JPH06151549A - 枚葉式薄膜製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 枚葉式薄膜製造装置において、枚葉処理のタ
クトタイムを短縮し、処理速度を向上させる。 【構成】 プロセスチャンバ１とロードチャンバ４を有
する枚葉式薄膜製造装置において、ウェハ１０を一時的
に保管するステージ５，６をロードチャンバ４内に配設
するものであり、このステージはカセットステーション
８より取り込んだ未成膜のウェハ１０を一時的に保管す
る第１ステージ５と成膜処理後のウェハ１０を一時的に
保管する第２ステージ６とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造装置に関
し、特にプラズマＣＶＤ装置、ＥＣＲ−ＣＶＤ装置、ス
パッタリング装置、真空蒸着装置等の薄膜製造装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置において、プラズマＣＶ
Ｄ装置、ＥＣＲ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣｙｃｌｏｔｒｏｎ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）−ＣＶＤ装置、スパッタリング
装置、真空蒸着装置等の薄膜製造装置は、各装置におい
て処理されアウトプットされてくる形態に応じて、バッ
チ式と枚葉式と連続式に分けることができる。

【０００３】バッチ式ではウェハのアウトプットは複数
ごとに行われ、枚葉式ではウェハのアウトプットは一枚
ごとに行われ、そして連続式ではウェハのアウトプット
は連続的に行われる。この内枚葉式は、 （１）バッチ式と比較して大口径化への対応が容易であ
る。 （２）一枚一枚を個別処理するため、一枚ごとの終点検
出や各プロセス条件の調整等が可能となり、プロセスを
高精度にすることができる。 （３）少量多品種生産に対応することが可能であり、ウ
ェハ単位の管理が可能である。 （４）トラブルやメンテナンス等によってチャンバの一
部が停止しても、他のチャンバは独立して稼働可能であ
る。 等の特色を有しており、半導体製造装置において盛んに
使用されている。

【０００４】次に、この枚葉式による薄膜製造装置の概
要について、図６の従来の枚葉式薄膜製造装置のブロッ
ク図によって説明する。図６において、１はプロセスチ
ャンバ、２は基板ホルダ、３は仕切弁、４はロードチャ
ンバ、７は出入口弁、８はカセットステーション、１０
はウェハである。

【０００５】従来の枚葉式薄膜製造装置は、ウェハ１０
にプラズマＣＶＤ処理、ＥＣＲＣＶＤ処理、スパッタリ
ング処理あるいは真空蒸着処理等の各成膜処理を施すプ
ロセスチャンバ１と、ウェハ１０のプロセスチャンバ１
に対する取込み、取出し及び前処理、後処理を施すため
のロードチャンバ４と、ウェハ１０のロードチャンバ４
に対する取込み、取出しを行うカセットステーション８
とから構成され、プロセスチャンバ１とロードチャンバ
４との間は仕切弁３によって仕切られ、またロードチャ
ンバ４とカセットステーション８との間は出入口弁７に
よって仕切られている。

【０００６】ウェハ１０はカセットステーション８から
出入口弁７を介してロードチャンバ４に取り込まれ、該
ロードチャンバ４内において排気が行われてソフトラフ
ィング等の処理が行われる。さらに、該ウェハ１０は仕
切弁３を介してプロセスチャンバ１に取り込まれてＣＶ
Ｄ処理、ＥＣＲＣＶＤ処理、スパッタリング処理あるい
は真空蒸着処理等の各成膜処理を施された後、再び仕切
弁３を介してロードチャンバ４に取り出される。ロード
チャンバ４においては、リークが行われてスローベント
等の処理が行われ、出入口弁７を介してカセットステー
ション８に取り出される。

【０００７】図７の従来の枚葉式薄膜製造装置の動作図
によって、ウェハをプロセスチャンバにおいて処理する
場合を例にして前記従来の枚葉式薄膜製造装置の動作に
ついて説明する。ウェハＡは図示されていない外部カセ
ットにセットされた状態で、カセットステーション８ま
で搬送される。

【０００８】ステップＳ２１：カセットステーション８
とロードチャンバ４の間の出入口弁７を開放し、カセッ
トステーション８からウェハＡをロードチャンバ４内に
取り込む。 ステップＳ２２：ロードチャンバ４はウェハＡを収納
し、出入口弁７を閉じた状態で、排気処理やソフトラフ
ィング等の処理を行う。この処理によってロードチャン
バ４とプロセスチャンバ１との雰囲気を共通にする。

