JP2008028036A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハが複数の処理チャンバを順次通過するルートを柔軟に構成可能な半導体製造装置を提供する。
【解決手段】２つの搬送チャンバ４０とこれらの搬送チャンバ４０の間に配設される処理チャンバ３１とから構成されて、ウェハ２６が一方の搬送チャンバ４０から処理チャンバ３１を経由して他方の搬送チャンバ４０へ搬送される処理経路を有する２つの処理ユニット３０を具備し、各処理ユニット３０同士を接続してこれらの各処理経路同士を連結すると共に、この連結した処理経路上の任意の搬送チャンバ４０を処理の起点とし、他の搬送チャンバ４０を処理の終点となるよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェハが複数の処理チャンバを順次通過する処理経路を柔軟に構成可能な半導体製造装置に関する。

現在、半導体の製造等において被処理体に金属膜を作成する方法として、ＣＶＤ法等が利用されており、例えば特許文献１に示すようなシステムが提案されている。

かかるシステムでは、複数のプロセスモジュールがトランスファモジュールの周囲に環状に配設されている。このトランスファモジュールはウェハをプロセスモジュールに搬入し、プロセスモジュールは、搬入されたウェハに対して所定の処理を行う。その後、トランスファモジュールはプロセスモジュールからウェハを取り出し、必要に応じて順次他のプロセスモジュールにウェハを搬入する。

このトランスファモジュールがウェハをプロセスモジュールに搬入・搬出するタイミングは、他のプロセスモジュールとの間でウェハを搬入・搬出するタイミングと衝突しないように制御されている。したがって、プロセスモジュールでウェハに対して所定の処理を完了したにもかかわらず、トランスファモジュールが他のプロセスモジュールとの間での搬入・搬出を完了させるまで次のウェハを待つような事態を回避できるため、システム全体の搬送効率や、スループットの向上が実現されている。

しかしながら、かかるシステムでは、１つのトランスファモジュールに対して複数のプロセスモジュールが固定的に連結されている。すなわち、このシステムでは、製造する半導体の種別に応じてプロセスモジュールを増設したり、余剰なプロセスモジュールを取り外して他のシステムに転用することができない構成となっている。また、ウェハが搬送される経路は、トランスファモジュールを中心として、各プロセスモジュールへ配送される、スター型の経路となっている。すなわち、１つのプロセスモジュールに搬送されたウェハは、トランスファモジュールを経由しなければ他のプロセスモジュールに搬送されない構成となっている。

この結果、目的とする半導体の製造に適した各種装置の構成やウェハが搬送される経路を実現することが困難となっている。特に少量多品種の半導体を製造する場合においては、各種半導体を効率的に製造できるようにウェハが搬送される経路を柔軟に構築可能な半導体製造装置が望まれている。

特開２００６−１０８５４９号公報

本発明は、かかる事情に鑑み、ウェハが複数の処理チャンバを順次通過する処理経路を柔軟に構成可能な半導体製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
外部との間で被搬送体を受け渡し可能に形成された搬送ロボットを内部に配設した少なくとも２つの搬送チャンバと、
前記各搬送チャンバの間に配設されると共に、一方の搬送チャンバの搬送ロボットにより前記被搬送体を受け取り他方の搬送チャンバの搬送ロボットにより前記被搬送体を引き渡し可能に形成された処理チャンバと
を具備することを特徴とする半導体製造装置にある。

かかる第１の態様では、処理チャンバには少なくとも２つの搬送チャンバが接続される。そして、処理チャンバは一方の搬送チャンバの搬送ロボットにより被搬送体を受け取り、他方の搬送チャンバの搬送ロボットにより被搬送体を引き渡すことが可能となっている。すなわち、処理チャンバは被搬送体に対して所定の成膜処理等を行うのみならず、被搬送体を搬送する処理経路としての機能を有している。

したがって、処理チャンバと複数の搬送チャンバとの間で被搬送体を受け渡し可能であることから、適宜これらのチャンバを接続することでウェハが搬送される経路を自由に構築することが可能となる。このことは、特に、目的とする半導体に応じて好適な経路を構築して効率的にかかる半導体を製造する場合に適用して有用である。

本発明の第２の態様は、第１の態様に記載する半導体製造装置において、
前記搬送チャンバは、少なくとも２つの開口を有すると共に、これらのうちの１つの開口を介して被搬送体を受け取り、他の開口を介して被搬送体を引き渡す搬送ロボットを内部に配設したものとし、
前記処理チャンバは、少なくとも２つ以上の開口を有すると共に、この各開口のそれぞれを前記各搬送チャンバの開口に連結するよう前記搬送チャンバに接続され、前記搬送ロボットがこの開口を介して被搬送体の受け渡しが可能となるよう形成されたものとし、
処理の起点となる搬送チャンバと処理の終点となる搬送チャンバとの間に形成される処理経路上に複数の前記処理チャンバを配設すると共に、前記処理チャンバで処理された被搬送体を次の処理チャンバに搬送するよう前記搬送チャンバを配設したことを特徴とする半導体製造装置にある。

かかる第２の態様では、起点・終点となる搬送チャンバを定めて、前記被搬送体が処理経路を起点から終点へ向かって順次配送されると共に処理チャンバで成膜処理等されて、所望の半導体を製造することができる。

