇降自在な昇降台25と、当該昇降台25上を垂直軸まわりに回転自在な回転台26と、当該回転台26上を進退自在でウエハWの裏面を支持する支持部27と、により構成されている。
Next, the processing block D3 will be described. In the processing block D3, a
続いて、ウエハ処理ユニット2について説明する。ウエハ処理ユニット2は、ウエハWにSiN(窒化シリコン)膜及びSiO2(酸化シリコン)膜を交互に積層して成膜することができるように構成されており、搬送領域21の左右に2つずつ設けられている。そして、搬送領域21の左側、右側に夫々設けられた2つのウエハ処理ユニット2は、前後方向に沿って配列され、搬送領域21を挟んで互いに対向している。4つのウエハ処理ユニット2を互いに区別するために、2A〜2Dとして示す場合が有る。4つのウエハ処理ユニット2のうち、右側前方のウエハ処理ユニット2を2A、右側後方のウエハ処理ユニット2を2B、左側前方のウエハ処理ユニット2を2C、左側後方のウエハ処理ユニット2を2Dとしている。
Next, the
2A〜2Dの各ウエハ処理ユニットは互いに同様に構成されており、ここでは代表してウエハ処理ユニット2Aについて図3も参照しながら説明する。ウエハ処理ユニット2Aは、3つのロードロックモジュール3と、6つの成膜モジュール4とを備えている。3つのロードロックモジュール3は、上下方向に各々間隔をおいて、列をなすと共に搬送領域21に臨むように設けられている。また、各ロードロックモジュール3の搬送領域21の反対側には、2つの成膜モジュール4が前後方向に沿って配置されていることにより、ウエハ処理ユニット2Aを構成する6つの成膜モジュール4は、上下方向に3段に積層され、且つ前後に2列をなすように配置されている。
The
ロードロックモジュール3は例えば平面視概ね五角形に形成されており、五角形の辺の1つが搬送領域21に沿うように配置され、当該辺を構成するロードロックモジュール3の側壁には、搬送領域21に開口するようにウエハWの搬送口31が形成されている。そして、上記の五角形の辺のうち、搬送口31が形成された辺に隣接していない2つの辺には、成膜モジュール4を構成する処理容器41が各々接続されると共に、ウエハWの搬送口32が当該処理容器41内に開口するように形成されている。このロードロックモジュール3の搬送口31、32は、ゲートバルブ33、34によって夫々開閉自在に構成されている。このように1つのロードロックモジュール3には搬送領域21の反対側に2つの成膜モジュール4が接続されて設けられており、この2つの成膜モジュール4は前後方向に配置されている。このように互いに接続されたロードロックモジュール3及び2つの成膜モジュール4を1つの処理部とすると、ウエハWはこの処理部内を搬送されて、後述するように成膜処理を受ける。従って、この2つの成膜モジュール4は、同じウエハWに処理を行うために互いに組をなす成膜モジュール4である。なお、上記のようにウエハ処理ユニット2A〜2Dが設けられているため、この処理部は、搬送領域21の前後、左右に夫々沿って複数配置されると共に、搬送領域21を挟んで左右に対向している。
The
ロードロックモジュール3内には、図示しないエアの供給口と、排気口とが開口している。このエアの供給と排気とにより、ロードロックモジュール3内は、常圧雰囲気と真空雰囲気とが切り替え自在なロードロック室として構成されている。なお、供給されるガスはエアに限られず、例えば不活性ガスであってもよい。また、ロードロックモジュール3内には多関節アームであるウエハWの搬送機構35が設けられている。この搬送機構35は、ロードロックモジュール3に接続された各成膜モジュール4の処理容器41内及び上記の搬送領域21に進入し、当該各成膜モジュール4と搬送機構22との間でウエハWを受け渡す。
An air supply port and an exhaust port (not shown) are opened in the
各成膜モジュール4は互いに同様に構成されており、上記のようにウエハWを格納する処理容器41を備え、ウエハWを格納した当該処理容器41内にプラズマを形成すると共に処理ガスを供給し、CVDにより当該ウエハWにSiO2膜及びSiN膜を形成する。そして、この成膜処理後にはクリーニングガスが供給され、処理容器41内に形成されたSiO2膜及びSiN膜が除去され、当該処理容器41内がクリーニングされる。また、クリーニング後、成膜を行うためにウエハWを格納する前において、ウエハWの成膜処理が安定して行われるようにするために、処理容器41の壁面にSiO2膜の形成が行われる。
Each
6つの成膜モジュール4のうち、前方側にて積層された3つの成膜モジュール4を総称して成膜モジュール群40A、後方側にて積層された3つの成膜モジュール4を総称して成膜モジュール群40Bとする。また、これ以降、説明の便宜上、成膜モジュール群40Aを構成する各成膜モジュール4を4A、成膜モジュール群40Bを構成する各成膜モジュール4を4Bと記載する場合が有る。各成膜モジュール4Aを構成する処理容器41は第1の処理容器であり、各成膜モジュール4Bを構成する処理容器41は第2の処理容器である。上記の各膜の成膜処理及びクリーニングは、成膜モジュール群40Aを構成する各成膜モジュール4A間で同時に行われ、且つ成膜モジュール群40Bを構成する各成膜モジュール4B間で同時に行われる。また、成膜モジュール群40A、40Bのうちの一方にて成膜処理が行われ、他方にてこの成膜処理に並行してクリーニングが行われる。つまり、成膜処理が行われる時間帯とクリーニングが行われる時間帯とが重なる。
Of the six
続いて、上記のように成膜処理及びクリーニングを行うために成膜モジュール群40A、40Bについて形成された配管系の一例を、図4を参照しながら説明する。成膜モジュール群40Aを構成する各成膜モジュール4Aには、ガス供給管51A、52Aの下流端が各々接続され、成膜モジュール群40Bを構成する各成膜モジュール4Bには、ガス供給管51B、52Bの下流端が各々接続されている。各ガス供給管51A、52A、51B、52Bには夫々バルブV1、V2、V3、V4が介設されている。
Next, an example of a piping system formed for the film forming
各ガス供給管51A、51Bの上流側は合流して合流管を形成し、この合流管の上流側が6つに分岐して分岐管を構成し、各分岐管の上流側は、バルブV5〜V10を介してSiH4(モノシラン)ガスの供給源53、NO2(二酸化窒素)ガスの供給源54、NH3(アンモニア)ガスの供給源55、Ar(アルゴン)ガスの供給源56、N2(窒素)ガスの供給源57、He(ヘリウム)ガスの供給源58に夫々接続されている。SiH4ガス、NO2ガス及びNH3ガスは、SiO2膜及びSiN膜を成膜するための処理ガス、即ち成膜ガスである。Arガスはプラズマ形成用のガスであり、N2ガス及びHeガスは処理ガスに対するキャリアガスである。バルブV5〜V10及びガス供給源53〜58は成膜ガス供給機構50を構成する。後述するように各バルブVの開閉により、成膜ガス供給機構50は成膜モジュール群40A、40Bに互いに独立してガスを供給することができる。
The upstream side of each
また、各ガス供給管51AにおいてはバルブV1の下流側に、ガス供給管91Aの下流端が各々接続されており、ガス供給管91Aの上流端はバルブV11を介してN2ガスの供給源92に接続されている。さらに、各ガス供給管51BにおいてはバルブV3の下流側に、ガス供給管91Bの下流端が各々接続されており、ガス供給管91Bの上流端はバルブV12を介してN2ガスの供給源94に接続されている。これらN2ガスの供給源92、94から供給されるN2ガスは、成膜モジュール群40Aの各処理容器41内、成膜モジュール群40Bの各処理容器41内をパージするためのパージガスである。
In each
また、各ガス供給管52A、52Bの上流側は合流して合流管を形成し、この合流管の上流側はリモートプラズマ形成部59を介して2つに分岐して分岐管を構成し、各分岐管の上流側はバルブV13、V14を介して、NF3(三フッ化窒素)ガスの供給源95、Arガスの供給源96に夫々接続されている。リモートプラズマ形成部59は、処理容器41内をクリーニングするためのクリーニングガスであるNF3とプラズマ形成用のガスであるArガスとを励起させてプラズマ化し、リモートプラズマとして下流側へと供給する。ガス供給源95、96、リモートプラズマ形成部59及びバルブV13、V14は、クリーニングガス供給機構90を構成する。後述するように各バルブVの開閉により、クリーニングガス供給機構90は成膜モジュール群40A、40Bに互いに独立してガスを供給することができる。なお、配管構成の図の複雑化を防ぐために、N2ガス供給源については、57、92、94の3つが設けられ、Arガス供給源については56、96の2つが設けられた例を示しているが、これらのN2ガス供給源、Arガス供給源については1つずつ設けられるように配管系を構成してもよい。
