WO2003046960A1

WO2003046960A1 - Procede et dispositif permettant de traiter une tranche semi-conductrice

Info

Publication number: WO2003046960A1
Application number: PCT/JP2002/012549
Authority: WO
Inventors: Shinji Arai; Takamasa Chikuma; Masahiro Mochizuki
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2003-06-05
Also published as: US6999830B2; JP4076762B2; US20050015174A1; JP2003168637A; KR20040053384A; KR100633890B1

Description

明細書半導体ウェハの処理方法および装置

技術分野

本発明は、半導体ウェハに成膜などの処理を行うための複数の処理容器を用いた半導体ウェハの処理方法および装置に関する。背景技術

半導体ウェハの処理は一般に、処理装置に複数の処理容器（チャンバ）を設け、各処理容器内に半導体ウェハを搬送機構で搬送して行われる。このような半導体ウェハの処理としては、順列処理と並列処理とがある。順列処理は、互いに異なる処理を行う複数の処理容器を用いて、半導体ウェハを各処理容器に順次移し換えながら処理を行うものである。また、並列処理は、互いに同じ処理（例えば成膜処理）を行う複数の処理容器と、各処理容器に共通の搬送機構とを用い、各処理容器に搬送機構で半導体ウェハを順次搬送し、各処理容器内でそれそれのゥェハに同じ処理を行うものである。順列処理における互いに異なる処理としては、例えば成膜やエッチングなどの異なる種類の処理や、成膜の処理であっても T i、 T i N、 W、 W S iなどそれそれ異なる成分の膜を形成する処理などがある。ところで、いずれの処理方法においても、各処理容器内に半導体ウェハを搬入する前に、各処理容器内の温度、圧力、その他の環境などを処理が可能な状態にしている。このように各処理容器内の状態を予め処理が可能な状態に整えることを、ここではコンディショニングと呼ぶことにする。そのようなコンディショニングとしては、例えば、クリーニング作業や、処理容器内を処理時と同じ雰囲気にして行うプリコートなどの作業が行われる。

このコンディショニングにかかる時間は各処理容器ごとに異なる。これは、例えば各処理容器での処理温度が異なる場合には、温度上昇に必要な時間が異なるからである。また、処理容器ごとに異なる処理を行う場合には、クリーニングに要する時間も異なるので、コンディショニング時間も異なる。さらに、並列処理を行う場合において、処理容器ごとのウェハの累積処理枚数に応じクリーニング時間を決定する場合にも、一般的には各処理容器ごとのクリーニング時間の違いが生じて、ユンディショニング時間が異なることになる。

上記のような順列処理を行う場合、従来は、例えば図 8に示すように、すべての処理容器 A〜： Dについて同時にコンディショニングを開始している。そして、コンディショニング時間（S ) が最も長い処理容器 Dのコンディショニング S _Dが終了した時点で、最初の処理容器 Aへウェハを搬送して処理 P _Aを実行する。その後は、前の処理室での処理（P ) が終了するごとに、次の処理容器へウェハの搬送（C ) を行って処理 ( P ) を実行する。

しかしながら、このように全処理室のコンディショニングを一斉に開始するようにしたのでは、コンディショニングが終了してからウェハを搬送するまでに、処理容器ごとに異なる待ち時間 WA、 WB、 W_C、 W_Dが発生してしまう。

例えば、最初に処理を行うべき処理容器 Aであっても、最も長い時間がかかる処理容器 Dのコンディショニング S _Dが終了するまで待ち時間 W_Aが発生する。また、処理容器 Dについては、最後に処理 P _Dが行われ、またコンディショニング時間 S _Dも長いにも拘わらず、コンディショニングの開始時期が早いため、他の処理容器 A〜Cの処理が終了するまでの長い待ち時間 W。が発生する。

このように、コンディショニング終了後に処理容器 A〜Dごとに異なる待ち時間 WA、 WB、 WCS WDが発生すると、ウェハが搬入されるまでに処理容器ごとに内部の状態が微妙に変化してしまう。特に処理容器内の温度（処理容器内に設けられたサセプ夕の温度や、サセプ夕からの輻射熱による処理容器自体の温度など）は、待ち時間が異なると各処理容器ごとに微妙に変化する。また、上記のような並列処理の場合においても、例えば図 9に示すように、すべての処理容器 X , Υ， Ζについて同時にコンディショニングを開始していたので、処理容器ごとに異なる待ち時間（W_X = 0 ) , WY , W_Zが発生する。このため、処理容器ごとに処理の結果、例えばウェハに形成した膜の厚さが微妙に異なるという問題がある。このような問題は、複数枚のウェハを連続的に処理する場合の最初の 1枚の処理において特に顕著に現れる。これは、例えば 2枚目以降の処理を行うときの処理容器内の環境が、 1枚目の処理を通じて比較的安定に維持される一方、 1枚目の処理を行うときの処理容器内の環境が未だ安定していない傾向があるためと考えられる。

