基板の処理システム
【課題】洗浄によりウェハに付着した水分を完全に除去し、当該基板を水分を除去した状態で成膜装置に搬送する。
【解決手段】 洗浄装置３に隣接して水分除去装置４を設ける。水分除去装置４では、ウェハＷに高温ガスを供給してウェハＷに付着した水分を完全に除去する。水分除去装置４と成膜装置５、６との間の搬送部７は、ケーシング２１で覆う。ケーシング２１内には、乾燥気体を供給し、搬送部７内を乾燥雰囲気にする。水分除去装置４で水分の除去されたウェハＷを、乾燥雰囲気内を通して成膜装置５、６に搬送する。
【解決手段】 洗浄装置３に隣接して水分除去装置４を設ける。水分除去装置４では、ウェハＷに高温ガスを供給してウェハＷに付着した水分を完全に除去する。水分除去装置４と成膜装置５、６との間の搬送部７は、ケーシング２１で覆う。ケーシング２１内には、乾燥気体を供給し、搬送部７内を乾燥雰囲気にする。水分除去装置４で水分の除去されたウェハＷを、乾燥雰囲気内を通して成膜装置５、６に搬送する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおける前工程では、例えばウェハ表面にゲート絶縁膜やゲート電極膜を形成する成膜処理が行われている。
【０００３】
前記ゲート絶縁膜、ゲート電極膜等の成膜処理は、通常減圧環境下で、基板に原料をガス状態又はプラズマ状態で供給し、基板表面における化学触媒反応によって基板表面に薄膜を堆積させるＣＶＤ装置や、膜材料をイオン衝撃によってスパッタさせて、基板表面に物理的に薄膜を堆積させるスパッタリング装置などの成膜装置で行われている。
【０００４】
ところで、これらの成膜装置においてウェハに成膜処理が施される前には、ウェハに付着している有機物や金属などの不純物を除去するウェハの洗浄処理が行われる。これは、ウェハに不純物が付着していると、当該不純物によって膜形成が妨げられてウェハに所望の膜が形成されないためである。上記洗浄処理は、上記成膜装置と独立して設けられた洗浄装置において、ウェハに洗浄液を供給することによって行われている。また、洗浄装置では、例えばウェハを洗浄液で洗浄した後に、ウェハを高速回転させるウェハの振り切り乾燥が行われている（特許文献１参照。）。
【０００５】
したがって、ウェハは、上記洗浄装置において洗浄液を用いて洗浄され、振り切り乾燥された後、上記成膜装置に搬送されて成膜されていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１９４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した洗浄装置で行われる振り切り乾燥では、実際には、ウェハに付着した水分が完全に除去されていなかった。また、洗浄装置から成膜装置にウェハを搬送する際に、ウェハに大気中の水分が付着することがあった。このようにウェハ上に水分が残っている状態で成膜処理が行われると、上述したようにその水分が上述の成膜装置における膜形成を妨害し、良質の膜が形成されない。特に近年、数ｎｍ程度にまで薄膜化が進んでいるので、僅かな水分の付着であっても膜形成に大きな影響を及ぼし好ましくない。また洗浄装置には、洗浄液を用いない乾式のものもあるが、湿式に比べて一般的に洗浄能力が低く、そもそも不純物を十分に除去できないという問題がある。それ故、洗浄装置は、湿式を用いる方が望ましい。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、洗浄によりウェハなどの基板に付着した水分を完全に除去し、当該基板を水分を除去した状態で成膜装置などの他の処理装置に搬送することのできる基板の処理システムを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の基板の処理システムは、基板の処理システムであって、洗浄液を用いて基板を洗浄する洗浄装置と、前記洗浄装置で洗浄された基板に付着した水分を除去する水分除去装置と、前記水分除去装置で水分の除去された基板を乾燥雰囲気内を通して基板の他の処理装置に搬送するための搬送部と、を備え、前記水分除去装置は、当該水分除去装置内を減圧する減圧装置と、当該水分除去装置内の全体に酸素ガス以外のガスを供給するためのガス供給部とを備え、前記搬送部は、基板の搬送通路を覆うケーシングを備え、前記搬送部には、前記搬送通路のケーシング内の雰囲気を減圧する減圧機構と、前記搬送通路のケーシング内に乾燥気体を供給する乾燥気体供給部が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、洗浄装置で洗浄された基板を専用の水分除去装置で乾燥し、当該乾燥された基板を乾燥雰囲気内を通して他の処理装置に搬送できる。したがって、基板から水分を完全に除去し、当該水分を除去した状態で基板を搬送し、他の処理装置において基板を処理できる。この結果、基板の搬送先の処理装置において水分に妨げられない適正な処理を行うことができる。しかも基板を洗浄装置、水分除去装置、搬送部に順に搬送する際に、徐々に減圧されていき、圧力変動による基板への負担を低減できる。また乾燥気体供給部から乾燥気体を供給することによって、ケーシング内を乾燥雰囲気に維持し、搬送中の基板に水分が付着することを防止できる。
【００１１】
前記水分除去装置内の圧力を、前記洗浄装置内の圧力よりも低く、かつ前記搬送部内の圧力よりも高くするようにしてもよい。また、前記乾燥気体は、酸素ガス以外の気体であってもよい。
【００１２】
前記減圧機構は、前記搬送通路内の圧力が前記他の処理装置内の圧力と前記水分除去装置内の圧力の間になるように制御できる制御部を備えていてもよい。つまり、搬送通路内の圧力をＰ１、他の処理装置内の圧力をＰ２、水分除去装置内の圧力をＰ３とした場合、減圧機構は、Ｐ２＜Ｐ１＜Ｐ３になるように制御する制御部を備えていてもよい。かかる場合、例えば他の処理装置における処理が高い減圧度で行われても、水分除去装置、搬送部、他の処理装置の順に減圧度を上げることができるので、急激な減圧変動による基板の破損を防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、洗浄された基板を、水分を除去した状態で次の処理装置に搬送できるので、当該処理装置において水分に妨げられない適正な処理が行われ、歩留まりの向上を図ることができる。また圧力変動による基板への負担を低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる基板処理システム１の構成の概略を示す平面図である。
【００１５】
基板処理システム１は、この処理システムに対して外部からウェハＷを搬入出するための搬入出部２と、洗浄液を用いてウェハＷを洗浄する洗浄装置３と、ウェハＷに付着した水分を除去する水分除去装置４と、ウェハＷ上に所定の膜を形成する２台の成膜装置５、６と、これらの装置間及び装置と搬入出部２間のウェハＷの搬送を行うための搬送部７とを一体に接続した構成を有している。例えば搬入出部２のＸ方向正方向側（図１の右側）に搬送部７が接続されており、その搬送部７の背面側であるＹ方向正方向側（図１の上側）に、水分除去装置４と、第１の成膜装置５及び第２の成膜装置６が接続されている。水分除去装置４のさらに背面側には、洗浄装置３が接続されている。つまり、水分除去装置４は、洗浄装置３と搬送部７との間に配置されている。
【００１６】
搬入出部２は、例えばカセット載置台１０と搬送チャンバ１１とがＸ方向に並列されて一体となった構成を有している。カセット載置台１０には、２５枚のウェハＷを多段に配置させて収容するＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）などの密閉性を有するカセット１２が載置できる。カセット載置台１０には、カセット１２をＹ方向（図１の上下方向）に沿って、例えば２つ載置できる。搬送チャンバ１１は、例えば全体がケース１３に覆われており、搬送チャンバ１１内に清浄な気体を供給し、搬送チャンバ１１内を清浄な雰囲気に維持できる。搬送チャンバ１１には、カセット１２から取り出されたウェハＷの位置合わせを行うアライメントステージ１４が設けられている。さらに搬送チャンバ１１には、カセット１２、アライメントステージ１４及び搬送部７に対しアクセスしウェハＷを搬送するウェハ搬送体１５が設けられている。
【００１７】
搬送部７は、Ｘ方向沿って長い搬送通路２０を有し、搬送通路２０のＸ方向負方向側の一端部は、搬入出部２の搬送チャンバ１１に接続されている。搬送部７は、搬送通路２０の全体を覆い、内部を密閉可能なケーシング２１を備えている。搬送通路２０には、搬送通路２０に沿って延びるレール２２が設けられている。レール２２上には、ステージ２３が設けられており、このステージ２３は、レール２２に取り付けられたモータ２４によってレール２２上をＸ方向に移動可能である。ステージ２３上には、ウェハ搬送機構２５が設けられている。したがって、ウェハ搬送機構２５は、Ｘ方向に沿って移動自在である。
