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JP3238432B2 - マルチチャンバ型枚葉処理装置 - Google Patents

マルチチャンバ型枚葉処理装置

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Publication number
JP3238432B2
JP3238432B2 JP21557691A JP21557691A JP3238432B2 JP 3238432 B2 JP3238432 B2 JP 3238432B2 JP 21557691 A JP21557691 A JP 21557691A JP 21557691 A JP21557691 A JP 21557691A JP 3238432 B2 JP3238432 B2 JP 3238432B2
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processing
entrance
gate valve
semiconductor wafer
platform
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JP21557691A
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川 義 教 中
谷 慎 一 三
林 毅 彦 小
多 恭 章 本
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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Publication date
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Priority to US07/935,287 priority patent/US5445491A/en
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体装置を製
造するための減圧エピタキシャル気相成長やエッチング
のような大気と異なる圧力および／または雰囲気下で半
導体ウェハ等の被処理材を処理する装置に係り、特にそ
の処理を枚葉で効果的に行うようにしたマルチチャンバ
型枚葉処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】上記マルチチャンバ型枚葉処理装置は、
一般に内部にロボットを設けた中央室または予備室とも
呼ばれるプラットフォームの周囲に、ゲートバルブを介
して複数の枚葉処理チャンバを互いに放射状に接続して
構成されている。
【０００３】ここに、プラットフォーム内は、圧力また
は雰囲気が大気と異なる状態に保たれ、処理チャンバを
プラットフォームに開放した時、処理チャンバ内および
被処理材が大気中の酸素や塵埃のような異物（以下、パ
ーティクルという）で汚染しないようになっている。
【０００４】処理チャンバに対する被処理材の搬出入
は、プラットフォームにゲートバルブを介して接続され
た出入口ポートから該プラットフォームを介して行われ
る。即ち、出入口ポートのみを大気に開放して被処理材
を出入口ポートに搬入した後、出入口ポートを大気に対
して閉じ、出入口ポート内をプラットフォームと同じ圧
力または雰囲気にしたところで、出入口ポートとプラッ
トフォームとを互いに連通させ、この状態で出入口ポー
ト内に搬入された未処理の被処理材をプラットフォーム
内のロボットにより各処理チャンバへ搬送し、同時に各
処理チャンバで処理された処理済の被処理材を前記ロボ
ットにより出入口ポートへ戻すようなされている。
【０００５】この種のマルチチャンバ型枚葉処理装置に
よれば、各処理チャンバが大気に開放されず、しかもプ
ラットフォームが常に所定の圧力または雰囲気に保たれ
ているため、処理チャンバにおける処理を的確かつ効率
的に行うことができ、処理能力に問題がある枚葉処理を
より能率的に行うことができる利点を有している。この
ため、被処理材としての半導体ウェハの大径化などによ
りバッチ処理から枚葉処理を余儀なくされつつある半導
体製造装置分野において、このマルチチャンバ型枚葉処
理装置が注目されている。
【０００６】また、マルチチャンバ型枚葉処理装置は、
各処理チャンバで同一の処理を並行して行うものと、一
連の製造プロセスに従った異なる処理を連続して行うも
のとがあるが、いずれもより的確な処理を能率的に行う
ようにしている点で共通している。
【０００７】ところで、従来の一般的なマルチチャンバ
型枚葉処理装置は、処理能力を上げるため、出入口ポー
ト内に一度に多数の被処理材を投入しておき、途中で出
入口ポートを開くことなく、出入口ポート内に投入した
全ての被処理材の処理チャンバでの処理が終了したとこ
ろで出入口ポートを開き、処理済みの被処理材を一度に
取出すとともに、次に処理する未処理の被処理材を再び
出入口ポートへ投入する方式が採用されていた。即ち、
各処理チャンバでの処理は枚葉処理であるが、出入口ポ
ートに対する被処理材の搬出入はバッチ処理方式であ
り、このため、出入口ポート内には、多数の被処理材を
多段に支持して上下動するエレベータが一般に収容され
ていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに出入口ポート内にエレベータを収容すると、出入口
ポートの容積がかなり大きくなって、大容量の排気ポン
プを必要とするか、または排気および大気圧復帰に長時
間を要して装置としての稼働率を低下させてしまう。し
かも、多数の被処理材の投入に伴って外部から出入口ポ
ート内に持ち込まれるパーティクルの量が多くなり、か
つ出入口ポート内からのパーティクルの排出も不完全に
なり易くなる。更に、エレベータの上下動に伴うパーテ
