JP4532749B2 - デュアルスロットバルブおよびその操作方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して半導体プロセス設備のモジュールのためのバルブに関し、より詳しくは、一方のチャンバの保守の間、他方のチャンバで操作を継続することができるように半導体プロセス設備の個別のチャンバの間に設けられるデュアル側面スロットバルブおよび同バルブを実施する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造では、例えば、プロセスチャンバは接続されたチャンバの間で、ウェハの搬送を可能にするために接続されている。そのような搬送は、例えば、接続されたチャンバの隣接した壁に設けられたスロットまたはポートを通じてウェハを移動させる搬送モジュールを介するものである。例えば、一般に搬送モジュールは、半導体エッチングシステム、材料蒸着システム、およびフラットパネルディスプレイエッチングシステムを含む種々の基板プロセスモジュールと関連して使用される。清潔さおよび高いプロセス精度に対する要求が高まっているため、プロセス工程中およびプロセス工程間において、人間の相互作用の量を低減する要求が増大している。この要求は、中間的な操作装置として動作する搬送モジュール(通常、減少した圧力、例えば真空状態で維持される)によって部分的に満たされてきた。例として、搬送モジュールは、基板が格納される1つ以上のクリーンルーム格納施設の間、および基板が実際にプロセス、例えばエッチングまたは基板上への蒸着が行われる多重基板プロセスモジュールに物理的に位置し得る。この様に、基板はプロセスが必要となる時、格納庫から選択された基板を取り出し、それを多重プロセスモジュールの1つへ配置するために搬送モジュール内に位置するロボットアームが採用され得る。
【0003】
当業者にとって公知なように、多重格納施設およびプロセスモジュールの間において基板を「搬送」するための搬送モジュールの配置は、しばしば「クラスタツールアーキテクチャ」システムと呼ばれている。図1は、搬送モジュール106と接続された種々のチャンバを示す代表的な半導体プロセスクラスタ構造100を図示する。搬送モジュール106は種々の製造プロセスを行うために個別に最適化され得る3つのプロセスモジュール108a〜108cに結合して示されている。例として、プロセスモジュール108a〜108cは、変換結合プラズマ(TCP)基板エッチング、膜生成および/またはスパッタリングを行うように実施されてもよい。
【0004】
搬送モジュール106に接続されているのは、搬送モジュール106に基板を導入するために実施され得るロードロック104である。ロードロック104は基板が格納されるクリーンルーム102に結合され得る。また取り出し・供給機構に加え、ロードロック104は搬送モジュール106とクリーンルーム102との間の圧力変化インターフェースとしても機能する。従って、クリーンルーム102が大気圧に維持されている間、搬送モジュール106は定圧(例えば、真空)に維持される。圧力変化の過渡期においてモジュール間の漏れを防ぐため、即ちプロセス中に搬送モジュール106からプロセスモジュールをシールするために、様々なモジュールを隔離すべく種々のタイプのゲート駆動バルブが使用される。
【0005】
ゲート駆動バルブについてのさらなる情報に関して、ここに援用された米国特許第4,721,282を参照されたい。別のゲート駆動バルブについては米国特許第5,667,197に示されている。米国特許第5,667,197には、2つのポート開口と、2つのポート開口のうち1つのみに設けられた1個のバルブとを有する従来技術のバルブハウジングが示されている。したがって、2つのポートをそれぞれ同時に閉じたり、関連バルブを有しないポートのみを閉じたりすることは不可能である。また、282特許のゲートプレートバルブは、隣接する搬送およびプロセスチャンバの間のポートを閉じるために示されているが、中間的なバルブハウジングは全く設けられていない。ゲートプレート用の駆動アセンブリは、内部ポートのシールまたは閉塞を有効とするために、内部ポートへ向かう垂直な経路および回転する円弧に沿った一連の動きにおいてゲートプレートを移動させる。
【0006】
米国特許5,150,882は処理システムの減圧チャンバおよびエッチングチャンバの間を含む種々のチャンバの間にある1つのバルブを示す。このような1つのバルブは、ゲート開口との係合および非係合のために、ストッパープレートがかなりの衝撃でローラを打つように1つの空気シリンダおよびトグル配置によって駆動される。係合プレートの初期の上下運動は反時計回りに回転するリンクによって、ゲートがゲート開口に近づくように、水平運動に変換される。882特許に関して従来技術の問題を避けるため、ストッパープレートは二重硼化物の固い合金から造られている。さらに、1つの空気シリンダの単一の動きは止められないが、代わりにその駆動動作はストッパープレートがローラと当接した後でも継続する。従って、特別な材料を必要とすることに加え、882特許は隣接するプロセスチャンバの間に2つのバルブを提供していない。
