JP3966594B2 - 予備真空室およびそれを用いた真空処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタル成膜装置、エッチング装置等の真空処理装置においてバッフアやロードロック室として用いられる予備真空室、およびそれを用いた真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程においては、エッチング、成膜処理、アッシング、およびスパッタリングなど種々の真空処理があり、これらに対応した種々の真空処理装置が用いられている。
【０００３】
これらの処理を行うための真空処理装置としては、半導体デバイスの高集積化、高スループット化に対応するために、複数の真空処理室を共通の搬送室に接続し、ロードロック機能を有する予備真空室を介して搬送室に接続された搬入出室から被処理基板である半導体ウエハの搬入出を行う、いわゆるクラスターツールタイプのものが用いられている。
【０００４】
このような真空処理装置においては、搬送室および真空処理室は所定の真空度に保持されており、搬入出室から予備真空室を介して搬送室に搬入された半導体ウエハが、搬送室に設けられた搬送アームにより所定の真空処理室に搬入されて所定の処理が施され、処理終了後、半導体ウエハは搬送アームにより予備真空室に戻され、さらに搬入出室に戻される。
【０００５】
この場合に、予備真空室は、大気雰囲気の搬入出室と真空状態の搬送室との間にあって、搬送室との間で半導体ウエハの受け渡しを行う場合には真空状態とされ、搬入出室との間で半導体ウエハの受け渡しを行う場合には大気雰囲気にされる。
【０００６】
一方、予備真空室は、半導体ウエハを冷却または加熱する設備を有しており、次工程のために予備的に冷却または加熱したり、加熱により脱ガスを行うバッファ機能を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような予備真空室は、大気状態と真空状態とを繰り返すため、この予備真空室と他の室とを隔てるゲートが必要であり、コストが高いものとなる。また、予備真空室全体について大気状態と真空状態とを繰り返すため、排気およびガス導入に時間がかかり、処理全体のスループット向上の妨げとなる。
【０００８】
予備真空室において大気状態と真空状態とを繰り返すことを回避するために、装置全体を真空雰囲気にする方法も考えられるが、その場合にも半導体ウエハの加熱や冷却のために密閉空間が必要であるため、やはり予備真空室と他の室との間にゲートが必要となる。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、ゲートを削減することができる予備真空室およびそのような予備真空室を備えた処理装置を提供することを目的とする。また、大気状態と真空状態との切換を短時間で行うことができる予備真空室およびそれを用いた真空処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、被処理体を搬入または搬出する２つの開口部が水平に配置された筐体と、前記筐体内部に設けられ、前記開口部に対応する位置で被処理体の受け渡しが可能であり、受渡位置と前記開口部を介して前記筐体へ搬入された被処理体を保持するとともに、前記筐体内で移動して前記筐体の一部と共に密閉空間を形成する被処理体保持部と、前記密閉空間にガスを導入するガス導入手段と、前記密閉空間を排気する排気手段と、前記筐体内部に設けられ、前記開口部に対応する位置で被処理体の受け渡しが可能であり、受渡位置と前記開口部を介して前記筐体へ搬入された被処理体を保持するとともに、前記筐体内で移動して前記筐体の一部と共に前記密閉空間とは異なる位置に他の密閉空間を形成する他の被処理体保持部とを具備し、前記被処理体保持部および前記他の被処理体保持部は、一方が密閉空間を形成している際に、他方が前記開口部に対応する位置に位置していることを特徴とする予備真空室を提供する。
【００１１】
上記予備真空室において、前記筐体は、外方に突出する突出部を有し、前記被処理体保持部が移動して前記筐体の壁部に当接した際に、前記突出部と前記被処理体保持部により前記密閉空間が形成されるように構成することができる。
【００１３】
また、この場合に、前記他の密閉空間にガスを導入するガス導入手段と、前記他の密閉空間を排気する排気手段とをさらに具備するか、または、前記他の密閉空間において被処理体を加熱する加熱手段をさらに具備することができる。さらに、前記筐体は、その上下に外方に突出する２つの突出部と、これら２つの突出部の間のニュートラル部とを有しており、前記開口部はニュートラル部に設けられ、一方の被処理体保持部が一方の突出部側に移動して前記筐体の壁部に当接した際に、その一方の突出部と一方の被処理体保持部により一方の密閉空間が形成され、他方の被処理体保持部が他方の突出部側に移動して前記筐体の壁部に当接した際に、その他方の突出部と他方の被処理体保持部により他方の密閉空間が形成されるように構成することができる。
【００１４】
本発明の第２の観点では、被処理体に対して真空状態で所定の処理を施す真空処理部と、真空予備室と、前記真空処理部および前記予備真空室が接続され、これら真空処理部お よび予備真空室に対して被処理体の搬入出を行う真空雰囲気に保持される搬送室と、前記予備真空室を介して前記搬送室に対する被処理体の搬入出を行う真空雰囲気に保持される搬入出室とを具備する真空処理装置であって、前記予備真空室は、被処理体を搬入または搬出する２つの開口部が水平に配置された筐体と、前記筐体内部に設けられ、前記開口部に対応する位置で被処理体の受け渡しが可能であり、受渡位置と前記開口部を介して前記筐体へ搬入された被処理体を保持するとともに、前記筐体内で移動して前記筐体の一部と共に密閉空間を形成する被処理体保持部と、前記密閉空間にガスを導入するガス導入手段と、前記密閉空間を排気する排気手段とを有することを特徴とする真空処理装置を提供する。
【００１５】
上記真空処理装置において、予備真空室としては、上記いずれかの構成を採用することができる。
【００１６】
