(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）第１処理室と第２処理室とを備え、当該第１及び第２処理室がその間に配置される共通の壁を画成する単体の処理室本体と、
（ｂ）前記処理室本体内に形成されるとともに、前記第１処理室の周囲に配置された第１真空排気路（pumping channel）と、
（ｃ）前記処理室本体内に形成されるとともに、前記第２処理室の周囲に配置された第２真空排気路と、
（ｄ）前記第１及び第２処理室それぞれの内部の圧力を等しくするために、前記第１および第２真空排気路の両方と同時に連絡する共通の排気路と、
（ｅ）前記共通の壁内に形成され、前記共通の排気路と前記第１及び第２真空排気路とを接続する一対の導管と、を含み、
前記一対の導管及び前記共通の排気路を介して前記第１及び第２処理室を選択した圧力まで真空排気して前記第１及び第２処理室の内部の圧力を等しくするよう、前記排気路が排気ポンプに接続されたタンデム処理室セット用の排気システム。
【請求項２】
真空排気路に隣接して各室に配置されたチャンバ・ライナをさらに含み、前記チャンバ・ライナがそこに配置された複数の真空排気口を有する請求項１記載の排気システム。
【請求項３】
排気管路に配置された弁をさらに含む請求項２記載の排気システム。
【請求項４】
（ａ）第１処理領域と第２処理領域とを備え、当該第１及び第２処理領域がその間に配置される共通の壁を画成する単体の処理室本体と、
（ｂ）前記処理室本体内に形成されるとともに、前記第１処理領域の周囲に配置された第１真空排気路と、
（ｃ）前記処理室本体内に形成されるとともに、前記第２処理領域の周囲に配置された第２真空排気路と、
（ｄ）前記第１及び第２処理領域それぞれの内部の圧力を等しくするために、前記第１および第２真空排気路の両方と同時に連絡する共通の排気路と、
（ｅ）前記共通の壁内に形成され、前記共通の排気路と前記第１及び第２真空排気路とを接続する一対の導管と、
（ｆ）前記共通の排気路と、前記一対の導管及び前記共通の排気路を介して前記第１及び第２処理領域を選択した圧力まで真空排気して前記第１及び第２処理領域の内部の圧力を等しくするよう前記共通の排気路に接続されたポンプとの間に配置された弁と、
を含む、２つ以上の処理領域からガスを排出する装置。
【請求項５】
貫通形成された複数の排気口を有し、各真空排気路に隣接して配置されたチャンバ・ライナをさらに含む請求項４記載の装置。
【請求項６】
（ａ）第１処理室と第２処理室とを備え、当該第１及び第２処理室がその間に配置される共通の壁を画成する単体の処理室本体と、
（ｂ）前記処理室本体内に形成されるとともに、前記第１処理室の周囲に配置された第１真空排気路と、
（ｃ）前記処理室本体内に形成されるとともに、前記第２処理室の周囲に配置された第２真空排気路と、
（ｄ）前記第１真空排気路に接続された第１排気導管と、
（ｅ）前記第２真空排気路に接続された第２排気導管と、
（ｆ）前記第１及び第２処理室それぞれの内部の圧力を等しくするために、前記第１および第２真空排気路の両方と同時に連絡する共通の排気路と、
（ｇ）前記第１及び第２排気導管並びに前記共通の排気路を介して前記第１及び第２処理室を選択した圧力まで真空排気して前記第１及び第２処理室の内部の圧力を等しくするよう、前記共通の排気路に接続されたポンプ、
を含む、２つ以上の処理領域からガスを排出する装置。
【請求項７】
各真空排気路に配置された真空排気板（pumping plate）をさらに含む請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記真空排気板がそこに配置された複数の開口を含む請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記排気路と前記ポンプとの間に配置された弁をさらに含む請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記弁が前記排気路ならびにポンプに接続された請求項９記載の装置。
【請求項１１】
２つの処理領域の圧力を調整する方法であって、
（ａ）単体の処理室本体内に形成するとともに、その間に配置された共通の壁によって画成された第１および第２処理領域それぞれの周囲に配置された真空排気路を設ける段階と、
（ｂ）２つの真空排気路を一対の導管を介して排気路に接続する段階と、
（ｃ）ポンプを用いて排気路からガスを排出する段階と、を含み、
前記排気路は、前記第１及び第２処理領域それぞれの内部の圧力を等しくするために、前記第１および第２処理領域の真空排気路それぞれと接続する前記一対の導管を介して前記第１および第２処理領域の真空排気路の両方と同時に連絡して、前記第１及び第２処理領域を選択した圧力まで真空排気することを特徴とする方法。
【請求項１２】
ポンプの上流に配置された弁を用いて圧力を調整する段階をさらに含む請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、集積回路の製造において多数のウェハを同時処理する方法、およびそのためのシステムおよび個々のシステム構成部品を含む装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、１つ以上のユーティリティ、１つ以上のロードロック室、およびロードロック室と処理室の両方に接続された搬送室を共用する１つ以上の処理室を有する多段型真空システム（staged vacuum system）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
「クラスタ・ツール」という用語は一般に、中央ウェハ・ハンドリング・モジュールおよび多数の周辺処理室を備えたモジュール式マルチチャンバ総合処理システムを指す。クラスタ・ツールは、高度な超小型電子デバイスを製造するための効果的で効率的な装置として、一般的に受け入れられるようになってきた。ウェハをクラスタ・ツールに導入すると、様々な処理室でウェハに一連の処理段階が順次行なわれ、集積回路が形成される。処理室間のウェハの移送は一般的に、中央搬送領域に位置するウェハ・ハンドリング・モジュールによって制御される。一般的にクラスタ・ツールは、枚葉式ウェハ処理型(single wafer processing)とバッチ式ウェハ処理型の２種類がある。枚葉式ウェハ処理型とは一般に、単一のウェハが処理にために配置されるチャンバ構成を指す。バッチ式ウェハ処理型とは一般に、複数のウェハを回転台上に配置し、回転台を３６０°回転しながら、これらのウェハをチャンバ内の様々な位置で処理するチャンバ構成を指す。バッチ処理用に構成されたクラスタ・ツールは、単一チャンバで複数のウェハ、一般的には４枚ないし７枚のウェハを、同時に処理することができる。
【０００３】
図１および図２は、市販されているバッチ処理システム１０の例を示す。図１は、ノベラス社（Novellus Corporation）から入手できるバッチ処理型放射状クラスタ・ツールの略平面図である。このクラスタ・ツールは、処理のためにウェハを各々６枚づつ保持できる２つのバッチ処理室１２、１３を含む。搬送室１８に配置された枚葉式ウェハ・ハンドリング・ロボット１６を用いて、ウェハはロードロック室２０から第１バッチ処理室１２に１枚づつ移送され、第１バッチ処理室でウェハは順次回転台２２上に受容された後、同一の処理段階を受ける。次いでウェハは１枚づつ第２バッチ処理室１３に移送され、そこで追加の処理段階を受ける。一般的に、ウェハは一度に１枚づつシステムに装填され、チャンバに移送され、そこでウェハは、回転台上で３６０°回転しながら様々な位置で部分処理を受ける。
【０００４】
図２Ａおよび図２Ｂは、マットソン・テクノロジー社（Mattson Technology）から入手できるバッチ処理用クラスタ・ツール１０の略平面図および略側面図である。ロードロック室２０および搬送室１８は、搬送室内でウェハをステージに移載できる共通のウェハ・エレベータ１９を有する。搬送ロボット１６は、４枚までのウェハを保持する化学気相成長（ＣＶＤ）室などの処理室にウェハを搬送する。次いでウェハはウェハ・エレベータに戻され、最終的にツールから引出される。
【０００５】
上述のクラスタ・ツールで実行される処理をはじめとするバッチ処理の１つの欠点は、バッチ処理では、ウェハの中心部からウェハの周縁部までの堆積均一性が、しばしば低くなることである。ウェハの堆積の均一性を得るためには、処理の均一性が重要である。バッチ処理システムの均一性の低さは、複数のウェハが単一の処理室内の複数のステーションで部分処理されることが、直接の原因である。
【０００６】
処理の均一性を改善する１つの代替的方法は、枚葉式ウェハ処理室を使用することである。枚葉式ウェハ処理方式では、単一のウェハが処理室に配置され、そこでウェハは別の位置に移動する必要が無く、堆積段階やエッチング段階などの処理段階が完全にウェハに実施されるので、処理の均一性に対する高度な管理が実現されると考えられる。さらに、枚葉式ウェハ処理室の構成部品は同心的に、またはその他の方法で単一のウェハと相対的に配置することができる。
【０００７】
図３は、複数の枚葉式ウェハ処理室１２を装備したクラスタ・ツール１０の略平面図を示す。図３に示すのと同様のクラスタ・ツールは、カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ社（Applied Materials, Inc. ）から入手することができる。このツールはロードロック室２０および搬送室１８を備えており、搬送室１８は、ウェハをシステム内の１つの位置から別の位置に、特に複数の枚葉式ウェハ処理室１２間で移動するウェハ・ハンドリング・モジュール１６を含む。この特定のツールは、搬送室を中心に放射状に配置された枚葉式ウェハ処理室１２を４つまで収容する状態を示している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
均一なウェハ処理および高度のスループットを達成する真空処理システムの必要性がある。さらに詳しくは、枚葉式ウェハ構造をバッチ式ウェハ・ハンドリング技術と統合するために、協力的に作動する総合システムと処理室の必要性がある。フットプリント(footprint)／フェイスプリント(faceprint)が小さく、必要な資本投資や運転費が一般的なクラスタ・ツールより低いシステムを実現することが望ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、処理室からガスを排出し、室内の圧力を制御するための方法及び装置を提供する。一般的に本発明は、第１処理領域内に配置された第１ポンプ排気口及び第２処理領域内に配置された第２ポンプ排気口及び両方のポンプ排気口に連結された排気口を提供する。好ましくは、室ライナは、両方の処理町域内に配置され、そこを通じてポンプ排気口に連結された複数の口を含む。真空ポンプはまた、処理領域を所望の圧力に下げるよう同時に排気するために排気口に連結されている。１つの具体例において、スロットル弁が、排気口とポンプの間に配置され、各処理領域内の流速及び圧力を規制する。
