JP2729106B2 - ウェファ処理クラスタ・ツール・バッチ予熱及び脱気方法及び装置 - Google Patents

ウェファ処理クラスタ・ツール・バッチ予熱及び脱気方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体ウェファのようなウェファの処理に関
し、特に、シリコン・ウェファの表面に付いた及び吸収
された水蒸気及び他のガスのような不純物を、ウェファ
のコーティング又はエッチングに先立って除去すること
に関する。本発明な更に特に、クラスタ・ツール（clus
ter tool）のようなモジュール型処理システム内で個別
に処理されるウェファを予熱することによる予処理に関
する。
発明の背景 シリコン・ウェファにコーティング又はエッチング処
理を施す場合、ウェファの表面上に付いた又はその中に
含有されたガスが存在すると、集積回路及び半導体デバ
イスの製造に重大な問題を起す。デバイスがより小型化
し、その製造プロセスがより精密になると共に、コーテ
ィング又はエッチングを施される表面上に存在する蒸気
の分子は欠陥デバイスを作る顕著な原因になる。例えば
スパッタリングによってコーティングやエッチング処理
が行われるとき、表面上に異物粒子が付いていれば、こ
れによって顕微鏡的な範囲の処理されない区域が残る。
こうしてその処理されない区域をもったデバイスの主要
回路又は電気特性は欠陥性のものになり、デバイスは使
用できない。
水蒸気のようなガスは通常ウェファの表面上に存在
し、そして、典型的には緘封された真空環境を含む処理
機械の中へウェファが導入されるときにウェファの体部
内に含有されている。ウェファにコーティング又はエッ
チング処理が行われる間、多くの場合熱がウェファに加
えられ、又はその処理プロセス自体から熱が発生する。
あるいはその加熱と発熱の両方が行われる。プラズマを
もって、又はもたずに行われる、スパッタリングのコー
ティング及びエッチング処理、化学的蒸着処理（CV
D）、及びその他の物理的又は化学的コーティング及び
エッチング処理では、この処理プロセスを最適に進める
ため多くの場合ウェファ基板を例えば500℃又は1000℃
の温度まで上げることが必要とされる。ウェファに適当
な加熱を行わなくても、ウェファ表面の物理的及び化学
反応のプロセスによって熱が発生されるのが普通であ
り、この熱によってウェファ自体の温度が例えば600℃
まで上げられる。この結果、基板のシリコン内部に埋没
していた水分子が解放され、処理される表面に浮上して
その表面の一部の区域をコーティング又はエッチング処
理から遮へいするか、あるいは処理ガスと反応する。
ウェファを真空中で所定の時間高温に加熱又は焼熱す
ることによってウェファからガス及び水蒸気の少なくと
も一部を除去できることが認められている。その所定の
時間というのは、ある特別の装置内でウェファを完全に
処理するのに要する時間より何倍も長いものになる。
クラスタ・ツールのような処理機械において、複数個
の様々に異なり且つランダムにアクセスできる処理モジ
ュールが１つの共通のウェファ取扱い又は輸送モジュー
ルに結合され、この輸送モジュール内でウェファは連続
的に真空圧力レベルに保持され、又そのモジュールに対
してウェファが外部大気圧環境から１つ又はそれ以上の
ロード−ロック（load−lock）を通って入ったり出たり
するように移送される。ウェファ処理において、汚染物
の除去を効果的にするためのウェファの予処理は、ウェ
ファが内部真空環境の中に緘封された後で行わなければ
ならず、ウェファは処理が済むまでその真空環境から取
出されない。そのようなクラスタ・ツールにおいて、ウ
ェファからガスその他の溶解している汚染物を除去する
に必要な時間のウェファの予熱は、機械の生産性又はス
ループットをしばしば著しく低減させる段階になる。
米国特許第4,923,584号には、複数個のウェファのバ
ッチをウェファ処理クラスタ・ツールのロード−ロック
又はカセット・モジュール内に保持して、ウェファに吸
収された汚染物をウェファから除去するためにそれらバ
ッチのウェファを加熱する装置が記載されている。この
ような装置において、ロード−ロックが大気に対して開
かれている間に１バッチのウェファがロード−ロック扉
を通してロード−ロック内に装入される。ロード−ロッ
クが緘封され、そしてポンプで真空にされた後、そのバ
ッチのウェファが加熱される。加熱が終了すると、ロー
ド−ロックはクラスタ・ツールの内部に対して開かれ、
そこでウェファが個別にロード−ロックから取出され、
そして１つずつ様々な処理モジュールへと移送される。
上記特許の装置では２つのロード−ロックが備えられ、
そこで一式のロード−ロックで１つのバッチのウェファ
の長時間の加熱を行っている間に、他方のロード−ロッ
クで別のウェファ・バッチの装入又は装出を行うことが
できる。しかしながら２つのロード−ロック機械の一方
のロード−ロックが長時間の処理に占有されることによ
って、２つのロード−ロックを備えたことによる機械の
装入と装出の融通性が奪われ、この結果場合によっては
機械の操作の遅延が生じる。
又、ロード−ロック内でバッチ加熱を行うことにも幾
つかの問題がある。ウェファ処理クラスタ・ツールで使
用される工業規格のカセットは普通ポリプロピレンのよ
うなプラスチックで作られている。理想的には、カセッ
トは、ウェファを予装入されて外部からロード−ロック
内に置かれ、そしてそのロード−ロックの中でウェファ
