JP2018125439A - 半導体装置の製造方法、基板冷却方法および基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板処理装置1は、複数枚の基板を保持する基板保持具を処理室14に搬入する搬入工程と、処理室の基板を処理する処理工程と、処理工程の後に基板保持具を処理室から搬出する搬出工程と、を行う。搬入工程と搬出工程との少なくとも一方では、基板保持具が保持する基板の枚数に応じた速度で基板保持具を移動させる。速度は、実測結果やシミュレーション結果等に基づいて事前に特定されて記憶装置に保持しているものを使用する。
【選択図】図2
Description
複数枚の基板を保持する基板保持具を処理室に搬入する搬入工程と、前記処理室の前記基板を処理する処理工程と、前記処理工程の後に前記基板保持具を前記処理室から搬出する搬出工程と、を有し、前記搬入工程と前記搬出工程との少なくとも一方では、前記基板保持具が保持する前記基板の枚数に応じた速度で前記基板保持具を移動させる技術が提供される。
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
先ず、本発明の一実施形態に係る基板処理装置の全体の概略構成について説明する。
図2に示すように、予備室15は、ウエハ10を保持するボート8を収容可能な空間の一例であり、蓋体18を介して処理室14と気密に連通するように配置されている。ボート8は、複数枚(例えば、50〜150枚程度)のウエハ10を保持する基板保持具として機能するもので、各ウエハ10の中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれを水平に保持するように構成されている。
図2に示すように、予備室15の冷却壁23の他端には、温度センサ71が設けられている。温度センサ71は、移載室22でボート8に保持されているウエハ10の温度を間接的に測定するためのものである。ここで「間接的に」とは、ウエハ10自体の温度を直接測定するのではなく、ウエハ10自体の温度を推認し得るようにその周囲の温度を測定することを意味する。温度センサ71の設置箇所は、予備室15であれば特に限定されることはないが、ウエハ10からの熱影響を受けやすい適度な位置に設置することが好ましい。具体的には、設置箇所の一例として、ウエハ10を通過した後の不活性ガスが衝突する冷却壁23の他端に温度センサ71を装着することが考えられる。また、温度センサ71の構成自体についても、処理室14で処理されたウエハ10の温度(最も高温になることが想定される温度)を測定可能なものであれば、その測定手法、分解能、測定精度等が特に限定されるものではない。
次に、基板処理装置1における処理室14の詳細構成について、図3を参照しながら説明する。
予備室15の上方側には、処理室14が設けられている。処理室14は、ウエハ10に対する処理を行うための処理空間を構成するものであり、石英ガラスによって上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成された反応管としてのプロセスチューブ81内に構成されている。つまり、反応管81の筒中空部は、ボート8によって整列した状態に保持された複数枚のウエハ10が搬入される処理室14を実質的に形成している。したがって、反応管81の内径は、取り扱うウエハ10の最大外径よりも大きくなるように設定されている。また、反応管81の下端には炉口部としてのマニホールド86が設けられている。そのため、反応管81の下端には、炉口部86の下端開口を閉塞する蓋体としてのシールキャップ18が、垂直方向下側から当接されるようになっている。
反応管81の外側は、断熱カバー84によって全体的に被覆されている。断熱カバー84の内側には、反応管81内の基板10を加熱するヒータ部(加熱部)としてのヒータユニット85a〜85jが、反応管81の周囲を包囲するように同心円に設備されている。以後、85a〜85jを85と称することがある。
その一方で、ヒータ部85は、上述したように、第一ヒータ部85a、第二ヒータ部85b、第三ヒータ部85c・・・第十ヒータ部85jに十分割されている。つまり、ヒータ部85は、加熱対象領域の各ゾーンの数よりも多分割に構成されている。
次に、基板処理装置1におけるコントローラ57の詳細構成について、図4を参照しながら説明する。
