JP3335831B2 - 真空処理装置 - 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、真空処理装置に係
り、特にＳｉ等の半導体素子基板である試料に対して、
エッチング、ＣＶＤ（化学的気相成長）、スパッタリン
グ、ミリング、アッシング、ベーキング、リンサ（水
洗）等の枚葉処理をするのに好適な真空処理装置とそれ
を用いて半導体デバィスを製造する半導体製造ラインに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】試料を処理する真空処理装置は、大別す
ると、カセットブロックと真空処理ブロックから構成さ
れており、カセットブロックは、半導体製造ラインのベ
イ通路に面して長手方向に伸びるフロントを有し、試料
用のカセットや試料のオリエンテーションを合わせルア
ライメントユニットと、大気ロボットがある。真空処理
ブロックには、ロード側ロードロック室、アンロード側
ロードロック室、真空処理室、後処理室、真空ポンプ及
び真空ロボット等が設けられている。

【０００３】これらの真空処理装置では、カセットブロ
ックのカセットから取り出された試料が、大気ロボット
により真空処理ブロックのロードロック室まで搬送され
る。ロードロック室から真空ロボットによりさらに処理
室に搬送され、電極構造体上にセットされた試料は、プ
ラズマエッチング等の処理がなされる。その後、必要に
応じて後処理室に搬送、処理される。処理済みの試料
は、真空ロボット及び大気ロボットによりカセットブロ
ックのカセットに搬送される。

【０００４】試料をプラズマエッチング処理する真空処
理装置の例としては、例えば特公昭６１−８１５３号公
報、特開昭６３−１３３５３２号公報、特開平３−１９
２５２号公報、特開平４−２２６０４８号公報、特公平
６−３０３６９号公報、特開平６−３１４７２９号公
報、特開平６−３１４７３０号公報、米国特許第５、３
１４、５０９号明細書に記載されたようなものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の真空処
理装置は、処理室やロードロック室を同心状に配置した
り、矩形状に配置している。例えば、米国特許第５、３
１４、５０９号明細書に記載された装置は、真空処理ブ
ロックの中央付近に真空ロボット、その周囲に３個の処
理室が同心状に配置され、真空ロボットとカセットブロ
ックの間に、ロード側ロードロック室、アンロード側ロ
ードロック室が設けられている。また、特開平３−１９
２５２号公報や特開平４−２２６０４８号公報に記載さ
れた装置も、真空処理ブロックの中央付近に真空ロボッ
ト、その周囲に複数の処理室やロードロック室が同心状
に配置されている。、これらの装置では、複数の処理室
やロードロック室が同心状に配置され、ロボットの搬送
アームの回転角度も大きいため、各処理室に付設される
真空ポンプ等も含めるとその外形寸法が大きくなり、装
置全体の必要床面積が大きいという問題がある。

【０００６】一方、真空処理装置の真空処理ブロック内
の処理室や真空ポンプその他各種の配管機器について
は、定期、不定期に点検修理等のメンテナンスを行うこ
とが必要である。そのため、一般に、真空処理ブロック
の周囲には、扉が設けられており、この扉を開けること
により、ロードロック室、アンロードロック室、処理
室、真空ロボット及び各種の配管機器の点検修理が出来
るようになっている。

【０００７】従来の真空処理装置は、取り扱う試料の直
径ｄが８インチ（約２００mm）以下であるが、カセット
の外形寸法Ｃwも、約２５０mm程度であり、これでも床
面積の大きさは大きな問題となっていた。さらに、直径
ｄが１２インチ（約３００mm）のような大口径の試料を
取り扱うことを考えると、カセットの外形寸法Ｃwは、
約３５０mm程度と大きくなり、複数のカセットを収納す
るカセットブロックの幅も大きくなる。この幅に合わせ
て真空処理ブロックの幅を決定すると、真空処理装置全
体が大きなスペースを必要とすることになる。一例とし
て、４個のカセットを収納するカセットブロックについ
て考えると、試料の直径ｄが８インチから１２インチに
なった場合、カセットブロックの幅は少なくとも約４０
cm以上大きくならざるを得ない。

【０００８】一方、試料に各種の処理を行いながら大量
の処理を行うために、一般の半導体製造ラインでは、同
じ処理を行う複数の真空処理装置を同じベイに集め、各
ベイ間の搬送を自動またはマニュアルで行っている。こ
のような半導体製造ラインは、高いクリーン度を必要と
するため、半導体製造ライン全体が大きなクリーンルー
ム内に設置される。試料の大口径化に伴う真空処理装置
の大型化は、クリーンルーム占有面積の大型化を伴う
が、これはもともと建設コストの高いクリーンルームの
建設コストを一層増加させることになる。もし、同じ面
積のクリーンルームに占有面積の大きな真空処理装置を
設置するとすれば、真空処理装置の全体の台数を減らす
か、あるいは各真空処理装置間の間隔を狭くせざるを得
ない。同じ面積のクリーンルームにおける真空処理装置
の設置台数減少は、必然的に半導体の製造ラインの生産
性の低下ひいては半導体の製造コストの上昇を伴う。他
方、各真空処理装置間の間隔を狭くすることは、点検修
理のためのメンテナンススペースが不足し、真空処理装
置のメンテナンス性を著しく阻害する。

【０００９】本発明の目的は、省スペースで真空処理室
の追加、変更、拡張が容易な真空処理装置もしくは半導
体製造装置を提供することにある。

【００１０】本発明の目的は、試料の大口径化に対応し
つつ、製造コストの上昇を抑えることのできる真空処理
装置を提供することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、試料の大口径化に対
応しつつ、省スペースで必要な真空処理室数を確保して
半導体デバイスの製造コストの上昇を抑え、かつ、メン
テナンス性も損なわない真空処理装置を提供することに
ある。