本発明の第３の態様は、第２の態様に記載する半導体製造装置において、
少なくとも２つの前記搬送チャンバとこれらの搬送チャンバの間に配設される前記処理チャンバとから構成されて、前記被搬送体が一方の搬送チャンバから前記処理チャンバを経由して他方の搬送チャンバへ搬送される処理経路を有する複数の処理ユニットを具備し、
前記各処理ユニット同士を接続してこれらの各処理経路同士を連結すると共に、この連結した処理経路上の任意の搬送チャンバを処理の起点とし、他の搬送チャンバを処理の終点となるよう構成した
ことを特徴とする半導体製造装置にある。

かかる第３の態様では、２つの搬送チャンバと処理チャンバとから構成される処理ユニットを１つの単位として処理経路を構築することができる。これにより、頻繁に用いられる処理経路の一部を有する処理ユニットを予め構成しておき、これらの処理ユニットを適宜組み合わせることで迅速に全体の処理経路を構築することができる。

本発明の第４の態様は、第３の態様に記載する半導体製造装置において、
前記搬送チャンバと前記処理チャンバとを組み合わせてなる第１乃至第３の処理ユニットを有し、
前記処理ユニットは、処理チャンバが平行な２つの側面のそれぞれに開口を有するものとし、この平行な２つの側面の各々に２つの搬送チャンバがそれぞれ接続するよう構成されて、前記被搬送体が一方の搬送チャンバから前記処理チャンバを経由して他方の搬送チャンバへ直進するよう搬送される処理経路を有するものであり、
少なくとも２つの前記処理ユニットをこれらの処理経路が互いに平行となるよう配設し、前記各処理ユニット同士を前記搬送チャンバを介して接続してこれらの各処理経路同士を連結すると共に、一方の処理ユニットの搬送チャンバを処理の起点とし、他方の処理ユニットの搬送チャンバを処理の終点となるよう構成した
ことを特徴とする半導体製造装置にある。

かかる第４の態様では、一直線状に処理チャンバと２つの搬送チャンバとを接続して被搬送体が直進するような処理経路の一部を有する処理ユニットを用いて、全体の処理経路を構築することができる。詳言すると、この処理ユニットをその処理経路が平行となるよう配設して、これらの処理ユニット同士を搬送チャンバを介して接続してこれらの処理経路同士を連結する。この結果、上方からみて略コの字状の処理経路を容易に形成することが可能となる。この略コの字状の処理経路の両端部にカセットステージ等を接続することで、被搬送体がカセットステージ等から処理ユニットに搬入され、再度カセットステージ等へ搬出されることが可能となる。

本発明の第５の態様は、第１又は第２の態様に記載する半導体製造装置において、
前記搬送チャンバと前記処理チャンバとが隣接するように、前記搬送チャンバと前記処理チャンバとを平面上に配設すると共に、前記搬送チャンバが他の搬送チャンバ、又は前記処理チャンバとの間でウェハの受け渡しが可能となるように構成したことを特徴とする半導体製造装置にある。

かかる第５の態様では、各処理チャンバ、及び搬送チャンバを平面上に配設して処理経路を構築することができる。特に四方に分岐して多岐に亘る処理経路を構成する場合に適用して有用なものである。

本発明の第６の態様は、第５の態様に記載する半導体製造装置において、
前記搬送チャンバと前記処理チャンバとが交互に隣接するように、前記搬送チャンバと前記処理チャンバとを平面上に配設したことを特徴とする半導体製造装置にある。

かかる第６の態様では、搬送チャンバ、又は処理チャンバの隣接するチャンバが処理チャンバ、又は搬送チャンバとなるよう交互に配設される。すなわち、処理チャンバには必ず搬送チャンバが隣接するため、平面上に広く処理経路を延ばす場合に適用して有用である。

本発明の第７の態様は、第１乃至第６の何れかの態様に記載する半導体製造装置において、
前記処理チャンバには、ハロゲンを含有する作用ガスの作用により高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材をエッチングして前記元素とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、この前駆体を、前記被エッチング部材の温度よりも低温の前記被搬送体であるウェハに吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して前記元素成分を析出させることにより所定の薄膜を形成する手段が設けられたことを特徴とする半導体製造装置にある。

かかる第７の態様では、ＭＣＲ−ＣＶＤ法を用いてウェハに成膜処理をすることができる。

本発明の第８の態様は、第７の態様に記載する半導体製造装置において、
前記被エッチング部材を前記処理チャンバ内に搬入してこの処理チャンバ内に配設すると共に前記処理チャンバ内に配設された前記被エッチング部材を前記処理チャンバの外に搬出する搬送手段を更に具備し、
前記搬送ロボットは、前記被搬送体として前記被エッチング部材を搬入・搬出可能に構成されたことを特徴とする半導体製造装置にある。

かかる第８の態様では、ウェハの搬送のみならず、被エッチング部材を搬送して処理チャンバ内の所定位置に固定することができる。このため、被エッチング部材を交換する際に、処理チャンバを半導体製造装置から退避して被エッチング部材を交換する作業が不要となり、かかる作業に掛かる負担を軽減することができる。

