(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体に対して各個別の処理を施す真空処理室を有する１以上の処理ユニットと前記被処理体の搬送手段及び真空搬送室を有する１以上の搬送ユニットとを備える半導体製造装置であって、
前記１以上の処理ユニットおよび前記１以上の搬送ユニットからなる少なくとも２以上のユニットは，共通の寸法を有する接続部をそれぞれ有し，各接続部によって１のゲートバルブを介して前記各搬送ユニットと前記各処理ユニットの真空処理室とを連結することにより，前記各搬送ユニットと前記各処理ユニットとを組み合わせて対をなすように構成され、
前記各処理ユニット同士は、気密接続手段を介して前記真空搬送室に接続される気密中継室を経由して相互に連結され、相互に連結された状態にて被処理体に対して前記処理ユニット毎に各個別の処理を施し、
前記気密中継室には、前記被処理体の搬送手段が設けられていること、を特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記半導体製造装置は、前記処理ユニット及び前記搬送ユニットがそれぞれ複数備えられたマルチチャンバであることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記気密中継室は被処理体の検査手段を備えていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記気密中継室は被処理体の温調手段を備えていることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記気密中継室は被処理体の位置合わせ手段を備えていることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記気密中継室は１又は２以上の被処理体を一時的に滞留可能なバッファ機構を備えていることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項７】
前記搬送ユニットまたは前記処理ユニットに対して前記被処理体を出し入れする出入ユニットをさらに備え、
前記出入ユニットは、
前記被処理体を収納したカセットを収容するカセット容器と、
前記カセット容器を着脱可能なケーシングと、前記ケーシングと該カセット容器との間にて前記カセットを昇降させる駆動部とを有し、
前記カセット容器は、
開口端を有する容器本体と、
前記容器本体の開口端に気密に着脱可能な底板と、
前記底板の周面内に突出及び退避可能に配置された複数のロックピンと、
前記複数のロックピンに連結し、前記底板の中央に内蔵された円板と、
前記円板の底部に設けられ、該円板を回転させるための凹部と、を有し、
前記ケーシングは、
前記カセット容器を着脱する天板と、
前記カセットを載置し、前記カセット容器から前記カセットを導出入可能に出し入れするための可動蓋と、
前記可動蓋から突出する複数のピンと、
前記可動蓋に内蔵され、前記円板に設けられた前記凹部に前記複数のピンを係合させて前記底板を回転させる回転駆動体と、を有し、
前記駆動部は、
前記可動蓋に連結され、前記容器本体が前記天板に着脱可能に配置された状態で、前記円板に設けられた前記凹部に前記複数のピンを係合させながら前記回転駆動体を駆動することにより、前記円板および前記円板を内蔵した底板を回転させることによって前記底板から前記複数のロックピンをロックさせるかまたは前記複数のロックピンのロックを解除させて、前記ケーシングと該カセット容器との間にて前記カセットを昇降させる請求項１〜６のいずれかに記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記カセット容器は、フランジ部を設け、該フランジ部をクランプによって固定することによって、前記カセット容器を前記出入ユニットに気密に固定することを特徴とする請求項７に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理装置に係り、特に複数の処理工程を連続的に実施可能なマルチチャンバ方式の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、半導体ウェハやＬＣＤ基板などの被処理体に対して成膜処理やエッチング処理などの複数の処理工程を反復して施すことにより製品が完成される。そこで、近時、複数の処理ユニットから構成され、その各処理ユニットにおいて被処理体に対して各個別の処理を施すことにより、被処理体に対して連続的に複数の処理工程を施すことが可能なマルチチャンバ方式の処理装置が、大量処理及びスループットの向上の観点から着目されている。
【０００３】
例えば特開昭６３−１５７８７０号公報等には、図１１に示すように、セパレーション室２００を中心にゲートバルブ２０１を介して複数の基板処理室２０２を放射状に配置し、そのセパレーション室２００に基板の通過、各基板処理室への基板の分配及び基板の一時滞留の機能を持たせた典型的なマルチチャンバ方式の処理装置が開示されている。しかしながら、上記のような放射状配置式のマルチチャンバ型処理装置は、搬送系２０３がセパレーション室２００に集中しており、配置される処理室の数が多い場合や各処理室での処理速度が速い場合には、セパレーション室２００の搬送系２０３のみでは処理しきれず、スループットが低下するおそれがあった。また、セパレーション室２００の形状により、配置可能な処理室の数には制限があり、設計の自由度は低いものであった。さらにまた、多くの処理室を配置しようとする場合には、中心部のセパレーション室２００自体を大きく構成せねばならず、設置スペースが拡大し、必然的に大容量のクリーンルームを構築せねばならず、イニシャルコストの増大を招いていた。同時に、真空排気系に対する負荷の増大も無視できないものであった。さらにまた、種類の異なる基板処理室を配置する場合には、処理室間におけるクロスコンタミの問題も生じていた。
【０００４】
特開平６３−２８８６３号公報、特開平３−１６１９２９号公報等には、図１２に示すように、搬送用通路２１０を設け、その通路の側方にゲートバルブ２１１を介して複数の処理装置２１２を順次配置する通路配置式のマルチチャンバ型処理装置が開示されている。かかる方式によれば、配置される処理室の数が多い場合に、上記放射状配置方式に比較すれば、搬送用通路２１０（すなわち、上記セパレーション室２００に相当）の容積を小さくできるものの、やはり搬送用通路２１０の形状により、配置可能な処理室の数には制限があり、従って設計の自由度は低いものであった。また、放射状配置方式に比較すれば小さいとは言うものの、搬送用通路２１０の容積はまだまだ大きいので、真空排気系に対する負荷も大きなものであった。
【０００５】
また、上記放射状配置式及び通路配置式とは異なる方式として、特公平１−５９３５４号公報等には、複数の搬送系を配した処理室を組み合わせて処理装置を構成し、スループットの向上及び構成の簡素化を図った処理装置が開示されているが、各処理室に必ず複数の搬送系を配する必要があるため、配置される処理室の数が増えると設計の自由度が低下する上、無駄な搬送系が生じるという問題点がある。
【０００６】
特に、８インチ以上の大口径ウェハ、例えば１２インチのウェハや、ＬＣＤ基板などの大型の被処理体を処理するためのマルチチャンバ型処理装置を構築しようとした場合には、装置の大型に伴う設置スペース及びクリーンルーム容積の拡大が重大な関心事であり、省スペースでかつ配置レイアウトの自由度の高い処理装置の開発が希求されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のマルチチャンバ型処理装置の有する上述の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、真空処理室と真空搬送室と気密中継室とローダ／アンローダ室をユニット化することにより、コストダウンを図るとともに、処理装置に要求される処理工程の種類及び数、あるいは設置スペースの条件に応じて自由な設計配置が、コストの多大な増大を伴うことなく実施可能であり、またその配置変更も容易であり、さらに組み込まれる真空処理装置の数が多い場合であっても、真空搬送室の容積が増大したり、あるいは真空搬送室用の真空排気系に対する負荷が増大したりせず、さらにまた、簡単な前処理工程、後処理工程、検査工程、アライメント工程などの付属処理を搬送中に実施することが可能であり、さらにまたクロスコンタミの問題も解決可能な、新規かつ改良されたマルチチャンバ方式の処理装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被処理体に対して各個別の処理を施す真空処理室を有する１又は２以上の処理ユニットと、上記被処理体の搬送手段及び真空搬送室を有する１又は２以上の搬送ユニットと、を備える処理装置であって、各搬送ユニットと各処理ユニットとは，共通の寸法を有する接続部をそれぞれ有し，各接続部によって１のゲートバルブを介して上記各搬送ユニットと上記各処理ユニットの真空処理室とを着脱可能に接続することにより，上記各搬送ユニットと上記各処理ユニットとを組み合わせて対をなすように構成され、上記各処理ユニット同士は、気密接続手段を介して上記真空搬送室に着脱可能な気密中継室を経由して、相互に着脱可能に接続でき、上記気密中継室には、上記被処理体の搬送手段が設けられていること、を特徴とする処理装置が提供される。このとき、上記処理装置は、マルチチャンバであってもよい。また、上記気密中継室は、被処理体の検査手段を備えていてもよく、また被処理体の温調手段を備えていてもよい。さらに、上記気密中継室は、被処理体の位置合わせ手段を備えていてもよく、また１又は２以上の被処理体を一時的に滞留可能なバッファ機構を備えていてもよい。
