JP2003522403A - 迅速ウェーハ交換機を備えた処理チャンバ - Google Patents
迅速ウェーハ交換機を備えた処理チャンバInfo
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Abstract
Description
ェーハまたは他の基板を処理するのに使用される迅速熱処理(rapid thermal processing;RTP)チャンバ内でのウェーハリフトピンの制御に関する。
ている。これらの処理として、一段熱処理(annealing)、洗浄、化学蒸着、酸
化および窒化がある。処理は、真空下およびガス圧力下で、熱を付与して行われ
る。
するエッジリングにより支持される。ウェーハ基板は、ウェーハ表面全体に亘っ
て圧力が均一に生じるように回転される。ウェーハのローディングおよびアンロ
ーディングは自動化されている。ウェーハおよびエッジリングの下に位置するチ
ャンバ底に設けられた孔またはボアにより多数のリフトピンが収容されている。
リフトピンは、後退位置と伸長位置との間で移動できる。後退位置では、ピンの
上端部すなわち先端部がチャンバ底の孔内に収容され、チャンバ内で行われる処
理から相対的に遮蔽される。
が後退位置から伸長位置へと上昇される。後退位置から伸長位置への移行中、ピ
ンはウェーハの下面と接触して、ウェーハをエッジリングから持ち上げ、最終的
にはウェーハをエッジリングから充分上方に持ち上げる。ピンが伸長位置にある
とき、搬送要素がウェーハの下に挿入される。一般的な搬送要素は、チャンバの
外部のロボットのフォークまたはブレード等のエンドエフェクタである。エンド
エフェクタは、スリット弁を通してチャンバ内に挿入され、かつリフトピンの回
りまたは間に入るように構成されていて、リフトピンにより収容される。エンド
エフェクタがひとたびウェーハの下に入ると、ピンは伸長位置から後退位置に下
降される。
堆積させ、次に後退位置まで下降を続ける。次に、エンドエフェクタはチャンバ
から引き出され、ここで、ウェーハを、処理すべき新しいウェーハに交換する。
次に、第2ウェーハを支持するエンドエフェクタがチャンバ内に挿入される。ピ
ンが後退位置から伸長位置へと上昇される。ピンがエンドエフェクタのレベルに
到達すると、ピンは、ウェーハの下面と接触し、伸長位置に到達するまで、ウェ
ーハをエンドエフェクタより上方に持ち上げる。次に、エンドエフェクタが引き
出され、ピンは再び伸長位置から後退位置へと下降される。ピンがエッジリング
のレベルに到達すると、エッジリングはウェーハの下面と接触して、ウェーハを
ピンから受け取る。ピンが後退位置に到達すると、エッジリングが回転されて、
処理が開始される。チャンバへの各ウェーハの導入から次のウェーハの導入に至
る各ウェーハの処理に要する時間は、「サイクル」時間と呼ばれる。
リンダのピストンに連結されている。ピストンの上下の上方チャンバおよび下方
チャンバは、関連弁を介して、大気および圧縮空気源に連結される。ピストンは
下方の弁を付勢することにより上昇され、これにより下方チャンバが圧縮空気源
に連結され、一方、上方の弁を付勢すると上方チャンバが大気に連結すなわち通
気される。ピストンを下降させるには、弁の状態を反転させる。
ストローク)およびこの逆方向に移動(ダウンストローク)する速度は、圧縮空
気源(一般に、60〜80psiで圧縮空気を収容する)の圧力およびピストンの
運動を減衰させる弁の特定絞りにより影響を受ける。絞りおよび他の減衰ファク
タにより、ストロークはほぼ一定速度で生じる。高コストのチャンバは時間―効
率使用を好ましいものとするので、弁絞りおよび他のパラメータは、取扱われる
ウェーハに損傷を与えることなく最速移動できるように選択すべきである。
けることがある。これは、ウェーハがエッジリングまたはエンドエフェクタブレ
ードにより保持されるときに生じる。また、ウェーハおよびピンが過大速度で下
方に移動すると、搬送時にブレードまたはエッジリングと接触することにより損
傷を受けることがある。また、ピンが、これらのストロークの上死点に到達する
前の移動速度が高過ぎると、ウェーハは、ピンが停止した後に上方に移動し続け
、次にピンの頂上に落下し、損傷を受けることがある。一例示システムでは、例
えばリフトピンのストロークは約1.18インチであり、後退位置から伸長位置
への移動およびこの逆の移動を行うのに約2秒を要する。 かくして、ウェーハに不必要に危険な損傷を与えることなくサイクル時間を短
縮させることにより、チャンバをより効率的に使用できるようにすることが望ま
れている。
よびチャンバから搬送するための基板搬送要素と、チャンバ内で基板を受け入れ
かつ保持するための基板支持体とを有している。装置はまた、チャンバ底のそれ
ぞれの孔により受け入れられる配置および形状を有しかつ後退位置と伸長位置と
の間で移動可能な複数のピンを有している。
いる。ピン作動システムは、ピンが移動する速度を制御し、かつピンサイクル中
の特定時点で加速または減速することによりピンの速度を変化させる。サイクル
時間の短縮は、リフトピンを比較的高速度まで加速し、次に、基板またはウェー
ハが損傷を受ける位置にピンが到達する前にピンを減速させることにより達成さ
れる。このような位置すなわち危険位置として、下記に列挙するものがある。す
なわち、(1)ピンのアップストローク中、ピンが、エッジリングのような基板
支持体により保持されたウェーハと接触する位置、(2)ピンのアップストロー
ク中、ピンが、ロボットブレードのような搬送要素により保持されたウェーハと
