JP2665202B2 - 半導体ウェハ処理装置 - Google Patents

半導体ウェハ処理装置

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JP2665202B2
JP2665202B2 JP7133677A JP13367795A JP2665202B2 JP 2665202 B2 JP2665202 B2 JP 2665202B2 JP 7133677 A JP7133677 A JP 7133677A JP 13367795 A JP13367795 A JP 13367795A JP 2665202 B2 JP2665202 B2 JP 2665202B2
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    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67196—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the transfer chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/568—Transferring the substrates through a series of coating stations

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板である一枚
の半導体ウェハ（以下単にウェハと記す）をエッチング
したり成膜したりする半導体ウェハ処理装置に関し、特
に、一枚のウェハが収納される複数のプロセスチャンバ
を備える半導体ウェハ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの集積度の増大に伴いパ
ターンの微細化による高密度化が急速に進展してきた。
現在、量産レベルではハーフミクロン加工が必要となっ
ている。このような技術的進展により、微細パターンを
形成する半導体ウェハ処理の一つであるエッチング加工
においては、より高精度工ができしかも高スループット
が得られるエッチング加工技術が必須となっている。
【０００３】従来、この種のエッチング装置であるドラ
イエッチング装置は、二つの円板状電極を真空容器内に
平行に配置し、その間に反応性ガスを導入して、一方の
電極にブロッキングコンデンサを介して高周波電力を印
加し、他方の電極を接地させた電極間にプラズマを発生
させるものがよく知られている。高周波印加電極の表面
は直流的に負にバイアスされ、この電圧により加速され
たプラズマ中の正イオンがウェハ上に垂直に入射させこ
のイオン衝撃を利用しウェハを異方的にエッチングして
いた。
【０００４】また、このドライエッチング装置は、通
常、複数枚のウェハを同時に処理するバッチ式の装置で
あった。しかしながら、処理速度が早いものの、一チャ
ンバ内に収納された複数枚のウェハを上述したように精
密に総べてを均一に加工することが困難である。一方、
より均一に加工できるように、一枚ずつ小さなチャンバ
に収納し加工する枚様式のものが提案されている。しか
しながら、この枚様式のものは処理速度がバッチ式のも
のに比べ遅いという欠点があった。
【０００５】図２は従来の一例を示す半導体ウェハ処理
装置の断面図である。複数のプロセス処理がより早くで
きる装置としてマルチチャンバ方式の半導体ウェハ処理
装置がある。この装置は、図２に示すように、ウェハ搬
送用チャンバ（トランスファーチャンバ）２５と、ウェ
ハ搬送用チャンバ２５にゲートバルブ２４を介して接続
された複数のプロセスチャンバ２３と、ウェハ搬送用チ
ャンバ２５にゲートバルブ２７を介して接続されたウェ
ハロード室３０とから大略構成されている。
【０００６】なお、上記ウェハ搬送用チャンバ２５に
は、ウェハロード室２５との中継位置にロードロック室
２６が画成されており、ウェハ搬送用チャンバ２５のプ
ロセスチャンバ２３側と、ロードロック室３０には各々
ウェハ搬送アーム２８ａ，２８ｂが備えられている。ウ
ェハ搬送アーム２８ａは処理目的に応じた各プロセスチ
ャンバ２３へウェハ２２を搬入および搬出し、ウェハ搬
送アーム２８ｂはウェハ２２をウェハーロード室３０の
カセット２９に出し入れを行うと共にウェハ搬送アーム
２８ａへのウェハの授受を行うようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したマルチチャン
バ方式の半導体処理装置では、ウェハ搬送用チャンバか
ら各々に接続された複数のプロセスチャンバへ各々一つ
のウェハ搬送アームによりウェハの搬入および搬送を行
っているため、例えば、一つのチャンバで処理が終了し
ても、ウェハ搬送アームが別のウェハーを搬送している
時はこの処理が終了したウェハは他のウェハーの搬送が
済むまで待機しなければならない。その結果、同じプロ
セスを複数のプロセスチャンバを用いるにしても、スル
