JP3669998B2 - 基板処理装置及び基板の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、真空処理装置に係り、特に複数の真空処理室を有する真空処理装置用搬送システムに関するものである。

ドライエッチング装置、ＣＶＤ装置あるいはスパッタリング装置などの真空処理装置においては、定められた複数枚の被処理基板を一つの単位（一般にロットとよばれる）として基板カセットに収納して装置に投入し、処理済みの基板も同一の単位毎に基板カセットに収容して回収することにより、生産の効率化を図るのが一般的な真空処理装置である。

しかしながら、上記のような真空処理装置、特にドライエッチング装置、ＣＶＤ装置など活性ガスによる反応を利用する装置においては、処理を行うに従って反応生成物が処理容器内に付着、堆積するために、真空性能の劣化、ゴミの増加、光学モニタ信号のレベル低下などの問題が生じることがしばしばあり、これを避けるために定期的に処理容器内をクリーニングする作業が行われている。クリーニング作業には、有機溶剤等によって付着物を拭き取る、所謂ウェットクリーニングと、付着物を分解する活性ガスやプラズマを利用するドライクリーニングとがあるが、作業性や効率面からはドライクリーニングが優れており、こうした機能は生産ラインの自動化が進むにつれて不可欠なものとなりつつある。

このような機能を備えた真空処理装置の一例として、特許文献１に開示された装置などがあげられる。

実開昭６３−１２７１２５号公報

例えば、特許文献１に開示された装置においては、処理室をプラズマクリーニングするにあたってあらかじめ真空予備室に収容されたダミーウェーハを処理室内に搬入し、プラズマクリーニングが終了したら搬送手段によってダミーウェーハを真空予備室に戻すようになされている。このため、ダミーウェーハを収容する真空予備室は、大きな容積を必要とするとともにダミーウェーハ専用の搬送機構を必要とし、装置が複雑化するという問題があった。

また、一旦、プラズマクリーニングに使用されたダミーウェーハが、再び真空予備室に戻された後に正規の処理を続行するため、真空予備室内では使用済みのダミーウェーハとこれから正規の処理を受けようとする未処理のウェーハとが混在することとなり、製品汚染の観点から好ましくない。

本発明の目的は、上記の問題点を解決し、ゴミの発生や残留ガスなどによる製品の汚染をなくし、高い生産効率と高い製品歩留まりを実現する真空処理装置用搬送システムを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、被処理基板を一枚毎水平状態で真空処理する複数の真空処理室に連結され、該真空処理室との間に各室を夫々分離する隔離弁を有する１つの室からなる搬送室と、被処理基板、処理済基板もしくはダミー処理済基板を複数枚収納できる複数のカセットを大気中で載置する複数のカセット台と、前記搬送室に連結され,該搬送室を介していずれかの真空処理室との間で前記基板を搬入するためのロードロック室及び前記搬送室を介していずれかの真空処理室との間で前記基板を搬出するためのアンロードロック室と、前記大気中のカセットと前記ロードロック室及び前記アンロードロック室の双方の室との間で前記基板を一枚毎搬送する大気搬送装置と、前記ロードロック室及び前記アンロードロック室の大気側及び真空側にそれぞれ設けられ、該ロードロック室及び前記アンロードロック室を大気雰囲気もしくは真空雰囲気に切り替えるために前記を搬入出する毎に開閉される隔離弁とを備えたことに特徴がある。

本発明によれば、いずれかの真空処理室へ被処理基板を搬出するためのロードロック室と、いずれかの真空処理室から前記搬送室を介して前記処理済基板を搬入するとともに前記大気中のカセットへ前記処理済基板を搬出するためのアンロードロック室がありこのロードロック室及びアンロードロック室を大気雰囲気もしくは真空雰囲気に切り替えるために被処理基板もしくは処理済基板を搬入出する毎に開閉される隔離弁とが設けられている。そして、大気雰囲気の前記ロードロック室及びアンロードロツク室と大気中のカセットとの間で、被処理基板もしくは処理済基板を一枚毎搬入出するとともに、真空雰囲気のロードロック室及びアンロードロック室といずれかの真空処理室との間で、被処理基板もしくは処理済基板を一枚毎搬入出する。

