JP2014093489A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】限られた面積に真空搬送室やロードロック室を効率的に配置し、且つ、一部の真空搬送室が使用できなくなっても基板の処理を継続することが可能な基板処理装置を提供する。
【解決手段】第１、第２の真空搬送室２Ａ、２Ｂには、基板搬送機構２１が設けられ、基板Ｗに対して真空処理を行うための処理室５が横方向に隣接して接続されている。ロードロック室３Ａは、第１、第２の真空搬送室２Ａ、２Ｂの間に介在すると共に、ロードロック室３Ａには、その上方側の常圧雰囲気との間や第１、第２の真空搬送室２Ａ、２Ｂとの間に各々仕切り弁Ｇ１、Ｇ２が設けられている。ロードロック室３Ａ内に設けられ、基板Ｗが載置される基板載置部３１は、常圧雰囲気との間で基板Ｗの受け渡しが行われる上側位置と、第１、第２の真空搬送室２Ａ、２Ｂとの間で受け渡しが行われる下側位置との間を昇降する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板に対して真空処理を行うための複数の処理室を備えた基板処理装置に基板を搬入出する技術に関する。

半導体装置の製造工程においては、半導体ウエハ（以下、ウエハという）の搬送機構を備えた共通の真空搬送室に、真空処理を行うための複数の処理室を接続したマルチチャンバやクラスタツールなどと呼ばれる基板処理装置が利用されている。この真空搬送室には、その内部を常圧雰囲気と真空雰囲気とに切り替え自在に構成されたロードロック室と呼ばれる真空予備室が接続される。

例えば特許文献１には、真空搬送室（トランスファーチャンバー２）の側壁面にロードロック室（ロードロックチャンバ６ａ、６ｂ）を接続した基板処理装置（プラズマ処理装置１）が記載されている。常圧雰囲気と真空雰囲気とに切り替え自在なロードロック室を利用することにより、真空搬送室の真空状態を維持したまま外部との間でウエハの搬入出を行うことができる。

ところが、この種の基板処理装置にて処理されるウエハは、生産性向上の観点から大口径化が進んでおり、近年は直径が４５０ｍｍのウエハを処理することが可能な基板処理装置の開発が進められている。ウエハの大口径化は、処理室やロードロック室の大型化を招き、基板処理装置のフットプリントの増大をもたらす。

特に、ロードロック室は、ウエハの処理を実行する機器ではないので、特許文献１のように、真空搬送室とロードロック室とが横方向に並べて設けられている場合においてロードロック室の大型化は、限られた基板処理装置の設置スペースを有効に利用するうえでの障害となる。

また、特許文献１に記載の基板処理装置のように、１つの真空搬送室に複数の処理室（ツインチャンバ３）を接続する構成においては、真空搬送室の搬送機構にメンテナンスの必要性が生じたときには、全ての処理室が使用できなくなり、生産性の低下の影響が大きい。

特開２００４−１５３１６６号公報：段落００３２、図１

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、限られた面積に真空搬送室やロードロック室を効率的に配置し、且つ、一部の真空搬送室が使用できなくなっても基板の処理を継続することが可能な基板処理装置を提供することにある。

本発明に係る基板処理装置は、各々基板搬送機構が設けられ、互いに気密に仕切られて横方向に隣接する第１の真空搬送室及び第２の真空搬送室と、
前記第１の真空搬送室及び第２の真空搬送室に各々横方向に個別に気密に接続され、基板に対して真空処理を行うための処理室と、
前記第１の真空搬送室及び第２の真空搬送室の間に介在し、これら第１の真空搬送室及び第２の真空搬送室の上方側の常圧雰囲気との間、及び第１の真空搬送室との間、並びに第２の真空搬送室との間に各々仕切り弁が設けられたロードロック室と、
前記ロードロック室内に設けられると共に、常圧雰囲気との間で基板の受け渡しが行われる上側位置と、第１の真空搬送室または第２の真空搬送室との間で基板の受け渡しが行われる下側位置と、の間で昇降自在に構成され、基板が水平姿勢で載置される基板載置部と、を備えたことを特徴とする。
また、前記第２の真空搬送室に対して前記第１の真空搬送室とは反対側に隣接して気密に仕切られると共に、基板搬送機構が設けられた第３の真空搬送室と、前記第３の真空搬送室に横方向に気密に接続され、基板に対して真空処理を行うための処理室と、前記第２の真空搬送室及び第３の真空搬送室の間に介在し、これら第２の真空搬送室及び第３の真空搬送室の上方側の常圧雰囲気との間、及び第２の真空搬送室との間、並びに第３の真空搬送室との間に各々仕切り弁が設けられたロードロック室と、を備えてもよい。

