JP7429252B2 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法、基板処理方法及びプログラム - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法、基板処理方法及びプログラム Download PDF

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Description

本開示は、基板処理装置、半導体装置の製造方法、基板処理方法及びプログラムに関する。
複数の処理室を有するバッチ式の基板処理装置が知られている。バッチ式の基板処理装置では、基板の搬送に時間がかかるため、基板搬送の代わりに基板を載置した載置台を搬送する技術が考案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004-71618号公報
ところで、載置台の下部を支点として載置台を搬送する場合、載置台の搬送(移動)時及び停止時に載置台上部に大きな応力がかかる。このように載置台の上部に大きな応力がかかると、載置台に載置された基板に位置ずれが生じることがある。そのため、載置台の搬送時の加速度及び減速度を下げている。
本開示は、基板が載置された載置台の搬送時及び停止時において、基板に位置ずれが生じるのを抑制可能な技術を提供することを目的とする。
本開示の一態様によれば、
基板の処理を行う少なくとも1つの処理室と、
少なくとも1つの前記基板を載置可能な載置台と、
前記載置台を鉛直方向に少なくとも2カ所で保持し前記載置台の搬送を行う運搬装置を備える搬送室と、
前記搬送室で前記運搬装置の搬送制御を行うことが可能な制御部と、
を備える技術が提供される。
本開示によれば、基板が載置された載置台の搬送時及び停止時において、基板に位置ずれが生じるのを抑制可能になる。
本開示の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成を示す平面図である。 図1の基板処理装置の概略構成を示す側面図である。 図2の基板処理装置の概略構成を示す正面図であり、運搬装置に載置台が保持されている状態を示している。 図3の基板処理装置の概略構成を示す正面図であり、運搬装置から処理室内の昇降装置へ載置台が移載された状態を示している。 図4の基板処理装置の概略構成を示す正面図であり、昇降装置に載置された載置台を処理室の反応炉へ装入した状態を示している。 図1の基板処理装置の概略構成を示す平面図であり、運搬装置が移載部に移動した状態を示している。 図2の運搬装置で載置台を運搬している状態を示す側面図である。 図7の運搬装置の可動部を伸ばして載置台を処理室に搬入する動作を示す正面図である。 図7の運搬装置の平面図である。 図9の運搬装置の平面図である。 目的の処理室に到着した運搬装置の平面図である。 図11の運搬装置の平面図であり、目的の処理室に向けて可動部を徐々に伸ばしている状態を示している。 図12の運搬装置の平面図であり、目的の処理室に向けて可動部を最大限伸ばしている状態を示している。 運搬装置の正面図であり、成膜処理が完了した処理室の前に運搬装置が到着した状態を示している。 図14の運搬装置の正面図であり、可動部を伸ばして処理室内に収容されている載置台に上下の保持部を差し込んだ状態を示している。 図15の運搬装置の正面図であり、可動部を上方に移動させて、上下の保持部で載置台を持ち上げた状態を示している。 載置台の正面図である。 図17の18-18線断面図である。 運搬装置の側面図であり、上部にのみ基板が配置されている載置台を保持したときのバランサの位置を示している。 運搬装置の側面図であり、下部にのみ基板が配置されている載置台を保持したときのバランサの位置を示している。 本開示の一実施形態に係る基板処理装置の制御部の構成を示す図である。 基板処理装置の通常時の搬送スケジュールを示している。 基板処理装置の異常時の搬送スケジュールを示している。
以下、本開示の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
<基板処理装置>
本実施形態の基板処理装置20は、縦型反応炉を備える基板処理装置である。
(処理室)
基板処理装置20は、図1~図3に示されるように、少なくとも一つの処理室30を備えている。本実施形態では、一例として、基板処理装置20が4つの処理室30を備えているが、これに限定されない。
4つの処理室30は、図1に示されるように水平方向に一列に並べられている。なお、本実施形態では、一つの筐体31が仕切られて4つの処理室30が構成されているが、これに限定されない。例えば、処理室30を構成する筐体が一列に並べられていてもよい。
また、4つの処理室30は、それぞれ独立して基板Wの処理を行うことが可能である。すなわち、4つの処理室30は、後述するコントローラ100によって独立して制御される。
なお、ここでいう基板Wには、製品基板、ダミー基板及びモニタ基板等が含まれる。つまり、後述する載置台40に載置される基板Wは、製品基板、ダミー基板及びモニタ基板の場合があり、これらが混在して載置される場合もある。