そのため、基板の搬入出に伴い真空処理室とロードロック室またはアンロードロック室が導通状態になっている時間は短い。従って、処理済基板に付着したゴミや残留ガスのロードロック室及びアンロードロック室に持ち込まれる量が少なくなり、ゴミの発生や残留ガスなどによる製品の汚染をなくし、高い生産効率と高い製品歩留まりを実現する真空処理装置用搬送システムを提供することができる。

本発明によれば、ゴミの発生や残留ガスなどによる製品の汚染をなくし、高い生産効率と高い製品歩留まりを実現する基板処理装置及び基板の処理方法を提供することができるという効果が有る。

以下、本発明の一実施例を図１により説明する。

図１は、本発明による真空処理装置の、半導体ウェーハに対するドライエッチング処理を行う装置への応用を示す図である。

装置は、未処理のウェーハ（基板）を収納した状態で、装置に処理対象を供給し、かつ処理済みのウェーハ（基板）を再度元の位置に収納して回収するための、複数（通常２５枚）のウェーハ（基板）を収納できる複数のカセット１ａ、１ｂおよび１ｃ、該カセット１ａ、１ｂ、１ｃを載置し、装置への導入／払出しの位置を決定するための、位置及び姿勢を変えることがなく、水平又は水平に近い平面の上に常に一定位置に固定されたカセット台２ａ、２ｂ、２ｃ、図示しない真空排気装置及びガス導入装置を装備し、ウェーハを真空雰囲気に導入するためのロードロック室（基板受入室）５、同じくウェーハを大気中に取りだすためのアンロードロック室（基板取出室）６、ウェーハにエッチング処理を施すためのエッチング１１、それらをそれぞれ気密に分離可能な隔離弁１２、及びロードロック室（基板受入室）５／アンロードロック室（基板取出室）６とカセット１ａ、１ｂ、１ｃとの間に配置され、Ｘ、Ｙ、Ｚ及びθ軸を有するロボットを備えた、ロードロック室（基板受入室）５／アンロードロック室（基板取出室）６とカセット１ａ、１ｂ、１ｃとの間でウェーハ（基板）を授受するための第１搬送装置１３から構成されている。

装置の動作としては、まず、未処理のウェーハ（基板）を収納したカセット１ａ、１ｂがストッカ（図示省略）から装置へとロボット又はオペレータにより供給され、カセット台２ａ、２ｂに載置される。この時カセット台２ａ、２ｂは水平な同一平面上にあるため、カセットの供給動作を単純化することが可能であり、生産ラインの自動化への対応が容易である。一方、カセット台２ｃには、ダミーウェーハを収納したカセット１ｃが載置される。

装置は、カセットに付与された生産情報を自ら認識するか、上位の制御装置から送られる情報に基づくか、あるいはオペレータの入力する命令によるか、いずれかの方法によりウェーハに処理を行うことができる。

カセット１ａに収納された未処理のウェーハ（基板）２０を第１搬送装置１３により抜き取り、第１搬送装置１３に対してカセット１ａとは反対側に配置されたロードロック室（基板受入室）５へ隔離弁１２ａを通して搬入する。このときウェーハ（基板）２０は、カセット１ａ内のいずれの場所に収納されたものでも良い。ウェーハ（基板）２０は、隔離弁１２ａからロードロック室（基板受入室）５に入った後、隔離弁１２ｂからアンロードロック室（基板取出室）６を出るまで、装置外部の雰囲気とは完全に遮断された状態にあるので、隔離弁１２ａ、１２ｂを境にして仕切りを設け、カセット台２ａ、２ｂとそこに載置されたカセット１ａ、１ｂ及び第１搬送装置１３のみを清浄度の高いクリーンルーム側に置き、残りの部分は清浄度の低いメインテナンスルーム側に置くことができる。ロードロック室（基板受入室）５は、隔離弁１２ａを閉じた後、排気装置（図示省略）によって所定の圧力まで真空排気され、次いで、隔離弁１２ｂが開放されてウェーハ（基板）２０は、搬送室１６に設置された真空搬送装置（図示省略）によりエッチング室１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ）へ搬送され、試料台８（８ａ，８ｂ，８ｃ）上に載置される。

