(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の処理室と該処理室間で基板を移動させるために用いられる共通の移送室とを有する処理システム内で基板を処理するための装置であって、
内部に基板を受け入れ且つ処理するための処理空間を有する処理室と、
内部にバッファ空間を画定するバッファ室であって、前記処理室の下方に位置し、処理すべき基板を受け入れるために処理システムの移送室とインターフェースで接続するようになっているバッファ室と、
前記処理空間と前記バッファ空間との間で基板を移動させるために前記処理室と前記バッファ室との間に形成された通路と、
前記バッファ空間内に配置されて基板を受け入れるようになっている可動的な基板台であって、基板がバッファ空間内に位置する第１位置と基板が処理室の処理空間内に位置する第２位置との間で前記通路内を垂直に移動するように作動可能であり、さらに、第２位置へ移動する時に前記通路を密閉して処理空間をバッファ空間から隔離し、第１位置へ移動する時には前記通路を開放するように作動可能な基板台と、
前記通路を塞ぐ密閉機構であって、前記基板台が第１位置にある時に通路を密閉して処理空間をバッファ空間から隔離するように、さらに前記基板台を第２位置へ移動させるために通路を開放するように作動可能な密閉機構と、
処理室から漏れてくる汚染物質からバッファ空間を浄化して、汚染物質がバッファ室を通して共通の移送室中および多数の室を有するシステム内の他の処理室中へ漏れ出すことを全体として減少させるための、バッファ室に連結されたポンプシステムと
を有する基板処理装置において、
前記ポンプシステムがバッファ室の壁部に近接して配置した低温パネルを有し、該低温パネルがバッファ室内の汚染物質を減少させるためにバッファ室からのガスを捕獲および吸収するように作動可能であることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記密閉機構がゲート弁を含む請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記低温パネルが、排出効果を発揮するために該低温パネルを冷却する冷却ガスを急速に膨張させることのできる膨張器ヘッドに熱的に連結されている請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項４】
バッファ室内の概ね前記低温パネルと前記通路との間に位置する熱遮蔽体をさらに有し、該熱遮蔽体が処理室に関連する放射熱エネルギーを吸収して低温パネルを放射熱エネルギーから効果的に遮蔽する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記熱遮蔽体が前記低温パネルと前記基板台との間に位置し、該基板台からの放射熱エネルギーを吸収する請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
望ましくないガスを感知してポンプシステムによってバッファ室から除去するために、バッファ室と作動可能に連結されたガス感知システムをさらに有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記ガス感知システムがガス化学粒子を励起するプラズマチューブと、励起された化学粒子を検出する光学センサーとを有する請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記ガス感知システムが残留ガス分析器を有する請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記処理室とバッファ室が共通壁を有し、該共通壁の開口によって前記通路が形成される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記基板台が第１作動機構と該第１作動機構に関して移動可能な第２作動機構とを有し、前記第１作動機構が基板台を第２位置へ移動させて前記通路を密閉することができ、前記第２作動機構が、基板台が第２位置にある時に基板台の一部分をさらに移動させて処理空間内に基板を位置付けることができる請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記移送室とバッファ室との間に位置する隔離弁をさらに有し、隔離弁は、汚染物質がバッファ室から移送室内へ移動するのを防ぐためにバッファ室を閉じて密閉することができる請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記ポンプシステムが、処理加工からの汚染物質と水を除去するための低温ポンプをさらに有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記ポンプシステムが、水を除去するための低温ウォーターポンプをさらに有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
基板の処理方法であって、
基板を処理するための処理空間を内部に有する処理室を提供する段階と、
該処理室の下方の、バッファ空間を有するバッファ室であって、処理室とバッファ室との間に通路が形成されたバッファ室を配置する段階と、
基板をバッファ室内、およびバッファ室内の可動基板台上に移送する段階と、
基板台を前記処理室とバッファ室との間に形成された通路を介して垂直的に第１方向へ移動させることによって、前記基板を前記処理空間内へ移動させる段階と、
前記基板が前記処理空間内へ移動させる時に、前記通路を前記基板台で密閉して前記処理室をバッファ室から隔離する段階と、
基板を処理し、且つ汚染物質を除去するために処理空間を浄化する段階と、
