JP2018014469A - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ウエハの搬送容器からウエハを取り出すＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）とウエハを処理する処理モジュールとを備えた基板処理装置において、装置コストの高騰を抑えながら、スループットの向上を図ることができる技術を提供することにある
【解決手段】２つの処理モジュール５Ａ、５Ｂとロードロックモジュール４とを備えた処理ユニットＵを３段配置したグループを、ＥＦＥＭ１０１から見て奥側に伸びるＹガイド２１に沿って前後にかつ当該Ｙガイド２１を挟んで左右に４グループ設ける。ＥＦＥＭ１０１側の受け渡し機構１２と処理ユニットＵ側の基板搬送機構４３との基板の受け渡しは、Ｙガイド２１に沿って移動自在かつ昇降自在で複数のウエハＷを棚状に載置できる基板載置部３により行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板の搬送容器から基板を取り出すＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）と基板を処理する処理モジュールとを備えた基板処理装置に関する。
半導体製造プロセスにおいては、半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対して成膜、エッチング、アッシング、アニールなどの真空処理が行われる。真空処理を高いスループットで行うために、ＥＦＥＭにロードロック室を介して多角形の真空搬送室を接続し、この真空搬送室の一辺に真空処理モジュールを接続したマルチチャンバシステムなどと呼ばれている真空処理システムが知られている。
一方最近では、半導体デバイスの多様化により真空処理に長い時間を要する場合があり、例えば三次元のメモリー例えばＮＡＮＤ回路を形成する場合には、酸化層、窒化層を交互に多数回積層するために、１回の成膜処理にかなり長い時間が必要となる。このため、スループットを高めるために、処理チャンバの数を増やすことのできるシステムの構築が望まれている。
特許文献１には、ウエハをウエハキャリアから引き出すための装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）と、細長経路に沿ってウエハを移動させるリニアロボットと、リニアロボットの両側に２つずつ設けられた真空処理を行うための処理クラスタと、を備えたシステムが記載されている。処理クラスタは、第１、第２の処理チャンバ及びリニアロボットの間でウエハの搬送を行うクラスタロボットを備えている。また特許文献１には、リニアロボットは、大気圧で動作してもよいこと、ウエハシャトルにより構成することができること、が記載されている。
また特許文献２及び特許文献３にも、ウエハを載置して搬送するための直線状の案内路の両側に真空処理を行うための装置が複数配列されているレイアウトが記載されている。これらの従来技術は、マルチチャンバシステムに比べて処理チャンバの搭載数を増やすことができ、スループットの向上に寄与することが期待されるが、１枚のウエハに対する成膜処理などの真空処理の長期化に対応するためには、装置コストの高騰を抑えながら、更なるスループットの向上を図れる装置の設計が望まれる。
特開２０１４−６８００９号公報（図４、段落００３７、図５、段落００３９及び段落００４２） 特開２００４−３４９５０３号公報（図４） 特開２００３−１８８２２９号公報（図１及び図２）
本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は基板を処理するにあたり、装置コストの高騰を抑えながらスループットの向上を図ることができる技術を提供することにある。
本発明の基板処理装置は、
複数の基板を収納した搬送容器を載置する容器載置部とこの容器載置部に載置された搬送容器に対して基板の受け渡しを行う受け渡し機構とを備えたＥＦＥＭと、
前記ＥＦＥＭから見て奥側に向かって直線状に伸びる移動路に沿って移動自在に設けられた移動部と、
平面で見て前記移動路に臨むように設けられ、互いに上下に配置された複数段の処理ユニットと、
前記移動部に昇降機構を介して昇降自在に設けられ、複数の基板が棚状に載置できるように構成された基板載置部と、を備え、
前記処理ユニットは、基板を処理するための処理モジュールと、前記処理モジュール及び前記基板載置部の間で基板の受け渡しを行うための基板搬送機構と、を備え、
前記基板載置部は、前記受け渡し機構により基板の受け渡しが行われる位置と前記複数段の処理ユニットの各々の基板搬送機構により基板の受け渡した行われる位置との間で移動自在に構成されていることを特徴とする。
本発明は、ＥＦＥＭと基板を処理する処理モジュールとを備えた基板処理装置において、ＥＦＥＭから見て奥側に伸びる移動路に臨むように、処理モジュール及び基板搬送機構を備えた処理ユニットを複数段配置している。そして複数の基板を棚状に収納できる基板載置部を上記の移動路に沿って移動自在及び昇降自在に設け、ＥＦＥＭ側の基板の受け渡し機構と処理ユニット側の基板搬送機構との間の搬送を基板載置部に受け持たせている。このため、高いスループットが得られ、搬送のための機構に関してコストの高騰が抑えられる。
