JPH04254349A - マルチチャンバプロセス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造工程
で用いられるマルチチャンバプロセス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣパターンの微細化に伴い、プ
ロセスの高精度化，複雑化，ウエハの大口径化など多様
性が求められている。このような背景において、複合プ
ロセスの増加や、枚葉式化に伴うスループットの向上の
関点からマルチチャンバプロセス装置が注目を集めてい
る。

【０００３】従来、この種のマルチチャンバプロセス装
置としては、図４に示すように、ウエハ搬送用チャンバ
（トランスファーチャンバ）１と、ウエハ搬送用チャン
バ１に夫々ゲートバルブ２を介して接続された複数のプ
ロセスチャンバ３〜３と、ウエハ搬送用チャンバ１にゲ
ートバルブ４，４を介して接続されたウエハロード室５
，５とから大略構成されたものが知られている。

【０００４】なお、上記ウエハ搬送用チャンバ１には、
ウエハロード室５との中継位置にロードロック室（予備
排気室）６が画成されており、ウエハ搬送用チャンバ１
のプロセスチャンバ３側と、ロードロック室６には、夫
々ウエハ搬送アーム７，８が備えられている。これらウ
エハ搬送アーム７，８は、クランク機構等により伸縮自
在であり、且つ回転自在に制御され得るようになってい
る。搬送アーム７は、処理目的に応じた各プロセスチャ
ンバ３へウエハＡを搬入，搬出し、ウエハ搬送アーム８
はウエハＡをウエハロード室５のウエハカセット９に出
し入れを行なうと共に、ウエハ搬送アーム７へのウエハ
Ａの授受を行なうようになっている。なお、上記したプ
ロセスチャンバ３は、夫々、その処理目的によってチャ
ンバ内のベース圧力を異にしている。例えば、スパッタ
処理を行なうチャンバの場合は、ベース圧力が１０−７
Ｔｏｒｒ以下となっており、また、減圧（ＬＰ）−ＣＶ
Ｄ処理を行なうチャンバの場合は、そのベース圧力が１
０−３Ｔｏｒｒ程度である。また、ウエハ搬送用チャン
バ１のベース圧力は、例えば１０−８Ｔｏｒｒ程度に設
定されている。このように、ベース圧力を異にするプロ
セスチャンバ３〜３を１室のウエハ搬送用チャンバ１に
並列に接続したマルチチャンバプロセス装置においては
、ウエハＡを各プロセスチャンバ３に搬入，搬出する際
にゲートバルブ２を開閉することにより、チャンバ間の
クロスコンタミネーションや、残留水分の移動が起り、
チャンバの雰囲気汚染，相互汚染や結露発生等が生ずる
問題点があった。

【０００５】そこで、ウエハ搬送用チャンバが１室のみ
であるとウエハ搬送用チャンバ１とプロセスチャンバ３
間で圧力差によるクロスコンタミネーションが問題とな
るため、図３に示す「１９９０年５月号ＮＩＫＫＥＩ　
　ＭＩＣＲＯＤＥＶＩＣＥＳ第４７頁」に記載されたマ
ルチチャンバプロセス装置のように、真空度の異なるウ
エハ搬送用チャンバ１０，１１を複数設けたものが開発
されている。ウエハ搬送用チャンバ１０には、ロードロ
ック室１２Ａ，１２Ｂ、ウエハ位置出しチャンバ１３、
ＲＴＰ／エッチング／ＣＶＤチャンバ１４等がゲートバ
ルブ（図示省略する）を介して接続されている。また、
ウエハ搬送用チャンバ１０には、プレクリーンチャンバ
１５と冷却チャンバ１６を介してウエハ搬送用チャンバ
１１が接続され、このウエハ搬送用チャンバ１１には、
複数のＰＶＤチャンバ１７が並列に接続されている。こ
れらのチャンバ内のベース圧力は、ロードロック室１２
Ａ，１２Ｂが１０−５Ｔｏｒｒ、ウエハ搬送用チャンバ
１０が１０−６Ｔｏｒｒ、ウエハ位置出しチャンバ１３
が１０−６Ｔｏｒｒ、ＲＴＰ／エッチング／ＣＶＤチャ
ンバ１４が１０−６Ｔｏｒｒ，プレクリーンチャンバ１
５及び冷却チャンバ１６が１０−７Ｔｏｒｒ、ウエハ搬
送用チャンバ１１が１０−８Ｔｏｒｒ、ＰＶＤチャンバ
１７が１０−９Ｔｏｒｒに設定されている。このように
、マルチチャンバプロセス装置においては、一般に、各
チャンバのベース圧力が、（プロセスチャンバ）＜（ウ
エハ搬送用チャンバ）＜（ロードロック室）の順に大気
圧に近くなるように設定されている。また、各ウエハ搬
送用チャンバ１０，１１間、及び各プロセスチャンバと
ウエハ搬送用チャンバとの間のウエハ搬送手段としては
、夫々のウエハ搬送チャンバ１０，１１内にウエハ搬送
アーム１８が設けられている。

