JP2023074944A - 連接処理容器及び基板処理方法。 - Google Patents
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Abstract
【課題】連接される処理容器について、安定した支持が可能であり且つ熱膨張による基板の搬送位置のずれを抑制すること。【解決手段】間隙が形成されるように横方向に並んで設けられ、真空処理を行うために基板を各々格納する第1の処理容器及び第2の処理容器と、第1の処理容器に固定された第1のブロック部と、第2の処理容器に固定されると共に、前記第1のブロック部に対して前記横方向に並んで配置された第2のブロック部と、第1のブロック部と前記第2のブロック部とが摺動可能に接続され、前記第1の処理容器と前記第2の処理容器とに跨るように設けられたレール部と、を備えるように連接処理容器を構成する。【選択図】図2
Description
本開示は、連接処理容器及び基板処理方法に関する。
半導体デバイスの製造工程においては、基板である半導体ウエハ(以下、「ウエハ」と記載する)が処理容器に格納され、加熱を伴う成膜処理やエッチング処理などが行われる。特許文献1には、ウエハを搬送するロボットを備える真空搬送室と、当該真空搬送室に接続されると共に、加熱と処理ガスの供給とによりウエハを処理する多数のチャンバと、を備える基板処理装置について記載されている。多数のチャンバは、そのうちの2つずつが互いに側壁が共有されるように連接されており、ロボットはそのように側壁が共有される2つのチャンバに対して、一括してウエハを受け渡すように構成されている。
本開示は、連接される処理容器について、安定した支持が可能であり、且つ熱膨張による基板の搬送位置のずれを抑制することができる技術を提供する。
本開示は、間隙が形成されるように横方向に並んで設けられ、真空処理を行うために基板を各々格納する第1の処理容器及び第2の処理容器と、
前記第1の処理容器に固定された第1のブロック部と、
前記第2の処理容器に固定されると共に、前記第1のブロック部に対して前記横方向に並んで配置された第2のブロック部と、
前記第1のブロック部と前記第2のブロック部とが摺動可能に接続され、前記第1の処理容器と前記第2の処理容器とに跨るように設けられたレール部と、を備える連接処理容器に関するものである。
前記第1の処理容器に固定された第1のブロック部と、
前記第2の処理容器に固定されると共に、前記第1のブロック部に対して前記横方向に並んで配置された第2のブロック部と、
前記第1のブロック部と前記第2のブロック部とが摺動可能に接続され、前記第1の処理容器と前記第2の処理容器とに跨るように設けられたレール部と、を備える連接処理容器に関するものである。
本開示によれば、連接される処理容器について、安定した支持が可能であり、且つ熱膨張による基板の搬送位置のずれを抑制することができる。
本開示の実施形態に係る連接処理容器5を備えた基板処理システム1について、図1の平面図を参照しながら説明する。先ず、基板処理システム1の概要を述べる。当該基板処理システム1は、搬入出ポート11、搬入出モジュール12、真空搬送モジュール13、14、接続モジュール15及び成膜モジュール3を備え、この成膜モジュール3に連接処理容器5が設けられている。
連接処理容器5は、基板であるウエハWを各々格納する第1の処理容器31A及び第2の処理容器31Bを備えている。これら処理容器31A、31Bは、間隙30が形成されるように並んで設けられると共に、互いに接続されている。基板処理システム1では、搬送機構により、連接処理容器5を構成する処理容器31A、31B内に、一括してウエハWを搬送し、処理容器31A、31B内の2枚のウエハWに対して、同じ処理条件で一括した成膜処理が行われる。
以下、基板処理システム1の各部について、図1を参照して説明する。図1では、X方向を前後方向、X方向と直交するY方向を横方向として説明する。搬入出モジュール12には4つの搬入出ポート11が各々接続されており、搬入出ポート11にはウエハWを収容する搬送容器10が載置されている。X方向に沿って、搬入出ポート11、搬入出モジュール12、真空搬送モジュール13、接続モジュール15、真空搬送モジュール14が、この順に設けられている。そして、前方側の真空搬送モジュール13をY方向において挟むように、成膜モジュール3が2つ接続されている。また、後方側の真空搬送モジュール14をY方向において挟むように、2つの成膜モジュール3が接続されている。
搬入出モジュール12は、常圧搬送室12Aと、ロードロック室12Bと、を備えている。常圧搬送室12Aは大気雰囲気とされており、搬送容器10とロードロック室12Bとの間でウエハWの受け渡しを行うために、昇降可能な多関節アームである搬送機構21を備えている。ロードロック室12Bは、ウエハWが置かれる雰囲気を大気雰囲気と真空雰囲気との間で切り替え可能に構成されると共に、Y方向に並ぶ2つの載置部22を備える。常圧搬送室12Aの搬送機構21は2つの載置部22と搬送容器10との間におけるウエハWの搬送を行い、2つの載置部22に対しては一枚ずつウエハWを受け渡すように構成されている。
真空搬送モジュール13、14は、互いに同様に構成されている。これら真空搬送モジュール13、14は真空雰囲気が形成される真空搬送室23を備え、当該真空搬送室23には搬送機構24が設けられている。搬送機構24は昇降可能な多関節アームにより構成されており、当該多関節アームの先端部をなすエンドエフェクタ25は、互いに離れて形成された2つの保持部26を備える。各保持部26にウエハWが一枚ずつ保持されることで、搬送機構24は2枚のウエハWを所定の間隔を空けて一括して搬送することができる。なお、エンドエフェクタ25は例えば上下に離れて2つ設けられ、一方のエンドエフェクタ25でモジュールからのウエハWの受け取り、他方のエンドエフェクタ25でモジュールへのウエハWの送出が夫々可能となっている。
接続モジュール15は、真空搬送モジュール13、14間でウエハWの受け渡しを行うためにウエハWを載置するモジュールであり、内部は真空雰囲気とされる。当該接続モジュール15には、ロードロック室12Bと同様にY方向に並ぶ2つの載置部22が設けられている。なお、ロードロック室12B、接続モジュール15の各々における2つの載置部22の間隔は、搬送機構24によって一括した受け渡しができるように当該搬送機構24の保持部26の間隔に対応している。搬送機構21、24の昇降動作によってウエハWの受け渡しを行うように、載置部22は、例えばウエハWの中心部から外れ、且つウエハWの周方向に離れた複数の位置を支持するピンなどの基板支持部を備える構成とされる。
