JP2019169509A - 基板処理装置、半導体装置の製造方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
実施例1に係る基板処理装置100は、1枚または複数枚のウエハに各種の熱処理を施す枚葉式熱処理装置として構成されており、後述する電磁波を用いたアニール処理(改質処理)を行う装置として説明を行う。本実施例における基板処理装置100では、基板としてのウエハ200を内部に収容した収納容器(キャリア)としてFOUP(Front Opening Unified Pod:以下、ポッドと称する)110が使用される。ポッド110は、ウエハ200を種々の基板処理装置間を搬送する為の搬送容器としても用いられる。
図1の破線で囲まれた領域Aには、図3に示すような基板処理構造を有する処理炉が構成される。図2に示すように、本実施例においては処理炉が複数設けられているが、処理炉の構成は同一である為、一つの構成を説明するに留め、他方の処理炉構成の説明は省略する。
図2および図4に示すように、搬送室203の側方であって、処理室201−1、201−2の間に処理室201−1、201−2から略等距離となる位置、具体的には、処理室201−1、201−2の基板搬入搬出口206からの搬送距離が略同一距離となるように、所定の基板処理を実施したウエハ200を冷却する冷却領域としての冷却室(冷却エリア、冷却部とも称する)204が冷却ケース109によって形成されている。冷却室204の内部には、基板保持具としてのボート217と同様の構造を有するウエハ冷却用載置具(クーリングステージとも称する、以下、CSと記載する)108が設けられている。CS108は、後述する図5に示すように、複数のウエハ保持溝107a〜107dによって複数枚のウエハ200を垂直多段に水平保持することが可能なように構成されている。また、冷却ケース109には、ガス供給配管(冷却室用ガス供給配管)404を介して冷却室204内の雰囲気をパージするパージガス(冷却室用パージガス)としての不活性ガスを予め定められた第1のガス流量で供給する、冷却室用パージガス供給部としてのガス供給ノズル(冷却室用ガス供給ノズル)401が設置される。ガス供給ノズル401は、ノズル端部が開口された開口ノズルであってもよく、好ましくは、CS108側に面するノズル側壁に複数のガス供給口が設けられた多孔ノズルを用いることが好ましい。また、ガス供給ノズル401は複数設けられていてもよい。なお、ガス供給ノズル401から供給されるパージガスは、CS108に載置される処理後のウエハ200を冷却する冷却ガスとして用いてもよい。
図6に示すように、制御部(制御装置、制御手段)であるコントローラ121は、CPU(Central Processing Unit)121a、RAM(Random Access Memory)121b、記憶装置121c、I/Oポート121dを備えたコンピュータとして構成されている。RAM121b、記憶装置121c、I/Oポート121dは、内部バス121eを介して、CPU121aとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ121には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置122が接続されている。
次に、上述の基板処理装置100の処理炉を用いて、半導体装置(デバイス)の製造工程の一工程として、例えば、基板上に形成されたシリコン含有膜としてのアモルファスシリコン膜の改質(結晶化)方法の一例について図7に示した処理フローに沿って説明する。以下の説明において、基板処理装置100を構成する各部の動作はコントローラ121により制御される。また、上述した処理炉構造と同様に本実施例における基板処理工程においても、処理内容、すなわちレシピについては複数設けられた処理炉において同一レシピを使用する為、一方の処理炉を使用した基板処理工程について説明するに留め、他方の処理炉を用いた基板処理工程の説明は省略する。
図1に示されるように、移載機125はロードポートユニット106によって開口されたポッド110から処理対象となるウエハ200を所定枚数取り出し、ツィーザ125a−1、125a―2の両方にウエハ200を載置する。つまり、低温用のツィーザ125a−1、高温用のツィーザ125a−2に2枚のウエハを載置して、2枚のウエハをポッド110から取り出す。
図1及び3に示されるように、ツィーザ125a−1、125a―2の両方に載置されたウエハ200はゲートバルブ205の開閉動作によって所定の処理室201に搬入(ボートローディング)される。つまり、低温用のツィーザ125a−1、高温用のツィーザ125a−2に載置された2枚のウエハを、処理室201に搬入する。
