JP2010238879A - マルチチャンバ処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】ベース部材に対する機能部材の取り付けを極めて簡易に行うことができ、ベース部材の加工を簡略化することもできるマルチチャンバ処理システムを提供すること。
【解決手段】ロードロック室６，７は、その中の全ての機能部材が一括してユニット化されて構成された機能部材ユニット４０を有し、この機能部材ユニット４０が、搬送室５の筐体５ａとロードロック室６，７の筐体６ａ，７ａとが一体となって構成されたベース部材２０に取り付けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば半導体ウエハ等の被処理体に例えば真空処理を施すための複数のチャンバを備えたマルチチャンバ処理システムに関する。

半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に対し、成膜処理やエッチング処理等の真空雰囲気で行われる真空処理が多用されている。最近では、このような真空処理の効率化の観点、および酸化やコンタミネーション等の汚染を抑制する観点から、複数の真空処理ユニットを真空に保持される搬送室に連結し、この搬送室に設けられた搬送装置により各真空処理ユニットにウエハを搬送可能としたクラスターツール型のマルチチャンバタイプの真空処理システムが注目されている（例えば特許文献１）。

このようなマルチチャンバ処理システムにおいては、大気中に置かれているウエハカセットから真空に保持された搬送室へウエハを搬送するために、搬送室とウエハカセットとの間にロードロック室を設け、このロードロック室を介してウエハが搬送される。

このようなマルチチャンバ処理システムにおいては、中央の搬送室の筐体とロードロック室の筐体とを一体的に構成してベース部材とし、このベース部材に対し、ロードロック室のクーリングステージ、ステージを冷却するための冷却配管、各種センサー、リフター、排気バルブ、吸気バルブ等の種々の機能部材を個別的に設けている。

特開２０００−２０８５８９号公報

しかしながら、このようなベース部材に機能部材を個別的に取り付ける場合には、それぞれの取り付け毎にベース部材を占有することになり、取り付けに多くの時間がかかってしまう。また、ベース部材に機能部材を直接取り付けるため、搬送室の筐体も兼ねた大きなベース部材の中で小さなスペースを占めるロードロック室の筐体部への部材取付部が多く存在し、これら部材取付部の加工が煩雑で困難なものとなる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、ベース部材に対する機能部材の取り付けを極めて簡易に行うことができ、大きなベース部材の加工を簡略化することもできるマルチチャンバ処理システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点では、その中に基板を搬送する搬送装置を有する搬送室と、前記搬送室に連結された所定の機能を有する複数の機能室とを具備し、前記搬送装置により前記機能室に対する基板の搬送を行い、前記複数の機能室の一部で基板に対して所定の処理を行うマルチチャンバ処理システムであって、前記搬送室の筐体と前記複数の機能室の一部または全部の筐体とが一体となってベース部材を構成し、前記ベース部材に対応する前記機能室は、その中の全ての機能部材が一括してユニット化されて構成された機能部材ユニットを有し、この機能部材ユニットが前記ベース部材に取り付けられていることを特徴とするマルチチャンバ処理システムを提供する。

上記第１の観点において、前記機能部材ユニットに対応する機能室の筐体の底板には、前記機能部材ユニットを挿入する孔が形成され、前記機能部材ユニットは、前記孔に挿入されて取り付けられていることが好ましい。

本発明の第２の観点では、その中に基板を搬送する搬送装置を有する真空に保持された搬送室と、前記搬送室に連結され、基板に対して真空雰囲気で所定の処理を行う１または複数の処理室と、前記搬送室に連結され、大気雰囲気と真空雰囲気とに切替可能な１または複数のロードロック室とを具備し、基板が搬入された前記ロードロック室を真空雰囲気にして前記搬送装置によりその基板を前記処理室に搬送して基板に対して所定の処理を行うマルチチャンバ処理システムであって、前記搬送室の筐体と前記ロードロック室の筐体とが一体となってベース部材を構成し、前記ロードロック室は、その中の全ての機能部材が一括してユニット化されて構成された機能部材ユニットを有し、この機能部材ユニットが前記ベース部材に取り付けられていることを特徴とするマルチチャンバ処理システムを提供する。

