(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のワークピースを連続処理する方法であって、
共通の電力源から対応する一対の処理チャンバの一対のプラズマ源の一方に高周波電力を供給する工程と、
一方の処理チャンバ単独において高真空下でワークピースをプラズマ処理しつつ大気圧下で他方の処理チャンバにおいて他方のワークピースのプラズマ処理に対する全ての前処理及び後処理のオーバーヘッド作業を同時に実施する工程と、
前記共通の電力源から他方の処理チャンバのプラズマ源への電力を供給することにより前記工程を逆転させ、他方の処理チャンバ単独において高真空下で第２のワークピースをプラズマ処理しつつ大気圧下で前記一方の処理チャンバにおいて第３のワークピースに対する全てのオーバーヘッド作業を同時に実施する工程と、
上述の全工程を段階順に連続的に繰返す工程、
とを具備する、複数のワークピースを連続処理する方法。
【請求項２】
複数のワークピースを連続処理する方法であって、
対応する複数の処理チャンバの複数のプラズマ源の間に共通の高周波電力源を交互に切り替える工程と、
作動中の一方の処理チャンバ単独において高真空下でワークピースをプラズマ処理しつつ非作動の他方の処理チャンバにおいて大気圧下で次にプラズマエッチングする他のワークピースに対する前処理及び後処理のオーバーヘッド作業を同時に実施する工程と、
上述の全工程を上記工程順に連続的に繰返す工程、
とを具備する、複数のワークピースを連続処理する方法。
【請求項３】
複数の処理チャンバは２個である請求項２に記載の方法。
【請求項４】
それぞれのプラズマ源を各々対応する処理チャンバの上流に位置させる、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
複数のワークピースを順に連続処理する方法であって、
(a) 一対の処理チャンバの一方のみにおいて高周波電力の共通源により生成されるプラズマ発生を供給する工程と、
(b) 一方の処理チャンバの中の第１のワークピースをプラズマ処理しつつ大気圧下で他方の処理チャンバにおける第２のワークピースのプラズマ処理に対する全ての前処理及び後処理のオーバーヘッド作業を同時に実施する工程と、
(c) 他方の処理チャンバへ高周波電力の共通源により生成されるプラズマ発生を供給し、第２のワークピースのみをプラズマ処理しつつ大気圧下で前記一方のチャンバから取り出される第１のワークピースに対する全ての後処理のオーバーヘッド作業及び前記一方の処理チャンバに定置される第３のワークピースに対する全ての前処理のオーバーヘッド作業を同時に実施する工程と、
(d) 前記一方の処理チャンバへ高周波電力の共通源により生成されるプラズマ発生を供給し、前記第３のワークピースのみをプラズマ処理しつつ大気圧下で前記他方の処理チャンバから取り出される第２のワークピースに対する全ての後処理のオーバーヘッド作業及び前記他方の処理チャンバに定置される第４のワークピースに対する全ての前処理のオーバーヘッド作業を同時に実施する工程と、
(e) 上記工程(c) 及び(d) を偶数と奇数に番号付けられた連続するワークピースを順に置き換えながら逐次的に繰返す工程、
とを具備する、複数のワークピースを順に連続処理する方法。
【請求項６】
プラズマ処理が前記第１〜第４のワークピースのいずれか１つのワークピースのプラズマエッチングを含む、
請求項１，２または５に記載の方法。
【請求項７】
プラズマエッチングがフォトレジストの灰化を含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
処理チャンバが相互に隣接している、
請求項１または５に記載の方法。
【請求項９】
共通の電力源はマイクロ波電力を隔離したプラズマ装置に供給する、
請求項１，２または５に記載の方法。
【請求項１０】
一つのチャンバ単独での一度のプラズマ処理は、次回に処理すべきワークピースを中にチャンバのドアを閉鎖しプラズマ処理を開始し、そのワークピースの処理の完了時にそのチャンバのドアを開放してプラズマ処理を終了することよりなる、
請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
後処理のオーバーヘッド作業はチャンバへのプロセスガスの充填と処理されたワークピースの除去を含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前処理のオーバーヘッド作業はワークピースのチャンバへの取り付けと当該チャンバの高真空への減圧を含む、
請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
プラズマ処理は、オーバーヘッド作業を同時に行なう間、ロボットが他方のグリッパを交換のために準備した一方のグリッパで新規ウエーハをチャンバに近接したカセットから丁度取り出す処理と、チャンバ内でのウエーハのプラズマ処理とが交互的かつ同期的に終了する工程を更に具備する、
請求項５に記載の方法。
【請求項１４】
前処理および後処理のためのチャンバオーバーヘッド作業の時間がプラズマ処理時間より短い、
請求項１，２または５に記載の方法。
【請求項１５】
ワークピースの移動ロボットが、一つのワークピースを一方の処理チャンバに取付けてから他方の処理チャンバから一つのワークピースを取り外す間の待機時間をゼロにする工程を更に具備する、
請求項１または５に記載の方法。
【請求項１６】
二つのチャンバにおける処理時間を均一化するとともに、前記ロボットが同様な時間内にオーバーヘッド作業を終了するようにプログラムする工程を更に具備する、
請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
２つのカセットからワークピースを交互にかつ同期的に取り出しかつ戻す工程を更に具備し、これによりプラズマ処理に先立ち一つのカセットから全ワークピースが取り出されると共にプラズマ処理後に他のカセットに戻される、
請求項１または５に記載の方法。
【請求項１８】
２つのカセットからワークピースを交互にかつ同期的に取り出しかつ戻す工程を更に具備し、これにより全ワークピースはプラズマ処理前に一つのカセットから取り出され、プラズマ処理後同一カセットにおけるオリジナルのスロットに他のカセットにおけるいかなるワークピースもプラズマ処理を開始する前に戻される、
請求項１または５に記載の方法。
【請求項１９】
１つのカセットからワークピースを交互にかつ同期的に取り出しかつ戻す工程を更に具備し、これにより全ての奇数番号のワークピースは一つのチャンバにてプラズマ処理されかつ全ての偶数番号のワークピースは他のチャンバにてプラズマ処理されるが、全てのワークピースは単一カセットにおけるオリジナルのスロットに戻される、
請求項１または５に記載の方法。
【請求項２０】
チャンバを減圧する真空ポンプを作動させると同時にチャンバの減圧工程間においてスロットル弁を迂回する工程と、
ワークピースのプラズマ処理の間スロットル弁に連結されたチャンバのプロセスガス用の真空ポンプを作動させることによりチャンバの作動圧を安定化する工程
を更に具備する、
請求項１または５に記載の方法。
【請求項２１】
一つのチャンバの大気圧に対する通気を他のチャンバにおけるプロセスガス流を阻害することなく行う工程を更に具備する、
請求項１または５の方法。
【請求項２２】
小オリフィス弁を開弁する初期の低速通気工程と、
開放した小オリフィス弁を閉鎖し、大オリフィス弁を開放し、かつチャンバを加圧された充填タンクからのガスにて充填する急速通気工程と
を更に具備する、
請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
チャンバへの空気及び湿気の流入防止のため僅かづつのパージを行いつつチャンバの大気への通気をチャンバに対するガスを提供することにより行う工程を更に具備する、
請求項１，２または５に記載の方法。
【請求項２４】
一つのチャンバの空気バーストが真空配管を介して真空ポンプに伝達するのを防止し、かつウエーハをプラズマ処理するチャンバへの他のラインをバックアップするための大きさの真空容器の提供により、単一の真空ポンプに対する双方のチャンバの連結時に一つのチャンバから他のチャンバを隔離する相互作用防止の工程を更に具備する、
請求項１，２または５に記載の方法。
【請求項２５】
相互作用防止の工程は、チャンバの空気バースト圧力を均圧化しかつチャンバおよび真空配管の空間を充填し、かつチャンバの減圧が行われている側での真空配管における真空ポンプに達するまでの時間までにはチャンバの空気の初期バーストを減速するように、真空配管を長くかつ径を大きくする工程を更に具備する、
