JP6844263B2 - 基板処理装置 - Google Patents
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Description
一方で、複数の真空処理モジュール間でこれらの付帯設備を共通化する場合には、ある真空処理モジュールにてウエハの真空処理を行おうとする際に、当該真空処理モジュールにて用いられる付帯設備が、他の真空処理モジュールと共用されていることに伴う種々の制約が発生するおそれがある。ここで述べる種々の制約は、複数の真空処理モジュール間の機差を最小限に抑え、異なる真空処理モジュールで処理されたウエハ上に成膜される膜質、膜厚を均一に制御するために、出来るだけ取り除く事が望ましい。
しかしながら、当該特許文献1には、4台の処理ステーションに対して原料ガスの供給源(処理ガス供給設備に相当する)を共通化することに伴って生じる制約に係る言及はない。
基板の処理が行われる真空容器を備えたn台(nは4以上の整数)の真空処理モジュールと、
前記真空容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給設備、前記真空容器内の真空排気を行う真空排気設備、前記真空容器の温度制御を行うチラー設備、及び前記真空処理モジュールに設けられた電力消費機器に電力を供給する電力供給設備、からなる付帯設備群と、
常圧雰囲気下で基板を搬送する第1の基板搬送機構が設けられた基板搬送部と、を備え、
前記n台の真空処理モジュールについて、各々、2台以上、(n−2)台以下の真空処理モジュールを含む複数のグループからなる第1のグループ集合にグループ分けし、各グループ内に含まれる真空処理モジュールに対して、前記付帯設備群から少なくとも1つ選択される第1の付帯設備を共通化したことと、
前記n台の真空処理モジュールについて、各々、2台以上、(n−2)台以下の真空処理モジュールを含み、前記第1のグループ集合内の各グループとは、含まれる真空処理モジュールの組み合わせが、各々、少なくとも1台異なる複数のグループからなる第2のグループ集合にグループ分けし、各グループ内に含まれる真空処理モジュールに対して、前記付帯設備群から少なくとも1つ選択されると共に、前記第1の付帯設備とは異なる第2の付帯設備を共通化したことと、
前記n台の真空処理モジュールは、第1の真空処理モジュール及び第2の真空処理モジュールと、これら第1、第2の真空処理モジュールの各真空容器に接続され、常圧雰囲気と真空雰囲気との間で内部雰囲気を切り替え自在に構成されたロードロック室内に、前記基板搬送部と、前記各真空容器との間で基板を搬送するための第2の基板搬送機構が設けられたロードロックモジュールと、を備えた複数の処理ユニット内に分けて設けられていることと、
前記第1の付帯設備はガス供給設備を含み、各処理ユニット内の第1の真空処理モジュールと第2の真空処理モジュールとは、前記第1のグループ集合内の互いに異なるグループにグループ分けされていることと、を特徴とする。
また、他の発明の基板処理装置は、真空雰囲気下で基板を処理する真空処理モジュールを備えた基板処理装置において、
基板の処理が行われる真空容器を備えたn台(nは4以上の整数)の真空処理モジュールと、
前記真空容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給設備、前記真空容器内の真空排気を行う真空排気設備、前記真空容器の温度制御を行うチラー設備、及び前記真空処理モジュールに設けられた電力消費機器に電力を供給する電力供給設備、からなる付帯設備群と、を備え、
前記n台の真空処理モジュールについて、各々、2台以上、(n−2)台以下の真空処理モジュールを含む複数のグループからなる第1のグループ集合にグループ分けし、各グループ内に含まれる真空処理モジュールに対して、前記付帯設備群から少なくとも1つ選択される第1の付帯設備を共通化したことと、
