JP2003532302A - シングルウェーハリアクターの処理能力の増強 - Google Patents

シングルウェーハリアクターの処理能力の増強

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Abstract

(57)【要約】 シングルウェーハリアクターと該リアクター内に配置可能なマルチウェーハホルダー（３０）を含む、半導体基板処理システムを開示する。また、本システムは任意に、対応する複数のウェーハをリアクターから出し入れするためのマルチワンドアレイを含む自動基板搬送組立体（１４４）と、同時に複数のウェーハをマルチワンドアレイに供給するためのマルチウェーハカセット（１００）とを備える。このマルチウェーハモディフィケーションでは、既存のシングルウェーハリアクターを容易にアップグレードすることができ、またシングルウェーハリアクターシステムの膜均一性及び蒸着プロセス制御性の各利点を保持しながら、リアクターの処理能力を著しく増強させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 技術分野 本発明は全般的に半導体製造工程システムに係り、より詳細には、シングルウ
ェーハリアクター内で半導体ウェーハを処理するための高処理能力の方法と装置
に関する。
【０００２】 背景技術 薄膜材料の蒸着による半導体材料及びデバイス構造体の製造において、様々な
蒸着システムが、従来より使用されている。これらの蒸着システムは、気相の原
料物質の存在下でウェーハ基板を高温に熱してウェーハ表面上に所望の薄膜を蒸
着させる反応チャンバーを備える。
【０００３】 シリコンエピタキシャル膜は、大きく２つの一般的なタイプのリアクター内で
蒸着される。古い方のタイプは、一度に多くのウェーハを保持するバッチリアク
ターである。バッチリアクターは、処理能力を高めたいとの願望に動かされて段
々と大型化してきている。最先端のバッチリアクターは、３４個の１００ｍｍ直
径のウェーハ及び１８個の１５０ｍｍ直径のウェーハを保持することができる。
バッチリアクターの典型的な処理時間は数時間である。このため、１時間当たり
の数十ウェーハという処理能力が達成できる。しかしながら、このような数の複
数のウェーハの保持には大きな面積が必要となることから（このような大型シス
テム内のウェーハキャリアまたはウェーハサセプターは直径がほぼ３０インチで
ある）、全ウェーハの均一性がいまひとつである。かかる大型システムのサセプ
ターは、通例、２列以上のウェーハの同心列を有し、各列内の特徴は大きく異な
る場合がある。特に直径の大きなウェーハ（１５０ｍｍ以上）では、均一性を高
めるためにシングルウェーハリアクターが開発された。
【０００４】 シングルウェーハリアクターは、ウェーハ直径より若干大きいだけの処理チャ
ンバーを有する。これにより処理条件の制御性が改善され、製品薄膜の均一性が
向上する。製品薄膜で最重要な特性は、膜厚の均一性とシリコンエピタキシャル
薄膜の膜抵抗の均一性である。シングルウェーハリアクターの典型的な処理所要
時間は、比較的薄い（＜３０μ厚）エピタクシャルフィルムでは、約１０〜２０
分であり、そのためウェーハの処理能力は１時間当たり３〜６枚である。
【０００５】 面積の大きな基板の場合、シングルウェーハ反応チャンバーは非常に高い均一
性、再現性及び生産高を提供する。マルチウェーハ反応チャンバーは、通例、同
一レベルの均一性及び再現性を達成することができず、マルチウェーハ反応チャ
ンバーの性能は基板の直径が大きくなると大幅に劣化する。
【０００６】 シングルウェーハ蒸着システムでは、単位時間当たりに処理される基板数とし
て表現される処理能力は、基板面積によって激変しない。このため、１００ｍｍ
直径の基板が必要とする処理時間は、２００ｍｍ直径の基板の場合とほぼ同じで
ある。シングル基板リアクターでの小型基板の処理時間の低下は、ほぼ５〜１５
％である。これとは対照的に、マルチ基板リアクターは基板面積の低下によって
処理能力の大きな増加を達成することができる。実例として、典型的なバレルリ
アクター（例えば、「Ｓｕｓｃｅｐｔｏｒ ｆｏｒ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」（半導体基板を加熱するためのサ
セプター）に対してＢｅｒｋｍａｎ他に１９７８年７月４日に発行された米国特
許第４，０９９，０４１号などを参照）は、１５０ｍｍ直径の基板を１５枚、１
２５ｍｍ直径の基板を１８枚、そして１００ｍｍ直径の基板を２８枚保持するこ
