WO2005001925A1 - 真空処理装置の操作方法 - Google Patents

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Tokyo Electron Ltd
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Definitions

  • the present invention provides a vacuum processing apparatus for continuously performing a process such as PVD or CVD on a semiconductor wafer or the like using a vacuum processing apparatus having a plurality of processing chambers connected to a common transfer chamber. Related to the operation method.
  • the apparatus includes a pre / post-processing chamber, a common transfer chamber connected to the pre / post-processing chamber and having a transfer robot therein, and a plurality of processing chambers connected to the common transfer chamber.
  • the wafer to be processed is transferred to the first processing chamber by the transfer robot in the common transfer chamber after preprocessing such as preheating in the pre-Z post-processing chamber.
  • the wafer is transferred to each processing room by the transfer robot, and the processing is performed in each processing room.
  • high cleanliness processing is physical vapor deposition (PVD) and medium cleanliness processing is CVD.
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • the common transfer room is connected to a PVD processing room as a high cleanliness processing room and a CVD processing room as a medium cleanliness processing room.
  • PVD processing chambers must achieve a significantly lower pressure (base pressure) than CVD processing chambers, and must highly avoid contamination of the atmosphere inside the processing chamber.
  • base pressure base pressure
  • the residual gas and particles in the CVD processing chamber, the gas (including outgas) and the contamination source generated from the wafer in a high temperature state after the CVD processing, etc. Etc. may enter through the common transfer chamber.
  • an object of the present invention is to provide a method of operating a vacuum processing apparatus capable of reliably preventing contamination in a high-cleanliness processing chamber connected to a medium-cleanliness processing chamber via a common transfer chamber. It is in.
  • a high-cleanliness processing chamber that is capable of being evacuated to perform a high-purity processing that highly dislikes atmospheric contamination is performed on an object to be processed.
  • a medium-cleanliness processing chamber capable of being evacuated for performing medium-cleanliness processing on the object, which dislikes contamination of the atmosphere to a level lower than the high-cleanliness processing.
  • a medium transfer chamber having a medium cleanliness processing container and a transfer mechanism for transferring the object is defined, and the common transfer chamber communicates with the high cleanliness processing chamber and the medium cleanliness processing chamber, respectively.
  • a common transport container connected to the high-cleanliness processing container and the medium-cleanliness processing container via a gate vanoleb, respectively, so as to be able to shut off.
  • the pressure in the high-cleanliness processing chamber is slightly higher than the pressure in the common transfer chamber, and the common transfer is performed.
  • the medium cleanliness A method for operating a vacuum processing apparatus is provided, wherein the pressure in the processing chamber is slightly lower than the pressure in the common transfer chamber.
  • the pressure in the high-cleanliness processing chamber is slightly higher than the pressure in the common transfer chamber immediately before the communication.
  • the atmosphere in the high-purity processing chamber flows toward the common transfer chamber during communication.
  • the pressure in the medium-cleanliness processing chamber was slightly lower than the pressure in the common transfer chamber immediately before the communication.
  • the atmosphere in the common transfer chamber flows toward the medium-cleanliness processing chamber. Therefore, it is possible to prevent gas and particles, which are a source of contamination in the medium-cleanliness processing chamber and the common transfer chamber, from entering the high-cleanliness processing chamber.
  • the high cleanliness process is physical vapor deposition and the medium cleanliness process is chemical vapor deposition.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing an example of a vacuum processing apparatus to which the operation method of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a timing chart showing a pressure change by the operation method of the present invention.
  • FIG. 1 shows an example of a vacuum processing apparatus to which the operation method of the present invention is applied.
  • the processing apparatus 2 shown in FIG. 1 includes four processing chambers 4A, 4B, 4C, and 4D, one common transfer chamber 6, and two load lock chambers 8A and 8B.
  • Each chamber is defined by a processing container 4A, 4B, 4C, 4D, a common transfer container 6, and a load lock container 8A, 8B.
  • the common transfer container 6 has a substantially hexagonal prism shape, and the processing containers 4 are joined to four sides thereof, and the load lock containers 8A and 8B are joined to the other two sides.
  • the common transfer chamber 6 and each of the processing chambers 4A-4D, and the common transfer chamber 6 and each of the load lock chambers 8A and 8B are connected via a gate vanoleb G that can be opened and closed in an airtight manner. ing .
  • a gate valve G which can be opened and closed in an airtight manner is provided on the opposite side of the common transfer chamber 6 of each of the load lock chambers 8A and 8B.
  • susceptors 12A, 12B, 12 are in each of the processing chambers 4A and 4D.
  • a transfer mechanism 14 composed of an articulated arm that can be bent, extended, raised and lowered, and pivoted is provided at a position where the load lock chambers 8A and 8B and the processing chambers 4A to 4D can be accessed.
