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JP3288200B2 - 真空処理装置 - Google Patents

真空処理装置

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JP3288200B2
JP3288200B2 JP16814295A JP16814295A JP3288200B2 JP 3288200 B2 JP3288200 B2 JP 3288200B2 JP 16814295 A JP16814295 A JP 16814295A JP 16814295 A JP16814295 A JP 16814295A JP 3288200 B2 JP3288200 B2 JP 3288200B2
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wafer
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cooling
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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、真空処理装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程においては、
被処理体ないし被処理基板である半導体ウエハに成膜、
酸化、ドーピング、アニール、エッチング等の各種の処
理を施す工程があり、この処理工程におけるスループッ
トの向上、無塵化及び省スペース化等を図る観点から、
種々の真空処理装置が提案されている（特開平３−１９
２５２号公報、特開平４−１３３４２２号公報等参
照）。
【０００３】このような真空処理装置においては、ウエ
ハに所定の処理を施す真空処理室に大気圧復帰可能な真
空予備室を接続し、この真空予備室を介して上記真空処
理室に対するウエハの搬入搬出を行うように構成されて
いる。また、真空処理装置としては、上記真空予備室に
温度の高い処理後のウエハを冷却する冷却台を備えたも
のがある。この真空処理装置によれば、処理後のウエハ
を上記冷却台に載置し、真空予備室内を不活性ガスの供
給で大気圧に復帰させながらウエハの冷却を行うため、
処理後の高温のウエハを大気と反応しにくい化学的に安
定した状態に迅速にすることができ、スループットの向
上が図れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記真
空処理装置においては、真空予備室内の冷却台にウエハ
を直接載置して冷却するように構成されているため、冷
却台が金属製である場合、その金属でウエハが汚染され
る恐れがあった。また、ウエハが急激な冷却によって振
動を発生することがあり、この振動により塵埃（パーテ
ィクル）が発生し、この塵埃がウエハに付着して不良発
生の原因となり、歩留りの低下を招く恐れがあった。
【０００５】本発明は、上記課題を解決すべくなされた
もので、被処理体の汚染および塵埃の発生を防止して歩
留りの向上が図れる真空処理装置を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の真空処理装置は、被処理体に所定の処
理を施す真空処理室に大気圧復帰可能な真空予備室を接
続し、この真空予備室内に処理後の被処理体を冷却する
冷却台を備えた真空処理装置において、上記冷却台に所
定の隙間を隔てて上記被処理体を支持する支持体を設け
たことを特徴とする。
【０００７】請求項２記載の真空処理装置は、請求項１
記載の真空処理装置における上記支持体が上記被処理体
の周縁下部を支持する支持部および上記被処理体の周縁
部を規制する規制部を有し、上記冷却台の周縁部に適宜
間隔で取付けられていることを特徴とする。
【０００８】請求項３記載の真空処理装置は、請求項１
または２記載の真空処理装置における上記真空予備室が
