JP6463220B2 - 処理システム - Google Patents

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Description

本発明の種々の側面及び実施形態は、処理システムに関する。
基板処理のスループットを向上させるために、複数の基板処理装置を用いて、複数の被処理基板を並行して処理する場合がある。この場合、クリーンルーム等の施設内に複数の基板処理装置が配置されるため、複数の基板処理装置によって占有される面積が大きくなる。そのため、より大型のクリーンルームが必要となり、設備コストが増加する。これを回避するため、複数の基板処理装置を上下方向に多段に配置することにより、単位面積当たりの基板処理装置の設置台数を少なくすることが考えられる(例えば、下記特許文献1参照)。
特開2000−223425号公報
ところで、上記特許文献1の技術では、複数の基板処理装置が上下方向に多段に配置されるため、単位面積当たりの基板処理装置の設置台数は少なくなるものの、それぞれの基板処理装置へ処理ガス等を供給する装置は、基板処理装置とは別の場所に配置される。そのため、システム全体としての占有面積は依然として大きい。
本発明の一側面は、例えば、1つ以上の処理ユニットを備える処理システムである。それぞれの処理ユニットは、複数の処理チャンバと、ユーティリティモジュールとを有する。それぞれの処理チャンバは、供給された処理ガスを用いて被処理体を処理する。ユーティリティモジュールは、複数の処理チャンバのそれぞれに供給される処理ガスの流量を制御する流量制御部を含む。複数の処理チャンバは、上下方向に重ねて配置される。ユーティリティモジュールは、複数の処理チャンバのうち、上下方向に隣接する2つの処理チャンバの間に配置される。
本発明の種々の側面および実施形態によれば、処理システム全体の占有面積を削減することができる。
図1は、処理システムの一例を示す図である。 図2は、処理ユニットの一例を示す図である。 図3は、図2のA方向から見た処理ユニットの一例を示す図である。 図4は、図2のB方向から見た処理ユニットの一例を示す図である。 図5は、処理ユニットの数が異なる処理システムの一例を示す図である。 図6は、処理ユニットの他の例を示す図である。 図7は、処理ユニットのさらなる他の例を示す図である。
開示する処理システムは、1つの実施形態において、1以上の処理ユニットを備える。それぞれの処理ユニットは、複数の処理チャンバと、ユーティリティモジュールとを有する。それぞれの処理チャンバは、供給された処理ガスを用いて被処理体を処理する。ユーティリティモジュールは、複数の処理チャンバのそれぞれに供給される処理ガスの流量を制御する流量制御部を含む。複数の処理チャンバは、上下方向に重ねて配置される。ユーティリティモジュールは、複数の処理チャンバのうち、上下方向に隣接する2つの処理チャンバの間に配置される。
また、開示する処理システムの1つの実施形態において、それぞれの処理ユニットは、流量制御部から複数の処理チャンバのそれぞれに分配される処理ガスが流通する第1の配管を有し、流量制御部から複数の処理チャンバのそれぞれまでの第1の配管の長さは、処理ユニット内の複数の処理チャンバ間で同一であってもよい。
また、開示する処理システムの1つの実施形態において、それぞれの処理ユニットは、処理チャンバ毎に、処理チャンバに隣接して配置されたロードロックモジュールを有し、ロードロックモジュールから処理チャンバへ向かう方向において、ロードロックモジュールの幅は、ロードロックモジュールに隣接して配置された処理チャンバの幅よりも狭く、第1の配管は、ロードロックモジュールが配置された側の処理チャンバの側面のうち、ロードロックモジュールに隣接していない領域の側面と、ロードロックモジュールの側面のうち、ロードロックモジュールから処理チャンバへ向かう方向に延在する側面とで形成された隙間に配置される。
また、開示する処理システムの1つの実施形態において、ユーティリティモジュールは、処理ユニットが有する複数の処理チャンバのそれぞれから排気されるガスの排気量を制御する排気制御部をさらに有してもよい。
