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JP2005259931A - 基板処理装置 - Google Patents

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紀彦 片岡
Mitsuru Funakura
船倉  満
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Abstract

【課題】 基板への処理動作の途中で処理動作が異常終了した場合に、簡便に復旧作業を行うことができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】 複数の基板を一枚ずつ処理する複数の処理室と、前記複数の処理室に連接し、前記処理室で処理される基板を搬送するための搬送室と、前記処理室における基板の処理手順を定義するシーケンスレシピを記憶する第1の記憶領域と、前記記憶されたシーケンスレシピに基づいて前記処理室における基板の処理を制御する制御部とを有する基板処理装置において、前記処理室内の温度および圧力を所定の状態にする処理を定義するポストレシピを前記シーケンスレシピに対応付けて記憶する第2の記憶領域と、前記シーケンスレシピに基づく処理を実行中に該処理が中断した場合に、該処理が中断したシーケンスレシピに対応付けて記憶されているポストレシピを実行させるためのポストレシピ実行部とを有する。
【選択図】 図5

Description

本発明は、基板を一枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置に関するものである。
基板を一枚ずつ処理する枚葉式基板処理装置においては、被処理基板をカセットから取り出し、処理室(PM:Process Module)まで搬送し、そこで成膜処理を施し、その後に基板冷却を経てカセットに戻す。
このような処理を複数の基板単位(ロット)に行うのであるが、PM内での基板に対する圧力や温度などは、プロセスレシピとして定義されている。また、複数の基板に対する一連の動作をシーケンスレシピとして、搬送経路やプロセスレシピ等を定義する。
さらには、一連の基板処理が終了した後に、PMを定常(IDLE)状態として、温度や圧力を安定した状態に保つことが必要であり、この動作はポストレシピとして定義されている。ここでのIDLE状態とは、PM内の温度、圧力、ガス雰囲気およびウェーハ台などの各種状態が、問題なく次のプロセス処理を行うことができる状態(例えば、温度=プロセス温度近傍、圧力=高真空状態、ガス雰囲気=N2パージ状態、ウェーハ台(エレベータ位置)=プロセス位置)を意味する。
ポストレシピは、基板処理時の温度・圧力に適したものが必要で、PM毎に複数必要となる場合がある。このとき、ポストレシピの指定は、PM毎に一意ではなくなるため、各シーケンスレシピに対応づけられている。
このような枚葉式基板処理装置では、全ての基板処理が正常に終了することが理想であるが、装置部品の劣化等、種々の原因により、運転中に動作が停止してしまうことがある。
運転が停止した場合、滞留している基板を回収するのはもちろんだが、基板処理装置を使った工場では、高効率生産を求められており、異常状態から装置を迅速に復旧させることが要求されており、基板回収後のPMを早急にIDLE状態に復帰させることも重要である。
しかし、PMを異常状態からIDLE状態に復帰させる作業が温度・圧力等の多くのパラメータの調整を要し、その装置を理解している人間でなければ、困難である。
また、正常に終了したものであればポストレシピとして定義されていたものを自動実行すればよいが、枚葉装置の場合、複数のPMに対して、異常発生時にどのポストレシピを使って復旧させるのが適当か、即座に判断しかねる場合もあった。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、基板への処理動作の途中で処理動作が異常終了した場合に、簡便に復旧作業を行うことができる基板処理装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するため、本発明に係る基板処理装置は、複数枚の基板を一枚ずつ処理する複数の処理室と、前記複数の処理室に連接し、前記処理室で処理される基板を搬送するための搬送室と、前記処理室における基板の処理手順を定義するシーケンスレシピを記憶する第1の記憶領域と、前記記憶されたシーケンスレシピに基づいて前記処理室における基板の処理を制御する制御部とを有する基板処理装置において、前記処理室内の温度および圧力を所定の状態にする処理を定義するポストレシピを前記シーケンスレシピに対応付けて記憶する第2の記憶領域と、前記シーケンスレシピに基づく処理を実行中に該処理が中断した場合に、該処理が中断したシーケンスレシピに対応付けて記憶されているポストレシピを実行させるためのポストレシピ実行部とを有することを特徴とするものである。
