JP2009541599A - Ａｌｄおよびｃｖｄ用のバッチ処理プラットフォーム - Google Patents

Abstract

ＡＬＤまたはＣＶＤ処理に用いられるバッチ処理プラットフォームが、高スループットと最小設置面積のために構成される。一実施形態では、処理プラットフォームは、大気移送領域と、バッファチャンバとステージングプラットフォームとを有する少なくとも１つのバッチ処理チャンバと、移送領域内に配置される移送ロボットとを備え、移送ロボットは、複数の基板取り扱いブレードを備えた少なくとも１つの基板移送アームを有している。プラットフォームは、移送ロボットと堆積ステーションへ必要なサービスアクセスを提供するために、配置されたサービス通路をその間に備えて構成された２つのバッチ処理チャンバを含んでもよい。別の実施形態では、処理プラットフォームは、少なくとも１つのバッチ処理チャンバと、ＦＯＵＰと処理カセットとの間で基板を移送するように適合された基板移送ロボットと、カセットハンドラロボットを含むカセット移送領域とを備えている。カセットハンドラロボットは、リニアアクチュエータまたは回転テーブルであってもよい。
【選択図】 図１Ｂ

Description

発明の背景

発明の分野
[0001]本発明の実施形態は、一般的に、基板を処理するための装置に関する。より具体的には、本発明は、基板上で原子層堆積（ＡＬＤ）および化学気相堆積（ＣＶＤ）を実行するためのバッチ処理プラットフォームに関する。

関連技術の説明
[0002]半導体デバイスを形成するプロセスは、通常、複数のチャンバを含む基板処理プラットフォーム内で実施される。幾つかの例では、マルチチャンバ処理プラットフォームまたはクラスタツールの目的は、制御された環境下で、基板上で２つ以上のプロセスを順次実行することである。しかし、他の例では、マルチチャンバ処理プラットフォームは、基板上で１回処理ステップを実行するだけであり、追加のチャンバは、基板がプラットフォームによって処理される速度を最大にするように意図されている。後者の場合、基板上で実行されるプロセスは、典型的にはバッチプロセスであり、比較的多数の基板（例えば、２５または５０枚）が、所定のチャンバ内で同時に処理される。バッチ処理は、例えばＡＬＤプロセスおよび幾つかの化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスなどに関して、経済的に採算のとれる方法で、個々の基板について実行するには時間がかかりすぎるプロセスにとっては特に有益である。

[0003]基板処理プラットフォームまたはシステムの有効性は、維持コスト（ＣＯＯ）によって定量化されることが多い。ＣＯＯは、多数の要因によって影響を受けるが、主に、システムの設置面積（すなわち、製造工場内のシステムを作動させるのに必要な延べ床面積）と、システムのスループット（すなわち、１時間当たりに処理される基板の数）とによって影響を受ける。設置面積は、典型的には、システムに隣接するメンテナンスに必要なアクセス領域を含んでいる。したがって、基板処理プラットフォームは比較的小さいが、操作およびメンテナンスのため全側面からアクセスする必要がある場合は、システムの有効設置面積は、さらに極端に大きくなる可能性がある。

[0004]プロセス変動に対する半導体産業の許容範囲は、半導体デバイスのサイズが小さくなるに伴って減少し続けている。これらのより厳しいプロセス要件を満たすために、半導体産業は、厳しい処理ウィンドウ要件を満たす多数の新しいプロセスを開発してきたが、これらのプロセスは完成するのに長時間を要することが多い。例えば、高アスペクト比である６５ｎｍ以下の小さい相互接続形状体の表面上に共形的に銅拡散バリア層を形成するには、ＡＬＤプロセスの使用が必要なことがある。ＡＬＤはＣＶＤの一変形であって、ＣＶＤと比較して優れた段差被覆特性を示す。ＡＬＤは、エレクトロルミネセントディスプレイを製造するために最初に採用された原子層エピタキシー（ＡＬＥ）に基づいている。ＡＬＤは、基板表面上に反応性前駆体分子の飽和単層を堆積するために化学吸着を採用する。これは、適切な反応性前駆体をパルス状に堆積チャンバ内に交互に注入することによって達成される。反応性前駆体の各注入は、典型的には不活性ガスパージによって分離され、先に堆積された層に新しい原子層を提供することにより、基板上に均一な層を形成する。このサイクルが繰り返されて、層を所望の厚さに形成する。ＡＬＤ技術の最も大きな欠点は、堆積速度が、少なくとも一桁、典型的なＣＶＤ技術よりも遅いことである。例えば、ＡＬＤ処理によっては、基板の表面上に高品質の層を堆積するために、約１０〜約２００分間のチャンバ処理時間を必要とすることもある。デバイスの性能要件に応じてこのようなプロセスを選択することを強いられるが、従来の単一基板処理チャンバ内でデバイスを製造するコストは、基板のスループットが低いことから、増加するであろう。したがって、このような処理を経済的に採算のとれるように実現する際には、典型的には、バッチ処理方法が取られる。

[0005]したがって、スループットを最大にし、且つ設置面積を最小にする、ＡＬＤおよびＣＶＤ用途のためのバッチ処理プラットフォームが必要である。

発明の概要

[0006]本発明の実施形態は、設置面積が最小でスループットが高い、基板のＡＬＤまたはＣＶＤ処理に用いるバッチ処理プラットフォームを提供する。一実施形態においては、処理プラットフォームは、大気中移送領域と、バッファチャンバとステージングプラットフォームとを有する少なくとも１つのバッチ処理チャンバと、移送領域内に配置された移送ロボットとを備え、移送ロボットは、複数の基板取り扱いブレードを備える、少なくとも１つの基板移送アームを有する。移送ロボットは、処理カセットとステージングカセットとの間に基板を移送するように適合されてもよく、さらに、２棒リンク機構ロボットを用いて適合されてもよい。プラットフォームは、移送ロボットと堆積ステーションへの必要なサービスアクセスを提供するために、サービス通路をその間に配置して構成された２つのバッチ処理チャンバを含んでもよい。流体送出システムが、少なくとも１つのバッチ処理チャンバの内部プロセス容積と流体連通してもよく、バッチ処理チャンバに近接する施設タワー内に配置されてもよい。ＦＯＵＰ（前面ドア付きポッド）管理システムが、プラットフォームに隣接して配置されてもよい。

[0007]別の実施形態においては、処理プラットフォームは、少なくとも１つのバッチ処理チャンバと、ＦＯＵＰと処理カセットとの間で基板を移送するように適合された基板移送ロボットと、カセットハンドラロボットを含むカセット移送領域とを備えている。カセット移送領域は、大気圧で維持されてもよく、カセットハンドラロボットは、垂直持ち上げ能力を有するリニアアクチュエータ、または回転テーブルであってもよい。あるいは、カセット移送領域は、大気圧よりも低い圧力で維持され、基板の移送ロボットに近接して処理カセットを支持するように適合された１つまたは複数のロードロックをさらに備えてもよい。この態様においては、カセットハンドラロボットは、垂直持ち上げ能力を有するリニアアクチュエータか、垂直持ち上げ能力を有する回転テーブルであってもよい。一構成では、プラットフォームは、２つのロードロックと２つのバッチ処理チャンバとを備え、回転テーブルは、各ロードロックの下および、各堆積チャンバの下でカセットを回転可能に配置し、カセット移送領域と堆積チャンバとの間、および、カセット移送領域とロードロックとの間でカセットを垂直に移送するように適合されてもよい。流体送出システムは、少なくとも１つのバッチ処理チャンバの内部プロセス容積と流体連通してもよく、バッチ処理チャンバに近接する施設タワー内に配置されてもよい。ＦＯＵＰ管理システムが、プラットフォームに隣接して配置されてもよい。

[0008]本発明の上記の特徴を詳細に理解することができるように、上記で簡単に要約した本発明は、実施形態を参照することによって、より詳細に説明される。実施形態のうちの幾つかは、添付の図面に図示されている。しかし、添付の図面は、本発明の典型的な実施形態のみを図示しており、したがって、本発明の範囲を限定すると見なされるべきではなく、本発明に関しては他の同等の効果的な実施形態を認めてもよい、ことに留意されたい。

詳細な説明

[0035]スループットが最大で設置面積が最小である、ＡＬＤおよびＣＶＤ用途のためのバッチ処理プラットフォームが提供される。一実施形態においては、複数のアームロボットを用いて基板を移送することによってスループットが改善される。別の実施形態においては、カセットハンドラロボットを用いてカセット全体を移送することによりスループットを改善する。

複数のアームロボットプラットフォーム
[0036]本実施形態においては、複数のアームを有するロボットが、複数のブレードで構成されたアームを用いてステージングカセットと処理カセットとの間で基板を移送することにより、移送時間を減少させる。基板の移送中、処理チャンバはアイドル状態であるため、システムのスループットには、基板を処理カセットへ、およびそこから搬出するのに必要な時間を最小にすることが有益である。ロボットはまた、単一ブレードで構成された別のアームを用いて基板輸送ポッドとステージングカセットとの間で基板を移送して、基板輸送ポッドとステージングカセットとの間の基板間隔の差を調整する。構成には、直角座標ロボットベースのプラットフォーム、および、２つのバッチ処理チャンバと、プラットフォームの全ての構成要素がプラットフォームへ側面からアクセスせずに、メンテナンスのためにアクセスされることを可能にする、２つのバッチ処理チャンバの間の共通のアクセス空間とを有する構成を含む。

[0037]図１Ａは本発明の一態様の概略的な平面図であって、バッチ処理プラットフォームは基板移送用の複数のアームロボット（以降システム１００と称す）を用いている。システム１００は、１つまたは複数のバッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂと、システムコントローラ１１１と、移送ロボットアセンブリ１０３および１つまたは複数のロードステーション１０４Ａ〜Ｃを含むファクトリインターフェース（ＦＩ）１０２と、施設タワー１３０に収容されてもよいプロセス流体送出システムとを含む。例示目的で、移送ロボットアセンブリ１０３が３つの位置で（すなわち、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃと隣接、反応器１２１Ａと隣接、および反応器１２１Ｂと隣接して）、同時に図示されている。バッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１ＢはＦＩ１０２に隣接して、且つ相互に近接して置かれることにより、システム１００の全体設置面積と、移送ロボットアセンブリ１０３がロードステーション１０４Ａ〜Ｃとバッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂとの間で基板を移送する際に移動するのに必要な距離とを最小にする。２つのバッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂが図１Ａで図示されているが、追加のステーションが容易に加えられてもよい。施設タワー１３０は、バッチ処理ステーション１０１ＢとＦＩ１０２からサービス距離１３７に配置されてもよく、オーバーヘッドラック１４０を介してシステム１００の他の構成要素に連結されてもよい。サービス距離１３７によって、アクセスドア１３５Ａを開いて移送ロボットアセンブリ１０３を点検することができる。

[0038]バッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂは、各種の基板グループに同一バッチ処理を同時に実行するように構成されてもよく、または、バッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂは、同一基板グループに２回の異なるバッチ処理を順次実行するように構成されてもよい。前者の構成では、各バッチ処理ステーションにおける基板処理の開始時間は、段階に分けられ（すなわち交互に行われ）て、バッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂへ、およびバッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂからの基板の移送に伴うアイドル時間を最小にする。移送ロボットアセンブリ１０３は、１つのバッチ処理ステーションに一度に装填および取り出しするためだけに必要である。後者の構成では、１つの基板グループが１つのバッチ処理ステーションで１回目のバッチ処理を受け、その後、別のバッチ処理ステーションで２回目のバッチ処理を受ける。あるいは、システム１００は、バッチ処理ステーションと単一基板処理ステーションの組み合わせで構成されてもよい。システム１００のこの構成は、不安定なバッチフィルムがキャッピングプロセスなどの幾つかの形態の後処理を必要とする場合、バッチ処理後の基板が即座に所望の後処理を受けてもよいことから、特に有用である。