上記第２の観点において、前記機能部材ユニットを構成する機能部材は、基板を載置するステージ、排気バルブ、吸気バルブ、前記ステージのリフターピンのアクチュエータを含むようにすることができる。

また、前記機能部材ユニットに対応するロードロック室の筐体の底板には、前記機能部材ユニットを挿入する孔が形成され、前記機能部材ユニットは、前記孔に挿入されて取り付けられている構成とすることができる。

この場合に、前記機能部材ユニットは、前記ステージの下に設けられた前記ステージよりも大径の支持部材を有し、前記支持部材の前記ステージよりも外方に突出してフランジ部をなし、前記フランジ部の上面にはシール部材が設けられ、前記孔は、上部の小径孔と下部の大径孔の２段構造であり、これらの間に段部を有し、前記ステージは前記小径孔よりも小径であり、前記支持部材は前記大径孔よりも小径かつ前記小径孔よりも大径であり、前記機能部材ユニットは、前記孔の下方から前記ロードロック室の前記筐体内に挿入されて少なくとも前記ステージが前記筐体内に収容され、前記フランジ部の前記シール部材が前記段部に当接して密着され、その状態で前記機能部材ユニットが前記筐体に取り付けられるように構成することができる。

本発明によれば、搬送室の筐体と前記複数の機能室の一部または全部の筐体とが一体となってベース部材を構成し、前記ベース部材に対応する前記機能室は、その中の全ての機能部材が一括してユニット化されて構成された機能部材ユニットを有し、この機能部材ユニットが前記ベース部材に取り付けられている構成とした。具体例としては、前記搬送室の筐体と前記ロードロック室の筐体とが一体となってベース部材を構成し、前記ロードロック室は、その中の全ての機能部材が一括してユニット化されて構成された機能部材ユニットを有し、この機能部材ユニットが前記ベース部材に取り付けられている構成とした。このため、機能部材の全てがユニット化されて構成された機能部材ユニットを、ベース部材に取り付けさえすれば、全ての機能部材がベース部材に取り付けられ、それぞれの取り付け毎にベース部材を占有する必要がなく、機能部材のベース部材への取り付けを簡易にかつ短時間で行うことができる。また、機能部材ユニットは、必要な数を先作りすることが可能であり、極めて効率が高い。さらに、機能部材毎にベース部材に取り付ける必要がないため、ベース部材の加工を簡略化することもできる。

本発明の一実施形態に係るマルチチャンバ真空処理システムの概略構造を示す水平断面図である。 図１のマルチチャンバ真空処理システムのベース部材を示す平面図である。 図１のマルチチャンバ真空処理システムに搭載されたロードロック室の筐体を示す断面図である。 図１のマルチチャンバ真空処理システムに搭載されたロードロック室の機能部材ユニットを示す側面図である。 図１のマルチチャンバ真空処理システムに搭載されたロードロック室の機能部材ユニットを示す平面図である。 図５の機能部材ユニットをベース部材（筐体）に取り付ける動作を説明するための断面図である。

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マルチチャンバ真空処理システムの概略構造を示す水平断面図である。

このマルチチャンバ真空処理システムは、平面形状が六角形をなし、６つの側壁を有する筐体５ａを備えた搬送室５を具備しており、その筐体５ａの４つの側壁には、ゲートバルブＧを介して４つの真空処理室１、２、３、４が接続されている。そして、筐体５ａの上に蓋体（図示せず）を載せた状態で搬送室５が構成される。搬送室５の筐体５ａの他の２つの側壁にはそれぞれゲートバルブＧ１を介してロードロック室６、７が設けられている。ロードロック室６，７は、それぞれ筐体６ａ，７ａを有しており、筐体６ａ，７ａの上に蓋体（図示せず）を載せた状態でロードロック室６，７が構成される。これら筐体６ａ，７ａと搬送室５の筐体５ａは一体に形成されてベース部材２０を構成する。

