JP2016127107A - Substrate processing apparatus, substrate processing method and storage medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエハ等の基板に処理を施す基板処理装置のチャンバ内のアンモニア濃度を制御する技術に関する。 The present invention relates to a technique for controlling the ammonia concentration in a chamber of a substrate processing apparatus for processing a substrate such as a semiconductor wafer.
半導体装置の製造において、半導体ウエハ等の被処理基板の表面を薬液を用いて洗浄する薬液洗浄処理が行われる。このような処理は、基板処理装置の処理チャンバ内で基板に処理液を供給することにより行われる。処理チャンバ内の雰囲気を清浄に維持するため、そして、基板周囲の気流をコントロールするため、処理チャンバの天井部に設けられたＦＦＵ（ファンフィルタユニット）から空気が下向きに吹き出される。 In manufacturing a semiconductor device, a chemical cleaning process for cleaning the surface of a substrate to be processed such as a semiconductor wafer using a chemical liquid is performed. Such processing is performed by supplying a processing liquid to the substrate in a processing chamber of the substrate processing apparatus. In order to keep the atmosphere in the processing chamber clean and to control the airflow around the substrate, air is blown downward from an FFU (fan filter unit) provided on the ceiling of the processing chamber.
ＦＦＵは、ファンを駆動することにより生じる吸引力により基板処理装置が設置されたクリーンルーム内の空気を取り込み、取り込んだ空気をＵＬＰＡフィルタを用いて濾過した後に、処理チャンバ内に供給する。 The FFU takes in air in a clean room where a substrate processing apparatus is installed by suction force generated by driving a fan, and filters the taken-in air using a ULPA filter, and then supplies the air into the processing chamber.
特許文献１にも記載されているように、処理チャンバ内の雰囲気にアンモニアが存在していると、パーティクルトラブルを引き起こす可能性がある。アンモニアはＵＬＰＡフィルタでは除去することができないので、ＦＦＵには、アンモニアを除去するためのケミカルフィルタがＵＬＰＡフィルタとは別に設けられる（例えば特許文献２を参照）。ケミカルフィルタのアンモニアの除去率は１００％ではなく、また、除去率は経時劣化により低下する。また、クリーンルーム内の空気中のアンモニア濃度も日によって変化する。このため、ＦＦＵにより処理チャンバ内に供給される空気中のアンモニア濃度を問題の無い程度の低い値に常に維持することは困難である。
As described in
本発明は、チャンバ内の少なくとも基板周囲領域のアンモニア濃度を常に低濃度に保つことができる技術を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a technique capable of always maintaining a low ammonia concentration in at least a substrate peripheral region in a chamber.
本発明の一実施形態によれば、内部で基板に処理が施されるチャンバと、前記チャンバの外部の空間から取り込んだ空気である吸入空気を前記チャンバ内に供給するための吸入空気流路と、前記チャンバ内に供給される前の吸入空気からパーティクルを除去するフィルタと、前記吸入空気中のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度計と、前記吸入空気流路を介して前記チャンバに供給される前記吸入空気の流量を調整する吸入空気流量調節機器と、前記チャンバ内の基板周囲領域に到達する前の前記吸入空気と混合されるように、アンモニアを全く又は殆ど含まない清浄ガスを供給する清浄ガス供給路と、前記清浄ガス供給路を介して供給される清浄ガスの流量を調整する清浄ガス流量調節機器と、前記アンモニア濃度計により検出されたアンモニア濃度に基づいて前記吸入空気流量調節機器及び前記清浄ガス流量調節機器の少なくとも一方を制御して、前記チャンバ内の少なくとも基板周囲領域の雰囲気中のアンモニア濃度を予め定められた値以下に維持する制御装置とを備えた基板処理装置が提供される。 According to an embodiment of the present invention, a chamber in which a substrate is processed inside, and an intake air flow path for supplying intake air, which is air taken from a space outside the chamber, into the chamber A filter for removing particles from the intake air before being supplied into the chamber; an ammonia concentration meter for measuring the ammonia concentration in the intake air; and the supply to the chamber via the intake air flow path A clean gas supplying a clean gas containing no or almost no ammonia so as to be mixed with an intake air flow rate adjusting device for adjusting the flow rate of the intake air and the intake air before reaching the substrate peripheral region in the chamber Detected by a supply path, a clean gas flow control device for adjusting the flow rate of the clean gas supplied through the clean gas supply path, and the ammonia concentration meter Based on the ammonia concentration, at least one of the intake air flow rate adjusting device and the clean gas flow rate adjusting device is controlled to maintain the ammonia concentration in the atmosphere of at least the substrate surrounding region in the chamber below a predetermined value. A substrate processing apparatus comprising a control device is provided.
