KR100242534B1

KR100242534B1 - 멀티 챔버시스템

Info

Publication number: KR100242534B1
Application number: KR1019930021322A
Authority: KR
Inventors: 마사오 구보데라; 도시유키 가와지; 마시키 나루시마; 스스무 가도오
Original assignee: 야마시타 히데나리; 바리안 세미컨덕터 이큅먼트 가부시키가이샤; 히가시 데쓰로; 동경 엘렉트론주식회사
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 1993-10-14
Publication date: 2000-02-01
Anticipated expiration: 2013-10-14
Also published as: KR940010265A; TW327479U

Abstract

멀티 챔버시스템은 감압 분위기하에서 기판을 처리하는 적어도 1 개의 프로세스실과, 이 프로세스실에 연통 또는 차단하도록 설치된 이재실과, 이 이재실내에 설치되고, 기판을 상기 이재실과 프로세스실과의 사이에서 반송하는 제1반송 로보트와, 이 이재실에 연통 또는 차단하도록 설치된 적어도 2 개의 로드록실과, 이들의 로드록실에 연통 또는 차단하도록 설치되고, 외부로 부터 기판이 로드되는 로더실과, 이 로더실내에 설치되고, 기판을 상기 로더실과 상기 로드록실과의 사이에서 반송하는 제2반송 로보트와, 로더실내에 질소가스를 공급하는 가스 공급원과, 상기 로더실내를 배기하는 진공펌프와, 상기 제1 및 제2반송 로보트에 의한 기판의 방송경로를 전환하는 모우드 선택 유니트를 가진다.

Description

멀티 챔버시스템

제1도는 본 발명의 멀티 챔버시스템의 투시 사시도.

제2도는 제1실시예의 멀티 챔버시스템의 투시 사시도.

제3도는 멀티 챔버시스템의 가스 공급계를 나타내는 블록 구성도.

제4도는 멀티 챔버시스템의 배게계를 나타내는 블록 구성도.

제5도는 웨이퍼 이재장치를 나타내는 평면도.

제6도는 웨이퍼 이재장치를 나타내는 측면도.

제7도는 1 쌍의 로드록실을 나타내는 횡단면도.

제8도는 웨이퍼 이재용의 2 단 링부재를 나타내는 사시도.

제9도는 로더실의 상부의 일부를 절결하여 나타내는 부분 사시도.

제10도는 멀티 챔버시스템에 의한 반도체 웨이퍼 처리의 1 예를 나타내는 플로우챠트.

제11(a)도~제11(f)도의 각각은 멀티 챔버시스템내에 있어서의 웨이퍼의 반송로를 설명하기 위한 멀티 챔버시스템을 모식적으로 나타내는 평면모델도.

제12(a)도~제12(e)도의 각각은 로드록실내에 있어서의 웨이퍼의 지지 및 반송을 설명하기 위한 로드록실을 모식적으로 나타내는 평면 모델도.

제13도는 다른 실시예에 관한 멀티 챔버시스템의 개요를 나타내는 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 멀티 챔버시스템 11,12,13 : 처리실

20 : 제2이재실 21,41 : 반송로보트

21a : 아암 21b : 핸들

31,32 : 로드록실 38,39 : 카세트 스테이션

40 : 이재실(로더실) 42a : 구멍

43 : 스테이지 44 : 파이프

45a,45b : 브라켓트 45a,45c,47,48 : 링아암

51 : 가스공급관 60 : 모우드 선택수단

61 : 소프트 프로그램 66 : 필터

68 : 유량조절밸브 72,73,74 : 가스공급원

83 : 냉각스테이션 101,102 : 액션돌기

103 : 링 105 : 승강샤프트

106 : Z기구 110 : 챔버시스템

111,112 : CVD 처리실 G9,G10,G11 : 밸브

W : 웨이퍼 C : 카세트

본 발명은 반도체 웨이퍼등의 기판을 감압하에서 처리하기 위한 복수의 프로세스 챔버를 가지는 멀티 챔버시스템에 관한 것이다.

반도체 디바이스의 미세화, 고집적화에 따른 프로세스의 개혁이나 변경에 용이하게 대응될수가 있도록 반도체 제조장치로서 멀티 챔버시스템(소위 크러스터툴)이 실용화 되고 있다. 멀티 챔버시스템은 특개평 3-19252 호 공보에 기재되어 있다. 이와같은 멀티 챔버시스템에 의하면, 웨이퍼 단계에 있어서의 반도체 디바이스 제조공정을 일괄처리 할수 있으므로, 공정의 단축화를 도모 할수가 있다.

종래의 시스템은 감압상태의 로드록 챔버와 중간처리 챔버와의 사이에서 웨이퍼를 반송하기 위하여 진공 흡착홀더를 갖고, 반송처리를 사용할 수가 없다. 이때문에 웨이퍼를 홀더상에 재치하는 방식의 반송처리를 하지않고, 채용할수 있다. 따라서 웨이퍼와 홀더와의 사이의 마찰력을 반송 가속도가 상회하면, 웨이퍼가 홀더상으로 움직여 위치 어긋남이 생긴다. 또 반송처리 및 카세트의 상호 사이에 있어서의 웨이퍼의 이동동작이 부정확하게 되고, 웨이퍼가 홀더나 카세트로 부터 낙하하는 경우도 있다.

