JP3147230B2 - 真空処理装置及びそれを用いた基板の真空処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空処理装置及び
基板の真空処理方法に係り、特に複数の真空処理室を有
する真空処理及びそれを用いた基板の真空処理方法に関
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て装
置に投入し、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とにより、生産の効率化を図
るのが一般的な真空処理装置用搬送システム及びそ運転
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装置など活性ガ
スによる反応を利用する装置においては、処理を行うに
従って反応生成物が処理容器内に付着、堆積するため
に、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とがしばしばあり、これ
を避けるために定期的に処理容器内をクリーニングする
作業が行われている。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が、作業性や効率面からは
ドライクリーニングが優れており、こうした機能は生産
ラインの自動化が進むにつれて不可欠なものとなりつつ
ある。

【０００４】このような機能を備えた真空処理装置用搬
送システムの一例として、実開昭６３−１２７１２５号
公報に開示された装置などがあげられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】例えば、実開昭６３−
１２７１２５号公報に開示された装置においては、処理
室をプラズマクリーニングするにあたってあらかじめ真
空予備室に収容されたダミーウェーハを処理室内に搬入
し、プラズマクリーニングが終了したら搬送手段によっ
てダミーウェーハを真空予備室に戻すようになされてい
る。このため、ダミーウェーハを収容する真空予備室
は、大きな容積を必要とするとともにダミーウェーハ専
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、一旦、プラズマクリーニングに使用
されたダミーウェーハが、再び真空予備室に戻された後
に正規の処理を続行するため、真空予備室内では使用済
みのダミーウェーハとこれから正規の処理を受けようと
する未処理のウェーハとが混在することとなり、製品汚
染の観点から好ましくない。

【０００７】また、特開昭６２−４４５７１号公報に開
示された装置においては、１つの真空処理室と、ロード
ロック室及びアンロードロック室、およびこれらのロッ
ク室に対応する独立した２つの真空ロック室が上下に重
ねて配置され、ロードロック室及びアンロードロック室
に対応する供給側および回収側のカセットが設けられて
いる。また、特開昭６３−１５３２７０号公報に開示さ
れた装置においては、２つの真空処理室と、１つのロッ
ク室、供給側および回収側のカセットおよび各カセット
に対応してそれぞれ設けられた基板搬送用のベルトコン
ベヤーを備えている。さらに、特開平２−５２４４９号
公報に開示された装置においては、１つの真空処理室
と、２つの予備真空室と、供給側および回収側のカセッ
トおよび各カセットに対応してそれぞれ設けられたベル
トコンベヤーを備えている。また、実開昭５８−９５６
３６号公報に開示された装置においては、供給側および
回収側の各カセットに対応してそれぞれ設けられた基板
搬送用のベルトコンベヤーを備えている。これらの装置
においては、通常、高さ方向に複数の基板を収納した大
気雰囲気のカセットとロック室等の間で、上下動しない
大気搬送装置により各基板を搬送するために、カセット
の上下機構が必要で構成が複雑であったり、ロック室の
構成が複雑になったり、カセットが供給側と回収側に分
かれていて基板の管理が複雑になる等の問題があった。
本発明の目的は、上記の問題点を解決し、ゴミの発生や
残留ガスなどによる製品の汚染をなくし、高い生産効率
と高い製品歩留まりを実現する真空処理装置及びそれを
用いた基板の真空処理方法を提供することにある。 本発
明の他の目的は、構成が簡潔で、生産効率が良く、ま
た、生産ラインへの自動化の対応が可能な真空処理装置
及びそれを用いた基板の真空処理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】本発明の特徴は、基板を
収納する複数のカセットと、大気雰囲気で動作する大気
搬送装置と、基板を一枚毎処理する複数の真空処理室
と、未処理基板を前記真空処理室へ搬入するためのロー
ドロック室と、処理済基板を前記真空処理室から搬出す
るためのアンロードロック室とを備えた真空処理装置に
おける基板の処理方法であって、前記大気搬送装置は、
前記ロードロック室及びアンロードロック室に共通する
前面に位置し、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ軸を有するロボットを
有しており、該大気搬送装置に近接した所定位置にある
実質的に水平な同一平面上に固定配置された、前記未処
理基板を収納したカセットが収納される第１および第２
のカセット台および、ダミー基板を収納したカセットが
収納される第３のカセット台を備え、前記未処理基板を
収納したカセットを前記第１及び前記第２のカセット台
に載置し、ダミー基板を収納したカセットを前記第３の
カセット台に載置し、前記大気搬送装置により、前記未
処理基板を前記第１のカセット台のカセットから前記ロ
ードロック室へ一枚毎に搬送し、前記いずれかの真空処
埋室で処理した後、前記第３のカセット台に載置された
カセット内のダミー基板で該真空処理室内をドライクリ
ーニングし、前記ドライクリーニングした真空処理室内
で、前記第１のカセット台または前記第２のカセット台
に載置されたカセット内の未処理基板を一枚毎処理し、
元のカセットの元の位置に一枚毎回収することにある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１に
より説明する。図１は、本発明による真空処理装置の、
半導体ウェーハに対するドライエッチング処理を行う装
置への応用を示す図である。