本発明によれば、予備真空室において、被処理体を保持する被処理体保持部を移動させることにより筐体の一部と被処理体保持部とで区画される密閉空間を形成し、その中にガスを供給して被処理体を冷却等することができ、被処理基板の搬送は筐体に水平に設けられた２つの開口部を介して行うことができる。また密閉空間に加熱手段を設けることにより被処理体の加熱を行うこともできる。このように筐体の一部と被処理体保持部とにより密閉空間を形成して処理を行うので、予備真空室と他の室とを開閉するためのゲートバルブが不要となる。
【００１７】
また、被処理体の冷却の際に予備真空室よりも狭い密閉空間に対して排気およびガス導入を行えばよいのでガス導入および排気を極めて短時間で行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る処理装置を示す概略図である。この処理装置は、いわゆるクラスタツール型の真空処理装置を構成している。
【００１９】
図１に示す処理装置は、所定の真空下で被処理体としての半導体ウエハに対して成膜処理、例えばチタンやタングステンのようなメタルの成膜処理を行うための３つの真空処理室１，２，３を有している。これら真空処理室１，２，３には、それぞれ排気装置が接続されており、これら排気装置により所定の真空度に保持されるようになっている。これらの真空処理室１，２，３は、同図に示すように、略矩形状に形成され真空に保持される搬送室４の３つの側面にゲートバルブ５，６，７を介して接続され、これらのゲートバルブ５，６，７を開放することにより搬送室４と連通され、これらを閉じることにより搬送室４から遮断される。この搬送室４にも排気装置が接続され、真空処理室１，２，３と同程度の真空度に保持可能に構成されている。
【００２０】
搬送室４は、その中に各処理室１，２，３との間、および後述する予備真空室との間で、被処理基板である半導体ウエハＷを搬送するウエハ搬送装置８を備えている。この搬送装置８は、搬送室４の略中央に配設され、多関節アーム構造を有しており、その先端のハンド９上に半導体ウエハＷを載せてその搬送を行う。
【００２１】
この搬送室４の残りの一側面には２つの予備真空室１２，１３が並設されており、搬送室４との間には、それぞれ開口部１０，１１が設けられている。これら予備真空室１２，１３は、後述するように半導体ウエハＷを予備的に冷却する機能または加熱する機能、またはこれら両方の機能を有している。
【００２２】
これらの各予備真空室１２，１３の開口部１０，１１に対向する部分には、それぞれ開口部１４，１５が設けられており、予備真空室１２，１３はこれらを介してウエハ搬入出室１６に接続されている。すなわち、搬送室４とウエハ搬入出室１６とは予備真空室１２，１３の後述するニュートラル部４０を介して連通されている。なお、ウエハ搬入出室１６も図示しない排気手段により真空雰囲気に保持することが可能となっている。
【００２３】
このウエハ搬入出室１６の左右両側面にはゲートバルブ１８，１９を介して半導体ウエハのカセット１７を収納するカセット室２０，２１が連通可能に接続されている。これらのカセット室２０，２１は、ゲートバルブ１８，１９を開放することによりウエハ搬入出室１６に連通され、これらを閉じることによりウエハ搬入出室１６から遮断される。また、カセット室２０，２１にはそれぞれカセット１７を出し入れするためのゲートバルブ２６，２７が設けられている。これらカセット室２０，２１はロードロック室として機能し、カセットの出し入れの際には大気雰囲気にされ、処理に際しては真空雰囲気に保持される。
【００２４】
ウエハ搬入出室１６内には、左右のカセット室２０，２１間の中央にウエハ搬送装置２３が配設されている。この第２搬送装置２３は多関節アーム構造を有しており、その先端のハンド２４上に半導体ウエハＷを載せて予備真空室１２，１３とカセット室２０，２１間で半導体ウエハＷが搬送される。
【００２５】
この搬送装置２３と予備真空室１２，１３の間には半導体ウエハＷのオリエンテーションフラットを基準にして光学的に半導体ウエハＷの位置決めをする位置決め機構２５が設けられている。そして、この位置決め機構２５により半導体ウエハＷが一旦位置決めされた後、搬送装置２３により半導体ウエハＷが予備真空室１２または１３へ搬送される。
【００２６】
次に、真空予備室１２，１３について、図２ないし図４を参照して説明する。
図２は予備真空室１２，１３のＡ−Ａ’線による断面図、図３は予備真空室１２のＢ−Ｂ’線による断面図である。図２に示すように、予備真空室１２および１３はいずれも同じ構造を有しているので、以下、予備真空室１２についてのみ説明する。
【００２７】
予備真空室１２の筐体３０は、その上下に突出部３１ａ，３１ｂを有しており、その間にニュートラル部４０を有している。予備真空室１２の中には、２つのウエハ保持部３３ａ，３３ｂが設けられており、これらはそれぞれ駆動機構３９ａ，３９ｂにより上下動が可能となっている。そして、ウエハ保持部３３ａを上昇させると、ウエハ保持部３３ａが筐体３０の壁部に当接してシールリングにより密着され、突出部３１ａとウエハ保持部材３３ａにより密閉空間３２ａが形成されるようになっている。また、ウエハ保持部３３ｂを下降させると、ウエハ保持部３３ｂが筐体３０の壁部に当接してシールリングにより密着され、突出部３１ｂとウエハ保持部３３ｂにより密閉空間３２ｂが形成されるようになっている。
【００２８】
ウエハ保持部材３３ａは、ウエハを収容する部屋を構成しており、その開口部１０，１４側には、半導体ウエハＷを出し入れするための窓３４ａが設けられている。また、その底部には、複数のウエハ支持ピン３６ａを有するウエハ支持プレート３５ａが気密に取り付けられている。一方、ウエハ保持部材３３ｂもウエハを収容する部屋を構成しており、その開口部１０，１４側には、半導体ウエハＷを出し入れするための窓３４ｂが設けられている。また、その底部には、複数のウエハ支持ピン３６ｂを有するウエハ支持プレート３５ｂが取り付けられている。
【００２９】
