JP3299338B2 - 真空処理装置 - 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】この種の真空処理装置としては、従来例え
ば図５に示すように移載室８１の周囲に、複数の真空処
理室８２と、ロードロック室を兼用するカセット室８３
と、冷却室８４と、位置合わせ室８５とを夫々ゲートバ
ルブＧを介して接続した構成の装置が知られている。

【０００４】このような構成の装置では、カセット室８
３内に置かれたカセットＣ内の半導体ウエハＷが移載手
段８６により位置合わせ室８５内の回転台８７上に載置
され、ここで位置合わせされた後例えば真空処理室８２
で連続処理され、その後冷却室８４で冷却されてからカ
セットＣ内に収納される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで上述の真空処
理装置は、複数の真空処理室８２に対して移載室８１や
カセット室８３を共用できるので、従来のように１個の
真空処理室を備えた装置に比べて有利なものではある
が、移載室８１の周囲に、カセット室８３や位置合わせ
室８５、更には複数の真空処理室８２が接続されるので
１台の装置としては大型なものになり、このためクリー
ンルームにおけるレイアウト上の制限が大きくなり、小
型化の要請が強まっている。

【０００６】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、装置の小型化を図ることが
できる真空処理装置を提供することにある。

【０００７】本発明の他の目的は、複数の真空処理室の
各々において被処理体の位置を決める場合の自由度が大
き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、真空
処理室が中間室に接続され、中間室内の移載手段により
被処理体容器と真空処理室との間で被処理体の移載が行
われる真空処理装置において、被処理体を載せてその位
置合わせを行うための位置合わせ手段を、前記中間室内
にて、当該位置合わせ手段の位置合わせ領域と前記移載
手段により真空処理室側から被処理体容器側に向かって
被処理体が移載されるときの被処理体の移動路とが平面
的に干渉する位置に設け、前記位置合わせ手段は、前記
移載手段により被処理体を受け取る第１位置と、前記被
処理体の移動路に対して高さにおいて干渉しない、当該
被処理体の移動路よりも上方側の位置合わせ領域である
第２位置と、を含む領域を昇降するように構成されてい
ることを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、中間室は、複数の真空処理室が接続された移載室
と、この移載室に夫々接続され、左右対称に配置された
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の予備真空室に接続され、被処理体容器が載置
されるローダ室とから構成され、前記位置合わせ手段
は、移載室またはローダ室内において第１の予備真空室
及び第２の予備真空室間の中心線上に設けられているこ
とを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１及び請求項２の発明によれば、処理前
の被処理体が移載手段により位置合わせ手段に第１位置
で受け渡され、その後位置合わせ手段は第２位置まで上
昇（下降）する。そして移載手段は処理済みの被処理体
を例えば請求項２の発明のように予備真空室から受け取
って被処理体容器内に移載するが、このとき当該被処理
体と位置合わせ手段上の被処理体とは高さが異なるので
互に衝突することはない。このような構成によれば位置
合わせ手段の設置スペースを移載手段の移載領域に重ね
ることができるので中間室を小型化できる。

【００１１】

【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。

【００１２】前記第１の移載室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。

【００１３】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、半導体ウエハ（以
下ウエハという）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真空吸着機構を備えた
位置合わせ手段例えば回転台３１とが配設されており、
この回転台３１は、後で詳述する位置合わせ手段の一部
をなすものである。

【００１４】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
転台３１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。ま
た前記アーム先端部には、回転台３１の後述の昇降軸が
上下に通過できるように切欠き部１０が形成されてい
る。

【００１５】前記第１の移載室１の後方側には、左右対
称の構造である第１の予備真空室４Ａ及び第２の予備真
空室４Ｂが夫々ゲートバルブＧ５、Ｇ６を介して接続さ
れている。これら第１及び第２の予備真空室４Ａ、４Ｂ
の第１の移載室１側における搬出入口は、予備真空室４
Ａ、４Ｂの互いの中心線ＣＬ側に向いており、前記回転
台３１は、予備真空室４Ａ、４Ｂの近傍におけるこの中
心線ＣＬ上に位置している。そしてこの場合前記回転台
３１の位置合わせ領域例えば回転台３１に載置されるウ
エハＷと、第１の移載手段１１の移載領域例えばこれに
保持されるウエハＷの移動路と、が平面的に干渉するこ
ととなるが、後述のように回転台３１が昇降するためウ
エハＷ同士が衝突することはない。

