JPH10154739A - 超高スループット・ウェハ真空処理システム - Google Patents

超高スループット・ウェハ真空処理システム

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JPH10154739A
JPH10154739A JP9317141A JP31714197A JPH10154739A JP H10154739 A JPH10154739 A JP H10154739A JP 9317141 A JP9317141 A JP 9317141A JP 31714197 A JP31714197 A JP 31714197A JP H10154739 A JPH10154739 A JP H10154739A
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wafer
processing
gas
load lock
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メイダン ダン
Ashok Sinha
シンハ アショック
Kevin Fairbairn
フェアベアン ケヴィン
Lane Christopher
レーン クリストファー
Koruboon Kelley
コルボーン ケリー
Hari Ponnekanti
ポンネカンティ ハリ
W Nick Taylor
ニック テイラー ダブリュー．
Sasson Somekh
ソメック サスーン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つの処理室内で少なくとも２つのウェハを
同時に処理するロードロック室、移送室及び１以上の処
理室を含むウェハ処理用装置を提供する。 【解決手段】 ロードロック室と、搬送室と、前記搬送
室に接続された複数の分離した処理領域を各々に定義す
る１つ以上の処理室と、前記搬送室内に配置された第１
ウェハ・ハンドリング部材を含むウェハ処理装置を提供
する。処理室は、少なくとも２つの処理領域で複数の分
離されたプロセスを同時に行なうことができるように構
成し、共有ガス源、共有排気システム、別個のガス分配
アセンブリ、別個のＲＦ電源、および別個の温度制御シ
ステムによってもたらされる高度な処理制御により、１
つの処理室内で少なくとも２つのウェハを同時に処理す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路の製造におい
て多数のウェハを同時処理する方法、およびそのための
システムおよび個々のシステム構成部品を含む装置に関
する。さらに詳しくは、本発明は、１つ以上のユーティ
リティ、１つ以上のロードロック室、およびロードロッ
ク室と処理室の両方に接続された搬送室を共用する１つ
以上の処理室を有する多段型真空システム（staged vac
uum system）に関する。
【０００２】
【従来の技術】「クラスタ・ツール」という用語は一般
に、中央ウェハ・ハンドリング・モジュールおよび多数
の周辺処理室を備えたモジュール式マルチチャンバ総合
処理システムを指す。クラスタ・ツールは、高度な超小
型電子デバイスを製造するための効果的で効率的な装置
として、一般的に受け入れられるようになってきた。ウ
ェハをクラスタ・ツールに導入すると、様々な処理室で
ウェハに一連の処理段階が順次行なわれ、集積回路が形
成される。処理室間のウェハの移送は一般的に、中央搬
送領域に位置するウェハ・ハンドリング・モジュールに
よって制御される。一般的にクラスタ・ツールは、枚葉
式ウェハ処理型(single wafer processing)とバッチ式
ウェハ処理型の２種類がある。枚葉式ウェハ処理型とは
一般に、単一のウェハが処理にために配置されるチャン
バ構成を指す。バッチ式ウェハ処理型とは一般に、複数
のウェハを回転台上に配置し、回転台を３６０°回転し
ながら、これらのウェハをチャンバ内の様々な位置で処
理するチャンバ構成を指す。バッチ処理用に構成された
クラスタ・ツールは、単一チャンバで複数のウェハ、一
般的には４枚ないし７枚のウェハを、同時に処理するこ
とができる。
【０００３】図１および図２は、市販されているバッチ
処理システム１０の例を示す。図１は、ノベラス社（No
vellus Corporation）から入手できるバッチ処理型放射
状クラスタ・ツールの略平面図である。このクラスタ・
ツールは、処理のためにウェハを各々６枚づつ保持でき
る２つのバッチ処理室１２、１３を含む。搬送室１８に
配置された枚葉式ウェハ・ハンドリング・ロボット１６
を用いて、ウェハはロードロック室２０から第１バッチ
処理室１２に１枚づつ移送され、第１バッチ処理室でウ
ェハは順次回転台２２上に受容された後、同一の処理段
階を受ける。次いでウェハは１枚づつ第２バッチ処理室
１３に移送され、そこで追加の処理段階を受ける。一般
的に、ウェハは一度に１枚づつシステムに装填され、チ
ャンバに移送され、そこでウェハは、回転台上で３６０
°回転しながら様々な位置で部分処理を受ける。
【０００４】図２Ａおよび図２Ｂは、マットソン・テク
ノロジー社（Mattson Technology）から入手できるバッ
チ処理用クラスタ・ツール１０の略平面図および略側面
図である。ロードロック室２０および搬送室１８は、搬
送室内でウェハをステージに移載できる共通のウェハ・
エレベータ１９を有する。搬送ロボット１６は、４枚ま
でのウェハを保持する化学気相成長（ＣＶＤ）室などの
処理室にウェハを搬送する。次いでウェハはウェハ・エ
レベータに戻され、最終的にツールから引出される。
【０００５】上述のクラスタ・ツールで実行される処理
をはじめとするバッチ処理の１つの欠点は、バッチ処理
では、ウェハの中心部からウェハの周縁部までの堆積均
一性が、しばしば低くなることである。ウェハの堆積の
均一性を得るためには、処理の均一性が重要である。バ
ッチ処理システムの均一性の低さは、複数のウェハが単
一の処理室内の複数のステーションで部分処理されるこ
とが、直接の原因である。
【０００６】処理の均一性を改善する１つの代替的方法
は、枚葉式ウェハ処理室を使用することである。枚葉式
ウェハ処理方式では、単一のウェハが処理室に配置さ
れ、そこでウェハは別の位置に移動する必要が無く、堆
積段階やエッチング段階などの処理段階が完全にウェハ
に実施されるので、処理の均一性に対する高度な管理が
実現されると考えられる。さらに、枚葉式ウェハ処理室
の構成部品は同心的に、またはその他の方法で単一のウ
ェハと相対的に配置することができる。
【０００７】図３は、複数の枚葉式ウェハ処理室１２を
装備したクラスタ・ツール１０の略平面図を示す。図３
に示すのと同様のクラスタ・ツールは、カリフォルニア
州サンタクララのアプライド・マテリアルズ社（Applie
d Materials, Inc. ）から入手することができる。この
ツールはロードロック室２０および搬送室１８を備えて
おり、搬送室１８は、ウェハをシステム内の１つの位置
から別の位置に、特に複数の枚葉式ウェハ処理室１２間
で移動するウェハ・ハンドリング・モジュール１６を含
む。この特定のツールは、搬送室を中心に放射状に配置
された枚葉式ウェハ処理室１２を４つまで収容する状態
を示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】均一なウェハ処理およ
び高度のスループットを達成する真空処理システムの必
要性がある。さらに詳しくは、枚葉式ウェハ構造をバッ
チ式ウェハ・ハンドリング技術と統合するために、協力
的に作動する総合システムと処理室の必要性がある。フ
ットプリント(footprint)／フェイスプリント(faceprin
t)が小さく、必要な資本投資や運転費が一般的なクラス
タ・ツールより低いシステムを実現することが望まし
い。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は一般的に、ロー
ドロック室、移送室及び１以上の処理室を含むウェハ処
理用装置を提供するものであり、各室はその中に複数の
孤立した処理領域を画成し、各処理領域は移送室に結合
されている。好ましくは、ウェハ・ハンドリング部材
は、移送室内で効率的にシステム内をウェハが通過する
ようにシステムの前端部に配置される。
【００１０】本発明の１つの面において、システムはシ
ステムを通じて少なくとも２つのウェハの同時移送を提
供する。ウェハは好ましくは共通のガス管と１つの排出
システムを共有するタンデム室セット内で同時に処理さ
れる。室セット内の各処理領域は、処理の間ウェハを支
持するためにその中に配置されたペデスタルを含む。各
ペデスタルは、処理の間所望のウェハ温度を維持するた
めに加熱及び／又は冷却要素を含むこともできる。従っ
て、本システムは、増加したウェハ・スループットを有
する単一のウェハ処理システムを提供する。
【００１１】本発明の他の面は、独立の温度および電源
コントロールが各処理領域に与えられることである。好
ましくは、ウェハの温度コントロール及びガス分配プレ
ートへの電力供給が分視され独立にコントロールされて
いる間、処理ガスおよび排出システムは共用される。本
発明の他の面において、システムを提供し、容易な取り
付けとシステムの立ち上げのための単一フレーム上に据
え付けられる。前記システムの後端部は好ましくは、シ
ステムを操作するために必要とされる用役を含む。しか
し、一部の圧送及び電力用役は、製造設備内のポンプ・
アレー中に配置されてもよい。
【００１２】
【実施の形態】本発明は一般に、複数のウェハを同時に
処理し、枚葉式ウェハ処理室の利点とマルチウェハ・ハ
ンドリングの利点とを結合して高品質ウェハ処理、ウェ
ハ・スループットの向上、およびシステムのフットプリ
ントの縮小化を達成する、カセット・ツー・カセット方
式の真空処理システムを提供する。本発明の１態様によ
るシステムは、処理後のウェハの冷却機能を兼ね備えた
ウェハをシステムに導入するためのロードロック室と、
ウェハ・ハンドラを収容するための搬送室と、共通のガ
ス供給源および共通の排気ポンプを共用することが好ま
しく相互に分離可能な２つ以上の処理領域を各々有する
１つ以上の処理室とを一般に含む多段型真空システムで
あることが望ましい。分離可能とは、処理領域が隣接領
域から分離された閉込めプラズマ・ゾーンを有し、それ
が排気システムを介して隣接領域と選択的に連絡可能で
あるという意味である。各処理室内の処理領域は、各処
理領域におけるウェハ表面全体のプラズマ密度を均一に
するために、別個のガス分配アセンブリおよびＲＦ電源
装置を装備することが望ましい。処理室は、少なくとも
２つの領域で複数の分離されたプロセスを同時に実行で
きるように構成し、共有ガス源、共有排気システム、別
個のガス分配アセンブリ、別個のＲＦ電源装置、および
別個の温度制御システムによって達成される高度のプロ
セス制御により、別個の処理領域で少なくとも２枚のウ
ェハを同時に処理できるようにする。説明を簡単にする
ために、処理室内の処理領域という用語は、プラズマ処
理が実行されるゾーンを示すために使用する。
【００１３】図４ないし図７は、本発明の処理システム
１００を概略的に示す。システム１００は、簡単に据え
付けることができ運転を高速開始するメインフレーム構
造１０１に支持され、必要な処理用ユーティリティを装
備した自立システムである。システム１００は一般に、
４種類の領域を含む。すなわち、ウェハ・カセット１０
９（図８参照）を支持し、ウェハのロードロック室１１
２への送込みおよびロードロック室からの取出しを行な
う前置ステージング領域１０２と、ウェハ・ハンドラを
収容する搬送室１０４と、搬送室１０４に取り付けられ
た一連のタンデム型処理室１０６と、システム１００の
動作に必要なガス・パネル１０３、配電盤１０５、およ
び発電機１０７など、システム１００の動作に必要な支
持ユーティリティを収容する後部１０８の４種類であ
る。システムは、ＣＶＤ、ＰＶＤおよびエッチングなど
様々なプロセスおよび支持チャンバ・ハードウェアを受
け入れるように適応させることができる。以下で説明す
る実施例は、シラン処理などのＤＣＶＤプロセスを用い
てけい素酸化物を堆積するシステムを対象とする。しか