基板台を前記通路を介して垂直的に第２方向へ移動させ、同時に通路を開放することによって、基板をバッファ室に戻す段階と、
基板をバッファ台へ戻すために基板台が前記第２方向へ移動される時に、処理空間をバッファ空間から隔離するために密閉機構で前記通路を密閉する段階と、
前記処理室から漏れてくる汚染物質からバッファ空間を浄化して、前記バッファ室を介して汚染物質がバッファ室に連結された他の処理室中へ漏れ出すことを全体的に防ぐ段階と
を含む基板処理方法において、
前記バッファ室の壁部に近接して位置する低温パネルによって前記バッファ空間を吸い出す段階をさらに含み、前記低温パネルがバッファ室からのガスを捕獲および吸収してバッファ室内の汚染物質を減少させることを特徴とする基板処理方法。
【請求項１５】
前記通路をゲート弁を含む密閉機構によって密閉する段階をさらに含む請求項１４に記載の基板処理方法。
【請求項１６】
基板処理が熱エネルギーを発生させており、前記バッファ室内で概ね前記低温パネルと前記通路との間に配置された熱遮蔽体によって前記熱エネルギーを吸収する段階をさらに含む請求項１４に記載の基板処理方法。
【請求項１７】
前記基板台が第１作動機構と該第１作動機構に関して移動可能な第２作動機構とを有し、第１作動機構によって前記通路を密閉する段階、および第２作動機構によって基板を処理空間内に位置付ける段階をさらに含む請求項１４に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は全般的に半導体処理に関するものであり、特に単一の処理システム中に物理蒸着（ＰＶＤ）室と化学蒸着（ＣＶＤ）室とを共に統合することに関するものである。
【０００２】
（発明の背景）
集積回路（ＩＣ）の形成においては、半導体のウェハーのような基板の表面上に、金属や金属合金要素からなる薄膜のような薄い材料の層あるいは薄膜を沈着させることがしばしば必要である。そのような薄膜の１つの目的は、ＩＣのための導電接点および抵抗接点を提供し、ＩＣの各種デバイス間の導電層あるいはバリア層を作り出すことにある。例えば、絶縁層を横切る電気接続を形成するために、望みの薄膜が接点の露出面あるいは基板の絶縁層における孔を介して塗付され、該絶縁層を貫通する薄膜が導電材料のプラグを提供する。
【０００３】
そのような薄膜を沈着させるための１つのよく知られた処理加工（プロセス）は化学的蒸着（ＣＶＤ）法であり、この場合、薄膜は、一般的にはプロセスガスと呼ばれる各種の組成ガスあるいは反応ガスの間の化学反応を用いて、基板上に沈着される。このＣＶＤ法においては、プロセスガスは基板を収容している反応室の処理空間の中へ注入される。ガスは処理空間の中で基板の表面近くで反応し、結果として該表面上に１あるいはそれ以上の反応副産物の薄膜が沈着される。露出された基板表面における望ましい薄膜として寄与しない他の反応副産物は、反応室に連結された真空システムによって排出あるいは放出される。
【０００４】
ＩＣの製造において広範囲に利用されているＣＶＤ法の１つの変形は、プラズマ強化されたＣＶＤ法あるいはＰＥＣＶＤ法であり、この場合、１あるいはそれ以上のプロセスガスがガスプラズマの中でイオン化され、反応プロセスにエネルギーを与える。該ＰＥＣＶＤ法は、標準的なＣＶＤ法における適当な反応にとって普通必要な処理温度および熱エネルギーの量を減少させるのに有望である。ＰＥＣＶＤ法においては、電気エネルギーが１つまたは複数のプロセスガスに加えられてプラズマを形成および保持し、したがって反応のために必要な熱エネルギーはより少なくなる。
【０００５】
他のよく知られたＩＣの製造プロセスは、これもまたイオン化されたプラズマを用いるスパッタ沈着法であり、これは化学反応より物理的な沈着に依存している。従って、該スパッタ沈着は物理蒸着法あるいはＰＶＤ法と呼ばれる。該ＰＶＤ法は荷電されたガスプラズマのイオン化粒子を用いて、材料の標的を衝撃し、標的の表面から材料粒子を除去したり、あるいは「スパッタリング」させる。次に該材料粒子は処理室の中で標的の近くに位置した基板上に沈着される。スパッタ沈着法においては、プラズマガスが真空状態の処理室の中へ導入される。スパッタリングされる標的は処理室の中で電気的にバイアスされたベース上に支持され、そこで該標的は電荷あるいはバイアスを発展させる。該標的上で電荷を保持する電力供給によって、また電気エネルギーがプラズマの中へ取り込まれる。該電気エネルギーはガス粒子をイオン化し、イオン化された粒子のプラズマを形成し、該イオン化された粒子がバイアスされた標的の表面に引き寄せられて該表面に衝突し、該標的から材料粒子をスパッタリングする。次に、標的材料の粒子が基板上に沈着され、材料の層を形成する。
【０００６】
ＩＣの製造中において、単一の基板上には、材料層がＰＶＤ法とＣＶＤ法の両者によって沈着される。従って、産業界においては、単一の処理システムの中で、各種の他の処理室に沿って、ＰＶＤ処理室とＣＶＤ処理室とを組み込むことは非常に一般的なことになってきている。このようにして、処理しようとする基板は、各種の室間において迅速かつ効率的に移送される。そのような多数の室を有するシステム（マルチチェンバシステム）は、それらが一緒になって利用される各種の処理室の集合体（クラスター）あるいはモジュールを具備しているので、しばしばクラスターツールと呼ばれる。該クラスターツールはまた、各種の処理室の間を、制御された製造シーケンス（製造順序）に従って、各種の基板を移送させることのできる共通の移送室あるいはモジュールを有している。該移送室は普通は、該移送室と該移送室に連結された各種の処理室との間で基板を出し入れするために、基板の移送装置あるいは基板のハンドラ（ｈａｎｄｌｅｒ）を組み込んでいるであろう。
【０００７】