と共に緘封される。しかしプラスチック材料は、ウェフ
ァからガスを除去する効果的な加熱に要する温度に耐え
ることができない。従って前記特許では、ロード−ロッ
ク内で金属のラック又はホルダを使用することを提示し
ている。このラックはロード−ロックにおいて規格のカ
セットと置換えなければならず、あるいは又はそのカセ
ットからウェファの装入を行わなければならない。又、
金属のウェファ・ホルダでは、これとウェファとの接触
地点又はこれの近傍でホルダから金属原子がウェファ内
へ伝播するため、場合によってはウェファを汚染する。
ロード−ロックへのウェファの装入と装出は通常人手に
よって行われるから、脆性のクォーツ・ラックを使用す
るのは実用的でない。更に、ロード−ロック内で特殊な
ラックを使用することは、ロード−ロックへの工業規格
カセットの挿入をできなくするだけのことである。この
場合、ロード−ロックにおいてか又はこれから離れた外
部の場所において、別の装入及び装出段階が必要にな
る。
しかし重要なことは、ロード−ロック内で加熱を行う
場合、ロード−ロックの加熱される内部構造体が大気へ
晒され、そこで空気中の酸素と水蒸気の接触による腐食
の可能性が増大するという問題である。更に、内容物が
高温であるときにロード−ロックが開かれた場合、ロー
ド−ロックへの装入装出を行う人物をその高温に晒す危
険性もある。この危険を避けるためには、費用を掛けて
機械に前端ロボットを備えるか、あるいは生産時間を犠
牲にしてロード−ロックが冷却するのを待たなければな
らない。
上記のような従来技術の努力にも拘らず、従来技術の
欠点と危険性をプロセスに導入することなく、ウェファ
の処理に先立って処理装置の緘封された環境内でウェフ
ァの表面と体部からガス及びその他の吸収された汚染物
を除去するための有効且つ効率的な方法と装置を提供す
る必要がなお残されているのである。
WO−Ａ−9010949は、処理される基板のバッチをそれ
ぞれに収受できる多処理室を有するクラスタ・ツールを
記載する。このツールは浄化室を備える。
発明の摘要 本発明の主要な目的は、ウェファと、予処理に使用さ
れる構造体との両方を外気に接触させないようにしなが
らウェファを予処理できる、ウェファ処理機械、特にモ
ジュール・クラスタ・ツール型の機械のバッチ予熱性能
を提供することである。
本発明の他の目的は、ウェファ処理装置の速度と融通
性を落さず、むしろ増加する、バッチ予処理性能を提供
することである。
本発明の更に特別な目的は、クラスタ・ツールの操作
中その内部環境とのみ連絡する、シリコン半導体ウェフ
ァの予処理を行う、バッチ予熱、脱気、及び脱着モジュ
ールを提供することである。
本発明に更に特殊な目的は、機械のより高速な処理を
行うのに要求されるスループット率を維持しながら、ウ
ェファを長い時間の制御される予処理に掛けることがで
きる、ウェファ処理クラスタ・ツールのバッチ予熱モジ
ュール構成を提供することである。
本発明の原理によれば、ロード−ロックより先方の機
械の不活性真空環境に連続的に維持される地点、好適に
はハブ又は輸送モジュールにおいてウェファ処理クラス
タ・ツールの内部環境を結合する、そのクラスタ・ツー
ルのためのバッチ予熱モジュールが提供される。
本発明の好適な実施例によれば、クラスタ・ツールが
複数個の、好適には２個のバッチ予熱室を有し、これら
予熱室がそれぞれ輸送モジュール、好適には同じ輸送モ
ジュールに結合し、そしてこの輸送モジュールからのみ
予熱室に対する装入と装出が行われるような、クラスタ
・ツールの構成が提供される。予熱室が結合される輸送
モジュールは更に１つ又はそれ以上のロード−ロック・
モジュールに結合され、そしてこのロード−ロック・モ
ジュールを通して輸送モジュールに対するウェファの装
入と装出が行われ、これにより外部環境からウェファが
取入れられ、又そこへ取出され、そしてこの間輸送モジ
ュールは外部環境から連続的に隔離されている。
上記対のモジュールは、その一方が最初に輸送モジュ
ールからウェファを逐次的に装入され、それからバッチ
として加熱される。この加熱が行われている間に、他方
の予熱モジュールが同様にして第２バッチのウェファを
装入される。第１バッチのウェファが所要の長時間加熱
された後、それらウェファはそこから逐次的に別の処理
ステーションへ移送され、それからロード−ロックへ送
られて機械から取出され、そしてこの間には第２ロード
−ロック内の第２バッチのウェファが加熱される。第１
予熱モジュールが予処理されたウェファを取出されて空
になった後、その第１予熱モジュールは再び第３バッチ
のウェファを装入され、そしてその間第２予熱モジュー
ルはなお第２バッチのウェファを長時間の加熱に掛けて
いる。
ここでいう長時間の加熱（prolonged heating）と
は、予熱プロセス時間が、クラスタ・ツールのその他の
モジュールで行われるプロセスの平均的な時間より長
い、多分４倍から８倍長いということを意味する。そこ
で、ウェファの最初のバッチが一方の予処理モジュール
内で予熱された後その一方の予熱モジュールからウェフ
ァが機械のその他の処理室へ移送され、又ここから戻さ
れる間、別のバッチが予熱されて次の処理へ送される状
態にされ、従って機械の主要処理の生産性が損われるこ
とがないのである。
本発明の好適な実施例によれば、各バッチ予熱モジュ
ールが、25個のシリコン・ウェファを完全に装入された
規格カセットを保持できる可動のクォーツのラックを備