密閉空間３２ａに対応する部分には排気ライン３７ａおよびＮ２ガス供給ライン３８ａが接続されており、密閉空間３２ｂに対応する部分には排気ライン３７ｂおよびＮ２ガス供給ライン３８ｂが接続されている。したがって、ウエハ保持部３３ａまたは３３ｂで半導体ウエハＷを保持した状態で密閉空間３２ａまたは３２ｂを形成し、その中にＮ２ガス供給ライン３８ａまたは３８ｂを介してＮ２ガスを導入することにより、半導体ウエハＷを冷却することができる。冷却終了後は、ウエハ保持部３３ａまたは３３ｂは、図４に示すように駆動機構３９ａまたは３９ｂによりニュートラル部４０に移動され、その中の半導体ウエハＷが開口部１０または１４を介して隣接する搬送室４またはウエハ搬入出室１６へ搬送され、そのウエハ保持部は次の半導体ウエハＷの搬入待ち状態となる。なお、図４は、ウエハ保持部３３ａをニュートラル部４０に移動させた状態を示している。
【００３０】
予備真空室１２に加熱機構を設けた例を図５に示す。この図では、筐体３０の上側の部分に、上部に透明な石英板４３がはめ込まれた突出部３１ａ’を有し、その上に複数の加熱ランプ４２を有する加熱装置４１が設けられている。上側のウエハ保持部３３ａ’は、ランプ４２の熱が半導体ウエハＷに供給されるように、上板が開口している以外は、上述のウエハ保持部３３ａと同様に構成されている。なお、予備真空室１２の下側の構成は図２，３と全く同一である。
【００３１】
ウエハ保持部３３ａ’を上昇させると、突出部３１ａ’とウエハ保持部材３３ａ’により密閉空間３２ａ’が形成され、そこに半導体ウエハＷを保持した状態でランプ加熱することにより、半導体ウエハＷの予備加熱または脱ガスを行うことができる。なお、下側の密閉空間３２ｂでは半導体ウエハＷの冷却を行うようになっているが、その部分でも半導体ウエハの加熱を行うように構成することも可能である。
【００３２】
このように構成されるクラスターツール型の真空処理装置においては、まず、カセット室２０，２１にカセット１７を搬入し、ゲートバルブ２６，２７を閉じ、次いで、カセット室２０，２１を真空雰囲気にする。そして、ゲートバルブ１８，１９を開いて処理を開始する。真空処理室１，２，３、搬送室４、予備真空室１２，１３、ウエハ搬入出室１６は予め真空雰囲気に保持されている。なお、１バッチのウエハの処理が終了するまでの間は、ゲートバルブ１８，１９は開放されている。
【００３３】
処理に際しては、カセット室２０または２１のカセットから搬送装置２３によりウエハ搬入出室１６に半導体ウエハＷを搬入する。そして、位置決め機構２５で位置決めされた後、予備真空室１２，１３のいずれかに開口部１４または１５を介して半導体ウエハＷを搬入する。そして、その中で上述したように密閉空間を形成して半導体ウエハＷの予備冷却または予備加熱、または脱ガスを行う。そして、このような予備的な処理が終了すると、半導体ウエハＷは搬送室４の搬送装置８により開口部１０または１１を介して搬送室４に搬送され、さらに真空処理室１，２，３のいずれかに搬入されて、所定の処理、例えばＴｉ、Ａｌ、Ｗ等のメタル成膜処理が行われる。その処理が終了後、必要に応じて他の真空処理室においても処理が行われる。
【００３４】
全ての真空処理が終了後、半導体ウエハＷは搬送装置８により、開口部１０または１１を介して、予備真空室１２または１３に搬送される。そして、いずれかの予備真空室において密閉空間を形成し、冷却処理が行われる。そして、処理終了後、半導体ウエハＷは搬送装置２３により開口部１４また１５を介してウエハ搬入出室１６に搬送され、さらにカセット室２０，２１のいずれかのカセット１７に収容される。
【００３５】
このように、予備真空室１２，１３においては、ウエハ保持部材３３ａ，３３ｂ，３３ａ’を移動させることにより、ウエハ保持部材３３ａ，３３ｂ，３３ａ’と筐体３０の突出部３１ａ，３１ｂ，３１ａ’とで密閉空間を形成して、そこで半導体ウエハＷの冷却または加熱を行うので、これら予備処理室１２，１３と搬送室４との間、およびウエハ搬入出室１６との間にゲートバルブが不要となる。したがって、装置のコストダウンを図ることができる。また、半導体ウエハＷを冷却する場合にはガスの導入および排気を行う必要があるが、本実施形態では予備真空室全体の容積より極狭い密閉空間に対してガス導入および排気を行えばよいのでガス導入および排気を極めて短時間で行うことができる。
【００３６】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。上記実施形態では、装置全体を真空雰囲気にして処理を行う処理装置に本発明を適用した例を示したが、ここでは図１の装置のウエハ搬入出室１６を大気雰囲気とし、予備真空室１２，１３をロードロック室として使用する例について示す。なお、以下、予備真空室１２について説明するが予備真空室１３も同様の構成である。
【００３７】
予備真空室１２の筐体５０は、その上側に突出部５１を有しており、その下にベース部６０を有している。予備真空室１２の中には、ウエハ保持部５３が設けられており、これらは図示しない駆動機構により上下動が可能となっている。そして、ウエハ保持部５３を上昇させると、ウエハ保持部５３が筐体５０の壁部に当接してシールリングにより密着され、突出部５１とウエハ保持部材５３により密閉空間５２が形成されるようになっている。
【００３８】
ウエハ保持部材５３は、ウエハを収容する部屋を構成しており、半導体ウエハＷを出し入れするための窓が設けられている。また、その底部には、複数のウエハ支持ピン５６を有するウエハ支持プレート５５が気密に取り付けられている。
【００３９】
密閉空間５２に対応する部分には排気ライン５７およびＮ２ガス供給ライン５８が接続されいる。したがって、ウエハ保持部５３で半導体ウエハＷを保持した状態で密閉空間５２を形成し、その中を排気ライン５７により排気することにより真空状態とすることができ、Ｎ２ガス供給ライン５８により大気状態とすることができる。一方、突出部５１とウエハ搬入出室１６との間にはゲートバルブ１４’が設けられている。なお、予備真空室１２の搬送室４側には、上記実施形態と同様、開口部１０が設けられている。
【００４０】
