JP2000306974A - 半導体処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理室の大気開放を必要とせず、処理室を清
浄雰囲気に維持したまま基板周辺の治具類の搬出入を行
うことができ、しかも装置としてコンパクト化を図った
半導体処理装置を提供する。 【解決手段】 密閉雰囲気中で所定の処理を行うための
処理室１６ａ，１６ｂと、前記処理室内で用いられる治
具類２４を前記処理室と半導体処理装置外部との間で搬
出入する移送装置１２とを備え、少なくとも前記処理室
から及び／又は処理室への前記治具類の搬出入を前記処
理室を清浄ガス雰囲気下において行うようになってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空処理装置に関
し、特に、半導体ウエハ等の基板に各種の処理を行うた
めの真空処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体産業における集積回路の集
積度の向上はめざましく、そのために、基板上に成膜を
行い、これの一部を除去してパターンを形成するような
工程が、１又は複数の真空処理室において行われる。基
板の大径化と、基板面上の処理の均一化を図るために、
真空処理室において基板を１枚ずつ配置して処理を行う
いわゆる枚葉式の処理が一般的になっている。

【０００３】このような枚葉式の処理室では、基板の出
し入れの際に処理室の内部が大気やその中に含まれるご
みによって汚染させることを防ぐために、処理室にゲー
トを介して隣接する真空搬送室を設けておくのが一般的
である。これにより、真空搬送室と処理室の双方を真空
にした状態でゲートを開き、真空搬送室に通常配置した
ロボット等の搬送手段で基板の出し入れを行って、処理
室を大気開放することなく、その清浄度を維持すること
ができる。

【０００４】ところで、例えば、成膜用の真空処理装置
では、基板のみでなく、基板の周囲に配置された装置部
品にも成膜がなされ、これが堆積すると、円滑な操業が
阻害される、あるいは、そのような堆積物が剥離して成
膜中の不純物となる等の弊害が起きる。そして、そのよ
うな堆積物を処理室を閉じたままで除去するのは一般的
に困難であり、処理室を開放して洗浄作業を行わなけれ
ばならない。そのために、手間の掛かる作業と、装置の
稼働率の低下を招いていた。

【０００５】そこで、そのような堆積しやすい箇所を覆
うように、防着部材を配置することが提案されている。
これにより、防着部材にある程度成膜が堆積したところ
で、これを真空搬送室から基板と同じように取り出して
交換したり、処理室の外で洗浄して戻すことにより、処
理室を開くことなく、処理を継続することができる。こ
のような方法は、防着部材だけでなく、処理室内で用い
る任意の治具類に適用することができる。真空搬送室に
隣接して、基板と同様にこのような治具類を仮置きする
治具類収容室を設けてもよい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例のように、処理室内の基板周辺に設けられる治具類
を、基板と同様に処理室と真空搬送室、治具類収容室の
３者を真空にした状態で搬送する場合、該収容室にもそ
の真空排気のための真空排気系を備える必要があるので
設備コスト、運転コストがかかる。

【０００７】本発明は上記に鑑み、処理室の大気開放を
必要とせず、処理室を清浄雰囲気に維持したまま基板周
辺の治具類の搬出入を行うことができ、しかも装置とし
てコンパクト化を図った半導体処理装置を提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、密閉雰囲気中で所定の処理を行うための処理室と、
前記処理室内で用いられる治具類を前記処理室と半導体
処理装置外部との間で搬出入する移送装置とを備え、少
なくとも前記処理室から及び／又は処理室への前記治具
類の搬出入を前記処理室を清浄ガス雰囲気下において行
うようになっていることを特徴とする半導体処理装置で
ある。

【０００９】これにより、例えば成膜によって膜が付着
したり、エッチングやイオン注入によって損傷を受け劣
化した基板周辺の治具類を処理室から搬出入する時に
は、処理室とこれに隣接する搬送室や治具類収容室をと
もに清浄ガスで満たした後に、両者の間のゲートを開放
して、処理室内を外気に開放することなく、外気からの
汚染を防止し、空気による酸化等を防止しつつ搬出入動
作を行うことができる。使用する清浄ガスは、不活性ガ
スが好ましく、例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、
キセノンガス等の希ガスや、あるいは窒素ガス、水素ガ
ス等である。

