KR102471280B1 - 반도체 제조 장치 및 기판 반송 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 반송 장치의 분위기를 양호하게 하는 것을 목적으로 한다.
기판을 반송하는 반송실과, 기판에 처리를 실시하는 처리실을 가지며, 상기 반송실은 해당 반송실의 오염 상태를 검출하는 오염 모니터를 가지는 기판 반송 장치가 제공된다.

Description

반도체 제조 장치 및 기판 반송 방법{SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS AND SUBSTRATE TRASNFERING METHOD}
본 발명은 기판 반송 장치 및 기판 반송 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 장치에서는, 가스의 작용에 의해 기판에 소정의 처리가 실시된다. 기판의 처리 중, 반응 생성물이 생성되어, 처리실의 벽면 등에 부착되어, 퇴적된다. 그 반응 생성물이 벽면 등으로부터 벗겨져, 기판 상으로 날아들면, 파티클로 되어 제품 불량의 요인이 된다.
그래서, 수정 진동자를 이용하여 미량인 부착물을 감지하는 센서를 처리실 내에 설치함으로써, 반응 생성물의 퇴적량을 측정하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1~3을 참조). 이것에 의하면, 측정 결과에 근거하여, 실시간으로 처리실 내부의 분위기의 변화를 파악할 수 있다. 또한, 처리실 내부 상태가 악화되어 제품 불량을 일으키기 전에 처리실 내부의 조건을 최적화해서, 처리실 내부의 분위기를 양호하게 할 수 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2013-57658호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 평9-171992호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2006-5118호 공보
처리 완료된 기판을 반송할 때, 처리실 내부의 가스가 인접하는 반송실로 향해 확산된다. 이것에 의해, 반응 생성물이 서서히 반송실 내부에 퇴적된다. 또한, 반송 중인 기판으로부터 방출되는 가스에 의해서도 반응 생성물이 생성되고, 그 반응 생성물이 반송실 내부에 퇴적된다. 그러나, 상기 특허문헌에서는, 센서가 처리실 내부에 설치되어 있기 때문에, 반송실 내부의 반응 생성물의 퇴적량을 측정하는 것은 곤란하다.
이에 대해서, 반송실 내부의 반응 생성물의 퇴적량을 육안으로 보고 판정하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 반송실에서는, 처리실과 비교하여 미량의 반응 생성물이 시간이 감에 따라 서서히 반송실에 퇴적되어 나가기 때문에, 단시간에 반응 생성물의 퇴적량을 육안으로 보는 것은 곤란하고, 육안으로 보는 것에 의해 판정할 수 있기까지 적어도 1~2주간 정도를 필요로 한다. 이 때문에, 육안에 의한 단시간의 판정에서는 오판정이 생길 가능성이 있고, 판정에 시간을 소요하면 판정까지 반송실 내부 상태가 악화되어, 기판의 반송 중에 제품 불량을 일으킬 가능성이 있다.
상기 과제에 대해, 일 측면에서는, 본 발명은 기판 반송 장치의 분위기를 양호하게 하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 일 형태에 따르면, 기판을 반송하는 반송실과, 기판에 처리를 실시하는 처리실을 갖고, 상기 반송실은 해당 반송실의 오염 상태를 검출하는 오염 모니터를 가지는 기판 반송 장치가 제공된다.
일 측면에 의하면, 기판 반송 장치의 분위기를 양호하게 할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 반도체 제조 장치의 개략 구성의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 일 실시 형태에 따른 기판 반송 장치의 내부 구성의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 일 실시 형태에 따른 기판 반송 처리의 일례를 나타내는 흐름도.
도 4는 일 실시 형태에 따른 QCM의 측정 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 일 실시 형태에 따른 QCM의 측정 결과에 따른 반송 조건의 변경의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 일 실시 형태에 따른 QCM의 측정 결과에 따른 반송 조건의 변경의 일례를 나타내는 도면.
도 7은 일 실시 형태에 따른 클리닝의 종점 검출 처리의 일례를 나타내는 흐름도.
도 8은 일 실시 형태에 따른 오염 모니터의 다른 예를 나타내는 도면.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것에 의해 중복되는 설명을 생략한다.
[반도체 제조 장치의 전체 구성]
우선, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 반도체 제조 장치(10)의 전체 구성의 일례에 대해 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1에 나타내는 반도체 제조 장치(10)는 클러스터 구조(멀티 챔버 타입)의 시스템이다.
도 1의 반도체 제조 장치(10)는 처리실 PM(Process Module)1~PM4, 반송실 VTM(Vacuum Transfer Module), 로드록실 LLM(Load Lock Module)1, LLM2, 로더 모듈 LM(Loader Module), 로드 포트 LP(Load Port)1~LP3 및 제어부(100)를 가진다. 처리실 PM에서는, 반도체 웨이퍼 W(이하, 「웨이퍼 W」라고도 함)에 소망하는 처리가 실시된다.
