(57)【要約】【課題】半導体の製造能力を低下させずに設置面積を可及的に縮小した半導体製造装置を提供する。【解決手段】側面に設けられた開閉可能な第１の開口を介してウェハ２６を搬入・搬出するよう内部に配設したロボット７０を有する搬送チャンバ４０と、搬送チャンバ４０側に臨んで形成された開閉可能な第２の開口を側面に有すると共に、上下方向に積層して構成された複数の処理チャンバ３１からなるタワー型処理チャンバユニット３０と、搬送チャンバ４０を上下に昇降させる昇降機構６０と、先端部が搬送チャンバ４０に接離可能に形成されると共に、前記何れか１つの処理チャンバと搬送チャンバ４０との内部同士が連通するように第１の開口と第２の開口とを連結する連結機構５０とを具備する。  【選択図】図２
2008024975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバが上下方向に積層して構成された複数の処理チャンバからなるタワー型処理チャンバユニットと、前記各処理チャンバのうち何れか１つの処理チャンバとの間で被搬送体を搬入・搬出する搬送チャンバとを具備する半導体製造装置。
【請求項２】
側面に設けられた開閉可能な第１の開口を介して被搬送体を搬入・搬出するよう内部に配設したロボットを有する１つの搬送チャンバと、
前記搬送チャンバ側に臨んで形成された開閉可能な第２の開口を側面に有すると共に、上下方向に積層して構成された複数の処理チャンバからなるタワー型処理チャンバユニットと、
前記搬送チャンバを上下に昇降させて、前記搬送チャンバの第１の開口と何れか一つの処理チャンバの第２の開口とを相対向させる移動手段と、
先端部が前記搬送チャンバ又は前記各処理チャンバに接離可能に形成されると共に、前記何れか１つの処理チャンバと前記搬送チャンバとの内部同士が連通するように前記第１の開口と前記第２の開口とを連結する連結手段と
を具備することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
上下方向に並んで側面に設けられた開閉可能な複数の第１の開口を有する１つの搬送チャンバと、
前記複数の第１の開口の何れか1つに臨んで形成された開閉可能な第２の開口を側面に有すると共に、上下方向に積層して構成された複数の処理チャンバからなるタワー型処理チャンバユニットと、
前記搬送チャンバの内部に設けられて何れか１つの処理チャンバの第２の開口を臨む位置に昇降すると共に、前記第１の開口を介して被搬送体を搬入・搬出するロボットと、
先端部が前記搬送チャンバ又は前記各処理チャンバに接離可能に形成されると共に、前記何れか１つの処理チャンバと前記搬送チャンバとの内部同士が連通するように前記第１の開口と前記第２の開口とを連結する連結手段と
を具備することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れかに記載する半導体製造装置において、
前記タワー型処理チャンバユニットを水平面上に複数個設け、
前記搬送チャンバは、前記各タワー型処理チャンバユニット毎に第１の開口を設けたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れかに記載する半導体製造装置において、
前記各処理チャンバは、各処理チャンバを支持する支持体から退避可能に形成されていることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れかに記載する半導体製造装置において、
前記処理チャンバには、ハロゲンを含有する作用ガスの作用により高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材をエッチングして前記元素とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、この前駆体を、前記被エッチング部材の温度よりも低温の前記被搬送体であるウェハに吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して前記元素成分を析出させることにより所定の薄膜を形成する手段が設けられたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項７】
請求項６に記載する半導体製造装置において、
前記被エッチング部材を前記処理チャンバ内に搬入してこの処理チャンバ内に配設すると共に前記処理チャンバ内に配設された前記被エッチング部材を前記処理チャンバの外に搬出する搬送手段を更に具備し、
前記ロボットは、前記被搬送体として前記被エッチング部材を搬入・搬出可能に構成されたことを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造能力を低下させずに設置面積を可及的に縮小した半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体の製造等において被処理体に金属膜を作成する方法として、ＣＶＤ法等が利用されており、例えば特許文献１に示すようなＣＶＤ装置が提案されている。
【０００３】
かかるＣＶＤ装置は、ウェハ処理チャンバ内の中央に回動自在に設けられて鉛直方向に伸びる回転軸であるポールと、ポールから放射状に水平方向に延設された複数のアームを介してポールの回転に伴い一体的に回動するよう形成されたウェハを支持する複数のウェハステージとを備える搬送機構を有している。一方、ウェハ処理チャンバ内の内壁近傍には、成膜処理等が行われる複数の処理反応容器が配設されている。これらの処理反応容器の側面にはスリットが設けられており、ポールと共に回動するウェハステージがこのスリットを通過することにより、ウェハステージ上のウェハが処理反応容器内に入り、ウェハに対して所定の成膜処理が行われる。
【０００４】
かかる構成のＣＶＤ装置においては、ウェハを支持するウェハステージがポールと一体的に回動し、ウェハがスリットを介して各処理反応容器内を順次通過するたびに成膜処理等が連続的に行われるため、ＣＶＤ装置全体として高いスループットでウェハ上に膜を堆積することができる。
【０００５】
