JP7014055B2 - 真空処理装置、真空処理システム、及び真空処理方法 - Google Patents

真空処理装置、真空処理システム、及び真空処理方法 Download PDF

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Description

本開示は、真空処理装置、真空処理システム、及び真空処理方法に関する。
半導体装置の製造工程においては基板である半導体ウエハ（以下、ウエハと記載する）に対してエッチングや成膜などの様々な処理が真空雰囲気で行われる。そのように基板に真空処理を行う真空処理装置として、特許文献１には、真空容器内において、周方向等間隔に４つの基板処理部が配置される構成が記載されている。真空容器内の中央にはウエハの移載機構が設けられており、真空容器内の雰囲気は真空容器の外周部底面に設けられた排気口を介して真空排気されている。
特開２０１７－１９９７３５号公報
本開示は、真空処理装置の小型化や簡素化に有利な技術を提供することである。
本開示の一態様による真空処理装置は、
真空雰囲気の処理空間に配置された基板に処理ガスを供給して真空処理を行う真空処理装置において、
前記真空処理が行われる処理容器内の互いに隣り合う位置に設けられると共に、各々、前記処理容器の側面に設けられた搬入出口から水平方向に延設され、前記基板の搬送が行われる第１の搬送空間、及び第２の搬送空間と、
前記延設方向に沿って、前記第１の搬送空間と第２の搬送空間との間に設けられた中間壁部と、を備え、
前記第１の搬送空間には、前記延設方向に沿って１つ以上の前記処理空間が配置され、前記第２の搬送空間には、前記延設方向に沿って２つ以上の前記処理空間が配置されていることと、
前記中間壁部内には、当該中間壁部を挟んで配置された３つ以上の処理空間に対して各々設けられた排気路と、これら排気路が合流する合流排気路とが形成されていることと、を特徴とする。
本開示によれば、真空処理装置の小型化や簡素化に有利である。
本開示の一実施形態による真空処理システムの構成を説明する平面図である。 前記真空処理システムに設けられる真空処理装置の構成例を説明する分解斜視図である。 前記真空処理装置の構成を説明する概略平面図である。 前記真空処理装置の構成を説明する縦断側面図である。 前記真空処理装置のガス供給系の一例を説明する説明図である。 前記真空処理装置の作用を説明する部分縦断側面図である。 本開示の真空処理装置の第１の変形例を説明する平面図である。 本開示の真空処理装置の第２の変形例を説明する平面図である。 本開示の真空処理装置の第３の変形例を説明する平面図である。
本開示の実施の形態に係る真空処理システム１について図１の平面図を参照しながら説明する。この真空処理システム１は、搬入出ポート１１と、搬入出モジュール１２と、真空搬送モジュール１３と、真空処理装置２と、を備えている。図１において、Ｘ方向を左右方向、Ｙ方向を前後方向、搬入出ポート１１を前後方向の手前側として説明する。搬入出モジュール１２の手前側には搬入出ポート１１、搬入出モジュール１２の奥側には真空搬送モジュール１３が、夫々互いに前後方向に向けて接続されている。
搬入出ポート１１は、処理対象の基板を収容した搬送容器であるキャリアＣが載置されるものであり、例えば基板は、直径が例えば３００ｍｍの円形基板であるウエハＷよりなる。搬入出モジュール１２は、キャリアＣと真空搬送モジュール１３との間でウエハＷの搬入出を行うためのモジュールである。搬入出モジュール１２は、搬送機構１２０により、常圧雰囲気中でキャリアＣとの間でウエハＷの受け渡しを行う常圧搬送室１２１と、ウエハＷが置かれる雰囲気を常圧雰囲気と真空雰囲気との間で切り替えるロードロック室１２２と、を備えている。
真空搬送モジュール１３は、真空雰囲気が形成された真空搬送室１４を備え、この真空搬送室１４の内部には基板搬送機構１５が配置されている。真空搬送室１４は、例えば平面視、前後方向に沿った方向に長辺を有する長方形をなす。真空搬送室１４の４つの側壁のうち、長方形の互いに対向する長辺には、各々、複数個例えば３個の真空処理装置２が接続され、手前側の短辺には搬入出モジュール１２内に設置されたロードロック室１２２が接続されている。図中Ｇは、常圧搬送室１２１とロードロック室１２２との間、ロードロック室１２２と真空搬送モジュール１３との間、真空搬送モジュール１３と真空処理装置２との間に夫々介在するゲートバルブである。このゲートバルブＧは、互いに接続されるモジュールに各々設けられるウエハＷの搬入出口を開閉する。
基板搬送機構１５は、真空雰囲気中で搬入出モジュール１２と真空処理装置２との間でウエハＷの搬送を行うためのものであって、多関節アームよりなり、ウエハＷを保持する基板保持部１６を備えている。この例における真空処理装置２は、後述するように真空雰囲気中で複数枚例えば４枚のウエハＷに対して一括でガス処理を行うものである。このため、真空処理装置２に一括して４枚のウエハＷを受け渡すように、基板搬送機構１５の基板保持部１６は例えば４枚のウエハＷを保持できるように構成されている。
