JP2001524267A - 複数のシングル・ウェーハ・ロードロック・ウェーハ加工装置ならびにそのローディングおよびアンローディングの方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 複数の非真空マルチプル・ウェーハ・キャリア２５からのウェーハは、ウェーハ加工機３０の大気圧フロント・エンド３２でロードおよびアンロードされ、ウェーハ製造クラスタ・ツール３０の移送モジュール３３の高真空チャンバ３１へ、およびこの高真空チャンバから、複数のシングル・ウェーハ・ロードロック３４ａ〜３４ｄを介して移送される。好ましくは、ウェーハは、ずっと水平に方向付けられた状態で、一方のロードロック３７ａを通って高真空大気内へ移動し、別のロードロック３７ｂを通って外へ移動するが、さらにこの出口ロードロックはウェーハを積極的に冷却する。大気圧環境および真空環境のどちらにおいても、移送アーム３５，４２は他のロードロックが密閉されているときにロードロックをできる限り頻繁にロードおよびアンロードし、すべてのロードロックが密閉されているときにその環境内でウェーハを移送する。好ましくは、ウェーハは出口ロードロック３７ｂ内で積極的に冷却される。さらに好ましくは、、ウェーハは、キャリア２５から除去された後で、ロードロック内に配置される前に、ウェーハ・アライナ４１を介して渡される。１つのキャリアからのウェーハがロードロックヘ、そしてロードロックから移動されると、加工済みウェーハの別のキャリアは未加工ウェーハのキャリアと交換される。

Description

【発明の詳細な説明】 複数のシングル・ウェーハ・ロードロック・ウェーハ加工装置ならびにそのロー ディングおよびアンローディングの方法 本発明は、ウェーハ加工機にロード（対象物を装填）およびアンロード（対象 物を取り降し）する方法、特に大気圧環境と高真空環境との間での大型半導体基 板バッチから基板を移送する方法に関する。 発明の背景 半導体ウェーハを真空加工するには、高真空環境または加工装置内のウェーハ に有害な大気汚染を発生させないようにして、ウェーハをウェーハ加工装置へロ ードし、ウェーハ加工装置からアンロードすることが必要である。これに加えて ウェーハのスループット（処理率）を最大にするためには、実施される典型的な ローディングまたはアンローディングのシーケンス（手順）に要する時間を最小 限に抑えることが望ましい。さらに現在では、ウェーハのサイズが直径１５０ｍ ｍおよび２００ｍｍウェーハから直径３００ｍｍウェーハへと大型化する傾向に あるため、汚染とスループットという両方の要求条件を同時に満たすことはます ます困難であり、結果的に、理想とはかけ離れた妥協策となっている。また、加 工の後期段階や、より多くのデバイスやより複雑なデバイスを含むより大きなウ ェーハのように、ウェーハの価値が増大するにつれて、装置故障によるウェーハ 損傷によって経済的損失にさらされる機会が増加し、ウェーハ移送装置はより高 い信頼性要件を満たすことを余儀なくされる。 現在使用されている従来技術のほとんどの半導体ウェーハ真空加工システムで は、２００ｍｍサイズまでのウェーハに対して真空カセット・エレベータ（ＶＣ Ｅ）と呼ばれるものを使用している。ＶＣＥを備えた従来技術のウェーハ加工シ ステム１０の例を、図１に概略図として示す。このシステム１０は、ポンプによ って高真空状態にできるロードロック・チャンバ１２と、そのチャンバ１２内に 配置されたエレベータ・アセンブリ１３と、チャンバ１２が大気圧状態のときに マルチプルウェーハ・カセット１５をロードおよびアンロードする際に操作者が アクセス（接近）するためのフロント・ドア１４と、ＶＣＥ１１を何らかの形式 のウェーハ移送モジュール１７に接続し、チャンバ１２が高真空状態のときにそ こを通してウェーハを１つずつ移送するためのスリット・バルブ分離インターフ ェース・ポートとからなる、少なくとも１つのＶＣＥ１１を含む。 ＶＣＥ１１の使用に基づく加工装置１０の典型的な動作では、操作者がＶＣＥ １１のドア１４を開き、ウェーハ１８の新しいカセット１５をエレベータ１３の 頂部に配置することによって進行する。次にドア１４が閉じられ、ＶＣＥ１１の 適切な真空レベルを確立する排気シーケンスが実行される。所与の真空圧レベル に達するまでの排気時間は、一般にＶＣＥ１１の体積と、ＶＣＥ１１およびその 中に格納されているウェーハ１８の露出した内部表面積とに比例する。適切なＶ ＣＥ真空レベルに達すると、ＶＣＥ１１と輸送チャンバ１７との間にあるスリッ ト・バルブ分離インターフェース・ポート１６が開き、ウェーハ輸送モジュール １７内のロボット・アーム１９がＶＣＥ１１にアクセスできるようになる。次い でエレベータ１３は、移送アーム１９がカセット１５内にある所望のウェーハ１ ８にアクセスできるような位置に、カセット１５を配置する。次いでロボット式 移送アーム１９は、スリット・バルブ・ポート１６を通ってＶＣＥ１１内部にま で伸長し、配置されたウェーハ１８を捕獲して、輸送モジュール１７まで後退し 、ウェーハ１８を装置１０の適切な加工モジュール２０へ配送するのに備える。 ウェーハをカセット１５に戻す場合にはこれらのステップが逆順で実行され、Ｖ ＣＥ１１を真空状態まで排気するステップはＶＣＥ１１を大気圧状態まで通気す るステップで置き換えられる。 図１の従来技術の装置１０は、同等サイズのオープン・ウェーハ・カセットも 使用する場合、３００ｍｍウェーハに使用することができる。ただしいくつかの 理由から、ウェーハ加工装置のエンド・ユーザである半導体デバイス製造業者は 、高真空に適合せず取外し可能カセット１５を使用しないタイプのウェーハ・キ ャリアを好み、これに関する基準を確立中である。このようなキャリア２５を図 ２に示す。キャリア２５は、キャリア２５に組み込まれた、通常は等間隔な水平 の１３または２５個のレベルに配列されている水平ウェーハ支持レールの縦配列 ２６を含む。キャリア２５は、異なる加工装置間でウェーハ２８を輸送している 間 は通常閉じられている、フロント・ドア２７を備える。 キャリア２５は高真空に適合しておらず、カセットまたはカセット・エレベー タを含んでいないため、ウェーハは大気圧でキャリア２５からウェーハ加工装置 内へ移送しなければならない。従来技術で企図された単純明快な方法は、キャリ ア２５から図１のマシン１０のような加工装置にウェーハ２８を移送する方法で ある。通常は１３または２６個のウェーハがあるフルキャリア２５を大型ＶＣＥ １１に配置することが望ましい場合は、キャリア２５からＶＣＥ１１へウェーハ を迅速に移動する方法を考案しなければならない。シングル・ウェーハの逐次移 送方法は、ローディングおよびアンローディング・サイクルの所要時間を大幅に 増やしてしまうため望ましくない。マルチプル・ウェーハの同時移送方法では、 ウェーハが１つまたは２つのバッチでキャリア２５からＶＣＥ１１へ移送される ことが実証されている。ただしこのような平行移送方法では、１つの装置の故障 によって複数のウェーハが損傷する危険性があり、このような危険は避けること が好ましい。また、ウェーハが同時に移送される場合には避けることが困難な、 別の未加工ウェーハの上に配置されているウェーハの裏側への機械的接触が起こ る可能性があり、潜在的な微粒子汚染問題が提起される。さらに、直径３００ｍ ｍ以上のウェーハを保持するだけの大きさを有するＶＣＥの場合、ＶＣＥの排気 時間および／または通気時間が許容範囲を超えて長くなり、ロードロック・サイ クルが加工装置の動作においてスループットを制限する要素になってしまう可能 性がある。排気時間または通気時間の妥協によってこれらの遅延を補償すると、 移送チャンバの大気汚染および／またはウェーハ上の微粒子汚染が増加すること がある。 直径の大きいウェーハを使用する場合、この大型のウェーハが必要とする大型 のＶＣＥを排気するのには大型の高真空ポンプが必要である。このような大型の ポンプをＶＣＥから機械的に分離するのは困難であり、その結果こうしたポンプ はＶＣＥへ振動を伝える傾向があり、ウェーハの粒子が下にある別のウェーハ上 に落下する可能性がある。同様に、ＶＣＥ内のエレベータの上下運動が、増加し た振動によって引き起こされる上側ウェーハから下側ウェーハへの粒子の落下を 助長してしまう可能性もある。さらに振動によってカセット内のウェーハの位置 がずれ、移送アームがピックアップ可能位置から外れてしまう可能性もある。 したがって、加工装置内で有害な高真空環境の大気汚染またはウェーハの微粒 子汚染を引き起こさない方式で、また特に直径が３００ｍｍ以上のような大口径 ウェーハの場合に装置のウェーハ・スループットを制限しない方式で、かつ高い 信頼性要件をウェーハ移送装置に課すような装置故障による複数ウェーハの損傷 のために経済的損失のリスクが増大しないように、非ＶＣＥキャリアからウェー ハをウェーハ加工装置へローディングし装置からアンローディングする必要性が 依然として残っている。 発明の概要 本発明の主目的は、半導体ウェーハ加工機および加工プロセスにおいて、より 大型の真空カセット・エレベータ・モジュールの必要性をなくすことである。さ らに本発明の他の目的は、半導体ウェーハ加工機内にあるロードロックの排気お よび通気に必要な時間を大幅に削減することであり、特にロードロックがスルー プットを制限する要因になるのを防ぐことである。 本発明の他の目的は、ウェーハを加工機内部および外部へ移送する際の微粒子 汚染を減少させまたは回避することである。具体的には本発明の目的としては、 微粒子汚染問題の原因となるエレベータの移動ならびにそれに関連する振動の除 去、高真空ポンプのサイズおよびポンプ作動による振動の削減、大型の高真空ポ ンプを使用する必要性の回避が含まれる。 本発明の他の目的は、特にウェーハ認定（qualification）時に使用されるよ うな少数バッチのウェーハの場合に、改善されたウェーハ加工機のスループット を提供することである。本発明の具体的な一目的は、大型のＶＣＥおよびロード ロックが、ウェーハ加工装置のスループットを制限する要因となる可能性を減少 させることである。 本発明の別の目的は、ウェーハの同時または平行処理の必要をなくし、特にそ れによって複数のウェーハに損傷を与えるリスクおよびウェーハ上に粒子が落下 する可能性を低減することである。 本発明特有の目的は、ウェーハ加工機のウェーハ・スループットが、ウェーハ の冷却および位置合わせの影響を受けない方法を提供することである。 本発明の原理によれば、内部に高真空移送機構を有する移送モジュールまたは 輸送モジュールが、複数のシングル・ウェーハ・ロードロックを介して、同様に 内部に移送機構を有する大気圧フロント・エンド・モジュール（ＡＦＥ）に接続 する、ウェーハ加工クラスタ・ツールが提供される。この移送モジュール内の移 送機構は、ロードロックと分離バルブを介して移送モジュールに接続する加工モ ジュールとの間で、ならびに高真空環境では加工モジュール間で、ウェーハを個 別に移動させる。フロント・エンド・モジュールの移送機構は、大気圧環境にお いて個別のウェーハをロードロックと複数のマルチプル・ウェーハ・キャリアと の間で移動させる。