【００１０】
【実施の形態】
本発明は一般に、複数のウェハを同時に処理し、枚葉式ウェハ処理室の利点とマルチウェハ・ハンドリングの利点とを結合して高品質ウェハ処理、ウェハ・スループットの向上、およびシステムのフットプリントの縮小化を達成する、カセット・ツー・カセット方式の真空処理システムを提供する。本発明の１態様によるシステムは、処理後のウェハの冷却機能を兼ね備えたウェハをシステムに導入するためのロードロック室と、ウェハ・ハンドラを収容するための搬送室と、共通のガス供給源および共通の排気ポンプを共用することが好ましく相互に分離可能な２つ以上の処理領域を各々有する１つ以上の処理室とを一般に含む多段型真空システムであることが望ましい。分離可能とは、処理領域が隣接領域から分離された閉込めプラズマ・ゾーンを有し、それが排気システムを介して隣接領域と選択的に連絡可能であるという意味である。各処理室内の処理領域は、各処理領域におけるウェハ表面全体のプラズマ密度を均一にするために、別個のガス分配アセンブリおよびＲＦ電源装置を装備することが望ましい。処理室は、少なくとも２つの領域で複数の分離されたプロセスを同時に実行できるように構成し、共有ガス源、共有排気システム、別個のガス分配アセンブリ、別個のＲＦ電源装置、および別個の温度制御システムによって達成される高度のプロセス制御により、別個の処理領域で少なくとも２枚のウェハを同時に処理できるようにする。説明を簡単にするために、処理室内の処理領域という用語は、プラズマ処理が実行されるゾーンを示すために使用する。
【００１１】
図４ないし図７は、本発明の処理システム１００を概略的に示す。システム１００は、簡単に据え付けることができ運転を高速開始するメインフレーム構造１０１に支持され、必要な処理用ユーティリティを装備した自立システムである。システム１００は一般に、４種類の領域を含む。すなわち、ウェハ・カセット１０９（図８参照）を支持し、ウェハのロードロック室１１２への送込みおよびロードロック室からの取出しを行なう前置ステージング領域１０２と、ウェハ・ハンドラを収容する搬送室１０４と、搬送室１０４に取り付けられた一連のタンデム型処理室１０６と、システム１００の動作に必要なガス・パネル１０３、配電盤１０５、および発電機１０７など、システム１００の動作に必要な支持ユーティリティを収容する後部１０８の４種類である。システムは、ＣＶＤ、ＰＶＤおよびエッチングなど様々なプロセスおよび支持チャンバ・ハードウェアを受け入れるように適応させることができる。以下で説明する実施例は、シラン処理などのＤＣＶＤプロセスを用いてけい素酸化物を堆積するシステムを対象とする。しかし、これらの他のプロセスも本発明によって意図されていることを理解されたい。
【００１２】
前置ステージング領域
図８は、１つ以上の処理用ウェハ・カセット１０９を支持するためにプラットフォーム１１０に回転可能に取り付けられた１つ以上のウェハ・カセット回転台１１１を有するステージング・プラットフォームを含む、システム１００の前置ステージング領域１０２を示す。ウェハ・カセット１０９に収容されたウェハは、正面カバー１３９に配置された１つ以上の扉１３７（どちらも図６参照）からシステム１００内に取り入れられる。ロボット等の前置ウェハ・ハンドラ１１３は、ウェハ・カセット回転台１１１およびロードロック室の扉２０９（図１１参照）に隣接したステージング・プラットフォーム１１０上に設置する。前置ウェハ・ハンドラ１１３は、ロードロック室１１２内に配置されたロードロック・カセット内にウェハを装填する準備として、各ウェハ・カセット１０９内のウェハのインデクシングを行なうウェハ・マッピング・システムを含むことが望ましい。ウェハ・マッピング・システムを含む本発明のシステムで効果的に使用できる１つのウェハ・ハンドラとして、カリフォルニア州サニーベールのイクイップ・テクノロジーズ社（Equippe Technologies）の型式番号ＡＴＭ１０７または１０５がある。ウェハ・マッピング・センサは、ウェハを処理するためにロードロック室１１２に配置する前に、カセット１０９内のウェハの数およびウェハの配向を検証する。前置システム領域の微粒子制御のために、ニューメキシコ州アルバカーキにあるエンバイロコ社（Enviroco Corporation）、カリフォルニア州サンラフィアルにあるフランダース社（Flanders）、またはカリフォルニア州サンタアナにあるフィルトラ社（Filtra）から入手可能なＵＬＰＡフィルタ等の排気システムを、プラットフォーム１１０の上部の支持棚１１５の底部に取り付ける。また、支持棚１１５の上部のモニタ棚１１９上に、オペレータがタッチ・コントロールできるコンピュータ・モニタ１１７を支持する。
【００１３】
ロードロック室
図９は、本発明のロードロック室１１２の１実施例の実質的側面斜視図である。ロードロック室１１２は側壁２０２、底部２０４、および蓋２０６を含む。側壁２０２は、ウェハを真空システム１００に取り入れたり真空システムから取り出すためのロードロック装填口２０８を画成する。側壁２０２の装填口２０８の反対側に、ウェハをロードロック室１１２から搬送室１０４（図示せず）に移送させるための通路２１０、２１２を配置する。隔離または多段真空を所望する場合は、スリット弁およびスリット弁アクチュエータを使用して通路２１０、２１２を密閉する。ロードロック室１１２の保守作業や外観検査を行なうための保守作業口２１４および保守作業用扉または窓２１６をロードロック室１１２の一方の端部に配置する。
【００１４】
ウェハ・ハンドラがウェハ間を通過して、ウェハをロードロック・カセット２１８に取り込んだり取り出すことができるように、ロードロック室１１２内で間隔をおいた関係にウェハを支持するロードロック・カセット２１８を、ロードロック室１１２内に配置する。ロードロック・カセット２１８は、ウェハ座面２２０上に横並びに２つ以上のウェハを支持することが望ましい。ウェハ座面２２０は、可動軸２２４上に間隔をおいた関係に支持されたカセット・プレート２２２上に形成する。プレート２２２は陽極酸化アルミニウムで形成し、垂直方向に約０．６インチづつ間隔をおいて配置したウェハを約１４枚まで取り扱えるようにすることが望ましい。図９に示す実施例では、６列のウェハ座面２２０を設け、合計１２枚のウェハを支持する。
【００１５】
各ウェハ座面２２０は少なくとも２つの溝２２６を画成し、そこに支持レール２２８を配置し、ウェハ座面２２０の上部にウェハを支持することにより、ウェハの下部に冷却ガスの通路を設ける。好適な実施例では、セラミックで形成した少なくとも２本のレール２２８を設けてウェハを支持するが、それ以上のレールを使用することもできる。ウェハは、セラミック・レール２２８によりウェハ座面２２０より約１ないし１５mils上に支持され、ウェハの均等な冷却が達成される。
【００１６】
ロードロック室１１２の底面２０４を貫通するように配置した軸２２４は、ロードロック室１１２内のカセット・プレート２２２を支持する。ロードロック室１１２の底面２０４の下に配置したステップ・モータやその他のエレベータ・システム等のモータは、軸２２４をロードロック室１１２内で上下方向に動かすことにより、１対のウェハを、ロードロック室１１２に取り込んだりそこから取り出すために、ウェハ・ハンドラの位置と整列させる。
【００１７】
図１０は、正面部を取り外した状態のロードロック室１１２の側面図である。カセット・プレート２２２は、プレート２２２を支持する軸が伸長する中心部分２３０を含む。カセット・プレート２２２の外縁部は、ピン２３４でプレートに固定されたスペーサ２３２によって間隔をおいた関係に支持する。各プレート２２２に中央溝２３６を設け、ウェハが座面２２０に支持されているときに、ロボット・ブレードがウェハの下を通過するためのスロットを形成する。
【００１８】
図１１は、ロードロック室１１２の正面斜視図である。ウェハ装填用扉２０９および扉アクチュエータ２３８は、閉じた密閉された位置で示されている。ウェハ装填用扉２０９は、可動軸２４０上の扉アクチュエータ２３８に接続されている。扉２０９を開ける場合、アクチュエータ２３８が傾斜して側壁２０２から離れ、扉２０９の密閉が解除され、次いで軸２４０が下降し、扉２０９に隙間ができ、装填口２０８（図９参照）が開く。本発明で効果的に使用できる１つの扉用アクチュエータは、スイスにあるＶＡＴ社から入手することができる。
【００１９】
フレーム１０１上のロードロック室１１２および搬送室１０４の隣接位置に、ロードロック室および搬送室を真空排気する内蔵真空ポンプ１２１を設置する。ロードロック室１１２の底面を通して排気口２８０を配置し、排気管路７０４を介してポンプ１２１に接続する。ポンプは、振動が非常に少なく、ミリトル(milliTorr)圧力を達成できる高真空ターボ・ポンプが望ましい。効果的に使用できる１つの真空ポンプは、エドワード・ハイ・バキューム（Edward High Vacuum）社から入手することができる。
【００２０】
搬送室１０４は、１対のスリット弁密閉通路２１０、２１２を開けて、ロードロック室１１２に位置する排気口２８０を介してガスを吸い出すことにより、ロードロック室１１２を介して真空排気することが望ましい。ロードロック室１１２を介してシステムからガスを連続的に排出することにより、ガス結合微粒子（gas-bound particle）は搬送室１０２内に掃引されない。さらに、大気圧までの通気を促進するために、ロードロック室にガス・ディフューザ２３１を配置する。ガス・ディフューザ２３１は、ロードロック室に配置され、Ｎ2パージ・ガス管路などのガス・パージ管路に接続された導管を使用することが望ましい。ガス・ディフューザ２３１は、ディフューザの長さに沿って配置された複数のポート２３３を介して、だんだん大きくなる表面積に沿ってパージ・ガスを分配し、それによってロードロック室を大気圧まで通気するのに必要な時間を短縮する。本発明の真空システムについては、後で詳しく説明する。
【００２１】
デュアル・ポジション・ロードロック室
図１２は、本発明のロードロック室１１２の別の実施例の断面斜視図である。ロードロック室１１２は室壁２０２、底面２０４、および蓋２０６を含む。ロードロック室１１２は、２つの分離した環境あるいは仕切室２４２、２４４および搬送領域２４６を含む。仕切室２４２、２４４は、各仕切室にウェハ・カセットを含み、その中にウェハを支持する。各仕切室２４２、２４４は、仕切室２４２、２４４の底部と頂部を画成する支持プラットフォーム２４８および頂部プラットフォーム２５０を有する。プラットフォーム２４８、２５０を間隔をおいた位置関係に支持するために、仕切室２４２、２４４内に垂直に支持壁２５２を配置することができる。搬送領域２４６は、ロードロック室１１２から搬送室１０４（図示せず）へのアクセスのための１つ以上の通路１９２を含む。通路１９２は、スリット弁およびスリット弁アクチュエータを使用して開閉することが望ましい。
【００２２】
