JP2020167244A - 基板処理システム及び基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板処理システムのスループットを向上させる。【解決手段】基板処理システムは、少なくとも一つの真空処理チャンバと、少なくとも一つの真空加熱チャンバと、複数のロードロックチャンバと、真空搬送チャンバと、少なくとも一つの制御部と、を有する。複数のロードロックチャンバは、冷却機構を有する第１のロードロックチャンバを有する。少なくとも一つの制御部は、複数の搬送サイクルを実行するよう真空搬送チャンバを制御するように構成される。各搬送サイクルは、少なくとも一つの真空処理チャンバから少なくとも一つの真空加熱チャンバへの基板搬送と、少なくとも一つの真空加熱チャンバから第１のロードロックチャンバへの基板搬送と、第１のロードロックチャンバから少なくとも一つの真空処理チャンバへの基板搬送とを含む。【選択図】図１

Description

本開示は、基板処理システム及び基板処理方法に関するものである。

特許文献１は、真空搬送チャンバを介して複数の処理チャンバへ基板を順次搬送することで、基板に対して化学的酸化物除去（Chemical Oxide Removal:ＣＯＲ）処理及び加熱処理（Post Heating Treatment：ＰＨＴ）を連続的に行う基板処理システムを開示している。

特開２００８−１６００００号公報

本開示は、基板処理システムのスループットを向上させることができる技術を提供する。

本開示の一態様による基板処理システムは、真空雰囲気において基板を処理するように構成された少なくとも一つの真空処理チャンバと、真空雰囲気において基板を加熱するように構成された少なくとも一つの真空加熱チャンバと、複数のロードロックチャンバであり、前記複数のロードロックチャンバは、第１のロードロックチャンバを有し、前記第１のロードロックチャンバは、冷却機構を有し、前記冷却機構は、真空雰囲気において基板を冷却するように構成される、複数のロードロックチャンバと、前記少なくとも一つの真空処理チャンバ、前記少なくとも一つの真空加熱チャンバ、及び前記複数のロードロックチャンバに接続された真空搬送チャンバと、複数の搬送サイクルを実行するよう前記真空搬送チャンバを制御するように構成された少なくとも一つの制御部と、を有し、各搬送サイクルは、前記少なくとも一つの真空処理チャンバから前記少なくとも一つの真空加熱チャンバへの基板搬送と、前記少なくとも一つの真空加熱チャンバから前記第１のロードロックチャンバへの基板搬送と、前記第１のロードロックチャンバから前記少なくとも一つの真空処理チャンバへの基板搬送とを含む。

本開示によれば、基板処理システムのスループットを向上させることができるという効果を奏する。

図１は、一実施形態に係る基板処理システムの概略構成図である。 図２は、一実施形態に係る基板処理システムが有するロードロックチャンバの一例を示す概略構成図である。 図３は、一実施形態に係る基板処理システムが有するロードロックチャンバの一例を示す概略構成図である。 図４は、一実施形態に係る基板処理システムにおけるウエハの搬送処理の流れの一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

ところで、基板処理システムでは、所望のエッチング量を達成するために、同一の基板に対してＣＯＲ処理及び加熱処理を含む処理サイクルを繰り返し実行する場合がある。ＣＯＲ処理はＣＯＲチャンバで実行され、加熱処理はＰＨＴチャンバで実行される。また、ＣＯＲ処理及び加熱処理は、真空雰囲気において実行される。ＣＯＲ処理及び加熱処理を含む処理サイクルが繰り返し実行される場合、加熱処理が施された基板を次のＣＯＲ処理に適した温度まで冷却することが重要である。

このため、基板処理システムでは、基板に対する冷却処理を実行するための冷却ユニットを設けることが考えられる。冷却ユニットは、冷却効率の観点から、例えば、大気雰囲気に維持された大気搬送チャンバに接続されることが想定される。大気搬送チャンバと真空搬送チャンバと間には、ロードロックチャンバが配置される。この場合、基板処理システムは、ＰＨＴチャンバにおいて加熱された基板を、ＰＨＴチャンバから真空搬送チャンバ、ロードロックチャンバ及び大気搬送チャンバを介して冷却ユニットまで搬送する。また、基板処理システムは、冷却ユニットにおいて冷却された基板を、冷却ユニットから大気搬送チャンバ、ロードロックチャンバ及び真空搬送チャンバを介してＣＯＲチャンバまで搬送する。

しかしながら、斯様な基板処理システムでは、真空搬送チャンバと大気搬送チャンバとの間で基板を横断させるため、基板の搬送効率が低下する。これは、各処理サイクルの間に真空雰囲気から大気雰囲気への切り替え、及び、大気雰囲気から真空雰囲気への切り替えを行うための時間を要するためである。基板の搬送効率の低下は、基板処理システムのスループットを低下させる要因となり得る。このため、基板の搬送効率を改善することで、基板処理システムのスループットを向上することが期待されている。