ィクルの発生を防止する必要があるばかりでなく、処理
チャンバ内等で事故が発生した場合、多数の被処理材が
すべて不良品になってしまう。
【０００９】また、出入口ポートを大気に開放して外部
との間での被処理材の受渡しを行う際に処理チャンバで
の処理を中断させる必要があるばかりでなく、このよう
に外部との間での被処理材の受渡しを行うためには、先
ず出入口ポートの圧力を大気圧に戻すかまたは大気に開
放可能な雰囲気に置換してから出入口ポートを開き、外
部との間での被処理材の受渡しが終了した後に、出入口
ポートを再び閉じてこの内部をプラットフォームと同じ
圧力または雰囲気にする必要があり、この時に要する中
断時間は、出入口ポートの容積が大きければ大きい程、
長時間となってしまう。
【００１０】このため、外部との間での被処理材の受渡
しに要する時間が装置としての稼働率を低下させる大き
な原因となり、稼働率を上げるためには、一度に投入す
る被処理材の数を更に増大させようとする傾向にあるの
が現状であった。
【００１１】本発明は上記に鑑み、パーティクルに強
く、しかもより高能率で的確な処理を行うことができる
ばかりでなく、装置としてのコンパクト化を図ることが
できるようにしたマルチチャンバ型枚葉処理方法および
その装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のマルチチャンバ型枚葉処理方法は、第１ゲ
ートバルブを介して大気側に開閉可能で、独立して所定
の圧力または雰囲気に制御可能な出入口ポートと、この
出入口ポートに第２ゲートバルブを介して接続され、独
立して所定の圧力または雰囲気に制御可能なプラットフ
ォームと、このプラットフォームに第３ゲートバルブを
介して個別に接続され、夫々独立して所定の圧力または
雰囲気に制御可能な複数の処理チャンバとを備え、前記
プラットフォーム内に設けられたロボットにより前記出
入口ポートと前記各処理チャンバとの間で被処理材を搬
送して処理するマルチチャンバ型枚葉処理装置における
枚葉処理方法であって、前記各処理チャンバ内での被処
理材の処理を互いにタイミングをずらして行うととも
に、この各処理チャンバでの処理中に前記第１ゲートバ
ルブを開いて前記出入口ポートと大気側との間で処理済
の被処理材と未処理の被処理材との少なくとも１枚ずつ
の受渡しを行い、前記第１ゲートバルブを閉じて前記出
入口ポート内の圧力または雰囲気を前記プラットフォー
ム内の圧力または雰囲気とほぼ等しくした後に前記第２
ゲートバルブを開くとともに、いずれか１つの処置チャ
ンバにおける処理終了後に該処置チャンバとプラットフ
ォームとを接続する第３ゲートバルブを開いて該処理チ
ャンバ内の処理済の被処理材と出入口ポート内の未処理
の被処理材との少なくとも１枚ずつの受渡しを行うよう
にしたものである。
【００１３】ここに、前記各処理チャンバ内での処理が
同一の処理であり、処理のタイミングが互いに処理チャ
ンバ数（ｎ）分の１（１／ｎ）ずつずらされ、出入口ポ
ートと大気側、および処理チャンバと出入口ポートとの
間での前記被処理材の受渡しを各処理チャンバでの処理
のタイミングにそれぞれ対応させて行うようにすること
もできる。
【００１４】また、マルチチャンバ型枚葉処理装置は、
第１ゲートバルブを介して大気側に開閉可能で、独立し
て所定の圧力または雰囲気に制御可能な出入口ポート
と、この出入口ポートの側面に第２ゲートバルブを介し
て接続され、独立して所定の圧力または雰囲気に制御可
能なプラットフォームと、このプラットフォームの側面
に第３ゲートバルブを介して個別に接続され、夫々独立
して所定の圧力または雰囲気に制御可能な複数の処理チ
ャンバとを備え、前記出入口ポート内には、被処理材の
下面周縁部を支持する被処理材支持部が上下に少なくと
も２段固定して設けられ、前記プラットフォーム内に
は、前記被処理材の下面周縁部を支持するハンドと、こ
のハンドをプラットフォーム内で水平旋回させて前記出
入口ポートおよび前記処理チャンバに対向させる手段
と、前記水平旋回の中心に対して前記ハンドを半径方向
へ移動させる手段と、前記ハンドを上下動させる手段と
を備えたロボットが設けられており、前記ロボットは、
前記ハンドを前記出入口ポート内で前記被処理材支持部
に対し移動させ、被処理材を前記出入口ポートから搬入
搬出させる、ことを特徴とするものである。
【００１５】ここに、前記第１ゲートバルブと前記第２
ゲートバルブとを、前記出入口ポートの中心に対し互い
に９０°回転した位置に設けたり、また前記第１ゲート
バルブの大気側に、前記出入口ポートとの間での被処理
材の搬出入を行う搬出入手段を設けたり、更に前記搬出
入手段により前記出入口ポート内に搬送される被処理材
の回転位置合せ装置を、該被処理材の搬送経路における
前記搬出入手段の上流側に設けるようにすることもでき
る。
【００１６】
【作用】上記のように構成した本発明によれば、第１ゲ
ートを開いて出入口ポート内の処理済の被処理材を外部
（大気側）に搬出するとともに外部の未処理の被処理材
を該出入口ポートの内部に搬入する被処理材の受渡し
を、各処理チャンバでの被処理材の処理中に行うことが
でき、これによってこの受渡し時における各処理チャン
バでの処理の中断をなくして稼働率を向上させることが
できる。
【００１７】しかも、出入口ポート内には、ここで受渡
しを行う少なくとも１枚以上の被処理材を単に支持して
収容すれば足りるため、出入口ポートの容積の小型化お
よび形状の単純化を図り、更にはパーティクルの発生源
をなくして、パーティクルによる汚染の少ない的確な処
理を行うとともに装置としてのコンパクト化を図ること
ができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【００１９】図１乃至図６は、被処理材として半導体ウ
ェハを使用し、半導体ウェハの表面に減圧エピタキシャ
ル気相成長を行わせるのに適したマルチチャンバ型枚葉
処理装置の一例を示すものである。