える。このラックはエレベータによって垂直方向に動か
され、垂直方向に相互に離間した水平方向のウェファを
保持するスロットのそれぞれを規格のMESAゲート弁の位
置へと送ることができる。そのゲート弁を通して、予処
理モジュールが結合されている輸送モジュールから当該
バッチのウェファが１つずつ装入され、又装出される。
好適には２つの余分のウェファ保持位置がラックに設け
られてダミィのウェファ又はシールドを保持する。これ
らダミィ・ウェファ又はシールドは吸熱性を有するもの
とされ、この特性によって、ラックの最上部と最下部の
ウェファが中間部のウェファと同じ率で加熱されるよう
にする。ラックの制御装置は、当該バッチのウェファ
を、これらの間の隙間又は不充填位置が無いようにして
装入するようにラックを動かし、そして、ウェファの充
満したカセットの装入される余裕がある場合必要であれ
ばシールドをバッチ処理の予処理モジュール内へ動かす
ように、プログラムを組まれる。このプログラミングに
よって、予処理されるバッチの寸法に拘わらず、予熱処
理の予測可能性と均等性が強化される。
本発明の好適な実施例の予処理モジュールは、室の両
側でクォーツ窓の外側に配置される２列のクォーツIRラ
ンプを備える。クォーツ窓は、内部のウェファを加熱す
るための、可視光線の一部と赤外線のスペクトルを含む
広い帯域の放射エネルギーを通過させる。
加熱を均等にするため、好適にはモジュールの内面
は、ステンレス鋼又はその他の同様な材料のような高反
射性の材料で作られ、そして必要であればその外側が断
熱または冷却される。更に、ランプによる加熱の均等性
を一層高めるため、ラックが予熱室内で緩っくり回転す
るように作られる。
ランプは、処理されているウェファの表面に接触しな
い温度センサからの温度モニタ信号に応答する温度制御
装置によって制御される。温度センサは好適にはパイロ
メータとされ、そして窓を通してウェファの表面に向け
られる。例えば、当該バッチの最上部ウェファの上面又
はデバイス面に対して下方向に、あるいは又好適に、室
の側部からバッチの幾つかのウェファの底面又は裏面に
対して少しく上向きの傾斜した角度で向けられる。温度
センサは、IRランプからの反射光がセンサに入るのを遮
断し、予熱されているウェファ以外の表面からの放射熱
を検出しないようにさせるシールド構造体を備える。
又、変化形、あるいは追加形として、センサは、室のク
ォーツ窓を通過するランプからの放射熱以外の、異なる
波長、例えばより長い波長の、ウェファからの放射熱に
応答するように選択される。あるいは又、温度の感知
を、予熱室内のダミィ・ウェファのような物体に直接接
触するセンサによって行うようにすることもできよう。
センサの出力は、ウェファの実際の温度と適合するよう
に校正される。ランプの制御装置は更に、温度センサか
らのフィードバック信号に応答してランプへ送られるエ
ネルギーをより正確に制御するように、ウェファの加熱
曲線を予測する論理装置を備える。
本発明は、シリコン・ウェファから、これらの表面に
付いた、又は吸収された蒸気及びガス汚染物を除去し、
これによりコーティング及びエッチング処理における欠
陥の形成を防止又は実質的に減少させるという利点を備
えるものである。ウェファが処理装置の真空環境に入っ
た後で予熱されることにより、予処理プログラムの効果
が高められる。機械の不活性真空環境の内部からのみア
クセスできるバッチ予熱室を備えることにより、加熱さ
れた内部機械要素が大気へ露呈されることが回避され、
作業者が加熱されたカセットへ露呈されることが回避さ
れ、そしてロード−ロック内で通常のカセットが使用で
きるようになる。本発明は優れて均等且つ制御可能なウ
ェファの予処理を行えるようにする。本発明の単一予処
理モジュール及び多予処理モジュール構成によって処理
装置の効率的な使用と高い生産性が可能になる。
以下に図面を参照して行う詳細な記述から本発明の上
記の及びその他の目的と長所が明らかになろう。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明の原理によるクラスタ・ツール構成
の平面概要図である。
第２図は、本発明の１つの実施例による第１図のクラ
スタ・ツールの予処理モジュールの斜視図である。
第３図は、第２図の予処理モジュールの断面側面図で
ある。
第４図は、第３図の予処理モジュールの、４−４線に
沿った頂部断面図である。
図面の詳細な説明 第１図は本発明の好適な実施例のクラスタ・ツール10
を示す。このクラスタ・ツール10は１つ又はそれ以上の
輸送モジュール、図示の実施例では前部輸送モジュール
12と後部輸送モジュール14との２つの輸送モジュールを
備える。このような型式の輸送モジュールは、マサチュ
ーセッツ州、ノースベレリカのブルックス・オートメー
ション（Brooks Automation）でLTSシリーズ・モジュー
ルとして製造されている。輸送モジュール12、14は、こ
れの内部室を、半導体ウェファの処理に適した真空圧力
レベルに維持するための真空ポンプ（図示せず）を備え
ている。各輸送モジュールは多角形であって、複数個の
側部を有し、これら側部のそれぞれがこれを貫通するウ
ェファ移送口を備え、この口によって処理又はウェファ
取扱いモジュールと結合する。各口は、真空環境内で相
互に連結したモジュール間のウェファの移送を可能にす
る。各口は１つ又はそれ以上のゲート弁、典型的にはME
