JPH06314730A - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の真空処理室を備えた真空処理装置にお
いて、高いスルプットを得ること。 【構成】 第１の移載室１と第２の移載室６との間に予
備真空室３Ａ、３Ｂを介在させて移載室１、６間の雰囲
気を分離し、第２の移載室６に真空処理室７Ａ〜７Ｃを
接続する。予備真空室３Ａ、３Ｂは予備真空室本体３２
の上方に石英ガラス３１を介して加熱ランプ４２を配置
すると共に予備真空室本体３２内の下部に冷却ステージ
３３を設け、更に一体で昇降する２段の載置台５１、５
２を設ける。これら載置台５１、５２に夫々処理前、処
理済みのウエハＷを載置し、夫々加熱、冷却する。また
カセット２２及び予備真空室３Ａ、３Ｂ間のウエハＷの
Ｗの移載を大気圧の不活性ガス中で真空吸着により保持
して移載する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの微細化、集積化に伴
い、半導体製造装置についても種々の工夫がなされ、例
えば真空処理装置においては、プロセスの改革、変更に
容易に対処でき、また一貫処理により工程の短縮を図れ
るようにクラスタツールなどと呼ばれているマルチチャ
ンバシステムの開発がなされている。

【０００３】このような方式を採用した真空処理装置と
しては、例えば特開平３−１９２５２号公報に記載され
た多段真空隔離処理装置が知られている。この処理装置
は、エッチング、デポジション等の処理を行う複数の真
空処理チャンバーと、選択された各真空処理チャンバー
で所定の処理を行うように被処理体を搬送する移送ロボ
ットステーションと、移送ロボットステーションに連設
され、上記各真空処理の前処理、後処理を夫々行う第１
及び第２の中間処理チャンバーとこれら中間処理チャン
バーとロードロックチャンバーとの間で被処理体を受け
渡しするバッファロボットチャンバーとを備えて構成さ
れている。そして、被処理体を処理する場合には、上述
したように、上記各チャンバー及びロボットステーショ
ンは、いずれも各段階に真空引きされ、それぞれの処理
を真空下で行うように構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の装置では、第１
及び第２の中間処理チャンバが夫々前処理、後処理専用
のものであるため、処理前の被処理体は第１の中間処理
チャンバを、処理後の被処理体は第２の中間処理チャン
バを夫々通ることになるが、移送ロボットステーション
とバッファロボットチャンバーとの雰囲気が異なるので
中間処理チャンバで雰囲気の切り替えが行われ、このた
め例えばカセットから処理前の被処理体を搬入するにあ
たり、また真空処理室から処理後の被処理体を搬出する
にあたり、被処理体の待機時間が長くなってスループッ
トが低下し、マルチチャンバのトータル処理時間の短縮
という目的を十分達成させることができないという問題
があった。

【０００５】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、複数の真空処理室を備えた
真空処理装置において真空処理室内への不純物の持ち込
みを抑え、また高いスループットを得ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、第１
の予備真空室及び第２の予備真空室が各々共通の移載室
に気密に接続されると共にこの移載室に各々複数の真空
処理室が接続され、ローダ室内の第１の移載手段により
第１または第２の予備真空室に対して被処理体を移載
し、前記移載室内の第２の移載手段により真空処理室、
第１または第２の予備真空室間で被処理体の移載を行う
真空処理装置において、前記第１及び第２の予備真空室
の双方に加熱手段及び冷却手段を設けたことを特徴とす
る真空処理装置。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、第１及び第２の予備真空室の双方に、処理前の被処
理体及び処理後の被処理体を夫々載置するために２段の
載置台を設けたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】被処理体を真空中で予備加熱することにより被
処理体の表面に付着している水分などの不純物が除去さ
れ、表面が清浄化された状態で被処理体が真空処理され
る。またウエハを処理温度近くまで前もって上昇でき、
処理後の被処理体は冷却されてから外部に取り出される
ので被処理体の表面の大気による化学反応を抑えること
ができる。更に樹脂のウエハキャリアへウエハをすぐに
運ぶ事ができる。

【０００９】そして第１及び第２の予備真空室がいずれ
も加熱、冷却機能を備えているので、これら予備真空室
における被処理体の通過経路の組み合わせの自由度が大
きい。そして予備真空室内に２段の載置具を設けること
により第１及び第２の移載手段が保持している被処理体
を一方の載置具に受け渡してから他方の載置具上の被処
理体を受け取ることができるので、高いスループットが
得られる。