し、これらの他のプロセスも本発明によって意図されて
いることを理解されたい。
【００１４】前置ステージング領域 図８は、１つ以上の処理用ウェハ・カセット１０９を支
持するためにプラットフォーム１１０に回転可能に取り
付けられた１つ以上のウェハ・カセット回転台１１１を
有するステージング・プラットフォームを含む、システ
ム１００の前置ステージング領域１０２を示す。ウェハ
・カセット１０９に収容されたウェハは、正面カバー１
３９に配置された１つ以上の扉１３７（どちらも図６参
照）からシステム１００内に取り入れられる。ロボット
等の前置ウェハ・ハンドラ１１３は、ウェハ・カセット
回転台１１１およびロードロック室の扉２０９（図１１
参照）に隣接したステージング・プラットフォーム１１
０上に設置する。前置ウェハ・ハンドラ１１３は、ロー
ドロック室１１２内に配置されたロードロック・カセッ
ト内にウェハを装填する準備として、各ウェハ・カセッ
ト１０９内のウェハのインデクシングを行なうウェハ・
マッピング・システムを含むことが望ましい。ウェハ・
マッピング・システムを含む本発明のシステムで効果的
に使用できる１つのウェハ・ハンドラとして、カリフォ
ルニア州サニーベールのイクイップ・テクノロジーズ社
（Equippe Technologies）の型式番号ＡＴＭ１０７また
は１０５がある。ウェハ・マッピング・センサは、ウェ
ハを処理するためにロードロック室１１２に配置する前
に、カセット１０９内のウェハの数およびウェハの配向
を検証する。前置システム領域の微粒子制御のために、
ニューメキシコ州アルバカーキにあるエンバイロコ社
（Enviroco Corporation）、カリフォルニア州サンラフ
ィアルにあるフランダース社（Flanders）、またはカリ
フォルニア州サンタアナにあるフィルトラ社（Filtra）
から入手可能なＵＬＰＡフィルタ等の排気システムを、
プラットフォーム１１０の上部の支持棚１１５の底部に
取り付ける。また、支持棚１１５の上部のモニタ棚１１
９上に、オペレータがタッチ・コントロールできるコン
ピュータ・モニタ１１７を支持する。
【００１５】ロードロック室 図９は、本発明のロードロック室１１２の１実施例の実
質的側面斜視図である。ロードロック室１１２は側壁２
０２、底部２０４、および蓋２０６を含む。側壁２０２
は、ウェハを真空システム１００に取り入れたり真空シ
ステムから取り出すためのロードロック装填口２０８を
画成する。側壁２０２の装填口２０８の反対側に、ウェ
ハをロードロック室１１２から搬送室１０４（図示せ
ず）に移送させるための通路２１０、２１２を配置す
る。隔離または多段真空を所望する場合は、スリット弁
およびスリット弁アクチュエータを使用して通路２１
０、２１２を密閉する。ロードロック室１１２の保守作
業や外観検査を行なうための保守作業口２１４および保
守作業用扉または窓２１６をロードロック室１１２の一
方の端部に配置する。
【００１６】ウェハ・ハンドラがウェハ間を通過して、
ウェハをロードロック・カセット２１８に取り込んだり
取り出すことができるように、ロードロック室１１２内
で間隔をおいた関係にウェハを支持するロードロック・
カセット２１８を、ロードロック室１１２内に配置す
る。ロードロック・カセット２１８は、ウェハ座面２２
０上に横並びに２つ以上のウェハを支持することが望ま
しい。ウェハ座面２２０は、可動軸２２４上に間隔をお
いた関係に支持されたカセット・プレート２２２上に形
成する。プレート２２２は陽極酸化アルミニウムで形成
し、垂直方向に約０．６インチづつ間隔をおいて配置し
たウェハを約１４枚まで取り扱えるようにすることが望
ましい。図９に示す実施例では、６列のウェハ座面２２
０を設け、合計１２枚のウェハを支持する。
【００１７】各ウェハ座面２２０は少なくとも２つの溝
２２６を画成し、そこに支持レール２２８を配置し、ウ
ェハ座面２２０の上部にウェハを支持することにより、
ウェハの下部に冷却ガスの通路を設ける。好適な実施例
では、セラミックで形成した少なくとも２本のレール２
２８を設けてウェハを支持するが、それ以上のレールを
使用することもできる。ウェハは、セラミック・レール
２２８によりウェハ座面２２０より約１ないし１５mils
上に支持され、ウェハの均等な冷却が達成される。
【００１８】ロードロック室１１２の底面２０４を貫通
するように配置した軸２２４は、ロードロック室１１２
内のカセット・プレート２２２を支持する。ロードロッ
ク室１１２の底面２０４の下に配置したステップ・モー
タやその他のエレベータ・システム等のモータは、軸２
２４をロードロック室１１２内で上下方向に動かすこと
により、１対のウェハを、ロードロック室１１２に取り
込んだりそこから取り出すために、ウェハ・ハンドラの
位置と整列させる。
【００１９】図１０は、正面部を取り外した状態のロー
ドロック室１１２の側面図である。カセット・プレート
２２２は、プレート２２２を支持する軸が伸長する中心
部分２３０を含む。カセット・プレート２２２の外縁部
は、ピン２３４でプレートに固定されたスペーサ２３２
によって間隔をおいた関係に支持する。各プレート２２
２に中央溝２３６を設け、ウェハが座面２２０に支持さ
れているときに、ロボット・ブレードがウェハの下を通
過するためのスロットを形成する。
【００２０】図１１は、ロードロック室１１２の正面斜
視図である。ウェハ装填用扉２０９および扉アクチュエ
ータ２３８は、閉じた密閉された位置で示されている。
ウェハ装填用扉２０９は、可動軸２４０上の扉アクチュ
エータ２３８に接続されている。扉２０９を開ける場
合、アクチュエータ２３８が傾斜して側壁２０２から離
れ、扉２０９の密閉が解除され、次いで軸２４０が下降
し、扉２０９に隙間ができ、装填口２０８（図９参照）
が開く。本発明で効果的に使用できる１つの扉用アクチ
ュエータは、スイスにあるＶＡＴ社から入手することが
できる。
【００２１】フレーム１０１上のロードロック室１１２
および搬送室１０４の隣接位置に、ロードロック室およ
び搬送室を真空排気する内蔵真空ポンプ１２１を設置す
る。ロードロック室１１２の底面を通して排気口２８０
を配置し、排気管路７０４を介してポンプ１２１に接続
する。ポンプは、振動が非常に少なく、ミリトル(milli
Torr)圧力を達成できる高真空ターボ・ポンプが望まし
い。効果的に使用できる１つの真空ポンプは、エドワー
ド・ハイ・バキューム（Edward High Vacuum）社から入
手することができる。
【００２２】搬送室１０４は、１対のスリット弁密閉通
路２１０、２１２を開けて、ロードロック室１１２に位
置する排気口２８０を介してガスを吸い出すことによ
り、ロードロック室１１２を介して真空排気することが
望ましい。ロードロック室１１２を介してシステムから
ガスを連続的に排出することにより、ガス結合微粒子
（gas-bound particle）は搬送室１０２内に掃引されな
い。さらに、大気圧までの通気を促進するために、ロー
ドロック室にガス・ディフューザ２３１を配置する。ガ
ス・ディフューザ２３１は、ロードロック室に配置さ
れ、Ｎ2パージ・ガス管路などのガス・パージ管路に接
続された導管を使用することが望ましい。ガス・ディフ
ューザ２３１は、ディフューザの長さに沿って配置され
た複数のポート２３３を介して、だんだん大きくなる表
面積に沿ってパージ・ガスを分配し、それによってロー
ドロック室を大気圧まで通気するのに必要な時間を短縮
する。本発明の真空システムについては、後で詳しく説
明する。
【００２３】デュアル・ポジション・ロードロック室 図１２は、本発明のロードロック室１１２の別の実施例
の断面斜視図である。ロードロック室１１２は室壁２０
２、底面２０４、および蓋２０６を含む。ロードロック
室１１２は、２つの分離した環境あるいは仕切室２４
２、２４４および搬送領域２４６を含む。仕切室２４
２、２４４は、各仕切室にウェハ・カセットを含み、そ
の中にウェハを支持する。各仕切室２４２、２４４は、
仕切室２４２、２４４の底部と頂部を画成する支持プラ
ットフォーム２４８および頂部プラットフォーム２５０
を有する。プラットフォーム２４８、２５０を間隔をお
いた位置関係に支持するために、仕切室２４２、２４４
内に垂直に支持壁２５２を配置することができる。搬送
領域２４６は、ロードロック室１１２から搬送室１０４
（図示せず）へのアクセスのための１つ以上の通路１９
２を含む。通路１９２は、スリット弁およびスリット弁
アクチュエータを使用して開閉することが望ましい。
【００２４】仕切室２４２、２４４はそれぞれエレベー
タ・シャフト２２４に接続し、ロードロック室内で仕切
室を上下方向に移動させるために、各仕切室はそれぞれ
ステップ・モータまたは類似物などのモータに接続す
る。仕切室２４２の支持プラットフォーム２４８のため
の密閉表面を設けるために、ロードロック室１１２内の
周縁部に密閉フランジ２５６を配置する。仕切室２４４
の支持プラットフォーム２５０のための密閉表面を設け
るために、密閉フランジ２５８を同様に配置する。仕切
室２４２、２４４は密閉フランジ２５６、２５８によっ
て相互に隔離し、ロードロック室１１２内に独立した多
段真空の仕切室を２４２、２４４を設ける。
【００２５】空間２６０、２６２には、そこに配置され
た真空口により、後部圧力が維持される。プラットフォ
ーム２４８、２５０が密閉フランジ２５６、２５８で密
閉されるのを補助するために、空間２６０、２６２を高
真空状態にすることができるように、排気管路２６４を
介して空間２６０、２６２に真空ポンプを接続する。動
作中、仕切室２４２、２４４は、図１２に示す位置で装
填したり排出することができる。上述のような装填用扉
２０９およびアクチュエータ２３８（図１１参照）を、
仕切室２４２、２４４に対応するロードロック室１１２
の上限および下限位置の正面壁（図示せず）に設ける。
選択された仕切室の圧力は、ウェハを仕切室に装填した
後で、排気管路２８７、２８９を介して減圧し、選択仕
切室を搬送領域２４６に移動する。仕切室２４２、２４
４は、ステップ・モータにより個々に独立して搬送室２
４６に移動する。上下仕切室２４２、２４４を設ける利
点は、１組のウェハの処理を行なう間に、第２組のウェ
ハを他の仕切室に装填することができること、および仕
切室を搬送領域２４６に移動して搬送室１０４と連絡す
ることができるように、仕切室を適切な圧力まで減圧す
ることができることである。
【００２６】ウェハ中心位置決め 図８は、ウェハをウェハ・カセット１０９からロードロ
ック室１１２へ搬送したり、ロードロック室１１２から
搬出するためのウェハ搬送ブレードを含むシステム１０
０の前部１０２に位置するウェハ・ハンドリング・ロボ
ット１１３を示す。ウェハは必ずしも常に各ウェハ・カ
セット１０９内の厳密に同じ位置にあるわけではなく、
したがって、ロードロック・カセット２１８内に搬送さ
れるときに、常にブレード上に同じように配置されるわ
けではない。したがって、ウェハがロードロック・カセ
ットに装填される前に、ロボット・ブレード上のウェハ
の正確な位置を決定し、制御コンピュータに送信しなけ
ればならない。ウェハの正確な中心位置を知ることによ
り、コンピュータはブレード上の各ウェハの位置の変動
を調整し、ロードロック・カセット２１８における所望
の位置に正確にウェハを配置することができるので、搬
送室のウェハ・ハンドラは、最終的に、処理室１０６内
でウェハを正確に配置することができる。
【００２７】ウェハ位置データ（ウェハの中心座標が望
ましい）を提供し、ロボットがロードロック・カセット
２１８内でウェハを正確に配置することを可能にする光
感知システム１７０を、前部１０２の各カセット回転台
１１１に隣接する位置に設ける。各システムは、ロボッ
ト・ブレードの経路に対し垂直な線に沿ってカセット回
転台１１１に隣接するＣ字形クランプ１７４の下部支持
体１７３に取り付けた３つの光センサ１７２、およびＣ
字形クランプ１７４の上部支持体１７７に、対応するセ
ンサの位置に合わせて配置した３つの光エミッタ１７６
から成り、センサが対応する光エミッタからの光線を捕
らえるようにする。一般的に、各対は従来の赤外エミッ
タおよび赤外センサで構成される。
【００２８】センサの出力は、対応するアナログ・デジ
タル変換器でデジタル信号に変換して、システム・コン
