JP2003077978A - 処理システムおよび処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理装置での被処理体の待機を生じさせずに
被処理体に対して処理を行うことができる処理システム
および処理方法を提供すること。 【解決手段】 第１の処理装置TF1,TF2,TF3のいずれか
で処理を行った後、連続して第２の処理装置CL1,CL2の
いずれかで処理を行う一連の処理を、複数の被処理体W
について連続的に行う処理システム100において、制御
機構20は、第２の処理装置をｎ個とし、かつ第１の処理
装置に搬送しようとする被処理体W3のｎ枚前の被処理体
W1が第１の処理装置での処理が終了した時点から、第２
の処理を終了し、当該第２の処理装置から搬出され搬送
機構10が空くまでの時間をＸとした場合に、そのＸを予
め決定し、被処理体W1を第１の処理装置に搬入するため
の搬送が開始されてからＸ経過後に被処理体W3の第１の
処理装置への搬入を許可する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１の処理を行う
１個以上の第１の処理装置と、第２の処理を行う１個以
上の第２の処理装置と、共通の搬送装置とを備えた処理
システムおよび処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程においては、例えば、メ
タル配線やキャパシタ等の絶縁膜を形成するための成膜
処理を行うシステムとして、複数の処理装置を備えたい
わゆるクラスターツール型のものが知られている。この
クラスターツール型の成膜システムにおいては、搬送機
構を有する多角形の搬送室の周囲にゲートバルブを介し
て、例えば、半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）
を収容するカセットが配置された搬入用および搬出用の
２つのカセット室、３つの成膜処理装置、および２つの
冷却処理装置が接続されており、ウエハは搬送室内の搬
送機構により搬入用カセット室→成膜処理装置→冷却処
理装置→搬出用カセット室の順で搬送され、ウエハに対
して連続して成膜処理および冷却処理が行われる。そし
て、このような処理はカセットに収容された例えば２５
枚のウエハについて連続的に行われる。

【０００３】このような複数の処理装置を備えたクラス
ターツール型の成膜システムにおいては、搬送室に設け
られた共通の搬送機構により各処理装置に対する搬入出
を行うため、処理レシピが処理時間を考慮したものであ
っても、ロット開始時にウエハを３つの成膜処理装置へ
順次搬送していくと、あるウエハを成膜処理装置から冷
却処理装置に搬送しようとする際に搬送機構が空いてい
ない場合があったり、２つしかない冷却処理装置が空い
ていない場合があり、その場合にはそのウエハを成膜処
理装置内に待機させる必要がある。特に、このように最
初の成膜処理を行う成膜処理装置の数よりも次の冷却処
理を行う冷却処理装置の数が少ない場合には、このよう
な成膜装置内での待機が多くならざるを得ない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近時、
デバイスの微細化が益々進み、各工程における処理につ
いて一層厳密な管理が要求されるようになっており、上
述のように被処理体を処理装置内で待機させると、従来
は問題にされなかったような歩留まりのばらつき等の不
都合が生じるおそれがある。

【０００５】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、処理装置での被処理体の待機を生じさせずに
被処理体に対して処理を行うことができる処理システム
および処理方法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】上記課題を解決するため
に、本発明は、被処理体に対して第１の処理を行う１個
以上の第１の処理装置と、被処理体に対して第２の処理
を行う１個以上の第２の処理装置と、これら第１の処理
装置および第２の処理装置に対して被処理体の搬入出を
行う共通の搬送装置と、前記搬送装置を制御する制御機
構とを具備し、前記第１の処理装置のいずれかで前記第
１の処理を行った後、連続して前記第２の処理装置のい
ずれかで前記第２の処理を行う一連の処理を、複数の被
処理体について連続的に行う処理システムであって、前
記制御機構は、前記第２の処理装置をｎ個とし、かつ前
記第１の処理装置に搬送しようとする被処理体のｎ枚前
の被処理体が第１の処理装置での処理が終了した時点か
ら、そのｎ枚前の被処理体が第２の処理装置へ搬送され
第２の処理を終了し、当該第２の処理装置から搬出され
前記搬送機構が空くまでの時間をＸとした場合に、その
Ｘを予め決定し、前記ｎ枚前の被処理体を前記第１の処
理装置へ搬入するための搬送が開始されてからＸ経過後
に当該被処理体の前記第１の処理装置への搬入を許可す
ることを特徴とする処理システムを提供する。

