JP5031186B2 - 基板処理方法、基板処理システム及び基板処理プログラム - Google Patents

基板処理方法、基板処理システム及び基板処理プログラム Download PDF

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Description

本発明は、基板処理方法、基板処理システム及び基板処理プログラムに関し、特に、基板を搬送し、基板に所望の処理を施す基板処理方法、基板処理システム及び基板処理プログラムに関する。
通常、基板としての半導体ウエハ（以下「ウエハ」という。）に成膜処理、エッチング処理等の処理を施す基板処理システムは、ウエハを収容して処理を施すプロセスモジュール（以下「Ｐ／Ｍ」という。）と、所定枚数のウエハを格納する密閉容器としてのウエハカセットからウエハを取り出す大気系搬送装置と、該大気系搬送装置及びＰ／Ｍの間に配置され、大気系搬送装置からＰ／Ｍ、若しくはＰ／Ｍから大気系搬送装置へウエハを搬出入するロードロック室（以下「Ｌ／Ｌ」という。）とを備える。
このような基板処理システムでは、ウエハの処理時間であるスループットを向上するために、従来、各装置単独で工程の改善を行ってきたが、近年、より一層のスループットの向上が求められるに至り、ＯＥＥ（Overall Equipment Efficiency）の観点から、各装置単独の工程の改善ではなく、基板処理システムを構成する各装置の連動における効率の向上が検討されている。また、各装置の連動における効率の向上を図るために、基板処理システムにおいて各装置の工程を統合的に管理制御する外部機器の開発も進んでいる。
各装置の連動における効率の向上を図る装置として、複数の作動機構、例えば、複数の処理モジュールと、該処理モジュールの動作を駆動制御するＣＣＵ（中央コントロールユニット）を備える枚葉式の半導体製造装置であって、各処理モジュールがエアシリンダによって開閉駆動されるゲート弁を有する半導体製造装置のスループット調整装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このスループット調整装置は、ＣＣＵが有するＣＰＵによりエアシリンダの電磁弁を閉鎖側に駆動させ、同じくＣＣＵが有するＲＡＭ内のタイマカウンタＴを起動させてゲート弁を閉鎖させ始め、同時に実際の動作時間Ｔ１の計測を開始させる。その後、ゲート弁が完全に閉鎖すると、ＣＰＵは、タイマカウンタＴの値をもって動作時間Ｔ１とし、ＲＡＭから読み込んだ動作監視時間Ｔ０から動作時間Ｔ１を減じて余裕時間Ｔ２を算出し、スループット調整装置のディスプレイ上に現在の状況を表示する。これにより、作業者は簡便かつ迅速に作動機構の動作時間を計測でき、その計測結果等に基づき半導体製造装置のスループットを容易に向上させることができる。
また、各装置の連動における効率の向上を図る方法として、半導体の生産における余剰カセットの数量を決定する生産条件決定方法であって、バッファーサイズ決定装置が生産装置のスループット値、ウエハの全数量、ウエハの移載時間、カセットに保持されるウエハの数量やカセットの数量に基づいて所定の式から算出されたＯＥＥ値を用いて余剰ウエハ数量Ｗを算出し、該Ｗ値に基づいて余剰カセットの数量を簡易に精度よく決定する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１０−１３５０９３号公報 特開２００２−１４１２５５号公報
しかしながら、上述した装置や方法はいずれもスループットの向上余裕代を算出・予測するものであり、具体的なスループット向上対策については何ら提案するものではい。したがって、スループット向上対策としては、算出・予測された向上余裕代に応じて処理における各ステップ間の待機時間を詰める等の従来と同じ対策が行われるのみであり、或る動作が或る装置によって実行されるとき、該動作の実行に関係のない他の装置は次以降の動作まで待機するだけなので、スループットを飛躍的に向上させることができないという問題がある。
本発明の目的は、スループットを飛躍的に向上させることができる基板処理方法、基板処理システム及び基板処理プログラムを提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１記載の基板処理方法は、少なくとも基板処理装置及び基板搬送装置を備え、前記基板搬送装置は、基板を搬送する移載アームを備え、前記基板処理装置は、収容室と、該収容室内に配置され且つ前記基板を載置する載置台と、該載置台に載置された前記基板と該載置台との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給ラインと、該伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う減圧装置と、前記載置台から突出して前記基板を昇降させる昇降ピンとを備える基板処理システムにおいて実行される基板処理方法であって、前記基板を前記移載アームにより搬送する基板搬送ステップと、前記基板に所定の処理を施す基板処理ステップとを有し、前記基板搬送ステップ及び前記基板処理ステップは複数の動作からなり、前記複数の動作に含まれる、前記伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う真空引き動作と、前記基板の前記収容室への搬入を前記移載アームによって行う搬入動作と、前記昇降ピンの突出を行うピン突出動作とを並行して実行することを特徴とする。
請求項２記載の基板処理方法は、請求項１記載の基板処理方法において、前記搬入動作を行う際に、前記移載アームを停止させる際の慣性力に起因するブレを考慮して、前記移載アームが停止してから前記移載アームから前記昇降ピンへ前記基板を受け渡すまでの間に遅れ時間の設定が不要となるように前記移載アームの移動制御を行うことを特徴とする。
また、請求項３記載の基板処理方法は、請求項１又は２記載の基板処理方法において、前記昇降ピンは、前記載置台に収容される収容位置と、前記移載アームから前記基板を受け取る受け取り位置と、前記移載アームの前記収容室内への進入を待ち受ける待機位置との間で昇降可能であり、前記移載アームが前記収容室内に進入し始めると、前記収容位置にあった前記昇降ピンが前記待機位置まで突出し、前記移載アームが保持した前記基板が前記載置台の上方に搬送されるまで前記昇降ピンは前記待機位置で待機し、前記移載アームの進入が終了すると、前記昇降ピンは前記受け取り位置まで突出して、前記移載アームから前記基板を受け取ることを特徴とする。
請求項４記載の基板処理方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法において、更に、前記昇降ピンの下降を行うピン下降動作及び前記基板の前記収容室からの搬出を行う搬出動作を並行して実行することを特徴とする。
請求項５記載の基板処理方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記基板処理装置は、前記収容室内の圧力を制御する圧力制御装置を備え、更に、前記基板の前記収容室への搬入を行う搬入動作及び前記圧力制御装置により前記収容室の昇圧を行う収容室昇圧動作を並行して実行することを特徴とする。
請求項６記載の基板処理方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記基板処理装置は、前記載置台に高周波電力を印加する高周波電源と、前記収容室に所望のガスを流量を制御して供給するガス流量制御供給装置とを備え、前記高周波電源による高周波電力印加を停止する印加停止動作と、前記ガス流量制御供給装置によるガス供給を停止する供給停止動作とを、前記伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う真空引き動作と並行して実行することを特徴とする。
請求項７記載の基板処理方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記基板処理装置は、前記収容室内の圧力を制御する圧力制御装置と、前記収容室に所望のガスを流量制御して供給するガス流量制御供給装置とを備え、更に、前記圧力制御装置により前記収容室の降圧を行う降圧動作、及び前記ガス流量制御供給装置によるガス供給を停止する供給停止動作を並行して実行することを特徴とする。
請求項８記載の基板処理方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記基板搬送装置は、昇降自在且つ屈伸自在に構成され、複数の前記基板を収容する基板収容器における前記基板の枚数を計数する腕状の基板枚数計数装置を備え、更に、前記基板の枚数の計数後、前記基板枚数計数装置の昇降を行う昇降動作及び前記基板枚数計数装置の短縮を行う短縮動作を並行して実行することを特徴とする。
請求項９記載の基板処理方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法において、前記載置台は昇降自在であり、前記基板処理装置は、前記収容室内の圧力を制御する圧力制御装置を備え、更に、前記圧力制御装置により前記収容室の昇圧を行う収容室昇圧動作及び前記載置台の上昇を行う載置台上昇動作を並行して実行することを特徴とする。
請求項１０記載の基板処理方法は、請求項９記載の基板処理方法において、更に、前記圧力制御装置により前記収容室の降圧を行う降圧動作及び前記載置台の下降を行う載置台下降動作を並行して実行することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項１１記載の基板処理システムは、少なくとも基板処理装置及び基板搬送装置を備え、前記基板搬送装置は、基板を搬送する移載アームを備え、前記基板処理装置は、収容室と、該収容室内に配置され且つ前記基板を載置する載置台と、該載置台に載置された前記基板と該載置台との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給ラインと、該伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う減圧装置と、前記載置台から突出して前記基板を昇降させる昇降ピンとを備える基板処理システムにおいて、前記基板処理装置及び前記基板搬送装置は複数の構成要素からなり、少なくとも基板が処理される場合又は前記基板が搬送される場合に、前記複数の構成要素を構成する所定の構成要素が同時に作動することにより、前記伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う真空引き動作と、前記基板の前記収容室への前記移載アームによる搬入動作と、前記昇降ピンの突出を行うピン突出動作とが並行して実行されることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項１２記載の基板処理プログラムは、少なくとも基板処理装置及び基板搬送装置を備え、前記基板搬送装置は、基板を搬送する移載アームを備え、前記基板処理装置は、収容室と、該収容室内に配置され且つ前記基板を載置する載置台と、該載置台に載置された前記基板と該載置台との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給ラインと、該伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う減圧装置と、前記載置台から突出して前記基板を昇降させる昇降ピンとを備える基板処理システムにおいて実行される基板処理方法を、該基板処理システムを制御するコンピュータに実行させるための基板処理プログラムであって、前記基板処理方法は、前記基板を前記移載アームにより搬送する基板搬送ステップと、前記基板に所定の処理を施す基板処理ステップとを有し、前記基板搬送ステップ及び前記基板処理ステップは複数の動作からなり、前記複数の動作に含まれる、前記伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う真空引き動作と、前記基板の前記収容室への搬入を前記移載アームによって行う搬入動作と、前記昇降ピンの突出を行うピン突出動作とを並行して実行することを特徴とする。
