TWI632632B - Substrate processing apparatus, manufacturing method of semiconductor device, and recording medium - Google Patents

Substrate processing apparatus, manufacturing method of semiconductor device, and recording medium Download PDF

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TWI632632B
TWI632632B TW106106650A TW106106650A TWI632632B TW I632632 B TWI632632 B TW I632632B TW 106106650 A TW106106650 A TW 106106650A TW 106106650 A TW106106650 A TW 106106650A TW I632632 B TWI632632 B TW I632632B
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吉野晃生
保井毅
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日立國際電氣股份有限公司
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Abstract

本發明之課題在於提升每片基板之處理均勻性。
本發明之解決手段係具有：複數之處理室，係對基板進行處理；加熱部，係設置於各複數處理室中，將基板加熱至既定溫度；真空搬送室，係連接於複數處理室；搬送機器人，係設於真空搬送室中，可複數片搬送上述基板；預載室(load lock chamber)，係連接於真空搬送室；支撐部，係設於預載室內，支撐經於處理室中處理之基板；惰性氣體供給部，係對預載室供給惰性氣體；記憶裝置，係記錄冷卻配方(recipe)；與控制部，係依下述方式控制惰性氣體供給部與記憶裝置：在將基板於處理室加熱處理至既定溫度後，將基板由處理室搬送至預載室，由記憶裝置讀取與基板之溫度對應的冷卻配方，根據冷卻配方對基板供給惰性氣體而冷卻基板。

Description

基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及記錄媒體
本發明之揭示係關於基板處理裝置、半導體裝置之製造方法及記錄媒體。
作為半導體裝置之製造步驟之一步驟，於基板上，藉由複數裝置進行形成含有矽(Si)等既定元素之氧化膜的處理(例如參照專利文獻1)。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5947435號公報
要求提升每片基板之處理均勻性。
因此，本發明之揭示提供可提升每片基板之處理均勻性的技術。
根據本發明之一態樣，提供一種技術，其具有：複數之處理室，係對基板進行處理；加熱部，係設置於各複數處理室中，將基板加熱至既定溫度； 真空搬送室，係連接於複數處理室；搬送機器人，係設於真空搬送室中，可複數片搬送基板；預載室(load lock chamber)，係連接於真空搬送室；支撐部，係設於預載室內，支撐經於處理室中處理之基板；惰性氣體供給部，係對預載室供給惰性氣體；記憶裝置，係記錄冷卻配方(recipe)；與控制部，係控制惰性氣體供給部與記憶裝置，在將基板於處理室加熱至既定溫度而處理後，將基板由處理室搬送至預載室，由記憶裝置讀取對應至基板溫度的冷卻配方，根據冷卻配方對基板供給惰性氣體而冷卻基板。
根據本發明揭示技術，可提升每片基板之處理均勻性。
100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h‧‧‧腔室
110、110a、110b、110c、110d‧‧‧製程模組
113‧‧‧第1氣體供給源
113a‧‧‧第1氣體供給管
115a、125a、135a‧‧‧MFC
116a、126a、136a‧‧‧閥
123‧‧‧第2氣體供給源
123a‧‧‧第2氣體供給管
124‧‧‧遠端電漿單元(RPU)
133‧‧‧沖洗氣體供給源
133a‧‧‧沖洗氣體供給管
140a‧‧‧氣體供給管集合部
150a、150x‧‧‧氣體供給管
180‧‧‧氣化器
200‧‧‧晶圓(基板)
201‧‧‧處理室
202‧‧‧處理容器
204‧‧‧分隔部
207‧‧‧頂銷
211‧‧‧基板載置面
212‧‧‧基板載置台
213‧‧‧加熱器
214‧‧‧貫通孔
217‧‧‧軸
218‧‧‧升降部
219‧‧‧蛇腹
221‧‧‧第1排氣口
223‧‧‧真空泵
224a‧‧‧排氣管
227a、228‧‧‧壓力調整器
231‧‧‧蓋
232‧‧‧緩衝室
233‧‧‧絕緣塊
234‧‧‧噴淋頭
234a‧‧‧孔
235‧‧‧氣體導件
241‧‧‧氣體導入口
244‧‧‧第1電極
251‧‧‧整合器
252‧‧‧高頻電源部
254‧‧‧阻抗計
256‧‧‧偏壓電極
257‧‧‧偏壓調整部
260‧‧‧控制器
260a‧‧‧CPU
260b‧‧‧RAM
260c‧‧‧記憶裝置
260d‧‧‧I/O埠
260e‧‧‧內部匯流排
261‧‧‧輸出入裝置
262‧‧‧外部記憶裝置
263‧‧‧網路
285‧‧‧接收傳送部
400‧‧‧溫度測定部
500‧‧‧上位裝置