[0039]一般的な動作では、基板は、典型的には、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃ上に配置されるＦＯＵＰ内のシステム１００に輸送される。バッチ処理ステーションが処理カセット内の基板の第２バッチを処理している間に、移送ロボットアセンブリ１０３が基板の第１バッチをバッチ処理ステーションに隣接するステージングカセットに移送してもよい。移送ロボットアセンブリ１０３は、ＦＯＵＰと、単一ブレードで構成されたロボットアームを有するステージングプラットフォームとの間の移送を実行してもよい。処理後、基板は、複数のブレードで構成されたロボットアームを用いて、移送ロボットアセンブリ１０３によってステージングカセットと所望の処理カセットとの間で交換されてもよい。いずれかの単一基板処理チャンバがシステム１００上に存在する場合、移送ロボットアセンブリ１０３は、単一基板処理チャンバと、単一ブレードで構成されたロボットアームを用いて該当するステージングプラットフォームとの間で基板を移送する。

[0040]連続バッチ処理が同一グループの基板について実行されるシステム１００の構成では、基板は、処理の前に第１ステージングカセットからバッチ処理ステーションに移送され、次に、処理後に第２ステージングカセットに移送される。例えば、移送ロボットアセンブリ１０３が、第１バッチプロセスのために、基板グループをステージングプラットフォーム１２３Ａからバッチ処理ステーション１０１Ａに移送してもよい。第１バッチプロセスが完了すると、移送ロボットアセンブリ１０３は、基板グループをバッチ処理ステーション１０１Ａからステージングカセット１２３Ｂに移送する。バッチ処理ステーション１０１Ｂが処理に利用できる場合、移送ロボットアセンブリ１０３は、次に、第２バッチプロセスのために、基板グループをステージングプラットフォーム１２３Ｂからバッチ処理ステーション１０１Ｂに移送する。上述のとおり、ステージングカセットとバッチ処理ステーションとの間の基板間隔に差がないため、複数のブレードで構成されたロボットアームは、ステージングカセットとバッチ処理ステーションとの間の移送のために用いられる。

バッチ処理ステーション
[0041]図１Ｂは、アクセスパネル１２０Ａ、１２０Ｂと明確にすべく省略された施設タワー１３０とを有するシステム１００の斜視図である。図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、バッチ処理ステーション１０１Ａは、内部プロセス容積１２７を収容した反応器１２１Ａと、反応器１２１Ａに隣接して配置されたバッファチャンバ１２２Ａと、ステージングカセット（図示せず）の反応器１２１Ａを支持するように適合されたステージングプラットフォーム１２３Ａとを含んでいる。同様に、バッチ処理ステーション１０１Ｂは、反応器１２１Ｂと、バッファチャンバ１２２Ｂと、ステージングカセット（図示せず）の反応器１２１Ｂを支持するように適合されたステージングプラットフォーム１２３Ｂとを含む。

[0042]図１Ｃは、ＦＩ１０２と反応器１２１Ａ、１２１Ｂと、バッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂと、ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂと、を図示したシステム１００の概略的な垂直断面図である。好ましくは、図１Ｂおよび図１Ｃで図示されるとおり、バッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂは、隣接しているだけでなく、それぞれ反応器１２１Ａ、１２１Ｂと垂直に整列され、これによりバッチシステム１００の設置面積を最小にする。図１Ｂ、１Ｃに図示された構成では、バッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂは、それぞれ反応器１２１Ａ、１２１Ｂの真下に配置されている。バッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂは、処理カセット１４６を反応器１２１Ａ、１２１Ｂにそれぞれ装填および取り出しするための真空ロードロックとして作用するように適合されている。バッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂは真空源に流体的に結合されている。真空源は、遠隔の真空源、またはシステム１００内に収容された真空ポンプ１７１であってもよい。バッファチャンバのポンピングおよび排気の間は反応器１２１Ａ、１２１Ｂがアイドル状態であるため、バッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂをポンプダウンおよび排気するために必要な時間を最小にすることが重要である。この目的のために、バッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂはさらに、ポンピングおよび排気プロセスの速度を上げるために、処理カセットを収容するのに必要な最小容積を含むように適合されている。例えば、垂直に整列された列で円形の基板を支持するように適合された処理カセットの場合は、バッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂは、好ましくは、図１Ｂに描かれているとおり、処理カセットの上および下に最小の垂直方向間隙を有し、処理カセットおよび処理カセット内の基板周りに最小の半径方向間隙を有する円筒形のチャンバとして構成されている。バッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂは両方とも、Ｐ６００と、移送開口３６、３７と、真空気密ドア１５６、１５７とをさらに含む。リフト機構６００は、空気式アクチュエータ、ステッパモータ、または当分野で公知の他の垂直アクチュエータであってもよい。

[0043]動作中、処理カセット１４６は、移送ロボットアセンブリ１０３によってステージングカセット１８６から基板Ｗを装填され、一方、バッファチャンバ（本実施例では、バッファチャンバ１２２Ａ）は大気に通気され、移送開口３６は移送領域１３５に開いている。明確にするため、５枚のブレード１６１で構成された１つのロボットアーム１６２のみが図１Ｃで図示されている。基板の装填および取り出しプロセスは、図１Ｆ〜１Ｉに関連して以下で説明される。真空気密ドア１５６は閉じられ、バッファチャンバ１２２Ａは、プロセス容積１２７内に存在する同一レベルの真空（一般的に、約０．５〜２０トール）までポンプダウンする。次に、真空気密ドア１５７は開放され、リフト機構６００が、基板ＷのＡＬＤまたはＣＶＤ処理のために、処理カセット１４６をプロセス容積１２７内へ移送する。幾つかのＡＬＤおよびＣＶＤプロセスについては、バッファチャンバ１２２Ａ内の基板Ｗに圧力サイクルを加えることが望ましい。すなわち、バッファチャンバ１２２Ａは、プロセス圧力まで交互にポンプダウンされ、高乾燥ガスで通気されて、基板Ｗの表面と処理カセット１４６上で吸収された残留水分を除去する。一構成においては、リフト機構６００は、バッファチャンバ１２２Ａまで下げて戻され、プロセス容積１２７内での処理の間、真空気密ドア１５７は閉じられる。処理が完了した後、リフト機構６００は処理カセット１４６をバッファチャンバ１２２Ａに移送して戻し、真空気密ドア１５７が閉じて、プロセス容積１２７をバッファチャンバ１２２Ａから分離する。次に、バッファチャンバ１２２Ａは大気圧に通気され、基板Ｗは、冷却のためにステージングカセット１８６に移送され、その後システム１００から除去される。

[0044]基板Ｗをステージングカセット１８６に移送する間に、真空気密ドア１５７を有するバッファチャンバ１２２Ａからプロセス容積１２７を隔離することによって、プロセス容積１２７を、基板バッチの間のプロセス温度および圧力に可能な限り近づけて維持することができる。これは、プロセス容積１２７内のプロセス条件を所望の条件に安定化させるのにほとんど時間を要さないため、プロセスの再現性とスループットに有益である。バッチ処理チャンバのプロセス容積１２７は、典型的な処理カセット１４６を収容するために、比較的大きい場合がある（例えば、１ｍ程度の高さ）。このため、プロセス容積１２７内の圧力および温度の安定には、大気圧に通気された後では、時間を要することがある。したがって、チャンバのアイドル時間（この場合は、安定化時間）は、処理カセット１４６とステージングカセット１８６との間で基板を移送している間は、プロセス容積１２７を隔離することによって大幅に減少される。さらに、バッファチャンバ１２２Ａと反応器１２１Ａとの間で処理カセット１４６を移送する結果として、汚染物質がプロセス容積１２７にほとんど侵入できない。

[0045]一構成においては、リフト機構６００が、反応器を機能させるのを補助するように適合されてもよい。図１Ｂを参照すると、リフト機構６００を利用することにより、反応器１２１Ａのアクセスしにくい構成要素をバッファチャンバ１２２Ａ内まで降下させて、アクセスパネル１２０Ａから容易に外せるようにしてもよい。保守性を改善することによって、メンテナンス作業中のシステム停止時間を減少させて、ＣＯＯを改善する。

[0046]反応器１２１Ａ、１２１Ｂは、処理カセット１４６上に支持され、このカセット内に収容されている基板Ｗに対してＣＶＤおよび／またはＡＬＤプロセスを実行するように適合されている。本発明の幾つかの構成に含まれるＡＬＤまたはＣＶＤ反応器のより詳細な説明は、本発明の譲受人に譲渡された２００５年１１月２２日付で出願された米国特許出願番号第１１／２８６，０６３号で見ることができる。なお、本発明の特許請求の範囲と矛盾しない範囲で、上記特許出願の全内容は参照により本明細書に組み入れるものとする。反応器１２１Ａ、１２１Ｂは、必要な適切な反応性前駆体と他のプロセス流体とを提供するように適合されたプロセス流体送出システムと流体的に結合している。好ましくは、プロセス流体送出システムは、施設タワー１３０内に収容され、図１Ａで図示されたオーバーヘッドラック１４０を介して反応器１２１Ａ、１２１Ｂに結合されている。施設タワー１３０は、図１Ｎに関連して以下に説明される。システムコントローラ１１１などの電気設備または他の設備が、施設タワー１３０内に置かれてもよい。あるいは、流体送出システムは、製造工場の別の領域内に離れて配置されてもよく、床下の接続体（図示せず）によって反応器１２１Ａ、１２１Ｂに流体的に結合されてもよい。

[0047]図１Ｃを参照すると、ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂが、ＦＩ１０２内に配置され、それぞれ、反応器１２１Ａ、１２１Ｂと近接したステージングカセット１８６を支持するように適合されている。典型的には、基板は、ＡＬＤまたはＣＶＤチャンバ内でのバッチ処理中よりも低密度で、密封式基板輸送ポッド（以降、前面ドア付きポッド（ＦＯＵＰ）と称する）内で支持されている。すなわち、ＦＯＵＰ内では、基板と基板の間隔は、１０ｍｍであるのに対し、処理カセット１４６内では、６ｍｍから８ｍｍの間隔である。バッチ処理チャンバに近接して支持されたステージングカセット１８６は、基板が処理カセット１４６内で支持される密度と同一の基板密度で基板を支持するように適合されてもよく、これにより大きなスループットと費用利益を実現することに留意することは重要である。例えば、図１Ｇに関連して以下に説明されるような簡単な単一ブレードのロボットアームを用いて、ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂとロードステーション１０４Ａ〜Ｃとの間で基板を移送してもよい。複数ブレードのロボットアームを用いて、ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂとロードステーション１０４Ａ〜Ｃとの間で基板を移送することは、単一ブレードのロボットアームを用いる場合よりも高速であるが、一般的に、単一ブレードによる基板の移送を超えるスループット利得はない。この理由は、ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂとロードステーション１０４Ａ〜Ｃとの間の基板移送は、「オフライン」、すなわち、反応器１２１Ａ、１２１Ｂが基板を処理している間に、実施されるからである。システムのスループットに直接影響を与える移送時間は、図１Ａ〜Ｃに関連して上述したとおり、ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂとバッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂとの間の時間である。

[0048]ステージングカセット１８６は、基板が処理カセット１４６内で支持される基板密度と同一の基板密度で基板を支持するように適合されてもよいことから、基板の移送は、図１Ｉに関連して以下に説明されるとおり、複数ブレードの固定ピッチのロボットによりステージングカセット１８６と処理カセット１４６との間でなされてもよい。複数の基板を一度に移送できるため、複数ブレードのロボットは基板の移送時間を大幅に減少させる。この結果、移送時間の短縮が反応器のアイドル時間を減少することから、システムのスループットを大幅に改善できる。