【００１０】

【実施例】図１及び図２は、夫々本発明の実施例を示す
平面図及び概観斜視図である。図中１は第１の移載室で
あり、この移載室１の両側には夫々ゲートバルブＧ１、
Ｇ２を介して第１のカセット室２Ａ及び第２のカセット
室２Ｂが接続されている。これらカセット室２Ａ、２Ｂ
は本実施例の真空処理装置の搬出入ポートに相当するも
のであり、昇降自在なカセットステージ２１を備えてい
る。

【００１１】前記第１の移載室１及びカセット室２Ａ、
２Ｂは気密構造に構成され、ローダ室１０をなすもので
あり、カセット室２Ａ、２Ｂには、外部（作業室雰囲
気）との間を開閉するように夫々ゲートドアＧ３、Ｇ４
が設けられると共に、コ字形の保持部材を備えた搬出入
ロボット２３（図２参照）が設けられている。この搬出
入ロボット２３は、図２に示すように外部で前向きにセ
ットされたカセット２２をカセット室２Ａ、２Ｂ内に搬
入して横向きにセットするように構成されており、ウエ
ハカセット２２は、カセット室２Ａ、２Ｂ内に搬入され
た後カセットステージ２１により突き上げられて所定の
位置まで上昇する。また図２に示すように第１の移載室
１及びカセット室２Ａ、２Ｂには不活性ガス例えばＮ₂
ガスを供給するためのガス供給管２０が各々接続されて
おり、図示しない圧力調整器により第１の移載室１及び
カセット室２Ａ、２Ｂ内は大気圧以上例えば大気圧の不
活性ガス雰囲気とされる。

【００１２】前記第１の移載室１内には例えば多関節ア
ームよりなる第１の移載手段１１と、ウエハＷの中心及
びオリフラ（オリエンテーション）を位置合わせするた
めの回転ステージ１２とが配設されており、この回転ス
テージ１２は図示しない発受光部と共に位置合わせ手段
を構成する。前記第１の移載手段１１は、前記第１及び
第２のカセット室２Ａ、２Ｂ内のカセット２２と前記回
転ステージ１２と後述の予備真空室との間でウエハを移
載するためのものであり、ウエハ保持部であるアームの
先端部の両側には、ウエハＷを真空吸着するための吸引
孔１１ａが形成されている。この吸引孔１１ａは図示し
ない吸引路を介して図示しない真空ポンプら接続されて
いる。

【００１３】前記第１の移載室１の後方側には、夫々ゲ
ートバルブＧ５、Ｇ６を介して第１の予備真空室３Ａ及
び第２の予備真空室３Ｂが接続されており、これら第１
及び第２の予備真空室３Ａ、３Ｂは図３に示すように同
一構造に構成されている。予備真空室３Ａ（３Ｂ）は上
面に石英ガラス板３１が配置された予備真空室本体３２
と、前記石英ガラス板３１の上に設けられた加熱手段例
えば加熱装置４と、予備真空室本体３２内に配設された
冷却手段例えばウエハジャケットを持った冷却ステージ
３３と、予備真空室本体３２内を昇降し、上下に２段設
けられたウエハ載置具５１、５２とを有している。

【００１４】前記加熱装置４はランプケース４１内に例
えば水平な円周に沿って８本の加熱ランプ４２例えばハ
ロゲンランプを取り付け、これらランプ群の周りを囲む
ようにミラー４３を設けて構成される。前記ウエハ載置
具５１、５２は、図４に示すようにウエハの周縁部を保
持するために例えば石英やセラミックスからなる３つの
保持爪５４を周方向に３等分した配列となるようにリン
グ５３に取り付け、これらリング５３を昇降軸部５５に
着脱自在に取り付けて構成される。

【００１５】前記昇降軸部５５は、予備真空室本体３２
の下部の昇降機構５６より昇降する。そして前記リング
５３は冷却ステージ３３の外周面よりもひとまわり大き
く作られており、上段側の載置具５１に載置されたウエ
ハは、載置具５２の上限位置にて加熱ランプ４２により
加熱されると共に、下段側の載置具５２上に載置された
ウエハは、リング５３が冷却ステージ３３の外周面に沿
って降下することにより冷却ステージ３３上に受け渡さ
れることになる。

