JP2023111721A - 基板処理システム及びパーティクル除去方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】パーティクルを効率よく除去する技術を提供すること。【解決手段】パーティクル除去動作は、帯電した少なくとも１つの帯電部材を少なくとも１つのエンドエフェクタ上に載置した状態で、少なくとも１つのエンドエフェクタを真空搬送モジュール、基板処理モジュール、ロードロックモジュール、及び大気搬送モジュールのうちいずれかの内部を搬送する工程を有する。【選択図】図５

Description

以下の開示は、基板処理システム及びパーティクル除去方法に関する。
特許文献１は、ペルティエ素子などの冷却吸着部を内蔵した保護部材をチャンバ内のステージの上面を覆うように配置し、冷却吸着部により保護部材を冷却しながら、真空引きを行ってパーティクルの捕集する技術を開示する。
特開２０１０－１０３４４３号公報
本開示は、パーティクルを効率よく除去する技術を提供する。
本開示の一態様による基板処理システムは、真空搬送モジュールと、基板処理モジュールと、大気搬送モジュールと、ロードロックモジュールと、少なくとも１つの基板搬送ロボットと、制御部とを備える。基板処理モジュールは、真空搬送モジュールに接続され、減圧環境下で基板を処理するように構成される。ロードロックモジュールは、内部が減圧環境と大気圧環境に切り替え可能とされ、真空搬送モジュール及び大気搬送モジュールに接続され、真空搬送モジュール及び大気搬送モジュールの間で基板を中継する。少なくとも１つの基板搬送ロボットは、真空搬送モジュール及び大気搬送モジュールの内部に配置され、少なくとも１つのエンドエフェクタを含む。制御部は、パーティクル除去動作を制御するように構成される。パーティクル除去動作は、帯電した少なくとも１つの帯電部材を少なくとも１つのエンドエフェクタ上に載置した状態で、少なくとも１つのエンドエフェクタを真空搬送モジュール、基板処理モジュール、ロードロックモジュール、及び大気搬送モジュールのうちいずれかの内部を搬送する工程を有する。
本開示によれば、パーティクルを効率よく除去できるという効果を奏する。
図１は、実施形態に係る基板処理システムの概略構成の一例を示す図である。 図２Ａは、実施形態に係る帯電部材の一例を示す図である。 図２Ｂは、実施形態に係る帯電部材の一例を示す図である。 図３Ａは、実施形態に係る帯電部材を帯電させる帯電手法の一例を示す図である。 図３Ｂは、実施形態に係る帯電部材を帯電させる帯電手法の一例を示す図である。 図３Ｃは、実施形態に係る帯電部材を帯電させる帯電手法の一例を示す図である。 図３Ｄは、実施形態に係る帯電部材を帯電させる帯電手法の一例を示す図である。 図３Ｅは、実施形態に係る帯電部材を帯電させる帯電手法の一例を示す図である。 図３Ｆは、実施形態に係る帯電部材を帯電させる帯電手法の一例を示す図である。 図４は、実施形態に係る基板処理システムの概略構成の一例を示す図である。 図５は、実施形態に係る基板処理システムの概略構成の一例を示す図である。 図６Ａは、実施形態に係るクリーニングウェハの移動経路の一例を示す図である。 図６Ｂは、実施形態に係るクリーニングウェハの移動経路の一例を示す図である。 図７Ａは、実施形態に係る帯電部材の一例を示す図である。 図７Ｂは、実施形態に係る帯電部材の一例を示す図である。 図８は、実施形態に係る基板処理システムの概略構成の一例を示す図である。 図９は、実施形態に係るパーティクル除去方法の流れを示すフローチャートである。 図１０Ａは、パーティクルの除去結果の一例を示した図である。 図１０Ｂは、パーティクルの除去結果の一例を示した図である。 図１１Ａは、印加電圧を変えた場合のパーティクルの捕集効率の変化の一例を示した図である。 図１１Ｂは、印加電圧を変えた場合のパーティクルの捕集効率の変化の一例を示した図である。
以下、図面を参照して本願の開示する基板処理システム及びパーティクル除去方法の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示する基板処理システム及びパーティクル除去方法が限定されるものではない。
ところで、基板処理システムは、スタートアップ時やメンテナンス時に、内部を大気開放して作業を実施すると、異物の侵入によりパーティクルが発生する場合がある。例えば、基板処理システムは、内部を大気開放して作業を実施すると、大気中の水分が内壁に付着して水分が残り、２次生成物である水和物が発生することにより、パーティクルが発生する場合がある。また、基板処理システムは、使用期間が長くなると、生成されたデポ、付着ガスなどの影響でパーティクルが発生する場合がある。
従来、基板処理システムでは、ダミーのシリコンウェハ（以下、ダミーウェハとも称する。）を内部に繰り返し搬送し、ダミーウェハにパーティクルを付着させてパーティクルを除去する手法が実施されている。このような従来の手法でも一定のクリーニング効果は得られるが、自由落下によるものがたまたまダミーウェハに載っただけのものであり、パーティクルの除去効率が低い。
そこで、パーティクルを効率よく除去する技術が期待されている。
（実施形態）
（基板処理システム１）
次に、実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る基板処理システム１の概略構成の一例を示す図である。基板処理システム１は、複数の真空処理室（以下、プロセスモジュールとも称する。）ＰＭ１～ＰＭ８と、真空搬送室１０と、常圧搬送室２０とを備える。また、基板処理システム１は、複数のロードロックモジュールＬＬＭ１～ＬＬＭ２と、複数のロードポートＬＰ１～ＬＰ５と、制御装置３０とをさらに備える。
