(57)【要約】【課題】金属膜と金属酸化膜とが合わせて８層以上積層された積層膜を製造するにあたり、高い処理効率が得られる技術を提供すること。【解決手段】ロードロック室ＬＬ１、ＬＬ２間に複数個の処理モジュールＰＭとウエハ搬送機構３を配列する。また、ロードロック室ＬＬ１から上流端の処理モジュールＰＭ１にウエハＷを移載するためのウエハ搬送機構３と、下流端の処理モジュールＰＭ１３からロードロック室ＬＬ２にウエハＷの移載を行うためのウエハ搬送機構３を設ける。前記処理モジュールは、ウエハＷに対してスパッタ法により金属膜を成膜する複数の処理モジュールと金属膜を酸化するための処理モジュールを含む。ロードロック室ＬＬ１からロードロック室ＬＬ２に向けて、ウエハＷを下流側に移載しながら処理を行うことにより、１台の装置にて前記８層以上の積層膜を製造することができ、高い処理効率を確保することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属膜と金属酸化膜とが合わせて８層以上積層された積層膜を製造する方法において、
（ａ）常圧雰囲気から基板が搬入される搬入用の予備真空室と、
この予備真空室に接続され、真空雰囲気に維持される処理ブロックと、
この処理ブロックに接続され、当該処理ブロックにて処理された基板を常圧雰囲気に搬出するための搬出用の予備真空室と、を備え、
（ａ−１）  前記処理ブロックは、各々基板を真空処理する複数の処理モジュールを互いに間隔をおいて一列に配列し、上流側の処理モジュールから下流側の処理モジュールに順番に基板が移載される処理モジュールの列と、
前記搬入用の予備真空室内の基板を、前記処理モジュールの列の上流端に位置する処理モジュールに移載するための搬入用の移載機構と、
互いに隣接する前記処理モジュールの間に配置された受け渡し用の移載機構と、
前記処理モジュールの列の下流端に位置する処理モジュールから基板を前記搬出用の予備真空室に移載するための搬出用の移載機構と、を備え、
（ａ−２）  前記複数の処理モジュールは、基板に対してスパッタ法により金属膜を成膜する複数の処理モジュールと金属膜を酸化するための処理モジュールと、を含む
真空処理装置を用い、
（ｂ）  基板を複数の処理モジュールの各々にて順次処理を行うことにより、前記積層膜を形成することを特徴とする積層膜の製造方法。
【請求項２】
前記スパッタ法を行う処理モジュールは、共通の処理容器内に互いに異なる種類の２個または３個のターゲットを備え、当該処理モジュールにて前記積層膜を構成する互いに異なる膜を２層または３層成膜することを特徴とする請求項１記載の積層膜の製造方法。
【請求項３】
前記積層膜は、記憶素子に含まれるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の積層膜の製造方法。
【請求項４】
前記複数の処理モジュールは、前記積層膜を構成する金属酸化膜、或いは金属膜を加熱処理するための処理モジュールを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の積層膜の製造方法。
【請求項５】
前記複数の処理モジュールは、前記加熱された金属酸化膜、或いは金属膜を冷却処理するための処理モジュールを含むことを特徴とする請求項４記載の積層膜の製造方法。
【請求項６】
前記処理モジュールの配列方向を前後方向とすると、前記受け渡し用の移載機構は、互いに隣接する処理モジュール同士の間の左寄りまたは右寄りに配置され、これらにより受け渡し用の移載機構と処理モジュールとの配置レイアウトが千鳥状に形成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の積層膜の製造方法。
【請求項７】
金属膜と金属酸化膜とが合わせて８層以上積層された積層膜を製造するための真空処理装置において、
（ａ）常圧雰囲気から基板が搬入される搬入用の予備真空室と、
この予備真空室に接続され、真空雰囲気に維持される処理ブロックと、
この処理ブロックに接続され、当該処理ブロックにて処理された基板を常圧雰囲気に搬出するための搬出用の予備真空室と、
装置の運転制御を行う制御部と、を備え、
（ａ−１）  前記処理ブロックは、各々基板を真空処理する複数の処理モジュールを互いに間隔をおいて一列に配列し、上流側の処理モジュールから下流側の処理モジュールに順番に基板が移載される処理モジュールの列と、
前記搬入用の予備真空室内の基板を、前記処理モジュールの列の上流端に位置する処理モジュールに移載するための搬入用の移載機構と、
互いに隣接する前記処理モジュールの間に配置された受け渡し用の移載機構と、
前記処理モジュールの列の下流端に位置する処理モジュールから基板を前記搬出用の予備真空室に移載するための搬出用の移載機構と、を備え、
（ａ−２）  前記複数の処理モジュールは、基板に対してスパッタ法により金属膜を成膜する複数の処理モジュールと金属膜を酸化するための処理モジュールと、を含み、
（ｂ）  前記制御部は、搬入用の予備真空室から処理モジュールの列の下流端に位置する処理モジュールに至るまでの各基板を一つ下流側の基板載置位置に移載する移載動作を行うように制御信号を出力することを特徴とする真空処理装置。
【請求項８】
前記スパッタ法を行う処理モジュールは、共通の処理容器内に互いに異なる種類の２個または３個のターゲットを備え、当該処理モジュールにて前記積層膜を構成する互いに異なる膜を２層または３層成膜することを特徴とする請求項７記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属膜と金属酸化膜とが合わせて８層以上積層された積層膜を製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、システム内蔵メモリの不揮発化を図ろうとする動きがあり、トンネル型磁気抵抗（Tunneling Magnetoresistive:TMR）効果を利用したメモリであるＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）が提案されている。ＭＲＡＭは、ワード線とビット線の交点にＭＴＪ素子（磁気トンネル接合素子）を配列して構成されており、各ＭＴＪ素子が１ビットの情報を記憶している。このＭＲＡＭの構造を図３０に示す。ＭＴＪ素子９の上側にビット線９１が配線されると共に、ＭＴＪ素子９の下側には、ＭＴＪを選択するための電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）９２とワード線９３が配線される。図中９４はディジット線（書き込み線）である。
【０００３】
ＭＴＪ素子９は、図３１及び図３２に示すように、２つの強磁性層９５（９５ａ，９５ｂ）の間に絶縁層９６よりなるトンネルバリア層を設けた積層膜として構成されている。強磁性層９５の一方は磁化可変層９５ａ、他方は磁化固定層９５ｂであり、磁化可変層９５ａは磁界をかけると磁化の方向が切り換えられる。このＭＴＪ素子９では、２つの強磁性層９５の磁化の方向を揃えると電気抵抗が小さく（図３１参照）、前記方向が異なると電気抵抗が大きくなる（図３２参照）。このため、磁化の方向によって記憶素子の「０」、「１」が決定され、データとして使用される。ＭＲＡＭでは、データの書き込みは、電流の供給により磁化可変層９５の磁化を反転させて行われ、データの読み出しは、抵抗値を検出することによって行われる。
【０００４】
前記ＭＴＪ素子９は、基板上に強磁性層９５ｂを成膜し、その上にトンネルバリア層をなす絶縁層９６を成膜した上に、再び強磁性層９５ａを成膜して形成されている。強磁性層９５としては金属膜、絶縁層９６としては金属酸化膜が用いられており、金属膜はスパッタリングにより成膜することが主流である。また、金属酸化膜は、例えばスパッタ装置にて金属膜を成膜した後、当該金属膜を別の装置にて酸素ラジカルにより酸化させることにより形成される。従って、ＭＴＪ素子９の形成には、金属膜や金属酸化膜の積層数に応じた真空チャンバや酸化用のチャンバが必要である。
【０００５】
基板に対して真空処理を行う真空処理装置としてマルチチャンバシステムやクラスターツールと呼ばれる装置が知られている。この装置では、真空雰囲気に保たれた真空搬送室の側面に複数の処理チャンバが放射状に接続されている。前記真空搬送室内には移載機構が設けられており、この移載機構により、前記処理チャンバに対して基板の搬入出が行われる。ＭＴＪ素子９は、金属膜と金属酸化膜とを合わせた積層数が多く、前記装置では、真空搬送室に接続される処理チャンバの個数には制限があるため、ＭＴＪ素子９の製造には対応できない。
【０００６】
特許文献１には、基板を真空処理する複数の処理領域を一列に配列し、互いに隣接する前記処理領域の間に配置された移載機構により、上流側の処理領域から下流側の処理領域に順番に基板が移載される構成が記載されている。この特許文献１には多数の処理領域を配列する構成が記載されているが、金属膜と金属酸化膜とが積層された積層膜の製造については開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−０３９０７５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属膜と金属酸化膜とが合わせて８層以上積層された積層膜を製造するにあたり、高い処理効率が得られる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の積層膜の製造方法は、金属膜と金属酸化膜とが合わせて８層以上積層された積層膜を製造する方法において、
（ａ）常圧雰囲気から基板が搬入される搬入用の予備真空室と、
この予備真空室に接続され、真空雰囲気に維持される処理ブロックと、
この処理ブロックに接続され、当該処理ブロックにて処理された基板を常圧雰囲気に搬出するための搬出用の予備真空室と、を備え、
（ａ−１）  前記処理ブロックは、各々基板を真空処理する複数の処理モジュールを互いに間隔をおいて一列に配列し、上流側の処理モジュールから下流側の処理モジュールに順番に基板が移載される処理モジュールの列と、