【００１６】前記第１及び第２の予備真空室３Ａ、３Ｂ
には、室内を真空雰囲気にするために夫々排気管３４
Ａ、３４Ｂが接続されると共に、これら排気管３４Ａ、
３４ＢはバルブＶ１、Ｖ２を介して共通の真空ポンプ３
５が接続されており、この１つの真空ポンプ３５により
第１及び第２の予備真空室３Ａ、３Ｂを交互に真空排気
されるようにシーケンスが設定されている。また予備真
空室３Ａ、（３Ｂ）には、室内を例えば大気圧の不活性
ガス例えば窒素ガス雰囲気とするためのガス供給管３６
が接続されている。

【００１７】そして前記第１及び第２の予備真空室３
Ａ、３Ｂの後方側には、ゲートバルブＧ７、Ｇ８を介し
て第２の移載室６が接続されている。

【００１８】前記第２の移載室６内には、第１及び第２
の予備真空室３Ａ、３Ｂと後述の３つの真空処理室７Ａ
〜７Ｃとの間でウエハＷを移載するための例えば多関節
ロボットよりなる第２の移載手段６１が配置されてい
る。

【００１９】前記第２の移載室６には、夫々ゲートバル
ブＧ９〜Ｇ１１を介して左右及び後方の三方に３つの真
空処理室７Ａ〜７Ｃが接続されている。真空処理室７Ａ
は例えば微細パターンが形成されたウエハ上に４００〜
５００℃の温度下でチタン膜をスパッタリングにより成
膜するためのものであり、真空処理室７Ｂは例えば微細
パターンにタングステン層をＣＶＤにより形成するため
のものであり、また真空処理室７Ｃは、タングステン層
をエッチバックするためのものである。即ちこの例は真
空処理室７Ａ〜７ＣによりウエハＷ上に連続処理を行う
場合であるが、各真空処理室７Ａ〜７Ｃは同一の処理例
えばＣＶＤを行うように構成してもよい。

【００２０】次に上述実施例の作用について述べる。先
ずウエハＷを例えば２５枚収納したカセット２２が搬出
入ロボット２３（図２参照）により第１のカセット室２
Ａ内のカセットステージ２１上に、開口面を第１の移載
室１側に向けて載置される。続いてゲートドアＧ３を閉
じ、第１のカセット室２Ａ内を大気圧の不活性ガス雰囲
気にすると共にカセットステージ２１によりカセット２
２が所定の位置まで上昇する。

【００２１】次にゲートバルブＧ１を開き、カセット２
２内のウエハＷが第１の移載手段４１のアームに真空吸
着され、予め不活性ガス雰囲気にされている第１の移載
室１内に、第１の移載手段１１により搬入され、更に位
置合わせ手段の一部をなす回転ステージ１２に、前記真
空吸着を解除して受け渡され、ここでオリフラ合わせ及
び中心の位置合わせが行われる。

【００２２】しかる後にウエハＷは、予め大気圧の不活
性ガス雰囲気にされている第１の予備真空室３Ａ内に搬
入されて、上段側の載置具５１に載置され、ゲートバル
ブＧ５を閉じ、例えば予備真空室３Ａ内を１０^-3〜１０
^-6Ｔｏｒｒの真空度に減圧すると共に例えば３０〜６０
秒間で５００℃に予備加熱される。また続くウエハＷ
は、同様にして第２の予備真空室３Ｂに搬入され、予備
加熱される。

【００２３】予備加熱後ゲートバルブＧ７を開いて、予
め１０^-7〜１０^-8Ｔｏｒｒの真空度に減圧された第２の
移載室４と当該予備真空室３Ａとの間を連通し、既に連
続処理されたウエハＷが第２の移載手段４１により第１
の予備真空室３Ａの下段側の載置具５２に載置された
後、当該第２の移載手段４１により、予備加熱済みであ
る上段側のウエハＷが第１の予備真空室３Ａから取り出
され、第１の真空処理室５Ａ内に搬入される。なお第２
の予備真空室３Ｂと第２の移載手段４１との間のウエハ
Ｗの受け渡しも同様にして行われる。

