KR100382292B1 - 반도체장치의제조방법및반도체제조장치 - Google Patents

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후미히코 우치다
미노루 히다카
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Abstract

이종류의 처리실을 복수 연결한 반도체 제조장치와 그 안(中)에서의 기판의 반송방법 및 반도체장치에 관한 것이다. 처리실(6)에 대향한 반송실(1)내에 기판(11)의 이동수수수단(12)을 포함하는 가동식의 버퍼실(10)과 상기 버퍼실내와 상기 반송실내와 상기 처리실내를 서로 독립적으로 배기하는 배기수단, 가스를 급기하는 급기수단 및 각각의 제어수단을 가진다. 서로 다른 분위기 조건의 격실의, 각각의 분위기 조건을 유지한 채 기판에 오염을 생기지 않게 하고, 고스루풋으로 기판을 반송하며, 고성능 반도체장치를 제조할 수 있다.

Description

반도체장치의 제조방법 및 반도체 제조장치
반도체장치의 제조를 위해, 일본공개특허 평4-63414호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 반송실을 중심으로 세정, 성막, 에칭, 잠상노광 등의 복수의 처리실을 배치하여 기판 표면의 오염을 방지하고, 반도체장치의 성능 향상을 도모하는 것을 목적으로 해서, 대기로부터 격리된 분위기하에서 각종 프로세스를 일관(一貫)해서 행하는 멀티 프로세스 장치가 있다.
또한, 문헌 월간 반도체 세계(Semiconductor World) 중간호 「94 최신 반도체 프로세스 기술」 237∼242페이지, 특히 241페이지의 제5도에 기재되어 있는 바와 같이, 중앙에 웨이퍼 인터페이스 진공 반송 기구실을 중심으로 게이트 밸브를 통해서 진공 로드록(load lock)실, 질화막 퇴적처리실, 산화, 어닐 처리실, 다결정실리콘막 퇴적처리실, 웨이퍼 증기 세정처리실 등을 구비한 클러스터(cluster) 구조의 열처리로가 기재되고, 반도체 기판의 표면상태를 제어한 조건에서 각종 다른 분위기 조건으로 처리를 행하는 장치가 있다.
제2도는 종래 기술의 평면 개략도이다. 주로, 반송실(21), 처리실(22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29), 기판(31)의 이동수수수단(移動授受手段)(32)으로 구성되어 있다. 제2도 a는 기판(31)을 실은 이동수수수단(32)을 처리실(26)에 대향시킨 상태에서 반송실(21)의 덮개(canopy)를 제거한 상태를 나타낸다. 제2도 b는 이동수수수단(32)을 처리실(26)내에 삽입해서 기판(31)을 수수하는 상태에서 처리실(26)의 덮개를 제거한 상태를 나타내고 있다. 반송실(21)내의 분위기는 10-6torr의 진공압력으로 유지하고, 각 처리실내는 기판의 반입/반출시마다 10-8torr 정도의 고진공 압력까지 배기해서 처리실내의 처리가스를 배기한 후에, 반송실과 같은 분위기 조건으로 재설정한다.
게다가, 서로 다른 분위기 사이에 기판을 반송하는 수단으로서, 일본공개특허 소62-147726호 공보에 기재된 바와 같이, 기판을 유지하는 홀더를 연결통로, 예비배기실, 연결통로를 경유해서 기판을 반송하는 수단이 있다.
발명의 개시
상기 종래 기술중 멀티 프로세스 장치에서는, 각 처리실 사이와 반송실 사이를 게이트 밸브를 끼워서 구분하고, 기판의 반송시마다 처리실내의 분위기 압력을 반송실내와 동등하게 맞추기 위한 준비시간을 필요로 하고, 스루풋(throughput)의 저하를 초래한다는 문제를 가지고 있었다. 또한, 기판의 교환시마다 처리실내의 분위기 조건을 다시 설정하기 위해, 그 설정에 시간을 필요로 하거나, 처리 조건 안정화를 도모하는데 시간을 필요로 한다는 곤란한 기술 과제가 있었다.
게다가, 분위기가 다른 처리실의 조건을 유지한 채, 기판을 반송하는 종래 기술에서는 처리실이나 반송실로부터의 분위기 가스가 연결통로와 기판 홀더로 형성되는 간격을 흘러 지나서, 예비배기실로 유입하여 홀더에 실린 기판을 오염한다는 기술 과제가 있었다.
본 발명은 상술의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 서로 다른 분위기 조건의 반송실과 처리실 사이를, 양 실의 각각 다른 분위기 조건을 유지한 채로 기판에 오염을 주지 않고 양 실 사이에 상호 기판을 반송 가능하게 하는 고스루풋의 반도체 제조장치 및 그것을 실현하는 기판의 반송방법, 게다가 기판 오염이 없는 고성능 반도체장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 있어서는,
서로 인접하고, 서로 다른 조건 분위기의 반송실에서 처리실로 기판을 반송하는 방법에 있어서, 해당 처리실내의 분위기 조건을 유지한 채 기판을 반입/반출하고, 해당 기판에 소정의 처리를 행하는 공정을 적어도 가진다.
또한, 서로 인접하고, 서로 다른 조건 분위기의 반송실에서 처리실로 기판을 반송하는 방법에 있어서, 해당 기판을 포함해서 가동식(可動式)의 버퍼실내의 분위기 조건을 해당 처리실내의 분위기 조건과 맞추어 기판을 반입/반출하고, 해당 기판에 소정의 처리를 행하는 공정을 적어도 가진다.
또, 서로 인접하고, 서로 다른 조건 분위기의 반송실에서 복수의 처리실로 기판을 반송하는 방법에 있어서, 해당 복수의 처리실이 공용 가능한 버퍼실을 사용해서 기판을 해당 처리실로 반입/반출하고, 해당 기판에 소정의 처리를 행하는 공정을 적어도 가진다. 또한, 서로 인접하고, 서로 다른 조건 분위기의 반송실에서 처리실로 기판을 반송하는 방법에 있어서, 처리실의 개구부에 대향해서 반송실내에서 기판과 해당 기판의 반송수수수단(搬送授受手段)을 반송실내의 분위기에 대해서 기밀하게 밀폐한 버퍼공간을 형성하는 공정과, 해당 버퍼공간에 대향한 해당 처리실내와 동종 또는 동질의 분위기로 해당 버퍼공간내를 설정하는 급기/배기공정과, 그 후에 처리실의 차폐수단을 열어서 해당 기판을 해당 처리실내로 반입하여 수수(授受)하는 공정과, 그 후에 해당 버퍼공간으로 해당 반송수수수단을 되돌리고 해당 처리실을 차폐하는 공정과, 그 후에 해당 버퍼공간내를 해당 반송실내와 동종 또는 동질의 분위기로 해당 버퍼공간내를 설정하는 급기/배기공정과, 그 후에 다른 처리실의 개구부에 대향해서 반송실내에서 기판과 해당 기판의 반송수수수단을 반송실내의 분위기에 대해서 기밀하게 밀폐한 버퍼공간을 형성하는 공정을 반복하는 것에 의해, 각 처리실의 분위기와 반송실의 분위기를 서로 독립적으로 유지한 상태에서 기판을 순차 처리실에서 다른 처리실로 반송수수하는 공정으로 이루어지는 방법으로, 기판을 처리실로 삽입한다.
또한, 서로 인접하고, 서로 다른 분위기 조건의 적어도 하나 이상의 처리실이나 반송실을 가지는 반도체 제조장치에 있어서, 기판의 이동수수수단과, 기판을 실은 상태에서의 해당 이동수수수단을 포함하는 버퍼수단을 반송실내에 가지고, 게다가 해당 버퍼수단을 임의의 처리실의 개구부에 대향시켜 위치 결정하는 구동수단과, 해당 버퍼수단과 해당 개구부를 기밀하게 접속하는 기밀수단과, 해당 개구부를 차폐하는 차폐수단과, 또 해당 버퍼수단내와 해당 반송실내, 각 처리실내를 서로독립적으로 배기하는 배기수단 및 각각에 소망의 가스를 서로 독립적으로 공급하는 공급수단과, 또 해당 버퍼수단의 구동제어나 해당 이동수수수단의 수수제어, 해당 이동수수수단의 이동제어, 해당 기밀수단의 개폐제어, 해당 차폐수단의 개폐제어, 해당 배기수단의 배기제어, 급기(給氣)수단의 급기 제어를 각각 행하는 제어수단을 적어도 가진다.
게다가, 서로 인접하고, 서로 다른 조건 분위기의 반송실과 여러 종류의 처리실을 경유해서 제조되는 반도체장치에 있어서, 각 처리실의 분위기와 반송실의 분위기를 서로 독립적으로 유지한 상태에서 기판을 순차 처리실에서 다른 처리실로 반송수수하여, 반도체장치의 기능을 처리 부가하는 것을 반복하여 반도체장치가 제조된다.
서로 다른 분위기 조건의 반송실과 처리실을 연결하는 개구부로 기판을 반입/반출할 때, 미리 반송실내의 분위기와 격리한 버퍼수단내에서 개구부에 대향한 처리실내의 분위기와 동종 또는 동질의 분위기 조건하에 기판과 그 이동수수수단을 설정한 후에, 이 처리실의 차단수단을 열어서 기판을 반입 또는 반출하므로, 기판과 그 이동수수수단이 처리실내와 동일의 분위기 조건하에 놓여지기 때문에, 처리실내의 분위기 조건을 바꾸지 않고 기판을 반입/반출하고, 처리실에서 기판을 반출한 후에, 차단수단을 닫어서 버퍼수단내를 반송실내와 동일의 분위기 조건으로 설정한 후에, 다른 처리실로 버퍼수단을 이동 대향시켜 버퍼수단내를 이 대향한 처리실내의 분위기에 맞추는 방법을 반복하는 것에 의해, 임의의 처리실과 반송실내의 분위기 조건을 서로 독립적으로 유지한 채 기판의 반송 조작이 행해진다.
따라서, 처리실내의 분위기를 반송실내에 맞추지 않고, 기판의 반송이 가능하게 되므로, 분위기 조건을 맞추기 위한 반송 준비시간이 불필요하게 된다. 또한, 반송실내나 처리실내의 분위기 조건의 재설정 시간을 필요로 하지 않고, 또 처리실내의 분위기 처리 조건을 크게 바꿀 필요가 없기 때문에, 프로세스 조건을 안정하게 유지할 수 있고, 또 다른 처리실이나 반송실로부터의 오염 물질을 포함한 가스의 연결통로를 경유하는 침입을 방지할 수 있으므로, 신뢰성이 높은 고성능 반도체 소자를 고수율과 고스루풋으로 제조 가능하게 하는 반도체장치의 실현 및 실현시키기 위한 제조방법, 또 그 방법에 의한 고성능 반도체장치를 저가로 제공 가능하게 된다.