これらロードロック室６、７の搬送室５と反対側には搬入出室８が設けられており、搬入出室８のロードロック室６、７と反対側には被処理基板としてのウエハＷを収容可能な３つのフープ（ＦＯＵＰ；Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）を取り付けるポート９、１０、１１が設けられている。ロードロック室６、７と搬入出室８との間には、それぞれゲートバルブＧ２が設けられている。

真空処理室１、２、３、４は、その中で処理プレート上にウエハＷを載置した状態で所定の真空処理、例えばエッチングや成膜処理を行うようになっている。

真空処理室１〜４は、対応するゲートバルブＧを開放することにより搬送室５と連通され、対応するゲートバルブＧを閉じることにより搬送室５から遮断される。また、ロードロック室６，７は、ゲートバルブＧ１を開放することにより搬送室５に連通され、ゲートバルブＧ１を閉じることにより搬送室から遮断される。また、ロードロック室６，７は、ゲートバルブＧ２を開放することにより搬入出室８に連通され、ゲートバルブＧ２を閉じることにより搬入出室８から遮断される。

搬送室５内には、真空処理室１〜４、ロードロック室６，７に対して、ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１２が設けられている。この搬送装置１２は、搬送室５の略中央に配設されており、ベース１２ａと、回転および伸縮可能な回転・伸縮部１３と、その先端に設けられたウエハＷを支持する２つの支持アーム１４ａ，１４ｂとを有しており、これら２つの支持アーム１４ａ，１４ｂは互いに反対方向を向くように回転・伸縮部１３に取り付けられている。この搬送室５内は所定の真空度に保持されるようになっている。

ロードロック室６，７は、後述するように冷却機能を有するステージ４１およびその他の必要な機能部材を一体化した機能部材ユニット４０を有しており、その中を大気雰囲気と真空雰囲気との間で短時間で切替可能な小容量空間となっている。

搬入出室８のフープ取り付け用の３つのポート９，１０、１１にはそれぞれ図示しないシャッターが設けられており、これらポート９，１０，１１にウエハＷを収容した、または空のフープＦがステージＳに載置された状態で直接取り付けられ、取り付けられた際にシャッターが外れて外気の侵入を防止しつつ搬入出室８と連通するようになっている。また、搬入出室８の側面にはアライメントチャンバ１５が設けられており、そこでウエハＷのアライメントが行われる。

搬入出室８内には、フープＦに対するウエハＷの搬入出およびロードロック室６，７に対する半導体ウエハＷの搬入出を行う搬送装置１６が設けられている。この搬送装置１６は、多関節アーム構造を有しており、フープＦの配列方向に沿ってレール１８上を走行可能となっていて、その先端の支持アーム１７上にウエハＷを載せてその搬送を行う。

このマルチチャンバ真空処理システムは、各構成部を制御するマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなる制御部３０を有しており、各構成部がこの制御部３０に接続されて制御される構成となっている。

次に、以上のように構成されるマルチチャンバ真空処理システムの動作について簡単に説明する。

まず、搬送装置１６により搬入出室８に接続されたフープＦからウエハＷを取り出し、ロードロック室６（または７）に搬入する。このとき、ロードロック室６（または７）内を大気雰囲気にした後、ゲートバルブＧ２を開放してウエハＷをその中に搬入し、ステージ４１上に載置する。

そして、そのロードロック室内を搬送室５に対応する圧力になるまで真空排気し、ゲートバルブＧ１を開放して搬送装置１２の支持アーム１４ａまたは１４ｂによりウエハＷを受け取って、いずれかの真空処理室のゲートバルブＧを開いてその中にウエハＷを搬入し、ウエハＷに対して所定の真空処理を行う。