【００２４】ここで予備真空室３Ａ、３Ｂにおけるウエ
ハＷの搬入、搬出、及び載置具５１、５２の動きについ
て図５を参照しながら説明する。先ず処理前のウエハＷ
（点線で示す）が（ａ）に示すように上段側の載置具５
１に載置され、続いて（ｂ）に示すように当該載置具５
１が加熱装置４の直ぐ真下まで上昇すると共に、下段側
の載置具５２上のウエハが移載手段１１または６１によ
り受け渡される位置（受け渡し位置）まで上昇する。こ
のとき下段側の載置具５２には、既に冷却ステージ３３
にて冷却された処理済みのウエハＷが載置されており、
このウエハＷは移載手段１１により第１の移載室１側に
搬出される。

【００２５】そして第１の移載室１側のゲートバルブＧ
５（Ｇ６）を閉じた後予備真空室３Ａ（３Ｂ）を所定の
真空度まで減圧して加熱ランプ４２（図３参照）により
ウエハＷを予備加熱し、その後第２の移載室６側のゲー
トバルブＧ７（Ｇ８）を開き、（Ｃ）に示すように第２
の移載室６側から処理済みのウエハＷが下段側の載置具
５２に載置される。次いで（ｄ）に示すように上段側の
載置具５１が受け渡し位置まで下降して第２の移載手段
６１により搬出され、その後（ｅ）に示すように載置具
５１、５２が下降して下段側の載置具５２上のウエハＷ
が冷却ステージ３３上に載置される。当該ウエハＷは冷
却ステージ３３に載置され、任意の圧力下たとえば１０
Ｔｏｒｒで３０ｓｅｃ冷却され、予備真空室３Ａ（３
Ｂ）内を大気圧の不活性ガス雰囲気に切り替えた後、載
置具５１、５２が（ａ）に示す位置まで上昇し、同様の
動作が繰り返される。

【００２６】そして予備加熱されたウエハＷは、先ず真
空処理室５Ａにて例えばスパッタリングによりチタン膜
が形成され、続いて真空処理室５Ｂ及び真空処理５Ｃに
順次搬入されて先述したように夫々ＣＶＤによるタング
ステン膜の成膜及びエッチバックが行われ、しかる後に
ウエハＷの搬入時の説明で述べたように予備真空室３Ａ
（または３Ｂ）の下段側の載置具に載置されて冷却され
る。冷却されたウエハＷは、第１の移載手段１１により
第２のカセット室２Ｂ内のカセット２２内に収納され、
その後先述した搬入動作の逆の動作によりカセット２２
が搬出入ロボット２３により搬出される。

【００２７】上述実施例によれば、ウエハＷを真空中で
予備加熱しているため、ウエハＷの表面に付着している
水分などの不純物を除去することができると共に真空処
理室におけるウエハＷの昇温時間を短縮することができ
る。またウエハＷを冷却してからカセット２２へ収納し
ているので、外部に搬出した後ウエハ表面の大気による
化学反応を抑えることができる。また加熱ランプを用い
るので短時間で予備加熱を行うことができる上、加熱ラ
ンプは予備真空室本体３２の外から加熱できるので、予
備真空室本体３２内の空間を狭くすることができる。そ
して第１及び第２の予備真空室３Ａ、３Ｂが加熱装置４
及び冷却ステージ３３の両方を備えているため、第１及
び第２の予備真空室３Ａ、３Ｂの通過経路の組み合わせ
の自由度が大きく、例えば予備真空室３Ａ、３Ｂに交互
にウエハＷを搬入したり、一方の予備真空室３Ａ（３
Ｂ）を通過させるモードから他方の予備真空室３Ｂ（３
Ａ）を通過させるモードに切り替えるなどといったこと
ができ、従って真空処理のタイミングなどに応じて柔軟
な対応をとることができ、高いスループットでウエハを
搬送できる。しかも予備真空室３Ａ、３Ｂには２段の載
置具５１、５２を設けているため、移載手段１１（６
１）により処理前（処理後）のウエハＷを一方の載置具
５１（５２）に受け渡してから、他方の載置具５２（５
１）上のウエハＷを受け取ることができ、従ってスルー
プットが高い。