前記基板処理装置は以下の特徴を備えていてもよい。
（ａ）前記第１の真空搬送室、第２の真空搬送室及びロードロック室のいずれかの上方に設けられ、複数の基板を収納して搬送するための搬送容器を載置するための容器載置部と、前記容器載置部に載置された搬送容器と前記ロードロック室内の上側位置にある基板載置部との間で基板の受け渡しを行うために設けられた、昇降自在な垂直搬送機構と、を備えたこと。
（ｂ）工場内の天井搬送機構により搬送容器の受け渡しが行われる搬入出ポートと前記容器載置部との間で搬送容器の移載を行うための容器移載機構を備えたこと。さらに前記搬入出ポートと容器載置部との間の移載経路には中間受け渡し部が設けられ、前記容器移載機構は、前記搬入出ポート及び容器載置部に加え、前記中間受け渡し部との間でも搬送容器を移載するために設けられ、前記搬入出ポート、中間受け渡し部及び容器載置部の上方側に設けられた走行路部材に沿って走行するメイン移載機構と、前記メイン移載機構に設けられ、前記搬入出ポートと、中間受け渡し部と、容器載置部との間で搬送容器を移載するサブ移載機構と、からなること。
（ｃ）前記処理室は、水平回転する回転テーブルに複数の基板を周方向に並べ、回転テーブルを回転させながら処理を行うものであること。

本発明は、第１、第２の真空搬送室の上方側の位置にてロードロック室と常圧雰囲気との間の基板の受け渡しが行われるので、狭い面積内に効率的に第１、第２の真空搬送室及びロードロック室を配置することができる。

また、第１、第２の真空搬送室が横方向に隣接して設けられ、これら第１、第２の真空搬送室の間に介在するようにロードロック室が設けられていると共に、常圧雰囲気、第１、第２の真空搬送室との間に各々仕切り弁が設けられているので、第１、第２の真空搬送室を独立してロードロック室から切り離すことができる。この結果、第１、第２の真空搬送室の一方側を解放しても、他方側は引き続き使用することが可能であり、使用可能な真空搬送室に接続された処理室を利用して基板の処理を継続することができる。

発明の実施の形態に関わる成膜装置の縦断側面図である。 前記成膜装置の内部構成を示す分解斜視図である。 前記成膜装置の第１の横断平面図である。 前記成膜装置に設けられている成膜モジュールの横断平面図である。 前記成膜装置に設けられているキャリア載置部の構成を示す分解斜視図である。 前記成膜装置の第２の横断平面図である。 変形例に係る成膜装置の横断平面図である。

以下、ウエハに対する成膜を行う複数の成膜モジュール５を備えた成膜装置１に本発明を適用した実施の形態について図１〜６を参照しながら説明する。
図１の縦断側面図に示すように、成膜装置１はその外装体を成す筐体１１内の空間が区画板４１０によって上下に区画されており、上方側の空間には、ウエハＷを収納したキャリアＣ（搬送容器）が収容されるキャリア載置領域４が設けられている。一方、下方側の空間においては、キャリアＣから取り出されたウエハＷの搬送や成膜処理が行われる。

図１〜３に示すように、区画板４１０の下方側の空間には、互いに気密に仕切られた真空搬送室２Ａ〜２Ｃが横方向に隣接するように設けられており、各真空搬送室２Ａ〜２Ｃの内部には、ウエハＷの搬送を行う搬送アーム２１（基板搬送機構）が設けられている。各搬送アーム２１は、ウエハＷを支持するためのフォークを４個ずつ備えており、２個のフォークを１組としてウエハＷを同時に２枚ずつ搬送することができる。なお図３は、図１に示したＡ−Ａ’位置にて成膜装置１を矢視した横断平面図である。また、図１においては真空搬送室２Ｂ、２Ｃに設けられている搬送アーム２１の一部を省略して表示してある。

本例において、真空搬送室２Ａは第１の真空搬送室、真空搬送室２Ｂは第２の真空搬送室に相当している。また、真空搬送室２Ｂに対して真空搬送室２Ａとは反対側に隣接して設けられた真空搬送室２Ｃは第３の真空搬送室に相当する。以下の説明では、真空搬送室２Ａ〜２Ｃが並んでいる方向（図中のＹ方向）に対し、真空搬送室２Ａが配置されている一端を手前側とし、真空搬送室２Ｃが配置されている他端を奥手側とする。

各真空搬送室２Ａ〜２Ｃは真空排気ライン２２と接続されており、真空排気ライン２２の下流には真空ポンプなどからなる共通の真空排気部１２が設けられている。各真空排気ライン２２には開閉弁Ｖ１〜Ｖ３が設けられており、開閉弁Ｖ１〜Ｖ３を開いて真空排気を行うことにより、各真空搬送室２Ａ〜２Ｃの内部を真空雰囲気することができる。

手前側から見たとき、各真空搬送室２Ａ〜２Ｃの左右両側面には、真空処理の一種である成膜処理が行われる成膜モジュール５がゲートバルブＧ３を介して気密に接続されている（図２、３）。本例の成膜装置１には、３基の真空搬送室２Ａ〜２Ｃに各々２台ずつ成膜モジュール５が接続されていることにより、合計で６台の成膜モジュール５が設けられている。

図４に示すように各成膜モジュール５は、処理室を成す扁平な円筒形状の気密な処理容器５１内に、鉛直方向に伸びる中心軸周りに水平回転自在に構成された円板形状の回転テーブル５２が配置されており、この回転テーブル５２上に例えば６枚のウエハＷを周方向に並べて載置することができる。回転テーブル５２上に載置されるウエハＷの枚数は、６枚に限られるものではないが、既述のように２枚のウエハＷを同時に搬送する搬送アーム２１を用いる場合には、載置枚数を偶数枚とすると、効率的に搬入出を行える。回転テーブル５２の下方側には、回転テーブル５２上のウエハＷを加熱するための不図示のヒータが設けられている。

