CN101329998A - 半导体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体处理装置(1)，包括连接到公用搬运室(8)上的、用于对被处理基板(W)实施处理的多个处理室(2)。附设用于向各处理室(2)供给规定气体的气体供给系统(40)。气体供给系统(40)具有连接到规定气体源上的初级侧连接单元(23)和流量控制单元(13)。初级侧连接单元(23)配置在对应的处理室(2)的下侧。流量控制单元(13)配设到从初级侧连接单元(23)向对应的处理室(2)内供给气体的气体管道上。流量控制单元(13)被配置成至少一部分要重叠到初级侧连接单元(23)的上侧。

Description

半导体处理装置
本申请是申请日为2005年2月4日、申请号为200580001439.5 (PCT/JP2005/001658)、发明名称为半导体处理装置的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及半导体处理装置，特别涉及在公共搬运室上连接有多个处理室的集群工具型(也称为多处理室型)处理装置。这里，所谓半导体处理是指，为了通过以规定的图形在半导体晶片或者LCD(液晶显示器)或者FPD(平板显示器)用的玻璃基板等被处理基板上形成半导体层、绝缘层、导电层等，而在被处理基板上制造包括半导体设备、连接到半导体设备上的配线、电极等的构造物所实施的种种处理。
背景技术
图14是概略地示出现有技术的集群工具型的半导体处理装置的平面图。该处理装置1具有从载置于装料端口4上的盒体3取出晶片W并在大气压下进行搬运的常压搬运系统5。处理装置1还具有通过负载锁定室11而连接到常压搬运系统5的搬运室6上的、并在规定的减压下搬运晶片的真空搬运系统7。在真空搬运系统7的公用搬运室8的周围，连接有逐块收纳晶片W并在规定的气体气氛下实施规定的处理(例如CVD处理)的多个真空处理室2。
为了要向处理室2供给气体，而在处理装置2的一个侧部或者背面部分上配设连接到气体源上的气体箱50。在气体箱50内汇总配置有已经连接到分别向处理室2供给气体的气体供给管51上的多个流量控制单元。
在该处理装置的情况下，处理室2与气体箱50之间的距离，即气体供给管51的管道长度较长。此外，在每个处理室2中都会因气体供给管51的管道长度不同而产生机差。为此，存在着对压力控制的控制范围、响应性、乃至对工艺性能造成恶劣影响的隐患。此外，由于气体箱与处理装置独立地被设定在地面上，因此占地面积较大。
另一方面，在日本专利特开2001-156009号公报中揭示有一种在装置本体的侧面上配设有气体箱的分批式的纵型处理装置。该纵型处理装置与具有多叶片式处理室的集群型的处理装置不同。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以提高工艺性能以及缩小占地面积的半导体处理装置。
本发明第一方面的半导体处理装置，包括：
公用搬运室；
连接在上述公用搬运室上的、用于对被处理基板实施处理的多个处理室；
配设在上述公用搬运室内的、用于向上述处理室搬运上述被处理基板的搬运机构；和
各个都附设在上述多个处理室上的、用于供给规定气体的多个气体供给系统，其中，
上述多个气体供给系统中的各个都包括：
连接在上述规定气体的气体源上的初级侧连接单元，上述初级侧连接单元被配置在对应的处理室的下侧，
配设在从上述初级侧连接单元向上述对应的处理室内供给气体的气体管道上的、用于控制规定的气体流量的流量控制单元，上述流量控制单元被配置成使得至少一部分重叠在上述初级侧连接单元的上侧，和
覆盖上述流量控制单元的气体箱，对于上述气体箱来说，为了对上述流量控制单元进行操作而具有可装卸的机罩。
本发明第二方面的半导体处理装置，包括：
公用搬运室；
连接在上述公用搬运室上的、用于对被处理基板实施处理的多个处理室；
配设在上述公用搬运室内的、用于向上述处理室搬运上述被处理基板的搬运机构；和
各个都附设在上述多个处理室上的、用于供给规定气体的多个气体供给系统，其中，
上述多个气体供给系统中的各个都包括：
连接在上述规定气体的气体源上的初级侧连接单元，上述初级侧连接单元配置在设置有上述装置的房间的可卸下的地板的下侧，对于上述地板来说，为了对上述初级侧连接单元进行操作而具有可装卸的盖，
