(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記加熱処理された基板を前記基板載置部に搬送するステップでは、前記基板載置部に設けられた複数の基板載置フレームのうち、下方のフレームから順番に前記基板を積層する、請求項1記載の半導体装置の製造方法。
前記冷却部から供給された前記冷却ガスは、前記冷却部に対して前記基板載部を挟んで対向する位置に設けられた排気部から排気される、請求項3記載の半導体装置の製造方法。
【発明を実施するための形態】
【0014】
(1)<本発明の一実施形態>
以下に、本発明の一実施形態について説明する。
【0015】
[基板処理装置の構成]
まず、本実施形態にかかる基板処理装置の構成例について、
図1、
図2を用いて説明する。
図1、
図2は基板処理装置の断面構成図である。基板処理装置は、マイクロ波を用いて基板や基板に形成された膜を加熱処理する装置である。例えば、シリコン等からなる基板200を処理する装置である。
【0016】
図1は、基板処理装置1を上面から見たときの構成概略図である。
図2は、基板処理装置を側面から見たときの構成概略図である。
【0017】
図3に示されているように、真空状態などの大気圧未満の圧力(負圧)に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成された処理室を備えている。処理炉は、いずれもコールドウォール式の処理炉によって構成されている。
【0018】
処理室の前側には、大気圧下で用いられる搬送室121がゲートバルブ128、129、130を介して連結されている。搬送室121には、基板200を移載する基板移載機124が設置されている。基板移載機124は搬送室121に設置された基板移載機エレベータ131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ー132によって左右方向に往復移動可能なように構成されている。
【0019】
図1に示すように、搬送室121の左側には処理基板の載置台106が設置される。また、
図2に示すように、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。
【0020】
図1および
図2に示されているように、搬送室121の搬送室筐体125の前側には、基板200を搬送室121に対して搬入搬出するための基板搬入搬出口134と、ポッドオープナ108が設置されている。基板搬入搬出口134を挟んでポッドオープナ108と反対側、即ち搬送室筐体125の外側にはロードポート105が設置されている。ポッドオープナ108は、ポッド100のキャップ100aを開閉すると共に基板搬入搬出口134を閉塞可能なクロージャ142と、クロージャ142を駆動する駆動機構136とを備えており、ロードポート105に設置されたポッド100のキャップ100aを開閉すること
により、ポッド100に対する基板200の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(OHT)によって、ロードポート105に対して供給および排出されるようになっている。
【0021】
また、搬送室筐体125の後ろ側には、基板200に後述の処理をする第一処理炉201、第二処理炉202、第三処理炉203が設置されている。
【0022】
[基板の搬送工程の構成]
以下、前記構成をもつ基板処理装置を使用した基板の搬送工程を説明する。
【0023】
基板200は最大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はロードポート105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100aがポッドオープナ108によって取り外され、ポッド100の基板出し入れ口が開放される。
【0024】
ポッド100がポッドオープナ108により開放されると、搬送室121に設置された基板搬送機124は、ポッド100から基板200をピックアップして処理室に搬入する。
【0025】
ここで、処理室内が予め設定された圧力値となると、ゲートバルブ128が開かれ、第一処理炉201と搬送室筐体125とが連通される。続いて、搬送室筐体125の基板移載機124は、基板200を処理室に搬入する。その後、ゲートバルブ128が閉じられた後、第一処理炉201内で圧力調整が行われた後、処理ガスが供給され、基板200に対して所望の処理が施される。
【0026】
第一処理炉201で基板200に対する処理が完了した後、予め設定された冷却時間が経過すると、ゲートバルブ128が開かれ、基板200は基板移載機131によって、搬送室121の基板載置台106に置かれる。ここで、基板200を基板載置台106上で冷却する。予め設定された冷却時間が経過すると、基板200は基板移載機131によって、ロードポート105に載置された空のポッド100に基板搬入搬出口134を通じて空のポッド100に収納していく。ここで、ポッド100のキャップ100aは最大25枚の基板が収納されるまで開けていても良く、空きのポッド100に収納せずに基板を搬出してきたポッドに戻しても良い。