本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置を示す外観図である。 第１の実施形態に係る基板処理装置を示す平面図である。 第１の実施形態に係る基板処理装置の内部を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る基板処理装置の内部を示す側面図である。 第１の実施形態に用いられる基板載置部を示す分解斜視図である。 第１の実施形態において基板載置部内のウエハの受け渡しの様子を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る基板処理装置に用いられる基板載置部を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る基板処理装置の一部を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置に用いられる基板載置部を示す斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る基板処理装置に用いられる基板載置部を示す斜視図である。 第４の実施形態に係る基板処理装置の一部を示す正面図である。
本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置について説明する。この基板処理.装置は、図１の外観図に示すように、ウエハを複数収容した搬送容器であるキャリアＣからウエハを取り出すためのＥＦＥＭ１０１と、このＥＦＥＭ１０１に接続され、ウエハの処理を行う処理ブロック１０２と、を備えている。
ＥＦＥＭ１０１は、例えばＦＯＵＰであるキャリアＣが例えば左右方向（Ｘ方向）に４個載置されるように構成された容器載置部であるロードポート１１を備えている。図２では、キャリアＣの底部を位置決めした状態で支持する支持部１０が示されている。ロードポート１１の奥側には、キャリアＣに対してウエハの受け渡しを行う受け渡し機構１２が配置された搬送室１３が設けられている。この搬送室１３は、常圧雰囲気例えば大気雰囲気に設定され、搬送室１３におけるキャリアＣに臨む壁部には、ウエハ取り出し口である開口部を開閉する開閉ドア１４が設けられている。
受け渡し機構１２は、Ｘ方向に伸びるガイド１５（図２参照）に沿って移動自在な基体（図示せず）に伸縮自在な関節アームが昇降、回転自在に設けられて構成されている。キャリアＣは開閉ドア１４の開閉と共に前面の蓋が開かれ、受け渡し機構１２によりウエハが取り出される。
図３及び図４に示すように、搬送室１３におけるロードポート１１に対して背面となる壁部１６には、受け渡し機構１２がウエハＷを保持した状態で通過するための受け渡し口である開口部１７が形成されている。この開口部１７は、当該開口部１７を通じた後述のウエハＷの受け渡しが行われないときには、ＥＦＥＭ１０１と処理ブロック１０２との雰囲気を区画するために図示しないシャッターにより閉じるようにしてもよい。
処理ブロック１０２の底部におけるＸ方向の中央部には、Ｙ方向に伸びる移動路、即ちＥＦＥＭ１０１から見て奥側に向かって直線状に伸びる移動路であるＹガイド２１が設けられている。そして処理ブロック１０２には、Ｙガイド２１に案内されながらＹ方向に移動自在な移動部をなす支柱部２２が設けられ、この支柱部２２のＥＦＥＭ１０１側には、当該支柱部２２に沿って昇降自在な基板載置部３が設けられている。基板載置部３が移動する領域は、常圧雰囲気例えば大気雰囲気に設定されている。
支柱部２２をＹ方向に移動させるための具体的な機構としては、例えばＹガイド２１の両端部に対応する位置に夫々駆動源により駆動される駆動プーリと従動プーリとを設けてこれらの間にベルトを掛け、当該ベルトに支柱部２２を固定して構成されるベルト搬送機構などを適用することができる。
基板載置部３を説明する前に処理ブロック１０２の構造について述べておく。Ｙガイド２１の左右両側には、各々処理ユニットＵを例えば３段配置した処理ユニットＵのグループ（即ち３段の処理ユニットＵ）がＹガイド２１に沿って２グループずつ配置されている。図３では、ＥＦＥＭ１０１から見てＹガイド２１の左側にて前後に配置された２グループだけ図示しており、処理ブロック１０２における基板載置部３の移動領域を除いた左側部分を便宜上鎖線で囲っている。
これら２グループの各処理ユニットＵは、ロードロックモジュール４と、このロードロックモジュール４を介して基板載置部３との間でウエハＷの受け渡しが行われる第１の処理モジュール５Ａ及び第２の処理モジュール５Ｂと、を備えている。各処理ユニットＵは、同一の構造として構成されており、例えば床面に固定された支柱などを含む構造体(図示せず)に支持されている。
ロードロックモジュール４は、例えば１辺がＹガイド２１に沿って伸びると共に当該１辺に相当する壁部にウエハＷの搬入出を行う搬送口４１が形成され、平面形状が５角形のロードロック室４２を備えている。従って搬送口４１は、既述の基板載置部３の移動領域に臨むように配置されていることになる。搬送口４１はゲートバルブＧ１により開閉される。ロードロック室４２内には、鉛直軸周りに回転自在な関節アームからなる基板搬送機構４３が設けられている。ロードロック室４２には、図示していないが真空排気機構により真空排気するための排気管が接続されており、常圧雰囲気例えば大気雰囲気と真空雰囲気との間で雰囲気の切り替えができるように構成されている。