具体的に説明すると、基板搬送機構１５は、例えば基台１５１、水平に伸びる第１アーム１５２、水平に伸びる第２アーム１５３及び基板保持部１６を備えている。第１アーム１５２は基部側が基台１５１上に設けられ、基台１５１上の垂直な旋回軸回りに旋回し、第２アーム１５３は基部側が第１アーム１５２の先端部上に設けられ、第１アーム１５２の先端部上の垂直な旋回軸回りに旋回する。基板保持部１６は、第１の基板保持部１６１、第２の基板保持部１６２及び接続部１６３を備えている。第１の基板保持部１６１及び第２の基板保持部１６２は、互いに並行して水平に伸びる２つの細長のへら状に構成されている。接続部１６３は、第１及び第２の基板保持部１６１、１６２の伸長方向に対して直交するように水平方向に伸び、第１及び第２の基板保持部１６１、１６２の基端を互いに接続するものである。接続部１６３の長さ方向の中央部は第２アーム１５３の先端部上に設けられ、第２アーム１５３の先端部上の垂直な旋回軸回りに旋回する。第１の基板保持部１６１、第２の基板保持部１６２については後述する。
続いて、真空処理装置２について、例えばウエハＷにプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）処理を行なう成膜装置に適用した例について、図２～図４を参照しながら説明する。図２は、真空処理装置２の構成を説明する分解斜視図、図３は、真空処理装置２に設けられた処理空間を概略的に示す平面図、図４は、図３におけるＡ－Ａ´線に沿って真空処理装置２を切断して示す縦断側面図である。
６つの真空処理装置２は互いに同様に構成され、真空処理装置２間で互いに並行してウエハＷの処理を行うことができる。真空処理装置２は、平面視矩形の処理容器（真空容器）２０を備えている。図２、図４中２０１は、処理容器２０の天井部材、２０２は容器本体である。処理容器２０は、例えば処理容器２０の周囲を囲む側壁部２０３を備えると共に、４つの側壁部２０３の内、真空搬送室１４に接続される側壁部２０３には、前後方向（図２中、Ｙ’方向）に並ぶように２個の搬入出口２１が形成されている。この搬入出口２１は上記のゲートバルブＧによって開閉される。
図２及び図３に示すように、処理容器２０の内部には、各搬入出口２１から水平方向に延設され、ウエハＷの搬送が行われる第１の搬送空間Ｔ１及び第２の搬送空間Ｔ２が、互いに隣り合う位置に設けられている。また、処理容器２０内における、これら第１の搬送空間Ｔ１及び第２の搬送空間Ｔ２の間には、延設方向（図２中、Ｘ’方向）に沿って中間壁部３が設けられている。第１の搬送空間Ｔ１には、延設方向に沿って２つの処理空間Ｓ１、Ｓ２が配置され、第２の搬送空間Ｔ２には、延設方向に沿って２つの処理空間Ｓ３、Ｓ４が配置されている。従って、処理容器２０内には、上面側から見たとき、２×２の行列状に、合計４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４が配置されている。ここでいう水平方向とは、製造時の公差などの影響で、ウエハＷの搬入出動作における機器同士の接触等の影響がない範囲で、延設方向に僅かに傾いている場合も含むものである。
図４も参照しながら処理空間Ｓ１～Ｓ４を含む処理容器２０の内部構造について説明する。４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４は互いに同様に構成され、各々、ウエハＷが載置される載置台２２と、この載置台２２と対向して配置されたガス供給部４と、の間に形成される。図４には、第１の搬送空間Ｔ１の処理空間Ｓ１と、第２の搬送空間Ｔ２の処理空間Ｓ４と、を示している。以下、処理空間Ｓ１を例にして説明する。
載置台２２は下部電極を兼用するものであり、例えば金属もしくは、金属メッシュ電極を埋め込んだ窒化アルミ(ＡｌＮ)からなる扁平な円柱状に形成され、回転機構を兼用する駆動機構２３により駆動軸２３１を介して昇降自在及び鉛直軸回りに回転自在に構成されている。図４には、実線にて処理位置にある載置台２２を描き、点線にて受け渡し位置にある載置台２２を夫々示している。処理位置とは、後述する真空処理（成膜処理）を実行するときの位置であり、受け渡し位置とは、既述の基板搬送機構１５との間でウエハＷの受け渡しを行う位置である。図中２４は載置台２２に各々埋設されたヒーターであり、載置台２２に載置された各ウエハＷを６０℃～６００℃程度に加熱する。また載置台２２は接地電位に接続されている。
さらに、処理容器２０の底面には、複数本例えば３本の受け渡しピン２５が載置台２２に対応した位置に設けられる一方、載置台２２には、この受け渡しピン２５の通過領域を形成するための貫通孔２６が形成されている。載置台２２を受け渡し位置に下降させると、受け渡しピン２５が貫通孔２６を通過して、受け渡しピン２５の上端が載置台２２の載置面から突出する。この受け渡しピン２５は、基板搬送機構１５の第１及び第２の基板保持部１６１、１６２との間でウエハＷの受け渡しを行なうときに、互いに緩衝しないように、第１及び第２の基板保持部１６１、１６２の形状や受け渡しピン２５の配置が設定されている。