処理室30は、図2及び図3に示されるように、反応炉(処理容器)32を備えている。この反応炉32は、処理室30の上部に位置している。この反応炉32の内側には、基板Wが装入される。具体的には、基板Wが載置される載置台40が反応炉32の内側に挿入される。反応炉32には、反応炉32内に処理ガス及び不活性ガス等を供給するガス供給系(図示省略)が接続されている。このガス供給系により反応炉32内に所定量のガスが供給される。また、反応炉32には、反応炉32内から処理ガス及び不活性ガス等を排気する排気系(図示省略)が接続されている。この排気系により反応炉32内の圧力が調節される。また、反応炉32の外周には、加熱部としてのヒータ(図示省略)が配置されている。このヒータにより、反応炉32内の温度が調節される。本実施形態では、処理室30に設けられるガス供給系、排気系及びヒータは、図21に示されるように、温度制御コントローラ122、ガス流量制御コントローラ124及び圧力制御コントローラ126によってそれぞれ制御される。そして、温度制御コントローラ122、ガス流量制御コントローラ124及び圧力制御コントローラ126は、後述するコントローラ100によって制御される。
反応炉32に装入された基板Wは、反応炉32内でヒータによって加熱されると共に、ガス供給系から供給される処理ガスで処理される。これにより、基板Wが成膜処理される。
また、処理室30は、図3に示されるように、移載室36を備えている。この移載室36は、処理室30の下部に位置している。換言すると、移載室36は、反応炉32の下方に位置している。移載室36は、反応炉32の炉口32Aを通して反応炉32内と連通する。この移載室36には、載置台40が移載される昇降装置37が設けられている。この昇降装置37は、昇降台37Aに移載された載置台40を、昇降台37Aと共に上方へ移動させて反応炉32内に装入する。昇降台37Aの周縁部は、反応炉32の炉口32Aの周辺部にシール部材(図示省略)を介して接触して反応炉32内と移載室36内を隔てる。なお、昇降装置37は、昇降台37Aを、鉛直方向を軸として水平方向に回転させる機能を有している。
処理室30は、基板Wを出し入れするための出入口(図示省略)を備えている。この出入口は、ゲートバルブ35によって開閉される。なお、本実施形態の出入口の大きさは、載置台40が出入り可能な大きさとされている。
(載置台)
基板処理装置20は、図17及び図18に示されるように、少なくとも1枚の基板Wを載置可能な載置台40を備えている。この載置台40は、底板42と、底板42に対向して配置される天板44と、底板42と天板44とを離隔した状態で支持する支柱46と、を備えている。底板42及び天板44は、一例として、円板状とされているが、これに限定されない。本実施形態では、支柱46は、底板42及び天板44の各々の周縁部に周方向に沿って間隔をあけて3本設けられているがこれに限定されない。また、支柱46は、一例として円柱状とされているが、これに限定されない。支柱46には、長手方向に間隔をあけて溝部46Aが形成されている。この溝部46Aには、基板Wの周縁部が挿入される。挿入された基板Wは、溝部46Aの下方となる溝壁により支持される。そして、3本の支柱46のそれぞれ同じ高さにある溝部46Aに基板Wを挿入することにより、基板Wが水平状態で支持することが可能になる。なお、溝部46Aの溝幅は、基板Wの厚みよりも大きい。これにより、基板Wを載置台40に出し入れする際に、基板Wの表面が溝部46Aの溝壁等に接触するのを抑制できる。また、3本の支柱46は、基板Wの出し入れのため、1カ所だけ配置間隔が広い。具体的には、3本の支柱46は、載置台40の中心Cに対して45度の角度で配置されている。なお、支柱46は、基板Wが載置される溝部46Aを有するため、基板載置具ともいえる。
(搬送室)
基板処理装置20は、図1及び図3に示されるように、運搬装置60を有する搬送室50を備えている。搬送室50は、4つの処理室30の並べられた方向に延びている。搬送室50は、各処理室30の出入口を介して各処理室30と連通する。搬送室50を構成する筐体51は、各筐体31にそれぞれ固定されている。また、搬送室50には、搬送室50内を真空雰囲気とする排気装置等が接続されている。
搬送室50の床面には、4つの処理室30の並べられた方向に延びるレール52が設けられている。このレール52に沿って運搬装置60は移動する。なお、運搬装置60は、基板Wが載置された載置台40をレール52に沿って搬送する。以下では、運搬装置60が移動する方向、すなわち、基板Wが載置された載置台40が搬送される方向を、適宜、基板搬送方向という。基板搬送方向は、図1及び図3において矢印Xで示す方向である。なお、図2及び図3において矢印UPで示す方向は、鉛直方向上向きを示している。
運搬装置60は、搬送室50内をレール52に沿って移動するように構成されている。運搬装置60は、コントローラ100に制御されて目的の処理室30に向けて移動する。
運搬装置60は、図7に示されるように、載置台40を鉛直方向に少なくとも2カ所で保持した状態で載置台40の搬送を行うことが可能な装置である。運搬装置60は、搬送台62と、下部保持部64及び上部保持部66と、可動部68と、を備えている。
搬送台62は、レール52上を移動する台座部分である。搬送台62の内部には、レール52に沿って搬送台62を搬送方向へ移動させるための駆動部(図示省略)が設けられている。
下部保持部64は、載置台40の下部を保持する部分である。一例として、本実施形態の下部保持部64は、図7に示されるように、底板42を支持する。また、本実施形態では、下部保持部64は、板状とされているが、これに限定されない。