【０００７】上記処理システムにおいて、前記第１の処
理装置の数が前記第２の処理装置の数よりも多く構成す
ることができる。また、被処理体を搬入出する搬入出部
をさらに具備し、前記Ｘは、前記第１の処理装置に搬送
しようとする被処理体のｎ枚前の被処理体が第１の処理
装置での処理が終了した時点から、そのｎ枚前の被処理
体が第２の処理装置へ搬送され第２の処理を終了し、当
該第２の処理装置から搬出され前記搬入出部へ搬送され
て前記搬送機構が空くまでの時間とすることができる。
さらに、前記搬送装置が収容された搬送室をさらに具備
し、前記第１の処理装置および第２の処理装置は、前記
搬送室に接続されている構成とすることができる。

【０００８】また、本発明は、被処理体に対して第１の
処理を行う１個以上の第１の処理装置と、被処理体に対
して第２の処理を行う１個以上の第２の処理装置と、こ
れら第１の処理装置および第２の処理装置に対して被処
理体の搬入出を行う共通の搬送装置とを具備する処理シ
ステムを用いて、前記第１の処理装置のいずれかで前記
第１の処理を行った後、連続して前記第２の処理装置の
いずれかで前記第２の処理を行う一連の処理を、複数の
被処理体について連続的に行う処理方法であって、前記
第２の処理装置をｎ個とし、かつ前記第１の処理装置に
搬送しようとする被処理体のｎ枚前の被処理体が第１の
処理装置での処理が終了した時点から、そのｎ枚前の被
処理体が第２の処理装置へ搬送され第２の処理を終了
し、当該第２の処理装置から搬出され前記搬送機構が空
くまでの時間をＸとした場合に、そのＸを予め決定し、
前記ｎ枚前の被処理体を前記第１の処理装置へ搬入する
ための搬送が開始されてから少なくともＸ経過後に当該
被処理体を前記第１の処理装置へ搬入することを特徴と
する処理方法を提供する。

【０００９】本発明によれば、前記第２の処理装置をｎ
個とし、前記第１の処理装置に搬送しようとする被処理
体のｎ枚前の被処理体が第１の処理装置での処理が終了
した時点から、そのｎ枚前の被処理体が第２の処理装置
へ搬送され第２の処理を終了し、当該第２の処理装置か
ら搬出され前記搬送機構が空くまでの時間をＸとした場
合に、そのＸを予め決定し、前記ｎ枚前の被処理体を前
記第１の処理装置へ搬入するための搬送が開始されてか
ら少なくともＸ経過後に当該被処理体を前記第１の処理
装置へ搬入するようにしたので、ｎ枚前の被処理体と同
じ第２の処理装置を使用することとなる当該被処理体が
第１の処理を終了して第２の処理装置へ搬入する際に
は、ｎ枚前の被処理体の搬送動作は終了しており、当該
第２の処理装置は確実に空いていることとなる。したが
って、当該被処理体を第２の処理装置に搬送する際に第
１の処理装置での待機時間を実質的になくすことができ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について具体的に説明する。図１は本発明の
一実施形態に係る処理システムを概略的に示す水平断面
図である。この処理システムは、クラスターツール型の
成膜処理システムであり、所定の真空下で被処理体とし
てのウエハに対して成膜処理、例えばチタン（Ｔｉ）や
タングステン（Ｗ）のようなメタルや、酸化タンタル
（Ｔ_２Ｏ_５）のような絶縁膜を例えば化学蒸着（ＣＶ
Ｄ）により成膜するものである。

