JP2023130880A - 基板処理室内に配置される部材を搬送する装置、基板処理システム及び前記部材を搬送する方法 - Google Patents

基板処理室内に配置される部材を搬送する装置、基板処理システム及び前記部材を搬送する方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板処理室内に配置される部材を、予め設定された配置位置に搬送する技術を提供する。【解決手段】互いに隣接して設けられた基板搬送室と基板処理室とを連通させる開口部に対して着脱自在に開口部を塞ぐための弁体を備え、弁体によって開口部を塞いだとき、弁体から基板処理室内に向けて延在するように部材保持部を設ける。部材保持部は、弁体によって開口部を塞いだときに、基板処理室内の予め設定された配置位置まで前記部材を搬送するように構成される。さらに、開口部から取り外された弁体を、基板搬送室内にて移動させる移動機構を備える。【選択図】図３

Description

本開示は、基板処理室内に配置される部材を搬送する装置、基板処理システム及び前記部材を搬送する方法に関する。
基板である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」ともいう）に対する処理を実施する装置においては、ウエハに対する処理が実行される処理室に、搬送機構によりウエハを搬送して処理が行われる。処理室の内部には、ウエハの処理に対応した種々の構成の部材が設けられており、これらの部材に対しては定期的にメンテナンスやクリーニングが行われている。
例えば特許文献１には、基板が載置される基板載置面と、エッジリングと、カバーリングと、を備えたプラズマ処理装置において、ウエハの搬送装置の支持部により、エッジリングやカバーリングを搬送可能に構成した技術が記載されている。エッジリングは基板載置面に保持された基板を囲む部材であり、カバーリングはエッジリングの外側面を覆うように配置する部材である。
特開２０２１－１４１３０５号公報
本開示は、互いに隣接して設けられた基板搬送室と基板処理室との間で、基板処理室内に配置される部材を、予め設定された配置位置に搬送する技術を提供する。
本開示は、
互いに隣接して設けられた基板搬送室と基板処理室との間で前記基板処理室内に配置される部材を搬送する装置であって、
前記基板搬送室と基板処理室とを連通させる開口部に対して着脱自在に構成され、前記開口部を塞ぐための弁体と、
前記弁体によって前記開口部を塞いだとき、当該弁体から、前記基板処理室内に向けて延在するように設けられ、当該基板処理室内の予め設定された配置位置まで前記部材を搬送するための部材保持部と、
前記開口部から取り外された前記弁体を、前記基板搬送室内にて移動させる移動機構と、を備えた装置である。
本開示によれば、互いに隣接して設けられた基板搬送室と基板処理室との間で、基板処理室内に配置される部材を、予め設定された配置位置に搬送することができる。
基板処理システムの構成例を示す平面図である。 第１の実施形態に係る基板処理室を示す平面図である。 第１の実施形態に係る基板搬送室及び基板処理室を示す縦断側面図である。 第１の実施形態の一部を拡大して示す縦断側面図である。 第１の実施形態に係る移動機構の構成例を示す透視斜視図である。 第１の実施形態の作用を示す第１の縦断側面図である。 第１の実施形態の作用を示す第２の縦断側面図である。 第１の実施形態の作用を示す第３の縦断側面図である。 第１の実施形態の作用を示す第４の縦断側面図である。 基板処理室の開口部の構成例を示す縦断側面図である。 第２の実施形態に係る基板搬送室及び基板処理室を示す第１の縦断側面図である。 第２の実施形態を示す第２の縦断側面図である。 第３の実施形態に係る基板搬送室及び基板処理室を示す縦断側面図である。
＜基板処理システム＞
以下、図１を参照しながら、本開示の一実施形態に係る、基板処理室内に配置される部材を搬送する装置の構成について説明する。当該部材を搬送する装置は、基板処理システム１に設けられている。
図１には、ウエハＷを処理する基板処理室１１を複数備えたマルチチャンバタイプの基板処理システム１を示してある。図１に示すように、基板処理システム１は、大気搬送室１２と、ロードロック室１３と、基板搬送室１４と、複数の基板処理室１１とを備え、これらは大気搬送室１２側から水平方向にこの順に配置されている。基板処理システム１では、大気搬送室１２の設置位置を手前側とし、手前側から見て前後方向をＹ方向、左右方向をＸ方向として説明する。
大気搬送室１２の手前側には、ロードポート１２１が設けられている。ロードポート１２１は、処理対象のウエハＷを収容するキャリアＣが載置される載置台として構成され、左右方向に例えば４台並べて設置されている。キャリアＣとしては、例えばＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）などを用いることができる。
大気搬送室１２は大気圧（常圧）雰囲気となっており、例えば清浄空気のダウンフローが形成されている。また、大気搬送室１２の内部には、例えば多関節アームよりなる大気搬送機構１２２が設けられており、キャリアＣとロードロック室１３との間でウエハＷの搬送を行うように構成されている。
大気搬送室１２と基板搬送室１４との間には、例えば２つのロードロック室１３が左右に並べて設置されている。ロードロック室１３は、大気圧雰囲気と真空雰囲気とを切り替えることができるように構成され、ウエハＷが載置される受け渡し用のステージ１３０と、ウエハＷを下方から突き上げて保持する昇降ピン１３１と、を有する。例えば昇降ピン１３１は、周方向に沿って等間隔に３本設けられ、昇降自在に構成されている。
ロードロック室１３と大気搬送室１４との間、ロードロック室１３と基板搬送室１４との間は、ウエハＷの搬送用の開口部が夫々形成され、これら開口部は夫々ゲートバルブＧＶ１、ＧＶ２により開閉自在に構成されている。また、ロードロック室１３と基板搬送室１４との間に設けられた開口部１３２は、後述するように、基板処理室１１と同様に、弁体２２によっても開閉することができる構成となっている。
基板搬送室１４は、図１に示すように、前後方向に長い、平面視矩形状の筐体により構成され、不図示の真空排気機構により真空雰囲気に減圧されている。また、基板搬送室１４には、不活性ガス（例えば窒素ガス）の供給を行う不図示の不活性ガス供給部を接続し、減圧されている基板搬送室１４内に常時、不活性ガスを供給するように構成してもよい。
