本発明の第一の実施例に係る真空処理装置の全体概略構成の上面図を図1に、断面図を図2に示す。図1に示すように、真空処理室を含む真空処理装置100は、大きく分けて、前方側部分である大気側ブロック101とその後方側に配置された部分である真空側ブロック102とにより構成されている。大気側ブロック101は、大気圧下で被処理物である半導体ウエハ等の板状の試料が搬送あるいは収納位置決め等が施される部分である。
真空側ブロック102は、大気圧から減圧された圧力下で当該試料がロック室から搬送され、予め定められた処理容器内部に配置された真空処理室内において処理が行われた後にロック室に搬送されて戻されるブロックである。ロック室は、前述した搬送や処理を行う真空処理室等の真空側ブロック102の箇所と大気側ブロック101との間でこれらを連結して配置された真空容器の内部に配置された室であって、その室内に試料を内部に有した状態で圧力を大気圧と真空圧との間で上下させる真空側ブロック102の部分である。
大気側ブロック101は、内部に大気側搬送ロボット109を備えた略直方体形状の筐体106を有し、この筐体106の前面側に取付けられていて、処理用またはクリーニング用の被処理対象の半導体ウエハ等の板状の試料(以下、ウエハ)が収納されているカセット117がその上に載せられる複数のカセット台107が備えられている。
真空側ブロック102は、大気側ブロック101の後方に配置され、第1真空搬送室104及び第2真空搬送室110及び第3真空搬送室112と、第1真空搬送室104と大気側ブロック101の筐体106の背面との間に配置され、大気側ブロック101と真空側ブロック102との間でやりとりされる処理対象の試料であるウエハがその内部に収納された状態で内部の圧力を大気圧と所定の真空度の減圧された圧力値との間で増減可能に構成されたロック室105を一つまたは複数備えている。
このロック室は、内部の空間を上記の圧力に調節可能な真空容器であって、連結される箇所にウエハが内部を通過して搬送される通路であるゲートとこれを開放、閉塞して気密に封止可能なゲートバルブ120が配置されており、大気側と真空側との間を気密に分割している。また、内部の空間には、複数のウエハを上下にすき間を開けて収納し保持可能な収納部を備えており、これらウエハを収納した状態でゲートバルブ120により閉塞され気密に分割される。
さらに、真空側ブロック102の第1真空搬送室104及び第2真空搬送室110及び第3真空搬送室112の各々には、内部に搬送されたウエハに処理が施される真空処理ユニット103を備えた一つ以上の真空処理容器が着脱可能に連結されている。また、第1真空搬送室104及び第2真空搬送室110及び第3真空搬送室112の各々及びこれらに連結された真空処理容器内の各々の真空処理ユニット103との間には、ウエハが内部を通って搬送される通路であって各々の真空処理ユニット103とこれらが連結された真空搬送室との間を連通するゲートが配置され、第1真空搬送室104及び第2真空搬送室110及び第3真空搬送室112の各々の内部には図示しないアクチュエータ等の駆動装置と連結されて当該駆動装置の動作によりゲートを開放または閉塞して気密に封止可能なゲートバルブ120が配置されゲートによる連通の開閉が実施される構成を備えている。
第1真空搬送室104、第2真空搬送室110、第3真空搬送室112は各々の平面形状が略矩形状を有した真空容器を含むユニットであり、これらは、実質的に同一と見なせる程度の構成上の差異を有する3つのユニットである。さらに、第1真空搬送室104と第2真空搬送室110との間及び第2真空搬送室110と第3真空搬送室112との間には、各々の平面形状が略矩形状を有した真空容器である第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113が配置されている。
第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113は実質的に同一と見なせる程度の構成上の差異を有する2つのユニットである。これら搬送中間室は、内部が他の真空処理室よりも相対的に高い圧力まで減圧可能な真空容器であって、真空搬送室を互いに連結して、内部の室が連通されている。
本実施例の第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113とこれらが連通可能に連結された真空搬送室との間には、内部の室を連通して内側でウエハが搬送される通路であるゲートが配置され、真空搬送室内に当該ゲートを開放、遮断して分割するゲートバルブ120が配置され、これらのゲートバルブ120が図示しないアクチュエータ等の駆動装置によって駆動されゲートを気密に閉塞することによって、搬送中間室と真空搬送室との間は気密に封止される。