【０００９】
本発明によれば、搬送ユニットと処理ユニットとを組合わせて対をなす各ユニットを、何種類でも又はいくつでも、気密中継室を介して自由に接続することが可能となり、処理装置の設計の自由度が増大し、要求される処理工程の種類及び数に自由に応じることが可能な処理装置を構築することができる。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被処理体に所定の処理を施す１又は２以上の処理ユニットと、上記被処理体を搬送する搬送手段を有する真空搬送室を設けた搬送ユニットと、上記ユニットに対して上記被処理体を出し入れする出入ユニットと、を備え、上記処理ユニットにおいて上記被処理体に対して個別の処理を連続的に施すことが可能な処理装置であって、上記出入ユニットは、上記被処理体を収納したカセットを収容するカセット容器と、上記カセット容器を上記出入ユニットに着脱可能なシーケンスと、を有し、上記カセット容器は、開口端を有する容器本体と、上記開口端に気密に着脱可能な底板と、上記底板の周面内に突出及び退避可能に配置された複数のロックピンと、上記複数のロックピンに連結し、上記底板の中央に内蔵された円板と、上記円板の底部に該円板を回転させるための凹部と、を有し、上記ケーシングは、上記カセット容器からカセットを導出入可能に構成し、上記カセット容器を着脱する天板と、上記カセットを載置し、上記カセット容器から該カセットを出し入れする可動蓋と、上記可動蓋に突出する複数のピンと、上記可動蓋に内蔵し、上記底板の上記凹部に上記複数のピンが係合して該底板を回転させる回転駆動体と、上記可動蓋に連結し、上記カセットを昇降する駆動部と、を有し、上記カセットは、上記カセット容器が上記天板に着脱可能に配置された状態で、上記回転駆動体によって上記カセット容器の上記円板を回転させることにより上記複数のロックピンをロックおよび解除させて、上記駆動部により上記ケーシングと該カセット容器との間を昇降可能とすること、を特徴とする処理装置が提供される。
【００１１】
本発明によっても、搬送ユニット、処理ユニットなどの各ユニットを、何種類でも又はいくつでも、気密中継室を介して自由に接続することが可能となり、処理装置の設計の自由度が増大し、要求される処理工程の種類及び数に自由に応じることが可能な処理装置を構築することができる。さらに、上記のように出入ユニットを構成したので、カセット容器、出入ユニットを気密にすることにより、処理前の被処理体の取入れから処理後の被処理体の取出しまでの間、外部雰囲気の影響を受けない自己完結的な閉鎖空間を形成することとなるので、本処理装置を高度なクリーンルーム内に設置する必要がなくなる。
【００１２】
また、上記カセット容器は、その底板にカセットを固定し、底板は、カセット容器に設けられた開口部を気密に閉鎖する脱着可能に構成し、出入ユニットは、カセット容器の底板を載置する蓋を設け、蓋は、カセット容器の底板と共にカセットを出入ユニット内に出し入れ可能な可動蓋としてもよい。またカセット容器は、フランジ部を設け、このフランジ部をクランプによって固定することによって、カセット容器を出入ユニットに気密に固定してもよく。さらにカセット容器の底板は、この底板が回転することによりカセット容器の容器本体に対して係合離脱可能なロックピンを設け、出入ユニットの蓋は、この蓋にカセット容器の底板が載置された状態で、底板を回転可能な回転駆動体を設けてもよい。
【００１３】
この様な構成の出入ユニットにおいて、処理前のウエハＷなどの被処理体を処理装置内に取入れる際は、先ずカセット容器が載置される。次にクランプによって、容器本体を気密状態で出入ユニットに対して固定する。次に、可動蓋の回転駆動体が回転し、カセット容器の底板が回転することによりロックピンを解除する。次に、可動蓋が下降すると、底板及びカセットが出入ユニット内に取込まれ、処理前の被処理体が搬送ユニットの搬送アームにより受取り可能となる。また、処理後の被処理体を処理装置外に取出す場合は、上述とは逆の手順で、出入ユニットに対して固定された容器本体内に、処理後の被処理体を積んだカセットを収納する。この場合、出入ユニット内を不活性ガスで満たしておけば、カセット容器内に不活性ガスを満たした状態で処理後の被処理体のカセットを収納することができる。
これにより、本発明では、処理前の被処理体の取入れから処理後の被処理体の取出しまでの間、外部雰囲気の影響を受けない自己完結的な閉鎖空間を形成することとなるので、本処理装置を高度なクリーンルーム内に設置する必要がなくなる。即ち、本処理装置を収容するための大容量の高度なクリーンルームを設ける必要がなくなるため、本処理装置を構築するためのイニシャルコストを大幅に低減することが可能となる。
【００１４】
なお、上記課題を解決するために、他の観点によれば、複数の処理ユニットから構成され、その各処理ユニットにおいて被処理体に対して各個別の処理を施すことにより、被処理体に対して連続的に複数の処理工程を施すことが可能なマルチチャンバ型処理装置であって、各処理ユニットは、被処理体に対して各個別の処理を施す真空処理装置と、この真空処理室と１のゲートバルブを介して着脱可能に接続された被処理体の搬送手段を備えた真空搬送室とを対に組み合わせて構成され、あるいは、各処理ユニットは、被処理体に対して各個別の処理を施す真空処理装置と、この真空処理室と１のゲートバルブを介して接続され被処理体の搬送手段を備えた真空搬送室と、前記真空搬送室に気密接続手段、例えばゲートバルブを介して着脱可能な気密中継室とを組み合わせて構成され、前記各処理ユニット同士は、前記真空搬送室に気密接続手段を介して着脱可能な気密中継室を介して相互に着脱可能であることを特徴とする処理装置が提供される。また、前記真空搬送室は、１又は２以上のゲートバルブを介してローダ／アンローダ室を接続可能に構成することが好ましく、前記真空処理室、前記真空搬送室、前記気密中継室は、それぞれ個別制御可能な真空排気系を設けることも可能である。
【００１５】
また他の観点によれば、複数の真空処理装置から構成され、その各真空処理装置において被処理体に対して各個別の処理を施すことにより、被処理体に対して連続的に複数の処理工程を施すことが可能なマルチチャンバ型処理装置であって、少なくとも、被処理体に対して各個別の処理を施す真空処理装置ユニットと、その真空処理室と１のゲートバルブを介して接続され被処理体の搬送手段を備えた真空搬送室ユニットと、真空搬送室に気密接続手段、例えばゲートバルブを介して着脱可能な気密中継室ユニットと、前記真空搬送室に１又は２以上のゲートバルブを介して着脱可能に接続され前記真空搬送室内に被処理体を搬入搬出するローダ／アンローダ室ユニットと、を含むユニット群から任意のユニットを選択し組み合わせることにより構成される処理装置が提供される。なお、前記各ユニットには独立制御可能な真空搬送系をそれぞれ設けることができる。
【００１６】