【０００９】ステップＳ２３：ロードチャンバ４とプロ
セスチャンバ１の間の仕切弁３を開放し、ロードチャン
バ４内のウェハＡをプロセスチャンバ１に取り込む。 ステップＳ２４：ロードチャンバ４内のウェハＡをプロ
セスチャンバ１に取り込んだ後、仕切弁３を閉じ、プロ
セスチャンバ１内において成膜処理を行う。 ステップＳ２５：仕切弁３を開いてウェハＡをプロセス
チャンバ１からロードチャンバ４に取り出す。

【００１０】ステップＳ２６：仕切弁３を閉じ、ロード
チャンバ４はウェハＡを収納した状態で、リーク処理や
スローベント等の処理を行う。 ステップＳ２７：カセットステーション８とロードチャ
ンバ４の間の出入口弁７を開放し、ウェハＡをロードチ
ャンバ４内からカセットステーション８に取り出す。

【００１１】ステップＳ２８：次にウェハＢの処理を前
記ステップＳ２１〜ステップＳ２７と同様のステップに
よって行う。 したがって、前記従来の枚葉式薄膜製造装置において
は、前記したように各ウェハごとにカセットステーショ
ン→ロードチャンバ→プロセスチャンバ→ロードチャン
バ→カセットステーションの移送を繰り返すという、一
連のシリーズ動作によるウェハの移送が行われている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
枚葉式薄膜製造装置においては、枚葉処理のタクトタイ
ムが長く、処理速度が遅いという問題点を有している。
以下、前記問題点について説明する。図８は従来の枚葉
式薄膜製造装置の枚葉処理のタクトタイムの概念図であ
る。なお、図８において、Ｃ／Ｓはカセットステーショ
ン、Ｌ／Ｃはロードチャンバ、Ｐ／Ｃはプロセスチャン
バをそれぞれ表している。

【００１３】従来の枚葉式薄膜製造装置ではウェハＡ〜
Ｄを順に処理する場合、前記したように、各ウェハごと
にカセットステーション→ロードチャンバ→プロセスチ
ャンバ→ロードチャンバ→カセットステーションという
一連のシリーズ動作によるウェハの移送を行っているた
め、ウェハＡの処理を行っている間は次のウェハＢの処
理を行うことができない。

【００１４】ウェハＢの処理はウェハＡの処理が終了し
た後に始まり、またウェハＣの処理はウェハＢの処理が
終了した後に始まる。したがって、枚葉処理のタクトタ
イムはそれぞれのウェハの処理を加算したものとなる。
本発明は、前記問題点を解決して、枚葉処理のタクトタ
イムが短く処理速度が速い枚葉式薄膜製造装置を提供す
ることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記の目的を
達成するために、プロセスチャンバとロードチャンバを
有する枚葉式薄膜製造装置において、ウェハを一時的に
保管するステージを前記ロードチャンバ内に配設するも
のである。そして、前記ウェハを一時的に保管するステ
ージは、外部カセットより取り込んだ未成膜のウェハを
一時的に保管する第１ステージと成膜処理後のウェハを
一時的に保管する第２ステージとから構成することがで
きる。

【００１６】

【作用】本発明によれば、ウェハがプロセスチャンバ内
にて成膜処理されている時間中に並行して次のウェハを
カセットステーションの外部カセットよりロードチャン
バ内に取り込むことが可能なので、プロセスチャンバで
の成膜処理と同時にロードチャンバにおいてスローベン
トとソフトラフィングを行うことができる。

【００１７】これによって、タクトタイムを短縮し、処
理速度の向上を図ることが可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明する。図１は本発明の枚葉式薄膜製造装置のブ
ロック図である。図１において、１はプロセスチャン
バ、２は基板ホルダ、３は仕切弁、４はロードチャン
バ、５は第１ステージ、６は第２ステージ、７は出入口
弁、８はカセットステーション、１０はウェハである。