前記クラスターツールはＩＣ製造に関して効率的でコスト効果のある手段を提供してきたが、それらは幾つかの固有の欠点を有していた。特に、１つの室からのプロセスガスとプロセス副産物が他の室に移動することができ、それらはこれらの他の室において実行されるプロセスに対して汚染物質として作用することがある。例えば、ＣＶＤ室内のプロセスガスおよび副産物は、基板が各種の処理室の間で移動される時に、共通のクラスターツールの移送室を介してＰＶＤ室の中へ移動する傾向がある。ＩＣ製造のために一般的に用いられるＣＶＤガスはＰＶＤ室の中では実際には汚染物質として作用し、薄膜の中に取り込まれたり、あるいは沈着された薄膜を望ましくない化学的な腐食環境に露出することによって、ＰＶＤの薄膜の品質を劣化させる。塩酸はある種のＣＶＤ法の一般的な副産物であり、例えば、ＰＶＤ法によるアルミニウムの薄膜に対して腐食影響を与えるであろう。
【０００８】
単一のクラスターツールの中へＰＶＤ室とＣＶＤ室とを統合するためには、ＣＶＤ室からＰＶＤ室への残留ＣＶＤ汚染物質の流れを減少、最少化させることが必要である。１つの可能性のある解決法は、ＣＶＤ室に連結された高真空ポンプあるいはターボ分子ポンプを用いて、基板をＣＶＤ室から外へ移送する前に該室を約１０-6Ｔｏｒｒにまで真空引きすることである。しかしながら、ＣＶＤ室に対してターボ分子ポンプを連結することは、処理ツールのコストを増加させるだけでなく、その構造と保守を複雑なものにする。
【０００９】
汚染物質を防ぐための他に提案されている解決法はＣＶＤ室を１あるいはそれ以上の反応ガスを用いて浄化することであり、この場合、前記副産物と残留プロセスガスをより揮発性にして、それらはより容易に真空システムから除去されるであろう。しかしながら、ＣＶＤ室を反応ガスに露出させるという付加的な工程は、処理システムの処理量を減少させ、従ってＩＣ製造の全体的なコストを増加させる。
【００１０】
さらに他の解決法として、処理室と移送室とを隔離するために、処理室と移送室との間に分離的に配置された室を用いることもある。例えば、移送室と処理室との間に水平方向に付加的な室を並べて配置して、その両端部に隔離弁を設けるとよい。該隔離弁は、中心の室を処理室と移送室から選択的に隔離するであろう。従って、他の反応ガスを導入したり、あるいは高価なターボ分子ポンプを据付けたりすることなしに、隔離を行うことができるが、そのような解決法は依然として幾つかの欠点を有している。第１に、必要とされた水平方向に直線的になった配置によって、処理システムの底面積が増加するであろう。さらに、中心室の２つの隔離弁は、処理室と移送室の間に直接的な道筋を設けないと、同時に開放することができず、従って、中心室の機能は大きく減少する。従って、移送室の中に既に存在する基板のハンドラに加えて、クラスターツールにおける各々のバッファ室内に余分な基板ハンドラが必要となり、従って、中心室が移送室から隔離された時に基板は処理室へ移動させることができる。付加的な基板のハンドラの余分な機器がクラスターツールのコストを増加させるだけでなく、それはまた、制御された製造シーケンスの中で各種のモジュールを操作するという複雑さを増加させ、その信頼性を減少させることにもある。
【００１１】
従って、本発明の目的は、クラスターツールの各種の室間で移動する汚染物質を減少させることにあり、特に、そのようなクラスターツールの中でＣＶＤ室からＰＶＤ室へプロセスガスおよび副産物ガスが移動する量を減少させることである。
【００１２】
本発明の他の目的は、処理システムの効率的な製造量を維持しながら、多数の処理室間で汚染物質を減少させることにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、クラスターツールの全体的なコスト、寸法、複雑さを増加させることなしに、汚染物質を減少させることにある。
【００１４】
これらの目的およびその他の目的について以下さらに説明し、それらは本発明によって達成される。
【００１５】
（発明の要約）
上述した目的およびその他の目的は本発明によって達成されるが、これは多数の室と、基板を処理システム内の多数の室間で移動させるために用いられる共通の移送室とを有する処理システムにおいて用いられる。本発明に係る装置は、特別な処理室の下方に位置するバッファ室を有している。該バッファ室は、処理しようとする基板を受け入れるために、処理システムの移送室とインターフェイス接続するように形成されている。バッファ室は、基板をバッファ室内のバッファ位置と処理室内の処理位置との間を垂直方向に移動させるための可動的な基板台を有している。
【００１６】
ゲート弁組立体のような密閉機構が処理室とバッファ室との間を接続している。密閉機構は、基板が幾つかの他の処理室からバッファ室内に位置している時には閉じられる。そのようにして、基板が移送室を介して移動される時には、処理室は互いに他と隔離される。基板はバッファ室内の所定位置に配置され、該バッファ室が移送室から隔離された後に前記密閉機構が開かれ、バッファ室の上方へ近接することができる。
【００１７】
基板が処理された後は、基板台がバッファ位置へ移動され、ゲート弁組立体が再び閉じられ、基板が他の処理のために移送室を介して取り出される前に、前記バッファ室は該バッファ室に連結されたポンプシステムを用いて浄化される。そのようにして、処理室から移送室内への、またシステムの各種の他の処理室内への汚染物質の移動は減少される。例えば、ＣＶＤ室に関して本発明を用いると、共通の移送モジュールあるいは移送室を共有しているＣＶＤ室とＰＶＤ室との間の汚染物質の移動は減少するであろう。
【００１８】