[0049]ステージングカセット１８６と処理カセット１４６は、比較的多数の基板（すなわち、標準的なＦＯＵＰに典型的に収容されるよりも多く）を支持するよう適合されてもよい。プロセスによっては（例えばＡＬＤプロセス）長時間を要するため、ＣＯＯにとっては、実行可能な限り多数の基板を１回のバッチで処理することが有益である。したがって、ステージングカセット１８６および処理カセット１４６は、好ましくは、約５０〜約１００枚の基板バッチを支持するように適合される。より大きなバッチも可能であるが、信頼できる安全な方法で、このように大きなカセットを操作することは、問題を引き起こすことが多くなる。処理カセット１４６は、所望のプロセス特徴に応じて、例えば、石英、炭化ケイ素または黒鉛などの任意の適切な高温材料で構成されてもよい。

[0050]ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂはまた、反応器１２１Ａ、１２１Ｂから取り出した後に、基板を冷却する冷却プラットフォームとして機能してもよい。典型的には、ＡＬＤおよびＣＶＤチャンバから取り出された基板は、極めて熱く（すなわち、＞１００℃）、標準的なＦＯＵＰに直接装填できない。ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂはまた、図１Ｃで示されるとおり、従来のロボット垂直運動アセンブリ１８７を用いて適合されてもよい。システム１００の複雑さを最小限にするために、好ましくは、ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂは静止構成要素であり、基板のハンドオフに必要な垂直運動は、移送ロボットアセンブリ１０３によって実行される。

[0051]システム１００の一構成においては、ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂ上で支持されるステージングカセット１８６は、バッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂ内に置かれた処理カセット１４６よりも多数の基板支持棚１８５を収容してもよい。これによって、第３の基板ステージング位置を用いずに、且つ、第２の移送ロボット８６Ｂ（図１Ｈに関連して以下に説明される）などの追加の移送ロボットアセンブリを用いずに、ステージングカセット１８６と処理カセット１４６との間で基板を交換することができる。例えば、図１Ｃを参照すると、処理カセット１４６は、９つの基板支持棚１８５を有し、ステージングカセット１８６は、９つの基板支持棚１８５に加え、１つまたは複数の追加の棚１８５Ａを有する。これにより、移送ロボットアセンブリ１０３は、処理カセット１４６から処理された基板Ｗを取り出し、基板Ｗを未使用の追加の棚１８５Ａに置くことができる。次に、未処理の基板が、移送ロボットアセンブリ１０３によって、ステージングカセット１８６から処理カセット１４６内の現在空の支持棚１８５に取り出されて、ステージングカセット１８６内の支持棚１８５のうちの１つを空の状態に維持する。その後、上記プロセスは、最初は処理カセット１４６内にある基板全てが、最初はステージングカセット１８６内にある基板と交換されるまで、繰り返されてもよい。同様の構成においては、移送ロボットアセンブリ１０３が、ステージングカセット１８６と処理カセット１４６との間で基板を移送するために複数のブレードのロボットアーム（図１Ｉに関連して以下に説明される）を含む場合は、追加の棚１８５Ａの数は、移送ロボットアセンブリ１０３の複数ブレードのロボットアームのブレードの数と等しいことが好ましい。これによって、上述と同一の基板交換手順ではあるが、複数の基板を一度に交換することができる。

[0052]システム１００の別の構成では、ステージングカセット１８６は、バッチ処理の間、ダミーの基板（すなわち、非生産基板）を支持するための複数の追加の棚１８５Ａを収容してもよい。熱の不均一性および他の要因によって、処理カセットの最上部および底部近くの基板は、処理カセット内の大部分の基板と比べて、均一に処理されないことが多い。処理カセットの最上部および底部の基板支持棚に１枚または複数枚のダミー基板を配置することによって、この問題を改善してもよい。非生産のダミー基板は、処理カセット１４６の最上部の１〜５つの基板支持棚１８５と、底部の１〜５つの支持棚１８５に置かれる。ダミー基板は、交換される前に、複数回のバッチプロセス（例えば、約５回または１０回）に用いられてもよく、したがって、バッチプロセスが実行されるたびに、システム１００から取り外される必要がない。ダミー基板を処理カセットに再度装填するのに必要な時間を減少させるために、本発明の態様は、ステージングカセット１８６内に収容される追加の棚１８５Ａ上にダミー基板を保存することを考えている。この結果、ダミー基板は、バッチプロセスがバッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂ内で実行されていないときは常に、バッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂと近接した移送領域１３５内に保存されている。処理カセットへダミー基板を装填するのに必要な時間を減少させることに加えて、追加の棚１８５Ａ上にダミー基板を保存することによって、ストッカ１５０（図１Ｂで示され、図１Ｐおよび図１Ｑに関連して以下に説明される）内の保存される必要があるＦＯＵＰの数が減少する。

[0053]一構成では、ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂはそれぞれ、未処理の基板の第１処理カセットを第２処理カセットの処理済み基板と回転式に交換するための２カセット回転テーブルとして機能するように適合される。図１Ｄは、それぞれが２カセット回転テーブル１２９Ａ、１２９Ｂによって機能する、２つのバッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂで構成されたシステム１００の概略的な平面図を図示している。この構成では、ステージングカセット１８６は、第２の処理カセットとして作用する。

[0054]処理カセット１４６内の基板バッチは、バッチ処理ステーション１０１Ａの反応器１２１Ａ内で処理される間に、ステージングカセット１８６はロードステーション１０４Ａ〜Ｃから基板を装填される。反応器１２１Ａ内で処理が完了した後、処理カセット１４６は、リフト機構（明確にすべく図示せず）によって、回転テーブル１２９Ａ上にまで降下される。次に、回転テーブル１２９Ａは、１８０°回転して、処理カセット１４６とステージングカセット１８６の位置を交換する。処理された基板は移送領域１３５内で冷却され、その後、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃ上に配置された１つまたは複数のＦＯＵＰに移送される。同時に、リフト機構は、処理のために、ステージングカセット１８６を反応器１２１Ａに移送する。この結果、移送領域１３５から反応器１２１Ａに基板を移送するのに著しく長い時間を必要としない。システム１００のこの構成では、ステージングカセットと処理カセットとの間で個々に基板を移送するのでなく、ステージングカセットと処理カセットとは回転テーブル１２９Ａによって簡単に交換される。一実施例においては、バッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂはそれぞれ、図１Ｄに関連して上述したとおり、反応器１２１Ａ、１２１Ｂを隔離するためのバッファチャンバを含む。

[0055]別の構成においては、回転テーブル１２９Ａ、１２９Ｂはそれぞれ、図１Ｅで図示されているとおり、バッファチャンバ１２８内に収容されている。図１Ｅは、処理カセット１４６Ａを収容した反応器１２１Ａと、２カセット回転テーブル１２９Ａと第２処理カセット１４６Ｂとを収容したバッファチャンバ１２８とを含むバッチ処理ステーション１０１Ａの断面側面図である。リフト機構６００Ａ（この場合、垂直インデクサロボット）が、回転テーブル１２９Ａと反応器１２１Ａとの間でカセットを移送する。処理カセット１４６Ａの処理の間、バッファチャンバ１２８は大気圧に通気され、真空気密ドア１５６が開いて、移送ロボットアセンブリ１０３から第２処理カセット１４６Ｂへのアクセスを可能にする。第２処理カセット１４６Ｂに基板が装填された後、真空気密ドア１５６が閉じられ、バッファチャンバ１２８は通気または圧力サイクルに入り、第２処理カセット１４６Ｂを処理カセット１４６Ａと交換する準備をする。この構成によって、反応器１２１Ａに処理カセットを迅速に再装填し、これにより反応器の停止時間を最小にすることができる。バッファチャンバ１２８の全てのポンプダウンと通気は、基板が反応器１２１Ａ内で処理されている間になされる。

ファクトリインターフェース
[0056]図１Ｃを再度参照すると、ＦＩ１０２は、移送ロボットアセンブリ１０３と、移送領域１３５と、環境制御アセンブリ１１０と、１つまたは複数のロードステーション１０４Ａ〜Ｃ（図１Ａに図示）とを含む。ＦＩ１０２は、ファン駆動の空気濾過装置によって、清浄なミニ環境として、すなわち局所的大気圧の低汚染環境として、移送領域１３５を維持する。ＦＩ１０２は、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃのいずれかの上に配置されたＦＯＵＰと反応器１２１Ａ、１２１Ｂとの間で、基板が移送される清浄な環境（すなわち移送領域１３５）を提供するように意図されている。最も新しく処理された基板はまた、システム１００から出てＦＵＯＰに入る前に、移送領域１３５の低汚染環境内で処理した後に冷却されることができる。

[0057]図１Ｃはシステム１００の概略的な垂直断面図であって、ＦＩ１０２と、反応器１２１Ａ、１２１Ｂと、バッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂと、ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂとを図示している。明確にすべく、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃは示されてない。一態様では、環境制御アセンブリ１１０は、ＨＥＰＡフィルタなどのフィルタ１９１と、ファン装置１９２とを含む濾過装置１９０を含む。ファン装置１９２は、フィルタ１９１を通り、移送領域１３５を通り、およびＦＩ１０２の基底部１９３Ａから空気を押し出すように適合されている。ＦＩ１０２は壁面１９３を含み、この壁面は移送領域１３５を囲んで、基板処理工程を実行するための優れた制御環境を提供する。一般的に、環境制御アセンブリ１１０は、移送領域１３５内における空気流量と、流れの状態（例えば、層流または乱流）と、粒子の汚染レベルとを制御するように適合されている。一態様においては、環境制御アセンブリ１１０はまた、空気温度と、相対湿度と、空気中の静電気量と、さらに、当分野で公知の、従来のクリーンルーム適応の暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）システムを使用して制御可能な他の典型的な処理パラメータとを制御してもよい。

[0058]ロードステーション１０４Ａ〜Ｃは、ＦＯＵＰまたはＦＯＵＰ上に置かれた他の密封式基板輸送ポッドを支持、開放および閉鎖するように適合されている。したがって、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃは、ＦＯＵＰおよび／または移送領域１３５の外側に存在する汚染物質に基板を曝すことなく、ロードステーションに支持されたＦＯＵＰ内に収容された基板を移送領域１３５に流体的に結合する。これによって、清浄で完全に自動化された方法で、基板を取り外し、交換し、ＦＯＵＰ内で再度密封することができる。

直角座標（Cartesian）ロボット
[0059]図１Ｆは、ＦＩ１０２内で移送ロボットアセンブリ１０３として用いられるロボットアセンブリ１１の一構成を図示している。ロボットアセンブリ１１は、一般に、ロボットハードウェアアセンブリ８５と、垂直ロボットアセンブリ９５と、水平ロボットアセンブリ９０とを含む。この結果、システムコントローラ１１１によって送られるコマンドから、ロボットハードウェアアセンブリ８５と垂直ロボットアセンブリ９５と水平ロボットアセンブリ９０との協働運動によって、基板を移送領域１３５内の任意の所望のｘ、ｙおよびｚ位置に配置することができる。