さらに他の観点によれば、複数の真空処理装置から構成され、その各真空処理装置において被処理体に対して各個別の処理を施すことにより、被処理体に対して連続的に複数の処理工程を施すことが可能なマルチチャンバ型処理装置であって、少なくとも、被処理体に対して各個別の処理を施す真空処理装置ユニットと、被処理体の搬送手段を備えた真空搬送室ユニットと、気密中継室ユニットと、前記真空搬送室内に被処理体を搬入搬出するローダ／アンローダ室ユニットとを含むユニット群から任意のユニットを選択し組み合わせることにより構成され、前記各ユニットに設けられた他のユニットとの連通用開口の寸法が共通であり、共通の気密接続手段、例えばゲートバルブを介して前記各ユニット同士を接続することが可能であることを特徴とする処理装置が提供される。その場合に、前記真空搬送室ユニットは、少なくとも１の真空処理装置ユニットとの連通用開口、少なくとも２の気密中継室との連通用開口、少なくとも１のローダ／アンローダ室ユニットとの連通用開口を備えており、使用しない開口は気密に封止可能であることが好ましく、さらに、前記真空搬送室ユニット内に設置される搬送手段は、前記各連通用開口を介して連通されたユニット間で被処理体を搬入搬出可能な可動範囲を有していることが好ましい。そして、前記気密中継室ユニットは、少なくとも２の真空搬送室との連通用開口を備えており、使用しない開口は気密に封止可能であることが好ましい。なお、前記各ユニットには独立制御可能な真空搬送系をそれぞれ設けることができる。
【００１７】
また、上記各処理装置において、前記気密中継室には、被処理体搬送手段、被処理体の検査手段、被処理体の温調手段、被処理体の位置合わせ手段、処理ガス供給手段、１又は２以上の被処理体を一時的に滞留可能なバッファ機構などの装置を設置することが可能である。
【００１８】
さらにまた、上記処理ユニットを構成する真空処理室としては、例えば、前処理装置（例えば、加熱装置、エッチング装置など）、成膜装置（例えば、スパッタ装置、ＣＶＤ装置、真空蒸着装置など）、エッチング装置、後処理装置（例えば、加熱装置など）などを採用することが可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施のいくつかの形態について詳細に説明する。
【００２０】
本発明の実施の第一の形態にかかる基板の処理装置は、少なくとも第１及び第２処理ユニットと、少なくとも第１及び第２搬送ユニットと、少なくとも１つの中継ユニットと、少なくとも１つの出入ユニットとから構成される。
前記各処理ユニットは、前記基板の夫々が通過可能な少なくとも１つの開口部を有する処理ケーシングと、この処理ケーシング内で前記基板の夫々を支持するための手段と、前記処理ケーシング内で前記基板の夫々に半導体処理を施す手段とを備えている。
前記各搬送ユニットは、前記基板の夫々が通過可能な少なくとも４つの開口部を有する搬送ケーシングと、前記搬送ケーシング内に配設された前記基板の夫々を搬送するための搬送アームとを備えている。そして、前記第１及び第２搬送ユニットには夫々前記第１及び第２処理ユニットがジョイントを介して着脱可能に接続され、前記ジョイントは２つのユニットの隣接する開口部どうしを開閉可能且つ気密に接続することができる。例えば、螺合手段により気密に接続されている。
前記中継ユニットは、前記基板の夫々が通過可能な少なくとも２つの開口部を有する中継ケーシングと、前記中継ケーシング内に配設された前記基板の夫々を載置するための載置台とを備えている。そして、前記中継ユニットには前記第１及び第２搬送ユニットがジョイントを介して接続され、前記ジョイントは２つのユニットの隣接する開口部どうしを開閉可能且つ気密に接続することができる。
前記出入ユニットは、前記基板の夫々が通過可能な少なくとも１つの開口部を有する出入ケーシングと、前記出入ケーシング内で、前記基板を間隔をおいて積載する少なくとも１つのカセットを昇降するための昇降手段とを備えている。そして、前記出入ユニットには前記第１搬送ユニットがジョイントを介して接続され、前記ジョイントは２つのユニットの隣接する開口部どうしを開閉可能且つ気密に接続することができる。
前記処理、搬送、中継ユニット及び出入ユニットの各開口部は、前記ユニットが実質的に９０度の角度を単位とした方向に接続されるように配置され、前記基板の搬送方向が実質的に９０度の角度を単位として配向される。
前記処理、搬送及び中継ユニットの各ケーシングは真空室を形成するように、その開口部の内、他のケーシングの開口部と接続されない開口部は盲板により気密により閉鎖される。
【００２１】
また本発明の実施の第２の形態にかかる基板の処理装置は、複数の処理ユニットと、複数の搬送ユニットと、複数の中継ユニットと、複数の出入ユニットと、から選択された少なくとも２つの処理ユニットと、少なくとも２つの搬送ユニットと、少なくとも１つの中継ユニットと、少なくとも１つの出入ユニットと、がジョイントを介して接続されることにより形成される。
前記ユニットの夫々は前記基板の夫々が通過可能な単数若しくは複数の開口部を有するケーシングを具備し、前記ジョイントは２つのユニットの隣接する開口部どうしを開閉可能且つ気密に接続するように構成される。
前記ユニットの前記開口部は、前記ユニットが実質的に９０度の角度を単位とした方向に接続されるように配置され、前記基板の搬送方向が実質的に９０度の角度を単位として配向される。
前記処理、搬送及び中継ユニットの各ケーシングは真空室を形成するように、その開口部の内、他のケーシングの開口部と接続されない開口部は盲板により気密により閉鎖される。
各処理ユニットは、少なくとも１つの前記開口部と、そのケーシング内で前記基板の夫々を支持するための手段と、そのケーシング内で前記基板の夫々に半導体処理を施す手段とを具備している。
各搬送ユニットは、少なくとも４つの前記開口部と、そのケーシング内に配設された前記基板の夫々を搬送するための搬送アームとを具備しており、各搬送ユニットには夫々少なくとも１つの処理ユニットが前記ジョイントを介して接続される。
各中継ユニットは、少なくとも２つの開口部と、そのケーシング内に配設された前記基板の夫々を載置するための載置台とを具備しており、各中継ユニットには夫々少なくとも１つの搬送ユニットが前記ジョイントを介して接続され、２つの搬送ユニット間に少なくとも１つの中継ユニットが介在される。
各出入ユニットは、少なくとも１つの前記開口部と、そのケーシング内で、前記基板（複数）を間隔をおいて積載する少なくとも１つのカセットを昇降するための昇降手段とを具備し、各出入ユニットには少なくとも１つの搬送ユニットが前記ジョイントを介して接続される。
【００２２】
なお上記各実施の態様において、前記各ケーシングに不活性ガス供給系と排気系とを接続し、夫々独立的に内部圧力の制御ができるように構成してもよい。
また、前記出入ユニットのケーシングを真空室として形成し、不活性ガス供給系と排気系とを接続し、独立的に内部圧力の制御ができるようにしてもよい。
前記カセットを、不活性ガスで満たされた容器内に収納された状態で前記出入ユニットに供給するように構成してもよい。その場合に、前記容器は、開口端を有する容器本体と、前記容器本体の開口端を閉鎖すると共に前記カセットを載せる底板とを具備するとともに、前記出入ユニットが、前記容器本体と協働して閉鎖空間を形成する手段を更に具備し、前記閉鎖空間を形成した状態で、前記昇降手段により、前記底板を前記容器本体から移動させ、前記容器から前記カセットをそのケーシング内に取込むように構成できる。
前記各ユニットを接続するジョイントは、共通の取付け寸法を有するゲートバルブから構成できる。
前記中継ユニットは、１８０度の角度をなす２方向若しくは９０度の角度をなす２方向に２つの前記開口部を有するように構成できる。
また前記中継ユニットは、検査、位置調節、温度調節、成膜の群から選択された少なくとも１つの付属処理を前記基板に施すための手段を具備するように構成できる。
前記出入ユニットのケーシングは、２つの前記開口部を有し、前記昇降手段が２つの前記カセットを昇降するように構成できる。
前記出入ユニットと実質的に同じ別の出入ユニットが、ジョイントを介して前記第２搬送ユニットに接続されるように構成してもよい。
各ユニットは、基準正方形のＮ個分（Ｎは４以下の正の整数）の床面積を設置スペースとして付与されるように基本的に設計することが好ましい。
【００２３】
次に、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態にかかる基板の処理装置の構成について、さらに具体的に説明する。
【００２４】
図１には、本発明の一実施例に係るマルチチャンバ型処理装置の平面図が示されている。図中、処理装置は各基本ユニットに分解された状態となっている。基本ユニットは、大寸法の処理ユニットＵ１、搬送ユニットＵ２、直進用の中継ユニットＵ３、２つのカセットを収納できる出入ユニットＵ４とから主に構成されている。
【００２５】
