JP5511273B2 - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents
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Description
処理室はゲートバルブで遮蔽された独立した空間であり、各室では個別にウエハの処理が可能である。
EFEM18内には大気中にて同時に複数枚(5枚)を移載することが可能な大気ロボット(図示せず)が載置されており、2つのロードロック室14a、14bとの間のウエハ移載を可能にしている。また、本装置は、各構成を制御するコントローラ84を有する。
処理室16には、2つの基板載置台が配置されており、搬送室12側の第1の処理部36の基板載置台を第1の基板載置台37、他方の第2の処理部38の基板載置台を第2の基板載置台41とする。
第1の処理部36と第2の処理部38はおのおの独立した構造となっており、装置全体からみるとウエハ処理流れ方向と同方向一列になっている。
すなわち、第2の処理部38は、搬送室12から第1の処理部36を挟んで遠方に配置されている。
第1の処理部36と第2の処理部38では、同じプロセスによって基板処理がなされる。
第1の処理部36と第2の処理部38とは連通し、処理室16内は、300℃までの昇温が可能である。
第1の基板載置台37及び第2の基板載置台41には、ヒータ64が内挿され、加熱されている。また、第1の基板載置台37と第2の基板載置台41は、例えばアルミニウム(A5052、A5056等)で形成される。
省スペース、低コスト化の目的を達成するため、ロードロック室14a、14b、搬送室12及び処理室16a、16bを例えばアルミニウム(A5052)一部品にて形成してもよい。
第2の基板搬送部材40は、軸部43eを中心として回転するものであり、軸部43eは、境界壁48側に配置されている。
他方の処理室における第2の基板搬送部材40は、境界壁48を挟んで、一方の処理室の第2の基板搬送部材40と対照的に配置される。対照的に配置することで、それぞれの第2の基板搬送部材40を制御するための配線を、処理室16の下部であって、水平方向で装置中央、即ち境界壁48近辺に、集中して配設することが可能となる。この結果、配線スペースにおいて、部品ごとに配線を集中して設けることが可能となり、配線スペースを効率化することができる。また、境界壁48付近に配置した軸部43eを中心として回転するので、処理室16の外側を円形とすることができる。円形とすることで、装置本体11の外郭11aを斜め状とすることが可能となり、その結果、保守者が入るメンテナンススペース17をより大きく確保することができる。仮に、軸部43eを処理室16の外側に配置した場合、外郭11aを斜め状とすることはできず、保守者が入るメンテナンススペース17を大きく確保することができない。
第2の基板搬送部材40は、第1の基板搬送部材30によって搬送された2枚の未処理ウエハのうちの1枚を第2の処理部38の第2の基板載置台41に移載し、さらに第2の基板載置台41の処理済ウエハを第1の基板搬送部材30のフィンガー上へ移載する(第2の基板搬送機構)。
第1の基板搬送部材30の上フィンガー32a及び下フィンガー32bのアーム34よりには、基板止め部材であるウエハストッパ70が下フィンガー32bから鉛直方向上方に延びた状態で設けられている。ウエハストッパ70は、例えば、基板を垂直方向に整列させる整列プレートとして使用することが可能である。
ウエハストッパ70は、第1の基板搬送部材30の外形に沿って形成されている。また、ウエハストッパ70の上端面が、図4に示すように、第1の基板搬送部材30の上フィンガー32a上のウエハ1の上面よりも上方に配置される。これにより、第2の基板搬送部材40が旋回し、行き過ぎた場合でもウエハ1は、ウエハストッパ70に止められ、ウエハ1がウエハストッパ70に乗り上げてしまうことを防止できる。また、ウエハストッパ70は、第2の基板搬送部材40と干渉しない位置に配置される。ウエハストッパ70を設けることで、ウエハ1が第1の基板搬送部材30からずれて第1の基板載置台37に載置されるのを防ぐ。また、ウエハストッパ70を第2の基板搬送部材40と干渉しない位置に配置することで、第1の基板搬送部材30及び第2の基板搬送部材40を第1の処理部36の第1の基板載置台37上に同時に存在させることができる。これにより、スループットを向上させることができる。