【００２０】即ち、本処理装置は、図１に示すように、
カセットステーション１０、出入口ポート２０、プラッ
トフォーム３０および複数（図示では２個）の処理チャ
ンバ５０ａ，５０ｂとから主に構成され、前記出入口ポ
ート２０のカセットステーション１０側の側面には第１
ゲートバルブ２１が、出入口ポート２０とプラットフォ
ーム３０との間には第２ゲートバルブ３１が、プラット
フォーム３０と各処理チャンバ５０ａ，５０ｂとの間に
は、第３ゲートバルブ５１ａ，５１ｂが夫々配置されて
いる。
【００２１】これにより、出入口ポート２０は、第１ゲ
ートバルブ２１を開くことによって大気側であるカセッ
トステーション１０側に開放でき、第１ゲートバルブ２
１および第２ゲートバルブ３１を閉じることによって密
閉される。プラットフォーム３０は、第２ゲートバルブ
３１を開くことによって出入口ポート２０内に連通で
き、第２ゲートバルブ３１および２個の第３ゲートバル
ブ５１ａ，５１ｂを閉じることによって密閉される。ま
た、各処理チャンバ５０ａまたは５０ｂは、これに対応
する第３ゲートバルブ５１ａまたは５１ｂを開くことに
よってプラットフォーム３０内に連通でき、この第３ゲ
ートバルブ５１ａまたは５１ｂを閉じることによって密
閉されるよう構成されている。
【００２２】前記カセットステーション１０には、処理
チャンバ５０ａ，５０ｂの数に対応した数、即ち図示で
は２個の内部に複数の半導体ウェハ（被処理材）Ｗを多
段に収容するカセット１１ａ，１１ｂを移動不能に設置
するカセット設置部が設けられているとともに、ウェハ
センタリング機構を備えた回転位置合せ装置１２が備え
られている。この回転位置合せ装置１２は、例えば公知
のオリフラ合せ装置であり、半導体ウェハＷの側部に形
成されている直線状のオリエンテーションフラット（オ
リフラ）Ｗａに対応した位置に、２つのセンサ１２ａ，
１２ｂが設けられ、このセンサ１２ａ，１２ｂを介して
半導体ウェハＷの回転位置合せを行うようにしたもので
ある。
【００２３】更に、上記回転位置合せ装置１２と出入口
ポート２０とを直線状に結ぶ位置には、カセットステー
ション１０側と出入口ポート２０の内部との間での半導
体ウェハＷの受渡しを行う搬出入手段として外部ロボッ
ト１３が備えられている。
【００２４】この外部ロボット１３には、そのアーム部
先端に半導体ウェハＷの下面を吸着保持する、例えばセ
ラミック製のハンド１４が連結されている。即ち、この
ハンド１４には、図２に示すように、２個の真空吸着孔
１５ａ，１５ｂが備えられ、更に半導体ウェハＷの有無
を検知する検知用の光センサ１６が設けられている。そ
して、このハンド１４を、旋回中心Ｏ1 に対して半径方
向に移動（以下、Ｒ移動という）させるとともに、旋回
中心Ｏ1 を中心に水平回転（同じく、θ移動）させ、更
に紙面と垂直な上下方向に移動（同じく、Ｚ移動）させ
るようなされている。
【００２５】なお、このＲ，θおよびＺの各移動機構
は、下記の真空用ロボット３２と同じであるので、ここ
ではその説明を省略する。
【００２６】そして、この外部ロボット１３は、ハンド
１４のＲ，θおよびＺの各移動により、未処理の半導体
ウェハＷを一方のカセット１１ａまたは１１ｂから１枚
取出して回転位置合せ装置１２まで搬送してこの上に載
置し、この位置合せ終了後の半導体ウェハＷを第１ゲー
トバルブ２１を通過させて出入口ポート２０内に搬入さ
せる。そして、出入口ポート２０内に収容されている処
理済の半導体ウェハＷを取出してこれを対応するカセッ
ト１１ａまたは１１ｂ内に収容する半導体ウェハＷの受
渡しを行うようなされている。
【００２７】前記出入口ポート２０の内部には、半導体
ウェハＷの周縁部下面を支持する、例えば石英製で板状
の被処理材支持部２２ａ，２２ｂが上下２段（図３参
照）に平行に配置されて固定されている。これによっ
て、例えば上段に位置する支持部２２ａの上に未処理の
半導体ウェハＷを、下段に位置する支持部２２ｂに処理
済の半導体ウェハＷを夫々載置して支持するようなされ
ている。
【００２８】なお、この各支持部２２ａ，２２ｂの上面
には、半導体ウェハＷの形状に沿った凹部２２ａ′，２
２ｂ′が設けられ、これによって半導体ウェハＷを位置
決めしつつ保持するようなされている。
【００２９】このように出入口ポート２０を構成するこ
とにより、この容積の小型化を図って、減圧およびガス
置換を短時間で行うとともに、装置全体としてのコンパ
クト化を図り、しかもパーティクルの発生源をなくすこ
とができる。
【００３０】更に、この出入口ポート２０は、図３に示
すように、排気口２３を介して真空ポンプ２４に接続さ
れているとともに、給気口２５を介してＨ2ガスやＮ2
ガスを内部に導入できるよう構成されている。これによ
って、第１ゲートバルブ２１および第２ゲートバルブ３
１を閉じて密閉するとともに、この排気口２３および給
気口２５を介して、この内部の圧力および雰囲気を独立
して制御できるようなされている。
【００３１】前記プラットホーム３０の内部には、上記
外部ロボット１３と同様に、Ｒ，θおよびＺの各動作を
行う真空用ロボット３２が配置されている。即ち、この
真空用ロボット３２には、出入口ポート２０内に固定し
て配置された各支持部２２ａ，２２ｂに干渉しないよう
に、例えば石英製でフォーク状となして半導体ウェハＷ
の下面を支持するハンド３３が備えられ、このハンド３
３の上面には、半導体ウェハＷの形状に沿った凹部３３
ａが設けられて半導体ウェハＷの位置決めを行うように
なされている。
【００３２】そして、図３に示すように、固定軸３４内
に回転および上下動自在に保持された中空軸３５の駆動
部３６による駆動（回転および上下動）によって、旋回
中心Ｏ2 を中心として全体として回転（θ移動）および
上下動（Ｚ移動）するとともに、この中空軸３５の内部
に配置された回転軸（図示せず）の回転によって、図５
および図６に示すように、第１アーム３７および第２ア
