JP3151582B2 - 真空処理装置 - Google Patents

真空処理装置

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JP3151582B2 JP12521893A JP12521893A JP3151582B2 JP 3151582 B2 JP3151582 B2 JP 3151582B2 JP 12521893 A JP12521893 A JP 12521893A JP 12521893 A JP12521893 A JP 12521893A JP 3151582 B2 JP3151582 B2 JP 3151582B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空処理装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの微細化、集積化に伴
い、半導体製造装置についても種々の工夫がなされ、例
えば真空処理装置においては、プロセスの改革、変更に
容易に対処でき、また一貫処理により工程の短縮を図れ
るようにクラスタツールなどと呼ばれているマルチチャ
ンバシステムの開発がなされている。
【0003】このような方式を採用した真空処理装置と
しては、例えば特開平3−19252号公報に記載され
た多段真空隔離式処理装置が知られている。この処理装
置は、エッチング、デポジション等の処理を行なう複数
の真空処理チャンバーと、選択された各真空処理チャン
バーで所定の処理を行なうように被処理体を搬送する移
送ロボットステーションと、移送ロボットステーション
に連設され、上記各真空処理の前処理、後処理を夫々行
なう第1及び第2の中間処理チャンバーと、これら中間
処理チャンバーとロードロックチャンバーとの間で被処
理体を受け渡しするバッファロボットチャンバーとを備
えて構成されている。そして、被処理体を処理する場合
には、上述したように、上記各チャンバー及びロボット
ステーションは、いずれも多段階に真空引きされ、それ
ぞれの処理を真空下で行なうように構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
真空処理装置の場合には、ロードロックチャンバーと中
間処理チャンバー間の被処理体の受け渡しに伴う搬送を
真空中で行なうため、摩擦力で被処理体を支持体上に保
持した状態で被処理体を搬送する必要があり、被処理体
のカセットからの取り出し動作やカセットへの被処理体
の収納動作に伴って被処理体の位置ずれや被処理体の取
りこぼしなどが起こって搬送動作が不正確になるという
問題があった。
【0005】またロードロックチャンバーと中間処理チ
ャンバ間の被処理体の受け取りを真空中で行うため、真
空ポンプ及び真空ゲージなどの付帯設備が必要になり、
特に真空ポンプは非常に高価であることから真空処理装
置の製造コストが高くなるという課題があった。
【0006】更に、第1及び第2の中間処理チャンバが
夫々前処理、後処理専用のものであるため、処理前の被
処理体は第1の中間処理チャンバを、処理後の被処理体
は第2の中間処理チャンバを夫々通ることになるが、移
送ロボットステーションとバッファロボットチャンバー
との雰囲気が異なるので中間処理チャンバで雰囲気の切
り替えが行われ、このため例えばカセットから被処理体
を搬入するにあたり被処理体の待機時間が長くなってス
ループットが低下し、マルチチャンバのトータル処理時
間の短縮という目的を十分達成させることができないと
いう問題があった。
【0007】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、複数の真空処理室を備えた
装置において、容器に対する被処理体の受け渡しを確実
に行うことができ、また高スループットで汎用性の高い
真空処理装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、被処
理体を収納する容器が載置される容器載置部と、第1の
移載手段と、前記容器を外部との間で搬出入するための
ゲ−トドアと、を備えた気密構造のローダ室と、このロ
ーダ室にゲ−トバルブを介して夫々気密に接続され、加