しかしながら、水平方向に処理反応容器、及びこれに対応するウェハステージやポール等を処理チャンバ内に配設することから、処理チャンバが大型化して設置面積が大きくなるという問題がある。したがって、ＣＶＤ装置を設置する場所の総設置面積が限られている半導体の製造工場等においては、この設置場所の単位面積当たりの半導体製造能力を向上させる観点から、このような設置面積が大きいＣＶＤ装置を用いることは合理的ではない。このため、半導体の製造能力を低下させずに、小さな設置面積を実現するＣＶＤ装置が望まれている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２８５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑み、半導体の製造能力を低下させずに設置面積を可及的に縮小した半導体製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の第１の態様は、
処理チャンバが上下方向に積層して構成された複数の処理チャンバからなるタワー型処理チャンバユニットと、前記各処理チャンバのうち何れか１つの処理チャンバとの間で被搬送体を搬入・搬出する搬送チャンバとを具備する半導体製造装置にある。
【０００９】
かかる第１の態様では、処理チャンバを上方に増設して半導体を製造することが可能となる。これにより、半導体製造能力を低下させずに設置面積を可及的に縮小した半導体製造装置を実現することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様は、
側面に設けられた開閉可能な第１の開口を介して被搬送体を搬入・搬出するよう内部に配設したロボットを有する１つの搬送チャンバと、
前記搬送チャンバ側に臨んで形成された開閉可能な第２の開口を側面に有すると共に、上下方向に積層して構成された複数の処理チャンバからなるタワー型処理チャンバユニットと、
前記搬送チャンバを上下に昇降させて、前記搬送チャンバの第１の開口と何れか一つの処理チャンバの第２の開口とを相対向させる移動手段と、
先端部が前記搬送チャンバ又は前記各処理チャンバに接離可能に形成されると共に、前記何れか１つの処理チャンバと前記搬送チャンバとの内部同士が連通するように前記第１の開口と前記第２の開口とを連結する連結手段と
を具備することを特徴とする半導体製造装置にある。
【００１１】
かかる第２の態様では、上下方向に積層して構成された複数の処理チャンバからなるタワー型処理チャンバユニットの何れか１つの処理チャンバに対して、１つの搬送チャンバが移動手段によりこの１つの処理チャンバと同じ高さの位置まで上下方向に移動し、この処理チャンバ内にウェハを搬入する。すなわち、処理チャンバを上方に増設して半導体を製造することで、処理チャンバの増設に伴う設置面積の拡大を抑えることが可能となっている。これにより、半導体製造能力を低下させずに設置面積を可及的に縮小した半導体製造装置を実現することができる。
【００１２】
本発明の第３の態様は、
上下方向に並んで側面に設けられた開閉可能な複数の第１の開口を有する１つの搬送チャンバと、
前記複数の第１の開口の何れか1つに臨んで形成された開閉可能な第２の開口を側面に有すると共に、上下方向に積層して構成された複数の処理チャンバからなるタワー型処理チャンバユニットと、
前記搬送チャンバの内部に設けられて何れか１つの処理チャンバの第２の開口を臨む位置に昇降すると共に、前記第１の開口を介して被搬送体を搬入・搬出するロボットと、
先端部が前記搬送チャンバ又は前記各処理チャンバに接離可能に形成されると共に、前記何れか１つの処理チャンバと前記搬送チャンバとの内部同士が連通するように前記第１の開口と前記第２の開口とを連結する連結手段と
を具備することを特徴とする半導体製造装置にある。
【００１３】
かかる第３の態様では、上下方向に複数の第１の開口を有する搬送チャンバと、第２の開口を有する処理チャンバが上下方向に並んで形成したタワー型処理チャンバユニットとが、各々第１の開口と第２の開口とが対向するよう配置されている。この搬送チャンバ内に設けられたウェハを支持するロボットが上下方向に移動して、何れか１つの処理チャンバにウェハを搬入する。これにより、処理チャンバを上方に増設して半導体を製造することで、処理チャンバの増設に伴う設置面積の拡大を抑えることが可能となっている。これにより、半導体製造能力を低下させずに設置面積を可及的に縮小した半導体製造装置を実現することができる。
【００１４】
本発明の第４の態様は、第１乃至３の何れかの態様に記載する半導体製造装置において
前記タワー型処理チャンバユニットを水平面上に複数個設け、
前記搬送チャンバは、前記各タワー型処理チャンバユニット毎に第１の開口を設けたことを特徴とする半導体製造装置にある。
【００１５】
かかる第４の態様では、複数のタワー型処理チャンバユニットを水平面上に配置して半導体の成膜を行うことができる。これにより、より高いスループットで半導体の成膜処理を行うことができる。
【００１６】
本発明の第５の態様は、第１乃至４の何れかの態様に記載する半導体製造装置において、
前記各処理チャンバは、各処理チャンバを支持する支持体から退避可能に形成されていることを特徴とする半導体製造装置にある。
【００１７】
かかる第５の態様では、タワー型処理チャンバユニットの各処理チャンバが、各処理チャンバを支持する支持体から退避可能に形成されている。これにより、必要に応じて処理チャンバを取外しても、他の処理チャンバでは成膜処理等を行うことが可能となる。これにより、処理チャンバのメンテナンス、例えば清掃や交換等を行っても他の処理チャンバを用いて成膜処理等を続行することができるため、半導体製造装置全体の稼働を停止することなく、メンテナンスの容易性を向上することができる。
【００１８】
本発明の第６の態様は、第１乃至第５の何れかの態様に記載する半導体製造装置において、
前記処理チャンバには、ハロゲンを含有する作用ガスの作用により高蒸気圧ハロゲン化物を生成し得る元素を含む材料で形成した被エッチング部材をエッチングして前記元素とハロゲンとからなる前駆体を形成する一方、この前駆体を、前記被エッチング部材の温度よりも低温の前記被搬送体であるウェハに吸着させ、その後前記前駆体を前記ハロゲンラジカルで還元して前記元素成分を析出させることにより所定の薄膜を形成する手段が設けられたことを特徴とする半導体製造装置にある。
【００１９】
