JP4319287B2

JP4319287B2 - 処理装置

Info

Publication number: JP4319287B2
Application number: JP13468499A
Authority: JP
Inventors: 正仁杉浦; 博神力; 秀樹桐生; 真太郎青山
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2019-05-14
Also published as: JP2000323425A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程では，酸化処理や成膜処理などの各種処理ごとに個別独立した複数の真空処理装置を用いて被処理体に処理を行っている。しかし，各真空処理装置間で被処理体を搬送する際に被処理体が大気に曝されると，被処理体に汚染物が付着して歩留りが低下する。そこで，従来，被処理体を大気に曝すことなく，一の装置内で複数の処理を施すことが可能な，いわゆるクラスタ装置化されたマルチチャンバ型処理装置を使用している。該処理装置は，例えば被処理体を搬送する搬送アームおよび被処理体の位置合わせを行う位置合わせ機構を備える真空搬送室，該真空搬送室を中心としてその周囲に配置される，上記酸化処理や成膜処理などを行う複数の真空処理室，真空処理室での処理の前に被処理体に付着した汚染物を除去する紫外線処理を行う前処理室，被処理体を収容するカセット室などから構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上述した装置は，装置構成上，真空搬送室内に搬送アームと位置合わせ機構とを配置しなければならず，さらに搬送アームの搬送領域を確保しなければならないので，処理装置のフットプリント（占有設置面積）が大きくなり，処理装置が配されるクリーンルーム内のスペースを効率良く活用できないという問題点がある。また，最近，半導体装置の生産性を向上させるために，より大型の被処理体に処理を施すことが求められているが，かかる被処理体に上記処理装置で処理を施すためには，その被処理体の大きさに応じて真空搬送室を大型化しなければならず，さらにフットプリントが大きくなるという問題点がある。
【０００４】
また，真空搬送室の周囲に配置できる処理室の数には，限りがあるために，前処理室の存在によって，他の真空処理室を設けることができないという問題点がある。
【０００５】
本発明は，従来の処理装置が有する上記問題点に鑑みて成されたものであり，本発明の目的は，上記問題点およびその他の問題点を解決することが可能な，新規かつ改良された処理装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明によれば，請求項１に記載の発明のように，被処理体を搬送する搬送手段を備えた搬送室と，搬送室の周囲に配置され被処理体に処理を施す１または２以上の真空処理室とを備えた処理装置において，搬送室内には，少なくとも一の真空処理室での処理を行う前に，被処理体に紫外線を照射して紫外線処理を施す前処理室が配置されることを特徴とする処理装置が提供される。
【０００７】
本発明によれば，前処理室が搬送室内に配置されている。従って，前処理室が搬送室の周囲に配されないので，処理装置のフットプリントを減少させることができる。また，従来，前処理室が設けられていた場所に真空処理室を配置できるので，一の処理装置でさらに多くの真空処理を連続して行うことができる。また，搬送室内に設ける前処理室は，小型で比較的簡単な構造のものなので，搬送手段の搬送操作の妨げとはならず，また搬送室自体の寸法も変わらない。また，被処理体を搬送室内の前処理室から真空処理室に搬送できるので，前処理室が搬送室の周囲に配置されている場合よりも搬送アームの搬送距離を短縮でき，スループットを向上させることができる。
【０００８】
また，前処理室内に配される部材を減らして前処理室をさらに小型化するためには，例えば請求項２に記載の発明のように，紫外線を発生させる紫外線発生手段を前処理室の外部に配置し，前処理室を囲う壁部に紫外線を前処理室内に透過する紫外線透過窓を設けることが好ましい。
【０００９】
また，前処理室に，例えば請求項３に記載の発明のように，紫外線により活性化される処理ガスを前処理室内に供給するガス供給手段を備えても良い。かかる場合には，被処理体に付着した汚染物を，上記紫外線の照射に加え，処理ガスから生じた活性原子によっても除去することが可能となり，汚染物除去処理を確実に行うことができる。
