JP2021027295A - 基板処理システムおよび基板処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の搬送モジュールに接続された複数の処理モジュールに複数の基板をシリアルに搬送して処理を行うにあたり、各処理モジュールに基板を搬送する都度基板のアライメントを行う場合であっても、高生産性を維持することができる基板処理システムおよび基板処理方法を提供する。【解決手段】基板処理システムは、基板を搬送する搬送機構を有する複数の搬送モジュールと、複数の搬送モジュールに接続された複数の処理モジュールと、を具備し、複数の搬送モジュールの搬送機構により複数の基板が複数の処理モジュールに対して順次シリアルに搬送され、複数の搬送モジュールは、それぞれ、基板を当該搬送モジュールに接続された処理モジュールに搬送する際にその基板のアライメントを行うアライナを有する。【選択図】図１

Description

本開示は、基板処理システムおよび基板処理方法に関する。

基板に対して複数の処理を行う処理装置として、基板搬送装置を有する複数の搬送モジュールが一列に配置された搬送部と、各搬送室の両側に配置された複数の処理モジュールとを有し、基板を順次シリアルにＵ字搬送して一連の処理を行うものが知られている（例えば特許文献１）。

また、このようなシリアル搬送を行って複数の処理モジュールに順次基板を搬送して処理を行うに先立って、大気搬送室に設けられたアライナにより基板（被加工物）のノッチの方向を検出し、基板のプリアライメントを行う技術が提案されている（特許文献２）。

特許第６１６０６１４号公報 特開２０１７−１０３４１５号公報

本開示は、複数の搬送モジュールに接続された複数の処理モジュールに複数の基板をシリアルに搬送して処理を行うにあたり、各処理モジュールに基板を搬送する都度基板のアライメントを行う場合であっても、高生産性を維持することができる基板処理システムおよび基板処理方法を提供する。

本開示の一態様に係る基板処理システムは、基板を搬送する搬送機構を有する複数の搬送モジュールと、前記複数の搬送モジュールに接続された複数の処理モジュールと、を具備し、前記複数の搬送モジュールの前記搬送機構により複数の基板が前記複数の処理モジュールに対して順次シリアルに搬送され、前記複数の搬送モジュールは、それぞれ、基板を当該搬送モジュールに接続された前記処理モジュールに搬送する際にその基板のアライメントを行うアライナを有する。

本開示によれば、複数の搬送モジュールに接続された複数の処理モジュールに複数の基板をシリアルに搬送して処理を行うにあたり、各処理モジュールに基板を搬送する都度基板のアライメントを行う場合であっても、高生産性を維持することができる基板処理システムおよび基板処理方法が提供される。

第１の実施形態に係る基板処理システムの概略的に示す平面図である。 図１の基板処理システムに搭載された処理モジュールの一例の概略構成を示す断面図である。 図２の処理モジュールにおける、非磁性膜成膜時の基板保持部の位置を示す断面図である。 図１の基板処理システムに搭載された搬送モジュールの概略構成を示す断面図である。 搬送モジュールに設けられた搬送機構の基板支持アームを示す平面図である。 アライナにおける光センサによるノッチ位置の検出手法を説明するための図である。 搬送モジュールにおける搬送機構からアライナへの基板の受け渡しを説明するための図である。 搬送モジュールにおけるアライナの好ましい配置位置を示す図である。 処理モジュールで磁性膜を成膜する場合の、リング磁石の磁界の方向と、基板のノッチの位置との関係を説明するための図である。 第２の実施形態に係る基板処理システムの概略的に示す平面図である。

以下、添付図面を参照して実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。
［基板処理システム］
図１は、第１の実施形態に係る基板処理システムを概略的に示す平面図である。
この基板処理システム１は、基板に対して複数の処理を施すものであり、処理部２と、複数の基板を保持し、処理部２に対し基板を搬出入する搬出入部３と、制御部４とを有する。基板は特に限定されないが、例えば半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）である。

処理部２は、基板Ｗに対して所定の真空処理を施す複数（本例では８個）の処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ８と、これら複数の処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ８に対して基板Ｗを順次搬送する複数の搬送モジュールＴＭ１〜ＴＭ４を有する搬送部１２とを有する。

搬送モジュールＴＭ１〜ＴＭ４は、それぞれ真空に保持される平面形状が六角状の容器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄと、各容器内に設けられた搬送機構３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄとを有する。搬送モジュールＴＭ１〜ＴＭ４の搬送機構の間には、それぞれ搬送バッファとしての受け渡し部４１、４２、４３が設けられている。搬送モジュールＴＭ１〜ＴＭ４の容器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは連通している。

搬送部１２は、複数の搬送モジュールＴＭ１〜ＴＭ４が図中Ｙ方向に一列に配列されてなり、処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ８は、開閉可能なゲートバルブＧを介して搬送部１２の両側に４個ずつ接続されている。処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ８のゲートバルブＧは、処理モジュールに搬送モジュールの搬送機構がアクセスする際には開かれ、処理を行っている際には閉じられる。

搬出入部３は、処理部２の一端側に接続されている。搬出入部３は、大気搬送室（ＥＦＥＭ）２１と、大気搬送室２１に接続された、３つのロードポート２２、ならびに２つのロードロックモジュールＬＬＭ１およびＬＬＭ２と、大気搬送室２１内に設けられた搬送装置２４とを有する。