近年では、半導体製品の高度化により精度の高い半導体を製造することが要求されることに伴って、半導体ウェハに対する処理、例えば成膜の均一性などもより高精度にすることが要求される。発明の開示

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、複数の処理容器について、それそれコンディショニングが終了してからウェハが搬送されるまでの待ち時間のばらつきによって処理容器内の状態が互いに不均一となることを防止して、安定した処理ができるような半導体ウェハの処理方法および装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、互いに異なる処理を行う複数の処理容器を用いて、半導体ウェハを各処理容器に順次移し換えながら処理を行うような順列処理を実行する半導体ウェハの処理方法であって、各処理容器におけるゥェハの処理は、当該処理容器のコンディショニング終了後に行われると共に、前の処理容器の処理終了に合わせて次の処理容器のコンディショニングが終了するように、次の処理容器のコンディショニング開始時期を調整する、ことを特徴とする処理方法を提供する。

これによれば、いずれの処理容器についてもコンディショニング終了から処理開始までの時間が同じになるとともに、コンディショニング終了後の待ち時間を極力少なくすることができる。

その場合、ある特定の処理容器のコンディショニング時間（S ) を、その特定の処理室より先に処理を行うべき処理容器である 1又は 2以上の先行処理容器についてのウェハの搬送時間および処理時間と、当該先行処理容器のうち最初に処理を行う処理容器のコンディショニング時間との合計時間（T ) と比較して、何れの時間（S , T ) の方が大きいかという基準に基づいて、前記処理容器のうちどの処理容器から最初にコンディショニングを開始するかを段階的に決定することが好ましい。

また、本発明は、互いに同じ処理を行う複数の処理容器と、各処理容器に共通の搬送機構とを用い、各処理容器に前記搬送機構で半導体ウェハを順次搬送し、各処理容器内でそれぞれのウェハに処理を行うような並列処理を実行する半導体ウェハの処理方法であって、各処理容器におけるウェハの処理は、当該処理容器のコンディショニング終了後に行われると共に、ある処理容器へのウェハの搬送終了に合わせて、次にウェハの搬送される処理容器のコンディショニングが終了するように、後者の処理容器のコンディショニング開始時期を調整する、ことを特徴とする処理方法を提供する。

その場合、コンディショニング時間の短い処理容器の順にコンディショニングを開始することが好ましい。

これによれば、複数の処理容器による並列処理全体としての時間を短縮することができ、処理の効率化を図ることができる。

さらに、本発明は、複数の処理容器を用いた半導体ウェハの処理方法において、各処理容器内のコンディショニング終了後に、当該処理容器内にウェハを搬送して処理を行うと共に、いずれの処理容器についてもコンディショニング終了から処理開始までの時間が同じになるように、各処理容器のコンディショニ開始時期を調整する、ことを特徴とする処理方法を提供する。

これによれば、処理容器ごとのコンディショニング終了から処理開始までの時間のばらつきを解消することができる。

なお、本発明の処理方法によれば、処理全体の効率化により、使用する処理ガスゃ電力などのエネルギー消費を少なくすることができる。

他の観点からは、本発明は、半導体ウェハに対して互いに異なる処理を行うと共に、それそれ処理開始前のコンディショニングを行うように構成された複数の処理容器と、これらの処理容器間でウェハを搬送する搬送機構と、を備え、前記搬送機構でウェハを各処理容器に順次移し換えながら処理を行うような順列処理を実行するように構成された半導体ウェハの処理装置であって、前記処理容器ごとに、前の処理容器の処理終了に合わせて次の処理容器のコンディショニングが終了するように、次の処理容器のコンディショニング開始時期を算出する算出手段と、この算出手段によって算出された開始時期に応じて、各処理容器のコンデイショニングを開始させるコンディショニング制御手段と、を更に備えた、ことを特徴とする処理装置を提供する。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施形態にかかるウェハ処理方法を適用する装置例を示す概略水平断面図。

図 2は、図 1に示したウェハ処理装置の概略側面図。

図 3は、図 1に示したウェハ処理装置で順列処理を行う場合における、各処理容器のコンディショニング開始処理を示す流れ図。

図 4は、図 3の処理を適用した場合の例を示すタイミング図。

図 5は、図 1に示したウェハ処理装置で並列処理を行う場合における、各処理容器のコンディショニング時間の比較処理を示す流れ図。

図 6は、図 5の処理の結果、 S 13く S 12く S11となった場合における各処理容器のコンディショニング時間の比較処理を示す流れ図。

図 7は、図 5、図 6の処理を適用した場合の例を示すタイミング図。

図 7 Aは、第 2巡目以降の処理を行う場合におけるコンディショニング開始処理の一部を示す流れ図。

図 8は、従来のウェハ処理方法における順列処理のタイミング図。

図 9は、従来のウェハ処理方法における並列処理のタイミング図。発明を実施するための最良の形態

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図 1および図 2は、複数の処理容器（チャンバ）を備えた、いわゆるマルチチャンバ型のウェハ処理装置 1の概略を示す水平断面図および側面図である。図 1 および図 2を参照しながらこの処理装置 1の全体構成について説明する。