本発明の他の実施形態によれば、内部で基板に処理が施されるチャンバの内部に、前記チャンバの外部から取り込んだ吸入空気を供給することと、前記吸入空気中のアンモニア濃度を測定することと、測定された前記アンモニア濃度に応じて、前記チャンバ内の基板周囲領域の雰囲気中のアンモニア濃度を予め定められた値以下に維持するために、アンモニアを全く又は殆ど含まない清浄ガスを前記吸入空気に混合する必要があるか否かを判断することと、前記清浄ガスを前記吸入空気に混合する必要があると判断されたときに、前記清浄ガスを前記吸入空気に混合することと、を備えた基板処理方法が提供される。
本発明のさらに他の実施形態によれば、基板処理装置の動作を制御するためのコンピュータにより実行されたときに、前記コンピュータが前記基板処理装置を制御して上記の基板処理方法を実行させるプログラムが記録された記憶媒体が提供される。
According to another embodiment of the present invention, the intake air taken from the outside of the chamber is supplied to the inside of the chamber in which the substrate is processed, and the ammonia concentration in the intake air is measured. And in order to maintain the ammonia concentration in the atmosphere in the region around the substrate in the chamber below a predetermined value according to the measured ammonia concentration, a clean gas containing no or almost no ammonia is used. Determining whether it is necessary to mix with intake air, and mixing the clean gas with the intake air when it is determined that the clean gas needs to be mixed with the intake air; A substrate processing method is provided.
According to still another embodiment of the present invention, when executed by a computer for controlling the operation of the substrate processing apparatus, the computer controls the substrate processing apparatus to execute the substrate processing method. Is provided.
上記本発明の実施形態によれば、チャンバの外部の空間のアンモニア濃度が高まったとしても、チャンバ内の少なくとも基板周囲領域のアンモニア濃度を常に低濃度に保つことができる。 According to the embodiment of the present invention, even if the ammonia concentration in the space outside the chamber is increased, the ammonia concentration in at least the substrate peripheral region in the chamber can be always kept low.
図１は、本実施形態に係る基板処理システムの概略構成を示す図である。以下では、位置関係を明確にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を規定し、Ｚ軸正方向を鉛直上向き方向とする。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a substrate processing system according to the present embodiment. In the following, in order to clarify the positional relationship, the X axis, the Y axis, and the Z axis that are orthogonal to each other are defined, and the positive direction of the Z axis is the vertically upward direction.
図１に示すように、基板処理システム１は、搬入出ステーション２と、処理ステーション３とを備える。搬入出ステーション２と処理ステーション３とは隣接して設けられる。
As shown in FIG. 1, the
搬入出ステーション２は、キャリア載置部１１と、搬送部１２とを備える。キャリア載置部１１には、複数枚のウエハＷを水平状態で収容する複数のキャリアＣが載置される。
The carry-in /
搬送部１２は、キャリア載置部１１に隣接して設けられ、内部に基板搬送装置１３と、受渡部１４とを備える。基板搬送装置１３は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１３は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いてキャリアＣと受渡部１４との間でウエハＷの搬送を行う。
The
処理ステーション３は、搬送部１２に隣接して設けられる。処理ステーション３は、搬送部１５と、複数の処理ユニット１６とを備える。複数の処理ユニット１６は、搬送部１５の両側に並べて設けられる。
The
搬送部１５は、内部に基板搬送装置１７を備える。基板搬送装置１７は、ウエハＷを保持する基板保持機構を備える。また、基板搬送装置１７は、水平方向および鉛直方向への移動ならびに鉛直軸を中心とする旋回が可能であり、基板保持機構を用いて受渡部１４と処理ユニット１６との間でウエハＷの搬送を行う。
The
処理ユニット１６は、基板搬送装置１７によって搬送されるウエハＷに対して所定の基板処理を行う。
The
また、基板処理システム１は、制御装置４を備える。制御装置４は、たとえばコンピュータであり、制御部１８と記憶部１９とを備える。記憶部１９には、基板処理システム１において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１８は、記憶部１９に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって基板処理システム１の動作を制御する。
Further, the