【００１６】図３に示すように前記回転台３１の回転軸
３２は、第１の移載室１の底壁の外側に配置されたモー
タ３３に連結されており、このモータ３３は、昇降機構
３４によりガイド軸３５に沿って昇降する昇降基枠３６
に取り付けられている。従って回転台３１は、昇降機構
３４によりモータ３３と共に昇降する。そして回転台３
１の昇降位置について述べると、回転台３１は、第１の
移載手段１１によりウエハＷを受け取る第１位置Ｌ1
と、第１の移載手段１１またはこれに保持されたウエハ
Ｗと回転台３１またはこれに載置されたウエハＷとが互
に高さにおいて干渉しない第２位置Ｌ2 と、を含む領域
を昇降する。

【００１７】前記回転台３１を含む位置合わせ手段は、
図３に示すように回転台３１に載置されるウエハＷの周
縁部の移動路の下方側に配置された発光部５１と、上方
側に配置された受光部５２と、後述のようにウエハＷが
所定の方向に向くようにモ−タ３３を制御する制御部３
０とを有している。発光部５１はレーザ光照射部５３と
レンズ５４とを備え、図示しないスリットにより帯状の
平行光線とするように構成されると共に、受光部５２は
受光面積に応じた電気信号を出力するピンフォトダイオ
ードから構成され、回転台３１によりウエハＷを１回転
させたときにウエハＷの中心位置とオリフラ（オリエン
テーションフラット）の向きが検出されるように構成さ
れている。

【００１８】前記第１及び第２の予備真空室４Ａ、４Ｂ
は、図示しないがいずれも加熱手段及び冷却手段の両方
を備え、更に上下２段の載置具を備えている。そして前
記第１及び第２の予備真空室４Ａ、４Ｂの後方側には、
ゲートバルブＧ７、Ｇ８を介して第２の移載室６が接続
されており更にこの第２の移載室６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つ真
空処理室７Ａ〜７Ｃが接続されている。

【００１９】前記第２の移載室６内には、第１及び第２
の予備真空室４Ａ、４Ｂと後述の３つの真空処理室７Ａ
〜７Ｃ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６１が配置されてい
る。この実施例では、ローダ室、第１及び第２の予備真
空室４Ａ、４Ｂ及び第２の移載室６により中間室が構成
されている。

【００２０】この実施例では、真空処理室７Ａ〜７Ｃに
よってウエハに対して連続処理を行ってもよいしあるい
は各ウエハに対して個別に処理を行ってもよい。そして
個別に処理を行う場合には、前記位置合わせ手段の制御
部３０は、各真空処理室７Ａ〜７Ｃに夫々対応するウエ
ハＷの向きについてのデータを有している。

【００２１】即ち各真空処理室７Ａ〜７Ｃでは例えばウ
エハの周縁に成膜残渣が付着しないようにウエハの周縁
をシールドリングで覆う場合があり、このシールドリン
グのフラット部分とウエハのオリフラとを適合させるた
めにウエハの向きを予め逆算して合わせておく必要があ
る。そこで各真空処理室７Ａ〜７Ｃに対応するウエハの
向きが同一でない場合には、制御部３０に夫々に対応す
るデータが格納され、制御部３０は、これらデータの中
からウエハが処理される真空処理室に応じたデータを選
択してウエハの向きを合わせる機能を有している。

【００２２】次に上述実施例の作用について述べる。ま
ず被処理体であるウエハ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。

【００２３】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により搬入される。第１
の移載手段１１とカセット２２との間のウエハＷの受け
渡しは、カセットステージ２１を昇降させて移載手段１
１によりウエハＷを相対的に掬い上げることによって行
われる。