処理装置 1は、真空搬送室 4、 2つのロードロック室 6、 8および 4つの真空処理容器（プロセスモジュール） A〜Dを備えている。なお、図 2は、処理装置 1から処理容器 A〜Dを取り外した状態を示している。各ロードロック室 6、 8 および処理容器 A〜Dは、それそれゲートバルブ G 1〜G 6を介して搬送室 4の周囲に接続されている。搬送室 4の内部には、半導体ウェハ Hを搬送する搬送機構として、各ロードロック室 6、 8および処理容器 A〜Dに共通の搬送アーム 2 が設けられている。

処理容器 A〜Dは、例えば互いに異なる処理を行うことができるように構成される。互いに異なる処理としては、成膜やエッチングなどの異なる種類の処理や、成膜の処理であっても T i、 T i N、 W、 W S iなどそれそれ異なる成分の膜を形成する処理などがある。このように構成することにより、 1枚のウェハ Hを各処理容器 A〜Dに順次移し換えながら順列処理を行うことができる。また、処理容器 A〜Dを互いに同じ処理（例えば T iの成膜処理）を行うことができるように構成してもよい。このように構成することにより、各処理容器 A〜Dにウェハ Hを順次搬送し、各処理容器内でそれそれのウェハ Hに同じ処理を行うような並列処理を行うことができる。

ロードロック室 6、 8は、搬送室 4内の減圧雰囲気を維持しながら、搬送室 4 内部と搬送室 4外部の大気圧雰囲気との間でウェハ Hを搬送するためのものである。ロードロック室 6、 8の下部に設けられた真空ポンプおよびガス供給系から成る圧力調整機構 1 8 (図 2 ) により、ロードロック室 6、 8内の圧力を適宜設定可能に構成されている。ロードロック室 6、 8の大気側開口部は、それそれゲ —トバルブ G 7、 G 8により開閉自在に密閉されている。ゲートバルブ G 1〜G 8の開閉動作は、各ゲートバルブを構成する弁体を駆動機構（未図示）により上下動させることにより行われる。

この処理装置 1には、各部の動作制御や演算を行うための図示しない制御部 (算出手段、コンディショニング制御手段）が設けられている。この制御部は、 C P U (中央処理装置）、 C P Uが各部の動作を制御するためのプ Dグラムデー夕等を格納した: R O M、 C P Uが行う各種データ処理のためのメモリエリァ等を設けた R AM等で構成される。

順列処理

ここで、処理容器 A〜Dを互いに異なる処理が可能に構成した処理装置 1によりウェハの順列処理を行う場合の手順について説明する。この場合、制御部の制御の下で、搬送アーム 2でウェハを各処理容器 A〜Dに順次移し換えながら処理を行う。各処理容器 A〜Dにおいては、ウェハを搬入するのに先立って、クリ一ニング、プリコートなどを行い、温度や圧力や処理容器内環境などを処理が可能な状態に整えるコンディショニングを行う。

ここでは、複数枚のウェハを順列処理して行く場合における 1枚目のウェハを処理する前に行うコンディショニングについて説明する。この場合、制御部による各処理容器 A〜Dのコンディショニングの開始までの制御内容を図 3に示し、それに基づく順列処理のタイミング図の例を図 4に示す。図 4において S l~ S 4 は各処理容器 A〜 Dのコンディショニングにかかる時間を示し、 P 1〜 P 4は各処理容器 A〜Dでの処理にかかる時間を示している。また C 1〜C4は、各処理容器 A〜Dへウェハを搬送するのにかかる時間（コンディショニング終了から処理開始までの時間）を示している。なお、 D 1〜D4は、各処理容器 A〜： Dのコンディショニング開始時期を調整するための待機時間（後述するディレイ時間）を示している。

図 3において、制御部はステップ S T 1〜S T 1 6にて最初にコンディショニングを行うべき処理容器を決定する。先ずステップ S T 1にて、制御部は、各処理容器 A〜Dについて、現在の処理容器内の状態を検出し、この状態から処理が可能な状態に移行するためにかかるコンディショニング時間 S 1〜 S 4の算出を行う。例えば、各処理容器 A〜Dに設けられたヒー夕温度を検出して、現在の温度と処理が可能な温度との差分を求める。これらの差分値と、予めメモリなどに記憶しておいた昇降温レートとに基づいて、処理可能までの時間を算出し、これをコンディショニング時間 S 1〜S4とする。

