JPWO2015125733A1 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体 - Google Patents

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Abstract

課題 処理炉内の状況を監視し、処理炉内に発生するパーティクルに起因する歩留り低下を抑制する。解決手段 側面にガス供給機構を備え、基板保持具に基板を移載する移載室と、基板保持具に保持された基板を処理する処理炉と、移載室と処理炉を連通する炉口と、基板保持具が載置され、炉口を閉塞する蓋体と、蓋体を昇降させる昇降機構と、移載室内の前記ガス供給機構と基板保持具を挟んで対向する位置に設置され、炉口のパーティクル数を計測する測定器と、蓋体による炉口の閉塞が開放される時に測定器によるパーティクル数の測定を開始するように昇降機構と測定器とを制御するよう構成される制御部と、を有する。

Description

本発明は、基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラムに関する。
一般に、半導体装置の製造工程で用いられる基板処理装置では、ウエハ（基板）を処理する処理炉内にて処理ガス等を用いてアニール処理や成膜処理が行われている。これらの処理に伴い発生するパーティクルによって膜質低下やロットアウトなどが発生し、デバイス製造の歩留りが低下することが問題となっている。このようなパーティクルを抑制する技術として、例えば特許文献１に記載の技術がある。
特開２０１２−７９９０７号公報
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては移載室内をパージすることにより移載室内のパーティクルを抑制することは可能であるものの、処理炉内で大量のパーティクルが発生した場合は膜質低下やロットアウトが発生してしまう。
本発明の目的は、処理炉内の状況を監視し、処理炉内に発生するパーティクルに起因する歩留り低下を抑制することができる技術を提供することにある。
本発明の一態様によれば、
側面にガス供給機構を備え、基板保持具に基板を移載する移載室と、
前記基板保持具に保持された前記基板を処理する処理炉と、
前記移載室と前記処理炉を連通する炉口と、
前記基板保持具が載置され、前記炉口を閉塞する蓋体と、
前記蓋体を昇降させる昇降機構と、
前記移載室内の前記ガス供給機構と前記基板保持具を挟んで対向する位置に設置され、前記炉口のパーティクル数を計測する測定器と、
前記蓋体による前記炉口の閉塞が開放される時に前記測定器によるパーティクル数の測定を開始するように前記昇降機構と前記測定器とを制御するよう構成される制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
本発明によれば、処理炉内の状況を監視し、処理炉内に発生するパーティクルに起因する歩留り低下を抑制することが可能となる。
本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の斜視図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の断面図である。 本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置の制御手段を中心とした構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施形態で好適に用いられるパーティクルカウンタの測定タイミングを示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る基板処理装置の縦断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る基板処理装置の横断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る基板処理装置の横断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る基板処理装置の横断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る基板処理装置の横断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る基板処理装置の横断面図である。
以下、本発明を実施するための形態を図１及び図２に基づいて説明する。
基板処理装置１００は、基板として用いられるシリコン等からなるウエハ２００を処理する。
図１及び図２に示されているように、基板処理装置１００では、ウエハ２００を収納したウエハキャリアとして用いられるフープ（基板収容器。以下ポッドという）１１０が使用されている。また、基板処理装置１００は、基板処理装置本体１１１を備えている。
基板処理装置本体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部にはメンテナンス可能なように設けられた開口部として用いられる正面メンテナンス口１０３が開設され、正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４がそれぞれ建て付けられている。尚、図示しないが、上側の正面メンテナンス扉１０４近傍に副操作部としての副操作装置５０が設置される。主操作部としての主操作装置１６（図３参照）は、背面側のメンテナンス扉近傍に配置される。
