JP2868767B2 - Semiconductor wafer processing equipment - Google Patents
Semiconductor wafer processing equipmentInfo
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体ウエハのプロセス処理として、EC
R(電子サイクロトロン共鳴)プラズマを用いてプラズ
マCVD,ないしエッチング等の処理を行う半導体ウエハ処
理装置に関する。
〔従来の技術〕
頭記した半導体ウエハ処理装置の一例として、第3図
に枚葉処理方式によるプラズムCVD装置の従来構成を示
す。図において、1はステンレス鋼材で構成されたプロ
セス反応室、2は導波管3を介してマイクロ波発振器と
してのマグネトロン4が接続され,かつ室の周域に励磁
コイル5が配備されたプラズム生成室、6はプロセス反
応室1に真空仕切弁7を介して隣設されたロードロック
室、8はロードロック室6と室外大気側との間の通路を
仕切る真空仕切弁、9,10はプロセス反応室1,およびロー
ドロック室6に接続した真空排気系、11はプラズマ生成
室2に対向してプロセス反応室1内に設置した静電チャ
ック12を装備のウエハ保持機構、13は複数枚の半導体ウ
エハ14を並置収容したカセットである。
かかる構成で、プロセス反応室1,プラズマ生成室2を
真空排気しておき、プラズマ生成室2内へ目的に応じた
プラズマ生成用原料のキャリアガスを外部から供給した
状態でマグネトロン4で発振したマイクロ波を導波管3
を通じて送り込み、かつ励磁コイルを通電して磁場を与
えることにより、プラズマ生成室内にECRプラズマが発
生する。
一方、ウエハは次記の搬送操作によってプロセス反応
室内に一枚宛送りこまれてウエハ保持機構11に受け渡し
保持される。すなわちまず真空仕切弁7,8をそれぞれ
閉,開とした状態で室外より未処理ウエハを収容したカ
セット13を図示されてないカセット搬送手段によりロー
ドロック室6内に送り込み、真空仕切弁8を閉じた後に
室内を真空排気する。ここでロードロック室6の圧力が
プロセス反応室1と同等な真空圧に達したところで次に
真空仕切弁7を開き、ここで室内に設置したウエハのハ
ンドリング機構(図示せず)の操作によりカセット13か
ら一枚のウエハ14を取り出してプロセス反応室内に搬入
し、室内のウエハ保持機構11に受け渡すとともに、真空
仕切弁7を再び閉じる。
この状態でプロセス反応室1内へ例えばシランガス等
の成膜原料ガスを送り込みながら前述のようにECRプラ
ズマを生成すると、このプラズマがプロセス反応室内に
押し出されて前記シランガスを活性化し、これにより発
生した活性種の作用によりウエハ14の表面にキャリアガ
スの種類によって異なるシリコン系の各種薄膜が形成さ
れることになる。
一方、所定のウエハ処理が終了するとウエハ14は前記
搬入操作と逆な順序でウエハ保持機構11よりカセット13
に戻され、続いて次のウエハの処理操作が行われる。ま
たカセット13内に収容されている全てのウエハ14に付い
て処理が済むと、再びロードロック室6の真空仕切弁8
を開放した上でカセット13を室外に搬出し、代わりに次
のカセットを搬入して前記と同様な操作でウエハ処理を
行う。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで上記した従来装置では、プロセス反応室1と
室外大気側との間には準備室としてのロードロック室6
が設けてあるとは言え、このロードロック室6はカセッ
ト13の搬入,搬出の都度大気側との間の真空仕切弁8を
開放して室内を一旦大気圧に戻すために、室外大気側よ
り空気中に浮遊している塵埃が侵入して室内を汚損す
る。しかも室内に侵入した塵埃はカセット,ハンドリン
グ機構等に付着し、続くプロセス反応室1との間で行う
ウエハの搬送,受け渡し操作の過程でハンドリング機構
の摺動部等から再飛散した塵埃がプロセス反応室1に侵
入するようになる。しかも先記したプラズマCVD等のウ
エハ処理方式では、プラズマ反応室内へ侵入した塵埃等
の異物がプロセス処理に大きな影響を与え、プロセス処
理された成膜の膜質を低下させてウエハの品質,歩留り
を悪化させる。したがってこのような塵埃汚損の問題
は、実用量産規模生産ラインでのプロセス処理装置とし
て解決すべき重要,かつ本質的な問題である。
さらに別な問題としての実用量産規模の装置では、ウ
エハの搬入,搬出工程のロスタイムをできるでけ短縮し
てスループットを高めることが生産性向上の面からも重
要な課題となる。かかる点、先記した従来装置では、ウ
エハの搬送工程としてロードロック室6に対するカセッ
ト13の搬入,搬出を含めた一連の工程が直列的に行われ
るために、アイドルタイムとして少なくとも十数秒の時
間が費やされることからスループットを高めることが技
術的に困難である。
この発明は上記の点にかんがみ成されたものであり、
その目的はプロセス反応室と室外大気側との間のウエハ
搬送経路に付いて改良を加えることにより、外部から侵
入する塵埃等の異物による汚損を大幅に軽減させてウエ
ハ処理性能の向上を図るとともに、併せてスループット
を高めることができるようにした実用量産に十分対応し
得る半導体ウエハ処理装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本発明によれば、半導
体ウエハを収容したカセットからウエハを一枚ずつ取り
出して真空圧に保持されたプロセス反応室内に搬入し、
ここで所定のウエハ処理を行い、しかる後にプロセス反
応室からウエハを搬出してカセットに収容する枚葉処理
方式の半導体ウエハ処理装置であって、ウエハを室内の
所定位置に保持するウエハ保持機構,ウエハ処理手段を
装備したプロセス反応室と、該プロセス反応室へ直列に
連ねて連設設置した真空排気系を装備の第1,および第2
のロック室と、プロセス反応室と第1ロック室との間,
第1ロック室と第2ロック室との間,および第2ロック
室と室外大気側との間の各通路を個々に仕切る真空仕切
弁と、室外に配置されたカセットからウエハを取り出し
て第2ロック室内にウエハを搬入する室外に設けられた
ハンドリング機構と、第2ロック室内に配備して室外よ
り搬入されたウエハ1枚を受容保持する中継受け渡し機
構と、第1ロック室内に配備して第2ロック室側の中継