上記冷却台と対向する上部に被処理体を予熱する加熱手
段を有し、かつ真空予備室内に処理前の被処理体を上段
に、処理後の被処理体を下段に載置する昇降可能な支持
具を有し、この支持具により下段の被処理体が上記支持
体に受け渡されるように構成されていることを特徴とす
る。
【０００９】
【作用】請求項１記載の真空処理装置によれば、真空予
備室内において処理後の被処理体を冷却する冷却台に所
定の隙間を隔てて上記被処理体を支持する支持体を設け
ているため、処理後の被処理体を冷却台に直接接触させ
ることなく冷却することが可能になる。このため、上記
冷却台との接触に起因する被処理体の汚染および振動に
よる塵埃の発生を防止することが可能になり、歩留りの
向上が図れる。
【００１０】請求項２記載の真空処理装置によれば、上
記支持体が上記被処理体の周縁下部を支持する支持部お
よび上記被処理体の周縁部を規制する規制部を有し、上
記冷却台の周縁部に適宜間隔で取付けられているため、
簡単な構成で被処理体を冷却台上に所定の隙間を存して
容易にかつ正確に支持することが可能になる。
【００１１】請求項３記載の真空処理装置によれば、上
記真空予備室が上記冷却台と対向する上部に被処理体を
予熱する加熱手段を有し、かつ真空予備室内に処理前の
被処理体を上段に、処理後の被処理体を下段に支持する
昇降可能な支持具を有し、この支持具により下段の被処
理体が上記支持体に受け渡されるように構成されている
ため、真空予備室おいて処理前の被処理体の予熱と処理
後の被処理体の冷却とを行うことが可能になり、スルー
プットの向上が図れる。
【００１２】
【実施例】以下に、本発明を複数の真空処理室を有する
マルチチャンバ型の真空処理装置に適用した一実施例に
ついて添付図面を参照して詳述する。真空処理装置の全
体構成を示す図５ないし図６において、１はローダ室を
構成する第１の移載室であり、この移載室１の両側には
ゲートバルブＧ１，Ｇ２を介して第１のカセット室２Ａ
および第２のカセット室２Ｂが接続されている。これら
カセット室２Ａ，２Ｂは、複数枚（例えば２５枚）の被
処理体例えば半導体ウエハＷを所定の間隔（例えば５ｍ
ｍ間隔）で収容する容器たるカセット３を収容するチャ
ンバとして形成されている。
【００１３】上記カセット室２Ａ，２Ｂには、外部との
間を開閉するゲートバルブＧ３，Ｇ４が設けられ、カセ
ット室２Ａ，２Ｂ内には上記カセット３をウエハＷが水
平な状態で支持するコ字状のアーム４ａを有してカセッ
ト３を外部との間で上記ゲートバルブＧ３，Ｇ４を介し
て搬入搬出するカセット搬入搬出機構４と、搬入された
カセット３を上記アーム４ａから受け取って高さ調整可
能に支持する昇降可能なカセットステージ５とが設けら
れている。第１の移載室１およびカセット室２Ａ，２Ｂ
には、不活性ガス例えば窒素（Ｎ2）ガスを供給するた
めのガス供給管６が接続され、両室内が図示しない圧力
調整器により大気圧（常圧）以上例えば大気圧の不活性
ガス雰囲気に維持されている。
【００１４】上記第１の移載室１内には、第１の移載機
構７と、ウエハＷの中心およびオリエンテーションフラ
ット（オリフラともいう）の位置合せを行うための回転
ステージ８とが配設されている。この回転ステージ８
は、ウエハＷの周縁位置を検知する図示しない光センサ
および上記第１の移載機構７とともにウエハＷの位置合
せ機構を構成している。例えばウエハＷの中心が回転ス
テージ８の中心からずれていることが検出された場合に
は、第１の移載機構７によりウエハＷの位置が修正され
る。上記第１の移載機構７は、水平方向に回転および伸
縮可能なアーム例えば多関節アーム９の先端にウエハＷ
を支持するとともに吸着する吸引孔１０ａを有するピッ
ク１０を備え、上記第１ないし第２のカセット室２Ａ，
２Ｂ内のカセット３と、上記回転ステージ８と、後述の
真空予備室１１Ａ，１１Ｂとの間でウエハＷの移載を行
うように構成されている。
【００１５】上記第１の移載室１の後方には、ゲートバ
ルブＧ５，Ｇ６を介して第１の真空予備室１１Ａおよび
第２の真空予備室１１Ｂが接続されている。これら真空