본 발명에 관한 반도체장치의 제조방법에 있어서는, 복수의 처리실이나 반송실이 서로 다른 분위기 조건을 유지한 채, 각각의 처리실로 기판을 반입/반출할 수 있으므로, 고성능 반도체장치를 고수율과 고스루풋으로 용이하면서도 저가격으로 제공할 수 있다는 큰 효과를 가지고 있다.
본 발명은 반도체장치의 제조장치에 관한 것으로서, 특히 다른 종류의 처리실을 복수 연결한 반도체 제조장치와 그 안(中)에서의 기판 반송방법 및 반도체 장치에 관한 것이다.
제1도는 본 발명의 일실시예인 장치의 단면 개략도이다.
제2도는 종래 기술의 평면 개략도이다.
제3도는 본 발명과 종래 기술의 비교 모식도이다.
제4도는 본 발명의 제2실시예의 개략도이다.
제5도는 본 발명의 실(seal)기구를 나타내는 부분 확대 개략도이다.
제6도는 본 발명의 기판 반송수순을 나타내는 개략도이다.
제7도는 본 발명의 공정의 일실시예의 도면이다.
제8도는 종래 기술의 공정의 일예의 도면이다.
제9A도 및 제9B도는 본 발명의 처리시간과 스루풋과의 관계의 일예를 나타내는 도면이다.
제10도는 본 발명의 제3실시예의 개략 단면도이다.
제11도는 본 발명의 회전암 방식의 이동수수수단에 의한 일실시예의 개략도이다.
제12도는 본 발명의 다단와족(multi frog-leg) 방식의 이동수수수단에 의한 일실시예의 개략도이다.
제13도는 본 발명의 다단와족 방식의 이동수수수단에 의한 제2 실시예의 개략도이다.
제14도는 본 발명의 스틸벨트(steel belt) 방식의 이동수수수단에 의한 일실시예의 개략도이다.
제15도는 본 발명의 소형 회전암 방식의 이동수수수단에 의한 일실시예의 개략도이다.
제16도는 본 발명의 회전 구동수단의 일실시예의 확대 단면 개략도이다.
제17도는 본 발명의 회전 구동수단의 제2실시예의 확대 단면 개략도이다.
제18도는 본 발명의 시료대 수단의 일실시예의 단면 개략도이다.
제19도는 본 발명의 반도체장치의 제조방법의 일실시예의 단면 개략도이다.
제20도는 본 발명와 실내압력 특성의 일실시예의 도면이다.
제21도는 종래 기술의 실내압력 특성의 일예의 도면이다.
제22도는 본 발명의 고온처리 특성의 일실시예의 도면이다.
제23도는 종래 기술의 고온처리 특성의 일예의 도면이다.
제24도는 본 발명의 공정의 보충도이다.
제25도는 종래 기술의 공정의 보충도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명의 일실시예의 장치의 평면 개략도이다.
본 발명의 반도체 제조장치는, 주로 반송실(1), 처리실(2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9), 버퍼실(10), 기판(11)의 이동수수수단(12)으로 구성되어 있다. 제1도 a는 기판(11)을 실은 이동수수수단(12)을 포함한 버퍼실(10)을 처리실(6)에 대향시킨 상태에서, 반송실(1)과 버퍼실(10)의 덮개를 제거해 보이고 있는 상태를 나타낸다. 제1도 b는 이동수수수단(12)을 처리실(6)내로 삽입해서 기판(11)을 수수하는 상태에서, 처리실(6)의 덮개를 제거한 상태를 나타내고 있다. 처리실(2)과 처리실(6)에서는 스퍼터링 처리를, 처리실(3)에서는 텅스텐 CVD(Chemical Vapor Deposition)처리를, 처리실(4)에서는 텅스텐 스퍼터링 처리를, 처리실(5)에서는 알루미늄 스퍼터링 처리를, 처리실(7)에서는 탈(脫)가스 처리를 행하고, 처리실(8)에서는 에칭처리를 행한다. 처리실(9)은 로드록실이다. 이 로드록실은 대기압보다 50torr 정도 고압력의 불활성 가스분위기로 설정 혹은 반송실과 같은 분위기로 감압 설정되어 있고, 복수매의 기판을 모아서 혹은 1매씩 장치 밖으로부터 로드(load) 또는 장치 밖으로 언로드(unload)할 수 있다. 또, 반송실(1)내의 분위기는 10-6torr의 진공압력으로 유지하고, 버퍼실(10)내는 대향하는 처리실내의 분위기와 같은 조건 및 반송실내를 처리실로부터 다른 처리실로 이동할 때에는 반송실내와 같은 분위기 조건으로 설정된다.
종래 장치의 경우, 즉 반송실에서 처리실로 연결통로나 예비배기실을 경유하는 반송방식의 경우에는, 복수의 처리실과 동수의 배기계(排氣系)를 필요로 하고 있었지만, 본 발명의 경우에는 복수의 처리실이 하나의 가동식 버퍼실을 공용하고 있기 때문에, 버퍼실의 배기계가 1식(式)으로 끝난다. 따라서, 본 발명은 종래 기술에 비해 배기계의 수를 격감할 수 있으므로, 장치 가격의 저감이 도모된다는 특징이 있다. 게다가, 반송실과 처리실 사이에 연결통로수단을 필요로 하지 않고, 특히 연결을 위한 거리를 필요로 하지 않으므로 반도체장치의 바닥면적을 작게 할 수 있다는 특징도 가지고 있다.
상술한 실시예에서는, 처리실은 반송실을 중심으로 동심원 형태로 배치되고, 버퍼실은 반송실내에서 회전 이동하는 구조의 반도체 제조장치의 예이지만, 반송실에 대해서 직선 형태 혹은 임의의 곡선 형태로 처리실을 배치하여 소정의 안내수단이나 이동수단을 통해서 직선 혹은 임의의 곡선 형태로 버퍼실을 이동하는 구조의 반도체 제조장치를 구성하는 것도 가능하다.
제3도는 본 발명과 종래 기술의 비교 모식도이다.
제3도 a는 본 발명의 모식도로서, 처리실내(50)의 압력(P1)과 반송실내(51)의 압력(P2)을 각각 독립적으로 유지한 채, 버퍼실내(53)의 압력을 P1으로 설정함으로써, 기판(52)을 처리실내(50)로 반입/반출한다. 따라서, 작은 용적의 버퍼실내(53) 분위기의 압력 설정만의 시간(10초 정도)으로 기판(52)을 처리실로 반입/반출하고, 그 직후에 소망의 처리를 기판에 행할 수 있다.
제3도 b는 종래 기술의 모식도로서, 압력 Pl의 처리실내(60)를 배기하여 반송실(61)내의 압력(P2)과 같게 설정한 후, 기판(63)을 처리실내(60)로 반입/반출하고, 처리실내(60)를 처리 분위기 조건으로 재설정하고 나서 소망의 처리를 기판에 행한다. 따라서, 이 종래 기술에서는, 큰 용적의 처리실내를 배기하는 시간(30초 정도)과 처리 분위기 조건으로의 재설정 시간(30초 정도)을 맞추는 준비시간 (60초 정도)이 필요로 되고, 이 배기와 압력 설정을 위한 준비에 시간을 소비해야 된다는 과제가 있었다.
한편, 대구경화 하는 반도체 기판상에 고성능 반도체장치를 처리 형성하는데에는 반도체기판을 1매씩 관리하여 처리하는 매엽(枚葉)처리가 불가결하게 된다. 이 매엽처리를 행하는 경우에 1매 1매의 기판을 반입/반출할 때마다, 종래 기술에서는 준비시간에 60초 정도 소비하게 된다. 반도체장치 형성의 기능 부가를 위한 처리시간이 통상 60초∼90초인 것을 고려하면 준비시간의 비율이 크다는 것은 스루풋 향상의 관점에서 매우 큰 문제로 되었다.
이에 대하여 본 발명에서는 작은 내용적의 버퍼실의 분위기 조건을 10초 모자랄 정도로 설정해서 기판을 반입/반출하여 처리가 행해지므로, 스루풋의 향상이 용이하게 된다. 또한, 본 발명에서는 처리 분위기 조건의 재설정이 불필요하기 때문에, 처리실내의 분위기를 정상적으로 안정하게 유지하는 것이 용이하게 된다. 또한, 이 분위기가 일정하기 때문에, 분위기의 미묘한 변화로부터 기울어지는 이장한 현상을 검출하기 쉽게 된다. 그 결과, 고품질의 반도체장치를 고수율로 생산 가능하게 된다는 특징이 있다. 본 발명의 분위기를 맞추는 것은, 각각의 기판의 처리시 부가하는 기능에 영향을 주는 파라미터(parameter)를 동일 내지는, 영향이 생기지 않도록 제어하여 맞추는 것으로 가스의 분압이나 온도 등을 일치시키는 것이 가장 용이한 방법이다.
제4도는 본 발명의 제2 실시예의 개략도이다.
제4도 a는 오각형 형태의 반송실(71)과 처리실(72)과 버퍼실(80), 기판(81), 이동수수수단(82)으로 주로 구성되는 장치의 평면도이다 제4도 b는 이동수수수단을 처리실(72)측으로 이동시킨 상태를 나타내는 평면도이다. 제4도 c는 장치의 횡단면도이다.
처리실(72)은 개폐밸브(73)를 통해서 반송실(71)에 접속하고, 다른 개폐밸브(74, 75, 76, 77)를 통해서 도시하지 않은 각종 처리실이 이 반송실에 접속하고 있다. 또, 접속 가능한 처리실의 수는 본 발명의 예에 특정되는 것은 아니고, 접속해야 할 처리실의 필요한 수에 따라 반송실의 지름을 설계할 수 있다. 본 실시예의 경우, 기판의 지름은 200mm, 반송실(71)의 내부 지름은 600mm, 처리실내의 안길이는 450mm, 반송실(71)의 높이는 200mm, 버퍼실내의 높이는 30mm이다.