ＡＦＥ移送アームまたは各キャリアのいずれかが縦方向に移 動可能であるため、移送アームによるウェーハの水平移動によって、選択した個 別のウェーハをキャリアにロードしたりキャリアからアンロードしたりすること ができる。ＡＦＥと移送モジュールとの間の接続は、複数のシングル・ウェーハ ・ロードロック、好ましくは頂部が真空圧側または大気圧側のいずれかである、 上下式タイプ（over-under-type）のロードロックを介して実行される。 本発明の好ましい実施形態によれば、ＡＦＥはウェーハ・アライナ（aligner ）および２つまたは３つのマルチプル・ウェーハ・キャリアへの接続設備を含む 。少なくとも１つのロードロック、好ましくは各ロードロックが、真空内へウェ ーハを移送するためのインバウンド（入口）・ロードロックとして動作すること ができる。同様に、少なくとも１つのロードロック、好ましくは各ロードロック が、真空外へウェーハを移送するためのアウトバウンド（出口）・ロードロック として動作することができる。アウトバウンド・ロードロックとして動作できる 各ロードロックには、ロードロック通気サイクル中のウェーハが加工された後で ウェーハがキャリアに再ロードされるまでの間にウェーハを冷却するための冷却 要素も備えられる。冷却要素が備えられたこれらのアウトバウンド・ロードロッ クは、加工温度またはそれに近い温度を保っているホット・ウェーハを支持する ことができる。したがって、このようなアウトバウンド・ロードロックは、高温 に適合するたとえば金属製のウェーハ支持要素を備えていることが好ましい。１ つのロードロックに障害が発生しても動作が継続できるような冷却機能をそれぞ れが備え、最適なスループットを得るためにインバウンド（入る）・ ウェーハおよびアウトバウンド（出て行く）・ウェーハの両方に複数のロードロ ックが使用されることが好ましい。 本発明の代替の実施形態では、専用のインバウンド・ロードロックおよびアウ トバウンド・ロードロックが別々に提供される。このような場合、専用のインバ ウンド・ロードロックは冷却要素を備える必要がないためにコストが削減され、 その中にある基板用の支持体は高温のウェーハを支持できるものである必要がな い。したがって、高摩擦の弾性ウェーハ支持構造を使用することで、その上で支 持される基板の位置が振動や衝撃によってずれる可能性を減らすことが可能にな り、それによってロードロック位置で基板がより高速で動くことができる。同様 に、アウトバウンド・ウェーハではウェーハ位置合わせ保持がそれほど重要では ないため、ウェーハのアウトバウンド移送に使用されるロードロックもより高速 で動作できる。 ＡＦＥは層流環境で維持されることも好ましい。キャリアは、そこから装置の ＡＦＥ部分にある隣接する開口部へ移送される、ユーザのクリーン・ルーム環境 内のローディング位置へ、そしてローディング位置からロードされ、キャリア・ アクセス・ドアが開いているときにＡＦＥ移送アームによってウェーハにアクセ スするための正しい位置および方向で、内部ＡＦＥチャンバへの開口部に向き合 っているキャリア・ドアをキャリアに示す構造上に固定される。このような位置 および方向の場合、ＡＦＥの機構は、ＡＦＥ移送アームでアクセスできるように キャリア上にあるドアを操作する。キャリア・ドアが開いている場合、粒子およ び気体をロードロックから遠くへ、そしてキャリアから遠くへ流すために、クリ ーン・エアまたはその他の気体の層流、好ましくは水平流がＡＦＥ内に保持され る。 本発明によれば、空気の層流がＡＦＥチャンバ内で保持されている間に、キャ リアはＡＦＥチャンバへの開口部に隣接する位置へ移動する。キャリア・ドアが 開き、その開いたキャリアからウェーハ、好ましくは一番下にある未加工ウェー ハがＡＦＥ移送アームによってピックアップ（取り上げ）され、さらにＡＦＥチ ャンバに向かって開き装置の高真空チャンバから遮蔽されているインバウンドの シングル・ウェーハ・ロードロック内に配置される。インバウンド・ロードロッ ク内のウェーハは上がったリフト・ピンの頂部にセットされ、移送アームはロー ドロック・チャンバから後退する。次いで、インバウンド・ロードロック・チャ ンバがＡＦＥチャンバから遮蔽され、ロードロックは高真空移送チャンバの高真 空レベルに適合する真空レベルまで排気される。ロードロック・チャンバが排気 されている間に、ＡＦＥ移送アームは同じキャリアまたは別のキャリアからの別 のウェーハを取り外し、そのウェーハをインバウンド・ロードロック・チャンバ 内へいつでも配置できる位置に保持するか、またはＡＦＥ移送アームは排出時間 を使用してウェーハをアウトバウンド・ロードロックから動かし、これをキャリ ア内に配置することができる。 インバウンドの未加工ウェーハを含んでいるロードロックが適切な真空状態ま で排気されるときに、リフト・ピン上のウェーハがロードロックから除去される 位置まで垂直に移動し、加工チャンバのうちの１つに移送される間に、ロードロ ックは高真空移送チャンバに対して開く。このとき、加工済みウェーハは加工チ ャンバから除去されて同じロードロック内に配置され、そうすることによりほと んどのプロセスでスループットが最適化されることが望ましい。理論的に言えば 、ウェーハはロードロックが排気されているときには常にロードロックをインバ ウンド方向に通過し、ロードロックが通気されているときには常にロードロック をアウトバウンド方向に通過する。別法として、前述のように、１つのロードロ ックを専用のインバウンド・ロードにし、もう１つを専用のアウトバウンド・ロ ードロックにすることができる。どちらの場合も、アウトバウンド・ウェーハが ＨＶＢＥからのロードロック内に配置されると、このロードロックは高真空移送 チャンバから閉鎖され、大気圧になるまで通気される。 ウェーハが加工されると、そのウェーハはその加工で使用された最終加工チャ ンバからアウトバウンド・ロードロック内へ移送される。加工済みウェーハは、 高真空移送チャンバの移送アームによってエレベータ装着支持体上の上昇したリ フト・ピン上に配置され、さらにこのアームがロードロックから後退して、ウェ ーハはチャンバが高真空大気から遮蔽される際に縦方向にアウトバウンド・ロー ドロック・チャンバ内に移動する。支持体のピンは、次いでウェーハを支持体上 にヤットするために下降し、キャリアは加工直後のウェーハが達する温度のよう な高温には適合できないため、ウェーハ支持体の冷却管が機能して、ウェーハか ら熱を除去し、それによってウェーハをキャリア内に配置するのに適した温度ま で冷却することが好ましい。ウェーハの価値を下げる可能性があるため、高温の ウェーハが空気と接触しないように冷却速度および通気気体が選択される。 加工済みウェーハがロードロック内で冷却され、ロードロックがＡＦＥチャン バの大気圧レベルまで通気されると、ロードロックはＡＦＥチャンバに向かって 開き、リフト・ピンがウェーハを上昇させ、ＡＦＥ移送アームがウェーハをピッ クアップしてキャリアの１つ、好ましくはそのウェーハが取り外される前に配置 されていたキャリアに戻す。キャリアからのウェーハの循環では、マシンの高真 空加工部分にウェーハの加工スペースがあるため、第１に一番下のウェーハを取 り外し、次いでキャリアの下から上に向かって順番に各ウェーハを取り外す。ウ ェーハは加工が終了すると、通常は取り外されたときと同じ順序でキャリアに戻 され、取り外される前に配置されていたキャリア内の同じスロットまたは位置に 配置される。したがってキャリアは下から上に再度装填される。キャリア内の空 のスロット部分は、キャリア底部から伸びていく加工済みウェーハの部分的スタ ックの頂部である、キャリアに戻される最後のウェーハと、キャリアの頂部へ伸 びていく未加工ウェーハの部分的スタックの底部である、加工のために取り外さ れる次の未加工ウェーハとの間にある。 本発明のある態様によれば、別のキャリアのウェーハがＡＦＥ移送アームによ ってロードロックとの間で循環される間に、ＡＦＥ内にある加工済みウェーハの キャリアは、未加工ウェーハのキャリアと交換することができる。この場合、使 用中のキャリアによって占有されているＡＦＥチャンバの部分と、変更されるキ ャリアによって占有されている部分との間で、空気の流れを制限するための構造 がオプションで提供されることがある。 本発明の好ましい実施の形態では、キャリアからインバウンド・ロードロック へロードされるウェーハはウェーハ位置合わせステーションを通り、このステー ションは、ウェーハ上の平面またはその他の基準をＡＦＥの移送アームに対して 角を形成するように配向する。アライナは、移送アーム上でウェーハの中心合わ せも行うが、移送アームの動きを制御して偏心距離を補正できるように、偏心距 離ｘ−ｙを測定することが好ましい。アライナを高真空内ではなくＡＦＥ内に配 置することで、スループットが改善される。前述のようなすべてのウェーハ処理 時に、ウェーハは装置側が上を向くように水平方向に保持されることが好ましい 。また、ロードロック、アライナ、およびキャリアの間で行われるＡＦＥ内での ウェーハの動きのほとんどが、縦方向の構成要素の動きに関係する適切な位置か らウェーハを選択し、この位置へウェーハを戻す必要のあるウェーハの動きだけ を伴う、共通平面内のウェーハの縁に沿った動きであることが好ましい。同様に 、ロードロック間でのウェーハの動きおよび移送チャンバ内での加工ステーショ ンの動きは、共通平面内でのウェーハの縁に沿った動きを伴う。ＡＦＥおよび移 送チャンバ内での動作面は、縦の動きのみであることが好ましいロードロックを 介したウェーハの移送によって実行される縦方向に間隔のあけられた平面間での 動きを伴い、縦方向に間隔が空いていることが好ましい。移送アームは、ロード ロック・エレベータのピン上にウェーハを配置する場合またはそこからウェーハ を持ち上げる場合に、わずかな縦方向の動きも受ける。 本発明では、特に大型のウェーハ用に設計されこれを含む場合に、大型のＶＣ Ｅおよびそれに伴う長い排気時間と通気時間をなくす。したがって、特に少数バ ッチのウェーハで優れたスループットが達成され、ロードロック動作がスループ ットを制限する要素になる可能性は小さい。特に、マシンのスループットに悪影 響を与えずに、キャリアを別のウェーハのキャリアと交換するために使用できる 時間がある。いったんウェーハがマシンのロード位置に挿入されると、キャリア には一切動きが発生しない。上の別のウェーハから１つのウェーハをピックアッ プし、これによって下のウェーハに粒子を落下させる可能性は回避される。本発 明のロードロック排気用の高真空ポンプはサイズが小さくなっており、これによ ってコスト、サイクル・タイム、ならびに微粒子汚染を増加させる可能性のある 潜在的な振動とキャリア内でのウェーハの動きを誘発する望ましくない振動が減 少する。キャリアから出入りするシングル・ウェーハの動きは、業界で実証済み のロボット移送装置を使用して与えられる。本発明では、標準的な大気アライナ を使用して、コストの削減、煩雑な処理の減少、高真空アライナよりも高速の動 作を提供することができる。