第1真空搬送室104、第2真空搬送室110、第3真空搬送室112は、各々が内部をガスが通流する配管を含み各室内に当該ガスが供給される経路であるパージライン124を備えており、図示しない真空処理装置100の制御装置からの指令信号を受けて各々のパージライン124の真空搬送室内の開口とガス貯留タンク等のガス源との間の供給経路上に配置された流量または速度の調節器により流量または速度の量が各々独立に調節された不活性ガス等のパージガスが当該パージライン124の開口から各々の搬送室内に導入されるように構成されている。パージガスが各々のパージライン124から独立した値の流量、速度で供給されることにより、パージガスが供給された真空搬送室はこれに連結されて気密に区画された真空処理ユニット103、あるいは第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113とに対して相対的に低い圧力または同じ圧力、あるいはそれらよりも相対的に高い圧力に調節可能に構成されている。
また、第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113の内部の室には、複数のウエハをこれらの面と面の間ですき間を開けて載せて水平に保持する収納部が配置されており、第1真空搬送室104及び第2真空搬送室110の間、又は第2真空搬送室110及び第3真空搬送室112の間でウエハが受け渡される際に、一端収納される中継室の機能を備えている。すなわち、一方の真空搬送室内の真空搬送ロボット108の何れかによって搬入され前記収納部に載せられたウエハが他方の真空搬送室内の真空搬送ロボット108の何れかにより搬出されて当該真空搬送室に連結された真空処理ユニット103またはロック室に搬送される。
本実施例では、第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113はパージ機構及び排気機構は設けられておらず、一方の真空搬送室から他方の真空搬送室へとウエハを搬送する際の、ウエハの経路としてのみ機能する室である。また、本実施例では、真空処理装置100が複数枚のウエハを処理して製品としての半導体デバイスを製造する、所謂量産運転において、真空側ブロック102内で複数枚のウエハが目標となる真空処理容器内の処理室103に搬送され或いは処理されたウエハが真空処理ユニット103から搬出される際には、特定の条件、例えば任意の真空処理ユニット103において異常が検出されて当該真空処理ユニット103及びこれが連結された真空搬送室を真空側ブロック102の他のユニットや箇所から気密に区画する場合、を除いてゲートバルブ120は第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113と、これらが連結された第1真空搬送室104、第2真空搬送室110及び第3真空搬送室112との間の連通を気密に閉塞しない。
各々の平面形が矩形状またはこれと見做せる程度に近似した形状を有し真空容器内に配置された第1真空搬送室104と第2真空搬送室110、および第2真空搬送室110と第3真空搬送室112との間の当該真空容器に対向して配置された一面に相当する互いの側壁の間には第1搬送中間室111乃至第2の搬送中間室113が配置されて2つの真空容器の両者を連結され、これらの内部に配置された真空搬送室同士が連通可能に構成されている。第1真空搬送室104及び第2真空搬送室110の各々の真空容器のさらに他の2面ならびに第3真空搬送室112の他の3面には、内側の空間が減圧されその空間にウエハが搬送されて処理される処理室を内部に備えた真空処理ユニット103が連結されている。
本実施例では、符号103で示される各々の真空処理ユニット103は、真空容器を含んで構成された電界、磁界の発生手段、真空容器内部の減圧される空間である処理室を排気する真空ポンプを含む排気手段を含むユニット全体を示しており、真空容器内部の処理室においては、処理対象のウエハに対してエッチング処理、アッシング処理或いは他の種類の処理が施される。また、真空処理ユニット103各々の真空容器には、内部の処理室で実施される処理に応じて供給される処理ガスが流れる管路が連結されている。なお、本実施例では、第1真空搬送室104及び第3真空搬送室112にはエッチング処理ユニットを、第2真空搬送室110にはアッシング処理ユニットを連結した。
各真空処理ユニット103の内部の処理室は、他の真空搬送室及び搬送中間室の圧力よりも相対的に低い圧力まで減圧可能であり、各々の処理室で施される処理に応じて、図示しない制御装置からの指令を受けて各々内部の圧力が処理に適した範囲内の値に調節可能である。即ち、複数の真空処理ユニット103各々は、その内部の処理室において、ウエハに施す処理の種類が異なるよう設定された場合、各々の処理室内部の圧力は各々での処理に適した異なる値を実現可能となっている。