図１に示す例の基板処理システム１において、基板搬送室１４の左右に隣接する位置には、各々４基、合計８基の基板処理室１１が設けられている。各基板処理室１１は、ウエハＷに対して真空処理が実施されるように構成されている。ウエハＷに対して実施する処理としては、エッチング処理、成膜処理、クリーニング処理、アッシング処理などを例示することができる。
＜第１の実施形態＞
本開示は、互いに隣接する基板処理室１１と基板搬送室１４との間で、基板処理室１１内に配置される部材を搬送する装置に関するものである。以下に、基板処理室１１及び基板搬送室１４の第１の実施形態について説明する。なお、図１、図２等には、各基板処理室１１から見て、基板搬送室１４が配置されている方向を、Ｙ’軸の基端側に設定した副座標軸を併記してある。各基板処理室１１の説明においては、基板搬送室１４との接続位置を手前側（前方側）として説明する。
図２～図４に示すように、この例の基板処理室１１は、処理容器２と、この処理容器２と基板搬送室１４とを接続する連通路２１と、を備えており、処理容器２と基板搬送室１４との間では、連通路２１を介してウエハＷが搬送される。
連通路２１は、例えば処理容器２や基板搬送室１４よりも上下方向の寸法が小さく、ウエハＷを含む部材を通過させることが可能な幅寸法を有する搬送路として構成されている。基板搬送室１４は、連通路２１の一端側の開口部２０を介して基板処理室１１と連通している。
開口部２０は弁体（第１の弁体）２２により開閉されるように構成されている。この弁体２２は開口部２０に対して着脱自在に構成され、また後述の移動機構３と接続されることにより、基板搬送室１４内を移動することができる。弁体２２は、基板処理室１１内に配置される部材をその内部に搬送するための部材保持部２３を備える。部材保持部２３は、弁体２２によって開口部２０を塞ぐ際に基板処理室１１内に挿入され、搬送対象の部材を基板処理室１１内の予め設定された配置位置に搬送することが可能な構成となっている。また、弁体２２は、開口部２０を気密に塞ぐためのＯリング２２１を備えている。さらに、開口部２０は、第２の弁体２６によっても開閉されるように構成されている。第２の弁体２６は、前記第１の弁体が取り外されている期間中に、開口部２０を塞ぐ弁体であり、その構成については後述する（図７）。
部材保持部２３によって搬送され、基板処理室１１内に配置される部材については後に詳述するが、この例においては、「ウエハ」、「フォーカスリング」、「シールド部材の一部」、「整流部材の一部」がこれらの部材に相当する。以下、これらの部材を「配置部材」ともいう。
また、基板処理室１１内の予め設定された配置位置とは、基板処理室１１内にてウエハＷの処理が行われるときに、前記部材が配置されている位置である。以下、「予め設定された配置位置」を「部材配置位置」と記載する場合もある。
続いて、基板処理室１１の構成例について、ウエハＷに対して実施される処理がプラズマエッチング処理である場合を例にして説明する。この基板処理室１１における処理容器２は接地されており、排気路２４を介して真空排気機構２５に接続されている。処理容器２の内部には、載置台４１が設けられ、この例の載置台４１は、その上面に凸状部４２を備えている。例えば凸状部４２は、縦断面形状が台形状に構成されており、その上面がウエハＷを裏面側から支持する載置面を構成している。載置面は、その周縁部が、ウエハＷの外縁よりも内側に位置するように構成されている。ウエハＷはこの載置面（凸状部４２の上面）に載置された状態で所定の真空処理が実施される。なお、以降では、載置面に載置されているウエハＷを載置台４１に載置されたウエハＷと記載する場合もある。また、載置台４１には、図示しない加熱部が埋設されている。
処理容器２の天井部には、絶縁部材４４を介し、載置台４１に載置されたウエハＷと対向するようにシャワーヘッド４３が設けられている。シャワーヘッド４３にはプラズマ生成用の高周波電源４５が接続され、上部電極として機能するように構成されている。一方、載置台４１は処理容器２を介して接地され、下部電極として機能するものであり、シャワーヘッド４３と載置台４１との間で、平行平板型のプラズマ形成機構を構成している。なお、プラズマを用いない処理が行われる基板処理室１１においては、高周波電源４５などのプラズマ形成機構を設けなくてもよい。
また、シャワーヘッド４３は、その下面に図示しない複数のガス吐出孔を備えており、エッチングガス（処理ガス）の供給源４６からシャワーヘッド４３を介して処理容器２内にエッチングガスが供給されるように構成されている。
そして、シャワーヘッド４３からエッチングガスを供給し、高周波電源４５からシャワーヘッド４３に高周波電力を印加すると、シャワーヘッド４３と載置台４１との間で容量結合プラズマが形成される。
処理容器２の内部にはシールド部材５が設けられる。シールド部材５は、ウエハＷの処理に伴う生成物が、基板処理室１１の本体である処理容器２の内壁に付着することを防止するための部材である。この例では、エッチング処理時に生成した副生成物が処理容器２に付着することを防止するために設けられる。シールド部材５は、処理容器２に取り付けられた第１のシールド部材５１と、部材保持部２３によって搬入される配置部材である第２のシールド部材５２と、を組み合わせて構成される。
既述のように弁体２２は、移動機構３によって基板搬送室１４内をすることができる。従って、上述の第２のシールド部材５２を含む各配置部材は、弁体２２と共に、基板搬送室１４内を移動する構成となっている。
この点につき、図２及び図３は、配置部材が基板搬送室１４内に位置している状態を示している。また、図４は、弁体（第１の弁体）２２により開口部２０を塞ぎ、各配置部材を処理容器２内の部材配置位置に配置した状態を示している。なお、図２～図４では、第２の弁体２６の図示は省略している。
この例において、シールド部材５は略円筒状に形成され、シャワーヘッド４３の側壁の周囲や、載置台４１の側壁の上部側部分の周囲を、隙間を介して囲むように設けられている。