【００２８】また載置具５１、５２を昇降軸部５６に対
して交換可能としているため、種々のサイズのウエハ例
えば３〜８インチのウエハの処理に対応することができ
る。なお予備真空室３Ａ、３Ｂに対して共通の真空ポン
プ３５を用いているためコストが低廉であるし、交互に
真空排気することにより真空排気を短時間で行うことが
できる。ただし本発明では予備真空室３Ａ、３Ｂを同時
に真空排気するようにしてもよい。

【００２９】またこのような実施例によれば、カセット
２２及び第１の移載手段４１が置かれている領域が外部
から仕切られているため、この中をクリーンな雰囲気と
することにより、真空処理室６Ａ〜６Ｃ内への不純物の
混入を極力抑えることができると共に、その雰囲気を大
気圧の不活性ガス雰囲気にしているので真空吸着を利用
してウエハＷを搬送することができ、従ってウエハＷの
位置ずれや脱落を防止し、確実な搬送を行うことができ
る。そして不活性ガス雰囲気にしているので真空処理後
のウエハＷを直ぐに大気に触れさせなくて済み、このた
めウエハ表面の化学的反応を抑えることができる。

【００３０】なお本発明は、第１の移載室１の中に第１
及び第２のカセット２２を配置する構成や予備真空室が
１個のみの構成であってもよく、カセット２２、第１の
移載室１及び予備真空室間でのウエハの移載は真空雰囲
気で行ってもよい。ただし大気圧以上のガス雰囲気中で
行う場合の雰囲気ガスとしては、不活性ガス以外に例え
ば十分水分が除去された乾燥空気を用いてもよい。不活
性ガスを用いる場合には窒素ガス以外にアルゴンガスや
炭酸ガスを用いてもよい。また真空処理室は２個あるい
は４個以上であってもよく、被処理体としてはＬＣＤ基
板などであってもよい。更に真空処理室における真空処
理としては、スパッタリング、ＣＶＤ、エッチング、ア
ッシング、酸化、拡散など種々の処理を挙げることがで
きる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ローダ室と移
載室との間に、加熱手段及び冷却手段の両方を備えた第
１の予備真空室と第２の予備真空室とを設けているた
め、被処理体を真空中で予備加熱することができ、被処
理体の表面に付着している水分などの不純物を除去して
から真空処理を行うことができると共に、処理済みの被
処理体を冷却した後外部に取り出されるのでウエハ表面
の大気による化学反応を抑えることができ、更に処理前
の被処理体、処理済みの被処理体について第１の予備真
空室と第２の予備真空室のいずれをも通過させることが
できるので、真空処理のタイミングなどに応じて適切な
搬送モードをとることができ、従って高いスループット
で搬送できる。

【００３２】請求項２の発明によれば、第１及び第２の
予備真空室３Ａ、３Ｂ内に２段の載置具を設けているた
め、第１の移載手段及び第２の移載手段は、保持してい
る被処理体を一方の載置具に受け渡してから他方の載置
具上の被処理体を受け取ることができるため高いスルー
プットで被処理体の搬入出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す平面図である。

【図２】本発明の実施例の要部を示す概観斜視図であ
る。

【図３】本発明の実施例の要部を示す断面図である。

【図４】本発明の実施例に係る予備真空室内の載置具を
示す斜視図である。

【図５】本発明の実施例の作用を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 第１の移載室 １０ ローダ室 １１ 第１の移載手段 ２２ カセット ３Ａ 第１の予備真空室 ３Ｂ 第２の予備真空室 ３２ 予備真空室本体 ３３ 冷却ステージ ４２ 加熱ランプ ５１ 第１の載置具 ５２ 第２の載置具 ６ 第２の移載室 ６１ 第２の移載手段 ７Ａ〜７Ｃ 真空処理室

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の予備真空室及び第２の予備真空室
   が各々共通の移載室に気密に接続されると共にこの移載
   室に各々複数の真空処理室が接続され、ローダ室内の第
   １の移載手段により第１または第２の予備真空室に対し
   て被処理体を移載し、前記移載室内の第２の移載手段に
   より真空処理室、第１または第２の予備真空室間で被処
   理体の移載を行う真空処理装置において、 前記第１及び第２の予備真空室の双方に加熱手段及び冷
   却手段を設けたことを特徴とする真空処理装置。
2. 【請求項２】 第１及び第２の予備真空室の双方に、処
   理前の被処理体及び処理後の被処理体を夫々載置するた
   めに２段の載置台を設けたことを特徴とする請求項１記
   載の真空処理装置。