より詳しくは、本発明は処理室の下方にバッファ室を組み込んであり、処理室をバッファ室から選択的に隔離する共通の壁部と密閉機構とを介して処理室に対して直接的に連結されている。一般的に、ＰＶＤ室とＣＶＤ室の両方を用いている処理システムでは、本発明のバッファ室がＣＶＤ室とともに組み込まれ、ＣＶＤガスがＰＶＤ室の中へ移動するのを防いでいる。しかしながら、他の形態においては、前記バッファ室がＰＶＤ室とともに組み込まれ、真空の付加的な層を提供し、水のような汚染物質がＰＶＤ室の中へ入ることをなくしている。バッファ空間内に可動的な基板台が位置し、基板を移送室から受け入れる形態になっている。
【００１９】
密閉機構が開いた時には、基板台は、基板がバッファ空間内に位置している第１位置あるいはバッファ位置と、基板が処理室の処理空間内に位置している第２位置あるいは処理位置との間で、前記通路内を垂直方向に移動することができる。また、基板台は、基板を処理位置へ移動させる時に、前記通路を密閉することができる。そのようにして、基板の処理中、処理室はバッファ室から隔離される。本発明の好ましい実施例においては、前記基板台は第１および第２の作動機構を有し、第１作動機構は基板台を共通壁部の方へ移動させ、通路を密閉し、第２作動機構は該第１作動機構に関してさらに移動可能であり、通路が一旦密閉されると続いて処理空間内に基板を位置付ける。そのようにして、通路の密閉が最初に形成され、次に基板が処理のために位置付けられる。基板が処理された後あるいは移送室によって取り扱われた後でバッファ位置に配置される時に、ゲート弁が閉じられ、バッファ室を処理室から隔離する。
【００２０】
前記バッファ室は、基板が処理された後にバッファ室から汚染物質を排出するために高いポンプ能力と排気能力を有するポンプシステムを有している。１つの実施例においては、前記ポンプシステムは、バッファ室の壁部に近接して位置した１あるいはそれ以上の低温パネルと組み合わせた高真空ポンプを有している。前記低温パネルはバッファ室からの反応的なガスの粒子を吸収、あるいは低温吸着することができ、他の処理室へ移動することのある汚染物質を減少させる。前記低温パネルは該パネルを冷却するための冷媒源に対して熱的に連結されている。あるいは、ガスを急速に膨張させ、該パネルを冷却するために膨張器ヘッドが設けられてもよい。ＣＶＤ室のような処理室と、その中で移動可能な基板台とが、処理中に高温に対して全体的に露出されるであろう。従って、本発明はバッファ室内において、前記低温パネルと、前記処理室およびバッファ室間の通路との間に位置した熱遮蔽体を組み込んでおり、これは前記処理室と基板台とに関する放射熱エネルギーを吸収する。前記低温パネルに加えて、あるいは該パネルに代わって、バッファ室から水を含む汚染物質をさらに排出するために用いられる低温ポンプおよび／あるいは低温ウォーターポンプを用いてもよい。
【００２１】
本発明を用いた基板処理の間に、基板はバッファ空間内の基板台へ（密閉機構は閉じられている）移送される。次に該密閉機構が開かれ、基板台が処理室内の処理位置へ上昇される。基板が処理され、前記処理室はそれに連結されている真空システムによって浄化され、汚染物質として作用することのある残留ガスおよび副産物ガスの相当な量が除去される。次に、基板台がバッファ位置にまで下降し、バッファ空間から汚染物質をさらに浄化するポンプシステムに対して露出される。ゲート弁が閉じられ、処理室を浄化済みのバッファ室から隔離する。バッファ室内において用いられる低温パネルあるいはその他の低温ポンプ要素がさらに、移送室内へ、従って処理システム内の他の処理室内へ漏れこむ汚染物質を減少させる。
【００２２】
前記バッファ室は移送室とインターフェイス接続するようになっており、該移送室とバッファ室との間に隔離弁が配置される。該隔離弁は基板を移送室からバッファ室へ移動させるために開かれる。しかしながら、該隔離弁は、基板を処理してバッファ室を浄化している間に、移送室をバッファ室から隔離するために閉じれる。
【００２３】
本発明の他の観点によれば、バッファ室にガス感知システムが連結され、バッファ室のバッファ空間における汚染物質ガスのレベルを検出することができる。ガス感知システムは隔離弁に連結されており、バッファ空間が十分浄化され、汚染物質のレベルが十分低くなるまで該隔離弁は開かないようになっている。従って、ガス感知システムは、バッファ室が適当に浄化されるまでは、移送室がバッファ室に対して露出されることを防いでいる。
【００２４】
本発明のバッファ室は、処理システムの中で、１つの処理室に関する汚染物質を減少させ、それによって該システムの他の処理室の汚染を防ぐのに有用である。本発明の他の観点によれば、前記バッファ室は１あるいはそれ以上の処理室を含む処理モジュールを隔離するのに用いてもよい。この目的のために、前記バッファ室は処理システムの移送室に接続するモジュールの処理室と連結されている。
【００２５】
本明細書の中に組み込まれ、その一部を構成している添付図面は、本発明の実施例を説明し、以下に示す本発明の全般的な説明と一緒になって本発明の原理を説明する。
【００２６】
（実施例の詳細な説明）
図１Ａと図１Ｂは本発明の実施例を示しており、それぞれバッファ室の中に基板が存在している場合と、該基板が該バッファ室から出て、処理室の中へ入る場合とが示されている。この目的のために、装置２０は基板３２を内部に受け入れるための処理空間２３を備えた処理室２２を有している。該処理室２０はＣＶＤ室でも、ＰＶＤ室でも、あるはマルチチェンバ処理装置の他の室へ移行することのある汚染物質を発生させることのある他の処理室であってもよい。本発明に関して言うと、前記バッファ室２４は処理室の直下に取り付けられ、処理しようとする基板を受け入れるためのマルチチェンバ装置の移送室２６と接続する形状になっている。該移送室２６は適当な基板移送装置２７を有し、これは１あるいはそれ以上の基板をバッファ室２４の中へ移動させ、該基板は最終的には、以下にさらに説明するように、処理室２２の中へ移動される。該基板移送装置は市販されており、例えば、基板をバッファ室の中へ移動させるためのロボットアームを有していてもよい。前記移送室２６に関してはどのような適当な類似の装置を用いてもよい。そのような装置の１つは米国特許第４，９９０，０４７に示されており、ここでも参照のために完全に取り入れている。一般的には、該移送室２６は、より大きな処理装置内の他の処理室（図１Ａおよび図１Ｂには図示せず）に対して共通的であり、接続可能であろう。本発明の１つの観点によれば、共通の移送室２６に対応する各種の処理室間での汚染物質の移送が減少される。