【0027】
以上の動作が繰返されることによって25枚の処理済み基板200がポッド100への収納が完了すると、ポッド100のキャップ100のキャップ100a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はロードポート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る。
【0028】
以上の動作は、第一処理炉201が使用される場合を例にして説明したが、第二処理炉202および第三処理炉203が使用される場合についても同様の動作が実施される。
【0029】
また、全ての処理炉で同じ処理を行っても良いし、各処理炉で別の処理を行っても良い。第一処理炉201と第二処理炉202で別の処理を行う場合、例えば第一処理炉201で基板200にある処理を行った後、続けて第二処理炉202で別の処理を行わせても良い。
【0030】
また、処理炉は少なくとも処理炉201、202、203のいずれか1箇所の連結が成されていれば良く、処理炉202と203の2箇所など、処理炉201、202、203の最大3箇所の範囲において可能な組み合わせであればいくつ連結しても良い。
【0031】
[処理炉の構成]
続いて本発明の実施形態に係る処理炉の構成について、
図3に示す処理炉201を用いて説明する。
【0032】
図3は、本発明の実施形態に係る基板処理装置の垂直断面図である。処理炉201は、マイクロ波供給部を供え、基板200を処理する。マイクロ波供給部は、マイクロ波発生部220と導波路221と導波口222とを備える。
【0033】
本基板処理装置は、各構成部分の動作を制御する制御部300を備え、制御部300は、マイクロ波発生部220、ゲートバルブ128、129、130、基板移載機124、流量制御装置254、バルブ253、圧力調整バルブ263等の各構成部の動作を制御している。
【0034】
マイクロ波発生部220は、例えば、国定周波数マイクロ波又は可変周波数マイクロ波を発生する。マイクロ波発生部220としては、例えばマグネトロン等が用いられる。マイクロ波発生部220で発生したマイクロ波は、導波路221を解して、処理炉201に連通する導波口222から処理炉201内に導入される。
【0035】
処理炉201内に導入されたマイクロ波は、処理炉201の壁面に対して反射を繰返す。マイクロ波は処理炉201内で様々な方向へ反射し、処理炉201内はマイクロ波で満たされる。処理炉201内の基板200に当たったマイクロ波は、基板200に吸収され、基板200はマイクロ波により誘電加熱される。
【0036】
導波口222から発射されたマイクロ波は、処理炉201の壁面に当たる毎にエネルギーが減衰する。この処理炉の特徴は、高いエネルギーのマイクロ波を基板200に当てることで、急速加熱することができる。
【0037】
ここで発明者は、実験的に、反射波が支配的な状態で基板を処理した場合と、基板に直接マイクロ波を照射した場合とを比較すると、後者の方が基板や基板に形成された膜を効率良く加熱することができ、後述する改質の効果を高めることができる知見を得た。
【0038】
ここで、基板200に直接マイクロ波を照射する場合、基板200の面積に比べ、導波口222の大きさは小さいため、基板200の表面に照射されるマイクロ波のエネルギーを基板200の全面に均一に供給することは容易でなくなる。また、基板200にマイクロ波を直接照射しても、その全てのエネルギーが基板200に吸収されるわけではなく、一部が基板表面で反射したり、一部が基板を透過したりする。これが反射波となり処理炉201内に定在波が発生する。この定在波によって処理炉内の空間にマイクロ波の電界の強い部分と弱い部分は生じ、これにより基板面内においてよく加熱される部分と、あまり加熱されない部分が生じる。これが基板200の加熱ムラとなり、膜質の基板面内均一性を悪くする一因となる。
【0039】
そこで、本実施形態においては、導波口222を処理炉201の上壁に設け、導波口222と基板支持ピン213で支持された基板200の表面との間の距離を供給されるマイクロ波の1波長よりも短い距離としている。本発明では、使用するマイクロ波の周波数を5.8GHzとし、そのマイクロ波の波長51.7mmよりも短い距離としている。導波口222から1波長よりも短い距離の範囲では、導波口222から発射された直接波が支配的であると考えられる。上記のようにすると、基板200に照射されるマイクロ波は、導波口222から直接発射された直接波が支配的となり、処理炉201内の定在波の影響を相対的に小さくすることができ、導波口222の近辺の基板200を急速加熱することができる。
【0040】
ここで、一般に基板200の温度は、マイクロ波のパワーが小さければ温度が低く、パワーが大きければ温度が高くなる。なお、基板の温度は、処理炉の大きさや形状、マイクロ波の導波口の位置、基板の位置によって変わるが、マイクロ波パワーを大きくすると、基板温度が高くなるという相関関係は崩れない。