また、開示する処理システムの1つの実施形態において、それぞれの処理ユニットは、複数の処理チャンバのそれぞれから排気されるガスが流通する第2の配管を有し、複数の処理チャンバのそれぞれから排気制御部までの第2の配管の長さは、処理ユニット内の複数の処理チャンバ間で同一であってもよい。
また、開示する処理システムの1つの実施形態において、それぞれの処理ユニットは、処理チャンバ毎に、処理チャンバに隣接して配置されたロードロックモジュールを有し、ロードロックモジュールから処理チャンバへ向かう方向において、ロードロックモジュールの幅は、ロードロックモジュールに隣接して配置された処理チャンバの幅よりも狭く、第2の配管は、ロードロックモジュールが配置された側の処理チャンバの側面のうち、ロードロックモジュールに隣接していない領域の側面と、ロードロックモジュールの側面のうち、ロードロックモジュールから処理チャンバへ向かう方向に延在する側面とで形成された隙間に配置されてもよい。
また、開示する処理システムの1つの実施形態において、ユーティリティモジュールは、プラズマを生成し、生成されたプラズマ中のラジカルを、処理ユニットが有する複数の処理チャンバのそれぞれに供給するリモートプラズマ生成部をさらに有してもよい。
また、開示する処理システムの1つの実施形態において、それぞれの処理ユニットは、リモートプラズマ生成部によって生成され、複数の処理チャンバのそれぞれに分配されるラジカルが流通する第3の配管を有し、リモートプラズマ生成部から複数の処理チャンバのそれぞれまでの第3の配管の長さは、処理ユニット内の複数の処理チャンバ間で同一であってもよい。
また、開示する処理システムの1つの実施形態において、それぞれの処理ユニットは、処理チャンバ毎に、処理チャンバに隣接して配置されたロードロックモジュールを有し、ロードロックモジュールから処理チャンバへ向かう方向において、ロードロックモジュールの幅は、ロードロックモジュールに隣接して配置された処理チャンバの幅よりも狭く、第3の配管は、ロードロックモジュールが配置された側の処理チャンバの側面のうち、ロードロックモジュールに隣接していない領域の側面と、ロードロックモジュールの側面のうち、ロードロックモジュールから処理チャンバへ向かう方向に延在する側面とで形成された隙間に配置されてもよい。
また、開示する処理システムの1つの実施形態において、それぞれの処理ユニットが有する複数の処理チャンバの数は2以上の偶数であり、ユーティリティモジュールは、処理ユニットが有する複数の処理チャンバの数をnとした場合に、上からn/2番目の処理チャンバと、上から(n/2)+1番目の処理チャンバとの間に配置されてもよい。
また、開示する処理システムは、1つの実施形態において、処理ユニット単位で、処理ユニットの増減が可能であってもよい。
以下に、開示する処理システムの実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態により開示される発明が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。
[処理システム10の構成]
図1は、処理システム10の一例を示す図である。図1は、上方から見た処理システム10を模式的に示している。本実施形態における処理システム10は、例えば図1に示すように、LM(Loader Module)11、搬送室12、および複数の処理ユニット20−1〜20−12を備える。処理システム10は、例えばクリーンルーム内に設置される。なお、以下では、複数の処理ユニット20−1〜20−12のそれぞれを区別することなく総称する場合に処理ユニット20と記載する。また、図1では、12台の処理ユニット20を有する処理システム10が例示されているが、処理システム10には、11台以下の処理ユニット20が設けられてもよく、13台以上の処理ユニット20が設けられていてもよい。
LM11の正面側(図1の上側)には、複数のポートが設けられ、それぞれのポートには、オペレータやカセット搬送システムによって、未処理の基板Wが収納されたカセットがセットされる。未処理の基板Wは、被処理体の一例である。LM11の背面側には、搬送室12および複数の処理ユニット20が配置される。図1の例では、複数の処理ユニット20は、搬送室12を挟んで横方向(例えば図1に示したx軸方向)に2列に配置され、それぞれの列では、横方向(例えば図1に示したy軸方向)に6台の処理ユニット20が配置されている。処理システム10の背面側には、電源ユニット14が配置される。