かかる第６の態様では、ＭＣＲ−ＣＶＤ法を用いてウェハに成膜処理をすることができる。
【００２０】
本発明の第７の態様は、第６の態様に記載する半導体製造装置において、
前記被エッチング部材を前記処理チャンバ内に搬入してこの処理チャンバ内に配設すると共に前記処理チャンバ内に配設された前記被エッチング部材を前記処理チャンバの外に搬出する搬送手段を更に具備し、
前記ロボットは、前記被搬送体として前記被エッチング部材を搬入・搬出可能に構成されたことを特徴とする半導体製造装置にある。
【００２１】
かかる第７の態様では、ウェハの搬送のみならず、被エッチング部材を搬送して処理チャンバ内の所定位置に固定することができる。このため、被エッチング部材を交換する際に、タワー型処理チャンバユニットから処理チャンバを退避して被エッチング部材を交換する作業が不要となり、かかる作業に掛かる負担を軽減することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、上方に処理チャンバを積層してタワー型処理チャンバユニットを形成することで、半導体の製造能力を低下させずに、設置面積を可及的に縮小した半導体製造装置が実現される。この結果、半導体製造装置の設置面積の単位当たりの半導体生産能力を向上することができる。このことは、特に、半導体製造装置を設置する総設置面積が限定されている場所で本発明に係る半導体製造装置を使用する場合に顕著な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。なお、本発明は以下に示した実施の形態には限定されない。
【００２４】
〈実施形態１〉
図１は、実施形態１に係る半導体製造装置の概略平面図、図２は、実施形態１に係る半導体製造装置の側面図である。
【００２５】
図１乃至図２に示すように、半導体製造装置１は、被搬送体であるウェハ２６に所定の成膜処理を行うタワー型処理チャンバユニット３０、タワー型処理チャンバユニット３０との間でウェハ２６の搬入・搬出を行う搬送チャンバ４０、搬送チャンバ４０を移動させる移動手段として昇降機構６０、及び搬送チャンバ４０とタワー型処理チャンバユニット３０とを連結する連結手段として連結機構５０を筐体１０の内部に備えている。更に実施形態１では、半導体製造装置１には、ウェハ２６の受け渡しを行うカセットステージ２０と、カセットステージ２０と搬送チャンバ４０との間でウェハ２６の通路として機能すると共にその内部の圧力を調圧する調圧機能を有するロードロック室１１とが設けられている。
【００２６】
なお、筐体１０の上部には、筐体１０内部の上部から下部へ空気の流れを発生させるファンフィルターユニット１３が配設されている。これにより、パーティクルの堆積を防ぐことができる。
【００２７】
カセットステージ２０は、成膜処理の対象となるウェハ２６を設置する場所となり、このウェハ２６をロードロック室１１内部の所定の位置に配置し、又はロードロック室１１内部のウェハを取得するために用いられる。
【００２８】
より具体的には、カセットステージ２０は、複数のウェハ２６が収納されたウェハカセット２７を支持するウェハカセット支持台２１と、ガイドレール２３、及びウェハアライナ２５が設けられた搬送台２２とから構成されている。更に搬送台２２には、ロボット８０がガイドレール２３に沿って水平方向に移動可能に設けられ、ウェハ２６を取得し、所定の位置に配置するよう形成されている。
【００２９】
ウェハ２６の搬入時は、ロボット８０がウェハカセット２７内のウェハ２６を取得して、ウェハアライナ２５によりセンタリング等所定の位置合わせを行い、ロードロック室１１のカセットステージ２０側のゲートバルブ１２を介してロードロック室１１内の所定の位置にウェハ２６を配置する。また、ウェハ２６の搬出時には、ロボット８０が所定の成膜処理が行われたウェハ２６をロードロック室１１から取得し、所定のウェハカセット２７に配置する。
【００３０】
ロードロック室１１は、カセットステージ２０と搬送チャンバ４０との間の通路として機能すると共に、その内部が真空に調圧可能に形成されている。
【００３１】
より具体的には、ロードロック室１１は搬送チャンバ４０側、及びカセットステージ２０側の側面に開口を有して中空に形成されており、これらの開口のそれぞれにはゲートバルブ１２が設けられている。更に、真空に調圧する真空装置（図示せず）が設けられている。
【００３２】
これにより、ロードロック室１１は、ゲートバルブ１２を閉鎖し、真空装置を作動させることで内部を真空にすることができる。この結果、カセットステージ２０からロードロック室１１の内部にウェハ２６が配置された後、真空に調圧された処理チャンバ３１の内部圧と合わせるべく、ゲートバルブ１２を閉鎖して真空装置により予備的に内部を真空にすることができる。
【００３３】
搬送チャンバ４０は、ロードロック室１１に配置されたウェハ２６を取得し、タワー型処理チャンバユニット３０の何れか１つの処理チャンバ３１に当該ウェハ２６を搬入し、又は処理チャンバ３１から成膜処理が施されたウェハ２６を取得してロードロック室１１の所定の位置に配置するために用いられる。
【００３４】
より具体的には、搬送チャンバ４０は内部が中空であると共に、底面及び上面が六角形である六角柱型に形成されている。また、６つの側面のうち４つの側面（図１の平面図において、右下、右上、左下、左上の側面。）には第１の開口４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄがそれぞれ設けられており、更に搬送チャンバ４０には、これらの第１の開口４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを開閉するバルブがそれぞれ設けられている。
【００３５】
搬送チャンバ４０は、４つの開口のうち２つの第１の開口４１ｃ、４１ｄがそれぞれロードロック室１１の開口に対向し、残りの２つの第１の開口４１ａ、４１ｂがタワー型処理チャンバユニット３０の第２の開口３６に対向するよう配置されると共に、後述する昇降機構６０の昇降台座６１に支持されて上下方向に移動自在に配設されている。
【００３６】