上部保持部66は、載置台40の上部を保持する部分である。一例として、本実施形態の上部保持部66は、図7に示されるように、天板44を支持する。上部保持部66は、図7に示されるように、最上段の基板Wと天板44との間に挿入される。また、本実施形態では、上部保持部66は、板状とされているが、これに限定されない。
下部保持部64と上部保持部66は、互いに対向した状態で後述する回転軸72によって連結されている。回転軸72は、下部保持部64の一端部64Aと上部保持部66の一端部66Aとを連結している。
なお、本実施形態では、下部保持部64と上部保持部66が載置台40の天板44および底板42をすくい上げる(持ち上げる)ように載置台40を保持する。
運搬装置60による載置台40の搬送状態では、下部保持部64によって載置台40の底板42が支持され、上部保持部66によって載置台40の天板44が支持される。すなわち、下部保持部64及び上部保持部66によって載置台40が保持される。
可動部68は、搬送台62に設けられ、搬送台62に対して水平方向及び鉛直方向へ伸縮可能な部分である(図8及び図12参照)。可動部68は、第1の回転機構としての回転軸70と、第2の回転機構としての回転軸72と、アーム74と、を備えている。
回転軸70は、図8及び図9に示されるように、鉛直方向を軸としてアーム74を水平方向に回転させる部材である。具体的には、回転軸70は、搬送台62に回転可能に支持されている。この回転軸70には、回転軸70を回転させる回転駆動部(図示省略)と、回転軸70を昇降させる昇降部(図示省略)が接続されている。この回転軸70は、搬送台62から上方へ延び出している。回転軸70の下端部は、搬送台62内において、例えば、軸受けで回転可能に支持されている。また、回転軸70の下端部には、回転駆動部から回転力が伝達される。さらに、回転軸70は、昇降部によって鉛直方向に移動する。回転軸70の上端部は、アーム74の一端部に固定されている。図中、回転軸70の軸心を符号XL1で示す。
回転軸72は、図8及び図10に示されるように、鉛直方向を軸として下部保持部64及び上部保持部66を水平方向に回転させる部材である。具体的には、回転軸72には、回転軸72をアーム74に対して回転させる回転駆動部(図示省略)が接続されている。この回転軸72の下端部は、アーム74の他端部に回転可能に支持され、上方へ延びている。回転軸72の下端部は、アーム74内において、例えば、軸受けで回転可能に支持されている。また、回転軸72の下端部には、回転駆動部から回転力が伝達される。回転軸72には、上記した下部保持部64及び上部保持部66が軸方向に間隔をあけて配置されている。なお、本実施形態では、一例として、回転軸72の上端部に上部保持部66の他端部が連結されている。図中、回転軸70の軸心を符号XL2で示す。
ここで、可動部68の動作について説明する。図7及び図9に示されるように、可動部68を縮めた状態では、回転軸70の軸心XL1上に下部保持部64及び上部保持部66が位置する。また、下部保持部64及び上部保持部66によって載置台40を保持した状態で可動部68を縮めると、載置台40の中心Cと回転軸70の軸心XL1を合わせることが可能になる。そして、図9に示されるように、載置台40の中心Cと回転軸70の軸心XL1を合わせた状態で搬送台62に対して回転軸70を回転させることでアーム74が回転する。このとき載置台40の中心Cと回転軸70の軸心XL1が合わさっていることから、回転軸70を中心とする載置台40の回転移動が抑制され、基板Wが遠心力で位置ズレするのが抑制される。
また、図10に示されるように、回転軸72を回転させると、回転軸72を中心として下部保持部64及び上部保持部66と共に載置台40が回転移動し、可動部68が伸びた状態となる。
そして、処理室30の出入口を通して載置台40を処理室30の内外に移動する場合には、図12及び図13に示されるように、回転軸70と回転軸72をそれぞれ回転させる。これにより、載置台40が処理室30の出入口を通して直線的に移動する。このように可動部68を伸縮することで、処理室30内に載置台40を搬入したり、処理室30内から載置台40を搬出したりすることができる。
回転軸70及び回転軸72は、それぞれ搬送コントローラ110によって制御されている。具体的には、搬送コントローラ110によって回転軸70の回転駆動部及び昇降部が制御されている。また、搬送コントローラ110によって回転軸72の回転駆動部が制御されている。本実施形態では、運搬装置60の進行方向に対して、載置台40と下部保持部64及び上部保持部66との配置条件が同じとなるように搬送コントローラ110が回転軸70及び回転軸72を調整している(図11参照)。一例として、本実施形態では、運搬装置60は、載置台40の中心Cと回転軸70の軸心XL1を合わせ、回転軸72が運搬装置60の進行方向前側に位置した状態で載置台40を搬送する。なお、搬送コントローラ110は、コントローラ100によって制御されている。
また、図6に示されるように、回転軸70及び回転軸72は、運搬装置60が搬送室50の移載部53にあるときに、載置台40が後述する移載機84に対し、基板Wが移載可能な向きとなるように載置台40の向きを調整する。