請求項１記載の基板処理方法によれば、基板搬送ステップ及び基板処理ステップは複数の動作からなり、伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う真空引き動作、基板の収容室への搬入を行う搬入動作、昇降ピンの突出を行うピン突出動作が並行して実行されるので、スループットをより飛躍的に向上させることができる。
請求項４記載の基板処理方法によれば、昇降ピンの下降を行うピン下降動作及び基板の収容室からの搬出を行う搬出動作が並行して実行されるので、スループットをさらに飛躍的に向上させることができる。
請求項５記載の基板処理方法によれば、基板の収容室への搬入を行う搬入動作及び圧力制御装置の前記収容室の昇圧を行う昇圧動作が並行して実行されるので、スループットをより飛躍的に向上させることができる。
請求項６記載の基板処理方法によれば、高周波電源の高周波電力印加を停止する印加停止動作とガス流量制御供給装置のガス供給を停止する供給停止動作とが、伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う真空引き動作と並行して実行されるので、スループットをより飛躍的に向上させることができる。
請求項７記載の基板処理方法によれば、前記圧力制御装置の前記収容室の降圧を行う降圧動作、及びガス流量制御供給装置のガス供給を停止する供給停止動作が並行して実行されるので、スループットをより飛躍的に向上させることができる。
請求項８記載の基板処理方法によれば、基板枚数計数装置の昇降を行う昇降動作及び基板枚数計数装置の短縮を行う短縮動作が並行して実行されるので、スループットをより飛躍的に向上させることができる。
請求項９記載の基板処理方法によれば、圧力制御装置の前記収容室の昇圧を行う昇圧動作及び載置台の上昇を行う載置台上昇動作が並行して実行されるので、スループットをより飛躍的に向上させることができる。
請求項１０記載の基板処理方法によれば、前記圧力制御装置の前記収容室の降圧を行う降圧動作及び載置台の下降を行う載置台下降動作が並行して実行されるので、スループットをさらに飛躍的に向上させることができる。
請求項１１記載の基板処理システムによれば、少なくとも基板が処理される場合又は基板が搬送される場合に、基板処理装置及び基板搬送装置の複数の構成要素のうち所定の構成要素が同時に作動することにより、伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う真空引き動作、基板の収容室への搬入を行う搬入動作、昇降ピンの突出を行うピン突出動作が並行して実行されるので、基板処理に要する時間を短縮してスループットを飛躍的に向上させることができる。
請求項１２記載の基板処理プログラムによれば、基板処理方法が有する基板搬送ステップ及び基板処理ステップは複数の動作からなり、伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う真空引き動作、基板の収容室への搬入を行う搬入動作、昇降ピンの突出を行うピン突出動作が並行して実行される。このように、基板処理装置及び基板搬送装置の構成要素のうち或る１つの構成要素が或る動作を実行するとき、該動作の実行に関係のない他の構成要素が他の動作を実行することにより、基板処理に要する時間を短縮してスループットを飛躍的に向上させることができる。
以下、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。
まず、本発明の実施の形態に係る基板処理システム及び基板搬送方法について説明する。
図１は、本実施の形態に係る基板処理システムの概略構成を示す断面図である。
図１において、基板処理システム１は、基板としての半導体ウエハＷに対して枚葉毎に成膜処理、拡散処理、エッチング処理等の各種処理を施す基板処理装置（Process Module）（以下「Ｐ／Ｍ」という。）２と、所定枚数の半導体ウエハＷを格納するウエハカセット４０から半導体ウエハＷを取り出す大気系搬送装置３と、該大気系搬送装置３及びＰ／Ｍ２の間に配置され、大気系搬送装置３からＰ／Ｍ２、若しくはＰ／Ｍ２から大気系搬送装置３へ半導体ウエハＷを搬出入するロードロック室（以下「Ｌ／Ｌ」という。）４とを備える。
Ｐ／Ｍ２及びＬ／Ｌ４の内部は真空引き可能に構成され、大気系搬送装置３の内部は常時大気圧に維持される。また、Ｐ／Ｍ２及びＬ／Ｌ４、並びにＬ／Ｌ４及び大気系搬送装置３はそれぞれゲートバルブ５，６によって接続される。該ゲートバルブ５，６は開閉自在であり、Ｐ／Ｍ２及びＬ／Ｌ４、並びにＬ／Ｌ４及び大気系搬送装置３の間を連通し、若しくは遮断する。また、Ｌ／Ｌ４の内部及び大気系搬送装置３の内部は、途中に開閉自在なバルブ７が配置された連通管８によっても接続される。
図２は、図１におけるＰ／Ｍの概略構成を示す断面図である。
図２において、半導体ウエハＷにエッチング処理を施すエッチング処理装置として構成されるＰ／Ｍ２は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の円筒型チャンバ１０を有し、該チャンバ１０内に、例えば、直径が３００ｍｍの半導体ウエハＷを載置するステージとしての円柱状のサセプタ１１が配置されている。
チャンバ１０の側壁とサセプタ１１との間には、サセプタ１１上方の気体をチャンバ１０の外へ排出する流路として機能する排気路１２が形成される。この排気路１２の途中には環状のバッフル板１３が配置され、排気路１２のバッフル板１３より下流の空間は、可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（Automatic Pressure Control Valve）（以下「ＡＰＣ」という）１４に連通する。ＡＰＣ１４は、真空引き用の排気ポンプであるターボ分子ポンプ（以下「ＴＭＰ」という）１５に接続され、さらに、ＴＭＰ１５を介して排気ポンプであるドライポンプ（以下「ＤＰ」という）１６に接続されている。ＡＰＣ１４、ＴＭＰ１５及びＤＰ１６によって構成される排気流路を以下「本排気ライン」と称するが、この本排気ラインは、ＡＰＣ１４によってチャンバ１０内の圧力制御を行うだけでなくＴＭＰ１５及びＤＰ１６によってチャンバ１０内をほぼ真空状態になるまで減圧する。
また、上述した排気路１２のバッフル板１３より下流の空間は、本排気ラインとは別の排気流路（以下「粗引きライン」という）に接続されている。この粗引きラインは、上記空間とＤＰ１６とを連通させる、直径が例えば、２５ｍｍである排気管１７と、排気管１７の途中に配置されたバルブＶ２とを備える。このバルブＶ２は、上記空間とＤＰ１６とを遮断することができる。粗引きラインはＤＰ１６によってチャンバ１０内の気体を排出する。
サセプタ１１には高周波電源１８が整合器１９を介して接続されており、高周波電源１８は、所定の高周波電力をサセプタ１１に印加する。これにより、サセプタ１１は下部電極として機能する。また、整合器１９は、サセプタ１１からの高周波電力の反射を低減して該高周波電力のサセプタ１１への入射効率を最大にする。
サセプタ１１の内部上方には、半導体ウエハＷを静電吸着力で吸着するための導電膜からなる円板状の電極板２０が配置されている。電極板２０には直流電源２２が電気的に接続されている。半導体ウエハＷは、直流電源２２から電極板２０に印加された直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってサセプタ１１の上面に吸着保持される。また、サセプタ１１の上方にはシリコン（Ｓｉ）等から成る円環状のフォーカスリング２４が配置され、該フォーカスリング２４はサセプタ１１の上方に発生したプラズマを半導体ウエハＷに向けて収束させる。
サセプタ１１の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２５が設けられている。この冷媒室２５には、チラーユニット（図示せず）から配管２６を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、当該冷媒の温度によってサセプタ１１上の半導体ウエハＷの処理温度が制御される。
サセプタ１１の上面において半導体ウエハＷが吸着される部分（以下、「吸着面」という）には、複数の伝熱ガス供給孔２７及び伝熱ガス供給溝（図示せず）が配されている。これらの伝熱ガス供給孔２７等は、サセプタ１１内部に配置された伝熱ガス供給ライン２８を介して伝熱ガス供給部２９に接続され、該伝熱ガス供給部２９は伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスを、吸着面と半導体ウエハＷの裏面との間隙に供給する。この伝熱ガス供給部２９は吸着面と半導体ウエハＷの裏面との間隙を真空引き可能にも構成されている。
また、吸着面には、サセプタ１１の上面から突出自在なリフトピンとしての複数のプッシャーピン３０が配置されている。これらのプッシャーピン３０は、モータ（図示せず）の回転運動がボールねじ等によって直線運動に変換されることにより、図中上下方向に移動する。半導体ウエハＷが吸着面に吸着保持されるときには、プッシャーピン３０はサセプタ１１に収容され、エッチング処理が施される等してプラズマ処理が終了した半導体ウエハＷをチャンバ１０から搬出するときには、プッシャーピン３０はサセプタ１１の上面から突出して半導体ウエハＷをサセプタ１１から離間させて上方へ持ち上げる。
チャンバ１０の天井部には、シャワーヘッド３３が配置されている。シャワーヘッド３３は接地（アース）されているため、シャワーヘッド３３は接地電極として機能する。
シャワーヘッド３３は、多数のガス通気孔３４を有する下面の電極板３５と、該電極板３５を着脱可能に支持する電極支持体３６とを有する。また、該電極支持体３６の内部にバッファ室３７が設けられ、このバッファ室３７には処理ガス供給部（図示せず）からの処理ガス導入管３８が接続されている。この処理ガス導入管３８の途中にはＭＦＣ（Mass Flow Controller）３９が配置されている。このＭＦＣ３９は、バッファ室３７を介して、所定のガス、例えば、処理ガスやＮ２ガスをチャンバ１０へ供給すると共に、該ガスの流量を制御してチャンバ１０の圧力を上述したＡＰＣ１４と協働して所望の値に制御する。ここで、サセプタ１１及びシャワーヘッド３３の間の電極間距離Ｄは例えば、３５±１ｍｍ以上に設定される。
チャンバ１０の側壁には、半導体ウエハＷの搬入出口３１を開閉するゲートバルブ５が取り付けられている。このＰ／Ｍ２のチャンバ１０内では、上述したように、サセプタ１１に高周波電力が印加され、該印加された高周波電力によってサセプタ１１及びシャワーヘッド３３の間の空間Ｓにおいて処理ガスから高密度のプラズマが発生し、イオンやラジカルが生成される。
このＰ／Ｍ２では、エッチング処理の際、先ずゲートバルブ５を開弁し、加工対象の半導体ウエハＷをチャンバ１０内に搬入してサセプタ１１の上に載置する。そして、シャワーヘッド３３より処理ガス（例えば、所定の流量比率のＣ4Ｆ8ガス、Ｏ2ガス及びＡｒガスから成る混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ１０内に導入し、ＡＰＣ１４等によりチャンバ１０内の圧力を所定値にする。さらに、高周波電源１８より高周波電力をサセプタ１１に印加し、直流電源２２より直流電圧を電極板２０に印加して、半導体ウエハＷをサセプタ１１上に吸着する。そして、シャワーヘッド３３より吐出された処理ガスは上述したようにプラズマ化する。このプラズマにより生成されるラジカルやイオンは、フォーカスリング２４によって半導体ウエハＷの表面に収束され、半導体ウエハＷの表面を物理的又は化学的にエッチングする。
図１に戻り、大気系搬送装置３は、ウエハカセット４０を載置するウエハカセット載置台４１とローダモジュール（以下「Ｌ／Ｍ」という。）４２とを有する。
ウエハカセット載置台４１は上面が平面を呈する台状物であり、ウエハカセット４０は、例えば、２５枚の半導体ウエハＷを等ピッチで多段に載置して収容する。また、Ｌ／Ｍ４２は、直方体状の箱状物であり、内部において半導体ウエハＷを搬送するスカラタイプの搬送アーム４３を有する。
また、Ｌ／Ｍ４２のウエハカセット載置台４１側の側面には、該ウエハカセット載置台４１に載置されたウエハカセット４０に対向してシャッタ（図示しない）が設けられる。該シャッタはウエハカセット４０とＬ／Ｍ４２の内部を連通させる。