なお、図１の例においては、８つのプロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ８と、２つのロードロックモジュールＬＬＭ１～ＬＬＭ２と、５つのロードポートＬＰ１～ＬＰ５と、を示す。ただし、基板処理システム１が備えるプロセスモジュールＰＭ、ロードロックモジュールＬＬＭ、ロードポートＬＰの数は、図示するものに限定されない。以下、特に区別する必要がない場合は、８つのプロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ８はまとめてプロセスモジュールＰＭと呼ぶ。同様に、２つのロードロックモジュールＬＬＭ１～ＬＬＭ２はまとめてロードロックモジュールＬＬＭと呼ぶ。また同様に、５つのロードポートＬＰ１～ＬＰ５はまとめてロードポートＬＰと呼ぶ。なお、本実施形態に係る基板処理システム１は、少なくとも２つのロードロックモジュールＬＬＭを備える。
プロセスモジュールＰＭは、気密に構成され、排気機構により内部を排気することにより、内部を減圧状態とすることが可能とされている。プロセスモジュールＰＭは、内部を基板処理に適した所定の減圧状態とした減圧雰囲気において、基板Ｗに対して、例えば、エッチング、成膜等の基板処理を実行する。基板Ｗは、例えば、半導体ウェハである。プロセスモジュールＰＭは、それぞれ内部に、基板Ｗを支持するステージＳＴを備える。プロセスモジュールＰＭ内は、基板処理中、減圧雰囲気に維持される。プロセスモジュールＰＭは、各々、開閉可能なゲートバルブＧＶを介して真空搬送室１０に接続する。
真空搬送室１０は、気密に構成され、排気機構により内部を排気することにより、内部を減圧状態とすることが可能とされている。真空搬送室１０は、所定の減圧状態とした減圧雰囲気において、基板Ｗの搬送を実施する。例えば、真空搬送室１０は、基板Ｗを搬送するための第１搬送機構１５が内部に配置される。第１搬送機構１５は、伸縮可能なロボットアームを有する。第１搬送機構１５は、少なくとも１つ、真空搬送室１０内に配置され、少なくとも１つのエンドエフェクタを含む。本実施形態にかかる第１搬送機構１５は、個別に動作可能な第１のアーム１５ａと第２のアーム１５ｂを有する。第１のアーム１５ａと第２のアーム１５ｂは、それぞれ先端に略Ｕ字形状のピックを有し、それぞれ基板Ｗを保持可能とされている。第１搬送機構１５は、ロボットアームを伸縮させてプロセスモジュールＰＭ１～ＰＭ８及びロードロックモジュールＬＬＭ１、ＬＬＭ２の間で基板Ｗを搬送する。基板Ｗは、真空搬送室１０を介して各プロセスモジュールＰＭに搬送される。プロセスモジュールＰＭ内で処理された基板Ｗは、真空搬送室１０を介して次に処理が行われるプロセスモジュールＰＭに搬送されうる。全ての処理が終了した基板Ｗは、真空搬送室１０を介してロードロックモジュールＬＬＭに搬送される。
ロードロックモジュールＬＬＭは、気密に構成され、排気機構により内部を大気雰囲気と減圧雰囲気とに切り替えることが可能とされている。ロードロックモジュールＬＬＭは、プロセスモジュールＰＭが配置されていない真空搬送室１０の一辺に沿って並べて配置される。ロードロックモジュールＬＬＭと真空搬送室１０とは、ゲートバルブＧＶを介して内部が連通可能に構成されている。ロードロックモジュールＬＬＭは、真空搬送室１０に接続される側と反対側において、常圧搬送室２０に接続される。ロードロックモジュールＬＬＭと常圧搬送室２０との間は、ゲートバルブＧＶを介してそれぞれの内部が連通可能に構成されている。
常圧搬送室２０は、内部が常圧雰囲気に維持される。常圧搬送室２０の一方側に複数のロードロックモジュールＬＬＭが並設されている。また、常圧搬送室２０の他方側に複数のロードポートＬＰが並設されている。常圧搬送室２０は、ロードロックモジュールＬＬＭとロードポートＬＰとの間で搬送物を搬送するための第２搬送機構２５が内部に配置される。第２搬送機構２５は、アーム２５ａを有する。アーム２５ａは基台２５ｄ上に回転可能に固定されている。基台２５ｄは、ロードポートＬＰ３近傍に固定される。アーム２５ａの先端は略Ｕ字形状の第１のピック２７ａと第２のピック２７ｂが回転可能に接続する。本実施形態では、第１搬送機構１５及び第２搬送機構２５が本開示の基板搬送ロボットに対応する。また、第１のアーム１５ａ、第２のアーム１５ｂのピック、第１のピック２７ａ、及び第２のピック２７ｂが、本開示のエンドエフェクタに対応する。
ロードポートＬＰは、基板Ｗを収容する保管容器（以下、Front Opening Unified Pod（ＦＯＵＰ）とも呼ぶ。）を取り付け可能に形成される。ＦＯＵＰとは、基板Ｗを収容可能な保管容器である。ＦＯＵＰは、開閉可能な蓋（図示せず）を有する。ＦＯＵＰがロードポートＬＰに設置されると、ＦＯＵＰの蓋とロードポートＬＰのドアとが係合する。その状態で、ロードポートＬＰのドアを開くことでドアと共にＦＯＵＰの蓋が移動してＦＯＵＰが開き、ロードポートＬＰを介してＦＯＵＰ内と常圧搬送室２０とが連通する。
上記のように構成されたプロセスモジュールＰＭ、真空搬送室１０、第１搬送機構１５、ロードロックモジュールＬＬＭ、常圧搬送室２０、第２搬送機構２５、ロードポートＬＰは、各々、制御装置３０と接続され、制御装置３０に制御される。