【0041】
処理炉201を形成する反応炉筐体218は、例えばアルミニウム(Al)やステンレス(SUS)など金属材料により構成されており、処理炉201と外部とをマイクロ波的に遮蔽する構造となっている。処理炉201内には、基板200の支持する基板支持部としての基板支持ピン213が設けられている。基板支持ピン213は、支持した基板200の中心と処理炉201の中心とが垂直方向で実質的に一致するように設けられている。基板支持ピン213は、例えば石英又はポリテトラフルオロエチレンなどからなる複数で構成され、その上端で基板200を支持する。基板支持ピン213は、例えば基板200の端を支持する箇所に3本設けられる。本実施形態では3本設けたが3本以上設けても良い。基板支持ピン213の下部であって基板200の下方には、基板支持台212が設けられている。基板支持台212は例えばアルミニウム(Al)などの導体により構成される。
【0042】
基板支持台212は、金属製であるため、基板支持台212表面においてはマイクロ波の電位がゼロとなる。仮に基板200を基板支持台212に直接置いた場合、マイクロ波の電界強度が弱い状態となり、加熱されない。そこで、本実施形態では、基板支持台212の表面からおよそマイクロ波の1/4波長(λ/4)の位置、もしくはおよそλ/4の奇数倍の位置に基板200を載置するようにする。ここでいう基板支持台212の表面とは、基板支持台212を構成する面内、基板の裏面と対向する面を言う。λ/4の奇数倍の位置では電界が強いため、基板200を効率よくマイクロ波で加熱することができる。本実施形態では、例えば、5.8GHzに固定したマイクロ波を使用し、マイクロ波の波長が51.7mmであるので、基板支持台212の表面から基板200までの高さを12.9mmとしている。
【0043】
マイクロ波の周波数が時間とともに変化(可変)する形態も可能である。その場合、基板支持台212の表面から基板200までの高さは、変化する周波数帯の代表周波数の波長から求めれば良く、例えば、波長が5.8GHz〜7.0GHzまで変化する場合、代表周波数を変化する周波数帯のセンタ周波数とし、代表周波数6.4GHzの波長46mmより、基板支持台212の表面から基板200までの高さを11.5mmとすればよい。
【0044】
また、固定周波数の電源を複数設け、それぞれから異なる周波数のマイクロ波を切替えて供給し処理するようにしても良い。
【0045】
処理炉201には例えば窒素(N2)等のガスを導入するガス供給管252が設けられている。ガス供給管252には、上流から順に、ガス供給源255、ガス流量を調整する流量制御装置254、ガス流路を開閉するバルブ253が設けられており、このバルブ253を開閉することで、処理炉201内にガス供給管252からガスが導入、又は導入停止される。ガス供給管252から導入される導入ガスは、基板200を冷却したり、パージガスとして処理炉201内のガスを押し出したりするのに用いられる。
【0046】
ガス供給管252と流量制御装置254とバルブ253からガス供給部が構成される。流量制御装置254とバルブ253は、制御部300と電気的に接続されており、制御部300により制御される。なお、ガス供給部にガス供給源255を設けても良い。
【0047】
図3に示すように、処理炉201には、処理炉201内のガスを排気するガス排気管262が設けられている、ガス排出管262には、圧力調整バルブ263が設けられており、この圧力調整バルブ263の開度を調整することがで、処理炉201内の圧力は所定の値に調整される。また、排気装置として真空ポンプ264を設けても良い。
【0048】
ガス排出管262と圧力調整バルブ263から、ガス排出部が構成される。圧力調整バルブ263は、制御部300と電気的に接続されており、圧力調整制御される。
なお、真空ポンプ264をガス排出部に含めるようにしても良い。
【0049】
図3に示すように、反応炉筐体218の一側面には、処理炉201の内外に基板200を搬送するための基板搬送口271が設けられている。基板搬送口271には、ゲートバルブ128が設けられており、ゲートバルブ128を開けることにより、処理炉201内と搬送室内とが連通するように構成されている。
【0050】
次に、後述の加熱処理工程で基板200に悪影響を及ぼさないよう、処理炉201内を不活性ガス雰囲気に置換する方法の一形態について説明する。本実施例では、不活性ガスとしての窒素(N2)ガスを用いる。ガス排出管262から、真空ポンプ264により処理炉201内のガス(雰囲気)を排出するとともに、ガス供給管252からN2ガスを処理炉201内に導入する。このとき、圧力調整バルブ263により処理炉201内の圧力を所定の値、本実施形態では大気圧に調整する。
【0051】
[マイクロ波加熱処理工程の構成]
続いて、本実施形態に於ける加熱処理工程について説明する。
【0052】
マイクロ波発生部220で発生させたマイクロ波を、導波口222から処理炉201内に導入し、基板200の表面に照射する。本実施例では、このマイクロ波照射により、基板200表面上のHigh−k膜を100℃〜600℃に加熱し、High−k膜の改質処理、つまり、High−k膜からCやH等の不純物を脱離させて、緻密化し安定した絶縁体薄膜に改質する処理を行う。
