KR102141748B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램 Download PDF

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Abstract

[과제] 장치 구성을 복잡화하지 않고, 매엽 처리 장치와 종형 처리 장치로 연속 처리를 행한다.
[해결 수단] 기판 보유 지지구에 보유 지지된 N(N≥2)매의 기판을 처리하는 제1 처리실과, 제1 처리실의 하방에 배치되고, 기판 보유 지지구를 제1 처리실로 반송하는 제1 반송실과, 기판을 1매씩 처리하는 제2 처리실과, 제2 처리실의 하방에 배치되고, 제2 처리실에서 처리되는 기판을 일시적으로 복수매 보유 지지하는 받침대가 설치되는 제2 반송실과, 제1 반송실 및 제2 반송실에 인접하고, 기판을 이동 탑재하는 이동 탑재기가 설치되는 이동 탑재실을 구비한다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
반도체 장치(디바이스)의 제조 공정에 있어서의 기판 처리에서는, 예를 들어 기판을 1매, 혹은 소매수씩 처리하는 매엽 처리 장치나 복수매의 기판을 일괄하여 처리하는 종형 처리 장치가 사용되고 있다. 또한 예를 들어, 각각의 처리 장치의 특징을 활용하는 장치로서, 매엽 처리 장치와 종형 처리 장치를 반송실을 개재시켜 접속하여, 기판을 연속 처리 가능한 처리 장치가 제안되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1).
일본 특허 공개 제2000-114187호 공보
그러나, 연속 처리 가능한 처리 장치에 있어서는, 매엽 처리 장치와 종형 처리 장치의 장치 형태가 상이하기 때문에, 전체의 장치 구성이 복잡화되어 버리는 경우가 있다. 본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 장치 구성을 복잡화하지 않고, 매엽 처리 장치와 종형 처리 장치로 연속 처리를 행하는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
기판 보유 지지구에 보유 지지된 N(N≥2)매의 기판을 처리하는 제1 처리실과,
상기 제1 처리실의 하방에 배치되고, 상기 기판 보유 지지구를 상기 제1 처리실로 반송하는 제1 반송실과,
상기 기판을 1매씩 처리하는 제2 처리실과,
상기 제2 처리실의 하방에 배치되고, 상기 제2 처리실에서 처리되는 상기 기판을 일시적으로 복수매 보유 지지하는 받침대가 설치되는 제2 반송실과,
상기 제1 반송실 및 상기 제2 반송실에 인접하고, 상기 기판을 이동 탑재하는 이동 탑재기가 설치되는 이동 탑재실을 구비하는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면, 장치 구성을 복잡화하지 않고, 매엽 처리 장치와 종형 처리 장치로 연속 처리를 행하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명에 관한 기판 처리 장치의 횡단면도.
도 2는 본 발명에 관한 기판 처리 장치의 정면 종단면.
도 3은 본 발명에 관한 종형 처리로 주변의 종단면도.
도 4는 본 발명에 관한 기판 처리 장치의 측면 종단면.
도 5는 본 발명에 관한 매엽 처리로 주변의 종단면도.
도 6은 본 발명에 관한 종형 처리로 및 매엽 처리로에 있어서의 시퀀스도.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대하여 설명한다. 전체 도면 중, 동일하거나 또는 대응하는 구성에 대해서는, 동일하거나 또는 대응하는 참조 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 후술하는 이동 탑재실(8)측을 정면측(전방측), 후술하는 반송실(6A, 6B)측을 배면측(후방측)으로 한다. 또한, 후술하는 처리 모듈(3A, 3B)의 경계선(인접면)을 향하는 측을 내측, 경계선으로부터 이격되는 측을 외측으로 한다.
본 실시 형태에 있어서, 기판 처리 장치는, 반도체 장치(디바이스)의 제조 방법에 있어서의 제조 공정의 일 공정으로서 열 처리 등의 기판 처리 공정을 실시하는 기판 처리 장치(이하, 처리 장치라고 칭한다)(2)로서 구성되어 있다.
도 1, 2에 도시하는 바와 같이, 기판 처리 장치(2)는 인접하는 2개의 처리 모듈(하우징)(3A, 3B)을 구비하고 있다. 처리 모듈(3A)은 복수매의 기판을 일괄하여 처리하는 종형 처리 모듈이며, 처리 모듈(3B)은 기판을 1매씩 처리하는 매엽 처리 모듈이다. 처리 모듈(3A, 3B)은, 각각 처리로(4A, 4B)와 준비실로서의 반송실(6A, 6B)에 의해 구성된다. 처리로(4A, 4B)의 하방에는, 각각 반송실(6A, 6B)이 배치되어 있다. 반송실(6A, 6B)의 정면측에는, 기판으로서의 웨이퍼 W를 이동 탑재하는 이동 탑재기(7)를 갖는 이동 탑재실(8)이, 반송실(6A, 6B)에 인접하여 배치되어 있다. 이동 탑재실(8)의 정면측에는, 웨이퍼 W를 복수매 수용하는 수용 용기로서의 포드(후프)(5)를 수납하는 수납실(9)이 배치되어 있다. 수납실(9)의 전체면에는 I/O 포트(22)가 설치되고, I/O 포트(22)를 통하여 처리 장치(2) 내외로 포드(5)가 반출입된다.