SA規格ゲート弁を備え、このゲート弁は移送の環境と処
理又は取扱いモジュールとを隔離させる。それらの弁は
輸送モジュール12、14に恒久的に取付けられていて、輸
送モジュールの真空を破ることなしに処理又は取扱いモ
ジュールの取外しを行えるようにする。隣接の各モジュ
ールが輸送モジュールから取外されるとき、それらモジ
ュール内の真空を保持するための第２ゲート弁をそれら
隣接モジュールに備えてもよい。
輸送モジュール12、14は連結コンジット及びアライナ
16によって相互に連結される。このアライナは輸送モジ
ュール12、14の内部どうしをつないで、一定の真空レベ
ルと１つの共通の雰囲気をもった１つの共通の輸送室18
を形成する。輸送モジュール12、14内にウェファ輸送機
構又はロボット腕20が備えられ、このロボット腕は各モ
ジュール12、14の中心軸心周りで回転し、そして口を通
って伸び、処理モジュール、取扱いモジュール、及び他
の輸送モジュールを含む隣接のモジュールにウェファを
装入したり、そこから装出したりする。
後部輸送モジュール14は、６個の隣接モジュールと結
合する６つのモジュール結合面又は側部をもっている。
これら側部の１つに、図示の実施例では、ウェファの表
面の清掃又は軟エッチング予調整を行う軟エッチング・
モジュール22が結合される。第２の側部に第１スパッタ
・コーティング・モジュール24が結合される。このモジ
ュールは、普通モジュール22の軟エッチング処理に続い
て、スパッタ・コーティング処理を行ってウェファの表
面に均等なコーティングを着ける。第３の側部に又別の
処理モジュール、迅速熱処理（RTP）モジュール26が結
合され、ウェファを例えば1000℃の高温で迅速に処理
し、この高温熱処理によって、例えばスパッタリング・
モジュール24におけるスパッタ・コーティング処理によ
って先に着けられた金属コーティングを焼鈍又は調質す
る。第４側部には又別の処理モジュール、例えばスパッ
タ・エッチング・モジュール又はその他のスパッタ・コ
ーティング・モジュールのようなスパッタリング・モジ
ュール28が結合される。第５側部には、例えば化学蒸着
（CVD）モジュールのような別の処理モジュール30が結
合される。それらモジュール及びこれの中で行われる処
理の型式は、クラスタ・ツールによってなされる他の処
理と関連してウェファに加えられるに適した任意の処理
とされる。輸送モジュールの第６の面はアライナ16と結
合する。
前部輸送モジュール12は、５個の隣接モジュールと結
合する５つのモジュール結合面又は側部を有する。これ
ら側部の１つのモジュール・アライナ16が結合し、そし
て２つの側部のそれぞれに２つのロード−ロック・モジ
ュール32、34が１つずつ結合され、これらロード−ロッ
ク・モジュールを通してウェファが輸送モジュール12、
14の室18と外部の清掃部屋環境36との間で移送される。
この外部環境36は緘封された壁40によって、クラスタ・
ツール10を取囲む制御された内部環境38から隔離されて
いる。環境36と38は両方共大気圧である。
ロード−ロック32、24はそれぞれに１つのアクセス扉
を有し、そしてこのアクセス扉を通して、例えば25個の
ウェファの規格のカセットが、通常ポリプロピレンのよ
うなプラスチック材料で作られたラック内に保持され
る。ラックは、入手又はロボットによりロード−ロック
・アクセス扉41を通してロード−ロック32、34内へ装入
され、又ここから装出される。アクセス扉41が閉じられ
るとロード−ロックの内部ロード−ロック室を緘封し、
そこでこの内部室をポンプで輸送室18の真空環境にし
て、ウェファを個別に輸送腕20で移送し、クラスタ・ツ
ール10の輸送室18及びその他のモジュールへ送り込むこ
とができる。輸送腕20がウェファをロード−ロック32、
34へ戻すと、ロード−ロックは外部環境に通気される。
ロード−ロックが輸送室18の真空圧力レベルになってい
るとき以外、輸送室18と各ロード−ロック32、34との間
のゲート弁は閉じられている。
入口輸送モジュール12の他の２つの面には、２個の、
好適には同等のバッチ予熱、脱気、又は脱着モジュール
42、44が結合される。これらモジュールはそれぞれ、複
数個のウェファ、好適には、ロード−ロック32、34によ
って取扱われる完全ウェファ・カセット内に保持される
量までの任意の個数のウェファを同時に収受、保持、及
び予処理する。
本発明のある実施例によるバッチ予熱モジュール42、
44は、そのモジュール42について説明する。第２図に示
されるように、予熱モジュール42は、予熱室52を包む圧
力密ハウジング50を備える。このハウジングは孔53を有
し、この孔に高真空ポンプ54（第２図では取外されてい
る。第３図で見られる）が取付けられて室52を高真空、
典型的には輸送室18と同じ高真空に保つ。モジュール42
は又好適には、圧力を大気圧からポンプ54の操作範囲内
まで下げる第２ポンプ（図示せず）、及び室52内の圧力
を大気圧に戻すための通気口（図示せず）を備える。ハ
ウジング50は又これの前部に矩形の口56を有し、この口
に前部輸送モジュール12のゲート弁58（第３図）が結合
される。
ハウジング50の両側に、厚さ１インチの矩形のクォー
ツ窓60が備えられる。これらクォーツ窓60は赤外線を室
52内へ通過させてその中の１バッチのウェファ62を加熱
させる。室52の中でウェファ62はクォーツのラック64上
に支持される。このクォーツ・ラックは、上端部プレー