熱手段及び冷却手段を兼備した第1の予備真空室及び第
2の予備真空室と、これら第1及び第2の予備真空室に
ゲ−トバルブを介して気密に接続され、第2の移載手段
を備えた気密構造の移載室と、この移載室にゲ−トバル
ブを介して気密に接続された複数の真空処理室と、前記
第1の予備真空室及び第2の予備真空室を挟んだローダ
室と移載室との間の被処理体の搬送経路を選択できるモ
ード選択手段と、を備え、前記容器載置部と第1または
第2の予備真空室との間の被処理体の移載を前記第1の
移載手段により大気圧以上の気体雰囲気中で行い、前記
第1または第2の予備真空室と真空処理室との間の被処
理体の移載を前記第2の移載手段により真空雰囲気中で
行うことを特徴とする。
【0009】請求項2の発明は、被処理体を収納する容
器が載置される容器載置部と、第1の移載手段と、前記
容器を外部との間で搬出入するためのゲ−トドアと、
備えた気密構造のローダ室と、このローダ室に予備真空
室を介して接続され、第2の移載手段を備えた気密構造
移載室と、この移載室にゲ−トバルブを介して気密に
接続された複数の真空処理室と、被処理体を複数の真空
処理室により連続的に処理するように搬送するモードと
被処理体を一の真空処理室のみにより処理するように搬
送するモードとの一方を選択できるモード選択手段と、
を備え、前記容器載置部と予備真空室との間の被処理体
の移載を前記第1の移載手段により大気圧以上の気体雰
囲気中で行い、前記予備真空室と真空処理室との間の被
処理体の移載を前記第2の移載手段により真空雰囲気中
で行うことを特徴とする。
【0010】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2の発明において、容器載置部は、第1の容器載置部及
び第2の容器載置部からなり、モード選択手段は、第1
または第2の容器載置部上の容器のうちの一方から取り
出された被処理体が真空処理後に当該一方の容器に戻さ
れる搬送モードと、前記被処理体が真空処理後に他方の
容器に受け渡される搬送モードとのうちの一方を選択で
きる機能を備えていることを特徴とする。
【0011】
【作用】被処理体は、大気圧以上のガス雰囲気中にて容
器載置部から予備真空室に移載され、真空雰囲気中にて
移載室を介して真空処理室に搬入される。そして例えば
複数の真空処理室により連続処理されるかまたは一の真
空処理室により処理された後予備真空室を介して容器載
置部に収納される。容器に対する被処理体の受け渡しを
大気圧以上のガス雰囲気中にて行うので例えば真空吸着
を利用することができ、受け渡しが確実になる。
【0012】また予備真空室にて加熱手段、冷却手段を
兼備させてこれらの通過モードを種々用意しているた
め、状況に応じたモードを選択することにより高スルー
プットを得ることができる。更に第1または第2のカセ
ットの一方から取り出したウエハをどちらのカセットに
戻すかについて自由に選択できるようにすることによ
り、より効率のよい移載を行うことができる。
【0013】
【実施例】図1及び図2は、夫々本発明の実施例を示す
平面図及び概観斜視図である。図中1は第1の移載室で
あり、この移載室1の両側には夫々ゲートバルブG1、
G2を介して第1のカセット室2A及び第2のカセット
室2Bが接続されている。これらカセット室2A、2B
は本実施例の真空処理装置の搬出入ポートに相当するも
のであり、昇降自在なカセットステージ21を備えてい
る。このカセットステージ2A、2Bは、この例では半
導体ウエハ(以下ウエハという)Wを収納するための容
器例えばウエハカセット(以下カセットという)22を
載置するための容器載置部に相当するものである。
【0014】前記移載室1及びカセット室2A、2Bは
気密構造に構成され、ローダ室10をなすものであり、
カセット室2A、2Bには、外部(作業室雰囲気)との
間を開閉するように夫々ゲートドアG3、G4が設けら
れると共に、コ字形の保持部材を備えた搬出入ロボット
23(図2参照)が設けられている。この搬出入ロボッ
ト23は、図2に示すように外部で前向きにセットされ
たカセット22をカセット室2A、2B内に搬入して横
向きにセットするように構成されており、ウエハカセッ