第２のシールド部材５２は、円筒状に構成されたシールド部材５のうち、連通路２１の基板処理室１１側の開口部に対向する領域の側壁部を切り取った構成となっている。そして、シールド部材５の残りの部分が、第１のシールド部材５１を構成する。以下、第１のシールド部材５１における、第２のシールド部材５２が切り取られた領域を「切り欠き領域」という。
第２のシールド部材５２が切り取られた位置において、第１のシールド部材５１の下端部は、部材保持部２３に保持された状態で搬入出されるウエハＷの搬入出経路と干渉しない高さに位置している。また図３、図４に示すように、前記下端部には、第２のシールド部材５２の上端と互いに組み合うように段部５１１が形成されている。
載置台４１の周囲には、整流部材６が設けられている。整流部材６は処理容器２内の気流の流れを整流するためのものであり、例えば円環状の板部材に複数の孔部６０を形成して構成されている。図２～図４に示す例においては、整流部材６は、載置台４１の側壁とシールド部材５とに挟まれた領域にはめ込まれ、処理容器２の床面と対向するように配置される。第２の整流部材６２は、円環状に構成された整流部材６を平面視したとき、既述の第２のシールド部材５２と、載置台４１の側壁面とに挟まれた領域を切り取った構成となっている。そして、整流部材６の残りの部分が第１の整流部材６１を構成する。第１の整流部材６１についても、第２の整流部材６２が切り取られた領域を「切り欠き領域」という。
＜基板処理室内に配置される部材＞
続いて、基板処理室１１内に配置される部材（配置部材）について説明する。この例における配置部材は、既述の第２のシールド部材５２、第２の整流部材６２に加え、基板処理室１１内にて処理されるウエハＷ、及びフォーカスリング４７を含んでいる。
これらの配置部材は、弁体２２と接続された部材保持部２３によって保持されている。図４に示すように、部材保持部２３は、弁体２２によって開口部２０を塞いだときに、弁体２２から基板処理室１１内に向けて延在するように配置される構成となっている。
図２～図４に示すように、部材保持部２３は、略水平に延びるように弁体２２の前面に取り付けられている。この例では部材保持部２３は、上下に互いに並行して設けられた板状部材２３１を備え、図４に示すように、上下の板状部材２３１同士の間には、強度を上昇させるためのトラス材２３２が設けられている。
部材保持部２３の先端は、第２のシールド部材５２の背面に接続されている。部材保持部２３に背面から保持された第２のシールド部材５２は、図４に示す部材配置位置に搬送されたときに、処理容器２側に取り付けられた第１のシールド部材５１の切り欠き領域に嵌合する。これら第１のシールド部材５１、第２のシールド部材５２によりシールド部材５が構成される。また、第２のシールド部材５２の上端には、既述の第１のシールド部材５１側の段部５１１と組み合うように段部５２１が形成されている。
第２のシールド部材５２の前面の下端位置には第２の整流部材６２が接続されている。第２の整流部材６２は、図４に示す部材配置位置に搬送されたときに、処理容器２側に取り付けられた第１の整流部材６１の切り欠き領域に嵌合する。これら第１の整流部材６１、第２の整流部材６２により、環状の整流部材６が構成される。
さらに、第２の整流部材６の先端側にはフォーカスリング４７が接続されている。フォーカスリング４７は、ウエハＷに対してプラズマエッチング処理の面内均一性を向上させるためにウエハＷの周囲に配置される。
このフォーカスリング４７は、図２に示すように、環状の部材であって、図４に示す部材配置位置に搬送されたときに、載置台４１の凸状部４２の周囲に設けられる。また、フォーカスリング４７はウエハＷの周縁部を保持する段部４７１を備えている。フォーカスリング４７は、この段部４７１上にウエハＷを保持した状態で基板処理室１１内に挿入される。
例えばフォーカスリング４７が部材配置位置に配置された状態において、段部４７１の上面の高さ位置は、凸状部４２の上面（載置面）の高さ位置より低く設定されている。この構成により、ウエハＷを保持した状態のフォーカスリング４７を下降させると、凸状部４２上にウエハＷが受け渡される。そしてウエハＷの処理中、段部４７１は、ウエハＷよりも下方側の位置に退避した状態となる。
なお、図４以外の図では、図示の便宜上、凸状部４２とフォーカスリング４７の段部４７１の高さ位置を揃えて記載している。また、凸状部４２と段部４７１との高さ位置を揃えた構成としてもよいし、段部４７１の上面が凸状部４２の上面より上方側に位置するように構成し、フォーカスリング４７にてウエハＷを保持した状態で処理を行うようにしてもよい。
図４に示すように、第２の整流板６２の先端部には、フォーカスリング４７を下面側から支持するための支持部材４８が設けられている。一方、載置台４１には、第２の整流板６２及びフォーカスリング４７を部材配置位置に配置した際に、支持部材４８との干渉を避けるための段部４１１が形成されている。なお、図４以外の各図では、載置台４１の段部４１１は図示を省略している。
＜移動機構＞
上述の基板搬送室１４においては、磁気浮上式の移動機構３を用いて弁体２２を移動させることにより、部材配置位置に配置される各部材（ウエハＷ、第２のシールド部材５２、第２の整流部材６２、フォーカスリング４７）の搬送が行われる。例えば図３及び図５に示すように、移動機構３は、第１の磁石が設けられた基板搬送室１４の床面部１４１と、基板搬送室１４内で移動可能に構成された移動体３１と、を備えている。
移動体３１は平面視矩形状に形成されており、第１の磁石との間に反発力が働く第２の磁石が設けられ、反発力を用いた磁気浮上により、移動可能に構成されている。
図５に模式的に示すように、基板搬送室１４の床面部１４１には複数のタイル（移動用タイル）３０が設けられている。これらタイル３０は、ロードロック室１３との間でのウエハＷの受け渡し位置から、基板処理室１１の手前に至る、移動体３１の移動領域に設けられている。
タイル３０には、その内部に各々、複数の移動面側コイル３２が配列されている。移動面側コイル３２は、本開示の第１の磁石に相当し、不図示の電力供給部から電力が供給されることにより磁場を発生するものである。
一方、移動体３１の内部には、例えば永久磁石により構成される複数のモジュール側磁石３３が配列されている。これらモジュール側磁石３３は、本開示の第２の磁石に相当するものであり、モジュール側磁石３３に対しては、移動面側コイル３１によって生成される磁場との間に反発力（磁力）が働く。この作用によりタイル３０の上面側の移動面に対して、移動体３１を磁気浮上させることができる。なお、モジュール側磁石３３は、移動体３１内に設けられたバッテリーより電力が供給され、電磁石として機能するコイルによって構成してもよい。また、永久磁石及びコイルの双方を設けてモジュール側磁石３３を構成してもよい。