制御装置３０は、コンピュータなどの情報処理装置である。制御装置３０は、基板処理システム１の各部を制御する。制御装置３０の具体的な構成及び機能は特に限定されない。制御装置３０は、例えば、記憶部３１、処理部３２、入出力インタフェース（ＩＯ Ｉ／Ｆ）３３及び表示部３４を備える。記憶部３１は、例えば、ハードディスク、光ディスク、半導体メモリ素子等の任意の記憶装置である。処理部３２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などのプロセッサである。表示部３４は、例えば、液晶画面やタッチパネル等、情報を表示する機能部である。処理部３２は、記憶部３１に格納されたプログラムやレシピを読み出して実行することにより、入出力インタフェース３３を介して基板処理システム１の各部を制御する。
ところで、基板処理システム１は、スタートアップ時やメンテナンス時に、プロセスモジュールＰＭや真空搬送室１０などの内部を大気開放して作業を実施すると、異物の侵入によりパーティクルが発生する場合がある。また、基板処理システム１は、使用期間が長くなると、生成されたデポ、付着ガスなどの影響でパーティクルが発生する場合がある。
従来、基板処理システムでは、ダミーウェハを内部に繰り返し搬送し、ダミーウェハにパーティクルを付着させてパーティクルを除去する手法が実施されている。しかし、従来の手法は、自由落下によるものがたまたまダミーウェハに載っただけのものであり、パーティクルの除去効率が低い。例えば、真空搬送室１０や、ロードロックモジュールＬＬＭ、常圧搬送室２０の内部のパーティクルは、プロセスモジュールＰＭと異なり、上部、内壁から落下するタイプが多い傾向がある。これらのパーティクルは、長時間にわたって連続し、そのまま下部や第１搬送機構１５、第２搬送機構２５などの表面などに蓄積し、２次的、３次的に基板Ｗ表面の汚染につながる場合がある。
ところで、パーティクルは、特に積極的な電荷付与を行わなくても、通常、正負どちらかの電荷をもっているものが多い。
そこで、本実施形態では、基板処理システム１の内部に帯電した少なくとも１つの帯電部材を搬送し、内部に帯電部材を滞在あるいは移動させて、パーティクルを静電気力により帯電部材の表面に付着させることでパーティクルの集塵を行う。そして、パーティクルを付着させた状態の帯電部材を外部に搬出することで、基板処理システム１の内部の清浄度を向上させる。
帯電部材は、帯電可能な構成のものであれば何れでもよい。帯電部材は、基板Ｗと同様の形状とすることが好ましい。帯電部材は、基板Ｗと同様の形状とすることで、第１搬送機構１５や第２搬送機構２５などの基板Ｗを搬送する搬送系により、基板Ｗと同様に搬送できる。例えば、帯電部材としては、シリコンウェハなどの半導体ウェハの表面に絶縁膜を成膜したものや、あるいは、半導体ウェハの表面に専用に誘電体を製膜したものなどが利用できる。帯電部材は、電圧印加やその他手法で表面に電荷を付与し、帯電させることでクリーニング機能を発現させることができる。以下では、帯電部材を、基板Ｗと同様の形状とした場合を説明する。
図２Ａ及び図２Ｂは、実施形態に係る帯電部材の一例を示す図である。図２Ａ及び図２Ｂでは、帯電部材を、上面に絶縁膜５１が形成されたクリーニング用の半導体ウェハＣＷ（以下、クリーニングウェハと称する。）とした場合を示している。クリーニングウェハＣＷは、図２Ａに示すように、上面（上側の表面）をプラスに帯電させることで、マイナスのパーティクル６０ａを電気的に吸着できる。また、クリーニングウェハＣＷは、図２Ｂに示すように、上面をマイナスに帯電させることで、プラスのパーティクル６０ｂを電気的に吸着できる。なお、クリーニングウェハＣＷの上面に絶縁膜５１が形成される場合を例として示したが、これに限定されず、下面（下側の表面）に絶縁膜５１が形成されていてもよく、上面及び下面に絶縁膜５１が形成されていてもよく、上面、下面、側面に絶縁膜５１が形成されていてもよい。また、帯電部材は、表面が帯電可能な構成であればどのような構成であってもよい。
図３Ａ～図３Ｆは、実施形態に係る帯電部材を帯電させる帯電手法の一例を示す図である。図３Ａ～図３Ｆには、帯電部材としてクリーニングウェハＣＷを帯電させる帯電手法を示している。図３Ａでは、クリーニングウェハＣＷの基板にプラス又はマイナスの電圧を印加して表面を帯電させている。図３Ｂでは、クリーニングウェハＣＷにイオンや電子を照射して表面を帯電させている。図３Ｃでは、クリーニングウェハＣＷにＸ線を照射して表面を帯電させている。図３Ｄでは、クリーニングウェハＣＷにガスを噴射し、ガスとの摩擦で表面を帯電させている。図３Ｅでは、クリーニングウェハＣＷの表面を物体７１で摩擦することで表面を帯電させている。図３Ｆでは、クリーニングウェハＣＷの表面に導電性の膜５２が形成され、電源５３が設けられている。図３Ｆでは、膜５２に電源５３から電圧を印加してクリーニングウェハＣＷを帯電させている。なお、図３Ｆでは、第１搬送機構１５や第２搬送機構２５などの搬送系から電力を供給してクリーニングウェハＣＷを帯電させてもよい。
クリーニングウェハＣＷは、基板処理システム１の外部で帯電させてもよい。例えば、基板処理システム１の外部で帯電させたクリーニングウェハＣＷをＦＯＵＰに格納してロードポートＬＰにセットする。基板処理システム１は、ＦＯＵＰから帯電したクリーニングウェハＣＷを取り出し、帯電したクリーニングウェハＣＷを内部に滞在あるいは移動させてパーティクルの集塵を行う。そして、基板処理システム１は、集塵後のパーティクルが付着したクリーニングウェハＣＷをＦＯＵＰに戻すことで、基板処理システム１の内部をクリーニングする。
