(57)【要約】ウェーハを処理するためのクラスタツール（１０）であって、高真空チャンバ（２０）と流体的に通じる少なくとも二つの装填ロックチャンバ（１８）の間の中央に配置された内側高真空チャンバ（２０）と、高真空チャンバ（２０）から各装填ロックチャンバ（１８）を選択的に隔離するための少なくとも二つの対応するスロットバルブ（２２）とから形成されたブロック（１２）を有する。各装填ロックチャンバ（１８）は該チャンバ内に配置されたウェーハを冷却するための冷却プラテン（８２）と、ウェーハを脱気するために該チャンバ内に放射するための加熱用ランプ組立体（１２０）とを有する。高真空ポンプ（７８）が高真空チャンバ（２０）に連結され、水ポンプ（６４）が高真空チャンバ（２０）と流体的に通じる。スロットバルブ（２２）と、プラテン（８２）と、加熱用ランプ組立体（１２０）と、高真空ポンプ（７８）とを選択的に順を追って作動することにより、各装填ロックチャンバ（１８）を冷却チャンバと脱気チャンバとして機能させることができる。
2004503099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面と底面とを有するブロックと、
前記上面から前記ブロックを通って前記底面まで延びる少なくとも二つの装填ロックチャンバと、
各装填ロックチャンバに通じる前記ブロック内にある高真空チャンバと、
前記ブロック内に設けられた少なくとも二つの隔離バルブであって、各隔離バルブが高真空チャンバから各装填ロックチャンバを選択的に隔離するように高真空チャンバをそれぞれの装填ロックチャンバに相互に連結させる隔離バルブとを具備する真空蒸着処理を行うことができる装置。
【請求項２】
前記ブロックに取り付けられた少なくとも一つの粗引きポンプをさらに具備し、該粗引きポンプが装填ロックチャンバと流体的に通じている請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装填ロックチャンバに対応する隔離バルブが開いているときに各装填ロックチャンバ内を選択的に高真空にするように高真空チャンバと通じる前記ブロックに取り付けられた高真空ポンプをさらに具備する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記ブロックに連結されると共に高真空チャンバ内に突出する低温プレートを有する冷却ユニットをさらに具備する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
各装填ロックチャンバが出口を有し、各出口が他の出口と隣接し、低温プレートが各出口からほぼ等距離に位置する請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記低温プレートが少なくとも二つの反対側の低温プレート面を有し、各低温プレート面は高真空チャンバ内に且つ各隔離バルブのほぼ正面に位置し、これにより一つの装填ロックチャンバに対応する隔離バルブが開いたときに残留水分子を引き寄せるように低温プレートが前記装填ロックチャンバと視線関係にある請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記装填ロックチャンバと熱的に通じる加熱用ランプ組立体を有し、該加熱用ランプ組立体が、
前記ブロックに取り付けられた湾曲反射鏡と、
装填ロックチャンバから上方間隙を有するように前記反射鏡に取り付けられると共に装填ロックチャンバ内を照らすように向けられた複数の上方加熱用ランプと、
前記装填ロックチャンバから下方間隙を有すると共に装填ロックチャンバ内を照らすように向けられた下方加熱用ランプとを具備し、前記下方間隙と前記下方間隙とは放射強度が均一な平面を形成するように調節される請求項１に記載の装置。
【請求項８】
上壁、底壁および複数の側壁によって画成されると共に単一のウェーハを収容するような大きさである装填ロックチャンバを有するブロックと、
該ブロックに取り付けられると共に装填ロックチャンバ内に位置し、且つ平坦面を有するプラテンと、
前記ブロックに取り付けられると共に装填ロックチャンバ内に突出し、且つ装填ロックチャンバ内で前記平坦面に近接してウェーハを支持するための保持手段を有するトレイと、
前記ブロックに取り付けられると共に前記ウェーハに向けて放射する複数の加熱用ランプとを具備するクラスタツール。
【請求項９】
前記ブロックに取り付けられると共に装填ロックチャンバ内を初期真空にするように装填ロックチャンバに流体的に通じる粗引きポンプをさらに具備する請求項８に記載のクラスタツール。
【請求項１０】
前記装填ロックチャンバに隣接した前記ブロック内の高真空チャンバと、
前記高真空チャンバと装填ロックチャンバとの間の連絡を制御するように前記ブロックに取り付けられたスロットバルブとをさらに具備する請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記ブロックに連結されると共に高真空チャンバに流体的に通じる高真空ポンプをさらに具備する請求項１０に記載のクラスタツール。
【請求項１２】
