JP2004072112A - 半導体素子製造設備 - Google Patents

Abstract

【課題】　各チェンバー間を多重にシーリングすることによって一側からリークが発生した場合でもこれを適切に補完して工程を実施できる半導体素子製造設備を提供する。
【解決手段】　この半導体素子製造設備７００は、ロードロックチェンバー１００と、ウエハー上にプロセスが実施される少なくとも一つのプロセスチェンバー３００と、ロードロックチェンバー１００のウエハーがプロセスチェンバー３００に移送される時、中間経由するトランスファーチェンバー２００と、前記チェンバーの隣接した一組のチェンバーの間に介在して前記一組のチェンバーを連結するゲート５００と、前記ゲート５００に配置され前記ゲート５００によって連結された一組のチェンバーの間をそれぞれ別途に複数シーリングするゲートバルブとを備える。
【選択図】　　図１

Description

　本発明は、半導体素子を製造する設備に関する。更に詳しく説明すると、本発明は、少なくとも一つのプロセスチェンバーを含む複数のチェンバーと、各チェンバー間にウエハーを移送できるように形成されたゲートとを備える半導体素子製造設備に関する。

　一般的に半導体素子（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｄｅｖｉｃｅ）は、純粋なシリコンウエハー（Ｓｉｌｌｉｃｏｎ　ｗａｆｅｒ）上に所定回路パターン（Ｐｅｔｔｅｒｎ）を有する薄膜が複層に積層されることによって製造される。ウエハー製造工程により製造されたウエハーには、所定回路パターンを有する薄膜の積層のためにフォト（Ｐｈｏｔｏ）工程、食刻工程、薄膜蒸着工程などのような多数の単位工程が繰り返し実施される。
　このような多数の単位工程の中、殆どの単位工程が非常に精密な作業であるため高い真空度で作業が実施される。
　さらに明確に説明すると、半導体素子を製造するための殆どの単位工程は、予定された結果を産出できるように低圧や超低圧など、予定された圧力の下で作業が実施される。

　従って、各単位工程を実施する半導体素子製造設備には、これを具現するために、多数のチェンバーを予定された所定圧力に維持するターボポンプ（Ｔｕｒｂｏ　ｐｕｍｐ）などの真空排気装置と、各チェンバー間のウエハーが移送できるように形成されたゲートを選択的にシーリングするゲートバルブとが具備されている実状である。

　より具体的に説明すると、ウエハーを食刻する一般的なドライエッチング設備は、ウエハーがエッチングされるプロセスチェンバー（Ｐｒｏｃｅｓｓ　ｃｈａｍｂｅｒ）と、このプロセスチェンバーにウエハーが移送される前に先行工程が実施されたウエハーが一時的に待機するロードロックチェンバー（Ｌｏａｄ−ｌｏｃｋ　ｃｈａｍｂｅｒ）と、ロードロックチェンバーのウエハーがプロセスチェンバーに移送される前に中間経由するトランスファーチェンバー（Ｔｒａｎｓｆｅｒ　ｃｈａｍｂｅｒ）と、各チェンバーを予定された真空圧力に維持する真空排気装置と、一つのチェンバーと他のチェンバーとの間にウエハーが往来できるように形成されたゲートと、各チェンバーが予定された圧力を維持するように各ゲートを選択的にシーリングするゲートバルブとを備える。

　従って、各チェンバーに設置された真空排気装置は、各チェンバー内のエアー（Ａｉｒ）を外部にポンピングして各チェンバーを工程に必要な所定圧力状態に適切に維持する。さらに、各ゲートに設置されたゲートバルブは、各チェンバー間のウエハーの移送が完了した場合、ウエハー上に精密な工程を円滑に実施できるように各ゲートを選択的にシーリングして各チェンバーが正常圧力状態を継続して維持できるようにする。

　しかし、このような従来の一般的な半導体素子製造設備の場合、ゲートを選択的にシーリングするゲートバルブが、両側のチェンバーを連通するゲートのうち、ゲートの一側部分だけをシーリングしチェンバーが正常圧力状態を維持できるようにする。その為に、このシーリングされた一側部分からリークが発生した場合、各チェンバーが工程を円滑に実施できる正常圧力状態を維持するのが難しくなるだけでなく、これを適切に補完することもできないという問題が発生する。