なお、第1真空搬送室104及び第2真空搬送室110並びに第3真空搬送室112を構成する平面形が矩形である各々の真空容器は、当該矩形の各辺に相当する側壁の各々には真空処理ユニット103が連結可能に構成されているが、本実施例の真空処理装置100は、第1真空搬送室104及び第2真空搬送室110には2個の真空処理ユニット103が連結され、第3真空搬送室112には3個の真空処理ユニット103が連結されている。
第1真空搬送室104及び第2真空搬送室110及び第3真空搬送室112は、所定の真空度まで減圧された内部を処理前または処理された後のウエハが搬送される空間である搬送室である。このため、第1真空搬送室104内には、減圧された状態でロック室105と真空処理ユニット103内の処理室または第1搬送中間室111の何れかとの間でウエハを搬送する真空搬送ロボット108が当該空間の中央部分に配置されている。
さらに、第2真空搬送室110及び第3真空搬送室112も前記同様に真空搬送ロボット108が内部の中央部分に配置されており、当該真空搬送ロボット108により真空処理ユニット103内の処理室と第1搬送中間室111または第2搬送中間室113の何れかとの間でウエハの搬送が行われる。
これら真空搬送ロボット108の各々は、複数の梁状の部材の両端部同士が関節部によりその軸回りに回転可能に連結された多関節構造を有したアームを複数本備え、複数の梁状の部材のうちアームの根元に位置するものが搬送室中心で上下方向に延在する回転軸と連結され、アーム先端に位置するものの先端部にはウエハが載せられてこれをその上で保持する平面部を有するウエハ保持部を有している。本実施例では、これらの真空搬送ロボット108の構造は同一またはこれと見做せる程度に近似した構造と機能とを備えている。
第1真空搬送室104では、真空搬送ロボット108はそのアーム先端部の保持部上にウエハが載せられた状態で、当該アームを伸長させて、第1真空搬送室104内から真空処理ユニット103内の処理室に配置されたウエハ台上方の位置、ロック室105または第1搬送中間室111の何れかにウエハの搬入する、あるいはアームを収縮させてこれらからウエハを第1真空搬送室104内に搬出を行う。真空搬送ロボット108各々が連結された真空搬送室中心部の上下方向の回転軸は、各真空搬送ロボット108のアームの先端部が搬送対象の真空処理ユニット103、ロック室105、第1搬送中間室111、第2搬送中間室113のいずれかに向けられる周方向の位置にアームの基部またはこれが連結された回転台を回転させる。
このような各々の真空搬送ロボット108の動作は、当該動作に伴うアームの位置を含む動作情報が図示しないセンサ等の検知器により検知されて送信された信号を受信した図示しない真空処理装置100の制御装置において動作の状態が検出されるとともに、当該制御装置から発信された指令信号に基づいて調節される。
以下、本実施例では、真空側ブロック102内での搬送時間が大気側ブロック101内でのものと比較して長いものであって、真空側ブロック102を構成する真空搬送室、搬送中間室、或いは真空処理室を経由する搬送経路上をウエハが搬送される搬送時間を低減して処理の効率を向上させ、同時に各真空処理ユニット103内でウエハを処理する際に使用した処理ガスや処理中に生成された生成物の粒子や処理室の表面に付着した不着物が遊離して処理室内に浮遊している微粒子が、他の真空処理ユニット103内へ流入したり他の真空処理ユニット103内でウエハを処理する際に使用した処理ガス等の粒子と接触して反応したりすることを抑制する構成を説明する。これにより、真空処理装置の単位時間あたりの生産効率の向上が可能となる。
また、本実施例の各真空処理ユニット103内でウエハに対して行われる処理の時間はウエハの搬送の時間と同程度以下あり、カセット117と搬送の目標となる真空処理ユニット103の処理室との間をウエハが搬送されるに要する時間が真空処理装置100全体での単位時間当たりにウエハが処理される枚数、所謂スループットにより大きな影響を与えており、特に支配的な影響を与えている。
次に、このような真空処理装置100が複数枚のウエハに対して処理を施す際の動作を以下に説明する。
カセット台107の何れかの上に載せられたカセット117の内部に収納された処理対象の複数のウエハについて、何らかの通信手段により前記真空処理装置100に接続され真空処理装置100の動作を調節する図示しない制御装置から指令の信号を受けて、または、真空処理装置100が設置される製造ラインの制御装置等からの指令の信号を受けて、その処理が開始される。制御装置からの指令を受けた大気側搬送ロボット109は、カセット内の特定のウエハをカセットから取り出し、筐体106内の大気圧またはこれに近似した圧力値にされた内部の搬送用の空間である大気搬送室に搬入し、位置決め装置に搬送してウエハ外縁部に配置された特定の箇所の中心回りの角度位置を調節させた後、さらに当該ウエハを、筐体106の背面で上下方向に積み重ねられて配置された複数のロック室105の何れか一つに搬送する。
