WO2018003330A1 - 真空処理装置、真空処理方法及び記憶媒体 - Google Patents

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WO2018003330A1
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film
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裕史 金子
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東京エレクトロン株式会社
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    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B43/00—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators
    • H10B43/20—EEPROM devices comprising charge-trapping gate insulators characterised by three-dimensional arrangements, e.g. with cells on different height levels

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum processing apparatus for vacuum processing a substrate, a vacuum processing method, and a storage medium storing a computer program used in the vacuum processing apparatus.
  • a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer”), which is a substrate placed in a vacuum atmosphere by a vacuum processing apparatus, and vacuum processing is performed.
  • this vacuum process there is a film forming process by CVD (Chemical Vapor Deposition), for example, and this film forming process by CVD may be performed so that a plurality of types of films are laminated.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • 3D NAND the number of stacked films tends to increase.
  • the time required for the film forming process of one wafer tends to increase.
  • Patent Documents 1 and 2 describe a vacuum processing apparatus provided with a large number of processing containers.
  • Patent Documents 1 and 2 do not describe a method for solving such a problem.
  • the present invention has been made under such circumstances, and an object of the present invention is to provide a vacuum processing apparatus capable of obtaining a high throughput and suppressing a manufacturing cost.
  • the substrate processing apparatus includes a plurality of first processing containers and a plurality of second processing containers that each store a substrate and perform processing by forming a vacuum atmosphere.
  • a transfer container in which the substrate is stored is placed, and a load port common to the plurality of first processing containers and the second processing container, A substrate transfer mechanism for transferring the substrate between the load port and the plurality of first processing containers and the plurality of second processing containers;
  • a second gas supply mechanism configured to simultaneously supply a second processing gas and process the substrate in the plurality of second processing containers; It is characterized by providing.
  • the substrate processing method of the present invention includes a step of storing a substrate in each of a plurality of first processing containers to form a vacuum atmosphere; Storing a substrate in each of a plurality of second processing containers to form a vacuum atmosphere; Placing a transfer container containing the substrate in a load port common to the first processing container and the second processing container; Transporting the substrate between the load port and the plurality of first processing containers and the plurality of second processing containers; A step of simultaneously supplying a first processing gas and processing the substrate in the plurality of first processing containers; A step of simultaneously supplying a second processing gas and processing the substrate in the plurality of second processing containers; It is characterized by providing.
  • the storage medium of the present invention is a storage medium for storing a computer program used in a vacuum processing apparatus that performs processing by supplying a processing gas to a substrate,
  • the computer program includes a group of steps for executing the substrate processing method.
  • the substrate is transferred from the common load port to the plurality of first processing containers and the plurality of second processing containers, and the first processing gas is simultaneously supplied to the plurality of first processing containers.
  • the substrate is processed, and a second processing gas is simultaneously supplied to a plurality of second processing containers to process the substrate.
  • the substrate can be processed simultaneously in the plurality of processing containers, and further, the processing can be performed individually in the plurality of first processing containers and the plurality of second processing containers, respectively. Can be improved.
  • the first gas supply mechanism is shared by each first processing container and the second gas supply mechanism is shared by each second processing container, an increase in the manufacturing cost of the vacuum processing apparatus can be suppressed. it can.
  • the film forming apparatus 1 according to the vacuum processing apparatus of the present invention will be described with reference to the plan view of FIG. 1 and the side view of FIG.
  • the film forming apparatus 1 is configured by linearly connecting a carrier block D1, a delivery block D2, and a processing block D3 in the horizontal direction.
  • the arrangement direction of the blocks D1 to D3 is the front-rear direction
  • the block D1 side is the front side.
  • the right side and the left side are the right side and the left side when viewed from the blocks D1 to D3, respectively.
  • the carrier block D1 is provided with four mounting tables 12 for mounting the transfer containers 11 storing a large number of wafers W in the left-right direction.
  • the carrier block D1 is mounted on the mounting table 12.
  • a load port for loading / unloading the wafer W to / from the transfer container 11 is configured.
  • the transfer chamber 13 is an atmospheric atmosphere at normal pressure, and a transfer mechanism 15 for the wafer W is provided in the transfer chamber 13.
  • the transfer mechanism 15 is an articulated arm configured to be movable in the left-right direction and movable up and down, and transfers the wafer W between the transfer chamber 13 and the transfer container 11.
  • a transfer chamber 16 that is an atmospheric atmosphere at normal pressure is provided.
  • a placement unit 17 on which the wafer W is placed is provided.
  • the carrier mechanism 15 of the carrier block D1 can access the placement unit 17 and deliver the wafer W.
  • a transfer area 21 for the wafer W which is an atmospheric atmosphere at normal pressure, and four wafer processing units 2 are provided.
  • the conveyance area 21 is formed to extend in the front-rear direction at the center in the left-right direction of the processing block D3.
  • a transfer mechanism 22 for the wafer W is provided in the transfer area 21, a transfer mechanism 22 for the wafer W is provided.
  • the transfer mechanism 22 includes a loading unit 17 of the delivery block D 2 and a load lock module 3 (described later) provided in each wafer processing unit 2. The wafer W is delivered between them.
  • the transport mechanism 22 includes a guide rail 23 that extends in the front-rear direction, a support 24 that moves back and forth along the guide rail 23, a lift 25 that can be vertically moved up and down provided on the support 24,
  • the rotary table 26 is rotatable about a vertical axis, and a support portion 27 that is capable of moving back and forth on the rotary table 26 and supporting the back surface of the wafer W.
  • the wafer processing unit 2 is configured so that SiN (silicon nitride) films and SiO 2 (silicon oxide) films can be alternately stacked on the wafer W, and two wafer processing units 21 are provided on the left and right sides of the transfer region 21. It is provided one by one.
  • the two wafer processing units 2 provided on the left and right sides of the transfer area 21 are arranged along the front-rear direction and face each other with the transfer area 21 in between. In order to distinguish the four wafer processing units 2 from each other, they may be indicated as 2A to 2D.
  • the right front wafer processing unit 2 is 2A
  • the right rear wafer processing unit 2 is 2B
  • the left front wafer processing unit 2 is 2C
  • the left rear wafer processing unit 2 is 2D.
  • the wafer processing units 2A to 2D are configured in the same manner, and here, the wafer processing unit 2A will be described as a representative with reference to FIG.
  • the wafer processing unit 2A includes three load lock modules 3 and six film forming modules 4.
  • the three load lock modules 3 are provided so as to form a row and face the transport area 21 with an interval in the vertical direction. Further, when viewing the opposite side of the transfer area 21 from one load lock module 3, the six film forming modules constituting the wafer processing unit 2A are arranged by arranging the two film forming modules 4 along the front-rear direction. 4 are stacked in three stages in the vertical direction, and are arranged in two rows on the front and rear.
  • the load lock module 3 is formed, for example, in a generally pentagonal shape when viewed from above, and one of the sides of the pentagon is arranged along the transfer region 21, and the side wall of the load lock module 3 constituting the side has a transfer region 21.
  • a transfer port 31 for the wafer W is formed so as to open.
  • the processing containers 41 constituting the film forming module 4 are respectively provided on the side walls of the load lock module 3 constituting two sides that are not adjacent to the side where the transfer port 31 is formed. While being connected, the transfer port 32 for the wafer W is formed so as to open into the processing container 41.
  • the conveyance ports 31 and 32 of the load lock module 3 are configured to be opened and closed by gate valves 33 and 34, respectively.
  • one load lock module 3 is provided with the two film forming modules 4 connected to the opposite side of the transfer region 21, and the two film forming modules 4 are arranged in the front-rear direction.
  • the load lock module 3 and the two film forming modules 4 connected to each other in this way are used as processing units, the wafer W is transported in the processing unit and subjected to film forming processing as will be described later.
  • the two film forming modules 4 are film forming modules 4 that form a pair with each other in order to perform processing on the same wafer W. Since the wafer processing units 2A to 2D are provided as described above, a plurality of processing units are arranged along the front, rear, left and right of the transfer area 21, and are opposed to the left and right with the transfer area 21 in between. is doing.
  • the load lock module 3 is configured as a load lock chamber capable of switching between a normal pressure atmosphere and a vacuum atmosphere.
  • the supplied gas is not limited to air, and may be, for example, an inert gas.
  • the load lock module 3 is provided with a wafer W transfer mechanism 35 which is an articulated arm.
  • the transport mechanism 35 as the first transport mechanism enters the processing container 41 of each film forming module 4 connected to the load lock module 3 and the transport area 21, and the film forming module 4 and the transport mechanism.
  • the wafer W is transferred to and from 22.
  • Each film forming module 4 is configured in the same manner, and includes the processing container 41 for storing the wafer W as described above, and forms plasma in the processing container 41 storing the wafer W and supplies a processing gas. Then, a SiO 2 film and a SiN film are formed on the wafer W by CVD. Then, after this film forming process, a cleaning gas is supplied, the SiO 2 film and the SiN film formed in the processing container 41 are removed, and the inside of the processing container 41 is cleaned. In addition, after the cleaning, before storing the wafer W for film formation, a SiO 2 film is formed on the wall surface of the processing container 41 so that the film formation process of the wafer W is performed stably. Is called.
  • each film forming module 4 constituting the film forming module group 40A may be referred to as 4A
  • each film forming module 4 constituting the film forming module group 40B may be referred to as 4B.
  • the processing container 41 constituting each film forming module 4A is a first processing container
  • the processing container 41 constituting each film forming module 4B is a second processing container.
  • the film forming process and cleaning of each film are performed simultaneously between the film forming modules 4A constituting the film forming module group 40A and simultaneously performed between the film forming modules 4B forming the film forming module group 40B. . Further, the film forming process is performed in one of the film forming module groups 40A and 40B, and the cleaning is performed in parallel with the film forming process on the other. That is, the time zone in which the film forming process is performed and the time zone in which the cleaning is performed overlap.
  • FIG. 1 An example of a piping system formed for the film forming module groups 40A and 40B in order to perform the film forming process and cleaning as described above will be described with reference to FIG.
  • the downstream ends of the gas supply pipes 51A and 52A are connected to the respective film forming modules 4A constituting the film forming module group 40A, and the gas supply pipes 51B are connected to the respective film forming modules 4B constituting the film forming module group 40B.
  • , 52B are respectively connected to the downstream ends.
  • Valves V1, V2, V3, and V4 are interposed in the gas supply pipes 51A, 52A, 51B, and 52B, respectively.
  • SiH 4 (monosilane) gas supply source 53, NO 2 (nitrogen dioxide) gas supply source 54, NH 3 (ammonia) gas supply source 55, Ar (argon) gas supply source 56, N 2 ( Nitrogen) gas supply source 57 and He (helium) gas supply source 58 are connected.
  • SiH 4 gas, NO 2 gas, and NH 3 gas are processing gases for forming the SiO 2 film and the SiN film, that is, film forming gases.
  • Ar gas is a plasma forming gas
  • N 2 gas and He gas are carrier gases for the processing gas.
  • the valves V5 to V10 and the gas supply sources 53 to 58 constitute a first gas supply mechanism and a second gas supply mechanism that are film forming gas supply mechanisms. As will be described later, this film forming gas supply mechanism can supply gas independently to the film forming module groups 40A and 40B by opening and closing each valve V.
  • each gas supply pipe 51A the downstream end of the gas supply pipe 91A is connected to the downstream side of the valve V1, and the upstream end of the gas supply pipe 91A is connected to the N 2 gas supply source 92 via the valve V11. It is connected to the. Further, in each gas supply pipe 51B, the downstream end of the gas supply pipe 91B is connected to the downstream side of the valve V3, and the upstream end of the gas supply pipe 91B is connected to the N 2 gas supply source 94 via the valve V12. It is connected to the. N 2 gas supplied from a source 92 of N 2 gas, each of the processing vessel 41 of the deposition modules 40A, is a purge gas for purging the processing chamber 41 of a deposition modules 40B .
  • each gas supply pipe 52A, 52B joins to form a joining pipe, and the upstream side of this joining pipe branches into two via a remote plasma forming part 59 to form a branch pipe
  • the upstream side of the branch pipe is connected to an NF 3 (nitrogen trifluoride) gas supply source 95 and an Ar gas supply source 96 via valves V13 and V14, respectively.
  • the remote plasma forming unit 59 excites NF 3 that is a cleaning gas for cleaning the inside of the processing container 41 and Ar gas that is a plasma forming gas into plasma, and supplies it as remote plasma to the downstream side.
  • the gas supply sources 95 and 96, the remote plasma forming unit 59, and the valves V13 and V14 constitute a cleaning gas supply mechanism 90.
  • the cleaning gas supply mechanism 90 can supply the gas independently to the film forming module groups 40A and 40B by opening and closing each valve V.
  • the piping system may be configured so that these N 2 gas supply source and Ar gas supply source are provided one by one.
  • the film forming module groups 40A and 40B include grounded high-frequency power sources 61A and 61B, respectively.
  • the high frequency power supplies 61A and 61B are respectively connected to the film forming modules 4A of the film forming module group 40A and the film forming modules 4B of the film forming module group 40B via high frequency supply lines 62 branched from the high frequency power supplies 61A and 61B, respectively.
  • a matching unit is interposed in each supply line 62 that is connected and branched.
  • a matching unit provided in the supply line 62 branched from the high frequency power supply 61A is indicated as 63A
  • a matching unit provided in the supply line 62 branched from the high frequency power supply 61B is indicated as 63B.
  • the matching units 63 ⁇ / b> A and 63 ⁇ / b> B are provided, for example, on the front and rear central portions of each row formed by the film forming modules 4 ⁇ / b> A and 4 ⁇ / b> B connected to the same load lock module 3.
  • the film forming modules 4A and 4B are arranged in the vicinity. That is, the matching units 63A and 63B are arranged in three upper and lower stages.
  • the high frequency power supplies 61A and 61B, the remote plasma forming unit 59, each gas supply source, and each valve V are provided, for example, in the device installation region 64 on the side of the load lock module 3 and the film forming module 4 shown in FIG. In the drawings other than FIG. 1, the display of the device installation area 64 is omitted.
  • each exhaust pipe 65 connected to the film forming module 4A and the downstream side of each exhaust pipe 65 connected to the film forming module 4B join together to form a common exhaust pipe 66.
  • Each common exhaust pipe 66 includes a valve and the like, and is provided with a pressure adjusting unit for adjusting the pressure in the processing container 41 by adjusting the exhaust flow rate.
  • a part interposed in the common exhaust pipe 66 connected to the film forming module 4A is shown as 67A
  • a part interposed in the common exhaust pipe 66 connected to the film forming module 4B is shown as 67B.
  • the common exhaust pipes 66 merge with each other on the downstream side of the pressure adjusting units 67A and 67B, and are connected to an exhaust mechanism 68 configured by a vacuum pump or the like.
