CN106558516A - 衬底处理装置及半导体器件的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及衬底处理装置及半导体器件的制造方法。能够提高具有多个处理室的处理装置的生产率。具有:腔室,对衬底进行处理;处理单元,具备多个腔室;真空搬送室,连接有多个处理单元;加载互锁室,与真空搬送室连接;装载端口,能够载置多个容纳有多片衬底的容纳容器;大气搬送室,设置于加载互锁室与装载端口之间,具有第一搬送机械装置;第二搬送机械装置,设置于真空搬送室,在加载互锁室与腔室之间搬送衬底;和控制部,控制第一搬送机械装置和第二搬送机械装置,以便将收纳于第X(X为自然数)个容纳容器的最后的衬底搬送至第m(m为自然数)个处理单元中处于无衬底状态的多个腔室中的一个腔室,将收纳于第X+1个容纳容器的多个衬底中最先搬送的衬底搬送至第m+1个处理单元中的多个所述腔室中的任一个。
Description
技术领域
本发明涉及衬底处理装置及半导体器件的制造方法。
背景技术
在近年来的半导体器件的制造中,小批量(Lot)多品种化在发展。期望提高所述小批量多品种的制造中的生产率。作为响应所述要求的方法之一,有在具有多个处理室的单片式装置中提高生产率的方法。
发明内容
由于设置于处理装置中的处理室的个数与处理片数不一致,所以有生产率降低的课题。
本发明的目的在于提供能够提高具有多个处理室的处理装置的生产率的技术。
根据一方案,提供一种技术,其具有:
腔室,对衬底进行处理;
处理单元,具备多个腔室;
真空搬送室,连接有多个处理单元;
加载互锁室(load-lock chamber),与真空搬送室连接;
装载端口,能够载置多个容纳有多片衬底的容纳容器;
大气搬送室,设置于加载互锁室与装载端口之间,具有第一搬送机械装置;
第二搬送机械装置,设置于真空搬送室,在加载互锁室与腔室之间搬送衬底;和
控制部,控制第一搬送机械装置和第二搬送机械装置,以便将收纳于第X(X为自然数)个容纳容器的最后的衬底搬送至第m(m为自然数)个处理单元中处于无衬底状态的多个腔室中的一个腔室,将收纳于第X+1个容纳容器的多个衬底中最先搬送的衬底搬送至第m+1个处理单元中的多个所述腔室中的任一个。
根据本发明的技术,能够提高具有多个处理室的处理装置中的生产率。
附图说明
图1是一实施方式的衬底处理***的横截面的简图。
图2是一实施方式的衬底处理***的纵截面的简图。
图3是一实施方式的衬底处理***的真空搬送机械装置的简图。
图4是一实施方式的衬底处理装置的结构简图。
图5是一实施方式的腔室的纵截面的简图。
图6是一实施方式的衬底处理***的控制器的结构简图。
图7是一实施方式的第一衬底处理工序的流程图。
图8是一实施方式的第一衬底处理工序的顺序图。
图9是一实施方式的第二衬底处理工序的流程图。
图10是一实施方式的第二衬底处理工序的顺序图。
图11是现有的搬送顺序的图。
图12是一实施方式的25片搬送顺序(a)的例子。
图13是一实施方式的13片搬送顺序(a)的例子。
图14是一实施方式的25片搬送顺序(b)的例子。
图15是一实施方式的13片搬送顺序(b)的例子。
图16是一实施方式的25片搬送顺序(c)的例子。
图17是一实施方式的13片搬送顺序(c)的例子。
符号说明
100···腔室
110···加工组件
200···晶片(衬底)
201···处理室
202···处理容器
211···载置面
212···衬底载置台
215···外周面
232a···第一缓冲空间
232b···第二缓冲空间
234···簇射头
234a···第一分散孔
234b···第二分散孔
234c···第三分散孔
234d···第四分散孔
241a···第一气体导入口
241b···第二气体导入口
1000···衬底处理***
1100···IO台
1200···大气搬送室
1220···第一搬送机械装置(大气搬送机械装置)
1300···加载互锁室
1400···真空搬送室
1700···第二搬送机械装置(真空搬送机械装置)
具体实施方式
<第一实施方式>
以下,结合附图说明本发明的第一实施方式。
以下,说明本实施方式的衬底处理***。
(1)衬底处理***的结构
使用图1至图4来说明本发明的一实施方式的衬底处理***的简要结构。图1是表示本实施方式的衬底处理***的结构例的横截面图。图2是表示本实施方式的衬底处理***的结构例的图1的α-α’的纵截面图。图3是说明图1的臂的详情的说明图。图4是图1的β-β’的纵截面图、是说明向加工组件(process module)进行供给的气体供给***的说明图。图5是说明设置于加工组件的腔室的说明图。
在图1及图2中,适用本发明的衬底处理***1000对晶片200进行处理,主要由IO台1100、大气搬送室1200、加载互锁室1300、真空搬送室1400、加工组件110构成。接下来对各结构进行具体说明。在图1的说明中,对于前后左右,X1方向为右、X2方向为左、Y1方向为前、Y2方向为后。需要说明的是,在晶片200的表面形成半导体器件,利用衬底处理***1000进行半导体器件制造的一工序。此处,所谓半导体器件,是指包括集成电路、电子元件单体(电阻元件、线圈元件、电容器元件、半导体元件)中的任一个或多个。另外,还可为半导体器件的制造过程中所必需的虚拟(dummy)膜。
(大气搬送室·IO台)
在衬底处理***1000的近前方设置有IO台(装载端口)1100。在IO台1100上搭载有多个晶盒1001。晶盒1001被用作搬送硅(Si)衬底等衬底200的载体,并以下述方式构成:在晶盒1001内,分别以水平姿势容纳有多个未处理的衬底(晶片)200、处理完毕后的衬底200。
在晶盒1001上设置有盖1120,所述盖1120通过后述的晶盒开启部1210开闭。晶盒开启部1210将载置于IO台1100的晶盒1001的盖1120开闭,将衬底出入口打开·关闭,由此能够使衬底200相对于晶盒1001进出。能够通过未图示的工序内搬送装置(RGV)将晶盒1001相对于IO台1100进行供给及排出。
IO台1100与大气搬送室1200邻接。大气搬送室1200在与IO台1100不同的面处连接有后述的加载互锁室1300。
在大气搬送室1200内设置有作为移载衬底200的第一搬送机械装置的大气搬送机械装置1220。如图2所示,大气搬送机械装置1220以下述方式构成:通过设置于大气搬送室1200的升降机1230被升降,并且通过线性执行机构1240沿左右方向往返移动。
如图2所示,在大气搬送室1200的上部设置有供给清洁空气的清洁单元1250。另外,如图1所示,在大气搬送室1200的左侧设置有将形成于衬底200的槽口(notch)或定向平面(orientation flat)对准的装置(以下,称为预对准器)1260。
如图1及图2所示,在大气搬送室1200的壳体1270的前侧设置有用于将衬底200相对于大气搬送室1200搬入搬出的衬底搬入搬出口1280和晶盒开启部1210。在隔着衬底搬入搬出口1280与晶盒开启部1210相反的一侧、即壳体1270的外侧,设置有IO台(装载端口)1100。
在大气搬送室1200的壳体1270的后侧设置有用于将晶片200搬入搬出加载互锁室1300的衬底搬入搬出口1290。利用后述的闸阀1330打开·关闭衬底搬入搬出口1290,由此能够使晶片200进出。
(加载互锁(L/L)腔室)
加载互锁室1300与大气搬送室1200邻接。如后文所述,在构成加载互锁室1300的壳体1310所具有的面中与大气搬送室1200不同的面处配置有真空搬送室1400。对于加载互锁室1300而言,由于壳体1310内的压力会根据大气搬送室1200的压力和真空搬送室1400的压力发生变化,所以构成为能耐受负压的结构。
在壳体1310中的与真空搬送室1400邻接一侧,设置有衬底搬入搬出口1340。利用闸阀1350打开·关闭衬底搬入搬出口1340,由此能够使晶片200进出。
进而,在加载互锁室1300内,设置有至少有两个用于载置晶片200的载置面1311的衬底载置台1320。此处,两个载置面为第一载置面1311a和第二载置面1311b。衬底载置面1311之间的距离根据后述真空搬送机械装置1700所具有的指状物(finger)之间的距离进行设定。
(真空搬送室)
衬底处理***1000包括作为搬送室(成为在负压下对衬底200进行搬送的搬送空间)的真空搬送室(输送组件,transfer module)1400。构成真空搬送室1400的壳体1410在俯视下形成五角形,在五角形的各边连接有加载互锁室1300及处理晶片200的加工组件110a~110d。在真空搬送室1400的大致中央部,以凸缘1430为基部设置有真空搬送机械装置1700(作为在负压下移载(搬送)衬底200的第二搬送机械装置)。需要说明的是,此处,以五角形的例子表示真空搬送室1400,但还可以为四角形、六角形等多角形。需要说明的是,优选设置偶数台加工组件。