ウエハが搬送されて内部の収納空間下部の試料台上に載せられて格納された何れかのロック室105では、ゲートバルブ120が閉塞され収納空間内部は密封された状態で所定の圧力まで減圧される。その後、ロック室105と第1真空搬送室104との間のゲートバルブ120が開放されて、ロック室105と第1真空搬送室104とが連通される。
真空搬送ロボット108は、そのアームをロック室105内に伸張させて、ロック室105内のウエハをそのアーム先端部のウエハの保持部上に受け取り第1真空搬送室104内に搬出する。さらに、第1真空搬送ロボット108は、カセット117がカセット台107上に載せられ任意のウエハがカセットから取り出される迄あるいはロック室105に搬入するまでの間に制御装置によって予め指定された搬送の経路の情報に沿って、アームに載せたウエハを第1真空搬送室104に接続された真空処理ユニット103(ここでは、エッチング処理ユニット)または第1搬送中間室111の何れかに搬入する。
例えば、第1搬送中間室111に搬送されたウエハは、その後、第2真空搬送室110に備えられた真空搬送ロボット108により、第1搬送中間室111から第2真空搬送室110内に搬出され、上記搬送の経路の情報に予め定められた処理が施される目標としての第2真空搬送室110の側壁に連結された2つの真空処理ユニット103(ここでは、アッシング処理ユニット)のうちの一方の処理室に搬入される。
ウエハが一方の真空処理ユニット103に搬送された後、この真空処理ユニット103の処理室と第2真空搬送室110との間を開閉するゲートを開閉するゲートバルブ120が閉じられて真空処理ユニット103の真空容器内が気密に封止される。その後、この処理室内に処理用のガスが導入されてこの処理室内がウエハの処理に適した範囲内の圧力に調節された後、処理室に電界または磁界が供給されて処理用ガスの粒子が励起されてプラズマが形成され、このプラズマを用いてウエハが処理される。
本実施例において、第1真空搬送室104、第2真空搬送室110及び第3真空搬送室112の各々と、これに連結されウエハが搬送され処理される真空処理ユニット103との間を連通するゲートを開閉する何れか一つのゲートバルブ120は、排他的に開閉する。つまり、真空処理ユニット103とこれが連結された真空搬送室との間のゲートバルブ120は、制御装置からの指令を受けて、当該真空搬送室またはこれが連結され連通されている減圧された空間を開放および閉塞可能な他のゲートバルブ120が閉塞されている状態でゲートを開放し、その後閉塞する。
例えば、制御装置は、任意の真空処理ユニット103とこれがその側壁面に連結された真空搬送室との間のゲートを開閉する任意のゲートバルブ120が当該ゲートを開放する前に、当該真空処理室またはこれを含んでこれと連通した真空容器内の減圧された空間と他の真空処理室との間に配置された他のゲートバルブ120を閉塞させる又は閉塞されていることを検出した後に、他のゲートバルブ120が閉塞された状態で任意の真空処理ユニット103を密封している任意のゲートバルブ120を開放してウエハを搬送した後に閉塞する。あるいは、複数の真空容器が連結された真空側ブロック102内部でウエハの搬送の経路上に配置され当該複数の真空容器内部の空間同士の間を連通しウエハが内部を通って搬送されるゲートを開閉するゲートバルブ120の何れかを閉塞又は閉塞の確認の動作を指令して、これが確認された後に、任意のゲートバルブ120を開放してウエハを搬送した後に閉塞する。
上記一方の真空処理ユニット103におけるウエハの処理が終了したことが図示しない終点判定装置からの信号に基づいて制御装置により検出されると、他の真空処理ユニット103またはロック室105と第2真空搬送室110との間に配置されたゲートバルブ120が閉じられて両者の間の連通が気密に封止されていることが確認された後、一方の真空処理ユニット103と接続された第2真空搬送室110との間を開閉するゲートバルブ120が開放され、第2真空搬送室110内の真空搬送ロボット108はアームを伸長させて受け取った処理済みのウエハをアームを収縮させて第2真空搬送室110内部に搬出する。その後、処理済みのウエハは一方の真空処理ユニット103に搬入された際の搬送の経路を逆向きに何れかのロック室105に搬送される。