請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
各チャンバから光ファイバ線を通し単一のモノクロメータへの光放射の伝達によりプラズマ処理の端部点を検出するための受光工程を更に具備する、
請求項１，２または５に記載の方法。
【請求項２７】
受光工程は、チャンバのそれぞれの一つが、二つのチャンバからの信号が合成される無スイッチの光接合部を通してプラズマ処理を行っている最中のみ各チャンバからの光放射を通過させる工程を更に具備する、
請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
各ワークピースはその全てが一バッチとして同時にプラズマ処理される多数基板を備えたカセットである、
請求項１，２または５に記載の方法。
【請求項２９】
各ワークピースは半導体基板である、
請求項１，２または５に記載の方法。
【請求項３０】
ワークピースの連続処理を行う２連チャンバ装置であって、
第１チャンバと第２チャンバにプラズマ発生を選択的、排他的に供給する切り替え可能な共通の電力源と、
コンピュータと、
ロボットと
を具備し、
当該装置は、電力源が印加されＯＮとなったとき、第１チャンバが高真空下でワークピースをその完了に至るまで処理を行い、
ロボットは、ワークピースを第１の処理チャンバ内で処理しつつ処理済のワークピースを第２チャンバから大気圧下で取出しかつ第２チャンバに処理すべき他のワークピースを再装填し、
第２チャンバは動力源が印加されＯＮされたとき他のワークピースを高真空下でその完了まで処理し、
ロボットは処理済のワークピースを大気圧下で第１チャンバから取出し、かつ第１チャンバに他の被処理ワークピースを装填しつつその間ワークピースは第２チャンバにおいて処理を受けており、
コンピュータは、上述の電力源の印加、ロボットの移動およびワークピースの処理を繰返し、同期して交互に制御する、
ワークピースの連続処理を行う２連チャンバ装置。
【請求項３１】
前記２つのチャンバは相互に近接位置する、
請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
各ワークピースは半導体基板であり、
共通の電力源は隔離したプラズマ装置に対して印加するマイクロ波電力である、
請求項３０に記載の装置。
【請求項３３】
共通の電力源は、一対の処理チャンバに対応し、かつ上流の一対の隔離したプラズマ装置間で同期して多重化されている、
請求項３０に記載の装置。
【請求項３４】
各ワークピースは基板であり、
処理チャンバは下流プラズマリアクタを更に有する、
請求項３０に記載の装置。
【請求項３５】
ロボットは二つのグリッパを有し、その一方のグリッパをしてワークピースの処理を丁度完了したチャンバに近接した他のグリッパと交換準備させつつカセットからの新規ワークピースの取出しを交互にかつ同期して完了するようにされ、かつ
チャンバのオーバーヘッド時間はチャンバ処理時間より短い、
請求項３０に記載の装置。
【請求項３６】
一方のチャンバからワークピースを取り出し他方のチャンバにワークピースを取り付ける間のロボット待機時間はゼロである、
請求項３５に記載の装置。
【請求項３７】
チャンバに近接して支持された二つのカセットを有し、
処理に先立ち一つのカセットから全ワークピースは交互にかつ同期的に取り出され、処理後に他のカセットに復帰される、
請求項３０に記載の装置。
【請求項３８】
チャンバに近接して支持された二つのカセットを有し、
処理に先立ち一つのカセットから全ワークピースは交互にかつ同期的に取り出され、処理後でかつ他のカセットにおけるワークピースの処理開始前に同一カセットの元のスロットに復帰される、
請求項３０に記載の装置。
【請求項３９】
カセットはチャンバに近接配置され、かつ交互的かつ同期的に、全ての奇数番号のワークピースは一つのチャンバ内で処理され、全ての偶数番号のワークピースは他のチャンバ内で処理されるが、全ワークピースは単一カセット中のオリジナルのスロットに復帰される、
請求項３０に記載の装置。
【請求項４０】
チャンバの作動圧力を安定化させるためのワークピースの処理中にスロットル弁に連結されたチャンバのプロセスガス用の真空ポンプと、
チャンバの減圧中にスロットル弁をバイパスするチャンバ減圧用真空ポンプと
を有する、
請求項３０に記載の装置。
【請求項４１】
一方のチャンバを他方のチャンバにおけるプロセスガス流を阻害することなく大気に通気する通気ラインを具備する、
請求項３０に記載の装置。
【請求項４２】
小オリフィス弁により初期に一方のチャンバを低速通気させる第１通気ラインと、
大オリフィス弁によりその直後にそのチャンバを急速通気させる第２通気ラインと、
ガスでチャンバを充填するための通気ラインに連結され加圧された充填タンクと
を具備する、
請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
各チャンバに連結されるガス配管を備え、該ガス配管を介してガスは徐々にパージされチャンバ内への空気及び湿気の進入を防止し、同時にチャンバは大気に通気される、
請求項４０に記載の装置。
【請求項４４】
単一の真空ポンプに対する双方のチャンバの連結時に一方のチャンバを他のチャンバから隔離してチャンバ間の相互作用を防止する真空容器を具備し、
当該真空容器は一つのチャンバの通気時に空気のバーストが真空配管を介して真空ポンプに伝達するのを防止しかつワークピース処理中のチャンバへの他の配管のバックアップを行うための大きさである、
請求項３０に記載の装置。
【請求項４５】
チャンバの空気バースト圧力を均圧化しかつチャンバおよび真空配管の空間を充填し、
かつチャンバの減圧が行われている側での真空配管における真空ポンプに達するまでの時間までにはチャンバの空気の初期バーストを減速するように、真空容器は長くかつ径が大きい真空配管を有する、
請求項４４に記載の装置。
【請求項４６】
真空容器は空気バーストを初期に通過させることにより減圧下のチャンバからの空気の初期バーストを低速とする小オリフィス弁と、
初期バーストの後に空気バーストを通過させることによりチャンバから残留空気を急速吸引する高いコンダクタンスを提供する大オリフィス弁と
を具備する、
請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
処理により発生される光放射を通過させる光ファイバ線を備え、該光ファイバ線は各チャンバ間とモノクロメータ間に接続され、モノクロメータはプロセスの端部点を検出する光を受け取る、
請求項３０に記載の装置。
【請求項４８】
各チャンバからの光ファイバ線が無スイッチ接合部に接合され、無スイッチ接合部において、それぞれ一つのチャンバが処理中にのみ生ずる各チャンバからの光放射が通過中に二つのチャンバからの信号が合成される、
請求項４７に記載の装置。
【請求項４９】
電力源及び２連チャンバは単一の第１ステージの処理機器と２連の第２ステージの処理機器に構成されかつ形成され、
第１ステージは処理チャンバの上流に支持され、かつチャンバの一つに連結される第１パスに連結される出力、他のチャンバに連結される第２のパスに連結される出力、パスのいずれか一つを選択的な指向可能な出力を有し、
各パスを選択的に開放及び閉鎖するための各パスにおけるバルブを備え、
第１ステージの出力が第１パスに指向されたとき第２のパスは閉鎖されかつかつワークピースが第１チャンバにおいて完成まで処理されつつ、処理済のワークピースは第２のチャンバから同時に取り出され処理すべき他のワークピースと交換され、かつ、
第１ステージの出力が第２パスに指向されたとき第１のパスは閉鎖されかつワークピースが第２チャンバにおいて完成まで処理されつつ、処理済のワークピースは第１のチャンバから同時に取り出され処理すべき他のワークピースと交換される、
請求項３０に記載の装置。
【請求項５０】
第１ステージが処理チャンバの上流の隔離したプラズマ装置を具備する、
請求項４９に記載の装置。
【請求項５１】
一対の処理チャンバの一つのパスに対する出口を交互に閉塞するため出口に近接して取り付けられた共通偏倚板を具備する、
請求項４９に記載の装置。
【請求項５２】
各ワークピースはその全てが一バッチとして同時処理される多数基板を備えたカセットを具備する、