接触する位置、(3)ピンのアップストローク中、ピンが、基板支持体から基板
を支持するときのピン移動のピーク位置、(4)ピンのアップストローク中、ピ
ンが、搬送要素から基板を支持するときのピン移動のピーク位置、(5)ピンの
ダウンストローク中、ピンにより保持された基板が搬送要素と接触する位置、お
よび(6)ピンのダウンストローク中、ピンにより保持された基板が基板支持体
と接触する位置である。
の下から第1上昇速度範囲内の速度で上昇させ、(2)次に、ピンを第2上昇速
度範囲内の速度に減速させることにより、ピンが第2上昇速度範囲内の速度で移
動する間に基板の下面と接触するように構成されており、第2上昇速度範囲が第
1上昇速度範囲より小さい。ピン作動システムは更に、(1)ピンが基板を支持
体している間に、ピンを第1上昇速度範囲内の速度で上昇させ、(2)次に、ピ
ンの速度を第2上昇速度範囲内の速度に減速させ、および(3)ピンを、基板搬
送要素が基板の下に位置決めされる高さの停止位置に移動させることにより、基
板支持体とは係合しなくなった基板を、基板搬送要素が基板の下に位置決めされ
る高さまで持ち上げるように構成されている。次に、基板は、ピンを伸長位置か
ら下降させることにより、搬送要素に搬送される。
範囲内の速度で下降させ、(2)次に、第2下降速度範囲内の速度で移動する間
に基板の下面が基板支持体と接触するようにピンを第2下降速度範囲内の速度で
下降させることにより、基板を、伸長位置にあるピンから基板支持体まで搬送す
るように構成されている。ピン作動システムは更に、基板が基板支持体に搬送さ
れた後にピンを後退位置に下降させるように構成され、ピンは第1下降速度範囲
内の速度で後退位置まで下降される。また、ピン作動システムは、(1)ピンを
、基板搬送要素より下の高さから第1上昇速度範囲内の速度で上昇させ、(2)
次に、ピンの速度を第2上昇速度範囲内の速度に減速させ、ピンが第2上昇速度
範囲内の速度で移動する間に基板の下面と接触させることにより、ピンが、基板
搬送要素から基板を捕捉するように構成できる。また、基板搬送要素とは係合し
なくなった基板は、基板搬送要素を基板の下から引き出すことができる高さまで
持ち上げられる。
作動システムには、親ねじのようなねじ付きロッドと、該ねじ付きロッドを駆動
するステッパモータと、該ステッパモータの移動を制御するコントローラとを設
けることができる。空気圧制御形システムおよび動力駆動形親ねじシステムの例
示実施形態の更なる詳細を以下に説明する。
倍大きい。例えば1つの特定実施形態では、第1上昇速度範囲は約2.0〜4.
0インチ/秒であり、第2上昇速度範囲は約0.25〜0.5インチ/秒である
。同様に、或る実施形態では、第1下降速度範囲は、第2下降速度範囲の少なく
とも約4倍大きい。例えば、1つの特定実施形態では、第1下降速度範囲は約2
.0〜4.0インチ/秒であり、第2下降速度範囲は約0.25〜0.5インチ
/秒である。
き、基板が損傷を受ける傾向を低減でき、かつピンにより支持されている間の基
板のバウンドを低減できることである。
ンバ22を含む。このチャンバ内において、上面26、下面28および周辺部3
0を有するウェーハ24を縁リング34または他の基板支持体のポケット32内
に固着することができる。ウェーハ・リフト・メカニズム36が、チャンバ底部
部38から垂れ下がっている。チャンバ壁に設けたスリット弁40が、チャンバ
22へウェーハを導入し、チャンバからウェーハを取り出すのを容易にしている
。アームの末端にブレード44として形成した端末エフェクタでロボット42が
ウェーハの移送を容易にしている。
した固定部分50を含む。可動部分52が、垂直往復動を行えるように固定部分
に連結してある。この可動部分52は、エレベータまたは「スパイダ・プレート
」56上にある3本のリフトピン54を含む。リフトピンは、チャンバ底部内に
突入し、チャンバ底部にある孔58に入る。(たとえば、図9参照)。気密状態
あるいは真空状態を維持するために、各ピン54は、チャンバ底部およびエレベ
ータ56に対してシールされたベローズ60(図2)内に支えられている。以下
にさらに詳しく説明するように、可動部分52は、後退位置と突出位置の間で上
昇することができる。
イ64A、64B、64C、64Dを含む。各センサ64A、64B、64C、
64Dは、光エミッタと、それぞれの光エミッタによって発せられる光を検出す
るための検出器とを含む。垂直方向のプレート66が、可動部分52に固定して
あり、各センサ64A、64B、64C、64Dの光エミッタ、検出器間に位置
している。このプレートは、可動部分52の垂直方向移動中に、各センサ64A
、64B、64C、64Dの光エミッタ、検出器間を順次に通過するように設置
した垂直方向に細長いトリガ用孔またはスリット68を支持している。
そのセンサと関連した検出器までの光の透過を可能にする。この透過で、センサ
を正の状態にし、このセンサが、制御システム100(図1)に特殊な入力信号
を供給する。制御システム100は、適当な制御ソフトウェアでプログラムした
コンピュータであって、チャンバ22およびロボット42に接続してそれぞれの
動作を制御するコンピュータであってもよい。光が所与のセンサの光エミッタ、
検出器間を透過しなかったときには、センサは負の状態にあり、特殊な信号は存
在しない。孔68は、必ずしも、センサを正の状態にするためにこのセンサと正
確に整列する必要はない。或る孔位置範囲が各センサと組み合わせてあり、セン
サを正の状態にするに充分な光の透過を可能にしている。孔の位置は、ピンの高