처리실 PM1~PM4는 반송실 VTM에 인접하여 배치된다. 처리실 PM1~PM4와 반송실 VTM은 게이트 밸브 GV의 개폐에 의해 연통된다. 처리실 PM1~PM4는 소정의 진공 분위기로 감압되고, 그 내부에서 웨이퍼 W에 에칭 처리, 성막 처리, 클리닝 처리, 애싱 처리 등의 처리가 실시된다.
반송실 VTM의 내부에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼 W를 반송하는 반송 장치 ARM이 배치되어 있다. 반송 장치 ARM은 굴신(屈伸) 및 회전이 자유로운 2개의 로봇 암을 가진다. 각 로봇 암의 선단부(先端部)의 픽(pick)은 웨이퍼 W를 유지 가능하다. 반송 장치 ARM은 게이트 밸브 GV의 개폐에 따라 처리실 PM1~PM4와 반송실 VTM의 웨이퍼 W의 반입 및 반출을 행한다. 또한, 반송 장치 ARM은 로드록실 LLM1, LLM2로의 웨이퍼 W의 반입 및 반출을 행한다.
도 1로 되돌아가서, 로드록실 LLM1, LLM2는 반송실 VTM과 로더 모듈 LM의 사이에 마련되어 있다. 로드록실 LLM1, LLM2는 대기 분위기와 진공 분위기를 전환하여 웨이퍼 W를 대기측의 로더 모듈 LM으로부터 진공측의 반송실 VTM으로 반송하거나, 진공측의 반송실 VTM으로부터 대기측의 로더 모듈 LM으로 반송하거나 한다.
로더 모듈 LM의 긴 변의 측벽에는 로드 포트 LP1~LP3이 마련되어 있다. 로드 포트 LP1~LP3에는, 예를 들면 25매의 웨이퍼 W가 수용된 FOUP(Front Opening Unified Pod) 또는 빈 FOUP가 부착된다. 로더 모듈 LM은 로드 포트 LP1~LP3 내의 FOUP로부터 반출된 웨이퍼 W를 로드록실 LLM1, LLM2의 어느 하나에 반입한다. 또한, 로더 모듈 LM은 로드록실 LLM1, LLM2의 어느 하나로부터 반출된 웨이퍼 W를 FOUP에 반입한다.
제어부(100)는 CPU(Central Processing Unit)(101), ROM(Read Only Memory)(102), RAM(Random Access Memory)(103) 및 HDD(Hard Disk Drive)(104)를 가진다. 제어부(100)는 HDD(104)에 한정되지 않고 SSD(Solid State Drive) 등의 다른 기억 영역을 가져도 좋다. HDD(104), RAM(103) 등의 기억 영역에는, 프로세스의 순서, 프로세스의 조건, 반송 조건이 설정된 레시피가 저장되어 있다.
CPU(101)는 레시피에 따라 각 처리실 PM에서의 웨이퍼 W의 처리를 제어하고, 웨이퍼 W의 반송을 제어한다. HDD(104)나 RAM(103)에는, 후술하는 기판 반송 처리나 클리닝 처리를 실행하기 위한 프로그램이 기억되어도 좋다. 기판 반송 처리나 클리닝 처리를 실행하기 위한 프로그램은 기억 매체에 저장되어 제공되어도 좋고, 네트워크를 통해 외부 장치로부터 제공되어도 좋다.
처리실 PM, 반송실 VTM, 로드록실 LLM, 로더 모듈 LM 및 로드 포트 LP의 개수는 본 실시 형태에서 나타내는 개수에 한정되지 않고, 몇개이어도 좋다. 반송실 VTM, 로드록실 LLM 및 로더 모듈 LM은 기판 반송 장치의 일례이다. 특히, 반송실 VTM은 처리실 PM1~4에 인접하는 제 1 반송실의 일례이다. 로드록실 LLM, 로더 모듈 LM은 처리실 PM1~PM4에 인접하지 않는 제 2 반송실의 일례이다. 후술하는 바와 같이, 반송실 VTM에는 오염 모니터가 설치된다. 오염 모니터는 반송실 VTM에 하나 이상 설치된다.
[웨이퍼 W의 반송]
다음에, 웨이퍼 W의 반송과 가스의 확산에 대해 설명한다. 우선, 웨이퍼 W는 로드 포트 LP1~LP3의 어느 하나로부터 반출되어, 처리실 PM1~PM4의 어느 하나에 반입된다. 구체적으로는, 웨이퍼 W는 로드 포트 LP1~LP3의 어느 하나로부터 반출되어, 로더 모듈 LM을 거쳐서 로드록실 LLM1, LLM2의 어느 하나에 반송된다. 웨이퍼 W가 반입된 로드록실 LLM1, LLM2의 어느 하나에서는, 배기 처리(진공 흡입)가 행해져, 실내가 대기 분위기로부터 진공 분위기로 전환된다. 이 상태에서 웨이퍼 W는 반송 장치 ARM에 의해 로드록실 LLM1, LLM2의 어느 하나로부터 반출되어, 처리실 PM1~PM4의 어느 하나에 반입되고, 처리실 PM1~PM4의 어느 하나에서 웨이퍼 W의 처리가 개시된다. 웨이퍼 W가 반출된 로드록실 LLM1, LLM2의 어느 하나의 내부는 진공 분위기로부터 대기 분위기로 전환된다.
