KR20180107306A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 메인터넌스 에어리어를 확보하면서 풋프린트를 저감시키는 것이다.
기판을 처리하는 제1 처리 용기를 갖는 제1 처리 모듈과, 제1 처리 용기에 인접하여 배치되고, 기판을 처리하는 제2 처리 용기를 갖는 제2 처리 모듈과, 제1 처리 모듈 배면에 인접하여 배치되고, 제1 처리 용기 내를 배기하는 제1 배기계가 수납된 제1 배기 박스와, 제1 배기 박스의 제1 처리 모듈 배면과 인접하는 측과 반대측에 인접하여 배치되고, 제1 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 제1 공급계가 수납된 제1 공급 박스와, 제2 처리 모듈 배면에 인접하여 배치되고, 제2 처리 용기 내를 배기하는 제2 배기계가 수납된 제2 배기 박스와, 제2 배기 박스의 제2 처리 모듈 배면과 인접하는 측과 반대측에 인접하여 배치되고, 제2 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 제2 공급계가 수납된 제2 공급 박스를 구비하고, 제1 배기 박스는 제1 처리 모듈 배면에 있어서의 제2 처리 모듈측과는 반대측에 위치하는 외측 코너부에 배치되고, 제2 배기 박스는 제2 처리 모듈 배면에 있어서의 제1 처리 모듈측과는 반대측에 위치하는 외측 코너부에 배치된다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체{SUBSTRATE PROCESSING DEVICE, METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE, AND RECORDING MEDIUM}
본 발명은 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.
반도체 장치(디바이스)의 제조 공정에 있어서의 기판 처리에서는, 예를 들어 복수매의 기판을 일괄하여 처리하는 종형 기판 처리 장치가 사용되고 있다. 기판 처리 장치의 메인터넌스 시에는, 기판 처리 장치 주변에 메인터넌스 에어리어를 확보할 필요가 있고, 메인터넌스 에어리어를 확보하기 위해, 기판 처리 장치의 풋프린트가 커져 버리는 경우가 있다(예를 들어, 특허문헌 1).
일본 특허 공개 제2010-283356호 공보
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이고, 그 목적은 메인터넌스 에어리어를 확보하면서 풋프린트를 저감시키는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 형태에 의하면,
기판을 처리하는 제1 처리 용기를 갖는 제1 처리 모듈과,
상기 제1 처리 용기에 인접하여 배치되고, 상기 기판을 처리하는 제2 처리 용기를 갖는 제2 처리 모듈과,
상기 제1 처리 모듈 배면에 인접하여 배치되고, 상기 제1 처리 용기 내를 배기하는 제1 배기계가 수납된 제1 배기 박스와,
상기 제1 배기 박스의 상기 제1 처리 모듈 배면과 인접하는 측과 반대측에 인접하여 배치되고, 상기 제1 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 제1 공급계가 수납된 제1 공급 박스와,
상기 제2 처리 모듈 배면에 인접하여 배치되고, 상기 제2 처리 용기 내를 배기하는 제2 배기계가 수납된 제2 배기 박스와,
상기 제2 배기 박스의 상기 제2 처리 모듈 배면과 인접하는 측과 반대측에 인접하여 배치되고, 상기 제2 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 제2 공급계가 수납된 제2 공급 박스를 구비하고,
상기 제1 배기 박스는 상기 제1 처리 모듈 배면에 있어서의 상기 제2 처리 모듈측과는 반대측에 위치하는 외측 코너부에 배치되고, 상기 제2 배기 박스는 상기 제2 처리 모듈 배면에 있어서의 상기 제1 처리 모듈측과는 반대측에 위치하는 외측 코너부에 배치되는 기술이 제공된다.
본 발명에 따르면, 메인터넌스 에어리어를 확보하면서 풋프린트를 저감시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 상면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 기판 처리 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 처리로의 일례를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에서 적합하게 사용되는 처리 모듈의 일례를 개략적으로 나타내는 횡단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 한정적이지 않은 예시의 실시 형태에 대하여 설명한다. 전체 도면 중, 동일 또는 대응하는 구성에 대해서는, 동일 또는 대응하는 참조 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 후술하는 수납실(9)측을 정면측(전방측), 후술하는 반송실(6A, 6B)측을 배면측(후방측)이라고 한다. 또한, 후술하는 처리 모듈(3A, 3B)의 경계선(인접면)을 향하는 측을 내측, 경계선으로부터 이격되는 측을 외측이라고 한다.
본 실시 형태에 있어서, 기판 처리 장치는, 반도체 장치(디바이스)의 제조 방법에 있어서의 제조 공정의 일 공정으로서 열처리 등의 기판 처리 공정을 실시하는 종형 기판 처리 장치(이하, 처리 장치라고 칭함)(2)로서 구성되어 있다.