さ範囲、より正確には、ピンの先端と組み合わせる。ピン高さ範囲は、それぞれ
、上下の孔位置に対応する下方高さH1、上方高さH2間に延在する。これらの
高さの差は、孔の長さおよびセンサの特性に依存する。したがって、センサ64
A、64B、64C、64Dに対して、それぞれ、対の高さHA1、HA2;H B1 、HB2;HC1、HC2; HD1、HD2が存在する(図2参照)。これ
らの高さのうちいずれかを通してピンを移動させるリフト・システムによって生
じたセンサ状態の変化を利用してリフトピン54が移動する速度を制御すること
ができる。
それらを異なった組み合わせで利用してリフト・システム36の動作における種
々のステージを開始、終了することができる。たとえば、単一のエンコーダを使
用し、その出力を合計して位置データを得たり、あるいは、位置データまたは速
度データを得るように別の処理を行ったりしてもよい。
れば、空気圧で制御される)によって固定部分50に対して動かされる。空気圧
制御実施例においては、固定部分50は、空気シリンダ72を含む(図4〜図8
)。空気シリンダ72内のピストン74が、可動部分52に連結してあり、ピス
トン74の垂直移動が可動部分52の関連した垂直運動を生じさせるようになっ
ている。ピストン74は、空気シリンダ72を上方室72Aと下方室72Bに分
割している。4つの三方向直接制御弁76A、76B、76C、76Dのグルー
プが、一方では、シリンダチャンバ72A、72B間の選択的な連通を確立し、
他方では、空気源200と大気(ATM)との選択的な連通を確立する。
Tから入手できる直動ソレノイド弁であってもよい。各弁76A〜76Dは、そ
れぞれ、一次ポート78A、78B、78C、78D、常閉ポート80A、80
B、80D、80C、80D、そして、常開ポート82A、82B、82C、8
2Dを有する。弁が消勢状態にあるとき、一次ポートと常開ポートとが連通する
。弁が付勢状態にあるときには、一次ポートと常閉ポートとが連通する。オプシ
ョンとして、常閉、常開ポートのいくつかが、関連するポートを通る流れをさら
に制限するためのスロットル84を有してもよい。各スロットルを設定して、部
分52が移動する速度に影響を及ぼすようにしてもよい。典型的なスロットルと
しては、SMC Pneumatics Inc.のASシリーズのような速度コントローラであっ
てもよい。
Bは付勢されず、残りの弁が付勢される。したがって、下方シリンダチャンバ7
2Bが、直列の弁76C、76Dを通して空気源200にさらされる。上方シリ
ンダチャンバ72Aは、直列の弁76A、76Bを通して大気に通気される。第
1モードにおいて作動しているとき、ピン54は、第1の速度範囲の速度で上方
へ移動する。
アップ・ファスト」モードの流れと比較して制限される。弁76Aが消勢してい
るので、上方シリンダチャンバ72Aが直列の弁76Aおよびスロットル84A
を通して大気と連通する。弁76C、76Dは、付勢されたままであり、弁76
Bの状態は無関係である。第2モードで作動しているときには、ピン54は、第
1の上方速度範囲より低い第2の上方速度範囲の速度で上方へ移動する。
A、76B、76Cが付勢され、弁76C、76Dが消勢される。下方シリンダ
チャンバ72Bは、直列の弁76C、76Dを通して大気と連通する。上方シリ
ンダチャンバ72Aは、弁76A、76Bを経て、オプションとしての直列のス
ロットル84Bを経て空気源200と連通する。スロットル84Bは、重力によ
る可動部分52の加速を補正するために設けることができる。第3モードで作動
しているとき、ピン54は、第1の下方速度範囲の速度で下方へ移動する。
・ファスト」モードと同様に、上方シリンダチャンバが空気源200にさらされ
る。弁76Cが消勢されるので、下方シリンダ72Bが弁76Cおよびスロット
ル84Cを経て大気に連通する。弁76Dの状態は重要ではない。第4モードで
作動しているとき、ピン54は、第1の下方速度範囲より低い第2の下方速度範
囲の速度で下方へ移動する。
下のシリンダチャンバ72A、72Bは、それぞれ、対の弁76A、76B、7
6C、76Dを通して大気に通気する。このモードにおいて、たとえば、ベロー
ズ60の圧縮からくる任意の蓄積エネルギと共に重力加速によって加速が生じる
。
。充分に後退したピン高さ(HR)は、ゼロまたは基準高さとして定義する。充
分に後退した位置HRにおいては、ピン54の上端は、チャンバ底部にある孔内
に収容されており、チャンバ内で生じるプロセスから遮断されている。それに加
えて、HFは、ピンが治具または縁リングによって保持されたウェーハと係合す
る高さであり、HTは、ピンがブレードまたは他の移送要素によって保持された
ウェーハと係合する高さであり、充分に突出した高さがHEである。
の後退位置にあってもよい。ウェーハ24は、縁リング34で支えられている。
プロセスはこのウェーハについて実施され、そして、このウェーハを新しいウェ
ハースと交換しなければならない。第1ストロークにおいて、ピン54は、図1
0に示す位置を越えて上昇し、この際、ピン54は、最初に、高さHFのところ
でウェーハ24の下面28と係合する。第1の運動ステージにおいて、リフト・
システム36は、アップ・ファスト・モードにおいてピン54を上昇させる。こ
のステージ中、孔68によって、光は、最下方センサ64Aの光エミッタ、検出
器間のみを通過できる。
って、光が、下方中間センサ64Bの光エミッタ、検出器間を通過できる。この
ような光の透過により、センサ64Bから制御システム100への信号が発生し