【００１１】図１に示すように、この成膜処理システム
１００は、同じ成膜処理を行う３つの成膜処理装置ＴＦ
１，ＴＦ２，ＴＦ３を有しており、これら成膜処理装置
ＴＦ１，ＴＦ２，ＴＦ３は、七角形をなすウエハ搬送室
１の隣接する３つの辺にそれぞれ対応して設けられてい
る。また、ウエハ搬送室１の成膜処理装置ＴＦ１，ＴＦ
３にそれぞれ隣接する２つの辺には成膜処理後のウエハ
を冷却する２つの冷却処理装置ＣＬ１，ＣＬ２が設けら
れている。ウエハ搬送室１の他の２つの辺には、ウエハ
Ｗを収容するカセットＣが配置される２つのカセット室
２，３が設けられており、例えばカセット室２が搬入用
に用いられ、カセット室３が搬出用に用いられる。

【００１２】上記成膜処理装置ＴＦ１，ＴＦ２，ＴＦ
３、冷却処理装置ＣＬ１，ＣＬ２、およびカセット室
２，３は、同図に示すように、ウエハ搬送室１の各辺に
それぞれゲートバルブＧを介して接続され、これらは各
ゲートバルブＧを開放することによりウエハ搬送室１と
連通され、各ゲートバルブを閉じることによりウエハ搬
送室１から遮断される。

【００１３】上記成膜処理装置ＴＦ１，ＴＦ２，ＴＦ３
には、図示しない排気機構が接続されており、その中が
所定の圧力まで真空排気されるとともに、その中に図示
しないガス供給系から成膜ガスが供給されて、真空雰囲
気でウエハＷに対して所定の成膜処理が施されるように
なっている。

【００１４】ウエハ搬送室１内には、カセット室２から
のウエハＷの取り出し、成膜処理装置ＴＦ１，ＴＦ２，
ＴＦ３および冷却処理装置ＣＬ１，ＣＬ２に対するウエ
ハＷの搬入出、カセット室３へのウエハの搬出を行うウ
エハ搬送装置１０が設けられている。このウエハ搬送装
置１０は、ウエハ搬送室１の略中央に配設され、多関節
アーム構造を有するアーム部１１と、ウエハ搬送室１の
下方に設けられアーム部１１を駆動する駆動部１２とを
有している。そして、アーム部１１は、その先端にウエ
ハＷを保持するウエハハンド１３を有し、このウエハハ
ンド１３にウエハＷを載せてその搬送を行う。なお、ウ
エハ搬送室１内は所定の真空度に保持される。

【００１５】前記ウエハ搬送装置１０の駆動部１２に
は、搬送コントローラ２０が接続されており、この搬送
コントローラ２０には、レシピ情報や設定情報等が記憶
されるメモリ２１が接続されている。また、搬送コント
ローラ２０との間で信号の授受を行う上位コントローラ
２２が設けられており、搬送コントローラ２０は、上位
コントローラ２２からの指令により所定のレシピおよび
設定情報等に基づいて、ウエハ搬送装置１０を制御する
ようになっている。

【００１６】次に、このように構成された成膜処理シス
テムのウエハＷの搬送動作シーケンスの一実施形態につ
いて図２のフローチャートに基づいて説明する。この際
の搬送動作は、１枚のウエハに着目すると、ウエハＷが
カセット室２から取り出された後、成膜処理装置ＴＦ
１，ＴＦ２，ＴＦ３のいずれかに搬入されて成膜処理が
施され、連続して冷却処理装置ＣＬ１，ＣＬ２のいずれ
かに搬入されて冷却処理が施され、カセット室３に収容
されるが、実際には複数のウエハが同時に処理されるた
め、以下に示すようになる。

【００１７】まず、カセット室２から１枚目のウエハＷ
１をウエハ搬送装置１０により取り出し、成膜処理装置
ＴＦ１へ搬入する（ＳＴＥＰ１）。続いて、カセット室
２から２枚目のウエハＷ２をウエハ搬送装置１０により
取り出し、成膜処理装置ＴＦ２へ搬入する（ＳＴＥＰ
２）。

