JP2011138844A - 真空処理装置および半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受け渡しチャンバ室の機構を大型化、複雑化させることなく、処理前後のウェハの退避場所を確保できる、真空処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】２つの真空チャンバ間に設けられた基板受け渡しチャンバを有する真空処理装置において、前記基板受け渡しチャンバが、基板を支持するリフトピンと、基板を仮置きするバッファーアームと、基板を載置する基板ステージとを具備し、前記リフトピンが、斜め方向に昇降することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、真空処理装置、特に、２つの真空チャンバ間に設けられた基板受け渡しチャンバを有する真空処理装置に関する。

半導体ウェハ等の基板を処理して半導体デバイスを製造するために利用する真空処理装置は、近年、デバイス構造の多層化、スループットの向上等の観点から、１台の処理装置で各種処理プロセスを真空中で一貫して行うため複数の処理チャンバを備える傾向にある。
このような真空処理装置では、通常、ロードロックチャンバを経由して複数の基板を搬入し、搬送領域、受け渡し領域、処理領域と基板を搬送し、基板の処理を行っている。そして、搬送領域間、搬送領域と受け渡し領域間で基板の受け渡しを行うため受け渡しチャンバを具備する装置が知られている（例えば、特許文献１、２など）

特許文献１には、処理室に囲まれた搬送室と、ロード/アンロードロック室に接続しているバッファチャンバとの間で、基板を受け渡すために、２つの受け渡しチャンバを有する真空処理装置が記載されている。特許文献２には、処理室に囲まれた搬送室を３つ有するクラスタ型の真空処理装置において、搬送室間での基板を受け渡すための２つの受け渡しチャンバを有することが記載されている。また、受け渡しチャンバにウェハを複数枚収容できる多段カセットを備えることができることが記載されている。

特開平３−１９２５２号公報 特表２００７−１３４２４号公報

特許文献１においては、受け渡しチャンバの一方は、第１の搬送室から第２の搬送室への通路となり、他法の受け渡しチャンバは第２の搬送室から第１の搬送室への通路となっている。従って、受け渡しチャンバは、往路用と復路用の２つが必要であった。
一方、特許文献２においては、各搬送室間をつなぐ受け渡しチャンバに、ウェハを複数枚収納できる多段カセットを備えることができるため、往路用と復路用の２つの受け渡しチャンバを持たなくて済むが、受け渡しチャンバに多段カセット用のスペースが必要であった。

そこで、本発明は、受け渡しチャンバ室の機構を大型化、複雑化させることなく、処理前後のウェハの退避場所を確保できる、真空処理装置を提供することを目的とする。

本発明の真空処理装置は、２つの真空チャンバ間に設けられた基板受け渡しチャンバを有する真空処理装置において、前記基板受け渡しチャンバが、基板を支持するリフトピンと、基板を仮置きするバッファーアームと、基板を載置する基板ステージとを具備し、前記リフトピンが、斜め方向に昇降することを特徴とする。

また、本発明の真空処理装置は、２つの真空チャンバ間に設けられた基板受け渡しチャンバを有する真空処理装置において、前記基板受け渡しチャンバが、基板を支持するリフトピンと、基板を仮置きするバッファーアームと、基板を載置する基板ステージとを具備し、前記リフトピンが、斜め方向に昇降することを特徴とする。

また、本発明の半導体デバイスの製造法は、上記真空処理装置を用いて基板の処理を行う工程を有することを特徴とする。

本発明によれば、２つ以上の搬送室を持つ真空処理装置のスループットを向上させ、かつ、駆動機構を簡易化することができる。

本発明の一実施態様の真空処理装置の概略図である。 本発明で用いる受け渡しチャンバの一態様を示す平面図概略図である。 本発明で用いる受け渡しチャンバの一態様を示す側面概略図である。 バッファーアームの概略摸式図である。 第一の態様の受け渡しチャンバにおいてウェハの移動を説明するための模式図である。 第一の態様の受け渡しチャンバにおいてウェハの移動を説明するための模式図である。 本発明で用いる受け渡しチャンバの他の態様を示す側面概略図である。

本発明の真空処理装置を、図１を参照して説明する。図１は、本発明の真空処理装置の一実施態様を示す模式図である。

本発明の真空処理装置１は、複数の処理室５１〜５４に囲まれた第１の搬送室３１と、複数の処理室５５〜６０に囲まれた第２の搬送室３２とを有する。また、真空処理装置１は、搬送室３１と搬送室３２との間での基板を受け渡すための受け渡しチャンバ２を有する。搬送室３１、３２は、それぞれ独立に、不図示の真空排気装置と、基板を搬送する機構である搬送ロボット４１、４２とを備えている。