  • each exhaust pipe 65 is drawn out from the processing container 41 of each film forming module 4 in the lateral direction.
  • Each common exhaust pipe 66 includes a connection pipe 97 and a main body pipe 98.
  • the connection pipes 97 are arranged in the vertical direction so that the exhaust pipes 65 of the stacked film forming modules 4A and the exhaust pipes 65 of the stacked film forming modules 4B are connected, that is, in the arrangement direction of the film forming modules 4. It stretches along.
  • the main body tube 98 is pulled out in the lateral direction from the central portion in the longitudinal direction of the connecting tube 97, then bent and extends downward, and the main body tube 98 is provided with pressure adjusting portions 67A and 67B.
  • the common exhaust pipe 66 is formed so as to be routed in the vertical direction.
  • FIG. 5 representatively shows one film forming module 4A.
  • reference numeral 42 denotes a transfer port for the wafer W opened on the side wall of the processing container 41, and is configured to be opened and closed by the gate valve 34.
  • reference numeral 43 denotes a ring-shaped projecting portion formed such that the inner side wall of the processing container 41 on the upper side of the transfer port 42 projects inward.
  • a horizontal wafer W mounting table 44 is provided in the processing container 41.
  • the mounting table 44 is embedded with a heater 45 that heats the central portion and the peripheral portion of the wafer W independently of each other, and an electrode 46 that forms capacitively coupled plasma together with a gas shower head 75 described later.
  • reference numeral 47 denotes a support portion that supports the mounting table 44 from the lower side, extends downward through the opening 48 on the lower side of the processing container 41, and is connected to the lifting mechanism 49.
  • reference numeral 71 denotes a flange provided on the support portion 47 below the opening 48.
  • 72 is an expandable / contractible bellows, and is connected to the flange 71 and the edge of the opening 48 to keep the inside of the processing container 41 airtight.
  • the mounting table 44 receives the wafer W at a position below the protrusion 43 (indicated by a chain line in the drawing) and an upper processing position (in the drawing, surrounded by the protrusion 43). (Displayed with a solid line).
  • the wafer W is transferred between the mounting table 44 at the transfer position and the transfer mechanism 35 of the load lock module 3 that has entered the processing container 41 via the transfer port 42. This delivery is performed via support pins of the wafer W that can be raised and lowered, protruding and retracting the surface of the mounting table 44, but the support pins are not shown.
  • reference numeral 74 denotes a ring-shaped exhaust space formed along the outer periphery of the processing space 73 in the side wall of the processing container 41 so as to surround the processing space 73.
  • On the side wall of the processing container 41 a large number of exhaust ports 75 that open to the processing space 73 and are connected to the exhaust space 74 are formed.
  • the exhaust pipe 65 is connected to the exhaust space 74 from the outside of the processing container 41, and the processing space 73 can be exhausted.
  • reference numeral 75 denotes a gas shower head that constitutes the ceiling of the processing container 41 and faces the mounting table 44.
  • the upper center portion of the gas shower head 75 rises to form a flow path forming portion 76.
  • reference numeral 77 denotes a gas discharge port perforated on the lower surface of the gas shower head 75, which is connected to a flat gas diffusion chamber 78 formed in the gas shower head 75.
  • the central portion of the gas diffusion chamber 78 is drawn upward in the flow path forming portion 76 to form a gas introduction path 79, and the gas supply pipe 52 ⁇ / b> A is connected to the upstream side of the gas introduction path 79. Accordingly, the NF 3 gas and Ar gas that have been converted into plasma by the remote plasma forming unit 59 can be discharged from the gas discharge port 77 through the gas introduction path 79 and the gas diffusion chamber 78.
  • 81 is a flat gas diffusion chamber provided in the gas shower head 75 so as to overlap the gas diffusion chamber 78.
  • reference numeral 82 denotes communication paths formed in a large number in a dispersed manner to connect the gas diffusion chambers 81 and 78.
  • reference numeral 83 denotes a vertical gas flow path formed so that the inner edge of the gas diffusion chamber 81 is drawn upward in the flow path forming section 76 and surrounds the gas introduction path 79.
  • 84 is a spiral gas introduction path 84 provided on the upstream side of the vertical gas flow path 83 and formed so as to surround the upper part of the gas introduction path 79.
  • the gas supply pipe 51 ⁇ / b> A is connected to the upstream side of the gas introduction path 84. Accordingly, each gas supplied from the gas supply sources 53 to 58 and 92 is discharged from the gas discharge port 77 through the gas introduction path 84 and the gas diffusion chambers 81 and 78.
  • reference numeral 85 denotes a cover member that surrounds the periphery of the flow path forming portion 76, and forms an upper space 86 partitioned above the gas shower head 75.
  • the gas shower head 75 is connected to the high-frequency supply line 62 described above. That is, the gas shower head 75 is configured as an electrode, and forms capacitively coupled plasma in the processing space 73 together with the mounting table 44.
  • the supply line 62 penetrates the cover member 85 from the lateral direction and is connected to the gas shower head 75 in the upper space 86.
  • a heat sink 87 is provided on the gas shower head 75 in the upper space 86.
  • reference numeral 88 denotes a fan mechanism provided outside the upper space 86 in the cover member 85, which blows air to the heat sink 87 through an air passage formed in the cover member 85, thereby suppressing the temperature rise of the gas shower head 75.
  • the heat of the gas shower head 75 of the lower film forming module 4 is suppressed from affecting the processing of the wafer W of the upper film forming module 4.
  • the gas shower head 75 may be cooled by drawing a pipe over the gas shower head 75 and circulating a cooling fluid such as water.
  • the piping system shown in FIG. 5 is an extracted portion of the piping system shown in FIG. 4 that is involved in the gas treatment of the film forming module 4A. Therefore, the valve V3 for controlling the supply / disconnection of each gas from the gas supply sources 53 to 58 to the film forming module 4B, the gas supply source 94, and the N 2 gas (purge gas) film forming module 4B of the gas supply source 94 are supplied.
  • the valve V12 that controls the supply and disconnection is not shown.
  • the valves V3 and V12 correspond to the valves V1 and V11 in FIG. 5, respectively, and the gas supply source 94 corresponds to the gas supply source 92 in FIG.
  • the part related to the gas processing of the film forming module 4B in the piping system can be expressed as a configuration substantially the same as the part related to the gas processing of the film forming module 4A shown in FIG.
  • the valves V3 and V12 are provided instead of the valves V1 and V11, and the gas supply source 94 is provided instead of the gas supply source 92.
  • the film forming apparatus 1 is provided with a control unit 100 which is a computer as shown in FIG.
  • the control unit 100 has a program storage unit (not shown), and a program in which an instruction (step group) is set in the program storage unit so that a film forming process by a film forming apparatus 1 described later is performed. Is stored.
  • each transport mechanism 15, 22, 35 opening / closing of the gate valves 33, 34, opening / closing of each valve V, switching on / off of the high-frequency power supply 61, formation of remote plasma by the remote plasma forming unit 59, raising / lowering
  • the operations such as raising and lowering the mounting table 44 by the mechanism 49, adjusting the temperature of the wafer W by the heater 45, and adjusting the pressure in each processing vessel 41 by the pressure adjusting units 67A and 67B are performed from the control unit 100 by the above program.
  • Control is performed by outputting a control signal to each part of the apparatus 1.
  • This program is stored in the program storage unit while being stored in a storage medium such as a hard disk, a compact disk, a magnetic optical disk, or a memory card.
  • This processing example is a film forming process in a manufacturing process of a flash memory that is a 3D NAND. More specifically, SiO 2 films and sacrificial SiN films are alternately formed on the wafer W. One SiO 2 film and one SiN film laminated on the SiO 2 film form one set. If this set is one layer, 96 layers are formed on the wafer W in this film forming process. Form. Assuming that the 96 layers are the first layers from the lower side, the first to 48th layers are formed by the film forming module 4A, and the 49th to 96th layers are formed by the film forming module 4B. The reason why the first to 96th layers are formed using the two film forming modules 4 will be described later.
  • FIGS. 6 to 14 showing how each gas is supplied to each film forming module 4 in the wafer processing unit 2A and the presence or absence of the wafer W in the processing container 41 of each film forming module 4.
  • the closed valve is hatched and the open valve is not hatched.
  • each pipe through which gas is circulated and a supply line 62 to which a high frequency is supplied are indicated by arrows.
  • the wafer W is not loaded into each film forming module 4 of the wafer processing unit 2A, the transfer port 42 of each film forming module 4 is closed by the gate valve 34, and the inside of the processing container 41 of each film forming module 4 is opened. It is assumed that the valves have been cleaned, the valves V are closed, and the high frequency power supplies 61A and 61B are turned off. From this state, the pressure adjusting units 67A and 67B and the exhaust mechanism 68 exhaust the processing container 41 of each film forming module 4 so as to be in a vacuum atmosphere of a predetermined pressure. In each film forming module 4, the mounting table 44 is moved to the processing position to form a processing space 73, and the mounting table 44 is heated to a predetermined temperature by the heater 45.
  • valves V1, V5, V6, V8 to V10 are opened, and SiH 4 gas, NO 2 gas, Ar gas, N 2 gas, and He gas are processed into the processing space 73 in the processing container 41 of each film forming module 4A.
  • the high frequency power supply 61A is turned on, each gas supplied to the processing space 73 is turned into plasma, and the processing space 73 of each film forming module 4A is formed by CVD of the plasmad SiH 4 gas and NO 2 gas.
  • a SiO 2 film is formed on the wall surface to be formed (FIG. 6).
  • the high frequency power supply 61A is turned off, the plasma formation in the processing space 73 of each film forming module 4A is stopped, and the film forming process on the wall surface is stopped.
  • the valve V1 is closed, the valves V3 and V11 are opened, and SiH 4 gas, NO 2 gas, Ar gas, N 2 gas, and He gas enter the processing space 73 in the processing container 41 of each film forming module 4B.
  • N 2 gas is supplied to the processing space 73 in the processing container 41 of each film forming module 4A.
  • each film forming module 4B is turned into plasma, and each film forming module 4B is formed by CVD of the converted SiH 4 gas and NO 2 gas.
  • a SiO 2 film is formed on the wall surface forming the processing space 73.
  • the processing space 73 is purged with N 2 gas (FIG. 7).
  • valve V11 is closed, and the purge of the processing space 73 in each film forming module 4A is stopped. Further, the high frequency power supply 61B is turned off, the formation of plasma in the processing space 73 of each film forming module 4B is stopped, and the film forming process on the wall surface is stopped. Then, the valves V3, V5, V6, V8 to V10 are closed, the supply of SiH 4 gas, NO 2 gas, Ar gas, N 2 gas and He gas is stopped, the valve V12 is opened, and the N 2 gas is The film is supplied to the processing space 73 of each film forming module 4B, and the processing space 73 is purged.
  • the formation of the SiO 2 film on the wall surface in the processing container 41 and the subsequent purging of the processing space 73 are performed, while the wafer W in the transfer container 11 is transferred to the carrier. Transfer is carried out in the order of the transfer mechanism 15 of the block D1, the mounting portion 17 of the delivery block D2, the transfer mechanism 22 of the processing block D3, and the transfer mechanism 35 of the load lock module 3 of the wafer processing unit 2A. It is carried into the load lock module 3 that is in the atmosphere. After the load lock module 3 is in a vacuum atmosphere with the gate valves 33 and 34 of the load lock module 3 closed, the film forming module 4A and the load lock module 3 of the gate valve 34 are connected to each other. The partitioning gate valve 34 is opened.
  • the wafer W is transferred to the mounting table 44 of the film forming module 4 ⁇ / b> A moved to the transfer position by the transfer mechanism 35, and heated to 400 ° C. by the heater 45, for example.
  • the pressure of the processing space 73 is, for example, 133.3 Pa (1 Torr). ⁇ 656.5 Pa (5 Torr).
  • valves V1, V5, V6, V8 to V10 are opened, and SiH 4 gas, NO 2 gas, Ar gas, N 2 gas, and He gas are supplied to the processing space 73 of each film forming module 4A.
  • the high-frequency power supply 61A is turned on, each gas supplied to the processing space 73 is turned into plasma, and a SiO 2 film is formed on the wafer W by CVD of the plasmad SiH 4 gas and NO 2 gas. (FIG. 8).
  • the high frequency power supply 61A is turned off, the valves V1, V5, V6, V8 to V10 are closed, and SiH 4 gas, NO 2 gas, Ar gas, N 2 gas, and He gas to the processing space 73 are closed.
  • valve V11 is closed and the purge of the processing space 73 is stopped, and the valves V1, V5, V7 to V10 are opened, and SiH 4 gas, NH 3 gas, Ar gas, N 2 gas and He gas are It is supplied to the processing space 73 of each film forming module 4A.
  • the high frequency power supply 61A is turned on, each gas supplied to the processing space 73 is turned into plasma, and the SiN film is formed on the SiO 2 film on the wafer W by CVD of the plasmad SiH 4 gas and NH 3 gas. Is deposited.
  • the valve V12 is closed, and the purge of the processing space 73 is stopped in each film forming module 4B (FIG. 9).
  • the high frequency power supply 61A is turned off, the valves V1, V5, V7 to V10 are closed, and supply of SiH 4 gas, NH 3 gas, Ar gas, N 2 gas and He gas to the processing space 73 is performed.
  • the valve V11 is opened, N 2 gas is supplied to the processing space 73 in the processing container 41 of each film forming module 4A, and the processing space 73 is purged.
  • valve V11 After the valve V11 is closed and the purging of the processing space 73 is stopped, the SiO 2 film on the wafer W by the above-described series of processing in the film forming module 4A, that is, supply of each gas to the processing space 73 and formation of plasma.
  • Each of the valves V1 is formed so that the formation of the SiN film on the wafer W by the formation of the process space 73, the supply of each gas to the process space 73 and the formation of the plasma, and the purge of the process space 73 are repeated in this order.
  • V5 to V10, V11 are switched on and off and the high frequency power supply 61A is switched on and off, and SiO 2 films and SiN films are alternately laminated on the wafer W.
  • the SiO 2 film and the SiN film are alternately formed 48 times for each wafer W (that is, the first to 48th layers are formed), and the process space 73 after the formation of the SiN film constituting the 48th layer is purged.
  • the gate valves 34 that partition the film forming modules 4A and 4B and the load lock module 3 in a vacuum atmosphere are opened.
  • the transfer mechanism 35 of each load lock module 3 transfers the wafer W from the mounting table 44 of the film forming module 4A moved to the transfer position to the mounting table 44 of the film forming module 4B moved to the transfer position.
  • the wafer W is heated to, for example, 400 ° C. by the heater 45 of the mounting table 44 of the film forming module 4B.
  • each of the gate valves 34 is closed, the mounting table 44 is raised to the processing position in the film forming modules 4A and 4B, and a processing space 73 is formed.