なお、かかるプログラムは、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御装置４の記憶部１９にインストールされたものであってもよい。コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体としては、たとえばハードディスク（ＨＤ）、フレキシブルディスク（ＦＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、マグネットオプティカルディスク（ＭＯ）、メモリカードなどがある。
Such a program may be recorded on a computer-readable storage medium, and may be installed in the
上記のように構成された基板処理システム１では、まず、搬入出ステーション２の基板搬送装置１３が、キャリア載置部１１に載置されたキャリアＣからウエハＷを取り出し、取り出したウエハＷを受渡部１４に載置する。受渡部１４に載置されたウエハＷは、処理ステーション３の基板搬送装置１７によって受渡部１４から取り出されて、処理ユニット１６へ搬入される。
In the
処理ユニット１６へ搬入されたウエハＷは、処理ユニット１６によって処理された後、基板搬送装置１７によって処理ユニット１６から搬出されて、受渡部１４に載置される。そして、受渡部１４に載置された処理済のウエハＷは、基板搬送装置１３によってキャリア載置部１１のキャリアＣへ戻される。
The wafer W loaded into the
次に、処理ユニット１６の構成について図２を参照して説明する。図２は、処理ユニット１６の概略構成を示す図である。
Next, the configuration of the
図２に示すように、処理ユニット１６は、チャンバ２０と、基板保持機構３０と、処理流体供給部４０と、回収カップ５０とを備える。
As shown in FIG. 2, the
チャンバ２０は、基板保持機構３０と処理流体供給部４０と回収カップ５０とを収容する。チャンバ２０の天井部には、ＦＦＵ（Fan Filter Unit）２１が設けられる。ＦＦＵ２１は、チャンバ２０内にダウンフローを形成する。
The
基板保持機構３０は、保持部３１と、支柱部３２と、駆動部３３とを備える。保持部３１は、ウエハＷを水平に保持する。支柱部３２は、鉛直方向に延在する部材であり、基端部が駆動部３３によって回転可能に支持され、先端部において保持部３１を水平に支持する。駆動部３３は、支柱部３２を鉛直軸まわりに回転させる。かかる基板保持機構３０は、駆動部３３を用いて支柱部３２を回転させることによって支柱部３２に支持された保持部３１を回転させ、これにより、保持部３１に保持されたウエハＷを回転させる。
The
処理流体供給部４０は、ウエハＷに対して処理流体を供給する。処理流体供給部４０は、処理流体供給源７０に接続される。
The processing
回収カップ５０は、保持部３１を取り囲むように配置され、保持部３１の回転によってウエハＷから飛散する処理液を捕集する。回収カップ５０の底部には、排液口５１が形成されており、回収カップ５０によって捕集された処理液は、かかる排液口５１から処理ユニット１６の外部へ排出される。また、回収カップ５０の底部には、ＦＦＵ２１から供給される気体を処理ユニット１６の外部へ排出する排気口５２が形成される。
The
チャンバ２０の側壁の下方には、チャンバ２０内の雰囲気を排気するための排気口５３が設けられている。排気口５２に接続された排気管及び排気口５３に接続された排気管は工場排気系に接続されている。
An
ＦＦＵ２１の下方のチャンバ２０内には、整流板２２が設けられている。整流板２２は多数の円形開口が形成されたパンチングプレートにより形成することができる。整流板２２は、ＦＦＵ２１から下方に向けて吐出されるガスの流速の水平面内の分布を均一化する。
A
ＦＦＵ２１の構成について詳細に説明する。ＦＦＵ２１は水平方向に延びるダクト２１１を有している。ダクト２１１の上流端２１２は、基板処理システム１が設置されているクリーンルーム内の空間、すなわちチャンバ２０外部の空間に開口している。ダクト２１１の下流端部の下面には開口２１３が設けられている。開口２１３を塞ぐように、ダクト２１１の下方にＵＬＰＡフィルタ２１４が設けられている。
The configuration of the
ダクト２１１には、上流側から順に、ケミカルフィルタ２１５、ファン２１６、流量調整弁２１７が介設されている。ファン２１６を回転させることにより、クリーンルーム内の空気が上流端２１２の開口からダクト２１１内に取り込まれ、ケミカルフィルタ２１５及びＵＬＰＡフィルタ２１４を通過した後にチャンバ２０の内部空間に供給される。
In the
流量調整弁２１７は例えばフラップバルブとすることができる。流量調整弁２１７の開度を調節することにより、ダクト２１１を介してチャンバ２０内に供給される空気（すなわち、クリーンルームから取り込む吸入空気）の量を調節することができる。空気の流量を調節するためにファン２１６の回転数を調節してもよい。
The flow
ＵＬＰＡフィルタ２１４は、当該ＵＬＰＡフィルタ２１４を通過する空気から主としてパーティクル（粒子状汚染物質）を除去するためのものである。ケミカルフィルタ２１５は、当該ケミカルフィルタ２１５を通過する空気から、主としてガス状（分子状）化学汚染物質を除去するためのものである。このようなガス状化学汚染物質は、ＵＬＰＡフィルタ２１４では除去することができない。本実施形態では、ケミカルフィルタ２１５は、特に空気中のアンモニアを除去するために設けられている。
The
ダクト２１１のケミカルフィルタ２１５よりも下流側であってかつファン２１６の上流側には、ケミカルフィルタ２１５を通過した空気中のアンモニア濃度を測定するためのアンモニア濃度計（アンモニア濃度センサ）２１８が設けられている。
An ammonia concentration meter (ammonia concentration sensor) 218 for measuring the ammonia concentration in the air that has passed through the
チャンバ２０の整流板２２より上方の空間、すなわちＵＬＰＡフィルタ２１４と整流板２２との間の空間（以下、「バッファ空間２７」と呼ぶ）に清浄ガスを供給するために、清浄ガス供給路２３が設けられている。清浄ガス供給路２３は清浄ガス供給源２４に接続されている。清浄ガス供給路２３には、上流側から順に、流量計２５及び流量調整弁２６が設けられている。流量調整弁２６の開度は、流量計２５の測定値に基づいて、清浄ガスの流量が目標流量範囲となるようにフィードバック制御される。
In order to supply clean gas to a space above the rectifying
清浄ガスとしては、例えばドライエアまたは窒素ガスを用いることができる。ドライエアあるいは窒素ガス清浄ガス中のアンモニア濃度はゼロまたは無視できる程度に低い。 As the clean gas, for example, dry air or nitrogen gas can be used. The ammonia concentration in dry air or nitrogen gas clean gas is zero or negligibly low.