配设在从上述初级侧连接单元向上述对应的处理室内供给气体的气体管道上的、用于控制规定的气体流量的流量控制单元，上述流量控制单元被配置成使得至少一部分重叠到上述对应的处理室的下侧，以及
覆盖上述流量控制单元的气体箱，对于上述气体箱来说，为了对上述流量控制单元进行操作而具有可装卸的机罩。
附图说明
图1是概略地示出本发明第一实施方式的半导体处理装置的立体图。
图2是图1所示装置的概略平面图。
图3是概略地示出在图1所示装置中所使用的气体供给系统的管道图。
图4是示出在图1所示装置中所使用的气体供给系统的侧视图。
图5的立体图概略地示出了图4所示的气体供给系统的气体箱。
图6是概略地示出图4所示气体供给系统的初级侧连接单元的立体图。
图7是概略地示出图4所示气体供给系统的中继单元的立体图。
图8是概略地示出图4所示气体供给系统的中继管道的连接构造的立体图。
图9是概略地示出本发明第二实施方式的半导体处理装置的立体图。
图10是示出在图9所示的装置中所使用的流量控制单元的侧视图。
图11是示出在图9所示的装置中所使用的初级侧连接单元的平面图。
图12是图11所示的初级侧连接单元的侧视图。
图13是示出在第一和第二实施方式的变更例的装置中，使用遥控操作使气体管道的切换阀门统一地变成为关闭状态的机构的管道图。
图14是概略地示出现有技术的集群型半导体处理装置的平面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。其中，在以下的说明中，对具有大致相同功能和结构的构成要素标注同一标号，并仅在必要情况下进行重复的说明。
(第一实施方式)
图1是概略地示出本发明第一实施方式的半导体处理装置的立体图。图2是图1所示的装置的概略平面图。该处理装置1构成将六个处理室2连接在公用搬运室8的周围的集群型(也称为多处理室型)。通过这些处理室2，可以对被处理基板例如半导体晶片进行一系列处理。
具体地说，该处理装置1具有从载置于装料端口4上的盒体3取出晶片W并在大气压下进行搬运的常压搬运系统5。处理装置1还具有通过负载锁定室11而连接到常压搬运系统5的搬运室6上的、在规定的减压下搬运晶片W的真空搬运系统7。在真空搬运系统7的公用搬运室(真空搬运室)8的周围，连接有逐块收纳晶片并在规定气体气氛下实施规定处理(例如CVD处理)的多个真空处理室2。
在常压搬运室5的搬运室6内，配设有在装料端口4与负载锁定室11之间进行晶片W搬运用的搬运臂机构9。搬运室6形成为长方形，将搬运臂机构9配置成可在搬运室6的长度方向上移动。在搬运室6的一个侧部配设有多个装料端口4，在另一个侧部，通过闸阀G而连接在负载锁定室11的一端。此外，在搬运室6的一端配设有进行晶片W的定位的定位器10。
在真空搬运系统7的搬运室8内，配设有在负载锁定室11与处理室2之间进行晶片W搬运用的搬运臂机构12。搬运室8形成为长方形，将搬运臂机构12配置成可在搬运室8的长度方向上移动。负载锁定室11的另一个端部通过闸阀G而连接在搬运室8的一个端部上。将可使内部控制成规定压力的真空排气系统连接到负载锁定室11、搬运室8和搬运室2上。负载锁定室11在图示例的情况下并列设置有两个，但是也可以是一个。
图3是概略地示出在图1所示装置中所使用的气体供给系统的管道图。图4是示出在图1所示装置中所使用的气体供给系统的侧视图。图5是概略地示出图4所示气体供给系统的气体箱的立体图。
为了向各个处理室2内供给气体，而在各处理室2的下方配设有气体供给系统40。气体供给系统40具有覆盖流量控制单元13和初级侧连接单元23的气体箱14。初级侧连接单元23与多个气体源进行连接。将流量控制单元13配设在气体箱14内从初级侧连接单元23向对应的处理室2内供给气体的气体管道上。
流量控制单元13具有通过初级侧连接单元23而分别连接到多种气体的气体源GS1、GS2、……上的多条配管16。在各配管16上，配设有由FCS(流量控制系统(フジキン公司生产)或者MFC(质量流量控制器)构成的流量控制器17。FCS是监视气体管道内的压力并控制气体流量的压力式流量控制器，对于该控制器来说，由于若压力变动强且次级侧压力变低，则控制范围就会变宽，因此，在配管长度短的情况下是合适的，而且在价格上也是经济的。