前記搬入用の予備真空室内の基板を、前記処理モジュールの列の上流端に位置する処理モジュールに移載するための搬入用の移載機構と、
互いに隣接する前記処理モジュールの間に配置された受け渡し用の移載機構と、
前記処理モジュールの列の下流端に位置する処理モジュールから基板を前記搬出用の予備真空室に移載するための搬出用の移載機構と、を備え、
（ａ−２）  前記複数の処理モジュールは、基板に対してスパッタ法により金属膜を成膜する複数の処理モジュールと金属膜を酸化するための処理モジュールと、を含む
真空処理装置を用い、
（ｂ）  基板を複数の処理モジュールの各々にて順次処理を行うことにより、前記積層膜を形成することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の真空処理装置は、金属膜と金属酸化膜とが合わせて８層以上積層された積層膜を製造するための真空処理装置において、
（ａ）常圧雰囲気から基板が搬入される搬入用の予備真空室と、
この予備真空室に接続され、真空雰囲気に維持される処理ブロックと、
この処理ブロックに接続され、当該処理ブロックにて処理された基板を常圧雰囲気に搬出するための搬出用の予備真空室と、
装置の運転制御を行う制御部と、を備え、
（ａ−１）  前記処理ブロックは、各々基板を真空処理する複数の処理モジュールを互いに間隔をおいて一列に配列し、上流側の処理モジュールから下流側の処理モジュールに順番に基板が移載される処理モジュールの列と、
前記搬入用の予備真空室内の基板を、前記処理モジュールの列の上流端に位置する処理モジュールに移載するための搬入用の移載機構と、
互いに隣接する前記処理モジュールの間に配置された受け渡し用の移載機構と、
前記処理モジュールの列の下流端に位置する処理モジュールから基板を前記搬出用の予備真空室に移載するための搬出用の移載機構と、を備え、
（ａ−２）  前記複数の処理モジュールは、基板に対してスパッタ法により金属膜を成膜する複数の処理モジュールと金属膜を酸化するための処理モジュールと、を含み、
（ｂ）  前記制御部は、搬入用の予備真空室から処理モジュールの列の下流端に位置する処理モジュールに至るまでの各基板を一つ下流側の基板載置位置に移載する移載動作を行うように制御信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、真空処理装置内に各々真空処理を行う複数の処理モジュールを互いに間隔をおいて一列に配置すると共に、これら処理領域の間に夫々移載機構を設けている。前記複数の処理モジュールは、基板に対してスパッタ法により金属膜を成膜する複数の処理モジュールと金属膜を酸化するための処理モジュールと、を含む。このため、基板を複数の処理モジュールの各々にて順次処理を行うことにより、前記金属膜と金属酸化膜とが合わせて８層積層以上積層された積層膜を形成することができる。このように、１台の真空処理装置において、真空雰囲気を維持した状態で基板に対して前記８層以上の積層膜を形成できるので、高い処理効率を得ることができる。
【００１２】
また、前記スパッタ法を行う処理モジュールを、共通の処理容器内に２個または３個のターゲットを備えたものにすると、当該処理モジュールにて前記積層膜を構成する互いに異なる膜を２層または３層成膜することができる。これにより、処理モジュールの個数を削減できるので、前記８層以上の積層膜を製造するにあたり、装置の大型化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の真空処理装置の一例を示す斜視図である。
【図２】真空処理装置の一例を示す平面図である。
【図３】真空処理装置に設けられた処理モジュールと搬送モジュールの一例を示す平面図である。
【図４】真空処理装置におけるウエハの搬送経路を示す平面図である。
【図５】真空処理装置を用いて製造される積層膜の一例を示す構成図である。
【図６】真空処理装置を示す平面図である。
【図７】スパッタ法を行う処理モジュールの一例を示す縦断面図である。
【図８】スパッタ法を行う処理モジュールの一例を示す平面図である。
【図９】スパッタ法を行う処理モジュールに設けられるマグネット配列体の一例を示す平面図である。
【図１０】スパッタ法を行う処理モジュールの作用を示す縦断面図である。
【図１１】スパッタ法を行う処理モジュールの作用を示す縦断面図である。
【図１２】スパッタ法を行う処理モジュールの他の例を示す縦断面図である。
【図１３】金属膜を酸化処理するための処理モジュールの一例を示す縦断面図である。
【図１４】金属酸化膜を加熱処理するための処理モジュールの一例を示す縦断面図である。
【図１５】金属酸化膜を冷却処理するための処理モジュールの一例を示す縦断面図である。
【図１６】真空処理装置の動作を示す縦断面図である。
【図１７】真空処理装置の動作を示す縦断面図である。
【図１８】真空処理装置の他の例を示す平面図である。
【図１９】スパッタ法を行う処理モジュールの他の例を示す概略斜視図である。
【図２０】真空処理装置の他の例を示す平面図である。
【図２１】真空処理装置を用いて製造される積層膜の他の例を示す構成図である。
【図２２】真空処理装置を用いて製造される積層膜のさらに他の例を示す構成図である。
【図２３】真空処理装置のさらに他の例を示す平面図である。
【図２４】さらに他の例の真空処理装置の一部を示す斜視図である。
【図２５】真空処理装置のさらに他の例を示す平面図である。
【図２６】真空処理装置の処理容器の他の例を示す平面図である。
【図２７】真空処理装置の搬送モジュールの他の例を示す平面図である。
【図２８】真空処理装置のさらに他の例を示す平面図である。
【図２９】真空処理装置のさらに他の例を示す平面図である。
【図３０】ＭＲＡＭを示す構成図である。
【図３１】ＭＴＪ素子を示す縦断面図である。
【図３２】ＭＴＪ素子を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の真空処理装置の実施の形態の一例について図１〜図１７を参照して説明する。この装置は、基板である半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）Ｗに対して真空雰囲気において処理を行うために、図１中Ｘ方向（前後方向）に伸びるように配置された処理ステーション１を備えている。当該処理ステーション１の一端側には、大気搬送モジュール１１を介して、搬入出ポート２が接続されている。この搬入出ポート２は、処理ステーション１に対してウエハＷの搬入及び搬出を夫々行うためのものである。当該搬入出ポート２には、ロードポートをなす載置台２１が、図１中Ｙ方向（左右方向）に複数箇所例えば５箇所に並ぶように夫々設けられている。各々の載置台２１には、例えば２５枚のウエハＷが収納された搬送容器であるＦＯＵＰ２０が載置される。図中２２は、ウエハＷの搬入出口である。
【００１５】
大気搬送モジュール１１には、後述する処理モジュールとＦＯＵＰ２０との間においてウエハＷの受け渡しを行うために、大気搬送アーム１２が搬送機構として設けられている。大気搬送アーム１２は、例えば鉛直軸周りに回転自在、昇降自在及び載置台２１の並びに沿って移動自在に構成されている。この例では、大気搬送アーム１２は、後述のウエハ搬送装置と同様に、多関節アームとして構成されている。図２中１０は装置本体を構成する外装体、１３はウエハＷの搬送用の開口部である。
【００１６】
処理ステーション１には、第１のロードロック室ＬＬ１及び第２のロードロックＬＬ２が設けられている。第１のロードロック室ＬＬ１は、常圧雰囲気からウエハＷが搬入される搬入用の予備真空室をなすものである。また、第２のロードロック室ＬＬ２は、後述する処理ブロックにて処理されたウエハＷを常圧雰囲気に搬出するための搬出用の予備真空室をなすものである。これら第１及び第２のロードロック室ＬＬ１，ＬＬ２は、大気搬送アーム１２がアクセスできるように、大気搬送モジュール１１に隣接して設けられている。
【００１７】
また、処理ステーション１は、ウエハＷに対して所定の真空処理を行う複数個の処理モジュールＰＭ（ＰＭ１〜ＰＭ１３）と、搬送モジュールＣ（Ｃ１〜Ｃ１５）と、を備えている。前記搬送モジュールＣには、受け渡し用の移載機構をなすウエハ搬送装置３が設けられている。
【００１８】
前記処理モジュールＰＭは、第１のロードロック室ＬＬ１の並びに沿って、前後方向（Ｘ方向）に互いに間隔をおいて一例に配列されると共に、第２のロードロック室ＬＬ２の並びに沿って、前後方向に互いに間隔をおいて一例に配列されている。また、搬送モジュールＣは、ウエハ搬送装置３により、処理モジュールＰＭの並びにおいて上流側の処理モジュールＰＭから下流側の処理モジュールＰＭにウエハＷの受け渡しをするように、前後方向に一列に配列されている。
【００１９】
具体的には、各々の搬送モジュールＣは、互いに隣接するロードロック室ＬＬ１（ＬＬ２）と処理モジュールＰＭ１（ＰＭ１３）との間あるいは、互いに隣接する処理モジュールＰＭ同士の間に夫々位置するように設けられている。この例では、搬入出ポート２から見て左側に、第１のロードロック室ＬＬ１に並ぶ７個の処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ７と、８個の搬送モジュールＣ１〜Ｃ８と、が配列されている。また、搬入出ポート２から見て右側に、第２のロードロック室ＬＬ２に並ぶ６個の処理モジュールＰＭ８〜ＰＭ１３と、７個の搬送モジュールＣ９〜Ｃ１５と、が配列されている。
【００２０】
前記第１のロードロック室ＬＬ１側の処理モジュールＰＭ及び搬送モジュールＣの並びを第１の列と呼び、前記第２のロードロック室ＬＬ２側の処理モジュールＰＭ及び搬送モジュールＣの並びを第２の列と呼ぶことにする。前記第１の列では、搬送モジュールＣ１〜Ｃ８は、搬入出ポート２側から見て、ロードロック室ＬＬ１及び処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ７の右側に夫々配置されている。また前記第２の例では、搬送モジュールＣ９〜Ｃ１５は、搬入出ポート２側から見て、ロードロック室ＬＬ２及び処理モジュールＰＭ８〜ＰＭ１３の左側に夫々配置されている。以降では、処理ステーション１の搬入出ポート２側を一端側とし、この一端側を前後方向（Ｘ方向）の手前側、他端側を奥側として説明を進める。