【００１８】
ウェハ搬送機構２５は、ウェハＷを保持する２本のピンセット２６と、当該ピンセット２６を支持し所定の水平方向に進退自在な多関節型のアーム２７を備えている。このアーム２７は、垂直軸周りのθ方向に回転自在であり、ピンセット２６を所定の方向に向けることができる。したがって、ウェハＷ搬送機構２５は、搬送部７に接続された各搬入出部２、水分除去装置４、成膜装置５、６の正面に移動し、ピンセット２６を水平方向に進退させることによって、各搬入出部２、水分除去装置４、成膜装置５、６に対しウェハＷを搬入出することができる。
【００１９】
搬送部７のケーシング２１には、搬送通路２０内に例えば水分濃度が１．２％以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の乾燥気体を供給する乾燥気体供給部としてのガス供給管３０が接続されている。ガス供給管３０は、搬送部７の外部に設置されたガス供給源３１に通じており、乾燥気体はこのガス供給源３１から供給される。ガス供給管３０には、バルブ３２、マスフローコントローラ３３が接続されており、搬送通路２０内には、所定の圧力のガスが供給される。なお、本実施の形態では、乾燥気体として、酸素ガス以外のガス、例えば窒素ガスが用いられる。
【００２０】
搬送部７のケーシング２１には、ケーシング２１の外部に設置された真空ポンプなどの排気装置３４に通じる排気管３５が接続されている。排気装置３４には、排気圧を制御できる制御部３６が設けられており、ケーシング２１内を所定の圧力にまで減圧できる。なお、本実施の形態では、排気装置３４、排気管３５、制御部３６により減圧機構が構成されている。
【００２１】
搬送部７と搬送チャンバ１１との接続部には、ウェハＷを搬送するための搬送口４０が設けられており、この搬送口４０には、ゲートバルブ４１が設けられている。このゲートバルブ４１によって、搬送チャンバ１１の雰囲気と搬送部７との雰囲気を遮断できる。
【００２２】
上述したように搬送部７の背面側には、水分除去装置４、成膜装置５、６が長手方向（Ｘ方向）に沿って搬入出部２側から順に接続されている。搬送部７と各装置４〜６との接続部には、それぞれウェハＷの搬送口５０、５１、５２が設けられており、各搬送口５０〜５２には、ゲートバルブ５３、５４、５５が設けられている。したがって、搬送部７と各装置４〜６との雰囲気を遮断できる。また、水分除去装置４の背面側の洗浄装置３との接続部にも、搬送口５６とそのゲートバルブ５７が設けられている。
【００２３】
洗浄装置３は、例えば図２に示すように筐体６０内に、ウェハＷを水平に保持するチャック６１を備えている。チャック６１は、例えば図示しない吸着機構によりウェハＷを吸着保持することができる。チャック６１は、回転モータ６２によって回転可能に構成されている。この回転モータ６２によって、チャック６１上のウェハＷを所定の速度で回転できる。チャック６１の外方側には、チャック６１の周りを囲むように、上面が開口し有底の略円筒形状を有するカップ６３が設けられている。回転によりウェハＷから飛散する液体は、このカップ６３により受け止められ回収される。カップ６３の底部には、例えば排出口６４が設けられており、カップ６３で回収した液体は、排出口６４から排出される。
【００２４】
ウェハＷに洗浄液を供給する洗浄ノズル６５は、カップ６３の外側の待機位置からチャック６１上の処理位置まで、例えば図示しない移動アームによって移動できる。洗浄ノズル６５は、例えばウェハＷの直径より長い細長形状を有し、その底部には、長手方向に沿って複数の吐出孔６６が直線状に並設されている。洗浄ノズル６５には、筐体６０の外部に設置された洗浄液供給源６７に連通する供給管６８が接続されている。したがって、洗浄液供給源６７からの洗浄液が洗浄ノズル６５に供給されると、複数の吐出孔６６からウェハＷの直径より長い直線状に洗浄液が吐出される。そして、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷ全面に洗浄液を供給することによって、ウェハＷの表面に付着した不純物を洗い落とすことができる。また、筐体６０には、筐体６０の外部に設置されたガス供給装置６９に連通する給気部としてのガス給気管Ｈが接続されている。ガス供給装置６９は、ガス給気管Ｈを通じて筐体６０内に酸素ガス以外のガス、例えば窒素ガスを供給することができる。したがって、この窒素ガスの供給によって、筐体６０内を低酸素雰囲気にすることができる。
【００２５】
水分除去装置４は、図３に示すように内部が密閉可能で、外形が略直方体形状の筐体７０を有している。筐体７０内には、ウェハＷを水平に支持するチャック７１が設けられている。チャック７１は、筐体７０の中心よりも搬送部７のあるゲートバルブ５３側に設けられている。チャック７１は、例えば上面が開口した略円筒形状に形成されており、平面から見て環状で水平の上端部７１ａを有している。チャック７１は、この上端部７１ａでウェハＷの周縁部を支持する。チャック７１の上端部７１ａには、ウェハＷの水平方向の位置ずれを防止するピン７２が複数立設されている。ピン７２は、例えば図４に示すように上端部７１ａ上に置いたウェハＷの外形に沿った位置に等間隔に設けられており、各ピン７２によりウェハＷの側面を外方から抑えることによってウェハＷの位置ずれを防止できる。チャック７１は、図３に示すように回転モータ７３により垂直軸周りに回転自在であり、チャック７１に保持されたウェハＷは、所定の速度で回転できる。なお、本実施の形態においては、チャック７１と回転モータ７３によってウェハＷの回転機構を構成している。
【００２６】
チャック７１上のウェハＷに対向する位置には、ウェハＷの表面に高温ガスを供給する第１のガス供給ノズル７４が設けられている。第１のガス供給ノズル７４は、ウェハＷの中心から等距離離れた、例えば２箇所に設けられている。チャック７１の内側の中空部には、第２のガス供給ノズル７５が設けられている。第２のガス供給ノズル７５の上面には、例えば２つのガス吹き出し口７５ａが設けられており、チャック７１に支持されたウェハＷの裏面に高温ガスを供給できる。ガス吹き出し口７５ａは、図４に示すように平面から見てウェハＷの中心部を円心とする同心円上に等間隔に設けられている。なお、本実施の形態において、第１のガス供給ノズル７４と第２のガス供給ノズル７５が高温ガス供給部として用いられている。
【００２７】
第１及び第２のガス供給ノズル７４、７５には、図３に示すようにガス供給装置７６に連通したガス供給管７７が接続されている。ガス供給管７７には、バルブ７８、マスフローコントローラ７９が設けられており、第１及び第２のガス供給ノズル７４、７５からは所定量の高温ガスを噴出できる。また、ガス供給装置７６は、例えば高温ガスの加熱機構８０を備えている。したがって、ガス供給装置７６においてガスを高温にし、第１及び第２のガス供給ノズル７４、７５からは所定温度の高温ガスを噴出できる。なお、本実施の形態では、高温ガスの種類として、ウェハＷの表面と反応しない、例えば酸素含有量が４ｐｐｍ以下の窒素ガスが用いられている。
【００２８】
また、筐体７０には、筐体７０内の全体にガスを供給するガス供給口８０が設けられている。ガス供給口８０には、筐体７０の外部に設置されたガス供給源８１に連通するガス供給部としての供給管８２が接続されている。供給管８２には、バルブ８３、マスフローコントローラ８４が設けられている。なお、本実施の形態では、ガス供給口８０から導入されるガスとして、前記第１及び第２のガス供給ノズル７４、７５から噴出される高温ガスと同じ種類の酸素濃度が４ｐｐｍ以下の窒素ガスが用いられている。
【００２９】
筐体７０の底部には、筐体７０の外部に設置されたポンプなどの排気装置８５に連通した排気部としての排気管８６が接続されている。したがって、第１及び第２のガス供給ノズル７４、７５やガス供給口８０から供給された窒素ガスを排気することができる。また、排気管８６からの排気によって筐体７０内を減圧させることができる。排気管８６には、水分濃度測定部材としての水分濃度センサ８７が設けられている。水分濃度センサ８７の測定結果は、例えばシャッタとしてのゲートバルブ５３の開閉を制御する制御部８８に出力できる。制御部８８は、例えば筐体７０内の水分濃度に基づいてゲートバルブ８３の開閉を制御する。したがって、制御部８８は、例えば筐体７０内の水分濃度が予め設定しておいたしきい値以下になった時にゲートバルブ５３を開放することができる。
【００３０】
チャック７１の隣であって、筐体７０の中央部よりも洗浄装置３側には、チャック７１と洗浄装置３との間のウェハＷの搬送を行うウェハ搬送体９０が設けられている。ウェハ搬送体９０は、例えばウェハＷを保持するピンセット９１と、当該ピンセット９１を支持し直線的に進退させる多関節型のアーム９２を有している。アーム９２は、回転自在であり、ピンセット９１の向きを変えることができる。したがって、チャック７１上のウェハＷをピンセット９１で支持し向きを変えて、ウェハＷを搬送口５６を通じて洗浄装置３内に搬送することができる。