ここで、第１及び第２の基板保持部１６１、１６２について説明する。第１の基板保持部１６１は、第１の搬送空間Ｔ１に進入させたとき、第１の搬送空間Ｔ１内の処理空間Ｓ１、Ｓ２の各配置位置に対応する位置にウエハＷを保持するように構成される。第１の搬送空間Ｔ１内の処理空間Ｓ１、Ｓ２の各配置位置に対応する位置とは、第１の搬送空間Ｔ１の処理空間Ｓ１、Ｓ２に設けられた２つの載置台２２にウエハＷを受け渡すように設定された位置である。また、第２の基板保持部１６２は、第２の搬送空間Ｔ２に進入させたときに、第２の搬送空間Ｔ２内の処理空間Ｓ３、Ｓ４の各配置位置に対応する位置にウエハＷを保持するように構成される。第２の搬送空間Ｔ２内の処理空間Ｓ３、Ｓ４の各配置位置に対応する位置とは、第２の搬送空間Ｔ２の処理空間Ｓ３、Ｓ４に設けられた２つの載置台２２にウエハＷを受け渡すように設定された位置である。
例えば第１及び第２の基板保持部１６１、１６２は、夫々の幅がウエハＷの直径よりも小さく形成され、第１及び第２の基板保持部１６１、１６２の夫々には、先端側と基端側とに互いに間隔を空けてウエハＷの裏面が支持される。第１及び第２の基板保持部１６１、１６２の先端側に支持されるウエハＷは、例えばその中央部が第１及び第２の基板保持部１６１、１６２の先端に支持される。
こうして、基板搬送機構１５と、受け渡しピン２５と、載置台２２との協働作用により、基板搬送機構１５と各載置台２２との間で、例えば４枚のウエハＷの受け渡しが一括して同時に行われるように構成されている。図４中の２７は、処理容器２０内を気密に保ちつつ、駆動軸２３１を上下に移動自在、且つ、回転自在に保持する軸受部である。
さらに、処理容器２０の天井部材２０１における、載置台２２の上方には、絶縁部材よりなるガイド部材３４を介して上部電極をなすガス供給部４が設けられている。ガス供給部４は、蓋体４２と、載置台２２の載置面と対向するように設けられた対向面をなすシャワープレート４３と、蓋体４２とシャワープレート４３との間に形成されたガスの通流室４４と、を備えている。蓋体４２には、ガス分配路５１が接続されると共に、シャワープレート４３には、厚さ方向に貫通するガス吐出孔４５が例えば縦横に配列され、ガスがシャワー状に載置台２２に向けて吐出される。
各ガス供給部４は、後述するように、ガス供給管５１を介してガス供給系５０に接続されている。ガス供給系５０は、例えば処理ガスである反応ガス（成膜ガス）や、パージガス、クリーニングガスの供給源や、配管、バルブＶ、流量調整部Ｍ等を備えている。
シャワープレート４３には、整合器４０を介して高周波電源４１が接続されている。シャワープレート（上部電極）４３と載置台（下部電極）２２との間に高周波電力を印加すると、容量結合により、シャワープレート４３から処理空間Ｓ１に供給されたガスを（本例では反応ガス）をプラズマ化することができる。
続いて、中間壁部３に形成される排気路及び合流排気路について説明する。図３及び図４に示すように、中間壁部３には、４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４に対して各々設けられた排気路３１と、これら排気路３１が合流する合流排気路３２と、が形成されている。合流排気路３２は、中間壁部３内において上下方向に延設されている。
この例では、図４に示すように、中間壁部３は、容器本体２０２側に設けられた壁部本体３１１と、天井部材２０１側に設けられた排気路形成部材３１２とにより構成されている。そして、排気路形成部材３１２の内部に排気路３１が設けられている。
また、各々、処理空間Ｓ１～Ｓ４の外方側に位置する中間壁部３の壁面には、処理空間Ｓ１～Ｓ４毎に排気口３３が形成されている。各排気路３１は、排気口３３と合流排気路３２とを接続するように中間壁部３に形成されている。このため図４に示すように、各排気路３１は例えば中間壁部３内において水平方向に延びた後、下方向に屈曲して上下方向に延設され、合流排気路３２に接続される。
例えば排気路３１は、図３に示すように断面が円形状に形成され、合流排気路３２の上流端に各排気路３１の下流端が接続され、各排気路３１の上流側が排気口３３として、各処理空間Ｓ１～Ｓ４の外側に開口している。
各処理空間Ｓ１～Ｓ４の周囲には、各処理空間Ｓ１～Ｓ４を夫々囲むように排気用のガイド部材３４が設けられている。このガイド部材３４は、例えば処理位置にある載置台２２の周囲の領域を、当該載置台２２に対して間隔を開けて囲むように設けられた環状体である。ガイド部材３４は、その内部に例えば縦断面が矩形状であって、平面視、環状の通流路３５を形成するように構成されている。図３では、処理空間Ｓ１～Ｓ４、ガイド部材３４、排気路３１及び合流排気路３２を概略的に示している。