受け渡し機構との間,およびプロセス反応室内のウエハ
保持機構との間でウエハを移送するハンドリング機構と
を具備して構成し、第1ロック室は常時真空圧にし、第
2ロック室はウエハ搬入ごとに真空引きすることとす
る。
〔作用〕
上記の構成によるウエハの搬入,搬出は次記のように
行われる。まず第2ロック室の大気側仕切弁を開放した
状態で室外配置のハンドリング機構によりカセットから
一枚宛のウエハを取り出して第2ロック室内に配備の中
継受け渡し機構に送り込む。次いで前記仕切弁を閉じて
第2ロック室内を真空排気した後に、常時真空圧に保持
されている第1ロック室と第2ロック室との間の仕切弁
を開き、第1ロック室内に装備のハンドリング機構によ
りウエハを第1ロック室内に取り込むとともに第2ロッ
ク室との間の仕切弁を閉じる。次に第1ロック室とプロ
セス反応室との間の仕切弁を開き、第1ロック室内に待
機しているウエハをプロセス反応室内に搬入した上で室
内に装備のウエハ保持機構に受け渡す。ここでハンドリ
ング機構を第1ロック室内に戻して再び仕切弁を閉じた
後に、プロセス反応室内で所定のウエハ処理を行う。ウ
エハ処理が済むと前記した搬入操作と逆な順序で処理済
みウエハがプロセス反応室から第1ロック室,第2ロッ
ク室を経由して搬出され、室外に待機しているカセット
に収容され、これで枚葉毎の一連の工程が終了する。
しかも上記のウエハ搬送工程では、第1ロック室内は
常に真空に保持されていて大気側に開放されることがな
く、かつ第2ロック室との間は該室内が真空排気された
状態でのみ連通されるので、外部からの塵埃の侵入が殆
どなく室内を高清浄な状態に維持される。これによりプ
ロセス反応室内との間でウエハを受け渡しする過程でも
プロセス反応室内に外部から塵埃等の異物が持ち込まれ
ることが殆どなくなり、かくしてウエハ処理性能を大幅
に向上できる。
また前記のウエハ搬送工程ではロスタイム発生の要因
となるカセットのロック室内搬入,搬出工程が不要とな
る他、第2ロック室の中継受け渡し機構をウエハ搬入
用,搬出用に2基配備して置くか、あるいは第1,第2の
ロック室,およびその付属機器を含む設備を一組とし
て、それぞれウエハの搬入用,搬出用として用いる二組
の設備を独立してプロセス反応室に接続設置して置くこ
とにより、ウエハの搬入と搬出工程を並列的に行うこと
が可能となり、これにより従来装置と比べて一連のウエ
ハ搬送工程の所要時間を大幅に短縮してスループットの
向上を図ることができる。
なお、第2ロック室に対向して室外の大気側に配置し
たハンドリング機構,カセット等はクリーンベンチ等の
清浄な作業空間内に置かれている。さらに従来装置では
プロセス反応室が経済性,加工性等の面からステンレス
鋼材で構成されているが、ステンレス鋼はプラズマ照射
を受けると鋼材の表面から不純物が飛び出してウエハに
打ち込まれて処理特性を低下させるいわゆる重金属汚染
が問題となるが、かかる点、プロセス反応室,プラズマ
生成室をあらかじめ純アルミニウムで構成しておくこと
により重金属汚染の問題を解消することができる。
〔実施例〕
第1図,第2図はそれぞれ本発明の異なる実施例を示
すものであり、第3図に対応する同一部材には同じ符号
が付してある。
まず第1図において、プロセス反応室1の側方には第
1ロック室15と第2ロック室16とが直列に連設配備され
ている。また各ロック室は個々に真空排気系17,18を装
備し、かつプロセス反応室1と第1ロック室15との間,
第1ロック室15と第2ロック室16との間,および第2ロ
ック室16と室外大気側との間にはそれぞれの通路を個別
に仕切る真空仕切弁19,20,21を備えている。
さらに第2ロック室16には室外より搬入されたウエハ
を一時的に受容保持する中継受け渡し機構22が配備され
ている。この中継受け渡し機構22はウエハ保持具を室外
の駆動部で上下移動操作するようにしたものである。一
方、第1ロック室15にはプロセス反応室1のウエハ保持
機構11との間,および前記した第2ロック室内の中継受
け渡し機構22との間でウエハを移送,受け渡し操作する
ハンドリング機構23が装備されている。このハンドリン
グ機構23は従来より使用されているフロッグアーム方式
のメカニカルパンタグラフ型ロボットであり、その先端
に取付けたウエハ保持具を室外の駆動部で水平,上下移
動操作するようにしたものである。また第2ロック室16
に対向して室外大気側にはカセット13と第2ロック室内
の中継受け渡し機構22との間でウエハ14の移送,受け渡
しを行うようにハンドリング機構24が配備されている。
このハンドリング機構24は処理面を上向けにしてカセッ
ト13内に収容されているウエハを一枚宛取り出した後
に、ウエハを表裏を反転して第2ロック室内の中継受け
渡し機構22に受け渡すようにした,いわゆるフェイスダ
ウン搬送方式のロボットである。なおこのハンドリング
機構24は周囲の作業空間を清浄化するクリーンベンチ25
等のクリーンルーム機器内に据付けられている。なお前
記した中継受け渡し機構22,ハンドリング機構23,24はい
ずれもウエハ14の外周マージン部を支持して処理面を保
護するようなウエハ保持具を備えている。
次に上記構成によるウエハの搬送,処理操作に付いて
順を追って説明する。まずプロセス反応室1,および第1
ロック室15は常時真空排気系9,17により所定の真空圧に
保持されている。ここで未処理ウエハを収容したカセッ
ト13をクリーンベンチ25内の所定位置にセットし、真空
仕切弁21を開いて第2ロック室16を大気側に開放した状
態でハンドリング機構24の操作でカセット13より一枚の
ウエハ14を取り出し、かつウエハを反転し,その処理面
が下を向くようにして空気中の塵埃が処理面に付着する
のを極力防止しながらウエハ14を第2ロック室内の中継
受け渡し機構22に受け渡してここに受容保持される。な
お第2ロック室16を大気側に開放する際には、真空仕切
弁21を徐々に開いてスローリークさせるとともに、室内
に清浄空気を送り込んで室内圧力を大気圧より僅か高く
するようにして大気側からの塵埃侵入を極力防ぐように
配慮する。一方、ウエハ14を中継受け渡し機構22に受け
渡した後に、ハンドリング機構24を後退させた上で真空
仕切弁21を閉じ、さらに第2ロック室16を真空排気す
る。なおこの真空排気を行う際には大気側より侵入堆積
した塵埃が再飛散しないようにスロースタートするよう