또한 로드록 챔버 및 중간 처리챔버내를 감압 상태로 하기때문에 진공 펌프 및 진공 케이싱등의 부대 설비가 필요하게 되고, 시스템 전체가 고 코스트가 된다. 또 N₂, Ar 등의 불활성 가스로 웨이퍼 영분위기를 치환함으로써 웨이퍼에서의 산화막의 성장을 억제 할수가 있다.

본 발명의 목적은 복수의 감압 프로세스 챔버에 대한 기판의 주고받기 동작을 확실하게 할수가 있고, 또 고 스르푸트로 범용성이 높은 멀티 챔버시스템를 제공할수가 있다.

본 발명에 따른 멀티 챔버시스템은 감압 분위기 하에서 기판을 처리하는 적어도 1 개의 프로세스실과, 이 프로세스실에 연통 또는 차단하도록 설치된 이재실과, 이 이재실내에 설치되고, 기판을 상기 이재실과 프로세스실 사이에서 반송하는 제1반송수단과, 이 이재실에 연통 또는 차단하도록 설치된 적어도 2 개의 로드록실과, 이들 로드록실에 연통 또는 차단하도록 설치되고, 외부로 부터 기판이 로드되는 로더실과, 이 로드실내에 설치되고, 기판을 상기 로더실과 상기 로드록실과의 사이에서 반송하는 제2반송수단과, 로더실에 질소가스를 공급하는 공급수단과, 상기 로더실내를 배기하는 배기수단과, 상기 제1 및 제2의 반송 로보트에 의한 기판의 반송경로를 전환하는 모우드 선택수단과,를 가진다.

본 발명에 따른 멀티 챔버시스템은 감압 분위기 하에서 기판을 처리하는 적어도 1 개의 프로세스실과, 이 프로세스실에 연통 또는 차단하도록 설치된 이재실과, 이 이재실에 연통 또는 차단하도록 설치된 적어도 1 개의 로드록실과, 이 로드록실에 연통 또는 차단하도록 설치되고, 외부로 부터 기판이 로드되는 적어도 1 개의 로더실과, 이 로더실내에 설치되고, 기판을 진공 흡착 유지하고, 기판을 상기 로더실과 상기 로드록실과의 사이에서 반송하는 반송수단과, 상기 로더실에 가스를 공급하는 가스 공급수단과, 상기 로더실내를 배기하는 가스 배기수단과, 상기 로더실의 내압을 대기압이나 또는 이들 이상의 압력으로 제어하는 압력 제어수단과, 를 가진다.

본 발명에 관한 멀티 챔버시스템에 의하면, 대기압이나 또는 이들 이상의 가스 분위기중에서 기판을 반송용 홀더에 진공 흡착 하므로 기판은 확실하게 홀더에 유지되고, 기판의 주고 받기 동작이 확실하게 된다.

또 로드록실내에 가열수단 및 냉각수단을 설치하고, 이들을 기판이 통과하는 여러가지 모우드를 사용하므로 상황에 따라서 최적 모우드를 선택 함으로써 고 스루프트를 얻을 수가 있다.

또한 제1 및 제2카세트의 한쪽으로 부터 꺼낸 웨이퍼를 어느쪽의 카세트로 되돌리는가에 대하여 자유롭게 선택 할수 있도록 함으로써 보다 효율좋게 이재를 행할수가 있다.

가열된 기판을 로드록실에 반압하면, 프로세스실에서 기판을 단시간에 CVD 성막처리등의 처리를 할수가 있다.

본 발명의 시스템에 의하면, 대기압 이상의 압력으로 유지된 로더실내에서 기판을 반송하므로 반송 로보트의 핸들부분에 시일수단등의 특별한 대책을 할 필요가 없다. 이때문에 진공 흡착 방식의 반송 로보트를 로더실내에 채용 할수가 있고, 시스템의 설계 자유도가 증가한다. 더욱 기판을 확실하게 유지한 상태에서 반송하기 때문에 위치 결정 신뢰성의 높은 처리를 할수가 있다.

이하 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 여러가지의 실시예에 대하여 설명한다.

제1도 및 제2도에 나타낸 바와 같이, 제1실시예의 멀티 챔버시스템 (3)는 3 개의 제1처리실 (프로세스 챔버) (11), 제2처리실(12), 제3처리실 (13) 및 제2이재실(20) 및 1 쌍의 로드록실 (31), (32) 및 제1이재실 (로더실) (40) 및 1 쌍의 카세트 스테이션 (38), (39)를 가진다. 각처리실 (11), (12), (13)은 진공배기장치(도시않됨) 및 프로세스 공급장치 (도시않됨)에 각각 연통하여 있다. 각 처리실(11),(12),(13)에서는 반도체 웨이퍼 (W)가 1 매씩 감압하에서 스퍼터링처리, CVD 성막처리, 플라즈마 에칭처리 되도록 되어 있다. 즉, 제1처리실 (11)은 웨이퍼상에 400 ~ 500 ℃의 온도하에서 티탄막을 스퍼터링에 의하여 성막하기 위한 것이고, 제2처리실 (12)은 웨이퍼상에 텅스텐층을 CVD 에 의하여 형성하기 위한것이고, 또 제3처리실 (13)은 텅스텐층을 에칭하기 위한것이다.