また、クリーニングウェハＣＷは、基板処理システム１の内部で帯電させてもよい。例えば、基板処理システム１の第１搬送機構１５の第１のアーム１５ａ及び第２のアーム１５ｂのピックや、第２搬送機構２５の第１のピック２７ａと第２のピック２７ｂにクリーニングウェハＣＷを帯電させる電源部を設けてもよい。また、例えば、基板処理システム１の内部に、図３Ａ～図３Ｅの帯電手法によりクリーニングウェハＣＷを帯電させることが可能な帯電機構を設けてもよい。
図４は、実施形態に係る基板処理システム１の概略構成の一例を示す図である。図４では、真空搬送室１０に設置された第１搬送機構１５の第１のアーム１５ａのピックにクリーニングウェハＣＷを帯電させる電源部１５ａ１を設けた場合を示している。クリーニングウェハＣＷは、電源部１５ａ１と接触する部分に端子などの導電部が設けられている。電源部１５ａ１は、第１のアーム１５ａの内部を介して電力が供給されている。電源部１５ａ１は、クリーニングウェハＣＷの導電部にプラス又はマイナスの電圧を印加することによりクリーニングウェハＣＷをプラス又はマイナスに帯電させる。
図５は、実施形態に係る基板処理システム１の概略構成の一例を示す図である。図５では、クリーニングウェハＣＷを帯電させることが可能な帯電機構７０をロードロックモジュールＬＬＭに設けた場合を示している。帯電機構７０は、例えば、図３Ａ～図３Ｅの何れかの帯電手法によりクリーニングウェハＣＷを帯電させることが可能とされている。なお、帯電機構７０は、真空搬送室１０や、常圧搬送室２０、ロードポートＬＰの内部に設けてもよく、ＦＯＵＰに設けられてもよい。
基板処理システム１は、帯電したクリーニングウェハＣＷを内部に滞在あるいは移動させてパーティクルの集塵を行う。図５は、真空搬送室１０の内部のプロセスモジュールＰＭと接続された内側面に沿って帯電したクリーニングウェハＣＷを移動させた場合を示している。これにより、帯電したクリーニングウェハＣＷにより、プロセスモジュールＰＭから侵入するパーティクルを収集できる。基板処理システム１は、帯電した複数のクリーニングウェハＣＷを内部に滞在あるいは移動させてパーティクルの集塵を行ってもよい。例えば、基板処理システム１は、帯電したクリーニングウェハＣＷを第１のアーム１５ａのピック及び第２のアーム１５ｂのピック上にそれぞれ載置している状態で、真空搬送室１０の内部のプロセスモジュールＰＭと接続された内側面に沿って帯電したクリーニングウェハＣＷを移動させる。これにより、帯電した複数のクリーニングウェハＣＷにより、パーティクルを速やかに収集できる。
帯電したクリーニングウェハＣＷの移動経路は、どのような経路であってもよく、帯電したクリーニングウェハＣＷが内部を網羅することが好ましい。また、基板処理システム１は、帯電したクリーニングウェハＣＷを内部に複数回周回させてもよい。また、基板処理システム１は、帯電したクリーニングウェハＣＷを、内部を網羅的に移動させてもよい。また、基板処理システム１は、基板Ｗに追従させて帯電したクリーニングウェハＣＷを移動させてもよい。例えば、基板処理システム１は、帯電したクリーニングウェハＣＷを基板Ｗの周囲で周回させてもよい。図６Ａ及び図６Ｂは、実施形態に係るクリーニングウェハＣＷの移動経路の一例を示す図である。図６Ａは、真空搬送室１０の内部で、帯電したクリーニングウェハＣＷを複数回周回させた場合を示している。図６Ｂは、プロセスモジュールＰＭにより基板処理された基板Ｗの周囲に、帯電したクリーニングウェハＣＷを周回させた場合を示している。
基板処理システム１は、帯電したクリーニングウェハＣＷを内部の複数の位置のうちいずれかの位置に第１の期間の間維持してもよい。第１の期間は、１０分以上とすることが好ましい。クリーニングウェハＣＷの搬送を停止して維持することで、静電気力により周囲のパーティクルのクリーニングウェハＣＷに吸着させることができる。例えば、図５及び図６Ａの場合、各プロセスモジュールＰＭとの接続箇所付近で搬送を一時停止させ、第１の期間の間維持してもよい。
クリーニングウェハＣＷは、プラス及びマイナスにそれぞれ帯電する帯電領域が表面に設けられてもよい。また、クリーニングウェハＣＷは、プラス及びマイナスの何れかに帯電可能な帯電領域が表面に設けられてもよい。クリーニングウェハＣＷは、側面や下面に絶縁膜５１を設け表面を帯電させることで、搬送系の底部や側部に浮遊するパーティクルや、ステージＳＴなどの基板Ｗを載置する載置部に付着しているパーティクルを効率よく捕集することができる。
図７Ａは、実施形態に係る帯電部材の一例を示す図である。図７Ａは、クリーニングウェハＣＷの上面にプラスに帯電する帯電領域５４ａと、マイナスに帯電する帯電領域５４ｂを設けた場合を示している。帯電領域５４ａは、プラスに帯電することで、マイナスのパーティクル６０ａを電気的に吸着できる。帯電領域５４ｂは、マイナスに帯電することで、プラスのパーティクル６０ｂを電気的に吸着できる。クリーニングウェハＣＷには、帯電領域５４ａ、５４ｂが複数設けられてもよい。
図７Ｂは、実施形態に係る帯電部材の一例を示す図である。図７Ｂは、クリーニングウェハＣＷの上面にプラスに帯電する帯電領域５４ａを設け、クリーニングウェハＣＷの下面にマイナスに帯電する帯電領域５４ｂを設けた場合を示している。図７Ｂに示すクリーニングウェハＣＷは、上面の帯電領域５４ａによりマイナスのパーティクル６０ａを電気的に吸着し、下面の帯電領域５４ｂによりプラスのパーティクル６０ｂを電気的に吸着する。なお、クリーニングウェハＣＷは、マイナスに帯電する帯電領域５４ｂを上面に設け、プラスに帯電する帯電領域５４ａを下面に設けてもよい。