とができる。よって、小径基板については処理能力の大きな向上が認められる。
【０００７】 処理能力効率の大きさという面では、シングルウェーハ蒸着ツールは、小径基
板についてはマルチ基板リアクターとのコスト競争力を持たない。しかし、この
欠点は、シングルウェーハ蒸着チャンバー内で小径基板を処理する際に達成され
るより大きな均一性及び再現性も考慮して評価する必要がある。更に、シングル
ウェーハ蒸着装置は、また既に大量に据え付けられているのである。
【０００８】 「Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ Ｗａｆｅｒ Ｖａｃｕｕｍ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」（超高処理能力ウェーハ真空処理シス
テム）に対してＭａｙｄｅｎ他に１９９９年１月５日に発行された米国特許第５
，８５５，６８１号は、高ウェーハ処理能力化という課題へのひとつのアプロー
チを開示する。かかる特許の開示内容は、引用文献としてその全体を本書に援用
する。Ｍａｙｄｅｎは、一般的なウェーハハンドリングシステム（ロボット）の
周りに配列された複数のデュアルウェーハ処理チャンバーを、同システムへのウ
ェーハの出し入れ用のロードロックチャンバーと一緒に利用する複雑な装置を設
ける。このＭａｙｄｅｎのシステムは、複数の複雑な補助機能を備える一体独立
型ウェーハ処理システムであり、そのためそれに応じた複雑で高価なサポートシ
ステムを要する複雑かつ高価な装置が必要となる。
【０００９】 それに応じて、本技術分野では、シングルウェーハ蒸着チャンバーの特徴であ
る均一性及び再現性という大きな利点を保持しながら、単位時間当たりのウェー
ハ処理枚数の大幅増加を図ることにより操作効率を改善する小径基板用の薄膜蒸
着装置を、比較的簡単で、かつ、経済的な装置構成で提供する要望が存在する。
【００１０】 エピタキシャル薄膜形成用改良型リアクターシステムを提供することが、本発
明の１つの目的である。
【００１１】 シングルウェーハリアクターの処理能力と操作効率を高めるための手段及び方
法を提供することが、本発明のもう一つの目的である。
【００１２】 既存のシングルウェーハ反応チャンバー及びその関連（既存の）ウェーハ取り
扱い／処理装置とを利用して、小径ウェーハ用の高処理能力薄膜蒸着処理システ
ムを提供することが、本発明の更なる目的である。
【００１３】 既存のシングルウェーハ反応チャンバー及びその関連（既存の）ウェーハ取
り扱い／処理装置とを、新規支出要件を最小化し半導体処理設備への現行投資の
利用を最大化するように利用して、小径ウェーハ用の高処理能力薄膜蒸着処理シ
ステムを提供することが、本発明の更なる別の目的である。
【００１４】 本発明の他の目的及び利点は、その後の開示と添付の特許請求の範囲からより
完全に明らかになる。
【００１５】 本発明は、シングルウェーハリアクター内で複数の半導体ウェーハを処理する
ための高処理能力の方法及び装置に関する。
【００１６】 したがって、本発明の方法と装置は既存のシングルウェーハリアクターの処理
能力を増強するための改装に適している。
【００１７】 一の態様においては、本発明は、 シングル基板蒸着チャンバーを備えるリアクターと、 蒸着チャンバー内に配置可能なウェーハホルダーであって、その中に形成され
る複数の凹部を有し、かかる凹部のそれぞれが対応する大きさの基板をその中に
保持するように配置・構成されたウェーハホルダーと、 を備える、半導体基板処理システムに関する。
【００１８】 別の態様では、本発明はシングル基板蒸着チャンバーを備えるリアクターを含
む半導体処理システムの処理能力の増強方法に係り、前記各々の凹部は対応する
サイズに作成された基板をその中に保持するように配置及び構成されている方法
に関する。本発明のその他の態様、特徴及び実施形態は、その後の開示と添付の
特許請求の範囲からより完全に明らかになる。
【００１９】 好適な実施態様の説明 本発明は、元来、シングルウェーハ処理システムであったものの中で一度に２
枚以上のウェーハを処理するための装置及び方法を提供する。本発明は、１つの
実施形態においては、複数の基板を保持するためのウェーハホルダー（たとえば
、サセプター）と、複数の基板配列の保管及びバルク搬送用の基板カセットと、
基板を前記基板カセットからリアクターへ移送し、次いで（リアクター内で薄膜
蒸着が完了したあとに）リアクターから同じ若しくは異なる基板カセットへと移
送するための自動移送機構とを利用する。