【００２７】
上述したように、ある種の適当な基板移送装置２７は、基板を移送室２６からバッファ室２４の中へ移動させ、さらに別の処理ができるように収縮するロボットアームを有していてもよい。該移送室２６とバッファ室２４との間には隔離弁２８が位置し、これらのそれぞれの室を隔離することができる。該隔離弁２８は基板３２をバッファ室２４の中へ導入するために基板移送装置がバッファ室２４の中へ移動する時に開き、該装置が引っ込まれると再び閉じるであろう。そのように、基板が処理のためにバッファ室２４の中に位置されると、移送室２６のバッファ室２４とは隔離される。
【００２８】
前記処理室２２とバッファ室２４とはステンレス鋼の単一ハウジング２９の中に製作されてもよい。共通壁４５がこれらの室を分離し、該壁内の開口によって形成される通路４３を有している。該通路４３は室２２と２４との間における物理的な連絡を容易にし、従って基板３２はそれぞれの室における処理空間２３とバッファ空間２５との間を移動することができる。
【００２９】
処理室２２と移送室２６との間を隔離するために、前記通路４３の近くにゲート弁組立体６０のような密閉機構が位置し、該通路４３と接続されて選択的にバッファ室を処理室から隔離することができる。基板が処理されて処理室から取り出された後は、該密閉機構は閉じられる。次にバッファ室から汚染物質が除去される。該密閉機構組立体６０はまた隔離弁２８が開いている時に常に通路４３を密閉するために閉じられており、従って、基板３２が移送室２６とバッファ室２４との間で取り扱われている時には、処理室２２はバッファ室２４から密閉されている。
【００３０】
バッファ室２４の中では、基板台３０が移送室２６を介して基板３２をその上部に受け入れる。該基板台３０は基板３２を望み通りに、全体的に水平に保持する。前記基板移送装置２７は基板３２を該基板台３０の作動機構３６の上に配置する。もっと詳細にいうと、該基板台３０は、ウェハーを処理室内に位置決めするために、基板台を垂直方向に移動させる第１作動機構３４を有している。第２作動機構３６は該第１作動機構３４に関連して移動し、基板台３０の一部分を移動させて、基板３２を処理室２２内でさらに垂直方向の位置決めを行う。該第１作動機構３４はシャフト３８によって垂直方向に移動されるプラテン（ｐｌａｔｅｎ）３７を有している。該第２作動機構３６は、該プラテン３７の上方に位置し、且つ付加的なシャフト４０上で垂直方向に移動可能な第２のプラテン３９を有している。該シャフト４０は、例えば、前記シャフト３８の内側へ嵌め込み式になっていてもよい。当業者にとっては、前記基板台３０が、基板３２を処理室２２に関して移動および位置決めするために、他の機構を利用することもあり得ることは容易に理解されるであろう。図１Ａを参照すると、基板台３０は第１位置、あるいはバッファ位置に位置していることが示されており、この場合基板３２はバッファ室２４の中に位置している。バッファ室２４内を真空に維持し、該室２４を清浄にするために、望まれる場合には、前記基板台３０はプラテン３７と室２４の底壁との間にシールを形成するベローズ４１を有している。従って該ベローズ４１はシャフト３８と、該シャフト３８が貫通移動するバッファ室２４内の全ての開口との間をシールする。
【００３１】
前記バッファ室が移送室に露出されている時には、汚染物質が処理室２２からバッファ室２４を通って移送室２６の中へ移動することを防ぐために、前記ゲート弁組立体６０は閉じられている。このように、前記バッファ室は処理室か移送室のいずれかと接続されることになり、同時にそれら両者と接続されることはない。基板が基板台３０によって処理室へ移動される時には、前記隔離弁２８は閉じられ、処理室へ近接するためにゲート弁組立体６０は開かれている。
【００３２】
前記プラテン３７には、前記通路４３の周囲で壁部４５と係合するＯ−リングのようなシール構造物４２が取り付けられている。あるいは、該シール構造物４２はプラテン３７によって係合される壁部４５の中へ組み込まれていてもよい。該シール構造物４２は通路４３を取り囲み、基板３２と基板台３０が、処理室によって画定される処理空間２３の中に基板が位置しているような第２位置、あるいは処理位置へ移動する時に、処理室２２とバッファ室２４との間をシールする。図１Ｂを参照すると、基板台３０と基板３２は、基板を処理室２２内で処理するための第２位置あるいは処理位置内へ移動されたところが示されている。シャフト３８の垂直運動によって基板台が移動され、両方のプラテン３７，３９が処理室２２の方へ移動される。基板台３０の第１作動機構３４のシール機構４２が通路４３の周りで壁部４５と係合している。従って該通路はプラテン３７と壁部４５との間でシール構造物４２を圧縮することによってシールされている。基板台３０の第２作動機構３６は、通路４３の中を貫通し、さらに処理室２２および処理空間２３の中へ移動するような形状、寸法になっている。基板台３０が通路４３を密閉してしまうと、次にシャフト４０が垂直方向に移動され、基板３２を、例えばＣＶＤ処理室の中で用いられるシャワーヘッド４６に関連して位置決めする。当業者にとっては、該処理室２２がまたＰＶＤ処理室であってもよく、前記シャワーヘッド４６が基板３２の上にスパッタ沈着されるようになった標的材料（図示せず）によって置き換えてもいいことは容易に理解されるであろう。前記基板台３０はまた第２作動機構のためのベローズ４８を有していて、処理空間とシャフト４０、およびプラテン３７あるいはシャフト３８における該シャフト４０のための全ての開口との間を密閉している。該ベローズ４８はプラテン３７の上面とプラテン３９の下面との間に延在する。