ーム３８とを、例えばプーリおよびタイミングベルト
（図示せず）によって互いに屈伸させて、旋回中心Ｏ2
に対してハンド３２ａを半径方向に移動（Ｒ移動）させ
るようなされている。
【００３３】更に、このプラットフォーム３０は、図３
に示すように、排気口３９を介して真空ポンプ４０に接
続されているとともに、給気口４１を介してＨ2 ガスや
Ｎ2 ガスを内部に導入できるよう構成されている。これ
によって、第２ゲートバルブ３１および第３ゲートバル
ブ５１ａ，５１ｂを閉じて密閉するとともに、この排気
口３９および給気口４１を介して、この内部の圧力およ
び雰囲気を独立して制御できるようなされている。
【００３４】そして、このプラットフォーム３０内の圧
力および雰囲気を一定となし、前記出入口ポート２０内
の圧力および雰囲気がこのプラットフォーム３０内の圧
力および雰囲気と等しくなった時に、第２ゲートバルブ
３１を開いて出入口ポート２０とプラットフォーム３０
とを連通させ、更に一方の処理チャンバ５０ａまたは５
０ｂとプラットフォーム３０とを連通させた状態で、真
空用ロボット３２により半導体ウェハＷのプラットフォ
ーム３０を介して出入口ポート２０と処理チャンバ５０
ａまたは５０ｂとの間の受渡しが行われる。
【００３５】前記各処理チャンバ５０ａ，５０ｂは、被
処理材としての半導体ウェハＷの表面に減圧エピタキシ
ャル成長させるためのものであり、例えば数１０torrの
減圧下でＨ2 ガスを流しつつヒータにより半導体ウェハ
Ｗを１１００〜１２００℃に加熱し、所定のエピタキシ
ャル成長温度にコントロールしつつ反応ガスを流すと同
時に半導体ウェハＷを回転させることで、この表面にＳ
ｉのエピタキシャル層を成長させるようなされている。
【００３６】即ち、図４に示すように、この各処理チャ
ンバ５０ａ（５０ｂ）には、ガス導入口５２および排気
口５３が設けられて、独立して所定の圧力および雰囲気
に制御できるようなされている。
【００３７】処理チャンバ５０ａ（５０ｂ）内には、上
面に半導体ウェハＷを載置して保持するサセプタ５４が
配置されている。このサセプタ５４は、サセプタホルダ
５５を介して中空回転軸５６の上端に設けられ、図示し
ない回転駆動源によって回転するようなされている。
【００３８】中空回転軸５６には、搬入される半導体ウ
ェハＷのオリフラＷａに合わせるように、サセプタ５４
の回転位置決めを行うための図示しないエンコーダが取
付けられている。サセプタ５４の下方には、半導体ウェ
ハＷを加熱するヒータ５７が配置されている。このヒー
タ５７は、前記中空回転軸５６の内部に挿着した固定の
ヒータ支え軸５８の上端に連結したヒータ支え板５９に
複数の絶縁棒６０を介して連結されている。
【００３９】また、前記サセプタ５４の上方に突出自在
で正三角形状に配置された３本の突上げピン６１が備え
られている。この突上げピン６１は、ヒータ支え軸５８
中に上下動可能に設けられた突上げ軸６２の上端に連結
されている。
【００４０】この突上げピン６１は、これを上動させる
ことにより、半導体ウェハＷをサセプタ５４の上面から
持ち上げ、これによって真空用ロボット３２のハンド３
３での半導体ウェハＷの保持を可能となし、下降させる
ことにより、半導体ウェハＷをサセプタ５４の上面に載
置するためのものである。
【００４１】即ち、前記プラットフォーム３０と処理チ
ャンバ５０ａまたは５０ｂとの間での半導体ウェハＷの
真空用ロボット３２による受渡しは、以下のようにして
行われる。ここに、一方の処理チャンバ５０ａでの処理
が終了した後に該処置チャンバ５０ａとプラットフォー
ム３０との間に設けられた第３ゲートバルブ５１ａを開
き、この処理チャンバ５０ａとプラットフォーム３０と
の間で半導体ウェハＷの受渡しを行う場合について説明
する（なお、他の処理チャンバ５０ｂも同様である）。
【００４２】先ず、上述のように、外部ロボット１３に
より、出入口ポート２０内へ未処理の半導体ウェハＷを
搬入するとともに、出入口ポート２０内から処理済の半
導体ウェハＷを搬出して第１ゲートバルブ２１を閉じ、
出入口ポート２０内をプラットフォーム３０内と等しい
圧力および雰囲気にしたところで、第２ゲートバルブ３
１を開いておく。
【００４３】この第２ゲートバルブ３１の開放に相俟っ
て、処理チャンバ５０ａでの半導体ウェハＷに対する処
理が終了した後、第３ゲートバルブ５１ａを開き、３本
の突上げピン６１を上昇させて半導体ウェハＷをサセプ
タ５４から上昇させる。この状態で真空用ロボット３２
を作動させ、そのハンド３３を処理済の半導体ウェハＷ
の下方に差し込み、次いで突上げピン６１を下降させて
処理済の半導体ウェハＷをハンド３３の上に載せる。そ
して、半導体ウェハＷを載せたハンド３３をＲ動作させ
て該半導体ウェハＷを処理チャンバ５０ａからプラット
フォーム３０に搬出し、以下、θ、ＲおよびＺの各動作
によって処理済の半導体ウェハＷを出入口ポート２０内
の下段の支持部２２ｂ上に移す。
【００４４】次いで、真空用ロボット３２を一旦後退さ
せ、上昇、前進および更に上昇させて出入口ポート２０
内の上段の支持部２２ａで支持された未処理の半導体ウ
ェハＷをハンド３３の上に載せ、この半導体ウェハＷを
Ｒ動作によってプラットフォーム３０内に搬入させた
後、θおよびＲ動作と突き上げピン６１の昇降により、
上記とほぼ逆の動作で処理チャンバ４０ａのサセプタ５
４上に搬入する。
【００４５】そして、未処理の半導体ウェハＷを処理チ
ャンバ５０ａ内に搬入した後、第３ゲートバルブ５１ａ
を閉じて、この処理チャンバ５０ａによる処理を開始
し、一方、第２ゲートバルブ３１を閉じ、出入口ポート
２０内をＮ2 ガスにより大気圧まで戻した後、第１ゲー
トバルブ２１を開いて、外部ロボット１３による半導体
ウェハＷの搬送を行うのである。
【００４６】ここに、上記各ロボット１３，３２による
半導体ウェハＷの搬送は、処理チャンバ５０ａ，５０ｂ
が２つあるため、１つの処理チャンバ５０ａまたは５０
ｂによる処理時間の１／２の時間間隔で行われる。そこ