処理容器５１の天井面には、回転テーブル５２の上面との間に形成される空間を２つの処理空間５０ａ、５０ｂに分離するための扇型をした凸状部５３が下方側へ突出するように、２箇所に設けられている。凸状部５３によって互いに分離された扇形の処理空間５０ａ、５０ｂには、互いに反応する第１、第２の反応ガスを供給するための反応ガスノズル５６１、５６２が回転テーブル５２の上面に沿って径方向に挿入されている。各反応ガスノズル５６１、５６２には、その長さ方向に沿って複数のガス供給孔（不図示）が設けられており、下方側に向けて反応ガスを吐出することができる。

また、回転テーブル５２の側方側の下方位置には、各処理空間５０ａ、５０ｂを真空排気するための排気口５４１、５４２が設けられており、各反応ガスノズル５６１、５６２から供給された反応ガスは、回転テーブル５２上に載置されたウエハＷの表面を通過して排気口５４１、５４２へと排気される。さらに凸状部５３には、処理空間５０ａ、５０ｂに供給された反応ガスが互いに混ざり合うことを抑えるために、回転テーブル５２の上面と凸状部５３の下面との隙間に窒素ガスなどの分離ガスを供給するための分離ガスノズル５７が設けられている。

以上に説明した構成を備えた成膜モジュール５においては、処理対象のウエハＷは搬入出口５５を介して真空搬送室２Ａ〜２Ｃから搬入され、回転テーブル５２上に載置される。ゲートバルブＧ３が閉じられ、回転テーブル５２を回転させると、回転テーブル５２上に載置された各ウエハＷが、処理空間５０ａ、５０ｂを交互に通過する。そして、ウエハＷを加熱しながら各反応ガスノズル５６１、５６２から反応ガスを供給すると、ウエハＷ表面への第１の反応ガスの吸着と、ウエハＷに吸着した第１の反応ガスと第２の反応ガスとの反応とが交互に繰り返される。このように、本例の成膜モジュール５は、ウエハＷの表面に原子や分子の層を積層させて薄膜を形成するＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法やＭＬＤ（Molecular Layer Deposition）法（以下、これらを総合してＡＬＤ法と称する）により成膜を行うことができる。

ここで成膜モジュール５にて処理されるウエハＷは、内部が真空雰囲気となっている真空搬送室２Ａ〜２Ｃを介して成膜モジュール５に搬入出される。一方で、区画板４１０の上方側のキャリア載置領域４においては常圧雰囲気下でキャリアＣからのウエハＷの搬入出が行われる。このため、真空搬送室２Ａ〜２Ｃや成膜モジュール５の真空雰囲気を保ったままキャリアＣと真空搬送室２Ａ〜２Ｃとの間でのウエハＷの受け渡しをする必要が生じる。そこで前記区画板４１０の下方側の空間には、その内部を常圧雰囲気と真空雰囲気とで切り替え自在なロードロック室３Ａ、３Ｂが設けられており、これらロードロック室３Ａ、３Ｂを介してキャリアＣと真空搬送室２Ａ〜２Ｃとの間のウエハＷの搬送が行われる。

本例の成膜装置１において、ロードロック室３Ａ、３Ｂは、横方向に隣接して配置された真空搬送室２Ａ〜２Ｃの間に介在するように設けられている。本例では、真空搬送室２Ａ、２Ｂの間にロードロック室３Ａが設けられ、真空搬送室２Ｂ、２Ｃの間にロードロック室３Ｂが設けられている。図１〜３に示すように、ロードロック室３Ａ、３Ｂは、上下方向に伸びる直方体形状の容器の下部側の空間が隣り合う真空搬送室２Ａ−２Ｂ、２Ｂ−２Ｃの間に挟まれている。一方、各ロードロック室３Ａ、３Ｂの上部側の空間は、真空搬送室２Ａ〜２Ｃの天井面よりも上方側へ突出しており、区画板４１０の下方側の常圧雰囲気に露出している。

各ロードロック室３Ａ、３Ｂの下部側の空間の側壁面には、ゲートバルブＧ２により開閉自在に構成され、各真空搬送室２Ａ〜２Ｃに向けて開口する下部搬入出口３６１が設けられている。これらの下部搬入出口３６１を介し、ロードロック室３Ａには、真空搬送室２Ａ、２Ｂ内の搬送アーム２１が進入可能であり、またロードロック室３Ｂには真空搬送室２Ｂ、２Ｃ内の搬送アーム２１が進入可能である。

一方、真空搬送室２Ａ〜２Ｃの上方側へ突出したロードロック室３Ａ、３Ｂの上部側の空間の側壁面には、ゲートバルブＧ１により開閉自在に構成された上部搬入出口３６２が設けられている。上部搬入出口３６２は、ロードロック室３Ａ、３Ｂの互いに対向する側壁面に開口しており、後述の垂直搬送アーム４２１はこの上部搬入出口３６２を介してロードロック室３Ａ、３Ｂの内部に進入することができる。
ロードロック室３Ａ、３Ｂに設けられているゲートバルブＧ１、Ｇ２は、これらロードロック室３Ａ、３Ｂと、真空搬送室２Ａ〜２Ｃとの間、及びロードロック室３Ａ、３Ｂの上部側の常圧雰囲気との間を仕切る仕切り弁に相当する。