在壳体1410的侧壁中与加载互锁室1300邻接一侧,设置有衬底搬入搬出口1420。利用闸阀1350打开·关闭衬底搬入搬出口1420,由此能够使晶片200进出。
如图2所示,设置于真空搬送室1400内的真空搬送机械装置1700以下述方式构成:通过升降机1450及凸缘1430,能够一边维持真空搬送室1400的气密性一边进行升降。真空搬送机械装置1700的详细结构后述。升降机1450以能够分别独立地使真空搬送机械装置1700所具有的两个臂1800和1900升降的方式构成。
在壳体1410的顶部、壳体1410内设置有用于供给非活性气体的非活性气体供给孔1460。在非活性气体供给孔1460处设置有非活性气体供给管1510。所述非活性气体供给管1510以下述方式构成:在非活性气体供给管1510上,从上游开始依次设置有非活性气体源1520、质量流量控制器1530、阀1540,并能够以规定流量向壳体1410内供给非活性气体。
真空搬送室1400中的非活性气体供给部1500主要由非活性气体供给管1510、质量流量控制器1530、阀1540构成。需要说明的是,在非活性气体供给部1500内可以包括非活性气体源1520、气体供给孔1460。
在壳体1410的底壁设置有用于将壳体1410的气氛排出的排气孔1470。在排气孔1470处设置有排气管1610。在排气管1610上,从上游开始依次设置有作为压力控制器的APC(Auto Pressure Controller)1620、泵1630。
真空搬送室1400中的气体排出部1600主要由排气管1610、APC1620构成。需要说明的是,在气体排出部内可以包括泵1630、排气孔1470。
非活性气体供给部1500通过气体排出部1600的协作来控制真空搬送室1400的气氛。例如,控制壳体1410内的压力。
如图1所示,在壳体1410的五个侧壁中未设置有加载互锁室1300的侧壁上,连接有对晶片200进行所希望的处理的加工组件110a、110b、110c、110d。
在加工组件110a、110b、110c、110d中分别设置有腔室100。具体而言,加工组件110a中设置有腔室100a、100b。加工组件110b中设置有腔室100c、100d。加工组件110c中设置有腔室100e、100f。加工组件110d中设置有腔室100g、100h。需要说明的是,优选在各加工组件中设置偶数台腔室。
在壳体1410的侧壁中与各腔室100相对的壁上设置有衬底搬入搬出口1480。例如,如图2所示,在与腔室100e相对的壁上设置有衬底搬入搬出口1480e。
在将图2中的腔室100e换成腔室100a时,在与腔室100a相对的壁上设置有衬底搬入搬出口1480a。
同样地,将腔室100fe换成腔室100b时,在与腔室100b相对的壁上设置有衬底搬入搬出口1480b。
如图1所示,在每一个处理室中均设置有闸阀1490。具体而言,在与腔室100a之间设置有闸阀1490a,在与腔室100b之间设置有闸阀1490b。在与腔室100c之间设置有闸阀1490c,在与腔室100d之间设置有闸阀1490d。在与腔室100e之间设置有闸阀1490e,在与腔室100f之间设置有闸阀1490f。在与腔室100g之间设置有闸阀1490g,在与腔室100h之间设置有闸阀1490h。
利用各闸阀1490进行打开·关闭,由此能够经由衬底搬入搬出口1480实现晶片200的进出。
接着,针对搭载于真空搬送室1400的真空搬送机械装置1700,使用图3进行说明。图3是将图1的真空搬送机械装置1700放大的图。
真空搬送机械装置1700具备两个臂1800和臂1900。臂1800具有在前端设置有两个末端执行器(end effector)1810和末端执行器1820的叉部(Fork portion)1830。在叉部1830的根部经由轴1850连接有中间部(middle portion)1840。
在末端执行器1810和末端执行器1820载置有从各个加工组件110中搬出的晶片200。在图2中,示出了对从加工组件110c搬出的晶片200进行载置的例子。
在中间部1840中与叉部1830不同的部位,经由轴1870连接有底部(bottom portion)1860。底部1860经由轴1880配置在凸缘1430处。
臂1900具有在前端设置有两个末端执行器1910和末端执行器1920的叉部1930。在叉部1930的根部经由轴1950连接有中间部1940。
在末端执行器1910和末端执行器1920载置有从加载互锁室1300搬出的晶片200。
在中间部1940中与叉部1930不同的部位,经由轴1970连接有底部1960。底部1970经由轴1980配置在凸缘1430处。
末端执行器1810、末端执行器1820配置在比末端执行器1910、末端执行器1920高的位置。
真空搬送机械装置1700能够进行以轴为中心的旋转、臂的延伸。
需要说明的是,真空搬送机械装置1700以下述方式构成:将已搬送至载置面1311a后的衬底搬送至腔室(ch1)100a、腔室(ch3)100c、腔室(ch5)100e、腔室(ch7)100g,将已搬送至载置面1311b后的衬底搬送至腔室(ch2)100b、腔室(ch4)100d、腔室(ch6)100f、腔室(ch8)100h。
(加工组件PM)
接着,针对各加工组件(处理单元)110中的加工组件110a,以图1、图2、图4为例进行说明。图4是说明加工组件110a、与加工组件110a连接的气体供给部和与加工组件110a连接的气体排出部之间的关联的说明图。
此处,虽以加工组件110a为例,但由于其他的加工组件110b、加工组件110c、加工组件110d也为同样的结构,所以此处省略说明。
如图4所示,在加工组件110a中设置有2个对晶片200进行处理的腔室。此处,设置有腔室100a和腔室100b。在腔室100a与腔室100b之间设置有隔壁2040a,以使各个腔室内的气氛不混和在一起的方式构成。
如图2所示,在腔室100e与真空搬送室1400相邻的壁上,设置有衬底搬入搬出口2060e,同样地,在腔室100a与真空搬送室1400相邻的壁上设置有衬底搬入搬出口2060a。
在各腔室100中设置有对晶片200进行支承的衬底支承部210。
分别向腔室100a和腔室100b供给处理气体的气体供给部与加工组件110a连接。气体供给部由第一气体供给部(处理气体供给部)、第二气体供给部(反应气体供给部)、第三气体供给部(第一吹扫气体供给部)、第四气体供给部(第二吹扫气体供给部)等构成。对各气体供给部的构成进行说明。
(第一气体供给部)
如图4所示,在处理气体源113到加工组件110a之间,分别设置有缓冲罐114、质量流量控制器(MFC)115a、115b和处理室侧阀116(116a、116b)。另外,它们由处理气体公共管112、处理气体供给管111a、111b等连接。第一气体供给部由上述处理气体公共管112、MFC115a、115b、处理室侧阀116(116a、116b)、第一气体供给管(处理气体供给管)111a、111b构成。需要说明的是,可以以在第一气体供给部内包括处理气体源113的方式构成。另外,还可以以下述方式构成:与设置于衬底处理***的加工组件的个数相应地,增减相同的结构。
此处,MFC可以为将电力质量流量计和流量控制进行组合而构成的流量控制装置,也可以为针阀、限孔(orifice)等流量控制装置。也可以同样地构成后述的MFC。在由针阀、限孔等流量控制装置构成时,容易脉冲式地高速转换气体供给。
(第二气体供给部)
如图4所示,在反应气体源123到加工组件110a之间,设置有作为活化部的远程等离子体单元(RPU)124、MFC125a、125b、处理室侧阀126(126a、126b)。上述各结构通过反应气体公共管122和第二气体供给管(反应气体供给管)121a、121b等连接。第二气体供给部由上述RPU124、MFC125a、125b、处理室侧阀126(126a、126b)、反应气体公共管122、反应气体供给管121a、121b等构成。
需要说明的是,可以以在第二气体供给部内包括反应气体供给源123的方式构成。另外,还可以以下述方式构成:与设置于衬底处理***的加工组件的个数相应地,增减相同的结构。
另外,还可以以下述方式构成:在处理室侧阀126(阀126a、126b)前设置通风管线171a、171b和通风阀170(170a、170b),将反应气体排出。通过设置通风管线,能够将失活后的反应气体或反应性已降低的反应气体不通过处理室地排出。
(第三气体供给部(第一吹扫气体供给部))
如图4所示,在第一吹扫气体(非活性气体)源133到加工组件110a之间,设置有MFC135a、135b、处理室侧阀136(136a、136b)、阀176a、176b、186a、186b等。上述各结构由吹扫气体(非活性气体)公共管132、吹扫气体(非活性气体)供给管131a、131b等连接。第三气体供给部由上述MFC135a、135b、处理室侧阀136(136a、136b)、非活性气体公共管132、非活性气体供给管131a、131b等构成。需要说明的是,可以以在第三气体供给部(第一吹扫气体供给部)内包括吹扫气体(非活性气体)源133的方式构成。另外,还可以以下述方式构成:与设置于衬底处理***的加工组件的个数相应地,增减相同的结构。