【0053】
制御部300はバルブ253を開いて、処理炉201内にガス供給管252からN2ガスを導入するとともに、圧力調整バルブ263により処理炉201内の圧力を所定の値に調整しつつ、ガス排出管262から処理炉201内のN2ガスを排出する。以上のようにして、処理炉201内を所定の圧力値に維持する。
【0054】
この状態で所定時間、マイクロ波を導入して基板加熱処理装置を行った後、マイクロ波の導入を停止する。
【0055】
ここでは、High−k膜等の誘電体は、誘電率に応じてマイクロ波の吸収率が異なる。誘電率が高いほどマイクロ波を吸収しやすい。実験的に、高パワーのマイクロ波を基板に照射し処理すると、低パワーのマイクロ波で処理するときよりも、基板上の誘電体膜がより改質されることを確認している。また、マイクロ波による加熱の特徴は、誘電率εと誘電正接tanδによる誘電加熱で、この物性値が異なる物質を同時に加熱すると、加熱されやすい物質、即ち誘電率の高い物質を選択的に加熱することができる。例えば、基板200上に金属膜とHigh−k膜とLow−k膜が形成されている場合、金属膜やLow−k膜を加熱させずにHigh−k膜を優先的に加熱させることができる。
【0056】
前述したように、誘電率の高い物質は急速に加熱され、それ以外の物質は加熱されるのに比較的時間がかかることを利用し、ハイパワーのマイクロ波を照射することにより、誘電体に対し所望の加熱をするためのマイクロ波の照射時間を短くすることができるので、それ以外の物質は加熱される前にマイクロ波の照射を終えることにより、誘電率が高い物質を選択的に加熱することができる。
【0057】
続いて、High−k膜のアニールについて説明する。基板材料であるシリコンに比べHigh−k膜は誘電率εが高い。例えば、シリコンの誘電率εは9.6であるが、High−k膜であるハフニウム酸化(HfO)膜の誘電率εは25、ジルコニウム酸化(ZrO)膜の誘電率εは35である。よってHigh−k膜を成膜した基板にマイクロ波を照射すると、High−k膜だけ選択的に加熱することができる。
【0058】
実験的に、ハイパワーのマイクロ波を照射する方が膜の改質効果が大きい。ハイパワーのマイクロ波を照射すると、急速にHigh−k膜の温度を上昇させることができる。
【0059】
前述に対して、比較的低パワーのマイクロ波を長時間照射した場合は、改質プロセス中に基板全体の温度が高くなってしまう。これは、時間が経過すると、シリコン自身がマイクロ波により誘電加熱されることに加え、マイクロ波が照射され加熱されるHigh−k膜からシリコン側への熱伝導により、シリコン基板の温度も上昇してしまうからである。ハイパワーのマイクロ波を照射する場合に膜の改質効果が大きい理由は、基板全体が温度上昇し、上限温度に達するまでの時間内に、誘電加熱により高い温度まで加熱することができるためと考えられる。
【0060】
そこで、本実施形態では、High−k膜に形成された基板表面側にエネルギーの強い直接波を照射し、誘電体と基板との加熱差をより大きくなるように設定した。
【0061】
[基板冷却工程の構成]
続いて、基板の冷却効率を向上させるための方法を説明する。
【0062】
例えば、マイクロ波を照射中に、基板200を冷却することで、基板200の温度上昇を抑制することが出来る。基板200を冷却するには、例えば、処理炉201内に導入する不活性ガス(例えばN2ガス)の流量を多くする、そしてその流量制御することで、基板200の温度制御を行うこともできる。
【0063】
また、積極的にN2ガスの冷却効果を使用する場合は、ガス供給管252を基板支持台212に設け、基板200と基板支持台212の間にガスを流すことにより、ガスによる冷却効果向上を図ることもできる。このガスの流量を制御することにより基板200の温度制御を行うこともできる。
【0064】
本実施例では、N2ガスを使用しているが、プロセス的に安全性に問題が無ければ、熱伝達率の高い他のガスを使用しても良い。例えば、HeやNeなどの希ガスや、N2ガスを追加し、基板の冷却効果を向上することもできる。
【0065】
あるいは、基板支持台212内に冷却水流量計231、開閉バルブ232、冷却水経路233のような冷媒を循環させる冷却流路を設けるようにすれば良い。
【0066】
[基板載置台の構成]
ここで、
図4を用いて搬送室121内に設けられた基板載置台106について具体的に説明する。
【0067】
図4(a)は基板載置台106を上面(搬送室121の天井面)から見た概略図である。点線はウエハが載置された場合の位置を示している。
図4(b)は搬送室121の基板搬送機124側から見た概略図である。
【0068】
基板載置台106は、複数の基板保持用パッド281を備えたフレーム280を、柱282に複数枚固定し、フレーム280を積み重ねるように構成する。フレーム280は中央を開放する「コ」の字形状で構成され、開口部分に搬送ロボットのアームが挿入される。