ロードロック室４２における搬送口４１から見て背面側の２辺には、夫々第１の処理モジュール５Ａの真空処理室及び第２の処理モジュール５Ｂの真空処理室が搬送口５１Ａ、５１Ｂを介して気密に接続されている。搬送口５１Ａ、５１Ｂは、夫々ゲートバルブＧ２、Ｇ３により開閉される。図２〜図４において処理モジュールと真空処理室とは同じ所を符号で示すことになるため、真空処理室については符号を付していない。
基板搬送機構４３は、基板載置部３、第１の処理モジュール５Ａ及び第２の処理モジュール５Ｂ間のウエハＷの受け渡しを行う。第１の処理モジュール５Ａ及び第２の処理モジュール５Ｂは、各々例えば真空処理である成膜処理を実施できるように構成され、ウエハＷの載置台、成膜処理のための処理ガスの供給部、真空処理室内をドライクリーニングするためのクリーニングガスの供給部、真空排気機構により真空排気するための排気口などを備えている。またプラズマ処理を行う場合にはプラズマ発生機構が設けられる。図２において各処理ユニットＵの側方に符号５０にて示した部分は、ガス供給機器、プラズマ発生用の高周波電源などを配置する機器配置領域を示している。なお、真空雰囲気の成膜装置の構造は周知であるため、処理モジュールの構造については特に図示していない。
基板載置部３の説明に戻すと、図５に示すように基板載置部３は、前面が基板の受け渡し口として開口する箱体３１の内部の両側面に、各々ウエハＷの左右周縁部を保持するために前後に伸びる突条部からなる保持部３２の組が上下方向に複数設けて構成されている。即ち、箱体３１内では、複数のウエハＷが棚状に保持されることになる。
基板載置部３は、Ｙ方向に移動可能な移動部である支柱部２２に昇降自在に設けられた昇降部である昇降台２３に回転機構２４を介して設けられている。昇降台２３を昇降させる昇降機構について、図５では昇降台２３をＺ方向（上下方向）にガイドするための案内路であるＺガイド２０を示しているが、具体的には、周知のベルト搬送機構やボールネジ機構などが用いられる。
回転機構２４は、鉛直軸周りに回転可能な回転軸２５と回転軸２５を回転させる回転駆動部２６とを備え、回転軸２５の頂部に箱体３１の底面が固定されている。従って基板載置部３は、Ｙ方向自在、昇降自在、鉛直軸周りに回転自在に構成されているということになる。
基板載置部３は、ＥＦＥＭ１０１内の受け渡し機構１２とロードロックモジュール４内の基板搬送機構４３との間において、ウエハＷの受け渡しの役割りを担うものである。このため基板載置部３の前面がＥＦＥＭ１０１の背面の開口部１７に向き合う状態になったときに受け渡し機構１２によりウエハＷの受け渡しが行われ、また当該前面がロードロック室４２の搬送口４１に向き合う状態になったときに基板搬送機構４３によりウエハＷの受け渡しが行われる。
基板載置部３の回転中心は、当該基板載置部３の前後方向及び左右方向の中心に位置させてもよいが、この例では、当該基板載置部３の左右方向の中心であって、前後方向の中心よりも後方側に変位している。このため基板載置部３の前面が左に向いたときには、基板載置部３は左右方向の中心から見て左側に寄り、前面が右に向いたときには、基板載置部３は右側に寄るので、ロードロックモジュール４内の基板搬送機構４３の進退ストロークが短くて済む。
基板載置部３がＥＦＥＭ１０１の受け渡し機構１２から受け取るウエハＷは、未処理ウエハＷであり、ロードロックモジュール４内の基板搬送機構４３から受け取るウエハＷは処理済みウエハＷである。これらウエハＷの搭載枚数については、処理モジュール５Ａ（５Ｂ）で行われる真空処理に必要な時間などを考慮した運転モードに応じて、あるいはいずれかの処理ユニットＵがメンテナンスを行っているか否かなどによって決まってくる。このためユーザが行う運転モードに対応した搭載枚数のうち最大搭載枚数に応じて、基板載置部３における保持部３２の段数（収納容量）が決まってくる。
基板搬送機構４３は、基板載置部３から未処理ウエハＷを取り出す前に処理済みのウエハＷを基板載置部３に受け渡す必要があるため、保持部３２の段数は、ＥＦＥＭ１０１側から受け渡される未処理ウエハＷの搭載枚数に対して１枚分を加えた数に設定する必要がある。例えば基板載置部３がＥＦＥＭ１０１側から１２枚のウエハＷを受け取って各処理ユニットＵに分配搬送する場合には、基板載置部３に１枚分の空きを設けておく必要がある、つまり１３段の保持部３２が必要となる。
なお、基板搬送機構４３の基板保持部分（ピック）が２つある場合、保持部３２の1枚分の空きは設ける必要はない。
ここで運転モードについて述べておく。例えば各処理ユニットＵにおいて、第１の処理モジュール５Ａ及び第２の処理モジュール５Ｂの一方においてウエハＷに対して成膜処理を行っている間に他方においてクリーニングを行う運転モードが挙げられる。このような運転モードは、成膜処理に長い時間を要する場合に適用され、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）ガスと二酸化窒素（ＮＯ２）ガスとを用いてシリコン酸化膜を成膜する工程とモノシラン（ＳｉＨ４）ガスとアンモニア（ＮＨ３）ガスとを用いてシリコン窒化膜を成膜する工程とを多数回繰り返す場合などが挙げられる。より具体例を述べると、第１の処理モジュール５Ａ及び第２の処理モジュール５Ｂの一方においてウエハＷに対して目標とする薄膜の積層数の半分の積層数の処理を行っている間に他方においてクリーニングを行い、その後、残りの積層数の半分の処理を他方で行いながら一方をクリーニングする。