ト67と下端部プレート69とに支持されるノッチ付きロッ
ド66によって作られる。ラック64は垂直方向に可動で、
ノッチ位置の選択された１つをスロット56に隣接する位
置へ動かすことができ、そこで輸送機構20によりラック
64への挿入、又はそこからの取出しを行うことができ
る。
第３図と第４から解るように、ラック64のロッド66は
４個であり、この内の２個は、口56に対し直角の直径線
上で相互に約180゜離間して配置されている。他の２個
のロッド66は、ラック64が装入装出位置になったときの
スロット56の反対側のラックの側部で前記２個のロッド
から等距離にあり且つ相互に約60゜離間するように配置
される。ラック64はハウジング50内で回転可能に回転軸
68上に装架され、そしてこの回転軸には、ハウジング50
の下に備えられた駆動モータ70が、ボール・ギヤ・スク
リュ74のプーリに係合するベルト72を介して駆動結合す
る。
モータ70、ポンプ54、及びハウジング50は車輪付きベ
ース76によって堅く支持され、そのベースによってスロ
ット56が床78の上のゲート弁58の垂直高さの所に設定さ
れ、その弁と整合する。ベース76には又エレベータ駆動
装置80が堅く支持される。この駆動装置は、軸68のスパ
イラル歯車付き端部（図示せず）を収納した管状コラム
88の基部の歯車機構86に結合する１対のモータ82、84を
備える。これらモータ82、84はステップ・モータであっ
て、軸68を昇降させることによりラック64を昇降させ、
これによってロッド66のノッチ位置の任意の選択された
１つを、ウェファ62の装入装出用のスロット56に整合さ
せる。
第４図は、ラック64が、ウェファ66をスロット56とゲ
ート弁58に通して装入及び装出できる位置にあるところ
を示している。装入が行われるとゲート弁58は閉じら
れ、そして、ハウジング50の外側に設置された２列のク
ォーツIRランプ90から赤外線がハウジング50の両側部の
クォーツ窓60を通してキャビティ又は室52内へ照射され
る。各列のランプ90の背後に冷却される反射板92が備え
られる。各ランプ列90は、それぞれ約2000ワットのラン
プを図示の実施例では８個含む。
ランプ列90へ供給されるエネルギーは１個又はそれ以
上の温度センサ、図示の場合上部センサ93と下部センサ
94からの信号に応答して制御される。これらセンサは好
適には、ランプ90からクォーツ窓60を通過するエネルギ
ー帯域の外の周波数の温度を感知するパイロメータとさ
れる。センサ93、94はハウジング50の外側のブラケット
上に装架され、そしてハウジング50のレンズ又は窓96を
通して照準を付けられる。上部センサは、複数個のウェ
ファ62の内の最上部のウェファの上表面に対して向けら
れる。下部センサ94は好適なセンサ位置に置かれ、そし
て水平に対し約7.5インチの角度で上方へ向けられ、ウ
ェファの下表面又は裏側の温度を読取る。
ロッド66のノッチは約1/2インチの間隔で相互に離間
されている。この間隔は、ロード−ロック32、34の中で
支持されるカセット・ラック内でのウェファの間隔の約
２倍である。こうして間隔が倍増されることによって、
ランプからの放射エネルギーのウェファへの到着がより
促進され、ウェファのより良好且つ均等な加熱が行われ
るようになる。又、エレベータ駆動装置80と輸送機構20
の操作を制御する制御装置の論理装置が、処理されるウ
ェファ62の間に空位置を設けずそれらウェファのスタッ
クを圧縮されたものにし、これによって予熱処理の制御
がより良好に行われ、そしてウェファ62の加熱が均等に
行われる。
更に、ウェファ・スタックの最上部と最下部のウェフ
ァの加熱を均等にするため、両端部位置にダミィ・ウェ
ファ又はシールドを備えるようにしてもよい。このよう
なシールドは室52内に残されてもよいし、又ウェファ・
バッチと一緒に取出されるようにしてもよい。
２つのロード−ロック、２つの予熱室を備える本発明
の好適な実施例の好適な操作シーケンスにおいて、ロー
ド−ロックを輸送モジュール12に結合するゲート弁が閉
じられた状態で、処理される第１バッチのウェファを担
持したカセットがアクセス扉41を通してロード−ロック
32、34の一方、例えばロード−ロック32へ挿入される。
そこでロード−ロック32の扉は閉じられ、そしてそのロ
ード−ロック32の内部室がポンプによって輸送室18の真
空圧力レベルにされる。このレベルが得られると、ロー
ド−ロック32から輸送室18への弁が開かれ、そしてロー
ド−ロック32からウェファが取出され、１つ１つ予熱モ
ジュール42へ移送される。
予熱モジュール42においてウェファは、エレベータ駆
動装置80によって垂直方向の割出しをされるラック64の
各位置内へ置かれる。ウェファ間に空位置を置かずにラ
ック64が所要の容量まで装入されると、口56の弁58が閉
じられ、そしてランプ90が付勢されてモジュール32内の
室52の加熱が開始される。予熱モジュール42内で第１バ
ッチのウェファが加熱されているとき、第２バッチのウ
ェファがロード−ロック34を通して他方の予熱モジュー
ル44へ装入される。
第１バッファのウェファの加熱は、ウェファ62の温度
を直接読取るセンサ92によって感知される。ランプ列90
へ供給されるエネルギーがセンサ93、94からの信号に応
答して制御されて典型的には250℃から500℃の範囲の所
定の予熱温度に徐々に近付けられ、その温度に保持され
る。吸収された水蒸気その他のガスをウェファ62から除