ファン２１６、流量調整弁２１７、流量調整弁２６の動作は制御装置４（制御装置４の下位コントローラでもよい）により制御される。また、アンモニア濃度計２１８の検出値及び流量計２５の検出値は制御装置４（制御装置４の下位コントローラでもよい）に送られる。
The operations of the
次に、基板処理システム１の動作について説明する。以下に説明する動作は、制御装置４の制御の元で自動的に実行される。
Next, the operation of the
チャンバ２０内に搬入されて基板保持機構３０により保持されて回転するウエハＷに、処理流体供給部４０（例えばノズル）から供給された処理液（薬液、リンス液、乾燥補助用有機溶剤等）が供給され、ウエハＷに薬液洗浄処理（若しくはウエットエッチング処理）、リンス処理、有機溶剤置換処理、振り切り乾燥処理などからなる一連の液処理が施される。ウエハＷに処理が施されている間、ＦＦＵ２１から清浄空気が下方に向けて（ウエハＷに向けて）吹き出される。また、工場排気系またはイジェクタ（いずれも図示せず）に接続された排気口５２を介して、回収カップ５０内の雰囲気が吸引される。当業者には周知の通り、ＦＦＵ２１からの清浄空気のダウンフロー及び排気口５２を介した回収カップ５０内の雰囲気吸引により生じる気流により、ウエハＷ周囲の雰囲気が清浄に保たれ、また、ウエハＷから飛散した処理液がウエハＷに再付着することが防止される。排気口５３も図示しない工場排気系またはイジェクタに接続されており、この排気口５３を介して回収カップ５０外部のチャンバ２０内雰囲気が排気され、チャンバ２０内が清浄に維持される。
A processing solution (chemical solution, rinsing solution, drying assisting organic solvent, etc.) supplied from the processing fluid supply unit 40 (for example, a nozzle) is transferred to the wafer W which is carried into the
背景技術の項でも述べたように、ＦＦＵ２１から吹き出される清浄空気中のアンモニア濃度が高いと、ウエハＷにウオーターマーク状の欠陥が発生し、ウエハＷの処理不良が生じうる。このような欠陥の発生は、特許文献１にも記載されているように、例えば、比較的アンモニア濃度が高い雰囲気下で、「ＤＨＦ（希フッ酸）薬液洗浄→ＤＩＷ（純水）リンス→ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）置換→振り切り乾燥」という一連の工程が実行された際に確認されている。図４のグラフは、上記の一連の工程を実施した際のチャンバ２０内アンモニア濃度（単位ｐｐｂｖ（体積比））と、処理後に一枚の半導体ウエハの表面に存在する３０ｎｍより大きいパーティクルの数との関係を示している。なお、図４のグラフの縦軸は、各アンモニア濃度における実際のパーティクル数からアンモニア濃度がゼロの時のパーティクル数を減じた値を示している。
As described in the section of the background art, if the ammonia concentration in the clean air blown out from the
上記のアンモニア濃度上昇に関連した問題を解決するため、本実施形態では、以下のようなチャンバ２０内雰囲気制御（アンモニア濃度低減操作）が行われる。
In order to solve the problem related to the above-described increase in ammonia concentration, the following atmosphere control (ammonia concentration reduction operation) in the
クリーンルームからダクト２１１内に取り込まれてケミカルフィルタ２１５を通過した後の空気（すなわち吸入空気）に含まれるアンモニアの濃度Ｃ１が、アンモニア濃度計２１８により測定される。測定されたアンモニアの濃度Ｃ１が、予め定められた閾値（下限値）ＣＴより高い場合には、清浄ガス供給路２３からバッファ空間２７に清浄ガスが供給される。すなわち、ウエハＷに向かって流れる空気の流れの中に清浄ガスが供給される。これにより、ＦＦＵ２１からバッファ空間２７に供給された空気と、清浄ガス供給路２３からバッファ空間２７に供給された清浄ガスがバッファ空間２７内において混合され、その結果得られた混合ガスが整流板２２の穴を通ってウエハＷに向けて吹き出す。混合ガス中のアンモニア濃度は、ＦＦＵ２１からバッファ空間２７に供給された空気中のアンモニア濃度よりも低い。アンモニア濃度が相対的に低いガス（清浄ガス）をアンモニア濃度が相対的に高いガス（吸入空気）に混合することにより、その結果として得られる混合ガスのアンモニア濃度を、アンモニア濃度が相対的に高いガスのアンモニア濃度より低くすることができる。
The