大気搬送室２１は、図中Ｘ方向を長手方向とする直方体状をなしている。３つのロードポート２２は、大気搬送室２１の処理部２とは反対側の長辺壁部に設けられている。各ロードポート２２は載置台２５と搬送口２６とを有し、載置台２５に複数のウエハを収容するウエハ収容容器であるＦＯＵＰ２０が載置され、載置台２５上のＦＯＵＰ２０は、搬送口２６を介して大気搬送室２１に密閉した状態で接続される。

２つのロードロックモジュールＬＬＭ１およびＬＬＭ２は、大気圧である大気搬送室２１と真空雰囲気である搬送部１２との間でウエハＷの搬送を可能にするためのものであり、大気圧と搬送部１２と同程度の真空との間で圧力可変となっている。２つのロードロックモジュールＬＬＭ１およびＬＬＭ２は、それぞれ２つの搬送口を有しており、一方の搬送口が大気搬送室２１の処理部２側の長辺壁部にゲートバルブＧ２を介して接続され、他方の搬送口がゲートバルブＧ１を介して処理部２の搬送部１２に接続されている。

ロードロックモジュールＬＬＭ１はウエハＷを搬出入部３から処理部２に搬送する際に用いられ、ロードロックモジュールＬＬＭ２はウエハＷを処理部２から搬出入部３に搬送する際に用いられる。なお、ロードロックモジュールＬＬＭ１およびＬＬＭ２で、デガス処理等の処理を行うようにしてもよい。

大気搬送室２１内の搬送装置２４は、多関節構造を有しており、ロードポート２２上のＦＯＵＰ２０、ロードロックモジュールＬＬＭ１およびＬＬＭ２に対するウエハＷの搬送を行う。具体的には、搬送装置２４は、ロードポート２２のＦＯＵＰ２０から未処理のウエハＷを取り出し、ロードロックモジュールＬＬＭ１へウエハＷを搬送する。また、搬送装置２４は、処理部２からロードロックモジュールＬＬＭ２に搬送された処理後のウエハＷを受け取り、ロードポート２２のＦＯＵＰ２０へウエハＷを搬送する。

上記処理部２においては、搬送部１２の一方側に、ロードロックモジュールＬＬＭ１側から順に、処理モジュールＰＭ１、ＰＭ３、ＰＭ５、ＰＭ７が配置され、搬送部１２の他方側に、ロードロックモジュールＬＬＭ２側から順に、処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４、ＰＭ６、ＰＭ８が配置されている。また、搬送部１２においては、ロードロックモジュールＬＬＭ１およびＬＬＭ２側から順に搬送モジュールＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４が配置されている。

また、搬送モジュールＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４の容器３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ内には、基板Ｗのアライメントを行うアライナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが設けられている。アライナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、それぞれ、搬送機構３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄにより基板Ｗを搬送する処理モジュールＰＭ１、ＰＭ３、ＰＭ５、ＰＭ７の搬入口の近傍に設けられている。

搬送モジュールＴＭ１の搬送機構３１ａは、ロードロックモジュールＬＬＭ１およびＬＬＭ２、処理モジュールＰＭ１およびＰＭ２、受け渡し部４１、ならびにアライナ３２ａにアクセス可能である。搬送モジュールＴＭ２の搬送機構３１ｂは、処理モジュールＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３、およびＰＭ４、受け渡し部４１および４２、ならびにアライナ３２ｂにアクセス可能である。搬送モジュールＴＭ３の搬送機構３１ｃは、処理モジュールＰＭ３、ＰＭ４、ＰＭ５、およびＰＭ６、受け渡し部４２および４３、ならびにアライナ３２ｃにアクセス可能である。搬送モジュールＴＭ４の搬送機構３１ｄは、処理モジュールＰＭ５、ＰＭ６、ＰＭ７、およびＰＭ８、受け渡し部４３、ならびにアライナ３２ｄにアクセス可能である。

搬送装置２４、および搬送部１２の搬送モジュールＴＭ１〜ＴＭ４がこのように構成されていることにより、ＦＯＵＰ２０から取り出された基板Ｗは、処理部２において、処理モジュールＰＭ１、ＰＭ３、ＰＭ５、ＰＭ７、ＰＭ８、ＰＭ６、ＰＭ４、ＰＭ２の順に略Ｕ字状の経路に沿って一方向にシリアルに搬送されて各処理モジュールで処理され、ＦＯＵＰ２０に戻される。

制御部４は、基板処理システム１の各構成部、例えば、搬送モジュールＴＭ１〜ＴＭ４（搬送機構３１ａ〜３１ｄ）、および搬送装置２４、処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ８、ロードロックモジュールＬＬＭ１およびＬＬＭ２、搬送部１２、ゲートバルブＧ、Ｇ１、Ｇ２等を制御する。制御部４は、コンピュータからなっており、ＣＰＵを有する主制御部と、入力装置と、出力装置と、表示装置と、記憶装置とを備えている。記憶装置には、処理レシピが記憶された記憶媒体が設けられている。主制御部は、記憶媒体から呼び出された処理レシピに基づいて基板処理システム１に所定の動作を実行させる。

基板処理システム１は、複数の磁性膜を含む多層膜の製造に好適である。このような多層膜が必要な製品としてはハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のヘッドを挙げることができる。複数の磁性膜を成膜する場合、基板Ｗのノッチ角と磁化の向きをそれぞれの磁性膜に対して角度制御する必要がある場合がある。