に配慮する。
続いて第2ロック室16の圧力の所定の真空圧に低下し
たところで第1ロック室15との間の真空仕切弁20を開
き、ハンドリング機構23の操作で中継受け渡し機構22に
保持されているウエハ14を第1ロック室15内に取り込
む。この過程では第1ロック室15と第2ロック室16との
間には差圧がなく、かつ第2ロック室16では排気により
浮遊塵埃が室外に排除された状態にあるので、第1ロッ
ク室15への塵埃の侵入は殆どない。またウエハ14の搬入
が済むと、真空仕切弁20を再び閉じる。
次にプロセス反応室1と第1ロック室15との間の真空
仕切弁19を開き、ここでハンドリング機構23の操作でウ
エハ14を処理面下向き姿勢のままプロセス反応室内に装
備のウエハ保持機構11に受け渡す。なおウエハ保持機構
11はプロセス反応室1を貫通する部分に真空ベローズ26
を介して調節移動可能に支持されており、ウエハ保持機
構11の設置位置を最適なプロセス条件に位置合わせ調節
できるようにしてある。一方、ウエハ14の受け渡しが済
むとハンドリング機構23は第1ロック室内に戻り、真空
仕切弁19を再び閉じる。
さて、未処理のウエハ14がウエハ保持機構11に保持さ
れると、ここでプラズマCVD,ないしエッチング等の所定
のプロセス処理が行われる。そのプラズマ処理動作は先
述した通りである。
ここでウエハのプロセス処理が終了すると、前記した
ウエハの搬入操作と逆な順序で処理済みのウエハがプロ
セス反応室1より第1ロック室15,第2ロック室16を経
て室外に待機しているカセット13へ収容される。これで
一枚のウエハに付いての一連の工程が終了し、続いて次
のウエハを前記と同様な操作でプロセス反応室内に搬入
して所定の処理を行う。
次に第2図に別な実施例を示す。すなわち第1図の実
施例では第1,第2ロック室を通じてウエハの搬入と搬出
を交互に行うようにしたものであるのに対し、第2図の
実施例では第1,第2ロック室15と16,各ロック室の付属
機器,および室外ハンドリング機構24を含む設備を一組
として、プロセス反応室1に対してその両側にウエハ搬
入用,搬出用として用いる二組の設備が独立的に設置さ
れている。
かかる構成により、未処理ウエハの搬入操作と処理済
みウエハの搬出操作とを別系統の搬送経路で並列的に行
うことができ、したがって第1図の実施例と比べてアイ
ドルタイムを大幅に短縮してスループットの向上を図る
ことができる。
また第1図,第2図の実施例において、プロセス反応
室1,プラズマ生成室2は純アルミニウムで構成され、さ
らにその内部に配備されている静電チャック12等は不純
物の少ないアルミナ磁器を使用して構成されている。こ
れによりプラズマ照射に伴い生じる重金属汚染の発生を
十分に防止することができる。
〔発明の効果〕
以上に述べたように、本発明によれば、半導体ウエハ
を収容したカセットからウエハを一枚ずつ取り出して真
空圧に保持されたプロセス反応室内に搬入し、ここで所
定のウエハ処理を行い、しかる後にプロセス反応室から
ウエハを搬出してカセットに収容する枚葉処理方式の半
導体ウエハ処理装置であって、ウエハを室内の所定位置
に保持するウエハ保持機構,ウエハ処理手段を装備した
プロセス反応室と、該プロセス反応室へ直列に連ねて連
設設置した真空排気系を装備の第1,および第2のロック
室と、プロセス反応室と第1ロック室との間,第1ロッ
ク室と第2ロック室との間,および第2ロック室と室外
大気側との間の各通路を個々に仕切る真空仕切弁と、室
外に配置されたカセットからウエハを取り出して第2ロ
ック室内にウエハを搬入する室外に設けられたハンドリ
ング機構と、第2ロック室内に配備して室外より搬入さ
れたウエハ1枚を受容保持する中継受け渡し機構と、第
1ロック室内に配備して第2ロック室側の中継受け渡し
機構との間,およびプロセス反応室内のウエハ保持機構
との間でウエハを移送するハンドリング機構とを具備し
て構成し、第1ロック室は常時真空圧にし、第2ロック
室はウエハ搬入ごとに真空引きする構成を採用したこと
により、大気側から塵埃等の異物がプロセス反応室内に
侵入するのを確実に阻止してウエハプロセス処理性能に
対する大幅な信頼性向上が図れる。
しかもウエハ収容カセットを室外に置いたままウエハ
搬送を行うようにしたので、従来装置と比べてカセット
のロード,アンロードに要するアイドルタイムが省略で
き、さらに前記の第1,第2ロック室,およびその付属機
器を含む二組の独立したウエハ搬送系をプロセス反応室
に対してウエハ搬入用,搬出用として設置することでウ
エハの搬入操作と搬出操作を並列的に行って生産性を高
めることができる等、処理性能,信頼性およびスループ
ットの面で量産規模にも十分対応し得る実用的な半導体
ウエハ処理装置を提供することができる。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor wafer
The present invention relates to a semiconductor wafer processing apparatus that performs processing such as plasma CVD or etching using R (electron cyclotron resonance) plasma. [Prior Art] As an example of the semiconductor wafer processing apparatus described above, FIG. 3 shows a conventional configuration of a plasma CVD apparatus using a single-wafer processing method. In the figure, reference numeral 1 denotes a process reaction chamber made of a stainless steel material, 2 denotes a plasma generation chamber in which a magnetron 4 as a microwave oscillator is connected via a waveguide 3 and an excitation coil 5 is arranged