예를 들면, 처리실 PM1에 웨이퍼 W가 공급되고, 플라즈마 에칭 처리가 실행되는 경우의 일례를 설명한다. 이 때의 프로세스 조건의 일례는 이하이다.
<프로세스 조건>
· 가스 CF4(사불화 탄소), C4F8(퍼플루오로 시클로 부탄), Ar(아르곤), N2(질소), H2(수소), O2(산소), CO2(이산화질소)
· 압력 10mT(1.333㎩)~50mT(6.666㎩)
· 처리 시간 1매의 웨이퍼를 처리할 때마다 약 5분
처리실 PM1에서 가스로부터 플라즈마가 생성되고, 그 플라즈마의 작용에 의해 처리실 PM1의 탑재대(20)에 탑재된 웨이퍼 W가 플라즈마 처리된다. 처리 후, 도 1의 (1)에 나타내는 바와 같이, 처리실 PM1 내부는 N2 가스에 의해 퍼지된다. N2 가스는 배기구(30)로부터 배기된다.
그 후, 도 1의 (2)에 나타내는 바와 같이, 게이트 밸브 GV가 열리고, 처리 완료된 웨이퍼 W가 반출되어, 반송실 VTM에 반입된다. 또한, 미처리 웨이퍼 W가 처리실 PM1에 반입된다. 웨이퍼 W의 반송 중, 처리실 PM1 내부의 가스가, 처리실 PM1에 인접하는 반송실 VTM측으로 향해 확산된다. 또한, 반송실 VTM에 반송된 웨이퍼 W로부터도 가스가 방출된다.
도 1의 (3)에 나타내는 바와 같이, 게이트 밸브 GV가 닫힌 후, 반송실 VTM 내부는 N2 가스에 의해 퍼지된다. N2 가스는 배기 포트(40)로부터 배기된다. 이에 따라, 처리실 PM1로부터 확산된 가스와 웨이퍼 W로부터의 아웃(out) 가스는 배기 포트(40)로부터 배기된다. 그러나, 반송실 VTM의 내부에는 가스의 일부가 잔류한다. 이 때문에, 서서히 반송실 VTM 내부에 반응 생성물이 퇴적된다.
이 때, 반송실 VTM에서는, 처리실 PM1과 비교하여 미량의 반응 생성물이 시간이 감에 따라 서서히 반송실 VTM에 퇴적된다. 이 때문에, 반송실 VTM에서는, 단시간에 반응 생성물의 퇴적량을 육안으로 보는 것은 곤란하다.
이에 반해, 본 실시 형태에 따른 기판 반송 방법에서는, 단시간에 반송실 VTM에서의 반응 생성물의 퇴적 상태를 판정할 수 있다. 예를 들면, 본 실시 형태에 따른 기판 반송 방법에서는, 처리실 PM에서 웨이퍼 W를 5매 정도 처리하는 동안에 발생하는 반송실 VTM의 반응 생성물의 퇴적 상태를 반송실 VTM에 마련된 QCM(Quartz Crystal Microbalance)(50)에 의해 측정하고, 측정 결과에 따라 반송 조건의 최적화를 도모할 수 있다. 이것에 의해, 웨이퍼 W의 반송 중에 반송실 VTM 내의 반응 생성물이 웨이퍼 W에 부착되어, 파티클로 되어 제품 불량의 요인이 되는 것을 막을 수 있다.
처리 후의 웨이퍼 W는, 반송 장치 ARM에 유지되고, 로드록실 LLM1, LLM2의 어느 하나에 반송된다. 로드록실 LLM1, LLM2의 어느 하나에서는, 급기(給氣) 처리가 행해져, 실내가 진공 분위기로부터 대기 분위기로 전환된다. 이 상태에서, 로드록실 LLM의 어느 하나로부터 웨이퍼 W가 취출되고, 로드 포트 LP로 반송된다.
[반송실 VTM의 내부]
다음에, 반송실 VTM의 내부에 배치된 오염 모니터에 대해 도 2를 참조하면서 설명한다. 반송실 VTM의 내부에는 QCM(Quartz Crystal Microbalance)(50)이 마련되어 있다. QCM(50)은 반송실 VTM의 오염 상태를 검출하는 오염 모니터의 일례이다.
QCM(50)은 반송실 VTM에 마련된 게이트 밸브 GV(도 2의 A 참조)에 마련되어도 좋다. QCM(50)은 반송실 VTM의 천정부(도 2의 B 참조)에 마련되어도 좋다. QCM(50)은 반송실 VTM에 마련된 반송 장치 ARM의 가동부(예를 들면, 반송 장치 ARM이 슬라이드하는 슬라이드 커버(60)의 부근: 도 2의 C 참조)에 마련되어도 좋다. QCM(50)은 반송실 VTM에 마련된 배기 포트(도 2의 D 참조)의 부근에 마련되어도 좋다. QCM(50)은 반송실 VTM의 코너부(도 2의 E 참조)에 마련되어도 좋다.
