JPH0793348B2 - 多重チャンバ真空式処理装置及び多重チャンバ真空式半導体ウェーハ処理装置 - Google Patents

多重チャンバ真空式処理装置及び多重チャンバ真空式半導体ウェーハ処理装置

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JPH0793348B2 JP12103990A JP12103990A JPH0793348B2 JP H0793348 B2 JPH0793348 B2 JP H0793348B2 JP 12103990 A JP12103990 A JP 12103990A JP 12103990 A JP12103990 A JP 12103990A JP H0793348 B2 JPH0793348 B2 JP H0793348B2
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般に半導体ウェーハ処理に関し、単一ウェー
ハ、カセット・ツー・カセット、ロボット真空処理に関
する。
〔従来の技術〕
汚染を減少させ且つ処理量を増大させるため、最近開発
された多くの単一ウェーハ処理チャンバは、カセットロ
ードロックと複数／多重真空処理チャンバとの間でウェ
ーハを移送するウェーハ移送ロボットを備えた装置構成
を用いている。（１）個々の処理チャンバ相互間の及び
（２）ロボットチャンバとロードロックチャンバとの間
の出入りは、処理チャンバをロボットから、及びロボッ
トをロードロックチャンバから選択的に隔離するスリッ
トバルブを介して行われる。この構成は、処理チャンバ
においてまたはロードロックチャンバにおいてウェーハ
をロードまたはアンロードしながら他の１つまたは複数
のチャンバ内で処理を行うことを可能にし、また、ロボ
ットチャンバを介する一つの処理チャンバから他のチャ
ンバへの真空ウェーハ移送におけるランダムアクセスを
可能にする。
セミコンダクタ・インタナショナル（Semiconductor In
ternational）誌、1985年10月号、48〜60頁に所載の論
文「乾式エッチング装置：大形ウェーハに対する促進」
において、このような装置、特に４チャンバ乾式エッチ
ング装置が開示されてあり、この装置においては、五角
形状ハウジング内のロボットが、このロボットハウジン
グに取りつけられた４つのプラズマエッチングチャンバ
及びカセット・ロード／アンロード・ロックチャンバに
対して働く。
このような最新の装置によって提供される真空距離は向
上したのであるが、一般にかかる装置においては、高真
空処理、例えばスパッタリングのような物理的蒸着に対
して商業的に許容される処理量を提供することが困難で
ある。特に、処理チャンバまたはそのロードロックチャ
ンバを、これにウェーハをロードした後に、その基礎真
空度に排気するのに要する時間が過大である。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、装置のチャンバを、これにウェーハを
ロードした後、その基礎真空度に排気するのに要する時
間を最小限にするように構成した半導体ウェーハのよう
なワークピースに対する処理装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、装置内にあるウェーハを、こ
れが高真空領域に入る前に、予備クリーニング及びその
他後処理することにより、汚染を減らし及び処理量を増
加させることにある。本発明の更に他の目的は、極めて
高い真空度のチャンバに対する、例えば、スパッタリン
グに対して用いられるもののような物理的蒸気処理チャ
ンバに対し、排気時間を最小限にし、従って処理量を増
加させるようにした前記種の装置を提供することにあ
る。本発明の更に他の目的は、別々の隔離可能なウェー
ハ移送通路を提供することにより、処理能力及び処理量
が増大した真空処理装置提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の一つの態様はワークピース移送装置及びその動
作方法に関するものであり、ワークピースをロード及び
アンロードするための第１及び第２のロボット手段をそ
れぞれ内部に含んでいる第１及び第２のの真空チャンバ
と、前記チャンバ相互間に別々の移送通路を提供するた
め、前記第１及び第２のロボット内蔵チャンバを相互接
続する１対の通路とを備えている。
本発明の他の態様は多段真空隔離式処理装置及びその動
作方法に関するものであり、少なくとも真空ロードロッ
クチャンバを含む複数の隔離可能連通領域と、真空ワー
クピース処置チャンバ及び中間ワークピース移送領域
と、前記領域内に基礎真空度を、及び装置を横切って領
域から領域までの真空勾配を確立するため、前記隔離可
能領域と連通する真空手段とを備えている。好ましく