仕切室２４２、２４４はそれぞれエレベータ・シャフト２２４に接続し、ロードロック室内で仕切室を上下方向に移動させるために、各仕切室はそれぞれステップ・モータまたは類似物などのモータに接続する。仕切室２４２の支持プラットフォーム２４８のための密閉表面を設けるために、ロードロック室１１２内の周縁部に密閉フランジ２５６を配置する。仕切室２４４の支持プラットフォーム２５０のための密閉表面を設けるために、密閉フランジ２５８を同様に配置する。仕切室２４２、２４４は密閉フランジ２５６、２５８によって相互に隔離し、ロードロック室１１２内に独立した多段真空の仕切室を２４２、２４４を設ける。
【００２３】
空間２６０、２６２には、そこに配置された真空口により、後部圧力が維持される。プラットフォーム２４８、２５０が密閉フランジ２５６、２５８で密閉されるのを補助するために、空間２６０、２６２を高真空状態にすることができるように、排気管路２６４を介して空間２６０、２６２に真空ポンプを接続する。
動作中、仕切室２４２、２４４は、図１２に示す位置で装填したり排出することができる。上述のような装填用扉２０９およびアクチュエータ２３８（図１１参照）を、仕切室２４２、２４４に対応するロードロック室１１２の上限および下限位置の正面壁（図示せず）に設ける。選択された仕切室の圧力は、ウェハを仕切室に装填した後で、排気管路２８７、２８９を介して減圧し、選択仕切室を搬送領域２４６に移動する。仕切室２４２、２４４は、ステップ・モータにより個々に独立して搬送室２４６に移動する。上下仕切室２４２、２４４を設ける利点は、１組のウェハの処理を行なう間に、第２組のウェハを他の仕切室に装填することができること、および仕切室を搬送領域２４６に移動して搬送室１０４と連絡することができるように、仕切室を適切な圧力まで減圧することができることである。
【００２４】
ウェハ中心位置決め
図８は、ウェハをウェハ・カセット１０９からロードロック室１１２へ搬送したり、ロードロック室１１２から搬出するためのウェハ搬送ブレードを含むシステム１００の前部１０２に位置するウェハ・ハンドリング・ロボット１１３を示す。ウェハは必ずしも常に各ウェハ・カセット１０９内の厳密に同じ位置にあるわけではなく、したがって、ロードロック・カセット２１８内に搬送されるときに、常にブレード上に同じように配置されるわけではない。したがって、ウェハがロードロック・カセットに装填される前に、ロボット・ブレード上のウェハの正確な位置を決定し、制御コンピュータに送信しなければならない。ウェハの正確な中心位置を知ることにより、コンピュータはブレード上の各ウェハの位置の変動を調整し、ロードロック・カセット２１８における所望の位置に正確にウェハを配置することができるので、搬送室のウェハ・ハンドラは、最終的に、処理室１０６内でウェハを正確に配置することができる。
【００２５】
ウェハ位置データ（ウェハの中心座標が望ましい）を提供し、ロボットがロードロック・カセット２１８内でウェハを正確に配置することを可能にする光感知システム１７０を、前部１０２の各カセット回転台１１１に隣接する位置に設ける。各システムは、ロボット・ブレードの経路に対し垂直な線に沿ってカセット回転台１１１に隣接するＣ字形クランプ１７４の下部支持体１７３に取り付けた３つの光センサ１７２、およびＣ字形クランプ１７４の上部支持体１７７に、対応するセンサの位置に合わせて配置した３つの光エミッタ１７６から成り、センサが対応する光エミッタからの光線を捕らえるようにする。一般的に、各対は従来の赤外エミッタおよび赤外センサで構成される。
【００２６】
センサの出力は、対応するアナログ・デジタル変換器でデジタル信号に変換して、システム・コンピュータに入力し、ウェハがロードロック室１１２に送り込まれるときにウェハの中心座標を計算したり、ロボット１１３が各ウェハをロードロック・カセット２１８内に正確に配置できるように、必要に応じてロボット駆動モータの動作を制御するのに利用する。感知およびモータ制御回路機構の詳細は、チェン（Cheng ）らの米国特許第４，８１９，１６７号にさらに詳しく記述されており、これを参照によってここに組み込む。
【００２７】
搬送室
図１３は、本発明の処理システム１００の平面図である。搬送室本体は側壁３０２および底面３０４を含み、アルミニウムなどの１枚の材料から機械加工またはその他の方法で作成することが望ましい。動作中は、蓋（図示せず）を側壁３０２で支持し、真空エンクロージャを形成する。搬送室１０４の側壁３０２は、処理室１０６およびロードロック室１１２を支持する。側壁３０２は両側にそれぞれ少なくとも２つの通路３１０´を定義し、そこからシステム内の他のチャンバにアクセスする。各々の処理室１０６およびロードロック室１１２は、１つ以上のスリット弁開口部およびスリット弁を含み、これにより処理室とロードロック室と搬送室との間の連絡が可能になり、またこれらの各室内における環境の真空隔離が達成され、システム内の多段真空が可能になる。搬送室１０４の底面３０４は中央通路３０６を画成し、その中をロボット・アセンブリなどのウェハ・ハンドラ５００は伸長し、搬送室の底面に装着される。さらに底面３０４は、１つ以上のスリット弁アクチュエータが伸長して密閉可能に装着するための複数の通路３０８をも画成する。真空排気中にパージ・ガスを供給するガス・パージ口３０９も、搬送室１０４の底面３０４に配置する。
【００２８】
図１４は、搬送室の部分断面図である。側壁３０２に配置された通路３１０は、２つの個別スリット弁またはタンデム・スリット弁アセンブリを用いて開閉することができる。通路３１０を処理領域６１８、６２０（図１５参照）のウェハ通路６１０と合致させ、ウェハを処理室１０６の処理領域６１８、６２０内に送り込み、ウェハ・ヒータ・ペデスタル６２８上に配置できるようにする。
【００２９】
スリット弁をスリット弁の制御方法は、テプマン（Tepman）らによる米国特許第５，２２６，６３２号およびロリマー（Lorimer ）による米国特許第５，３６３，８７２号に開示されており、両方とも参照によってここに組み込む。
【００３０】
搬送室のウェハ・ハンドラ
図１５は、本発明の磁気結合型ロボット５００が、搬送室１０４内で自由に回転するための引っ込んだ位置にある状態を示す平面図である。ウェハを１つのチャンバから他のチャンバに搬送するために、デュアル・ウェハ・ハンドリング・ブレード５２０、５２２を有するロボットを、搬送室１０４内に配置する。改造して本発明に効果的に使用できる「超高生産性」（ＶＨＰ）型ロボットは、「２軸磁気結合型ロボット（Two-axis Magnetically Coupled Robot ）」と称する１９９５年１１月２１日発行の米国特許第５，４６９，０３５号の主題であり、これを参照によってここに組み込む。磁気結合ロボット５００は、２つの真空ハブ(hub)（磁気クランプという）とデュアル・ウェハ・ブレード５２０、５２２の間に結合された蛙の足型アッセンブリを含み、固定された平面内でロボット・ブレードの放射方向と回転方向の運動の両方を提供する。システム１００内の１つの場所から別の場所へ、例えば１つの処理室１０６から別の処理室へ、ウェハを拾い上げて搬送し、送り込むために、放射方向の運動および回転運動を統合または結合することができる。
【００３１】
ロボットは、第１磁石クランプ５２４の位置５２５にしっかりと取り付けられた第１筋かい(strut)５０４、および（第１磁石クランプ５２４の下に同軸的に配置した）第２磁石クランプ５２６の位置５２７にしっかりと取り付けられた第２筋かい５０６を含む（図１７も参照されたい）。第３筋かい５０８を旋回支軸５１０によって筋かい５０４に取り付け、旋回支軸５１８によってウェハ・ブレード・アセンブリ５４０に取り付ける。第４筋かい５１４を旋回支軸５１６によって筋かい５０６に取り付け、旋回支軸５１２によってウェハ・ブレード・アセンブリ５４０に取り付ける。筋かい５０４、５０８、５０６、５１４および旋回支軸５１０、５１２、５１６、５１８の構造は、ウェハ・ブレード・アセンブリ５４０と磁石クランプ５２４、５２６との間の「蛙の足」型接続を形成する。
【００３２】
磁石クランプ５２４、５２６が同一角速度で同一方向に回転すると、ロボット５００も軸Ａを中心に同一速度でこの同一方向に回転する。磁石クランプ５２４、５２６が同一絶対角速度で反対方向に回転すると、アセンブリ５００の回転は発生しないが、その代わりにウェハ・ブレード・アセンブリ５４０が、図１６に示す位置まで放射方向の直線運動を行なう。
【００３３】
ウェハ・ブレード・アセンブリ５４０に載置された２枚のウェハ５０２が図示されており、個々のウェハ・ブレード５２０、５２２が搬送室１０４の側壁３０２の個々のウェハ通路３１０内を伸長し、ウェハを処理室１０６の処理領域６１８、６２０に送り込んだり、そこから取り出すことができることを示す。磁気結合型ロボット５００は、２つのモータの相対速度に対応する磁石クランプ５２４、５２６の相対的回転運動によって制御される。第１動作モードでは、両方のモータが磁石クランプ５２４、５２６を同一速度で同一方向に回転させる。このモードは磁石クランプの相対運動を生じないので、ロボットは単位中心軸Ａを中心に、一般的に、１対の処理領域６１８、６２０とのウェハ交換に適した位置から別の対の処理領域とのウェハ交換に適した位置まで回転する。さらに、完全に引っ込んだロボットが中心軸Ａを中心に回転するとき、ウェハの縁に沿った最外部のラジアル・ポイント５４８が、ロボットを回転するために必要な最小円形領域５５０を定義する。磁気結合型ロボットには第２動作モードもあり、このモードでは、両方のモータが磁石クランプ５２４、５２６を同一速度で反対方向に回転させる。この第２モードは、ウェハ・ブレード・アセンブリ５４０のウェハ・ブレード５２０、５２２を通路３１０を通して処理領域６１８、６２０内へ伸長するため、または逆にそこからブレードを引っ込めるために使用する。モータの回転の他の組み合わせを用いて、ロボット５００が軸Ａを中心に回転するときに、ウェハ・ブレード・アセンブリ５４０の同時伸長または同時引込みを行なうこともできる。
【００３４】
ウェハ・ブレード・アセンブリ５４０のウェハ・ブレード５２０、５２２を回転軸Ａから半径方向に離れさせておくために、旋回支軸またはカム５１２と５１８の間に連動機構を使用して、各旋回支軸の反対方向の均等な角回転を確実にする。連動機構は、かみ合わせ歯車や、８の字形または同等のパターンで旋回支軸に掛けられた帯（ストラップ）をはじめ、多くの設計を採用することができる。１つの好適な連動機構は、ウェハ・ブレード・アセンブリ５４０の旋回支軸５１２、５１８に結合され、その間に伸長する１対の帯金５４２、５４４である。帯５４２、５４４は協動して、旋回支軸５１２、５１８の周囲に８の字形のパターンを形成する。しかし、帯５４２、５４４は、個別に調整可能であって相互に上下に配置することが望ましい。例えば、第１帯５４２の第１端は旋回支軸５１２の後側を通り、そこに固定的に結合する一方、第２端は旋回支軸５１８の前側を通り、そこに調整可能に結合する。同様に、第２帯５４４の第１端は旋回支軸５１８の後側を通り、そこに固定的に結合する一方、第２端は旋回支軸５１２の前側を通り、そこに調整可能に結合する。帯と旋回支軸５１２、５１８の前側との間の調整可能な結合には、帯に厳密な張力を掛けるばねを設けることが望ましい。いったん張力がかかると、帯の端部はねじまたはその他の締め金具により、適切な位置にしっかりと保持される。図１５および図１６には、帯がＵ字形のデュアル・ブレードの基部で、ロッド５４６にも掛けられている状態が示されている。