【００３３】
図１Ｂにおいては、基板３２は処理空間の中にあり、通路４３は密閉されて、処理時間中は処理室２２をバッファ室２４から効果的に隔離している。上述したように、基板移送装置２７は移送室２６とバッファ室２４の間で動作して、ゲート弁組立体６０が閉じられている時に基板３２を基板台３０の上へ位置決めする。次に隔離弁２８が閉じられ、ゲート弁組立体６０が開かれる。前記基板台３０が第２位置まで上昇されて、基板を処理空間２３の中まで上昇させる。次に処理室２２の運転および各種のプロセスパラメータに応じて処理工程が実行される。処理の終了後は、基板台３０が下降され、基板は移送室２６を介して他の処理室へ移動される準備がなされる。しかしながら、一般的には１あるいはそれ以上の残留ガスあるいは副次的なガスの形態をした、処理空間２２からの汚染物質が存在し、移送室２６から漏れ出したり、また該移送室２６に連結された他の処理室（図示せず）の中へ漏れこむことが生じやすい。この目的のために、本発明はバッファ室を処理室から隔離して、該バッファ室に連結された分離的なポンプ／真空装置によって該バッファ室から汚染物質を除去することができる。前記ゲート弁組立体はバッファ室が清浄化されている間、処理室２２を該バッファ室２４から密閉するために用いられる。該バッファ室を移送室に対して露出させるために隔離弁２８を開く前には、該バッファ室は十分に汚染物質を除去されている。そのようにして、処理室から移送室の中へ漏れ出す汚染物質が減少され、また近接した処理室の汚染もまた減少される。
【００３４】
前記処理室２２は真空装置５０に連結され、また該室内で行われる処理のために必要な場合には、適当なガスの供給装置および電力の供給装置（図示せず）が連結されている。さらに、前記基板台３０が、基板３２にバイアスをかけるために、電力供給装置に連結されていてもよい。例えば、ＣＶＤ処理の場合には、処理室２４は１００ミリＴｏｒｒから大気圧（１ａｔｍ）までの圧力を達成することのできる真空装置に連結されるであろう。しかしながら、ＰＶＤ処理の場合には、１ないし１０ミリＴｏｒｒのようなより低い圧力を達成するような真空装置が必要となる。そのような処理のためには適当な真空装置５０が市販されている。
【００３５】
他方、前記バッファ室２４は、本発明の１つの観点によれば、バッファ空間から汚染物質を除去するために高出力のポンプ性能を備えている。この目的のために、ポンプ系統は１あるいはそれ以上の低温パネル５２を有し、これらはバッファ室２４の壁部に近接して位置しているか、あるいはバッファ室の壁部の一部分を形成している。該低温パネル５２は、処理室２２からバッファ室内へ移行する多くの反応的な汚染物質のガス粒子に対して、極めて高速のポンプ速度を提供する。該パネル５２は、好ましくは、室２４のバッファ空間２５に関して大きな面積を有している。該パネルは連続的に冷却され、汚染物質ガス粒子を捕獲することによって空間２５から汚染物質を連続的に排出する。したがって、該空間２５に関して高速のポンプ速度が達成される。そのような低温パネル５２は一般的に水、塩酸、アンモニアのような汚染物質を排出するのに適している。該低温パネル５２は市販されており、該パネルを低温流体５４の供給装置、あるいは膨張器のヘッド５６のいずれかに連結することによって、冷却される。前記低温流体供給装置５４を用いて、該流体はパネル５２内を循環され、該パネルによって汚染物質を連続的に排出する。適当な低温流体は液体窒素および／あるいはフレオンのような冷媒である。他方、膨張器ヘッド５６は液体ヘリウムのような物質を急速膨張させ、冷却させるであろう。該低温パネル５２は一般的に１００゜Ｋないし１５０゜Ｋの温度範囲に維持される。
【００３６】
前記パネル５２では、基板がバッファ室２４から移送される前に、バッファ室２４の中へ漏れ込む汚染物質ガス粒子の全てを捕獲するのには十分ではないかもしれない。従って、本発明の他の実施例に関していうと、前記バッファ室のポンプ系統は、パネル５２によって収集されなかった全ての付加的な汚染物質を除去するための高出力真空ポンプ５８を有している。従って、バッファ室２４は、基板３２が基板移送装置２７によってバッファ室から移送室２６内へ移動される前に、汚染物質を除去される。
【００３７】
本発明の他の観点によれば、ガス感知装置６４がバッファ室２４内の汚染物質ガス粒子レベルを検出するために用いられる。該ガス感知装置６４は、図示したように、隔離弁２８と操作可能に連結され、バッファ室２４内に多量の汚染物質が依然として存在している場合には、隔離弁２８が開いて、基板をバッファ室２４から移送室２６の中へ移送するのを防いでいる。該ガス感知装置６４は、バッファ空間内に位置した、市販されている残留ガス分析器（ＲＧＡ）のような適当なセンサー６５を有していてもよい。該ガス感知装置６４はまた市販されている光学センサーおよびプラズマチューブ（図示せず）を利用してもよい。例えば、該プラズマチューブはバッファ空間内に位置し、塩素イオンあるいはフッ素イオンのような汚染物質ガス粒子を励起し、それらはこれらのガス粒子の励起状態を検出するように調整された光学センサーによって検出される。該ガスセンサー装置６４として他の適当な感知装置を利用してもよい。
【００３８】