上記閾値ＣＴは、それよりも高いアンモニア濃度のウエハＷに供給されたときにウエハＷの処理結果により影響を与えるおそれがあるアンモニア濃度に対応する値（直ちに処理に悪影響が生じる値に対してある程度の安全マージンを減じた値）であり、実験により予め求められた値である。 The threshold value CT is a value corresponding to the ammonia concentration that may affect the processing result of the wafer W when supplied to the wafer W having a higher ammonia concentration (a certain value relative to a value that immediately affects the processing). (A value obtained by subtracting the safety margin) and obtained in advance through experiments.
ＵＬＰＡフィルタ２１はアンモニアを除去することはできないため、ＦＦＵ２１からバッファ空間２７に供給された空気に含まれるアンモニアの濃度は、アンモニア濃度計２１８により測定されたアンモニア濃度Ｃ１と実質的に同一である。清浄ガス中のアンモニア濃度Ｃ２はゼロと見なすことができるので、バッファ空間２７から整流板２２の穴を通ってウエハＷに向けて吹き出す混合ガス中に含まれるアンモニアの濃度ＣＭは、下式にて表すことができる。
ＣＭ ＝ Ｃ１Ｖ１／（Ｖ１＋Ｖ２）
但し、Ｖ１はＦＦＵ２１からバッファ空間２７に供給される空気の流量であり、Ｖ２は清浄ガス供給路２３からバッファ空間２７に供給される清浄ガスの流量である。
Since the
CM = C1V1 / (V1 + V2)
However, V1 is a flow rate of air supplied from the
上記アンモニアの濃度ＣＭが上記閾値ＣＴよりも低くなるように、Ｖ１及びＶ２が調節される。具体的には例えば、上記閾値ＣＴの設定にあたって十分な安全マージンが確保されている場合には、上記アンモニアの濃度ＣＭが上記閾値ＣＴと等しくなるようにＶ１及びＶ２が調節される。アンモニア濃度計２１８により測定されたアンモニア濃度Ｃ１が高くなるほど、Ｖ１に対するＶ２の比率が高められる。アンモニア濃度Ｃ１に応じた流量比Ｖ１：Ｖ２の変化は連続的なものであってもよいし、段階的なものであってもよい。
V1 and V2 are adjusted so that the ammonia concentration CM is lower than the threshold value CT. Specifically, for example, when a sufficient safety margin is secured in setting the threshold value CT, V1 and V2 are adjusted so that the ammonia concentration CM becomes equal to the threshold value CT. The higher the ammonia concentration C1 measured by the
クリーンルーム環境に何らかの異常が生じてアンモニア濃度Ｃ１が異常に高くなり（Ｃ１≫ＣＴ）、清浄ガスの流量Ｖ２を高めても混合ガス中のアンモニアの濃度ＣＭを閾値ＣＴより低くすることが不可能な場合（あるいは、可能であっても高価な清浄ガスを大量に消費することを避けたい場合、あるいは工場側用力に大きな負担をかけることを避けたい場合には）には、すなわちアンモニア濃度Ｃ１が予め定められた上限値（閾値）を超えた場合には、ファン２１６の稼働が停止されてクリーンルームからダクト２１１内への空気の取り込みが中止され、チャンバ２０内には清浄ガスのみが供給されるようになる。すなわち、アンモニア濃度計２１８により測定されたアンモニア濃度Ｃ１に応じて、流量比Ｖ１：Ｖ２は１００：０（Ｃ１＜ＣＴのとき）〜０：１００（Ｃ１≫ＣＴのとき）の範囲で変化させることができる。
Some abnormality occurs in the clean room environment and the ammonia concentration C1 becomes abnormally high (C1 >> CT), and even if the flow rate V2 of the clean gas is increased, it is impossible to make the ammonia concentration CM in the mixed gas lower than the threshold value CT. In this case (or when it is desired to avoid consuming a large amount of expensive clean gas even if possible, or when it is desired to avoid placing a heavy burden on the factory side power), that is, the ammonia concentration C1 is set in advance. When the predetermined upper limit (threshold value) is exceeded, the operation of the