Further, the upstream side of each
さらに、成膜モジュール群40A、40Bは、接地された高周波電源61A、61Bを夫々備えている。高周波電源61A、61Bは、当該高周波電源61A、61Bから夫々分岐した高周波の供給ライン62を介して成膜モジュール群40Aの各成膜モジュール4A、成膜モジュール群40Bの各成膜モジュール4Bに夫々接続されており、分岐した各供給ライン62には、整合器が介設されている。高周波電源61Aから分岐した供給ライン62に介設される整合器を63A、高周波電源61Bから分岐した供給ライン62に介設される整合器を63Bとして夫々示している。
Further, the film forming
図2、図3に示すように、上記の整合器63A、63Bは、例えば同じロードロックモジュール3に接続された成膜モジュール4A、4Bがなす各列の前後の中央部上に設けられ、対応する成膜モジュール4A、4B付近に配置されている。即ち整合器63A、63Bは夫々上下3段に配置されている。また、高周波電源61A、61B、リモートプラズマ形成部59、各ガス供給源及び各バルブVは、例えば図1に示すロードロックモジュール3及び成膜モジュール4の側方における機器設置領域64に設けられる。図1以外の図では機器設置領域64の表示は省略している。
As shown in FIGS. 2 and 3, the matching units 63 </ b> A and 63 </ b> B are provided, for example, on the front and rear central portions of each row formed by the
図4に戻って説明を続けると、成膜モジュール4A、4Bには、処理容器41内を排気するための排気管65の上流端が夫々接続されている。成膜モジュール4Aに接続された各排気管65の下流側、成膜モジュール4Bに接続された各排気管65の下流側は夫々合流して共通排気管66を形成している。各共通排気管66には、バルブなどを含み、排気流量を調整することで処理容器41内の圧力を調整するための圧力調整部が介設されている。この圧力調整部について、成膜モジュール4Aに接続される共通排気管66に介設されるものを67A、成膜モジュール4Bに接続される共通排気管66に介設されるものを67Bとして夫々示している。圧力調整部67A、67Bの下流側で各共通排気管66は互いに合流して、真空ポンプなどにより構成される排気機構68に接続されている。
Returning to FIG. 4 and continuing the description, the upstream ends of
上記の排気管65及び共通排気管66についてさらに説明しておくと、図2、図3に示すように、各排気管65は各成膜モジュール4の処理容器41から横方向に引き出されるように設けられている。そして、各共通排気管66は、接続管97と、本体管98とを備えている。各接続管97は、積層された成膜モジュール4Aの各排気管65、積層された成膜モジュール4Bの各排気管65が接続されるように上下方向に、即ち成膜モジュール4の配列方向に沿って伸びている。本体管98は、接続管97の長さ方向の中央部から横方向に引き出された後、屈曲されて下方に伸びており、当該本体管98に圧力調整部67A、67Bが設けられている。このように共通排気管66は、上下方向に引き回されるように形成されている。
The
続いて図5の縦断側面図を参照しながら、成膜モジュール4の構成について説明する。上記のように6つの各成膜モジュール4は互いに同様に構成されているため、図5では代表して1つの成膜モジュール4Aについて示している。図中42は、処理容器41の側壁に開口したウエハWの搬送口であり、上記のゲートバルブ34により、開閉自在に構成されている。図中43は、搬送口42の上部側の処理容器41の内側の側壁が、内方に突出して形成されるリング状の突出部である。
Next, the configuration of the
処理容器41内には水平なウエハWの載置台44が設けられている。この載置台44には、ウエハWの中心部と周縁部とを互いに独立して加熱するヒーター45と、後述するガスシャワーヘッド75と共に容量結合プラズマを形成するための電極46と、が埋設されている。図中47は、載置台44を下部側から支持する支持部であり、処理容器41の下部側の開口部48を貫通して下方に伸び、昇降機構49に接続されている。図中71は、開口部48の下方において支持部47に設けられるフランジである。図中72は伸縮自在なベローズであり、フランジ71と開口部48の縁部とに接続されて、処理容器41内を気密に保つ。
A horizontal wafer W mounting table 44 is provided in the
昇降機構49によって、載置台44は突出部43よりも下方側におけるウエハWの受け渡し位置(図中に鎖線で表示している)と、突出部43に囲まれる上方側の処理位置(図中に実線で表示している)との間を昇降することができる。受け渡し位置における載置台44と、搬送口42を介して処理容器41内に進入した上記のロードロックモジュール3の搬送機構35との間で、ウエハWの受け渡しが行われる。この受け渡しは載置台44の表面を突没する昇降自在なウエハWの支持ピンを介して行われるが、この支持ピンの図示は省略している。
By the elevating
載置台44が処理位置に移動することで、当該載置台44、処理容器41の天井部、処理容器41の側壁及び突出部43に囲まれる扁平な円形の処理空間73が形成される。図中74は処理容器41の側壁内に、この処理空間73を囲むように形成されたリング状の排気空間である。処理容器41の側壁には、処理空間73に開口すると共にこの排気空間74に接続される多数の排気口75が形成されている。処理容器41の外側から上記の排気管65が、この排気空間74に接続されており、処理空間73を排気することができる。
By moving the mounting table 44 to the processing position, a flat
図中75は、処理容器41の天井部を構成し、載置台44と対向するガスシャワーヘッドである。このガスシャワーヘッド75の中央上部は盛り上がり、流路形成部76を形成している。図中77は、ガスシャワーヘッド75の下面に穿孔されたガス吐出口であり、ガスシャワーヘッド75内に形成された扁平なガス拡散室78に連接している。ガス拡散室78の中央部は流路形成部76内を上方側に引き出されてガス導入路79を構成し、このガス導入路79の上流側に上記のガス供給管52Aが接続されている。従って、ガス導入路79、ガス拡散室78を介して、ガス吐出口77からリモートプラズマ形成部59によってプラズマ化したNF3ガス及びArガスを吐出することができる。
In the figure,
図中81は、ガスシャワーヘッド75においてガス拡散室78の上方に重なるように設けられた扁平なガス拡散室である。図中82は、ガス拡散室81、78を接続するために分散して多数形成された連通路である。図中83は、ガス拡散室81の内縁部が流路形成部76内を上方側へ引き出されて、ガス導入路79を囲むように形成された垂直ガス流路である。図中84は、垂直ガス流路83の上流側に設けられ、ガス導入路79の上部を囲むように形成された螺旋状のガス導入路84である。上記のガス供給管51Aは、このガス導入路84の上流側に接続されている。従って、ガス供給源53〜58、92から供給される各ガスは、ガス導入路84、ガス拡散室81、78を介してガス吐出口77から吐出される。
In the figure, 81 is a flat gas diffusion chamber provided in the
図中85は、上記の流路形成部76の周囲を囲むカバー部材であり、ガスシャワーヘッド75の上方に区画された上部空間86を形成する。ガスシャワーヘッド75には上記の高周波の供給ライン62が接続されている。つまりガスシャワーヘッド75は電極として構成され、載置台44と共に処理空間73に容量結合プラズマを形成する。この供給ライン62は、横方向からカバー部材85を貫通し、上部空間86においてガスシャワーヘッド75に接続されている。このように供給ライン62を横方向に伸びるように形成することで、成膜モジュール4を積層するために必要な高さを抑え、成膜装置1の大型化を防いでいる。
In the figure,