［処理モジュール］
次に、処理モジュールについて説明する。
図２は処理モジュールＰＭ１の一例の概略構成を示す断面図である。なお、処理モジュールＰＭ２〜ＰＭ８も処理モジュールＰＭ１と同様に構成することができる。

図２に示すように、処理モジュールＰＭ１は、金属、例えばアルミニウムまたはステンレス鋼で構成された処理容器１０１を備えている。処理容器１０１は接地されている。

処理容器１０１の天井部には、複数のカソードユニット１１０が天井部の中心に対して同心状に配置されている。カソードユニット１１０の数は複数であれば特に限定されないが、例えば４つである。カソードユニット１１０は、ターゲット電極１１１と、ターゲット１１２と、電源１１３と、カソードマグネット１１４とを有する。

ターゲット電極１１１は、カソード電極として機能し、処理容器１０１の天井部に絶縁部材１１６を介して取り付けられている。ターゲット電極１１１はターゲット１１２を保持する。ターゲット１１２は、堆積しようとする膜を構成する材料からなり、磁性材料、非磁性材料、または絶縁材料からなる。ターゲット１１２の材料は、全てのターゲット１１２で同じ材料であっても、異なる材料であってもよい。電源１１３は、例えば直流電源であり、ターゲット電極１１１に負の直流電圧を印加する。なお、電源１１３は交流電源であってもよい。

カソードマグネット１１４は、ターゲット電極１１１の上面に設けられており、カソードマグネット１１４には、マグネット駆動部１１５が接続されている。

複数のカソードユニット１１０の直下には、シャッター１２０が設けられている。シャッター１２０は、複数のターゲット１１２の投影領域をカバーする大きさを有する円板状をなし、天井部の中心に設けられた回転軸１２２を介して回転自在に取り付けられている。回転軸１２２は処理容器の上方に設けられた回転機構１２３に接続されており、シャッター１２０は回転機構１２３により回転される。シャッター１２０には、ターゲット１１２よりも若干大きいサイズの開口部１２１が形成されており、使用するターゲット１１２に開口部１２１が対応し、他のターゲット１１２はシャッター１２０により遮蔽される。

処理容器１０１内の下部の複数のカソードユニット１１０に対向する位置には、基板Ｗを水平保持する基板保持部１３０が設けられている。基板保持部１３０は、略円板状をなし、基板Ｗを吸着保持する静電チャックおよび基板Ｗを温調するための温調器（いずれも図示せず）が設けられている。また、基板保持部１３０には、その上面に対して突没自在に３本の昇降ピン（図示せず）が設けられ、これにより基板Ｗの基板保持部１３０に対する受け渡しが行われるようになっている。

基板保持部１３０の下面の中央には支軸１３１が下方に向けて処理容器１０１を貫通するように設けられており、処理容器１０１の下方で駆動機構１３２に接続されている。駆動機構１３２は、支軸１３１を介して基板保持部１３０を回転および昇降するようになっている。支軸１３１と処理容器１０１の低壁との間は磁性流体シール等により封止されている。

基板保持部１３０の周囲には、基板Ｗに磁場を印加するためのリングマグネット１４０が設けられている。リングマグネット１４０は、基板Ｗのノッチに対して任意の角度で磁場を印加できるようになっている。基板保持部１３０の周囲にはマグネット載置部１３５が設けられている。リングマグネット１４０の内周の下端には内方に突出するように、突出部１３６が形成されている。また、リングマグネット１４０は支持シャフト４１により支持可能となっており、支持シャフト１４１によりリングマグネット１４０が昇降可能となっている。基板保持部１３０の回転によりマグネット載置部１３５と突出部１３６の位置を合わせることにより、リングマグネット１４０を基板保持部１３０に載置することが可能となっている。磁性膜を成膜する際には、図２に示すように、基板保持部１３０にリングマグネット１４０が載置された状態とし、支持シャフト１４１を下降させてリングマグネット１４０と支持シャフト１４１とを切り離す。このとき、リングマグネット１４０が基板保持部１３０に保持された基板Ｗに対応する高さ位置となる。このときのリングマグネット１４０の磁界の向きは、基板Ｗのノッチに対して特定の角度になるように予め調整されている。リングマグネット１４０は、基板保持部１３０に載置されているので基板保持部１３０とともに回転する。また、非磁性膜成膜時には、図３に示すように、マグネット載置部１３５と突出部１３６の位置をずらしてリングマグネット１４０を基板保持部１３０から切り離す。そして、リングマグネット１４０を支持シャフト１４１に支持させ、リングマグネット１４０を基板支持部１３０に対して下降させて、基板Ｗに磁界が印加されないようにする。これは、非磁性膜成膜時に磁界が成膜に悪影響を与えることを防止するためである。なお、基板Ｗを搬入および搬出する際にも基板保持部１３０がリングマグネット１４０から上昇された位置とされる。

処理容器１０１の底部には排気部１５０が設けられている。排気部１５０は、処理容器１０１の底部に形成された排気口１０２に接続された排気配管１５１と、圧力制御バルブ１５２と、真空ポンプ１５３とを有している。真空ポンプ１５３は排気配管１５１を介して処理容器１０１内を排気する。また、圧力制御バルブ１５２は排気配管１５１に介在され、処理容器１０１内の圧力を制御する。