【0007】
上記の観点を鑑みて、必要とされることは隣接するプロセスまたは搬送チャンバの間のバルブアセンブリであり、その点で一方のチャンバで、例えば保守が行われる間、他方のチャンバでの操作が継続されるものである。
【0008】
【発明の概要】
概して、本発明は、隣接するプロセスチャンバの間のハウジングにデュアル側面スロットバルブを供給することにより、これらの必要性を満たしている。別個のバルブはそれぞれ2つのバルブハウジングポートまたはスロットに提供されている。例えば、プロセスチャンバまたは搬送チャンバのハウジングポートおよび対のポートが、他の協同のハウジングポートまたはプロセスチャンバポートを個別に閉じたり、開けたりする。隣接するプロセスチャンバが保守の実行を許容するために大気に開放されている間、個別のバルブは、例えば搬送チャンバの真空状態を維持するのを容易にする。その結果、プロセスチャンバを保守した後に、搬送チャンバを所望の真空に戻すための減圧サイクルが必要なくなるので、かなりの期間の停止時間が避けられる。そして、プロセスチャンバの保守によって、搬送チャンバで実行されるべき操作は全くない。
【0009】
また、搬送チャンバが真空の状態で、プロセスチャンバへのポートが搬送チャンバの隣のバルブドアによって閉じられている状態であれば、プロセスチャンバの中の腐食性のガスおよびプラズマは搬送チャンバを汚染せず、また搬送チャンバの隣のバルブドアがプロセスチャンバの中の材料に反応してエッチングに晒されることはない。従って、一般に、バルブドアが腐食した後にプロセスチャンバの隣のバルブドアのみを保守の間に取り換える必要があり、搬送チャンバは取り換えの間に真空に維持され得る。最終的には、バルブおよびプロセスチャンバの間の他のバルブドアはバルブの蛇腹および他の部品の腐食を減少させる。
【0010】
さらに、初めにバルブの保守を実行するために開いたバルブへの容易なアクセスを許容しながら、デュアル側面スロットバルブはこれらの利点を備える。すなわち、このような容易なアクセスは、開いているがポートに対して側方に空間がない(即ち、鉛直に空間がない)位置に、バルブを留める1つの駆動によって提供されている。この開位置では、保守の作業員の手袋をはめた手によってバルブに届き得る。次に、例えば、シール面の清掃を許容する、ポートの周りのシール面を露出させるためにバルブを開位置およびポートから離れるように側方へ移動させるように機能する。側方に移動したバルブと通常は蓋によって閉められているアクセス用の開口との間の垂直の距離によって、一般に鉛直動作の後には作業者の保護手袋が保守のためバルブに達するのは難しい。しかしながら、鉛直に移動した位置では、バルブはドアがシールするドアの表面を含むバルブドアの周りを清掃することを妨げない。加えて、各スロットバルブドア用のアクチュエータシャフトは、例えば隣接する搬送およびプロセスチャンバの間のバルブハウジングによって占有されるクリーンルーム面積を減少させるために、互いにずらして配置され得る。
【0011】
また、理解されるであろうが、2つの隣接するチャンバの一方のチャンバで通常の操作が継続している間、多くのタイプの保守が2つのチャンバの他方で実行され得る。例えば、そのような保守は、チャンバまたはバルブハウジングから壊れたウェハの除去、ポートのシール面の清掃、チャンバの内部の清掃、そしてシール面とともにシール効果のあるバルブの部材(例えば、ドア又はOリング)を取り除くとともに取り換えることを含む。例えば、半導体プロセスのための通常の操作でこのようなチャンバをメンテナンスするためのこれらおよび他の操作はここでは「保守」、または「サービス」と呼ばれている。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明は、半導体処理クラスタアーキテクチャの一つのモジュールの保守を行っている間に他のモジュールの処理を継続することができる処理を確かなものとするために説明される。本発明は、半導体処理設備のモジュール用のバルブ、特に、半導体処理設備とは別体のモジュールにおける両面スロットバルブおよびそのようなバルブの実現方法に関して説明される
【0013】
しかしながら、当業者にとって自明であるが、本発明は、これらの特定の詳細な説明のいくつかあるいは全てがなくとも実施され得る。その他の例では、公知のプロセス処理は、本発明を不明瞭なものとしないために詳細については説明されていない。
【0014】
図2を参照すると、本発明は、概して搬送モジュール202およびプロセスモジュール206aを有するとともに、両面スロットバルブ204aが搬送モジュール202およびプロセスモジュール206aの近接する何れか一方の間に配置される半導体プロセスクラスタアーキテクチャ200を含むものとして説明される。図2を平面図として考慮すると、アーキテクチャのフットプリントは、搬送モジュール202、プロセスモジュール206aおよび206b、および両面スロットバルブ204aの足し合わせた床面積によって定義される。搬送モジュール202およびプロセスモジュール206aの床面積は、第1にモジュール202,206bおよび206aが処理のためのシールが共になされていないことを考慮して規定され得る。個々の両面スロットバルブ204aは、各個々の両面スロットバルブ204aは、クラスタアーキテクチャ200のフットプリントを低減するのに重要となるように、処理のためにモジュール202および206が共にシールされている状態を定義する。従って、各個々の両面スロットバルブ204aのフットプリントを低減するために、各個々の両面スロットバルブ204aの幅Wを可能な限り小さくすることが重要である。