このような構成とすることにより、シーケンスレシピに基づく処理が中断した場合でも、その中断した状態から処理室内の温度および圧力を所定の状態に復帰させるのに温度・圧力等の多くのパラメータの調整についての知識をもたずとも、ポストレシピ実行部により容易に復帰させることができる。
すなわち、基板への処理動作の途中で処理動作が異常終了した場合に、簡便に復旧作業を行うことができる基板処理装置を提供することができる。
以上に詳述したように本発明によれば、基板への処理動作の途中で処理動作が異常終了した場合に、簡便に復旧作業を行うことができる基板処理装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施の形態による基板処理装置は、基板を一枚ずつ処理する複数の真空処理室を有する基板処理装置において、何らかの異常が発生した際に、その復旧操作を単純かつ安全に行うための保守機能に関するものである。
まず、本実施の形態による基板処理装置の構成について説明する。
図1および図2は、本実施の形態による基板処理装置の構成を説明するための図である。
本実施の形態による基板処理装置においては、ウェーハなどの基板を搬送するキャリアとしては、FOUP(front opening unified pod 。以下、ポッドという。)が採用されている。また、以下の説明において、前後左右は図1を基準とする。すなわち、図1が示されている紙面に対して、前は紙面の下、後ろは紙面の上、左右は紙面の左右とする。
図1および図2に示されているように、基板処理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第一の搬送室(TM:Transfer Module)103を備えており、第一の搬送室103の筐体101は平面視が六角形で上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。第一の搬送室103には負圧下でウェーハ200を移載する第一のウェーハ移載機112が設置されている。前記第一のウェーハ移載機112は、エレベータ115によって、第一の搬送室103の気密性を維持しつつ昇降できるように構成されている。
筐体101の六枚の側壁のうち前側に位置する二枚の側壁には、搬入用の予備室122と搬出用の予備室123とがそれぞれゲートバルブ244,127を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造(LM:Loadlock Module)に構成されている。さらに、予備室122には搬入室用の基板置き台140が設置され、予備室123には搬出室用の基板置き台141が設置されている。
予備室122および予備室123の前側には、略大気圧下で用いられる第二の搬送室121がゲートバルブ128、129を介して連結されている。第二の搬送室121にはウェーハ200を移載する第二のウェーハ移載機124が設置されている。第二のウェーハ移載機124は第二の搬送室121に設置されたエレベータ126によって昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ132によって左右方向に往復移動されるように構成されている。
図1に示されているように、第二の搬送室121の左側にはオリフラ合わせ装置106が設置されている。また、図2に示されているように、第二の搬送室121の上部にはクリーンエアを供給するクリーンユニット118が設置されている。
図1および図2に示されているように、第二の搬送室121の筐体125には、ウェーハ200を第二の搬送室121に対して搬入搬出するためのウェーハ搬入搬出口134と、前記ウェーハ搬入搬出口を閉塞する蓋142と、ポッドオープナ108がそれぞれ設置されている。ポッドオープナ108は、IOステージ105に載置されたポッド100のキャップ及びウェーハ搬入搬出口134を閉塞する蓋142を開閉するキャップ開閉機構136とを備えており、IOステージ105に載置されたポッド100のキャップ及びウェーハ搬入搬出口134を閉塞する蓋142をキャップ開閉機構136によって開閉することにより、ポッド100のウェーハ出し入れを可能にする。また、ポッド100は図示しない工程内搬送装置(RGV)によって、前記IOステージ105に、供給および排出されるようになっている。