タイル３０は、複数の移動面側コイル３２により、磁場を生成する位置や磁力の強さを調節し、磁界の状態を変化させることができるように構成されている。この磁界の制御により、移動面上で移動体３１を所望の方向に移動させることや、移動面からの浮上距離の調節、移動体３１の向きの調節を行うことができる。タイル３０側の磁界の制御は、電力が供給される移動面側コイル３２の選択や、移動面側コイル３２に供給される電力の大きさを調節することにより実施される。
図３及び図４に示すように、移動体３１には、その先端側の上面に弁体２２の下端が取り付けられている。この例では、図４に示すように、弁体２２と移動体３１とは第１のネジ機構３４により着脱自在に構成されている。例えば弁体２２には、その下面から下方に突出可能なネジ３４１と、このネジ用の駆動機構３４２が設けられている。一方、移動体３１の上面には、ネジ３４１が螺合するネジ穴３４３が形成されている。こうして、駆動機構３４２によりネジ３４１を締める方向に回転させることにより、ネジ３４１をネジ穴３４に挿入して、弁体２２を移動体３１に固定する。一方、ネジ３４１を緩めるように回転させて、その下端部を移動体３１の上面から上昇させることにより、弁体２２を移動体３１から切り離す。
また、弁体２２は、例えば処理容器２の開口部２０の周囲の壁部に対して第２のネジ機構３５より着脱自在に構成されている。例えば弁体２２には、その前面から前方に向けて突出可能な取り付け用のネジ３５１と、このネジ３５１用の駆動機構３５２が設けられている。一方、処理容器２の弁体２２が取り付けられる壁部には、ネジ３５１が螺合するネジ穴３５３が形成されている。こうして、駆動機構３５２によりネジ３５１を締める方向に回転させることにより、弁体２２が処理容器２の壁部に固定され、ネジ３５１を緩めるように回転させて、前記壁部から離すことにより、弁体２２が処理容器２から取り外される。
なお、弁体２２と移動体３１又は処理容器２の壁部とは、機械的に着脱させる機構であれば、ネジ機構には限られない。移動体３１や処理容器２の壁部側に設けたマニピュレータにより、弁体２２を把持する構成としてもよい。
本開示の部材を搬送する装置は、弁体２２によって開口部２０を塞いだときに、部材保持部２３が開口部２０から基板処理室１１内に向けて延在するように配置される。そして、部材保持部２３により保持された部材、この例では第２のシールド部材５２、第２の整流部材６２、フォーカスリング４７及びウエハＷが、基板処理室１１内の予め設定された配置位置に搬送される。このように部材保持部２３は、真空処理室１１内における処理が行われる位置までウエハＷを搬送する機能を備えているところ、本開示の基板保持部に相当している。
次いで、図１に示す例のロードロック室１３の構成についてさらに説明する。既述のようにロードロック室１３と基板搬送室１４との間に形成されたウエハＷの搬送用の開口部１３２は、ゲートバルブＧＶ２または弁体２２のいずれかにより開閉することができる。また、ウエハＷが載置される受け渡し用のステージ１３０には、例えば載置台４１と同様の形状の凸状部が形成されている。
そして、弁体２２によりロードロック室１３の開口部１３２を塞ぐと、部材保持部２３は、弁体２２からステージ１３０に向けて延在するように配置される。この構成により、例えば図４を用いて説明した基板処理室１１側の載置台４１とフォーカスリング４７との間のウエハＷの受け渡し動作と同様に、フォーカスリング４７からステージ１３０にウエハＷを受け渡すことができる。
なお、ロードロック室１３にステージ１３０を設けず、ロードロック室１３内の予め設定された高さ位置にフォーカスリング４７を進入させた状態で待機させてもよい。この場合には、フォーカスリング４７によるウエハＷの保持高さよりも上方側に昇降ピン１３１を突出させることにより、大気搬送機構１２２との間でのウエハＷの受け渡しを行うことができる。
さらに、開口部１３２の周囲のロードロック室１３の壁部には、既述の第２のネジ機構３５により弁体２２がネジ止めされるネジ穴（図示せず）が形成されている。なお、ゲートバルブＧＶ２は、弁体２２による開口部１３２の開閉動作を行うときに、当該開閉動作を妨げない位置に退避するように構成されている（後述の図７も参照）。
図１に示す例において、平面視矩形状の基板搬送室１４の短辺方向の長さは、各々、弁体２２を保持した２台の移動体３１が、左右に並んだ状態ですれ違うことができる程度の寸法となっている。この例では、基板搬送室１４内に設けられた複数台の移動体３１を用いて、弁体２２及び部材の搬送が行われる。
以上に説明した、弁体２２と、部材を保持する部材保持部２３と、移動機構３と、を含む装置は、本開示の基板処理室１１内に配置される部材を搬送する装置に相当する。
＜制御部＞
基板処理システム１は、制御部１００を備えている。制御部１００は、ＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータにより構成され、基板処理システム１の各部を制御するものである。記憶部には移動体３１の移動制御や基板処理室１１の動作などを制御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、不揮発メモリなどの記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
＜搬送動作＞
次に、上述の構成を備える基板処理システム１におけるウエハＷの搬送動作の一例について説明する。初めに、ロードポート１２１に対し、処理対象のウエハＷを収容したキャリアＣを載置し、大気搬送室１２内の大気搬送機構１２２によって、キャリアＣからウエハＷを取り出す。
一方、ロードロック室１３では、図１に示すように、ウエハＷの搬送の前に、弁体２２により開口部１３２を塞ぎ、部材保持部２３をロードロック室１３内に進入させ、フォーカスリング４７をステージ１３０に配置しておく。
続いて、大気搬送機構１２２によりウエハＷをロードロック室１３に搬入し、昇降ピン１３１によりウエハＷを突き上げて受け取る。次いで、昇降ピン１３１を下降させ、ステージ１３０にウエハＷを受け渡す。
