JP5190279B2

JP5190279B2 - 基板処理装置

Info

Publication number: JP5190279B2
Application number: JP2008036888A
Authority: JP
Inventors: 博人菊嶋
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2028-02-19
Also published as: JP2009198015A

Description

この発明は、ダウンフローを発生させるダウンフロー発生機構を備えた基板処理装置に関する。

半導体装置の製造においては、被処理基板である、例えば、半導体ウエハに各種の処理、例えば、エッチング処理等を施す工程があり、これらの工程を実行するために、基板処理装置が用いられている。処理装置は、ウエハに所定の処理を施す処理ユニットと、複数枚、例えば、２５枚のウエハを収納した運搬容器としてのフープ（ＦｒｏｎｔＯｐｅｎｉｎｇＵｎｉｆｉｅｄＰｏｄ）が載置される載置部を有し、この載置部に載置されたフープと処理ユニットとの間でウエハを搬入出する搬入出モジュールとを備えている。

搬入出モジュールの内部は、フープから取り出されたウエハが搬送される。このため、搬入出モジュールの内部は、清浄度を周囲よりも高い状態に保たれなければならない小環境（ＭｉｎｉＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）とされる。搬入出モジュールの天井部には、小環境内に清浄空気を供給する清浄空気供給部としてのファンフィルタユニットが設置されている。ファンフィルタユニットはファンとフィルタとからなり、ファンを回転させて空気の流れを作りフィルタを通して清浄にされた空気を、小環境内にダウンフローで送り込む。小環境内はダウンフローと外界に対して陽圧を保つこととで、パーティクルの飛散を抑えている。ファンフィルタユニットの例は、特許文献１、２に記載されている。
特開２００３−７７９９号公報特開２００６−２８４０５９号公報

しかしながら、ファンフィルタユニットは、ファンを回転させるために消費電力が大きい。また、ファンが回転するために振動が発生する。さらに、ファンは複数台取り付けられ、かつ、一方向に回転しているため、小環境内に圧力差が生じやすい、という事情がある。

この発明は、低消費電力で振動も発生し難く、かつ、小環境内に圧力差も生じ難いダウンフロー発生機構を備えた基板処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明の第１の態様に係る基板処理装置は、被処理基板に処理を施す処理ユニットと、被処理基板を運搬する運搬容器が載置される載置部を有し、この載置部に載置された前記運搬容器と前記処理ユニットとの間で被処理基板を搬入出する搬入出モジュールと、清浄気体を供給する清浄気体供給機構、この清浄気体供給機構から前記清浄気体が供給され、内部の圧力が、清浄度が周囲よりも高い状態に保たれる前記搬入出モジュールの内部の圧力に対して陽圧とされる清浄気体溜め空間、及びこの清浄気体溜め空間と前記搬入出モジュールの内部とを連通する複数の孔と、を備え、前記清浄気体を、前記清浄気体溜め空間から前記搬入出モジュールの内部に前記複数の孔を介して噴射し、前記搬入出モジュールの内部にダウンフローを発生させるダウンフロー発生機構と、を具備し、前記清浄気体溜め空間は、前記搬入出モジュールの上部に設けられ、前記清浄気体供給機構から前記清浄気体を供給するための清浄気体供給管が接続されている空間形成用筐体の内部に形成された空間である。

この発明によれば、低消費電力で振動も発生し難く、かつ、小環境内に圧力差も生じ難いダウンフロー発生機構を備えた基板処理装置を提供できる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について具体的に説明する。

（第１の実施形態）
図１Ａはこの発明の第１の実施形態に係るダウンフロー発生機構の一例を示す平面図、図１Ｂはこの発明の第１の実施形態に係るダウンフロー発生機構の一例を示す断面図である。

第１の実施形態に係るダウンフロー発生機構１は、筐体２に収容され、筐体２の内部に、清浄度が周囲よりも高い状態に保たれる小環境３を形成するようにした例である。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ダウンフロー発生機構１は、清浄気体を供給する清浄気体供給機構４と、清浄気体供給機構４から清浄気体が供給される清浄気体溜め空間５と、を具備する。

清浄気体溜め空間５は、本例では空間形成用筐体６の内部に形成された空間である。筐体６には清浄気体供給管７が接続されている。清浄気体溜め空間５の内部の圧力は、清浄気体を、清浄気体供給機構４から清浄気体溜め空間５へ清浄気体供給管７を介して供給し続けることによって、小環境３の内部の圧力に対して陽圧とされる。清浄気体の例としては清浄空気でも良いが、本例では不活性ガス、例えば、窒素ガス（Ｎ_２）を用いた。清浄気体供給機構４は、本例では窒素ガス供給機構となっている。窒素ガス供給機構は、小環境３ごとに用意されても良いが、例えば、生産工場内の窒素ガス供給機構を利用することもできる。