  • each film forming module 4B When the pressure of the processing space 73 in each film forming module 4B is set to, for example, 133.3 Pa (1 Torr) to 656.5 Pa (5 Torr), the valves V3, V5, V6, and V8 to V10 are opened, and SiH 4 gas, NO 2 gas, Ar gas, N 2 gas, and He gas are supplied to the processing space 73 of each film forming module 4B. Then, the high frequency power supply 61B is turned on, each gas supplied to the processing space 73 is turned into plasma, and an SiO 2 film constituting the 49th layer is formed on the wafer W.
  • the pressure in the processing space 73 is set to a predetermined vacuum pressure in each film forming module 4A, and the valves V2, V13, and V14 are opened.
  • the NF 3 gas and the Ar gas converted into plasma by the remote plasma forming unit 59 are supplied to the processing space 73 of each film forming module 4A.
  • the plasma-generated NF 3 gas and Ar gas cause the SiO 2 film and the SiN film formed on the wall surface forming the processing space 73 during the film forming process on the wafer W and before the film forming process on the wafer W. Cleaning to be removed is performed (FIG. 11).
  • the high frequency power supply 61B is turned off, the valves V3, V5, V6, V8 to V10 are closed, and SiH 4 gas, NO 2 gas, Ar gas, N into the processing space 73 of each film forming module 4B are closed.
  • the supply of 2 gas and He gas and the formation of plasma are stopped, and the formation of the SiO 2 film is stopped.
  • the valve V12 is opened, N 2 gas is supplied to the processing space 73 of each film forming module 4B, and the processing space 73 is purged.
  • valve V12 is closed to stop the purge of the processing space 73, the valves V3, V5, V7 to V10 are opened, and SiH 4 gas, NH 3 gas, Ar gas, N 2 gas and He gas are It is supplied to the processing space 73 of the film forming module 4B. Then, the high frequency power supply 61B is turned on, each gas supplied to the processing space 73 is turned into plasma, and SiN constituting the 49th layer is formed on the wafer W by CVD of the plasmad SiH 4 gas and NH 3 gas. A film is formed. In each film forming module 4A, cleaning is continued (FIG. 12).
  • the high frequency power supply 61B is turned off, the valves V3, V5, V7 to V10 are closed, and supply of SiH 4 gas, NH 3 gas, Ar gas, N 2 gas and He gas to the processing space 73 is performed.
  • the valve V12 is opened, N 2 gas is supplied to the processing space 73 in the processing container 41 of each film forming module 4B, and the processing space 73 is purged.
  • each film forming module 4B performs the above-described series of processing, that is, the supply of each gas to the processing space 73 and the formation of plasma to form the SiO 2 film on the wafer W.
  • Purge of the processing space 73, supply of each gas to the processing space 73, formation of the SiN film on the wafer W by plasma formation, and purging of the processing space 73 are repeated in this order.
  • V5 to V10 and V12 are switched and the high frequency power supply 61B is switched on and off. Thereby, SiO 2 films and SiN films are alternately stacked on the wafer W.
  • each film formation module 4B the valves V2, V13, and V14 are closed, and the cleaning of each film formation module 4A is stopped. Then, after the valve V11 is opened and the processing space 73 of each film forming module 4A is purged, the valve V11 is closed and the purge is stopped.
  • each film forming module 4B the SiO 2 film and the SiN film are alternately formed 48 times on each wafer W (that is, the 49th to 96th layers are formed), and the valve V12 is opened to open the 96th layer.
  • the processing space 73 is purged following the formation of the constituent SiN films.
  • the valves V1, V5, V6, V8 to V10 are opened, and SiH 4 gas, NO 2 gas, Ar gas, N 2 gas and He gas are supplied to the respective film forming modules 4A.
  • the high frequency power supply 61A is turned on, and a SiO 2 film is formed on the wall surface constituting each processing space 73 (FIG. 13).
  • valve V12 is closed and the purge of the processing space 73 of each film forming module 4B is completed, and the gate valve 34 that partitions each film forming module 4B and each load lock module 3 is opened, and each film forming module 4B.
  • the mounting table 44 moves to the delivery position.
  • the gate valve for partitioning the film forming modules 4B and the load lock modules 3 is used.
  • 34 is closed, the inside of the load lock module 3 becomes an atmospheric atmosphere of normal pressure, and the gate valve 33 that partitions the transfer region 21 and the inside of the load lock module 3 is opened.
  • the wafer W is returned to the transfer container 11 along a path opposite to that during transfer from the transfer container 11 to the load lock module 3.
  • the mounting table 44 moves to the processing position, and the pressure in the processing space 73 of each film forming module 4A is set to a predetermined vacuum pressure. Subsequently, the valves V4, V13, and V14 are opened, and NF 3 gas and Ar gas converted into plasma by the remote plasma forming unit 59 are supplied to the processing space 73 of each film forming module 4B to perform cleaning.
  • each film forming module 4B the high frequency power supply 61A is turned off, the valves V3, V5, V6, and V8 to V10 are closed.
  • SiO on the wall surface that constitutes the processing space 73 is removed.
  • the formation of the two films is stopped, the valve V11 is opened, N 2 gas is supplied to the processing space 73 of each film forming module 4A, and the processing space 73 is purged.
  • the subsequent wafer W is transferred from the transfer container 11 to each film forming module 4A, and the first to 48th layers are the same as the previously processed wafer W.
  • the formation process of the SiO 2 film and SiN film forming the above is performed (FIG. 14).
  • the processing space 73 is purged after the cleaning is completed. Then, for example, after the 48th layer is formed in the film forming module 4A, the valve V11 is opened to start the purge of the processing space 73 after the 48th layer is formed, and each gas to each film forming module 4B is started. Plasma is generated by the supply and the high frequency power supply 61B, and an SiO 2 film is formed on the wall surface of the processing container 41 that forms the processing space 73 of each film forming module 4B.
  • each film forming module 4B is purged. After the purge is stopped, the wafer W processed in each film forming module 4A is transferred to each film forming module 4B.
  • the 49th to 96th layers are formed in the same manner as the wafer W previously transferred to the film formation module 4B.
  • cleaning is performed in each film forming module 4A, and the processing space is formed after the 96th layer is formed in each film forming module 4B.
  • each film forming module 4 ⁇ / b > A forms a SiO 2 film on the wall surface of the processing container 41 and prepares to process the wafer W.
  • the subsequent wafer W is also transferred in the order of the film forming modules 4A and 4B from the carrier block D1, which is a load port common to the film forming modules 4A and 4B, to form the first layer to the 96th layer,
  • the film forming module 4 that has completed the film forming process is cleaned until the next time the wafer W is loaded.
  • the transfer mechanism 35 of the load lock module 3 alternately transfers the wafers W to the film forming modules 4A and 4B.
  • the piping system is configured and the valves provided in the piping system are opened and closed, thereby forming the SiO 2 film and processing space 73.
  • the purging, the formation of the SiN film, and the cleaning process are simultaneously performed between the film forming modules 4 constituting the same film forming module group. That is, each process is performed synchronously between the film forming modules 4A, and each process is performed synchronously between the film forming modules 4B. More specifically, in the three film forming modules 4A and the three film forming modules 4B, the processes are collectively performed.
  • a control signal is output so that an operation such as opening and closing of a valve is performed so that the processing is performed simultaneously. It is. That is, for example, for each valve V1 that supplies gas to each film forming module 4A, for example, if a control signal is output so that the wafer W in each film forming module 4A is processed at the same time at a certain time Even if there is a time difference in response to the control signal between the valves V1 due to the operation performance, the wafers W are processed simultaneously between the film forming modules 4A.
  • the gas supply mechanism including the valves V5 to V10 and the gas supply sources 53 to 58 for supplying the respective gases necessary for the film formation is provided.
  • a film formation process is simultaneously performed on the wafer W by each film formation module 4A constituting the module group 40A, and a film formation process is simultaneously performed on the wafer W by each film formation module 4B constituting the film formation module group 40B.
  • the film-forming apparatus 1 can obtain a comparatively high throughput.
  • the gas supply mechanism is shared between the film forming modules 4A and 4B, the manufacturing cost and management cost of the apparatus can be suppressed, and the apparatus can be prevented from being enlarged. .
  • the film forming apparatus 1 includes gas supply sources 95 and 96, valves V11 and V12, and a remote plasma forming unit 59 for performing cleaning between the film forming modules 4 constituting the film forming module groups 40A and 40B. Since the cleaning gas supply mechanism is shared, the manufacturing cost of the film forming apparatus 1 can be more reliably suppressed. Furthermore, since the pressure adjusting units 67A and 67B for adjusting the pressure in the processing container 41 are shared between the film forming modules 4A and between the film forming modules 4B, the manufacturing cost and large size of the film forming apparatus 1 are increased. Can be more reliably suppressed.
  • the film forming process is performed in one of the film forming modules 4A and 4B, the other film forming module is cleaned by the cleaning gas supply mechanism. . Therefore, after the film forming process is completed in one film forming module, the film forming process can be started immediately in the other film forming module, and thus the throughput of the film forming apparatus 1 can be increased more reliably. Further, while the processing space 73 is purged after the film formation of the wafer W is completed in one of the film formation modules 4A and 4B, the film formation on the wall surface forming the process space 73 is performed in the other film formation module. Is done. Therefore, also from this point, the throughput of the film forming apparatus 1 can be reliably increased.
  • the film forming module 4A forms a predetermined number of layers composed of SiO 2 films and SiN films on the wafer W, and then the other of the film forming modules 4B that have been cleaned. The film formation process is continued. Therefore, since the state of the plasma formed around the wafer W can be made uniform when each film is formed, the thickness of each film is made equal to the set value, and the film quality between each SiO 2 film and each SiN film, respectively. Can be aligned.
  • the stress of each film becomes relatively high, and each film peels off from the wall surface to become particles.
  • the transfer of the wafer W between the film forming modules 4A and 4B and the cleaning of the film forming modules 4A and 4B are performed as described above, thereby There is also an advantage that contamination can be suppressed.
  • the film forming apparatus 1 performs processing by storing the wafer W for each processing container 41, the film quality of each wafer W or the like can be adjusted by adjusting parameters such as the temperature of the heater 45 in each processing container 41.
  • the film thickness can be adjusted individually. That is, compared with a film forming apparatus that stores a plurality of wafers W in one processing container and performs processing in a batch, the processing uniformity between the wafers W is improved, and the film quality and film thickness of each wafer W are improved. It is possible to suppress the difference between the two.
  • the respective film forming modules 4 constituting the same film forming module group are stacked and arranged.
  • Such a stacking arrangement is advantageous because the occupied floor area of the film forming apparatus 1 is relatively small while the number of film forming modules is relatively large.
  • the common exhaust pipe 66 can be routed in the vertical direction along the module arrangement direction as described above, and the occupied floor area can be reduced. The enlargement of the membrane device 1 can be suppressed more reliably.
  • the number of modules constituting each film forming module group is not limited to three, and may be two or four or more.
  • the wafer processing units 2A to 2D are opposed to each other with the transfer area 21 interposed therebetween as described above, and are provided along the transfer area 21.
  • the transfer mechanism 22 is shared by the wafer processing units 2A to 2D, it is possible to improve the throughput by suppressing the enlargement of the film forming apparatus 1 and relatively increasing the number of processing containers 41 to be mounted. Can be achieved.
  • a load lock module 3 is provided for each set of film forming modules 4 including film forming modules 4A and 4B arranged in the front and rear directions.
  • the wafer W can be moved from the film formation module 4A to the film formation module 4B in parallel with each other between the film formation module 4A and the film formation module 4B at each stage by the transfer mechanism 35 of each load lock module 3. Therefore, the throughput of the film forming apparatus 1 can be increased more reliably.
  • the gas supply sources 53 to 58 and valves V5 to V10 constituting the film forming gas supply mechanism for performing the film forming process are not limited to being shared by the film forming module groups 40A and 40B.
  • 40A and 40B may be provided individually.
  • the film forming module groups 40A and 40B supply the same type of gas to each other to perform the film forming process.
  • processing is performed by supplying the same type of gas from the film forming gas supply mechanism to the wafer W between the film forming module groups 40A and 40B in this way, the film forming gas supply is performed from the viewpoint of reducing the manufacturing cost.
  • the gas supply mechanism can be shared.
  • the number of layers formed from being carried into the film forming module 4A or 4B to being carried out to the load lock module 3 is not limited to 48, and one wafer W is formed into the film forming module.
  • the number of times transported to 4A and 4B is not limited to one time. Accordingly, the wafer W may be transferred so as to reciprocate between the film forming modules 4A and 4B, and the process may be performed so that the film forming process is performed on the wafer W each time the wafer W is transferred to the film forming modules 4A and 4B. .
  • cleaning is performed in the film forming module 4 after the film forming process is completed, so that cleaning and film forming processes are performed in parallel on one of the film forming modules 4A and 4B, respectively. .
  • the wafer W may not be transferred between the film forming modules 4A and 4B.
  • the wafer W is not transferred to the other and transferred to the transfer container 11. May be returned.
  • one of the film forming modules 4A and 4B is cleaned after the film forming process is completed. Then, the subsequent wafer W is transferred to the other of the film forming modules 4A and 4B, and a film forming process is performed in parallel with the cleaning of one of the film forming modules 4A and 4B.
  • the operation of each part of the apparatus such as each valve V is controlled so that the film forming process is simultaneously performed as described above.
  • “Simultaneous” does not necessarily mean that the time zones during which processing is performed on the wafers W among the three film forming modules 4 are the same, and there may be deviations in the time zones during which processing is performed.
  • the timing at which the deposition gas supply is started or the timing at which the deposition gas supply is stopped may be different between the deposition modules 4A forming the deposition module group 40A.
  • the timing at which the supply of the film forming gas is started or the timing at which the supply of the film forming gas is stopped may be shifted between the film forming modules 4B forming 40B.
  • the opening timing or the closing timing is slightly shifted for each valve V1 provided to correspond to each of these film forming modules 4A.
  • this performance difference can be eliminated, and a highly uniform laminated film can be formed between the film forming modules 4A.
  • control is performed so that the opening timing or closing timing of each valve V3 provided to correspond to each of these film forming modules 4B is slightly shifted. By doing so, the performance difference can be eliminated, and a highly uniform laminated film can be formed between the film forming modules 4B.
  • the cleaning gas may be supplied between the three film forming modules 4 as long as the time zones supplied between the three film forming modules 4 constituting the same film forming module group overlap each other.
  • the bands are not limited to coincide with each other.
  • the valve V2 provided to correspond to each of the three film forming modules 4A is controlled so that the opening timing or the closing timing is slightly shifted, and the cleaning gas is supplied between the film forming modules 4A.
  • the time zone can be shifted slightly.
  • each valve V4 provided so as to correspond to each of the three film forming modules 4B is controlled so that the opening timing or the closing timing is slightly shifted, and the cleaning gas is supplied between the film forming modules 4B.