【００１８】その後、３枚目のウエハＷ３をカセット室
２から取り出して成膜処理装置ＴＦ３へ搬入するのであ
るが、３枚目のウエハＷの成膜処理後の冷却処理は、冷
却処理装置が２個であることから、１枚目のウエハＷ１
と同様の冷却処理装置ＣＬ１で行われることとなる。こ
こで、３枚目のウエハＷ３を冷却処理装置ＣＬ１に搬入
する際に１枚目のウエハＷ１の処理の全てが終了してい
ない場合には、搬送装置１０が空いていなかったり、冷
却処理装置ＣＬ１が空いていないことがあるため、３枚
目のウエハＷを成膜処理装置ＴＦ３で待機させることと
なってしまう。これに対して、本実施形態では、１枚目
のウエハＷ１、すなわち今搬入しようとしているウエハ
Ｗ３よりも冷却装置の個数である２つ前のウエハについ
て成膜処理装置ＴＦ１での処理が終了した時点から、１
枚目のウエハＷ１が冷却処理装置ＣＬ１へ搬送され冷却
処理を終了し、冷却処理装置ＣＬ１からカセット室３へ
搬送されウエハ搬送装置１０が空くまでの時間をＸｓｅ
ｃとした場合に、このＸｓｅｃを予め決定し、搬送コン
トローラ２０が、１枚目のウエハＷを成膜処理装置ＴＦ
１に搬入するための搬送が開始されてからＸｓｅｃ経過
したか否かを判断し（ＳＴＥＰ３）、Ｘｓｅｃ経過した
と判断した際に３枚目のウエハＷの成膜処理装置ＴＦ３
への搬入を許可し、ウエハ搬送装置１０により３枚目の
ウエハを成膜処理装置ＴＦ３へ搬入する（ＳＴＥＰ
４）。ここで、このように成膜処理装置ＴＦ３への搬入
を許可してからウエハＷを実際に搬入するためには、例
えば、搬入しようとする成膜処理装置ＴＦ３が空いてい
るか等、他の条件も判断しなければならない。これら他
の条件が満足されていれば、搬入を許可されたウエハＷ
はすぐに成膜処理装置ＴＦ３に搬入される。しかし、こ
れら条件が満足されていない場合は、これら条件が満足
されるまで、搬入許可されたウエハＷは成膜処理装置Ｔ
Ｆ３への搬入を待つこととなる。

【００１９】このように、今搬入しようとしている３枚
目のウエハＷ３よりも冷却装置の個数である２つ前のウ
エハＷ１が成膜処理装置ＴＦ１に搬入されてから少なく
ともＸｓｅｃ経過してから３枚目のウエハＷ３を成膜処
理装置ＴＦ３に搬入するようにすれば、３枚目のウエハ
Ｗ３を冷却処理装置ＣＬ１に搬入しようとしたときに
は、確実にウエハＷ３を冷却処理装置ＣＬ１へ搬入し得
る状態とすることができる。したがって、３枚目のウエ
ハＷ３を成膜処理装置ＴＦ３に待機させる必要がない。

【００２０】その後、４枚目のウエハＷ４、５枚目のウ
エハＷ５……というように順次、所定の成膜処理装置に
搬入していくが、その度毎に、同じ冷却処理装置に搬入
されることとなる２つ前のウエハが所定の成膜処理装置
に搬入されるための搬送を開始してから少なくとも上記
Ｘｓｅｃに相当する時間経過後にウエハを搬入するよう
に搬送コントローラ２０によりウエハ搬送装置１０を制
御する。これにより、いずれのウエハも成膜処理装置で
待機することなく冷却処理装置へ搬送されることが可能
となり、成膜処理を終了した後のウエハを成膜処理装置
に待機させることによる不都合を解消することができ
る。

【００２１】このようにして各ウエハＷに対して成膜処
理および冷却処理を連続的に行い、これらの処理が終了
したウエハＷは搬出用のカセット室３のカセットＣに順
次収容される。そして、このような処理が例えば１カセ
ット分の２５枚のウエハについて終了した時点で１回の
処理が終了する。