501a、502a‧‧‧氣體供給管
501b、502b、1540‧‧‧閥
501c、502c、1530‧‧‧MFC
601、602‧‧‧排氣室
801a、801b‧‧‧冷卻部
802a、802b‧‧‧冷媒流徑
803‧‧‧冷卻器
701a、701b、701c、701d、701e、701f、701g、701h、701i、701j‧‧‧溫度感測器
1000‧‧‧基板處理系統
1001‧‧‧匣盒
1100‧‧‧IO台
1120‧‧‧蓋
1200‧‧‧大氣搬送室
1210‧‧‧匣盒開具
1220‧‧‧大氣搬送機器人
1230、1450‧‧‧升降機
1240‧‧‧線性致動器
1250‧‧‧清淨單元
1260‧‧‧晶圓定位機
1270、1410‧‧‧框體
1280、1340、1420、1480、2060a、2060e‧‧‧基板搬入搬出口
1290、1480、1480a‧‧‧基板搬出入口
1300‧‧‧預載室
1310‧‧‧框體
1311a、1311b、1311c、1311d‧‧‧支撐部
1330、1350‧‧‧閘閥
1400‧‧‧真空搬送室
1430‧‧‧凸緣
1460‧‧‧惰性氣體供給孔
1470‧‧‧排氣孔
1481‧‧‧第2排氣口
1482‧‧‧排氣管
1490、1490a、1490b、1490c、1490d、1490e、1490f、1490g、1490h‧‧‧閘閥(GV)
1510‧‧‧惰性氣體供給管
1520‧‧‧惰性氣體供給源
1610‧‧‧排氣管
1620‧‧‧APC(自動壓力控制器)
1630‧‧‧泵
1700‧‧‧真空搬送機器人
1800、1900‧‧‧臂
1801、1802、1901、1902‧‧‧鑷子
圖1為一實施形態之基板處理系統之橫剖面的概略圖。
圖2為一實施形態之基板處理系統之縱剖面的概略圖。
圖3為一實施形態之L/L室之剖面圖的概略圖。
圖4為一實施形態之製程模組之氣體供給系統與氣體排氣系統的概略圖。
圖5為一實施形態之基板處理裝置之概略構成圖。
圖6為一實施形態之控制品之概略構成圖。
圖7為一實施形態之L/L程序的判定步驟例。
圖8(a)至(c)為一實施形態之基板之交換搬送例。
圖9(a)及(b)為一實施形態之不進行基板之交換搬送的例子。
圖10為一實施形態之對基板溫度之冷卻步驟之表例。
圖11為一實施形態之對基板溫度之冷卻步驟之變形例。
以下說明本發明揭示之實施形態。
<一實施形態> (1)基板處理系統之構成
使用圖1、圖2、圖4說明一實施形態的基板處理系統的概要構成。
圖1為表示本實施形態之基板處理系統之構成例的橫剖面圖。圖2為表示本實施形態之基板處理系統之構成例的圖1α-α'的縱剖面圖。圖4為圖1β-β’的縱剖面圖，為說明供給至製程模組之氣體供給系統與排氣系統的說明圖。
圖1及圖2中，本發明揭示所應用之基板處理系統1000係對晶圓200進行處理者，主要由IO台1100、大氣搬送室1200、預載(L/L)室1300、真空搬送室(轉移模組：TM)1400、製程模組(PM)110所構成。接著具體說明各構成。圖1之說明中，前後左右係X1方向為右，X2方向為左，Y1方向為前，Y2方向為後。
(大氣搬送室‧IO台)
於基板處理系統1000之前方，設置IO台(裝載埠)1100。IO台1100上搭載著複數之匣盒(pod)1001。匣盒1001係使用作為搬送矽(Si)基板等晶圓200的載體，於匣盒1001內，構成為使未處理之基 板(晶圓)200或處理完畢之晶圓200分別依水平姿勢複數儲存。
於匣盒1001設有蓋1120，藉由後述之匣盒開具(Pod Opener：PO)1210進行開關。匣盒開具1210係藉由對載置於IO台1100之匣盒1001之蓋1120進行開關，使基板出入口開放、封閉，藉此可進行晶圓200對匣盒1001的進出。匣盒1001係藉由未圖示之步驟內搬送裝置(RGV)，對IO台1100進行供給及排出。
IO台1100係鄰接於大氣搬送室1200。大氣搬送室1200係在與IO台1100相異之面，連接後述預載室1300。
於大氣搬送室1200內設置載移晶圓200之作為第1搬送機器人的大氣搬送機器人1220。如圖2所示，大氣搬送機器人1220係構成為藉由設置於大氣搬送室1200之升降機1230進行升降，且構成為藉由線性致動器1240於左右方向上來回移動。
如圖2所示，於大氣搬送室1200上部設置有供給清淨空氣的清淨單元1250。又，如圖1所示，於大氣搬送室1200左側設置有用於對齊晶圓200所形成之凹口或定向平面的裝置(以下稱為晶圓定位機，prealigner)1260。
如圖1及圖2所示，於大氣搬送室1200之框體1270的前側，設置了用於將晶圓200對大氣搬送室1200進行搬入搬出的基板搬入搬出口1280、與PO1210。在挾持著基板搬入搬出口1280而與PO1210相反側、亦即框體1270之外側設置有IO台(裝載埠)1100。
於大氣搬送室1200之框體1270的後側，設置用於將晶圓200對預載室1300進行搬入搬出的基板搬出入口1290。基板搬出入口1290係藉由閘閥1330而開放、封閉，藉此可進行晶圓200 的進出。
(預載(L/L)室)
接著，使用圖1、圖2、圖3說明L/L室1300。圖3之下側之圖為上側之圖的γ-γ’的剖面圖。
預載室1300係與大氣搬送室1200鄰接。構成L/L室1300之框體1310所具有之面中，在與大氣搬送室1200相異之面，如後述般配置TM1400。L/L室1300係配合大氣搬送室1200之壓力與TM1400之壓力而變動框體1310內的壓力，故構成為可耐受負壓的構造。