（実施形態に係る基板処理システムの構成例）
一実施形態に係る基板処理システムは、真空処理チャンバと真空加熱チャンバとの間に配置された真空搬送チャンバを介して真空処理チャンバ及び真空加熱チャンバへ基板を順次搬送することで、基板の処理、加熱及び冷却を連続的に繰り返し行う。一実施形態では、真空搬送チャンバは、複数のロードロックチャンバに接続される。複数のロードロックチャンバのうち少なくとも１つは、冷却機構を有する第１のロードロックチャンバである。冷却機構は、基板を冷却するように構成される。なお、複数のロードロックチャンバは、第１のロードロックチャンバ以外のロードロックチャンバ、例えば、冷却機構を有さない第２のロードロックチャンバを含んでもよい。例えば、後述する図１の例では、後述するように、第１のロードロックチャンバ３２ａ，３２ｂは、それぞれ、１つの基板を収容可能であり、第２のロードロックチャンバ３１は、２つの基板を収容可能である。よって、図１の例では、２つの第１のロードロックチャンバ３２ａ，３２ｂは、真空搬送チャンバ２０を介してＰＨＴチャンバ１２Ａから受け取った２つの基板をそれぞれ同時に冷却する。冷却された２つの基板は、真空搬送チャンバ２０を介してＣＯＲチャンバ１１Ａに同時に搬送され得る。また、冷却された２つの基板は、大気搬送チャンバ４０に同時に搬送され得る。１つの第２のロードロックチャンバ３１は、２つの基板を大気搬送チャンバ４０から真空搬送チャンバ２０に同時に搬送するために用いられ得る。一実施形態に係る基板処理システムは、真空搬送チャンバを介した真空処理チャンバ、真空加熱チャンバ、及び冷却機構を有するロードロックチャンバの間での基板の搬送を含む搬送サイクルを複数回繰り返し実行する。なお、搬送サイクルを複数回実行している間、各サイクルにおける処理が異なる真空処理チャンバで実行されてもよい。例えば、後述する図１の例では、最初のサイクルにおけるＣＯＲ処理がＣＯＲチャンバ１１Ａで実行され、後のサイクルにおけるＣＯＲ処理がＣＯＲチャンバ１１Ｂで実行されてもよい。同様に、搬送サイクルを複数回実行している間、各サイクルにおける加熱が異なる真空加熱チャンバで実行されてもよい。例えば、後述する図１の例では、最初のサイクルにおける加熱処理がＰＨＴチャンバ１２Ａで実行され、後のサイクルにおける加熱処理がＰＨＴチャンバ１２Ｂで実行されてもよい。

ここで、真空処理とは、基板に対する何らかの処理、例えば、ＣＯＲ処理のような対象物の除去、エッチング、成膜等を指す。以下では、真空処理の例としてＣＯＲ処理を用いて実施形態を説明する。なお、以下の説明において「真空雰囲気」とは大気圧よりも低い圧力の気体で満たされた状態を指す。すなわち、以下の説明において「真空雰囲気」は、減圧状態又は負圧状態を含む。また、以下の説明において「大気雰囲気」は大気圧に略等しい圧力の気体で満たされた状態を指す。

図１は、一実施形態に係る基板処理システム１の概略構成図である。

基板処理システム１は、複数のＣＯＲチャンバ１１（１１Ａ〜１１Ｃ）と、複数のＰＨＴチャンバ１２（１２Ａ〜１２Ｃ）と、真空搬送チャンバ２０と、複数のロードロックチャンバ３１，３２（３２ａ，３２ｂ）と、を有する。複数のロードロックチャンバ３１，３２（３２ａ，３２ｂ）は、第１のロードロックチャンバ３２（３２ａ，３２ｂ）と、第２のロードロックチャンバ３１と、を有する。また、基板処理システム１は、大気搬送チャンバ４０と、複数のロードポート５１（５１ａ〜５１ｄ）と、制御装置６０と、を有する。

なお、図１の例においては、３つのＣＯＲチャンバ１１Ａ〜１１Ｃと、３つのＰＨＴチャンバ１２Ａ〜１２Ｃと、２つの第１のロードロックチャンバ３２ａ〜３２ｂと、１つの第２のロードロックチャンバ３１と、４つのロードポート５１ａ〜５１ｄと、を示す。ただし、基板処理システム１が有するＣＯＲチャンバ１１、ＰＨＴチャンバ１２、ロードロックチャンバ３１，３２、ロードポート５１の数は図示するものに限定されない。以下、特に区別しない場合は、３つのＣＯＲチャンバ１１Ａ〜１１Ｃはまとめて「ＣＯＲチャンバ１１」と呼ぶ。同様に、３つのＰＨＴチャンバ１２Ａ〜１２Ｃはまとめて「ＰＨＴチャンバ１２」と呼ぶ。同様に、２つのロードロックチャンバ３２ａ〜３２ｂはまとめて「ロードロックチャンバ３２」と呼ぶ。同様に、４つのロードポート５１ａ〜５１ｄはまとめて「ロードポート５１」と呼ぶ。

ＣＯＲチャンバ１１は、真空雰囲気において半導体基板（以下「ウエハ」と呼ぶ）ＷをＣＯＲ処理する。ＣＯＲチャンバ１１は、真空処理チャンバの一例である。ＣＯＲチャンバ１１は、２枚のウエハＷを水平方向に並べて載置する載置台１３ａ、１３ｂを有する。ＣＯＲチャンバ１１は、載置台１３ａ、１３ｂに載置された２枚のウエハＷを同時にＣＯＲ処理する。ＣＯＲチャンバ１１において実行されるＣＯＲ処理の処理温度は、例えば０〜８０℃の範囲内である。

ＣＯＲチャンバ１１は、各々、開閉可能なゲートバルブＧＶを介して真空搬送チャンバ２０に接続する。ゲートバルブＧＶは、ＣＯＲチャンバ１１内でウエハＷのＣＯＲ処理が実行されている間、閉じた状態となる。ゲートバルブＧＶは、ＣＯＲチャンバ１１からウエハＷを搬出する際、及び、ＣＯＲチャンバ１１にウエハＷを搬入する際に、開く。ＣＯＲチャンバ１１には、所定のガスを供給するための気体供給部及びガスを排出するための排気部が設けられる。

ＰＨＴチャンバ１２は、真空雰囲気においてウエハＷを加熱する。ＰＨＴチャンバ１２は、真空加熱チャンバの一例である。ウエハＷが加熱されることで、ＣＯＲ処理において生成された反応生成物が気化される。以下では、ウエハＷを加熱する処理を適宜「加熱処理」と呼ぶ。ＰＨＴチャンバ１２は、２枚のウエハＷを水平方向に並べて載置する載置台１４ａ、１４ｂを有する。ＰＨＴチャンバ１２は、載置台１４ａ、１４ｂに載置された２枚のウエハＷを同時に加熱する。ＰＨＴチャンバ１２において実行される加熱処理の処理温度は、例えば１００〜３００℃の範囲内である。