[0060]ロボットハードウェアアセンブリ８５は、一般的に、システムコントローラ１１１から送られるコマンドを用いることによって、１つまたは複数の基板を保持、移送および配置するよう適合された１つまたは複数の移送ロボット８６を含む。図１Ｆで描かれた構成では、２つの移送ロボット８６がロボットハードウェアアセンブリ８５に含まれている。好ましい構成においては、移送ロボット８６は、各種の移送ロボット８６の構成要素の動きによって、図１Ａおよび図１Ｆで図示されたＸ方向およびＹ方向を含む平面などの水平面で、基板を移送するように適合されている。したがって、移送ロボット８６は、ロボットブレード８７の基板支持表面８７Ｃ（図１Ｍを参照）に一般的に平行な平面内で基板を移送するように適合されている。移送ロボット８６の一構成の動作は、図１Ｍに関連して以下で説明される。

[0061]図１Ｇは、単一の基板Ｗを一度に移送するように適合される移送ロボット８６を含むロボットハードウェアアセンブリ８５の一構成を図示している。移送ロボットアセンブリ１０３についての単一基板の移送能力は、標準的なＦＯＵＰとステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂとの間に一般的に存在する基板密度の差に関係なく、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃのうちの１つの上に置かれたＦＯＵＰとステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂとの間で基板を移送することができるために、システム１００に有益である。複数のブレードによって、ＦＯＵＰとステージングプラットフォームとの間で基板を移送するには、可変ピッチロボットブレード（すなわち、基板間で距離、またはピッチを変更する能力を有する複数ブレードのロボットアーム）が必要である。当分野で公知であるが、可変ピッチロボットブレードは、比較的複雑であり、このため、システム全体の停止時間、従ってＣＯＯに影響を与える可能性がある。

[0062]図１Ｈは、ブレード８７Ａ〜Ｂ（および第１連結部３１０Ａ〜３１０Ｂ）を小さい距離を空けて置くことができるように、相互に対向した向きで（すなわち、垂直方向に鏡映関係で）配置された２つの移送ロボット８６Ａ、８６Ｂを含むロボットハードウェアアセンブリ８５の一構成を図示している。図１Ｈで示された構成（すなわち、「オーバー／アンダ」式ブレード構成）は、例えば、基板を「交換」、すなわち、最小のロボットの動きで、基板を１つの位置から取り出し、即座に、その基板を別の基板と置き換えることが望まれる場合に、有利となろう。例えば、移送ロボット８６Ａを用いて処理カセット１４６から処理基板を取り出し、即座に、その基板を、ステージングカセット１８６からすでに取り出され、第２移送ロボット８６Ｂ上で利用可能な未処理の基板と交換することが望ましい。未処理の基板を装填する前に、処理された基板を別の位置に移送する必要がないため、ロボットハードウェアアセンブリ８５またはロボットアセンブリ１１を基本位置から離す必要なく、この基板の交換を行うことができ、これによりシステムのスループットを大幅に改善する。これは、特に、それぞれステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂとバッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂとの間で基板を移送している間の、システム１００の場合である。図１Ｈで図示された上／下ブレード構成によって、ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂ上に置かれた未処理の基板は、それぞれバッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂ内に置かれた処理後の基板と交換することができる。したがって、この上／下ブレード構成、またはその変形形態が用いられる場合、この基板の交換を可能にするのに、基板にいずれの追加のステージ／冷却位置も必要としない。これは、処理カセット１４６が空にされ、基板を再装填している間に反応器１２１Ａ、１２１Ｂがアイドル状態である時間を最小にすると同時に、システム１００の設置面積を大幅に減少する。

[0063]別の構成では、ロボットハードウェアアセンブリ８５は、少なくとも１つの複数のブレードの固定ピッチのロボットアームをさらに含み、上述のとおり、ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂとバッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂとの間で複数の基板を交換することができる。一実施例では、移送ロボット８６Ａは、図１Ｉで図示されるとおり、５枚ブレードのロボットアーム８７Ｈを含む。別の実施例では、移送ロボット８６Ａと第２移送ロボット８６Ｂとは両方とも、複数のブレードのロボットアームを含み、図１Ｈに関連して上述したとおり、それぞれステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂとバッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂとの間で複数の基板を交換することができる。

[0064]図１Ｊは、ロボットアセンブリ１１のロボットハードウェアアセンブリ８５の好ましい構成を図示しており、この構成には単一ブレードの移送ロボット８６Ｃと複数ブレードの移送ロボット８６Ｄとを含む。単一ブレードの移送ロボット８６Ｃが、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃとステージングカセット１８６との間で基板Ｗを移送してもよい。複数ブレードの移送ロボット８６Ｄが、ステージングカセット１８６と処理カセット１４６との間で基板Ｗを移送してもよい。

[0065]図１Ａに図示されているとおり、システム１００の構成によって、水平ロボットアセンブリ９０によって垂直ロボットアセンブリ９５を水平移動させる必要なく、それぞれ、ステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂとバッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂとの間で基板を移送することができ、この結果移送時間が大幅に減少する。この構成は、処理チャンバのアイドル時間を最小にすることによって、システムのスループットを大幅に増す。反応器の各処理カセット１４６が未装填のときは常に反応器１２１Ａ、１２１Ｂはアイドル状態であるため、基板の移送は、可能な限り迅速に実行されるべきである。基板の移送中に垂直ロボットアセンブリ９５を水平方向に移動させる必要性をなくすることによって、この目的が達成される。

[0066]図１Ｆ〜図１Ｊで図示されているとおり、直角座標ロボットの使用によるさらなる利点は、水平多関節ロボットアーム（ＳＣＡＲＡ）などの従来の基板移送ロボットと比較して、移送領域１３５内で実行される基板移送には、より小さなシステムの設置面積しか必要としないことである。これは、図１Ｋおよび図１Ｌで図示されている。移送ロボットアセンブリ１０３を取り囲む間隙領域９０Ａの幅Ｗ_１、Ｗ_２が最小となる。間隙領域９０Ａは、移送ロボットアセンブリ１０３などの基板移送ロボットと隣接した領域として画成され、基板移送ロボットの構成要素と基板Ｓとは、基板移送ロボットの外側にある他のクラスタツール構成要素と衝突せずに自由に動くことができる。間隙領域９０Ａは容積として説明されてもよいが、間隙領域９０Ａの最も重要な点は、水平領域（ｘ方向およびｙ方向）、または、間隙領域９０Ａが占める設置面積であり、これは、クラスタツールの設置面積およびＣＯＯに直接影響を及ぼす。間隙領域９０Ａの設置面積が、それぞれ長さＬと幅Ｗ_１、Ｗ_２によって画成された領域として、図１Ｋ、１Ｌで図示されている。より小さなシステムの設置面積に加えて、より小さな間隙領域によって、移送ロボットアセンブリ１０３と、それによってアクセスされる位置（例えば、バッファチャンバ１２２Ａ、１２２Ｂおよびステージングプラットフォーム１２３Ａ、１２３Ｂ）との間の位置決めをより近くにすることができ、これにより基板の移送時間が減少し、スループットが増す。本明細書で説明される移送ロボットアセンブリ１０３の構成は、図１Ｌで図示されたＳＣＡＲＡ型ロボットＣＲよりも特に有利である。これは、図１Ｋで図示されているとおり、移送ロボット８６が、間隙領域９０Ａの長さＬに沿って向けられた移送ロボットの構成要素を引き込むことのできる方法による。図１Ｌに図示されているＳＣＡＲＡ型ロボットＣＲでは不可能である。

[0067]図１Ｇ、図１Ｈ、図１Ｉおよび図１Ｍは、図１Ｋで示されるのと同様に、移送ロボット８６として用いられる場合に引き込むことのできる２棒リンク機構ロボット３０５の一構成を図示している。図１Ｍを参照すると、２棒リンク機構ロボット３０５は、一般的に、支持プレート３２１と第１連結部３１０とロボットブレード８７と伝達システム３１２と筐体３１３とモータ３２０とを含む。この構成においては、移送ロボット８６として機能する２棒リンク機構ロボット３０５は、垂直ロボットアセンブリ９５（図１Ｆに示された）に取り付けられた支持プレート３２１を介して垂直ロボットアセンブリ９５に取り付けられている。図１Ｍは、移送ロボット８６の２棒リンク機構ロボット３０５タイプの一構成の断面側面図を図示している。２棒リンク機構ロボット３０５内の伝達システム３１２は、一般的に、例えばモータ３２０の回転によってなど、動力伝達要素の運動によって、ロボットブレード８７が動くように適合された１つまたは複数の動力伝達要素を含む。一般に、伝達システム３１２は、１つの要素から他の要素に回転または並進運動を伝えるように適合されたギア、プーリなどを含んでもよい。１つの態様では、伝達システム３１２は、図１Ｍに示されるとおり、第１プーリシステム３５５と第２プーリシステム３６１とを含む。第１プーリシステム３５５は、モータ３２０に取り付けられた第１プーリ３５８と、第１連結体３１０に取り付けられた第２プーリ３５６と、第１プーリ３５８を第２プーリ３５６に結合するベルト３５９とを有し、これによりモータ３２０は第１連結体３１０を駆動することができる。１つの態様においては、複数の軸受３５６Ａが、第２プーリ３５６を第３プーリ３５４の軸Ｖ_１の回りで回転可能にするように適合されている。

[0068]第２プーリシステム３６１は、支持プレート３２１に取り付けられた第３プーリ３５４と、ロボットブレード８７に取り付けられた第４プーリ３５２と、第３プーリ３５４を第４プーリ３５２に結合するベルト３６２とを有し、これにより第１連結体３１０が回転することで、ロボットブレード８７が第１連結体３１０に結合された軸受中心軸３５３（中心Ｖ_２）の回りで回転する。基板を移送する際に、モータが、第２プーリ３５６と第１連結部３１０とを回転させる第１プーリ３５８を駆動し、これにより第１連結体３１０とベルト３６２とが、静止した第３プーリ３５４の回りを角回転することによって、第４プーリ３５２を回転させる。一実施形態においては、モータ３２０とシステムコントローラ１１１とは、モータ３２０およびモータに取り付けられた全ての構成要素の角度位置を制御可能にする閉ループ制御システムを形成するように適合されている。一態様では、モータ３２０は、ステッパモータまたはＤＣサーボモータである。

[0069]本発明の幾つかの構成に含まれる直角座標ロボットのより詳細な説明は、本発明の譲受人に譲渡された２００６年４月５日付で出願された米国特許出願番号第１１／３９８，２１８号明細書で見ることができ、本発明の特許請求の範囲と矛盾しない範囲で、上記特許出願の全内容は参照により本明細書に組み入れるものとする。

プロセス流体送出システム
[0070]基板のＡＬＤおよびＣＶＤ処理については、一般的に３つの方法があり、これらの方法では、化学前駆体を用いて処理チャンバのプロセス容積に送出できるプロセス流体を生成することにより、基板上に所望の材料層を堆積する。本明細書で用いられる用語のプロセス流体は、一般的に、気体、蒸気または液体を含むものとする。第１処理方法は、アンプル内で固体形である前駆体が制御されたプロセスを用いて気化される昇華プロセスであり、これにより前駆体をアンプル内で固体から気体または蒸気に状態変化させることができる。次に、前駆体を含む気体または蒸気が処理チャンバのプロセス容積に送出される。前駆体を含んだプロセスガスを生成するのに用いられる第２の方法は蒸発方法によるものであり、この蒸発方法では、キャリアガスが温度制御された液体前駆体を通過して気泡になり、流れているキャリアガスと共に運び去られる。前駆体を生成するために用いられる第３プロセスは、ポンプを使用することによって、液体前駆体が気化器に送出される液体送出システムである。液体送出システムでは、液体前駆体は、気化器から伝達されたエネルギーを加えることによって、液体から気体に状態を変化させる。加えられたエネルギーは、典型的には、液体に加えられた熱の形をしている。前駆体を含んだプロセス流体を生成するための上述の３つの方法はいずれも、典型的には、前駆体アンプルの温度と、アンプルと処理チャンバとの間の流体送出ラインとを制御する必要がある。これは特にＡＬＤプロセスについて言えることであり、この場合、上記の送出ラインの温度制御がプロセスの再現性を達成するのに極めて重要である。したがって、前駆体温度を厳密に制御する必要がある場合、前駆体アンプルと、この前駆体アンプルによって機能する処理チャンバとの間の距離を最小にして、不必要なシステムコストと複雑さと信頼性を回避する。