【００３１】
第１の成膜装置５は、例えばプラズマを用いてウェハＷの表面にゲート絶縁膜を形成するためのプラズマ処理装置である。第１の成膜装置５は、例えば図５に示すように上面が開口し、有底円筒状の真空容器１００を有している。真空容器１００の上面の開口部には、円盤形状で中空のガス供給部１０１が前記開口部を塞ぐように設けられている。ガス供給部１０１の下面には、多数のガス供給孔１０１ａが形成されており、ガス供給部１０１内に導入される反応ガス、例えばシラン（ＳｉＨ４）ガスが真空容器１００内にシャワー状に供給される。ガス供給部１０１の上側には、アンテナ１０２が設けられている。アンテナ１０２には、真空容器１００の外部に設置されたマイクロ波供給装置１０３に連通する同軸導波管１０４が接続されている。アンテナ１０２は、垂直方向の複数の貫通孔１０２ａを備えており、マイクロ波供給装置１０３から同軸導波管１０４を通じて伝搬されたマイクロ波は、アンテナ１０２の貫通孔１０２ａ、ガス供給部１０１を介して真空容器１００内に放射される。このマイクロ波の放射により、真空容器１００の上部にプラズマ発生領域Ｐを形成できる。
【００３２】
真空容器１００内であって、ガス供給部１０１に対向する位置には、ウェハＷを載置する載置台１０６が設けられている。載置台１０６には、例えば交流電源１０７からの給電によって発熱するヒータ１０８が内蔵されており、このヒータ１０８の発熱によって載置台１０６上のウェハＷを加熱できる。真空容器１００の側壁の上部付近には、ガス供給管１０９が接続されている。このガス供給管１０９は、例えば真空容器１００の内周面に沿って環状に複数設けられている。ガス供給管１０９は、例えば酸素ガスや希ガス等の反応ガスの供給源１１０に接続されている。この各ガス供給管１０９と前記ガス供給部１０１からの反応ガスの導入によって、プラズマ発生領域Ｐに反応ガスが供給され、アンテナ１０２からのマイクロ波によって反応ガスがプラズマ化される。真空容器１００の底部には、ターボ分子ポンプなどの排気装置１１１に通じる排気管１１２に接続されており、真空容器１００内は所定の圧力に減圧できる。
【００３３】
次に、第２の成膜装置６の構成を説明する。第２の成膜装置６は、例えばウェハＷにゲート電極膜を形成するためのＣＶＤ処理装置である。第２の成膜装置６は、図６に示すように内部を密閉可能な筐体１２０を有し、筐体１２０内には、ウェハＷを載置する載置台１２１が設けられている。載置台１２１は、筐体１２０の外部に設置された交流電源１２２からの給電によって発熱するヒータ１２３が内蔵されている、このヒータ１２３の発熱によって載置台１２１上のウェハＷを加熱できる。また、載置台１２１には、図示しない回転機構が設けられており、載置台１２１上のウェハＷを所定の回転速度で回転できる。
【００３４】
筐体１２０内の上部であって、載置台１２１に対向する位置には、ウェハＷの表面全面に反応ガスを供給するためのガス供給ヘッド１２４が設けられている。ガス供給ヘッド１２４は、例えば略円筒形状に形成されている。ガス供給ヘッド１２４の下面には、多数のガス噴出口１２５が形成されている。ガス供給ヘッド１２４の上面の中央部には、筐体１２０の外部に設置されたガス供給装置１２６に連通するガス導入管１２７が接続されている。本実施の形態では、ガス供給装置１２６から供給されるガスとして、例えばシランガスが用いられる。
【００３５】
筐体１２０の下部には、真空ポンプなどの排気装置１２８に通じる排気管１２９が接続されており、この排気管１２９からの排気によって、筐体１２０内の雰囲気を排出したり、筐体１２０内を減圧できる。
以上のように、基板処理システム１を構成する搬入出部２、搬送部７、洗浄装置３、水分除去室４、第１の成膜装置５及び第２の成膜装置は、各々で個別に雰囲気制御できるので、結果的に基板処理システム１内の全体を雰囲気制御できる。
【００３６】
基板処理システム１は、以上のように構成されており、次に基板処理システム１の作用について説明する。ウェハＷの処理時には、搬送部７のケーシング２１にガス供給管３０から乾燥した窒素ガスが供給され、搬送部７内が乾燥した低酸素雰囲気に維持される。また、排気管３４から排気が行われ、搬送部７内は所定の圧力に減圧される。例えば搬送部７内の圧力は、第１の成膜装置５と第２の成膜装置６内の圧力よりも高い圧力に維持される。本実施の形態においては、第１の成膜装置５における成膜処理は、１．３３Ｐａ〜６６５Ｐａ程度で行われ、第２の成膜装置６における成膜処理は、１．３３Ｐａ〜１３３０Ｐａ程度で行われるので、搬送部７内は、それよりも高い、例えば１３３×１０２Ｐａ程度の減圧雰囲気に維持される。
【００３７】
洗浄装置３の筐体６０内には、ガス給気管Ｈから窒素ガスが供給され、筐体６０内が低酸素雰囲気に維持される。洗浄装置３内は、例えば常圧に維持され、水分除去装置４内は、排気管８６からの排気によって、搬送部７の圧力と洗浄装置３の圧力との間の１３３×１０２〜常圧の圧力に維持される。この結果、ウェハＷの搬送順の洗浄装置３、水分除去装置４、搬送部７、第１の成膜装置５の順に減圧度が高くなっている。また、水分除去装置４内には、ガス供給口８０から窒素ガスが常時供給されており、水分除去装置４内は、低酸素雰囲気に維持されている。なお、搬送チャンバ１１内の圧力は、ほぼ常圧に維持されている。基板処理システム１内の複数のゲートバルブ４１、５３、５４、５５、５７は、通常は閉鎖されており、ウェハＷが通過する時のみ開放される。
【００３８】
そして、カセット載置台１０にカセット１２が載置されると、ウェハ搬送体１５によりカセット１２から未処理のウェハＷが１枚取り出され、アライメントステージ１４に搬送される。アライメントステージ１４において位置合わせの行われたウェハＷは、搬送口４０を通じて搬送部７内に搬送され、ウェハ搬送機構２５に受け渡される。ウェハ搬送機構２５に受け渡されたウェハＷは、搬送口５０から水分除去装置４内に搬送され、チャック７１に受け渡される。そして、チャック７１に受け渡されたウェハＷは、ウェハ搬送体９０によって洗浄装置３に搬送される。
【００３９】
洗浄装置３では、低酸素雰囲気の下、ウェハＷを回転させながらウェハＷに洗浄液を供給することによって、ウェハＷから有機物等の不純物が洗い落とされる。洗浄が終了したウェハＷは、低酸素雰囲気内に維持された状態で、ウェハ搬送体９０によって水分除去装置４内に搬送され、図３に示すようにチャック７１上に支持される。
【００４０】
チャック７１上にウェハＷが支持されると、回転モータ７３によりチャック７１が回転され、ウェハＷが、例えば２０００ｒｐｍ以上、好ましくは３０００ｒｐｍ以上の低速度で回転される。続いて第１のガス供給ノズル７４と第２のガス供給ノズル７５から高温、例えば５０℃〜１００℃程度の窒素ガスが噴出され、回転しているウェハＷの表面と裏面に高温ガスが吹き付けられる。この高温ガスの吹き付けによって、ウェハＷの両面に付着していた水分が蒸発し除去される。このとき、ウェハＷに吹き付けられる高温ガスの総供給量は、例えば室内の相対湿度からウェハＷに付着している水分の分子量を算出し、当該分子量の水分を蒸発させるのに必要な熱量から求めるようにしてもよい。
【００４１】
制御部８８では、水分濃度センサ８７により水分除去装置４内の水分濃度を常時モニタリングしており、例えば上記高温ガスの供給は、水分除去装置４内の水分濃度が予め設定しておいたしきい値以下に低下するまで行われる。水分濃度がしきい値より下がると、高温ガスの供給が停止され、ウェハＷの回転も停止される。また、水分濃度がしきい値よりも下がったことをトリガとして、制御部８８によりゲートバルブ５３が開放される。
【００４２】
ゲートバルブ５３が開放されると、ウェハ搬送機構２５のピンセット２６が水分除去装置４内に進入し、ウェハＷを受け取って搬送部７に搬出する。その後ウェハ搬送機構２５は、レール２２上を第１の成膜装置５の正面まで移動し、搬送口５１からウェハＷを第１の成膜装置５内に搬入する。この間、ウェハＷは、乾燥雰囲気内を通過するので、ウェハＷに水分が付着することはない。
【００４３】
第１の成膜装置５に搬送されたウェハＷは、載置台１０６上に載置され、真空容器１００内を減圧した状態で、ガス供給管１０９やガス供給部１０１から酸素ガスやシラン（ＳｉＨ４）ガスなどの反応ガスが供給され、当該反応ガスがマイクロ波によってプラズマ化される。そして、当該プラズマによってウェハＷの表面で化学反応が起こり、ウェハＷの表面にシリコン酸化膜等のゲート絶縁膜が形成される。ゲート絶縁膜が形成されたウェハＷは、ウェハ搬送機構２５により搬送部７に搬送され、搬送部７を通じて第２の成膜装置６に搬送される。
【００４４】
第２の成膜装置６では、筐体１２０内を減圧し、ウェハＷを加熱した状態で、ウェハＷに対し反応ガスである例えばシランガスが供給され、ウェハＷの表面で化学反応を起こさせてウェハＷ上に多結晶シリコン若しくはＴａＮ、Ｔａ、Ｗ、ＴｉＮなどのメタル材料等のゲート電極膜が形成される。
【００４５】