도 1, 2에 나타낸 바와 같이, 처리 장치(2)는 인접하는 2개의 처리 모듈(3A, 3B)을 구비하고 있다. 처리 모듈(3A)은 처리로(4A)와 반송실(6A)에 의해 구성된다. 처리 모듈(3B)은 처리로(4B)와 반송실(6B)에 의해 구성된다. 처리로(4A, 4B)의 하방에는 반송실(6A, 6B)이 각각 배치되어 있다. 반송실(6A, 6B)의 정면측에 인접하고, 웨이퍼 W를 이동 탑재하는 이동 탑재기(7)를 구비하는 이동 탑재실(8)이 배치되어 있다. 이동 탑재실(8)의 정면측에는 웨이퍼 W를 복수매 수납하는 포드(후프)(5)를 수납하는 수납실(9)이 연결되어 있다. 수납실(9)의 전체면에는 I/O 포트(22)가 설치되고, I/O 포트(22)를 통해 처리 장치(2) 내외로 포드(5)가 반출입된다.
반송실(6A, 6B)과 이동 탑재실(8)의 경계벽(인접면)에는 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 유지되어 있다. 이동 탑재실(8)의 천장부에는 이동 탑재실(8) 내에 클린 에어를 공급하는 클린 유닛(62C)이 설치되어 있고, 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) 내에 반송실(6A, 6B) 내의 파티클 등이 혼입되는 것을 억제할 수 있고, 이동 탑재실(8) 내 및 반송실(6A, 6B) 내에서 웨이퍼 W 위에 자연 산화막이 형성되는 것을 억제할 수 있다.
처리 모듈(3A) 및 처리 모듈(3B)은 동일한 구성을 구비하기 때문에, 이하에 있어서는, 대표로 처리 모듈(3A)에 대해서만 설명한다.
도 4에 나타낸 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) 내에 공급된다. 가스 공급 기구(34A)가 공급하는 가스는 성막되는 막의 종류에 따라 바뀐다. 여기서는, 가스 공급 기구(34A)는 원료 가스 공급부, 반응 가스 공급부 및 불활성 가스 공급부를 포함한다. 가스 공급 기구(34A)는 후술하는 공급 박스(72A)에 수납되어 있다.
원료 가스 공급부는 가스 공급관(36a)을 구비하고, 가스 공급관(36a)에는 상류 방향으로부터 차례로, 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(10) 내에 상하 방향을 따라 세워 설치하고, 보트(26)에 보유 지지되는 웨이퍼 W를 향해 개구되는 복수의 공급 구멍이 형성되어 있다. 노즐(44a)의 공급 구멍을 통해 웨이퍼 W에 대하여 원료 가스가 공급된다.
이하, 동일한 구성으로, 반응 가스 공급부로부터는, 공급관(36b), MFC(38b), 밸브(40b) 및 노즐(44b)을 통해, 반응 가스가 웨이퍼 W에 대하여 공급된다. 불활성 가스 공급부로부터는, 공급관(36c, 36d), MFC(38c, 38d), 밸브(40c, 40d) 및 노즐(44a, 44b)을 통해, 웨이퍼 W에 대하여 불활성 가스가 공급된다.
반응관(10A)의 하단 개구부에는 원통형의 매니폴드(18A)가, O링 등의 시일 부재를 통해 연결되고, 반응관(10A)의 하단을 지지하고 있다. 매니폴드(18A)의 하단 개구부는 원반상의 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)가 적재된다.
매니폴드(18A)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(40A)를 통해, 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(40A), 압력 센서(48A)에 의해, 배기계 A가 구성된다. 배기계 A는 후술하는 배기 박스(74A)에 수납되어 있다.
처리실(14A)은 복수매, 예를 들어 25 내지 150매의 웨이퍼 W를 수직으로 선반상으로 지지하는 기판 보유 지지구로서의 보트(26A)를 내부에 수납한다. 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(22)는 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(32A)에 의해 상하 방향으로 구동된다. 이에 의해, 보트(26A) 및 덮개부(22A)가 일체적으로 승강되고, 반응관(10A)에 대하여 보트(26A)가 반출입된다.
보트(26A)에의 웨이퍼 W의 이동 탑재는 반송실(6A)에서 행해진다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 반송실(6A) 내의 일측면[반송실(6A)의 외측 측면, 반송실(6B)에 면하는 측면과 반대측의 측면]에는 클린 유닛(60A)이 설치되어 있고, 반송실(6A) 내에 클린 에어(예를 들어, 불활성 가스)를 순환시키도록 구성되어 있다. 반송실(6A) 내에 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 배기되고, 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.
회전 기구(30A), 보트 엘리베이터(32A), 가스 공급 기구(34A)의 MFC(38a 내지 d) 및 밸브(40a 내지 d), APC 밸브(50A)에는 이것들을 제어하는 컨트롤러(100)가 접속된다. 컨트롤러(100)는, 예를 들어 CPU를 구비한 마이크로프로세서(컴퓨터)를 포함하고, 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 함)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 광디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)여도 된다. 또한, 컴퓨터로의 프로그램의 제공은 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 사용하여 행해도 된다. 프로그램은 필요에 따라, 입출력 장치(102)로부터의 지시 등에 의해 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 컨트롤러 박스(76A, 76B)에 수납된다.