반송실(6A, 6B)과 이동 탑재실(8)의 경계벽(인접면)에는, 격리부로서의 게이트 밸브(90A, 90B)가 각각 설치된다. 이동 탑재실(8) 내 및 반송실(6A, 6B) 내에는 압력 검지기가 각각에 설치되어 있고, 이동 탑재실(8) 내의 압력은, 반송실(6A, 6B) 내의 압력보다도 낮아지도록 설정되어 있다. 또한, 이동 탑재실(8) 내 및 반송실(6A, 6B) 내에는 산소 농도 검지기가 각각에 설치되어 있고, 이동 탑재실(8) 내 및 반송실(6A, 6B) 내의 산소 농도는 대기 중에 있어서의 산소 농도보다도 낮게 유지되고 있다. 이동 탑재실(8)의 천장부에는, 이동 탑재실(8) 내로 클린 에어를 공급하는 클린 유닛(62C)이 설치되어 있어, 이동 탑재실(8) 내에 클린 에어로서, 예를 들어 불활성 가스를 순환시키도록 구성되어 있다. 이동 탑재실(8) 내를 불활성 가스로 순환 퍼지함으로써, 이동 탑재실(8) 내를 청정한 분위기로 할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 이동 탑재실(8) 내로 반송실(6A, 6B) 내의 파티클 등이 혼입되는 것을 억제할 수 있어, 이동 탑재실(8) 내 및 반송실(6A, 6B) 내에서 웨이퍼 W 위에 자연 산화막이 형성되는 것을 억제할 수 있다.
(종형 처리 모듈)
처리로(4A)는, 복수매의 기판을 한번에 처리하는 종형 처리로를 포함한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 처리로(4A)는, 원통 형상의 반응관(10A)과, 반응관(10A)의 외주에 설치된 가열 수단(가열 기구)으로서의 히터(12A)를 구비한다. 반응관은, 예를 들어 석영이나 SiC에 의해 형성된다. 반응관(10A)의 내부에는, 기판으로서의 웨이퍼 W를 처리하는 처리실(14A)이 형성된다. 반응관(10A)에는, 온도 검출기로서의 온도 검출부(16A)가 설치된다. 온도 검출부(16A)는 반응관(10A)의 내벽을 따라 세워 설치되어 있다.
기판 처리에 사용되는 가스는, 가스 공급계로서의 가스 공급 기구(34A)에 의해 처리실(14A) 내로 공급된다. 가스 공급 기구(34A)가 공급하는 가스는, 성막되는 막의 종류에 따라 바뀐다. 여기에서는, 가스 공급 기구(34A)는, 원료 가스 공급부, 반응 가스 공급부 및 불활성 가스 공급부를 포함한다.
원료 가스 공급부는, 가스 공급관(36a)을 구비하고, 가스 공급관(36a)에는, 상류 방향부터 순서대로, 유량 제어기(유량 제어부)인 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(38a) 및 개폐 밸브인 밸브(40a)가 설치되어 있다. 가스 공급관(36a)은 매니폴드(18)의 측벽을 관통하는 노즐(44a)에 접속된다. 노즐(44a)은, 반응관(10A) 내에 상하 방향을 따라 세워 설치하고, 기판 보유 지지구로서의 보트(26A)에 보유 지지되는 웨이퍼 W를 향하여 개구되는 복수의 공급 구멍이 형성되어 있다. 노즐(44a)의 공급 구멍을 통하여 웨이퍼 W에 대하여 원료 가스가 공급된다.
이하, 마찬가지의 구성이며, 반응 가스 공급부로부터는, 공급관(36b), MFC(38b), 밸브(40b) 및 노즐(44b)을 통하여, 반응 가스가 웨이퍼 W에 대하여 공급된다. 불활성 가스 공급부로부터는, 공급관(36c, 36d), MFC(38c, 38d), 밸브(40c, 40d) 및 노즐(44a, 44b)을 통하여, 웨이퍼 W에 대하여 불활성 가스가 공급된다.
반응관(10A)의 하단 개구부에는, 원통형의 매니폴드(18A)가, O링 등의 시일 부재를 개재시켜 연결되어, 반응관(10A)의 하단을 지지하고 있다. 매니폴드(18)의 하단 개구부(10B)는 반송실(6A)의 천장부에 면하여 형성되어 있고, 원반 형상의 덮개부(22A)에 의해 개폐된다. 덮개부(22A)의 상면에는 O링 등의 시일 부재가 설치되어 있고, 이에 의해, 반응관(10A) 내와 외기가 기밀하게 시일된다. 덮개부(22A) 위에는 단열부(24A)를 개재시켜 후술하는 기판 보유 지지구(보트)(26A)가 적재된다.
매니폴드(18)에는 배기관(46A)이 설치되어 있다. 배기관(46A)에는 처리실(14A) 내의 압력을 검출하는 압력 검출기(압력 검출부)로서의 압력 센서(48A) 및 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(50A)를 개재시켜, 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(52A)가 접속되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 처리실(14A) 내의 압력을 처리에 따른 처리 압력으로 할 수 있다. 주로, 배기관(46A), APC 밸브(50A), 압력 센서(48A)에 의해 배기계 A가 구성된다. 배기계 A는 도시하지 않은 배기 박스에 수납되어 있다.