また、運搬装置60は、載置台40の重心位置を調整可能なよう構成されている。本実施形態では、一例として、図7に示されるように、回転軸72に錘としてのバランサ76が取り付けられている。バランサ76は、例えば、円環状であり、回転軸72に外装されている。また、バランサ76は、回転軸72に沿って移動可能に構成されている。バランサ76は、例えば、ベルトとプーリー、ボールねじとスライダ等の移動機構によって回転軸72上を移動する。バランサ76が回転軸72に沿って移動することで、載置台40の重心位置が調整される。具体的には、載置台40の上部と下部に均等に基板Wが配置された場合には、図7に示されるように、回転軸72の中央部にバランサ76を位置させることが好ましい。一方、載置台40の下部よりも上部に基板Wが配置された場合には、図19に示されるように、回転軸72の下部にバランサ76を位置させることが好ましい。また、載置台40の上部よりも下部に基板Wが配置された場合には、図20に示されるように、回転軸72の上部にバランサ76を位置させることが好ましい。
基板処理装置20は、図1及び図2に示されるように、収容容器80が載置可能なロードポート82と、移載機84と、を備えている。
収容容器80は、少なくとも1枚の基板Wを収容可能な容器である。一例として、FOUP(FOUP:Front Opening Unified Pod)が挙げられるが、これに限定されない。なお、各収容容器80には、基板Wとして、製品基板、ダミー基板及びモニタ基板等が収容される。
ロードポート82は、収容容器80を載置可能な台座である。一例として、本実施形態では、基板処理装置20の平面視で、4つのロードポート82が基板搬送方向と直交する方向に一列に並べられているが、これに限定されない。また、ロードポート82は、4つよりも多くてもよいし、3つ以下でもよい。
なお、本実施形態では、収容容器80及びロードポート82は、収容室78内に配置されている。収容室78は、筐体79により構成されている。
移載機84は、少なくとも1つの基板Wを移載可能であり、ロードポート82に載置された収容容器80と搬送室50との間で基板Wの移載が可能な装置である。具体的には、移載機84は、ロードポート82に載置された収容容器80から基板Wを取り出して載置台40に移載する機能と、載置台40から基板Wを取り出して収容容器80に移載する機能とを有する。
移載機84は、基板処理装置20の平面視で、基板搬送方向と直交する方向に延びる移載室86を備えている。なお、基板搬送方向と直交する方向については、適宜、基板移載方向という。図1では、基板移載方向を矢印Yで示している。
移載室86は、収容室78と、処理室30との間に位置している。移載室86を構成する筐体87の一方の側面は処理室30の筐体31に接続されている。筐体87の他方の側面には、4つのロードポート82にそれぞれ対応した位置に基板Wの出入口(図示省略)が設けられている。これらの出入口は、シャッタ(図示省略)によって閉じられている。また、移載室86には、真空装置が接続されており、真空度が調節可能とされている。
移載室86の床面には、基板移載方向に延びるレール88が設けられている。移載機84は、レール88上を移動する。
移載機84は、基板Wを保持する保持部84Aを備えている。また、移載機84は、保持部84Aをレール88に沿って移動させる移動機構(図示省略)と、保持部84Aの向きを変える回転機構(図示)と、を備えている。移動機構としては、例えば、ベルトとプーリーによる機構、ボールねじとスライダによる機構等が挙げられる。
移載機84は、ロードポート82に載置された収容容器80から基板Wを取り出して載置台40に移載する動作と、載置台40から基板Wを取り出して収容容器80に移載する動作とが搬送コントローラ110によって制御されている。また、移載機84は、4つの収容容器80に収容された基板Wのいずれを取り出すかがコントローラ100によって制御される。
(制御部)
基板処理装置20は、図21に示すように、制御部としてのコントローラ100を備えている。このコントローラ100は、CPU(Central Processing Unit)101A、RAM(Random Access Memory)101B、記憶部101C、I/Oポート101Dを備えたコンピュータとして構成されている。
RAM101B、記憶部101C、I/Oポート101Dは、内部バス101Eを介して、CPU101Aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ100には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置102が接続されている。また、コントローラ100には、例えば、上位装置との通信を行うための通信部104が接続されている。
記憶部101Cは、例えばフラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)等で構成されている。記憶部101C内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ100に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。RAM101Bは、CPU101Aによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域(ワークエリア)として構成されている。
I/Oポート101Dは、搬送コントローラ110及び複数のプロセスコントローラ120等に接続されている。搬送コントローラ110は、基板Wの搬送を制御するコントローラである。プロセスコントローラ120は、基板Wの成膜処理を制御するコントローラである。本実施形態では、処理室30が4つ設けられているため、それぞれの処理室30に対応してプロセスコントローラ120が4つ設けられている。これにより、処理室30毎に独立して成膜処理を行うことが可能となる。