本発明の好ましい実施形態では、２つまたは３つの キャリアに対応することができる。上下式リードロックのシングル・ウェーハに は、参照により本明細書に明白に組み込まれる米国特許第５２３７７５６号およ び第５２０５０５１号の汚染回避機能が簡単に備えられる。 本発明の上記およびその他の目的は、後述の本発明の詳細な説明から容易に明 らかになるであろう。 図面の簡単な説明 図１は、従来技術のＶＣＥを備えたクラスタ・ツールの正面から見た断面図で ある。 図２は、高真空に適合せず、取外し可能カセットを使用しない、業界が推奨す るウェーハ・キャリアの斜視図である。 図３は、本発明の好ましい実施形態による、複数のシングル・ウェーハ・ロー ドロックを備えたウェーハ加工装置の上面図である。 図４は、開口位置のシングル・ウェーハ・ロードロックを示す、図３の線４− ４に沿った断面図である。 図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃは、ウェーハの大気環境から高真空環境への移動を 示す図４のロードロックの連続図である。 好ましい実施例の詳細な説明 図３を参照すると、半導体ウェーハ加工装置３０の好ましい実施形態の概略が 図示されている。この装置３０は、２つの基本部分、高真空バック・エンド（Ｈ ＶＢＥ）３１と大気圧フロント・エンド（ＡＦＥ）３２を含む。ＨＶＢＥ３１は 、４つのモジュール３４ａ〜３４ｄで示したが、このようなモジュールを５つ以 上含むことができる、いくつかの加工チャンバ３４が接続された移送チャンバ３ ３を含む。移送チャンバ３３は、垂直軸３６に取り付けられた、回転軸式および 伸長可能な市販タイプのウェーハ移送アーム３５を有し、加工モジュール３４間 で、好ましくは２つまたは３つの複数のロードロック・ステーションから、そし て複数のロードロック・ステーションへウェーハを個別に移動させることが可能 であり、ウェーハがＡＦＥ３２からＨＶＢＥ３１内にロードされる第１のロード ロック・ステーション３７ａと、ウェーハがＨＶＢＥ３１からアンロードされＡ ＦＥ３２に戻される第２のロードロック・ステーション３７ｂを含む。 移送チャンバ３３および加工チャンバ３４を含むＨＶＢＥ３１は、加工装置３ ０動作時の高真空状態を含み、ＡＦＥ３２は雰囲気圧または大気圧レベルの空気 または乾性不活性ガスなどのその他気体を含む。加工チャンバ３４はそれぞれ、 移送アーム３５の水平面内でスリット・バルブ３８を介して移送チャンバ３３に 通じており、アーム３５はこれを介して移送チャンバ３３から加工チャンバ３４ へ、また加工チャンバ３４から移送チャンバ３３へウェーハを個別に移動させる 。 ＡＦＥ３２は、図２に示したような別々に取外し可能なカセットを持たないス タイルのキャリア２５をそれぞれが支持できる、複数のキャリア支持ステーショ ン４０を含む。キャリア・ステーションの数は、２つのステーション４０ａおよ び４０ｂが図示されているように、２つまたは３つが望ましい。キャリア・ステ ーション４０は、それぞれが１バッチのウェーハを縦のラックまたはキャリアに 受け入れるか、好ましくは３００ｍｍキャリア２５または通常はＶＣＥで使用さ れるタイプ（図１）の従来のオープン・ウェーハ・カセットのいずれかの形式で 受け入れる。ＡＦＥ３２は、ウェーハ・アライナ・ステーション４１および、好 ましくは縦軸４３を中心に回転する市販タイプの伸長可能なウェーハ移送アーム ４２形式のウェーハ移送装置ロボットも含む。このアーム４２は、キャリア・ス テーション４０ａ，４０ｂ位置にあるキャリア２５へおよびキャリア２５から、 アライナ・ステーション４１へおよびアライナ・ステーション４１から、そして ロードロック・ステーション３７ａと３７ｂへ、そしてロードロック・ステーシ ョン３７ａと３７ｂから、ウェーハを個別に移送する。アライナ・ステーション ４１は、たとえば光学式アライナなどいくつかの市販タイプのいずれかのウェー ハ・アライナを備えており、これがアーム４２上のウェーハの向きを調節し、偏 心距離があれば移送アームの動きを補正することでマシンの制御装置がこれを補 正できるように、偏心距離があれば測定する。ＡＦＥ３２には、移送アーム４２ 、アライナ・ステーション４１、ならびにロードロック・ステーション３７ａお よび３７ｂの大気側を囲む、シート・メタル・エンクロージャ３９が備えられて いる。エンクロージャ３９には複数の開口部４４が、それぞれのキャリア・ステ ーション４０ａ，４０ｂに１つずつある。開口部４４は、キャリア２５の前部が 、実質的に開口部をドア２７で覆うような位置に配置できる形になっていて、キ ャ リア・ドア２７が開いている場合に移送アーム４２がキャリア２５内部からのウ ェーハにアクセスできるように、開口部を介して向き合うかまたは突き出してい る。 装置３０の例示的実施形態では、少なくとも１つのキャリア・ローディング・ ステーション７０がユーザのクリーン・ルーム環境に提供される。このステーシ ョン７０は、ウェーハを装置３０へロードし装置３０からアンロードするために 、それぞれ操作者またはロボット式キャリア操作装置からキャリア２５を受け取 り、これらに渡せるように配置されたプラットフォームまたはキャリッジ（図示 せず）を含む。ローディング・ステーション７０のプラットフォームまたはキャ リッジは、ローディング・ステーション７０とキャリア・ステーション４０ａ， ４０ｂのいずれか１つとの間でキャリア２５を自動的に動かせるような、キャリ ア操作機能を備えていなければならない。 それぞれのロードロック・ステーション３７には、個別に動作可能なシングル ・ウェーハ・ロードロック４５が備えられており、これはＨＶＢＥ３１の上側ま たは下側水平ウオールの一部であり、これに組み込まれている。ロードロック４ ５は、個々のウェーハがＡＦＥ３２の大気圧環境からＨＶＢＥ３１の高真空環境 へ移動できるようにしながら、常にこの２つの大気を分離している。各ロードロ ック４５には、高真空低温ポンプ４６が備えられており、ロードロック４５をか なり高真空圧レベルまで排気することができるが、ＨＶＢＥ３１レベルまで排気 する必要はない。ポンプによる排気は、ＡＦＥ３２からＨＶＢＥ３１へ移動する ウェーハ周囲でロードロック４５を密閉して実行される（図４）。ロードロック ４５にはそれぞれ通気バルブ構造３９も備えられており、これを動作させて、ロ ードロック４５がＨＶＢＥ３１からＡＦＥ３２へ移動されるウェーハの周囲で密 閉されている場合に、ＡＦＥ３２に示されたタイプの気体を導入し、ロードロッ ク４５を制御速度で大気圧まで通気することができる。 ロードロック４５は、図４で詳細に例示されているように、ウェーハ移送支持 体４８上に単一の大型ウェーハを格納するのに必要な値に制限された容量を持つ 、密閉可能ロードロック・チャンバ４７を囲む。各ロードロック４５は、移送チ ャンバ３３とＡＦＥ３２の間にあるウォール５１、たとえば水平頂部ウォール内 の 開口部５０に配置される。各ロードロック４５には、垂直に移動可能な下向きの 上部カップ形チャンバ・カバー５２が備えられており、これが移送チャンバ３３ の上部ウォール５１に対して下向きに移動する。このカバー５２には、カバー５ ２の選択式の下向き動作によって、ロードロック・チャンバ４５をＡＦＥ３２内 の大気圧環境から密閉するために、下縁周囲に沿って環状シール５５が備えられ ている。カバー５２は、ＡＦＥ移送アーム４２がロードロック４５内へまたはロ ードロック４５外へウェーハを移送できるように、上向きに上昇する。 同様に、開口部５０の下にあるウォール５１の下側には、垂直に移動可能なウ ェーハ・エレベータ５６が備えられており、これが上向き方向のウェーハ支持体 ４８と上向きカップ形ハウジング５７とを含む。ハウジング５７には、ハウジン グ５７の選択式上向き動作によって、ロードロック・チャンバ４７をＨＶＢＥ３ １内の低圧力環境から密閉するために、上縁周囲に沿って環状シール５８が備え られている。ハウジング５７は、ＨＶＢＥ移送アーム３５がロードロック４５内 へまたはロードロック４５外へウェーハを移送できるように、上向きに上昇する 。好ましいことにウェーハ支持体４８は、ウェーハを支持体４８の表面へまたは 表面から移動させるために、同時に下降および上昇できる一列のリフト・ピン５ ９を含む。通常、移送アーム３５および４２と支持体４８との間でウェーハのハ ンドオフ（受け渡し）を容易にするために、このピン５９は上昇位置にある。こ うしたハンドオフの場合、移送アーム３５および４２は、上昇したピンの頂部が 定義する平面と、それよりもわずかに高く、そこでウェーハがロードロック・チ ャンバ４７の中へおよびロードロック・チャンバ４７の外へ水平に移動される水 平面との間で、掴んだウェーハを垂直に移動させる。ロードロックを例示した２ つの方法では、ピン５９は金属などの耐高温性材料で作成される。ロードロック がインバウンド専用のロードロックの場合、ピンにウェーハを冷却プラットフォ ームまで下降させる機能を備える必要がないため、ピンを支持体４８上に固定す ることができる。インバウンド専用のロードロック内にあるピンは、耐熱性材料 である必要がないため、プラットフォームを高速で動作させてもその上でウェー ハが動くことのない高摩擦材料で作成されることが好ましい。 ローディング・プロセス（すなわち、真空環境内でさらに移送および加工する ためにウェーハをＨＶＢＥ３１に移動するプロセス）におけるロードロック４５ の動作で、ウェーハをＨＶＢＥ３１に移送するためにＡＦＥ３２からロードロッ ク・ステーション３７へ移送する前には、図４に示すようにロードロック４５が ＡＦＥチャンバ３２の内側に対して開放しており、ロードロック４５はＡＦＥ３ ２の大気レベルまで通気され、カバー５２は上昇した状態になる。この状態では 、ロードロック４５をＨＶＢＥ３１の高真空大気から密閉するために、ハウジン グ５７は上昇している。ピン５９が上昇している状態で、ＡＦＥ移送アーム４２ が伸長し、移送アーム４２の水平面内で、上昇したピン５９の頂面および移送チ ャンバ３３の上部ウォール５１よりも上の、ロードロック・チャンバ４７の中心 にウェーハ６０を配置する。図４Ａに示すように、ウェーハ６０がロードロック ・チャンバ４７内の中心に置かれると、アーム４２は支持体４８をわずかに下降 させ、ウェーハ６０をピン５９上にセットする。次いで図４Ｂに示すようにアー ム４２が後退し、カバー5２が定位置まで下降して、ポンプ４６の作動によって チャンバ４７が少量排気される。排気サイクルが完了すると、図４Ｃに示すよう に、下部エレベータ・ユニット５６が高真空の移送チャンバ３３内まで下降し、 ここでＨＶＢＥ移送アーム３５が作動し、ウェーハ６０をつかんでピン５９から 持ち上げることによって、ウェーハ６０が取り除かれる。 上記のローディング・プロセスを逆に実行すれば、完成したウェーハ６０をＡ ＦＥ３２の元の位置に戻すことができる。アンローディング・プロセス（すなわ ち、ウェーハを加工チャンバ３４の真空環境内で加工した後に、キャリア２５に 戻すためにＨＶＢＥ３１からＡＦＥ３２に移動させるプロセス）でのロードロッ ク４５の動作は、第１にロードロック４５が移送チャンバ３３の真空圧レベルま で排気され、カバー５２が下降してロードロック・チャンバ４７をＡＦＥ３２の 大気圧環境から密閉し、ハウジング５７が下降してロードロック４５をＨＶＢＥ ３１の移送チャンバ３３内部に対して開放する。