처리실(14A)은, 복수매, 예를 들어 25 내지 50매의 웨이퍼 W를 수직으로 선반 형상으로 지지하는 기판 보유 지지구로서의 보트(26A)를 내부에 수납한다. 보트(26A)는, 예를 들어 석영이나 SiC에 의해 형성된다. 보트(26A)는, 덮개부(22A) 및 단열부(24A)를 관통하는 회전축(28A)에 의해, 단열부(24A)의 상방에 지지된다. 회전축(28A)은 덮개부(22A)의 하방에 설치된 회전 기구(30A)에 접속되어 있고, 회전축(28A)은 반응관(10A)의 내부를 기밀하게 시일한 상태에서 회전 가능하게 구성된다. 덮개부(22A)는 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(32A)에 의해 상하 방향으로 구동된다. 이에 의해, 보트(26A) 및 덮개부(22A)가 홈 위치로부터 일체적으로 승강되어, 반송실(6A)과 반응관(10A) 사이에서 보트(26A)가 반송된다.
보트(26A)에의 웨이퍼 W의 이동 탑재는 반송실(6A)에서 보트(26A)가 홈 위치에 있을 때에 행하여진다. 여기서, 홈 위치란, 보트 엘리베이터(32)가 덮개부(22A)를 구동시키지 않을 때의 위치이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 반송실(6A) 내의 일측면(반송실(6A)의 외측 측면, 반송실(6B)에 면하는 측면과 반대측의 측면)에는, 클린 유닛(60A)이 설치되어 있어, 반송실(6A) 내로 클린 에어(예를 들어, 불활성 가스)를 순환시키도록 구성되어 있다. 반송실(6A) 내로 공급된 불활성 가스는, 보트(26A)를 사이에 두고 클린 유닛(60A)과 대면하는 측면(반송실(6B)에 면하는 측면)에 설치된 배기부(62A)에 의해 반송실(6A) 내로부터 배기되어, 클린 유닛(60A)으로부터 반송실(6A) 내로 재공급된다(순환 퍼지). 반송실(6A) 내의 압력은 이동 탑재실(8) 내의 압력보다도 낮아지도록 설정되어 있다. 또한, 반송실(6A) 내의 산소 농도는, 대기 중에 있어서의 산소 농도보다도 낮아지도록 설정되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 웨이퍼 W의 반송 작업 중에 웨이퍼 W 위에 자연 산화막이 형성되는 것을 억제할 수 있다.
반송실(6A)은, 보유 지지 매수가 상이한 적어도 2종류의 보트에 적용 가능하도록 반송실(6A)의 높이가 설정되어 있다. 반송실(6A)은, 예를 들어 N(N≥2)매의 웨이퍼 W를 보유 지지하는 보트(26A)를 사용할 때, 2배인 2N매의 웨이퍼 W를 보유 지지하는 보트(26A')도 사용할 수 있도록 구성되어 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, N매의 웨이퍼 W를 보유 지지하는 보트(26A)의, 반송실(6A)의 바닥면부터 보트 상단까지 높이를 T2로 한다. 이때, 2N매의 웨이퍼 W를 보유 지지하는 보트(26A')의, 반송실(6A)의 바닥면부터 보트 상단까지의 높이를 T1로 하면, 반송실(6A)의 높이는 적어도 T1보다 높아지도록 구성된다. 이렇게 구성됨으로써, 보트를 교환함으로써, 원하는 처리 매수의 웨이퍼 W를 처리할 수 있기 때문에, 생산성을 향상시킬 수 있다.
여기서, 이동 탑재기(7)도 보유 지지 매수가 상이한 적어도 2종류의 보트에 적용 가능하도록 상하로 구동할 수 있는 높이가 설정되어 있다. 즉, 보트(26A) 및 보트(26A')의 최하단에 웨이퍼 W를 이동 탑재하는 높이 위치부터 보트(26A')의 최상단에 웨이퍼 W를 이동 탑재하는 높이 위치까지 구동 가능하게 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 보트의 종류를 변경해도, 이동 탑재기(7)를 변경할 필요가 없어, 비용을 삭감할 수 있다.
처리로(4A)의 가스 공급 기구(34A)나 배기 기구 등의 유틸리티(120A)는, 반송실(6A)의 배면(처리 모듈(3A)의 후방측)에 설치된다.
(매엽 처리 모듈)
처리로(4B)는, 기판을 1매씩 처리하는 매엽 처리로를 포함한다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 처리로(4B)는, 처리실(301)을 형성하는 처리 용기(303)와, 처리실(301) 내로 가스를 샤워 형상으로 공급하는 샤워 헤드(303s)와, 웨이퍼 W를 수평 자세로 지지하는 지지대(317)와, 지지대(317)를 하방으로부터 지지하는 회전축(355)과, 지지대(317)에 설치된 히터(307)를 구비하고 있다.