框體1310中，在與TM1400鄰接之側，設置基板搬入搬出口1340。基板搬入搬出口1340係藉由閘閥(GV)1350而開放、封閉，藉此可進行晶圓200的進出。
再者，於L/L室1300內設置了晶圓200所載置之支撐部1311a、1311b、1311c、1311d。尚且，支撐部1311a、1311b為第1支撐部，支撐未處理之晶圓200，支撐部1311c、1311d為第2支撐部，支撐處理完畢之晶圓200。
又，於L/L室1300內設有：供給作為冷卻氣體之惰性氣體的惰性氣體供給部；與對L/L室1300內之環境進行排氣的排氣部601、602。惰性氣體供給部係具有氣體供給管501a、502a與閥501b、502b與MFC501c、502c，構成為可調整供給至L/L室1300內之冷卻氣體之流量。
又，於第2支撐部1311c、1311d之下側，分別設有與晶圓200相對向之冷卻部801a、801b。冷卻部801a、801b之與 晶圓200相對向的面，形成為至少大於晶圓200之直徑。又，於冷卻部801a、801b，係構成冷媒流徑802a、802b，並構成為由冷卻器(chiller)803供給冷媒。於此，冷媒係使用例如水(H2O)、全氟聚醚(PFPE)等。
(真空搬送室)
基板處理系統1000係具備成為於負壓下搬送晶圓200之搬送空間的搬送室的TM1400。構成TM1400之框體1410係於俯視下形成為例如五角形，於五角形之各邊，連接著L/L室1300及對晶圓200進行處理的製程模組(PM)110a~110d。於TM1400之略中央部，於負壓下移載(搬送)晶圓200之作為第2搬送機器人的真空搬送機器人1700係以凸緣1430作為基部而設置。又，於此，雖將TM1400表示為五角形之例子，但亦可為四角形或六角形等多角形。
框體1410之側壁中，在與L/L室1300鄰接之側，設有基板搬入搬出口1420。基板搬入搬出口1420係藉由GV1350而開放、封閉，藉此可進行晶圓200之進出。
設置於TM1400內的真空搬送機器人1700，係如圖2所示，構成為藉由升降器1450及凸緣1430，可於維持TM1400之氣密性之下進行升降。真空搬送機器人1700之詳細構成將於後述。升降機1450係構成為真空搬送機器人1700所具有之二個臂1800與1900分別獨立升降。又，二個壁1800與1900分別設置鑷子1801、1802、1901、1902，構成為可由一個臂同時搬送二個晶圓200。
於框體1410之頂板，設置用於對框體1410內供給惰性氣體的惰性氣體供給孔1460。於惰性氣體供給孔1460設置惰性 氣體供給管1510。於惰性氣體供給管1510由上游起依序設置惰性氣體源1520、質量流量控制器(MFC)1530、閥1540，控制對框體1410內供給之惰性氣體的供給量。
主要由惰性氣體供給管1510、MFC1530、閥1540構成TM1400之惰性氣體供給部1500。又，惰性氣體源1520、氣體供給孔1460亦涵括於惰性氣體供給部1500中。
於框體1410之底壁，設置用於對框體1410之環境進行排氣的排氣孔1470。於排氣孔1470設置排氣管1610。於排氣管1610，由上游起依序設置屬於壓力控制器之APC(Auto Pressure Controller，自動壓力控制器)1620、泵1630。
主要由排氣管1610、APC1620構成TM1400中之氣體排氣部1600。又，泵1630、排氣孔1470亦涵括於氣體排氣部中。
藉由惰性氣體供給部1500、氣體排氣部1600之共同作用控制TM1400之環境。例如，控制框體1410內之壓力。
如圖1所示，於框體1410之五片側壁中，在未設置預載室1300之側，連接著對晶圓200進行所需處理的PM110a、110b、110c、110d。
於PM110a、110b、110c、110d分別設有基板處理裝置之一構成的腔室100。具體而言，於PM110a設置腔室100a、100b。於PM110b設置腔室100c、100d。於PM110c設置腔室100e、100f。於PM110d設置腔室100g、100h。
於框體1410之側壁中，在與各腔室100相對向之壁設置基板搬出入口1480。例如，如圖2記載般，在與腔室100a相對向之壁，設置基板搬出入口1480a。
閘閥(GV)1490係如圖1所示般，設置於各腔室。具體而言，於腔室100a與TM1400之間，設置閘閥1490a；於與腔室100b之間設置GV1490b。於與腔室100c之間設置GV1490c，於與腔室100d之間設置GV1490d。於與腔室100e之間設置GV1490e，於與腔室100f之間設置GV1490f。於與腔室100g之間設置GV1490g，於與腔室100h之間設置GV1490h。
藉由各GV1490進行開放、封閉，可經由基板搬出入口1480進行晶圓200進出。
又，於TM1400內、各GV之前，亦可設置測定晶圓200溫度的溫度感測器701a、701b、701c、701d、701e、701f、701g、701h、701i、701j。溫度感測器為例如放射溫度計。藉由設置溫度感測器，可測定搬送中之晶圓200的溫度。
(製程模組：PM)
接著以圖1、圖2、圖4為例，說明各PM110內、PM110a。圖4為說明PM110a與連接於PM110a之氣體供給部、及連接於PM110a之氣體排氣部間之關連的說明圖。
於此，以PM110a為例，於其他之PM110b、PM110c、PM110d亦為相同構造，故於此省略說明。
如圖4所記載，於PM110a設置對晶圓200進行處理之基板處理裝置之一構成的腔室100a與腔室100b。於腔室100a與腔室100b之間設置隔壁2040a，構成為使各個腔室內之環境不混合存在。