で、出入口ポート２０の減圧およびガス置換を含むウェ
ハ搬送時間が、この処理時間の１／２以内であれば、ロ
スタイムが生じないことになる。
【００４７】エピタキシャル成長は、半導体ウェハＷを
１，１００〜１，２００℃に昇温した後、形成する層の
厚さや反応ガスの流量、半導体ウェハＷの回転数等の諸
条件によって異なるが、通常１〜数分間行われる。そし
て、エピタキシャル成長後は、再び処置チャンバ４０内
にＨ2 ガスを流して、半導体ウェハＷを２００〜３００
℃まで降温させて処理を終了するのであるが、この加熱
（heat up)から冷却（cool down)までの時間（処理時
間）は、例えば１０分程度である。
【００４８】次に、上記枚葉処理装置による処理方法の
一例を図７および図８を参照して説明する。ここに、図
７は、カセットステーション１０（なお、同図以下にお
いてＣＳと略称す）上に設置されたカセット１１ａまた
は１１ｂから半導体ウェハＷを取出して、回転位置合せ
装置１２（同じくＯＦ）、出入口ポート２０（同じくＩ
／Ｏ）、プラットフォーム３０（同じくＰＦ）を順次通
過させて一方の処理チャンバ５０ａまたは５０ｂ（同じ
く、Ｒ１またはＲ２）に搬送し、ここで処理を施した
後、処理済の半導体ウェハＷを再びカセット１１ａまた
は１１ｂ内に戻すウェハ処理シーケンスを示すものであ
り、図８は、その時の各チャンバＩ／Ｏ，ＰＲ，Ｒ１お
よびＲ２における圧力シーケンスを示すものである。
【００４９】なお、同図以下において、Ｈ2 は出入口ポ
ート２０（Ｉ／Ｏ）におけるＨ2 パージを、Ｎ2 は同じ
くＮ2 パージを、Ｖは同じく真空引きを夫々示してい
る。
【００５０】ここでは、１つの半導体ウェハＷ1 の処理
を中心に、各半導体ウェハＷに対する処理の手順を説明
する。なお、この半導体ウェハＷ1 は、カセット１１ａ
から取出されて処理チャンバ５０ａ（Ｒ１）で処置され
た後、再びカセット１１ａに収容されるものとする。
【００５１】先ず、カセットステーション１０（ＣＳ）
に設置された一方のカセット１１ａ内に収容されていた
半導体ウェハＷ1 を外部ロボット１３により取出して、
これを回転位置合せ装置１２（ＯＦ）上に載置する（時
間ｔ1 ）。一方、出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内にＮ2
ガスを導入して、これが大気圧になった時に第１ゲート
バルブ２１を開いてこれを大気側に開放し（時間ｔ2
）、この開放と相俟って、回転位置合せ装置１２（Ｏ
Ｆ）上に載置されていた半導体ウェハＷ1 を外部ロボッ
ト１３により出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に搬入す
る。
【００５２】この搬入後、出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）
内に収納されていた処理済の半導体ウェハＷ2 を外部ロ
ボット１３により取出して、これをカセットステーショ
ン１０（ＣＳ）上の所定のカセット１１ｂ内に収容す
る。この搬出に相俟って、第１ゲートバルブ２１を閉じ
（時間ｔ3 ）、真空引きを行って、この内部の真空度を
高め（時間ｔ3 〜ｔ4 ）、次にＨ2 ガスを導入してこの
内部がプラットフォーム３０（ＲＦ）内の圧力および雰
囲気と同じになったところで、第２ゲートバルブ３１を
開く（時間ｔ5 ）。一方、処理チャンバ５０ａ（Ｒ１）
内で半導体ウェハＷ3 に対する処理を終了した時点で第
３ゲートバルブ５１ａを開く（時間ｔ6 ）。
【００５３】この状態では、プラットフォーム３０（Ｒ
Ｆ）を介して出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）と処理チャン
バ５０ａ（Ｒ１）とが連通している状態となり、前記処
理チャンバ５０ａの開放と相俟って、処理チャンバ５０
ａ（Ｒ１）内での処理が終了した半導体ウェハＷ3 を真
空ロボット３２によりプラットフォーム３０（ＲＦ）か
ら出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に導き、ここに載置収
容する。この収容後、出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に
収容されていた未処理の半導体ウェハＷ1 を真空ロボッ
ト３２により処理チャンバ５０ａ（Ｒ１）内に搬入し、
この搬入に相俟って、第２ゲートバルブ３１を閉じる
（時間ｔ7 ）とともに、搬入後に第３ゲートバルブ５１
ａを閉じる（時間ｔ8 ）。
【００５４】これによって、この半導体ウェハＷ1 に対
する処理チャンバ５０ａ（Ｒ１）内での処理、即ち加
熱、エピタキシャル成長および冷却を行うのであるが、
この間に出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）では、他方の処理
チャンバ５０ｂ（Ｒ２）に対する搬送処理を行う。
【００５５】即ち、上記のようにして第２ゲートバルブ
３１を閉じた後、出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内を真空
引きしてこの内部を高真空になし（時間ｔ7 〜ｔ9 ）、
しかる後にＮ2 ガスを導入（時間ｔ9 ）することによ
り、出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に存在するパーティ
クルを排出しつつ大気圧に戻して第１ゲートバルブ２１
を開く（時間ｔ10）。この開放に相俟って、回転位置合
せ装置１２（ＯＦ）上に載置されていた未処理の半導体
ウェハＷ4 を出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に搬入し、
上記処理チャンバ５０ａ（Ｒ１）で処理済の半導体ウェ
ハＷ3 をここから搬出してカセットステーション１０
（ＣＳ）のカセット１１ａ内に収容する。