搬送アーム４３は、屈伸可能に構成された多関節状の搬送アーム腕部４４と、該搬送アーム腕部４４の先端に取り付けられたピック４５とを有し、該ピック４５は半導体ウエハＷを直接的に載置するように構成されている。また、搬送アーム４３は、屈伸可能に構成された多関節腕状のマッピングアーム４６を有しており、該マッピングアーム４６の先端には、例えば、レーザ光を発して半導体ウエハＷの有無を確認するマッピングセンサ（図示せず）が配置されている。これらの搬送アーム腕部４４とマッピングアーム４６との各基端は、搬送アーム４３の基部４７から立設されたアーム基端部支柱４８に沿って昇降する昇降台４９に連結されている。また、当該アーム基端部支柱４８は旋回可能に構成されている。ウエハカセット４０に収容されている半導体ウエハＷの位置及び数を認識するために行うマッピング操作では、マッピングアーム４６が延伸された状態で、該マッピングアーム４６が上昇或いは下降することにより、ウエハカセット４０内における半導体ウエハＷの位置及び枚数を確認する。
搬送アーム４３は、搬送アーム腕部４４によって屈曲自在であり、アーム基端部支柱４８によって旋回自在であるため、ピック４５に載置した半導体ウエハＷを、ウエハカセット４０及びＬ／Ｌ４の間において自在に搬送することができる。
Ｌ／Ｌ４は、屈伸及び旋回自在になされた移載アーム５０が配置されたチャンバ５１と、該チャンバ５１内にＮ２ガスを供給するＮ２ガス供給系５２と、チャンバ５１内を排気するＬ／Ｌ排気系５３とを有する。
移載アーム５０は複数の腕部からなるスカラタイプの搬送アームであり、その先端に取り付けられたピック５４を有する。該ピック５４は半導体ウエハＷを直接的に載置するように構成されている。
半導体ウエハＷが大気系搬送装置３からＰ／Ｍ２へ搬入される場合、ゲートバルブ６が開放されたとき、移載アーム５０はＬ／Ｍ４２内の搬送アーム４３から半導体ウエハＷを受け取り、ゲートバルブ５が開放されたとき、移載アーム５０はＰ／Ｍ２のチャンバ１０内のへ進入し、サセプタ１１の上面から突出したプッシャーピン３０の上端に半導体ウエハＷを載置する。また、半導体ウエハＷがＰ／Ｍ２から大気系搬送装置３へ搬入される場合、ゲートバルブ５が開放されたとき、移載アーム５０はＰ／Ｍ２のチャンバ１０内のへ進入し、サセプタ１１の上面から突出したプッシャーピン３０の上端に載置された半導体ウエハＷを受け取る。ゲートバルブ６が開放されたとき、移載アーム５０はＬ／Ｍ４２内の搬送アーム４３へ半導体ウエハＷを受け渡す。
なお、移載アーム５０は、スカラタイプに限られず、フロッグレッグタイプやダブルアームタイプであってもよい。
Ｎ２ガス供給系５２は、チャンバ５１の外部からチャンバ５１の内部へ貫通するＮ２ガス導入管５５と、該Ｎ２ガス導入管５５の途中に配置された制御バルブ５６と、Ｎ２ガス導入管５５のチャンバ５１内部側先端に配置されたＮ２ガスを噴出する一対のブレークフィルタ（Break Filter）１００と、Ｎ２ガス導入管５５のチャンバ５１外部側先端に接続されたＮ２ガス供給装置（図示せず）とを有する。Ｎ２ガス供給系５２は、所定のタイミングでＮ２ガスをチャンバ５１に供給し、該チャンバ５１の内部の圧力を制御する。
ブレークフィルタ１００は、その長さが、例えば２００ｍｍに設定された網状の金属製フィルタであり、Ｎ２ガスの噴出面積を大きくすることができるので、噴出するＮ２ガスの流れを減速することができ、広範囲に亘って均一にＮ２ガスを噴出してチャンバ５１の内部の圧力を均一に上昇させる。
従来の基板処理システムにおけるＬ／Ｌでは、ブレークフィルタの長さが、例えば１００ｍｍであり、Ｎ２ガスの噴出面積が小さいため、Ｎ２ガスを供給する際、ブレークフィルタから噴出するＮ２ガスの流れの速度が速くなり、チャンバ５１内においてパーティクルを巻き上げる要因となっていた。これに対応して、従来のＬ／ＬではＮ２ガス導入管の途中にＳＳＶ（Slow Start Valve）が配置され、該ＳＳＶはＮ２ガスの流れを減速していた。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理システムにおけるＬ／Ｌ４では、上述したように、ブレークフィルタ１００においてＮ２ガスの流れが減速されるため、ＳＳＶを必要とすることなく、パーティクルの巻き上げを防止することができる。また、ブレークフィルタ１００のＮ２ガスの噴出面積が大きく設定されるため、所望の体積のＮ２ガスをチャンバ５１内へ迅速に供給することができ、もってスループットを飛躍的に向上させることができる。
Ｌ／Ｌ排気系５３は、チャンバ５１の内部へ貫通する排気管５７と、該排気管５７の途中に配置された制御バルブ５８と有し、上述したＮ２ガス供給系５２と協働してチャンバ５１の内部の圧力を制御する。
これらの基板処理システム１を構成するＰ／Ｍ２、大気搬送装置３及びＬ／Ｌ４の各構成要素の動作は、本実施の形態に係る基板処理方法を実行する後述のプログラムに従って基板処理システム１が備える制御装置としてのコンピュータ（図示しない）や、基板処理システム１に接続された制御装置としての外部サーバ（図示しない）等によって制御される。
上述した基板処理システム１においてＬ／Ｌ４に接続されるＰ／Ｍ２では、下部電極としてのサセプタ１１がチャンバ１０に対して移動することがないが、Ｌ／Ｌ４に接続されるＰ／Ｍはこれに限られず、例えば、下部電極がチャンバに対して移動するものであってもよい。
図３は、図１の基板処理システムにおいてＬ／Ｌに接続可能な他のＰ／Ｍの概略構成を示す断面図である。
図３において、エッチング処理装置として構成されるＰ／Ｍ６０は、例えば、アルミニウム製の円筒型チャンバ６１と、該チャンバ６１内に配置された、例えば、直径が２００ｍｍの半導体ウエハＷを載置する下部電極６２を絶縁材６３を介して支持する昇降自在な支持体６４と、下部電極６２に対向してチャンバ６１内の上方に配置された上部電極としてのシャワーヘッド６５とを備える。
チャンバ６１は、上部が小径の上室６６として形成され、下部が大径の下室６７として形成されている。上室６６の周囲にはダイポールリング磁石６８が配置され、該ダイポールリング磁石６８は、上室６６内に一方向に指向する一様な水平磁界を形成する。下室６７の側面上部には 半導体ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ５が取り付けられている。Ｐ／Ｍ６０は該ゲートバルブ５を介してＬ／Ｌ４と接続されている。
下部電極６２には高周波電源６９が整合器７０を介して接続されており、高周波電源６９は、所定の高周波電力を下部電極６２に印加する。これにより、下部電極６２は下部電極として機能する。
下部電極６２の上面には、半導体ウエハＷを静電吸着力で吸着するための静電チェック（ＥＳＣ）７１が配置されている。該静電チャック７１の内部には、導電膜からなる円板状の電極板７２が配置され、該電極板７２には直流電源７３が電気的に接続されている。半導体ウエハＷは、直流電源７３から電極板７２に印加された直流電圧により発生するクーロン力等によって静電チャック７１の上面に吸着保持される。静電チャック７１の周囲には円環状のフォーカスリング７４が配置され、該フォーカスリング７４は下部電極６２の上方に発生したプラズマを半導体ウエハＷに向けて収束させる。
上室６６の側壁と下部電極６２との間には、下部電極６２上方の気体をチャンバ６１の外へ排出する排気路が形成され、該排気路の途中には環状のバッフル板７５が配置されている。排気路のバッフル板７５より下流の空間（下室６７の内部空間）は、ＡＰＣ、ＴＭＰ及びＤＰを有する本排気ラインと、下室６７の内部空間及びＤＰ間のバイパス通路である粗引きラインとからなる排気系７６に連通する。該排気系７６は、チャンバ６１内の圧力制御を行うだけでなくチャンバ６１内をほぼ真空状態になるまで減圧する。
下部電極６２の下方には、該支持体６４の下部から下方に向けて延設されたボールねじ７７からなる下部電極昇降機構が配置されている。該下部電極昇降機構は、支持体６４を介して下部電極６２を支持し、不図示のモータ等によってボールねじ７７を回転させることによってＧＡＰとしての下部電極６２を昇降させる。この下部電極昇降機構は、その周囲に配置されたベローズ７８、及び該ベローズ７８の周囲に配置されたベローズカバー７９によってチャンバ６１内の雰囲気から遮断される。
また、下部電極６２には、該静電チャック７１の上面から突出自在な複数のプッシャーピン８０が配置されている。これらのプッシャーピン８０は、図１におけるプッシャーピン３０と同様に、図中上下方向に移動する。
このＰ／Ｍ６０では、Ｌ／Ｌ４の移載アーム５０によって半導体ウエハＷが搬出入される場合、下部電極６２が半導体ウエハＷの搬出入位置まで下降すると共に、プッシャーピン８０が静電チャック７１の上面から突出して半導体ウエハＷを下部電極６２から離間させて上方へ持ち上げる。また、半導体ウエハＷにエッチング処理が施される場合、下部電極６２が半導体ウエハＷの処理位置まで上昇すると共に、プッシャーピン８０が下部電極６２内に格納されて、静電チャック７１が半導体ウエハＷを吸着保持する。
また、下部電極６２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室８１が設けられている。この冷媒室８１には、チラーユニット（図示せず）から配管８２を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、当該冷媒の温度によって下部電極６２上の半導体ウエハＷの処理温度が制御される。
静電チャック７１の上面には、複数の伝熱ガス供給孔及び伝熱ガス供給溝（図示せず）が配されている。これらの伝熱ガス供給孔等は、下部電極６２内部に配置された伝熱ガス供給ライン８３を介して伝熱ガス供給部８４に接続され、該伝熱ガス供給部８４は伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスを、静電チャック７１と半導体ウエハＷとの間隙に供給する。この伝熱ガス供給部８４は静電チャック７１と半導体ウエハＷとの間隙を真空引き可能にも構成されている。
チャンバ６１の天井部に配置されているシャワーヘッド６５は接地（アース）されており、シャワーヘッド６５は接地電極として機能する。また、シャワーヘッド６５の上面にはバッファ室８５が設けられ、このバッファ室８５には処理ガス供給部（図示せず）からの処理ガス導入管８６が接続されている。この処理ガス導入管８６の途中にはＭＦＣ８７が配置されている。このＭＦＣ８７は、バッファ室８５及びシャワーヘッド６５を介して、所定のガス、例えば、処理ガスやＮ２ガスをチャンバ６１内へ供給すると共に、該ガスの流量を制御してチャンバ６１の圧力を上述したＡＰＣと協働して所望の値に制御する。
このＰ／Ｍ６０のチャンバ６１内では、上述したように、下部電極６２に高周波電力が印加され、該印加された高周波電力により、下部電極６２及びシャワーヘッド６５の間において処理ガスから高密度のプラズマが発生し、イオンやラジカルが生成される。
Ｐ／Ｍ６０では、エッチング処理の際、先ずゲートバルブ５を開状態にし、加工対象の半導体ウエハＷをチャンバ６１内に搬入する。そして、シャワーヘッド６５より処理ガス（例えば、所定の流量比率のＣ4Ｆ8ガス、Ｏ2ガス及びＡｒガスから成る混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ６１内に導入し、ＡＰＣ等によりチャンバ６１内の圧力を所定値にする。さらに、高周波電源６９より高周波電力を下部電極６２に印加し、直流電源７３より直流電圧を電極板７２に印加して、半導体ウエハＷを下部電極６２上に吸着する。そして、シャワーヘッド６５より吐出された処理ガスを上述したようにプラズマ化させる。このプラズマにより生成されるラジカルやイオンは、フォーカスリング７４によって半導体ウエハＷの表面に収束され、半導体ウエハＷの表面を物理的又は化学的にエッチングする。
次に、本実施の形態に係る基板処理方法について説明する。この基板処理方法は上述した基板処理システム１において実行される。
図４は、本実施の形態に係る基板処理方法が適用されるウエハ処理を示すフローチャートである。以下、基板処理システム１においてＬ／Ｌ４にＰ／Ｍ２が接続された場合について説明する。
図４において、まず、大気系搬送装置３の搬送アーム４３及びＬ／Ｌ４の移載アーム５０がウエハカセット４０からダミーウエハをＰ／Ｍ２のチャンバ１０内に搬送し、Ｐ／Ｍ２が搬送されたダミーウエハによってチャンバ１０内の処理環境を整えるダミー処理を行う（ステップＳ４１）。
