JP2003234393A - 反応及び搬送区画に仕切られたチャンバから成る半導体処理装置 - Google Patents

反応及び搬送区画に仕切られたチャンバから成る半導体処理装置

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JP2003234393A JP2003026663A JP2003026663A JP2003234393A JP 2003234393 A JP2003234393 A JP 2003234393A JP 2003026663 A JP2003026663 A JP 2003026663A JP 2003026663 A JP2003026663 A JP 2003026663A JP 2003234393 A JP2003234393 A JP 2003234393A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低コスト、小フットプリント、小フェースプリ
ント、安定処理及び高スループットを実現する半導体処
理装置を与える。 【解決手段】動作コスト、フットプリント及びフェース
プリントを減少させると同時に効率、スループット及び
安定性を向上させた半導体処理装置が与えられる。蒸着
中以外、反応チャンバ及び搬送チャンバの両方の雰囲気
は半導体ウエハの表面より下方に配置された搬送チャン
バ排気口を使って排気される。この構成はウエハ搬送中
若しくは蒸着中に生成される粒子が半導体ウエハの表面
に付着するのを防止する。付加的に、蒸着中にパージガ
スを搬送チャンバ内に導入しかつ絶縁分離板を使用する
ことによって、搬送及び反応チャンバの雰囲気は互いに
効果的に分離され、その結果搬送チャンバの壁及びコン
ポーネント上への蒸着が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概して真空ロード
ロック半導体処理装置に関し、特に連続的に若しくは同
時にウエハを効果的に処理することができるコンパクト
な枚葉式半導体処理装置に関する。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】一般に、
真空ロードロックシステムを使用する半導体処理装置
は、ロードロックチャンバ、搬送チャンバ及び該搬送チ
ャンバに接続された複数の反応チャンバを含む。各装置
に対して、反応チャンバへ基板を自動的に供給するため
に基板ハンドリングロボットが使用される。そのような
装置において、大気ロボットが最初にカセット若しくは
前面開放一体型ポッド(FOUP)からロードロックチャンバ
内に基板を搬入する。FOUPは取外し可能なカセット及び
前面開放インターフェースを有する箱から成る。基板が
ロードロックチャンバ内に配置された後、該ロードロッ
クチャンバは排気され、基板は共通の多角形搬送チャン
バ内に与えられた真空ロボットによって反応チャンバ内
に搬送される。基板が反応チャンバ内で完全に処理され
た後、それは真空ロボットによってロードロックチャン
バへ戻される。最後に、ロードロックチャンバが大気圧
に回復した後、処理済の基板は大気ロボットによってカ
セット若しくはFOUPへ戻される。このタイプの装置は概
してクラスターツールと呼ばれている。
【０００３】反応チャンバの数が増加するに従い、処理
装置によって占められる面積（フットプリント）及び装
置のフロントパネルの幅（フェースプリント）が増加
し、同時に動作コストも増大する。これは、従来の枚葉
式処理装置が反応チャンバが放射状に接続する共通の多
角形搬送チャンバを有するためである。付加的に、レイ
アウト中の反応チャンバの数は多角形搬送チャンバの側
面数によって制限される。さらに、従来の枚葉式処理装
置では、各反応チャンバが独立のガス及び真空ラインを
有し、独立に蒸着（成膜）を実行している。したがっ
て、反応チャンバの数が生産性を改善するために増加さ
れれば、ガスライン及び真空ポンプの数も増加されなけ
ればならず、それによって処理装置が益々複雑化する。
【０００４】従来の枚葉式処理装置のフットプリント若
しくはフェースプリントを減少させるために、搬送機構
がロードロックチャンバ内部に含められた。搬送機構は
基板を保持し反応チャンバから基板をロード／アンロー
ドすることができる単純なハンドリング装置である。ロ
ードロックチャンバはゲートバルブを使って反応チャン
バから分離される。この構成によって、処理装置のフッ
トプリント若しくはフェースプリントはある程度減少さ