処理容器の側壁には、基板Ｗを搬入出するための搬入出口１０３が設けられている。搬入出口１０３は、上述したゲートバルブＧにより開閉される。

処理容器１０１の側壁上部には、ガス供給部１６０が設けられている。ガス供給部１６０は、ガス導入ノズル１６１と、ガス供給配管１６２と、ガス供給源１６３とを有する。ガス供給源１６３からは、プラズマ生成ガスとして、例えば、Ａｒ、Ｎｅ、Ｋｒ等の希ガス（図２はＡｒガスの例を示す）が、ガス供給配管１６２およびガス導入ノズル１６１を介して処理容器１０１内に供給される。ガス供給配管１６２には、マスフローコントローラのような流量制御器やバルブ等のガス制御機器群１６４が設けられている。

［搬送モジュール］
次に、搬送モジュールについて説明する。
図４は搬送モジュールＴＭ１の概略構成を示す断面図である。なお、搬送モジュールＴＭ２〜ＴＭ４も基本的には搬送モジュールＴＭ１と同様の構成を有している。

図４に示すように、搬送モジュールＴＭ１は、容器３０ａと、搬送機構３１ａと、アライナ３２ａと、排気機構６１とを有する。

排気機構６１は、容器３０ａ内を排気して容器３０ａ内を予め定められた真空圧力にする。

搬送機構３１ａは、駆動機構５１と、ベース部５２と、回転・伸縮部５３と、基板支持アーム５４とを有する。

駆動機構５１は、容器３０ａの下方に設けられ、駆動軸５１ａを回転するように構成される。ベース部５２は、容器３０ａ内の底部中央に固定され、駆動軸５１ａが挿通されている。

回転・伸縮部５３は駆動機構５１により回転および伸縮可能な多関節構造を有している。基板支持アーム５４は、基板Ｗを支持して搬送し、基板Ｗの受け渡しを行う。図５に示すように、基板支持アーム５４はＵ字状をなしており、受け渡し先の基板支持ピン８１を避けて基板Ｗの受け渡しが行えるようになっている。なお、搬送機構３１ａは図示のような多関節タイプに限らず、フロッグレッグタイプや直進タイプ等の他のタイプであってもよい。

アライナ３２ａは、駆動機構７１と、駆動軸７２と、基板支持部７３と、光センサ７４とを有する。アライナ３２ａは、容器３０ａ内において、搬送機構３１ａにより基板Ｗが搬送される処理モジュールの搬入口近傍、本例では処理モジュールＰＭ１の搬入口近傍に設けられている。

駆動機構７１は、容器３０ａの下方に設けられ、垂直上方に容器３０ａ内まで延びる駆動軸７２を有しており、駆動軸７２を回転および昇降するように構成される。基板支持部７３は駆動軸７２の上端に設けられ、基板支持部７３には基板Ｗを支持するための３本の基板支持ピン（２本のみ図示）７３ａが設けられている。

光センサ７４は投光部７４ａと受光部７４ｂとを有し、投光部７４ａからの光が受光部７４ｂで受光されることにより、基板Ｗのノッチ位置を検出する。すなわち、基板支持部７３に基板Ｗを支持した状態で基板Ｗを回転させると、図６に示すように、基板Ｗに形成されたノッチ８２が投光部７４ａから投光された光Ｌに対応する位置に達したときに、光Ｌが受光部７４ｂにより受光される。これにより基板Ｗのノッチ位置が検出される。受光部７４ｂで受光した際の検出信号は、制御部４に送られ、それに基づいて基板Ｗの位置合わせが行われる。また、ノッチ８２の光Ｌの通過位置から基板Ｗの偏心補正を行うことができる。なお、容器３０ａの底壁の下面と駆動機構７１との間には真空ベローズ７５が設けられている。

搬送機構３１ａからアライナ３２ａへの基板Ｗの受け渡しは、図７に示すように行うことができる。すなわち、まず、（ａ）に示すように、基板支持部７３の基板支持ピン７３ａの高さ位置を、基板支持アーム５４に支持された基板Ｗの高さ位置よりも低い位置とした状態で、基板支持アーム５４に支持された基板Ｗを基板支持部７３の直上位置に搬送する。次に、（ｂ）に示すように、駆動機構７１により駆動軸７２を介して基板支持部７３を上昇させ、基板支持ピン７３ａ上に基板Ｗを受け取る。アライナ３２ａから搬送機構３１ａへの基板Ｗの受け渡しは、図７と逆の動作を行えばよい。

アライナ３２ａは、搬送機構３１ａから基板Ｗを受け取り、アライメント後の基板Ｗを処理モジュールＰＭ１に搬送する動作を効率的に行える位置に設けられていることが好ましい。そのような観点から、アライナ３２ａは、処理モジュールＰＭ１への搬入口近傍に設けることが好ましい（図１参照）。また、図８に示すように、アライナ３２ａは、搬送モジュールＴＭ１の搬送機構３１ａが、搬送モジュールＴＭ１に接続されている処理モジュールＰＭ１の基板保持部にアクセスする搬送経路の途中に設けられていることが好ましい。具体的には、図８の例では、アライナ３２ａは、搬送機構３１ａの旋回中心（ベース部５２の中心の駆動軸５１ａの部分）と、処理モジュールＰＭ１の基板保持部１３０の中心を結ぶ線上に設けられている。このようにすることにより、搬送機構３１ａにより、基板Ｗをアライナに搬送し、その後、処理モジュールＰＭ１へ搬入して基板保持部１３０へ搬送するまでの搬送ルートを最短にすることができる。アライナ３２ｂ、３２ｃ、３２ｄも同様である。なお、図８の例では、アライナ３２ａの配置位置は、処理モジュールＰＭ１の搬入口近傍でもある。