【００２０】 かかる自動移送機構は、コンピュータ制御され、人間の介入なしに機能するの
が好ましい。
【００２１】 基板カセットは、持ち上げられ、リアクターの蒸着チャンバーに搬送され、蒸
着チャンバーでコーティングされ、そのリアクターのチャンバーから取り出され
、そして同じカセットまたは異なるカセット、あるいはコーティングされた基板
品用の他の容器に搬送されるウェーハの供給源として、これらの複数の配列の基
板を収容するために、できれば後に詳述する通りに構成されたリアクターに、基
板の供給源を提供するように任意の適切なやり方で構成してもよい。
【００２２】 図１Ａは、代表的なシングル基板リアクター内に配置された先行技術の基板ホ
ルダー１０の頂面図である。先行技術の基板ホルダー１０は、適切な耐熱特性を
備えるグラファイトなどの適切な材料から形成された丸い皿状の要素である。図
示したホルダー１０は、その中に形成された凹部１８を有し、この凹部は凹部側
壁２０と凹部の床２２が境界を形成している。この凹部は、たとえば、２００ｍ
ｍ直径のウェーハの大型基板を、その中に保持するように対応する寸法に作られ
る。
【００２３】 図１Ｂは、本発明の一の実施形態による基板ホルダー３０の概略頂面図である
。この基板ホルダー３０は、シングルウェーハリアクターと適合し、また図１Ａ
に示すように、かかるリアクターの先行技術のホルダーの外部寸法に相当する外
部寸法（外径）を有する丸い皿状の形状をしている。
【００２４】 図１Ｂに示すウェーハホルダー３０は、その中に凹部４０及び４２を具有し、
その各凹部は、図１Ａの対応シングルウェーハホルダーより小さな基板を受け入
れるための寸法に作られている。例えば、マルチ凹部ウェーハホルダーは、その
中に１００ｍｍ直径のウェーハを保持するための凹部を有していてもよい。
【００２５】 図１Ｃは、本発明の他の実施形態による基板ホルダー６０の概略頂面図である
。図の基板ホルダー６０はその中に４つの凹部６２を有し、それぞれが、１００
ｍｍなど、対応サイズのウェーハをその中に保持するのに適切な直径を有する。
もちろん、この凹部が、拘束なしに、ウェーハを凹部に容易に出し入れできる適
切な嵌合を提供するように、一般にその中に保持するウェーハよりも若干大きな
寸法特性であることが認められる。
【００２６】 一の実施形態では、本発明は、蒸着チャンバーに複数の基板を自動で同時に出
し入れできる新しい基板カセット及び移送機構を提供する。
【００２７】 図２Ａは、シングルチャンバーリアクターと一緒に使用するのに適した先行技
術のカセット１００を示す。
【００２８】 カセット１００は、それぞれ対向する側壁１０４及び１０６のスロット１０２
の中に、通例、２５個である複数の基板を保持するように構成される。側壁１０
４及び１０６は、その各端部において、端壁１０８及び１１０に結合されて、基
板の保管と搬送を行うための底の開いた箱状容器を形成する。
【００２９】 図２Ｂは、本発明の一の実施形態による基板カセット１２０の概略頂面図であ
る。カセット１２０は、側壁１２４及び１２８、並びに中間壁１２６内のスロッ
ト１２２を有することを特徴とし、また、かかる壁はすべて互いに平行であり、
図示するように、端壁１３０、１３２、１３４及び１３６と結合される。
【００３０】 カセットはそれにより、スロット１２２に基板を収容するため、第一区画１３
８及び第二区画１４０とを含む二区画構造を形成する。このようにして、第一配
列の基板が、カセットの左側部分（区画１３８、図２Ｂに示す頂面図を参照）に
保持され、第二配列の基板がカセットの右側部分に保持される（区画１４０）（
明瞭にするために、図２Ｂには基板を不図示にした）。
【００３１】 図３は、本発明の一の実施形態による搬送組立体ユニット１４４の概略頂面図
である。図示した実施形態の搬送組立体ユニット１４４は、ロボットアーム１５
２に配置され、信号送信ライン１５４によりロボットアームに結合されたプロセ
ッサ（ＣＰＵ）１５６によって自動化される２つのワンドサブ組立体１４８及び
１５０を備える。
【００３２】 プロセッサ１５６は、搬送組立体ユニットの平行移動と、ワンドサブ組立体１
４８及び１５０の把持／放出動作を、サイクルタイムプログラムあるいはその他
の動作ステップの所定の作動順序に従って実行するようにプラグラム制御可能に
構成してもよい。プロセッサは、マイクロプロセッサ若しくはマイクロコントロ
ーラユニット、あるいはコンピュータ端末など、任意の適当なタイプであってよ
い。
【００３３】 動作時、基板カセットはロードロックステーションに装填され、移送機構（ロ