このため、この右上、又は右下の側面の第１の開口４１ａ、４１ｂは、搬送チャンバ４０が昇降機構６０によりタワー型処理チャンバユニット３０の何れか１つの処理チャンバ３１と同じ高さの位置に移動した際に、当該処理チャンバ３１の第２の開口３６と対向するようになっている。一方、左上、左下の側面の第１の開口４１ｃ、４１ｄは、搬送チャンバ４０が昇降機構６０によりロードロック室１１と同じ高さの位置に移動した際に、ロードロック室１１の開口と対向するようになっている。
【００３７】
一方、搬送チャンバ４０の内部の中心部には、ウェハ２６を取得し、所定の位置に配置するロボット７０が設けられている。このロボット７０は、鉛直方向に伸びる回転軸であり回動自在に配置された回転部７１と、回転部７１に接続されてウェハ２６を支持すると共に伸縮自在であるアーム７２とを具備している。
【００３８】
これにより、アーム７２に支持されたウェハ２６は、回転部７１の回動に伴い一体的に回動して第１の開口４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの何れか１つの開口側に向かい、アーム７２の伸張により当該開口を通過して搬送チャンバ４０の外側へ移動することができる。
【００３９】
例えば、搬送チャンバ４０の位置がロードロック室１１の高さと合っている場合、アーム７２がロードロック室１１の開口側に回動すると共に、ロードロック室１１の内部へ伸張し、ロードロック室１１の内部に配置されたウェハ２６を支持することができる。同様に、搬送チャンバ４０の位置が処理チャンバ３１の高さと合っている場合、アーム７２が処理チャンバ３１の第２の開口３６側に回動すると共に、処理チャンバ３１の内部へ伸張し、処理チャンバ３１内の所定の位置にウェハ２６を配置することができる。
【００４０】
また、搬送チャンバ４０には、内部を真空にする真空排気装置が設けられており（図示せず）、第１の開口４１ａ乃至４１ｄのバルブを閉じて真空排気装置を作動させることで内部圧を所望の圧力値に調圧することが可能となっている。なお、この真空排気装置には塩素ガスを無害化する機能を有している。後述するように連結機構５０を介して処理チャンバ３１、及び搬送チャンバ４０の内部同士が連通する際に、塩素ガスが処理チャンバ３１から搬送チャンバ４０へ流入するが、この真空排気装置により搬送チャンバ４０の外部へ排出され、無害化される。
【００４１】
なお、上述したような搬送チャンバ４０は、実施形態１に係る半導体製造装置１のために特別に製造されたものである必要はなく、既存の搬送チャンバを用いてもよい。これにより既存の搬送チャンバを再利用するなどして、製造コストを低減することができる。
【００４２】
タワー型処理チャンバユニット３０は、ウェハ２６に成膜処理等を行うために用いられる。より具体的には、タワー型処理チャンバユニット３０は、処理チャンバ３１を支持可能に４本の支柱に取付けられた３枚の支持板３３を介して上下方向に積層して構成された複数の処理チャンバ３１から構成されている。
【００４３】
なお、各処理チャンバ３１は、支持板３３から着脱自在に形成したものでもよい。これにより、処理チャンバ３１のメンテナンス、例えば清掃や交換等を行っても他の処理チャンバ３１を用いて成膜処理等を続行することができるため、半導体製造装置全体の稼働を停止することなく、メンテナンスの容易性を向上することができる。
【００４４】
また、実施形態１に係る半導体製造装置１では、上下方向に３つの処理チャンバ３１を並べたが、勿論３つに限定されず、上方のスペースや処理チャンバ３１の大きさ、重量を考慮して適切な個数を決定すればよい。
【００４５】
図３は、処理チャンバの概略断面図である。図３に示すように、各処理チャンバ３１はその内部でウェハ２６に対して所定の成膜処理を行う。具体的には、各処理チャンバ３１の側面にはウェハ２６の搬入・搬出口となる第２の開口３６が形成されており、この第２の開口３６を開閉する開閉部材３５を有するゲートバルブ３４が設けられている。タワー型処理チャンバユニット３０の各処理チャンバ３１は、各第２の開口３６が搬送チャンバ４０側に臨むよう配設されている。
【００４６】
処理チャンバ３１は、後述するように連結機構５０を介して搬送チャンバ４０と連結し、搬送チャンバ４０のロボット７０がこの連結機構５０の内部を通過して、ウェハ２６を支持体１０１に設置する。ウェハ２６が支持体１０１に設置された後は、ゲートバルブ３４を閉鎖して、所定の成膜処理が行われる。
【００４７】
本実施形態では、一例として、処理チャンバ３１内部でＭＣＲ−ＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌ  Ｃｈｌｏｒｉｄｅ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ；ハロゲン化金属還元ＣＶＤ法）を用いてウェハ２６に金属を成膜する場合について説明する。
【００４８】
処理チャンバ３１の底部近傍にはウェハ２６を支持する支持体１０１が設けられている。処理チャンバ３１の上方には処理チャンバ３１の内部をプラズマ化するためのプラズマアンテナ１０３が設けられ、プラズマアンテナ１０３には整合器１０４及び高周波電源１０５が接続されて高周波が供給される。処理チャンバ３１内のウェハ２６の上部には高蒸気圧ハロゲン化物を作る金属からなる被エッチング部材１０２が格子状に設けられており、この被エッチング部材１０２により原料金属が供給される。
【００４９】
かかる構成の処理チャンバ３１で、ゲートバルブ３４を閉鎖した後、排気口１０８を介して真空排気装置１０９によりその内部を所定の圧力値まで減圧する。その後、ハロゲン含有ガス（例えば塩素ガス）を流量制御器１０７により適切な流量に調節してノズル１０６から処理チャンバ３１内に供給し、誘導プラズマを発生させてハロゲンラジカルを生成する。この結果、ハロゲンラジカルで被エッチング部材１０２がエッチングされることにより金属成分とハロゲンガス成分との前駆体が生成され、被エッチング部材１０２よりも低い温度のウェハ２６上において、前駆体がハロゲンラジカルにより還元され、金属成分がウェハ２６表面に成膜される。なお、真空排気装置１０９にはハロゲンガス、例えば塩素ガスを無害化する機能を有している。
【００５０】