CPU101Aは、記憶部101Cから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置102からの操作コマンドの入力等に応じて記憶部101Cからレシピを読み出すように構成されている。CPU101Aは、読み出したレシピの内容に沿うように、搬送コントローラ110に、移載機84、昇降装置37、運搬装置60による基板Wの搬送動作、ゲートバルブ35及びシャッタの開閉動作、ロードポート82の位置決め動作等を制御させることが可能なように構成されている。
また、CPU101Aは、読み出したレシピの内容に沿うように、プロセスコントローラ120に、温度制御コントローラ122、ガス流量制御コントローラ124及び圧力制御コントローラ126を制御させることが可能なように構成されている。温度制御コントローラ122は、反応炉32内を加熱するヒータの温度調節動作を制御することが可能なように構成されている。ガス流量制御コントローラ124は、反応炉32内に供給されるガスの流量調節動作を制御することが可能なように構成されている。圧力制御コントローラ126は、反応炉32内における圧力の調節動作を制御することが可能なように構成されている。
コントローラ100は、外部記憶装置(例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、CD等の光ディスク、MO等の光磁気ディスク、USBメモリ等の半導体メモリ)103に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶部101Cや外部記憶装置103は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶部101C単体のみを含む場合、外部記憶装置103単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置103を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
また、コントローラ100は、基板Wの移載時に、運搬装置60による載置台40の保持状態を確認する。なお、運搬装置60による載置台40の保持状態の確認は、例えば、光学式センサによって載置台40の有無を検知してもよいし、ロードセルによって載置台40の質量から有無を検知してもよいし、カメラ等の撮影装置で取得した画像情報を解析して載置台40の有無を検知してもよいし、これらに限定されない。コントローラ100は、運搬装置60が載置台40を保持している場合は、運搬装置60を移載部53に移動するよう制御を行う。一方、コントローラ100は、運搬装置60が載置台40を保持していない場合は、目的の処理室30から載置台40を取得し保持した後に、運搬装置60を移載部53に移動するよう制御を行う。なお、ここでいう目的の処理室とは、未処理の基板Wを搬送し、搬入する目的の処理室(以下、適宜「搬入目的の処理室」という)と、基板Wの成膜処理が完了又は完了目前で処理済みの基板Wを取得する目的の処理室(以下、適宜「取得目的の処理室」という)を含む。
コントローラ100は、移載部53と処理室30との間で運搬装置60の搬送制御が可能であり、基板Wを処理した処理室30と別の処理室30との間で運搬装置60の搬送制御も可能である。すなわち、コントローラ100は、運搬装置60によって基板Wを、移載部53と処理室30との間で搬送することができる。そして、コントローラ100は、運搬装置60を制御して、処理室30で処理した基板Wを別の処理室30へ搬送させることができる。これにより、複数の処理室30を経由して基板Wを処理することが可能となる。
記憶部101Cは、移載部53と各処理室30との間のそれぞれの距離情報を記憶している。コントローラ100は、記憶部101Cより目的とする処理室30の距離情報を取得し、取得した距離情報より、運搬装置60の移動距離の制御を行うよう構成されている。また、基板Wを既に処理した処理室30から別の処理室30へ載置台40を運搬装置60で搬送する場合、記憶部101Cから移載部53と既処理室30との距離情報と、移載部53から別の処理室との距離情報とを取得し、その差分より、処理室30間の距離情報を算出する。そして、算出した距離情報に基づいてコントローラ100は、運搬装置60の搬送制御を行う。なお、距離情報は、通信部104や外部記憶装置103より取得してもよいし、入出力装置102から入力してもよい。
また、コントローラ100は、運搬装置60の制御を行う搬送管理部130を有する。この搬送管理部130は、コントローラ100からの指示を受け、運搬装置60の制御を行うことが可能なよう構成されている。具体的には、コントローラ100は、搬送管理部130に運搬装置60の搬送に関する指示をし、搬送管理部130はコントローラ100からの指示に従い、運搬装置60の搬送制御を行うように構成されている。
コントローラ100は、載置台40の鉛直方向の重心位置を調整管理可能な重心算出部132を有している。重心算出部132は、載置台40に載置された基板Wの載置状態に合わせて、重心位置を算出することが可能なよう構成されている。具体的には、コントローラ100は、重心算出部132が算出した重心位置に合わせて搬送管理部130にバランサ76を鉛直方向に移動させて、載置台40の重心位置を調整する指示を行う。
なお、載置台40の重心位置は、以下の式により算出される。
xG=(m1x1+m2x2+...)/(m1+m2+...)