次いで、基板処理システム１に接続された制御装置がカウンタｎを１に設定し（ステップＳ４２）、大気系搬送装置３の搬送アーム４３及びＬ／Ｌ４の移載アーム５０がウエハカセット４０から未処理の半導体ウエハＷをＰ／Ｍ２のチャンバ１０内に搬入し（ステップＳ４３）、Ｐ／Ｍ２は、ＡＰＣ１４及びＭＦＣ３９によってチャンバ１０内の圧力をエッチング処理前における半導体ウエハＷの吸着圧力（以下「プロセス圧力」という。）に到達させるための処理であるステップ０を行う（ステップＳ４４）。
チャンバ１０内の圧力がプロセス圧力に到達すると、Ｐ／Ｍ２は、電極板２０によって半導体ウエハＷをサセプタ１１の上面に吸着保持し、伝熱ガス供給部２９によってＨｅガスを、サセプタ１１の吸着面と半導体ウエハＷの裏面との間隙に供給する、安定化処理としてのステップ１を行う（ステップＳ４５）。
その後、Ｐ／Ｍ２が、サセプタ１１に印加された高周波電力によって空間Ｓにおいて処理ガスから高密度のプラズマを発生させてイオンやラジカルが生成し、該イオン等によって半導体ウエハＷにエッチング処理を施すステップ２を行う（ステップＳ４６）。
次いで、Ｐ／Ｍ２が、後のウエハ除電において半導体ウエハＷのサセプタ１１からの跳ね上がりを防止するために、伝熱ガス供給孔２７や伝熱ガス供給ライン２８を真空引きしてＨｅガスを除去する裏面真空引きを行い（ステップＳ４７）、その後、電極板２０に逆電位を印加し、若しくは後述するようにプラズマを半導体ウエハＷに接触させて半導体ウエハＷが帯電した静電気を除去するウエハ除電を行う（ステップＳ４８）。
次いで、大気系搬送装置３の搬送アーム４３及びＬ／Ｌ４の移載アーム５０がエッチング処理が施された半導体ウエハＷをチャンバ１０から搬出してウエハカセット４０内へ搬入する（ステップＳ４９）。
その後、制御装置が、カウンタｎの値が所定の処理枚数を示す設定値Ｎより大きいか否かを判別し（ステップＳ５０）、カウンタｎの値が設定値Ｎ以下の場合はステップＳ４３に戻り、カウンタｎの値が設定値Ｎより大きい場合は本処理を終了する。
このウエハ処理におけるステップＳ４３及びＳ４９（基板搬送ステップ）、並びにステップＳ４４乃至Ｓ４８（基板処理ステップ）における各ステップは、複数の動作からなる。例えば、ステップＳ４３では、ゲートバルブ５が開弁するゲートバルブ開弁動作、プッシャーピン３０がサセプタ１１の上面から突出するプッシャーピン突出動作、移載アーム５０がチャンバ１０内に進入する移載アーム伸長動作、ＡＰＣ１４を全開するパージ動作、及びＭＦＣ３９がＮ２ガスのチャンバ１０への供給を停止するＮ２ガス供給停止動作等からなる。
従来の基板処理方法では、各ステップを構成する複数の動作をシーケンシャルに実行するのに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、図４の処理における各ステップを構成する複数の動作のうち、少なくとも２つの動作を並行して実行する。例えば、上述したステップＳ４３では、パージ動作、Ｎ２ガス供給停止動作及びプッシャーピン突出動作を並列して実行する。
なお、基板処理システム１においてＬ／Ｌ４にＰ／Ｍ６０が接続された場合においても上述した図４の処理と同様の処理が実行される。
本実施の形態に係る基板処理方法によれば、図４の処理における各ステップを構成する複数の動作のうち、少なくとも２つの動作が並行して実行されるので、Ｐ／Ｍ２、大気搬送装置３及びＬ／Ｌ４の構成要素のうち或る１つの構成要素が或る動作を実行するとき、該動作の実行に関係のない他の構成要素が他の動作を実行することにより、半導体ウエハＷのエッチング処理に要する時間を短縮してスループットを飛躍的に向上させることができる。
また、本実施の形態に係る基板処理装置によれば、図４の処理における各ステップのうち少なくとも１つのステップにおいて、Ｐ／Ｍ２、大気搬送装置３及びＬ／Ｌ４の構成要素のうち少なくとも２つの構成要素が同時に作動するので、半導体ウエハＷのエッチング処理に要する時間を短縮してスループットを飛躍的に向上させることができる。
以下、基板処理システム１においてＬ／Ｌ４にＰ／Ｍ２が接続された場合における本実施の形態に係る基板処理方法の具体例について説明する。なお、以下の図では本実施の形態に係る基板処理方法における動作を実線で示し、従来の基板処理方法における動作を点線で示す。
図５は、図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第１の具体例を示すシーケンス図である。
従来、チャンバ１０に半導体ウエハＷを搬入する場合、まず、伝熱ガス供給部が伝熱ガス供給ラインの真空引き（VACCUM）を行い、該真空引きの終了後（OFF）、移載アームがチャンバ内に進入（EXTEND）して半導体ウエハＷをプッシャーピンの上端に載置し、さらに、該移載アームがチャンバ内から退出する（RETRACT）が、本実施の形態に係る基板処理方法では、伝熱ガス供給部２９が伝熱ガス供給ライン２８の真空引きを開始すると同時に、移載アーム５０がチャンバ１０内に進入し、真空引きの終了と同時に移載アーム５０がチャンバ１０内から退出する。
これにより、伝熱ガス供給ライン２８の真空引きと、半導体ウエハＷの搬入が並行して実行されるので、スループットを飛躍的に向上させることができる。
また、従来のＰ／Ｍでは移載アームが停止する際に慣性力に起因するブレが発生するため、移載アームが停止した後、次の動作、例えば、半導体ウエハＷの受け取りを実行するまでに所定の遅れ時間を設定していた。これに対して、Ｐ／Ｍ２では移載アーム５０の移動制御におけるゲインを最適化することにより、所定の遅れ時間を設定する必要を無くすことができる。これにより、さらにスループットを飛躍的に向上させることができる。
図６及び図７（Ａ）は、図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第２の具体例を示すシーケンス図である。
従来、プッシャーピンの設定位置は、サセプタに収容される収容位置（DOWN）と移載アームから半導体ウエハＷを受け取るための受け取り位置（UP）の２つであったが、本実施の形態に係る基板処理方法では、さらに、移載アーム５０の進入を待ち受ける待機位置（WAIT）が追加される。
また、従来、チャンバに半導体ウエハＷを搬入する場合、移載アームの伸長が終了した後、プッシャーピンが収容位置から受け取り位置まで突出したが、本実施の形態に係る基板処理方法では、収容位置に存在する（図６（Ａ））プッシャーピン３０が、移載アーム５０が伸長してチャンバ１０内に進入し始めると、待機位置まで突出し（図６（Ｂ））、さらに、ピック５４に載置された半導体ウエハＷがサセプタ１１の上方に搬送されるまで、そのまま待機する（図６（Ｃ））。そして、プッシャーピン３０は、移載アーム５０の伸長が終了すると、受け取り位置まで突出し、半導体ウエハＷを受け取る（図６（Ｄ））。
これにより、プッシャーピン３０の突出と、半導体ウエハＷの搬入が並行して実行されるので、スループットを飛躍的に向上させることができる。
また、移載アーム５０の伸長が終了した後、プッシャーピン３０は待機位置から受け取り位置までの短距離だけ上昇すればよいので、半導体ウエハＷの受け取りを短時間で行うことができ、もってスループットをより飛躍的に向上させることができる。
さらに、従来のＰ／Ｍではプッシャーピンの昇降速度が１５ｍｍ／ｓｅｃであったが、Ｐ／Ｍ２ではプッシャーピン３０の昇降速度が２５ｍｍ／ｓｅｃに設定される。これにより、さらにスループットを飛躍的に向上させることができる。
図７（Ｂ）は、図４のウエハ搬出ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第１の具体例を示すシーケンス図である。
従来、チャンバから半導体ウエハＷを搬出する場合、移載アームの退出が終了した後、プッシャーピンが受け取り位置から収容位置まで下降したが、本実施の形態に係る基板処理方法では、まず、収容位置に存在するプッシャーピン３０が受け取り位置まで突出して半導体ウエハＷを持ち上げ、そのまま待機する。そして、プッシャーピン３０は、移載アーム５０の伸長が終了すると、プッシャーピン３０が待機位置まで下降し、その後、半導体ウエハＷを受け取った移載アーム５０が退出し始めると、プッシャーピン３０はさらに収容位置まで下降する。
これにより、プッシャーピン３０の下降と、半導体ウエハＷの搬出が並行して実行されるので、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図８は、図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第３の具体例を示すシーケンス図である。
従来、チャンバに半導体ウエハＷを搬入する場合、搬入出口を閉鎖していた（CLOSE）ゲートバルブが開弁し（OPEN）、チャンバに半導体ウエハＷを搬入した移載アームがチャンバから退出した後に、ＡＰＣが全開してチャンバ内をパージするＯＰＥＮモードから、チャンバ内の圧力をサセプタを除電するための圧力（ESC除電圧）に維持するＥＳＣ除電圧モードに切り替わる。これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、搬入出口３１を閉鎖していたゲートバルブ５が開弁し、半導体ウエハＷを載置した移載アーム５０がチャンバ１０に進入し始めると、ＡＰＣ１４が、ＯＰＥＮモードから、ＥＳＣ除電圧モードに切り替わる。
これにより、半導体ウエハＷの搬入と、ＡＰＣ１４のＯＰＥＮモードからＥＳＣ除電圧モードへの切替とが並行して実行されるので、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図９は、図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第４の具体例を示すシーケンス図である。
従来、チャンバに半導体ウエハＷを搬入する場合、直流電源（HV）が、電極板に逆電位を印加してサセプタを除電するＨＶ逆印加モード（−）から電極板に電位を印加しない無印加モード（０）に切り替わり、さらに、ＡＰＣがＥＳＣ除電圧モードからＯＰＥＮモードに切り替わり、Ｐ／Ｍの本排気系等の真空引きを開始すると、直流電源の無印加モードへの切り替わりから所定の時間、例えば、１０秒経過した後、ＭＦＣが、チャンバ内に最大流量でＮ２ガスを供給する最大供給モード（ｍａｘ流量）からチャンバ内にガスを供給しない無供給モード（０）に切り替わる。その後、ＡＰＣがＯＰＥＮモードから、チャンバ内の圧力をプロセス圧力まで急激に上昇させるためのSTEP0圧モードに切り替わり、Ｐ／Ｍの本排気系等の真空引きを終了する。なお、ゲートバルブは、ＭＦＣが無供給モードに切り替わり前に、搬入出口を閉鎖する。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、ゲートバルブ５による搬入出口の閉鎖後、チャンバ１０内の圧力がモニタされ、該モニタされた圧力が所定の圧力を下回ると、ＭＦＣ３９が、最大供給モードから無供給モードに切り替わり、その後、ＡＰＣ１４がＯＰＥＮモードからSTEP0圧モードに切り替わり、Ｐ／Ｍ２の本排気系等の真空引きを終了する。
これにより、チャンバ１０内の圧力に応じてＰ／Ｍ２の本排気系等の真空引きを終了するので、余分な真空引きを行うことがなく、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図１０は、図４の裏面真空引きステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第１の具体例を示すシーケンス図である。
従来、半導体ウエハＷの裏面を真空引きする場合、高周波電源（RF）が、サセプタに高周波電力を印加している高周波電力印加モード（ON）からサセプタに高周波電力を印加しない無印加モード（OFF）に切り替わると共に、ＭＦＣが、チャンバ内にプロセス圧力を維持するために所定の流量で処理ガスを供給する処理ガス設定流量モード（PRO GASの設定流量）から無供給モードに切り替わった後、該ＭＦＣが、無供給モードからチャンバ内のＮ２パージのためのＮ２ガスを所定の流量でチャンバ内に供給するＮ２ガス設定流量モード（N2 GASの設定流量）へ切り替わり、さらに、伝熱ガス供給部が伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では高周波電源１８が高周波電力印加モードから無印加モードに切り替わり、ＭＦＣ３９が処理ガス設定流量モードから無供給モードに切り替わると共に、伝熱ガス供給部２９が伝熱ガス供給ライン２８の真空引きを行う。その後、ＭＦＣ３９がＮ２ガス設定流量モードへ切り替わる。