次にステップ S T 2にて、最初に処理を行う処理容器 Aのコンディショニング時間 S l、搬送時間 C 1および処理時間 P Iの総和（S 1+ C 1 + P 1) と、次に処理を行う処理容器 Bのコンディショニング時間 S 2との比較を行う。そして、 S 1 + 〇1+卩1く32のときは、ステップ ST 3にて、処理容器 Bの各時間の総和（S2 + C2+P2) と、その次に処理を行う処理容器 Cのコンディショニング時間 S3との比較を行う。

ステップ S T 3にて S2+C2 + P2く S3のときは、ステップ ST 4にて、処理容器 Cの各時間の総和（S3+C3+P3) と、その次（最後）に処理を行う処理容器 Dのコンディショニング時間 S4との比較を行う。そして、 S3+C3 + P3<S 4のときは、ステップ S T 5にて最初にコンディショニングを行う処理容器を Dに決定し、ステップ S T 17にて処理容器 Dのコンディショニングを開始する。この場合、最初に処理容器 Dのコンディショニングを開始するのは、処理容器 Dのコンディショニングを行っている間に他の処理容器 A〜Cまでの処理（コンディショニングから搬送、処理まで）を終了させておくことができるためである。また、ステップ S T 4にて S3+C3+P3> S4のときは、ステップ S T 6にて最初にコンディショニングを行う処理容器を Cに決定し、ステップ ST 17にて処理容器 Cのコンディショニングを開始する。この場合、最初に処理容器 Cのコンディショニングを開始するのは、処理容器 Cのコンディショニングを行っている間に、処理容器 A〜Bまでの処理を終了し、かつ、処理容器 Cのコンディショ二ング〜処理までを行っている間に処理容器 Dのコンディショニングを終了することができるからである。

一方、ステップ S T 3にて S2+C2+P2> S3のときは、ステップ S T 7にて、処理容器 Bのコンディショニング時間 S 2並びに処理容器: B、 Cの搬送時間および処理時間の総和（S2+C2+P2+C3 + P3) と、処理容器 Dのコンディショニング時間 S4との比較を行う。そして、 S2+C2+P2+C3十 P3<S4のときは、ステヅプ ST 8にて、最初にコンディショニングを行う処理容器を Dに決定し、ステヅプ ST 17にて処理容器 Dのコンディショニングを開始する。また、ステツプ ST 7にて S2+C2+P2+C3+P3>S4のときは、ステップ ST 9にて最初にコンディショニングを行う処理容器を Bに決定し、ステップ S T 17にて処理容器 Bのコンディショニングを開始する。

ステップ ST 2に戻って、 S1+C1 + P1>S2のときは、ステップ ST 10にて、処理容器 Aのコンディショニング時間 S1並びに処理容器 A、 Bの搬送時間および処理時間の総和（S1+C1+P1+C2+P2) と、処理容器 Cのコンディショニング時間 S3との比較を行う。そして、 S1+C1+P1+C2+P2く S3のときはステップ ST 1 1にて、処理容器 Cの各時間の総和（S3+C3 + P3) と処理容器 Dのコンディショニング時間 S4との比較を行う。

ステップ ST 11にて S3+C3+P3く S4のときは、ステップ ST 12にて最初にコンディショニングを行う処理容器を Dに決定し、ステップ ST 17にて処理容器 Dのコンディショニングを開始する。また、ステップ ST 1 1にて S3+C 3 + P3>S4のときは、ステップ ST 13にて最初にコンディショニングを行う処理容器を Cに決定し、ステップ ST 17にて処理容器 Cのコンディショニングを開始する。

一方、ステップ S T 10にて S1+C1 + P1+C2+P2>S3のときは、ステツプ ST 14にて、処理容器 Aのコンディショニング時間 S1並びに処理容器 A、 B、 Cの搬送時間および処理時間の総和（S1+C1+P1+C2+P2+C3+P3) と、処理容器 Dのコンディショニング時間 S4との比較を行う。そして、 S1+C1+P 1+C2+P2+C3+P3<S4のときは、ステヅプ S T 15にて最初にコンディショニングを行う処理容器を Dに決定し、ステップ S T 17にて処理容器 Dのコンディショニングを開始する。また、ステップ S T 14にて S1+C1 + P1 + C2 + P2+C3+P3>S4のときは、ステップ ST 16にて最初にコンディショニングを行う処理容器を Aに決定し、ステップ ST 17にて処理容器 Aのコンディショニングを開始する。