図１、３に示すように、各ロードロック室３Ａ、３Ｂの内部には、平面形状が矩形の板材から成る２枚のウエハ載置部３１（基板載置部）が上下方向に間隔を開けて棚状に配置されている。各ウエハ載置部３１の上面には、手前側から見て２枚のウエハＷを左右に並べて載置可能な２つのウエハ載置領域が設けられており、各ウエハ載置領域には例えば３本の支持ピン３２が設けられている。これら支持ピン３２上にウエハＷを載置することにより、ウエハ載置部３１はウエハＷを水平姿勢で保持する。

図３に示すように手前側から見てウエハ載置部３１の左右両側面には、ロードロック室３Ａ、３Ｂの内壁面に沿って上下方向に伸びる昇降レール３４と、ウエハ載置部３１を支持し、この昇降レール３４に案内されて走行するスライダ３３とを含む昇降機構が設けられている。スライダ３３は、不図示の駆動機構により上下方向に移動自在となっており、上部搬入出口３６２に臨む位置（上側位置）と下部搬入出口３６１に臨む位置（下側位置）との間でウエハ載置部３１を移動させることができる（図１）。

各ロードロック室３Ａ、３Ｂは、開閉弁Ｖ４、Ｖ５が設けられた真空排気ライン３５と接続されており、真空排気ライン３５は下流側にて既述の真空排気部１２に接続されている。また真空排気ライン３５は、前記開閉弁Ｖ４、Ｖ５の上流側において外部の常圧雰囲気を取り込むための外気取り込みライン３５１に分岐しており、各外気取り込みライン３５１には開閉弁Ｖ６、Ｖ７が設けられている。そして、外気取り込みライン３５１の開閉弁Ｖ６、Ｖ７を閉じ、真空排気ライン３５の開閉弁Ｖ４、Ｖ５を開いて真空排気を行うことにより、ロードロック室３Ａ、３Ｂの内部が真空排気される一方、外気取り込みライン３５１の開閉弁Ｖ６、Ｖ７を開いて、真空排気ライン３５の開閉弁Ｖ４、Ｖ５を閉じるとロードロック室３Ａ、３Ｂの内部が常圧雰囲気となる。このようにロードロック室３Ａ、３Ｂは、その内部雰囲気を、真空雰囲気と常圧雰囲気との間で自由に切り替えることができる。

真空搬送室２Ａ〜２Ｃの上方側へ突出する２つのロードロック室３Ａ、３Ｂの間には、区画板４１０を挟んで上方側の空間（キャリア載置領域４）と下方側の空間との間でウエハＷを搬送するための垂直搬送機構４２が設けられている。図１、２、６に示すように垂直搬送機構４２は、手前側から見てロードロック室３Ａ、３Ｂの左右両脇の位置に設けられた２枚の側板部４２３と、これら側板部４２３に設けられ、上下方向に伸びる昇降レール４２２と、この昇降レール４２２に案内されて上下方向に移動自在に構成された垂直搬送アーム４２１と、を備えている。なお図６は、図１に示したＢ−Ｂ’位置にて成膜装置１を矢視した横断平面図である。

側板部４２３は、真空搬送室２Ａ〜２Ｃの上方側へ突出しているロードロック室３Ａ、３Ｂの上部側の空間の側方位置から上方側へ向けて伸び出し、区画板４１０に設けられたアクセス口４２０を貫通してキャリア載置領域４内に突出するように設けられている。昇降レール４２２は、これら側板部４２３の互いに対向する面に２つずつ設けられており、各昇降レール４２２にはウエハＷを支持するための２個のフォークを備えた垂直搬送アーム４２１が設けられている。垂直搬送アーム４２１は、上部搬入出口３６２を介してロードロック室３Ａ、３Ｂ内に各フォークを進入させ、またアクセス口４２０の周囲に載置されたキャリアＣ内にこれらのフォークを進入させることができる。

区画板４１０の上方側のキャリア載置領域４には、工場内に設けられた走行レール１３１に沿って移動する天井搬送機構であるＯＨＴ（Overhead Hoist Transport）１３２を介しキャリアＣの受け渡しが行われる搬入出ポート４１５と、前述の垂直搬送機構４２を用いてロードロック室３Ａ、３Ｂとの間でのウエハＷの受け渡しが行われるキャリア載置部４１２（容器載置部）と、これら搬入出ポート４１５とキャリア載置部４１２との間のキャリアＣの移載経路の途中に設けられ、キャリアＣが一時的に載置される中間受け渡し部４１３と、が設けられている。

図１、６に示すように成膜装置１の筐体１１は、キャリア載置領域４にてその前面が開口しており、区画板４１０はこの開口部を介して前方側に突出している。この突出した領域における区画板４１０の上面には、ＯＨＴ１３２との間でキャリアＣの受け渡しが行われる領域である搬入出ポート４１５が設けられている。この搬入出ポート４１５には、レール４１４に沿って前後方向に移動自在な載置台４１１が設けられており、載置台４１１は搬入出ポート４１５と、この搬入出ポート４１５の後方側であって筐体１１の内側に設けられた取り込み位置との間を移動することができる。図５、６に示すように、本例の搬入出ポート４１５には、手前側から見て４つの載置台４１１が左右方向に並んで設けられている。