【００２２】なお、各ウエハに上記Ｘｓｅｃに相当する
時間が存在するが、Ｘｓｅｃはウエハ毎に固定的な値で
はなく、各処理装置への搬送時間や各処理装置の処理時
間等に応じて変化する値であってよい。すなわち、例え
ば、冷却処理装置ＣＬ１とＣＬ２とは処理時間が必ずし
も同じではなく、また成膜処理装置ＴＦ１から冷却処理
装置ＣＬ１への搬送時間と成膜処理装置ＴＦ３から冷却
処理装置ＣＬ１への搬送時間も異なるため、Ｘｓｅｃは
処理しようとするウエハの処理ルート毎に適宜決定され
る。ここで、処理ルートとは、第１の処理装置である３
つの成膜処理装置ＴＦ１，ＴＦ２，ＴＦ３のいずれかか
ら、第２の処理装置である２つの冷却処理装置ＣＬ１，
ＣＬ２のいずれかを経て搬出用のカセット室３に搬送さ
れるまでの各ウエハの流れる経路を意味し、本実施形態
の場合では、処理ルートは６あることとなる。

【００２３】また、Ｘｓｅｃは、ウエハに応じて変化せ
ず、固定的な値であってもよい。この場合、固定値は例
えば６ルートそれぞれに存在するＸｓｅｃのうちの最大
値に設定される。

【００２４】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の形
態では成膜処理装置と冷却処理装置が搭載された成膜シ
ステムについて示したが、成膜処理装置および冷却処理
装置の組み合わせに限定されるものではなく、少なくと
も２種類の処理装置が搭載された処理システムであれば
適用可能である。また、上記実施形態では、搬入用カセ
ット、搬出用カセットが別々に設けられていたが、搬出
入を兼ねるカセットがカセット室２，３に設置されてい
てもよい。

【００２５】さらに、上記実施の形態では、最初に処理
を行う成膜処理装置が３個、次に処理を行う冷却処理装
置を２個設けており、最初に処理を行う第１の処理装置
の数が次に処理を行う第２の処理装置の数よりも多い例
を示したが、第１の処理装置の数が第２の処理装置の数
と同じでも少なくてもよい。つまり、処理装置内でウエ
ハ等の被処理体の待機が生じるという問題は、典型的に
は第１の処理装置の数よりも第２の処理装置の数のほう
が少ない場合に生じるが、第２の処理装置での処理時間
が長い場合等には第１の処理装置の数が第２の処理装置
の数と同じ場合や少ない場合でも本発明が有効である。
処理装置の数についても特に限定されず、最初に処理を
行う第１の処理装置および次に処理を行う第２の処理装
置のいずれも１個以上であればよい。そして、上記実施
形態では第２の処理装置である冷却処理装置が２個であ
ったから、２枚前のウエハを第１の処理装置である成膜
装置に搬入してからＸｓｅｃ後にそのウエハを搬入する
ように制御したが、第２の処理装置が３個の場合には３
枚前のウエハ、４個の場合には４枚前のウエハというよ
うに第２の処理装置の個数前のウエハを第１の処理装置
に搬入してから少なくともＸｓｅｃ後にそのウエハを搬
入するようにすればよい。

【００２６】さらにまた、上記実施形態では被処理体と
して半導体ウエハを用いた場合について示したが、これ
に限らず、ＬＣＤ基板等、他の被処理体であってもよい
ことはいうまでもない。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第２の処理装置をｎ個とし、かつ第１の処理装置に搬送
しようとする被処理体のｎ枚前の被処理体が第１の処理
装置での処理が終了した時点から、そのｎ枚前の被処理
体が第２の処理装置へ搬送され第２の処理を終了し、当
該第２の処理装置から搬出され前記搬送機構が空くまで
の時間をＸとした場合に、そのＸを予め決定し、ｎ枚前
の被処理体を第１の処理装置に搬入するための搬送が開
始されてから少なくともＸ経過後に当該被処理体を第１
の処理装置へ搬入するようにしたので、ｎ枚前の被処理
体と同じ第２の処理装置を使用することとなる当該被処
理体が第１の処理を終了して第２の処理装置へ搬入する
際に、当該第２の処理装置は確実に空いていることとな
り、当該被処理体の第１の処理装置での待機時間を実質
的になくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る処理システムを概略
的に示す水平断面図。