本発明によれば、処理チャンバが複数の搬送チャンバとの間で被搬送体を受け渡し可能であることから、これらのチャンバを適宜接続することで被搬送体が搬送される経路を自由に構築することが可能となる。これにより、様々な形状や広さを有する半導体製造装置の設置場所に対して柔軟に対応することが可能となるため、本発明に係る半導体製造装置は設置場所の形状等が導入の障壁となることを回避して、普及しやすいものとなっている。また、目的とする半導体に応じて好適な処理経路を構築して効率的に半導体を製造することができる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。なお、本発明は以下に示した実施の形態には限定されない。

〈実施形態１〉
図１は、実施形態１に係る半導体製造装置の概略平面図である。

図１に示すように、半導体製造装置１は、被搬送体であるウェハ２６に所定の成膜処理を行う処理チャンバ３１、及びウェハ２６の搬入・搬出を行う２つの搬送チャンバ４０とからなる処理ユニット３０を２つ備え、この２つの処理ユニット３０には、これらを接続する搬送チャンバ４０ａが設けられている。更に本実施形態では、処理ユニット３０の搬送チャンバ４０との間でウェハ２６の受け渡しを行うカセットステージ２０を備え、処理ユニット３０と搬送チャンバ４０ａにはそれぞれ処理チャンバ３１ａが接続されている。

詳細は後述するが、搬送チャンバ４０は、２つの開口４１を有すると共に、この２つの開口４１のうち１つの開口４１を介してウェハ２６を受け取り、他の開口４１を介してウェハ２６を引き渡す搬送ロボット９０を内部に有している。また処理チャンバ３１は、平行な２つの側面のそれぞれに開口３６を有すると共に、これら２つの側面に搬送チャンバ４０がそれぞれ接続され、搬送チャンバ４０の開口４１を介してウェハ２６の受け渡しが可能となるように形成されている。

処理ユニット３０は、上述したような２つの搬送チャンバ４０とこれらの搬送チャンバ４０の間に配設される処理チャンバ３１とから構成されたものである。これにより、処理ユニット３０は、ウェハ２６に所定の成膜処理等を行うのみならず、ウェハ２６を一方の搬送チャンバ４０から処理チャンバ３１を経由して他方の搬送チャンバ４０へ搬送するような経路を有する。この経路を処理経路という。

図２は、実施形態１に係る半導体製造装置を構成する処理ユニットを抽出して示す概略平面図である。

図２に示すように、本実施形態では、処理経路として直線状の処理経路ａ１を有する処理ユニット３０を構成した。詳言すると、処理チャンバ３１は平行な２つの側面のそれぞれに開口３６を有するものとし、処理ユニット３０は、この平行な２つの側面の各々に２つの搬送チャンバ４０をそれぞれ接続して構成したものである。すなわち、処理ユニット３０は、ウェハ２６が一方の搬送チャンバ４０から処理チャンバ３１を経由して他方の搬送チャンバ４０へ直進するよう搬送される処理経路ａ１を有している。

また、本実施形態では、一方の搬送チャンバ４０の処理経路ａ１方向と直交する側面に更に開口４１を設けた。これは、後述するようにもう一つの処理ユニット３０と接続するために設けられたものである。これにより、処理ユニット３０は、この開口４１を介してウェハ２６を搬送するＬ字状の処理経路ａ２、ａ３も有することとなる。

このように、搬送チャンバ４０と処理チャンバ３１とを処理ユニット３０として予め構成しておくことで、１つずつこれらのチャンバを組み合わせていく煩雑さを回避して、これらの処理ユニット３０の処理経路を適宜組み合わせて、所望する一連の処理経路を迅速に構成することができる。

例えば、本実施形態では、図１に示すように略コの字状になるよう処理ユニット３０を接続した。詳言すると、２つの処理ユニット３０がその処理経路ａ１同士が平行となるよう配設し、各処理ユニット３０の２つのうち一方の搬送チャンバ４０（処理の起点・終点となる搬送チャンバ）はカセットステージ２０に接続し、各処理ユニット３０の他方の搬送チャンバ４０は、搬送チャンバ４０ａを介して互いに接続されている。すなわち、各処理ユニット３０の処理経路ａ２同士が搬送チャンバ４０を介して連結することで全体としてコの字状の処理経路を形成している。したがって、ウェハ２６がカセットステージ２０から一方の処理ユニット３０に搬入され、搬送チャンバ４０の搬送ロボット９０によりコの字状に順次処理チャンバ３１に受け渡され、再度他方の処理ユニット３０からカセットステージ２０へ搬出される。このように、略コの字状の処理経路を構築することで、カセットステージ２０でウェハ２６の搬入・搬出を集中的に行うことができる。

また、略コ字状に処理経路を構築し、カセットステージ２０を設けたことで半導体製造装置１全体はロの字型になっている。すなわち、全ての搬送チャンバ４０、及び処理チャンバ３１には外部からのアクセスが容易となっている。したがって、ロの字の中央部にチャンバ等が配設された場合に比して、各搬送チャンバ４０や処理チャンバ３１を取り外してメンテナンスすることが容易となっている。