QCM(50)은 반송실 내에 마련된 상기 부분의 적어도 어느 하나에 하나 이상 배치되어 있으면 된다. 단, QCM(50)은 상기 부분에 복수 마련하는 것이 바람직하다. QCM(50)을 복수 배치함으로써, 반송실 VTM 내부의 어디가 오염되어 있는지, 어떤 원인으로 반응 생성물이 축적되어 있는지의 파악을 용이하게 할 수 있다.
이하에, QCM(50)의 원리에 대해 간단히 설명한다. QCM(50)은 수정판(51)을 2매의 전극(52)의 사이에 끼운 수정 진동자를 지지체(53)로 지지한 구성을 가진다. QCM(50)의 수정 진동자의 표면에 반응 생성물이 부착되면, 그 질량에 따라, 이하의 식으로 나타내는 QCM(50)의 공진 주파수 f가 변동한다.
f=1/2 t(√C/ρ)
t: 수정판의 두께, C: 탄성 정수, ρ: 밀도
이 현상을 이용하여, 공진 주파수 f의 변화량에 의해 미량인 부착물을 정량적으로 측정할 수 있다. 공진 주파수 f의 변화는 수정 진동자에 부착된 물질에 의한 탄성 정수의 변화와 물질의 부착 두께를 수정(水晶) 밀도로 환산했을 때의 두께 치수로 정해진다. 이것에 의해, 공진 주파수 f의 변화를 부착물의 중량으로 환산할 수 있다.
이러한 원리를 이용하여, QCM(50)은 공진 주파수 f를 나타내는 검출값을 출력한다. 제어부(100)는 QCM(50)으로부터 출력된 검출값을 입력받아, 주파수의 변화를 부착물의 중량으로 환산하는 것에 의해, 막 두께 또는 성막 속도를 산출한다. 제어부(100)는 산출된 막 두께 또는 성막 속도에 따라 반송실 VTM에서의 웨이퍼 W의 반송 조건을 제어하고, 그 반송 조건에 근거해서 웨이퍼 W를 반송시킨다. 또한, 제어부(100)는 산출된 막 두께 또는 성막 속도에 따라 적당한 클리닝 처리를 제어한다. 또, 제어부(100)가 산출한 막 두께 또는 성막 속도는 반송실 VTM의 오염 상태를 나타내는 정보의 일례이다.
QCM(50)은 반송실 VTM에 배치될 뿐만 아니라, 로드록실 LLM1, LLM2 및 로더 모듈 LM의 적어도 어느 하나에 마련되어도 좋다. 웨이퍼 W로부터의 아웃 가스가 로드록실 LLM1, LLM2 및 로더 모듈 LM 내에 반응 생성물로서 퇴적되기 때문이다. 이 때, 제어부(100)는 로드록실 LLM1, LLM2나 로더 모듈 LM의 QCM이 검출한 막 두께 또는 성막 속도 등의 오염 상태를 나타내는 정보에 따라 로드록실 LLM1, LLM2나 로더 모듈 LM에서의 웨이퍼 W의 반송 조건 등을 제어해도 좋다.
로드록실 LLM1, LLM2의 경우, 로드록실 LLM1, LLM2에 마련된 배기 포트의 근처에 QCM(50)을 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 로더 모듈 LM, 로드록실 LLM1, LLM2 및 반송실 VTM 내부의 웨이퍼 W의 체류 시간이 긴 위치에 QCM(50)을 배치하는 것이 바람직하다.
[기판 반송 처리]
다음에, 일 실시 형태에 따른 기판 반송 처리의 일례에 대해 도 3의 흐름도를 이용하여 설명한다. 본 처리는 제어부(100)에 의해 제어된다. 본 처리가 개시되면, 제어부(100)는 반송실 VTM에 배치된 QCM(50)(수정 진동자)에 의한 모니터링을 개시한다(스텝 S10). 반송실 VTM에 복수의 QCM(50)이 배치되어 있는 경우, 복수의 QCM(50)의 각각에 의해 모니터링이 개시된다.
다음에, 제어부(100)는 소정 매수의 웨이퍼 처리 시간에 대한 수정 진동자의 주파수의 변화량을 산출한다(스텝 S12). 소정 매수의 웨이퍼 처리 시간으로서는, 5매~10매의 웨이퍼 W를 처리할 때마다이어도 좋다.
다음에, 제어부(100)는 수정 진동자의 주파수의 변화량이 미리 정해진 제 1 임계값보다 큰지를 판정한다(스텝 S14). 제어부(100)는 수정 진동자의 주파수의 변화량이 제 1 임계값 이하라고 판정한 경우, 스텝 S10으로 되돌아가고, 스텝 S10~S14의 처리를 반복한다.
제어부(100)는 수정 진동자의 주파수의 변화량이 미리 정해진 제 1 임계값보다 크다고 판정한 경우, 수정 진동자의 주파수의 변화량이 미리 정해진 제 2 임계값보다 큰지를 판정한다(스텝 S16). 제 2 임계값은 제 1 임계값보다 큰 값으로 설정되어 있다.
