JPH04271139A - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JPH04271139A
JPH04271139A JP3114191A JP3114191A JPH04271139A JP H04271139 A JPH04271139 A JP H04271139A JP 3114191 A JP3114191 A JP 3114191A JP 3114191 A JP3114191 A JP 3114191A JP H04271139 A JPH04271139 A JP H04271139A
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JP
Japan
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lock chamber
load lock
wafers
chamber
side load
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JP3114191A
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Satoru Hosooka
細岡 悟
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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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】この発明は、LSI製造装置に代
表される半導体製造装置に係わり、その構成として、複
数のウエーハが装填された,大気中にあるキャリアカセ
ットとの間でウエーハの受渡しが行われる大気側ロード
ロック室と、大気側ロードロック室と反応室との間に位
置し真空中で大気側ロードロック室と反応室との間のウ
エーハ受渡しを行う真空搬送ロボットを内蔵した反応室
側ロードロック室とを備えた,カセットツウカセット方
式 (供給側カセットからウエーハを1枚ずつ自動的に
取り出し反応室に送り込み、加工処理後収納側カセット
に収納する枚葉処理方式)の半導体製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】カセットツウカセット方式の半導体製造
装置では、近年、急速なサブミクロン加工化の進展に伴
い、大気中のパーティクルガ直接反応室内へ舞い込まな
いよう、大気側から送り込まれたウエーハを次工程への
移動まで真空中で待機させる大気側ロードロック室と、
ウエーハの受渡しを真空雰囲気中で行う真空搬送ロボッ
トを内蔵した反応室側ロードロック室とを備えた2重ロ
ードロック方式の採用が一般化してきた。この2重ロー
ドロック方式による半導体製造装置の従来の構成例を図
5に示す。
【0003】この構成例では、半導体製造装置本体は、
複数のウエーハが装填された, 大気中にあるキャリア
カセット10または11との間で大気側搬送装置9を用
いてウエーハの受渡しが行われる大気側ロードロック室
1と、真空中でウエーハの受渡しを行う真空搬送ロボッ
ト5を内蔵した反応室側ロードロック室2と、ウエーハ
表面への薄膜形成など、ウエーハの処理が行われる反応
室3とを主要構成要素として構成されている。
【0004】ところが、このように構成される従来の半
導体製造装置では、大気側から取り込まれた処理前のウ
エーハは大気側ロードロック室内のウエーハステージに
載置され、反応室側ロードロック室内蔵の真空搬送ロボ
ットにより反応室へローディングされ、所定の処理を行
った後、同一経路を辿り大気側へアンローディングされ
る動作を順次繰り返すといった極めて単純な搬送システ
ムではあるが、大気側ロードロック室内蔵のウエーハス
テージ4は、ローディングおよびアンローディング兼用
の1層型ウエーハステージであるため、一旦大気側ロー
ドロック室にローディングされたウエーハは、処理後に
アンローディングされ、大気側キャリアカセットの元の
棚にもどるまでは次の新しい処理前のウエーハを大気側
ロードロック室内に取り込むことができない。すなわち
シリーズ動作のため、大気側ロードロック室の真空引き
