JP2023048293A - 基板処理装置、半導体装置の製造方法、基板処理方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
基板収納容器から搬出された基板が搬送される搬送空間を含む搬送室と、
第1パージガスを前記搬送室内に供給する第1パージガス供給系と、
前記第1パージガスとは異なる第2パージガスを前記搬送室内に供給する第2パージガス供給系と、
前記搬送室内の雰囲気を排出する排気系と、
前記搬送空間の一端と他端とを接続する循環路と、
前記循環路上又はその端部に設けられ、前記搬送室内の雰囲気を循環させるファンと、
前記第1パージガス供給系から前記第1パージガスを供給する第1パージモードと、前記第2パージガス供給系から前記第2パージガスを供給する第2パージモードとの何れの状態であるかに応じて、前記ファンの回転速度が異なるように前記ファンを制御可能に構成された制御部と、
を備える技術が提供される。
以下に、本開示の一実施形態(第1の実施形態)について、図1~図4を参照して説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。
本実施形態に係る基板処理装置10は、図1及び図2に示されるように、大気側搬送室(EFEM:Equipment Front-End Module)としての第1搬送室12と、第1搬送室12に接続され、基板収納容器であるポッド27-1~27-3が載置されるとともに、ポッド27-1~27-3の蓋を開閉し、基板100を第1搬送室12に対して搬入/搬出するための、ポッド開閉機構を備えるロードポートユニット29-1~29-3と、圧力制御される予備室としてのロードロック室14A、14Bと、真空搬送室としての第2搬送室16と、基板100に対する処理を行う処理室18A、18Bとを備えている。また、処理室18Aと処理室18Bとの間は、境界壁20によって遮られている。本実施形態では、基板100として例えばシリコンウェハ等の半導体装置を製造する半導体ウェハが使用される。
筐体180には、第1搬送室12内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構162と、第1搬送室12内に乾燥空気(ドライエア)を供給する乾燥空気供給機構163と、第1搬送室12内に空気を供給する空気供給機構(大気取り込み機構)158と、が設けられている。不活性ガス供給機構162、乾燥空気供給機構163、及び空気供給機構158を総称してパージガス供給系(パージガス供給部)と称することもできる。
筐体180には、第1搬送室12内のガス(雰囲気)を排気する排気系(排気部)を構成する排気路152及び圧力制御機構150が設けられている。圧力制御機構150は、調整ダンパ154および排気ダンパ156の開閉を制御することで、第1搬送室12内を任意の圧力に制御することが可能なように構成されている。圧力制御機構150は、第1搬送室12内を所定の圧力に保持するように構成された調整ダンパ154と、排気路152を全開または全閉にするように構成された排気ダンパ156とにより構成される。このような構成により、第1搬送室12内の圧力制御を行うことができる。調整ダンパ154は、第1搬送室12内の圧力が所定の圧力より高くなると開くように構成されたオートダンパ(背圧弁)151と、オートダンパ151の開閉を制御するように構成されたプレスダンパ153とにより構成される。圧力制御機構150の下流側の排気路152は、ブロアや排気ポンプ等の排気装置に接続されている。排気装置は、例えば基板処理装置が設置される施設の設備であってもよく、基板処理装置を構成するものであってもよい。また、排気装置を排気系(排気部)の一部と見做すこともできる。
第1搬送室12内には、基板が搬送される空間である搬送空間175と、搬送空間175の一端に設けられた吸出口である開口164と、その他端に設けられた送出口である開口165と、開口164及び開口165を接続する循環路を構成する循環ダクト168及び上部空間(バッファ空間、バッファ部)167と、循環路上又はその端部に設けられ、第1搬送室12内(循環路及び搬送空間175内)のガス(雰囲気)を送出口から吸出口に向かう方向に循環させるファン171と、が設けられている。第1搬送室12内に導入されたパージガスは、これらの構成により、搬送空間175を含む第1搬送室12内で循環する。
搬送空間175は、その内部に第1ロボット30が設けられ、開口部134及び開口部102を介して、それぞれポッド27-1~27-3及びロードロック室14と連通可能に構成されている。第1ロボット30の水平移動アームの直下には、パージガスの流れを整える整流板としての多孔板174が設置される。多孔板174は複数の孔を有し、例えば、パンチングパネルで形成される。搬送空間175は、多孔板174を挟んで上側の第一の空間と下側の第二の空間とに区画される。
