JP2646905B2 - 真空処理装置およびその運転方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空処理装置およびそ
の運転方法に係り、特に内部のクリーニング処理が必要
な真空処理室を有する真空処理装置およびその運転方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置ある
いはスパッタリング装置などの真空処理装置において
は、定められた複数枚の被処理基板を一つの単位（一般
にロットとよばれる）として基板カセットに収納し装置
に投入する。処理済みの基板も同一の単位毎に基板カセ
ットに収容して回収する。これらの装置では、このよう
にして生産の効率化を図るのが一般的な運転方法であ
る。

【０００３】しかしながら、上記のような真空処理装
置、特にドライエッチング装置、ＣＶＤ装置のように活
性ガスによる反応を利用する装置においては、処理を行
うにしたがい反応生成物が真空処理室内に付着、堆積す
る。このため、真空性能の劣化，ゴミの増加，光学モニ
タ信号のレベル低下などの問題が生じる。これらの問題
を解決するために、定期的に真空処理室内をクリーニン
グするという作業を行っていた。クリーニング作業に
は、有機溶剤等によって付着物を拭き取る所謂ウェット
クリーニングと、付着物を分解する活性ガスやプラズマ
を利用するドライクリーニングとがある。作業性や効率
面からみるとドライクリーニングが優れている。ドライ
クリーニングのこうした特徴は、生産ラインの自動化が
進むにつれて不可欠なものになりつつある。

【０００４】このようなドライクリーニングの機能を備
えた真空処理装置として、例えば、実開昭６３−１２７
１２５号公報に開示された装置が挙げられる。該装置
は、処理室にゲートバルブを介して、被処理用ウエハを
大気側から真空側へ搬入するための真空予備室を隣接
し、該真空予備室内にダミーウエハを収容しておき、処
理室をプラズマクリーニングする際に、真空予備室に収
容されたダミーウエハを専用の搬送手段によって処理室
内に搬入し、ドライクリーニングが終了したら該搬送手
段によってダミーウエハを真空予備室に戻すようになっ
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、真空
処理装置の構造の点について配慮されていなかった。す
なわち、ダミーウエハを収容する真空予備室は、大きな
内容積を必要とするとともにダミーウエハ専用の搬送機
構を必要とし、装置が複雑化するという問題があった。

【０００６】また、プラズマクリーニングに使用された
ダミーウエハは、再び真空予備室に戻され待機する。こ
のとき、使用済みのダミーウエハには、プラズマクリー
ニング時に生じた反応生成物やプラズマクリーニングに
用いた残留ガスが付着した状態となっている。その後、
ウエハを処理するための正規の処理が続行される。この
ため、真空予備室内では使用済みのダミーウエハと処理
前のウエハとが混在することになり、未処理ウエハ汚染
の点から好ましくない。

【０００７】本発明の目的は、装置構成が簡単で、被処
理基板の汚染がなく高い製品歩留まりを実現することの
できる真空処理装置およびその運転方法を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、被処理基板を真空下で処理した後、内部のドライク
リーニング処理が行なわれる真空処理室を有する真空処
理装置において、被処理基板を収容する第１の収納手段
とともにダミー基板を収容する第２の収納手段を大気雰
囲気中に設置し、第１の収納手段と真空処理室との間で
被処理基板を搬送するとともに第２の収納手段と真空処
理室との間でダミー基板を搬送する搬送手段と、真空処
理室のドライクリーニング時にダミー基板を第２の収納
手段と真空処理室との間で搬送するように搬送手段を制
御する制御手段とを備えたものとし、被処理基板を真空
下で処理した後、内部のドライクリーニング処理が行な
われる真空処理室を有する真空処理装置の運転方法にお
いて、被処理基板を収容する第１の収納手段とともにダ
ミー基板を収容する第２の収納手段を大気雰囲気中に設
置する工程と、第１の収納手段と真空処理室との間で被
処理基板を搬送し、被処理基板を真空処理する工程と、
真空処理室のドライクリーニング時に、第２の収納手段
と真空処理室との間でダミー基板を搬送する工程とを有
するようにしたものである。