筐体６の小環境３側には、清浄気体溜め空間５と小環境３の内部とを連通する複数の孔、本例では複数の細孔８が設けられている。細孔８は、図１Ａの平面図に示すように、筐体６に均一に形成されている。なお、図１Ａ中の１Ｂ−１Ｂ線に沿う断面は、図１Ｂに示されている。均一に形成された細孔８は、例えば、パンチングメタル板等を用いて得ることができる。清浄気体溜め空間５は、本例では筐体６によって作られた空間であるが、図２に示すように、例えば、筐体２の天井部を、複数の細孔８が形成された仕切り板６ａで仕切ることによっても形成することもできる。このような清浄気体溜め空間５は、例えば、筐体２に備えられていたファンフィルタユニット取り付け部を流用して得ることができる。仕切り板６ａで筐体２の上部に清浄気体溜め空間５を形成する場合には、気密性を高めるために、仕切り板６ａと筐体２とをシール部材６ｂでシールするようにしても良い。このような清浄気体溜め空間５の変形は、以下説明する他の実施形態においても適用できることはもちろんである。

清浄気体溜め空間５の圧力は小環境３の内部の圧力よりも高く設定されている。このため、清浄気体溜め空間５に供給された清浄気体は、小環境３の内部に細孔８を介して噴射される。この結果、小環境３の内部にはダウンフローが発生される。

筐体２の底部には、複数の細孔９が均一に形成された通気板１０が設けられている。通気板１０の下は筐体２の底板２ａとなっており、底板２ａには複数本（図では３本）の排気流路を構成する排気管１１が接続されている。ダウンフロー発生機構１から小環境３の内部に発生されたダウンフローは、通気板１０を介して排気管１１に吸引される。

第１の実施形態に係るダウンフロー発生機構１によれば、ファンを使用せず、ファンが取り付けられていたスペースに、空間５を形成するための空間形成用筐体６を取り付ける、あるいは変形例に示すように、仕切り板６ａを設けて空間５を形成し、この空間５に、清浄気体、本例では窒素ガスを圧縮して充満させる。空間５と小環境３との間は、複数の細孔８で連通されており、細孔８から窒素ガスが漏れ出すことによって、小環境３の内部にダウンフローが発生される。細孔８は、筐体６、又は仕切り板６ａに均一に開けられており、細孔８を均一に開けることによって、ダウンフローは均一に発生される。

このように、第１の実施形態によれば、ファンを使用しないので、ファンフィルタユニットに比較して消費電力を小さくすることができる。

また、ファンを使用しないので、ファンフィルタユニットに比較して振動が少ない。

また、ファンを使用しないので、ファンフィルタユニットに比較して小環境３の内部に圧力差が発生し難く、小環境３の内部の圧力の均一性が向上する。

さらに、清浄気体を細孔８から噴射するので、フィルタが無くても清浄気体を小環境内に供給することができる。このようにファンばかりでなく、フィルタも使用しないから、メンテナンス等の手間も省くこともできる。

（第２の実施形態）
図３はこの発明の第２の実施形態に係るダウンフロー発生機構の一例を示す断面図である。

図３に示すように、第２の実施形態に係るダウンフロー発生機構１が、第１の実施形態に係るダウンフロー発生機構１と異なるところは、小環境３の内部に、除電装置１２を設けたことである。

清浄気体は、通常、乾燥した気体であることが多い。例えば、本例では、清浄気体として、乾燥した窒素ガス（ｄｒｙＮ_２）を、小環境３の内部に複数の細孔８を介して噴射させる。

乾燥した気体、本例では乾燥した窒素ガスを小環境３の内部に複数の細孔８を介して噴射させると、乾燥した気体自体、あるいは小環境３の内部を搬送されるウエハ、あるいは小環境３の内部に配置されたウエハ搬送機構等に静電気が発生し易くなる。

そこで、第２の実施形態に係るダウンフロー発生機構１においては、乾燥した清浄気体、本例では乾燥した窒素ガスを除電する除電装置１２を、小環境３の内部に設けるようにした。除電装置１２の一例は、例えば、イオナイザーである。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の利点を得ることができるとともに、小環境３の内部に、除電装置１２を設けたので、例えば、清浄気体として、乾燥した清浄気体を用いた場合においても、乾燥した清浄気体自体、あるいは小環境３の内部を搬送されるウエハ、あるいは小環境３の内部に配置されたウエハ搬送機構等に、静電気が生じることを抑制することができる。