기판 처리에 사용되는 가스는, 가스 공급계로서의 가스 공급 기구(34B)에 의해 처리실(301) 내로 공급된다. 가스 공급 기구(34B)가 공급하는 가스는, 기판 처리에 따라 바뀐다. 여기에서는, 가스 공급 기구(34B)는 원료 가스 공급부, 반응 가스 공급부 및 불활성 가스 공급부를 포함한다. 가스 공급 기구(34A)와 마찬가지로, 원료 가스 공급부는, 공급관(36e), MFC(38e), 밸브(40e)를 구비하고, 반응 가스 공급부는, 공급관(36f), MFC(38f), 밸브(40f)를 구비한다. 또한, 불활성 가스 공급부는, 공급관(36g, 36h), MFC(38g, 38h), 밸브(40g, 40h)를 구비한다.
샤워 헤드(303s)의 인렛(가스 도입구)에는, 상술한 원료 가스를 공급하는 가스 공급 포트(332a)와, 상술한 반응 가스를 공급하는 가스 공급 포트(332b)가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332a)에는, 상술한 반응 가스 공급부 및 불활성 가스 공급부가 접속되어 있다. 가스 공급 포트(332b)에는, 상술한 원료 가스 공급부 및 불활성 가스 공급부가 접속되어 있다. 샤워 헤드(303s)의 아웃렛(가스 배출구)에는, 처리실(301) 내로 가스를 샤워 형상으로 공급하는 가스 분산판이 설치되어 있다. 처리 용기(303)에는, 처리실(301) 내를 배기하는 배기 포트(333)가 설치되어 있다. 배기 포트(333)에는, 처리로(4A)와 마찬가지로 배기부가 접속되어 있다.
처리 용기(303)의 정면측의 측면에는 웨이퍼 W를 처리실(301) 내외로 반출입하기 위한 반송구(331)가 형성되어 있다. 반송구(331)는 게이트 밸브(335)에 의해 개폐된다. 게이트 밸브(335)가 폐쇄일 때, 처리 용기(303) 내와 외기가 기밀하게 시일된다. 반출입구(331)는 이동 탑재실(8)에 대면하는 측방에 형성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 처리 용기(303)에의 웨이퍼 W의 반출입을, 이동 탑재기(7)를 사용하여 행할 수 있다.
반송실(6B)에는 반송실(6A)과 마찬가지의 구성으로 클린 유닛(60B)이 설치되어 있어, 반송실(6B) 내로 클린 에어를 순환시키도록 구성되어 있다. 반송실(6B) 내의 산소 농도도, 반송실(6A) 내와 마찬가지로, 대기 중에 있어서의 산소 농도보다도 낮아지도록 설정되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 반송실(6B)과 처리 용기(303) 사이에 진공 배기실 등을 설치할 필요가 없어, 장치를 간략화할 수 있다.
처리로(4B)의 가스 공급 기구(34B)나 배기 기구 등의 유틸리티는, 처리로(3B)의 상면(처리 모듈(3B)의 상부)에 설치된다. 이와 같은 구성에 의해, 처리로(4B)의 배면측을 메인터넌스 에어리어로서 넓게 확보할 수 있어, 작업성을 향상시킬 수 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 처리로(4B)의 하방(반송실(6B) 내)에는, 웨이퍼 W를 일시적으로 보유 지지하여 대기시키기(웨이퍼 W를 임시 배치하기) 위한 랙인 받침대(26B)가 설치되어 있다. 받침대(26B)는, 예를 들어 석영이나 SiC에 의해 형성되고, N매의 웨이퍼 W를 수직으로 선반 형상으로 지지하도록 구성되어 있다. 받침대(26B)의 최하단의 수납 위치와, 보트(26A)의 최하단의 수납 위치는 동일한 높이 위치가 되도록 구성되어 있다. 바람직하게는, 받침대(26B)의 최상단의 수납 위치와, 보트(26A)의 최상단의 수납 위치는 동일한 높이 위치가 되도록 구성되어 있다. 또한 바람직하게는, 받침대(26B)의 웨이퍼 W 사이의 피치와, 보트(26)의 웨이퍼 W 사이의 피치는 동일해지도록 구성된다. 즉, 바람직하게는 받침대(26B)는 보트(26A)와 마찬가지의 형상으로 구성되고, N매의 웨이퍼 W를 수납 가능하게 구성되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 반송실(6A)로부터 반송실(6B)로의 웨이퍼 W의 반송을 원활하게 행할 수 있다. 받침대(26B)는, 받침대(26B)에 지지되는 웨이퍼 W의 중심과, 처리로(4B) 내에 적재되는 웨이퍼 W의 중심이, 동일 직선 상이 되도록 설치된다. 이와 같은 구성에 의해, 이동 탑재기(7)로부터 받침대(26B)의 웨이퍼 W와, 이동 탑재기(7)로부터 처리로(4B) 내의 웨이퍼 W의 수평 거리를 동일하게 할 수 있기 때문에, 동일 스트로크로 웨이퍼 W를 이동 탑재 및 반출입할 수 있어, 웨이퍼 W의 반송 작업을 신속히 행할 수 있다.