ゲート電極膜が形成されると、ウェハＷは、ウェハ搬送機構２５によって搬送部７に搬出され、搬送部７を通じて搬送チャンバ１１の近傍まで搬送される。そして、搬送口４０を通じて搬送チャンバ１１内に搬送され、ウェハ搬送体１５によってカセット１２に戻される。こうして一連のウェハＷの洗浄及び成膜処理が終了する。
【００４６】
以上の実施の形態によれば、洗浄装置３の隣に水分除去装置４を設置し、水分除去装置４から第１の成膜装置５までの搬送通路２０を有する搬送部７を乾燥雰囲気に維持できるようにしたので、水分除去装置４においてウェハＷから水分を十分に除去し、その状態を維持しながらウェハＷを第１の成膜装置５に搬送することができる。この結果、ウェハＷから水分を完全に取り除いた状態で成膜処理を行うことができ、成膜処理が水分に妨げられることなく適正に行われる。
【００４７】
水分除去装置４に、第１のガス供給ノズル７４と第２のガス供給ノズル７５を設けたので、ウェハＷの両面に高温の窒素ガスを供給し、ウェハＷから完全に水分を除去することができる。このとき、回転モータ７３によりウェハＷを回転させるようにしたので、ウェハＷの全面に高温のガスが満遍なく供給され、水分をより確実に除去できる。また、高温のガスには、酸素の含有量が４ｐｐｍ以下の窒素ガスが用いられたので、ウェハＷの酸化を防止し、ウェハ表層膜の変質を防止できる。さらに、洗浄装置３にガス給気管Ｈを設け、洗浄装置３の筐体６０内を低酸素雰囲気にし、水分除去装置４にもガス供給管８２を設け、ケーシング７０内を低酸素雰囲気にしたので、洗浄装置３でウェハＷに水分が付着してから水分除去装置４で水分が除去されるまでの間、ウェハＷを始終低酸素雰囲気内に維持することができる。この結果、水分が付着して酸素と反応し易くなったウェハＷが酸素と反応することを防止できる。つまりウェハＷが酸化され、ウェハの表層膜が変質することが防止できる。
【００４８】
水分除去装置４の排気管８６に水分濃度センサ８７を設けたので、水分除去装置４内に水分が無くなったこと、すなわちウェハＷに水分が無くなったことを検出できる。また、水分濃度センサ８７の計測結果に基づいてゲートバルブ５３の開閉を制御する制御部８８を備えたので、ウェハＷから水分が除去される前に過ってゲートバルブ５３が開放されウェハＷが成膜装置５に搬送されることが防止できる。
【００４９】
搬送部７に、排気管３５や排気装置３４を備えた減圧機構を設けたので、搬送部７内の圧力を第１の成膜装置５及び第２の成膜装置６内の圧力よりも高く、水分除去装置４内の圧力よりも低くすることができる。こうすることにより、高い減圧状態で処理の行われる第１の成膜装置５にウェハＷを搬送する際に、ウェハＷを段階的に減圧雰囲気に慣らしていくことができる。この結果、急激な圧力変動によるウェハＷの破損を防止できる。この点、水分除去装置４も洗浄装置３の常圧よりも低い圧力に維持したので、ウェハＷが洗浄装置３から搬送部７に搬送される際にも、周辺雰囲気を徐々に減圧していくことができる。
【００５０】
以上の実施の形態では、水分除去装置４内における水分の除去を第１及び第２のガス供給ノズル７４、７５からの高温ガスを用いて行っていたが、ウェハＷを輻射熱によって加熱する加熱部材としてのヒータを用いて行ってもよい。かかる場合、例えば図７に示すように、ウェハＷの上面側と下面側に、交流電源１００からの給電により発熱するヒータ１０１が配置される。このヒータ１０１は、ウェハＷと非接触になる位置に配置されている。そして、ウェハＷに付着した水分を除去する際には、ウェハＷを回転しながら、ウェハＷの両面にヒータ１０１から輻射熱が供給されてウェハＷが加熱される。かかる場合、ウェハＷが輻射熱によって加熱されるので、熱がウェハＷ全面に偏り無くより確実に供給され、ウェハＷに付着した水分を残らず除去できる。なお、ウェハＷを加熱する加熱部材は、ヒータに限られず、赤外線ランプや、照射するガスを加熱してそのガスを吹き付けることによってウェハＷを加熱する熱伝導を利用した他の加熱部材であってもよい。
【００５１】
以上の実施の形態で記載した基板処理システム１は、成膜装置で形成された膜の膜厚を測定する膜厚測定部材を備えていてもよい。例えば図８に示すように搬送部７内の搬送通路２０上に、レーザ光を用いて膜厚を測定する膜厚測定部材としての膜厚測定用プローブ１１０が設けられる。膜厚測定用プローブ１１０は、例えばケーシング２１の上面に取り付けられ、上方から下方に向けてレーザ光を照射できるようになっている。そして、例えば第１の成膜装置５でゲート絶縁膜が形成されたウェハＷが搬送部７を通って第２の成膜装置６に搬送される際に、膜厚測定用プローブ１１０によってゲート絶縁膜の膜厚が測定される。また、第２の成膜装置６においてゲート電極膜が形成されたウェハＷが搬入出部２に搬送される際に、膜厚測定プローブ１１０によってゲート電極膜の膜厚が測定される。かかる基板処理システム１によれば、成膜装置と同じシステム内で膜厚検査を行うことができる。また、膜厚の不具合を早期に検出することができるので、例えば直ちに成膜装置を停止させてレシピを修正することによって、不良のウェハＷが多量に製造されることを抑制できる。なお、膜厚測定用プローブの設置位置は、搬送部７に限られず、例えば各成膜装置内に設けてもよい。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態の一例について説明したが、本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば基板処理システム１における洗浄装置３、水分除去装置４、第１の成膜装置５及び第２の成膜装置６の配置は、任意に変更できる。また、第１の成膜装置５や第２の成膜装置６は、ゲート絶縁膜、ゲート電極膜を成膜する装置に限られず、他の膜を成膜する装置、例えばスパッタリング装置等であってもよい。また、成膜装置の数も２台に限られず、任意に選択できる。さらに、基板処理システム１には、第１及び第２の成膜装置に代えて、ＣＶＤ或いはＰＶＤを用いたメタル形成装置、バリアメタル形成装置等の他の処理装置を設けてもよい。本発明に適用される基板は、ウェハに限られず、ＬＣＤ基板、フォトマスク用のガラス基板等の他の基板であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す横断面の説明図である。
【図２】洗浄装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図３】水分除去装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図４】水分除去装置のチャックの平面図である。
【図５】第１の成膜装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図６】第２の成膜装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図７】ヒータを備えた水分除去装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図８】膜厚測定用プローブを備えた基板処理システムの構成の概略を示す横断面の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 基板処理システム
３ 洗浄装置
４ 水分除去装置
５ 第１の成膜装置
６ 第２の成膜装置
７ 搬送部
２１ ケーシング
７４ 第１のガス供給ノズル
７５ 第２のガス供給ノズル
Ｗ ウェハ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおける前工程では、例えばウェハ表面にゲート絶縁膜やゲート電極膜を形成する成膜処理が行われている。
【０００３】
前記ゲート絶縁膜、ゲート電極膜等の成膜処理は、通常減圧環境下で、基板に原料をガス状態又はプラズマ状態で供給し、基板表面における化学触媒反応によって基板表面に薄膜を堆積させるＣＶＤ装置や、膜材料をイオン衝撃によってスパッタさせて、基板表面に物理的に薄膜を堆積させるスパッタリング装置などの成膜装置で行われている。
【０００４】
ところで、これらの成膜装置においてウェハに成膜処理が施される前には、ウェハに付着している有機物や金属などの不純物を除去するウェハの洗浄処理が行われる。これは、ウェハに不純物が付着していると、当該不純物によって膜形成が妨げられてウェハに所望の膜が形成されないためである。上記洗浄処理は、上記成膜装置と独立して設けられた洗浄装置において、ウェハに洗浄液を供給することによって行われている。また、洗浄装置では、例えばウェハを洗浄液で洗浄した後に、ウェハを高速回転させるウェハの振り切り乾燥が行われている（特許文献１参照。）。
【０００５】