図４に示すように、例えばガイド部材３４は、例えば縦断面形状がＵ字状に形成され、Ｕ字の開口部分を下方側に向けて配置されている。ガイド部材３４は、容器本体２０２の中間壁部３や側壁部２０３側に形成された凹部２０４内に嵌め込まれ、これらの壁部３、２０３を構成する部材との間に既述の通流路３５を形成する。
さらに、各壁部３、２０３の凹部２０４内に嵌め込まれたガイド部材３４は、処理空間Ｓ１～Ｓ４に向けて開口するスリット状のスリット排気口３６を形成する。こうして、各々の処理空間Ｓ１～Ｓ４の側周部にスリット排気口３６が周方向に沿って形成されることになる。さらに、通流路３５には既述の排気口３３が接続され、スリット排気口３６から排気された処理ガスを排気口３３へ向けて通流させる。
さらに、第１の搬送空間Ｔ１の延設方向に沿って配置された２つの処理空間Ｓ１、Ｓ２の組と、第２の搬送空間Ｔ２の延設方向に沿って配置された２つの処理空間Ｓ３、Ｓ４の組に着目する。これらの処理空間Ｓ１－Ｓ２、Ｓ３－Ｓ４の組は、図３に示すように、上面側から見たとき、合流排気路３２を囲んで１８０°回転対称に配置されている。
この結果、各処理空間Ｓ１～Ｓ４からスリット排気口３６、ガイド部材３４の通流路３５、排気口３３、排気路３１を介して合流排気路３２に至る処理ガスの通流路は、合流排気路３２を囲んで１８０°回転対称に形成されていることになる。なお、第１、第２の搬送空間Ｔ１、Ｔ２や中間壁部３との位置関係を捨象して、処理ガスの通流路の見に着目すると、上面側から見たとき、これらの通流路は、合流排気路３２を囲んで９０°回転対称に形成されているとも言える。
合流排気路３２は、処理容器２０の底面に形成された合流排気口２０５を介して排気管６１に接続され、この排気管６１は、バルブ機構７を介して真空排気機構をなす真空ポンプ６２に接続されている。真空ポンプ６２は、例えば一つの処理容器２０に一つ設けられており、例えば図１に示すように、各真空ポンプ６２の下流側の排気管６１は合流して、例えば工場排気系に接続される。
バルブ機構７は、排気管６１内に形成された処理ガスの通流路を開閉するものであり、例えばケーシング７１と、開閉部７２と、を備えている。この例ではケーシング７１の上面には上流側の排気管６１と接続される第１の開口部７３、ケーシング７１の側面には下流側の排気管６１と接続される第２の開口部７４が夫々形成されている。
開閉部７２は、例えば第１の開口部７３を塞ぐ大きさに形成された開閉弁７２１と、ケーシング７１の外部に設けられ、開閉弁７２１をケーシング７１内において昇降させる昇降機構７２２と、を備えている。こうして、開閉弁７１は図４及び図５に一点鎖線にて示す第１の開口部７３を塞ぐ閉止位置と、図４及び図５に実線で示す第１及び第２の開口部７３、７４よりも下方側に退避する開放位置との間で昇降自在に構成される。開閉弁７２１が前記閉止位置にあるときには、合流排気口２０５の下流端が閉じられて、処理容器２０内の排気が停止される。また開閉弁７２１が前記開放位置にあるときには、合流排気口２０５の下流端が開かれて、処理容器２０内が排気される。
続いて、処理ガスの供給系について、図２及び図５を参照して、２種類の反応ガスを用いる場合を例にして説明する。なお、図４には図示の便宜上、反応ガスの供給系統を１系統にまとめて示している（ガス分配路５１０、共通のガス供給路５２）。各ガス供給部４の上面のほぼ中央には夫々ガス供給管５１が接続されている。このガス供給管５１は、第１のガス分配路５１１により、第１の共通のガス供給路５２１を介して第１の反応ガスの供給源５４１、及びパージガスの供給源５５に接続されている。また、ガス供給管５１は、第２のガス分配路５１２により、第２の共通のガス供給路５２２を介して第２の反応ガスの供給源５４２、及びパージガスの供給源５５に接続されている。バルブＶ２１、流量調整部Ｍ２１は第１の反応ガス供給用、バルブＶ２２、流量調整部Ｍ２２は第２の反応ガス供給用、バルブＶ３、流量調整部Ｍ３はパージガス供給用のものである。
また、ガス供給管５１は、クリーニングガス供給路５３２によりプラズマユニット（ＲＰＵ：Remote Plasma Unit)５３１を介して、クリーニングガスの供給源５３に接続されている。クリーニングガス供給路５３２は、プラズマユニット５３１の下流側にて４系統に分岐し、夫々ガス供給管５１に接続されている。クリーニングガス供給路５３２におけるプラズマユニット５３１の上流側にはバルブＶ１及び流量調整部Ｍ１が設けられる。また、プラズマユニット５３１の下流側には分岐された分岐管毎にバルブＶ１１～Ｖ１４が設けられ、クリーニング時は対応するバルブＶ１１～Ｖ１４を開く。ＣＶＤにより絶縁酸化膜(ＳｉＯ２)を成膜する場合を例に挙げると、反応ガスとしては、例えばテトラエトキシシラン(ＴＥＯＳ)や酸素(Ｏ２)ガス、パージガスとしては、例えば窒素(Ｎ２)ガス等の不活性ガスが夫々用いられる。反応ガスとしてＴＥＯＳとＯ２ガスとを用いる場合、例えば第１の反応ガスの供給源５４１からＴＥＯＳが供給され、第２の反応ガスの供給源５４２からＯ２ガスが供給される。また、クリーニングガスとしては、例えば三フッ化窒素(ＮＦ３)ガスが用いられる。