常圧搬送室12Aとロードロック室12Bとの間、ロードロック室12Bと真空搬送モジュール13との間、成膜モジュール3を構成する処理容器31A、31Bと真空搬送モジュール13、14との間には、各々ゲートバルブGが介在する。ゲートバルブGにより、各モジュールに設けられるウエハWの搬送口が開閉され、各モジュールにおける雰囲気が既述した雰囲気に保たれる。
このような基板処理システム1には制御部100が設けられている。制御部100はコンピュータにより構成され、プログラムを備えている。このプログラムは、基板処理システム1の各部に制御信号を出力することで、当該各部の動作が制御されて、後述のウエハWの搬送及び成膜処理が行われるようにステップ(命令)群が組まれている。プログラムは、コンピュータの記憶部、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、MO(光磁気ディスク)、不揮発性メモリなどに格納され、この記憶部から読み出されて制御部100にインストールされる。
以上に述べた基板処理システム1において、ウエハWは、搬送容器10から真空搬送モジュール13または真空搬送モジュール14に接続される成膜モジュール3へと搬送されて処理された後、搬送容器10に戻される。従って一の搬送経路は、ウエハWが搬送容器10→常圧搬送室12A→ロードロック室12B→真空搬送モジュール13→成膜モジュール3→真空搬送モジュール13→ロードロック室12B→常圧搬送室12A→搬送容器10の順で搬送される経路である。そして、他の搬送経路は、ウエハWが搬送容器10→常圧搬送室12A→ロードロック室12B→真空搬送モジュール13→接続モジュール15→真空搬送モジュール14→成膜モジュール3の順で搬送される。その後に成膜モジュール3から、真空搬送モジュール14→接続モジュール15→真空搬送モジュール13→ロードロック室12B→常圧搬送室12A→搬送容器10の順で搬送される、という経路である。
上記の各搬送経路について、搬送機構24による搬送が行われる区間については2枚のウエハWが一括で搬送される。従って、処理容器31A、31Bを備える成膜モジュール3と、真空搬送モジュール13、14との間において、2枚のウエハWが一括で搬送される。その他に、ロードロック室12Bと真空搬送モジュール13との間、真空搬送モジュール13と接続モジュール15との間、接続モジュール15と真空搬送モジュール14との間においても2枚のウエハWが一括で搬送される。
続いて、本開示の連接処理容器5を備えた成膜モジュール3について説明する。成膜モジュール3は、処理容器31A、31Bを含む連接処理容器5、ガス供給源39、排気機構40及びガス供給機器42を含み、例えばウエハWに窒化チタン膜(TiN膜)の成膜処理を行うように構成されている。連接処理容器5において、第1の処理容器31A及び第2の処理容器31Bは、間隙30が形成されるように横方向に並んで設けられる。以下、処理容器について説明するが、これら第1及び第2の処理容器31A、31Bは互いに同様に構成されているため、代表して第1の処理容器31Aについて図2の概略図を用いて説明する。処理容器31Aは、ステージ32、側壁ヒーター33、昇降ピン34、昇降機構35及びシャワーヘッド41を備えている。図2等における連接処理容器5を示す図では、図1中に併記した副座標を用い、X’方向を横方向、Y’方向を前後方向、Z’方向を上下方向として説明する。
上記の側壁ヒーター33は、第1の処理容器31Aを加熱する加熱部を構成するものであり、当該処理容器31Aの側壁に埋設されている。また、上記のステージ32は平面視円形であり、その横方向における位置は処理容器31A内において固定されている。当該ステージ32には、ウエハWを加熱して処理するためのステージヒーター36が埋設されている。そして、昇降機構35によってステージ32の上面にて突没するように、昇降ピン34が3本(図では2本のみ表示)設けられている。この昇降ピン34の昇降動作により、ステージ32と、処理容器31A内における予め決められた搬送位置に移動した既述の搬送機構24との間で、ウエハWが受け渡される。図中のPはステージ32の中心を示しており、ウエハWの中心が当該中心Pに揃うように、当該ウエハWはステージ32に載置される。
シャワーヘッド41は処理容器31Aの天井部に設けられ、例えば処理容器31A、31Bで共通のガス供給源39から、バルブなどを含むガス供給機器42を介して、当該シャワーヘッド41に成膜ガスが供給される。また、処理容器31Aには排気管38の一端が接続され、排気管38の他端は、処理容器31A、31Bで共通の排気機構40に接続されている。排気機構40は例えば真空ポンプなどを含む。
続いて、連接処理容器5の全体構成について説明する。上記のように連接処理容器5は、第1の処理容器31A及び第2の処理容器31Bを備えている。これら処理容器31A、31B以外には、処理容器31A、31Bを支持する支持部50及び処理容器31A、31Bを互いに接続するための接続部6を含む。この連接処理容器5の説明にあたり、図2、図3及び図4を参照すると共に、ゲートバルブGが設けられる方向を前方側と呼ぶものとする。図3はゲートバルブGを真空搬送モジュール13に向けて連接処理容器5を見た背面側斜視図であり、図4は連接処理容器5の底面図である。また、図3の記載に対応させて、以降の説明における左側、右側とは後方から前方に向けて見たときの左側、右側とし、左側に処理容器31A、右側に処理容器31Bが夫々位置する。なお、図4等におけるP1は、処理容器31A、31Bのステージ32の中心P間の距離(ステージ32間のピッチ)を示している。
第1の処理容器31A及び第2の処理容器31Bは角型に形成されており、互いの側壁は共有されずに分離されている。そして、これら処理容器31A、31Bは互いに同じ高さ位置に配置され、処理容器31Aの右側壁と処理容器31Bの左側壁とが間隙30を介して対向する。処理容器31A、31Bの各前面はゲートバルブGを介して、真空搬送モジュール13あるいは14に固定されている。間隙30の寸法(横方向(X’方向)の幅)は、処理容器31A、31Bが室温(20℃~25℃)であるときに、例えば2mm~6mm、さらに具体的には4mmであり、図2~図4では、間隙30を誇張して大きく描いている。