around the chamber. A chamber 6; a load lock chamber adjacent to the process reaction chamber 1 via a vacuum gate valve 7; 8, a vacuum gate valve for partitioning a passage between the load lock chamber 6 and the outside atmosphere side; A vacuum exhaust system connected to the reaction chamber 1 and the load lock chamber 6, a wafer holding mechanism 11 equipped with an electrostatic chuck 12 installed in the process reaction chamber 1 facing the plasma generation chamber 2, and 13 a plurality of wafers This is a cassette in which semiconductor wafers 14 are housed side by side. With such a configuration, the process reaction chamber 1 and the plasma generation chamber 2 are evacuated to a vacuum, and a micro-oscillator oscillated by the magnetron 4 in a state where a carrier gas as a raw material for plasma generation is supplied to the plasma generation chamber 2 from the outside. Waves on waveguide 3
The ECR plasma is generated in the plasma generation chamber by applying a magnetic field by feeding through the excitation coil and energizing the excitation coil. On the other hand, the wafer is sent one by one into the process reaction chamber by the following transfer operation, and is transferred to and held by the wafer holding mechanism 11. That is, first, with the vacuum gate valves 7 and 8 closed and opened, respectively, the cassette 13 containing the unprocessed wafer is fed into the load lock chamber 6 from the outside by a cassette transfer means (not shown), and the vacuum gate valve 8 is closed. After that, the room is evacuated. Here, when the pressure of the load lock chamber 6 reaches a vacuum pressure equivalent to that of the process reaction chamber 1, the vacuum gate valve 7 is opened, and the cassette is operated by operating a wafer handling mechanism (not shown) installed in the chamber. A single wafer 14 is taken out from 13, carried into the process reaction chamber, delivered to the wafer holding mechanism 11 in the chamber, and the vacuum gate valve 7 is closed again. In this state, when an ECR plasma is generated as described above while feeding a film forming material gas such as silane gas into the process reaction chamber 1, this plasma is extruded into the process reaction chamber to activate the silane gas, thereby generating the silane gas. By the action of the active species, various silicon-based thin films are formed on the surface of the wafer 14 depending on the type of the carrier gas. On the other hand, when the predetermined wafer processing is completed, the wafers 14 are loaded from the cassette 13
Then, the processing operation for the next wafer is performed. When all the wafers 14 stored in the cassette 13 have been processed, the vacuum gate valve 8 in the load lock chamber 6 is returned again.