こうして、ステップ ST 17にて最初の処理容器のコンディショニングを開始した後、ステップ ST 18にて、他の処理容器のコンディショニング開始までの待機時間であるディレイ時間（D) の算出を行う。このディレイ時間（D) は、最初にコンディショニング処理を行う処理容器が決定すれば、各処理容器 A〜D のコンディショニング時間 S1〜S4、搬送時間 C1〜C4、処理時間 P1〜P4はすベて分かっているので、基準とする時点を決めれば、その基準時から算出できる。例えば、処理容器 Bのコンディショニングが最初に開始されるような図 4の例では、処理容器 Cの処理終了時間を基準時 Rとしている。これにより、処理容器 Aのディレイ時間は D1 = R— (Sl+Cl + Pl+C2+P2+C3-t-P3) として求められ、処理容器 Cのディレイ時間は D3=R— (S3+C3+P3) として求められる。また、処理容器 Dのディレイ時間は D4=R— S4として求められる。

続いてステヅプ ST 19にて、他の処理容器について、それそれ算出されたディレイ時間（D) だけ待ってからコンディショニングを開始する。図 4の例では、最初に処理容器 Bのコンディショニングを開始した後、他の処理容器 A、 C， D のコンディショニングは、それそれディレイ時間 Dl、 D3、 D4だけ待ってから開 '口される。

このように、各処理容器のコンディショニング時間（S) に応じて、最初にコンディショニングを開始する処理容器を決定するとともに（ステップ S T 1〜S T 16) 、他の処理容器についてはそれそれのディレイ時間（D) を算出する (ステップ S T 1 8) 。これらのディレイ時間（D) を用いて、前の処理容器の処理終了に合わせて次の処理容器のコンディショニングが終了するように、コンディショニングの開始時期が調整される（ステップ S T 1 7、 S T 1 9)

これにより、処理容器ごとのコンディショニング終了から処理開始までの時間のばらつきを解消することができる。このため、コンディショニング終了からゥェハが搬送されるまでの間に処理容器ごとの内部の状態が変化して不均一となることを防止できる。従って、例えば各処理容器で行う半導体ウェハに対する処理、例えば成膜の均一性（膜厚や膜質など）を向上させることができる。

また、すべての処理容器 A〜Dについて、ウェハの搬送直前にコンディショニングを完了させるようにディレイ時間（D) を算出し（ステップ S T 1 8) 、これに基づいてコンディショニング開始時期を調整している。これにより、いずれの処理容器についてもコンディショニング終了後の待ち時間を極力少なく（理論上はゼロに）することができる。

ここで、本発明に基づく図 4の例を図 8の従来例と比較する。図 8の従来例では、コンディショニング終了後に処理容器 A〜Dごとに異なる待ち時間 W_A、 WB、 W_C、 W。が存在していた。これに対して、図 4の例では、ディレイ時間（D) で調整することにより、そのような待ち時間（W) がなくなつていることがわかる。また、本発明では、複数の処理容器 A〜Dのうちどの処理容器から最初にコンディショニングを開始するかを段階的に決定するのに（図 3のステップ ST 2〜 ST 16) 、次のような基準を用いている。すなわち、ある特定の処理容器のコンディショニング時間（S) を、その特定の処理室より先に処理を行うべき処理容器である 1又は 2以上の先行処理容器についてのウェハの搬送時間（C)および処理時間（P) と、当該先行処理容器のうち最初に処理を行う処理容器のコンディショニング時間との合計時間（T) と比較して、何れの時間（S, T) の方が大きいかという基準である。

例えば、図 4の例では、処理容器 Bのコンディショニング時間 S2が、先行処理容器 Aについての合計時間 T = S1+C1十 P1よりも長いことから、コンディショニングを最初に開始する処理容器の候補としは、処理容器 Aよりも処理容器 Bの方が優先される（図 3のステップ ST 2) 。そして、他の処理容器 C, Dについても同様の基準で比較を行うことで、結局、コンディショニングを最初に開始する処理容器が最終的に処理容器 Bに決定する（図 3のステップ ST3、 ST7、 ST 9) 。この場合、例えば処理容器 Bのコンディショニング S2が終了するまでには、先行処理容器 Aの処理 P1も終了している。このようにして、複数の処理容器 A〜Dについての処理の効率化を図って、順列処理のスル一プヅトを向上させることができる。

並列処理

次に、上記処理容器 A〜Dを互いに同じ処理が可能に構成した処理装置 1によりウェハの並列処理を行う場合の手順について説明する。この場合、制御部の制御の下で、各処理容器 A~Dにウェハを順次搬送し、各処理容器内でそれそれのウェハ Hに同じ処理を行う。また、順列処理の場合と同様、各処理容器 A~Dにおいては、ウェハを搬入するのに先立って、クリーニング、プリコートなどを行い、温度や圧力や処理容器内環境などを処理が可能な状態に整えるコンディショニングを行う。