この例の場合、４グループ（１グループが３段）の処理ユニットＵにて同時に成膜処理を行おうとすると、基板載置部３がＥＦＥＭ１０１の受け渡し機構１２から受け取る未処理ウエハＷの枚数は例えば１２枚となる。また４グループの処理ユニットＵのうち、Ｙガイド２１を介して互いに対向する２グループの処理ユニットＵ毎に同時に成膜処理を行おうとすると、基板載置部３がＥＦＥＭ１０１側から受け取るウエハＷの枚数は例えば６枚となる。
運転モードとしては、このような例に限られるものではなく、各処理ユニットＵの第１の処理モジュール５Ａ及び第２の処理モジュール５Ｂの両方を並行して用いて成膜処理を行う場合であってもよい。この場合には、基板載置部３がＥＦＥＭ１０１側から受け取るウエハＷの枚数は４つのグループの処理ユニットＵに相当する例えば２４枚であってもよいし、その半分の１２枚であってもよい。
即ち、基板載置部３がＥＦＥＭ１０１側から受け取る未処理のウエハＷの枚数は、成膜処理に必要な時間や運用方法などに応じて、最も高いスループットが得られる枚数に設定することができる。この点において、本実施形態で用いられる基板載置部３は、搬送アームによる搬送や公知のウエハシャトルに対して優位な構造である。
図２に戻って本実施形態の基板処理装置は、コンピュータからなる制御部１００を備えており、制御部１００は、運転に必要なソフトウェアを記憶した不図示の記憶部を備えている。ソフトウェアは、ウエハＷに対して行われる処理を実行するための手順及びパラメータ値が書きこまれたプロセスレシピ、及びウエハＷの搬送シーケンスを構成するステップ群からなるプログラム、並びにプロセスレシピとリンクして基板載置部３に搬入される未処理ウエハＷの適切な枚数を決定するプログラムなどが含まれる。このソフトウェアは、例えばＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）、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またはメモリーカードなどの記憶媒体を介して記憶部に記憶される。
次に上述実施形態の作用について述べる。処理ユニットＵにおいて行われるプロセスとしては、第１の処理モジュール５Ａ及び第２の処理モジュール５Ｂの一方を用いてシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを交互に積層し、その間に他方をクリーニングする例を用いる。またＥＦＥＭ１０１から見てＹガイド２１を介して互いに対向する手前側の処理ユニットＵ同士においてプロセスが同時に行われ、このプロセスの開始時点から所定の時間遅れたタイミングで奥側の処理ユニットＵ同士においてプロセスが同時に行われるものとして説明する。
先ず、ＥＦＥＭ１０１のロードポート１１に４個のキャリアＣが搬入され、開閉ドア１４が開いて受け渡し機構１２によりキャリアＣからウエハＷが取り出される。基板載置部３は前面がＥＦＥＭ１０１の背面の開口部１７に臨む位置に待機しており、受け渡し機構１２に保持されているウエハＷが開口部１７を通じて基板載置部３に受け渡される。受け渡し機構１２と基板載置部３とのウエハＷの受け渡しにあたって、ウエハＷの高さ位置の制御は例えば基板載置部３の高さ位置を固定しておいて、受け渡し機構１２の高さを制御することにより行われる。
例えば基板載置部３の上段側にウエハＷの空きスペースを形成した状態で６枚の（未処理の）ウエハＷが搭載されると、支柱部２２がＥＦＥＭ１０１から見て手前側の処理ユニットＵに対応する位置まで移動すると共に、基板載置部３が最上段の処理ユニットＵに対応する高さ位置まで上昇する。そして基板載置部３が例えば左側に回転して、前面がＹガイド２１の左側の処理ユニットＵのロードロック室４２の搬送口４１と向き合う。
一方、手前側の処理ユニットＵ内においては、既に処理が終了したウエハＷが基板搬送機構４３により例えば第２の処理モジュール５Ｂからロードロック室４２内に搬送され、当該ロードロック室４２内が常圧雰囲気とされている。
これ以降のウエハの受け渡しについて、図６を参照しながら説明する。図６中ウエハＷ１〜Ｗ６は未処理ウエハを示している。ロードロック室４２のゲートバルブＧ１が開かれ、先ず処理済みウエハＰＷ１が基板搬送機構４３により、基板載置部３においてウエハＷが保持されている領域の上部の空き領域Ｒ１に搬送される（図６（ａ））。続いて基板搬送機構４３が縮退してから、基板載置部３内の６枚の未処理ウエハＷ１〜Ｗ６のうち最上段のウエハＷ１の高さ位置が基板搬送機構４３のアクセス位置に対応するように基板載置部３が上昇し、当該最上段のウエハＷ１が基板搬送機構４３によりロードロック室４２内に搬入される（図６（ｂ））。図６において、ウエハＷ１が抜き取られた後の空き領域をＲ２で示している。
しかる後、基板載置部３は例えば右側に回転して、前面がＹガイド２１の右側かつ最上段の処理ユニットＵのロードロック室４２の搬送口４１と向き合い、当該処理ユニットＵのロードロック室４２のゲートバルブＧ１が開かれる。次に処理済みウエハＰＷ２が基板搬送機構４３により、基板載置部３の既述の空き領域Ｒ２に搬送される（図６（ｃ））。続いて基板搬送機構４３が縮退してから、基板載置部３内にて既に抜き取られたウエハＷ１の１段下のウエハＷ２の高さ位置が基板搬送機構４３のアクセス位置に対応するように基板載置部３が上昇し、当該ウエハＷ２が基板搬送機構４３によりロードロック室４２内に搬入される（図６（ｄ））。