Then, the cassette 13 is unloaded outside the room, the next cassette is loaded instead, and wafer processing is performed by the same operation as described above. [Problems to be Solved by the Invention] In the conventional apparatus described above, the load lock chamber 6 as a preparation chamber is provided between the process reaction chamber 1 and the outside atmosphere side.
Although the load lock chamber 6 is provided, the load lock chamber 6 is opened from the outdoor atmosphere side to open the vacuum gate valve 8 between the atmosphere side and the atmosphere once each time the cassette 13 is loaded and unloaded. Dust floating in the air enters and pollutes the room. In addition, dust that has entered the room adheres to the cassette, the handling mechanism, and the like, and dust that has re-scattered from the sliding portion of the handling mechanism during the subsequent transfer and transfer operations of the wafer with the process reaction chamber 1 causes a process reaction. It comes into the room 1. In addition, in the above-described wafer processing method such as plasma CVD, foreign matter such as dust that has entered the plasma reaction chamber has a great effect on the process processing, thereby deteriorating the film quality of the film formed by the process processing and improving the wafer quality and yield. make worse. Therefore, such a problem of dust contamination is an important and essential problem to be solved as a process processing apparatus in a practical mass production scale production line. As another problem, in an apparatus of a practical mass production scale, it is important to improve the productivity by reducing the time loss in the wafer loading and unloading steps as much as possible to increase the throughput. In this regard, in the conventional apparatus described above, since a series of steps including loading and unloading of the cassette 13 into and from the load lock chamber 6 are performed in series as a wafer transfer step, at least ten and several seconds are required as idle time. It is technically difficult to increase the throughput because it is spent. The present invention has been made in view of the above points,
The objective is to improve the wafer processing performance by significantly improving the wafer transfer path between the process reaction chamber and the outside atmosphere, thereby greatly reducing the contamination due to foreign matter such as dust entering from the outside. Another object of the present invention is to provide a semiconductor wafer processing apparatus which can sufficiently cope with practical mass production capable of increasing the throughput. [Means for Solving the Problems] To achieve the above object, according to the present invention, wafers are taken out one by one from a cassette containing semiconductor wafers and loaded into a process reaction chamber held at a vacuum pressure. And
Here, a single wafer processing type semiconductor wafer processing apparatus for performing a predetermined wafer processing and then carrying out the wafer from the process reaction chamber and storing it in a cassette, comprising a wafer holding mechanism for holding the wafer at a predetermined position in the chamber. First and second units equipped with a process reaction chamber equipped with a wafer processing means and vacuum evacuation systems installed in series with the process reaction chamber.