如圖2記載般，在腔室100e與TM1400相鄰接之壁， 設置基板搬入搬出口2060e；同樣地，在腔室100a與TM1400相鄰接之壁設置基板搬入搬出口2060a。
於各腔室100，設有支撐晶圓200之基板支撐部210。
於PM110a，連接著對腔室100a與腔室100b分別供給處理氣體的氣體供給部。氣體供給部係由第1氣體供給部(處理氣體供給部)、第2氣體供給部(反應氣體供給部)、第3氣體供給部(沖洗氣體供給部)等。各氣體供給部之構成將於後述。
又，於PM110a，設有對腔室100a與腔室100b分別進行排氣的氣體排氣部。如圖4所示，構成為由一個氣體排氣部對複數腔室進行排氣。
如此，PM所設置之複數腔室係構成為共有一個氣體供給部與一個氣體排氣部。
又，PM100a、100b、100c、100d有時分別進行相異之溫度帶的處理。例如，有於PM100a、100b進行低溫處理(第1溫度下之處理)，於PM100c、100d進行高溫處理(第2溫度下之處理(第2溫度>第1溫度))的情形。此種情況下，將發生以下課題，而有每片晶圓200之熱履歷不同、每片基板之處理均勻性降低的情形。
(a)
由PM100a、100b搬出之晶圓200的溫度，與由PM100c、100d搬出之溫度相異，將晶圓200於L/L室1300進行冷卻的時間發生偏差，而有搬送程序發生延遲的課題。
(b)
有處理完畢之晶圓200由PM至L/L室1300為止的搬送時間 相異的情形。因此，搬入至L/L室1300之晶圓200的溫度相異，將晶圓200於L/L室1300進行冷卻的時間發生偏差，而有搬送程序發生延遲的課題。例如，在將藉後述交換搬送所取出之處理完畢之晶圓200搬送至L/L室1300的情況，與將藉取出搬送所取出之處理完畢之晶圓200搬送至L/L室1300的情況，係被搬入至L/L室1300之晶圓200的溫度相異。在交換搬送時，由於在將處理完畢之晶圓200取出後至交換搬送完成為止，具有於TM1400內待機之時間，故較取出搬送時之晶圓200之溫度低。
(c)
在藉真空搬送機器人1700之二個臂1800、1900之任一者搬出一片晶圓200後，將二片晶圓200搬出時，有於二片晶圓200發生溫度差的情形。例如，在臂1800中，藉鑷子1801搬出晶圓200，不藉鑷子1802搬出晶圓200的情況，於鑷子1801、1802各別之溫度發生差異。因此，接著在搬送二片晶圓200時，晶圓200受到鑷子各別之溫度的影響，而有二片晶圓200分別之溫度相異的課題。
接著說明作為基板處理裝置之腔室之各個構成。
(2)基板處理裝置之構成
腔室100係例如絕緣膜形成單元，如圖5所示，構成為單片式基板處理裝置。於此，說明腔室100a。
如圖5所示，腔室100a具備處理容器202。處理容器202例如構成為水平剖面為圓形且扁平之密閉容器。又，處理容器202係由例如鋁(Al)或不銹鋼(SUS)等金屬材料、或石英所構成。於處理容器202內，形成有對作為基板之矽晶圓等之晶圓200進行處 理的處理空間(處理室)201、與移載空間(移載室)203。處理容器202係由上部容器202a與下部容器202b所構成。於上部容器202a與下部容器202b之間設有分隔部204。將由上部處理容器202a所包圍之空間、且較分隔部204更上方之空間稱為處理室201。又，將由下部處理容器202b所包圍之空間、且閘閥1490附近稱為移載室203。
於下部容器202b之側面，設有與閘閥1490相鄰接之基板搬出入口1480，晶圓200係經由基板搬出入口1480而於TM1400與移載室203之間移動。於下部容器202b底部，複數設有頂銷207。進而，下部容器202b係呈接地。
於處理室201內，設有支撐晶圓200之基板支撐部210。基板支撐部210主要具有：載置晶圓200之載置面211；於表面具有載置面211之載置台212；與作為加熱部的加熱器213。於基板載置台212，在與頂銷207對應之位置分別設置了頂銷207貫通的貫通孔214。又，於基板載置台212，亦可設有對晶圓200或處理室201施加偏壓的偏壓電極256。於此，於加熱器213，連接溫度測定部400，構成為可將加熱器213之溫度資訊傳送至控制器260。又，偏壓電極256係連接於偏壓調整部257，構成為可藉由偏壓調整部257調整偏壓。偏壓調整部257之設定資訊，係構成為可與控制器260進行接收傳送。
基板載置台212係由軸217所支撐。軸217係貫通了設於處理容器202之底部，進而於處理容器202外部連接於升降部218。藉由使升降部218作動而使軸217及支撐台212升降，可使載置於基板載置面211上之晶圓200升降。又，軸217下端部之周 圍係由蛇腹219所包覆。處理室201內保持為氣密。
基板載置台212係在晶圓200之搬送時，移動到晶圓移載位置；於晶圓200之第1處理時，係移動至圖5實線所示之第1處理位置(晶圓處理位置)。
又，於第2處理時，係移動至圖5虛線所示之第2處理位置。又，晶圓移載位置係頂銷207上端部由基板載置面211之上面突出的位置。
具體而言，在使基板載置台212下降至晶圓移載位置時，係頂銷207上端部由基板載置面211之上面突出，成為頂銷207由下方支撐晶圓200。又，在使基板載置台212上升至晶圓處理位置時，頂銷207由基板載置面211之上面埋沒，成為基板載置面211由下方支撐晶圓200。又，頂銷207由於與晶圓200直接接觸，故較佳係例如由石英或氧化鋁等材質所形成。
(排氣系統)