ピュータに入力し、ウェハがロードロック室１１２に送
り込まれるときにウェハの中心座標を計算したり、ロボ
ット１１３が各ウェハをロードロック・カセット２１８
内に正確に配置できるように、必要に応じてロボット駆
動モータの動作を制御するのに利用する。感知およびモ
ータ制御回路機構の詳細は、チェン（Cheng ）らの米国
特許第４，８１９，１６７号にさらに詳しく記述されて
おり、これを参照によってここに組み込む。
【００２９】搬送室 図１３は、本発明の処理システム１００の平面図であ
る。搬送室本体は側壁３０２および底面３０４を含み、
アルミニウムなどの１枚の材料から機械加工またはその
他の方法で作成することが望ましい。動作中は、蓋（図
示せず）を側壁３０２で支持し、真空エンクロージャを
形成する。搬送室１０４の側壁３０２は、処理室１０６
およびロードロック室１１２を支持する。側壁３０２は
両側にそれぞれ少なくとも２つの通路３１０´を定義
し、そこからシステム内の他のチャンバにアクセスす
る。各々の処理室１０６およびロードロック室１１２
は、１つ以上のスリット弁開口部およびスリット弁を含
み、これにより処理室とロードロック室と搬送室との間
の連絡が可能になり、またこれらの各室内における環境
の真空隔離が達成され、システム内の多段真空が可能に
なる。搬送室１０４の底面３０４は中央通路３０６を画
成し、その中をロボット・アセンブリなどのウェハ・ハ
ンドラ５００は伸長し、搬送室の底面に装着される。さ
らに底面３０４は、１つ以上のスリット弁アクチュエー
タが伸長して密閉可能に装着するための複数の通路３０
８をも画成する。真空排気中にパージ・ガスを供給する
ガス・パージ口３０９も、搬送室１０４の底面３０４に
配置する。
【００３０】図１４は、搬送室の部分断面図である。側
壁３０２に配置された通路３１０は、２つの個別スリッ
ト弁またはタンデム・スリット弁アセンブリを用いて開
閉することができる。通路３１０を処理領域６１８、６
２０（図１５参照）のウェハ通路６１０と合致させ、ウ
ェハを処理室１０６の処理領域６１８、６２０内に送り
込み、ウェハ・ヒータ・ペデスタル６２８上に配置でき
るようにする。
【００３１】スリット弁をスリット弁の制御方法は、テ
プマン（Tepman）らによる米国特許第５，２２６，６３
２号およびロリマー（Lorimer ）による米国特許第５，
３６３，８７２号に開示されており、両方とも参照によ
ってここに組み込む。
【００３２】搬送室のウェハ・ハンドラ 図１５は、本発明の磁気結合型ロボット５００が、搬送
室１０４内で自由に回転するための引っ込んだ位置にあ
る状態を示す平面図である。ウェハを１つのチャンバか
ら他のチャンバに搬送するために、デュアル・ウェハ・
ハンドリング・ブレード５２０、５２２を有するロボッ
トを、搬送室１０４内に配置する。改造して本発明に効
果的に使用できる「超高生産性」（ＶＨＰ）型ロボット
は、「２軸磁気結合型ロボット（Two-axis Magneticall
y Coupled Robot ）」と称する１９９５年１１月２１日
発行の米国特許第５，４６９，０３５号の主題であり、
これを参照によってここに組み込む。磁気結合ロボット
５００は、２つの真空ハブ(hub)（磁気クランプとい
う）とデュアル・ウェハ・ブレード５２０、５２２の間
に結合された蛙の足型アッセンブリを含み、固定された
平面内でロボット・ブレードの放射方向と回転方向の運
動の両方を提供する。システム１００内の１つの場所か
ら別の場所へ、例えば１つの処理室１０６から別の処理
室へ、ウェハを拾い上げて搬送し、送り込むために、放
射方向の運動および回転運動を統合または結合すること
ができる。
【００３３】ロボットは、第１磁石クランプ５２４の位
置５２５にしっかりと取り付けられた第１筋かい(stru
t)５０４、および（第１磁石クランプ５２４の下に同軸
的に配置した）第２磁石クランプ５２６の位置５２７に
しっかりと取り付けられた第２筋かい５０６を含む（図
１７も参照されたい）。第３筋かい５０８を旋回支軸５
１０によって筋かい５０４に取り付け、旋回支軸５１８
によってウェハ・ブレード・アセンブリ５４０に取り付
ける。第４筋かい５１４を旋回支軸５１６によって筋か
い５０６に取り付け、旋回支軸５１２によってウェハ・
ブレード・アセンブリ５４０に取り付ける。筋かい５０
４、５０８、５０６、５１４および旋回支軸５１０、５
１２、５１６、５１８の構造は、ウェハ・ブレード・ア
センブリ５４０と磁石クランプ５２４、５２６との間の
「蛙の足」型接続を形成する。
【００３４】磁石クランプ５２４、５２６が同一角速度
で同一方向に回転すると、ロボット５００も軸Ａを中心
に同一速度でこの同一方向に回転する。磁石クランプ５
２４、５２６が同一絶対角速度で反対方向に回転する
と、アセンブリ５００の回転は発生しないが、その代わ
りにウェハ・ブレード・アセンブリ５４０が、図１６に
示す位置まで放射方向の直線運動を行なう。
【００３５】ウェハ・ブレード・アセンブリ５４０に載
置された２枚のウェハ５０２が図示されており、個々の
ウェハ・ブレード５２０、５２２が搬送室１０４の側壁
３０２の個々のウェハ通路３１０内を伸長し、ウェハを
処理室１０６の処理領域６１８、６２０に送り込んだ
り、そこから取り出すことができることを示す。磁気結
合型ロボット５００は、２つのモータの相対速度に対応
する磁石クランプ５２４、５２６の相対的回転運動によ
って制御される。第１動作モードでは、両方のモータが
磁石クランプ５２４、５２６を同一速度で同一方向に回
転させる。このモードは磁石クランプの相対運動を生じ
ないので、ロボットは単位中心軸Ａを中心に、一般的
に、１対の処理領域６１８、６２０とのウェハ交換に適
した位置から別の対の処理領域とのウェハ交換に適した
位置まで回転する。さらに、完全に引っ込んだロボット
が中心軸Ａを中心に回転するとき、ウェハの縁に沿った
最外部のラジアル・ポイント５４８が、ロボットを回転
するために必要な最小円形領域５５０を定義する。磁気
結合型ロボットには第２動作モードもあり、このモード
では、両方のモータが磁石クランプ５２４、５２６を同
一速度で反対方向に回転させる。この第２モードは、ウ
ェハ・ブレード・アセンブリ５４０のウェハ・ブレード
５２０、５２２を通路３１０を通して処理領域６１８、
６２０内へ伸長するため、または逆にそこからブレード
を引っ込めるために使用する。モータの回転の他の組み
合わせを用いて、ロボット５００が軸Ａを中心に回転す
るときに、ウェハ・ブレード・アセンブリ５４０の同時
伸長または同時引込みを行なうこともできる。
【００３６】ウェハ・ブレード・アセンブリ５４０のウ
ェハ・ブレード５２０、５２２を回転軸Ａから半径方向
に離れさせておくために、旋回支軸またはカム５１２と
５１８の間に連動機構を使用して、各旋回支軸の反対方
向の均等な角回転を確実にする。連動機構は、かみ合わ
せ歯車や、８の字形または同等のパターンで旋回支軸に
掛けられた帯（ストラップ）をはじめ、多くの設計を採
用することができる。１つの好適な連動機構は、ウェハ
・ブレード・アセンブリ５４０の旋回支軸５１２、５１
８に結合され、その間に伸長する１対の帯金５４２、５
４４である。帯５４２、５４４は協動して、旋回支軸５
１２、５１８の周囲に８の字形のパターンを形成する。
しかし、帯５４２、５４４は、個別に調整可能であって
相互に上下に配置することが望ましい。例えば、第１帯
５４２の第１端は旋回支軸５１２の後側を通り、そこに
固定的に結合する一方、第２端は旋回支軸５１８の前側
を通り、そこに調整可能に結合する。同様に、第２帯５
４４の第１端は旋回支軸５１８の後側を通り、そこに固
定的に結合する一方、第２端は旋回支軸５１２の前側を
通り、そこに調整可能に結合する。帯と旋回支軸５１
２、５１８の前側との間の調整可能な結合には、帯に厳
密な張力を掛けるばねを設けることが望ましい。いった
ん張力がかかると、帯の端部はねじまたはその他の締め
金具により、適切な位置にしっかりと保持される。図１
５および図１６には、帯がＵ字形のデュアル・ブレード
の基部で、ロッド５４６にも掛けられている状態が示さ
れている。
【００３７】図１６は、図１５のロボット・アームおよ
びブレード・アセンブリが伸長した位置にある状態を示
す。この伸長は、磁石クランプ５２６を時計方向に、磁
石クランプ５２４を反時計方向に、同時に均等な速度で
回転することによって達成される。ウェハ・ブレード・
アセンブリ５４０の個々のブレード５２０、５２２は、
通路３１０を通って伸長し、ペデスタル６２８（図１９
参照）上でウェハ５０２をセンタリングするのに充分な
長さである。ウェハ５０２が１対のリフト・ピン・アセ
ンブリによってブレードから持ち上げられた後、ブレー
ドは引っ込められ、通路が上述の通り、スリット弁およ
びアクチュエータによって閉じられる。
【００３８】図１７は、搬送室１０４の底面３０４の中
央開口部３０６に取り付けられたロボット駆動システム
の断面図である。磁気結合型アセンブリは、磁気保持リ
ング５２４、５２６が中心軸Ａを中心に回転するように
構成し、それによってウェハ・ブレード・アセンブリ５
４０のシステム内における回転運動および直線運動の両
方を起動させる駆動機構を設ける。さらに、磁気結合型
アセンブリは、搬送室１０４内における可動部の接触を
最小限に止めながら、磁気保持リング５２４５２６の回
転運動を達成し、微粒子の発生を最小限に抑制する。こ
の実施例では、ロボットの機能は、搬送室１０４の上部
または下部、望ましくは下部に配置されたハウジング内
に第１および第２ステップ・モータまたはサーボ・モー
タを設置し、モータの出力を、薄壁５６０の内部にまた
はそれに隣接して配置した磁気リング・アセンブリに結
合することによって達成される。薄壁５６０は、搬送室
の内部を搬送室外の環境から密閉するために、搬送室１
０４の上部壁または下部壁の接続部に接続する。磁気保
持リング５２４、５２６は、搬送室１０４の真空側の薄
壁５６０に隣接する位置にそれを取り巻くように配置す
る。
【００３９】第１モータの出力５６２は第１軸５７２お
よびかみ合わせ歯車５８０を駆動し、第１磁気保持リン
グ５２４に磁気的に結合された第１磁石リング・アセン
ブリ５８２を回転させる。第２モータの出力５６４は第
２軸５８６およびかみ合わせ歯車５９０を駆動し、第２
磁気保持リング５２６に磁気的に結合された第２磁石リ
ング・アセンブリ５９２（アセンブリ５８２の周囲に配
置された同軸円筒形部材）を回転させる。各モータの回
転により、薄壁５６０を介して回転出力を磁気保持リン
グ５２４、５２６に磁気的に結合する磁石リング・アセ
ンブリ５８２、５９２を回転させる回転出力５６２、５
６４が得られ、それによって筋かい５０４、５０６がそ
れぞれ回転し、ウェハ・ブレード・アセンブリ５４０の
回転運動および平行移動運動が生じる。
【００４０】各磁気リング・アセンブリをそれぞれの磁
気保持リングに結合するために、各磁気リング・アセン
ブリ５８２、５９２および磁気保持リング５２４、５２
６は、壁５６０を介して相互に対をなす同等の複数の磁
石を含むことが望ましい。磁気結合効果を高めるため
に、磁石はその磁極を垂直方向に整列し、磁極片が結合
される隣接磁石に向かって伸長するように配置すること
ができる。結合された磁石は磁気により急激に回転（fl
ip）するので、薄壁部分のどちらか一方の側に配置され
た各対の磁極片に北極と南極の結合が発生する。磁気的
結合が望ましいが、モータと保持リングの直接結合を使
用することもできる。
【００４１】ロボットの最適経路軌跡 ウェハを搬送する間のロボット５００の運動は第一に、
ウェハとウェハを掴むデュアル・ウェハ・ブレード５２
０、５２２との間の摩擦に対する依存性によって制限さ
れる。ウェハのミスアラインメント（位置ずれ）を避け
るために、各ウェハ・ブレード５２０、５２２の直線運
動および回転運動は両方とも制御しなければならない。
ロボットの運動は、ウェハのミスアラインメントを防止
しながら生産性を向上するために、最小限のウェハ移送
時間を達成するように最適化することが望ましい。
【００４２】ロボットの運動の最適化は、任意のロボッ
ト構成における２つ以上の位置間の最短時間経路を発見
するための数学的方法を提示した、Z. Shiller and S.