、第2の運動ステージ中に、リフト・システムをアップ・スロー・モードに切り
替える。第2のステージ中、ピン54は、縁リング34からウェーハ24を獲得
するために減速した速度で図10に示す位置を通過する。その後直ぐに、ピン5
4が中間高さHB2に達すると、孔68はセンサ64Bを通過してしまい、もは
や光がそのセンサの光エミッタ、検出器間を透過するのができなくなり、そのセ
ンサからの入力信号を終了させる。制御システム100へセンサ64Bによって
与えられていた入力信号の終了により、第3の運動ステージ中、制御システムが
リフト・システムをアップ・ファスト・モードに戻す。
間高さHD1に達し、そこにおいて、孔68が、まず、最上方センサ64Dの光
エミッタ、検出器間の光の透過を許し、そのセンサから制御システム100への
入力信号を発生させる。最上方センサ64Dからの入力により、制御システムが
リフト・システムをアップストローク中の第4の運動ステージにおいてアップ・
スロー・モードに戻す。アップ・スロー・モードへのこの戻り動作は、ピンが高
さHE(図11)でそれらの突出位置に達したとき、ウェーハについてのいかな
る上方推進力も減らす。突出位置にピン54がある場合、ブレード44をウェー
ハの下方に挿入することができる(図12)。
、リフト・システムのダウンストロークを開始させる。第1のダウンストローク
・ステージにおいて、リフト・システムは、ダウン・アンパワード・モードに置
かれる。この第1のステージにおいて、ピン54は、下降し、高さHT(図13
)のところでブレード44上にウェーハを載せる。ウェーハをブレード44上に
載せた後、ウェーハ・リフト・システムおよびピン54が高さHC2に達し、そ
こにおいて、孔68によって、光が上方中間センサ64Cの光エミッタ、検出器
間を通過できる。この光の透過により、センサ64Cから制御システム100へ
の信号が発生し、リフト・システムを第2のステージにおけるダウン・ファスト
・モードに切り替える。その後直ぐに、孔68はセンサ64Cを通り過ぎ、ピン
が高さHC1(図14)になる。こうなると、光は、もはや光エミッタ、検出器
間を通過せず、そして、センサ64Cからの入力信号が終了する。入力信号の終
了は、制御システムをして、ロボット端末エフェクタ44およびウェーハをチャ
ンバから引き出させる(図15)、その際、ウェーハは、第2の新しいウェーハ
と交換することができる。
で下方へ進み続ける。オプションとして、ブレーキ(図示せず)を設け、図15
、16に示すような中間位置にリフト・システム36を保持してもよい。中間位
置にリフト・システムを保持するのにブレーキを使用することにより、後退位置
からピン54を戻すのに必要な時間を短縮させることができる。
14のウェーハ24とほぼ同じ位置でチャンバ22(図16)内へ導入される。
端末エフェクタ44および第2のウェーハ24’が所定位置になると、第2のア
ップストロークが開始される。ピン54が基準高さHRまでずっと下げられた場
合、リフト・システム36およびピンはアップ・ファスト・モードで移動させら
れる。最終的には、ピン54が中間高さHC2に達し、孔68によって、光が上
方中間センサ64Cの光エミッタ、検出器間を通過できる。このような光の透過
により、センサ64Cから制御システム100への信号が発生し、リフト・シス
テム36を第2の運動ステージにおけるアップ・スロー・モードに切り替える。
第2のステージ中、減速した速度で、ピン54は、図17に示す位置を通過し、
ブレード44から基板24’を獲得する。ピン54およびリフト・システム36
が高さHD1(図18)に達すると、最上方センサ64Dから制御システム10
0への入力信号により、制御システムがブレードを引っ込め(図19)、第2の
ダウンストロークが開始される。
に渡す。第1の運動ステージにおいて、リフト・システム36は、ダウン・アン
パワード・モードでピン54を下降させる。第1のダウンストロークと同様に、
高さHC2に達すると、上方中間センサ64Cから制御システム100への入力
信号で、制御システムがリフト・システム36を第2の運動ステージにおけるダ
ウン・ファスト・モードに戻す。ウェーハが縁リング34に達する前に、ピンは
、高さHB2に達する。この高さのところで、下方中間センサ640によって制
御システム100に与えられた信号により、制御システムがリフト・システム3
6を第3の運動ステージにおけるダウン・スロー・モードに戻す。
し、高さHFのところで縁リング34上へウェーハ24’を載せる。ピンが高さ
HB1へ下降すると、センサ64Bによって制御システム100に送られる信号
が終了し、制御システムが、ダウン・ファスト・モードにリフト・システム36
を戻すと共に、縁リング34の回転を開始させる。この運動ステージの終結で、
ピンは、ゼロ高さHR(図21)で後退位置に達する。そして、ウェーハの処理
が開始する。処理の終了で、縁リングの回転が止められる。そして、上記プロセ
スの繰り返しによってウェーハ24’をまた別のウェーハと交換することができ
る。
の代わりに、ピンを昇降させる1つまたはそれ以上の位置トランスジューサを使
用してもよい。単一の位置トランスジューサを設けてすべてのリフトピンを持ち
上げてもよいし、個別の位置トランスジューサを各リフトピンと組み合わせても
よい。位置トランスジューサを使用すると、空気圧システムよりもリフトピンの
運動をより精密に制御することができる。位置トランスジューサの使用により、
1つの基板をチャンバから取り出し、別の基板と交換している間、移送要素の高