（第３の実施形態）
図４はこの発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の一例を示す平面図、図５は図４中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図４及び図５に示すように、基板処理装置１００は、被処理基板である半導体ウエハ（以下単にウエハと記す）Ｗを一枚ずつ搬送して例えばエッチング処理を施す枚葉式の基板処理装置である。

基板処理装置１００は清浄雰囲気とされたクリーンルーム内に設置される。基板処理装置１００は、複数例えば２５枚のウエハＷを収納した運搬容器としてのフープ１０２を載置する載置部１０３と、ウエハＷに所定の処理、例えば、エッチング処理を施す処理部としての３つのプロセスシップ１０４、１０５、１０６と、ウエハＷを載置部１０３のフープ１０２からプロセスシップ１０４、１０５、１０６に搬入し、プロセスシップ１０４、１０５、１０６から載置部１０３のフープ１０２へ搬出する搬入出モジュール１０７とを備えている。

搬入出モジュール１０７の内部は小環境３であり、その天井部には、小環境３の内部に清浄気体のダウンフローを供給するダウンフロー発生機構１が設けられている。ダウンフロー発生機構１は、第１、第２の実施形態に説明したものである。

各プロセスシップ１０４、１０５、１０６は、ウエハＷに所定の処理を施す処理室１１１と、処理室１１１にウエハＷを受け渡す搬送アーム（図示省略）を内蔵し、真空雰囲気と大気雰囲気とに保持可能なロードロック室１１２とを有する。処理室１１１としては、円筒状の処理容器（チャンバ）を有しており、その中にＣ_ｘＦ_ｙ、ＨＢｒ、Ｃｌ_２等のハロゲン元素を含有した処理ガスを導入し、処理ガスのプラズマを生成してウエハＷの所定の膜に対してプラズマエッチングを行うものや、処理容器内に腐食性ガス（例えばＮＨ_３）とＨＦを導入し、電界を用いないでウエハＷの所定の膜にＣＯＲ（Chemical Oxide Removal）処理を施して等方性エッチング処理を施すものを挙げることができる。

プロセスシップ１０４、１０５、１０６では、処理室１１１内が真空に維持され、ロードロック室１１２は処理室１１１とほぼ同圧力の真空雰囲気と搬入出モジュール１０７と同様の大気雰囲気とをとることができ、内部の搬送アームによりロードロック室１１２と真空雰囲気の処理室１１１との間でウエハＷを搬送可能となっている。搬入出モジュール１０７とロードロック室１１２との間、およびロードロック室１１２と処理室１１１との間には開閉可能なゲートバルブＧが設けられている。

搬入出モジュール１０７は、フープ１０２の配列方向（Ｘ方向）を長手方向とした長尺状をなす筐体２を有しており、該筐体２内に搬送機構１１６が設けられている。また、筐体２の側方には、フープ１０２から搬入出モジュール１０７内に搬入されたウエハＷの向き（すなわちオリフラ又はノッチの位置）を合わせるオリエンタ１１７が接続されている。搬送機構１１６は、図５に示すように、筐体２内にＸ方向に設けられたガイドレール１１８に沿って移動可能なＸ方向移動部１３１と、Ｘ方向移動部１３１の上に上下方向（Ｚ方向）に移動可能に設けられたＺ方向移動部１３２と、Ｚ方向移動部１３２の上に設けられた旋回台１３３と、旋回台１３３の上に設けられた多関節構造の搬送アーム１３４とを有しており、搬送アーム１３４は先端にウエハＷを支持するピック１３５を有している。

図５に示すように、搬入出モジュール１０７の底部にはパンチングメタルからなる通気板１０が設けられており、その下に底板２ａが設けられている。底板２ａには複数本（図では３本）の排気流路を構成する排気管１１が接続されており、ダウンフロー発生機構１が発生したダウンフローを、排気管１１を介して下方に排気する。これにより、搬入出モジュール１０７の内部は、清浄に保たれた小環境３とされる。排気管１１は、鉛直下方に延び、基板処理装置１００の下方に水平に延びる工場排気ライン１２１に接続されている。工場排気ライン１２１には、処理室１１１等から排気されたハロゲン化合物等の排ガスが流れており、このような排ガスが逆流しないように排気管１１の途中に逆止弁１４０が設けられている。