在各配管16内，在流量控制器17的前后配设有阀门V1、V2。通过阀门V3将用来供给钝化用惰性气体(例如N2气体)的配管18连接到上游的阀门V1与流量控制器17之间。在图3中虽然被省略，但是在上游的阀门V1的上游一侧，配设有压力显示表19或者调整器20(在FCS的情况下则不要)。阀门V1～V3例如由可通过气压操作类型的阀门(空气操作阀门)构成。各配管16的流量控制器17、阀门V1～V3、压力显示表19和调整器20，在考虑到维修性的情况下，集成在流量控制单元13的上表面上。
各配管16的下游一侧连接到共通的出口管21上。出口管21可装卸地连接到已连接在对应的处理室2上的气体供给管15上。即，与多种气体分别对应地配设的多个流量控制器17，可通过共通的管子21、15而连接到对应的处理室2上。在气体供给管15上配设有过滤器22和阀门V4。
图6是概略地示出图4所示气体供给系统40的初级侧连接单元23的立体图。图7是概略地示出图4所示气体供给系统40的中继单元28的立体图。图8是概略地示出图4所示气体供给系统40的中继管道的连接构造的立体图。
初级侧连接单元(也叫做模板)23，配置在设置有处理装置1的清洁室的地面上，并且配置成使得位于对应的处理室2的正下方。初级侧连接单元23，在将处理装置1设置在清洁室内之前，先要通过配管工事而被预先设置到地面上。此外，清洁室的地面采用嵌入多块地板(也叫做网格板)24方式而构成。
如图6所示，初级侧连接单元23，具有与气体源连接的多个配管25和收容这些配管25的容器26。在各配管25上设置有过滤器27和阀门V5。阀门V5例如由可通过气压操作类型的阀门(空气操作阀门)构成。初级侧连接单元23通过将中继配管汇总起来的中继单元(也叫做连接单元)28而连接到流量控制单元13上。
如图7所示，中继单元28包括在前后具有连接部30、31的多个配管32和收容这些配管32的容器33。中继单元28配设在初级侧连接单元23的前方且配设在流量控制单元13的下方。如图8所示，配管32的一方的连接部30连接到初级侧连接单元23侧的配管连接部34上。配管32的另一方的连接部31通过辅助配管36而连接到流量控制单元13侧的配管连接部35上。辅助配管36在两端具有连接部37、38。
如图4所示，气体箱14可装卸地安装在容器26、33上，与它们一起气密地将初级侧连接单元23、流量控制单元13以及中继单元28的内侧部件类包围起来。通过这样，而可以防止气体向气体箱14外的气体泄漏。气体箱14在后部一侧重叠到在处理室2的平面轮廓上的状态下进行设置。在处理室2的下侧，配设有收容电源单元(未示出)等的机壳41。气体箱14的后部侧的大体上的一半例如140mm左右进入到机壳41内。若采用该构成，则可减小处理装置1的占地面积。
流量控制单元13，被配置成使得至少一部分重叠到初级侧连接单元23的上侧。即，将流量控制单元13配置成使得随着从位于初级侧连接单元23的上侧的内侧部分(图4的阀门V2的位置)朝向位于初级侧连接单元23的前方的外侧部分(图4的调整器20的位置)前进而向下方倾斜。流量控制单元13的外侧部分，从对应的处理室2的平面轮廓部分向外伸出。
相对于此，气体箱14的前面和上面则由可装卸的机罩42构成。气体箱14的内侧部分虽然被机壳41所遮挡，但是操作员只需通过拿掉机罩42，便可以很容易地对流量控制单元上面的阀门V1～V3等部件进行操作。若采用该构成，则可以提高流量控制单元13的维修性。
其中，在六个处理室2内，进行同一处理的处理室实质上可用相同规格构成。此外，对于相同规格的处理室2配置的每个气体供给系统40也实质上可用相同规格构成。此外，将从流量控制单元13到对应的处理室2的距离设定成使得在相同规格的多个气体供给系统40之间成为相同。
若采用本实施方式的集群型半导体处理装置1，则可以得到如下的效果。即，由于在各处理室2的下方对每个处理室2都配设气体供给系统40的气体箱14，所以可以缩短处理室2与气体箱14之间的距离(配管长度)L。通过配管长度的缩短，由于压力损耗降低，所以可以减小供给的气体压力。此外，通过将各配管长度L形成相等，而可以消除进行同一处理的处理室2间的机差。
根据实验，在配管直径为1/2英寸，气体总流量为1200SCCM的条件下，在配管长度L大约为7000mm时，配管内达到平均压力所需时间大约为1.0秒。相对于此，若配管长度L变为大约4000mm，则同上达到时间大约为0.6秒，可以确认响应性得到提高。