  • the transfer mechanism 14 has two picks Bl and B2 that can bend and stretch independently in the opposite directions, and can handle two wafers at a time. Note that the transport mechanism 14 may be one having only one pick.
  • Each of the processing chambers 4A to 4D has a predetermined processing containing an inert gas (Ar gas, N gas, or the like) therein.
  • an inert gas Ar gas, N gas, or the like
  • Gas supply systems 16A, 16B, 16C and 16D for supplying the processing gas are connected respectively.
  • vacuum evacuation systems 18A, 18B, 18C, and 18D for evacuating the internal atmosphere are connected to the processing chambers 4A to 4D, respectively.
  • the common transfer chamber 6 and each of the load lock chambers 8A, 8B also have a gas supply system 22A, 24A, 26A for supplying inert gas, and a vacuum exhaust system 22B, 24B, 26B for evacuating the internal atmosphere, respectively. It is connected.
  • a pressure gauge P for detecting the internal pressure is provided in each of the common transfer chamber 6 and each of the load lock chambers 8A and 8B.
  • the two processing chambers 4A-4D are high-cleanliness processing chambers for performing high-cleanliness processing that highly dislikes atmospheric contamination of the wafer W. .
  • the other two processing chambers 4C and 4D are medium-cleanliness processing chambers for performing medium-cleanliness processing on wafers W, which dislikes atmospheric contamination to a lower degree than high-cleanliness processing.
  • “high cleanliness” “Medium cleanliness” does not indicate absolute cleanliness but merely indicates the relative degree of cleanliness between the two.
  • the high cleanliness processing for example, 1 X 10- 7 Torr (l. 33 X 10- 5 Pa) less ultimate pressure there is a PVD processing required.
  • the medium cleanliness processing there is a CVD processing which requires an ultimate pressure of, for example, about 1 ⁇ 10 ⁇ 3 Torr (1.33 ⁇ 10 ⁇ ⁇ a).
  • PVD processing for forming a sputter film of Ti, Cu, or the like is performed in the high cleanliness processing chambers 4A and 4B, and TaN, WN, W, TiN, and the like are performed in the medium cleanliness processing chambers 4C and 4D.
  • a case where a CVD process for forming a film is performed will be described.
  • Each of the vacuum exhaust systems 18A and 18B of the high cleanliness processing chambers 4A and 4B has a cryopump in addition to a dry pump and a turbo molecular pump (not shown) in order to achieve the high vacuum described above. 30 are attached. Further, control of gas supply / exhaust and pressure of each chamber is performed by a controller (not shown) which controls the overall operation of the processing apparatus 2.
  • a Ti film is formed by PVD processing in both the high cleanliness processing chambers 4A and 4B, and a TiN film is formed by CVD processing in both the medium cleanliness processing chambers 4C and 4D.
  • a barrier film is formed on the wafer W by film formation will be described as an example.
  • an inert gas such as Ar gas necessary for forming a plasma is used as a process gas, and there is almost no risk of expanding contamination.
  • various source gases are used as a processing gas which is a source of expanding pollution.
  • An important point of the present invention is that the atmosphere in the high-cleanliness processing chambers 4A and 4B is common in order to prevent cross contamination in the high-cleanliness processing chambers 4A and 4B when transferring the wafer W. This is to flow to the transfer chamber 6 side, and the atmosphere in the common transfer chamber 6 is to flow to the medium cleanliness processing chambers 4C and 4D.
  • the semiconductor wafer W to be processed is taken into the common transfer chamber 6 by the transfer mechanism 14 from the outside (atmosphere side) via one of the load lock chambers 8A and 8B.
  • the wafer W is first introduced into one of the high-cleanliness processing chambers 4A and 4B for forming a Ti film by PVD processing, for example, into the processing chamber 4A, and the PVD processing has already been completed. ⁇ C Replaced with W.
  • the PVD-processed wafer W taken out of the processing chamber 4A is introduced into one of the medium-cleanliness processing chambers 4C and 4D, for example, the processing chamber 4C, to form a TiN film by C VD processing. Replaced with wafer W for which CVD processing has been completed.
  • the wafer W that has been subjected to the continuous processing of the PVD processing (Ti film formation) and the CVD processing (TiN film formation) is unloaded to the outside via one of the load lock chambers 8A and 8B. Is performed. A series of operations as described above are sequentially and repeatedly performed. Note that two or more of the six gate valves G provided around the common transfer chamber 6 are not opened at the same time, and that when one gate valve G is opened, The five gate vanolebs G are always closed.
  • FIG. 2A shows a pressure change in the high-cleanliness processing chamber 4A
  • FIG. 2B shows a pressure change in the medium-cleanliness processing chamber 4C.