이동수수수단(82)은, 후술하는 바와 같이, 기판을 상하로 2매 실어서 유지하는 것이 가능한 구조이다. 이동수수수단(82)은 처리실내의 시료대 수단(110)상에이미 존재하는 처리된 기판을 받아들이고, 미처리 기판을 시료대 수단(110)상에 건네준다. 이동수수수단(82)은 구동수단(83, 84)으로 링크기구(85, 86)를 이동 제어함으로써, 소위 와족방식으로 기판을 반송한다. 버퍼실(80)내는 개구(87)로부터 컨덕턴스 밸브(88)와 개폐밸브(89)를 통해서 배기수단(90)에 의해 배기할 수 있다. 또한, 반송실(71)내는 개폐밸브(91)를 통해서 배기수단(90)에 의해 버퍼실(80)내와는 독립적으로 배기할 수 있다. 버퍼실(80)은 반송실(71)내에서 소망의 처리실에 대향하기 위해, 화살표(92)로 나타낸 바와 같이, 도시하지 않은 구동수단에 의해 회전 이동할 수 있다. 버퍼실(80)은 자성유체실(magnetic fluid seal)을 사용한 안내수단(93)에 의해 외기와는 차단한 상태에서 회전이동 가능하다. 또, 처리실(72)은 기판의 반입/반출 조작을 행하지 않을 때에는 개폐밸브(73)에 의해 차폐된 반송실내나 버퍼실내로부터 격리한다.
처리실(72)내는 개폐밸브(94)를 통해서 배기수단(95)에 의해 배기 가능한 구조이다. 또한, 버퍼실(80)내를 처리실과 같은 가스 분위기로 설정한 후에, 버퍼실내를 배기하기 위해, 개폐밸브(96)를 통해서 배기수단(95)으로 배기 가능한 구조로 되어있다. 또한, 처리실(72)내와 버퍼실(71)내에는 각각 소망의 처리 분위기를 유지시키기 위해, 소정의 가스 공급수단(97)으로부터 유량 제어수단(99, 100)을 통해서 각각 소망의 가스가 공급 가능한 구조로 되어 있다. 게다가, 버퍼실(71)내의 세정 조작 등을 위해 불활성 가스 공급수단(98)으로부터 유량 제어수단(101)을 통해서 가스가 공급 가능한 구조로 되어 있다. 불활성 가스 공급수단(98)으로부터의 가압 제어한 고순도의 질소 가스를 버퍼실 상류측의 반송실 개구부의 상부 천정에 설치한 분출 구멍수단(102)으로부터 버퍼실내로 분출시켜, 배기수단에 연결되는 하류의 개구(87)로 향해 난류(亂流)를 형성함으로써, 버퍼실내의 벽면이나 이동수수수단의 표면 등에 부착한 진애를 물리적으로 제거하는 것이 가능하다. 또한, 미리 CF4나 CHF3, SF6등의 불소계 가스 등을 사용해서 버퍼실내를 화학적으로 세정할 수 있는 구조로도 되어 있다. 그 때, 탈가스 촉진을 위해 버퍼실내를 가열 제어하는 것도 가능하다.
또한, 배기에 의해 부압(negative pressure)으로 된 버퍼실에 상대적으로 높게된 압력차를 이용해서 여러 종류의 가스를 분출시켜, 분출 흐름에 의한 물리적 및 화학적인 버퍼실내 세정을 행하고, 장기간 청정한 상태를 효율 좋게 유지하는 것이 가능하다.
버퍼실내는 높은 압력으로 가스를 작은 용적의 실내로 분출하고, 흐름에 이물(異物)을 실어 배기하는 세정공정을 수시로 행할 수 있으므로, 본 발명의 기술을 사용하면 버퍼실내에 이물이 축적하지 않는다는 특징이 있다.
또, 버퍼실내의 가스의 플라즈마화나 광여기, 또는 저항 가열이나 복사 가열 등의 병용에 의해 실내의 벽면이나 이동수수수단의 외벽 등에 부착한 가스 성분이나 미립자를 표면으로부터 이탈시켜, 기체 분자의 브라운 운동 작용이나 정전적 작용, 또 전기영동 작용에 의해, 고체 벽면 근방의 느린 흐름의 경계층으로부터 가스 흐름의 주 흐름속으로 미립자를 제어 도입할 수 있으므로, 버퍼실내의 세정 효과를 더 높이는 것도 가능하고, 더구나 이들 공정은 버퍼실내의 용적이 작기 때문에 단시간에 행할 수 있는 특징을 가지고 있다.
이들 세정공정의 제어는 버퍼실 하류의 배기구멍부에 설치한 파티클 모니터로 미립자의 입자지름 분포를 파악하거나, 질량분석관으로 가스 분압을 파악함으로써, 분출가스량이나 유속, 배기속도를 제어할 수 있고, 또 세정공정이 필요하게 되는 시기를 정확히 파악할 수 있다. 그 결과, 과도한 세정이라는 쓸모없는 시간이나 장치류의 손상을 방지할 수 있어 반도체 제조장치의 가동율을 향상할 수 있는 특징이 있다.
이동수수수단의 원점 센서에서의 신호를 기준으로 하여 구동수단의 펄스 모터를 제어함으로써, 복잡한 피드백 시스템없이 간단하고 신뢰성 높은 구동 제어기구를 구성할 수 있으므로, 이동수수수단에서 고정밀도로 기판을 반입/반출하는 것이 가능하다. 물론 필요에 따라서 적단한 피드백 제어계를 조합함으로써, 이동 속도의 가속/감속의 최적화가 가능하게 되어 반송 시간의 단축이 도모된다.
이동수수수단에 의한 기판의 반송시, 통상은 기판의 기능 부가면을 위로 향해서 반송하지만, 처리실 등의 관계로 기판의 기능이 부가된 면을 뒤집어 아래로 향해서 반송하거나, 수직으로 세워서 반송하는 방법도 고려된다.
특히, 대구경의 기판을 매엽(낱장)으로 취급하는 경우에는 수직으로 세워서 반송처리 등을 행하는 시스템으로 하는 것에 의해, 장치의 바닥 면적을 저감할 수 있는 효과가 있다.
제5도는 본 발명의 실(seal)기구를 나타내는 부분 확대 개략도이다. 특히, 제4도의 원으로 둘러싼 부분(120)의 개략을 나타내는 확대 측단면도이다. 회전 이동하는 버퍼실(80)과 처리실로의 개구부(127)를 연통시켜, 반송실내(129)에 대한 기밀하게 밀폐한 기구의 개략도이다. 처리실에 연결되는 반송실(71)의 개구부(127)로 버퍼실(80)이 대향한 상태에서, 벨로즈(bellows) 등의 유연한 차폐수단(123)을 통해서 실수단(121)을 안내수단(128)으로 지지하고, 구동수단(124, 125)으로 화살표 방향으로 이동시켜 실부재(122)에 근접시키고 혹은 눌러 접촉시키는 것에 의해, 버퍼실내(126)와 반송실내(129)의 분위기를 차단하는 구조이다.
또, 이동수수수단으로 기판을 처리실내로 반입/반출할 때에는 실수단(121)을 실부재(122)에 접촉시켜, 이동수수수단을 끌어들인 버퍼실을 반송실내에서 회전 이동시킬 때에는 실수단(121)과 실부재(122)를 소정 거리만큼 떨어뜨려 비접촉상태로 한다.
제6도는 본 발명의 기판의 반송수순을 나타내는 개략도이다. 상측에 평면도를 나타내고, 하측에 측단면도를 나타낸다. 처리실내로 미처리 기판을 반입하고, 시료대 수단(110)으로 수수하고, 처리된 기판을 반출하는 수순을 나타내는 개략도이다. 제4도의 이동수수수단(82)과 같이, 이동수수수단 1대의 수평-축방향의 이동만으로 처리된 기판을 받아들이고, 미처리 기판을 설치하는 방식의 일예이다. 특히, 처리실내에서 기판을 받아들이는 시료대 수단(110)의 움직임이 상하의 일축방향뿐이라는 간단한 교환 구조의 처리실에 바람직한 기구의 일예이다.
시료대 수단(110)은 적어도 3점 이상으로 기판을 수평으로 지지하는 서셉터(130)(suscepter)(제6도는 4점으로 지지)를 가진다. 서셉터(130)는 도시하고 있지않은 구동수단에 의해 화살표(134)와 같이 상하 일축방향으로만 이동 가능한구조이다. 여러 가지 처리 분위기의 환경하에서 신뢰성 높게 기판을 설치할 수 있는 간소한 구조이다. 이동수수수단(82)은 처리실내로의 1회의 삽입조작으로 처리된 기판(140)을 받아들이고 미처리 기판(141)을 설치하는 조작을 행할 목적으로 2개의 포크(fork)(131, 132)를 가지고 있다. 상측에 있는 포크(132)는 하측의 포크(131)보다 거리 r만큼 처리실측으로 돌출하고 있다. 통상, 이 거리 r은 취급하는 기판의 반지름과 거의 같은 값으로 설정하는 것이 기구의 소형화 관점에서 바람직하다. 또한, 포크(131, 132)의 평면 형상은, 각 포크와 서셉터(130)가 각각 이동할 때, 서로 간섭하여 접촉하지 않도록 이동할 수 있는 구조가 되도록 설계한다. 또한, 이동수수수단(82)의 이동방법은 상술한 와족방식 이외에 후술하는 여러 가지 방법이 고려된다.
상술한 기구하에서의 기판의 반송수순을 다음에 설명한다.
우선, 제6도 a에 나타낸 바와 같이, 처리실내에 처리된 기판(140)이 있고, 미처리 기판(141)이 이동수수수단의 하측 포크(131)에 실려 있는 경우, 기판(140)을 서셉터(130)로 시료대 수단의 상방으로, 포크(132)보다 상방의 위치까지 들어올린다. 이 상태에서 이동수수수단을 화살표(135) 방향으로 이동시켜, 기판(141)이 시료대의 싣는 위치보다 거리 r만큼 가까운 위치에서 일단 정지하고, 서셉터(130)를 하강시키면, 기판(140)이 아래쪽으로 삽입되어 있는 포크(132)상에 설치된다. 그 후, 또 서셉터를 기판(141)보다 아래쪽까지 하강시킨다.
다음에, 제6도 b에 나타낸 바와 같이, 이동수수수단(82)을 거리 r만큼 화살표(136) 방향으로 삽입하여 서셉터(130)를 상승시키면, 기판(141)을 서셉터(130)상에 설치할 수 있고, 더 약간 상승시켜서 포크(131)로부터 기판을 이탈시킨다.
