JP2005217063A

JP2005217063A - 基板処理方法

Info

Publication number: JP2005217063A
Application number: JP2004020362A
Authority: JP
Inventors: Ikuhiro Maeda; 育寛前田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】半導体製造装置を構成する真空搬送室の真空引き時間を短縮する。
【解決手段】カセットが新規か否かを判定し（ステップ１０１）、新規の場合のみ、真空搬送室のリークチェックを行う（ステップ１０２）。チェックが済んだ真空搬送室へウェハを投入した後（ステップ１０３）、真空搬送室の真空引きを行う（ステップ１０４）。このステップ１０４では、スロー排気、メイン排気を行ない、真空搬送室が到達真空圧力になる前に、目標制御圧力の制御を行う真空引きをする。この真空引き後、真空搬送室から処理室へウェハを搬送し（ステップ１０５）、成膜する（ステップ１０６）。成膜後、ウェハを処理室から真空搬送室へ取出し（ステップ１０７）、真空搬送室を大気に戻した後（ステップ１０８）、ウェハを回収する（ステップ１０９）。１カセット内の全ウェハの成膜が終了するまでステップ１０３〜１０９を繰り返す。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空搬送室から搬送された基板を処理室で処理する基板処理方法に係り、特に真空搬送室の真空引きを行うウェハ処理シーケンスに関するものである。

一般的に、真空搬送室と処理室とを備えた半導体製造装置を用いて基板を処理する場合、図５に示すような基板処理方法が採用されている。

図５はウェハカセットからウェハを１枚ずつ取り出して処理室で成膜する成膜方法を示す。同図に示すように、ウェハカセットから取り出したウェハを真空搬送室に投入した後（ステップ２０１）、真空搬送室を真空排気する（ステップ２０２）。真空搬送室から処理室へウェハを搬送し（ステップ２０３）、処理室で成膜する（ステップ２０４）。成膜後、処理済みウェハを処理室から真空搬送室へ取り出し（ステップ２０５）、真空搬送室を大気に戻した後（ステップ２０６）、処理済みウェハを回収する（ステップ２０７）。
この一連の処理を１ウェハカセット内に収容された全てのウェハ、例えば２５枚について繰り返す。

ここで、真空搬送室を真空排気するステップ２０２では、真空搬送室を到達真空圧力まで真空引きし、真空の漏れ検出（リークチェック）も行っている。具体的には、図６に示すように、真空搬送室を大気圧から目標制御圧力に制御している。ここで、真空搬送室を目標制御圧力に制御するとは、真空搬送室の圧力を処理室と同じ圧力に制御することである。
目標制御圧力シーケンスを、図６（ｂ）に示す。スロー排気した後に（ステップ８１）、メイン排気を行ない（ステップ８２）、到達真空圧力（１〜３Ｐａ）まで真空引きを行なう（ステップ８３）。到達真空圧力は１〜３Ｐａである。到達真空圧力まで引けたら、リークチェックを行い、その後、ウェハを処理室へ搬送するための目標制御圧力とすべく、真空搬送室の圧力を制御する（ステップ８４）。

図６（ａ）に示す排気特性例では、真空引き開始時点（大気圧）から２０秒間真空搬送室をスロー排気する。スロー排気後、メイン排気に切替えて、そのままメイン排気を継続すると３０秒で到達真空圧力になる。到達真空圧力到達後、自動圧力制御手段（ＡＰＣ）による圧力制御を行うと５０秒で目標制御圧力になる。ここで、リークチェックを行うウェハ処理シーケンスでは、ステップ８３で到達真空圧力まで引けた後、次の圧力制御ステップ８４に進むことになる。

このように、従来のウェハ処理シーケンスでは、メイン排気の継続中に、所定時間内に到達真空圧力になるかを判断してリークチェックとし、その後、目標制御圧力の制御に切替えるという制御方法を採っていた。

上述したように、従来のリークチェックを行う真空搬送室の真空引きのウェハ処理シーケンスでは、真空搬送室をスロー排気してからメイン排気するようにし、そのメイン排気中に到達真空圧力にしてから、目標制御圧力の制御に切替えるという手法を採っていた。