特に、図 1の処理装置 1のように、各処理容器 A~Dに共通の 1つの搬送ァーム 2で順次、各処理容器へウェハを搬送しなければならない場合には、次のことが考えられる。すなわち、ある処理容器へのウェハ搬送終了までに、次に処理を行う処理容器のコンディショニングを終了するようにすれば、いずれの処理容器についてもコンディショニング終了から処理開始までの時間を同じにすることができると共に、効率よくウェハを搬送することができる。

このような考え方に基づき、並列処理において各処理容器について 1枚目のゥェハを処理する前に行うべきコンディショニングの開始時点の設定について説明する。ここでは、図 1の処理装置 1とは異なり、 3つの処理容器 X, Y， Ζを用いて並列処理を行う場合について説明する。この場合、制御部による各処理容器 X、 Υ, Ζのコンディショニングの開始時期までの制御内容を図 5および図 6に示し、それに基づく並列処理のタイミング図の例を図 7に示す。なお、図 7において Sll、 S12、 S13は各処理容器 X、 Υ, Zのコンディショニングにかかる時間を示し、 Pll、 P12、 P13は各処理容器 X、 Y， Ζの処理にかかる時間を示している。また、 Cll、 C12、 C13は各処理容器 X、 Υ, Zへウェハを搬送するのにかかる時間（コンディショニング終了から処理開始までの時間）を示している。上記制御部は、先ず、最初にコンディショニングを開始する処理容器を決定するため、図 5に示すようにコンディショニング時間 Sの比較を行う。すなわち、ステップ ST 21にて、図 3のステップ S T 1の場合と同様に、各処理容器 X、 Υ, Zのコンディショニング時間 Sll、 S12、 S13を算出する。続いて、ステヅプ ST22にて Sll、 S12、 S 13を比較し、コンディショニング時間（S) が短い処理容器の順にコンディショニングを開始する。その際、ある処理容器のゥェハの搬送終了に合わせて、次にウェハの搬送される処理容器（以下「次の処理容器」ともいう）のコンディショニングが終了するようにコンディショニング閧始時期調整する。具体的には、次にウェハの搬送される処理容器についてディレイ時間（D) を算出し、その処理容器については当該ディレイ時間（D) だけ待つてからコンディショニングを開始するように、コンディショニング閧始時期を調整する。

図 5のステップ S T 22の比較結果によって、ディレイ時間の算出処理は異なる。図 6には、 S13<S12<S11となる場合の例が示されている。この場合、先ずステップ S T 23にて、最も短いコンディショニング時間 S 13の処理容器のコンディショニングを開始する。続いて、ステップ ST 24にて、処理容器のコンディショニング時間と搬送時間との総和（S13+C13) と、次の処理容器 Y のコンディショニング時間 S12とを比較する。そして、ステップ ST 24にて S13+C13<S12のときは、ステップ ST 25 にて処理容器 Yのコンディショニングを開始する。次に、ステップ ST 26にて、処理容器 Yのコンディショニング時間と搬送時間との総和（S12+C12) と、その次の処理容器 Xのコンディショニング時間 S 11とを比較する。そして S12+C 12く S 11のときは、ステップ S T 27にて処理容器 Xのコンディショニングを開始する。また、ステップ S T 26にて S12+C12>S11のときは、ステップ ST 28にて処理容器 Xのディレイ時間 D11を D11-S12+C12— S11により算出する。そして、ステップ ST 29にて、ディレ時間 D11だけ待ってから処理容器 Xのコンディショニングを開始する。

一方、ステップ S T 24にて S13+C13>S12のときは、ステップ ST 30にて処理容器 Yのディレイ時間 D 12を D 12= S 13+ C 13— S 12により算出する。そして、ステップ ST 31にて、ディレイ時間 D12だけ待ってから処理容器 Yのコンディショニングを開始する。

次に、ステップ ST32にて、処理容器 Yのディレイ時間、コンディショニング時間および搬送時間の総和（D12+S12+C12) と、次の処理容器 Xのコンデイショニング時間 S11とを比較する。そして、ステップ S T 32にて D12+S12 + C12く S11のときは、ステップ S T 33にて処理容器 Xのコンディショニングを開女台する。また、ステヅプ S T 32にて D12+ S12+C12>S11のときはステヅプ S T 34にて処理容器 Xのディレイ時間 D11を D11 = D12+S12+C12—S 11により算出し、ステップ ST 35にてディレイ時間 D 11だけ待ってから処理容器 Xのコンディショニングを開始する。

