JPH065687A - 真空処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】各真空処理室４ａ〜４ｄ及びロードロック室３
間のウェーハ６の搬送，搬入及び搬出を効率良く行い、
総じてスループットの向上を図る。 【構成】多室構造の真空処理装置であって、複数の真空
処理室４ａ〜４ｄ及びロードロック室３に囲まれる搬送
室を上下２つに分離して搬送室１ａ，１ｂとし、これら
搬送室１ａ，１ｂのそれぞれに各真空処理室の位置に回
転割出しされ、伸縮して各真空処理室にウェーハ６を搬
入・搬出する基板ハンドリングアーム７ａ，７ｂを設
け、各真空処理室４ａ，４ｂ，４ｃ及び４ｄにおける処
理時間の不均衡により生ずる空き時間に、この基板ハン
ドリングアーム７ａ，７ｂを動作させ、ロードロック室
３から各真空処理室４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄへのウェー
ハ６の搬入・搬出及び各真空処理室４ａ，４ｂ，４ｃ，
４ｄの間のウェーハ６の移載を円滑に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、真空容器内に半導体基
板を収納し薄膜形成、エッチング処理等の処理を行う真
空処理装置に関し、特に半導体基板を一枚ずつ収納して
処理する真空処理室の複数固を有する真空処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在、半導体産業をはじめとする数多く
の分野で真空処理装置が用いられている。特に半導体製
造における真空処理装置には、半導体基板の表面に薄膜
を形成するためのスパッタリング装置やＣＶＤ装置があ
り、また逆に基板表面をエッチングするためのドライエ
ッチング装置等がある。

【０００３】近年、ＬＳＩの高集積化による配線の微細
化、多層化に伴い、異なった材質の薄膜を各々異なった
条件下で、真空中で連続形成したり、あるいはスパッ
タ、ＣＶＤ、ドライエッチング等の異種のプロセスを半
導体基板を大気にさらすことなく真空中で連続して処理
したいという要求が強くなってきた。

【０００４】これらの要求に対し、個々に独立した排気
系を有する真空処理室を複数個備えた多室構造型の真空
処理装置が開発され、実用化されるようになった。この
多室構造型の真空処理装置は、マルチチャンバ型装置と
も呼ばれ、各室が完全に独立しているためにスパッタ材
料や反応生成物プロセスガス等の相互のコンタミネーシ
ョンが起きないことと、各室ごとに異なった条件下で半
導体基板処理を行うことができるという利点を有してい
る。また、半導体基板の工程順に従って処理室を通る順
序も任意に選択することが可能であり、一台の装置で様
々な処理が連続して行い得るという利点がある。

【０００５】図４（ａ）及び（ｂ）は従来の真空処理装
置の一例を示す平面図及び真空処理室の断面図である。
通常、この種の真空処理装置は、例えば、図４（ａ）に
示すように、中央に位置する搬送室１の周囲に配置され
るとともに半導体基板の複数枚を積載する収納カセット
２が収納されるロードロック室３及び複数個の真空処理
室４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと、各真空処理室４ａ〜４ｄ
及びロードロック室３と搬送室１との間を仕切弁５ａ，
５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅと、各真空処理室４ａ〜４ｄ，
ロードロック室３及び搬送室をそれぞれ独立して真空排
気する真空ポンプとで構成されている。

【０００６】また、この真空処理装置は、図面では真空
処理室の数は４室であるが、その数は用途に応じて変化
する。一般には真空処理室を３〜５室有する場合が多
い。さらに、搬送室１の内部には半導体基板であるウェ
ーハ６を搬送するための基板ハンドリングアーム７が備
えられており、この基板ハンドリングアーム７は図面の
鉛直線方向を中心軸とする回転運動、及び水平面内での
伸縮運動を行うことによりロードロック室３及び各真空
処理室４ａ〜４ｄに対してウェーハ６の搬出入を行う。

