JPH08213442A - マルチチャンバプロセス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】所定のプロセスを行うためのプロセス装置１お
よびプロセス装置１の位置を変えるための上下機構２が
設置されたプロセスチャンバ３と、ウエハを他のプロセ
スチャンバ３に搬送するためのウエハ搬送機構４が設置
されているトランスファチャンバ５と、プロセスチャン
バ３とトランスファチャンバ５の間に、それぞれゲート
バルブ６ａ，６ｂを介して接続され、ウエハ移載機構７
が設置されたバッファチャンバ８からなる。 【効果】スループットを極限まで高めることが可能であ
り、プロセス条件の変動および塵埃によるウエハ汚染を
防止し、均質かつクリーンなプロセスを行うことが可能
となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置を製造する
マルチチャンバプロセス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の半導体製造装置は、ＵＬＳＩの一
層の高密度化および構造の複雑化によるコスト高の傾向
を、製造時間の短縮と装置コストの低減，ウエハの大口
径化による効率的な処理等によって抑制するため、マル
チチャンバプロセス装置による枚葉の連続処理が多用さ
れるようになった。これは、従来のマルチチャンバプロ
セス装置を用いて、ＣＶＤ（Chemical Vapor Depositio
n ）、スパッタ，プラズマエッチング，ＲＴＰ（Rapid
Thermal Processing）等、複数のプロセスを大気から隔
離された清浄雰囲気内で連続的に行うことによって、処
理品質の向上および処理時間の短縮で、効果的であるこ
とが確認されてきたためである（例えば、「電子材料」
１９９４年３月号３３項から３６項）。

【０００３】従来のマルチチャンバプロセス装置の基本
構成は、図５に示すように、ウエハ搬送機構１０１が設
置された多角形状のトランスファチャンバ１０２の周辺
に、異なったプロセスを行う複数のプロセスチャンバ１
０３が、それぞれゲートバルブ１０４を介して接続され
たものである。ここで、このような従来の方式でのプロ
セスチャンバ１０３の圧力状態は図２（ａ）に示すよう
に、プロセスが完了してウエハを交換する際には、各プ
ロセスチャンバ間の相互汚染を防止するために、少なく
ともトランスファチャンバ１０２の真空圧力Ｐ０までプ
ロセスチャンバを排気する。また、ウエハ搬送機構１０
１によってウエハを交換後、ゲートバルブ１０４を遮断
して所定の圧力Ｐ１までプロセスガスを供給してプロセ
スを再開する。これを各処理毎に行いながらウエハを連
続処理していく。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方式で
のマルチチャンバプロセス装置では、図２（ａ）に示す
通り、プロセスチャンバの稼働時間内に給気および排気
時間を必要とするため、その分だけ実プロセス時間が短
くなる。また、プロセスチャンバの雰囲気の変動がプロ
セス条件の変動につながり、各処理ウエハ間での品質の
ばらつきが生じる原因となる。さらに、断続的な給気，
排気によるガス流によって、プロセスチャンバ内で発生
した塵埃がウエハを汚染する原因にもなる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決する手段として、トランスファチャンバと複数の各
プロセスチャンバの間に、トランスファチャンバとプロ
セスチャンバ間のウエハの搬送機構と、真空排気および
プロセスガスの供給機能を備えたバッファチャンバを一
あるいは複数設置する。そして、バッファチャンバ内の
雰囲気を、ウエハの搬送先の雰囲気に一致させるための
雰囲気変換、さらには、ウエハの予備加熱，予備冷却、
または化学反応を利用したウエハ表面のクリーニング処
理をバッファチャンバ内で行う手段を講じた。

【０００６】

【作用】プロセスチャンバの雰囲気を一定に維持し、ウ
エハの搬送時間を除く全ての稼働時間を、実プロセス時
間に用いることを可能とする。

【０００７】

【実施例】図１は本発明による半導体製造装置の基本構
成を示すものである。本発明による半導体製造装置は、
図１で、所定のプロセスを行うためのプロセス装置１お
よびプロセス装置１の位置を変えるための上下機構２が
設置されたプロセスチャンバ３と、ウエハを別のプロセ
スチャンバに搬送するためのウエハ搬送機構４が設置さ
れているトランスファチャンバ５と、プロセスチャンバ
３とトランスファチャンバ５の間に、それぞれゲートバ
ルブ６ａ，６ｂを介して接続され、ウエハ移載機構７が
設置されたバッファチャンバ８、そしてトランスファチ
ャンバ５とゲートバルブ８を介して接続され、ウエハス
トッカ９が設置されたストッカチャンバ１０によって基
本的に構成される。