それぞれの処理ユニット20には、複数の処理チャンバが配置される。電源ユニット14は、それぞれの処理チャンバに、所定周波数の高周波電力を供給する。
搬送室12内には、移動式のロボットアーム等の搬送装置13が設けられる。搬送装置13は、LM11のポートにセットされたカセットから未処理の基板Wを取り出す。そして、搬送装置13は、搬送室12内を移動し、カセットから取り出した基板Wを、いずれかの処理ユニット20内の処理チャンバへ搬送する。そして、処理チャンバにおいて処理が行われた基板Wは、搬送装置13によって処理チャンバから取り出され、搬送室12のポートにセットされたカセットに戻される。
[処理ユニット20の構成]
図2は、処理ユニット20の一例を示す図である。図3は、図2のA方向から見た処理ユニット20の一例を示す図である。図4は、図2のB方向から見た処理ユニット20の一例を示す図である。
処理ユニット20は、例えば図3および図4に示すように、複数の処理チャンバ22−1〜22−4を有する。なお、以下では、複数の処理チャンバ22−1〜22−4のそれぞれを区別することなく総称する場合に処理チャンバ22と記載する。複数の処理チャンバ22−1〜22−4は、上下方向(例えば図3および図4に示したz軸方向)に重ねて配置される。図3および図4に例示した処理ユニット20では、4台の処理チャンバ22−1〜22−4が重ねて配置されているが、3台以下の処理チャンバ22が重ねて配置されてもよく、5台以上の処理チャンバ22が重ねて配置されてもよい。本実施形態において、処理ユニット20が有する処理チャンバ22の台数は、偶数である。
それぞれの処理チャンバ22は、整合器220、シャワーヘッド221、および載置台222を有する。整合器220は、高周波電源の出力インピーダンスと負荷インピーダンスを整合させる回路である。シャワーヘッド221は、後述する流量制御部31から供給された処理ガスを処理チャンバ22内に供給する。シャワーヘッド221には、整合器220を介して供給された所定周波数の高周波電力が印加される。シャワーヘッド221は、載置台222に対して上部電極として機能する。載置台222は、上面に処理対象の基板Wを載置する。また、載置台222は、シャワーヘッド221に対する下部電極として機能する。
それぞれの処理チャンバ22には、例えば図2および図4に示すように、x軸方向に隣接してLLM(Load Lock Module)21−1〜21−4が配置される。なお、以下では、複数のLLM21−1〜21−4のそれぞれを区別することなく総称する場合にLLM21と記載する。それぞれのLLM21は、ゲートバルブ210、搬送装置211、およびゲートバルブ212を有する。
上下方向に隣接する処理チャンバ22の間には、例えば図3および図4に示すように、ユーティリティモジュール30が配置される。本実施形態の処理ユニット20では、n(nは偶数)台の処理チャンバ22が上下方向に重ねて配置されており、ユーティリティモジュール30は、上からn/2番目の処理チャンバと、上から(n/2)+1番目の処理チャンバとの間に配置される。図3および図4に例示した処理ユニット20では、4台の処理チャンバ22が上下方向に重ねて配置されており、ユーティリティモジュール30は、上から2番目の処理チャンバと、上から3番目の処理チャンバとの間に配置されている。
ユーティリティモジュール30は、流量制御部31および排気バルブ32を有する。流量制御部31は、ガス供給源40から供給された処理ガスの流量を所定の流量に制御し、流量が制御された処理ガスを、配管230を介して各処理チャンバ22に供給する。流量制御部31は、ガス供給源40から供給されたクリーニングガスの流量を所定の流量に制御して、配管230を介して各処理チャンバ22に供給してもよい。排気バルブ32は、配管231を介して各処理チャンバ22に接続され、配管232を介してターボ分子ポンプ等の排気装置41に接続される。そして、排気バルブ32は、排気装置41が各処理チャンバ22から排気するガスの排気量を制御する。配管231は、第の配管の一例である。排気バルブ32は、排気制御部の一例である。