제2이재실 (20)의 3 면에는 처리실 (11),(12),(13)이 각각 인접함과 동시에 제2이재실 (20)의 1 면에는 1 쌍의 로드록실 (31),(32)이 인접하여 있다. 또 제2이재실 (20)과 각처리실 (11),(12),(13)과의 사이에는 게이트 밸브 (G9),(G10),(G11)이 각각 설치되고, 제2이재실 (20)과 각 로드록실 (31), (32)와의 사이에는 게이트 밸브 (G7),(G8)가 각각 설치되어 있다. 제2이재실 (20)의 중앙에는 반송 로보트 (21)가 설치되고, 웨이퍼 (W)가 1 매씩 각처리실 (11),(12),(13)에 반입/반출 되도록 되어 있다. 이 반송로보트 (21)의 다관절 아암 (21a)는 신축 가능하고, 축회전으로 360 도 선회 할수 있도록 지지축에 지지되어 있고, 이 앞끝단에 핸들 (21b)을 가진다. 핸들 (21b)은 세라믹이나 스텐레스등 또는 합금으로 되는 플레트판으로 만들어지고, 그위에 웨이퍼 (W)가 재치되도록 되어 있다. 또 다관절 아암 (21a)은 신축 및 선회 동작된다. 한편 제1이재실 (로더실) (40)의 1 면에는 1 쌍의 로드록실 (31), (32)가 인접함과 동시에 로더실 (40)의 좌우 양쪽면에는 카세트 스테이션실(38),(39)가 각각 인접되어 있다. 즉, 1 쌍의 로드록실 (31), (32)는 제1이재실 (40)과 제2이재실 (20)과의 사이에 설치되고, 로드록실(31),(32) 중의 어느쪽인가를 한편을 통하여 웨이퍼 (W)가 제1 및 제2이재실(20),(40)의 사이로 이송되도록 되어 있다. 각 로드록실 (31)(32)는 진공 배기장치 (도시않됨) 및 가스 공급장치 (도시않됨)로 연통하여 있다.

1 쌍의 로드록실 (31),(32)는 Y 축 대칭으로 설치되고, 내부에 재치링(101), (102)를 각각 구비하고 있다. 재치링 (101), (102)는 석영 유리판으로 만들어져 있다. 전면 게이트 밸브 (G5),(G6)를 열면, 로드록실(31),(32)가 로더실 (40)과 연통 하도록 되어 있다. 또 후면 게이트 밸브 (G7),(G8)를 열면, 로드록실 (31),(32)이 제2이재실 (20)과 연통하도록 되어 있다.

로드록실 (40)의 가운데에는 반송 로보트 (41) 및 위치 결정장치 (40) 내에 반입되고, 위치 결정 스테이지 (43)의 위로 재치되고, 또한 위치 결정 스테이지 (43)에 의하여 오리엔 테이션 플래트 (이하 간단히 「O.F」라 함)가 소망위치를 향하도록 되어있다. 이 단위 결정 스테이지 (43)는 θ 축회전으로 회전 가능하게 함과 동시에 Z 축 방향으로 승강가능하게 설치되어 있다.

반송 로보트 (41)의 좌우 양쪽에는 게이트 밸브 (G3),(G4)가 설치되고, 각 게이트 밸브 (G3),(G4)를 열면, 카세트 스테이션실 (38),(39)가 로더실(40)에 각각 연통하도록 되어 있다. 카세트 스테이션실 (38),(39)내에는 승강 스테이지 (36)가 설치되고, 승강 스테이지 (36)상에 웨이퍼 카세트 (C)가 이재되어 있다. 또 카세트 (C)는 외부 로보트의 포크 (37)에 의하여 실 (38),(39)내에 삽입되도록 되어 있다. 각 카세트 (C)에는 6 인치 지름의 실리콘 웨이퍼 (W)가 25 매씩 수용되어 있다. 카세트 스테이션실 (38),(39)의 배면측 (게이트 밸브 (G3),(G4)의 반대면측) 에는 필터 (66)가 설치되고, 필터 (66)를 통하여 실 (38),(39)내에 크린 가스 층류로서 도입 되도록 되어 있다. 또 카세트 스테이션실 (38),(39)에는 게이트 밸브 (G1),(G2)가 부착되고, 게이트 밸브 (G1),(G2)를 열면, 실내가 외부와 연통하도록 되어 있다.

또 각 게이트 밸브 (G1~G11), 반송 로보트 (21),(41) 및 스테이지 (36),(43)는 모우드 선택 유니트 (60) 및 콘트롤러 (62)에 의하여 각 동작이 각각 선택 및 제어되도록 되어 있다.

다음에 제3도를 참조하면서 멀티 챔버시스템의 가스 공급계에 대하여 설명한다.