これにより、高周波電源１８の高周波電力印加モードから無印加モードへの切替、ＭＦＣ３９の処理ガス設定流量モードから無供給モードへの切替、及び、伝熱ガス供給部２９の伝熱ガス供給ライン２８の真空引きが並行して実行されるので、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図１１は、図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第５の具体例を示すシーケンス図である。
従来、チャンバに半導体ウエハＷを搬入する場合、まず、直流電源がＨＶ逆印加モードから無印加モードに切り替わり、さらに、プッシャーピンが収容位置から受け取り位置まで突出した後、ＡＰＣがＥＳＣ除電圧モードからＯＰＥＮモードに切り替わると共に、ＭＦＣがＮ２ガス設定流量モードから無供給モードへ切り替わり、さらに所定の時間経過後、再びＮ２ガス設定流量モードへ切り替わる。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、直流電源２２がＨＶ逆印加モードから無印加モードに切り替わると、プッシャーピン３０が収容位置からサセプタ１１表面から０．５ｍｍだけ下降した第１の待機位置（ESC位置(-0.5mm)）まで上昇し、さらに所定の時間の経過後、プッシャーピン３０が第１の待機位置からサセプタ１１表面から０．５ｍｍだけ突出した第２の待機位置（ESC位置(+0.5mm)）まで上昇し始めると、ＡＰＣ１４がＥＳＣ除電圧モードからＯＰＥＮモードに切り替わると共に、ＭＦＣ３９がＮ２ガス設定流量モードから無供給モードへ切り替わる。
これにより、プッシャーピン３０の上昇、ＡＰＣ１４のＥＳＣ除電圧モードからＯＰＥＮモードへの切替、及びＭＦＣ３９のＮ２ガス設定流量モードから無供給モードへの切替が並行して実行されるので、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図１２は、図４のステップ０に適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第１の具体例を示すシーケンス図である。
従来、チャンバ内の圧力をプロセス圧力に到達させる場合、まず、ゲートバルブが搬入出口を閉鎖し、ＭＦＣが最大供給モードから無供給モードに切り替わる。次いで、ＭＦＣが無供給モードから処理ガス設定流量モードに切り替わると共に、ＡＰＣがＯＰＥＮモードからSTEP0圧モードに切り替わり、所定の時間経過後、直流電源が無印加モードから電極板に直流電圧を印加するＨＶ印加モードに切り替わる。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、ＭＦＣ３９が最大供給モードから無供給モードに切り替わった後、次いで、ＭＦＣ３９が無供給モードから処理ガス設定流量モードに切り替わると共に、STEP0圧モードの目標圧力がステップ１における設定圧、すなわちプロセス圧力以下のときには、ＡＰＣ１４がＯＰＥＮモードからチャンバ内の圧力をプロセス圧力に維持するためのプロセス圧モードに切り替わり、STEP0圧モードの目標圧力がプロセス圧より大きいときには、ＡＰＣ１４がＯＰＥＮモードからSTEP0圧モードに切り替わり、所定の時間経過後、ＡＰＣ１４がSTEP0圧モードからプロセス圧モードに切り替わる。
これにより、STEP0圧モードの目標圧力に応じてＡＰＣ１４が好適なモードを選択するので、余分な圧力上昇を行うことがなく、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図１３は、図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第６の具体例を示すシーケンス図である。
従来、チャンバに半導体ウエハＷを搬入する場合、まず、半導体ウエハＷがチャンバに搬入される前に、ＡＰＣがＯＰＥＮモードからＥＳＣ除電圧モードに切り替わり、次いで、直流電源が無印加モードからＨＶ逆印加モードへ、さらに該ＨＶ逆印加モードから無印加モードに切り替わってサセプタを除電し、処理基板としての半導体ウエハＷの搬入後、ゲートバルブが搬入出口を閉鎖し、その後、ＡＰＣがＥＳＣ除電圧モードからＯＰＥＮモードに切り替わる。このとき、ＡＰＣのＥＳＣ除電圧モードからＯＰＥＮモードへの切替に要する時間は、ゲートバルブの閉鎖に要する時間より長いので、ゲートバルブの閉鎖後、ＡＰＣはＯＰＥＮモードへの移行を継続する。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、直流電源２２がＨＶ逆印加モードから無印加モードに切り替わった直後に、ＡＰＣ１４がＥＳＣ除電圧モードからＯＰＥＮモードに切り替わり、ＡＰＣのＯＰＥＮモードへの移行が終了した後に、ゲートバルブ５が搬入出口３１を閉鎖する。
これにより、ゲートバルブ５が閉鎖した後、ＡＰＣ１４がＯＰＥＮモードへの移行を継続することがないので、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図１４は、Ｌ／Ｌ及び大気搬送装置の間において半導体ウエハＷを搬出入する場合の具体例を示すシーケンス図である。
従来の基板処理システムにおけるＬ／Ｌ及び大気搬送装置の間において、半導体ウエハＷを搬出入する場合、まず、Ｎ２ガス供給系がＬ／Ｌのチャンバ内へＮ２ガスを設定流量で供給し、Ｌ／ＬのＰＳＷ（Pressure Switch）がＯＦＦからＯＮに切り替えられ大気圧モードに移行した後、連通管のバルブが開弁してチャンバとＬ／Ｍが連通し、さらに、ＰＳＷのＯＮへの切替から所定の時間が経過した後、ゲートバルブが開弁する。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、Ｌ／Ｌ４のＰＳＷ（図示しない）がＯＦＦからＯＮに切り替えられ大気圧モードに移行した後、連通管のバルブが開弁してチャンバとＬ／Ｍが連通する。また、ＰＳＷのＯＮへの切替後、搬送アーム４３がＬ／Ｍ４２を移動してゲートバルブ６の前に移動したときに、ゲートバルブ６が開弁する。
これにより、搬送アーム４３がゲートバルブ６の前に移動した後、該搬送アーム４３がゲートバルブ６の前で待機する時間が発生しないので、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図１５は、図４のウエハ搬出ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第２の具体例を示すシーケンス図である。
従来、チャンバから半導体ウエハＷを搬出する場合、ＡＰＣがＥＳＣ除電圧モードからＯＰＥＮモードに切り替わる前に、粗引きラインがチャンバ内の排気を開始し、チャンバ内の圧力が、例えば、１３３Pa（１００Torr）まで低下すると、ＡＰＣがＯＰＥＮモードに切り替わり、本排気ラインがチャンバ内の排気を開始する。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、粗引きラインがチャンバ内の排気を開始し、チャンバ内の圧力が、例えば、６６６Pa（５００Torr）まで低下すると、ＡＰＣ１４がＯＰＥＮモードに切り替わり、本排気ラインがチャンバ内の排気を開始する。
これにより、早期に本排気ラインによってチャンバ内を排気するので、スループットを飛躍的に向上させることができる。
また、従来の大気搬送装置では、搬送アーム４３が下降しながら、延伸されたマッピングアーム４６によってウエハカセット４０内における半導体ウエハＷの位置及び枚数を確認した後、まず、昇降台４９がアーム基端部支柱４８に沿って上昇し、該アーム基端部支柱４８の上端に到達すると、マッピングアーム４６が短縮する。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、昇降台４９がアーム基端部支柱４８に沿って上昇し始めると共に、マッピングアーム４６が短縮する。
これにより、昇降台４９の上昇及びマッピングアーム４６の短縮が並行して実行されるので、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図１６は、図４のステップ２に適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第１の具体例を示すシーケンス図である。
従来、半導体ウエハＷにエッチング処理を施す前には、直流電源が無印加モードからＨＶ印加モードに切り替わり、その後、高周波電源が無印加モードから高周波電力印加モードに切り替わる。また、半導体ウエハＷにエッチング処理を施した後には、高周波電源が高周波電力印加モードから無印加モードに切り替わり、その後、直流電源がＨＶ印加モードから無印加モードに切り替わる。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、半導体ウエハＷのサセプタ１１への静電吸着に必要なチャンバ１０内圧力の減圧代を低減すると共にＨＶ逆印加の時間を短縮するため、プラズマによって半導体ウエハＷに電荷を与え、半導体ウエハＷとサセプタ１１の間の静電吸着力を増大させる。また、半導体ウエハＷの除電を促進するため、プラズマによって半導体ウエハＷの電荷を除去する。すなわち、本実施の形態に係る基板処理方法では、従来の基板処理方法に比較して高周波電源１８の高周波電力印加モードを長時間実行する。
具体的には、半導体ウエハＷにエッチング処理を施す前において、高周波電源１８が無印加モードから高周波電力印加モードに切り替わり、その後、直流電源２２が無印加モードからＨＶ印加モードに切り替わる。また、半導体ウエハＷにエッチング処理を施した後において、直流電源２２がＨＶ印加モードから無印加モードに切り替わり、その後、高周波電源１８が高周波電力印加モードから無印加モードに切り替わる。
これにより、半導体ウエハＷのサセプタ１１への静電吸着に必要なチャンバ１０内圧力の減圧代を低減し、且つ半導体ウエハＷの除電が促進することができ、スループットを飛躍的に向上させることができる。
また、従来のＰ／Ｍにおける伝熱ガス供給部では、サセプタ上面に載置された半導体ウエハＷの裏面における中心部及び周辺部に対向する伝熱ガス供給孔のそれぞれが、１つのバルブを有する配管、並びに他の１つのバルブ及びオリフィスを有する他の配管を介してＤＰに接続される。この伝熱ガス供給部は、配管及び他の配管におけるバルブが開弁して伝熱ガス供給孔とＤＰとを連通することによって、半導体ウエハＷの裏面を真空引きする。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理システムでは、図１７に示すように、Ｐ／Ｍ２における伝熱ガス供給部２９において、サセプタ１１上面に載置された半導体ウエハＷの裏面における中心部（CENTER）及び周辺部（EDGE）に対向する伝熱ガス供給孔２７のそれぞれが、バルブＶ６５，Ｖ６６のそれぞれを介してＰＣＶ（Pressure Control Valve）（図示しない）に接続される。
また、上記中心部や周辺部に対向する伝熱ガス供給孔２７のそれぞれは、バルブＶ６７，Ｖ６８をそれぞれ有する第１の配管１０１ａ，１０１ｂ、並びにバルブＶ４５，Ｖ４６及びオリフィス（ORIFICE）をそれぞれ有する第２の配管１０２ａ，１０２ｂを介してＤＰ１６に接続されるだけでなく、バルブＶ６１，Ｖ６２をそれぞれ有する第３の配管１０３ａ，１０３ｂを介してチャンバ１０及びＡＰＣ１４の間の配管１０５に接続される。したがって、半導体ウエハＷの裏面における中心部や周辺部に対向する伝熱ガス供給孔２７のそれぞれは、第３の配管１０３ａ，１０３ｂ及びＡＰＣ１４を介してＴＭＰ１５に接続される。
これにより、半導体ウエハＷの裏面をＴＭＰ１５によって真空引きすることができ、半導体ウエハＷの裏面の真空引き、さらには伝熱ガス供給ライン２８の真空引きを迅速に行うことができ、もってスループットを飛躍的に向上させることができる。
図１８は、図１７の伝熱ガス供給部のバルブ制御を示すシーケンス図である。