本実施形態において、流量制御部31から各処理チャンバ22までの配管230の長さは、処理ユニット20内の全ての処理チャンバ22間で同一である。これにより、1つの流量制御部31によって処理ガスの流量を制御する場合であっても、各処理チャンバ22に供給される処理ガスの流量の差を小さくすることができる。これにより、1つの流量制御部31によって複数の処理チャンバ22に供給される処理ガスの流量を精度よく制御することができる。そのため、各処理チャンバ22に個別に流量制御部31を設ける必要がなくなり、処理ユニット20の小型化およびコストの削減が可能となる。
また、本実施形態において、各処理チャンバ22から排気バルブ32までの配管231の長さは、処理ユニット20内の全ての処理チャンバ22間で同一である。これにより、1つの排気バルブ32によってガスの排気量を制御する場合であっても、各処理チャンバ22から排気されるガスの排気量の差を小さくすることができる。これにより、1つの排気バルブ32によって複数の処理チャンバ22から排気されるガスの排気量を精度よく制御することができる。そのため、各処理チャンバ22に個別に排気バルブ32を設ける必要がなくなり、処理ユニット20の小型化およびコストの削減が可能となる。
また、本実施形態において、ユーティリティモジュール30は、例えば図3および図4に示すように、上下方向において、処理ユニット20の略中央に配置される。これにより、ユーティリティモジュール30内のガス供給源40から各処理チャンバ22に接続される配管230、および、各処理チャンバ22からユーティリティモジュール30内の排気バルブ32に接続される配管231の長さを短くすることができる。これにより、配管230および配管231のコンダクタンスを大きくすることができ、各処理チャンバ22内の圧力制御が容易になる。また、処理ユニット20の小型化およびコストの削減も可能となる。
また、例えば図2に示すように、LLM21から処理チャンバ22へ向かう方向(例えば図2のx軸方向)において、LLM21の幅L1は、LLM21に隣接して配置された処理チャンバ22の幅L2よりも狭い。そのため、隣り合う処理ユニット20の処理チャンバ22を隣接して配置した場合、例えば図2に示すように、LLM21が配置された側の処理チャンバ22の側面のうち、LLM21に隣接していない領域の側面223と、LLM21の側面のうち、LLM21から処理チャンバ22へ向かう方向に延在する側面213とで囲まれた隙間23が形成される。該隙間23には、配管230および配管231が配置される。
処理チャンバ22において基板Wが処理される場合には、LLM21のゲートバルブ212が開放され、搬送装置13によって未処理の基板WがLLM21内の搬送装置211上に載置される。そして、ゲートバルブ212が閉じられ、LLM21内が減圧される。そして、ゲートバルブ210が開放され、搬送装置211によって未処理の基板Wが処理チャンバ22内に搬入され、載置台222上に載置される。そして、再びゲートバルブ210が閉じられる。
次に、流量制御部31により、各処理チャンバ22に流量が調節された処理ガスが供給される。流量制御部31から供給された処理ガスは、シャワーヘッド221から処理チャンバ22内に供給される。そして、排気バルブ32により各処理チャンバ22の排気量が制御され、処理チャンバ22内が所定の圧力に制御される。そして、整合器220を介してシャワーヘッド221に所定周波数の高周波電力が印加されることにより、処理チャンバ22内に処理ガスのプラズマが生成され、生成されたプラズマにより、載置台222上に載置された基板Wにエッチングや成膜等の所定の処理が施される。
基板Wに対する処理が終了した場合、ゲートバルブ210が開放され、搬送装置211によって、処理後の基板Wが処理チャンバ22から搬出される。そして、ゲートバルブ210が閉じられ、LLM21内の圧力が大気圧に戻される。そして、ゲートバルブ212が開放され、搬送装置13によって処理後の基板WがLLM21から搬出される。