각 처리실 (11),(12),(13)에는 복수의 가스공급원(72),(73),(74),(75),(76),(77)를 연통하여 각 가스 공급원으로 부터 질소 가스, 알르곤가스, WF₆가스 C1F₃가스, SiH₂Cl₂가스가 가스 박스 (70)를 경유하여 각처리실 (11),(12),(13)내에 각각 공급되도록 되어 있다. 각 가스 공급로에는 유량조정 밸브 (68)가 각각 설치되어 있다. 가스 박스 (70)는 2 개 설치되고, 서로 연통하여 만나 한쪽이 다른쪽의 압력 조절의 역할을 되도록 되어 있다. 또 제1 및 제3처리실 (11),(13)내에는 가스샤와 (11a),(13a)가 각각 설치되고, 이들로 부터 프로세스 가스가 공급되도록 되어 있다. 질소 가스공급원 (71)이 카세트 스테이션실 (38),(39), 로더실 (40), 로드록실 (31),(32)의 각각에 연통하고 있다.

질소 가스 공급원으로 부터 연장되는 공급로는 분지하여 한쪽은 밸브 (68) 및 필터 (66)를 경유하여 각 로드록실 (31),(32)에 각각 연통하고 있다. 다른쪽은 또 분지하여 그 한쪽은 병렬회로 (78) 및 필터 (66)를 경유하여 각 카세트 스테이션실 (38),(39)에 각각 연통하고, 그 다른쪽은 밸브 (68), 오리피스 (67), 필터 (66)의 직렬회로 (79)를 경유하여 로더실 (40)에 연통하여 있다. 또 공급원 (71),(72)에 연통하는 질소가스 공급로에는 입력계 (67)가 각각 설치되어 있다. 다음에 제4도를 참조하면서 멀티 챔버시스템의 배기계에 대하여 설명한다.

멀티 챔버시스템 (3)은 크린룸 (2)의 중간에 설치되어 있다. 크린룸 (2)은 공장 배기계 (도시않됨)에 연통하고, 실내에 크린에어의 다운 플로우가 발생하도록 배기되어 있다. 이들 진공 배기 펌프는 각실 (11),(12),(13),(20)내를 10^-7~ 10^-8Torr에 진공 흡입하는 능력을 갖고 있다. 또 로더실 (40) 및 카세트 스테이션실 (38), (39)은 공장의 일반 열배기계에 각각 연통하고 있다. 또 가스박스 (70)도 공장 배기계 (도시않됨)에 연통하고 있다.

다음에 제5도 및 제6도를 참조 하면서 로더실 (40)내의 반송로보트 (41)에 대하여 설명한다.

반송 로보트 (41)는 링아암(47),(48),(45a),(45e),(45c)과 핸들(42)를 가진다. 링아암 (47),(48),(45a),(45e),(45c)에 서로 복수의 지지축에 의하여 미끄럼 운동이 가능하게 연결되어 있다. 기초끝단쪽의 지지축(49)은 서보 모우터 (도시않됨)의 구동축에 연결하고 있다. 핸드 (42)는 링아암 (47)의 앞끝단쪽에 연결되어 있다. 핸드 (42)의 앞끝단은 2단으로 분리되어 있고, 각 앞끝단의 적당개소에 구멍 (42a)이 형성되어 있다.

각 구멍 (42a)은 파이프 (44)를 경유하여 진공펌프 (도시않됨)에 연통하고 있다. 파이프 (44)는 경질 비닐등으로 만들어져 있다. 파이프 (44)의 적당개소는 브라켓트 (45a),(45b)에 지지되어 있다.

다음에 제7도 및 제8도를 참조하면서 1 쌍의 로드록실 (31),(32)에 대하여 설명한다.

제7도에 나타낸 바와 같이 로드록실 (31),(32)내에는 웨이퍼 재치용의 상하 2단의 액션풀리(101),(102)가 설치되고, 각 액션풀리 (101),(102)상에 웨이퍼 (W)가 각각 재치되도록 되어 있다. 제1로드록실(31)은 통로 (84a) 및 밸브 (V1)를 통하여 배기펌프 (85)로 연통하고, 제2로드록실 (32)는 통로 (84b) 및 밸브 (V2)를 통하여 배기펌프 (85)에 연통하여 있다. 또 각 로드록실 (31),(32)에는 가스 공급관 (86)에는 가스 공급관 (86)을 통하여 질소 가스가 공급되게 되어 있다. 상단의 액션풀리 (101)는 가열장치 (80)의 근처에 설치되어 있다. 가열장치 (80)의 게이스 (91)내에는 8 개의 할로겐 램프 (92)가 수납되어 있다. 투명판 (81)이 가열장치 (80)와 상단 액션풀리 (101)와의 사이에 설치되고, 할로겐 램프 (92)로 부터 열선이 투명판 (81)를 투과하여 상단 액션풀리 (101)상의 웨이퍼 (W)에 조사 되도록 되어 있다. 미러 (93)가 램프 (92)의 주위에 설치되어 있다.

또 투명판 (81)은 석영 유리판으로 만들어져 있다. 한편 액션풀리 (102)에는 냉각 스테이지 (83)의 가까이에 설치되어 있다. 냉각 스테이지 (83)의 내부 통로는 냉매공급원 (도시않됨)에 연통하여 있다.