基板処理装置本体１１１の正面壁１１１ａにはポッド搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が基板処理装置本体１１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側にはロードポート（基板収容器受渡し台）１１４が設置されており、ロードポート１１４はポッド１１０を載置されて位置合わせするように構成されている。ポッド１１０はロードポート１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、ロードポート１１４上から搬出されるようになっている。
基板処理装置本体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、ポッド棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、ポッド棚１０５は複数個のポッド１１０を保管するように構成されている。
基板処理装置本体１１１内におけるロードポート１１４とポッド棚１０５との間には、ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されており、ポッド搬送装置１１８はロードポート１１４、ポッド棚１０５、ポッドオープナ（基板収容器蓋体開閉機構）１２１との間で、ポッド１１０を搬送するように構成されている。
基板処理装置本体１１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１１９が後端にわたって構築されている。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａにはウエハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口１２０、１２０には一対のポッドオープナ１２１、１２１がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ１２１はポッド１１０を載置する載置台１２２、１２２と、ポッド１１０のキャップ（蓋体）を着脱するキャップ着脱機構（蓋体着脱機構）１２３、１２３とを備えている。ポッドオープナ１２１は載置台１２２に載置されたポッド１１０のキャップをキャップ着脱機構１２３によって着脱することにより、ポッド１１０のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。
サブ筐体１１９はポッド搬送装置１１８やポッド棚１０５の設置空間から流体的に隔絶された移載室１２４を構成している。移載室１２４の前側領域にはウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａ及びウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは基板処理装置本体１１１右側端部とサブ筐体１１９の移載室１２４前方領域右端部との間に設置されている。これら、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ及びウエハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウエハ２００を装填（チャージング）及び脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
移載室１２４の後側領域には、ボート２１７を収容して待機させる待機部１２６が構成されている。待機部１２６の上方には、その内部に基板を処理する処理室が形成された処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部と移載室１２４とはボート２１７を搬入出するための開口である炉口３０１によって連通されている。炉口３０１は炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。
基板処理装置本体１１１右側端部とサブ筐体１１９の待機部１２６右端部との間にはボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５の昇降台に連結された連結具としてのアーム１２８には蓋体としてのシールキャップ１２９が水平に据え付けられており、シールキャップ１２９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、２５〜１２５枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
また、移載室１２４のウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ側及びボートエレベータ１１５側と反対側である左側端部には、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスといったガスであるクリーンエア１３３を供給するよう供給ファン及び防塵フィルタで構成された移載室内にガスを供給するガス供給機構としてのクリーンユニット１３４が設置されている。ウエハ移載装置１２５ａとクリーンユニット１３４との間には、ウエハの円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置が設置されていてもよい。