(第四气体供给部(第二吹扫气体供给部))
如图4所示,第四气体供给部以能够分别经由处理气体供给管111a、111b、反应气体供给管121a、121b分别向各处理室110a、110b供给非活性气体的方式构成。在第二吹扫气体(非活性气体)源143到各供给管之间,设置有第二吹扫气体供给管141a、141b、151a、151b、MFC145a、145b、155a、155b、阀146a、146b、156a、156b等。由这些结构构成第四气体供给部(第二吹扫气体供给部)。需要说明的是,此处,各自构成了第三气体供给部和第四气体供给部的气体源,但还可以以合起来仅设置1个的方式构成。
另外,分别将腔室100a内的气氛和腔室100b内的气氛排出的气体排出部与加工组件110a连接。如图4所示,在排气泵223a与腔室100a、100b之间设置有APC(Auto Pressure Controller)222a、公共气体排气管225a、处理室排气管224a、224b等。气体排出部由上述APC222a、公共供给气体排气管225a、处理室排气管224a、224b构成。如上所述,以用1个排气泵将腔室100a内的气氛和腔室100b内的气氛排出的方式构成。需要说明的是,可以设置能够分别调节处理室排气管224a、224b的排气流导(conductance)的流导调节部226a、226b,还可以将它们作为气体排出部的一结构。另外,可以将排气泵223a作为气体排出部的一结构。
接下来,对本实施方式的腔室100进行说明。如图5所示,腔室100构成为单片式衬底处理装置。在腔室内,进行半导体装置制造的一工序。需要说明的是,与图5所示的结构同样地构成腔室100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h。此处,以腔室100a为例进行说明。
如图5所示,腔室100包括处理容器202。处理容器202构成为例如横截面为圆形、且扁平的密闭容器。另外,处理容器202由例如铝(Al)、不锈钢(SUS)等金属材料或石英构成。在处理容器202内,形成有对作为衬底的硅晶片等晶片200进行处理的处理空间(处理室)201、搬送空间203。处理容器202由上部容器202a和下部容器202b构成。在上部容器202a与下部容器202b之间设置有分隔板204。将上部容器202a所包围的空间、比分隔板204靠上方的空间称为处理空间(也称为处理室)201,将下部容器202b所包围的空间、比分隔板靠下方的空间称为搬送空间。
下部容器202b的侧面设置有与闸阀1490邻接的衬底搬入搬出口1480,晶片200经由衬底搬入搬出口203在处理室与未图示的搬送室之间移动。在下部容器202b的底部设置有多个提升销207。而且,下部容器202b接地。
在处理室201内设置有支承晶片200的衬底支承部210。衬底支承部210具有载置晶片200的载置面211和在表面具有载置面211的衬底载置台212。需要说明的是,可以在衬底支承部210设置作为加热部的加热器213。通过设置加热部,能够对衬底进行加热,提高在衬底上形成的膜的品质。可以在衬底载置台212与提升销207相对应的位置,分别设置有供提升销207贯通的贯通孔214。
衬底载置台212由轴217支承。轴217贯通处理容器202的底部,进而在处理容器202的外部与升降机构218连接。通过使升降机构218工作而使轴217及支承台212升降,从而能够使载置在衬底载置面211上的晶片200升降。需要说明的是,轴217下端部的周围由波纹管219覆盖,处理室201内保持气密。
对于衬底载置台212而言,在搬送晶片200时,下降至衬底支持台使衬底载置面211处于衬底搬入搬出口1480的位置(晶片搬送位置),在处理晶片200时,如图5所示,晶片200上升至处理室201内的处理位置(晶片处理位置)。
具体而言,在使衬底载置台212下降至晶片搬送位置时,使提升销207的上端部从衬底载置面211的上表面突出,从而使提升销207从下方支承晶片200。另外,在使衬底载置台212上升至晶片处理位置时,使提升销207从衬底载置面211的上表面没入,从而使衬底载置面211从下方支承晶片200。需要说明的是,提升销207由于与晶片200直接接触,所以优选由例如石英、氧化铝等材质形成。需要说明的是,可以以下述方式构成:在提升销207处设置升降机构,使衬底载置台212与提升销207相对移动。
(排气***)
在处理室201(上部容器202a)的内壁设置有作为第一排气部(将处理室201的气氛排出)的排气口221。在排气口221处连接有处理室排气管224,依次串联地连接有阀227。第一排气部(排气管线)220主要由排气口221、处理室排气管224构成。需要说明的是,在第一排气部内可以包括阀227。
(气体导入口)
在上部容器202a的侧壁设置有用于向处理室201内供给各种气体的第一气体导入口241a。第一气体供给管111a与第一气体导入口241a连接。另外,在设置于处理室201的上部的簇射头234的上表面(顶部壁),设置有用于向处理室201内供给各种气体的第二气体导入口241b。第二气体供给管121b与第二气体导入口241b连接。与构成为第一气体供给部的一部分的第一气体导入口241a及构成为第二气体供给部的一部分的第二气体导入口241b连接的各气体供给单元的结构后述。需要说明的是,还可以以下述方式构成:将供给第一气体的第一气体导入口241a设置于簇射头234的上表面(顶部壁),从第一缓冲空间232a的中央供给第一气体。通过从中央进行供给,能够使第一缓冲空间232a内的气流由中心向外周流动,使空间内的气流均匀,使气体对晶片200的供给量均匀。
(气体分散单元)
簇射头234由第一缓冲腔室(空间)232a、第一分散孔234a、第二缓冲腔室(空间)232b及第二分散孔234b构成。簇射头234设置于第二气体导入口241b与处理室201之间。从第一气体导入口241a导入的第一气体被供给至簇射头234的第一缓冲空间232a(第一分散部)。进而,第二气体导入口241b与簇射头234的盖231连接,从第二气体导入口241b导入的第二气体经由设置于盖231的孔231a被供给至簇射头234的第二缓冲空间232b(第二分散部)。簇射头234例如由石英、氧化铝、不锈钢、铝等材料构成。
需要说明的是,还可以使簇射头234的盖231为活化部(激发部),所述活化部(激发部)由具有导电性的金属形成,用于激发存在于第一缓冲空间232a、第二缓冲空间232b或处理室201内的气体。此时,在盖231与上部容器202a之间设置绝缘块233,使盖231与上部容器202a之间绝缘。可以以下述方式构成:在作为活化部的电极(盖231)上连接匹配器251和高频电源252,从而能够供给电磁波(高频电力、微波)。
可以在第二缓冲空间232b内设置用于形成供给的第二气体的气流的气体引导件235。气体引导件235为以孔231a为中心、随着朝向晶片200的径向而直径扩大的圆锥形状。气体引导件235的下端的水平方向的直径以比第一分散孔234a及第二分散孔234b的端部延伸至更外周的方式形成。
在第一缓冲空间232a的内壁上表面,设置有作为第一簇射头排气部(将第一缓冲空间232a的气氛排出)的簇射头排气口240a。簇射头排气管236与簇射头排气口240a连接,在排气管236上,依次串联地连接有阀237x、将第一缓冲空间232a内控制为规定压力的阀237。第一簇射头排气部主要由簇射头排气口240a、阀237x、排气管236构成。
在第二缓冲空间232b的内壁上表面,设置有作为第二簇射头排气部(将第二缓冲空间232b的气氛排出)的簇射头排气口240b。簇射头排气管236与簇射头排气口240b连接,在簇射头排气管236上,依次串联地连接有阀237y、将第二缓冲空间232b内控制为规定压力的阀237。第二簇射头排气部主要由簇射头排气口240b、阀237y、簇射头排气管236构成。
接着,对作为第一气体供给部的第一缓冲空间232a与作为第二气体供给部的第二缓冲空间232b之间的关系进行说明。多个分散孔234a从第一缓冲空间232a向处理室201延伸。多个分散孔234b从第二缓冲空间232b向处理室201延伸。在第一缓冲空间232a的上侧设置有第二缓冲空间232b。因此,如图5所示,来自第二缓冲空间232b的分散孔(分散管)234b以贯通第一缓冲空间232a内的方式向处理室201延伸。
(供给***)
在与簇射头234的盖231连接的气体导入孔241处,连接有气体供给部。从气体供给部供给处理气体、反应气体、吹扫气体。
(控制部)
如图5所示,腔室100具有对腔室100的各部分的动作进行控制的控制器260。