제8도에 나타낸 바와 같이 각 액션 풀리 (101),(102)는 링 (103) 및 3 개의 지지편 (104)를 각각 가진다. 3 개의 지지편 (104)는 링 (103)의 상면에 등간격으로 설치되고, 석영이나 세라믹스로 만들어져 있다. 링 (103)끼리는 승강 샤프트 (105)에 의하여 서로 연결되어 있다. 승강 샤프트 (105)의 하단부는 모우터를 가진 Z 기구 (106)의 로드로 연결되어 있다. 링 (103)의 외경은 냉각 스테이지 (83)의 외경보다도 한바퀴 회전이 크게된다.

제9도에 나타낸 바와같이 가스 공급관 (51)이 상판 (40a)을 관통하여 그 앞끝단이 로더실 (40)내에 마찰판 (53)에 대면하고 있다. 가스공급관 (51)의 중간에는 파티클 (52)가 설치되고, 드라이한 질소가스가 로더실 (40)내에 공급되도록 되어 있다. 또 마찰판 (53)은 복수의 바 (54)에 의하여 지지되어 있다. 다음에 제10도를 참조하면서 상기 시스템을 사용하여 실리콘 웨이퍼 (W)를 처리하는 경우에 대하여 설명한다.

제1게이트밸브 (G1)를 열고, 25 매의 6 인치 직경의 실리콘 웨이퍼 (W)를 수납한 카세트 (C)를 제1카세트 스테이션실 (38)내에 반입한다(공정 S1). 카세트 (C)는 그 개구부가 이재실 (40)쪽으로 향하도록 스테이지 (36)상에 재치된다. 게이트 밸브 (G1)를 열고, 제1카세트 스테이션실 (38)내 질소가스를 공급하고, 제1카세트 스테이션실 (38)를 1 기압이하의 질소 가스로 채우는때 H₂O, O₂등의 불순물 농도를 수 ppm으로 되도록 수분간 행한다 (공정S2). 스테이지 (36)과 함께 카세트 (C)를 소정의 높이 위치까지 상승 시킨다. 미리 게이트 밸브 (G3) 및 (G5)를 열고, 로더실 (40)내에 질소 가스를 공급하고, 로더실(40)내를 1 기압이하로 하고, 불순물 농도를 수 ppm 이하로 둔다 (공정 S3). 게이트 밸브를 열고, 반송 로보트 (41)의 핸드 (42)를 카세트 (C)내에 삽입하여 1 매의 웨이퍼 (W)은 핸드 (42)에 확실히 유지되고, 위치 어긋남이 생기지 않는다. 웨이퍼 (W)를 스테이지 (43)상에 이재하고, 이것에 의하여 웨이퍼 (W)를 회전 시키어 O.F 가 소정위치를 향하도록 한다 (공정 S5). 이때 동시에 웨이퍼 (W)의 센터링도 행한다.

게이트 (G5)를 열고, 웨이퍼 (W)를 제1로드록실(31)에 반입한다 (공정S6). 제1로드록실 (31)의 내부는 미리 정해진 대기압의 불활성 가스 분위기로 되어 있다. 웨이퍼 (W)는 제1로드록실 (31)내의 상단 액션 풀리 (101)에 재치된다. 게이트 밸브 (G5)를 열고, 제1로드록실(31)의 내압이 10^-5~ 10^-6Torr로 될때까지 진공 배기한다 (공정 S7). 이때 웨이퍼 (W)를 30 ~ 60 초사이에서 500 ℃의 온도로 예비 가열한다. 또 후속의 웨이퍼 (W)는 동일하게 하여 제2로드록실 (32)내에서 예비 가열된다.

제12(a)도 ~ 제12(e)도를 참조 하면서 로드록실 (31),(32)를 통과 하는 웨이퍼 (W)의 동작에 대하여 상세하게 설명한다.

제12(a)도에 나타낸 바와같이 처리전의 웨이퍼 (W)를 상단 액션 풀리 (101)에 재치한다. 이때 하단 액션 풀리 (102)에는 처리종료의 웨이퍼 (W)가 미리 재치되어 있고, 이들이 냉각 스테이지 (83)에서 냉각되어 있다. 제12(b)도에 나타낸 바와 같이 웨이퍼 (W)가 가열장치 (80)의 아래에 위치하는 높이까지 상단 액션 풀리 (101)를 상승시키고, 하단 액션 풀리 (102)상의 웨이퍼 (W)가 로보트 (41)의 핸드 (42)의 높이레벨 (웨이퍼 주고 받기위치)로 위치할때 까지 상승시킨다. 이 처리종료의 웨이퍼 (W)는 이재 로보트 (41)에 의하여 로더실 (40)로 반출된다.

게이트 밸브 (G5),(G6)를 열고, 로드록실 (31),(32)내를 배기한다.

로드록실 (31),(32)의 내압이 10^-5~10^-6Torr에 도달하면, 웨이퍼 (W)를 예비가열한다.