이어서, 상술한 처리 장치(2)를 사용하여, 기판 위에 막을 형성하는 처리(성막 처리)에 대하여 설명한다. 여기서는, 웨이퍼 W에 대하여, 원료 가스로서 DCS(SiH2Cl2:디클로로실란) 가스와, 반응 가스로서 O2(산소) 가스를 공급함으로써, 웨이퍼 W 위에 실리콘 산화(SiO2)막을 형성하는 예에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 처리 장치(2)를 구성하는 각 부의 동작은 컨트롤러(100)에 의해 제어된다.
(웨이퍼 차지 및 보트 로드)
게이트 밸브(90A)를 개방하여, 보트(20A)에 대하여 웨이퍼 W를 반송한다. 복수매의 웨이퍼 W가 보트(26A)에 장전(웨이퍼 차지)되면, 게이트 밸브(90A)가 폐쇄된다. 보트(26A)는 보트 엘리베이터(32A)에 의해 처리실(14) 내에 반입(보트 로드)되고, 반응관(10A)의 하부 개구는 덮개부(22A)에 의해 기밀하게 폐색(시일)된 상태가 된다.
(압력 조정 및 온도 조정)
처리실(14A) 내가 소정의 압력(진공도)이 되도록, 진공 펌프(52A)에 의해 진공 배기(감압 배기)된다. 처리실(14A) 내의 압력은 압력 센서(48A)로 측정되고, 이 측정된 압력 정보에 기초하여 APC 밸브(50A)가 피드백 제어된다. 또한, 처리실(14A) 내의 웨이퍼 W가 소정의 온도가 되도록, 히터(12A)에 의해 가열된다. 이때, 처리실(14A)이 소정의 온도 분포가 되도록, 온도 검출부(16A)가 검출한 온도 정보에 기초하여 히터(12A)로의 통전 상태가 피드백 제어된다. 또한, 회전 기구(30A)에 의한 보트(26A) 및 웨이퍼 W의 회전을 개시한다.
(성막 처리)
[원료 가스 공급 공정]
처리실(14A) 내의 온도가 미리 설정된 처리 온도로 안정되면, 처리실(14A) 내의 웨이퍼 W에 대하여 DCS 가스를 공급한다. DCS 가스는 MFC(38a)에 의해 원하는 유량이 되도록 제어되고, 가스 공급관(36a) 및 노즐(44a)을 통해 처리실(14A) 내에 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) 내에 공급해도 된다(불활성 가스 퍼지).
[반응 가스 공급 공정]
이어서, 처리실(14A) 내의 웨이퍼 W에 대하여 O2 가스를 공급한다. O2 가스는 MFC(38b)에 의해 원하는 유량이 되도록 제어되고, 가스 공급관(36b) 및 노즐(44b)을 통해 처리실(14A) 내에 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) 내에 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.
(보트 언로드 및 웨이퍼 디스차지)
소정막 두께의 막을 형성한 후, 불활성 가스 공급부로부터 N2 가스가 공급되고, 처리실(14A) 내의 N2 가스로 치환됨과 함께, 처리실(14A)의 압력이 상압으로 복귀된다. 그 후, 보트 엘리베이터(32A)에 의해 덮개부(22A)가 강하되고, 보트(26A)가 반응관(10A)으로부터 반출(보트 언로드)된다. 그 후, 처리가 종료된 웨이퍼 W는 보트(26A)로부터 취출된다(웨이퍼 디스차지).
그 후, 웨이퍼 W는 포드(5)에 수납되어 처리 장치(2) 밖으로 반출되어도 되고, 처리로(4B)로 반송되고, 예를 들어 어닐 등의 기판 처리가 연속해서 행해져도 된다. 처리로(4A)에서의 웨이퍼 W의 처리 후에 연속해서 처리로(4B)에서 웨이퍼 W의 처리를 행하는 경우, 게이트 밸브(90A 및 90B)를 개방으로 하고, 보트(26A)로부터 보트(26B)로 웨이퍼 W가 직접 반송된다. 그 후의 처리로(4B) 내로의 웨이퍼 W의 반출입은 상술한 처리로(4A)에 의한 기판 처리와 동일한 수순으로 행해진다. 또한, 처리로(4B) 내에서의 기판 처리는, 예를 들어 상술한 처리로(4A)에 의한 기판 처리와 동일한 수순으로 행히진다.
웨이퍼 W에 SiO2막을 형성할 때의 처리 조건으로서는, 예를 들어 하기가 예시된다.
처리 온도(웨이퍼 온도): 300℃ 내지 700℃,
처리 압력(처리실 내 압력) 1㎩ 내지 4000㎩,
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.