ボット）がそのカセットから基板を取り出してそれらを蒸着チャンバー内に移送
し、前記基板をウェーハホルダーの凹部に配置するようにプログラム制御可能に
構成される。チャンバー内の薄膜蒸着に続いて、基板は移送機構により取り出さ
れて、同じカセットかあるいは異なるカセットへと戻される。
【００３４】 図２Ｂのデュアル基板配列の実施形態では、カセットの各トレイ部分内の対応
基板の中心間間隔（たとえば、左側トレイ部分の第一スロット内のウェーハの中
心と右側トレイ部分の第一スロット内のウェーハの中心との間の間隔）が、基板
ホルダー内のかかる基板の受容凹部の中心間間隔と同じであり、また、かかる中
心間間隔は自動基板搬送組立体のワンド要素の中心間間隔と同じである。
【００３５】 自動基板搬送組立体は、複数の「ワンド」又はウェーハホルダー要素を取り付
けたロボット機構として便利に使用される。ウェーハは、開示内容全体を参考文
献として本願に援用した、１９８８年１０月４日付けでＰｒｅｎｔａｋｉｓに発
行された米国特許第４，７７５，２８１号「Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｍｅ
ｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｌｏａｄｉｎｇ ａｎｄ Ｕｎｌｏａｄｉｎｇ Ｗａｆｅｒ
ｓ（ウェーハの装填と取り出しのための装置及び方法）」に開示される通り、ウ
ェーハ搬送時に、真空などにより対応ワンドに固定されてもよい。あるいは、他
の適切な固定手段及び／又は方法をウェーハ搬送に使用してもよい。
【００３６】 マルチウェーハホルダーと、複数のワンドを備える自動基板搬送組立体と、本
発明のマルチウェーハカセットとが、本発明に従って機能的に結合及び使用され
るとき、より小さな（たとえば、１００ｍｍ）ウェーハは、シングルウェーハリ
アクターにおいて、同様なリアクターでより大きな（たとえば、２００ｍｍ）ウ
ェーハを処理する場合よりも格段に大きな処理能力で処理される。しかし、シン
グルウェーハ反応チャンバーに固有の均一性と再現性という大きな利点が保持さ
れるのである。
【００３７】 当業者には明らかであるように、本発明の広い範囲及び趣旨の範囲内で変形例
は可能である。例えば、２枚のウェーハはマルチ基板ホルダーの凹部内で同時に
処理でき、蒸着チャンバーへのウェーハの出し入れは、先行技術のシングルワン
ド移送システムによって、つまり二往復することによって実行される。かかる構
成では、ウェーハは搬送機構（ロボット）を適切にプラグラム制御することによ
り、シングルウェーハ保持カセット若しくは図２Ｂに示すタイプのデュアルカセ
ットから取り出し、及び／又は蒸着させることができる。
【００３８】 あるいは、基板ホルダーは３枚以上の基板を同時処理するように、その中に形
成された３つ以上の凹部で構成され得る。最大の処理能力は、図２Ｂに示すタイ
プと同様なマルチウェーハカセットと、図３に示すタイプと類似な複数ワンド移
送機構を利用することによって達成される。
【００３９】 図２Ｂに示すタイプのデュアルカセット若しくは図２Ａに示す先行技術のシン
グルカセットのいずれかを備える先行技術のシングルワンド移送機構の使用は、
本発明の広範な趣旨と範囲内であり、当業者は過度な実験なしに実施可能である
。同様に、本発明の広範な実施の中で同時に処理される奇数枚数の基板の挿入と
取り出し用に、シングル若しくはデュアルワンド移送機構、およびシングル若し
くはデュアルカセットを使用してもよい。
【００４０】 更なる変形実施形態として、同時に搬送及び／又は処理される３枚以上のウェ
ーハに、同一のシステムの利用を拡張することできる。
【００４１】 ウェーハの装填と取り出し用に、両面ワンドが本発明の一の実施形態において
使用され、１枚のウェーハがワンド上、例えばその上面に逆に配置され、第二の
ウェーハがワンドの下面に普通に配置される。本ワンドは、ワンドの元々底面で
あった面を上面位置に平行移動するため、またそれと同時にワンドの元々上面で
あった面を底面位置に同時に平行移動させて、関連ウェーハがワンドの軸方向の
回転によって反転により所定の位置に配置されるように、軸方向に回転可能とな
っている。
【００４２】 他の実施形態では、ワンドをすべて置き換えるのに複部構成のカセットを使用
することができる。カセット部分がワンドのように動作してウェーハの装填と取
り出しを行い、アーム上のフォーク状アタッチメント（アタッチメントでない場