ＰＨＴチャンバ１２は、各々、開閉可能なゲートバルブＧＶを介して真空搬送チャンバ２０に接続する。ゲートバルブＧＶは、ＰＨＴチャンバ１２内でウエハＷの加熱処理が実行されている間、閉じた状態となる。ゲートバルブＧＶは、ＰＨＴチャンバ１２からウエハＷを搬出する際、及び、ＰＨＴチャンバ１２にウエハＷを搬入する際に、開く。ＰＨＴチャンバ１２には、所定のガスを供給するための気体供給部及びガスを排出するための排気部が設けられる。

真空搬送チャンバ２０は、内部が真空雰囲気に維持可能である。ウエハＷは、ロードロックチャンバ３１及び真空搬送チャンバ２０を介して各ＣＯＲチャンバ１１に搬送される。また、ウエハＷは、真空搬送チャンバ２０を介して各ＣＯＲチャンバ１１、各ＰＨＴチャンバ１２及び各ロードロックチャンバ３２の間で搬送される。図１の例では、真空搬送チャンバ２０は、上面視で略矩形形状である。真空搬送チャンバ２０の一方の長辺に沿って複数のＣＯＲチャンバ１１が配置され、真空搬送チャンバ２０の他方の長辺に沿って複数のＰＨＴチャンバ１２が配置される。また、真空搬送チャンバ２０の一方の短辺にロードロックチャンバ３１，３２が並んで配置される。ＣＯＲチャンバ１１内でＣＯＲ処理が施されたウエハＷは、真空搬送チャンバ２０を介してＰＨＴチャンバ１２に搬送される。ＰＨＴチャンバ１２内で加熱処理が施されたウエハＷは、真空搬送チャンバ２０を介してロードロックチャンバ３２に搬送される。ロードロックチャンバ３２に搬送されたウエハＷは、ロードロックチャンバ３２に設けられた後述の冷却機構によって冷却処理が施される。真空搬送チャンバ２０は、図示しない気体供給部及び真空引きが可能な排気部を有する。

また、真空搬送チャンバ２０には、ウエハＷを搬送するためのＶＴＭ（Vacuum Transfer Module）アーム２５が配置される。ＶＴＭアーム２５は、ＣＯＲチャンバ１１Ａ〜１１Ｃ及びロードロックチャンバ３１の間でウエハＷを搬送する。また、ＶＴＭアーム２５は、ＣＯＲチャンバ１１Ａ〜１１Ｃ、ＰＨＴチャンバ１２Ａ〜１２Ｃ及びロードロックチャンバ３２ａ〜３２ｂの間でウエハＷを搬送する。

図１に示すＶＴＭアーム２５は、第１アーム２５ａ及び第２アーム２５ｂを有する。第１アーム２５ａ及び第２アーム２５ｂは、基台２５ｃ上に取り付けられている。基台２５ｃは、案内レール２６ａ、２６ｂ上を真空搬送チャンバ２０の長手方向にスライド可能である。例えば、案内レール２６ａ、２６ｂに螺合されるスクリューのモータ駆動により、基台２５ｃは真空搬送チャンバ２０内を移動する。第１アーム２５ａ及び第２アーム２５ｂは、基台２５ｃ上に旋回可能に固定される。また、第１アーム２５ａ及び第２アーム２５ｂの各々の先端には、略Ｕ字形状の第１ピック２７ａと第２ピック２７ｂとが回動可能に接続される。なお、第１ピック２７ａ及び第２ピック２７ｂは、それぞれ上下方向に重なるように配置された保持部を有していてもよい。

ロードロックチャンバ３１は、ウエハＷを保持するストッカを有する。図１の例では、ロードロックチャンバ３１は、２枚のウエハＷを重なるように保持する上部ストッカ３３ａ及び下部ストッカ３３ｂを有する。ロードロックチャンバ３１は、図示しない排気機構（例えば、真空ポンプ及びリーク弁）を有し、ロードロックチャンバ３１内の雰囲気を真空雰囲気と大気雰囲気とに切り替えることができる。ロードロックチャンバ３１は、ＣＯＲチャンバ１１及びＰＨＴチャンバ１２が配置されていない真空搬送チャンバ２０の一辺に沿って配置される。ロードロックチャンバ３１と真空搬送チャンバ２０とは、ゲートバルブＧＶを介して内部が連通可能に構成されている。

ＶＴＭアーム２５は、ロードロックチャンバ３１のストッカからウエハＷを取り出し、ＣＯＲチャンバ１１へと搬送する。

ロードロックチャンバ３１は、真空搬送チャンバ２０に接続される側と反対側において、大気搬送チャンバ４０に接続される。ロードロックチャンバ３１と大気搬送チャンバ４０とは、ゲートバルブＧＶを介して内部が連通可能に構成されている。

ロードロックチャンバ３２は、ウエハＷを載置する載置台３４を有する。ロードロックチャンバ３２は、図示しない排気機構（例えば、真空ポンプ及びリーク弁）を有し、ロードロックチャンバ３２内の雰囲気を真空雰囲気と大気雰囲気とに切り替えることができる。ロードロックチャンバ３２は、ＣＯＲチャンバ１１及びＰＨＴチャンバ１２が配置されていない真空搬送チャンバ２０の一辺に沿って並べて配置される。ロードロックチャンバ３２と真空搬送チャンバ２０とは、ゲートバルブＧＶを介して内部が連通可能に構成されている。

ＶＴＭアーム２５は、ＰＨＴチャンバ１２の載置台１４ａ、１４ｂからウエハＷを取り出し、ロードロックチャンバ３２内の載置台３４まで搬送する。また、ＶＴＭアーム２５は、ロードロックチャンバ３２内の載置台３４からウエハＷを取り出し、ＣＯＲチャンバ１１の載置台１３ａ、１３ｂまで搬送する。

ロードロックチャンバ３２は、大気搬送チャンバ４０に接続される。ロードロックチャンバ３２と大気搬送チャンバ４０とは、ゲートバルブＧＶを介して内部が連通可能に構成されている。

また、ロードロックチャンバ３２は、真空雰囲気においてウエハＷを冷却する冷却機構を有する。さらに、ロードロックチャンバ３２は、ウエハＷの位置合わせを行うための位置合わせ機構を有する。これら冷却機構及び位置合わせ機構の詳細は、後述する。ロードロックチャンバ３２は、第１のロードロックチャンバの一例である。