  • the belt can be shifted slightly.
  • the process performed on the other of the film forming module groups 40A and 40B is not limited to the cleaning process.
  • the process performed on the other side may be an etching process of a film formed on the surface of the wafer W.
  • an HF (hydrogen fluoride) gas supply source 101 and an NH 3 gas supply source 102 are provided, and the upstream ends of pipes 103 and 104 are connected to these gas supply sources 101 and 102, respectively.
  • each film forming module 4A, 4B is configured to be able to supply HF gas and NH 3 gas independently of the remote plasma of HF gas and Ar gas. .
  • the other of the film forming module groups 40A and 40B is supplied with HF gas and NH 3 gas and heated in the processing container 41. Due to this heat, these gases react with the SiO 2 film formed on the surface of the wafer W, and the SiO 2 film is etched. Since the piping system is configured as described above, processing is performed by supplying HF gas and NH 3 gas, which are processing gases, simultaneously between one of the film forming modules 4A and 4B. In the configuration example of the apparatus shown in FIGS. 1 to 5, the SiH 4 gas, the NO 2 gas, and the NH 3 gas are the first processing gas and the second processing gas, but the configuration example of the apparatus shown in FIG.
  • the film forming process performed by the film forming module groups 40A and 40B is not limited to CVD, and may be ALD (Atomic Layer Deposition). These CVD and ALD may be performed by forming plasma in the processing space 73 as described above, or by forming the wafer W at a relatively high temperature without forming plasma. Also good.
  • the film formed on the wafer W is not limited to the SiO 2 film or the SiN film.
  • the apparatus may be configured to form these films using a processing gas capable of forming a film such as a TiO 2 film or a TiN film.
  • the film forming module 4 is not limited to forming a laminated film composed of different types of films, and may be a single type of film. Even in that case, it is possible to reliably suppress the film on the wall surface of the processing container 41 from peeling off and adhering to the wafer W.
  • the number of modules connected to the load lock module 3 is not limited to two.
  • the wafer W is heated to one of two sides adjacent to the side where the transfer ports 31 and 32 are opened to perform an annealing process.
  • the example which connected this annealing process module 111 is shown.
  • reference numeral 112 denotes a transfer port opened on the side in order to deliver the wafer W to and from the annealing processing module 111
  • reference numeral 113 in the drawing denotes a gate valve that opens and closes the transfer port 112.
  • the annealing module 111 includes a mounting table 44 for mounting the wafer W and heating it to a predetermined temperature, for example, like the film forming module 4. For example, 48 layers of SiO 2 film and SiN film are formed as described above, and the wafer W delivered to the transfer mechanism 35 of the load lock module 3 is transferred to the annealing module 111 and heated to a predetermined temperature. To be annealed. Thereafter, the wafer W is unloaded from the annealing module 111 by the transfer mechanism 35, transferred to the transfer mechanism 22 in the transfer area 21, and returned to the transfer container 11.
  • the film forming modules 4 that perform film forming processes synchronously may be arranged so as to be arranged at the same height, for example, so as to be arranged in the horizontal direction without being stacked as described above.
  • FIG. 17 shows an example in which the wafer processing unit 2A is configured by two film forming modules 4A and two film forming modules 4B arranged in the lateral direction as described above. These film forming modules 4 ⁇ / b> A and 4 ⁇ / b> B are arranged along the extending direction of the transfer region 21. However, since it is possible to prevent the apparatus from becoming large as described above, it is preferable to arrange each film forming module 4A and each film forming module 4B in a stacked manner.
  • the inside of the transfer block D2 of the delivery block D2 is configured to be switched between a normal pressure atmosphere and a vacuum atmosphere.
  • region 21 of the process block D3 is comprised so that it may become a vacuum atmosphere, and it is comprised so that a vacuum atmosphere may always be formed also in the load lock module 3.
  • the delivery block D2 is configured as a load lock module instead of the load lock module 3. That is, the load lock module is not limited to being provided at a position directly connected to the film forming module 4 as described above.
  • the transfer chamber 13 of the carrier block D1, the transfer chamber 16 of the delivery block D2, and the transfer region 21 of the processing block D3 are not limited to the air atmosphere, and may be an inert gas atmosphere, for example.
  • the load lock module 3 is not limited to being provided for each of the film forming modules 4A and 4B that form a pair.
  • the load lock module 3 is configured to be vertically long, and a plurality of film forming modules 4A and a plurality of film forming modules 4B stacked on each other are connected to the load lock module 3, and the transport mechanism 35 is moved up and down.
  • the wafer W may be transferred between each set of the film forming module 4A and the film forming module 4B.
  • the film forming process and cleaning may be performed independently between the wafer processing units 2A to 2D, or between the film forming modules 4A of the wafer processing units 2A to 2D, and between the wafer processing units 2A to 2D. Each process may be simultaneously performed between the 2D film forming modules 4B.
  • each module constituting one processing unit is arranged in a line in the front-rear direction in the order of the film forming module 4A, the load lock module 3, and the film forming module 4B, that is, along the length direction of the transfer region 21. May be. That is, the film forming modules 4 ⁇ / b> A and 4 ⁇ / b> B are not limited to being connected to the load lock module 3 from the opposite side of the transfer region 21. Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the embodiments can be appropriately changed or combined.

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Abstract

【課題】高いスループットを得ることができ、且つ製造コストを抑えることができる基板の真空処理装置を提供すること。 【解決手段】基板を各々格納し、真空雰囲気を形成して処理を行う複数の第１の処理容器４１及び複数の第２の処理容器４１と、前記基板が収納された搬送容器１１が載置され、前記複数の第１の処理容器４１及び第２の処理容器４１に共通のロードポートＤ１と、前記ロードポートＤ１と、前記複数の第１の処理容器４１及び複数の第２の処理容器４１との間で前記基板を搬送する基板搬送機構２２と、前記複数の第１の処理容器４１において、第１の処理ガスを同時に供給して前記基板を処理する第１のガス供給機構と、前記複数の第２の処理容器４１において、第２の処理ガスを同時に供給して前記基板を処理する第２のガス供給機構と、を備えるように装置を構成する。

Description

真空処理装置、真空処理方法及び記憶媒体
　本発明は、基板を真空処理する真空処理装置、真空処理方法及び真空処理装置に用いられるコンピュータプログラムが格納された記憶媒体に関する。
　半導体の製造工程では、真空処理装置によって真空雰囲気に置かれた基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」と記載する）に各種のガスが供給されて、真空処理が行われる。この真空処理としては例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）による成膜処理があり、このＣＶＤによる成膜処理は、複数の種類の膜が積層されるように行われる場合が有る。例えば３Ｄ ＮＡＮＤと呼ばれるフラッシュメモリを製造するために、近年では積層される膜の数が増加する傾向が有る。この膜の積層数の増加に伴い、１枚のウエハの成膜処理に要する時間が長くなる傾向が有る。
そのような成膜処理時間の延長による真空処理装置のスループットの低下を防ぐために、真空処理装置においてウエハを各々格納して処理を行う処理容器の数を増やし、これらの処理容器においてウエハに成膜処理を各々行うことが考えられる。特許文献１、２では、そのように処理容器が多数設けられた真空処理装置について記載されている。
特許第５１３４５７５号公報 特開２０１４－６８００９号公報
　しかし、多数の処理容器について個別にガス処理を行うとすると、ガス供給系などの当該ガス処理に必要な機器が処理容器毎に必要になるので、真空処理装置の製造コストが高くなってしまう。上記の特許文献１、２には、このような問題の解決手法については記載されていない。