将控制器260的概况示于图6。作为控制部(控制手段)的控制器260以包括CPU(Central Processing Unit,中央处理器)260a、RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)260b、存储装置260c、I/O端口260d的计算机的形式构成。RAM260b、存储装置260c、I/O端口260d以能够经由内部总线260e与CPU260a进行数据交换的方式构成。构成为:控制器260能够连接例如以触摸面板等的形式构成的输入输出装置261、外部存储装置262、接收部285等。
存储装置260c由例如闪存、HDD(Hard Disk Drive,硬盘驱动器)等构成。在存储装置260c内,以可读取的方式存储有:控制衬底处理装置的动作的控制程序;记载有后述衬底处理的步骤、条件等的工艺制程;在设定向衬底200的工艺制程为止的运算过程中所使用的处理数据等。需要说明的是,工艺制程是以使控制器260执行后述衬底处理工序中的各步骤、并能获得规定结果的方式组合得到的,其作为程序发挥功能。以下,将该程序制程、控制程序等统一简称为程序。需要说明的是,本说明书中在使用程序这样的措辞时,有时仅单独包含程序制程,有时仅单独包含控制程序,或者有时包含上述两者。另外,RAM260b以存储区域(工作区)的形式构成,该存储区域暂时保持通过CPU260a读取的程序、运算数据、处理数据等。
I/O端口260d与闸阀1330、1350、1490、升降机构218、加热器213、压力调节器222、238、真空泵223、匹配器251、高频电源252等连接。另外,也可以与后述的大气搬送机械装置1220、真空搬送机械装置1700、加载互锁单元1300、质量流量控制器(MFC)115(115a、115b)、125(125a、125b、125x)、135(135a、135b、135x)、145(145a、145b、145x)、155(155a、155b)、165(165a、165b)、阀237(237e、237f)、处理室侧阀116(116a、116b)、126(126a、126b、)、136(136a、136b)、176(176a、176b)、186(186a、186b)、罐侧阀160、通风阀170(170a、170b)、远程等离子体单元(RPU)124等连接。
作为运算部的CPU260a以下述方式构成:读取并执行来自存储装置260c的控制程序,并且与来自输入输出装置260的操作命令的输入等相应地、从存储装置260c读取工艺制程。另外,以下述方式构成:对从接收部285输入的设定值与存储于存储装置260c的工艺制程、控制数据进行较比较·运算,能够计算出运算数据。另外,构成为能够由运算数据执行对应的处理数据(工艺制程)的决定处理等。而且,CPU260a以下述方式构成:按照读取的工艺制程的内容,控制闸阀1330、1350、1490(1490a、1490b、1490c、1490d、1490e、1490f、1490g、1490h)的开闭动作、升降机构218的升降动作、向加热器213的电力供给动作、压力调节器222(222a)、238的压力调节动作、真空泵223的开关控制、远程等离子体单元124的气体的活化动作、MFC115(115a、115b)、125(125a、125b)、135(135a、135b)的流量调节动作、阀237(237e、237f)、处理室侧阀116(116a、116b)、126(126a、126b、126c、126d)、136(136a、136b)、176(176a、176b)、186(186a、186b)、罐侧阀160、通风阀170(170a、170b)的气体的开关控制、匹配器251的电力的匹配动作、高频电源252的开关控制等。
需要说明的是,控制器260不限于以专用的计算机的形式构成的情况,也可以以通用的计算机的形式构成。例如,也可以是,准备存储了上述程序的外部存储装置(例如,磁带、软盘、硬盘等磁盘;CD、DVD等光盘;MO等光磁盘;USB存储器、存储卡等半导体存储器)262,然后使用该外部存储装置262将程序安装在通用的计算机上等,从而构成本实施方式的控制器260。需要说明的是,用于向计算机供给程序的手段不限于经由外部存储装置262进行供给的情形。例如,可以经由接收部285使用网络263(互联网、专用线路)等通信手段而不经由外部存储装置262地供给程序。需要说明的是,存储装置260c、外部存储装置262以计算机可读取的记录介质的形式构成。以下,也将它们统一简称为记录介质。需要说明的是,本说明书中使用称为记录介质的词语时,有时仅单独包含存储装置260c,有时仅单独包含外部存储装置262,或有时包含上述两者。
(2)第一衬底处理工序
接下来,作为半导体器件(半导体装置)的制造工序的一个工序,参照图7、8,对使用上述衬底处理装置的处理炉在衬底上形成绝缘膜(例如作为含硅膜的氧化硅(SiO)膜)的顺序例进行说明。需要说明的是,在以下说明中,构成衬底处理装置的各部分的动作由控制器260控制。
需要说明的是,在本说明书中,使用术语“晶片”时,有时表示“晶片本身”,有时表示“晶片与形成于其表面的规定的层、膜等构成的层合体(集合体)”(即,有时包括形成于表面的规定的层、膜等在内,统称为晶片)。另外,在本说明书中,使用术语“晶片的表面”时,有时表示“晶片本身的表面(露出面)”,有时表示“形成于晶片上的规定的层或膜等的表面、即作为层合体的晶片的最外表面”。
因此,在本说明书中,记载了“对晶片供给规定的气体”时,有时表示“对晶片本身的表面(露出面)直接供给规定气体”,有时表示“对形成于晶片上的层和/或膜等、即对作为层合体的晶片的最外表面供给规定气体”。另外,在本说明书中,有时表示“在形成于晶片上的层和/或膜等上、即在作为层合体的晶片的最外表面上形成规定的层(或膜)”。
需要说明的是,在本说明书中,使用术语“衬底”时,也与使用术语“晶片”的情形相同,这种情况下,可以将上述说明中的“晶片”替换为“衬底”。
以下,对第一衬底处理工序S200A进行说明。
(衬底搬入工序S201)
在进行第一衬底处理工序S200A时,首先,将晶片200搬入处理室201。具体而言,利用升降机构218使衬底支承部210下降,成为提升销207从贯通孔214向衬底支承部210的上表面侧突出的状态。另外,将处理室201内调节为规定压力后,打开闸阀1490,使晶片200从闸阀1490载置于提升销207上。在使晶片200载置于提升销207上后,利用升降机构218使衬底支承部210上升至规定位置,由此晶片200被从提升销207载置到衬底支承部210。
(减压·升温工序S202)
接着,经由处理室排气管224对处理室201内进行排气,以使处理室201内成为规定压力(真空度)。此时,基于压力传感器所测得的压力值,反馈控制作为压力调节器222(222a)的APC阀的阀开度。另外,基于温度传感器(未图示)所检测出的温度值,反馈控制向加热器213的通电量,以使处理室201内成为规定温度。具体而言,利用加热器213预先对衬底支承部210加热,在晶片200或衬底支承部210的温度不再发生变化后放置规定时间。在此期间,存在残留于处理室201内的水分或来自部件的脱除气体等时,可以通过利用真空排气、N2气供给进行的吹扫将它们除去。由此成膜工艺前的准备结束。需要说明的是,在将处理室201内排气至规定压力时,可以一次真空排气至能够达到的真空度。
(第一成膜工序S301A)
接着,对在晶片200上形成SiO膜的例子进行说明。针对第一成膜工序S301A的详情,使用图7、8进行说明。
在将晶片200载置于衬底支承部210、使处理室201内的气氛稳定后,进行如图7、8所示的S203~S207步骤。
(第一气体供给工序S203)
在第一气体供给工序S203中,从第一气体供给部向处理室201内供给作为第一气体(原料气体)的氨基硅烷(aminosilane)系气体。作为氨基硅烷系气体,例如有双二乙氨基硅烷(H2Si(NEt2)2,Bis(diethylamino)silane:BDEAS)气体。具体而言,打开气阀160,从气体源向腔室100供给氨基硅烷系气体。此时,打开处理室侧阀116a,用MFC115a调节为规定流量。流量调节后的氨基硅烷系气体通过第一缓冲空间232a,从簇射头234的分散孔234a被供给至呈减压状态的处理室201内。另外,利用排气***继续进行处理室201内的排气,控制处理室201内的压力使其成为规定压力范围(第一压力)。此时,对晶片200供给氨基硅烷系气体。在规定的压力(第一压力:例如100Pa以上且20000Pa以下)下,向处理室201内供给氨基硅烷系气体。如上所述,向晶片200供给氨基硅烷系气体。通过供给氨基硅烷系气体,从而在晶片200上形成含硅层。
(第一吹扫工序S204)
在晶片200上形成含硅层后,关闭第一气体供给管111a的气阀116a,停止供给氨基硅烷系气体。停止原料气体,由此通过从处理室排气管224排出存在于处理室201中的原料气体、存在于第一缓冲空间232a中的原料气体来进行第一吹扫工序S204。