予備室１１Ａ，１１Ｂは、図１に示すように上面に石英
ガラス板が装着された窓１２を有し、その窓１２上には
処理前のウエハＷを減圧雰囲気下で所定の温度例えば４
００〜５００℃に加熱（予熱）するための加熱装置（加
熱手段）１３が設けられている。この加熱装置１３は、
ランプケース１４内に例えばハロゲンランプからなる複
数の加熱ランプ１５を設け、これら加熱ランプ１５の周
りを囲むように反射鏡１６を設けており、ウエハＷを面
内均一に迅速に加熱できるように構成されている。
【００１６】また、上記真空予備室１１Ａ，１１Ｂ内の
下部には、室内を不活性ガスにより大気圧に復帰しなが
ら処理後のウエハＷを化学的に安定でかつ樹脂製のカセ
ット３に熱的影響を与えない所定の温度例えば７０℃以
下、好ましくは７０〜５０℃に冷却するための冷却台１
７が設けられている。この冷却台１７は、ウエハＷとほ
ぼ同じか若干大きい径の円盤状に金属例えばアルミニウ
ム合金により形成されており、その下面中央部にはこれ
を真空予備室内の底部から浮かせた状態で取付けるため
の脚部１８を備えている。この脚部１８には、所定の温
度例えば１５℃の冷却水例えば純水を循環させて上記冷
却台１７を冷却するための冷却水通路１９が形成されて
おり、この冷却水通路１９には図示しない冷却水循環系
が接続されている。
【００１７】上記冷却台１７の周縁部には、図２ないし
図３にも示すようにその上面から所定の隙間ｓ例えば
０．５〜１ｍｍを隔てて浮かした状態でウエハＷを支持
する支持体２０が複数個（実施例では３個）適宜間隔な
いし等間隔で設けられている。この支持体２０は、耐熱
性を有し、ウエハＷに対して汚染源とならない材質例え
ば石英により形成されている。また、支持体２０の上部
には、ウエハＷの周縁下面を支持する支持部２１および
ウエハＷの周縁部を水平方向に移動しないように規制す
る規制部２２がそれぞれ平面円弧状に突出して形成され
ている。
【００１８】なお、上記支持部２１および規制部２２
は、円弧状ではなく平面直線状であってもよい。上記規
制部２２がウエハＷの径と対応する円弧状である場合に
はサイズ（径）の異なるウエハＷに合せて複数種類の支
持体２０を製造しなければならないが、直線状であれば
一種類の支持体２０を製造すればよいため、製造コスト
の低減が図れる。また、上記規制部２２は、単に垂直に
起立していてもよいが、ウエハＷの位置決めを行うため
に内側にテーパ２３を有していることが好ましい。
【００１９】上記冷却台１７の周縁部には、上記支持体
２０を取付けるための取付溝２４が設けられ、この取付
溝２４に支持体２０がボルト２５で着脱可能に取付けら
れる。この場合、上記ボルト２５の頭部が冷却台１７の
上面から突出しないように支持体２０には一段低くなっ
たフランジ部２６が形成され、このフランジ部２６に上
記ボルトを挿通するボルト孔２７が設けられている。上
記取付溝２４には、上記ボルト孔２７と対応して垂直に
貫通した孔２８が設けられ、この孔２８の上側に上記ボ
ルト２５が螺合する雌ネジ２９が形成されている。上記
ボルト２５としては、六角穴付ボルトが用いられる。
【００２０】また、上記真空予備室１１Ａ，１１Ｂ内に
は、処理前のウエハＷを上段に、処理後のウエハＷを下
段に支持するための上下二段の支持具（ウエハ支持具と
もいう）３０が昇降可能に設けられている。このウエハ
支持具３０は、図４にも示すように上記冷却台１７の外
周よりも少し大きい上下２つのリング３１を有し、各リ
ング３１の上部にはウエハＷの周縁部を保持するための
例えば石英からなる複数個（実施例では３個）の保持爪
３２が周方向に等間隔で設けられ、これら両リング３１
が昇降軸３３に着脱可能に取付けられている。
【００２１】上記昇降軸３３は、上記真空予備室１１
Ａ，１１Ｂの底部を気密に摺動可能に貫通して昇降機構
３４に連結されている。上記ウエハ支持具３０を昇降機
構３４により昇降可能に構成したのは、水平移動する第
１の移載機構（後述の第２の移載機構の場合も同様）７
のアーム９とウエハ支持具３０の上段ないし下段との間