しかる後、大気搬送機構１２２がロードロック室１３から退避すると、ゲートバルブＧＶ１を閉じ、ロードロック室１３内を大気圧雰囲気から真空雰囲気へと切り替える。
図１に示す右側のロードロック室１３では、ウエハＷがステージ１３０に載置された状態で、ロードロック室１３内の圧力の調節を行う様子を示している。この例では、開口部１３２を塞いでいる弁体２２は移動体３１から取り外されている。そしてロードロック室１３内が真空雰囲気となったら、移動体３１を弁体２２に取り付ける。この移動体３１と弁体２２の着脱については後述する。さらに、第２のネジ機構３５による開口部１３２の周囲の壁部への弁体２２の結合を解除する。次いで、基板搬送室１４内では、タイル３０に設けられている移動面側コイル３２によって生成した磁場を利用し、磁気浮上により移動体３１が上昇する。
そして、移動体３１を後退させて弁体２２を開口部１３２から取り外すが、このとき、移動体３１の上昇に伴ってフォーカスリング４７が上昇し、ステージ１３０フォーカスリング４７にウエハＷが受け渡される。次いで、ウエハＷの処理を実行する基板処理室１１まで移動体３１を後退移動させると共に、ウエハＷを保持した部材保持部２３の前端が、開口部２０に対向するように移動体３１を回転させる。続いて、基板処理室１１内にウエハＷを搬入するために、移動体３１の移動方向を前進に切り替える。
こうして、図６Ａに示すように、ウエハＷを保持した部材保持部２３が基板処理室１１の開口部２０に正対する状態とする。そして、図６Ｂに示すように、載置台４１の上方であって、ウエハＷの中心が載置台４１の中心よりもやや手前側に到達する位置まで移動体３１を前進させる。なお、図６Ａ～図６Ｄ、図７では、連通路２１の基板処理室１１側の開口部近傍の第１のシールド部材５１、及び第２のシールド部材５２を簡略して表示してある。また、その他の領域の第１のシールド部材５１、及び第１の整流部材６１の記載は省略している。
続いて、移動体３１を直進させつつ降下させ斜め下方に向けてウエハＷを移動させる。この動作により、先ずウエハＷが載置台４１の凸状部４２の上面に接触する。さらに上述の移動体３１の移動動作を続行することにより、フォーカスリング４７から凸状部４２にウエハＷが受け渡される（図６Ｃ参照）。次いで、フォーカスリング４７が載置台４１に接触する部材配置位置まで、移動体３１を下降させる。既述のように、図示の便宜上、図６Ｃでは、フォーカスリング４７の段部４７１と凸状部４２の高さ位置を揃えて描いている。
フォーカスリング４７が載置台４１に接触すると、弁体２２により開口部２０が塞がれた状態となるように、部材保持部２３の長さ寸法が調節されている。また、上述のウエハＷの搬入動作に伴って、部材保持部２３に保持された各部材（フォーカスリング４７、第２のシールド部材５２、第２の整流部材６２）についても、各々の部材配置位置に搬送される。
以上に記載したように、ウエハＷを載置台４１に載置するときには、移動体３１が斜め下方側に向けて移動する。この移動動作を行うことができるように、連通路２１や第１のシールド部材５１の形状が設定され、基板搬送室１４内において移動体３１の高さ位置の制御が行われる。
この例では、ウエハＷを斜め下方に移動させて、フォーカスリング４７から載置台４１へのウエハＷの受け渡しを行う。この受け渡し動作では、フォーカスリング４７はウエハＷを載置台４１に受け渡した後も斜め方向の下降を続行するため、載置台４１に載置されたウエハＷの中心と、フォーカスリング４７の中心とが僅かにずれるおそれがある。このような場合には、予め両者の中心の位置ずれの方向とずれ量とを把握しておく。そして、ロードロック室１３にて前記ずれ方向とは逆向きに、前記ずれ量分だけ予めずらしてフォーカスリング４７へのウエハＷの受け渡しを行ってもよい。
ウエハＷを斜め下方に移動させる上述の搬送動作は一例であり、他の搬送経路を通ってウエハＷの受け渡しを行ってもよい。例えば移動体３１を直進させて互いの中心が揃うようにウエハＷを載置台４１の上方位置まで搬送する。次いで、移動体３１を下降させて、ウエハＷを凸状部４２に受け渡し、さらに、移動体３１を下降させてフォーカスリング４７を部材配置位置に配置するようにしてもよい。
続いて、図６Ｄに示すように、第２のネジ機構３５を用いて弁体２２を処理容器２の壁部に取り付けて開口部２０を塞ぐ。この後、第１のネジ機構３４を駆動して弁体２２から移動体３１を切り離す。弁体２２から切り離された移動体３１は、他の弁体２２の移動動作に用いられる。
こうして、ウエハＷが搬入され、弁体２２により開口部２０が塞がれた基板処理室１１では、必要に応じて加熱部によるウエハＷの加熱を行って、予め設定された温度に昇温する。また、シャワーヘッド４３から処理容器２内に処理ガスであるエッチングガスを供給すると共に、高周波電源４５から高周波電力を印加する。これにより、処理容器２内に容量結合プラズマが生成して、エッチングガスの活性種により、ウエハＷに対してプラズマエッチング処理を実施する。
このとき、フォーカスリング４７、第２のシールド部材５２、第２の整流部材６２は、予め設定された部材配置位置に配置されている。この結果、整流部材６によりエッチングガスの流れを制御しつつ、フォーカスリング４７を用いて面内均一性の良好なエッチング処理を進行させ、シールド部材５により処理容器２の内壁への生成物の付着を防止することができる。
プラズマエッチング処理が終了すると、弁体２２に移動体３１を取り付ける。次いで、第２のネジ機構３５を駆動して処理容器２の壁部から弁体２２を取り外す。この後、移動体３１を上昇、移動させて、搬入時とは反対の手順で基板処理室１１からウエハＷを搬出する。ここで、プラズマエッチング処理の後に、他の処理を実施する場合には、当該処理が行われる基板処理室１１にウエハＷを搬送する。他の基板処理室１１にウエハＷを搬送する場合には、図６Ａ～図６Ｄを用いて説明した例と同様の搬入動作を繰り返す。
以上において、弁体（第１の弁体）２２を開口部２０から取り外している期間は、後述するように第２の弁体２６により開口部２０を塞いでいる。