請求項３０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、包括的には、製造方法における有効なワークピース処理時間に対するワークピース取り扱い上のオーバーヘッド動作(overhead)を減少するための装置及び方法に関し、より特定的には、半導体ウエーハ処理チャンバの真空化のための吸引、チャンバの大気への通気及びチャンバへの又はチャンバからのウエーハの搬送に要する相対時間を減少すると共に、ウエーハの半導体層の有効なエッチング、剥離及び沈着などによりにチャンバ内でウエーハを有効に処理するのに消費される有効時間を増大するための装置及び方法に関し、更に特定すると、下流２連型もしくはチャンバ内臓型プラズマリアクタ間での共通ＲＦもしくはマイクロ波電力源の交互の切り替えを行うと共に一方のリアクタでの有効な処理の実行と他方のリアクタでの上記オーバーヘッド動作の実行とを交互に行う方法に関し、これにより通常型の２連式もしくは多数リアクタ方式に比較して相対的にみた設備コストの減少にも関わらず機械の全般的な生産量を有意に増加させることができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
【発明が解決しようとする課題】
a.  プラズマの発生
プラズマ発生の第１の原因は局部的領域において強力な熱が発生し、気体原子若しくは分子が励起状態となることにある。このエネルギは一般的な化合物のある物についてはその解離を惹起せしめるほど強力である。
【０００３】
例えば、CF4 は安定な気体状化合物であるが、幾分かのフッ素原子は極端な反応性を有する単体原子Ｆを構成するように剥離されうる。酸素の場合は天然に存在するのはО2 であってО1 ではない。酸素がマイクロ波放射によって頻繁に生成される強力なRF電界を通されると、かなりの割合で単体原子状酸素О1 への分離が現に起り、О2 よりはるかに反応性に富む。単体原子状酸素はプラズマの場においては1000℃のような又はそれより高い温度に加熱することもできる。フォトレジストは炭素をベースとするか又は有機化合物である。ウエーハを一般に２２０から２７０℃に加熱しかつ高温の単原子状態酸素に曝すと、フォトレジストは厚みもしくは他の要因の依存性はあるが１０から１５秒で燃え尽きてしまう。新規化合物は一般的にはCO2, CO 及びH2O であり、これらは大気条件下では気体である。それから、フォトレジスト廃棄物は気体状態で真空ポンプにて排気される。エッチング処理下においては、異なった気体状揮発物が形成される。
【０００４】
プラズマは大気圧下で生成可能であるが、点火は困難で、制御は困難で、甚大な電力を消費し、強力なUV光を発生し、その封じ込めは厄介である。半導体処理の応用はその殆どが大気圧条件に対して大きな減圧下で実行される。一般的階級として、プラズマ処理は大抵は１ミリトルの低圧範囲から大雑把にいって１０トルの高圧範囲にて実施される。例えば、フォトレジスト灰化若しくは表面クリーニング及び準備圧力範囲は大略0.1 トルから２トルである。
【０００５】
希薄圧力下でのプラズマの発生方法の例としては電荷結合電極、平行電極リアクティブエッチャ(RIE) 、共鳴ＲＦコイルを備えた誘電結合プラズマ(ICP) 、マイクロ波キャビティ、エレクトロンサイクロトロン共鳴(ECR) である。具体化方法のあるものとしてはプラズマを形成するための電磁場を具備せしめることができる。
【０００６】
b.  真空処理
ウエーハの半導体層を有効にエッチングし、剥離し、デポジットする半導体シリコンウエーハ処理は一般的には相当な減圧条件下で実施され、その圧力範囲は10-3トルの大分下から数トルの範囲であり、これによりＲＦ若しくはマイクロ波エネルギでプロセスガスを励起するプラズマ条件を容易に確立することができる。プラズマ励起プロセスガス属は相当に高い反応レベルを有しており、これにより処理すべき意図された半導体層との結合を促進することができる。この真空処理は半導体処理設備自体の高コスト（真空ポンプ単独でもそのコストは凡そ40,000.00 ドルである）の原因となっていると共に、バキュームのための排気、大気への開放、ウエーハの搬入及び搬出、ドアの開放及び閉鎖、流入若しくは流出ガスの計量等のオーバーヘッド動作（多くは完全サイクルの６５〜８０％に達する）に消費される時間が相対的に延長される原因となっている。更に、これらのサブシステムの各々は多チャンバ機械に設置されることが多く、１００％の冗長度を提供しており、設備コスト及び設置スペースを大いに消費するものである。Nakaneの米国特許4,483,651(2:10-13)。
【０００７】
c.  半導体設備のコスト
ここで、半導体ウエーハ処理設備のコストについて検討するに、装備の全コストの殆どはそのごく一部のシステム要素によって占められること直ぐにがわかる。即ち、プロセスガス質量流量コントローラ、マイクロ波などのＲＦ電力源、低周波数ＲＦ電力供給、及び真空ポンプはなかでも最も高コストの部品であり、これらに次ぐ高コストのものとしてはアクチュアルプロセスリアクタが続く。選定したコスト高の部品の一つだけの２連のサイドバイサイドの複製を使用することにより生産量を増大するプロセスを発展させることだけで大きなコスト削減を即座に実現することができる。
【０００８】
従って、この発明の目的は、２連のサイドバイサイドのウエーハ処理チャンバ以外の冗長要素となる複数設備を全て排除することにより、半導体処理設備、特に、大気から負圧への設備の全体コストを大いに低減することにある。
【０００９】
d.  オーバーヘッド動作時間
また、半導体ウエーハ処理設備により行なわれる代表的オーバーヘッド作業、即ち、(1) カセットからチャンバ入口まで及びその後のカセットまでのウエーハの搬送、(2) チャンバドアの開放及び閉鎖、(3) 処理チャンバとの及び処理チャンバからのウエーハ交換、(4) ウエーハ取り扱い若しくは冷却準備、(5) 所望の負圧レベルまでの又は或る上昇圧力までのプロセス処理リアクタの吸引又は通気を検討すると、統合化と分担化、即ち、オーバーヘッド動作を達成する同期的多重化共通部材支持サブ組立体によって大きな節約を即座に達成することができることが分かる。
【００１０】
フォトレジストの灰化(ashing)装置などのタイプの半導体処理機械の相対速度の例として、最近入手可能な最速型フォトレジスト帯片２連チャンバモジュールユニットは多くは時間当たり１１０〜１３０ウエーハで作動することができる。
【００１１】
従って、この発明の目的は単一処理機械の重要な１段階に冗長性は加わり幾分のコスト増は伴うが、処理システムの残余の要素は同期的に多重化することにより、ウエーハ化学的処理開始の環境準備に広く関連するウエーハ交換のオーバーヘッド動作、排気／通気オーバーヘッド動作及びウエーハ温度調整オーバーヘッド動作を排除若しくは消去することにある。
【００１２】
e.  現行の大気から真空への連続的同期式多重ウエーハ搬送システム
(1) 初期に試行された単一ウエーハ
高額費用でオーバーヘッド動作が多いウエーハ処理の問題を解決するための初期の試みとしてUeharaの米国特許第4,149,923 号に開示されたものでは単一のウエーハの各自が別個に排気される単一処理チャンバはマルチチャンバに交換され、単一ウエーハはその全てが一つの共通なバキュームにて順次処理されるようにされ、また、上述のNamaneの’651 特許のシステムではコンピュータ制御の共通メインウエーハ搬送機構が並列動作されると共に、複数のプラズマリアクタはその各々が固有の分岐往復型ウエーハ搬送機構により供給され、かつプラズマリアクタはその各々が固有の真空ポンプを持つようにされる。UeharaもNakaneもそのシステム全体における冗長性はまだ相当残ったままである。
【００１３】
（2)  グループバッチ処理
よく使用されるもう一つの方法は、排気及び通気のオーバーヘッド動作を減少するため、一斉的な負荷ロック下において、２５若しくはそれ以上のウエーハのカセットなど、全グループのウエーハを吸引及び通気することである。Blake の米国特許第5,019,233 号による初期に出現したシステムにおいては、複数の個別的に吸引される単一プロセスチャンバは中心の内部基板取扱ロボットにより賄われるようにされており、このロボットは２５ピースの基板バッチで交互に装填される２連負荷ロックチャンバを賄うようになっていた。一バッチが熱脱着を提供する負荷ロック吸引を受けている間に、それに先行して吸引を受けた他方のバッチは選定されたプロセスチャンバに中心内部ロボットにより一斉に移送される。従って、負荷ロック下での休止時間は有効処理（コーティング）時間と均衡され、負荷ロック下の休止時間が延長されても、バッチロック休止時間が個々のカセットの全バッチの一連処理時間に必要な時間を超えるに至るまでは、装置の生産性を損なうことがない。
【００１４】
空気への露出がプロセスに影響しうる毒性ガス規制逐次プロセスや湿気が表面を凍結させうる冷間プロセスのための湿気制御を含む真空環境においてウエーハの搬送を行うのには妥当な理由がある。真空平衡環境内でのウエーハ搬送時間が早いといっても、生産的ウエーハ処理の全時間に対する相当の割合の割合となっている。