コントローラ57は、基板処理装置1を構成する各部の動作を制御する制御部(制御手段)として機能するものであり、コンピュータ装置によって構成されたものである。さらに詳しくは、コントローラ57は、図4(a)に示すように、液晶ディスプレイ等の表示とタッチパネルやキースイッチ等の操作が画面上で行える表示装置58に接続して用いられるもので、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等の組み合わせからなる演算装置57a、フラッシュメモリやHDD(Hard Disk Drive)等の記憶装置57b、外部インタフェース等のデータ入出力部57cといったハードウエア資源を備えて構成されている。これらのうち、記憶装置57bは、内部記録媒体57dを有している。また、データ入出力部57cは、ネットワーク62を介して図示せぬ外部コンピュータに接続されているとともに、副制御部としてのサブコントローラ59と接続されている。なお、コントローラ57は、内部記録媒体57dの代わりに、外部記録媒体57eをデータ入出力部57cに接続して設けてもよく、また、内部記録媒体57dと外部記録媒体57eの両方を用いたものであってもよい。
次に、上述した構成の基板処理装置1を用いて、半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、ウエハ10をアニールする処理(以下、単にアニールともいう。)のシーケンス例について説明する。
複数枚のウエハ10がボート8に装填(ウエハチャージ)されると、ボート8は、昇降機構7によって処理室14に搬入(ボートロード)される。このとき、シールキャップ18は、Oリングを介して処理室14を構成するプロセスチューブ81の下端を気密に閉塞(シール)した状態となる。
処理室14、すなわち、ウエハ10が存在する空間が所定の圧力(真空度)となるように、排気管82を通じて排気装置によって真空排気(減圧排気)される。この際、処理室14の圧力は、図示せぬ圧力センサで測定され、この測定された圧力情報に基づいて、図示せぬAPCバルブがフィードバック制御される。排気装置は、少なくともウエハ10に対する処理が終了するまでの間、常時作動させた状態を維持する。
処理室14が所定の圧力および温度になると、その状態を所定に時間維持しつつ所定の処理ガスを供給することで、処理室14のウエハ10をアニールする。
アニール処理が完了した後は、ガス導入管83からN2ガスを処理室14へ供給し、排気管82から排気する。N2ガスは、パージガスとして作用する。これにより、処理室14がパージされる(パージ)。その後、処理室14の雰囲気が不活性ガスに置換され(不活性ガス置換)、処理室14の圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰)。
昇降機構7によりシールキャップ18が下降され、反応管81の下端に設けられる炉口部86が開口される。そして、処理済のウエハ10が、ボート8に支持された状態で、反応管81の下端側から処理室14の外部に搬出される(ボートアンロード)。処理済のウエハ10は、ボート8より取出される(ウエハディスチャージ)。
次に、上述した手順の成膜処理の際に、基板処理装置1が行う特徴的な制御処理例について説明する。
上述した構成の基板処理装置1は、バッチ処理装置として、例えば100枚〜150枚程度のウエハ10を一度に処理することが可能である。ところが、近年では、基板処理装置1に対しては、多枚数のウエハ10の一括処理のみならず、多品種少量生産にも対応することが求められている。
ここで、コントローラ57が行う制御処理の一つとして、駆動制御部59dによる昇降機構7に対する動作制御処理について説明する。
続いて、コントローラ57が行う制御処理の他の一つとして、温度制御部59aによるヒータ部85の加熱制御処理について説明する。
図5は、多分割されたヒータ部の運用例を示す模式図である。
また、例えば、ラージバッチ処理に対応する場合であっても、ミニバッチ処理に対応する場合であっても、ボート8によるウエハ10の保持枚数に応じて各ゾーンのゾーン長が適切に設定されることになるので、いずれの場合においても処理室14の温度分布を同等なものとすることができる。つまり、フィルダミーウエハを利用しなくても、ラージバッチ処理であるかミニバッチ処理であるかにかかわらず、各ウエハ10に対する処理状況にばらつきが生じてしまうのを抑制することができる。
さらに、ミニバッチ処理に対応する場合には、Lゾーン〜Uゾーンの各ゾーンと非加熱の未使用ゾーンとが併存することになるので、未使用ゾーンの分だけ各ヒータ部85による消費電力の軽減が期待できる。
続いて、コントローラ57が行う制御処理のさらに他の一つとして、ボート8を処理室14から搬出した場合に、そのボート8に保持されているウエハ10に対して、駆動制御部59dが温度センサ71を用いて行う冷却制御処理について説明する。