大気搬送チャンバ４０は、大気雰囲気に維持される。図１の例では、大気搬送チャンバ４０は、上面視で略矩形形状である。大気搬送チャンバ４０の一方の長辺にロードロックチャンバ３１及び複数のロードロックチャンバ３２が並設されている。また、大気搬送チャンバ４０の他方の長辺に複数のロードポート５１が並設されている。大気搬送チャンバ４０内には、ロードロックチャンバ３１又はロードロックチャンバ３２とロードポート５１との間でウエハＷを搬送するためのＬＭ（Loader Module）アーム４５が配置される。ＬＭアーム４５は、アーム４５ａを有する。アーム４５ａは、基台４５ｃ上に回転可能に固定されている。基台４５ｃは、大気搬送チャンバ４０のロードポート５１側の壁面に沿って移動可能に取り付けられている。アーム４５ａの先端には、略Ｕ字形状の第１ピック４７ａと第２ピック４７ｂとが回動可能に接続される。

ロードポート５１は、複数のウエハＷを収容するためのＦＯＵＰ（Front Opening Unify Pod）を載置可能に形成される。ＦＯＵＰとは、複数のウエハＷを収容可能な容器である。ＦＯＵＰは、収容部の一例である。

大気搬送チャンバ４０の一方の長辺には、複数のロードロックチャンバ３２と並んで大気冷却ユニット７０が配置される。大気冷却ユニット７０は、大気雰囲気においてウエハＷを冷却する。大気冷却ユニット７０は、複数のウエハＷを所定間隔で多段に重ねて収容し、多段に重ねられた複数のウエハＷを同時に冷却する。

上記のＣＯＲチャンバ１１、ＰＨＴチャンバ１２、真空搬送チャンバ２０、ＶＴＭアーム２５、ロードロックチャンバ３１、ロードロックチャンバ３２、大気搬送チャンバ４０、ＬＭアーム４５、ロードポート５１及び大気冷却ユニット７０は各々、制御装置６０と接続されている。

制御装置６０は、基板処理システム１の各部を制御する情報処理装置である。制御装置６０の具体的な構成及び機能は特に限定されない。制御装置６０は、例えば、記憶部６１、制御部６２、入出力インタフェース（ＩＯ Ｉ／Ｆ）６３及び表示部６４を有する。記憶部６１は、例えば、ハードディスク、光ディスク、半導体メモリ素子等の任意の記憶装置である。制御部６２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などのプロセッサである。表示部６４は、たとえば液晶画面やタッチパネル等、情報を表示する機能部である。なお。制御部６２の機能は、１つのプロセッサで実現されてもよいし、複数のプロセッサで実現されてもよい。後者の場合、各プロセッサが、対応する制御対象装置に搭載されてもよい。

制御部６２は、記憶部６１に格納されたプログラムやレシピを読み出して実行することにより、基板処理システム１の各部を制御する。例えば、制御部６２は、後述する搬送処理を実行する。

（ロードロックチャンバ３２が有する冷却機構及び位置合わせ機構）
次に、図２及び図３を参照して、ロードロックチャンバ３２が有する冷却機構及び位置合わせ機構の一例について説明する。図２及び図３は、一実施形態に係る基板処理システム１が有するロードロックチャンバ３２の一例を示す概略構成図である。

ロードロックチャンバ３２は、筐体の内部に、ウエハＷを載置する載置台３４を有する。載置台３４には、ウエハＷを冷却する冷却機構が設けられる。例えば、載置台３４には、所定の間隔で往復するように流路３５が形成される。流路３５は、配管を介して筐体の外部に設けられたチラーユニットに接続され、冷媒が供給されて循環される。すなわち、載置台３４には、冷却機構として、流路３５、配管及びチラーユニットなどを含む冷媒循環システムが構築されている。チラーユニットは、制御部６２からの制御信号を受けることで、流路３５に流す冷媒の温度や流量を制御可能とされている。制御部６２は、チラーユニットから流す冷媒の温度や流量を制御することで、ウエハＷに対して冷却処理を行う。なお、流路３５は、冷媒に代えて冷却水を循環させるように構成されてもよい。

また、ロードロックチャンバ３２には、ウエハＷの位置合わせを行うための位置合わせ機構が設けられる。例えば、ロードロックチャンバ３２の筐体内に、ウエハＷの外周縁部を光学的に検出するための検出ユニット３７が設けられ、載置台３４に、ウエハＷを鉛直軸周りに回転させるための回転テーブル３８が収容される。例えば、検出ユニット３７及び回転テーブル３８により位置合わせ機構が構築される。検出ユニット３７は、載置台３４に載置されたウエハＷを挟む位置に設けられた発光部３７−１及び受光部３７−２を有する。発光部３７−１から放出された光が受光部３７−２に入射することで、受光部３７−２において入射した光の強度が検出され、検出結果が制御部６２へ出力される。回転テーブル３８は、図示しない駆動機構により昇降可能に且つ鉛直軸周りに回転可能に動作する。図２では、回転テーブル３８を下降させた状態を示し、図３では、回転テーブル３８を上昇させた状態を示している。図２に示すように、回転テーブル３８を下降させた状態では、回転テーブル３８が載置台３４の内部に収容された状態となり、ウエハＷは、載置台３４上に載置される。一方、図３に示すように、回転テーブル３８を上昇させた状態では、回転テーブル３８が載置台３４の上方に突出した状態となり、ウエハＷは、回転テーブル３８の回転に伴って回転可能な状態となる。制御部６２は、受光部３７−２において検出された光の強度に基づき、ウエハＷの外周縁部のオリエンテーションフラットやノッチを検出する。そして、制御部６２は、オリエンテーションフラットやノッチが所定の方向を向くように回転テーブル３８を制御して、ウエハＷの位置合わせを行う。