다음에, 제6도 c에 나타낸 바와 같이, 이동수수수단(82)을 화살표(137) 방향으로 이동시키면, 기판(140)을 처리실에서 버퍼실내로 반출할 수 있다. 그 후, 서셉터(130)를 하강시킴으로써, 기판(141)을 시료대 수단의 소정 위치에 설치할 수 있다.
한편, 다음에, 제6도 d에 나타낸 바와 같이, 처리실내에 처리된 기판(142)이 있고, 미처리 기판(143)이 이동수수수단의 상측 포크(132)에 실려 있는 경우, 기판(142)을 서셉터(130)로 시료대 수단의 상방으로, 포크(131)에 접촉하지 않을 정도로 약간 상방의 위치까지 들어올린다. 이 상태에서 이동수수수단을 화살표(138) 방향으로 이동시켜, 기판(143)을 시료대의 싣는 위치보다 거리 r만큼 안쪽의 위치에서 일단 정지하여 서셉터(130)를 하강시키면, 기판(142)이 아래쪽으로 삽입된 포크(131)상에 설치된다. 그 후, 또 서셉터를 기판(141)에서 접촉하지 않을 정도로 하강시킨다.
다음에, 제6도 e에 나타낸 바와 같이, 이동수수수단(82)을 거리 r만큼 화살표(139) 방향으로 삽입하여 서셉터(130)를 상승시키면, 기판(143)을 서셉터(130)상에 설치할 수 있고, 더 약간 상승시켜서 포크(132)로부터 기판을 이탈시킨다.
다음에, 제6도 f에 나타낸 바와 같이, 이동수수수단(82)을 화살표(145) 방향으로 이동시키면, 기판(142)을 처리실에서 버퍼실내로 반출할 수 있다. 그 후, 서셉터(130)를 하강시킴으로써, 기판(143)을 시료대 수단의 소정 위치에 설치할 수 있다.
이상과 같이, 이동수수수단(82)을 처리실로 1회 삽입하는 수평방향의 이동 조작과 서셉터의 상하방향의 이동 조작에 의해, 처리된 기판과 미처리 기판을 교환 수수하여 소망의 기판 반입/반출이 가능하게 된다.
종래 기술에서 행해진 바와 같이, 처리된 기판을 일단 반송실로 인출하여 다른 처리실에 설치하고, 그 후 다른 처리실에서 미처리 기판을 인출하여 해당하는 처리실에 설치한다는 반송수단의 왕복회전 이동에 따른 쓸데없는 시간을 해소할 수 있는 특징이 본 발명에 있다. 이 특징을 제7도와 제8도를 사용해서 다음에 설명한다.
제7도는 본 발명의 장치와 방법을 사용해서 기판의 처리를 행하기 위한 공정의 일예를 나타내는 도면이다. 1매의 기판(기판 P로 표기)에 주목하여, 어떤 처리실(A)에서의 처리(A403)를 중심으로 한 공정을 추출해서 설명한다. 처리(A) 직전의 처리실(B)에서의 처리(B407), 처리(A) 직후의 처리실(C)에서의 처리(C408)에 대해서 설명한다.
처리실 A내에 이미 존재하는 처리된 기판을 인출하고, 처리(B)를 종료한 기판(P)을 처리실 A내에 설치해서 처리(A)를 행하며, 처리 A를 행한 후, 처리(C)를 행한다. 검은 원의 표는 이 처리(B, A, C) 이외의 여러 가지 처리 공정을 표시하고, 이들은 공정(A406)의 조건치를 여러 가지 처리 공정에 맞추어 바꾼 것이다. 화살표는 시간 경과에 따라 진행하는 각 공정의 흐름 방향을 표시하고 있다.
공정(A406)은 처리실과 버퍼실의 분위기 조건을 일치시키는 준비반송(401), 미처리 기판을 반입하는 준비반송(402), 처리(A403), 처리실과 버퍼실의 분위기 조건을 일치시키는 준비반송(404)과, 처리된 기판을 반출하는 준비반송(205)으로 이루어진다.
준비반송(401, 404)은 처리(403)와 평행해서 행하고, 준비반송(402, 405)은 처리(403)와 직렬로 행한다. 이 직렬로 행하는 준비반송은 기판의 실질 처리에는 기여하지 않는 쓸데없는 시간으로 되기 때문에, 시간이 길면 스루풋 저감의 요인으로 된다. 각 준비반송에 필요한 시간은 도면중에 예시한 바와 같이, 이동수수수단의 이동시간과 분위기 설정시간에 주로 의존한다. 이동수수수단의 이동속도는 기판이 실려 있을 때에는 진동 저감 때문에 저속으로 하고, 기판이 없을 때에는 고속으로 설정하였다.
수순을 다음에 상술한다. 또, 설명을 보충하기 위해 제24도의 본 발명의 공정의 보충도를 병용한다. 기판(P)에 대해서 처리(B)를 행하는 것과 평행해서 준비반송에 의해 버퍼실내 분위기와 반송실내 분위기를 동일하게 일치시키고, 버퍼실을 회전 이동시켜 처리실(B)에 버퍼실을 대향 위치 결정한 후, 버퍼실내 분위기 조건을 처리실(B)과 맞춘다.
처리(B)에서의 기판(P)의 처리 종료와 동시에 준비반송에 의해 개폐밸브를 열어서, 미처리 기판을 저속도로 삽입 이동하고, 처리실(B)내의 시료대 수단상의 기판(P)을 받아들여 미처리 기판을 설치한 후, 기판(P)을 버퍼실내로 저속도로 반출하여 개폐밸브를 닫는다. 그 직후에, 처리실(B)에서는 다음의 미처리 기판에 대해서 처리(B)를 행할 수 있다.
한편, 기판(P926)을 내포한 버퍼실은, 준비반송(401)에 의해 버퍼실내 분위기와 반송실내 분위기를 동일하게 일치시키고, 버퍼실을 회전 이동해서 처리실(A922)에 버퍼실(924)을 대향 위치 결정한 후, 버퍼실내 분위기 조건을 처리실(A922)에 맞추어 대기한다(제24도 a).
처리(A403)에서 선행하고 있는 선행 기판(925)의 처리 종료와 동시에, 준비반송(402)에 의해 개폐밸브를 열어 기판(P)을 저속도로 삽입 이동하고, 처리실 A내의 시료대 수단상의 선행 기판을 받아들여 기판(P)을 설치한다(제24도 b). 선행 기판을 버퍼실내로 저속도로 되돌려서 개폐밸브를 닫고, 그 직후에 처리실 A에서 기판(P)에 대해 처리(A403)를 행한다(제24도 c). 또, 버퍼실내로 인출된 선행 기판은(제24도 d), 준비반송에 의해 다음 처리실로 반송되어(제24도 e) 처리를 행한다(제24도 f).
처리(A403)를 행하고 있는 동안, 다음에 처리 A를 행하기 위해 미처리 기판(927)을 받아들인 이동수수수단을 내포한 버퍼실은, 준비반송(402)에 의해 버퍼실내의 분위기와 반송실내의 분위기를 동일하게 일치시키고, 버퍼실을 회전 이동하여 처리실(A)에 버퍼실을 대향 위치 결정한 후, 버퍼실내 분위기 조건을 처리실(A)과 맞추어 대기한다(제24도 f).
처리(A403)에서의 기판(P)의 처리 종료 직후에, 준비반송(405)에 의해 개폐밸브를 열어 미처리 기판을 저속도로 삽입 이동하고, 처리실(A)내의 시료대 수단상의 기판(P)을 받아들여 미처리 기판을 설치한다(제24도 g). 기판(P)을 버퍼실내에 저속도로 되돌려서 개폐밸브를 닫고, 그 직후에 처리실(A)에서 미처리 기판에 대해 처리(A403)를 행한다(제24도 h). 다음에, 준비반송에 의해, 기판(P)을 내포한 버퍼실은 버퍼실내 분위기와 반송실내 분위기를 동일하게 일치시키고, 버퍼실을 회전 이동해서 처리실(C)에 버퍼실을 대향 위치 결정한 후, 버퍼실내 분위기 조건을 처리실(C)과 맞추어 대기한다(제24도 i). 처리실(C)에서의 선행 기판의 처리가 완료한 후, 준비반송에 의해 기판(P)을 처리실(C)로 반입하고(제24도 j), 다음 처리(C)를 행한다(제24도 k). 또, 인출한 선행 기판은 다른 처리실로 반송된다(제24도 k).
이와 같은 수순을 반복하는 것에 의해 기판(P)에 반도체장치의 기능을 부가 형성할 수 있다.
해당 처리실내에서 선행하고 있는 기판의 처리 종료와 동시에, 개폐밸브를 열어서, 공정(402)에서 나타낸 바와 같이, 미처리 기판을 저속도로 삽입 이동해서 시료대 수단상에 있는 처리된 기판을 받아들인 후, 미처리 기판을 설치하여 받아들인 처리된 기판을 버퍼실내로 저속도로 되돌리고 나서, 개폐밸브를 닫고 즉시 소정의 처리를 행한다. 따라서, 처리시간 이외에 필요한 준비반송 시간은 준비반송(401, 402, 404, 405)에서 나타내는 합계 20초이다. 특히, 연속적으로 기판의 처리를 행하는 경우에는 준비반송(401, 404)의 시간 각 4초는 처리시간중에 평행하게 행해지므로, 스루풋에 영향을 미치는 시간은 공정(402, 405)의 합계 12초로 된다.
또한, 화살표 933은 선행 기판의 처리실 A에서의 처리공정, 화살표 937은 선행기판의 인출과 기판(P)의 반송공정, 화살표 931은 기판(P)의 처리실 A에서의 처리공정, 화살표 938은 기판(P)의 인출과 처리실 C로의 반송공정, 화살표 932는 기판(P)의 처리실(C)에서의 처리공정, 화살표 936은 다음 기판의 처리실 A에서의 처리공정, 화살표 934는 선행 기판의 처리실(C)에서의 처리공정으로 되고, 어느 공정에 있어서도 각 처리실의 표시 모양을 일치시키도록 각 처리실내의 분위기가 유지되어 있다.