xGは、載置台40の重心位置を指している。
m1、m2、…は、基板Wの重量を指している。
x1、x2、…は、基板Wの載置位置を指している。
ここで、基板Wの有効載置数を50枚とした場合の一例について説明する。
基板の重量mは130g、
基板載置位置を、載置台最下部を1、最上部を50とした場合、
載置台に基板を50枚載置した場合、重心位置は26基板載置位置となる。
また載置台下部に基板を25枚載置した場合の重心は38載置位置、載置台上部に基板を25枚載置した場合の重心は13載置位置と求めることができる。
また、コントローラ100は、処理室30の状態を監視し、処理室30の状態に合わせて運搬装置60の搬送スケジュールを調整する。具体的には、コントローラ100は、各処理室30における基板Wの処理状態を監視しており、基板Wの処理完了が近い順に次の基板Wの搬送スケジュールを調整する。一例として、コントローラ100は、4つの処理室30で基板Wの処理が行われている状態で、ある処理室30で異常が発生した場合に、異常が発生した処理室30が回復となる前に次の処理室30の処理が終了する場合、次の処理室30の載置台40の搬送を優先する。一方、異常が発生した処理室30の載置台40の搬出は行わず、回復状態となるまで、優先順位を落とす様に基板処理スケジュールを調整する(図22及び図23参照)。
<半導体装置の製造方法>
次に、本開示の一実施形態に係る基板処理装置20を用いた半導体装置の製造方法、すなわち、基板Wの処理手順について説明する。以下の説明において、基板処理装置20を構成する各部の動作はコントローラ100により制御される。
まず、図6に示されるように、運搬装置60を搬送室50の移載部53に移動させる。次に、運搬装置60の可動部68を回転させて載置台40の向きを移載機84が基板Wを載置可能な向きにさせる。移載機84は、収容容器80から目的の基板Wを載置台40に移載する。
載置台40に目的の基板Wを載置後、運搬装置60の可動部68を図11に示す向きに回転させる。この状態では載置台40が運搬装置60の下部保持部64及び上部保持部66によって鉛直方向に少なくとも2カ所で保持される(図7参照)。
そして、搬入目的の処理室30に運搬装置60を移動させる。運搬装置60が搬入目的の処理室30の前に到着すると、搬入目的の処理室30のゲートバルブ35を開く。
ゲートバルブ35が開いた後、運搬装置60の可動部68を図12及び図13に示すように移載室36に向けて伸ばす。このとき、可動部68の高さ調節も行う。これにより、処理室30の出入口を通して載置台40が処理室30(移載室36)内に搬入される。搬入された載置台40を図4に示されるように昇降装置37の昇降台37A上に載置する。その後、可動部68を縮め、ゲートバルブ35を閉じる。次に、昇降装置37の昇降台37Aと共に載置台40を上昇させ、反応炉32内に載置台40を装入する(図5参照)。
反応炉32内に載置台40を装入後、反応炉32内の圧力及び温度を制御しつつ、処理ガス及び不活性ガス等を供給する。これにより、基板Wが成膜処理される。
基板Wの処理が完了すると、その処理室30に向けて運搬装置60が移動する。運搬装置60が搬出目的の処理室30の前に到着すると、搬出目的の処理室30のゲートバルブ35を開く。このとき、移載室36には反応炉32から取り出された載置台40が昇降装置37の昇降台37Aと共に下降している(図14参照)。
次に、下部保持部64と上部保持部66が底板42と天板44に触れない高さで可動部68を移載室36に向けて延ばす(図15参照)。下部保持部64が底板42の下方に入り、上部保持部66が天板44の下方に入り込んだ後、可動部68を上昇させる。これにより、下部保持部64によって底板42が持ち上げられ、上部保持部66によって天板44が持ち上げられる。すなわち、下部保持部64と上部保持部66とによって載置台40が持ち上げられる(図16参照)。
その後、可動部68を縮めて処理室30から載置台40を搬出する。そして、載置台40の中心Cと回転軸70の軸心XL1を合わせ、運搬装置60の可動部68を図6に示す向きに回転させる。この状態では載置台40が運搬装置60の下部保持部64及び上部保持部66によって鉛直方向に少なくとも2カ所で保持される。そして、運搬装置60を搬送室50の移載部53へ移動させる。次に、運搬装置60の可動部68を回転させて載置台40の向きを移載機84が基板Wを取り出し可能な向きにさせる。移載機84は、載置台40から処理済みの基板Wを収容容器80に移載する。
このようにして基板Wの成膜処理が行われ、半導体装置が製造される。
次に、本実施形態に係る作用並びに効果について説明する。
本実施形態では、運搬装置60が載置台40を鉛直方向に少なくとも2カ所で保持するため、運搬装置60による載置台40の搬送時に、載置台40に作用する加速及び減速時の応力を抑えることが可能になる。これにより、載置台40に移載された基板Wの位置ズレを軽減することが可能になる。結果として、運搬装置60の搬送速度を上げることが可能となり、生産性の向上に貢献することができる。
また、本実施形態では、運搬装置60が載置台40の上部及び下部をそれぞれ保持する下部保持部64及び上部保持部66を有する。このように載置台40を保持する構造を単純にすることが可能であり、加工コストの削減に貢献できる。また、既存の載置台を改造することなく、載置台40の保持が可能になる。
また、本実施形態では、収容容器80と、ロードポート82と、移載機84とを備えていることから、複数種類の基板Wを移載機84で載置台40へ移載することが可能であり、複数種類の基板Wの移載時間の短縮が可能になる。また、1つの収容容器80には1つの種類の基板Wのみが収容可能であり、従来は移載対象となる種類の基板W毎にロードポート82に載置する収容容器80を入れ替えて、基板Wの移載を行っており、基板Wの移載に時間が要していたが、本実施形態では、基板処理に合わせた基板Wの移載が容易である。基板処理に必要な基板Wが収容された収容容器80をロードポート82に載置することにより無駄のない基板Wの移載が可能になる。