ウエハ温度とセンサ測定温度との相関関係は、実測結果やシミュレーション結果等に基づいて、事前に特定しておくものとする。例えば、ダミーウエハを用いて処理室14から出てきたウエハ温度を測定するとともに、その温度と間接的に測定する温度センサ71の測定結果を確認することで、これらの相関関係を特定することができる。
ダミーウエハを用いて行うウエハ温度とセンサ測定温度との相関関係の特定は、ウエハ保持枚数や昇降機構7の動作速度等の条件を適宜変更しつつ、複数の条件で行う。条件(特に、ウエハ保持枚数)が変われば、その影響で相関関係も変わり得るからである。
しかも、ウエハ保持枚数等の条件について、様々な条件に応じた温度相関データを用意しておけば、どのような条件の場合であっても、ウエハ温度とセンサ測定温度との相関関係を適切に把握できる。そのため、その把握結果に応じて発報温度を適宜設定することで、冷却制御の更なる最適化(時間短縮等)が実現可能となる。
本実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。
以上に、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
本発明の一態様によれば、
複数枚の基板を保持する基板保持具を処理室に搬入する搬入工程と、前記処理室の前記基板を処理する処理工程と、前記処理工程の後に前記基板保持具を前記処理室から搬出する搬出工程と、を有し、
前記搬入工程と前記搬出工程との少なくとも一方では、前記基板保持具が保持する前記基板の枚数に応じた速度で前記基板保持具を移動させる
半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の他の一態様によれば、
複数枚の基板を保持する基板保持具を処理室に搬入して前記処理室で前記基板を処理した後、前記処理室から搬出した前記基板保持具が保持する前記基板を冷却する基板冷却方法であって、
前記基板保持具の前記処理室への搬入と前記処理室からの搬出との少なくとも一方に際して、前記基板保持具が保持する前記基板の枚数に応じた速度で前記基板保持具を移動させる
基板冷却方法が提供される。
本発明のさらに他の一態様によれば、
複数枚の基板を保持する基板保持具と、
前記基板保持具が保持する前記基板を処理する処理室と、
前記基板保持具を昇降させて前記基板保持具の前記処理室への搬入および前記処理室からの搬出を行う搬送機構と、
前記基板保持具の前記処理室への搬入と前記処理室からの搬出との少なくとも一方に際して、前記基板保持具が保持する前記基板の枚数に応じた速度で前記基板保持具を搬送させるように前記搬送機構を制御する制御部と、
を備える基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記基板の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサによる測定温度と前記基板の温度との相関関係を示す相関データを保存する記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記相関データに基づき、前記温度センサによる測定温度が所定温度に到達すると、前記基板保持具からの前記基板の取り出しを許可するように構成されている
付記3に記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記基板保持具が保持する前記基板の枚数と前記昇降機構が前記基板保持具を昇降させる速度との相関関係を示す相関データを保存する記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記相関データに基づき、前記基板保持具が保持する前記基板の枚数に応じて前記昇降機構が前記基板保持具を昇降させる速度を決定するように構成されている
付記3に記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記基板の温度を測定する温度センサと、
前記基板保持具の基板保持枚数に応じた前記温度センサによる測定温度と前記基板の温度の相関関係を示す相関データを保存する記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記相関データに基づき、前記温度センサによる測定温度が所定温度に到達すると、前記基板保持具からの前記基板の取り出しを許可するように構成されている
付記3に記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記処理室の前記基板を複数のゾーンに分割して加熱する加熱部と、
前記複数のゾーンにおける前記基板が所定温度を維持するように前記加熱部を各ゾーン別に制御する温度制御部と、を備え、