또, 처리실의 분위기 조건을 유지한다는 것은 어떤 가스 성분, 압력, 온도 또 플라즈마 조건 등을 항상 일정하게 유지하는 것만으로 한정되는 것은 아니고, 처리실로 기판을 반입 설치한 후 즉시 처리를 개시할 수 있는 상태로 유지한 후, 기판에 부가해야 할 기능에 따라서 가스 성분, 압력, 온도 또 플라즈마 조건 등의 분위기 조건을 수시로 전환 제어하는 것이 가능하다.
하나의 처리실내에서, 분위기 조건을 수시로 전환하거나 다른 처리실에 그 분위기 조건을 설정해 놓고 기판을 이동시켜 처리를 행하는가의 선택 판단은 기판의 반입/반출에 수반하는 준비반송 시간과 분위기 조건의 전환 제어에 필요한 시간과의 대소를 비교하여 짧은 쪽을 선택해야 할 것이다.
제8도는 종래 기술의 장치를 사용해서, 기판의 처리를 행하기 위한 공정의 일예를 나타내는 도면이다. 1매의 기판(기판9라 표기)에 주목해서, 어떤 처리실(E)에서 처리(E501)에서의 공정(504)을 예시하였다. 처리(E) 직전의 처리실(F)에서의 처리(F502), 처리(E) 직후의 처리실(G)에서의 처리(G503)에 대해서 설명한다.
처리실 E내를 배기해서 반송실내와 같은 분위기로 설정한 후, 처리된 선행 기판을 인출하고, 다음 처리실(G)로 반송 설치한다. 그 후, 처리실(F)에서 처리(F)를 종료한 기판(Q)을 인출해서 처리실(E)내에 설치하여 처리(E)를 행한다. 처리(E)를 행한 후, 처리실(G)에서 처리(G)를 행한다. 검은 원표는 이 처리(F, E, G) 이외의 여러 가지 처리공정을 표시하고, 이들은 공정 504의 조건치를 여러 가지 처리공정에 맞추어 바꾼 것이다. 화살표는 시간 경과에 따라 진행하는 각 공정의 흐름의 방향을 표시하고 있다.
공정(504)은 처리실(E)내를 배기해서 기판을 반입하여 분위기를 설정하는 준비반송(505), 처리(501), 처리실(E)내를 배기해서 기판을 반출하는 준비반송(506)으로 이루어진다.
준비반송(505, 506)은 처리(E501)와 직렬로 행한다. 이 직렬로 행하는 준비반송은 기판의 실질 처리에는 기여하지 않는 쓸데없는 시간으로 되기 때문에, 이 시간이 크면 스루풋 저감의 원인으로 된다. 각 준비반송에 필요한 시간은 도면중에 예시한 바와 같이, 이동수수수단의 이동 시간과 분위기 설정 시간에 주로 의존한다. 이동수수수단의 이동속도는 기판이 실려 있을 시에는 진동 저감을 위해 저속으로 하고, 기판이 없을 시에는 고속으로 설정하였다.
공정 504에 따른 수순을 다음에 상세히 설명한다. 또, 설명을 보충하기 위해 제25도에 나타내는 종래 기술 공정의 보충도를 병용한다.
처리실(E942)내에 선행 기판(944)이 존재하고 있는 경우(제25도 a), 우선 처리실(E942)내를 배기하여 반송실(941)내와 동등한 진공으로 한다(제25도 b). 그 후, 개폐밸브를 열어서, 이동수수수단을 처리실(E)로 고속으로 삽입 이동하고, 이미 처리를 종료한 선행 기판을 받아들여(제25도 c) 저속으로 반송실로 되돌리며(제25도 d), 선행 기판의 다음 처리를 위해 처리실(G943)에 대향하기 위해 이동수수수단을 저속으로 회전 이동시켜(제25도 e), 처리실(G)내로 선행 기판을 저속으로 반입 설치하여(제25도 f) 개폐밸브를 닫고, 분위기를 설정하여 처리를 개시한다(제25도 g).
한편, 이동수수수단을 처리실(F)로 향해서 고속으로 회전 이동시켜, 처리실(F)내에 고속으로 삽입 이동시키고, 처리(F)를 종료한 미처리(처리E에 대해서 미처리) 기판(Q945)을 받아들여 저속으로 반송실로 되돌리며, 처리실(E)에 대향하기 위해 저속으로 회전 이동시키고(제25도 h), 기판(Q)을 처리실(E)내에 설치한다(제25도 i), 그후, 이동수수수단을 고속으로 되돌리고, 처리실(E)의 개폐밸브를 닫어서 처리(E)에 적합한 분위기로 설정하고 나서 처리(E501)을 행한다(제25도 j).
또한, 선행 기판을 처리실(C)에서 인출하기 위해 처리실(G)을 배기하고(제25도 k), 이동수수수단으로 선행 기판을 인출하여(제25도 l), 반송실로 되돌려서(제25도 m) 다른 처리실로 반송한다.
한편, 처리(E) 종료 후, 준비반송(506)에 의해 처리실(E)내를 배기해서 반송실내와 동등한 진공으로 한다(제25도 n). 그 후, 개폐밸브를 열어서, 이동수수수단을 처리실(E)로 고속으로 삽입 이동하고, 이미 처리를 종료한 기판(Q)을 받아들여(제25도 o), 저속으로 반송실로 되돌리고(제25도 p), 기판(9)의 다음 처리를 위해 처리실(G)에 대향하기 위해 이동수수수단을 저속으로 회전 이동시키며(제25도 q), 처리실(G)내에 기판(Q)을 저속으로 반입 설치한다(제25도 r). 계속해서, 상술한 처리 E와 마찬가지로, 처리실(G)의 개폐밸브를 닫어, 분위기 조건을 설정하고 나서 처리(G)를 행한다(제25도 s).
이와 같이 종래의 실시예에서는, 해당 처리실내에서 선행하고 있는 기판의처리종료와 동시에, 처리실의 배기를 시작하고 나서 분위기 설정 완료때까지 도시한 바와 같이 준비반송에 50초, 처리 후에 기판을 반출하기 위한 준비반송에 14초, 합계 64초의 준비반송 공정을 직렬로 행하지 않으면 안된다. 따라서, 스루풋에 영향을 미치는 시간은 준비반송(505, 506)의 합계 49초로 된다.
또한, 화살표 953은 선행 기판의 처리실(A)에서의 처리공정, 화살표 957은 처리실(A)의 배기와 선행 기판의 인출, 기판(Q)의 반송과 처리실(A)의 분위기 설정공정, 화살표 951은 기판(Q)의 처리실(A)에서의 처리공정, 화살표 958은 처리실(A)의 배기와 기판(Q)의 인출 및 처리실(G)로의 반송과 처리실(G)의 분위기 설정공정, 화살표 952는 기판(Q)의 처리실(G)에서의 처리공정, 화살표 954는 선행 기판의 처리실(G)에서의 처리공정을 나타내고 있지만, 각 처리실의 색모양으로 나타내는 바와 같이, 각 처리실의 분위기가 처리를 행하는 경우와 반송 등의 공정에 의해 변화하고 있다.
제7도와 제8도의 일예를 비교하면, 종래 기술의 스루풋에 영향을 미치는 시간은 본 발명의 경우의 5배나 길고, 본 발명이 종래 기술에 비해 처리에 관여하지 않는 쓸데없는 시간을 1/5로 저감할 수 있는 특징이 있는 것이 인정된다.
또, 제20도와 제21도를 사용해서 본 발명의 특징을 보충 설명한다.
제20도는 본 발명의 실내압력 특성의 일실시예이다. 처리실내압력(평균 50 torr), 반송실내압력(평균 10-5torr), 버퍼실내압력의 시간 변화를 구한 결과의 일예이다. 횡축에 시간, 종축에 대수표시의 압력을 나타낸다. 반복하는 처리의 전후에 기판의 반입/반출을 행하고, 그것에 수반하여 버퍼실내의 압력을 제어한다. 그 결과, 처리실내나 반송실내의 압력이 허용치내에서 미소하게 변동하고 있다. 특히, 처리에 관계하는 분위기의 압력변동은 처리실내 평균압력의 수 % 이하로 작고, 처리실내의 분위기 상태를 고정밀도로 유지할 수 있는 특징이 인정된다.
제21도는 종래 기술의 실내압력 특성의 일실시예이다. 반송실내압력(평균 10-5torr)과 처리실내압력을 나타냈다. 횡축에 시간, 종축에 대수표시의 압력을 나타낸다. 반복하는 처리의 전후에 처리실내의 배기와 분위기의 압력설정 시간을 포함하는 기판의 반입/반출을 행하고, 그것에 수반하여 처리실내의 압력이 크게 변화하고 있다.
제20도와 제21도를 비교해 보면, 같은 처리를 기판에 행하기 위한 기판의 반입/반출시간이 본 발명의 경우 적다는 특징과, 처리실내의 분위기 압력의 변동이 본 발명의 경우 극히 적고 안정되어 있다는 특징이 명백하다.
제9도는 본 발명의 처리시간과 스루풋과의 관계의 일예를 나타내는 도면이다. 제7도의 본 발명의 실시예와 제8도의 종래 기술의 준비반송의 시간을 사용해서 하나의 처리시간에 대한 스루풋을 제9도 a에 나타낸다. 종래 기술에 대한 본 발명의 기술의 스루풋비를 제9도 b에 나타낸다. 처리시간이 120초인 경우에는, 종래 기술에서는 19처리/시간에 대해서, 본 발명에서는 27처리/시간으로 스루풋은 1.4배로 된다.
처리시간이 60초일 때에는, 종래 기술에서는 29처리/시간에 대해서, 본 발명에서는 50처리/시간으로 스루풋은 1.7배로 된다.
처리시간이 30초일 때에는, 종래 기술에서는 38처리/시간에 대해서, 본 발명에서는 85처리/시간으로 스루풋은 2.2배로 된다.
이와 같이, 스루풋은 처리시간에 의존하지만, 처리시간이 짧을수록 본 발명의 스루풋 향상의 효과가 높다는 것을 알 수 있다.
반도체 제조장치는, 처리시간의 단축화를 위한 여러 가지의 기술개선이 주야로 행해지고 있지만, 이 처리시간의 단축화를 배경으로 본 발명을 적용하면 스루풋이 상승적으로 향상하는 특징이 있는 것을 의미하고 있다.