図４Ｃに示すように、ピン５９ が上昇している状態で、ＨＶＢＥ移送アーム３５が伸長し、移送アーム３５の水 平面内で、ウェーハ６０をロードロック・チャンバ４７内の中心に配置する。次 いで、アーム３５がわずかに下降して、ピン５９の頂部にウェーハ６０をセット し、ここでウェーハ６０はアーム３５によって解放され、アーム３５はロードロ ック・チャンバ４７から後退する。次いで図４Ｂに示すように、エレベータ５６ はハウジング５７がロードロック・チャンバ４７を移送チャンバ３３の真空大気 から密閉するレベルまで上昇する。その後、バルブ３９の制御動作によって、Ａ ＦＥ３２の大気圧環境に達するまでチャンバ４７に少量が通気される。通気サイ クルが完了すると、カバー５２が上昇し、図４Ａに示すようにウェーハ６０の下 にあるＡＦＥ移送アーム４２の動きによってウェーハ６０が取り外され、図４に 示すように移送アーム４２によってウェーハ６０がピン５９から持ち上げられる 。 ＨＶＢＥ３１での加工後、通常の大気にさらされる前に、ウェーハ６０を冷却 するプロセスが与えられることが望ましい。この必要性が満たされるのは、ステ ーション３７ｂなどの１つのロードロック・ステーションだけであろう。ただし 、スループットを最適化するためにどんなロードロック・ステーション３７でも 外部ウェーハに使用できるように、少なくとも２つまたはすべてのロードロック ４７に冷却機能が備えられていることが望ましい。ロードロック４５にはこうし たウェーハ冷却機能が備えられており、ステーション３７ｂで出力ロードロック に通気するのに要する時間中に実施されるため、冷却によってスループットのロ スが生じることはない。これを達成するために、ロードロック４５のエレベータ ５６にある支持体４８の上部表面は、水で冷却されるウェーハ支持プレートにな っている。このプレートは、上昇する３つ以上の小さな部分６６を備えた設計に なっており、ウェーハ６０を保持していたピン５９が支持体４８内部に下降した ときに、この部分が実際にウェーハ６０を支持する。ウェーハの物理的なクラン プ（締付具）はまったく備えられていないため、直接の伝導によって熱が伝達さ れるのを防ぎ、それによって冷却速度を下げ、そうでない場合には発生する可能 性のある望ましくないウェーハのそりを防ぐために、上昇部分の高さを選択する 。ウェーハのスループットを最大にするタイム・フレーム内でロードロックを通 気できるようにするという目的を覆すことになるので、冷却速度を調整するため の圧力制御は行わない。 シングル・ウェーハ・ロードロック４５をバッチ・キャリア２５と組み合わせ て使用すると、図１のようにウェーハのフル・カセットを格納する大きさで実際 に格納しているロードロックに比べてわずかな値にまで、全体の容積と露出表面 積の合計を減らすことができる。シングル・ウェーハ・ロードロックをフル・カ セット・ロードロックの代わりに使用すると、少数バッチのウェーハ、たとえば 認定ウェーハを、装置３０の内外へ移動するのに必要な時間を大幅に減らすこと ができる。さらに、シングル・ウェーハ・ロードロック４５は通気および排気シ ーケンス時に、参照により本明細書に明白に組み込まれる米国特許第５２０５０ ５１号および第５２３７７５６号に記載されている汚染防止機能を使用して、粒 子または結露のいずれかによる汚染を減らすことができる。 マシン３０のローディングは操作者によって実行できるが、複数の未加工ウェ ーハたとえば、フル標準バッチである１３または２５個の３００ｍｍウェーハを 装填されているキャリア２５を、図３および図４に示すように、ＡＦＥ３２のロ ーディング・ステーション７０位置に配置するロボットによって実行されること が好ましい。次いで移送機構（図示せず、ただし矢印７１で表示）は、キャリア ２５のドア２７がロックされ、開口部４４のいずれか１つを通じてＡＦＥ移送ア ーム４２の軸に対面した状態で、キャリア２５をローディング・ステーション７ ０からキャリア・ステーション４０のうちのいずれか１つ、たとえばステーショ ン４０ａに移動する。このように位置づけされたキャリア２５は、機械的にキャ リア２５と相互作用し合って自動的にドア２７をロック解除する、ＡＦＥ内のロ ックおよびロック解除機構とかみ合う。次いで、機構７２はキャリア・ドア２７ をキャリア２５から外して下に移動させ、それによってキャリア２５を開き、選 択されたウェーハを移送アーム４２に対して露出する。この状態でキャリア２５ は、クリーン・ルーム環境とＡＦＥ３２の内部を緩やかに分離するために、ＡＦ Ｅ３２のウォール７４にある開口部４４のいずれか１つを占有しており、これに よってクリーン・ルームの基準を緩和し、ＡＦＥ３２内の粒子分離をさらに与え ている。好ましいことに、キャリア２５内の一番下にあるウェーハがウェーハ移 送アーム４２によって移送のために最初にピックアップされるように、アーム４ ２は初め、キャリア２５の最も低い位置に垂直方向に隣接する位置にある。この ようにして、キャリア２５からのウェーハの除去によって追い出されたキャリア ２５内の粒子が、未加工ウェーハの上向きの表面に落下し、加工不良の原因とな ることがない。 アーム４２が、好ましくはキャリア２５内にあるウェーハのスタックの一番下 から第１のウェーハを取り外すために、キャリア２５に隣接して適切に配置され ると、移送アーム４２はキャリア２５からウェーハをピックアップし、ウェーハ のどんな偏心距離も測定され、ウェーハが移送アーム４２に対して適切な向きに 配置される位置合わせステーション４１を介してそれを移動する。次いでアーム ４２はウェーハをロードロック内、たとえばロードロック３７ａ内に置き、測定 されたどんな偏心距離も補正する。いったんロードロック内に置かれると、ウェ ーハは前述の方法でＡＦＥ３２からＨＶＢＥ３１に移動される。アーム４２はこ れに縦方向に索引を付けて持ち込み、次に移送アーム４２がキャリア・ステーシ ョン４０ａに戻ってきたときにピックアップされるように、次に一番下にあるウ ェーハと位置合わせする。 ウェーハがロードロック・ステーション３７ａでロードロック４５から取り外 され、移送チャンバ３３の移送アーム３５によって加工ステーション３４を介し て循環された後、アーム３５はウェーハを、好ましくはすでにチャンバ３３に対 して開放しており、前述のようにこれを通過する、ロードロック４５内に配置す る。ロードロック４５を通過した後、ウェーハは、好ましくはＡＦＥ移送アーム ４２によって移動され、好ましくは同じキャリア２５内の同じ位置、たとえばウ ェーハが以前にそこから取り外された場所に戻され、キャリア・ステーション４ ０ａにあるキャリア２５に戻される。ロードロック・ステーション３７からキャ リア２５に移動する場合、通常、アライナ・ステーションは迂回される。ただし 、フロント・エンドにアライナがある場合、望ましくはＨＶＢＥ３１におけるバ ック・エンド加工に影響を与えることなく、キャリア内に挿入される前にウェー ハを再度位置合わせできる。このアウトバウンド・ウェーハ位置合わせ機能は、 ウェーハが冷却およびロードロック通気サイクル時に、ウェーハ・キャリア２５ の内側ウォールに沿って引きずられた可能性のある位置に誤って位置合わせされ 、粒子問題を増大させる可能性のある場合に望ましい。キャリア・ステーション ４０のキャリア２５にあるすべてのウェーハが加工されると、キャリア２５のド ア２７が閉じて、ロックおよびロック解除機構７２が解放される。次いで、キャ リア２５は、操作者またはロボットによってそこから取り外された可能性のある ロ ーディング・ステーション７０に移動される。 ウェーハをキャリア・ステーション４０にあるキャリア２５へロードし、キャ リア２５からアンロードする間に、キャリア２５を他のステーション４０から取 り外して、ＨＶＢＥ３１を介して循環するように、別のウェーハ・キャリア２５ と交換することができる。この動作およびＡＦＥチャンバ内のすべての動作時に 、好ましくはＡＦＥ３２内を横方向に水平に移動するフィルタリングされた空気 の層流によって、相互的な微粒子汚染リスクが減少する。ここでそう呼ばれる層 流を作り出すのに有効なブロワ７５およびフィルタ７６として概略で表されたど んな構造も、当業者であれば満足して受け入れられる結果を生み出すであろう。 上記に概略を述べたフロント・エンド構成を使用すれば、たとえば、再配置可 能なウェーハ・アライナが占有している位置に、必要であれば第３のウェーハ・ キャリア・ステーション４０を追加することが簡単にできる。 ロードロック４５の好ましい構成の利点は、できる限り小さな容積に、好まし くは６リットルを超えず、さらに好ましくは約４．５リットルになるようにロー ドロック４５を構成すれば、最も効果的に実現される。ロードロック・チャンバ ４７の容積が図４〜４Ｃでは誇張されており、チャンバ・カバー５２の下側表面 は上昇した際に、ピン５９上で支持されているウェーハから２０〜３０ミルの範 囲内に位置するように形成できる。同様に、ピン５９が上昇した位置での高さも 図では誇張されており、移送アームへおよび移送アームから移送できる高さがあ り、移送中に上昇した表面６６との間に隙間があれば十分である。チャンバ４７ は、容積の無駄を最小限に抑えるために平坦で丸いか、または少なくとも丸に近 いことが好ましく、それによって排気および通気の速度を上げることが簡単にな る。さらに、好ましい実施形態の上下構成（over and under configuration）に おけるロードロック４５の垂直移送方向によって、より強固で低容量のロック構 造が実現している。こうした構成を使用すると、ＨＶＢＥ３１の構造壁内部にロ ックを機械工作することができるため、真空ポンプをロードロック４５に取り付 けて接続しても、振動が最小限に抑えられる。余熱および脱気プロセスなど、ロ ードロック４５において時間やスペースを消費するプロセスをなくすことで、ロ ードロックがスループットを制限する要素になるのを回避することができる。上 下バージョンは、わずかに痕跡は残るものの、振動を減少させることができる。 図３に例示したシングル・ローディング・ステーション７０は、これを使用し てキャリア２５がローディング・ステーション７０から送達および獲得されるト ラック・ベースのキャリア送達システムをユーザが設計および使用するのを容易 にする。さらに、未処理ウェーハの入りキャリアなどの、１つまたは複数のキャ リア２５を一時待機させておくために、１つまたは複数のバッファ位置７８を、 矢印７１で例示した経路に沿って確立することができる。これによって、マシン １０とステーション７０にあるシングル・キャリア・ハンドラとの間での、キャ リア２５の交換が容易になる。たとえば、ステーション４０ａおよび４０ｂのそ れぞれにキャリア２５がある場合、未処理ウェーハのキャリア２５がローディン グ・ステーション７０に送達され、その後図のステーション７０の右側にあるス テーション４０ａに向かって移動し、ここでアーチ形の矢印７１の１つに沿った 位置に待機することが可能である。