なお、処理ユニット３０同士を接続してコの字状に処理経路を設けたが、これに限定されず、例えばこの処理経路に付加的に処理チャンバ３１ａを設けてもよい。この処理チャンバ３１ａを付加した半導体製造装置１は、メインとなるコの字状の処理経路を変更するほどではないが、一時的に処理チャンバ３１ａを増設して種類の異なる半導体を製造したり、半導体の製造能力を向上させる場合に適用して好適なものである。

上述した半導体製造装置１では、２つの処理ユニット３０を用いたが、勿論これに限定されず、更に複数の処理ユニット３０をその処理経路ａ１を延長する方向に連続的に接続してもよい。２つの処理ユニット３０の間に配設するものは、１つの搬送チャンバ４０ａのみに限定されず、複数の搬送チャンバ４０ａを配設してもよいし、処理ユニット３０を前記２つの処理ユニット３０の処理経路ａ１と直交する方向に配設してもよい。

このように、処理ユニット３０を自由に組み合わせて処理経路を構築することが可能であるため、半導体製造装置１を設置する場所の形状や広さに合わせて適した処理経路を有する半導体製造装置１を構築することができる。すなわち、本実施形態に係る半導体製造装置１は、処理経路のレイアウトの自由度が高いことにより、目的とする半導体に適した処理経路を構築可能であり、且つ様々な設置場所に対応できる柔軟性を有している。

例えば少量多品種の半導体を製造する場合においては、処理ユニット３０を組み合わて各種半導体に適した処理経路を有する半導体製造装置１を構築できる。また、大量少品種の半導体を製造するならば、多数の処理ユニット３０を増設して半導体を製造するスループットを向上させる半導体製造装置を実現できる。更に大型のウェハ２６を用いる場合でもそれに対応した処理チャンバ３１や搬送ロボット９０を備える処理ユニット３０を組み合わせることで容易にウェハ２６の大型化に対応できる。また工場などの半導体製造装置を設置するスペースを効率的に利用すべく設置面積を最小限に抑えた半導体製造装置も実現できる。このように目的に応じて柔軟に半導体製造装置を構築することができる。

図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。この図を用いて、処理ユニット３０を構成する搬送チャンバ４０、及び処理チャンバ３１について詳細に説明する。

図３に示すように、処理チャンバ３１は、その内部でウェハ２６に対して所定の成膜処理を行う。具体的には処理チャンバ３１の平行な２つの側面のうち、一方の側面に開口３６が形成され、他方の側面にも開口３６が形成されている。一方の側面の開口３６は搬送チャンバ４０の内部と連通するようゲートバルブ１２０を介して搬送チャンバ４０に接続されている。また他方の側面の開口３６も、他の搬送チャンバ４０の内部と連通するようゲートバルブ１２０を介して他の搬送チャンバ４０に接続されている。これにより搬送チャンバ４０の搬送ロボット９０がこの開口３６を介して処理チャンバ３１内部の所定の位置にウェハ２６を載置すると共に、所定の位置に載置されたウェハ２６を取得することが可能となっている。

かかる構成の処理チャンバ３１内部で、搬送ロボット９０により載置されたウェハ２６に対して所定の成膜処理が行われる。本実施形態では、一例として、処理チャンバ３１がＭＣＲ−ＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法）を用いてウェハ２６に金属を成膜するものである場合について説明する。

処理チャンバ３１の底部近傍にはウェハ２６を支持する支持体１０１が設けられている。処理チャンバ３１の上方には処理チャンバ３１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ１０３が設けられ、プラズマアンテナ１０３には整合器１０４及び高周波電源１０５が接続されて高周波が供給される。処理チャンバ３１内のウェハ２６の上部には高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属からなる被エッチング部材１０２が格子状に設けられており、この被エッチング部材１０２により原料金属が供給される。また、底面には排気口１０８が設けられ、この排気口１０８を介して処理チャンバ３１内部を真空に調圧する真空排気装置１０９が設けられている。なお、この真空排気装置１０９はハロゲンガス、例えば塩素ガスを無害化する機能を有しており、処理チャンバ３１内部の塩素ガスを外部へ排気し、無害化する。

かかる構成の処理チャンバ３１で、両側のゲートバルブ１２０を閉鎖した後、排気口１０８を介して真空排気装置１０９によりその内部圧を所定の圧力値まで減圧する。その後、ハロゲン含有ガスを流量制御器１０７により適切な流量に調節してノズル１０６から処理チャンバ３１内に供給し、誘導プラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成する。この結果、ハロゲンラジカルで被エッチング部材１０２がエッチングされることにより金属成分とハロゲンガス成分との前駆体が生成され、被エッチング部材よりも低い温度のウェハ２６上において、前駆体がハロゲンラジカルにより還元され、金属成分がウェハ２６表面に成膜される。

上述したような処理チャンバ３１はＭＣＲ−ＣＶＤ法を用いて成膜処理を行うものに限定されず、例えば、ＰＶＤやＭＯＣＶＤ等の成膜チャンバ、スパッタリングプロセスチャンバ、エッチャー、成膜前後処理チャンバ（加熱、冷却、表面処理）等を用いることができる。すなわち製造するデバイスに応じたチャンバを利用することができる。