また、上部空間86においてはガスシャワーヘッド75上にヒートシンク87が設けられている。図中88は、カバー部材85において上部空間86の外側に設けられたファン機構であり、カバー部材85に形成された送風路を介してヒートシンク87に送風し、ガスシャワーヘッド75の温度上昇を抑制する。それによって、積層された成膜モジュール4において、下側の成膜モジュール4のガスシャワーヘッド75の熱が、上側の成膜モジュール4のウエハWの処理に影響を与えることが抑制される。なお、ガスシャワーヘッド75上に配管を引き回し、水などの冷却用の流体を流通させてガスシャワーヘッド75を冷却するようにしてもよい。
A
なお、図5に示す配管系は、図4に示した配管系のうちの成膜モジュール4Aのガス処理に関与する部分を抜粋して示したものである。従って、ガス供給源53〜58の各ガスの成膜モジュール4Bへの給断を制御するバルブV3、ガス供給源94、及び当該ガス供給源94のN2ガス(パージガス)の成膜モジュール4Bへの給断を制御するバルブV12については表示していない。バルブV3、V12は、図5のバルブV1、V11に夫々対応するバルブであり、ガス供給源94は、図5のガス供給源92に対応する。即ち、配管系において成膜モジュール4Bのガス処理に関与する部分は、図5に示す成膜モジュール4Bのガス処理に関与する部分と略同様の構成として表すことができるが、図5との差異点としてバルブV1、V11の代わりにバルブV3、V12が、ガス供給源92の代わりにガス供給源94が設けられた構成となる。
Note that the piping system shown in FIG. 5 is an extracted portion of the piping system shown in FIG. 4 that is involved in the gas treatment of the
この成膜装置1には、図1に示すようにコンピュータである制御部100が設けられている。この制御部100は、不図示のプログラム格納部を有しており、当該プログラム格納部には、後述の成膜装置1による成膜処理が行われるように命令(ステップ群)が組まれたプログラムが格納されている。具体的には、各搬送機構15、22、35の動作、ゲートバルブ33、34の開閉、各バルブVの開閉、高周波電源61のオンオフの切り替え、リモートプラズマ形成部59によるリモートプラズマの形成、昇降機構49による載置台44の昇降、ヒーター45によるウエハWの温度の調整、圧力調整部67A、67Bによる各処理容器41内の圧力調整などの各動作が、上記のプログラムによって制御部100から成膜装置1の各部に制御信号が出力されることで制御される。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またはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
As shown in FIG. 1, the
続いて、成膜装置1における成膜処理の一例について説明する。この処理例は、3D NANDであるフラッシュメモリの製造工程における成膜処理である。さらに具体的に述べると、ウエハWにSiO2膜と犠牲膜であるSiN膜とを交互に形成する。1つのSiO2膜と、当該SiO2膜に対して積層される1つのSiN膜は1つの組をなし、この組を1つの層とすると、この成膜処理では96個の層をウエハWに形成する。この96個の層について下方側から第1層とすると、第1層〜第48層は成膜モジュール4Aで形成し、第49層〜第96層は成膜モジュール4Bで形成する。背景技術の項目で説明したように1つの成膜モジュール4で複数種の膜からなる積層膜を形成するにあたり、積層される膜の数が比較的多いと、処理容器41の壁面から膜剥がれが起こりやすくなるので、このように2つの成膜モジュール4を用いて処理を行い、1つの成膜モジュール4で成膜する膜の数を抑えている。そして、一のウエハWの成膜終了後、次のウエハWの成膜処理時に処理容器41の壁面から膜剥がれが起らないように、既述したように成膜処理を終えた成膜モジュール4の処理容器41はクリーニングされる。
Subsequently, an example of a film forming process in the
ウエハWは、搬送容器11からウエハ処理ユニット2A〜2Dに向けて夫々同様に搬送され、ウエハ処理ユニット2A〜2D間では互いに同様の処理が行われるので、以下の説明では代表して、搬送容器11からウエハ処理ユニット2AにウエハWが搬送されて処理が行われる例を説明する。説明中、このウエハ処理ユニット2Aにおける各成膜モジュール4に各ガスが供給される様子と、各成膜モジュール4の処理容器41内におけるウエハWの有無と、を示した図6〜図14を適宜参照する。これらの図では、閉じているバルブにハッチングを付し、開いているバルブにはハッチングを付していない。また、ガスが流通している各配管及び高周波が供給されている供給ライン62には、矢印を付して示している。
The wafer W is similarly transferred from the
先ず、ウエハ処理ユニット2Aの各成膜モジュール4にウエハWが搬入されておらず、ゲートバルブ34により各成膜モジュール4の搬送口42が閉じられ、各成膜モジュール4の処理容器41内がクリーニング済みであり、各バルブVが閉じられ、且つ高周波電源61A、61Bがオフの状態とされているものとする。この状態から圧力調整部67A、67B及び排気機構68によって各成膜モジュール4の処理容器41内が所定の圧力の真空雰囲気となるように排気される。また、各成膜モジュール4において載置台44が処理位置に移動して処理空間73が形成されると共に、ヒーター45により載置台44が所定の温度に加熱される。
First, the wafer W is not loaded into each
続いて、バルブV1、V5、V6、V8〜V10が開かれ、SiH4ガス、NO2ガス、Arガス、N2ガス及びHeガスが、各成膜モジュール4Aの処理容器41内の処理空間73に供給される。そして、高周波電源61Aがオンになり、当該処理空間73に供給された各ガスがプラズマ化され、プラズマ化されたSiH4ガス及びNO2ガスのCVDにより、各成膜モジュール4Aの処理空間73を形成する壁面にSiO2膜が成膜される(図6)。
Subsequently, the valves V1, V5, V6, V8 to V10 are opened, and SiH4 gas, NO2 gas, Ar gas, N2 gas, and He gas are supplied to the
続いて高周波電源61Aがオフになり、各成膜モジュール4Aの処理空間73におけるプラズマの形成が停止し、上記の壁面への成膜処理が停止する。そして、バルブV1が閉じられると共に、バルブV3、V11が開かれ、SiH4ガス、NO2ガス、Arガス、N2ガス及びHeガスが各成膜モジュール4Bの処理容器41内の処理空間73に、N2ガスが各成膜モジュール4Aの処理容器41内の処理空間73に夫々供給される。さらに、高周波電源61Bがオンになり、各成膜モジュール4Bの処理空間73に供給された各ガスがプラズマ化され、プラズマ化されたSiH4ガス及びNO2ガスのCVDにより、各成膜モジュール4Bの処理空間73を形成する壁面にSiO2膜が成膜される。その一方で、各成膜モジュール4Aでは、N2ガスにより処理空間73がパージされる(図7)。
Subsequently, the high
その後、バルブV11が閉じられ、各成膜モジュール4Aにおける処理空間73のパージが停止する。また、高周波電源61Bがオフになり、各成膜モジュール4Bの処理空間73におけるプラズマの形成が停止し、上記の壁面への成膜処理が停止する。そして、バルブV3、V5、V6、V8〜V10が閉じられ、SiH4ガス、NO2ガス、Arガス、N2ガス及びHeガスの供給が停止し、バルブV12が開かれて、N2ガスが各成膜モジュール4Bの処理空間73に供給されて、当該処理空間73がパージされる。
Thereafter, the valve V11 is closed, and the purge of the
このように成膜モジュール4A、4Bにおいて、処理容器41内の壁面へのSiO2膜の形成と、それに続く処理空間73のパージとが行われる一方で、搬送容器11内のウエハWが、キャリアブロックD1の搬送機構15→受け渡しブロックD2の載置部17→処理ブロックD3の搬送機構22→ウエハ処理ユニット2Aのロードロックモジュール3の搬送機構35の順で受け渡されて、内部が常圧の大気雰囲気とされている当該ロードロックモジュール3に搬入される。そして、このロードロックモジュール3のゲートバルブ33、34が閉鎖された状態で、当該ロードロックモジュール3が真空雰囲気とされた後、ゲートバルブ34のうち、成膜モジュール4Aとロードロックモジュール3とを区画するゲートバルブ34が開かれる。