でウエハＷの受け取り受け渡しを行うためである。ま
た、上記保持爪３２は、冷却台１７上の支持体２０と干
渉しないように周方向に位置をずらして配置され、上記
冷却台１７の外周部には、上記ウエハ支持具３０が下降
した際に下段リング３１の保持爪３２の移動を許容する
ための溝３５が形成されている。そして、上記真空予備
室１１Ａ，１１Ｂにおいて、ウエハ支持具３０の上段に
載置された被処理前のウエハＷが、上限位置にて加熱ラ
ンプ１７により加熱（予熱）され、下段に載置されたウ
エハＷは下段リング３１が冷却台１７の外周を降下し、
冷却台１７上の支持体２０に受け渡されて冷却されるよ
うになっている。
【００２２】上記第１および第２の真空予備室１１Ａ，
１１Ｂには、室内を所定の圧力１０ -3〜１０-6Ｔｏｒｒ
に減圧するための図示しない減圧ポンプに通じる排気管
３６が接続されるとともに、室内を不活性ガス例えば窒
素ガスで常圧復帰させるためのガス源に通じるガス供給
管３７が接続されている。そして、上記第１および第２
の真空予備室１１Ａ，１１Ｂの後方には、ゲートバルブ
Ｇ７，Ｇ８を介して第２の移載室４０が接続されてい
る。この移載室４０内には、上記真空予備室１１Ａ，１
１Ｂと、後述の真空処理室４１Ａ〜４１Ｃとの間でウエ
ハＷの移載を行うための例えば多関節アームからなる第
２の移載機構４２が配置されている。
【００２３】上記第２の移載室４０には、ゲートバルブ
Ｇ９〜Ｇ１１を介して左右および後方の三方に第１〜第
３の真空処理室４１Ａ〜４１Ｃが接続され、これら移載
室４０および真空処理室４１Ａ〜４１Ｃには室内を所定
の圧力例えば１０-7〜１０-8Ｔｏｒｒに減圧するための
減圧ポンプが接続されている（図示省略）。上記第１の
真空処理室４１Ａは例えば微細パターンが形成されたウ
エハＷ上に４００〜５００℃の温度下でチタン膜をスパ
ッタリングにより成膜するためのものであり、第２の真
空処理室４１Ｂは例えば微細パターンにタングステン層
をＣＶＤにより形成するためのものであり、また第３の
真空処理装置４１Ｃはタングステン層をエッチバックす
るためのものである。この例は、第１〜第３の真空処理
室４１Ａ〜４１ＣによりウエハＷ上に異なる処理を連続
的に施す場合であるが、これら真空処理室４１Ａ〜４１
Ｃは同一の処理を行うように構成されていてもよい。
【００２４】次に、実施例の作用を述べる。先ず、ゲー
トバルブＧ３，Ｇ４を開き、カセット３をカセット搬入
搬出機構４により第１ないし第２のカセット室２Ａ，２
Ｂに搬入し、開口面を第１の移載室１側に向けた状態で
カセットステージ５に受け渡す。続いて、ゲートバルブ
Ｇ３，Ｇ４を閉じ、カセット室２Ａ，２Ｂ内を大気圧の
不活性ガス雰囲気にするとともにカセットステージ５に
よりカセット３を所定の位置まで上昇させる。
【００２５】次に、ゲートバルブＧ１，Ｇ２を開き、カ
セット３内のウエハＷを第１の移載機構７のピック１０
に吸着させ、予め不活性ガス雰囲気にされている第１の
移載室１内に搬入し、更に回転ステージ８上に吸着を解
除して受け渡し、ここでウエハＷのオリフラ合せおよび
中心の位置合せを行う。上記ウエハＷを予め大気圧の不
活性ガス雰囲気にされた第１ないし第２の真空予備室１
１Ａ，１１Ｂ内にゲートバルブＧ５，Ｇ６を開いて搬入
し、ウエハ支持具１５の上段に載置した後、既に冷却さ
れた下段の処理済みのウエハＷを真空予備室１１Ａ，１
１Ｂ内から第１の移載室１内に搬出してカセット３に戻
す。
【００２６】次いで、上記ゲートバルブＧ５，Ｇ６を閉
じ、真空予備室１１Ａ，１１Ｂ内を例えば１０-3〜１０
-6Ｔｏｒｒの真空度に減圧するとともに、加熱ランプ１
５を点灯して上記ウエハ支持具３０上段のウエハＷを例
えば３０〜６０秒間で５００℃に予熱する。予熱が済ん
だら、加熱ランプ１５を消灯し、ゲートバルブＧ７，Ｇ
８を開いて、予め１０-7〜１０-8Ｔｏｒｒの真空度に減
圧された第２の移載室４０と上記真空予備室１１Ａ，１
１Ｂとの間を連通させ、真空処理室４１Ａ〜４１Ｃで既
に処理されたウエハＷを第２の移載機構４２により真空
予備室１１Ａ，１１Ｂ内に搬入してウエハ支持具３０の