【０００９】

【作用】真空処理装置によって被処理基板を処理するに
したがい、反応生成物が真空処理室内に付着、堆積す
る。真空処理室内に付着、堆積した反応生成物は、真空
処理室内にダミーウエハを配置してドライクリーニング
することにより除去される。ドライクリーニングにあた
っては、真空処理室のドライクリーニングの時期を判断
し、所定枚数の被処理基板の処理の途中または終了後
に、被処理基板収納手段と一緒に大気雰囲気中に設置さ
れたダミー基板収納手段から基板搬送手段によってダミ
ー基板を搬出し、真空処理室内に配置する。ダミー基板
が配置された後、真空処理室内にガスプラズマを発生さ
せて真空処理室内をドライクリーニングする。真空処理
室内でのドライクリーニングが終了したら基板搬送手段
によって、ダミー基板を真空処理室からダミー基板収納
手段へ戻す。これにより、従来のようなダミー基板を収
容するための真空予備室および専用の搬送機構は不要と
なり、装置構成が簡単になる。また、ドライクリーニン
グ処理に使用されたダミー基板と被処理基板とが同じ室
内で混在することもなくなり、ゴミの発生や残留ガスな
どによる被処理基板の汚染が防止され、高い製品歩留ま
りを実現できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を第１図および第２
図により説明する。

【００１１】第１図および第２図は、本発明の真空処理
装置、この場合、被処理基板であるウエハをガスプラズ
マによりエッチング処理するドライエッチング装置を示
す。

【００１２】カセット台２ａないし２ｃは、この場合、
Ｌ字形に配置され、その位置および姿勢を変えることな
く、装置への導入／払出しが可能な位置、すなわち、カ
セット１ａないし１ｃを略水平の平面上で常に一定の位
置に固定される。カセット台２ａおよび２ｂは、Ｌ字形
の一辺に平行に隣合わせて配置してある。カセット台２
ｃは、Ｌ字形の他の辺に配置してある。カセット１ａお
よび１ｂは、処理を行うための未処理ウエハを収納した
り、処理済みのウエハを回収するためのもので、複数枚
（通常２５枚）の被処理基板であるウエハ２０が収納可
能となっている。カセット１ｃは、この場合、プラズマ
を用いたドライクリーニング（以下、「プラズマクリー
ニング」という。）を行うためのダミーウエハを収納し
たり、プラズマクリーニング後のダミーウエハを回収す
るためのもので、複数枚（通常２５枚）のダミーウエハ
３０が収納可能となっている。

【００１３】カセット台２ａ，２ｂに対向して、ロード
ロック室５およびアンロードロック室６が配置してあ
り、カセット台２ａ，２ｂとロードロック室５およびア
ンロードロック室６との間に第１の搬送手段１３（以下
搬送装置１３と呼ぶ）が配置してある。ロードロック室
５は、真空排気装置３およびガス導入装置４を装備する
とともに、ゲート弁１２ａを介して未処理ウエハを真空
装置内に導入可能となっている。アンロードロック室６
は、同じく真空排気装置３およびガス導入装置４を装備
するとともに、ゲート弁１２ｄを介して処理済みウエハ
を大気中に取り出し可能となっている。搬送装置１３
は、Ｘ，Ｙ，Ｚおよびθ軸を有するロボットを備え、ロ
ードロック室５およびアンロードロック室６とカセット
１ａ，１ｂとの間でウエハ２０を、そしてロードロック
室５およびアンロードロック室６とカセット１ｃとの間
でダミーウエハ３０を授受可能に動作する。

【００１４】ロードロック室５およびアンロードロック
室６は、ゲート弁１２ｂ，１２ｃを介して搬送室１６に
つながる。この場合、搬送室１６は四角状で、搬送室１
６の３方の側壁には、ゲート弁１５ａ，１５ｂ，１５ｃ
を介してエッチング処理室１１ａ，１１ｂ，１１ｃが設
けてある。搬送室１６内には、ロードロック室５，アン
ロードロック室６およびエッチング処理室１１ａ，１１
ｂ，１１ｃとの間でウエハ２０またはダミーウエハ３０
を授受可能に動作する第２の搬送手段１４（以下搬送装
置１４と呼ぶ）が設けてある。搬送室１６は、独立に真
空排気可能な真空排気装置１７を装備している。