【００１５】
従って、Blake のシステムは全体に渡ってのシステム生産量を増大させうるが、最適とは言いがたいものである。その理由は、カセットの真空式装填ロック機構のコストは高価な真空式ウエーハ搬送ロボットと組み合わせたときは特に高価となると共に、複数のプロセスチャンバを通しての基板スタックの逐次処理においてオーバーヘッド動作が本来的に必要であることから本当の意味で零オーバーヘッド動作を提供しえないからである。
【００１６】
より最近のBegin 氏の米国特許第5,310,410 号による試みにおいては、その各々が逐次的処理プロセスにおける内部中心ロボットによって賄われる、異なった複数の個別的に吸引される処理チャンバはその間に大気レベルでの処理チャンバを設けている。このシステムにより額面通りの柔軟性が得られうることに疑念はないが、設備費用及びオーバーヘッド動作においては相当の増大がある。
【００１７】
最後に、Higashi の米国特許第5,611,861 号によるより最近の例においてさえも、所期の単独ウエーハ処理システムが十分な効率を達成するたことができなかったことを記述した後に、所期のマルチチャンバウエーハ処理装置が処理チャンバでの処理時間を超過する搬送のオーバーヘッド時間及び完成ウエーハの搬送のための待機が原因で収量増大が失敗に終わったことを記述した後、そのため、マルチチャンバ処理システムにおける更なる収量増大の工夫として、Higashi は複数の処理チャンバを円形コンベヤ上に配置し、円形コンベヤは円形コンベヤに隣接した二つの固定の離間搬送ステーションによって支持させ、一つのステーションは未処理のウエーハを密封シール状態の処理チャンバに移送するためのものであり、もう一つのステーションは処理されたウエーハを外部に移送するためのものであり、そして、その際に円形コンベヤは処理チャンバをして一方又は他方の移送ステーションに逐次的に整列せしめ、他方ウエーハ処理がその間で実行されるようにすることを提案している。Higashi の処理チャンバの各々はそのプラズマリアクタのための自前の高周波の電力源を有している。従って、この従来技術においても収量増大は設備コストの大幅増大により達成されたものであり、各処理チャンバにおける決定的に高コスト要素の正しく１００％の重複を伴うものであり、機械設備の効率もしくは利用の有意な改善ではなかったのである。
【００１８】
f.  最新の半導体２連チャンバ
交互的電力供給システム
イスラエルにあるOramirによる半導体交互的２連処理チャンバにおいては大気圧下でオゾン雰囲気において半導体ウエーハ上にフォトレジストを剥離するためラスタ操作レーザを使用する応用において２連チャンバ間において電力源を切り替えることが公知である。しかしながら、この離れ業というべきものはレーザビームを鏡により一方のプロセスチャンバからもう一つのプロセスチャンバに交互に偏倚させることによってのみ達成されうる。明白なことであるが、Oramirのシステムは極度に高価であり、遅い上市販の通常型の設備に対して価格及び生産性において競争力を持たないものである。更に、全システムは大気圧若しくは近大気圧条件にて実施されるものであり、標準的な低圧真空レベル下のものではない。更に、深い真空処理及びＲＦ電力切替に関連する特別な複雑性に起因して、Oramirには、この発明の目的である、大気圧から真空に至る２連処理チャンバと交互かつ同期的に多重切替可能高周波電力供給については暗示はない。
【００１９】
以上において十分に説明したように２連の近接した若しくは内部チャンバプラズマリアクタ間での交互の高周波電力を提供し、一方のチャンバでの処理を他方のチャンバでの重複なしに他方のチャンバでの上述のオーバーヘッド仕事を行わせることにより全設備費用の実質的減少下で全設備的な生産量を有意に増加させる方法の必要性については長期にわたっての要望があったものであり、かかる方法を提供することにこの発明の目的はある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
発明の概要
以下はこの発明の概要であり、以下実施されかつ包括的に記載されるこの発明の構成、作用及び結果に応じて前述及びそれ以外の目的を達成しかつ前述の及び以下説明の利点及び効果を奏するものである。この出願人の発明には、この発明の目的及び利点を達成する以下説明の装置及び方法の双方が独立に含まれる。この発明の双方の形態は以下に記述されており、この出願人の意図は双方の形態を権利請求するものであるが、以下では状況に応じて説明の明瞭及び簡明のため、この発明の各種の観点及び特徴を記述するため装置若しくは方法又は装置又はそれとは異なった実現形態を使用することになろう。
【００２１】
この発明の第１の観点においては、複数のワークピースの連続処理方法は、高周波電力を一対の処理チャンバの一方に供給する工程と、一方の処理チャンバ単独において高真空下においてワークピースの有効処理を行いつつ大気圧下で他方の処理チャンバにおける他のワークピースの処理に関する全ての後処理および前処理オーバーヘッド作業を同時に実行する段階と、その後に前記他方の処理チャンバへの電力供給によって前記工程を逆転させ、他方の処理チャンバ単独において高真空下において他方のワークピースの有効処理を行いつつ大気圧下で一方の処理チャンバにおける第３のワークピースの処理に関する全てのオーバーヘッド作業を同時に実行する段階と、前記の段階の全てを連続的に繰返す段階とからなる。
【００２２】
この発明のこの観点における他の特徴は複数チャンバを近接して設置し、マイクロ波電力を供給し、一対の処理チャンバ間で共通の高周波源を同期的に多重化(multiplexing)し、下流若しくはチャンバ内プラズマリアクタにおいてワークピース（複数）を有効に処理し、一つの処理チャンバにおける一つのワークピースの有効処理は他のチャンバでの他のワークピースの重複した処理なしに行い、有効処理段階はチャンバのドアを閉鎖して行い、この際、次に処理すべきワークピースは内側とし、ワークピースの処理の完了においてそのチャンバのドアの開放で前記段階を終わらせ、更に、ロボットは有効処理段階の開始と終わりの間でオーバーヘッド作業の全てを開始しかつ完了する。
【００２３】
この発明の第２の観点によれば、複数のワークピースの連続製造方法は共通の高周波数電力源を複数の処理チャンバ間で交互に切り替える段階と、ワークピースの処理を高真空の処理チャンバで行いつつ他の一つの処理チャンバの非作動下において次ぎに処理する他のワークピースに対する後処理及び前処理のオーバーヘッド作業を大気圧下で同時に実施する段階と、前記段階の全てを連続的に繰返す段階とを具備する。
【００２４】
この発明のこの観点の別の特徴においては２連チャンバにおける下記の工程を具備するもので、処理チャンバを近接して設置し、一対の処理チャンバ間でマイクロ波電力源を同期的にマルチプレックスし、下流若しくはチャンバ内プラズマリアクタにおいてワークピースを有効処理し、一つの処理チャンバにおける一つのワークピースの有効処理を他の処理チャンバにおける他のワークピースの処理を重複させることなく行い、チャンバのドアを閉鎖しつつ前記有効処理段階を開始し、この際、次に処理すべきワークピースは内側にし、ワークピースの処理の完了でチャンバのドアの閉鎖でその段階を終了し、かつロボットは有効処理工程の開始と終了との間で前記作業の全てを開始しかつ終了する。
【００２５】
この発明の第３の観点によれば、２連処理チャンバを通してのワークピースの連続処理方法は以下の諸段階を有するものであり、(a) 共通の電力源を第１チャンバＯＮ及び第２チャンバＯＦＦで切り替え、(b) 第１のチャンバにおけるワークピースを完了まで処理しつつ、同時に、処理されたワークピースを第２のチャンバから取出しかつ第２のチャンバに処理すべき他のワークピースを装填し、(c) 共通の電力源を第１のチャンバOFF に第２のチャンバONに切り替え、(d) ワークピースを第２のチャンバで完了まで処理すると共に、同時に、処理されたワークピースを第１のチャンバから排出しかつ処理すべき更に別のワークピースで第１のチャンバを再装填し、そして、(e) 工程(a) −(d) を連続的に繰返している。
【００２６】