이어서, 처리 장치(2)의 배면 구성에 대하여 설명한다.
예를 들어, 보트(26)가 파손된 경우에는, 보트(26)를 교환할 필요가 있다. 또한, 반응관(10)이 파손된 경우나, 반응관(10)의 클리닝이 필요한 경우는, 반응관(10)을 제거할 필요가 있다. 이와 같이, 반송실(6)이나 처리로(4)에 있어서의 메인터넌스를 실시하는 경우에는, 처리 장치(2)의 배면측의 메인터넌스 에어리어로부터 메인터넌스를 행한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 반송실(6A, 6B)의 배면측에는 메인터넌스구(78A, 78B)가 각각 형성되어 있다. 메인터넌스구(78A)는 반송실(6A)의 반송실(6B)측에 형성되고, 메인터넌스구(78B)는 반송실(6B)의 반송실(6A)측에 형성된다. 메인터넌스구(78A, 78B)는 메인터넌스 도어(80A, 80B)에 의해 개폐된다. 메인터넌스 도어(80A, 80B)는 힌지(82A, 82B)를 기본축으로 하여 회동 가능하게 구성된다. 힌지(82A)는 반송실(6A)의 반송실(6B)측에 설치되고, 힌지(82B)는 반송실(6B)의 반송실(6A)측에 설치된다. 즉, 힌지(82A, 82B)는 반송실(6A, 6B)의 배면측의 인접면에 위치하는 내측 코너부 부근에 서로 인접하도록 설치된다. 메인터넌스 에어리어는 처리 모듈(3A) 배면에 있어서의 처리 모듈(3B)측과 처리 모듈(3B) 배면에 있어서의 처리 모듈(3A)측에 형성되어 있다.
상상선으로 나타낸 바와 같이, 메인터넌스 도어(80A, 80B)가 힌지(82A, 82B)를 중심으로 하여 반송실(6A, 6B)의 배면측 후방에 수평으로 회동됨으로써, 배면 메인터넌스구(78A, 78B)가 개방된다. 메인터넌스 도어(80A)는 반송실(6A)을 향해 좌측 개방으로 180°까지 개방 가능하도록 구성된다. 메인터넌스 도어(80B)는 반송실(6B)를 향해 우측 개방으로 180°까지 개방 가능하도록 구성된다. 즉, 반송실(6A)을 향해, 메인터넌스 도어(80A)는 시계 방향으로 회동하고, 메인터넌스 도어(80B)는 반시계 방향으로 회동한다. 바꿔 말하면, 메인터넌스 도어(80A, 80B)는 서로 반대 방향으로 회동된다. 메인터넌스 도어(80A, 80B)는 제거 가능하게 구성되어 있고, 제거하고 메인터넌스를 행해도 된다.
반송실(6A, 6B)의 배면 근방에는 유틸리티계(70A, 70B)가 설치되어 있다. 유틸리티계(70A, 70B)는 메인터넌스 리어를 개재하고 대향하여 배치된다. 유틸리티계(70A, 70B)의 메인터넌스를 행할 때는, 유틸리티계(70A, 70B)의 내측, 즉 유틸리티계(70A, 70B) 사이의 공간(메인터넌스 에어리어)으로부터 행한다. 유틸리티계(70A, 70B)는 하우징측[반송실(6A, 6B)측]으로부터 각각 차례로, 배기 박스(74A, 74B), 공급 박스(72A, 72B), 컨트롤러 박스(76A, 76B)로 구성되어 있다. 유틸리티계(70A, 70B)의 각 박스의 메인터넌스구는 각각 내측(메인터넌스 에어리어측)에 형성되어 있다. 즉, 유틸리티계(70A, 70B)의 각 박스의 메인터넌스구는 서로 대향하도록 형성되어 있다.
배기 박스(74A)는 반송실(6A)의 배면에 있어서의 반송실(6B)과는 반대측에 위치하는 외측 코너부에 배치된다. 배기 박스(74B)는 반송실(6B)의 배면에 있어서의 반송실(6A)과는 반대측에 위치하는 외측 코너부에 배치된다. 즉, 배기 박스(74A, 74B)는 반송실(6A, 6B)의 외측 측면과 배기 박스(74A, 74B)의 외측 측면이 평면으로 접속하도록 평탄하게(매끄럽게) 설치된다. 공급 박스(72A)는 배기 박스(74A)의 반송실(6A)에 인접하는 측과 반대측에 인접하여 배치된다. 공급 박스(72B)는 배기 박스(74B)의 반송실(6B)에 인접하는 측과 반대측에 인접하여 배치된다.