支持部50は、基板処理システム1が設置される床に設けられ、処理容器31A、31Bを当該床の上方に支持するものであり、フレーム51を備えている。フレーム51は、底部52と、水平な上板53と、底部52と上板53とを接続する垂直な4本の支柱部54(541~544)と、を備えている。底部52は床の直上に設けられ、上板53は処理容器31A、31Bの上方に設けられる。4本の支柱部54のうちの2本の支柱部541、542は、処理容器31Aに対して左側に互いに前後に離れて設けられ、他の2本の支柱部543、544は、処理容器31Bに対して右側に互いに前後に離れて設けられている。従って、処理容器31A、31Bを一つの処理容器の組とすると、この組を囲むように支柱部54(541~544)が設けられている。各支柱部54は、処理容器31A、31Bの各側壁から離間して配置されている。
支柱部541、542の間には、第1の処理容器31Aを支持する基部55Aが設けられると共に、支柱部543、544の間には、第2の処理容器31Bを支持する基部55Bが設けられている。これら基部55A、55Bは、処理容器31A、31Bの下方側にて前後方向(Y’方向)に沿って伸びる棒状の水平部材により構成される。この例における基部55A、55Bは、細長い板部材の短辺を略L字状に屈曲して形成され、水平部材と下方に伸びる垂直部材とを備えている。そして、例えば垂直部材の前端側と後端側とが、夫々支柱部54(541、542)、(543、543)に取り付けられている。
これら基部55A、55Bと処理容器31A、31Bとの間には、夫々ボールキャスター7A、7Bが介在している。ボールキャスター7A、7Bは、図5にボールキャスター7Aを例に示すように、ボール受け部が設けられた本体71と、この本体71から一部が上方に露出すると共に、本体71により回転自在に保持されるボール部72とを備えている。そして、本体71がネジ73とナット74により基部55A、55Bに取り付けられている。
ボールキャスター7A、7Bは、夫々のボール部72が処理容器31A、31Bの底部に接触した状態で、これらの処理容器31A、31Bを支持する。例えば処理容器31A、31Bには、前方側及び後方側に夫々1つずつボールキャスター7A、7Bが配置され、1つの処理容器31A(31B)が2つのボールキャスター7A(7B)により支えられる。こうして、処理容器31A、31Bは、各々処理容器31A、31Bから見て間隙30とは反対側の横方向の端部位置にて、基部55A、55B及びボールキャスター7A、7Bを介してフレーム51に支持される。
このように、第1の処理容器31Aについては左端部のみ、第2の処理容器31Bについては右端部のみが支持されている。このため、ボールキャスター7A、7Bに接する部分を除いて処理容器31A、31Bの底部は宙に浮いており、処理容器31A、31Bの底部とフレーム51の底部52との間には大きなスペースが形成されている。このスペースには、例えばガス供給源39から供給される成膜ガスを処理容器31A、31Bに分配する、ガス供給機器42を含む設備(ガスボックス)や、各成膜モジュール3を稼働させるための電装品などが収納される。なお、これらのガスボックスや電装品に対しても荷重がかからないように、処理容器31A、31Bの底部は浮いている。
続いて、間隙30を介して第1の処理容器31A及び第2の処理容器31Bを互いに接続する接続部6について、図6及び図7も参照して説明する。図6は、接続部6を示す側面図であり、図7は、図6におけるA―A’位置にて矢視した縦断面図である。
接続部6は、第1の処理容器31Aに固定された第1のブロック部6Aと、第2の処理容器31Bに固定された第2のブロック部6Bと、第1のブロック部6A及び第2のブロック部6Bが摺動可能に接続されたレール部63とを備えている。
接続部6は、第1の処理容器31Aに固定された第1のブロック部6Aと、第2の処理容器31Bに固定された第2のブロック部6Bと、第1のブロック部6A及び第2のブロック部6Bが摺動可能に接続されたレール部63とを備えている。
第1のブロック部6Aは、第1の処理容器31Aの右側壁近傍の底部に設けられ、第2のブロック部6Bは、第2の処理容器31Bの左側壁近傍の底部に設けられている。これら第1のブロック部6Aと第2のブロック部6Bとは間隙30を挟んで横方向(X’方向)に並んで配置されている。
図2、図4及び図6に示すように、レール部63は、処理容器31Aと処理容器31Bとに跨り、これら処理容器31A、31Bの下方に横方向に伸びるように設けられる。これら第1のブロック部6Aと第2のブロック部6Bとレール部63のセットにより接続部6が構成され、図4に示すように、前記セットが、処理容器31A、31Bの前方側と後方側の2箇所の位置に設けられている。
図2、図4及び図6に示すように、レール部63は、処理容器31Aと処理容器31Bとに跨り、これら処理容器31A、31Bの下方に横方向に伸びるように設けられる。これら第1のブロック部6Aと第2のブロック部6Bとレール部63のセットにより接続部6が構成され、図4に示すように、前記セットが、処理容器31A、31Bの前方側と後方側の2箇所の位置に設けられている。
第1のブロック部6A及び第2のブロック部6Bは、例えば上面が平面状に形成されると共に、図7に第1のブロック部6Aを例にして示すように、その底部には縦断面が略矩形状の凹部61が形成されている。一方、レール部63は、前記凹部61に対応した形状の凸部631を備えており、凹部61に凸部631が嵌め込まれるように構成されている。
レール部63の凸部631とブロック部6A、6Bの凹部61との接触部分には、例えばローラやボールよりなる転がり部材62が設けられている。この例では、レール部63の凸部631は縦断面が略矩形状に構成され、転がり部材62は、レール部63とブロック部6A、6Bとが接する凸部631の4辺の角部に夫々設けられている。