この例では、共通のガス供給路５２から分配される処理ガスから見て、各ガス分配路５１からガス供給部４に至るまでの各処理ガス経路は、互いにコンダクタンスが揃うように形成されている。例えば図２及び図５に示すように、第１の共通のガス供給路５２１の下流側は２系統に分岐すると共に、分岐したガス供給路がさらに２系統に分岐してトーナメント形状に第１のガス分配路５１１が形成されている。この第１のガス分配路５１１は、クリーニングガス用のバルブＶ１１～Ｖ１４の下流側にて、夫々ガス供給管５１に接続されている。また、第２の共通のガス供給路５２２の下流側は２系統に分岐すると共に、分岐したガス供給路がさらに２系統に分岐してトーナメント形状に第２のガス分配路５１２が形成されている。第２のガス分配路５１２は、クリーニングガス用のバルブＶ１１～Ｖ１４の下流側にて、夫々ガス供給管５１に接続される。
そして、例えば各第１のガス分配路５１１は、上流端（第１の共通のガス供給路５２１に接続される端部）から下流端（ガス供給部４またはガス供給管５１に接続される端部）までの長さ及び内径が、第１のガス分配路５１１同士の間で揃うように形成されている。また、例えば各第２のガス分配路５１２は、上流端（第２の共通のガス供給路５２２に接続される端部）から下流端までの長さ及び内径が、第２のガス分配路５１２同士の間で揃うように形成されている。こうして、第１の共通のガス供給路５２１から分配される処理ガスから見て、第１のガス分配路５１１、ガス供給部４、処理空間Ｓ１～Ｓ４、及び排気路３１を経て合流排気路３２に至るまでの各処理ガス経路は、互いにコンダクタンスが揃うように形成される。また、第２の共通のガス供給路５２２から分配される処理ガスから見て、第２のガス分配路５１２、ガス供給部４、処理空間Ｓ１～Ｓ４、及び排気路３１を経て合流排気路３２に至るまでの各処理ガス経路は、互いにコンダクタンスが揃うように形成される。
また複数の反応ガスを用いる場合に、図５を用いて説明した例に替えて、ガス供給系５０内にて予め反応ガスを合流させてから、各処理空間Ｓ１～Ｓ４に供給するようにしてもよい。このような場合や、１種類の反応ガスを用いる場合には、図４に１系統にまとめて示した例を実際の配管構成として、各ガス供給管５１に夫々ガス分配路５１０を接続してもよい。これらガス分配路５１０は共通のガス供給路５２に合流してガス供給系５０に接続される。図４において、反応ガス供給用のバルブはＶ２、流量調整部はＭ２と記している。この場合においても、共通のガス供給路５２から分配される処理ガスから見て、ガス分配路５１０、ガス供給部４、処理空間Ｓ１～Ｓ４、及び排気路３１を経て合流排気路３２に至るまでの各処理ガス経路は、互いにコンダクタンスが揃うように形成される。また、図５に示すように、ボトムパージ用のパージガスを、ガス供給源５６から、バルブＶ４、流量調整部Ｍ４を備えたガス供給路５６１を介して、各処理空間Ｓ１～Ｓ４に供給するようにしてもよい。
真空処理システム１には、コンピュータからなる制御部８が設けられている。制御部８は、例えばプログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えている。プログラムには、制御部８から真空処理システム１の各部に制御信号を送り、後述する成膜処理を実行することができるように命令が組み込まれている。プログラムは、例えば、コンパクトディスク、ハードディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）などの記憶媒体に格納されて制御部８にインストールされる。
続いて、上記の真空処理システム１におけるウエハＷの搬送及び処理について簡単に説明する。搬入出ポート１１に載置されたキャリアＣ内のウエハＷは、搬入出モジュール１２における搬送機構１２０により常圧雰囲気下で受け取られ、ロードロック室１２２内に搬送される。次いで、ロードロック室１２２内を常圧雰囲気から真空雰囲気に切り替えた後、ロードロック室１２２内のウエハＷを真空搬送モジュール１３の基板搬送機構１５が受け取り、真空搬送室１４を介して、所定の真空処理装置２に搬送する。基板搬送機構１５は、既述のように、第１の基板保持部１６１及び第２の基板保持部１６２に夫々２枚、合計４枚のウエハＷを保持している。
搬送されているウエハＷの処理を行なう真空処理装置２のゲートバルブＧを開き、第１及び第２の搬送空間Ｔ１、Ｔ２に、第１及び第２の基板保持部１６１、１６２を夫々同時に進入させ、各々の受け渡しピン２５に同時にウエハＷを受け渡す。次いで、第１及び第２の基板保持部１６１、１６２を真空処理装置２から後退させ、ゲートバルブＧを閉じる。