合、その上にワンド部が取り付けられる）がカセットの各部を持ち上げる。この
カセットは、基本的には、システムの１つのロードロックの中で解体され、他の
ロードロックの中で再組立てされる。
【００４３】 他の実施形態では、サセプター自体を循環式に装填・取り出しすることができ
る。蒸着チャンバーの中で回転するサセプターが２つ以上あると、チャンバーエ
ッチング時間が低減し、１つのサセプターのエッチング時に、他のサセプターが
プロセスを実行することができる。
【００４４】 本発明の他の実施形態では、蒸着チャンバーへの単一ウェーハの出し入れを検
討している。この場合には、成長プロセスは、サセプターが複数のウェーハを保
持する状態で実行される。例えば、単一のサセプター上に２枚の１２５ｍｍ直径
のウェーハを保持するようにサセプターを構築してもよいが、ウェーハの装填及
び取り出しはシリアル（単一）的に行われる。
【００４５】 具体的な実施例では、シングルウェーハリアクターは、公称では単一の８イン
チのサセプターであったものの上に２枚の４インチウェーハを保持するように構
築されたサセプターにより修正してもよい。
【００４６】 他の実施例では、シングルウェーハリアクターシステムは、５個の４インチウ
ェーハを保持するように構築されたサセプターを提供することによって修正して
もよい。
【００４７】 他の様々な実施形態では、ウェーハの出し入れが簡単にできるように、ロード
ロック内にシングル基板ホルダーだけを使用するようにシステムを選択的に構成
してもよい。
【００４８】 サセプターリングも、本発明の実施において変形及び修正してもよい。
【００４９】 本発明の機能と利点は、次の非限定的な実施例により更に完全に示される。
【００５０】 実施例１ 本発明による高処理能力の薄膜蒸着処理構成は、ＡＳＭ Ｅｐｓｉｌｏｎ Ｏ
ｎｅ， Ｍｏｄｅｌ Ｅ２シリコン化学蒸着法（ＣＶＤ）システムで実施された
。無修正時、このシングルウェーハリアクターは、一度に１つの基板を処理する
ことができ、基板の直径は１００〜２００ｍｍである。
【００５１】 本発明によるシステムの修正の後、本システムは完全な自動基板移送により、
２枚の１００ｍｍウェーハを同時に処理するように操作された。
【００５２】 本システムは、次の構成要素を含むように修正された。 ◆デュアルカセットは１００ｍｍのデュアル配列を横並びに保持し、既存のロ
ードロックに適合するように設計された。 ◆ウェーハ移送アーム上にデュアルワンドを収容するように移送機構が構成さ
れた。 ◆ウェーハホルダーはその中に形成された２つの凹部を備え、２つの１００ｍ
ｍ基板を保持するように成形及び配置を行った。 ◆各ツール及び既存の回転／ウェーハ移送サブシステム内の制御ロジックに付
随する修正が行われた。
【００５３】 ２００回以上のデュアルウェーハ移送が行われたが操作に問題はまったくなか
った。シングル基板リアクター内で２つの基板上に薄膜を同時に蒸着できること
は、シングルウェーハの順次処理に比して、処理能力を実効的に倍加した。この
結果、薄膜蒸着の均一性及び再現性という大きな利点を保持しながら製造コスト
が大幅に低減された。
【００５４】 本発明は、本明細書の開示と説明により当業者には容易にわかる通り、本発明
は他の特徴、変更及び代替実施形態にも及び、またそれらを包含するものである
。従って、各請求項は、その趣旨と範囲の中に、すべてのかかる機能、修正物及
び代替実施形態を含むと解釈するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 先行技術の基板ホルダーの概略頂面図である。
【図１Ｂ】 本発明の実施形態による基板ホルダーの概略頂面図である。
【図１Ｃ】 本発明の他の実施形態による基板ホルダーの概略頂面図である
。
【図２Ａ】 先行技術の基板カセットの概略頂面図である。
【図２Ｂ】 本発明の１つの実施形態による基板カセットの概略頂面図であ
る。
【図３】 本発明の１つの実施形態による搬送組立体ユニットの概略頂面図
である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年７月１日（２００２．７．１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3F022 AA08 CC02 EE01 EE05 KK18 MM11 MM13 5F031 CA02 DA01 EA19 FA09 FA11 FA12 FA17 FA21 GA02 GA03 GA08 GA24 GA47 HA02 HA12 HA42 HA59 HA60 MA28 NA07 【要約の続き】