Dubowsky, "Time Optimal Path Planning for Robotic
Manipulators with Obstacles, Actuator, Gripper and
Payload Constraints", International Journal ofRob
otics Research, pp. 3-18, 1989 およびZ. Shiller an
d H. H. Lu, "Comparison of Time-Optimal Motions Al
ong Specified Path", ASME Journal of Dynamic Syste
ms, Measurements and Control, 1991 などの出版物に
記述されている。この方法は一般に、特定の経路の数学
的近似化、最適速度分布の計算、および経路パラメータ
を変化させることによる最適経路の計算を含み、既知の
制約範囲内でロボットが指定経路に従うために必要な最
短時間を決定する。
【００４３】ロボットの運動の最適化の数学的解法は、
複数の代数方程式および非線形微分方程式または非線形
行列微分方程式の解を含み、コンピュータを利用して解
くことが望ましい。しかし、最適化法の熟練者は、行列
または方程式を解かなくてもり最適な経路をしばしば明
らかにすることができる。
【００４４】上述のロボット５００を使用するウェハの
動きの最適化により、本発明の処理システムの生産性を
著しく向上すると予想される幾つかの最短時間経路の定
義が得られた。その最短時間経路を図２６ないし図２９
に示す。図２６は、処理プラットフォームに１８０°離
して配置された処理室間をウェハが移動する場合の最適
経路１５００、１５０２、１５０４を示し、図２７は、
デュアル・ウェハ・ブレード５２０、５２２上のウェハ
が取る経路１５０２と１５０４の間の中間の経路１５０
０の最適速度分布を示す。図２８は、処理プラットフォ
ーム上に９０°離して配置された処理室間をウェハが移
動する場合の最適経路１５１０、１５１２、１５１４を
示し、図２９はデュアル・ウェハ・ブレード５２０、５
２２上のウェハが取る経路１５１２と１５１４の間の中
間の経路１５１０の最適速度分布を示す。
【００４５】図２７および図２９はまた、ウェハがデュ
アル・ウェハ・ブレード５２０、５２２に載置されてい
ないときに、経路１５００、１５１０に沿ってロボット
５００が達成できる最大速度をも示す。ロボット５００
は、搬送室１０４を介してウェハを移送するときに、デ
ュアル・ウェハ・ブレード５２０、５２２が図２６ない
し図２９に示す最適速度分布を用いて最適経路に従うよ
うに制御することが望ましい。
【００４６】処理室 図１８は、本発明のタンデム処理室１０６の１実施例の
斜視図である。処理室本体６０２は搬送室１０４に取り
付けるかその他の方法で接続され、２つの処理領域を備
えており、そこで個々のウェハが同時に処理される。処
理室本体６０２は、本体６０２にヒンジで取り付けられ
た蓋６０４を支持し、反応ガスおよびクリーニング・ガ
スを複数の処理領域に送り込むために、蓋を貫通して配
置された１つ以上のガス分配システムを含む。
【００４７】図１９は、２つの処理領域６１８、６２０
を定義する処理室１０６の略断面図である。処理室本体
６０２は、側壁６１２、内壁６１４、および２つの処理
領域６１８、６２０を定義する底壁６１６を含む。底壁
６１６は各処理領域６１８、６２０に少なくとも２つの
通路６２２、６２４を画成し、これらの通路内にペデス
タル・ヒータ６２８の心棒（ステム）６２６およびウェ
ハ・リフト・ピン・アセンブリのロッド６３０をそれぞ
れ配置する。ペデスタル・リフト・アセンブリおよびウ
ェハ・リフトについては、後で詳述する。
【００４８】側壁６１２および内壁６１４は、２つの円
筒形環状処理領域６１８、６２０を画成する。処理領域
６１８、６２０からガスを排出し、各領域６１８、６２
０内の圧力を制御するために、円筒形処理領域６１８、
６２０を画成する処理室の壁に円周方向の真空排気路
（pumping channel）６２５を形成する。各処理領域の
横方向の境界を画成し、処理室の壁６１２、６１４を腐
食性処理環境から保護し、かつ電極間の電気的に絶縁さ
れたプラズマ環境を維持するために、望ましくはセラミ
ックまたは類似物で形成された処理室のライナまたはイ
ンサート６２７を各処理領域６１８、６２０に配置す
る。ライナ６２７は、各処理領域６１８、６２０の壁６
１２、６１４に形成された処理室内の棚に支持する。ラ
イナは、そこを貫通して配置され、処理室の壁に形成さ
れた真空排気路６２５と連絡した複数の排気口６３１ま
たは円周方向のスロットを含む。各ライナ６２７に約１
５°の間隔で約２４個の排気口６３１を、処理領域６１
８、６２０の周囲に配置することが望ましい。２４個の
排気口が望ましいが、所望の排気速度および均等性を達
成するために任意の数の排気口を使用することができ
る。処理中にウェハ上に最適ガス流パターンを得るため
に、排気口の数だけでなく、ガス分配システムの面板に
対する排気口の高さも制御する。
【００４９】図２１は、本発明の排気システムを示す処
理室の断面図である。各処理領域６１８、６２０の真空
排気路６２５は、共通の排気路６１９を介して共通の排
気ポンプに接続することが望ましい。排気路６１９は、
排気導管６２１により各領域６１８、６２０の真空排気
路６２５に接続する。排気路６１９は、排気管路（図示
せず）により排気ポンプに接続する。各領域はポンプで
選択した圧力まで真空排気し、接続された排気システム
は各領域内の圧力を均等化できることが望ましい。
【００５０】再び図１９に関連して、ガスを望ましくは
同一ガス源から処理領域６１８、６２０に分配するため
に、各々の処理領域６１８、６２０は、処理室の蓋６０
４を貫通して配置されたガス分配アセンブリ６０８を含
むことが望ましい。各処理領域のガス分配システム６０
８は、ガスをシャワー・ヘッド・アセンブリ６４２に送
り込むガス入口通路６４０を含む。シャワー・ヘッド・
アセンブリ６４２は、面板６４６との中間に配置された
ブロッカ・プレート６４４を有する環状台板から成る。
ＲＦフィードスルーはシャワー・ヘッド・アセンブリに
バイアス電圧を供給し、シャワー・ヘッド・アセンブリ
の面板６４６とヒータ・ペデスタル６２８との間におけ
るプラズマの発生を促進する。各ガス分配システム６０
８の台板６４８には、動作中に台板を冷却するための冷
却溝６５２を形成する。入口６５５は、水などのような
冷却流体を、冷却管路６５２により相互に接続された溝
６５２に送り込む。冷却流体は、冷却材出口６５９を介
して溝から排出される。または、代替的に、マニホルド
を介して冷却流体を循環させる。
【００５１】処理室本体６０２は、選択されたプロセス
に適した各反応ガスおよびクリーニング・ガスをガス分
配システムを介して処理室内に送り込むための複数の垂
直ガス流路を画成する。処理室の壁に形成されたガス流
路をガス入口管路６３９に接続するために、ガス入口接
続部６４１を処理室１０６の底部に配置する。図２１に
示す蓋を密閉接続するために、処理室の壁の上部表面に
形成された各ガス流路の周囲にＯリングを設ける。蓋
は、処理室の壁の下部から、図２０に示す処理室の蓋の
頂部に配置されたガス入口マニホルドに、ガスを送り込
むためのマッチング通路を含む。反応ガスは、電圧勾配
フィードスルー６７２を介して、ガス分配アセンブリに
接続されたガス出口マニホルド６７４に送り込まれる。
【００５２】ガス入口マニホルド６７０は、処理室ガス
・フィードスルーから接地された定電圧勾配ガス・フィ
ードスルーにガスを運ぶ。ガス供給管（図示せず）は、
電圧勾配ガス・フィードスルー６７２を介して出口マニ
ホルド６７４へ処理ガスを通し、あるいは送り込む。フ
ィードスルー間に線形電圧降下をもたらすために、抵抗
性スリーブでガス供給管の周囲を取り囲み、処理室内の
プラズマがガス供給管路内を上昇するのを防止する。ガ
ス供給管は石英で形成することが望ましく、スリーブは
複合セラミックで形成することが望ましい。ガス供給管
は、温度を制御し、熱の放射を防止し、また処理ガスの
液化をも防止する冷却材溝が含まれる分離ブロック（is
olating block ）内に配置する。分離ブロックはデルリ
ン(Delrin)で形成することが望ましい。石英供給管は、
処理ガスをブロッカ・プレート６４４およびガス分配板
６４７に通すガス出口マニホルド６７４へガスを送り込
む。
【００５３】ガス入口マニホルド６７０（図２０参照）
は、クリーニング・ガスを処理室ガス・フィードスルー
から遠隔プラズマ源まで送り込む通路をも定義する。こ
れらのガスは、電圧勾配フィードスルーを迂回し、遠隔
プラズマ源に送り込まれ、そこでガスは活性化されて様
々な励起核種を生じる。次いで励起核種は、ガス入口通
路６４０に配置された導管を通して、ブロッカ・プレー
トの真下の位置のガス分配板へ送り込まれる。遠隔プラ
ズマ源および反応性クリーニング・ガスの送込みについ
ては、後で詳述する。
【００５４】各処理領域のガス分配システムにガスを供
給するガス管路６３９は、単一ガス源に接続することが
望ましく、したがって各処理領域６１８、６２０にガス
を送り出すためにガス管路６３９を共有するか、あるい
は共通制御することが望ましい。処理ガスをマルチゾー
ン処理室に供給するガス管路は、複数の処理領域に供給
するためにＴ形継手により分流する。各処理領域に供給
する個々の管路への流れを促進するために、ＰＡＬＬ社
またはミリポア社から入手可能な焼結ニッケル・フィル
タなどのフィルタを、分流器の上流のガス管路に配置す
る。フィルタは、別個のガス供給管路へのガスの均等な
分配および流れを向上する。
【００５５】ガス分配システムは台板から成り、台板の
下部表面に隣接して配置されたブロッカ・プレートを備
えている。ブロッカ・プレートの下には、ガスを処理領
域に送り込む面板を配置する。１つの実施例では、処理
ガスをブロッカ・プレートの真上の領域に送り込むため
に、台板はそれを貫通するガス流路を画成する。ブロッ
カ・プレートはその上部表面全体に処理ガスを分散し、
面板の上にガスを送り込む。ブロッカ・プレートの穴
は、処理ガスの混合および面板における分配を促進する
ような大きさおよび配置とすることができる。面板に送
り込まれたガスは次いで、処理領域内の処理のために配
置されたウェハ上に均等に送り込まれる。
【００５６】ガス供給管はガス流路内に配置し、一端を
遠隔プラズマ源からの出口に接続する。ガス供給管の一
端は、ガス出口マニホルドを介して伸長し、遠隔プラズ
マ源からガスを送り込む。ガス供給管の他端はブロッカ
・プレートを貫通して配置され、ブロッカ・プレートを
超えて面板の真上の領域にガスを送り込む。面板は、ガ
ス供給管路を介して送り込まれたガスを分散し、次いで
ガスを処理領域に送り込む。
【００５７】これは好適なガス分配システムであるが、
遠隔プラズマ源からのガスは、処理室の壁内に設けたポ
ートを介して処理領域に導入することもできる。さら
に、処理ガスは、現在入手可能なガス分配システム、例
えばカリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテ
リアルズ社（Applied Materials ）から入手可能なガス
分配システムなどを介して送り込むこともできる。
【００５８】ヒータ・ペデスタル 図１９は、支持板の下側に接続され、処理室本体の底面
を貫通して伸長し、そこで駆動システム６０３と接続さ
れた心棒６２６により、各処理領域６１８、６２０に可
動配置されたヒータ・ペデスタル６２８を示す。心棒６