【００１０】請求項２に記載の発明は、前記処理室から
及び／又は処理室への前記治具類の搬出入を前記処理室
とこれに隣接した基板搬送室との間で行うことを特徴と
する請求項１に記載の半導体処理装置である。これによ
り、被処理材である基板を搬出入する手段と経路を用い
て簡単な構成で治具類を搬出入することができる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、前記処理室から
及び／又は処理室への前記治具類の搬出入を前記処理室
とこれに隣接した治具類収容室または治具類搬送室との
間で行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体処理
装置である。これにより、被処理材である基板と治具類
との搬出入経路を分別して相互の汚染を防止することが
できる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、前記処理室は、
基板上に成膜を行う成膜処理室であることを特徴とする
請求項１に記載の半導体処理装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１及び図２は本発明の第１の実
施の形態であり、ここでは、基板Ｗ上に薄膜を形成する
気相成長（ＣＶＤ）装置の例を示している。これには、
中央に搬送室１０が設けられ、これの内部には、ロボッ
トアーム１２ａを備えた基板搬送装置１２が収容されて
いる。搬送室１０は平面視で多角形状（例では六角形）
をなしており、各辺をなす壁には、ロード及びアンロー
ド用の２個のロードロック室１４ａ，１４ｂと、成膜用
の２個の処理室１６ａ，１６ｂ、及び治具類収容室１８
が、開閉自在なゲート弁２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６
ｄ，２６ｅを介して配置されている。

【００１４】処理室１６ａ，１６ｂには、上部に複数の
ノズルを有するガス噴射ヘッド２０が設けられ、気化
器、酸素源と連結している。そして、その下方にヒータ
を内蔵する基板保持台２２が昇降可能に配置されてい
る。基板保持台２２の上面には、基板保持具２４が着脱
自在に載置されている。基板保持具２４は、上面に基板
Ｗを受け入れる凹所が形成された皿状の部材で、基板保
持台２２への膜の付着を防止するように基板Ｗの周囲に
延びて形成されている。治具類収容室１８は、基板保持
具２４を一時的に保管するもので、これには、基板保持
具２４を交換するためのゲート弁２６ｆが設けられてい
る。基板搬送装置１２は、基板保持具２４の搬送動作を
も行えるようになっている。基板保持台２２には、基板
Ｗ及び基板保持具２４を個別に突き上げることができる
突き上げピンとその駆動機構が設けられている（図示
略）。

【００１５】搬送室１０及び処理室１６ａ，１６ｂは、
真空排気ライン２８及び開閉弁３０ａ，３０ｂを介して
排気ポンプ３２に接続されている。また、清浄な不活性
ガスを供給する清浄ガス源３４から延びる清浄ガスライ
ン３６が、マスフローコントローラ３８ａ，３８ｂ，３
８ｃ、流量調整弁４０ａ，４０ｂ，４０ｃ、開閉弁４２
ａ，４２ｂ，４２ｃを介してそれぞれ搬送室１０、処理
室１６ａ，１６ｂ及び治具類収容室１８に接続されてい
る。処理室内には、例えば多孔質体で形成された噴出部
材４４が所定位置に配置され、これから清浄ガスを分散
して静かな流れとして供給するようになっている。

【００１６】以下、この実施の形態の半導体処理装置の
作用を説明する。予め、ロード用のロードロック室１４
ａには処理すべき基板Ｗを複数収容したカセットを、治
具類収容室１８には空いた棚と清浄な基板保持具２４を
有するカセットをそれぞれ収納しておく。次に、搬送室
１０内に配置された基板搬送装置１２によりロード用の
ロードロック室１４ａから処理前の基板Ｗを取り出し、
処理室１６ａ，１６ｂに１枚ずつ載置して成膜処理を行
う。成膜処理後の基板Ｗは、搬送室１０内の基板搬送装
置１２で処理室１６ａまたは１６ｂから取り出し、これ
をアンロード用のロードロック室１４ｂ内のカセットに
収容する。