【００１５】エッチング処理室１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
は、この場合、同一の構成で同一の処理が行なわれるよ
うになっている。エッチング処理室１１ｂを例に説明す
る。エッチング処理室１１ｂは、ウエハ２０を配置する
ための試料台８ｂを有し、試料台８ｂの上部に放電部７
ｂを形成するように放電室が設けてある。エッチング処
理室１１ｂは、放電部７ｂへの処理ガス供給のためのガ
ス導入装置１０ｂを有するとともに、エッチング処理室
１１ｂ内を所定圧力に減圧排気する真空排気装置９ｂを
有し、放電部７ｂの処理ガスをプラズマ化するための、
この場合、マイクロ波と磁場の発生手段を有している。

【００１６】この場合、エッチング処理室の上方にプラ
ズマ光の発光強度を計測するセンサ１８が設けてある。
センサ１８の計測値は制御装置１９に入力される。制御
装置１９は、センサ１８からの計測値を所定値と比較し
て、エッチング処理室内のクリーニング時期を判断す
る。また、制御装置１９は、搬送装置１３および１４を
制御して、ダミーウエハ３０をカセット１ｃおよびエッ
チング処理室１１ａないし１１ｃの間で搬送制御する。

【００１７】このように構成された真空処理装置では、
まず、上位の制御装置から送られる情報に基づき動作す
るライン搬送ロボットまたはオペレータによって、カセ
ット台２ａ，２ｂに未処理のウエハを収納したカセット
１ａ、１ｂが載置される。一方、カセット台２ｃには、
ダミーウエハを収納したカセット１ｃが載置される。装
置は、カセット１ａないし１ｃに付与された生産情報を
自ら認識するか、上位の制御装置から送られる情報に基
づくか、あるいはオペレータの入力する命令によるか、
いずれかの方法によりウエハ処理またはプラズマクリー
ニングを実行する。

【００１８】例えば、搬送装置１３および搬送装置１４
によって、カセット１ａ内のウエハ２０を上から順にエ
ッチング処理室１１ａ，１１ｂ，１１ｃに搬入し、それ
ぞれのウエハ２０をエッチング処理する。処理されたそ
れぞれのウエハ２０は、搬送装置１４および搬送装置１
３によって、カセット１ａ内の元の位置に収納する。こ
の場合、運転開始から終了に至る間、カセットの位置お
よび姿勢を変えることなく未処理のウエハを取り出し、
そして処理済みのウエハを未処理のウエハが収納されて
いた元の位置に戻して収納する。このようにすること
で、生産ラインの自動化への対応が容易で、且つ、ゴミ
の発生によるウエハの汚染を低減でき、高い生産効率と
高い製品歩留まりを実現できる。

【００１９】エッチング室１１ａないし１１ｃは、エッ
チング処理を重ねるにつれて反応生成物がエッチング処
理室の内壁面に付着，堆積してくるため、プラズマクリ
ーニングによって付着物を除去し元の状態に復旧してや
る必要がある。プラズマクリーニングを行なう時期の判
断は、制御装置１９によって行なう。この場合、エッチ
ング処理室１１ａないし１１ｃのそれぞれにプラズマ光
の透過する部分を設けておき該透過したプラズマ光の発
光強度をセンサ１８によって計測し、その値が所定値に
達した時点でプラズマクリーニング時期に達したことを
判断する。または、制御装置１９によってそれぞれのエ
ッチング処理室でのウエハ処理枚数を計数しておき、そ
の値が所定値に達した時点でプラズマクリーニング時期
に達したことを判断しても良い。実際に行なうプラズマ
クリーニングのタイミングは、カセット１ａまたは１ｂ
内のウエハ２０の所定枚数の処理途中でも良いし、ウエ
ハ２０の処理が全て終り次のカセット内のウエハ処理に
移る前でも良い。