次いでキャリア２５はステーション４０ｂか らステーション７０に移送され、ここでロボットによって取り外され、ここでス テーション７０の左側に待機していた入りキャリアをロケーション４０ｂに移送 することができる。バッファ・ステーション７８を追加すれば、その他の組み合 わせの動きも提供可能である。 本明細書に示した本発明の適用分野は多様であり、本発明は好ましい実施例に 記載されていることを当業者であれば理解するであろう。したがって、本発明の 諸原理から逸脱することなく追加および修正が実行できる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年５月３１日（１９９９．５．３１） 【補正内容】 高真空に適合せず取外し可能カセット１５を使用しないタイプのウェーハ・キャ リアを好み、これに関する基準を確立中である。このようなキャリア２５を図２ に示す。キャリア２５は、キャリア２５に組み込まれた、通常は等間隔な水平の １３または２５個のレベルに配列されている水平ウェーハ支持レールの縦配列２ ６を含む。キャリア２５は、異なる加工装置間でウェーハ２８を輸送している間 は通常閉じられている、フロント・ドア２７を備える。 キャリア２５は高真空に適合しておらず、カセットまたはカセット・エレベー タを含んでいないため、ウェーハは大気圧でキャリア２５からウェーハ加工装置 内へ移送しなければならない。従来技術で企図された単純明快な方法は、キャリ ア２５から図１のマシン１０のような加工装置にウェーハ２８を移送する方法で ある。通常は１３または２６個のウェーハがあるフルキャリア２５を大型ＶＣＥ １１に配置することが望ましい場合は、キャリア２５からＶＣＥ１１へウェーハ を迅速に移動する方法を考案しなければならない。シングル・ウェーハの逐次移 送方法は、ローディングおよびアンローディング・サイクルの所要時間を大幅に 増やしてしまうため望ましくない。マルチプル・ウェーハの同時移送方法では、 ウェーハが１つまたは２つのバッチでキャリア２５からＶＣＥ１１へ移送される ことが実証されている。ただしこのような平行移送方法では、１つの装置の故障 によって複数のウェーハが損傷する危険性があり、このような危険は避けること が好ましい。また、ウェーハが同時に移送される場合には避けることが困難な、 別の未加工ウェーハの上に配置されているウェーハの裏側への機械的接触が起こ る可能性があり、潜在的な微粒子汚染問題が提起される。さらに、直径３００ｍ ｍ以上のウェーハを保持するだけの大きさを有するＶＣＥの場合、ＶＣＥの排気 時間および／または通気時間が許容範囲を超えて長くなり、ロードロック・サイ クルが加工装置の動作においてスループットを制限する要素になってしまう可能 性がある。排気時間または通気時間の妥協によってこれらの遅延を補償すると、 移送チャンバの大気汚染および／またはウェーハ上の微粒子汚染が増加すること がある。 直径の大きいウェーハを使用する場合、この大型のウェーハが必要とする大型 のＶＣＥを排気するのには大型の高真空ポンプが必要である。このような大型の ポンプをＶＣＥから機械的に分離するのは困難であり、その結果こうしたポンプ はＶＣＥへ振動を伝える傾向があり、ウェーハの粒子が下にある別のウェーハ上 に落下する可能性がある。同様に、ＶＣＥ内のエレベータの上下運動が、増加し た振動によって引き起こされる上側ウェーハから下側ウェーハへの粒子の落下を 助長してしまう可能性もある。さらに振動によってカセット内のウェーハの位置 がずれ、移送アームがピックアップ可能位置から外れてしまう可能性もある。 ＥＰ ０７５６３１６は、複数の加工チャンバと、その中に移送装置を備えた 真空移送チャンバと、ウェーハ・キャリア・ローディング／アンローディング・ ベイを備えた大気圧フロント・エンドと、ウェーハ移送装置と、複数のシングル ・ウェーハ・ロードロック・チャンバとを備える、ウェーハ加工装置を開示する 。ウェーハ移送装置は、ウェーハを縦方向にずれた２つの水平面内でウェーハを 移送する。ウェーハはリフトを使用して移送アームの第１の水平面から第２の水 平面へ移動されるが、依然としてロードロック内にあり、次いでロードロックか ら移送チャンバ内へ水平方向に取り出される。 したがって、加工装置内で有害な高真空環境の大気汚染またはウェーハの微粒 子汚染を引き起こさない方式で、また特に直径が３００ｍｍ以上のような大口径 ウェーハの場合に装置のウェーハ・スループットを制限しない方式で、かつ高い 信頼性要件をウェーハ移送装置に課すような装置故障による複数ウェーハの損傷 のために経済的損失のリスクが増大しないように、非ＶＣＥキャリアからウェー ハをウェーハ加工装置へローディングし装置からアンローディングする必要性が 依然として残っている。 発明の概要 本発明の主目的は、半導体ウェーハ加工機および加工プロセスにおいて、より 大型の真空カセット・エレベータ・モジュールの必要性をなくすことである。さ らに本発明の他の目的は、半導体ウェーハ加工機内にあるロードロックの排気お よび通気に必要な時間を大幅に削減することであり、特にロードロックがスルー プットを制限する要因になるのを防ぐことである。 本発明の他の目的は、ウェーハを加工機内部および外部へ移送する際の微粒子 汚染を減少させまたは回避することである。具体的には本発明の目的としては、 微粒子汚染問題の原因となるエレベータの移動ならびにそれに関連する振動の除 去、高真空ポンプのサイズおよびポンプ作動による振動の削減、大型の高真空ポ ンプを使用する必要性の回避が含まれる。 本発明の他の目的は、特にウェーハ認定（qualification）時に使用されるよ うな少数バッチのウェーハの場合に、改善されたウェーハ加工機のスループット を提供することである。本発明の具体的な一目的は、大型のＶＣＥおよびロード ロックが、ウェーハ加工装置のスループットを制限する要因となる可能性を減少 させることである。 本発明の別の目的は、ウェーハの同時または平行処理の必要をなくし、特にそ れによって複数のウェーハに損傷を与えるリスクおよびウェーハ上に粒子が落下 する可能性を低減することである。 本発明特有の目的は、ウェーハ加工機のウェーハ・スループットが、ウェーハ の冷却および位置合わせの影響を受けない方法を提供することである。 本発明は高真空加工装置を提供し、この装置は、それを介してウェーハを個別 にロードおよびアンロードするためのポートをその中に有する複数の真空加工チ ャンバと、共通の第１の水平面内にある各加工チャンバのポートと、第１の水平 面内にあり加工チャンバのポートと連絡可能な複数のポートを有する高真空移送 チャンバと、少なくとも１つのキャリア・ローディング／アンローディング・ド アを有し、そのうちの少なくとも一部分が高真空移送チャンバの少なくとも一部 分から縦方向に間隔をあけて配置されている大気圧フロント・エンドと、それぞ れがその中の高真空移送チャンバと大気圧フロント・エンドとの間に水平に向い た開口部を有する、複数のシングル・ウェーハ・ロードロック・ステーションと 、開口部と高真空移送チャンバの間で選択的に配置可能な真空側クロージャおよ び開口部と大気圧フロント・エンドの間で選択的に配置可能な大気圧側クロージ ャを有する各ロードロック・ステーションと、そのように配置されたときその間 にロードロック・チャンバを形成するクロージャと、互いに間隔をあけて縦方向 に位置合わせされた各ロードロック・ステーションのクロージャと、真空側クロ ージャに隣接する真空移送位置と大気側クロージャに隣接する大気移送位置との 間の開口部内に移動可能なウェーハ・エレベータをそれぞれ含むロードロック・ ス テーションと、マルチプル・ウェーハ・キャリアを支持するように構成された大 気圧フロント・エンド内の複数のキャリア・ステーションと、第１の水平面内で 、各加工チャンバおよびロードロック・ステーションの真空移送位置へ、そして それから移動可能なシングル・ウェーハかみ合い要素をその上に有する、高真空 移送チャンバ内の少なくとも１つの移送アームと、第２の水平面内でロードロッ ク・ステーションの大気圧移送位置とキャリアの間を移動可能な、大気圧フロン ト・エンド内の少なくとも１つのウェーハ移送装置とを備える。 図示する実施形態によれば、内部に高真空移送機構を有する移送モジュールま たは輸送モジュールが、複数のシングル・ウェーハ・ロードロックを介して、同 様に内部に移送機構を有する大気圧フロント・エンド・モジュール（ＡＦＥ）に 接続する、ウェーハ加工クラスタ・ツールが提供される。この移送モジュール内 の移送機構は、ロードロックと分離バルブを介して移送モジュールに接続する加 工モジュールとの間で、ならびに高真空環境では加工モジュール間で、ウェーハ を個別に移動させる。フロント・エンド・モジュールの移送機構は、大気圧環境 において個別のウェーハをロードロックと複数のマルチプル・ウェーハ・キャリ アとの間で移動させる。ＡＦＥ移送アームまたは各キャリアのいずれかが縦方向 に移動可能であるため、移送アームによるウェーハの水平移動によって、選択し た個別のウェーハをキャリアにロードしたりキャリアからアンロードしたりする ことができる。ＡＦＥと移送モジュールとの間の接続は、本明細書では一部のイ ンスタンスで簡単に「ロードロック」と呼ぶ、複数のシングル・ウェーハ・ロー ドロック・ステーションを介して実行される。このロードロックは、好ましくは 上下式タイプであり、その頂部は真空圧側または大気圧側のいずれかになる場合 がある。 本発明の好ましい実施形態によれば、ＡＦＥはウェーハ・アライナ（aligner ）および２つまたは３つのマルチプル・ウェーハ・キャリアへの接続設備を含む 。少なくとも１つのロードロック、好ましくは各ロードロックが、 方向の場合、ＡＦＥの機構は、ＡＦＥ移送アームでアクセスできるようにキャリ ア上にあるドアを操作する。キャリア・ドアが開いている場合、粒子および気体 をロードロックから遠くへ、およびキャリアから遠くへ流すために、クリーン・ エアまたはその他の気体の層流、好ましくは水平流がＡＦＥ内に保持される。 本発明によれば、空気の層流がＡＦＥチャンバ内で保持されている間に、キャ リアはＡＦＥチャンバへの開口部に隣接する位置へ移動する。キャリア・ドアが 開き、その開いたキャリアからウェーハ、好ましくは一番下にある未加工ウェー ハがＡＦＥ移送アームによってピックアップされ、さらにＡＦＥチャンバに向か って開き装置の高真空チャンバから遮蔽されているインバウンドのシングル・ウ ェーハ・ロードロック内に配置される。インバウンド・ロードロック内のウェー ハは上がったリフト・ピンの頂部にセットされ、移送アームはロードロック・チ ャンバから後退する。次いで、インバウンド・ロードロック・チャンバがＡＦＥ チャンバから遮蔽され、ロードロックは高真空移送チャンバの高真空レベルに適 合する真空レベルまで排気される。ロードロック・チャンバが排気されている間 に、ＡＦＥ移送アームは同じキャリアまたは別のキャリアからの別のウェーハを 除去し、そのウェーハをインバウンド・ロードロック・チャンバ内へいつでも配 置できる位置に保持するか、またはＡＦＥ移送アームは排出時間を使用してウェ ーハをアウトバウンド・ロードロックから除去し、これをキャリア内に配置する ことができる。 