第2の基板搬送部材40は、ウエハの外径より大きな円弧部43aと、円弧部43aから切欠かれた切欠き部43bと、円弧部43aから円弧部の中心にむかって略水平に設けられたウエハを載置する爪部43cと、円弧部43aを支えるフレーム部43dが設けられたアーム47を有する。
円弧部43aとフレーム部43dは連続して形成され、アーム47から略水平に装着され、爪部43cを介してウエハ1を支持することができるようにされている。
アーム47は、鉛直方向に延びる軸部43eを回転軸として回転するようにされているとともに、鉛直方向に昇降するようにされている。
切欠き部43bは、軸部43eが回転し、第1の処理部36側に有するときに、搬送室12と処理室16との間に設けられたゲートバルブ35と向かい合う位置に配置する。
したがって、第2の基板搬送部材40は、回転軸である軸部43eが回転し、昇降する。このような動作を行うことで、第1の基板搬送部材30によって処理室16内に搬送された2枚のウエハのうち、1枚のウエハを第1の処理部36上方から搬送室12の遠方にある第2の処理部38に搬送・載置することができる。
第2の基板搬送部材40は、第1の基板載置台37及び第2の基板載置台41からの熱輻射により高温(250℃くらい)になるため、耐プラズマ性、耐高熱性である例えばアルミナセラミックス(純度99.6%以上)、石英、SiC(炭化珪素)、AlN(窒化アルミニウム)等から形成するのが好ましい。金属部品に比べ熱膨張係数の小さい例えばアルミナセラミックス(純度99.6%以上)で形成することで、熱変形によるたわみ等による搬送信頼性劣化を防止することができる。ただし、第2の基板搬送部材40の基部には位置・レベル調整のため、金属部品を使用する。
図6(a)〜(d)及び図7(e)〜(h)において、上図は処理室16の上面図である。下図は上図の断面をイメージした図で、説明用図面である。
下図では、基板保持ピン39aの一つが、第1の処理部36の内、ゲートバルブ35に近い箇所に設けられている。これは説明の便宜上のものである。実際には上図のように、第1の処理部36の内、ゲートバルブ35に近い箇所、即ち第1の基板搬送部材30が図6(c)上図のように待機する箇所には、基板保持ピン39aは設けられていない。
まず、処理室16内は、搬送室12と同圧に真空化される。尚、以下の説明において、基板処理装置10を構成する各部の動作はコントローラ84により制御する。
ゲートバルブ35が開き、第1の基板載置台37の第1の基板保持ピン39aと第2の基板載置台41の第2の基板保持ピン39bが上昇する。第2の基板搬送部材40は第2の処理部38側に待機し、第1の基板保持ピン39a、第2の基板保持ピン39bと共に上昇する。
第2の基板搬送部材40は、軸部43eが回転することで略水平に第1の処理部36側へ移動する。この際、第2の基板搬送部材40の切欠き部43bは、ゲートバルブ35と向かい合っている。
第1の基板搬送部材30が上フィンガー32aと下フィンガー32bに載置された2枚のウエハを同時搬送しながら、搬送室12からゲートバルブ35を介して処理室16に移動し、第1の処理部36上方にて停止する。その際、第2の基板搬送部材40はフィンガー対32の上フィンガー32aと下フィンガー32bの間に収まる高さ位置にて待機している。ここで、ウエハストッパ70が、旋回時のウエハ高さよりも高く設けられているため、ウエハ行き過ぎの抑制になる。また、上フィンガー32aと下フィンガー32bのアームよりに設けられているため、旋回時のウエハ1との干渉は防止される。
第1の基板搬送部材30はそのまま動作しない状態にて、第1の基板載置台37の第1の基板保持ピン39aが上昇し、下フィンガー32bに載置されたウエハを第1の基板保持ピン39a上に載置する。さらに、第2の基板搬送部材40が上昇することで、上フィンガー32aに載置されたウエハを第2の基板搬送部材40の爪部43c上に載置する。
第1の基板搬送部材30は、搬送室12内に戻る。ここで、ウエハストッパ70を設けることにより、第1の基板搬送部材30の縮動作に際しても、ウエハ1との干渉は防止される。
第2の基板搬送部材40は、ウエハ1を載置した状態で、軸部43eが回転することで略水平に第2の処理部38側へ移動する。
ゲートバルブ35が閉まる。
軸部43eが下降して、第2の基板搬送部材40は、第2の基板載置台41の外周下方に移動する。
第2の基板搬送部材40はウエハ処理中も処理室16内に待機することになるため、第2の処理部38上方から供給される処理ガス(例えばO2ラジカル等)のガスの流れを阻害し、ウエハ面内の均一性を悪化させる恐れがある。そのため、第2の基板載置台41の外周のガス流れを阻害しない高さへと移動する。