  • the interior of the common transfer chamber 6 is constantly evacuated, and a constant pressure of, for example, about 200 mTorr (27 Pa) is maintained. It is assumed that the process times of the PVD process and the CVD process are substantially the same for convenience of explanation.
  • a Ti film is formed by PVD processing under a predetermined process pressure (for example, lOmTorr (lPa)) in the high cleanliness processing chamber 4A, Purging and exhausting the atmosphere in chamber 4A with inert gas.
  • a predetermined process pressure for example, lOmTorr (lPa)
  • inert gas such as Ar gas or N gas
  • the pressure in the processing chamber 4A is slightly higher than the pressure in the common transfer chamber 6, for example, 250 mTorr (33 Pa), which is higher by about 50 mTorr (7 Pa).
  • a TiN film was formed by CVD under a predetermined process pressure (for example, 100 mTorr (13 Pa)) in the medium cleanliness processing chamber 4C. Then, the atmosphere in the processing chamber 4C is purged with an inert gas and exhausted. After that, Ar gas or N gas
  • the gate vanoleb G of the medium cleanliness processing chamber 4C is opened, and the wafer W on which the Ti film is formed is loaded into the processing chamber 4C using the transfer mechanism 14. .
  • the wafer W on which the TiN film has been formed in the processing chamber 4C is taken out into the common transfer chamber 6.
  • the pressure in the medium-cleanliness processing chamber 4C is maintained slightly lower than the pressure in the common transfer chamber 6, the atmosphere in the common transfer chamber 6 flows into the processing chamber 4C. For this reason, particles and gas that is a source of contamination do not enter the common transfer chamber 6.
  • the introduction of the inert gas and the exhaust of the internal atmosphere are continued, so that the particles and gases in the processing chamber 4C are exhausted more efficiently.
  • the gate valve G of the processing room 4C is closed. As described above, the wafer W on which the Ti film and the TiN film are continuously formed is carried out to the atmosphere through one of the load lock chambers 8A and 8B.
  • the atmosphere in the processing chambers 4A and 4B may always flow to the common transfer chamber 6 side. it can. Further, when loading / unloading (swapping) the wafer W to / from the medium-cleanliness processing chambers 4C and 4D, the atmosphere in the common transfer chamber 6 can always flow toward the processing chambers 4C and 4D. For this reason, it is possible to reliably prevent gas or particles serving as a contamination source from entering the high cleanliness processing chambers 4A and 4B.
  • the atmosphere in the common transfer chamber 6 becomes medium-cleanliness processing chambers 4C and 4 Even if it flows into D, these processing chambers 4C and 4D are not contaminated.
  • each pressure value in the above-described embodiment is merely an example, and is not limited to the numerical values shown.
  • the pressure difference between the processing chambers 4A, 4B and 4C and 4D with respect to the common transfer chamber 6 may be about + 10- + 200 mTorr and about -10 ⁇ 200 mTorr, respectively.
  • the pressure is simply lower than that of the common transfer chamber 6, so that the pressure adjustment during the period t2 and the inert gas such as Ar gas and N gas are performed.
  • cryopump 30 is used instead of this.
  • a turbo molecular pump may be used.
  • the temperature of the cryopanel is set at about 100-110 ° K. In this way, of the gas molecules exhausted from the processing chambers 4A and 4B, only water vapor is trapped in the cryopanel, and Ar gas, N gas, etc. are trapped.
  • a vacuum processing apparatus provided with two high-cleanliness processing chambers and two medium-cleanliness processing chambers was used. It can be any number greater than one. The number of each processing chamber should be set so as to obtain the optimum throughput in consideration of the processing time in each processing chamber.
  • the type of film to be formed is not limited to the combination of the Ti film and the TiN film.
  • a Cu film formed by PVD processing, a TaN film formed by CVD processing, a WN film or a W film, or the like is used.
  • the present invention can be applied to a case where a barrier film is formed by a combination of the above.
  • etching processing is performed using only Ar gas plasma.
  • the so-called soft etching process PCEM: pre-clean etching module
  • Examples of the medium cleanliness processing include ALD (Atomic Layer Deposition) processing, RTP (Rapid Thermal Processing), and the like, in addition to CVD processing.
  • the object to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and the present invention can be applied to a case where an LCD substrate, a glass substrate, or the like is to be processed.