真空処理が終了した時点で、ゲートバルブＧを開放し、搬送装置１２の支持アーム１４ａまたは１４ｂが対応する真空処理室からウエハＷを搬出し、ロードロック室６または７のゲートバルブＧ１を開放し、そのロードロック室内にウエハを搬入し、冷却機能を有するステージ４１上に載置してウエハＷを冷却する。

冷却終了後、搬出する際には、そのロードロック室にパージガスを流してその中を大気圧にし、ゲートバルブＧ２を開けてウエハＷを搬送装置１６の支持アーム１７により大気雰囲気の搬入出室８に取り出し、フープＦに収納する。

次に、上記ベース部材２０について説明する。図２はベース部材２０を示す平面図である。ベース部材２０は、上述したように筐体５ａ，６ａ，７ａが一体となって構成されている。

筐体５ａは、底板２１を有し、底板２１には搬送装置１２が挿入される円形の孔２２が形成されている。また、筐体６ａ，７ａは、底板２３を有し、底板２３には上記機能ユニット部４０が挿入される円形の孔２４が形成されている。また、筐体５ａは、底板２１に垂直に取り付けられた側板２５を有している。また、筐体６ａ，７ａは、底板２３に垂直に取り付けられた側板２６を有している。なお、筐体５ａと筐体６ａの間には共通の側板２７を有し、筐体５ａと筐体７ａの間にも共通の側板２７を有している。

筐体６ａ，７ａの孔２４は、図３の断面図に示すように、上が小径孔２４ａ、下が大径孔２４ｂの２段構造となっており、小径孔２４ａと大径孔２４ｂとの間は段部２４ｃとなっている。そして、この段部２４ｃが機能部材ユニット４０が下方から挿入された際の係止部として機能する。

次に、ロードロック室６，７に設けられる機能部材ユニット４０について説明する。
機能部材ユニット４０は、図４の側面図および図５の平面図に示すように、ウエハＷを載置して冷却するための円板状をなす冷却機能を有するステージ４１と、ステージ４１の下に設けられ、冷却水流路を有し、ステージ４１を冷却する円筒状の冷却ジャケット４２と、冷却ジャケット４２の下に設けられ、ステージ４１および冷却ジャケット４２よりも大径の円板状の支持部材４３と、支持部材４３の下に取り付けられた、バルブ、アクチュエータ、センサー等の機能部品が集合した機能部４４とを有し、ロードロック室６または７で用いられる機能部材の全てがユニット化されて構成されている。なお、ウエハＷの処理の温度が低い場合には、ステージ４１に冷却機能はなくてもよく、その場合には冷却ジャケット４２は不要である。

なお、機能部材ユニット４０のステージ４１および冷却ジャケット４２の径は、筐体６ａ，７ａの小径孔２４ａよりも小さい。また、支持部材４３の径は小径孔２４ａよりも大きく、大径孔２４ｂよりも小さい。

ステージ４１には、ウエハ搬送用の３本のリフターピン４５がステージ４１の表面（上面）に対して突没可能に設けられている。また、ステージ４１の表面には、同心円状および放射状に溝４６が形成されている。

支持部材４３は、冷却ジャケット４２から外方に突出したフランジ部４３ａを有しており、フランジ部４３ａの上面にはシールリング４７が設けられている。

機能部４４は、排気バルブ５１、吸気バルブ５２、ウエハ昇降用のリフターピンを昇降するアクチュエータ５３、冷却水を受ける冷却水パン５４、冷却水の漏れをチェックするリークセンサ５５、真空から大気に戻すための大気スイッチ５６、真空ゲージ５７、リフターピンのスピードコントローラ５８等を含む。図示はしていないが、電気的接続のためのエレキインターフェースおよびエア供給・排出のためのエアインターフェース、冷却水導入・排出部等も有している。