レール部63の凸部631とブロック部6A、6Bの凹部61との接触部分には、例えばローラやボールよりなる転がり部材62が設けられている。この例では、レール部63の凸部631は縦断面が略矩形状に構成され、転がり部材62は、レール部63とブロック部6A、6Bとが接する凸部631の4辺の角部に夫々設けられている。
この例の転がり部材62は、例えば鉛直軸に対して傾斜する回転軸を備えた多数のローラを、ブロック部6A、6Bの長さ方向(X’方向)に環状に配列し、ブロック部6A、6Bがレール部63に対して摺動するときには、ローラが回転するように構成されている。こうして、ブロック部6A、6Bとレール部63との間で転がり部材62が回転することにより、ブロック部6A、6Bとレール部63の摩擦係数が低下して、摺動移動がスムーズに行われる。
このような第1のブロック部6A、第2のブロック部6B及びレール部63のセットである接続部6は、「リニアガイド」などの名称の部品として市販されている。
このような第1のブロック部6A、第2のブロック部6B及びレール部63のセットである接続部6は、「リニアガイド」などの名称の部品として市販されている。
これら第1のブロック部6A及び第2のブロック部6Bは、各々冷却部をなす冷却プレート8A、8Bを介して第1の処理容器31A及び第2の処理容器31Bに固定されている。図2、図4及び図6に示すように、冷却プレート8A、8Bは、その内部に冷却媒体の流路81A、81Bが形成された、例えばステンレス製の板状体よりなる。この例において冷却プレート8A、8Bには、各処理容器31A、31Bと、ブロック部6A、6Bとの間に挟まれた領域82A、82Bが形成されている。これらの領域82A、82Bは、平面的に見てブロック部6A、6Bの上面よりも大きく、当該上面を覆うことが可能な形状に構成されている。また、図4に示すように、冷却プレート8A、8Bは、前後方向(Y’方向)に沿って延在するように設けられた領域83A、83Bを備えている。これらの領域83A、83Bは、前方のブロック部6A、6Bに対応する領域82A、82Bと、後方のブロック部6A、6Bに対応する領域82A、82Bと、を接続する役割を果たしている。
図7に第1の処理容器31Aを例にして示すように、冷却プレート8A、8Bは、ブロック部6A、6Bと処理容器31A、31Bの底部との間に挟み込まれるように設けられ、ネジ84により固定されている。一方、レール部63は処理容器31A、31Bに対して固定されておらず、処理容器31A、31B側から見るとブロック部6A、6Bから吊り下げられた状態で支持されている。このため、ブロック部6A、6Bの下端は内側へ伸び出して、レール部63の凸部の下面側へ回り込み、レール部63の落下を防止するように構成されている。
レール部63における、第1のブロック部6A及び第2のブロック部6Bが摺動する面とは反対側の面である下面には、当該下面に沿ってリブ64が設けられている。このリブ64は例えばステンレスにより構成されており、例えばレール部63に対して不図示のネジにより固定されている。また図6に示すように、リブ64は、その長さ方向(X’方向)の中央部側641の厚さが、両端部側642よりも厚く形成されている。中央部側641とは、間隙30が形成されている領域と対向する部分を含む領域である。
さらに、接続部6は、レール部63が第1のブロック部6Aと第2のブロック部6Bから抜けることを避けるための止め部材65を備えている。この例の止め部材65は、例えばリブ64の前面及び後面の中央部側641に取り付けられている。
さらにまた、第1の処理容器31A及び第2の処理容器31Bは、基部55A、55Bからの高さ位置を調節するための高さ調節部材75A、75Bを備えている。図3及び図5に示すように、この高さ調節部材75A、75Bは、例えば第1及び第2の処理容器31A、31Bに対して各々2つ設けられている。例えば各高さ調節部材75A、75Bは、各々2つずつ配置されたボールキャスター7A、7BのY’方向の内側に夫々配置されている。なお、図5には、第1の処理容器31A側のボールキャスター7A及び高さ調節部材75Aの配置関係を示してある。
高さ調節部材75A、75Bは、上下方向に伸び、位置決め用のナットにより高さ位置を調節可能な送りネジが形成された棒状の部材である。その下方側(基部側)の端部は、基部55A、55Bに設けられた貫通孔56を貫通する一方、上方側の端部は処理容器31A、31Bの底部に挿入されている。貫通孔56は、高さ調節部材75A、75Bの径よりも大きな開口径を有しており、上側から下側に向けて位置決め用のナット761、762、763が順に設けられている。
処理容器31A、31Bの高さ位置の調節は、ナット761上に処理容器31を支持した状態にて実施する。そして、処理容器31A、31Bの下面の位置を高さ調節部材75のナット762、763で調整することにより、処理容器31A、31Bの高さ位置が調節される。
高さ位置の調節が終了した後は、ボールキャスター7A、7Bの高さ位置を調節し、これらボールキャスター7A、7Bによって処理容器31A、31Bを支持してからナット762、763を緩める。高さ調節部材75は、その上端部が処理容器31A、31Bに挿入されたまま、ウエハWの処理中、処理容器31A、31Bの下面から吊り下げ支持された状態となっている。
高さ位置の調節が終了した後は、ボールキャスター7A、7Bの高さ位置を調節し、これらボールキャスター7A、7Bによって処理容器31A、31Bを支持してからナット762、763を緩める。高さ調節部材75は、その上端部が処理容器31A、31Bに挿入されたまま、ウエハWの処理中、処理容器31A、31Bの下面から吊り下げ支持された状態となっている。
以上に説明した連接処理容器5を備えた成膜モジュール3では、真空搬送モジュール13、14側の搬送機構24により、第1の処理容器31A及び第2の処理容器31Bに一括してウエハWを搬送することができる。しかる後、これらの処理容器31A、31Bに格納されたウエハWに対して真空処理が実施される。成膜モジュール3では、基板処理システム1の稼働中、排気機構40により処理容器31A、31B内が予め設定された圧力の真空雰囲気に調整されると共に、載置されたウエハWを任意の処理温度で処理するために、ステージヒーター36によってステージ32が当該処理温度になるように加熱される。