（実施形態に係る搬送処理の流れの一例）
図４は、一実施形態に係る基板処理システム１におけるウエハＷの搬送処理の流れの一例を示すフローチャートである。

制御部６２は、ＦＯＵＰがロードポート５１に取り付けられると、ＶＴＭアーム２５及びＬＭアーム４５を動作させて、ＦＯＵＰから大気搬送チャンバ４０、ロードロックチャンバ３１、及び真空搬送チャンバ２０を介してＣＯＲチャンバ１１へウエハＷを搬送する（ステップＳ１１）。図１の例では、２つのウエハＷ，ＷがＣＯＲチャンバ１１Ａ内の載置台１３ａ，１３ｂ上に配置される。制御部６２は、ＣＯＲチャンバ１１を制御して、真空雰囲気においてウエハＷをＣＯＲ処理する（ステップＳ１２）。図１の例では、ＣＯＲチャンバ１１Ａは、載置台１３ａ，１３ｂ上の２つのウエハＷ，Ｗに対して同時にＣＯＲ処理を行う。

制御部６２は、ＣＯＲチャンバ１１におけるＣＯＲ処理が終了すると、ＶＴＭアーム２５を動作させて、ＣＯＲ処理されたウエハＷをＣＯＲチャンバ１１からＰＨＴチャンバ１２へ搬送する（ステップＳ１３）。図１の例では、２つのウエハＷ，ＷがＰＨＴチャンバ１２Ａ内の載置台１４ａ，１４ｂ上に配置される。制御部６２は、ＰＨＴチャンバ１２を制御して、真空雰囲気においてウエハＷを加熱する（ステップＳ１４）。図１の例では、ＰＨＴチャンバ１２Ａは、載置台１４ａ，１４ｂ上の２つのウエハＷ，Ｗを同時に加熱する。

制御部６２は、ＰＨＴチャンバ１２における加熱処理が終了すると、ＶＴＭアーム２５を動作させて、加熱されたウエハＷをＰＨＴチャンバ１２からロードロックチャンバ３２へ搬送する（ステップＳ１５）。図１の例では、２つのウエハＷ，Ｗのうち一方のウエハＷがロードロックチャンバ３２ａに搬送され、他方のウエハＷがロードックチャンバ３２ｂに搬送される。

次に、制御部６２は、ＣＯＲ処理、加熱処理及び冷却処理を含む処理サイクルの繰り返しを終了するか否かを判定する（ステップＳ１６）。斯様な判定は、既知の種々の手段を用いて実現され得る。例えば、ロードックチャンバ３２に搬入されたウエハＷに対するサイクル数が、オペレータ等により予め設定されたサイクル数に達したか否かを判定することにより実現されてもよい。制御部６２は、処理サイクルの繰り返しを終了しないと判定した場合（ステップＳ１６Ｎｏ）、制御部６２は、ウエハＷを冷却するよう、ロードロックチャンバ３２に設けられた冷却機構を制御する（ステップＳ１７）。例えば、制御部６２は、チラーユニットからロードロックチャンバ３２内の載置台３４の流路３５（図２参照）へ冷媒を供給して循環させることで、ウエハＷを冷却する。これにより、ウエハＷは次のＣＯＲ処理に適した温度まで冷却される。図１の例では、ロードロックチャンバ３２ａ，３２ｂにそれぞれ配置された２つのウエハＷ，Ｗは、次の搬送先であるＣＯＲチャンバ１１ＡにおけるＣＯＲ処理に適した温度まで冷却される。

ステップＳ１７における冷却機構の制御について、詳細な一例を挙げて説明する。ここで、複数のＣＯＲチャンバ１１が、ウエハＷを第１の温度でＣＯＲ処理するＣＯＲチャンバ１１Ａを有し、複数のＰＨＴチャンバ１２が、ウエハＷを第１の温度よりも高い第２の温度まで加熱する場合を想定する。この場合、制御部６２は、ウエハＷをロードロックチャンバ３２からＣＯＲチャンバ１１Ａへ搬送する前に、ウエハＷを第１の温度まで冷却するよう、ロードロックチャンバ３２の冷却機構を制御する。ＣＯＲチャンバ１１Ａは、第１の真空処理チャンバの一例である。

そして、制御部６２は、ＶＴＭアーム２５を動作させて、冷却処理が施されたウエハＷを次にＣＯＲ処理が行われるＣＯＲチャンバ１１へ搬送し（ステップＳ１８）、処理をステップＳ１２へ戻す。図１の例では、冷却された２つのウエハＷ，Ｗは、真空搬送チャンバ２０を介してロードロックチャンバ３２ａ，３２ｂからＣＯＲチャンバ１１Ａに同時に搬送される。ＣＯＲチャンバ１１Ａに搬送された２つのウエハＷ，Ｗは、載置台１３ａ，１３ｂ上にそれぞれ配置される。これにより、ウエハＷに対してＣＯＲ処理、加熱処理及び冷却処理を含む処理サイクルが繰り返し実行されるよう、ＣＯＲチャンバ１１、ＰＨＴチャンバ１２及びロードロックチャンバ３２の間でウエハＷが搬送される。換言すれば、ウエハＷに対してＣＯＲ処理、加熱処理及び冷却処理を含む処理サイクルが繰り返し実行されるよう、複数の搬送サイクルが繰り返し実行される。複数の搬送サイクルの各搬送サイクルは、ＣＯＲチャンバ１１からＰＨＴチャンバ１２への基板搬送と、ＰＨＴチャンバ１２からロードロックチャンバ３２への基板搬送と、ロードロックチャンバ３２からＣＯＲチャンバ１１への基板搬送とを含む。

一方、制御部６２は、処理サイクルの繰り返しが終了すると判定した場合（ステップＳ１６Ｙｅｓ）、ウエハＷをＦＯＵＰの耐熱温度よりも高い温度まで冷却するよう、ロードロックチャンバ３２の冷却機構を制御する（ステップＳ１９）。ＦＯＵＰの耐熱温度は、収容部に関連付けられた温度の一例であり、ＦＯＵＰの耐熱温度よりも高い温度は、第４の温度の一例である。ＦＯＵＰの耐熱温度は、例えば８０℃である。ＦＯＵＰの耐熱温度よりも高い温度は、例えば１２５℃である。

