JP2011171337A

JP2011171337A - 基板処理装置

Info

Publication number: JP2011171337A
Application number: JP2010031008A
Authority: JP
Inventors: Akio Yoshino; 晃生吉野
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2011-09-01

Abstract

【課題】測定機器の基準値の補正量を外部で確認することができる基板処理装置を提供する。
【解決手段】制御部１２０の出力部１２２は、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２にＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２は、例えば、出力部１２２からＯＮ信号を入力した場合に、それぞれが備える基準値補正機能による基準値補正を実行し、出力部１２２からＯＦＦ信号を入力した場合に、基準値補正機能による基準値補正を解除する。制御部１２０の算出部１２８は基準値補正前後の出力電圧から補正量を算出し、制御部１２０はこの補正量を表示部１３２に表示させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板処理装置に関する。

基板処理装置には、装置内の条件を測定する測定機器（例えばマスフローコントローラや圧力計等）が設けられている。測定機器の基準値（ゼロ点）が変動すると正確な制御が行えなくなり、各種プロセスに重大な影響を及ぼす。このため、測定機器の基準値の変動を補正する構成が用いられている。

特許文献１では、隔膜真空計の０点ドリフトに対応するために、隔膜真空計及び排気ポンプと直結したセンサ補正ラインを設けることで、隔膜真空計の周囲を真空引きし０点補正をする半導体製造装置が開示されている。

特許文献２では、マスフローコントローラや圧力計のゼロ点シフトに対応するために、ゼロ点シフトがある場合、制御部によりシフト量から補正量を決定し、決定された補正量を表示部に表示するとともにメモリに格納する半導体製造装置およびそれを利用した半導体装置の製造方法が開示されている。

特開平８−３１７４５号公報特開２００３−２５７８７８号公報

しかしながら、外部信号を受けて基準値を補正する機能（基準値補正機能）を備える測定機器においては、その補正量が外部（操作者等）に伝達されないため、どの程度補正されたのか判断することができなかった。

本発明は、測定機器の基準値の補正量を外部で確認する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。

上記目的を達成するために、本発明に係る基板処理装置は、基板を処理する処理室と、前記処理室の処理状態を測定する測定手段と、前記測定手段による測定結果に対する基準値を補正する補正手段と、前記補正手段による補正量を送信する送信手段と、を有する。

本発明によれば、測定機器の基準値の補正量を外部で確認することができる基板処理装置を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の斜透視図である。本発明の一実施形態に用いられる処理炉の概略構成図である。本発明の一実施形態に用いられる処理炉及びその周辺構造の概略図である。本発明の一実施形態に用いられる制御部により実現される機能構成のブロック図である。本発明の一実施形態に用いられる制御部により実行される制御動作のフローチャートである。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態としての基板処理装置１０の斜透視図を示す。基板処理装置１０は、バッチ式縦型基板処理装置であり、主要部が配置される筺体１２を有する。筺体１２の前面側には、外部搬送装置（非図示）との間で、基板（ウエハ１４）の収納容器としてのカセット１６の授受を行うカセットステージ１８が設けられている。このカセットステージ１８の後側には、昇降手段としてのカセットエレベータ２０が設けられ、このカセットエレベータ２０には、搬送手段としてのカセット移載機２２が取り付けられている。カセットエレベータ２０の後側には、カセット１６の載置手段としてのカセット棚２４が設けられている。カセット棚２４には、後述するウエハ移載機５２の搬送対象となるカセット１６が収納される移載棚２６が設けられている。

カセットステージ１８の上方には、予備カセット棚２８が設けられている。この予備カセット棚２８の上方には、クリーンユニット３０が設けられ、クリーンエアを筺体１２の内部に流通させるように構成されている。

筺体１２の後部上方には、処理炉４０が設けられている。処理炉４０の下方には、ウエハ１４を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート４２と、このボート４２を処理炉４０に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ４４とが設けられている。ボート４２は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる。ボートエレベータ４４に取り付けられた昇降部材４６の先端部には、蓋体としてのシールキャップ４８が取り付けられており、ボート４２を垂直に支持している。