は、前記ワークピース移送領域は、ワークピースをロー
ド及びアンロードするため、第１及び第２のロボット手
段を内部にそれぞれ含んでいる第１及び第２のの移送領
域と、前記第１及び第２のロボット内蔵チャンバ間に別
々の移送通路を提供するため、前記チャンバを相互接続
する１対の通路とを具備する。第１及び第２のワークピ
ース処理チャンバまたはかかるチャンバの群を設けて前
記第１及び第２のロボット内蔵チャンバとそれぞれ連通
させてもよい。これら第１及び第２の処理チャンバは前
記ロボット内蔵チャンバ及び通路によって互いに隔離さ
れ、従って、異なる真空度における処理及び／又は両立
し難いガス化学作用の作用のために用いることができ、
相互汚染がない。
好ましくは、本発明装置は、ワークピースを供給し及び
受け取るため、ロボット内蔵チャンバの第１のものと連
通している第１及び第２の真空ロードロックチャンバを
有す。この双対ロードロックにおいては、ワークピース
のローディング及びアンローディングのために一方を
（外気に対して）開放し、一方、装置の残部は真空とな
っておって内部でワークピースを移送し及び／又はワー
クピースを処理していることができるので、処理量が増
加する。
本発明の更に他の態様においては、一方のロボット内蔵
チャンバまたは移送ステーションから他方への移送する
前にワークピースを処理するため、一方または両方の通
路は内部にチャンバを含んでいる。例えば、かかるチャ
ンバを用い、半導体ウェーハが高真空移送ステーション
に入る前に該ウェーハを予備クリーニングすることがで
きる。この前処理隔離は、移送ステーション及び処理ス
テーションの汚染を減らし、真空排気時間を減らし、従
って処理量を増加させる。
本発明の更に他の態様は多段真空装置であり、複数の半
導体ウェーハ処理チャンバと、ウェーハを供給し及び受
け取るため、好ましくは２つのロードロックチャンバを
具備するウェーハ・ロード／アンロード・ステーション
と、前記ロード／アンロード・ステーションと前記処理
チャンバとの間に介在してこれらの間に一連の移送通路
を提供する複数のチャンバと、前記チャンバを選択的に
密封して相隣るチャンバを互いに隔離するため、前記移
送通路に沿て配置されて相隣るチャンバ間に介在するス
リットバルブとを備えている。また、隔離された各チャ
ンバ内に選択された基礎真空度を、及び装置を横切って
チャンバからチャンバまで真空勾配を確立するため、真
空装置が真空チャンバと連通し、これにより、前記チャ
ンバをその選択された基礎真空度を排気するのに要する
時間を最小限にする。
本発明の更に他の態様は多重チャンバ多段真空式半導体
ウェーハ処理装置であり、複数の半導体ウェーハ処理チ
ャンバと、ウェーハを供給し及び受け取るため、好まし
くは２つのロードロックチャンバを具備するウェーハロ
ード／アンロード・ステーションと、第１及び第２のの
ウェーハ移送チャンバを含むチャンバハウジングとを備
えており、前記第１及び第２ののウェーハ移送チャンバ
は、前記第１のウェーハ移送チャンバから第１の中間処
理チャンバを介して前記第２のウェーハ移送チャンバに
至る第１の通路に沿い、及び前記第２のウェーハ移送チ
ャンバから第２の中間処理チャンバを介して前記第１の
ウェーハ移送チャンバに至る第２の通路に沿って互いに
連通する。前記ロード／アンロード・ステーションは前
記第１のウェーハ移送チャンバを連通し、前記半導体ウ
ェーハ処理チャンバは前記第２のウェーハ移送チャンバ
と連通し、ロード／アンロード・ステーションから処理
チャンバに至る装置通路を形成する。
本発明の更に他の態様は真空中でワークピースを移送す
る方法であり、選択されたワークピースを第１の真空チ
ャンバから第２の真空チャンバへこれらチャンバを相互
接続する第１の通路に沿って移送する段階と、選択され
たワークピースを前記第２のチャンバから前記第１のチ
ャンバへこれらチャンバを相互接続する第２の通路に沿
って送り返す段階とを有す。詳述すると、移送チャンバ
はロボットチャンバであり、その各々は１つまたは一群
の真空処理チャンバと連通しており、そして、前記相互
接続通路と共に一つの群の処理チャンバを他の群の処理
チャンバから効果的に隔離する。
本発明の更に他の態様はワークピースを真空装置を通し
て移送する方法であり、ワークピースをロードロックス
テーションにおいてロードする段階と、前記ワークピー
スの選択された処理のため、前記ワークピースを、この
装置内で、真空度が高くなる隔離領域から真空処理チャ
ンバへ順々に移送する段階と、前記選択された処理が完
了したら前記ウェーハを前記ロードロックステーション
へ送り返す段階とを有す。
以下、本発明をその実施例について図面を参照して詳細
に説明する。
〔実施例〕
第１図は本発明の多段真空式半導体装置20の平面図であ
る。この装置は、４つの室を形成するハウジング22、一