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Abstract

　雰囲気の汚染を高度に嫌う高清浄度処理と、雰囲気の汚染を高清浄度処理よりは低い中程度に嫌う中清浄度処理とを行うための真空処理装置の操作方法である。処理装置は、高清浄度処理を行うための処理室（４Ａ、４Ｂ）と、中清浄度処理を行うための処理室（４Ｃ、４Ｄ）と、被処理物体を搬送する搬送機構が設けられた共通搬送室（６）とを備えている。各室（４Ａ～４Ｄ、６）は、それぞれ真空引き可能に構成されている。共通搬送室（６）が各処理室（４Ａ～４Ｄ）に対してそれぞれ連通および遮断可能となるようにゲートバルブ（Ｇ）が設けられている。この操作方法においては、共通搬送室（６）と高清浄度処理室（４Ａ、４Ｂ）とを連通する際には、連通する直前に、処理室（４Ａ、４Ｂ）内の圧力が共通搬送室内の圧力よりも僅かに高くなり、共通搬送室（６）と中清浄度処理室（４Ｃ、４Ｄ）とを連通する際には、連通する直前に、処理室（４Ｃ、４Ｄ）内の圧力が共通搬送室内の圧力よりも僅かに低くなっているようにする。

Description

明 細 書
真空処理装置の操作方法
技術分野
[0001] 本発明は、共通搬送室に接続された複数の処理室を備えた真空処理装置を用い て、半導体ウェハ等に対して PVDや CVD等の処理を連続的に行うための真空処理 装置の操作方法に関する。
^景技術
[0002] 一般に、半導体デバイスの製造工程にあっては、半導体ウェハに各種の処理、例 えばドライエッチング、スパッタリング、化学的蒸着処理 (CVD)等が複数回繰り返し 行われる。最近では、処理の効率化を図るために、これらの処理を施す複数の処理 室を結合し、半導体ウェハを大気に晒すことなく連続的に処理できるようにした、いわ ゆるクラスタツール型の真空処理装置が注目されている。
[0003] この種の装置は、例えば特開平 3-19252号公報に開示されている。その装置は、 前/後処理室と、この前/後処理室に連接されて内部に搬送ロボットを有する共通 搬送室と、この共通搬送室に連接された複数の処理室とを備えている。処理すべき ウェハは、前 Z後処理室にて予備加熱等の前処理がなされた後、共通搬送室内の 搬送ロボットにより最初の処理室に移載される。また、搬送ロボットによりウェハが各処 理室に移載され、各処理室でそれぞれ処理が行われる。
[0004] この種の装置において、各処理室間でウェハを移動させる際には、共通搬送室と 各処理室との間でのウェハの受け渡しを経ることになる。その場合、ウェハ搬送のた めに連通された処理室と共通搬送室との間で、各室内に僅かに残留する各種のガス やパーティクルが移動し得る。このため、ウェハに対してクロスコンタミネーシヨン等の 汚染が発生する場合がある。そこで、このような汚染の発生を防止するための技術が 、特開平 4-100222号公報ゃ特開平 7-211761号公報に開示されている。その技 術は、予め各室間の圧力調整を行って、各室どうしが連通した時には常に一方向の みに雰囲気が流れるようにすることで、汚染源となるガスやパーティクルが意図した方 向に対して逆方向には流れなレ、ようにしたものである。 [0005] ところで最近、ウェハに対して、処理室内の雰囲気の汚染を高度に嫌う高清浄度処 理と、処理室内の雰囲気の汚染を高清浄度処理よりは低い中程度に嫌う中清浄度 処理とを連続して行うためのクラスタツール型の真空処理装置も提案されている。例 えば、高清浄度処理は物理的蒸着処理 (PVD)であり、中清浄度処理は CVDである 。この場合、共通搬送室に、高清浄度処理室としての PVD処理室と、中清浄度処理 室としての CVD処理室とが接続される。 PVD処理室は、 CVD処理室と比較して到 達圧力（ベースプレッシャー）をかなり低くし、且つ処理室内の雰囲気の汚染も高度 に避けなければならなレ、。しかし、上述したような操作方法では、 PVD処理室に、 C VD処理室内の残留ガスやパーティクル、 CVD処理後の高温状態にあるウェハ等よ り発生した汚染源となるガス（アウトガスを含む）やパーティクル等が共通搬送室を介 して侵入する場合がある。
発明の開示
[0006] 本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたもの である。すなわち、本発明の目的は、共通搬送室を介して中清浄度処理室と連結さ れた高清浄度処理室内の汚染を確実に防止することが可能な真空処理装置の操作 方法を提供することにある。