この後、例えばバルブ機構７の開閉弁７２１の位置を制御して、処理容器２０内を所定の圧力の真空雰囲気に設定すると共に、各載置台２２を処理位置に上昇させ、各ヒーター２４によりウエハＷを加熱する。次いで、処理容器２０内の４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４において各ガス供給部４から成膜用の反応ガスを供給する。また、各高周波電源４１をオンにして、各ガス供給部４と載置台２２との間に各々高周波を供給し、各ガス供給部４から供給されたガスをプラズマ化して成膜処理を実行する。こうしてプラズマ化した反応ガスにより、ウエハＷ表面が成膜される。
ここで、各処理空間Ｓ１～Ｓ４に流入出する処理ガスの流れについて、図４及び図６を参照して説明する。各供給源５４１、５４２からの処理ガス（反応ガス）は、共通のガス供給路５２１、５２２、各ガス分配路５１１、５１２を介してガス供給部４の通流室４４に分配供給される。通流室４４に流れ込んだ処理ガスは、通流室４４内で互いに混合され、シャワープレート４３を介して混合後の処理ガスが各載置台２上のウエハＷに対してシャワー状に吐出される。
一方、処理容器２０内は共通の合流排気路３２を介して排気されていることから、各処理空間Ｓ１～Ｓ４に供給された処理ガスは、その側周部に開口する環状のスリット排気口３６を介して、通流路３５の内部に引き込まれていく。通流路３５に流れ込んだ処理ガスは処理容器２０の中央側に設けられた排気口３３へ向けて通流していく。そして、各排気口３３から各排気路３１を介して合流排気路３２に至り、処理容器２０の外部へ通流して排気される。
このように処理空間Ｓ１～Ｓ４内において処理ガスは、外方側に向けて流れていくので、載置台２２に載置されたウエハＷの表面では、周方向に揃った状態で成膜処理が進行する。
また、ガス供給路５２１、５２２から分配される処理ガスから見て、各ガス分配路５１１、５１２から各処理空間Ｓ１～Ｓ４、各排気路３１を経て合流排気路３２に至るまでの各処理ガス経路のコンダクタンスが互いに揃うように形成されている。このため、夫々の処理空間Ｓ１～Ｓ４同士の間では、ガス供給部４からのガスの供給状態や排気状態が揃うことを実験やシミュレーションにより確認している。このように各載置台２２上のウエハＷから見ると、処理ガス流量や処理ガスの供給タイミング、処理ガスの流れ方を４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４の間で揃えることができる。この結果、４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４では、互いに揃った条件下で成膜処理を進行させることができる。これにより、各処理空間Ｓ１～Ｓ４において、個別の排気制御を行なわなくても処理空間Ｓ１～Ｓ４同士の間で排気状態が揃い、結果として処理の程度が揃う。このように、各処理空間Ｓ１～Ｓ４において、個別の排気量制御が不要となり、制御が容易である。
こうして所定時間、成膜処理を行なった後、処理容器２０のゲートバルブＧを開いて、第１及び第２の基板保持部１６１、１６２を進入させ、４枚のウエハＷを同時に第１及び第２の基板保持部１６１、１６２に受け渡す。次いで、４枚のウエハＷを保持した基板搬送機構１５は、搬入出モジュール１２のロードロック室１２２を介して、搬送機構１２０により常圧雰囲気のキャリアＣに戻される。
この真空処理装置２では、例えば予め設定された回数、上述の成膜処理を実行した後、クリーニング処理を実施するようにしてもよい。このクリーニング処理は、処理容器２０内を排気しながら、各処理空間Ｓ１～Ｓ４内にクリーニングガスを供給すると共に、プラズマユニット５３１をオンにしてプラズマ化されたクリーニングガスを供給する。クリーニングガス例えばＮＦ３ガスは、プラズユニット５３１にて、高周波電力でプラズマ化され、これにより生成されたラジカルフッ素によりクリーニングを行う。クリーニングガスは、プラズマユニット５３１の２次側を４方に等分岐し各々に取り付けたバルブＶ１１～Ｖ１４を開いて、各ガス供給部４を介して各処理空間Ｓ１～Ｓ４に供給される。
このクリーニングガスは、各処理空間Ｓ１～Ｓ４から各スリット排気口３６、各通流路３５、各排気口３３、各排気路３１を介して合流排気路３２を通り、処理容器２０の外部に通流していく。こうして、クリーニングガスの供給により、処理容器２０内に付着した異物を除去して、クリーニングガスと共に処理容器２０の外部に排出する。
この実施形態によれば、夫々２つの処理空間が配置された第１及び第２の搬送空間Ｔ１、Ｔ２の間に形成される中間壁部３に、４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４に対して各々設けられた排気路３１と、これら排気路３１が合流する合流排気路３２とを設けている。このように、４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４の排気を行う合流排気路３２を処理容器２０内に設けることにより、真空処理装置２を簡素化できる。また、合流排気路３２を設け、この合流排気路３２と真空ポンプ６２とを排気管６１により接続しているので、排気管６１が１本で済む。このため、処理容器２０の下部においてメンテナンススペースを大きく確保することができ、メンテナンス性を向上させることができる。さらに、合流排気路３２を処理容器２０内に形成することができるため、合流排気路３２を処理容器２０の外部に設ける場合に比べて、配管の引き回しの複雑化が抑えられ、トータルの排気路を短くすることができ、排気効率が向上する。