さの直ぐ下の待機位置にリフトピンを保持するブレーキの必要がなくなる。
して、上記の空気圧システムの代わりにウェーハ・リフト・システム36を駆動
することができる。親ねじまたは他のねじ付きロッド114は、スライド62の
孔に挿入され、プログラム可能なドライバ104を有するステッパモータ102
によって駆動される。親ねじ114は、可撓性継手118によってモータ102
に取り付けられている。この継手は、整合状態を向上させるべくねじりばねを含
んでもよい。ねじ付きナット116(スライド62に取り付けられている)が、
親ねじ114まわりに配置されている。コントローラ130(制御システム10
0に接続している)が、モータ102の運動を制御すべく、ケーブル132によ
ってターミナル・ストリップ106に接続されていてもよい。モータ102の回
転方向に応じて、親ねじ114は、上方あるいは下方に移動し、リフトピン54
(図22〜図23には図示せず)を垂直方向へ上下に移動させる。こうして、制
御システム130は、モータ102の速度を制御し、ピン54の移動を制御する
。
いが、ピンは、図2に関して先に説明したと同じ要領で、エレベータまたは「ス
パイダ・プレート」56に可動状態で挿入され、それを貫いて延びている。
ーラ130として、それぞれ、PK264M-02Bステッパモータ、CSD2120-Tステッパ
・ドライバおよびSC8800コントローラ(これらすべては、日本国のOriental
Motors Co.で製造されている)を使用することができる。図示の具体例において
、各ステップは、ステッパモータ102の0.9度の回転を表しており、そして
、ピン54は、モータの一回転毎に、換言すれば、400ステップ毎に垂直方向
へ約0.2インチ移動する。さらに、慣性ダンパ108(たとえば、金属ディス
ク)をモータ120の下方に設け、加減速の滑らかさを向上させてもよい。
がプリント回路基板120に取り付けてあり、このプリント回路基板は、ブラケ
ット134によって固定部分50に取り付けてある。各センサ110A〜110
Eは、光エミッタと、それぞれの光エミッタの発する光を検出する検出器とを含
む。図22〜図23の具体例において、センサ・アレイは、2列のセンサ列とし
て形成してあり、最下方センサ110Aと最上方センサ110Eは、他のセンサ
110B、110C、110Dから水平方向にいくぶんオフセットしている。
分52に固定されており、可動部分が垂直方向へ上下に移動するにつれて、羽根
のいずれか一方が各センサ110A〜110Eの光エミッタ、検出器間に位置す
ることができるようになっている。これらの羽根124A、124Bは、センサ
110A〜112Eの光エミッタ・検出器対間の光の透過を防ぐことができる。
センサ110A〜110Eからの信号は、コントローラ130および/または制
御システム100に与えられ、ピン54の垂直方向位置を決定または確認する用
になっている。具体的には、センサ110A、110C、110Eからの出力は
コントローラ130に送られ、センサ110B、110C、110Dからの出力
は制御システム100に送られる。
、図24参照)まで延びる「ホーム」位置を表す。センサ110Bの閉鎖は、ピ
ン54がチャンバ底部の孔58内の完全後退位置にあることを示す(たとえば、
図30参照)。この完全後退位置において、ピン54は、高さHRにある。同様
に、センサ110Dの閉鎖は、ピン54がロボット42のブレード44上方の完
全突出位置にあることを示す(たとえば、図27参照)。完全突出位置において
、ピン54は、高さHEにある。図22〜図23の具体例において、センサ11
0B、110C間の距離は、約2,700ステップ、換言すれば、約1.35イ
ンチである。同様に、センサ110C、110D間の距離は、ほぼ2,100ス
テップ、すなわち、約1.05インチである。
反時計まわり方向におけるモータ102の移動を制限するのに使用できる。セン
サ110A、110Eは、したがって、モータ102の損傷を防ぐ安全手段とし
て使うことができる。センサ110A、110Eは、また、モータ102が最初
に間違った方向に回転した場合に、システムがオンとなったとき、システムをよ
り急速に「ホーム」位置を見出すことができるようにするのにも使用できる。
ープットを最適化すべく種々の速度でリフトピン54を昇降させるように制御さ
れる。第1モードにおいて、ピン54は、第1の上方速度範囲内の速度で上方へ
移動させられる。図示の具体例において、第1の上方速度範囲は、毎秒約4,0
00〜約8,000ステップ、換言すれば、毎秒約2.0インチ〜約4.0イン
チである。第2モードにおいて、ピンは、第2の上方速度範囲内の速度で上方へ
移動させられる。図示の具体例において、第2の上方速度範囲は、毎秒約500
〜約1.000ステップ、換言すれば、毎秒約0.25インチ〜約0.5インチ
である。したがって、図示の具体例においては、第1の上方速度は、少なくとも
、第2の上方速度の約4倍大きい。
させられる。図示の具体例において、第1の下方速度範囲は、毎秒約4,000
〜約8,000ステップ、換言すれば、毎秒約2.0インチ〜約4.0インチで
ある。第4モードにおいて、ピンは、第2の下方速度範囲内の速度で下方へ移動
させられる。図示の具体例において、第2の下方速度範囲は、毎秒約500〜約
1,000ステップ、換言すれば、毎秒約0.25インチ〜約0.5インチであ
る。したがって、図示の具体例においては、第1の下方速度は、少なくとも、第
2の下方速度の約4倍大きい。
ド44または縁リング34のいずれかへ、あるいは、そのいずれかから移送する