基板処理システム１は、表面の帯電領域をプラス及びマイナスにそれぞれ帯電させたクリーニングウェハＣＷを内部に滞在あるいは移動させてプラス及びマイナスのパーティクルを一度に集塵してもよい。また、基板処理システム１は、表面の帯電領域をプラスに帯電させたクリーニングウェハＣＷと、表面の帯電領域をマイナスに帯電させたクリーニングウェハＣＷを同時に内部に滞在あるいは移動させてプラス及びマイナスのパーティクルを一度に集塵してもよい。また、基板処理システム１は、表面の帯電領域をプラスに帯電させたクリーニングウェハＣＷと、表面の帯電領域をマイナスに帯電させたクリーニングウェハＣＷを個別に内部に滞在あるいは移動させてプラス及びマイナスのパーティクルを個別に集塵してもよい。
パーティクルは、紫外線やＸ線を照射したり、コロナ放電により帯電する。そこで、基板処理システム１は、内部のパーティクルを積極的に帯電させてもよい。例えば、基板処理システム１は、紫外線やＸ線を照射したり、コロナ放電によりパーティクルを帯電させることが可能なパーティクル帯電機構を内部に設けてもよい。
図８は、実施形態に係る基板処理システム１の概略構成の一例を示す図である。図８では、真空搬送室１０の内部に、パーティクル帯電機構として、紫外線を照射する照射部８０を設けた場合を示している。パーティクル６０は、照射部８０から照射される紫外線によりプラス又はマイナスに帯電する。このように、パーティクル６０を強制的に帯電させるとより、パーティクル６０がクリーニングウェハＣＷと吸着する静電気力を高めることができる。これにより、高い集塵効果を得ることが可能となる。また、広い範囲を短時間でクリーニングすることが可能となる。なお、照射部８０などのパーティクル帯電機構は、常圧搬送室２０や、各プロセスモジュールＰＭ、ロードポートＬＰの内部に設けてもよい。
クリーニングウェハＣＷは、吸着したパーティクルを除去することで、再利用が可能である。クリーニングウェハＣＷは、正負の電荷を交互に印加してパーティクルとの間に斥力を作用させながら、ガスブロー及びバキューム排気することで、吸着したパーティクルを除去できる。また、クリーニングウェハＣＷは、加熱あるいは高周波プラズマを生成することによっても、パーティクルを除去できる。クリーニングウェハＣＷからのパーティクルの除去は、基板処理システム１の外部で実施してもよく、基板処理システム１の内部で実施してもよい。例えば、基板処理システム１は、図５の構成の場合、ロードロックモジュールＬＬＭにおいて、帯電機構７０によりクリーニングウェハＣＷを正負に交互に帯電させつつ、ガスブロー及び排気を行って、クリーニングウェハＣＷからパーティクルを除去してもよい。
（パーティクル除去方法）
図９は、実施形態に係るパーティクル除去方法の流れを示すフローチャートである。実施形態に係るパーティクル除去方法の処理は、例えば、クリーニングウェハＣＷを格納したＦＯＵＰがロードポートＬＰにセットされ、制御装置３０においてパーティクルの除去を指示する所定の操作が行われた場合、実施される。
少なくとも１つのクリーニングウェハＣＷを帯電させる（ステップＳ１０）。例えば、制御装置３０は、第１搬送機構１５や第２搬送機構２５などの搬送系を制御して、クリーニングウェハＣＷをＦＯＵＰから取り出し、帯電機構７０に搬送する。そして、制御装置３０は、帯電機構７０を制御して、帯電機構７０によりクリーニングウェハＣＷを帯電させる。なお、基板処理システム１の外部で帯電させたクリーニングウェハＣＷがＦＯＵＰに格納されている場合、ステップＳ１０の処理は、実施しなくもよい。
次に、帯電した少なくとも１つのクリーニングウェハＣＷを基板処理システム１の内部に滞在あるいは移動させてパーティクルの集塵を行う（ステップＳ１１）。例えば、制御装置３０は、第１搬送機構１５や第２搬送機構２５などの搬送系を制御して、帯電したクリーニングウェハＣＷを真空搬送室１０、プロセスモジュールＰＭ、ロードロックモジュールＬＬＭ、常圧搬送室２０のうちいずれかの内部を搬送する。そして、制御装置３０は、帯電したクリーニングウェハＣＷを内部の複数の位置のうちいずれかの位置に第１の期間の間維持し、パーティクルの集塵を行う。
次に、集塵後のクリーニングウェハＣＷをＦＯＵＰに搬出し（ステップＳ１２）、処理を終了。例えば、制御装置３０は、第１搬送機構１５や第２搬送機構２５などの搬送系を制御して、集塵後のクリーニングウェハＣＷをＦＯＵＰに搬送する。
このように、実施形態に係るパーティクル除去方法は、基板処理システム１の内部に帯電したクリーニングウェハＣＷを搬送することにより、パーティクルを静電気力により積極的に捕集できる。これにより、実施形態に係るパーティクル除去方法は、パーティクルを効率よく除去できる。
実施形態のパーティクル除去手法による効果の一例を説明する。図１０Ａは、パーティクルの除去結果の一例を示した図である。図１０Ａは、粒径が分かっているテスト用のパーティクルを使用し、クリーニングウェハＣＷを模擬した電極板を帯電させてパーティクルの捕集効率を評価した結果である。図１０Ａには、粒径が３０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍのパーティクルの捕集効率が示されている。図１０Ａの評価では、照射部８０などのパーティクル帯電機構を設けずにパーティクルを捕集した。パーティクルは、特に積極的な電荷付与を行わなくても、通常正負どちらかの電荷をもっているものが多い。よって、パーティクルは、積極的な帯電を行わなくても３０ｎｍの粒子で５６％捕集できており、集塵機能が発生している。さらに、粒径が小さいほどパーティクルの持つ慣性力・重力の影響を静電気力が上回る。このため、粒径が小さいパーティクルほど効率よく集塵できている。よって、実施形態のパーティクル除去手法は、パーティクルの微細化が進む将来においてより有効なクリーニング手法である。