端にあるロボット式バッファチャンバ24、他端にある移
送ロボットチャンバ28、並びに中間処理チャンバ26及び
27を有す。１つまたは複数のロードロックチャンバ21を
用いる場合もあるが、好ましくは、２つのかかるチャン
バをバッファチャンバに取り付け、出入口36及び付属の
スリットバルブ38を介してバッファロボットチャンバの
内部と連通させる。複数の真空処理チャンバ34（図には
５つのチャンバを示してある）が移送ロボットステーシ
ョンの周辺に取り付けられている。（本発明明細書にお
いては「複数」とは２つまたはそれ以上の数を意味す
る。）チャンバ34は、エッチング及び／又はデボジショ
ンを含む種々の処理に利用することができる。出入口
は、付属の出入口36及びゲートバルブ即ちスリットバル
ブ38により、各チャンバに及びチャンバ相互間に設けら
れている。
ロボットチャンバ24及び28は中間処理チャンバ26及び27
介して互いに連通する。詳述すると、中間処理チャンバ
26は、移送ロボットチャンバ28をバッファロボットチャ
ンバ24に接続す通路30に沿って配置されている。同様
に、第２の中間処理チャンバ27は、ロボット28及び24を
接続する別個の通路32に沿って配置されている。２つの
ロボット間、すなわちバッファチャンバと移送チャンバ
間に別々の通路があるので、ウェーハ処理にこの装置を
用いながらローディングまたはアンローディングに１つ
の通路を用いることができ、従って処理量を増すことが
できる。チャンバ26及び27を、チャンバ34内での処理前
のウェーハの前処理（例えばプラズマエッチクリーニン
グ及び／又は加熱）に、またはチャンバ34内での処理の
後のウェーハの後処理（例ばえば冷却）に専用としても
よい。或いはまた、チャンバ26及び27の一方または両方
を前処理及び後処理の両方に用いてもよい。
好ましくは、ハウジング22をモノリスとする。即ち、ハ
ウジングを１枚のアルミニウムのような材料を機械加工
またはその他加工して作って、４つのチャンバ空洞24、
26、27及び28並びに相互接続通路30及び32を形成する。
モノリス構造を用いると、ウェーハ移送のための個々の
チャンバの整合が容易となり、また個々のチャンバのシ
ーリングの困難がなくなる。
装置20を通るウェーハ移送の一般的な動作を示すと次の
通りである。先ず、チャンバ24内のＲΘバッファロボッ
ト40がカセットロードロック21からウェーハを摘み上げ
てチャンバ26へ移送する。このチャンバは、図示の例で
はウェーハの面をエッチクリーニングする。チャンバ28
内のＲΘ移送ロボット42が予備クリーニングチャンバ26
からウェーハを摘み上げ、これを、好ましくは高真空の
処理チャンバ34のうちの選択された一つへ移送する。処
理後、移送ロボット42は、このウェーハを、更に処理す
るために、他のチャンバ34のうちの１つまたはそれ以上
のチャンバへ選択に移送する。次いで、このランダムア
クセス型移送能力を用い，移送ロボット42はウェーハを
中間処理チャンバ27へ移送する。このチャンバは、図示
の例では、冷却チャンバである。冷却処理の後、バッフ
ァロボット40はチャンバ27からウェーハを取り出して適
当するカセットロードロックチャンバ21へ戻す。
前述から解るように、装置20は、各チャンバ段（主処理
チャンバ34/移送ロボットチャンバ24/中間処理チャンバ
26、27/バッファロボットチャンバ24/ロードロックチャ
ンバ21）を他の全てのチャンバから隔離することができ
るように設計されている。カセットロードロック21を除
き、チャンバまたは段のどれも処理中は外気と通じてい
ない。また、ウェーハ移送中、相隣る２つのチャンバだ
けは何時でも連通していることが必要である。その結
果、真空度の変動、特にウェーハ移送中の真空度低下
を、真空排気装置50（第１図）を用いて最小限にし、こ
の半導体処理装置をカセットロードロック21から真空処
理チャンバ34まで横切る真空勾配を提供することができ
る。この装置を横切って多段真空が与えられ、真空度は
カセットロードロック21から処理チャンバ34まで順々に
高くなる。従って、チャンバ34にウェーハをロードした
後、このチャンバをその基礎真空度まで排気するに要す
る時間は最小限となり、長い排気時間を必要とせずに、
従ってこの装置の処理量に悪影響を与えることなしに、
極めて高い真空度を処理チャンバ34内に用いることがで
きる。また、高真空に入る前にウェーハを予備クリーニ
ング及び／又は予備加熱することができるから、装置の
汚染が少なく、また処理量が増加する。
中間段チャンバ26及び27によって提供される真空隔離、
処理量及び処理多様性が増強されるほかに、前述したス
テーションまたはチャンバ44及び46をバッファロボット
チャンバ24に取り付け、追加の処理隔離、順応性及び処
理増大を提供することができる。例えば、チャンバ44