상면에서 볼 때, 배기 박스(74A, 74B)의 두께(짧은 변 방향의 폭)는 공급 박스(72A, 72B)의 두께보다 작게 되어 있다. 바꿔 말하면, 배기 박스(74A, 74B)보다도 공급 박스(72A, 72B)의 쪽이 메인터넌스 에어리어측으로 돌출되어 있다. 공급 박스(72A, 72B) 내에는 가스 집적 시스템이나 다수의 부대 설비가 배치되어 있기 때문에, 배기 박스(72A, 72B)보다도 두께가 커져 버리는 경우가 있다. 그래서, 배기 박스(72A, 72B)를 하우징측에 설치함으로써, 메인터넌스 도어(80A, 80B) 앞의 메인터넌스 에어리어를 넓게 확보할 수 있다. 즉, 상면에서 볼 때, 공급 박스(72A, 72B) 사이의 거리보다도, 배기 박스(74A, 74B) 사이의 거리의 쪽이 크게 되어 있기 때문에, 공급 박스(72A, 72B)를 하우징측에 설치하는 것보다도, 배기 박스(74A, 74B)를 하우징측에 설치한 쪽이, 메인터넌스 스페이스를 넓게 확보할 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 가스 공급 기구(34A, 34B)의 파이널 밸브[가스 공급계의 최하단에 위치하는 밸브(40a, 40b)]는 배기 박스(74A, 74B)의 상방에 배치되어 있다. 바람직하게는, 배기 박스(74A, 74B)의 위(바로 위)에 배치되어 있다. 이와 같은 구성에 의해, 공급 박스(72A, 72B)를 하우징측으로부터 이격된 곳에 설치해도, 파이널 밸브로부터 처리실 내로의 배관 길이를 짧게 할 수 있기 때문에, 성막의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 처리 모듈(3A, 3B) 및 유틸리티계(70A, 70B)의 각 구성은 처리 모듈(3A, 3B)의 인접면 S1에 대하여 면 대칭으로 배치되어 있다. 배기관(46A, 46B)은 각각이 코너부 방향을 면하도록, 즉, 배기관(46A, 46B)이 배기 박스(74A, 74B) 방향을 면하도록 반응관(10A, 10B)이 설치된다. 또한, 파이널 밸브로부터 노즐까지의 배관 길이가, 처리 모듈(3A, 3B)에서 대략 동일한 길이가 되도록 배관이 배치되어 있다. 또한, 도 5 중의 화살표로 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 W의 회전 방향도 처리로(4A, 4B)에 있어서 서로 반대 방향이 되도록 구성된다.
이어서, 처리 장치(2)의 메인터넌스에 대하여 설명한다.
반송실(6A) 내가 불활성 가스로 순환 퍼지되어 있는 경우, 메인터넌스 도어(80A)를 개방할 수 없도록 인터로크가 설정되어 있다. 또한, 반송실(6A) 내의 산소 농도가 대기압에 있어서의 산소 농도보다도 낮은 경우도, 메인터넌스 도어(80A)를 개방할 수 없도록 인터로크가 설정되어 있다. 메인터넌스 도어(80B)에 관해서도 마찬가지이다. 또한, 메인터넌스 도어(80A, 80B)를 개방하고 있을 때는, 게이트 밸브(90A, 90B)를 개방할 수 없도록 인터로크가 설정되어 있다. 메인터넌스 도어(80A, 80B)가 개방의 상태에서 게이트 밸브(90A, 90B)를 개방으로 하는 경우는, 처리 장치(2) 전체를 메인터넌스 모드로 한 후, 별도 설치되어 있는 메인터넌스 스위치를 온으로 함으로써, 게이트 밸브(90A, 90B)에 관한 인터로크가 해제되고, 게이트 밸브(90A, 90B)를 개방으로 할 수 있다.
메인터넌스 도어(80A)를 개방할 때는, 반송실(6A) 내의 산소 농도를 대기 중에 있어서의 산소 농도 이상, 바람직하게는 대기 중에 있어서의 산소 농도까지 상승시키기 위해, 클린 유닛(62A)으로부터 반송실(6A) 내로 대기 분위기를 유입시킨다. 이때, 반송실(6A) 내의 압력이, 이동 탑재실(8) 내의 압력보다도 높아지지 않도록, 반송실(6A) 내의 순환 퍼지를 해제하고, 반송실(6A) 내의 분위기를 반송실(6A) 밖으로 배기함과 함께, 클린 유닛(62A)의 팬의 회전수를 순환 퍼지 시의 회전수보다도 떨어뜨리고, 반송실(6A) 내로의 대기의 유입량을 제어한다. 이와 같이 제어함으로써, 반송실(6A) 내의 산소 농도를 상승시키면서, 반송실(6A) 내의 압력을 이동 탑재실(8) 내의 압력보다도 낮게 유지할 수 있다.
반송실(6A) 내의 산소 농도가 대기압 중에 있어서의 산소 농도와 동등해지면, 인터로크가 해제되어, 메인터넌스 도어(80A)를 개방할 수 있다. 이때, 반송실(6A) 내의 산소 농도가 대기압 중에 있어서의 산소 농도와 동등해도, 반송실(6A) 내의 압력이 이동 탑재실(8) 내의 압력보다도 높은 경우는, 메인터넌스 도어(80A)를 개방할 수 없도록 설정되어 있다. 메인터넌스 도어(80A)가 개방되면, 클린 유닛(62A)의 팬의 회전수를, 적어도 순환 퍼지 시의 회전수보다도 크게 한다. 보다 적합하게는, 클린 유닛(62A)의 팬의 회전수를 최대로 한다.