搬送空間175の下部(例えば搬送空間175の底部付近)には、搬送空間175内を流れたパージガスを吸い出して循環させるための開口164が第1ロボット30を挟んで左右にそれぞれ1つずつ配置されている。また、搬送空間175の上部(例えば搬送空間175の天井部)には、搬送空間175内へパージガスを送出して循環させるための開口165が第1ロボット30を挟んで左右にそれぞれ1つずつ配置されている。
搬送空間175の天井部の開口165にはそれぞれ、上部空間167内のパージガス(雰囲気)を搬送空間175内に送出する第1のファン(送風機)としてのファン171が設けられている。換言すると、ファン171は、循環路上又はその端部に設けられている。また、ファン171の下面側には、送出されるパージガス中の塵や不純物を取り除くためのフィルタとしてのフィルタユニット170が設けられている。ファン171とフィルタユニット170により、クリーンユニット166が構成されている。フィルタユニット170は、通過するガス中の水分を捕集して除去する水分除去フィルタを含んでいてもよい。水分除去フィルタは、例えば水分を吸着するケミカルフィルタにより構成することができる。
ロードポートユニット29-1~29-3及び第1ロボット30を挟んだ第1搬送室12の両側面にはそれぞれ、第1搬送室12内をメンテナンスするために用いられる開口部であるメンテナンス開口を閉塞するように構成された扉(開閉部)としてのメンテナンス扉190が設けられている。メンテナンス扉190はそれぞれ、基板処理装置10の正面側の鉛直方向に延びる一辺を回転軸として第1搬送室12の側面に取り付けられている。基板処理装置の保守等を行う作業者は、メンテナンス扉190を介して第1搬送室12内へアクセスし、内部の保守等を行う。
第1搬送室12内には、第1搬送室12内の酸素濃度を検出する酸素濃度センサとしての酸素濃度検出器160が設けられている。本実施形態では、酸素濃度検出器160を、上部空間167内であって、パージガス供給系の直下に配置している。ただし、酸素濃度検出器160は、搬送空間175内や循環ダクト168内、排気路152内、等に配置してもよく、また、複数の酸素濃度検出器160を配置してもよい。例えば搬送空間175内の異なる位置に複数の酸素濃度検出器160を配置することにより、搬送空間175内の酸素濃度の偏りを検出することができる。搬送空間175内の酸素濃度の偏りを検出した場合、後述するように、酸素濃度の偏りが小さくなるように、ファン171の回転数を大きくするように制御することができる。
第1搬送室12内には、第1搬送室12内の水分濃度を検出する水分濃度センサとしての水分濃度検出器161が設けられている。本実施形態では、水分濃度検出器161を、上部空間167内であって、排気路152の近傍に配置している。ただし、水分濃度検出器161は、搬送空間175内や循環ダクト168内、等に配置してもよく、また、複数の水分濃度検出器161を配置してもよい。例えば搬送空間175内の異なる位置に複数の水分濃度検出器161を配置することにより、搬送空間175内の水分濃度の偏りを検出することができる。搬送空間175内の水分濃度の偏りを検出した場合、後述するように、水分濃度の偏りが小さくなるように、ファン171の回転数を大きくするように制御することができる。また、水分濃度検出器161は、水分濃度(絶対湿度)を検出する水分濃度検出器の他、露点温度を測定する露点計、相対湿度を測定する相対湿度計、等で構成されていてもよい。すなわち、水分濃度検出器161から取得される水分濃度を示す指標としては、絶対湿度、相対湿度、露点温度の少なくとも何れかを用いることができる。
次に、基板処理装置10を用いた半導体装置の製造方法、すなわち、基板100の処理工程(手順)について説明する。なお、基板処理装置10の各構成部は上記のようにコントローラ121によって制御される。
本実施形態に係る基板処理装置10は、第1搬送室12(特に搬送空間175)内の雰囲気及びパージ状態(パージガスの供給/排気流量(速度)、循環流量(速度)、等)を異ならせるように、複数のパージモード(パージ状態)を備え、状況に応じてこれらのパージモードを切り替えるように構成されている。
(A:不活性ガスパージモード)
不活性ガスパージモードでは、不活性ガス供給機構162から第1搬送室12内へ不活性ガスを供給し、搬送空間175内を不活性ガスによりパージする。具体的には、MFC162bを開き、不活性ガスを上部空間167内へ供給するとともに、ファン171を動作(回転)させて、第1搬送室12内において不活性ガスを循環させる。また、同時に圧力制御機構150の調整ダンパ154及び排気ダンパ156の開閉及び開度を調整して、第1搬送室12内の雰囲気(ガス)の排出を行う。これにより、第1搬送室12内は不活性ガスによりパージされ、本パージモード前における第1搬送室12内の雰囲気は、導入された不活性ガスにより置換される。