【００３５】
図１６は、図１５のロボット・アームおよびブレード・アセンブリが伸長した位置にある状態を示す。この伸長は、磁石クランプ５２６を時計方向に、磁石クランプ５２４を反時計方向に、同時に均等な速度で回転することによって達成される。ウェハ・ブレード・アセンブリ５４０の個々のブレード５２０、５２２は、通路３１０を通って伸長し、ペデスタル６２８（図１９参照）上でウェハ５０２をセンタリングするのに充分な長さである。ウェハ５０２が１対のリフト・ピン・アセンブリによってブレードから持ち上げられた後、ブレードは引っ込められ、通路が上述の通り、スリット弁およびアクチュエータによって閉じられる。
【００３６】
図１７は、搬送室１０４の底面３０４の中央開口部３０６に取り付けられたロボット駆動システムの断面図である。磁気結合型アセンブリは、磁気保持リング５２４、５２６が中心軸Ａを中心に回転するように構成し、それによってウェハ・ブレード・アセンブリ５４０のシステム内における回転運動および直線運動の両方を起動させる駆動機構を設ける。さらに、磁気結合型アセンブリは、搬送室１０４内における可動部の接触を最小限に止めながら、磁気保持リング５２４５２６の回転運動を達成し、微粒子の発生を最小限に抑制する。この実施例では、ロボットの機能は、搬送室１０４の上部または下部、望ましくは下部に配置されたハウジング内に第１および第２ステップ・モータまたはサーボ・モータを設置し、モータの出力を、薄壁５６０の内部にまたはそれに隣接して配置した磁気リング・アセンブリに結合することによって達成される。薄壁５６０は、搬送室の内部を搬送室外の環境から密閉するために、搬送室１０４の上部壁または下部壁の接続部に接続する。磁気保持リング５２４、５２６は、搬送室１０４の真空側の薄壁５６０に隣接する位置にそれを取り巻くように配置する。
【００３７】
第１モータの出力５６２は第１軸５７２およびかみ合わせ歯車５８０を駆動し、第１磁気保持リング５２４に磁気的に結合された第１磁石リング・アセンブリ５８２を回転させる。第２モータの出力５６４は第２軸５８６およびかみ合わせ歯車５９０を駆動し、第２磁気保持リング５２６に磁気的に結合された第２磁石リング・アセンブリ５９２（アセンブリ５８２の周囲に配置された同軸円筒形部材）を回転させる。各モータの回転により、薄壁５６０を介して回転出力を磁気保持リング５２４、５２６に磁気的に結合する磁石リング・アセンブリ５８２、５９２を回転させる回転出力５６２、５６４が得られ、それによって筋かい５０４、５０６がそれぞれ回転し、ウェハ・ブレード・アセンブリ５４０の回転運動および平行移動運動が生じる。
【００３８】
各磁気リング・アセンブリをそれぞれの磁気保持リングに結合するために、各磁気リング・アセンブリ５８２、５９２および磁気保持リング５２４、５２６は、壁５６０を介して相互に対をなす同等の複数の磁石を含むことが望ましい。磁気結合効果を高めるために、磁石はその磁極を垂直方向に整列し、磁極片が結合される隣接磁石に向かって伸長するように配置することができる。結合された磁石は磁気により急激に回転（flip）するので、薄壁部分のどちらか一方の側に配置された各対の磁極片に北極と南極の結合が発生する。磁気的結合が望ましいが、モータと保持リングの直接結合を使用することもできる。
【００３９】
ロボットの最適経路軌跡
ウェハを搬送する間のロボット５００の運動は第一に、ウェハとウェハを掴むデュアル・ウェハ・ブレード５２０、５２２との間の摩擦に対する依存性によって制限される。ウェハのミスアラインメント（位置ずれ）を避けるために、各ウェハ・ブレード５２０、５２２の直線運動および回転運動は両方とも制御しなければならない。ロボットの運動は、ウェハのミスアラインメントを防止しながら生産性を向上するために、最小限のウェハ移送時間を達成するように最適化することが望ましい。
【００４０】
ロボットの運動の最適化は、任意のロボット構成における２つ以上の位置間の最短時間経路を発見するための数学的方法を提示した、Z. Shiller and S. Dubowsky, "Time Optimal Path Planning for Robotic Manipulators with Obstacles, Actuator, Gripper and Payload Constraints", International Journal of Robotics Research, pp. 3-18, 1989 およびZ. Shiller and H. H. Lu, "Comparison of Time-Optimal Motions Along Specified Path", ASME Journal of Dynamic Systems, Measurements and Control, 1991 などの出版物に記述されている。この方法は一般に、特定の経路の数学的近似化、最適速度分布の計算、および経路パラメータを変化させることによる最適経路の計算を含み、既知の制約範囲内でロボットが指定経路に従うために必要な最短時間を決定する。
【００４１】
ロボットの運動の最適化の数学的解法は、複数の代数方程式および非線形微分方程式または非線形行列微分方程式の解を含み、コンピュータを利用して解くことが望ましい。しかし、最適化法の熟練者は、行列または方程式を解かなくてもり最適な経路をしばしば明らかにすることができる。
【００４２】
上述のロボット５００を使用するウェハの動きの最適化により、本発明の処理システムの生産性を著しく向上すると予想される幾つかの最短時間経路の定義が得られた。その最短時間経路を図２６ないし図２９に示す。図２６は、処理プラットフォームに１８０°離して配置された処理室間をウェハが移動する場合の最適経路１５００、１５０２、１５０４を示し、図２７は、デュアル・ウェハ・ブレード５２０、５２２上のウェハが取る経路１５０２と１５０４の間の中間の経路１５００の最適速度分布を示す。図２８は、処理プラットフォーム上に９０°離して配置された処理室間をウェハが移動する場合の最適経路１５１０、１５１２、１５１４を示し、図２９はデュアル・ウェハ・ブレード５２０、５２２上のウェハが取る経路１５１２と１５１４の間の中間の経路１５１０の最適速度分布を示す。
【００４３】
図２７および図２９はまた、ウェハがデュアル・ウェハ・ブレード５２０、５２２に載置されていないときに、経路１５００、１５１０に沿ってロボット５００が達成できる最大速度をも示す。ロボット５００は、搬送室１０４を介してウェハを移送するときに、デュアル・ウェハ・ブレード５２０、５２２が図２６ないし図２９に示す最適速度分布を用いて最適経路に従うように制御することが望ましい。
【００４４】
処理室
図１８は、本発明のタンデム処理室１０６の１実施例の斜視図である。処理室本体６０２は搬送室１０４に取り付けるかその他の方法で接続され、２つの処理領域を備えており、そこで個々のウェハが同時に処理される。処理室本体６０２は、本体６０２にヒンジで取り付けられた蓋６０４を支持し、反応ガスおよびクリーニング・ガスを複数の処理領域に送り込むために、蓋を貫通して配置された１つ以上のガス分配システムを含む。
【００４５】
図１９は、２つの処理領域６１８、６２０を定義する処理室１０６の略断面図である。処理室本体６０２は、側壁６１２、内壁６１４、および２つの処理領域６１８、６２０を定義する底壁６１６を含む。底壁６１６は各処理領域６１８、６２０に少なくとも２つの通路６２２、６２４を画成し、これらの通路内にペデスタル・ヒータ６２８の心棒（ステム）６２６およびウェハ・リフト・ピン・アセンブリのロッド６３０をそれぞれ配置する。ペデスタル・リフト・アセンブリおよびウェハ・リフトについては、後で詳述する。
【００４６】
側壁６１２および内壁６１４は、２つの円筒形環状処理領域６１８、６２０を画成する。処理領域６１８、６２０からガスを排出し、各領域６１８、６２０内の圧力を制御するために、円筒形処理領域６１８、６２０を画成する処理室の壁に円周方向の真空排気路（pumping channel）６２５を形成する。各処理領域の横方向の境界を画成し、処理室の壁６１２、６１４を腐食性処理環境から保護し、かつ電極間の電気的に絶縁されたプラズマ環境を維持するために、望ましくはセラミックまたは類似物で形成された処理室のライナまたはインサート６２７を各処理領域６１８、６２０に配置する。ライナ６２７は、各処理領域６１８、６２０の壁６１２、６１４に形成された処理室内の棚に支持する。ライナは、そこを貫通して配置され、処理室の壁に形成された真空排気路６２５と連絡した複数の排気口６３１または円周方向のスロットを含む。各ライナ６２７に約１５°の間隔で約２４個の排気口６３１を、処理領域６１８、６２０の周囲に配置することが望ましい。２４個の排気口が望ましいが、所望の排気速度および均等性を達成するために任意の数の排気口を使用することができる。処理中にウェハ上に最適ガス流パターンを得るために、排気口の数だけでなく、ガス分配システムの面板に対する排気口の高さも制御する。
【００４７】
図２１は、本発明の排気システムを示す処理室の断面図である。各処理領域６１８、６２０の真空排気路６２５は、共通の排気路６１９を介して共通の排気ポンプに接続することが望ましい。排気路６１９は、排気導管６２１により各領域６１８、６２０の真空排気路６２５に接続する。排気路６１９は、排気管路（図示せず）により排気ポンプに接続する。各領域はポンプで選択した圧力まで真空排気し、接続された排気システムは各領域内の圧力を均等化できることが望ましい。
【００４８】
再び図１９に関連して、ガスを望ましくは同一ガス源から処理領域６１８、６２０に分配するために、各々の処理領域６１８、６２０は、処理室の蓋６０４を貫通して配置されたガス分配アセンブリ６０８を含むことが望ましい。各処理領域のガス分配システム６０８は、ガスをシャワー・ヘッド・アセンブリ６４２に送り込むガス入口通路６４０を含む。シャワー・ヘッド・アセンブリ６４２は、面板６４６との中間に配置されたブロッカ・プレート６４４を有する環状台板から成る。ＲＦフィードスルーはシャワー・ヘッド・アセンブリにバイアス電圧を供給し、シャワー・ヘッド・アセンブリの面板６４６とヒータ・ペデスタル６２８との間におけるプラズマの発生を促進する。各ガス分配システム６０８の台板６４８には、動作中に台板を冷却するための冷却溝６５２を形成する。入口６５５は、水などのような冷却流体を、冷却管路６５２により相互に接続された溝６５２に送り込む。冷却流体は、冷却材出口６５９を介して溝から排出される。または、代替的に、マニホルドを介して冷却流体を循環させる。