【００１９】本発明の枚葉式薄膜製造装置は、ウェハ１
０にプラズマＣＶＤ処理、ＥＣＲＣＶＤ処理、スパッタ
リング処理あるいは真空蒸着処理等の各成膜処理を施す
プロセスチャンバ１と、ウェハ１０のプロセスチャンバ
１に対する取込み、取出し及び前処理、後処理を施すた
めのロードチャンバ４と、該ロードチャンバ４に設けら
れる第１ステージ５及び第２ステージ６と、ウェハ１０
のロードチャンバ４に対する取込み、取出しを行うカセ
ットステーション８とから構成され、プロセスチャンバ
１とロードチャンバ４との間は仕切弁３によって仕切ら
れ、またロードチャンバ４とカセットステーション８と
の間は出入口弁７によって仕切られている。

【００２０】ウェハ１０はカセットステーション８から
出入口弁７を介してロードチャンバ４に取り込まれて該
ロードチャンバ４内の第１ステージ５に一時保管され、
該ロードチャンバ４内において排気が行われてソフトラ
フィング等の処理が行われる。さらに、該ウェハ１０は
仕切弁３を介してプロセスチャンバ１に取り込まれてＣ
ＶＤ処理、ＥＣＲＣＶＤ処理、スパッタリング処理ある
いは真空蒸着処理等の各成膜処理を施された後、再び仕
切弁３を介してロードチャンバ４に取り出される。ロー
ドチャンバ４において、ウェハ１０はロードチャンバ４
内の第２ステージ６に一時保管された状態でリークが行
われてスローベント等の処理が行われ、出入口弁７を介
してカセットステーション８に取り出される。

【００２１】さらに、前記動作について図２の本発明の
枚葉式薄膜製造装置の動作図によって説明する。以下、
動作の説明上、プロセスチャンバ１においてウェハＺが
成膜中であり、この状態からウェハＡ、ウェハＢ及びウ
ェハＣを順に成膜する場合について説明する。

【００２２】ここで、ウェハＡは図示されていない外部
カセットにセットされた状態で、カセットステーション
８まで搬送される。 ステップＳ１：カセットステーション８とロードチャン
バ４の間の出入口弁７を開放し、カセットステーション
８からウェハＡをロードチャンバ４内に取り込む。取り
込まれたウェハＡはロードチャンバ４内に設けられた第
１ステージ５に一時保管される。

【００２３】ステップＳ２：ウェハＡはロードチャンバ
４内の第１ステージ５上に一時保管された状態のまま
で、排気処理やソフトラフィング等の処理が行われる。
この処理によってロードチャンバ４とプロセスチャンバ
１との雰囲気を共通にする。 ステップＳ３：ロードチャンバ４とプロセスチャンバ１
の間の仕切弁３を開放し、プロセスチャンバ１内におい
て成膜されたウェハＺをロードチャンバ４に取り出す。
この取り出されたウェハＺは、ロードチャンバ４内の第
２ステージ６上に一時保管される。

【００２４】また、ロードチャンバ４内の第１ステージ
５上に一時保管されていたウェハＡをプロセスチャンバ
１に取り込む。 ステップＳ４：ウェハＡをプロセスチャンバ１に取り込
んだ後、仕切弁３を閉じ、プロセスチャンバ１内におい
て成膜処理を行う。また、この成膜処理中に、ロードチ
ャンバ４内においては第２ステージ６上にウェハＺを保
管したままでリーク処理やスローベント等の処理を行
う。

【００２５】ステップＳ５：カセットステーション８と
ロードチャンバ４の間の出入口弁７を開放し、ウェハＺ
をロードチャンバ４内の第２ステージ６からカセットス
テーション８に取り出す。また、カセットステーション
８から次のウェハＢをロードチャンバ４内に取り込む。
取り込まれたウェハＢはロードチャンバ４内に設けられ
た第１ステージ５に一時保管される。

【００２６】ステップＳ６：ウェハＢはロードチャンバ
４内の第１ステージ５上に一時保管された状態のまま
で、排気処理やソフトラフィング等の処理が行われる。
この処理によってロードチャンバ４とプロセスチャンバ
１との雰囲気を共通にする。 ステップＳ７：前記ステップＳ３と同様に、ロードチャ
ンバ４とプロセスチャンバ１の間の仕切弁３を開放し、
プロセスチャンバ１内において成膜されたウェハＡをロ
ードチャンバ４に取り出す。この取り出されたウェハＡ
は、ロードチャンバ４内の第２ステージ６上に一時保管
される。

【００２７】また、ロードチャンバ４内の第１ステージ
５上に一時保管されていたウェハＢをプロセスチャンバ
１に取り込む。 ステップＳ８：前記ステップＳ４と同様に、ウェハＢを
プロセスチャンバ１に取り込んだ後、仕切弁３を閉じ、
プロセスチャンバ１内において成膜処理を行う。