直前に使用することができる。このようなきわどい時期にピン54を遅くするこ
とで、ウェーハに対する損傷を防ぐ助けとすることができる。同様に、第2モー
ドは、完全突出高さHHに達する直前に使用し、ピン54の運動が止められたと
きにウェーハがはね上がるのを防ぐことができる。より速い第1、第3モードは
、チャンバ22のスループットを増大させるべく他の時点で使用することができ
る。
ータ駆動式親ねじ実施例の動作が説明してある。パワーがコントローラ130に
与えられたとき、コントローラはピン54をそれらの「ホーム」位置へ移動させ
、ピンの上方先端が高さHHとなるようにする(図24)。先に説明したように
、センサ110Cの出力は、ピン54が「ホーム」位置にあるときにそれを決定
するのに用いられる。1つの具体例において、ひとたびピン54が「ホーム」位
置に達したならば、モータ102が制御されて、ピンを下方へ付加的な所定数の
ステップ(たとえば、200ステップ)だけ移動させる。次に処理されるべき基
板またはウェーハ24’’を支えているロボット・ブレード44がチャンバ22
に挿入される(図25)。ウェーハ24’’は、上面26’’と、下面28’’
とを有する。
せ、ロボット・ブレード44によって支持されたウェーハ24’’に向かってピ
ン54を移動させる。図示実施例において、モータ102は、毎秒約6,000
ステップで回転させられ、ピン54が、毎秒約3.0インチで上方へ移動する。
ピン54がウェーハ24’’の下面28’’付近に来ると、モータはしばらく止
められる。次に、コントローラ130が、モータ102を第2の上方速度範囲内
の速度で回転させ、その結果、ピン54がより低い速度でウェーハ24’’と接
触する。図示実施例において、モータは毎秒約1,000ステップで回転させら
れ、ピン54が、毎秒約0.5インチの速度でウェーハ24’’の下面と接触す
る(図26)。
000ステップで回転するまで加速され、ウェーハ24’’を支えているピン5
4を毎秒約2.0インチの速度で上方へ移動させる。ピン54がロボット・ブレ
ード44上方の完全突出高さHEに接近するにつれて、モータ102は、第2の
上方範囲内の速度、たとえば、毎秒約500ステップの速度にスローダウンさせ
られ、ウェーハ24’’を毎秒約0.25インチで上方へ移動させる。コントロ
ーラ130が、モータ102が回転したステップ数に基づいてピン54が突出高
さHE(図21)に達したと判断すると、モータ102は止められる。次に、コ
ントローラ130は、センサ110Dの出力をチェックし、ピン54が、実際に
、完全突出位置にあるかどうかを確認する。ロボット・ブレード44が、チャン
バから取り出される(図28)。
支えているピン54を縁リング34に向かって下方へ移動させる。最初、モータ
は、ゆっくりと、たとえば、毎秒約500ステップの速度で回転し、ピンを毎秒
約0.25インチの速度で下方へ移動させる。次に、モータ102の回転が、第
1の下方範囲内の速度、たとえば、毎秒約6,000ステップの速度まで加速さ
れ、ピン54およびウェーハ24’’を毎秒約3.0インチで下降させる。ウェ
ーハ24’’の下面28’’が縁リング34に接近するにつれて、モータ102
の速度は、第2の下方範囲内の速度、たとえば、毎秒約1,000ステップの速
度までスローダウンされる。したがって、ウェーハ24’’は、リフトピン54
が毎秒約0.5インチで移動するときに、縁リング34へ移される(図29)。
制御され、第1の下方範囲内の速度、たとえば、毎秒約8,000ステップの速
度で回転し、ピン54を毎秒約4.0インチの速度でそれらの完全後退位置HR (図30)に下降させる。モータ102が止められ、チャンバ底部にある孔58
内にリフトピン54が位置しているかどうかが、センサ110Bの出力をチェッ
クすることによって確認される。次に、ウェーハ24’’を処理することができ
る。
内の速度、たとえば、約7,000ステップの速度で回転し、縁リング34によ
って支持されたウェーハに向かってピン54を毎秒約3.5インチで上昇させる
。ピン54が縁リング34に接近するにつれて、モータ102は、第2の上方範
囲内の速度、たとえば、毎秒約1,000ステップの速度にスローダウンされ、
ウェーハ24’’の下面28’’と係合するようにピンを上昇させる(図31)
。ここで、モータ102がしばらく止められる。次に、モータ102は、最初は
毎秒約5,00ステップで回転し、次に第1の上方範囲内の速度、たとえば、毎
秒約5000ステップまで加速され、ピン54および処理済みのウェーハ24’
’を、毎秒約2.5インチの速度で完全突出位置HEに向かって上昇させる。
2の上方範囲内の速度、たとえば、毎秒約500ステップまで減速され、毎秒約
0.25インチの速度でピンを位置HE(図32)まで上昇させる。ここで、モ
ータ102が止められる。そして、コントローラ130は、センサ110Dの出
力をチェックすることによってピン54の位置を検査する。次に、ロボット・ブ
レード44が、リフトピン54によって支持された処理済みのウェーハ24’’
下方でチャンバ内に挿入される(図33)。
130は、モータ102を加速し、ピン54および処理済みウェーハ24’’を
下降させる。最初、モータ102は、毎秒約500ステップの速度で回転させら
れる。その後、モータ102は、第1の下方範囲内の速度、たとえば、毎秒約5
,000ステップの速度で回転させられ、処理済みウェーハ24’’を毎秒約2
.5インチの速度でロボット・ブレード44に向かって下降させる。ウェーハ2