図４のステップ２において半導体ウエハＷにエッチング処理が施された後、ステップ２において開弁されたバルブＶ４５，Ｖ４６，Ｖ６５，Ｖ６６が開弁状態を継続して、ＰＣＶを介して半導体ウエハＷの裏面へＨｅガスを供給すると共に、余剰のＨｅガスをＤＰ１６によって伝熱ガス供給ライン２８から排除する。
次いで、図４の裏面真空引きステップにおいて、まず、バルブＶ６７，Ｖ６８が開弁して伝熱ガス供給ライン２８内のＨｅガスをＤＰ１６によって排除し、所定時間経過後、さらに、バルブＶ６１，Ｖ６２が開弁し、次いで、バルブＶ６７，Ｖ６８が閉弁して伝熱ガス供給ライン２８内のＨｅガスをＴＭＰ１５によって排除する。その後、バルブＶ６１，Ｖ６２が閉弁し、さらに、バルブＶ４５，Ｖ４６，Ｖ６５，Ｖ６６も閉弁する。
バルブＶ６１，Ｖ６２が開弁した際、第３の配管１０３ａ，１０３ｂの両端はチャンバ１０内に連通するため、伝熱ガス供給ライン２８に残留するＨｅガスの圧力が高いと、該Ｈｅガスがチャンバ１０内へ流入し、チャンバ１０内の圧力が低下しない場合がある。図１８のシーケンスでは、これに対応して、ＴＭＰ１５によるＨｅガスの排除に先立って、ＤＰ１６による伝熱ガス供給ライン２８内のＨｅガスの排除を行い、伝熱ガス供給ライン２８におけるＨｅガスの圧力を低下させ、バルブＶ６１，Ｖ６２が開弁した際に、Ｈｅガスがチャンバ１０内へ流入するのを防止することができる。
図１９は、図４のステップ２に適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第２の具体例を示すシーケンス図である。
従来、半導体ウエハＷにエッチング処理を施す場合、高周波電源が高周波電力印加モードと無印加モードとの切替を繰り返すが、本実施の形態に係る基板処理方法では、これに対して高周波電源１８が、高周波電力印加モードと、サセプタに印加している高周波電力を漸減させる高周波電力漸減モードとの切替を繰り返す。
これにより、或るステップ２と次のステップ２との間において、サセプタ１１上に若干量のプラズマを残留させ、次のステップ２において所望の量のプラズマを迅速に発生させることができ、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図２０は、図４のステップ１に適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第１の具体例を示すシーケンス図である。
従来、半導体ウエハＷを静電吸着する場合、ＭＦＣが無供給モードから処理ガス設定流量モードに切り替わった後、直流電源が無印加モードからＨＶ印加モードに切り替わる。ここで、処理ガス設定流量モードにおける処理ガスの供給流量としては、チャンバ内の圧力を高めて、サセプタの吸着面に帯電した余剰の電荷を放電し易くすると共に半導体ウエハＷがサセプタに吸着するために十分な流量が設定されている。また、直流電源は、半導体ウエハＷの吸着に必要なだけ半導体ウエハＷの表面と裏面の差圧が拡大したとき、ＨＶ印加モードに切り替わり、半導体ウエハＷを静電吸着する。
本実施の形態に係る基板処理方法では、ＭＦＣ３９が無供給モードから処理ガス設定流量モードに切り替わった後、直流電源２２が無印加モードからＨＶ印加モードに切り替わるのは従来の基板処理方法と同じであるが、ＭＦＣ３９の処理ガス設定流量モードにおける処理ガスの供給流量を従来の供給流量より多く、例えば、最大供給モードにおけるＮ２ガスの供給流量と同じ流量に設定する点で異なる。
これにより、チャンバ内の圧力がサセプタの吸着面における余剰電荷を放電可能な圧力に迅速に到達し、直流電源２２が早期にＨＶ印加モードに切り替わることができ、もってスループットを飛躍的に向上させることができる。
図２１は、図４のステップ１に適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第２の具体例を示すシーケンス図である。
従来、半導体ウエハＷの裏面にＨｅガスを供給する場合、直流電源が無印加モードからＨＶ印加モードに切り替った後、所定の安定時間、例えば２秒をおいて、伝熱ガス供給部が伝熱ガス供給ラインを介して半導体ウエハＷの裏面にＨｅガスを供給するが、本実施の形態に係る基板処理方法では、上記所定の安定時間を、例えば、０．５秒に短縮する。
これにより、早期に半導体ウエハＷの裏面へのＨｅガスの供給を行うことができ、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図２２は、図４の裏面真空引きステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第２の具体例を示すシーケンス図である。
従来、チャンバ内をESC除電圧に昇圧する場合、ＡＰＣのバタフライバルブの開度（角度）をフィードバック制御等によって変化させてチャンバ内の圧力を制御する。このとき、ＡＰＣは自動制御（AUTO）され、チャンバ内の圧力が安定するまで、バタフライバルブの角度が変動するが、該バタフライバルブは微妙な角度変更が困難であり、チャンバ内の圧力はオーバーシュート及びアンダーシュートを繰り返す。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、チャンバ１０内の圧力を制御する際、チャンバ１０内の圧力が所定値より小さいときは、ＡＰＣは自動制御されてバタフライバルブの角度は変動する。次いで、チャンバ１０内の圧力が上昇して所定値を上回ると、ＡＰＣは自動制御を解除されてバタフライバルブの角度が固定される（SET ANGLE）。その後、チャンバ１０内の圧力はＭＦＣ３９の処理ガス供給量によって制御される。
これにより、チャンバ１０内の圧力が所定値を上回ると、ＡＰＣのバタフライバルブの角度が固定されるため、チャンバ１０内の圧力のオーバーシュート及びアンダーシュートの繰り返しを防止することができ、もってチャンバ１０内の圧力を早期に所望の値に安定させることができる。したがって、スループットを飛躍的に向上させることができる。
また、従来のＰ／Ｍでは、ＡＰＣやＭＦＣによってチャンバ内の圧力制御の際、ステップにかかわらず、装置停止モードであるインターロックが発動する圧力変動閾値を一様に設定したが、本実施の形態に係る基板処理方法では、圧力変動閾値を図４における各ステップに応じて変更して設定する。具体的には、ステップ１やステップ２における圧力変動閾値を小さく設定するが、チャンバ内における若干の圧力変動が許容されるウエハ搬入ステップ、裏面真空引きステップ、及びウエハ除電ステップ等における圧力変動閾値を大きく設定する。
これにより、ウエハ搬入ステップ、裏面真空引きステップ、及びウエハ除電ステップ等における不必要なインターロックの発生回数を削減することができ、もってスループットを飛躍的に向上させることができる。
図２３は、図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第７の具体例及びウエハ搬出ステップにおける第３の具体例を示すシーケンス図である。
従来、プッシャーピンが突出する場合、収容位置に存在するプッシャーピンは、まず、サセプタ表面から０．５ｍｍだけ下降した第１の待機位置まで上昇し、所定の時間だけ待機した後、サセプタ表面から０．５ｍｍだけ突出した第２の待機位置まで上昇し、さらに所定の時間だけ待機した後、受け取り位置まで上昇する。また、プッシャーピンが下降する場合、上述したプッシャーピンの突出手順と反対の手順で下降する。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、プッシャーピン３０の待機位置の設定が廃止される。具体的には、収容位置に存在するプッシャーピン３０は、突出し始めると、そのまま受け取り位置まで上昇する。また、受け取り位置に存在するプッシャーピン３０は、下降し始めると、そのまま収容位置まで下降する。
これにより、プッシャーピン３０の昇降において待機時間を無くすことができ、もってスループットを飛躍的に向上させることができる。
従来、ウエハ入れ換え処理では、ゲートバルブが開弁している間、Ｌ／ＬのチャンバとＰ／Ｍのチャンバの圧力差に起因してＬ／Ｌのチャンバ内のＮ２ガスがＰ／Ｍのチャンバ内に流入するため、サセプタの除電を行うとき以外は、ＡＰＣはＯＰＥＮモードを維持し、チャンバ内をパージしていた。したがって、ゲートバルブが開弁している間、ＭＦＣによって処理ガスをチャンバ内に供給することができず、これにより、処理ガスの供給によるチャンバ内のプロセス圧力への移行を早期に行うことが困難であった。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法におけるウエハ入れ換え処理では、Ｌ／Ｌ４のＮ２ガス供給系５２及びＬ／Ｌ排気系５３の動作をＬ／Ｌ４のチャンバ５１とＰ／Ｍ２のチャンバ１０の圧力差に応じて制御し、ゲートバルブ５の開弁前に該圧力差を解消する。これにより、Ｌ／Ｌ４のチャンバ５１内のＮ２ガスがＰ／Ｍ２のチャンバ１０内に流入するのを防止して、処理ガスの供給によるチャンバ内のプロセス圧力への移行を早期に実現する。
図２４は、本実施の形態に係るウエハ入れ換え処理を示すフローチャートである。
図２４において、まず、Ｎ２ガス供給系５２及びＬ／Ｌ排気系５３の動作を制御してＬ／Ｌ４のチャンバ５１とＰ／Ｍ２のチャンバ１０の圧力差を解消し（ステップＳ２４１）、ゲートバルブ５が開弁し（ステップＳ２４２）、移載アーム５０が半導体ウエハＷをチャンバ１０内から搬出する（ステップＳ２４３）。
次いで、ＡＰＣ１４がＯＰＥＮモードからＥＳＣ除電圧モードに切り替わり、ＭＦＣ３９が無供給モードから最大供給モードに切り替わり、さらに、直流電源２２が無印加モードからＨＶ逆印加モードに切り替わってサセプタ１１の除電（ESC除電）を行う（ステップＳ２４４）。
その後、ＭＦＣ３９が最大供給モードから処理ガス設定流量モードに切り替わると共に、ＡＰＣ１４がＥＳＣ除電圧モードからＯＰＥＮモードに切り替わり（ステップＳ２４５）、所定の時間経過後、ＡＰＣ１４がＯＰＥＮモードからプロセス圧モードに切り替わり、チャンバ１０内はプロセス圧力へ移行する（ステップＳ２４６）。
次いで、移載アーム５０が次の半導体ウエハＷをチャンバ１０内へ搬入し（ステップＳ２４７）、ゲートバルブ５が閉弁して（ステップＳ２４８）、本処理を終了する。
図２４の処理によれば、ゲートバルブ５が開弁する前に、Ｌ／Ｌ４のチャンバ５１とＰ／Ｍ２のチャンバ１０の圧力差が解消されるので、Ｌ／Ｌ４のチャンバ５１内のＮ２ガスがＰ／Ｍ２のチャンバ１０内に流入することがない。
従来は、図２５の点線に示すように、ＥＳＣ除電後も、長期間に亘って、Ｌ／Ｌのチャンバから流入するＮ２ガスをパージするためにＡＰＣをＯＰＥＮモードに維持し、且つパージの効率を向上するためにＭＦＣを最大供給モードに維持する必要があったが、上述したように、図２４の処理によれば、Ｌ／Ｌ４のチャンバ５１内のＮ２ガスがＰ／Ｍ２のチャンバ１０内に流入することがないため、ＥＳＣ除電後において長期間に亘ってＡＰＣ１４をＯＰＥＮモードに維持する必要もなく、さらに、ＭＦＣ３９を最大供給モードに維持する必要もない。したがって、図２４の処理では、図２５に示すように、ＥＳＣ除電後、直ちにＭＦＣ３９を最大供給モードから処理ガス設定流量モードに切り替えると共に、ＡＰＣ１４をＥＳＣ除電圧モードからＯＰＥＮモードに切り替え、さらに、ＡＰＣ１４をプロセス圧モードに切り替えることにより、チャンバ１０内の圧力を早期にプロセス圧力へ移行させることができ、もってスループットを飛躍的に向上させることができる。
次に、基板処理システム１においてＬ／Ｌ４にＰ／Ｍ６０が接続された場合における本実施の形態に係る基板処理方法の具体例について説明する。なお、以下の図でも本実施の形態に係る基板処理方法における動作を実線で示し、従来の基板処理方法における動作を点線で示す。
図２６は、図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第８の具体例及びウエハ搬出ステップにおける第４の具体例を示すシーケンス図である。
従来、半導体ウエハＷがチャンバ内に搬入される場合、搬出入位置に存在する下部電極（ＧＡＰ）上の静電チャックの上面からプッシャーピンが突出し、半導体ウエハＷの受け取り位置まで上昇する。半導体ウエハＷを受け取ったプッシャーピンは収容位置まで下降することによって半導体ウエハＷを静電チャックに載置する。該半導体ウエハＷを載置した静電チャックは下部電極と共に処理位置まで上昇する。