반송실(6B)의 높이는, 반송실(6A)의 높이보다도 낮게 형성되어 있다. 또한, 반송실(6B)과 처리로(4B)를 합한 높이는, 반송실(6A)의 높이 이하로 형성되어 있다. 환언하면, 처리로(4B)는 반송실(6A)의 상방에 대응하는 높이 위치에 배치되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 처리 모듈(3B)의 높이는, 처리 모듈(3A)의 높이보다도 낮게 형성되기 때문에, 처리 모듈(3B) 상방에 스페이스를 확보할 수 있어, 처리 모듈(3B) 상방에 유틸리티를 설치할 수 있기 때문에, 풋프린트의 증가를 억제할 수 있다.
처리로(4B)의 반송구(331)의 높이 위치는, 반송실(6A)의 높이(천장부의 높이)보다도 낮은 위치에 설정되어 있다. 환언하면, 반송구(331)의 높이는, 개구부(10B)의 높이보다도 낮게 되어 있다. 바람직하게는, 반송구(331)의 높이 위치가, 보트(26A)의 상단보다도 위의 높이 위치로 되도록 설정되어 있다. 보다 바람직하게는, 처리로(4B)는, 반송구(331)의 높이 위치가, 보트(26A') 상방(상부 영역)에 대응하는 높이 위치에, 환언하면, 보트(26A') 상방에 수용되도록 설치되어 있다. 즉, 반송구(331)의 높이 위치는, 보트(26A')의 상단과 보트(26A)의 상단 사이의 높이 위치가 되도록 형성되어 있다. 환언하면, 반송구(331)는, 보트(26A')의 상단과 보트(26A)의 상단 사이에 수용되도록 형성되어 있다. 예를 들어, N=25일 때, T1은 T2의 약 1.2 내지 1.5배가 된다. 따라서, 반송구(331)는, 보트(26A')의 상단으로부터 하방으로 0.2T1 내지 0.5T1의 범위 내에 수용되도록 형성되어 있다.
회전 기구(30A), 보트 엘리베이터(32A), 가스 공급 기구(34A 및 34B)의 MFC(38a 내지 38h) 및 밸브(40a) 내지 40h), APC 밸브(50A)에는, 이들을 제어하는 컨트롤러(100)가 접속된다. 컨트롤러(100)는, 예를 들어 CPU를 구비한 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지고, 처리 장치(2)의 동작을 제어하도록 구성된다. 컨트롤러(100)에는, 예를 들어 터치 패널 등으로서 구성된 입출력 장치(102)가 접속되어 있다. 컨트롤러(100)는, 처리 모듈(3A)과 처리 모듈(3B)에서 각각에 하나씩 설치되어도 되고, 공통적으로 하나 설치되어도 된다.
컨트롤러(100)에는 기억 매체로서의 기억부(104)가 접속되어 있다. 기억부(104)에는, 처리 장치(10)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 처리 장치(2)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램(레시피라고도 한다)이, 판독 가능하게 저장된다.
기억부(104)는 컨트롤러(100)에 내장된 기억 장치(하드 디스크나 플래시 메모리)여도 되고, 가반성의 외부 기록 장치(자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)여도 된다. 또한, 컴퓨터에 대한 프로그램의 제공은, 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여 행해도 된다. 프로그램은, 필요에 따라 입출력 장치(102)로부터의 지시 등으로 기억부(104)로부터 판독되고, 판독된 레시피에 따른 처리를 컨트롤러(100)가 실행함으로써, 처리 장치(2)는, 컨트롤러(100)의 제어 하에서, 원하는 처리를 실행한다. 컨트롤러(100)는, 도시하지 않은 컨트롤러 박스에 수납된다.
이어서, 상술한 처리 장치(2)를 사용하여, 처리로(4A, 4B)에 있어서의 기판의 연속 처리에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 처리 장치(2)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(100)에 의해 제어된다.
(스텝 S11)
스텝 S11에서는, 25매의 웨이퍼 W를 보유 지지할 수 있는 보트(26A)에 대하여 웨이퍼 W를 반송한다. 게이트 밸브(90A)를 개방하여, 보트(26A)에 대하여 웨이퍼 W를 반송하고, 복수매의 웨이퍼 W가 보트(26A)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 게이트 밸브(90A)가 폐쇄된다.
(스텝 S12)
스텝 S12에서는, 보트(26A)를 처리실(14A) 내로 반입(보트 로드)한다. 보트(26A)는, 보트 엘리베이터(32A)에 의해 처리실(14A) 내로 반입되고, 반응관(10A)의 하부 개구는 덮개부(22A)에 의해 기밀하게 폐색(시일)된 상태로 된다.
(스텝 S13)
스텝 S13에서는, 웨이퍼 W에 대하여 소정의 기판 처리를 행한다. 예를 들어, 웨이퍼 W에 대하여, 원료 가스로서 DCS(SiH2Cl2: 디클로로실란) 가스와, 반응 가스로서 O2(산소) 가스를 공급함으로써, 웨이퍼 W 위에 실리콘 산화(SiO2)막을 형성한다.
[원료 가스 공급 공정]
히터(12A)의 가열에 의해 처리실(14A) 내의 온도가 미리 설정된 처리 온도로 안정되면, 처리실(14A) 내의 웨이퍼 W에 대하여 DCS 가스를 공급한다. DCS 가스는, MFC(38a)에서 원하는 유량이 되도록 제어되어, 가스 공급관(36a) 및 노즐(44a)을 통하여 처리실(14A) 내로 공급된다.