於處理室201(上部容器202a)之內壁側面，設有對處理室201之環境進行排氣的作為第1排氣部之第1排氣口221。於第1排氣口221連接著排氣管224a，於排氣管224a，依序直列地連接著將處理室201內控制為既定壓力的APC等之壓力調整器227a與真空泵223。主要藉由第1排氣口221、排氣管224a、壓力調整器227a構成第一排氣系統(排氣管線)。又，真空泵223亦可視為第一排氣系統的構成。又，於移載室203之內壁側面，設有對移載室203之環境進行排氣的第2排氣口1481。又，於第2排氣口1481設有排氣管1482。於排氣管1482設置壓力調整器228，構成為可將移載 室203內之壓力進行排氣為既定壓力。又，亦可經由移載室203對處理室201內之環境進行排氣。又，壓力調整器227a係構成為可將壓力資訊或閥開度之資訊對控制器260進行接收傳送。又，真空泵223係構成為可將泵之ON/OFF資訊或負荷資訊等對控制器260進行傳送。
(氣體導入口)
在設於處理室201上部的噴淋頭234之上(頂板壁)，設有用於對處理室201內供給各種氣體的氣體導入口241。屬於氣體供給部之氣體導入口241所連接的各氣體供給單元的構成將於後述。
(氣體分散單元)
作為氣體分散單元之噴淋頭234，係具有緩衝室232、作為第1活性化部之第1電極244。於第1電極244，複數設有將氣體分散供給至晶圓200的孔234a。噴淋頭234係設於氣體導入口241與處理室201之間。由氣體導入口241所導入之氣體，係供給至噴淋頭234之緩衝室232(分散部)，經由孔234a供給至處理室201。
尚且，第1電極244係由導電性之金屬所構成，構成為用於激發氣體之活性化部(激發部)之一部分。構成為可對第1電極244供給電磁波(高頻電力或微波)。又，在由導電性構件構成蓋231時，係於蓋231與第1電極244之間設置絕緣塊233，成為將蓋231與第1電極部244之間絕緣的構成。
尚且，於緩衝室232，亦可設置氣體導件235。氣體導件235係以氣體導入孔241為中心、隨著朝向晶圓200之徑方向 而直徑擴展的圓錐形狀。於氣體導件235之下端之水平方向之徑，係延伸形成至較孔234a所設置之區域之端部更外周。藉由設置氣體導件235，可對複數孔234a分別均勻供給氣體，可使供給至晶圓200面內之活性種之量均勻化。
(活性化部(電漿生成部))
於作為活性化部之電極244，連接整合器251與高頻電源部252，構成為可供給電磁波(高頻電力或微波)。藉此，可使供給至處理室201內之氣體活性化。又，電極244係構成為可生成電容耦合式電漿。具體而言，電極244係形成為導電性之板狀，構成為支撐在上部容器202a。活性化部係至少由電極部244、整合器251、高頻電源部252所構成。又，於活性化部，亦可構成為包含阻抗計254。又，於第1電極244與高頻電源252之間，亦可設置阻抗計254。藉由設置阻抗計254，可根據所測定之阻抗，迴饋控制整合器251、高頻電源252。又，高頻電源252係構成為可將電力之設定資訊對控制器260進行接收傳送，整合器251係構成為可將整合資訊(行進波數據、反射波數據)對控制器260進行接收傳送，阻抗計254係構成為可將阻抗資訊對控制器260進行接收傳送。
(氣體供給系統)
於氣體導入口241，連接著氣體供給管150a(150x)。由氣體供給管150x，係供給後述之第1氣體、第2氣體、沖洗氣體。於此，x有如對應至各腔室的a、b、c、d、e、f、g、h之任一者。以下說明腔室100a之連接於氣體導入口241的氣體供給系統，關於其他 腔室則省略說明。
圖4表示第1氣體供給部、第2氣體供給部、沖洗氣體供給部等之氣體供給系統的構略構成圖。
如圖4所示，於氣體供給管150a連接著氣體供給管集合部140a。於氣體供給管集合部140a，連接第1氣體(處理氣體)供給管113a、沖洗氣體供給管133a、第2氣體(處理氣體)供給管123a。
(第1氣體供給部)
於第1氣體供給部，設有第1氣體供給管113a、MFC115a、閥116a。又，連接於第1氣體供給管113a之第1氣體供給源113亦可涵括於第1氣體供給部中而構成。又，在處理氣體之原料為液體或固體的情況，亦可設置氣化器180。
(第2氣體供給部)
於第2氣體供給部，設有第2氣體供給管123a、MFC125a、閥126a。又，連接於第2氣體供給管123a之第2氣體供給源123亦可涵括於第2氣體供給部中而構成。
又，亦可設置遠端電漿單元(RPU)124，構成為使第2氣體活性化。
(沖洗氣體供給部)
於沖洗氣體供給部，設有沖洗氣體供給管133a、MFC135a、閥136a。又，連接於沖洗氣體供給管133a之沖洗氣體供給源133亦 可涵括於沖洗氣體供給部中而構成。
(控制器)
如圖1~圖5所示般，基板處理系統1000、腔室100係具有控制基板處理系統1000、基板處理裝置100之各部動作的控制器260。
控制器260之概略示於圖6。屬於控制部(控制手段)之控制器260係構成為具備CPU(Central Processing Unit)260a、RAM(Random Access Memory)260b、記憶裝置260c、I/O埠260d的電腦。RAM260b、記憶裝置260c、I/O埠260d係經由內部匯流排260e，構成為可與CPU260a進行數據交換。於控制器260，構成為可連接例如構成為觸控面板之輸出入裝置261、或外部記憶裝置262、接收傳送部285等。