また、半導体ウエハＷがチャンバ内から搬出される場合、半導体ウエハＷを載置した静電チャックは下部電極と共に搬出入位置まで下降し、その後、プッシャーピンが静電チャックの上面から突出し、静電チャック上の半導体ウエハＷを受け取り位置まで持ち上げる。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、半導体ウエハＷがチャンバ６１内に搬入される場合、搬出入位置に存在する下部電極（ＧＡＰ）６２上の静電チャック７１の上面からプッシャーピン８０が突出し、半導体ウエハＷの受け取り位置まで上昇する（図２６（Ａ））。半導体ウエハＷを受け取ったプッシャーピン８０はそのまま受け取り位置に待機する。その後、静電チャック７１が下部電極６２と共に上昇し始める。静電チャック７１は上昇の途中においてプッシャーピン８０から半導体ウエハＷを受け取り、さらに、処理位置まで上昇する（図２６（Ｂ））。
また、半導体ウエハＷがチャンバ６１内から搬出される場合、半導体ウエハＷにエッチング処理が施された後、半導体ウエハＷを載置した静電チャック７１は下部電極６２と共に下降し始める。静電チャック７１は下降の途中において受け取り位置に待機するプッシャーピン８０に半導体ウエハＷを受け渡し、搬出入位置まで下降する（図２６（Ｃ））。その後、移載アーム５０に半導体ウエハＷを受け渡したプッシャーピン８０は収容位置まで下降する。
これにより、半導体ウエハＷがチャンバ６１内に搬入される場合において、プッシャーピン８０が受け取り位置から収容位置まで下降することがなく、また、半導体ウエハＷがチャンバ６１内から搬出される場合、プッシャーピン８０が収容位置から受け取り位置まで上昇することがないので、半導体ウエハＷの受け渡しを迅速に行うことができ、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図２７は、図４のステップ１に適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第３の具体例を示すシーケンス図である。
従来、静電チャックを下部電極と共に処理位置まで上昇させる場合、まず、ゲートバルブが閉弁すると共に、プッシャーピンが受け取り位置から収容位置まで下降する。その後、ＡＰＣがＯＰＥＮモードからプロセス圧モードに切り替わり、直流電源が無印加モードからＨＶ印加モードに切り替わり、さらに、静電チャックが下部電極とともに搬出入位置から処理位置まで上昇する。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、まず、ゲートバルブ５が閉弁し、その後、プッシャーピン８０が受け取り位置から収容位置まで下降し、ＡＰＣがＯＰＥＮモードからプロセス圧モードに切り替わり、且つ静電チャック７１が下部電極６２とともに搬出入位置から処理位置まで上昇する。次いで、直流電源７３が無印加モードからＨＶ印加モードに切り替わる。
これにより、ＡＰＣのＯＰＥＮモードからプロセス圧モードへの切替と、静電チャック７１の搬出入位置から処理位置までの上昇が並行して実行されるので、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図２８は、図４のウエハ搬出ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第５の具体例を示すシーケンス図である。
従来、半導体ウエハＷをチャンバ内から搬出する場合、まず、伝熱ガス供給部が伝熱ガス供給ラインの真空引きを終了した後、静電チャックが下部電極とともに処理位置から搬出入位置まで下降し、その後、ＡＰＣがプロセス圧モードからＯＰＥＮモードに切り替わる。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、下部電極６２の昇降において処理位置と搬出入位置との間に中間位置（MIDDLE）を設定する。そして、半導体ウエハＷをチャンバ６１内から搬出する場合、まず、伝熱ガス供給部８４が伝熱ガス供給ライン８３の真空引きを終了した後、静電チャック７１が下部電極６２と共に処理位置から中間位置まで下降し、所定の時間経過後、さらに、静電チャック７１が下部電極６２と共に中間位置から搬出入位置まで下降すると共に、ＡＰＣがプロセス圧モードからＯＰＥＮモードに切り替わる。
これにより、静電チャック７１の中間位置から搬出入位置までの下降と、ＡＰＣのプロセス圧モードからＯＰＥＮモードへの切替が並行して実行されるので、スループットを飛躍的に向上させることができる。
図２９は、図４のウエハ搬出ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第６の具体例を示すシーケンス図である。
従来、半導体ウエハＷをチャンバ内から搬出する場合、まず、プッシャーピンが収容位置から受け取り位置まで上昇して半導体ウエハＷを持ち上げる。その後、ゲートバルブが開弁した後、移載アームがチャンバ内に進入して半導体ウエハＷを受け取り、さらに、チャンバ内から退出する。
これに対して、本実施の形態に係る基板処理方法では、半導体ウエハＷをチャンバ６１内から搬出する場合、まず、プッシャーピン８０が収容位置から受け取り位置まで上昇して半導体ウエハＷを持ち上げると共に、ゲートバルブ５が開弁する。その後、移載アーム５０がチャンバ６１内に進入して半導体ウエハＷを受け取り、さらに、チャンバ６１内から退出する。
これにより、プッシャーピン８０の収容位置から受け取り位置までの上昇と、ゲートバルブ５の開弁が並行して実行されるので、スループットを飛躍的に向上させることができる。
なお、上述した各具体例は、基板処理システム１に単独で適用されてもよく、複数の具体例を適宜組み合わせて適用してもよい。
また、基板処理システム１に接続されたホストコンピュータや外部サーバが、基板処理システム１の構成装置、例えば、Ｐ／Ｍ２、大気搬送装置３やＬ／Ｌ４のメンテナンス周期を監視し、該メンテナンス周期に該当する場合、ホストコンピュータ等は基板処理システム１のコンピュータ上のソフトウェアにメンテナンスコマンドを送信する。該メンテナンスコマンドを受信したソフトウェアは、Ｐ／Ｍ２、大気搬送装置３やＬ／Ｌ４がメンテナンス状態に移行可能であるか否かを判断する。Ｐ／Ｍ２等がアイドル状態であってメンテナンス状態に移行可能である場合、ソフトウェアは、Ｐ／Ｍ２のチャンバ１０内の圧力やＬ／Ｌ４のチャンバ５１内の圧力を大気圧まで昇圧させる大気開放シーケンスを実行する。
これにより、管理者等が直ちにメンテナンス作業を行うことができるので、基板処理システム１の稼働率を向上することができる。
また、本発明の目的は、上記実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、基板処理システム１或いはＰ／Ｍ２等に供給し、その基板処理システム１或いはＰ／Ｍ２等が有する制御装置、例えば、コンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）、又は基板処理システム１に接続された制御装置、例えば、外部サーバが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることはいうまでもない。
また、コンピュータ等が読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ等で稼働しているオペレーティングシステム(ＯＳ)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることはいうまでもない。
さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータ又は外部サーバに挿入された機能拡張カードやコンピュータ又は外部サーバに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることはいうまでもない。
また、上記プログラムコードは、上述した実施の形態の機能をコンピュータ又は外部サーバで実現することができればよく、その形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態を有するものでもよい。
プログラムコードを供給する記録媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムコードを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムコードは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給されてもよい。
また、基板処理システム１に接続されたホストコンピュータや外部サーバが、基板処理システム１の各構成装置、例えば、Ｐ／Ｍ２、大気搬送装置３やＬ／Ｌ４の構成要素の作動状況や半導体ウエハＷの処理状況を監視し、該監視結果に基づいて、並行して実行可能な動作を抽出し、該抽出された動作を組み合わせることによって最適基板処理シーケンスを構築してもよい。この場合、基板処理システム１を構成するＰ／Ｍ２、大気搬送装置３及びＬ／Ｌ４の各構成要素の動作は、最適基板処理シーケンスに応じて制御される。これにより、スループットの向上を効率的に行うことができる。
また、基板処理システム１が複数のＰ／Ｍ２を備え、複数の半導体ウエハＷが複数のＰ／Ｍ２によって順に処理される場合、ホストコンピュータや外部サーバが、複数の半導体ウエハＷの処理手順を定義するウエハ処理順リストを作成し、基板処理システム１は該ウエハ処理順リストに基づいて各半導体ウエハＷを処理する。また、ホストコンピュータや外部サーバは、ウエハ処理順リストにおける１つの半導体ウエハＷの処理が実行される際、Ｐ／Ｍ２、大気搬送装置３やＬ／Ｌ４の構成要素の作動状況や半導体ウエハＷの処理状況を監視し、該監視結果に基づいて、処理が施されている途中の半導体ウエハＷの最適基板搬送シーケンスや、ウエハ処理順リストにおける次の半導体ウエハＷの最適基板処理シーケンスを構築してもよい。これにより、ウエハ処理順リストにおける次の半導体ウエハＷのスループットの向上だけでなく、処理が施されている途中のスループットの向上行うことができる。
上述した実施の形態では、基板処理システムにおける基板処理装置がエッチング処理装置の場合について説明したが、本発明が適用可能な基板処理システムにおける基板処理装置はこれに限られず、例えば、塗布現像装置、基板洗浄装置、熱処理装置、蝕刻装置等であってもよい。
また、上述した実施の形態では、搬送される基板が半導体ウエハであったが、搬送される基板はこれに限られず、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＦＰＤ（Flat Panel Display）等のガラス基板であってもよい。