この発明の第４の観点によれば、単一の第１段階プロセッサ及び２連の第２段階プロセッサを通してワークピースの連続処理方法は次の諸段階からなるもので、(a) 第１段階プロセッサを第１のパスに切替しつつ第１段階プロセッサの第２パスに対する出力を阻止すると共に第２のパスを閉鎖し、(b) ワークピースを第２段階の第１チャンバで完成に至るまで処理すると共に、同時に、処理を受けたワークピースを第２段階の第２チャンバから取出しかつ第２段階の第２チャンバを処理すべき他のワークピースで再装填し、(c) 第１段階のプロセッサの出力を第２パスに切替つつ、第１パスに対する第１段階プロセッサの出力を切替かつ第２パスを閉鎖し、(d) 第１段階の出力を使用して第２段階の第２チャンバにおけるワークピースの処理を完成に至るまで行いつつ、第２段階の第１チャンバから処理されたワークピースを取出すと共に第２段階の第１チャンバを処理すべき他のワークピースで再装填し、(e) 前記段階(a) −(d) を連続的に繰返す。
【００２７】
この発明の数多くある効果からいくかつのものを列挙すると：
1.  システム全体の構成よりして重複パーツが排除され、かつ部品の共用によって、共通切替可能ＲF 電力源、スロットルバルブ、ガスボックス、圧力変換器、真空ポンプなどの、高コストのサブシステムの大多数が二つのプロセスチャンバ間で償却することができる。
【００２８】
2.  この発明はデポジション及びエッチによる半導体処理並びにフォトレジスト除去、ウエーハクリーニングなどのバリエーションに応用可能である。
【００２９】
3.  このシステム構成は電力供給切替と交互的同期多重処理を利用しており、これは新規である。
【００３０】
4.  少なくとも、真空内での逐次的ウエーハ移送を要求されないようなウエーハ処理については、このシステムの結果はバキュームロード−ロックシステムのそれを凌駕しており、しかもロード−ロック及びバキュームロボットに対しコスト増とならない。
【００３１】
5.  このシステムは、大気圧と負圧条件間におけるウエーハ移送と関連する全ての通常なオーバーヘッド動作を本質的に排除しうる仮想的な連続的非停止ウエーハ処理を達成する。
【００３２】
6.このシステムは大気圧から負圧工程のためのシステムコストを実体的に増大することなく全体の機械的生産量及び利用を改善する。
【００３３】
7.  二つのプロセスリアクタの交互的使用は実務では単一のプロセスモジュールであるということを容認すると、この発明のシステムの生産性は時間あたり２００ウエーハにまでと倍以上になり、システムのコストについては一般的にはたった１０〜２０％の増加に抑えうる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
好ましい実施例の詳細な説明
1.  全体像
図15, 17及び１８に最もよく示すように、この発明の同期型多重略ゼロオーバーヘッド時間システムアーキテクチャ１０はプロセスガスを制御する一群の質量流量コントローラ装置２０、マイクロ波およびＲＦ電力源２２、及び任意要素としての単一バキューム源３４を具備している。重要な相違点は二つのプロセスリアクタチャンバ30, 32を追加した点である。ウエーハ処理は二つの処理チャンバ30, 32で交互に行われる。一方のリアクタチャンバ３０が一つのウエーハの処理を行い、他方のチャンバ３２はベント４３（図１５）に通気され、完成したウエーハは新規な未処理のウエーハに交換され、他のチャンバ３２は所期の負圧レベルまで吸引が行われる。任意的構成要素であるウエーハ温度制御31, 33は吸引直前に又は吸引中に実施される。プロセスガス及び真空源２０は適当な処理チャンバ30, 32にリレー及び／若しくはマイクロ波スイッチ２４を介し関連するマイクロ波若しくは高周波電力源２２と共に交互切り替えされる。
【００３５】
最善の最適化のため、ロボットによる移送オーバーヘッド時間に加えた吸引及び通気のためのオーバーヘッド時間はトータルの有効ウエーハ処理時間（図１７）より短くなければならない。このモードにおいて、殆ど１００％に近い有効処理のための設備利用条件が達成され、これに比べて代表的な状況では利用効率は３０％若しくはそれより短いことさえあり、短い処理時間となっていた。付加的なプロセスチャンバ30, 32はシステムのコストを嵩ませるとしても、追加費用の額は全システムのコストの１０から２０％に過ぎない。現在の市場におけるより進歩したシステムのためには、この発明は従来技術における通常の生産量の、大まかにいって実質的に２倍の全生産量の増加となる。
【００３６】
より特定すると、図１から図１３に示すように、この発明の好適実施形態における真空プロセスのためのコンピュータ制御同期的多重のオーバーヘッド動作が殆どゼロ構造の組立体がその全体を１０にて表され、この好適実施形態においては、最も一般的な形態での図７に示すコンピュータ、前面パネル１２（図１，３）、少なくとも１つのカセット14, 16（図１，３，６）、ロボット１５（図４，６）、背面パネル１８（図２，７）、プロセスガス分配ボックス２０（図２，７，８）、マイクロ波発生器２２（図１，２，７，９）、マイクロ波スイッチ２４（図２，５，７，１０）、少なくとも一つのプラズマ源26, 28（図2, 5, 7. 11 ）及び二つの処理チャンバ30, 32（図1, 7, 12）及び少なくとも一つの真空ポンプ３４（図7, 13 ）が具備される。
【００３７】
図14, 17及び１８で概略形態にて示すようにこの発明の代表的な一般的なプロセスにおいては、プロセスチャンバ30, 32は真空下において同一若しくは類似のプロセスを実行するように設定された同一の単一のプロセスチャンバである。プロセスサイクルはロボット１５の運動を検討することによって最もよくわかる。ロボット１５の中間サイクルの説明から開始すると、この中間サイクルではロボットは予め通気２０を行ったチャンバ３０から以前に処理されたウエーハを一つのグリッパによって取り出し、これを他のグリッパにて前もってカセット14, 16（１つ若しくはそれ以上のカセットを使用しうる）から取り出した未処理のウエーハと交換する。バキューム３４がそのチャンバ３０に通され有効ウエーハ処理がそのチャンバでプラズマ２６の点火により開始され、そのために、プラズマ２６に共通のマイクロ波エネルギ発生源２２はスイッチ２４される。第１のウエーハを一つのチャンバ３０にて処理する間において、ロボット１５はカセット14,16に移動し、それが担持する依然として熱い処理されたウエーハ（フォトレジスト灰化の場合）は冷却を受け、ロボットはそのウエーハをカセット14, 16に装填すると共に、第２の未処理ウエーハを取り出し、以前その上に置かれたウエーハの処理を終えたばかりの今や通気２０を受けた他のチャンバ３２に転ずる。ロボット１５は処理されたウエーハを他のチャンバ３２から取り出し、それを他のグリッパにおける第２の未処理のウエーハと交換する。第２のウエーハが他のチャンバ３２において処理を受けている間、ロボットは再びカセット14, 16に移動し、他方、それが担持する依然として熱い処理済みのウエーハは冷却を受け、そのウエーハをカセット14, 16に装填し、他方第３の未処理ウエーハを取り出し、再び今や通気された、最初のウエーハの処理を丁度完了したばかりの一方のチャンバ３０に戻り、このサイクルは繰返される。
【００３８】
殆どゼロのオーバーヘッド時間が得られるのは、全チャンバ30, 32のオーバーヘッド処理及びロボット１５のオーバーヘッド処理（全ての準備的及び事後的ステップ）が、各チャンバ30, 32がそのウエーハの有効処理を交互にかつ同期的に開始し完了する時間（動力源がスイッチオンされる時間と動力源がスイッチオフされる時間までの間）内に開始しかつ終了するときである。
【００３９】
以下においてより詳細に説明する通り、電力供給、真空ポンプ及びスロットル弁は２連チャンバ間で共有することができ、チャンバ30, 32の動作と交互的かつ同期的に使用される。加えて、上記の部品が共有できることに加え、他の部品の共有も可能である。共有可能な部品としては、限定的ではないが、終点検出器、圧力変換器（チャンバにおける圧力計測用マノメータ）、ガスボックス、充填圧力タンク及び配管、リザーバ及び圧力装置及び配管などである。加えて、図示以外の他の形態及び共有方式が可能である。
【００４０】
2.  電力供給源
プラズマ電力源は幾多の形態にて入手しうる。この発明の好ましい実施形態ではマイクロ波エネルギがプロセスガスを希薄圧力下で励起するため使用される。しかしながら、付加的な電力源をこの発明においてプラズマ条件を生成するため使用しうる。実際問題として、ＦＣＣは或る周波数のみを高電力非通信商業用のために使用することを許容しており、高周波帯の殆どは通信用に確保されている。通例は商用の半導体応用に使用されるＲＦ周波数周数は100 KHz, 400 KHz, 13.56 MHz, 915 MHz及び2.45GHz である。900 Mhz を超過する周波数帯は波長が極端に短いことから一般的にはマイクロ波周波数と称される。しかしながら、このようなマイクロ波も高周波であり、適用しうる全ての高周波を包含するのがこの発明の意図である。