ところで、搬送部１５の内部空間と各処理ユニット１６のチャンバ２０との圧力差を一定に維持するため（チャンバ２０内の設定圧力が搬送部１５内の設定圧力よりもやや高い場合と、やや低い場合のいずれの場合もある。）、また、チャンバ２０及び回収カップ５０内における気流を設計意図通りに維持するため、チャンバ内の内圧は、概ね一定に維持されなければならない。
By the way, in order to maintain a constant pressure difference between the internal space of the
チャンバ２０にＦＦＵ２１及び清浄ガス供給路２３を介してガスが供給される一方で、回収カップ５０の排気口５２を介してそして排気口５３を介して、チャンバ２０からガスが排出される。従って、チャンバ２０の内圧は、チャンバ２０に供給されるガスの流量とチャンバ２０から排出されるガスの流量との差分に相応する値になる。通常、排気口５２、５３を介したチャンバ２０からの総排気量は（微調整はされるが）概ね一定に維持されるので、チャンバ２０の内圧を一定に保つためには、ＦＦＵ２１及び清浄ガス供給路２３からのチャンバ２０への総給気量も概ね一定に維持されなければならない。
While the gas is supplied to the
例えば、チャンバ２０への総給気量が清浄ガス供給路２３から供給される清浄ガス流量Ｖ２分だけ増えたら、ＦＦＵ２１から供給されるガスの流量Ｖ１をその分だけ減少させる必要がある。ＦＦＵ２１から供給されるガスの流量Ｖ１を減少させるには、ファン２１６の回転数の減少及び流量調整弁２１７の開度減少のうちの少なくとも一方を実行すればよい。
For example, if the total amount of air supplied to the
清浄ガス供給路２３から供給される清浄ガス流量Ｖ２の増大（減少）に応じてＦＦＵ２１から供給されるガスの流量Ｖ１を減少（増大）させるときの、ファン２１６の回転数及び／又は流量調整弁２１７の開度の調整量は、実験により予め求めておくことが好ましい。具体的には例えば、所望の混合比Ｖ２：Ｖ１が得られるような清浄ガスの流量Ｖ２の目標値（流量計２５及び流量調整弁２６を含むフィードバック制御系に与える流量目標値）とファン２１６の回転数（及び／又は流量調整弁２１７の開度）との組み合わせを、混合比ごとに実験により予め求めておくことが好ましい。そしてこのような組み合わせに対応する数式または表を制御装置４の記憶部１９に格納しておき、記憶部１９に格納された演算プログラムが、アンモニア濃度計２１８の検出値に応じて、上記数式または表に基づいて、必要な混合比Ｖ２：Ｖ１が得られるようなファン２１６の回転数（及び／又は流量調整弁２１７の開度）及び清浄ガスの流量目標値を算出することが好ましい。
The rotation speed and / or flow rate adjusting valve of the
閾値ＣＴの設定にあたって安全マージンを大きくとっておけば、上記制御に代えて、以下のような制御を行うことも可能である。すなわち、アンモニア濃度計２１８の検出値に応じて清浄ガスの流量目標値を決定し、この流量目標値が実現されるように流量制御弁２６の開度制御を行いつつ清浄ガスをチャンバ２０（バッファ空間２７）に供給する。これと並行して、チャンバ２０の内圧を図示しない圧力計により検出し、この圧力計の検出値に基づいて、チャンバ２０の内圧が所望の圧力範囲内に維持されるようにファン２１６の回転数（及び／又は流量調整弁２１７の開度）をフィードバック制御する。
If a large safety margin is set in setting the threshold value CT, the following control can be performed instead of the above control. That is, the target flow rate of the clean gas is determined according to the detection value of the
なお、上記の説明では排気口５２、５３を介したチャンバ２０からの総排気量をほぼ一定と述べたが、これに限定されるものではなく、チャンバ２０の内圧調節のために若干増減させてもよい。例えば排気口５３からの排気流量の変動は処理結果にあまり影響を及ぼさないので、排気口５３からの排気量を増減させてもよい。
In the above description, the total exhaust amount from the
以上説明したようにしてチャンバ２０内、特にウエハＷ周囲の（近傍の）空間のアンモニアの濃度ＣＭを上記閾値ＣＴより低く維持することにより、アンモニアに由来するパーティクルの発生を防止または抑制することができる。また、必要な場合にのみ清浄ガスが使用されるため、高価な清浄ガスの消費量を低減することができ、基板処理システム１の経済的な運用を行うことができる。
As described above, the generation of particles derived from ammonia can be prevented or suppressed by maintaining the ammonia concentration CM in the