이동 탑재실(8) 내의 메인터넌스는 이동 탑재실(8)의 전방이며, 포드 오프너가 설치되어 있지 않은 부분에 형성된 메인터넌스구(78C)로부터 행해진다. 메인터넌스구(78C)는 메인터넌스 도어에 의해 개폐되도록 구성되어 있다. 상술한 바와 같이, 처리 장치(2) 전체를 메인터넌스 모드로 했을 때는, 게이트 밸브(90A, 90B)를 개방으로 하고, 게이트 밸브(90A, 90B)측으로부터 유지 관리할 수도 있다. 즉, 이동 탑재실(8) 내의 메인터넌스는, 장치 정면으로부터든 장치 배면으로부터든, 어느 쪽으로부터든 실시할 수 있다.
<본 실시 형태에 의한 효과>
본 실시 형태에 따르면, 이하에 나타내는 하나 또는 복수의 효과가 얻어진다.
(1) 유틸리티계를 하우징측으로부터 배기 박스, 공급 박스와 배치함으로써, 처리 장치 배면의 메인터넌스 에어리어를 넓게 할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 반송실 배면의 메인터넌스구를 넓게 형성할 수 있고, 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다. 또한, 처리 장치 배면의 메인터넌스 에어리어를 넓게 함으로써, 장치의 양측에 메인터넌스 에어리어를 확보할 필요가 없기 때문에, 장치의 풋프린트를 저감시킬 수 있다.
(2) 좌우의 처리 모듈의 유틸리티계를 처리 장치의 양 외측 측면에 서로 대면하여 설치함으로써, 장치 배면의 공간을 좌우의 처리 모듈 공통의 메인터넌스 에어리어로서 사용하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 종래의 장치에 있어서는, 장치 배면의 양단에 공급 박스와 배기 박스를 대면하도록 설치하고 있는 경우가 있다. 이와 같은 구성의 장치를 2개 배열한 경우, 2개의 장치의 경계선에서, 한쪽의 배기 박스와 다른 쪽의 공급 박스가 인접하게 된다. 이에 비해 본 실시 형태에 따르면, 2개의 처리 모듈의 경계선에 있어서, 유틸리티계가 배치되어 있지 않기 때문에, 메인터넌스 에어리어를 넓게 확보할 수 있다.
(3) 가스 공급계의 파이널 밸브를 배기 박스의 상방에 설치함으로써, 파이널 밸브로부터 처리실까지의 배관 길이를 짧게 할 수 있다. 즉, 가스 공급 시의 가스 지연이나 유량 변동 등을 억제할 수 있고, 성막의 품질을 향상시킬 수 있다. 통상, 성막의 품질은 가스 유량이나 가스 압력 등의 가스 공급 조건에 영향을 받기 때문에, 반응관 내에 가스를 안정적으로 공급하기 위해 공급 박스를 하우징 근처에 설치하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 파이널 밸브를 반응관의 근처에 설치함으로써, 성막의 품질에 악영향을 미치는 일 없이, 하우징으로부터 이격된 위치에 공급 박스를 배치하는 것이 가능해진다. 또한, 배기 박스를 처리 용기(반응관)로부터 연장되는 배기관보다도 하방에 배치하고, 그 바로 위에 파이널 밸브를 배치함으로써, 처리실까지의 배관 길이를 짧게 할 수 있다. 또한, 파이널 밸브를 배기 박스의 바로 위에 설치함으로써, 파이널 밸브의 교환 등의 메인터넌스가 용이해진다.
(4) 처리 모듈의 경계를 경계로 하여 선 대칭으로 각 구성을 설치함으로써, 좌우의 처리 모듈에서의 성막의 품질의 변동을 억제할 수 있다. 즉, 처리 모듈 내의 각 구성, 유틸리티계, 가스 공급관 배치나 배기 배관 배치를 선 대칭으로 설치함으로써, 공급 박스로부터 반응관으로의 배관 길이나, 반응관으로부터 배기 박스로의 배관 길이를 좌우의 처리 모듈에서 대략 동일하게 할 수 있다. 이에 의해, 좌우의 처리 모듈에 있어서 동일한 조건에서 성막을 실시할 수 있고, 성막의 품질을 일정하게 할 수 있기 때문에, 생산성을 향상시킬 수 있다.
(5) 메인터넌스 도어를 2개의 처리 모듈의 경계측에 설치하고, 다른 쪽의 처리 모듈을 향해 회동하도록 구성함으로써, 메인터넌스 도어를 180도 개방할 수 있고, 또한 반송실 배면의 메인터넌스구를 넓게 형성할 수 있기 때문에, 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다.