また、処理容器31A内に供給される成膜ガスの反応性が担保されるように、処理容器31Aの側壁が側壁ヒーター33により、その処理温度に応じた温度に加熱される。例えばTiN膜の成膜における側壁の温度の一例を挙げると、170℃である。そのような真空雰囲気の形成と各ヒーターによる加熱が行われた状態で、ステージ32に載置されたウエハWに対してシャワーヘッド41から成膜ガスが供給されて、真空処理であるTiN膜の成膜処理が実施される。
そして、後述するように、第1の処理容器31A及び第2の処理容器31Bの各々の熱膨張および/または熱収縮が生じた際に、レール部63に対し、第1のブロック部6A及び第2のブロック部6Bの少なくとも一方を横方向に摺動させる。
そして、後述するように、第1の処理容器31A及び第2の処理容器31Bの各々の熱膨張および/または熱収縮が生じた際に、レール部63に対し、第1のブロック部6A及び第2のブロック部6Bの少なくとも一方を横方向に摺動させる。
続いて、連接処理容器5の作用について説明するが、先ず、処理容器31A、31Bの側壁間に間隙30を設ける理由について述べる。上記したようにウエハWを処理する際に処理容器31A、31Bは、ウエハWの処理温度に応じた温度に側壁ヒーター33により加熱される。例えば当該側壁の温度は、ウエハWの処理温度に応じて50℃~170℃の範囲内の温度に加熱される。そして当該側壁は、その温度に応じて熱膨張する。
仮に、処理容器31A、31B間に間隙30が設けられず、処理容器31A、31Bの側壁同士が結合した構成、言い換えれば特許文献1に記載されるように処理容器間で側壁が共有された構成であるとする。このように、処理容器31A、31Bの側壁が結合されているとすると、処理容器31A、31Bの熱膨張量に応じてステージ32の中心間の間隔であるピッチP1が変動してしまう。そして、処理容器31A、31Bの壁部の温度が高くなるほど、ピッチP1が大きくなってしまう。つまり、処理容器31A、31Bの側壁が互いに結合していることで熱膨張によってこれらの側壁が互いに押し合い、処理容器31Aの左右の中心が左側、処理容器31Bの左右の中心が右側へと夫々ずれることになり、ピッチP1が大きくなる。
その一方で真空搬送モジュール13、14は室温に保たれ、搬送機構24の2つの保持部26間の距離は一定であり、搬送機構24により2枚のウエハWは、常に一定の間隔を空けて処理容器31A、31Bに搬送される。このため、処理容器31A、31Bの側壁の温度変更によって、2つのステージ32の中心PのピッチP1が大きくなると、ウエハWの中心がステージ32の中心Pから外れた位置に搬送されることになってしまう。また、処理容器31A、31Bの前方側は真空搬送モジュール13に対してゲートバルブGを介して固定されている。このため、互いの側壁が結合している場合には、熱膨張量が大きいと、当該処理容器31A、31Bに大きなストレスが加わる。その結果として、処理容器31A、31Bに歪みが生じてしまうおそれが有る。なお、既述した特許文献1については、処理容器の熱膨張についての問題についての記載は無く、当該問題を解決できるものでは無い。
そこで、連接処理容器5においては、既述したように処理容器31A、31Bの互いの側壁を分離し、間隙30を設けた構成としている。それにより、処理容器31A、31Bの熱膨張量が変動しても処理容器31A、31Bの互いに対向する各側壁について、その左右の位置を変移させることができる。つまり処理容器31A、31Bの熱膨張量が大きくても、各側壁は間隙30側において、その位置が変移するために側壁同士が干渉しない。従って、熱膨張によるピッチP1の変動が抑制される。
そして、間隙30を介して処理容器31A、31Bを接続する接続部6を設け、処理容器31A、31Bの熱膨張および/または熱収縮に伴う伸縮を吸収しつつ、後述するように、処理容器31A、31Bの間隙30部分における傾きの発生を抑制している。
そして、間隙30を介して処理容器31A、31Bを接続する接続部6を設け、処理容器31A、31Bの熱膨張および/または熱収縮に伴う伸縮を吸収しつつ、後述するように、処理容器31A、31Bの間隙30部分における傾きの発生を抑制している。
続いて、図8の縦断側面図、図9の平面図を用いて、側壁ヒーター33の出力が変更されて、処理容器31A、31Bの熱膨張量が変化するときの様子と共に、接続部6の作用について具体的に説明する。
図8、図9は、(a)が処理容器31A、31Bの温度が低い状態、(b)が処理容器31A、31Bの温度が高い状態を夫々示している。また説明の便宜上、図8、図9では、第1の処理容器31Aはボールキャスター7Aにて支持している位置、第2の処理容器31Bは高さ調節部材75Bが設けられた位置を夫々示している。以下では、処理容器31A、31Bの温度が上昇して各々の熱膨張量が大きくなる、つまり各図の(a)に示す状態から(b)に示す状態に変化する様子を説明する。
図8、図9は、(a)が処理容器31A、31Bの温度が低い状態、(b)が処理容器31A、31Bの温度が高い状態を夫々示している。また説明の便宜上、図8、図9では、第1の処理容器31Aはボールキャスター7Aにて支持している位置、第2の処理容器31Bは高さ調節部材75Bが設けられた位置を夫々示している。以下では、処理容器31A、31Bの温度が上昇して各々の熱膨張量が大きくなる、つまり各図の(a)に示す状態から(b)に示す状態に変化する様子を説明する。
処理容器31A、31Bは、上述したように、その前方側がゲートバルブGを介して真空搬送モジュール13、14に固定されているため、処理容器31A、31BはゲートバルブGに接続される前方側を基点にして熱膨張する。即ち、処理容器31A、31Bは、ゲートバルブGに接続される前端の位置は変わらず、横方向及び後方に熱膨張し、処理容器31A、31Bの側壁の左端及び右端の位置、後端の位置が夫々外方に変化する。
第1の処理容器31Aと第2の処理容器31Bは、第1のブロック部6A、第2のブロック部6B及びレール部63を備えた接続部6により接続されている。従って、熱膨張に伴い、第1の処理容器31Aの間隙30側の側壁(右側壁)では、第1のブロック部6Aがレール部63を横方向(右方向)に摺動することにより、第2の処理容器31B側に移動する。一方、第2の処理容器31Bの間隙30側の側壁(左側壁)では、第2のブロック部6Bがレール部63を横方向(左方向)に摺動することにより、第1の処理容器31A側に移動する。