【００１２】本発明の他の目的は、真空処理室の追加、
変更、拡張に伴う機能の追加、拡張が容易な真空処理装
置もしくは半導体製造装置及びそれらの制御方法を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、大気カ
セット部と真空処理部とを有し、該大気カセット部は、
被処理物を複数枚収納したカセットと、前記被処理物を
搬送する大気搬送機構部とからなり、該真空処理部は、
前記大気カセット部に面して併設され前記大気搬送機構
部との間で前記被処理物を授受するロード側ロードロッ
ク室及びアンロード側ロードロック室と、被処理物を処
理する複数の処理室と、前記ロード側ロードロック室及
びアンロード側ロードロック室と前記処理室との間に設
けられた真空搬送室と、該真空搬送室を経由して前記各
処理室と前記両ロードロック室の間で前記被処理物を搬
送する真空搬送手段とを備えた真空処理装置において、
前記真空搬送室は、平面形状が不等辺６角形の室であ
り、該６角形の辺に、前記併設された両ロードロック室
に対面する１つの開口と、前記処理室接続用の４つの開
口及び、メンテナンス用の１つの開閉部を備えており、
前記複数個の開口間の角度は、前記併設された両ロード
ロック室から遠い側の前記開口間で広く、前記ロードロ
ック室から近い位置にある前記開口間で狭く、前記メン
テナンス用の開閉部は前記両ロードロック室に対応する
辺に隣接する辺に設けられていることにある。

【００１４】

【００１５】本発明の他の特徴は、真空処理装置におい
て、前記真空搬送室の周辺に、前記処理室張用の開口が
複数個形成されており、前記真空搬送手段による前記試
料の搬送経路が、前記真空カセットと前記真空搬送室と
の間は、非放射状であり、前記処理室と前記真空搬送室
との間は放射状に構成されていることにある。

【００１６】本発明の他の特徴は、大気カセット部と真
空処理部とを有する真空処理装置において、該大気カセ
ット部は、被処理物を複数枚重ねたカセットと、該被処
理物をカセットから取り出して該真空処理部へ搬送する
第一の搬送機構部とからなり、 該真空処理部は、該大
気カセット部からの該被処理物を受けとって搬送する第
二の搬送機構部と、被処理物を処理する複数の処理室を
有しており、該第二の搬送機構部によって、該被処理物
を処理する処理空間を搬送するとともに、該複数の処理
室が単一の前処理室と単一の後処理室とからなったとき
にはほぼ長方形内に収まる平面形状を有し、該複数の処
理室が複数の前処理室と複数の後処理室とからなったと
きにはＬ字状の平面形状を有することにある。

【００１７】本発明によれば、真空搬送室の周囲に不等
角の間隔で配置された処理室接続用の複数個の開口を備
え、これら複数個の開口間の角度は、前記ロードロック
室から遠い側の開口間で広く、ロードロック室から近い
位置にある開口間で狭くしたことにより、ロードロック
室から遠い方向への真空処理装置の長さをコンパクトに
できる。ロードロック室と対向した位置にエッチング室
を設けるため、特に真空処理部の長さを短くすることに
効果がある。従って、使用する処理室の数が少ないとき
は、コンパクトな真空処理装置を構成することができ
る。例えば、ロードロック室の対向側に１つのエッチン
グ室、その横に１つのアッシング室を配置することによ
り、外形がほぼ矩形のコンパクトな真空処理装置を構成
することができる。

【００１８】また、使用する処理室の数を増やす場合で
も、設置場所のスペースに応じて省スペースで真空処理
室の追加、拡張が容易な真空処理装置もしくは半導体製
造装置が提供される。例えば、要求処理能力の増加に対
応して、複数個の開口に処理室として２つのエッチング
室と、２つのアッシング室を接続した真空処理装置を構
成することができる。

【００１９】このように、本発明によれば、シングルチ
ャンバを使うユーザーにとっても、マルチチャンバを使
うユーザーにとっても、常にスペースファクターの良い
真空処理装置を提供することができる。従って、処理室
試料の大口径化にもかかわらず、必要な数の処理室を確
保し、同じ面積のクリーンルームにおける真空処理装置
の設置台数を従来に比べて減少させることが無く、よっ
て半導体の製造ラインの生産性の低下を招くことも無
い。従って、試料の大口径化に対応しつつ、製造コスト
の上昇を抑えることができ、しかも各処理室間に対して
充分なメンテナンススペースを確保出来るため、メンテ
ナンス性に優れた真空処理装置を提供することができ
る。

【００２０】また、本発明の真空処理装置を半導体製造
ラインに組み込むことにより、試料の大口径化に対応し
つつ、真空処理装置の必要設置台数を確保して製造コス
トの上昇を抑え、かつ、メンテナンス性も損なわない半
導体製造ラインを提供することができる。

【００２１】

【００２２】そのため、主装置、従装置のいずれか一方
だけ、単独にグレードアップすることができ、あるいは
また、メモリを書き替えて、従装置の形態、実装位置の
変更を行うことができる。したがって、使用する処理室
の追加、変更、拡張に際して、メモリの制御情報を書き
替えることにより真空処理装置もしくは半導体製造ライ
ンの機能の追加、拡張が容易となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例になる真
空処理装置３００の構成を図１乃至図４により説明す
る。真空処理装置は、カセットブロック１０と真空処理
ブロック３０を具備している。カセットブロック１０に
は、カセット１２を配置可能なテーブル１１及び試料搬
送用の大気搬送ロボット９がある。製品試料用のカセッ
ト１２は、カセット１２Ａ、１２Ｂである。テーブル１
１には、カセット１２Ａ、１２Ｂおよびオリエンテーシ
ョンフラット合せ１２Ｃが順次（図１では縦方向）設け
られている。試料用カセット１２には、全て製品用の試
料あるいは製品とダミー用の試料が収納される。カセッ
トの最上段や最下段に、異物チェック用やクリーニング
用の試料が収納される。また、各カセット１２の周囲に
はウエハサーチ機構１２１Ａ〜１２１Ｂが設けてあり、
カセット１２がセットされたときに、ウエハサーチ機構
が各カセット内の試料３を認識する。つまり、各カセッ
ト内の試料３の収納位置、枚数等を認識する。