　従って、本発明はこのような問題点を勘案したものであり、本発明の目的は、各チェンバー間を多重にシーリングすることによって一側からリークが発生した場合でもこれを適切に補完して工程を実施できる半導体素子製造設備を提供することにある。

　このような目的を具現するための本発明の半導体素子製造設備は、ロードロックチェンバー、ならびにウエハー上にプロセスが実施される少なくとも一つのプロセスチェンバーを含み、相互に連結された複数のチェンバーと、前記チェンバーの隣接する一組のチェンバー間に介在して前記一組のチェンバーを連結するゲートと、前記ゲートに配置され、前記ゲートにより連結された一組のチェンバー間をそれぞれ別途に複数シーリングするゲートバルブとを備える。
　前記半導体素子製造設備は、ロードロックチェンバーのウエハーをプロセスチェンバーに移送させるロボットが具備されたトランスファーチェンバーを含むマルチチェンバープロセシング設備であることが望ましい。

　前記ゲートには、前記ゲートにより相互に連結されたチェンバーにそれぞれウエハーが往来できるように許容する第１出入口と第２出入口が形成される。そして、前記ゲートバルブは、前記第１出入口をカバーする第１出入口ヘッドと、前記第２出入口をカバーする第２出入口ヘッドと、前記第１、第２出入口ヘッドが前記第１、第２出入口をそれぞれ開閉できるように前記第１、第２出入口ヘッドを駆動する駆動メカニズムとを有する。
　また、前記駆動メカニズムは、圧縮エアーによって駆動されるエアーシリンダーのような流体シリンダーを含むことが望ましい。

　以下、図面を参照して本発明の半導体素子製造設備の一つの実施例を具体的に説明する。
　まず、図１を参照して本発明の一実施例による半導体素子製造設備７００を具体的に説明する。本実施例の半導体素子製造設備７００は全体的に見て、先行工程が実施されたウエハー（未図示）が移送されるロードロックチェンバー１００と、ウエハー上に食刻や薄膜蒸着など所定プロセスが実施される少なくとも一つ以上のプロセスチェンバー３００と、ロードロックチェンバー１００のウエハーがプロセスチェンバー３００に移送される時、中間経由するトランスファーチェンバー２００と、各チェンバー間をウエハーが往来できるように、隣接するチェンバーを相互に連通させるゲート５００と、中央制御装置（未図示）とで構成される。
　より具体的に説明すれば、本実施例による半導体素子製造設備７００には、ロードロックチェンバー１００のウエハーに一度にプロセスを実施できるように複数個のプロセスチェンバー３００が具備されることが望ましい。

　そして、各プロセスチェンバー３００は、容器（Ｖｅｓｓｅｌ）と、食刻や薄膜蒸着など所定プロセスを円滑に実施できるようにプロセスチェンバー３００内部を所定温度にヒーティング（Ｈｅａｔｉｎｇ）させるヒーター（未図示）と、プロセスチェンバー３００内部をプロセス実施に適切な所定圧力に維持する真空排気装置（未図示）と、プロセス実施に必要な反応ガス（Ｇａｓ）を容器に供給する反応ガス供給装置（未図示）とを含む。

　また、中央制御装置は半導体素子製造設備７００の各要素を全般的に制御する役割をする。例えば、中央制御装置はチェンバー３００内部への反応ガス供給、この反応ガスの活性化のための高周波電力の供給、所定真空圧にするためのチェンバー３００内部のガス排出などを制御することによって、プロセスチェンバー３００の容器で所定工程環境が具現されるようにする役割を遂行する。

　一方、ロードロックチェンバー１００は容器と、先行工程が実施された多数のウエハーが順次に正確に整列されて貯蔵されるように形成されたウエハーカセット（未図示）と、外部からパーティクルが流入するのを防ぐようにチェンバー１００の容器内部を予定された所定圧力に維持する真空排気装置（未図示）とを含む。

　また、トランスファーチェンバー２００は、ロードロックチェンバー１００と複数個のプロセスチェンバー３００の間に設けられる。そして、このトランスファーチェンバー２００には、半導体素子製造設備７００の工程進行によりウエハーを各チェンバーの間に移送させるウエハー移送ロボット２５０が具備される。例えば、ウエハー移送ロボット２５０は工程進行により、ロードロックチェンバー１００のウエハーを各プロセスチェンバー３００に、または各プロセスチェンバー３００のウエハーをロードロックチェンバー１００にすはやくローディング（Ｌｏａｄｉｎｇ）／アンローディング（Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ）する役割をする。