図8(b)、図9(b)では、図8(a)、図9(a)に比べて、処理容器31Aの右側壁と第2の処理容器31Bの左側壁とが接近して、間隙30の寸法が小さくなった状態を示している。これに伴い第1のブロック部6Aが右側に、第2のブロック部6Bが左側に夫々移動している。
この際、第1及び第2のブロック部6A、6Bは、レール部63によりガイドされるように移動する。また、上述したように、ブロック部6A、6Bは転がり部材62によりレール部63に対する摩擦係数が軽減した状態で摺動する。このため、熱膨張に応じて処理容器31A、31Bの側壁の位置の移動がスムーズに行われる。この結果、処理容器31A、31Bの熱膨張は、間隙30における側壁位置の移動によって吸収され、2つのステージ32の中心PのピッチP1の変動がより確実に抑制される。
この際、第1及び第2のブロック部6A、6Bは、レール部63によりガイドされるように移動する。また、上述したように、ブロック部6A、6Bは転がり部材62によりレール部63に対する摩擦係数が軽減した状態で摺動する。このため、熱膨張に応じて処理容器31A、31Bの側壁の位置の移動がスムーズに行われる。この結果、処理容器31A、31Bの熱膨張は、間隙30における側壁位置の移動によって吸収され、2つのステージ32の中心PのピッチP1の変動がより確実に抑制される。
一方、第1の処理容器31A及び第2の処理容器31Bの間隙30とは反対側の底部、つまり第1の処理容器31Aの左端部及び第2の処理容器31Bの右端部はボールキャスター7A、7Bにより夫々支持されている。従って、処理容器31A、31Bの熱膨張に伴い側壁が移動しても、処理容器31A、31Bの底部にてボール部72が回転し、側壁の移動を規制しない。つまり、図8(a)、(b)の左手側に示すように、ボールキャスター7A(7B)により支持されている処理容器31A(31B)の下面の位置が移動する。
こうして、図9(a)、(b)にも示すように、処理容器31Aの左端部は左側に移動し、処理容器31Bの右端部は右側に移動する。従って、熱膨張によって、処理容器31A、31Bの支柱部54側の端部の位置も変化するが、これに対応してボールキャスター7A、7Bによる処理容器31A、31Bの支持位置が速やかに変化することにより吸収されるので、この点からもピッチP1の変動が抑制される。
また、高さ調節機構75A、75Bにおいては、基部55A、55Bに形成された貫通孔56が、高さ調節部材75A、75Bの径よりも大きな開口径を有している。従って、図8(a)、(b)の右手側に示すように、処理容器31A、31Bの熱膨張に伴い、高さ調節部材75Bは貫通孔56内を右側へ移動する。また図示していない高さ調節部材75Aは、貫通孔56内を左側へ移動する。
以上に説明したように、第1のブロック部6A、第2のブロック部6Bがレール部63に対して摺動し、ボールキャスター7A、7B、高さ調節部材75A、75Bの各部が移動する。これらの作用により、熱膨張に伴う処理容器31A、31Bの側壁の位置の変移を吸収し、ステージ32のピッチP1の変動が抑制される。
以上に説明したように、第1のブロック部6A、第2のブロック部6Bがレール部63に対して摺動し、ボールキャスター7A、7B、高さ調節部材75A、75Bの各部が移動する。これらの作用により、熱膨張に伴う処理容器31A、31Bの側壁の位置の変移を吸収し、ステージ32のピッチP1の変動が抑制される。
仮に処理容器31Aの左端部、処理容器31Bの右端部がフレーム51に固定されているとすると、処理容器31Aは左端部を基点にして右側に膨張し、処理容器31Bは右端部を基点にして左側へと膨張してしまう。そうなるとピッチP1が小さくなってしまうが、本構成では上記のように処理容器31Aの左端部、処理容器31Bの右端部の左右の位置がフレーム51に固定されていないため、そのようなピッチP1の縮小化が防止される。
また、処理容器31A、31Bの熱膨張に伴ってステージ32の中心Pの前後移動は発生するが、搬送機構24の搬送先の位置は前後に調整可能である。従って、当該搬送先の位置を適正に設定することで、ステージ32に搬送されるウエハWの中心と当該ステージ32の中心Pとについて、前後の位置を揃えることができる。こうして、搬送機構24については未加熱の場合と比較してゲートバルブGからの各処理容器31A、31Bへの進入量が大きくなるように設定した上で、基板処理システム1におけるウエハWの搬送を行う。
この際、例えば搬送機構24の前後の位置を揃えるために、所望の処理レシピでウエハWに処理を行う前に搬送機構24のティーチングを行い、当該処理レシピで処理を行う際の搬送位置を決定しておくようにしてもよい。また、制御部100を構成するメモリに搬送機構24による搬送位置と側壁ヒーター33の出力との対応関係のデータを記憶させておき、処理レシピが変更されて側壁ヒーター33の出力についても変更されるたび、そのデータに基づいて搬送位置が決定されるようにしてもよい。
ここで、処理容器31A、31Bの熱膨張量が小さくなる(処理容器31A、31Bが熱収縮する)場合についても簡単に述べておく。熱収縮時には、第1のブロック部6A、第2のブロック部6B、ボールキャスター7A、7Bや高さ調節部材75A、75B等の各部は熱膨張量が大きくなる場合と逆方向に移動するので、この場合にもステージ32のピッチP1は変化しない。一方、各ステージ32の中心Pは、熱膨張量の変化前に比べて前方寄りに移動する。このため、搬送機構24についてはゲートバルブGからの各処理容器31A、31Bへの進入量が小さくなるよう搬送先の位置を設定した上で、基板処理システム1におけるウエハWの搬送を行う。
このように、間隙30と接続部6とを設けることにより、熱膨張や熱収縮によるピッチP1の変動を抑制できる。さらに、接続部6を用いて処理容器31A、31Bを支えることにより、間隙30部分が撓んで下がるように傾くことが抑制される。
処理容器31Aは左端部のみ、処理容器31Bは右端部のみが各々支持部50に片持ち支持されている。このため、接続部6を設けない構成では、間隙30によって、処理容器31Aの右側、処理容器31Bの左側が夫々下がるように処理容器31A、31Bが傾いてしまうおそれがある。処理容器31A、31Bが傾くと、搬送機構24とステージ32との間でウエハWの搬送位置がずれる懸念があり、処理容器31A、31Bの傾きを抑制することもウエハWの搬送位置のずれの抑制に繋がる。