【００２４】真空処理ブロック３０には、真空搬送室３
７を挟んでロードロック室３４、アンロードロック室３
５の対向側に真空処理室３６としてのエッチング室３６
Ａ、その横に後処理室３６Ｂが配置されている。１５は
各室の連通を開閉するリング状のゲート弁である。真空
処理室３６は、試料を一枚ずつ処理、例えばエッチング
処理やアッシング処理する部屋である。

【００２５】真空処理室３６には、エッチングやアッシ
ング用の放電手段の電極を兼ねた試料載置用の試料台１
３及び真空ポンプ３８が設けられている。エッチング用
放電電極の内部に、試料押し上げ機構１４Ａが設けられ
ている。４０は石英製の覗き窓である。

【００２６】真空処理室３６と真空ポンプ３８の各中心
を結ぶ線は、カセットブロック１０の長手方向に対して
約２０°傾斜しており、これによって、真空ポンプ３８
を一定の寸法の矩形内に納め、真空処理ブロック３０の
外形寸法が大きくならないようにしている。すわち、図
１において、真空処理ブロック３０の外枠の短軸方向の
長さは、真空搬送室３７の突端と後処理室３６Ｂの突端
間の距離によって決まり、真空処理ブロック３０の長軸
方向の長さは、ロードロック室３４、アンロードロック
室３５の端と真空ポンプ３８の突端間の距離によって決
まるが、後で述べるように複数の開口３７Ａ〜３７Ｄ間
の角度を不等角とし、真空ポンプ３８を傾斜配置するこ
とにより、外形寸法が大きくならないようにしている。

【００２７】真空搬送室３７内には真空ロボット３９が
設けられている。また、カセットブロック１０と真空処
理ブロック３０との間には、真空処理ブロック３０のロ
ードロック室３４へのウエハ搬入口、アンロードロック
室３５からのウエハ搬出口としてのゲートバルブ３４Ａ
が設けられている。なお、カセットブロック１０のオリ
フラ合せを廃止して、ロードロック室で試料のノッチ合
せをするように構成してもよい。

【００２８】大気搬送ロボット９は、カセットブロック
１０内にカセットテーブル１１と平行に設置されたレー
ルの上を走行可能に設けられており、カセット１２と真
空処理ブロック３０のロードロック室３４及びアンロー
ドロック室３５の間で、ゲートバルブ３４Ａを介して試
料３を搬送する。

【００２９】大気搬送ロボット９は、レール９１の上を
移動しつつ伸縮するアーム９２の軌跡が、カセット１
２、オリエンテーションフラット合せ１２Ｃ、ロードロ
ック室３４並びにアンロードロック室３５を含む軌跡に
なるように構成されている。

【００３０】真空ロボット３９は、ロードロック室３４
から真空処理室３６まで試料３を搬送すると共に、エッ
チング室３６Ａ、アンロードロック室３５、後処理室３
６Ｂ間で試料３を搬送する。真空ロボット３９は、伸縮
アーム１０１を有し、該伸縮アームの旋回軌跡がロード
ロック室３４並びに真空処理室３６を含む軌跡になるよ
うにして、真空処理ブロック３０に設けられている。ロ
ードロック室３４、３５には、試料押し上げ機構１４Ｂ
がそれぞれ設けられており、それぞれ各ロボット９、３
９の伸縮アーム９１、１０１に試料３を受渡しできる構
成となっている。 真空ロボット３９のアームの軌跡
は、例えば、ロードロック室３４、エッチング室３６Ａ
及び後処理室３６Ｂに試料３があって、アンロードロッ
ク室３５にはウエハがない状態を考えると次のようにな
る。すなわち、真空ロボット３９のアームはまず、後処
理室３６Ｂの一枚の試料３をアンロードロック室３５に
移し、エッチング室３６Ａの試料３を後処理室３６Ｂに
移動させる。次に、ロードロック室３４の試料３をエッ
チング室３６Ａに搬送する。更に、エッチング室３６Ａ
の試料３を後処理室３６Ｂに搬送する。真空ロボット３
９のアームは、以下同様の軌跡を繰り返す。

【００３１】ロードロック室３４内は、真空処理ブロッ
ク３０の真空雰囲気と遮断され大気状態に有る。該状態
のロードロック室３４内には、大気搬送ロボット９のす
くい部に保持された処理前の試料が搬入され、そして、
すくい部からロートロック室３４内に渡される。処理前
の試料をロートロック室３４内に渡した大気搬送ロボッ
ト９は、次の操作に備えて所定の位置に退避させられ
る。

【００３２】図３に示すとおり、ロードロック室３４、
アンロードロック室３５及び真空搬送室３７は一つのベ
ースフレームとして一体に形成されている。真空搬送室
３７はその外周部に設けられたエッチング室３６Ａや後
処理室３６Ｂを接続するための複数個の開口（３７Ａ〜
３７Ｄ)を備えている。これらの開口の１つ３７Ａが、
真空搬送手段を挟んで前記両ロードロック室に相対向す
る側に設けられており、両ロードロック室と真空搬送室
３７との接続線３７Ｅと３７Ａの端面はカセットブロッ
ク１０の長辺に対して平行になっている。この開口３７
Ａにエッチング用の処理室３６Ａが接続されている。開
口３７Ａ〜３７Ｄのうち、いずれの処理室とも接続され
ないものは、蓋部材（図示せず）により封止されてい
る。

【００３３】図４に示すとおり、複数の開口３７Ａ〜３
７Ｄは、真空搬送室３７の周囲に不等角で配置されてい
る。すなわち、ロードロック室３４から遠い側の開口間
の角度β（＝γ）が広く、左右に位置する開口間の角度
αが狭い。（ β，γ＞α）一例として、角度αは４０
°±１０°、角度β、γは７０°±１０°程度にするの
が良い。