インバウンドの未加工ウェーハを含んでいるロードロックが適切な真空状態ま で排気されるときに、リフト・ピン上のウェーハがロードロックから除去される 位置まで垂直に移動し、加工チャンバのうちの１つに移送される間に、ロードロ ックは高真空移送チャンバに対して開く。このとき、加工済みウェーハは加工チ ャンバから除去されて同じロードロック内に配置され、そうすることによりほと んどのプロセスでスループットが最適化されることが望ましい。理論的に言えば 、ウェーハはロードロックが排気されているときには常にロードロックをインバ ウンド方向に通過し、ロードロックが通気されているときには常にロードロック をアウトバウンド方向に通過する。別法として、前述のように、１つのロードロ ックを専用のインバウンド・ロードにし、もう１つを専用のアウトバウンド・ロ ー ドロックにすることができる。どちらの場合も、アウトバウンド・ウェーハが高 真空バック・エンド（ＨＶＢＥ）からのロードロック内に配置されると、 ウェーハ冷却機能が備えられており、ステーション３７ｂで出力ロードロックに 通気するのに要する時間中に実施されるため、冷却によってスループットのロス が生じることはない。これを達成するために、ロードロック４５のエレベータ５ ６にある支持体４８の上部表面は、水で冷却されるウェーハ支持プレートになっ ている。このプレートは、上昇する３つ以上の小さな部分６６を備えた設計にな っており、ウェーハ６０を保持していたピン５９が支持体４８内部に下降したと きに、この部分が実際にウェーハ６０を支持する。ウェーハの物理的なクランプ （締付具）はまったく備えられていないため、直接の伝導によって熱が伝達され るのを防ぎ、それによつて冷却速度を下げ、そうでない場合には発生する可能性 のある望ましくないウェーハのそりを防ぐために、上昇部分の高さを選択する。 ウェーハのスループットを最大にするタイム・フレーム内でロードロックを通気 できるようにするという目的を覆すことになるので、冷却速度を調整するための 圧力制御は行わない。 シングル・ウェーハ・ロードロック４５をバッチ・キャリア２５と組み合わせ て使用すると、図１のようにウェーハのフル・カセットを格納する大きさで実際 に格納しているロードロックに比べてわずかな値にまで、全体の容積と露出表面 積の合計を減らすことができる。シングル・ウェーハ・ロードロックをフル・カ セット・ロードロックの代わりに使用すると、少数バッチのウェーハ、たとえば 認定ウェーハを、装置３０の内外へ移動するのに必要な時間を大幅に減らすこと ができる。さらに、シングル・ウェーハ・ロードロック４５は通気および排気シ ーケンス時に、参照により本明細書に明白に組み込まれる米国特許第５２０５０ ５１号および第５２３７７５６号に記載されている汚染防止機能を使用して、粒 子または結露のいずれかによる汚染を減らすことができる。 マシン３０のローディングは操作者によって実行できるが、複数の未加工ウェ ーハたとえば、フル標準バッチである１３または２５個の３００ｍｍウェーハを 装填されているキャリア２５を、図３および図４に示すように、ＡＦＥ３２のロ ーディング・ステーション７０位置に配置するロボットによって実行されること が好ましい。次いで移送機構（図示せず、ただし矢印７１で表示）は、キャリア ２５のドア２７がロックされ、開口部４４のいずれか１つを通じてＡＦＥ移送ア ーム４２の軸に対面した状態で、キャリア２５をローディング・ステーション７ ０からキャリア・ステーション４０のうちのいずれか１つ、たとえばステーショ ン４０ａに移動する。このように位置づけされたキャリア２５は、機械的にキャ リア２５と相互作用し合って自動的にドア２７をロック解除する、ＡＦＥ内のロ ックおよびロック解除機構とかみ合う。次いで、機構７２はキャリア・ドア２７ をキャリア２５から外して下に移動させ、それによつてキャリア２５を開き、選 択されたウェーハを移送アーム４２に対して露出する。この状態でキャリア２５ は、クリーン・ルーム環境とＡＦＥ３２の内部を緩やかに分離するために、ＡＦ Ｅ３２のウォール７４にある開口部４４のいずれか１つを占有しており、これに よってクリーン・ルームの基準を緩和し、ＡＦＥ３２内の粒子分離をさらに与え ている。好ましいことに、キャリア２５内の一番下にあるウェーハがウェーハ移 送アーム４２によって移送のために最初にピックアップされるように、アーム４ ２は初め、キャリア２５の最も低い位置に垂直方向に隣接する位置にある。この ようにして、キャリア２５からのウェーハの除去によって追い出されたキャリア ２５内の粒子が、未加工ウェーハの上向きの表面に落下し、加工不良の原因とな ることがない。 アーム４２が、好ましくはキャリア２５内にあるウェーハのスタックの一番下 から第１のウェーハを取り外すために、キャリア２５に隣接して適切に配置され ると、移送アーム４２はキャリア２５からウェーハをピックアップし、ウェーハ のどんな偏心距離も測定され、ウェーハが移送アーム４２に対して適切な向きに 配置される位置合わせステーション４１を介してそれを移動する。次いでアーム ４２はウェーハをロードロック内、たとえばロードロック３７ａ内に置き、測定 されたどんな偏心距離も補正する。いったんロードロック内に置かれると、ウェ ーハは前述の方法でＡＦＥ３２からＨＶＢＥ３１に移動される。アーム４２はこ れに縦方向に索引を付けて持ち込み、次に移送アーム４２がキャリア・ステーシ ョン４０ａに戻ってきたときにピックアップされるように、次に一番下にあるウ ェーハと位置合わせする。 ウェーハがロードロック・ステーション３７ａでロードロック４５から取り外 され、移送チャンバ３３の移送アーム３５によって加工ステーション３４を介し て循環された後、アーム３５はウェーハを、好ましくはすでにチャンバ３３に対 して開放しており、前述のようにこれを通過する、ロードロック４５内に配置す る。ロードロック４５を通過した後、ウェーハは、好ましくはＡＦＥ移送アーム ４２によって移動され、好ましくは同じ 同様に、ピン５９が上昇した位置での高さも図では誇張されており、移送アーム へおよび移送アームから移送できる高さがあり、移送中に上昇した表面６６との 問に隙間があれば十分である。チャンバ４７は、容積の無駄を最小限に抑えるた めに平坦で丸いか、または少なくとも丸に近いことが好ましく、それによって排 気および通気の速度を上げることが簡単になる。さらに、好ましい実施形態の上 下構成（over and under configuration）におけるロードロック４５の垂直移送 方向によって、より強固で低容量のロック構造が実現している。こうした構成を 使用すると、ＨＶＢＥ３１の構造壁内部にロックを機械工作することができるた め、真空ポンプをロードロック４５に取り付けて接続しても、振動が最小限に抑 えられる。余熱および脱気プロセスなど、ロードロック４５において時間やスペ ースを消費するプロセスをなくすことで、ロードロックがスループットを制限す る要素になるのを回避することができる。上下バージョンは、わずかに痕跡は残 るものの、振動を減少させることができる。 図３に例示したシングル・ローディング・ステーション７０は、これを使用し てキャリア２５がローディング・ステーション７０から送達および獲得されるト ラック・ベースのキャリア送達システムをユーザが設計および使用するのを容易 にする。さらに、未処理ウェーハの入りキャリアなどの、１つまたは複数のキャ リア２５を一時待機させておくために、１つまたは複数のバッファ位置７８を、 矢印７１で例示した経路に沿って確立することができる。これによって、マシン １０とステーション７０にあるシングル・キャリア・ハンドラとの間での、キャ リア２５の交換が容易になる。たとえば、ステーション４０ａおよび４０ｂのそ れぞれにキャリア２５がある場合、未処理ウェーハのキャリア２５がローディン グ・ステーション７０に送達され、その後図のステーション７０の右側にあるス テーション４０ａに向かって移動し、ここでアーチ形の矢印７１の１つに沿った 位置に待機することが可能である。次いでキャリア２５はステーション４０ｂか らステーション７０に移送され、ここでロボットによって取り除かれ、ここでス テーション７０の左側に待機していた入りキャリアをロケーション４０ｂに移送 することができる。バッファ・ステーション７８を追加すれば、その他の組み合 わせの動きも提供可能である。 請求の範囲 1. マルチプル・ウェーハ・キャリアとウェーハ加工クラスタ・ツールの移送 チャンバ（３３）における高真空環境との間でウェーハを移送する方法であって 、 第１のマルチプル・ウェーハ・キャリア（２５）を、ツールの大気圧フロント ・エンドに位置するロボット移送装置（４２）に隣接するクリーンな大気圧環境 に通じる位置に配置する段階と、 次いでロボット移送装置（４２）を使用して第１のキャリア（２５）から第１ の個別のウェーハを水平方向に移送し、前記第１のウェーハを、移送チャンバの 少なくとも一部分から縦方向に間隔をあけた第１のシングル・ウェーハ・ロード ロック・ステーション（３７）内へ水平に移動し、前記第１のロードロック・ス テーション（３７）が高真空移送チャンバ（３３）と大気圧フロント・エンド（ ３２）との間に水平に向いたアクセス開口部（５０）を有し、前記第１のロード ロック・ステーション（３７）がインバウンド・ロードロック・ステーション（ ３７）として動作し、開口部（５０）と高真空移送チャンバ（３３）との間に配 置された真空側クロージャ（５７）を有する段階と、 開口部（５０）と大気圧フロント・エンド（３２）との間に大気圧側クロージ ャ（５２）を配置し、それによりクロージャ（５２、５７）間にウェーハを備え た第１のロードロック・チャンバ（４７）が大気圧環境からおよび高真空環境か ら密閉される段階と、 次いで第１のロードロック・チャンバ（４７）を真空圧レベルまで排気する段 階と、 次いで真空側クロージャ（５７）を開放し、第１のウェーハを水平に向けなが ら移送チャンバ（３３）まで垂直に移動する段階と、 次いで前記垂直に移動された第１のウェーハを、移送チャンバ（３３）内に位 置する移送アーム（３５）を使用して水平に向けながら移送し、前記移送された 第１のウェーハを水平に向けながら、高真空環境と通じているときに真空加工チ ャンバ（３４）内に配置する段階と、 次いで第１のウェーハを移送アーム（３５）を使用して高真空環境と通じてい るときに真空加工チャンバ（３４）から取り除き、前記第１のウェーハを水平に 向けながら、アウトバウンド・ロードロックとして動作し、開口部（５０）と大 気圧フロント・エンド（３２）との間に配置された大気圧側クロージャ（５２） を有する、第１または第２のシングル・ウェーハ・ロードロック・ステーション （３７）へ移送し、次いで、前記移送された第１のウェーハを水平に向けながら 第１または第２のロードロック・ステーション（３７）内へ垂直に移動し、開口 部（５０）と高真空移送チャンバ（３３）との間に真空側クロージャ（５７）を 配置し、それによりクロージャ（５２、５７）間にウェーハを備えたアウトバウ ンド・ロードロック・チャンバ（４７）が大気圧環境からおよび高真空環境から 密閉される段階と、 次いでアウトバウンド・ロードロック・チャンバ（４７）を大気圧環境の圧力 レベルまで通気する段階と、 次いで大気圧側クロージャ（５２）を開放する段階と、 次いで第１のウェーハを水平に向けながらアウトバウンド・ロードロック・ス テーション（３７）からキャリア（２５）へ移送する段階とを含む方法。 