載置部１０３は、搬入出モジュール１０７の筐体２のプロセスシップ１０４、１０５、１０６側とは反対側の側壁にＸ方向に沿って設けられた３つのフープ載置台１２２を有している。そして、筐体２には、これらフープ載置台１２２に対応する位置に窓１２３が設けられ、この窓１２３には搬出入扉（オープナー）１２４が設けられている。そして、フープ１０２がフープ載置台１２２に載置されて筐体２に密閉された状態となった際に、オープナー１２４が開いて、ウエハＷの搬入出が可能となる。

第１、第２の実施形態において説明したダウンフロー発生機構１は、図４及び図５に示したような基板処理装置１００の、例えば、搬入出モジュール１０７のダウンフロー発生機構１に用いることができる。

このような基板処理装置１００によれば、ファンフィルタユニットを用いた基板処理装置に比較して、消費電力を低減させることができ、しかも、搬入出モジュール１０７に発生する振動を少なくできる。また、ファンを使用しないので、ファンフィルタユニットを用いた基板処理装置に比較して、搬入出モジュール１０７の内部、即ち、小環境３の内部に圧力差が発生し難く、小環境３の内部の圧力の均一性を向上できる。さらに、清浄気体を細孔８から噴射するので、フィルタが無くても清浄気体を小環境内に供給できるので、ファンフィルタユニットを用いた基板処理装置に比較してメンテナンス等の手間を省ける、という利点を得ることができる。

以上、この発明を実施形態により説明したが、この発明はこれら実施形態に限られるものではなく様々な変形が可能である。

例えば、上述した第３の実施形態では、この発明の実施形態に係るダウンフロー発生機構を、基板処理装置の搬入出モジュールに適用した例を説明したが、この発明の実施形態に係るダウンフロー発生機構は、搬入出モジュール以外の小環境にも利用することができる。

また、清浄気体の例として窒素ガスを用いたが、清浄気体は、例えば、清浄空気でも良いし、窒素ガス以外の不活性ガスを用いることもできる。

また、第２の実施形態においては、除電装置の例としてイオナイザーを示したが、除電できるものではあれば、イオナイザー以外の除電装置を用いることもできる。

その他、上記実施形態は、この発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

図１Ａはこの発明の第１の実施形態に係るダウンフロー発生機構の一例を示す図、図１Ｂはこの発明の第１の実施形態に係るダウンフロー発生機構の一例を示す断面図この発明の第１の実施形態に係るダウンフロー発生機構の変形例を示す断面図この発明の第２の実施形態に係るダウンフロー発生機構の一例を示す断面図この発明の第３の実施形態に係る基板処理装置の一例を示す平面図図４中のＡ−Ａ線に沿う断面図

符号の説明

１…ダウンフロー発生機構、３…小環境、４…清浄気体供給機構（窒素ガス供給機構）、５…清浄気体溜め空間、８…細孔、１２…除電装置。

Claims

被処理基板に処理を施す処理ユニットと、
被処理基板を運搬する運搬容器が載置される載置部を有し、この載置部に載置された前記運搬容器と前記処理ユニットとの間で被処理基板を搬入出する搬入出モジュールと、
清浄気体を供給する清浄気体供給機構、この清浄気体供給機構から前記清浄気体が供給され、内部の圧力が、清浄度が周囲よりも高い状態に保たれる前記搬入出モジュールの内部の圧力に対して陽圧とされる清浄気体溜め空間、及びこの清浄気体溜め空間と前記搬入出モジュールの内部とを連通する複数の孔と、を備え、前記清浄気体を、前記清浄気体溜め空間から前記搬入出モジュールの内部に前記複数の孔を介して噴射し、前記搬入出モジュールの内部にダウンフローを発生させるダウンフロー発生機構と、
を具備し、
前記清浄気体溜め空間は、前記搬入出モジュールの上部に設けられ、前記清浄気体供給機構から前記清浄気体を供給するための清浄気体供給管が接続されている空間形成用筐体の内部に形成された空間であることを特徴とする基板処理装置。
前記清浄気体が乾燥した清浄気体であり、前記搬入出モジュールの内部に前記複数の孔を介して噴射された前記乾燥した清浄気体を除電する除電装置を、さらに、具備することを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記清浄気体が窒素ガスであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
前記複数の孔は、前記空間形成用筐体に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
前記清浄気体は、前記清浄気体溜め空間に圧縮して充満されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の基板処理装置。