前記トレイがプラテンを取り囲むように前記ブロックに取り付けられた複数の鉛直レールをさらに具備し、各レールが内向きに突出した上方フランジと下方フランジとを有する請求項８に記載のクラスタツール。
【請求項１３】
前記上部フランジが前記平坦面に近接した上方位置を画成し、前記下部フランジが前記上部フランジの下方に下方位置を画成する請求項１２に記載のクラスタツール。
【請求項１４】
前記ブロックに連結された冷却ユニットと、
前記ブロックに連結されると共に冷却ユニットと熱的に通じ、且つ高真空チャンバ内に突出する低温プレートとをさらに具備する請求項１０に記載のクラスタツール。
【請求項１５】
前記低温プレートが少なくとも二つの反対側の低温プレート面を有し、各低温プレート面が高真空チャンバ内において各スロットバルブの正面に位置する請求項１４に記載のクラスタツール。
【請求項１６】
該高真空チャンバと選択的に通じる装填ロックチャンバ内でシリコンウェーハを処理する方法であって、装填ロックチャンバと高真空チャンバがとクラスタツールのブロック内に形成される方法において、
Ａ．シリコンウェーハを装填ロックチャンバ内に入れる工程と、
Ｂ．前記ブロックに取り付けられると共に装填ロックチャンバに選択的に通じる粗引きポンプを用いて装填ロックチャンバ内を初期真空にする工程と、
Ｃ．前記真空にする工程と同時に行われる装填ロックチャンバを脱気する工程と、
Ｄ．前記装填ロックチャンバを粗引きポンプから隔離する工程と、
Ｅ．前記装填ロックチャンバから残留不活性気体を高真空チャンバ内に吸引する工程とを具備する方法。
【請求項１７】
Ｆ．前記工程Ｄと同時に装填ロックチャンバから残留水蒸気分子を除去する工程をさらに具備する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記工程Ｃが前記ブロックに取り付けられた複数の加熱用ランプを用いて行われ、
Ｇ．前記加熱用ランプを装填ロックチャンバ内のウェーハに向かって放射の均一な平面に向ける工程を具備する請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記工程Ｅが高真空ポンプとスロットバルブとを組み合わせて実施され、
Ｈ．前記高真空チャンバに流体的に通じる高真空ポンプを整列させる工程と、
Ｉ．前記スロットバルブを開けて高真空チャンバを装填ロックチャンバに通じさせる工程とを具備する請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
Ｊ．前記ウェーハに予め決められた一連の処理手順を施す工程と、
Ｋ．前記処理手順の最後の手順を完了した後にウェーハを装填ロックチャンバ内に位置決めする工程と、
Ｌ．前記装填ロックチャンバ内でウェーハを冷却する工程とを具備する請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は概してクラスタツールおよびクラスタツールを使用する方法に関する。特に、本発明はシリコンウェーハにコーティングを施す種々の処理で使用されるクラスタツールに関する。この発明は特にコーティング処理を短縮し且つクラスタツールを介したウェーハの移動を最大にするように、チャンバを真空にする間に同時にウェーハを包含するチャンバから水蒸気を除去するクラスタツールとして役立つものであるが、これに限定されるものではない。
【０００２】
従来技術
真空蒸着プロセスの背後にある科学的な原理についてある程度説明することが、本発明のクラスタツールを十分に理解するための助けとなる。一般に、二つの電極とこれら電極間の気体が、大気圧の１万分の１より低い極端な低圧下にあれば、気体の抵抗がなくなり、二つの電極間に電流が流れるようになる。これは、当業者に「グロー放電」と呼ばれている。
【０００３】
重要なことだが、グロー放電処理中、イオン化した気体原子は陰極（カソード）に引き寄せられて衝突し、一方、自由電子は陽極（アノード）に引き寄せられてアノードの方へ移動する。電子の質量は一般に原子に関して無視できるため、衝突の間電子は実質的にアノードに影響を及ぼさない。しかしながら、イオン化した気体原子の質量はカソード材料に対して原子の質量に比例する。したがって、イオン化した気体原子がカソードと衝突すると、衝突力によってカソード材料が放出する。この現象はスパッタリングとして、またはグロー放電中のイオン衝撃によるカソードからの物質の除去として知られている。
【０００４】
カソードから放出された材料は周囲の表面を被覆する。スパッタリング装置が所定の形態で設計されていれば、放出された材料の均一な品質の被覆が基板の上に付着する。そのようなコーティングを形成する放出された材料の付着は大抵、真空蒸着処理と呼ばれる。
【０００５】
半導体工業において、シリコンウェーハを被覆するために真空処理が用いられ、このような結果をもたらす或る装置が同工業界においてクラスタツールとして知られている。しかしながら、真空処理を実現するために膜の純度を確保するために極度の真空条件を維持することができるクラスタツール内でシリコンウェーハを処理しなければならない。さらに、真空要件に加え、水蒸気が完成したウェーハの品質に影響を及ぼす好ましくない処理要因であるため、クラスタツール内での真空処理における汚染を防止するために全ての水蒸気分子をウェーハから除去しなければならない。最後に、複数の真空処理を行った後では出ていくウェーハは熱いため、酸化即ち腐食の危険性を低減するためにクラスタツール内でウェーハを冷却することが望ましい。