[0071]図１Ｎは、例えば、反応器１２１Ａなどの処理チャンバのプロセス容積にプロセス流体を送出するために用いられる前駆体送出システム５０１の一構成の概略図を図示している。図示された実施例では、前駆体送出システム５０１は、液体送出方式のプロセス流体源である。前駆体送出システム５０１の構成要素は、図１Ａで図示された施設タワー１３０内に相互に近接して収容されてもよい。前駆体送出システム５０１は、入口ライン５０５を介して反応器１２１Ａと流体的に結合され、入口ライン５０５は、オーバーヘッドラック１４０に収容されてもよい。オーバーヘッドラック１４０を介して入口ライン５０５を反応器１２１Ａに導くことによって、バッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂへのサービスアクセスを妨げずに、前駆体送出システム５０１を反応器１２１Ａに近接して配置することができる。通常は、前駆体送出システム５０１は、例えば、別の部屋または別の階など、反応器１２１Ａから大きく離して置かれている。図１Ｎを再度参照すると、この構成における前駆体送出システム５０１は、一般的に、以下の構成要素を含む。すなわち、アンプルガス源５１２と、前駆体「Ａ」を含むアンプル１３９と、液体計量ポンプ５２５と、気化器５３０と、隔離弁５３５と、回収容器アセンブリ５４０と、最終弁５０３とである。回収容器アセンブリ５４０は、一般的に、以下の構成要素を含む。すなわち、入口５４６と、出口５４８と、容器５４３と、容器５４３を取り囲む抵抗加熱要素５４１と、ヒータコントローラ５４２と、センサ５４４とである。一構成においては、ヒータコントローラ５４２は、システムコントローラ１１１の一部である。

[0072]前駆体送出システム５０１は、液体前駆体を含むアンプル１３９から反応器１２１Ａのプロセス容積１２７にプロセスガスを送出するように適合されている。液体前駆体からガスを生成するために、液体にエネルギーを加える気化器５３０に前駆体を送り込む液体計量ポンプ５２５を用いて気化され、これにより液体前駆体を液体から気体に状態変化させる。液体計量ポンプ５２５は、システムコントローラ１１１からの命令を用いて、プロセス動作ステップを通して、所望の流量設定点で液体前駆体を制御および送出するように適合されている。次に、気化された前駆体は回収容器アセンブリ５４０に送出され、このアセンブリに、気化された前駆体がプロセス容積１２７内および基板Ｗの表面を横切って注入されるまで、気化された前駆体が保存される。

[0073]入口ライン５０５を加熱して、注入された前駆体が凝縮せずに、入口ライン５０５の表面上に残ることを保証し、これにより、粒子を発生し、チャンバプロセスに影響を与えることができる。また、入口ライン５０５および前駆体送出システム５０１の他の構成要素の温度を、前駆体の分解温度より低い温度に制御することにより、気相分解および／またはその上の前駆体の表面分解を防ぐのが一般的である。したがって、入口ライン５０５を含む、前駆体送出システム５０１の数多くの構成要素を確実に温度制御することがＣＶＤおよび特にＡＬＤプロセスには重要である。温度制御は、重大なプロセス問題を回避するために、前駆体送出システム５０１の必要な構成要素を明確な温度幅以内に確実に維持すべきである。

[0074]入口ライン５０５を確実におよび正確に温度制御することは、長い入口ライン５０５ではより問題が多く、費用を要する理由から、入口ライン５０５は、前駆体送出システムによって機能する反応器に可能な限り近く前駆体送出システム５０１を配置することで、最小長さにされてもよい。図１Ａを参照すると、前駆体送出システム５０１は、反応器１２１Ａ、１２１Ｂである施設タワー１３０内に置かれてもよい。この目的のために、施設タワー１３０は、反応器１２１Ａ、１２１Ｂに可能な限り近く、一方で、施設タワー１３０およびシステム１００の他の構成要素のサービス（例えば、アクセスドア１３５Ａを介したバッチ処理ステーション１０１Ｂおよび移送ロボットアセンブリ１０３）に対応するのに十分なサービス距離１３７を依然として維持する、ように配置される。サービス距離１３７は、ＳＥＭＩ（Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）に準拠したサービス距離（通常は、３６インチ程度）であってもよい。あるいは、前駆体送出システム５０１は、図１Ｂに示されるとおり、それぞれバッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂと近接する処理カセット１４６Ａ、１４６Ｂ内に配置されてもよい。別の構成では、前駆体送出システム５０１は、図１Ｏに図示されるとおり、キャビネット１４５内のシステム１００の上面に配置されてもよい。

ＦＯＵＰストッカ
[0075]単一基板処理システムと異なり、システム１００などのバッチ処理システムは、典型的には、複数のＦＯＵＰからの基板を同時に処理する。例えば、標準的なＦＯＵＰが最大２５枚の基板を収容するのに対して、システム１００によって処理される基板バッチは、５０枚から１００枚の基板であってもよい。システム１００が、２つ以上のバッチ処理ステーションを含んでもよいことを考えると、最大１２枚以上のＦＯＵＰに相当する、１００〜２００枚の多量の基板が常に、システム１００内で処理されてもよい。しかし、システム１００の設置面積を最小にするために、ＦＩ１０２は、典型的には、図１Ａで図示されるとおり、２つまたは３つのロードステーション１０４Ａ〜Ｃのみを含む。したがって、処理された基板を待つ空のＦＯＵＰは、基板を他のＦＯＵＰから装填および取り出すことを可能にするために、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃから取り出されなければならない。さらに、処理後に、各ＦＯＵＰをロードステーション１０４Ａ〜Ｃに正しく段階分けすることにより、正しい基板をロードステーションに装填しなければならない。さらに、ＦＯＵＰは、オーバーヘッドモノレールＦＯＵＰ輸送システムなどの製造工場の中心ＦＯＵＰ輸送システムから受け取られ、およびそこへ戻されなければならない。したがって、スループットを低下することなく、またはシステム１００の設置面積を不当に拡大することなく、処理中に多数のＦＯＵＰを管理することが重要な考慮事項である。

[0076]この目的のために、システム１００は、ＦＯＵＰストッカ１５０（図１Ｂで図示）をロードステーション１０４Ａ〜Ｃに近接して配置して構成されてもよい。ＦＯＵＰストッカは、１つまたは複数の保存棚と、ＦＯＵＰ保存位置とシステム１００のロードステーション１０４Ａ〜Ｃとの間でＦＯＵＰを上げ下げすることが可能な棚を含むＦＯＵＰ移送機構とを含んでもよい。一構成においては、保存棚は、それ自体が、ＦＯＵＰ保存位置とロードステーション１０４Ａ〜Ｃとの間でＦＯＵＰを上げ下げするように適合されている。別の構成では、ＦＯＵＰハンドラまたは他のＦＯＵＰ移送装置が、ＦＯＵＰ保存位置とロードステーション１０４Ａ〜Ｃとの間でＦＯＵＰを移送するように適合されてもよい。ＦＯＵＰストッカは、製造ツールの前または横に配置されてもよいが、システム１００の設置面積の増加を避けるには、ＦＯＵＰストッカはロードステーション１０４Ａ〜Ｃの上に配置されることが好ましい。

[0077]図１Ｐは、システム１００などのバッチ処理プラットフォームによる処理の間、ＦＯＵＰなどの密封された基板輸送ポッドを管理するように適合されたストッカ装置、すなわちストッカ１５０の側面図である。ストッカ１５０は、第１および第２垂直移送機構（すなわち、それぞれ第１ロボット７１３と第２ロボット７１５）を含む。第１ロボット７１３は、第１ｙ軸成分７１７と、第１ｙ軸成分７１７に移動可能に結合された第１ｘ軸成分７１９とを含み、これにより第１ｘ軸成分７１９は、第１ｙ軸成分７１７の長さに沿って移動できる。同様に、第２ロボット７１５は、第２ｙ軸成分７２１と、第２ｙ軸成分７２１に移動可能に結合された第２ｘ軸成分７２３とを含み、これにより第２ｘ軸成分７２３は、第２ｙ軸成分７２１の長さに沿って移動できる。１つまたは複数の保存位置７２５ａ、７２５ｂが、第１ロボット７１３と第２ロボット７１５との間で動作可能なように結合されている。

[0078]第１ロボット７１３は、第１ｘ軸成分７１９が第１ｙ軸成分７１７の下方部分にある場合は、第１ロボット７１３が、１つまたは複数のロードステーション１０４Ａ〜Ｂにアクセスし、ロードステーション上にＦＯＵＰを位置合わせできるように構成されている。第１ロボット７１３はさらに、第１ｘ軸成分７１９が第１ｙ軸成分７１７の上方部分にある場合は、第１ロボット７１３が、一般に符号７２９ａで参照されるモノレールなどのオーバーヘッドウェハキャリア輸送システムにアクセスできるように構成されている。第２ロボット７１５は、第２ｘ軸成分７２３が第２ｙ軸成分７２１の下方部分にある場合は、第２ロボット７１５が、１つまたは複数のロードステーション１０４Ａ〜Ｂにアクセスし、ロードステーション１０４Ａ〜Ｂ上にＦＯＵＰを位置合わせできるように構成されている。第１ｘ軸成分７１９と第２ｘ軸成分２３とは、任意の保存位置７２５ａ、７２５ｂに到達するように構成されている。好ましい構成では、第１ロボット７１３は、保存位置７２５ａ、７２５ｂの代わりに複数の第１ｙ軸成分７１７を用いて適合されている。この好ましい構成では、第２ロボット７１５も同様に構成されている。

[0079]図１Ｑは、ロードステーション１０４Ａ、１０４Ｂの上の４つの保存位置７２５ａ、７２５ｂ、７２５ｃ、７２５ｄの好ましい配置を示す、図１Ｐのストッカ１５０の正面図である。ＦＯＵＰ７５１、７５３、７５５、７５７は、それぞれ保存位置７２５ａ、７２５ｂ、７２５ｃ、７２５ｄに保存されている。ストッカ１５０のＦＯＵＰ容量は、保存位置７２５ａ、７２５ｂ、７２５ｃ、７２５ｄの上および／または隣接して加えられた追加の保存位置によって、増加されてもよい。保存位置７２５ａ、７２５ｂ、７２５ｃ、７２５ｄに隣接して配置された追加の保存位置は、それぞれｘ軸成分とｙ軸成分で構成された第１ロボット７１３と第２ロボット７１５と同様の１つまたは複数の追加ロボットを必要としてもよい。

複数のアームロボットプラットフォーム――ゼロ側面アクセス構成
[0080]本発明の一態様においては、複数のアームロボットプラットフォームは、このプラットフォーム間に置かれたサービス通路を有して構成された２つのバッチ処理チャンバを含み、これにより移送ロボットと堆積ステーションへの必要なサービスアクセスを提供する。必要なサービス領域は、一般的に、基板処理システムのＣＯＯ算出における設置面積の一部として含まれ、システムの設置面積全体の大きな部分を構成することが多い。さらに、必要に応じて、アクセス領域は減少されるだけでなく、処理システムの両側で削減されて、１つの処理システムが他のシステムと当接して置かれてもよく、これにより床面積を最大限に効率よく使用する。したがって、側面アクセスの必要性をなくするようにして、必要なサービス領域全てを基板処理システムの他の領域に組み入れることにより、有効設置面積を大幅に減少させることができる。