[원료 가스 배기 공정]
이어서, DCS 가스의 공급을 정지하고, 진공 펌프(52A)에 의해 처리실(14A) 내를 진공 배기한다. 이때, 불활성 가스 공급부로부터 불활성 가스로서 N2 가스를 처리실(14A) 내로 공급해도 된다(불활성 가스 퍼지).
[반응 가스 공급 공정]
이어서, 처리실(14A) 내의 웨이퍼 W에 대하여 O2 가스를 공급한다. O2 가스는, MFC(38b)에서 원하는 유량이 되도록 제어되어, 가스 공급관(36b) 및 노즐(44b)을 통하여 처리실(14A) 내로 공급된다.
[반응 가스 배기 공정]
이어서, O2 가스의 공급을 정지하고, 진공 펌프(52A)에 의해 처리실(14A) 내를 진공 배기한다. 이때, 불활성 가스 공급부로부터 N2 가스를 처리실(14A) 내로 공급해도 된다(불활성 가스 퍼지).
상술한 4개의 공정을 행하는 사이클을 소정 횟수(1회 이상) 행함으로써, 웨이퍼 W 위에 소정 조성 및 소정 막 두께의 SiO2막을 형성할 수 있다.
웨이퍼 W에 SiO2막을 형성할 때의 처리 조건으로서는, 예를 들어 하기가 예시된다.
처리 온도(웨이퍼 온도): 300℃ 내지 700℃,
처리 압력(처리실 내 압력) 1Pa 내지 4000Pa,
DCS 가스: 100sccm 내지 10000sccm,
O2 가스: 100sccm 내지 10000sccm,
N2 가스: 100sccm 내지 10000sccm,
각각의 처리 조건을, 각각의 범위 내의 값으로 설정함으로써, 성막 처리를 적정하게 진행시키는 것이 가능해진다.
(스텝 S14)
스텝 S14에서는, 보트(26A)를 반응관(10A)으로부터 반출(보트 언로드)한다. 소정 막 두께의 막을 형성한 후, 불활성 가스 공급부로부터 N2 가스가 공급되어, 처리실(14A) 내가 N2 가스로 치환됨과 함께, 처리실(14A)의 압력이 상압으로 복귀된다. 그 후, 보트 엘리베이터(32A)에 의해 덮개부(22A)가 강하되어, 보트(26A)가 반응관(10A)으로부터 반출된다.
(스텝 S15)(스텝 S21)
스텝 S15 및 스텝 S21에서는, 처리 완료된 웨이퍼 W를 보트(26A)로부터 취출하여(웨이퍼 디스차지), 받침대(26B)에 장전한다. 받침대(26B)는 25매의 웨이퍼 W를 장전 가능하게 구성된다. 게이트 밸브(90A, 90B)를 개방하고, 웨이퍼 W를 보트(20A)로부터 받침대(26B)로 이동 탑재한다. 복수매의 처리 완료된 웨이퍼 W가 받침대(26B)에 장전되면, 게이트 밸브(90B)가 폐쇄된다.
처리 모듈(3A)에서는, 스텝 S15가 종료되면 스텝 S11로 되돌아가, 다음 웨이퍼 W의 처리를 행한다. 또한, 스텝 S11 동안은, 처리 모듈(3B)에 있어서의 웨이퍼 W의 반송은 행하지 않고, 대기 상태로 한다. 즉, 스텝 S11과 후술하는 스텝 S22는 동시에는 행하여지지 않는다.
(스텝 S22)
스텝 S22에서는, 받침대(26B)에 장전된 웨이퍼 W에 대하여 소정의 기판 처리를 행한다. 예를 들어, 히터(307)에 의해 웨이퍼 W를 가열함으로써, 웨이퍼 W를 어닐 처리한다. 이때, 웨이퍼 W에 대하여 불활성 가스로서 N2 가스를 공급해도 된다.
받침대(26B)에 보유 지지된 웨이퍼 W는, 최상단에 보유 지지된 웨이퍼 W부터 순서대로 기판 처리가 행하여진다. 게이트 밸브(335)가 개방되면, 이동 탑재기(7)에 의해 웨이퍼 W가 처리로(301)로 반입된다. 그 후, 게이트 밸브(335)가 폐쇄되고, 처리로(301) 내의 웨이퍼 W에 대하여 기판 처리가 행하여진다. 기판 처리가 종료되면, 게이트 밸브(335)가 개방된다. 웨이퍼 W가 처리로(301) 내로부터 반출되면, 게이트 밸브(335)가 폐쇄된다. 웨이퍼 W는 받침대(26B)의 원래의 보유 지지 위치에 적재되고, 계속하여, 아랫단의 웨이퍼 W의 처리가 실행된다.
웨이퍼 W에 어닐 처리를 행할 때의 처리 조건으로서는, 예를 들어 하기가 예시된다.
처리 온도(웨이퍼 온도): 300℃ 내지 800℃,
처리 압력(처리실 내 압력) 0.1Pa 내지 300Pa,
각각의 처리 조건을, 각각의 범위 내의 값으로 설정함으로써, 원하는 기판 처리를 적정하게 진행시키는 것이 가능해진다.