の時間や大気圧への復帰時間を含めたウエーハ1枚当た
りのサイクルタイムが長く、半導体工場の量産ラインに
おける半導体製造装置のスループット向上への要求には
追従できなくなった。
【0005】また、ウエーハステージ4が1層構造であ
ることから、アンローディングされる処理済みウエーハ
に付着している,反応室内で生じた副生成物等によるウ
エーハステージ載置面への汚染があり、処理前ウエーハ
への悪影響が大きくクローズアップされてきた。
【0006】この問題を解決するため、大気側ロードロ
ック室を、処理前ウエーハが載置されるローディング専
用のウエーハステージと,処理後のウエーハが載置され
るアンローディング専用のウエーハステージとを収容可
能に形成した大気側ロードロック室内で、処理前のウエ
ーハをローディングウエーハステージに、処理後のウエ
ーハをアンローディングウエーハステージに同時に載置
して、両ウエーハにそれぞれ次工程への移動まで真空中
で待機させるようにし、大気側ロードロック室と反応室
側ロードロック室との間のゲートバルブを開いてウエー
ハを反応室へ搬入した後、ゲートバルブを閉じて大気側
ロードロック室内を大気圧に復帰させることにより、反
応室内でのウエーハ処理中に新たな未処理ウエーハの大
気側ロードロック室内への搬入と、処理済みウエーハの
大気側ロードロック室からの搬出とを同時に可能にし、
かつ、大気側ロードロック室を再び真空に引いて大気側
ロードロック室と反応室側ロードロック室との間のゲー
トバルブを開けば、処理済みウエーハの大気側ロードロ
ック室への搬出と、未処理ウエーハの反応室への搬入と
が可能になるようにして、大気側ロードロック室内の大
気圧復帰, 真空引きを繰り返しつつウエーハ処理を行
った場合、ウエーハ1枚当たりのサイクルタイムが従来
と比較して大幅に短縮され、半導体製造装置のスループ
ットが大きく向上する, 例えば図3および図4に示す
ような装置構成のものが本発明者により提案されている
 (特願平2−36583)。また、この場合には、処
理前のウエーハが載置されるウエーハステージ4aと処
理後のウエーハが載置されるウエーハステージ4bとは
それぞれローディング用, アンローディング用と専用
化されているので、処理後のウエーハに付着した反応室
内での副生成物により処理前のウエーハが汚染されるこ
とがなくなり、処理後のウエーハの品質が所望の高レベ
ルに均一化される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このように
構成された半導体製造装置においても、大気側ロードロ
ック室と反応室との間のウエーハ受渡しには、大気側ロ
ードロック室内の真空圧が5×10−2Torr, 反
応室側ロードロック室内の真空圧が反応室内真空圧 (
3  〜6) ×10−3Torrに近い3×10−3
Torrにに保たれることから、受渡しの度ごとに大気
側ロードロック室内を真空引きして反応室側ロードロッ
ク室内と同圧にする必要があり、この真空引きの時間の
分、スループット向上の余地が残されていた。
【0008】この発明の目的は、装置のコスト上昇をで
きるだけ抑えてスループットを向上させることのできる
半導体製造装置の構成を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明においては、複数のウエーハが装填された
,大気中にあるキャリアカセットとの間でウエーハの受
渡しが行われる大気側ロードロック室と、大気側ロード
ロック室と反応室との間に位置し真空中で大気側ロード
ロック室と反応室との間のウエーハ受渡しを行う真空搬
送ロボットを内蔵した反応室側ロードロック室とを備え
た,カセットツウカセット方式の半導体製造装置を、大
気側ロードロック室が処理前および処理後のウエーハが
載置されるウエーハステージを収容した1個のロードロ
ック室からなるとともに、反応室側ロードロック室が、
それぞれ真空搬送ロボットを内蔵し大気側ロードロック
室と反応室とを結ぶ直線の両側対称の位置に配される第
1のロードロック室と第2のロードロック室とからなり
、ウエーハ処理時のウエーハ搬送が、大気側ロードロッ
ク室, 第1のロードロック室, 反応室, 第2のロ
ードロック室, 大気側ロードロック室の順にウエーハ
が一循するように行われる装置とするものとする。