図１０Ｂは、パーティクルの除去結果の他の一例を示した図である。図１０Ｂは、図１０Ａと同様に、粒径が分かっているテスト用のパーティクルを使用し、クリーニングウェハＣＷを模擬した電極板を帯電させてパーティクルの捕集効率を評価した結果である。図１０Ｂの評価では、コロナ放電を利用してパーティクルを積極的に帯電させてパーティクルを捕集した。積極的な帯電を行わない場合、図１０Ａに示したように、３０ｎｍの粒子は、捕集効率が５６％であった。一方、パーティクルを帯電させた場合、図１０Ｂに示したように、３０ｎｍの粒子は、捕集効率が８９％まで向上しており、電極板近傍のパーティクルがほぼすべて捕集されているという結果となっている。
この結果から、基板処理システム１は、帯電したクリーニングウェハＣＷを内部に滞在あるいは移動させること、内部のパーティクルの数が大きく減少すると推測できる。
クリーニングウェハＣＷは、電圧を印加して帯電させる場合、印加電圧が高いほど帯電量が多くなってパーティクルとの静電気力が高くなり、パーティクルの捕集効率が良くなる。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、印加電圧を変えた場合のパーティクルの捕集効率の変化の一例を示した図である。図１１Ａ及び図１１Ｂは、クリーニングウェハＣＷを模擬した電極板を帯電させる印加電圧を変え、それぞれ印加電圧で帯電させた電極板により、粒径が分かっているテスト用のパーティクルの捕集を行った結果である。図１１Ａは、プラスの範囲で印加電圧を変えた場合を示している。図１１Ａは、マイナスの範囲で印加電圧を変えた場合を示している。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、印加電圧は、パーティクルを捕集するには、プラス、マイナスどちらの電圧でも５００Ｖ以上必要であり、２０００Ｖ以上とすることで高い捕集効率が得られる。よって、クリーニングウェハＣＷは、±５００Ｖ以上で帯電させることが好ましく、±２０００Ｖ以上で帯電させることがより好ましい。
基板処理システム１は、実施形態に係るパーティクル除去方法の処理を実施する際に、クリーニング効果を高めるため、内壁からのパーティクルの剥離を促進してもよい。例えば、基板処理システム１は、クリーニングウェハＣＷの搬送時にゲートバルブＧＶの開閉動作や、第１搬送機構１５及び第２搬送機構２５などのアーム動作により、内壁からのパーティクルの剥離を促進できる。また、基板処理システム１は、ガス導入、排気などの装置動作を行い、ガスや振動の力を利用することでも、内壁からのパーティクルの剥離を促進できる。また、基板処理システム１は、パーティクルの剥離を促進する場合、通常の基板処理時の動作ではなく、より速い速度や多くのガス流用などを利用してさらに強い力でパーティクルを剥離させると効果が高い。
実施形態に係るパーティクル除去方法は、パーティクルの除去が必要なタイミングで実施される。例えば、実施形態に係るパーティクル除去方法は、基板処理システム１の製造時や、スタートアップ時、メンテナンス後の立ち上げ時に実施される。例えば、実施形態に係るパーティクル除去方法は、真空搬送室１０の大気開放後の真空引き後に実施される。また、実施形態に係るパーティクル除去方法は、装置量産稼働時に適宜実施される。例えば、実施形態に係るパーティクル除去方法は、製品ウェハやダミーウェハによるパーティクル検査でパーティクルが多い時等に実施される。これにより、基板処理システム１内部の清浄度を維持することができ、立ち上げ時間の短縮やメンテナンス回数の削減、歩留まり向上が可能となる。
（実施形態の効果）
上記のように、実施形態に係る基板処理システム１は、真空搬送室１０（真空搬送モジュール）と、プロセスモジュールＰＭ（基板処理モジュール）と、常圧搬送室２０（大気搬送モジュール）と、ロードロックモジュールＬＬＭと、少なくとも１つの基板搬送ロボット(第１搬送機構１５及び第２搬送機構２５)と、制御装置３０（制御部）とを備える。プロセスモジュールＰＭは、真空搬送室１０に接続され、減圧環境下で基板Ｗを処理するように構成される。ロードロックモジュールＬＬＭは、内部が減圧環境と大気圧環境に切り替え可能とされ、真空搬送室１０及び常圧搬送室２０に接続され、真空搬送室１０及び常圧搬送室２０の間で基板Ｗを中継する。少なくとも１つの基板搬送ロボットは、真空搬送室１０及び常圧搬送室２０の内部に配置され、少なくとも１つのエンドエフェクタを含む。制御装置３０は、パーティクル除去動作を制御するように構成される。パーティクル除去動作は、帯電した少なくとも１つのクリーニングウェハＣＷ（帯電部材）を少なくとも１つのエンドエフェクタ上に載置した状態で、少なくとも１つのエンドエフェクタを真空搬送室１０、プロセスモジュールＰＭ、ロードロックモジュールＬＬＭ、及び常圧搬送室２０のうちいずれかの内部を搬送する工程を有する。これにより、実施形態に係る基板処理システム１は、パーティクルを効率よく除去することができる。