上述したような処理チャンバ３１は、ＭＣＲ−ＣＶＤ法を用いて成膜処理を行うものに限定されず、例えば、ＰＶＤやＭＯＣＶＤ等の成膜チャンバ、スパッタリングプロセスチャンバ、エッチャー、成膜前後処理チャンバ（加熱、冷却、表面処理）等を用いることができる。すなわち製造するデバイスに応じたチャンバを利用することができる。また、処理チャンバ３１は、実施形態１に係る半導体製造装置１のために特別に製造されたものである必要はなく、既存の処理チャンバを用いてもよい。これにより既存の処理チャンバを再利用するなどして、製造コストを低減することができる。
【００５１】
以上に説明した構成のタワー型処理チャンバユニット３０により、上方の空間を利用して処理チャンバ３１を増設し、半導体を製造することが可能となっている。すなわち処理チャンバ３１を減少させて半導体の製造能力を低下させることなく、設置面積を可及的に縮小した半導体製造装置１を実現することができる。このことは、例えば工場などの半導体製造装置１を設置する場所の総設置面積が限られた場所においては、より多くの半導体製造装置１を導入できるため、特に顕著な効果を奏する。
【００５２】
また、処理チャンバ３１はそれぞれ独立に内部圧を調圧可能であるため、先願に係るＣＶＤ装置の如き、成膜処理を行う処理反応容器のみならず搬送機構をもその内部に収納する処理チャンバと比較して、より速く、且つより省エネルギーで処理チャンバ３１の内部を真空化することができる。この結果半導体を製造するランニングコストを低減することができる。
【００５３】
なお、実施形態１では、半導体製造装置１にタワー型処理チャンバユニット３０を２基設けたが、これに限定されない。更に多くのタワー型処理チャンバユニット３０を設けるほど半導体を製造するスループットが向上するのは勿論のこと、同じ数の処理チャンバを水平方向に並べて増設する場合と比較して、設置面積の拡大を可及的に抑えることができる。
【００５４】
図２に示すように、搬送チャンバ４０の下面側には昇降台座６１が設けられており、搬送チャンバ４０を支持している。昇降台座６１には、昇降機構６０が昇降ロッド６２を介して接続されており、昇降台座６１を上下方向に昇降させるよう構成されている。この昇降機構６０による昇降台座６１の上下方向の移動に伴い、搬送チャンバ４０も上下方向に移動する。この結果、搬送チャンバ４０の第１の開口４１ａ、又は第１の開口４１ｂが上下に並んだ何れか１つの処理チャンバ３１の第２の開口３６と対向することができる。同様に第１の開口４１ｃ又は４１ｄが、ロードロック室１１のゲートバルブ１２が設けられた開口と対向することができる。これにより、搬送チャンバ４０内部に配設されたロボット７０は、アーム７２を伸張してウェハ２６を搬送チャンバ４０内部から処理チャンバ３１、又はロードロック室１１の内部の所定位置へ配置することができる。
【００５５】
なお、昇降機構６０は大気圧で動作するよう構築すればよいため、真空雰囲気下で動作させる場合に比して容易に構築できることから、昇降機構６０の構造を簡略化可能となり、この結果製造コストを低減することができる。
【００５６】
以上に説明した昇降機構６０により、搬送チャンバ４０は昇降して何れか１つの処理チャンバ３１にウェハ２６を搬入することが可能になっている。このことから、搬送チャンバ４０は、タワー型処理チャンバユニット３０の高さや、処理チャンバ３１の個数、大きさに合わせた大きさに形成される必要がない。すなわち、必要最小限の容積を有する搬送チャンバ４０を構築することができるため、その内部を真空にする時間を短縮し、又は真空にするためのエネルギーを節約することができる。ひいては半導体製造に掛かるランニングコストを低減することが可能となる。このことは、特に処理チャンバ３１を数多く設置する場合に顕著な効果を期待できる。
【００５７】
図４は、搬送チャンバと処理チャンバ、又はロードロック室との連結部分の要部拡大図、図５は、搬送チャンバと処理チャンバとの連結部分の要部拡大図である。
【００５８】
搬送チャンバ４０と、処理チャンバ３１、又はロードロック室１１との間には、昇降機構６０による搬送チャンバ４０の上下移動によって互いに接触しないよう、適当な間隔が設けられている。
【００５９】
このため、搬送チャンバ４０と、処理チャンバ３１、又はロードロック室１１との間でウェハ２６を搬入・搬出するときに、搬送チャンバ４０と、処理チャンバ３１、又はロードロック室１１の内部同士を連通するように、これらのチャンバに設けられた開口同士を連結する連結手段として連結機構５０を設けた。
【００６０】
搬送チャンバ４０と処理チャンバ３１との間の連結機構５０について説明する。具体的には図４乃至図５に示すように、連結機構５０は、基端部がゲートバルブ３４に取付けられると共に伸縮性を有するベローズ５１と、中央部に貫通孔が形成されてベローズ５１の先端部に取付けられたフランジ５２とから構成されている。なお、ベローズ５１は自重によりその先端部が鉛直方向の下向きに撓まない程度に剛性を有している。
【００６１】
また、連結機構５０には、ベローズ５１をその軸線方向に直線的に伸縮させる駆動機構（図示せず。）が設けられている。この駆動機構は、既知の直線移動手段、例えばラック・ピニオン、シリンダ、ボールネジ軸などを用いて容易に形成し得る。
【００６２】
かかる構成の連結機構５０は、必要に応じてその先端部が搬送チャンバ４０の側面と接離可能になっている。このため、先端部が搬送チャンバ４０の側面に接触していないときは、搬送チャンバ４０はこの連結機構５０や処理チャンバ３１に接触することなく昇降機構６０により円滑に上下移動することができる。
【００６３】
一方、フランジ５２が搬送チャンバ４０の側面に接触しているときは、フランジ５２が搬送チャンバの第１の開口４１ａを覆うように接触するため、第１の開口４１ａは処理チャンバ３１のゲートバルブ３４が設けられた第２の開口３６と、気密を維持して連結することができる。この状態で、これらのバルブを開放すると、各チャンバの内部同士がベローズ５１の内部を介して連通する。
【００６４】
この結果、搬送チャンバ４０の内部圧を処理チャンバ３１の内部圧と予め同程度にした状態でゲートバルブ３４及び第１の開口４１ａのバルブを開放しても、連結機構５０により処理チャンバ３１内部の空気が外気と混ざることがないため、処理チャンバ３１の内部圧を一定に保つことができる。すなわち、成膜処理時のみならず、ウェハ２６を搬入・搬出するときでも、処理チャンバ３１の内部圧を一定に保つことが可能となる。このため、ウェハ２６の搬入・搬出のたびに処理チャンバ３１の内部圧を真空にするための時間を短縮すると共に、エネルギーを節約することができ、この結果、高いスループットで半導体を製造することが可能になる。