このように、各処理容器のコンディショニング時間（S) に応じて、最初にコンディショニングを開始する処理容器を決定するとともに（ステップ ST 2 1〜 ST 22) 、他の処理容器についてはディレイ時間（D) を算出する（ステップ ST 28、 ST 30、 ST 34) 。これにより、ある処理容器へのウェハの搬送終了に合わせて、次の処理容器のコンディショニングが終了するように、次の処理容器のコンディショニング開始時期を調整する（ステップ ST 23、 ST 25、 ST27、 ST 29、 ST 31、 ST 33、 ST 35) 。これにより、処理容器ごとのコンディショニング終了から処理開始までの時間のばらつきを解消することができる。このため、コンディショニング終了からウェハが搬送されるまでの間に処理容器ごとの内部の状態が変化して不均一となることを防止できる。従つて、例えば各処理容器で行う半導体ウェハに対する処理、例えば成膜の均一性 (膜厚や膜質など）を向上させることができる。

また、ここではすべての処理容器 X、 Y , Zについてウェハの搬送直前にコンディショニングを完了させるように、ディレイ時間（D ) を算出し（ステップ S T 2 8、 S T 3 0、 S T 3 4 ) 、コンディショニング開始時期を調整している。これにより、いずれの処理容器についてもコンディショニング終了後の待ち時間を極力少なくすることができるとともに、各処理容器に共通の 1つの搬送アームを効率よく動作させることができる。従って、各処理容器に共通の 1つの搬送ァームを用いた並列処理全体の処理効率を向上させることができる。

ここで、本発明に基づく図 7の例を図 9の従来例と比較する。図 9の従来例では、コンディショニング終了後に処理容器 X、 Υ， Ζごとに異なる待ち時間（W _X = 0 ) 、 WY Wzが存在していた。これに対して、図 7の例では、ディレイ時間 ( D ) で調整することにより、そのような待ち時間（W) がなくなつていることがわかる。

また、本発明では、コンディショニング時間（S ) が短い処理容器の順にコンディショニングを開始するようにした。これにより、複数の処理容器 X、 Υ， Ζ についての処理の効率化を図って、並列処理のスループットを向上させることができる。

他の実施形態

以上の実施形態では各処理容器で 1枚目のウェハを処理する場合について述べたが、 2枚目以降のウェハを処理する場合にも応用が可能である。例えば、図 7 Αには、図 4に示すような順列処理において、処理容器 Cで 2枚目以降（例えば α枚目）のウェハの処理（第 2巡目以降の処理）を行う前のコンディショニング開始処理の流れが例示されている。

図 7 Αにおいて、まず処理容器 Cでの（ひ— 1 ) 枚目のウェハの処理が終了した時点で（ステップ S T 4 0 ) 、処理容器 Bでの α枚目のウェハの処理の残り時間を算出する (ステップ S T 4 1 ) 。そして、算出した処理容器 Βの処理の残り時間と、処理容器 Cのコンディショニング時間とを比較する（ステップ ST4 2) 。その結果、残り時間の方が長かった場合は（ステップ ST 43) 、上述したディレイ時間を用いて、処理容器 Cでのひ枚目のウェハの処理前のコンディショニング開始時期を設定する（ステップ ST 44) 。一方、残り時間の方が長くなかった場合は（ステップ ST43) 、処理容器 Cの同様のコンディショニングを直ぐに開始する（ステップ ST 45) 。

なお、 2枚目以降のウェハを処理する場合にはコンディショニング時間が変動することが考えられるが、処理容器内の状態を検出することで、容易に次のコンディショニング時間を予測することが可能である。

変形例

なお、上記実施形態においては、順列処理、並列処理いずれの場合であっても、搬送アーム 2が、真空搬送室 4の中心に位置して、各処理容器 A〜D (X、 Y， Ζ) およびロード口ヅク室 6、 8とほぼ等距離にあることを前提としている。このため、ウェハの搬送時間 C1〜C4 (C11~C13) は互いにほぼ等しいものとしている。しかしながら、例えばこれらの搬送時間が互いに大きく異なっている場合、あるいはコンディショニング終了からプロセス開始までの時間を厳密に揃えたい場合などにおいては、以下のようにしてもよい。

例えば図 3および図 4の順列処理においては、互いに異なる C 1〜 C 4のうちの最大値を Cmaxとした場合、 Cl=C2=C3=C4=Cmaxとなるようにする。こうすることで、コンディショニング終了からプロセス開始までの時間が多少長くなる処理容器も出てくるが、コンディショニング終了からプロセス開始までの時間を各処理容器で厳密に一致させることができる。さらに、 C1=C2=C3=C4 = Cmax+ACとし、この△ Cの値を変えることにより、これらの時間 Cl〜 C4を任意に調整することもできる。また、図 6および図 7の並列処理においても、 C11 〜C13のうちの最大値を Cmaxとした場合に、 Cll= C12= C13= Cmaxとしてもよい。これにより、並列処理においても順列処理と同様に、コンディショニング終了からプロセス開始までの時間を各処理容器で厳密に一致させることができる。また、上述した本発明の実施形態においては、コンディショニングとしてクリ一二ング、プリコートなどを行い、各処理容器内の温度、圧力、その他の環境などを処理が可能な状態に整える場合について述べたが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、コンディショニングとしては、各処理容器内の状態をそれそれの処理が可能な状態にする工程であれば、任意の工程内容を含んでいてもよい。また、本発明の処理方法は、互いに異なる処理を行う処理容器と、互いに同じ処理を行う処理容器とが組み合わされて用いられる場合にも適用可能である。