【０００６】
クラスタツールは一般に、ウェーハを受容する装填ロックチャンバとそのウェーハを処理する複数の真空処理チャンバとから成る。従来のクラスタツールでは、ウェーハは２５枚ウェーハカセットモジュールで装填ロック内に導入される。一般に、ウェーハの全カセットモジュールは装填ロックチャンバ内に配置され、そして装填ロックチャンバは（カセットモジュールと共に）ポンプで排気されて高真空となる。これは時間のかかる処理である。装填ロック真空チャンバの容積を最小化することができ且つ確立される真空条件がクラスタツール内でウェーハをさらに処理するのに十分な単なる「粗引き」真空であれば、装填ロックチャンバ内を真空にするのに必要な時間は低減される。こうすることで、クラスタツールの効率が向上されるであろう。
【０００７】
従来のクラスタツールは一般にウェーハの脱気を行うため、即ちウェーハに付いた水蒸気分子を除去するための専用の脱気チャンバを有する。従来では、カセットモジュールが粗引き真空条件〜中間範囲の真空条件（１０−２ｔｏｒｒ〜１０−３ｔｏｒｒ、ここで７６０ｔｏｒｒ＝１Ａｔｍ＝大気圧）の下に置かれると、幾つかの真空処理を受ける前に個別に脱気するためにウェーハは連続的に専用の脱気チャンバ内に置かれる。専用の脱気チャンバは通常、従来のクラスタツールの高真空本体内にある。望ましいのは、粗引き真空条件下の装填ロックチャンバ内でウェーハの脱気を行うクラスタツールである。こうすることでクラスタツールの高真空本体内に専用の処理位置の必要が無くなる。
【０００８】
脱気された水蒸気は低温ポンプによりクラスタツールの高真空本体から除去される。低温ポンプは一般に列状の金属板を極低温に維持する冷却ユニットから成る。金属板の列はチャンバおよびそのチャンバ中の水蒸気分子と通じるように配置されており、水分子は金属板に衝突して金属板上に凍結される。これら低温ポンプは高価であって維持が難しい。望ましいのは、各脱気チャンバ用の専用の低温ポンプの必要性を無くすクラスタツールである。専用の低温ポンプを無くす一つの方法は、ウェーハが装填ロックチャンバ内で粗引き真空条件下にある間に水蒸気分子を除去することである。これによりクラスタの高真空本体の近くで残留水蒸気の量が減少する。このことが達成されれば、真空品質および真空処理品質が向上する。また、クラスタツールに対する低温ポンプの必要な数量が削減され、これによりさらに低温ポンプに対するメンテナンスの必要性が低減され、そしてクラスタツールの全体的な信頼性が高くなる。
【０００９】
従来技術では、カセットモジュールからの各ウェーハが脱気されると、ウェーハは連続的に複数の真空処理チャンバ内に置かれて複数の真空処理を受けていた。これらの処理を完了した後、ウェーハは冷却用の専用のチャンバ内に置かれる。次いで、ウェーハはカセットモジュールに戻され、別のウェーハがカセットから選択されて上述のプロセスを始める。カセットモジュール内の全ウェーハの処理が終了すると、カセットモジュール全体が装填ロックチャンバから取り出される。
【００１０】
しかしながら、上述した構成において、処理完了後に最初のウェーハは最後のウェーハよりも多くの時間を冷却に要する。逆に、最後の被処理ウェーハは真空処理を行う前に真空下における「乾燥」により多くの時間を費やす。これにより、処理のためにカセットモジュールからクラスタツール内へ一つずつ装填されるウェーハにおける測定可能な処理品質の偏りを生ずることになる。これは「第一ウェーハ効果」として当業者に知られている。このため、処理の各工程において各ウェーハが費やす時間量を標準化し、これによって完成したウェーハの品質の同一性を改善するように、ウェーハの処理中に脱気作用と冷却作用とを共に行うことのできる装填ロックチャンバを備えたクラスタツールが望まれている。
【００１１】
「ウェーハ処理機械の真空前処理方法および装置（Ｗａｆｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｖａｃｕｕｍ Ｆｒｏｎｔ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ）」というタイトルの発明に対してレーゲル（Ｌｅｇａｌ）に対して発行された米国特許第５５１６７３２号は、予熱機能と脱気機能が組み合わされたステーションを開示している。しかしながら、レーゲルは極真空で水蒸気分子を除去するためのチャンバに流体的に通じた水ポンプを開示していない。これは、レーゲルによって開示された装置が「前処理装置」として知られ、真空処理を実施するためにクラスタツールに連結されていなければならないためである。したがって、レーゲル特許は処理ステーションでの「水負荷」が最小にされず、クラスタツールを作動させるのに必要な低温ポンプの数が最小にされない。
【００１２】