[0081]図２Ａは、本発明の一態様であるバッチ処理プラットフォーム（以降、システム２００と称す）の概略的な平面図であり、このバッチ処理プラットフォームでは、バッチ処理プラットフォームの全構成要素を点検するのに側面アクセスを必要としない。図２Ｂは、システム２００の概略的な側面図である。図２Ｃは、システム２００の斜視図である。

[0082]システム２００は、一般的に、２つ以上のバッチ処理ステーション２０１Ａ、２０１Ｂと、システムコントローラ１１１と、移送ロボット２２０と１つまたは複数のロードステーション１０４Ａ、１０４Ｂを含むＦＩ１０２と、プロセス流体送出システムと、を含む。流体送出システムは、施設タワー１３０Ａ、１３０Ｂ内に収容されてもよく、図１Ｎに関連して上述した、システム１００のプロセス流体送出システムと実質的に同一に構成されている。システム１００に関して、ＦＯＵＰストッカ（図示せず）が、基板のバッチ処理中に、ＦＯＵＰまたは他の基板輸送ポッドをその場に保存するために、ロードステーション１０４Ａ、１０４Ｂの上に配置されてもよい。

[0083]バッチ処理ステーション２０１Ａ、２０１ＢがＦＩ１０２に隣接して置かれ、共通のアクセス空間２５０によって相互に隔離されている。共通のアクセス空間は、バッチ処理ステーション２０１Ａ、２０１Ｂへの、および移送ロボット２２０へのサービスアクセスを提供するように適合されている。共通のアクセス空間２５０が存在することによって、システム２００の側面２５１、２５２に沿った側面アクセス領域の必要がなくなり、システム２００を、壁部または側面２５１、２５２に沿った他の処理システムと直接接触して配置することができる。

[0084]図２Ａ〜図２Ｄを参照すると、バッチ処理ステーション２０１Ａは、反応器２２１Ａと、反応器２２１Ａに隣接して配置されたバッファチャンバ２２２Ａと、ＦＩ１０２内に配置され、反応器２２１Ａに近接したステージングカセット（図示せず）を支持するように適合されたステージングプラットフォーム２２３Ａとを含む。同様に、バッチ処理ステーション２０１Ｂは、反応器２２１Ｂと、バッファチャンバ２２２Ｂと、ＦＩ１０２内に配置され、反応器２２１Ｂに近接したステージングカセット（図示せず）を支持するように適合されたステージングプラットフォーム２２３Ｂとを含む。バッチ処理ステーション２０１Ａ、２０１ＢとＦＩ１０２とオーバーヘッド破壊２１０とは、一般的に、システム１００におけるそれらの対応物、すなわち、図１Ａに関連して上述したバッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂと同一に構成されている。

[0085]システム２００とシステム１００との構成および動作間の相違の１つは、ＦＩ１０２とバッチ処理ステーション２０１Ａ、２０１Ｂと移送ロボットとの相対的な向きである。システム２００においては、各バッチ処理ステーションに対向して配置される１つのロードステーションが存在することが好ましい。例えば、図２Ａで図示された構成では、ロードステーション１０４Ａ、１０４Ｂはそれぞれバッチ処理ステーション２０１Ａ、２０１Ｂと対向して配置されている。システム１００とシステム２００との間の別の相違は、移送ロボットの構成である。システム２００では、移送ロボット２２０は、移送ロボットアセンブリ１０３と異なり、直角座標ロボットではないことが好ましい。移送ロボット２２０は、トラック２２０Ｔの上に取り付けられた従来のＳＣＡＲＡ型ロボットであってもよい。移送ロボット２２０は、システム２００の全てのバッチ処理ステーション２０１Ａ、２０１Ｂを機能させるために、トラック２２０Ｔに沿って移動するように適合される。この構成のロボットに必要なサービスアクセスは少ないため、共通のアクセス空間２５０から、または正面膜２５３から適切に点検できる可能性がある。

[0086]移送ロボット２２０の他の特徴は、低密度のＦＯＵＰからより高密度のステージングカセットへ基板を移送するために単一ブレードのロボットアームを用いることと、ステージングＦＯＵＰから同一密度の処理カセットに複数の基板を移送するために複数ブレードのロボットアームを用いることとを含む、移送ロボットアセンブリ１０３と実質的に同一である。

[0087]一構成においては、静止した移送ロボット（すなわち、トラックに取り付けられていない）が、各バッチ処理ステーション２０１Ａ、２０１Ｂとロードステーション１０４Ａ、１０４Ｂとの間にそれぞれ置かれている。この構成では、各移送ロボットは単一のバッチ処理ステーションを提供する。バッチ処理ステーション２０１Ａ、２０１Ｂがそれぞれ連続して基板バッチに異なるプロセスを実行するように適合されている場合、ストッカ１５０は、ロードステーション１０４Ａ、１０４Ｂ間で、ＦＯＵＰを必要に応じて移動することによって、バッチ処理ステーション２０１Ａ、２０１Ｂ間で基板を移送することができる。

[0088]システム２００は、図２Ａおよび２Ｄに図示されているとおり、各バッチ処理ステーション２０１Ａ、２０１Ｂに対して専用の施設タワー１３０Ａ、１３０Ｂを含んでもよく、各専用施設タワー１３０Ａ、１３０Ｂは、前駆体送出システム５０１を含んでいる。この構成では、施設タワー１３０Ａ、１３０Ｂを用いることによって、施設タワー１３０Ａ、１３０Ｂの間にアクセス開口１３０Ｃが形成される。別々のオーバーヘッドラック２１０Ａ、２１０Ｂが、施設タワー１３０Ａ、１３０Ｂをそれぞれ、バッチ処理ステーション２０２Ａ、２０１Ｂに結合する。別の構成では、各バッチ処理ステーション２０１Ａ、２０１Ｂにおいて、施設タワー１３０Ａ、１３０Ｂは前駆体送出システム５０１を含む単一の施設タワー内に組み込まれてもよい。

カセットハンドラプラットフォーム
[0089]本発明の別の実施形態では、カセットハンドラは、チャンバのアイドル時間を最小にするために、処理チャンバと冷却ステーションとの間で処理カセットを移送する。単一アームのロボットが、基板輸送ポッドと処理カセットとの間で個々の基板を移送する。一態様においては、カセットハンドラは、１つまたは複数の処理チャンバと冷却ステーションとの間で処理カセットを移送するように適合された直線移動装置である。別の態様では、カセットハンドラは、未処理の基板のカセットを、処理済みの基板のカセットと交換するように適合された回転テーブルである。

直線移動装置の構成
[0090]図３Ａは、本発明の一態様である、直線移動装置を含むバッチ処理プラットフォーム（以降、システム３００と称す）の概略的な平面図である。直線移動体ロボットは、ステージングプラットフォームと、少なくとも１つのバッチ処理チャンバと、カセット積載ステーションとの間で処理カセットを移送するように適合されている。図３Ｂは、システム３００の概略的な側面図である。

[0091]バッチ処理プラットフォームの高いスループットを維持するために、反応器のアイドル時間を最小にすることが重要である。反応器のアイドル時間の原因になる要因には、反応器に対する長いポンプダウンおよび通気時間、基板の冷却時間、並びに基板の移送時間が含まれる。図３Ａ、３Ｂで図示された構成は、システムのスループットに関するこれらの各要因の寄与を削減または除去してもよい。

[0092]システム３００は、１つまたは複数の反応器１３０１、１３０２と、カセット移送領域１３０５と、ＦＩ１０２と、プロセス流体送出システムとを含む。ＦＩ１０２は、１つまたは複数のロードステーション１０４Ａ〜Ｃと、カセット積載ステーション１３０３と、環境制御アセンブリ１１０と、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃとカセット積載ステーション１３０３上に配置された処理カセットとの間で基板を移送するように適合された移送ロボット１３０４とを含む。カセット移送領域１３０５は、ステージングプラットフォーム１３０６と直線移動体ロボット１３２０とを含む。直線移動体ロボット１３２０は、水平レール１３２１に取り付けられ、ステージングプラットフォーム１３０６と反応器１３０１、１３０２とカセット積載ステーション１３０３との間で処理カセットを移送するように適合されている。プロセス流体送出システムが、施設タワー１３０Ａ、１３０Ｂ内に収容されてもよく、図１Ｎに関連して上述したシステム１００のプロセス流体送出システムとほぼ同一に構成されている。システム１００に関して、ＦＯＵＰストッカが、基板のバッチ処理中に、ＦＯＵＰまたは他の基板輸送ポッドをその場に保存するために、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃの上に配置されてもよい。

[0093]構成および動作の点で、システム２００の対応する構成要素と実質的に同一であるシステム３００の構成要素は、ＦＩ１０２と移送ロボット１３０４と反応器１３０１、１３０２と施設タワー１３０Ａ、１３０Ｂとプロセス流体送出システムとを含む。

[0094]動作中、ＦＩ１０２内に配置され、カセット積載ステーション１３０３上に配置された第１処理カセット１３３０が、移送ロボット１３０４によって、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃ上に配置された１つまたは複数のＦＯＵＰから基板を装填される。一構成では、移送ロボット１３０４は、図２Ａ〜Ｃに関連して上述した移送ロボット２２０と同様に、単一のトラックに取り付けられたロボットであってもよい。次に、第１処理カセット１３３０は、垂直インデクサまたは電動リフトなどの垂直リフト機構１３０３Ａによって、ロードロック１３０９と隣接する位置に垂直に平行移動する。次に、第１処理カセット１３３０がロードロック１３０９内に装填され、カセット移送領域１３０５と反応器１３０１、１３０２内に存在する真空レベルとほぼ等しい真空レベルまでポンプダウンされる。第１処理カセット１３３０はまた、カセット移送領域１３０５に入る前に、圧力サイクルを加えられてもよい。ポンプダウンの後、真空気密ドア１３１２が開き、第１処理カセット１３３０が、カセットリフト機構を用いて適合されている直線移動体ロボット１３２０によって、ロードロック３０９からカセット移送領域１３０５へ移送される。直線移動体ロボット１３２０が、水平経路１３２２に沿って処理カセットを平行移動し、処理カセットを垂直経路１３２３に沿って１つまたは複数の反応器１３０１、１３０２へおよびそこから垂直に移送し、並びに、ステージングプラットフォーム１３０６上またはそこから離れるように処理カセットを移送する、ように適合されている。次に、第１処理カセット１３３０が、直線移動体ロボット１３２０によって、反応器１３０１または１３０２などのアイドル反応器に装填される。処理が完了した後、第１処理カセット１３３０は、直線移動体ロボット１３２０によって、反応器１３０１から取り出され、冷却するためにステージングプラットフォーム１３０６まで移送される。基板が十分に冷却された後、第１処理カセット１３３０は、直線移動体ロボット１３２０によってロードロック１３０９に移送され、大気圧に通気され、垂直リフト機構１３０３ＡによってＦＩ１０２にまで降下され、移送ロボット１３０４によって取り出される。あるいは、第１処理カセットは、大気圧に通気された後、ロードロック１３０９内で大気冷却を受けてもよい。この構成では、自由対流または強制対流冷却が用いられてもよい。