【００６５】
なお、連結機構５０は、その基端部を処理チャンバ３１側に取付ける場合に限定されず、搬送チャンバ４０側に取付けてもよい。
【００６６】
次に、上述した構成の半導体製造装置１において半導体を製造する一連の動作について説明する。
【００６７】
最初に、ロボット８０が、カセットステージ２０のウェハカセット２７からウェハ２６取得し、ウェハアライナ２５により所定の位置合わせをした後、ロードロック室１１内部にウェハ２６を配置する。
【００６８】
次に、ロードロック室１１のゲートバルブ１２を閉鎖し、真空排気装置により内部が真空にする。一方、予め内部が真空に調圧された搬送チャンバ４０が、昇降機構６０によりロードロック室１１と同じ高さの位置に移動し、ロードロック室１１と搬送チャンバ４０との間の連結機構５０によって、ロードロック室１１と搬送チャンバ４０とが連結する。更に、この状態でゲートバルブ１２、及び第１の開口４１ｃのバルブを開放し、ロボット７０のアーム７２が伸張してロードロック室１１内に配置されたウェハ２６を取得する。
【００６９】
次に、搬送チャンバ４０は、第１の開口４１ｃのバルブを閉鎖し、成膜処理を行う処理チャンバ３１と同じ高さの位置まで昇降機構６０により移動する。移動した後、処理チャンバ３１側の連結機構５０が伸張して処理チャンバ３１と搬送チャンバ４０とを連結する。連結した後、最初に搬送チャンバ４０の第１の開口４１ａのバルブを開放する。この結果、連結機構５０の内部圧は搬送チャンバ４０の内部圧と同等になる。次に、処理チャンバ３１のゲートバルブ３４を開放する。この結果、ベローズ５１の内部を介して搬送チャンバ４０及び処理チャンバ３１の内部同士が真空を維持したまま連通する。ロボット７０はアーム７２を伸張して、連結機構５０の内側を通過して処理チャンバ３１内の支持体１０１にウェハ２６を配置する。
【００７０】
最後に、処理チャンバ３１では、連結機構５０を搬送チャンバ４０から離して、ゲートバルブ３４を閉鎖した後、所定の成膜処理を行い半導体を製造する。
【００７１】
なお、１枚のウェハ２６を何れか１つの処理チャンバ３１に搬入した後は、その処理チャンバ３１での処理の進捗状況によらず、搬送チャンバ４０が他のウェハ２６を他の処理チャンバ３１に搬入できるよう制御してもよい。
【００７２】
〈実施形態２〉
実施形態１においては、複数の処理チャンバ３１が上下方向に並んで形成されたタワー型処理チャンバユニット３０に対して、何れか１つの処理チャンバ３１にウェハ２６を搬入すべく、搬送チャンバ４０を昇降機構６０により何れか１つの処理チャンバ３１と同じ高さの位置に移動させた。しかしながら、かかる構成の搬送チャンバ４０に限定されず、次のような搬送チャンバ１４０を形成し、ロボット７０をその内部に設けることで、何れか１つの処理チャンバ３１にウェハ２６を搬入させてもよい。
【００７３】
図６は、実施形態２に係る半導体製造装置の概略側面図、図７は、図６中のＡ−Ａ線矢視図である。なお、実施形態１に係る半導体製造装置１と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００７４】
図６に示すように、半導体製造装置２００の搬送チャンバ１４０は、タワー型処理チャンバユニット３０の高さと略同一の高さに形成されており、またタワー型処理チャンバユニット３０側の側面には複数の第１の開口１４１が上下方向に並んで設けられている。また搬送チャンバ１４０には、これらの第１の開口１４１を開閉させるバルブが設けられている。更に、本実施形態では、ロードロック室１１側の側面にもウェハ２６の搬入・搬出を行う開口が設けられており、同様にこの開口を開閉させるバルブが設けられている。
【００７５】
また、図示しないが、搬送チャンバ１４０内部には真空排気装置が設けられており、この真空排気装置により内部圧が真空に維持されている。なお、実施形態１と同様に、この真空排気装置には塩素ガスを無害化する機能を有しており、搬送チャンバ４０内部に残留した塩素ガスを外部へ排気し、無害化する。
【００７６】
図６乃至図７に示すように、搬送チャンバ１４０内部の底面には、昇降ロッド１６２を上下方向（図中上下方向Ｂ）に昇降させる昇降機構１６０が設けられ、この昇降ロッド１６２には昇降台座１６１が設けられている。昇降台座１６１の下面側にはベローズ１６３がその内部に昇降ロッド１６２、及び昇降機構１６０を収容するように設けられている。また昇降台座１６１には、ロボット７０が設けられている。
【００７７】
すなわち、昇降機構１６０により昇降台座１６１が上下方向に昇降して、任意の位置に移動することが可能になっている。これにより、アーム７２に支持されたウェハ２６がロードロック室１１、又はタワー型処理チャンバユニット３０の何れか１つの処理チャンバ３１と同じ高さの位置に移動することが可能になっている。
【００７８】
また、回転部７１が回動することにより、アーム７２も一体的に回動し、搬送チャンバ１４０内部から見てロードロック室１１側やタワー型処理チャンバユニット３０側に対向するようウェハ２６を移動させることが可能になっている。更にアーム７２が伸張することで、搬送チャンバ１４０内部から第１の開口１４１を通過して外部にウェハ２６を搬入・搬出することが可能になっている。
【００７９】
かかる構成の半導体製造装置２００では、タワー型処理チャンバユニット３０の何れか１つの処理チャンバ３１にウェハ２６を搬入する際には、最初に、予め内部が真空に調圧された搬送チャンバ１４０の内部で、昇降機構１６０により昇降台座１６１をロードロック室１１と同じ高さの位置に移動させ、ロードロック室１１と搬送チャンバ１４０との間の連結機構５０によって、ロードロック室１１と搬送チャンバ１４０とが連結する。更に、この状態でゲートバルブ１２、及びロードロック室１１側の第１の開口１４１のバルブを開放して、ロボット７０のアーム７２が伸張してロードロック室１１内に配置されたウェハ２６を取得する。
【００８０】