Between the lock chamber and the process reaction chamber and the first lock chamber,
A vacuum gate valve for individually partitioning each passage between the first lock chamber and the second lock chamber and between the second lock chamber and the outdoor atmosphere side; and a second valve for taking out a wafer from a cassette disposed outside the chamber. A handling mechanism provided outside the chamber for loading a wafer into the lock chamber, a relay delivery mechanism provided inside the second lock chamber to receive and hold one wafer loaded from the outside, and a relay mechanism provided inside the first lock chamber. And a handling mechanism for transferring a wafer between the relay transfer mechanism on the side of the second lock chamber and the wafer holding mechanism in the process reaction chamber. The lock chamber is evacuated every time a wafer is loaded. [Operation] Loading and unloading of wafers by the above configuration are performed as follows. First, with the air-side gate valve of the second lock chamber opened, a wafer destined for one wafer is taken out of the cassette by a handling mechanism disposed outside and sent to a relay transfer mechanism provided in the second lock chamber. Next, after closing the gate valve and evacuating the second lock chamber, the gate valve between the first lock chamber and the second lock chamber, which is always maintained at the vacuum pressure, is opened, and the equipment in the first lock chamber is installed. The wafer is taken into the first lock chamber by the handling mechanism and the gate valve between the wafer and the second lock chamber is closed. Next, the gate valve between the first lock chamber and the process reaction chamber is opened, the wafer waiting in the first lock chamber is carried into the process reaction chamber, and then transferred to the wafer holding mechanism installed in the chamber. Here, after returning the handling mechanism to the first lock chamber and closing the gate valve again, predetermined wafer processing is performed in the process reaction chamber. When the wafer processing is completed, the processed wafer is unloaded from the process reaction chamber via the first lock chamber and the second lock chamber in the reverse order of the above-described loading operation, and stored in a cassette waiting outside the chamber. Thus, a series of processes for each sheet is completed. Moreover, in the above-described wafer transfer step, the first lock chamber is always kept at a vacuum and is not opened to the atmosphere side, and communication with the second lock chamber is performed only when the chamber is evacuated. As a result, there is almost no intrusion of dust from the outside, and the room is maintained in a highly clean state. As a result, even when a wafer is transferred to and from the process reaction chamber, foreign matter such as dust is hardly introduced from the outside into the process reaction chamber, and thus the wafer processing performance can be greatly improved. In addition, in the wafer transfer process, the loading and unloading processes of the cassette in the lock chamber, which cause a loss time, become unnecessary, and two relay transfer mechanisms in the second lock chamber are provided for loading and unloading the wafer. Alternatively, two sets of equipment for loading and unloading wafers are independently connected to and installed in the process reaction chamber as a set of equipment including the first and second lock chambers and their accessories. This makes it possible to carry out the wafer loading and unloading steps in parallel, thereby greatly reducing the time required for a series of wafer transporting steps and improving the throughput as compared with the conventional apparatus. Note that a handling mechanism, a cassette, and the like, which are arranged on the outside air side facing the second lock chamber, are placed in a clean work space such as a clean bench. Furthermore, in the conventional apparatus, the process reaction chamber is made of stainless steel in terms of economy, workability, and the like. However, when stainless steel is subjected to plasma irradiation, impurities jump out from the surface of the steel material and are implanted into the wafer to improve processing characteristics. The problem of heavy metal contamination which causes a decrease is a problem. However, such a problem can be solved by configuring the process reaction chamber and the plasma generation chamber with pure aluminum in advance. [Embodiment] FIGS. 1 and 2 show different embodiments of the present invention, and the same members corresponding to FIG. 3 are denoted by the same reference numerals. First, in FIG. 1, on the side of the process reaction chamber 1, a first lock chamber 15 and a second lock chamber 16 are provided in series. Each lock chamber is individually equipped with vacuum evacuation systems 17 and 18, and between the process reaction chamber 1 and the first lock chamber 15,
Vacuum gate valves 19, 20, and 21 are provided between the first lock chamber 15 and the second lock chamber 16 and between the second lock chamber 16 and the outdoor atmosphere side to individually partition respective passages. Further, the second lock chamber 16 is provided with a relay transfer mechanism 22 for temporarily receiving and holding a wafer carried in from outside. The relay transfer mechanism 22 is configured to vertically move the wafer holder by a driving unit outside the room. On the other hand, the first lock chamber 15 is equipped with a handling mechanism 23 for transferring and transferring wafers between the wafer holding mechanism 11 in the process reaction chamber 1 and the relay transfer mechanism 22 in the second lock chamber. Have been. The handling mechanism 23 is a frog arm type mechanical pantograph type robot which has been conventionally used, and the wafer holder attached to the tip thereof is moved horizontally and vertically by an outdoor driving unit. The second lock chamber 16
A handling mechanism 24 is provided on the outside air side so as to transfer and deliver the wafer 14 between the cassette 13 and the relay delivery mechanism 22 in the second lock chamber.
The handling mechanism 24 is configured to take out one wafer contained in the cassette 13 with the processing surface facing upward, and then turn over the wafer and deliver it to the relay delivery mechanism 22 in the second lock chamber. This is a so-called face-down transfer type robot. The handling mechanism 24 is a clean bench 25 for cleaning the surrounding work space.