【０００７】一方各真空処理室４ａ〜４ｄの内部にはウ
ェーハ６を載せるための基板ステージ８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄがあり、各基板ステージには基板を裏面より支
持して上下方向に直線運動を行う基板リフター９ａ，９
ｂ，９ｃ，９ｄが内蔵されている。この基板リフター９
ａは、図４（ｂ）に示すようにαとβの２ケ所の高さ位
置で停止することにより基板ハンドリングアーム７との
間で基板の受け渡しを行うようになっている。

【０００８】図５（ａ）及び（ｂ）は図５の真空処理装
置での動作を説明するためのフローチャート、図６は各
真空処理室にウェーハが移送される状態を示す図であ
る。次に、真空処理室での処理終了後、処理済みウェー
ハを真空処理室から搬送室へ戻す動作、及び処理前のウ
ェーハを搬送室から真空処理室へ送り込む動作を説明す
る。ここで、図６における各室内に記載される数字はウ
ェーハの番号を示し、ウェーハは数字順、１，２，３・
・・の順で処理される。

【０００９】最初に、真空処理室から処理済みのウェー
ハを搬送室に戻す動作を説明する。まず、図５（ａ）の
ステップＡで、基板リフター９ａは、図４（ｂ）に示す
ように、αの位置からβの位置に上昇する。次に、ステ
ップＢで、仕切弁が開き、基板ハンドリングアーム７が
伸び真空処理室に入る。次に、ステップＣで基板リフタ
９ａがβの位置からαの位置に下降し、ウェーハを基板
ハンドリングアーム７に乗せる。次に、ステップＤで基
板ハンドリングアーム７が後退し、ウェーハを搬送室に
戻す。

【００１０】また、搬送室から真空処理室にウェーハを
移載する場合は、まず、図５（ｂ）のステップＡで、図
４の基板ハンドリングアーム７が伸び真空処理側から搬
送室に戻る。次に、ステップＢで、基板リフターがαの
位置からβの位置に上昇させ、ウェーハを積載する。次
に、ステップＣで、基板ハンドリングアーム７が伸び真
空処理室にウェーハを搬入する。次に、ステップＤで、
基板リフタがβの位置からαの位置に下降し、基板ステ
ージにウェーハを載置する。

【００１１】さらに、この処理済みのウェーハの搬出及
び未処理のウェーハの搬入のサイクル動作を説明する。
まず、図６（ａ）で、ロードロック室３に番号５，６の
ウェーハが待期しており、真空処理室４ａ，４ｂ，４ｃ
及び４ｄには番号４，３，２，１のウェーハが収納さ
れ、それぞれ異なる処理を行っている。次に、真空処理
室４ｄで１のウェーハの処理が終ると、基板ハンドリン
グアームにより前述した動作で、１番のウェーハは真空
処理室４ｄより搬出され、図６（ｂ）のようにロードロ
ック室３に収納される。引き続き、図６（ｃ）に示すよ
うに、真空処理室４ｃの２番ウェーハが真空処理室４ｄ
に搬出される。以下、図６（ｄ）から（ｆ）に示すよう
に、ウェーハは時計回りに真空処理室で処理され、最終
的にはロードロック室に収容され、全べてのウェーハの
処理を完了していた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の多室構
造型の真空処理装置は、一つの装置で複数の処理工程が
自動的に処理出来るものの、以下に述べる問題があっ
た。

【００１３】例えば、図４の真空処理装置では、ロード
ロック室あるいは一つの真空処理室から一枚のウェーハ
を取り出して次の真空処理室またはロードロック室へ送
り込むまでに基板ハンドリングアームが一回の搬出入動
作を必要とし、各室に位置するウェーハを全て次の室へ
搬送し終るまでの過程を１サイクル搬送過程とすると、
図６で説明したように１サイクル搬送過程には５回の搬
出入動作が必要とされる。ここで、基板ハンドリングア
ームは１回の搬出入動作に２０秒程度の時間と仮定し、
次の搬出入動作へ移る際の回転動作等に５秒程度の時間
とすると、前述の１サイクル搬送過程には（２０＋５）
×５＝１２５秒程度の搬送時間が必要になる。このため
真空処理室での処理時間が１２５秒より短い場合、例え
ば６０秒処理の場合には処理終了後に６５秒間の搬送待
ち時間が生じることになる。ここで４室の真空処理室で
のウェーハ処理時間を６０秒とすると、この場合のスル
ープットは、ウェーハ２０枚に対して約４時間になり、
バッチシステムに比し低い値となる。このことは、従来
の多室構造型の真空処理装置では、プロセス性能面では
多くの利点を有している反面、最っとも処理時間の長い
処理工程にスループットが影響され、搬送される迄ウェ
ーハが真空処理室で待期する時間が加算され、総じてス
ループットが低くなるという欠点がある。