［処理システムの動作］
次に、このように構成された処理システム１における動作について説明する。

まず、搬送装置２４によりロードポート２２上のＦＯＵＰ２０から基板Ｗが取り出され、ロードロックモジュールＬＬＭ１に搬送される。このときロードロックモジュールＬＬＭ１は大気圧であり、基板Ｗを受け取った後、真空排気される。

その後、搬送部１２における搬送モジュールＴＭ１の搬送機構３１ａにより、基板ＷがロードロックモジュールＬＬＭ１内から取り出される。取り出された基板Ｗは、搬送機構３１ａによりアライナ３２ａに搬送されてアライメントされた後、搬送機構３１ａにより処理モジュールＰＭ１に搬送される。

処理モジュールＰＭ１においては、ゲートバルブＧを開き、搬送機構３１ａの基板支持アーム５４に支持された基板Ｗを、搬入出口１０３を介して処理容器１０１内に搬入し、基板保持部１３０上に保持させる。このとき、基板保持部１３０は、図３に示す位置に位置される。そして、ゲートバルブＧを閉じた後、排気部１５０の真空ポンプ１５３により処理容器１０１内の引き切りを行う。その後、ガス供給部１６０により、不活性ガス、例えばＡｒガスを導入し、処理容器１０１内の圧力を所望の真空圧力に制御する。また、必要に応じて、基板保持部１３０の温調器により所定の温度に温調する。

次いで、複数のターゲット１１２のうちの所望のものを選択してスパッタ成膜を行う。スパッタ成膜の際には、シャッター１２０により使用するターゲット以外は遮蔽した状態とする。スパッタ成膜の際には、駆動機構１３２により基板保持部１３０を回転させながら、選択されたターゲット１１２に、対応する電源１１３から対応するターゲット電極１１１を介して給電する。この際に、カソードマグネット１１４をマグネット駆動部１１５により駆動する。これにより、不活性ガス（Ａｒガス）が、ターゲット１１２に印加された電圧により生じた電界およびカソードマグネット１１４による磁界により高密度にプラズマ化し、このプラズマによりターゲット１１２がスパッタされてスパッタ粒子が叩き出される。このスパッタ粒子が基板Ｗ上に堆積し、所望の膜が成膜される。

成膜される膜が磁性膜の場合は、予め、アライナ３２ａでアライメントされた基板Ｗが搬入された際に、リングマグネット１４０の磁界の向きが基板Ｗのノッチに対して成膜しようとする磁性膜に応じた特定の角度になるように角度調整されている。そして、マグネット載置部１３５と突出部１３６の位置を合わせてリングマグネット１４０を基板保持部１３０に載置し、基板保持部１３０を図２に示す高さ位置にして、リングマグネット１４０を基板保持部１３０とともに回転させながらスパッタ成膜を行う。

成膜される膜が非磁性膜の場合は、基板保持部１３０とリングマグネット１４０を図３の高さ位置とし、リングマグネット１４０の磁界が基板Ｗに及ばない状態としてスパッタ成膜を行う。このとき、リングマグネット１４０は基板保持部１３０に載置されておらず、基板保持部１３０のみが回転される。

処理モジュールＰＭ１では、複数のターゲット１１２に対応して複数の膜を成膜することができる。また、複数のターゲット１１２をすべて同じ材料として１種類の膜を成膜するようにしてもよい。すなわち、処理モジュールＰＭ１では、スパッタにより基板Ｗ上に予め定められた１または複数の膜を成膜する。

処理モジュールＰＭ１でのスパッタ成膜が終了後、処理モジュールＰＭ１の搬出側のゲートバルブＧを開き、搬送モジュールＴＭ２の搬送機構３１ｂにより基板Ｗを搬出する。搬出された基板Ｗは、搬送機構３１ｂによりアライナ３２ｂに搬送されてアライメントされた後、搬送機構３１ｂにより処理モジュールＰＭ３に搬送される。処理モジュールＰＭ３では、例えば、処理モジュールＰＭ１と同様に、スパッタにより基板Ｗ上に予め定められた１または複数の膜を成膜する。

処理モジュールＰＭ３でのスパッタ成膜が終了後、処理モジュールＰＭ３の搬出側のゲートバルブＧを開き、搬送モジュールＴＭ３の搬送機構３１ｃにより基板Ｗを搬出する。搬出された基板Ｗは、搬送機構３１ｃによりアライナ３２ｃに搬送されてアライメントされた後、搬送機構３１ｃにより処理モジュールＰＭ５に搬送される。処理モジュールＰＭ５では、例えば、処理モジュールＰＭ１と同様に、スパッタにより基板Ｗ上に予め定められた１または複数の膜を成膜する。

処理モジュールＰＭ５でのスパッタ成膜が終了後、処理モジュールＰＭ５の搬出側のゲートバルブＧを開き、搬送モジュールＴＭ４の搬送機構３１ｄにより基板Ｗを搬出する。搬出された基板Ｗは、搬送機構３１ｄによりアライナ３２ｄに搬送されてアライメントされた後、搬送機構３１ｄにより処理モジュールＰＭ７に搬送される。処理モジュールＰＭ７では、例えば、処理モジュールＰＭ１と同様に、スパッタにより基板Ｗ上に予め定められた１または複数の膜を成膜する。