同様に、例えば、本パージモードの前において、第1搬送室12内が乾燥空気によってパージされていた場合、不活性ガスにより第1搬送室12内をパージすることにより、第1搬送室12内における酸素濃度を低下させることができる。
本パージモードでは、乾燥空気供給機構163から第1搬送室12内へ乾燥空気を供給し、搬送空間175内を乾燥空気によりパージする。具体的には、MFC163bを開き、乾燥空気を上部空間167内へ供給するとともに、ファン171を動作(回転)させて、第1搬送室12内において乾燥空気を循環させる。また、同時に、不活性ガスパージモードと同様に、第1搬送室12内の雰囲気(ガス)の排出を行う。これにより、第1搬送室12内は乾燥空気によりパージされ、本パージモード前における第1搬送室12内の雰囲気は、導入された乾燥空気により置換される。
本パージモードでは、空気供給機構158から第1搬送室12内へ空気を取り込み、搬送空間175内を空気によりパージする。具体的には、インテークダンパ158aを開き、空気を上部空間167内へ取り込むとともに、ファン171を動作(回転)させて、第1搬送室12内において空気を循環させる。また、同時に、不活性ガスパージモードと同様に、第1搬送室12内の雰囲気(ガス)の排出を行う。これにより、第1搬送室12内は空気によりパージされ、本パージモードの前における第1搬送室12内の雰囲気は、取り込まれた空気により置換される。
ここで、上述の複数のパージモードが実行される際には、基板処理装置が各パージモードのいずれかの状態であるかに応じて、回転速度(回転数)が異なるようにファン171が制御される。
不活性ガスパージモードにおいては、酸素濃度センサとしての酸素濃度検出器160で検出された値(酸素濃度値)に基づいて、不活性ガスパージ供給系から第1搬送室12内に供給される不活性ガスの流量が制御される。具体的には、酸素濃度検出器160で検出された酸素濃度値が、所定の値(例えば第1搬送室12内で搬送される基板100に対して許容される酸素濃度値)もしくは所定の値以下となるように、MFC162bの開度が制御される。例えば、検出された酸素濃度値が所定の値よりも大きい場合における不活性ガスの流量が、検出された酸素濃度値が所定の値以下である場合における不活性ガスの流量よりも大きくなるように、検出される酸素濃度値に対するMFC162bの開度が設定される。
乾燥空気パージモード又は不活性ガスパージモードの少なくとも何れか(以下、総称して「乾燥ガスパージモード」と称することがある)においては、水分濃度センサとしての水分濃度検出器161で検出された値(水分濃度値)に基づいて、乾燥空気供給系又は不活性ガスパージ供給系(以下、総称して「乾燥ガス供給系」と称することがある)から第1搬送室12内に供給される乾燥空気又は不活性ガス(すなわち乾燥ガス)の流量が制御される。
第1搬送室12内の酸素濃度及び水分濃度を低減させるために、乾燥空気パージモードで乾燥空気によるパージを行った後に、不活性ガスパージモードに移行して不活性ガスによるパージを行う。このパージモードの手順を合わせて「水分濃度低減パージモード」と称することもできる。
作業者が第1搬送室12内にアクセスするためにメンテナンス扉190を開放した際には、その時点におけるパージモードに拠らず、乾燥空気パージモード又は空気パージモードへとパージモードを強制的に移行させることが望ましい。(以下、強制移行後のパージモードを「メンテナンスパージモード」と総称することがある。)
上述した実施形態では、基板処理装置10がアニール装置である場合を例に挙げた。しかし、本開示の基板処理装置は、アニール装置に限定されない。すなわち、本開示は、処理室内での処理内容によらず、処理室において基板の昇温が生じる基板処理装置に適用することが可能である。基板処理装置としては、例えば、成膜処理、エッチング処理、拡散処理、酸化処理、窒化処理、又はアッシング処理等の他の処理を行う装置が挙げられる。
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
基板収納容器から搬出された基板が搬送される搬送空間を含む搬送室と、
第1パージガスを前記搬送室内に供給する第1パージガス供給系と、
前記第1パージガスとは異なる第2パージガスを前記搬送室内に供給する第2パージガス供給系と、
前記搬送室内の雰囲気を排出する排気系と、
前記搬送空間の一端と他端とを接続する循環路と、
前記循環路上又はその端部に設けられ、前記搬送室内の雰囲気を循環させるファンと、
前記第1パージガス供給系から前記第1パージガスを供給する第1パージモードと、前記第2パージガス供給系から前記第2パージガスを供給する第2パージモードとの何れの状態であるかに応じて、前記ファンの回転速度が異なるように前記ファンを制御可能に構成された制御部と、