搬送チャンバ４０は、少なくとも２つ以上の開口４１を有しており、この開口４１がゲートバルブ１２０を介して処理チャンバ３１の開口３６と連結し、これらの内部同士が連通するよう形成されている。

また、搬送チャンバ４０の下面には排気口１０８を介して真空排気装置１０９が設けられている。したがって、ゲートバルブ１２０を閉鎖して真空排気装置１０９を作動させることで、搬送チャンバ４０の内部圧が調圧可能になっている。

したがって、搬送ロボット９０が処理チャンバ３１との間でウェハ２６の受け渡しを行うときには、搬送チャンバ４０の内部圧を予め真空に調圧しておけば、ゲートバルブ１２０を開放しても、処理チャンバ３１の内部圧（真空に調圧されている。）を維持することができる。

これにより、各処理チャンバ３１では、連続的にウェハ２６を順次入れ替えても内部圧を再度真空にする時間が不要となるため、効率的にウェハ２６を処理できると共に、常に安定した雰囲気下で所定の成膜処理が行える。

なお、この真空排気装置１０９はハロゲンガス、例えば塩素ガスを無害化する機能を有しており、ゲートバルブ１２０を開放した際に塩素ガスが処理チャンバ３１から搬送チャンバ４０へ流入するが、この真空排気装置１０９により搬送チャンバ４０の外部へ排気され、無害化される。

更に、搬送チャンバ４０の内部には搬送ロボット９０が配設されている。この搬送ロボット９０は一方の開口４１を介してウェハ２６を受け取ると共に、他方の開口４１を介してウェハ２６を引き渡す。

具体的には、搬送ロボット９０は、鉛直方向に伸びる回転軸であり回動自在に配置された回転部９１と、回転部９１に接続されてウェハ２６を支持すると共に伸縮自在であるアーム９２とを具備している。

かかる構成の搬送ロボット９０は、回転部９１の回動に伴いアーム９２も一体的に回動することが可能になっているため、アーム９２に支持されたウェハ２６を開口４１を介して接続された搬送チャンバ４０側、又は処理チャンバ３１側に向けることができる。また、アーム９２が伸縮可能であるため、ゲートバルブ１２０を通過して他の搬送チャンバ４０内に配設された他の搬送ロボット９０との間でウェハ２６の受け取り・引き渡しが可能であると共に、処理チャンバ３１内部の支持体１０１にウェハ２６を載置し、又は支持体１０１に支持されたウェハ２６を取得することが可能になっている。

上述したように、搬送チャンバ４０、及び搬送ロボット９０は、隣接する処理チャンバ３１、又は他の搬送チャンバ４０の大きさ、形状、又は個数に関係なく必要最小限の大きさに形成することができる。

すなわち、搬送ロボット９０は、隣接する処理チャンバ３１との間でウェハ２６を受け渡し、隣接する他の搬送チャンバ４０の搬送ロボット９０との間でウェハ２６を受け渡すことが可能であればよいことから、例えば水平移動・垂直移動するための移動機構などの複雑なものが不要となるため、搬送ロボット９０の構造を簡略化・小型化することができる。

一般に、真空雰囲気の下で動作するロボットは真空に対する特別な構造（シール構造）を有する必要があり、また構造が複雑になるためその可動範囲が規制される。このため、かかるロボットを大型化することは必要な部材も多くなり、また可動範囲を拡張することは更に複雑な構造が必要となり、かかるロボットの製造コストの上昇を引き起こす問題が生じる。

従って、上記搬送ロボット９０の構造を簡略化・小型化可能であることにより、この問題を回避することができる。この結果、半導体製造装置１全体の製造コストを低減することができる。

なお、上述したように搬送ロボット９０を小型化できることから、これを内部に配設する搬送チャンバ４０も可及的に小型化することができる。これにより搬送チャンバ４０の内部圧を真空にするのに要する時間を短縮すると共に、エネルギーを節約することが可能となるため、ウェハ２６を成膜して半導体を製造するランニングコストを低減することができる。

カセットステージ２０は、成膜処理の対象となるウェハ２６を設置する場所となり、このウェハ２６を搬送ロボット９０に受け渡すために用いられる。

より具体的には、カセットステージ２０は、複数のウェハ２６が収納されたウェハカセット２７を支持するウェハカセット支持台２１と、ガイドレール２３とウェハアライナ２５とが設けられた搬送台２２とから構成されている。更に搬送台２２には、ロボット８０がガイドレール２３に沿って水平方向に移動可能に設けられると共に、カセットステージ２０に接続された処理ユニット３０の処理の起点・終点となる搬送チャンバ４０との間でウェハ２６の受け渡しが可能なように形成されている。

ここで、上述した構成の半導体製造装置１において半導体を製造する一連の動作について説明する。

最初に、ロボット８０が、カセットステージ２０のウェハカセット２７からウェハ２６を取得し、ウェハアライナ２５により所定の位置合わせをした後、処理ユニット３０の処理の起点となる搬送チャンバ４０内部に配設された搬送ロボット９０にウェハ２６を引き渡す。

次に、ゲートバルブ１２０を閉鎖して処理ユニット３０の搬送チャンバ４０内部を真空にした後、処理チャンバ３１側のゲートバルブ１２０を開放し、次いでその内部に配設された搬送ロボット９０が、処理チャンバ３１内の支持体１０１にウェハ２６を配置する。