制御部６２は、ウエハＷに対する冷却処理をロードロックチャンバ３２に設けられた冷却機構に実行させる（ステップＳ２０）。

制御部６２は、ロードロックチャンバ３２における冷却処理が終了すると、ＬＭアーム４５を動作させて、冷却処理が施されたウエハＷをロードロックチャンバ３２から大気冷却ユニット７０へ搬送する（ステップＳ２１）。制御部６２は、大気雰囲気においてウエハＷに対する冷却処理を大気冷却ユニット７０に実行させる。このとき、制御部６２は、ウエハＷをＦＯＵＰの耐熱温度よりも低い温度まで冷却するよう大気冷却ユニット７０を制御する。ＦＯＵＰの耐熱温度よりも低い温度は、第５の温度の一例である。ＦＯＵＰの耐熱温度よりも低い温度は、例えば８０℃以下の温度である。

制御部６２は、大気冷却ユニット７０においてウエハＷがＦＯＵＰの耐熱温度よりも低い温度まで冷却されると、ＬＭアーム４５を動作させて、ウエハＷを大気冷却ユニット７０からＦＯＵＰへ搬送して、処理を終了する（ステップＳ２２）。

なお、図４の例では、ウエハＷに対する冷却処理をロードロックチャンバ３２の冷却機構に実行させる場合、ウエハＷの次の搬送先となるＣＯＲチャンバ１１に依らずウエハＷを第１の温度まで冷却するものとした（ステップＳ１７参照）。ただし、複数のＣＯＲチャンバ１１において実行されるＣＯＲ処理の処理温度が互いに異なる場合も想定されうる。この場合、処理サイクルが繰り返される度に（ステップＳ１６Ｎｏ参照）、加熱処理が施されたウエハＷが当該ウエハＷの次の搬送先となるＣＯＲチャンバ１１に対応する処理温度まで冷却されるよう、ロードロックチャンバ３２の冷却機構を制御してもよい。例えば、複数のＣＯＲチャンバ１１が、ウエハＷを第１の温度でＣＯＲ処理するＣＯＲチャンバ１１Ａと、ウエハＷを第１の温度とは異なる第３の温度でＣＯＲ処理するＣＯＲチャンバ１１Ｂとを有する場合を想定する。この場合、制御部６２は、ウエハＷをロードロックチャンバ３２からＣＯＲチャンバ１１Ｂへ搬送する前に、ウエハＷをＣＯＲチャンバ１１Ｂに対応する第３の温度まで冷却するようロードロックチャンバ３２の冷却機構を制御する。ＣＯＲチャンバ１１Ｂは、第２の真空処理チャンバの一例である。

また、図４の例では、処理サイクルの繰り返しが終了する場合、ロードロックチャンバ３２においてウエハＷを冷却し、大気冷却ユニット７０においてウエハＷをＦＯＵＰの耐熱温度よりも低い温度まで再び冷却するものとした（ステップＳ１９〜Ｓ２１参照）。ただし、基板処理システム１のスループットをより向上する観点から、大気冷却ユニット７０における冷却処理を省略してもよい。すなわち、処理サイクルの繰り返しを終了すると判定した場合（ステップＳ１６Ｙｅｓ）、制御部６２は、ウエハＷをＦＯＵＰの耐熱温度よりも低い温度まで冷却するよう、ロードロックチャンバ３２の冷却機構を制御してもよい。そして、制御部６２は、ロードロックチャンバ３２においてウエハＷがＦＯＵＰの耐熱温度よりも低い温度まで冷却された後に、ＬＭアーム４５を動作させて、ウエハＷをロードロックチャンバ３２からＦＯＵＰへ搬送する。なお、ロードロックチャンバ３２においてウエハＷがＦＯＵＰの耐熱温度よりも低い温度まで冷却される場合、大気冷却ユニット７０は省略されてもよい。

また、図４のステップＳ１７の間に、ロードロックチャンバ３２をＮ２パージすることが好ましく、これにより、冷却効率が向上する。この場合、ロードロックチャンバ３２の冷却機構は、ロードロックチャンバ３２がＮ２パージしながらウエハＷに対して冷却処理を実行する。ここで、Ｎ２ガスは、冷却ガスとしても機能する。

また、図４のステップＳ２１を開始する前に、つまり、ウエハＷを大気搬送チャンバ４０へ搬送する前に、ロードロックチャンバ３２を真空雰囲気から大気雰囲気まで昇圧する間にウエハＷを冷却するようロードロックチャンバ３２の冷却機構を制御してもよい。

また、図４の例においては、ロードロックチャンバ３２においてウエハＷに対して冷却処理が施された後に、ウエハＷの位置合わせを行わずにウエハＷを次にＣＯＲ処理が行われるＣＯＲチャンバ１１へ搬送するものとした（ステップＳ１８参照）。ただし、ウエハＷの面内においてエッチング量の偏りが発生している場合には、ウエハＷの外周縁のオリエンテーションフラットやノッチがエッチング量の偏りを抑制するための所定方向を向くようロードロックチャンバ３２の位置合わせ機構を制御してもよい。

（効果）
以上説明したように、上記実施形態に係る基板処理システムは、少なくとも一つの真空処理チャンバと、少なくとも一つの真空加熱チャンバと、複数のロードロックチャンバと、真空搬送チャンバと、少なくとも一つの制御部と、を有する。少なくとも一つの真空処理チャンバは、真空雰囲気において基板を処理するように構成される。少なくとも一つの真空加熱チャンバは、真空雰囲気において基板を加熱するように構成される。複数のロードロックチャンバは、第１のロードロックチャンバを有する。第１のロードロックチャンバは、冷却機構を有し、冷却機構は、真空雰囲気において基板を冷却するように構成される。真空搬送チャンバは、少なくとも一つの真空処理チャンバ、少なくとも一つの真空加熱チャンバ、及び複数のロードロックチャンバに接続される。少なくとも一つの制御部は、複数の搬送サイクルを実行するよう真空搬送チャンバを制御するように構成される。各搬送サイクルは、少なくとも一つの真空処理チャンバから少なくとも一つの真空加熱チャンバへの基板搬送と、少なくとも一つの真空加熱チャンバから第１のロードロックチャンバへの基板搬送と、第１のロードロックチャンバから少なくとも一つの真空処理チャンバへの基板搬送とを含む。このため、実施形態に係る基板処理システムは、真空搬送チャンバを介して複数の処理チャンバへ基板を順次搬送することで基板に対して真空処理、加熱力及び冷却処理を連続的に行う際に、真空搬送チャンバと大気搬送チャンバとの間で基板を横断させない。このため、実施形態に係る基板処理システムは、基板の搬送効率を改善することができ、結果として、基板処理システムのスループットを向上することができる。