また、すべての処理を終え、ロードロック室１３にウエハＷを搬送するときには、搬入先のロードロック室１３のゲートバルブＧＶ２を開く。そして、移動体３１により弁体２２を移動させ、処理後のウエハＷをロードロック室１３内に搬入する。次いで、弁体２２によりロードロック室１３の開口部１３２を閉じて、ウエハＷをステージ１３０に載置する。また、移動体３１は弁体２２から取り外され、他の弁体２２の移動動作に用いられる。この後、ロードロック室１３内を大気圧雰囲気に調節し、ゲートバルブＧＶ１を開き、昇降ピン１３１を介して、大気搬送機構１２２にウエハＷを受け渡す。大気搬送機構１２２がウエハＷを搬出したら、ロードロック室１３のゲートバルブＧＶ１を閉じ、ウエハＷをキャリアＣに収納する。
＜部材のメンテナンスやクリーニング＞
以上に説明したように、本開示の弁体２２には、部材保持部２３を介してフォーカスリング４７、第２のシールド部材５２、第２の整流部材６２が設けられている。一方、基板処理室１１に配置される部材は、定期的にメンテナンスやクリーニングが行われる場合がある。このとき、基板処理室１１から対象の部材を取り外してメンテナンスやクリーニングを実施する場合もある。この点、上述の各部材（フォーカスリング４７、第２のシールド部材５２、第２の整流部材６２）は、移動体３１を用いて基板処理室１１から搬出することができるので、真空雰囲気となっている基板処理室１１を解放せずにこれらの部材を取り出すことができる。
例えばメンテナンス等を行うときには、対象となる部材を保持した弁体２２に移動体３１を接続し、部材保持部２３により保持された部材をロードロック室１３に搬送する。そして、ロードロック室１３の開口部１３２を弁体２２により閉じ、ロードロック室１３を大気圧雰囲気に戻す。次いで、例えばロードロック室１３の天板を解放し、作業者が、部材であるフォーカスリング４７、第２のシールド部材５２、第２の整流部材６２の少なくとも一つの部材を取り出す。そして、これらの部材について、メンテナンスやクリーニング、部品交換を行う。
こうして、部材のメンテナンス等が完了したら、当該部材を部材保持部２３に保持された状態に戻す。次いで、解放されていたロードロック室１３の天板を閉じ、当該弁体２２を用いたウエハＷの搬送を再開する。
＜効果＞
この実施形態によれば、弁体２２に部材保持部２３を介して基板処理室１１内に配置される部材を接続している。そして、弁体２２によって基板搬送室１４と基板処理室１１とを連通させる開口部２０を塞いだときに、前記部材が基板処理室１１内の予め設定された配置位置に搬送される構成となっている。このように、開口部２０を塞ぐ弁体２２と、基板処理室１１内に配置される部材とを一体構造とすることにより、これらの部材を弁体２２と共に基板処理室１１から搬出することができる。
そして、弁体２２が、基板処理室１１の外部に設けられた移動体３１によって移動可能となっていることにより、基板処理室１１内にはこれらの部材を配置するための受け渡し用の昇降ピンやその駆動機構を個別に設ける必要がない。従って、基板処理室１１内に配置される構成要素を削減することができ、基板処理室１１の小型化や製造コストの低減を図ることができる。
さらに、弁体２２による開口部２０の開閉と、部材の搬送とを同時に行うことによって、これらを個別に行う場合に比べて、工程数が削減される。これにより、基板処理における駆動機構の制御の簡易化や、運転コストの削減を図ることができる。
また、基板処理室１１内に配置される部材に対して、定期的なメンテナンスやクリーニングを行う場合には、ロードロック室１３に前記部材を搬送し、ロードロック室１３の開口部１３２を弁体２２により塞いで、必要な処理を行なっている。このように、真空搬送室１１とは雰囲気を切り離した状態で、メンテナンス等の作業が実施され、基板処理室１１や基板搬送室１３内は真空雰囲気に維持できる。
従って、前記部材のメンテナンス等を実施する場合に、基板処理室１１や基板搬送室１４の真空雰囲気を大気開放する必要がないことから、メンテナンス等の工程数や処理時間、基板処理システムを停止する時間の低減を図ることができる。
さらに、定期的なメンテナンス等が必要な部材を、弁体２２と共に搬送する構成では、前記部材が一体として搬送され、これら部材のメンテナンス等をまとめて実施することができる。従って、部材のメンテナンス等を個別に実施する場合に比べて、メンテナンス等に要する手間や時間を各段に短縮できる。また、部材保持部２３に部材が一体に構成されていることから、これら部材の組立て及び動作確認をまとめて実施することができ、メンテナンス等におけるクオリティチェックに要する工程数を削減することができる。
さらにまた、上述の実施形態では、弁体２２と移動体３１とを着脱自在に構成している。これにより、開口部２０を塞いだ状態の弁体２２から移動体３１を取り外すことができ、複数の弁体２２に移動体３１を共用することができる。従って、弁体２２に比べて移動体３１の個数が少なくて済むので、構成部材の低減を図ることができる。また、すべての弁体２２に移動体３１が固定して設けられている場合に比べて、移動体３１の専有面積が少なくて済み、基板搬送室１４の小型化を図ることができる。
一方で、弁体２２に対して移動体３１を取り外し自在に構成することは、必須の要件ではなく、必要に応じてすべて、または一部の弁体２２に対して移動体３１を固定して設けてもよい。
＜開口部の開閉機構の構成例＞
ここで、開口部の開閉機構の構成例について、図７を参照して説明する。以降の説明では、共通の構成部分には図１～図６Ｄに付したものと同一の符号を付しており、再度の説明を省略する。この構成例では第２の弁体２６について説明する。
図７に示す例において、第２の弁体２６は、開口部２０を塞ぐ位置と、当該塞ぐ位置の上方側の退避位置との間で昇降自在に構成され、基板搬送室１４には、前記退避位置となる弁箱１４２が形成されている。但し、第２の弁体２６の退避位置は、図７に示す例に限定されるものではなく、例えば開口部２０を塞ぐ位置の下方側や側方に設けるようにしてもよい。
そして、ウエハＷを基板処理室１１に搬入したときは、第１の実施形態にて説明したように、弁体（第１の弁体）２２にて開口部２０を塞ぎ、ウエハＷに対して処理を行う。また、図７に示すように、ウエハＷの処理が行われておらず、部材保持部２３や各配置部材が基板搬送室１４側にあるときは、第２の弁体２６により開口部２０を塞ぐ。
この構成により、ウエハＷが基板搬送室１４にある場合には、第２の弁体２６により前記開口部２０が閉じられる。このため、弁体２２が取り外されている期間中に、基板処理室１１内に生成した反応生成物が基板搬送室１４側に流出するおそれを抑制できる。また、基板処理室１１内の温度条件や圧力条件が基板搬送室１４側に影響を与えるおそれが低減される。