【0010】この場合、大気側ロードロック室内に収容
され処理前および処理後のウエーハが載置されるウエー
ハステージを、処理前のウエーハが載置されるローディ
ングウエーハステージを上段に, 処理後のウエーハが
載置されるアンローディングステージを下段に配した2
層構造のウエーハステージとして構成すれば好適である
【0011】また、それぞれ真空搬送ロボットを内蔵す
る第1のロードロック室および第2のロードロック室を
、それぞれ装置外部とのウエーハ受渡しのための搬送ポ
ートを備えたロードロック室として構成すればさらに好
適である。
【0012】
【作用】カセットツウカセット方式の半導体製造装置を
このように構成すると、処理前ウエーハを常に第1のロ
ードロック室内で待機させることができる。従って、反
応室内での処理済みウエーハのアンローディングに連続
して未処理ウエーハの反応室内へのローディングが可能
となり、大気側ロードロック室と反応室側ロードロック
室との間のウエーハ受渡しに必要とする大気側ロードロ
ック室真空引きの時間はすべて反応室内での処理時間内
に含ませることができ、装置のスルーブットを向上させ
ることができる。
【0013】
【実施例】図1および図2に、本発明の一実施例による
カセットツウカセット方式半導体製造装置の構成を示す
【0014】装置は、複数のウエーハが装填されたキャ
リアカセット10または11からのウエーハの取り出し
, 搬送などを行う大気搬送装置9と、キャリアカセッ
ト10または11との間のウエーハ受渡しが行われる大
気側ロードロック室101 と、真空中で大気側ロード
ロック室と反応室との間のウエーハ受渡しを行う真空搬
送装置5を内蔵した第1のロードロック室102,第2
のロードロック室103 と、反応室3とを主要構成要
素として構成されている。また、大気側ロードロック室
101 内中心部には、大気側のキャリアカセット10
あるいは11, あるいは第2のロードロック室103
 から送り込まれたウエーハを次工程への移動まで待機
させるためのウエーハステージ4が具備されている。
【0015】このウエーハステージ4は、大気側からロ
ーディングされるウエーハを載置するローディングウエ
ーハステージ4aを上段に、第2のロードロック室10
3 から大気側へウエーハを搬出する際に一時待機させ
るアンローディングウエーハステージ4bを下段に配置
した2層構造のウエーハステージとして構成されている
。また、反応室側ロードロック室を構成する第1のロー
ドロック室102 と第2のロードロック室103 と
は、大気側ロードロック室101 の中心と反応室3の
中心とを結ぶ直線の両側対称の位置, すなわち該直線
を挟んで該直線から該直線に直角方向等距離の位置に配
置されている。
【0016】第1のロードロック室102 および第2
のロードロック室103 はそれぞれ、パンタグラフ式
伸縮機構に伸縮動作を行わせるためのR軸駆動モータ1
5a と、パンタグラフ式伸縮機構の向きを変えるため
のθ軸駆動モータ15b と、パンタグラフ式伸縮機構
を上下動させるためのZ軸駆動モータ15c とを備え
ている。また、大気側ロードロック室101 内は、大
気側とのウエーハ受渡しの度ごとに大気状態と真空度約
5×10−2Torrの真空状態とを繰り返す。真空状
態から大気状態への移行は、図7に示すように、N2 
パージガスを、逆止め弁CVと,空気操作弁AVと,流
量計FLと,開度の微調整可能なニードルバルブNLと
,空気操作弁AVとを介して室内に送り込むことにより
行われる。また、第1, 第2のロードロック室102
,103 内の真空度3×10−3Torrの保持およ
び反応室3内の真空度 (3〜6) ×10−3Tor
rの保持は、それぞれ室内を10−3Torr以上の高
真空に真空引きした後、N2 パージガスを流しながら
真空引きをつづけることにより行われる。
【0017】ウエーハの搬送は次の手順で行われる。ま
ず、真空状態に保持されている大気側ロードロック室1
01 内をN2 パージガスを用いて大気圧に復帰させ
、大気搬送ロボット9でキャリアカセット10あるいは
11からウエーハを取り出して大気側ロードロック室1
01 内のローディングウエーハステージ4aに載置し
、ゲートバルブ6を閉じる。次に大気側ロードロック室
101 内を真空引きし、一定の真空度 (約5×10
−3Torr) に到達すると、予めこれと同圧に保た