したがって、ウェハは、上記洗浄装置において洗浄液を用いて洗浄され、振り切り乾燥された後、上記成膜装置に搬送されて成膜されていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１９４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した洗浄装置で行われる振り切り乾燥では、実際には、ウェハに付着した水分が完全に除去されていなかった。また、洗浄装置から成膜装置にウェハを搬送する際に、ウェハに大気中の水分が付着することがあった。このようにウェハ上に水分が残っている状態で成膜処理が行われると、上述したようにその水分が上述の成膜装置における膜形成を妨害し、良質の膜が形成されない。特に近年、数ｎｍ程度にまで薄膜化が進んでいるので、僅かな水分の付着であっても膜形成に大きな影響を及ぼし好ましくない。また洗浄装置には、洗浄液を用いない乾式のものもあるが、湿式に比べて一般的に洗浄能力が低く、そもそも不純物を十分に除去できないという問題がある。それ故、洗浄装置は、湿式を用いる方が望ましい。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、洗浄によりウェハなどの基板に付着した水分を完全に除去し、当該基板を水分を除去した状態で成膜装置などの他の処理装置に搬送することのできる基板の処理システムを提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の基板の処理システムは、基板の処理システムであって、洗浄液を用いて基板を洗浄する洗浄装置と、前記洗浄装置で洗浄された基板に付着した水分を除去する水分除去装置と、前記水分除去装置で水分の除去された基板を乾燥雰囲気内を通して基板の他の処理装置に搬送するための搬送部と、を備え、前記水分除去装置は、当該水分除去装置内を減圧する減圧装置と、当該水分除去装置内の全体に酸素ガス以外のガスを供給するためのガス供給部とを備え、前記搬送部は、基板の搬送通路を覆うケーシングを備え、前記搬送部には、前記搬送通路のケーシング内の雰囲気を減圧する減圧機構と、前記搬送通路のケーシング内に乾燥気体を供給する乾燥気体供給部が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、洗浄装置で洗浄された基板を専用の水分除去装置で乾燥し、当該乾燥された基板を乾燥雰囲気内を通して他の処理装置に搬送できる。したがって、基板から水分を完全に除去し、当該水分を除去した状態で基板を搬送し、他の処理装置において基板を処理できる。この結果、基板の搬送先の処理装置において水分に妨げられない適正な処理を行うことができる。しかも基板を洗浄装置、水分除去装置、搬送部に順に搬送する際に、徐々に減圧されていき、圧力変動による基板への負担を低減できる。また乾燥気体供給部から乾燥気体を供給することによって、ケーシング内を乾燥雰囲気に維持し、搬送中の基板に水分が付着することを防止できる。
【００１１】
前記水分除去装置内の圧力を、前記洗浄装置内の圧力よりも低く、かつ前記搬送部内の圧力よりも高くするようにしてもよい。また、前記乾燥気体は、酸素ガス以外の気体であってもよい。
【００１２】
前記減圧機構は、前記搬送通路内の圧力が前記他の処理装置内の圧力と前記水分除去装置内の圧力の間になるように制御できる制御部を備えていてもよい。つまり、搬送通路内の圧力をＰ１、他の処理装置内の圧力をＰ２、水分除去装置内の圧力をＰ３とした場合、減圧機構は、Ｐ２＜Ｐ１＜Ｐ３になるように制御する制御部を備えていてもよい。かかる場合、例えば他の処理装置における処理が高い減圧度で行われても、水分除去装置、搬送部、他の処理装置の順に減圧度を上げることができるので、急激な減圧変動による基板の破損を防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、洗浄された基板を、水分を除去した状態で次の処理装置に搬送できるので、当該処理装置において水分に妨げられない適正な処理が行われ、歩留まりの向上を図ることができる。また圧力変動による基板への負担を低減することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかる基板処理システム１の構成の概略を示す平面図である。
【００１５】
基板処理システム１は、この処理システムに対して外部からウェハＷを搬入出するための搬入出部２と、洗浄液を用いてウェハＷを洗浄する洗浄装置３と、ウェハＷに付着した水分を除去する水分除去装置４と、ウェハＷ上に所定の膜を形成する２台の成膜装置５、６と、これらの装置間及び装置と搬入出部２間のウェハＷの搬送を行うための搬送部７とを一体に接続した構成を有している。例えば搬入出部２のＸ方向正方向側（図１の右側）に搬送部７が接続されており、その搬送部７の背面側であるＹ方向正方向側（図１の上側）に、水分除去装置４と、第１の成膜装置５及び第２の成膜装置６が接続されている。水分除去装置４のさらに背面側には、洗浄装置３が接続されている。つまり、水分除去装置４は、洗浄装置３と搬送部７との間に配置されている。
【００１６】
搬入出部２は、例えばカセット載置台１０と搬送チャンバ１１とがＸ方向に並列されて一体となった構成を有している。カセット載置台１０には、２５枚のウェハＷを多段に配置させて収容するＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）などの密閉性を有するカセット１２が載置できる。カセット載置台１０には、カセット１２をＹ方向（図１の上下方向）に沿って、例えば２つ載置できる。搬送チャンバ１１は、例えば全体がケース１３に覆われており、搬送チャンバ１１内に清浄な気体を供給し、搬送チャンバ１１内を清浄な雰囲気に維持できる。搬送チャンバ１１には、カセット１２から取り出されたウェハＷの位置合わせを行うアライメントステージ１４が設けられている。さらに搬送チャンバ１１には、カセット１２、アライメントステージ１４及び搬送部７に対しアクセスしウェハＷを搬送するウェハ搬送体１５が設けられている。
【００１７】
搬送部７は、Ｘ方向沿って長い搬送通路２０を有し、搬送通路２０のＸ方向負方向側の一端部は、搬入出部２の搬送チャンバ１１に接続されている。搬送部７は、搬送通路２０の全体を覆い、内部を密閉可能なケーシング２１を備えている。搬送通路２０には、搬送通路２０に沿って延びるレール２２が設けられている。レール２２上には、ステージ２３が設けられており、このステージ２３は、レール２２に取り付けられたモータ２４によってレール２２上をＸ方向に移動可能である。ステージ２３上には、ウェハ搬送機構２５が設けられている。したがって、ウェハ搬送機構２５は、Ｘ方向に沿って移動自在である。
【００１８】
ウェハ搬送機構２５は、ウェハＷを保持する２本のピンセット２６と、当該ピンセット２６を支持し所定の水平方向に進退自在な多関節型のアーム２７を備えている。このアーム２７は、垂直軸周りのθ方向に回転自在であり、ピンセット２６を所定の方向に向けることができる。したがって、ウェハＷ搬送機構２５は、搬送部７に接続された各搬入出部２、水分除去装置４、成膜装置５、６の正面に移動し、ピンセット２６を水平方向に進退させることによって、各搬入出部２、水分除去装置４、成膜装置５、６に対しウェハＷを搬入出することができる。
【００１９】
搬送部７のケーシング２１には、搬送通路２０内に例えば水分濃度が１．２％以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の乾燥気体を供給する乾燥気体供給部としてのガス供給管３０が接続されている。ガス供給管３０は、搬送部７の外部に設置されたガス供給源３１に通じており、乾燥気体はこのガス供給源３１から供給される。ガス供給管３０には、バルブ３２、マスフローコントローラ３３が接続されており、搬送通路２０内には、所定の圧力のガスが供給される。なお、本実施の形態では、乾燥気体として、酸素ガス以外のガス、例えば窒素ガスが用いられる。
【００２０】
搬送部７のケーシング２１には、ケーシング２１の外部に設置された真空ポンプなどの排気装置３４に通じる排気管３５が接続されている。排気装置３４には、排気圧を制御できる制御部３６が設けられており、ケーシング２１内を所定の圧力にまで減圧できる。なお、本実施の形態では、排気装置３４、排気管３５、制御部３６により減圧機構が構成されている。
【００２１】
搬送部７と搬送チャンバ１１との接続部には、ウェハＷを搬送するための搬送口４０が設けられており、この搬送口４０には、ゲートバルブ４１が設けられている。このゲートバルブ４１によって、搬送チャンバ１１の雰囲気と搬送部７との雰囲気を遮断できる。
【００２２】
上述したように搬送部７の背面側には、水分除去装置４、成膜装置５、６が長手方向（Ｘ方向）に沿って搬入出部２側から順に接続されている。搬送部７と各装置４〜６との接続部には、それぞれウェハＷの搬送口５０、５１、５２が設けられており、各搬送口５０〜５２には、ゲートバルブ５３、５４、５５が設けられている。したがって、搬送部７と各装置４〜６との雰囲気を遮断できる。また、水分除去装置４の背面側の洗浄装置３との接続部にも、搬送口５６とそのゲートバルブ５７が設けられている。