基板保持用パッド281は、フレーム280のそれぞれの辺に凸状に設ける。基板保持用パッドの材質は耐熱性材質とし、例えばアルミナセラミック、耐熱性樹脂、石英などを用いる。
複数のフレーム280は複数の支柱282によって、垂直方向に支持され、ウエハ200を垂直方向に複数枚搭載可能な構造としている。フレーム280は例えば3枚搭載される。
アームによって搬送されたウエハ200は、それぞれのフレーム280に備えられた基板保持用パッド281に載置され、積層される。このとき、各ウエハ200のエッジ部と基板保持用パッド281が接触する。
尚、エッジ部とは、基板の外周であって、半導体装置として使用しない部分を言い、除外エリアとも呼ばれる。
【0069】
このような構造とすることで、最も上に載置されたウエハに対して、天井からエアーフローを効率よく供給することが可能となる。
また、フレーム280の一部を支柱282で支持することで、それぞれの支柱282間からフレーム280間にエアーフローが流れ込むことが可能となる。更には、フレーム280の中央を開放することで、エアーフローがウエハ裏面及びその裏面に対向するウエハの表面に回り込むため、冷却効率をより上げることができる。
【0070】
基板保持用パッドを凸状とすることで、ウエハ200がフレーム280に接触することを防ぐ。接触を防ぐことで、基板裏面に傷が発生することを抑制できる。更には、ウエハエッジ部に対しても、エアーフローの回りこみを促し、より冷却効率を向上させることができる。
また、更に、耐熱性材質であるため、プロセスモジュールにて加熱処理されたウエハ200を支持しても熱変形が起きることが無い。そのため、温度の高い基板を載置しても、ウエハ裏面の損傷を防ぐことができる。
尚、ここでフレーム280はコの字形状としたが、それに限らず、円形状、八角形状など多角形状でも良い。
【0071】
[基板処理シーケンスの構成]
次に、本基板処理装置の基板処理シーケンスの詳細について、
図5を用いて説明する。
【0072】
以下のシーケンスの説明において、nは整数とする。
W1、W2・・・Wn・・・W9は、プロセスモジュール10にて処理される基板を示し、W1は1ロット中の最初のウエハ、W2は1ロット中の2枚目のウエハ、Wnはn毎目のウエハを示す。ここでは、説明の便宜上、9枚のウエハであって、High−k膜を有するシリコン基板を対象として説明する。また、PM1はプロセスモジュール201、PM2は、プロセスモジュール202、PM3はプロセスモジュール203を示す。
また、CSは基板載置部106を示し、CS1は基板載置部106の内最もファン118から遠い位置に設けられる第一フレーム280aを、CS2はフレーム280aの重力方向情報に隣接する基板載置部106の第二フレーム280bを、CS3は、フレーム280bの重力方向上方に隣接する基板載置部106の第三フレーム280cを示す。
【0073】
初期基板搬送とは、基板移載機124がW1を搬送することを言う。
搬送とは、基板移載機124がウエハをプロセスモジュールへ搬入、もしくはプロセスモジュールから搬出することを言う。
スワップ搬送とは基板移載機124がプロセスモジュールで処理した処理済みウエハを搬出、未処理ウエハをプロセスモジュールに搬入し、更に、搬送室121の基板載置台106に処理済みウエハを載置することを言う。
基板返却搬送とは、基板移載機124がWnをロードポート105上のポッド100に戻すことを言う。以下説明の搬送時間1Tは、上記スワップ搬送に要する時間に相当する。
【0074】
処理(PMn)は、プロセスモジュールnでウエハを処理することを示す。
処理の具体例については、後述する。
本シーケンスは、全てのプロセスモジュールにて同じ処理をする場合を想定しており、処理時間を7Tとしている。
冷却(PMn)は、プロセスモジュールnで処理済みウエハを冷却する動作を言い、4Tとしている。
【0075】
<ステップ1(S1)>
シャッター134が開放され、ロードポート上に載置されたポッド100に搭載された最初のウエハW1を基板移載機124が取り出す。基板移載機124は、搬送室121内を移動/回転し、W1をPM1の基板支持ピン上端213へ載置する(W1の搬送)。
【0076】
<ステップ2(S2)>
基板移載機124は、移載室121内を移動/回転し、ポッド100からW2を取り出す。基板移載124は、移載室121内を移動/回転し、W2をPM2に搬入する(W2の搬送)。
これと並行して、PM1の導波口222から処理室にマイクロ波を供給し、W1を加熱する(処理(PM1))。
【0077】
<ステップ3(S3)>
基板移載機124は、移載室121内を移動/回転し、ポッド100からW3を取り出す。基板移載機124は、移載室121内を移動/回転し、W3をPM3に搬入する(W3の搬送)。
これと並行して、PM2の導波口222から処理室にマイクロ波を供給しW2を加熱する(処理(PM2))。
【0078】
<ステップ4(S4)>
PM3の導波口222から処理室にマイクロ波を供給し、W3を加熱する(処理(PM3))。
【0079】