　本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、高いスループットを得ることができ、且つ製造コストを抑えることができる真空処理装置を提供することである。
　本発明の基板処理装置は、基板を各々格納し、真空雰囲気を形成して処理を行う複数の第１の処理容器及び複数の第２の処理容器と、
　前記基板が収納された搬送容器が載置され、前記複数の第１の処理容器及び前記第２の処理容器に共通のロードポートと、
　前記ロードポートと、前記複数の第１の処理容器及び前記複数の第２の処理容器との間で前記基板を搬送する基板搬送機構と、
　前記複数の第１の処理容器において、第１の処理ガスを同時に供給して前記基板を処理する第１のガス供給機構と、
　前記複数の第２の処理容器において、第２の処理ガスを同時に供給して前記基板を処理する第２のガス供給機構と、
を備えることを特徴とする。
　本発明の基板処理方法は、複数の第１の処理容器に各々基板を格納して真空雰囲気を形成する工程と、
複数の第２の処理容器に各々基板を格納して真空雰囲気を形成する工程と、
前記第１の処理容器及び前記第２の処理容器に共通のロードポートに前記基板が収納された搬送容器を載置する工程と、
　前記ロードポートと、前記複数の第１の処理容器及び前記複数の第２の処理容器との間で前記基板を搬送する工程と、
　前記複数の第１の処理容器において、第１の処理ガスを同時に供給して前記基板を処理する工程と、
　前記複数の第２の処理容器において、第２の処理ガスを同時に供給して前記基板を処理する工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明の記憶媒体は、基板に処理ガスを供給して処理を行う真空処理装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
　前記コンピュータプログラムは、上記の基板処理方法を実施するためのステップ群が組み込まれていることを特徴とする。
本発明によれば、共通のロードポートから複数の第１の処理容器及び複数の第２の処理容器に基板が搬送され、複数の第１の処理容器に第１の処理ガスが同時に供給されて前記基板が処理され、複数の第２の処理容器に第２の処理ガスが同時に供給されて前記基板が処理される。このように複数の処理容器で基板を同時に処理することができ、さらに複数の第１の処理容器と、複数の第２の処理容器とで夫々個別に処理を行うことができるので、装置のスループットの向上を図ることができる。また、第１のガス供給機構が各第１の処理容器に、第２のガス供給機構が各第２の処理容器に夫々共通化されるため、真空処理装置の製造コストの上昇を抑えることができる。
本発明の真空処理装置に係る成膜装置の平面図である。 前記成膜装置の縦断側面図である。 前記成膜装置に設けられるウエハ処理ユニットの斜視図である。 前記ウエハ処理ユニットの概略図である。 前記ウエハ処理ユニットを構成する成膜モジュールの縦断側面図である。 ウエハ処理ユニットにおいて各ウエハが処理される工程を示す工程図である。 ウエハ処理ユニットにおいて各ウエハが処理される工程を示す工程図である。 ウエハ処理ユニットにおいて各ウエハが処理される工程を示す工程図である。 ウエハ処理ユニットにおいて各ウエハが処理される工程を示す工程図である。 ウエハ処理ユニットにおいて各ウエハが処理される工程を示す工程図である。 ウエハ処理ユニットにおいて各ウエハが処理される工程を示す工程図である。 ウエハ処理ユニットにおいて各ウエハが処理される工程を示す工程図である。 ウエハ処理ユニットにおいて各ウエハが処理される工程を示す工程図である。 ウエハ処理ユニットにおいて各ウエハが処理される工程を示す工程図である。 他の構成のウエハ処理ユニットを示す概略図である。 他の構成のウエハ処理ユニットの平面図である。 さらに他の構成のウエハ処理ユニットの平面図である。
　本発明の真空処理装置に係る成膜装置１について、図１の平面図、図２の側面図を参照しながら説明する。成膜装置１は、キャリアブロックＤ１と、受け渡しブロックＤ２と、処理ブロックＤ３と、を横方向に直線状に接続して構成されている。以降の成膜装置１の説明では、ブロックＤ１～Ｄ３の配列方向を前後方向とし、ブロックＤ１側を前方側とする。また、説明中における右側、左側は、夫々ブロックＤ１からＤ３に向かって見たときの右側、左側である。
キャリアブロックＤ１には、多数枚のウエハＷを収納した搬送容器１１を各々載置する載置台１２が左右方向に４つ設けられており、キャリアブロックＤ１は、この載置台１２に載置された搬送容器１１に対してウエハＷを搬入出するロードポートとして構成されている。載置台１２に載置された搬送容器１１に対向するキャリアブロックＤ１の側壁には、キャリアブロックＤ１内に形成された搬送室１３に開口する搬送ポートが形成されており、開閉ドア１４により開閉自在に構成されている。搬送室１３は常圧の大気雰囲気であり、当該搬送室１３にはウエハＷの搬送機構１５が設けられている。この搬送機構１５は、左右方向に移動自在且つ昇降自在に構成された多関節アームであり、搬送室１３と搬送容器１１との間でウエハＷを搬送する。
受け渡しブロックＤ２内には、常圧の大気雰囲気である搬送室１６が設けられており、この搬送室１６には、ウエハＷが載置される載置部１７が設けられている。上記のキャリアブロックＤ１の搬送機構１５は、この載置部１７にアクセスし、ウエハＷを受け渡すことができる。
続いて、処理ブロックＤ３について説明する。この処理ブロックＤ３内には、常圧の大気雰囲気であるウエハＷの搬送領域２１と、４つのウエハ処理ユニット２とが設けられている。搬送領域２１は、処理ブロックＤ３の左右方向の中央部において前後方向に伸びるように形成されている。搬送領域２１にはウエハＷの搬送機構２２が設けられており、この搬送機構２２は、上記の受け渡しブロックＤ２の載置部１７と各ウエハ処理ユニット２に設けられる後述のロードロックモジュール３との間でウエハＷを受け渡す。搬送機構２２は、前後方向に伸びるガイドレール２３と、当該ガイドレール２３に沿って前後に移動する支柱２４と、当該支柱２４に設けられる垂直に昇降自在な昇降台２５と、当該昇降台２５上を垂直軸まわりに回転自在な回転台２６と、当該回転台２６上を進退自在でウエハＷの裏面を支持する支持部２７と、により構成されている。
続いて、ウエハ処理ユニット２について説明する。ウエハ処理ユニット２は、ウエハＷにＳｉＮ（窒化シリコン）膜及びＳｉＯ２（酸化シリコン）膜を交互に積層して成膜することができるように構成されており、搬送領域２１の左右に２つずつ設けられている。そして、搬送領域２１の左側、右側に夫々設けられた２つのウエハ処理ユニット２は、前後方向に沿って配列され、搬送領域２１を挟んで互いに対向している。４つのウエハ処理ユニット２を互いに区別するために、２Ａ～２Ｄとして示す場合が有る。４つのウエハ処理ユニット２のうち、右側前方のウエハ処理ユニット２を２Ａ、右側後方のウエハ処理ユニット２を２Ｂ、左側前方のウエハ処理ユニット２を２Ｃ、左側後方のウエハ処理ユニット２を２Ｄとしている。
　２Ａ～２Ｄの各ウエハ処理ユニットは互いに同様に構成されており、ここでは代表してウエハ処理ユニット２Ａについて図３も参照しながら説明する。ウエハ処理ユニット２Ａは、３つのロードロックモジュール３と、６つの成膜モジュール４とを備えている。３つのロードロックモジュール３は、上下方向に各々間隔をおいて、列をなすと共に搬送領域２１に臨むように設けられている。また、一つのロードロックモジュール３から搬送領域２１の反対側を見ると、２つの成膜モジュール４が前後方向に沿って配置されていることにより、ウエハ処理ユニット２Ａを構成する６つの成膜モジュール４は、上下方向に３段に積層され、且つ前後に２列をなすように配置されている。
ロードロックモジュール３は例えば平面視概ね五角形に形成されており、五角形の辺の１つが搬送領域２１に沿うように配置され、当該辺を構成するロードロックモジュール３の側壁には、搬送領域２１に開口するようにウエハＷの搬送口３１が形成されている。そして、上記の五角形の辺のうち、搬送口３１が形成された辺に隣接していない２つの辺を構成するロードロックモジュール３の側壁には、成膜モジュール４を構成する処理容器４１が各々接続されると共に、ウエハＷの搬送口３２が当該処理容器４１内に開口するように形成されている。このロードロックモジュール３の搬送口３１、３２は、ゲートバルブ３３、３４によって夫々開閉自在に構成されている。
このように１つのロードロックモジュール３には搬送領域２１の反対側に２つの成膜モジュール４が接続されて設けられており、この２つの成膜モジュール４は前後方向に配置されている。このように互いに接続されたロードロックモジュール３及び２つの成膜モジュール４を処理部とすると、ウエハＷはこの処理部内を搬送されて、後述するように成膜処理を受ける。従って、この２つの成膜モジュール４は、同じウエハＷに処理を行うために互いに組をなす成膜モジュール４である。なお、上記のようにウエハ処理ユニット２Ａ～２Ｄが設けられているため、この処理部は、搬送領域２１の前後、左右に夫々沿って複数配置されると共に、搬送領域２１を挟んで左右に対向している。
ロードロックモジュール３内には、図示しないエアの供給口と、排気口とが開口している。このエアの供給と排気とにより、ロードロックモジュール３内は、常圧雰囲気と真空雰囲気とが切り替え自在なロードロック室として構成されている。なお、供給されるガスはエアに限られず、例えば不活性ガスであってもよい。また、ロードロックモジュール３内には多関節アームであるウエハＷの搬送機構３５が設けられている。第１の搬送機構であるこの搬送機構３５は、ロードロックモジュール３に接続された各成膜モジュール４の処理容器４１内及び上記の搬送領域２１に進入し、当該各成膜モジュール４と搬送機構２２との間でウエハＷを受け渡す。
各成膜モジュール４は互いに同様に構成されており、上記のようにウエハＷを格納する処理容器４１を備え、ウエハＷを格納した当該処理容器４１内にプラズマを形成すると共に処理ガスを供給し、ＣＶＤにより当該ウエハＷにＳｉＯ２膜及びＳｉＮ膜を形成する。そして、この成膜処理後にはクリーニングガスが供給され、処理容器４１内に形成されたＳｉＯ２膜及びＳｉＮ膜が除去され、当該処理容器４１内がクリーニングされる。また、クリーニング後、成膜を行うためにウエハＷを格納する前において、ウエハＷの成膜処理が安定して行われるようにするために、処理容器４１の壁面にＳｉＯ２膜の形成が行われる。
６つの成膜モジュール４のうち、前方側にて積層された３つの成膜モジュール４を総称して成膜モジュール群４０Ａ、後方側にて積層された３つの成膜モジュール４を総称して成膜モジュール群４０Ｂとする。また、これ以降、説明の便宜上、成膜モジュール群４０Ａを構成する各成膜モジュール４を４Ａ、成膜モジュール群４０Ｂを構成する各成膜モジュール４を４Ｂと記載する場合が有る。各成膜モジュール４Ａを構成する処理容器４１は第１の処理容器であり、各成膜モジュール４Ｂを構成する処理容器４１は第２の処理容器である。上記の各膜の成膜処理及びクリーニングは、成膜モジュール群４０Ａを構成する各成膜モジュール４Ａ間で同時に行われ、且つ成膜モジュール群４０Ｂを構成する各成膜モジュール４Ｂ間で同時に行われる。また、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂのうちの一方にて成膜処理が行われ、他方にてこの成膜処理に並行してクリーニングが行われる。つまり、成膜処理が行われる時間帯とクリーニングが行われる時間帯とが重なる。
続いて、上記のように成膜処理及びクリーニングを行うために成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂについて形成された配管系の一例を、図４を参照しながら説明する。成膜モジュール群４０Ａを構成する各成膜モジュール４Ａには、ガス供給管５１Ａ、５２Ａの下流端が各々接続され、成膜モジュール群４０Ｂを構成する各成膜モジュール４Ｂには、ガス供給管５１Ｂ、５２Ｂの下流端が各々接続されている。各ガス供給管５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂには夫々バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が介設されている。
各ガス供給管５１Ａ、５１Ｂの上流側は合流して合流管を形成し、この合流管の上流側が６つに分岐して分岐管を構成し、各分岐管の上流側は、バルブＶ５～Ｖ１０を介してＳｉＨ４（モノシラン）ガスの供給源５３、ＮＯ２（二酸化窒素）ガスの供給源５４、ＮＨ３（アンモニア）ガスの供給源５５、Ａｒ（アルゴン）ガスの供給源５６、Ｎ２（窒素）ガスの供給源５７、Ｈｅ（ヘリウム）ガスの供給源５８に夫々接続されている。ＳｉＨ４ガス、ＮＯ２ガス及びＮＨ３ガスは、ＳｉＯ２膜及びＳｉＮ膜を成膜するための処理ガス、即ち成膜ガスである。Ａｒガスはプラズマ形成用のガスであり、Ｎ２ガス及びＨｅガスは処理ガスに対するキャリアガスである。バルブＶ５～Ｖ１０及びガス供給源５３～５８は、成膜ガス供給機構である第１のガス供給機構及び第２のガス供給機構を構成する。この成膜ガス供給機構は、後述するように各バルブＶの開閉によって、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂに夫々独立してガスを供給することができる。
また、各ガス供給管５１ＡにおいてはバルブＶ１の下流側に、ガス供給管９１Ａの下流端が各々接続されており、ガス供給管９１Ａの上流端はバルブＶ１１を介してＮ２ガスの供給源９２に接続されている。さらに、各ガス供給管５１ＢにおいてはバルブＶ３の下流側に、ガス供給管９１Ｂの下流端が各々接続されており、ガス供給管９１Ｂの上流端はバルブＶ１２を介してＮ２ガスの供給源９４に接続されている。これらＮ２ガスの供給源９２、９４から供給されるＮ２ガスは、成膜モジュール群４０Ａの各処理容器４１内、成膜モジュール群４０Ｂの各処理容器４１内をパージするためのパージガスである。
また、各ガス供給管５２Ａ、５２Ｂの上流側は合流して合流管を形成し、この合流管の上流側はリモートプラズマ形成部５９を介して２つに分岐して分岐管を構成し、各分岐管の上流側はバルブＶ１３、Ｖ１４を介して、ＮＦ３（三フッ化窒素）ガスの供給源９５、Ａｒガスの供給源９６に夫々接続されている。リモートプラズマ形成部５９は、処理容器４１内をクリーニングするためのクリーニングガスであるＮＦ３とプラズマ形成用のガスであるＡｒガスとを励起させてプラズマ化し、リモートプラズマとして下流側へと供給する。ガス供給源９５、９６、リモートプラズマ形成部５９及びバルブＶ１３、Ｖ１４は、クリーニングガス供給機構９０を構成する。後述するように各バルブＶの開閉により、クリーニングガス供給機構９０は成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂに互いに独立してガスを供給することができる。なお、配管構成の図の複雑化を防ぐために、Ｎ２ガス供給源については、５７、９２、９４の３つが設けられ、Ａｒガス供給源については５６、９６の２つが設けられた例を示しているが、これらのＮ２ガス供給源、Ａｒガス供給源については１つずつ設けられるように配管系を構成してもよい。
さらに、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂは、接地された高周波電源６１Ａ、６１Ｂを夫々備えている。高周波電源６１Ａ、６１Ｂは、当該高周波電源６１Ａ、６１Ｂから夫々分岐した高周波の供給ライン６２を介して成膜モジュール群４０Ａの各成膜モジュール４Ａ、成膜モジュール群４０Ｂの各成膜モジュール４Ｂに夫々接続されており、分岐した各供給ライン６２には、整合器が介設されている。高周波電源６１Ａから分岐した供給ライン６２に介設される整合器を６３Ａ、高周波電源６１Ｂから分岐した供給ライン６２に介設される整合器を６３Ｂとして夫々示している。
図２、図３に示すように、上記の整合器６３Ａ、６３Ｂは、例えば同じロードロックモジュール３に接続された成膜モジュール４Ａ、４Ｂがなす各列の前後の中央部上に設けられ、対応する成膜モジュール４Ａ、４Ｂ付近に配置されている。即ち整合器６３Ａ、６３Ｂは夫々上下３段に配置されている。また、高周波電源６１Ａ、６１Ｂ、リモートプラズマ形成部５９、各ガス供給源及び各バルブＶは、例えば図１に示すロードロックモジュール３及び成膜モジュール４の側方における機器設置領域６４に設けられる。図１以外の図では機器設置領域６４の表示は省略している。
図４に戻って説明を続けると、成膜モジュール４Ａ、４Ｂには、処理容器４１内を排気するための排気管６５の上流端が夫々接続されている。成膜モジュール４Ａに接続された各排気管６５の下流側、成膜モジュール４Ｂに接続された各排気管６５の下流側は夫々合流して共通排気管６６を形成している。各共通排気管６６には、バルブなどを含み、排気流量を調整することで処理容器４１内の圧力を調整するための圧力調整部が介設されている。この圧力調整部について、成膜モジュール４Ａに接続される共通排気管６６に介設されるものを６７Ａ、成膜モジュール４Ｂに接続される共通排気管６６に介設されるものを６７Ｂとして夫々示している。圧力調整部６７Ａ、６７Ｂの下流側で各共通排気管６６は互いに合流して、真空ポンプなどにより構成される排気機構６８に接続されている。