エッチング室１１に搬入されたウェーハ（基板）２０は、所定の条件によりエッチング処理を施される。この間に、ロードロック室（基板受入室）５は隔離弁１２ａ、１２ｂを閉じた状態で、ガス導入装置４により大気圧に復帰され、開放された隔離弁１２ａから１枚目のウェーハと同様に２枚目のウェーハ（基板）が第１搬送装置１３によって搬入され、再び排気装置によって所定の圧力まで真空排気される。１枚目のウェーハ２０のエッチング処理が終了すると、隔離弁１２ｃが開かれて処理済みのウェーハ（基板）２０がアンロードロック室（基板取出室）６に搬出され、続いて隔離弁１２ｃが閉じられ、隔離弁１２ｂが開かれて２枚目のウェーハ（基板）がロードロック室（基板受入室）５から搬入され、隔離弁１２ｂを閉じた後エッチング処理が開始される。

アンロードロック室（基板取出室）６に搬出された処理済みウェーハ（基板）２０は、アンロードロック室（基板取出室）６を大気圧に復帰した後、隔離弁１２ｄを通して第１搬送装置１３によって大気中に取りだされ、当初収納されていたカセット１ａ内の元の位置へ戻される。

以上の動作を繰り返して、カセット１ａに収納されていた未処理ウェーハの処理が完了し、元の位置に再収納し終わるとカセット１ａは回収可能となり、別の未処理のウェーハを収納したカセットと交換されるが、装置はその間カセット１ｂ内の未処理ウェーハの処理を続けており、カセット１ｂの全てのウェーハの処理が完了する前に別の未処理のウェーハを収納したカセットが供給されれば、装置は常に連続的に稼働可能である。この時カセット１ａ、カセット１ｂは水平な同一平面上にあるため、カセット１ａの回収作業及び別の未処理のウェーハを収納したカセットの供給作業を、第１搬送装置１３によるカセット１ｂへのアクセスに影響を与えることなく行うことができる。

エッチング室１１は、処理を重ねるにつれて反応生成物が内壁面に付着、堆積してくるためにプラズマクリーニングによって付着物を除去し、元の状態に復旧してやる必要があるが、プラズマクリーニングの実施に当っては、カセット１ｃに収納されたダミーウェーハ３０を第１搬送装置１３によって抜取り、以降は前記被処理ウェーハ２０の場合と全く同様にして処理を行った後、ダミーウェーハ３０をカセット１ｃ内の元の位置に戻すことができ、ダミーウェーハ３０は常にカセット１ｃ内にストックされていることになる。尚、カセット１ｃのダミーウェーハ３０が全てプラズマクリーニングで使用された場合や、数回の使用により使用不良となった場合、ダミーウェーハ３０はカセット１ｃごと全て交換される。

従って、プラズマクリーニングを特別な処理シーケンスとして扱う必要は無く、通常のエッチング処理の中に組み込んで一連の作業として行うことができ、クリーニングを実施する周期も任意に設定することが可能である。装置のハードウェア上からもプラズマクリーニングの為の専用の機構は必要が無く、複数のカセット台の一つ（本例の場合２ｃ）にダミーウェーハ３０を収納したカセット（本例の場合１ｃ）を設置するだけで良く、プラズマクリーニングの必要が無い用途の場合には、ダミーウェーハ３０を収納したカセットの代わりに、被処理ウェーハ（基板）２０を収納したカセットを設置することにより、より効率良く生産を行うことができることは説明するまでもない。