【００４９】
処理室本体６０２は、選択されたプロセスに適した各反応ガスおよびクリーニング・ガスをガス分配システムを介して処理室内に送り込むための複数の垂直ガス流路を画成する。処理室の壁に形成されたガス流路をガス入口管路６３９に接続するために、ガス入口接続部６４１を処理室１０６の底部に配置する。図２１に示す蓋を密閉接続するために、処理室の壁の上部表面に形成された各ガス流路の周囲にＯリングを設ける。蓋は、処理室の壁の下部から、図２０に示す処理室の蓋の頂部に配置されたガス入口マニホルドに、ガスを送り込むためのマッチング通路を含む。反応ガスは、電圧勾配フィードスルー６７２を介して、ガス分配アセンブリに接続されたガス出口マニホルド６７４に送り込まれる。
【００５０】
ガス入口マニホルド６７０は、処理室ガス・フィードスルーから接地された定電圧勾配ガス・フィードスルーにガスを運ぶ。ガス供給管（図示せず）は、電圧勾配ガス・フィードスルー６７２を介して出口マニホルド６７４へ処理ガスを通し、あるいは送り込む。フィードスルー間に線形電圧降下をもたらすために、抵抗性スリーブでガス供給管の周囲を取り囲み、処理室内のプラズマがガス供給管路内を上昇するのを防止する。ガス供給管は石英で形成することが望ましく、スリーブは複合セラミックで形成することが望ましい。ガス供給管は、温度を制御し、熱の放射を防止し、また処理ガスの液化をも防止する冷却材溝が含まれる分離ブロック（isolating block ）内に配置する。分離ブロックはデルリン(Delrin)で形成することが望ましい。石英供給管は、処理ガスをブロッカ・プレート６４４およびガス分配板６４７に通すガス出口マニホルド６７４へガスを送り込む。
【００５１】
ガス入口マニホルド６７０（図２０参照）は、クリーニング・ガスを処理室ガス・フィードスルーから遠隔プラズマ源まで送り込む通路をも定義する。これらのガスは、電圧勾配フィードスルーを迂回し、遠隔プラズマ源に送り込まれ、そこでガスは活性化されて様々な励起核種を生じる。次いで励起核種は、ガス入口通路６４０に配置された導管を通して、ブロッカ・プレートの真下の位置のガス分配板へ送り込まれる。遠隔プラズマ源および反応性クリーニング・ガスの送込みについては、後で詳述する。
【００５２】
各処理領域のガス分配システムにガスを供給するガス管路６３９は、単一ガス源に接続することが望ましく、したがって各処理領域６１８、６２０にガスを送り出すためにガス管路６３９を共有するか、あるいは共通制御することが望ましい。処理ガスをマルチゾーン処理室に供給するガス管路は、複数の処理領域に供給するためにＴ形継手により分流する。各処理領域に供給する個々の管路への流れを促進するために、ＰＡＬＬ社またはミリポア社から入手可能な焼結ニッケル・フィルタなどのフィルタを、分流器の上流のガス管路に配置する。フィルタは、別個のガス供給管路へのガスの均等な分配および流れを向上する。
【００５３】
ガス分配システムは台板から成り、台板の下部表面に隣接して配置されたブロッカ・プレートを備えている。ブロッカ・プレートの下には、ガスを処理領域に送り込む面板を配置する。１つの実施例では、処理ガスをブロッカ・プレートの真上の領域に送り込むために、台板はそれを貫通するガス流路を画成する。ブロッカ・プレートはその上部表面全体に処理ガスを分散し、面板の上にガスを送り込む。ブロッカ・プレートの穴は、処理ガスの混合および面板における分配を促進するような大きさおよび配置とすることができる。面板に送り込まれたガスは次いで、処理領域内の処理のために配置されたウェハ上に均等に送り込まれる。
【００５４】
ガス供給管はガス流路内に配置し、一端を遠隔プラズマ源からの出口に接続する。ガス供給管の一端は、ガス出口マニホルドを介して伸長し、遠隔プラズマ源からガスを送り込む。ガス供給管の他端はブロッカ・プレートを貫通して配置され、ブロッカ・プレートを超えて面板の真上の領域にガスを送り込む。面板は、ガス供給管路を介して送り込まれたガスを分散し、次いでガスを処理領域に送り込む。
【００５５】
これは好適なガス分配システムであるが、遠隔プラズマ源からのガスは、処理室の壁内に設けたポートを介して処理領域に導入することもできる。さらに、処理ガスは、現在入手可能なガス分配システム、例えばカリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ社（Applied Materials ）から入手可能なガス分配システムなどを介して送り込むこともできる。
【００５６】
ヒータ・ペデスタル
図１９は、支持板の下側に接続され、処理室本体の底面を貫通して伸長し、そこで駆動システム６０３と接続された心棒６２６により、各処理領域６１８、６２０に可動配置されたヒータ・ペデスタル６２８を示す。心棒６２６は、上端をペデスタル６２８の下側を支持接触するように配置し、下端をカバー・プレートで閉じた、円形環状のアルミニウム部材とすることが望ましい。心棒の下端は椀形スリーブで受容し、これは心棒と駆動システムの接続部を形成する。心棒６２６はヒータ・ペデスタルを機械的に処理領域内に配置し、また複数の加熱板接続部がそこを通って伸長できる大気通路（ambient passageway）をも形成する。各ヒータ・ペデスタル６２８は、そこに配置されたウェハを所望の処理温度まで加熱する発熱体を含むことができる。発熱体は、例えば抵抗性発熱体を含むことができる。代替的に、ヒータ・ペデスタルは、ランプなどの外部発熱体によって加熱することもできる。本発明で効果的に利用できるペデスタルは、カリフォルニア州サンタクララのアプライド・マテリアルズ社から入手することができる。ペデスタルは、処理中にウェハをそこに固定するために、静電チャック、真空チャック、またはその他のチャック装置を支持することもできる。
【００５７】
駆動システムは、カリフォルニア州ノバボにあるインダストリアル・デバイス社（Industrial Device Corporation ）で製造された線形電動アクチュエータ（linear electric actuator）を含む。ヒータ・アセンブリは、搬送ハウジングを処理位置、クリーニング位置、リフト位置、および解放位置にまで上下移動させることにより、上下に移動する。搬送ハウジングは、片側をアクチュエータに接続し、反対側はキャリッジ・プレートを介して線形スライドに接続する。アクチュエータとキャリッジの間の接続は、ミスアラインメントを許容するために、たわみ（ボールおよびソケット）継手を介して行なわれる。線形スライドおよびキャリッジ・プレートは、その回転や曲げを防止するために、相互にバイアスする。ヒータの心棒の周囲をベローで囲み、ベローの一端を処理室の底面に接続し、他端を搬送ハウジングに接続する。心棒の溝にはシール・リングを設け、スリーブ内の心棒の下端の外部表面を密閉する。面板に対するヒータの高さ調整は、３つのねじを用いて行なう。
【００５８】
代替的に、処理室１０６の下に吊り下げられ駆動ベルトないし適合可能な継手および親ねじアセンブリに接続された、モータおよび減速歯車アセンブリを含む駆動システム６０３を使用する。搬送ハウジングは親ねじアセンブリ上に受容し、これは線形スライドにより上下に案内され、回転しないように保持される。ヒータ・リフト機構は、駆動継輪により処理室に対抗して保持される。ヒータ・アセンブリは、ステップ・モータにより駆動される親ねじによって上下移動する。ステップ・モータは、モータ・ブラケットによってヒータ・リフト・アセンブリに取り付ける。ステップ・モータはベロー内で親ねじを駆動する。ベローは親ねじを回転して、ヒータ・アセンブリを処理位置、リフト位置、および解放位置にまで上昇または下降させる。心棒の溝にはシール・リングを設け、スリーブ内の心棒の下端の外部表面を密閉する。
【００５９】
ウェハ配置アセンブリ
心棒６２６が処理室内で上下に移動することにより、ヒータ・ペデスタル６２８が移動し、処理のためにウェハがその上に載置されたり、そこからウェハが取り出される。ウェハ配置アセンブリは、ヒータ・ペデスタル６２８に対し垂直方向に移動し、ペデルタルを垂直方向に貫通して配置された穴６５３に受容された複数の支持ピン６５１を含む。各ピン６５１は、球状の下部６６１で終端する円筒形の軸６５９、および軸の外方延長として形成された円錐形の上部を切りつめた頭部６６３を含む。ヒータ・ペデスタル６２８の穴６５３は、円錐形の頭部６６３をその中に受容できる大きさの上部座ぐり部分を含むので、ピン６５１がヒータ・ペデスタル６２８内に完全に受容されたときに、頭部がヒータ・ペデスタルの表面から上に突出しない。
【００６０】
リフト・ピン６５１は、ペデルタルが処理領域内で移動するときに、部分的にはヒータ・ペデスタル６２８と一緒に、部分的にはヒータ・ペデスタル６２８とは独立して移動する。ロボット・ブレードが処理領域からウェハを取り出すことができるように、リフト・ピンはペデスタル６２８の上にまで伸長することができるが、処理のためにウェハをペデスタルの上部表面に載置するために、ペデスタルまで降下することも必要である。ピン６５１を動かすために、ウェハ配置アセンブリは、リフト・ピン６５１の球状下部６６１と係合するように構成された環状ピン支持体６５５、および処理領域内のヒータ・ペデスタル６２８の位置によってピン支持体６５５を選択的にリフト・ピン６５１と係合するように配置する駆動部材を含む。ピン支持体はセラミックで形成することが望ましく、ヒータ・ペデスタル６２８の下の心棒６２６付近に伸長し、支持ピンの球状下部と選択的に係合する。
【００６１】
駆動アセンブリは、軸６３０および接続されたピン支持体６５５を上昇および下降させ、各処理領域６１８、６２０内でピンを上下に移動させる。ピン駆動部材は、ヒータ・ペデスタル６２８に対するピン支持体プラットフォーム６５５の移動を制御するために、処理室１０６の底面に配置することが望ましい。
【００６２】
真空システムおよび処理室ポンプ
本発明の処理システム１００の真空制御システムは、それぞれ独自の設定圧力を有するシステムの様々な領域に連結された複数の真空ポンプを含むことができる。しかし、１つの処理室または領域から別の処理室または領域にウェハを搬送するには、スリット弁を開ける必要があり、これは連結領域の環境を多少混合させたり、圧力を平衡させる。
【００６３】
図２２ａは、本発明の真空システム７００の概略図である。ロードロック室１１２および搬送室１０４は、ロードロック室および搬送室に隣接するシステムのメインフレーム１０１に取り付けられた真空ポンプ１２１を共用することが望ましい。ロードロック室１１２は、ロードロック室の本体を貫通して配置された排気口２８０を通して、ポンプ１２１により大気圧から真空排気される。圧力計７０５により示される搬送室１０４の真空圧は、ロードロック室１１２との連絡によって提供されるので、搬送室の圧力はつねにロードロック室の圧力と等しいかそれより高く、ロードロック室内に存在する微粒子が搬送室１０４内に引き込まれることはない。ロードロック室１１２の排気口２８０は、排気管路７０４を介しポンプ１２１に接続される。いつでもロードロック室の圧力を監視するために、排気管路７０４に沿って分離弁（isolation valve ）７０８の上流に圧力計７０６を配置する。分離弁７０８は、ロードロック室の圧力を調整するために、排気管路７０４の圧力計７０６とポンプ１２１の間に配置する。分離弁７０８とポンプ１２１の間で排気管路と連絡する真空スイッチ７１０も設ける。ポンプ１２１はあら引きポンプが望ましいが、適用分野によって、ターボ分子ポンプや極低温ポンプなど、どんな種類のポンプでも使用できる。また、ロードロック室１１２や搬送室１０４に窒素などの通気ガスを導入するために、これらのチャンバにそれぞれガス通気管路７１２、７１４を接続する。