去するためのこの予熱処理は上記の所定温度で10から30
分間続けなければならない。
モジュール内でのウェファ62の予熱が完了するとゲー
ト弁58が開かれ、そしてそれらウェファが１つずつ逐次
的に輸送モジュール12とコンジット16を通して後部輸送
モジュール14へ移送され、ここからウェファはそれぞれ
に、そのモジュール14に結合した５つの処理室22−30の
いずれか又は全てに逐次に入出して処理を施される。各
ウェファは処理が終るとコンジット16を通して輸送モジ
ュール12へ戻され、そしてロード−ロック32、34のいず
れか一方、好適にはウェファが輸送モジュール12へ入っ
たときと同じロード−ロック内のカセットの中へ返され
る。第１バッチのウェファの移送が行われている間、予
熱モジュール44内の第２バッチのウェファが同様に加熱
されている。第２バッチのウェファが予熱されてしまう
までに第３バッチが同様にして第１予熱モジュール42内
に装入され、こうしてシーケンスは１つのバッチから次
のバッチと同じ態様で続行されていく。
本発明による２つのロード−ロックと２つの予処理モ
ジュールを備える機械の構成は、機械に大きな融通性と
高い生産性を与え、いろいろなバッチのウェファの予熱
を少なくとも部分的には同時に行えるようにし、又いろ
いろなバッチのウェファの装入と装出を少なくとも部分
的には同時に行えるようにする。このような構成によっ
てバッチが相互に迂回でき、そこで輸送機構がより効率
的に使用される。この構成によれば、輸送機構と処理モ
ジュール内のウェファの他に、４つのバッチのウェファ
がクラスタ・ツール内に同時に存在できる。
機械の構成が１つの予熱モジュール又は１つのロード
−ロックしか備えない場合でも、本発明ではなお優れた
効率と処理を得ることができる。
１つのロード−ロックしか備えない実施例において、
好適な操作シーケンスは、ウェファの第１カセットをロ
ード−ロック及び内部環境内へ装入し、続いてその第１
バッチを予熱モジュールへ輸送して予熱を行い、それか
らその第１バッチの予熱されたウェファを逐次に他の処
理モジュールに装入し、そしてこれから装出し、この後
それらウェファをロード−ロックへ戻し、カセットに入
れて機械から取出す如く行われる。第１バッチのウェフ
ァがロード−ロックへ戻される前に第２バッチのウェフ
ァがロード−ロックを通して装入され、そして空の予熱
モジュール内に設置される。
予熱モジュールが１つしか無い場合、その設置は、第
１バッチの予熱処理されたウェファが予熱モジュールか
ら取出された後で行われる。第２バッチのウェファが予
熱されているとき、２つの予熱モジュールを備える構成
では第１バッチのウェファの任意の又は全ての処理又は
輸送段階を行うことができ、そして１つの予熱モジュー
ルを備える構成では、第１バッチが予熱モジュールから
装出された後で任意の又は全てのそのような段階を行う
ことができる。
上記のような構成と装置によって、様々なバッチのウ
ェファがクラスタ・ツールを通っていろいろに処理さ
れ、又いろいろなサイクルに送られる。同じバッチのウ
ェファの全てが機械の中の同じコースをたどらなければ
ならないということはない。本発明が提供する高い融通
性は、プログラムを組まれる処理制御の可能性を大きく
し、これによってウェファ処理の生産性と効率性を高く
する。
以上の説明から当該技術者には明らかなように、ここ
に記述してきた実施例は、本発明の原理から外れること
なしに、なお様々な変化形が可能である。従って本発明
は請求の範囲によってのみ規定される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イシカワ，ヒロイチ アメリカ合衆国07430 ニュージャージ ー州マワ，ブリーランド コート 127 (56)参考文献 特開 平３−19252（ＪＰ，Ａ) 国際公開91／10949（ＷＯ，Ａ１)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ウェファ処理方法において、 ａ）カセット内の第１バッチのウェファを、内部機械環
    境に対して閉じられ且つ外部大気圧環境に対し開かれた
    ロード−ロックの中に置き、この第１バッチのウェファ
    を入れられた該ロード−ロックを該外部環境から密封
    し、そしてこのロード−ロックを該内部環境に対し開く
    こと、 ｂ）上記工程ａ）の完了後、該開かれたロード−ロック
    内のカセットから該第１バッチのウェファを１つずつ、
    該内部環境の真空圧レベルの予処理モジュール内へ移送
    し、この予処理モジュール内に該第１バッチのウェファ
    を密封し、そして該第１バッチのウェファを予処理する
    こと、 ｃ）前記工程ｂ）の完了後、該予処理モジュールを開
    き、そして予処理された該第１バッチのウェファをそこ
    から１つずつ該内部環境の中へ取出すこと、の工程を有
    するウェファを処理する方法に於いて、 ロード−ロックを内部機械環境に開く前にポンプで該ロ
    ード−ロックを該内部機械環境の真空圧力レベルにし、 ｄ）内部機械環境に対して閉じられ且つ外部大気圧環境
    に対して開いたロード−ロック内に、カセット内の第２
    バッチのウェファを位置させ、内部に第２バッチのウェ
    ファを収容している該ロード−ロックを該外部環境から
    密封し、該密封されたロード−ロックをポンプで内部機
