JPH04237120A - マルチチャンバプロセス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
で用いられるマルチチャンバプロセス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣパターンの微細化に伴い、プ
ロセスの高精度化，複雑化，ウエハの大口径化など多様
性が求められている。このような背景において、複合プ
ロセスの増加や、枚葉式化に伴うスループットの向上の
関点からマルチチャンバプロセス装置が注目を集めてい
る。

【０００３】従来、この種のマルチチャンバプロセス装
置としては、図６に示すように、ウエハ搬送用チャンバ
（トランスファーチャンバ）１と、ウエハ搬送用チャン
バ１に夫々ゲートバルブ２を介して接続された複数のプ
ロセスチャンバ３〜３と、ウエハ搬送用チャンバ１にゲ
ートバルブ４，４を介して接続されたウエハロード室５
，５とから大略構成されたものが知られている。

【０００４】なお、上記ウエハ搬送用チャンバ１には、
ウエハロード室５との中継位置にロードロック室（予備
排気室）６が画成されており、ウエハ搬送用チャンバ１
のプロセスチャンバ３側と、ロードロック室６には、夫
々ウエハ搬送アーム７，８が備えられている。これらウ
エハ搬送アーム７，８は、クランク機構等により伸縮自
在であり、且つ回転自在に制御され得るようになってい
る。搬送アーム７は、処理目的に応じた各プロセスチャ
ンバ３へウエハＡを搬入，搬出し、ウエハ搬送アーム８
はウエハＡをウエハロード室５のウエハカセット９に出
し入れを行なうと共に、ウエハ搬送アーム７へのウエハ
Ａの授受を行なうようになっている。なお、上記したプ
ロセスチャンバ３は、夫々、その処理目的によってチャ
ンバ内のベース圧力を異にしている。例えば、スパッタ
処理を行なうチャンバの場合は、ベース圧力が１０−７
Ｔｏｒｒ以下となっており、また、減圧（ＬＰ）−ＣＶ
Ｄ処理を行なうチャンバの場合は、そのベース圧力が１
０−３Ｔｏｒｒ程度である。また、ウエハ搬送用チャン
バ１のベース圧力は、例えば１０−８Ｔｏｒｒ程度に設
定されている。このように、ベース圧力を異にするプロ
セスチャンバ３〜３を１室のウエハ搬送用チャンバ１に
並列に接続したマルチチャンバプロセス装置においては
、ウエハＡを各プロセスチャンバ３に搬入，搬出する際
にゲートバルブ２を開閉することにより、チャンバ間の
クロスコンタミネーションや、残留水分の移動が起り、
チャンバの雰囲気汚染，相互汚染や結露発生等が生ずる
問題点があった。

【０００５】そこで、ウエハ搬送用チャンバが１室のみ
であるとウエハ搬送用チャンバ１とプロセスチャンバ３
間で圧力差によるクロスコンタミネーションが問題とな
るため、図４に示す「１９９０年５月号ＮＩＫＫＥＩ　
　ＭＩＣＲＯＤＥＶＩＣＥＳ第４７頁」に記載されたマ
ルチチャンバプロセス装置のように、真空度の異なるウ
エハ搬送用チャンバ１０，１１を複数設けたものが開発
されている。ウエハ搬送用チャンバ１０には、ロードロ
ック室１２Ａ，１２Ｂ、ウエハ位置出しチャンバ１３、
ＲＴＰ／エッチング／ＣＶＤチャンバ１４等がゲートバ
ルブ（図示省略する）を介して接続されている。また、
ウエハ搬送用チャンバ１０には、プレクリーンチャンバ
１５と冷却チャンバ１６を介してウエハ搬送用チャンバ
１１が接続され、このウエハ搬送用チャンバ１１には、
複数のＰＶＤチャンバ１７が並列に接続されている。こ
れらのチャンバ内のベース圧力は、ロードロック室１２
Ａ，１２Ｂが１０−５Ｔｏｒｒ、ウエハ搬送用チャンバ
１０が１０−６Ｔｏｒｒ、ウエハ位置出しチャンバ１３
が１０−６Ｔｏｒｒ、ＲＴＰ／エッチング／ＣＶＤチャ
ンバ１４が１０−６Ｔｏｒｒ，プレクリーンチャンバ１
５及び冷却チャンバ１６が１０−７Ｔｏｒｒ、ウエハ搬
送用チャンバ１１が１０−８Ｔｏｒｒ、ＰＶＤチャンバ
１７が１０−９Ｔｏｒｒに設定されている。このように
、マルチチャンバプロセス装置においては、一般に、各
チャンバのベース圧力が、（プロセスチャンバ）＜（ウ
エハ搬送用チャンバ）＜（ロードロック室）の順に大気
圧に近くなるように設定されている。なお、図５は、図
４に示すマルチチャンバプロセス装置を側面より見た、
プロセスチャンバ以外のウエハ搬送経路を示す説明図で
ある。また、各ウエハ搬送用チャンバ１０，１１間、及
び各プロセスチャンバとウエハ搬送用チャンバとの間の
ウエハ搬送手段としては、夫々のウエハ搬送チャンバ１
０，１１内にウエハ搬送アーム１８が設けられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなマルチチャンバプロセス装置を用いた半導体装置の
製造プロセスにおいては、例えば、スパッタ処理→ＣＶ
Ｄ処理→熱処理のように、真空度の高い（圧力の低い）
ことが要求されるプロセスから行なう場合もあり、その
場合、図４に示すような装置では、一旦真空度の低いチ
ャンバを経由してからスパッタ室（図４中１７のＰＶＤ
チャンバ）にウエハを搬入するしかなく、アクセスタイ
ムが長くなるため、プロセス全体のスループットが低下
してしまうという問題点がある。