ボートエレベータ４４とカセット棚２４の間には、昇降手段としての移載エレベータ５０が設けられ、この移載エレベータ５０には基板搬送手段としてのウエハ移載機５２が取り付けられている。ウエハ移載機５２には、例えば５枚のウエハ１４を取出すことができるアーム（ツイーザ）５４が備えられている。ボートエレベータ４４の近傍には、開閉機構をもち処理炉４０の下面を塞ぐ遮蔽部材としての炉口シャッタ５６が設けられている。

次に、基板処理装置１０の搬送動作について説明する。
カセット１６がカセットステージ１８に供給され、カセットステージ１８上にウエハ１４が垂直姿勢であって、カセット１６のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。その後、カセット１６は、カセットステージ１８によって、カセット１６内のウエハ１４が水平姿勢となり、カセット１６のウエハ出し入れ口が筐体１２の後方を向けるように、筐体１２の後方に右周り縦方向９０°回転させられる。

続いて、カセット１６は、カセット移載機２２によって、カセット棚２４又は予備カセット棚２８の指定された位置へ自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚２４又は予備カセット棚２８から移載棚２６に移載される。
あるいは、カセット１６は、カセット移載機２２によって、カセットステージ１８から直接、移載棚２６に搬送される。

カセット１６が移載棚３０に移載されると、ウエハ１４は、ウエハ移載機５２のツイーザ５４によって、カセット１６のウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、処理炉４０の下方にあるボート４２に装填（チャージング）される。ボート４２にウエハ１４を受け渡したウエハ移載機５２は、カセット１６に戻り、次のウエハ１４をボート４２に装填する。

予め指定された枚数のウエハ１４がボート４２に装填されると、炉口シャッタ５６が移動し、この炉口シャッタ５６によって閉じられていた処理炉４０の下端部が、開放される。続いて、ウエハ１４群を保持したボート４２は、シールキャップ４８がボートエレベータ４４によって上昇されることにより、処理炉４０内へ搬入（ローディング）される。

ローディング後は、処理炉４０にてウエハ１４に任意の処理が実施される。処理後、ウエハ１４及びカセット１６は、上述した手順と逆の手順で、筐体１２の外部へ払出される。

次に、処理炉４０について詳細に説明する。
図２は、処理炉４０の概略構成図であり、縦断面図を示す。図３は、処理炉４０及びその周辺構造の概略図を示す。

図２に示すように、処理炉４０は加熱機構としてのヒータ６２を有する。ヒータ６２は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース６４に支持されることにより垂直に据え付けられている。

ヒータ６２の内側には、このヒータ６２と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ６６が配設されている。プロセスチューブ６６は内部反応管としてのインナーチューブ６８と、その外側に設けられた外部反応管としてのアウターチューブ７０とから構成されている。

インナーチューブ６８は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナーチューブ６８の筒中空部には、反応室としての処理室７２が形成されており、ウエハ１４をボート４２によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
アウターチューブ７０は、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、内径がインナーチューブ６８の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナーチューブ６８と同心円状に設けられている。

アウターチューブ７０の下方には、このアウターチューブ７０と同心円状にマニホールド７４が配設されている。マニホールド７４は、例えばステンレス等からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド７４は、インナーチューブ６８とアウターチューブ７０に係合しており、これらを支持するように設けられている。なお、マニホールド７４とアウターチューブ７０との間にはシール部材としてのＯリング７６ａが設けられている。マニホールド７４がヒータベース６４に支持されることにより、プロセスチューブ６６は垂直に据え付けられた状態となっている。プロセスチューブ６６とマニホールド７４により反応容器が形成される。

シールキャップ４８にはガス導入部としてのノズル７８が処理室７２内に連通するように接続されており、ノズル７８にはガス供給管８０が接続されている。ガス供給管８０のノズル７８との接続側と反対側である上流側には、図示しない処理ガス供給源や不活性ガス供給源が、開閉弁であるバルブ８２、及び処理室７２に関する条件であるガス流量を測定する測定手段としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）８４を介して接続されている。
ＭＦＣ８４は、配管の詰まりや、センサ類の劣化等により生じる基準値の変化（基準値シフト）に対応するために、基準値を補正する機能（基準値補正機能）を備えている。