【００２０】プラズマクリーニングの実施にあたって
は、次の順序で行なわれる。この場合、カセット１ｃに
収納されたダミーウエハ３０（この場合、２５枚収容さ
れている。）の内３枚のダミーウエハ３０を用いてエッ
チング処理室１１ａないし１１ｃをプラズマクリーニン
グする場合について説明する。

【００２１】カセット１ｃに収納された未使用または許
容使用回数内のダミーウエハ３０を搬送装置１３によっ
て抜取る。このとき、ダミーウエハ３０は、カセット１
ｃ内のいずれの場所に収納されたものでも良いが、この
場合は、制御装置１９にカセット内のダミーウエハの位
置番号および使用回数を記憶するようにしておき、常に
使用回数の少ないものから取り出すようにしてある。そ
の後、ダミーウエハ３０は、ウエハ２０のエッチング処
理時の搬送と同様に、搬送装置１３によってカセット１
ａとは反対側に配置されたロードロック室５へ隔離弁１
２ａを介して搬入される。ロードロック室５は、隔離弁
１２ａを閉じた後、真空排気装置３によって所定の圧力
まで真空排気され、次いで隔離弁１２ｂおよび隔離弁１
５ａが開放され、搬送装置１４によってダミーウエハ３
０は搬送室１６を介してロードロック室５からエッチン
グ室１１ａへ搬送され、試料台８ａ上に載置される。ダ
ミーウエハ３０が配置されたエッチング室１１ａは、隔
離弁１５ａを閉じた後、所定の条件によりプラズマクリ
ーニングの処理が施される。

【００２２】この間に、ロードロック室５は隔離弁１２
ａ，１２ｂを閉じ、ガス導入装置４によって大気圧に復
帰される。次に、隔離弁１２ａを開放し１枚目のダミー
ウエハ３０と同様に２枚目のダミーウエハ３０を搬送装
置１３によってロードロック室５内に搬入し、隔離弁１
２ａを閉じて再び真空排気装置３によって所定の圧力ま
で真空排気する。その後、隔離弁１２ｂおよび隔離弁１
５ｂを開いて、搬送装置１３によって２枚目のダミーウ
エハ３０を搬送室１６を介してロードロック室５からエ
ッチング処理室１１ｂに搬入し、隔離弁１５ｂを閉じた
後プラズマクリーニングの処理を開始する。

【００２３】さらにこの間に、２枚目のダミーウエハ３
０と同様に３枚目のダミーウエハ３０をエッチング処理
室１１ｃに搬入してプラズマクリーニングの処理を行な
う。

【００２４】１枚目のダミーウエハ２０が配置されたエ
ッチング室１１ａのプラズマクリーニングが終了する
と、隔離弁１５ａおよび隔離弁１２ｃが開かれる。使用
済みのダミーウエハ３０は搬送装置１４によってエッチ
ング室１１ａからアンロードロック室６に搬出される。
続いて隔離弁１２ｃが閉じられる。ガス導入装置４によ
ってアンロードロック室６を大気圧に復帰した後、隔離
弁１２ｄが開かれる。アンロードロック室６に搬出され
た使用済みダミーウエハ３０は、搬送装置１３によって
隔離弁１２ｄを介して大気中に取り出され、当初収納さ
れていたカセット１ｃ内の元の位置へ戻される。

【００２５】エッチング室１１ｂおよびエッチング室１
１ｃのプラズマクリーニングが終了すると、同様にして
２枚目および３枚目のダミーウエハ２０がカセット１ｃ
内の元の位置へ戻される。

【００２６】このように、使用済みのダミーウエハ３０
はカセット１ｃ内の元の位置に戻され、ダミーウェーハ
３０は常にカセット１ｃ内にストックされる。なお、カ
セット１ｃのダミーウエハ３０が全てプラズマクリーニ
ングで使用された場合や、数回の使用によって予定使用
回数に達した場合、ダミーウエハ３０はカセット１ｃご
と全て交換される。このカセットの交換時期は、制御装
置１９によって管理され、ライン搬送ロボットを制御す
る上位制御装置またはオペレータに指示される。