第1の基板載置台37の第1の基板保持ピン39a及び第2の基板載置台41の第2の基板保持ピン39bがウエハ1を略水平に保持した状態でほぼ同時に下降し、ウエハ1を第1の基板載置台37及び第2の基板載置台41に載置する。即ち、それぞれのウエハと、それらのウエハに対応した基板載置台との距離が互いに等しくなるよう、ウエハを下降させる。
第1の処理部36及び第2の処理部38それぞれのウエハへの熱影響を同じにするためである。熱影響を同じにすることにより、例えばそれぞれのウエハのアッシングレートを均一にすることができる。基板処理がCVD(Chemical Vapor Deposition)の場合、それぞれの膜厚を略同じ厚みとすることができる。
なお、まったく同じ熱影響とする必要は無く、アッシングレートや膜厚が均一にさえなれば、誤差があってもよい。各基板が載置される時間の誤差は、例えば2秒程度である。
第1の基板保持ピン39aと第2の基板保持ピン39bをほぼ同時に下降して、熱影響を同じとする代わりに、ヒータ64を個別に制御してもよい。
また、本装置では、基板保持ピン39が下がるが、第1の基板載置台37及び第2の基板載置台41が上下する構成にしてもよい。
比較例の基板処理装置50は、ウエハをストックするロードロック室52が2室、各室にウエハを移載させるロボットを有する搬送室54が1室、ウエハを処理する処理室56が2室の構成になっていて、処理室1室では1ウエハのみの処理となる。
なお、以下の説明において、比較例の基板処理装置50を構成する各部の動作はコントローラ86により制御される。
まず、処理室56内は、搬送室54と同圧に真空化される。
ゲートバルブ62が開く。
第3の基板搬送部材60がウエハ1を搬送しながら、搬送室54からゲートバルブ62を介して処理室56内に移動し、基板載置台66上方にて停止する。ここで、第3の基板搬送部材60は、ウエハを1枚ずつ搬送可能なものである。
第3の基板搬送部材60はそのまま動作しない状態にて、基板保持ピン68が上昇し、ウエハ1は、基板保持ピン68上に載置される。
第3の基板搬送部材60は、搬送室54内に戻る。
基板保持ピン68は、ウエハ1を略水平に保持した状態で下降し、基板載置台66に載置し、ウエハ載置が完了する。
ゲートバルブ62が閉まる。
第2の実施形態における基板処理装置では、上述の第1の基板載置台37と第2の基板載置台41を1枚の基板載置台65としている。処理室16の中央には、仕切68が形成され、第1の処理部36と第2の処理部38が構成されている。第1の処理部36と第2の処理部38の上方にはそれぞれガス供給管69から処理ガスが供給され、ガス排気管71から排気される。基板載置台65にはヒータ64が内挿されている。基板載置台65の中心には、基板載置台65を昇降させる昇降機構67が設けられている。ここでは、基板載置台65を上昇させることにより、第1の処理部36のウエハ1とヒータ64との距離、第2の処理部38のウエハ1とヒータ64との距離を同じにする。
本発明の第2の実施形態によれば、昇降機構67を装置本体の中心に設けることで、簡易な構成でバランスよく基板載置台65の昇降が可能となる為、各ウエハ1との距離にばらつきが生じにくくなる。すなわち、第1の処理部36及び第2の処理部38のウエハへの熱影響を同じにし、アッシングレートを均一にすることができる。
仮に2つの基板載置台を上昇させる場合に基板載置台ごとに基板載置台の昇降機構が必要となり、コストアップにつながる。また、それぞれの基板載置台ごとにヒータ64とウエハ1間の距離を調整する必要があり、メンテナンス作業が増え、メンテナンスコストも増えることとなる。また、一つのヒータを一つの基板載置台の中に埋め込んだ場合、ヒータの加熱制御部が一つで済むので、コストがかからず、また制御がシンプルとなる。
第3の実施形態における基板処理装置では、2つの基板載置台65を有し、2つの基板載置台65にはヒータ64がそれぞれ内挿されている。処理室16の中央から、処理室16が完全に仕切68によって仕切られ、第1の処理部36と第2の処理部38が構成されている。第1の処理部36と第2の処理部38の上方にはそれぞれガス供給管69から処理ガスが供給され、ガス排気管71から排気される。
第3の実施形態では、本発明の実施形態同様、第1の処理部36のウエハ1とヒータ64との距離と、第2の処理部38のウエハ1とヒータ64との距離が同じとなるように、すなわち、それぞれの基板に対するヒータからの熱影響レベルが同じとなるように2つの基板載置台65の基板保持ピン39をそれぞれ同時に降下させる。