「ウェーハ冷却機能を備えた単一式装填ロックチャンバ（Ｓｉｎｇｌｅ Ｌｏａｄｌｏｃｋ Ｃｈａｍｂｅｒ Ｗｉｔｈ Ｗａｆｅｒ Ｃｏｏｌｉｎｇ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）」というタイトルの発明に対してフォルボーン等に発行された米国特許第５９０２０８８号は、ウェーハを受容するための複数のトレイが装填ロック構造内に配置され、その装填ロック構造が冷却作用を行う装置を示している。しかしながら、フォルボーン特許によって開示された装填ロック構造は、１２〜１４個のウェーハを保持する大きさになっており、この大きさの装填ロックチャンバを真空にすることは本発明が克服した問題と同じ問題を生ずる。さらに、レーゲル特許と同様に、フォルボーン特許は装填ロック構造に流体的に通じるように取り付けられた水ポンプを示しておらず、また、クラスタツール全体にとって必要とされる水ポンプの数を最小にしていない。
【００１３】
以上の点に鑑みて、本発明の目的はウェーハを包含する装填ロックチャンバを真空にすると同時にウェーハの脱気を行うことによって、シリコンウェーハの処理能力が高まったクラスタツールを提供することにある。これは全体の処理時間を減少させると共にウェーハの処理能力を増大させる。
【００１４】
本発明の別の目的は、装填ロックチャンバ内で脱気工程と冷却工程を行って専用の脱気チャンバと冷却チャンバとを分離する必要性を無くしたクラスタツールを提供することにある。本発明の別の目的は、ウェーハを一つずつ処理するのに適する大きさの装填ロックチャンバを備え、これにより真空下に置かれる必要容積を最小にし、そして「第一ウェーハ効果」として知られるものを無くしているクラスタツールを提供することにある。
【００１５】
本発明の別の目的は、二つの装填ロック用に機能する単一の高真空チャンバを備えたクラスタツールを提供することにある。この構成により、クラスタツールに必要とされる低温ポンプの数が最小になり、そしてクラスタツールの信頼性も最大となる。
【００１６】
以上の特徴および目的は操作がより簡単でより信頼性の高いクラスタツールを実現する。そしてより低コストで生産することも容易になる。
【００１７】
発明の開示
本発明によればシリコンウェーハに真空処理を施すクラスタツールは、金属ブロック内に配置された少なくとも二つの装填ロックチャンバと一つの高真空チャンバとを有する。装填ロックチャンバはブロックの上面からブロックの底面までブロックを完全に通って延びる。高真空チャンバはブロック内の各装填ロックチャンバに流体的に通じる。各流体的に通じる通路毎に高真空チャンバから各装填ロックチャンバを選択的に隔離する隔離手段、好ましくはスロットバルブが配置される。各装填ロックチャンバ内を初期真空にするために各装填ロックチャンバに流体的通じるようにそれぞれ粗引きポンプが連結される。
【００１８】
さらに、本発明のクラスタツールは高真空ポンプと水ポンプとを有する。高真空ポンプは高真空チャンバと流体的に通じるようにブロックに取り付けられる。水ポンプは冷却ユニットと低温プレートとを有する。冷却ユニットはブロックに取り付けられ、一方、低温プレートは冷却ユニットと熱的に通じるように取り付けられる。より詳細には、低温プレートは冷却ユニットからブロックを介して高真空チャンバの中に突出する。
【００１９】
低温プレートは装填ロックチャンバ間に且つ各スロットバルブの正面に位置するように高真空チャンバ内に配置される。一つの装填ロックチャンバが高真空チャンバと流体的に通じると、高真空ポンプは装填ロックチャンバから水蒸気分子を吸引する。水蒸気分子は低温プレートに衝突して低温プレート上で凍結する。装填ロックチャンバ間の高真空ポンプと水ポンプとの向きにより、装填ロックチャンバを高真空にして維持するのに必要とされる水ポンプと高真空ポンプの数が最小になる。
【００２０】
ポンプによって高真空にすべき必要な容積を最小にするために、装填ロックチャンバは単一のウェーハを収容するような大きさおよび形状になっている。各装填ロックチャンバは上壁、底壁および側壁を有し、且つ平坦な底壁に終端しているベル状部分と一体化したステムを具備するプラテンを備える。プラテンステムは上壁の開口内に摺動するように配置され、ベル状部分が完全に装填ロックチャンバに位置するように装填ロックチャンバ内へ下向きに突出する。
【００２１】
さらに、本発明の装填ロックチャンバはシリコンウェーハを保持するのに適する保持手段と複数の加熱用ランプとを有する。保持手段はプラテンのベル状部分を包囲するように上壁から下向きに延びる複数のレールを備えたトレイを有する。各レールはレールから直角方向に突出する上方フランジと下方フランジとを有し、これによりレール用の逆Ｆ形状が形成される。ウェーハが上方フランジ上に載置されたとき、ウェーハはベル状部分の底面に近接している。ウェーハが下方フランジに載せられているとき、ウェーハはプラテンの底面から離れる。
【００２２】
さらに、本発明の装填ロックチャンバは、装填ロックチャンバの底壁に取り付けられた複数の加熱用ランプを有し、これら加熱用ランプは装填ロックチャンバ内を上向きに照明する。ウェーハが下部フランジに載置されると、ウェーハは加熱用ランプからの放射強度がほぼ均一な平面と同一方向に向かって延びる。加熱用ランプと、トレイとおよびプラテンとが組合わさって、冷却作用と脱気作用との両作用を行うことのできる装填ロックチャンバを構成しており、これによりクラスタツールに必要な装填ロックチャンバの数が削減される。