その次に、処理チャンバ３１は、ゲートバルブ１２０を閉鎖して内部圧を真空にして、ウェハ２６に対して所定の成膜処理を行う。

その後、ゲートバルブ１２０を開放して、処理チャンバ３１がウェハ２６を受け取った側と反対の搬送チャンバ４０内部に配設された搬送ロボット９０が処理チャンバ３１からウェハ２６を取り出し、搬送チャンバ４０ａの搬送ロボット９０にウェハ２６を引き渡す。次いでこの搬送ロボット９０は、ウェハ２６を他方の処理ユニット３０の搬送ロボット９０にウェハを引き渡す。

他方の処理ユニット３０の搬送チャンバ４０がウェハ２６を受け取り、ゲートバルブ１２０を閉鎖して内部圧を真空にした後、処理チャンバ３１側のゲートバルブを開放して処理チャンバ３１にウェハ２６を引き渡す。この処理チャンバ３１でウェハ２６に対して成膜処理が行われ、カセットステージ２０に接続された搬送チャンバ４０により成膜処理が行われたウェハ２６が処理チャンバ３１からカセットステージ２０へ引き渡される。

なお、カセットステージ２０からウェハ２６が処理ユニット３０に搬入されたのち、このウェハ２６が再度カセットステージ２０に搬出されるのを待つことなく、逐次ウェハ２６を搬入するよう制御してもよい。これにより、半導体を製造するスループットを向上することができる。

〈実施形態２〉
図４は、実施形態２に係る半導体製造装置の概略平面図である。本実施形態に係る半導体製造装置２００は、実施形態１に係る半導体製造装置１が搬送チャンバ、及び処理チャンバを組み合わせて第１乃至第３の処理ユニットを形成したのに対し、各搬送チャンバ、及び各処理チャンバを平面上に自由に並べてより柔軟な処理経路を構築できるようにしたものである。

なお、実施形態１に係る半導体製造装置１と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態に係る半導体製造装置２００は、複数の搬送チャンバ４０と複数の処理チャンバ３１とが隣接するように、各搬送チャンバ４０と各処理チャンバ３１とを平面上に配設して形成したものである。

各搬送チャンバ４０は側面に開口４１を有し、各処理チャンバ３１は、側面に開口３６を有しており、ゲートバルブ１２０を介してこれらの内部同士が連通するよう接続されている。更に、搬送チャンバ４０の内部に配設された搬送ロボット９０は、他の搬送チャンバ４０の搬送ロボット９０との間でウェハ２６の受け渡しが可能になっており、且つ隣接する処理チャンバ３１との間でウェハ２６の受け渡しが可能となるよう形成されている。

かかる構成の半導体製造装置２００は、格子状に配設された各処理チャンバ３１と各搬送チャンバ４０との間でウェハ２６を受け渡すような処理経路をより柔軟に形成することができる。詳言すると、実施形態１に係る半導体製造装置１においては、処理ユニット３０を組み合わせて略コの字状の処理経路を構成した。したがって、構築できる処理経路は限定的であったのに対し、本実施形態に係る半導体製造装置２００においては、このような限定はなく、より高い自由度をもって処理経路を構築することができる。特に、半導体製造装置２００は、四方に分岐して多岐に亘る処理経路を構成する場合に適用して有用なものである。

なお、任意の搬送チャンバ４０を処理の終点とすることができるため、これにより、複数のカセットステージ２０を設け、一方のカセットステージ２０からウェハ２６をこれらの各チャンバに搬入し、他方のカセットステージ２０がウェハ２６を搬出するように、ウェハ２６の搬入・搬出する場所を分離することが可能となる。

また、図４に例示したように、搬送チャンバ４０、及び処理チャンバ３１を３行４列に配設したが、このような構成に限定されず、図４の上下方向、左右方向に任意の個数を配設して、柔軟な処理経路を構成することができる。

〈実施形態３〉
図５は、実施形態３に係る半導体製造装置の概略平面図である。本実施形態に係る半導体製造装置３００は、実施形態２に係る半導体製造装置２００が各搬送チャンバ、及び各処理チャンバを平面上に配設したのに対し、所定の条件の下、これらのチャンバを配設することで平面上により広がりを持たせたウェハ２６の処理経路を形成するものである。

なお、実施形態２に係る半導体製造装置２００と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

実施形態３に係る半導体製造装置３００が実施形態２に係る半導体製造装置２００と異なる点は、複数の搬送チャンバ４０と複数の処理チャンバ３１とを隣接させる際に、これらを交互に配設することにある。

すなわち格子状に並んだ各処理チャンバ３１には、搬送チャンバ４０が隣接し、各搬送チャンバ４０には処理チャンバ３１が隣接している。

かかる構成の半導体製造装置３００は、処理チャンバ３１に必ず搬送チャンバ４０が隣接するため、平面上に広く処理経路を延ばす場合に適用して有用である。

〈実施形態４〉
実施形態１乃至実施形態３に説明したように、搬送チャンバ４０（図１、図４、図５参照。以下同じ。）の内部に配設された搬送ロボット９０（図１、図３参照。以下同じ。）はウェハ２６を搬送したが、これに限定されず、例えば被搬送体として被エッチング部材１０２を搬送してもよい。これにより処理チャンバ３１内に配設された被エッチング部材１０２を交換することができる。