クリーンユニット１３４から吹き出されたクリーンエア１３３は、ウエハ移載装置１２５ａ、待機部１２６にあるボート２１７に流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、基板処理装置本体１１１の外部に排気がなされるか、もしくはクリーンユニット１３４の吸い込み側である一次側（供給側）にまで循環され、再びクリーンユニット１３４によって、移載室１２４内に吹き出されるように構成されている。
図５に示されているように、移載室１２４にはパーティクルを測定するために捕集する測定口である空間パーティクル測定口（以下、パーティクル測定口）４００が設置され、当該パーティクル測定口４００はチューブ４０１でパーティクルを計測するためのカウンタである空間パーティクルカウンタ（以下、パーティクルカウンタ）４０２につながれている。空間に漂うパーティクルを測定する測定器としてのパーティクル測定器はパーティクル測定口４００、チューブ４０１およびパーティクルカウンタ４０２によって構成される。さらに、パーティクルカウンタ４０２は、後述する主コントローラ１４と接続されている。
次に、図３を参照して、基板処理装置１０における主コントローラ１４を中心としたハードウエア構成について説明する。図３に示されるように、主制御部としての主コントローラ１４は、主操作部としての主操作装置１６と、例えば、ビデオケーブル２０を用いて接続されている。なお、主コントローラ１４と主操作装置１６とをビデオケーブル２０を用いて接続することに替えて、通信ネットワークを介して、主コントローラ１４と主操作装置１６とを接続してもよい。 また、主コントローラ１４は、図示しない外部操作装置と、例えば、通信ネットワーク４０を介して接続される。このため、外部操作装置は、基板処理装置１０から離間した位置に配置することが可能である。例えば、外部操作装置を基板処理装置１０が設置されているクリーンルーム外の事務所等に配置することが可能である。主コントローラ１４には、例えばＵＳＢポートに対応するＯＳがインストールされており、ＵＳＢポートに対応する外部記憶装置（例えば、ＵＳＢフラッシュメモリ）を基板処理装置１０に挿入できる。また、外部記憶装置としての記録媒体であるＵＳＢフラッシュメモリ等の装着及び取外しを行う着脱部としてのポート１３が設けられている。
主コントローラ１４は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、記録装置、Ｉ／Ｏポートを備えたコンピュータとしても構成されていてもよい。この時、ＲＡＭ、記憶装置、Ｉ／Ｏポートは、内部バスを介して、ＣＰＵとデータ交換可能なように構成されている。記憶装置は、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置内には、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など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。なお、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主コントローラ１４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。なお、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、プロセス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、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭは、ＣＰＵ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。
主操作装置１６は、基板処理装置１０（もしくは処理炉２０２及び基板処理装置本体１１１）近傍に配置されている。主操作装置１６は、この実施形態のように基板処理装置本体１１１に装着するようにして、基板処理装置１０と一体として固定する。ここで、主操作装置１６が、基板処理装置１０（もしくは処理炉２０２及び基板処理装置本体１１１）近傍に配置されているとは、基板処理装置１０の状態を操作者が確認できる位置に主操作装置１６が配置されていることをいう。例えば、基板処理装置本体１１１が設置されているクリーンルーム内に設置される。主操作装置１６は主表示装置１８を有する。主表示装置１８は、例えば、液晶表示パネルであり、主表示装置１８には、基板処理装置１０を操作するための操作画面などが表示される。操作画面を介して、基板処理装置１０内で生成される情報を表示させ、表示された情報を、基板処理装置１０に挿入されたＵＳＢフラッシュメモリなどに出力させることができる。
副操作装置５０は副表示装置５２を有する。主表示装置１８と同様、副表示装置５２は、例えば、液晶表示パネルであり、副表示装置５２には、基板処理装置１０を操作するための操作画面などが表示される。副表示装置５２で表示される操作画面は、主表示装置１８で表示される操作画面と同様の機能を有する。したがって、基板処理装置１０内で生成される情報が表示され、この情報を、基板処理装置１０に挿入されたＵＳＢフラッシュメモリなどに出力させることができる。