処理モジュールＰＭ７でのスパッタ成膜が終了後、処理モジュールＰＭ７の搬出側のゲートバルブＧを開き、搬送モジュールＴＭ４の搬送機構３１ｄにより基板Ｗを搬出する。搬出された基板Ｗは、搬送機構３１ｄによりアライナ３２ｄに搬送されてアライメントされた後、搬送機構３１ｄにより処理モジュールＰＭ８に搬送される。処理モジュールＰＭ８では、例えば、処理モジュールＰＭ１と同様に、スパッタにより基板Ｗ上に予め定められた１または複数の膜を成膜する。

その後、基板Ｗは、搬送モジュールＴＭ３、ＴＭ２、ＴＭ１の搬送機構３１ｃ、３１ｂ、３１ａにより、それぞれアライナ３２ｃ、３２ｂ、３２ａを経て、順次、処理モジュールＰＭ６、ＰＭ４、ＰＭ２に搬送され、例えば、処理モジュールＰＭ１と同様のスパッタ成膜が行われる。

処理モジュールＰＭ２での処理が終了した後、基板Ｗは、搬送機構３１ａによりロードロックモジュールＬＬＭ２に搬送される。このときロードロックモジュールＬＬＭ２は真空であり、ウエハＷを受け取った後、大気開放される。その後、ロードロックモジュールＬＬＭ２内の基板Ｗは、搬送装置２４によりロードポート２２のＦＯＵＰ２０内に搬送される。

以上により、基板Ｗを複数の処理モジュールに対し順次シリアルにＵ字状に搬送して一連の成膜処理を行うことができる。

以上のような一連の処理を、複数枚のウエハＷに対して同時並行的に繰り返し行う。このとき、受け渡し部４１、４２、４３は、搬送機構３１ａ〜３１ｄのアクセスが間に合わないときに基板Ｗを一時待機させる搬送バッファとして機能する。

なお、処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ８において、一部の処理モジュールの複数のターゲット１１２が全て非磁性の場合もあり得、その場合はリングマグネット１４０が不要である。また、全ての処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ８の全てがスパッタ成膜を行う成膜装置である必要はなく、例えば処理モジュールＰＭ１を前洗浄装置（プリクリーン装置）として用いてもよい。さらに、酸化膜の成膜が必要の場合は、一部の処理モジュールを、酸化機構を内蔵した成膜装置としてもよく、また、一部の処理モジュールを酸化処理専用にしてもよい。

以上のような、処理システム１を用いてハードディスクドライブ（ＨＤＤ）のヘッドのような複数の磁性膜を含む多層膜を製造する場合、成膜する基板の角度制御が必要となる。つまり、リングマグネット１４０を用いて磁性膜を成膜する場合、図９に示すように、リングマグネット１４０による磁界の方向Ｍと、基板Ｗのノッチ８２の位置との角度θが材料によって異なるため、角度θを磁性膜の材料に応じて特定の角度に調整する必要がある。そのため、処理モジュールに基板を搬送する際に基板Ｗのアライメントが必要となる。また、基板Ｗの角度調整を必要としない場合であっても、基板Ｗの位置補正を行って基板Ｗの搬送精度の安定性を高めることが必要なことがある。

特許文献２のシリアル搬送を行う処理システムでは、アライナが大気搬送室に設けられており、複数の処理モジュールに基板を搬送するたびに基板のアライメントを行うには基板の搬送が極めて煩雑となる。また、搬送モジュール間の受け渡し部にアライナ機能を持たせることも考えられるが、この場合も基板の搬送が煩雑となる。このため、いずれの場合も高い生産性を維持することが困難である。

これに対して、本実施形態では、搬送機構を有する複数の搬送モジュールＴＭ１〜ＴＭ４にそれぞれアライナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを設け、各搬送モジュールに接続された処理モジュールに搬送する際の基板Ｗのアライメントをその搬送モジュールのアライナを用いて行うようにした。これにより、各処理モジュールに基板Ｗを搬送する都度基板のアライメントを行う場合であっても、アライメントを行うために対応する搬送モジュール外へ基板Ｗを搬送する必要がなく、高生産性を維持することができる。

また、アライナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、それぞれ基板Ｗを搬送する先の処理モジュールの搬入口近傍に設けられていることが好ましい（図１参照）。これにより、アライメント後の基板Ｗを対応する処理モジュールへ効率的に搬送することができる。また、アライナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、対応する搬送機構３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄがそれぞれ対応する処理モジュールへ基板Ｗを搬送する経路に設けられていることが好ましい（図８参照）。これにより、搬送機構３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄがアライナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄへ基板Ｗを受け渡し、アライメント後の基板Ｗを処理モジュールＰＭ１、ＰＭ３、ＰＭ５、ＰＭ７に搬送する動作を効率的に行える。このため、生産性をより高めることができる。具体的には、先に図８を参照して説明したように、アライナ３２ａは、搬送機構３１ａの旋回中心と、搬送先である処理モジュールＰＭ１の基板保持部１３０の中心を結ぶ線上に設けられていることが好ましい。このようにすることにより、搬送機構３１ａにより、基板Ｗをアライナ３２ａに搬送し、その後、処理モジュールＰＭ１へ搬入して基板保持部１３０へ搬送するまでの搬送ルートを最短にすることができる。アライナ３２ｂ、３２ｃ、３２ｄも同様である。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
図１０は、第２の実施形態に係る基板処理システムの概略的に示す平面図である。
本実施形態の基板処理システム１´は、基本構成は第１の実施形態の基板処理システム１と同様であり、４つの搬送モジュールＴＭ１〜ＴＭ４を有し、８つの処理モジュールＰＭ１〜ＰＭ８を有している。ただし、処理システム１´では、搬送モジュールＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４は、それぞれ、第１の実施形態の搬送機構３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄの代わりに、２つの基板支持アーム５４ａおよび５４ｂを有する搬送機構３１ａ´、３１ｂ´、３１ｃ´、３１ｄ´を有している。搬送機構をこのように構成することにより、２つの基板支持アーム５４ａおよび５４ｂにより同時並行的に基板Ｗの搬送を行うことができるので、より生産性を高めることができる。例えば、２つの基板支持アーム５４ａおよび５４ｂにより２つの処理モジュールに対す基板の搬入動作または搬出動作を同時に行うことができる。具体的には、例えば搬送モジュールＴＭ２において、搬送機構３１ｂ´の基板支持アーム５４ａにより基板Ｗを処理モジュールＰＭ３に搬送すると同時に、基板支持アーム５４ｂにより処理モジュールＰＭ２に搬送するようにすることができる。