ト22は、カセット室2A、2B内に搬入された後カセ
ットステージ21により突き上げられて所定の位置まで
上昇する。また図2に示すように第1の移載室1及びカ
セット室2A、2Bには不活性ガス例えばN2 ガスを供
給するためのガス供給管20が各々接続されており、図
示しない圧力調整器により第1の移載室1及びカセット
室2A、2B内は大気圧以上例えば大気圧の不活性ガス
雰囲気とされる。
【0015】前記第1の移載室1内には例えば多関節ア
ームよりなる第1の移載手段11と、ウエハWの中心及
びオリフラ(オリエンテーション)を位置合わせするた
めの回転ステージ12とが配設されており、この回転ス
テージ12は図示しない発受光部と共に位置合わせ手段
を構成する。前記第1の移載手段11は、前記第1及び
第2のカセット室2A、2B内のカセット22と前記回
転ステージ12と後述の予備真空室との間でウエハを移
載するためのものであり、ウエハ保持部であるアームの
先端部の両側には、ウエハWを真空吸着するための吸引
孔11aが形成されている。この吸引孔11aは図示し
ない吸引路を介して図示しない真空ポンプに接続されて
いる。
【0016】前記第1の移載室1の後方側には、夫々ゲ
ートバルブG5、G6を介して第1の予備真空室3A及
び第2の予備真空室3Bが接続されており、更にこれら
予備真空室3A、3Bの後方側にはゲートバルブG7、
G8を介して第2の移載室4が接続されている。第1及
び第2の予備真空室3A、3Bは同一構造に構成されて
おり、図示していないが例えば上下に夫々加熱手段及び
冷却手段を備えると共に、例えば上下に夫々ウエハWを
載置することができる昇降自在な2段の載置具を備えて
いる。またこれら予備真空室3A、3Bには、図示しな
い真空ポンプが接続されると共に、例えばN2 ガスを供
給するためのガス供給管が接続されている。
【0017】前記第2の移載室4内には、第1及び第2
の予備真空室3A、3Bと後述の3つの真空処理室5A
〜5Cとの間でウエハWを移載するための例えば多関節
ロボットよりなる第2の移載手段41が配置されてい
る。
【0018】前記第2の移載室4には、夫々ゲートバル
ブG9〜G11を介して左右及び後方の三方に3つの真
空処理室5A〜5Cが接続されている。真空処理室5A
は例えば微細パターンが形成されたウエハ上に400〜
500℃の温度下でチタン膜をスパッタリングにより成
膜するためのものであり、真空処理室5Bは例えば微細
パターンにタングステン層をCVDにより形成するため
のものであり、また真空処理室5Cは、タングステン層
をエッチバックするためのものである。即ちこの例は真
空処理室5A〜5CによりウエハW上に連続処理を行う
場合であるが、各真空処理室5A〜5Cは同一の処理例
えばCVDを行うように構成してもよい。
【0019】更に本実施例の真空処理装置は、図2に模
式的に示すようにウエハの搬送経路を選択するモード選
択手段6を備えている。このモード選択手段6は、第1
のカセット室2A、2B内のカセット22と真空処理室
5A〜5Cとの間のウエハの搬送経路に対応する種々の
モード、例えばモード1〜モードnの中からモードを選
択できる機能を有しているものであり、具体的には例え
ば各モードのプログラムを格納したメモリや中央処理装
置を含む制御部と、前記プログラムの選択や条件設定な
どを行う操作パネルとを含むユニットにより構成され
る。
【0020】ここで前記モードの一例を図3〜図8に示
す。図3は、第1のカセット室2Aのカセット22(一
方のカセット22)に収納されているウエハWが回転ス
テージ12(図3〜図8では図示の都合上符号を省略し
てある)、第1の予備真空室3Aを経た後、真空処理室
5A、5B、5Cに順次搬送されて連続処理が行われ、
その後第2の予備真空室3Bを経て、第2のカセット室
2Bのカセット22(他方のカセット22)に収納され
るモードを示している。
【0021】図4は、図3のモードにおいて処理後のウ
エハWが他方のカセット22ではなく一方のカセット2
2(元のカセット22)に戻るモードを示している。図
5は、図3のモードにおいて搬入時及び搬出時のいずれ
の場合も、ウエハWが第1の予備真空室3Aを通る経路