また、一旦プラズマクリーニングに使用されたダミーウェーハは、再び大気中の元のカセットに戻るようになされているので、真空室内では使用済みのダミーウェーハとこれから正規の処理を受けようとする未処理のウェーハとが混在することがなく、製品の汚染の心配も無い。

本発明の一実施例のドライエッチング装置の平面図である。

符号の説明

１…基板カセット、２…カセット台、５…ロードロック室（基板受入室）、６…アンロードロック室（基板取出室）、
８…試料台、１１…エッチング室、１２…隔離弁、１３…第１搬送装置、１６…搬送室、２０…ウェーハ（基板）、３０…ダミーウェーハ。

Claims (2)

1. 被処理基板を処理する複数の真空処理室と、
   被処理基板もしくは処理済基板を複数枚収納できるカセットを大気雰囲気で載置し得る実質的に水平な同一高さ面に配置された複数のカセット台と、
   前記複数のカセット台のいずれかのカセット内の任意の場所からも前記被処理基板を抜き取れるよう上下動可能に構成された大気搬送装置と、
   大気雰囲気もしくは真空雰囲気に切り替え可能な室と、
   前記切り替え可能な室と前記複数の真空処理室のいずれかとの間で前記基板を搬送できるように構成された真空搬送装置と、
   前記大気搬送装置及び前記真空搬送装置により、前記複数のカセット台のいずれかのカセット内の任意の場所からも前記切り替え可能な室を介して前記いずれかの真空処理室へ前記被処理基板を搬送し、前記真空処理室で処理された処理済基板を前記切り替え可能な室を介して搬送し元のカセットの元の位置に回収し、かつ、前記処理済基板が全て回収されたカセットが前記カセット台から搬出され、該カセット台に未処理基板を収納した別のカセットが載置されてカセット交換が行われている間にも、他のカセット台に載置された他のカセット内の任意の場所からも基板を一枚毎搬送、回収するように制御する手段を備えており、
   前記処理済基板が全て回収された前記カセットの交換が行われている間にも、カセットに付与された生産情報、または上位の制御装置から送られる情報に基づき、前記未処理基板を収納した他のカセット内の任意の場所から基板を一枚毎搬送することにより、装置を連続的に稼動可能に構成したことを特徴とする基板処理装置。
2. 基板処理装置における基板の処理方法であって、
   前記基板処理装置は、被処理基板を処理する複数の真空処理室と、被処理基板もしくは処理済基板を複数枚収納できるカセットを載置し得る実質的に水平な同一高さ面に配置された複数のカセット台と、前記複数のカセット台のいずれかのカセット内の任意の場所からも前記被処理基板を抜き取れるように上下動可能に構成された大気搬送装置と、大気雰囲気もしくは真空雰囲気に切り替え可能な室と、前記切り替え可能な室と前記複数の真空処理室のいずれかとの間で前記基板を搬送できるように構成された真空搬送装置と、制御手段とを備え、
   前記大気搬送装置及び前記真空搬送装置により、前記複数のカセット台のいずれかのカセット内の任意の場所からも前記切り替え可能な室を介して前記いずれかの真空処理室へ前記被処理基板を搬送し、
   前記真空処理室で処理された処理済基板を前記切り替え可能な室を介して搬送し元のカセットの元の位置に回収し、
   かつ、前記処理済基板が全て回収されたカセットが前記カセット台から搬出され、該カセット台に未処理基板を収納した別のカセットが載置されてカセット交換が行われている間にも、他のカセット台に載置された他のカセット内の任意の場所からも基板を一枚毎搬送、回収し、
   前記処理済基板が全て回収された前記カセットの交換が行われている間にも、カセットに付与された生産情報、または上位の制御装置から送られる情報に基づき、前記未処理基板を収納した他のカセット内の任意の場所から基板を一枚毎搬送することにより、装置を連続的に稼動させることを特徴とする基板の処理方法。

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