【００２７】なお、この場合のプラズマクリーニング
は、カセット１ｃ内のダミーウエハ３０の内３枚のダミ
ーウエハ３０を用いてエッチング処理室１１ａないし１
１ｃを連続的にプラズマクリーニングする場合について
説明したが、別の処理方法をとしても良い。

【００２８】例えば、１枚のダミーウエハ３０を用いて
エッチング処理室１１ａないし１１ｃを順次プラズマク
リーニングする。このようなプラズマクリーニングの場
合は、プラズマクリーニングの対象となるエッチング処
理室以外の他のエッチング処理室においては、未処理の
ウエハ２０をエッチング処理することができ、エッチン
グ処理を中断させずに装置をクリーニングすることがで
きる。

【００２９】また、処理室が、例えば、エッチング室，
後処理室，成膜室というように異なっており、順次ウエ
ハが各処理室を通り処理されるような場合には、カセッ
ト１ａまたは２ａ内のウエハ２０を順次送って処理する
途中にダミーウエハ３０を送り、プラズマクリーニング
の必要のない処理室では単に通過させるだけで、プラズ
マクリーニングの必要な処理室に来たときだけ処理する
ようにして、処理室のそれぞれを適宜プラズマクリーニ
ングするようにしても良い。

【００３０】以上本実施例によれば、ダミーウエハを収
容したカセットと処理用のウエハを収容したカセットと
を一緒に大気雰囲気中に配置し、クリーニング時にウエ
ハの搬送と同一の搬送装置によってダミーウエハをカセ
ット内から装置内に取り込み、プラズマクリーニングを
行ない、使用済みのダミーウエハをカセット内の元の位
置に戻すことによって、プラズマクリーニングのための
専用の機構を設ける必要がなく、装置を簡単にすること
ができる。また、プラズマクリーニングを特別な処理シ
ーケンスとして取り扱う必要はなく、通常のエッチング
処理の中に組み込んで一連の作業として効率良く行うこ
とができる。

【００３１】また、プラズマクリーニングに使用したダ
ミーウエハは、大気中に配置したカセットの元の位置に
戻すようにしてあるので、真空室内では使用済みのダミ
ーウエハと処理前および処理後のウエハとが同じ室内で
混在することがなく、従来の装置のようにゴミの発生や
残留ガスなどによってウエハを汚染する心配がない。

【００３２】また、使用済みのダミーウエハは、カセッ
トの元の位置に戻すとともに使用回数を管理しているの
で、使用済みのダミーウエハと未使用のダミーウエハお
よび使用回数の少ないダミーウエハと使用回数の多いダ
ミーウエハの混同を防止でき、プラズマクリーニングを
行なう際にダミーウエハを有効に、かつ、不都合なく使
用することができる。

【００３３】さらに、複数の処理室を有し、同一の搬送
装置によってウエハおよびダミーウエハを搬送可能な装
置とするとともに、制御装置によってそれぞれの処理室
のクリーニング時期を管理して、プラズマクリーニング
が行なえるようにしているので、クリーニングを実施す
る周期を任意に設定できるとともに、処理の流れを中断
することなくドライクリーニングが行なえ、効率的な処
理ができ高い生産効率を上げることができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、装置構成が簡単で、被
処理基板の汚染がなく高い製品歩留まりを実現できると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の真空処理装置の一実施例であるのドラ
イエッチング装置を示す平面図である。