【００２３】
洗浄装置３は、例えば図２に示すように筐体６０内に、ウェハＷを水平に保持するチャック６１を備えている。チャック６１は、例えば図示しない吸着機構によりウェハＷを吸着保持することができる。チャック６１は、回転モータ６２によって回転可能に構成されている。この回転モータ６２によって、チャック６１上のウェハＷを所定の速度で回転できる。チャック６１の外方側には、チャック６１の周りを囲むように、上面が開口し有底の略円筒形状を有するカップ６３が設けられている。回転によりウェハＷから飛散する液体は、このカップ６３により受け止められ回収される。カップ６３の底部には、例えば排出口６４が設けられており、カップ６３で回収した液体は、排出口６４から排出される。
【００２４】
ウェハＷに洗浄液を供給する洗浄ノズル６５は、カップ６３の外側の待機位置からチャック６１上の処理位置まで、例えば図示しない移動アームによって移動できる。洗浄ノズル６５は、例えばウェハＷの直径より長い細長形状を有し、その底部には、長手方向に沿って複数の吐出孔６６が直線状に並設されている。洗浄ノズル６５には、筐体６０の外部に設置された洗浄液供給源６７に連通する供給管６８が接続されている。したがって、洗浄液供給源６７からの洗浄液が洗浄ノズル６５に供給されると、複数の吐出孔６６からウェハＷの直径より長い直線状に洗浄液が吐出される。そして、ウェハＷを回転させながら、ウェハＷ全面に洗浄液を供給することによって、ウェハＷの表面に付着した不純物を洗い落とすことができる。また、筐体６０には、筐体６０の外部に設置されたガス供給装置６９に連通する給気部としてのガス給気管Ｈが接続されている。ガス供給装置６９は、ガス給気管Ｈを通じて筐体６０内に酸素ガス以外のガス、例えば窒素ガスを供給することができる。したがって、この窒素ガスの供給によって、筐体６０内を低酸素雰囲気にすることができる。
【００２５】
水分除去装置４は、図３に示すように内部が密閉可能で、外形が略直方体形状の筐体７０を有している。筐体７０内には、ウェハＷを水平に支持するチャック７１が設けられている。チャック７１は、筐体７０の中心よりも搬送部７のあるゲートバルブ５３側に設けられている。チャック７１は、例えば上面が開口した略円筒形状に形成されており、平面から見て環状で水平の上端部７１ａを有している。チャック７１は、この上端部７１ａでウェハＷの周縁部を支持する。チャック７１の上端部７１ａには、ウェハＷの水平方向の位置ずれを防止するピン７２が複数立設されている。ピン７２は、例えば図４に示すように上端部７１ａ上に置いたウェハＷの外形に沿った位置に等間隔に設けられており、各ピン７２によりウェハＷの側面を外方から抑えることによってウェハＷの位置ずれを防止できる。チャック７１は、図３に示すように回転モータ７３により垂直軸周りに回転自在であり、チャック７１に保持されたウェハＷは、所定の速度で回転できる。なお、本実施の形態においては、チャック７１と回転モータ７３によってウェハＷの回転機構を構成している。
【００２６】
チャック７１上のウェハＷに対向する位置には、ウェハＷの表面に高温ガスを供給する第１のガス供給ノズル７４が設けられている。第１のガス供給ノズル７４は、ウェハＷの中心から等距離離れた、例えば２箇所に設けられている。チャック７１の内側の中空部には、第２のガス供給ノズル７５が設けられている。第２のガス供給ノズル７５の上面には、例えば２つのガス吹き出し口７５ａが設けられており、チャック７１に支持されたウェハＷの裏面に高温ガスを供給できる。ガス吹き出し口７５ａは、図４に示すように平面から見てウェハＷの中心部を円心とする同心円上に等間隔に設けられている。なお、本実施の形態において、第１のガス供給ノズル７４と第２のガス供給ノズル７５が高温ガス供給部として用いられている。
【００２７】
第１及び第２のガス供給ノズル７４、７５には、図３に示すようにガス供給装置７６に連通したガス供給管７７が接続されている。ガス供給管７７には、バルブ７８、マスフローコントローラ７９が設けられており、第１及び第２のガス供給ノズル７４、７５からは所定量の高温ガスを噴出できる。また、ガス供給装置７６は、例えば高温ガスの加熱機構８０を備えている。したがって、ガス供給装置７６においてガスを高温にし、第１及び第２のガス供給ノズル７４、７５からは所定温度の高温ガスを噴出できる。なお、本実施の形態では、高温ガスの種類として、ウェハＷの表面と反応しない、例えば酸素含有量が４ｐｐｍ以下の窒素ガスが用いられている。
【００２８】
また、筐体７０には、筐体７０内の全体にガスを供給するガス供給口８０が設けられている。ガス供給口８０には、筐体７０の外部に設置されたガス供給源８１に連通するガス供給部としての供給管８２が接続されている。供給管８２には、バルブ８３、マスフローコントローラ８４が設けられている。なお、本実施の形態では、ガス供給口８０から導入されるガスとして、前記第１及び第２のガス供給ノズル７４、７５から噴出される高温ガスと同じ種類の酸素濃度が４ｐｐｍ以下の窒素ガスが用いられている。
【００２９】
筐体７０の底部には、筐体７０の外部に設置されたポンプなどの排気装置８５に連通した排気部としての排気管８６が接続されている。したがって、第１及び第２のガス供給ノズル７４、７５やガス供給口８０から供給された窒素ガスを排気することができる。また、排気管８６からの排気によって筐体７０内を減圧させることができる。排気管８６には、水分濃度測定部材としての水分濃度センサ８７が設けられている。水分濃度センサ８７の測定結果は、例えばシャッタとしてのゲートバルブ５３の開閉を制御する制御部８８に出力できる。制御部８８は、例えば筐体７０内の水分濃度に基づいてゲートバルブ８３の開閉を制御する。したがって、制御部８８は、例えば筐体７０内の水分濃度が予め設定しておいたしきい値以下になった時にゲートバルブ５３を開放することができる。
【００３０】
チャック７１の隣であって、筐体７０の中央部よりも洗浄装置３側には、チャック７１と洗浄装置３との間のウェハＷの搬送を行うウェハ搬送体９０が設けられている。ウェハ搬送体９０は、例えばウェハＷを保持するピンセット９１と、当該ピンセット９１を支持し直線的に進退させる多関節型のアーム９２を有している。アーム９２は、回転自在であり、ピンセット９１の向きを変えることができる。したがって、チャック７１上のウェハＷをピンセット９１で支持し向きを変えて、ウェハＷを搬送口５６を通じて洗浄装置３内に搬送することができる。
【００３１】
第１の成膜装置５は、例えばプラズマを用いてウェハＷの表面にゲート絶縁膜を形成するためのプラズマ処理装置である。第１の成膜装置５は、例えば図５に示すように上面が開口し、有底円筒状の真空容器１００を有している。真空容器１００の上面の開口部には、円盤形状で中空のガス供給部１０１が前記開口部を塞ぐように設けられている。ガス供給部１０１の下面には、多数のガス供給孔１０１ａが形成されており、ガス供給部１０１内に導入される反応ガス、例えばシラン（ＳｉＨ４）ガスが真空容器１００内にシャワー状に供給される。ガス供給部１０１の上側には、アンテナ１０２が設けられている。アンテナ１０２には、真空容器１００の外部に設置されたマイクロ波供給装置１０３に連通する同軸導波管１０４が接続されている。アンテナ１０２は、垂直方向の複数の貫通孔１０２ａを備えており、マイクロ波供給装置１０３から同軸導波管１０４を通じて伝搬されたマイクロ波は、アンテナ１０２の貫通孔１０２ａ、ガス供給部１０１を介して真空容器１００内に放射される。このマイクロ波の放射により、真空容器１００の上部にプラズマ発生領域Ｐを形成できる。
【００３２】
真空容器１００内であって、ガス供給部１０１に対向する位置には、ウェハＷを載置する載置台１０６が設けられている。載置台１０６には、例えば交流電源１０７からの給電によって発熱するヒータ１０８が内蔵されており、このヒータ１０８の発熱によって載置台１０６上のウェハＷを加熱できる。真空容器１００の側壁の上部付近には、ガス供給管１０９が接続されている。このガス供給管１０９は、例えば真空容器１００の内周面に沿って環状に複数設けられている。ガス供給管１０９は、例えば酸素ガスや希ガス等の反応ガスの供給源１１０に接続されている。この各ガス供給管１０９と前記ガス供給部１０１からの反応ガスの導入によって、プラズマ発生領域Ｐに反応ガスが供給され、アンテナ１０２からのマイクロ波によって反応ガスがプラズマ化される。真空容器１００の底部には、ターボ分子ポンプなどの排気装置１１１に通じる排気管１１２に接続されており、真空容器１００内は所定の圧力に減圧できる。
【００３３】
次に、第２の成膜装置６の構成を説明する。第２の成膜装置６は、例えばウェハＷにゲート電極膜を形成するためのＣＶＤ処理装置である。第２の成膜装置６は、図６に示すように内部を密閉可能な筐体１２０を有し、筐体１２０内には、ウェハＷを載置する載置台１２１が設けられている。載置台１２１は、筐体１２０の外部に設置された交流電源１２２からの給電によって発熱するヒータ１２３が内蔵されている、このヒータ１２３の発熱によって載置台１２１上のウェハＷを加熱できる。また、載置台１２１には、図示しない回転機構が設けられており、載置台１２１上のウェハＷを所定の回転速度で回転できる。