(6) 한쪽의 처리 모듈에서 기판 처리를 행하면서, 다른 쪽의 처리 모듈이나 이동 탑재실 내의 메인터넌스를 하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 성막 처리를 정지하지 않고 메인터넌스를 할 수 있기 때문에, 장치의 가동률을 상승시킬 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
(7) 한쪽의 처리 모듈의 메인터넌스 도어를 개방할 때, 반송실 내의 압력을 이동 탑재실 내의 압력보다도 낮게 유지하면서, 반송실 내의 산소 농도를 대기압에 있어서의 산소 농도로 상승시킴으로써, 이동 탑재실측으로의 반송실로부터 이동 탑재실로의 분위기의 유입을 억제할 수 있다. 또한, 메인터넌스 도어를 개방 후에는 반송실 내의 클린 유닛의 팬의 회전수를 순환 퍼지 시보다도 높임으로써, 메인터넌스 도어 개방 후(반송실을 대기 개방 후)에도, 반송실 내로부터 이동 탑재실 내로 분위기가 유입되는 것을 억제할 수 있다. 이와 같은 구성에 의해, 한쪽의 처리 모듈에서 메인터넌스 도어를 개방했다고 해도, 다른 쪽의 처리 모듈을 계속해서 가동시키는 것이 가능해진다. 즉, 반송실에서 메인터넌스를 행하고 있어도, 이동 탑재실 내의 청정 분위기를 유지할 수 있고, 또한 이동 탑재실 내의 산소 농도의 상승을 억제할 수 있기 때문에, 가동 중의 처리 모듈에 악영향을 미치는 일 없이, 정지 중인 처리 모듈을 유지 관리할 수 있다. 이에 의해, 한쪽의 처리 모듈을 가동시킨 상태에서 다른 쪽의 처리 모듈의 메인터넌스를 할 수 있기 때문에, 메인터넌스 시에 처리 장치 전체의 가동을 정지시킬 필요가 없어, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 구체적으로 설명했다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경 가능하다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는 원료 가스로서 DCS 가스를 사용하는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 양태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 원료 가스로서는, DCS 가스 외에, HCD(Si2Cl6:헥사클로로디실란) 가스, MCS(SiH3Cl:모노클로로실란) 가스, TCS(SiHCl3:트리클로로실란) 가스 등의 무기계 할로실란 원료 가스나, 3DMAS(Si[N(CH3)2]3H:트리스디메틸아미노실란) 가스, BTBAS(SiH2[NH(C4H9)]2:비스터셔리부틸아미노실란) 가스 등의 할로겐기 비함유의 아미노계(아민계)실란 원료 가스나, MS(SiH4:모노실란) 가스, DS(Si2H6:디실란) 가스 등의 할로겐기 비함유의 무기계 실란 원료 가스를 사용할 수 있다.
예를 들어, 상술한 실시 형태에서는, SiO2막을 형성하는 예에 대하여 설명했다. 그러나, 본 발명은 이와 같은 양태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 이들 외에, 혹은 이들에 더하여, 암모니아(NH3) 가스 등의 질소(N) 함유 가스(질화 가스), 프로필렌(C3H6) 가스 등의 탄소(C) 함유 가스, 삼염화붕소(BCl3) 가스 등의 붕소(B) 함유 가스 등을 사용하고, SiN막, SiON막, SiOCN막, SiOC막, SiCN막, SiBN막, SiBCN막 등을 형성할 수 있다. 이들의 성막을 행하는 경우에 있어서도, 상술한 실시 형태와 동일한 처리 조건에서 성막을 행할 수 있고, 상술한 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다.
또한 예를 들어, 본 발명은 웨이퍼 W 위에, 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 니오븀(Nb), 알루미늄(Al), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W) 등의 금속 원소를 포함하는 막, 즉, 금속계 막을 형성하는 경우에 있어서도, 적합하게 적용 가능하다.
상술한 실시 형태에서는, 웨이퍼 W 위에 막을 퇴적시키는 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이와 같은 양태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 웨이퍼 W나 웨이퍼 W 위에 형성된 막 등에 대하여, 산화 처리, 확산 처리, 어닐 처리, 에칭 처리 등의 처리를 행하는 경우에도, 적합하게 적용 가능하다.
또한, 상술한 실시 형태나 변형예는 적절히 조합하여 사용할 수 있다. 이때의 처리 조건은, 예를 들어 상술한 실시 형태나 변형예와 동일한 처리 조건으로 할 수 있다.