스텝 S22는 스텝 S12와 동일한 타이밍에 행해져도 된다. 또한, 스텝 S22는 스텝 S13과 동일한 타이밍에 행해져도 된다. 또한, 스텝 S22는 스텝 S14와 동일한 타이밍에 행해져도 된다.
(스텝 S23)
스텝 S23에서는, 처리 완료된 웨이퍼 W를 받침대(26B)로부터 취출하여, 포드(5)에 수납하고, 처리 장치(2) 밖으로 반출한다. 스텝 S22는 스텝 S12와 동일한 타이밍에 행해져도 된다. 또한, 스텝 S23은 스텝 S13과 동일한 타이밍에 행해져도 된다. 또한, 스텝 S22는 스텝 S14와 동일한 타이밍에 행해져도 된다. 또한, 스텝 S23 동안은, 처리 모듈(3A)에 있어서의 웨이퍼 W의 반송은 행하여지지 않는다. 즉, 스텝 S23과 스텝 S11은 동시에는 행하여지지 않는다.
처리 모듈(3B)에서는, 스텝 S23이 종료되면 스텝 S21로 되돌아가, 다음 웨이퍼 W의 처리를 행한다.
상술한 바와 같이 하여, 처리 장치(2)에서 순차, 처리로(4A, 4B)에 있어서의 기판의 연속 처리가 실시된다.
<본 실시 형태에 의한 효과>
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(1) 종형 처리로와 매엽 처리로를 혼재하는 구성으로 함으로써, 종형 처리로와 매엽 처리로에 있어서의 연속 처리도 포함하여 다양한 운용에 대응할 수 있다. 또한, 종형 처리로와 매엽 처리로 상이한 기판 처리를 실시할 수 있기 때문에, 생산성을 향상시키는 것이 가능해진다.
(2) 기판을 임시 배치하는 받침대를 매엽 처리로의 하방에 설치함으로써, 장치의 풋프린트 증가를 억제할 수 있어, 디바이스의 제조 비용을 억제할 수 있다.
(3) 매엽 처리로의 반송구를, 이동 탑재기의 상하 구동 가능 영역 내에 설치함으로써, 매엽 처리로에 기판을 반송하기 위하여 구성을 추가하거나, 장치 구조를 개조하거나 할 필요가 없기 때문에, 장치 구성을 간략화할 수 있다.
(4) 종형 처리로를 적어도 2종류의 보트를 사용 가능하게 설정하고, 매엽 처리로의 반출구의 높이 위치를 처리 매수가 많은 쪽의 보트의 상부 영역에 수용되도록 설정함으로써, 장치 형태의 개조가 용이해진다. 즉, 이동 탑재실이나 반송실과 같은 플랫폼을 변경하지 않고, 종형 처리로와 매엽 처리로의 다양한 조합을 실현할 수 있어, 디바이스의 제조 공정에 있어서 적응 가능한 프로세스를 대폭 확대시킬 수 있다.
(변형예)
본 실시 형태는 상술한 양태에 한정되지 않고, 이하에 나타내는 변형예와 같이 변경할 수 있다.
(변형예 1)
보트(26A')를 사용할 때(예를 들어, 웨이퍼 W를 50매 보유 지지), 스텝 S15 및 스텝 S21에서는, 처리 완료된 웨이퍼 W를 보트(26A)로부터 취출하여, 받침대(26B)에 25매의 웨이퍼 W를 장전하고, 포드(6)에 25매의 웨이퍼 W를 임시 배치한다. 이와 같은 구성에 의해, 웨이퍼 W의 처리 매수를 증가시킬 수 있어, 생산성을 향상시킬 수 있다.
(변형예 2)
보트(26A')를 사용할 때(예를 들어, 웨이퍼 W를 50매 보유 지지), 반송실(6B)에 2대의 받침대(26B)를 설치한다. 예를 들어, 2대의 받침대(26B)는, 정면에서 보아, 처리로(4B) 내에 적재되는 웨이퍼 W의 중심선을 대칭으로 하여, 좌우로 1대씩 설치된다. 이와 같은 구성에 의해, 장치의 풋프린트의 증가를 억제하면서, 웨이퍼 W의 처리 매수를 증가시킬 수 있다.