    械環境の真空圧力レベルにし、該ロード−ロックを該内
    部環境に対し開き、 ｅ）工程（ｄ）の完了後、第２バッチのウェファが置か
    れている開いたロード−ロックから該第２バッチのウェ
    ファを一つずつ、内部環境の真空圧力レベルにある予処
    理モジュール内に輸送し、該予処理モジュール内の第２
    バッチのウェファを密封し、該予処理モジュール内で密
    封している該第２バッチのウェファを予処理し、 ｆ）第２バッチのウェファが工程（ｅ）に従って予処理
    されている間に、連続的に且つ個々に第１バッチのウェ
    ファを処理するため該内部環境に選択的に複数の処理モ
    ジュールを介して該第１バッチの予処理されたウェファ
    を連続的に輸送する工程を有する、ウェファの処理方
    法。
  2. 【請求項２】請求の範囲第１項による方法であって、工
    程（ｂ）及び工程（ｃ）での予処理モジュールは第一の
    予処理モジュールであり、工程（ｅ）及び工程（ｆ）で
    の予処理モジュールは第二の予熱モジュールであり、第
    ２バッチのウェファが該第一の予熱モジュール内で予熱
    されている間に、第１バッチのウェファにおこなわれる
    前記工程のすべてが行われ、且つ第１バッチのウェファ
    が該第一の予熱モジュール内で予熱されている間に、第
    ２バッチのウェファにおこなわれる前記工程のすべてが
    行われる、該方法。
  3. 【請求項３】請求の範囲第１項あるいは第２項による方
    法であって、工程（ａ）でのロード−ロックは第一のロ
    ード−ロックであり、工程（ｄ）でのロード−ロックは
    第二のロード−ロックあり、第２バッチのウェファが該
    外部環境から取り入れられている或いは該外部環境に出
    されている間に、第１バッチのウェファにおこなわれる
    前記工程のすべてが行われ、且つ第１バッチのウェファ
    が該外部環境から取り入れられている或いは該外部環境
    に出されている間に、第２バッチのウェファがおこなわ
    れる前記工程のすべてが行われる、該方法。
  4. 【請求項４】請求の範囲第１項から第３項までのいずれ
    か一つの項による方法であって、 予処理モジュールは、該予処理モジュール内でラックに
    指示された複数のウェファを同時に加熱することの出来
    るヒータを有し、 該方法は更に、処理モジュールでの平均処理時間に対し
    長い時間且つ空間的に一様に持続された温度で予処理室
    内でウェファを保持する工程を有し、 該ヒータは、処理室の外側に位置する複数の輻射加熱要
    素を有し、 該方法は更に、空間的に一様な温度でウェファを保持し
    ながら、該加熱要素に対してラックを回転させる工程を
    有し、 該予処理モジュールは昇降機を有し、 該方法は更に、該昇降機上にウェファを移動し、種々の
    個数のウェファに関しバッチごとのウェファを複数のウ
    ェファの間に空位置無しに受け入れるようにラックを位
    置させる工程を有する、該方法。
  5. 【請求項５】ウェファ処理クラスタ・ツールであって、 内部ボリュームを取囲む少なくとも１つの輸送モジュー
    ル（12,14）、この輸送モジュール（12,14）は、これと
    連絡する複数個のモジュール（22−30,42,44）内へ個々
    のウェファ（66）を移送するためのウェファ輸送機構
    （20）を内に有する如き、該少なくとも１つの輸送モジ
    ュール、該輸送モジュール（12,14）と連絡する複数個
    のウェファ処理モジュール（22−30）、これらウェファ
    処理モジュール（22−30）はそれぞれに、これの中の処
    理室内でウェファに少なくとも１つのウェファ・コーテ
    ィング、エッチング、又は処理プロセスを施すことがで
    きる如き、該複数個のウェファ処理モジュール、該輸送
    モジュール（12,14）の内部ボリュームと外部環境とに
    交互に連絡できるロード−ロック室を内に取囲む少なく
    とも１つのロード−ロック・モジュール（32,34）、こ
    のロード−ロック・モジュール（32,34）は、このロー
    ド−ロック（32,34）の室が該外部環境と連絡している
    ときウェファの装入されたカセットを該外部環境から収
    受し又はこれへ提出するための、そして該ロード−ロッ
    ク（32,34）の室が該輸送モジュール（12,14）の内部ボ
    リュームと連絡しているとき個々のウェファを該輸送モ
    ジュール（12,14）の内部ボリュームから収受し又はこ
    れへ提出するためのカセット・ホルダを内に有する如
    き、該少なくとも１つのロード−ロック・モジュール、
    及び、該輸送モジュール（12,14）と連絡し、そして予
    処理室（52）を内に有する少なくとも１つの予処理モジ
    ュール（42,44）を備えるクラスタ・ツールにおいて、
    該輸送モジュール（12,14）の内部ボリュームが連続的
    に真空圧力レベルに維持することができ、該ウェファ処
    理モジュール（22−30）が、該輸送モジュール（12,1
    4）と真空連絡するランダムにアクセスできる個々のウ
    ェファ（66）の処理モジュールであり、そして該予処理
    室（52）はラック（64）を有し、このラックはそれらウ