As described above, in the
続いて搬送機構35により、ウエハWは受け渡し位置に移動した成膜モジュール4Aの載置台44に受け渡され、ヒーター45により例えば400℃に加熱される。上記のゲートバルブ34は閉じられ、ウエハWを載置した載置台44が処理位置へと上昇し、処理空間73が形成されると、当該処理空間73の圧力が、例えば133.3Pa(1Torr)〜656.5Pa(5Torr)とされる。
Subsequently, the wafer W is transferred to the mounting table 44 of the
続いて、バルブV1、V5、V6、V8〜V10が開かれ、SiH4ガス、NO2ガス、Arガス、N2ガス及びHeガスが、各成膜モジュール4Aの処理空間73に供給される。そして、高周波電源61Aがオンになり、当該処理空間73に供給された各ガスがプラズマ化され、プラズマ化されたSiH4ガス及びNO2ガスのCVDにより、ウエハWにSiO2膜が成膜される(図8)。然る後、高周波電源61Aがオフになり、バルブV1、V5、V6、V8〜V10が閉じられて、処理空間73へのSiH4ガス、NO2ガス、Arガス、N2ガス及びHeガスの供給とプラズマの形成とが停止して、SiO2膜の形成が停止する。そしてバルブV11が開かれ、N2ガスが各成膜モジュール4Aの処理容器41内の処理空間73に供給されて、当該処理空間73がパージされる。
Subsequently, the valves V1, V5, V6, V8 to V10 are opened, and SiH4 gas, NO2 gas, Ar gas, N2 gas, and He gas are supplied to the
その後、バルブV11が閉じられて当該処理空間73のパージが停止すると共に、バルブV1、V5、V7〜V10が開かれ、SiH4ガス、NH3ガス、Arガス、N2ガス及びHeガスが、各成膜モジュール4Aの処理空間73に供給される。そして、高周波電源61Aがオンになり、当該処理空間73に供給された各ガスがプラズマ化され、プラズマ化されたSiH4ガス及びNH3ガスのCVDにより、ウエハWにおいてSiO2膜上にSiN膜が成膜される。例えばその一方で、バルブV12が閉じられ、各成膜モジュール4Bにおいて処理空間73のパージが停止する(図9)。
Thereafter, the valve V11 is closed and the purge of the
然る後、高周波電源61Aがオフになり、バルブV1、V5、V7〜V10が閉じられて、処理空間73へのSiH4ガス、NH3ガス、Arガス、N2ガス及びHeガスの供給とプラズマの形成とが停止して、SiN膜の形成が停止する。そしてバルブV11が開かれ、N2ガスが各成膜モジュール4Aの処理容器41内の処理空間73に供給されて、当該処理空間73がパージされる。
Thereafter, the high
バルブV11が閉じられて処理空間73のパージが停止した後は、成膜モジュール4Aにおいて上記した一連の処理、つまり処理空間73への各ガスの供給及びプラズマの形成によるウエハWへのSiO2膜の形成、処理空間73のパージ、処理空間73への各ガスの供給及びプラズマの形成によるウエハWへのSiN膜の形成、処理空間73のパージが、この順で繰り返し行われるように各バルブV1、V5〜V10、V11の開閉及び高周波電源61Aのオンオフが切り替えられ、ウエハWにSiO2膜、SiN膜が交互に積層される。
After the valve V11 is closed and the purging of the
各ウエハWに対してSiO2膜、SiN膜が交互に48回ずつ形成され(つまり第1層〜第48層が形成され)、第48層を構成するSiN膜形成後の処理空間73のパージが行われて(図10)、当該パージが終了すると、成膜モジュール4A、4Bと真空雰囲気とされているロードロックモジュール3とを区画する各ゲートバルブ34が開かれる。次に、各ロードロックモジュール3の搬送機構35により、受け渡し位置へ移動した成膜モジュール4Aの載置台44から、受け渡し位置へ移動した成膜モジュール4Bの載置台44へウエハWの受け渡しが行われ、当該ウエハWは成膜モジュール4Bの載置台44のヒーター45により、例えば400℃に加熱される。さらに、上記の各ゲートバルブ34は閉じられ、成膜モジュール4A、4Bにおいて載置台44が処理位置へと上昇し、処理空間73が形成される。
The
各成膜モジュール4Bにおいて処理空間73の圧力が、例えば133.3Pa(1Torr)〜656.5Pa(5Torr)とされると、バルブV3、V5、V6、V8〜V10が開かれ、SiH4ガス、NO2ガス、Arガス、N2ガス及びHeガスが、各成膜モジュール4Bの処理空間73に供給される。そして、高周波電源61Bがオンになり、当該処理空間73に供給された各ガスがプラズマ化され、ウエハWに第49層を構成するSiO2膜が成膜される。
In each
このように各成膜モジュール4BにおいてSiO2膜の成膜が行われる一方で、各成膜モジュール4Aにおいては処理空間73の圧力が所定の真空圧力とされ、バルブV2、V13、V14が開かれ、リモートプラズマ形成部59によりプラズマ化したNF3ガス及びArガスが、各成膜モジュール4Aの処理空間73に供給される。このプラズマ化したNF3ガス及びArガスにより、ウエハWへの成膜処理時及びウエハWへの成膜処理前に、当該処理空間73を形成する壁面に形成されたSiO2膜及びSiN膜が除去されるクリーニングが行われる(図11)。
As described above, while the SiO2 film is formed in each
然る後、高周波電源61Bがオフになり、バルブV3、V5、V6、V8〜V10が閉じられて、各成膜モジュール4Bの処理空間73へのSiH4ガス、NO2ガス、Arガス、N2ガス及びHeガスの供給とプラズマの形成とが停止して、SiO2膜の形成が停止する。そしてバルブV12が開かれ、N2ガスが各成膜モジュール4Bの処理空間73に供給されて、当該処理空間73がパージされる。
Thereafter, the high
その後、バルブV12が閉じられて当該処理空間73のパージが停止し、バルブV3、V5、V7〜V10が開かれ、SiH4ガス、NH3ガス、Arガス、N2ガス及びHeガスが、各成膜モジュール4Bの処理空間73に供給される。そして、高周波電源61Bがオンになり、当該処理空間73に供給された各ガスがプラズマ化され、プラズマ化されたSiH4ガス及びNH3ガスのCVDにより、ウエハWに第49層を構成するSiN膜が成膜される。各成膜モジュール4Aでは引き続きクリーニングが行われる(図12)。
Thereafter, the valve V12 is closed and the purge of the
然る後、高周波電源61Bがオフになり、バルブV3、V5、V7〜V10が閉じられて、処理空間73へのSiH4ガス、NH3ガス、Arガス、N2ガス及びHeガスの供給とプラズマの形成とが停止して、SiN膜の形成が停止する。そしてバルブV12が開かれ、N2ガスが各成膜モジュール4Bの処理容器41内の処理空間73に夫々供給されて、当該処理空間73がパージされる。
Thereafter, the high
バルブV12が閉じられて処理空間73のパージが停止した後、各成膜モジュール4Bにおいて上記した一連の処理、つまり処理空間73への各ガスの供給及びプラズマの形成によるウエハWへのSiO2膜の形成、処理空間73のパージ、処理空間73への各ガスの供給及びプラズマの形成によるウエハWへのSiN膜の形成、処理空間73のパージが、この順で繰り返し行われるように各バルブV3、V5〜V10、V12の開閉及び高周波電源61Bのオンオフが切り替えられる。それによって、ウエハWにSiO2膜、SiN膜が交互に積層される。このように各成膜モジュール4Bで成膜が進行する一方で、バルブV2、V13、V14が閉じられ、各成膜モジュール4Aのクリーニングが停止する。そして、バルブV11が開かれて、当該各成膜モジュール4Aの処理空間73がパージされた後、バルブV11が閉じられて当該パージが停止する。
After the valve V12 is closed and the purging of the
各成膜モジュール4Bでは、各ウエハWに対してSiO2膜、SiN膜が交互に48回ずつ形成され(つまり第49層〜第96層が形成され)、バルブV12が開いて第96層を構成するSiN膜の形成に続く処理空間73のパージが行われる。また、このバルブV12の開放に並行して、バルブV1、V5、V6、V8〜V10が開かれ、SiH4ガス、NO2ガス、Arガス、N2ガス及びHeガスが、各成膜モジュール4Aの処理空間73に供給されると共に高周波電源61Aがオンになり、当該各処理空間73を構成する壁面にSiO2膜が成膜される(図13)。