【００４１】
3.  ロボット用インターフェース
プロセスリアクタに対するロボット用インターフェースについても各種の形態を取りうる。図１９−２０に示される出願の実施例２においては、単一アーム（一つのアームリンクであるが、同時に２枚のウエーハを保持することができる）の２連グリッパが使用される。好ましいロボットの形態は実施例３（図２１−２３）における以下説明の２連アームロボットであり、その各々は各アームに全体で二つのウエーハのうちの一つのウエーハを保持する単一グリッパを備える。一つのウエーハを保持するため一つのグリッパを備えた単一アームリンクは多くの応用においては遅すぎるというのが通常であるが、長いプロセス用には許容可能である。
【００４２】
この出願において使用される特定構成は９０度のＸ−Ｙ座標上にカセット及びチャンバを有しており、これはロボットの移動は、片側においてカセットに反対側において処理チャンバに接合するラインに直交する直線路、換言すれば、一方のグリッパ上の二つのカセットと他方のグリッパ上の二つのチャンバとの間の通路において行なわれることを意味する。
【００４３】
円形配置の採用の場合は往復装置は不要である。円形配置の場合においては、ロボットは中心にあり、かつカセット及びプロセスリアクタはその周囲の固定半径上に位置する。新しいロボットは、９０度配置上でカセットとプロセスリアクタと作動する付加的な運動の自由度を有する。
【００４４】
4.  プロセスガス流
図１５の該略図から最もよく分かるように、この発明のプロセスガスは複数のバルブの位置に応じて複数のライン１０から選択されかつ流れることができ、これらのバルブはプロセスガス分配ボックス２０上に取付けられ、コンピュータプログラム（図示しない）の制御下にある。この発明において使用されるガス及び分配のためのハードウエア２０はすべて通常のものであるものの、これを通じてのガス流を制御するシステムアーキテクチャ及びソフトウエアプロセスは発明者の専有にかかるものである。
【００４５】
プロセスガスは双方の処理チャンバ30, 32について共通のソースから発する。しかしながら、ガス流の生成は、各プラズマアプリケータ26, 28とチャンバ30,32の組み合わせに対して別個のラインで交互に、ロボット１５による未処理ウエーハの装填、チャンバ30,32における共通ポンプ３４によるバキュームの印加、チャック31, 33上でのウエーハの加熱、共通マイクロ波供給源２２の共通マイクロ波スイッチ２４による切り替え、スロットル弁36, 37によるチャンバ30, 32における圧力の安定化、チャンバ30, 32の通気41, 43及びロボット１５によるチャンバ30, 32からの処理済ウエーハの取り出しと同期して生ずる。業界では周知のように、隔離弁38, 39を閉鎖し、バイパス弁45, 47を開放し、オリフィス49, 51を通してのチャンバ30, 32に対するバキューム３４の印加によりスロットル弁36, 37をバイパスする簡単な低速ポンプを設置することができる。この工程は断熱膨張速度及び必然的にチャンバ70, 72内での温度降下を減少せしめる。初期の急速なポンプによる吸引は凝縮と粒子の生成となることから使用はされない。
【００４６】
5.  吸引システム
図１６から最もよく分かるように、この発明の一実施形態においては、吸引／通気用システム４０のポンピングシステムサブシステムは二つのポンプ96, 98と二つのプロセスチャンバ70, 72のためのスロットル弁９４とを備える。このアーキテクチャはいかなるときにおいてもポンプチャンバ70, 72のうちの一方が作動プロセスであるという条件を基礎におくものである。チャンバ70, 72を吸引するため止め弁86, 92の一方のみが開放され、湿式ポンプ９８が作動される。マノメータ６４は、止め弁86, 92の適当な一方を開放することにより処理中のチャンバ70, 72内の圧力を指示する。作動チャンバ圧力を安定化するため、スロットル弁はチャンバ圧力が過小になるとスロットル弁はその分閉鎖し、チャンバ圧力が過大となると適当に開放する。
【００４７】
ポンプサブシステム96, 98は、一つの処理チャンバに対して１つの真空ポンプと比較して以下の付加的な有意な作動的特徴及び利点を提供するものである。
【００４８】
a.  乾式／湿式ポンプ構成による費用削減
性能の犠牲の欠如
図１６の実施形態においては、二つのポンプ96, 98のうち一つがチャンバの減圧にのみ使用され、他のポンプはウエーハの処理の間のみにおいて使用される。
【００４９】
チャンバ70, 72の吸引のため、湿式ポンプ９８は作動され止め弁86, 92の適当な一つは開放されると同時に、関連する止め弁86, 92は閉鎖される。ウエットポンプ９８がポンプ機構の潤滑のために油を必要としたときはチャンバ70, 72は逆流により潤滑油は汚染されうる。しかしながら、油の逆流が惹起されるのは高い真空条件のときであり、このときはポンプラインにガス分子は殆ど存在せずかつオイル分子はチャンバ70, 72に向けて逆流するため或る時間が必要となる。ポンプによる圧力降下中にチャンバ圧力は760 トルから１トルにまで減少し、圧力降下サイクルは３から５秒で完了される。高い圧力は多量のガス分子を移動させ短時間のうちに掃引降下を惹起し、逆流効果を実質的に排除する。
【００５０】
ウエーハの処理のため乾燥ポンプ９６は開放されその際スロットル弁９４及び適当する止め弁88,90 の一方は開放し、関連する吸引停止バルブ86, 92を閉鎖する。乾燥ポンプ９６は、ポンプ機構のために潤滑油を必要としないことによりプロセシングポンプであることが好ましく、従って、吸引ラインを通しての処理チャンバ70, 72への潤滑油の逆流の可能性を排除することができる。乾燥ポンプ９６は湿潤ポンプ９８のコストの約２倍である。乾燥／湿潤ポンピングシステムはシステムの全コストを低減し、ポンプ96, 98の機能の有効利用を図ることができる。
【００５１】
b.  単一スロットル弁による更なるコスト低減
図１６の実施形態においては、スロットル弁は１個のみ必要である。それは、チャンバ70, 72の一つだけが常時作動するからである。この構成は、止め弁88,90の一方を開放しつつ他方を閉鎖しかつ止め弁86, 92を閉鎖することによりスロットル弁を賄い中の一つのチャンバから他のチャンバに切り替えることを可能とする。
【００５２】
c.  チャンバ間での少ないプロセスバリエーション
双方のチャンバ70, 72が同一のスロットル弁９４及び処理ポンプ９６を共有することからチャンバからチャンバへのプロセスバリエーションの有意な減少が実現する。
【００５３】
d.  スロットル弁のバイパス
減圧をスロットル弁９４を介して行うとき、急速な減圧のためスロットル弁９４は急開する必要がある。チャンバ70, 72が基準圧力まで達したとき、スロットル弁９４は絞り位置まで移動するのを開始し、他方、プロセスガスは流入を開始する。これは通常はスロットル弁９４をして約５秒チャンバを制御せしめ、所望のプロセス圧力に到達せしめる。減圧動作のためスロットル弁９４をパイバスさせることにより殆ど５秒間を節約することができる。なぜなら、スロットル弁は、より急速なプロセス圧力安定化のため所望位置にプリセットすることができるからである。
【００５４】
6.  通気システム
図１６に最もよく示すように、この発明の実施形態においては、吸引／通気サブシステム４０のための通気用サブシステムは通常型のガスボックス４２を通して流入するＮ2 ガス源を備える。ガスボックスは圧力ゲージ４４、止め弁４６、０−１００psigといった範囲調節型の圧力制御器４８、フィルタ５０及び止め弁５２を備える。ガスボックス４２はＮ2 ガスを加圧された充填タンク５３に、ついで、一対の平行弁56, 60を介してチャンバ７０に、そして、一対の平行バルブ58, 62を介してチャンバ７２に分配する。ミニコンベクトロン(miniconvectorn)78, 80はバルブ82, 84を通してチャンバ70, 72内の圧力の計測を数mTorr のバキュームから760 Torrの大気圧までの広範囲において行う。
【００５５】
ベントサブシステムはつぎのような付加的な特徴及び利点を提供するものである。
【００５６】
a.  初期の低速通気
粒子汚染
チャンバ70, 72における処理の完了時、初期の低速な通気は小オリフィス（0.25インチ）バルブ60, 62の適当な一つを開放することによって行なわれる。
【００５７】
b.  加圧充填タンクによる急速通気
前記セクションにおいて記述された短時間の初期の低速通気段階の直後に急速通気が行なわれ、この急速通気は小オリフィス弁60, 62を閉鎖し大きいオリフィス弁56, 58の適当な一つを開放することにより達成され、圧力ゲージ５４により３０psigの好適圧力に維持される充填タンク５３からのＮ2 ガスでチャンバを充填する。