【００３４】このように、複数個の開口間の角度は、両
ロードロック室から遠い側の開口３７Ａと開口間３７
Ｃ，３７Ｄで広く、ロードロック室に近い位置にある開
口３７３７Ｄ、開口３７Ｂで間で狭い。言い替えると、
両ロードロック室から遠い側の開口３７Ａの長さは長
く、開口３７Ｂ〜３７Ｄの長さは開口３７Ａの長さより
も短い。また、両ロードロック室は、近接して平行に配
置されている。

【００３５】従って、両ロードロック室の間隔が最も狭
く、エッチング室３６Ａの両側が最も広い間隔となる。
そのため、真空搬送手段による試料の搬送経路も、ロー
ドロック室、アンロードロック室と真空搬送手段の旋回
中心との間は、非放射状であり、処理室と真空搬送手段
の旋回中心との間は放射状に構成されている。

【００３６】このように、本発明によれば、真空搬送室
３７の周囲に不等角の間隔で配置された処理室接続用の
複数個の開口３７Ａ〜３７Ｄを備え、これら複数個の開
口間の角度が、ロードロック室から遠い側の開口間で広
く、ロードロック室から近い位置にある開口間で狭くし
たことにより、使用する処理室の数が少ないときは、コ
ンパクトな真空処理装置を構成することができる。例え
ば、ロードロック室の対向側にエッチング室、その横に
アッシング室を配置することにより、外形がほぼ矩形の
コンパクトな真空処理装置を構成することができる。

【００３７】また、真空搬送ロボット３９の中心軸が、
カセットブロック１０の中心軸とずれている。そのた
め、処理室３６Ａ、３６Ｂが１個ずつ有る場合に、新た
に処理室３６を拡張するためのスペースを真空処理ブロ
ック部３０の横に形成することができる。

【００３８】なお、カセットブロック１０の横方に配置
されたコンソールボックス２００がある場合、真空搬送
ロボット３９の中心軸が、カセットブロック１０とコン
ソールボックス２００を合わせたブロックの中心軸にほ
ぼ一致する。このような構成であれば、後で述べるよう
に、処理室３６Ａ、３６Ｂを２個ずつとした場合に、全
体を矩形状にして、スペースを有効に活用出来る。

【００３９】また、ロードロック室、アンロードロック
室及び真空搬送室は、一つのベースフレームとして一体
成形されており、ベースフレームと大気ブロックとをＴ
字形に配置することもできる。

【００４０】次に、図５、図６により、真空処理装置３
００内の試料の処理操作について、プラズマエッチング
処理を例にして簡単に説明する。まず、カセットブロッ
ク１０の大気搬送ロボット９をレール９１上で移動させ
て例えばロード側カセット１２Ａに近づけ、さらにその
アーム９２をカセット１２Ａ側に向かって伸ばすことに
より、すくい部（図示せず）をカセット内の試料３の下
方に挿入し、すくい部上に試料３を移載する。次に、大
気搬送ロボット９をオリエンテーションフラット合せ１
２Ｃの前に移動させ、アーム９２をオリエンテーション
フラット合せ１２Ｃ上まで移動し、大気搬送ロボット９
を少し下降させてオリエンテーションフラット合せ１２
Ｃに試料３を載置する。試料３のオリエンテーションフ
ラット合せが終わると、大気搬送ロボット９の逆動作に
より再びすくい部上に試料３を移載する。

【００４１】次に、大気搬送ロボット９からウエハ３を
真空処理部３０へ渡す。試料押し上げ機構１４Ｂによっ
て支持部材３４Ｂをロードロック室３４の下面に気密に
当接させてロードロック室３４を閉成させ、さらに、ロ
ードロック室３４のゲートバルブ３４Ａを開いた状態で
大気搬送ロボット９のアームをロードロック室３４まで
移動し、試料３を搬入する。

【００４２】図６（ａ）は大気搬送ロボット９からウエ
ハ３を真空処理部３０へ渡す際の動作を示す図である。
ロードロック室３４のゲートバルブ３４Ａを開け、試料
押し上げ機構１４Ｂを動作させて試料３を支持部材３４
Ｂ上に載せる。この後、ゲートバルブ３４Ａを閉じて、
ロードロック室３４内を真空排気する。ロードロック室
３４はシール部４１により外部とは区画される。ロード
ロック室の真空排気後、ウエハ支持部材３４Ｂを下降さ
せる。そのときの状態を図６（ｂ）に示し、ロードロッ
ク室３４と真空搬送室３７とが連通する。

【００４３】次に、再び試料押し上げ機構１４Ｂを動作
させ、真空搬送室３７に設けた真空ロボット３９のアー
ムを伸ばし、ロードロック室３４にある試料３をアーム
上のブレード４２に載せる。

【００４４】このようにして真空ロボット３９のアーム
に試料３を受渡し、真空処理ブロック内の搬送経路つま
り、真空搬送室３７の中を処理室まで搬送する。

【００４５】真空搬送ロボットのアーム上に設けたブレ
ードを２枚とすれば、処理室３６Ａからの試料の受け渡
しに２枚のブレードを使い、処理後の試料３を片方のブ
レードに載せた後、他方のブレードに載せた未処理の試
料３を処理室３６Ａに近づけることで、真空搬送ロボッ
トのアームの移動に要する時間を短縮できる。