In each
その後、バルブV12が閉じられて各成膜モジュール4Bの処理空間73のパージが終了し、各成膜モジュール4Bと各ロードロックモジュール3とを区画するゲートバルブ34が開かれ、各成膜モジュール4Bの載置台44が受け渡し位置に移動する。然る後、当該ロードロックモジュール3の搬送機構35によって、ウエハWが真空雰囲気のロードロックモジュール3に搬出された後、上記の各成膜モジュール4Bと各ロードロックモジュール3とを区画するゲートバルブ34が閉じられ、ロードロックモジュール3内は常圧の大気雰囲気となり、搬送領域21とロードロックモジュール3内とを区画するゲートバルブ33が開かれる。そして、ウエハWは搬送容器11からロードロックモジュール3への搬送時とは逆の経路を辿って、搬送容器11に戻される。
Thereafter, the valve V12 is closed and the purge of the
このようにウエハWが搬出された成膜モジュール4Bにおいては、載置台44が処理位置に移動し、各成膜モジュール4Aの処理空間73の圧力が所定の真空圧力とされる。続いて、バルブV4、V13、V14が開かれ、リモートプラズマ形成部59によりプラズマ化したNF3ガス及びArガスが、各成膜モジュール4Bの処理空間73に供給されて、クリーニングが行われる。
In the
この各成膜モジュール4Bのクリーニング中、高周波電源61Aがオフになり、バルブV3、V5、V6、V8〜V10が閉じられて、各成膜モジュール4Aにおいて、処理空間73を構成する壁面へのSiO2膜の形成が停止し、バルブV11が開かれ、N2ガスが各成膜モジュール4Aの処理空間73に供給されて、当該処理空間73がパージされる。その後、バルブV11が閉じられ、当該パージが停止すると、各成膜モジュール4Aには搬送容器11から後続のウエハWが搬送され、先に処理されたウエハWと同様に第1層〜第48層をなすSiO2膜及びSiN膜の形成処理が行われる(図14)。
During the cleaning of each
各成膜モジュール4Bについては、クリーニング終了後、処理空間73がパージされる。そして、例えば成膜モジュール4Aで第48層が形成された後、バルブV11が開かれて第48層形成後の処理空間73のパージが開始されると共に、各成膜モジュール4Bへの各ガスの供給及び高周波電源61Bによるプラズマの形成が行われ、各成膜モジュール4Bの処理空間73を形成する処理容器41の壁面に、SiO2膜が形成される。
For each
このSiO2膜の形成停止後に各成膜モジュール4Bの処理空間73がパージされ、当該パージが停止した後、各成膜モジュール4Aで処理済みのウエハWが各成膜モジュール4Bに搬送されて、先に当該成膜モジュール4Bに搬送されたウエハWと同様に第49層〜第96層の成膜処理が行われる。図11〜図13で説明したように、このように各成膜モジュール4Bにおける成膜処理中は、各成膜モジュール4Aではクリーニングが行われ、各成膜モジュール4Bで第96層形成後に処理空間73のパージが行われるときに、各成膜モジュール4Aでは処理容器41の壁面にSiO2膜の形成が行われて、ウエハWに処理を行う準備がなされる。
After the formation of the
さらに後続のウエハWについても、各成膜モジュール4A、4Bに共通のロードポートであるキャリアブロックD1から、成膜モジュール4A、4Bの順に搬送されて第1層〜第96層が成膜され、成膜処理を終えた成膜モジュール4については、次にウエハWが搬入されるまでにクリーニングがなされる。このようにロードロックモジュール3の搬送機構35は、ウエハWを成膜モジュール4A、4Bに交互に搬送する。
Further, the subsequent wafer W is also transferred in the order of the
ところで、上記の処理についてさらに詳しく説明しておくと、既述のように配管系が構成されると共に配管系に設けられたバルブの開閉が行われることで、SiO2膜の形成、処理空間73のパージ、SiN膜の形成及びクリーニング処理について、同じ成膜モジュール群を構成する各成膜モジュール4間では同時に行われる。即ち、成膜モジュール4A間では各処理が同期して行われ、成膜モジュール4B間では各処理が同期して行われる。さらに詳しく述べると、3つの成膜モジュール4A、3つの成膜モジュール4Bにおいて、処理が各々一括して行われる。ところで、成膜モジュール4A間、または成膜モジュール4B間について、処理が同時に行われるとは、例えば処理が同時に行われるようにバルブの開閉などの動作が行われるように制御信号が出力されることである。つまり、具体的には例えば各成膜モジュール4Aにガスを供給する各バルブV1について、ある時刻において同時に開いて各成膜モジュール4A内のウエハWが処理されるように制御信号が出力されれば、動作性能に起因してバルブV1間で当該制御信号に対する応答に時間差があったとしても、各成膜モジュール4A間でウエハWは同時に処理されるものとする。
By the way, the above-described processing will be described in more detail. As described above, the piping system is configured and the valves provided in the piping system are opened and closed, so that the formation of the SiO2 film and the
上記の成膜装置1によれば、キャリアブロックD1から大気雰囲気の搬送領域21に設けられた搬送機構22を介してロードロックモジュール3のロードロック室にウエハWが搬送され、当該ロードロック室に設けられる搬送機構35により、ロードロックモジュール3に各々接続される成膜モジュール4A、4Bに交互にウエハWが搬送される。そして、成膜ガス供給機構50により、成膜モジュール4A、4Bのうちの一方に成膜ガスが供給されてウエハWにSiO2膜、SiN膜が形成されることに並行して、クリーニングガス供給機構90により成膜モジュール4A、4Bのうちの他方にクリーニングガスが供給されて、処理空間73を形成する壁面のSiO2膜及びSiN膜が除去される。従って、当該壁面のSiO2膜及びSiN膜が剥がれてウエハWにパーティクルとして付着することを防ぐことができるし、クリーニング中、成膜モジュール4A、4Bのうちの一方では成膜処理を行うので、クリーニングによって成膜処理が行えなくなることを防ぐことができるため、成膜装置1のスループットが低下することを防ぐことができる。
According to the
ところで、処理空間73を形成する壁面に膜が堆積すると、この堆積した膜の厚さに応じて処理空間73に形成されるプラズマの状態が変化し、それによって、ウエハWに形成される各膜の膜厚や膜質が変化する可能性がある。しかし、上記の成膜装置1による処理では、成膜モジュール4Aで所定の数のSiO2膜及びSiN膜からなる層をウエハWに形成した後、ウエハWをクリーニング済みの成膜モジュール4Bに移載して成膜処理を継続して行うので、各膜の形成時にウエハWの周囲に形成されるプラズマの状態を互いに揃えることができる。即ち、上記の成膜装置1は、ウエハWに形成される各膜の厚さを設定値に揃え、且つ各SiO2膜間、各SiN膜間で夫々膜質を揃えることができるという効果も奏する。
By the way, when a film is deposited on the wall surface that forms the
また、同じ成膜モジュール群を構成する各成膜モジュール4については積層して配置されている。このように積層して配置されることによって、成膜モジュール4の配置数を比較的多くしつつ、成膜装置1の占有床面積が比較的小さくなるため、有利である。さらに、このように成膜モジュール4を積層することで、上記のように共通排気管66もモジュールの配列方向に沿って上下方向に引き回すことができ、占有床面積を抑えることができるので、成膜装置1の大型化をより確実に抑えることができる。なお、各成膜モジュール群を構成するモジュールの数としては3つであることには限られず、2つあるいは4つ以上とすることができる。さらに、ウエハ処理ユニット2A〜2Dは、上記のように搬送領域21を挟んで対向すると共に、搬送領域21に沿って設けられている。このような配置によって、搬送機構22はウエハ処理ユニット2A〜2Dに共用されるため、成膜装置1の大型化を抑えつつ、搭載される処理容器41の数を比較的多くしてスループットの向上を図ることができる。
Further, the respective