その後、基板載置部３は例えば左側に回転すると共に、２段目の処理ユニットＵに対応する高さ位置まで下降し、当該処理ユニットＵ内の処理済みウエハＷが基板載置部３内に受け渡され、また基板載置部３内の未処理ウエハＷ３が処理ユニットＵ内に搬入される。こうして手前側の左右の各３段の処理ユニットＵに対して基板載置部３の未処理ウエハＷ１〜Ｗ６を受け渡し、これら処理ユニットＵから処理済みウエハＷを受け取る。次いで基板載置部３は前面がＥＦＥＭ１０１の背面の開口部１７に臨む位置に戻り、受け渡し機構１２により開口部１７を通じて基板載置部３内の処理済みウエハＷが順次取り出されて、例えば元のキャリアＣに戻される。
一方、ロードロック室４２に搬入されたウエハＷは、先ず第１の処理モジュール５Ａに搬送され、例えばシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との交互の成膜が所定回数行われる。例えば両膜を１層として数えると、目標の積層数の半分の積層数が行われ、その間に第２の処理モジュール５Ｂにてクリーニング処理が行われる。クリーニング処理は、真空処理容器内に付着している薄膜（シリコン酸化膜とシリコン窒化膜）を除去するために例えば三フッ化窒素（ＮＦ３）ガスにより行われる。第１の処理モジュール５ＡにてウエハＷに対して目標の積層数の半分の積層数の成膜処理が終了すると、ウエハＷは第２の処理モジュール５Ｂに搬送され、残りの積層数の成膜処理が行われる。一連の成膜処理が終了すると、ウエハＷはロードロック室４２内に搬入され、既述のようにして基板載置部３に受け渡されることになり、次の未処理のウエハＷは第１の処理モジュール５Ａに搬入され、同様にして成膜処理がされる。
４つの処理ユニットＵのうち奥側の左右の処理ユニットＵについても同様にして未処理のウエハＷが搬送される。この場合、手前側の左右の処理ユニットＵにおける成膜の開始時間と奥側の左右の処理ユニットＵにおける成膜の開始時間とが所定時間ずらされている。基板載置部３が手前側の左右の処理ユニットＵから受け取った処理済みウエハＷをＥＦＥＭ１０１に受け渡した後、ＥＦＥＭ１０１から奥側の左右の処理ユニットＵにて処理すべき未処理のウエハＷを受け取り、当該載置部３が奥側の左右の処理ユニットＵとの間で処理済みウエハＷと未処理ウエハＷとの交換が行われる。既述の開始時間のずれは、このような一連の動作において手前側処理ユニットＵ及び奥側の処理ユニットＵのいずれにおいても処理済みのウエハＷが無駄に待機しないように設定されている。
なお、一連の基板載置部３の位置制御を含むシーケンスは、搬送シーケンスを構成する制御部１００内のプログラムにより実行される。
上述の実施形態によれば、２つの処理モジュール５Ａ、５Ｂとロードロックモジュール４とを備えた処理ユニットＵを３段配置したグループを、ＥＦＥＭ１０１から見て奥側に伸びるＹガイド２１に沿って前後にかつＹガイド２１を挟んで左右に４グループ設けている。そしてＥＦＥＭ１０１と処理ユニットＵとの間の基板載置部３の１回の移動において、処理済みウエハＷの数に応じた未処理ウエハＷを基板載置部３に搭載して分配搬送し、全ての処理済みウエハを基板載置部３が受け取ってＥＦＥＭ１０１に搬送している。従って、高いスループットが得られ（単位時間当たりの処理枚数が多く）、処理能力の大きい基板処理装置を構築することができる。
そしてＥＦＥＭ１０１側の受け渡し機構１２と処理ユニットＵ側の基板搬送機構４３との間のウエハＷの搬送を、基板載置部３に受け持たせているため、搬送アームを用いる場合に比べてコストの低廉化を図ることができ、また発塵も抑えられる。ウエハ間の受け渡しとして搬送アームの間で直接行われる手法も知られているが、ウエハを保持するピック形状が複雑化し、受渡しの制御が難しいという問題がある。また基板載置部３に代えて搬送アームを用いる場合、受渡しステージ（バッファステージ）を介してＥＦＥＭ１０１内の受け渡し機構１２と搬送アームとの受渡しを行うと受渡し回数が多くなるので、スループットの低下につながり、設計の自由度の観点からも不利になってくる。これに対して上述実施形態のように基板載置部３を用いればこのような問題が解消される。
基板載置部３は、複数のウエハＷが棚状に載置できるように構成され、ＥＦＥＭ１０１の受け渡し機構１２と処理ユニットＵの基板搬送機構４２とにより基板の受け渡しができる構造であれば、上述の実施の形態の構造に限られない。
図７及び図８は、本発明の基板処理装置の第２の実施形態に用いられる基板載置部３を示している。この基板載置部３は、支柱部２２の前面側に設けられたＺガイド２０に案内されながら昇降する板状の昇降基体６１が設けられている。昇降基体６１は左右に縦長部分を備えると共にこれらの縦長部分同士を横長部分で連結した形状に形成されている。そして昇降基体６１の左右の縦長部分の各々に例えば４段の載置台６２Ａ、６２Ｂが水平に手前側に向かって、つまりにＥＦＥＭ１０１側に向かって飛び出すように設けられている。