【００２８】また、この成膜処理中に、ロードチャンバ
４内においては第２ステージ６上にウェハＡを保管した
ままでリーク処理やスローベント等の処理を行う。 ステップＳ９：前記ステップＳ５と同様に、カセットス
テーション８とロードチャンバ４の間の出入口弁７を開
放し、ウェハＡをロードチャンバ４内の第２ステージ６
からカセットステーション８に取り出す。また、カセッ
トステーション８から次のウェハＣをロードチャンバ４
内に取り込む。取り込まれたウェハＣはロードチャンバ
４内に設けられた第１ステージ５に一時保管される。

【００２９】前記ステップＳ１〜ステップＳ９によって
ウェハＡのプロセスチャンバ１への取り込み、成膜及び
取り出しが行われる。本発明の枚葉式薄膜製造装置にお
いては、このウェハＡの処理と同時にウェハＢ及びウェ
ハＣの処理が次々と行われることになる。ステップＳ１
０は前記ステップＳ２と同様の状態にあり、以下図３の
本発明の枚葉式薄膜製造装置の動作図に示したステップ
Ｓ１１〜ステップＳ１３にしたがって、ウェハＢ、ウェ
ハＣ及びウェハＤの処理が行われる。

【００３０】したがって、前記本発明の枚葉式薄膜製造
装置においては、カセットステーション→ロードチャン
バ→プロセスチャンバ→ロードチャンバ→カセットステ
ーションのウェハの移送において、プロセスチャンバで
の成膜処理中に次のウェハの取込みを並行して行うこと
ができるものである。次に、本発明の枚葉式薄膜製造装
置のタイムタクトについて、図４の本発明の枚葉式薄膜
製造装置の処理のタクトタイムの概念図によって説明す
る。

【００３１】なお、図４において、Ｃ／Ｓはカセットス
テーション、Ｌ／Ｃはロードチャンバ、Ｐ／Ｃはプロセ
スチャンバをそれぞれ表している。図４はプロセスチャ
ンバにおいてウェハＺが成膜中である状態から次のウェ
ハＡを取り込むステップを示している。ウェハＺが成膜
を終了して、ロードチャンバからカセットステーション
への移動を行うとき、並行してウェハＡのカセットステ
ーションからロードチャンバへの取込みが行われる。

【００３２】そして、このウェハＡの成膜処理中におい
て、さらに次のウェハＢの取込みが並行して始まり、ウ
ェハＡのプロセスチャンバからロードチャンバへの取り
出しとウェハＢのロードチャンバからプロセスチャンバ
への取り込みが同時に行われる。さらに、同様にして、
次のウェハＣの取込みがウェハＢの成膜処理中に並行し
て行われていく。

【００３３】したがって、本発明の枚葉式薄膜製造装置
のタイムタクトは従来の枚葉式薄膜製造装置のタイムタ
クトと比較して短くすることができる。例えば、プロセ
スチャンバの成膜として、ＤＣＬで３００Åとした３分
成膜を実施した場合には、従来の枚葉式薄膜製造装置の
タイムタクトが１２分であるのに対して、本発明の枚葉
式薄膜製造装置のタイムタクトは６．５分とすることが
できる。

【００３４】また、プロセスチャンバの成膜として、Ｓ
ｉＮｘで１５００Åとした６分成膜を実施した場合に
は、従来の枚葉式薄膜製造装置のタイムタクトが１５分
であるのに対して、本発明の枚葉式薄膜製造装置のタイ
ムタクトは９分とすることができる。次に、本発明の枚
葉式薄膜製造装置の一構成例を図５の本発明の枚葉式薄
膜製造装置の構成図によって説明する。

【００３５】図５における符号は、図１の符号と共通で
あり、その他としては９は外部カセット、１１はアー
ム、１２は回転板、１３は支持板である。図５の構成に
おいて、ロードチャンバ４のウェハを移動させる機構は
アーム１１と回転板１２と支持板１３からなる。この機
構による外部カセット９からロードチャンバ４へのウェ
ハの取り込みは、回転板１２を回転させて支持板１３の
先端をロードチャンバ４の出入口弁７の方向に向けた状
態でアーム１１を伸縮させ、そのアーム１１の先端部分
の支持板１３と外部カセット９の間でウェハの移動を行
う。