搬送制御部２３０は、例えばＣＰＵ等からなる搬送系コントローラ２３４を有し、プロセス制御部２３２は、例えばＣＰＵ等からなるプロセス系コントローラ２３６を有する。搬送系コントローラ２３４とプロセス系コントローラ２３６とは、スイッチングハブ１５を介して、主コントローラ１４にそれぞれ接続されている。パーティクルカウンタ４０２は、コントローラ１４に直接接続されている。
また、図３に示されるように、主操作装置１６内には、主表示装置１８の表示を制御するため等に用いられる主表示制御部２４０が設けられている。主表示制御部２４０は、例えば、ビデオケーブル２０を用いて、主コントローラ１４に接続されている。
副操作装置５０内には、副表示装置５２の表示を制御するため等に用いられる副表示制御部２４２が設けられている。なお、副表示制御部２４２は、図示された形態に限らず、通信ネットワーク４０を介して、主コントローラ１４に接続されてもよい。また、搬送系コントローラ２３４とプロセス系コントローラ２３６および副表示制御部は、スイッチングハブ１５を介さずに、直接、主コントローラ１４にそれぞれ接続されていてもよい。また、パーティクルカウンタ４０２を制御およびパーティクルカウンタ４０２からのデータを処理するために、パーティクルカウンタ４０２とコントローラ１４の間に例えばＣＰＵ等からなるサブコントローラを追加しても良い。
次に、本発明の基板処理装置１０の動作について説明する。
図１及び図２に示されているように、ポッド１１０がロードポート１１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放され、ロードポート１１４の上のポッド１１０はポッド搬送装置１１８によって基板処理装置本体１１１の内部へポッド搬入搬出口１１２から搬入される。
搬入されたポッド１１０はポッド棚１０５の指定された棚板１１７へポッド搬送装置１１８によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、棚板１１７から一方のポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載されるか、もしくは直接ポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載される。この際、ポッドオープナ１２１のウエハ搬入搬出口１２０はキャップ着脱機構１２３によって閉じられており、移載室１２４にはクリーンエア１３３が流通されている。例えば、移載室１２４にはクリーンエア１３３として窒素ガスが充満することにより、酸素濃度が２０ｐｐｍ以下と、基板処理装置本体１１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遥かに低く設定されている。
載置台１２２に載置されたポッド１１０はその開口側端面がサブ筐体１１９の正面壁１１９ａにおけるウエハ搬入搬出口１２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構１２３によって取り外され、ウエハ出し入れ口を開放される。ポッド１１０がポッドオープナ１２１によって開放されると、ウエハ２００はポッド１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、移載室１２４の後方にある待機部１２６へ搬入され、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａはポッド１１０に戻り、次のウエハをボート２１７に装填する。
この一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１におけるウエハ移載機構１２５によるウエハのボート２１７への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１にはポッド棚１０５から別のポッド１１０がポッド搬送装置１１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理炉２０２の下端の炉口３０１が、炉口シャッタ１４７によって、開放される。続いて、ウエハ２００群を保持したボート２１７はシールキャップ１２９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されていく。
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。処理後は、シールキャップ１２９がボートエレベータ１１５によって下降されることにより、処理炉２０２内からボート２１７が搬出（アンロード）される。この時、パーティクルカウンタ４０２によりパーティクルの測定が行われる。アンロード以降は上述のローディングまでの逆の手順により、ウエハ２００及びポッド１１０が筐体の外部へ払い出される。
次に、本発明のパーティクルカウンタ４０２によるパーティクル測定方法について図４を用いて説明する。本実施例においては吸い込み式のパーティクルカウンタを用いた例を説明する。