【００３４】
筐体１２０内の上部であって、載置台１２１に対向する位置には、ウェハＷの表面全面に反応ガスを供給するためのガス供給ヘッド１２４が設けられている。ガス供給ヘッド１２４は、例えば略円筒形状に形成されている。ガス供給ヘッド１２４の下面には、多数のガス噴出口１２５が形成されている。ガス供給ヘッド１２４の上面の中央部には、筐体１２０の外部に設置されたガス供給装置１２６に連通するガス導入管１２７が接続されている。本実施の形態では、ガス供給装置１２６から供給されるガスとして、例えばシランガスが用いられる。
【００３５】
筐体１２０の下部には、真空ポンプなどの排気装置１２８に通じる排気管１２９が接続されており、この排気管１２９からの排気によって、筐体１２０内の雰囲気を排出したり、筐体１２０内を減圧できる。
以上のように、基板処理システム１を構成する搬入出部２、搬送部７、洗浄装置３、水分除去室４、第１の成膜装置５及び第２の成膜装置は、各々で個別に雰囲気制御できるので、結果的に基板処理システム１内の全体を雰囲気制御できる。
【００３６】
基板処理システム１は、以上のように構成されており、次に基板処理システム１の作用について説明する。ウェハＷの処理時には、搬送部７のケーシング２１にガス供給管３０から乾燥した窒素ガスが供給され、搬送部７内が乾燥した低酸素雰囲気に維持される。また、排気管３４から排気が行われ、搬送部７内は所定の圧力に減圧される。例えば搬送部７内の圧力は、第１の成膜装置５と第２の成膜装置６内の圧力よりも高い圧力に維持される。本実施の形態においては、第１の成膜装置５における成膜処理は、１．３３Ｐａ〜６６５Ｐａ程度で行われ、第２の成膜装置６における成膜処理は、１．３３Ｐａ〜１３３０Ｐａ程度で行われるので、搬送部７内は、それよりも高い、例えば１３３×１０２Ｐａ程度の減圧雰囲気に維持される。
【００３７】
洗浄装置３の筐体６０内には、ガス給気管Ｈから窒素ガスが供給され、筐体６０内が低酸素雰囲気に維持される。洗浄装置３内は、例えば常圧に維持され、水分除去装置４内は、排気管８６からの排気によって、搬送部７の圧力と洗浄装置３の圧力との間の１３３×１０２〜常圧の圧力に維持される。この結果、ウェハＷの搬送順の洗浄装置３、水分除去装置４、搬送部７、第１の成膜装置５の順に減圧度が高くなっている。また、水分除去装置４内には、ガス供給口８０から窒素ガスが常時供給されており、水分除去装置４内は、低酸素雰囲気に維持されている。なお、搬送チャンバ１１内の圧力は、ほぼ常圧に維持されている。基板処理システム１内の複数のゲートバルブ４１、５３、５４、５５、５７は、通常は閉鎖されており、ウェハＷが通過する時のみ開放される。
【００３８】
そして、カセット載置台１０にカセット１２が載置されると、ウェハ搬送体１５によりカセット１２から未処理のウェハＷが１枚取り出され、アライメントステージ１４に搬送される。アライメントステージ１４において位置合わせの行われたウェハＷは、搬送口４０を通じて搬送部７内に搬送され、ウェハ搬送機構２５に受け渡される。ウェハ搬送機構２５に受け渡されたウェハＷは、搬送口５０から水分除去装置４内に搬送され、チャック７１に受け渡される。そして、チャック７１に受け渡されたウェハＷは、ウェハ搬送体９０によって洗浄装置３に搬送される。
【００３９】
洗浄装置３では、低酸素雰囲気の下、ウェハＷを回転させながらウェハＷに洗浄液を供給することによって、ウェハＷから有機物等の不純物が洗い落とされる。洗浄が終了したウェハＷは、低酸素雰囲気内に維持された状態で、ウェハ搬送体９０によって水分除去装置４内に搬送され、図３に示すようにチャック７１上に支持される。
【００４０】
チャック７１上にウェハＷが支持されると、回転モータ７３によりチャック７１が回転され、ウェハＷが、例えば２０００ｒｐｍ以上、好ましくは３０００ｒｐｍ以上の低速度で回転される。続いて第１のガス供給ノズル７４と第２のガス供給ノズル７５から高温、例えば５０℃〜１００℃程度の窒素ガスが噴出され、回転しているウェハＷの表面と裏面に高温ガスが吹き付けられる。この高温ガスの吹き付けによって、ウェハＷの両面に付着していた水分が蒸発し除去される。このとき、ウェハＷに吹き付けられる高温ガスの総供給量は、例えば室内の相対湿度からウェハＷに付着している水分の分子量を算出し、当該分子量の水分を蒸発させるのに必要な熱量から求めるようにしてもよい。
【００４１】
制御部８８では、水分濃度センサ８７により水分除去装置４内の水分濃度を常時モニタリングしており、例えば上記高温ガスの供給は、水分除去装置４内の水分濃度が予め設定しておいたしきい値以下に低下するまで行われる。水分濃度がしきい値より下がると、高温ガスの供給が停止され、ウェハＷの回転も停止される。また、水分濃度がしきい値よりも下がったことをトリガとして、制御部８８によりゲートバルブ５３が開放される。
【００４２】
ゲートバルブ５３が開放されると、ウェハ搬送機構２５のピンセット２６が水分除去装置４内に進入し、ウェハＷを受け取って搬送部７に搬出する。その後ウェハ搬送機構２５は、レール２２上を第１の成膜装置５の正面まで移動し、搬送口５１からウェハＷを第１の成膜装置５内に搬入する。この間、ウェハＷは、乾燥雰囲気内を通過するので、ウェハＷに水分が付着することはない。
【００４３】
第１の成膜装置５に搬送されたウェハＷは、載置台１０６上に載置され、真空容器１００内を減圧した状態で、ガス供給管１０９やガス供給部１０１から酸素ガスやシラン（ＳｉＨ４）ガスなどの反応ガスが供給され、当該反応ガスがマイクロ波によってプラズマ化される。そして、当該プラズマによってウェハＷの表面で化学反応が起こり、ウェハＷの表面にシリコン酸化膜等のゲート絶縁膜が形成される。ゲート絶縁膜が形成されたウェハＷは、ウェハ搬送機構２５により搬送部７に搬送され、搬送部７を通じて第２の成膜装置６に搬送される。
【００４４】
第２の成膜装置６では、筐体１２０内を減圧し、ウェハＷを加熱した状態で、ウェハＷに対し反応ガスである例えばシランガスが供給され、ウェハＷの表面で化学反応を起こさせてウェハＷ上に多結晶シリコン若しくはＴａＮ、Ｔａ、Ｗ、ＴｉＮなどのメタル材料等のゲート電極膜が形成される。
【００４５】
ゲート電極膜が形成されると、ウェハＷは、ウェハ搬送機構２５によって搬送部７に搬出され、搬送部７を通じて搬送チャンバ１１の近傍まで搬送される。そして、搬送口４０を通じて搬送チャンバ１１内に搬送され、ウェハ搬送体１５によってカセット１２に戻される。こうして一連のウェハＷの洗浄及び成膜処理が終了する。
【００４６】
以上の実施の形態によれば、洗浄装置３の隣に水分除去装置４を設置し、水分除去装置４から第１の成膜装置５までの搬送通路２０を有する搬送部７を乾燥雰囲気に維持できるようにしたので、水分除去装置４においてウェハＷから水分を十分に除去し、その状態を維持しながらウェハＷを第１の成膜装置５に搬送することができる。この結果、ウェハＷから水分を完全に取り除いた状態で成膜処理を行うことができ、成膜処理が水分に妨げられることなく適正に行われる。
【００４７】
水分除去装置４に、第１のガス供給ノズル７４と第２のガス供給ノズル７５を設けたので、ウェハＷの両面に高温の窒素ガスを供給し、ウェハＷから完全に水分を除去することができる。このとき、回転モータ７３によりウェハＷを回転させるようにしたので、ウェハＷの全面に高温のガスが満遍なく供給され、水分をより確実に除去できる。また、高温のガスには、酸素の含有量が４ｐｐｍ以下の窒素ガスが用いられたので、ウェハＷの酸化を防止し、ウェハ表層膜の変質を防止できる。さらに、洗浄装置３にガス給気管Ｈを設け、洗浄装置３の筐体６０内を低酸素雰囲気にし、水分除去装置４にもガス供給管８２を設け、ケーシング７０内を低酸素雰囲気にしたので、洗浄装置３でウェハＷに水分が付着してから水分除去装置４で水分が除去されるまでの間、ウェハＷを始終低酸素雰囲気内に維持することができる。この結果、水分が付着して酸素と反応し易くなったウェハＷが酸素と反応することを防止できる。つまりウェハＷが酸化され、ウェハの表層膜が変質することが防止できる。
【００４８】
水分除去装置４の排気管８６に水分濃度センサ８７を設けたので、水分除去装置４内に水分が無くなったこと、すなわちウェハＷに水分が無くなったことを検出できる。また、水分濃度センサ８７の計測結果に基づいてゲートバルブ５３の開閉を制御する制御部８８を備えたので、ウェハＷから水分が除去される前に過ってゲートバルブ５３が開放されウェハＷが成膜装置５に搬送されることが防止できる。
【００４９】