【００６４】
処理室１０６は、排気口６１９および排気管路７２２を介して、あら引きポンプや極低温ポンプ、ターボ分子ポンプなどのポンプ７２０に接続する。動作中に処理室１０６の処理領域６１８、６２０の圧力調整するために、排気管路内にスロットル弁７２４または類似物を配置する。真空計７２８に示された圧力に基づき、弁制御器７２６、好ましくはシステム・コントローラの一部がスロットル弁７２４に制御信号を送信する。排気口６１９は各処理領域（図２１参照）と連絡し、各処理領域からの排気管路は、ポンプ７２０に接続された単一排気管路７２２にＴ形接続することが望ましい。
【００６５】
本発明の１つの態様では、搬送室１０４に連絡しているスロット弁および各処理室１０６およびロードロック室１１２の真空制御器は、ロードロック室またはいずれかの処理室１０６から搬送室に侵入する汚染物質の量を減少するような方法で作動する。本発明は、スリット弁を開けてロードロック室と隣接するチャンバとを連絡させる前に、ロードロック室の圧力を隣接するチャンバまたは領域の圧力と等しいかそれより高く、望ましくは高くする必要がある。ロードロック室の圧力は、正面端を開けたときだけ、大気圧より高くならなければならない。ロードロック室の圧力は、真空状態の搬送室に対して開けたときは、搬送室より低くなければならない。搬送室１０４は処理室と連絡した状態に置かれたときに、汚染物質の度合いが特に大きくなるおそれがあるので、搬送室１０４の圧力は相対的に高くなることが、特に重要である。例えば、処理室１０６の設定圧力が約１０-3torr の場合、スリット弁を開いてウェハを処理室１０６に送り込んだり処理室１０６から取り出す前に、搬送室の圧力を１０-3torr と等しいかそれより高くする必要があり、約１０-2torr より高くすることが最も望ましい。
【００６６】
搬送室の圧力は、２通りの方法で制御される。第１に、搬送室の真空は、ロードロック室１１２と搬送室１０４の間のスリット弁を開け、次いでロードロック室１１２内を真空排気することによって達成される。この方法では、搬送室内の圧力はロードロック室の圧力より低くなることはなく、両者間のガス流は、搬送室からロードロック室１１２への方向に限られる。搬送室を処理室と連絡しない限り、搬送室とロードロック室の間のスリット弁は開けたままにしておくことができる。第２に、搬送室にアルゴンや窒素ガス源などからのパージ・ガス入口を設ける。パージ・ガスを搬送室に連続的に、または必要なときだけ送り込み、搬送室から正のガス流を生じさせるのに充分な高い圧力を達成することができる。
【００６７】
特に好適なモードでは、搬送室の圧力が処理室の圧力より低くなる可能性を回避するために、処理室１０４と処理室１０６の間でウェハを移送する間は、常にロードロック室１１２のスリット弁を閉じておく。搬送室の圧力の方が低くなると、処理室から何倍もの汚染物質が搬送室に、さらにロードロック室にも入り込む結果となり、それによりウェハのカセット全体が汚染物質に暴露される。
【００６８】
図２２ｂは、上述のデュアル・チャンバ・ロードロックに効果的に使用できる２つのポンプ・システムの概略図を示す。この図から分かるように、２つの仕切室を一緒に、または選択的に所望の真空圧まで真空排気することができる。
【００６９】
ガス・ボックスおよびガスの供給
システムの後部のチャンバの外に、堆積やクリーニング中に使用されるガスが含まれるガス供給パネルがある。使用される具体的なガスの種類は、ウェハに堆積する物質やチャンバから除去する材料によって異なる。処理ガスはガス導入口からガス・マニホルドへ流れ、次いでシャワー・ヘッド型ガス分配アセンブリを介してチャンバ内へ流入する。電動式弁および流量制御機構により、ガス供給源からチャンバまでのガスの流れを制御する。  本発明の１実施例では、ガス・ボックスからチャンバまで前駆ガスを送り込み、上述の通りそこでガス管路が２つの別個のガス管路に分岐し、チャンバ本体内にガスを供給する。プロセスの内容によって、この方法で何種類のガスでも送り込むことができ、ガスがチャンバの底部に送り込まれる前、またはガス分配板に導入された後のどちらにでも、ガスを混合することができる。
【００７０】
電源装置
各ガス分配システムに１つのシステムを接続し、各処理領域６１８、６２０に高度小型ＲＦ（“ＣＲＦ”）電源システムを使用する。ＥＮＩ社によって製造されたジェニシス・シリーズ（Genisis Series）の１３．５６ＭＨｚのＲＦ発生器を、各チャンバごとに１台づつ、システムの後部に設置する。この高周波発生器は固定整合回路（fixed match ）と使用するように設計され、負荷に送られる電力を調整し、順方向電力および反射電力の懸念を払拭する。１：５以下のＶＳＷＲで最高１２５０Ｗまでの電力を負荷インピーダンスに供給することができる。高周波ＲＦ発生器および低周波ＲＦ発生器を処理室に接続するために、固定整合エンクロージャ（fixed match enclosure）の設計には低域フィルタが組み込まれている。
【００７１】
ＥＮＩ社製の３５０ｋＨｚのＲＦ発生器を、システムの後部のＲＦ発生器用ラックに配置し、同軸ケーブルで固定ＲＦ整合回路に接続する。低周波ＲＦ発生器は、１つの小型エンクロージャで低周波の発生および固定整合要素の両方を提供する。低周波ＲＦ発生器は、負荷に送られる電力を調整し、順方向電力および反射電力に関する懸念を軽減する。
【００７２】
遠隔クリーニング・モジュール
図２３および図２４は、本発明の遠隔クリーニング・モジュール８００の斜視図および断面図である。本発明による遠隔クリーニング・モジュール８００は、入口８２０を介して処理室１０６の処理領域６１８、６２０に接続する。遠隔クリーニング・モジュール８００は、一連の処理が行なわれた後で処理室の内部表面から堆積された材料を除去するために使用するガスを供給する。
【００７３】
遠隔クリーニング・モジュール８００は、前駆ガス供給源８０４、処理室１０６の外に配置された遠隔活性化室８０６、遠隔活性化室内で前駆ガスを活性化するための電源装置８０８、電動式弁および流量制御機構８１０、および導管８１１を介して遠隔室を処理室に接続する導管または管８１２を含む。弁および流量制御機構８１０は、前駆ガス８０４から遠隔活性化室８０６まで使用者が選択した流速でガスを送り込む。活性化室８０６は、ガス供給管８１３が貫通するアルミニウム・エンクロージャを含む。電源装置８０８はマイクロ波を発生し、これは導波管８０５によってエンクロージャ８０３内に導入される。ガス供給管８１３はマイクロ波を透過するので、マイクロ波は管を突き抜けて前駆ガスを活性化し、反応性核種を生成し、これは次いで導管８１２を介してガス分配アセンブリに流入し、さらに処理室へ送られる。すなわち、上部電極すなわちシャワー・ヘッド６０８を用いて、反応ガスを処理室の処理領域に送り込む。上述の実施例では、遠隔室はセラミック管であり、電源は２．５４ＧＨｚのマイクロ波発生器であり、その出力はこのセラミック管に送られる。
【００７４】
任意選択的に、微量キャリア・ガス源８１４を設け、別の弁および流量制御機構８１６を介して遠隔活性化室に接続することもできる。微量キャリア・ガスは、活性化された核種を成長室に移送するのを補助する。ガスは、使用される特定のクリーニング・プロセスと融和性のある任意の適切な非反応性ガスとすることができる。例えば、微量キャリア・ガスは、アルゴン、窒素、ヘリウム、水素、または酸素等とすることができる。活性化された核種を成長室に移送するのを補助する以外に、キャリア・ガスは、クリーニング・プロセスを補助したり、成長室におけるプラズマの発生および／または安定化を助けることもある。
【００７５】
上述の実施例では、導管または管にフィルタ８１８を設け、活性化された核種を成長室に送り込む前に、このフィルタを通す。フィルタは、反応性核種の活性化中に形成されたかもしれない微粒子を除去する。上述の実施例では、セラミック材で形成され、細孔径が約０．０１ないし約０．０３ミクロンのフィルタを使用する。いうまでもなく、他の材料、例えばテフロンを使用することもできる。
【００７６】
フィルタは、遠隔活性化室内における反応の副生物として発生した、望ましくなく物質を除去するためにも使用できるということに、留意されたい。例えば、反応ガスがＣＦ4またはＳＦ6または炭素かイオウを含有する他のハロゲン化合物である場合、活性化プロセスの副生物として、活性化された炭素またはイオウの核種が存在する。成長室は炭素やイオウが存在しない方が、一般的に望ましい。これは、活性化が完全に成長室内で行なわれる従来の乾式クリーニング・プロセスでは、これらの化合物が一般的に使用されないためである。しかし、ここで述べるように活性化が遠隔的に行なわれる場合には、適切なフィルタ材を用いることによって、これらの物質を簡単に除去することができる。こうしたフィルタ材は市場で容易に入手することができ、当業者には周知である。
【００７７】
上述の実施例では、前駆ガスはＮＦ3である。活性化核種の流速は毎分約０．５リットルないし約２リットルであり、チャンバの圧力は約０．５ないし約２．５torrである。前駆ガスを活性化するために、マイクロ波電源装置は約５００ないし約１５００Ｗａｔｔｓを活性化室に供給する。成長室内では、ＲＦ電源が約１００ないし約２００Ｗａｔｔｓをプラズマに供給する。本システムに関して、これは上下電極間の電圧が約１５ないし約２０ボルトであることを示す。正確な電圧および電流は圧力によって異なる。すなわち、固定電圧を前提とすると、電流は圧力に正比例する。いかなる場合も、チャンバ内では穏やかなプラズマを生成するだけでよく、遠隔発生源からチャンバ内に導入された活性化核種を維持するだけの強さで充分である。
【００７８】
けい素（Ｓi）、ドープされた(doped)ケイ素、窒化ケイ素（Ｓi3Ｎ＋4）、および酸化ケイ素（ＳiＯ2）を成長させたチャンバは、ＮＦ3ガスを供給ガスとして使用することにより、クリーニングすることができる。成長した膜のクリーニング速度は、窒化ケイ素の場合は約２ミクロン／分であり、ケイ素、ドープされたケイ素、および酸化ケイ素の場合約１ミクロン／分である。これらのクリーニング速度は、１３．５６ＭＨｚのＲＦで約１ないし２ＫＷの電力レベルによる局所プラズマだけを使用する従来のクリーニング・プロセスより２倍ないし４倍速い。
【００７９】