W: 웨이퍼
4A, 4B: 처리로
26A: 보트
26B: 받침대

Claims (13)

  1. 기판 처리 장치로서,
    상기 기판 처리 장치는:
    기판 보유 지지구에 보유 지지된 N(N≥2)매의 기판을 처리하는 제1 처리실과,
    상기 제1 처리실의 하방에 배치되고, 상기 기판 보유 지지구를 상기 제1 처리실로 반송하는 제1 반송실과,
    상기 기판을 1매씩 처리하는 제2 처리실과,
    상기 제2 처리실의 하방에 배치되고, 상기 제2 처리실에서 처리되는 상기 기판을 일시적으로 복수매 보유 지지하는 받침대가 설치되는 제2 반송실과,
    상기 제1 반송실 및 상기 제2 반송실에 인접하고, 상기 기판을 이동 탑재하는 이동 탑재기가 설치되는 이동 탑재실을 구비하고,
    상기 제2 처리실은, 상기 제1 반송실의 상방에 대응하는 높이 위치에 배치되고,
    상기 제1 처리실은, 상기 제1 처리실의 하방으로부터 상기 기판 보유 지지구를 반출입하는 제1 개구부를 갖고,
    상기 제2 처리실은, 상기 제2 처리실의 상기 이동 탑재실에 대면하는 측방으로부터 상기 기판을 반출입하는 제2 개구부를 갖고,
    상기 제1 개구부보다도, 상기 제2 개구부가 더 낮은 위치에 형성되는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 처리실 상에 유틸리티가 배치되는, 기판 처리 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 개구부는, 상기 제1 개구부와 상기 기판 보유 지지구의 상단부 사이에 수용되도록 배치되는, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 개구부는, 2N매의 기판을 보유 지지하도록 구성된 기판 보유 지지구를 상기 제1 반송실에 설치했을 때의, 2N매의 기판을 보유 지지하는 상기 기판 보유 지지구의 상방에 대응하는 높이 위치에 배치되는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 받침대에 적재되는 상기 기판의 중심 위치와, 상기 제2 처리실 내에 적재되는 상기 기판의 중심 위치는, 동일 직선 상인, 기판 처리 장치.
  7. 제1항, 제2항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이동 탑재기는,
    상기 제1 처리실에서 상기 기판을 처리한 후, 상기 기판 보유 지지구로부터 상기 받침대로 상기 기판을 이동 탑재하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 처리실에 대한 상기 기판 보유 지지구의 반입과, 상기 제2 처리실에서의 기판 처리를 병행하여 행하는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 처리실에서의 기판 처리와, 상기 제2 처리실에서의 기판 처리를 병행하여 행하는, 기판 처리 장치.
  10. 반도체 장치의 제조 방법으로서,
    상기 방법은:
    기판 보유 지지구에 보유 지지된 복수매의 기판을 제1 처리실 내에서 처리하는 공정과,
    상기 기판 보유 지지구를 상기 제1 처리실의 하방에 배치된 제1 반송실로 반출하는 공정과,
    이동 탑재실에 설치된 이동 탑재기에 의해 상기 기판 보유 지지구로부터 제2 반송실 내의 받침대로 복수매의 상기 기판을 이동 탑재하는 공정과,
    상기 제2 반송실의 상방에 배치된 제2 처리실 내에서 상기 기판을 1매씩 처리하는 공정
    을 갖고,
    상기 이동 탑재실은 상기 제1 반송실 및 상기 제2 반송실에 인접하고,
    상기 제2 처리실은, 상기 제1 반송실의 상방에 대응하는 높이 위치에 배치되고,
    상기 제1 처리실은, 상기 제1 처리실의 하방으로부터 상기 기판 보유 지지구를 반출입하는 제1 개구부를 갖고,
    상기 제2 처리실은, 상기 제2 처리실의 상기 이동 탑재실에 대면하는 측방으로부터 상기 기판을 반출입하는 제2 개구부를 갖고,
    상기 제1 개구부보다도, 상기 제2 개구부가 더 낮은 위치에 형성되는, 반도체 장치의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 기판 보유 지지구로부터 제2 반송실 내의 받침대로 복수매의 상기 기판을 이동 탑재하는 공정 후이며, 상기 제2 처리실 내에서 상기 기판을 1매씩 처리하는 공정 전에, 상기 제1 처리실 내에서 처리하는 새로운 복수매의 기판을 상기 기판 보유 지지구에 이동 탑재하는 공정을 더 갖는, 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 새로운 복수매의 상기 기판을 보유 지지한 상기 기판 보유 지지구를 상기 제1 처리실 내로 반입하는 공정을 더 갖고,
    상기 제1 처리실 내로 반입하는 공정과, 상기 기판을 1매씩 처리하는 공정을 병행하여 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 복수의 처리실과 복수의 반송실을 구비하는 기판 처리 장치에서 실행되는, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램으로서,
    상기 프로그램은:
    기판 보유 지지구에 보유 지지된 복수매의 기판을 제1 처리실 내에서 처리하는 수순과,
    상기 기판 보유 지지구를 상기 제1 처리실의 하방에 배치된 제1 반송실로 반출하는 수순과,
    이동 탑재실에 설치된 이동 탑재기에 의해 상기 기판 보유 지지구로부터 제2 반송실 내의 받침대로 복수매의 상기 기판을 이동 탑재하는 수순과,
    상기 제2 반송실의 상방에 배치된 제2 처리실 내에서 상기 기판을 1매씩 처리하는 수순
    을 컴퓨터에 의해 상기 기판 처리 장치에 실행시키고,
    상기 이동 탑재실은 상기 제1 반송실 및 상기 제2 반송실에 인접하고,
    상기 제2 처리실은, 상기 제1 반송실의 상방에 대응하는 높이 위치에 배치되고,
    상기 제1 처리실은, 상기 제1 처리실의 하방으로부터 상기 기판 보유 지지구를 반출입하는 제1 개구부를 갖고,
    상기 제2 처리실은, 상기 제2 처리실의 상기 이동 탑재실에 대면하는 측방으로부터 상기 기판을 반출입하는 제2 개구부를 갖고,
    상기 제1 개구부보다도, 상기 제2 개구부가 더 낮은 위치에 형성되는, 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 기록된 프로그램.
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