【００２１】
前記ロードロック室ＬＬ、処理モジュールＰＭ及び搬送モジュールＣは、夫々真空雰囲気に設定可能な真空容器（処理容器）として構成されている。例えば前記第１の列のロードロック室ＬＬ及び処理モジュールＰＭの真空容器５は、図３に示すように、搬入出ポート２側から見て例えば右側に向けてＶ字状に突出して屈曲する区画壁４１を備えている。また、第１の列の搬送モジュールＣの真空容器３０は、搬入出ポート２側から見て例えば左側に向けてＶ字状に突出して屈曲する区画壁４２を備えている。一方、前記第２の列では、図２に示すように、ロードロック室ＬＬ及び処理モジュールＰＭの真空容器は、搬入出ポート２側から見て例えば左側に向けてＶ字状に突出して屈曲する区画壁４３を備えている。さらに、搬送モジュールＣの真空容器３０は、搬入出ポート２側から見て例えば右側に向けてＶ字状に突出して屈曲する区画壁４４を備えている。そして、互いに隣接するロードロック室ＬＬ及び処理モジュールＰＭの区画壁４１（４３）同士の間に、搬送モジュールＣの区画室４２（４４）が夫々入り込むように配列されている。  
こうして、前記処理モジュールＰＭの配列方向を前後方向とすると、ウエハ搬送機構３は、互いに隣接する処理モジュールＰＭ同士の間の左寄りまたは右寄りに配置される。これにより、処理モジュールＰＭとウエハ搬送機構３との配置レイアウトが千鳥状に形成されることになる。
【００２２】
前記処理モジュールＰＭ（ＰＭ１〜ＰＭ１３）の詳細については後述するが、これら処理モジュールＰＭ内には、ウエハＷを載置する載置部４５が設けられている。また、搬送モジュールＣ（Ｃ１〜Ｃ１５）のウエハ搬送機構３は、図３及び図１６に示すように、多関節アームとして構成されている。この多関節アームは、例えば基台３１に積層された例えば２本のアーム３２、３２と、これらアーム３２、３２のうち上方側のアーム３２の先端部に取り付けられたピック３３と、を備えて構成されている。各々のウエハ搬送装置３は、例えば搬送モジュールＣの下方側に設けられた駆動部３４により、前記基台３１を介して鉛直軸周りに回転自在及びピック３３が進退自在に構成されている。図１６中３５はベローズである。
【００２３】
このウエハ搬送機構３は、当該ウエハ搬送装置３の上流側の処理モジュールＰＭ（又はロードロック室ＬＬ１）の載置部４５と、当該ウエハ搬送装置３の下流側の処理モジュールＰＭ（又はロードロック室ＬＬ２）の載置部４５に対してアクセスできるように、設置位置や伸長ストロークが設定されている。また、搬送モジュールＣの真空容器３０は、底部に形成された排気口３６ａにより、排気路３６ｂを介して真空ポンプ等の真空排気機構３６に接続されている。
【００２４】
この例では、第１の列の最も奥側の搬送モジュールＣ８と第２の列の最も奥側の搬送モジュールＣ９との間に受け渡しモジュールＴＲＳが設けられている。この受け渡しモジュールＴＲＳは真空雰囲気に設定可能な真空容器として構成され、その内部に、ウエハＷの受け渡し用のステージ４６を備えている。前記搬送モジュールＣ８、Ｃ９の夫々のウエハ搬送機構３は、このステージ４６にアクセス自在に構成され、これらウエハ搬送機構３同士の間でウエハＷの受け渡しが行われる。
【００２５】
ロードロック室ＬＬ、処理モジュールＰＭ、搬送モジュールＣ及び受け渡しモジュールＴＲＳの真空容器の各々には、ウエハ搬送機構３の移動領域に対応してウエハＷの搬送口４７が夫々形成されている。前記搬送口４７は、各々ウエハＷを保持したピック３３が進退できるように設定されている。これらの搬送口４７には、開口部を気密に塞ぐようにゲートバルブＧＶが設けられており、この例では、互いに隣接する真空容器同士の間でゲートバルブＧＶが共通化されている。
【００２６】
こうして、第１の列のある一つのウエハ搬送装置３からロードロック室ＬＬ１の並びを見た時に、左前方にはゲートバルブＧＶを介してロードロック室ＬＬ１又は載置部４５が配置され、右前方にはゲートバルブＧＶを介して載置部４５が配置される。また、第２の列のある一つのウエハ搬送装置３からロードロック室ＬＬ２の並びを見た時に、右前方にはゲートバルブＧＶを介してロードロック室ＬＬ２又は載置部４５が配置され、左前方にはゲートバルブＧＶを介して載置部４５が配置されている。
【００２７】
図４には、処理ステーション１におけるウエハＷの搬送経路を一点鎖線で示している。以降、処理モジュールをＰＭ、搬送モジュールをＣ、ロードロック室をＬＬとして説明する。ウエハＷは、第１の列では、ＬＬ１→Ｃ１→ＰＭ１→Ｃ２→ＰＭ２→Ｃ３→ＰＭ３→Ｃ４→ＰＭ４→Ｃ５→ＰＭ５→Ｃ６→ＰＭ６→Ｃ７→ＰＭ７→Ｃ８の経路で搬送される。次いでウエハＷは、受け渡しモジュールＴＲＳを介して第２の列の搬送モジュールＣ９に受け渡される。続いてウエハＷは、第２の列において、ＰＭ８→Ｃ１０→ＰＭ９→Ｃ１１→ＰＭ１０→Ｃ１２→ＰＭ１１→Ｃ１３→ＰＭ１２→Ｃ１４→ＰＭ１３→Ｃ１５→ＬＬ２の経路で搬送される。従って、第１及び第２のロードロック室ＬＬ１，ＬＬ２の間には、載置部４５（処理モジュールＰＭ）とウエハ搬送機構３（搬送モジュールＣ）とが、ウエハＷの搬送経路が蛇腹状となるように配置されることになる。また、この例では、ウエハＷの搬送経路は、第１のロードロック室ＬＬ１の並びに沿って奥側に向かい、次いで屈曲して第２のロードロック室ＬＬ２の並びに沿って手前側に向かって戻るように構成されている。
【００２８】
上述の構成では、第１のロードロック室ＬＬ１に隣接する搬送モジュールＣ１から第２のロードロック室ＬＬ２に隣接する搬送モジュールＣ２までの領域が、真空雰囲気に設定される処理ブロックに相当する。また、第１のロードロック室ＬＬ１に隣接する搬送モジュールＣ１内のウエハ搬送機構３が搬入用の移載機構、第２のロードロック室ＬＬ２に隣接する搬送モジュールＣ２内のウエハ搬送機構３が搬出用の移載機構に夫々相当する。
【００２９】
続いて、前記真空処理装置において、図５に示す構造の積層膜２００を形成する場合を例にして、各処理モジュールＰＭの構成について具体的に説明する。図５は、金属膜と金属酸化膜とが積層された積層膜２００をモデル化して示すものである。ＬＡ膜，ＬＢ膜，ＬＣ膜，ＬＤ膜，ＬＥ膜，ＬＦ膜，ＬＧ膜は夫々互いに異なる種類の金属膜を示し、ＬＸＯ膜は金属酸化膜を示している。
【００３０】
図６は処理モジュールの構成例の一例を示すものであり、この例では、処理モジュールＰＭ１は、ウエハＷの表面のプレクリーニング処理を行うクリーニングモジュールとして構成されている。例えばこのクリーニングモジュールは、表面クリーニング処理と、高温水素還元処理と、水素ラジカル処理と、のいずれかの処理が行われるように構成されている。前記表面クリーニング処理は、ＡｒガスのスパッタエッチングによってウエハＷの表面をクリーニングするものである。高温水素還元処理は、ウエハＷを加熱すると共に水素（Ｈ２）ガスを供給することによりウエハＷ表面の酸化物を還元する処理である。水素ラジカル処理は、ウエハＷ表面に水素のラジカルを供給することによってウエハＷ表面の酸化物を還元する処理である。
【００３１】
処理モジュールＰＭ２〜ＰＭ６、ＰＭ１０〜ＰＭ１３はスパッタ法により金属膜を成膜するスパッタモジュールとして構成されている。また、処理モジュールＰＭ７は、金属膜を酸化処理するための酸化モジュール、処理モジュールＰＭ８は金属酸化膜、或いは金属膜を加熱処理するための加熱モジュール、処理モジュールＰＭ９は金属酸化膜、或いは金属膜を冷却処理をするための冷却モジュールとして夫々構成されている。
【００３２】
この例では、処理モジュールＰＭ２〜ＰＭ５、ＰＭ１１〜ＰＭ１３のスパッタモジュールは同様に構成されており、この構成について図７〜図１１を参照して説明する。図７中５は処理モジュールを構成する真空容器（処理容器）であり、この真空容器５は導電性部材例えばステンレスにより構成されている。この真空容器５の上部には、２つのターゲット電極５１ａ及び５１ｂが設けられており、これらターゲット電極５１ａ及び５１ｂの下部には夫々ターゲット５２ａ及び５２ｂが接合されている。ターゲット５２ａ及び５２ｂの形状は例えば正方形や長方形等の矩形である。これらターゲット５２ａ及び５２ｂは、ウエハＷに対する被成膜部材として、互いに異なる種類の金属により構成されている。例えば処理モジュールＰＭ２を例にして説明すると、ターゲット５２ａはＬＡ、ターゲット５２ｂはＬＢよりなる。
【００３３】
ターゲット電極５１ａ及び５１ｂは、例えばターゲット５２ａ及び５２ｂより大きく形成され、夫々保持体５３ａ及び５３ｂを介して絶縁体５４ａ及び５４ｂに接合されている。これら絶縁体５４ａ及び５４ｂは真空容器５の天井部に圧着されており、こうしてターゲット電極５１ａ及び５１ｂは真空容器５と電気的に絶縁されている。また、ターゲット電極５１ａ及び５１ｂは、夫々スイッチ部５０ａ及び５０ｂを介してＤＣ電源部５５ａ及び５５ｂと接続され、負の直流電圧が印加されるように構成されている。
【００３４】
ターゲット５２ａ及び５２ｂの直下には、ターゲットシャッター５６が設けられている。図８に示すように、ターゲットシャッター５６は例えば円形に構成され、例えばターゲット５２ａ及び５２ｂと略同じ大きさかつ同じ形の開口部５６ａを備えている。この図８は、ターゲット５２ａ及び５２ｂから下方側を見たときの平面図である。ターゲットシャッター５６の上部中心部には回転軸５７ａが設けられており、この回転軸５７ａは真空容器５の外部に設けられた回転機構５７により回転自在に構成されている。この例では、前記回転機構５７は磁力により回転軸５７ａを回転するように構成されている。こうしてターゲットシャッター５６を回転させたとき、一の位置でターゲット５２ａと開口部５６ａとが対応し、他の位置でターゲット５２ｂと開口部５６ａとが対応するように、ターゲット５２ａ，５２ｂ及びターゲットシャッター５６が夫々構成されている。