上記実施形態では、清浄ガスはバッファ空間２７内に供給することとしたが、これに限定されるものではなく、図２に破線２３’で示すようにダクト２１１内に供給してもよい。この構成によれば、ダクト２１１内に取り込まれた空気と清浄ガス供給路２３から供給された清浄ガスがチャンバ２０内のウエハＷ周囲空間に到達するまでの間により均一に混じり合うという利点が生じる。但し、あまりにも上流側に清浄ガスを供給するとアンモニア濃度計２１８の検出値に悪影響を及ぼすおそれがある。従って、ダクト２１１内に清浄ガスを供給する場合には、清浄ガスの供給位置は少なくともファン２１６の下流側、好ましくは流量調整弁２１７の下流側とするのがよい。
In the above embodiment, the clean gas is supplied into the
図２に破線で示すようにケミカルフィルタ２１５の上流側に別のアンモニア濃度計（第２アンモニア濃度計）２１８’を設けてもよい。ケミカルフィルタ２１５の吸着能力は、使用時間の経過とともに劣化する。この劣化度合いを、ケミカルフィルタ２１５の下流側にあるアンモニア濃度計（第１アンモニア濃度計）２１８の検出値と、第２アンモニア濃度計２１８’の検出値を比較することにより把握することができる。すなわち、第２アンモニア濃度計２１８’の検出値と第１アンモニア濃度計２１８の検出値との差が小さくなってきたら、ケミカルフィルタ２１５が劣化してきたことを意味する。上記の差が予め定められた閾値より小さくなったら、制御装置４は、図示しないディスプレイまたは警報装置を用いて、オペレータ（ユーザ）にケミカルフィルタ２１５の劣化度合いを知らせるか或いはケミカルフィルタ２１５の交換を促してもよい。
As indicated by a broken line in FIG. 2, another ammonia concentration meter (second ammonia concentration meter) 218 ′ may be provided upstream of the
クリーンルーム内のアンモニア濃度は変動するが概ね一定の範囲に維持されているため、ケミカルフィルタ２１５の下流側にあるアンモニア濃度計（第１アンモニア濃度計）２１８の検出値のみを用いても、ケミカルフィルタ２１５の劣化度合いを判定することができる。
Since the ammonia concentration in the clean room fluctuates but is maintained within a certain range, the chemical filter can be used even if only the detection value of the ammonia concentration meter (first ammonia concentration meter) 218 on the downstream side of the
上記実施形態では、一つのチャンバ２０に一つのダクト２１１及び一つのファン２１６を備えたＦＦＵ２１が付設されているが、これには限定されない。図３に概略的に示すように、一つのダクト（主ダクト）１１１から複数の分岐ダクト（分岐流路）１１１’を分岐させ、各分岐ダクト１１１’に一つのチャンバ２０を接続してもよい。この場合、各分岐ダクト１１１’にそれぞれ流量調節機器であるファン２１６及び流量調整弁２１７が設けられる。また、各チャンバ２０にそれぞれ清浄ガス供給路２３が設けられる。一つのケミカルフィルタ２１５及び一つのアンモニア濃度計２１８が主ダクト１１１に設けられる。この一つのアンモニア濃度計２１８の測定値が、各チャンバ２０における空気と清浄ガスとの供給比率を調節する制御の基礎となるデータとして共用される。なお、図３において、図２に表示した部材と同一の部材については同一符号を付し、重複説明を省略する。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、ダクト２１１の入口側にケミカルフィルタ２１５が設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、ダクト２１１が空気を取り込む空間（例えばクリーンルーム）内のアンモニア濃度が、通常時にはケミカルフィルタ２１５を必要としないほどに低く維持されている場合には、ケミカルフィルタ２１５を省略することも考えられる。このようにケミカルフィルタ２１５を省略した装置構成において上記空間内の空気のアンモニア濃度が高まるという異常事態が生じた場合にも、上記実施形態と同様にして清浄ガスを吸入空気に混合することにより、基板周囲空間のアンモニア濃度を低く維持することができる。
In the above embodiment, the
上記の基板処理装置により処理される基板Ｗとしては、半導体ウエハ、ガラス基板、セラミック基板等などが例示される。 Examples of the substrate W processed by the substrate processing apparatus include a semiconductor wafer, a glass substrate, and a ceramic substrate.