当該ロック室105内に処理済みのウエハが第1真空搬送室104から搬送されると、ロック室105と第1真空搬送室104との間を連通するゲートを開閉するゲートバルブ120が気密に閉塞され、ロック室105内の圧力が大気圧値またはこれと近似した値まで上昇させられる。その後、ロック室105と筐体106の内側の大気搬送室との間を閉塞していたゲートバルブ120が開放されて、ロック室105の内部と大気搬送室とが連通され、大気側搬送ロボット109が、ロック室105内部からウエハを搬出し元のカセット117の元の位置に搬送して戻す。
次に、第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113のウエハの搬送方向の両端部に配置されたゲートバルブ120の開閉パターンについて説明する。
本実施例では、第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113のウエハの搬送方向について両端と、第1真空搬送室104、第2真空搬送室110、第3真空搬送室112との間に配置されたゲートバルブ120は、次の場合を除き開状態が維持される。すなわち、第1搬送中間室111または第2搬送中間室113が連結された真空搬送室の一方にパージライン124から不活性ガスを導入して当該真空搬送室内の圧力を大気圧またはこれに近似した範囲内の値にする場合(例えば、当該真空搬送室内部をメンテナンスするために大気開放する場合)においてのみ、大気開放される側に備えられた第1搬送中間室111乃至第2搬送中間室113のゲートバルブ120が当該搬送中間室を気密に閉塞するように調節される。
例えば、第2真空搬送室110がメンテナンスにより大気開放される場合、まず第2真空搬送室110に備えられ第1搬送中間室111との間に配置されたゲートバルブ120が図示しない制御装置により閉じられる。また、第2真空搬送室110に備えられ第2搬送中間室113との間に配置されたゲートバルブ120が図示しない制御装置により閉じられる。
前記ゲートバルブ120が閉じられたことを図示しない制御装置が確認した後、第2真空搬送室110に備えられたパージライン124から不活性ガスが導入される。
本実施例では、真空処理装置100が、半導体デバイスを製造するために複数枚のウエハを処理する量産の運転中には、第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113にはこれに面したパージガスの供給口及び排気口が備えられていないため、各々の搬送中間室の両端側に配置されたゲートバルブ120は両方が同時に閉塞された状態にされることはない。これは、何れかの搬送中間室は両端側のゲートバルブ120の両方が同時の閉塞された状態では当該搬送中間室内の圧力を調節することができないことから、これを回避するためである。
例えば、真空処理装置100において第1搬送中間室111を通してウエハが搬送される際に、当該第1搬送中間室内にウエハが搬送された後に当該第1搬送中間室111のウエハの搬送方向について両端側に配置された2つのゲートバルブ120が共に閉じて内部が気密に封止された状態となる運転がされる場合には、第1搬送中間室111の両端に配置されたゲートバルブ120の何れか一方がその対応するゲートを気密に閉塞した後に他方のゲートバルブ120がその対応するゲートを開放する動作が為されることになる。
この場合、何れかの真空処理ユニット103の圧力が、これが連結された真空搬送室との間のゲートバルブ120が開放される直前において、真空側ブロック102の他の真空容器である第1真空搬送室104、第2真空搬送室110、第3真空搬送室112、第1搬送中間室111、第2搬送中間室113よりも相対的に高いか等しい場合には、真空処理ユニット103内部のガスや粒子が他の真空容器内との圧力差によって流出して他の真空容器内に流入し、当該容器内の部材の表面や当該内部を搬送中のウエハに付着してしまい腐食や化合物を生成したりして汚染が生起する虞がある。このような課題を解決するため本実施例では、次の動作が行われる。
すなわち、本実施例では、第1真空搬送室104の前方から見て左右何れかの側壁面に連結された真空処理ユニット103(エッチング処理ユニット)と、第2真空搬送室110の左右何れかの側壁面に連結された真空処理ユニット103(アッシング処理ユニット)において、これら真空処理ユニット103各々とこれが接続された真空搬送室との間の連通を開閉するゲートバルブ120が同時に開放された状態(例えばウエハの搬入出が行われる状態)になることがウエハの搬送の経路、順序を含むスケジュールを算出してその搬送の動作を調節する指令信号を発信する制御装置により予め検出された場合、これらのゲートバルブ120が開放される動作の前に第1真空搬送室104と第2真空搬送室110の間に配置された第1搬送中間室111のウエハ搬送方向の両端側に備えられたゲートバルブ120の少なくとも一方が制御装置からの指令に基づいて閉塞される。