And so on. Each of the relay transfer mechanism 22 and the handling mechanisms 23 and 24 has a wafer holder for supporting the outer peripheral margin of the wafer 14 and protecting the processing surface. Next, a description will be made of the transfer and processing operations of the wafer with the above configuration in order. First, the process reaction chamber 1 and the first
The lock chamber 15 is always maintained at a predetermined vacuum pressure by the vacuum evacuation systems 9 and 17. Here, the cassette 13 containing the unprocessed wafer is set at a predetermined position in the clean bench 25, and the cassette 13 is operated by operating the handling mechanism 24 with the vacuum gate valve 21 opened and the second lock chamber 16 opened to the atmosphere. One more wafer 14 is taken out, and the wafer is turned upside down, and the processing surface is directed downward so that dust in the air is prevented from adhering to the processing surface as much as possible, and the wafer 14 is relayed in the second lock chamber. It is delivered to the delivery mechanism 22 and received and held here. When the second lock chamber 16 is opened to the atmosphere side, the vacuum gate valve 21 is gradually opened to allow a slow leak, and clean air is sent into the room to make the room pressure slightly higher than the atmospheric pressure. Care should be taken to prevent dust from entering from the side as much as possible. On the other hand, after transferring the wafer 14 to the relay transfer mechanism 22, the handling mechanism 24 is retracted, the vacuum gate valve 21 is closed, and the second lock chamber 16 is further evacuated. When performing the vacuum evacuation, a slow start is performed so that the dust that has invaded and accumulated from the atmosphere side will not be scattered again. Subsequently, when the pressure in the second lock chamber 16 drops to a predetermined vacuum pressure, the vacuum gate valve 20 between the second lock chamber 16 and the first lock chamber 15 is opened, and the wafer held by the relay transfer mechanism 22 is operated by operating the handling mechanism 23. 14 is taken into the first lock chamber 15. In this process, there is no pressure difference between the first lock chamber 15 and the second lock chamber 16, and the second lock chamber 16 is in a state where the floating dust is removed outside by the exhaust air. There is very little dust entering the 15. When the transfer of the wafer 14 is completed, the vacuum gate valve 20 is closed again. Next, the vacuum gate valve 19 between the process reaction chamber 1 and the first lock chamber 15 is opened, and the wafer holding mechanism 11 installed in the process reaction chamber while the wafer 14 is kept in the processing surface downward position by operating the handling mechanism 23. Hand over to Note that the wafer holding mechanism
Numeral 11 denotes a vacuum bellows 26 at a portion penetrating the process reaction chamber 1.
The position of the wafer holding mechanism 11 can be adjusted and adjusted to the optimum process conditions. On the other hand, when the transfer of the wafer 14 is completed, the handling mechanism 23 returns to the first lock chamber, and closes the vacuum gate valve 19 again. Now, when the unprocessed wafer 14 is held by the wafer holding mechanism 11, a predetermined process such as plasma CVD or etching is performed. The plasma processing operation is as described above. Here, when the processing of the wafer is completed, the processed wafer waits outside the process reaction chamber 1 via the first lock chamber 15 and the second lock chamber 16 in the reverse order of the above-described wafer loading operation. It is stored in the cassette 13. Thus, a series of steps for one wafer is completed, and then the next wafer is loaded into the process reaction chamber by the same operation as described above to perform predetermined processing. Next, FIG. 2 shows another embodiment. That is, in the embodiment of FIG. 1, the loading and unloading of wafers are performed alternately through the first and second lock chambers, whereas in the embodiment of FIG. And 16, a set of equipment including the lock chamber accessories and the outdoor handling mechanism 24, and two sets of equipment for loading and unloading wafers are installed independently on both sides of the process reaction chamber 1. Have been. With this configuration, the unloading operation of the unprocessed wafer and the unloading operation of the processed wafer can be performed in parallel on different transport paths, and therefore, the idle time can be significantly reduced as compared with the embodiment of FIG. Throughput can be improved. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the process reaction chamber 1 and the plasma generation chamber 2 are made of pure aluminum, and the electrostatic chuck 12 and the like provided therein are made of alumina porcelain with few impurities. It is configured. Thereby, it is possible to sufficiently prevent the occurrence of heavy metal contamination caused by plasma irradiation. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, wafers are taken out one by one from a cassette containing semiconductor wafers, loaded into a process reaction chamber held at a vacuum pressure, and a predetermined wafer A single-wafer processing type semiconductor wafer processing apparatus for performing a process, and thereafter carrying out a wafer from a process reaction chamber and storing the wafer in a cassette, comprising a wafer holding mechanism and a wafer processing means for holding the wafer at a predetermined position in the chamber. Process reaction chamber, first and second lock chambers equipped with vacuum evacuation systems installed in series with the process reaction chamber, and a first lock chamber between the process reaction chamber and the first lock chamber. A vacuum gate valve that individually separates each passage between the lock chamber and the second lock chamber and between the second lock chamber and the outdoor atmosphere side, and a second lock that takes out a wafer from a cassette disposed outside the chamber. A handling mechanism provided outside the room for loading a wafer into the inside, a relay transfer mechanism provided inside the second lock chamber for receiving and holding one wafer carried from the outside, and a second transfer mechanism provided for the second lock room. And a handling mechanism for transferring the wafer between the relay transfer mechanism on the lock chamber side and the wafer holding mechanism in the process reaction chamber. By adopting a configuration in which the chamber is evacuated every time a wafer is loaded, foreign substances such as dust are prevented from entering the process reaction chamber from the atmosphere side, and the reliability of the wafer process processing is greatly improved. Moreover, since the wafer transfer is performed while the wafer storage cassette is placed outside the room, the idle time required for loading and unloading the cassette can be omitted as compared with the conventional apparatus, and the first and second lock chambers, and By installing two independent wafer transfer systems, including their accessories, for loading and unloading wafers into and from the process reaction chamber, wafer loading and unloading operations can be performed in parallel to increase productivity. For example, it is possible to provide a practical semiconductor wafer processing apparatus that can sufficiently cope with a mass production scale in terms of processing performance, reliability, and throughput.