【００２３】
この発明の方法によれば、ウェーハは装填ロックチャンバ内で下方フランジ上に載置され、初期の真空は対応の粗引きポンプにより発生される。同時に、加熱用ランプは電気が供給されて熱エネルギーがウェーハに放射され、これによりウェーハから水蒸気分子を解放し、これによりウェーハの脱気を行う。次に粗引きポンプが装填ロックチャンバから隔離され、好ましくはランプへが停止され、そして対応するスロットバルブを開くことによって、装填ロックチャンバが高真空チャンバと流体的に通じることになる。高真空ポンプは高真空チャンバ内で高真空を発生させ、残っている水蒸気分子を装填ロックチャンバから高真空チャンバへ吸い込む。
【００２４】
分子が高真空チャンバ内に吸引されると、上述したように分子は低温プレートに衝突し、低温プレート上に凍結される。このようにしてシリコンウェーハは初期脱気作用を受け、高真空が迅速且つ容易に装填ロックチャンバ内に生成される。その後、ウェーハは当技術で知られた要領で複数の製造処理を受ける。
【００２５】
本発明の新しい特徴は添付の説明に関連する添付の図面から最も良く理解されるであろう。なお、同じ参照番号は同様な部分を示す。
【００２６】
発明を実施するための最良の形態
図１および図２を参照すると、本発明のクラスタツールが参照番号１０で全体的に示されている。図示したように、クラスタツールの構造的な骨組みは前方部分１４と後方部分１６とを有するブロック１２を具備する。前方部分１４は前方壁２５とこの前方壁２５の後ろにあり且つこの前方壁２５とほぼ平行に向いているバルブ保持壁２７とを有する。対称的に向き合った一対の前方部分の側壁１３、１３はそれぞれ同様に向き合った後方部分の側壁１５、１５と結合する。また、後方部分の側壁１５は後方において第一傾斜壁４３と第二傾斜壁４４と結合する。第一傾斜壁４３および第二傾斜壁４４は、図１に示したように後方部分の後壁４０と結合する。前方部分の側壁１３、後方部分の側壁１５、第一傾斜壁４３および第二傾斜壁４４および後方部分の後壁４０は全て底壁６２からほぼ直角に突出する。
【００２７】
ブロック１２の前方部分１４は二つの装填ロックチャンバ１８、１８を有する。図２に明示したように、前方部分１４は各装填ロックチャンバ１８と流体的に通じる高真空チャンバ２０を有する。各装填ロックチャンバ１８はスロットバルブ２２、２２によって高真空チャンバから選択的に隔離され、スロットルバルブ２２は以下に詳述する形態で上壁５６、前方壁２５およびバルブ保持壁２７に取り付けられる。図１および図２を参照すると、クラスタツールは一対の上方カバープレート８０、８０を有し、各上方カバープレートはそれぞれ前方部分の側壁のノッチ７９および上壁のノッチ８１に取り付けられる。
【００２８】
好適な実施形態では、ブロックはアルミニウム合金から形成される。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく機械加工可能なおよび／または移送可能な他の種類の金属合金を使用してもよい。
【００２９】
ブロックの前方壁２５に前方装填器２４が取り付けられる。前方装填器２４は前方壁２５の前方開口２８、２８に対応した一対の区画扉２６、２６を有する。前方開口２８は前方壁２５を通って装填ロックチャンバ１８へアクセスすることを可能とする。前方装填器２４にはモジュール３０ａで代表される複数のカセットモジュールが取り付けられる。これらは、開放型ウェーハカセット、ＳＭＩＦ（標準機械式インターフェースフォーマット）装置、ＦＯＵＰ（前方開放汎用ポッド）および当業者には公知のウェーハを保持するための他の構造体である。前方装填器２４は、当業者には公知の形態でカセットモジュールから区画扉２６を介して装填ロックチャンバ１８内へシリコンウェーハ３２を選択的に移送するための内部構造体（図示せず）、一般的には前方装填器用ロボットを有する。上述したタイプの前方装填器の例としてＡｓｙｓｔ（登録商標）またはＢｒｏｏｋｓ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ（登録商標）によって製造されているものが上げられる。
【００３０】
後方部分１６において、シリコンウェーハ３２に一連の真空処理を施すために、ブロックの底壁に複数の処理ポッド３４が取り付けられる。さらに、後方部分１６はエッチングステーション３６を有し、このエッチングステーションはブロックの後壁４０に取り付けられた高周波（ＲＦ）整合器／電源３８に電気的に接続される。
【００３１】
図１に示したように、後方部分のチャンバ１９と流体的に通じるようにブロック１２の後方傾斜壁４３に第一後方低温ポンプ４１が取り付けられ、後方傾斜壁４４に第二後方低温ポンプ４２が取り付けられる。第一後方低温ポンプ４１および第二後方低温ポンプ４２は当業者には公知の形態で後方部分のチャンバ１９内で水蒸気および気体分子を除去し、チャンバ１９内を高真空にする。
【００３２】