在作为流量控制器17而使用FCS(压力式流量控制器)的情况下，可以得到如下优点。即，压力式流量控制器利用的是在内置的测流孔(orifice)的上游侧压力P1和下游侧压力P2满足P1≥P2的关系时，流量与P1成正比这样的原理。为此，若将P2设定得越小，则P1的设定压力范围就会变得越宽，因此，流量控制范围就会变宽。若如本实施方式那样缩短配管长度L，则由于可以减小下游侧的配管内压P2，所以在作为流量控制器17而选择FCS(压力式流量控制器)的情况下，可以将上游侧压力P1的允许压力范围(控制范围)设定得较宽。相对于此，若用MFC则不能像这样展宽流量控制范围。此外，对于一般的MFC，在如图4所示，在倾斜配置的情况下存在着产生测定误差的可能性，但是，通过压力式流量控制器则不会产生这样的问题。此外，若使用MFC，则由于会使上游侧压力变为恒定，所以必须设置调整器20，但是，若使用压力式流量控制器则不需要调整器。
在处理室2的下方的地面上设置有与气体源进行连接的初级侧连接单元23，并将流量控制单元13设置成使得至少一部分重叠到初级侧连接单元23的上部。流量控制单元13和上述初级侧连接单元23，可通过汇总中继配管的单元28而连接起来。此外，覆盖这些单元13、23、28的气体箱14，在后部侧重叠到处理室2的平面轮廓上的状态下设置。为此，可以紧凑地构成气体供给系统40，可以实现占地面积的缩小化。
在气体箱14内，流量控制单元13被配置成使得在处理室2与初级侧连接单元23之间倾斜。与之相对应，气体箱14的前面和上面由可装卸的机罩42构成。为此，可以实现气体箱14内的流量控制单元13的维修性的提高。
(第二实施方式)
图9是概略地示出本发明的第二实施方式的半导体处理装置的立体图。图10是示出在图9所示装置中所使用的流量控制单元的侧视图。
在第一实施方式中，将初级侧连接单元23设置在各处理室2的下方的地面上，并将流量控制单元13配置成使得重叠到初级侧连接单元23上。相对于此，在第二实施方式中，将初级侧连接单元23配置在设置有处理装置1的清洁室的可拆卸的地板24a的下侧。在地板24a上配设有可装卸的盖46，以便对初级侧连接单元23进行操作。
为了向各处理室2供给气体，将气体供给系统40的流量控制单元13配设在各处理室2的下方。流量控制单元13具有与第一实施方式相同的构造而且以同样的形态被气体箱14气密地覆盖起来。但是，与第一实施方式不同，流量控制单元13要通过在清洁室的地面下边延伸的中继配管32而连接到气体供给系统40的初级侧连接单元23上。对于安装有初级侧连接单元23的地板24a来说，考虑到检修性的问题，并不是配置在对应的处理室2的正下边而被配置在从那里离开一些距离的位置上。
图11是示出在图9所示装置中所使用的初级侧连接单元23的平面图。图12是图11所示的初级侧连接单元23的侧视图。
清洁室的地板24、24a，纵横地无间隙配置，其各个例如具有一边为600mm左右的尺寸。地板24通过配设在四个角上的支撑构件43而从地面基础部44算起被支撑到规定的高度位置。初级侧连接单元23，被组装到规定的地板24a的下方。组装有初级侧连接单元23的地板24a取代通常的地板24而被嵌入到规定处。
初级侧连接单元23，具有上方开口的容器26，该容器26安装在地板24a的下表面。在地板24a上形成面对初级侧连接单元23的开口部45。在开口部45内可开闭地配设有将其堵塞的盖46，通过盖46将容器26内密闭起来。
在容器26内，收容有已分别连接到多个气体源上的配管25。配管25配置成使得入口侧和出口侧变为同一方向。配设有配管25的阀门V5，由于可采用打开盖46的办法操作，因此可以做成为手动式的阀门。配管25通过将通往通常的地板24下边的中继配管32汇总起来的单元28而连接到气体箱14内的流量控制单元13上(参看图9)。
若采用第二实施方式的处理装置1，则在各处理室2的下边将收纳流量控制单元13的气体箱14配设在清洁室的地面上。流量控制单元13通过中继单元28可装卸地连接到已配设在从气体箱14离开一定距离处的地板24a的下边的初级侧连接单元23上。在地板24a上，配设有面对初级侧连接单元23的开口部45和堵塞开口部45的可开闭的盖46。中继单元28可采用将收纳多根中继配管32的容器安装到地板24的下面上的办法而配设。
若采用该构成，则可以很容易地对初级侧连接单元23进行操作，可以实现维修性的提高。此外，由于地板24上不会因配管或者阀门等而变得杂乱，所以可以安全地进行作业。
(第一、第二实施方式的共通事项)
图13的管道图示出了在第一实施方式和2的变更例的装置中，用遥控操作使气体管道的切换阀门统一地变成为关闭状态的机构。其中，为了简化图面，在图13中没有示出流量控制单元13等。