しかしこの手法では、真空搬送室を真空引きするたびに、真空搬送室のリークチェックを行うために、真空搬送室を目標制御圧力に制御するまでの時間、すなわち真空排気室の真空引き時間がかかりすぎるという問題があった。特に、真空搬送室に投入される基板の枚数が１枚ないし数枚の枚葉式である場合、真空搬送室の真空引きの時間が、基板の処理枚数に効いてくるため、大きな問題になっていた。

本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、真空搬送室の真空引き時間を短縮することが可能な基板処理方法を提供することにある。

第１の発明は、真空搬送室を真空引きした後、前記真空搬送室を介して処理室へ基板を搬送して基板処理工程を行う基板処理方法において、前記基板処理工程を２回以上行う前に、真空引きした真空搬送室の真空の漏れ検出を行うことを特徴とする基板処理方法である。

２回以上の基板処理工程を行う前に真空搬送室の真空の漏れ検出を行うようにしたので、基板処理工程を１回行うごとに真空の漏れ検出を行うものと比べて、真空搬送室の真空引きに要する時間を短縮することができる。

第２の発明は、真空搬送室を真空引きした後、前記真空搬送室を介して処理室へ基板を搬送して基板処理工程を行う基板処理方法において、前記真空引きにより前記真空搬送室の圧力が到達真空圧力になる前に目標制御圧力となるように制御して、前記真空搬送室から前記処理室へ前記基板を搬送するまでの前記真空搬送室の真空引きの時間を短縮することを特徴とする基板処理方法である。
真空搬送室の圧力が到達真空圧力になる前に目標制御圧力となるように制御するので、真空搬送室の圧力が到達真空圧力になった後に目標制御圧力となるように制御するものと比べて、真空搬送室の真空引きの時間が短縮されるので、基板の処理枚数が向上する。

本発明によれば、真空引きした真空搬送室の真空の漏れ検出を毎回行なわないので、真空搬送室の真空引き時間を短縮することができる。したがって、ウェハの処理枚数を向上できる。

以下に本発明の実施の形態を説明する。
図３は、本発明の基板処理方法を実施するための半導体製造装置の概略平面図である。
図３に示されているように、半導体製造装置は、真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された真空搬送室２０を備えている。真空搬送室２０には負圧下でウェハＷを搬送する真空ロボット２５が設置されている。真空搬送室２０には、ウェハに所望の処理を行う処理室１０が連結されており、これは負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。真空搬送室２０には、略大気圧下で用いられる大気搬送室４０が連結されている。大気搬送室４０にはウェハＷを搬送する大気ロボット４５が設置されている。大気搬送室４０の右側にはノッチまたはオリフラ合わせ装置４６が設置されている。大気搬送室４０には、ウェハカセット６０に収納されたウェハＷを大気搬送室４０に対して搬入搬出するためのロードポート５０が設けられ、ウェハ出し入れを可能にしている。

次に上述した半導体製造装置を使用した処理工程を説明する。
未処理のウェハＷを収納したウェハカセット６０は、ロードポート５０上に工程内搬送装置（図示せず）から受け渡されて載置される。大気搬送室４０に設置された大気ロボット４５は、ウェハカセット６０からウェハＷをピックアップし、真空搬送室２０に搬入する。真空搬送室２０が予め設定された圧力値に減圧されると、真空搬送室２０、処理室１０が連通される。続いて、真空搬送室２０の真空ロボット２５はウェハＷを真空搬送室２０から処理室１０に搬入する。そして、処理室１０内に処理ガスが供給され、所望の処理がウェハＷに行われる。処理室１０で前記処理が完了すると、処理済みのウェハＷは真空搬送室２０の真空ロボット２５によって真空搬送室２０に搬出される。そして、真空ロボット２５は処理室１０から搬出したウェハＷを真空搬送室２０へ搬入する。
真空ロボット２５は準備された新規のウェハＷを処理室１０へ前述した作動によって搬送する。処理室１０では、再度、処理室１０内に処理ガスが供給され、所望の処理がウェハＷに行われる。前記ロードロック室３０内が略大気圧に戻されると、大気搬送室４０の大気ロボット４５は、真空搬送室２０の処理済みのウェハＷをピックアップして大気搬送室４０に搬出し、大気搬送室４０を介してロードポート５０上から次の工程へ工程内搬送装置によって搬送されて行く。以上の動作が繰り返されることにより、ウェハが、順次処理されて行く。