れた第1のロードロック室102 との間のゲート7a
が開放され、第1のロードロック室102 内の真空搬
送ロボットがZ軸方向に移動し、上段のローディングウ
エーハステージ4aから処理前ウエーハを取り出し、ゲ
ートバルブ7aが閉じた後、反応室3と同圧となるまで
真空引きされる。第1のロードロック室102 内が反
応室3と同圧 (約3×10−3Torr)に到達する
とゲートバルブ8aが開放され、ウエーハは反応室3へ
ローディングされ、薄膜形成等の処理が行われる。
【0018】なお、処理中に大気側ロードロック室10
1 内は大気圧にもどされ、次の処理前ウエーハが取り
込まれ、第1のロードロック室102内まで搬送され、
ウエーハは高真空中にて反応室3内での処理を行う。
【0019】処理を終えたウエーハは、予め反応室3と
同圧 (約3×10−3Torr) に維持された第2
のロードロック室103 内へゲートバルブ8bを開い
て取り込まれ、ゲートバルブ8bが閉じ、第2のロード
ロック室103 内の圧力が大気側ロードロック室10
1と同圧に保たれたことを確認してゲートバルブ7bが
開放され、真空搬送ロボット5により、大気側ロードロ
ック室101 のアンローディングウエーハステージ4
bに載置され、ゲートバルブ7bは閉じる。
【0020】次に大気側ロードロック室101 内は大
気圧に復帰され、ゲートバルブ6が開放され、大気搬送
ロボット9により処理済みウエーハはキャリアカセット
10あるいは11の元の棚に収納されて、ローディング
−処理−アンローディングの一連の動作を終える。
【0021】なお、図1の符号102A, 103Aは
それぞれ第1のロードロック室102,第2のロードロ
ック室103 の外部側壁に形成された搬送ポートであ
り、処理内容の異なる別の半導体製造装置との間のウエ
ーハ受渡しを真空中で行うために用いられ、複数種の処
理が行われるウエーハの連続処理を可能にする。
【0022】なお、本発明の目的をほぼ達成することの
できるカセットツウカセット方式の半導体装置が本発明
者から提案されている (特願平1−149801) 
。この装置は、カセット単位でのウエーハ処理と管理と
を高速かつ容易に行うことを目的としたもので、図6に
示すように、大気側ロードロック室がローディング専用
のロードロック室18とアンローディング専用のロード
ロック室19とからなり、装置本体が本発明と比べてや
や大きくかつ高価になる面を有する。
【0023】
【発明の効果】本発明においては、カセットツウカセッ
ト方式の半導体製造装置を以上のように構成したので、
以下に記載するような効果が奏せられる。
【0024】(1) 処理前のウエーハを常に第1のロ
ードロック室内で待機させることができ、通常、大気側
ロードロック室の真空度が5×10−2Torr, 第
1のロードロック室および第2のロードロック室の真空
度が3×10−3Torr、また、反応室の真空度が(
3〜6) ×10−3Torrに維持される中で、第1
のロードロック室と反応室間のローディング工程と、反
応室と第2のロードロック室間のアンローディング工程
とをほぼ同時に進行させることができ、同じく大気側ロ
ードロック室のウエーハステージと第1のロードロック
室間および第2のロードロック室間のウエーハ受渡しも
ほぼ同時に進行させることが可能になるとともに、装置
運転中、大気側ロードロック室と第1, 第2ロードロ
ック室間のウエーハ受渡しに必要となる大気側ロードロ
ック室の真空引きの時間が、反応室での処理時間に加わ
らないですむようになり、半導体工場の量産ラインに適
合する高スループットの半導体製造装置が可能となった
【0025】(2) 大気側ロードロック室内のローデ
ィングウエーハステージとアンローディングウエーハス
テージとがそれぞれの目的に専用化され、かつ反応室と
大気側ロードロック室との間のウエーハ受渡しが、第1
のロードロック室内蔵の真空搬送ロボットによるウエー
ハローディングと,第2のロードロック室内蔵の真空搬
送ロボットによるウエーハアンローディングとに分けて
行われるため、処理後のウエーハのもたらすパーティク
ル汚染防止がより確実に行われるようになった。
【0026】(3) 大気側ロードロック室を処理前お
よび処理後のウエーハが載置されるウエーハステージを
収容した1個のロードロック室で構成したので、処理前