この場合に、本開示の構成では、片持ち支持された処理容器31A、処理容器31Bの他端側の下面を第1、第2のブロック部6A、6Bを介して、レール部63により支持した構成となっている。これにより、処理容器31A、31Bの間隙30部分の傾きが抑えられ、処理容器31A、31Bが安定して支持される。
さらにこの例では、レール部63の下面に沿ってリブ64を設けている。このため、レール部63の剛性が向上し、処理容器31A、31Bの傾きをより一層抑制することができる。さらに、リブ64におけるレール部63の中央部側641は、両端部側642よりも厚く形成されているので、リブ64の軽量化を図りつつ、中央部側641の剛性を両端部側642よりも大きくすることができる。従って、大きな応力がかかるレール部63の中央部側の剛性がより高められ、処理容器31A、31Bの間隙部30における傾きを抑制して、これら処理容器31A、31Bをより一層安定して支持することができる。
さらにまた、この例では、第1のブロック部6A及び第2のブロック部6Bは冷却プレート8A、8Bを介して処理容器31A、31Bに夫々接続されている。このため、処理容器31A、31Bが側壁ヒーター33により加熱される場合においても、これらブロック部6A、6Bの温度をその耐熱温度(例えば80℃)以下の温度に維持することができる。さらに、冷却プレート8A、8Bは、処理容器31A、31Bにおけるブロック部6A、6Bの設置面の強度の向上を図る役割も果たしている。
以上に述べたように連接処理容器5によれば、ステージ32のピッチP1の変化を抑制し、このピッチP1と搬送機構24の2つの保持部26に保持されるウエハWの中心間の距離とが揃った状態に維持することができる。従って、搬送機構24を用いて搬送された各ウエハWの中心と、ステージ32の中心の位置とを揃った状態で成膜処理を行うことができる。この結果、ウエハWとステージ32との位置ずれに起因するTiN膜の膜質や膜厚に関する不具合の発生が防止される。
また、連接処理容器5の2つの処理容器31A、31Bは、構成が簡素であり、比較的入手が容易なリニアガイド(第1のブロック部6Aと第2のブロック部6Bとレール部63)により接続されている。これらは第1及び第2の処理容器31A、31Bの下面側に、第1及び第2のブロック部6A、6Bを固定した後、レール部63を取り付ければよいので、特別な構成の処理容器31A、31Bを必要とせずに、接続部6を取り付けられる。このため、接続部6を備えた処理容器31A、31Bの製造が容易となる。
また、連接処理容器5においては、処理容器31Aの右側及び処理容器31Bの左側が支持されず、処理容器31Aの左側及び処理容器31Bの右側のみが、下方から支持部本体55によって支持されている。従って上記したように、処理容器31A、処理容器31Bの下方に大きなスペースを形成して、成膜モジュール3を構成する各設備を当該スペースに設置することができる。そのため、成膜モジュール3ひいては基板処理システム1が大型化することを防止することができる。
そして、基板処理システム1においては2枚一括でウエハWを処理するが、各ステージ32の中心PにウエハWの中心が揃うように当該ウエハWが載置されると共に、互いに分離した処理容器31A、31Bで処理が行われる。従って、1枚ずつウエハWに成膜処理を行う枚葉型の成膜装置で用いる処理レシピ(処理容器31内の圧力、ガス流量、各ヒーターの温度などの処理条件)を適用して処理を行うことができる。そのため、基板処理システム1用の処理レシピを新たに作成したり変更したりする手間について、削減ないしは低減することができるため、有利である。
以上において、本開示は、第1のブロック部及び第2のブロック部を第1及び第2の処理容器の各々上面側に設け、第1及び第2のブロック部の上側に設けられたレール部に対して、第1及び第2のブロック部を摺動可能に接続する構成としてもよい。
また、第1及び第2の処理容器における間隙側の側壁に夫々凹部を形成し、この凹部に第1及び第2のブロック部を夫々の処理容器に固定して設けてもよい。この場合には、2つの凹部内に跨るようにレール部を設け、レール部に対して第1及び第2のブロック部が摺動可能に接続されることになる。
また、第1及び第2の処理容器における間隙側の側壁に夫々凹部を形成し、この凹部に第1及び第2のブロック部を夫々の処理容器に固定して設けてもよい。この場合には、2つの凹部内に跨るようにレール部を設け、レール部に対して第1及び第2のブロック部が摺動可能に接続されることになる。
また、上述の例では、第1の処理容器及び第2の処理容器が共に熱膨張又は熱収縮する場合について説明した。何らかの原因により一方の処理容器のみが熱膨張又は熱収縮する場合においては、当該一方の処理容器に設けられたブロック部がレール部に対して横方向に摺動する。この場合においても、2つの処理容器のステージの中心Pは移動しないので、ピッチP1の変動を抑制できる。
さらに、第1の処理容器及び第2の処理容器にて実施される真空処理の温度が第1及び第2のブロック部やレール部の耐熱温度以下の温度である場合には、必ずしも冷却部は設ける必要はない。また、レール部の剛性が確保されている場合には、必ずしもリブを設ける必要はない。
さらにまた、ボールキャスターは、基部側に移動スペースが確保されている場合には、当該基部側にボールが接触するように設けるようにしてもよい。また、ボールキャスターを備えず、基部に設けられた高さ調節部材にて、夫々第1及び第2の処理容器を支持する構成としてもよい。
さらにまた、ボールキャスターは、基部側に移動スペースが確保されている場合には、当該基部側にボールが接触するように設けるようにしてもよい。また、ボールキャスターを備えず、基部に設けられた高さ調節部材にて、夫々第1及び第2の処理容器を支持する構成としてもよい。
さらにまた、既述の各例ではボールキャスター7A、7Bにより、処理容器31Aの左端部、処理容器31Bの右端部を夫々支持しているが、これらの端部よりも処理容器31A、31Bの内側寄りの位置にて支持されるようにしてもよい。ただし、各処理容器31A、31Bの下方に十分な大きさのスペースを確保するために、間隙30が設けられる側とは反対側が支持されるようにすることが好ましい。間隙30が設けられる側とは、例えば横方向においてステージ32の中心Pの位置よりも内側の位置(連接処理容器5の中心寄りの位置)であり、間隙30が設けられる側の反対側とは、例えば横方向においてステージ32の中心Pの位置よりも外側である。つまり処理容器31Aについては当該中心Pの位置よりも左側をボールキャスター7Aによって支持し、処理容器31Bについては当該中心Pの位置よりも右側をボールキャスター7Bによって支持することが好ましい。