Claims (46)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板処理システムであって、 シングル基板蒸着チャンバーを備えるリアクターと、 前記蒸着チャンバー内に配置可能なウェーハホルダーであって、その中に複数
    の凹部を有し、該凹部の各々が対応する寸法に作られた基板をその中に保持する
    ように配置及び構成されたウェーハホルダーと、 を備える半導体基板処理システム。
  2. 【請求項２】 対応する複数の基板を同時に搬送して前記蒸着チャンバーか
    ら出し入れするように構築及び配置された複数のワンドを備えるワンドアレイを
    含む自動基板搬送組立体を更に備える、請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】 複数の基板を１つずつ逐次搬送して前記蒸着チャンバーから
    出し入れように配置された自動基板搬送組立体を更に備える、請求項１に記載の
    システム。
  4. 【請求項４】 自動基板搬送組立体を更に備える、請求項１に記載のシステ
    ム。
  5. 【請求項５】 複数の配列の基板の保管及びバルク搬送するための、かつ、
    前記自動基板搬送組立体との基板捕捉及び基板送出関係となるように配置可能な
    基板カセットを更に備える、請求項４に記載のシステム。
  6. 【請求項６】 対応する複数の基板を同時に搬送して前記蒸着チャンバーか
    ら出し入れするように構築及び配置された複数のワンドを備えるワンドアレイを
    備える自動基板搬送組立体を更に備え、前記自動基板搬送組立体及び基板カセッ
    トは、前記自動基板搬送組立体が前記基板カセットに対して捕捉位置に平行移動
    したときに、前記の複数のワンドが係合して前記基板カセットから複数の基板を
    取り出し、各ワンドが係合して基板の前記複数の配列の中の異なる配列から基板
    を取り出すように、かつ、前記自動基板搬送組立体が前記基板カセットに対して
    蒸着位置に平行移動されたときに、前記複数のワンドが解放されて前記基板カセ
    ット上に複数の基板が置かれ各ワンドが解放されて基板の前記複数の配列のうち
    の異なる配列の中へ基板を置くように構築及び配置された、請求項５に記載のシ
    ステム。
  7. 【請求項７】 対応する複数の基板を同時に搬送して前記蒸着チャンバーか
    ら出し入れするように構築及び配置された複数のワンドを備える両面ワンドアレ
    イを含む自動基板搬送組立体を更に備える、請求項１に記載のシステム。
  8. 【請求項８】 ロードロックチャンバーと、複部構成カセットを含むワンド
    レス自動基板搬送組立体と、前記ロードロックチャンバー内で前記複部構成カセ
    ットと選択的に係合及び係合解除するように配置されている搬送用アームと、を
    更に備える、請求項１に記載のシステム。
  9. 【請求項９】 ウェーハの再生のためのエッチングチャンバーと、少なくと
    も２つのウェーハホルダーと、前記の少なくとも２つのウェーハホルダーのうち
    の一方を、前記の少なくとも２つのウェーハホルダーのうちの他方が前記エッチ
    ングチャンバー内にある間に、前記リアクター内に導入するように、かつ、前記
    エッチングチャンバーから前記リアクターへの前記ウェーハホルダーの導入と前
    記リアクターから前記エッチングチャンバーへの前記ウェーハホルダーの導入の
    後に、前記リアクターとエッチングチャンバーからウェーハホルダーを抜き取る
    ように配置されている自動化基板搬送組立体を更に備える、請求項１に記載のシ
    ステム。
  10. 【請求項１０】 前記ウェーハホルダーはその中に２つの凹部を有する、請
    求項１に記載のシステム。
  11. 【請求項１１】 前記ウェーハホルダーはその中に４つの凹部を有する、請
    求項１に記載のシステム。
  12. 【請求項１２】 前記ウェーハホルダーは約２００ｍｍ〜約３５０ｍｍの範
    囲の直径を有する、請求項１に記載のシステム。
  13. 【請求項１３】 前記ウェーハホルダーは約２００ｍｍ〜約３００ｍｍの範
    囲の直径を有する、請求項１に記載のシステム。
  14. 【請求項１４】 前記ウェーハホルダーの凹部の各々は約１００〜約１５０
    ｍｍの範囲の直径を有する、請求項１に記載のシステム。