【００１４】本発明の目的はウェーハの搬送の効率を上
げることによりスループットの改善を図る真空処理装置
を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の真空処理装置
は、半導体基板を複数枚を収納するロードロック室と、
この半導体基板を一枚ずつ処理する複数真空処理室を周
囲に囲むように配置する搬送室を上下に分割し、これら
分割される搬送室に収容されるとともに各前記真空処理
室及び前記ロードロック室間における前記半導体基板の
搬入・載置及び搬出を行う基板ハンドリングアームと、
各前記真空処理室内にあって、これら基板ハンドリング
アームと協動し上下動することで前記半導体基板の移載
を行う基板リフターとを備えている。

【００１６】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１７】図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の一
実施例を示す真空処理装置の平面図及び断面図である。
この真空処理装置は、中央に位置する搬送室を上下に分
離して２つの搬送室１ａ，１ｂとし、これら搬送室１
ａ，１ｂに収納されるとともに搬送室の中心を軸として
独立に回転割出してウェーハの搬入・搬出する基板ハン
ドリングアーム７ａ，７ｂと、搬送室の周囲に配置され
る真空処理室４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ及びロードロック
室と搬送室１ａ，１ｂとの間を仕切る仕切弁５ａ〜５ｄ
及び１０ａ〜１０ｄと、各真空処理室４ａ，４ｂ，４
ｃ，４ｄにあって基板ハンドリングアーム７ａ，７ｂの
それぞれの高さ位置に対応する位置で上下動させ基板ス
テージ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと共動してウェーハ６の
移載を行う基板リフター９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄを設け
たことである。

【００１８】図２は図１の基板リフターの動作を説明す
るための図である。次に、基板ハンドリングアームに対
応する基板リフターの動作を説明する。ここで説明し易
いように、真空処理室４ａにおけるウェーハ６の搬入・
搬出の例を掲げる。基板リフター９ａは、図２に示すよ
うに、α，β，γの位置で停止し、上下に移動する。

【００１９】まず、真空処理室４ａに基板ハンドリング
アーム７ａによりウェーハに収納して基板ステージ８ａ
にウェーハ６を載置する場合は、基板リフター９ａはβ
の位置にある。次に、ウェーハ６を先端部に乗せた基板
ハンドリングアーム７ａが伸び真空処理室４ａに挿入さ
れる。次に、基板リフター７ａが上昇し、γの位置に到
達すると、基板リフター９ａは基板ハンドリングアーム
７ａのウェーハ６を乗せる。次に、基板ハンドリングア
ーム７ａは後退し、搬送室１ａに戻る。一方、基板リフ
ター９ａはαの位置まで下り、ウェーハ６を基板ステー
ジ８ａに移載する。

【００２０】次に、逆に真空処理室４ａより基板ハンド
リングアーム７ａによりウェーハを搬出する場合を説明
する。まず、基板リフター９ａがαの位置からγの位置
まで上昇し、ウェーハ６を突き上げる。次に、搬送室よ
り基板ハンドリングアーム７ａが伸び、γの位置よりや
や下の位置で停止する。次に、基板リフター９ａがγの
位置より下降し、ウェーハ６を基板ハンドリングアーム
７ａに移載するとともに原位置であるαの位置まで下
る。一方、基板ハンドリングアーム７ａはウェーハ６を
乗せた状態で搬送室に戻る。