ウエーハ用, 処理後のウエーハ用とそれぞれ専用化さ
れたロードロック室を2個用いた装置と比べ、装置コス
トが大幅に安価となった。
【0027】(4) 大気側ロードロック室内に収容さ
れるウエーハステージを、ローディングウエーハステー
ジを上段に,アンローディングウエーハステージを下段
に配した2層構造のウエーハステージとして構成したの
で、両ステージを水平に並べる場合と比較して大気側ロ
ードロック室が小形となり、装置のより小形化が可能と
なった。
【0028】(5) 第1および第2のロードロック室
のそれぞれ側壁に、別の半導体製造装置との間でウエー
ハの受渡しを行うための搬送ポートを設けたので、別の
半導体製造装置との間のウエーハの受渡しを真空中で行
うことができ、複数種の処理が行われるウエーハの連続
処理が可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体製造装置構成の一実施例を
示す装置上面図
【図2】図1に示す半導体製造装置の側面断面図
【図3
】さきに本発明者が提案した半導体製造装置の構成を示
す装置上面図
【図4】図3に示す半導体製造装置の側面断面図
【図5
】従来の半導体製造装置構成の一例を示す装置上面図
【図6】さきに本発明者が提案した半導体製造装置の,
 図3と異なる構成を示す装置上面図
【図7】本発明による半導体製造装置を対象とし、装置
を構成する各室の真空度維持方法を示す説明図
【符号の説明】
1    大気側ロードロック室 2    反応室側ロードロック室 3    反応室 4    ウエーハステージ 4a  ローディングウエーハステージ4b  アンロ
ーディングウエーハステージ5    真空搬送ロボッ
ト 10    キャリアカセット 11    キャリアカセット 12    反応室側ロードロック室 18    大気側ロードロック室 19    大気側ロードロック室 101    大気側ロードロック室 102    反応室側ロードロック室102A  搬
送ポート 103    反応室側ロードロック室103A  搬
送ポート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数のウエーハが装填された,大気中にあ
    るキャリアカセットとの間でウエーハの受渡しが行われ
    る大気側ロードロック室と、大気側ロードロック室と反
    応室との間に位置し真空中で大気側ロードロック室と反
    応室との間のウエーハ受渡しを行う真空搬送ロボットを
    内蔵した反応室側ロードロック室とを備え、反応室内で
    ウエーハ表面への薄膜形成あるいはエッチング等の処理
    が行われる半導体製造装置において、大気側ロードロッ
    ク室が処理前および処理後のウエーハが載置されるウエ
    ーハステージを収容した1個のロードロック室からなる
    とともに、反応室側ロードロック室が、それぞれ真空搬
    送ロボットを内蔵し大気側ロードロック室と反応室とを
    結ぶ直線の両側対称の位置に配される第1のロードロッ
    ク室と第2のロードロック室とからなり、ウエーハ処理
    時のウエーハ搬送が、大気側ロードロック室, 第1の
    ロードロック室, 反応室, 第2のロードロック室,
     大気側ロードロック室の順にウエーハが一循するよう
    に行われることを特徴とする半導体製造装置。
  2. 【請求項2】請求項第1項に記載の半導体製造装置にお
    いて、大気側ロードロック室内に収容され処理前および
    処理後のウエーハが載置されるウエーハステージは、処
    理前のウエーハが載置されるローディングウエーハステ
    ージを上段に, 処理後のウエーハが載置されるアンロ
    ーディングステージを下段に配した2層構造のウエーハ
    ステージとして構成されていることを特徴とする半導体
    製造装置。
  3. 【請求項3】請求項第1項に記載の半導体製造装置にお
    いて、第1のロードロック室および第2のロードロック
    室はそれぞれ装置外部とのウエーハ受渡しのための搬送
    ポートを備えていることを特徴とする半導体製造装置。
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