　一方、このように構成されたロードロックチェンバー１００と、トランスファーチェンバー２００と、プロセスチェンバー３００との間には、各チェンバー間を相互に連通させて工程進行によりウエハーが往来できるようにするゲート５００が具備される。そして、このようなゲート５００には、それぞれのチェンバーがそれぞれのチェンバーに適合な圧力を連続的に維持できるように工程進行によりゲート５００を選択的にシーリングするゲートバルブ４００が設けられる。本実施例のゲートバルブ４００は各チェンバーとチェンバーを連通させるゲート５００の一側部分だけをシーリングするのではなく、一側と他側などゲート５００を多重にシーリングする。

　以下、図２と図３を参照して本実施例の半導体素子製造設備７００のゲート５００、ならびにこのゲート５００を選択的にシーリングするゲートバルブ４００をより具体的に説明する。
　図２及び図３に図示されたように、本実施例の半導体素子製造設備７００のゲート５００は一つのチェンバーと他のチェンバー、つまりトランスファーチェンバー２００とプロセスチェンバー３００の間などに設置される。従って、このようなゲート５００には、ウエハー移送ロボット２５０がウエハーを安着させた状態で、僅かに往来可能である大きさに開口された第１出入口４１０と第２出入口４２０が形成される。

　そして、ゲート５００を選択的にシーリングするゲートバルブ４００は、このように形成されたゲート５００を圧搾などの方法でシーリングするが、一側と他側の出入口４１０、４２０を多重にシーリングすることによってそれぞれのチェンバーが適正圧力を維持できるようにする。

　つまり、本実施例の半導体素子製造設備７００のゲート５００において、一側チェンバー方向に第１出入口４１０が形成され、他側チェンバー方向に第２出入口４２０が形成されれば、ゲートバルブ４００は第１出入口４１０を直接カバー（Ｃｏｖｅｒ）してこの第１出入口４１０を密閉させる第１出入口ヘッド４４０と、第２出入口４２０を直接カバーしてこの第２出入口４２０を密閉させる第２出入口ヘッド４５０と、この第１出入口ヘッド４４０と第２出入口ヘッド４５０をエアーの駆動などによりそれぞれ所定方向に流動させて第１出入口ヘッド４４０と第２出入口ヘッド４５０が第１出入口４１０と第２出入口４２０を選択的にシーリングできるようにするシリンダーユニット４６０とで構成される。

　この時、このような第１出入口ヘッド４４０と第２出入口ヘッド４５０はそれぞれ第１出入口４１０と第２出入口４２０を圧搾などの方法でシーリングするので、各出入口ヘッド４４０、４５０には、各出入口４１０、４２０の圧力漏水を防ぐＯ−リングなどが装着されることが望ましい。

　以下、本実施例の半導体素子製造設備７００の作用及び効果を具体的に説明する。
　まず、先行工程が実施されたウエハーがロードロックチェンバー１００に移送されると、トランスファーチェンバー２００に設置されたウエハー移送ロボット２５０はロードロックチェンバー１００のウエハーを工程進行によりそれぞれのプロセスチェンバー３００に移送する。

　この時、ロードロックチェンバー１００、トランスファーチェンバー２００及びプロセスチェンバー３００はそれぞれのチェンバーの役割に合うようにそれぞれの真空排気装置により所定圧力に維持される。そして、ゲートバルブ４００はシリンダーユニット４６０を駆動して各チェンバーとチェンバーを連通させる第１出入口４１０と第２出入口４２０をオープン（Ｏｐｅｎ）させる。特に、プロセスチェンバー３００はローディングされるウエハーに所定プロセスを実施できるように所定圧力だけでなく所定温度にするためにヒーティングされる。

　以後、ウエハーの移送が完了すれば、ゲートバルブ４００はまたシリンダーユニット４６０を駆動して第１出入口４１０と第２出入口４２０を完全に密閉させるので多重にシーリングするようになる。
　つまり、ゲートバルブ４００はエアーの駆動などによりシリンダーユニット４６０を上下方向などに流動させる。これにより、シリンダーユニット４６０に結合された第１出入口ヘッド４４０、第２出入口ヘッド４５０はゲート５００に形成された第１出入口４１０、第２出入口４２０を完全に密閉させ多重のシーリングを完了する。