２６は、上端をペデスタル６２８の下側を支持接触する
ように配置し、下端をカバー・プレートで閉じた、円形
環状のアルミニウム部材とすることが望ましい。心棒の
下端は椀形スリーブで受容し、これは心棒と駆動システ
ムの接続部を形成する。心棒６２６はヒータ・ペデスタ
ルを機械的に処理領域内に配置し、また複数の加熱板接
続部がそこを通って伸長できる大気通路（ambient pass
ageway）をも形成する。各ヒータ・ペデスタル６２８
は、そこに配置されたウェハを所望の処理温度まで加熱
する発熱体を含むことができる。発熱体は、例えば抵抗
性発熱体を含むことができる。代替的に、ヒータ・ペデ
スタルは、ランプなどの外部発熱体によって加熱するこ
ともできる。本発明で効果的に利用できるペデスタル
は、カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテ
リアルズ社から入手することができる。ペデスタルは、
処理中にウェハをそこに固定するために、静電チャッ
ク、真空チャック、またはその他のチャック装置を支持
することもできる。
【００５９】駆動システムは、カリフォルニア州ノバボ
にあるインダストリアル・デバイス社（Industrial Dev
ice Corporation ）で製造された線形電動アクチュエー
タ（linear electric actuator）を含む。ヒータ・アセ
ンブリは、搬送ハウジングを処理位置、クリーニング位
置、リフト位置、および解放位置にまで上下移動させる
ことにより、上下に移動する。搬送ハウジングは、片側
をアクチュエータに接続し、反対側はキャリッジ・プレ
ートを介して線形スライドに接続する。アクチュエータ
とキャリッジの間の接続は、ミスアラインメントを許容
するために、たわみ（ボールおよびソケット）継手を介
して行なわれる。線形スライドおよびキャリッジ・プレ
ートは、その回転や曲げを防止するために、相互にバイ
アスする。ヒータの心棒の周囲をベローで囲み、ベロー
の一端を処理室の底面に接続し、他端を搬送ハウジング
に接続する。心棒の溝にはシール・リングを設け、スリ
ーブ内の心棒の下端の外部表面を密閉する。面板に対す
るヒータの高さ調整は、３つのねじを用いて行なう。
【００６０】代替的に、処理室１０６の下に吊り下げら
れ駆動ベルトないし適合可能な継手および親ねじアセン
ブリに接続された、モータおよび減速歯車アセンブリを
含む駆動システム６０３を使用する。搬送ハウジングは
親ねじアセンブリ上に受容し、これは線形スライドによ
り上下に案内され、回転しないように保持される。ヒー
タ・リフト機構は、駆動継輪により処理室に対抗して保
持される。ヒータ・アセンブリは、ステップ・モータに
より駆動される親ねじによって上下移動する。ステップ
・モータは、モータ・ブラケットによってヒータ・リフ
ト・アセンブリに取り付ける。ステップ・モータはベロ
ー内で親ねじを駆動する。ベローは親ねじを回転して、
ヒータ・アセンブリを処理位置、リフト位置、および解
放位置にまで上昇または下降させる。心棒の溝にはシー
ル・リングを設け、スリーブ内の心棒の下端の外部表面
を密閉する。
【００６１】ウェハ配置アセンブリ 心棒６２６が処理室内で上下に移動することにより、ヒ
ータ・ペデスタル６２８が移動し、処理のためにウェハ
がその上に載置されたり、そこからウェハが取り出され
る。ウェハ配置アセンブリは、ヒータ・ペデスタル６２
８に対し垂直方向に移動し、ペデルタルを垂直方向に貫
通して配置された穴６５３に受容された複数の支持ピン
６５１を含む。各ピン６５１は、球状の下部６６１で終
端する円筒形の軸６５９、および軸の外方延長として形
成された円錐形の上部を切りつめた頭部６６３を含む。
ヒータ・ペデスタル６２８の穴６５３は、円錐形の頭部
６６３をその中に受容できる大きさの上部座ぐり部分を
含むので、ピン６５１がヒータ・ペデスタル６２８内に
完全に受容されたときに、頭部がヒータ・ペデスタルの
表面から上に突出しない。
【００６２】リフト・ピン６５１は、ペデルタルが処理
領域内で移動するときに、部分的にはヒータ・ペデスタ
ル６２８と一緒に、部分的にはヒータ・ペデスタル６２
８とは独立して移動する。ロボット・ブレードが処理領
域からウェハを取り出すことができるように、リフト・
ピンはペデスタル６２８の上にまで伸長することができ
るが、処理のためにウェハをペデスタルの上部表面に載
置するために、ペデスタルまで降下することも必要であ
る。ピン６５１を動かすために、ウェハ配置アセンブリ
は、リフト・ピン６５１の球状下部６６１と係合するよ
うに構成された環状ピン支持体６５５、および処理領域
内のヒータ・ペデスタル６２８の位置によってピン支持
体６５５を選択的にリフト・ピン６５１と係合するよう
に配置する駆動部材を含む。ピン支持体はセラミックで
形成することが望ましく、ヒータ・ペデスタル６２８の
下の心棒６２６付近に伸長し、支持ピンの球状下部と選
択的に係合する。
【００６３】駆動アセンブリは、軸６３０および接続さ
れたピン支持体６５５を上昇および下降させ、各処理領
域６１８、６２０内でピンを上下に移動させる。ピン駆
動部材は、ヒータ・ペデスタル６２８に対するピン支持
体プラットフォーム６５５の移動を制御するために、処
理室１０６の底面に配置することが望ましい。
【００６４】真空システムおよび処理室ポンプ 本発明の処理システム１００の真空制御システムは、そ
れぞれ独自の設定圧力を有するシステムの様々な領域に
連結された複数の真空ポンプを含むことができる。しか
し、１つの処理室または領域から別の処理室または領域
にウェハを搬送するには、スリット弁を開ける必要があ
り、これは連結領域の環境を多少混合させたり、圧力を
平衡させる。
【００６５】図２２ａは、本発明の真空システム７００
の概略図である。ロードロック室１１２および搬送室１
０４は、ロードロック室および搬送室に隣接するシステ
ムのメインフレーム１０１に取り付けられた真空ポンプ
１２１を共用することが望ましい。ロードロック室１１
２は、ロードロック室の本体を貫通して配置された排気
口２８０を通して、ポンプ１２１により大気圧から真空
排気される。圧力計７０５により示される搬送室１０４
の真空圧は、ロードロック室１１２との連絡によって提
供されるので、搬送室の圧力はつねにロードロック室の
圧力と等しいかそれより高く、ロードロック室内に存在
する微粒子が搬送室１０４内に引き込まれることはな
い。ロードロック室１１２の排気口２８０は、排気管路
７０４を介しポンプ１２１に接続される。いつでもロー
ドロック室の圧力を監視するために、排気管路７０４に
沿って分離弁（isolation valve ）７０８の上流に圧力
計７０６を配置する。分離弁７０８は、ロードロック室
の圧力を調整するために、排気管路７０４の圧力計７０
６とポンプ１２１の間に配置する。分離弁７０８とポン
プ１２１の間で排気管路と連絡する真空スイッチ７１０
も設ける。ポンプ１２１はあら引きポンプが望ましい
が、適用分野によって、ターボ分子ポンプや極低温ポン
プなど、どんな種類のポンプでも使用できる。また、ロ
ードロック室１１２や搬送室１０４に窒素などの通気ガ
スを導入するために、これらのチャンバにそれぞれガス
通気管路７１２、７１４を接続する。
【００６６】処理室１０６は、排気口６１９および排気
管路７２２を介して、あら引きポンプや極低温ポンプ、
ターボ分子ポンプなどのポンプ７２０に接続する。動作
中に処理室１０６の処理領域６１８、６２０の圧力調整
するために、排気管路内にスロットル弁７２４または類
似物を配置する。真空計７２８に示された圧力に基づ
き、弁制御器７２６、好ましくはシステム・コントロー
ラの一部がスロットル弁７２４に制御信号を送信する。
排気口６１９は各処理領域（図２１参照）と連絡し、各
処理領域からの排気管路は、ポンプ７２０に接続された
単一排気管路７２２にＴ形接続することが望ましい。
【００６７】本発明の１つの態様では、搬送室１０４に
連絡しているスロット弁および各処理室１０６およびロ
ードロック室１１２の真空制御器は、ロードロック室ま
たはいずれかの処理室１０６から搬送室に侵入する汚染
物質の量を減少するような方法で作動する。本発明は、
スリット弁を開けてロードロック室と隣接するチャンバ
とを連絡させる前に、ロードロック室の圧力を隣接する
チャンバまたは領域の圧力と等しいかそれより高く、望
ましくは高くする必要がある。ロードロック室の圧力
は、正面端を開けたときだけ、大気圧より高くならなけ
ればならない。ロードロック室の圧力は、真空状態の搬
送室に対して開けたときは、搬送室より低くなければな
らない。搬送室１０４は処理室と連絡した状態に置かれ
たときに、汚染物質の度合いが特に大きくなるおそれが
あるので、搬送室１０４の圧力は相対的に高くなること
が、特に重要である。例えば、処理室１０６の設定圧力
が約１０-3torr の場合、スリット弁を開いてウェハを
処理室１０６に送り込んだり処理室１０６から取り出す
前に、搬送室の圧力を１０-3torr と等しいかそれより
高くする必要があり、約１０-2torr より高くすること
が最も望ましい。
【００６８】搬送室の圧力は、２通りの方法で制御され
る。第１に、搬送室の真空は、ロードロック室１１２と
搬送室１０４の間のスリット弁を開け、次いでロードロ
ック室１１２内を真空排気することによって達成され
る。この方法では、搬送室内の圧力はロードロック室の
圧力より低くなることはなく、両者間のガス流は、搬送
室からロードロック室１１２への方向に限られる。搬送
室を処理室と連絡しない限り、搬送室とロードロック室
の間のスリット弁は開けたままにしておくことができ
る。第２に、搬送室にアルゴンや窒素ガス源などからの
パージ・ガス入口を設ける。パージ・ガスを搬送室に連
続的に、または必要なときだけ送り込み、搬送室から正
のガス流を生じさせるのに充分な高い圧力を達成するこ
とができる。
【００６９】特に好適なモードでは、搬送室の圧力が処
理室の圧力より低くなる可能性を回避するために、処理
室１０４と処理室１０６の間でウェハを移送する間は、
常にロードロック室１１２のスリット弁を閉じておく。
搬送室の圧力の方が低くなると、処理室から何倍もの汚
染物質が搬送室に、さらにロードロック室にも入り込む
結果となり、それによりウェハのカセット全体が汚染物
質に暴露される。
【００７０】図２２ｂは、上述のデュアル・チャンバ・
ロードロックに効果的に使用できる２つのポンプ・シス
テムの概略図を示す。この図から分かるように、２つの
仕切室を一緒に、または選択的に所望の真空圧まで真空
排気することができる。
【００７１】ガス・ボックスおよびガスの供給 システムの後部のチャンバの外に、堆積やクリーニング
中に使用されるガスが含まれるガス供給パネルがある。
使用される具体的なガスの種類は、ウェハに堆積する物
質やチャンバから除去する材料によって異なる。処理ガ
スはガス導入口からガス・マニホルドへ流れ、次いでシ
ャワー・ヘッド型ガス分配アセンブリを介してチャンバ
内へ流入する。電動式弁および流量制御機構により、ガ
ス供給源からチャンバまでのガスの流れを制御する。
本発明の１実施例では、ガス・ボックスからチャ
ンバまで前駆ガスを送り込み、上述の通りそこでガス管
路が２つの別個のガス管路に分岐し、チャンバ本体内に
ガスを供給する。プロセスの内容によって、この方法で
何種類のガスでも送り込むことができ、ガスがチャンバ
の底部に送り込まれる前、またはガス分配板に導入され
た後のどちらにでも、ガスを混合することができる。
【００７２】電源装置 各ガス分配システムに１つのシステムを接続し、各処理
領域６１８、６２０に高度小型ＲＦ（“ＣＲＦ”）電源