【図２】図１の処理システムにおけるウエハの搬送動作
の一実施形態のシーケンスの一部を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

ＴＦ１，ＴＦ２，ＴＦ３……成膜処理装置（第１の処理
装置） ＣＬ１，ＣＬ２……冷却処理装置（第２の処理装置） １……ウエハ搬送室 ２，３……カセット室 １０……ウエハ搬送装置（搬送装置） ２０……搬送コントローラ（制御機構） １００……成膜処理システム（処理システム） Ｗ……半導体ウエハ（基板）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体に対して第１の処理を行う１個
   以上の第１の処理装置と、 被処理体に対して第２の処理を行う１個以上の第２の処
   理装置と、 これら第１の処理装置および第２の処理装置に対して被
   処理体の搬入出を行う共通の搬送装置と、 前記搬送装置を制御する制御機構とを具備し、 前記第１の処理装置のいずれかで前記第１の処理を行っ
   た後、連続して前記第２の処理装置のいずれかで前記第
   ２の処理を行う一連の処理を、複数の被処理体について
   連続的に行う処理システムであって、 前記制御機構は、前記第２の処理装置をｎ個とし、かつ
   前記第１の処理装置に搬送しようとする被処理体のｎ枚
   前の被処理体が第１の処理装置での処理が終了した時点
   から、そのｎ枚前の被処理体が第２の処理装置へ搬送さ
   れ第２の処理を終了し、当該第２の処理装置から搬出さ
   れ前記搬送機構が空くまでの時間をＸとした場合に、こ
   のＸを予め決定し、前記ｎ枚前の被処理体を前記第１の
   処理装置へ搬入するための搬送が開始されてからＸ経過
   後に当該被処理体の前記第１の処理装置への搬入を許可
   することを特徴とする処理システム。
2. 【請求項２】 前記第１の処理装置の数が前記第２の処
   理装置の数よりも多いことを特徴とする請求項１に記載
   の処理システム。
3. 【請求項３】 被処理体を搬入出する搬入出部をさらに
   具備し、前記Ｘは、前記第１の処理装置に搬送しようと
   する被処理体のｎ枚前の被処理体が第１の処理装置での
   処理が終了した時点から、そのｎ枚前の被処理体が第２
   の処理装置へ搬送され第２の処理を終了し、当該第２の
   処理装置から搬出され前記搬入出部へ搬送されて前記搬
   送機構が空くまでの時間であることを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載の処理システム。
4. 【請求項４】 前記搬送装置が収容された搬送室をさら
   に具備し、前記第１の処理装置および第２の処理装置
   は、前記搬送室に接続されていることを特徴とする請求
   項１から請求項３のいずれか１項に記載の処理システ
   ム。
5. 【請求項５】 被処理体に対して第１の処理を行う１個
   以上の第１の処理装置と、被処理体に対して第２の処理
   を行う１個以上の第２の処理装置と、これら第１の処理
   装置および第２の処理装置に対して被処理体の搬入出を
   行う共通の搬送装置とを具備する処理システムを用い
   て、前記第１の処理装置のいずれかで前記第１の処理を
   行った後、連続して前記第２の処理装置のいずれかで前
   記第２の処理を行う一連の処理を、複数の被処理体につ
   いて連続的に行う処理方法であって、 前記第２の処理装置をｎ個とし、かつ前記第１の処理装
   置に搬送しようとする被処理体のｎ枚前の被処理体が第
   １の処理装置での処理が終了した時点から、そのｎ枚前
   の被処理体が第２の処理装置へ搬送され第２の処理を終
   了し、当該第２の処理装置から搬出され前記搬送機構が
   空くまでの時間をＸとした場合に、このＸを予め決定
   し、前記ｎ枚前の被処理体を前記第１の処理装置へ搬入
   するための搬送が開始されてから少なくともＸ経過後に
   当該被処理体を前記第１の処理装置へ搬入することを特
   徴とする処理方法。