【００１７】所定量の基板Ｗの処理を行って基板保持具
２４に膜が付着した時に、所定のタイミングで基板保持
具２４の交換を行う。すなわち、搬送室１０及び処理室
１６ａを真空状態に維持した状態から、清浄ガスライン
３６の開閉弁４２ａ，４２ｂを開いて処理室１６ａと搬
送室の内部をそれぞれ同じ所定圧の清浄ガス雰囲気にす
る。ここにおいて、処理室１６ａでは多孔質体からなる
噴出部材４４からガスが分散して供給されるので、処理
室１６ａ内部のパーティクルを巻き上げることが防止さ
れる。そして、ゲート弁２６ｃを開き、搬送室１０内の
基板搬送装置１２で処理室１６ａ内の交換すべき基板保
持具２４を保持し、これを搬送室１０内に搬入してゲー
ト弁２６ｃを閉じる。この際、ゲート弁２６ｃの両側の
雰囲気圧力が同じであり、ゲート弁２６ｃを開いたとき
にガス流れが生じないので、処理室１６ａ及び搬送室の
内部のパーティクルを巻き上げることが防止される。

【００１８】次に、清浄ガスライン３６の開閉弁４２
ｂ，４２ｃを開いて、搬送室１０及び治具類収容室１８
の内部を所定圧の清浄ガス雰囲気にしてからゲート弁２
６ｅを開く。そして、基板搬送装置１２に保持された基
板保持具２４を治具類収容室１８内に搬入し、これを治
具類収容室１８内のカセット１８ａの棚に収容し、代わ
りに清浄な基板保持具２４を取り出してゲート弁２６ｅ
を閉じる。次に、清浄ガスライン３６の開閉弁４２ａ，
４２ｂを開いて処理室１６ａと搬送室の内部をそれぞれ
同じ所定圧の清浄ガス雰囲気にした後、ゲート弁２６ｃ
を開き、基板搬送装置１２で保持した基板保持具２４を
処理室１６ａ内の基板保持台２２上に設置する。処理室
１６ａでの処理の再開は、排気ポンプ３２により処理室
１６ａ内部の真空度を所定値に回復してから行う。

【００１９】これにより、処理室１６ａ，１６ｂを所定
圧の清浄不活性ガス雰囲気に維持した状態で、処理室１
６ａ，１６ｂ内の基板保持具２４の交換を行うことがで
きる。しかも、治具類収容室１８に真空排気系を設ける
必要がないので、ゲート弁２６ｆの構成も簡単でよく、
全体としての装置のコンパクト化を図ることができる。
なお、上記の実施の形態では、ゲート弁２６ｃ，２６ｅ
は一方のみを開放し、他方はその都度閉じていたが、処
理室１６ａ，１６ｂと治具類収容室１８の間で搬送を行
っている間中開いた状態であってもよい。治具類収容室
内の基板保持具２４を清浄なものと交換するには、治具
類収容室１８のゲート弁２６ｆを開いてこれを大気に開
放して、カセット１８ａごと交換すればよい。

【００２０】図３及び図４は、第２の実施の形態を示す
もので、この実施の形態の半導体処理装置においては、
治具類収容室１８が両処理室１６ａ，１６ｂに隣接して
配置され、搬送室１０を介さずにゲート弁２６ｇ，２６
ｈを介して直接に接続されている。治具類収容室１８の
内部にはロボットアーム５０ａを有する治具類搬送装置
５０が収納されている。また、搬送室１０に隣接して、
急速熱処理ユニット室５２とクーリング室５４が配置さ
れている。側面図である図４は簡略化して示している
が、上記以外の構成は、第１の実施の形態と同様であ
る。

【００２１】この実施の形態において、処理室１６ａ内
のサセプタ等の治具類の交換再生は以下のようにして行
われる。まず、清浄ガスライン３６の開閉弁４２ａ，４
２ｃを開いて、清浄ガスを処理室１６ａ及び治具類収容
室１８内に導き、この内部を所定圧の清浄ガス雰囲気に
する。この状態で、ゲート弁２６ｇを開き、治具類搬送
装置５０で処理室１６ａ内の交換再生すべき治具類を保
持して、これを治具類収容室１８内に搬入してカセット
１８ａの空き棚に置き、代わりに再生済みの保持具２４
を保持してこれを処理室１６ａ内に搬入する。治具類を
交換するとき、処理室１６ａ、治具類収容室１８とも非
真空であるため、搬送装置５０は真空対応の高価なもの
を必要としない。