【００５８】
c.  加圧された充填タンクによるＮ2 ラインでの圧力降下の減少
Ｎ2 ラインでの圧力降下
通気のための多量のＮ2 ガスが必要である。加圧タンク５３がない場合は、チャンバ１が通気でチャンバ２が処理中であったとすると、チャンバ２へのガス配管中のＮ2 圧力は降下しうる。そして、圧力降下が惹起されるとチャンバ２の処理ガスの流れは中断されうる。加圧された充填タンク５３は電気回路のコンデンサと等価であり、エネルギを短期間において吸収及び開放することができ、これによりプロセスの崩壊を回避することができる。
【００５９】
d.  連続的なパージによるチャンバに対する湿気の流入防止
湿気は腐食の根本的な原因である。チャンバ70, 72がゲート弁41, 43（図１５）の開放によって大気圧に通気されかつロボット１５がウエーハをチャンバ70,72に又はそこから移送中に通気用サブシステム４０はブリード弁60, 62（図１６）を通してＮ2 ガスの適度な徐々のパージを実行し、空気及び湿気がチャンバ70, 72に流入するのを防止する。
【００６０】
7.  真空容器の等価物
一方のチャンバがウエーハの処理を行い他方のチャンバが大気圧からの減圧を開始しているときの相互作用により、空気のバーストが負圧配管からポンプに進みかつウエーハを処理するチャンバまで逆流することを恐れて、双方のチャンバを単一の真空ポンプに接続するような配慮は無用である。最大の負圧はポンプ水頭である。もし負圧配管が十分長くかつ径が十分大きければ圧力は均等化しかつ空間を充填する。吸引を行っている側がポンプに達する時間まで圧力は極めて低い。他方でウエーハの処理中にプロセスガスは質量流量コントローラを通して送られている。灰化の場合、全プロセスガス流量は毎分５リットルのオーダーである。従って、処理中のチャンバを出て行くガスは配管中より高圧力下にある。このような動作の鍵は負圧配管が十分に長いことにあり、これにより二つの処理チャンバ間の分離状態を提供することができる。このような分離を補助するため、負圧ラインはその径が非常に大きく、減圧されているチャンバから膨張する空気のために大きな容積を提供する。更に、バイパス弁が１／４インチ長さで設けられ、減圧されているチャンバからの空気の初期バーストを減速する。１若しくは２秒後に主ISO 80弁は開放され、より高いコンダクタンスを提供し、残留空気をチャンバからの急速吸引を行う。
【００６１】
8.  端部点検出器
光ファイバケーブルはUV光を処理中のチャンバから伝達する。繰り返しになるが、ある時点においては一つのチャンバのみウエーハの処理を行うことから、２本の光ファイバケーブルが一つの光学的加算接合部に入り、ここで二つのチャンバからの信号は加算される。明白なことであるが、ある時点では一方のみがUV光を発生し、従って、光学的スイッチは不必要である。端部点検出器はモノクロメータであり、このモノクロメータは一つのスペクトル放出線、大抵はOH線を、選択する。端部点検出器は比較的高価である。通常は一つの端部点検出器が各チャンバに必要となる。
【００６２】
10. 実施例１
図１７−１８に示すように、線グラフはこの発明の第１の実施例の１完全サイクルのＹ軸に沿った作業機能とＸ軸に沿った時間を示しており、この第１の実施例では、各々が同一若しくは類似の処理を行う二つの通常型下流リアクタが二つの外部（真空に対し）２５−ウエーハカセットと、一つの前方及び一つの後方アームを備えた単一外部ロボットによって賄われる。同一のシーケンスが単一の２５ウエーハカセットを使用して後続する。
【００６３】
現実にはプロセスリアクタは異なったものであり、依然として交互的のオーバーヘッド的／プロセス作業を有する。ウエーハはプロセスチャンバ♯１に対してはカセット♯１としチャンバ♯２に対してはカセット♯２と位置付けられる。
【００６４】
図１７に示すようにこれまで一般的に説明したようにプロセスサイクルは、図１８によりその軌跡を略示するロボット１５の移動を追求することによりもっとも良く理解されよう。チャンバ１が大気圧に充填され、そのピンが持ち上がりチャンバ１のドアが開放したサイクル点でのチャンバ１における図１７の最初の機能から開始すると、ロボット１５は、先行処理したウエーハ１をその後部グリッパにてチャンバ１から取出すと共にその前部グリッパにてカセット１（１若しくは２つのカセットを使用可能）から前もって取り出しておいた未処理のウエーハ３を１８０度回転せしめる。それから、ドア１が閉鎖し、そのピンは下降し、負圧３４がチャック３１に印加され、チャンバ１は減圧され、プロセスガスはＯＮされ、スロットル弁３６（単一ポンププロセス（図１６）の場合は９４）を調節することによって安定化され、ウエーハ３の有効処理がチャンバ１のためのプラズマ２６の点火をプラズマ２６を共通マイクロ波エネルギ発生器２２に切り替えることによって開始する。他方で、ロボットが新規ウエーハ３をチャンバ１内にその処理のため定置しその後チャンバ１内におけるウエーハ３の処理の間にロボットはカセット２まで移行し、冷却ステーションにあるが依然として熱いウエーハ１を保持する。冷却ステーションは実際にはロボットに指向したブロア３５（図１５）からの冷却空気と協働するロボット本体のヒートシンク領域として構成される。それから、ロボットはウエーハ１をその後部グリッパにてカセット２に装填し、後退し、新規スロットに割り出しされ、その後部アームで未処理のウエーハを取り出し、予めそこに置かれていて処理を完了したばかりのウエーハ２が入った今や通気がされたチャンバ２のドアの開放を待機する。ロボット１５は処理済のウエーハ２をチャンバ２からその後部グリッパにり取出し、１８０度の回転を行い、チャンバ２に未処理のウエーハ４をその後部グリッパにて定置し、カセット１にトラバースし、その間に依然熱い処理されたウエーハ２は冷却され、ロボットはウエーハ２をカセット１に装填し、後退し、未処理のウエーハ５を取出し、第１のウエーハ３の処理を丁度終了した今や通気されたチャンバ１にのドアの開放を待機する。このサイクルは繰返しされる。
【００６５】
オーバーヘッド時間が略ゼロの条件はロボット１５がチャンバ1, 2に近接したカセットからその一方のグリッパで新規ウエーハを取り出すのを完了すると同時に各チャンバ1, 2が交互に同期的にそのウエーハの処理を完了しかつチャンバオーバーヘッド作業時間が処理時間より短いことである。換言すれば、待機時間がゼロであれば、オーバーヘッド時間は殆どゼロであり、機械の処理能力の１００％利用が実現する。殆どゼロの待機時間の実現は、ロボットがその仕事を同一若しくは近時時間で完了するように増速しつつ、近接（または隣接）チャンバにおける処理時間の短縮及び均等化のため必要なことだけで決まる。
【００６６】
実施例１では双方のカセットは同時的に処理を行い、ウエーハは全てその処理に先行して一つのカセットから取り出されるが、しかし、他のカセットには処理後に返却される。
【００６７】
実施例２
図１９−２０に示すように、ロボット運動は図１７の実施例から変形したものであるが、多くの点で類似性はある。図１９−２０ではロボットはいつもチャンバ２及びカセット２に面して直立し、図１９♯１に示すようにその左アームはチャンバ１に近接し、右アームはカセット１に近接し、カセットからチャンバに移動するため１８０度の回転は行わず、逆も真である。他の点は全て、実施例１と２とは同一である。
【００６８】
かくして、一連の図１９、２０から分かるとおり、ウエーハ１はカセット１（♯１）から取り出され、処理（♯２）のためのチャンバ１に定置される。ウエーハ２はカセット１（♯３）から取り出され、処理（♯４）のためチャンバ２内に定置される。ウエーハ３はカセット１（♯５）から取り出され、チャンバ１の処理の完了に従い、ウエーハ１はチャンバ１（♯６）から取り出され、ウエーハ３（♯７）に交換され、ウエーハ１はカセット１（♯８）にけおるオリジナルスロットに格納され、ウエーハ４はカセット１（♯９）から取り出され、チャンバ２が処理を完了するに従い、ウエーハ２はチャンバ２（♯１０）から取り出され、ウエーハ（♯１１）に交換され、かつウエーハ２はカセット１（♯１２）のオリジナルスロットに格納される。
【００６９】
この実施形態において留意すべきは、二つのカセットが使用されているといっても全てのウエーハは一つカセットからのみ取り出され、全てのウエーハはいつも同一カセットのオリジナルのスロットに他のカセットにおけるウエーハが処理を開始するに先だって戻される。この手法は代表的といいうる。というのは、工場設備の作業員若しくはロボットは１０から１５分ごとに来るかカセットを交換するだけであり、これは機械の連続使用を可能とし、一方、実施例１では双方のカセットは同時に処理を行い、全ウエーハは処理に先立ち一つのカセットから取り出されるが処理後に他のカセットに戻される。