図1に示されているように、筐体101の六枚の側壁のうち背面側に位置する二枚の側壁には、ウェーハに所望の処理を行う第一の処理炉(処理室)202と、第二の処理炉(処理室)137とがそれぞれ隣接して連結されている。第一の処理炉202および第二の処理炉137はいずれもコールドウオール式の処理炉によってそれぞれ構成されている。また、筐体101における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第三の処理炉としての第一のクーリングユニット138と、第四の処理炉としての第二のクーリングユニット139とがそれぞれ連結されており、第一のクーリングユニット138および第二のクーリングユニット139はいずれも処理済みのウェーハ200を冷却するように構成されている。また、実施の形態による基板処理装置は、不図示のポストレシピ実行部、不図示の第1の記憶領域(RAM、ROM、HDDなど)、不図示の第2の記憶領域(RAM、ROM、HDDなど)および不図示の制御部(CPUなど)を備えている。
以下、上述のような構成の基板処理装置を使用した処理工程を説明する。
未処理のウェーハ200は25枚がポッド100に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置へ工程内搬送装置によって搬送されて来る。図1および図2に示されているように、搬送されて来たポッド100はIOステージ105の上に工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッド100のキャップ及びウェーハ搬入搬出口134を開閉する蓋142がキャップ開閉機構136によって取り外され、ポッド100のウェーハ出し入れ口が開放される。
ポッド100がポッドオープナ108により開放されると、第二の搬送室121に設置された第二のウェーハ移載機124はポッド100からウェーハ200をピックアップし、予備室122に搬入し、ウェーハ200を基板置き台140に移載する。この移載作業中には、第一の搬送室103側のゲートバルブ244は閉じられており、第一の搬送室103の負圧は維持されている。ウェーハ200の基板置き台140への移載が完了すると、ゲートバルブ128が閉じられ、予備室122が排気装置(図示せず)によって負圧に排気される。
予備室122が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ244、130が開かれ、予備室122、第一の搬送室103、第一の処理炉202が連通される。続いて、第一の搬送室103の第一のウェーハ移載機112は基板置き台140からウェーハ200をピックアップして第一の処理炉202に搬入する。そして、第一の処理炉202内に処理ガスが供給され、所望の処理がウェーハ200に行われる。
第一の処理炉202で前記処理が完了すると、処理済みのウェーハ200は第一の搬送室103の第一のウェーハ移載機112によって第一の搬送室103に搬出される。
そして、第一のウェーハ移載機112は第一の処理炉202から搬出したウェーハ200を第一のクーリングユニット138へ搬入し、処理済みのウェーハを冷却する。
第一のクーリングユニット138にウエハ200を移載すると、第一のウエハ移載機112は予備室122の基板置き台140に予め準備されたウエハ200を第一の処理炉202に前述した作動によって移載し、第一の処理炉202内に処理ガスが供給され、所望の処理がウエハ200に行われる。
第一のクーリングユニット138において予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みのウェーハ200は第一のウェーハ移載機112によって第一のクーリングユニット138から第一の搬送室103に搬出される。
冷却済みのウェーハ200が第一のクーリングユニット138から第一の搬送室103に搬出されたのち、ゲートバルブ127が開かれる。そして、第1のウェーハ移載機112は第一のクーリングユニット138から搬出したウェーハ200を予備室123へ搬送し、基板置き台141に移載した後、予備室123はゲートバルブ127によって閉じられる。