<ステップ5(S5)>
ステップ2の開始から7T後、PM1ではマイクロ波の供給を停止する。次にPM1のガス供給管252から不活性のガス(例えばN2ガス)を供給する。基板200と基板支持台212の間にガスを流すことにより、加熱されたW1を冷却する(冷却(PM1))。
【0080】
<ステップ6(S6)>
ステップ3の開始から7T後、PM2ではマイクロ波の供給を停止する。次にPM2のガス供給管252から不活性のガス(例えばN2ガス)を供給する。基板200と基板支持台212の間にガスを流すことにより、加熱されたW2を冷却する(冷却(PM2))。
【0081】
<ステップ7(S7)>
ステップ4の開始から7T後、PM3ではマイクロ波の供給を停止する。次にPM3のガス供給管252から不活性のガス(例えばN2ガス)を供給する。基板200と基板支持台212との間にガスを流すことにより、加熱されたW3を冷却する(冷却(PM3))。
【0082】
<ステップ8(S8)>
基板移載機124は、ポッド100から取り出したW4をPM1に搬入し、加熱処理され、更に処理室内で冷却されたW1をPM1から搬出する。搬出されたW1を搭載した基板移載機124は、移載室121内を移動/回転し、移載室121内に備えられた基板載置台106の内、第一フレーム280aにウエハを載置する(搬送)。
【0083】
<ステップ9(S9)>
基板載置台106の第一フレーム280aに載置されたウエハは天井からのエアーフローにより効率よく冷却が行われる。
基板移載機124は、ポッド100から取り出したW5をPM2に搬入し、加熱処理され、更に処理室内で冷却されたW2をPM2から搬出する。搬出されたW2を搭載した基板移載機124は、移載室121内を移動/回転し、移載室121内に備えられた基板載置台106の内、第二フレーム280bにウエハを載置する(搬送)。また、これと並行して、PM1の導波口122から処理室にマイクロ波を供給し、W4を加熱する(処理(PM1))。
【0084】
<ステップ10(S10)>
基板載置台106の第二フレーム280bに載置されたウエハは天井からのエアーフローにより効率よく冷却が行われる。このとき、第一フレーム280aに載置されたW1は、基板載置台106の側面から供給されるエアーフローによって、間接的に冷却される(冷却(CS1))。
基板移載機124は、ポッド100から取り出したW6をPM3に搬入し、加熱処理され、更に処理室内で冷却されたW3をPM3から搬出する。搬出されたW3を搭載した基板移載機124は、移載室121内を移動/回転し、移載室121内に備えられた基板載置台106の内、第三フレーム210cにウエハを載置する(搬送)。
また、これと並行して、PM2の導波口222から処理室にマイクロ波を供給し、W5を加熱する(処理(PM2))。
【0085】
<ステップ11(S11)>
基板載置台106の第三フレーム280cに載置されたウエハは天井からのエアーフローにより効率良く冷却が可能となる。このとき、第二フレーム280bに載置されたW2は、基板載置台106の側面から供給されるエアーフローによって間接的に冷却される(冷却(CS3))。
また、これと並行して、PM3の導波口222から処理室にマイクロ波を供給し、W6を加熱する(処理(PM3))。
【0086】
<ステップ12(S12)>
S9から3T後、基板移載機124が第一フレーム280aからW1を取り出し、移載室121内を移動/回転し、ポッド100の所定の位置へ戻す。
【0087】
<ステップ13(S13)>
S10から3T後、基板移載機124が第二フレーム280bからW2を取り出し、移載室121内を移動/回転し、ポッド100の所定の位置へ戻す。
【0088】
<ステップ14(S14)>
S11から3T後、基板移載機124が第三フレーム280cからW3を取り出し、移載室121内を移動/回転し、ポッド100の所定の位置へ戻す。
【0089】
<ステップ15(S15)からステップ33(S33)>
上記ステップと同様に、各プロセスモジュール、基板載置フレームでウエハを加熱処理、冷却処理を繰り返し、ポッド100の所定の位置へウエハを戻す。
【0090】
基板載置フレームの載置方法に関して、前述のように、加熱処理済みのウエハは、空いているフレーム内の、下層側のフレームに載置する。
更に、処理時間及び冷却時間を調整することで、下層側のフレームにウエハを載置する際には、上層側のフレームにウエハを載置していない状態にする。
具体的には、加熱されたn枚目のウエハを最下層に載置する。例えば、第一フレーム210aに載置した後、次に加熱されたn+1枚目のウエハを、n枚目のウエハを載置したフレームより更にファンに近い位置に設けられたフレーム、例えば第二フレーム210bに載置する。
このように搬送/載置することで、ウエハを基板載置部に載置した際、n+1枚目のウエハがn番目のウエハの熱影響を受けたとしても、エアーフローによる冷却効果を優先的に得ることができるため、n+1番目のウエハの冷却時間を短くすることができる。
【0091】
(2)<本発明の一実施形態に係る効果>