3 : 처리 모듈
72 : 공급 박스
74 : 배기 박스
76 : 컨트롤러 박스

Claims (9)

  1. 기판을 처리하는 제1 처리 용기와, 상기 제1 처리 용기의 하방에 배치되고, 상기 제1 처리 용기 내외로 상기 기판을 반출입하는 제1 반송실을 갖는 제1 처리 모듈과,
    상기 기판을 처리하는 제2 처리 용기와, 상기 제1 처리 용기의 하방에 배치되고, 상기 제2 처리 용기 내외로 상기 기판을 반출입하는 제2 반송실을 갖고, 상기 제1 처리 용기에 인접하여 배치되는 제2 처리 모듈과,
    상기 제1 처리 용기 내를 배기하는 제1 배기계가 수납된 제1 배기 박스와, 상기 제1 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 제1 공급계가 수납된 제1 공급 박스를 포함하고, 상기 제1 처리 모듈 배면측에 배치되는 제1 유틸리티계와,
    상기 제2 처리 용기 내를 배기하는 제2 배기계가 수납된 제2 배기 박스와, 상기 제2 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 제2 공급계가 수납된 제2 공급 박스를 포함하고, 상기 제2 처리 모듈 배면측에 배치되는 제2 유틸리티계와,
    상기 제1 반송실의 정면측 및 상기 제2 반송실의 정면측에 인접하고, 상기 제1 반송실 내의 제1 기판 보유 지지구 및 상기 제2 반송실 내의 제2 기판 보유 지지구에 상기 기판을 이동 탑재하는 이동 탑재실
    을 구비하고,
    상기 이동 탑재실의 천장에는, 상기 이동 탑재실에 클린 에어를 공급하는 클린 유닛이 설치되는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반송실과 이동 탑재실의 경계벽과, 상기 제2 반송실과 상기 이동 탑재실의 경계벽에는, 제1 게이트 밸브 및 제2 게이트 밸브가 각각 설치되고,
    상기 이동 탑재실은, 상기 클린 에어로서 불활성 가스를 순환시키도록 구성되고,
    상기 제1 메인터넌스 도어는, 상기 제1 반송실 내의 압력이 상기 이동 탑재실 내의 압력보다 낮고, 또한 상기 제1 반송실 내의 산소 농도가 대기 중의 산소 농도 이상일 때 개방 가능하게 구성되는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 처리 용기는, 상기 제1 및 제2 처리 용기에 설치되는 배기관이, 상기 제1 및 제2 배기 박스의 방향을 면하도록 설치되는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유틸리티계 및 상기 제2 유틸리티계에는, 가장 배면측에, 컨트롤러를 수납하는 제1 및 제2 컨트롤러 박스가 각각 설치되는, 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 처리 모듈과 상기 제2 처리 모듈은, 상기 제1 처리 모듈과 상기 제2 처리 모듈의 인접면에 대하여 면 대칭으로 배치되고, 상기 제1 유틸리티계와 상기 제2 유틸리티계는, 상기 인접면에 대하여 면 대칭으로 배치되는, 기판 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 처리 용기에서 처리되는 웨이퍼와, 상기 제2 처리 용기에서 처리되는 웨이퍼는, 서로 반대 방향으로 회전되는, 기판 처리 장치.
  7. 제1 처리 모듈의 제1 처리 용기 내의 기판에 대하여, 상기 제1 처리 모듈 배면에 인접하여 배치되는 제1 유틸리티계가 구비하는, 상기 제1 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 제1 공급 박스로부터 가스를 공급하면서, 상기 제1 유틸리티계가 구비하는 제1 배기 박스에 수납된 제1 배기계에 의해 상기 제1 처리 용기 내를 배기하여, 상기 기판을 처리하는 제1 처리 공정과,
    상기 제1 처리 용기로부터 상기 제1 처리 용기에 인접하는 제2 처리 용기로, 천장에 설치된 클린 유닛으로부터 클린 에어가 공급되고 있는 이동 탑재실을 통하여 상기 기판을 반송하는 공정과,
    상기 제2 처리 모듈의 상기 제2 처리 용기 내의 상기 기판에 대하여, 상기 제2 처리 모듈 배면에 인접하여 배치되는 제2 유틸리티계가 구비하는, 상기 제2 처리 용기 내에 처리 가스를 공급하는 제2 공급 박스로부터 가스를 공급하면서, 상기 제2 유틸리티계가 구비하는 제2 배기 박스에 수납된 제2 배기계에 의해 상기 제2 처리 용기 내를 배기하고, 상기 기판을 처리하는 제2 처리 공정
    을 갖는, 반도체 장치의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 처리 용기의 하방에 배치되는 제1 반송실 내를 유지 관리하는 공정을 더 갖고,
    상기 유지 관리하는 공정과 상기 제2 처리 공정을 동시에 행하는, 반도체 장치의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유지 관리하는 공정은,
    상기 제1 반송실 내의 압력을 상기 이동 탑재실의 압력보다 낮은 압력으로 유지하면서, 상기 제1 반송실 내의 산소 농도를 대기 중의 산소 농도 이상의 산소 농도로 상승시키는 스텝과,
    상기 제1 반송실의 배면에 형성된 메인터넌스 도어를 개방하는 스텝을 갖는, 반도체 장치의 제조 방법.
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