제어부(100)는 수정 진동자의 주파수의 변화량이 제 2 임계값 이하라고 판정한 경우, 웨이퍼 W의 반송 조건을 변경한다(스텝 S18). 제어부(100)는, 예를 들면 웨이퍼 W의 반송 조건으로서, 반송실 VTM의 압력, 반송실 VTM의 불활성 가스(N2, Ar 등)의 유량, 처리실 PM1~PM4의 압력 및 처리실 PM1~PM4의 불활성 가스(N2, Ar 등)의 유량의 적어도 어느 하나의 조건을 제어한다.
그리고, 제어부(100)는 변경 후의 반송 조건에 근거하여 반송실 VTM 내의 상태를 정리하고, 다음 로트의 웨이퍼를 반송하도록 피드백 제어하고(스텝 S20), 본 처리를 종료한다.
한편, 스텝 S16에서, 제어부(100)는 수정 진동자의 주파수의 변화량이 제 2 임계값보다 크다고 판정한 경우, 반송실 VTM의 클리닝 처리를 실행하고(스텝 S22), 본 처리를 종료한다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 반송 처리에 의하면, 수정 진동자의 주파수의 변화량이 제 1 임계값보다 크고 제 2 임계값 이하이면, 웨이퍼 W의 반송 조건이 변경된다. 수정 진동자의 주파수의 일례를 도 4에 나타낸다. 각 그래프의 세로축은 QCM(50)의 주파수를 나타내고, 가로축은 시간을 나타낸다.
도 4(a)는 처리실 PM의 배기 포트(40)에 부착된 자동 압력 조정 밸브 APC의 개방도를 20°로 고정한 경우의 반송실 VTM의 QCM(50)의 주파수의 일례이다. 도 4(b)는 처리실 PM의 배기 포트(40)에 부착된 자동 압력 조정 밸브 APC의 개방도를 90°로 고정한 경우의 반송실 VTM의 QCM(50)의 주파수의 일례이다.
도 4(a)의 그래프의 기울기 「-0.47㎐/hour」 및 도 4(b)의 그래프의 기울기 「-0.37㎐/hour」는 주파수의 변화량의 일례이며, 반응 생성물의 축적 속도를 나타낸다. 주파수의 변화량이 클수록, 단위 시간당 수정 진동자에 부착하는 반응 생성물의 양이 많은 것을 나타낸다. 도 4(b)에 나타내는 자동 압력 조정 밸브 APC의 개방도가 큰 경우, 도 4(a)에 나타내는 자동 압력 조정 밸브 APC의 개방도가 작은 경우보다, 그래프의 기울기가 작아져, 반송실 내로부터 반응 생성물을 효과적으로 제거할 수 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 그래프의 기울기로 나타내는 주파수의 변화량에 의해, 반송 조건의 양부를 판정할 수 있다. 즉, 주파수의 변화량이 제 1 임계값 이하인 경우, 제어부(100)는 반송실 VTM의 반송 조건은 양호하다고 판정한다. 한편, 주파수의 변화량이 제 1 임계값보다 크고 제 2 임계값 이하인 경우, 제어부(100)는 반송실 VTM의 반송 조건을 개선할 필요가 있다고 판정한다. 이 경우, 제어부(100)는 반송 조건을 변경함으로써, 반응 생성물의 축적 속도를 저하시킬 수 있다. 한편, 주파수의 변화량이 제 2 임계값보다 큰 경우, 제어부(100)는 반송실 VTM 내부의 분위기가 악화되어, 반송 조건을 변경하는 것만으로는 반송실 VTM 내부의 개선은 어렵고, 반송실 VTM을 클리닝할 필요가 있다고 판정한다. 클리닝 처리에 대해서는 후술한다.
(반송 조건)
제어부(100)는 반송실 VTM의 압력, 반송실 VTM의 불활성 가스의 유량, 처리실 PM1~PM4의 압력 및 처리실 PM1~PM4의 불활성 가스의 유량의 적어도 어느 하나의 반송 조건의 레시피의 설정값을 변경한다.
예를 들면, 도 5(a)는 반송실의 불활성 가스(N2)에 의한 퍼지를 제어했을 때의 반송실 내의 반응 생성물의 양을 측정한 결과의 일례를 나타낸다. 이것에 의하면, 반송실에 불활성 가스(N2)를 공급했을 때, 개선 전의 반송실에 불활성 가스(N2)를 공급하지 않을 때와 비교하여 반송실 내의 반응 생성물의 양이 감소되어, 반송실 내의 환경이 개선되어 있다.
도 5(b)는 반송실의 압력을 제어했을 때의 반송실 내의 반응 생성물의 양을 측정한 결과의 일례를 나타낸다. 이것에 의하면, 반송실의 압력을 200mT(26.66㎩)로 제어했을 때, 개선 전의 70mT(9.33㎩) 및 100mT(13.33㎩)일 때에 비해 반송실 내의 반응 생성물의 양이 감소되어 반송실 내의 환경이 개선되어 있다.