また、パーティクル除去動作は、真空搬送室１０の内部を搬送する。これにより、基板処理システム１は、真空搬送室１０の内部のパーティクルを効率よく除去することができる。
パーティクル除去動作は、クリーニングウェハＣＷを第１搬送機構１５は、第１のアーム１５ａのピック及び第２のアーム１５ｂのピック上にそれぞれ載置している状態で、真空搬送室１０の内部のプロセスモジュールＰＭと接続された内側面に沿って帯電したクリーニングウェハＣＷを移動させる。これにより、実施形態に係る基板処理システム１は、帯電した複数のクリーニングウェハＣＷにより、パーティクルを速やかに収集できる。
パーティクル除去動作は、真空搬送室１０の内部のプロセスモジュールＰＭと接続された内側面に沿って帯電したクリーニングウェハＣＷを移動させる際に、プロセスモジュールＰＭとの接続箇所付近で搬送を一時停止させ、第１の期間の間維持する。第１の期間は、１０分以上とする。これにより、基板処理システム１は、静電気力により周囲のパーティクルのクリーニングウェハＣＷに十分に吸着させることができる。
また、基板搬送ロボット（第１搬送機構１５）は、クリーニングウェハＣＷを帯電させる電源部１５ａ１（電源部）をエンドエフェクタに有する。パーティクル除去動作は、エンドエフェクタ上に載置したクリーニングウェハＣＷに電源部１５ａ１から給電してクリーニングウェハＣＷを帯電させ、エンドエフェクタを真空搬送室１０、プロセスモジュールＰＭ、ロードロックモジュールＬＬＭ、及び常圧搬送室２０のうちいずれかの内部を搬送する。これにより、実施形態に係る基板処理システム１は、基板搬送ロボットによりクリーニングウェハＣＷを帯電させることができ、帯電させたクリーニングウェハＣＷを搬送することで、パーティクルを効率よく除去することができる。
また、実施形態に係る基板処理システム１は、クリーニングウェハＣＷを帯電させる帯電機構７０をさらに備える。パーティクル除去動作は、帯電機構７０によりクリーニングウェハＣＷを帯電させ、帯電したクリーニングウェハＣＷをエンドエフェクタ上に載置した状態で、エンドエフェクタを真空搬送室１０、プロセスモジュールＰＭ、ロードロックモジュール、及び常圧搬送室２０のうちいずれかの内部を搬送する。また、帯電機構７０は、真空搬送室１０、ロードロックモジュール、及び常圧搬送室２０の何れかに設けられている。これにより、実施形態に係る基板処理システム１は、帯電機構７０によりクリーニングウェハＣＷを帯電させることができ、帯電させたクリーニングウェハＣＷを搬送することで、パーティクルを効率よく除去することができる。
また、クリーニングウェハＣＷは、プラス及びマイナスにそれぞれ帯電する帯電領域５４ａ、５４ｂが表面に設けられている。パーティクル除去動作は、帯電領域５４ａ、５４ｂがプラス及びマイナスにそれぞれ帯電したクリーニングウェハＣＷを搬送する。これにより、基板処理システム１は、プラス及びマイナスのパーティクルを一度に集塵できる。
また、クリーニングウェハＣＷは、プラス及びマイナスの何れかに帯電可能な帯電領域が表面に設けられている。パーティクル除去動作は、帯電領域をプラス及びマイナスにそれぞれ帯電したクリーニングウェハＣＷを個別に搬送する。これにより、基板処理システム１は、プラス及びマイナスにそれぞれ帯電したクリーニングウェハＣＷによりプラス及びマイナスのパーティクルを個別に集塵できる。
また、実施形態に係る基板処理システム１は、プロセスモジュールＰＭ、ロードロックモジュール、及び常圧搬送室２０のうちいずれかの内部のパーティクルを帯電させるパーティクル帯電機構（照射部８０）をさらに備える。これにより、基板処理システム１は、パーティクルの捕集効率を高めることができる。また、基板処理システム１は、粒径の大きいパーティクルも効率よく捕集できる。
また、実施形態に係る基板処理システム１は、クリーニングウェハＣＷに付着したパーティクルを除去するパーティクル除去機構をさらに備える。これにより、基板処理システム１は、自装置においてクリーニングウェハＣＷを再利用可能とすることができる。
以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上述した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上述した実施形態は、請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
例えば、上記の実施形態では、基板Ｗを半導体ウェハとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板は、何れの基板でもよい。
なお、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ 基板処理システム
１０ 真空搬送室
１５ 第１搬送機構
１５ａ 第１のアーム
１５ａ１ 電源部
１５ｂ 第２のアーム
２０ 常圧搬送室
２５ 第２搬送機構
２５ａ アーム
２５ｄ 基台
２７ａ 第１のピック
２７ｂ 第２のピック
３０ 制御装置
３１ 記憶部
３２ 処理部
３３ 入出力インタフェース
３４ 表示部
５１ 絶縁膜
５３ 電源
５４ａ，５４ｂ 帯電領域
６０，６０ａ，６０ｂ パーティクル
７０ 帯電機構
７１ 物体
８０ 照射部
ＣＷ クリーニングウェハ
ＧＶ ゲートバルブ
ＬＬＭ，ＬＬＭ１，ＬＬＭ２ ロードロックモジュール
ＬＰ，ＬＰ１～ＬＰ５ ロードポート
ＰＭ，ＰＭ１～ＰＭ８ プロセスモジュール