汚染物質ガス粒子をバッファ室２４から排出、浄化するために用いられる低温パネル５２は、処理が完了した後に、ゲート弁組立体６０が開かれて、基板台３０が第２位置から第１位置へ垂直方向下方に移動された時に、かなりの放射熱を受け、従ってかなりの熱負荷を受けることになるであろう。例えば、ＣＶＤ処理に関しては１０００゜Ｃに近い温度が用いられる。図１Ａを参照すると、ゲート弁組立体６０が開かれた時には、低温パネル５２の一部分と高温基板台３０と、処理室２２との間には直接的な視示線が存在する。低温パネル５２にかかる熱負荷を軽減するために、熱遮蔽体６６がバッファ室２４の壁部の周りで、低温パネル５２と基板台３０との間に位置している。該熱遮蔽体６６は、例えば、アルミニウム、銅、ハステロイ、あるいはステンレス鋼でできていてもよく、高温の基板台３０と処理室２３と冷たい低温パネル５２との間の直接的な視示線を防いでいる。このようにして該パネルにかかる熱負荷が軽減され、バッファ空間２５からの汚染物質の排出がより効率的になるであろう。
【００３９】
本発明による装置２０を用いる代表的な処理シーケンスは、処理室２２と移送室２６との間の汚染がどのように軽減されるかを示すのに有効である。第１に、基板は、基板移送装置２７によって、外部位置あるいはその他の処理室（図示せず）から移送室内へ移動される。次に基板は処理室２２の中で準備できるゲート弁組立体６０が閉じられ、隔離弁２８が開かれる。次に、図１Ａに示されたように、基板が基板台３０の上に装着される。ロボットアームのような基板移送装置２７が隔離弁２８を貫通し、その後で該隔離弁が閉じられる。次にゲート弁組立体６０が開かれ、図１Ｂに示されたように、基板台３０が垂直方向に上昇される。該ゲート弁組立体６０は、隔離弁が閉じられるまでは、基板３２と基板台３０の一部分が通路４３を貫通するために開かれることはない。該基板台３０が作動すると同時に、バッファ室２４内の圧力は処理室２２内の圧力と合致するように増減される。もしバッファ室２４内圧力を減少させる必要がある場合には、真空ポンプ５８が用いられて、バッファ室内を排気する。次に前記基板台３０が、図１Ｂに示されたように、処理位置内へ上昇され、シール構造物４２が壁部４５へ押し付けられる。該基板台３０は作動機構３４の動作によって垂直方向に移動される。そのようにして、前記通路４３が密閉され、処理室２２をバッファ室２４から隔離する。次に、作動機構３６が作動されて、もし望みならプラテン３９と基板３２を最終処理位置にまで上昇させる。前記基板台３０は第２作動機構３６を有していなくてもよく、従って、該基板台の位置がまた処理室２２に対する基板の位置を画定していてもよい。
【００４０】
基板が処理室２２内に位置された後に処理が開始される。再びいうと、この処理はＣＶＤ処理あるいはＰＶＤ処理であっても、あるいは集積回路を製作するために用いられる他の類似の、あるいは適当な処理であってもよい。処理が実行された後には、処理空間２３が真空ポンプ５０によるなどして最初に排気される。そのような排気によってマルチチェンバシステムを通って入ってくる多量の汚染物質が除去されるであろう。しかしながら、本発明の原理に応じて、バッファ室２４は他の処理室へ移動していく汚染物質粒子をさらに減少させるであろう。前記処理空間２３が排気されると、基板台３０が下降されて、通路４３が開かれる。次にゲート弁組立体６０が閉じられ、バッファ空間を処理空間から隔離する。該バッファ空間２５から汚染物質を排気、浄化するために、低温パネル５２と真空ポンプ５８が用いられる。該バッファ空間２５は処理室２５からのガスに露出され、これらのガスは汚染を減少、防止するために除去しなけれならない。該バッファ空間は、ゲート弁組立体が閉じられているので、処理空間とは独立的に排気される。前記ガス感知装置６４は処理空間２５内の汚染レベルが十分に低くなっていることを確認するために用いられる。もし汚染レベルが十分に低ければ、隔離弁２８が開かれ、基板移送装置２７が基板をバッファ室２４から取り出し、それを付加的な処理室へ移動させるか、あるいは処理システムから完全に取り出してしまう。
【００４１】
本発明は特にＣＶＤの処理室をＰＶＤの処理室と隔離するのに有利である。一般的に、ＣＶＤ処理室の方が高圧に保持されるであろう。従って、ＣＶＤ処理室からの汚染物質ガス粒子は低圧のＰＶＤ処理室へ移動しようとするであろう。しかしながら、本発明のバッファ室２４はまたＰＶＤ室と、該ＰＶＤ室と同様な超高真空（ＵＨＶ）になっていない移送室との間に、高真空状態を提供するためにも用いられる。そのような筋書きでは、該非超高真空の移送室２６はＰＶＤ室を水で汚染させることがある。図１Ａを参照すると、もし室２２がＰＶＤ室である場合には、基板が移送室２６からＰＶＤ室２２の中へ移動される時に、水が移送室２６からＰＶＤ室２２の中へ入り込むことがある。バッファ室２４を用いると、水の汚染は減少されるであろう。この目的のために、真空ポンプ５８は低温ウォーターポンプ７０によって補助される。一般的に、全ての高真空ポンプではないが、ポンプ５８のような、例えばターボ分子ポンプあるいは拡散ポンプは、ある領域から水を除去するのに非常に効率的である。市販されている低温ウォーターポンプが該真空ポンプ５８と組み合わせて用いられる。該低温ウォーターポンプ７０は前記真空ポンプ５８がＰＶＤ処理を汚染する他のガス粒子を除去するのに対し、バッファ空間２５から水を除去する。あるいは、低温ウォーターポンプ７０で真空ポンプ５８を補助する変わりに、低温ウォーターポンプ７０と真空ポンプ５８の代わりに低温ポンプ７２が用いられる。これもまた市販されている低温ポンプ７２は、一般的に水およびその他のガスを、圧縮ヘリウムの膨張によって冷却された冷却要素（図示せず）とともに排出するように動作するであろう。該低温ポンプ７２は、上述した低温パネル５２に関して用いられる膨張器ヘッド５６に類似した膨張器ヘッドの概念を用いているが、これより低い温度、典型的には１２゜Ｋ以下の温度で動作するであろう。水素、ヘリウム、窒素、およびアルゴンのようなガスは、バッファ空間２５からも水を十分に排出する低温ポンプによって排出される。該低温ポンプは、上述した真空ポンプ５８と低温ウォーターポンプ７０の場合よりも頻繁に再生する必要がある。