予備室123がゲートバルブ127によって閉じられると、前記排出用予備室123内が不活性ガスにより略大気圧に戻される。前記予備室123内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ129が開かれ、第二の搬送室121の予備室123に対応したウェーハ搬入搬出口134を閉塞する蓋142と、IOステージ105に載置された空のポッド100のキャップがポッドオープナ108によって開かれる。続いて、第二の搬送室121の第二のウェーハ移載機124は基板置き台141からウェーハ200をピックアップして第二の搬送室121に搬出し、第二の搬送室121のウェーハ搬入搬出口134を通してポッド100に収納して行く。処理済みの25枚のウェーハ200のポッド100への収納が完了すると、ポッド100のキャップとウェーハ搬入搬出口134を閉塞する蓋142がポッドオープナ108によって閉じられる。閉じられたポッド100はIOステージ105の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。
以上の作動が繰り返されることにより、ウェーハが、順次、処理されて行く。以上の作動は第一の処理炉202および第一のクーリングユニット138が使用される場合を例にして説明したが、第二の処理炉137および第二のクーリングユニット139が使用される場合についても同様の作動が実施される。
なお、上述の基板処理装置では、予備室122を搬入用、予備室123を搬出用としたが、予備室123を搬入用、予備室122を搬出用としてもよい。また、第一の処理炉202と第二の処理炉137は、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。第一の処理炉202と第二の処理炉137で別の処理を行う場合、例えば第一の処理炉202でウェーハ200にある処理を行った後、続けて第二の処理炉137で別の処理を行わせてもよい。また、第一の処理炉202でウェーハ200にある処理を行った後、第二の処理炉137で別の処理を行わせる場合、第一のクーリングユニット138(又は第二のクーリングユニット139)を経由するようにしてもよい。又、第三の処理炉として、クーリングユニット138が接続されているが、ここにも、第一の処理炉、第二の処理炉と同様に処理室を接続し、処理を行うことができる。この場合、第一、第二、第三の処理炉は、それぞれ同じ処理でも別々の処理でも構わない。
本実施の形態による基板処理装置では、複数のプロセスレシピから構成される(処理室における基板の処理手順を定義する)シーケンスレシピを各基板に対応付けて不図示の第1の記憶領域に格納し、この格納されたシーケンスレシピに基づいたこれら各基板への処理が不図示の制御部によって制御されている。
図3は、本実施の形態による基板処理装置において使用するシーケンスレシピを構成するデータ項目の一例を示す図である。
同図において、Pre1は、TMおよびLMを備えてなるMF(Main Frame)における排気状態とプロセスレシピについて定義している。MFにおける排気状態とは、MFとしての圧力状態の指定に関するものである(ここでは、TM:EVAC、LM:LEAK(大気圧)としている。)。また、ここでのプロセスレシピとは、PM毎に指定され、シーケンスレシピに定義される処理の開始時に、指定されたPMに対して一括で実行され、ウェーハの無い状態でのプロセス実行に関するものであり、プロセス温度への昇温・圧力指定の定義を目的とするものである。
Pre2はプロセスレシピについて定義している。ここでのプロセスレシピとは、PM毎に指定され、PM毎にMain(後述)のプロセスを実行するためのウェーハ搬入直前に実行され、ウェーハの無い状態でのプロセス実行に関するものであり、ウェーハ搬入による降温を見越した事前の昇温動作やPMへの基板搬送準備(搬送圧力の指定)を目的とするものである。
Mainはプロセスレシピについて定義している。ここでのプロセスレシピとは、ウェーハのPMへの搬入後に実行され、PM毎に指定されるものであり、ウェーハに対する成膜レシピとしての役割を有する。
PostはプロセスレシピとMFにおける排気状態について定義している。すなわち、処理室内の温度および圧力を所定の状態にする処理を定義する。ここでのプロセスレシピとは、PM毎に指定されるものであり、PM毎における最後のウェーハ処理終了後に実行される。つまり、このプロセスレシピがポストレシピとして、別の記憶領域に記憶される。
すなわち、このポストレシピは、シーケンスレシピに対応付けて定義されるものであり、上述の不図示の第2の記憶領域に格納される。これはPMのIDLE状態の設定を目的とするものである。MFにおける排気状態とは、MFとしての圧力状態の指定に関するものであり、MFの各モジュールがIDLE状態として安定する排気状態を指定することを目的としている。