【図面の簡単な説明】
第1図,第2図はそれぞれ異なる本発明実施例の構成
図、第3図は従来における半導体ウエハのプラズマ処理
装置の構成図である。各図において、
1:プロセス反応室、2:プラズマ生成室、9:真空排気系、
11:ウエハ保持機構、13:カセット、14:ウエハ、15:第1
ロック室、16:第2ロック室、17,18:真空排気系、19,2
0,21:真空仕切弁、22:中継受け渡し機構、23:ハンドリ
ング機構。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 and FIG. 2 are block diagrams of different embodiments of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of a conventional semiconductor wafer plasma processing apparatus. In each figure, 1: process reaction chamber, 2: plasma generation chamber, 9: evacuation system,
11: wafer holding mechanism, 13: cassette, 14: wafer, 15: first
Lock chamber, 16: second lock chamber, 17, 18: evacuation system, 19,2
0,21: Vacuum gate valve, 22: Relay transfer mechanism, 23: Handling mechanism.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 幸一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 土岐 雅彦 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 筑根 敦弘 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−249329(JP,A) 特開 昭60−246635(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Koichi Nakagawa 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fujitsu Limited (72) Inventor Masahiko Toki 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fujitsu Limited (72) Inventor Atsuhiro Tsukune 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fujitsu Limited (56) References JP-A-60-249329 (JP, A) JP-A-60-246635 (JP, A)
Claims (1)
ずつ取り出して真空圧に保持されたプロセス反応室内に
搬入し、ここで所定のウエハ処理を行い、しかる後にプ
ロセス反応室からウエハを搬出してカセットに収容する
枚葉処理方式の半導体ウエハ処理装置であって、ウエハ
を室内の所定位置に保持するウエハ保持機構,ウエハ処
理手段を装備したプロセス反応室と、該プロセス反応室
へ直列に連ねて連設設置した真空排気系を装備の第1,お
よび第2のロック室と、プロセス反応室と第1ロック室
との間,第1ロック室と第2ロック室との間,および第
2ロック室と室外大気側との間の各通路を個々に仕切る
真空仕切弁と、室外に配置されたカセットからウエハを
取り出して第2ロック室内にウエハを搬入する室外に設
けられたハンドリング機構と、第2ロック室内に配備し
て室外より搬入されたウエハ1枚を受容保持する中継受
け渡し機構と、第1ロック室内に配備して第2ロック室
側の中継受け渡し機構との間,およびプロセス反応室内
のウエハ保持機構との間でウエハを移送するハンドリン
グ機構とを具備して構成し、第1ロック室は常時真空圧
にし、第2ロック室はウエハ搬入ごとに真空引きするこ
とを特徴とする半導体ウエハ処理装置。 2.特許請求の範囲第1項記載の処理装置において、第
1,第2のロック室,およびその付属機器を含む設備を一
組として、ウエハの搬入用,搬出用として用いる二組の
設備がプロセス反応室に設置されていることを特徴とす
る半導体ウエハ処理装置。 3.特許請求の範囲第1項記載の処理装置において、プ
ロセス反応室が純アルミニウムで構成されていることを
特徴とする半導体ウエハ処理装置。(57) [Claims] The wafers are taken out one by one from the cassette containing the semiconductor wafers and carried into a process reaction chamber maintained at a vacuum pressure, where predetermined wafer processing is performed, and thereafter, the wafers are carried out of the process reaction chamber and stored in the cassette. A semiconductor wafer processing apparatus of a single-wafer processing type, comprising: a wafer holding mechanism for holding a wafer at a predetermined position in a chamber; a process reaction chamber equipped with wafer processing means; First and second lock chambers equipped with the evacuated exhaust system, between the process reaction chamber and the first lock chamber, between the first lock chamber and the second lock chamber, and between the second lock chamber and the outdoor A vacuum gate valve for individually partitioning each passage between the atmosphere side and a handling provided outside the chamber for taking out a wafer from a cassette disposed outside and loading the wafer into the second lock chamber; And a relay delivery mechanism provided in the second lock chamber for receiving and holding one wafer carried in from outside, a relay delivery mechanism provided in the first lock chamber and located on the side of the second lock chamber, and And a handling mechanism for transferring a wafer to and from a wafer holding mechanism in a process reaction chamber, wherein the first lock chamber is constantly evacuated and the second lock chamber is evacuated every time a wafer is loaded. Semiconductor wafer processing apparatus. 2. The processing apparatus according to claim 1, wherein
(1) A semiconductor wafer processing method, wherein two sets of equipment for loading and unloading wafers are installed in a process reaction chamber, as a set of equipment including a second lock chamber and its attached equipment. apparatus. 3. 2. The semiconductor wafer processing apparatus according to claim 1, wherein the process reaction chamber is made of pure aluminum.
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