一方で、これらの真空処理ユニット103内の圧力がその他の真空容器内の圧力よりも相対的に低い場合には、当該真空処理ユニット103内の処理室の粒子が流出することが実質的に無いと想定されるので、これら真空処理ユニット103が連結された真空搬送室との間のゲートバルブ120が開放され処理室に対してウエハが搬入出される間は、第1搬送中間室111の両端側に備えられたゲートバルブ120は開状態を維持するよう制御装置により調節される。
図2は、図1に示した真空処理装置の構成の概略を模式的に示す縦断面図である。図2では、第3真空搬送室112の後方(図上左側)に連結された真空処理ユニット103(エッチング処理ユニット)のみが示されており、他の真空処理ユニット103は省略されている。また、図1に示した同じ符号の要素については必要な場合を除いて説明を省略する。
図2に示される真空処理装置100においては、第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113は、その内部の収納用の空間にはウエハ125を上下方向に隙間を開けて保持可能なウエハ支持棚(図示せず)が配置されている。さらに、これら搬送中間室と同様の収納空間と内部のウエハ保持のための構成が複数のロック室105内に配置されている。
また、図2における真空処理ユニット103内部の処理室の圧力は、第3真空搬送室112との間のゲートバルブ120が開放される際には、第1真空搬送室104及び第2真空搬送室110、第1搬送中間室111の圧力よりも相対的に低い圧力となるよう図示しない制御装置により調節される。このように処理室内の圧力が調節されることで、真空処理ユニット103内部のガスや粒子が外部の真空容器、特には当該真空処理ユニット103が連結または接続された第3真空搬送室112に連結された真空容器に流出することが抑制される。
なお、本実施例の真空処理ユニット103各々の処理室内の圧力は差があってもよい。例えば、本実施例の複数の真空処理ユニット103が各々でウエハに異なる種類の処理、例えば少なくとも一つがエッチング処理を別の一つがアッシング処理をウエハに施す真空容器を備えたものであって、各々がこれらの異なる処理に適した処理室内の圧力に調節されるものであっても良い。
上記のように、本実施例の第2真空搬送室110にはパージライン124が備えられている。第2真空搬送室110に備えられたパージライン124は、第2真空搬送室110を大気開放する際のみでなくウエハを処理して半導体デバイスを製造する量産の為の運転の際にも動作する。
また、第1真空搬送室104及び第3真空搬送室112の各々には、バルブ122、排気配管123、ドライポンプ121がその上に備えた排気ラインに連結され、各々の排気ラインは第1真空搬送室104及び第3真空搬送室112各々の内側の底面または側面下部に配置された排気用の開口と連通されている。これら第1真空搬送室104及び第3真空搬送室112に備えられた排気ラインも、パージライン124と同様に、各々の真空搬送室を大気開放する際のみでなく量産の運転の際にも動作するように、制御装置により動作が調節される。
なお、図示していないが第2真空搬送室110にも、図示しないバルブ122、排気配管123、ドライポンプ121を備えた排気ラインが備えられている。さらに、第1真空搬送室104乃至第3真空搬送室112の各々にも図示しないパージライン124が配置されている。
第1真空搬送室104や第3真空搬送室112に連結されたパージライン124及び第2真空搬送室110の排気ラインは、第1真空搬送室104及び第3真空搬送室112を大気開放する場合において、第2真空搬送室110と、第1真空搬送室104及び第3真空搬送室112との間に配置された第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113のウエハ搬送方向の両端側部分に配置されたゲートバルブ120が閉塞されて第2真空搬送室110と、第1真空搬送室104及び第3真空搬送室112との間の連通が気密に封止された状態において使用される。
一方、本実施例では、第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113にはパージライン及び排気ラインは備えられていない。
次に、図3において、本実施例において、複数の真空搬送室各々に連結された真空処理ユニット103同士の間でガスや粒子の移動を抑制する構成を説明する。図3は、図1に示す真空処理装置の真空側ブロックにおけるガスの流れを模式的に示す上面図である。