【００４６】なお、ゲートバルブ３４Ａを閉じてロード
ロック室３４を真空排気するときは、アンロードロック
室３５とロードロック室３４との間は仕切られており、
両室間で異物の混入を防ぐ構造となっている。ロードロ
ック室３４の真空排気後に、試料押し上げ機構１４Ｂに
より試料を載置した支持部材３４Ｂを下降させることに
より、図６（ｂ）の状態となる。このときは、図３に示
されるように、ロードロック室３４とアンロードロック
室３５との間には仕切りがないので、真空搬送ロボット
３９に試料を移す動作を短時間に行うことで異物の混入
を防ぐことが出来る。つまり、ロードロック室３４また
はアンロードロック室３５の上部に試料を載置している
時間よりも、下部に試料を載置している時間を短くする
ことで、試料間の異物のコンタミネーションを防ぐよう
に制御する。

【００４７】また、上記動作と逆の動作により試料３を
カセットブロック１０のアンロード側カセット位置まで
搬送する。後処理室３６Ｂでは、エッチング処理済みの
試料３に対してアッシングなどのプラズマ後処理が実施
される。

【００４８】図７は、本発明の一実施例になる真空処理
装置の制御装置のブロック図である。３００は真空処理
装置をエッチング処理装置として使用するユニットであ
る。１００は主装置で、通信媒体１５０を介して操作ユ
ニット２００、エッチング処理ユニット３００、排気ユ
ニット５００、ガス流量制御器ユニット６００、電源ユ
ニット７００に接続されている。２５０は操作・表示手
段である。また、３２０、５２０、６２０、７２０はそ
れぞれのユニット３００〜７００を制御する従装置であ
る。

【００４９】図８は、図７に示した制御装置のシステム
構成例を示す図である。主装置１００は、ＣＰＵ１１
０、ＶＭＥバス１１２、メモリ（双方向性ＲＡＭ）１２
０、ローカルバス１２２、Ｉ／Ｏコントローラマイコン
１３０及び通信制御部１４０を備えている。従装置３２
０を構成するＩ／Ｏユニットは、通信制御部３２２、バ
ス３２４及びＤＩ／Ｏ３２６を備えている。バス３２４
は、アドレスバス、データバス、制御ＳＩＧを含んでい
る。ＤＩ／Ｏ３２６は、機器を起動停止させるＤｏ部
と、機器からの状態信号を入力するＤｉ部とを備えてい
る。ＤＩ／Ｏ３２６には、制御対象機器としての、電
源、排気ポンプ、ガス流量制御器、エアオペレーション
バルブ、センサなどが接続されている。他の従装置５２
０、６２０、７２０も同様な構成のＩ／Ｏユニットを備
えている。

【００５０】ＣＰＵ１１０は、装置制御の手順にしたが
って、制御対象の各機器（２００〜７００）への出力、
各機器からのセンサ入力の各処理を、メモリ（双方向性
ＲＡＭ）１２０へのライト、リード動作で実行する。Ｉ
／Ｏコントローラマイコン１３０は、メモリ１２０のデ
ータを周期的にＩ／Ｏユニット（３２０、５２０、６２
０、７２０）毎に出力し、その応答として各機器のＩ／
Ｏユニットからの機器情報（Ｄｉ／Ｏ）を受取り、該当
するメモリのアドレスにライトする。ＣＰＵ１１０の共
有メモリへのリード、ライトと、Ｉ／Ｏコントローラ１
３０による共有メモリへのリード、ライトは、非同期に
実行される。

【００５１】ＣＰＵ１１０はプログラムＡ、プログラム
Ｂ、…プログラムＮ及びメモリのデータＡ…により、制
御対象の各機器へのデータ出力や機器情報の読み込みを
制御する。一方、Ｉ／Ｏコントローラマイコン１３０
は、プログラムａ、プログラムｂ、…プログラムｎ及び
メモリのデータａ…により、制御対象の各機器の制御や
機器情報の書き込み等を制御する。ＣＰＵ１１０は、装
置制御手順にしたがって、制御対象の各機器への起動出
力を行うために、機器動作プログラムＡを起動し、当該
機器への出力のために割り当てられたメモリ１２０のア
ドレスに、出力データを書き込む。出力データの書き込
みが終了すると、出力データ書き込み済フラグをセット
し、次の処理に進む。ＣＰＵ１１０では装置制御手順に
したがって、制御対象の各機器の動作状態を示すセンサ
ー入力等の入力信号の読み込みを行うために、機器動作
プログラムＢを起動し、当該機器からの入力に対して割
り当てられたメモリ１２０のアドレスのデータを読み込
む。入力データの読み込みが終了すると、入力データ読
み込み済フラグをセットし、次の処理に進む。

【００５２】Ｉ／Ｏコントローラ１３０は、主装置に接
続されている各従装置３２０、５２０、６２０、７２０
の状態情報をセンサー入力等の形で取り込み、メモリ１
２０に周期的に、あるいは連続して書き込む。

【００５３】図９は、本発明の一実施例になるエッチン
グ処理ユニットの運転フローの例を示す図である。オー
トエッチングモードが選択されたら、カセット１２を設
置し、次に、エッチング処理条件を設定する。さらに、
エッチング処理ユニット３００を起動し、カセット１２
内の全ての試料が処理されるまでオートエッチング処理
を繰り返す。カセット内の全ての試料が処理されたら、
カセットを回収して処理を終了する。この運転フロー
は、機器動作プログラムＡ、Ｂ…及びプログラムａ、ｂ
…の実行により達成される。

【００５４】オートエッチング処理では、図５に示した
ように、試料は、カセットから取り出され、そして、元
のカセットに戻される迄に、次のような順序にて搬送、
処理される。

【００５５】カセット内での収納位置チェック ロートロック室３４内に渡された処理前試料が、カセッ
ト１２Ａ内の何段目から取り出されたものかは、上位コ
ンピュータに、逐次、記憶される。

【００５６】大気搬送ロボット９によるカセット内の
試料の取り出し 大気搬送ロボット９によるロードロック室３４内への
搬入 処理前試料を受け取ったロートロック室３４内は、大気
から遮断され、そして真空排気される。その後、真空処
理ブロック３０との遮断が解除され、真空搬送室３７に
連通させられる。