次に、このように構成されるマルチチャンバ真空処理システムの組み立て方について説明する。
まず、ベース部材２０の筐体６ａ，７ａに機能部材ユニット４０を取り付ける際には、図６（ａ）に示すように、ロードロック室６または７で用いられる機能部材の全てがユニット化されて構成された機能部材ユニット４０を、ベース部材２０の筐体６ａまたは７ａの下方に位置させ、機能部材ユニット４０を上昇させる。そうすると、図６（ｂ）に示すように、ステージ４１および冷却ジャケット４２は、孔２４を通過して筐体６ａまたは筐体７ａ内に収容され、支持部材４３のフランジ部４３ａの上面に設けられたシールリング４７が段部２４ｃに当接して密着される。その状態でねじ４８により支持部材４３と底板２３の段部に対応する部分とをねじ止めし、機能部材ユニット４０をベース部材２０に固定する。

次に、ベース部材２０への搬送室５の機能部材の取り付けに際しては、従来通り、搬送装置１２の取り付けを、ベース１２ａを孔２２に挿入し、ベース１２ａに回転・伸縮部１３を取り付け、さらに支持アーム１４ａ，１４ｂを取り付けることにより行い、他の機能部品については個別的に取り付ける。

以上により、ベース部材２０への必要な部品の取り付けが終了し、その後、搬送室５の各側壁の取り付けポートに真空処理室１〜４を取り付け、ロードロック室６，７に搬入出室８を取り付けて、マルチチャンバ真空処理システムの組み立てを完成させる。

本実施形態によれば、ロードロック室６、７における機能部材のベース部材２０への取り付けを上述のように行うことにより、ベース部材２０に対する機能部材の取り付けを極めて簡易に行うことができ、ベース部材の加工を簡略化することもできる。

すなわち、従来は、ロードロック室において、バルブ、アクチュエータ、センサー等の機能部品や、冷却ジャケットに代表される機能部材は、ベース部材に対しそれぞれ個別的に取り付けられていたため、取り付けに多くの時間がかかり、また、ベース部材に機能部品を直接取り付けるため、部品取付部が多く存在し、これら部品取付部の加工が煩雑で困難なものとなっていた。

これに対して、本実施形態では、ロードロック室６または７で用いられる機能部材の全てがユニット化されて構成された機能部材ユニット４０をベース部材２０に取り付けるので、それぞれの取り付け毎にベース部材２０を占有する必要がなく、機能部材のベース部材への取り付けを簡易にかつ短時間で行うことができる。また、機能部材ユニット４０は、必要な数を先作りすることが可能であり、極めて効率が高い。さらに、機能部材毎にベース部材２０に取り付ける必要がないため、取り付けのための加工は孔２４の形成だけでよく、ベース部材の加工を簡略化することもできる。また、機能部材ユニット４０を孔２４に挿入しさえすれば、全ての機能部材がベース部材２０に取り付けられるので、取り付けが極めて簡単である。また、このように機能部材ユニット４０を孔２４に挿入しただけで、シールリング４７が段部２４ｃに密着するので、極めて簡便に真空シールを行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、真空処理室を４つ、ロードロック室を２つ設けたマルチチャンバ真空処理システムを例にとって説明したが、これらの数に限定されるものではなく、真空処理システムに限るものでもない。

また機能部材ユニット４０のベース部材への取り付けにおいて、ロードロック室の筐体６ａ、６ｂの孔２４には段部２４ｃを設けなくともよく、このような場合には大径孔２４ｂは無くなり、小径孔２４ａの外周部に機能部材ユニット４０のフランジ部４３ａにあるシールリング４７が当接する。

さらに、上記実施形態では、マルチチャンバ処理システムのロードロック室の機能部材をユニット化して一括してベース部材に取り付けた例を示したが、ロードロック室に限らず、他の室、例えば処理室の筐体をベース部材の一部とし、その室の機能部材をユニット化して一括してベース部材に取り付けるようにしてもよい。