【０００７】また、図４及び図６に示したようなマルチ
チャンバプロセス装置にあっては、ウエハ搬送用チャン
バ１，１０，１１から夫々に接続された複数のプロセス
チャンバ等へ夫々一つのウエハ搬送アーム７，１８によ
り、ウエハの搬入，搬送を行なっているため、例えば、
１つのチャンバで処理が終了しても、ウエハ搬送アーム
が別のウエハを搬送している時はこの処理が終了したウ
エハは他のウエハの搬送が済むまで待機しなければなら
ない。そのため、同じプロセスを複数のプロセスチャン
バを用いて行なっても、スループットの向上が充分得ら
れないという問題点がある。

【０００８】本発明は、このような従来の問題点に着目
して創案されたものであって、複合プロセスのスループ
ットを向上するマルチチャンバプロセス装置を得んとす
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１の発明
は、真空度の異なる複数のウエハ搬送用チャンバを有す
るマルチチャンバプロセス装置において、前記ウエハ搬
送用チャンバのいずれにもウエハを搬送可能にする搬送
通路を備えることを、その解決手段としている。

【００１０】請求項２の発明は、ウエハを枚葉処理する
プロセスチャンバを、ウエハ搬送用チャンバに複数、夫
々ゲートバルブを介して並列に接続したマルチチャンバ
プロセス装置において、前記ウエハ搬送用チャンバ内に
、該ウエハ搬送用チャンバと各プロセスチャンバとの間
でウエハを前記ゲートバルブを介して搬入，搬出するウ
エハ搬送手段を各プロセスチャンバ毎に設けたことを、
その解決手段としている。

【００１１】

【作用】請求項１の発明においては、搬送通路を介して
真空度の異なるウエハ搬送用チャンバへ、ウエハを自在
に搬送することが可能になる。このため、例えばウエハ
を供給する側のロードロック室から、処理を行ないたい
プロセスチャンバを備えたウエハ搬送用チャンバへ直接
ウエハを搬送することが可能となる。

【００１２】請求項２の発明においては、各プロセスチ
ャンバ毎に設けられたウエハ搬送手段が、個々のプロセ
スチャンバで処理されたウエハを搬送するため、他のウ
エハ搬送に要する時間に律速されることがない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係るマルチチャンバプロセス
装置の詳細を図面に示す実施例に基づいて説明する。

【００１４】（第１実施例）図１は、第１実施例の平面
図であり、図２は説明図である。なお、この実施例は、
請求項１の発明の一例である。

【００１５】図中、２０はマルチチャンバプロセス装置
であって、この装置２０は、ウエハロード室２１と、ウ
エハロード室２１にゲートバルブ２２を介して接続され
た第１ウエハ搬送用チャンバ２３と、この第１ウエハ搬
送用チャンバ２３にゲートバルブ２４，２５を介して接
続されたプロセスチャンバ２６，２７と、第１ウエハ搬
送用チャンバ２３にゲートバルブ２８を介して接続され
た第２ウエハ搬送用チャンバ２９と、この第２ウエハ搬
送用チャンバ２９に夫々ゲートバルブ３０，３１，３２
を介して、接続されたプロセスチャンバ３３，３４，３
５と、第１及び第２ウエハ搬送用チャンバ２３，２９の
下方に配設され且つ両チャンバ２３，２９にウエハを搬
送し得る搬送通路となる第３ウエハ搬送用チャンバ３６
とから大略構成されている。