【００５７】真空ロボットによるロードロック室３４
から真空処理領域への搬送 該試料は、真空ロボット３９によりロートロック室３４
から真空処理ブロック３０の真空搬送室３７に搬送され
る。

【００５８】真空処理領域での真空処理 該試料には、該真空処理領域の処理室で所定の真空処理
が施される。

【００５９】真空ロボットによる真空処理領域からア
ンロードロック室３５への搬送 真空処理が、終了した試料（処理済み試料）は、真空ロ
ボット３９により真空処理領域からアンロードロック室
３５に搬送され、該室内に搬入される。

【００６０】大気搬送ロボットによるアンロードロッ
ク室からの搬出 処理済み試料の搬入後、アンロードロック室３５内は、
真空搬送室３７と遮断され、そして、内圧を大気圧に調
整される。内圧が、大気圧となったアンロードロック室
３５内は大気開放される。該状態で、アンロードロック
室３５内には、大気搬送ロボット９のすくい部が挿入さ
れ、そして、すくい部に処理済み試料が渡される。処理
済み試料を受け取ったすくい部は、アンロードロック３
５室の外ヘ搬出される。その後、アンロードロック室３
５内は、次の処理済み試料の搬入に備え大気から遮断さ
れて真空排気される。一方、すくい部に処理済み試料を
有する大気搬送ロボット９は、カセット１２Ａ内に該処
理済み試料を戻し可能な位置に移動させられて停止され
る。

【００６１】大気搬送ロボットによるカセット内の元
の位置への収納 その後、処理済み試料を有するすくい部は、該状態で、
カセット１２Ａ内に挿入される。ここで、該挿入位置
は、処理済み試料が、元来、収納されていた位置に戻さ
れるように上位コンピュータにより制御される。処理済
み試料を有するすくい部の挿入完了後、カセット１２Ａ
は、上昇、またはすくい部は下降させられる。これによ
り、処理済み試料は、該試料が、元来、収納されていた
位置に戻されて、再度、カセット１２Ａに収納される。

【００６２】このような操作が、カセット１２Ａ内の残
りの処理前試料、及び、カセット１２Ｂ内の処理前試料
に対しても同様にして実施される。

【００６３】上記のように→と試料が移動するたび
に、それぞれのステーションに何番の試料が有るのか、
上位コンピュータのデータが逐次更新処理される。該更
新処理は、試料１枚毎につき実施される。これによりそ
れぞれの試料が、つまり、何番の試料がどのステーショ
ンに有るのかが管理される。

【００６４】尚、処理前試料のオリエンテーション調整
が成されるものにおいて、該ステップは、上記のと
の間にて実施される。

【００６５】上記のような操作は、例えば、上位コンピ
ュータにより指示され、そして、制御される。このよう
な試料の動きの管理・制御は、真空処理ブロック３０が
複数の真空処理領域を有する場合にも実施される。

【００６６】例えば、真空処理ブロック３０が２つの真
空処理領域を有するものとする。この場合、試料は、そ
の処理情報により、シリーズ処理されたり、パラレル処
理されたりする。ここで、シリーズ処理とは、試料が１
つの真空処理領域で真空処理され、該真空処理された試
料が、引続き残りの真空処理領域で真空処理されること
をいい、パラレル処理とは、試料が１つの真空処理領域
で真空処理され、他の試料が残りの真空処理領域で真空
処理されることをいう。

【００６７】例えば、シリーズ処理の場合、上位コンピ
ュータでナンバリングされた試料は、その順序に従って
処理され、そして、カセット内の元の位置に戻される。

【００６８】また、パラレル処理の場合、どの真空処理
領域でどのようにナンバリングされた試料が処理された
かが上位コンピュータにより管理・制御されているた
め、この場合も、各処理済みの試料は、カセット内の元
の位置に戻される。

【００６９】尚、パラレル処理の場合、カセット内の何
段目から取り出され、そして、何番目かの試料により、
どちらの真空処理領域を使用するかを上位コンピュータ
により管理・制御するようにしても良い。

【００７０】更に、シリーズ処理とパラレル処理とが、
混在するような場合にも、どの真空処理領域でどのよう
にナンバリングされた試料が処理されたかが上位コンピ
ュータにより管理・制御されているため、この場合も、
各処理済みの試料は、カセット内の元の位置に戻され
る。

【００７１】尚、複数の真空処理領域として、例えば、
プラズマ発生方式が同一、若しくは、異なるプラズマ・
エッチング領域の組合せや、プラズマ・エッチング領域
とアッシング等の後処理領域との組合せや、エッチング
領域と成膜領域との組合せ等が挙げられる。

【００７２】上記構成によれば、機能を拡張するために
入出力制御を増やす場合、主装置または従装置のいずれ
かを拡張するだけで、他の主装置または従装置を変更す
ること無く、拡張ができる。例えば、制御手順に、従装
置からの入出力信号の相互インターロックを追加する場
合は、もともと入出力信号は主装置に保持されている情
報（データ）であるため、主装置の制御手段を変更し、
従装置は変更すること無く拡張（グレードアップ）する
ことができる。

【００７３】このように、本発明の他の特徴によれば、
主装置１００、従装置３２０、５２０、６２０、７２０
のいずれか一方だけ、単独にグレードアップすることが
できる。また、メモリ１２０を書き替えて、従装置の形
態、実装位置の変更を行うことができる。また、メモリ
１２０の制御情報を書き替えることにより機能の追加、
拡張が容易となり、制御用ソフトウエアの開発を平行し
て行うことができる。

【００７４】次に、図１０の実施例は、ロードロック室
３４、アンロードロック室３５と、真空搬送室３７が２
部材からなり、ベースフレームとして一体的に形成され
ている。真空搬送室３７はその外周部に設けられたエッ
チング室３６Ａや後処理室３６Ｂを接続するための複数
個の開口３７Ａ〜３７Ｄを備えている。