本実施形態によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
【0092】
(a)本実施形態によれば、
High−k膜とLow−k膜が形成され、High−k膜が加熱された基板を効率良く冷却することができる。
(b)また、上述の基板処理シーケンスによって、High−k膜とLow−k膜が形成され、High−k膜を加熱処理する処理工程の工程を短縮することができる。
(c)また、基板載置台へ、上述の様に基板を搬送することによって、n+1枚目のウエハがn番目のウエハの熱影響を受けたとしても、エアーフローによる冷却効果を優先的に得ることができるため、n+1番目のウエハの冷却時間を短くすることができる
【0093】
(3)<本発明の他の実施形態>
以下に、本発明の他の実施形態について説明する。
【0094】
[基板冷却室]
前述の様に、マイクロ波の出力を上げる等して基板の処理時間を短くして更に高いスループット処理を達成するためには、基板処理時間に合わせて基板載置台106での基板冷却時間も短くする必要がある。
発明者は、更に鋭意研究した結果、基板載置台106へのエアーフローを工夫することにより、基板の冷却時間を短縮することができ、基板処理スループットを向上させられることを見出した。
【0095】
図6に示すように、基板冷却室110を搬送室121に隣接して設け、その中に基板載置台106設置している。
【0096】
次に基板冷却室110の実施形態について説明する。
図7に示す基板冷却室110では、冷却室前部にクリーンユニット111が備えられている。クリーンユニット111は、基板冷却汁110の前方から基板冷却室110の中に設置された基板載置台106に向けて、除塵された大気または、N2ガスやArガスなどの基板に対して不活性な冷却ガスを供給することで、基板載置台106に積層されて置かれた加熱処理されたウエハを冷却する。
【0097】
図7に示した基板冷却室110では、基板冷却室110の中に設置されたクリーンユニット111から基板載置台106までの距離が近く、更にクリーンユニット111から基板載置台106に対して側方からのエアーフローが供給される。これにより、加熱されたウエハを基板載置台106の最下層の第一フレーム280aから最上層の第三フレーム280cまで、n枚目からn+2枚目まで基板が積層されて置かれても基板の間の空間に、常時側方からの十分なエアーフローの供給が可能となるため、基板の冷却時間を更に短縮することができる。
【0098】
(4)<本発明の他の実施形態に係る効果>
本実施形態によれば、上述の一実施形態に係る効果に加え、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
【0099】
(a)本実施形態によれば、基板の側方から冷却ガスを供給することにより、基板の上面と側面と下面に均一に冷却ガスを供給することが可能となり、基板を均一に冷却することが可能となる。
【0100】
(b)また、n枚目からn+2枚目まで基板が積層されて置かれても基板の間の空間に、常時側方からの十分なエアーフローの供給が可能となるため、基板の冷却時間を更に短縮することができる。
【0101】
(5)<本発明の更に他の実施形態>
以下に、本発明の更に他の実施形態について説明する。
【0102】
[基板冷却室]
図8に示した基板冷却室110の実施形態について説明する。
基板冷却室110の内部には、
図8に示すように、一方にシャワーヘッド112が備えられ、他の一方にガス排気管115が備えられている。移載室121と冷却室110との間にはドアバルブ113が設けられ、処理基板を処理室121から冷却室110へ移載する時と、冷却済み基板を冷却室110から移載室121へ移載する時に開く。シャワーヘッド112には、一個または複数個のガス供給孔が設けられ、ガス供給管114からN2ガスなどの不活性ガスが供給される。シャワーヘッド112のガス供給孔から、基板冷却室110の中に設置された基板載置台106に向けて、不活性ガスを供給することで、基板載置台106に積層されて置かれた加熱処理されたウエハを冷却する。
【0103】
シャワーヘッド112から基板載置台106に対して側方から不活性ガスによるエアーフローが供給されることにより、加熱されたウエハを基板載置台106の最下層の第一フレーム280aのフレームから最上層の第三フレーム280cのフレームまで、n枚目からn+2枚目までの基板が積層されて置かれても基板の間の空間にも側方からの十分な不活性ガスのエアーフローの供給が可能となるため、基板の冷却時間を短縮することが出来る。シャワーヘッド112から供給された不活性ガスはガス排気管115によって排気される。
【0104】
本実施例では、N2ガスを使用しているが、プロセス的に基板と反応しないガスであって、熱伝導率の高い他のガスを使用しても良い。例えば、HeやNe等の希ガスを追加して使用しても良い。
【0105】
また、不活性ガスを供給するシャワーヘッド112は、ガス供給管114にガス供給孔が設けられたシャワーノズルにすることも出来る。
【0106】