キャリア載置部４１２は、キャリアＣを載置可能な板状の載置台として構成され、垂直搬送機構４２が貫通する既述のアクセス口４２０を前後から挟む位置に、前側に２つ、後側に２つ合計４つ設けられている。例えばキャリアＣが、前面に設けられた蓋体を開閉自在に構成されたＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）である場合、アクセス口４２０に臨む位置には当該蓋体の脱着を行うための蓋開閉機構４３が設けられる。キャリアＣはこの蓋開閉機構４３にその前面を対向させてキャリア載置部４１２上に載置される。キャリア載置部４１２はこの蓋開閉機構４３にキャリアＣを接続する位置と、蓋開閉機構４３との接続を解除する位置との間で前後方向に移動することができる。なお、本例においては、キャリア載置部４１２は、ロードロック室３Ａ、３Ｂの上方に配置されているが、垂直搬送アーム４２１が進入できる位置に配置されている場合や、キャリアＣと垂直搬送アーム４２１との間でウエハＷを搬送する中間搬送機構を用いる場合などは、真空搬送室２Ａ〜２Ｃの上方にキャリア載置部４１２を設けてもよい。

キャリア載置領域４の後端部には、搬入出ポート４１５を介して取り込まれたキャリアＣや、キャリア載置部４１２にてウエハＷが取り出されたキャリアＣを一時的に載置するための例えば４つの中間受け渡し部４１３が手前側から見て左右方向に並んで設けられている。例えば中間受け渡し部４１３は、キャリアＣを載置可能な板状の載置台として構成されている。

取り込み位置に移動した載置台４１１と、キャリア載置部４１２と、中間受け渡し部４１３との間のキャリアＣの移載は、容器移載機構であるキャリア移載機構４４によって実行される。キャリア移載機構４４は筐体１１の天井面に設けられた走行路部材である走行レール４４１に沿って走行する水平アーム４４２と、この水平アーム４４２に支持された装置内ＯＨＴ４４３とを備えている。

図５に示すように、走行レール４４１は四角い環状の軌道を形成しており、図６にその軌道ＯＢを示すように、アクセス口４２０を囲んで、取り込み位置に移動した載置台４１１やキャリア載置部４１２、中間受け渡し部４１３の上方側の領域を水平アーム４４２が移動できるように配置されている。水平アーム４４２は、走行レール４４１の軌道と交差する方向に伸びる細長い板状の部材であり、この走行レール４４１に沿って移動することにより、取り込み位置に移動した載置台４１１、キャリア載置部４１２及び中間受け渡し部４１３に載置されているキャリアＣの上方を通過する。

装置内ＯＨＴ４４３は、水平アーム４４２に沿って横方向に移動自在、上下に昇降自在に構成されており、各キャリアＣの上面に設けられたフランジ部ＣＦを把持して持ち上げ、キャリアＣの移載を実行する。
この装置内ＯＨＴ４４３を用い、走行レール４４１に沿って水平アーム４４２を移動させ、水平アーム４４２に沿って装置内ＯＨＴ４４３を移動させることにより、図６に一点鎖線の矢印で示すように各位置（取り込み位置に移動した載置台４１１、キャリア載置部４１２、中間受け渡し部４１３）の間でキャリアＣを移載することができる。水平アーム４４２は本例のメイン移載機構に相当し、装置内ＯＨＴ４４３はサブ移載機構に相当している。また本例では、搬入出ポート４１５から取り込み位置にキャリアＣを移動させる載置台４１１についても、搬入出ポート４１５と容器載置部４１２や中間受け渡し部４１３との間でキャリアＣを移載する容器移載機構の一部を構成しているといえる。

ここでキャリア移載機構４４は、取り込み位置まで移動した載置台４１１、キャリア載置部４１２、中間受け渡し部４１３に載置されているキャリアＣの上方側までキャリアＣを持ち上げて移載を行ってもよいし、これらのキャリアＣの側方を通過するようにキャリアＣの移載を行ってもよい。図示の便宜上、図１においてはキャリアＣと筐体１１の天井面との間の空間や同士の間隔を狭く表示してあるが、実際にはキャリアＣ同士が干渉せずに移載を行えるスペースが確保されている。

成膜装置１は、ＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなる制御部６に接続されている。この記憶部には成膜装置１に設けられた各機器を動作させる制御信号を出力するためのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリカードなどの記憶媒体に格納され、そこから記憶部にインストールされる。

以上に説明した構成を備えた成膜装置１の動作について説明する。処理対象のウエハＷを収納したキャリアＣがＯＨＴ１３２によって搬送され、搬入出ポート４１５の上方で停止すると、図１に示すようにＯＨＴ１３２はキャリアＣを降下させて搬入出ポート４１５に移動した載置台４１１に載置する。キャリアＣを受け取った載置台４１１は、キャリアＣを取り込み位置に移動させ、この位置にてキャリア移載機構４４がキャリアＣを受け取る。

キャリア移載機構４４は、ウエハＷの搬入出が行われていないキャリア載置部４１２がある場合には、そのキャリア載置部４１２へとキャリアＣを移載する一方、空いているキャリア載置部４１２が無ければ中間受け渡し部４１３へとキャリアＣを移載する。そして、いずれかのキャリア載置部４１２が空いたら、取り込み位置の載置台４１１または中間受け渡し部４１３のキャリアＣを当該キャリア載置部４１２に移載する。