また、本実施形態の基板処理システム１´は、搬送モジュールＴＭ１、ＴＭ２、ＴＭ３、ＴＭ４は、それぞれ、第１の実施形態と同様のアライナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを有している他、それぞれアライナ３２ａ´、３２ｂ´、３２ｃ´、３２ｄ´も有している。アライナ３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは、それぞれ、搬送機構３１ａ´、３１ｂ´、３１ｃ´、３１ｄ´の基板支持アーム５４ａにより処理モジュールＰＭ１、ＰＭ３、ＰＭ５、ＰＭ７へ基板Ｗを搬入する際の基板Ｗのアライメントに用いられる。一方、アライナ３２ａ´、３２ｂ´、３２ｃ´、３２ｄ´は、それぞれ、搬送機構３１ａ´、３１ｂ´、３１ｃ´、３１ｄ´の基板支持アーム５４ｂにより処理モジュールＰＭ６、ＰＭ４、ＰＭ２、およびロードロックモジュールＬＬＭ２へ基板Ｗを搬入する際の基板Ｗのアライメントに用いられる。

アライナ３２ａ´、３２ｂ´、３２ｃ´、３２ｄ´は、それぞれ基板Ｗを搬送する先の処理モジュールの搬入口近傍であって、対応する搬送機構３１ａ´、３１ｂ´、３１ｃ´、３１ｄ´がそれぞれ対応する処理モジュールへ基板Ｗを搬送する経路に設けられていることが好ましい。これにより、搬送機構３１ａ´、３１ｂ´、３１ｃ´、３１ｄ´がアライナ３２ａ´、３２ｂ´、３２ｃ´、３２ｄ´へ基板Ｗを受け渡し、アライメント後の基板Ｗを処理モジュールＰＭ６、ＰＭ４、ＰＭ２、ロードロックモジュールＬＬＭ２に搬送する動作を効率的に行える。このため、生産性をより高めることができる。より具体的には、上述した図８で説明したアライナ３２ａと同様、アライナ３２ａ´、３２ｂ´、３２ｃ´、３２ｄ´は、それぞれ搬送機構３１ａ´、３１ｂ´、３１ｃ´、３１ｄ´の旋回中心と、搬送先の基板保持部の中心を結ぶ線上に設けられている。このようにすることにより、搬送機構３１ａ´、３１ｂ´、３１ｃ´、３１ｄ´により、基板Ｗをアライナ３２ａ´、３２ｂ´、３２ｃ´、３２ｄ´に搬送し、その後、ロードロックモジュールＬＬＭ２、処理モジュールＰＭ２、ＰＭ４、ＰＭ６へ搬入して基板保持部へ搬送するまでの搬送ルートを最短にすることができる。

＜他の適用＞
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

例えば、実施形態の処理システム１は例示に過ぎず、複数の搬送モジュールのそれぞれに接続された複数の処理モジュールに対して複数の基板をシリアルに搬送して処理を行うものであればよい。また、上記実施形態では複数の基板のシリアル搬送をＵ字状をなすように行ったが、それに限るものではない。さらに、上記実施形態では、ハードディスクドライブのヘッドを製造する場合を例にとって説明したが、これに限らず、他の磁性膜を含む多層膜を製造する場合にも適用することができ、さらにまた、処理についてもスパッタ成膜に限るものではない。

１；処理システム
２；処理部
３；搬出入部
４；制御部
１２；搬送部
２０；ＦＯＵＰ
２２；ロードポート
２４；搬送装置
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ；容器
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ａ´、３１ｂ´、３１ｃ´、３１ｄ´；搬送機構
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ａ´、３２ｂ´、３２ｃ´、３２ｄ´；アライナ
１０１；処理容器
１１２；ターゲット
１１３；電源
１３０；基板保持部
１４０；リングマグネット
ＬＬＭ１，ＬＬＭ２；ロードロックモジュール
ＰＭ１〜ＰＭ８；処理モジュール
ＴＭ１〜ＴＭ４；搬送モジュール
Ｗ；基板

Claims (20)