【０００６】この他の従来技術としては、例えば特開昭
６１−５５９２６号公報記載の技術が知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなマルチチャンバプロセス装置を用いた半導体装置の
製造プロセスにおいては、スパッタ，ＣＶＤ，ドライエ
ッチング等のように各種のガスを用いるプロセスチャン
バが複合して構成されているため、ウエハ搬送用チャン
バ内の搬送手段であるウエハ搬送アームが各種のプロセ
スチャンバ中のウエハ及び雰囲気に接触することにより
クロスコンタミネーションの中継点となり、相互汚染が
生じる問題点があった。

【０００８】具体的には、例えばＣＶＤ用のプロセスチ
ャンバ中の反応性ガスが、スパッタ用のプロセスチャン
バに混入することにより、スパッタで成膜されるアルミ
ニウム膜の膜質に影響を与える問題や、ドライエッチン
グ用のガスがＣＶＤ用のプロセスチャンバに混入し、微
妙な表面反応を利用する選択タングステンＣＶＤの選択
成長性を損なうなどの問題が生ずる。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点に着目
して創案されたものであって、プロセス間のクロスコン
タミネーションを防止できるマルチチャンバプロセス装
置を得んとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、ウエ
ハを枚葉処理するプロセスチャンバを、ウエハ搬送用チ
ャンバに複数、夫々ゲートバルブを介して並列に接続す
ると共に、ウエハ搬送用チャンバと各プロセスチャンバ
との間でウエハを前記ゲートバルブを介して搬入，搬出
するウエハ搬送手段を備えてなるマルチチャンバプロセ
ス装置において、前記ウエハ搬送用チャンバ内にプラズ
マ照射手段を備えることを、その解決手段としている。

【００１１】

【作用】プラズマ照射手段でウエハ搬送用チャンバ内に
プラズマ照射を行なうとプラズマポテンシャルのイオン
エネルギーにより、ウエハ搬送手段及びウエハ搬送用チ
ャンバ内壁に付着した、例えばプロセスチャンバで用い
られるガスやウエハに付着していた不純物等を離脱させ
る。このため、ウエハ搬送用チャンバ内を排気すること
により、容易に不純物等の除去が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係るマルチチャンバプロセス
装置の詳細を図面に示す実施例に基づいて説明する。

【００１３】（第１実施例）図１は、本発明の第１実施
例を示す説明図である。

【００１４】本実施例におけるウエハ搬送用チャンバ２
０には、同図に示すように、夫々ゲートバルブ２１を介
して複数のプロセスチャンバ２２及びウエハ供給側のチ
ャンバが並列に接続されている。このウエハ搬送用チャ
ンバ２２内には、図３に示す従来装置と同様のウエハ搬
送手段としてもウエハ搬送アーム１８が設けられている
。ウエハ搬送アーム１８は周知のフロッグレッグ式のア
ーム部１８ａを有し、回転駆動機構（図示省略する）に
より任意の角度に回転し得るようになっており、該アー
ム部１３ａを枢動させることにより、ウエハを各プロセ
スチャンバ２２内に搬送し得るようになっている。

【００１５】また、ウエハ搬送用チャンバ２０における
ウエハ搬送アーム１８の上方には、例えば１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波が印加される上部電極２３を配設している
。上記電極２３は、中空部２３ａ及び複数のノズル２３
ｂが形成されており、この上部電極２３には中空部２３
ａ内に酸素（Ｏ２）を導入するプラズマソース管２４が
連通するように接続されている。そして、上部電極２３
で酸素プラズマが生成されてノイズ２３ｂ〜２３ｂから
ウエハ搬送アーム１８に照射されるようになっている。 なお、ウエハ搬送アーム１８は、図１に示すように接地
されており、ウエハ搬送用チャンバ２０には排気手段が
設けられている。

【００１６】例えば、本実施例に係るマルチチャンバプ
ロセス装置を用いてテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）
を用いたＳｉＯ２のＣＶＤを行なった後エッチバック平
坦化を施し、次に上層配線層（例えばＡｌ層）をスパッ
タするというようなプロセスを組んだ場合、ＣＶＤのウ
エハに残った炭素系の不純物（コンタミ）がウエハ搬送
アーム１８に付着していても、後のスパッタ処理を行な
う前に、プラズマ照射を行なえば、ウエハ搬送アーム１
８に付着した不純物の除去を行なうことができ、次のス
パッタ工程での上層配線層の膜質の劣化を防止すること
ができる。