パーティクルカウンタ４０２は内部にポンプを備えており、パーティクル測定口４００から炉口３０１周辺の雰囲気を吸い込んでいる。コントローラ１４は、ボート２１７が処理炉２０２内から下降し始める時、すなわち、シールキャップ１２９が処理炉２０２の下端部から離れて炉口３０１が開放される時にパーティクルカウンタ４０２に「測定開始」の信号を送る。パーティクルカウンタ４０２はコントローラ１４から「測定開始」信号を受信すると、測定開始時前に記憶していたパーティクル数を０（ゼロ）にリセットした後、吸い込んだ雰囲気中に含まれるパーティクル数を検出し、その数を累積カウントし、累積パーティクル数として記録する。また、コントローラ１４は、パーティクルカウンタ４０２から送られてくるパーティクル数を主表示装置１８（以下、画面）に表示するようにしてもよい。
カウントしたパーティクル数はコントローラ１４にアナログ信号またはデジタル通信などのインターフェイスを介して送信される。パーティクルカウンタ４０２はコントローラ１４から「測定終了」の信号を受信するまでパーティクル測定を継続する。「測定終了」のタイミングは、次のロットの着工が始まる前までの間の任意のタイミングであれば良いが、本実施形態では、例えば、ボート２１７が下降動作を完了したときとする。パーティクルカウンタ４０２はコントローラ１４から「測定終了」信号を受信すると、パーティクル検出をやめ、測定終了時の累積パーティクル数を記憶し、コントローラ１４へ送信する。コントローラ１４はパーティクルカウンタ４０２からのパーティクル数に基づいて処理炉２０２内の状況を判断し、異常状態であると判断した場合には、後述の所定の処置を実施する。
次に、基板処理装置が異常（処理炉２０２内にパーティクルが発生する状況）と判断する方法と、異常と判断された後の処置の方法について説明する。
まず、基板処理装置が異常（処理炉２０２内にパーティクルが発生する状況）と判断する方法について述べる。
(１)累積パーティクル数が予め設定された数（リミットパーティクル数）を超えた場合 コントローラ１４には、処理炉２０２内メンテナンスが必要であったり、処理炉２０２内のパーティクルに起因するロットアウトが発生したりする恐れがある時のパーティクル発生数である「リミットパーティクル数」を閾値として予め設定しておく。測定中に累積カウントされた累積パーティクル数がリミットパーティクル数を超えたときに、コントローラ１４は、基板処理装置１０が異常と判断する。
(２)測定開始後ある一定の所定時間内に測定されたパーティクル数の増加量が予め設定された増加量を超えた場合 処理炉２０２内で処理炉２０２壁面からの膜はがれによるパーティクルが発生すると、炉口３０１を開いた途端に多くのパーティクルが処理炉２０２内から移載室側へ排出される。そこで、炉口３０１が開いてから所定時間内のパーティクル数の増加量を検出することにより、処理炉内での突発的なパーティクル発生を検知することができる。例えば、測定開始後ｔ秒間以内に累積パーティクル数がＸ個以上の時に異常と判断する。また、増加量＝（Ｙ/ｔ）としたとき（Ｙはｔ秒間で検出したパーティクル総数）、この単位時間当たりの増分（勾配）が予め設定された閾値よりも大きい場合に異常と判断しても良い。
(３)測定終了時の累積パーティクル数と前ロットの測定終了時の累積パーティクル数の差が予め設定された差分の数を超えた場合 同じ処理条件で成膜処理を継続して行い、基板処理装置１０の状態に特段の異常がなければ、処理毎（ロット毎）に処理炉内から発生するパーティクル数も大体同じ数か、または、処理炉２０２内に副生成物が累積するにしたがって徐々に増えていく。しかし、基板処理装置１０の状態に異常があった場合、例えば、処理炉２０２にひびが入りリークが発生したような場合は、発生するパーティクル数に大きな変化が生じる。そこで、前ロット処理終了時の累積パーティクル数との差分を求め、その差分を管理する。例えば、差分Z個を予め設定された数とする。前ロット測定終了時の累積パーティクル数がＸ個だったとして、これをコントローラ１４が記憶しておく。次ロットの累積パーティクル数がY個だった場合（X＜Y）、その差分（Y-X）個がZ個よりも小さい場合（（Y-X）＜Z）、正常と判断する。しかし、差分（Y-X）個がZ個よりも大きい場合（（Y-X）≧Z）、差分が大きすぎるため異常と判断する。
上述の判断方法を任意に選択し、コントローラ１４に設定することで、移載室１２４側から処理炉２０２内の状態を監視することができる。単独で設定しても良いし、複数組み合わせて設定しても良い。
次に、異常と判断した後の基板処理装置１０の処置方法について述べる。
(１)基板処理装置１０はアラームを発報するのみで、そのあとの処理はオペレータの判断による。
(２)基板処理装置１０はアラームを発報し、運転を即停止 または 一時停止とする。
(３)基板処理装置１０はアラームを発報するが、現在処理中のロットはそのまま処理を継続し、処理終了後に基板２００をポッド１１０に戻して払い出すが、次のロット処理は着工しない。異常と判断した場合に、これらのどの処置をするかを選択しコントローラ１４に設定することで、歩留り低下を抑制することができる。
なお、上記例では「測定開始」信号によりパーティクル数を０（ゼロ）にするようにしたが、「測定開始」信号とは別に「測定リセット」信号を設け、「測定開始」信号ではパーティクル数の０（ゼロ）リセットは行わず前回のカウント数に累積してカウントし、「測定リセット」信号を受信したときにパーティクル数を０（ゼロ）にするようにしても良い。また、パーティクルカウンタ４０２は装置の電源が入っている間、常に測定を実行させておき、コントローラ１４が「測定開始」と「測定終了」のタイミングのパーティクル数のみ記憶し演算することで、発生したパーティクル数を求めるようにしても良い。