＜第２の実施形態＞
本開示の第２の実施形態について、図８Ａ及び図８Ｂを参照して説明する。この実施形態は、フォーカスリング４７とその支持部材４８とを切り離すことができるように構成したものである。これらの図の例では、支持部材４８の上端には接続ピン４９１が設けられる共に、フォーカスリング４７の下面には、この接続ピン４９１に対応する形状の凹部４９２が形成されている。
この例では、弁体２２と共に配置部材を搬送するときには、支持部材４８により下方側からフォーカスリング４７を支持することにより接続ピン４９１を凹部４９２に嵌合させる。こうして、両者を接続した状態で、第１の実施形態と同様の手法にて、図８Ａに示すように、ウエハＷを載置台４１に搬送する。そして、ウエハＷを載置台４１に載置した後、さらに移動体３１を下降させることにより、支持部材４８の接続ピン４９１をフォーカスリング４７の凹部４９２から抜き出して、両者を切り離す（図８Ｂ参照）。
一方、基板処理室１１内にてウエハＷに対する処理が終了すると、再び移動体３１を上昇させて、支持部材４８の接続ピン４９１をフォーカスリング４７の凹部４９２に挿入し、こうして、部材保持部２３にフォーカスリング４７及びウエハＷを保持させる。この後、第１の実施形態と同様の手法にて、ウエハＷを基板処理室１１から基板搬送室１４へ搬出する。なお、支持部材４８とフォーカスリング４７との間では、フォーカスリング４７側に接続ピン、支持部材４８側に凹部を夫々設けるようにしてもよい。この例では、フォーカスリング４７と支持部材４８を着脱自在に構成すること以外については、第１の実施形態と同様に構成される。
この第２の実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、ウエハＷの処理中はフォーカスリング４７を弁体２２から切り離しているので、弁体２２の接続位置の変化によってフォーカスリング４７の位置が変化するおそれがない。弁体２２はＯリング２２１を介して処理容器２に接続されており、Ｏリング２２１の劣化等の形状変化によって、弁体２２が開口部２０を塞ぐ位置が僅かに変化し、これがフォーカスリング４７の配置に影響を与えることが考えられからである。従って、この例のように、ウエハＷの処理中はフォーカスリング４７を弁体２２から切り離す構成とすることにより、フォーカスリング４７の配置位置の精度の向上が期待できる。
＜第３の実施形態＞
本開示の第３の実施形態について、図９を参照して説明する。この実施形態は、基板処理室に配置される配置部材の他の例を示すものであり、当該配置部材が、基板処理室のプリコート処理を行う際に、これらの処理の非対象面を覆うシャッターである構成例である。非対象面とは、基板処理室内において、プリコート処理が実施されない面である。
図９に示す基板処理室は例えばＰＶＤ(Physical Vapor Deposition)によりウエハＷに成膜処理を実施するように構成されており、この図９を参照して、配置部材がプリコート処理のシャッターである例について説明する。
先ず、成膜処理について簡単に説明すると、基板処理室１１ａは開口部２０を介して基板搬送室１４に連通された処理容器７を備えている。この例では、基板保持部としてウエハＷの搬送を行うことが可能な部材保持部２３が取り付けられた弁体２２と、配置部材であるシャッター８を保持する部材保持部２３０が取り付けられた弁体２２０と、を用意する。
そして、ウエハＷに対して処理を行うときには、移動体３１の移動により弁体２２を移動させ、部材保持部２３によりウエハＷの搬送が行われる点は、図６Ａ～図６Ｄを用いて説明した基板処理室１１の例と同様である。
ウエハＷを処理容器７内に搬入した後、ガス供給ポート７３からガスを供給し、排気機構７４によって処理容器７内を減圧する。一方、処理容器７内に配置されたターゲット７５にホルダ７６を介して電圧を印加すると共に、処理容器７の外にてターゲット７５に対峙して設けられたカソードマグネット７６を駆動する。これにより、プラズマがターゲット７５の近傍に集中し、ターゲット７５にプラズマ中の正イオンが衝突する。こうして、ターゲット７５から構成物質が放出され、ウエハＷ上に堆積していくことで、ウエハＷの成膜処理が進行する。
上述の基板処理室１１ａにおいては、成膜処理を実施する前に、シャッター８を配置して、処理容器７内のプリコート処理を実施する。シャッター８は、図９に示すように、予め設定された配置位置に搬送されたときに、載置台７１の上面及び側面を覆うように形成される。
弁体２２０及び部材支持部２３０は、夫々、図１～図６Ｄにて説明した弁体２２及び部材支持部２３と同様に構成される。即ち、弁体２２０によって開口部２０を塞いだときに、部材保持部２３０は基板処理室１１ａ内に向けて延在するように配置され、シャッター８が部材配置位置に搬送される。また、図９の例では、配置部材として、部材保持部２３にシャッター部材８１が設けられており、処理容器７と連通路２１との間の開口７０の一部又は全部を塞ぐように構成されている。
プリコート処理を実施するときには、弁体２２０により開口部２０を塞いで、シャッター８を部材配置位置に搬送し、プリコート処理の非対象面である載置台７１の上面及び側面を覆う。そして、例えば排気機構７４によって処理容器７内を排気しながら、ガス供給ポート７３からプリコートガスを供給し、不図示のプラズマ形成部からプリコートガスに、例えば高周波電力を印加する。これにより、プリコートガスをプラズマ化して、処理容器７内にプリコート膜を形成するプリコート処理を実施する。
プリコート膜は、処理容器７内における、シャッター８にて被覆された非対象面以外の全ての面に形成される。そして、このプリコート処理により、スパッタリングの際に使用するプラズマから部材を保護する効果が得られる。
こうして、プリコート処理を実施した後、例えばプリコートガスの供給とプラズマの生成を停止すると共に、不活性ガスの供給を開始して、処理容器７内の雰囲気を不活性ガスにより置換する。この後、弁体２２０を開口部２０から取り外して、開口部２０を開き、シャッター８を基板処理室１１ａから搬出する。