また、上記実施形態に係る基板処理システムにおいて、少なくとも一つの真空処理チャンバは、基板を第１の温度で処理するように構成された第１の真空処理チャンバを有する。少なくとも一つの真空加熱チャンバは、基板を第１の温度より高い第２の温度に加熱するように構成される。少なくとも一つの制御部は、基板を第１のロードロックチャンバから第１の真空処理チャンバへ搬送する前に、基板を第１の温度まで冷却するよう冷却機構を制御するように構成される。このため、基板処理システムは、ロードロックチャンバにおいて、基板を次のＣＯＲ処理に適した温度まで冷却することができる。

また、上記実施形態に係る基板処理システムにおいて、少なくとも一つの真空処理チャンバは、基板を第１の温度とは異なる第３の温度で処理するように構成された第２の真空処理チャンバを有する。少なくとも一つの制御部は、基板を第１のロードロックチャンバから第２の真空処理チャンバへ搬送する前に、基板を第３の温度まで冷却するよう冷却機構を制御するように構成される。このため、基板処理システムは、真空処理チャンバごとに最適な処理温度が異なる場合であっても、ロードロックチャンバにおいて、基板を次のＣＯＲ処理に適した温度まで冷却することができる。

また、上記実施形態に係る基板処理システムは、ロードポートと、大気搬送チャンバと、をさらに有する。ロードポートは、複数の基板を収容するための収容部を載置可能である。大気搬送チャンバは、複数のロードロックチャンバ及びロードポートに接続される。少なくとも一つの制御部は、基板を第１のロードロックチャンバから収容部へ搬送する前に、基板を収容部に関連付けられた温度より低い温度まで冷却するよう冷却機構を制御するように構成される。このため、基板処理システムは、ロードロックチャンバにおいて、基板を収容部に関連付けられた温度まで冷却することができる。

また、上記実施形態に係る基板処理システムは、ロードポートと、大気冷却ユニットと、大気搬送チャンバと、をさらに有する。ロードポートは、複数の基板を収容するための収容部を載置可能である。大気冷却ユニットは、大気雰囲気において基板を冷却するように構成される。大気搬送チャンバは、複数のロードロックチャンバ、ロードポート、及び大気冷却ユニットに接続に接続される。少なくとも一つの制御部は、基板を第１のロードロックチャンバから大気冷却ユニットへ搬送する前に、基板を第４の温度まで冷却するよう冷却機構を制御するように構成される。少なくとも一つの制御部は、基板を大気冷却ユニットから収容部へ搬送する前に、基板を第５の温度まで冷却するよう大気冷却チャンバを制御するように構成される。第４の温度は収容部に関連付けられた温度より高く、第５の温度は収容部に関連付けられた温度より低い。このため、基板処理システムは、ロードロックチャンバに設けられた冷却機構の冷却能力が低い場合であっても、ロードロックチャンバ及び大気冷却ユニットにおいて、基板を収容部に関連付けられた温度まで段階的に冷却することができる。

また、上記実施形態に係る基板処理システムにおいて、少なくとも一つの制御部は、基板を大気搬送チャンバへ搬送する前に、真空雰囲気から大気雰囲気まで昇圧する間に基板を冷却するよう冷却機構を制御するように構成される。このため、基板処理システムは、冷却機構による冷却効率を向上することができる。

また、上記実施形態に係る基板処理システムにおいて、第１のロードロックチャンバは、基板の位置合わせを行うための位置合わせ機構を有する。このため、実施形態に係る基板処理システムは、ウエハＷの面内においてエッチング量の偏りを抑制することができる。

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

上述した実施形態では、基板処理システム１が、ＣＯＲチャンバ１１Ａ〜１１Ｃ及びＰＨＴチャンバ１２Ａ〜１２Ｃを有する場合を例に説明したが、開示技術はこれに限定されない。例えば、基板処理システムにおいてＰＨＴチャンバが省略されてもよく、この場合、ＣＯＲチャンバがＰＨＴ機能を有する。即ち、基板処理システムは、真空雰囲気において基板を処理し、処理された基板を加熱するように構成された少なくとも一つの真空処理チャンバを有する。また、制御部により実行される各搬送サイクルは、少なくとも一つの真空処理チャンバから第１のロードロックチャンバへの基板搬送と、第１のロードロックチャンバから少なくとも一つの真空処理チャンバへの基板搬送とを含む。

上述した実施形態では、ロードロックチャンバ３２に、ウエハＷを冷却する冷却機構として、流路３５、配管及びチラーユニットなどを含む冷媒循環システムを設けた場合を例に説明したが、開示技術はこれに限定されない。例えば、ロードロックチャンバ３１に冷媒循環システムが設けられてもよい。例えば、ロードロックチャンバ３１は、下部ストッカ３３ｂに、冷媒循環システムを有するものとしてもよい。また、図１に示したロードロックチャンバ３２に代えて、冷却循環システムを有するロードロックチャンバ３１を設定してもよい。

１ 基板処理システム
１１Ａ〜１１Ｃ ＣＯＲチャンバ
１２Ａ〜１２Ｃ ＰＨＴチャンバ
２０ 真空搬送チャンバ
２５ ＶＴＭアーム
３２ａ、３２ｂ ロードロックチャンバ
４０ 大気搬送チャンバ
４５ ＬＭアーム
５１ａ〜５１ｄ ロードポート
６０ 制御装置
６２ 制御部
７０ 大気冷却ユニット