と第2の予備真空室3Bを通る経路との両方を使用して
いるモード、つまり2つの予備真空室3A、3B内を例
えば交互に搬送されるモードである。
【0022】そして図5のモードでは一方のカセット2
2から取り出されたウエハWが処理後に他方のカセット
22に収納されるが、これに対し図6のモードは、一方
のカセット22内のウエハW及び他方のカセット22内
のウエハWが交互に取り出されると共に第1及び第2の
予備真空室3A、3B内を交互に搬送され、夫々元のカ
セット22内に戻されるモードである。
【0023】図7のモードは、搬入時にはウエハWが第
1及び第2の予備真空室3A、3Bを交互に搬送され、
搬出時には一方の予備真空室3B(あるいは3A)を通
るモードである。更にまた図8は、ウエハWを連続処理
する代りに、例えば各真空処理室5A〜5Cを同一の処
理を行うようにセッティングしておき、一方のカセット
22内のウエハWを真空処理室5A〜5Cのいずれかに
搬入し、処理後に例えば他方のカセット22に収納する
モードである。
【0024】以上のモードは一例にすぎず、図8に示す
ように各真空処理室5A〜5Cで同一処理を行う場合に
図3〜図7に示すモードを組み合わせたモードを作成し
てもよいし、上述以外のモードを作成してもよい。そし
てこれらモードを選択するにあたっては、オペレータが
各モードを指定してもよいが、例えば各真空処理室5A
〜5Cの処理の種類や、当該真空処理装置と外部ステー
ションとのインターフェイスの状況などに応じてコンピ
ュータが最適のモードを選択するようにしてもよい。
【0025】次に上述実施例の作用について述べる。例
えば図5に示すモードを例にとって説明すると、先ずウ
エハWを例えば25枚収納したカセット22が搬出入ロ
ボット23(図2参照)により第1のカセット室2A内
のカセットステージ21上に、開口面を第1の移載室1
側に向けて載置される。続いてゲートドアG3を閉じ、
第1のカセット室2A内を大気圧の不活性ガス雰囲気に
すると共にカセットステージ21によりカセット22が
所定の位置まで上昇する。
【0026】次にゲートバルブG1を開き、カセット2
2内のウエハWが第1の移載手段41のアームに真空吸
着され、予め不活性ガス雰囲気にされている第1の移載
室1内に、第1の移載手段11により搬入され、更に位
置合わせ手段の一部をなす回転ステージ12に、前記真
空吸着を解除して受け渡され、ここでオリフラ合わせ及
び中心の位置合わせが行われる。
【0027】しかる後にウエハWは、予め大気圧の不活
性ガス雰囲気にされている第1の予備真空室3A内に搬
入されて、例えば2段の載置具の上段側に載置され、ゲ
ートバルブG5を閉じ、例えば予備真空室3A内を10
-3〜10-6Torrの真空度に減圧すると共に例えば5
00℃に予備加熱される。また続くウエハWは、同様に
して第2の予備真空室3Bに搬入され、予備加熱され
る。予備加熱後ゲートバルブG7を開いて、予め10-7
〜10-8Torrの真空度に減圧された第2の移載室4
と当該予備真空室3Aとの間を連通し、既に連続処理さ
れたウエハWが第2の移載手段41により第1の予備真
空室3Aの下段側の載置具に載置された後、当該第2の
移載手段41により、予備加熱済みである上段側のウエ
ハWが第1の予備真空室3Aから取り出され、第1の真
空処理室5A内に搬入される。なお第2の予備真空室3
Bと第2の移載手段41との間のウエハWの受け渡しも
同様にして行われる。
【0028】そして真空処理室5Aにて例えばスパッタ
リングによりチタン膜が形成されたウエハWは、真空処
理室5B及び真空処理室5Cに順次搬入されて先述した
ように夫々CVDによるタングステン膜の成膜及びエッ
チバックが行われ、しかる後にウエハWの搬入時の説明
で述べたように予備真空室3A(または3B)の下段側
の載置具に載置されて冷却される。
【0029】更に予備真空室3A(または3B)内を大
気圧の不活性ガス雰囲気にした後ゲートバルブG7(ま
たはG8)を開き、冷却されたウエハWが第1の移載手
段11により第2のカセット室2B内のカセット22内
に収納される。その後先述した搬入動作の逆の動作によ
りカセット22が搬出入ロボット23により外部に搬出
される。