ープットの向上が充分得られないという問題点がある。
【０００８】本発明の目的は、処理の均一性が得られる
とともにスループットをより向上できる半導体ウェハ処
理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明を特徴は、一枚の
ウェハが出入りする第１のゲートバルブと真空排気口に
接続されるバルブとを具備し該ウェハを処理する複数の
プロセスチャンバと、これらプロセスチャンバの該バル
ブと接続するそれぞれの排気管を集め連結する主排気管
と、この主排気管とロータリジョイントを介して回転自
在に気密に接続されるとともに前記プロセスチャンバを
該バルブを介して真空排気する真空排気装置と、前記主
排気管を中心に回転させ前記プロセスチャンバを割出す
インデックス機構と、このインデックス機構によって位
置決めされた少なくとも二つの前記プロセスチャンバの
該第１のゲートバルブと対向する第２のゲートバルブと
背面側に第３のゲートバルブを具備する搬送用チャンバ
と、前記第２のゲートバルブに取付けられるとともに前
記第１のゲートバルブと該第２のゲートバルブと気密に
連結したり離脱させたりするために伸縮するベローズ着
脱機構と、前記搬送用チャンバ内に配設され前記プロセ
スチャンバから前記ウェハの取入れ取出しするとともに
前記第３のゲートバルブを通して前記搬送用チャンバよ
り前記ウェハを外部と出し入れするウェハ搬送アームと
を備える半導体ウハ処理装置である。
【００１０】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【００１１】図１（ａ）および（ｂ）は本発明の半導体
ウェハ処理装置の一実施例を示す部分破断平面図および
部分破断側面図である。この半導体ウェハ処理装置は、
図１に示すように、一枚のウェハ２２が出入りするゲー
トバルブ５と真空排気口に接続されるバルブ２とを具備
しウェハ２２を処理する複数のプロセスチャンバ１と、
これらプロセスチャンバ１のバルブ２と接続するそれぞ
れの分岐管４を集め連結する主排気管３と、この主排気
管３とロータリジョイント６を介して回転自在に気密に
接続されるとともにプロセスチャンバ１をバルブ２を介
して真空排気する真空排気装置７と、主配管３を中心に
回転させプロセスチャンバ１を割出すインデックス機構
８と、このインデックス機構８によって位置決めされた
二つのプロセスチャンバ１のゲートバルブ５と対向する
ゲートバルブ１２と背面側にゲートバルブ１６を具備す
る搬送用チャンバ１３と、ゲートバルブ１２の前面に取
付けられるとともにゲートバルブ５とゲートバルブ１２
と気密に連結したり離脱させたりするために伸縮するベ
ロー１０と、搬送用チャンバ１３内に配設されプロセス
チャンバ１からウェハ２２の取入れ取出しするとともに
ゲートバルブ１６を通して搬送用チャンバ１３よりウェ
ハ２２をロードロック室１４と出し入れするウェハ搬送
アーム１１とを備えている。
【００１２】また、プロセスチャンバ１内には上部電極
１９とウェハ２２が載置される下部電極２０が配設され
ている。そして、図面に示していないが、電極に高周波
電力を印加する高周波電源とプロセスチャンバ１内にプ
ロセスガスを供給するガス供給装置が設けられている。
さらに、搬送用チャンバ１３およびロードロック室１４
のそれぞれを独立して真空排気する真空排気装置も設け
られている。
【００１３】インデックス機構８は、プロセスチャンバ
１を乗せる回転軸受９のアウタレースに取付けられたリ
ングギアとこれに噛み合うピニオンとストッパピンとで
構成され、この図面では４つのプロセスチャンバ１をＡ
〜Ｄの順に９０度づつ回転させ位置決めできるようにな
っている。また、ベロー１０は、プロセスチャンバ１が
回転するときにプロセスチャンバ１と搬送用チャンバ１
３とが干渉しないようにエアシリンダ（図示せず）によ
り縮み、プロセスチャンバ１と搬送用チャンバ１３と気
密に連結するときには、エアシリンダにより伸びフラン
ジ同志がＯリングを介して密着させるようになってい
る。さらに、ウェハ搬送アーム１１は、公知であるトッ
グル機構と旋回機構を組み合わせた機構である。
【００１４】次に、この半導体ウェハ処理装置でウェハ
をドライエッチングする場合の動作を説明する。は、ま
ず、予じめ真空排気されウェハ２２が満載されたカセッ
ト１７を収納されたウェハーロード室１４からウェハ搬
送アーム１１によりウェハ２２の１枚を開かれたゲート
バルブ１６を通して取出し、そして、真空排気された搬
送用チャンバ１３を通りＡの位置で停止し減圧された状
態のプロセスチャンバ１にゲートバルブ１２およびベロ
ー１０を介してウェハ２２が搬入される。次に、ウェハ
２２の搬入と同時にプロセスチャンバ１は回転移動を開
始しＡの位置からＢの位置に移動する。そして、Ｂの位
置で、プロセスチャンバ１内のウェハ２２のエッチング
が行なわれる。
【００１５】Ａの位置からＢの位置へ移動したプロセス
チャンバ１の代りにＤの位置からＡの位置に移動したプ
ロセスチャンバ１には前述の動作により未処理のウェハ