4’’の下面28’’がロボット・ブレード44に接近するにつれて、モータ1
02は、第2下方範囲内の速度、たとえば、毎秒約1,000ステップの速度へ
スローダウンされ、処理済みウェーハ24’’を、毎秒約0.5インチの速度で
ブレード44に移す(図34)。
ば、モータ102はしばらく止められる。次に、コントローラ130が、モータ
102を第1の下方速度範囲の速度、たとえば、毎秒約7,000ステップの速
度で回転させ、リフトピン54を高さHH(図35)にあるそれらの「ホーム」
位置まで下降させる。コントローラ130は、センサ110Cの出力をチェック
することによってピン54が、「ホーム」位置にあるかどうかを確認する。ピン
54が「ホーム」位置にあるならば、ロボット・ブレード44によって支持され
た処理済みウェーハ24をチャンバから取り出すことができる。次に処理すべき
新しいウェーハをチャンバ内に挿入し、サイクルを再開することができる。
御し、リフトピン54の運動を制御する高度に反復可能な技術を得るのを可能に
する。このようにして、処理チャンバ22内のウェーハ移動を最適化してチャン
バのスループットを向上させ、ウェーハへの損傷の可能性を減らし、リフトピン
54によって支えられ手いる間にウェーハが跳ね上がるのを減らすことができる
。
Applied Materials, Inc.によって製造されるRTP Centura XEに特に適している
。異なった寸法およびピン速度も、他の基板処理システムおよびチャンバについ
て適しているかも知れない。 他の具体例は、特許請求の範囲内にある。
分断面図である。
分断面図である。
分断面図である。
分断面図である。
分断面図である。
分断面図である。
分断面図である。
分断面図である。
分断面図である。
分断面図である。
分断面図である。
分断面図である。
分断面図である。
す部分断面図である。
す部分断面図である。
す部分断面図である。
す部分断面図である。
す部分断面図である。
す部分断面図である。
す部分断面図である。
す部分断面図である。
す部分断面図である。
す部分断面図である。
す部分断面図である。
す部分断面図である。
Claims (23)
- 【請求項1】 底を備えたチャンバと、 基板を、チャンバにおよびチャンバから搬送するための基板搬送要素と、 チャンバ内で基板を受け入れかつ保持するための基板支持体と、 チャンバ底のそれぞれの孔により受け入れられる配置および形状を有しかつ後
退位置と伸長位置との間で移動可能な複数のピンと、 ピンを後退位置と伸長位置との間で移動させるピン作動システムであって、(
1)ピンを基板の下から第1上昇速度範囲内の速度で上昇させ、(2)次に、ピ
ンを第2上昇速度範囲内の速度に減速させることにより、ピンが第2上昇速度範
囲内の速度で移動する間に基板の下面と接触する構成のピン作動システムとを有
し、第2上昇速度範囲が第1上昇速度範囲より小さいことを特徴とする基板処理
装置。 - 【請求項2】 前記ピン作動システムは更に、(1)ピンが基板を支持体し
ている間に、ピンを第1上昇速度範囲内の速度で上昇させ、(2)次に、ピンの
速度を第2上昇速度範囲内の速度に減速させ、および(3)ピンを、基板搬送要
素が基板の下に位置決めされる高さの停止位置に移動させることにより、基板支
持体とは係合しなくなった基板を、基板搬送要素が基板の下に位置決めされる高
さまで持ち上げるように構成されていることを特徴とする請求項1記載の基板処
理装置。 - 【請求項3】 底を備えたチャンバと、 基板を、チャンバにおよびチャンバから搬送するための基板搬送要素と、 チャンバ内で基板を受け入れかつ保持するための基板支持体と、 チャンバ底のそれぞれの孔により受け入れられるように配置されかつ形状を有
しかつ後退位置と伸長位置との間で移動可能な複数のピンと、 基板を、伸長位置にあるピンから基板支持体まで搬送するピン作動システムで
あって、(1)ピンを第1下降速度範囲内の速度で下降させ、(2)次に、ピン
を第2下降速度範囲内の速度で下降させることにより、第2下降速度範囲内の速
度で移動する間に基板の下面が基板支持体と接触するように構成されたピン作動
システムとを有し、第2下降速度範囲が第1下降速度範囲より小さいことを特徴
とする基板処理装置。 - 【請求項4】 前記ピン作動システムは更に、基板が基板支持体に搬送され
た後にピンを後退位置に下降させるように構成され、ピンは第1下降速度範囲内
の速度で後退位置まで下降されることを特徴とする請求項3記載の基板処理装置
。 - 【請求項5】 前記ピン作動システムは更に、(1)ピンを、基板搬送要素
より下の高さから第1上昇速度範囲内の速度で上昇させ、(2)次に、ピンの速
度を第2上昇速度範囲内の速度に減速させ、ピンが第2上昇速度範囲内の速度で
移動する間に基板の下面と接触させることにより、ピンが、基板搬送要素から基
板を捕捉できるように構成されていることを特徴とする請求項4記載の基板処理
装置。 - 【請求項6】 前記ピン作動システムは更に、基板搬送要素とは係合しなく
なった基板を、基板の下から基板搬送要素を引き出すことができる高さまで持ち
上げるように構成されていることを特徴とする請求項5記載の基板処理装置。 - 【請求項7】 前記ピン作動システムが空気圧で制御されることを特徴とす
る請求項1、2、3、4、5および6のいずれか1項記載の基板処理装置。 - 【請求項8】 前記ピン作動システムが、 空気圧シリンダを有し、該空気圧シリンダは、該シリンダ内で垂直方向に移動
できかつシリンダを上方シリンダチャンバと下方シリンダチャンバとに分離する