【００１０】装置は、未処理のウェーハを収納した状態
で、装置に処理対象を供給し、かつ処理済みのウェーハ
を再度元の位置に収納して回収するための、複数（通常
２５枚）のウェーハを収納できる複数のカセット１ａ、
１ｂおよび１ｃ、該カセット１ａ、１ｂ、１ｃを載置
し、装置への導入／払出しの位置を決定するための、位
置及び姿勢を変えることがなく、水平又は水平に近い平
面の上に常に一定位置に固定されたカセット台２ａ、２
ｂ、２ｃ、図示しない真空排気装置及びガス導入装置を
装備し、ウェーハを真空雰囲気に導入するためのロード
ロック室（基板受入室）５、同じくウェーハを大気中に
取りだすためのアンロードロック室（基板取出室）６、
ウェーハにエッチング処理を施すためのエッチング１１
（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）、それらをそれぞれ気密に
分離可能な隔離弁１２、及びロードロック室（基板受入
室）５／アンロードロック室（基板取出室）６とカセッ
ト１ａ、１ｂ、１ｃとの間に配置され、Ｘ、Ｙ、Ｚ及び
θ軸を有するロボットを備えた、ロードロック室（基板
受入室）５／アンロードロック室（基板取出室）６とカ
セット１ａ、１ｂ、１ｃとの間でウェーハを授受するた
めの第１搬送装置１３から構成されている。

【００１１】装置の動作としては、まず、未処理のウェ
ーハを収納したカセット１ａ、１ｂがストッカ（図示省
略）から装置へとロボット又はオペレータにより供給さ
れ、カセット台２ａ、２ｂに載置される。この時カセッ
ト台２ａ、２ｂは水平な同一平面上にあるため、カセッ
トの供給動作を単純化することが可能であり、生産ライ
ンの自動化への対応が容易である。一方、カセット台２
ｃには、ダミーウェーハを収納したカセット１ｃが載置
される。

【００１２】装置は、カセット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ェーハに処理を行うことができ
る。

【００１３】カセット１ａに収納された未処理のウェー
ハ（基板）２０を第１搬送装置１３により抜き取り、第
１搬送装置１３に対してカセット１ａとは反対側に配置
されたロードロック室（基板受入室）５へ隔離弁１２ａ
を通して搬入する。このときウェーハ（基板）２０は、
カセット１ａ内のいずれの場所に収納されたものでも良
い。ウェーハ（基板）２０は、隔離弁１２ａからロード
ロック室（基板受入室）５に入った後、隔離弁１２ｂか
らアンロードロック室（基板取出室）６を出るまで、装
置外部の雰囲気とは完全に遮断された状態にあるので、
隔離弁１２ａ、１２ｂを境にして仕切りを設け、カセッ
ト台２ａ、２ｂとそこに載置されたカセット１ａ、１ｂ
及び第１搬送装置１３のみを清浄度の高いクリーンルー
ム側に置き、残りの部分は清浄度の低いメインテナンス
ルーム側に置くことができる。ロードロック室（基板受
入室）５は、隔離弁１２ａを閉じた後、排気装置（図示
省略）によって所定の圧力まで真空排気され、次いで隔
離弁１２ｂが開放されてウェーハ（基板）２０は、搬送
室１６に設けられた真空搬送装置（図示略）により各エ
ッチング室１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）へ搬送さ
れ、各試料台８（８ａ，８ｂ，８ｃ）上に載置される。