システムを使用する。ＥＮＩ社によって製造されたジェ
ニシス・シリーズ（Genisis Series）の１３．５６ＭＨ
ｚのＲＦ発生器を、各チャンバごとに１台づつ、システ
ムの後部に設置する。この高周波発生器は固定整合回路
（fixed match ）と使用するように設計され、負荷に送
られる電力を調整し、順方向電力および反射電力の懸念
を払拭する。１：５以下のＶＳＷＲで最高１２５０Ｗま
での電力を負荷インピーダンスに供給することができ
る。高周波ＲＦ発生器および低周波ＲＦ発生器を処理室
に接続するために、固定整合エンクロージャ（fixed ma
tch enclosure）の設計には低域フィルタが組み込まれ
ている。
【００７３】ＥＮＩ社製の３５０ｋＨｚのＲＦ発生器
を、システムの後部のＲＦ発生器用ラックに配置し、同
軸ケーブルで固定ＲＦ整合回路に接続する。低周波ＲＦ
発生器は、１つの小型エンクロージャで低周波の発生お
よび固定整合要素の両方を提供する。低周波ＲＦ発生器
は、負荷に送られる電力を調整し、順方向電力および反
射電力に関する懸念を軽減する。
【００７４】遠隔クリーニング・モジュール 図２３および図２４は、本発明の遠隔クリーニング・モ
ジュール８００の斜視図および断面図である。本発明に
よる遠隔クリーニング・モジュール８００は、入口８２
０を介して処理室１０６の処理領域６１８、６２０に接
続する。遠隔クリーニング・モジュール８００は、一連
の処理が行なわれた後で処理室の内部表面から堆積され
た材料を除去するために使用するガスを供給する。
【００７５】遠隔クリーニング・モジュール８００は、
前駆ガス供給源８０４、処理室１０６の外に配置された
遠隔活性化室８０６、遠隔活性化室内で前駆ガスを活性
化するための電源装置８０８、電動式弁および流量制御
機構８１０、および導管８１１を介して遠隔室を処理室
に接続する導管または管８１２を含む。弁および流量制
御機構８１０は、前駆ガス８０４から遠隔活性化室８０
６まで使用者が選択した流速でガスを送り込む。活性化
室８０６は、ガス供給管８１３が貫通するアルミニウム
・エンクロージャを含む。電源装置８０８はマイクロ波
を発生し、これは導波管８０５によってエンクロージャ
８０３内に導入される。ガス供給管８１３はマイクロ波
を透過するので、マイクロ波は管を突き抜けて前駆ガス
を活性化し、反応性核種を生成し、これは次いで導管８
１２を介してガス分配アセンブリに流入し、さらに処理
室へ送られる。すなわち、上部電極すなわちシャワー・
ヘッド６０８を用いて、反応ガスを処理室の処理領域に
送り込む。上述の実施例では、遠隔室はセラミック管で
あり、電源は２．５４ＧＨｚのマイクロ波発生器であ
り、その出力はこのセラミック管に送られる。
【００７６】任意選択的に、微量キャリア・ガス源８１
４を設け、別の弁および流量制御機構８１６を介して遠
隔活性化室に接続することもできる。微量キャリア・ガ
スは、活性化された核種を成長室に移送するのを補助す
る。ガスは、使用される特定のクリーニング・プロセス
と融和性のある任意の適切な非反応性ガスとすることが
できる。例えば、微量キャリア・ガスは、アルゴン、窒
素、ヘリウム、水素、または酸素等とすることができ
る。活性化された核種を成長室に移送するのを補助する
以外に、キャリア・ガスは、クリーニング・プロセスを
補助したり、成長室におけるプラズマの発生および／ま
たは安定化を助けることもある。
【００７７】上述の実施例では、導管または管にフィル
タ８１８を設け、活性化された核種を成長室に送り込む
前に、このフィルタを通す。フィルタは、反応性核種の
活性化中に形成されたかもしれない微粒子を除去する。
上述の実施例では、セラミック材で形成され、細孔径が
約０．０１ないし約０．０３ミクロンのフィルタを使用
する。いうまでもなく、他の材料、例えばテフロンを使
用することもできる。
【００７８】フィルタは、遠隔活性化室内における反応
の副生物として発生した、望ましくなく物質を除去する
ためにも使用できるということに、留意されたい。例え
ば、反応ガスがＣＦ4またはＳＦ6または炭素かイオウを
含有する他のハロゲン化合物である場合、活性化プロセ
スの副生物として、活性化された炭素またはイオウの核
種が存在する。成長室は炭素やイオウが存在しない方
が、一般的に望ましい。これは、活性化が完全に成長室
内で行なわれる従来の乾式クリーニング・プロセスで
は、これらの化合物が一般的に使用されないためであ
る。しかし、ここで述べるように活性化が遠隔的に行な
われる場合には、適切なフィルタ材を用いることによっ
て、これらの物質を簡単に除去することができる。こう
したフィルタ材は市場で容易に入手することができ、当
業者には周知である。
【００７９】上述の実施例では、前駆ガスはＮＦ3であ
る。活性化核種の流速は毎分約０．５リットルないし約
２リットルであり、チャンバの圧力は約０．５ないし約
２．５torrである。前駆ガスを活性化するために、マイ
クロ波電源装置は約５００ないし約１５００Ｗａｔｔｓ
を活性化室に供給する。成長室内では、ＲＦ電源が約１
００ないし約２００Ｗａｔｔｓをプラズマに供給する。
本システムに関して、これは上下電極間の電圧が約１５
ないし約２０ボルトであることを示す。正確な電圧およ
び電流は圧力によって異なる。すなわち、固定電圧を前
提とすると、電流は圧力に正比例する。いかなる場合
も、チャンバ内では穏やかなプラズマを生成するだけで
よく、遠隔発生源からチャンバ内に導入された活性化核
種を維持するだけの強さで充分である。
【００８０】けい素（Ｓi）、ドープされた(doped)ケイ
素、窒化ケイ素（Ｓi3Ｎ＋4）、および酸化ケイ素（Ｓi
Ｏ2）を成長させたチャンバは、ＮＦ3ガスを供給ガスと
して使用することにより、クリーニングすることができ
る。成長した膜のクリーニング速度は、窒化ケイ素の場
合は約２ミクロン／分であり、ケイ素、ドープされたケ
イ素、および酸化ケイ素の場合約１ミクロン／分であ
る。これらのクリーニング速度は、１３．５６ＭＨｚの
ＲＦで約１ないし２ＫＷの電力レベルによる局所プラズ
マだけを使用する従来のクリーニング・プロセスより２
倍ないし４倍速い。
【００８１】上述の実施例ではマイクロ波発生器を用い
て前駆ガスを活性化するが、前駆ガスを活性化できるど
んな電源装置でも使用することができる。例えば、遠隔
プラズマおよび局所プラズマは両方とも、無線周波数
（ＲＦ）およびマイクロ波（ＭＷ）を使用したＤＣ放電
技術を使用することができる。さらに、ＲＦ電源を使用
する場合、それは、チャンバの内部に静電結合または容
量結合することができる。活性化は、ごく一部の例を挙
げると、熱を使用したガス分解技術、高密度光源、また
はＸ線源などによって実行することもできる。 一般
に、反応ガスは、一般に使用されるハロゲンおよびハロ
ゲン化合物をはじめ、幅広い選択肢の中から選択するこ
とができる。例えば、塩素、フッ素、またはこれらの化
合物（例：ＮＦ3、ＣＦ4、ＳＦ6、Ｃ2Ｆ6、ＣＣｌ4、Ｃ
2Ｃｌ6など）を反応ガスとすることができる。いうまで
もなく、実際に使用する特定のガスは、除去しようとす
る堆積物質によって異なる。例えば、タングステン成長
システムの場合、堆積したタングステンをエッチングお
よび／または除去するために一般的に使用するのは、フ
ッ素化合物のガスである。
【００８２】局所プラズマを遠隔プラズマと併用するの
で、遠隔活性化室はチャンバから遠くに離して配置する
ことができる。したがって、２つの遠隔源を局所源に接
続する配管のみが必要である。移送中に、活性化された
核種の一部クエンチング（すなわち活性化各種の不活
化）が発生することがある。しかし、局所源は、そうし
たクエンチングの発生を補足する。実際、一部の寿命の
長い活性化核種（例えばＦ*）は、クエンチングを発生
すると、一般に基底状態に戻らず、中間状態に遷移す
る。したがって、クエンチングを発生した核種を再活性
化するために必要なエネルギ量は、遠隔活性化室でガス
を活性化するために必要なエネルギ量より、ずっと少な
くてすむ。したがって、局所活性化源（例えばプラズ
マ）は、高いエネルギ源を必要としない。
【００８３】成長室から離れた位置に遠隔源を配置する
ことにより、活性化プロセス中に生成された寿命の短い
ラジカルは、寿命の長いラジカル共々成長室に移送され
るときに、寿命の長いラジカルより完全なクエンチング
を生じる。したがって、成長室に流入する反応ガスは、
移送後に残存した寿命の長いラジカルを主に含む。例え
ば、反応ガスがＮＦ3である場合、遠隔活性化室では２
種類のラジカル、すなわちＮ*およびＦ*が生成される。
窒素ラジカルは寿命が短く、フッ素ラジカルは寿命が長
い。窒素ラジカルは一般的に、遠隔室から成長室までの
長い移送の後では残存しないが、フッ素ラジカルは残存
する割合が大きい。これは、システムで行なわれる非常
に望ましい自然のフィルタリングの一形態である。例え
ば窒素ラジカルの場合、これが存在すると、ポンプを破
損するおそれのあるＮxＨyＦz化合物が形成されるの
で、成長室にこれが存在しないことが望ましい場合がし
ばしばある。しかし、従来のクリーニング技術の場合の
ように、成長室内で活性化が行なわれると、生成される
窒素ラジカルを除去する簡単な方法は無い。
【００８４】乾式クリーニング・プロセスでは、性能を
著しく低下させることなく、反応室の圧力としてかなり
広い範囲の値を選択することができる。好適な圧力範囲
は約０．１ないし約２torrであるが、この範囲外の圧力
を使用することもできる。さらに、上述の実施例のため
に選択した周波数は単なる実証例であって、本発明で使
用できる周波数は、上述の実施例で使用した周波数に限
定されない。例えば、ＲＦ電源に関連して、プラズマを
発生させるために幅広い範囲の周波数（例：４００ＫＨ
ｚないし１３．５６ＭＨｚ）が一般的に使用され、これ
らの周波数を本発明で使用することもできる。しかし、
一般的に、選択された電力レベル、流速、および圧力
は、システムに特定的な値であり、したがって処理が実
行される特定のシステムに対して最適化する必要がある
ことを、理解する必要がある。特定のシステムで最適性
能を達成するために処理条件を適切に調整することは、
当業者の能力の範囲内である。
【００８５】プログラミング システム制御装置は、コンピュータのハードディスク・
ドライブに保存されたコンピュータ・プログラムの制御
下で作動する。コンピュータ・プログラムは、プロセス
の順序およびタイミング、ガスの混合、チャンバの圧
力、ＲＦ電力レベル、サセプタの位置決め、スリット弁
の開閉、ウェハの加熱、および特定のプロセスのその他
のパラメータを制御する。使用者とシステム制御装置と
の間のインタフェースは、図８に示すＣＲＴモニタおよ
びライトペンを使用することが望ましい。好適な実施例
では２台のモニタを使用し、１台はオペレータ用でクリ
ーン・ルームの壁に取り付け、もう１台は保守整備技術
者用で壁の後ろに取り付ける。両方のモニタが同じ情報
を同時に表示するが、ライトペンは１本しか使用できな
い。ライトペンは、ペンの先端部にある光センサで、Ｃ
ＲＴディスプレイによって放出される光を検出する。特
定の画面または機能を選択するには、オペレータがディ
スプレイ画面の指定領域に触れ、ペンのボタンを押す。
ディスプレイ画面は一般に、例えばハイライトまたは色
などでその外見を変化させるか、あるいは新しいメニュ
ーまたは画面を表示することにより、ライトペンと接触
領域との間の相互連絡を確認する。
【００８６】例えばシステム制御装置上で実行するコン
ピュータ・プログラム製品を使用して、様々なプロセス
を実現することができる。コンピュータ・プログラム・