【００５６】この搬出に相俟って、第１ゲートバルブ２
１を閉じ（時間ｔ11）、上記と同様にして第２ゲートバ
ルブ３１および第３ゲートバルブ５１ｂを開いた後、こ
の未処理の半導体ウェハＷ4 と他方の処理チャンバ５０
ｂ（Ｒ２）で処理された半導体ウェハＷ5 との受渡し行
う（時間ｔ12〜ｔ13）。しかる後、第３ゲートバルブ５
０ｂを閉じて（時間ｔ14）、この処理チャンバ５０ｂ
（Ｒ２）内に搬入された半導体ウェハＷ4 に対する処理
を開始し、一方、処理済の半導体ウェハＷ5 を上記と同
様にしてカセットステーション１０（ＣＳ）のカセット
１１ｂ内に収容するとともに、未処理の半導体ウェハＷ
6 を出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に収容する。
【００５７】そして、上記と同様にしてプラットフォー
ム３０（ＰＦ）と同じ圧力および雰囲気になったところ
で第２ゲートバルブ３１を開き（時間ｔ15）、一方、上
記半導体ウェハＷ1 に対する処理チャンバ５０ａ（Ｒ
１）内での処理が終了した後、第３ゲートバルブ５１ａ
を開き（時間ｔ16）、処理チャンバ５０ａ（Ｒ１）と出
入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）とをプラットフォーム３０
（ＰＦ）を介して連通させる。この状態で、処理チャン
バ５０ａ（Ｒ１）内にある処理済の半導体ウェハＷ1 を
真空ロボット３２により出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内
に搬入した後、出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に収容さ
れている未処理の半導体ウェハＷ6 を処理チャンバ５０
ａ（Ｒ１）内に導き、第２ゲートバルブ３１および第３
ゲートバルブ５１ａを順次閉じる（時間ｔ17およびｔ1
8）。
【００５８】そして、この処理チャンバ５０ａ（Ｒ１）
内に搬入された半導体ウェハＷ6 に対して、第３ゲート
バルブ５１ａを閉じた後、上記と同様に処理チャンバ５
０ａ（Ｒ１）内における処理を施し、出入口ポート２０
（Ｉ／Ｏ）内は、真空引きを行ってこの内部を高真空に
した後にＮ2 ガスを導入し（時間ｔ19）、この内部が大
気圧に戻った後に、第１ゲートバルブ２１を開いて（時
間ｔ20）、出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に未処理の半
導体ウェハＷ7 を導入するとともに、処理済の半導体ウ
ェハＷ1 をカセットステーション１０のカセット１１ａ
内に収容して、この半導体ウェハＷ1に対する処理を終
了する。
【００５９】上記実施例は、プラットフォーム３０内の
圧力を処理チャンバ５０ａ，５０ｂ内の処理圧力と同一
にして、出入口ポート２０内の圧力のみを変化させるよ
うにした例を示しているが、この方法によれば、処理チ
ャンバ５０ａ，５０ｂ内の圧力は、半導体ウェハＷの搬
出入時およびエピタキシャル成長時中共に同じで、圧力
変動がないため、処理チャンバ５０ａ，５０ｂ内に生じ
たパーティクルの舞い上がりがなく、従って半導体ウェ
ハＷ上へのパーティクルの付着を極力少なくすることが
できる。
【００６０】また、出入口ポート２０内は、大気圧と減
圧の繰り返しとなるが、この出入口ポート２０内に可動
物がないため、パーティクルの発生源がない。しかも出
入口ポート２０は、容積がかなり小さく、かつ外部から
１枚の半導体ウェハＷが搬入される単純な構成で済むた
め、外部から持ち込まれたパーティクルは、減圧時また
はＨ2 ガスへの置換時に排出され易くなるばかりでな
く、プラットフォーム３０の容積に対する出入口ポート
２０の容積の割合が小さいため、プラットフォーム３０
の圧力または雰囲気の変動を少なく抑えることができ
る。また、プラットフォーム３０内は、処理チャンバ５
０ａ，５０ｂと同様に圧力変動がないため、パーティク
ルが舞い上ってしまうことはない。
【００６１】なお、ここで使用されている真空ロボット
３２は、可動部を完全にシールして真空中で用いても実
質的にパーティクルの発生がないようにしたものであ
る。
【００６２】この方法による場合、プラットフォーム３
０内のクリーン度を実測したところ、０．１μｍクラス
１０が得られ、超ＬＳＩの製造プロセスとして使用でき
ることが確認されている。
【００６３】図９は、プラットフォーム３０内の真空度
をより高めるとともに、プラットフォーム３０と各処理
チャンバ５０ａまたは５０ｂとの間で真空受渡しを行う
ようにした本発明に係る枚葉処理方法の第２の実施例に
おける各チャンバでの圧力シーケンスを示すもので、プ
ラットフォーム３０（ＰＦ）内の真空度を、例えば処理
チャンバ５０ａ，５０ｂ（Ｒ１，Ｒ２）内における処理
圧力（数１０ｔｏｒｒ）より２桁程低い圧力、即ち高真
空にしておき、処理チャンバ５０ａ，５０ｂ（Ｒ１，Ｒ
２）内の圧力をこのプラットフォーム３０内の圧力と等
しい圧力まで真空度を高めた状態で、半導体ウェハＷの
受渡しを行うようにしたものである。
【００６４】即ち、第２ゲートバルブ３１を開いて出入
口ポート２０（Ｉ／Ｏ）とプラットフォーム３０（Ｐ
Ｆ）とを連通させる際に、出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）
内の圧力をプラットフォーム３０（ＰＦ）内の圧力と同
じ圧力、即ち高真空にするとともに、各処理チャンバ５
０ａまたは５０ｂ（Ｒ１またはＲ２）内の圧力を、処理
終了後から第３ゲートバルブ５１ａまたは５１ｂを開く
までの間にプラットフォーム３０（ＲＦ）の圧力に等し
い高真空となして該第３ゲートバルブ５１ａまたは５１
ｂを開く。そして、この状態でプラットフォーム３０
（ＰＦ）と各処理チャンバ５０ａまたは５０ｂ（Ｒ１ま
たはＲ２）との間での半導体ウェハＷの受渡しを行い、
更に第３ゲートバルブ５１ａまたは５１ｃを閉じた後、