【００３６】また、支持板１３上と第１ステージ５ある
いは第２ステージ６間のウェハの移動についても、前記
と同様に回転板１２を回転させて支持板１３の先端を第
１ステージ５あるいは第２ステージ６の方向に向けた状
態でアーム１１を伸縮させ、そのアーム１１の先端部分
の支持板１３上と第１ステージ５あるいは第２ステージ
６の間のウェハの移動を行う。

【００３７】さらに、支持板１３上とプロセスチャンバ
１内の基板ホルダ２間のウェハの移動についても、前記
と同様に回転板１２を回転させて支持板１３の先端をプ
ロセスチャンバ１の仕切弁３の方向に向けた状態でアー
ム１１を伸縮させ、そのアーム１１の先端の支持板１３
上とプロセスチャンバ１内の基板ホルダ２間のウェハの
移動を行う。

【００３８】なお、図において、外部カセット９はウェ
ハを搬送するために支持するものであり、前記図１のカ
セットステーション内に搬送されてウェハの移動を行う
ものである。次に、本発明の枚葉式薄膜製造装置の第２
の実施例について説明する。図９は本発明の枚葉式薄膜
製造装置の第２の実施例のブロック図である。

【００３９】図９において示される符号は図１の符号と
同様である。なお、１５は第１ステージ、１６は第２ス
テージである。本発明の枚葉式薄膜製造装置の第２の実
施例においては、ロードチャンバ４内の第１ステージ１
５、第２ステージ１６は上下方向に配置されている。以
下、各ステップにしたがって説明する。

【００４０】ステップＳ３１：ウェハはカセットケース
８内の外部カセット９から開放された出入口弁７を介し
てロードチャンバ４内の第１ステージ１５に取り入れら
れる。このとき、プロセスチャンバ１内では他のウェハ
の成膜処理を行うことができる。 ステップＳ３２：仕切弁３の開放によってプロセスチャ
ンバ１内の成膜後のウェハを第２ステージ１６に移動さ
せ、またこの操作と並行して前記第１ステージ１５に一
時保管されていた未成膜のウェハをプロセスチャンバ１
内の基板ホルダに移動させる。

【００４１】ステップＳ３３：仕切弁３を閉じて、プロ
セスチャンバ１内において成膜を行う。 ステップＳ３４：プロセスチャンバ１内の成膜を行う間
に、開放された出入口弁７を介して第２ステージ１６上
のウェハをカセットステーション８内の外部カセット９
に移動させると共に、カセットステーション８内の外部
カセット９上の次のウェハの第１ステージ１５への取り
入れを行う。

【００４２】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 （１）ウェハのプロセスチャンバ内での成膜の間に、並
行して外部カセットからロードチャンバへの次のウェハ
の取込みが可能であるので、プロセスチャンバ内での成
膜とロードチャンバ内でのスローベントとソフトラフィ
ング等の処理を同時に行うことができる。これによっ
て、タクトタイムの短縮が可能である。 （２）仕切弁や出入口弁の開閉の回数を従来の枚葉式薄
膜製造装置と比較して減少させることができ、これによ
ってダストの付着量を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の枚葉式薄膜製造装置のブロック図であ
る。

【図２】本発明の枚葉式薄膜製造装置の動作図である。

【図３】本発明の枚葉式薄膜製造装置の動作図である。

【図４】本発明の枚葉式薄膜製造装置の処理のタクトタ
イムの概念図である。

【図５】本発明の枚葉式薄膜製造装置の構成図である。

【図６】従来の枚葉式薄膜製造装置のブロック図であ
る。

【図７】従来の枚葉式薄膜製造装置の動作図である。

【図８】従来の枚葉式薄膜製造装置の枚葉処理のタクト
タイムの概念図である。

【図９】本発明の枚葉式薄膜製造装置の第２の実施例の
ブロック図である。

【符号の説明】

１…プロセスチャンバ、２…基板ホルダ、３…仕切弁、
４…ロードチャンバ、５…第１ステージ、６…第２ステ
ージ、７…出入口弁、８…カセットステーション、９…
外部カセット、１０…ウェハ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プロセスチャンバとロードチャンバを有
   する枚葉式薄膜製造装置において、ウェハを一時的に保
   管するステージを前記ロードチャンバ内に配設してなる
   ことを特徴とする枚葉式薄膜製造装置。