  15. 【請求項１５】 前記ウェーハホルダーの凹部の各々は約１００〜約１２５
    ｍｍの範囲の直径を有する、請求項１に記載のシステム。
  16. 【請求項１６】 基板を複数の配列に配置するためのスロット部材を含む基
    板カセットを更に備え、連続配列が互いに並列関係である、請求項１に記載のシ
    ステム。
  17. 【請求項１７】 前記基板カセットは基板の２つの配列を保持するように構
    築及び配置され、すべての基板が平面であり、第一配列内の各基板が第二配列内
    の対応する各基板と略同一平面内にある、請求項１６に記載のシステム。
  18. 【請求項１８】 前記第一及び第二配列が互いに平行である、請求項１７に
    記載のシステム。
  19. 【請求項１９】 自動基板搬送組立体と基板カセットとを更に含み、前記基
    板ホルダーと、自動基板搬送組立体と、基板カセットが同時に２つの基板を処理
    するように構築及び配置されている、請求項１に記載のシステム。
  20. 【請求項２０】 前記リアクターは２００ｍｍの直径を有する単一基板を処
    理するための寸法を与えられたシングルウェーハ蒸着チャンバーを備える、請求
    項１に記載のシステム。
  21. 【請求項２１】 前記ウェーハホルダー内に形成された前記複数の凹部は、
    １００ｍｍの直径を有する基板を保持するように配置及び構成されている、請求
    項１に記載のシステム。
  22. 【請求項２２】 前記ウェーハホルダー内に形成された前記凹部の各々は円
    形である、請求項１に記載のシステム。
  23. 【請求項２３】 サイクルタイムプログラムに従って前記自動基板搬送組立
    体をプログラム制御可能に操作するためのプロセッサを更に備える、請求項１に
    記載のシステム。
  24. 【請求項２４】 シングル基板蒸着チャンバーを備えるリアクターを含む半
    導体処理システムの処理能力を高める方法であって、 前記蒸着チャンバー内に、その中に形成された複数の凹部を有し、前記凹部の
    各々が対応するサイズの基板をその中で保持するように配置及び構成されている
    基板ホルダーを配置するステップと、 を含む方法。
  25. 【請求項２５】 対応する複数の基板を同時に搬送して前記蒸着チャンバー
    から出し入れするために構築及び配置されている複数のワンドを備えるワンドア
    レイを含む自動基板搬送組立体を提供するステップを更に含む、請求項２４に記
    載の方法。
  26. 【請求項２６】 複数の基板を１つずつ逐次搬送して前記リアクターから出
    し入れするように配置された自動基板搬送組立体を提供するステップを更に含む
    、請求項２４に記載の方法。
  27. 【請求項２７】 自動基板搬送組立体を提供するステップを更に含む、請求
    項２４に記載の方法。
  28. 【請求項２８】 複数の配列の基板の保管及びバルク搬送のための基板カセ
    ットを提供するステップを更に含み、前記カセットは自動基板搬送組立体に対し
    て基板捕捉及び基板配送関係となるように配置可能である、請求項２７に記載の
    方法。
  29. 【請求項２９】 対応する複数の基板を前記蒸着チャンバーに同時に出し入
    れするように構築及び配置された複数のワンドを備えるワンドアレイを含む自動
    基板搬送組立体を提供するステップであって、前記基板カセットは複数の基板配
    列を含み、前記自動基板搬送組立体に対して基板捕捉・基板配送関係となるよう
    に前記基板カセットを配置するステップと、 前記の複数のワンドが係合して前記基板カセットから複数の基板を取り出し、
    各ワンドが係合して前記の複数の基板配列のうちの異なる配列から基板を取り出
    すように、前記自動基板搬送組立体を前記基板カセットに対して捕捉位置に平行
    移動することと、 前記の係合し取り出された基板を前記蒸着チャンバーへ搬送し前記基板を前記
    ウェーハホルダー内の各凹部に放出する前記自動基板搬送組立体を平行移動する
    ことと、 前記蒸着チャンバー内で前記基板に薄膜材料を蒸着してコーティングされた基
    板を生産することと、 前記蒸着ステップの完了後に前記蒸着チャンバー内に前記自動基板搬送組立体
    を平行移動して前記ウェーハホルダー内の各凹部から前記のコーティング済み基
    板を取り出すことと、 前記の取り出されたコーティング済み基板を前記基板カセット又は第二の基板
    カセットに対して蒸着位置に搬送する前記自動基板搬送組立体を平行移動して前