さらに、被処理体についても、半導体ウエハに限らず、ＦＰＤ用ガラス基板などの他のものを対象にすることができる。

１〜４；真空処理室
５；搬送室
５ａ，６ａ，７ａ；筐体
６，７；ロードロック室
８；搬入出室
１２，１６；搬送装置
２０；ベース部材
２３；底板
２４；孔
２４ａ；小径孔
２４ｂ；大径孔
２４ｃ；段部
３０；制御部
４０；機能部材ユニット
４１；ステージ
４２；冷却ジャケット
４３；支持部材
４４；機能部
４７；シールリング
４８；ねじ
Ｇ，Ｇ１，Ｇ２；ゲートバルブ
Ｗ；ウエハ

Claims (6)

1. その中に基板を搬送する搬送装置を有する搬送室と、前記搬送室に連結された所定の機能を有する複数の機能室とを具備し、
   前記搬送装置により前記機能室に対する基板の搬送を行い、前記複数の機能室の一部で基板に対して所定の処理を行うマルチチャンバ処理システムであって、
   前記搬送室の筐体と前記複数の機能室の一部または全部の筐体とが一体となってベース部材を構成し、
   前記ベース部材に対応する前記機能室は、その中の全ての機能部材が一括してユニット化されて構成された機能部材ユニットを有し、この機能部材ユニットが前記ベース部材に取り付けられていることを特徴とするマルチチャンバ処理システム。
2. 前記機能部材ユニットに対応する機能室の筐体の底板には、前記機能部材ユニットを挿入する孔が形成され、前記機能部材ユニットは、前記孔に挿入されて取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のマルチチャンバ処理システム。
3. その中に基板を搬送する搬送装置を有する真空に保持された搬送室と、前記搬送室に連結され、基板に対して真空雰囲気で所定の処理を行う１または複数の処理室と、前記搬送室に連結され、大気雰囲気と真空雰囲気とに切替可能な１または複数のロードロック室とを具備し、
   基板が搬入された前記ロードロック室を真空雰囲気にして前記搬送装置によりその基板を前記処理室に搬送して基板に対して所定の処理を行うマルチチャンバ処理システムであって、
   前記搬送室の筐体と前記ロードロック室の筐体とが一体となってベース部材を構成し、
   前記ロードロック室は、その中の全ての機能部材が一括してユニット化されて構成された機能部材ユニットを有し、この機能部材ユニットが前記ベース部材に取り付けられていることを特徴とするマルチチャンバ処理システム。
4. 前記機能部材ユニットを構成する機能部材は、基板を載置するステージ、排気バルブ、吸気バルブ、前記ステージのリフターピンのアクチュエータを含むことを特徴とする請求項３に記載のマルチチャンバ処理システム。
5. 前記機能部材ユニットに対応するロードロック室の筐体の底板には、前記機能部材ユニットを挿入する孔が形成され、前記機能部材ユニットは、前記孔に挿入されて取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のマルチチャンバ処理システム。
6. 前記機能部材ユニットは、前記ステージの下に設けられた前記ステージよりも大径の支持部材を有し、前記支持部材の前記ステージよりも外方に突出してフランジ部をなし、前記フランジ部の上面にはシール部材が設けられ、
   前記孔は、上部の小径孔と下部の大径孔の２段構造であり、これらの間に段部を有し、前記ステージは前記小径孔よりも小径であり、前記支持部材は前記大径孔よりも小径かつ前記小径孔よりも大径であり、
   前記機能部材ユニットは、前記孔の下方から前記ロードロック室の前記筐体内に挿入されて少なくとも前記ステージが前記筐体内に収容され、前記フランジ部の前記シール部材が前記段部に当接して密着され、その状態で前記機能部材ユニットが前記筐体に取り付けられることを特徴とする請求項５に記載のマルチチャンバ処理システム。

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