記憶裝置260c由例如快閃記憶體或HDD(Hard Disk Drive)等所構成。於記憶裝置260c內，可讀出地儲存著控制基板處理裝置之動作的控制程式、或記載了後述基板處理之手續或條件等的製程配方、設定對基板200之處理所使用之製程配方為止的演算過程中所產生的演算數據或處理數據等。又，製程配方係組合成使控制器260實行後述基板處理步驟中各手續，以獲得既定結果者，具有作為程式之機能。以下將此製造配方或控制程式等總稱且簡稱為程式。又，本發明書中於使用程式之用語時，係指僅包括製程配方單體之情況、僅包括控制程式單體之情況、或包括其兩者之情況。又，RAM260b係構成為暫時保持由CPU260a所讀出之程式、演算數據、處理數據等數據的記憶體區域(工作區)。
I/O埠260d係連接於閘閥1290、1330、1350、1490、 升降部218、加熱器213、壓力調整器227、1620、真空泵223(223a、223b、223c、223d)、1630、整合器251、高頻電源部252、MFC115(115a、115b、115c、115d)、125(125a、125b、125c、125d)、135(135a、135b、135c、135d)、1530、501c、502c、閥116(116a、116b、116c、116d)、126(126a、126b、126c、126d)、136(136a、136b、136c、136d)、228、1540、502a、502b、(RPU124、氣化器180)、偏壓控制部257、真空搬送機器人1700、大氣搬送機器人1220、冷卻器803等。又，亦可連接於阻抗計254等。
作為演算部之CPU260a，係構成為讀出並實行來自記憶裝置260c之控制程式，同時配合由輸出入裝置261之操作指令之輸入等由記憶裝置260c讀出製程配方。又，構成為對由接收傳送部285所輸入之設定值、記憶於記憶裝置260c之製程配方或控制數據進行比較、演算，可算出演算數據。又，構成為可由演算數據實行對應之處理數據(製程配方)的決定處理等。然後，CPU260a係構成為沿著所讀出之製程配方內容，控制閘閥1490之開關動作、升降部218之升降動作、對加熱器213之電力供給動作、壓力調整器227、228之壓力調整動作、真空泵223之開關控制、MFC115、125、135、145、155、501c、502c之流量控制動作、RPU124、144、154之氣體活性化動作、閥116、126、136、237、146、156、502a、502b之氣體開關控制、整合器251之電力整合動作、高頻電源部252之電力控制、偏壓控制部257之控制動作、整合器251根據由阻抗計254所測定之測定數據的整合動作、高頻電源252之電力控制動作等。在進行各構成之控制時，CPU260a內之接收傳送部係藉由傳送/接收沿著製程配方內容的控制資訊而進行控制。
尚且，控制器260可由專用的電腦所構成，但並不限定於此，亦可由通用電腦所構成。例如，可藉由準備儲存了上述程式的外部記憶裝置(例如，磁帶、軟碟或硬碟等磁碟、CD或DVD等光碟、MO等光磁碟、USB記憶體或記憶卡等半導體記憶體)262，使用此外部記憶裝置262在通用的電腦安裝程式等，而可構成本實施形態的控制器260。又，用於對電腦供給程式的手段，並不限於經由外部記憶裝置262供給的情況。例如，亦可使用接收傳送部285或網路263(網際網路或專線)等通訊手段，不透過外部記憶裝置262而供給程式。尚且，記憶裝置260c或外部記憶裝置262係構成為電腦可讀取的記錄媒體。以下，亦將此等總稱為記錄媒體。又，於本說明書中使用了記錄媒體之用語時，係指僅包含記憶裝置260c單體的情況、僅包含外部記憶裝置262單體的情況、或者包含其兩者的場合。
(2)半導體裝置之製造步驟
接著，作為半導體裝置之製造步驟之一步驟，以於基板上形成絕緣膜之步驟為例，參照圖7、圖8、圖9說明基板處理步驟之流程。又，於此作為絕緣膜，例如形成作為氮化膜的氮化矽(SiN)膜。又，此製造步驟之一步驟，係藉上述基板處理系統1000、腔室100進行。又，以下說明中，各部動作係藉由控制器260控制。
尚且，本說明書中在使用了「基板」之用語時，亦與使用「晶圓」之用語的情況相同，此時，上述說明中，亦可將「晶圓」取代為「基板」。
以下說明基板處理步驟。
(處理裝置設定步驟S300)
於基板處理時，首先，於控制器260進行於各腔室100所進行之製程配方的設定。例如，藉由將記載於記憶裝置260c之數據讀入至RAM260b，經由I/O埠，於各部設定設定值而進行。又，亦可由經由網路263所連接之上位裝置500傳送製程配方而設定。各部之動作設定後，進行基板處理步驟S301。
(基板處理步驟S301)
於基板處理步驟S301，係配合製程配方，依將晶圓200加熱至既定溫度的狀態，控制第一氣體供給部而將第一氣體供給至處理室201，同時控制排氣系統對處理室201進行排氣，對晶圓200進行處理。又，於此可控制第二氣體供給部，使第二氣體與第一氣體同時存在於處理空間中而進行CVD處理，或交替供給第一氣體與第二氣體而進行周期處理。又，在將第二氣體作成為電漿狀態而進行處理的情況，亦可藉由使用RPU124、或對電極244供給高頻電力，於處理室201內生成電漿。
作為屬於膜處理方法之具體例的周期處理，可考慮下述方法。例如有使用二氯矽(SiH2Cl2，dichlorosilane：DCS)作為第一氣體，使用氨(NH3)氣作為第二氣體的情形。於第一步驟係將DCS氣體供給至晶圓200，於第二步驟係將NH3氣體供給至晶圓200。於第一步驟與第二步驟之間，作為沖洗步驟，在供給N2氣體之同時對處理室201之環境進行排氣。藉由進行將此第一步驟、沖洗步驟、第二步驟複數次進行的周期處理，而於晶圓200上形成氮化矽 (SiN)膜。
(基板搬出步驟S302)