[0007] そこで、本発明によれば、被処理物体に対して、雰囲気の汚染を高度に嫌う高清 浄度処理を行うための、真空引き可能になされた高清浄度処理室を画定する高清浄 度処理容器と、前記物体に対して、雰囲気の汚染を前記高清浄度処理よりは低い中 程度に嫌う中清浄度処理を行うための、真空引き可能になされた中清浄度処理室を 画定する中清浄度処理容器と、前記物体を搬送する搬送機構が設けられた共通搬 送室を画定すると共に、この共通搬送室が前記高清浄度処理室および前記中清浄 度処理室に対してそれぞれ連通および遮断可能となるよう、前記高清浄度処理容器 および前記中清浄度処理容器に対してそれぞれゲートバノレブを介して接続された共 通搬送容器と、を備えた真空処理装置の操作方法において、前記共通搬送室と前 記高清浄度処理室とを連通する際には、連通する直前に、前記高清浄度処理室内 の圧力が前記共通搬送室内の圧力よりも僅かに高くなつているようにし、前記共通搬 送室と前記中清浄度処理室とを連通する際には、連通する直前に、前記中清浄度 処理室内の圧力が前記共通搬送室内の圧力よりも僅かに低くなつているようにする、 ことを特徴とする真空処理装置の操作方法が提供される。
[0008] この操作方法によれば、共通搬送室と高清浄度処理室とを連通する際には、連通 する直前に、高清浄度処理室内の圧力が共通搬送室内の圧力よりも僅かに高くなつ ているようにしたので、連通時には、高清浄度処理室内の雰囲気が共通搬送室内の 方へ流れることになる。また、共通搬送室と中清浄度処理室とを連通する際には、連 通する直前に、中清浄度処理室内の圧力が共通搬送室内の圧力よりも僅かに低くな つているようにしたので、連通時には、共通搬送室内の雰囲気が中清浄度処理室内 の方へ流れることになる。従って、中清浄度処理室や共通搬送室内の汚染源となる ガスやパーティクルが高清浄度処理室内に侵入することを防止することができる。
[0009] この場合、前記共通搬送室と前記高清浄度処理室とが連通されているときには、前 記共通搬送室と前記中清浄度処理室との間が遮断され、前記共通搬送室と前記中 清浄度処理室とが連通されているときには、前記共通搬送室と前記高清浄度処理室 との間が遮断されているようにする、ことが好ましい。
典型的には、前記高清浄度処理は物理的蒸着であり、前記中清浄度処理は化学 的蒸着である。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]は、本発明の操作方法が適用される真空処理装置の一例を示す概略平面図。
[図 2]は、本発明の操作方法による圧力変化を示すタイミングチャート。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下に、本発明に係る真空処理装置の操作方法の一実施形態を添付図面に基づ いて詳述する。
図 1には、本発明の操作方法が適用される真空処理装置の一例が示されている。 図 1に示す処理装置 2は、 4つの処理室 4A、 4B、 4C、 4Dと、 1つの共通搬送室 6と、 2つのロードロック室 8A、 8Bとを備えている。各室は、それぞれ処理容器 4A、 4B、 4 C、 4D、共通搬送容器 6、ロードロック容器 8A、 8Bによって画定されている。共通搬 送容器 6は略六角柱形状をなし、その 4辺に各処理容器 4が接合され、他の 2辺に各 ロードロック容器 8A、 8Bが接合されている。 [0012] 共通搬送室 6と各処理室 4A— 4Dとの間、および共通搬送室 6と各ロードロック室 8 A、 8Bとの間は、それぞれ気密に開閉可能なゲートバノレブ Gを介して接続されている 。必要に応じて各ゲートバルブ Gを開/閉することで、共通搬送室 6内と各室 4A— 4 D内との間、および共通搬送室 6と各ロードロック室 8A、 8B内との間を、それぞれ連 通/遮断できるようになつている。また、各ロードロック室 8A、 8Bの共通搬送室 6とは 反対の側にも、それぞれ気密に開閉可能になされたゲートバルブ Gが設けられてい る。これらのゲートバノレブ Gを開くことで、図示しない大気側の搬送室やカセット室と 各ロードロック室 8A、 8Bとの間で、被処理物体としての半導体ウェハ Wを搬出入で きるようになつている。
[0013] 各処理室 4A 4D内には、それぞれウェハ Wを載置するサセプタ 12A、 12B、 12
C、 12Dが設けられている。共通搬送室 6内には、各ロードロック室 8A、 8Bおよび各 処理室 4A— 4Dにアクセスできる位置に、屈伸、昇降および旋回可能になされた多 関節アームよりなる搬送機構 14が設けられている。この搬送機構 14は、互いに反対 方向へ独立して屈伸できる 2つのピック Bl、 B2を有し、一度に 2枚のウェハを取り扱 うことができるようになつている。尚、搬送機構 14としては、 1つのピックのみ有するも のを用いてもよい。