【００７５】図１１の例は、カセットブロックにカセッ
ト１２Ａ〜１２Ｃとオリエンテーションフラット合せ１
２Ｄがあり、真空搬送室３７複数個の開口３７Ａ〜３７
Ｄに接続される処理室として、２つのエッチング室３６
Ａ，３６Ｃと、２つのアッシング室３６Ｂ，３６Ｄを備
え、エッチング室３６Ａ，３６Ｃにそれぞれターボ分子
真空ポンプ３８Ａ，３８Ｃが接続されている。

【００７６】図１２の真空処理装置は、ロードロック
室、アンロードロック室及び真空搬送室が一つのベース
フレームとして一体に形成されている。真空処理ブロッ
クには、試料を真空処理する複数の処理室３６Ａ〜３６
Ｄと、これらの処理室と真空カセット３４，３５の間で
試料を搬送する真空搬送手段３９が配置された真空搬送
室３７とを有する。真空搬送室３７の周辺には、処理室
拡張用の開口３７Ａ〜３７Ｄが複数個形成されている
が、開口３７Ａが他の開口よりも長い。開口３７Ａは真
空搬送室３７のカセット側端面３７Ｆと平行である。従
って、真空搬送手段３９による試料の搬送経路は、真空
カセット３４，３５と真空搬送室３７との間は非放射状
であり、処理室３６Ａ〜３６Ｄと真空搬送室３７との間
は放射状に構成されている。

【００７７】図１３の実施例は、処理室として２つのエ
ッチング室３６Ａ，３６Ｃと、２つのアッシング室３６
Ｂ，３６Ｄを備え、かつターボ分子真空ポンプをエッチ
ング室３６Ａ，３６Ｃの下に配置している。

【００７８】図１３の実施例と図１１の実施例との相異
点は、ターボ分子真空ポンプを処理室３６Ａ、３６Ｃの
下方に設けているとともに、コンソール部２００を大気
カセット部１０の横に設けている点にある。この実施例
によれば、１つの処理室３６Ａと１つの後処理室３６Ｂ
を使っている場合に、ユーザの都合により２つの処理室
３６Ａ、３６Ｃ、２つの後処理室３６Ｂ、３６Ｄに拡張
したいときに、コンソール部２００で決まる幅の長さを
ほとんど変えることはないのでレイアウトを変更する必
要がない。

【００７９】図１４は、図１３の実施例の真空処理装置
における、各処理室の接続形態の例を示したものであ
る。図１４では、各真空処理装置の外接形状を矩形と
し、メンテナンス用の開閉部３０２〜３１２が設けられ
ている。各真空処理室（３６Ａ〜３６Ｄ）間には、メン
テナンス用のスペースが確保されており、また、２つの
処理室、２つの後処理室を拡張しても、処理室３６Ｃと
ロードロック室３４の間の真空搬送室側部にはメンテナ
ンス用の開閉部（図示せず）を設ける余裕があり、作業
性もよい。

【００８０】したがって、図１４に示すように、クリー
ンルーム内に複数の真空処理装置３００を設けて成膜装
置（図示せず）からのウエハを順次処理する場合、従来
の放射状のマルチチャンバ形真空処理装置と比べて個々
の敷地面積が小さいので、複数台のラインでは相乗的に
小面積化できる。

【００８１】なお、真空処理装置３００に、２つの処理
室および２つの後処理室があると、いずれか１室をクリ
ーニング中にも他の室でエッチングとその後のレジスト
ストリップ処理を継続して実行できる。そのため、設備
の稼動率を、クリーニング時間に影響されずに、高く維
持することができる。また１室の処理、後処理室を点検
等で作業中でも、他方の室で稼動できる効果がある。そ
の際に作業性のよい本発明の構成は有効である。

【００８２】本発明によれば、真空搬送室の周囲に不等
角の間隔で配置された処理室接続用の複数個の開口を備
え、これら複数個の開口間の角度は、ロードロック室か
ら遠い側の開口間で広く、ロードロック室から近い位置
にある開口間で狭くしたことにより、使用する処理室の
数を増やす場合でも、設置場所のスペースに応じて省ス
ペースで真空処理室の追加、拡張が容易な真空処理装置
が提供される。

【００８３】例えば、要求処理能力の増加に対応して、
複数個の開口に処理室として２つのエッチング室と、２
つのアッシング室を接続した真空処理装置を構成するこ
とができる。

【００８４】また、本発明の真空処理装置を半導体製造
ラインに組み込むことにより、試料の大口径化に対応し
つつ、真空処理装置の必要な設置台数を確保して製造コ
ストの上昇を抑え、かつ、メンテナンス性も損なわない
半導体製造ラインを提供することができる。

【００８５】このように、本発明によれば、試料の大口
径化にもかかわらず、同じ面積のクリーンルームにおけ
る真空処理室の設置台数を従来に比べて減少させること
が無く、よって半導体の製造ラインの生産性の低下を招
くことも無い。従って、試料の大口径化に対応しつつ、
製造コストの上昇を抑えることができる。

【００８６】また、真空搬送室の周囲に不等角の間隔で
配置された各真空処理室間には、メンテナンス用のスペ
ースを確保でき、２つの処理室、２つの後処理室に拡張
しても真空搬送室にメンテナンス用の開閉部を設けるこ
とが出来るため、メンテナンス性に優れた真空処理装置
を提供することができる。

【００８７】

【発明の効果】本発明によれば、シングルチャンバを使
うユーザーにとっても、マルチチャンバを使うユーザー
にとっても、常にスペースファクターの良い真空処理装
置を提供することができる。

【００８８】また、本発明によれば、試料の大口径化に
対応しつつ、省スペースで必要な設置台数を確保して製
造コストの上昇を抑え、かつ、省スペースで真空処理室
の追加、変更、拡張が容易な真空処理装置を提供でき
る。さらに、メンテナンス性も損なわない装置を提供で
きる。したがって、試料の大口径化に対応しつつ、製造
コストの上昇を抑えることのできる真空処理装置を提供
できる。