上記の排気管６５及び共通排気管６６についてさらに説明しておくと、図２、図３に示すように、各排気管６５は各成膜モジュール４の処理容器４１から横方向に引き出されるように設けられている。そして、各共通排気管６６は、接続管９７と、本体管９８とを備えている。各接続管９７は、積層された成膜モジュール４Ａの各排気管６５、積層された成膜モジュール４Ｂの各排気管６５が接続されるように上下方向に、即ち成膜モジュール４の配列方向に沿って伸びている。本体管９８は、接続管９７の長さ方向の中央部から横方向に引き出された後、屈曲されて下方に伸びており、当該本体管９８に圧力調整部６７Ａ、６７Ｂが設けられている。このように共通排気管６６は、上下方向に引き回されるように形成されている。
続いて図５の縦断側面図を参照しながら、成膜モジュール４の構成について説明する。上記のように６つの各成膜モジュール４は互いに同様に構成されているため、図５では代表して１つの成膜モジュール４Ａについて示している。図中４２は、処理容器４１の側壁に開口したウエハＷの搬送口であり、上記のゲートバルブ３４により、開閉自在に構成されている。図中４３は、搬送口４２の上部側の処理容器４１の内側の側壁が、内方に突出して形成されるリング状の突出部である。
処理容器４１内には水平なウエハＷの載置台４４が設けられている。この載置台４４には、ウエハＷの中心部と周縁部とを互いに独立して加熱するヒーター４５と、後述するガスシャワーヘッド７５と共に容量結合プラズマを形成するための電極４６と、が埋設されている。図中４７は、載置台４４を下部側から支持する支持部であり、処理容器４１の下部側の開口部４８を貫通して下方に伸び、昇降機構４９に接続されている。図中７１は、開口部４８の下方において支持部４７に設けられるフランジである。図中７２は伸縮自在なベローズであり、フランジ７１と開口部４８の縁部とに接続されて、処理容器４１内を気密に保つ。
昇降機構４９によって、載置台４４は突出部４３よりも下方側におけるウエハＷの受け渡し位置（図中に鎖線で表示している）と、突出部４３に囲まれる上方側の処理位置（図中に実線で表示している）との間を昇降することができる。受け渡し位置における載置台４４と、搬送口４２を介して処理容器４１内に進入した上記のロードロックモジュール３の搬送機構３５との間で、ウエハＷの受け渡しが行われる。この受け渡しは載置台４４の表面を突没する昇降自在なウエハＷの支持ピンを介して行われるが、この支持ピンの図示は省略している。
載置台４４が処理位置に移動することで、当該載置台４４、処理容器４１の天井部、処理容器４１の側壁及び突出部４３に囲まれる扁平な円形の処理空間７３が形成される。図中７４は処理容器４１の側壁内に、この処理空間７３を囲むように当該処理空間７３の外周に沿って形成されたリング状の排気空間である。処理容器４１の側壁には、処理空間７３に開口すると共にこの排気空間７４に接続される多数の排気口７５が形成されている。処理容器４１の外側から上記の排気管６５が、この排気空間７４に接続されており、処理空間７３を排気することができる。
図中７５は、処理容器４１の天井部を構成し、載置台４４と対向するガスシャワーヘッドである。このガスシャワーヘッド７５の中央上部は盛り上がり、流路形成部７６を形成している。図中７７は、ガスシャワーヘッド７５の下面に穿孔されたガス吐出口であり、ガスシャワーヘッド７５内に形成された扁平なガス拡散室７８に連接している。ガス拡散室７８の中央部は流路形成部７６内を上方側に引き出されてガス導入路７９を構成し、このガス導入路７９の上流側に上記のガス供給管５２Ａが接続されている。従って、ガス導入路７９、ガス拡散室７８を介して、ガス吐出口７７からリモートプラズマ形成部５９によってプラズマ化したＮＦ３ガス及びＡｒガスを吐出することができる。
図中８１は、ガスシャワーヘッド７５においてガス拡散室７８の上方に重なるように設けられた扁平なガス拡散室である。図中８２は、ガス拡散室８１、７８を接続するために分散して多数形成された連通路である。図中８３は、ガス拡散室８１の内縁部が流路形成部７６内を上方側へ引き出されて、ガス導入路７９を囲むように形成された垂直ガス流路である。図中８４は、垂直ガス流路８３の上流側に設けられ、ガス導入路７９の上部を囲むように形成された螺旋状のガス導入路８４である。上記のガス供給管５１Ａは、このガス導入路８４の上流側に接続されている。従って、ガス供給源５３～５８、９２から供給される各ガスは、ガス導入路８４、ガス拡散室８１、７８を介してガス吐出口７７から吐出される。
図中８５は、上記の流路形成部７６の周囲を囲むカバー部材であり、ガスシャワーヘッド７５の上方に区画された上部空間８６を形成する。ガスシャワーヘッド７５には上記の高周波の供給ライン６２が接続されている。つまりガスシャワーヘッド７５は電極として構成され、載置台４４と共に処理空間７３に容量結合プラズマを形成する。この供給ライン６２は、横方向からカバー部材８５を貫通し、上部空間８６においてガスシャワーヘッド７５に接続されている。このように供給ライン６２を横方向に伸びるように形成することで、成膜モジュール４を積層するために必要な高さを抑え、成膜装置１の大型化を防いでいる。
また、上部空間８６においてはガスシャワーヘッド７５上にヒートシンク８７が設けられている。図中８８は、カバー部材８５において上部空間８６の外側に設けられたファン機構であり、カバー部材８５に形成された送風路を介してヒートシンク８７に送風し、ガスシャワーヘッド７５の温度上昇を抑制する。それによって、積層された成膜モジュール４において、下側の成膜モジュール４のガスシャワーヘッド７５の熱が、上側の成膜モジュール４のウエハＷの処理に影響を与えることが抑制される。なお、ガスシャワーヘッド７５上に配管を引き回し、水などの冷却用の流体を流通させてガスシャワーヘッド７５を冷却するようにしてもよい。
なお、図５に示す配管系は、図４に示した配管系のうちの成膜モジュール４Ａのガス処理に関与する部分を抜粋して示したものである。従って、ガス供給源５３～５８の各ガスの成膜モジュール４Ｂへの給断を制御するバルブＶ３、ガス供給源９４、及び当該ガス供給源９４のＮ２ガス（パージガス）の成膜モジュール４Ｂへの給断を制御するバルブＶ１２については表示していない。バルブＶ３、Ｖ１２は、図５のバルブＶ１、Ｖ１１に夫々対応するバルブであり、ガス供給源９４は、図５のガス供給源９２に対応する。即ち、配管系において成膜モジュール４Ｂのガス処理に関与する部分は、図５に示す成膜モジュール４Ａのガス処理に関与する部分と略同様の構成として表すことができるが、図５との差異点としてバルブＶ１、Ｖ１１の代わりにバルブＶ３、Ｖ１２が、ガス供給源９２の代わりにガス供給源９４が設けられた構成となる。
　この成膜装置１には、図１に示すようにコンピュータである制御部１００が設けられている。この制御部１００は、不図示のプログラム格納部を有しており、当該プログラム格納部には、後述の成膜装置１による成膜処理が行われるように命令（ステップ群）が組まれたプログラムが格納されている。具体的には、各搬送機構１５、２２、３５の動作、ゲートバルブ３３、３４の開閉、各バルブＶの開閉、高周波電源６１のオンオフの切り替え、リモートプラズマ形成部５９によるリモートプラズマの形成、昇降機構４９による載置台４４の昇降、ヒーター４５によるウエハＷの温度の調整、圧力調整部６７Ａ、６７Ｂによる各処理容器４１内の圧力調整などの各動作が、上記のプログラムによって制御部１００から成膜装置１の各部に制御信号が出力されることで制御される。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスクまたはメモリーカードなどの記憶媒体に収納された状態でプログラム格納部に格納される。
続いて、成膜装置１における成膜処理の一例について説明する。この処理例は、３Ｄ　ＮＡＮＤであるフラッシュメモリの製造工程における成膜処理である。さらに具体的に述べると、ウエハＷにＳｉＯ２膜と犠牲膜であるＳｉＮ膜とを交互に形成する。１つのＳｉＯ２膜と、当該ＳｉＯ２膜に対して積層される１つのＳｉＮ膜は１つの組をなし、この組を１つの層とすると、この成膜処理では９６個の層をウエハＷに形成する。この９６個の層について下方側から第１層とすると、第１層～第４８層は成膜モジュール４Ａで形成し、第４９層～第９６層は成膜モジュール４Ｂで形成する。このように２つの成膜モジュール４を用いて、第１層～第９６層を成膜する理由については後述する。
ウエハＷは、搬送容器１１からウエハ処理ユニット２Ａ～２Ｄに向けて夫々同様に搬送され、ウエハ処理ユニット２Ａ～２Ｄ間では互いに同様の処理が行われるので、以下の説明では代表して、搬送容器１１からウエハ処理ユニット２ＡにウエハＷが搬送されて処理が行われる例を説明する。説明中、このウエハ処理ユニット２Ａにおける各成膜モジュール４に各ガスが供給される様子と、各成膜モジュール４の処理容器４１内におけるウエハＷの有無と、を示した図６～図１４を適宜参照する。これらの図では、閉じているバルブにハッチングを付し、開いているバルブにはハッチングを付していない。また、ガスが流通している各配管及び高周波が供給されている供給ライン６２には、矢印を付して示している。
先ず、ウエハ処理ユニット２Ａの各成膜モジュール４にウエハＷが搬入されておらず、ゲートバルブ３４により各成膜モジュール４の搬送口４２が閉じられ、各成膜モジュール４の処理容器４１内がクリーニング済みであり、各バルブＶが閉じられ、且つ高周波電源６１Ａ、６１Ｂがオフの状態とされているものとする。この状態から圧力調整部６７Ａ、６７Ｂ及び排気機構６８によって各成膜モジュール４の処理容器４１内が所定の圧力の真空雰囲気となるように排気される。また、各成膜モジュール４において載置台４４が処理位置に移動して処理空間７３が形成されると共に、ヒーター４５により載置台４４が所定の温度に加熱される。
続いて、バルブＶ１、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８～Ｖ１０が開かれ、ＳｉＨ４ガス、ＮＯ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＨｅガスが、各成膜モジュール４Ａの処理容器４１内の処理空間７３に供給される。そして、高周波電源６１Ａがオンになり、当該処理空間７３に供給された各ガスがプラズマ化され、プラズマ化されたＳｉＨ４ガス及びＮＯ２ガスのＣＶＤにより、各成膜モジュール４Ａの処理空間７３を形成する壁面にＳｉＯ２膜が成膜される（図６）。
続いて高周波電源６１Ａがオフになり、各成膜モジュール４Ａの処理空間７３におけるプラズマの形成が停止し、上記の壁面への成膜処理が停止する。そして、バルブＶ１が閉じられると共に、バルブＶ３、Ｖ１１が開かれ、ＳｉＨ４ガス、ＮＯ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＨｅガスが各成膜モジュール４Ｂの処理容器４１内の処理空間７３に、Ｎ２ガスが各成膜モジュール４Ａの処理容器４１内の処理空間７３に夫々供給される。さらに、高周波電源６１Ｂがオンになり、各成膜モジュール４Ｂの処理空間７３に供給された各ガスがプラズマ化され、プラズマ化されたＳｉＨ４ガス及びＮＯ２ガスのＣＶＤにより、各成膜モジュール４Ｂの処理空間７３を形成する壁面にＳｉＯ２膜が成膜される。その一方で、各成膜モジュール４Ａでは、Ｎ２ガスにより処理空間７３がパージされる（図７）。
その後、バルブＶ１１が閉じられ、各成膜モジュール４Ａにおける処理空間７３のパージが停止する。また、高周波電源６１Ｂがオフになり、各成膜モジュール４Ｂの処理空間７３におけるプラズマの形成が停止し、上記の壁面への成膜処理が停止する。そして、バルブＶ３、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８～Ｖ１０が閉じられ、ＳｉＨ４ガス、ＮＯ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＨｅガスの供給が停止し、バルブＶ１２が開かれて、Ｎ２ガスが各成膜モジュール４Ｂの処理空間７３に供給されて、当該処理空間７３がパージされる。
このように成膜モジュール４Ａ、４Ｂにおいて、処理容器４１内の壁面へのＳｉＯ２膜の形成と、それに続く処理空間７３のパージとが行われる一方で、搬送容器１１内のウエハＷが、キャリアブロックＤ１の搬送機構１５→受け渡しブロックＤ２の載置部１７→処理ブロックＤ３の搬送機構２２→ウエハ処理ユニット２Ａのロードロックモジュール３の搬送機構３５の順で受け渡されて、内部が常圧の大気雰囲気とされている当該ロードロックモジュール３に搬入される。そして、このロードロックモジュール３のゲートバルブ３３、３４が閉鎖された状態で、当該ロードロックモジュール３が真空雰囲気とされた後、ゲートバルブ３４のうち、成膜モジュール４Ａとロードロックモジュール３とを区画するゲートバルブ３４が開かれる。
続いて搬送機構３５により、ウエハＷは受け渡し位置に移動した成膜モジュール４Ａの載置台４４に受け渡され、ヒーター４５により例えば４００℃に加熱される。上記のゲートバルブ３４は閉じられ、ウエハＷを載置した載置台４４が処理位置へと上昇し、処理空間７３が形成されると、当該処理空間７３の圧力が、例えば１３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）～６５６．５Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）とされる。
続いて、バルブＶ１、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８～Ｖ１０が開かれ、ＳｉＨ４ガス、ＮＯ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＨｅガスが、各成膜モジュール４Ａの処理空間７３に供給される。そして、高周波電源６１Ａがオンになり、当該処理空間７３に供給された各ガスがプラズマ化され、プラズマ化されたＳｉＨ４ガス及びＮＯ２ガスのＣＶＤにより、ウエハＷにＳｉＯ２膜が成膜される（図８）。然る後、高周波電源６１Ａがオフになり、バルブＶ１、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８～Ｖ１０が閉じられて、処理空間７３へのＳｉＨ４ガス、ＮＯ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＨｅガスの供給とプラズマの形成とが停止して、ＳｉＯ２膜の形成が停止する。そしてバルブＶ１１が開かれ、Ｎ２ガスが各成膜モジュール４Ａの処理容器４１内の処理空間７３に供給されて、当該処理空間７３がパージされる。
その後、バルブＶ１１が閉じられて当該処理空間７３のパージが停止すると共に、バルブＶ１、Ｖ５、Ｖ７～Ｖ１０が開かれ、ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＨｅガスが、各成膜モジュール４Ａの処理空間７３に供給される。そして、高周波電源６１Ａがオンになり、当該処理空間７３に供給された各ガスがプラズマ化され、プラズマ化されたＳｉＨ４ガス及びＮＨ３ガスのＣＶＤにより、ウエハＷにおいてＳｉＯ２膜上にＳｉＮ膜が成膜される。例えばその一方で、バルブＶ１２が閉じられ、各成膜モジュール４Ｂにおいて処理空間７３のパージが停止する（図９）。
然る後、高周波電源６１Ａがオフになり、バルブＶ１、Ｖ５、Ｖ７～Ｖ１０が閉じられて、処理空間７３へのＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＨｅガスの供給とプラズマの形成とが停止して、ＳｉＮ膜の形成が停止する。そしてバルブＶ１１が開かれ、Ｎ２ガスが各成膜モジュール４Ａの処理容器４１内の処理空間７３に供給されて、当該処理空間７３がパージされる。
バルブＶ１１が閉じられて処理空間７３のパージが停止した後は、成膜モジュール４Ａにおいて上記した一連の処理、つまり処理空間７３への各ガスの供給及びプラズマの形成によるウエハＷへのＳｉＯ２膜の形成、処理空間７３のパージ、処理空間７３への各ガスの供給及びプラズマの形成によるウエハＷへのＳｉＮ膜の形成、処理空間７３のパージが、この順で繰り返し行われるように各バルブＶ１、Ｖ５～Ｖ１０、Ｖ１１の開閉及び高周波電源６１Ａのオンオフが切り替えられ、ウエハＷにＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜が交互に積層される。