コードは、例えば６８０００アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋
＋、またはパスカルなど、従来のコンピュータが読取り
可能などのプログラミング言語でも書くことができる。
適切なプログラム・コードを、従来のテキスト・エディ
タを用いて単一のファイルまたは複数のファイルに入力
し、コンピュータのメモリ・システムなどコンピュータ
が使用可能な媒体に保存または収容する。入力したコー
ドが高水準言語である場合には、コードはコンパイルさ
れ、その結果得られるコンパイラ・コードが事前にコン
パイルされたライブラリ・ルーチンのオブジェクト・コ
ードに連結される。連結されたコンパイル・オブジェク
ト・コードを実行する場合は、システム・ユーザがオブ
ジェクト・コードを呼び出すと、コンピュータ・システ
ムがコードをメモリにロードし、そこからＣＰＵがコー
ドを読み出して実行し、プログラムに識別されたタスク
を実行する。
【００８７】図２５は、コンピュータ・プログラム１４
１０の好適な階層型制御構造の例証ブロック図である。
ユーザは、ＣＲＴモニタに表示されるメニュまたは画面
に応答し、ライトペン・インタフェースを使用すること
によって、プロセス・セット番号および処理室番号をプ
ロセス選択サブルーチン１４２０に入力する。プロセス
・セットは、指定されたプロセスを実行するために必要
な予め定められた組のプロセス・パラメータを提示し、
予め定められたセット番号によって識別される。プロセ
ス選択サブルーチン１４２０は、（ｉ）所望の処理室、
および（ｉｉ）その処理室を作動して所望のプロセスを
実行するために必要な所望の組のプロセス・パラメータ
を識別する。特定のプロセスを実行するためのプロセス
・パラメータは、例えば処理ガスの組成、流速、温度、
圧力、ＲＦバイアス電力レベルや磁界電力レベルなどの
プラズマ状態、冷却ガスの圧力、および処理室の壁の温
度などのプロセス条件に関連し、レシピの形でユーザに
提示される。レシピによって指定されるパラメータは従
来の方法で入力するが、ライトペン／ＣＲＴモニタ・イ
ンタフェースを利用する方法が最も望ましい。
【００８８】プロセスを監視するために様々な計器や装
置から出力される電子信号は、システム制御装置のアナ
ログ入力基板やデジタル入力基板を介してコンピュータ
に入力される。ポーリングなど、従来の処理室監視方法
を使用することもできる。さらに、様々なプロセス制御
装置または機器を操作する電子信号は、システム制御装
置のアナログ出力基板やデジタル出力基板を介して出力
される。これらの監視および制御用の機器の数量、種
類、および設置は、システムの特定の最終目的や所望の
プロセス制御の程度によって、システムごとに異なる。
特定の用途に最適な種類の熱電対など、特定の機器の仕
様または選択は当業者には周知である。
【００８９】プロセス順序付けサブルーチン１４３０
は、プロセス選択サブルーチン１４２０から識別された
処理室番号およびプロセス・パラメータの組を受け入
れ、様々な処理室の動作を制御するためのプログラム・
コードで構成される。複数のユーザがプロセス・セット
番号や処理室番号を入力することができ、また１人のユ
ーザが複数の処理室番号を入力することができるので、
順序付けサブルーチン１４３０は、選択されたプロセス
を所望の順序で実行するように計画するために作動す
る。プロセス順序付けサブルーチン１４３０は、（ｉ）
処理室の動作を監視して、処理室が使用されているか否
かを決定する段階、（ｉｉ）使用中の処理室でどのプロ
セスが実行中であるかを決定する段階、および（ｉｉ
ｉ）処理室の利用可能性および実行されるプロセスの種
類に基づき、所望のプロセスを実行する段階を実行する
ためのプログラム・コードを含む。どのプロセスを実行
するかを計画するとき、順序付けサブルーチン１４３０
は、使用する処理室の現在の条件と選択されたプロセス
のために望ましいプロセス条件の比較、または要求を入
力した特定のユーザの「エージ(age)」、または計画の
優先度を決定するために含めることが望ましいシステム
・プログラマのその他の関連要素を考慮するように設計
することができる。
【００９０】順序付けサブルーチン１４３０がどの処理
室とプロセス・セットの組み合わせを次に実行するかを
決定すると、順序付けサブルーチン１４３０は、特定の
プロセス・セット・パラメータをチャンバ管理サブルー
チン１４４０ａ−ｃに渡すことによって、プロセス・セ
ットを実行させ、チャンバ管理サブルーチンは、順序付
けサブルーチン１４３０によって決定されたプロセス・
セットに従って、処理室１０６における複数のプロセス
・タスクを制御する。例えば、チャンバ管理サブルーチ
ン１４４０ａは、処理室１０６内でのスパッタリングお
よびＣＶＤプロセス動作を制御するプログラム・コード
で構成される。チャンバ管理サブルーチン１４４０はま
た、選択されたプロセス・セットを実行するために必要
なチャンバ構成部品の動作を制御する様々なチャンバ構
成部品サブルーチンの実行も制御する。チャンバ構成部
品サブルーチンの例として、ウェハ配置サブルーチン１
４５０、処理ガス制御サブルーチン１４６０、圧力制御
サブルーチン１４７０、ヒータ制御サブルーチン１４８
０、およびプラズマ制御サブルーチン１４９０などがあ
る。当業者は、処理室１０６でどんなプロセスを実行し
たいかによって、その他のチャンバ制御サブルーチンを
含めることができることを理解されるであろう。動作
中、チャンバ管理サブルーチン１４４０ａは、実行され
る特定のプロセス・セットに従って、プロセス構成部品
サブルーチンを選択的に計画したり、呼び出す。チャン
バ管理サブルーチン１４４０ａは、順序付けサブルーチ
ン１４３０がどの処理室１０６およびプロセス・セット
を次に実行するかを計画するのと同様の方法で、プロセ
ス構成要素サブルーチンを計画する。一般的に、チャン
バ管理サブルーチン１４４０ａは、様々なチャンバ構成
部品を監視する段階、実行するプロセス・セットの処理
パラメータに基づき、どの構成部品を操作する必要があ
るかを決定する段階、および監視および決定段階に応答
してチャンバ構成部品サブルーチンを実行させる段階を
含む。
【００９１】次に、図２５に関連して、特定のチャンバ
構成部品サブルーチンの動作について説明する。ウェハ
配置サブルーチン１４５０は、ウェハをペデスタル６２
８に載置し、任意選択的にウェハを処理室１０６内で所
望の高さまで上昇させ、ウェハとシャワー・ヘッド６４
２の間隔を制御するために使用するチャンバ構成部品を
制御するためのプログラム・コードで構成される。ウェ
ハが処理室１０６に取り込まれると、ペデスタル６２８
が下降し、リフト・ピン・アセンブリが上昇してウェハ
を受け取り、その後、ペデスタル６２８が、例えばＣＶ
Ｄプロセス中にガス分配マニホルドから第１距離または
間隔の位置にウェハを保持するために、チャンバ内の所
望の高さ（例えば）まで上昇する。動作中、ウェハ配置
サブルーチン１４５０は、チャンバ管理サブルーチン１
４４０ａから転送された支持体の高さに関連するプロセ
ス・セット・パラメータに応答して、リフト・アセンブ
リおよびペデスタル６２８の動きを制御する。
【００９２】プロセス・ガス制御サブルーチン１４６０
は、処理ガス組成および流量を制御するためのプログラ
ム・コードを含む。処理ガス制御サブルーチン１４６０
は、安全遮断弁の開閉位置を制御し、かつ質量流量制御
装置を上下することにより、所望のガス流量を達成す
る。処理ガス制御サブルーチン１４６０は、全てのチャ
ンバ構成部品サブルーチンと同様に、チャンバ管理サブ
ルーチン１４４０ａによって呼び出され、チャンバ管理
サブルーチンから所望のガス流量に関連するプロセス・
パラメータを受け取る。一般的に、処理ガス制御サブル
ーチン１４６０は、ガス源と処理室１０６のガス供給管
路との間の単一制御弁を開け、繰り返し（ｉ）質量流量
を測定し、（ｉｉ）実際の流量とチャンバ管理サブルー
チン１４４０ａから受け取った所望の流量とを比較し、
（ｉｉｉ）必要に応じて主ガス供給管路の流量を調整す
ることによって作動する。さらに、処理ガス制御サブル
ーチン１４６０は、ガス流量が危険な流速でないかを監
視し、危険な状態を検出したときは安全遮断弁を起動す
る段階をも含む。
【００９３】プロセスによっては、反応性処理ガスを処
理室１０６に導入する前、にアルゴンなどの不活性ガス
を処理室１０６に導入し、室内の圧力を安定させる。こ
れらのプロセスを実行する場合は、室内の圧力を安定さ
せるために必要な時間の量だけ不活性ガスを処理室１０
６に流入させる段階を含めるように処理ガス制御サブル
ーチンをプログラムすると、上述の段階が実行される。
さらに、例えばテトラエチルオルソシラン（ＴＥＯＳ）
などの液体前駆物質から処理ガスを気化させる場合、気
泡発生アセンブリ（bubbler assembly）で液体前駆物質
からヘリウムなどの供給ガスを発生させる段階を含める
ように、プロセス管理サブルーチン１４６０を作成す
る。この種のプロセスについては、処理ガス制御サブル
ーチン１４６０が、所望の処理ガス流量を達成するため
に、供給ガスの流量、気泡発生装置の圧力、および気泡
発生装置の温度を調整する。上述の通り、所望の処理ガ
ス流量は、プロセス・パラメータとして処理ガス制御サ
ブルーチン１４６０に転送される。さらに、処理ガス制
御サブルーチン１４６０は、任意の処理ガス流量に対し
必要な値を包含する保存データ・テーブルにアクセスす
ることにより、所望の処理ガス流量を達成するために必
要な供給ガスの流量、気泡発生装置の圧力、および気泡
発生装置の温度を入手する段階を含む。いったん必要な
値を入手すると、供給ガスの流量、気泡発生装置の圧
力、および気泡発生装置の温度を監視し、必要な値と比
較し、それに従って調整する。
【００９４】圧力制御サブルーチン１４７０は、処理室
の排気システムのスロットル弁の開口サイズを調整する
ことにより、処理室１０６内の圧力を調整するプログラ
ム・コードで構成される。スロットル弁の開口サイズを
変化させ、処理ガス総流量、処理室のガス包含容量、お
よび排気システムの真空排気設定圧力に関連して、処理
室の圧力を所望のレベルに制御する。圧力制御サブルー
チン１４７０を呼び出すと、チャンバ管理サブルーチン
１４４０ａから所望の設定圧力レベルがパラメータとし
て渡される。圧力制御サブルーチン１４７０は、処理室
に接続された１つ以上の従来の圧力マノメータを用いて
処理室１０６の圧力を測定し、測定値を設定圧力と比較
し、設定圧力に対応する保存された圧力テーブルからＰ
ＩＤ（比例、積分、および微分）制御パラメータを入手
し、圧力テーブルから入手したＰＩＤ値に従ってスロッ
トル弁を調整するように作動する。代替的に、圧力制御
サブルーチン１４７０は、スロットル弁を特定の開口サ
イズまで開閉して、処理室１０６を所望の圧力まで調整
するように作成することもできる。
【００９５】ヒータ制御サブルーチン１４８０は、ウェ
ハ５０２を加熱するために使用するランプまたはヒータ
・モジュールの温度を制御するプログラム・コードで構
成される。ヒータ制御サブルーチン１４８０もまた、チ
ャンバ管理サブルーチン１４４０ａによって呼び出さ
れ、所望の温度または設定温度パラメータを受け取る。
ヒータ制御サブルーチン１４８０は、ペデスタル６２８
に配置された熱電対の電圧出力を測定することによって
温度を決定し、測定温度と設定温度を比較し、ヒータに
印加される電流を増減することによって設定温度を達成
する。温度は、保存された変換テーブルの対応する温度
を研削するか、または４次多項式を使用して温度を計算
することによって、測定電圧から入手する。放射ランプ