本実施形態では、コントローラ100が基板Wの移載時に、運搬装置60による載置台40の保持状態を確認し、載置台40を保持している場合は運搬装置60を移載部53に移動するよう制御を行い、載置台40を保持していない場合は処理室30から載置台40を取得し保持した後に運搬装置60を移載部53に移動するよう制御を行う。このように基板Wの移載を行う場合に、予め載置台40の有無を確認することで、無駄な工数を削減することが可能になる。
本実施形態では、コントローラ100が移載部53と処理室30との間で運搬装置60の搬送制御が可能で、基板Wを処理した処理室30と別の処理室30との間で運搬装置60の搬送制御も可能であることから、載置台40の搬送時間の短縮を図ることができる。
本実施形態では、運搬装置60が搬送台62と、搬送台62に対して水平方向及び鉛直方向へ伸縮可能な可動部68と、を有することから、載置台搬送時間の短縮に貢献することができる。
本実施形態では、可動部68が鉛直方向を軸とする第1の回転機構としての回転軸70を有し、載置台40の中心Cと回転軸70の軸心XL1を合わせた状態で搬送台62に対して回転することから、載置台40に載置された基板Wに作用する回転応力が軽減され、載置台40の回転に伴う基板Wの位置ズレを防止することができる。
本実施形態では、可動部68が鉛直方向を軸とする回転軸72を有し、回転軸70と回転軸72を回転させることで、処理室30への載置台40の搬入及び搬出が可能になる。ここで、回転軸70と回転軸72を同時に回転させると、アーム74の伸縮時間の短縮に貢献できる。
本実施形態では、回転軸70は、運搬装置60の進行方向に対して、載置台40と下部保持部64及び上部保持部66との配置条件が同じとなるように調整可能であることから、常に基板Wの移載位置が進行方向に対して正面となるため、運搬装置60の加減速に伴う基板Wにかかる応力が一定方向となる。
本実施形態では、載置台40が移載機84に対し、図6に示されるように、基板Wが移載可能な向きで保持される。このように予め載置台40の向きを調整しておくことで、移載機84による載置台40と収容容器80との間の基板Wの移載動作が容易となる。
本実施形態では、移載部53と処理室30との間の距離情報を記憶部101Cに記憶させることにより、運搬装置60の移動管理が容易となる。また新たに処理室30が増設された場合に、新たに記憶部101Cに増設された処理室30の距離情報を記憶させることで、容易に増設された処理室30への移動が可能となる。
本実施形態では、搬送管理部130がコントローラ100からの指示を受け、運搬装置60の制御を行う。このため、コントローラ100の負荷を分散することができる。
本実施形態では、運搬装置60が載置台40の重心位置を調整可能なよう構成されていることから、載置台40の搬送時に、基板Wの載置条件が異なっても載置台40の重心位置を一定化可能になる。これにより、運搬装置60による安定した載置台40の搬送が可能となる。
本実施形態では、コントローラ100が重心算出部132で算出された重心位置に合わせて搬送管理部130に運搬装置60のバランサ76を鉛直方向に移動させて載置台40の重心位置を調整するよう指示を行うため、載置台40の搬送時に、基板Wの載置条件が異なっても常に載置台40の重心位置を一定化可能になる。これにより、運搬装置60による安定した載置台40の搬送が可能となる。
本実施形態では、コントローラ100が処理室30の状態を監視し、処理室30の状態に合わせて運搬装置60の搬送スケジュールを調整することから、処理室30の異常に対する運搬装置60の歩留まりを軽減することができる。
<他の実施形態>
本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、載置台40の底板42及び天板44のそれぞれの下面に下部保持部64及び上部保持部66が嵌る溝が形成されていてよいし、底板42及び天板44の少なくとも一方に保持部との固定機構が設けられてもよい。
また、前述の実施形態では、下部保持部64及び上部保持部66で載置台40を持ち上げているが、本開示はこれに限定されない。例えば、下部保持部64と上部保持部66とで載置台40を上下で挟む構成としてもよい。
また、前述の実施形態では、運搬装置60の可動部68の回転軸70及び回転軸72が鉛直方向を軸としているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、回転軸70及び回転軸72が水平方向を軸としてもよい。
20 基板処理装置
30 処理室
40 載置台
50 搬送室
53 移載部
60 運搬装置
64 下部保持部
66 上部保持部
68 可動部
70 回転軸(第1の回転機構)
72 回転軸(第2の回転機構)
76 バランサ
80 収容容器
84 移載機
100 コントローラ(制御部の一例)
130 搬送管理部
132 重心算出部

Claims (17)

  1. 基板の処理を行う少なくとも1つの処理室と、
    少なくとも1つの前記基板を載置可能な載置台と、
    前記載置台への前記基板の移載が可能な移載部と、前記載置台を鉛直方向に少なくとも2カ所で保持し前記載置台の搬送を行う運搬装置と、を備える搬送室と、
    少なくとも1つの前記基板を収容可能な収容容器を載置可能なロードポートと、
    前記ロードポートに載置された前記収容容器と前記搬送室との間で、少なくとも1つの前記基板を移載可能な移載機と、