【００７０】
12. 実施例３
図３０に示すようにこの動きはこの発明の第３の実施例のロボットの動きを示し、この実施例では２連下流型若しくはチャンバ内リアクタはそれぞれが単一外部（真空に対する）２５−ウエーハカセット及び２本の前部アームを有する（図１９−２０の第２実施例のロボットと同様）単一の外部ロボットを使用して作動し、その８個の分離した部分が図２２−２９ではその機能段階の読み取りの容易のため拡大して図示される。この実施例では全ての奇数番号のウエーハはチャンバ１内で処理され、全ての偶数番号のウエーハはチャンバ２内で処理され、しかしながら、全てのウエーハは単一カセットのその元のスロットに復帰されるようになっている。さもなくば、処理ステップは先行の実施例と同一になる．マイクロ波エネルギがこの実施例では使用される。加えて、動作シーケンスは単一カセットについて図示されているが、実際はこのシーケンスはカセット♯２、♯３、♯４に関し、必要あれば６若しくはそれ以上であっても繰返される。
【００７１】
10. 実施例パラメータ
かくして、代表的なプロセスの細目が得られ、この発明の代表的な作動パラメータは以下の通りである。
【００７２】
マイクロ波周波数：2,450 MJA
マイクロ波電力：1,000watt
作動圧力：1.2 トル
全流速：4,400 sccm
О2 4,000 sccm
N2 400 sccm
11. 付加的実施形態
この発明はもっと別の形態をとることができる。例えば、図３２に示すように、更に経済性及び低コスト化のため単一の共通のプラズマアプリケータ２６が使用され、プラズマアプリケータからのプラズマ励起ガスの流れは１００に示すように一対の別々の処理チャンバ14, 16の一つに選択的にかつ交互に指向される。この実施形態では図示しないが、プラズマ排気はすこぶる高温であるが、それにも関わらず、この高温の熱のブラストに耐えることができる材料はあり、下流側のプラズマ励起プロセスガス流を汚染することがない。この実施形態においては、非処理ガスチャンバへの通路をシール102, 104し、バキュームを損なうことなく確保するようにしている。上述の耐熱性の材料から共通の偏倚板１００が構成され、プラズマ排気に近接して取り付けられ、かつ機械的若しくは電気機械的に作動され、一つの通路においてプラズマ排気を開放した大オリフィスの止め弁１０４を介し二つの処理チャンバの一つの処理に対してかつこれは同期して交互に偏倚させ、他方大オリフィス止め弁１０２は他の進路において非処理チャンバに対して同期的に閉鎖され、逆も真である。プラズマアプリケータが一台完全に不要となるためコスト増大が排除され、この発明の目的に合致するものである。
【００７３】
以上の好ましい実施形態及びこの出願が提出されたときの出願人が知る最適モードについての以上の記載は説明及び記述の便宜のためのものである。以上に開示の細目にこの発明を限り若しくは限定する意図はなく、上記教示に照らして幾多の変形及び改変がなしうることはいうまでもない。選ばれた実施形態はこの発明を当業者をして各種の実施形態及び想定した実際的使用に適合した各種の変形において最善の形で利用できようが、この発明の原理及び実際的な応用の説明のため選ばれからつ記載されたものである。この発明の範囲は以下に添付する請求の範囲により規定されるように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１はこの発明の好ましい実施形態における２連チャンバ型の完全組立体の左前方からの斜視図である。
【図２】  図２は図１の後面からの斜視図である。
【図３】  図３は図１の前面図である。
【図４】  図４は図１の右側面図である。
【図５】  図５は図１の後面図である。
【図６】  図６は図１の上面図である。
【図７】  図７は図２の拡大図である。
【図８】  図８はこの発明のプロセスガス分配ボックスの拡大図である。
【図９】  図９はこの発明のマイクロ波発生器の拡大図である。
【図１０】  図１０はこの発明のマイクロ波スイッチの拡大図である。
【図１１】  図１１はこの発明のプラズマ源の一つの拡大図である。
【図１２】  図１２はこの発明のウエーハ処理チャンバの一つの拡大図である。
【図１３】  図１３（Ａ）〜１３（Ｅ）はこの発明の真空ポンプの一つの、それぞれ、上面図、底面図、後面図、右側面図及び左側面図である。
【図１４】  図１４は単一の真空ポンプを使用したこの発明の２連下流リアクタ型の全体的概略フローダイアグラムである。
【図１５】  図１５は単一真空ポンプ及び２連スロットル弁を使用したこの発明の２連下流リアクタ型のより詳細な概略フローダイアグラムである。
【図１６】  図１６は２連ポンプ及び単一スロットル弁を使用したこの発明の２連下流リアクタ型の吸引／通気システムの詳細化された概略ダイアグラムである。
【図１７】  図１７は２つの外部（バキュームに対し）２５ウエーハカセット及び一つの前アームと一つの後アームを有する単一の外部ロボットを使用したこの発明の２連同一単一プロセス下流リアクタ型の第１の具体的実施例の詳細作業機能タイミングダイアグラムを表す線グラフである。
【図１８】  図１８は二つのカセットを使用した図１７の実施例のロボット移動及び処理の軌跡の概略図である。
【図１９】  図１９は図１７の実施例におけるこの発明の変形形態におけるロボットを示す概略図であり、ロボットは常態に従って直立位置し、一つのアームはチャンバに近接し、他方のアームはカセットに近接しウエーハを一方のアームから他方に往復させて特定機能を達成する。
【図２０】  図２０は図１７の実施例におけるこの発明の変形形態におけるロボットを示す概略図であり、ロボットは常態に従って直立位置し、一つのアームはチャンバに近接し、他方のアームはカセットに近接しウエーハを一方のアームから他方に往復させて特定機能を達成する。
【図２１】  図２１は、その各々が図３０に完全に図示されるこの発明の第３の実施形態の部分を示す図２２−２９の拡大線グラフをどのように適合させることにより図３０に大きく示される単一の線グラフが生成されるからを概略的に表す。
【図２２】  図２２は、図３０に完全に示される単一外部（バキュームに対し）２５−ウエーハカセット及び２つの前側（右側及び左側）アーム２連の同一単一プロセス下流リアクタ形の第２の実施形態の第１の部分の詳細作業機能タイミングダイアグラムの線図である。
【図２３】  図２３は図３０の実施例の第２の部分の詳細作業機能タイミングダイアグラムの線図である。
【図２４】  図２４は図３０の実施例の第３の部分の詳細作業機能タイミングダイアグラムの線図である。
【図２５】  図２５は図３０の実施例の第４の部分の詳細作業機能タイミングダイアグラムの線図である。
【図２６】  図２６は図３０の実施例の第５の部分の詳細作業機能タイミングダイアグラムの線図である。
【図２７】  図２７は図３０の実施例の第６の部分の詳細作業機能タイミングダイアグラムの線図である。
【図２８】  図２８は図３０の実施例の第７の部分の詳細作業機能タイミングダイアグラムの線図である。
【図２９】  図２９は図３０の実施例の第８の部分の詳細作業機能タイミングダイアグラムの線図である。
【図３０】  図３０はその８個の別々の部分が図２２−２９に拡大して示される、単一外部（バキュームに対し）２５−ウエーハカセット及び２つの前（右側及び左側）アームを有した単一外部ロボットを使用したこの発明の同一単一プロセス下流リアクタ形の第２の実施形態の完全詳細作業機能タイミングダイアグラムの線グラフである。
【図３１】  図３１はこの発明の図２１−３０の実施例３に使用される２連アーム型ロボットの拡大斜視図である。
【図３２】  図３２は共通のダイバータプレートを使用した２連処理チャンバを交互に賄う単一のプラズマアプリケータの概略平面図である。
【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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【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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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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