前記n台の真空処理モジュールについて、各々、2台以上、(n−2)台以下の真空処理モジュールを含み、前記第1のグループ集合内の各グループとは、含まれる真空処理モジュールの組み合わせが、各々、少なくとも1台異なる複数のグループからなる第2のグループ集合にグループ分けし、各グループ内に含まれる真空処理モジュールに対して、前記付帯設備群から少なくとも1つ選択されると共に、前記第1の付帯設備とは異なる第2の付帯設備を共通化したことと、
前記付帯設備群に、前記第1、第2の付帯設備として選択されていない付帯設備が残っているとき、
さらに、前記n台の真空処理モジュールについて、各々、2台以上、(n−2)台以下の真空処理モジュールを含み、前記第1のグループ集合から第(i−1)のグループ集合内の各グループとは、含まれる真空処理モジュールの組み合わせが、各々、少なくとも1台異なる複数のグループからなる第iのグループ集合にグループ分けし、各グループ内に含まれる真空処理モジュールに対して、前記付帯設備群から少なくとも1つ選択されると共に、前記第1から第(i−1)までの付帯設備とは異なる第iの付帯設備を共通化したこと(iは、3以上、(i−1)の値に、第(i−1)のグループ集合までに選択されていない前記付帯設備群内の付帯設備の数を加算した値以下の整数)を特徴とする。
例えば積層ブロックB1〜B6は、各々、処理ユニットUを収容することが可能な収容空間を棚状に上下方向に並べて配置した不図示の収容フレームを備え、各処理ユニットUは、各収容空間内に収容されることによって上下方向に積層配置される。
ロードロック室32内に設けられた第2の基板搬送機構33は、例えば、伸縮自在、及び鉛直軸周りに回転自在な関節アームによって構成され、当該LLM3の接続位置の前方に移動してきた第1の基板搬送機構2と、第1、第2の真空処理モジュール4A、4Bとの間でウエハWの受け渡しを行う。
言い替えると、本例の基板処理装置においては、36台(n=36)の真空処理モジュール4A、4Bが、18台の処理ユニットUに分けて設けられているといえる。
付帯設備であるこれらガスボックス81、APCバルブ83、電源ボックス82は、本実施の形態の付帯設備群を構成している。
また基板搬送部20側から見て各ガスボックス81の後方には、LLM3や各真空処理モジュール4A、4Bに設けられた各種の電力消費機器に電力を供給するための電源ボックス82が設けられている。
2本の排気管51A、51Bは下流側にて合流し、当該合流位置のさらに下流側は、各真空容器40内の圧力を調節するための圧力調節部であるAPCバルブ83を介して工場用力の真空排気ラインに接続されている。第1、第2の排気管51A、51Bや分岐管511、APCバルブ83は、本例の真空排気設備を構成している。
図3の模式図は、例えば図1に示す基板処理装置のEFEM101から見て、一番手前の右手側に配置された積層ブロックB1を構成する3台の処理ユニットUについて、各真空処理モジュール4A、4Bに対する付帯設備の設置状態を示している。
比較形態に係る基板処理装置においては、付帯設備であるガスボックス81、電源ボックス82、APCバルブ83は、いずれも各積層ブロックB1〜B6内の6台の真空処理モジュール4A、4B毎に共通化されている。
なお各真空容器40の出入口側には、メンテナンスなどの目的で用いられる手動式の開閉バルブを設けてもよい。
電源ボックス82に設けられた電源部821のうち、各真空処理モジュール4A、4Bのプラズマ発生部に高周波電力を供給する電源部821は、供給電力を調節することが可能な給電調節部の機能を備えている。当該電源部821に対し、各真空処理モジュール4A、4Bのプラズマ発生部は並列に接続されていると共に、処理ガスをプラズマ化させている期間中のプラズマ発生部のインピーダンスは、各真空処理モジュール4A、4B間で互いにほぼ等しくなるように調節されている。
プラズマ発生部は、特定の構成に限定されるものではなく、マイクロ波によりプラズマを発生させてもよいし、アンテナの周囲に形成された高周波の変動磁場により渦電流を発生させて処理ガスをプラズマ化するICP(Inductively Coupled Plasma)を利用してもよい。また、ウエハWが載置された載置台とガスシャワーヘッドとの間に高周波電力を印加する平行平板型のプラズマ発生部を設けてもよい。