処理室201内へのボート217の搬入が完了したら、処理室201内が所定の圧力(例えば10〜102000Pa)となるよう処理室201内の雰囲気を制御する。具体的には、真空ポンプ246により排気しつつ、圧力センサ245により検出された圧力情報に基づいて圧力調整器244の弁開度をフィードバック制御し、処理室201内を所定の圧力とする。また、同時に予備加熱として電磁波供給部を制御し、所定の温度まで加熱を行うように制御してもよい(S803)。電磁波供給部によって、所定の基板処理温度まで昇温させる場合、ウエハ200が変形・破損しないように、後述する改質工程の出力よりも小さな出力で昇温を行うことが好ましい。なお、大気圧下で基板処理を行う場合、炉内圧力調整を行わず、炉内の温度調整のみを行った後、後述する不活性ガス供給工程S804へ移行するように制御してもよい。
炉内圧力・温度調整工程S803によって処理室201内の圧力と温度を所定の値に制御すると、駆動機構267は、シャフト255を回転させ、載置台210上のボート217を介してウエハ200を回転させる。このとき、窒素ガス等の不活性ガスがガス供給管232を介して供給される(S804)。さらにこのとき、処理室201内の圧力は10Pa以上102000Pa以下の範囲となる所定の値であって、例えば101300Pa以上101650Pa以下となるように調整される。なお、シャフトは基板搬入工程S402時、すなわち、ウエハ200を処理室201内に搬入完了後に回転させてもよい。
処理室201内を所定の圧力となるように維持すると、マイクロ波発振器655は上述した各部を介して処理室201内にマイクロ波を供給する。処理室201内にマイクロ波が供給されることによって、ウエハ200が100℃以上、1000℃以下の温度、好適には400℃以上、900℃以下の温度となるように加熱し、さらに好適には、500℃以上、700℃以下の温度となるように加熱する。このような温度で基板処理することによって、ウエハ200が効率よくマイクロ波を吸収する温度下での基板処理となり、改質処理の速度向上が可能となる。換言すると、ウエハ200の温度を100℃よりも低い温度、または1000℃よりも高い温度下で処理してしまうと、ウエハ200の表面が変質してしまい、マイクロ波を吸収し難くなってしまうためにウエハ200を加熱し難くなってしまうこととなる。このため、上述した温度帯で基板処理を行うことが望まれる。
処理室201内の圧力を大気圧復帰させた後、ゲートバルブ205を開放し処理室201と搬送室203とを空間的に連通させる。その後、ボート217に載置されている加熱(処理)後の1枚のウエハ200を移載機125の高温用のツィーザ125a−2によって、搬送室203に搬出する(S806)。
高温用のツィーザ125a−2によって搬出された加熱(処理)後の1枚のウエハ200は、移載装置125b、移載装置エレベータ125cの連続動作により、冷却室204まで移動され、高温用のツィーザ125a−2によって、CS108に載置される。具体的には、図5(A)に示すように、高温用のツィーザ125a−21に保持された改質処理S805後のウエハ200aが、CS108に設けられたウエハ保持溝107bに移送され、所定時間載置されることでウエハ200aが冷却される(S807)。このとき、図5(B)に示すように既に先行してCS108に冷却されていた冷却済ウエハ200bが載置されている場合には、改質処理S805完了後のウエハ200aをウエハ保持溝107bに載置後の高温用のツィーザ125a−2および、低温用のツィーザ125a−1が2枚の冷却済ウエハ200bをロードポート、すなわちポッド110に搬送する。
基板冷却工程S807によって冷却されたウエハ200は、低温用のツィーザ125a−1および高温用のツィーザ125a−2によって、冷却された2枚のウエハを、冷却室204から取り出し、所定のポッド110に搬送する。このようにウエハの1枚搬送(冷却室204への搬入)と2枚搬送(冷却室204からの搬送)とを組み合わせることで、ウエハ200の搬送時間を高速化することができる。
(I)基板搬送部(125)を用いて、ポッド110から処理室201に搬入するウエハ200の枚数(2枚)が、処理室201から冷却室204に搬入するウエハ200の枚数(1枚)より多い構成とした。ウエハ200の1枚搬送と2枚搬送とを組み合わせることで、ウエハ200の搬送時間を高速化することができる。
図8に示すように、まず、上サセプタの位置を補正し、上半導体基板の交換(SWAP)を行うため、ロードポートユニット(LP)で未処理基板301を低温用ツィーザ302に載置し、ゲートバルブ(GV)を開く。処理室(PM)で高温用ツィーザ303を用いて上部サセプタ307の位置補正処理を行う。その後、上部の処理済の半導体基板308を高温用ツィーザ303に載置してボートから取り出し、低温用ツィーザ302により未処理基板301を上部基板保持位置に載置する。その後、処理済の半導体基板308を高温用ツィーザ303で処理室からウエハ冷却用載置具(クーリングステージ:CS)へ搬出する。