【００１４】尚、各エッチング室１１ａ，１１ｂ，１１
ｃには、搬送室１６との間にそれらをそれぞれ気密に分
離する隔離弁１２ａ’１２ｂ’１２ｃ’（図示省略）が
設置されている。

【００１５】各エッチング室１１（１１ａ，１１ｂ，１
１ｃに搬入されたウェーハ（基板）２０は、所定の条件
によりエッチング処理を施される。この間に、ロードロ
ック室（基板受入室）５は隔離弁１２ａ、１２ｂを閉じ
た状態で、ガス導入装置４により大気圧に復帰され、開
放された隔離弁１２ａから１枚目のウェーハと同様に２
枚目のウェーハが第１搬送装置１３によって搬入され、
再び排気装置によって所定の圧力まで真空排気される。
１枚目のウェーハ（基板）２０のエッチング処理が終了
すると、隔離弁１２ｃが開かれて処理済みのウェーハ
（基板）２０がアンロードロック室（基板取出室）６に
搬出され、続いて隔離弁１２ｃが閉じられ、隔離弁１２
ｂが開かれて２枚目のウェーハがロードロック室（基板
受入室）５から搬入され、隔離弁１２ｂを閉じた後エッ
チング処理が開始される。

【００１６】アンロードロック室（基板取出室）６に搬
出された処理済みウェーハ（基板）２０は、アンロード
ロック室（基板取出室）６を大気圧に復帰した後、隔離
弁１２ｄを通して第１搬送装置１３によって大気中に取
りだされ、当初収納されていたカセット１ａ内の元の位
置へ戻される。

【００１７】以上の動作を繰り返して、カセット１ａに
収納されていた未処理ウェーハの処理が完了し、元の位
置に再収納し終わるとカセット１ａは回収可能となり、
別の未処理のウェーハを収納したカセットと交換される
が、装置はその間カセット１ｂ内の未処理ウェーハの処
理を続けており、カセット１ｂの全てのウェーハの処理
が完了する前に別の未処理のウェーハを収納したカセッ
トが供給されれば、装置は常に連続的に稼働可能であ
る。この時カセット１ａ、カセット１ｂは水平な同一平
面上にあるため、カセット１ａの回収作業及び別の未処
理のウェーハを収納したカセットの供給作業を、搬送装
置１３によるカセット１ｂへのアクセスに影響を与える
ことなく行うことができる。

【００１８】エッチング室１１は、処理を重ねるにつれ
て反応生成物が内壁面に付着、堆積してくるためにプラ
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が、プラズマクリーニングの実
施に当っては、カセット１ｃに収納されたダミーウェー
ハ３０を第１搬送装置１３によって抜取り、以降は前記
被処理ウェーハ（基板）２０の場合と全く同様にして処
理を行った後、ダミーウェーハ３０をカセット１ｃ内の
元の位置に戻すことができ、ダミーウェーハ３０は常に
カセット１ｃ内にストックされていることになる。

【００１９】尚、カセット１ｃのダミーウェーハ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
使用により使用不良となった場合、ダミーウェーハ３０
はカセット１ｃごと全て交換される。

【００２０】従って、プラズマクリーニングを特別な処
理シーケンスとして扱う必要は無く、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行うことがで
き、クリーニングを実施する周期も任意に設定すること
が可能である。装置のハードウェア上からもプラズマク
リーニングの為の専用の機構は必要が無く、複数のカセ
ット台の一つ（本例の場合２ｃ）にダミーウェーハ３０
を収納したカセット（本例の場合１ｃ）を設置するだけ
で良く、プラズマクリーニングの必要が無い用途の場合
には、ダミーウェーハ３０を収納したカセットの代わり
に、被処理ウェーハ２０を収納したカセットを設置する
ことにより、より効率良く生産を行うことができること
は説明するまでもない。