次に、搬送チャンバ１４０の第１の開口１４１のバルブを閉鎖し、昇降機構１６０により昇降台座１６１が成膜処理を行う処理チャンバ３１と同じ高さの位置に達するまで移動させる。当該位置に昇降台座１６１が達した後、処理チャンバ３１側の連結機構５０が伸張して処理チャンバ３１と搬送チャンバ１４０とを連結する。連結した後、当該処理チャンバ３１と対向する第１の開口１４１のバルブを開放する。これにより連結機構５０の内部圧は搬送チャンバ１４０の内部圧と同程度になる。その後当該処理チャンバ３１のゲートバルブ３４を開放する。ロボット７０のアーム７２が伸張して、連結機構５０の内側を通過して処理チャンバ３１内の支持体１０１にウェハ２６を配置する。
【００８１】
最後に、処理チャンバ３１では、連結機構５０を搬送チャンバ１４０から離して、ゲートバルブ３４を閉鎖した後、所定の成膜処理を行い半導体を製造する。
【００８２】
以上に説明したように、半導体製造装置２００では、タワー型処理チャンバユニット３０を用いることで、設置面積を可及的に縮小することが可能となっている。更に、搬送チャンバ４０の内部圧は真空であるものの、昇降機構１６０は、ベローズ１６３により真空雰囲気とは遮断されているため、大気圧で動作するよう構築することができる。これにより、昇降機構を真空雰囲気下で動作させる場合に比して容易に構築できることから、かかる昇降機構１６０の構造を簡略化可能となり、この結果製造コストを低減することができる。
【００８３】
〈実施形態３〉
実施形態１においては、搬送チャンバ４０は複数の第１の開口４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄを有し、これらの第１の開口が処理チャンバ３１の第２の開口３６、又はロードロック室１１の開口に対向するよう配設されていたが、これに限定されない。
【００８４】
図８は、実施形態３に係る半導体製造装置の概略平面図である。なお、実施形態１に係る半導体製造装置１と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８５】
例えば、半導体製造装置３００には、昇降台座６１を上下方向に移動させると共に、回動させる回動機能を有する昇降機構が昇降台座６１の下方に設けられている。この昇降台座６１には、側面に１つの第１の開口４１を設けた搬送チャンバ２４０が取り付けられている。また搬送チャンバ２４０の内部には、実施形態１と同様に第１の開口４１を介してウェハ２６の搬入・搬出を行うロボット７０が配設されている。
【００８６】
複数のタワー型処理チャンバユニット３０は、これらを構成する処理チャンバ３１の第２の開口３６が搬送チャンバ４０側に対向するよう配設されている。
【００８７】
これにより、昇降台座６１に支持された搬送チャンバ２４０は、昇降機構により所定の位置に上下方向に移動して、何れか１つの処理チャンバ３１と同じ高さに移動することができると共に、回動機能により昇降台座６１の回動と一緒に搬送チャンバ２４０が回動して、第１の開口４１を処理チャンバ３１の第２の開口３６、又はロードロック室１１の開口と対向させることができる。
【００８８】
したがって、搬送チャンバ２４０は、ロードロック室１１の開口からウェハ２６を取得し、第１の開口４１が何れか１つの処理チャンバ３１の第２の開口３６と対向するよう回動、及び昇降し、ウェハ２６を当該処理チャンバ３１の支持体１０１に配置することができる。
【００８９】
以上に説明したように、半導体製造装置３００では、タワー型処理チャンバユニット３０を用いることで、設置面積を可及的に縮小することが可能となっている。更に、昇降機構６０が回動機能を有することにより、ロボット７０に回動機能を設けることが不要となり、ロボット７０の構成を簡略化することができる。また、１つの開口のみを有する既存の搬送チャンバであっても、そのまま本実施形態に係る半導体製造装置３００の搬送チャンバ４０として用いることができる。
【００９０】
〈実施形態４〉
実施形態１乃至実施形態３に説明したように、搬送チャンバ４０、１４０、２４０（図１、図６、図８参照。以下同じ。）の内部に配設されたロボット７０（図１参照。以下同じ。）はウェハ２６を搬送したが、これに限定されず、例えば被搬送体として被エッチング部材１０２を搬送してもよい。これにより処理チャンバ３１内に配設された被エッチング部材１０２を交換することができる。
【００９１】
図９は、実施形態４に係る半導体製造装置の処理チャンバの断面図、図１０は、支持体と被エッチング部材の関係を表す斜視図である。なお、実施形態１に係る半導体製造装置１と同一部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００９２】
図９乃至図１０に示すように、処理チャンバ３１には、被エッチング部材１０２を処理チャンバ３１内の所定の位置に配設すると共に、この所定の位置に配設された被エッチング部材１０２を処理チャンバ３１の外に搬出する搬送手段として、上下方向に昇降する支持体１２０と、被エッチング部材１０２を着脱自在に固定する固定治具１１０とが設けられている。
【００９３】
支持体１２０は、ウェハ２６を支持する支持台１２１と、支持台１２１を上下方向に昇降させるシリンダ１２２とを備え、更に支持台１２１の上面の外縁部には被エッチング部材１０２を保持する支持棒１２３を備えている。この支持棒１２３に被エッチング部材１０２が載置されることにより、支持台１２１の上面に対して間隔をあけた状態、すなわち搬送チャンバ４０のロボット７０のアーム７２が挿入される間隔を保った状態で被エッチング部材１０２が支持台１２１の上面側に保持される。
【００９４】
被エッチング部材１０２を搬入・搬出する際には、第２の開口３６を介して支持棒１２３に被エッチング部材１０２を載置可能な高さまで支持台１２１を下降させる（この状態を下降状態という。）。一方、被エッチング部材１０２を固定治具１１０に固定する、又は固定治具１１０から解放する際には、支持台１２１を固定治具１１０が配設された高さにまで上昇させる（この状態を上昇状態という。）。
【００９５】
一方、被エッチング部材１０２は固定治具１１０によって着脱自在に処理チャンバ３１に固定される。即ち、固定治具１１０は処理チャンバ３１の側面の３箇所に設けられ、固定治具１１０には被エッチング部材１０２の周縁に係止する係止部材１１１が設けられている。係止部材１１１はそれぞれシリンダ１１２により前後移動自在にされ、一斉に前進動することにより３つの係止部材１１１が被エッチング部材１０２の周縁に係止して被エッチング部材１０２を支持状態にする。また、シリンダ１１２が一斉に後退動することにより３つの係止部材１１１が被エッチング部材１０２の周縁から離脱して被エッチング部材１０２を解放状態にする。