また、成膜装置1においては、前後に配列された成膜モジュール4A、4Bからなる成膜モジュール4の組毎にロードロックモジュール3が設けられている。従って、各ロードロックモジュール3の搬送機構35によって、各段の成膜モジュール4Aと成膜モジュール4Bとの間で、互いに並行してウエハWを成膜モジュール4Aから4Bへと移動させることができるので、成膜装置1のスループットを、より確実に高くすることができる。さらに、成膜モジュール4A、4Bのうちの一方の成膜モジュールでウエハWの成膜終了後に処理空間73のパージを行う間、他方の成膜モジュールでは処理空間73を形成する壁面への成膜が行われる。従って、この点からも成膜装置1のスループットをより確実に高くすることができる。
In the
さらに、上記の成膜装置1では処理容器41毎にウエハWを格納して処理を行うため、各処理容器41内のヒーター45の温度などのパラメータを調整することで、各ウエハWの膜質や膜厚を個別に調整することができる。つまり、1つの処理容器内に複数のウエハWを格納して一括で処理を行うような成膜装置に比べて、ウエハW間で処理の均一性を向上させ、各ウエハWの膜質や膜厚に差が生じることを抑えることができる。
Furthermore, since the
また、3つの成膜モジュール4A間で同時に成膜処理あるいはクリーニング処理が行われ、3つの成膜モジュール4B間で同時に成膜処理あるいはクリーニング処理が行われるように、成膜ガス供給機構50及びクリーニングガス供給機構90は、3つの成膜モジュール4A、3つの成膜モジュール4Bに対して夫々共通化されている。このように共通化が行われているため、成膜装置1の製造コストや管理コストが上昇することを抑えることができる。ただし、成膜モジュール群40A、40Bについて夫々成膜ガス供給機構50及びクリーニングガス供給機構90を個別に設けてもよいし、成膜モジュール4毎に成膜ガス供給機構50及びクリーニングガス供給機構90を設けてもよい。
Further, the film forming
上記の処理例では、成膜モジュール群40A、40Bで互いに同じ種類のガスを供給して成膜処理が行われる。このように成膜モジュール群40A、40B間で成膜ガス供給機構50から同じ種類のガスをウエハWに供給して処理を行う場合には、そのように製造コストを抑える観点から当該成膜ガス供給機構50を成膜モジュール群40A、40B間で共通化することが有効である。なお、例えば成膜モジュール群40A、40B間で異なる膜厚を有する膜を形成するような場合でも、使用するガスの種類が同じで同種の膜を成膜するのであれば、そのように成膜ガス供給機構50を共用化することができる。
In the above processing example, the film forming
上記の成膜処理において、成膜モジュール4Aまたは4Bに搬入されてからロードロックモジュール3に搬出されるまでに形成される層数としては48に限られないし、1枚のウエハWが成膜モジュール4A、4Bに搬送される回数も1回ずつであることに限られない。従って、成膜モジュール4A、4B間をウエハWが往復するように搬送され、成膜モジュール4A、4Bに搬送される度に当該ウエハWに成膜処理を行ってもよい。このようにウエハWの搬送及び成膜処理を行う場合も、成膜処理が終了した後の成膜モジュール4ではクリーニングが行われることにより、成膜モジュール4A及び4Bのうちの一方、他方でクリーニング、成膜処理が夫々並行して行われる。なお、ウエハWは成膜モジュール4A、4B間で搬送されなくてもよく、成膜モジュール4A及び成膜モジュール4Bの一方で成膜処理を受けたら、他方へは搬送されずに搬送容器11に戻されてもよい。その場合も、この成膜処理終了後に成膜モジュール4A、4Bの一方はクリーニングされる。そして、後続のウエハWは成膜モジュール4A、4Bの他方に搬送されて、当該成膜モジュール4A、4Bの一方のクリーニングに並行して成膜処理が行われる。
In the film forming process described above, the number of layers formed from being carried into the
また、同じ成膜モジュール群を構成する3つの成膜モジュール4間では、上記のように同時に成膜処理が行われるように各バルブVなどの装置の各部の動作が制御されるが、ここで言う同時とは、この3つの成膜モジュール4間でウエハWに処理が行われる時間帯が一致することには限られず、処理が行われる時間帯にずれがあってもよい。つまり、成膜モジュール群40Aをなす各成膜モジュール4A間で、成膜ガスの供給が開始されるタイミングまたは成膜ガスの供給が停止するタイミングが互いにずれていてもよいし、成膜モジュール群40Bをなす各成膜モジュール4B間で、成膜ガスの供給が開始されるタイミングまたは成膜ガスの供給が停止するタイミングが互いにずれていてもよい。
Further, between the three
具体的には、例えば各成膜モジュール4A間で性能に微差が有る場合に、これらの成膜モジュール4Aに各々対応するように設けられる各バルブV1について、開くタイミングまたは閉じるタイミングが若干ずれるように制御する。それによって、この性能差を解消し、成膜モジュール4A間で均一性高い積層膜を形成することができる。同様に例えば3つの成膜モジュール4B間で性能に微差が有る場合に、これらの成膜モジュール4Bに各々対応するように設けられる各バルブV3について、開くタイミングまたは閉じるタイミングが若干ずれるように制御することで、当該性能差を解消し、成膜モジュール4B間で均一性高い積層膜を形成することができる。同じ成膜モジュール群を構成する3つの成膜モジュール4で1つの膜を成膜するにあたり、この3つの成膜モジュールのうち、最も早く成膜ガスが供給されて成膜処理が開始される時刻をt1、最も遅く成膜ガスの供給が停止して成膜処理が終了する時刻をt2とする。この時刻t1-t2間のうち、例えば90%以上の時間帯で3つの成膜モジュール4に成膜ガスが供給されていれば、同時に成膜ガスが供給されているものとする。そのように同じ成膜モジュール群を構成する3つの成膜モジュール4間において処理が行われる時間帯が互いに重なっていることで、スループットの低下を抑えることができる。
Specifically, for example, when there is a slight difference in performance between the respective
なお、クリーニングガスについても同じ成膜モジュール群を構成する3つの成膜モジュール4間において供給される時間帯が互いに重なっていればよく、3つの成膜モジュール4間においてクリーニングガスが供給される時間帯が互いに一致することには限られない。具体的に、例えば3つの成膜モジュール4Aに各々対応するように設けられる各バルブV2について、開くタイミングまたは閉じるタイミングが若干ずれるように制御して、成膜モジュール4A間でクリーニングガスが供給される時間帯を若干ずらすことができる。同様に、例えば3つの成膜モジュール4Bに各々対応するように設けられる各バルブV4について、開くタイミングまたは閉じるタイミングが若干ずれるように制御して、成膜モジュール4B間でクリーニングガスが供給される時間帯を若干ずらすことができる。また、成膜モジュール群40A、40Bのうちの一方で、比較的長い時間を要する成膜処理を行う場合、成膜モジュール群40A、40Bのうちの他方を構成する各成膜モジュール4においては、クリーニングガスが供給される時間帯が互いに重ならないようにクリーニングを行うようにしてもよい。
The cleaning gas may be supplied between the three
また、成膜モジュール群40A、40Bで行われる成膜処理としては、CVDに限られずALD(Atomic Layer Deposition)であってもよい。これらのCVD及びALDは上記のように処理空間73にプラズマを形成して行うものであってもよいし、プラズマを形成せず、ウエハWを比較的高い温度にすることで行うものであってもよい。さらに、ウエハWに成膜する膜もSiO2膜やSiN膜に限られない。例えばTiO2膜やTiN膜などの膜を形成できるような処理ガスを用いて、これらの膜を形成するように装置を構成してもよい。なお成膜モジュール4では、異なる種類の膜からなる積層膜を形成することには限られず、1つの種類の膜を形成するようにしてもよい。その場合であっても、処理容器41の壁面の膜が剥がれてウエハWに付着することを確実に抑制することができる。
Further, the film forming process performed by the film forming