図２には、本発明の他の実施例に係るマルチチャンバ型処理装置の平面図が示されている。図中、処理装置は各基本ユニットに分解された状態となっている。この実施例の処理装置においては、図１図示の処理装置で使用された基本ユニットＵ１〜Ｕ４以外に、小寸法の処理ユニットＵ５、処理ユニットＵ５を取り付けるための搬送ユニットＵ６、方向変換用の中継ユニットＵ７、１つのカセットを収納できる出入りユニットＵ８が追加の基本ユニットとして使用される。
【００２６】
各ユニットＵ１〜Ｕ８は、被処理基板である半導体ウェハＷの寸法に依存して決定され、例えば、一辺がＬの基準正方形ＲＳ（Ｌ×Ｌ）の低正数倍（実施例では４以下）の床面積を設置スペースとして付与されるように基本的に設計される。換言すると、各ユニットＵ１〜Ｕ８は、平面図において、直交座標系のグリッドにより規定できる一辺がＬの基準正方形ＲＳのＮ倍（Ｎは正の整数で、図１及び図２図示の実施例ではＮ＝１、２、４）の面積を実質的に付与される。
【００２７】
別の視点から述べると、各ユニットＵ１〜Ｕ８は、実質的に９０度の角度を単位とした方向に、次々と接続され、被処理基板である半導体ウェハＷの搬送方向が、実質的に９０度の角度を単位として配向される。即ち、被処理基板である半導体ウェハＷの搬送路は、実質的に直進、後退或いは９０度の角度で左右いずれかの方向に曲がるように形成される。より具体的には、隣接する３つのユニットは、０度、１８０度の角度で接続され、実質的に直線的な搬送路を形成するか、９０度或いは２７０度の角度で接続され、実質的に直角に曲がる搬送路を形成する。
【００２８】
各ユニットＵ１〜Ｕ８は、単数若しくは複数の開口部４を有する耐圧構造のケーシング２を具備し、各開口部４にはフランジ６が配設される。フランジ６を介して各開口部４が気密に閉鎖されると、各ケーシング２は真空室を形成する。各ユニットＵ１〜Ｕ８のケーシング２には、不活性ガスの供給系７からのライン及び排気系８（図３参照）からのラインが個々に接続される。従って、各ケーシング２が真空室を形成した状態において、各ユニットＵ１〜Ｕ８に対応する各真空室は独立的に所定の減圧雰囲気に設定可能となる。
【００２９】
各ユニットＵ１〜Ｕ８は気密ジョイント及び開閉手段として機能するゲートバルブＧＶに接続される。各ユニットＵ１〜Ｕ８のフランジ６は同一のゲートバルブＧＶを取付けることができるように共通の寸法を有し、従って、本処理装置で使用されるゲートバルブＧＶは、実質的に同一のバルブからなる。但し、各部における必要な耐圧に応じて、各バルブが異なる設定耐圧を有するようにしてもよい。なお、各ユニットＵ１〜Ｕ８の開口部４もまた同じ開口寸法を有する。
【００３０】
また、各ユニットＵ１〜Ｕ８間の接続に使用されない開口部４は、フランジ６に取付けられる盲板ＢＰにより気密に閉鎖される。
【００３１】
図１に図示の処理装置には２つの、また図２に図示の処理装置には１つの大寸法の処理ユニットＵ１が配設される。処理ユニットＵ１は、前述の一辺がＬの基準正方形ＲＳを２×２で並べた正方形を設置スペースとして想定して設計される。即ち、ユニットＵ１〜Ｕ８を接続して組立てた場合、処理ユニットＵ１を設置するには、２×２分の基準正方形ＲＳが必要となる。しかし、処理ユニットＵ１のケーシング２の一辺の長さは２Ｌよりかなり小さくなっている。
【００３２】
図２に図示の処理装置には２つの小寸法の処理ユニットＵ５が配設される。処理ユニットＵ５は、基準正方形ＲＳの１つ分を設置スペースとして想定して設計される。被処理基板が小さい場合や、付帯設備が少ない処理内容の場合、このような小寸法処理ユニットＵ５でも対応することができる。
【００３３】
処理ユニットＵ１、Ｕ５のケーシング２は共に略正方形の平面形状をなし、ケーシング２の一側面に、その垂直中心線を対称軸として１つの開口部４が形成される。処理ユニットＵ１、Ｕ５のケーシング２内には、半導体ウェハＷを載置するための載置台１０が中央に配設される。載置台１０には、ウェハＷをロード及びアンロードを補助するように上下動可能なリフトピン（図示せず）が内蔵される。図１に図示の２つの処理ユニットＵ１どうし、或いは、図２に図示の処理ユニットＵ５どうしは、例えば、同一の処理内容、或いは異なる処理内容、例えば、成膜処理及びエッチング処理を夫々行うものとすることができる。各処理内容に対応する処理ユニットＵ１、Ｕ５の構成は後に詳述する。
【００３４】
なお、処理ユニットＵ１の平面形状は、正方形以外の形状、例えば矩形、円形、多角形とすることができる。また、開口部４を複数設けることも可能である。
【００３５】
大寸法の処理ユニットＵ１の夫々は、実質的に同一の搬送ユニットＵ２に接続される。また、２つの小寸法の処理ユニットＵ５は１つの搬送ユニットＵ６に接続される。搬送ユニットＵ２、Ｕ６は基準正方形ＲＳを１×２で並べた矩形を設置スペースとして想定して設計される。即ち、搬送ユニットＵ２、Ｕ６のケーシング２は矩形の平面形状をなす。
【００３６】
搬送ユニットＵ２のケーシング２には５つの開口部４が形成され、より具体的には、両端面及び一側面に夫々その垂直中心線を対称軸として１つの開口部４が形成され、他側面にはその垂直中心線を対称軸として一対の開口部４が形成される。これに対して、搬送ユニットＵ６のケーシング２には６つの開口部４が形成され、より具体的には、両端面に夫々その垂直中心線を対称軸として１つの開口部４が形成され、両側面にはその垂直中心線を対称軸として一対の開口部４が形成される。搬送ユニットＵ２、Ｕ６の開口部４は、実質的に９０度の角度間隔で４方向に１つずつ、合計で少なくとも４個あることが望ましい。
【００３７】
図３に図示の如く、搬送ユニットＵ２、Ｕ６のケーシング２内には、伸縮自在な搬送アーム１２が配設される。搬送アーム１２は、リンク機構を介して接続されたアーム素子１４ａ、１４及びフォーク１６とを具備する。搬送アーム１２は駆動部１８により伸縮駆動されるだけでなく、上下方向にも駆動される。搬送アーム１２は、搬送ユニットＵ２、Ｕ６の各開口部４を介して、ユニットＵ１〜Ｕ８間でウェハＷを搬送する。
【００３８】
図１図示の処理装置には、直線的な搬送路を形成するように２つの搬送ユニットＵ２を接続する中継ユニットＵ３が配設される。図２図示の処理装置には、９０度の角度で曲がった搬送路を形成するように２つの搬送ユニットＵ２、Ｕ６を接続する中継ユニットＵ７が配設される。中継ユニットＵ３、Ｕ７は基準正方形ＲＳの１つ分を設置スペースとして想定して設計される。即ち、中継ユニットＵ３、Ｕ７のケーシング２は正方形の平面形状をなす。
【００３９】
直進用の中継ユニットＵ３のケーシング２には、対向する２面に夫々その垂直中心線を対称軸として１つの開口部４が形成される。これに対して、方向変換用の中継ユニットＵ７のケーシング２には、隣接する２面に夫々その垂直中心線を対称軸として１つの開口部４が形成される。
【００４０】
中継ユニットＵ３、Ｕ７のケーシング２内には、半導体ウェハＷを載置するための載置台２０が中央に配設される。載置台２０には、ウェハＷのロード及びアンロードを補助するように上下動可能なリフトピン（図示せず）が内蔵される。中継ユニットＵ３、Ｕ７は、単に２つ搬送ユニットＵ２間においてウェハＷを一時的に保管するだけでなく、ウェハＷの検査、温度調節、熱処理、アライメント等の任意の機能を具備することができる。例えば、図２図示の処理装置の左端部には、中継ユニットＵ３が、搬送ユニットＵ２を接続するためではなく、付属の機能を利用するために組込まれている。
【００４１】
図１図示の処理装置には、２つの搬送ユニットＵ２の夫々に接続されるように、実質的に同一の２つの出入ユニットＵ４が配設される。出入ユニットＵ４は基準正方形ＲＳを１×２で並べた矩形を設置スペースとして想定して設計され、２つのウェハカセットＣを導入可能に形成される。各ウェハカセットＣには、複数枚例えば２５枚の半導体ウェハＷが収納される。これに対して、図２図示の処理装置には、搬送ユニットＵ２、Ｕ６に夫々接続されるように２つの出入ユニットＵ８が配設される。出入ユニットＵ８は基準正方形ＲＳの１つ分を設置スペースとして想定して設計され、１つのウェハカセットＣを導入可能に形成される。
【００４２】
図示のように２つの出入ユニットＵ４、Ｕ８が使用される場合、通常、一方は処理前ウェハＷをシステム内に取入れるために使用され、他方は処理後ウェハＷをシステム外に取出すために使用される。しかし、１つの出入ユニットＵ４の、一方のウェハカセットＣが処理前ウェハＷをシステム内に取入れるために使用され、他方のウェハカセットＣが処理後ウェハＷをシステム外に取出すために使用される場合もある。また、１つのウェハカセットＣが、処理前及び処理後ウェハＷの両者を同時に扱うために使用される場合もある。