上述の実施例ではマイクロ波発生器を用いて前駆ガスを活性化するが、前駆ガスを活性化できるどんな電源装置でも使用することができる。例えば、遠隔プラズマおよび局所プラズマは両方とも、無線周波数（ＲＦ）およびマイクロ波（ＭＷ）を使用したＤＣ放電技術を使用することができる。さらに、ＲＦ電源を使用する場合、それは、チャンバの内部に静電結合または容量結合することができる。活性化は、ごく一部の例を挙げると、熱を使用したガス分解技術、高密度光源、またはＸ線源などによって実行することもできる。  一般に、反応ガスは、一般に使用されるハロゲンおよびハロゲン化合物をはじめ、幅広い選択肢の中から選択することができる。例えば、塩素、フッ素、またはこれらの化合物（例：ＮＦ3、ＣＦ4、ＳＦ6、Ｃ2Ｆ6、ＣＣｌ4、Ｃ2Ｃｌ6など）を反応ガスとすることができる。いうまでもなく、実際に使用する特定のガスは、除去しようとする堆積物質によって異なる。例えば、タングステン成長システムの場合、堆積したタングステンをエッチングおよび／または除去するために一般的に使用するのは、フッ素化合物のガスである。
【００８０】
局所プラズマを遠隔プラズマと併用するので、遠隔活性化室はチャンバから遠くに離して配置することができる。したがって、２つの遠隔源を局所源に接続する配管のみが必要である。移送中に、活性化された核種の一部クエンチング（すなわち活性化各種の不活化）が発生することがある。しかし、局所源は、そうしたクエンチングの発生を補足する。実際、一部の寿命の長い活性化核種（例えばＦ*）は、クエンチングを発生すると、一般に基底状態に戻らず、中間状態に遷移する。したがって、クエンチングを発生した核種を再活性化するために必要なエネルギ量は、遠隔活性化室でガスを活性化するために必要なエネルギ量より、ずっと少なくてすむ。したがって、局所活性化源（例えばプラズマ）は、高いエネルギ源を必要としない。
【００８１】
成長室から離れた位置に遠隔源を配置することにより、活性化プロセス中に生成された寿命の短いラジカルは、寿命の長いラジカル共々成長室に移送されるときに、寿命の長いラジカルより完全なクエンチングを生じる。したがって、成長室に流入する反応ガスは、移送後に残存した寿命の長いラジカルを主に含む。例えば、反応ガスがＮＦ3である場合、遠隔活性化室では２種類のラジカル、すなわちＮ*およびＦ*が生成される。窒素ラジカルは寿命が短く、フッ素ラジカルは寿命が長い。窒素ラジカルは一般的に、遠隔室から成長室までの長い移送の後では残存しないが、フッ素ラジカルは残存する割合が大きい。これは、システムで行なわれる非常に望ましい自然のフィルタリングの一形態である。例えば窒素ラジカルの場合、これが存在すると、ポンプを破損するおそれのあるＮxＨyＦz化合物が形成されるので、成長室にこれが存在しないことが望ましい場合がしばしばある。しかし、従来のクリーニング技術の場合のように、成長室内で活性化が行なわれると、生成される窒素ラジカルを除去する簡単な方法は無い。
【００８２】
乾式クリーニング・プロセスでは、性能を著しく低下させることなく、反応室の圧力としてかなり広い範囲の値を選択することができる。好適な圧力範囲は約０．１ないし約２torrであるが、この範囲外の圧力を使用することもできる。さらに、上述の実施例のために選択した周波数は単なる実証例であって、本発明で使用できる周波数は、上述の実施例で使用した周波数に限定されない。例えば、ＲＦ電源に関連して、プラズマを発生させるために幅広い範囲の周波数（例：４００ＫＨｚないし１３．５６ＭＨｚ）が一般的に使用され、これらの周波数を本発明で使用することもできる。しかし、一般的に、選択された電力レベル、流速、および圧力は、システムに特定的な値であり、したがって処理が実行される特定のシステムに対して最適化する必要があることを、理解する必要がある。特定のシステムで最適性能を達成するために処理条件を適切に調整することは、当業者の能力の範囲内である。
【００８３】
プログラミング
システム制御装置は、コンピュータのハードディスク・ドライブに保存されたコンピュータ・プログラムの制御下で作動する。コンピュータ・プログラムは、プロセスの順序およびタイミング、ガスの混合、チャンバの圧力、ＲＦ電力レベル、サセプタの位置決め、スリット弁の開閉、ウェハの加熱、および特定のプロセスのその他のパラメータを制御する。使用者とシステム制御装置との間のインタフェースは、図８に示すＣＲＴモニタおよびライトペンを使用することが望ましい。好適な実施例では２台のモニタを使用し、１台はオペレータ用でクリーン・ルームの壁に取り付け、もう１台は保守整備技術者用で壁の後ろに取り付ける。両方のモニタが同じ情報を同時に表示するが、ライトペンは１本しか使用できない。ライトペンは、ペンの先端部にある光センサで、ＣＲＴディスプレイによって放出される光を検出する。特定の画面または機能を選択するには、オペレータがディスプレイ画面の指定領域に触れ、ペンのボタンを押す。ディスプレイ画面は一般に、例えばハイライトまたは色などでその外見を変化させるか、あるいは新しいメニューまたは画面を表示することにより、ライトペンと接触領域との間の相互連絡を確認する。
【００８４】
例えばシステム制御装置上で実行するコンピュータ・プログラム製品を使用して、様々なプロセスを実現することができる。コンピュータ・プログラム・コードは、例えば６８０００アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、またはパスカルなど、従来のコンピュータが読取り可能などのプログラミング言語でも書くことができる。適切なプログラム・コードを、従来のテキスト・エディタを用いて単一のファイルまたは複数のファイルに入力し、コンピュータのメモリ・システムなどコンピュータが使用可能な媒体に保存または収容する。入力したコードが高水準言語である場合には、コードはコンパイルされ、その結果得られるコンパイラ・コードが事前にコンパイルされたライブラリ・ルーチンのオブジェクト・コードに連結される。連結されたコンパイル・オブジェクト・コードを実行する場合は、システム・ユーザがオブジェクト・コードを呼び出すと、コンピュータ・システムがコードをメモリにロードし、そこからＣＰＵがコードを読み出して実行し、プログラムに識別されたタスクを実行する。
【００８５】
図２５は、コンピュータ・プログラム１４１０の好適な階層型制御構造の例証ブロック図である。ユーザは、ＣＲＴモニタに表示されるメニュまたは画面に応答し、ライトペン・インタフェースを使用することによって、プロセス・セット番号および処理室番号をプロセス選択サブルーチン１４２０に入力する。プロセス・セットは、指定されたプロセスを実行するために必要な予め定められた組のプロセス・パラメータを提示し、予め定められたセット番号によって識別される。プロセス選択サブルーチン１４２０は、（ｉ）所望の処理室、および（ｉｉ）その処理室を作動して所望のプロセスを実行するために必要な所望の組のプロセス・パラメータを識別する。特定のプロセスを実行するためのプロセス・パラメータは、例えば処理ガスの組成、流速、温度、圧力、ＲＦバイアス電力レベルや磁界電力レベルなどのプラズマ状態、冷却ガスの圧力、および処理室の壁の温度などのプロセス条件に関連し、レシピの形でユーザに提示される。レシピによって指定されるパラメータは従来の方法で入力するが、ライトペン／ＣＲＴモニタ・インタフェースを利用する方法が最も望ましい。
【００８６】
プロセスを監視するために様々な計器や装置から出力される電子信号は、システム制御装置のアナログ入力基板やデジタル入力基板を介してコンピュータに入力される。ポーリングなど、従来の処理室監視方法を使用することもできる。さらに、様々なプロセス制御装置または機器を操作する電子信号は、システム制御装置のアナログ出力基板やデジタル出力基板を介して出力される。これらの監視および制御用の機器の数量、種類、および設置は、システムの特定の最終目的や所望のプロセス制御の程度によって、システムごとに異なる。特定の用途に最適な種類の熱電対など、特定の機器の仕様または選択は当業者には周知である。
【００８７】
プロセス順序付けサブルーチン１４３０は、プロセス選択サブルーチン１４２０から識別された処理室番号およびプロセス・パラメータの組を受け入れ、様々な処理室の動作を制御するためのプログラム・コードで構成される。複数のユーザがプロセス・セット番号や処理室番号を入力することができ、また１人のユーザが複数の処理室番号を入力することができるので、順序付けサブルーチン１４３０は、選択されたプロセスを所望の順序で実行するように計画するために作動する。プロセス順序付けサブルーチン１４３０は、（ｉ）処理室の動作を監視して、処理室が使用されているか否かを決定する段階、（ｉｉ）使用中の処理室でどのプロセスが実行中であるかを決定する段階、および（ｉｉｉ）処理室の利用可能性および実行されるプロセスの種類に基づき、所望のプロセスを実行する段階を実行するためのプログラム・コードを含む。どのプロセスを実行するかを計画するとき、順序付けサブルーチン１４３０は、使用する処理室の現在の条件と選択されたプロセスのために望ましいプロセス条件の比較、または要求を入力した特定のユーザの「エージ(age)」、または計画の優先度を決定するために含めることが望ましいシステム・プログラマのその他の関連要素を考慮するように設計することができる。
【００８８】
順序付けサブルーチン１４３０がどの処理室とプロセス・セットの組み合わせを次に実行するかを決定すると、順序付けサブルーチン１４３０は、特定のプロセス・セット・パラメータをチャンバ管理サブルーチン１４４０ａ−ｃに渡すことによって、プロセス・セットを実行させ、チャンバ管理サブルーチンは、順序付けサブルーチン１４３０によって決定されたプロセス・セットに従って、処理室１０６における複数のプロセス・タスクを制御する。例えば、チャンバ管理サブルーチン１４４０ａは、処理室１０６内でのスパッタリングおよびＣＶＤプロセス動作を制御するプログラム・コードで構成される。チャンバ管理サブルーチン１４４０はまた、選択されたプロセス・セットを実行するために必要なチャンバ構成部品の動作を制御する様々なチャンバ構成部品サブルーチンの実行も制御する。チャンバ構成部品サブルーチンの例として、ウェハ配置サブルーチン１４５０、処理ガス制御サブルーチン１４６０、圧力制御サブルーチン１４７０、ヒータ制御サブルーチン１４８０、およびプラズマ制御サブルーチン１４９０などがある。当業者は、処理室１０６でどんなプロセスを実行したいかによって、その他のチャンバ制御サブルーチンを含めることができることを理解されるであろう。動作中、チャンバ管理サブルーチン１４４０ａは、実行される特定のプロセス・セットに従って、プロセス構成部品サブルーチンを選択的に計画したり、呼び出す。チャンバ管理サブルーチン１４４０ａは、順序付けサブルーチン１４３０がどの処理室１０６およびプロセス・セットを次に実行するかを計画するのと同様の方法で、プロセス構成要素サブルーチンを計画する。一般的に、チャンバ管理サブルーチン１４４０ａは、様々なチャンバ構成部品を監視する段階、実行するプロセス・セットの処理パラメータに基づき、どの構成部品を操作する必要があるかを決定する段階、および監視および決定段階に応答してチャンバ構成部品サブルーチンを実行させる段階を含む。