在对处理装置1实施维修的情况下，从安全性的观点出发，优选使连接到所有的处理室2上的初级侧连接单元23的阀门(切换阀门)V5变成为关闭状态。但是，在第一实施方式中，如图4所示，由于将V5隐藏在流量控制单元13的下边，所以难于进行操作。此外，在第二实施方式中，如图12所示，由于V5处于地面上边，所以必须打开地板24a的盖46进行操作。
相对于此，在本变更例中，全部的阀门V5都用可以气压操作而且在未施加气压时成为关闭状态的阀门(所谓常态关闭的空气操作阀门)构成。将可用电操作而且在无负载下变为关闭状态(常态关闭)的三向阀门构成的关闭(lock out)阀门49配设到向这些阀门V5供给气体的共通的上游管道48内。
通过这样，而可以在维修时采用使关闭阀门49关闭来隔绝空气的供给的办法，用遥控操作使全部的阀门(切换阀门)V5A统一地变成为关闭状态。因此，在将该变更例应用于第一实施方式的情况下，而可以消除因阀门V5隐藏于流量控制单元13的下边而难于进行操作的问题。此外，在将该变更例应用于第二实施方式的情况下，不需要为操作阀门V5而打开地板24a的盖46。
其中，在第一和第二实施方式中，虽然例示的是真空处理装置，但是，本发明对于在大气压下进行处理的常压处理装置也同样可以应用。此外，本发明也可以应用于半导体晶片以外的被处理基板，例如扁平面板用的玻璃基板等。
工业上利用的可能性
若采用本发明的半导体处理装置，则可以提高工艺性能以及缩小占地面积。

Claims (10)

1.一种半导体处理装置，其特征在于，包括：
公用搬运室；
连接到所述公用搬运室上的、用于对被处理基板实施处理的多个处理室；
配设在所述公用搬运室内的、用于向所述处理室搬运所述被处理基板的搬运机构；和
各个都附设在所述多个处理室上的、用于供给规定气体的多个气体供给系统，其中，
所述多个气体供给系统中的各个都包括：
连接到所述规定气体的气体源上的初级侧连接单元，所述初级侧连接单元配置在设置有所述装置的房间的可卸下的地板的下侧，所述地板为了对所述初级侧连接单元进行操作而具有可装卸的盖，
配设在从所述初级侧连接单元向所述对应的处理室内供给气体的气体管道上的、用于控制规定气体的流量的流量控制单元，所述流量控制单元被配置成使得至少一部分重叠到所述对应的处理室的下侧，以及
覆盖所述流量控制单元的气体箱，所述气体箱为了对所述流量控制单元进行操作而具有可装卸的机罩。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述初级侧连接单元和所述流量控制单元，通过构成所述气体管道的一部分的中继配管而可装卸地进行连接。
3.根据权利要求2所述的半导体处理装置，其特征在于：
所述中继配管，被配设于设置所述装置的房间的地板的下侧。
4.根据权利要求1所述的半导体处理装置，其特征在于：
所述流量控制单元，被所述气体箱气密地覆盖起来。
5.根据权利要求1所述的半导体处理装置，其特征在于：
所述流量控制单元，被配置成使得从位于所述对应的处理室的下侧的内侧部分朝向外侧部分而向下方倾斜。
6.根据权利要求5所述的半导体处理装置，其特征在于：
所述流量控制单元的所述外侧部分，位于所述对应的处理室的平面轮廓部分外，所述机罩形成所述气体箱的前面和上面的至少一部分。
7.根据权利要求1所述的半导体处理装置，其特征在于：
所述流量控制单元，具有监视所述气体管道内的压力来控制所述规定气体的流量的流量控制器。
8.根据权利要求1所述的半导体处理装置，其特征在于：
所述多个处理室实质上采用同一规格构成，同时，所述多个气体供给系统实质上也采用同一规格构成，从所述流量控制单元到所述对应的处理室的距离，被设定成使得在所述多个气体供给系统间变为相同。
9.根据权利要求1所述的半导体处理装置，其特征在于：
所述多个气体供给系统，分别具有用于开闭所述气体管道的切换阀门，所述装置具有以遥控操作统一地使所述切换阀门成为关闭状态的遥控操作机构。
10.根据权利要求9所述的半导体处理装置，其特征在于：
所述切换阀门中的各个，都是可以气压操作而且在未施加气压时成为关闭状态的阀门，所述遥控操作机构具有配设在向所述切换阀门供给气体的管道的共通上游管道上的关闭阀门。
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