상단 액션 풀리 (101)를 웨이퍼 주고 받기 위치까지 하강시키고, 웨이퍼 (W)를 제2이재실 (20)에 반입한다 (공정 S8). 제2이재실의 내압이 10^-7~ 10^-8Torr로 될때까지 진공 배기한다. 다음에 게이트 밸브 (G9)를 열고, 제1처리실 (11)에 웨이퍼 (W)를 반입한다 (공정 S9). 그리고 제1처리실 (11)내에 트로세스 가스를 도입하여 웨이퍼 (W)를 스퍼터링 처리한다 (공정 S10). 스퍼터링에 의하여 웨이퍼 (W)에 티탄막을 형성한다. 다음에 제2처리실 (12)에 웨이퍼 (W)를 반송하여 CVD 처리에 의하여 텅스텐 막을 티탄막 위에 형성한다. 또 제3처리실 (13)에 웨이퍼 (W)를 반송하여 이것을 에칭처리한다.

처리완료 후, 게이트밸브(G10)를 열어 처리종료의 웨이퍼 (W)를 제2처리실 (12)로 부터 반출한다 (공정 S11). 또한 게이트 밸브 (G8)를 열어 웨이퍼 (W)를 제2이재실 (20)으로 부터 제2로드록실 (32)로 이송한다 (공정 S12). 이때 제12(b)도, 제12(c)도에 나타낸 바와 같이 하단 액션 풀리 (102)를 웨이퍼 주고 받기 위치까지 상승시키고, 처리종료 웨이퍼 (W)를 하단 액션풀리 (102)상에 재치한다. 제12(d)도에 나타낸 바와같이 액션 풀리 (101),(102)를 하강시키어 하단쪽의 웨이퍼 (W)를 냉각스테이지 (83)상에 재치한다. 이 처리종료 웨이퍼 (W)는 냉각스테이지 (83)에 의하여 냉각된다. 로드록실 (32)내에 질소가스를 도입하고, 내압을 1 기압정도로 한다 (공정 S13). 게이트 밸브 (G6)를 열고, 웨이퍼 (W)를 로드록실 (32)로 부터 로더실 (40)으로 이송한다 (공정S14). 또한 게이트밸브 (G4)를 열어 제2카세트 스테이션실 (39)내에 웨이퍼 (W)를 반입하고, 이것을 카세트 (C)에 수납한다 (공정 S15). 카세트 (C)가 처리종료 웨이퍼 (W)로 채워져 가득하게 되면, 게이트 밸브 (G2)를 열어 카세트 (C)를 스테이션 (39)로부터 반출한다 (공정S16). 이와같이 각각 다른 진공처리 (감압하에 있어서의 처리), 즉 에칭처리, 스퍼터링처리, CVD 처리를 동일 시스템내에 있어서 연속적으로 행할수가 있고, 웨이퍼 (W)에 대하여 복수의 진공처리를 효율적으로 행할수가 있다. 상술한 실시예의 시스템에 의하면, 웨이퍼 (W)를 진공처리중에서 미리 가열하고 있기 때문에 웨이퍼 (W)의 표면에 부착하여 있는 수분등의 불순물을 제거 할수가 있음과 동시에 진공처리실에 있어서의 웨이퍼 (W)의 승온시간을 단축할수가 있다.

또 웨이퍼 (W)를 냉각한후 카세트 (C)로 되돌아오므로 카세트 (C)를 외부로 반출한 경우에 웨이퍼 표면에 있어서의 자연산화막의 성장이 제어된다. 또 가열램프를 사용하므로 웨이퍼 (W)를 단시간에 예비가열할수가 있다. 또한 가열램프는 로드록실의 외부에 설치하므로 로드록실의 내부공간을 좁게 할수가 있다. 이때문에 스루푸트가 향상된다.

또 모우드 선택수단 (60)에 의하여 웨이퍼 (W)의 처리 모우드를 필요에 따라 시켄스 처리로 부터 병렬처리로 또는 그 역으로 전환할수가 있다. 즉, 제1로드록실 (31)과 제2로드록실 (32)를 필요에 따라서 교호로 함으로써 제1 및 제2의 이재 로보트 (21),(41)를 고효율로 이동시킬수가 있고, 또한 각종처리의 스루프트를 향상 시킬수가 있다. 또 예비가열의 유무 및 냉각의 유무를 각각 모우드 선택 할수가 있다.

다음에 제11(a)도 ~ 제11(b)도를 참조하면서 모우드 선택수단 (60)를 사용하여 시스템내에 있어서의 웨이퍼 (W)의 반송경로를 여러가지 변경한 경우에 대하여 설명한다.

모우드 선택수단 (60)의 메모리부에는 소프트 프로그램 (61)이 기억되어 있다. 소프트 프로그램 (61)는 모우드 (1)로부터 모우드 n 개 종류의 모우드 레시피를 포함하고 있다. 콘트롤러 (62)로 부터 모우드 선택수단 (60)에 지령신호가 입력되면, 제어부의 CPU 에 의하여 메모리부로 부터 최적 모우드가 불려내지고, 시스템내에 있어서의 웨이퍼 (W)의 반송경로가 결정되도록 되어 있다.