게다가, 종래 기술과는 다르게, 본 발명에서는 기판의 반입/반출시마다 처리실의 분위기 조건을 재설정할 필요가 없으므로, 처리실내의 미묘한 분위기를 고정밀도로 유지하는 것이 용이하게 되기 때문에, 고성능한 반도체장치의 각종의 처리공정을 안정하게 유지하여 제조하는 것이 용이하게 된다. 그 결과, 고수율을 보증하는 반도체 제조장치 라인을 구축할 수 있다는 특징도 있다.
제10도는 본 발명의 제3 실시예의 개략 단면도이다. 반송실(150)과 버퍼실(151), 직선 형태의 이동수수수단(152)으로 주로 구성된다. 이동수수수단(152)은 안내수단(153)에 의해 안내 지지되고, 자기유도수단(154)에 의해 비접촉으로 구동된다. 안내지지 부분에서 생기는 진애 등의 버퍼실(155)로의 침입 방지를 위해, 미소 간격의 컨덕턴스 수단(156)과 안내지지 공간(158)에서의 배기 가능한 구조이다.
또한, 가스 공급구멍(160)과 차단밸브(161, 162)를 통해서 고순도의 불활성가스를 공급하여, 안내지지 공간(158)내의 이물을 물리적으로 불어 흘려서 배제하거나, 소정의 세정용 가스를 공급하여 안내지지 공간(158)을 화학적으로 세정하는 것도 가능하다. 게다가, 버퍼실내(155)의 분위기 압력과 같거나 또는 약간 높게 불활성 가스를 안내지지 공간(158)으로 도입하여 제어함으로써, 버퍼실내로 도입되는 활성 분위기 가스의 침입에 의한 안내지지 공간과 안내지지 부분의 오염을 방지하는 것도 가능하다.
버퍼실의 개구부측의 가스 공급구멍(160)에서 처리실(175)과 같은 분위기 가스를 독립적으로 도입할 수 있다. 또한, 차단밸브(163)를 닫고, 차단밸브(162)를 열어서 고순도의 불활성 가스를 버퍼실내(155)로 분출시켜 배기구멍(157)이나 배기구멍(164)에서 배기함으로써, 버퍼실내의 이물을 물리적으로 제거할 수 있다. 또한, 가스 공급구멍(160)에서 세정용 가스를 공급하여 화학적으로 버퍼실내를 세정하는 것도 가능하다.
또, 배기수단(165)은 칸막이 밸브(169, 170)를 통해서 각각 독립적으로 반송실(150)내와 버퍼실내(155)를 배기할 수 있다. 배기수단(167)은 칸막이 밸브(171, 172)를 통해서 각각 독립적으로 버퍼실내(155)와 처리실(175)내를 배기할 수 있다. 버퍼실(151)은 자성유체실 수단(168)을 통해서 외기와 반송실내를 차단하고, 또 회전가능한 구조로 되어 있다. 게다가, 처리실에 대향한 버퍼실의 압력차에 의한 반지름 방향으로의 편심 이동이나 자성유체실 수단(168)으로의 모멘트 부하 등을 방지하기 위해, 고정수단(173)을 가지고 있다. 또한, 개구부와 버퍼실내를 기밀하게 연결시켜, 반송실내의 분위기로부터 격리하기 위한 차단수단(174)으로서, 유연한벨로즈기구를 유체압력으로 변형시켜서 차단/개방을 행하는 기구를 설치한다.
제11도∼제15도에 본 발명의 이동수수수단의 다른 실시예에 대해서 이하에 설명한다.
제11도는 본 발명의 회전암 방식의 이동수수수단을 사용한 일실시예의 개략도이다. 제11도 a는 이동수수수단(201)을 버퍼실내(203)로 되돌린 상태의 평면도, 제11도 b는 그 측면도, 제11도 c는 이동수수수단(201)을 처리실측으로 삽입한 상태의 평면도이다. 이동수수수단(201)은, 동측의 회전 구동수단(204)에서의 구동력을 스틸벨트(steal belt)에 의해 암에 내장한 회전측에 전달하여 회전 제어함으로써, 기판(202)을 반지름 방향으로 이동하는 구조이다. 버퍼실내(203)의 회전 중심축상에는 배기수단(205)에 연결되는 개구부(206)가 있고, 컨덕턴스 밸브를 통해서 배기속도를 조정 가능하다. 버퍼실내(203)의 하류측에 배기를 위한 큰 개구(206)를 가지며, 상류측에 가스의 급기구멍(208)을 가지고 있으므로, 버퍼실내(203)에 이물이 체류하는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 특징을 가지고 있는 구조이다. 즉, 기판이 왕복하는 영역인 처리실에 대향한 개구(255)에서 떨어진 하류측에 회전 구동수단(204)을 설치하였기 때문에, 구동부에서 발생하는 진애의 기판으로의 영향을 제거한다는 이점이 있다.
제12도는 본 발명의 다단와족 방식의 이동수수수단에 의한 일실시예의 개략도이다. 제12도 a는 이동수수수단(221)을 버퍼실내(223)로 되돌린 상태의 평면도, 제12도 b는 그 측면도, 제12도 c는 이동수수수단(221)을 처리실측으로 삽입한 상태의 평면도이다. 이동수수수단(221)은 직선의 안내수단으로 가이드되고, 동기해서서로 반대 방향으로 직선 이동하는 구동수단(224)에서의 구동력을 다단와족 방식의 암에 전달하여 제어함으로써, 기판(222)을 반지름 방향으로 이동할 수 있다는 특징을 가지는 구조이다.
제13도는 본 발명의 다단와족 방식의 이동수수수단에 의한 제2 실시예의 개략도이다. 제13도 a는 이동수수수단(231)을 버퍼실내(233)로 되돌린 상태의 평면도, 제13도 b는 그 측면도, 제13도 c는 이동수수수단(231)을 처리실측으로 삽입한 상태의 평면도이다. 이동수수수단(231)은 평행 판스프링 형태의 평행이동 안내수단으로 지지되어 동기해서 서로 반대 방향으로 이동하는 구동수단(234)에서의 구동력을 다단와족 방식의 암에 전달하여 제어함으로써, 기판(232)을 반지름 방향으로 이동할 수 있다는 특징을 가지는 구조이다.
또, 스트로크를 확대할 수 있는 기능을 특징으로 하는 와족방식과 기계적 강성의 높이를 갖는 직선 가이드를 복합시킨 이동수수수단도 고려된다.
제14도는 본 발명의 스틸벨트 방식의 이동수수수단에 의한 일실시예의 개략도이다. 제14도 a는 이동수수수단(241)을 버퍼실내(243)로 되돌린 상태의 평면도, 제14도 b는 그 측면도, 제14도 c는 이동수수수단(241)을 처리실측으로 삽입한 상태의 평면도이다. 이동수수수단(241)은 한쌍의 스틸벨트(244)에 지지되고, 좁은 간격의 컨덕턴스 기구(246)를 통해서 버퍼실 외벽에 설치한 구동수단(245)과 안내수단(247)에 의해 구동 제어되어, 기판(242)을 반지름 방향으로 간단한 기구로 이동할 수 있는 특징의 구조이다.
즉, 제14도의 실시예는 버퍼실내에 회전 등의 미끄러 움직이는(sliding) 부분이 없기 때문에, 발진없고, 또한 버퍼실내(243)의 분위기가 활성 가스라도 내구성이 높은 이동수수수단을 구성할 수 있는 이점이 있다.
또한, 수평방향으로만 유연한 스틸벨트(244)를 사용하고 있기 때문에, 안내수단(247)등을 통해서 이동방향을 구부리거나 권취하는 등의 구조로 하는 것에 의해, 지지수단 이동수수수단의 이동범위를 확대할 수 있는 이점이 있다. 이것은 반대로 반송실이나 버퍼실을 소형화할 수 있다는 것을 의미하고 있다.
제15도는 본 발명의 소형 회전암 방식의 이동수수수단에 의한 일실시예의 개략도이다. 제15도 a는 이동수수수단(251)을 버퍼실내(253)로 되돌린 상태의 평면도, 제15도 b는 그 측면도, 제15도 c는 이동수수수단(251)을 처리실측으로 삽입한 상태의 평면도이다. 이동수수수단(251)은 동축의 회전 구동수단(254)에서의 구동력을 스틸벨트로 암에 내장한 회전축에 전달하여 회전 제어함으로써 기판(252)을 반지름방향으로 이동할 수 있는 구조이다. 제11도에 나타낸 실시예에 비해 회전구동수단(254)을 버퍼실내의 처리실로의 개구부측에 설치함으로써, 암의 길이를 짧게 소형화한 것을 특징으로 하는 구조이다.
제11도∼제15도에 나타낸 실시예는 도면 번호가 큰 실시예일수록 버퍼실내의 내용적이 작고 소형으로 된다는 특징을 가지고 있다.
제16도는 본 발명의 회전 구동수단의 일실시예의 확대 개략 단면도이다. 제4도나 제11도, 제15도에 나타낸 바와 같은 이동수수수단의 암(262)에 고정한 회전축(263)이 버퍼실(261)의 벽의 관통구멍에 설치한 안내지지수단으로 지지되어 반송실 내측에 설치된 회전도입기구(264)에 연결되어 있다. 회전도입기구(264)는유연한 벨로즈 기구에 의해 버퍼실내와 반송실내의 분위기를 차단하고, 회전력은 구동원 축에 설치한 톱니바퀴(267)에서 회전도입기구에 직접 연결한 톱니바퀴(265)로 전달되어 암(262)을 회전시킨다.
상술한 실시예에서는 제6도에 나타낸 바와 같이 하나의 이동수수수단으로 처리된 기판을 받아들여 미처리 기판을 설치하고 있었다. 이 경우의 회전 이동수단은 버퍼실의 천정벽 혹은 바닥벽에 일체로 설치하면 된다. 미처리 기판 탑재용과 처리된 기판 탑재용 이동수수수단을 독립적으로 버퍼실내에 설치하는 경우에는 제16도에 나타낸 바와 같이, 상측의 회전도입기구(264)와 하측의 회전도입기구와 암(269)등을 설치하면 된다. 어느 경우에도 버퍼실내와 반송실내의 분위기를 간단한 구조로 완전히 차단할 수 있다는 특징을 가지고 있다.