【００１６】上記ウエハロード室２１は、予備排気機能
を有しており図１及び図２に示すように、複数のウエハ
３７が収納されたウエハカセット３８が配置されている
。第１及び第２ウエハ搬送用チャンバ２３，２９には、
図１に示すように、夫々周知のウエハ搬送用アーム３９
，４０が備えられ、これらウエハ搬送アーム３９，４０
により、ウエハ３７を各プロセスチャンバに搬送し得る
ようになっている。

【００１７】なお、第３ウエハ搬送用チャンバ３６は、
ウエハロード室２１，第１ウエハ搬送用チャンバ２３及
び第２ウエハ搬送用チャンバ２９と、夫々ゲートバルブ
４１，４２，４３を介して連通可能となっており、図示
しないが、ウエハロード室２１，第１ウエハ搬送用チャ
ンバ２３及び第２ウエハ搬送用チャンバ２９へのウエハ
の搬入，搬出を行なうウエハ搬送手段を備えている。

【００１８】本実施例において、第１ウエハ搬送用チャ
ンバ２３に接続されているプロセスチャンバ２６，２７
は、エッチング用チャンバ，ＣＶＤ用チャンバ，ＲＴＰ
（熱処理）用チャンバが適用され、第２ウエハ搬送用チ
ャンバ２９に接続されているプロセスチャンバ３３，３
４，３５としてはＰＶＤ用チャンバが適用される。なお
、これらプロセスチャンバ内の設定圧力に従い、第１ウ
エハ搬送用チャンバ２３内の真空度は第２ウエハ搬送用
チャンバ２９に比べて低く設定されている。

【００１９】次に、本実施例に係るマルチチャンバプロ
セス装置２０を用いてタングステン置換プロセスを行な
う場合、先ず、コンタクトホールを窓開けしたウエハを
第３ウエハ搬送用チャンバ３６を介してウエハロード室
２１より第２ウエハ搬送用チャンバ２９に搬入し、そし
て、ウエハ搬送アーム４０でスパッタ用のプロセスチャ
ンバ３３内に搬入し窒化チタン（ＴｉＮ）を堆積させる
。このスパッタ処理は、チタン（Ｔｉ）ターゲットを用
い、例えば酸素（Ｏ２）ガスを１００ＳＣＣＭ，窒素（
Ｎ２）ガスを６ＳＣＣＭで導入し、２．０ＫＷ（ＤＣ）
，３００Ｗ（ＲＦバイアス）の条件で行なう。

【００２０】次に、スパッタ処理が終了した後、ウエハ
を第２ウエハ搬送用チャンバ２９を介して第１ウエハ搬
送用チャンバ２３に搬送し、次に、第１ウエハ搬送用チ
ャンバ２３に接続されたＣＶＤ用のプロセスチャンバ２
６に搬入し、多結晶シリコン膜をブランケット成長させ
、次に、全面ブランケットエッチバックを行なう。なお
、上記ＣＶＤ及びエッチバックの条件は、例えば以下に
示す条件で行なう。

【００２１】＜ＣＶＤ条件＞ ○雰囲気ガス及びその流量 シラン（ＳｉＨ４）…１００ＳＣＣＭ ○圧力…０．６Ｔｏｒｒ ○温度…６８０℃ ＜エッチバック条件＞ ○エッチングガス及びその流量 六フッ化イオウ（ＳＦ６）…３０ＳＣＣＭ窒素（Ｎ２）
…１０ＳＣＣＭ ○圧力…０．０１５Ｔｏｒｒ ○出力…０．２３Ｗ／ｃｍ２ 次に、このウエハを熱処理用のプロセスチャンバ２７に
移し、コンタクトホールを埋め込んだ多結晶シリコンを
タングステン（Ｗ）に置換する。この熱処理の条件は、
例えば下記の通りである。

【００２２】○雰囲気ガス及びその流量六フッ化タング
ステン（ＷＦ６）…２０ＳＣＣＭ窒素（Ｎ２）…２００
０ＳＣＣＭ ○圧力…２．７５Ｔｏｒｒ ○温度…３００℃ 以上、本実施例に係るマルチチャンバプロセス装置を用
いたタングステン置換プロセスを一例として掲げたが、
第１ウエハ搬送用チャンバ２３側のプロセスチャンバで
の処理を行なう前に第２ウエハ搬送用チャンバ２９側で
の処理を行ないたい場合は、他にも各種の複合プロセス
があり、これらの複合プロセスにおいても第３ウエハ搬
送用チャンバ３６を活用することにより、スループット
が向上できることは言うまでもない。