【００３５】
ターゲット５２ａ及び５２ｂの上部には、夫々ターゲット電極５１ａ及び５１ｂと近接するようにマグネット配列体６１ａ及び６１ｂが設けられている。マグネット配列体６１ａ及び６１ｂは、例えば図９に示すように、透磁性の高い素材例えば鉄（Ｆｅ）のベース体６２にマグネット６４，６５を配列することにより構成されている。図９は、ターゲット５２ａ及び５２ｂ側からマグネット配列体６１ａ及び６１ｂを見たときの平面図である。
【００３６】
マグネット配列体６１ａ及び６１ｂは、その中心が例えばターゲット５２ａ及び５２ｂの中心からある程度偏心した位置に配置される。また、ターゲット５２ａ及び５２ｂの中心近傍を回転中心として夫々回転機構６３ａ，６３ｂにより回転するように構成されている。こうして、マグネット配列体６１ａ及び６１ｂはターゲット５２ａ及び５２ｂの中心から夫々偏心した状態で回転することになる。これにより、エロージョン（ターゲットの消費による摩耗）の不均一な進行が抑制され、ターゲット５２ａ及び５２ｂの使用効率の低下が抑えられる。
【００３７】
また、真空容器５には、前記ターゲット５２ａ及び５２ｂよりなるターゲット群と対向するように、ウエハＷを水平に載置する載置部４５が設けられている。この載置部４５は、駆動機構４８により駆動軸４８ａを介して昇降自在、かつ回転自在に構成されている。図７中４８ｂは、磁性流体を利用したシール機構である。前記載置部４５内には図示しない加熱機構が組み込まれており、必要時にウエハＷを加熱できるように構成されている。さらに、この載置部４５には、搬入出時にウエハ搬送機構３との間でウエハＷの受け渡しを行うために、受け渡しピン４９が設けられている。図７中４９ａは受け渡しピン４９の昇降機構、４９ｂはベローズである。なお、図１０、図１１、図１３〜図１５では、受け渡しピン４９を省略している。
【００３８】
さらにまた、真空容器５は底部に形成された排気口５８ａにより、排気路５８ｂ及び流量調整部５８ｃを介して真空ポンプ等の真空排気機構５８に接続されている。また、真空容器５の側面部には、既述のように、ゲートバルブＧＶにより開閉自在に構成されたウエハＷの搬送口４７が形成されている（図１６及び図１７参照）。また、真空容器５の上部にはガス供給路５９ａが設けられ、バルブやフローメータ等を備えた流量調整部５９ｂを介して、プラズマ発生用のガスである不活性ガス例えばＡｒガスの供給源５９に接続されている。
【００３９】
この処理モジュールＰＭ２では、先ずＬＡ膜の成膜処理が行われる。このＬＡ膜の成膜では、図１０に示すように、ウエハＷを載置部４５に載置し、ターゲットシャッター５６の開口部５６ａをターゲット５２ａの下方側に位置させる。これにより、ターゲット５２ｂはウエハＷから見たときに、ターゲットシャッター５６で覆われた状態になる。そして、真空容器５内にＡｒガスを導入し、スイッチ部５０ａを介してＤＣ電源部５５ａからターゲット電極５１ａに負の直流電圧を印加すると共に、マグネット配列体６１ａを回転させる。これにより、電界によってＡｒガスが電離して電子が生成する。また、前記マグネット配列体６１ａによりターゲット５２ａの下方側では水平磁場が形成されるが、この水平磁場と電界とによって電子がドリフトして高密度プラズマが形成される。こうして、プラズマ中のＡｒイオンがターゲット５２ａをスパッタしてターゲット５２ａからＬＡの金属粒子を叩き出し、当該放出された金属粒子によってウエハＷにＬＡ層を成膜する。
【００４０】
次いで、処理モジュールＰＭ２ではＬＢ膜の成膜処理が行われる。このＬＢ膜の成膜では、図１１に示すように、ターゲットシャッター５６を、開口部５６ａがターゲット５２ｂの下方側に位置するように配置する。これにより、ターゲット５２ａはウエハＷから見たときに、ターゲットシャッター５６で覆われた状態になる。そして、スイッチ部５０ａをＯＦＦにし、スイッチ部５０ｂをＯＮにしてＤＣ電源部５５ｂからターゲット電極５１ｂに負の直流電圧を印加する。また、真空容器５内にＡｒガスを導入して、マグネット配列体６１ｂを回転させる。こうして高密度プラズマを形成し、プラズマ中のＡｒイオンによりターゲット５２ｂをスパッタしてＬＢの金属粒子を叩き出し、当該放出された金属粒子によってウエハＷ上のＬＡ膜の上にＬＢ膜を成膜する。
【００４１】
処理モジュールＰＭ３〜ＰＭ５、ＰＭ１１〜ＰＭ１３は、ターゲット５２ａ及び５２ｂの種類が異なる以外は、いずれも処理モジュールＰＭ２と同様に構成されている。例えばターゲット５２ａ及び５２ｂは、処理モジュールＰＭ３では夫々ＬＣ及びＬＤ、処理モジュールＰＭ４では夫々ＬＢ及びＬＥ、処理モジュールＰＭ５では夫々ＬＤ及びＬＦにより構成されている。また、処理モジュールＰＭ１１では夫々ＬＤ及びＬＥ、処理モジュールＰＭ１２では夫々ＬＡ及びＬＧ、処理モジュールＰＭ１３では夫々ＬＢ及びＬＧにより構成されている。こうして、各処理モジュールＰＭでは、マグネトロンスパッタ法により夫々互いに異なる２層の金属膜の成膜が行われる。
【００４２】
前記処理モジュールＰＭ６及びＰＭ１０のスパッタモジュールは、例えば図１２に示すように構成されている。このスパッタモジュールが上述の図７に示す構成と異なる点は、ターゲット５２が１個であって、ターゲットシャッターやスイッチ部が設けられていないことである。処理モジュールＰＭ６はターゲット５２がＬＸ、処理モジュールＰＭ１０はターゲット５２がＬＦにより夫々構成されている。
【００４３】
この処理モジュールＰＭ６（ＰＭ１０）では、真空容器５内にＡｒガスを導入し、ＤＣ電源部５５からターゲット電極５１に負の直流電圧を印加すると共に、マグネット配列体６１を回転させて成膜処理を行う。これにより、マグネトロンスパッタ法によって、ウエハＷに対して金属膜であるＬＸ膜（ＬＦ膜）の成膜が行われる。
【００４４】
処理モジュールＰＭ７の酸化モジュールは、例えば図１３に示すように構成されている。図１３において、図７に示すスパッタモジュールと同様の構成部分については同符号を付しており、説明を省略する。この酸化モジュールでは、真空容器５の内部に、載置部４５と対向するようにガス供給室６１が設けられており、このガス供給室６１の下面には多数のガス供給孔６１ａが形成されている。真空容器５にはリモートプラズマ発生部６２が設けられており、このリモートプラズマ発生部６２には、酸化用ガス例えば酸素（Ｏ２）ガスの供給源６３から、流量調整部６３ｂを備えた供給路６３ａを介してＯ２ガスが供給されるようになっている。これによりＯ２ガスはリモートプラズマ発生部６２にて発生したプラズマによってラジカル化され、ガス供給室６１に供給される。またガス供給室６１には、流量調整部６４ｂを備えた供給路６４ａを介して不活性ガス例えばＡｒガスの供給源６４が接続されている。このＡｒガスは希釈用のガスとして使用してもよく、、１００％Ｏ２ガスのラジカル、またはＡｒガスにより所定濃度に希釈されたＯ２のラジカルが載置部４５上のウエハＷに照射され、このＯ２ラジカルによりウエハＷに成膜された金属膜（ＬＸ膜）が酸化されて金属酸化膜（ＬＸＯ膜）が形成される。
【００４５】
処理モジュールＰＭ８の加熱モジュールは、例えば図１４に示すように構成されている。図１４において、図７に示すスパッタモジュールと同様の構成部分については同符号を付しており、説明を省略する。この加熱モジュールでは、真空容器５の内部に、載置部４５と対向するように、多数のガス供給孔６６ａが形成されたガス供給室６６が設けられている。このガス供給室６６には、流量調整部６７ｂを備えた供給路６７ａを介して不活性ガス例えばＡｒガスの供給源６７が接続されている。載置部４５には加熱手段であるヒータ６０が内蔵されており、このヒータ６０により、載置部４５の表面は所定温度に加熱されるようになっている。なお、この例の載置部４５は、例えば昇降機構４８ｃにより昇降自在に構成され、シール機構としてベローズ４８ｄが設けられている。この加熱モジュールでは、真空容器５内にＡｒガスなどを供給すると共に当該真空容器５内を真空排気して、ウエハＷを例えば２５０℃〜３５０℃に加熱する。これにより、ウエハＷ表面に形成された金属酸化膜（ＬＸＯ膜）に対して熱アニール処理が行われる。このように熱アニール処理を行うのは、金属酸化膜の結晶性制御（改善）のためである。
【００４６】
処理モジュールＰＭ９の冷却モジュールは、例えば図１５に示すように構成されている。図１５において、図７及び図１４に示す処理モジュールと同様の構成部分については同符号を付しており、説明を省略する。この冷却モジュールでは、載置部４５の内部に冷却ジャケット６８が形成されている。この冷却ジャケット６８には、冷媒の供給源６９から供給路６９ａを介して、温度調整された冷媒が循環供給されるように構成され、載置部４５が所定温度に調整されるようになっている。この冷却モジュールでは、真空容器５内にＡｒガスなどを供給すると共に当該真空容器５内を真空排気して、ウエハＷを例えば８０℃以下に冷却する。これにより前工程の熱アニール処理にて加熱されたウエハＷが次工程の金属膜の成膜に適した温度に冷却される。
【００４７】
続いてウエハ搬送装置３と既述の載置部４５との間におけるウエハＷの受け渡しについて説明する。載置部４５に対してウエハＷを受け渡すときには、図１６に示すように、ウエハＷを保持したウエハ搬送機構３を上流側の搬送モジュールＣ６（Ｃ７）から処理モジュールＰＭ６（ＰＭ７）内に進行させる。そしてウエハＷを載置部４５の上方側に位置させてから、受け渡しピン４９を上昇させることにより、受け渡しピン４９がウエハＷを受け取る。そしてウエハ搬送機構３を退行させてから、受け渡しピン４９を下降させて、載置部４５上にウエハＷを受け渡す。また載置部４５からウエハ搬送機構３がウエハＷを受け取る時には、ウエハＷを載置部４５に載置する時と逆の順番で、ウエハ搬送装置３と載置部４５とが動作する。
【００４８】