図４に、上述した真空搬送室２０のガス導入・排気系の詳細図を示す。
真空ロボット２５が設けられた真空搬送室２０の一側に、パージガス導入ライン２１が接続され、他側に排気ライン２２が接続される。

パージガス導入ライン２１には、流量制御手段（ＭＦＣ）２３とガス導入バルブ２４とが設けられる。ガス導入バルブ２４を開いたときに、流量制御手段２３によって流量制御された流量のパージガスが真空搬送室２０に供給されるようになっている。

排気ライン２２は、メインライン１８とサブライン１９とから構成される。メインライン１８には、ＡＰＣ２８と排気バルブ２９とが設けられる。サブライン１９は、ＡＰＣ２８と排気バルブ２９とをバイパスするようにメインライン１８に設けられる。サブライン１９には、流量制御弁２６とサブバルブ２７とが設けられる。

真空搬送室２０では、常時は、パージガス導入ライン２１からパージガスを真空搬送室２０に供給しつつ、排気ライン２２から排気している。パージガスとして例えば窒素ガスＮ₂を流している。

ここで、真空搬送室２０へ真空ロボット２５によってウェハＷをロードした後に、真空搬送室２０を真空排気するには、まずサブライン１９を通じてスロー排気を行い、つぎにメインライン１８を通じてメイン排気を行う。スロー排気では、ガス導入バルブ２４を閉じて、パージガス導入ライン２１からＮ₂ガスの供給を止め、サブバルブ２７を開けて流量制御手段２６で排気流量を制御した状態で、真空搬送室２０を低速で真空排気する。これによって、真空搬送室２０の内部の圧力変動が抑制され、気流の発生が抑制され、ウェーハＷの破損が防止され、パーティクルの発生が抑制される。スロー排気によって、真空搬送室２０の内部の圧力が所定の圧力まで低下すると、スロー排気に代わってメイン排気が実行される。メイン排気では、ガス導入バルブ２４を開いてパージガス導入ライン２１からのＮ₂ガスの供給をしながら、メインバルブ２９を開けて、ＡＰＣ２８により真空搬送室２０内の圧力を自動調整しつつ、真空搬送室２０を高速で真空排気する。これによって、真空搬送室２０の内部を目標制御圧力に制御する。この目標制御圧力は、搬送圧力にもよるが、例えば１００Ｐａである。

上述した流量制御手段２３、２６、各種バルブ２４、２７、２９及びＡＰＣ２８は、コントローラ７０によって制御される。

図１はウェハカセット６０から取り出したウェハを１枚ずつ処理室１０で成膜する成膜方法を示す。同図に示すように、最初にウェハカセットが新規カセットか否かを判定する（ステップ１０１）。ウェハカセット６０が新規カセットである場合、真空搬送室２０のリークチェックを行う（ステップ１０２）。真空搬送室２０のリークチェックは次のように行なわれる。
（１）所定の時間以下で到達真空度以下になるかを計測する。または、
（２）到達真空圧力は１〜３Ｐａ程度で、排気バルブ２９とパージガス導入バルブ２４とを閉じ、１５分間経過後の圧力上昇値を測定する。または
（３）前記（１）、（２）のリークチェック方法を組合わせて行なう。
リークチェックに問題がなければ、ステップ１０１でウェハカセット６０が新規カセットでないと判定された場合と同様に、次のウェハ投入ステップ１０３に進む。このステップ１０３では、ウェハカセット６０から取り出したウェハＷを、真空搬送室２０に投入する。ウェハＷの投入後、真空搬送室２０を真空排気する（ステップ１０４）。ステップ１０２でリークチェックを行なっているので、この真空引きステップ１０４ではリークチェックを行なわない。即ち、到達真空圧力にせず、直接制御圧力にしている。