キャリア載置部４１２が、キャリアＣを蓋開閉機構４３に接続し、蓋体が取り外されてキャリアＣが開放されると、垂直搬送アーム４２１がキャリアＣ内に進入して処理対象のウエハＷを取り出す。ウエハＷを保持した垂直搬送アーム４２１は下方側へ降下する。一方この垂直搬送アーム４２１がアクセス可能なロードロック室３Ａ、３Ｂにおいては、下部搬入出口３６１側のゲートバルブＧ２を閉じる一方、上部搬入出口３６２側のゲートバルブＧ１を開き、その内部を常圧雰囲気に切り替えた状態で待機している。

ウエハＷを保持した垂直搬送アーム４２１は、待機中のロードロック室３Ａ、３Ｂ内に進入し、ウエハ載置部３１にウエハＷを受け渡す。こうして上下２段のウエハ載置部３１に２枚ずつ合計４枚のウエハＷが載置されたら、垂直搬送アーム４２１を退避させ、上部搬入出口３６２のゲートバルブＧ１を気密に閉じ、真空排気ライン３５を介してロードロック室３Ａ、３Ｂ内の真空排気を行う。

ロードロック室３Ａ、３Ｂ内の真空度が真空搬送室２Ａ〜２Ｃと連結可能になったら、ウエハＷの搬出が行われる真空搬送室２Ａ〜２Ｃに面する下部搬入出口３６１のゲートバルブＧ２を開くと共に、ウエハ載置部３１を降下させる。そして、前記下部搬入出口３６１を介してロードロック室３Ａ、３Ｂ内に搬送アーム２１を進入させ、処理対象のウエハＷを取り出す。

このとき成膜処理が行われる成膜モジュール５においては、図３に示すようにゲートバルブＧ３を解放し、搬送アーム２１によって成膜処理を終えたウエハＷが取り出される一方、ロードロック室３Ａ、３Ｂから搬送された処理対象のウエハＷの搬入を行う。そして回転テーブル５２上に６枚の処理対象のウエハＷが載置されたら、ゲートバルブＧ３を閉じ、成膜モジュール５内にて成膜処理を実行する。

一方、成膜処理を終え、成膜モジュール５から取り出されたウエハＷは、ロードロック室３Ａ、３Ｂ内に搬入されウエハ載置部３１に載置される。しかる後、下部搬入出口３６１のゲートバルブＧ２を閉じ、外気取り込みライン３５１を介して外気を取り込み、ロードロック室３Ａ、３Ｂの内部を常圧雰囲気とする。そして、ウエハ載置部３１を上昇させると共に上部搬入出口３６２のゲートバルブＧ１を開き、垂直搬送機構４２の垂直搬送アーム４２１を進入させてウエハＷを取り出す。

このときキャリア載置部４１２には処理済みのウエハＷを収納するためのキャリアＣが載置されており、垂直搬送アーム４２１はこのキャリアＣに進入してウエハＷを受け渡す。なお、ウエハＷが搬出された後のキャリアＣは、キャリア載置部４１２にて待機していてもよいし、別のキャリアＣにおけるウエハＷの搬入出動作との干渉を避けるため、一端、中間受け渡し部４１３に退避させておいてもよい。

キャリアＣに所定枚数のウエハＷが収納され、蓋体が閉じられたら、キャリア移載機構４４はキャリア載置部４１２から、取り込み位置で待機している載置台４１１まで当該キャリアＣを移載する。キャリアＣが載置されると、載置台４１１は搬入出ポート４１５までキャリアＣを移動させ、ＯＨＴ１３２によって当該キャリアＣが外部へ搬出される。

このようにして成膜処理を実行している成膜装置１において、例えば中央の真空搬送室２Ｂにて搬送アーム２１のメンテナンスが必要となったとする。この場合には、この真空搬送室２Ｂに向けて開口している下部搬入出口３６１をゲートバルブＧ２にて閉じることにより、当該真空搬送室２Ｂがロードロック室３Ａ、３Ｂや真空搬送室２Ａ、２Ｃから切り離される。

しかる後、真空搬送室２Ｂの内部を常圧雰囲気とし、例えば成膜モジュール５を取り外して真空搬送室２Ｂの室内を解放することにより、搬送アーム２１のメンテナンスを実施することができる。一方、各ロードロック室３Ａ、３Ｂは、ゲートバルブＧ２により当該真空搬送室２Ｂとは切り離されているので、その内部を真空雰囲気に切り替えることが可能であり、ロードロック室３Ａと真空搬送室２Ａとの間、ロードロック室３Ｂと真空搬送室２Ｃとの間でウエハＷの受け渡しを行い、これら真空搬送室２Ａ、２Ｃに接続されている成膜モジュール５にて成膜処理を実行できる。

例えば図３に示すように、各真空搬送室２Ａ〜２Ｃに２台ずつ合計６台の成膜モジュール５が設けられている場合において、中央の真空搬送室２Ｂのメンテナンスを行うと、真空搬送室２Ａ、２Ｃに接続されている残り４台の成膜モジュール５にて成膜処理を継続できる。従って搬送系の制約がなければ、全成膜モジュール５が使用可能な場合と比較して約６７％の稼働率を維持できることになる。上述の例は、真空搬送室２Ａ、２Ｃのいずれかを切り離す必要が発生した場合にも同様であり、各々約６７％の稼働率を維持できる。