下段に載置し、上段の予熱済みのウエハＷを真空予備室
１１Ａ，１１Ｂ内から搬出して真空処理室４１Ａ〜４１
Ｃ内に搬入し、所定の処理を施す。
【００２７】上記ウエハ支持具３０上段のウエハＷを第
２の移載機構４２により搬出する際にウエハ支持具３０
が下降し、この降下により下段のウエハＷが冷却台１７
上の支持体２０に受け渡される。そして、上記ゲートバ
ルブＧ７，Ｇ８を閉じ、真空予備室１１Ａ，１１Ｂ内を
不活性ガスの供給により大気圧に戻しつつ上記ウエハＷ
を例えば３０〜６０秒間で７０〜５０℃に冷却する。こ
のうようなサイクルによりカセット３内のウエハＷが順
次連続的に処理されることになる。
【００２８】上記実施例の真空処理装置によれば、真空
予備室１１Ａ，１１Ｂにおいて処理前のウエハＷを所定
の減圧下で予熱するため、ウエハＷの表面に付着してい
る水分などの不純物を除去することができるとともに、
真空処理室１１Ａ，１１ＢにおけるウエハＷの昇温時間
を短縮することができ、歩留りの向上およびスループッ
トの向上が図れる。また、処理後のウエハＷを不活性ガ
ス雰囲気下で冷却するため、処理後のウエハＷを大気と
反応させるこなく化学的に安定した状態でカセット３に
戻すことができる。しかも、複数（２つ）の真空予備室
１１Ａ，１１Ｂおよび複数（３つ）の真空処理室４１Ａ
〜４１Ｃを備えているとともに、上記真空予備室１１
Ａ，１１Ｂ内には上下２段のウエハ支持具３０が設けら
れているため、スループットの更なる向上が図れる。
【００２９】特に、真空予備室１１Ａ，１１Ｂ内におい
て処理後のウエハＷを冷却する冷却台１７に所定の隙間
ｓを隔てて上記ウエハＷを支持する支持体２０を設けて
いるため、処理後のウエハＷを冷却台１７に直接接触さ
せることなく冷却することができる。このため、上記冷
却台１７との接触に起因するウエハＷの汚染および急激
な冷却による振動の発生を防止することができるととも
に、振動による塵埃の発生を防止することができ、歩留
りの向上が図れる。
【００３０】また、上記支持体２０は、ウエハＷの周縁
下部を支持する支持部２１およびウエハＷの周縁部を規
制する規制部２２を有し、上記冷却台１７の周縁部に適
宜間隔で取付けられているため、簡単な構成でウエハＷ
を冷却台１７上に所定の隙間ｓで対向させて容易にかつ
正確に支持することができる。また、上記支持部２１を
平面円弧状ないし直線状にすることによりウエハＷに対
する接触面積を小さくすることができ、ウエハＷを面内
均一に冷却することができるとともに、塵埃の発生およ
び付着を更に低減ないし防止することができる。
【００３１】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。例えば、第１の移載室内にカセットを配
置する構成や真空予備室が１個のみの構成であってもよ
く、カセット、第１の移載室および真空予備室間でのウ
エハの移載は真空雰囲気下で行うように構成してもよ
い。また、大気圧以上のガス雰囲気下でウエハの移載を
行う場合の雰囲気ガスとしては、不活性ガス以外に例え
ば水分が十分に除去されたクリーンエアを用いてもよ
い。更に、不活性ガスとしては、窒素ガス以外に例えば
ヘリウムガス、アルゴンガス、炭酸ガス等が適用可能で
ある。
【００３２】真空処理室は２個或いは４個以上であって
もよい。また、真空処理室における処理としては、酸
化、ドーピング、アニール、エッチング、アッシングな
どの種々の処理が可能である。また、ウエハを支持する
移載機構のアーム、支持体等の材質としては、石英やセ
ラミック以外に例えばチタニア（ＴｉＯ2）を原料とし
て焼成した気孔の極めて少ないポアフリー材が適用可能
である。更に、被処理体としては、半導体ウエハ以外に
例えばＬＣＤ基板等が適用可能である。
【００３３】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果が得られる。
【００３４】（１）請求項１記載の真空処理装置によれ
ば、真空予備室内において処理後の被処理体を冷却する
冷却台に所定の隙間を隔てて上記被処理体を支持する支