本態様の場合、まずLPで未処理基板301を低温用ツィーザ302に載置しGVを開き、処理室で上部の処理済の半導体基板308を高温用ツィーザ303に載置してボートから取り出し、未処理基板301を低温用ツィーザ302により上部基板保持位置に載置する。また、処理済の半導体基板308を高温用ツィーザ303により処理室からCSへ搬出した後に、処理室で高温用ツィーザ303により上部サセプタ307の位置補正処理を行う。次に、処理室で下部の処理済の半導体基板308を高温用ツィーザ303に載置してボートから取り出し、未処理基板301を低温用ツィーザ302で下部基板保持位置に載置する。処理済の半導体基板308を高温用ツィーザ303によりPMからCSへ搬送した後に、処理室で高温用ツィーザ303を使って、下部サセプタ309の位置補正処理を行う。GVを閉じ、基板処理を開始する。
(III)2枚の処理済基板を搬出後に、未処理基板を載置してから、サセプタ位置補正をする。
本態様において、まずGVを開け、処理室で高温用ツィーザ303に上部の処理済の半導体基板308を載置し、処理済の半導体基板308を高温用ツィーザ303で処理室からCSに搬出する。処理室で高温用ツィーザ303に下部の処理済の半導体基板308を載置し、高温用ツィーザ303で処理済の半導体基板308を処理室からCSに搬送する。LPで2枚の未処理基板301を低温用ツィーザ302及び高温用ツィーザ303に載置し、処理室で2枚の未処理基板301を上部基板保持位置及び下部基板保持位置に載置する。処理室で上部サセプタ307の位置補正処理を高温用ツィーザ303で行う。続けて処理室で下部のサセプタ309の位置補正処理を高温用ツィーザ303で行い、GVを閉じ、基板処理を開始する。
(IV)2枚の処理済基板を搬出後に、未処理基板を載置する前に、サセプタの位置を補正する。
本態様において、まずGVを開け、処理室で高温用ツィーザ303に上部の処理済の半導体基板308を載置し、処理済の半導体基板308を高温用ツィーザ303で処理室からCSに搬出する。処理室で高温用ツィーザ303に下部の処理済の半導体基板308を載置し、高温用ツィーザ303で処理済の半導体基板308を処理室からCSに搬送する。そして、処理室で上部サセプタ307の位置補正処理を高温用ツィーザ303で行う。続けて処理室で下部のサセプタ309の位置補正処理を高温用ツィーザ303で行う。その後、LPで2枚の未処理基板301を低温用ツィーザ302及び高温用ツィーザ303に載置し、処理室で2枚の未処理基板301を上部基板保持位置及び下部基板保持位置に載置して、GVを閉じ、基板処理を開始する。 なお、以上の本実施例の各態様で使用する低温のウエハの搬入等に用いる低温用ツィーザ302が通常のアルミ材質、高温および常温のウエハの搬送に用いられる高温用ツィーザ303が、耐熱性が高く、熱伝導率の悪いアルミや石英部材等の材質であると好適である
また、本実施例において、1FOUP(基板25枚)の処理毎に1回のサセプタの位置補正処理を行う。すなわち、1処理に2枚の基板処理をするので、13回の処理毎に、サセプタの位置補正処理を行う。例えば、マイクロ波10KWで、1回の処理時間が2分とした場合、1FOUP(基板25枚)処理毎に、26分毎に1回のサセプタ位置補正処理を行うこととする。このようなサセプタ位置補正を実施するタイミングは、半導体基板処理前後のどちらかで都度補正することが最も適切な方法ではあるが、生産性の低下を考慮すると、半導体基板の処理回数やマイクロ波加熱の照射時間等を規定することにより、その処理回数や照射時間毎に実施することも可能である。すなわち、半導体基板の処理が所定回数繰り返し行われた後に、基板搬送部がサセプタの位置を補正したり、電磁波の照射時間が所定時間経過した後に、基板搬送部がサセプタの位置を補正したりする。
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
基板を処理する処理室と、
前記基板に電磁波を供給する電磁波供給部と、
前記基板と前記基板のエッジに対する前記電磁波の吸収を抑制するサセプタとを保持する基板保持部と、
前記基板を搬送する基板搬送部と、
前記基板搬送部により前記サセプタの位置を補正するように制御する制御部と、を備えた基板処理装置。
前記制御部は、前記基板が処理される前または前記基板が処理された後に、前記サセプタの位置を補正するように前記基板搬送部を制御する付記1に記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記処理室内で処理された基板が、前記基板搬送部により前記処理室から搬出される前または前記処理室から搬出された後に、前記サセプタの位置を補正するように前記基板搬送部を制御する付記1に記載の基板処理装置。
前記サセプタは、少なくとも前記基板の上面または下面に配置される付記1に記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記基板の処理が所定回数繰り返し行われた後に、前記サセプタの位置を補正するように前記基板搬送部を制御する付記1に記載の基板処理装置。
前記制御部は、前記電磁波の照射時間が所定時間経過した後に、前記基板搬送部が前記サセプタの位置を補正するように前記基板搬送部を制御する付記1に記載の基板処理装置。