このような構成の予備真空室１２においては、図６のように、密閉空間５２が形成された状態で、密閉空間５２にＮ２ガスを導入して大気雰囲気とし、次いでゲートバルブ１４’を開いて大気状態のウエハ搬入出室１６から半導体ウエハＷを搬入する。その後ゲートバルブ１４’を閉じ、排気ライン５７を介して密閉空間５２を排気して真空状態とする。そして、ウエハ保持部５３を、図６に示すように駆動機構によりベース部６０に移動する。そして、その中の半導体ウエハＷは開口部１０を介して隣接する搬送室４へ搬送される。
【００４１】
このような予備真空室によれば、１個のゲートバルブでロードロック機能を果たすことができ、ゲートバルブが２個必要であった従来のロードロックよりもゲートバルブ数を削減することができる。また、予備真空室全体の容積より極狭い密閉空間に対して排気およびガス導入を行えばよいので、真空状態と大気状態との切換を短時間で行うことができ、スループットを向上させることができる。
【００４２】
なお、ゲートバルブを大気側に設けたが真空側に設けてもよい。この場合には、密閉空間５２をまず真空状態にしてからゲートバルブを開いて真空側とウエハの受け渡しを行い、大気側とは開口部を介して受け渡しを行うようにすればよい。
【００４３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では予備真空室の両側に開口部を有するタイプの例について説明したが、一つの開口部を有する予備真空室を真空処理室と並列に搬送室に取り付ける場合であってもよい。また、成膜に限らず、エッチング等、他の処理を行う装置であってもよい。さらに、被処理体として半導体ウエハを適用した場合について示したが、ＬＣＤ基板等他の被処理体であってもよいことはいうまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、予備真空室において、被処理体を保持する被処理体保持部を移動させることにより筐体の一部と被処理体保持部とで区画される密閉空間を形成し、その中にガスを供給して被処理体を冷却等することができ、被処理基板の搬送は筐体に水平に設けられた２つの開口部を介して行うことができる。また密閉空間に加熱手段を設けることにより被処理体の加熱を行うこともできる。このように筐体の一部と被処理体保持部とにより密閉空間を形成して処理を行うので、予備真空室と他の室とを開閉するためのゲートバルブが不要となる。
【００４５】
また、被処理体の冷却の際に予備真空室よりも狭い密閉空間に対して排気およびガス導入を行えばよいのでガス導入および排気を極めて短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るクラスターツールタイプの真空処理装置を示す概略図。
【図２】 図１の真空処理装置における予備真空室のＡ−Ａ’線による断面図。
【図３】 図１の真空処理装置における予備真空室のＢ−Ｂ’線による断面図。
【図４】 図１の真空処理装置における予備真空室の動作を説明するための断面図。
【図５】 加熱機能と冷却機能を備えた予備真空室を示す断面図。
【図６】 ロードロック機能を備えた予備真空室を示す断面図。
【図７】 図６の予備真空室の動作を説明するための断面図。
【符号の説明】
１，２，３……真空処理室
４……搬送室
５，６，７，１４’，１８，１９，２６，２７……ゲートバルブ
１２，１３……予備真空室
１６……ウエハ搬入出室
３０……筐体
３１ａ，３１ｂ，３１ａ’，５１……突出部
３２ａ，３２ｂ，３２ａ’，５２……密閉空間
３３ａ，３３ｂ，３３ａ’，５３……ウエハ保持部
３７ａ，３７ｂ，５７……排気ライン
３８ａ，３８ｂ，５８……Ｎ２ガス供給ライン
３９ａ，３９ｂ……移動機構
４１……加熱機構
Ｗ……半導体ウエハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタル成膜装置、エッチング装置等の真空処理装置においてバッフアやロードロック室として用いられる予備真空室、およびそれを用いた真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造工程においては、エッチング、成膜処理、アッシング、およびスパッタリングなど種々の真空処理があり、これらに対応した種々の真空処理装置が用いられている。
【０００３】
これらの処理を行うための真空処理装置としては、半導体デバイスの高集積化、高スループット化に対応するために、複数の真空処理室を共通の搬送室に接続し、ロードロック機能を有する予備真空室を介して搬送室に接続された搬入出室から被処理基板である半導体ウエハの搬入出を行う、いわゆるクラスターツールタイプのものが用いられている。
【０００４】
このような真空処理装置においては、搬送室および真空処理室は所定の真空度に保持されており、搬入出室から予備真空室を介して搬送室に搬入された半導体ウエハが、搬送室に設けられた搬送アームにより所定の真空処理室に搬入されて所定の処理が施され、処理終了後、半導体ウエハは搬送アームにより予備真空室に戻され、さらに搬入出室に戻される。
【０００５】
この場合に、予備真空室は、大気雰囲気の搬入出室と真空状態の搬送室との間にあって、搬送室との間で半導体ウエハの受け渡しを行う場合には真空状態とされ、搬入出室との間で半導体ウエハの受け渡しを行う場合には大気雰囲気にされる。
【０００６】
一方、予備真空室は、半導体ウエハを冷却または加熱する設備を有しており、次工程のために予備的に冷却または加熱したり、加熱により脱ガスを行うバッファ機能を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような予備真空室は、大気状態と真空状態とを繰り返すため、この予備真空室と他の室とを隔てるゲートが必要であり、コストが高いものとなる。また、予備真空室全体について大気状態と真空状態とを繰り返すため、排気およびガス導入に時間がかかり、処理全体のスループット向上の妨げとなる。
【０００８】