【００４２】
図１Ａと図１Ｂは、単一の処理室２２を隔離あるいは保護するために用いられる、本発明による独創的なバッファ室を示している。しかしながら、該バッファ室２４はまた、より大きな処理モジュールの中で互いに隣接して配置された幾つかの処理室を隔離するためにも用いられる。処理システムは市販されており、単一のモジュールの中で多数の処理室を一緒にして用い、ウェハーは該モジュールから出ることなしに各種の処理室の中を移動する。図２を参照すると、処理システムにおける基板移送装置あるいはハンドラ８０が示されている。該ハンドラ８０は６個の側部を有し、その各々が基板を処理するための各種の処理室と関連している。該ハンドラ８０は各種のモジュール間で基板を移動させるためのロボットあるいは他の適当な装置（図示せず）を収容している。本発明とともに作動するように修正された１つの適当なハンドラ８０は、マテリアル・リサーチ・コーポレーション（現在は東京エレクトロン・アリゾナ社）によって過去に販売されたことのあるフェニックスシステムである。基板はモジュール８２，８４のようなＩ／Ｏモジュールを介してハンドラ内へ導入される。該ハンドラは基板を各種の処理室の間で、望みのプロセスに応じて移動させる。例えば、ＰＶＤ処理された窒化チタンの反射防止コーティングはモジュール８６を介して塗布される。モジュール８８は沈着工程の間において、基板を冷却するための特別なプロセスの中で用いられる。
【００４３】
モジュール９０，９２はその上に幾つかの処理室を有している。モジュール９０はＰＶＤモジュールであり、チタンを沈着させるための処理室９４と、アルミニウムを沈着させるための処理室９６と、沈着工程の前に基板を加熱するための予熱処理室とを有している。ＣＶＤモジュール９２はチタンを沈着させるためのＣＶＤ処理室１００と、窒化チタンを沈着させるためのＣＶＤ処理室１０２と、脱気処理室１０４とを有している。あるいは、１つのモジュール中の全ての室が同じ処理加工を実行するようになっていてもよい。本発明の１実施例においては、各種のモジュールが、基板をモジュール中の各種の処理室間で移動させるためのインデックス・ホイールのようなインデックス機構１０６を用いている（図３参照）。例えば、各種の処理室を個々のモジュール内に組み込むための１つの適当な装置で、本発明とともに用いるように修正された装置は、過去にマテリアル・リサーチ・コーポレーション（現在は東京エレクトロン・アリゾナ社）によって市販されてきたエクリプスシステムである。基板をモジュール内の処理室間で移動させるための他の適当なインデックス装置は、米国特許第４，９９０，０４７に示されている。
【００４４】
図３は本発明のバッファシステムを組み込んだＣＶＤモジュール９２を示している。バッファ室２４は前述したような基板台３０を有し、幾つかの処理工程を基板ハンドラ８０に関連した移送室２６から隔離するためにモジュール９２の処理室とインターフェイス接続されているであろう。前記バッファ室２４とインターフェイス接続されている処理室の１つ１０４が、脱ガス室１０４あるはエッチング室、室９８のような予熱室、または室８８のような冷却室のような、より汚染の少ないプロセスのために代りに用いられる。室２６からバッファ室２４の中へ基板３２を導入した後は、該基板３２は、インデックス機構１０６を用いて、ＣＶＤモジュール９２の各種の処理室１００，１０２，１０４の中を進んでいくであろう。基板台３０は該処理室と接続するために基板を上昇させる。
【００４５】
ゲート弁組立体のような密閉機構６０が、前記処理室１００，１０２，１０４をバッファ室２４および移送室から隔離するために、選択的に開閉される。基板は適用される各種の沈着工程を進んでいく。前記インデックス機構１０６は基板をバッファ室２４の中で移動させる。処理が完了すると、上述したように前記ゲート弁組立体６０が閉められ、バッファ室が浄化され、モジュール９２からの汚染物質が、移送室２６およびハンドラ８０を介してＰＶＤモジュール９０へ移動することを防いでいる。そのようにして、単一の基板ハンドラ８０は、ＣＶＤ処理とＰＶＤ処理とからなる各種の異なったプロセスを支持し、各種の処理室間の汚染を減少させるために用いられる。
【００４６】
本発明をその実施例を記載することによって説明し、その実施例も相当詳細に記載してきたが、添付した特許請求の範囲をそのような詳細事項に拘束したり、あるいはとにかく制限したりすることは、本出願人の意図するところではない。当業者にとっては付加的な長所や修正点が容易に明らかになるであろう。従って、より広い観点における本発明は、特定の詳細事項を代表する装置や方法、および図示し説明した例示例に限定されるものではない。従って、本出願人の全体的な発明概念の精神あるいは範囲から逸脱することなしに、そのような詳細事項から外れてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】  基板がバッファ位置にある場合の本発明の装置の概略断面図である。
【図１Ｂ】  基板が処理位置にある場合の図１Ａの装置の概略断面図である。
【図２】  本発明のバッファ室を用いたマルチチェンバ処理システムの平面図である。
【図３】  本発明のバッファ室を用いた図２のシステムにおける、ＣＶＤモジュールの側断面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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