[0014] 各処理室 4A— 4Dには、内部に不活性ガス（Arガスや Nガス等）を含む所定の処
2
理ガスを供給するガス供給系 16A、 16B、 16C、 16Dがそれぞれ接続される。また、 各処理室 4A— 4Dには、内部雰囲気を真空排気するための真空排気系 18A、 18B 、 18C、 18Dがそれぞれ接続される。共通搬送室 6と各ロードロック室 8A、 8Bにも、 不活性ガスを供給するガス供給系 22A、 24A、 26Aと、内部雰囲気を真空排気する ための真空排気系 22B、 24B、 26Bとがそれぞれ接続されている。各処理室 4A 4
D、共通搬送室 6および各ロードロック室 8A、 8Bには、内部圧力を検出するための 圧力計 Pがそれぞれ設けられている。
[0015] 4つの処理室 4A— 4Dの内、 2つの処理室 4A、 4Bは、ウェハ Wに対して雰囲気の 汚染を高度に嫌う高清浄度処理処理を行うための高清浄度処理室である。他の 2つ の処理室 4C、 4Dは、ウェハ Wに対して雰囲気の汚染を高清浄度処理よりは低い中 程度に嫌う中清浄度処理を行うための中清浄度処理室である。ここで"高清浄度"や "中清浄度"とは、絶対的な清浄度を示すものではなぐ単に両者間における相対的 な清浄度の程度を示すものである。高清浄度処理としては、例えば 1 X 10— 7Torr (l . 33 X 10— 5Pa)以下の到達圧力が要求される PVD処理がある。また、中清浄度処理と しては、例えば 1 X 10— 3Torr (l . 33 X 10— ^a)程度の到達圧力が要求される CVD 処理がある。
[0016] 本実施形態においては、高清浄度処理室 4A、 4Bで Tiや Cu等をスパッタ成膜する PVD処理が行われ、中清浄度処理室 4C、 4Dでは TaN、 WN、 W、 TiN等を成膜す る CVD処理が行われる場合について説明する。高清浄度処理室 4A、 4Bの真空排 気系 18A、 18Bにはそれぞれ、上記のような高真空度を実現するために、ドライボン プゃターボ分子ポンプ（図示せず）の他に、クライオポンプ 30が併設されている。また 各室のガス給排気や圧力の制御が、処理装置 2の全体の動作を制御する図示しな レ、コントローラにより行われる。
[0017] 次に、以上のように構成された処理装置 2に基づいて行われる本発明方法につい て説明する。ここでは本発明の理解を容易にするために、高清浄度処理室 4A、 4B では共に Ti膜を PVD処理により成膜し、中清浄度処理室 4C、 4Dでは共に TiN膜を CVD処理により成膜して、ウェハ W上にバリヤ膜を形成する場合を例にとって説明 する。
[0018] PVD処理では一般的に、処理ガスとしてプラズマの形成に必要な Arガス等の不活 性ガスが用いられ、汚染を拡大させる恐れがほとんど存在しない。これに対して、 CV D処理では、処理ガスとして汚染を拡大する源となる各種の原料ガスが用いられる。 本発明の重要な点は、ウェハ Wの搬送時において、高清浄度処理室 4A、 4B内に おけるクロスコンタミネーシヨンの発生を防ぐために、高清浄度処理室 4A、 4B内の雰 囲気は共通搬送室 6側へ流し、共通搬送室 6内の雰囲気は中清浄度処理室 4C、 4 D側へ流すようにしたことである。
[0019] まず、処理すべき半導体ウェハ Wは、外部（大気側）から、ロードロック室 8A、 8Bの いずれか一方を介して、搬送機構 14によって共通搬送室 6内へ取り込まれる。このゥ ェハ Wは、まず PVD処理により Ti膜を成膜するために高清浄度処理室 4A、 4Bのレヽ ずれか一方、例えば処理室 4A内へ導入され、すでに PVD処理が完了しているゥェ ハ Wと入れ替えられる。処理室 4Aから取り出された PVD処理済みのウェハ Wは、 C VD処理により TiN膜を成膜するために中清浄度処理室 4C、 4Dのいずれか一方、 例えば処理室 4C内へ導入され、すでに CVD処理が完了しているウェハ Wと入れ替 られる。
[0020] このようにして、 PVD処理 (Ti成膜）および CVD処理 (TiN成膜）の連続処理が完 了したウェハ Wは、ロードロック室 8A、 8Bのいずれか一方を介して外部へ搬出され る。以上のような一連の動作が順次、繰り返し行われることになる。なお、共通搬送室 6の周囲に設けられた 6個のゲートバルブ Gは、 2つ以上が同時に開放されることはな く、いずれ力、 1つのゲートバルブ Gが開放されているときには、他の 5つのゲートバノレ ブ Gは必ず閉鎖されてレ、る。