を備える基板処理装置が提供される。
付記1記載の装置であって、
前記第1パージガスは空気であり、前記第2パージガスは前記空気よりも水分濃度が低い乾燥空気であり、
前記制御部は、前記第2パージモード(乾燥空気パージモード)における前記ファンの回転速度を、前記第1パージモード(空気パージモード)における前記ファンの回転速度よりも大きくするように、前記ファンを制御可能に構成されている。
付記1記載の装置であって、
前記第1パージガスは空気であり、前記第2パージガスは不活性ガスであり、
前記制御部は、前記第2パージモード(不活性ガスパージモード)における前記ファンの回転速度を、前記第1パージモード(空気パージモード)における前記ファンの回転速度よりも大きくするように、前記ファンを制御可能に構成されている。
付記1記載の装置であって、
前記第1パージガスは空気よりも水分濃度が低い乾燥空気であり、前記第2パージガスは不活性ガスであり、
前記制御部は、前記第1パージモード(乾燥空気パージモード)で前記第1パージガスの供給を行った後に、前記第2パージモード(不活性ガスパージモード)で第2パージガスの供給を行うように、前記第1パージガス供給系、前記第2パージガス供給系、及び前記ファンを制御可能に構成されている。
付記4記載の装置であって、
前記制御部は、前記第1パージモード(乾燥空気パージモード)における前記ファンの回転速度を、前記第2パージモード(不活性ガスパージモード)における前記ファンの回転速度よりも大きくするように、前記ファンを制御可能に構成されている。
付記1記載の装置であって、
前記第2パージガスは不活性ガスであり、
前記搬送室内又は前記排気系を構成する排気路上の少なくともいずれかには酸素濃度センサが設けられ、
前記制御部は、前記第2パージモード(不活性ガスパージモード)において、前記酸素濃度センサにより検出された値に基づいて、前記第2パージガス供給系から前記搬送室内に供給する前記不活性ガスの流量を制御可能に構成されている。
付記6記載の装置であって、
前記制御部は、前記第2パージモード(不活性ガスパージモード)において、前記酸素濃度センサにより検出された値が所定の値となるように、前記第2パージガス供給系から供給する前記不活性ガスの流量を制御可能に構成されている。
付記6又は7記載の装置であって、
前記制御部は、前記第2パージモード(不活性ガスパージモード)において、前記不活性ガスの流量に応じて前記ファンの回転速度を制御可能に構成されている。
付記6又は7記載の装置であって、
前記制御部は、前記第2パージモード(不活性ガスパージモード)において、前記酸素濃度センサにより検出された値に基づいて、前記ファンの回転速度を制御可能に構成されている。
付記1記載の装置であって、
前記第1パージガスは空気であり、前記第2パージガスは前記空気よりも水分濃度が低い乾燥ガス(乾燥空気又は不活性ガス)であり、
前記搬送室内又は前記排気系を構成する排気路上の少なくともいずれかには水分濃度センサが設けられ、
前記制御部は、前記第2パージモード(乾燥ガスパージモード)において、前記水分濃度センサにより検出された値に基づいて、前記第2パージガス供給系から前記搬送室内に供給する前記乾燥ガスの流量を制御可能に構成されている。
付記10記載の装置であって、
前記制御部は、前記第2パージモード(乾燥ガスパージモード)において、前記水分濃度センサにより検出された値が所定の値となるように、前記第2パージガス供給系から供給する前記乾燥ガスの流量を制御可能に構成されている。
付記10又は11記載の装置であって、
前記制御部は、前記第2パージモード(乾燥ガスパージモード)において、前記乾燥ガスの流量に応じて前記ファンの回転速度を制御可能に構成されている。
付記10又は11記載の装置であって、
前記制御部は、前記第2パージモード(乾燥ガスパージモード)において、前記水分濃度センサにより検出された値に基づいて前記ファンの回転速度を制御可能に構成されている。
付記10記載の装置であって、
前記第1パージガスは不活性ガスであり、前記第2パージガスは乾燥空気であり、
前記搬送室内又は前記排気系を構成する排気路上の少なくともいずれかには酸素濃度センサが設けられ、
前記制御部は、前記第2パージモード(乾燥空気パージモード)において、前記酸素濃度センサにより検出された値が所定の値を超えた場合、前記第1パージモード(不活性ガスパージモード)に切り替えて、前記搬送室内に前記不活性ガスを供給するように前記第1パージガス供給系及び前記第2パージガス供給系を制御可能に構成されている。
付記1記載の装置であって、
前記第1パージガスは不活性ガスであり、前記第2パージガスは空気よりも水分濃度が低い乾燥空気であり、