２２が収納される。次に、ウェハ２２がエチングされた
プロセスチャンバ１がインデックス機構８によりＢの位
置からＣの位置へＣの位置からＤの位置へ移動したと
き、ベロー１０が伸びベロー１０のフランジとゲートバ
ルブ５のフランジと密着し連結する。そして、ゲートバ
ルブ５が開き、開かれたゲートバルブ１２を通り、ウェ
ハ搬送アーム１１によりプロセスチャンバ１より取り出
され、予じめ真空排気された搬送用チャンバに入れられ
る。
【００１６】次に、ゲートバルブ１２が閉じベロー１０
が縮み、空になったプロセスチャンバ１はＤの位置から
Ａの位置へ移動すると同時に搬送用チャンバ１３内のウ
ェハ２２は搬送アーム１１により開かれたゲートバルブ
１６を通して真空排気されたロードロック室１４の空の
カセット１７のエレベータ機構１８で上げられた一つの
棚に収納される。
【００１７】このような動作を繰返して行ない、Ａの位
置に対応するロードロック室１４のカセット１７が空に
なりＤの位置に対応するロードロック室１４のカセット
１７にウェハ２２が満載したら、ゲートバルブ１６を閉
じ、ロードロック室１４を大気に戻しドア１５を開け、
それぞれのロードロック室１４へ未処理のウェハを満載
したカセット１７と空のカセット１７を入れ、ロードロ
ック室１４を真空排気する。
【００１８】また、この半導体ウェハ処理装置は、単一
の処理だけではなく複合プロセス処理も可能である。例
えば、プロセスチャンバ１を四個にし、搬送用チャンバ
１３をＢの位置とＤの位置に配設し、Ｂの位置とＤの位
置でウェハ２２のプロセスチャンバ１への受け渡しする
ようする。そして、Ｃの位置でスパッタリングによる成
膜処理をＡの位置でエッチングを行ない。インデックス
機構８により正逆回転を行ない、Ｃの位置でスパッタリ
ング処理されたウェハ２２をＢの位置に戻しウェハの入
れ換えを行ない。Ａの位置でエッチングしたウェハをＤ
の位置に戻しウェハの入れ換えを行なうようにすれば良
い。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、プロセス
チャンバを一枚のウェハが収納できる程度に小型にし、
チャンバ内のプラズマ密度の均一にすることによって処
理が均一化することができ、また、複数のプロセスチャ
ンバの真空状態を維持したまま回転し位置出しする機構
と、位置決めされた複数のプロセスチャンバから真空状
態を維持しながらウェハの出し入れを行なえる搬送用チ
ャンバを少なくとも二個所設けることにより、ウェハの
搬送およびウェハの処理を平行して行なえるので、ウェ
ハを待機させることなく装置のスループットの向上が図
れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体ウェハ処理装置の一実施例を示
す部分破断平面図および部分破断側面図である。
【図２】従来の一例を示す半導体ウェハ処理装置の断面
図である。
【符号の説明】
１，２３ プロセスチャンバ ２ バルブ ３ 主排気管 ４ 分岐管 ５，１２，１６，２４，２７ ゲートバルブ ６ ロータリージョイント ７ 真空装置 ８ インデックス機構 ９ 回転軸受 １０ ベロー １１，２８ａ，２８ｂ ウェハ搬送アーム １３ 搬送用チャンバ １４，２６ ロードロック室 １５ ドア １７，２９ カセット １８ エレベータ機構 １９ 上部電極 ２０ 下部電極 ２２ ウェハ ２５ ウェハ搬送アーム ３０ ウェハロード室

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一枚のウェハが出入りする第１のゲート
    バルブと真空排気口に接続されるバルブとを具備し該ウ
    ェハを処理する複数のプロセスチャンバと、これらプロ
    セスチャンバの該バルブと接続するそれぞれの排気管を
    集め連結する主排気管と、この主排気管とロータリジョ
    イントを介して回転自在に気密に接続されるとともに前
    記プロセスチャンバを該バルブを介して真空排気する真
    空排気装置と、前記主排気管を中心に回転させ前記プロ
    セスチャンバを割出すインデックス機構と、このインデ
    ックス機構によって位置決めされた少なくとも二つの前
    記プロセスチャンバの該第１のゲートバルブと対向する
    第２のゲートバルブと背面側に第３のゲートバルブを具
    備する搬送用チャンバと、前記第２のゲートバルブに取
    付けられるとともに前記第１のゲートバルブと該第２の
    ゲートバルブと気密に連結したり離脱させたりするため
    に伸縮するベローズ着脱機構と、前記搬送用チャンバ内
    に配設され前記プロセスチャンバから前記ウェハの取入
    れ取出しするとともに前記第３のゲートバルブを通して
    前記搬送用チャンバより前記ウェハを外部と出し入れす
    るウェハ搬送アームとを備えることを特徴とする半導体
    ウハ処理装置。
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