另外,在吹扫工序中,除了仅以排气(真空抽气)的方式将气体排出以外,还可以以下述方式构成:供给非活性气体,通过挤出残留气体而进行排出处理。另外,还可以将真空抽气和非活性气体的供给进行组合。另外,还可以以交替地进行真空抽气和非活性气体的供给的方式构成。
需要说明的是,此时,还可以打开簇射头排气管236的阀237,将存在于第一缓冲空间232a内的气体从簇射头排气管236排出。需要说明的是,在排气中,利用阀227和阀237来控制簇射头排气管236和第一缓冲空间232a内的压力(排气流导)。对于排气流导,可以控制阀227和阀237,以使第一缓冲空间232a中的来自簇射头排气管236的排气流导比经由处理室201的向处理室排气管224的排气流导高。通过这样调节,能够形成从第一气体导入口241a(作为第一缓冲空间232a的端部)朝向簇射头排气口240a(作为另一端部)的气流。如此,附着在第一缓冲空间232a的壁上的气体、悬浮于第一缓冲空间232a内的气体不会进行处理室201,而是从簇射头排气管236排出。需要说明的是,还可以调节第一缓冲空间232a内的压力和处理室201的压力(排气流导),以便抑制气体从处理室201向第一缓冲空间232a内的逆流。
另外,在第一吹扫工序中,继续真空泵223的动作,由真空泵223排出存在于处理室201内的气体。需要说明的是,可以调节阀227和阀237,以使从处理室201向处理室排气管224的排气流导比向第一缓冲空间232a的排气流导高。通过这样调节,能够形成经由处理室201的朝向处理室排气管224的气流,排出残留于处理室201内的气体。另外,此处,打开阀136a,调节MFC135a,供给非活性气体,由此能够在衬底上可靠地供给非活性气体,提高衬底上的残留气体的除去效率。
经过规定时间后,关闭阀136a,停止供给非活性气体,并且关闭阀237,阻断从第一缓冲空间232a向簇射头排气管236的流路。
更优选的是,经过规定时间后,一边使真空泵223继续工作、一边关闭阀237是理想的。如此,由于经由处理室201的朝向处理室排气管224的气流不受簇射头排气管236的影响,所以能够更可靠地在衬底上供给非活性气体,进一步提高衬底上的残留气体的除去效率。
需要说明的是,对于从处理室吹扫气氛而言,除了仅以真空抽气的方式将气体排出以外,还指通过供给非活性气体从而挤出气体动作。因此,在第一吹扫工序中,还可以以下述方式构成:向第一缓冲空间232a内供给非活性气体,进行基于挤出残留气体的排出动作。另外,还可以将真空抽气和非活性气体的供给进行组合。另外,还可以以交替地进行真空抽气和非活性气体的供给的方式构成。
另外,此时,供给至处理室201内的N2气的流量也不必为大流量,例如,可以供给与处理室201的容积同等程度的量。通过如上述那样吹扫,能够减少对下一工序的影响。另外,通过不完全地吹扫处理室201内,能够缩短吹扫时间,提高制造吞吐量。另外,也能够将N2气的消耗抑制在必需最小限度。
此时的加热器213的温度与向晶片200供给原料气体时相同,设定为200~750℃、优选300~600℃、更优选300~550℃的范围内的恒定温度。从各非活性气体供给***供给的作为吹扫气体的N2气的供给流量分别例如为100~20000sccm的范围内的流量。作为吹扫气体,除N2气外,还可以使用Ar、He、Ne、Xe等稀有气体。
(第二处理气体供给工序S205)
第一气体吹扫工序之后,打开阀126,经由气体导入孔241b、第二缓冲空间232b、多个分散孔234b,向处理室201内供给作为第二气体(反应气体)的含氧气体。含氧气体例如有氧气(O2)、臭氧气体(O3)、水(H2O)、一氧化二氮气体(N2O)等。此处,示出使用O2气的例子。由于经由第二缓冲空间232b、分散孔234b供给至处理室201,所以能够在衬底上均匀地供给气体。因此能够使膜厚均匀。需要说明的是,供给第二气体时,还可以以下述方式构成:能够经由作为活化部(激发部)的远程等离子体单元(RPU)124,向处理室201内供给活化后的第二气体。
此时,调节质量流量控制器125以使O2气的流量成为规定流量。需要说明的是,O2气的供给流量例如为100sccm以上且10000sccm以下。另外,适当地调节压力调节器238,由此使第二缓冲空间232b内的压力在规定压力范围内。另外,当O2气在RPU124内流动时,使RPU124为ON状态(接通电源后的状态),以使O2气活化(激发)的方式进行控制。
如果将O2气供给至形成于晶片200上的含硅层,则含硅层被改质。例如,形成含有硅元素或硅元素的改质层。需要说明的是,通过设置RPU124,在晶片200上供给活化后的O2气,能够形成更多的改质层。
改质层与例如处理室201内的压力、O2气的流量、晶片200的温度、RPU124的电力供给情况相应地,由规定厚度、规定分布、规定氧成分等对含硅层的侵入深度形成。
经过规定时间后,关闭阀126,停止供给O2气。
(第二吹扫工序S206)
停止供给O2气,由此通过从第一排气部排出存在于处理室201中的O2气、存在于第二缓冲空间232a中的O2气来进行第二吹扫工序S206。对于第二吹扫工序S206,进行与上述第一吹扫工序S204相同的工序。
在第二吹扫工序S206中,继续真空泵223的动作,从处理室排气管224排出存在于处理室201内的气体。需要说明的是,可以调节阀227和阀237,以使从处理室201向处理室排气管224的排气流导比向第二缓冲空间232b的排气流导高。通过这样调节,能够形成经由处理室201的朝向处理室排气管224的气流,排出残留于处理室201内的气体。另外,此处,打开气阀136b,调节MFC135b,供给非活性气体,由此能够在衬底上可靠地供给非活性气体,提高衬底上的残留气体的除去效率。
经过规定时间后,关闭阀136b,停止供给非活性气体,并且关闭阀237b,将第二缓冲空间232b与簇射头排气管236之间阻断。
更优选的是,经过规定时间后,一边使真空泵223继续工作、一边关闭阀237b是理想的。如果按照上述方式构成,则由于经由处理室201的朝向簇射头排气管236的气流不受处理室排气管224的影响,所以能够更可靠地在衬底上供给非活性气体,进一步提高衬底上的残留气体的除去效率。
需要说明的是,对于从处理室吹扫气氛而言,除了仅以真空抽气的方式将气体排出以外,还指通过供给非活性气体从而挤出气体动作。因此,在吹扫工序中,还可以以下述方式构成:向第二缓冲空间232b内供给非活性气体,进行基于挤出残留气体的排出动作。另外,还可以将真空抽气和非活性气体的供给进行组合。另外,还可以以交替地进行真空抽气和非活性气体的供给的方式构成。
另外,此时,供给至处理室201内的N2气的流量也不必为大流量,例如,可以供给与处理室201的容积同等程度的量。通过如上述那样吹扫,能够减少对下一工序的影响。另外,通过不完全地吹扫处理室201内,能够缩短吹扫时间,提高制造吞吐量。另外,也能够将N2气的消耗抑制在必需最小限度。
此时的加热器213的温度与向晶片200供给原料气体时相同,设定为200~750℃、优选300~600℃、更优选300~550℃的范围内的恒定温度。从各非活性气体供给***供给的作为吹扫气体的N2气的供给流量分别例如为100~20000sccm的范围内的流量。作为吹扫气体,除N2气外,还可以使用Ar、He、Ne、Xe等稀有气体。
(判定工序S207)
第一吹扫工序S206结束后,控制器260对上述第一成膜工序S301A中S203~S206是否被执行了规定循环数c进行判定(c为自然数)。即,判定是否在晶片200上形成了所希望的厚度的膜。将上述步骤S203~S206作为1个循环,将该循环进行至少1次以上(步骤S207),由此能够在晶片200上形成规定膜厚的包含硅及氧的绝缘膜、即SiO膜。需要说明的是,优选将上述循环重复多次。由此,在晶片200上形成规定膜厚的SiO膜。
未实施规定次数时(判定为No时),重复S203~S206的循环。实施了规定次数时(判定为Y时),结束成膜工序S301,执行搬送压力调节工序S208和衬底搬出工序S209。
需要说明的是,在上述第一气体供给工序S203、第二气体供给工序S205中,如果在供给第一气体时向作为第二分散部的第二缓冲空间232b供给非活性气体,在供给第二气体时向作为第一分散部的第一缓冲空间232a供给非活性气体,则能够防止各气体逆流至不同的缓冲空间。
(搬送压力调节工序S208)
在搬送压力调节工序S208中,经由处理室排气管224对处理室201内、搬送空间203内进行排气,以使处理室201内、搬送空间203成为规定的压力(真空度)。此时的处理室201内、搬送空间203内的压力被调节至真空搬送室1400内的压力以上。需要说明的是,还可以以下述方式构成:在所述搬送压力调节工序S208期间、之前、之后,利用提升销207进行保持以使晶片200的温度冷却至规定温度。
(衬底搬出工序S209)
在通过搬送压力调节工序S208使处理室201内成为规定压力后,打开闸阀1490,将晶片200从搬送空间203搬出至真空搬送室1400。