搬送ロボット４１、４２は、搬送ロボットアームがその中心軸４１１、４２１の回りに回転可能であり、そのアーム部は伸縮可能である。搬送ロボットアームは、両側に略半円状の基板受け部を備えている。

搬送室３１には、不図示のゲートバルブを介してロードロック室７１、７２接続されている。ロードロック室７１、７２には、ゲートバルブを介して、フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）３が接続されている。フロントエンドモジュール３には、３つの基板格納部（ロードポート）８１、８２、８３が接続されている。

基板格納部８１、８２、８３に置かれた不図示のカセットまたは、ＦＯＵＰ(Ｆront Opening Unfiled
Pod)内のウェハは、フロントエンドモジュール３に搭載された不図示の基板搬送ロボットによって、ロードロック室７１または７２に搬送される。ロードロック室７１、７２が大気から真空にされた後、基板は、搬送室３１の搬送ロボット４１によって搬送室３１に搬送される。基板は、搬送室３１から、処理室５１〜５４あるいは、受け渡しチャンバ２に搬送される。受け渡しチャンバ２の基板は、搬送室３２の搬送ロボット４２によって、受け渡しチャンバ２から搬送室３２に搬送される。その後、基板は、搬送ロボット４２によって処理室５５〜６０のいずれかに搬送される。ウェハは予め決められた工程に従って、処理室５５〜６０に搬送され、処理室５５〜６０での処理工程が行われる。

処理工程での処理をすべて終了すると、搬送室３２から、受け渡しチャンバ２、搬送室３１を経て、ロードロック室７１、７２からフロントエンドモジュール３を介して基板格納部８１〜８３に戻る。

図２、図３を用いて、本発明の受け渡しチャンバ（受け渡しチャンバ）の一態様を説明する。図２は、本発明の受け渡しチャンバ２の概略摸式図であり、図３は図２のa―aにおける断面図である。なお、図２において、点線はウェハが基板ステージに載置された状態を示す。

受け渡しチャンバ２には、ウェハを載置する基板ステージ１２と、搬送室から搬送されたウェハを支持するリフトピン１１１〜１１３と、ウェハを一時的に保持するバッファーアーム１３が配置されている。また、受け渡しチャンバは、ウェハのノッチ、オリフラを検出するセンサー１４、１５を具備する。

基板ステージ１２は、不図示の昇降機構により上下に昇降可能である。また、基板ステージ１２は、回転機構１６により、基板ステージ１２の中心部を中心として水平方向に回転可能である。
バッファーアーム１３は、基板ステージ１２の中心軸からずれた位置に、配置されている。

バッファーアーム１３の構造を図４を参照して説明する。図４は、ウェハがバッファーアーム１３に仮置きされた状態におけるバッファーアーム１３の概略を示す摸式図である。バッファーアーム１３は、軸１３２と、ウェハ載置部１３１を具備し、ウェハ載置部１３１で、ウェハの外周の２端が保持される。軸１３２は受け渡しチャンバ２外に設けられた上下駆動部１３４と接続しており、上下することができる。軸１３２は、ベローズ１３４により真空が保たれている。

第一の搬送室３１あるいは第二の搬送室３２から、搬送ロボット４１あるいは４２により、ウェハが受け渡しチャンバ２に搬送され、受け渡しチャンバ２を経由して他方の搬送室に搬出される。
以下、ウェハが第一の搬送室から受け渡しチャンバ２を経由して、第二の搬送室に搬送される場合について説明する。

ウェハが、第一の搬送室３１から受け渡しチャンバ２に搬入される際、基板ステージ１２はリフトピン１１１〜１１３より低い状態で待機している。搬送室から受け渡しチャンバ２に搬入されたウェハは、リフトピン１１１〜１１３により支持される。ウェハを第二の搬送室３２に搬出する場合には、第二の搬送室３２の搬送ロボット４２のアームが、リフトピンに支持されたウェハを受け取り、第二の搬送室３２に搬送する。

ウェハのウェハずれ、あるいは、ウェハの位置を検出する場合には、基板ステージ１２が上昇し、リフトピン１１１〜１１３で支えられているウェハが、基板ステージ１２上に載置される。基板ステージ１２は不図示の回転機構により回転することにより、基板ステージ１２上のウェハが回転させられる。センサーは、発光部１５と発光部１５からの光を受光する受光部１４を備える。一方、ウェハの外周にはノッチ、オリフラが設けられている。発光部１５より発光したレーザを、センサーの受光部１４で受光することにより、ウェハの外周に設けたノッチ、オリフラを検知可能となっている。