載置台６２Ａ、６２Ｂの上面には、ウエハＷを保持するための突起部である３本の保持ピン６３が設けられている。３本の保持ピン６３については、受渡し機構１２及び基板搬送機構４３の基板保持部分（ピック）が載置台６２Ａ、６２Ｂの上面とウエハＷとの間に進入することができ、また当該保持ピン６３と平面的に干渉しないように高さ及び配置レイアウトが設定されている。左側の４段の載置台６２Ａは、左側の処理モジュール４の基板搬送機構４３との間で基板の受け渡しを行うためのものであり、右側の４段の載置台６２Ｂは、右側の処理モジュール４の基板搬送機構４３との間で基板の受け渡しを行うためのものである。
基板載置部３以外の構成については第１の実施形態と同じである。第２の実施形態では、ＥＦＥＭ１０１の受け渡し機構１２の昇降動作に加えて受け渡し機構１２の左右方向の動作も行って、基板載置部３の載置台６２Ａ、６２Ｂに未処理ウエハＷが受け渡される。最上段の載置台６２Ａ、６２Ｂについては、第１の実施形態において述べたように、ウエハＷを搭載せずに空きスペースとしている。２段目から４段目までの載置台６２Ａ、６２Ｂに未処理ウエハは受け渡された後、支柱部２２が手前側の処理ユニットＵに対応する位置まで移動すると共に、基板載置部３が最上段の処理ユニットＵに対応する高さ位置まで上昇する。
第１の実施形態では、基板載置部３が左側、右側に順次回転して左側の処理ユニットＵとの間、及び右側の処理ユニットＵとの間でウエハＷの受け渡しが行われたが、第２の実施形態では、基板載置部３が回転することなく、処理ユニットＵとの間でウエハＷの受け渡しが行われる。即ち左側の最上段の処理ユニットＵのロードロック室４２内の基板搬送機構４３により、処理済みウエハＷがロードロック室４２から基板載置部３の左側の最上段の載置台６２Ａに受け渡されると共に、２段目の載置台６２Ａ上の未処理ウエハＷが基板搬送機構４３によりロードロック室４２内に搬入される。
このとき右側の最上段の処理ユニットＵのロードロック室４２内の基板搬送機構４３と基板載置部３の右側の載置台６２Ａとの間でも同様のウエハＷの受け渡しが行われる。例えば左右の載置台６２Ａ、６２Ｂに対して、夫々左右の基板搬送機構４３が同時にウエハＷの受け渡し動作を行う。
次いで昇降基体６１が２段目の処理ユニットＵに対応する位置まで下降する。そして左側の２段目の処理ユニットＵのロードロック室４２内の基板搬送機構４３と右側の２段目の処理ユニットＵのロードロック室４２内の基板搬送機構４３とにより、夫々左右の載置台６２Ａ、６２Ｂに対して例えば同時にウエハＷの受け渡しが同様にして行われる。更に３段目の処理ユニットＵと基板載置部３との間においても同様の受け渡しが行われ、基板載置部３は、左右の載置台６２Ａ、６２Ｂに夫々処理済みウエハＷを搭載した状態で、ＥＦＥＭ１０１の背面の開口部１７に臨む位置に戻る。
左右の各載置台６２Ａ、６２Ｂは夫々４段配列されているが、この構成は一例に過ぎず、例えば７段の配列とし、左側の載置台６２Ａに、左側の前後に配置された処理ユニットＵの各々に受け渡すために６枚の未処理ウエハＷを搭載し、また右側の載置台６２Ｂに、右側の前後に配置された処理ユニットＵの各々に受け渡すために６枚の未処理ウエハＷを搭載する運用であってもよい。
第２の実施形態のように、基板載置部３として左右に夫々複数段の載置台６２Ａ、６２Ｂを設ける構成とすれば、第１の実施形態のように回転機構を用いなくとも、ロードロック室４２内の基板搬送機構４が短いストロークでウエハＷの受け渡しをできる利点がある。
図９は、本発明の基板処理装置の第３の実施形態に用いられる基板載置部３を示している。この基板載置部３は、支柱部２２の前面側に設けられたＺガイド２０に案内されながら昇降する横長の昇降基体７１が設けられている。昇降基体７１には、Ｘ方向に伸びるＸガイド７２が設けられ、このＸガイド７２に案内されてＸ方向に移動できる縦長のＸ移動体７３が設けられている。Ｘ移動体７３を移動させる移動機構としてはベルト搬送機構やボールネジ機構などが挙げられる。
Ｘ移動体７３には、第２の実施形態で用いられた載置台６２Ａ（６２ｂ）と同じ構造の載置台７４が例えば７段設けられている。７段の載置台７４は、左側の処理モジュール４の基板搬送機構４３との間で基板の受け渡しを行うためのものであり、右側の４段の載置台６２Ｂは、右側の処理モジュール４の基板搬送機構４３との間で基板の受け渡しを行うためのものである。
この例においては、７段の載置台７４のうち例えば最上段の載置台７４については空きスペースとし、受け渡し機構１２により２段目以降の載置台７４に未処理ウエハＷを合計６枚搭載する。そして支柱部２１を手前側の処理ユニットＵに対応する位置まで移動させると共に昇降基体７１により基板載置部３を最上段の処理ユニットＵに対応する位置まで上昇する。
そしてＸ移動体７２を左側に寄ったところに位置させ、既に詳述したようにしてロードロック室４２の基板搬送機構４３により最上段の載置台７４に処理済みウエハＷを受け渡し、２段目の載置台７４の未処理ウエハＷを基板搬送機構４３に受け渡す。次いで昇降基体７１を載置台７４の１段分上昇させると共にＸ移動体７２を右側に寄ったところに位置させ、右側の最上段の処理ユニットＵ側から処理済みウエハＷを２段目の載置台７４に受け渡す。こうしてＸ移動体７２を左右に順次移動させると共に昇降基体７１の高さ位置を各処理ユニットＵに対応する位置に設定することにより、基板載置部３と手前側の左右の処理ユニットＵとの間で処理済みウエハＷと未処理ウエハＷとの受渡し（交換）が行われる。即ち、この例では、Ｘ移動体７２が左側に寄った位置及び右側に寄った位置は、夫々第２の実施形態の載置台６２Ａ、６２Ｂの位置に対応する。