（radiantlamp）を使用してペデスタル６２８を加熱す
る場合、ヒータ制御サブルーチン１４８０はランプに印
加する電流の増減を徐々に制御する。徐々に増減するこ
とにより、ランプの寿命および信頼性が高まる。さら
に、プロセスの安全性コンプライアンスを検出するため
に内蔵フェイルセーフ・モードを設けることができ、処
理室１０６が適正に準備設定されない場合、ランプまた
はヒータ・モジュールの動作を停止することができる。
【００９６】プラズマ制御サブルーチン１４９０は、処
理室１０６内のプロセス電極に印加されるＲＦバイアス
電圧電力レベルを設定し、任意選択的に処理室内に発生
する磁界のレベルを設定するプログラム・コードで構成
される。上述のチャンバ構成部品サブルーチンと同様
に、プラズマ制御サブルーチン１４９０もチャンバ管理
サブルーチン１４４０ａによって呼び出される。
【００９７】以上、本発明のシステムをプラズマ・エン
ハンストＣＶＤの適用例に関連して説明したが、本発明
は、高密度（ＨＤＰ）ＣＶＤ室やＰＶＤ室およびエッチ
ング室の使用をも含むことを理解されたい。例えば、本
発明のシステムは、プラズマ処理用のタンデムＨＤＰ
ＣＶＤ室を含めるように適応することができる。１つの
代替実施例では、ガス分配／蓋アセンブリの代わりにド
ームの周囲に誘導コイルを配置した誘電体ドームを使用
し、コイルにＲＦ電源を接続して、処理室内で高密度プ
ラズマの誘導結合を生じさせることができる。同様に、
堆積材料源としてターゲット・アセンブリを配置したタ
ンデムＰＶＤ室を構成し、ターゲット・アセンブリにＤ
Ｃ電源を接続して、スパッタリング電力を供給すること
ができる。
【００９８】以上の説明は本発明の好適な実施例に向け
られているが、本発明の基本的範囲から逸脱することな
く、本発明の他の実施例を考案することができる。本発
明の範囲は、請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ノベラス・コーポレーションから入手可能なバ
ッチ処理用の放射状クラスタ・ツールの略平面図であ
る。
【図２】（Ａ）は、マットソン・テクノロジー社から入
手可能なバッチ処理用の直線クラスタ・ツールの略平面
図である。（Ｂ）は、マットソン・テクノロジー社から
入手可能なバッチ処理用の直線クラスタ・ツールの略側
面図である。
【図３】複数の枚葉式ウェハ処理チャンバを有するクラ
スタ・ツールの略平面図である。
【図４】本発明の真空処理システムの１実施例の斜視図
である。
【図５】本発明の真空処理システムの１実施例の略平面
図である。
【図６】本発明の真空処理システムの１実施例の正面図
である。
【図７】本発明の真空処理システムの１実施例の背面図
である。
【図８】本発明の前置ローディング・システムの斜視図
である。
【図９】本発明のロードロック室内部の実質的正面斜視
図である。
【図１０】本発明のロードロック室の断面図である。
【図１１】ロードロック室の正面に取り付けられたゲー
ト・バルブおよび作動アセンブリを示すロードロック室
の斜視図である。
【図１２】本発明のロードロック室の別の実施例の斜視
図である。
【図１３】内部に搬送ウェハ・ハンドリング部材が配置
された搬送室と、２つのウェハ・カセットを有する前置
プラットフォームと、ウェハのマッピングおよびセンタ
リングのために前置プラットフォームに取り付けられた
前置ウェハ・ハンドリング部材とを示す本発明の平面図
である。
【図１４】本発明の搬送室の側面断面図である。
【図１５】搬送室および処理室の平面図であり、搬送室
に取り付けられた本発明のウェハ・ハンドリング部材が
引っ込んだ位置にあって搬送室内での回転または他のチ
ャンバへの伸長が実行可能な状態を示す。
【図１６】搬送室および処理室の平面図であり、搬送室
に取り付けられた本発明のウェハ・ハンドリング部材が
伸長した位置にあって、ブレードが処理室内に配置され
ている状態を示す。
【図１７】本発明のウェハ・ハンドリング・システムの
磁気結合による作動アセンブリの断面図である。
【図１８】本発明の処理室の１実施例の斜視図である。
【図１９】本発明の処理室の１実施例の断面図である。
【図２０】ガス分配アセンブリの分解図である。
【図２１】蓋を取り外した状態の本発明の処理室の平面
図である。
【図２２】（Ａ）は、本発明の真空システムの概略図で
ある。（Ｂ）は、本発明の別の真空システムの概略図で
ある。（Ｃ）は、本発明の別の真空システムの概略図で
ある。
【図２３】処理室に取り付けられた遠隔プラズマ室の斜
視図である。
【図２４】処理室に取り付けられた遠隔プラズマ室の断
面図である。
【図２５】プロセス制御用のコンピュータ・プログラム
の階層的制御構造の例証ブロック図である。
【図２６】本発明のロボットの最短時間経路を示す搬送
室の平面図である。
【図２７】図２６に示す経路の最適速度分布を示すグラ
フである。
【図２８】本発明のロボットの最短時間経路を示す搬送
室の平面図である。
【図２９】図２８に示す経路の最適速度分布を示すグラ
フである。
【符号の説明】
１００…処理システム １０３…ガス・パネル １０４…搬送室 １０５…配電盤 １０７…発電機 １０９…ウェハ・カセット １１０…プラットフォーム １１１…ウェハ・カセット回転台 １１２…ロードロック室 １２１…真空ポンプ ２１８…ロードロック・カセット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アショック シンハ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， パロ アルト， ハバート ドライヴ 4176 (72)発明者 ケヴィン フェアベアン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サラトガ， スカリー アヴェニュー 12138 (72)発明者 クリストファー レーン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， アルマデン ロード 1776， ナンバー1906 (72)発明者 ケリー コルボーン アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン ノゼ， トゥリップ ロード 2326 (72)発明者 ハリ ポンネカンティ アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サンタ クララ， グラナダ アヴェニュ ー 3480， アパートメント ナンバー 143 (72)発明者 ダブリュー． ニック テイラー アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ダブリン， メイプル ドライヴ 6977 (72)発明者 サスーン ソメック アメリカ合衆国， カリフォルニア州， ロス アルトス ヒルズ， ムーディー ロード 25625

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）ロードロック室と、（ｂ）搬送室
    と、（ｃ）前記搬送室に接続された複数の分離した処理
    領域を各々に定義する１つ以上の処理室と、（ｄ）前記
    搬送室内に配置された第１ウェハ・ハンドリング部材、
    を含むウェハ処理装置。
  2. 【請求項２】 そこに配置された１つ以上のウェハ・カ
    セット回転台を含むウェハ・ステージング領域と、ウェ
    ハをロードロック室に送り込むため１以上のウェハ・カ
    セット回転台に隣接して配置された第２ウェハ・ハンド
    リング部材をさらに含む請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記第１ウェハ・ハンドリング部材がロ
    ードロック室と前記１以上の処理室の間で複数のウェハ
    を同時に搬送する複数の実質的に同一平面上のウェハ・
    ハンドリング・ブレードを含む請求項１記載の装置。
  4. 【請求項４】 各処理領域がそこに配置されたガス分配
    アセンブリを含む請求項１記載の装置。
  5. 【請求項５】 遠隔プラズマ・システムが前記ガス分配
    アセンブリに接続された請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記遠隔プラズマ・システムが、（ａ）
    プラズマ室と、（ｂ）ガス入口とガス出口を有する前記
    プラズマ室に貫通配置されたアプリケータ・チューブ
    と、（ｃ）前記室に接続されマイクロ波電源、を含む請
    求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 各処理領域に配置されたウェハ・ペデス
    タルをさらに含む請求項２記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記各ウェハ・ペデスタルがそこに配置
    された加熱部材を含む請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記各処理領域がそこに配置されたガス
    分配アセンブリを含み、前記各ガス分配アセンブリが１
    つ以上のガス源からのガスを共用する請求項１記載の装
    置。
  10. 【請求項１０】 前記各ガス分配アセンブリが電源に接
    続された請求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 各処理領域に配置されたウェハ・ペデ
    スタルをさらに含む請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】 各ウェハ・ペデスタルが加熱部材を含
    む請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 各処理領域が、前記ペデスタルおよび
    前記ガス分配アセンブリに接続された独立温度および電
    力制御装置を含む請求項１１記載の装置。
  14. 【請求項１４】 前記室に接続された１つ以上のＲＦ発
    生器および１つ以上のガス源をさらに含む請求項１３記
    載の装置。
  15. 【請求項１５】 （ａ）２つのウェハを第１室に装填す
    る段階と、（ｂ）ウェハを第１室から別個の処理室に同
    時に移動する段階と、（ｃ）１つ以上の処理ガスを各室
    に導入する段階と、（ｄ）各室内でプラズマを発生させ
    る段階、を含むウェハ処理方法。
  16. 【請求項１６】 単一のポンプを用いて各処理室内のガ
    スを排出する段階をさらに含む請求項１５記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記別個の処理室と位置を合わせてウ
    ェハを前記第１室に配置する段階をさらに含む請求項１
    ６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 別個の電源から各室に電力が結合され
    た請求項１７記載の方法。
  19. 【請求項１９】 遠隔プラズマ・システムから１つ以上
    のクリーニング・ガスを各室に流すことにより別個の処
    理室をクリーニングする段階をさらに含む請求項１６記
    載の方法。
  20. 【請求項２０】 マイクロ波電源を用いて前記クリーニ
    ング・ガスが遠隔プラズマ・システム内で励起される請
    求項１９記載の方法。
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