제17도는 본 발명의 회전구동수단의 다른 일실시예의 확대 개략 단면도이다. 제4도나 제11도, 제15도에 나타낸 바와 같은 이동수수수단의 암(272)에 고정한 회전축(273)이 버퍼실(271) 벽의 관통구멍에 설치한 안내지지수단으로 지지되어 반송실 내측에 설치된 자기(磁氣)결합기구(274)에 연결되어 있다. 자기결합기구(274)는 박판 형태의 원통 벽을 통해서 반송실내측의 톱니바퀴(275)와 자기력으로 구속되고, 더구나 버퍼실내와 반송실내의 분위기를 차단하고 있다. 회전력은 구동원축에 설치한 톱니바퀴(277)에서 톱니바퀴(275)를 경유해서 자기결합기구(274)로 전달되어 암(272)을 회전시킨다. 본 예도 제16도의 실시예와 마찬가지로, 상측의 자기결합기구(274)와 하측의 자기결합기구(278)와 암(279) 등을 설치하였다. 버퍼실내와 반송실 내의 분위기를 간단한 구조로 완전히 차단할 수 있다는 특징을 가지고 있다.
또, 미소한 간격에 의한 컨덕턴스 저감 효과를 이용해서 버퍼실내로부터 반송실 내측으로 축을 관통시켜 백래시(back lash) 없이 구동원에 접속하는 구조로 하는 것에 의해, 보다 강인한 강성(剛性)으로 구동력을 전달하는 기구를 구성하는 것도 가능하고, 긴 암을 구동하는 경우에 유효한 특징의 회전 구동수단으로 된다.
제6도에서 나타낸 이동수수수단은 2개의 포크를 설치하고, 2개의 포크에 거리 r만큼 치우쳐서 기판을 실음으로써, 처리실내의 시료대 수단이 상하방향으로만 움직일 수 있다는 간소한 시료대 수단에 대응할 수 있다는 특징이 있었다.
제18도는 본 발명의 시료대 수단의 일실시예의 단면 개략도이다.
제18도 a∼제18도 e의 각각의 좌측에는 이동수수수단의 이동방향을 처리실측에서 본 시료대 수단의 단면도를 나타내고, 우측에는 이동수수수단을 이동방향의 횡측에서 본 시료대 수단의 단면도를 나타냈다.
처리실에서의 소정의 처리를 종료한 처리된 기판(302)을 선단이 L자형 구조인 퇴피용 서셉터(303)로 지탱하여 시료대(301)의 바로 위로 들어올리고, 이 처리된 기판(302)에 접촉하지 않도록 미처리 기판(306)을 실은 이동수수수단(305)을 삽입한다(제18도 a).
시료대의 바로 위에서 정지한 미처리 기판(306)을 받아들이기 위해, 선단이 L자형 구조인 수수용(授受用) 서셉터(304)를 상승시킨다(제18도 b).
이동수수수단에서 오버행(overhang)한 미처리 기판(306)의 이면 주변의 일부를 사용해서 수수용 서셉터(304)로 이동수수수단(305)에서 미처리 기판(306)을 이탈시켜 이동수수수단(305)을 화살표 방향으로, 기판의 지름보다 큰 거리만큼 버퍼실로 되돌린다. 그 후, 미처리 기판(306)을 실은 수수용 서셉터(304)를 하강시켜 미처리 기판(306)을 시료대(301)상에 설치한다(제18도 c).
재차, 이동수수수단(305)을 처리실내로 삽입해서 처리된 기판(302)을 실은 퇴피용 서셉터(303)를 하강시켜 처리된 기판(302)을 이동수수수단(305)에 설치한다(제18도 d).
처리된 기판(302)을 실은 이동수수수단(305)을 화살표 방향과 같이 버퍼실로 되돌린다. 퇴피용 서셉터(303)를 더 하강시켜 시료대상의 미처리 기판(306)에 접촉하지 않도록 화살표(308) 방향으로 열어서, 시료대의 퇴피홈(307)에 수납한다(제18도 e).
또, 퇴피용 서셉터(303)의 기판에 접촉하지 않도록 시료대로 퇴피시키는 기구로서는, 상술한 기구 이외에 기판에 수직한 축 주위의 방향으로 회전 회피하는 기구나 L자 구조의 서셉터의 선단을 퇴각시키거나, 구부리는 구조의 회피기구로 하는 것도 고려된다. 어느 경우에도 이동수수수단상의 기판을 실은 부분이 1개소로 간단한 구조로 할 수 있는 특징이 있다.
본 발명의 반도체장치의 실시예를, 문헌 월간(月刊) 반도체 세계(Semiconductor World) 중간호 「94 최신 반도체 프로세스 기술」 23∼31페이지에 기재되어 있는 DRAM(Dynamic Random Access Memory)의 스태틱형 DRAM의 공정을 참고하여 설명한다.
제19도는 본 발명의 반도체장치의 제조방법의 일실시예의 단면 개략도이다.
통상, 기판 단차형성, 웰 형성, 아이솔레이션, 트랜지스터 형성, 비트선 형성, 커패시터 형성, 배선형성을 반복함으로써, DRAM 등의 반도체장치의 기능이 형성된다. 이들 프로세스는 리소그래피 처리, 에칭처리, 열처리(산화, 어닐, 확산), 이온주입 처리, 박막형성 처리(CVD, 스퍼터링, 증착), 세정처리(레지스트 제거, 용액에 의한 세정), 검사처리 등을 적절히 조합하여 구성된다.
제19도는 DRAM의 제조 프로세스중 비트선 형성과 커패시터 형성의 일예를 나타낸 것이다. 특히, 소자 구조가 변화하는 공정에서의 단면 구조의 개략도를 나타내었다. 각 도면의 좌측에 메모리셀부의 단면 구조를 나타내고, 우측에 주변 CMOS부의 단면 구조를 나타냈다. 제조 프로세스는 제19도 a에서 제19도 g로 진행한다.
주요 처리 내용은 다음의 25처리이다.
즉, 제1 처리; SiO2퇴적, 제2 처리; 리소그래피, 제3 처리; 에칭(제19도 a), 제4 처리, SiO2퇴적, 제5 처리; 폴리사이드 퇴적, 제6 처리; 리소그래피(비트선), 제7 처리; 에칭(제19도 b), 제8 처리; SiO2퇴적, 제9 처리; Si3N4퇴적, 제10 처리; SiO2퇴적(제19도 c), 제11 처리; 리소그래피, 제12 처리, 에칭, 제13 처리; poly-Si(축적전극)형성, 제14 처리; SiO2퇴적, 제15 처리; 에칭(제19도 d), 제16 처리; poly-Si(축적전극)형성(제19도 e), 제17 처리; SiO2퇴적, 제18 처리; 에칭, 제19 처리; poly-Si 에칭, 제20 처리; SiO2에칭, 제21 처리; Si3N4에칭, 제22 처리; Ta2O5형성(커패시터 절연막), 제23 처리; W(poly-Si)형성(제19도 g), 제24 처리; 리소그래피(플레이트), 제25 처리; 에칭의 각 처리로 이루어진다.
또한, 제19도에 나타낸 각 구성재료는 다음과 같다. 즉, 기판(601), 레지스트(602), SiO2(패시베이션막)(603), Si3N4(604), n+층(605), p+층(606), poly-Si(폴리사이드)(607), SiO2(608), Si3N4(609), SiO2(610), poly-Si(611), SiO2(612), Poly-Si(613, 614), Ta2O5(615), W(poly-Si)(616)이다.
SiO2퇴적, poly-Si 퇴적, Si3N4퇴적, poly-Si 에칭, SiO2에칭, Si3N4에칭, Ta2O5형성, W 형성 등의 각 처리를 적절히 배치한 본 발명의 반도체제조장치를 사용하는 것에 의해, 상기 25처리중 제3 처리∼제5 처리, 제7 처리∼제10 처리, 제13 처리-제23 처리는 대기하에 기판을 노출하지 않고 연속적으로 행하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 계면제어, 즉, 자연산화막이나 오염을 제거하고, 청정한 표면으로의 각각의 처리를 재현성 좋게, 더구나 고스루풋으로 실현할 수 있으므로, 고성능과 고신뢰성을 특징으로 하는 반도체장치를 용이하게 제공 가능하게 되었다.
제22도는 본 발명의 고온처리특성의 일실시예의 도면이다.
자연산화막의 영향을 제거하여 내산화성이 뛰어난 극히 얇은 실리콘 질화막을 형성하는 공정의 일예이다.
온도 950℃에서 분위기 압력 50torr에서의 H2처리(801), 900℃에서 10torr에서의 열질화처리(802), 850℃에서 1.5torr에서의 SiH4, NH3처리(803), 720℃에서 5torr에서의 SiH4처리(804), 830℃에서 2torr에서의 SiH4처리(805)를 각각 독립한처리실에 설정하고, 각 처리실로는 기판의 반입/반출(811, 812, 813, 814, 815, 816)을 행함으로써, 합계 5분 30초로 본 공정을 종료한다.
제23도는 종래 기술의 고온처리특성의 일예의 도면이다. 제22도에 나타낸 것과 같은 처리를 행하는 것으로 한 결과이다. 온도 950℃에서 분위기 압력 50torr에서의 H2처리(901), 900℃에서 10torr에서의 열질화처리(902), 850℃에서 1.5torr에서의 SiH4, NH3처리(903), 720℃에서 5torr에서의 SiH4처리(904), 830℃에서 2torr에서의 SiH4처리(905)를 2개의 처리실에서 행했다. 처리 901, 902, 903은 동일 처리실에서 행하고, 처리 904, 905는 다른 처리실에서 행했다. 동일 처리실내에서는 온도와 가스 등의 분위기 조건 설정(912, 913, 916)의 반복을 필요로 하고, 또 다른 처리실로의 반입/반출시에는 분위기 조건 설정(911, 914, 915, 917)에 장시간을 필요로 하고 있다. 그 결과, 이 공정을 종료하는데 합계 8분 20초를 필요로 하였다.
제22도와 제23도의 고온처리를 행하는 공정의 특성예의 비교로부터, 온도나 가스 분위기 조건이 다른 처리를 연속해서 행하는데 있어 본 발명을 사용함으로써, 작업시간을 단축하는 점에서 효과가 현저한 특징이 있는 것이 명백하게 되었다.