この例においても基板搬送機構４３のストロークが短くて済むが、Ｘ移動体７２を構成する縦長の部材を左右の処理ユニットＵの中間位置に固定する構成であってもよい。この構成であっても、基板搬送機構４３のストロークが対応できる場合には、適用できる。
図１０及び図１１は、本発明の基板処理装置の第４の実施形態に用いられる基板載置部３を示している。この基板載置部３は、３段の処理ユニットＵのうち最上段の処理ユニットＵとの間で基板の受け渡しを行うための第１の載置台ユニット８１と、２段目の処理ユニットＵとの間で基板の受け渡しを行うための第２の載置台ユニット８２と、３段目の処理ユニットＵとの間で基板の受け渡しを行うための第３の載置台ユニット８３と、を備えている。
第１〜第３の載置台ユニット８１〜８３は、夫々１〜３段目の処理ユニットＵに対してウエハＷの受け渡しができ、またＥＦＥＭ１０１の受け渡し機構１２との間でウエハＷの受け渡しができるように、上下の移動範囲が割り当てられると共に互に独立して昇降することができるようになっている。上下の移動範囲を割り当てるために、支柱部２２には、第１〜第３の載置台ユニット８１〜８３を夫々案内して昇降させるための案内路である第１〜第３のＺガイド９１〜９３が設けられている。第１〜第３の載置台ユニット８１〜８３は各々例えば横長の昇降基体８４を備えており、各昇降基体８４が第１〜第３のＺガイド９１〜９３に案内されて昇降する。図１０では略解的に記載してあるが、第１〜第３の載置台ユニット８１〜８３を昇降させる機構としては、ベルト搬送機構やボールネジ機構などが用いられる。
各昇降基体８４には、左側に２段の載置台８Ａが設けられ、右側に２段の載置台８Ｂが設けられている。左側の２段の載置台８Ａの左右方向の位置及び右側の２段の載置台８Ａの左右方向の位置は、夫々第２の実施形態における左側の載置台６２Ａ及び右側の載置台６２Ｂの位置に対応している。即ち、左側の２段の載置台８Ａは左側の処理ユニットＵとの間でウエハＷの受け渡しがされるものであり、右側の２段の載置台８Ｂは右側の処理ユニットＵとの間でウエハＷの受け渡しがされるものである。
従って、第１〜第３の載置台ユニット８１〜８３の左側の２段の載置台８Ａの組は、夫々左側の処理ユニットＵにおける上段、中段、下段の各処理ユニットＵとの間でウエハＷの受け渡しが行われることになる。また第１〜第３の載置台ユニット８１〜８３の右側の２段の載置台８Ｂの組は、夫々右側の処理ユニットＵにおける上段、中段、下段の各処理ユニットＵとの間でウエハＷの受け渡しが行われることになる。組をなす２段の載置台８Ａあるいは８Ｂの上段側及び下段側の一方及び他方は、夫々未処理ウエハＷ及び処理済みウエハＷを載置するためのものである。
第４の実施形態では、第１〜第３の載置台ユニット８１〜８３における左側の載置台８Ａの２段のうちの例えば下段と、右側の載置台８Ｂの２段のうちの例えば下段と、に未処理ウエハＷが受け渡し機構１２により受け渡される。次いで第１〜第３の載置台ユニット８１〜８３は、例えば手前側の処理ユニットＵにおいて、夫々上段、中段、下段の各処理ユニットＵに対応する高さ位置に設定され、例えば左側の上段、中段、下段の各処理ユニットＵと右側の上段、中段、下段の各処理ユニットＵとの間で処理済みウエハＷの受け渡しが同時に行われ、未処理ウエハＷの受け渡しが同時に行われる。
従って第４の実施形態は、スループットを向上させる点においては有効な手法である。なお、第４の実施形態において、第１〜第３の載置台ユニット８１〜８３は、左右に載置台８Ａ（８Ｂ）の２段の組が設けられることに限られず、左右に対向する処理ユニットＵ間の中央部に載置台の２段の組を設けるようにしてもよい。この場合には基板載置部３（第１〜第３の載置台ユニット８１〜８３）は、左右の処理ユニットＵの一方側に対してウエハＷの受け渡しが終了し、一旦ＥＦＥＭ１０１に対するウエハＷの受け渡し位置に戻った後、続いて左右の処理ユニットＵの他方側に対してウエハＷの受け渡しが行われることになる。
以上において、処理ユニットＵは、左右において各々３段の配置としているが、２段あるいは４段以上の配置としてもよい。また処理ユニットＵはＹガイド２１に沿って前後に２グループ配置されることに限らず、３グループ配置してもよいし、１グループのみであってもよい。更にまた処理ユニットＵは、Ｙガイド２１の一方側のみに配置してもよい。
処理モジュール５Ａ、５Ｂにおける真空処理としては、成膜処理に限らず、アニール処理、エッチング処理などであってもよいし、第１及び第２の処理モジュール５Ａ、５Ｂにて並行してウエハＷに対して同じ真空処理を行ってもよい。あるいは第１及び第２の処理モジュール５Ａ、５Ｂにて互いに異なる処理を連続して行う運用であってもよい。
また各処理ユニットには１個あるいは３個以上の処理モジュールを設けるようにしてもよい。更にはまた処理モジュールで行われる処理は真空処理に限らず、例えば大気雰囲気においてスピンチャックの上にウエハＷを吸着させて洗浄液を供給する湿式洗浄処理であってもよく、この場合にはロードロックモジュールは不要である。また基板としてはウエハに限らず液晶パネルなどに用いられるガラス基板でもよい。
１０１ ＥＦＥＭ
１０２ 処理ブロック
Ｃ キャリア
Ｕ 処理ユニット
１２ 受け渡し機構
１３ 搬送室
１７ 開口部
２０ Ｚガイド
２１ Ｙガイド
２２ 支柱部
２３ 昇降台
２４ 回転機構
３ 基板載置部
３１ 箱体