【００９６】
かかる構成の処理チャンバ３１により、被エッチング部材１０２は、ロボット７０により支持棒１２３に積置され、支持台１２１の昇降、及びシリンダ１１２の前後移動により固定治具１１０に固定される。
【００９７】
詳言すると、被エッチング部材１０２は次のように処理チャンバ３１へ搬入される。まず被エッチング部材１０２がウェハ２６と同様にカセットステージ２０（図１参照。以下同じ。）からロードロック室１１（図１参照。以下同じ。）へ搬送される。搬送チャンバ４０のロボット７０が、ロードロック室１１内の被エッチング部材１０２を取得すると共に、処理チャンバ３１内部へアーム７２を伸張させて、支持台１２１の支持棒１２３に積置する。その後、アーム７２を後退させ、シリンダ１１２を後退動させると共に、支持台１２１を上昇状態にする。次に、シリンダ１１２を前進動させて係止部材１１１を被エッチング部材１０２の周縁に当接させることで、被エッチング部材１０２を固定治具１１０で固定し、次いで支持台１２１を下降状態にする。この結果、被エッチング部材１０２は支持棒１２３から離脱して、固定治具１１０により固定される。
【００９８】
一方、固定治具１１０に固定された被エッチング部材１０２を搬出する場合は、支持棒１２３の先端の上面が被エッチング部材１０２の下面側に当接するよう支持台１２１を上昇状態にし、次いでシリンダ１１２を後退動させる。この結果、被エッチング部材１０２はその下面側を支持棒１２３により保持され、固定治具１１０から離脱することになる。その後支持台１２１を下降状態にした後、搬送チャンバ４０のロボット７０を介して、搬送チャンバ４０、ロードロック室１１、カセットステージ２０へと搬出することができる。
【００９９】
以上に説明したように、本実施形態に係る半導体製造装置では、被エッチング部材１０２をウェハ２６と同様に処理チャンバ３１に搬送することができる。このため、被エッチング部材１０２を交換する際に、タワー型処理チャンバユニット３０から処理チャンバ３１を退避して被エッチング部材１０２を交換する作業が不要となり、かかる作業に掛かる負担を軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、半導体を製造販売する産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】実施形態１に係る半導体製造装置の概略平面図である。
【図２】実施形態１に係る半導体製造装置の側面図である。
【図３】実施形態１に係る半導体製造装置の処理チャンバの概略断面図である。
【図４】実施形態１に係る半導体製造装置の搬送チャンバと処理チャンバ、又はロードロック室との連結部分の要部拡大図である。
【図５】実施形態１に係る半導体製造装置の搬送チャンバと処理チャンバとの連結部分の要部拡大図である。
【図６】実施形態２に係る半導体製造装置の概略側面図である。
【図７】図６中のＡ−Ａ線矢視図である。
【図８】実施形態３に係る半導体製造装置の概略平面図である。
【図９】実施形態４に係る半導体製造装置の処理チャンバの断面図である。
【図１０】実施形態４に係る半導体製造装置の支持体と被エッチング部材の関係を表す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１，２００，３００    半導体製造装置
１０            筐体
１１            ロードロック室
１２            ゲートバルブ
１３            ファンフィルターユニット
２０            カセットステージ
２１            ウェハカセット支持台
２２            搬送台
２３            ガイドレール
２５            ウェハアライナ
２６            ウェハ
２７            ウェハカセット
３０            タワー型処理チャンバユニット
３１            処理チャンバ
３３            支持板
３４            ゲートバルブ
３５            開閉部材
３６            第２の開口
４０，１４０，２４０    搬送チャンバ
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，１４１          第１の開口
５０            連結機構
５１，１６３        ベローズ
５２            フランジ
６０，１６０        昇降機構
６１，１６１        昇降台座
６２，１６２        昇降ロッド
７０，８０        ロボット
７１            回転部
７２            アーム
１０１            支持体
１０２            被エッチング部材
１０３            プラズマアンテナ
１０４            整合器
１０５            高周波電源
１０６            ノズル
１０７            流量制御器
１０８            排気口
１０９            真空排気装置
１１０            固定治具
１１１            係止部材
１１２，１２２    シリンダ
１２０            支持体
１２１            支持台
１２３            支持棒
【図１】
2008024975.tif 000003
【図２】
2008024975.tif 000004
【図３】
2008024975.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2008024975.tif 000008
【図７】
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【図８】
2008024975.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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