【００１０】
また，前処理室に，例えば請求項４に記載の発明のように，被処理体の位置合わせを行う位置合わせ手段を備えれば，搬送室内に前処理室と位置合わせ手段とを別々に配置する必要がなく，搬送室の小型化により，処理装置のフットプリントをさらに小さくすることができる。また，かかる構成を採用すれば，被処理体の位置合わせと上記紫外線処理を同時に行うことが可能となり，スループットの向上を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に，添付図面を参照しながら本発明にかかる処理装置を，マルチチャンバ型処理装置に適用した好適な実施の一形態について，詳細に説明する。
【００１２】
（１）処理装置の全体構成
まず，処理装置１００の構成について概略すると，図１に示すように，真空搬送室１０２は，気密な搬送容器１０４内に形成されている。真空搬送室１０２内には，被処理体，例えば半導体ウェハ（以下，「ウェハ」と称する。）Ｗを搬送するための搬送アーム１０６が配置されており，該搬送アーム１０６は，水平方向に回転および上下動自在に構成されている。さらに，真空搬送室１０２内には，本発明の中核を成す，ウェハＷの位置合わせとウェハＷ表面に付着した汚染物の除去処理とを同時に行うための前処理室１２０が配置されている。なお，前処理室１２０の詳細な構成については，後述する。
【００１３】
また，真空搬送室１０２の周囲には，例えばゲート酸化膜とゲート電極をウェハＷに形成するための後述の各種処理を施す第１〜第３真空処理室１０８，１１０，１１２と，ウェハＷを冷却する冷却室１１４と，複数のウェハＷを収容する不図示のカセットが配置される第１および第２カセット室１１６，１１８が，ゲートバルブＧ１〜Ｇ６を介して接続されている。第１真空処理室１０８では，例えばＯ_２やＮＯを処理ガスとして使用し，ウェハＷを６００℃〜７００℃程度に加熱することにより，ウェハＷに酸化処理や窒化処理が施されてゲート酸化膜が形成される。第２真空処理室１１０では，例えばＴａ（ＯＣ_２Ｈ_５）_５を処理ガスとして使用し，ウェハＷを４８０℃程度に加熱することにより，ウェハＷにＴａ_２Ｏ_５膜が形成される。第３真空処理室１１２では，例えばＷＦ_６およびＮＨ_３を処理ガスとして使用し，ウェハＷを４００℃程度に加熱することにより，ウェハＷにＷＮ膜が成膜されて，ゲート電極が形成される。
【００１４】
本実施の形態にかかる処理装置１００は，以上のように構成されている。次に，本発明の中核を成す前処理室１２０の構成について詳述する。
【００１５】
（２）前処理室の構成
図１に示すように，前処理室１２０は，ウェハＷを保持した収縮時の搬送アーム１０６の搬送動作を妨げない位置，例えば従来の装置で位置合わせ機構が配されていた第１カセット室１１６のゲートバルブＧ５と第２カセット室１１８のゲートバルブＧ６との間の真空搬送室１０２内部側壁付近に配置されている。該前処理室１２０は，図２に示すように，例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム製の処理容器１２２と搬送容器１０４の壁部により囲われ，真空搬送室１０２から気密に分離されている。また，前処理室１２０の側壁には，前処理室１２０内と真空搬送室１０２内を開閉自在に気密に隔離するゲートバルブＧ７が設けられている。かかる構成により，ゲートバルブＧ７を開放すれば，搬送アーム１０６により真空搬送室１０２内と前処理室１２０内との間でウェハＷを搬入搬出できる。また，ゲートバルブＧ７を閉じれば，前処理室１２０が密閉されるので，前処理時にウェハＷから除去された汚染物を含むガスが真空搬送室１０２内に流れ込み，真空搬送室１０２内が汚染されることを防止できる。
【００１６】
また，前処理室１２０内には，ウェハＷの位置合わせを行う位置合わせ手段としての位置合わせ機構１２８が設けられている。位置合わせ機構１２８は，載置台１３０と光学センサ１３４から構成されている。載置台１３０は，載置されたウェハＷを水平方向に回転させるためのもので，載置台１３０に駆動軸１３１を介して接続された駆動機構Ｍ１３２により作動する。さらに，載置台１３０は，駆動機構Ｍ１３２の駆動により上下動自在に構成されている。かかる構成により，載置台１３０上に載置されたウェハＷと，後述のＵＶランプ１２４との距離を，適宜調整することができる。また，前処理室１２０内の駆動軸１３１は，伸縮自在な気密部材から成るベローズ１３３により囲われている。また，光学センサ１３４は，ウェハＷに形成されたオリエンテーションフラット（以下，「オリフラ」という。）部Ｗａの位置を検出する。かかる情報に基づいて位置合わせを行えば，順次搬送される各ウェハＷの位置を一定方向に揃えることができる。