1. 基板を搬送する搬送機構を有する複数の搬送モジュールと、
   前記複数の搬送モジュールに接続された複数の処理モジュールと、
   を具備し、
   前記複数の搬送モジュールの前記搬送機構により複数の基板が前記複数の処理モジュールに対して順次シリアルに搬送され、
   前記複数の搬送モジュールは、それぞれ、基板を当該搬送モジュールに接続された前記処理モジュールに搬送する際にその基板のアライメントを行うアライナを有する、基板処理システム。
2. 前記各搬送モジュールにおいて、前記搬送機構により基板が搬送される前記処理モジュールの近傍に前記アライナが設けられる、請求項１に記載の基板処理システム。
3. 前記各搬送モジュールにおいて、前記アライナは、前記処理モジュールの基板保持部へ基板を搬送する際の前記搬送機構の搬送経路の途中に設けられている、請求項１または請求項２に記載の基板処理システム。
4. 前記アライナは、前記搬送機構の旋回中心と、基板が搬送される前記処理モジュールの前記基板保持部の中心を結ぶ線上に設けられている、請求項３に記載の基板処理システム。
5. 前記複数の処理モジュールは、前記各搬送モジュールの一方側と他方側にそれぞれ複数配列され、複数の基板は、前記一方側の複数の前記処理モジュールに対して一方向に順次シリアルに搬送された後、前記他方側の複数の前記処理モジュールに対して逆方向に順次シリアルに搬送される、Ｕ字状の搬送が行われる、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の基板処理システム。
6. 前記各搬送機構は、２つの基板支持アームを有し、一方側の基板支持アームにより前記一方側の処理モジュールに基板が搬送され、他方側の基板支持アームにより前記他方側の処理モジュールに基板が搬送される、請求項５に記載の基板処理システム。
7. 前記搬送モジュールは、２つの前記アライナを有し、前記一方側の基板支持アームにより前記一方側の前記処理モジュールに基板が搬送される際に、一のアライナが用いられ、前記他方側の基板支持アームにより前記他方側の処理モジュールに基板が搬送される際に他のアライナが用いられる、請求項６に記載の基板処理システム。
8. 前記処理モジュールは、基板に対してスパッタ成膜を行う成膜装置である、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の基板処理システム。
9. 前記処理モジュールは、基板の周囲に設けられたリングマグネットにより磁界を印加しつつ磁性膜をスパッタ成膜する、請求項８に記載の基板処理システム。
10. 前記アライナは前記基板のノッチの位置を検出し、それに基づいて、前記処理モジュールにおいて、前記リングマグネットの磁界の向きと基板に形成されたノッチの角度が予め定められた角度に調整される、請求項９に記載の基板処理システム。
11. 基板を搬送する搬送機構を有する複数の搬送モジュールと、前記複数の搬送モジュールに接続された複数の処理モジュールとを具備する基板処理システムにより基板を処理する基板処理方法であって、
    前記複数の搬送モジュールのそれぞれに設けられた前記搬送機構により複数の基板を前記複数の処理モジュールに対して順次シリアルに搬送することと、
    前記複数の搬送モジュールのそれぞれにおいて、前記搬送機構により、当該搬送モジュールに接続された前記処理モジュールに基板を搬送する際に、アライナによりその基板のアライメントを行うことと、
    前記複数の処理モジュールで基板の処理を行うことと、
    を有する、基板処理方法。
12. 前記アライメントは、前記搬送機構により基板が搬送される前記処理モジュールの近傍に前記アライナを設けた状態で行う、請求項１１に記載の基板処理方法。
13. 前記アライメントは、前記処理モジュールの基板保持部へ基板を搬送する際の前記搬送機構の搬送経路の途中に前記アライナを設けた状態で行う、請求項１２に記載の基板処理方法。
14. 前記アライメントは、前記搬送機構の旋回中心と、基板が搬送される前記処理モジュールの前記基板保持部の中心を結ぶ線上に前記アライナを設けた状態で行う、請求項１３に記載の基板処理方法。
15. 前記複数の処理モジュールは、前記各搬送モジュールの一方側と他方側にそれぞれ複数配列され、
    前記複数の基板を前記複数の処理モジュールに対して順次シリアルに搬送することは、前記一方側の前記処理モジュールに対して基板を一方向に順次シリアルに搬送した後、前記他方側の前記処理モジュールに対して基板を逆方向に順次シリアルに搬送する、Ｕ字状の搬送により行われる、請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の基板処理方法。
16. 前記各搬送機構は、２つの基板支持アームを有し、一方側の基板支持アームにより前記一方側の処理モジュールに基板を搬送し、他方側の基板支持アームにより前記他方側の処理モジュールに基板を搬送する、請求項１５に記載の基板処理方法。
17. 前記搬送モジュールは、２つの前記アライナを有し、前記一方側の基板支持アームにより前記一方側の処理モジュールに基板を搬送する際に一のアライナを用い、前記他方側の基板支持アームにより前記他方側の処理モジュールに基板を搬送する際に他のアライナを用いる、請求項１６に記載の基板処理方法。
18. 前記処理モジュールにより、基板に対してスパッタ成膜を行う、請求項１１から請求項１７のいずれか一項に記載の基板処理方法。
19. 前記処理モジュールによる基板の処理は、基板の周囲に設けられたリングマグネットにより磁界を印加しつつ磁性膜をスパッタ成膜することである、請求項１８に記載の基板処理方法。
20. 前記アライメントは、前記アライナにより前記基板のノッチの位置を検出して行い、
    前記処理モジュールでの基板の処理は、前記リングマグネットの磁界の向きと基板に形成されたノッチの角度が予め定められた角度に調整した状態で前記磁性膜をスパッタ成膜することである、請求項１９に記載の基板処理方法。

Images