【００４３】
ウェハカセットＣは、表面洗浄後のウェハＷの表面に自然酸化膜が形成されるのを防止するため、不活性ガスで満たされた気密性のカセット容器１５２に入れられた状態で、本処理装置へ搬送されてくる。出入ユニットＵ４、Ｕ８は、この様なシール状態のウェハカセットＣを外気に触れさせることなく、そのケーシング２内に取入れできるように構成される。
【００４４】
より具体的には、カセット容器１５２は、下部に開口端を有する矩形の容器本体１５４と、同開口端を気密に閉鎖する着脱可能な底板１５６を具備する。底板１５６は、容器本体１５４の下部のフランジ１５８の下面に、Ｏリング等のシール材１６０を介して気密に取付けられる。容器１５２内には、カセットＣを収容した状態で、大気圧に対して陽圧に設定された、清浄度の高い窒素等の不活性ガスが充填される。このため、容器１５２には、ガスを導入するためのバルブ付きノズル（図示せず）が接続される。
【００４５】
底板１５６の周面内には、突出及び退避可能に複数のロックピン１６２が配設され、これらは、容器本体１５４の下部の内壁に形成された凹部と係合する。ロックピン１６２は、底板１５６の中央に内蔵される円板１６４に連結され、円板１６４の回転により、容器本体１５４の凹部に対する係合及び離脱を行えるようになっている。円板１６４の底部には、円板１６４を回転させるための凹部１６６が形成される。
【００４６】
これに対して、カセット容器１５２を載置するための出入ユニットＵ４、Ｕ８のケーシング２の天板１７０には、開口部１７４が形成される。開口部１７４は、ボールネジ１７２で、出入ユニットＵ４、Ｕ８のケーシング２内を上下に駆動され、上記カセット容器１５２の底板１５６と共にカセットＣを出入ユニットＵ４、Ｕ８内に出し入れ可能な可動蓋としての蓋１７６により開閉される。蓋１７６の上面中央には上方に突出する複数のピン１７８が配設され、これらは蓋１７６に内蔵された回転駆動体１８０に取付けられると共に、底板１５６の凹部１６６と係合可能となっている。即ち、凹部１６６とピン１７８とが係合した状態で、回転駆動体１８０が回転すると、底板１５６の円板１６４も回転し、ロックピン１６２が容器本体１５４に対する係合及び離脱を行うことができる。
【００４７】
また、開口部１７４の周囲で天板１７０の上面には複数のクランプ１８２が配設される。クランプ１８２は、容器本体１５４のフランジ１５８の上面に係合し、容器本体１５４をケーシング２の天板１７０に押し付ける。容器本体１５４をケーシング２の天板１７０との間には、Ｏリング等のシール材（図示せず）が配設され、両部材間を気密にシールする。
【００４８】
この様な構成の出入ユニットＵ４、Ｕ８において、処理前ウェハＷが処理装置内に取入れる際は、先ず、カセット容器１５２が天板１７０上の所定位置に載置される。次に、クランプ１８２が旋回し、容器本体１５４を気密状態で天板１７０に対して固定する。次に、蓋１７６の回転駆動体１８０が回転し、カセット容器１５２の底板１５６の円板１６４を介して、ロックピン１６２を解除する。次に、蓋１７６が下降すると、底板１５６及びウェハカセットＣが、容器本体１５４を天板１７０上に残して下降する。即ち、カセットＣが出入ユニットＵ４、Ｕ８のケーシング２内に取込まれ、処理前ウェハＷが搬送ユニットＵ２の搬送アーム１２により受取り可能となる。
【００４９】
また、処理後ウェハＷを処理装置外に取出す場合は、上述とは逆の手順で、天板１７０に対して固定された容器本体１５４内に、処理後ウェハＷを積んだウェハカセットＣを収納する。この場合、出入ユニットＵ４、Ｕ８のケーシング２内を不活性ガスで満たしておけば、カセット容器１５２内に不活性ガスを満たした状態で処理後ウェハＷのカセットＣを収納することができる。
【００５０】
この様にすれば、本処理装置は、処理前ウェハＷの取入れから処理後ウェハＷの取出しまでの間、外部雰囲気の影響を受けない自己完結的な閉鎖空間を形成することとなるので、本処理装置を高度なクリーンルーム内に設置する必要がなくなる。即ち、本処理装置を収容するための大容量の高度なクリーンルームを設ける必要がなくなるため、本処理装置を構築するためのイニシャルコストを大幅に低減することが可能となる。
【００５１】
次に、図４を参照しながら中継ユニットＵ３（Ｕ７）の具体例について詳述する。図４図示の中継ユニットＵ３は、ステンレスやアルミニウムなどからなる気密なケーシング２１内に載置台２３を具備する。載置台２３には上下動可能なリフトピン２４が内装される。リフトピン２４は、ウェハＷの受け取り時に上昇し、所定の搬送アームよりウェハＷを受け取った後に下降し、載置台２３の載置面上にウェハＷを載置する。載置台２３の載置面には、必要に応じて、静電チャックなどのウェハ固定手段を設けることが可能である。
【００５２】
載置台２３には図示しない冷媒源より液体窒素などの冷媒を供給循環させることが可能な冷却ジャケット２５が内装されることもある。冷却ジャケット２５からの冷熱伝達により、ウェハＷを所望の温度にまで冷却することもできる。ウェハＷの上方には、赤外線ランプなどの加熱手段２６が載置されることもあり、ウェハＷの温度を所望の温度にまで加熱することも可能である。この様に、中継ユニットＵ３には、搬入されたウェハＷを所望の温度に温調するための温調手段を設けることが可能である。例えば、前段の処理ユニットにおいて、加熱処理されたウェハＷを搬送中に常温にまで冷却したり、搬送中のウェハＷを加熱して、簡単なアニール処理を施すことが可能である。なお、加熱手段２６として、赤外線ランプに代え、載置台２３に内装された電気抵抗体を用いることもできる。
【００５３】
中継ユニットＵ３には、検査装置２７、例えば、射入射干渉計、静電容量式検査装置、フィゾー干渉計、光電式検査装置、超音波式検査装置などを設けることにより処理後ウェハＷの表面形状、例えばフラットネス、そり、厚みなどを測定検査することも可能である。更に必要な場合には、光学式濃度計、可視紫外分光光度計、赤外分光光度系、走査型トンネル電子顕微鏡、オージェ電子顕微鏡、触針式膜厚計、エリプソメータ、走査型電子顕微鏡、ＥＰＭＡ、異物検査装置などを設置することによりウェハＷの物性を詳細に検査することも可能である。かかる構成により、処理後ウェハＷの欠陥検査を搬送中に実施し、重大な欠陥が発見された場合には、後段の処理を省略し、欠陥ウェハＷを装置外にアンロードすることができる。なお、図４に示す中継ユニットＵ３には、検査装置２７の一例として、射入射干渉計が示されており、発光素子２７ａから射出させた特定波長の照射光をウェハＷの表面にて反射させ受光素子２７ｂにおいて受光し、その干渉波形によりウェハＷの表面の状態を検査する。
【００５４】
中継ユニットＵ３には、必要に応じて、処理ガス導入系２９が接続される。これにより、所定のガス、例えば窒素ガスを導入し、処理後ウェハＷの表面に窒化膜を形成し、処理面を保護することが可能となる。更にまた、中継ユニットＵ３の載置台２３には、必要に応じて、ウェハＷの位置調節手段が配備される。これにより、予め中継ユニットにてアライメントした後に後段の処理ユニットにウェハＷを搬出することができる。
【００５５】
また、中継ユニットＵ３内に昇降可能なカセットを設置し、２５枚程度までの一時的なウェハの保管に使用することも可能である。
【００５６】
中継ユニットＵ３に装備可能な付属機能は、上述の内容に限定されるものではなく、前段の処理工程から後段の処理工程へ被処理基板を搬送中に施すことが可能なあらゆる処理、検査、位置調節、温調などを施すための１つ或いは複数の機能とすることができる。逆に、中継ユニットは、全ての付属機能を省略し、他のユニットとは別個独立に圧力制御することが可能な単なる中継室として構成することも可能である。なお、直進用の中継ユニットＵ３では、２つの開口部４が対向して配置されるが、方向変換用の中継ユニットＵ７では、２つの開口部４は９０度の角度を成すように配置される。
【００５７】
次に、処理ユニットＵ１、Ｕ５の具体例について、図５、図６及び図７を参照しながら説明する。
【００５８】
図５には、処理ユニットＵ１、Ｕ５として使用されるマグネトロン式スパッタ装置が示される。図示のように、スパッタ装置４０は、ステンレスやアルミニウム等からなる気密なバレル状のケーシング４１を備える。ケーシング４１内には、上方から順次、陰極４２、ターゲット４３、コリメータ４４、陽極４５が対向配置される。陽極４５は被処理基板である半導体ウェハＷを載置固定する載置台を兼ね、その載置面にチャック４６によりウェハＷを固定載置される。
【００５９】