マニホールド７４には、処理室７２内の雰囲気を排気する排気管８６が設けられている。排気管８６は、インナーチューブ６８とアウターチューブ７０との隙間によって形成される筒状空間８８の下端部に配置されており、この筒状空間８８に連通している。

マニホールド７４の下方には、このマニホールド７４の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ４８が設けられている。シールキャップ４８は、マニホールド７４の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ４８は、例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ４８の上面には、マニホールド７４の下端と当接するシール部材としてのＯリング７６ｂが設けられる。

シールキャップ４８の処理室７２と反対側には、ボート４２を回転させる回転機構１０２が設置されている。回転機構１０２の回転軸１０４はシールキャップ４８を貫通して、ボート４２に接続されており、ボート４２を回転させることでウエハ１４を回転させるように構成されている。シールキャップ４８は、プロセスチューブ６６の外部に垂直に設備されたボートエレベータ４４によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート４２を処理室７２に対し搬入搬出することが可能となっている。

ボート４２の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板１０８が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、ヒータ６２からの熱がマニホールド７４側に伝わりにくくなるよう構成されている。プロセスチューブ６６内には、温度検出器としての温度センサ１１０が設置されている。

図３に示すように、排気管８６のマニホールド７４との接続側と反対側である下流側には、処理室７２に関する条件である圧力を測定する測定手段としての圧力センサ１１２、ＡＰＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌ）バルブ１１４、及び真空排気装置としての真空ポンプ１１６が接続されている。
圧力センサ１１２は、ＭＦＣ８４と同様に基準値補正機能を備えている。

ＡＰＣバルブ１１４は、弁を開閉して処理室７２内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節して圧力調整可能なように構成されている開閉弁である。真空ポンプ１１６を作動させつつ、圧力センサ１１２により検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ１１４の弁の開度を調節することにより、処理室７２内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。
また、制御部１２０が、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２と電気的に接続されている。

次に、制御部１２０について説明する。
図４は、制御部１２０により実現される機能構成のブロック図を示す。制御部１２０は、出力部１２２、検出部１２４、記憶部１２６、算出部１２８及び判定部１３０を有し、これらの構成要素は、ソフトウエアあるいはハードウエアによって実現される。

出力部１２２は、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２にＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する。
ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２は、例えば、出力部１２２からＯＮ信号を入力した場合に、それぞれが備える基準値補正機能による基準値補正を実行し、ＯＦＦ信号を入力した場合に、基準値補正機能による基準値補正を解除するように構成されている。

検出部１２４は、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２が流量（圧力）に応じて出力する出力電圧を検出する。記憶部１２６は、検出部１２４が検出した出力電圧情報を受け付け、これを記憶する。算出部１２８は、記憶部１２６が記憶する出力電圧情報に基づいて補正量を算出する。判定部１３０は、算出部１２８から補正量情報を受け付け、補正量が所定の範囲内にあるか否かを判定し、補正量あるいは判定結果を伝達手段としての表示部１３２に表示させる。

補正量とは、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２それぞれの基準値補正機能により補正された基準値の量を表す。
判定部１３２が判定する「所定の範囲」は、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２それぞれが正常に測定することが可能な基準値補正機能の補正量の範囲を表し、例えば、全測定範囲の１０％である。なお、所定の範囲は、操作者等が任意に設定できるようにしてもよい。

次に、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２の基準値補正機能による補正量「ΔＶ」を外部で確認する方法について説明する。
図５は、制御部１２０により実行される制御動作（Ｓ１０）のフローチャートを示す。

例えば、ＭＦＣ８４は、流量が０のときに出力電圧が「Ｖ_０」となるとし、圧力センサ１１２は、圧力が測定限界未満（略真空）のときに出力電圧が「Ｖ_０」となるとする。
なお、ＭＦＣ８４と圧力センサ１１４はそれぞれ、別個の独立した出力電圧を出力するが、ここでは理解のため、ＭＦＣ８４から出力される出力電圧と、圧力センサ１１２から出力される出力電圧とを、同じ「Ｖ_０」として説明する。後述する出力電圧「Ｖ_１」及び補正量「ΔＶ」についても、同様とする。