ピストンを備えており、 空気圧源と、 上下のシリンダチャンバと、空気圧源と、大気との間の選択的連通を確立する
複数の弁とを更に有することを特徴とする請求項7記載の基板処理装置。 - 【請求項9】 センサのアレイを有し、各センサが、光源と、該光源に関連
する光検出器であって、関連光源からの光信号を受ける光検出器とを備えており
、 可動プレートを有し、該可動プレートは、その位置に基いて、光源からこれら
のそれぞれの検出器への光信号の伝達を妨げることができ、光検出器からの出力
信号はピンの垂直方向位置を表し、 前記センサに接続されたコントローラを更に有し、該コントローラは、光検出
器からの出力信号を受けかつ受けた出力信号に基いてピンの速度を制御すること
を特徴とする請求項8記載の基板処理装置。 - 【請求項10】 前記ピン作動システムが、 ねじ付きロッドと、 該ねじ付きロッドを駆動するステッパモータと、 該ステッパモータの移動を制御するコントローラとを有することを特徴とする
請求項1、2、3、4、5および6のいずれか1項記載の基板処理装置。 - 【請求項11】 センサのアレイを有し、各センサが、光源と、該光源に関
連する光検出器であって、関連光源からの光信号を受ける光検出器とを備えてお
り、 可動プレートを有し、該可動プレートは、その位置に基いて、光源からこれら
のそれぞれの検出器への光信号の伝達を妨げることができ、光検出器からの出力
信号はピンの垂直方向位置を表し、 前記センサに接続されたコントローラを更に有し、該コントローラは、光検出
器からの出力信号を受けかつ受けた出力信号に基いてピンの位置を確認すること
を特徴とする請求項10記載の基板処理装置。 - 【請求項12】 前記第1上昇速度範囲は、第2上昇速度範囲の少なくとも
約4倍大きいことを特徴とする請求項1、2および5のいずれか1項記載の基板
処理装置。 - 【請求項13】 前記第1下降速度範囲は、第2下降速度範囲の少なくとも
約4倍大きいことを特徴とする請求項3、4および5のいずれか1項記載の基板
処理装置。 - 【請求項14】 チャンバ内で基板を受けかつ保持するための基板支持体上
に配置された基板を処理する方法において、 基板支持体上に配置された基板の下から、第1上昇速度範囲内の速度で複数の
ピンを上昇させる段階と、 次に、第2上昇速度範囲内の速度で移動する間にピンが基板の下面と接触する
ように、ピンを第2上昇速度範囲内の速度に減速させる段階とを含み、第2上昇
速度範囲が第1上昇速度範囲より小さいことを特徴とする方法。 - 【請求項15】 ピンが基板を支持している間に、ピンを、第1上昇速度範
囲内の速度で基板支持体の上方に上昇させる段階と、 次に、ピンの速度を、第2上昇速度範囲内の速度に減速させる段階と、 基板をチャンバにおよびチャンバから搬送するための基板搬送要素が基板の下
に配置される高さにあるストップまでピンを移動させる段階とを更に含むことを
特徴とする請求項14記載の方法。 - 【請求項16】 基板搬送要素を、ピンにより支持された基板の下に配置す
る段階と、 ピンを下降させて、基板を基板搬送要素へと搬送する段階とを更に含むことを
特徴とする請求項15記載の方法。 - 【請求項17】 基板をチャンバにおよびチャンバから搬送するための基板
搬送要素上に配置された基板を処理する方法において、 複数のピンを上昇させて、基板を、基板搬送要素から該基板搬送要素より上方
の位置まで持ち上げる段階と、 基板搬送要素をピンの経路外に引き出す段階と、 ピンを第1下降速度範囲内の速度で下降させる段階と、 次に、第2下降速度範囲内の速度で移動する間に基板の下面が基板支持体と接
触するように、ピンを第2下降速度範囲内の速度で下降させる段階とを含み、第
2下降速度範囲が第1下降速度範囲より小さいことを特徴とする方法。 - 【請求項18】 前記基板が基板支持体に搬送された後に、ピンを後退位置
まで下降させる段階を更に含み、ピンが、第1下降速度範囲内の速度で後退位置
へと下降されることを特徴とする請求項17記載の方法。 - 【請求項19】 前記複数のピンを上昇させて、基板を、基板搬送要素から
、該基板搬送要素より上方の位置まで持ち上げる段階が、 ピンを、基板搬送要素より下の高さから、第1上昇速度範囲内の速度で上昇さ
せる段階と、 次に、ピンが第2上昇速度範囲内の速度で移動する間に、ピンが第1基板の下
面と接触するように、ピンを第2上昇速度範囲内の速度に減速させる段階とを含
み、第2上昇速度範囲が第1上昇速度範囲より小さいことを特徴とする請求項1
7記載の方法。 - 【請求項20】 前記複数のピンを上昇させて、基板を基板搬送要素から基
板搬送要素より上方の位置まで持ち上げる段階が、 基板を支持体しているピンを、基板搬送要素が基板の下から第2上昇速度範囲
内の速度で引き出される高さまで上昇させる段階を更に含むことを特徴とする請
求項19記載の方法。 - 【請求項21】 前記第1上昇速度範囲は、第2上昇速度範囲の少なくとも
約4倍大きいことを特徴とする請求項14、15、19および20のいずれか1
項記載の方法。 - 【請求項22】 前記第1下降速度範囲は、第2下降速度範囲の少なくとも
約4倍大きいことを特徴とする請求項17、18、19および20のいずれか1
項記載の方法。 - 【請求項23】 前記第1上昇速度範囲は、第2上昇速度範囲の少なくとも
約4倍大きく、前記第1下降速度範囲は、第2下降速度範囲の少なくとも約4倍
大きいことを特徴とする請求項19または20記載の方法。
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