前記基板搬送部は、前記サセプタのエッジ部を前記基板搬送部のグリップで挟み込むことで前記サセプタの位置を補正する付記1に記載の基板処理装置。
基板を処理する処理室と、前記基板に電磁波を供給する電磁波供給部と、前記基板と前記基板のエッジに対する前記電磁波の吸収を抑制するサセプタとを保持する基板保持部と、前記基板を搬送する基板搬送部と、前記基板搬送部により前記サセプタの位置を補正するように構成された制御部と、を有する基板処理装置の前記処理室に前記基板を搬入する搬入工程と、
前記基板を前記電磁波で処理する処理工程と、
前記基板を前記処理室から搬出する搬出工程と、
前記基板搬送部により前記サセプタの位置を補正する補正工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
前記処理工程の前または後に、前記補正工程を行う付記8に記載の半導体装置の製造方法。
前記搬出工程の前または後に、前記補正工程を行う付記8に記載の半導体装置の製造方法。
前記搬入工程と前記処理工程と前記搬出工程とが、所定回数繰り返し行われた後に、前記補正工程を行う付記8に記載の半導体装置の製造方法。
前記処理工程での前記電磁波の照射時間が所定時間経過した後に、前記補正工程を行う付記8に記載の半導体装置の製造方法。
基板を処理する処理室と、前記基板に電磁波を供給する電磁波供給部と、前記基板と前記基板のエッジに対する前記電磁波の吸収を抑制するサセプタとを保持する基板保持部と、前記基板を搬送する基板搬送部と、前記基板搬送部により前記サセプタの位置を補正するように構成された制御部と、を有する基板処理装置の前記処理室に前記基板を搬入する搬入手順と、
前記基板を前記電磁波で処理する処理手順と、
前記基板を前記処理室から搬出する搬出手順と、
前記基板搬送部により前記サセプタの位置を補正する補正手順と、をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
前記処理手順の前または後に、前記補正手順を行う付記13に記載のプログラム。
前記搬出手順の前または後に、前記補正手順を行う付記13に記載のプログラム。
前記搬入手順と前記処理手順と前記搬出手順とが、所定回数繰り返し行われた後に、前記補正手順を行う付記13に記載のプログラム。
前記処理手順での前記電磁波の照射時間が所定時間経過した後に、前記補正手順を行う付記13に記載のプログラム。
125a−1、302 低温用ツィーザ
125a−2、303 高温用ツィーザ
108 ウエハ冷却用載置具(クーリングステージ、CS)。
200 ウエハ(基板)
201 処理室
203 搬送室
204 冷却室
301 未処理半導体基板
307、309、314 サセプタ
308 半導体基板
312、313 エッジグリップ
Claims (5)
- 基板を処理する処理室と、
前記基板に電磁波を供給する電磁波供給部と、
少なくとも1つの前記基板と前記基板のエッジに対する前記電磁波の吸収を抑制する少なくもと1つのサセプタとを保持する基板保持部と、
前記基板を搬送する基板搬送部と、
前記基板搬送部により前記サセプタの位置を補正するように構成された制御部と、を有する基板処理装置。 - 前記制御部が、
前記基板が処理される前または前記基板が処理された後に、前記サセプタの位置を補正するように制御する請求項1に記載の基板処理装置。 - 前記制御部が
前記処理室内で処理された基板が、前記基板搬送部により前記処理室から搬出される前または前記処理室から搬出された後に、前記サセプタの位置を補正するように制御する請求項1に記載の基板処理装置。 - 基板を処理する処理室と、前記基板に電磁波を供給する電磁波供給部と、前記基板と前記基板のエッジに対する前記電磁波の吸収を抑制するサセプタとを保持する基板保持部と、前記基板を搬送する基板搬送部と、前記基板搬送部により前記サセプタの位置を補正するように構成された制御部と、を有する基板処理装置の前記処理室に前記基板を搬入する搬入工程と、
前記基板を電磁波で処理する処理工程と、
前記基板を前記処理室から搬出する搬出工程と、
前記基板搬送部により前記サセプタの位置を補正する補正工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 - 基板を処理する処理室と、前記基板に電磁波を供給する電磁波供給部と、前記基板と前記基板のエッジに対する前記電磁波の吸収を抑制するサセプタとを保持する基板保持部と、前記基板を搬送する基板搬送部と、前記基板搬送部により前記サセプタの位置を補正するように構成された制御部と、を有する基板処理装置の前記処理室に前記基板を搬入する搬入手順と、
前記基板を処理する処理手順と、
前記基板を前記処理室から搬出する搬出手順と、
前記基板搬送部により前記サセプタの位置を補正する補正手順と、
をコンピュータによって前記基板処理装置に実行させるプログラム。
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