図１に示したように、後方部分内の中央には後方ロボット４６が配置され、この後方ロボット４６は底壁６２に取り付けられる。後方ロボット４６はバルブ保持壁２７と前方部分の側壁１３、１３とに取り付けられた装填ロックアクセスバルブ５２、５２を介して選択的に装填ロックチャンバにアクセスする。後方ロボット４６はクラスタツール１０の前方部分１４にある装填ロックチャンバ１８と後方部分のチャンバ１９内の様々な処理ポッドとの間でウェーハを移送する。さらに、後方ロボット４６は、完成ウェーハに対する設計要件に従って使用者（図示せず）によってプログラムされた予め定められたアルゴリズムに応じて、真空処理ポッドとエッチングステーションとの間でウェーハを移送する。
【００３３】
図２〜図５を参照すると、前方部分１４の横方向中央に位置する高真空チャンバ２０と共にブロック１２の前方部分１４が示されている。上述したように、高真空チャンバ２０は装填ロックチャンバ１８の間にあり、各装填ロックチャンバ１８と通じている。
【００３４】
上述したように、高真空チャンバから各装填ロックチャンバを選択的に隔離するために、各装填ロックチャンバと高真空チャンバとの間にスロットバルブが設けられる。各スロットバルブはブロックの上壁５６の凹部５５、５５内に設けられたバルブ本体５４を有する。
【００３５】
バルブ本体５４はバルブステム５８を有し、バルブステム５８はバルブ本体内にスライド可能に配置されると共にブロックを通って高真空チャンバ内に下向きに突出する伸長位置を有する。さらに、バルブステム５８は実質的にバルブ本体内に収容される収縮位置を有する。
【００３６】
各スロットバルブ用にバルブステムと対面して底壁６２の内面にバルブシート６０が機械加工される。図２〜図５に明示したように、バルブステム５８がバルブ本体内の収縮位置にあるとき、対応する装填ロックチャンバと高真空チャンバとの間に連通経路が生ずる。バルブステムが伸長位置にあるとき、バルブステムはバルブシート６０内に着座し、対応する装填ロックチャンバは高真空チャンバから隔離される。
【００３７】
ブロックの上壁５６には冷却ユニット６８と低温プレート７０とを有する水ポンプ６４が取り付けられる。冷却ユニット６８は上壁５６から上方に延びる。低温プレート７０は冷却ユニット６８と熱的に通じ、冷却ユニット６８から上壁５６を介して下方に高真空チャンバ２０内へと延びる。
【００３８】
冷却ユニット６８は低温プレート用冷却ライン７２を有し、低温プレート用冷却ライン７２は冷却ユニット６８から延びて低温プレート７０の内部へと向けられる。低温プレート用冷却ライン７２は、低温プレート７０の表面を所望の温度に維持するために、冷却ユニット６８から低温プレート７０を通って冷却ユニット６８へ戻るように冷媒（図示せず）を循環させている。好適な実施形態では、低温プレート７０は約１００ケルビン（Ｔ＝１００°Ｋ）に維持される。低温プレートが所望の低い温度に維持することができれば、熱交換器および低温プレートの他の構成も考えられる。
【００３９】
後述する理由により、低温プレート７０の平坦面７６は各装填ロックチャンバ１８のスロットバルブ用開口７４の直前にある。この構成によって、一つの水ポンプ６４を複数の装填ロックチャンバ１８で用いることができる。
【００４０】
（図２〜図５に概略的に示した）高真空ポンプ７８は、当業者には公知の形態で高真空チャンバ内を高真空にするために高真空チャンバと通じるように配置される。対応するスロットバルブ２２が開くと、装填ロックチャンバ１８は高真空チャンバ２０と通じ、対応する装填ロックチャンバ１８内が高真空になる。好適な実施形態において、高真空ポンプ７８は１０−４ｔｏｒｒ〜１０−８ｔｏｒｒの真空を生成するための磁気浮上型軸受式ターボポンプである。ポンプの例としてＶａｒｉａｎ（登録商標）で製造されているものがあげられる。
【００４１】
図２〜図５を参照すると、本発明の装填ロックチャンバ１８はさらにプラテン８２を有する。プラテン８２は下方ベル状部分８４と結合するプラテンステム８３を具備する。プラテンステム８３は鉛直方向を向いており、上方カバープレート８０の開口８５内に摺動可能に配置される。プラテンステム８３がこのような方向を向いた状態で、プラテン８２のベル状部分８４は装填ロックチャンバ１８内に位置し、ベル状部分８４の底面８６は装填ロックチャンバ１８内で水平方向に向けられる。
【００４２】
予め定められたプラテン温度に維持するために、プラテンステム８３にはプラテン冷却システム９２が結合される。特に、プラテン冷却システム９２にはプラテン冷却供給ライン９４が取付けられる。供給ラインはプラテンステム８３の内部へと延び、プラテン冷却戻りライン９６と結合する。プラテン冷却戻りライン９６もプラテンステム８３の内部に位置し、プラテンステム８３から出てプラテン冷却システムに連結される。このような構成で、プラテン８２を冷却するためにプラテン冷却システム９２からプラテンステム８３の内部を通ってプラテン冷却システム９２に戻るように冷媒（図示せず）が循環する。
【００４３】
プラテンステム８３内にはプラテン気体供給ライン９８も設けられる。プラテン気体供給ライン９８はプラテン気体供給器１００から延び、プラテンの底面で終端する。プラテン気体供給器１００から装填ロックチャンバ１８を選択的に隔離するためおよびプラテン気体供給器１００からの気体の流量を制御するために、プラテン気体供給ライン９８にはプラテン気体供給ラインの流量制御バルブ１０２が取付けられる。このような構成により、後述するようにウェーハを冷却するためにプラテン気体供給器１００と装填ロックチャンバ１８との間に流体的に通じる通路を選択的に確立することができるようになる。