도 5(c)는 처리실의 불활성 가스(Ar)에 의한 퍼지를 제어했을 때의 반송실 내의 반응 생성물의 양을 측정한 결과의 일례를 나타낸다. 이것에 의하면, 처리실에 100sccm의 불활성 가스(Ar)를 공급한 경우, 개선전의 처리실에 1200sccm의 불활성 가스(Ar)를 공급한 경우보다 반송실 내의 반응 생성물의 양이 감소되어, 반송실 내의 환경이 개선되어 있다.
도 5(d)는 처리실의 압력을 제어했을 때의 반송실 내의 반응 생성물의 양을 측정한 결과의 일례를 나타낸다. 이것에 의하면, 처리실의 압력을 60mT(8.00㎩)로 제어했을 때, 개선 전의 처리실의 압력을 90mT(12.00㎩)로 제어했을 때에 비해 반송실 내의 반응 생성물의 양이 감소되어, 반송실 내의 환경이 개선되어 있다.
제어부(100)는 상기의 반송 조건의 적어도 어느 하나를 변경한다. 도 6(a)에는, 변경 전의 반송 조건 (1)~(4)와 반송실 내의 반응 생성물의 양을 나타낸다.
변경 전의 반송 조건은 이하와 같다.
(1) 반송실 VTM의 압력 100mT(13.33㎩)
(2) 자동 압력 조정 밸브 APC의 개방도 20°(고정)
(3) 처리실 PM으로의 불활성 가스(Ar)의 공급 1200sccm
(4) 반송실 VTM으로의 불활성 가스(N2)의 공급 없음
도 6(b)에는, 반송 조건의 하나인 (4)의 반송실 VTM의 불활성 가스(N2)의 공급을 제어했을 때, 즉, 반송실 VTM의 N2 퍼지를 개시했을 때의 반응 생성물의 양을 나타낸다.
즉, 이 때의 반송 조건은 이하와 같다.
(1) 반송실 VTM의 압력 100mT(13.33㎩)
(2) 자동 압력 조정 밸브 APC의 개방도 20°(고정)
(3) 처리실 PM으로의 불활성 가스(Ar)의 공급 1200sccm
(4) 반송실 VTM으로의 불활성 가스(N2)의 공급 있음
반송실 VTM으로의 불활성 가스(N2)의 공급을 개시하도록 반송 조건이 변경됨으로써, 반송실 VTM에 불활성 가스(N2)를 공급하지 않는 반송 조건에 비해, 반송실 VTM 내의 반응 생성물의 축적량을 도 6(a)의 상태로부터 -25.5% 줄일 수 있다.
도 6(c)에는, 반송 조건 (1)~(4)의 모두를 변경했을 때의 반응 생성물의 양을 나타낸다.
즉, 이 때의 반송 조건은 이하와 같다.
(1) 반송실 VTM의 압력 200mT(26.66㎩)
(2) 자동 압력 조정 밸브 APC의 개방도 모두 개방(40°로 고정)
(3) 처리실 PM으로의 불활성 가스(Ar)의 공급 500sccm
(4) 반송실 VTM으로의 불활성 가스(N2)의 공급 있음
이와 같이, 반송 조건 (1)~(4)의 모두가 변경됨으로써, 반송실 VTM 내의 반응 생성물의 축적량을 도 6(a)의 상태로부터 -68.6% 줄일 수 있다.
(클리닝)
도 3의 스텝 S16에서, QCM(50)의 주파수의 변화량이 제 2 임계값보다 큰 경우, 제어부(100)는 스텝 S22의 클리닝 처리를 실행한다.
반송실 내의 클리닝 처리의 일례에 대해 도 7의 흐름도를 참조하여 설명한다. 도 7의 클리닝 처리가 개시되면, 제어부(100)는 반송실 VTM 내에 클리닝 가스를 도입한다(스텝 S30).
다음에, 제어부(100)는 반송실 VTM에 배치된 QCM(50)의 수정 진동자에 의한 모니터링을 개시한다(스텝 S32). 반송실 VTM에 복수의 QCM(50)이 배치되어 있는 경우, 복수의 QCM(50)의 각각의 수정 진동자에 의해 모니터링을 행한다.
다음에, 제어부(100)는 수정 진동자의 주파수가 미리 정해진 제 3 임계값에 도달했는지 여부를 판정한다(스텝 S34). 제어부(100)는 수정 진동자의 주파수가 제 3 임계값에 도달하지 않았다고 판정한 경우, 스텝 S30으로 되돌아가, 스텝 S30~스텝 S34의 처리를 반복한다.
한편, 스텝 S34에서, 제어부(100)는 수정 진동자의 주파수가 제 3 임계값에 도달했다고 판정한 경우, 클리닝을 종료하고(스텝 S36), 본 처리를 종료한다. 여기서 제 3 임계값을, 예를 들면 반응 생성물이 반송실 내에 퇴적되어 있지 않은 클린 상태에서의 수정 진동자의 주파수로 설정할 수 있다.