【００２４】そして回転台３１は図４（ａ）に示すよう
に第１位置Ｌ1 よりも低い位置に待機しており、第１の
移載手段１１のアーム先端部が回転台３１の上方位置に
静止し真空吸着を解除した後、回転台３１は、アーム先
端部の切欠き部１０内を通ってウエハＷを突き上げ、図
４（ｂ）に示すように第２位置Ｌ2 まで上昇する。この
ときまでに第１の予備真空室４Ａ内の下段側の載置具上
に処理済みのウエハＷが載置されており、ゲートバルブ
Ｇ５を開いた後第１の移載手段１１は当該処理済みのウ
エハＷを第１の予備真空室４Ａ内から取り出し、カセッ
ト室２Ａのカセット２２内に移載する。

【００２５】第１の予備真空室４Ａ内のウエハＷがカセ
ット２２内に移載されるときのウエハＷの移動路と回転
台３１上の処理前のウエハＷとは図４に示すように平面
的に干渉する位置関係にあるが、高さにおいて干渉しな
いためウエハＷ同士が衝突することはない。

【００２６】一方回転台３１上のウエハＷは、先述のよ
うにその中心位置とオリフラとが検出され、オリフラが
所定の向きに位置合わせされている。このオリフラの向
きについては、ウエハＷがこれから処理される真空処理
室７Ａ（あるいは７Ｂ、７Ｃ）に対応するオリフラの向
きのデータが制御部３０により選択され、このデータに
もとづいてウエハＷのオリフラが当該データに対応する
方向に向くようにモータ３３が制御される。

【００２７】その後第１の移載手段１１は、回転台３１
の下方側に待機し、回転台３１が下降してこの上のウエ
ハＷが上述の受け渡しと逆の動作により移載手段１１側
に受け渡される。この受け渡し時に、既に検出したウエ
ハＷの中心位置のデータにもとづいてウエハＷの中心位
置の位置合わせが行われる。

【００２８】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４Ａ内に搬
入されて、載置台の昇降により第１の移載手段１１から
上段側の載置具に載置されると共に、ゲートバルブＧ５
を閉じ、例えば予備真空室４Ａ内を１０-3〜１０-6Ｔｏ
ｒｒの真空度に減圧すると共に例えば３０〜６０秒間で
５００℃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４Ｂに搬入され、予備加熱され
る。

【００２９】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６と当該予備真空室４Ａとの間を連通し、既に処
理されたウエハＷが第２の移載手段６１により第１の予
備真空室４Ａの下段側の載置具に載置された後、当該第
２の移載手段６１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４Ａから取り出され、真空
処理室７Ａ内に搬入されて例えばＣＶＤにより成膜処理
される。また処理済みのウエハＷは第１の予備真空室４
Ａ内にて冷却された後先述のようにカセット２２内に収
納され、このカセット２２は搬出入ロボット２３により
搬出される。

【００３０】以上において、第１の予備真空室３Ａ内の
ウエハＷの通過について説明しているが、実際には例え
ば第１、第２の予備真空室４Ａ、４Ｂ内に交互にウエハ
Ｗが搬入、搬出され、スループットを高めるようにして
いる。ただしカセット２２と予備真空室４Ａ、４Ｂと真
空処理室７Ａ〜７Ｃとの間の搬送モードは適宜設定する
ことができる。また真空処理室７Ａ内にてウエハＷを処
理する場合には、回転台３１にて真空処理室７Ａに対応
する位置合わせが行われるが、例えばカセット２２内の
ウエハＷが真空処理室７Ｂ内にて処理すべきものである
場合には、制御部３０により真空処理室７Ｂに対応する
データが選択されて位置合わせが行われる。