この真空処理装置は、図２に示すように、例えばコンピュータからなる制御部１００を備えており、この制御部１００は、プログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えている。プログラムは、真空処理装置の一連の動作を制御するためのものであり、ウエハＷの搬送シーケンスを規定する搬送プログラム及び各処理モジュールＰＭ内におけるウエハＷの処理に係わるプロセスプログラムを含んでいる。搬送プログラムは、処理モジュールＰＭから夫々下流側の処理モジュールＰＭにウエハＷを移載する動作を例えば同時に行うように構成されている。また、この動作に合わせて、ロードロック室ＬＬ１から上流端の処理モジュールＰＭ１にウエハＷを移載する動作と、下流端の処理モジュールＰＭ１３からロードロック室ＬＬ２にウエハＷを移載する動作と、を例えば同時に行うように構成されている。
【００４９】
次に真空処理装置の動作について説明する。ここで述べる一連の動作は、前記プログラムにより実行される。搬入出ポート２に載置されたＦＯＵＰ２０内のウエハＷは、大気搬送アーム１２により受け取られて、常圧雰囲気の第１のロードロック室ＬＬ１内に搬送される。次いで第１のロードロック室ＬＬ１内を真空雰囲気に設定した後、搬送モジュールＣ１のウエハ搬送機構３によりウエハＷを受け取り、当該ウエハＷを処理モジュールＰＭ１に搬送する。この処理モジュールＰＭ１では既述のプレクリーニング処理が行われる。
【００５０】
次いで処理モジュールＰＭ１内のウエハＷは搬送モジュールＣ２内のウエハ搬送機構３により処理モジュールＰＭ２に搬送される。ここでは、既述のようにウエハＷの表面にＬＡ膜とＬＢ膜の積層膜が成膜される。続いてウエハＷは搬送モジュールＣ３のウエハ搬送機構３により処理モジュールＰＭ３に搬送され、ここでＬＣ膜とＬＤ膜の積層膜が成膜される。同様に、ウエハＷは処理モジュールＰＭ４、ＰＭ５に順次搬送され、ＬＢ膜とＬＥ膜の積層膜、ＬＤ膜とＬＦ膜の積層膜が夫々成膜される。続いてウエハＷは処理モジュールＰＭ６に搬送され、ＬＸ膜が成膜される。
【００５１】
ＬＸ膜が形成されたウエハＷは処理モジュールＰＭ７に搬送され、ＬＸ膜の酸化処理が行われてＬＸＯ膜が形成される。次いでウエハＷは、搬送モジュールＣ８→受け渡しモジュールＴＲＳ→搬送モジュールＣ９の経路で搬送され、処理モジュールＰＭ８に受け渡される。この処理モジュールＰＭ８ではＬＸＯ膜の加熱処理が行われ、次いで処理モジュールＰＭ９ではＬＸＯ膜の冷却処理が行われる。この後ウエハＷは、処理モジュールＰＭ１０、ＰＭ１１、ＰＭ１２、ＰＭ１３に順次搬送され、ＬＦ膜、ＬＤ膜とＬＥ膜の積層膜、ＬＡ膜とＬＧ膜の積層膜、ＬＢ膜とＬＧ膜の積層膜が夫々成膜される。こうして前記積層膜２００が製造される。処理モジュールＰＭ１３のウエハＷは、搬送モジュールＣ１５のウエハ搬送機構３により、真空雰囲気に設定された第２のロードロック室ＬＬ２内に搬送される。ロードロック室ＬＬ２内の雰囲気が常圧雰囲気に設定されたら、下流側のゲートバルブＧＶを開き、ウエハＷは大気搬送アーム１２により受け取られて例えば元のＦＯＵＰ２０に戻される。
【００５２】
このようにしてウエハＷは、第１のロードロック室ＬＬ１と第２のロードロック室ＬＬ２との間で、上流側の処理モジュールから下流側の処理モジュールに順次搬送されていく。このときこの真空処理装置では、各処理モジュールＰＭにてウエハＷに対して既述の処理が行われると共に、これらウエハＷが一括して（同時に）上流側から下流側に向かって搬送される。図１６及び図１７にて、処理モジュールＰＭ６と処理モジュールＰＭ７を例にして示す。図１６は処理モジュールＰＭ６、ＰＭ７にウエハＷが搬送される様子、図１７はウエハＷに対して処理が行われる様子を夫々示している。また処理モジュールＰＭ１３に先頭のウエハＷが載置され、上流側の処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１２及びロードロック室ＬＬ１にはウエハＷが載置されると共に、当該ロードロック室ＬＬ１の内部が真空雰囲気となっているものとする。図１７に示すように、ウエハＷに対して処理を行うときには、各々の処理モジュールＰＭ同士の間及び処理モジュールＰＭとロードロック室ＬＬ１との間におけるゲートバルブＧは、各々気密に閉じられている。
【００５３】
例えば処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１３では、互いに同じタイミングで（同時に）処理が開始される。具体的には、載置部４５にウエハＷが載置されるタイミングや真空容器５内の真空排気を開始するタイミングは、これら処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１３において互いに同時に行われる。ここで言う「同時」とは、同じタイミングであることだけを表しているだけでなく、例えば各々のウエハ搬送機構３における搬送動作に１０秒程度のばらつきがあったとしても、「同時」に含まれる。
【００５４】
これら処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１３において各真空処理が終了すると、真空容器５内へのガスの供給及びプラズマ化を停止する。次いで受け渡しピン４９を上昇させて、ウエハＷが受け渡しピン４９により載置部４５から浮いた状態にする。またロードロック室ＬＬ１においては、図示しない昇降ピンを用いて、ウエハＷを下方側から持ち上げる。続いてロードロック室ＬＬ１の下流側、各処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１３の上流側及び下流側のゲートバルブＧＶを同時に開く。そしてロードロック室ＬＬ１及び処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１３の下流側の搬送モジュールＣ１〜Ｃ１５のウエハ搬送機構３を夫々の上流側のロードロック室ＬＬ１及び処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１３内に伸張させる。こうして当該上流側のウエハＷを受け取った後、ウエハ搬送機構３を同時に一括して後退（縮退）させて、ウエハＷを搬送モジュールＣ１〜Ｃ１５に搬送する。続いて搬送モジュールＣ１〜Ｃ１５のウエハ搬送機構３を夫々の下流側に伸長させて、当該下流側の処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１３及びロードロック室ＬＬ２内にウエハＷを受け渡す。
【００５５】
しかる後各処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１３と搬送モジュールＣ１〜Ｃ１５の間、搬送モジュールＣ１５とロードロック室ＬＬ２との間及び搬送モジュールＣ１とロードロック室ＬＬ１との間のゲートバルブＧＶを気密に閉じる。一方、ロードロック室ＬＬ１の上流側のゲートバルブＧＶ及びロードロック室ＬＬ２の下流側のゲートバルブＧＶを開放する。こうして処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１３及びロードロック室ＬＬ２に対するウエハＷの搬入が同時に行われる。以上のウエハ搬送機構３の動作により、ロードロック室ＬＬ１からの処理モジュールＰＭ１へのウエハＷの移載と、処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１３から処理モジュールＰＭ２〜ＰＭ１３及びロードロック室ＬＬ２への移載と、が同時に行われたことになる。
【００５６】
そして、各々の処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１３では、ウエハＷに対して所定の真空処理が同時に進行する。これらウエハＷに対して処理を行っている間に、ロードロック室ＬＬ１へのウエハＷの搬入とロードロック室ＬＬ２からのウエハＷの搬出を行う。つまりロードロック室ＬＬ１内部の雰囲気を真空雰囲気から常圧雰囲気に戻すと共に、大気搬送モジュール１１側のゲートバルブＧＶを開放する。そして大気搬送アーム１２により、ＦＯＵＰ２０からウエハＷを取り出してロードロック室ＬＬ１内に搬入する。この後、大気搬送モジュール１１側のゲートバルブＧＶを気密に閉じて、ロードロック室ＬＬ１の内部雰囲気を真空雰囲気に設定しておく。従って搬送モジュールＣ１のウエハ搬送機構３が、ロードロック室ＬＬ１に対して次にアクセスしようとする時には、ロードロック室ＬＬ１にはウエハＷが収納されている。
【００５７】
一方、ロードロック室ＬＬ２内部の雰囲気を真空雰囲気から常圧雰囲気に戻すと共に、大気搬送モジュール１１側のゲートバルブＧＶを開放する。そして大気搬送アーム１２により、ＦＯＵＰ２０にウエハＷを受け渡す。続いて大気搬送モジュール１１側のゲートバルブＧＶを気密に閉じて、ロードロック室ＬＬ２の内部雰囲気を真空雰囲気に設定しておく。従って搬送モジュールＣ１５のウエハ搬送機構３がロードロック室ＬＬ２に対して次にアクセスしようとする時には、ロードロック室ＬＬ２が空の状態になっている。
【００５８】
この実施の形態によれば、ロードロック室ＬＬ１（ＬＬ２）及び複数の処理モジュールＰＭを一列に配列すると共に、これらロードロック室ＬＬ１（ＬＬ２）等に対して順次ウエハＷが搬送されるようにウエハ搬送機構３を配置している。従って装置の前後方向に処理モジュールＰＭを多数配列することができる。このため金属膜と金属酸化膜とが合わせて８層以上積層された積層膜のように、多くの金属成膜用や酸化用の処理モジュールが必要であっても、これら処理モジュールを真空処理装置に組み込むことができる。これにより１台の真空処理装置内にて、ウエハＷを複数の処理モジュールの各々にて順次処理を行うことによって、前記８層以上積層された積層膜を製造することができる。
【００５９】
従って一旦処理ブロックを真空雰囲気に設定すると、この真空雰囲気を維持したまま積層膜を製造できるため、常圧雰囲気と真空雰囲気の設定を繰り返す場合に比べて、単位時間当たりの処理枚数（製造枚数）を多くすることができ、高い処理効率（スループット）を確保することができる。
【００６０】