    記のコーティング済み基板を前記基板カセット又は第二の基板カセットに放出す
    ることと、 によって前記半導体処理システムを操作するステップとを更に含み、 それによって個々の基板の逐次搬送及び処理に対して前記半導体処理システム
    の処理能力が増大する請求項２８に記載の方法。
  30. 【請求項３０】 対応する複数の基板を同時に搬送して前記蒸着チャンバー
    から出し入れするように配置された複数のワンドを備える両面ワンド組立体を用
    いるステップを含む、請求項２４に記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記蒸着チャンバー内に前記複数のウェーハホルダーの一
    つを配置してその上でウェーハを処理し、それと並行して、前記各ウェーハホル
    ダーのうちの他のウェーハホルダーがその上でのウェーハの処理中に前記蒸着チ
    ャンバーに入った後にそれを再生することを含む複数のウェーハホルダーを連続
    して用いるステップを含む、請求項２４に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記再生ステップは前記各ウェーハホルダーのうちの前記
    の他のウェーハホルダーをエッチング処理するステップを含む、請求項３１に記
    載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記ウェーハホルダーはその中に２つの凹部を有する、請
    求項２４に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 前記ウェーハホルダーはその中に４つの凹部を有する、請
    求項２４に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記ウェーハホルダーは約２００ｍｍ〜約３５０ｍｍの範
    囲の直径を有する、請求項２４に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 前記ウェーハホルダーは約２００ｍｍ〜約３００ｍｍの範
    囲の直径を有する、請求項２４に記載の方法。
  37. 【請求項３７】 前記ウェーハホルダーの凹部の各々は約１００ｍｍ〜約１
    ５０ｍｍの範囲の直径を有する、請求項２４に記載の方法。
  38. 【請求項３８】 前記ウェーハホルダーの凹部の各々は約１００ｍｍ〜約１
    ２５ｍｍの範囲の直径を有する、請求項２４に記載の方法。
  39. 【請求項３９】 基板を複数の配列に配置するためのスロット部材を含む基
    板カセットを提供するステップを更に含み、連続する配列が互いに並列関係にあ
    る、請求項２４に記載の方法。
  40. 【請求項４０】 基板の２つの配列を保持するように構築及び配置された基
    板カセットを提供するステップを更に含み、すべての基板が平面であり、第一配
    列内の各基板は第二配列内の対応する各基板と略同一平面内にある、請求項２４
    に記載の方法。
  41. 【請求項４１】 前記第一及び第二配列が互いに平行である、請求項４０に
    記載の方法。
  42. 【請求項４２】 自動基板搬送組立体と基板カセットとを提供するステップ
    を更に含み、前記基板ホルダーと、自動基板搬送組立体と、基板カセットが２つ
    の基板を同時に処理するように構築及び配置されている、請求項２４に記載の方
    法。
  43. 【請求項４３】 前記リアクターは２００ｍｍの直径を有する単一基板を処
    理するための寸法に作られたシングルウェーハ蒸着チャンバーを備える、請求項
    ２４に記載の方法。
  44. 【請求項４４】 前記ウェーハホルダー内に形成された前記複数の凹部は、
    １００ｍｍの直径を有する基板を保持するように配置及び構成された、請求項２
    ４に記載の方法。
  45. 【請求項４５】 前記ウェーハホルダー内に形成された前記凹部の各々は円
    形である、請求項２４に記載の方法。
  46. 【請求項４６】 基板を搬送して前記蒸着チャンバーに出し入れするための
    自動基板搬送組立体を提供するステップと、サイクルタイムプログラムに従って
    前記自動基板搬送組立体をプログラム制御可能に操作するステップを更に含む、
    請求項２４に記載の方法。
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