を、処理前にウェーハを平らに方向づけするのに用いる
オリエンタとすることができる。或いはまた、ロードロ
ックチャンバ21内のウェーハのカセット全体を、処理用
チャンバへの移送の準備として一度に１つずつ方向づけ
をすることができる。チャンバ46をまた前処理に専用す
ることもできる。或いはまた、チャンバ44及び46の一方
または両方を、後処理用に、前処理及び後処理の両方用
に、または処理自体用に用いることもできる。これらチ
ャンバ44及び46は、介在する個別的隔離バッファチャン
バ24、移送通路即ちチャンバ26及び26並びに移送チャン
バ28により、処理チャンバ34から極めて効果的に隔離さ
れる。即ち、チャンバ44及び46を、処理チャンバ34の群
に対して異なる（及び／又は両立し難い）化学作用及び
／又は異なる（一般により低い）圧力を必要とする処理
に対して便利に用いることができる。例えば、高度の隔
離能力があるので、チャンバ34内で腐食性ガスの化学作
用を用いることが容易となり、チャンバ44、46内の雰囲
気及び処理に悪影響を与えることがない。
本実施例においては、バッファロボット40は、メイダン
（Maydan）等にかかる発明の名称「多チャンバ型統合処
理装置」（Multi−Chamber integrated Process Syste
m）なる許可済みの米国特許出願第283,015号に開示され
ている双対４バーリンクロボットである。この米国特許
出願の内容については本明細書に参照として説明する。
このロボットは、一部は、折り畳んだ極めて小形化した
構造及び踏み跡を、比較的長い到達距離と、従って、カ
セットロードロック21、バッファ段処理チャンバ44、4
6、及び中間段処理チャンバ26、27を援助する能力と組
合せているので、バッファチャンバ24内での使用に好ま
しいものである。
移送ロボット42の実施例を第２図、第３図及び第４図に
示す。このロボットによって与えられる主な特徴として
は、第１に、長い到達距離、第２に、物理的蒸着のよう
な処理において用いられる極めて高い真空内でのギヤ及
び他の可動部品の数の最小限化、第３に、このような高
い真空環境に対する効果的なシーリングがある。ロボッ
ト42は、ロボット空洞のベースプレートに密封的に取り
付けられた支持板46を具備している。電磁結合式同心軸
駆動装置48が、真空のロボットチャンバ28の外部でベー
スプレートに取りつけられておって回転式駆動手段を有
している。この駆動手段は同心軸（図示せず）に電磁結
合され、ロボットのＲΘ移動を行う。スライド50が一方
の同心軸に取り付けられており、この軸と共に逆回転さ
せられてΘ移動をロボットに伝える。一端部にウェーハ
保持ポケット54を有するウェーハアーム52が、その他端
部において、ピボットアーム56及び58を具備するリンケ
ージ装置を介して、電磁結合駆動装置の第２の同心軸
（図示ぜず）に取り付けられている。この第２の軸が反
対方向に回転するとリンク56及び58が回転させられ、こ
れにより、第３図に示す引っ込み位置と第４図に示す伸
張位置との間のアーム54のＲ並進運動が行われる。
以上、本発明をその実施例について説明したが、当業者
には解るように、本発明の範囲内で種々の代替及び偏光
を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明にかかる多段真空多重チャンバ式半導体
ウェーハ処理装置の平面図、第２図は第１図の装置に用
いられる電磁結合式回転駆動ロボットの実施例の斜視
図、 第３図及び第４図は引っ込み位置にある場合（第３図）
と伸張位置にある場合（第４図）とのロボットアームを
示すロボット及び付属のリンケージの平面図である。 21……ロードロックチャンバ 24……バッファロボットチャンバ 26,27……中間処理チャンバ 28……移送ロボットチャンバ 30,32……通路 34……真空処理チャンバ 38……スリットバルブ 40……バッファロボット 42……移送ロボット 44,46……チャンバ 50……真空排気装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065 (72)発明者 サッソン ソメク アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94022 ロス アルトス ヒルズ ムーデ ィー ロード 25625 (72)発明者 ダン メイダン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94022 ロス アルトス ヒルズ マリエ ッタ レーン 12000 (56)参考文献 特開 昭63−252439（ＪＰ，Ａ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】多重チャンバ真空式処理装置において、 ワークピースを供給し、または受取るための少なくとも