이와 같이 클리닝시, 수정 진동자의 주파수를 사용하여 클리닝의 종료 검출 EPD(End Point Detection)를 행할 수 있다. 이것에 의해, 클리닝에 걸리는 시간을 최적화하여, 스루풋(throughput)의 향상을 도모할 수 있다.
또, 본 실시 형태에서는, 반송실 VTM의 기판 반송 처리를 예로 들어 설명했지만, 로드록실 LLM1, LLM2나 로더 모듈 LM의 기판 반송 처리도 마찬가지로 하여 행할 수 있다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 기판 반송 방법에 의하면, 제어부(100)에 의한 2단계의 자동 제어에 의해 반송실 VTM의 분위기를 양호하게 할 수 있다. 예를 들면, 수정 진동자의 주파수의 변화량이 제 2 임계값(제 2 임계값>제 1 임계값)보다 커진 경우, 반송 조건의 변화만으로는 반송실 VTM 내의 분위기를 정상 상태로 하는 것은 곤란하다고 판정하여, 클리닝 처리를 실행한다. 이것에 의해, 반송실 VTM 내부의 반응 생성물을 제거할 수 있다.
클리닝 처리의 결과, 주파수의 변화량이 제 2 임계값 이하이고, 제 1 임계값보다 큰 경우, 제어부(100)는, 반송 조건을 변경시켜, 반송실 VTM 내부의 반응 생성물의 양을 경감한다. 주파수의 변화량이 제 1 임계값 이하로 된 경우, 제어부(100)는 현 상태의 반송 조건 그대로 웨이퍼 W를 반송시킨다.
본 실시 형태의 기판 반송 방법에서는, 제어부(100)는 반응 생성물의 양을 저감시킬 뿐만 아니라, 가능한 한 스루풋을 저하시키지 않고, 가능하면 스루풋을 향상시키도록 반송 조건을 자동 제어해도 좋다. 예를 들면, 예를 들면 애싱이라고도 불리는 O2 플라즈마 등에 의한 플라즈마 처리나, 웨이퍼 잔류 전하를 제거하기 위한 Ar 가스 등에 의한 플라즈마 처리와 같은 처리 후의 웨이퍼 W의 후처리나 처리실 PM 및 반송실 내부의 퍼지 가스의 공급 시간을 길게 하는 것을 생각할 수 있다. 이 경우, 반송실의 분위기를 양호하게 하는 효과는 향상하지만, 스루풋은 저하한다. 그래서, 주파수가 변화하는 속도가 늦은(도 4의 그래프의 기울기가 작은) 조건 하에서는, 스루풋이 저하되기 어렵거나 또는 스루풋이 향상되는 반송 조건으로 변경시키도록 해도 좋다. 또한, 주파수가 변화하는 속도가 빠른(도 4의 그래프의 기울기가 큰) 조건 하에서는, 스루풋이 저하하여도, 가스의 치환을 진행시키는 반송 조건으로 변경시키도록 해도 좋다. 이것에 의해, 스루풋을 고려한 최적인 반송 조건으로 웨이퍼 W를 반송할 수 있다.
이상, 기판 반송 장치 및 기판 반송 방법을 상기 실시 형태에 의해 설명했지만, 본 발명에 따른 기판 반송 장치 및 기판 반송 방법은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지의 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
예를 들면, 반송실에 설치하는 오염 모니터는, QCM에 한정되지 않고, QCM 이외의 센서를 이용해도 좋다. 오염 모니터의 다른 예로서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 정전 용량식의 센서(70)를 이용해도 좋다. 정전 용량식의 센서(70)에서는, 정전 용량을 계측함으로써, 반응 생성물의 퇴적량을 측정할 수 있다. 정전 용량식의 센서(70)는, 하부 전극으로서 기능하는 도체(73)의 바로 위쪽에 고분자 박막이나 산화알루미늄 등의 부도체(72)가 배치되고, 그 위에, 패턴화된 도체(71)가 형성된다. 도체(71)는 상부 전극으로서 기능한다. 이것에 의하면, 부도체(72) 부분으로의 물질의 부착 및 흡착에 의한 정전 용량의 변화를 모니터링함으로써, 반응 생성물의 퇴적량을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 반도체 제조 장치의 처리실에는, 용량 결합형 플라즈마(CCP: Cap acitively Coupled Plasma) 장치뿐만 아니라, 그 외의 장치를 적용할 수 있다. 그 외의 장치로서는, 유도 결합형 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma), 래디얼 라인 슬롯 안테나를 이용한 플라즈마 처리 장치, 헬리콘파 여기형 플라즈마(HWP: Helicon Wave Plasma) 장치, 전자 이온 가속기 공명 플라즈마(ECR: Electron Cyclotron Resonance Plasma) 장치 등이어도 좋다. 또한, 반응성 가스와 열에 의해 에칭이나 성막 처리를 행하는 플라즈마리스(plasmaless)의 장치이어도 좋다.
또한, 본 명세서에서는, 반도체 웨이퍼 W에 대해 설명했지만, LCD(Liquid Crystal Display), FPD(Flat㎩nel Display) 등에 이용되는 각종 기판이나, 포토마스크(photomask), CD 기판, 프린트 기판 등이어도 좋다.