以上の構成を言い替えると、比較形態に係る基板処理装置に設けられた36台の真空処理モジュール4A、4Bは、積層ブロックB1〜B6単位でグループ分けされ、各積層ブロックB1〜B6内の真空処理モジュール4A、4Bは、各々、共通の付帯設備(ガスボックス81、電源ボックス82、APCバルブ83)を利用してウエハWの処理を行う構成となっている。
初めに、処理対象のウエハWを収容したキャリアCがEFEM101のロードポート11に載置されると、受け渡し機構12によってキャリアCからウエハWが取り出され、第1の基板搬送機構2に搬送される。予め設定された枚数だけ処理対象のウエハWが第1の基板搬送機構2内に収容されたら、これらのウエハWに対して成膜を行う処理ユニットUが収容されている積層ブロックB1〜B6の配置位置まで第1の基板搬送機構2を移動させる。以下、本例では、図3に示した積層ブロックB1の各処理ユニットUにウエハWを搬入する場合について説明する。
上述のステップ1〜3の動作を積層ブロックB1の各段の処理ユニットUに対して実施し、第1の真空処理モジュール4Aである「a−1〜a−3」の真空容器40内にウエハWを配置する。なお、図4には、第1の真空処理モジュール4A側で処理されるウエハWを一重の丸印で示してある(後述の図7において同じ)。
そして、第1の真空処理モジュール4A側の場合と同様の手順にてロードロック室32内の真空排気(図4のステップ6)、第2の真空処理モジュール4B側の真空容器40へのウエハWの搬入を実施し(図4のステップ7)、「b−1〜b−3」の真空容器40内にウエハWを配置する。
また、積層ブロックB1〜B6側では、図4のステップ1〜15の動作が繰り返される。
これらの待ち時間の影響により、比較形態に係る基板処理装置では、6台の第1の真空処理モジュール4A、4Bを用いて6枚のウエハWを処理するにあたり15ステップを要している(図4参照)。
以下、図5〜7を参照しながら実際形態における付帯設備の設置状態、及び基板処理装置の作用について説明する。ここで図6には、既述の積層ブロックB1の第1の真空処理モジュール4A、第2の真空処理モジュール4Bについての識別符号に加えて、積層ブロックB2の第1の真空処理モジュール4Aについて上段側から順に「c−1、c−2、c−3」の識別符号を付し、積層ブロックB2の第2の真空処理モジュール4Bについて上段側から順に「d−1、d−2、d−3」の識別符号を付してある。
一方、APCバルブ83については各積層ブロックB3〜B6内の第1の真空処理モジュール4A、第2の真空処理モジュール4B間でAPCバルブ83が共通化されている。
キャリアCからウエハWを取り出し、当該ウエハWに対して成膜を行う処理ユニットUが収容されている積層ブロックB1〜B6の配置位置まで第1の基板搬送機構2を移動させる点については、既述の比較形態に係る基板処理装置の場合と同様なので再度の説明を省略する。また本例では、図5、6に示した積層ブロックB1、B2の各処理ユニットUにウエハWを搬入する場合について説明する。
一方で、上述のウエハWの搬入動作においては、積層ブロックB1の第1の真空処理モジュール4A側である「a−1〜a−3」の真空容器40と、積層ブロックB2の第2の真空処理モジュール4Bである「d−1〜d−3」の真空容器40とにウエハWが搬入される点が、既述の比較形態に係る基板処理装置と異なる。
なお、図4、7に示す各ステップは、均等な時間間隔を示すものではなく、各操作の実行タイミングの目安を示している。従って、図4のステップ8に記載の成膜を完了するまでの時間は、図7にて成膜と並行して実施される他の操作の数ステップ分の時間を要する場合もある。そこで、図7においては、他の操作と並行して実施される成膜は、成膜が終了した後の待ち時間も合わせて「成膜」と記載してある。