予備真空室において大気状態と真空状態とを繰り返すことを回避するために、装置全体を真空雰囲気にする方法も考えられるが、その場合にも半導体ウエハの加熱や冷却のために密閉空間が必要であるため、やはり予備真空室と他の室との間にゲートが必要となる。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、ゲートを削減することができる予備真空室およびそのような予備真空室を備えた処理装置を提供することを目的とする。また、大気状態と真空状態との切換を短時間で行うことができる予備真空室およびそれを用いた真空処理装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、被処理体を搬入または搬出する２つの開口部が水平に配置された筐体と、前記筐体内部に設けられ、前記開口部に対応する位置で被処理体の受け渡しが可能であり、受渡位置と前記開口部を介して前記筐体へ搬入された被処理体を保持するとともに、前記筐体内で移動して前記筐体の一部と共に密閉空間を形成する被処理体保持部と、前記密閉空間にガスを導入するガス導入手段と、前記密閉空間を排気する排気手段と、前記筐体内部に設けられ、前記開口部に対応する位置で被処理体の受け渡しが可能であり、受渡位置と前記開口部を介して前記筐体へ搬入された被処理体を保持するとともに、前記筐体内で移動して前記筐体の一部と共に前記密閉空間とは異なる位置に他の密閉空間を形成する他の被処理体保持部とを具備し、前記被処理体保持部および前記他の被処理体保持部は、一方が密閉空間を形成している際に、他方が前記開口部に対応する位置に位置していることを特徴とする予備真空室を提供する。
【００１１】
上記予備真空室において、前記筐体は、外方に突出する突出部を有し、前記被処理体保持部が移動して前記筐体の壁部に当接した際に、前記突出部と前記被処理体保持部により前記密閉空間が形成されるように構成することができる。
【００１３】
また、この場合に、前記他の密閉空間にガスを導入するガス導入手段と、前記他の密閉空間を排気する排気手段とをさらに具備するか、または、前記他の密閉空間において被処理体を加熱する加熱手段をさらに具備することができる。さらに、前記筐体は、その上下に外方に突出する２つの突出部と、これら２つの突出部の間のニュートラル部とを有しており、前記開口部はニュートラル部に設けられ、一方の被処理体保持部が一方の突出部側に移動して前記筐体の壁部に当接した際に、その一方の突出部と一方の被処理体保持部により一方の密閉空間が形成され、他方の被処理体保持部が他方の突出部側に移動して前記筐体の壁部に当接した際に、その他方の突出部と他方の被処理体保持部により他方の密閉空間が形成されるように構成することができる。
【００１４】
本発明の第２の観点では、被処理体に対して真空状態で所定の処理を施す真空処理部と、真空予備室と、前記真空処理部および前記予備真空室が接続され、これら真空処理部お よび予備真空室に対して被処理体の搬入出を行う真空雰囲気に保持される搬送室と、前記予備真空室を介して前記搬送室に対する被処理体の搬入出を行う真空雰囲気に保持される搬入出室とを具備する真空処理装置であって、前記予備真空室は、被処理体を搬入または搬出する２つの開口部が水平に配置された筐体と、前記筐体内部に設けられ、前記開口部に対応する位置で被処理体の受け渡しが可能であり、受渡位置と前記開口部を介して前記筐体へ搬入された被処理体を保持するとともに、前記筐体内で移動して前記筐体の一部と共に密閉空間を形成する被処理体保持部と、前記密閉空間にガスを導入するガス導入手段と、前記密閉空間を排気する排気手段とを有することを特徴とする真空処理装置を提供する。
【００１５】
上記真空処理装置において、予備真空室としては、上記いずれかの構成を採用することができる。
【００１６】
本発明によれば、予備真空室において、被処理体を保持する被処理体保持部を移動させることにより筐体の一部と被処理体保持部とで区画される密閉空間を形成し、その中にガスを供給して被処理体を冷却等することができ、被処理基板の搬送は筐体に水平に設けられた２つの開口部を介して行うことができる。また密閉空間に加熱手段を設けることにより被処理体の加熱を行うこともできる。このように筐体の一部と被処理体保持部とにより密閉空間を形成して処理を行うので、予備真空室と他の室とを開閉するためのゲートバルブが不要となる。
【００１７】
また、被処理体の冷却の際に予備真空室よりも狭い密閉空間に対して排気およびガス導入を行えばよいのでガス導入および排気を極めて短時間で行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る処理装置を示す概略図である。この処理装置は、いわゆるクラスタツール型の真空処理装置を構成している。
【００１９】
図１に示す処理装置は、所定の真空下で被処理体としての半導体ウエハに対して成膜処理、例えばチタンやタングステンのようなメタルの成膜処理を行うための３つの真空処理室１，２，３を有している。これら真空処理室１，２，３には、それぞれ排気装置が接続されており、これら排気装置により所定の真空度に保持されるようになっている。これらの真空処理室１，２，３は、同図に示すように、略矩形状に形成され真空に保持される搬送室４の３つの側面にゲートバルブ５，６，７を介して接続され、これらのゲートバルブ５，６，７を開放することにより搬送室４と連通され、これらを閉じることにより搬送室４から遮断される。この搬送室４にも排気装置が接続され、真空処理室１，２，３と同程度の真空度に保持可能に構成されている。
【００２０】
搬送室４は、その中に各処理室１，２，３との間、および後述する予備真空室との間で、被処理基板である半導体ウエハＷを搬送するウエハ搬送装置８を備えている。この搬送装置８は、搬送室４の略中央に配設され、多関節アーム構造を有しており、その先端のハンド９上に半導体ウエハＷを載せてその搬送を行う。
【００２１】
この搬送室４の残りの一側面には２つの予備真空室１２，１３が並設されており、搬送室４との間には、それぞれ開口部１０，１１が設けられている。これら予備真空室１２，１３は、後述するように半導体ウエハＷを予備的に冷却する機能または加熱する機能、またはこれら両方の機能を有している。
【００２２】