なお、本実施形態の処理システム10は、処理ユニット20単位で、増減が可能である。例えば、図5に示すように、12個の処理ユニット20を有する処理システム10−2において、y軸方向に処理ユニット20を増やすことにより、例えば14個の処理ユニット20を有する処理システム10−1を構成することができる。また、例えば、図5に示すように、12個の処理ユニット20を有する処理システム10−2において、y軸方向に処理ユニット20を減らすことにより、例えば10個の処理ユニット20を有する処理システム10−3を構成することができる。このように、複数の処理チャンバ22が重ねて配置された処理ユニット20単位での増設や縮減が可能であるため、設置場所の面積や必要な処理能力に応じて、より高い自由度で処理ユニット20を構成することができる。
また、処理ユニット20が有する複数の処理チャンバ22は、流量制御部31を介して供給される処理ガスが共通であるため、処理対象の基板Wに対して同一の処理を行う。しかし、別々の処理ユニット20が有する処理チャンバ22同士では、処理対象の基板Wに対して異なる処理が行われてもよい。例えば、図1に例示した処理システム10において、処理ユニット20−1〜20−6では、成膜処理が行われ、処理ユニット20−7〜20−12では、エッチング処理が行われてもよい。さらに、処理システム10には、洗浄装置、熱処理装置、コータ/デベロッパ等の大気圧環境下で行われる処理を行う装置が含まれていてもよい。
以上、一実施形態について説明した。上記説明から明らかなように、本実施形態の処理システム10によれば、処理システム10全体の占有面積を削減することができる。
なお、開示の技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
例えば、上記した実施形態において、各処理ユニット20が有する処理チャンバ22は、流量制御部31を介して供給された処理ガスと、整合器220を介して供給された高周波電力とを用いてプラズマを生成するが、開示の技術はこれに限られない。例えば図6に示すように、ユーティリティモジュール30内に設けられたリモートプラズマ生成部33によってプラズマを生成し、生成されたプラズマ中のラジカルが、配管233を介して各処理チャンバ22に供給され、各処理チャンバ22内のシャワーヘッド221から処理チャンバ22内に供給されてもよい。配管233は、第の配管の一例である。
なお、図6に示した処理ユニット20においても、リモートプラズマ生成部33から各処理チャンバ22までの配管233の長さは、処理ユニット20内の全ての処理チャンバ22間で同一である。これにより、1つのリモートプラズマ生成部33によってプラズマが生成された場合であっても、各処理チャンバ22へのラジカルの供給量の差を小さくすることができる。これにより、1つのリモートプラズマ生成部33によってから各処理チャンバ22に供給されるラジカルの量を精度よく制御することができる。そのため、各処理チャンバ22で個別にプラズマを生成する必要がなくなり、処理ユニット20の小型化およびコストの削減が可能となる。
また、例えば図7に示すように、各LLM21を減圧するための排気ポンプ34をユーティリティモジュール30内に1つ設け、配管234を介して各LLM21内のガスを排気するようにしてもよい。排気ポンプ34によって各LLM21から排気されたガスは、排ガス処理装置42へ送られる。なお、図7では、各処理チャンバ22への処理ガスの供給路、および、各処理チャンバ22から排気されるガスの排気路は省略されている。
図7の例では、1台の排気ポンプ34によって処理ユニット20内の複数のLLM21を減圧することができるため、LLM21毎に排気ポンプ34を設ける場合に比べて、処理ユニット20の小型化およびコストの削減が可能となる。また、図7に示した処理ユニット20においても、各LLM21から排気ポンプ34までの配管234の長さは、処理ユニット20内の全てのLLM21間で同一であることが好ましい。これにより、処理ユニット20内の複数のLLM21において、大気圧から所定の真空度に減圧されるまでの時間差を小さくすることができる。これにより、処理時間を削減することができる。また、図7に示した処理ユニット20においても、各LLM21から排気ポンプ34までの配管234は、図2に示したように、LLM21の側面213と、処理チャンバ22の側面223とで囲まれた隙間23に配置されることが好ましい。