なお、各基板と各シーケンスレシピとの組み合わせは、例えば以下のようになる。
基板番号 シーケンスレシピの名称
♯1 シーケンスレシピA
♯2 シーケンスレシピA
♯3 シーケンスレシピB
♯4 シーケンスレシピB
♯5 シーケンスレシピC
図4に示すように、複数の基板について同じシーケンスレシピが指定されている場合、一番目の基板の処理動作の前に上述のPre1/Pre2を行い、最後の基板への処理終了時にPostを行う。すなわち、途中の基板処理については、効率よく処理を行うために、Pre1/Pre2/Postの処理は行わない。同図中において、例えばMain(PM1)の処理が3つの矢印の範囲分だけ行われているが、これらの矢印の範囲はそれぞれウェーハ一枚の処理を意味している。すなわち、Main(PM1)ではウェーハ3枚に対して処理を行っている。なお、同図中におけるSWAPとは、PMに対して、処理済みの基板と未処理の基板とを交換する搬送動作を意味する。
1つの運転においてシーケンスレシピが指定されている場合、シーケンスレシピが同一であるものをシーケンスグループと呼び、シーケンスグループとそれに続くシーケンスグループとの間では、先行するシーケンスグループのPost処理が終わってから、次のシーケンスグループのPre処理が始まるようになっている。
つまり同一のシーケンスグループ内の基板については、連続的に処理するが、別のシーケンスグループの基板については、先行するシーケンスグループの基板がすべて一旦キャリアに戻って、Post処理を行った後に次のシーケンスグループの基板処理が始まる。
このようにシーケンスレシピを実行している最中に、何らかの異常が発生したことによって、装置の運転が異常終了した場合に、ポストレシピを実行させるためには、少なくともシーケンスレシピを実行するときには、そのシーケンスレシピに対応するポストレシピを記憶してある必要がある。
図5に示すように、複数の基板に対して指定されたシーケンスレシピにより、Pre1/Pre2/Post処理は●で表される箇所で実行される。
ここで、各シーケンスレシピに対応するポストレシピ名称の不図示の第2の記憶領域への記憶動作は、◎のついた基板についてのシーケンスレシピ(すなわち、各シーケンスグループにおいて最初に実行されるシーケンスレシピ)の処理が開始された時点(Pre1/Pre2/Mainのいずれか)で行う。
なお、このポストレシピ名称の記憶動作は、装置における運転が異常終了したタイミングに行うことも可能であるが、複数のPMを有する枚葉式の基板処理装置において、複数の運転を同時に実行することが可能な場合、その管理が複雑になるため、シーケンスレシピ毎に実行開始時点で記憶することが好ましい。
同図に示すように、5番目の基板(基板処理番号5)については、シーケンスレシピBが指定されており、ポストレシピは指定なし(×)となっている。よって、5番目の基板についてのシーケンスレシピの処理の開始時にはポストレシピ名称は記憶せず、前のシーケンスレシピAに対応させて記憶しておいたポストレシピ名称をクリアする。このクリア動作は、5番目の基板についてのシーケンスレシピの処理が開始された時点(Pre1/Pre2/Mainのいずれか)で行う。
次に、装置の異常終了時にポストレシピの処理を簡易に実行させるための機能(以下、1タッチPostと呼ぶ)について説明する。図6に不図示の操作部(ポストレシピ実行部)にて1タッチPostボタンを押下した場合(1タッチPost機能を選択した場合)に不図示の操作部の表示画面に表示されるイメージの例を示す。
同図において、「SelectPM」とはポストレシピを実行するPMを選択する項目である。ここでは、太枠で囲まれているPM3が選択されている例を示している。次に、「SchedulePM」とは装置の運転が異常終了した際に実行されていたシーケンスレシピの運転対象PMを表示する項目である。ここでは、太枠で囲まれているPM3が、装置の運転が異常終了した際にシーケンスレシピが実行されていたPMであることを示している。次に、「Post Process Recipe」とはそのPMにおいて最後に実行されたシーケンスレシピに対応づけて記憶されていたポストレシピ名を表示する項目である。
このようにポストレシピ名とともに表示されたPMのうち、ポストレシピを実行させようとするものを「SelectPM」の項目から選択し、「OK」ボタンによってそのPMに対応付けられて記憶されているポストレシピを実行させる。すなわち、このポストレシピ実行部によって、シーケンスレシピに基づく処理を実行中に該処理が中断した場合に、該処理が中断したシーケンスレシピに対応付けて記憶されているポストレシピを実行させる。