예를들면, 제11(a)도에 나타낸 바와 같이 웨이퍼 (W)는 제1카세트 스테이션 (38)으로 부터 로더실 (40), 제1로드록실 (31), 제2이재실 (20), 제1 ~ 제3처리실 (11),(12),(13), 제2로드록실 (32), 로더실 (40)을 순차 경유하여 제2카세트 스테이션 (39)에 이송된다.

또 다른 선택모우드에 의하면, 제11(b)도에 나타낸 바와 같이 웨이퍼 (W)는 제1카세트 스테이션 (38)로 부터 로더실 (40), 제1로드록실 (31), 제2이재실, 제1 ~ 제3처리실 (11),(12),(13), 제2로드록실 (32), 로더실 (40)를 순차 경유하여 제1카세트 스테이션 (38)에 이송된다.

또 다른 선택 모우드에 의하면, 제11(c)도에 나타난 바와 같이 웨이퍼 (W)는 제1로드록실 (31) 및 제2로드록실 (32)의 어느쪽인가를 통하여 제2이재실 (20)에 반입되고, 또한 제1로드록실 (31) 및 제2로드록실 (32)의 어느쪽인가를 통하여 로더실 (40)에 반출되고, 제2카세트 스테이션 (39)로 이송된다.

또 다른 선택모우드에 의하면 제11(d)도에 나타낸 바와같이 웨이퍼(W)는 제1 및 제2의 카세트 스테이션 (38),(39)의 어느쪽으로 부터도 취출되어 제1로드실 (31) 및 제2로드실 (32)의 어느쪽인가를 통하여 제2이재실 (20)에 반입되고, 또한 제1로드록실 (31) 및 제2로드록실 (32)의 어느쪽인가를 통하여 로더실 (40)에 반입되고, 또한 제1 및 제2카세트 스테이션 (38),(39)의 어느쪽에도 리턴된다.

또 다른 선택 모우드에 의하면, 제11(e)도에 나타낸 바와같이 웨이퍼 (W)는 제1로드실 (31) 및 제2로드실 (32)의 어느쪽도 통하여 제2이재실 (20)로 반입되고, 또한 제2로드록실 (32)만을 통하여 제2카세트 스테이션 (39)만에 반송된다.

또한 다른 선택 모우드에 의하면, 제11(f)도에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)는 제1로드록실 (31)만을 통하여 제2이재실 (20)으로 반입되고, 또한 제2로드록실 (32)만을 통하여 제2카세트 스테이션 (39)만에 이송된다.

상기 시스템에 의하면, 제1 및 제2로드록실 (31),(32)가 각각 가열수단 및 냉각수단 양쪽을 구비하고 있기 때문에 제1 및 제2로드록실 (31),(32)의 통과경로의 조합의 자유도가 커지게 된다. 이때문에 웨이퍼 진공처리의 타이밍등에 따라서 유연한 대응을 가질수가 있고, 높은 스루푸트로서 웨이퍼를 반송처리 할수가 있다.

또 액션풀리 (101),(102)를 승강축부 (106)에 대하여 교환가능하기 때문에 직경 3~6 인치의 여러가지 사이즈의 웨이퍼의 처리에 따를수가 있다.

또, 제1 및 제2로드록실 (31),(32)에 대하여 공통의 진공펌프(85)를 사용하고 있기 때문에 코스트가 저렴하고, 교호로 진공배기 함으로써 진공 배기를 단시간에 할수가 있다. 다만, 제1 및 제2로드록실 (31),(32)를 동시에 진공배기 하도록 하여도 좋다.

다음에 제13도를 참조하면서 다른 실시예에 관한 멀티 챔버시스템에 대하여 설명한다. 또 이 실시예의 설명에 있어서도 공통하는 부분은 생략한다.

멀티 챔버시스템 (110)은 2 개의 처리실 (111),(112)를 가지고 있다. 각 처리실 (111),(112)은 각각 저압 CVD 장치로서 구성되고, 각각 다른 박막을 반도체 웨이퍼(W)에 연속적으로 적층형성 하도록 구성되어 있다. 이들 2 개의 CVD 처리실 (111),(112)가 교호로 사용되어 고 스루푸트의 처리가 달성되도록 되어 있다. 각 CVD 처리실 (111),(112)에 있어서의 처리소요 시간은 각각 수십 초로 부터 수분간이다.

또 제1이재실 (로더실) (40)내에 가압질소 가스를 도입하여 그 내압을 1 기압이상으로 하여도 좋다. 이와같이 하면, 게이트 밸브 (G1),(G2)를 열었을때에 제1 및 제2카세트 스테이션실 (38),(39)의 중에 외기가 직접 침입하는 일없게되어 웨이퍼(W)에 있어서의 자연산화막의 성장이 억제된다.

또한 웨이퍼(W)를 고정밀도로 신뢰성이 높은 진공 처리를 할수가 있다. 또한 로더실 (40)을 대기압으로 유지 하는 것만으로 좋기때문에 종래와 같이 진공 분위기를 만드는 진공펌프 및 진공 게이지등의 부대설비를 설치할 필요가 없고, 장치를 콤팩트화 할수가 있다.