【0015】
図3は、クラスタツールアーキテクチャの2つのモジュール間に配置されるバルブバキューム本体212を含むものとして、本発明の両面スロットバルブ204aの1つを図示する。
【0016】
図示するように、2つのモジュールは搬送モジュール202およびプロセスモジュール206であり、バルブバキューム本体212はクラスタモジュールの任意の2つのモジュール間に配置され得ることが理解される。バルブバキューム本体212は、対向する壁214によって定義される幅Wを有する。プロセスモジュール206に最も近い壁214の面は「PM側」として参照され、搬送モジュール206に最も近い壁214の面は「TM側」として参照される。バルブバキューム本体212は、反対の端壁216によって定義される長さLを有し、幅Wと長さLの積は個々の両面スロットバルブのフットプリントを定義する。
【0017】
ポート(またはスロットまたは開口)218は、例えばウェハ(図示しない)が一のモジュールと他のモジュールとの間を搬送されることを許容するように各壁214内に設けられている。図3に示すように、一方のそのようなモジュールは搬送モジュール202であり、他方のそのようなモジュールはプロセスモジュールであり、プロセスモジュール206に近接するスロット218P、および搬送モジュール202に近接するスロット218Tを備える。各スロット218はほぼ矩形状をなし、対応するスロット218を閉じるために備えられたほぼ矩形状のドア(または側面ドア)222よりも各寸法が小さい。ドア222およびスロット218の場合には、角が丸まっているため、それぞれの矩形形状はほぼ矩形と呼ばれる。各ドア222は、本体212の対向する壁214の対向するシール面226と重なるシール縁224を有する。シール縁224は、ドア222が後述する閉位置にあるとき、気密シールを提供するためにシール面226に向かって押圧するOリング228のようなシール素子が備えられ得る。あるいは、シール素子はドア222に加硫されてもよく、または置き換え可能なシールを有する別の種類のシールが使用されてもよい。壁214におけるドア222−2は、搬送モジュール202およびプロセスモジュール206間の圧力シールを形成する。このように、PM側は大気と通気するのに対して、TM側は真空に維持される。両ドア222が共に閉じた状態でモジュール202および206の通常の処理中には、重なったシール縁224、対向するシール面226およびOリング228は、搬送モジュール202が通常の真空レベル(例えば、10.7〜13.3Pa(80〜100mTorr))にて稼動、即ち処理することを許容する間、プロセスモジュール206は、例えばプロセス圧にて稼動する。また、バルブ204aは、プロセスモジュール206が真空である間、搬送モジュールが大気と通気することを許容し、あるいは搬送モジュールが真空である間、プロセスモジュール206が通気することを許容するように設計されている。
【0018】
ドア222−1として説明され、かつ例えば図3の右に示されるドア222の1つを参照すると、対応するスロット218Pは2つのアクチュエータ232のうちの一方の動作に伴って選択的に閉じられ得る。アクチュエータ232の一方は、ドア221−1に対応し、アクチュエータ232−1として参照され、他方のアクチュエータ232とは別個に駆動し得る。他方のアクチュエータ232は、ドア222−2に対応し、アクチュエータ232−2として参照される。そのような個別の駆動は、例えばプロセスモジュールが保守中に、トランスポートモジュール内における、例えば継続処理を可能とする。従って、搬送モジュールおよびプロセスモジュールの選択された1つのみが、同モジュールの保守を可能とするために停止されればよい。アクチュエータ232の1つの結果は、閉位置、または図3に示すような開位置にドア222を配置させることである。開位置において、ドア222はドア222と壁214との間に空間234を定義する。アクチュエータ232の別の種類の駆動は、図3に示すZ軸に沿った下または上位置の何れかにドア222を配置させることである。
【0019】