また、ロードロックモジュール3に接続されるモジュールとしては2つであることに限られない。図15では、上記のように五角形に形成されたロードロックモジュール3について、搬送口31、32が開口する辺に隣接する2つの辺のうちの1つにウエハWを加熱してアニール処理するためのアニール処理モジュール111を接続した例を示している。図中112は、アニール処理モジュール111との間でウエハWを受け渡すために、当該辺に開口した搬送口であり、図中113は当該搬送口112を開閉するゲートバルブである。
Further, the number of modules connected to the
アニール処理モジュール111は、例えば成膜モジュール4と同様に、ウエハWを載置して所定の温度に加熱するための載置台44を備えている。例えば、上記のようにSiO2膜、SiN膜が48層ずつ形成され、ロードロックモジュール3の搬送機構35に受け渡されたウエハWは、アニール処理モジュール111に搬送されて所定の温度に加熱されることでアニール処理を受ける。その後、当該ウエハWは、上記の搬送機構35によってアニール処理モジュール111から搬出され、搬送領域21の搬送機構22に受け渡されて、搬送容器11に戻される。
The
ところで、同期して成膜処理を行う成膜モジュール4を上記のように積層せず、横方向に同じ高さに配置してもよい。図16では、ウエハ処理ユニット2Aが、そのように互いに横方向に配置された2つの成膜モジュール4A及び2つの成膜モジュール4Bにより構成されている例を示している。この例では、各成膜モジュール4A、4Bは、搬送領域21の伸長方向に沿って配置されている。このように成膜モジュール4A、4Bを配置してもよいが、既述のように装置の大型化を防ぐことができるため、各成膜モジュール4A、各成膜モジュール4Bについては夫々積層して配置した方が好ましい。また、成膜モジュール4A、4B及びロードロックモジュール3からなる処理部は、1つのみ成膜装置1に設けられていてもよい。しかし、成膜装置1のスループットを向上させるために、既述の各例のように複数の処理部を設けることが有効である。
By the way, the
上記のキャリアブロックD1の搬送室13、受け渡しブロックD2の搬送室16及び処理ブロックD3の搬送領域21は、大気雰囲気とすることに限られず、例えば不活性ガス雰囲気としてもよい。また、ロードロックモジュール3は、互いに組となる成膜モジュール4A、4B毎に設けることに限られない。例えば、ロードロックモジュール3が縦長に構成され、互いに積層された複数の成膜モジュール4A及び互いに積層された複数の成膜モジュール4Bが当該ロードロックモジュール3に接続され、且つ搬送機構35は昇降できるように構成されることで、各組の成膜モジュール4Aと成膜モジュール4Bとの間でウエハWの受け渡しが行われてもよい。また、上記の成膜処理及びクリーニングについて、ウエハ処理ユニット2A〜2D間では夫々独立して処理が行われてもよいし、ウエハ処理ユニット2A〜2Dの成膜モジュール4A間、成膜モジュール4B間で夫々同時に各処理が行われてもよい。
The
ところで、成膜モジュール4A、4Bは、当該成膜モジュール4A、4Bと共に処理部を構成するロードロックモジュール3に対してウエハWを受け渡すことができる位置に設けられていればよい。従って、例えば成膜モジュール4A、ロードロックモジュール3、成膜モジュール4Bの順で前後方向に一列に、即ち搬送領域21の長さ方向に沿って、1つの処理部をなす各モジュールが配置されていてもよい。つまり、成膜モジュール4A、4Bは、ロードロックモジュール3に対して、搬送領域21の反対側から接続されることには限られない。なお、本発明は既述した各実施形態に限られず、各実施形態を適宜変更したり、組み合わせたりすることが可能である。
By the way, the
W ウエハ
1 成膜装置
2A〜2D ウエハ処理ユニット
22 搬送機構
3 ロードロックモジュール
35 搬送機構
4(4A〜4D) 成膜モジュール
41 処理容器
44 載置台
50 成膜ガス供給機構
73 処理空間
90 クリーニングガス供給機構
100 制御部
Claims (9)
前記基板が収納された搬送容器が載置される前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に共通のロードポートと、
常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切換自在であり、前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に前記基板を各々搬送する基板搬送機構を備えるロードロック室を形成し、前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に接続されて設けられるロードロックモジュールと、
前記ロードポートと前記ロードロックモジュールとの間に介在し、当該ロードポートと前記基板搬送機構との間で前記基板を受け渡すための常圧雰囲気の基板搬送領域と、
前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に各々独立して成膜ガスを供給し、前記基板に成膜する成膜ガス供給機構と、
前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に各々独立して、前記成膜ガスにより形成された膜を除去するクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給機構と、
前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に交互に前記基板が搬送され、当該第1の処理容器及び当該第2の処理容器の一方、他方に前記成膜ガス、前記クリーニングガスが夫々並行して供給されるように制御信号を出力する制御部と、
を備えることを特徴とする成膜装置。 A first processing container and a second processing container for storing a substrate and forming a vacuum atmosphere to form a film;
A load port common to the first processing container and the second processing container on which the transfer container storing the substrate is placed;
A load lock chamber is provided that is switchable between a normal pressure atmosphere and a vacuum atmosphere, and includes a substrate transfer mechanism for transferring the substrate to the first processing container and the second processing container, respectively. A load lock module connected to the processing container and the second processing container;
A substrate transfer region in a normal pressure atmosphere that is interposed between the load port and the load lock module and delivers the substrate between the load port and the substrate transfer mechanism;
A film forming gas supply mechanism for supplying a film forming gas independently to each of the first processing container and the second processing container and forming a film on the substrate;
A cleaning gas supply mechanism for supplying a cleaning gas for removing a film formed by the film forming gas, independently to each of the first processing container and the second processing container;