れるが、その減少は不十分であり、処理効率若しくは生
産性は改善されず、全体的なシステムは概して単純化さ
れない。さらに、この構成は灰化処理のような連続の化
学気相成長（CVD）処理において反応チャンバへウエハ
を供給することを困難にする。結局、蒸着中に膜がゲー
トバルブの周囲に形成されやすくなり、それによってプ
ラズマを使用するCVD処理用に高価な耐プラズマOリング
をインストールする必要がでてくる。
【０００５】W形状の搬送アームをロードロックチャン
バ内に組み込むことはこれらの問題のいくつかを解決す
るが、そうすることによりロードロックチャンバのキャ
パシティが増大し、その結果ロードロックチャンバを排
気し及び加圧するために必要な時間が増加し、処理能力
が低下する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の目的は、
低コスト、小フットプリント、小フェースプリント、安
定処理及び高スループットを実現する半導体処理装置を
与えることである。
【０００７】本発明の第２の目的は、ガス消費量及び反
応チャンバ壁への蒸着を減少させるために反応チャンバ
の体積を減少させることである。
【０００８】本発明のひとつの態様に従って、半導体処
理装置は、ロードロックチャンバ、ロードロックチャン
バに隣接される搬送チャンバ、及び搬送チャンバの上部
に配置される反応チャンバから成る。さらに半導体処理
装置は、真空内で動作しかつ各チャンバ間でウエハを搬
送することができる薄いリンク式のウエハ搬送アームか
ら成る。
【０００９】本発明の他の態様に従って、ロードロック
チャンバ、搬送チャンバ及び反応チャンバはそれぞれ排
気口を有する。そのような構成において、搬送チャンバ
の排気口と反応チャンバの排気口との間を切替えること
によって搬送チャンバ及び反応チャンバから空気が排気
される。
【００１０】本発明の他の態様に従って、蒸着及びクリ
ーニング中に、搬送チャンバの雰囲気は絶縁分離板を使
い不活性ガスで搬送チャンバを加圧することによって反
応チャンバの雰囲気から効果的に分離される。この構成
は反応チャンバ内の反応ガスが搬送チャンバ内へ流れる
のを防止する。さらにまた、反応チャンバと搬送チャン
バに対して別々に排気口が存在することは搬送チャンバ
のクリーニングを容易にする。
【００１１】本発明の他の態様に従い、反応チャンバ側
壁としても機能する排気ダクトを構成するのに絶縁体材
料が使用される。この構成は反応チャンバの内壁へのプ
ラズマ蒸着を減少させる。
【００１２】本発明の他の態様に従い、搬送チャンバが
反応チャンバの下方に配置され、それによってロードロ
ックチャンバを搬送チャンバから分離するゲートバルブ
の周囲に膜が形成されるのが防止される。この構成によ
り外部の汚染物質が生成されることなく複数のウエハ上
に蒸着することが可能となる。
【００１３】本発明の他の態様に従い、搬送チャンバは
反応チャンバの下方に配置され、それによって半導体処
理装置の全体のスループットを増加するために適応され
るウエハ用の一時保管機構をインストールすることが可
能となる。ウエハバッファ機構の詳細は、ここに参考文
献として組み込む日本国特許出願に開示されている。
【００１４】本発明の他の態様に従い、反応チャンバは
反応チャンバ内に搬送されている半導体ウエハの表面下
方の位置から排気され、それによって半導体ウエハが搬
送チャンバ内に搬送される際若しくは蒸着中に生成され
るかもしれない粒子の付着が減少される。さらに、この
構成はより小さい反応チャンバを与え、それによって半
導体処理装置の効率が増加する。
【００１５】
【発明の実施の態様】図１から４は真空ロードロックチ
ャンバ装置を使用する半導体処理装置のひとつの実施例
を略示する。当該実施例は、処理前に半導体ウエハ40を
待機させるためのロードロックチャンバ10、搬送チャン
バ20及び半導体ウエハ40上に膜を成長させるための反応
チャンバ30から成る。搬送チャンバ20はロードロックチ
ャンバ10に隣接して配置され、反応チャンバ30は搬送チ
ャンバ20の上方に配置される。搬送ロボット22はロード
ロックチャンバ10の外側に配置される。該搬送ロボット
22は半導体ウエハ40を搬送ロボット22からロードロック
チャンバ10、搬送チャンバ20及び反応チャンバ30へ搬送
することができる薄いリンク式のウエハ搬送アーム24か
ら成る。
【００１６】そのような実施例において、ロードロック
チャンバはさらにロードロック排気口12から成り、搬送