なお、センサーとしては、レーザービームを照射する照射手段と、照射手段により照射されたレーザービームの反射光を受光することにより、ノッチ、オリフラの検出を行う反射型センサーを用いることもできる。

ノッチまたはオリフラが所定の位置に達するまで，不図示の回転機構が、半導体基板を回転させる。これにより、ウェハの向きが補正される。

次に、図５、図６を参照して、ウェハをバッファーアーム１３の仮置き位置へ移動する方法について説明する。図５は、本発明の一態様の受け渡しチャンバ２の断面摸式図である。図５（a）は、ウェハ５がバッファーアーム１３へ移動している途中段階の状態を示す。図５（ｂ）は、ウェハ５が、バッファーアーム１３に受け渡された状態を示す。図５（c）は、バッファーアーム１３が上昇し、ウェハ５が仮置き位置に移動した状態を示す。図６は、図５の各段階において、バッファーアーム１３とウェハ５の位置関係を示す平面摸式図である。

リフトピン１１１、１１２は、ウェハ５を斜め上方に押し上げるが、ウェハは、バッファーアームのウェハ載置部１３１の下方に位置している（図５（a））。このとき、上面から見て、ウェハ５の先端部がバッファーアーム１３のウェハ載置部１３１、１３２内に位置する（図６（a））.

リフトピン１１１、１１２が、さらにウェハ５を斜め上方に押し上げ、バッファーアーム１２のウェハ載置部１３１に、ウェハ５の両端が挟まれる(図５（ｂ）、図６（ｂ）)。

バッファーアーム１３がウェハの仮置き位置まで移動する（図５（ｃ）,図６（ｃ））。

基板ステージ１２上からウェハ５が除去されたことにより、受け渡しチャンバ２に新たなウェハを搬入することができる。このように、バッファーアーム１３上に移動したウェハは、センサー１４、１５の走査範囲外に位置するので、新たに搬入されたウェハの位置検出が可能となる。

図７を参照して、受け渡しチャンバの他の例を説明する。図７は、受け渡しチャンバの概略を示す断面摸式図である。本態様は、リフトピンは上下に移動するが、バッファーアームが斜め上方に移動する例である。その他の構成は、図２、図３の受け渡しチャンバと同じである。

本態様では、基板ステージ１２に載置されたウェハ５はリフトピン１２１、１２２により上方に押し上げられ、バッファーアーム２３に受け渡される。その後、バッファーアーム２３に載置されたウェハは５は、バッファーアーム２３が斜めに上昇することにより、バッファーアーム２３の仮置き位置に移動させられる。図７の点線は、ウェハ５がバッファーアーム２３に載置された状態を示す。

バッファーアーム２３は不図示の受け渡しチャンバ外側に設置されたシリンダーまたはモーターによって駆動され、ベローズによって真空を保持される。

バッファーアーム２３に受け渡されたウェハは、センサーの走査範囲外に位置するので、新たに搬入されたウェハの位置検出が可能となる。

上記の真空処理装置を用いて、上記処理室で基板の処理を施す工程を有する半導体デバイスを製造することができる。

１ 真空処理装置
２ 受け渡しチャンバ
３ フロントエンドモジュール
５ ウェハ
１２ 基板ステージ
１３ バッファーアーム
３１ 第１の搬送室
３２ 第２/の搬送室
４１、４２ 搬送ロボット
４１１、４２１ 搬送ロボットの中心軸
５１〜６０ 処理室
７１，７２ ロードロック室
８１〜８３ 基板格納部
１１１〜１１３ リフトピン
１３１ バッファーアームの基板載置部
１４ センサーの受光部
１５ センサーの発光部
１６ 基板ステージの回転機構
２３ バッファーアーム
１２１、１２２ リフトピン

Claims (4)

1. ２つの真空チャンバ間に設けられた基板受け渡しチャンバを有する真空処理装置において、前記基板受け渡しチャンバが、基板を支持するリフトピンと、基板を仮置きするバッファーアームと、基板を載置する基板ステージとを具備し、前記リフトピンが、斜め方向に昇降することを特徴とする真空処理装置。
2. ２つの真空チャンバ間に設けられた基板受け渡しチャンバを有する真空処理装置において、前記基板受け渡しチャンバが、基板を支持するリフトピンと、基板を仮置きするバッファーアームと、基板を載置する基板ステージとを具備し、前記リフトピンが、斜め方向に昇降することを特徴とする真空処理装置。
3. 前記バッファーアームに基板が仮置きされた状態で、前記２つの真空チャンバ間で該基板と異なる基板の受け渡しを行うことを特徴とする請求項１または２に記載の真空処理装置。
4. 基板の処理を行う工程を有する半導体デバイスの製造方法であって、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空処理装置を用いて基板の処理を行うことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。