図６は、実施形態４に係る半導体製造装置の処理チャンバの断面図、図７は、支持体と被エッチング部材の関係を表す斜視図である。なお、実施形態１に係る半導体製造装置１と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図６乃至図７に示すように、処理チャンバ３１には、被エッチング部材１０２を処理チャンバ３１内の所定の位置に配設すると共に、この所定の位置に配設された被エッチング部材１０２を処理チャンバ３１の外に搬出する搬送手段として、上下方向に昇降する支持体１５０と、被エッチング部材１０２を着脱自在に固定する固定治具１１０とが設けられている。

支持体１５０は、ウェハ２６を支持する支持台１５１と、支持台１５１を上下方向に昇降させるシリンダ１５２とを備え、更に支持台１５１の上面の外縁部には被エッチング部材１０２を保持する支持棒１５３を備えている。この支持棒１５３に被エッチング部材１０２が載置されることにより、支持台１５１の上面に対して間隔をあけた状態、すなわち搬送チャンバ４０の搬送ロボット９０のアーム９２が挿入される間隔を保った状態で被エッチング部材１０２が支持台１５１の上面側に保持される。

被エッチング部材１０２を搬入・搬出する際には、搬送ロボット９０が開口３６を介して支持棒１５３に被エッチング部材１０２を載置可能な高さまで支持台１５１を下降させる（この状態を下降状態という。）。一方、被エッチング部材１０２を固定治具１１０に固定する、又は固定治具１１０から解放する際には、支持台１５１を固定治具１１０が配設された高さにまで上昇させる（この状態を上昇状態という。）。

一方、被エッチング部材１０２は固定治具１１０によって着脱自在に処理チャンバ３１に固定される。即ち、固定治具１１０は処理チャンバ３１の側面の３箇所に設けられ、固定治具１１０には被エッチング部材１０２の周縁に係止する係止部材１１１が設けられている。係止部材１１１はそれぞれシリンダ１１２により前後移動自在にされ、一斉に前進動することにより３つの係止部材１１１が被エッチング部材１０２の周縁に係止して被エッチング部材１０２を支持状態にする。また、シリンダ１１２が一斉に後退動することにより３つの係止部材１１１が被エッチング部材１０２の周縁から離脱して被エッチング部材１０２を解放状態にする。

かかる構成の処理チャンバ３１により、被エッチング部材１０２は、搬送ロボット９０により支持棒１５３に積置され、支持台１５１の昇降、及びシリンダ１１２の前後移動により固定治具１１０に固定される。

詳言すると、被エッチング部材１０２は次のように処理チャンバ３１へ搬入される。まず被エッチング部材１０２がウェハ２６と同様にカセットステージ２０（図１参照。以下同じ。）から搬送チャンバ４０の大気搬送ロボット９０へ受け渡される。搬送チャンバ４０の搬送ロボット９０が、処理チャンバ３１内部へアーム９２を伸張させて、支持台１５１の支持棒１５３に積置する。その後、アーム９２を後退させ、シリンダ１１２を後退動させると共に、支持台１５１を上昇状態にする。次に、シリンダ１１２を前進動させて係止部材１１１を被エッチング部材１０２の周縁に当接させることで、被エッチング部材１０２を固定治具１１０で固定し、次いで支持台１５１を下降状態にする。この結果、被エッチング部材１０２は支持棒１５３から離脱して、固定治具１１０により固定される。

一方、固定治具１１０に固定された被エッチング部材１０２を搬出する場合は、支持棒１５３の先端の上面が被エッチング部材１０２の下面側に当接するよう支持台１５１を上昇状態にし、次いでシリンダ１１２を後退動させる。この結果、被エッチング部材１０２はその下面側を支持棒１５３により保持され、固定治具１１０から離脱することになる。その後支持台１５１を下降状態にした後、被エッチング部材１０２を搬入した搬送チャンバ４０とは別の搬送チャンバ４０の搬送ロボット９０が支持台１５１からウェハ２６を取得する。その後は、被エッチング部材１０２が処理経路上の各搬送チャンバ４０・処理チャンバ３１に搬送され、最終的にカセットステージ２０へ搬出される。

以上に説明したように、本実施形態に係る半導体製造装置では、被エッチング部材１０２をウェハ２６と同様に処理チャンバ３１に搬送することができる。このため、被エッチング部材１０２を交換する際に、処理チャンバ３１を退避して被エッチング部材１０２を交換する作業が不要となり、かかる作業に掛かる負担を軽減することができる。

本発明は、半導体を製造販売する産業分野で利用することができる。

実施形態１に係る半導体製造装置の概略平面図である。 実施形態１に係る半導体製造装置を構成する処理ユニットを抽出して示す概略平面図である。 実施形態１に係る半導体製造装置のＡ−Ａ断面図である。 実施形態２に係る半導体製造装置の概略平面図である。 実施形態３に係る半導体製造装置の概略平面図である。 実施形態４に係る半導体製造装置の処理チャンバの断面図である。 実施形態４に係る半導体製造装置の支持体と被エッチング部材の関係を表す斜視図である。