通过上述工序,可进行晶片200的处理。
然而,对于如图1所示那样的具有偶数台腔室100的处理装置,在搬送奇数片晶片组时也要求提高生产率。作为提高生产率的手段,例如有增加每单位时间的晶片200的处理片数(处理吞吐量)、维持处理性能、缩短维护时间、减少维护频率等。例如,在利用图1所示的处理装置对25片一批的晶片200进行处理时,在处理最后1片的加工组件中,在一个腔室中进行第一衬底处理工序S200A(第一成膜工序S301A),在另一个腔室中进行第二衬底处理工序S200B(第二成膜工序S301B)。本发明人发现:在将上述批量进行多次的情况下,会产生以下的(A)、(B)课题。此处,所谓奇数片晶片组,由容纳有奇数片晶片200的单个晶盒1001或多个晶盒1001构成。
需要说明的是,以下的(A)、(B)等课题在由晶片片数为25片~21片、13片~9片左右的晶片组构成的批量生产时等是明显的,但在20片~14片左右的情况下、在由25片以上的晶片组构成的批量的情况下,也会产生同样的课题。
(课题A)
如图11所示,在将由25片构成的1个批量进行多次处理时,存在特定腔室的使用次数不均衡的情况。此处,示出将25片的处理进行9次的例子。如上所述,PM1的腔室1的处理次数与其他PM的处理次数最大产生9次之差。此时,在腔室1和其他腔室(2~8)中,存在颗粒的发生几率、维护时机发生变化的情况。特别地,由于腔室1和腔室2设置在同一个PM1中,共用气体供给部,所以在维护时机不同的情况下,生产率显著低下。
(课题B)
对于半导体器件,层合结构成为主流,将一个处理进行多次。在将一个处理进行多次时,有在相同的腔室中对相同的晶片200进行处理的情况。在每一个腔室存在差异(机差)的情况下,会产生下述课题:由特定的晶片形成的半导体器件的特性与由其他晶片形成的半导体器件的特性不同。例如,有在腔室ch1和腔室ch3中膜特性不同的情况。此处,所谓膜特性,有膜厚、膜质、结晶性、介电常数、折射率、膜密度、蚀刻率(etching rate)等。
作为将一个处理进行多次的处理,例如有层间绝缘膜的形成工序。层间绝缘膜的形成工序进行数次~数十次。此时,存在多次使用相同的处理装置的情况。例如,在图11中No.1和No.5有时为相同的晶片。如上所述,特别是在上述片数少的批量生产的次数少的情况下,多有在相同的处理装置对相同的衬底进行处理的情形。存在下述情况:在从第一次处理到下一次处理之间,不进行其他批量的生产,进行与前次同样的批量的处理。
本发明人发现:针对上述课题,通过如以下(a)、(b)那样搬送衬底,能够解决上述课题。即,即使在对奇数片晶片组进行处理的情况下,也能够提高生产率。另外,本发明人发现能够提高每一个晶片200的处理均匀性。
另外,本发明人经过进一步深入研究,结果在(a)(b)的搬送顺序中发现了以下的课题C。
(课题C)
第1片~第24片的晶片200的处理在特定的相同腔室中进行,由特定的晶片200形成的膜特性产生不均。
需要说明的是,在处理单元的个数、腔室的个数不能整除容纳于容纳容器内的晶片200的个数时,容易产生课题A、课题B、课题C。
作为解决所述课题C的搬送顺序,发现了以下(c)的搬送顺序。
(a)
从处理了前一批的最后的晶片的处理单元的下一个处理单元开始搬送,由此能够解决上述课题。例如,在将每1批中晶片200为25片的处理进行多次时,用控制部260记录搬送第X(X为自然数)批的最后的晶片200的处理单元序号m,控制作为第一搬送机械装置的大气搬送机械装置1220和作为第二搬送机械装置的真空搬送机械装置1700,以使第X+1批从第m+1个处理单元开始搬送。以图12为例进行说明。将处理了Lot.1的最后的晶片No.25的处理单元的序号m记录为1,Lot.2的晶片No.1从成为m+1的处理单元2开始搬送。另外,将处理了Lot.2的最后的晶片No.25的处理单元的序号m记录为2,Lot.3的晶片No.1从成为m+1的处理单元3开始搬送。也就是说,即使在处理了批次中的最后的晶片200的处理单元中腔室产生剩余,下一批也越过剩余的腔室,从下一个处理单元开始搬送。通过上述那样构成,将各腔室的使用次数之差与图11的搬送顺序相比,能够减少各腔室的总使用数的最大值与最小值之差,能够减少不均。即,能够使各腔室的使用次数平均化。
另外,每一批的片数为13片时也同样地,能够减少各腔室的使用次数之差。图13表示每一批的片数为13片的情形。
(b)
除了(a)的搬送顺序之外,利用控制部260记录搬送第X批的最后的晶片的腔室序号n,控制大气搬送机械装置1220和真空搬送机械装置1700,以将第X+1批的最后的晶片200搬送至第n+1个腔室。以图14为例进行说明。将处理了Lot.1的最后的晶片No.25的处理单元的序号m记录为1,另外,将处理了晶片No.25的腔室n记录为1。然后,Lot.2的晶片No.1从成为m+1的处理单元2开始搬送,将晶片No.25搬送至成为n+1的腔室2。通过如上述那样搬送,与(a)的搬送时相比较,能够减少各腔室的总使用数的最大值和最小值之差,能够减少不均。另外,也能够抑制使用晶片No.25的腔室的不均。
图15表示每一批的片数为13片的情形。如图15所示,在13片的情况下,也能够减少各腔室的使用次数之差。
(c)
除了上述(a)和(b)的搬送顺序中的任一者或两者之外,控制作为第一搬送机械装置的大气搬送机械装置1220,以便交替地改变向设置于加载互锁室1300的载置面1311a和载置面1311b的搬送顺序,由此能够解决上述课题。
例如,如图16所示那样构成搬送顺序。在图16中,以下述方式构成:将第1片晶片200搬送至载置面1311a,将第2片晶片200搬送至载置面1311b,将第3片晶片200搬送至载置面1311b,将第4片晶片200搬送至载置面1311a。另外,在载置面1311a上载置第5片晶片200,在载置面1311b上载置第6片晶片200。如上所述,将晶片No.1搬送至腔室1,将晶片No.2搬送至腔室2,将晶片No.3搬送至腔室4,将晶片No.4搬送至腔室3,将晶片No.5搬送至腔室5,将晶片No.6搬送至腔室6。换言之,以下述方式构成:对于处理单元中的每一个腔室数,以改变向载置面的载置的方式进行搬送。进一步换言之,控制作为第一搬送机械装置的大气搬送机械装置1220,以使第奇数(2X-1)批中从载置面1311b搬送第4Y-1片(Y为自然数)(例如第3、7、11、15、19、23片)衬底,第偶数(2X)批中从载置面1311b搬送第4Y-3片(例如第1、5、9、13、17、21、25片)衬底。通过如上述方式那样控制搬送,即使将25片1批的批次进行多次,也能够减少各腔室的使用次数之差,并且,对于所有的第1~25片晶片200,能够抑制持续使用各腔室的使用。
另外,如图17所示,每批的片数为13时,也能够减少各腔室的使用次数之差。
需要说明的是,还可以下述方式构成:在第2X批中,从载置面1311b搬送第4Y-1片衬底,在第2X-1批中,从载置面1311b搬送第4Y-3片衬底。
以下,对在上述加工组件内未搬送晶片200的腔室中进行的第二衬底处理工序S200B进行说明。在以下的例子中,说明下述情形:向图4所示的腔室100a中搬送衬底,在腔室100a内进行第一衬底处理工序S200A,未向腔室100b中搬送衬底,在腔室100b内进行第二衬底处理工序S200B。通过在未搬送晶片200的腔室内进行第二衬底处理工序S200B,能够使图4所示的加工组件的腔室100a和腔室100b的排气流导恒定,能够提高每片晶片200的处理均匀性。
如图9、10所示,第二衬底处理工序S200B以下述方式构成:进行与第一衬底处理工序S200A中的第一成膜工序S301A的第一处理气体供给工序S203相当的工序、即第三吹扫工序S403,进行与第一成膜工序S301A的第二处理气体供给工序S205相当的工序、即第四吹扫工序S405。以下,对第三吹扫工序S403和第四吹扫工序S405进行说明。
(第三吹扫工序S403)
在第三吹扫工序S403中,在腔室100a中进行第一处理气体供给工序S203期间,从第四气体供给部经由第一缓冲空间232a向处理室201内供给非活性气体。具体而言,在载置面211上未载置晶片200的状态下,打开阀146b,将通过MFC145b进行流量调节后的非活性气体经由第一气体供给管111b供给至腔室100b。所述非活性气体的流量被设定为下述流量,即,使从进行第二成膜工序S301B的腔室100b向处理室排气管224b的排气流导与从进行第一成膜工序S301A的腔室100a向处理室排气管224a的排气流导成为同等程度。例如,设定为与供给至腔室100a的第一处理气体的流量相同的流量。需要说明的是,在第一处理气体的分子量和非活性气体的分子量不同的情况下,流量并非必须相同,只要设定为排气流导成为同等程度那样的流量即可。需要说明的是,此处,以使用第四气体供给部供给非活性气体的方式构成,但还可以以从第三气体供给部进行供给的方式构成。通过以从第三气体供给部进行供给的方式构成,能够减少配管数。另一方面,在第一吹扫工序、第二吹扫工序、第三吹扫工序、第四吹扫工序的各工序中,在必须对流量进行转换时有可能来不及转换流量。即使在这样的情况下,通过设置第四气体供给部,能够消除MFC135的流量转换的等待时间。需要说明的是,通过由与第一处理气体的供给流路相同的流路构成从第四气体供给部向处理室201的非活性气体供给流路,可容易地保持腔室100a的排气流导与腔室100b的排气流导的平衡性。需要说明的是,当流导的差异在允许范围内时,还可以使用不同的流路。