また、基板冷却室110の各実施形態においては、クリーンユニット111のファン回転速度の調整やガス供給管114に供給する不活性ガス供給量の調整により、基板載置台106に対して側方からのエアーフローの量を調整することにより、基板処理時間に合わせて基板冷却時間を調整することもできる。
【0107】
なお、基板処理シーケンスは、前述の
図5の基板処理シーケンスと同様であり、プロセスモジュールにおける処理時間と基板冷却台106における冷却時間が異なる。
【0108】
また、上述の実施形態では、基板中心にマイクロ波を供給するように導波口222の位置を基板200の中心に対向するようにしているが、導波口222の位置を基板200の中心から90mm程度の位置に設け、基板200を回転させることにより、基板200へのマイクロ波の供給が均一になるようにしても良い。
【0109】
また、上述の実施形態を複数組み合わせる様にしても良い。組み合わせることで、基板の処理スループットを向上させることができる。
【0110】
なお、上述の実施形態では、制御部300が各部の動作を制御するようになっている。
図1,
図2,
図7,
図8に示すように、制御部300は、信号線Aによって処理室201と接続され、信号線Bによって処理室202と接続され、信号線Cによって処理室203と接続され、信号線Dによって、基板載置台106と接続され、信号線Eによって基板移載機124と接続され、信号線Fによって、基板搬入搬出口134・基板搬入搬出口クロージャ142と接続され、信号線Hによってクリーンユニット111と接続され、信号線Iによってガス排気部と接続され、信号線Jによってガス供給管114と接続されている。また、
図3に示すように、制御部300は、信号線Aaによってマイクロ波発生部220と接続され、信号線Abによってウエハ温度測定器223と接続され、信号線Acによって開閉バルブ253・流量制御装置254と接続され、信号線Adによって圧力調整バルブ263・真空ポンプ264と接続され、信号線Aeによって、開閉バルブ232・冷却水流量計231と接続されている。
なお、信号線Gでクリーンユニット118と制御部300とを接続し、クリーンユニット118に設けられたファン回転数を調整できるようにしても良い。
【0111】
図9に示すように、制御部300は、表示部301と、演算部302と、操作部303と、記録部304とを有する。記録部304には、基板処理装置が上述の処理や工程を行うプログラムが記録された記録媒体を有する。
【0112】
<本発明の好ましい態様>
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【0113】
<付記1>
本発明の一態様によれば、
複数の基板を収納した運搬容器を載置する載置台と、前記基板に対して加熱処理を施す処理室と、前記処理室に隣接され且つ前記載置台との間に設けられ、前記載置台と前記処理室の間で前記基板を搬送する搬送ロボットを有する搬送室と、前記搬送室に設けられ、前記処理室で処理された基板を積層するよう構成する基板載置部と、前記搬送室に設けられ、前記積層された基板を当該基板の側方から冷却ガスを供給する冷却部と、を有する基板処理装置が提供される。
【0114】
<付記2>
また好ましくは、
前記冷却ガスを排気する排気部を有する。
【0115】
<付記3>
また好ましくは、
冷却部はシャワーヘッドを有する。
【0116】
<付記4>
また好ましくは、
前記搬送室内であって、基板載置台の上部に別の冷却部を設ける。
【0117】
<付記5>
また好ましくは、
前記処理室には、マイクロ波供給部が設けられている。
【0118】
<付記6>
また本発明の他の態様によれば、
処理室に基板を搬入するステップと、前記処理室で基板を加熱処理するステップと、前記処理室から加熱処理された基板を搬送室へ搬出するステップと、前記加熱処理された基板を、当該基板の側方へ冷却ガスを供給する冷却部が設けられ複数の基板が載置される基板載置部に搬送するステップと、を有する基板処理方法が提供される。
【0119】
<付記7>
また好ましくは、
前記基板載置部に設けられた複数の基板載置フレームの下方から基板を載置するステップを有する。
【0120】
<付記8>
また本発明の他の態様によれば、
上述の基板処理方法を実行するためのプログラムが記録された記録媒体が提供される。
【0121】
<付記9>
また本発明の他の態様によれば、
処理室に基板を搬入するステップと、前記処理室で基板を加熱処理するステップと、前記処理室から加熱処理された基板を搬送室へ搬出するステップと、前記加熱処理された基板を、当該基板の側方へ冷却ガスを供給する冷却部が設けられ複数の基板が載置される基板載置部に搬送するステップと、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【0122】
<付記10>
また好ましくは、
前記基板載置部に設けられた複数の基板載置フレームの下方から基板を載置するステップを有する。
【0123】
<付記11>
また好ましくは、
上述の半導体装置の製造方法を実行させるプログラムが記録された記録媒体が提供される。