さらに、基板処理室に配置される部材は、基板処理室のガスクリーニングや、プラズマクリーニングを行う際に、これらクリーニング処理の非対象面を覆うシャッターであってもよい。クリーニング処理は、基板処理室がウエハＷに成膜処理を実施するように構成される場合に、例えば成膜処理を予め設定された回数行った後に、実施される。例えばクリーニング処理用のシャッターは、図７を用いて説明したプリコート処理用のシャッター８と同様に構成される。この構成では、弁体により開口部を塞いで、予め設定された配置位置に搬送されたときに、シャッターがクリーニング処理の非対象面である載置台の上面及び側面を覆うように形成される。
クリーニング処理を実施するときには、弁体により開口部を塞いで、シャッターを部材配置位置に搬送し、載置台の上面及び側面を覆う。そして、クリーニングガスを供給し、必要であればプラズマを形成して、処理容器内のクリーニングを実施する。クリーニング処理を行う間は、載置台の上面及び側面はシャッターにより覆われているので、クリーニングガスやプラズマから保護され、損傷が抑えられる。
以上において、配置部材は、ウエハ、フォーカスリング、シールド部材、整流部材、シャッターからなる部材群から選択される少なくとも１つの部材を含むものであればよい。従って、弁体と共に部材保持部（基板保持部）により搬送される部材は、ウエハのみでもよい。また、前記部材群のみならず、基板処理室内に配置され、弁体によって開口部を塞いだとき、弁体から延在する部材保持部にて基板処理内の予め設定された配置位置に搬送される部材であれば、配置部材を構成することができる。さらに、部材保持部の形状は、上述の例には限らず、弁体によって開口部を塞いだときに、弁体から基板処理室内に向けて延在し、部材を部材配置位置に搬送する形状であればよい。
さらに、移動機構は、既述した磁気浮上式の移動機構には限らない。弁体及び部材保持部にて保持された部材が、弁体が開口部を塞ぐ位置と、前記部材が基板搬送室を介してロードロック室に搬送される構成であればよい。従って、弁体が取り付けられた移動体がレール上を移動する構成や、移動体に車輪が設けられる構成であってもよい。また、弁体及び部材保持部にて保持された部材が多関節アームを備えた搬送機構により、移動する構成であってもよい。さらに、弁体が移動体に固定され、着脱しない構成としてもよい。
さらにまた、基板処理室と基板搬送室は互いに隣接して設けられるものであればよく、上述の実施形態には限られない。上述の実施形態では、基板処理室と基板搬送室との間に連通路を設けたが、この連通路の長さ（図３中Ｙ’方向の大きさ）は適宜設定可能であり、実質的に設けない構成であってもよい。
また、載置台の構成は上述の例に限らない。既述のウエハ載置用の凸状部を設けず、受け渡し用の昇降ピンによりウエハを載置台に受け渡して載置する構成であってもよい。
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、添付の請求の範囲及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。
Ｗ ウエハ
１４ 基板搬送室
１１ 基板処理室
２０ 開口部
２２ 弁体
２３ 部材保持部
３ 移動機構

Claims (8)

  1. 互いに隣接して設けられた基板搬送室と基板処理室との間で前記基板処理室内に配置される部材を搬送する装置であって、
    前記基板搬送室と基板処理室とを連通させる開口部に対して着脱自在に構成され、前記開口部を塞ぐための弁体と、
    前記弁体によって前記開口部を塞いだとき、当該弁体から、前記基板処理室内に向けて延在するように設けられ、当該基板処理室内の予め設定された配置位置まで前記部材を搬送するための部材保持部と、
    前記開口部から取り外された前記弁体を、前記基板搬送室内にて移動させる移動機構と、を備えた装置。
  2. 前記移動機構は、
    第１の磁石が設けられた前記基板搬送室の床面部と、
    前記弁体が取り付けられると共に、前記第１の磁石との間に反発力が働く第２の磁石が設けられ、前記反発力を用いた磁気浮上により、前記基板搬送室内で移動可能に構成された移動体と、を備えた、請求項１に記載の装置。
  3. 前記移動体は、前記弁体に対して着脱自在に構成され、前記開口部を塞いだ状態の前記弁体から取り外される、請求項１または２に記載の装置。
  4. 前記部材には、前記基板処理室内で処理される基板が含まれ、
    前記部材保持部は、前記基板を保持可能に構成され、処理が行われる位置まで前記基板を搬送するための基板保持部としての機能を備える、請求項１ないし３のいずれか一つに記載の装置。
  5. 前記部材には、前記基板に対してプラズマ処理を行う場合に当該基板の周囲に配置されるフォーカスリング、前記基板の処理に伴う生成物が前記基板処理室の本体に付着することを防止するためのシールド部材、前記基板処理室内の気流の流れを整流するための整流部材、前記基板処理室内にプリコート処理またはクリーニング処理を行う際に、これら処理の非対象面を覆うシャッターからなる部材群から選択される少なくとも１つの部材が含まれる、請求項１ないし４のいずれか一つに記載の装置。
  6. 前記移動機構により、前記基板搬送室内を移動する前記弁体を第１の弁体と呼ぶと、前記第１の弁体が取り外されている期間中に前記開口部を塞ぐ、第２の弁体を備える、請求項１ないし５のいずれか一つに記載の装置。
  7. 基板を処理するシステムであって、
    請求項１ないし６のいずれか一つに記載された、前記基板搬送室と、前記基板処理室と、前記部材を搬送する装置と、を備えた基板処理システム。
  8. 互いに隣接して設けられた基板搬送室と基板処理室との間で前記基板処理室内に配置される部材を搬送する方法であって、
    前記基板搬送室と基板処理室とを連通させる開口部に対して着脱自在に構成され、前記開口部を塞ぐための弁体と、前記弁体によって前記開口部を塞いだとき、前記弁体から、前記基板処理室内に向けて延在するように当該弁体に設けられた部材保持部と、前記基板搬送室内にて前記弁体を移動させる移動機構と、を用い、
    前記弁体により前記開口部を塞ぎ、前記基板処理室内の予め設定された配置位置まで前記部材を搬送する工程と、
    前記前記開口部から前記弁体を取り外し、前記基板搬送室内にて移動させる工程と、を含む方法。
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