【００２１】一方、下側の搬送室１ｂにある基板ハンド
リングアーム７ｂによるウェーハ６の搬入及び搬出は、
基板リフター９ａがβの位置とを上下することで、前述
したようにウェーハの搬入及び搬出を行う。

【００２２】図３は各真空処理室にウェーハが移送され
る状態を示す図である。次に、この真空処理装置におけ
る各真空処理室で処理されるウェーハの搬入・搬出サイ
クル例について説明する。ここで、各室に記載されてい
る番号はウェーハの番号を示す。

【００２３】まず、図３（ａ）の状態、すなわち、ロー
ドロック室３には５番以上の番号のウェーハが収納さ
れ、真空処理室４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄのそれぞれに４
番から１番のウェーハが収納され、処理中と仮定する。
所定時間経過後、真空処理室４ａに収納された番号１の
ウェーハが処理を終了すると、２つの基板ハンドリング
アームが独立して動き、図３（ｂ）に示すように、１番
のウェーハはロードロック室３へ、２番のウェーハは真
空処理室４ｃから４ｄに移送される。次に、所定時間経
過すると、図３（ｃ）に示すように、真空処理室４ｂの
３番のウェーハが真空処理室４ｃに、真空処理室４ａの
４番のウェーハが真空処理室４ｂにそれぞれ搬入され
る。次に、図３（ｄ）及び図３（ｅ）に示すように、処
理の終了したウェーハは、次の処理工程の真空処理室に
搬入される。そして、図３（ｆ）に示すように、処理が
終了したウェーハは２つの基板ハンドリングアームによ
りロードロック室３にあるカセットに収納される。ま
た、これと同時にロードロック室３にある未処理のウェ
ーハ６は最初の真空処理室４ａに入れられる。

【００２４】この実施例では、真空処理室間のウェーハ
の移送を時計回り方向に行うことで説明したが、この搬
送方法に限らず、例えばロードロック室内のウェーハを
真空処理室４ａ，４ｂの順序で搬送する区分と、真空処
理室４ｃ，４ｄの順序で搬送する区分とに分けて、前者
を図１の基板ハンドリングアーム７ａに任せ、後者を第
２の基板ハンドリングアーム７ｂの搬送分担とする搬送
シーケンスも組むことも出来る。このように処理室数や
その処理順所に応じて２組の基板ハンドリングアームに
よる様々な搬送シーケンスを設定することが可能であ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の多室構造型
の真空処理装置は、複数の真空処理室に囲まれる搬送室
を上下二つの室に分離し、分離された搬送室のそれぞれ
に独立して動作する複数のウェーハ搬入・搬出用のハン
ドリングアームを設け、各真空処理室間のウェーハの搬
入・搬出を複数の前記ハンドリングアームで行うことに
よって各真空処理室での処理時間の不均衡によるロス時
間を有効に利用し搬送効率を改善し、総じてスループッ
トの向上が図れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す真空処理装置の平面図
及び断面図である。

【図２】図１の基板リフターの動作を説明するための図
である。

【図３】各真空処理室にウェーハが移送される状態を示
す図である。

【図４】従来の一例を示す真空処理装置の平面図及び真
空処理室の断面図である。

【図５】図５の真空処理室での動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図６】各真空処理室にウェーハが移送される状態を示
す図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ 搬送室 ２ 収納カセット ３ ロードロック室 ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 真空処理室 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，１０ａ，１０ｄ 仕
切弁 ６ ウェーハ ７ａ，７ｂ，７ 基板ハンドリングアーム ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 基板ステージ ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ 基板リフター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板を複数枚を収納するロードロ
   ック室と、この半導体基板を一枚ずつ処理する複数真空
   処理室を周囲に囲むように配置する搬送室を上下に分割
   し、これら分割される搬送室に収容されるとともに各前
   記真空処理室及び前記ロードロック室間における前記半
   導体基板の搬入・載置及び搬出を行う基板ハンドリング
   アームと、各前記真空処理室内にあって、これら基板ハ
   ンドリングアームと協動し上下動することで前記半導体
   基板の移載を行う基板リフターとを備えることを特徴と
   する真空処理装置。