[0021] 次に、図 2を参照して、本発明の操作方法による高清浄度処理室 4A内と中清浄度 処理室 4C内の圧力変化の一例について説明する。図 2 (A)は高清浄度処理室 4A 内の圧力変化を示し、図 2 (B)は中清浄度処理室 4C内の圧力変化を示す。共通搬 送室 6内は、常時真空引きされており、例えば略 200mTorr (27Pa)程度の一定の 圧力を維持しているものとする。尚、 PVD処理と CVD処理のプロセス時間は、説明 の都合上、略同一であると仮定する。
[0022] まず、図 2 (A)に示すように、高清浄度処理室 4A内で所定のプロセス圧力（例えば lOmTorr (lPa) )の下で PVD処理により Ti膜を成膜したならば、処理室 4A内の雰 囲気を不活性ガスでパージして排気する。その後、 Arガスや Nガス等の不活性ガス
2
を処理室 4A内に導入して圧力調整を行う。これにより、期間 tlにおいて、処理室 4A 内の圧力を共通搬送室 6内の圧力よりも僅かに、例えば 50mTorr (7Pa)程度高い、 250mTorr (33Pa)とする。
[0023] これと並行して、図 2 (B)に示すように、中清浄度処理室 4C内で所定のプロセス圧 力（例えば lOOmTorr (13Pa) )の下で CVDにより TiN膜を成膜したならば、処理室 4C内の雰囲気を不活性ガスでパージして排気する。その後、 Arガスや Nガス等の
2 不活性ガスを処理室 4C内に導入して圧力調整を行う。これにより、期間 t2において 、処理室 4C内の圧力を共通搬送室 6内の圧力よりも僅かに、例えば 50mTorr (7Pa )程度低い、 150mTorr (20Pa)とする。 [0024] 次に、図 2 (A)に示すように、処理室 4Aのゲートバルブ Gを開放し、搬送機構 14を 用いて Ti成膜済みのウェハ Wを共通搬送室 6内へ取り出す。これと同時に、未処理 のウェハを処理室 4Aへ搬入する。この時、高清浄度処理室 4A内の圧力は、共通搬 送室 6内の圧力よりも僅かに高く維持されているので、処理室 4A内の雰囲気が共通 搬送室 6側に流れ込むことになる。このため、高清浄度処理室 4A内へは、パーテイク ルゃ汚染源となるガスが入り込むことはなぐクロスコンタミネーシヨン等が発生するこ とを防止できる。高清浄度処理室 4Aに対するウェハの入れ替えが完了したならば、 処理室 4Aのゲートバルブ Gを閉鎖する。
[0025] 次に、図 2 (B)に示すように、中清浄度処理室 4Cのゲートバノレブ Gを開放し、搬送 機構 14を用いて Ti成膜済みのウェハ Wを処理室 4C内へ搬入する。これと同時に、 処理室 4C内の TiN成膜済みのウェハ Wを共通搬送室 6内へ取り出す。この時、中 清浄度処理室 4C内の圧力は、共通搬送室 6内の圧力よりも僅かに低く維持されてい るので、共通搬送室 6内の雰囲気が処理室 4C側へ流れ込むことになる。このため、 共通搬送室 6内へはパーティクルや汚染源となるガスが入り込むことはない。また、中 清浄度処理室 4C内では、不活性ガスの導入と内部雰囲気の排気とが続けられてい るので、処理室 4C内のパーティクルやガスがより効率的に排気される。中清浄度処 理室 4Cに対するウェハの入れ替えが完了したならば、処理室 4Cのゲートバルブ G を閉鎖する。尚、 Ti膜および TiN膜が連続成膜されたウェハ Wは、前述したように、 ロードロック室 8A、 8Bのいずれかを介して大気側へ搬出されることになる。
[0026] 他方の高清浄度処理室 4Bおよび他方の中清浄度処理室 4Dについても、以上の ような一連の動作がそれぞれ行われる。
[0027] 従って、高清浄度処理室 4A、 4Bに対するウェハ Wの搬入搬出（入れ替え）の際は 、これらの処理室 4A、 4B内の雰囲気が常に共通搬送室 6側へ流れるようにすること ができる。また、中清浄度処理室 4C、 4Dに対するウェハ Wの搬入搬出（入れ替え） の際は、共通搬送室 6内の雰囲気が常に処理室 4C、 4D側へ流れるようにすることが できる。このため、高清浄度処理室 4A、 4B内に汚染源となるガスやパーティクルが 侵入することを確実に防止することができる。特に、高清浄度処理として原料ガスを 使わない PVD処理を行うことで、共通搬送室 6内の雰囲気が中清浄度処理室 4C、 4 D内へ流入しても、これらの処理室 4C、 4Dが汚染されることがない。
[0028] また、共通搬送室 6内の内圧は略一定に維持したまま、共通搬送室 6よりも容積の 小さい各処理室 4A— 4D内の圧力の方を変化させることで、圧力調整を迅速に行う こと力 Sできる。このため連続処理のスループットを低下させることもなレ、。