【００４４】
上方カバープレート８０の上面９０に蛇腹８８がプラテンステム８３を囲むように取付けられる。蛇腹８８により装填ロックチャンバ１８内の真空を完全な状態に維持しながら、プラテンを上下に摺動させることができるようになる。
【００４５】
各装填ロックチャンバ１８は装填ロックチャンバに吸気するためのチャンバ気体供給器１０３を有する。チャンバ気体供給器１０３にはチャンバ気体供給ライン１０５が取付けられ、チャンバ気体供給ライン１０５は装填ロックチャンバの内壁１０８で終端し、チャンバ気体供給器１０３と装填ロックチャンバ１８とを流体的に通じさせる通路を提供する。チャンバ気体供給ライン１０５上の吸気バルブ１０７は装填ロックチャンバ１８からチャンバ気体供給器１０３を選択的に隔離する。
【００４６】
好適な実施形態では、プラテン気体供給器１００およびチャンバ気体供給器１０３において作用気体としてアルゴンや窒素のような気体が用いられる。しかしながら、上述したようなプラテン気体供給器１００の冷却機能とチャンバ気体供給器１０３の吸気機能とを果たすような別の気体を用いてもよい。
【００４７】
図２を参照すると、各装填ロックチャンバは各装填ロックチャンバに「粗引き」真空（約１０−２〜１０−３ｔｏｒｒ）を確立するための粗引きポンプ１０４をそれぞれ有する。粗引きポンプ１０４は粗引きポンプライン１０６を介して装填ロックチャンバ１８に連結され、粗引きポンプ用ライン１０６は前方部分１４の側壁を通って前方部分１４の側壁の内面１０８で終端する。粗引きポンプ１０４を装填ロックチャンバ１８から選択的に隔離するために粗引きポンプ用バルブ１１０が粗引きポンプライン１０６に配置される。
【００４８】
各装填ロックチャンバ１８は専用の粗引きポンプ１０４を有する。しかしながら、後の本明細書の動作説明部で説明するように、二つの装填ロックチャンバは同時にポンプで粗引き真空状態にされることはない。よって、粗引きポンプ用ライン１０６を複数の装填ロックチャンバに向け、複数の装填ロックチャンバに一つの粗引きポンプのみを用いることもできる。
【００４９】
ブロックの底壁６２には底壁の対の凹部１１８において下方カバープレート１１２が取り付けられる。下方カバープレート１１２は下側１１４および上側１１６を有し、上側１１６が装填ロックチャンバ１８と対面するように底壁の凹部に取り付けられる。下方カバープレート１１２の下方においてブロック１２に加熱用ランプ組立体１２０が取り付けられる。
【００５０】
加熱用ランプ組立体１２０は反射上面１２４と包囲下面１２６とを有するほぼＵ字状の反射鏡１２２と上方を向いたＵ字状反射鏡の周囲端部にある両側の一対の取付面１２８とを具備する。図２〜図５に示したように各取付面１２８には取付ブラケット１３０が取り付けられる。取付ブラケット１３０は底壁および下方カバープレート１１２の下面１１６に固定される。
【００５１】
複数の上方加熱用ランプ１３１と複数の下方加熱用ランプ１３２とが反射上面１２４上に取り付けられ、下方カバープレートに向けて熱エネルギを放射する。複数の上方加熱用ランプおよび複数の下方加熱用ランプは同心円状に且つ上方にある複数の円が下方にある複数の円の外側に位置するように配設される。ランプの強度、各ランプ間の距離、各ランプと下方カバープレートとの間の距離は照射時に装填ロックチャンバ１８内に放射強度が均一な平面ができるように調整される。下方カバープレート１１２は装填ロックチャンバ１８内に加熱用ランプの放射が自由に通過できる例えば石英のような材料で形成される。
【００５２】
さらに、本発明のクラスタツールは装填ロックチャンバ１８内でウェーハを正確に位置決めするために上方カバープレート８０に取り付けられるトレイ１３４を有する。トレイ１３４は複数のレール１３６を具備し、レール１３６はベル状部分８４を囲みつつ上方カバープレート８０から鉛直方向下方に延びるように上方カバープレート８０に取り付けられる。各レール１３６はそのレールからほぼ垂直に突出する上方フランジ１３８と下方フランジ１４０とを有し、各レールは逆向きのＦ字状となる。逆向きのＦ字状とすることで各レールに上方フランジ水平面１４２と下方フランジ水平面１４４とが形成される。
【００５３】
トレイのレール１３６はトレイの上方フランジ１３８がベル状部分の底面８６の直下となるように装填ロックチャンバ１８内へ下方に延びる。下方フランジ１４０は下方カバープレート１１２の上面１１４の直上に配置される。ウェーハが上方フランジ水平面１４２上に載置された場合、ウェーハはベル状部分の底面８６に近接する。ウェーハが下方フランジの水平面１４４上に載置された場合、下方カバープレートの直ぐ上に位置する。フランジはウェーハが上述した加熱用ランプからの放射強度が均一な平面と同方向に延びるようにウェーハを整列させる。よって、ウェーハは均一に加熱される（且つ同時に脱気される）。
【００５４】