次に、例えば手前側のロードロック室３Ａにてメンテナンスの必要が発生した場合について検討する。この場合には、当該ロードロック室３Ａと中央の真空搬送室２Ｂとの間に設けられている下部搬入出口３６１のゲートバルブＧ２を閉じることにより、メンテナンス対象のロードロック室３Ａが中央の真空搬送室２Ｂから切り離される。一方、メンテナンス対象のロードロック室３ＡからのみウエハＷの搬入出が行われる手前側の真空搬送室２Ａは使用することができなくなる。

この結果、手前側のロードロック室３Ａのメンテナンスを行う場合であっても、中央及び奥手の真空搬送室２Ｂ、２Ｃは、ロードロック室３Ｂを用いてウエハＷの搬入出を行うことができるので、このこれらの真空搬送室２Ｂ、２Ｃに接続されている成膜モジュール５は使用を継続できる。従ってこの例においても６台中、４台の成膜モジュール５の使用を継続することが可能であり、搬送系の制約がなければ約６７％の稼働率を維持できる。これは、後段側のロードロック室３Ｂにてメンテナンスが必要となった場合にも同様である。

本実施の形態に関わる成膜装置１によれば以下の効果がある。ロードロック室３Ａ、３Ｂにおいては、真空搬送室２Ａ〜２Ｃの上方側の位置にて常圧雰囲気との間でのウエハＷの受け渡しが行われるので、狭い面積内に効率的に真空搬送室２Ａ〜２Ｃ、ロードロック室３Ａ、３Ｂを配置することができる。

このように、真空搬送室２Ａ〜２Ｃにロードロック室３Ａ、３Ｂを積み重ねて配置することにより、ウエハＷの搬送系に必要な機器のフットプリントを小さくすることができる。図３に示した成膜モジュール５の配置状態において、成膜装置１のフットプリントに対する各成膜モジュール５内のウエハＷ（各成膜モジュール５に６枚ずつ合計３６枚のウエハＷを収容した場合）の合計面積の比を計算したところ、その値は約２５％となった。

一方、背景技術にて引用した特許文献１（特開２００４−１５３１６６号公報）の図１に記載の基板処理装置では、合計６枚のウエハＷが基板処理装置のフットプリント全体に占める割合は、約７％であった。従って、本実施の形態に関わる成膜装置１の方が限られたフットプリントを有効にウエハＷ処理のために利用しているといえる。

また、真空搬送室２Ａ〜２Ｃが横方向に隣接して設けられ、これら真空搬送室２Ａ−２Ｂ、２Ｂ−２Ｃの間に介在するようにロードロック室３Ａ、３Ｂが設けられていると共に、各ロードロック室３Ａ、３Ｂには、常圧雰囲気や真空搬送室２Ａ〜２Ｃとの間に各々仕切り弁（ゲートバルブＧ１、Ｇ２）が設けられている。この構成により、真空搬送室２Ａ〜２Ｃを独立してロードロック室３Ａ、３Ｂから切り離すことができるので、真空搬送室２Ａ〜２Ｃの一部を解放しても、残る真空搬送室２Ａ〜２Ｃは引き続き使用することが可能であり、これに接続された成膜モジュール５を利用して成膜処理を継続することができる。

ここで、本発明が適用される基板処理装置に設けられる成膜モジュールの構成は、図３、４に示したタイプのものに限れるものではない。例えば図７に示す成膜装置１ａに設けられている成膜モジュール５Ａのように、固定された載置台上にウエハＷを載置し、処理容器（処理室）内に複数種類の反応ガスを切り替えて供給し、ＡＬＤ法による成膜を行ってもよい。また、成膜の手法はＡＬＤ法に限られるものではない。例えば金属ソースを処理容器２内に連続的に供給し、加熱されたウエハＷの表面で金属ソースを分解させて薄膜を得る熱ＣＶＤ法や、金属ソースと反応ガスなどをプラズマの存在下で活性化して反応させ連続的な成膜を行うプラズマＣＶＤ法などの各種のＣＶＤ法を行う成膜モジュールにも本発明は適用することができる。

また、真空処理の種類についても成膜に限定されるものではない。例えばエッチングガスによりウエハＷ表面の薄膜をエッチングするエッチングモジュールや、エッチングの後、ウエハＷ表面のレジスト膜をプラズマで分解、除去するプラズマアッシングモジュールなどの処理容器（真空室）を上述の真空搬送室２Ａ〜２Ｃに接続してもよいことは勿論である。

次に、真空搬送室２Ａ〜２Ｃとロードロック室３Ａ、３Ｂのバリエーションについて説明する。図１〜３に示した例においては、３基の真空搬送室２Ａ〜２Ｃを横方向に隣接して並べこれら真空搬送室２Ａ−２Ｂ、２Ｂ−２Ｃの間に合計２基のロードロック室３Ａ、３Ｂを配置した例を示したが、真空搬送室、ロードロック室の設置数の組み合わせは、この例に限定されない。少なくとも２基の真空搬送室２Ａ、２Ｂ（第１、第２の真空搬送室）の間に１基のロードロック室３Ａが設けられていれば、真空搬送室２Ａ、２Ｂの一方側が停止しても、残る真空搬送室２Ｂ、２Ａに接続された処理モジュール（真空処理が行われる処理室）の使用を継続できる。