　以後、ゲートバルブ４００により各チェンバーのシーリングが完了すると、各チェンバー、つまりプロセスチェンバー３００は工程具現に必要な所定圧力を連続的に維持できるようになり、食刻や薄膜蒸着など所定プロセスは円滑に実施される。
　このように構成された半導体素子製造設備７００を利用して工程を実施するにおいて、一側出入口を密閉する一側出入口ヘッドで、シーリング部であるヘッドの異常やヘッドに装着されたオーリング（Ｏ−ｒｉｎｇ）などの異常からリークが発生した場合、他側出入口ヘッドは他側出入口を密閉しているために、前述のような一側出入口のリークを適切に補完することができる。従って、プロセスチェンバー３００は、上述のような一側出入口のリークにもかかわらず円滑な工程を実施できる。

　以上のように、本実施例による半導体素子製造設備７００は、各チェンバーを相互に連通させるゲート５００を一側出入口と他側出入口など多重にシーリングしているために、一側出入口でリークが発生しても他側出入口でこれを適切に補完する。従って、従来のように工程進行に問題が発生せずに円滑な工程を実施できる。

　以上で、ゲートを二重に密閉及びシーリングするゲートバルブタイプだけを一つの実施例で説明したが、本発明の技術的思想は二重に密閉及びシーリングするゲートバルブタイプにだけ限られるのではなく、ウエハーが往来できるように形成されたゲートを多重にシーリングするバルブであればさまざまなタイプのバルブをすべて含む。そして、以上のように多重にゲートをシーリングする半導体素子製造設備は、本発明の特許請求範囲に含まれるとみなさなければならないであろう。

　以上で説明したように、本発明による半導体素子製造設備は各チェンバーを相互に連通させるゲートを一側と他側など多重にシーリングする。そのため、一側でリークが発生しても従来のように工程進行に問題が発生せずこれを適切に補完して円滑に工程を実施できる効果がある。

本発明の一実施例による半導体素子製造設備を示す模式図である。 図１のＡ−Ａ部分を示す斜視図である。 図２に示すゲートバルブがゲートをシーリングした状態を示す斜視図である。

符号の説明

　１００　ロードロックチェンバー、２００　トランスファーチェンバー、２５０　ウエハー移送ロボット、３００　プロセスチェンバー、４００　ゲートバルブ、４１０　第１出入口、４２０　第２出入口、４４０　第１出入口ヘッド、４５０　第２出入口ヘッド、４６０　シリンダーユニット、５００　ゲート、７００　半導体素子製造設備

Claims (5)

1. 　ロードロックチェンバー、ならびにウエハー上にプロセスが実施される少なくとも一つのプロセスチェンバーを含み、相互に連結されている複数のチェンバーと、
   　前記チェンバーの隣接する一組のチェンバーの間に介在して前記一組のチェンバーを連結させ、前記一組のチェンバー間にウエハーが移送されるように、開けられた通路を備えるように構成され、前記一組のチェンバーの各チェンバーには前記ウエハーが往来できるような大きさの出入口が形成されているゲートと、
   　前記ゲートに配置され、複数の出入口ヘッド、ならびに前記複数の出入口ヘッドがそれぞれ前記出入口をカバーするように前記複数の出入口ヘッドを同時に動作させる駆動ユニットを有し、前記ゲートにより連結された一組のチェンバー間をそれぞれ別途に複数シーリングするゲートバルブと、
   　を備えることを特徴とする半導体素子製造設備。
2. 　前記駆動ユニットは、前記出入口ヘッドにそれぞれ連結された流体シリンダーであることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造設備。
3. 　前記ゲートは、前記プロセスチェンバーに隣接していることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造設備。
4. 　前記複数のチェンバーは、前記少なくとも一つのプロセスチェンバーと前記ロードロックチェンバーとの間に介在するトランスファーチェンバーを含み、
   　前記トランスファーチェンバーは前記通路が構成されるように設けられた内部空間と、前記通路に沿って前記ロードロックチェンバーのウエハーを前記少なくとも一つのプロセスチェンバーに移送するロボットとを有することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子製造設備。
5. 　前記ゲートは前記プロセスチェンバーの一つと前記トランスファーチェンバーとに隣接していることを特徴とする請求項４に記載の半導体製造設備。

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