在對晶圓200進行了既定處理後，將晶圓200由處理室201取出。由處理室201之取出，係使用真空搬送機器人1700之臂1900進行。於取出時，於真空搬送機器人1700之臂1800保持未處理之晶圓200的情況，係進行圖8所示之作為第1搬送的交換搬送；在臂1800未保持未處理之晶圓200的情況，僅進行圖9所示之取出搬送。
於此使用圖8，說明交換搬送。首先，藉由使基板支撐部210位於圖5虛線所示之搬送位置，使其成為晶圓200由頂銷207所保持的狀態。又，打開GV1490，使移載室203與TM1400連通。移載室203與TM1400連通後，將臂1900插入至移載室203，使處理完畢之晶圓200保持於臂1900(a)。保持後，使臂1900移動至TM1400(b)。臂1900移動至TM1400後，藉由升降機1450，使臂1800下降，將臂1800插入至移載室203，使未處理之晶圓200載置於頂銷207上。如此進行交換搬送。此種交換搬送中，在搬送未處理之晶圓200的期間，有處理完畢之晶圓200於臂1900上待機的情形。此時，有於待機中晶圓200之溫度下降的情形。保持於臂1900上之晶圓200的熱，係傳送至臂1900、或放射至臂1800上所保持之未處理之晶圓200等而降低。
接著，說明不進行交換搬送、僅進行作為第2搬送之取出搬送的情形。在取出搬送的情形，如圖9所示般，在(b)之步驟完成後，由於真空搬送機器人開始對L/L室1300之搬送，故不發 生待機時間。因此，處理完畢之晶圓200之溫度雖降低，但較第1搬送時少，而在維持處理完畢之晶圓200之溫度之下被搬送至L/L室1300。
如此，視搬送形態，搬入至L/L室1300之處理完畢之晶圓200的溫度不同。根據本發明人等所進行的研究，得知約於100℃~200℃左右發生變化。
(溫度數據取得步驟S303)
將處理完畢之晶圓200由移載室203搬送至L/L室1300的期間，進行溫度數據取得步驟S303。溫度數據之取得例如有以下方法。
(A)
由記憶裝置206c讀取與在基板處理步驟S301所設定之晶圓200之溫度對應的晶圓200之溫度數據。
(B)
藉由以設於TM1400之溫度感測器701a、701b、701c、701d、701e、701f、701g、701h、701i、701j之至少一個以上測定晶圓200溫度而取得。較佳係藉由設於L/L室1300前之溫度感測器701i與701j之任一者或二者進行測定。藉由使用溫度感測器701i(701j)，可測定即將搬送至L/L室1300前之晶圓200的溫度，於後述之判定步驟S304，可判定適合晶圓200之冷卻配方。
(判定步驟S304)
判定步驟S304係根據所取得之溫度數據，對處理完畢之晶圓200，進行是否變更為最佳之冷卻步驟的判定。在判定為Yes判定(需 要變更)的情況，係在冷卻配方變更步驟S305後實行冷卻步驟S306；在判定為No判定(不需變更)的情況，係不進行冷卻配方變更步驟S305而實行冷卻步驟S306。例如，有於PM100a、100b進行第1溫度下的處理，於PM100c、100d進行第2溫度下的處理的情形。於此，設為第2溫度>第1溫度。在PM100a所處理之晶圓200的冷卻後、對PM100b所處理之晶圓200進行冷卻的情況係設為No判定；在PM100b所處理之晶圓200的冷卻後、對PM100c所處理之晶圓200進行冷卻的情況係設為Yes判定。
(冷卻配方變更步驟S305)
於冷卻配方之變更步驟S305，係如圖10所示，由儲存於記憶裝置260c之冷卻配方表，讀取對應至晶圓200溫度的冷卻配方A1~A5，使供給至L/L室1300之惰性氣體流量、或供給至冷媒流徑802a、802b之冷媒流量改變。於此，圖10為對應至晶圓200溫度之冷卻配方的對應表的例。圖10之例中，在晶圓溫度為室溫(RT)時，不選擇冷卻配方，在200℃以下之情況係由A2讀取冷卻配方1。在300℃以下之情況係由A3讀取冷卻配方2。在400℃以下之情況係由A4讀取冷卻配方3。在500℃以下之情況係由A5讀取冷卻配方4。尚且，溫度帶亦可構成為可適當變更。又，在無對應至冷卻配方表之配方數據的情況，可構成為由圖11所示之設定數據表，直接讀取設定數據，亦可構成為於既定之數據範圍內改變設定數據。
在讀取冷卻配方後，由圖11所示，將各冷卻配方所對應之設定數據表由記憶裝置260c讀取並變更。於此，圖11係將 對應冷卻配方而設定之各流量，設定為例如隨著晶圓200之溫度變高而增大。尚且，各流量亦可構成為視交換搬送之有無而變更。藉由如此變更，可縮短晶圓200之冷卻時間。具體而言，在讀取冷卻配方1、具有交換搬送的情況，係讀取惰性氣體流量：50、冷卻器流量1，而設定各部。
(冷卻步驟S306)
於冷卻步驟S306，係根據由控制器260c所讀取之冷卻配方，將既定流量之惰性氣體供給至L/L室1300，或由冷卻器803對冷媒流徑802a、802b供給既定流量之冷媒，對處理完畢之晶圓200進行冷卻。又，對冷媒流徑802a、802b之冷媒供給，若在處理完畢之晶圓200被載置於第2支撐部1311c、1311d時開始即可，亦可在晶圓200被載置前供給，而將冷卻部801a、801b事先冷卻。藉由事先冷卻，即使許多之處理完畢之晶圓200經冷卻，仍可抑制冷卻部801a、801b之溫度上升。又，較佳亦可構成為在第n片之依X溫度被處理的晶圓200被冷卻後，在第n+1片之依Y溫度被處理之晶圓200被搬送前，使供給至冷媒流徑802a、802b的冷媒流量增加。於此，n為整數，設為X溫度<Y溫度。如此對冷卻部801a、801b進行冷卻，可縮短第n+1片之晶圓200的冷卻時間。
以上具體說明了本發明揭示之一實施形態，但本發明揭示並不限定於上述實施形態，在不脫離其要旨之範圍內可進行各種變更。