これに対して、特許文献１（特開２０１７－１９９７３５号公報）や、ＵＳ２０１７／００２９９４８Ａ１（以下、「比較文献」ともいう）のように、複数のウエハを処理する処理容器内にウエハの搬送機構を設ける構成では、処理容器の中央部に排気口を設けることができない。従って、処理容器内の排気は処理容器の周縁側から行わざるを得ない。例えば、比較文献に記載の技術では、処理容器の周縁側の４個所に、処理容器内の４つの処理空間に夫々対応する排気路が形成されている。このため、これら４個の排気路を合流する排気路は、処理容器の下方側に設けられることになり、装置が大型化する。また、処理容器の下方側において、排気用配管の引き回しが複雑となる上、複数のバルブが必要となる場合もあり、処理容器の下方側のメンテナンススペースが圧迫され、メンテナンス作業に支障をきたすおそれがある。
また、第１及び第２の搬送空間Ｔ１、Ｔ２に配置される４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４は、上面側から見たとき、合流排気路３２を囲んで１８０°回転対称に配置されている。このため、合流排気路３２を中心に処理空間Ｓ１～Ｓ４が配置されるので、処理容器２０の小型化を図るための設計が容易になる。また、合流排気路３２と各処理空間Ｓ１～Ｓ４の構成を共通化することが可能となり、４つの処理空間Ｓ１～Ｓ４の排気状態を揃えることができる。
さらに、合流排気路３２を中間壁部３内に上下方向に延設しているので、平面的に見て合流排気路３２の設置スペースが少なくて済み、真空処理装置２の小型化に寄与することができる。
以上において、処理容器２０の第１の搬送空間Ｔ１には、延設方向に沿って１つ以上の処理空間を配置し、前記第２の搬送空間Ｔ２には、延設方向に沿って２つ以上の処理空間を配置するものであればよい。図７Ａは、第１の搬送空間Ｔ１に、延設方向（図７Ａ中、Ｘ’方向）に沿って１つの処理空間Ｓ１１を配置し、第２の搬送空間Ｔ２に、延設方向に沿って２つの処理空間Ｓ１２、Ｓ１３を配置する例である。中間壁部３内には、３つの処理空間Ｓ１１～Ｓ１３に対して各々設けられた排気路３１と、これら排気路３１が合流する合流排気路３２とが形成される。
また、図７Ｂは、処理容器２０内において、第１の搬送空間Ｔ１に、延設方向に沿って３つの処理空間Ｓ２１～Ｓ２３を配置し、第２の搬送空間Ｔ２に、延設方向に沿って３つの処理空間Ｓ２４～Ｓ２６を配置する例である。中間壁部３内には、これら６つの処理空間Ｓ２１～Ｓ２６に対して各々設けられた排気路３１と、これら排気路３１が合流する合流排気路３２とが形成される。
さらに、図７Ｃのように、処理容器２０内において、中間壁部３内に例えば延設方向に並ぶように、複数個例えば２個の合流排気路３２を設けるようにしてもよい。この例では、第１の搬送空間Ｔ１に、延設方向に沿って４つの処理空間Ｓ３１～Ｓ３４を配置し、第２の搬送空間Ｔ２に、延設方向に沿って４つの処理空間Ｓ３５～Ｓ３８を配置する。そして、中間壁部３内には、延設方向の手前の４つの処理空間Ｓ３１、Ｓ３２、Ｓ３５、Ｓ３６に対して、各々設けられた排気路３１と、これら排気路３１が合流する合流排気路３２とが形成されている。さらに、中間壁部３には、延設方向の奥側の４つの処理空間Ｓ３３、Ｓ３４、Ｓ３７、Ｓ３８に対して、各々設けられた排気路３１と、これら排気路３１が合流する合流排気路３２とが形成されている。
これら図７Ａ～図７Ｃに示す構成においても、中間壁部３に排気路３１と合流排気路３２を設けているので、真空処理装置２の小型化及び簡素化と、メンテナンス性の向上を図ることができる。
さらに、真空処理装置２にて実施される真空処理は、ＣＶＤ法による成膜処理に限らず、ＡＬＤ(Atomic Layer Deposition)法による成膜処理や、エッチング処理であってもよい。ＡＬＤ法による成膜処理は、ウエハＷに原料ガスを吸着させるステップと、ウエハＷに吸着した原料ガスと反応ガスとを反応させて反応生成物を生成するステップを複数回繰り返して反応生成物を積層する成膜処理である。また、真空処理システム１において、真空搬送室１４に接続される真空処理装置２は１つでもよい。
今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
２ 真空処理装置
２０ 処理容器
２１ 搬入出口
２２ 載置台
３ 中間壁部
３１ 排気路
３２ 合流排気路
３３ 排気口
Ｓ１～Ｓ４ 処理空間
Ｔ１ 第１の搬送空間
Ｔ２ 第２の搬送空間

Claims (10)

  1. 真空雰囲気の処理空間に配置された基板に処理ガスを供給して真空処理を行う真空処理装置において、