ところで、連接処理容器5は、成膜モジュールに適用されることに限られない。例えばエッチングガスを供給してウエハWにエッチングを行うエッチングモジュールや、窒素ガスなどの不活性ガスを供給しつつウエハWを加熱するアニールモジュールなどのウエハWに対して真空処理を行うモジュールに適用することができる。また、例示した成膜モジュール3はプラズマ処理を行わないモジュールであるが、プラズマ処理を行う処理モジュールに連接処理容器5が適用されてもよい。なお、プラズマを形成して処理を行う場合には、例えばそのプラズマについて、ウエハWの面内における分布を調整するなどして、ステージ32とウエハWとの位置ずれが補償されるように処理を行うことが考えられる。しかしプラズマを形成しない場合は、そのようなプラズマによる調整を行うことができないので、成膜モジュール3のようにプラズマ処理が行われないモジュールにおいては、連接処理容器5が有するウエハWの位置ずれを抑えるという効果が特に有効である。
また、基板処理システム1の外部に他の基板処理装置が設けられ、当該基板処理装置を熱源として、処理容器31A、31Bが加熱され、熱膨張することが考えられる。その場合にも、連接処理容器5によればステージ32におけるウエハWの搬送位置のずれを防ぐことができる。つまり、仮に処理容器31A、31Bに加熱部が設けられない構成であっても既述した効果を得ることができるため、処理容器31A、31Bは加熱部が設けられず、常温にてウエハWを真空処理するものであってもよい。さらに、連接処理容器を構成する処理容器の数としては2つに限られず、3つ以上の処理容器が互いに接続されていてもよい。
今回開示された実施形態については、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、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更または組み合わせが行われてもよい。
30 間隙
31A 第1の処理容器
31B 第2の処理容器
5 連接処理容器
6A 第1のブロック部
6B 第2のブロック部
63 レール部
31A 第1の処理容器
31B 第2の処理容器
5 連接処理容器
6A 第1のブロック部
6B 第2のブロック部
63 レール部
Claims (11)
- 間隙が形成されるように横方向に並んで設けられ、真空処理を行うために基板を各々格納する第1の処理容器及び第2の処理容器と、
前記第1の処理容器に固定された第1のブロック部と、
前記第2の処理容器に固定されると共に、前記第1のブロック部に対して前記横方向に並んで配置された第2のブロック部と、
前記第1のブロック部と前記第2のブロック部とが摺動可能に接続され、前記第1の処理容器と前記第2の処理容器とに跨るように設けられたレール部と、を備える連接処理容器。 - 前記第1のブロック部及び前記第2のブロック部は、前記第1の処理容器または前記第2の処理容器の各々下面側、又は各々上面側に設けられている、請求項1に記載の連設処理容器。
- 前記レール部には、前記第1のブロック部及び前記第2のブロック部が摺動する面とは反対側の面に沿って、リブが設けられている、請求項1または2に記載の連設処理容器。
- 前記リブは、前記間隙が形成されている領域に対応する前記レール部の中央部側の方が、前記レール部の両端部側よりも厚く形成されている、請求項3に記載の連設処理容器。
- 前記第1の処理容器および前記第2の処理容器は、各々、加熱部により加熱され、前記第1のブロック部及び前記第2のブロック部は、各々、冷却部を介して前記第1の処理容器または前記第2の処理容器に固定されている、請求項1ないし4のいずれか一つに記載の連設処理容器。
- 前記第1のブロック部と前記第2のブロック部と前記レール部とのセットを、複数セット備えた、請求項1ないし5のいずれか一つに記載の連設処理容器。
- 前記第1の処理容器及び前記2の処理容器を各々支持する基部を備え、前記基部と前記第1の処理容器との間、および、前記基部と前記第2の処理容器との間には、各々、ボールキャスターが介在する、請求項1ないし6のいずれか一つに記載の連設処理容器。
- 前記基部が前記ボールキャスターを介して前記第1の処理容器を支持する位置、及び前記基部が前記ボールキャスターを介して前記第2の処理容器を支持する位置は、前記第1の処理容器または前記第2の処理容器から見て、各々、前記間隙とは反対側の端部位置である、請求項7に記載の連設処理容器。
- 前記第1の処理容器及び前記2の処理容器には、前記基部からの高さ位置を調節するための棒状の高さ調節部材が設けられ、
前記高さ調節部材の前記基部側の端部は、前記基部に設けられた前記高さ調節部材の径よりも大きな開口径を有する貫通孔を貫通すると共に、位置決め用のナットにより高さ位置を調節可能な送りネジが形成されている、請求項7または8に記載の連接処理容器。 - 前記連設処理容器を囲んで配置されると共に、前記第1の処理容器を支持する前記基部、または前記第2の処理容器を支持する前記基部に接続された複数の支柱部を備える、請求項7ないし9のいずれか一つに記載の連接処理容器。
- 間隙が形成されるように横方向に並んで設けられる第1の処理容器及び第2の処理容器に一括して基板を搬送して格納し、当該各基板を真空処理する基板処理方法であって、
前記第1の処理容器に固定された第1のブロック部と、前記第2の処理容器に固定されると共に、前記第1のブロック部に対して前記横方向に並んで配置された第2のブロック部と、前記第1のブロック部と前記第2のブロック部とが摺動可能に接続され、前記第1の処理容器と前記第2の処理容器とに跨るように設けられたレール部とを用い、前記第1の処理容器及び前記第2の処理容器の各々の熱膨張が生じた際に、前記レール部に対し、前記第1のブロック部及び前記第2のブロック部の少なくとも一方を前記横方向に摺動させる、基板処理方法。
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