これらの真空処理モジュール4A、4Bにおける成膜の開始時に、先に処理を開始していた真空処理モジュール4A、4B側での成膜が終了している場合、または終了していない場合であっても、積層ブロックB1、B2の各APCバルブ83は、真空容器40内の圧力が成膜時の目標圧力となるように、圧力調節を行えばよい。
これ以降は、図7のステップ11〜18に示す動作を繰り返すことにより、「グループad」の真空容器40と「グループbc」の真空容器40とで交互に成膜を行うことができる。
また積層ブロックB3、B4及び積層ブロックB5、B6に設けられた処理ユニットUにおいても、図7を用いて説明した動作が実行される。
既述のように、図4、7に示す各ステップは、均等な時間間隔を示すものではないが、比較形態に係る基板処理装置にてすべての真空容器40にウエハWが搬入されてからでないと成膜を開始することはできないことに伴って発生する待ち時間は確実に削減することができる。
既述のようにガスボックス81には、処理ガスの供給流量の調節を行う処理ガス調節部であるMFC812や、処理ガスの給断の実施タイミングを調節する処理ガス調節部である開閉バルブVが設けられている。このため、MFC812や開閉バルブVは、ガスボックス81を共用している全ての真空処理モジュール4A、4Bに対して共通の流量調節、給断タイミング調節を行う。
この点、個別の真空処理モジュールに対して処理条件を変更可能な枚葉装置においては、「成膜時間を+0.2秒長くする」、「処理ガスの流量を+0.1sccm少なくする」などの個別の設定を行うことができる。
一方で、枚葉装置と同様に基板処理装置内の全ての真空処理モジュール4A、4Bに個別の処理ガス調節部や圧力調節部、給電調節部などを設けることは、装置コストの大幅な上昇や装置の大型化を招く要因となる。
以下、図9〜11を参照しながら、第2の実施の形態に係る基板処理装置について説明する。なお図9において、図1、2を用いて説明した第1の実施の形態に係る基板処理装置と共通の構成要素には、これらの図に用いたものと共通の符号を付してある。
ガスボックス81a、81bは、処理ガスの供給流量や処理ガスの給断タイミングについて、互いに異なる条件「(1)、(2)」を設定することができる。
APCバルブ83a、83bは、真空容器40内の圧力について、互いに異なる条件「(1)、(2)」を設定することができる。
電源ボックス82a、82bは、プラズマ発生部や加熱部への給電量について、互いに異なる条件「(1)、(2)」を設定することができる。
図10によると、12台の真空処理モジュール4A、4Bは、「a―1〜a−3」、「b−1〜b−3」、「c−1〜c−3」、「d−1〜d3」のグループ毎に、互いに付帯設備(ガスボックス81a、81、電源ボックス82a、82b、APCバルブ83a、83b)の共通化の組み合わせが異なっている。
このことは、他の「c−1〜c−3、d−1〜d−3」に係る真空処理モジュール4A、4Bについても同様であり、互いに異なる処理条件の組み合わせを設定することができる。
これにより、異なる真空処理モジュール「1、2、3、4」間で、4種類の処理条件の組み合わせを設定することができる。
この例では、異なる真空処理モジュール「1、2、3、4、5」間で、3種類の処理条件の組み合わせを設定することができる。
さらに、前記n台の真空処理モジュール4A、4Bについて、各々、2台以上、(n−2)台以下の真空処理モジュール4A、4Bを含み、前記第1のグループ集合内の各グループとは、含まれる真空処理モジュール4A、4Bの組み合わせが、各々、少なくとも1台異なる複数のグループからなる第2のグループ集合にグループ分けする。そして、各グループ内に含まれる真空処理モジュール4A、4Bに対して、前記付帯設備群から少なくとも1つ選択されると共に、前記第1の付帯設備とは異なる第2の付帯設備(例えば電源ボックス82)を共通化する。
また、APCバルブ83とチラー設備とのいずれか一方側を第3のグループ集合の各グループ内で共通化したとする。このときn台の真空処理モジュール4A、4Bをさらに第4のグループ集合(i=4)にグループ分けし、残る他方側の付帯設備(APCバルブ83またはチラー設備)を、第4のグループ集合の各グループ内で共通化してもよい。