また、上記実施形態では（他の実施形態として説明したものを除いて）、複数枚のウェハを処理して行く場合における 1枚目のウェハを各処理容器内に搬送する前に、各処理容器のコンディショニングの開始タイミングを調整するものについて説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、処理すベきウェハの搬送前に処理容器のコンディショニングが必要な場合であれば、 2枚目以降のウェハの処理（装置の停止等により中断した処理を再開する場合なども含む）に適用してもよく、複数枚のウェハを連続処理しない場合に適用してもよい。但し、複数枚のウェハを処理して行く場合における 1枚目のウェハを各処理容器内に搬送する前のコンディショニングを前提とする方法に本発明を適用すれば特に有効である。

さらに、上記本実施形態では、複数の処理容器を用いる場合について説明したが、単一の処理容器を用いる場合に適用してもよい。具体的には、単一の処理容器についても、コンディショニング開始時期を調整することにより、コンデイショニング終了から処理開始までの時間を極力短くし、その影響を小さくすることが可能である。この場合も、複数枚のウェハを処理して行く場合における 1枚目のウェハを処理容器内に搬送する前のコンディショニングを前提とする方法に本発明を適用すれば特に有効である。

また、上記本実施形態では、単一の搬送アームを用いる場合について説明したが、搬送アーム等の搬送機構を複数用いる場合にも、本発明を適用することが可能である。

なお、本発明によれば、処理全体の効率化により、使用する処理ガスや電力などのエネルギー消費を少なくする効果も得られる。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変更例または修正例に相当し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Claims

請求の範囲

1 . 互いに異なる処理を行う複数の処理容器を用いて、半導体ウェハを各処理容器に順次移し換えながら処理を行うような順列処理を実行する半導体ウェハの処理方法であって、

各処理容器におけるウェハの処理は、当該処理容器のコンディショニング終了後に行われると共に、

前の処理容器の処理終了に合わせて次の処理容器のコンディショニングが終了するように、次の処理容器のコンディショニング開始時期を調整する、ことを特徴とする処理方法。

2 . 請求項 1記載の処理方法において、

ある特定の処理容器のコンディショニング時間（S ) を、その特定の処理室より先に処理を行うべき処理容器である 1又は 2以上の先行処理容器についてのゥェハの搬送時間および処理時間と、当該先行処理容器のうち最初に処理を行う処理容器のコンディショニング時間との合計時間（T ) と比較して、何れの時間 ( S , T ) の方が大きいかという基準に基づいて、前記処理容器のうちどの処理容器から最初にコンディショニングを開始するかを段階的に決定する、ことを特徴とする処理方法。

3 . 互いに同じ処理を行う複数の処理容器と、各処理容器に共通の搬送機構とを用い、各処理容器に前記搬送機構で半導体ウェハを順次搬送し、各処理容器内でそれそれのウェハに処理を行うような並列処理を実行する半導体ウェハの処理方法であって、

ある処理容器へのウェハの搬送終了に合わせて、次にウェハの搬送される処理容器のコンディショニングが終了するように、後者の処理容器のコンディショニング開始時期を調整する、ことを特徴とする処理方法。

4 . 請求項 3記載の処理方法において、

コンディショニング時間の短い処理容器の順にコンディショニングを開始する、ことを特徴とする処理方法。

5 . 複数の処理容器を用いた半導体ウェハの処理方法において、

各処理容器内のコンディショニング終了後に、当該処理容器内にウェハを搬送して処理を行うと共に、

いずれの処理容器についてもコンディショニング終了から処理開始までの時間が同じになるように、各処理容器のコンディショニ開始時期を調整する、ことを特徴とする処理方法。

6 . 半導体ウェハに対して互いに異なる処理を行うと共に、それそれ処理開始前のコンディショニングを行うように構成された複数の処理容器と、

これらの処理容器間でウェハを搬送する搬送機構と、

を備え、

前記搬送機構でウェハを各処理容器に順次移し換えながら処理を行うような順列処理を実行するように構成された半導体ウェハの処理装置であって、

前記処理容器ごとに、前の処理容器の処理終了に合わせて次の処理容器のコンディショニングが終了するように、次の処理容器のコンディショニング閧始時期を算出する算出手段と、

この算出手段によって算出された開始時期に応じて、各処理容器のコンデイショニングを開始させるコンディショニング制御手段と、

を更に備えた、ことを特徴とする処理装置。