前記搬送室内と前記搬送室外とを連通させる開口に設けられた扉を更に備え、
前記制御部は、前記扉が開放された状態では、前記第2パージモード(メンテナンスパージモード)として、前記搬送室内に前記乾燥空気を供給するように、前記第2パージガス供給系を制御可能に構成されている。
付記15記載の装置であって、
前記制御部は、前記扉が開放された状態では、前記第1パージモードへの移行を禁止し、前記搬送室内への前記不活性ガスの供給を停止するように、前記第1パージガス供給系を制御可能に構成されている。
付記15又は16記載の装置であって、
前記制御部は、前記扉が開放された状態における前記ファンの回転速度が、前記扉が閉じられた状態における前記ファンの回転速度よりも大きくなるように、前記ファンを制御可能に構成されている。
(a)基板収納容器から搬出された基板を搬送室内において搬送する工程と、
(b)第1パージガス又は前記第1パージガスとは異なる第2パージガスのいずれかを前記搬送室内へ供給しながら前記搬送室内の雰囲気を排出するとともに、前記搬送室内に設けられたファンにより前記搬送室内の雰囲気を循環させる工程と、
を有し、
(b)では、前記第1パージガスを供給する第1パージモードと、前記第2パージガスを供給する第2パージモードとの何れの状態であるかに応じて、前記ファンの回転速度が異なるように前記ファンを制御する、半導体装置の製造方法又は基板処理方法が提供される。
付記18における各手順(各工程)をコンピュータによって基板処理装置に実行させるプログラム、または、該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
12 第1搬送室
100 基板
121 コントローラ
168 循環ダクト
Claims (5)
- 基板収納容器から搬出された基板が搬送される搬送空間を含む搬送室と、
第1パージガスを前記搬送室内に供給する第1パージガス供給系と、
前記第1パージガスとは異なる第2パージガスを前記搬送室内に供給する第2パージガス供給系と、
前記搬送室内の雰囲気を排出する排気系と、
前記搬送空間の一端と他端とを接続する循環路と、
前記循環路上又はその端部に設けられ、前記搬送室内の雰囲気を循環させるファンと、
前記第1パージガス供給系から前記第1パージガスを供給する第1パージモードと、前記第2パージガス供給系から前記第2パージガスを供給する第2パージモードとの何れの状態であるかに応じて、前記ファンの回転速度が異なるように前記ファンを制御可能に構成された制御部と、
を備える基板処理装置。 - 前記第1パージガスは空気であり、前記第2パージガスは前記空気よりも水分濃度が低い乾燥空気であり、
前記第2パージモードにおける前記ファンの回転速度は、前記第1パージモードにおける前記ファンの回転速度よりも大きい、請求項1に記載の基板処理装置。 - (a)基板収納容器から搬出された基板を搬送室内において搬送する工程と、
(b)第1パージガス又は前記第1パージガスとは異なる第2パージガスのいずれかを前記搬送室内へ供給しながら前記搬送室内の雰囲気を排出するとともに、前記搬送室内に設けられたファンにより前記搬送室内の雰囲気を循環させる工程と、
を有し、
(b)では、前記第1パージガスを供給する第1パージモードと、前記第2パージガスを供給する第2パージモードとの何れの状態であるかに応じて、前記ファンの回転速度が異なるように前記ファンを制御する半導体装置の製造方法。 - (a)基板収納容器から搬出された基板を搬送室内において搬送する工程と、
(b)第1パージガス又は前記第1パージガスとは異なる第2パージガスのいずれかを前記搬送室内へ供給しながら前記搬送室内の雰囲気を排出するとともに、前記搬送室内に設けられたファンにより前記搬送室内の雰囲気を循環させる工程と、
を有し、
(b)では、前記第1パージガスを供給する第1パージモードと、前記第2パージガスを供給する第2パージモードとの何れの状態であるかに応じて、前記ファンの回転速度が異なるように前記ファンを制御する基板処理方法。 - (a)基板収納容器から搬出された基板を基板処理装置の搬送室内において搬送する手順と、
(b)第1パージガス又は前記第1パージガスとは異なる第2パージガスのいずれかを前記搬送室内へ供給しながら前記搬送室内の雰囲気を排出するとともに、前記搬送室内に設けられたファンにより前記搬送室内の雰囲気を循環させる手順と、
(b)において、前記第1パージガスを供給する第1パージモードと、前記第2パージガスを供給する第2パージモードとの何れの状態であるかに応じて、前記ファンの回転速度が異なるように前記ファンを制御する手順と、
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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