上述のように、シーケンスレシピを第1の記憶領域に、ポストレシピを第2の記憶領域に格納させる構成としたことで、例えば装置の異常によりいずれかのシーケンスレシピの処理が中断し、この異常が第1の記憶領域にも関わるものである場合に、第1の記憶領域の機能に障害が生じても、第2の記憶領域に格納されているポストレシピは確実に実行することができる。
なお、本実施の形態では、第1の記憶領域と第2の記憶領域とは別個に配置されている例を示しているが、これに限られるものではなく、第1の記憶領域と第2の記憶領域に記憶されている情報を同一の記憶領域内に格納することも可能であることは言うまでもない。また、第1の記憶領域と第2の記憶領域は、基板処理装置内に内蔵される構成としているが、これに限らず、FDD、MOなどの記憶媒体に格納してもよいし、当該装置と通信可能に接続された外部機器に備えられた記憶領域に格納してもよい。
以上のように、本発明によれば、複数の基板を一枚ずつ処理する複数の処理室と、前記複数の処理室に連接し、前記処理室で処理される基板を搬送するための搬送室と、前記処理室における基板の処理手順を定義するシーケンスレシピを記憶する第1の記憶領域と、前記記憶されたシーケンスレシピに基づいて前記処理室における基板の処理を制御する制御部とを有する基板処理装置において、前記処理室内の温度および圧力を所定の状態にする処理を定義するポストレシピを前記シーケンスレシピに対応付けて記憶する第2の記憶領域と、前記シーケンスレシピに基づく処理を実行中に該処理が中断した場合に、該処理が中断したシーケンスレシピに対応付けて記憶されているポストレシピを実行させるためのポストレシピ実行部とを有することを特徴とする基板処理装置を提供することができる。
換言すれば、複数の基板を一枚ずつ処理する複数の処理室と、前記複数の処理室に連接し、これら前記基板を搬入・搬出するために圧力制御される搬送室と、前記基板の処理手順を定義するシーケンスレシピに従い、前記基板の処理を制御する制御部とを有する基板処理装置において、前記処理室の温度および圧力を所定の状態にする複数のポストレシピを予め用意しておき、前記基板の処理中に停止した場合、その停止状態に適した前記ポストレシピが選択され実行されることを特徴とする基板処理装置を構成することができる。
また、このような基板処理装置において、基板の処理中に該処理が停止した場合、前記複数の処理室のうち、前記基板の処理が行われた前記処理室に対応するポストレシピが実行されるようにすることが好ましい。
この他、上述のような構成の基板処理装置において、上述の制御部が、予め前記ポストレシピを記憶しておく記憶部と、前記処理室の状態を表示させる表示部と、前記処理室の状態より前記ポストレシピの入力を行う操作部と、前記操作部からの入力により、前記ポストレシピの処理を行う処理部とを有する構成とすることもできる。
本実施の形態による基板処理装置の構成を説明するための図である。 本実施の形態による基板処理装置の構成を説明するための図である。 シーケンスレシピを構成するデータ項目の一例を示す図である。 シーケンスレシピの実行タイミングについて説明するため図である。 ポストレシピ名称の記憶動作について説明するための図である。 1タッチPost機能について説明するため図である。
符号の説明
101 筐体、103 第一の搬送室、108 ポッドオープナ、121 第二の搬送室、122 予備室、123 予備室、137 第二の処理炉、138 第一のクーリングユニット、139 第二のクーリングユニット、202 第一の処理炉。

Claims (1)

  1. 複数枚の基板を一枚ずつ処理する複数の処理室と、
    前記複数の処理室に連接し、前記処理室で処理される基板を搬送するための搬送室と、
    前記処理室における基板の処理手順を定義するシーケンスレシピを記憶する第1の記憶領域と、
    前記記憶されたシーケンスレシピに基づいて前記処理室における基板の処理を制御する制御部とを有する基板処理装置において、
    前記処理室内の温度および圧力を所定の状態にする処理を定義するポストレシピを前記シーケンスレシピに対応付けて記憶する第2の記憶領域と、
    前記シーケンスレシピに基づく処理を実行中に該処理が中断した場合に、該処理が中断したシーケンスレシピに対応付けて記憶されているポストレシピを実行させるためのポストレシピ実行部とを有することを特徴とする基板処理装置。
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