この例とは反対に、４基以上の真空搬送室を横方向に隣接して並べ互いに隣り合う真空搬送室の間に３基以上のロードロック室を設ける構成としてもよい。この場合には、４基以上の真空搬送室のうち、隣り合って配置された任意の２基の真空搬送室が「第１、第２の真空搬送室」に相当する。さらに、第２の真空搬送室に対して第１の真空搬送室とは反対の位置に設けられた真空搬送室がある場合には、これが「第３の真空搬送室」に相当することになる。

また、各真空搬送室２Ａ〜２Ｃに接続される処理モジュールの台数は２台に限定されるものではなく、例えば各真空搬送室２Ａ〜２Ｃ内で搬送アーム２１を横方向に移動可能に構成し、真空搬送室２Ａ〜２Ｃの側面に３台以上の処理モジュールを接続してもよい。そして、搬送アーム２１、垂直搬送アーム４２１にて搬送可能なウエハＷの枚数、各真空搬送室２Ａ〜２Ｃや垂直搬送機構４２に設けられる搬送アーム２１、垂直搬送アーム４２１の台数、ウエハ載置部３１の数やここに載置可能なウエハＷの枚数、キャリア移載機構４４の設置台数やその構成は、単位時間当たりのウエハＷの処理枚数などに応じて適宜、変更してもよいことは勿論である。
さらに本発明は、半導体ウエハに限らずフラットパネルの製造に用いられる角型基板に対して真空処理を行う基板処理装置にも適用することができる。

Ｃ キャリア
Ｇ１〜Ｇ３ ゲートバルブ
Ｗ ウエハ
１、１ａ 成膜装置
１３２ ＯＨＴ
２Ａ〜２Ｃ 真空搬送室
２１ 搬送アーム
３Ａ、３Ｂ ロードロック室
３１ ウエハ載置部
４１１ 搬入出ポート
４１２ キャリア載置部
４１３ 中間受け渡し部
４２ 垂直搬送機構
４４ 内部ＯＨＴ
４４１ 走行レール
４４２ 水平アーム
４４３ ＯＨＴ
５、５Ａ 成膜モジュール
６ 制御部

Claims (6)

1. 各々基板搬送機構が設けられ、互いに気密に仕切られて横方向に隣接する第１の真空搬送室及び第２の真空搬送室と、
   前記第１の真空搬送室及び第２の真空搬送室に各々横方向に個別に気密に接続され、基板に対して真空処理を行うための処理室と、
   前記第１の真空搬送室及び第２の真空搬送室の間に介在し、これら第１の真空搬送室及び第２の真空搬送室の上方側の常圧雰囲気との間、及び第１の真空搬送室との間、並びに第２の真空搬送室との間に各々仕切り弁が設けられたロードロック室と、
   前記ロードロック室内に設けられると共に、常圧雰囲気との間で基板の受け渡しが行われる上側位置と、第１の真空搬送室または第２の真空搬送室との間で基板の受け渡しが行われる下側位置と、の間で昇降自在に構成され、基板が水平姿勢で載置される基板載置部と、を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. 前記第１の真空搬送室、第２の真空搬送室及びロードロック室のいずれかの上方に設けられ、複数の基板を収納して搬送するための搬送容器を載置するための容器載置部と、
   前記容器載置部に載置された搬送容器と前記ロードロック室内の上側位置にある基板載置部との間で基板の受け渡しを行うために設けられた、昇降自在な垂直搬送機構と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 工場内の天井搬送機構により搬送容器の受け渡しが行われる搬入出ポートと前記容器載置部との間で搬送容器の移載を行うための容器移載機構を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の基板処理装置。
4. 前記搬入出ポートと容器載置部との間の移載経路には中間受け渡し部が設けられ、
   前記容器移載機構は、前記搬入出ポート及び容器載置部に加え、前記中間受け渡し部との間でも搬送容器を移載するために設けられ、前記搬入出ポート、中間受け渡し部及び容器載置部の上方側に設けられた走行路部材に沿って走行するメイン移載機構と、前記メイン移載機構に設けられ、前記搬入出ポートと、中間受け渡し部と、容器載置部との間で搬送容器を移載するサブ移載機構と、からなることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記第２の真空搬送室に対して前記第１の真空搬送室とは反対側に隣接して気密に仕切られると共に、基板搬送機構が設けられた第３の真空搬送室と、
   前記第３の真空搬送室に横方向に気密に接続され、基板に対して真空処理を行うための処理室と、
   前記第２の真空搬送室及び第３の真空搬送室の間に介在し、これら第２の真空搬送室及び第３の真空搬送室の上方側の常圧雰囲気との間、及び第２の真空搬送室との間、並びに第３の真空搬送室との間に各々仕切り弁が設けられたロードロック室と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一つに記載の基板処理装置。
6. 前記処理室は、水平回転する回転テーブルに複数の基板を周方向に並べ、回転テーブルを回転させながら処理を行うものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載の基板処理装置。

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