符号の説明

１，２００，３００ 半導体製造装置
２０ カセットステージ
２１ ウェハカセット支持台
２２ 搬送台
２３ ガイドレール
２５ ウェハアライナ
２６ ウェハ
２７ ウェハカセット
３０ 処理ユニット
３１，３１ａ 処理チャンバ
４０，４１ａ 搬送チャンバ
８０ ロボット
９０ 搬送ロボット
９１ 回転部
９２ アーム
１０１ 支持体
１０２ 被エッチング部材
１０３ プラズマアンテナ
１０４ 整合器
１０５ 高周波電源
１０６ ノズル
１０７ 流量制御器
１０８ 排気口
１０９ 真空排気装置
１２０ ゲートバルブ

Claims (8)

1. 外部との間で被搬送体を受け渡し可能に形成された搬送ロボットを内部に配設した少なくとも２つの搬送チャンバと、
   前記各搬送チャンバの間に配設されると共に、一方の搬送チャンバの搬送ロボットにより前記被搬送体を受け取り他方の搬送チャンバの搬送ロボットにより前記被搬送体を引き渡し可能に形成された処理チャンバと
   を具備することを特徴とする半導体製造装置。
2. 請求項１に記載する半導体製造装置において、
   前記搬送チャンバは、少なくとも２つの開口を有すると共に、これらのうちの１つの開口を介して被搬送体を受け取り、他の開口を介して被搬送体を引き渡す搬送ロボットを内部に配設したものとし、
   前記処理チャンバは、少なくとも２つ以上の開口を有すると共に、この各開口のそれぞれを前記各搬送チャンバの開口に連結するよう前記搬送チャンバに接続され、前記搬送ロボットがこの開口を介して被搬送体の受け渡しが可能となるよう形成されたものとし、
   処理の起点となる搬送チャンバと処理の終点となる搬送チャンバとの間に形成される処理経路上に複数の前記処理チャンバを配設すると共に、前記処理チャンバで処理された被搬送体を次の処理チャンバに搬送するよう前記搬送チャンバを配設したことを特徴とする半導体製造装置。
3. 請求項２に記載する半導体製造装置において、
   少なくとも２つの前記搬送チャンバとこれらの搬送チャンバの間に配設される前記処理チャンバとから構成されて、前記被搬送体が一方の搬送チャンバから前記処理チャンバを経由して他方の搬送チャンバへ搬送される処理経路を有する複数の処理ユニットを具備し、
   前記各処理ユニット同士を接続してこれらの各処理経路同士を連結すると共に、この連結した処理経路上の任意の搬送チャンバを処理の起点とし、他の搬送チャンバを処理の終点となるよう構成した
   ことを特徴とする半導体製造装置。
4. 請求項３に記載する半導体製造装置において、
   前記搬送チャンバと前記処理チャンバとを組み合わせてなる第１乃至第３の処理ユニットを有し、
   前記処理ユニットは、処理チャンバが平行な２つの側面のそれぞれに開口を有するものとし、この平行な２つの側面の各々に２つの搬送チャンバがそれぞれ接続するよう構成されて、前記被搬送体が一方の搬送チャンバから前記処理チャンバを経由して他方の搬送チャンバへ直進するよう搬送される処理経路を有するものであり、
   少なくとも２つの前記処理ユニットをこれらの処理経路が互いに平行となるよう配設し、前記各処理ユニット同士を前記搬送チャンバを介して接続してこれらの各処理経路同士を連結すると共に、一方の処理ユニットの搬送チャンバを処理の起点とし、他方の処理ユニットの搬送チャンバを処理の終点となるよう構成した
   ことを特徴とする半導体製造装置。
5. 請求項１又は請求項２に記載する半導体製造装置において、
   前記搬送チャンバと前記処理チャンバとが隣接するように、前記搬送チャンバと前記処理チャンバとを平面上に配設すると共に、前記搬送チャンバが他の搬送チャンバ、又は前記処理チャンバとの間でウェハの受け渡しが可能となるように構成したことを特徴とする半導体製造装置。
6. 請求項５に記載する半導体製造装置において、
   前記搬送チャンバと前記処理チャンバとが交互に隣接するように、前記搬送チャンバと前記処理チャンバとを平面上に配設したことを特徴とする半導体製造装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れかに記載する半導体製造装置において、
   前記処理チャンバには、ハロゲンを含有する作用ガスの作用により高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材をエッチングして前記元素とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、この前駆体を、前記被エッチング部材の温度よりも低温の前記被搬送体であるウェハに吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して前記元素成分を析出させることにより所定の薄膜を形成する手段が設けられたことを特徴とする半導体製造装置。
8. 請求項７に記載する半導体製造装置において、
   前記被エッチング部材を前記処理チャンバ内に搬入してこの処理チャンバ内に配設すると共に前記処理チャンバ内に配設された前記被エッチング部材を前記処理チャンバの外に搬出する搬送手段を更に具備し、
   前記搬送ロボットは、前記被搬送体として前記被エッチング部材を搬入・搬出可能に構成されたことを特徴とする半導体製造装置。
   

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