搬送部７に、排気管３５や排気装置３４を備えた減圧機構を設けたので、搬送部７内の圧力を第１の成膜装置５及び第２の成膜装置６内の圧力よりも高く、水分除去装置４内の圧力よりも低くすることができる。こうすることにより、高い減圧状態で処理の行われる第１の成膜装置５にウェハＷを搬送する際に、ウェハＷを段階的に減圧雰囲気に慣らしていくことができる。この結果、急激な圧力変動によるウェハＷの破損を防止できる。この点、水分除去装置４も洗浄装置３の常圧よりも低い圧力に維持したので、ウェハＷが洗浄装置３から搬送部７に搬送される際にも、周辺雰囲気を徐々に減圧していくことができる。
【００５０】
以上の実施の形態では、水分除去装置４内における水分の除去を第１及び第２のガス供給ノズル７４、７５からの高温ガスを用いて行っていたが、ウェハＷを輻射熱によって加熱する加熱部材としてのヒータを用いて行ってもよい。かかる場合、例えば図７に示すように、ウェハＷの上面側と下面側に、交流電源１００からの給電により発熱するヒータ１０１が配置される。このヒータ１０１は、ウェハＷと非接触になる位置に配置されている。そして、ウェハＷに付着した水分を除去する際には、ウェハＷを回転しながら、ウェハＷの両面にヒータ１０１から輻射熱が供給されてウェハＷが加熱される。かかる場合、ウェハＷが輻射熱によって加熱されるので、熱がウェハＷ全面に偏り無くより確実に供給され、ウェハＷに付着した水分を残らず除去できる。なお、ウェハＷを加熱する加熱部材は、ヒータに限られず、赤外線ランプや、照射するガスを加熱してそのガスを吹き付けることによってウェハＷを加熱する熱伝導を利用した他の加熱部材であってもよい。
【００５１】
以上の実施の形態で記載した基板処理システム１は、成膜装置で形成された膜の膜厚を測定する膜厚測定部材を備えていてもよい。例えば図８に示すように搬送部７内の搬送通路２０上に、レーザ光を用いて膜厚を測定する膜厚測定部材としての膜厚測定用プローブ１１０が設けられる。膜厚測定用プローブ１１０は、例えばケーシング２１の上面に取り付けられ、上方から下方に向けてレーザ光を照射できるようになっている。そして、例えば第１の成膜装置５でゲート絶縁膜が形成されたウェハＷが搬送部７を通って第２の成膜装置６に搬送される際に、膜厚測定用プローブ１１０によってゲート絶縁膜の膜厚が測定される。また、第２の成膜装置６においてゲート電極膜が形成されたウェハＷが搬入出部２に搬送される際に、膜厚測定プローブ１１０によってゲート電極膜の膜厚が測定される。かかる基板処理システム１によれば、成膜装置と同じシステム内で膜厚検査を行うことができる。また、膜厚の不具合を早期に検出することができるので、例えば直ちに成膜装置を停止させてレシピを修正することによって、不良のウェハＷが多量に製造されることを抑制できる。なお、膜厚測定用プローブの設置位置は、搬送部７に限られず、例えば各成膜装置内に設けてもよい。
【００５２】
以上、本発明の実施の形態の一例について説明したが、本発明はこの例に限らず種々の態様を採りうるものである。例えば基板処理システム１における洗浄装置３、水分除去装置４、第１の成膜装置５及び第２の成膜装置６の配置は、任意に変更できる。また、第１の成膜装置５や第２の成膜装置６は、ゲート絶縁膜、ゲート電極膜を成膜する装置に限られず、他の膜を成膜する装置、例えばスパッタリング装置等であってもよい。また、成膜装置の数も２台に限られず、任意に選択できる。さらに、基板処理システム１には、第１及び第２の成膜装置に代えて、ＣＶＤ或いはＰＶＤを用いたメタル形成装置、バリアメタル形成装置等の他の処理装置を設けてもよい。本発明に適用される基板は、ウェハに限られず、ＬＣＤ基板、フォトマスク用のガラス基板等の他の基板であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本実施の形態にかかる基板処理システムの構成の概略を示す横断面の説明図である。
【図２】洗浄装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図３】水分除去装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図４】水分除去装置のチャックの平面図である。
【図５】第１の成膜装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図６】第２の成膜装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図７】ヒータを備えた水分除去装置の構成の概略を示す縦断面の説明図である。
【図８】膜厚測定用プローブを備えた基板処理システムの構成の概略を示す横断面の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 基板処理システム
３ 洗浄装置
４ 水分除去装置
５ 第１の成膜装置
６ 第２の成膜装置
７ 搬送部
２１ ケーシング
７４ 第１のガス供給ノズル
７５ 第２のガス供給ノズル
Ｗ ウェハ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の処理システムであって、
洗浄液を用いて基板を洗浄する洗浄装置と、
前記洗浄装置で洗浄された基板に付着した水分を除去する水分除去装置と、
前記水分除去装置で水分の除去された基板を乾燥雰囲気内を通して基板の他の処理装置に搬送するための搬送部と、を備え、
前記水分除去装置は、当該水分除去装置内を減圧する減圧装置と、当該水分除去装置内の全体に酸素ガス以外のガスを供給するためのガス供給部とを備え、
前記搬送部は、基板の搬送通路を覆うケーシングを備え、
前記搬送部には、前記搬送通路のケーシング内の雰囲気を減圧する減圧機構と、前記搬送通路のケーシング内に乾燥気体を供給する乾燥気体供給部が設けられていることを特徴とする、基板の処理システム。
【請求項２】
前記水分除去装置内の圧力を、前記洗浄装置内の圧力よりも低く、かつ前記搬送部内の圧力よりも高くすることを特徴とする、請求項１に記載の基板の処理システム。
【請求項３】
前記乾燥気体は、酸素ガス以外の気体であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の基板の処理システム。
【請求項４】
前記減圧機構は、前記搬送通路内の圧力が前記他の処理装置内の圧力と前記水分除去装置内の圧力の間になるように制御できる制御部を備えたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の基板の処理システム。
【請求項１】
基板の処理システムであって、
洗浄液を用いて基板を洗浄する洗浄装置と、
前記洗浄装置で洗浄された基板に付着した水分を除去する水分除去装置と、
前記水分除去装置で水分の除去された基板を乾燥雰囲気内を通して基板の他の処理装置に搬送するための搬送部と、を備え、
前記水分除去装置は、当該水分除去装置内を減圧する減圧装置と、当該水分除去装置内の全体に酸素ガス以外のガスを供給するためのガス供給部とを備え、
前記搬送部は、基板の搬送通路を覆うケーシングを備え、
前記搬送部には、前記搬送通路のケーシング内の雰囲気を減圧する減圧機構と、前記搬送通路のケーシング内に乾燥気体を供給する乾燥気体供給部が設けられていることを特徴とする、基板の処理システム。
【請求項２】
前記水分除去装置内の圧力を、前記洗浄装置内の圧力よりも低く、かつ前記搬送部内の圧力よりも高くすることを特徴とする、請求項１に記載の基板の処理システム。
【請求項３】
前記乾燥気体は、酸素ガス以外の気体であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の基板の処理システム。
【請求項４】
前記減圧機構は、前記搬送通路内の圧力が前記他の処理装置内の圧力と前記水分除去装置内の圧力の間になるように制御できる制御部を備えたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の基板の処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−９１９２０（Ｐ２００８−９１９２０Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５７６６５（Ｐ２００７−２５７６６５）
【出願日】平成１９年１０月１日（２００７．１０．１）
【分割の表示】特願２００３−５７２０２（Ｐ２００３−５７２０２）の分割
【原出願日】平成１５年３月４日（２００３．３．４）
【出願人】（０００２０５０４１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１日（２００７．１０．１）
【分割の表示】特願２００３−５７２０２（Ｐ２００３−５７２０２）の分割
【原出願日】平成１５年３月４日（２００３．３．４）
【出願人】（０００２０５０４１）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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