在第三吹扫工序S403中,可以以下述方式构成:在吹扫各腔室的处理室201之前和之后中的任一者或两者,对第一缓冲空间232a进行吹扫。在所述第一缓冲空间232a的吹扫中,可以以下述方式构成:使供给至腔室100b的吹扫气体的总量与供给至腔室100a的吹扫气体的总量相同。通过上述那样构成,即使在第一缓冲空间232a的吹扫工序中,也能够保持腔室100a和腔室100b的排气均衡。需要说明的是,此处,对于吹扫气体向第一缓冲空间232a的供给,可以从第三气体供给部经由第一气体供给管111a进行,还可以从第四气体供给部经由第一气体供给管111a进行。
(第四吹扫工序S405)
在第四吹扫工序S405中,在腔室100a中进行第二处理气体供给工序S205期间,从第四气体供给部经由第二缓冲空间232b向处理室201内供给非活性气体。具体而言,打开阀156b,将通过MFC155b进行流量调节后的非活性气体经由第二气体供给管121b供给至腔室100b。需要说明的是,此处,以使用第四气体供给部供给非活性气体的方式构成,但还可以以从第三气体供给部进行供给的方式构成。另外,对于第四吹扫工序S405中的非活性气体的流量,设定为与供给至腔室100a的第二处理气体的流量相同的流量。需要说明的是,在第二处理气体的分子量和非活性气体的分子量不同的情况下,流量并非必须相同,只要调节为排气流导成为同等程度那样的流量即可。需要说明的是,通过由与第二处理气体的供给流路相同的流路构成从第四气体供给部向处理室201的非活性气体的供给流路,可容易地保持腔室100a的排气流导与腔室100b的排气流导的平衡性。需要说明的是,当流导的差异在允许范围内时,还可以使用不同的流路。
需要说明的是,在第四吹扫工序S405中,可以以下述方式构成:在吹扫各腔室的处理室201之前和之后中的任一者或两者,对第二缓冲空间232b进行吹扫。在所述第二缓冲空间232b的吹扫中,可以以下述方式构成:使供给至腔室100b的吹扫气体的总量与供给至腔室100a的吹扫气体的总量相同。通过上述那样构成,即使在第二缓冲空间232b的吹扫工序中,也能够保持腔室100a和腔室100b的排气均衡。需要说明的是,此处,对于吹扫气体向第一缓冲空间232a的供给,可以从第三气体供给部经由第一气体供给管111a进行,还可以从第四气体供给部经由第一气体供给管111a进行。
另外,在进行第四吹扫工序S405期间,在腔室100a中进行第一成膜工序的第二处理气体供给工序S205。在第二处理气体供给工序S205中,在使第二处理气体活化的情况下,与在2个腔室(腔室100a和腔室100b)中进行第二处理气体供给工序S205的情形相比,在仅向腔室100a供给活化后的第二处理气体时,存在可向腔室100a供给活化度更高的第二处理气体的情形。在这样的情况下,可以以下述方式构成:在第四吹扫工序S405期间,从通风管线171b排出活化后的第二处理气体。对于所述活化后的第二处理气体的排气量,设定为与在第二处理气体供给工序S205中供给至腔室100b的量相当的量。需要说明的是,此处,示出了将通风管线171b设定在MFC125b的上游侧的例子,但还可以设定在MFC125b的下游侧。通过设置于下游侧,能够进行更精密的流量调节。
另外,在上文中,记载了交替地供给原料气体和反应气体从而进行成膜的方法,但只要原料气体和反应气体的气相反应量、副产物的产生量在允许范围内,还可以应用其他方法。例如,如原料气体和反应气体的供给时机重叠那样的方法。
另外,在上文中,对以2个腔室为一组的加工组件进行了说明,但并不限于此,还可以为以3个以上的腔室为一组的加工组件。在为3个以上的情况下,在向1个腔室搬送衬底、不向一个腔室以外的至少一个其他腔室搬送衬底时,通过向一个腔室供给处理气体,向其他腔室供给非活性气体,能够获得上述的效果等。
另外,在上文中,记载了一片一片地处理衬底的单片式装置,但并不限于此,还可以为在处理室中在垂直方向或水平方向上并列多片衬底的成批式装置。
另外,在上文中,对成膜处理进行了记载,但也可以适用于其他处理。例如,有扩散处理、氧化处理、氮化处理、氧氮化处理、还原处理、氧化还原处理、蚀刻处理、加热处理等。例如,在仅使用反应气体对衬底表面、形成于衬底的膜进行等离子体氧化处理、等离子体氮化处理时,也可以应用本发明。另外,也可以适用于仅使用了反应气体的等离子体退火处理。
另外,在上文中,对半导体器件的制造工序进行了记载,但实施方式的发明还可以适用于除半导体器件的制造工序以外的工序。例如,有液晶装置的制造工序、太阳能电池的制造工序、发光装置的制造工序、玻璃衬底的处理工序、陶瓷衬底的处理工序、导电性衬底的处理工序等衬底处理。
另外,在上文中,示出了作为原料气体使用含硅气体、作为反应气体使用含氧气体来形成氧化硅膜的例子,但还可适用于使用了其他气体的成膜。例如,有含氧膜、含氮膜、含碳膜、含硼膜、含金属膜和含有多种上述元素的膜等。需要说明的是,作为这些膜,例如,有SiN膜、AlO膜、ZrO膜、HfO膜、HfAlO膜、ZrAlO膜、SiC膜、SiCN膜、SiBN膜、TiN膜、TiC膜、TiAlC膜等。对为了形成这些膜而使用的原料气体和反应气体各自的气体特性(吸附性、脱离性、蒸气压等)进行比较,适当变更供给位置、簇射头234内的结构,由此能够获得同样的效果。
<本发明的优选方案>
以下,附记本发明的优选方案。
<附记1>
根据一方案,提供一种衬底处理装置或半导体器件的制造装置,其具有:
处理单元,设置有多个,并具有多个腔室;
装载端口,能够载置多个容纳有多片衬底的容纳容器;
第一搬送机械装置,在所述装载端口与加载互锁室之间搬送所述衬底;
第二搬送机械装置,在所述加载互锁室与所述腔室之间搬送所述衬底;和
控制部,控制所述第一搬送机械装置和所述第二搬送机械装置,
以便将收纳于第X(X为自然数)个所述容纳容器的最后的衬底搬送至第m(m为自然数)个所述处理单元中处于无衬底状态的多个所述腔室中的一个腔室,
将收纳于第X+1个所述容纳容器的多个衬底中最先搬送的衬底搬送至第m+1个处理单元中的多个所述腔室中的任一个。
<附记2>
如附记1所述的装置,优选,
所述控制部以下述方式构成:
对搬送收纳于所述第X个所述容纳容器的最后的衬底的第n(n为自然数)个腔室进行记录,
控制所述第二搬送机械装置,以便将收纳于所述第X+1个容纳容器的多个衬底中的最后的衬底搬送至第n+1个腔室。
<附记3>
如附记1或2所述的装置,优选,
在所述加载互锁室中设置多个载置面,
所述控制部以下述方式构成:
控制所述第一搬送机械装置,以使对收纳于第奇数个容纳容器的最后的衬底进行载置的所述载置面与对收纳于第偶数个容纳容器的最后的衬底进行载置的所述载置面不同。
<附记4>
如附记1至3中任一项所述的装置,优选,
在所述加载互锁室中设置第一载置面和第二载置面,
所述控制部以下述方式构成:控制所述第一搬送机械装置,以便将第奇数(2X-1)个所述容纳容器内的第4Y-1个衬底搬送至所述第一载置台面,
将第偶数(2X)个所述容纳容器内的第4Y-3个衬底搬送至所述第二载置面。
<附记5>
如附记1至4中任一项所述的装置,优选,
所述腔室设置偶数台。
<附记6>
如附记3至5中任一项所述的装置,优选,
所述第二搬送机械装置具有设置了2个用于保持所述衬底的末端执行器的臂。
<附记7>
如附记6所述的装置,优选,
所述控制部以下述方式构成:
利用所述第二搬送机械装置保持所述加载互锁室内的所述衬底,并将其搬送至所述处理单元。
<附记8>
根据另一方案,提供一种衬底处理方法或半导体器件的制造方法,其利用具有下述部件的装置:
处理单元,设置有多个,并具有多个腔室;
装载端口,能够载置多个容纳有多片衬底的容纳容器;
第一搬送机械装置,在所述装载端口与加载互锁室之间搬送所述衬底;和
第二搬送机械装置,在所述加载互锁室与所述腔室之间搬送所述衬底,
其中,所述衬底处理方法或半导体器件的制造方法具有下述工序:
将收纳于第X(X为自然数)个所述容纳容器的最后的衬底搬送至第m(m为自然数)个所述处理单元中处于无衬底状态的多个所述腔室中的一个腔室的工序;和
将收纳于第X+1个所述容纳容器的多个衬底中最先搬送的衬底搬送至第m+1个处理单元中的多个所述腔室中的任一个的工序。
<附记9>
如附记8所述的方法,优选,
当收纳于所述容纳容器中的所述衬底为奇数片时,具有下述工序:
对搬送收纳于所述第X个所述容纳容器的最后的衬底的第n(n为自然数)个腔室进行记录的工序;和
将收纳于所述第X+1个容纳容器的多个衬底中的最后的衬底搬送至第n+1个腔室的工序。
<附记10>