仮にクラスターツール等を用いて前記積層膜を製造する場合には、処理モジュールの個数が限られることから、複数のクラスターツールを用いて積層膜を製造する必要がある。従ってクラスターツール間でのウエハＷの搬送が必要であり、真空雰囲気での処理と常圧雰囲気での搬送を繰り返すことになる。このため真空雰囲気の設定に時間がかかり、高いスループットを確保することは難しい。
【００６１】
近年注目されている記憶素子であるＭＲＡＭに用いられるＭＴＪ素子（ＭＴＪ膜）やＴＭＲ素子（ＴＭＲ膜）等と呼ばれる積層膜には、後述するように、金属膜と金属酸化膜とが８層以上、中には４０層以上積層されたものもある。このように積層数が多い膜を製造する場合には、１台の真空処理装置に多数の処理モジュールＰＭを配列できる構成は有効である。
【００６２】
またスパッタ法を行う処理モジュールを、共通の処理容器内に互いに異なる種類の２個のターゲットを備えるように構成した場合には、前記積層膜を構成する互いに異なる２層の膜を成膜することができる。このため、積層数が多い積層膜を製造する場合であっても、金属膜成膜用の処理モジュールが金属膜の積層数よりも少なくて済む。これにより１種類のターゲットを備えた処理モジュールを用いる場合に比べて、処理モジュールの個数を削減することができるので、装置の大型化を抑えることができる。また処理モジュールの個数が削減されることから、処理モジュールにウエハＷを搬送する搬送機構や、真空ポンプ等の付帯設備も少なくて済み、製造コストが低減する。さらに真空雰囲気に維持する領域も縮小されるため、運転コストの削減も見込まれる。
【００６３】
さらにまた処理モジュールを多数配列できるため、処理モジュールとして、前記金属酸化膜、或いは金属膜を加熱処理するための処理モジュールや、前記加熱された金属酸化膜、或いは金属膜を冷却処理するための処理モジュールを組み込むことができる。これにより特性が良好な金属酸化膜と金属磁性膜を製造することができ、当該積層膜を記憶素子として用いる場合には、安定した性能を確保することができる。
【００６４】
また上述の実施の形態によれば、ロードロック室ＬＬ１（ＬＬ２）及び複数の処理モジュールが前記前後方向に配列され、前記ウエハ搬送機構は、互いに隣接する処理モジュール同士の間の左寄りまたは右寄りに配置されている。つまり、ウエハ搬送機構と処理モジュールとの配置レイアウトが千鳥状に形成されるので、ウエハＷはいわば蛇腹状の搬送経路に沿って搬送される。このため、多くの処理モジュールを組み込んでも、装置の前後方向における長さ寸法を小さく抑えることができ、装置のフットプリント（占有面積）の低減を図ることができる。
【００６５】
また各々の処理モジュールＰＭにおいて上流側から下流側にウエハＷを同時に移載しているので、各々の処理モジュールにおいてウエハＷの真空処理を終了してから次のウエハＷに対して真空処理を開始するまでの時間を短く抑えることができる。従って装置全体の処理の流れにおいてウエハＷの搬送に要する時間が極めて短くなる。このためウエハ搬送機構３の搬送速度によって装置全体のスループットが律速される状態、即ち搬送律速となっている時間を極めて短く抑えることができる。これにより処理モジュールＰＭにおける処理時間を短縮することによって、その分スループットの向上を図ることができる。
【００６６】
高いスループットを確保するという効果を得るためには、ウエハＷを一つ下流側の基板載置位置に移載する移載動作群のうちの少なくとも２つの移載動作について、一部同士の時間帯または全部の時間帯を重ねるように制御すればよい。前記移載動作群とは、第１のロードロック室ＬＬ１から下流端に位置する処理モジュールＰＭ１３に至るまでの各ウエハＷを、一つ下流側の基板載置位置に移載する移載動作群である。前記基板載置位置とは、載置部４５、ステージ４６及び第２のロードロック室ＬＬ２である。従って既述のように各移載動作を同時に行うことに限定されない。
【００６７】
前記一部同士の時間帯が重なるとは、当該処理モジュールＰＭから下流側の処理モジュールＰＭへのウエハＷの移載が終了する前に、上流側の処理モジュールＰＭ等から当該処理モジュールＰＭにウエハＷを移載するような場合をいう。この場合には、互いに隣接する基板載置位置間において、ウエハＷを移載する時間帯が夫々一部重なっている。
【００６８】
また前記全部の時間帯が重なる場合には次の移載動作も含まれる。例えば処理モジュールＰＭ２〜ＰＭ１３から一つ下流側の処理モジュールＰＭ３〜ＰＭ１３及びロードロック室ＬＬ２にウエハＷを移載する。この後ロードロック室ＬＬ１及び処理モジュールＰＭ１から夫々処理モジュールＰＭ１及びＰＭ２にウエハＷを移載する場合である。この場合には、処理モジュールＰＭ２〜ＰＭ１３から夫々処理モジュールＰＭ１３及びロードロック室ＬＬ２にウエハＷを移載する時間帯が全て重なっている。またロードロック室ＬＬ１及び処理モジュールＰＭ１から夫々処理モジュールＰＭ１及びＰＭ２にウエハＷを移載する時間帯が全て重なっている。
【００６９】
前記真空処理装置は、製造しようとする積層膜に合わせて、処理モジュールＰＭの配列数を適宜変更することができるため、処理モジュールＰＭの配列数を変えた構成について説明する。図１８に示す真空処理装置は、図２に示す真空処理装置よりも処理モジュール数の配列数を少なくした例である。この例では、第１の列の奥側の搬送モジュールＣ６と第２の列の奥側の搬送モジュールＣ７との間にも処理モジュールＰＭ６が設けられている。この真空処理装置を用いて、図５に示す積層膜２００を製造する場合には、処理モジュールＰＭ１は、プリクリーニング処理を行う処理モジュールとして構成される。また処理モジュールＰＭ２〜ＰＭ４、ＰＭ８は、互いに異なる種類の３個のターゲットを備えたスパッタモジュールとして構成され、処理モジュールＰＭ９、ＰＭ１０は、互いに種類の異なる２個のターゲットを備えたスパッタモジュールとして構成される。処理モジュールＰＭ５は金属膜の酸化処理を行う酸化モジュール、処理モジュールＰＭ６は金属酸化膜、或いは金属膜の加熱処理を行う加熱モジュール、処理モジュールＰＭ７は金属酸化膜、或いは金属膜の冷却処理を行う冷却モジュールとして夫々構成される。また前記プリクリーニング処理を行う処理モジュール、酸化モジュール、加熱モジュール、冷却モジュール、前記２個のターゲットを備えたスパッタモジュールは、上述の図２に示す例と同様に構成される。
【００７０】
前記３個のターゲットを備えたスパッタモジュールは、例えば図７に示すスパッタモジュールにおいて、ターゲット５２を３つにした構成である。例えば図１９に示すように、互いに種類の異なる３個のターゲット５２ａ，５２ｂ，５２ｃは図示しないターゲット電極に夫々接合されている。これらターゲット電極は、は夫々スイッチ部５０ａ〜５０ｃを介してＤＣ電源部５５ａ〜５５ｃに接続されており、スイッチ部５０ａ〜５０ｃを切り替えることにより、負の直流電圧が選択的にターゲット電極に印加されるように構成されている。なお、図１９では、図示の便宜上、ターゲット５２ａ〜５２ｃがＤＣ電源部５５ａ〜５５ｃに接続されるように描いている。このスパッタモジュールにおいても、成膜しようとする材料により構成されたターゲット５２のみを露出させるために、開口部５６ａを備えたターゲットシャッター５６が設けられる。そして真空容器５内にて載置部４５にウエハＷを載置し、ターゲットシャッター５６の開口部５６ａをあるターゲット５２ａに対応させる。次いでＤＣ電源部５５ａから当該ターゲット電極のみに負の直流電圧を印加して、マグネトロンスパッタ法により金属膜の成膜を行う。スパッタモジュールのその他の構成は、図７に示す構成と同様である。
【００７１】
この真空処理装置においても、第１のロードロック室ＬＬ１から第２のロードロック室ＬＬ２に向けて、上流側の処理モジュールＰＭから順にウエハＷが搬送されて処理が行われ、前記積層膜が製造される。ウエハＷの搬送は、例えば一括して（同時に）上流側から下流側に向かって行われる。これにより、単位時間当たりの処理枚数（製造枚数）を多くすることができ、高い生産効率（スループット）を確保することができる。また互いに種類の異なる３個のターゲットを備えたスパッタモジュールを用いているので、一つの処理モジュールで互いに種類が異なる３層の積層膜を成膜することができる。このため処理モジュールの設置数がより少なくなり、装置の大型化を抑えることができる。また一つの処理モジュールＰＭで３層の積層膜を成膜したとしても、成膜処理に要する時間はせいぜい９０秒程度である。従ってこの成膜処理に時間がかかり、スループットの低下を招くおそれは少ない。
【００７２】
図２０に示す真空処理装置は、図２に示す真空処理装置よりも処理モジュールの配列数を多くした例である。この真空処理装置を用いて、図５に示す積層膜２００を製造する場合には、処理モジュールＰＭ１は、プリクリーニング処理を行う処理モジュールとして構成される。また処理モジュールＰＭ２〜ＰＭ１０及びＰＭ１４〜ＰＭ２０は、図１２に示すスパッタモジュールとして構成される。処理モジュールＰＭ１１は金属膜の酸化処理を行う酸化モジュール、処理モジュールＰＭ１２は金属酸化膜、或いは金属膜の加熱処理を行う加熱モジュール、処理モジュールＰＭ１３は金属酸化膜、或いは金属膜の冷却処理を行う冷却モジュールとして夫々構成される。
【００７３】
この真空処理装置においても、第１のロードロック室ＬＬ１から第２のロードロック室ＬＬ２に向けて、上流側の処理モジュールＰＭから順にウエハＷが搬送されて処理が行われ、前記積層膜が製造される。ウエハＷの搬送は、例えば同時に上流側から下流側に向かって行われる。これにより単位時間当たりの処理枚数を多くすることができ、高いスループットを確保することができる。
【００７４】