これらの各予備真空室１２，１３の開口部１０，１１に対向する部分には、それぞれ開口部１４，１５が設けられており、予備真空室１２，１３はこれらを介してウエハ搬入出室１６に接続されている。すなわち、搬送室４とウエハ搬入出室１６とは予備真空室１２，１３の後述するニュートラル部４０を介して連通されている。なお、ウエハ搬入出室１６も図示しない排気手段により真空雰囲気に保持することが可能となっている。
【００２３】
このウエハ搬入出室１６の左右両側面にはゲートバルブ１８，１９を介して半導体ウエハのカセット１７を収納するカセット室２０，２１が連通可能に接続されている。これらのカセット室２０，２１は、ゲートバルブ１８，１９を開放することによりウエハ搬入出室１６に連通され、これらを閉じることによりウエハ搬入出室１６から遮断される。また、カセット室２０，２１にはそれぞれカセット１７を出し入れするためのゲートバルブ２６，２７が設けられている。これらカセット室２０，２１はロードロック室として機能し、カセットの出し入れの際には大気雰囲気にされ、処理に際しては真空雰囲気に保持される。
【００２４】
ウエハ搬入出室１６内には、左右のカセット室２０，２１間の中央にウエハ搬送装置２３が配設されている。この第２搬送装置２３は多関節アーム構造を有しており、その先端のハンド２４上に半導体ウエハＷを載せて予備真空室１２，１３とカセット室２０，２１間で半導体ウエハＷが搬送される。
【００２５】
この搬送装置２３と予備真空室１２，１３の間には半導体ウエハＷのオリエンテーションフラットを基準にして光学的に半導体ウエハＷの位置決めをする位置決め機構２５が設けられている。そして、この位置決め機構２５により半導体ウエハＷが一旦位置決めされた後、搬送装置２３により半導体ウエハＷが予備真空室１２または１３へ搬送される。
【００２６】
次に、真空予備室１２，１３について、図２ないし図４を参照して説明する。
図２は予備真空室１２，１３のＡ−Ａ’線による断面図、図３は予備真空室１２のＢ−Ｂ’線による断面図である。図２に示すように、予備真空室１２および１３はいずれも同じ構造を有しているので、以下、予備真空室１２についてのみ説明する。
【００２７】
予備真空室１２の筐体３０は、その上下に突出部３１ａ，３１ｂを有しており、その間にニュートラル部４０を有している。予備真空室１２の中には、２つのウエハ保持部３３ａ，３３ｂが設けられており、これらはそれぞれ駆動機構３９ａ，３９ｂにより上下動が可能となっている。そして、ウエハ保持部３３ａを上昇させると、ウエハ保持部３３ａが筐体３０の壁部に当接してシールリングにより密着され、突出部３１ａとウエハ保持部材３３ａにより密閉空間３２ａが形成されるようになっている。また、ウエハ保持部３３ｂを下降させると、ウエハ保持部３３ｂが筐体３０の壁部に当接してシールリングにより密着され、突出部３１ｂとウエハ保持部３３ｂにより密閉空間３２ｂが形成されるようになっている。
【００２８】
ウエハ保持部材３３ａは、ウエハを収容する部屋を構成しており、その開口部１０，１４側には、半導体ウエハＷを出し入れするための窓３４ａが設けられている。また、その底部には、複数のウエハ支持ピン３６ａを有するウエハ支持プレート３５ａが気密に取り付けられている。一方、ウエハ保持部材３３ｂもウエハを収容する部屋を構成しており、その開口部１０，１４側には、半導体ウエハＷを出し入れするための窓３４ｂが設けられている。また、その底部には、複数のウエハ支持ピン３６ｂを有するウエハ支持プレート３５ｂが取り付けられている。
【００２９】
密閉空間３２ａに対応する部分には排気ライン３７ａおよびＮ２ガス供給ライン３８ａが接続されており、密閉空間３２ｂに対応する部分には排気ライン３７ｂおよびＮ２ガス供給ライン３８ｂが接続されている。したがって、ウエハ保持部３３ａまたは３３ｂで半導体ウエハＷを保持した状態で密閉空間３２ａまたは３２ｂを形成し、その中にＮ２ガス供給ライン３８ａまたは３８ｂを介してＮ２ガスを導入することにより、半導体ウエハＷを冷却することができる。冷却終了後は、ウエハ保持部３３ａまたは３３ｂは、図４に示すように駆動機構３９ａまたは３９ｂによりニュートラル部４０に移動され、その中の半導体ウエハＷが開口部１０または１４を介して隣接する搬送室４またはウエハ搬入出室１６へ搬送され、そのウエハ保持部は次の半導体ウエハＷの搬入待ち状態となる。なお、図４は、ウエハ保持部３３ａをニュートラル部４０に移動させた状態を示している。
【００３０】
予備真空室１２に加熱機構を設けた例を図５に示す。この図では、筐体３０の上側の部分に、上部に透明な石英板４３がはめ込まれた突出部３１ａ’を有し、その上に複数の加熱ランプ４２を有する加熱装置４１が設けられている。上側のウエハ保持部３３ａ’は、ランプ４２の熱が半導体ウエハＷに供給されるように、上板が開口している以外は、上述のウエハ保持部３３ａと同様に構成されている。なお、予備真空室１２の下側の構成は図２，３と全く同一である。
【００３１】
ウエハ保持部３３ａ’を上昇させると、突出部３１ａ’とウエハ保持部材３３ａ’により密閉空間３２ａ’が形成され、そこに半導体ウエハＷを保持した状態でランプ加熱することにより、半導体ウエハＷの予備加熱または脱ガスを行うことができる。なお、下側の密閉空間３２ｂでは半導体ウエハＷの冷却を行うようになっているが、その部分でも半導体ウエハの加熱を行うように構成することも可能である。
【００３２】
このように構成されるクラスターツール型の真空処理装置においては、まず、カセット室２０，２１にカセット１７を搬入し、ゲートバルブ２６，２７を閉じ、次いで、カセット室２０，２１を真空雰囲気にする。そして、ゲートバルブ１８，１９を開いて処理を開始する。真空処理室１，２，３、搬送室４、予備真空室１２，１３、ウエハ搬入出室１６は予め真空雰囲気に保持されている。なお、１バッチのウエハの処理が終了するまでの間は、ゲートバルブ１８，１９は開放されている。
【００３３】
処理に際しては、カセット室２０または２１のカセットから搬送装置２３によりウエハ搬入出室１６に半導体ウエハＷを搬入する。そして、位置決め機構２５で位置決めされた後、予備真空室１２，１３のいずれかに開口部１４または１５を介して半導体ウエハＷを搬入する。そして、その中で上述したように密閉空間を形成して半導体ウエハＷの予備冷却または予備加熱、または脱ガスを行う。そして、このような予備的な処理が終了すると、半導体ウエハＷは搬送室４の搬送装置８により開口部１０または１１を介して搬送室４に搬送され、さらに真空処理室１，２，３のいずれかに搬入されて、所定の処理、例えばＴｉ、Ａｌ、Ｗ等のメタル成膜処理が行われる。その処理が終了後、必要に応じて他の真空処理室においても処理が行われる。