ステップ１０２（Ｓ１０２）において、出力部１２２は、ＯＮ信号をＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２に出力する。
これにより、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２は基準値補正機能の基準値補正を実行する。
この際、バルブ８２を閉じてガスの流れを遮断し、ＡＰＣバルブ１１４を開き、真空ポンプ１１６により真空排気しておく。すなわち、ＭＦＣ８４を流れるガスの流量を０とし、処理室７２内の圧力を圧力センサ１１２の測定限界未満とした状態（初期状態）にある。
ステップ１０２（Ｓ１０２）の処理を実行した後、ウエハ１４に所定の処理を行い、再度、初期状態とする。

ステップ１０４（Ｓ１０４）において、検出部１２４は、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２の出力電圧を検出する。
ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２は、出力部１２２からＯＮ信号を入力されている状態にあるため、基準値補正した電圧「Ｖ_０」を出力し、検出部１２４はこれを検出する。

ステップ１０６（Ｓ１０６）において、記憶部１２６は、検出部１２４から出力電圧情報「Ｖ_０」を受け付け、これを記憶する。

ステップ１０８（Ｓ１０８）において、出力部１２２は、ＯＦＦ信号をＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２に出力する。
これにより、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２は基準値補正機能の基準値補正を解除する。

ステップ１１０（Ｓ１１０）において、検出部１２４は、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２それぞれから、基準値補正が解除された状態の出力電圧「Ｖ_１」を検出する。

ステップ１１２（Ｓ１１２）において、記憶部１２６は、検出部１２４から出力電圧情報（Ｖ_１）を受け付け、これを記憶する。

ステップ１１４（Ｓ１１４）において、算出部１２８は、記憶部１２６から出力電圧情報（Ｖ_０）、（Ｖ_１）を受け付け、これらから補正量「ΔＶ（＝Ｖ_１−Ｖ_０）」を算出する。

ステップ１１６（Ｓ１１６）において、判定部１３０は、算出部１２８から補正量情報（ΔＶ）を受け付け、補正量「ΔＶ」が所定の範囲内にあるか否か判定する。
補正量「ΔＶ」が所定の範囲内にある場合は、ステップ１１８（Ｓ１１８）に進み、補正量「ΔＶ」が所定の範囲外にある場合は、ステップ１２０（Ｓ１２０）に進む。

ステップ１１８（Ｓ１１８）において、判定部１３０は、補正量情報（ΔＶ）を表示部１３２に出力し、この補正量「ΔＶ」を表示させる。
これにより、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２それぞれの基準値補正機能による補正量「ΔＶ」が外部（操作者等）に伝達される。このため、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２の基準値補正機能による補正量の経過を確認することができ、予め補正量が限界値（所定の範囲外）となる時期を判断することが可能となる。

ステップ１２０（Ｓ１２０）において、判定部１３０は、補正量が所定の範囲外にある旨の情報を表示部１３２に出力し、補正量「ΔＶ」とともに異常があることを表示させる。また、アラーム等の警報により警告するようにしてもよい。

上記実施形態のおいては、ＭＦＣ８４及び圧力センサ１１２が基準値補正機能を備えている場合について説明したが、これに限らず、少なくともいずれか一方、あるいは、その他の測定機器に適用するようにしてもよい。

１０基板処理装置
１２筺体
１４ウエハ
１６カセット
４０処理炉
４２ボート
５２ウエハ移載機
７２処理室
７４マニホールド
８０ガス供給管
８２バルブ
８６排気管
１１２圧力センサ
１２０制御部
１３２表示部

Claims

基板を処理する処理室と、
前記処理室の処理状態を測定する測定手段と、
前記測定手段による測定結果に対する基準値を補正する補正手段と、
前記補正手段による補正量を送信する送信手段と、
を有する基板処理装置。