以上では、金属膜と金属酸化膜とを積層した積層膜２００をモデル化したものを例にして説明したが、前記積層膜の具体例について説明する。図２１及び図２２に示す積層膜は、記憶素子例えばＭＲＡＭに用いられるＭＴＪ膜やＴＭＲ膜等と呼ばれる積層膜の一例である。図２１に示す積層膜は、９層よりなるＭＴＪ膜２０１の構成例である。このＭＴＪ膜２００を構成する各膜の膜厚の一例を挙げると、下側から順に、銅（Ｃｕ）膜２０ｎｍ、タンタル（Ｔａ）膜２ｎｍ、ＰｔＭｎ膜１３ｎｍ、ＣｏＦｅ膜２．５ｎｍ、ルテニウム（Ｒｕ）膜０．９ｎｍ、ＣｏＦｅ膜３ｎｍ、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）膜１ｎｍ、ＣｏＦｅ膜２．８ｎｍ、Ｔａ膜５ｎｍである。前記ＰｔＭｎ膜は、プラチナ（Ｐｔ）とマンガン（Ｍｎ）とを含む膜であり、ＣｏＦｅ膜はコバルト（Ｃｏ）と鉄（Ｆｅ）とを含む膜である。
【００７５】
例えば、図２に示す真空処理装置にてこのＭＴＪ膜２０１を製造する場合には、処理モジュールＰＭ１にてプリクリーニング処理、処理モジュールＰＭ２にてＣｕ膜、処理モジュールＰＭ３にてＴａ膜、処理モジュールＰＭ４にてＰｔＭｎ膜の成膜が夫々行われる。次いで処理モジュールＰＭ５にてＣｏＦｅ膜、処理モジュールＰＭ６にてＲｕ膜、処理モジュールＰＭ７にてＣｏＦｅ膜の成膜が夫々行われる。そして処理モジュールＰＭ８にてＭｇ膜の成膜、処理モジュールＰＭ９にてＭｇ膜の酸化によるＭｇＯ膜の形成、処理モジュールＰＭ１０にてＭｇＯ膜の加熱アニール処理、処理モジュールＰＭ１１にてＭｇＯ膜の冷却処理が行われる。続いて処理モジュールＰＭ１２にてＣｏＦｅ膜、処理モジュールＰＭ１３にてＴａ膜の成膜が夫々行われる。
【００７６】
従って処理モジュールＰＭ２〜ＰＭ８、ＰＭ１２，１３は、図１２に示すように、１個のターゲットを備えたマグネトロンスパッタ法による金属膜の成膜を行う処理モジュールとして構成されている。ＰｔＭｎ膜を成膜する場合には、ターゲット５２はＰｔとＭｎとを含む物質より構成され、ＣｏＦｅ膜を成膜する場合にはターゲット５２はＣｏとＦｅとを含む物質より構成される。
【００７７】
また図２２は４７層よりなるＭＴＪ膜２０２の構成例である。このＭＴＪ膜２０２を構成する各種の膜の膜厚の一例を挙げると、下側から順にＲｕＣｏＦｅ膜５ｎｍ、Ｔａ膜２ｎｍ、ＣｏＦｅＢ膜０．８ｎｍ、ＭｇＯ膜０．９ｎｍ、Ｆｅ膜０．５ｎｍ、ＣｏＦｅＢ膜０．８ｎｍ、Ｆｅ膜０．５ｎｍ、ＣｏＦｅＢ膜０．８ｎｍである。またＴａ膜０．３ｎｍ、Ｃｏ膜０．２５ｎｍ、Ｐｔ膜０．８ｎｍであり、Ｃｏ／Ｐｔ×４層とは、０．２５ｎｍのＣｏ膜と０．８ｎｍのＰｔ膜との積層膜が４層分形成されることを示し、この上のＲｕ膜は０．９ｎｍである。Ｃｏ／Ｐｄ（パラジウム）×１４層とは、０．２５ｎｍのＣｏ膜と０．８ｎｍのＰｄ膜との積層膜が１４層分形成されることを示し、この上のＲｕ膜は２０ｎｍである。ＲｕＣｏＦｅ膜とは、ＲｕとＣｏとＦｅとを含む膜であり、ＣｏＦｅＢ膜とはＣｏとＦｅとボロン（Ｂ）とを含む膜である。
【００７８】
続いて真空処理装置の第２の実施の形態について図２３及び図２４を参照して説明する。図２３に示す構成では、搬入出ポート２と処理ステーション１との間に第１の大気搬送モジュール１１ａが設けられると共に、処理ステーション１の奥側にも第２の大気搬送モジュール１１ｂが設けられている。これら第１及び第２の大気搬送モジュール１１ａ、１１ｂは同様に構成され、大気搬送アーム１２１２ａ，１２ｂ及び開口部１３ａ，１３ｂを備えている。
【００７９】
処理ステーション１内には、互いに左右方向に離間すると共に、各々手前側から奥側に伸びる第１の処理群７１及び第２の処理群７２が配置されている。これら第１の処理群７１と第２の処理群７２は同様に構成され、夫々第１のロードロック室ＬＬ１と、複数個例えば１３個の処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１３と、第２のロードロック室ＬＬ２とを備えている。なお、図示の便宜上、搬送口４７及びゲートバルブＧＶは省略する。
【００８０】
これら第１の処理群７１と第２の処理群７２との間には大気搬送路７３が直線状に設けられている。この大気搬送路７３は、各々の処理群７１、７２にて処理されたウエハＷを第２の大気搬送モジュール１１ｂから第１の大気搬送モジュール１１ａに戻すための搬送路である。なお図２３及び図２４において、既述の図２と同じ部位については同じ符号を付して説明を省略する。前記大気搬送路７３は、一端側及び他端側が夫々大気搬送モジュール１１ａ、１１ｂに連通（開口）し、かつ前後方向（図２３中Ｘ方向）に伸びる概略箱形の搬送室７４を備えている。従ってこの搬送室７４内の雰囲気は大気（常圧）雰囲気となっている。この搬送室７４内には、当該搬送室７４の長さ方向（Ｘ方向）に沿って伸びるレール７５と、このレール７５に沿って移動自在に構成されたウエハ搬送部７６と、が配置されている。このウエハ搬送部７６は、図２４に示すように、複数枚のウエハＷを棚状に積載するために、各々のウエハＷの周縁部を保持する保持部７７を上下方向の複数箇所に備えている。
【００８１】
搬送室７４内には、ウエハＷの搬送路７８（７８ａ、７８ｂ）が上下２段に積層されている。具体的にはレール７５及びウエハ搬送部７６は、互いに上下方向に離間するように２組設けられている。これら搬送路７８ａ，７８ｂは、例えば図示しない仕切り板によって上下に区画されている。大気搬送アーム１２ａ（１２ｂ）は、これらウエハ搬送部７６、７６に対してウエハＷの受け渡しを行うために、大気搬送モジュール１１ａ、１１ｂの下方側に設けられた図示しない昇降機構により各々昇降自在に構成されている。第２の大気搬送モジュール１１ｂ内には、処理済みのウエハＷを冷却するために、ウエハ収納部７９が互いに左右方向に離間するように２カ所に設けられている。このウエハ収納部７９は既述の保持部７７を上下方向の複数箇所に備えている。なお図２４は、処理ステーション１の一部を切り欠いて示している。前記第１の処理群７１及び第２の処理群７２の処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ１３については、既述の図２と同様に構成されている。
【００８２】
この真空処理装置では、各処理群７１，７２において、第１のロードロック室ＬＬ１から第２のロードロック室ＬＬ２に向けて、ウエハＷが上流側の処理モジュールから下流側の処理モジュールに順次搬送され、各々の処理モジュールにて所定の処理が行われる。ウエハＷの搬送は、例えば一括して（同時に）上流側から下流側に向かって行われる。そして、下流側の第２のロードロック室ＬＬ２内のウエハＷは、第２の大気搬送アーム１２ｂによって、ウエハ収納部７９に一時的に載置されて冷却された後、ウエハ搬送部７６に収納される。あるいはウエハ収納部７９を経由せず（冷却されず）にウエハ搬送部７６に収納される。次いでウエハ搬送部７６は、処理済みのウエハＷが一枚または複数枚収納された後、第１の大気搬送モジュール１１ａに向かって移動する。続いて別の（空の）ウエハ搬送部７６が下流側に向かって移動すると共に、第１の大気搬送アーム１１ａがウエハ搬送部７６からウエハＷを取り出して、例えば元のＦＯＵＰ２０に搬入する。
【００８３】
この構成では、第１のロードロック室ＬＬ１に隣接する搬送モジュールＣ１から第２のロードロック室ＬＬ２に隣接する搬送モジュールＣ１４までの領域が、真空雰囲気に設定される処理ブロックに相当する。また第１のロードロック室ＬＬ１に隣接する搬送モジュールＣ１内のウエハ搬送機構３が搬入用の移載機構、第２のロードロック室ＬＬ２に隣接する搬送モジュールＣ１４内のウエハ搬送機構３が搬出用の移載機構に夫々相当する。なお大気搬送モジュール１１ａ、１１ｂ及び復路用の大気搬送路７３に相当する領域は、大気雰囲気であることに限られず、例えば窒素ガスなどの不活性ガスからなる常圧雰囲気としても良い。
【００８４】
こうして当該実施の形態においても、第１のロードロック室ＬＬ１から第２のロードロック室ＬＬ２に向けて、上流側の処理モジュールＰＭから順にウエハＷが例えば同時に搬送されて処理が行われ、前記積層膜が製造される。従って単位時間当たりの処理枚数を多くすることができ、高いスループットを確保することができる。またウエハ搬送部７６を設けており、処理済みの複数のウエハＷを一括してＦＯＵＰ２０側に搬送できるので、高いスループットで各ウエハＷに処理を行うことができる。
【００８５】
図２５に示す真空処理装置は、大気搬送路７３を設ける代わりに、第１の大気搬送モジュール１１ａに搬入ポート２ａを接続すると共に、第２の大気搬送モジュール１１ｂの奥側に搬出ポート２ｂを設けた構成例である。この例では、搬入ポート２ａから第１の大気搬送モジュール１１ａを介して、第１の処理群７１及び第２の処理群７２の夫々の第１のロードロック室ＬＬ１にウエハＷが搬送される。そして夫々の処理群７１，７２において上流側から下流側に向けてウエハＷが順次受け渡され、第２のロードロック室ＬＬ２から、第２の大気搬送室１１ｂを介して搬出ポート２ｂに搬出される。この構成においても、ウエハＷが、例えば同時に上流側の処理モジュールＰＭから下流側に向かって搬送されて前記積層膜の製造が行われので、高いスループットを確保することができる。
【００８６】
図２３〜図２５に示す例では、第１の処理群７１及び第２の処理群７２を設ける構成としたが、これら処理群７１，７２と並行して新たに処理群を設けるようにしてもよい。この処理群も搬入用のロードロック室ＬＬ１と搬出用のロードロック室ＬＬ２との間に複数個の処理モジュールを備えて構成される。また上述の構成では第１及び第２の処理群７１，７２において同じ種類の金属膜と金属酸化膜との積層膜を製造する例を記載したが、個々の処理群７１，７２において、異なる種類の金属膜と金属酸化膜との積層膜を製造するようにしてもよい。
【００８７】
さらに上述の例では、処理モジュールＰＭとウエハ搬送機構３を夫々互いに異なる真空容器（処理容器）に収納したが、図２６に示すようにウエハ搬送機構３を処理モジュールの真空容器５Ａ内に設けるようにしてもよい。図２６は、３つの処理モジュールＰＭ２１〜ＰＭ２３を示している。例えば処理モジュールＰＭ２２（ＰＭ２３）内のウエハ搬送機構３は、上流側の処理モジュールＰＭ２１（ＰＭ２２）内に進入してウエハＷを受け取り、当該処理モジュールＰＭ２２（ＰＭ２３）の載置部４５にウエハＷを受け渡すように構成される。さらにまた、図２７に示すように、ウエハ搬送機構３同士を共通の真空容器８１に収納するようにしてもよい。この真空容器８１の内部は共通の真空排気機構８２により真空排気されている。