また、上記した実施形態における処理ユニット20では、n(nは偶数)台の処理チャンバ22が上下方向に重ねて配置され、上からn/2番目の処理チャンバ22と、上から(n/2)+1番目の処理チャンバ22との間にユーティリティモジュール30が配置されるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、ユーティリティモジュール30は、最上段の処理チャンバ22の上、最下段の処理チャンバ22の下、あるいは、上下方向に隣接するいずれか2つの処理チャンバ22の間に配置されてもよい。ただし、この場合であっても、ユーティリティモジュール30内の流量制御部31から各処理チャンバ22に接続される配管230や、各処理チャンバ22から排気バルブ32に接続される配管231が、処理ユニット20内の全ての処理チャンバ22間で同一の長さであることが好ましい。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
10 処理システム
11 LM
12 搬送室
13 搬送装置
14 電源ユニット
20 処理ユニット
21 LLM
210 ゲートバルブ
211 搬送装置
212 ゲートバルブ
22 処理チャンバ
220 整合器
221 シャワーヘッド
222 載置台
23 隙間
230 配管
231 配管
232 配管
233 配管
234 配管
30 ユーティリティモジュール
31 流量制御部
32 排気バルブ
33 リモートプラズマ生成部
34 排気ポンプ
40 ガス供給源
41 排気装置
42 排ガス処理装置

Claims (5)

  1. 1以上の処理ユニットを備え、
    それぞれの前記処理ユニットは、
    供給された処理ガスを用いて被処理体を処理する複数の処理チャンバと、
    前記複数の処理チャンバのそれぞれに供給される前記処理ガスの流量を制御する流量制御部、および、前記複数の処理チャンバのそれぞれから排気されるガスの排気量を制御する排気制御部を含むユーティリティモジュールと
    前記複数の処理チャンバのそれぞれから排気されるガスが流通する第1の配管と
    を有し、
    前記複数の処理チャンバは、上下方向に重ねて配置され、
    前記ユーティリティモジュールは、前記複数の処理チャンバのうち、上下方向に隣接する2つの処理チャンバの間に配置され
    前記複数の処理チャンバのそれぞれから前記排気制御部までの前記第1の配管の長さは、前記処理ユニット内の前記複数の処理チャンバ間で同一であることを特徴とする処理システム。
  2. 前記ユーティリティモジュールは、
    プラズマを生成し、生成されたプラズマ中のラジカルを、前記処理ユニットが有する前記複数の処理チャンバのそれぞれに供給するリモートプラズマ生成部をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の処理システム。
  3. それぞれの前記処理ユニットは、
    前記リモートプラズマ生成部によって生成され、前記複数の処理チャンバのそれぞれに分配されるラジカルが流通する第の配管を有し、
    前記複数の処理チャンバのそれぞれから前記リモートプラズマ生成部までの前記第の配管の長さは、前記処理ユニット内の前記複数の処理チャンバ間で同一であることを特徴とする請求項に記載の処理システム。
  4. それぞれの前記処理ユニットが有する前記複数の処理チャンバの数は2以上の偶数であり、
    前記ユーティリティモジュールは、
    前記処理ユニットが有する前記複数の処理チャンバの数をnとした場合に、上からn/2番目の処理チャンバと、上から(n/2)+1番目の処理チャンバとの間に配置されることを特徴とする請求項1に記載の処理システム。
  5. 前記処理ユニット単位で、前記処理ユニットの増減が可能であることを特徴とする請求項1に記載の処理システム。
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