Ｗ 基板（半導体ウエハ）
２０ チャンバ
２１１ 吸入空気流路（ダクト）
２１４ パーティクルを除去するフィルタ（ＵＬＰＡフィルタ）
２１５ ケミカルフィルタ
２１６，２１７ 吸入空気流量調節機器
２１６ ファン
２１７ 開度可変の弁（流量調整弁）
２１８ アンモニア濃度計（第１アンモニア濃度計）
２１８’ 第２アンモニア濃度計
２３ 清浄ガス供給路
２５，２６ 清浄ガス流量調節機器（流量計、流量調整弁）
W substrate (semiconductor wafer)
20
214 Filter to remove particles (ULPA filter)
215
218 Ammonia concentration meter (first ammonia concentration meter)
218 '2nd
Claims (19)
前記チャンバの外部の空間から取り込んだ空気である吸入空気を前記チャンバ内に供給するための吸入空気流路と、
前記チャンバ内に供給される前の吸入空気からパーティクルを除去するフィルタと、
前記吸入空気中のアンモニア濃度を測定するアンモニア濃度計と、
前記吸入空気流路を介して前記チャンバに供給される前記吸入空気の流量を調整する吸入空気流量調節機器と、
前記チャンバ内の基板周囲領域に到達する前の前記吸入空気と混合されるように、アンモニアを全く又は殆ど含まない清浄ガスを供給する清浄ガス供給路と、
前記清浄ガス供給路を介して供給される清浄ガスの流量を調整する清浄ガス流量調節機器と、
前記アンモニア濃度計により検出されたアンモニア濃度に基づいて前記吸入空気流量調節機器及び前記清浄ガス流量調節機器の少なくとも一方を制御して、前記チャンバ内の少なくとも基板周囲領域の雰囲気中のアンモニア濃度を予め定められた値以下に維持する制御装置と、
を備えた基板処理装置。 A chamber in which the substrate is processed internally;
An intake air flow path for supplying intake air, which is air taken from a space outside the chamber, into the chamber;
A filter for removing particles from the intake air before being supplied into the chamber;
An ammonia concentration meter for measuring the ammonia concentration in the intake air;
An intake air flow rate adjusting device for adjusting the flow rate of the intake air supplied to the chamber via the intake air flow path;
A clean gas supply path for supplying a clean gas containing no or almost no ammonia so as to be mixed with the intake air before reaching the substrate peripheral region in the chamber;
A clean gas flow control device for adjusting the flow rate of the clean gas supplied through the clean gas supply path;
Based on the ammonia concentration detected by the ammonia concentration meter, at least one of the intake air flow rate adjusting device and the clean gas flow rate adjusting device is controlled, so that the ammonia concentration in the atmosphere of at least the substrate peripheral region in the chamber is previously set. A control device that maintains a predetermined value or less;
A substrate processing apparatus comprising:
前記吸入空気流路から分岐して、各々が前記複数のチャンバに前記吸入空気を供給する複数の分岐流路が設けられ、
前記吸入空気流量調節機器、前記清浄ガス供給路及び前記清浄ガス流量調節機器は前記複数のチャンバにそれぞれ対応して設けられ、
前記アンモニア濃度計は、前記複数の分岐流路よりも上流側の位置における前記吸入空気流路内の前記吸入空気のアンモニア濃度を測定して、その測定値が前記各チャンバにおける前記吸入空気と前記清浄ガスとの供給比率を調節する制御の基礎となるデータとして用いられる、
請求項１から９のうちのいずれか一項に記載の基板処理装置。 A plurality of the chambers;
A plurality of branch flow paths are provided that branch from the intake air flow path and each supply the intake air to the plurality of chambers.
The intake air flow rate adjusting device, the clean gas supply path and the clean gas flow rate adjusting device are provided corresponding to the plurality of chambers, respectively.
The ammonia concentration meter measures the ammonia concentration of the intake air in the intake air flow path at a position upstream of the plurality of branch flow paths, and the measured value is measured with the intake air and the intake air in each chamber. Used as the data to be the basis of control to adjust the supply ratio with clean gas,
The substrate processing apparatus according to claim 1.
前記吸入空気中のアンモニア濃度を測定することと、
測定された前記アンモニア濃度に応じて、前記チャンバ内の基板周囲領域の雰囲気中のアンモニア濃度を予め定められた値以下に維持するために、アンモニアを全く又は殆ど含まない清浄ガスを前記吸入空気に混合する必要があるか否かを判断することと、
前記清浄ガスを前記吸入空気に混合する必要があると判断されたときに、前記清浄ガスを前記吸入空気に混合することと、
を備えた基板処理方法。 Supplying the intake air taken in from the outside of the chamber to the inside of the chamber in which the substrate is processed;
Measuring the ammonia concentration in the intake air;
In accordance with the measured ammonia concentration, in order to maintain the ammonia concentration in the atmosphere around the substrate in the chamber below a predetermined value, a clean gas containing no or almost no ammonia is added to the intake air. Determining whether it is necessary to mix,
Mixing the clean gas with the intake air when it is determined that the clean gas needs to be mixed with the intake air;
A substrate processing method comprising:
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