【００２２】この実施の形態においては、基板Ｗの搬送
と保持具２４の搬送を異なる経路で行っているので、搬
送装置１２と治具類搬送装置５０とを別々にして、保持
具２４から搬送装置を介して基板Ｗが汚染されるという
状態を防止することができる。また、それぞれの経路を
個別に動作させることができるので、基板Ｗと保持具２
４の交換を同時に行うこともでき、装置の稼動効率を向
上させることができる。

【００２３】図５及び図６は、本発明の第３の実施の形
態を示すもので、内部に治具類搬送装置５０を収容した
治具類搬送室５６がゲート弁２６ｉ，２６ｊを介して両
処理室１６ａ，１６ｂに隣接して配置され、この治具類
搬送室５６の他方側には治具類収容室１８がゲート弁２
６ｋを介して配置されている。その他の構成及び作用
は、基本的に先の実施の形態と同様であるので、説明を
省略する。

【００２４】なお、上述した各実施の形態の装置におい
て、処理室１６ａ，１６ｂと搬送室１０の間では真空雰
囲気下で移送し、搬送室１０と治具類収容室１８の間で
は清浄ガス雰囲気下で移送を行ってもよいことは言うま
でもない。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
処理室の大気開放を必要とせず、処理室を清浄雰囲気に
維持したまま基板周辺の治具類の搬出入を行うことがで
き、しかも装置として小型コンパクト化を図った半導体
処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を模式的に示す側面
断面図であり、図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図２】図１の平面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態を示す平面図であ
る。

【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。

【符号の説明】

１０ 搬送室 １２ 基板搬送装置 １２ａ ロボットアーム １４ａ，１４ｂ ロードロック室 １６ａ，１６ｂ 処理室 １８ 治具類収容室 １８ａ カセット ２０ ガス噴射ヘッド ２２ 基板保持台 ２４ 基板保持具 ２６ａ〜ｋ ゲート弁 ２８ 真空排気ライン ３０ａ，３０ｂ 開閉弁 ３２ 排気ポンプ ３４ 清浄ガス源 ３６ 清浄ガスライン ３８ａ，３８ｂ，３８ｃ マスフローコントローラ ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 流量調整弁 ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 開閉弁 ４４ 噴出部材 ５０ 治具類搬送装置 ５０ａ ロボットアーム ５２ 急速熱処理ユニット室 ５４ クーリング室 ５６ 治具類搬送室 Ｗ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀江 邦明 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 福永 由紀夫 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 Ｆターム(参考） 4K029 BD01 DA09 KA09 4K030 CA04 CA12 DA06 GA11 KA28 5F031 CA02 FA01 FA07 FA11 FA12 GA43 MA04 MA09 MA28 MA29 NA02 NA04 NA05 NA08 NA09 NA10 PA18 PA26

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密閉雰囲気中で所定の処理を行うための
   処理室と、 前記処理室内で用いられる治具類を前記処理室と半導体
   処理装置外部との間で搬出入する移送装置とを備え、 少なくとも前記処理室から及び／又は処理室への前記治
   具類の搬出入を前記処理室を清浄ガス雰囲気下において
   行うようになっていることを特徴とする半導体処理装
   置。
2. 【請求項２】 前記処理室から及び／又は処理室への前
   記治具類の搬出入を前記処理室とこれに隣接した基板搬
   送室との間で行うことを特徴とする請求項１に記載の半
   導体処理装置。
3. 【請求項３】 前記処理室から及び／又は処理室への前
   記治具類の搬出入を前記処理室とこれに隣接した治具類
   収容室または治具類搬送室との間で行うことを特徴とす
   る請求項１に記載の半導体処理装置。
4. 【請求項４】 前記処理室は、基板上に成膜を行う成膜
   処理室であることを特徴とする請求項１に記載の半導体
   処理装置。