【００２３】また、本実施例におけるマルチチャンバプ
ロセス装置においては、第１及び第２ウエハ搬送用チャ
ンバ２３，３９の２つのチャンバに亘って両チャンバの
いずれにもウエハを搬送可能にする搬送通路としての第
３ウエハ搬送用チャンバを設けたが、より多数のウエハ
搬送用チャンバを備えた装置においても本発明は適用可
能である。

【００２４】（第２実施例）次に、第２実施例を図３及
び図４に基づいて説明する。本実施例は、請求項２の発
明の一例である。

【００２５】図中４１は、本実施例に係るマルチチャン
バプロセス装置であり、ロードロック（予備排気）機能
を備えたウエハ搬送用チャンバ４２と、該チャンバ４２
にウエハ３７の供給側と排出側位置にゲートバルブ４５
，４６を介して接続されるウエハロード室４３，ウエハ
ロード室４４と、ウエハ搬送用チャンバ４２に、複数並
列にゲートバルブ４７，４８，４９を介して接続された
プロセスチャンバ５０，５１，５２とから大略構成され
ている。

【００２６】特に、ウエハ搬送用チャンバ４２内には、
プロセスチャンバ５０，５１，５２に対向する位置に夫
々ウエハ搬送アーム５３，５４，５５が設けられており
、ウエハロード室４３とウエハアンロード室４４の間の
位置にウエハ３７の出入れ及び上記各ウエハ搬送アーム
５３，５４，５５へウエハ３７を搬送するウエハ搬送ア
ーム５６が設けられている。

【００２７】ウエハ搬送アーム５３，５４，５５は、プ
ロセスチャンバ５０，５１，５２に対してウエハの搬入
及び搬出を行なうと共に、相互にウエハ３７の授受を行
なう他、夫々ウエハ搬送アーム５６とウエハ３７の授受
が可能となっている。なお、ウエハ搬送手段としての搬
送アームは、周知のクランク機構を有するものでもよく
、他の構成のものでもよい。

【００２８】このように本実施例においては、ウエハ搬
送用チャンバ４２内にプロセスチャンバ毎にウエハ搬送
アーム５３，５４，５５を設けたことにより、プロセス
チャンバでの処理が終了した後、直ちにウエハ３７を搬
出することができる。このため、ウエハ搬送時間に律速
されることがなく、スループットが向上する。

【００２９】以上、第２実施例について説明したが、請
求項２の発明は、これに限定されるものではなく、各種
の設計変更が可能である。

【００３０】例えば、ウエハ搬送アーム５３，５４，５
５とウエハ搬送アーム５６とのウエハ３７の授受は、ウ
エハ３７を待機させることができるバッファステーショ
ンを介して行なってもよい。

【００３１】また、ウエハ搬送用チャンバ４２のスペー
スが狭い場合は、ウエハ搬送アームどうしが接触するの
を避けるため、アームの高さを異ならせて設定してもよ
い。

【００３２】上記実施例においては、ウエハ搬送用チャ
ンバが一つであったが、複数のウエハ搬送用チャンバを
有する装置に本発明を適用しても勿論よい。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１の発明は、複合プロセスのスループットを向上する効
果がある。

【００３４】請求項２の発明によれば、ウエハ搬送時間
に律速されることがなく、プロセスチャンバ等でウエハ
を待機させる時間のロスを解消し、スループットを向上
する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の平面説明図。

【図２】第１実施例の側面説明図。

【図３】第２実施例の平面断面図。

【図４】従来装置の平面説明図。

【図５】従来装置の側面説明図。

【図６】他の従来装置の断面図。

【符号の説明】

２０…マルチチャンバプロセス装置、２３…第１ウエハ
搬送用チャンバ、２９…第２ウエハ搬送用チャンバ、３
６…第３ウエハ搬送用チャンバ、４１…ウエハ搬送用チ
ャンバ、５０，５１，５２…プロセスチャンバ、５３，
５４，５５…ウエハ搬送アーム。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　真空度の異なる複数のウエハ搬送用チ
   ャンバを有するマルチチャンバプロセス装置において、
   前記ウエハ搬送用チャンバのいずれにもウエハを搬送可
   能にする搬送通路を備えることを特徴とするマルチチャ
   ンバプロセス装置。
2. 【請求項２】　　ウエハを枚葉処理するプロセスチャン
   バを、ウエハ搬送用チャンバに複数、夫々ゲートバルブ
   を介して並列に接続したマルチチャンバプロセス装置に
   おいて、前記ウエハ搬送用チャンバ内に、該ウエハ搬送
   用チャンバと各プロセスチャンバとの間でウエハを前記
   ゲートバルブを介して搬入，搬出するウエハ搬送手段を
   各プロセスチャンバ毎に設けたことを特徴とするマルチ
   チャンバプロセス装置。