本発明の第3の実施形態によれば、処理室16が仕切られているため、プラズマが均一にウエハ1に晒される。
これにより、第1の処理部36と第2の処理部38とで、同じ温度でかつ同じ条件でプラズマに晒されるので、基板に対して均一にプラズマを処理することができる。
前記軸部は、鉛直方向に昇降し、回転するよう構成され、前記切欠き部は、前記搬送室と前記処理室の間に形成されたゲートバルブと向かい合うよう構成されている。これにより、連通している処理室において、一方の処理部から他方の処理部へ基板を搬送、載置することができる。また、基板処理時に第2の基板搬送部材を下げることにより、ガス排気の障害とならない。
10 基板処理装置
12 搬送室
14 ロードロック室
16 処理室
30 第1の基板搬送部材
35 ゲートバルブ
36 第1の処理部
38 第2の処理部
39 基板保持ピン
40 第2の基板搬送部材
64 ヒータ
70 ウエハストッパ
Claims (7)
- 搬送室と、
基板を処理する処理室と、
前記搬送室から前記処理室へ基板を搬送する第1の基板搬送部材と、
載置された基板を加熱する第1のヒータを有する第1の処理部と、
載置された基板を加熱する第2のヒータを有する第2の処理部と、
前記第1の基板搬送部材から基板を受け、前記第1の処理部上に、所定の距離を維持して基板を保持する第1の基板保持部と、
前記第2の処理部上に、前記所定の距離を維持して基板を保持する第2の基板保持部と、
前記第1の処理部と前記第2の処理部の間に設けられ、前記第1の基板搬送部材から基板を受け、更に前記第2の基板保持部に基板を移載する第2の基板搬送部材と、
前記第1の処理部上に所定の距離を維持して保持された基板と前記第2の処理部上に前記所定の距離を維持して保持した基板の熱影響が同じとなるよう、前記第1のヒータと前記第2のヒータが加熱制御された状態で、前記第1の基板搬送部材と前記第1のヒータとの距離及び前記第2の基板搬送部材と前記第2のヒータとの距離が同じとなるよう基板に対して相対的に移動するよう前記第1の基板搬送部材と前記第2の基板搬送部材を制御する制御部と、を有し、
前記搬送室には、前記第1の基板搬送部材が設けられ、
前記処理室には、前記第1の処理部と前記第2の処理部と前記第2の基板搬送部材が内包され、前記第1の処理部と前記第2の処理部は連通する
基板処理装置。 - 前記処理室は、少なくとも二つ設けられ、それぞれ前記搬送室の一面に設けられている請求項1記載の基板処理装置。
- 前記第2の基板搬送部材は、軸部と、基板を載置する円弧部と、前記円弧部から切欠かれた切欠き部とを有し、
前記軸部は、鉛直方向に昇降し、回転するよう構成され、
前記切欠き部は、前記搬送室と前記処理室の間に形成されたゲートバルブと向かい合うよう構成されている請求項1又は2記載の基板処理装置。 - 前記第1の基板保持部と前記第2の基板保持部は、基板を水平に昇降させる請求項1乃至3いずれか記載の基板処理装置。
- 前記第1の基板搬送部材は、少なくとも2つのフィンガと、上端面が前記フィンガよりも上方に配置された基板止め部材を有する請求項1乃至4いずれか記載の基板処理装置。
- 前記基板止め部材は、前記第2の基板搬送部材と干渉しない位置に配置される請求項5記載の基板処理装置。
- 搬送室から、該搬送室に設けられた第1の基板搬送部材を用いて、少なくとも2枚の基板を、載置された基板を加熱する第1のヒータを有する第1の処理部、載置された基板を加熱する第2のヒータを有する第2の処理部、及び前記第1の処理部と前記第2の処理部の間に設けられる第2の基板搬送部材が内包され、前記第1の処理部と前記第2の処理部が連通する処理室へ供給するステップと、
前記少なくとも2枚の基板をそれぞれ前記第1の基板搬送部材から基板を受け、前記第1の処理部上に、所定の距離を維持して基板を保持する第1の基板保持部と、前記第1の基板搬送部材から基板を受け、前記第2の基板搬送部材を用いて、前記第2の処理部上に、前記所定の距離を維持して基板を保持する第2の基板保持部に載置するステップと、
前記第1の処理部上に所定の距離を維持して保持された基板と前記第2の処理部上に前記所定の距離を維持して保持した基板の熱影響が同じとなるよう、第1のヒータと第2のヒータが加熱制御された状態で、前記第1の基板搬送部材と前記第1のヒータとの距離及び前記第2の基板搬送部材と前記第2のヒータとの距離が同じとなるよう基板に対して相対的に移動するよう前記第1の基板搬送部材と前記第2の基板搬送部材を制御するステップと、
を有する基板処理方法。
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