各ウエハＷに対してＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜が交互に４８回ずつ形成され（つまり第１層～第４８層が形成され）、第４８層を構成するＳｉＮ膜形成後の処理空間７３のパージが行われて（図１０）、当該パージが終了すると、成膜モジュール４Ａ、４Ｂと真空雰囲気とされているロードロックモジュール３とを区画する各ゲートバルブ３４が開かれる。次に、各ロードロックモジュール３の搬送機構３５により、受け渡し位置へ移動した成膜モジュール４Ａの載置台４４から、受け渡し位置へ移動した成膜モジュール４Ｂの載置台４４へウエハＷの受け渡しが行われ、当該ウエハＷは成膜モジュール４Ｂの載置台４４のヒーター４５により、例えば４００℃に加熱される。さらに、上記の各ゲートバルブ３４は閉じられ、成膜モジュール４Ａ、４Ｂにおいて載置台４４が処理位置へと上昇し、処理空間７３が形成される。
各成膜モジュール４Ｂにおいて処理空間７３の圧力が、例えば１３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）～６５６．５Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）とされると、バルブＶ３、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８～Ｖ１０が開かれ、ＳｉＨ４ガス、ＮＯ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＨｅガスが、各成膜モジュール４Ｂの処理空間７３に供給される。そして、高周波電源６１Ｂがオンになり、当該処理空間７３に供給された各ガスがプラズマ化され、ウエハＷに第４９層を構成するＳｉＯ２膜が成膜される。
このように各成膜モジュール４ＢにおいてＳｉＯ２膜の成膜が行われる一方で、各成膜モジュール４Ａにおいては処理空間７３の圧力が所定の真空圧力とされ、バルブＶ２、Ｖ１３、Ｖ１４が開かれ、リモートプラズマ形成部５９によりプラズマ化したＮＦ３ガス及びＡｒガスが、各成膜モジュール４Ａの処理空間７３に供給される。このプラズマ化したＮＦ３ガス及びＡｒガスにより、ウエハＷへの成膜処理時及びウエハＷへの成膜処理前に、当該処理空間７３を形成する壁面に形成されたＳｉＯ２膜及びＳｉＮ膜が除去されるクリーニングが行われる（図１１）。
然る後、高周波電源６１Ｂがオフになり、バルブＶ３、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８～Ｖ１０が閉じられて、各成膜モジュール４Ｂの処理空間７３へのＳｉＨ４ガス、ＮＯ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＨｅガスの供給とプラズマの形成とが停止して、ＳｉＯ２膜の形成が停止する。そしてバルブＶ１２が開かれ、Ｎ２ガスが各成膜モジュール４Ｂの処理空間７３に供給されて、当該処理空間７３がパージされる。
その後、バルブＶ１２が閉じられて当該処理空間７３のパージが停止し、バルブＶ３、Ｖ５、Ｖ７～Ｖ１０が開かれ、ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＨｅガスが、各成膜モジュール４Ｂの処理空間７３に供給される。そして、高周波電源６１Ｂがオンになり、当該処理空間７３に供給された各ガスがプラズマ化され、プラズマ化されたＳｉＨ４ガス及びＮＨ３ガスのＣＶＤにより、ウエハＷに第４９層を構成するＳｉＮ膜が成膜される。各成膜モジュール４Ａでは引き続きクリーニングが行われる（図１２）。
然る後、高周波電源６１Ｂがオフになり、バルブＶ３、Ｖ５、Ｖ７～Ｖ１０が閉じられて、処理空間７３へのＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＨｅガスの供給とプラズマの形成とが停止して、ＳｉＮ膜の形成が停止する。そしてバルブＶ１２が開かれ、Ｎ２ガスが各成膜モジュール４Ｂの処理容器４１内の処理空間７３に夫々供給されて、当該処理空間７３がパージされる。
バルブＶ１２が閉じられて処理空間７３のパージが停止した後、各成膜モジュール４Ｂにおいて上記した一連の処理、つまり処理空間７３への各ガスの供給及びプラズマの形成によるウエハＷへのＳｉＯ２膜の形成、処理空間７３のパージ、処理空間７３への各ガスの供給及びプラズマの形成によるウエハＷへのＳｉＮ膜の形成、処理空間７３のパージが、この順で繰り返し行われるように各バルブＶ３、Ｖ５～Ｖ１０、Ｖ１２の開閉及び高周波電源６１Ｂのオンオフが切り替えられる。それによって、ウエハＷにＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜が交互に積層される。このように各成膜モジュール４Ｂで成膜が進行する一方で、バルブＶ２、Ｖ１３、Ｖ１４が閉じられ、各成膜モジュール４Ａのクリーニングが停止する。そして、バルブＶ１１が開かれて、当該各成膜モジュール４Ａの処理空間７３がパージされた後、バルブＶ１１が閉じられて当該パージが停止する。
各成膜モジュール４Ｂでは、各ウエハＷに対してＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜が交互に４８回ずつ形成され（つまり第４９層～第９６層が形成され）、バルブＶ１２が開いて第９６層を構成するＳｉＮ膜の形成に続く処理空間７３のパージが行われる。また、このバルブＶ１２の開放に並行して、バルブＶ１、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８～Ｖ１０が開かれ、ＳｉＨ４ガス、ＮＯ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガス及びＨｅガスが、各成膜モジュール４Ａの処理空間７３に供給されると共に高周波電源６１Ａがオンになり、当該各処理空間７３を構成する壁面にＳｉＯ２膜が成膜される（図１３）。
その後、バルブＶ１２が閉じられて各成膜モジュール４Ｂの処理空間７３のパージが終了し、各成膜モジュール４Ｂと各ロードロックモジュール３とを区画するゲートバルブ３４が開かれ、各成膜モジュール４Ｂの載置台４４が受け渡し位置に移動する。然る後、当該ロードロックモジュール３の搬送機構３５によって、ウエハＷが真空雰囲気のロードロックモジュール３に搬出された後、上記の各成膜モジュール４Ｂと各ロードロックモジュール３とを区画するゲートバルブ３４が閉じられ、ロードロックモジュール３内は常圧の大気雰囲気となり、搬送領域２１とロードロックモジュール３内とを区画するゲートバルブ３３が開かれる。そして、ウエハＷは搬送容器１１からロードロックモジュール３への搬送時とは逆の経路を辿って、搬送容器１１に戻される。
このようにウエハＷが搬出された成膜モジュール４Ｂにおいては、載置台４４が処理位置に移動し、各成膜モジュール４Ａの処理空間７３の圧力が所定の真空圧力とされる。続いて、バルブＶ４、Ｖ１３、Ｖ１４が開かれ、リモートプラズマ形成部５９によりプラズマ化したＮＦ３ガス及びＡｒガスが、各成膜モジュール４Ｂの処理空間７３に供給されて、クリーニングが行われる。
この各成膜モジュール４Ｂのクリーニング中、高周波電源６１Ａがオフになり、バルブＶ３、Ｖ５、Ｖ６、Ｖ８～Ｖ１０が閉じられて、各成膜モジュール４Ａにおいて、処理空間７３を構成する壁面へのＳｉＯ２膜の形成が停止し、バルブＶ１１が開かれ、Ｎ２ガスが各成膜モジュール４Ａの処理空間７３に供給されて、当該処理空間７３がパージされる。その後、バルブＶ１１が閉じられ、当該パージが停止すると、各成膜モジュール４Ａには搬送容器１１から後続のウエハＷが搬送され、先に処理されたウエハＷと同様に第１層～第４８層をなすＳｉＯ２膜及びＳｉＮ膜の形成処理が行われる（図１４）。
各成膜モジュール４Ｂについては、クリーニング終了後、処理空間７３がパージされる。そして、例えば成膜モジュール４Ａで第４８層が形成された後、バルブＶ１１が開かれて第４８層形成後の処理空間７３のパージが開始されると共に、各成膜モジュール４Ｂへの各ガスの供給及び高周波電源６１Ｂによるプラズマの形成が行われ、各成膜モジュール４Ｂの処理空間７３を形成する処理容器４１の壁面に、ＳｉＯ２膜が形成される。
このＳｉＯ２膜の形成停止後に各成膜モジュール４Ｂの処理空間７３がパージされ、当該パージが停止した後、各成膜モジュール４Ａで処理済みのウエハＷが各成膜モジュール４Ｂに搬送されて、先に当該成膜モジュール４Ｂに搬送されたウエハＷと同様に第４９層～第９６層の成膜処理が行われる。図１１～図１３で説明したように、このように各成膜モジュール４Ｂにおける成膜処理中は、各成膜モジュール４Ａではクリーニングが行われ、各成膜モジュール４Ｂで第９６層形成後に処理空間７３のパージが行われるときに、各成膜モジュール４Ａでは処理容器４１の壁面にＳｉＯ２膜の形成が行われて、ウエハＷに処理を行う準備がなされる。
さらに後続のウエハＷについても、各成膜モジュール４Ａ、４Ｂに共通のロードポートであるキャリアブロックＤ１から、成膜モジュール４Ａ、４Ｂの順に搬送されて第１層～第９６層が成膜され、成膜処理を終えた成膜モジュール４については、次にウエハＷが搬入されるまでにクリーニングがなされる。このようにロードロックモジュール３の搬送機構３５は、ウエハＷを成膜モジュール４Ａ、４Ｂに交互に搬送する。
ところで、上記の処理についてさらに詳しく説明しておくと、既述のように配管系が構成されると共に配管系に設けられたバルブの開閉が行われることで、ＳｉＯ２膜の形成、処理空間７３のパージ、ＳｉＮ膜の形成及びクリーニング処理について、同じ成膜モジュール群を構成する各成膜モジュール４間では同時に行われる。即ち、成膜モジュール４Ａ間では各処理が同期して行われ、成膜モジュール４Ｂ間では各処理が同期して行われる。さらに詳しく述べると、３つの成膜モジュール４Ａ、３つの成膜モジュール４Ｂにおいて、処理が各々一括して行われる。ところで、成膜モジュール４Ａ間、または成膜モジュール４Ｂ間について、処理が同時に行われるとは、例えば処理が同時に行われるようにバルブの開閉などの動作が行われるように制御信号が出力されることである。つまり、具体的には例えば各成膜モジュール４Ａにガスを供給する各バルブＶ１について、ある時刻において同時に開いて各成膜モジュール４Ａ内のウエハＷが処理されるように制御信号が出力されれば、動作性能に起因してバルブＶ１間で当該制御信号に対する応答に時間差があったとしても、各成膜モジュール４Ａ間でウエハＷは同時に処理されるものとする。
上記のように成膜装置１によれば、バルブＶ５～Ｖ１０及び成膜に必要な各ガスを供給するガス供給源５３～５８を備えるガス供給機構が設けられ、このガス供給機構によって、成膜モジュール群４０Ａを構成する各成膜モジュール４ＡでウエハＷに同時に成膜処理が行われ、且つ成膜モジュール群４０Ｂを構成する各成膜モジュール４ＢでウエハＷに同時に成膜処理が行われる。このように複数のウエハＷを同時に処理することができるので、成膜装置１は比較的高いスループットを得ることができる。また、各成膜モジュール４Ａ、４Ｂ間で、上記のガス供給機構が共通化されているので、装置の製造コストや管理に要するコストを抑えることができるし、装置の大型化も防ぐことができる。
また、成膜装置１では、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂを構成する各成膜モジュール４間で、クリーニングを行うためのガス供給源９５、９６、バルブＶ１１、Ｖ１２及びリモートプラズマ形成部５９からなるクリーニングガス供給機構が夫々共用化されているので、成膜装置１の製造コストをより確実に抑えることができる。さらに、各成膜モジュール４Ａ間、各成膜モジュール４Ｂ間で、処理容器４１内の圧力を調整する圧力調整部６７Ａ、６７Ｂが夫々共通化されているので、成膜装置１の製造コストや大型化を、より確実に抑えることができる。
また、成膜モジュール４Ａ、成膜モジュール４Ｂのうちのいずれか一方の成膜モジュールで成膜処理が行われている間、他方の成膜モジュールでは、上記のクリーニングガス供給機構によってクリーニングが行われる。従って、一方の成膜モジュールで成膜処理終了後、他方の成膜モジュールで速やかに成膜処理を開始することができるため、成膜装置１のスループットをより確実に高くすることができる。さらに、成膜モジュール４Ａ、４Ｂのうちの一方の成膜モジュールでウエハＷの成膜終了後に処理空間７３のパージを行う間、他方の成膜モジュールでは処理空間７３を形成する壁面への成膜が行われる。従って、この点からも成膜装置１のスループットをより確実に高くすることができる。
ところで、ウエハＷに対してＳｉＯ２膜の形成、ＳｉＮ膜の形成を繰り返し行うと、処理空間７３を形成する壁面に膜が堆積する。この堆積した膜の厚さに応じて、処理空間７３に形成されるプラズマの状態が変化し、それによって、ウエハＷに形成される各膜の膜厚や膜質が変化する可能性がある。しかし、上記の成膜装置１による処理では、成膜モジュール４Ａで所定の数のＳｉＯ２膜及びＳｉＮ膜からなる層をウエハＷに形成した後、ウエハＷをクリーニング済みの成膜モジュール４Ｂの他方に移載して成膜処理を継続して行う。従って、各膜の形成時にウエハＷの周囲に形成されるプラズマの状態を揃えることができるので、各膜の厚さを設定値に揃え、且つ各ＳｉＯ２膜間、各ＳｉＮ膜間で夫々膜質を揃えることができる。
さらに、互いに異なる種類の膜が、処理空間７３を形成する壁面に多数層、堆積して形成されると、各膜が有する応力が比較的高くなり、当該各膜が壁面から剥がれてパーティクルとなる懸念がある。しかし、成膜装置１による処理では、上記のように成膜モジュール４Ａ、４Ｂ間でのウエハＷの移載と、成膜モジュール４Ａ、４Ｂのクリーニングとを行うことで、当該パーティクルによるウエハＷの汚染を抑制することができるという利点も有る。
さらに、上記の成膜装置１では処理容器４１毎にウエハＷを格納して処理を行うため、各処理容器４１内のヒーター４５の温度などのパラメータを調整することで、各ウエハＷの膜質や膜厚を個別に調整することができる。つまり、１つの処理容器内に複数のウエハＷを格納して一括で処理を行うような成膜装置に比べて、ウエハＷ間で処理の均一性を向上させ、各ウエハＷの膜質や膜厚に差が生じることを抑えることができる。
　また、同じ成膜モジュール群を構成する各成膜モジュール４については積層して配置している。このように積層して配置することによって、成膜モジュールの配置数を比較的多くしつつ、成膜装置１の占有床面積が比較的小さくなるため、有利である。さらに、このように成膜モジュール４を積層することで、上記のように共通排気管６６もモジュールの配列方向に沿って上下方向に引き回すことができ、占有床面積を抑えることができるので、成膜装置１の大型化をより確実に抑えることができる。なお、各成膜モジュール群を構成するモジュールの数としては３つであることには限られず、２つあるいは４つ以上とすることができる。
さらに、ウエハ処理ユニット２Ａ～２Ｄは、上記のように搬送領域２１を挟んで対向すると共に、搬送領域２１に沿って設けられている。このような配置によって、搬送機構２２はウエハ処理ユニット２Ａ～２Ｄに共用されるため、成膜装置１の大型化を抑えつつ、搭載される処理容器４１の数を比較的多くしてスループットの向上を図ることができる。また、成膜装置１においては、前後に配列された成膜モジュール４Ａ、４Ｂからなる成膜モジュール４の組毎にロードロックモジュール３が設けられている。従って、各ロードロックモジュール３の搬送機構３５によって、各段の成膜モジュール４Ａと成膜モジュール４Ｂとの間で、互いに並行してウエハＷを成膜モジュール４Ａから４Ｂへと移動させることができるので、成膜装置１のスループットを、より確実に高くすることができる。
上記の成膜処理を行う成膜ガス供給機構を構成するガス供給源５３～５８及びバルブＶ５～Ｖ１０については、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂで共有化されることに限られず、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂで個別に設けられていてもよい。ただし、既述のように成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂで共有化されることで、装置の製造コストをより確実に抑えることができる。上記の処理例では、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂで互いに同じ種類のガスを供給して成膜処理が行われる。このように成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂ間で成膜ガス供給機構から同じ種類のガスをウエハＷに供給して処理を行う場合には、そのように製造コストを抑える観点から当該成膜ガス供給機構を成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂ間で共通化することが有効である。なお、例えば成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂ間で異なる膜厚を有する膜を形成するような場合でも、使用するガスの種類が同じで同種の膜を成膜するのであれば、そのように成膜ガス供給機構を共用化することができる。