[0095]好ましい順序では、反応器１３０１内の第２処理カセット１３３１に関する処理が完了する前に、第１処理カセット１３３０が未処理の基板を有するロードロック１３０９内に配置される。その間は、反応器１３０１は、短時間（すなわち、約１分程度）アイドル状態である。反応器のアイドル時間は、第１処理カセット１３３０を反応器１３０１内へ移送する時間を加えた、直線移動体ロボット１３２０が第２処理カセット１３３１をステージングプラットフォーム１３０６にまで移送するのに必要な時間よりも短い。基板の装填および取り出し、および、ロードロックのポンピングと通気は、「オフライン」、すなわち、反応器が基板を処理している間に実行される。したがって、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃから反応器１３０１、１３０２への基板の移送において時間のかかり工程が実施されている間は、反応器はアイドル状態ではないことから、システムのスループットを最大にできる。好ましくは、反応器１３０１、１３０２は、段階分けされ（すなわち、基板処理は互いに交互に開始される）、反応器の装填および取り出しが、直線移動体ロボット１３２０の利用度によって制限されないことを保証する。

[0096]代替構成においては、カセット移送領域１３０５は、好ましくは、低湿度の不活性ガス（例えば乾燥窒素）でパージされた大気圧移送領域である。この構成では、処理カセットにＦＩ１０２内の基板を装填され、真空のロードロックを通らずに、直接反応器１３０１、１３０２に移送される。この構成では、垂直リフト機構１３０３Ａとロードロック１３０９は必要ない。

[0097]別の代替構成では、システム３００の各反応器１３０１、１３０２は、同一基板バッチに異なるバッチプロセスを順次実行するように適合されてもよい。この構成では、好ましい処理シーケンスには、反応器１３０１内の第１処理カセット１３３０を第１バッチプロセスで処理することと、第２バッチプロセスで処理するために直線移動体ロボット１３２０を用いて反応器１３０２まで第１処理カセット１３３０を移送することとが含まれる。次に、第１処理カセット１３３０はステージングプラットフォーム１３０６に移送され、上述のとおり、冷却された後にシステム３００から取り除かれる。

回転交差構成
[0098]図４Ａは、本発明の一態様である、バッチ処理プラットフォーム（以降、システム４００と称す）の概略的な平面図であり、このバッチ処理プラットフォームでは、回転交差ロボットが、２つの反応器と２つの真空ロードロックとの間で２組の処理カセットを回転式に交換するように適合されている。図４Ｂは、システム４００の概略的な側面図である。

[0099]上述のとおり、システムのスループットは、反応器が基板を処理している間に（例えば、基板の装填および取り出し、並びにロードロックのポンピングおよび通気）、基板の移送のうち最も時間のかかる要素を実行することによって、大幅に改善される。図４Ａおよび４Ｂで図示されている構成は、システムのスループットに関するこれらの要因の寄与を削減または除去してもよい。

[0100]システム４００は、２つの反応器４０１、４０２と、２つの真空ロードロック４０３、４０４と、真空ロードロック４０３、４０４と反応器４０１、４０２の下に配置された排気カセット移送領域４０６と、ＦＩ１０２と、プロセス流体送出システムとを含む。真空ロードロック４０３、４０４は、処理済の基板を収容するカセットの冷却ステーションとして機能してもよく、さらに、真空ロードロック内に置かれた処理カセットとロードステーション１０４Ａ〜Ｃとの間で基板を移送するための積載ステーションとして機能してもよい。ＦＩ１０２は、１つまたは複数のロードステーション１０４Ａ〜Ｃと、環境制御アセンブリ１１０と、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃと真空ロードロック４０３、４０４との間で基板を移送するように適合された移送ロボット４０５とを含む。移送ロボット４０５は、図２Ａ〜図２Ｃに関連して上述したとおり、移送ロボット２２０と実質的に同一の単一トラックに取り付けられたロボットであるが、延出されたｚ運動能力を有する。システム４００はまた、排気されたカセット移送領域４０６内に配置された回転交差ロボット４０７を含む。回転交差ロボット４０７は、垂直経路４０７Ａに沿った垂直運動によって、反応器４０１、４０２と真空ロードロック４０３、４０４内にカセットを配置し、およびそこからカセットを取り出すように適合されている。回転交差ロボット４０７はさらに、処理済みの基板を収容する２つの処理カセットを、未処理の基板を収容する２つの処理カセットと回転式に交換するように適合されている。

[0101]構成および動作の点で、システム２００の対応する構成要素と実質的に同一のシステム４００の構成要素には、ＦＩ１０２と移送ロボット４０５と反応器４０１、４０２と施設タワー１３０Ａ、１３０Ｂと、オーバーヘッドラック１４０と、プロセス流体送出システムとが含まれる。システム１００に関して、ＦＯＵＰストッカが、基板のバッチ処理の間に、ＦＯＵＰまたは他の基板輸送ポッドをその場に保存するために、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃの上に配置されてもよい。

[0102]動作中、真空ロードロック４０３、４０４内に置かれた処理カセットには、移送ロボット４０５を用いてロードステーション１０４Ａ〜Ｃから基板が装填される。真空気密ドア１５６が閉じ、真空ロードロック４０３、４０４が、排気されたカセット移送領域４０６内に存在する真空と同一レベルまで排気される。ゲート弁４２０が開き、処理カセットが、回転交差ロボット４０７によって、排気カセット移送領域４０６にまで降下される。その後、回転交差ロボット４０７は１８０°回転して、反応器４０１、４０２の下へ処理カセットを置く。ゲート弁４２１が開き、回転交差ロボット４０７が、処理カセットを反応器４０１、４０２に装填し、ゲート弁４２１が閉じ、次にＡＬＤまたはＣＶＤ処理が、処理カセット内に収容された基板に対して実行されてもよい。反応器４０１、４０２内の処理が完了した後、回転交差ロボット４０７は、降下、回転および持ち上げといった同様のプロセスによって、処理カセットを真空ロードロック４０３、４０４に戻す。真空ロードロック４０３、４０４は大気圧に通気され、十分に冷却されると、ロードステーション１０４Ａ〜Ｃ上に配置された１つまたは複数のＦＯＵＰに移送される。

[0103]好ましい順序では、２つの処理カセットは、真空ロードロック４０３、４０４内の２つの処理カセットに未処理の基板が装填されると同時に、反応器４０１、４０２内で処理される。このようにして、反応器が２つの他のカセットを処理している間に、未処理の基板を収容するカセットが装填され、ポンプダウンされる。さらに、反応器が他のカセットを処理している間に、新しく処理された基板を収容するカセットが大気に通気され、冷却され、取り出される。したがって、反応器のアイドル時間は、数秒（すなわち、回転交差ロボット４０７が、処理カセットを降下し、回転させ、持ち上げるのに必要な時間）にまで減少する。

大気回転テーブル構成
[0104]図５は、本発明の一態様である、バッチ処理プラットフォーム（以降、システム５００と称す）の概略的な平面図であり、このバッチ処理プラットフォームでは、直線水平運動を有する回転テーブルが、２つのステージングプラットフォームと２つのバッチ処理ステーションとの間で処理カセットを移送する。

[0105]基板処理プラットフォームのＣＯＯの重要な構成要素は、予定されたおよび予期しないメンテナンスに関連する停止時間である。したがって、処理プラットフォームは、比較的高い公称スループット（すなわち、１時間当たりに処理された基板）を有することもあるが、処理プラットフォームが、他のシステムと比較して大幅に長い停止時間を受ける場合は、処理プラットフォームは、他のシステムよりもかなり低い長期間のスループット（すなわち、１ヶ月当たりに処理された基板）を実質的に有することもある。そのために、あまり複雑でない運動を実行する、より少数のロボットを有することが処理プラットフォームの有利な特徴である。図５で図示されている構成はこの特徴を有している。

[0106]システム５００は、２つのバッチ処理ステーション５０１Ａ、５０１Ｂと、大気移送領域５０２と、２つのステージングプラットフォーム５０３Ａ、５０３Ｂと、単一の移送ロボット５０４と、プロセス流体送出システムと、処理カセットを回転および直線水平運動で移送するように適合された回転テーブル５０５Ａとを含む。大気移送領域５０２は、構成および動作の点で、図１Ｃに関連して上述したＦＩ１０２と同様であり、移送ロボット５０４と、１つまたは複数のロードステーション１０４Ａ〜Ｂと、環境制御アセンブリ（明確にすべく図示せず）とを含む。バッチ処理ステーション５０１Ａ、５０１Ｂは、構成および動作の点で、図１Ａ、１Ｂに関連して上述したバッチ処理ステーション１０１Ａ、１０１Ｂと同様である。重要な相違は、ステージングプラットフォーム５０３Ａ、５０３Ｂはそれぞれバッチ処理ステーション５０１Ａ、５０１Ｂに隣接して配置されていないことである。代わりに、処理カセットが、ステージングプラットフォーム５０３Ａ、５０３Ｂと、バッチ処理ステーション５０１Ａ、５０１Ｂ内に含まれるバッファチャンバとの間で移送される。処理カセットは、回転テーブル５０５Ａによって、水平に半径方向に動くことで、バッファチャンバに水平に装填される。移送ロボット５０４は、図２Ａ〜Ｃに関連して上述した移送ロボット２２０と実質的に同一の単一トラックに取り付けられたロボットである。しかし、移送ロボット５０４は静止していてもよく、これによって移送ロボット５０４の費用と複雑さを減少させ、および移送ロボット５０４の信頼性を向上させる。典型的なＦＯＵＰと処理カセットとの間の基板における相違から、移送ロボットは、単一ブレードのロボットアームのみを装備していることが好ましく、それによって、移送ロボット５０４の複雑さと費用をさらに減少させる。

[0107]構成および動作の点でシステム２００の対応する構成要素と実質的に同一である、システム５００の他の構成要素には、施設タワー１３０Ａ、１３０Ｂと、オーバーヘッドラック１４０と、プロセス流体送出システムとが含まれる。システム１００、２００に関しては、ＦＯＵＰストッカが、基板のバッチ処理中に、ＦＯＵＰまたは他の基板輸送ポッドをその場に保存するために、ロードステーション１０４Ａ、１０４Ｂの上に配置されてもよい。

[0108]動作中、移送ロボット５０４によって、ステージングプラットフォーム５０３Ａ、５０３Ｂ上に配置された処理カセットに、未処理の基板が装填されてもよい。ステージングプラットフォーム５０３Ａ、５０３Ｂはさらに、新しく処理された基板の冷却ステーションとして機能してもよい。回転テーブル５０５Ａは、水平アクチュエータと小さなｚ運動とを用いて未処理の基板が装填された処理カセットを取り出すように適合されている。次に、回転テーブル５０５Ａは、未処理の基板の処理カセットをアイドル状態のバッチ処理ステーションに隣接して配置するために、必要に応じて回転する。処理後、回転テーブル５０５Ａは、冷却、取り出し、および未処理の基板を再度装填するために、カセットをステージングプラットフォーム５０３Ａ、５０３Ｂに戻す。

[0109]好ましい順序では、バッチ処理ステーション５０１Ａ、５０１Ｂが基板を処理している間に、基板の冷却、装填および取り出し動作が実行される。第１処理カセットが、ステージングプラットフォーム（例えば、ステージングプラットフォーム５０３Ａ）上に配置され、バッチ処理ステーション（例えば、バッチ処理ステーション５０１Ａ）が、第２処理カセット内で基板を処理している間に、基板が装填される。バッチ処理ステーション５０１Ａ内の処理が完了する前に、入口ライン５０５が第１処理カセットをステージングプラットフォーム５０３Ａから取り出す。第２処理カセットに対する処理が完了すると、回転テーブル５０５Ａは、第２処理カセットをバッチ処理ステーション５０１Ａから取り出し、１８０°回転させて、第１処理カセットをバッチ処理ステーション５０１Ａ内に置く。次に、回転テーブル５０５Ａは、冷却およびその後の取り出しのために、第２処理カセットを利用可能なステージングプラットフォーム５０３Ａ、５０３Ｂ上に配置する。このようにして、バッチ処理ステーション５０１Ａは、数秒の間（すなわち、回転テーブル５０５Ａがカセットを取り出し、１８０°回転し、第２カセットをバッチ処理ステーションに配置するのに必要な時間）のみアイドル状態である。さらに、図５で図示された構成は、バッチ処理プラットフォームの他の構成よりも少なくおよび／または簡単なロボットを有する。