    ェファ（66）を個々に該輸送モジュール（12,14）の内
    部ボリュームから収受し又これへ提出し且つ予処理室
    （52）内に複数個のウェファを保持することができ、そ
    れによって１つのバッチのウェファ（66）は予処理モジ
    ュール（42,44）内で同時に予処理されると共に他のバ
    ッチのウェファ（66）はウェファ処理モジュール（22−
    30）内で個々に処理され、 予処理モジュールは、密閉されたハウジング（50）内に
    収容された予熱室（52）を備えた予熱モジュール（42,4
    4）であり、 該予熱モジュール（42,44）は該予熱室（52）内でラッ
    ク（64）に支持されている複数のウェファ（66）を同時
    に加熱できる加熱器（90）を有し、該加熱器（90）は、
    ウェファ処理モジュール（22−30）の平均処理時間に対
    し長い時間にわたって予熱室（52）内でどの場所でも均
    一の温度にウェファ（66）を保持可能であり、 該クラスタ・ツールは更に、該予熱室（52）内のウェフ
    ァの温度に応答した温度信号を発生することが可能なセ
    ンサー（93,94）と、該センサーによって発生した温度
    信号に応答し且つ該温度信号に応答して加熱器（90）に
    送られるエネルギーを制御することのできる加熱器制御
    装置とを有することを特徴とする、上記クラスタ・ツー
    ル。
  6. 【請求項６】センサーは、予熱室（52）内で予熱されて
    いるウェファ（66）の表面から放射されているエネルギ
    ーを受け取るように位置している高温計であり、該高温
    計は該予熱室内で少なくとも一つのウェファの裏側に向
    かって水平に関し小さな角度で上方に方向づけられてい
    る、請求項５によるクラスタ・ツール。
  7. 【請求項７】ウェファ処理クラスタ・ツールであって、 内部ボリュームを取囲む少なくとも１つの輸送モジュー
    ル（12,14）、この輸送モジュール（12,14）は、これと
    連絡する複数個のモジュール（22−30,41,44）内へ個々
    のウェファ（66）を移送するためのウェファ輸送機構
    （20）を内に有する如き、該少なくとも１つの輸送モジ
    ュール、該輸送モジュール（12,14）と連絡する複数個
    のウェファ処理モジュール（22−30）、これらウェファ
    処理モジュール（22−30）はそれぞれに、これの中に処
    理室内でウェファに少なくとも１つのウェファ・コーテ
    ィング、エッチング、又は処理プロセスを施すことがで
    きる如き、該複数個のウェファ処理モジュール、該輸送
    モジュール（12,14）の内部ボリュームと外部環境とに
    交互に連絡できるロード−ロック室を内に取囲む少なく
    とも１つのロード−ロック・モジュール（32,34）、こ
    のロード−ロック・モジュール（32,34）は、このロー
    ド−ロック（32,34）の室が該外部環境と連絡している
    ときウェファの装入されたカセットを該外部環境から収
    受し又これへ提出するための、そして該ロード−ロック
    （32,34）の室が該輸送モジュール（12,14）の内部ボリ
    ュームと連絡しているとき個々のウェファを該輸送モジ
    ュール（12,14）の内部ボリュームから収受し又はこれ
    へ提出するためのカセット・ホルダを内に有する如き、
    該少なくとも１つのロード−ロック・モジュール、及
    び、該輸送モジュール（12,14）と連絡し、そして予処
    理室（52）を内に有する少なくとも１つの予処理モジュ
    ール（42,44）を備えるクラスタ・ツールにおいて、該
    輸送モジュール（12,14）の内部ボリュームが連続的に
    真空圧力レベルに維持することができ、該ウェファ処理
    モジュール（22−30）が、該輸送モジュール（12,14）
    と真空連絡するランダムにアクセスできる個々のウェフ
    ァ（66）の処理モジュールであり、そして該予処理室
    （52）はラック（64）を有し、このラックはそれらウェ
    ファ（66）の個々に該輸送モジュール（12,14）の内部
    ボリュームから収受し又これへ提出し且つ予処理室（5
    2）内に複数個のウェファを保持することができ、それ
    によって１つのバッチのウェファ（66）は予処理モジュ
    ール（42,44）内で同時に予処理されると共に他のバッ
    チのウェファ（66）はウェファ処理モジュール（22−3
    0）内で個々に処理され、 予処理モジュールは、密閉されたハウジング（50）内に
    収容された予熱室（52）を備えた予熱モジュール（42,4
    4）であり、 該クラスタ・ツールは更に、頂部ウェファ保持スロット
    の直ぐ上の位置と、底部ウェファ保持スロットの直ぐ下
    の位置とにおいてラック（64）の頂部と底部とに担持さ
    れる１対のシールドを有し、該シールドは、該ラック
    （64）の頂部及び底部ウェファ保持スロット内のウェフ
    ァが受け取る熱を該ラック（64）内の他のウェファ（6
    6）が受け取る熱に等しくすることができる事を特徴と
    する、上記クラスタ・ツール。
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