【図２】第１図を１−１から見た縦断面図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｃ……カセット、５……ロードロック室、６…
…アンロードロック室、１３……搬送装置、２０……ウ
エハ、３０……ダミーウエハ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 温司 山口県下松市大字東豊井794番地 株式 会社 日立製作所 笠戸工場内 (56)参考文献 実開 平４−82841（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理基板を真空下で処理した後、内部の
   ドライクリーニング処理が行なわれる真空処理室を有す
   る真空処理装置において、 前記被処理基板を収容する第１の収納手段とともにダミ
   ー基板を収容する第２の収納手段を大気雰囲気中に設置
   し、 前記第１の収納手段とロ−ドロック室又はアンロ−ドロ
   ック室との間で前記被処理基板を搬送するとともに、前
   記第２の収納手段とロ−ドロック室又はアンロ−ドロッ
   ク室との間で前記ダミー基板を搬送する第１の搬送手段
   と、前記ロ−ドロック室又はアンロ−ドロック室と前記真空
   処理室との間で前記被処理基板を搬送するとともに、前
   記ロ−ドロック室又はアンロ−ドロック室と前記真空処
   理室との間で前記ダミー基板を搬送する第２の搬送手段
   と、 前記真空処理室のドライクリーニング時期を判断する手
   段と、 前記手段での判断に基づく 前記真空処理室のドライクリ
   ーニング時に前記ダミー基板を前記第２の収納手段と前
   記真空処理室との間で搬送するように前記第１及び第２
   の搬送手段を制御する制御手段とを具備したことを特徴
   とする真空処理装置。
2. 【請求項２】 前記ドライクリーニング時期の判断は、前
   記真空処理室を介して透過するプラズマ光の発光強度を
   計測するセンサを用いて行なわれる請求項１記載の真空
   処理装置。
3. 【請求項３】 前記ドライクリーニング時期の判断は、前
   記真空処理室内で前記被処理基板を処理する回数を計数
   する手段を用いて行なわれる請求項１記載の真空処理装
   置。
4. 【請求項４】 被処理基板を真空下で処理した後、内部の
   ドライクリーニング処理が行なわれる真空処理室を有す
   る真空処理装置の運転方法において、 前記被処理基板を収容する第１の収納手段とともにダミ
   ー基板を収容する第２の収納手段を大気雰囲気中に設置
   する工程と、 前記第１の収納手段と前記真空処理室との間でロ−ドロ
   ック室を経由して前記被処理基板を前記真空処理室に搬
   送し、前記被処理基板を真空処理する工程と、 前記真空処理室のドライクリーニング時に、前記第２の
   収納手段と前記真空処理室との間でロ−ドロック室を経
   由して前記ダミー基板を前記真空処理室に搬送する工程
   とを具備し、 前記真空処理室は複数あって、前記ダミ
   ーウエハを前記複数の真空処理室の内１つまたは複数に
   配置しドライクリーニングするとともに、残りの前記真
   空処理室ではウエハを処理することを特徴とする真空処
   理装置の運転方法。
5. 【請求項５】 前記ドライクリーニングは、前記真空処理
   室を介して透過するプラズマ光の発光強度を計測し、前
   記真空処理室のドライクリーニング時期を判断して行な
   われる請求項４記載の真空処理装置の運転方法。
6. 【請求項６】 前記ドライクリーニングは、前記真空処理
   室内で前記被処理基板を処理する回数を計数し、前記真
   空処理室のドライクリーニング時期を判断して行なわれ
   る請求項４記載の真空処理装置の運転方法。
7. 【請求項７】 被処理基板を真空下で処理した後、内部の
   ドライクリーニング処理が行なわれる真空処理室を有す
   る真空処理装置の運転方法において、 前記被処理基板を収容した第１の収納手段とともにダミ
   ー基板を収容した第２の収納手段を大気雰囲気中に設置
   する工程と、 前記第１の収納手段から前記被処理基板を第１の搬送手
   段によりロ−ドロック室へ搬送し、該搬送されたロ−ド
   ロック室の被処理基板を第２の搬送手段により前記真空
   処理室へ搬送し、該搬送された被処理基板を真空処理す
   る工程と、 前記第１の収納手段内の複数枚の前記被処理基板の真空
   処理終了後に、前記第２の収納手段から前記真空処理室
   へロ−ドロック室を経由して前記ダミー基板を前記第１
   及び第２の搬送手段により搬入して前記真空処理室をド
   ライクリーニング処理する工程と、 前記ドライクリーニング処理終了後に、使用済みの前記
   ダミー基板をアンロ−ドロック室を経由して前記第２の
   収納手段の元の収納位置に前記第２及び第１の搬送手段
   により戻す工程とを具備し、 前記ドライクリーニングは、前記それぞれの真空処理室
   のドライクリーニング時期を検出して行なわれることを
   特徴とする真空処理装置の運転方法。