    前記基板の移載時に、前記運搬装置による前記載置台の保持状態を確認し、前記載置台を保持している場合は前記運搬装置を前記移載部に移動するよう制御を行い、前記載置台を保持していない場合は前記処理室から前記載置台を取得し保持した後に前記運搬装置を前記移載部に移動するよう、前記運搬装置の搬送制御を行うことが可能な制御部と、
    を備える基板処理装置。
  2. 前記運搬装置は、前記載置台の上部及び下部をそれぞれ保持する保持部を有する、請求項1に記載の基板処理装置。
  3. 前記制御部は、前記移載部と前記処理室との間で前記運搬装置の搬送制御が可能であり、前記基板を処理した前記処理室と別の前記処理室との間で前記運搬装置の搬送制御も可能である、請求項に記載の基板処理装置。
  4. 前記運搬装置は、搬送台と、前記搬送台に設けられ、前記搬送台に対して水平方向及び鉛直方向へ伸縮可能な可動部と、を有する、請求項1に記載の基板処理装置。
  5. 前記可動部は、鉛直方向を軸とする第1の回転機構を有し、前記載置台の中心と前記第1の回転機構の軸心を合わせた状態で前記搬送台に対して回転可能なよう構成されている、請求項に記載の基板処理装置。
  6. 前記可動部は、鉛直方向を軸とする第2の回転機構を有し、前記第1の回転機構と前記第2の回転機構を回転させることで、前記処理室への前記載置台の搬入及び搬出を可能なよう構成されている、請求項に記載の基板処理装置。
  7. 前記第1の回転機構は、前記運搬装置の進行方向に対して、前記載置台と該載置台を保持する部分の配置条件が同じとなるように調整可能なよう構成されている、請求項に記載の基板処理装置。
  8. 前記載置台は、前記移載機に対し、前記基板が移載可能な向きで保持される、請求項に記載の基板処理装置。
  9. 前記移載部と前記処理室との間の距離情報を記憶することが可能な記憶部を有し、
    前記制御部は、前記記憶部より目的とする前記処理室の距離情報を取得し、取得した前記距離情報より、前記運搬装置の移動距離の制御を行うことが可能なよう構成されている、請求項に記載の基板処理装置。
  10. 前記制御部は、前記運搬装置の制御を行う搬送管理部を有し、
    前記搬送管理部は、前記制御部からの指示を受け、前記運搬装置の制御を行うことが可能なよう構成されている、請求項1に記載の基板処理装置。
  11. 前記運搬装置は、前記載置台の重心位置を調整可能なよう構成されている、請求項10に記載の基板処理装置。
  12. 前記制御部は、前記載置台の鉛直方向の重心位置を調整管理可能な重心算出部を有し、
    前記重心算出部は、前記載置台に載置された前記基板の載置状態に合わせて、重心位置を算出することが可能なよう構成されている、請求項11に記載の基板処理装置。
  13. 前記制御部は、前記重心算出部が算出した前記重心位置に合わせて前記搬送管理部に前記運搬装置が有するバランサを鉛直方向に移動し、前記載置台の重心位置を調整する指示を行うことが可能なよう構成されている、請求項12に記載の基板処理装置。
  14. 前記制御部は、前記処理室の状態を監視し、前記処理室の状態に合わせて前記運搬装置の搬送スケジュールを調整する、請求項1に記載の基板処理装置。
  15. 基板を収容可能な収容容器を載置可能なロードポートに前記収容容器を載置する工程と、
    前記基板を載置可能な載置台に前記基板を載置する工程と、
    前記載置台を鉛直方向に少なくとも2カ所で保持する工程と、
    前記基板の移載が可能な移載部を有し、前記移載部にて前記ロードポートに載置された前記収容容器と前記載置台との間で前記基板を移載する工程と、
    前記載置台の保持状態を確認する工程と、
    前記基板の移載時に、前記載置台を保持している場合は前記載置台を前記移載部に移動し、前記載置台を保持していない場合は前記基板を処理する処理室から前記載置台を取得し保持した後に前記移載部に移動するよう、前記載置台の搬送制御を行う工程と、
    前記処理室で前記基板の処理を行う工程と、
    を有する半導体装置の製造方法。
  16. 基板を収容可能な収容容器を載置可能なロードポートに前記収容容器を載置する工程と、
    前記基板を載置可能な載置台に前記基板を載置する工程と、
    前記載置台を鉛直方向に少なくとも2カ所で保持する工程と、
    前記基板の移載が可能な移載部を有し、前記移載部にて前記ロードポートに載置された前記収容容器と前記載置台との間で前記基板を移載する工程と、
    前記載置台の保持状態を確認する工程と、
    前記基板の移載時に、前記載置台を保持している場合は前記載置台を前記移載部に移動し、前記載置台を保持していない場合は前記基板を処理する処理室から前記載置台を取得し保持した後に前記移載部に移動するよう、前記載置台の搬送制御を行う工程と、
    前記処理室で前記基板の処理を行う工程と、
    を有する基板処理方法。
  17. 基板を収容可能な収容容器を載置可能なロードポートに前記収容容器を載置する手順と、
    前記基板を載置可能な載置台に前記基板を載置する手順と、
    前記載置台を鉛直方向に少なくとも2カ所で保持する手順と、
    前記基板の移載が可能な移載部を有し、前記移載部にて前記ロードポートに載置された前記収容容器と前記載置台との間で前記基板を移載する手順と、
    前記載置台の保持状態を確認する手順と、
    前記基板の移載時に、前記載置台を保持している場合は前記載置台を前記移載部に移動し、前記載置台を保持していない場合は前記基板を処理する処理室から前記載置台を取得し保持した後に前記移載部に移動するよう、前記載置台の搬送制御を行う手順と、
    前記処理室で前記基板の処理を行う手順と、
    をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム。
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