10: 반도체 제조 장치
20: 탑재대
30: 배기구
40: 배기 포트
50: QCM
100: 제어부
PM: 처리실
VTM: 반송실
LLM: 로드록실
LM: 로더 모듈
LP: 로드 포트
GV: 게이트 밸브
ARM: 반송 장치

Claims (10)

  1. 기판에 처리를 실시하는 처리실과,
    상기 처리실에 인접해서 접속되는 진공 반송실과,
    상기 진공 반송실에 마련된 복수의 오염 모니터를 갖고,
    상기 복수의 오염 모니터는, 상기 진공 반송실 내부에 있어서 상기 처리실에서의 기판 처리에 이용되는 가스에 의해 생긴 반응 생성물의 상기 복수의 오염 모니터에의 부착량을 검출하고,
    상기 복수의 오염 모니터 중 적어도 하나는, 상기 진공 반송실의 내부에 마련된 게이트 밸브, 상기 진공 반송실의 천정부, 또는 상기 진공 반송실에 마련된 반송 장치의 가동부 중 어느 하나에 배치되는
    반도체 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 오염 모니터 중 적어도 하나는, 수정 진동자인
    반도체 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리실에 인접해서 접속되는 상기 진공 반송실은, 배기 포트 및 상기 진공 반송실의 코너부 중 어느 하나에 상기 오염 모니터를 더 갖는,
    반도체 제조 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리실에 인접해서 접속되는 상기 진공 반송실을 제 1 진공 반송실로 하고, 상기 제 1 진공 반송실에 인접해서 접속되는 제 2 진공 반송실을 갖고,
    상기 제 2 진공 반송실은, 내부에, 또 다른 오염 모니터를 갖는
    반도체 제조 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 복수의 오염 모니터 중 적어도 하나가 검출한 상기 처리실에 인접해서 접속되는 상기 진공 반송실의 내부에 있어서의 상기 부착량을 나타내는 정보에 근거하여, 상기 처리실에 인접해서 접속되는 진공 반송실에 있어서의 기판의 반송 조건을 제어하고, 상기 반송 조건에 근거하여 상기 기판을 반송시키는 제어부를 갖되,
    상기 제어부는,
    상기 검출된 부착량에 기초하여 상기 진공 반송실의 상기 반응 생성물의 성막 속도를 계산하고,
    공진 주파수의 변화량을 결정하기 위해 상기 복수의 오염 모니터 중 하나의 공진 주파수의 변화를 계산하며,
    상기 변화량을 제 1 임계치와 비교하고,
    상기 변화량이 상기 제 1 임계치 이하인 경우, 반송 조건을 유지하면서 상기 처리실과 상기 진공 반송실의 상기 기판의 반송을 계속하며,
    상기 변화량이 제 2 임계치 이하이고 상기 제 1 임계치보다 큰 경우,
    상기 처리실에 인접해서 접속되는 상기 진공 반송실의 압력, 상기 진공 반송실을 퍼지하기 위한 불활성 가스의 유량, 상기 처리실의 압력, 및 상기 처리실을 퍼지하기 위한 불활성 가스의 유량 중 적어도 어느 하나에 관한 상기 반송 조건을 제어하며,
    상기 변화량이 제 2 임계치보다 큰 경우, 상기 반송실의 클리닝 처리를 실행하는,
    반도체 제조 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 처리실에 인접해서 접속되는 상기 진공 반송실 내를 클리닝하는 동안에 상기 복수의 오염 모니터 중 적어도 하나가 검출한 상기 처리실에 인접해서 접속되는 상기 진공 반송실에 있어서의 상기 부착량을 나타내는 정보에 근거하여, 상기 처리실에 인접해서 접속되는 진공 반송실 내의 클리닝의 종점을 제어하는
    반도체 제조 장치.
  10. 처리실에서 처리된 기판을, 상기 처리실에 인접해서 접속되는 진공 반송실을 통해 반송하는 기판 반송 방법으로서,
    상기 진공 반송실에 복수의 오염 모니터를 마련하고, 상기 복수의 오염 모니터 중 적어도 하나에 의해 상기 진공 반송실의 내부에 있어서 상기 처리실에서의 기판 처리에 이용되는 가스에 의해 생긴 반응 생성물의 상기 복수의 오염 모니터에의 부착량을 검출하고,
    상기 오염 모니터가 검출한 상기 진공 반송실의 내부에 있어서의 상기 부착량을 나타내는 정보에 근거하여, 상기 진공 반송실에 있어서의 기판의 반송 조건을 제어하고,
    상기 반송 조건에 근거해서 기판을 반송하는
    기판 반송 방법으로서,
    상기 복수의 오염 모니터 중 적어도 하나를, 상기 진공 반송실의 내부에 마련된 게이트 밸브, 상기 진공 반송실의 천정부, 또는 상기 진공 반송실에 마련된 반송 장치의 가동부 중 어느 하나에 배치하는
    기판 반송 방법.
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