상술한 것 이외의 제조 프로세스로의 응용예로서, 자연산화막, 수분이나 오염을 제거하여 세정한 표면으로의 각 처리인 계면제어를 필요로 하고, 표면의 화학적 차이를 이용하는 선택 W 성막, 저저항 콘택트의 알루미늄(Al)이나 구리(Cu)의 성막에 본 발명을 적용한 결과, 고성능과 고신뢰성을 특징으로 하는 반도체장치를고스루풋으로 제공 가능하게 되는 특징이 명백하게 되었다. 게다가, poly-Si, 산화막, Al, W, 트렌치, 다층 레지스트, 레지스트 애싱 등의 처리실을 구비한 본 발명의 반도체 제조장치에서, 폴리사이드의 에칭과 산화막의 에칭을 연속적으로 행하는 것이 용이하게 되어, 고성능이고 고신뢰성의 플래시 메모리를 고수율로 생산 가능하게 된다는 특징이 명백하게 되었다.
본 발명은 반도체장치의 제조에 한정되는 것은 아니고, 박막 트랜지스터(TFT : Thin Film Transistor)를 사용한 액정 패널의 생산라인에 적용할 수도 있다.
로드록실에서 삽입된 액정 기판을 각각 소정의 가열온도(∼400℃)에서 소정가스를 공급이나 방전 조건을 제어한 분위기로 설정 제어 유지한 플라즈마 CVD 처리실내로 반입/반출시켜 플라즈마 클리닝, 실리콘 나이트라이드, 아모퍼스 실리콘, 도프된 아모퍼스 실리콘, 이산화 실리콘, 옥시나이트라이드 등의 성막처리를 행하는 처리실을 구비한 본 발명의 반도체 제조장치를 사용함으로써, 자연산화막, 수분이나 오염을 제거한 환경하에서의 생산이 용이하게 되고, 고성능이고 고신뢰성의 액정 패널을 고스루풋으로 행하는 것이 가능하게 된다는 특징이 명백하게 되었다.
본 발명에서는, 여러 가지 처리실의 분위기를 유지 제어한 채 기판을 반입/반출하여 처리를 행하지만, 처리중 흑은 처리 후의 기판의 계측검사 데이터를 중앙 제어시스템으로 전송해서 기판이나 처리실의 이력관리나 기록을 행할 수 있으므로, 각 처리실이나 제조장치의 자기진단을 행하는 적절한 지시를 출력하는 시스템을 구축할 수 있고, 본 발명의 반도체 제조장치나 제조방법을 실현하는데 있어 장치 신뢰성을 각별히 향상시킬 수 있다는 특징도 있다.
본 발명은, 버퍼실내의 분위기 조건을 처리실의 분위기 조건과 같게 해서 기판을 반송할 수 있기 때문에, 기판 표면의 원자층 레벨에서의 처리를 행하고, 기판 표면으로부터의 분자나 원자를 이탈시키지 않고 처리실에서 다음 처리실로 기판을 반송하는 것이 가능하다. 종래의 장치에서는 기판의 반송시에, 반드시 진공배기를 필요로 하고 있었기 때문에, 극미량의 원자 등이 기판 표면으로부터 이탈해버리고, 새로운 기능의 소자를 안정하게 제조하는 것이 곤란하였다. 이와 같은 종래 기술에서의 과제를 본 발명에서 처음으로 해결할 수 있다는 특징도 있다.
또, 버퍼실내에 반송실과는 다른 분위기 가스를 봉하여 반송실내에서 회전이동시키는 경우에, 제5도에 나타낸 실기구의 비접촉 간격을 수 ㎛ 이하로 작게 설계하고, 컨덕턴스를 작게해서 버퍼실내의 분위기 압력을 반송실내보다 수십 torr 정도 이상 크게 유지하거나, 버퍼실의 개구측에 간단한 차폐밸브를 설치하거나 하는 것을 본 발명에서는 용이하게 행할 수 있는 것은 명백하다.
또한, 염소계나 브롬계의 가스를 사용하는 에칭처리의 경우에는, 기판 표면에 이 처리가스가 흡착하기 쉬우므로, 단지 다음 처리실로 기판을 반입하면 기판에 흡착해 있던 가스 성분에 의한 크로스 오염(contamination)이 생긴다. 이와 같은 크로스 오염현상을 방지하기 위해, 버퍼실내의 압력을 초고진공으로하여 흡착가스를 이탈 촉진시키거나, 중화 가스를 버퍼실내로 보내서 불필요한 가스 성분을 불활성화하거나, 버퍼실내에서 가스를 세정 제거하거나, 버퍼실내에서 플라즈마 애싱 제거하는 것도 본 발명에서는 용이하게 행할 수 있는 특징이 있다. 이와 같이, 크로스 오염 제거작업을 반송중의 버퍼실내에서 단시간에 행하는 것이 가능하다는 점도 본 발명의 큰 특징이다.
이들 이점은 분위기를 독립적으로 제어할 수 있는 작은 용적의 가동(可動)버퍼실을 가지고 있는 본 발명의 특징에 근거하는 것이다.
온도차가 큰 분위기하에서 처리를 행함으로써, 치밀하고, 고성능한 박막 형성 등을 반복하는 공정의 경우, 종래 기술에서는 시료대의 열 용량의 크기나 처리실의 배기나 압력 설정때문에 단시간에서의 급격한 온도 변화를 기판에 부여하는 처리는 불가능하였다. 그러나, 본 발명에서는 처리실의 온도나 분위기를 유지한 채 기판을 버퍼실로 인출하고, 다른 온도와 분위기로 설정된 처리실로 단시간에 반송하여 처리를 행할 수 있기 때문에, 보다 고정밀도로 계면을 제어하여 고성능의 반도체 기능을 기판에 재현성 좋고 용이하게 행하는 것이 처음으로 가능하게 되었다.
본 발명은 금속이나 수지 등 계면을 제어하여 요동을 억제하고, 소망의 재료특성 구배(勾配)를 가지는 신규한 엔지니어링 재료를 특수한 환경하에서 제조하기 위한 멀티처리장치로서의 응용도 가능한 것은 용이하게 이해된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 복수의 처리실의 분위기 조건을 일정하게 유지한 채 기판을 반입/반출할 수 있다.
또한, 이동 가능한 버퍼실에 기판을 포함한 분위기를 대향하는 처리실에 일치시켜 기판을 반입/반출한다.
게다가, 복수의 처리실이 기판 반송용 버퍼실을 공용하여 기판을 반입/반출한다. 이들 특징의 결과, 기판 표면의 계면을 원자 레벨에서 제어하는 것을 단시간에 용이하면서 고정밀도로 행하고, 그 결과 고성능 반도체장치를 고스루풋으로 생산 가능하게 되었다.

Claims (8)

  1. 대기압 분위기 공간으로부터 격리된 반송실과 적어도 하나 이상의 처리실이 개폐밸브를 통하여 접속되고, 상기 접속된 각 처리실로 반도체기판을 이재가능한 이동수수수단이 상기 반송실 내에 설치되며, 상기 반도체 기판을 유지한 상기 이동수수수단을 내포하고 상기 이동수수수단과 함께 상기 반송실내를 이동 가능한 버퍼실을 구비한 반도체 제조장치를 이용하여 반도체 장치를 제조하는, 반도체 장치의 제조방법으로서, 적어도,
    접속대상인 처리실내의 분위기 조건에 상기 버퍼실내의 분위기 조건을 맞추어 설정하는 공정과,
    상기 접속대상인 처리실과 상기 버퍼실과를, 이들 양실 사이의 상기 개폐밸브를 열어 서로 접속하는 공정과,
    상기 이동수수수단에 의해 상기 처리실과 상기 버퍼실과의 사이에서 반도체기판의 이재(移載)를 행하는 공정을 가지고 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동수수수단에 의해 상기 처리실과 상기 버퍼실과의 사이에서 반도체 기판의 이재를 행하는 공정은,
    상기 이동수수수단에 의해, 상기 버퍼실에서 미처리된 반도체 기판을 상기처리실로 반입하는 이재와, 상기 처리실에서 처리된 반도체 기판을 상기 버퍼실로 반출하는 이재를 행하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  3. 대기압 분위기 공간으로부터 격리된 반송실과 적어도 하나 이상의 처리실이 개폐밸브를 통하여 접속되고, 상기 접속된 각 처리실로 반도체기판을 이재가능한 이동수수수단을 상기 반송실 내에 구비하여 이루어진 반도체 제조장치를 이용하여 반도체장치를 제고하는, 반도체장치의 제조방법으로서, 적어도,
    접속대상인 처리실과 대향하는 위치에 상기 이동수수수단을 위치시키도록 설정하는 공정과,
    상기 접속대상인 처리실과 상기 반송실과를, 이들 양실 사이에 설치된 상기 개폐밸브를 열어 서로 접속시키는 공정과,
    상기 이동수수수단에 의한 수평방향 이동동작과 상기 처리실내의 서셉터의 상하방향 이동동작과의 조합에 의해, 미처리된 반도체기판을 상기 반송실로부터 상기 처리실내로 반입하여 상기 처리실내의 시료대 상에 재치하는 처리와, 상기 처리실내의 시료대 상에 재치된 처리된 반도체기판을 상기 처리실로부터 상기 반송실로 반출하는 처리를 행하는 공정을
    가지는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 버퍼실내를 불활성 가스 등의 공급제어에 의해 세정처리하는 공정을 더포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    버퍼실내를 초고진공상태로 배기하며, 기판상의 흡착가스를 이탈시키는 크로스 콘태미네이션 제거작업(cross-contamination removal operation)을 기판 반송중의 상기 버퍼실내에서 수행하는 공정을 적어도 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    중화 가스를 버퍼실내로 공급함으로써, 기판상의 불필요한 가스 성분을 불활성화하고, 크로스 콘태미네이션 제거작업을 기판 반송중의 상기 버퍼실내에서 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체장치의 제조방법.
  7. 대기압 분위기 공간으로부터 격리된 반송실과 적어도 하나 이상의 처리실이 개폐밸브를 통하여 접속되고, 상기 접속된 각 처리실로 반도체기판을 이재가능한 이동수수수단이 상기 반송실 내에 설치되며, 상기 반도체기판을 유지한 상기 이동수수수단을 내포하고 상기 이동수수수단과 함께 상기 반송실에서 이동 가능한 버퍼실을 구비하여 이루어지는 반도체 제조장치로서,
    상기 버퍼실내의 분위기 조건을 접속대상인 처리실내의 분위기조건에 맞추기 위한 급기 · 배기수단을, 상기 버퍼실내에 접속해 설치하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이동수수수단은, 상기 처리실내에 반입되는 반도체기판을 유지하는 수단과 상기 처리실로부터 반출하는 반도체기판을 유지하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조장치.
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