図3において、真空側ブロック102の連結された複数の真空容器内部におけるガスの流れが矢印で示されている。また、図3に示す第1真空搬送室104の前方から見て左右面の側壁に連結された2つの真空処理ユニット103(エッチング処理ユニット)、第2真空搬送室110の左右面の側壁に連結された2つの真空処理ユニット103(アッシング処理ユニット)及び第3真空搬送室112の左右面と背面とに連結れた3つの真空処理ユニット103(エッチング処理ユニット)は、各々異なる条件でウエハに異なる処理を施すユニットの集合であり、図3では是らを改めて真空処理ユニット130,131,132と称する。
本実施例の真空処理ユニット130は、その処理室内での処理に適した圧力が真空処理ユニット131,132の処理室での処理の圧力より相対的に低い条件でウエハに処理が施される。また、真空処理ユニット132は、その処理室内での処理に適した圧力が真空処理ユニット130での処理室での処理の圧力より高く真空処理ユニット131の処理室での処理の圧力より低い条件でウエハに処理が施される。一方、真空処理ユニット131は、その処理室内での処理に適した圧力が真空処理ユニット130,132の処理室での処理の圧力より相対的に高い条件でウエハに処理が施される。
つまり、本実施例の真空処理ユニット130,131,132各々の内部の処理室内の圧力は、ロック室105に最も近い(最も前方に配置された)第1真空搬送室104に連結された真空処理ユニット130のものが最も低く最も遠い(最も後方に配置された)第3真空搬送室112に連結された真空処理ユニット132のもの、これらの最前及び最後部の真空処理ユニットの間に配置された第2真空搬送室110に連結された真空処理ユニット131のものの順に処理室内の圧力が高いものとなる。一方で、これら真空処理ユニット130,131,132各々の内部の処理室内の圧力は、全て第1真空搬送室104、第2真空搬送室110、第3真空搬送室112、第1搬送中間室111、第2搬送中間室113の何れの内部の圧力よりも低いものとなっている。
これらの真空処理ユニットの処理室内の圧力は、これらの真空処理ユニットとこれが連結された真空搬送室との間のゲートバルブ120が開放された際まで維持されるように、制御装置により調節される。このため、結果としてウエハの搬送に際してゲートバルブ120が開放された時点の各々の真空処理ユニットの処理室内の圧力の大小関係は、ウエハが処理される条件でのものと同じになっている。
このような構成において、第1搬送中間室111、第2搬送中間室113のウエハ搬送方向の両端側部分に配置されたゲートバルブ120によりゲートが開放された状態で、第2真空搬送室110に備えられたパージライン124のみから不活性ガスが第2真空搬送室110内に導入されるともに、第1真空搬送室104及び第3真空搬送室112に備えられた排気ライン(含む、121、122、123)からこれら真空搬送室内部の排気が為される。この際に、第2真空搬送室110内の圧力は、第1真空搬送室104及び第3真空搬送室112よりも高くされ、不活性ガスが第2真空搬送室110から第1真空搬送室104及び第3真空搬送室112に流入する。
さらに本実施例では、第1真空搬送室104内の圧力が第3真空搬送室と同じかこれと見做せる程度に近似した値に調節される。図3において、真空処理装置100のこの状態での真空側ブロック102内部のガスや微粒子の流れは矢印のように示されている。すなわち、第2真空搬送室110の側壁に連結された真空処理ユニット131に対応するゲートバルブ120が全て閉塞された状態においてはパージライン124から第2真空搬送室110内部に導入された不活性ガスまたは希ガスが相対的に高い圧力にされる第2真空搬送室110から各々の排気ラインから内部のガスや粒子が排気されて相対的に低圧にされる第1真空搬送室104または第3真空搬送室112に、第1搬送中間室111または第2搬送中間室113を通して流入する。
第1真空搬送室104または第3真空搬送室112に流入した当該ガスや微粒子は、これらの真空搬送室の側壁に連結された真空処理ユニット130,132との間に配置された複数のゲートバルブ120の全てが閉塞された状態では、各々の真空搬送室内に配置された排気用の開口から排気ラインを通して排気され、上記複数のゲートバルブ120の何れかが開放された際にはこれが配置された側壁に連結され各々の真空搬送室より低圧にされた真空処理ユニット130または132内部の処理室内に一部のガスまたは微粒子が流入して、当該処理室の内部に流れるガスや微粒子とともに処理室内の排気用開口を通り各真空処理ユニット130,132用のターボ分子ポンプ等の真空ポンプを介して排気される。また、真空処理ユニット131と第2真空搬送室110との間のゲートバルブ120が開放された際には、パージライン124から第2真空搬送室110内部に導入された不活性ガスまたは希ガスの一部が当該ゲートバルブ120を通して第2真空搬送室110より低圧にされた真空処理ユニット131内部の処理室内に流入し当該処理室の内部に流れるガスや微粒子とともに処理室内の排気用開口を通り真空処理ユニット131用のターボ分子ポンプ等の真空ポンプを介して排気される。