上記の成膜処理において、成膜モジュール４Ａまたは４Ｂに搬入されてからロードロックモジュール３に搬出されるまでに形成される層数としては４８に限られないし、１枚のウエハＷが成膜モジュール４Ａ、４Ｂに搬送される回数も１回ずつであることに限られない。従って、成膜モジュール４Ａ、４Ｂ間をウエハＷが往復するように搬送され、成膜モジュール４Ａ、４Ｂに搬送される度に当該ウエハＷに成膜処理が行われるように処理を行ってもよい。このような場合も、例えば成膜処理終了後の成膜モジュール４ではクリーニングが行われることで、成膜モジュール４Ａ及び４Ｂのうちの一方、他方でクリーニング、成膜処理が夫々並行して行われる。なお、ウエハＷは成膜モジュール４Ａ、４Ｂ間で搬送されなくてもよく、成膜モジュール４Ａ及び成膜モジュール４Ｂの一方で成膜処理を受けたら、他方へは搬送されずに搬送容器１１に戻されてもよい。その場合も、この成膜処理終了後に成膜モジュール４Ａ、４Ｂの一方はクリーニングされる。そして、後続のウエハＷは成膜モジュール４Ａ、４Ｂの他方に搬送されて、当該成膜モジュール４Ａ、４Ｂの一方のクリーニングに並行して成膜処理が行われる。
また、同じ成膜モジュール群を構成する３つの成膜モジュール４間では、上記のように同時に成膜処理が行われるように各バルブＶなどの装置の各部の動作が制御されるが、ここで言う同時とは、この３つの成膜モジュール４間でウエハＷに処理が行われる時間帯が一致することには限られず、処理が行われる時間帯にずれがあってもよい。つまり、成膜モジュール群４０Ａをなす各成膜モジュール４Ａ間で、成膜ガスの供給が開始されるタイミングまたは成膜ガスの供給が停止するタイミングが互いにずれていてもよいし、成膜モジュール群４０Ｂをなす各成膜モジュール４Ｂ間で、成膜ガスの供給が開始されるタイミングまたは成膜ガスの供給が停止するタイミングが互いにずれていてもよい。
具体的には、例えば各成膜モジュール４Ａ間で性能に微差が有る場合に、これらの成膜モジュール４Ａに各々対応するように設けられる各バルブＶ１について、開くタイミングまたは閉じるタイミングが若干ずれるように制御する。それによって、この性能差を解消し、成膜モジュール４Ａ間で均一性高い積層膜を形成することができる。同様に例えば３つの成膜モジュール４Ｂ間で性能に微差が有る場合に、これらの成膜モジュール４Ｂに各々対応するように設けられる各バルブＶ３について、開くタイミングまたは閉じるタイミングが若干ずれるように制御することで、当該性能差を解消し、成膜モジュール４Ｂ間で均一性高い積層膜を形成することができる。同じ成膜モジュール群を構成する３つの成膜モジュール４で１つの膜を成膜するにあたり、この３つの成膜モジュールのうち、最も早く成膜ガスが供給されて成膜処理が開始される時刻をｔ１、最も遅く成膜ガスの供給が停止して成膜処理が終了する時刻をｔ２とする。この時刻ｔ１-ｔ２間のうち、例えば９０％以上の時間帯で３つの成膜モジュール４に成膜ガスが供給されていれば、同時に成膜ガスが供給されているものとする。そのように同じ成膜モジュール群を構成する３つの成膜モジュール４間において処理が行われる時間帯が互いに重なっていることで、スループットの低下を抑えることができる。
なお、クリーニングガスについても同じ成膜モジュール群を構成する３つの成膜モジュール４間において供給される時間帯が互いに重なっていればよく、３つの成膜モジュール４間においてクリーニングガスが供給される時間帯が互いに一致することには限られない。具体的に、例えば３つの成膜モジュール４Ａに各々対応するように設けられる各バルブＶ２について、開くタイミングまたは閉じるタイミングが若干ずれるように制御して、成膜モジュール４Ａ間でクリーニングガスが供給される時間帯を若干ずらすことができる。同様に、例えば３つの成膜モジュール４Ｂに各々対応するように設けられる各バルブＶ４について、開くタイミングまたは閉じるタイミングが若干ずれるように制御して、成膜モジュール４Ｂ間でクリーニングガスが供給される時間帯を若干ずらすことができる。また、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂのうちの一方で、比較的長い時間を要する成膜処理を行う場合、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂのうちの他方を構成する各成膜モジュール４においては、クリーニングガスが供給される時間帯が互いに重ならないようにクリーニングを行うようにしてもよい。
ところで、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂのうちの一方で成膜処理が行われる間、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂの他方で行われる処理はクリーニング処理であることには限られない。具体的に例えば、他方で行われる処理としては、ウエハＷの表面に形成された膜のエッチング処理であってもよい。図１５に示す例では、ＨＦ（フッ化水素）ガスの供給源１０１、ＮＨ３ガスの供給源１０２が設けられ、これらのガス供給源１０１、１０２には配管１０３、１０４の上流端が夫々接続されており、配管１０３、１０４の下流端はバルブＶ２１、Ｖ２２を夫々介して合流して合流管を形成し、当該合流管は成膜モジュール４Ａ、４Ｂの各配管５２のバルブＶ２、Ｖ４の上流側に接続されている。つまり、各成膜モジュール４Ａ、４Ｂの配管５２には、上記のＨＦガス及びＡｒガスのリモートプラズマとは独立して、ＨＦガス、ＮＨ３ガスについても供給することができるように構成されている。
成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂのうちの一方で成膜処理が行われる間、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂの他方ではＨＦガス及びＮＨ３ガスが供給され、処理容器４１内において加熱されたウエハＷの熱により、これらのガスとウエハＷの表面に形成されたＳｉＯ２膜とが反応し、当該ＳｉＯ２膜がエッチングされる。上記のように配管系が構成されているため、成膜モジュール４Ａ間及び４Ｂ間のうちの一方において、夫々同時に処理ガスであるＨＦガス及びＮＨ３ガスを供給して処理が行われる。上記の図１～図５に示す装置の構成例ではＳｉＨ４ガス、ＮＯ２ガス、ＮＨ３ガスが第１の処理ガス及び第２の処理ガスであるが、この図１５に示す装置の構成例では、ＳｉＨ４ガス、ＮＯ２ガス、ＮＨ３ガスが第１の処理ガスであり、ＨＦガス及びＮＨ３ガスが第２の処理ガスである。なお、図１５では、成膜モジュール４ＡでＳｉＯ２膜の成膜が、成膜モジュール４Ｂで当該エッチングが互いに並行して行われているときの各バルブの開閉状態を、上記の図６と同様にハッチングの有無で示している。各モジュールにおいて、成膜を行わずガスによるエッチングのみを行うようにしてもよい。従って、本発明の真空処理装置は成膜装置として構成されることには限られない。
また、成膜モジュール群４０Ａ、４０Ｂで行われる成膜処理としては、ＣＶＤに限られずＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）であってもよい。これらのＣＶＤ及びＡＬＤは上記のように処理空間７３にプラズマを形成して行うものであってもよいし、プラズマを形成せず、ウエハＷを比較的高い温度にすることで行うものであってもよい。さらに、ウエハＷに成膜する膜もＳｉＯ２膜やＳｉＮ膜に限られない。例えばＴｉＯ２膜やＴｉＮ膜などの膜を形成できるような処理ガスを用いて、これらの膜を形成するように装置を構成してもよい。なお、成膜モジュール４では、異なる種類の膜からなる積層膜を形成することには限られず、１つの種類の膜を形成するようにしてもよい。その場合であっても、処理容器４１の壁面の膜が剥がれてウエハＷに付着することを確実に抑制することができる。
また、ロードロックモジュール３に接続されるモジュールとしては２つであることに限られない。図１６では、上記のように五角形に形成されたロードロックモジュール３について、搬送口３１、３２が開口する辺に隣接する２つの辺のうちの１つにウエハＷを加熱してアニール処理するためのアニール処理モジュール１１１を接続した例を示している。図中１１２は、アニール処理モジュール１１１との間でウエハＷを受け渡すために、当該辺に開口した搬送口であり、図中１１３は当該搬送口１１２を開閉するゲートバルブである。
アニール処理モジュール１１１は、例えば成膜モジュール４と同様に、ウエハＷを載置して所定の温度に加熱するための載置台４４を備えている。例えば、上記のようにＳｉＯ２膜、ＳｉＮ膜が４８層ずつ形成され、ロードロックモジュール３の搬送機構３５に受け渡されたウエハＷは、アニール処理モジュール１１１に搬送されて所定の温度に加熱されることでアニール処理を受ける。その後、当該ウエハＷは、上記の搬送機構３５によってアニール処理モジュール１１１から搬出され、搬送領域２１の搬送機構２２に受け渡されて、搬送容器１１に戻される。
　ところで、同期して成膜処理を行う成膜モジュール４を上記のように積層せず、横方向に並ぶように例えば同じ高さに位置するように配置してもよい。図１７では、ウエハ処理ユニット２Ａが、そのように互いに横方向に配置された２つの成膜モジュール４Ａ、２つの成膜モジュール４Ｂにより構成されている例を示している。これらの成膜モジュール４Ａ、４Ｂは、搬送領域２１の伸長方向に沿って配置されている。ただし、既述のように装置の大型化を防ぐことができるため、各成膜モジュール４Ａ、各成膜モジュール４Ｂについては夫々積層して配置した方が好ましい。
また、例えば受け渡しブロックＤ２の搬送室１６をロードロックモジュール３内と同様に、内部が常圧雰囲気と真空雰囲気とで切り替えられるように構成する。そして、処理ブロックＤ３の搬送領域２１は真空雰囲気となるように構成し、ロードロックモジュール３内についても常時、真空雰囲気が形成されるように構成する。つまり、このような構成例では、ロードロックモジュール３の代わりに受け渡しブロックＤ２がロードロックモジュールとして構成される。即ち、ロードロックモジュールは、既述のように成膜モジュール４に直接、接続される位置に設けることには限られない。
上記のキャリアブロックＤ１の搬送室１３、受け渡しブロックＤ２の搬送室１６及び処理ブロックＤ３の搬送領域２１は、大気雰囲気とすることに限られず、例えば不活性ガス雰囲気としてもよい。また、ロードロックモジュール３は、互いに組となる成膜モジュール４Ａ、４Ｂ毎に設けることに限られない。例えば、ロードロックモジュール３が縦長に構成され、互いに積層された複数の成膜モジュール４Ａ及び互いに積層された複数の成膜モジュール４Ｂが、当該ロードロックモジュール３に接続され、さらに搬送機構３５は昇降できるように構成されることで、各組の成膜モジュール４Ａと成膜モジュール４Ｂとの間でウエハＷの受け渡しが行われるようになっていてもよい。また、上記の成膜処理及びクリーニングについて、ウエハ処理ユニット２Ａ～２Ｄ間では夫々独立して処理が行われてもよいし、ウエハ処理ユニット２Ａ～２Ｄの成膜モジュール４Ａ間、ウエハ処理ユニット２Ａ～２Ｄの成膜モジュール４Ｂ間で夫々同時に各処理が行われてもよい。
ところで、成膜モジュール４Ａ、４Ｂは、当該成膜モジュール４Ａ、４Ｂと共に処理部を構成するロードロックモジュール３に対してウエハＷを受け渡すことができる位置に設けられていればよい。従って、例えば成膜モジュール４Ａ、ロードロックモジュール３、成膜モジュール４Ｂの順で前後方向に一列に、即ち搬送領域２１の長さ方向に沿って、１つの処理部をなす各モジュールが配置されていてもよい。つまり、成膜モジュール４Ａ、４Ｂは、ロードロックモジュール３に対して、搬送領域２１の反対側から接続されることには限られない。なお、本発明は既述した各実施形態に限られず、各実施形態を適宜変更したり、組み合わせたりすることが可能である。
Ｗ　　　　　　　　　　　ウエハ
１　　　　　　　　　　　成膜装置
２Ａ～２Ｄ　　　　　　　ウエハ処理ユニット
２２　　　　　　　　　　搬送機構
３　　　　　　　　　　　ロードロックモジュール
３５　　　　　　　　　　搬送機構
４（４Ａ～４Ｄ）　　　　成膜モジュール
４１　　　　　　　　　　処理容器
４４　　　　　　　　　　載置台
７３　　　　　　　　　　処理空間
１００　　　　　　　　　制御部

 

Claims (11)

  1. 　基板を各々格納し、真空雰囲気を形成して処理を行う複数の第１の処理容器及び複数の第２の処理容器と、
    　前記基板が収納された搬送容器が載置され、前記複数の第１の処理容器及び前記第２の処理容器に共通のロードポートと、
    　前記ロードポートと、前記複数の第１の処理容器及び前記複数の第２の処理容器との間で前記基板を搬送する基板搬送機構と、
    　前記複数の第１の処理容器において、第１の処理ガスを同時に供給して前記基板を処理する第１のガス供給機構と、
    　前記複数の第２の処理容器において、第２の処理ガスを同時に供給して前記基板を処理する第２のガス供給機構と、
    を備えることを特徴とする真空処理装置。
  2. 前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスは成膜ガスであり、
    前記各第１の処理容器及び前記各第２の処理容器のうちの一方に前記第１の処理ガスまたは前記第２の処理ガスが供給されるときに、前記各第１の処理容器及び前記各第２の処理容器のうちの他方に処理容器内の膜を除去するためのクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給機構を備えることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
  3. 前記基板搬送機構は、前記複数の第１の処理容器と、前記複数の第２の処理容器との間で交互に前記基板を搬送することを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
  4. 前記第２の処理ガスは、前記第１の処理ガスであり、
    前記第２のガス供給機構は、前記第１のガス供給機構であり、
    前記各第１の処理容器及び前記各第２の処理容器には、共通の前記第１のガス供給機構により前記第１の処理ガスが供給されることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
  5. 前記複数の第１の処理容器は互いに積層され、且つ前記複数の第２の処理容器は互いに積層されていることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
  6. 前記各第１の処理容器及び前記各第２の処理容器に接続されると共に、常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切換自在なロードロック室を形成するロードロックモジュールを備え、
    前記基板搬送機構は、前記ロードロック室に設けられる第１の基板搬送機構を含むことを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
  7. 一の前記第１の処理容器と一の前記第２の処理容器とを処理容器の組とすると、前記ロードロックモジュールは、前記ロードポートから前後に伸びる常圧雰囲気の基板搬送路に臨むように、当該処理容器の組毎に設けられ、
    当該ロードロックモジュールには前後方向に配列された前記第１の処理容器及び前記第２の処理容器が接続されていることを特徴とする請求項６記載の真空処理装置。
  8. 複数の第１の処理容器に各々基板を格納して真空雰囲気を形成する工程と、
    複数の第２の処理容器に各々基板を格納して真空雰囲気を形成する工程と、
    前記第１の処理容器及び前記第２の処理容器に共通のロードポートに前記基板が収納された搬送容器を載置する工程と、
    　前記ロードポートと、前記複数の第１の処理容器及び前記複数の第２の処理容器との間で前記基板を搬送する工程と、
    　前記複数の第１の処理容器において、第１の処理ガスを同時に供給して前記基板を処理する工程と、
    　前記複数の第２の処理容器において、第２の処理ガスを同時に供給して前記基板を処理する工程と、
    を備えることを特徴とする真空処理方法。
  9. 前記第１の処理ガス及び前記第２の処理ガスは成膜ガスであり、
    前記各第１の処理容器及び前記各第２の処理容器のうちの一方に前記第１の処理ガスまたは前記第２の処理ガスを供給する成膜工程と、
    前記成膜工程に並行して行われ、前記各第１の処理容器及び各第２の処理容器のうちの他方に処理容器内の膜を除去するためのクリーニングガスを供給するクリーニング工程と、
    を備えることを特徴とする請求項８記載の真空処理方法。
  10. 前記複数の第１の処理容器と、前記複数の第２の処理容器との間で交互に前記基板を搬送する工程を含むことを特徴とする請求項８記載の真空処理方法。
  11. 基板に処理ガスを供給して処理を行う真空処理装置に用いられるコンピュータプログラムを記憶する記憶媒体であって、
    　前記コンピュータプログラムは、請求項８記載の真空処理方法を実施するためのステップ群が組み込まれていることを特徴とする記憶媒体。

     
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