チャンバ20はさらに搬送排気口26から成り、反応チャン
バはさらに反応排気口32から成る。これらの排気口によ
り搬送チャンバ20及び反応チャンバ30は排気されること
ができる。
【００１７】半導体ウエハ蒸着処理の間及び半導体処理
装置のクリーニングの間に、搬送チャンバ20の雰囲気は
反応チャンバ30の雰囲気から効果的に分離される。これ
らの工程は反応チャンバ30中に存在する反応ガスが搬送
チャンバ20中へ流れることを防止する。
【００１８】付加的に、反応排気口32及び反応チャンバ
30の側壁を構成するのに絶縁体材料が使用される。この
構成は反応チャンバ側壁上へのプラズマ蒸着を減少さ
せ、それによって半導体処理装置の効率が向上しかつ装
置の動作に関連するクリーニングコストが減少する。
【００１９】また、搬送チャンバ20を反応チャンバ30の
下方に配置することにより、複数の利点が与えられる。
例えば、この構成は搬送チャンバ20をロードロックチャ
ンバ10から分離するゲートバルブ14の周囲に膜が形成さ
れるのを減少させ、それによって汚染物質を生成するこ
となく複数の半導体ウエハ40上に蒸着することができ
る。付加的に、この構成は、ロードロックチャンバ10と
搬送チャンバ20との間での半導体ウエハ40の搬送に使用
されるウエハバッファ機構42の導入を許す。ウエハバッ
ファ機構42の詳細はここに参考文献として組み込む日本
国特許出願に記載されている。
【００２０】搬送チャンバから搬送される半導体ウエハ
40の表面下方から反応チャンバ30を排気することによっ
て、ウエハ搬送中若しくは蒸着中に生成される粒子の付
着は減少されるか若しくは防止される。また、この排気
構成により反応チャンバはより小さく作ることが可能に
なる。搬送チャンバ20から反応チャンバ30へ排気口を切
替えかつ搬送チャンバ20内にパージガスを流すことによ
って、反応ガスの搬送チャンバ20中への流入は防止され
る。クリーニングの最中、クリーニングは搬送排気口を
使って実行されるが、この同じガス流構成が使用され、
それによって搬送チャンバ20の内部のクリーニングが可
能になる。
【００２１】図２は反応チャンバ30内の反応ガスが搬送
チャンバ20中へ流入するのを防止する機構のひとつの実
施例を略示する。このような実施例において、蒸着中に
は搬送チャンバ20内に不活性ガスが導入され、それによ
って効果的に搬送チャンバ20が反応チャンバ30から分離
される。
【００２２】図３に記載されるように、半導体ウエハ40
が反応チャンバ30へ搬送されるか若しくは搬送チャンバ
20内で待機しているとき、反応チャンバ30の雰囲気は半
導体ウエハ40の表面下方に配設された搬送排気口26から
排気される。この構成はウエハ搬送中若しくは蒸着中に
生成される粒子が半導体ウエハ40の表面に付着するのを
防止する。
【００２３】図４は本発明のひとつの実施例に従うガス
及び真空ラインの構成を略示したものである。
【００２４】上記実施例に従う半導体処理装置は動作コ
スト、フットプリント及びフェースプリントを減少させ
る点に特徴を有する。付加的に、反応チャンバ30のキャ
パシティを減少させかつ絶縁体材料で反応チャンバ壁を
構成することによって、反応チャンバ壁への蒸着が最小
化される。その結果この装置は増加した効率、スループ
ット及び安定性でもって動作することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図1(A)は、本発明のひとつの実施例に従うロー
ドロックチャンバ、搬送チャンバ及び反応チャンバの構
成を略示するレイアウト図であり、図１(B)は、本発明
のひとつの実施例におけるロードロックチャンバ、搬送
チャンバ及び反応チャンバの構成を略示する断面図であ
る。
【図２】図２は、蒸着中の本発明のひとつの実施例の構
成を略示する断面図である。
【図３】図３は、反応チャンバからウエハを搬送してい
る最中の本発明のひとつの実施例の構成を略示する断面
図である。
【図４】図４は、本発明のひとつの実施例に従うガス及
び真空ラインの略示図である。
【符号の説明】
10 ロードロックチャンバ 12 ロードロック排気口 14 ゲートバルブ 20 搬送チャンバ 24 ウエハ搬送アーム 26 搬送排気口 30 反応チャンバ 32 反応排気口 42 ウエハバッファ機構