【００３４】
全ての真空処理が終了後、半導体ウエハＷは搬送装置８により、開口部１０または１１を介して、予備真空室１２または１３に搬送される。そして、いずれかの予備真空室において密閉空間を形成し、冷却処理が行われる。そして、処理終了後、半導体ウエハＷは搬送装置２３により開口部１４また１５を介してウエハ搬入出室１６に搬送され、さらにカセット室２０，２１のいずれかのカセット１７に収容される。
【００３５】
このように、予備真空室１２，１３においては、ウエハ保持部材３３ａ，３３ｂ，３３ａ’を移動させることにより、ウエハ保持部材３３ａ，３３ｂ，３３ａ’と筐体３０の突出部３１ａ，３１ｂ，３１ａ’とで密閉空間を形成して、そこで半導体ウエハＷの冷却または加熱を行うので、これら予備処理室１２，１３と搬送室４との間、およびウエハ搬入出室１６との間にゲートバルブが不要となる。したがって、装置のコストダウンを図ることができる。また、半導体ウエハＷを冷却する場合にはガスの導入および排気を行う必要があるが、本実施形態では予備真空室全体の容積より極狭い密閉空間に対してガス導入および排気を行えばよいのでガス導入および排気を極めて短時間で行うことができる。
【００３６】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。上記実施形態では、装置全体を真空雰囲気にして処理を行う処理装置に本発明を適用した例を示したが、ここでは図１の装置のウエハ搬入出室１６を大気雰囲気とし、予備真空室１２，１３をロードロック室として使用する例について示す。なお、以下、予備真空室１２について説明するが予備真空室１３も同様の構成である。
【００３７】
予備真空室１２の筐体５０は、その上側に突出部５１を有しており、その下にベース部６０を有している。予備真空室１２の中には、ウエハ保持部５３が設けられており、これらは図示しない駆動機構により上下動が可能となっている。そして、ウエハ保持部５３を上昇させると、ウエハ保持部５３が筐体５０の壁部に当接してシールリングにより密着され、突出部５１とウエハ保持部材５３により密閉空間５２が形成されるようになっている。
【００３８】
ウエハ保持部材５３は、ウエハを収容する部屋を構成しており、半導体ウエハＷを出し入れするための窓が設けられている。また、その底部には、複数のウエハ支持ピン５６を有するウエハ支持プレート５５が気密に取り付けられている。
【００３９】
密閉空間５２に対応する部分には排気ライン５７およびＮ２ガス供給ライン５８が接続されいる。したがって、ウエハ保持部５３で半導体ウエハＷを保持した状態で密閉空間５２を形成し、その中を排気ライン５７により排気することにより真空状態とすることができ、Ｎ２ガス供給ライン５８により大気状態とすることができる。一方、突出部５１とウエハ搬入出室１６との間にはゲートバルブ１４’が設けられている。なお、予備真空室１２の搬送室４側には、上記実施形態と同様、開口部１０が設けられている。
【００４０】
このような構成の予備真空室１２においては、図６のように、密閉空間５２が形成された状態で、密閉空間５２にＮ２ガスを導入して大気雰囲気とし、次いでゲートバルブ１４’を開いて大気状態のウエハ搬入出室１６から半導体ウエハＷを搬入する。その後ゲートバルブ１４’を閉じ、排気ライン５７を介して密閉空間５２を排気して真空状態とする。そして、ウエハ保持部５３を、図６に示すように駆動機構によりベース部６０に移動する。そして、その中の半導体ウエハＷは開口部１０を介して隣接する搬送室４へ搬送される。
【００４１】
このような予備真空室によれば、１個のゲートバルブでロードロック機能を果たすことができ、ゲートバルブが２個必要であった従来のロードロックよりもゲートバルブ数を削減することができる。また、予備真空室全体の容積より極狭い密閉空間に対して排気およびガス導入を行えばよいので、真空状態と大気状態との切換を短時間で行うことができ、スループットを向上させることができる。
【００４２】
なお、ゲートバルブを大気側に設けたが真空側に設けてもよい。この場合には、密閉空間５２をまず真空状態にしてからゲートバルブを開いて真空側とウエハの受け渡しを行い、大気側とは開口部を介して受け渡しを行うようにすればよい。
【００４３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では予備真空室の両側に開口部を有するタイプの例について説明したが、一つの開口部を有する予備真空室を真空処理室と並列に搬送室に取り付ける場合であってもよい。また、成膜に限らず、エッチング等、他の処理を行う装置であってもよい。さらに、被処理体として半導体ウエハを適用した場合について示したが、ＬＣＤ基板等他の被処理体であってもよいことはいうまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、予備真空室において、被処理体を保持する被処理体保持部を移動させることにより筐体の一部と被処理体保持部とで区画される密閉空間を形成し、その中にガスを供給して被処理体を冷却等することができ、被処理基板の搬送は筐体に水平に設けられた２つの開口部を介して行うことができる。また密閉空間に加熱手段を設けることにより被処理体の加熱を行うこともできる。このように筐体の一部と被処理体保持部とにより密閉空間を形成して処理を行うので、予備真空室と他の室とを開閉するためのゲートバルブが不要となる。
【００４５】
また、被処理体の冷却の際に予備真空室よりも狭い密閉空間に対して排気およびガス導入を行えばよいのでガス導入および排気を極めて短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係るクラスターツールタイプの真空処理装置を示す概略図。