３２ 保持部
４ ロードロックモジュール
４１ 搬送口
４２ ロードロック室
４３ 基板搬送機構
５Ａ、５Ｂ 処理モジュール
６１ 昇降基体
６２Ａ、６２Ｂ 載置台
６３ 保持ピン
７１ 昇降基体
７２ Ｘガイド
７３ Ｘ移動体
７４ 載置台
８１、８２、８３ 載置台ユニット
９１、９２、９３ Ｚガイド

Claims (12)

  1. 複数の基板を収納した搬送容器を載置する容器載置部とこの容器載置部に載置された搬送容器に対して基板の受け渡しを行う受け渡し機構とを備えたＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）と、
    前記ＥＦＥＭから見て奥側に向かって直線状に伸びる移動路に沿って移動自在に設けられた移動部と、
    平面で見て前記移動路に臨むように設けられ、互いに上下に配置された複数段の処理ユニットと、
    前記移動部に昇降機構を介して昇降自在に設けられ、複数の基板が棚状に載置できるように構成された基板載置部と、を備え、
    前記処理ユニットは、基板を処理するための処理モジュールと、前記処理モジュール及び前記基板載置部の間で基板の受け渡しを行うための基板搬送機構と、を備え、
    前記基板載置部は、前記受け渡し機構により基板の受け渡しが行われる位置と前記複数段の処理ユニットの各々の基板搬送機構により基板の受け渡しが行われる位置との間で移動自在に構成されていることを特徴とする基板処理装置。
  2. 前記複数段の処理ユニットが前記移動路に沿って複数設けら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。
  3. 前記複数段の処理ユニットが前記移動路の両側に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の基板処理装置。
  4. 前記基板載置部は、複数の基板の左右の周縁部を夫々保持するために左右に設けられた保持部の組を上下に間隔を開けて複数配列され、当該基板載置部の前後方向が前記受け渡し機構及び基板搬送機構の各進退方向と揃うように鉛直軸周りに回転自在に構成された請求項１ないし３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. 前記基板載置部の回転中心は、当該基板載置部の左右方向の中心であって、当該基板載置部の前後方向の中心よりも後方側に変位していることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
  6. 前記基板載置部は、前記受け渡し機構の進退方向と前記基板搬送機構の進退方向のいずれからも基板の受け渡しができるように各々構成された複数段の載置台を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記複数段の処理ユニットが前記移動路の左右両側に設けられ、
    前記移動路の一方側に設けられた処理ユニットの基板搬送機構に対して基板の受け渡しが行われる一方側の複数段の載置台と、前記移動路の他方側に設けられた処理ユニットの基板搬送機構に対して基板の受け渡しが行われる他方側の複数段の載置台と、が平面で見て左右に並んで設けられたことを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記複数段の処理ユニットが前記移動路の左右両側に設けられ、
    前記複数段の載置台は、前記移動路の一方側に設けられた処理ユニットの基板搬送機構に対して基板の受け渡しが行われる一方側の位置と前記移動路の他方側に設けられた処理ユニットの基板搬送機構に対して基板の受け渡しが行われる他方側の位置との間で左右方向に移動可能に設けられたことを特徴とする請求項６記載の基板処理装置。
  9. 複数段の処理ユニットの各処理ユニット毎に、処理済みの基板を載置するための載置台と処理後の基板を載置するための載置台とを上下に配置して一体となって昇降する載置台の組を設け、
    複数段の処理ユニットの各々に対応する前記載置台の組は、互いに独立して昇降するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
  10. 前記複数段の処理ユニットが前記移動路の左右両側に設けられ、
    前記移動路の一方側に設けられた複数段の処理ユニットに各々対応して設けられた一方側の複数の載置台の組と、前記移動路の他方側に設けられた複数段の処理ユニットに各々対応して設けられた他方側の複数の載置台の組と、が平面で見て左右に並んで設けられたことを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
  11. 前記処理ユニットは、互いに横に並んで配置された第１の処理モジュール及び第２の処理モジュール、を備えたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  12. 前記処理ユニットは、前記基板搬送機構が配置されたロードロック室と、真空処理を行うための処理モジュールと、を備えていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の基板処理装置。
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