付帯設備群に含むことが可能な付帯設備の例としては、ガスボックス81、電源ボックス82、APCバルブ83の他、既述のチラー設備などを挙げることができる。チラー設備は、真空容器40またはウエハWの載置台に形成された冷媒流路に供給される冷媒の温度または流量の少なくとも一方を調節する温度調節部を用いて真空容器40の温度調整を行う。
例えば真空雰囲気下でウエハWの搬送が行われる真空搬送室の側壁面に、4台以上の真空処理モジュールを接続したマルチチャンバ型の基板処理装置に対しても本発明は適用することができる。
U 処理ユニット
W ウエハ
2 第1の基板搬送機構
20 基板搬送部
200 基板搬送室
3 ロードロックモジュール(LLM)
32 ロードロック室
33 第2の基板搬送機構
4A、4B 真空処理モジュール
40 真空容器
7 制御部
81、81a、81b
ガスボックス
82、82a、82b
電源ボックス
83、83a、83b
APCバルブ
Claims (6)
- 真空雰囲気下で基板を処理する真空処理モジュールを備えた基板処理装置において、
基板の処理が行われる真空容器を備えたn台(nは4以上の整数)の真空処理モジュールと、
前記真空容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給設備、前記真空容器内の真空排気を行う真空排気設備、前記真空容器の温度制御を行うチラー設備、及び前記真空処理モジュールに設けられた電力消費機器に電力を供給する電力供給設備、からなる付帯設備群と、
常圧雰囲気下で基板を搬送する第1の基板搬送機構が設けられた基板搬送部と、を備え、
前記n台の真空処理モジュールについて、各々、2台以上、(n−2)台以下の真空処理モジュールを含む複数のグループからなる第1のグループ集合にグループ分けし、各グループ内に含まれる真空処理モジュールに対して、前記付帯設備群から少なくとも1つ選択される第1の付帯設備を共通化したことと、
前記n台の真空処理モジュールについて、各々、2台以上、(n−2)台以下の真空処理モジュールを含み、前記第1のグループ集合内の各グループとは、含まれる真空処理モジュールの組み合わせが、各々、少なくとも1台異なる複数のグループからなる第2のグループ集合にグループ分けし、各グループ内に含まれる真空処理モジュールに対して、前記付帯設備群から少なくとも1つ選択されると共に、前記第1の付帯設備とは異なる第2の付帯設備を共通化したことと、
前記n台の真空処理モジュールは、第1の真空処理モジュール及び第2の真空処理モジュールと、これら第1、第2の真空処理モジュールの各真空容器に接続され、常圧雰囲気と真空雰囲気との間で内部雰囲気を切り替え自在に構成されたロードロック室内に、前記基板搬送部と、前記各真空容器との間で基板を搬送するための第2の基板搬送機構が設けられたロードロックモジュールと、を備えた複数の処理ユニット内に分けて設けられていることと、
前記第1の付帯設備はガス供給設備を含み、各処理ユニット内の第1の真空処理モジュールと第2の真空処理モジュールとは、前記第1のグループ集合内の互いに異なるグループにグループ分けされていることと、を特徴とする基板処理装置。 - 複数の前記処理ユニットが上下方向に多段に積層されて構成される複数の積層ブロックを備え、
前記複数の積層ブロックの各々について、一の積層ブロックに含まれる第1の真空処理モジュールは、共通のグループにグループ分けされ、当該一の積層ブロックに含まれる第2の真空処理モジュールは、前記第1の真空処理モジュールを含むグループとは異なる共通のグループにグループ分けされていることを特徴とする請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記各処理ユニット内の第1の真空処理モジュール及び第2の真空処理モジュールは、前記ロードロックモジュール側から見て左右横方向に並べて配置され、前記各積層ブロック内の前記第1の真空処理モジュールは、前記左右の一方側に揃えて上下方向に多段に積層され、前記第2の真空処理モジュールは、前記左右の他方側に揃えて上下方向に多段に積層されていることと、