ＳＴ ステージ
Ｗ 基板

Claims (14)

  1. 真空搬送モジュールと、
    前記真空搬送モジュールに接続され、減圧環境下で基板を処理するように構成される基板処理モジュールと、
    大気搬送モジュールと、
    内部が減圧環境と大気圧環境に切り替え可能とされ、前記真空搬送モジュール及び前記大気搬送モジュールに接続され、前記真空搬送モジュール及び前記大気搬送モジュールの間で前記基板を中継するロードロックモジュールと、
    前記真空搬送モジュール及び前記大気搬送モジュールの内部に配置され、少なくとも１つのエンドエフェクタを含む少なくとも１つの基板搬送ロボットと、
    パーティクル除去動作を制御するように構成される制御部とを備え、
    前記パーティクル除去動作は、
    帯電した少なくとも１つの帯電部材を前記少なくとも１つのエンドエフェクタ上に載置した状態で、前記少なくとも１つのエンドエフェクタを前記真空搬送モジュール、前記基板処理モジュール、前記ロードロックモジュール、及び前記大気搬送モジュールのうちいずれかの内部を搬送する工程を有する
    基板処理システム。
  2. 前記パーティクル除去動作は、
    前記真空搬送モジュールの内部を搬送する、
    請求項１に記載の基板処理システム。
  3. 前記パーティクル除去動作は、
    前記真空搬送モジュールの内部の前記基板処理モジュールと接続された内側面に沿って帯電した前記帯電部材を移動させる
    請求項２に記載の基板処理システム。
  4. 少なくとも１つのエンドエフェクタは、第１のエンドエフェクタ及び第２のエンドエフェクタを有し、
    前記パーティクル除去動作は、前記帯電部材を前記第１のエンドエフェクタ及び前記第２のエンドエフェクタ上にそれぞれ載置している状態で、前記真空搬送モジュールの内部の前記基板処理モジュールと接続された内側面に沿って帯電した前記帯電部材を移動させる
    請求項３に記載の基板処理システム。
  5. 前記パーティクル除去動作は、前記真空搬送モジュールの内部の前記基板処理モジュールと接続された内側面に沿って帯電した前記帯電部材を移動させる際に、前記基板処理モジュールとの接続箇所付近で搬送を一時停止させ、第１の期間の間維持する、
    請求項３または４に記載の基板処理システム。
  6. 前記第１の期間は、１０分以上とする
    請求項５に記載の基板処理システム。
  7. 前記基板搬送ロボットは、前記帯電部材を帯電させる電源部を前記エンドエフェクタに有し、
    前記パーティクル除去動作は、前記エンドエフェクタ上に載置した前記帯電部材に前記電源部から給電して前記帯電部材を帯電させて搬送する
    請求項１～６の何れか１つに記載の基板処理システム。
  8. 前記帯電部材を帯電させる帯電機構をさらに備え、
    前記パーティクル除去動作は、前記帯電機構により前記帯電部材を帯電させ、帯電した前記帯電部材を前記エンドエフェクタ上に載置した状態で搬送する
    請求項１～６の何れか１つに記載の基板処理システム。
  9. 前記帯電機構は、前記真空搬送モジュール、前記ロードロックモジュール、及び前記大気搬送モジュールの何れかに設けられている
    請求項８に記載の基板処理システム。
  10. 前記帯電部材は、プラス及びマイナスにそれぞれ帯電する帯電領域が表面に設けられ、
    前記パーティクル除去動作は、前記帯電領域がプラス及びマイナスにそれぞれ帯電した前記帯電部材を搬送する
    請求項１～９の何れか１つに記載の基板処理システム。
  11. 前記帯電部材は、プラス及びマイナスの何れかに帯電可能な帯電領域が表面に設けられ、
    前記パーティクル除去動作は、前記帯電領域をプラス及びマイナスにそれぞれ帯電した前記帯電部材を個別に搬送する
    請求項１～９の何れか１つに記載の基板処理システム。
  12. 前記基板処理モジュール、前記ロードロックモジュール、及び前記大気搬送モジュールのうちいずれかの内部のパーティクルを帯電させるパーティクル帯電機構をさらに備える
    請求項１～１１の何れか１つに記載の基板処理システム。
  13. 前記帯電部材に付着したパーティクルを除去するパーティクル除去機構をさらに備える
    請求項１～１２の何れか１つに記載の基板処理システム。
  14. 真空搬送モジュールと、
    前記真空搬送モジュールに接続され、減圧環境下で基板を処理するように構成される基板処理モジュールと、
    大気搬送モジュールと、
    内部が減圧環境と大気圧環境に切り替え可能とされ、前記真空搬送モジュール及び前記大気搬送モジュールに接続され、前記真空搬送モジュール及び前記大気搬送モジュールの間で前記基板を中継するロードロックモジュールと、
    前記真空搬送モジュール及び前記大気搬送モジュールの内部に配置され、少なくとも１つのエンドエフェクタを含む少なくとも１つの基板搬送ロボットと、
    を備えた基板処理システムのパーティクル除去方法であって、
    帯電した少なくとも１つの帯電部材を前記少なくとも１つのエンドエフェクタ上に載置した状態で、前記少なくとも１つのエンドエフェクタを前記真空搬送モジュール、前記基板処理モジュール、前記ロードロックモジュール、及び前記大気搬送モジュールのうちいずれかの内部を搬送する工程
    を有するパーティクル除去方法。
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