次にパーティクル測定口４００の設置位置の第一の実施形態について図５及び図６ａ、図６ｂを用いて詳細に説明する。
移載室１２４の中はクリーンな環境を維持するためにエアーフィルタを搭載したクリーンユニット１３４が設置され移載室１２４内の雰囲気は循環している。図６ａは移載室１２４の側面にクリーンユニットが設置されている場合、図６ｂは移載室１２４の角部にクリーンユニットが設置されている場合を示す。基板処理後、ボート２１７をアンロードさせ炉口３０１を開くときに、炉口３０１から出てくる処理炉２０２内のパーティクルを効率よく捉えるために、パーティクル測定口４００は、ボート２１７を挟んでクリーンユニット１３４と反対側の位置、好ましくは、クリーンユニット１３４からのクリーンエアのエアフローが炉口下部領域およびパーティクル測定口４００と一直線上に並ぶ位置に設置し、パーティクル測定口４００の開口の向きはクリーンエアを正面から集積できる方向とする。また、パーティクル測定口４００は、図５に示されるように、炉口シャッタ１４７により開閉される開口である炉口３０１に近い高さに設置することが望ましい。例えば、パーティクル測定口の少なくとも一部が炉口シャッタ１４７と重なる高さ位置であって、炉口シャッタ１４７と干渉しない位置に設置されると良い。また、例えば、パーティクル測定口４００はパーティクル測定口４００の開口部分の延長線と移載室１２４の天井とが垂直に交わるように設置される。この時、パーティクル測定口４００の開口部分が処理炉内方向を向くように、パーティクル測定口４００の開口部分の延長線と移載室１２４の天井とがなす角度が鋭角となるように設置されても良い。このように設置することにより、処理炉内から排出される雰囲気を測定しやすくすることができる。
ただし、熱処理温度が高い場合、処理後に炉口３０１が解放された時に処理炉２０２内から高温の雰囲気が流れ出てくるため、パーティクル測定口４００の設置領域やパーティクルカウンタ４０２が吸い込む雰囲気の温度が高くなってしまう。パーティクルカウンタ４０２の仕様により、パーティクルカウンタ４０２の稼働環境に上限温度があるなどの制約がある場合は、パーティクル測定口４００の設置場所を炉口３０１から離れた位置（パーティクルカウンタ４０２が稼働できる温度領域の位置）に設置しても良い。この時、移載室内のエアフローを考慮し、処理炉２０２内からのパーティクルを集積できる位置、および、パーティクル測定口の向きを決定する。例えば、炉口下部領域を通過するクリーンエアの風向の下流側であって、流れの本流にパーティクル測定口が対面する位置に設置すれば良い。
次にパーティクル測定口４００の設置位置の第二の実施形態について図７ａ、図７ｂ、図７ｃを用いて説明する。本実施形態に於いては、基板処理装置１０に対して、２つの移載室１２４を有している構成である。
移載室１２４の中はクリーンな環境を維持するためにエアーフィルタを搭載したクリーンユニット１３４が設置され移載室１２４内の気体は循環している。図７ａ、図７ｃは移載室１２４のそれぞれの側面にクリーンユニットが設置されている場合、図７ｂ、は移載室１２４のそれぞれの角部にクリーンユニットが設置されている場合を示す。第１実施形態と同様に、第２実施形態においても炉口から出たパーティクルを効率よく捉えるために、パーティクル測定口４００は、ボート２１７を挟んでクリーンユニット１３４と反対側の位置、好ましくは、それぞれの移載室に対して、ボート２１７を挟んでクリーンユニット１３４と対向する位置であって、炉口３０１の下部に設置する。
また、図７ｃに示すように、２つの移載室１２４の中心位置に１つのパーティクルカウンタを設置するようにしても良い。例えば、２つの移載室１２４を隔てる壁にパーティクルカウンタを設置するための互いの２つの移載室１２４に連通する孔を設ける。このように構成することにより、２つの移載室を持つ場合であっても１つのパーティクルカウンタで対応することができる。２つの処理炉は同時に処理を終了することはなく、互い違いに処理を実行する。例えば、パーティクルカウンタ移動機構にパーティクルカウンタを搭載することによって、パーティクル検出時のみ、対象の移載室側にパーティクル測定口が向くようにしても良い。
本発明によって、以下に示す一つ又は複数の効果を奏する。
１．生産性を向上させることができる。
従来は予め設定されたロット数処理を行った後にクリーニングを行う運用としており、そのロット数は余裕を持って設定されていた。しかし、本発明によれば、ロット毎にパーティクル数を検出することにより、処理炉内の状況を監視することができるため、適切なタイミングでクリーニング等を行う事が可能となる。これにより、従来よりも装置稼働時間を延ばすことができ、生産性を向上させることができる。
２．ロットアウトが発生した場合でも、損害を最小限に抑えることができる。
従来は基板を処理した後、基板表面検査装置で基板上のパーティクル量を測定していた。そのため、ロットアウトが発生した後も、当該ロットアウトが発生したロットの基板を検査し結果が出るまでの間に、次ロットの処理を開始してしまい、ロットアウトの基板を増やしてしまっていた。しかし、パーティクルの発生状況を基板処理装置内で検出することにより、ロットアウトの発生をボートアンロード時に検知することができるため、基板搬出および次ロットに移る前に対処することができ、ロットアウトによる損害を最小限に抑えることができる。