【図２】 図１の真空処理装置における予備真空室のＡ−Ａ’線による断面図。
【図３】 図１の真空処理装置における予備真空室のＢ−Ｂ’線による断面図。
【図４】 図１の真空処理装置における予備真空室の動作を説明するための断面図。
【図５】 加熱機能と冷却機能を備えた予備真空室を示す断面図。
【図６】 ロードロック機能を備えた予備真空室を示す断面図。
【図７】 図６の予備真空室の動作を説明するための断面図。
【符号の説明】
１，２，３……真空処理室
４……搬送室
５，６，７，１４’，１８，１９，２６，２７……ゲートバルブ
１２，１３……予備真空室
１６……ウエハ搬入出室
３０……筐体
３１ａ，３１ｂ，３１ａ’，５１……突出部
３２ａ，３２ｂ，３２ａ’，５２……密閉空間
３３ａ，３３ｂ，３３ａ’，５３……ウエハ保持部
３７ａ，３７ｂ，５７……排気ライン
３８ａ，３８ｂ，５８……Ｎ２ガス供給ライン
３９ａ，３９ｂ……移動機構
４１……加熱機構
Ｗ……半導体ウエハ
Claims (10)
- 被処理体を搬入または搬出する２つの開口部が水平に配置された筐体と、
前記筐体内部に設けられ、前記開口部に対応する位置で被処理体の受け渡しが可能であり、受渡位置と前記開口部を介して前記筐体へ搬入された被処理体を保持するとともに、前記筐体内で移動して前記筐体の一部と共に密閉空間を形成する被処理体保持部と、
前記密閉空間にガスを導入するガス導入手段と、
前記密閉空間を排気する排気手段と、
前記筐体内部に設けられ、前記開口部に対応する位置で被処理体の受け渡しが可能であり、受渡位置と前記開口部を介して前記筐体へ搬入された被処理体を保持するとともに、前記筐体内で移動して前記筐体の一部と共に前記密閉空間とは異なる位置に他の密閉空間を形成する他の被処理体保持部と
を具備し、
前記被処理体保持部および前記他の被処理体保持部は、一方が密閉空間を形成している際に、他方が前記開口部に対応する位置に位置していることを特徴とする予備真空室。 - 前記筐体は、外方に突出する突出部を有し、前記被処理体保持部が移動して前記筐体の壁部に当接した際に、前記突出部と前記被処理体保持部により前記密閉空間が形成されることを特徴とする請求項１に記載の予備真空室。
- 前記他の密閉空間にガスを導入するガス導入手段と、前記他の密閉空間を排気する排気手段とをさらに具備するか、または、前記他の密閉空間において被処理体を加熱する加熱手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の予備真空室。
- 前記筐体は、その上下に外方に突出する２つの突出部と、これら２つの突出部の間のニュートラル部とを有しており、前記開口部はニュートラル部に設けられ、
一方の被処理体保持部が一方の突出部側に移動して前記筐体の壁部に当接した際に、その一方の突出部と一方の被処理体保持部により一方の密閉空間が形成され、他方の被処理体保持部が他方の突出部側に移動して前記筐体の壁部に当接した際に、その他方の突出部と他方の被処理体保持部により他方の密閉空間が形成されることを特徴とする請求項１に記載の予備真空室。 - 被処理体に対して真空状態で所定の処理を施す真空処理部と、
真空予備室と、
前記真空処理部および前記予備真空室が接続され、これら真空処理部および予備真空室に対して被処理体の搬入出を行う真空雰囲気に保持される搬送室と、
前記予備真空室を介して前記搬送室に対する被処理体の搬入出を行う真空雰囲気に保持される搬入出室と
を具備する真空処理装置であって、
前記予備真空室は、
被処理体を搬入または搬出する２つの開口部が水平に配置された筐体と、
前記筐体内部に設けられ、前記開口部に対応する位置で被処理体の受け渡しが可能であり、受渡位置と前記開口部を介して前記筐体へ搬入された被処理体を保持するとともに、前記筐体内で移動して前記筐体の一部と共に密閉空間を形成する被処理体保持部と、
前記密閉空間にガスを導入するガス導入手段と、
前記密閉空間を排気する排気手段と
を有することを特徴とする真空処理装置。 - 前記予備真空室において、前記筐体は、外方に突出する突出部を有し、前記被処理体保持部が移動して前記筐体の壁部に当接した際に、前記突出部と前記被処理体保持部により前記密閉空間が形成されることを特徴とする請求項５に記載の真空処理装置。
- 前記予備真空室は、前記筐体内部に設けられ、前記開口部に対応する位置で被処理体の受け渡しが可能であり、受渡位置と前記開口部を介して前記筐体へ搬入された被処理体を保持するとともに、前記筐体内で移動して前記筐体の一部と共に前記密閉空間とは異なる位置に他の密閉空間を形成する他の被処理体保持部をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の真空処理装置。
- 前記予備真空室において、前記被処理体保持部および前記他の被処理体保持部は、一方が密閉空間を形成している際に、他方が前記開口部に対応する位置に位置していることを特徴とする請求項７に記載の真空処理装置。
- 前記予備真空室は、前記他の密閉空間にガスを導入するガス導入手段と、前記他の密閉空間を排気する排気手段とをさらに具備するか、または、前記他の密閉空間において被処理体を加熱する加熱手段をさらに具備することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の真空処理装置。
- 前記予備真空室において、前記筐体は、その上下に外方に突出する２つの突出部と、これら２つの突出部の間のニュートラル部とを有しており、前記開口部はニュートラル部に設けられ、
一方の被処理体保持部が一方の突出部側に移動して前記筐体の壁部に当接した際に、その一方の突出部と一方の被処理体保持部により一方の密閉空間が形成され、他方の被処理体保持部が他方の突出部側に移動して前記筐体の壁部に当接した際に、その他方の突出部と他方の被処理体保持部により他方の密閉空間が形成されることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の真空処理装置。
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