上述中，記載了將第1氣體與第2氣體交替供給而成膜的方法，但亦可應用於其他方法。例如，使第1氣體與第2氣體 之供給時機重疊的各種方法。
又，上述中，記載了供給2種氣體進行處理的方法，但亦可為使用1種氣體的處理。
又，上述中，雖記載了成膜處理，但亦可應用於其他處理。例如，使用了電漿之擴散處理、氧化處理、氮化處理、氧氮化處理、還原處理、氧化還原處理、蝕刻處理、加熱處理等。例如，僅使用反應氣體，對基板表面或於基板所形成之膜進行電漿氧化處理、或進行電漿氮化處理時亦可應用本發明揭示。又，亦可應用於僅使用反應氣體之電漿退火處理。亦可以此等處理作為第1處理，其後進行上述第2處理。
又，上述中，記載了半導體裝置之製造步驟，但實施形態相關之發明，亦可應用於半導體裝置之製造步驟以外。例如，液晶裝置之製造步驟、太陽電池之製造步驟、發光裝置之製造步驟、玻璃基板之處理步驟、陶瓷基板之處理步驟、導電性基板之處理步驟等之基板處理。
又，上述中，例示了使用含矽氣體作為原料氣體，使用含氮氣體作為反應氣體，而形成氮化矽膜的例子，但亦可應用於使用其他氣體的成膜。例如，含氧膜、含氮膜、含碳膜、含硼膜、含金屬膜與複數含有此等元素的膜等。又，作為此等膜，例如AlO膜、ZrO膜、HfO膜、HfAlO膜、ZrAlO膜、SiC膜、SiCN膜、SiBN膜、TiN膜、TiC膜、TiAlC膜等。
又，上述中，表示了藉一個處理室對一片基板進行處理的裝置構成，但並不侷限於此，亦可為將複數片基板排列於水平方向或垂直方向的裝置。

Claims (8)

  1. 一種基板處理裝置，係具有：複數之處理室，係對基板進行處理；加熱部，係設置於各上述複數處理室中，將上述基板加熱至既定溫度；真空搬送室，係經由閘閥而連接於上述複數處理室；搬送機器人，係設於上述真空搬送室中，可複數片搬送上述基板；溫度感測器，其設置於上述真空搬送室內、且上述閘閥之側方，測定上述基板之溫度；預載室(load lock chamber)，係連接於上述真空搬送室；支撐部，係設於上述預載室內，支撐經於上述處理室中處理之基板；惰性氣體供給部，係對上述預載室供給惰性氣體；記憶裝置，係記錄包含有與上述基板之溫度對應之氣體流量表的冷卻配方(recipe)；與控制部，係依下述方式控制上述記憶裝置與上述惰性氣體供給部：在將上述基板於上述處理室加熱處理至既定溫度後，一面以上述溫度感測器測定上述基板之溫度，一面將其由上述處理室搬送至上述預載室，由上述記憶裝置讀取上述氣體流量表，自上述氣體流量表選擇與上述測定之基板之溫度對應之流量，以所選擇之流量對被收容於上述預載室之上述基板供給上述惰性氣體而冷卻上述基板。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中，上述搬送機器人係具有二個臂； 上述控制部係依在進行第1搬送之情況與在進行第2搬送之情況，使由上述記憶裝置所讀取之冷卻配方之上述惰性氣體之供給量不同而冷卻上述基板之方式，控制上述搬送機器人與上述惰性氣體供給部；上述第1搬送係於上述二個臂中，藉一個臂由上述處理室搬出處理完畢之基板，由另一個臂搬入未處理之基板後，將上述搬出之基板搬送至上述預載室；上述第2搬送係於上述二個臂中，藉一個臂由上述處理室搬出處理完畢之基板，另一個臂不搬入未處理之基板並將上述處理完畢之基板搬送至上述預載室。
  3. 如請求項1之基板處理裝置，其具有冷卻部，係設於上述預載室內、且與上述基板相對向之位置，內部被供給冷媒；上述控制部係控制上述冷卻部，俾根據上述冷卻配方供給上述冷媒。
  4. 如請求項2之基板處理裝置，其中，上述控制部係依進行上述第2搬送時之上述惰性氣體之供給量多於進行上述第1搬送時之上述惰性氣體之供給量的方式，設定上述惰性氣體供給部而控制上述搬送機器人與上述惰性氣體供給部。
  5. 如請求項2之基板處理裝置，其具有冷卻部，係設於上述預載室內、且與上述基板相對向之位置，內部被供給冷媒；上述控制部係控制上述冷卻部，俾根據上述冷卻配方供給上述冷媒。
  6. 如請求項4之基板處理裝置，其具有冷卻部，係設於上述預載室內、且與上述基板相對向之位置，內部被供給冷媒； 上述控制部係控制上述冷卻部，俾根據上述冷卻配方供給上述冷媒。
  7. 一種半導體裝置之製造方法，係具有：對複數基板於複數之處理室之各室中進行加熱處理的步驟；將上述經加熱處理之基板，藉由在連接於上述複數處理室之真空搬送室內所設置的搬送機器人，由上述處理室搬送至連接於上述真空搬送室的預載室的步驟；藉由設置於閘閥之側方之溫度感測器測定上述經加熱處理之基板之溫度的步驟，而上述閘閥係設置於上述真空搬送室與上述複數處理室之間；與由記憶裝置讀取包含流量表之冷卻配方，根據上述測定之溫度而自上述流量表選擇惰性氣體之流量，以所選擇之流量對上述基板供給惰性氣體而冷卻上述基板的步驟。
  8. 一種記錄媒體，係記錄了藉由電腦使基板處理裝置實行下述手續的程式：對複數基板於複數之處理室之各室中進行加熱處理的手續；將上述經加熱處理之基板，藉由在連接於上述複數處理室之真空搬送室內所設置的搬送機器人，由上述處理室搬送至連接於上述真空搬送室的預載室的手續；藉由設置於閘閥之側方之溫度感測器測定上述經加熱處理之基板之溫度的手續，而上述閘閥係設置於上述真空搬送室與上述複數處理室之間；與由記憶裝置讀取包含流量表之冷卻配方，根據上述測定之溫度而自上述流量表選擇惰性氣體之流量，以所選擇之流量對上述基板供 給惰性氣體而冷卻上述基板的手續。
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