【００１７】
また，前処理室１２０の上方の搬送容器１０４外部には，例えば１７２ｎｍ〜３６０ｎｍの紫外線（以下，「ＵＶ」という。）を放出するＵＶ発生手段，例えば低圧水銀ランプや無電極ランプなどのＵＶランプ１２４が配置されている。また，前処理室１２０の天井部を構成する搬送容器１０４の上部壁には，ＵＶ透過窓１２６が嵌合されている。ＵＶ透過窓１２６は，ＵＶランプ１２４から発せされたＵＶを前処理室１２０内に十分に透過可能な材料，例えば合成石英から成り，ウェハＷ全面に十分にＵＶを照射できる大きさに設定されている。かかる構成により，ＵＶランプ１２４から発生したＵＶが，ＵＶ透過窓１２６を介して載置台１３０上に載置されたウェハＷの上面に均一に照射され，ＵＶのエネルギーにより，ウェハＷ表面に付着している汚染物，例えばカーボンなどの有機物とウェハＷ表面との化学結合が切断されて，汚染物が除去される。
【００１８】
また，前処理室１２０内のＵＶ透過窓１２６と載置台１３０との間には，複数のガス吐出孔１３６ａが形成されたガス供給部１３６が配置されている。なお，ガス供給部１３６は，搬送アーム１０６の搬送動作を妨げない位置に配置されていることはいうまでもない。また，ガス供給部１３６は，ウェハＷに対するＵＶの照射を妨げず，かつ処理ガスにもＵＶを照射できるように，例えばＵＶ透過窓１２６と同一の合成石英から形成されている。かかる構成により，ガス供給源１３８から供給される処理ガス，例えばＯ_２やＯ_３やＮ_２やＣｌ_２などが流量調整バルブ１４０で所定流量に調整した後，開閉バルブ１４２を介して，ガス吐出孔１３６ａからウェハＷの全面に均一に吐出される。従って，上記ＵＶの照射とともに処理ガスを供給すれば，処理ガスにＵＶが照射されて活性原子が生じ，該活性原子によりウェハＷ表面に付着した汚染物をさらに確実に除去することができる。また，上述したように，ＵＶランプ１２４が前処理室１２０の外部に設けられているので，上記活性原子によるＵＶランプ１２４の損傷を防止できる。
【００１９】
また，前処理室１２０内のガスは，前処理室１２０の下部に接続された排気管１４４を介して真空ポンプ１４６により排気されるので，前処理時に生じた汚染物を含むガスを迅速かつ確実に排気することができる。その結果，ゲートバルブＧ７の開放時に，上記汚染物を含むガスによって真空搬送室１０２内が汚染されることを防止できる。また，前処理室１２０内の圧力は，排気管１４４に介装された排気量調整バルブ１４８を調整することにより，適宜所定値に設定される。また，前処理室１２０内の圧力を，真空搬送室１０２内よりも常時低く設定しておけば，ゲートバルブＧ７開放時でも，前処理室１２０内のガスが真空搬送室１０２内に流出することがない。その結果，真空搬送室１０２内の汚染を確実に防止できる。
【００２０】
（３）処理装置の動作
次に，図１および図２を参照しながら，ウェハＷにゲート酸化膜およびゲート電極を形成する場合を例に挙げて，上述の如く構成された処理装置１００の動作について説明する。
まず，搬送アーム１０６により，第１および第２カセット室１１６，１１８内のいずれか一方から真空搬送室１０２内に搬送されたウェハＷを，ゲートバルブＧ７が開放された前処理室１２０内の載置台１３０上に載置した後，ゲートバルブＧ７を閉じる。次いで，ウェハＷを回転させてウェハＷの位置合わせを行う。同時に，ガス吐出孔１３６ａからウェハＷ上面に処理ガスを吹き付けるとともに，ＵＶランプ１２４から発せられたＵＶを処理ガスおよびウェハＷ上面に照射し，処理ガスから生成された活性原子およびＵＶのエネルギにより，ウェハＷ表面に付着したカーボンを除去する。
【００２１】
次いで，ゲートバルブＧ７を開放し，搬送アーム１０６により位置合わせおよび汚染物除去処理されたウェハＷを，前処理室１２０内から再び真空搬送室１０２内に搬送した後，第１真空搬送室１０８内に搬入し，上述の如くウェハＷに酸化処理を施してゲート酸化膜を形成する。かかる処理は，ウェハＷ表面に付着した汚染物により特に影響を受けるプロセスなので，本実施の形態のように前処理室１２０を第１真空処理室１０８にウェハＷを迅速に搬送できる真空搬送室１０２内に配置すれば，前処理済みのウェハＷに汚染物が付着することを防止でき，上記所望の酸化処理をウェハＷに施すことができる。