처리실에 있어서의 진공처리로서는 스퍼터링, CVD, 에칭, 어싱, 산화, 확산등 여러가지 처리를 모두 할수가 있다.

또 본 발명은 제1이재실중에 제1 및 제2의 카세트를 배치하는 구성이나 로드록실이 1 개만의 구성으로 있어도 좋다. 또한 카세트, 제1이재실 및 로드록실의 상호간에서 웨이퍼를 이재하는 경우의 분위기가스로서는 비산화성 가스외에 많은 수분이 제가된 건조공기를 사용하여도 좋다. 비산화성 가스에는 질소가스이외에 아르곤 가스나 탄소가스등을 사용하여도 좋다. 또 로드록실은 2 개 또는 4 개이상이 있어도 좋고, 기판으로서 반도체 웨이퍼외에 LCD 기판등이 있어도 좋다.

Claims

감압 분위기 하에서 기판을 처리하는 적어도 1 개의 프로세스실과, 이 프로세스실에 연통 또는 차단하도록 설치된 이재실과, 이 이재실내에 설치되고, 기판을 상기 이재실과 프로세스실 사이에서 반송하는 제1반송수단과, 이 이재실에 연통 또는 차단하도록 설치된 적어도 2 개의 로드록실과, 이들 로드록실에 연통 또는 차단하도록 설치되고, 외부로 부터 기판이 로드되는 로더실과, 이 로드실내에 설치되고, 기판을 상기 로더실과 상기 로드록실과의 사이에서 반송하는 제2반송수단과, 로더실에 질소가스를 공급하는 공급수단과, 상기 로더실내를 배기하는 배기수단과, 상기 제1 및 제2의 반송 로보트에 의한 기판의 반송경로를 전환하는 모우드 선택수단과, 를 가지는 멀티 챔버시스템.
제1항에 있어서, 더 로드록실내에 상하 2단으로 설치된 기판재치용 부재와, 상단쪽의 기판을 가열하는 수단과를 가지는 멀티 챔버시스템.
제1항에 있어서, 더 로드록실내에 상하 2 단으로 설치된 기판이재용 부재와, 상단쪽의 기판을 가열하는 수단과, 하단쪽의 기판을 냉각하는 수단과, 를 가지는 멀티 챔버시스템.
제1항에 있어서, 로더실내에 상기 제2반송수단에 의하여 반송된 기판의 위치결정을 하는 위치 결정장치가 설치되고, 상기 기판의 반송로는 이 위치 결정장치를 경유하는 것을 특징으로 하는 멀티 챔버시스템.
제1항에 있어서 로더실내의 압력을 대기압 보다도 양압으로 하도록 상기 가스공급수단과, 가스 배기수단을 제어하는 제어수단을 가지는 멀티 챔버시스템.
제5항에 있어서, 로더실내에 상기 제2반송수단에 의하여 반송된 기판의 위치결정을 하는 위치결정 장치가 설치되고, 상기 기판의 반송로는 이 위치결정장치를 경유하는 것을 특징으로 하는 멀티 챔버시스템.
감압 분위기 하에서 기판을 처리하는 적어도 1 개의 프로세스실과, 이 프로세스실에 연통 또는 차단하도록 설치된 이재실과, 이 이재실에 연통 또는 차단하도록 설치된 적어도 1 개의 로드록실과, 이 로드록실에 연통 또는 차단하도록 설치되고, 외부로 부터 기판이 로드되는 적어도 1 개의 로더실과, 이 로더실내에 설치되고, 기판을 진공 흡착 유지하고, 기판을 상기 로더실과 상기 로드록실과의 사이에서 반송하는 반송수단과, 상기 로더실에 비산화가스를 공급하는 가스 공급수단과, 상기 로드록실내를 배기하는 가스 배기수단과, 상기 로더실내의 내압을 대기압 또는 이들 이상의 압력으로 제어하는 압력 제어수단과, 를 가지는 멀티 챔버시스템.
제7항에 있어서, 더 로드록실내에 상하 2 단으로 설치된 기판이재용 부재와, 상단쪽의 기판을 가열하는 수단과, 를 가지는 멀티 챔버시스템.
제7항에 있어서, 더 로드록실에 상하 2단으로 설치된 기판재치용 부재와, 상단쪽의 기판을 가열하는 수단과, 하단쪽의 기판을 냉각하는 수단과, 를 가지는 멀티 챔버시스템.
제7항에 있어서, 로더실내에 상기 제2반송수단에 의하여 반송된 기판의 위치결정을 하는 위치 결정장치가 설치되고, 상기 기판의 반송로는 이 위치 결정장치를 경유하는 것을 특징으로 하는 멀티 챔버시스템.
제7항에 있어서 로더실내의 압력을 대기압 보다도 양압으로 하도록 상기 가스공급수단과, 가스 배기수단을 제어하는 제어수단을 가지는 멀티 챔버시스템.
제7항에 있어서, 로더실내에 상기 제2반송수단에 의하여 반송된 기판의 위치결정을 하는 위치결정 장치가 설치되고, 상기 기판의 반송로는 이 위치결정장치를 경유하는 것을 특징으로 하는 멀티 챔버시스템.