【００８８】
また図２８に示すように、処理モジュールＰＭの列を屈曲させ、３列以上の列に亘って処理モジュールＰＭを配列するようにしてもよい。この例では、第１の列７３では５個の処理モジュールＰＭ、第２の列７４では４個の処理モジュールＰＭ、第３の列７５では５個の処理モジュールＰＭ、第４の列７６では４個の処理モジュールＰＭが夫々配列されている。屈曲部には夫々受け渡しモジュールＴＲＳ１〜ＴＲＳ３が設けられていて、隣接する列の処理モジュールＰＭ同士の間で、ウエハＷの受け渡しを行うように構成されている。第１のロードロック室ＬＬ１は、第１の列の大気搬送モジュール１１に隣接する領域に、第２のロードロック室ＬＬ２は、第４の列の大気搬送モジュール１１に隣接する領域に夫々設けられる。その他の構成は、上述の図２に示す真空処理装置と同様である。
【００８９】
この構成においても、第１のロードロック室ＬＬ１から第２のロードロック室ＬＬ２に向けて、上流側から下流側にウエハＷが例えば同時に搬送されて前記積層膜が製造されるので、高いスループットを確保することができる。また装置のフットプリントの増大を抑えながら、処理モジュールＰＭの配列数を増加することができる。
【００９０】
さらに本発明の真空処理装置は、図２９に示すように構成してもよい。この真空処理装置は、搬入用の第１のロードロック室ＬＬ１と、処理ブロック８３と、搬出用の第２のロードロック室ＬＬ２とが前後方向（Ｘ方向）に並ぶように構成されている。第１のロードロック室ＬＬ１の手前側には第１の大気搬送モジュール１１ａを介して搬入ポート２ａが接続され、第２のロードロック室ＬＬ２の奥側には第２の大気搬送モジュール１１ｂを介して搬出ポート２ｂが接続されている。前記処理ブロック８３には、処理モジュール８５（８５ａ〜８５ｃ）が前後方向に一列に配列されている。この処理モジュール８５は、ウエハＷの処理領域（載置部）８６とウエハ搬送機構３とを備えており、例えば搬入ポート２ａ側から見て手前側にはウエハ搬送機構３、奥側には処理領域８６が夫々配置されている。このウエハ搬送機構３は、互いに隣接する前記処理モジュール８５の間に配置された受け渡し用の移載機構をなすものである。
【００９１】
第１のロードロック室ＬＬ１に隣接する処理モジュール８５ａのウエハ搬送機構３は、当該ロードロック室ＬＬ１内のウエハＷを処理モジュール８５ａに移載するための搬入用の移載機構をなす。また処理モジュール８５ｃと第２の大気搬送モジュール１１ｂとの間には移載モジュール８７が配置されている。この移載モジュール８７はウエハ搬送機構３を備えており、このウエハ搬送機構３は、ウエハＷを処理モジュール８５ｃから第２のロードロック室ＬＬ２に移載するための搬出用の移載機構をなしている。前記複数の処理モジュール８５ａ〜８５ｃには、ウエハＷに対してマグネトロンスパッタ法により金属膜を成膜する複数の処理モジュールと金属膜を酸化するための処理モジュールと、が設けられている。図中ＧＶはゲートバルブである。
【００９２】
この真空処理装置では、搬入ポート２ａに載置されたＦＯＵＰ２０内のウエハＷは、第１の大気搬送モジュール１１ａに設けられた第１の大気搬送アーム１２ａにより常圧雰囲気の第１のロードロック室ＬＬ１に搬送される。次いで当該ロードロック室ＬＬ１が真空雰囲気に設定された後、このロードロック室ＬＬ１内のウエハＷを処理モジュール８５ａのウエハ搬送機構３が受け取り、当該処理モジュールの処理領域８６に受け渡す。この処理モジュール８５ａにて処理されたウエハＷは、処理モジュール８５ｂのウエハ搬送機構３により受け取られて、当該処理モジュール８５ｂの処理領域８６に搬送される。こうして上流側の処理領域から下流側の処理領域に順次ウエハＷが受け渡されていく。そして下流側の処理モジュール８５ｃのウエハＷは移載モジュール８７のウエハ搬送機構３により受け取られて、真空雰囲気の第２のロードロック室ＬＬ２内に搬送される。次いでロードロック室ＬＬ２内が常圧雰囲気に設定された後、第２の大気搬送モジュール１１ｂに設けられた第２の大気搬送アーム１２ｂにより、搬出ポート２ｂのＦＯＵＰ２０に戻される。ウエハＷは例えば各々の処理モジュールにおいて上流側から下流側に同時に移載される。
【００９３】
この真空処理装置においても、第１のロードロック室ＬＬ１から第２のロードロック室ＬＬ２に向けて、上流側の処理モジュールから順にウエハＷが搬送されて前記積層膜の製造が行われるので、高いスループットを確保することができる。
【００９４】
以上において、上述の真空処理装置では、各々の処理モジュールにおいて上流側から下流側にウエハＷを移載する移載動作について、一部同士の時間帯または全部の時間帯を重ねるように制御することは必ずしも必要ではない。  
また、スパッタ法により金属膜を成膜する処理モジュールは、マグネットを用いず、高周波をターゲットに印加すると共に、基板（ウエハＷ）にバイアス電力を印加してスパッタリングを行う構成であってもよい。
【００９５】
さらに金属酸化膜の成膜は、共通の処理容器内にて、金属膜の成膜と、金属膜の酸化による金属酸化膜の形成と、を行うようにしてもよい。この場合、例えば図７に示すスパッタモジュールを用い、ターゲット５２ａ，５２ｂの一方をゲッタリング材とし、他方を金属膜の成膜材料とする。ゲッタリング材とは、酸素や水分を吸収する材料であり、例えばチタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、Ｔａ、Ｚｒ、ハフニウム（Ｈｆ）等、並びにこれらの合金等が用いられる。
【００９６】
そして金属酸化膜を成膜する場合は、先ず処理容器（真空容器）内の載置部にウエハＷを載置し、このウエハＷの直上に当該ウエハＷを覆うシャッターを配置してゲッタリング処理を行う。このゲッタリング処理では、例えばマグネトロンスパッタ法によりゲッタリング材を真空容器の内壁に成膜する。これにより、真空容器内の酸素や水分がゲッタリング材に吸収され、除去される。次いでウエハＷを覆うシャッターを退行させ、マグネトロンスパッタ法により金属膜の成膜を行う。マグネトロンスパッタ法では、ゲッタリング処理を行うときには、ターゲットシャッターにより、ゲッタリング材よりなるターゲットのみを露出させる。また金属膜の成膜を行うときには、ターゲットシャッターにより、金属膜の成膜材料よりなるターゲットのみを露出させる。こうして処理容器内にて、ゲッタリング処理と金属膜の成膜処理とを交互に繰り返して行うことにより、金属酸化膜が形成される。このように共通の処理容器内にて金属膜の成膜と酸化とを行う場合には、酸化用の処理モジュールが不要となるため、装置の小型化を図ることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１    処理ステーション
１１    大気搬送モジュール
２      搬入出ポート
３      ウエハ搬送機構
４５    載置部
５      真空容器（処理容器）
５２ａ，５２ｂ  ターゲット
ＬＬ１  第１のロードロック室
ＬＬ２  第２のロードロック室
ＰＭ    処理モジュール
Ｃ      搬送モジュール
【図１】
2013251416.tif 000003
【図２】
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【図３】
2013251416.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013251416.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013251416.tif 000009
【図８】
2013251416.tif 000010
【図９】
2013251416.tif 000011
【図１０】
2013251416.tif 000012
【図１１】
2013251416.tif 000013
【図１２】
2013251416.tif 000014
【図１３】
2013251416.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2013251416.tif 000018
【図１７】
2013251416.tif 000019
【図１８】
2013251416.tif 000020
【図１９】
2013251416.tif 000021
【図２０】
2013251416.tif 000022
【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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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月20日(2012.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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】
2013251416.tif 000039
【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】
2013251416.tif 000048
【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】
2013251416.tif 000056
【図２３】
2013251416.tif 000057
【図２４】
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【図２５】
2013251416.tif 000059
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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