【００２１】また、一旦プラズマクリーニングに使用さ
れたダミーウェーハは、再び大気中の元のカセットに戻
るようになされているので、真空室内では使用済みのダ
ミーウェーハとこれから正規の処理を受けようとする未
処理のウェーハとが混在することがなく、製品の汚染の
心配も無い。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、ゴミの発生や残留ガス
などによる製品の汚染をなくし、高い生産効率と高い製
品歩留まりを実現する真空処理装置及びそれを用いた基
板の真空処理方法を提供することができる。また、構成
が簡潔で、かつ、生産効率が良く、生産ラインへの自動
化の対応が可能な真空処理装置及びそれを用いた基板の
真空処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のドライエッチング装置の平
面図である。

【符号の説明】

１…基板カセット、２…カセット台、５…ロードロック
室（基板受入室）、６…アンロードロック室（基板取出
室）、８…試料台、１１…エッチング室、１２…隔離
弁、１３…第１搬送装置、１６…搬送室、２０…ウェー
ハ（基板）、３０…ダミーウェーハ。

───────────────────────────────────────────────────── 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 特開 昭62−44571（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−52449（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−127125（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−95636（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/68 H01L 21/205 H01L 21/3065

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板を収納する複数のカセットと、大気雰
   囲気で動作する大気搬送装置と、基板を一枚毎処理する
   複数の真空処理室と、未処理基板を前記真空処理室へ搬
   入するためのロードロック室と、処理済基板を前記真空
   処理室から搬出するためのアンロードロック室とを備え
   た真空処理装置における基板の処理方法であって、 前記大気搬送装置は、前記ロードロック室及びアンロー
   ドロック室に共通する前面に位置し、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ
   軸を有するロボットを有しており、 該大気搬送装置に近接した所定位置にある実質的に水平
   な同一平面上に固定配置された、前記未処理基板を収納
   したカセットが収納される第１および第２のカセット台
   および、ダミー基板を収納したカセットが収納される第
   ３のカセット台を備え、 前記未処理基板を収納したカセットを前記第１及び前記
   第２のカセット台に載置し、ダミー基板を収納したカセ
   ットを前記第３のカセット台に載置し、 前記大気搬送装置により、前記未処理基板を前記第１の
   カセット台のカセットから前記ロードロック室へ一枚毎
   に搬送し、前記いずれかの真空処埋室で処理した後、 前記第３のカセット台に載置されたカセット内のダミー
   基板で該真空処理室内をドライクリーニングし、 前記ドライクリーニングした真空処理室内で、前記第１
   のカセット台または前記第２のカセット台に載置された
   カセット内の未処理基板を一枚毎処理し、元のカセット
   の元の位置に一枚毎回収することを特徴とする真空処理
   装置における基板の処理方法。
2. 【請求項２】 基板を収納する複数のカセットと、大気雰
   囲気で動作する大気搬送装置と、基板を一枚毎処理する
   複数の真空処理室と、未処理基板を前記真空処理室へ搬
   入するためのロードロック室と、処理済基板を前記真空
   処理室から搬出するためのアンロードロック室とを備え
   た真空処理装置における基板の搬送装置において、 前記大気搬送装置は、前記ロードロック室及びアンロー
   ドロック室に共通する前面に位置し、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ
   軸を有するロボットを有しており、 該大気搬送装置に近接した所定位置にある実質的に水平
   な同一平面上に、前記未処理基板または処理済基板を収
   納するカセットがそれぞれ載置される複数のカセット台
   と、ドライクリーニング用のダミー基板が載置されるカ
   セット台とが固定配置され、 前記大気搬送装置により、前記未処理基板または前記ダ
   ミー基板を前記各カセット台のカセットから前記ロード
   ロック室へ一枚毎に搬送し、前記アンロードロック室か
   ら前記処理済基板または前記ダミー基板を元のカセット
   の元の位置に回収することを特徴とする真空処理装置。