処理を開始する前に各処理チャンバ５０ａまたは５０ｂ
（Ｒ１またはＲ２）内の圧力を処理圧力に戻すようにし
たものである。
【００６５】この方法によれば、処理チャンバ５０ａ，
５０ｂ内の圧力が変動するが、処理後に減圧するため、
処理チャンバ５０ａ，５０ｂ内の雰囲気の置換およびパ
ーティクルの排出が容易となるばかりでなく、プラット
フォーム３０から各処理チャンバ５０ａ，５０ｂへガス
が流入することによる処理チャンバ５０ａ、５０ｂの汚
染を防止することができる。
【００６６】上記各実施例において、出入口ポート２０
は、第１ゲートバルブ２１および第２ゲートバルブ３１
が共に閉じている状態では、未処理かまたは処理済のい
ずれか一方の半導体ウェハＷが１枚収納されているだけ
である。このため、ベーキングや紫外線照射等により浄
化処理等の前処理や熱処理等の後処理を枚葉で的確に行
うようにすることができる。
【００６７】図１０は、各処理チャンバ５０ａ，５０ｂ
における処理時間を互いに時間ｔだけずらすとともに、
カセットステーション１０（ＣＳ）と出入口ポート２０
（Ｉ／Ｏ）との間での半導体ウェハＷの受渡しを２枚づ
つ行い、更に出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に収容され
ている２枚の未処理の半導体ウェハＷと、各処理チャン
バ５０ａ，５０ｂ（Ｒ１，Ｒ２）内の処理済の各半導体
ウェハＷとの各々の受渡しを、この時間ｔだけずらして
行うようにした本発明に係る枚葉処理方法の第３の実施
例を示すものである。
【００６８】即ち、第１ゲートバルブ２１を開放させた
状態で、先ずカセットステーション１０（ＣＳ）の一方
のカセット１１ａ内に収容されていた半導体ウェハＷ1
を回転位置合せ装置１２（ＯＦ）から出入口ポート２０
（Ｉ／Ｏ）内に搬入し、引き続いて、他方のカセット１
１ｂ内に収容されていた半導体ウェハＷ2 を回転位置合
せ装置１２（ＯＦ）から出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内
に順次搬入する。
【００６９】更に、一方の処理チャンバ５０ａ（Ｒ１）
での処理が終了して出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に収
容されていた処理済の半導体ウェハＷ3 をカセットステ
ーション１０（ＣＳ）のカセット１１ａに収容し、引き
続いて、他方の処理チャンバ５０ｂ（Ｒ２）での処理が
終了して出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に収容されてい
た処理済の半導体ウェハＷ4 をカセット１１ｂに収容す
る。
【００７０】この状態で、第１ゲートバルブ２１を閉
じ、真空引きおよびＨ2 パージを行って、プラットフォ
ーム３０（ＰＦ）内の圧力および雰囲気と同じとなった
ところで、第３ゲートバルブ３１を開く。次に、半導体
ウェハＷ5 に対する処理が終了した一方の処理チャンバ
５０ａ（Ｒ１）の第３ゲートバルブ５１ａを開いて、こ
の処理済の半導体ウェハＷ5 と出入口ポート２０（Ｉ／
Ｏ）内の未処理の半導体ウェハＷ1 との受渡しを行い、
引き続いて、時間ｔだけ遅れて処理が終了した他方の処
理チャンバ５０ｂ（Ｒ２）の第３ゲートバルブ５１ｂを
開いて、この処理済の半導体ウェハＷ6 と出入口ポート
２０（Ｉ／Ｏ）内の未処理の半導体ウェハＷ2 との受渡
しを行う。
【００７１】そして、各受渡し後に第３ゲートバルブ５
１ａ，５１ｂを順次閉じて各処理チャンバ５０ａ，５０
ｂ（Ｒ１，Ｒ２）での半導体ウェハＷ1 ，Ｗ2 に対する
各々の処理を行い、この処理が終了した後、前記と同様
にして、この処理済の半導体ウェハＷ1 ，Ｗ2 を順次に
出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に導いた後、各カセット
１１ａ，１１ｂ内に収容するようなされている。
【００７２】この実施例の場合、出入口ポート内に４個
の被処理材支持部を備えることが必要となるが、出入口
ポート２０（Ｉ／Ｏ）の圧力及び雰囲気の変更に費やす
時間を長くとることができる。
【００７３】図１１は、一方の処理チャンバ５０ａ（Ｒ
１）をＮ型エピタキシャル気相成長用に、他方の処理チ
ャンバ５０ｂ（Ｒ２）をＰ型エピタキシャル気相成長用
に夫々使用して、Ｐ型エピタキシャル気相成長とＮ型エ
ピタキシャル気相成長の一連の処理を連続して行うよう
にした本発明に係る枚葉処理方法の第４の実施例を示す
ものである。
【００７４】即ち、この実施例は、処理チャンバ５０ａ
（Ｒ１）によるＮ型エピタキシャル成長処理と、処理チ
ャンバ５０ｂ（Ｒ２）によるＰ型エピタキシャル成長処
理における処理時間を互いに時間ｔだけずらす。そし
て、処理チャンバ５０ａ（Ｒ１）による処理が終了した
後に第３ゲートバルブ５１ａを開き、第２ゲートバルブ
３１も開いて、Ｎ型エピタキシャル成長が終了した半導
体ウェハＷを出入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に導く。そ
して、引き続いて、時間ｔだけ遅れて処理が終了した処
理チャンバ５０ｂ（Ｒ２）の第３ゲートバルブ５１ｂを
開いて、Ｎ型エピタキシャル成長が終了した半導体ウェ
ハＷをプラットフォーム３０（ＰＦ）を通過させて空と
なった処理チャンバ５０ａ（Ｒ１）内に搬入し、更に出
入口ポート２０（Ｉ／Ｏ）内に収納されていた未処理の
半導体ウェハＷを処理チャンバ５０ｂ（Ｒ２）内に搬入
する。
【００７５】そして、各受渡し後に第３ゲートバルブ５
１ａ，５１ｂを順次閉じて各処理チャンバ５０ａ，５０
ｂ（Ｒ１，Ｒ２）での半導体ウェハＷに対する各々の処
理を行うようなされている。
【００７６】図１２は、一方の処理チャンバ５０ａ（Ｒ
１）をエッチング用に、他方の処理チャンバ５０ｂ（Ｒ
２）をエピタキシャル気相成長用に夫々使用して、エッ
チング処理とエピタキシャル気相成長の一連の処理を連