３．移載室内でありながら、処理室内の状況を監視することができる。
基板を処理室内で処理するとき、ボートが上昇すると処理室の入口（炉口）はシールキャップにより蓋をされる状態になり、処理室内と移載室は仕切られた空間となる。処理室内で基板を処理すると、処理室内に膜や副生成物が付着し、これがパーティクルの原因になる。つまり基板処理後、ボートを下降させ炉口が開く時に処理室内のパーティクルが移載室に出てくる。この特性から、炉口付近にパーティクルカウンタを設置することにより、炉口から出る基板処理炉内のパーティクルを確実に集積することができる。また、移載室内の駆動部由来のパーティクルは重いため、基板処理装置底部付近に堆積することから、移載室由来のパーティクルと処理炉由来のパーティクルとを切り分けて検知することができる。よって、移載室内でありながら処理室内の状況を監視することができる。
４．安価に運用できる。
環境の変化の激しい処理炉内を直接監視するためには、検知装置に高耐久性が必要となったり、処理室近傍に窓を設置したりするなどの設計変更・装置の複雑化を余儀なくされたりする。しかし、本発明によれば、移載室内にパーティクルカウンタを設置するだけで処理炉内の監視が可能であるため、安価でかつ簡単な構成で処理室内の監視をすることができる。
基板処理装置１０で行われる成膜処理には、例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、Ｅｐｉ、その他酸化膜、窒化膜を形成する処理、金属を含む膜を形成する処理がある。更に、アニール処理、酸化処理、拡散処理等の処理でも構わない。
また、本実施形態では、基板処理装置が縦型処理装置１０であるとして記載したが、枚葉装置についても同様に適用することができ、さらに、エッチング装置、露光装置、リソグラフィ装置、塗布装置、モールド装置、現像装置、ダイシング装置、ワイヤボンディング装置、検査装置等にも同様に適用することができる。
また、複数の基板処理装置１０に通信回線を介して接続され、複数の基板処理装置１０の状態を管理する群管理装置（管理サーバ）及びこのような基板処理装置及び群管理装置を含む基板処理システムにも適用することができる。尚、群管理装置は、基板処理装置と同じフロア（クリーンルーム）に配置する必要はなく、例えば、ＬＡＮ接続され、事務所に配置してもよい。また群管理装置において、格納部（データベース）や制御部と操作部や表示部を一体にする必要はなく、それぞれを別体にしてもよく、クリーンルーム上に配置されたデータベース内のデータを遠隔で事務所に配置された端末装置による操作画面上の操作（例えばインストール作業等）を行えるように構成しても良い。
なお、前述のプログラムとは、例えば、コンピュータ読み取り可能なハードディスク、フレキシブルディスク、コンパクトディスクなどのコンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体からシステムの制御部にインストールされたものであっても良い。
本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を特徴とするが、さらに次に付記した事項も含まれる。
[付記１]
本発明の一態様によれば、
基板を移載装置により移載する移載室と、前記基板を処理する処理室と、前記移載室と前記処理室を連通する炉口と、を有し、前記移載室の前記炉口周辺に、前記処理室内から出たパーティクルを測定するパーティクル測定器が設けられている基板処理装置が提供される。
[付記２]
本発明の他の態様によれば、
基板を移載装置により移載する移載室から炉口を介して連通する処理室へ前記基板を搬送する工程と、前記基板を前記処理室内で処理する工程と、
前記基板を前記処理室から前記炉口周辺に前記処理室内から出たパーティクルを測定するパーティクル測定器が設けられている前記移載室に搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法、または、基板処理方法が提供される。
[付記３]
本発明のさらに他の態様によれば、
基板を移載装置により移載する移載室から炉口を介して連通する処理室へ前記基板を搬送する手順と、
前記基板を前記処理室内で処理する手順と、前記基板を前記処理室から前記炉口周辺に前記処理室内から出たパーティクルを測定するパーティクル測定器が設けられている前記移載室に搬出する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
[付記４]
付記１に記載の装置であって、好ましくは、
基板処理後のボート搬出時に移載室内のパーティクルを測定する。
[付記５]
付記４に記載の装置であって、好ましくは、
炉口が開いた時点から所定時間測定を行う。
[付記６]
付記１に記載の装置であって、好ましくは、
前記移載室は前記移載室内をパージするためのクリーンユニットをその側壁に有し、前記パーティクル測定器は炉口周辺であって、前記基板保持具を挟んで前記クリーンユニットと対向する位置に設置されている。
[付記７]
付記４に記載の装置であって、好ましくは、
ボート搬出開始から所定時間の間に検出した累積パーティクル数が所定の閾値を超えた時に装置異常と判断する。
[付記８]