フロントページの続き (72)発明者 渡部 剛志 東京都多摩市永山６丁目23番１日本エー・ エス・エム株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 DA06 GA12 KA09 KA46 5F031 CA02 FA01 FA07 FA12 GA43 MA03 MA11 MA29 NA05 NA07 NA16 PA30

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】真空ロードロック半導体ウエハ処理装置で
    あって、 ロードロックチャンバと、 搬送チャンバと、 前記搬送チャンバの上方に配置された反応チャンバと、 ウエハ搬送アームを含む、前記ロードロックチャンバの
    外部に配置されたロボットと、から成り、 前記ウエハ搬送アームは前記ロードロックチャンバ内部
    の真空中で動作するように適応され、かつロードロック
    チャンバ、搬送チャンバ及び反応チャンバの間で前記半
    導体ウエハを搬送するよう適応される、ところの真空ロ
    ードロック半導体処理装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の真空ロードロック半導体
    処理装置であって、さらにロードロックチャンバ排気口
    と、 搬送チャンバ排気口と、 反応チャンバ排気口と、から成り、 前記反応チャンバ及び前記搬送チャンバは、前記反応チ
    ャンバ排気口と前記搬送チャンバ排気口との間を切替え
    ることによって排気される、ところの真空ロードロック
    半導体処理装置。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の真空ロードロック半導体
    処理装置であって、前記搬送チャンバは前記半導体ウエ
    ハより下方の位置から排気される、ところの真空ロード
    ロック半導体処理装置。
  4. 【請求項４】請求項１に記載の真空ロードロック半導体
    処理装置であって、さらに前記搬送チャンバを前記反応
    チャンバから分離するように適応される絶縁分離板から
    成る、真空ロードロック半導体処理装置。
  5. 【請求項５】請求項１に記載の真空ロードロック半導体
    処理装置であって、前記反応チャンバは絶縁体材料から
    成る、ところの真空ロードロック半導体処理装置。
  6. 【請求項６】請求項１に記載の真空ロードロック半導体
    処理装置であって、前記搬送チャンバ及び前記反応チャ
    ンバは前記搬送チャンバの内側面上に膜が形成されるの
    を防止するように構成される、ところの真空ロードロッ
    ク半導体処理装置。
  7. 【請求項７】半導体ウエハを処理する方法であって、 ロードロックチャンバ、搬送チャンバ及び反応チャンバ
    を与える工程であって、前記反応チャンバは前記搬送チ
    ャンバの上方に配置されるところの工程と、 ウエハ搬送アームを含むロボットを与える工程であっ
    て、前記ウエハ搬送アームは前記ロードロックチャンバ
    内の真空中で動作するよう適応されるところの工程と、 前記ロードロックチャンバ、前記搬送チャンバ及び前記
    反応チャンバの間で前記ウエハ搬送アームを使って前記
    半導体ウエハを搬送する工程と、から成る方法。
  8. 【請求項８】請求項７に記載の方法であって、さらに反
    応チャンバ排気口と搬送チャンバ排気口との間を切替え
    ることによって前記反応チャンバ及び前記搬送チャンバ
    を排気する工程から成る方法。
  9. 【請求項９】請求項７に記載の方法であって、さらに前
    記半導体ウエハより低い位置から前記搬送チャンバを排
    気する工程から成る方法。
  10. 【請求項１０】請求項７に記載の方法であって、さらに
    不活性ガスを前記搬送チャンバ内へ導入することによ
    り、前記反応チャンバ内の反応ガスが前記搬送チャンバ
    に進入することを防止する工程から成る方法。
  11. 【請求項１１】請求項７に記載の方法であって、さらに
    前記反応チャンバの内側面を絶縁体材料から構成するこ
    とにより前記反応チャンバの内側面上に蒸着するのを防
    止する工程から成る方法。
  12. 【請求項１２】請求項７に記載の方法であって、さらに
    前記搬送チャンバを前記反応チャンバから分離すること
    によって前記搬送チャンバの内側面上に蒸着するのを防
    止する工程から成る方法。
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