クラスタツールを作動させるのに、前方装填器２４はウェーハ３２をカセットモジュール３０（ＳＭＩＦ装置またはＦＯＵＰ）から処理を行う装填ロックチャンバ１８のうちの一つに移送する。まず、ウェーハは装填ロックチャンバ１８内でトレイ１３４上に配置され、詳細にはウェーハが図３に示したように下方フランジの水平面１４４上に載置される。装填ロックチャンバ１８の関連のスロットバルブ２２は閉じられ、粗引きポンプ１０４が停止されている。次に、粗引きポンプ用バルブ１１０が開かれ、好ましくはチャンバ真空ゲージ１４６によって表示されたときに１０−２〜１０−３ｔｏｒｒのオーダーの初期真空となるように粗引きポンプ１０４が作動せしめられる。
【００５５】
粗引きポンプ１０４が装填ロックチャンバ１８内を初期真空にしたときに、同時にウェーハは加熱用ランプ組立体１２０によって脱気される。こうするために、複数の上方ランプ１３１と複数の下方ランプ１３２とが作動せしめられ、下方カバープレートを介してウェーハに熱エネルギが向けられる。ウェーハが加熱されるとウェーハ内に同伴されていた水分子１４８は装填ロックチャンバ１８内に解放され、これによってウェーハが脱気される。装填ロックチャンバ１８が初期粗引き真空になるのと同時にウェーハの脱気が完了するので、全処理時間が短くなると共にクラスタツールの能力が高くなる。
【００５６】
装填ロックチャンバ１８が初期真空になると、粗引きポンプバルブが閉じられ、粗引きポンプが停止される。対応のスロットバルブ２２を開くことによって隣接した高真空チャンバ２０がウェーハを包含した装填ロックチャンバ１８と流体的に通じるように配置される。
【００５７】
図４に示したように、スロットバルブ２２を開くと、（好ましくは連続的に作動する）高真空ポンプ７８がスロットバルブ２２の開口を介して装填ロックチャンバ１８から残った気体分子および水蒸気分子を吸引する。スロットバルブ２２の開口から高真空チャンバ１８内に水分子が吸引されると、これら水分子はスロットバルブ２２の開口７４の直ぐ前方にある（同様に連続的に作動する）水ポンプ６４の低温プレート７０の表面７６に直接衝突する。水分子が低温プレート７０に接触すると、これら水分子は低温プレート７０が高真空状態における水分子の凝固点以下に維持されているため低温プレート７０上で凍結する。ウェーハが装填ロックチャンバ１８内にある間にウェーハから水蒸気を除去することはブロック１２の後方部分１６にある低温ポンプ４１、４２の「水負荷」を低減する。このことは本発明の作動特性の一つである。
【００５８】
上述したように装填ロックチャンバ１８内でウェーハを処理した後、装填ロックアクセスバルブ５２が開かれ、後方ロボット４６がウェーハを装填ロックチャンバ１８からブロック１２の後方部分１６内の真空処理ポッドに移動させる。上述したように、第一後方低温ポンプ４１および第二後方低温ポンプ４２は後方部分１６に高真空を作り出す。後方部分１６が装填ロックチャンバ１８の高真空と同様に高真空下にあるため、ウェーハは装填ロックチャンバ１８から後方部分１６に移動されたときも高真空下のままである。次いで、ウェーハは完成ウェーハに対する設計要件に応じた予め定められたアルゴリズムによって処理ポッドの全てまたはその一部を移送される。
【００５９】
ウェーハが最後の製造工程を行った後、後方ロボット４６は処理されたウェーハを真空処理ステーションからトレイ１３４の上方フランジ水平面１４２上に配置する。プラテン気体供給システム１００からの気体がプラテンステム８３を介して送られ、下方ベル状部分８４からウェーハ上へ放出され、ウェーハを冷却する。同様に吸気バルブ１０７が開かれ、装填ロックチャンバ１８を一気圧（Ｐ＝１ａｔｍ）に上昇させるためにチャンバ気体供給器１０３からの気体が装填ロックチャンバ内に吸気される。装填ロックチャンバ１８の体積が最小限であるため、チャンバに吸気するのにごく僅かな気体しか必要でなく、ウェーハは従来のシステムより迅速に冷却され、負荷がなくなる。
【００６０】
ウェーハが冷却されると、前方装填器２４が冷却されたウェーハを装填ロックチャンバ１８から取り出し、カセットモジュール、ＳＭＩＦ装置またはＦＯＵＲ内に完成したウェーハを戻す。
【００６１】
図示して詳述したように、特定のクラスタツールが上述した目的を果たし利点を提供することができるが、現在の好適な実施形態は本発明を例示するためだけのものである。よってそれ自体、特許請求の範囲で定義された以上の限定を行うものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
分かり易くするためにクラスタツールの上壁の大部を削除した本発明のクラスタツールの上面図である。
【図２】
図１の線２−２に沿って見た図１の前方部分の断面図である。
【図３】
脱気作動中の図２の前方部分の一方の装填ロックチャンバと高真空チャンバの断面図である。
【図４】
スロットバルブが開き且つ高真空ポンプが作動している状態の図３と同じ図である。
【図５】
図５は冷却作動中における図３と同じ図面である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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