Claims (9)

1. 真空雰囲気において基板を処理するように構成された少なくとも一つの真空処理チャンバと、
   真空雰囲気において基板を加熱するように構成された少なくとも一つの真空加熱チャンバと、
   複数のロードロックチャンバであり、前記複数のロードロックチャンバは、第１のロードロックチャンバを有し、前記第１のロードロックチャンバは、冷却機構を有し、前記冷却機構は、真空雰囲気において基板を冷却するように構成される、複数のロードロックチャンバと、
   前記少なくとも一つの真空処理チャンバ、前記少なくとも一つの真空加熱チャンバ、及び前記複数のロードロックチャンバに接続された真空搬送チャンバと、
   複数の搬送サイクルを実行するよう前記真空搬送チャンバを制御するように構成された少なくとも一つの制御部と、
   を有し、
   各搬送サイクルは、前記少なくとも一つの真空処理チャンバから前記少なくとも一つの真空加熱チャンバへの基板搬送と、前記少なくとも一つの真空加熱チャンバから前記第１のロードロックチャンバへの基板搬送と、前記第１のロードロックチャンバから前記少なくとも一つの真空処理チャンバへの基板搬送とを含む、基板処理システム。
2. 前記少なくとも一つの真空処理チャンバは、基板を第１の温度で処理するように構成された第１の真空処理チャンバを有し、
   前記少なくとも一つの真空加熱チャンバは、基板を前記第１の温度より高い第２の温度に加熱するように構成され、
   前記少なくとも一つの制御部は、基板を前記第１のロードロックチャンバから前記第１の真空処理チャンバへ搬送する前に、基板を前記第１の温度まで冷却するよう前記冷却機構を制御するように構成される、請求項１に記載の基板処理システム。
3. 前記少なくとも一つの真空処理チャンバは、基板を前記第１の温度とは異なる第３の温度で処理するように構成された第２の真空処理チャンバを有し、
   前記少なくとも一つの制御部は、基板を前記第１のロードロックチャンバから前記第２の真空処理チャンバへ搬送する前に、基板を前記第３の温度まで冷却するよう前記冷却機構を制御するように構成される、請求項２に記載の基板処理システム。
4. 複数の基板を収容するための収容部を載置可能なロードポートと、
   前記複数のロードロックチャンバ及び前記ロードポートに接続された大気搬送チャンバと、
   をさらに有し、
   前記少なくとも一つの制御部は、基板を前記第１のロードロックチャンバから前記収容部へ搬送する前に、基板を前記収容部に関連付けられた温度より低い温度まで冷却するよう前記冷却機構を制御するように構成される、請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板処理システム。
5. 複数の基板を収容するための収容部を載置可能なロードポートと、
   大気雰囲気において基板を冷却するように構成された大気冷却ユニットと、
   前記複数のロードロックチャンバ、前記ロードポート、及び前記大気冷却ユニットに接続された大気搬送チャンバと、
   をさらに有し、
   前記少なくとも一つの制御部は、基板を前記第１のロードロックチャンバから前記大気冷却ユニットへ搬送する前に、基板を第４の温度まで冷却するよう前記冷却機構を制御するように構成され、前記少なくとも一つの制御部は、基板を前記大気冷却ユニットから前記収容部へ搬送する前に、基板を第５の温度まで冷却するよう前記大気冷却ユニットを制御するように構成され、前記第４の温度は前記収容部に関連付けられた温度より高く、前記第５の温度は前記収容部に関連付けられた温度より低い、請求項１〜３のいずれか一つに記載の基板処理システム。
6. 前記少なくとも一つの制御部は、基板を前記大気搬送チャンバへ搬送する前に、真空雰囲気から大気雰囲気まで昇圧する間に基板を冷却するよう前記冷却機構を制御するように構成される、請求項４又は請求項５に記載の基板処理システム。
7. 前記第１のロードロックチャンバは、基板の位置合わせを行うための位置合わせ機構を有する、請求項１〜６のいずれか一つに記載の基板処理システム。
8. 少なくとも一つの真空処理チャンバにおいて基板を第１の温度で処理する工程と、
   少なくとも一つの真空加熱チャンバにおいて基板を前記第１の温度より高い第２の温度に加熱する工程と、
   冷却機構により真空雰囲気において基板を前記第１の温度に冷却する工程であり、前記冷却機構は、少なくとも一つのロードロックチャンバ内に設けられる、工程と、
   複数の搬送サイクルを実行する工程と、
   を含み、
   各搬送サイクルは、
   基板を前記少なくとも一つの真空処理チャンバから前記少なくとも一つの真空加熱チャンバへ搬送する工程と、
   基板を前記少なくとも一つの真空加熱チャンバから前記少なくとも一つのロードロックチャンバへ搬送する工程と、
   基板を前記少なくとも一つのロードロックチャンバから前記少なくとも一つの真空処理チャンバへ搬送する工程とを有する、基板処理方法。
9. 真空雰囲気において基板を処理し、処理された基板を加熱するように構成された少なくとも一つの真空処理チャンバと、
   複数のロードロックチャンバであり、前記複数のロードロックチャンバは、第１のロードロックチャンバを有し、前記第１のロードロックチャンバは、冷却機構を有し、前記冷却機構は、真空雰囲気において基板を冷却するように構成される、複数のロードロックチャンバと、
   前記少なくとも一つの真空処理チャンバ、及び前記複数のロードロックチャンバに接続された真空搬送チャンバと、
   複数の搬送サイクルを実行するよう前記真空搬送チャンバを制御するように構成された少なくとも一つの制御部と、
   を有し、
   各搬送サイクルは、前記少なくとも一つの真空処理チャンバから前記第１のロードロックチャンバへの基板搬送と、前記第１のロードロックチャンバから前記少なくとも一つの真空処理チャンバへの基板搬送とを含む、基板処理システム。

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