【００８９】
次に、図２５に関連して、特定のチャンバ構成部品サブルーチンの動作について説明する。ウェハ配置サブルーチン１４５０は、ウェハをペデスタル６２８に載置し、任意選択的にウェハを処理室１０６内で所望の高さまで上昇させ、ウェハとシャワー・ヘッド６４２の間隔を制御するために使用するチャンバ構成部品を制御するためのプログラム・コードで構成される。ウェハが処理室１０６に取り込まれると、ペデスタル６２８が下降し、リフト・ピン・アセンブリが上昇してウェハを受け取り、その後、ペデスタル６２８が、例えばＣＶＤプロセス中にガス分配マニホルドから第１距離または間隔の位置にウェハを保持するために、チャンバ内の所望の高さ（例えば）まで上昇する。動作中、ウェハ配置サブルーチン１４５０は、チャンバ管理サブルーチン１４４０ａから転送された支持体の高さに関連するプロセス・セット・パラメータに応答して、リフト・アセンブリおよびペデスタル６２８の動きを制御する。
【００９０】
プロセス・ガス制御サブルーチン１４６０は、処理ガス組成および流量を制御するためのプログラム・コードを含む。処理ガス制御サブルーチン１４６０は、安全遮断弁の開閉位置を制御し、かつ質量流量制御装置を上下することにより、所望のガス流量を達成する。処理ガス制御サブルーチン１４６０は、全てのチャンバ構成部品サブルーチンと同様に、チャンバ管理サブルーチン１４４０ａによって呼び出され、チャンバ管理サブルーチンから所望のガス流量に関連するプロセス・パラメータを受け取る。一般的に、処理ガス制御サブルーチン１４６０は、ガス源と処理室１０６のガス供給管路との間の単一制御弁を開け、繰り返し（ｉ）質量流量を測定し、（ｉｉ）実際の流量とチャンバ管理サブルーチン１４４０ａから受け取った所望の流量とを比較し、（ｉｉｉ）必要に応じて主ガス供給管路の流量を調整することによって作動する。さらに、処理ガス制御サブルーチン１４６０は、ガス流量が危険な流速でないかを監視し、危険な状態を検出したときは安全遮断弁を起動する段階をも含む。
【００９１】
プロセスによっては、反応性処理ガスを処理室１０６に導入する前、にアルゴンなどの不活性ガスを処理室１０６に導入し、室内の圧力を安定させる。これらのプロセスを実行する場合は、室内の圧力を安定させるために必要な時間の量だけ不活性ガスを処理室１０６に流入させる段階を含めるように処理ガス制御サブルーチンをプログラムすると、上述の段階が実行される。さらに、例えばテトラエチルオルソシラン（ＴＥＯＳ）などの液体前駆物質から処理ガスを気化させる場合、気泡発生アセンブリ（bubbler assembly）で液体前駆物質からヘリウムなどの供給ガスを発生させる段階を含めるように、プロセス管理サブルーチン１４６０を作成する。この種のプロセスについては、処理ガス制御サブルーチン１４６０が、所望の処理ガス流量を達成するために、供給ガスの流量、気泡発生装置の圧力、および気泡発生装置の温度を調整する。上述の通り、所望の処理ガス流量は、プロセス・パラメータとして処理ガス制御サブルーチン１４６０に転送される。さらに、処理ガス制御サブルーチン１４６０は、任意の処理ガス流量に対し必要な値を包含する保存データ・テーブルにアクセスすることにより、所望の処理ガス流量を達成するために必要な供給ガスの流量、気泡発生装置の圧力、および気泡発生装置の温度を入手する段階を含む。いったん必要な値を入手すると、供給ガスの流量、気泡発生装置の圧力、および気泡発生装置の温度を監視し、必要な値と比較し、それに従って調整する。
【００９２】
圧力制御サブルーチン１４７０は、処理室の排気システムのスロットル弁の開口サイズを調整することにより、処理室１０６内の圧力を調整するプログラム・コードで構成される。スロットル弁の開口サイズを変化させ、処理ガス総流量、処理室のガス包含容量、および排気システムの真空排気設定圧力に関連して、処理室の圧力を所望のレベルに制御する。圧力制御サブルーチン１４７０を呼び出すと、チャンバ管理サブルーチン１４４０ａから所望の設定圧力レベルがパラメータとして渡される。圧力制御サブルーチン１４７０は、処理室に接続された１つ以上の従来の圧力マノメータを用いて処理室１０６の圧力を測定し、測定値を設定圧力と比較し、設定圧力に対応する保存された圧力テーブルからＰＩＤ（比例、積分、および微分）制御パラメータを入手し、圧力テーブルから入手したＰＩＤ値に従ってスロットル弁を調整するように作動する。代替的に、圧力制御サブルーチン１４７０は、スロットル弁を特定の開口サイズまで開閉して、処理室１０６を所望の圧力まで調整するように作成することもできる。
【００９３】
ヒータ制御サブルーチン１４８０は、ウェハ５０２を加熱するために使用するランプまたはヒータ・モジュールの温度を制御するプログラム・コードで構成される。ヒータ制御サブルーチン１４８０もまた、チャンバ管理サブルーチン１４４０ａによって呼び出され、所望の温度または設定温度パラメータを受け取る。ヒータ制御サブルーチン１４８０は、ペデスタル６２８に配置された熱電対の電圧出力を測定することによって温度を決定し、測定温度と設定温度を比較し、ヒータに印加される電流を増減することによって設定温度を達成する。温度は、保存された変換テーブルの対応する温度を研削するか、または４次多項式を使用して温度を計算することによって、測定電圧から入手する。放射ランプ（radiant lamp）を使用してペデスタル６２８を加熱する場合、ヒータ制御サブルーチン１４８０はランプに印加する電流の増減を徐々に制御する。徐々に増減することにより、ランプの寿命および信頼性が高まる。さらに、プロセスの安全性コンプライアンスを検出するために内蔵フェイルセーフ・モードを設けることができ、処理室１０６が適正に準備設定されない場合、ランプまたはヒータ・モジュールの動作を停止することができる。
【００９４】
プラズマ制御サブルーチン１４９０は、処理室１０６内のプロセス電極に印加されるＲＦバイアス電圧電力レベルを設定し、任意選択的に処理室内に発生する磁界のレベルを設定するプログラム・コードで構成される。上述のチャンバ構成部品サブルーチンと同様に、プラズマ制御サブルーチン１４９０もチャンバ管理サブルーチン１４４０ａによって呼び出される。
【００９５】
以上、本発明のシステムをプラズマ・エンハンストＣＶＤの適用例に関連して説明したが、本発明は、高密度（ＨＤＰ）ＣＶＤ室やＰＶＤ室およびエッチング室の使用をも含むことを理解されたい。例えば、本発明のシステムは、プラズマ処理用のタンデムＨＤＰ  ＣＶＤ室を含めるように適応することができる。１つの代替実施例では、ガス分配／蓋アセンブリの代わりにドームの周囲に誘導コイルを配置した誘電体ドームを使用し、コイルにＲＦ電源を接続して、処理室内で高密度プラズマの誘導結合を生じさせることができる。同様に、堆積材料源としてターゲット・アセンブリを配置したタンデムＰＶＤ室を構成し、ターゲット・アセンブリにＤＣ電源を接続して、スパッタリング電力を供給することができる。
【００９６】
以上の説明は本発明の好適な実施例に向けられているが、本発明の基本的範囲から逸脱することなく、本発明の他の実施例を考案することができる。本発明の範囲は、請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ノベラス・コーポレーションから入手可能なバッチ処理用の放射状クラスタ・ツールの略平面図である。
【図２】  （Ａ）は、マットソン・テクノロジー社から入手可能なバッチ処理用の直線クラスタ・ツールの略平面図である。
（Ｂ）は、マットソン・テクノロジー社から入手可能なバッチ処理用の直線クラスタ・ツールの略側面図である。
【図３】  複数の枚葉式ウェハ処理チャンバを有するクラスタ・ツールの略平面図である。
【図４】  本発明の真空処理システムの１実施例の斜視図である。
【図５】本発明の真空処理システムの１実施例の略平面図である。
【図６】本発明の真空処理システムの１実施例の正面図である。
【図７】本発明の真空処理システムの１実施例の背面図である。
【図８】本発明の前置ローディング・システムの斜視図である。
【図９】本発明のロードロック室内部の実質的正面斜視図である。
【図１０】本発明のロードロック室の断面図である。
【図１１】ロードロック室の正面に取り付けられたゲート・バルブおよび作動アセンブリを示すロードロック室の斜視図である。
【図１２】本発明のロードロック室の別の実施例の斜視図である。
【図１３】内部に搬送ウェハ・ハンドリング部材が配置された搬送室と、２つのウェハ・カセットを有する前置プラットフォームと、ウェハのマッピングおよびセンタリングのために前置プラットフォームに取り付けられた前置ウェハ・ハンドリング部材とを示す本発明の平面図である。
【図１４】本発明の搬送室の側面断面図である。
【図１５】搬送室および処理室の平面図であり、搬送室に取り付けられた本発明のウェハ・ハンドリング部材が引っ込んだ位置にあって搬送室内での回転または他のチャンバへの伸長が実行可能な状態を示す。
【図１６】搬送室および処理室の平面図であり、搬送室に取り付けられた本発明のウェハ・ハンドリング部材が伸長した位置にあって、ブレードが処理室内に配置されている状態を示す。
【図１７】本発明のウェハ・ハンドリング・システムの磁気結合による作動アセンブリの断面図である。
【図１８】本発明の処理室の１実施例の斜視図である。
【図１９】本発明の処理室の１実施例の断面図である。
【図２０】ガス分配アセンブリの分解図である。
【図２１】蓋を取り外した状態の本発明の処理室の平面図である。
【図２２】（Ａ）は、本発明の真空システムの概略図である。
（Ｂ）は、本発明の別の真空システムの概略図である。
（Ｃ）は、本発明の別の真空システムの概略図である。
【図２３】処理室に取り付けられた遠隔プラズマ室の斜視図である。
【図２４】処理室に取り付けられた遠隔プラズマ室の断面図である。
【図２５】プロセス制御用のコンピュータ・プログラムの階層的制御構造の例証ブロック図である。
【図２６】本発明のロボットの最短時間経路を示す搬送室の平面図である。
【図２７】図２６に示す経路の最適速度分布を示すグラフである。
【図２８】本発明のロボットの最短時間経路を示す搬送室の平面図である。
【図２９】図２８に示す経路の最適速度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
１００…処理システム
１０３…ガス・パネル
１０４…搬送室
１０５…配電盤
１０７…発電機
１０９…ウェハ・カセット
１１０…プラットフォーム
１１１…ウェハ・カセット回転台
１１２…ロードロック室
１２１…真空ポンプ
２１８…ロードロック・カセット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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