真空搬送室２０の排気終了後、真空搬送室２０から処理室１０へウェハＷを搬送し（ステップ１０５）、処理室１０で成膜する（ステップ１０６）。成膜後、処理済みウェハＷを処理室１０から真空搬送室２０へ取り出し（ステップ１０７）、真空搬送室２０を大気に戻した後（ステップ１０８）、処理済みウェハＷを回収する（ステップ１０９）。そして、１ウェハカセット６０内のウェハＷの全てについて処理が終了したか否か判定し、否であれば、１カセット６０内に収容された全てのウェハＷの成膜が終了するまで上記ステップ１０３〜ステップ１０９を繰り返す。１ウェハカセット６０内のウェハが２５枚であれば、２５回繰り返す。ウェハＷの全てが終了したのであれば、最初のステップ１０１に戻る。

ここで、真空搬送室２０を真空排気する真空引きステップ１０４では、リークチェックを行なわない。具体的には、図２に示すように、真空引きする真空搬送室２０の圧力が、到達真空圧力（１〜３Ｐａ）に達する前に、目標制御圧力となるように先行制御している。そのシーケンスを、図２（ｂ）に示す。スロー排気した（ステップ９１）後に、メイン排気を行なう（ステップ９２）。メイン排気を継続するが、到達真空圧力に至る前に、ウェハＷを処理室１０へ搬送するための真空搬送室２０の圧力制御をＡＰＣ２８で行なって、真空搬送室２０を目標制御圧力に制御する（ステップ９３）。

そのときの真空搬送室２０の排気特性例を図２（ａ）に示す。真空引き開始時点（大気圧）から２０秒間真空搬送室をスロー排気する。スロー排気後、メイン排気に切替えて目標制御圧力の圧力制御を行う。この圧力制御の内容は、図示例では、メイン排気開始から５秒間でＡＰＣ２８による圧力調整を始め、さらに５秒間で圧力の安定待ちをして、目標制御圧力を得ている。したがって、真空引き開始時点からたった３０秒で真空搬送室２０の圧力を目標制御圧力とすることができる。

さて、前述した真空搬送室２０の真空引きステップ１０４では、真空搬送室２０の到達真空圧力をチェックしていないので、真空搬送室２０で真空漏れがあった場合、その真空漏れを、繰り返しステップ１０３〜ステップ１０９中では発見することができない。
そこで、本実施の形態では、前述したように、例えば１カセット分のウェハ（２５枚）を処理する前に、ステップ１０２として、真空搬送室２０のリークチェックイベントを設けている。これにより、全体のウェハ処理時間は毎回リークチェックを行なうよりも大幅に短縮することができる。
なお、実施の形態では、リークチェックの間隔を１カセット分としたが、リークチェックの間隔は１カセット分に限らず、少なくとも２回以上の所定回数毎に実施すると効果がある。

また、実施の形態によれば、図２（ｂ）のシーケンスのように、スロー排気、メイン排気を行ない、到達真空圧力になる前に、直接、目標制御圧力の制御をするという方法をとっている。これにより、真空搬送室２０を排気して目標制御圧力に制御するまでにかかる時間を、リークチェックを行なわないウェハ処理シーケンスでは、従来の５０秒から、３０秒に短縮することができる。また、リークチェックを行うウェハ処理シーケンスでは、従来の１５分５０秒から、たったの３０秒に短縮することができる。このように真空搬送室の真空引き時間を短縮することにより、ウェハの処理枚数を向上することができる。

なお、本発明の真空搬送室の真空引きは、真空搬送のシーケンスであるため、ウェハ上に成膜する膜種は限定されず、どの膜種にも対応可能である。

実施の形態による基板処理方法の一工程となる成膜シーケンス図である。実施の形態による真空搬送室を真空排気する説明図であって、（ａ）は真空排気特性図、（ｂ）は真空排気シーケンス図である。実施の形態による基板処理方法を実施するための半導体製造装置の概略平面図である。実施の形態による真空搬送室のガス導入・排気系の詳細図である。従来例による成膜シーケンス図である。従来例による真空搬送室を真空排気する説明図であって、（ａ）は真空排気特性図、（ｂ）は真空排気シーケンス図である。

符号の説明

１０処理室
２０真空搬送室
２５真空ロボット
Ｗウェハ（基板）

Claims

真空搬送室を真空引きした後、前記真空搬送室を介して処理室へ基板を搬送して基板処理工程を行う基板処理方法において、
前記基板処理工程を２回以上行う前に、真空引きした真空搬送室の真空の漏れ検出を行うことを特徴とする基板処理方法。