The substrate is alternately transferred to the first processing container and the second processing container, and the film forming gas and the cleaning gas are respectively supplied to one of the first processing container and the second processing container. A control unit that outputs a control signal to be supplied in parallel;
A film forming apparatus comprising:
前記ロードロックモジュールは当該処理容器の組毎に複数設けられることを特徴とする請求項3または4記載の成膜装置。 When one first processing container and one second processing container are a set of processing containers,
The film forming apparatus according to claim 3, wherein a plurality of the load lock modules are provided for each set of the processing containers.
前記処理容器の組と、当該処理容器の組に対応する前記ロードロックモジュールと、を処理部とすると、
前記処理部は、互いに前後に配置された前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器が前記ロードロックモジュールに接続されて構成され、
複数の前記処理部が、前記基板搬送領域に沿って前後方向に配置されていることを特徴とする請求項5記載の成膜装置。 The substrate transfer area is formed in the front-rear direction,
When the set of the processing container and the load lock module corresponding to the set of the processing container are set as a processing unit,
The processing unit is configured by connecting the first processing container and the second processing container, which are arranged at the front and rear, to the load lock module,
The film forming apparatus according to claim 5, wherein the plurality of processing units are arranged in the front-rear direction along the substrate transfer region.
前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に共通のロードポートに、前記基板が収納された搬送容器を載置する工程と、
前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に接続されて設けられるロードロックモジュールのロードロック室を常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切り換える工程と、
前記ロードロック室に設けられる基板搬送機構により、前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器に前記基板を交互に搬送する工程と、
前記ロードポートと前記ロードロックモジュールとの間に介在する常圧雰囲気の基板搬送領域において基板を搬送して、当該ロードポートと前記基板搬送機構との間で、当該基板を受け渡す工程と、
成膜ガス供給機構により、前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器の一方に成膜ガスを供給する成膜工程と、
前記成膜工程に並行して行われ、クリーニングガス供給機構により、前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器の他方に、前記成膜ガスにより形成された膜を除去するクリーニングガスを供給する工程と、
を備えることを特徴とする成膜方法。 Storing a substrate in each of a first processing container and a second processing container that perform processing by forming a vacuum atmosphere;
Placing a transport container containing the substrate on a load port common to the first processing container and the second processing container;
Switching a load lock chamber of a load lock module provided connected to the first processing container and the second processing container between an atmospheric pressure atmosphere and a vacuum atmosphere;
A step of alternately transporting the substrate to the first processing container and the second processing container by a substrate transport mechanism provided in the load lock chamber;
A step of transferring a substrate between the load port and the substrate transfer mechanism by transferring the substrate in a substrate transfer region in a normal pressure atmosphere interposed between the load port and the load lock module;
A film forming step of supplying a film forming gas to one of the first processing container and the second processing container by a film forming gas supply mechanism;
A cleaning gas is supplied in parallel with the film forming step, and a cleaning gas supply mechanism supplies a cleaning gas for removing the film formed by the film forming gas to the other of the first processing container and the second processing container. And a process of
A film forming method comprising:
前記コンピュータプログラムは、請求項8記載の成膜方法を実施するためのステップ群が組み込まれていることを特徴とする記憶媒体。 A storage medium for storing a computer program used in a film forming apparatus for forming a film by supplying a film forming gas to a substrate,
9. A storage medium, wherein the computer program includes a group of steps for carrying out the film forming method according to claim 8.
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