持体を設けているため、処理後の被処理体を冷却台に直
接接触させることなく冷却することができる。このた
め、上記冷却台との接触に起因する被処理体の汚染およ
び振動による塵埃の発生を防止することができ、歩留り
の向上が図れる。
【００３５】（２）請求項２記載の真空処理装置によれ
ば、上記支持体が上記被処理体の周縁下部を支持する支
持部および上記被処理体の周縁部を規制する規制部を有
し、上記冷却台の周縁部に適宜間隔で取付けられている
ため、簡単な構成で被処理体を冷却台上に所定の隙間を
存して容易にかつ正確に支持することができる。
【００３６】（３）請求項３記載の真空処理装置によれ
ば、上記真空予備室が上記冷却台と対向する上部に被処
理体を予熱する加熱手段を有し、かつ真空予備室内に処
理前の被処理体を上段に、処理後の被処理体を下段に支
持する昇降可能な支持具を有し、この支持具により下段
の被処理体が上記支持体に受け渡されるように構成され
ているため、真空予備室おいて処理前の被処理体の予熱
と処理後の被処理体の冷却とを行うことができ、スルー
プットの向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である真空処理装置における
真空予備室の構造を示す断面図である。
【図２】図１における真空予備室内の冷却台に支持体を
介して半導体ウエハを支持した状態を示す要部拡大示断
面図である。
【図３】冷却台の平面図である。
【図４】真空予備室内に昇降可能に設けられた支持具を
示す斜視図である。
【図５】真空処理装置の全体構成を概略的に示す平面図
である。
【図６】真空処理装置の全体構成を概略的に示す斜視図
である。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体） ｓ 所定の隙間 １１Ａ，１１Ｂ 真空予備室 １３ 加熱装置（加熱手段） １７ 冷却台 ２０ 支持体 ２１ 支持部 ２２ 規制部 ３０ 支持具 ４１Ａ〜４１Ｃ 真空処理室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−142391（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−86188（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−166916（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−141587（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/02 H01L 21/205 H01L 21/68

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理体に所定の処理を施す真空処理室
    に大気圧復帰可能な真空予備室を接続し、この真空予備
    室内に処理後の被処理体を冷却する冷却台を備えた真空
    処理装置において、上記冷却台に所定の隙間を隔てて上
    記被処理体を支持する支持体を設けたことを特徴とする
    真空処理装置。
  2. 【請求項２】 上記支持体が上記被処理体の周縁下部を
    支持する支持部および上記被処理体の周縁部を規制する
    規制部を有し、上記冷却台の周縁部に適宜間隔で取付け
    られていることを特徴とする請求項１記載の真空処理装
    置。
  3. 【請求項３】 上記真空予備室が上記冷却台と対向する
    上部に被処理体を予熱する加熱手段を有し、かつ真空予
    備室内に処理前の被処理体を上段に、処理後の被処理体
    を下段に支持する昇降可能な支持具を有し、この支持具
    により下段の被処理体が上記支持体に受け渡されるよう
    に構成されていることを特徴とする請求項１または２記
    載の真空処理装置。
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