導電性金属からなる陰極４２には可変直流高圧電源４７が接続される。スパッタ処理時には、例えば１０〜２０ＫＷの直流電力を印加することにより、陰極４２と陽極４５との間にグロー放電を生じさせる。そして、陰極４２の下面に接合されたターゲット４３にイオン粒子を衝突させ、弾かれたスパッタリング粒子を、ターゲット４３に対向する位置に載置されたウェハＷの処理面に被着させる。陰極４２の上部には回転自在の永久磁石４８が設置される。永久磁石４８により、陰極４２の近傍に直交電磁界が形成され、二次イオンがトラップされることにより、イオン化が促進される。永久磁石４８の配置及び／または形状を調整することにより、形成される膜厚のばらつきを調整することができる。陰極４２には冷却ジャケット４９が内装され、冷媒、例えば冷却水を循環させることにより、陰極４２及び／またはターゲット４３の昇温が抑制される。
【００６０】
ケーシング４１の下部には、アルミニウム等の導電性金属からなり陽極も兼ねる載置台４５が載置される。載置台４５は、略円筒状に構成され、昇降機構５０により昇降自在である。載置台４５には、ヒータ等の加熱装置５１が内装され、ウェハＷを所望の温度、例えば２００℃にまで昇温させることができる。ウェハＷの裏面には、管路５２を介して窒素ガス等の供給することが可能であり、加熱装置５１からの伝熱特性を向上させている。
【００６１】
陰極４２／ターゲット４３と陽極（載置台）４５の間にはコリメータ４４が設置される。コリメータ４４はステンレス等の導電性金属製の円板にハニカム状または円形の断面を有する多数の小孔を穿設してなる。コリメータ４４の周囲にはセラミックス等の絶縁部材が取り付けられ、ケーシング４１の内壁やシールと５３等から電気的に絶縁され、プロセス時には、電気的フローティング状態に保持される。ケーシング４１内には、陰極４２から陽極（載置台）４５に至るスパッタリング粒子が飛翔する空間を囲むように、例えばステンレス等からなるシールド５３が形成され、ケーシング４１の内壁がスパッタリング粒子から保護される。なお、このシールド５３は接地によりグランド電位に落とされており、プロセス時には一種の対向電極としても作用するものである。
【００６２】
ケーシング４１には、ガス源５３からマスフローコントローラ５４を介して、所望の処理ガスを供給するための処理ガス導入管５５が接続される。所定の処理ガスとして、例えば第１管路５５ａからアルゴン等の不活性ガスが導入され、第２管路５５ｂから窒素等の反応性ガスが導入される。ケーシング４１の下方には排気口５６が設けられ、図示しない真空ポンプ、例えばドライポンプによりケーシング内が所望の圧力に真空引き可能となる。
【００６３】
図６には、処理ユニットＵ１、Ｕ５として使用されるプラズマエッチング装置７１が示される。エッチング装置７１は、導電性材料、例えばアルミニウム等からなる円筒或いは矩形状に成形された気密なケーシング７２を有する。ケーシング７２の底部にはセラミック等の絶縁材７３を介して、ウェハＷを載置するための略円筒状の載置台７４が収容される。載置台７４は、アルミニウム等より形成された複数の部材をボルト等により組付けることにより構成することができる。載置台７４には、冷却手段７５や加熱手段７６等の熱源手段が内設され、ウェハＷの処理面を所望の温度に調整することができる。
【００６４】
冷却手段７５は、例えば冷却ジャケット等から構成され、冷却ジャケット７５には、例えば液体窒素等の冷媒を冷媒導入管７７を介して導入可能である。導入された液体窒素は同冷却ジャケット７５内を循環し、その間に核沸騰により冷熱を生じる。かかる構成により、例えば−１９６℃の液体窒素の冷熱が冷却ジャケット７５から載置台７４を介してウェハＷに対して伝熱し、ウェハＷの処理面を所望する温度まで冷却する。なお、液体窒素の核沸騰により生じた窒素ガスは冷媒排出管７８より容器外へ排出される。
【００６５】
載置台７４には温調用ヒータ等の加熱手段７６が配置される。温調用ヒータ７６は、例えば窒化アルミニウム等の絶縁性焼結体にタングステン等の導電性抵抗発熱体が挿入されてなる。抵抗発熱体が電力供給リード７９によりフィルタ８０を介して電力源８１から所望の電力を受けて発熱し、ウェハＷの処理面の温度を所望する温度まで加熱し、温度制御を行う。
【００６６】
載置台７４は、上面中央部が凸状にされた円板状で、この中央上面には、例えば静電チャック８２がウェハＷと略同径大、好ましくはウェハＷの径よりも若干小さい径で設けられる。静電チャック８２は、ウェハＷを載置保持する面としてポリイミド樹脂等の高分子絶縁材料からなる２枚のフィルム８２ａ、８２ｂ間に銅箔等の導電膜８２ｃを挟持した静電チャックシートより構成される。導電膜８２ｃは、電圧供給リード８３により、途中高周波をカットするフィルタ８４、例えばコイルを介して可変直流電圧源８５に接続される。従って、導電膜８２ｃに高電圧を印加することにより、静電チャック８２の上側フィルム８２ａの上面にウェハＷをクーロン力により吸着保持し得る。なお、被処理基板を保持するチャック手段として、静電チャック８２に代え、例えば、昇降運動自在の円環状のクランプ部材等の、被処理基板を機械的に保持するメカニカル・チャック手段を用いることができる。
【００６７】
静電チャックシート８２には、伝熱ガス供給孔８６が同心円状に穿設される。伝熱ガス供給孔８６には、伝熱ガス供給管８７が接続され、図示しないガス源よりヘリウム等の伝熱ガスを、ウェハＷの裏面と静電チャック８２のチャック面との間に形成される微小空間に供給し、載置台７４からウェハＷへの伝熱効率を高めることができる。
【００６８】
載置台７４の周囲には、静電チャック８２上のウェハＷの外周を囲むように環状のフォーカスリング８７が配置される。フォーカスリング８７は反応性イオンを引き寄せない絶縁性または導電性の材料からなり、反応性イオンを内側の半導体ウェハＷにだけ効果的に入射せしめるように作用する。
【００６９】
載置台７４には、中空に成形された動体よりなる給電棒８８が接続され、給電棒８８にはブロッキングコンデンサ８９を介して高周波電源９０が接続される。プロセス時には、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が給電棒８８を介して載置台７４に印加される。かかる構成により、載置台７４は下部電極として作用し、ウェハＷに対向するように設けられた上部電極９１との間にグロー放電を生じ、ケーシング内に導入された処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマ流にて被処理基板にエッチング処理を施す。
【００７０】
上部電極９１は、載置台７４の載置面上方に、これより約１０〜２０ｍｍ程度離間させて配置される。上部電極９１は中空に形成され、その中空部に処理ガス供給管９２が接続される。処理ガス源９３より流量制御器（ＭＦＣ）９４を介して所定の処理ガス、例えばＣＦ４等のエッチングガスが供給管９２から導入される。中空部の中程には、処理ガスの均一拡散を促進するための多数の小孔が穿設されたバッフル板９５が配置される。バッフル板９５の下方には処理ガス噴出口として多数の小孔９６が穿設された板部材からなる処理ガス導入部９７が設置される。
【００７１】
ケーシング７２の下方には真空ポンプ等からなる排気系に連通する排気口９８が設けられ、ケーシング内を所定の圧力に、例えば０．５Ｔｏｒｒに真空排気することができる。載置台７４とケーシング７２の内壁との間には複数のバッフル孔が穿設されたバッフル板９９が、載置台７４を囲むように配置される。バッフル板９９は、プロテクトリング或いは排気リングとも称され、排気流の流れを整え、ケーシング７２内から処理ガス等を均一に排気するためのものである。
【００７２】
図７には、処理ユニットＵ１、Ｕ５として使用される枚葉式の熱ＣＶＤ装置１１１が示される。ＣＶＤ装置１１１は、所定の減圧雰囲気にまで真空引き自在な略円筒状の気密なケーシング１１２を有する。ケーシング１１２の天井面１１３の中央には、中空の円筒形状からなるシャワーヘッド１１４が気密に設けられる。シャワーヘッド１１４の上部に処理ガス供給管１１５が接続され、処理ガス源１１６より流量制御器（ＭＦＣ）１１７を介して、所定のプロセスガスがシャワーヘッド１１４に導入される。シャワーヘッド１１４の下面、即ち後述の載置台１１８との対向面には、ガス噴出口１１９が複数穿設される。処理ガス導入管１１５からシャワーヘッド１１４内に導入された処理ガスは、ガス噴出口１１９通じて、ケーシング１１２内の載置台１１８に向けて均等に噴き出される。
【００７３】