ここで、図3に示す真空処理ユニット130,131,132の何れか1つもしくは複数に対してウエハが搬入または搬出される場合、第1真空搬送室104、第2真空搬送室110及び第3真空搬送室112の圧力は、上記ウエハが搬入出される真空処理ユニットのうち処理室内の圧力が最も低いもの(本実施例では真空処理ユニット130の処理室の圧力)よりも高い値にされる。且つ、真空側ブロック102において最低の圧力にされた真空処理ユニットとこれが連結された真空搬送室との間に配置されたゲートバルブ120がゲートを開放した際に、双方の圧力の差に起因して生じる急激なガスや粒子の移動によって真空側ブロック102内のゲートバルブ120が開放しているゲートを通して連通された内部の空間内に滞留する微粒子が巻き上げられて当該空間内に保持されているウエハに付着して異物となってしまう汚染の発生が抑制できる圧力差の範囲内の値にされる。
真空処理ユニット130及び真空処理ユニット132に対して同時にウエハの搬入または搬出のために、これら真空処理ユニットに連通するゲートを開閉するゲートバルブ120が開放された状態となる場合にも、2つの搬送中間室を介しゲートバルブ120が開かれた状態で連結され連通した複数の真空容器内部の空間の圧力は、相対的に真空処理ユニット130の処理室内の圧力より高く真空処理ユニット132のものよりも低い範囲内の値に調節される。このような調節は、半導体デバイスを製造するための真空処理装置100の運転中において、第2真空搬送室110に連結されたパージライン124上に配置され内部を通流する不活性ガスまたは希ガスの流量または速度を増減して調節する流量または速度調節器、あるいは第1真空搬送室104及び第3真空搬送室112各々の内部に配置された排気用の開口と連通した各々用の排気ラインの排気配管123上のバルブ122及びドライポンプ121等の真空ポンプの動作が、図示しない制御装置からの指令信号を受けて調節されて実施される。
本実施例において、真空処理ユニット130,131,132内の処理室の圧力と、これらが連結された第1真空搬送室104及び第2真空搬送室110及び第3真空搬送室112、及びこれらの間を連結する第1搬送中間室111及び第2搬送中間室113により構成された真空搬送ユニット内の圧力とは、後者が前者よりも相対的に高い圧力に調節される。特に、真空搬送ユニットにおいて、パージライン124から不活性ガスまたは希ガスが導入される第2真空搬送室110の圧力が他よりも高くされる。
この構成により、何れかの真空搬送室内で実施されたウエハの処理で使用された処理ガスや微粒子等の異物の原因となる粒子が真空搬送ユニット内に流入して他の真空搬送室に拡散してしまいこれらの内部表面あるいは内部を搬送される他のウエハに対して悪影響を及ぼすことが抑制される。特に、エッチング処理等のより低圧でウエハの処理が実施される真空処理ユニット130,132が連結された真空搬送ユニットの複数の真空搬送室において手前側あるいは奥側に配置された第1真空搬送室104及び第3真空搬送室112の各々に連結されエッチング処理等より低圧でウエハの処理が実施される真空処理ユニット130,132において当該処理に用いられ当該真空処理ユニット内外を連通するゲートをバルブ120が開放した際に内部に残留していた腐食性を有するガスや不着性の強い微粒子が、アッシング処理等のより高圧で実施される相対的に処理圧力の高い真空処理ユニット131に流入することが抑制される。
このため、本実施例では、第1真空搬送室104及び第2真空搬送室110及び第3真空搬送室112の各々に連結された真空処理ユニット130、131、132のうちの複数に対して同時にこれらの間に配置されたゲートバルブ120が開放された状態となってウエハが搬入出される場合でも、搬送中間室111,113のウエハの搬送方向両端側に備えられたゲートバルブ120が気密に閉塞されて真空搬送ユニット内部が気密に仕切られることはなく、連通が維持された状態で上記ウエハの搬送が実施される。このことにより、ウエハが真空搬送ユニット内部で目標の真空処理ユニット130または131或いは132と、ロック室105との間を搬送されるのに要する時間が短縮され、真空処理装置が単位時間内に処理するウエハの枚数、所謂スループットや処理の効率が向上する。なお、第1真空搬送室104に真空処理ユニット132を、第2真空搬送室110に真空処理ユニット131を、第3真空搬送室112に真空処理ユニット130を接続しても同様の効果を得ることができる。
以上本実施例によれば、真空搬送容器が3つ以上連結された場合であっても、歩留まりを向上させ効率の高い真空処理装置及びその運転方法を提供することができる。