前記基板搬送部は、平面形状が細長い基板搬送室内に前記第1の基板搬送機構を配置して構成され、当該基板搬送部の両脇には、細長い前記基板搬送室の長辺方向に沿って、前記積層ブロックが複数基ずつ並べて配置されていることと、
前記基板搬送室に沿って隣り合う2つの積層ブロック、または前記基板搬送室を挟んで向かい合う2つの積層ブロックについて、一方側の積層ブロックの第1の真空処理モジュールと、他方側の積層ブロックの第2の真空処理モジュールとは共通のグループにグループ分けされていることと、を特徴とする請求項2に記載の基板処理装置。 - 真空雰囲気下で基板を処理する真空処理モジュールを備えた基板処理装置において、
基板の処理が行われる真空容器を備えたn台(nは4以上の整数)の真空処理モジュールと、
前記真空容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給設備、前記真空容器内の真空排気を行う真空排気設備、前記真空容器の温度制御を行うチラー設備、及び前記真空処理モジュールに設けられた電力消費機器に電力を供給する電力供給設備、からなる付帯設備群と、を備え、
前記n台の真空処理モジュールについて、各々、2台以上、(n−2)台以下の真空処理モジュールを含む複数のグループからなる第1のグループ集合にグループ分けし、各グループ内に含まれる真空処理モジュールに対して、前記付帯設備群から少なくとも1つ選択される第1の付帯設備を共通化したことと、
前記n台の真空処理モジュールについて、各々、2台以上、(n−2)台以下の真空処理モジュールを含み、前記第1のグループ集合内の各グループとは、含まれる真空処理モジュールの組み合わせが、各々、少なくとも1台異なる複数のグループからなる第2のグループ集合にグループ分けし、各グループ内に含まれる真空処理モジュールに対して、前記付帯設備群から少なくとも1つ選択されると共に、前記第1の付帯設備とは異なる第2の付帯設備を共通化したことと、
前記付帯設備群に、前記第1、第2の付帯設備として選択されていない付帯設備が残っているとき、
さらに、前記n台の真空処理モジュールについて、各々、2台以上、(n−2)台以下の真空処理モジュールを含み、前記第1のグループ集合から第(i−1)のグループ集合内の各グループとは、含まれる真空処理モジュールの組み合わせが、各々、少なくとも1台異なる複数のグループからなる第iのグループ集合にグループ分けし、各グループ内に含まれる真空処理モジュールに対して、前記付帯設備群から少なくとも1つ選択されると共に、前記第1から第(i−1)までの付帯設備とは異なる第iの付帯設備を共通化したこと(iは、3以上、(i−1)の値に、第(i−1)のグループ集合までに選択されていない前記付帯設備群内の付帯設備の数を加算した値以下の整数)を特徴とする基板処理装置。 - 前記処理ガス供給設備は、前記真空容器内への処理ガスの給断の実施タイミングの調節、前記処理ガスの供給流量の調節の少なくとも一方を実施するための処理ガス調節部を備え、前記真空排気設備は、前記真空容器内の圧力を調節する圧力調節部を備え、前記電力供給設備は、前記真空容器内に供給された処理ガスをプラズマ化するプラズマ発生部、前記真空容器内に配置された基板を加熱する加熱部の少なくとも一方に供給される電力を調節する給電調節部を備え、前記チラー設備は、前記真空容器または基板の載置台に形成された冷媒流路に供給される冷媒の温度または流量の少なくとも一方を調節する温度調節部を備えることを特徴とする請求項1または4に記載の基板処理装置。
- 互いに付帯設備の共通化の組み合わせが異なる真空処理モジュール間で、基板に対する処理の結果が均一化されるように、前記付帯設備に設けられた各調節部の目標値の設定を行う制御部を備えることを特徴とする請求項5に記載の基板処理装置。
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