【０００８】次に、ウエハの処理方法について説明す
る。ウエハストッカ９に収納された未処理ウエハ１４
は、まずウエハ搬送機構４によってバッファチャンバ８
に搬送される。この時、バッファチャンバ８は、あらか
じめトランスファチャンバ５と同一の真空圧力に排気さ
れている。未処理ウエハ１４がウエハ移載機構７に搬送
された後、ゲートバルブ６ｂを閉じる。今度はバッファ
チャンバ８にプロセス中のプロセスチャンバ３内部の雰
囲気と同一の雰囲気となるように、プロセスガスを供給
し同一圧力に設定する。そして、ゲートバルブ６ａを開
放して未処理ウエハ１４をウエハ移載機構７によってプ
ロセス装置１に搬送し、ゲートバルブ６ａを閉じてプロ
セスが開始される。

【０００９】このプロセス中でバッファチャンバ８は直
ちに次の未処理ウエハを受け入れるため、トランスファ
チャンバ５と同一の真空圧力になるように真空排気さ
れ、次の未処理ウエハ１４を前記の手順で移載し、再び
プロセス中のプロセスチャンバ３内部の雰囲気と同一の
雰囲気に設定する。

【００１０】プロセスが完了した処理ウエハ１５は、あ
らかじめプロセスチャンバ３内部の雰囲気と同一の雰囲
気に設定されたバッファチャンバ１２へ、上下機構２お
よびウエハ移載機構１３によって排出した後、直ちにバ
ッファチャンバ８の未処理ウエハ１４を上下機構２およ
びウエハ移載機構７によってプロセス装置１に搬送して
プロセスを再開する。

【００１１】また、バッファチャンバ１２の処理ウエハ
１５は、バッファチャンバ１２がトランスファチャンバ
５と同一の真空圧力に排気されてから、ウエハ移載機構
１３およびウエハ搬送機構４によって、他のプロセスチ
ャンバまたはストッカチャンバ１０へ搬送される。

【００１２】ここで、ウエハ移載機構７，１３は１軸の
往復動の機能を持つだけでよく、例えば、簡単な２又は
３段のスライド方式の機構によって十分その機能を果た
すことが出来る。従って、バッファチャンバ８，１２の
容積は、ほぼウエハ移載機構７，１３の占有する容積と
なり、かつ余剰の空間を必要としないため、バッファチ
ャンバ８，１２の給気および排気を数秒以下と短時間で
行うことが出来る。

【００１３】図２は従来方式のプロセスチャンバの圧力
状態（ａ）と、本発明による方式のプロセスチャンバの
圧力状態（ｂ）を比較したものである。図２で、従来方
式では前述したように、処理が行われる度ごとに処理ウ
エハを排出する際にトランスファチャンバと同一の真空
圧力にするための排気時間と、プロセスを再開するため
のプロセスガスの給気時間が必要となる。このことは単
に、ウエハ毎の処理時間が長くなるばかりでなく、プロ
セスチャンバの雰囲気の変動がプロセス条件の変動につ
ながり、各処理ウエハ間での品質のばらつきが生じる原
因となる。さらに、断続的な給気，排気によるガス流に
よって、プロセスチャンバ内で発生した塵埃がウエハを
汚染する原因にもなる。一方、本発明による方式のプロ
セスチャンバの圧力状態はバッファチャンバを用いるこ
とによって、数秒程度のウエハの搬送時間以外は一定の
プロセス圧力の状態で連続的に処理することによって、
１サイクルの時間を短縮し、スループットを極限まで高
めることが可能となる。さらに、プロセス条件の変動お
よび塵埃によるウエハを汚染防止し、均質かつクリーン
なプロセスを行うことが可能となる。