【００２２】
その後，ゲート酸化膜が形成されたウェハＷは，真空搬送室１０２内を介して順次第２および第３真空処理室１１０，１１２内に搬送され，ウェハＷにＴａ_２Ｏ_５膜およびＷＮ膜が成膜されて，ゲート電極が形成される。そして，ゲート電極が形成されたウェハＷは，冷却室１１４内で所定温度まで冷却された後，該ウェハＷが収容されていた第１または第２カセット室１１６，１１８内に再び搬送される。
【００２３】
本実施の形態は，以上のように構成されており，真空搬送室１０２内に前処理室１２０を収容したので，従来，前処理室が設けられていた箇所に，例えばＴａ_２Ｏ_５膜を成膜する第２真空処理室１１０を設けることができ，処理装置１００での処理工程数を増やすことができる。また，ウェハＷの位置合わせと汚染物除去処理を同時に行うことができるので，前処理時間を短縮することができる。
【００２４】
以上，本発明の好適な実施の一形態について，添付図面を参照しながら説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇において，当業者であれば，各種の変更例および修正例に想到し得るものであり，それら変更例および修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００２５】
例えば，上記実施の形態において，ウェハの位置合わせと汚染物除去処理を同時に行う前処理室を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，汚染物除去処理を行う前処理室と，位置合わせ手段を別々に搬送室内に配置しても，本発明を実施することができる。
【００２６】
また，上記実施の形態において，ＵＶランプを搬送容器の外部に配置する構成を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，前処理室内に配置しても，本発明を実施することができる。
【００２７】
また，上記実施の形態において，真空搬送室の周囲に６つの真空処理室等を配置する構成を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，５つ以下あるいは７つ以上の真空処理室を搬送室の周囲に配置しても，本発明を実施することができる。
【００２８】
さらに，上記実施の形態において，スカラ型（シングル）アームから成る搬送アームを作用する構成を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されるものではなく，例えばフロッグレッグアームや，複数枚の被処理体を同時に搬送可能なバッチ式アームを採用しても，本発明を実施することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば，前処理室が搬送室の周囲に配されないので，処理装置のフットプリントを削減でき，前処理室に代えて他の真空処理室を搬送室の周囲に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用可能な処理装置を示す概略的な平面図である。
【図２】図１に示す処理装置の前処理室をＡ−Ａ線に沿う平面において切断した概略的な断面図である。
【符号の説明】
１００処理装置
１０２真空搬送室
１０６搬送アーム
１０８，１１０，１１２第１〜第３真空処理室
１１４冷却室
１１６，１１８カセット室
１２０前処理室
１２４ＵＶランプ
１２６ＵＶ透過窓
１２８位置合わせ機構
１３６ガス供給部
１４６真空ポンプ
Ｗウェハ

Claims

被処理体を搬送する搬送手段を備えた搬送室と，前記搬送室の周囲に配置され前記被処理体に処理を施す１または２以上の真空処理室とを備えた処理装置において，
前記搬送室内には，少なくとも一の前記真空処理室での処理を行う前に，前記被処理体に紫外線を照射して紫外線処理を施す前処理室が配置されることを特徴とする，処理装置。
前記紫外線を発生させる紫外線発生手段は，前記前処理室の外部に配置され，
前記前処理室を囲う壁部には，前記紫外線を前記前処理室内に透過する紫外線透過窓が設けられることを特徴とする，請求項１に記載の処理装置。
前記前処理室は，前記紫外線により活性化される処理ガスを前記前処理室内に供給するガス供給手段を備えることを特徴とする，請求項１または２のいずれかに記載の処理装置。
前記前処理室は，前記被処理体の位置合わせを行う位置合わせ手段を備えることを特徴とする，請求項１，２または３のいずれかに記載の処理装置。