続して行うようにした本発明の枚葉処理方法に係る第５
の実施例を示すものである。
【００７７】即ち、この実施例は、上記実施例における
Ｎ型エピタキシャル気相成長をエピタキシャル気相成長
に、Ｐ型エピタキシャル気相成長をエッチングにそれぞ
れ置き換えたものである。
【００７８】
【発明の効果】本発明は上記のような構成であるので、
出入口ポートと外部との間における被処理材の搬出入
を、各処理チャンバでの処理中に行うことができ、これ
によって、この搬出入のために処理チャンバでの処理を
中断する必要をなくして、稼働率を向上させることがで
きる。
【００７９】しかも、外部からパーティクルが持ち込ま
れる出入口ポートの容積を小さく、かつ形状を単純にす
ることができ、かつ出入口ポート内にパーティクルの発
生源もないため、出入口ポート内のクリーン度を高める
ことができ、出入口ポートからプラットフォーム内へ流
入するパーティクルによるプラットフォームの汚染を確
実に防止して、汚染の少ない的確な処理を行うことがで
きる。
【００８０】また、被処理材は、少なくとも一枚ずつ出
入口ポートに対して搬出入され、プラットフォームおよ
び出入口ポート内に実質的に少なくとも１枚の被処理材
を収容するのみで足りるため、装置内で不測の事故が生
じた場合でも不良品の発生をわずかに抑えることができ
る。
【００８１】更に、出入口ポートの容積の小型化および
構造の単純化を図って装置としての小型化、特に圧力ま
たは雰囲気が最も大きく変化する出入口ポートの容積が
小さいため、排気系のコンパクト化を図ることができる
といった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る枚葉装置の一実施例を示す概略平
面図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】処理チャンバの縦断正面図。
【図５】真空用ロボットのＲ移動途中における平面図。
【図６】同じく、Ｒ移動終了後の平面図。
【図７】本発明の枚葉処理方法の第１の実施例を示すウ
ェハ処理シーケンス図。
【図８】同じく、各チャンバの圧力シーケンス図。
【図９】同じく、第２の実施例を示す各チャンバの圧力
シーケンス図。
【図１０】同じく、第３の実施例を示すウェハ処理シー
ケンス図。
【図１１】同じく、第４の実施例を示すウェハ処理シー
ケンス図。
【図１２】同じく、第５の実施例を示すウェハ処理シー
ケンス図。
【符号の説明】
１０ カセットステーション（ＣＳ） １１ａ，１１ｂ カセット １２ 回転位置合せ装置（ＯＦ） １３ 外部ロボット ２０ 出入口ポート（Ｉ／Ｏ） ２１ 第１ゲートバルブ ２２ａ，２２ｂ 被処理材支持部 ３０ プラットフォーム（ＰＦ） ３１ 第２ゲートバルブ ３２ 真空用ロボット ５０ａ，５０ｂ 処理チャンバ（Ｒ１，Ｒ２） ５１ａ，５１ｂ 第３ゲートバルブ ５４ サセプタ ６１ 突上げピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本 多 恭 章 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株 式会社 沼津事業所内 (56)参考文献 特開 平３−273606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−153271（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−135021（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−141570（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/3065 H01L 21/68

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１ゲートバルブを介して大気側に開閉可
    能で、独立して所定の圧力または雰囲気に制御可能な出
    入口ポートと、この出入口ポートの側面に第２ゲートバ
    ルブを介して接続され、独立して所定の圧力または雰囲
    気に制御可能なプラットフォームと、このプラットフォ
    ームの側面に第３ゲートバルブを介して個別に接続さ
    れ、夫々独立して所定の圧力または雰囲気に制御可能な
    複数の処理チャンバとを備え、 前記出入口ポート内には、被処理材の下面周縁部を支持
    する被処理材支持部が上下に少なくとも２段固定して設
    けられ、 前記プラットフォーム内には、前記被処理材の下面周縁
    部を支持するハンドと、このハンドをプラットフォーム
    内で水平旋回させて前記出入口ポートおよび前記処理チ
    ャンバに対向させる手段と、前記水平旋回の中心に対し
    て前記ハンドを半径方向へ移動させる手段と、前記ハン
    ドを上下動させる手段とを備えたロボットが設けられて
    おり、 前記ロボットは、前記ハンドを前記出入口ポート内で前
    記被処理材支持部に対し移動させ、被処理材を前記出入
    口ポートから搬入搬出させ、前記第１ゲートバルブの大気側に前記出入口ポートとの
    間での被処理材の受渡しを行う搬出入手段が設けられて
    おり、 前記搬出入手段により前記出入口ポート内に搬送される
    被処理材の回転位置合せ装置が、該被処理材の搬送経路
    における前記搬出入手段の上流側に設けられている こと
    を特徴とするマルチチャンバ型枚葉処理装置。
  2. 【請求項２】前記第１ゲートバルブと前記第２ゲートバ
    ルブは、前記出入口ポートの中心に対し互いに９０°回
    転した位置に設けられていることを特徴とする請求項１
    記載のマルチチャンバ型枚葉処理装置。
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