付記４に記載の装置であって、好ましくは、
測定中における単位時間当たりのパーティクル数が所定の閾値を超えた場合に装置異常と判断する。
[付記９]
付記４に記載の装置であって、好ましくは、
測定終了時の累積パーティクル数と、１つ前のロットを処理した時の累積パーティクル数との差分が所定の閾値を超えたときに装置異常と判断する。
[付記１０]
付記４に記載の装置であって、好ましくは、
ロット単位でのパーティクル数の推移を記録する。
[付記１１]
付記７〜９のいずれかに記載の装置であって、好ましくは、
装置が異常と判断された場合は、基板処理装置の運転を一時停止または即停止させる。
[付記１２]
付記７〜９のいずれかに記載の装置であって、好ましくは、
装置が異常と判断された場合は、処理中のロットはそのまま処理を継続し、処理が完了したら前記基板を払い出し、次のロット処理を中止する。
[付記１３]
付記１に記載の装置であって、好ましくは、
前記移載室の一側面に前記移載室内にガスを供給するガス供給機構を有し、
前記パーティクル測定器は前記ガス供給機構に対向する位置に設置されている。
なお、この出願は、２０１４年２月２４日に出願された日本出願特願２０１４−０３２９４９を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
本発明によれば、処理炉内の状況を監視し、処理炉内に発生するパーティクルに起因する歩留り低下を抑制することができる。
１０ 基板処理装置
１４ 主コントローラ
１３４ クリーンユニット
１４７ 炉口シャッタ
２００ ウエハ（基板）
２０２ 処理炉
２１７ ボート
３０１ 炉口

Claims (11)

  1. 側面にガス供給機構を備え、基板保持具に基板を移載する移載室と、
    前記基板保持具に保持された前記基板を処理する処理炉と、
    前記移載室と前記処理炉を連通する炉口と、
    前記基板保持具が載置され、前記炉口を閉塞する蓋体と、
    前記蓋体を昇降させる昇降機構と、
    前記移載室内の前記ガス供給機構と前記基板保持具を挟んで対向する位置に設置され、前記炉口のパーティクル数を計測する測定器と、
    前記蓋体による前記炉口の閉塞が開放される時に前記測定器によるパーティクル数の測定を開始するように前記昇降機構と前記測定器とを制御するよう構成される制御部と、を有する基板処理装置。
  2. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
    前記制御部は、前記炉口が開放された後、所定時間継続して測定を続けるよう前記測定器を制御するよう構成される。
  3. 請求項２に記載の基板処理装置であって、
    前記制御部は、前記所定時間に計測したパーティクル数を累積して記憶し、前記制御部へ前記パーティクル数を送信するよう前記制御部を制御するよう構成される。
  4. 請求項３に記載の基板処理装置であって、
    前記制御部は、前記測定器により計測されたパーティクル数に基づいて前記処理炉内の状況を判断するよう構成される。
  5. 請求項４に記載の基板処理装置であって、
    前記制御部は、前記所定時間に計測した累積パーティクル数が予め設定された所定の閾値を超えた時に装置異常と判断するよう構成される。
  6. 請求項４に記載の基板処理装置であって、
    前記制御部は、前記測定中における単位時間当たりのパーティクル増加数が予め設定された所定の閾値を超えた場合に装置異常と判断するよう構成される。
  7. 請求項４に記載の基板処理総理であって、
    前記制御部は、測定終了時の累積パーティクル数と、前の処理時の累積パーティクル数との差分が予め設定された所定の閾値を超えた時に装置異常と判断するよう構成される。
  8. 請求項４に記載の基板処理装置であって、
    前記制御部は、装置異常と判断した場合にアラームを発報するよう構成される。
  9. 請求項１に記載の基板処理装置であって、
    前記炉口を開閉する炉口開閉機構をさらに有し、
    前記測定器は少なくともその一部が前記炉口開閉機構と重なる高さ位置に設置される。
  10. 基板を保持する基板保持具を移載室から炉口を介して連通する処理炉へ搬送し、前記基板保持具が載置された蓋体により前記炉口を閉塞する工程と、
    前記処理炉内で前記基板を処理する工程と、
    前記炉口を開放し、前記基板保持具を搬出する工程と、を有し、
    前記搬出工程では、前記移載室内の側面に設置されたガス供給機構と前記基板保持具を挟んで対向する位置に設置された前記炉口のパーティクル数を測定する測定器によって、前記炉口の閉塞が開放された時にパーティクル数の測定を開始する半導体装置の製造方法。
  11. 基板を保持する基板保持具を移載室から炉口を介して連通する処理炉へ搬送し、前記基板保持具が載置された蓋体により前記炉口を閉塞する手順と、前記処理炉内で前記基板を処理する手順と、前記炉口を開放し、前記基板保持具を搬出する際に、前記移載室内の側面に設置されたガス供給機構と前記基板保持具を挟んで対向する位置に設置された前記炉口のパーティクル数を測定する測定器によって、前記炉口の閉塞が開放された時にパーティクル数の測定を開始する手順と、をコンピュータに実行させるプログラム。
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