[0029] 上述した実施形態における各圧力値は単に一例を示したに過ぎず、示された数値 には限定されない。例えば、共通搬送室 6内に対する各処理室 4A、 4Bおよび 4C、 4Dの圧力差は、それぞれ + 10— + 200mTorr程度および—10^ 200mTorr程 度でもよレ、。また、中清浄度処理室 4C、 4Dに関しては、単に共通搬送室 6より圧力 が低ければよいので、期間 t2における圧力調整や、 Arガスや Nガス等の不活性ガ
2
スの導入は省略してもよい。
[0030] また高清浄度処理室 4A、 4Bにおいていは、極めて低い到達圧力が要求されるた め、クライオポンプ 30が使用されている力 これに代えて、吸気口側にクライオパネ ルを設けたターボ分子ポンプを用いてもよい。その場合、クライオパネルの温度は、 1 00— 110° K程度に設定する。このようにすれば、処理室 4A、 4Bから排気される気 体分子のうち、水蒸気のみがクライオパネルにトラップされ、 Arガスや Nガス等はタ
2
ーボポンプにより排気される。このため、クライオポンプのような、全ての気体をトラッ プするため込み式ポンプに比べ、リジェネレーション（トラップされた気体を昇温して 排気させること）の回数を低減させることが可能となり、装置の稼働効率を上げること が出来る。特に、高清浄度処理室 4A、 4B内の圧力を 250mTorrに維持するよう不 活性ガスを流し続ける場合には、クライオパネルを使用することが好ましい。
[0031] 次に、高清浄度処理室および中清浄度処理室を、それぞれ 2つずつ設けた真空処 理装置を用いたが、高清浄度処理室および中清浄度処理室の数は、それぞれ 1以 上の任意の数とすることができる。各処理室の個数は、各処理室における処理時間 を考慮して最適なスループットが得られるように設定すればょレ、。
[0032] また、成膜される膜の種類は、 Ti膜と TiN膜の組み合わせに限定されず、前述した ように PVD処理による Cu膜と、 CVD処理による TaN膜、 WN膜ないし W膜等との組 み合わせによりバリヤ膜を形成する場合にも本発明を適用し得る。更に、高清浄度処 理としては、 PVD処理の他に、 Arガスだけのプラズマによりエッチング処理を行う、 いわゆるソフトエッチング処理（PCEM：プリクリーンエッチングモジュール）を挙げる こと力 Sできる。また、中清浄度処理としては、 CVD処理の他に、 ALD (Atomic Laye r Deposition)処理、 RTP (Rapid Thermal Processing)等を挙げることができる。 また、被処理物体は半導体ウェハに限定されず、 LCD基板、ガラス基板等を被処理 物体とする場合にも本発明を適用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 被処理物体に対して、雰囲気の汚染を高度に嫌う高清浄度処理を行うための、真 空引き可能になされた高清浄度処理室を画定する高清浄度処理容器と、
前記物体に対して、雰囲気の汚染を前記高清浄度処理よりは低い中程度に嫌う中 清浄度処理を行うための、真空引き可能になされた中清浄度処理室を画定する中清 浄度処理容器と、
前記物体を搬送する搬送機構が設けられた共通搬送室を画定すると共に、この共 通搬送室が前記高清浄度処理室および前記中清浄度処理室に対してそれぞれ連 通および遮断可能となるよう、前記高清浄度処理容器および前記中清浄度処理容 器に対してそれぞれゲートバルブを介して接続された共通搬送容器と、
を備えた真空処理装置の操作方法にぉレ、て、
前記共通搬送室と前記高清浄度処理室とを連通する際には、連通する直前に、前 記高清浄度処理室内の圧力が前記共通搬送室内の圧力よりも僅かに高くなつてい るよつにし、
前記共通搬送室と前記中清浄度処理室とを連通する際には、連通する直前に、前 記中清浄度処理室内の圧力が前記共通搬送室内の圧力よりも僅かに低くなつてい るようにする、ことを特徴とする真空処理装置の操作方法。
[2] 前記高清浄度処理は物理的蒸着であり、前記中清浄度処理は化学的蒸着である
、ことを特徴とする請求項 1記載の真空処理装置の操作方法。
[3] 前記共通搬送室と前記高清浄度処理室とが連通されているときには、前記共通搬 送室と前記中清浄度処理室との間が遮断され、
前記共通搬送室と前記中清浄度処理室とが連通されているときには、前記共通搬 送室と前記高清浄度処理室との間が遮断されているようにする、
ことを特徴とする請求項 1記載の真空処理装置の操作方法。
[4] 前記高清浄度処理は物理的蒸着であり、前記中清浄度処理は化学的蒸着である
、ことを特徴とする請求項 3記載の真空処理装置の操作方法。
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