ケーシング１１２の底部近傍には、真空ポンプ等の排気手段１２０に通じる排気管１２１が設けられる。排気手段１２０の稼働により、ケーシング１１２は、所定の減圧雰囲気、例えば１０−６Ｔｏｒｒに設定、維持が可能となる。ケーシング１１２の底部は、略円筒状の支持体１２２によって支持された底板１２３によって構成される。底板１２３の内部には冷却水溜１２４が設けられ、冷却水パイプ１２５によって供給される冷却水が、冷却水溜１２４内を循環する。
【００７４】
載置台１１８は底板１２３の上面にヒータ１２６を介して設けられ、ヒータ１２６及び載置台１１８の周囲は、断熱壁１２７によって囲まれる。載置台１１８の上にはウェハＷが載置される。断熱壁１２７は、その表面が鏡面仕上げされて周囲からの放射熱を反射し、断熱を図るように構成される。ヒータ１２６は絶縁体の中に略帯状の発熱体を所定のパターン、例えば渦巻き状に埋設してなる。ヒータ１２６は、ケーシング１１２外部に設置された図示しない交流電源から印加される電圧により所定の温度、例えば４００℃〜２０００℃まで発熱し、載置台１１８上に載置されたウェハＷを所定の温度、例えば８００℃に維持する。
【００７５】
載置台１１８の上面には、ウェハＷを吸着、保持するための静電チャック１２８が設けられる。静電チャック１２８は、ウェハＷを載置保持する面としてポリイミド樹脂等の高分子絶縁材料からなる２枚のフィルム１２８ａ、１２８ｂ間に銅箔等の導電膜１２８ｃを挟持した静電チャックシートより構成される。導電膜１２８ｃには、図示しない可変直流電圧源が接続される。このように、導電膜１２８ｃに高電圧を印加することにより、静電チャック１２８の上側フィルム１２８ａの上面にウェハＷをクーロン力により吸着保持し得る。
【００７６】
載置台１１８の中心部に底板１２３を貫通する伝熱媒体供給管１２９が嵌入する。伝熱媒体供給管１２９の先端に接続された流路１３０を介して供給された例えばＨｅガス等の伝熱媒体が、静電チャック１２８の載置面に載置されたウェハの裏面に供給される。
【００７７】
載置台１１８中には、温度センサ１３１の検知部１３２が配置され、載置台１１８内部の温度を逐次検出する。温度センサ１３１からの信号に基づいて、ヒータ１２６に給電される交流電源のパワー等を抑制することにより、載置台１１８の載置面を所望の温度にコントロールできる。
【００７８】
断熱壁１２７の側面外周と、底板１２３の側面外周、及び支持体１２２の側面外周と、ケーシング１１２の側壁１３３内周とによって創出される略環状の空間内には、載置台１１８の載置面に載置されるウェハＷを、昇降させるためのリフタ１３４が設けられる。
【００７９】
次に、処理ユニットＵ１として上述の処理装置を用い、コンタクトホールに配線材を形成するように構成したマルチチャンバ型処理装置の実施例について、図８を参照して説明する。図８において、処理ユニットＵ１ａはエッチング装置７１の構造を有するエッチングユニットであり、処理ユニットＵ１ｂ、Ｕ４ｃ、スパッタ装置４０の構造を有する第１及び第２スパッタユニットであり、処理ユニットＵ１ｄは、ＣＶＤ装置１１１の構造を有するＣＶＤユニットである。
【００８０】
図１及び図２図示の実施例で述べたように、各処理ユニットＵ１ａ、Ｕ１ｂ、Ｕ１ｃ、Ｕ１ｄの夫々は、ゲートバルブＧＶを介して専用の搬送ユニットＵ２（図８では符号Ｕ２ａ、Ｕ２ｂ、Ｕ２ｃ、Ｕ２ｄで指示）に接続され、搬送ユニットＵ２どうしはゲートバルブＧＶを介して中継ユニットＵ３（図８では符号Ｕ３ａ、Ｕ３ｂ、Ｕ３ｃで指示）により接続される。図８の左右両端の搬送ユニットＵ２ａ、Ｕ２ｄには、夫々出入ユニットＵ４（図８では符号Ｕ４ａ、Ｕ４ｂで指示）がゲートバルブＧＶを介して接続される。前述の如く、各ユニットＵ１〜Ｕ４には、不活性ガスの供給系及び排気系が個々に接続され、独立的に所定の減圧雰囲気に設定可能となっている。搬送ユニットＵ２の使用しない開口部は盲板ＢＰにより気密に閉鎖される。
【００８１】
次に、図８図示のマルチチャンバ型処理装置により、シリコンウェハＷ上に形成されたシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜にスルーホールを形成し、そのスルーホール内を含むウェハＷ上にチタン膜／チタン窒化膜／タングステン膜を、配線材として成膜する場合の動作について簡単に説明する。
【００８２】
先ず、左側の出入ユニットＵ４ａ内に、処理前のウェハＷを積んだウェハカセットＣを前述の態様で導入する。次に、左側の出入ユニットＵ４ａ内に導入されたウェハカセットＣから、搬送ユニットＵ２ａの搬送アーム１２によりウェハＷを一枚取出し、ウェハに形成されたオリフラに基づいて所定の位置決めを行った後、エッチングユニットＵ１ａにウェハＷを搬入する。次に、エッチングユニットＵ１の対向電極７４、９１（図６参照）間に電圧を印加してグロー放電を生じさせ、処理ガスをプラズマ化し、このプラズマのイオン種及び活性種を使用し、層間絶縁膜をエッチングしてスルーホールを形成する。
【００８３】
エッチング処理終了後、搬送ユニットＵ２ａの搬送アーム１２により、エッチングユニットＵ１ａからウェハＷを取出し、中継ユニットＵ３ａ内に搬入する。中継ユニットＵ３ａ内には、例えばオゾンを導入し、エッチング処理後の被処理基板に対して後処理としてアッシングを施す。中継ユニットＵ３ａにおいては、必要に応じて、所定の検査、温調、位置合わせ等の付属処理を行う。
【００８４】
中継ユニットＵ３ａにおける付属処理の終了後、搬送ユニットＵ２ｂの搬送アーム１２により、中継ユニットＵ３ａからウェハＷを取出し、第１スパッタユニットＵ１ｂにウェハＷを搬入する。次に、第１スパッタユニットＵ１ｂの載置台４５（図５参照）上でウェハＷを所望の温度、例えば２００℃にまで加熱する。次に、電極４２、４５間に、例えば１０〜２０ＫＷの直流高圧電力を印加してグロー放電を生じさせ、アルゴン等の不活性ガスをプラズマ化する。そして、陰極の下面に接合されたチタンからなるターゲット４３にイオン粒子を衝突させ、弾かれたチタン粒子を、ターゲット４３に対向するウェハＷの処理面に被着させる。この様にして、エッチングにより形成されたスルーホール内を含むウェハＷ上にチタン膜をオーミックコンタクト層として形成する。
【００８５】
チタン膜形成後、搬送ユニットＵ２ｂの搬送アーム１２により、第１スパッタユニットＵ１ｂからウェハＷを取出し、中継ユニットＵ３ｂ内に搬入する。中継ユニットＵ３ｂにおいては、必要に応じて、所定の検査、温調、位置合わせ等の付属処理を行う。
【００８６】
中継ユニットＵ３ｂにおける付属処理の終了後、搬送ユニットＵ２ｃの搬送アーム１２により、中継ユニットＵ３ｂからウェハＷを取出し、第２スパッタユニットＵ１ｃにウェハＷを搬入する。次に、第２スパッタユニットＵ１ｃの載置台４５（図５参照）上でウェハＷを所望の温度、例えば２００℃にまで加熱する。次に、電極４２、４５間に、例えば１０〜２０ＫＷの直流高圧電力を印加してグロー放電を生じさせ、窒素ガスをプラズマ化する。そして、陰極の下面に接合されたチタンからなるターゲット４３にイオン粒子を衝突させ、弾かれたチタン粒子を、窒化させると共に、ターゲット４３に対向するウェハＷの処理面に被着させる。この様にして、既に形成されたチタン膜上に、チタン窒化膜をバリヤ層として形成する。
【００８７】
チタン窒化膜形成後、搬送ユニットＵ２ｃの搬送アーム１２により、第２スパッタユニットＵ１ｃからウェハＷを取出し、中継ユニットＵ３ｃ内に搬入する。中継ユニットＵ３ｃにおいては、必要に応じて、所定の検査、温調、位置合わせ等の付属処理を行う。
【００８８】
中継ユニットＵ３ｃにおける付属処理の終了後、搬送ユニットＵ２ｄの搬送アーム１２により、中継ユニットＵ３ｃからウェハＷを取出し、ＣＶＤユニットＵ１ｄにウェハＷを搬入する。次に、ＣＶＤユニットＵ１ｄの載置台１１８（図７参照）上でウェハＷを所望の温度、例えば８００℃にまで加熱する。次に、ケーシング１１２内にタングステン含有ガスを導入し、ＣＶＤ法により、既に形成されたチタン窒化膜上にタングステン膜を形成する。この様にして、チタン膜／チタン窒化膜／タングステン膜からなる配線材をスルーホール内を含むウェハＷ上に成膜する。
【００８９】
チタン窒化膜形成後、搬送ユニットＵ２ｄの搬送アーム１２により、ＣＶＤユニットＵ１ｄからウェハＷを取出し、右側の出入ユニットＵ４ｂのウェハカセットＣ内に処理後のウェハＷを挿入する。ウェハカセットＣは、処理後のウェハＷで満載された後、本処理装置から取出される。なお、図示はしていないが、最後段の搬送ユニットＵ２ｄの他方の側に更に別の中継ユニットＵ３を設け、その中継ユニットで成膜状態を検査するように処理装置を構成することも可能である。また、更に別の処理ユニットを設けて、エッチバック等の後処理を施すように処理装置を構成することも可能である。