    前記真空処理が行われる処理容器内の互いに隣り合う位置に設けられると共に、各々、前記処理容器の側面に設けられた搬入出口から水平方向に延設され、前記基板の搬送が行われる第１の搬送空間、及び第２の搬送空間と、
    前記延設方向に沿って、前記第１の搬送空間と第２の搬送空間との間に設けられた中間壁部と、を備え、
    前記第１の搬送空間には、前記延設方向に沿って１つ以上の前記処理空間が配置され、前記第２の搬送空間には、前記延設方向に沿って２つ以上の前記処理空間が配置されていることと、
    前記中間壁部内には、当該中間壁部を挟んで配置された３つ以上の処理空間に対して各々設けられた排気路と、これら排気路が合流する合流排気路とが形成されていることと、を特徴とする真空処理装置。
  2. 前記第１、第２の搬送空間には、各々、２つの処理空間が配置され、これら４つの処理空間は、上面側から見たとき、前記合流排気路を囲んで１８０°回転対称に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
  3. 前記合流排気路は上下方向に延設され、前記排気路は、各々、前記処理空間の外方側に位置する中間壁部に形成された排気口と、前記合流排気路とを接続するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の真空処理装置。
  4. 各々、前記処理空間と排気口との間には、当該処理空間の側周部に周方向に沿って形成されたスリット状のスリット排気口と、当該スリット排気口から排気された処理ガスを前記排気口へ向けて通流させるための通流路とが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の真空処理装置。
  5. 前記処理空間は、基板が載置される載置台と、当該載置台と対向して配置された対向面を備え、当該処理空間への処理ガスの供給を行うガス供給部と、の間に形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の真空処理装置。
  6. 共通のガス供給路から供給された処理ガスを、各処理空間のガス供給部に分配するガス分配路を備え、ガス供給路から分配される処理ガスから見て、ガス分配路、ガス供給部、処理空間、及び排気路を経て合流排気路に至るまでの各処理ガス経路は、互いにコンダクタンスが揃うように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の真空処理装置。
  7. 真空搬送室と、当該真空搬送室内に配置され、基板の搬送を行うための基板保持部が設けられた基板搬送機構と、を備えた真空搬送モジュールと、
    前記真空搬送室に接続され、前記搬入出口を介して第１、第２の搬送空間に前記基板保持部を進入させることにより、前記真空搬送室と処理空間との間の基板の搬送が行われる請求項１ないし６のいずれか一つに記載の真空処理装置と、
    処理対象の基板を収容した搬送容器が載置される搬入出ポートと、
    前記搬送容器と前記真空搬送モジュールとの間での基板の搬入出が行われる搬入出モジュールと、を備えたことを特徴とする真空処理システム。
  8. 前記基板搬送機構は、前記第１の搬送空間に進入させたとき、当該第１の搬送空間内の処理空間の各配置位置に対応する位置に基板を保持する第１の基板保持部と、前記第２の搬送空間に進入させたとき、当該第２の搬送空間内の処理空間の各配置位置に対応する位置に基板を保持する第２の基板保持部と、を備えたことを特徴とする請求項７に記載の真空処理システム。
  9. 前記基板搬送機構は、前記第１、第２の搬送空間に対し、各々、前記第１、第２の基板保持部を同時に進入させて基板の搬送を行うことを特徴とする請求項８に記載の真空処理システム。
  10. 真空雰囲気の処理空間に配置された基板に処理ガスを供給して真空処理を行う真空処理方法において、
    前記真空処理が行われる処理容器内の互いに隣り合う位置に設けられると共に、各々、前記処理容器の側面に設けられた搬入出口から水平方向に延設され、前記基板の搬送が行われる第１の搬送空間、及び第２の搬送空間と、前記延設方向に沿って、前記第１の搬送空間と第２の搬送空間との間に設けられた中間壁部と、を備え、前記第１の搬送空間には、前記延設方向に沿って１つ以上の前記処理空間が配置され、前記第２の搬送空間には、前記延設方向に沿って２つ以上の前記処理空間が配置された処理容器内に基板を搬入し、前記各処理空間に基板を収容する工程と、
    前記基板を収容した各処理空間に処理ガスを供給する工程と、
    前記中間壁部内に形成され、当該中間壁部を挟んで配置された３つ以上の処理空間に対して各々設けられた排気路と、これら排気路が合流する合流排気路とを用いて前記各処理空間に供給された処理ガスを排気する工程と、を含むことを特徴とする真空処理方法。
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