2. 第１のロードロック・チャンバ排気段階を同時に使用して、第２のロード ロックが大気圧環境に対して開いていて、移送チャンバの高真空環境から密閉さ れた状態で、ロボット移送装置を使用して第２の個別のウェーハをキャリアと第 ２のロードロックとの間で移送する段階をさらに含む、請求の範囲第１項に記載 の方法。 3. 第１のロードロック・チャンバ排気段階と同時に、 第２のロードロック・ステーションがインバウンド・ロードロック・ステーシ ョンとして動作している状態で、ロボット移送装置（４２）を使用して第２の個 別のウェーハを第１のキャリア（２５）と第２のロードロック・ステーション（ ３７）との間で移送する段階と、 移送チャンバ（３３）内に位置する移送アーム（３５）を使用して、第３のウ ェーハを移送チャンバ（３３）を介して１つの真空加工チャンバ（３４）から別 の真空加工チャンバへ移送する段階とをさらに含む、請求の範囲第１項に記載の 方法。 4. アウトバウンド・ロードロック・チャンバ通気段階が、アウトバウンド・ ロードロック・ステーション（３７）内で積極的にウェーハを冷却する段階を含 む、前記請求の範囲のいずれか一項に記載の方法。 5. 第１および第２のロードロック・チャンバ（４７）が形成されているとき に、大気圧環境においてロボット移送装置（４２）を使用してウェーハを移動す る段階と、高真空環境において移送アーム（３５）を使用してウェーハを移動す る段階とをさらに含む、前記請求の範囲のいずれか一項に記載の方法。 6. 大気圧環境にある隣接するロボット移送装置（４２）から第１のキャリア （２５）を取り出す段階と、ロボット移送装置によってウェーハが第３のキャリ アからロードロック・ステーションへおよびロードロック・ステーションから移 送される間に、ロボット移送装置（４２）に隣接する大気圧環境と共同して第２ のマルチプル・ウェーハ・キャリア（２５）を配置することによってこれを前記 第２のキャリアで置き換える段階とをさらに含む、前記請求の範囲のいずれか一 項に記載の方法。 7. 第１の個別のウェーハを第１のキャリア（２５）からおよび第１のシング ル・ウェーハ・ロードロック・ステーション（３７）へ移送する段階が、大気圧 環境において前記ウェーハを水平に向けながら位置合わせステーション（４１） へそして位置合わせステーション（４１）から移送する段階を含む、前記請求の 範囲のいずれか一項に記載の方法。 8. ロードロック・ステーション（３７）内へのウェーハの移送と高真空環境 におけるロードロック・ステーション（３７）からのウェーハの取り除き、なら びに加工チャンバ（３４）への移送と加工チャンバ（３４）からの取り除きが、 第１の水平面内での実質上水平なウェーハの動きによって実行され、ロードロッ ク・ステーション（３７）内へのウェーハの移送と大気圧環境におけるロードロ ック・ステーション（３７）からのウェーハの取り除きが、第１の水平面から縦 方向に間隔をあけた第２の水平面内での実質上水平なウェーハの動きによって実 行され、ウェーハを垂直に移動する段階がウェーハを第１の水平面と第２の水平 面との間で垂直に移動する段階をそれぞれ含む、前記請求の範囲のいずれか一項 に記載の方法。 9. 前記請求の範囲のいずれか一項に記載のウェーハ移送方法の諸段階を含み 、ウェーハを加工チャンバ（３４）内で水平に向けながら加工する段階をさらに 含む半導体ウェーハを製造する方法。 10．移送チャンバ（３３）内で移送アーム（３５）を使用してウェーハを移送 し、前記ウェーハを真空加工チャンバ（３４）内に配置し、前記ウェーハを加工 チャンバ内で加工し、前記ウェーハを真空加工チャンバ（３４）内から取り出す ステップが、移送アーム（３３）を使用して前記ウェーハを水平に向けながら複 数の真空加工チャンバ（３４）へそしてそれから逐次移送する段階と、前記ウェ ーハを水平に向けながら各加工チャンバ（３４）内で加工する段階とを含む、請 求の範囲第９項に記載の方法。 11．高真空ウェーハ加工装置（３０）であって、それを介してウェーハを個別 にロードおよびアンロードするポート（３８）を有する複数の真空加工チャンバ （３４）と、共通する第１の水平面にある各加工チャンバのポート（３８）と、 前記第１の水平面にあり、前記加工チャンバ（３４）のポート（３８）と連絡可 能な複数のポートを有する高真空移送チャンバ（３３）と、少なくとも１つのキ ャリア・ローディング／アンローディング・ドアを有し、その少なくとも一部分 が高真空移送チャンバの少なくとも一部分から縦方向に間隔をあけて配置されて いる大気圧フロント・エンド（３２）と、それぞれがその中に高真空移送チャン バ（３３）と大気圧フロント・エンド（３２）との間に水平に向いた開口部（５ ０）を有する複数のシングル・ウェーハ・ロードロック・ステーション（３７） と、開口部（５０）と高真空移送チャンバ（３３）の間にある選択的に配置可能 な真空側クロージャ（５７）および開口部と大気圧フロント・エンド（３２）の 間にある選択的に配置可能な大気圧側クロージャ（５２）を有するそれぞれのロ ードロック・ステーション（３７）と、そのように配置された場合にその間にロ ードロック・チャンバ（４７）を形成するクロージャ（５２，５７）と、互いに 間隔をあけて垂直に位置合わせされた各ロードロック・ステーション（３７）の クロージャ（５２，５７）と、それぞれが真空側クロージャ（５７）に隣接する 真空移送位置と大気側クロージャ（５２）に隣接する大気圧移送位置との間の開 口部（５０）内で移動可能なウェーハ・エレベータ（５６）を含むロードロック ・ステーション（３７）と、そこでマルチプル・ウェーハ・キャリア（２５）を 支持するように構成された大気圧フロント・エンド（３２）内の複数のキャリア ・ステーション（４０）と、その上に各加工チャンバ（３４）およびロードロッ ク・ステーション（３７）の真空移送位置の内外へ第１の水平面内で移動可能な シングル・ウェーハかみ合い要素を有する、高真空移送チャンバ（３３）内の少 なくとも１つの移送アーム（３５）と、ロードロック・ステーション（３７）の 大気圧移送位置とキャリア（２５）の間にある第２の水平面内で移動可能な大気 圧フロント・エンド（３２）内の少なくとも１つのウェーハ移送装置（４２）と を備えた装置。 12．大気圧フロント・エンド（３２）内にウェーハ・アライナ（４１）をさら に備え、 前記ウェーハ移送装置（４２）の少なくとも１つがまた前記ウェーハ・アライ ナ（４１）へおよびそれから移動可能である、請求の範囲第１１項に記載の装置 。 13．大気圧フロント・エンド内で気体が影響を与える構造をさらに含む、請求 の範囲第１１項または第１２項のいずれか一項に記載の装置。 14．ロードロック・ステーション（３７）のクロージャ（５２、５７）によっ て形成されるロードロック・チャンバ（４７）の通気時にウェーハ（６０）から 冷却器（４８）への熱流を発生させるように配置された、少なくとも１つのロー ドロック・ステーション（３７）内のウェーハ冷却器（４８）をさらに含む、請 求の範囲第１１項から第１３項のいずれか一項に記載の装置。 15．少なくとも１つのロードロック・ステーション（３７）が、そこにウェー ハ冷却器を備えた上向きのウェーハ支持体表面（４８）を含み、前記ウェーハ支 持体が、ウェーハ（６０）が支持体（４８）と移送アーム（３５）または移送装 置（４２）との間の受け渡し用に配置された上昇位置と、ウェーハ（６０）が支 持体表面（４８）と接触する下降位置とを有する１組の少なくとも３本のリフト ・ピン（６６）を含む、請求の範囲第１４項に記載の装置。 16．キャリア（２５）が、その中の垂直スタックに縦方向に間隔をあけた複数 のウェーハ格納位置を有し、キャリア・ステーション（４０）がそれぞれ、複数 のウェーハ格納位置から選択した１つを第２の水平面内に移動させることのでき るキャリア・エレベータを含み、移動装置（４２）が、ロードロック・ステーシ ョン（３７）の大気圧移送位置と選択された１つの格納位置との間で第２の水平 面内で水平に移動可能な、請求の範囲第１１項から第１５項のいずれか一項に記 載の装置。 17．キャリア（２５）が、その中の垂直スタックに縦方向に間隔をあけた複数 のウェーハ格納位置を有し、移送装置（４２）が、選択された１つの格納位置レ ベルに対して水平な第２の面の間で垂直に移動可能な、請求の範囲第１１項から 第１５項のいずれか一項に記載の装置。 18．シングル・ウェーハ・ロードロック・ステーション（３７）のロードロッ ク・チャンバ（４７）が形成されるとき、実質上はマルチプル・ウェーハ・キャ リアを格納するのに必要な容量よりも少ない排気可能容量を有する、請求の範囲 第１１項から第１７項のいずれか一項に記載の装置。 19．シングル・ウェーハ・ロードロック・ステーション（３７）のロードロッ ク・チャンバ（４７）が形成されるとき平面内でウェーハを支持するように構成 され、その中のクロージャ（５２、５７）が前記平面に対して垂直方向のウェー ハ（６０）のチャンバ（４７）への移送用およびチャンバ（４７）からの移送用 に構成され、そのため平面が水平の場合にロードロック・チャンバ（４７）が上 下式タイプである、請求の範囲第１１項から第１８項のいずれか一項に記載の装 置。 20．装置が、バック・エンド（３１）内の真空環境を外部環境から分離するウ ォール（５１）に囲まれた複数の真空加工チャンバ（３４）と高真空移送チャン バ（３３）とを含む高真空バック・エンド（３１）を含み、１つのクロージャ（ ５７）がウォールの真空環境側にあり、１つのクロージャ（５２）がウォールの 真空環境と反対側にある、シングル・ウェーハ・ロードロック・ステーション（ ３７）の開口部（５０）がバック・エンド（３１）のウォール（５１）に備えら れている、請求の範囲第１１項から第１９項のいずれか一項に記載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 ４１を介して渡される。