【００９０】
また、本発明によれば、種々の障害物を避けるように搬送路を方向変換することにより、与えられた条件に合わせて様々な態様でのマルチチャンバ型処理装置を設計することができる。
【００９１】
例えば、図９にレイアウトが示される実施例においては、柱ＣＢ及び固定設置物ＦＯを避けるようにマルチチャンバ型処理装置がジグザグ型に形成される。
【００９２】
図９図示の処理装置において、例えば、上側の１カセット収納用の出入ユニットＵ８がシステム入口、下側の１カセット収納用の出入ユニットＵ８がシステム出口として使用される。また、図１０にレイアウトが示される実施例においては、９個という多数の処理ユニットＵ１が、部屋の両端の壁ＲＷにより限られた長さに納まるように、搬送ユニットＵ２及び中継ユニットＵ３、Ｕ７を介してＵ字形に配置される。図１０図示の処理装置において、例えば、右側の２カセット収納用の出入ユニットＵ４がシステム入口、左側の２カセット収納用の出入ユニットＵ４がシステム出口として使用される。
【００９３】
上述の如く、本発明によれば、中継ユニットを介して搬送ユニットを次々と接続することにより、任意処理内容の処理ユニットを任意の数だけ使用してマルチチャンバ型処理装置を構築することができる。この際、各基ユニットに必要な不活性ガス供給系及び排気系は、各ユニット毎に別個に形成されるので、特定の１つのユニットの排気系に過剰な負担が伴ることはない。従って、従来の処理装置のように、真空搬送系の形状や能力により設置できる処理室の種類及び数が限定されることはない。また、本発明に係るマルチチャンバ型処理装置の構築後の処理ユニットの追加、変更、削除等も自在に行うことができる。しかも、本処理装置は、ウェハカセットの取入れから、取出しまで自己完結的な閉鎖空間を形成し、クリーンルーム内に配置する必要がない。従って、本処理装置の設計の自由度は非常に高いものとなる。
【００９４】
更に、本発明によれば、中継ユニットに図３に示すような各種検査、アライメント、温調等の機能を設けることにより、搬送中に各種検査、位置調節、温調等の処理を施すことが可能となり、システムのスループットを大幅に向上させることができる。
【００９５】
なお、図５乃至図７においては、処理ユニットとして、スパッタ装置、エッチング装置、熱ＣＶＤ装置が夫々示されるが、この他、処理ユニットとしては、半導体処理において使用される種々の装置、例えば、プラズマＣＶＤ装置、ＲＰＴ（ラピット・サーマル・プロセス）装置、アニール装置、アッシング装置、酸化膜装置、熱処理装置等が含まれる。また、半導体処理を受ける被処理基板としては、半導体ウェハの他、ＬＣＤ基板が含まれる。
【００９６】
【発明の効果】
以上のように本発明は構成されているので、真空処理室と真空搬送室から成る処理ユニット、あるいは真空処理室と真空搬送室と気密中継室とから成る処理ユニットを、何種類でも又はいくつでも、気密中継室を介して自由に接続することが可能となり、処理装置の設計の自由度が増大し、要求される処理工程の種類及び数に自由に応じることが可能な処理装置を構築することができる。また後に設計変更が生じた場合であっても、各ユニットを処理ユニット単位で移動することにより、容易に対応可能である。特に、従来の放射状配置方式のように、配置される処理室の数が増えることにより真空搬送室の容積が飛躍的に増大することもない。また、従来の通路配置方式のように、比較的大きな容積の真空搬送室を真空引きするのではなく、各真空搬送室を個別制御可能な真空排気系により真空引きすることが可能なので、真空引きに要する時間を大幅に短縮することが可能である。
【００９７】
さらに本発明によれば、ユニット化をさらに押し進め、真空処理装置、真空搬送室、気密中継室、ローダ／アンローダ室をそれぞれユニット化し、それらの組合わせにより処理装置を構成することにより、さらに設計の自由度を増し、ユニット化によるコストダウンを図ることが可能である。その際に、ユニット同士を接続する連通用開口の寸法を共通化し、共通の気密接続手段、例えばゲートバルブを介して前記各ユニット同士を接続することにより、さらに一層装置のコストダウン及び設計の自由度が増し、場合によっては異なるメーカーによって製造された真空処理装置同士を接続して、マルチチャンバ型処理装置を構成することも可能となる。
【００９８】
また各気密中継室に被処理体の搬送手段を設けることにより、処理ユニット間での被処理体の自由な受け渡しが可能となるとともに、気密中継室に検査装置を設置することにより、処理済みウェハの各種検査、例えば成膜厚さ、歪み等の検査を実施することにより欠陥の早期発見が可能となり、欠陥ウェハに対する無駄な処理を省略することが可能となる。また気密中継室には、被処理体の温調手段を設けることも可能であり、例えば、加熱手段により気密中継室において簡単なアニール処理などを施すことができる。また例えば、熱ＣＶＤ装置により加熱したウェハを、載置台に内装された冷却ジャケットからの冷熱伝達により冷却することも可能である。また、気密中継室にアライメント装置を設置することにより、搬送中に被処理体のアライメントを実施することも可能である。さらにまた、所定の処理ガスを導入し、搬送中に、例えば被処理体の処理面に窒化膜などの保護膜を形成する構成を採用することも可能である。以上のように、本発明構成により、搬送経路中の気密中継室において、検査等の処理を施すことが可能となり、処理装置のスループットを向上させることができる。
【００９９】
さらにまた、本発明構成によれば、上記真空搬送室には、自由にローダ室／又はアンローダ室を取り付けることができるので、ローダ室／アンローダ室の形状又はレイアウトにより処理装置全体の設計の自由度が規制されることもない。もちろん必要によっては、ローダ／アンローダ専用の処理ユニットを構成することも可能である。
【０１００】
そして、さらにまた、上記処理ユニットを構成する真空処理室としては、例えば、前処理装置（例えば、加熱装置、エッチング装置など）、成膜装置（例えば、スパッタ装置、ＣＶＤ装置、真空蒸着装置など）、エッチング装置、後処理装置（例えば、加熱装置など）などを採用することが可能であるので、半導体製造装置に要求される各種ニーズに柔軟に対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の一実施例に係るマルチチャンバ型処理装置を示す平面図であり、処理装置は各基本ユニットに分解された状態となっている。
【図２】図２は本発明の他の実施例に係るマルチチャンバ型処理装置を示す平面図であり、処理装置は各基本ユニットに分解された状態となっている。
【図３】図３は搬送ユニットと出入ユニットとの関係を示す断面図である。
【図４】図４は中継ユニットの詳細を示す断面図である。
【図５】図５は処理ユニットとして使用可能なスパッタ装置を示す断面図である。
【図６】図６は処理ユニットとして使用可能なエッチング装置を示す断面図である。
【図７】図７は処理ユニットとして使用可能なＣＶＤ装置を示す断面図である。
【図８】図８は本発明の更に他の実施例に係るマルチチャンバ型処理装置を示す平面図である。
【図９】図９は本発明の更に他の実施例に係るマルチチャンバ型処理装置を示す平面図である。
【図１０】図１０は本発明の更に他の実施例に係るマルチチャンバ型処理装置を示す平面図である。
【図１１】図１１は従来のマルチチャンバ型処理装置を示す概略平面図である。
【図１２】図１２は従来の別のマルチチャンバ型処理装置を示す概略平面図である。
【符号の説明】
ＢＰ    盲板
ＧＶ    ゲートバルブ
Ｕ１    処理ユニット
Ｕ２    搬送ユニット
Ｕ３    中継ユニット
Ｕ４    出入ユニット
２      ケーシング
４      開口部
６      フランジ
７      不活性ガス供給系
８      排気系
１０    載置台
１２    搬送アーム
【図１】
0003965343.tif 000002
【図２】
0003965343.tif 000003
【図３】
0003965343.tif 000004
【図４】
0003965343.tif 000005
【図５】
0003965343.tif 000006
【図６】
0003965343.tif 000007
【図７】
0003965343.tif 000008
【図８】
0003965343.tif 000009
【図９】
0003965343.tif 000010
【図１０】
0003965343.tif 000011
【図１１】
0003965343.tif 000012
【図１２】
0003965343.tif 000013