本発明の実施の形態に係る基板処理システムの概略構成を示す断面図である。 図１における基板処理装置の概略構成を示す断面図である。 図１の基板処理システムにおいてロードロック室に接続可能な他の基板処理装置の概略構成を示す断面図である。 本実施の形態に係る基板処理方法が適用されるウエハ処理を示すフローチャートである。 図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第１の具体例を示すシーケンス図である。 図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第２の具体例を示すシーケンス図である。 図４のウエハ搬入ステップ及びウエハ搬出ステップにおけるにおける本実施の形態に係る基板処理方法の具体例であり、（Ａ）はウエハ搬入ステップの第２の具体例であり、（Ｂ）は図４のウエハ搬出ステップの第１の具体例を示すシーケンス図である。 図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第３の具体例を示すシーケンス図である。 図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第４の具体例を示すシーケンス図である。 図４の裏面真空引きステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第１の具体例を示すシーケンス図である。 図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第５の具体例を示すシーケンス図である。 図４のステップ０に適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第１の具体例を示すシーケンス図である。 図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第６の具体例を示すシーケンス図である。 ロードロック室及び大気搬送装置の間において半導体ウエハＷを搬出入する場合の具体例を示すシーケンス図である。 図４のウエハ搬出ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第２の具体例を示すシーケンス図である。 図４のステップ２に適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第１の具体例を示すシーケンス図である。 図２の基板処理装置における伝熱ガス供給部の概略構成を示す図である。 図１７の伝熱ガス供給部のバルブ制御を示すシーケンス図である。 図４のステップ２に適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第２の具体例を示すシーケンス図である。 図４のステップ１に適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第１の具体例を示すシーケンス図である。 図４のステップ１に適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第２の具体例を示すシーケンス図である。 図４の裏面真空引きステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第２の具体例を示すシーケンス図である。 図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第７の具体例及びウエハ搬出ステップにおける第３の具体例を示すシーケンス図である。 本実施の形態に係るウエハ入れ換え処理を示すフローチャートである。 図２４のウエハ入れ換え処理を示すシーケンス図である。 図４のウエハ搬入ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第８の具体例及びウエハ搬出ステップにおける第４の具体例を示すシーケンス図である。 図４のステップ１に適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第３の具体例を示すシーケンス図である。 図４のウエハ搬出ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第５の具体例を示すシーケンス図である。 図４のウエハ搬出ステップに適用される本実施の形態に係る基板処理方法の第６の具体例を示すシーケンス図である。
符号の説明
Ｗ 半導体ウエハ
１ 基板処理システム
２，６０ 基板処理装置（Ｐ／Ｍ）
３ 大気搬送装置
４ ロードロック室（Ｌ／Ｌ）
５，６ ゲートバルブ
７，Ｖ４５，Ｖ４６，Ｖ６１，Ｖ６２，Ｖ６５，Ｖ６６，Ｖ６７，Ｖ６８ バルブ
８ 連通管
１０，５１，６１ チャンバ
１１ サセプタ
１２ 排気路
１３，７５ バッフル板
１４ ＡＰＣ
１５ ＴＭＰ
１６ ＤＰ
１７，５７ 排気管
１８，６９ 高周波電源
１９，７０ 整合器
２０，３５，７２ 電極板
２２，７３ 直流電源
２４，７４ フォーカスリング
２５，８１ 冷媒室
２６，８２ 配管
２７ 伝熱ガス供給孔
２８，８３ 伝熱ガス供給ライン
２９，８４ 伝熱ガス供給部
３０，８０ プッシャーピン
３１ 搬入出口
３３，６５ シャワーヘッド
３４ ガス通気孔
３６ 電極支持体
３７，８５ バッファ室
３８，８６ 処理ガス導入管
３９，８７ ＭＦＣ
４０ ウエハカセット
４１ ウエハカセット載置台
４２ ローダモジュール（Ｌ／Ｍ）
４３ 搬送アーム
４４ 搬送アーム腕部
４５，５４ ピック
４６ マッピングアーム
４７ 基部
４８ アーム基端部支柱
４９ 昇降台
５０ 移載アーム
５２ Ｎ２ガス供給系
５３ Ｌ／Ｌ排気系
５５ Ｎ２ガス導入管
５６，５８ 制御バルブ
６２ 下部電極
６３ 絶縁材
６４ 支持体
６６ 上室
６７ 下室
６８ ダイポールリング磁石
７１ 静電チャック
７６ 排気系
７７ ボールねじ
７８ ベローズ
７９ ベローズカバー
１００ ブレークフィルタ
１０１ａ，１０１ｂ 第１の配管
１０２ａ，１０２ｂ 第２の配管
１０３ａ，１０３ｂ 第３の配管

Claims (12)

  1. 少なくとも基板処理装置及び基板搬送装置を備え、
    前記基板搬送装置は、基板を搬送する移載アームを備え、前記基板処理装置は、収容室と、該収容室内に配置され且つ前記基板を載置する載置台と、該載置台に載置された前記基板と該載置台との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給ラインと、該伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う減圧装置と、前記載置台から突出して前記基板を昇降させる昇降ピンとを備える基板処理システムにおいて実行される基板処理方法であって、
    前記基板を前記移載アームにより搬送する基板搬送ステップと、前記基板に所定の処理を施す基板処理ステップとを有し、
    前記基板搬送ステップ及び前記基板処理ステップは複数の動作からなり、前記複数の動作に含まれる、前記伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う真空引き動作と、前記基板の前記収容室への搬入を前記移載アームによって行う搬入動作と、前記昇降ピンの突出を行うピン突出動作とを並行して実行することを特徴とする基板処理方法。
  2. 前記搬入動作を行う際に、前記移載アームを停止させる際の慣性力に起因するブレを考慮して、前記移載アームが停止してから前記移載アームから前記昇降ピンへ前記基板を受け渡すまでの間に遅れ時間の設定が不要となるように前記移載アームの移動制御を行うことを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。
  3. 前記昇降ピンは、前記載置台に収容される収容位置と、前記移載アームから前記基板を受け取る受け取り位置と、前記移載アームの前記収容室内への進入を待ち受ける待機位置との間で昇降可能であり、
    前記移載アームが前記収容室内に進入し始めると、前記収容位置にあった前記昇降ピンが前記待機位置まで突出し、
    前記移載アームが保持した前記基板が前記載置台の上方に搬送されるまで前記昇降ピンは前記待機位置で待機し、
    前記移載アームの進入が終了すると、前記昇降ピンは前記受け取り位置まで突出して、前記移載アームから前記基板を受け取ることを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理方法。
  4. 更に、前記昇降ピンの下降を行うピン下降動作及び前記基板の前記収容室からの搬出を行う搬出動作を並行して実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  5. 前記基板処理装置は、前記収容室内の圧力を制御する圧力制御装置を備え、
    更に、前記基板の前記収容室への搬入を行う搬入動作及び前記圧力制御装置により前記収容室の昇圧を行う収容室昇圧動作を並行して実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  6. 前記基板処理装置は、前記載置台に高周波電力を印加する高周波電源と、前記収容室に所望のガスを流量を制御して供給するガス流量制御供給装置とを備え、
    更に、前記高周波電源による高周波電力印加を停止する印加停止動作と、前記ガス流量制御供給装置によるガス供給を停止する供給停止動作とを、前記伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う真空引き動作と並行して実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  7. 前記基板処理装置は、前記収容室内の圧力を制御する圧力制御装置と、前記収容室に所望のガスを流量制御して供給するガス流量制御供給装置とを備え、
    更に、前記圧力制御装置により前記収容室の降圧を行う降圧動作、及び前記ガス流量制御供給装置によるガス供給を停止する供給停止動作を並行して実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  8. 前記基板搬送装置は、昇降自在且つ屈伸自在に構成され、複数の前記基板を収容する基板収容器における前記基板の枚数を計数する腕状の基板枚数計数装置を備え、
    更に、前記基板の枚数の計数後、前記基板枚数計数装置の昇降を行う昇降動作及び前記基板枚数計数装置の短縮を行う短縮動作を並行して実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  9. 前記載置台は昇降自在であり、
    前記基板処理装置は、前記収容室内の圧力を制御する圧力制御装置を備え、
    更に、前記圧力制御装置により前記収容室の昇圧を行う収容室昇圧動作及び前記載置台の上昇を行う載置台上昇動作を並行して実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理方法。
  10. 更に、前記圧力制御装置により前記収容室の降圧を行う降圧動作及び前記載置台の下降を行う載置台下降動作を並行して実行することを特徴とする請求項９記載の基板処理方法。
  11. 少なくとも基板処理装置及び基板搬送装置を備え、
    前記基板搬送装置は、基板を搬送する移載アームを備え、前記基板処理装置は、収容室と、該収容室内に配置され且つ前記基板を載置する載置台と、該載置台に載置された前記基板と該載置台との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給ラインと、該伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う減圧装置と、前記載置台から突出して前記基板を昇降させる昇降ピンとを備える基板処理システムにおいて、
    前記基板処理装置及び前記基板搬送装置は複数の構成要素からなり、少なくとも基板が処理される場合又は前記基板が搬送される場合に、前記複数の構成要素を構成する所定の構成要素が同時に作動することにより、前記伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う真空引き動作と、前記基板の前記収容室への前記移載アームによる搬入動作と、前記昇降ピンの突出を行うピン突出動作とが並行して実行されることを特徴とする基板処理システム。
  12. 少なくとも基板処理装置及び基板搬送装置を備え、
    前記基板搬送装置は、基板を搬送する移載アームを備え、前記基板処理装置は、収容室と、該収容室内に配置され且つ前記基板を載置する載置台と、該載置台に載置された前記基板と該載置台との間に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給ラインと、該伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う減圧装置と、前記載置台から突出して前記基板を昇降させる昇降ピンとを備える基板処理システムにおいて実行される基板処理方法を、該基板処理システムを制御するコンピュータに実行させるための基板処理プログラムであって、
    前記基板処理方法は、
    前記基板を前記移載アームにより搬送する基板搬送ステップと、前記基板に所定の処理を施す基板処理ステップとを有し、
    前記基板搬送ステップ及び前記基板処理ステップは複数の動作からなり、前記複数の動作に含まれる、前記伝熱ガス供給ラインの真空引きを行う真空引き動作と、前記基板の前記収容室への搬入を前記移載アームによって行う搬入動作と、前記昇降ピンの突出を行うピン突出動作とを並行して実行することを特徴とする基板処理プログラム。
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