【００３１】上述の実施例によれば、位置合わせ手段の
回転台３１を、第１の移載室１内における第１及び第２
の予備真空室４Ａ、４Ｂの中心線ＣＬ上に配置し、かつ
回転台３１上のウエハが第１の移載手段１１に保持され
ているウエハの移動路と平面的に干渉するようにつまり
重なり合うように配置しているため、第１の移載室１を
小さく設計することができる。そして回転台３１を昇降
自在に構成しているので回転台３１上のウエハと第１の
移載手段１１上のウエハとの衝突を避けることができ、
このため回転台３１にて位置合わせが行われている間に
例えば移載手段１１により予備真空室４Ａ（４Ｂ）内の
処理済みのウエハを取り出すことができるので、高いス
ループットが得られ、また第１の移載手段１１を上下動
させなくてよいから移載手段１１の構造が簡単になる。

【００３２】更に各真空処理室７Ａ〜７Ｃに夫々対応す
るウエハの位置合わせ用のデータを予め用意しておい
て、ウエハがこれから処理される真空処理室に対応する
データを選択してウエハのオリフラの向きを合わせてい
るため、各真空処理室７Ａ〜７Ｃでは、例えば真空処理
時に用いられるシールドリングの取り付けの自由度が大
きいなど、ウエハの位置設定の自由度が大きいし、また
位置合わせ用のデータは自由に設定することもできるの
で、各真空処理室内にウエハを、任意の向きに設定して
搬入することができる。なお各真空処理室毎の位置合わ
せ用のデータとしてウエハのオリフラの向きに加えて、
あるいはオリフラの向きに代えてウエハの中心位置のデ
ータを用意して、各真空処理室に対応するようにウエハ
の位置合わせを行ってもよい。

【００３３】そしてまた上述実施例によれば、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６Ａ〜６Ｃ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。

【００３４】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のウエハの移載は真空雰囲
気で行ってもよい。ただし大気圧以上のガス雰囲気中で
行う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。更に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、各真空処理室にて連続処理を行ってもよい。

【００３５】

【発明の効果】請求項１または請求項２の発明によれ
ば、被処理体の位置合わせのための位置合わせ手段を、
中間室内にて、位置合わせ手段における位置合わせ領域
と移載手段による移載領域とが平面的に干渉する位置に
設け、かつ位置合わせ手段を昇降可能に構成して被処理
体同士が衝突しないようにしているため、中間室の小型
化を図ることができると共に高いスループットが得ら
れ、しかも移載手段を昇降させなくて済むのでその構造
及び制御が簡単である。

【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】本発明の実施例を示す概観斜視図である。

【図３】本発明の実施例の要部を示す側面図である。

【図４】本発明の実施例の作用を示す説明図である。

【図５】従来の真空処理装置を示す概略平面図である。

【符号の説明】

１ 第１の移載室 １１ 第１の移載手段 ３１ 回転台 ３２ 昇降軸 ３３ モータ ３０ 制御部 ４Ａ，４Ｂ 予備真空室 ５１ 発光部 ５４ 受光部 ６ 第２の移載室 ６１ 第２の移載手段 ７Ａ〜７Ｃ 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５−13549（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−19252（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/68 B65G 49/07

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空処理室が中間室に接続され、中間室
   内の移載手段により被処理体容器と真空処理室との間で
   被処理体の移載が行われる真空処理装置において、 被処理体を載せてその位置合わせを行うための位置合わ
   せ手段を、前記中間室内にて、当該位置合わせ手段の位
   置合わせ領域と前記移載手段により真空処理室側から被
   処理体容器側に向かって被処理体が移載されるときの被
   処理体の移動路とが平面的に干渉する位置に設け、 前記位置合わせ手段は、前記移載手段により被処理体を
   受け取る第１位置と、前記被処理体の移動路に対して高
   さにおいて干渉しない、当該被処理体の移動路よりも上
   方側の位置合わせ領域である第２位置と、を含む領域を
   昇降するように構成されていることを特徴とする真空処
   理装置。
2. 【請求項２】 中間室は、複数の真空処理室が接続され
   た移載室と、この移載室に夫々接続され、左右対称に配
   置された第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の予備真空室に接続され、被処理体容
   器が載置されるローダ室とから構成され、 前記位置合わせ手段は、移載室またはローダ室内におい
   て第１の予備真空室及び第２の予備真空室間の中心線上
   に設けられていることを特徴とする請求項１記載の真空
   処理装置。