【００１７】上記のプラズマ照射の条件としては、１３
．５６ＭＨｚの高周波を用い、酸素流量を５０ＳＣＣＭ
とし、ＲＦパワー密度を０．００８Ｗ／ｃｍ２，雰囲気
圧力２００ｍＴｏｒｒとした。このときは、アノードカ
ップルになるので、プラズマポテンシャルのイオンエネ
ルギーのみで不純物除去されるため、ウエハ搬送アーム
１８の材料がスパッタされることはない。

【００１８】本実施例においては、上記のようなプラズ
マ照射手段を設けたが、このような構成に限定されるも
のではない。また、マルチチャンバプロセス装置におけ
るプロセスチャンバの数やウエハ搬送用チャンバの数は
適宜設計変更可能であることは言うまでもない。

【００１９】（第２実施例）図２は、第２実施例を示す
平面説明図である。

【００２０】本実施例のマルチチャンバプロセス装置は
、ウエハ搬送チャンバ２５に、バッファチャンバ２６を
介してプロセスチャンバ２７を接続すると共に、ウエハ
搬送用チャンバ２５の周側部には複数のプロセスチャン
バ２８〜２８及びウエハロード室２９を並列に接続して
大略構成されている。また、各チャンバ毎に、固有のベ
ース圧力を設定するための排気手段が設けられている。 なお、各チャンバどうしの間には、夫々ゲートバルブ３
０が介在され、各チャンバ内のベース圧力はゲートバル
ブ３０を閉塞することにより保持できるようになってい
る。また、ウエハ搬送用チャンバ２５内には、回動及び
伸縮が自在のウエハ搬送アーム３１が設けられており、
このウエハ搬送アームによりウエハを各チャンバに搬送
し得るようになっている。

【００２１】バッファチャンバ２６には、ウエハ加熱を
行なうウエハ加熱ステージ３１が設けられると共に、バ
ッファチャンバ２６の内壁を加熱する加熱ランプ３２を
チャンバ内の両側部に配設している。

【００２２】本実施例において、プロセスチャンバ２７
を例えばＣＶＤ用チャンバとし、プロセスチャンバ２８
をスパッタ用チャンバとして設定した場合、ウエハの搬
送の際にＣＶＤに用いられた反応性ガスがバッファチャ
ンバ２６に流入してチャンバ内壁に吸着しても加熱ラン
プ３２の加熱によりガス分子を内壁より離脱させること
ができる。また、ＣＶＤ用のチャンバからバッファチャ
ンバ２６に移されたウエハにも反応性ガスの分子等が付
着しているが、これらの不純物も加熱ランプ３２及び加
熱ステージ３１の加熱によりウエハから離脱させること
ができる。なお、このようにして離脱したガス分子等の
不純物は、バッファチャンバ２６に接続されている排気
手段（ターボ分子ポンプ）等によりチャンバ２６外へ排
出されるようになっている。なお、加熱によるゲートバ
ルブ３０のＯリングシール部の劣化を防止するため、Ｏ
リングシール部周辺には、水冷機構を備えている。

【００２３】上述のように、本実施例によれば、バッフ
ァチャンバ２６内で反応性ガス分子等のコンタミを除去
できるため、次工程で用いるプロセスチャンバ等へのク
ロスコンタミネーションを防止することができる。

【００２４】以上、第２実施例について説明したが、加
熱ランプ３２に加えてプラズマ照射手段を備える構成と
してもよい。また、これらの加熱手段をウエハ搬送用チ
ャンバ２５に設けることも可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、プロセス間のクロスコンタミネーションを防
止し、信頼性の高いプロセスを実現する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　第１実施例の断面説明図。

【図２】　　第２実施例の平面説明図。

【図３】　　従来装置の平面説明図。

【図４】　　従来装置の説明図。

【符号の説明】

１８…ウエハ搬送用アーム（ウエハ搬送手段）、２０…
ウエハ搬送用チャンバ、２１…ゲートバルブ、２２…プ
ロセスチャンバ、２３…上部電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ウエハを枚葉処理するプロセスチャン
   バを、ウエハ搬送用チャンバに複数、夫々ゲートバルブ
   を介して並列に接続すると共に、ウエハ搬送用チャンバ
   と各プロセスチャンバとの間でウエハを前記ゲートバル
   ブを介して搬入，搬出するウエハ搬送手段を備えてなる
   マルチチャンバプロセス装置において、前記ウエハ搬送
   用チャンバ内にプラズマ照射手段を備えることを特徴と
   するマルチチャンバプロセス装置。