【００１４】この基本的な処理方法の応用例として、さ
らに次のような方法も可能である。例えば、プロセス時
間がバッファチャンバの給気時間と排気時間の和よりも
短い場合は、上記のようにバッファチャンバを２台設
置、あるいはそれ以上の複数台設置して、それぞれのタ
イミングを独立に制御することによって、搬送以外にプ
ロセスを中断することをなくすことができる。また、プ
ロセス条件として、ウエハの加熱，冷却といった温度制
御、また、プロセスを行う前のウエハ表面のクリーニン
グ処理を必要とするプロセスには、バッファチャンバ内
での予備加熱，予備冷却またはクリーニング処理を行
い、プロセスチャンバでのプロセス時間を極限まで短縮
し得る。

【００１５】図３と図４はそれぞれ、複数のプロセスチ
ャンバをバッファチャンバを介してトランスファチャン
バに接続した実施例を示す。図３に示す実施例は、直線
的なトランスファチャンバの両サイドにプロセスチャン
バを設置した方式であり、多数のプロセスチャンバを追
加，変更しながらマルチチャンバシステムを拡張する場
合に適した構成である。また、図４は四から六角形状の
トランスファチャンバの周辺にプロセスチャンバを設置
した方式であり、各プロセスチャンバ間の搬送時間を短
縮するのに適した構成である。また、従来の技術で説明
した構成にバッファチャンバを付加することによって、
本発明による構成への変更が容易に行いうる。

【００１６】なお、以上で説明した実施例に限らず、プ
ロセスチャンバでのプロセス内容，バッファチャンバの
数量，バッファチャンバ内での予備的な処理内容、およ
びプロセスチャンバ，バッファチャンバ，トランスファ
チャンバの接続構成の方式は、種々の設計が可能であ
り、本発明で開示した実施例に限定するものではない。

【００１７】

【発明の効果】本発明によるマルチチャンバプロセス装
置は、バッファチャンバの内容積を小さくできるため、
スループットを高めることが容易に可能であり、さらに
は、プロセスチャンバ内の雰囲気を変えることなく予備
加熱や予備冷却、ウエハ表面のクリーニングを事前事後
に直ちに行え、またプロセス条件の変動および塵埃によ
るウエハを汚染防止し、均質かつクリーンなプロセスを
行うことが可能となるため、高性能な半導体集積回路を
高い歩留まりで製造する方法を提供し、安価で高性能な
半導体集積回路が供給可能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるマルチチャンバプロセス装置の一
実施例のブロック図。

【図２】従来方式と本発明による方式のプロセスチャン
バの圧力状態の説明図。

【図３】本発明によるマルチチャンバプロセス装置の第
二実施例の説明図。

【図４】本発明によるマルチチャンバプロセス装置の第
三実施例の説明図。

【図５】従来方式のマルチチャンバプロセス装置のブロ
ック図。

【符号の説明】 １…プロセス装置、２…上下機構、３…プロセスチャン
バ、４…ウエハ搬送機構、５…トランスファチャンバ、
６ａ，６ｂ，８，１１ａ，１１ｂ…ゲートバルブ、７，
１３…ウエハ移載機構、８，１２…バッファチャンバ、
９…ウエハストッカ、１０…ストッカチャンバ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大気から隔離された雰囲気に維持し、ウエ
   ハの第一の搬送機構を備えたトランスファチャンバに、
   複数のプロセスチャンバをゲートバルブを介して接続し
   て構成されるマルチチャンバプロセス装置において、前
   記トランスファチャンバと前記複数の各プロセスチャン
   バの間に、前記トランスファチャンバと前記プロセスチ
   ャンバ間に前記ウエハを搬送する第二の搬送機構と、真
   空排気およびプロセスガスの供給機能を備えたバッファ
   チャンバを一あるいは複数設置して、前記バッファチャ
   ンバ内の雰囲気を、前記ウエハの搬送先の雰囲気に一致
   させるための雰囲気変換を行うことによって、前記プロ
   セスチャンバの雰囲気を一定に維持し、前記ウエハの搬
   送時間を除く全ての稼働時間を、実プロセス時間に用い
   るように雰囲気を制御する雰囲気制御手段を有すること
   を特徴とするマルチチャンバプロセス装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記バッファチャンバ
   内に前記ウエハの予備加熱，予備冷却、または化学反応
   を利用した前記ウエハ表面のクリーニング処理を行う手
   段を備えたマルチチャンバプロセス装置。