[0110]一構成においては、ステージングプラットフォーム５０３Ａ、５０３Ｂは、基板および／または基板上の処理カセットの移送に適応するために、十分に垂直運動することができる。この構成はさらに、回転テーブル５０５Ａの設計を簡単にし、それによって回転テーブルの信頼性を高める。

[0111]上記の説明は、本発明の実施形態に関するが、本発明の他のおよびさらなる実施形態が、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく、考案されてもよく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって決定される。

基板移送に複数のアームロボットを用いるバッチ処理プラットフォームの概略的な平面図である。 図１Ａのバッチ処理システムの斜視図である。 ファクトリインターフェースと反応器とバッファチャンバとステージングプラットフォームとを図示した、バッファ処理システムの概略的な垂直断面図である。 それぞれ２つのカセット回転テーブルによって機能する、２つのバッチ処理ステーションを用いて構成されたバッチ処理システムの概略的な平面図を図示している。 バッチ処理ステーションの断面側面図である。 ファクトリインターフェースで用いられてもよいロボットアセンブリの一構成を図示している。 単一の基板を一度に移送するように適合されてもよい移送ロボットを収容したロボットハードウェアアセンブリの構成を図示している。 それぞれ対向した向きに配置される２つの移送ロボットを収容したロボットハードウェアアセンブリの一構成を図示している。 ５つのブレードロボットアームを図示している。 単一のブレード移送ロボットと複数のブレード移送ロボットとを含むロボットハートウェアアセンブリの好ましい構成を図示している。 直角座標ロボットの隙間領域を図示している。 従来のロボットの隙間領域を図示している。 ２棒リンク機構ロボットの一構成の断面側面図を図示している。 前駆体送出システムの一構成の概略図を図示している。 前駆体送出システムをシステムの上面に配置した、バッチ処理システムの斜視図である。 例示的なストッカ装置の側面図である。 図１Ｐのストッカ装置の正面図である。 バッチ処理プラットフォームの概略的な平面図である。 バッチ処理プラットフォームの概略的な側面図である。 バッチ処理システムの斜視図である。 バッチ処理システムの斜視図である。 バッチ処理プラットフォームの概略的な平面図である。 バッチ処理プラットフォームの概略的な側面図である。 バッチ処理プラットフォームの概略的な平面図である。 バッチ処理プラットフォームの概略的な側面図である。 バッチ処理プラットフォームの概略的な平面図である。

符合の説明

３６…移送開口、１０１…バッチ処理ステーション、１０２…ファクトリインターフェース、１０３…移送ロボットアセンブリ、１０４…ロードステーション、１１１…システムコントローラ、１２０…アクセスパネル、１２１…反応器、１２２…バッファチャンバ、１２３…ステージングプラットフォーム、１２７…プロセス容積、１３０…施設タワー、１３５…移送領域、１４６…処理カセット、１５０…ＦＯＵＰストッカ、１６１…ブレード、１６２…ロボットアーム、１８６…ステージングカセット、１７１…真空ポンプ。

Claims (15)

1. 第１基板処理チャンバと、
   前記基板処理チャンバに隣接して配置された第１バッファチャンバであって、前記第１バッファチャンバの内部容積が、前記第１基板処理チャンバの内部プロセス容積と選択的に流体連通している、第１バッファチャンバと、
   ２枚以上の基板を第１間隔で支持するように適合された処理カセットであって、前記処理カセットが、前記第１バッファチャンバと前記第１基板処理チャンバとの間で移送可能である、処理カセットと、
   前記バッファチャンバと流体連通し、前記第１バッファチャンバ内の圧力を大気圧より低い圧力に低減するように適合された、真空ポンプと、
   大気移送領域を有するファクトリインターフェースと、
   前記大気移送領域と前記第１バッファチャンバの前記内部容積との間に配置され、前記内部容積を前記大気移送領域から流体的に隔離するように適合されたスリット弁と、
   前記大気移送領域内に配置され、２枚以上の基板を前記第１間隔で支持するように適合された、ステージカセットと、
   前記大気移送領域内に配置され、単一の基板取り扱いブレードを用いて、基板輸送ポッドと前記ステージカセットとの間で基板を移送し、複数の基板取り扱いブレードを用いて、前記ステージカセットと前記処理カセットとの間で基板を移送するように適合された移送ロボットと、
   を備える、基板処理装置。
2. 前記ファクトリインターフェースが、
   前記大気移送領域へ濾過空気を供給するよう適合された濾過装置と、
   前記大気移送領域に隣接して前記基板輸送ポッドを取り付けるための少なくとも１つのロードステーションであって、前記少なくとも１つのロードステーションがさらに、前記基板輸送ポッドの内部が前記大気移送領域と流体連通するために前記基板輸送ポッドを開放するように適合され、前記基板輸送ポッドが、２枚以上の基板を第２間隔で水平に収容するように適合されている、少なくとも１つのロードステーションと、
   をさらに備える、請求項１に記載の装置。
3. 第２基板処理チャンバと、
   前記第２基板処理チャンバと隣接して配置された第２バッファチャンバであって、前記第２バッファチャンバの内部容積が、前記第２基板処理チャンバの内部プロセス容積と選択的に流体連通している、第２バッファチャンバと、
   ２枚以上の基板を前記第１間隔で支持するように適合された第２処理カセットであって、前記第２処理カセットが、前記第２バッファチャンバと前記第２基板処理チャンバとの間で移送可能である、第２処理カセットと、
   ２枚以上の基板を前記第１間隔で支持するように適合され、前記移送ロボットが、前記複数の基板取り扱いブレードを用いて、前記第２ステージカセットと前記第２処理カセットとの間で基板を移送するようさらに適合された、第２ステージカセットと、
   をさらに備える、請求項１に記載の装置。
4. 前記第１基板処理チャンバの前記内部プロセス容積と流体連通する流体送出システムをさらに備え、前記流体送出システムが、化学気相堆積（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスが、内部に配置された１枚または複数の基板上で実行きるように、前記内部プロセス容積に前駆体含有流体を送出するように適合されている、請求項１に記載の装置。
5. 前記処理カセットを前記第１基板処理チャンバに、およびそこから移送するように適合された垂直リフト機構をさらに備える、請求項１に記載の装置。
6. 前記移送ロボットが、
   ２棒リンクアームと、
   前記２棒リンクアームを線形経路に沿って位置合わせするように適合された運動アセンブリであって、前記線形経路が、前記少なくとも１つのロードステーションと前記第１基板処理チャンバとに近接した位置を含む、運動アセンブリと、
   を備える、請求項１に記載の装置。
7. 第２基板処理チャンバと、
   前記第１基板処理チャンバと前記第２基板処理チャンバとの間の前記大気移送領域内に配置され、前記移送ロボットと前記第１および第２処理チャンバに対して必要なサービスアクセスを全て提供するように適合されたサービス通路と、
   前記第１基板処理チャンバに近接する第１ロードステーションであって、前記第１移送ロボットが、前記第１ロードステーションと前記第１基板処理チャンバとに近接している、第１ロードステーションと、
   前記第２基板処理チャンバに近接する第２ロードステーションと、
   前記第２ロードステーションと前記第２基板処理チャンバとに近接した前記大気移送領域内に配置された第２移送ロボットであって、前記第２移送ロボットが、前記第２ロードステーションと前記第２基板処理チャンバとの間で基板を移送するように適合され、前記第２移送ロボットが、複数の基板取り扱いブレードを備えた少なくとも１つの基板移送アームを有する、第２移送ロボットと、
   をさらに備える、請求項１に記載の装置。
8. 第１基板処理チャンバと、
   ２枚以上の基板を支持するように適合された処理カセットと、
   カセット移送領域内に配置されたステージプラットフォームであって、前記カセット移送領域が、大気圧より低い圧力に維持されている、ステージプラットフォームと、
   前記ステージプラットフォームと前記基板処理チャンバとの間で前記処理カセットを移送するように適合されたカセットハンドラロボットと、
   基板輸送ポッドと前記処理カセットとの間で基板を移送するように適合された基板移送ロボットと、
   大気圧領域から前記カセット移送領域への前記処理カセットの前記移送を支援するように適合された第１ロードロックと、
   を備える、基板処理装置。
9. 前記カセットハンドラロボットが、
   前記カセット移送領域と前記第１基板処理チャンバとの間、および、前記カセット移送領域と前記第１ロードロックとの間で前記処理カセットを垂直に移送するように構成されたリフト機構であって、前記第１基板処理チャンバと前記第１ロードロックが、前記カセット移送領域の上に置かれている、リフト機構と、
   前記処理カセットを、前記第１基板処理チャンバと前記第１ロードロックの下の位置まで水平移動させるように構成された直線移動装置と、
   を備える、請求項１７に記載の装置。
10. 第２基板処理チャンバをさらに備え、前記カセットハンドラロボットが、前記処理カセットを、前記第１基板処理チャンバと前記第２基板処理チャンバと前記第１ロードロックの下の位置まで水平移動させるようにさらに適合されている、請求項１９に記載の装置。
11. 第２ロードロックと、
    第２基板処理チャンバと、
    備えた装置であって、
    前記第１および第２基板処理チャンバと前記第１および第２ロードロックとが前記カセット移送領域の上に置かれ、前記カセットハンドラロボットが、
    前記処理カセットを垂直に移送するよう構成されたリフト機構と、
    回転テーブルと、
    を備え、
    前記回転テーブルが、
    各ロードロックの下および各堆積チャンバの下に処理カセットを回転可能に配置し、
    前記堆積チャンバと前記カセット移送領域との間で２つの処理カセットを垂直に移送し、
    前記ロードロックと前記カセット移送領域との間で２つの処理カセットを垂直に移送するよう適合されている、
    請求項１７に記載の装置。
12. 基板処理チャンバと、
    ２枚以上の基板を支持するように適合された第１処理カセットと、
    大気圧に維持されたカセット移送領域内に置かれたステージプラットフォームと、
    前記ステージプラットフォームと前記基板処理チャンバとの間で前記第１処理カセットを移送するように適合されたカセットハンドラロボットと、
    基板輸送ポッドと前記処理カセットとの間で基板を移送するように適合された基板移送ロボットと、
    内部容積を形成する１つまたは複数の壁面を有するバッファチャンバであって、前記内部容積が、前記基板処理チャンバの下に配置されているバッファチャンバと、
    前記カセット移送領域と前記バッファチャンバの前記内部容積との間に密封式に配置され、前記カセット移送領域から前記内部容積を流体的に隔離するように適合されたスリット弁と、
    を備える、基板処理装置。
13. 前記カセットハンドラロボットが、直線移動装置であり、前記直線移動装置が、リフト機構を含むように適合されている、請求項２３に記載の装置。
14. 前記カセットハンドラロボットが、
    処理カセットを垂直に移送するよう構成されたリフト機構と、
    前記リフト機構から前記第１処理カセットと第２処理カセットを受け入れ、前記第１処理カセットと前記第２処理カセットの位置を回転式に交換し、前記リフト機構を用いて、前記第１処理カセットを、前記第１基板処理チャンバと前記カセット移送領域との間で移動することができるように前記第１処理カセットを配置するように適合された回転テーブルとを備える、請求項２３に記載の装置。
15. 前記回転テーブルが、前記バッファチャンバの前記内部容積内に収容されている、請求項２８に記載の装置。

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