【0030】そしてウエハWを搬送するモードについて
は、真空処理の種類により、あるいは連続処理か一つの
真空処理室のみを用いた処理(例えば同一の真空処理)
かにより、更にはその他の事情例えば搬出入ロボットの
故障などにより、モード選択手段6にメモリされている
モードの中から例えばオペレータがあるいは上位のホス
トコンピュータが適切なモードを選択する。
【0031】このような実施例によれば、カセット22
及び第1の移載手段41が置かれている領域が外部から
仕切られているため、この中をクリーンな雰囲気とする
ことにより、真空処理室5A〜5C内への不純物の混入
を極力抑えることができると共に、その雰囲気を大気圧
の不活性ガス雰囲気にしているので真空吸着を利用して
ウエハWを搬送することができ、従ってウエハWの位置
ずれや脱落を防止し、確実な搬送を行うことができる。
そして不活性ガス雰囲気にしているので真空処理後のウ
エハWを直ぐに大気に触れさせなくて済みこのためウエ
ハ表面の化学的反応を抑えることができる。またカセッ
ト室2A、2B及び第1の移載室1を真空にするための
真空ポンプや真空ゲージ等の付帯設備を設けなくて済む
ため、装置を安価にかつコンパクトに製作できる。
【0032】そして第1及び第2の予備真空室3A、3
Bに各々加熱手段及び冷却手段を兼備させて、予備真空
室3A、3Bの通過のモードを種々用意し、これらの中
から適切なモードを選択すると共に、一方のカセット2
2から取り出したウエハWをどちらのカセット22に収
納するかについても選択できるようにしているため、真
空処理室5A〜5Cの処理時間や次のカセット22が送
られてくるタイミングなどに応じて効率のよいモードに
よりウエハWを搬送でき、従ってスループットを向上さ
せることができる。
【0033】更に真空処理室5A〜5Cにより連続処理
を行うモード、及び真空処理室5A〜5Cを並行して同
一の処理を行うモードのうちの一方を選択できるので用
途が広く、高い汎用性が得られる。
【0034】真空処理室5A〜5Cは、連続処理、同一
処理のいずれにも適用できるように、また種々の真空処
理に対応できるように第2の移載室4に着脱自在に接続
されている。真空処理室における真空処理としては、ス
パッタリング、CVD、エッチング、アッシング、酸
化、拡散など種々の処理を挙げることができる。
【0035】なお本発明は、第1の移載室1の中に第1
及び第2のカセット22を配置する構成や予備真空室が
1個のみの構成であってもよく、カセット22、第1の
移載室1及び予備真空室間でウエハを移載する場合の雰
囲気ガスとしては、不活性ガス以外に例えば十分水分が
除去された乾燥空気を用いてもよい。不活性ガスを用い
る場合には窒素ガス以外にアルゴンガスや炭酸ガスなど
を用いてもよい。また真空処理室は2個あるいは4個以
上であってもよく、被処理体としてはLCD基板などで
あってもよい。
【0036】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、クラスタツー
ルなどと呼ばれている複数の真空処理室を備えた真空処
理装置において、容器載置部と予備真空室との間の被処
理体の移載を大気圧以上の気体雰囲気中で行っているた
め真空吸着を利用して被処理体を移載手段に保持でき、
従って容器に対する被処理体の受け渡しを確実に行うこ
とができる。また第1及び第2の予備真空室にて加熱手
段、冷却手段を兼備させてこれらの通過モードを種々用
意しているため、状況に応じたモードを選択することに
より高スループットを得ることができる。更に請求項3
の発明のように第1または第2のカセットの一方から取
り出したウエハをどちらのカセットに戻すかについて自
由に選択できるようにすることにより、より効率のよい
移載を行うことができる。
【0037】請求項2の発明によれば、複数の真空処理
室により連続処理を行うモード、及び一の真空処理室の
みにより処理を行うモードを選択できるので高い、汎用
性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す平面図である。
【図2】本発明の実施例の概観を示す斜視図である。
【図3】本発明の実施例におけるウエハの移載のモード