１つのキャリアからのウェーハ がロードロックヘ、そしてロードロックから移動される と、加工済みウェーハの別のキャリアは未加工ウェーハ のキャリアと交換される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. マルチプル・ウェーハ・キャリアとウェーハ加工クラスタ・ツールの移送 チャンバの高真空環境との間でウェーハを移送する方法であって、 第１のマルチプル・ウェーハ・キャリアを、ツールの大気圧フロント・エンド に位置するロボット移送装置に隣接するクリーンな大気圧環境に通じる位置に配 置する段階と、 次いでロボット移送装置を使用して第１のキャリアから、大気圧環境に対して 開放していて移送チャンバの高真空環境から密閉されているインバウンド・ロー ドロックとして動作する第１のシングル・ウェーハ・ロードロック内へ、第１の 個別のウェーハを移送する段階と、 次いで第１のロードロックを大気圧環境から密閉する段階と、 次いで第１のロードロックを真空圧レベルまで排気する段階と、 次いで第１のロードロックを高真空環境に対して開放にする段階と、 次いで移送チャンバに位置する移送アームを使って第１のウェーハを第１のロ ードロックから取り出し、第１のウェーハを高真空環境と通じているときに真空 加工チャンバ内に配置する段階と、 次いで第１のウェーハを高真空環境と通じているときに真空加工チャンバから 取り出し、第１のウェーハを、高真空環境に対して開放していて大気圧環境から 密閉されているアウトバウンド・ロードロックとして動作する第１または第２の シングル・ウェーハ・ロードロック内に配置する段階と、 次いでアウトバウンド・ロードロックを高真空環境から密閉する段階と、 次いでアウトバウンド・ロードロックを大気圧環境の圧力レベルまで通気する 段階と、 次いでアウトバウンド・ロードロックを大気圧環境に対して開放する段階と、 次いで第１のウェーハをアウトバウンド・ロードロックからキャリアへ移送す る段階とを含む方法。 2. 第１のロードロック排気段階を同時に使用して、第２のロードロックが大 気圧環境に対して開いていて、移送チャンバの高真空環境から密閉された状態で 、 ロボット移送装置を使用して第２の個別のウェーハをキャリアと第２のロードロ ックとの間で移送する段階をさらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 3. 第１のロードロック排気段階を同時に使用して、 第２のロードロックが大気圧環境に対して開いていて、移送チャンバの高真空 環境から密閉された状態で、ロボット移送装置を使用して第２の個別のウェーハ を第１のキャリアと第２のロードロックとの間で移送する段階と、 移送チャンバ内に位置する移送アームを使用して、第３のウェーハを移送チャ ンバを介して１つの真空加工チャンバから別の真空加工チャンバヘ移送する段階 とをさらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 4. アウトバウンド・ロードロック通気段階が、アウトバウンド・ロードロッ ク内で積極的にウェーハを冷却する段階を含む、請求の範囲第１項に記載の方法 。 5. 第１および第２のロードロックが大気圧環境と高真空環境の両方に対して 密閉されているときに、大気圧環境でロボット移送装置を使用してウェーハを移 動する段階と、高真空環境で移送アームを使用してウェーハを移動する段階とを さらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 6. 大気圧環境にある隣接するロボット移送装置から第１のキャリアを取り出 す段階と、ロボット移送装置によってウェーハが第３のキャリアからロードロッ クへおよびロードロックから移送される間に、ロボット移送装置に隣接する大気 圧環境と共同して第２のマルチプル・ウェーハ・キャリアを配置することによっ てこれを前記第２のキャリアで置き換える段階とをさらに含む、請求の範囲第１ 項に記載の方法。 7. 第１の個別のウェーハを第１のキャリアからおよび第１のシングル・ウェ ーハ・ロードロックへ移送する段階が、大気圧環境において前記ウェーハを位置 合わせステーションへおよび位置合わせステーションから移送する段階を含む、 請求の範囲第１項に記載の方法。 8. 加工の段階が、水平方向に向いたウェーハを使用して実行され、 ロードロック内へのウェーハの移送とロードロックからのウェーハの取り除き とが、実質上水平なウェーハの動きによって実行され、 ウェーハがそれぞれのロードロック内にあるときに垂直方向に移動させる段階 をさらに含む、請求の範囲第１項に記載の方法。 9. 加工段階が、水平方向に向いたウェーハを使用して実行され、 ロードロック内へのウェーハの移送と高真空環境におけるロードロックからの ウェーハの取り除き、ならびに加工チャンバへの移送と加工チャンバからの取り 除きが、第１の水平面内での実質上水平なウェーハの動きによって実行され、 ロードロック内へのウェーハの移送と大気圧環境におけるロードロックからの ウェーハの取り除きが、第１の水平面から縦方向に間隔をあけた第２の水平面内 での実質上水平なウェーハの動きによって実行され、 ウェーハがそれぞれのロードロック内にあるときに第１の水平面と第２の水平 面の間でウェーハを垂直方向に移動させる段階をさらに含む、請求の範囲第１項 に記載の方法。 10．半導体ウェーハを製造する方法であって、 第１のキャリアを、ツールの大気圧フロント・エンドに位置するロボット移送 装置に隣接するクリーンな大気圧環境に通じるように配置する段階と、 次いでロボット移送装置を使用して第１のキャリアから、大気圧環境に対して 開放していて移送チャンバの高真空環境から密閉されている第１のシングル・ウ ェーハ・ロードロック内へ、第１の個別のウェーハを移送する段階と、 次いで第１のロードロックを大気圧環境から密閉する段階と、 次いで第１のロードロックを真空圧レベルまで排気する段階と、 次いで第１のロードロックを高真空環境に対して開放する段階と、 次いで移送チャンバに位置する移送アームを使って第１のウェーハを第１のロ ードロックから取り出し、第１のウェーハを高真空環境と通じているときに真空 加工チャンバ内に配置する段階と、 次いでウェーハを加工チャンバ内で加工する段階と、 次いで第１のウェーハを高真空環境と通じているときに移送アームを使って真 空加工チャンバから取り出し、第１のウェーハを、高真空環境に対して開いて大 気圧環境から密閉されているアウトバウンド・ロードロックとして動作する第１ または第２のシングル・ウェーハ・ロードロック内に配置する段階と、 次いでアウトバウンド・ロードロックを高圧環境から密閉する段階と、 次いでアウトバウンド・ロードロックを大気圧環境の圧力レベルまで通気する 段階と、 次いでアウトバウンド・ロードロックを大気圧環境に対して開放する段階と、 次いで第１のウェーハを第２のロードロックからキャリアへ移送する段階とを 含む方法。 11．移送チャンバ内で移送アームを使用してウェーハを移送し、前記ウェーハ を真空加工チャンバ内に配置し、前記ウェーハを加工チャンバ内で加工し、前記 ウェーハを真空加工チャンバ内から取り除く段階が、移送アームを使用して前記 ウェーハを複数の真空加工チャンバへ、そしてそこから逐次移送する段階と、前 記ウェーハを各加工チャンバ内で加工する段階とを含む、請求の範囲第１０項に 記載の方法。 12．高真空ウェーハ加工装置であって、 それを介してウェーハを個別にローディングおよびアンローディングするポー トを有する、複数の真空加工チャンバと、 前記加工チャンバのポートと連絡可能な複数のポートを有する、高真空移送チ ャンバと、 少なくとも１つのキャリア・ローディング／アンローディング・ドアを有する 、大気圧フロント・エンド・チャンバと、 それぞれがその中の高真空移送チャンバとフロント・エンド・チャンバとの間 にアクセス用開口部を有する複数のシングル・ウェーハ・ロードロック・チャン バであって、各ロードロックが開口部と高真空移送チャンバとの間にある選択的 に開放可能な真空側クロージャと、開口部とフロント・エンド・チャンバとの間 にある選択的に開放可能な大気圧側クロージャとを有するロードロック・チャン バと、 そこでマルチプル・ウェーハ・キャリアを支持するように構成された、フロン ト・エンド・チャンバ内の複数のキャリア・ステーションと、 その上に各加工チャンバおよびロードロックの内外へ移動可能なシングル・ウ ェーハかみ合い要素を有する、高真空移送チャンバ内の移送アームと、 ロードロックとキャリアとの間で移動可能なフロント・エンド・チャンバ内の ウェーハ移送装置とを備えた装置。 13．フロント・エンド・チャンバ内にウェーハ・アライナをさらに備え、 前記ウェーハ移送装置が前記ウェーハ・アライナの内外へも移動可能である、 請求の範囲第１２項に記載の装置。 14．フロント・エンド・チャンバ内で気体が構造に影響を与える、請求の範囲 第１２項に記載の装置。 15．ロードロックの通気時にウェーハから冷却器への熱流を発生させるように 配置された、少なくとも１つのロードロック内のウェーハ冷却器をさらに含む、 請求の範囲第１２項に記載の装置。 16．少なくとも１つのロードロックが、中にウェーハ冷却器を備える上向きの ウェーハ支持体表面を含み、 前記ウェーハ支持体が、ウェーハが支持体と移送アームまたは移送装置との間 の受け渡し用に位置された上昇位置と、ウェーハが支持体表面と接触する下降位 置とを有する１組の少なくとも３本のリフト・ピンを含む、請求の範囲第１５項 に記載の装置。 17．ロードロックがそれぞれ真空移送位置と大気圧移送位置との間で移動可能 なウェーハ・エレベータを含み、 移送アーム、加工チャンバのポート、およびロードロックの真空移送位置が、 共通の水平面内に位置する、請求の範囲第１２項に記載の装置。 18．ロードロックがそれぞれ真空移送位置と大気圧移送位置との間で垂直に移 動可能なウェーハ・エレベータを含み、 ロードロックの大気圧移送位置を含む水平面内で移送装置が水平に移動可能な 、請求の範囲第１２項に記載の装置。 19．キャリアが、その中の垂直スタックに縦方向に間隔をあけた複数のウェー ハ格納位置を有し、 キャリア・ステーションがそれぞれ、複数のウェーハ格納位置から選択した１ つを水平面内に移動させることのできるキャリア・エレベータを含み、 移動装置が、ロードロックの大気圧移送位置と選択された１つの格納位置との 間の水平面内で水平に移動可能な、請求の範囲第１８項に記載の装置。 20．キャリアが、その中の垂直スタックに縦方向に間隔をあけた複数のウェー ハ格納位置を有し、 移送装置が、選択された１つの格納位置レベルに対して水平な面の間で垂直に 移動可能な、請求の範囲第１８項に記載の装置。 21．シングル・ウェーハ・ロードロック・チャンバが、大気圧チャンバおよび 高真空チャンバに対して閉じているときに、実質上はマルチプル・ウェーハ・キ ャリアを格納するのに必要な容量よりも少ない排気可能容量を密閉している、請 求の範囲第１２項に記載の装置。 22．シングル・ウェーハ・ロードロック・チャンバが、ウェーハのチャンバへ の移送用およびチャンバからの移送用に構成されたクロージャを備えた平面内で 、平面に垂直方向にウェーハを支持するように構成され、そのため平面が水平の 場合にロードロック・チャンバが上下式タイプである、請求の範囲第１２項に記 載の装置。 23．装置が、バック・エンド内の真空環境を外部環境から分離するウォールに 囲まれた複数の真空加工チャンバと高真空移送チャンバとを含む高真空バック・ エンド部分を含み、 １つのクロージャがウォールの真空環境側にあり、１つのクロージャがウォー ルの真空環境と反対側にある、シングル・ウェーハ・ロードロック・チャンバが 、バック・エンドのウォールに取り付けられている、請求の範囲第１２項に記載 の装置。