如附记8或9所述的方法,优选,
在所述加载互锁室中设置多个载置面,
具有使对收纳于第奇数(2X-1)个容纳容器的最后的衬底进行载置的所述载置面与对收纳于第偶数(2X)个容纳容器的最后的衬底进行载置的所述载置面不同的工序。
<附记11>
如附记8至10中任一项所述的方法,优选,
在所述加载互锁室中设置第一载置面和第二载置面,
具有下述工序:所述控制部将第奇数(2X-1)个所述容纳容器内的第4Y-1个衬底搬送至所述第一载置面的工序;和
将第偶数(2X)个所述容纳容器内的第4Y-3个衬底搬送至所述第二载置面的工序。
<附记12>
如附记8至11中任一项所述的方法,优选,
进行下述工序:
向所述处理单元中搬送有所述衬底的腔室供给处理气体的工序;和
与供给所述处理气体的工序同时进行的、在所述处理单元中未搬送有所述衬底的腔室中供给非活性气体的工序。
<附记13>
如附记12所述的方法,优选,
具有使进行供给所述处理气体的工序的腔室的排气流导与进行供给所述非活性气体的工序的腔室的排气流导相同的工序。
<附记14>
根据另一方案,提供一种程序或记录有所述程序的记录介质,其利用具有下述部件的装置:
处理单元,设置有多个,并具有多个腔室;
装载端口,能够载置多个容纳有多片衬底的容纳容器;
第一搬送机械装置,在所述装载端口与加载互锁室之间搬送所述衬底;和
第二搬送机械装置,在所述加载互锁室与所述腔室之间搬送所述衬底,
其中,所述程序使计算机执行下述步骤:
将收纳于第X(X为自然数)个所述容纳容器的最后的衬底搬送至第m(m为自然数)个所述处理单元中处于无衬底状态的多个所述腔室中的一个腔室的步骤;和
将收纳于第X+1个所述容纳容器的多个衬底中最先搬送的衬底搬送至第m+1个处理单元中的多个所述腔室中的任一个的步骤。
<附记15>
根据另一方案,提供一种衬底处理装置或半导体器件的制造装置,其具有:
腔室,对衬底进行处理;
处理单元,具备多个所述腔室;
真空搬送室,连接有多个所述处理单元;
加载互锁室,与所述真空搬送室连接;
装载端口,能够载置多个容纳有多片衬底的容纳容器;
大气搬送室,设置于所述加载互锁室与所述装载端口之间,具有第一搬送机械装置;
第二搬送机械装置,设置于所述真空搬送室,在所述加载互锁室与所述腔室之间搬送所述衬底;和
控制部,控制所述第一搬送机械装置和所述第二搬送机械装置,
以便在将收纳于所述容纳容器的多个衬底按序配置在所述多个腔室中并进行处理的情况下,
将收纳于第X(X为自然数)个所述容纳容器的最后的衬底搬送至第m(m为自然数)个所述处理单元中处于无衬底状态的多个所述腔室中的一个腔室,
将收纳于第X+1个所述容纳容器的多个衬底中最先搬送的衬底搬送至第m+1个处理单元中的多个所述腔室中的任一个。
<附记16>
根据另一方案,提供一种半导体器件的制造方法,其利用具有下述部件的装置:
腔室,对衬底进行处理;
处理单元,具备多个所述腔室;
真空搬送室,连接有多个所述处理单元;
加载互锁室,与所述真空搬送室连接;
装载端口,能够载置多个容纳有多片衬底的容纳容器;
大气搬送室,设置于所述加载互锁室与所述装载端口之间,具有第一搬送机械装置;和
第二搬送机械装置,设置于所述真空搬送室,在所述加载互锁室与所述腔室之间搬送所述衬底,
其中,在将收纳于所述容纳容器的多个衬底按序配置在所述多个腔室中并进行处理的情况下,所述半导体器件的制造方法具有下述工序:
对将收纳于第X(X为自然数)个所述容纳容器的最后的衬底从所述容纳容器搬送至所述腔室的处理单元的序号m进行记录的工序(m为自然数);和
将收纳于第X+1个所述容纳容器的所述衬底从第m+1个处理单元开始搬送的工序。
Claims (14)
1.一种衬底处理装置,其具有:
腔室,对衬底进行处理;
处理单元,具备多个所述腔室;
真空搬送室,连接有多个所述处理单元;
加载互锁室,与所述真空搬送室连接;
装载端口,能够载置多个容纳有多片衬底的容纳容器;
大气搬送室,设置于所述加载互锁室与所述装载端口之间,具有第一搬送机械装置;
第二搬送机械装置,设置于所述真空搬送室,在所述加载互锁室与所述腔室之间搬送所述衬底;和
控制部,以如下方式控制所述第一搬送机械装置和所述第二搬送机械装置:将收纳于第X个所述容纳容器的最后的衬底搬送至第m个所述处理单元中处于无衬底状态的多个所述腔室中的一个腔室,将收纳于第X+1个所述容纳容器的多个衬底中最先搬送的衬底搬送至第m+1个处理单元中的多个所述腔室中的任一个,X、m为自然数。
2.如权利要求1所述的衬底处理装置,其中,所述控制部对被搬送了收纳于所述第X个所述容纳容器的最后的衬底的第n个腔室进行记录,n为自然数,
并以将收纳于所述第X+1个容纳容器的多个衬底中的最后的衬底搬送至第n+1个腔室的方式控制所述第二搬送机械装置。
3.如权利要求1所述的衬底处理装置,其中,
在所述加载互锁室中设置多个载置面,
所述控制部控制所述第一搬送机械装置,以使对收纳于第奇数个容纳容器的最后的衬底进行载置的所述载置面与对收纳于第偶数个容纳容器的最后的衬底进行载置的所述载置面不同。
4.如权利要求2所述的衬底处理装置,其中,
在所述加载互锁室中设置多个载置面,
所述控制部控制所述第一搬送机械装置,以使对收纳于第奇数个容纳容器的最后的衬底进行载置的所述载置面与对收纳于第偶数个容纳容器的最后的衬底进行载置的所述载置面不同。
5.如权利要求1所述的衬底处理装置,其中,
在所述加载互锁室中设置第一载置面和第二载置面,
所述控制部控制所述第一搬送机械装置,以便将第奇数个所述容纳容器内的第4Y-1个衬底搬送至所述第一载置面,将第偶数个所述容纳容器内的第4Y-3个衬底搬送至所述第二载置面,Y为自然数。
6.如权利要求2所述的衬底处理装置,其中,
在所述加载互锁室中设置第一载置面和第二载置面,
所述控制部控制所述第一搬送机械装置,以便将第奇数个所述容纳容器内的第4Y-1个衬底搬送至所述第一载置面,将第偶数个所述容纳容器内的第4Y-3个衬底搬送至所述第二载置面,Y为自然数。
7.如权利要求3所述的衬底处理装置,其中,
在所述加载互锁室中设置第一载置面和第二载置面,
所述控制部控制所述第一搬送机械装置,以便将第奇数个所述容纳容器内的第4Y-1个衬底搬送至所述第一载置面,将第偶数个所述容纳容器内的第4Y-3个衬底搬送至所述第二载置面,Y为自然数。
8.一种半导体器件的制造方法,其利用具有下述部件的装置:
腔室,对衬底进行处理;
处理单元,具备多个所述腔室;
真空搬送室,连接有多个所述处理单元;
加载互锁室,与所述真空搬送室连接;
装载端口,能够载置多个容纳有多片衬底的容纳容器;
大气搬送室,设置于所述加载互锁室与所述装载端口之间,具有第一搬送机械装置;和
第二搬送机械装置,设置于所述真空搬送室,在所述加载互锁室与所述腔室之间搬送所述衬底,
其中,所述半导体器件的制造方法具有下述工序:
将收纳于第X个所述容纳容器的最后的衬底搬送至第m个所述处理单元中处于无衬底状态的多个所述腔室中的一个腔室的工序,X、m为自然数;和
将收纳于第X+1个所述容纳容器的多个衬底中最先搬送的衬底搬送至第m+1个处理单元中的多个所述腔室中的任一个的工序。
9.如权利要求8所述的半导体器件的制造方法,其中,具有下述工序:
对被搬送了收纳于所述第X个所述容纳容器的最后的衬底的第n个腔室进行记录的工序,n为自然数;和
将收纳于所述第X+1个容纳容器的多个衬底中的最后的衬底搬送至第n+1个腔室的工序。
10.如权利要求8所述的半导体器件的制造方法,其中,
在所述加载互锁室中设置多个载置面,
具有使对收纳于第奇数个容纳容器的最后的衬底进行载置的所述载置面与对收纳于第偶数个容纳容器的最后的衬底进行载置的所述载置面不同的工序。
11.如权利要求9所述的半导体器件的制造方法,其中,
在所述加载互锁室中设置多个载置面,
具有使对收纳于第奇数个容纳容器的最后的衬底进行载置的所述载置面与对收纳于第偶数个容纳容器的最后的衬底进行载置的所述载置面不同的工序。
12.如权利要求8所述的半导体器件的制造方法,其中,
在所述加载互锁室中设置第一载置面和第二载置面,
具有下述工序:将第奇数个所述容纳容器内的第4Y-1个衬底搬送至所述第一载置面的工序;和
将第偶数个所述容纳容器内的第4Y-3个衬底搬送至所述第二载置面的工序,Y为自然数。
13.如权利要求9所述的半导体器件的制造方法,其中,
在所述加载互锁室中设置第一载置面和第二载置面,
具有下述工序:将第奇数个所述容纳容器内的第4Y-1个衬底搬送至所述第一载置面的工序;和
将第偶数个所述容纳容器内的第4Y-3个衬底搬送至所述第二载置面的工序,Y为自然数。
14.如权利要求10所述的半导体器件的制造方法,其中,
在所述加载互锁室中设置第一载置面和第二载置面,
具有下述工序:将第奇数个所述容纳容器内的第4Y-1个衬底搬送至所述第一载置面的工序;和
将第偶数个所述容纳容器内的第4Y-3个衬底搬送至所述第二载置面的工序,Y为自然数。
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