を示す説明図である。
【図4】本発明の実施例におけるウエハの移載のモード
を示す説明図である。
【図5】本発明の実施例におけるウエハの移載のモード
を示す説明図である。
【図6】本発明の実施例におけるウエハの移載のモード
を示す説明図である。
【図7】本発明の実施例におけるウエハの移載のモード
を示す説明図である。
【図8】本発明の実施例におけるウエハの移載のモード
を示す説明図である。
【符号の説明】
1 第1の移載室 10 ローダ室 11 第1の移載手段 2A 第1のカセット室 2B 第2のカセット室 21 カセットステージ 22 カセット 3A 第1の予備真空室 3B 第2の予備真空室 4 第2の移載室 5A〜5C 真空処理室
フロントページの続き (72)発明者 久保寺 正男 山梨県韮崎市藤井町北下条2381番地の1 テル・バリアン株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−45511(JP,A) 特開 平4−299552(JP,A) 特開 平3−136345(JP,A) 特開 平3−19252(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/68 H01J 37/317 H01L 21/205 H01L 21/3065

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理体を収納する容器が載置される容
    器載置部と、第1の移載手段と、前記容器を外部との間
    で搬出入するためのゲ−トドアと、を備えた気密構造の
    ローダ室と、 このローダ室にゲ−トバルブを介して夫々気密に接続さ
    れ、加熱手段及び冷却手段を兼備した第1の予備真空室
    及び第2の予備真空室と、 これら第1及び第2の予備真空室にゲ−トバルブを介し
    て気密に接続され、第2の移載手段を備えた気密構造の
    移載室と、 この移載室にゲ−トバルブを介して気密に接続された複
    数の真空処理室と、 前記第1の予備真空室及び第2の予備真空室を挟んだロ
    ーダ室と移載室との間の被処理体の搬送経路を選択でき
    るモード選択手段と、 を備え、 前記容器載置部と第1または第2の予備真空室との間の
    被処理体の移載を前記第1の移載手段により大気圧以上
    の気体雰囲気中で行い、 前記第1または第2の予備真空室と真空処理室との間の
    被処理体の移載を前記第2の移載手段により真空雰囲気
    中で行うことを特徴とする真空処理装置。
  2. 【請求項2】 被処理体を収納する容器が載置される容
    器載置部と、第1の移載手段と、前記容器を外部との間
    で搬出入するためのゲ−トドアと、を備えた気密構造の
    ローダ室と、 このローダ室に予備真空室を介して接続され、第2の移
    載手段を備えた気密構造の移載室と、 この移載室にゲ−トバルブを介して気密に接続された複
    数の真空処理室と、 被処理体を複数の真空処理室により連続的に処理するよ
    うに搬送するモードと被処理体を一の真空処理室のみに
    より処理するように搬送するモードとの一方を選択でき
    るモード選択手段と、 を備え、 前記容器載置部と予備真空室との間の被処理体の移載を
    前記第1の移載手段により大気圧以上の気体雰囲気中で
    行い、 前記予備真空室と真空処理室との間の被処理体の移載を
    前記第2の移載手段により真空雰囲気中で行うことを特
    徴とする真空処理装置。
  3. 【請求項3】 容器載置部は、第1の容器載置部及び第
    2の容器載置部からなり、 モード選択手段は、第1または第2の容器載置部上の容
    器のうちの一方から取り出された被処理体が真空処理後
    に当該一方の容器に戻される搬送モードと、前記被処理
    体が真空処理後に他方の容器に受け渡される搬送モード
    とのうちの一方を選択できる機能を備えていることを特
    徴とする請求項1または請求項2記載の真空処理装置。
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