    一つのロード／アンロード・ステーションと、 前記ロード／アンロード・ステーションに接続している
    バッファチャンバと、ワークピース処理チャンバと、 前記処理チャンバと接続している移送チャンバと、 前記バッファチャンバと移送チャンバを接続する第１と
    第２の通路とを備え、前記ロード／アンロード・ステー
    ション、バッファチャンバ、処理チャンバ、移送チャン
    バ及び第１と第２の通路はそれぞれ連通可能な隔離領域
    を形成し、 前記隔離領域内に基礎真空度を確立するための、前記隔
    離領域とそれぞれ連通する真空手段、 を有する装置。
  2. 【請求項２】前記真空手段はロード／アンロード・ステ
    ーションから処理チャンバへ真空勾配を確立するための
    手段であって、前記隔離領域内の圧力が前記ロード／ア
    ンロード・ステーションから処理チャンバへ向けて順次
    減少することを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】多重チャンバ真空式半導体ウェーハ処理装
    置において、 複数の半導体ウェーハ処理チャンバと、 半導体ウェーハを供給し、または受取るためのロード／
    アンロード・ステーションと、 バッファチャンバと、 移送チャンバを備え、 前記バッファチャンバと移送チャンバとは、第１の中間
    処理チャンバと第１の通路を介して接続されると共に、
    第２の中間処理チャンバと第２の通路を介してそれぞれ
    接続されて互いに連通し、前記ロード／アンロード・ス
    テーションは前記バッファチャンバに接続されてこれと
    連通し、前記処理チャンバは前記移送チャンバに接続さ
    れてこれと連通することを特徴とする装置。
  4. 【請求項４】多重チャンバ真空式半導体ウェーハ処理装
    置において、 移送チャンバと、 前記移送チャンバに接続された複数の半導体ウェーハ処
    理チャンバと、 バッファチャンバと、 前記バッファチャンバと前記移送チャンバを接続する二
    つの通路とを備え、前記移送チャンバ、処理チャンバ、
    バッファチャンバ及び二つの通路のそれぞれの領域は、
    連通可能な隔離領域を形成し、 相隣るチャンバ間に介在し、両者を選択的に隔離、もし
    くは連通するためのバルブ手段と、 前記隔離領域内に選択された基礎真空度を確立するため
    の真空手段と、 前記隔離領域内に圧力を前記バッファチャンバから処理
    チャンバへ向けて真空勾配を与えるために、それぞれ隔
    離可能なチャンバと連通する真空手段とを有することを
    特徴とする装置。
  5. 【請求項５】多重チャンバ真空式半導体ウェーハ処理装
    置において、 （１）比較的小さい第１のチャンバと比較的大きい第２
    のチャンバとを含むチャンバハウジングを備え、前記第
    １と第２のチャンバとは、第１の中間処理チャンバと第
    １の通路を介して接続されると共に、第２の中間処理チ
    ャンバと第２の通路を介してそれぞれ接続されて互いに
    連通し、 （２）前記第１のチャンバに接続されたロード／アンロ
    ード・ステーションと、 （３）前記第２のチャンバに接続された複数の真空処理
    チャンバと、 （４）前記第１のチャンバは前記ロード／アンロード・
    ステーションと前記第１または第２の中間処理チャンバ
    との間でウェーハを相互に移送するため、内部に取り付
    けられたロボットを有し、 （５）前記第２のチャンバは前記処理チャンバ相互間
    で、及び前記処理チャンバと前記第１または第２の中間
    処理チャンバとの間でウェーハを相互に移送するため、
    内部に取り付けられたロボットを有し、 （６）（ａ）各々の前記処理チャンバと前記第２のチャ
    ンバとの間、 （ｂ）前記第２のチャンバと前記第１及び第２の中間処
    理チャンバと間、 （ｃ）前記第１と前記第２の中間処理チャンバと前記第
    １のチャンバとの間、 （ｄ）前記第１のチャンバと前記ロード／アンロード・
    ステーションとの間にあって、これらの間に連通する与
    える出入口と、 （７）前記出入口を選択的に開放及び閉鎖するためのバ
    ルブ手段と、 （８）前記ロード／アンロード・ステーション内の比較
    的低い真空度及び前記処理チャンバ内の比較的高い真空
    度の間で、前記処理装置内に多段真空を選択的に与える
    ための真空手段と、 （９）前記処理チャンバ内の処理を制御し、またウェー
    ハの移送を制御するためのコンピュータ手段、 を有することを特徴とする装置。
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