【００８９】また、本発明の真空処理装置を半導体製造
ラインに組み込むことにより、試料の大口径化に対応し
つつ、真空処理装置の必要設置台数を確保して製造コス
トの上昇を抑え、かつ、メンテナンス性も損なわない半
導体製造ラインを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例になる真空処理装置の平面構
成を示す図である。

【図２】図１のII−II線に沿った真空処理装置の要部縦
断面図である。

【図３】図１の真空処理装置のベースフレーム部の構成
を示す横断面図である。

【図４】図３のベースフレーム部の各開口の配置間隔を
示す図である。

【図５】真空処理装置内の試料の処理操作を説明する図
である。

【図６】大気搬送ロボットと真空処理部の間で試料を受
渡す際の動作を示す図である。

【図７】本発明の一実施例になる真空処理装置の制御装
置のブロック図である。

【図８】図７に示した制御装置のシステム構成例を示す
図である。

【図９】本発明の一実施例になるエッチング処理ユニッ
トの運転フローの例を示す図である。

【図１０】図１の真空処理装置のベースフレーム部の他
の構成例を示す横断面図である。

【図１１】本発明の他の実施例になる真空処理装置の平
面構成を示す図である。

【図１２】本発明の他の実施例になる真空処理装置の平
面構成を示す図である。

【図１３】本発明の他の実施例になる真空処理装置の平
面構成を示す図である。

【図１４】図１３の装置を半導体の製造ラインに適用し
た状態の形態の例を示したものである。

【符号の説明】

３…試料１０…カセットブロック、１２…カセット１
２、３０…真空処理ブロック、３４…ロードロック室、
３５…アンロードロック室、３６…真空処理室、３７…
真空搬送室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−335709（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−284541（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−132379（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−335711（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−321540（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/68 H01L 21/02

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大気カセット部と真空処理部とを有し、 該大気カセット部は、被処理物を複数枚収納したカセッ
   トと、前記被処理物を搬送する大気搬送機構部とからな
   り、 該真空処理部は、前記大気カセット部に面して併設され
   前記大気搬送機構部との間で前記被処理物を授受するロ
   ード側ロードロック室及びアンロード側ロードロック室
   と、被処理物を処理する複数の処理室と、前記ロード側
   ロードロック室及びアンロード側ロードロック室と前記
   処理室との間に設けられた真空搬送室と、該真空搬送室
   を経由して前記各処理室と前記両ロードロック室の間で
   前記被処理物を搬送する真空搬送手段とを備えた真空処
   理装置において、 前記真空搬送室は、平面形状が不等辺６角形の室であ
   り、該６角形の辺に、前記併設された両ロードロック室
   に対面する１つの開口と、前記処理室接続用の４つの開
   口及び、メンテナンス用の１つの開閉部を備えており、 前記複数個の開口間の角度は、前記併設された両ロード
   ロック室から遠い側の前記開口間で広く、前記ロードロ
   ック室から近い位置にある前記開口間で狭く、前記メン
   テナンス用の開閉部は前記両ロードロック室に対応する
   辺に隣接する辺に設けられていることを特徴とする真空
   処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の真空処理装置において、 前記真空搬送手段による前記被処理物の搬送経路が、前
   記処理室接続用開口に対しては該真空搬送手段の旋回中
   心から放射状に構成され、前記ロードロック室、アンロ
   ードロック室に対しては、該真空搬送手段の旋回中心か
   ら非放射状に構成されていることを特徴とする真空処理
   装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の真空処理装置に
   おいて、 前記複数の処理室として、前記ロードロック室の対向側
   に第１のエッチング室、該第１のエッチング室の手前横
   に第１のアッシング室を配置し、前記第１のエッチング
   室と前記第１のアッシング室の間に第２のアッシング
   室、前記第１のエッチング室の手前横でかつ前記第２の
   アッシング室の対向側に第２のエッチング室を配置した
   ことを特徴とする真空処理装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載の真空処理装置に
   おいて、 前記真空処理装置の少なくとも一つは、前記カセット部
   の幅寸法が、前記真空処理部の幅寸法よりも大きく、前
   記真空処理装置の平面形状がＬ字形またはＴ字形に形成
   され、 前記Ｌ字形またはＴ字形真空処理装置と隣接する真空処
   理装置の間にメンテナンススペースを確保したことを特
   徴とする半導体製造ライン構成方法。
5. 【請求項５】 請求項１または２に記載の真空処理装置に
   おいて、 前記大気カセット部がオリフラ合せを含み、 前記真空搬送室の周辺に、前記処理室拡張接続用の開口
   が複数個形成されており、 前記真空搬送手段による前記被処理物の搬送経路が、前
   記ロードロック室、アンロードロック室と前記真空搬送
   室との間は、非放射状であり、 前記処理室と前記真空搬送室との間は放射状に構成さ
   れ、 前記ロードロック室、アンロードロック室及び前記真空
   搬送室が一つのベースフレームとして一体成形されてお
   り、ベースフレームと大気カセット部とがＴ字形に配置
   されていることを特徴とする真空処理装置。
6. 【請求項６】 請求項１または２に記載の真空処理装置に
   おいて、 前記両ロードロック室が近接して配置され、該両ロード
   ロック室と前記真空搬送室が一体的に形成されており、 前記真空搬送手段の中心軸が、前記大気カセット部の中
   心軸とずれていることを特徴とする真空処理装置。
7. 【請求項７】 請求項１または２に記載の真空処理装置に
   おいて、 前記複数の処理室が単一の前処理室と単一の後処理室と
   からなったときにはほぼ長方形内に収まる平面形状を有
   し、該複数の処理室が複数の前処理室と複数の後処理室
   とからなったときにはＬ字状の平面形状を有することを
   特徴とする真空処理装置。