前記加熱部は、前記ゾーンの数よりも多分割に構成されている
付記3に記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記加熱部は、前記基板保持具に保持される前記基板の枚数に応じて、多分割された各部が前記複数のゾーン(具体的にはUゾーン、CUゾーン、CLゾーン、Lゾーン)のそれぞれに割り当てられる
付記7に記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記複数のゾーンのうちの特定ゾーン(具体的にはLゾーン)に割り当てられる前記加熱部の部分は、前記基板保持具に保持される前記基板の枚数にかかわらずに同一部分である
付記8に記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、
多分割に構成された前記加熱部は、前記基板保持具に保持される前記基板の枚数に応じて、前記複数のゾーンに割り当てられない部分を有する
付記7に記載の基板処理装置が提供される。
好ましくは、
前記制御部は、前記昇降機構が前記基板保持具を前記処理室へ搬入している間、前記基板保持具に保持される前記基板の枚数によらずに一定速度を維持するように前記昇降機構を制御する
付記3に記載の基板処理装置が提供される。
本発明のさらに他の一態様によれば、
複数枚の基板を保持する基板保持具を昇降機構により処理室に搬入する手順と、
前記処理室の前記基板を処理する手順と、
前記処理室での前記基板の処理後に前記基板保持具を前記昇降機構により前記処理室から搬出する手順と、
前記基板保持具の前記処理室への搬入と前記処理室からの搬出との少なくとも一方に際して、前記基板保持具が保持する前記基板の枚数に応じた速度で前記基板保持具を昇降させるように前記昇降機構を制御する手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムが格納されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
本発明のさらに他の一態様によれば、
複数枚の基板を保持する基板保持具を昇降機構により処理室に搬入する手順と、
前記処理室の前記基板を処理する手順と、
前記処理室での前記基板の処理後に前記基板保持具を前記昇降機構により前記処理室から搬出する手順と、
前記基板保持具の前記処理室への搬入と前記処理室からの搬出との少なくとも一方に際して、前記基板保持具が保持する前記基板の枚数に応じた速度で前記基板保持具を昇降させるように前記昇降機構を制御する手順と、
をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラムが提供される。
Claims (3)
- 複数枚の基板を保持する基板保持具を処理室に搬入する搬入工程と、前記処理室の前記基板を処理する処理工程と、前記処理工程の後に前記基板保持具を前記処理室から搬出する搬出工程と、を有し、
前記搬入工程と前記搬出工程との少なくとも一方では、前記基板保持具が保持する前記基板の枚数に応じた速度で前記基板保持具を移動させる
半導体装置の製造方法。 - 複数枚の基板を保持する基板保持具を処理室に搬入して前記処理室で前記基板を処理した後、前記処理室から搬出した前記基板保持具が保持する前記基板を冷却する基板冷却方法であって、
前記基板保持具の前記処理室への搬入と前記処理室からの搬出との少なくとも一方に際して、前記基板保持具が保持する前記基板の枚数に応じた速度で前記基板保持具を移動させる
基板冷却方法。 - 複数枚の基板を保持する基板保持具と、
前記基板保持具が保持する前記基板を処理する処理室と、
前記基板保持具を昇降させて前記基板保持具の前記処理室への搬入および前記処理室からの搬出を行う搬送機構と、
前記基板保持具の前記処理室への搬入と前記処理室からの搬出との少なくとも一方に際して、前記基板保持具が保持する前記基板の枚数に応じた速度で前記基板保持具を搬送させるように前記搬送機構を制御する制御部と、
を備える基板処理装置。
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JP2020205406A (ja) * | 2019-06-12 | 2020-12-24 | 株式会社Kokusai Electric | 加熱部、温度制御システム、処理装置および半導体装置の製造方法 |
JP2022149120A (ja) * | 2021-03-25 | 2022-10-06 | 株式会社Kokusai Electric | 冷却方法及び半導体装置の製造方法及び処理装置 |
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