図4Aは搬送モジュール202、プロセスモジュール206、および両面スロットバルブ204aの1つを示している。制御装置402aは接続され、搬送モジュール202の処理を制御する。また、制御装置402aは、ドア222−2を制御するためのバルブ204aのTM側に接続されている。制御装置402bは接続され、プロセスモジュール206の処理を制御する。また、制御装置402bはドア222−1を制御するためのバルブ204aのPM側に接続されている。制御装置402aおよび402bは、コンピュータワークステーション、即ちツール制御装置404に接続されている。制御装置402aおよび402bは電子ユニットを介してバルブ204aの対応するTM側およびPM側にインターフェースで接続されている。図4Bは一連のスイッチ408,410および412を備える電子ユニットの平面を示す。それらスイッチ408,410および412は、それぞれドア222の開および閉位置への移動を制御し、ドア222の下および上位置への移動を制御し、どのモジュール202,206を保守するかを選択する(例えば、プロセスモジュール206は「PM」、そしてトランスポートモジュールは「PM」)ためのものである。対応する制御装置402aおよび402bとスロットバルブ204aとの間で送信される信号414および416の例は、「ドア開」、「ドア閉」、および「ドア作動」である。
【0020】
図3を参照しながら、図5Aはプロセスモジュール206の1つを保守するための処理方法のフローチャート500を示す。初期処理502は、図6に示すようにPM側ドア222−1を開け、そして下降させるため、バルブ本体212をプロセスモジュールと同じ圧力にする。その後、プロセスモジュール206は、大気圧と連通される。次の処理504は、バルブバキューム本体212の上部から蓋236から取り外し、さらにプロセスモジュール206aから(図示しない)取り外すことである。バルブバキューム本体212からの蓋236の取り外し(図3に切り取って示されている蓋)は、バルブバキューム本体212の内部へのアクセスを提供し、またスイッチ408,410および412による手動アクセスも許容する。処理506において、清掃処理がプロセスモジュール206a上にて実行され得る。そのような清掃は、チャンバに関する任意の上記保守活動を含み得る。それから、処理508において、制御スイッチ412は、PM側ドア222−1を動作させるためのアクチュエータ232−1を動作または調節するために「PM」に設定される。処理510において、制御装置410は、制御スイッチ410は、アクチュエータ232−1によって(図3において観察者から離れた)初期の下位置からPM側ドア222−1を上昇させるために上位置に設定される。そのような上昇は、PM側ドア222−1を図3において観察者に向かって上位置へ移動させる。
【0021】
PM側ドア222−1がバルブバキューム本体212の上部付近の上位置(図3において観察者の最も近く)にあり、かつスロット218Pと垂直に並んでいる状態で、処理512は、アクチュエータ232−1からPM側ドア222−1を取り外す。そのような取り外しは、通常時にドア222−1をアクチュエータ232−1に固定する留め具を緩めることによるものである。処理512の最後の側面において、清潔なPM側ドア222−1がアクチュエータ232−1に固定される。清潔なPM側ドア222−1が、図3において観察者に向かう上位置および開位置にある状態で、次の処理514は制御スイッチ408を閉スイッチ位置に設定することである。これにより、ドア222−1が右のドア222−1のOリング228をシール面226に向かって押圧するように、アクチュエータ232−1はドア222−1を図3の右方へ移動させる。最初に清潔なドア222−1をアクチュエータ232−1へ固定する際、留め具(図示しない)は、処理514が行われ、ドア222−1が上述したように右方へ移動されるまで緩めた状態で放置される。ドア222−1が右方へ移動したので、Oリング228の全長がシール面226に向かって縮められた状態で、このような留め具は堅く固定される。このように、留め具による強固な固定は、ドア222−1が適切にシール面226に整列し、かつ同シール面226に対してシールされるまで行われない。
【0022】
処理516において、アクチュエータ232−1によって清潔なPM側ドア222−1を開位置に向かって移動させるために、制御スイッチ408が開スイッチ位置に設定されると、処理518において、アクチュエータ232−1によってPM側ドア222−1を下降させるために、制御スイッチ410は下位置に設定される。その後、処理520において、プロセスモジュール206およびバルブバキューム本体212の両ユニットを大気に対してシールするために、蓋236がプロセスモジュール206およびバルブバキューム本体212の双方に戻される。処理522において、PMポンプ命令が発行される。この命令は、プロセスモジュール制御装置402bに、まずPM側ドア222−1が開および下位置にあるかを確かめさせる。それから、プロセスモジュール206は、真空まで減圧される。
【0023】
それから、処理524において、制御スイッチ410および408は対応する上および閉スイッチ位置に設定され、アクチュエータ232−1にドア222を上位置まで上昇させる。処理524の上昇部分が完了すると、アクチュエータ232−1はドア222−1を図3の右方へ向かって閉位置に移動させる。上述したように、ドア222−1のそのような右方への移動は、Oリング228をシール面226と隣接させ同シール面によって圧縮した状態とし、真空密閉シールを有効とする。この接合において、清潔なPM側ドア222−1は対向するTM側ドア222−2とともに機能する。プロセスモジュール206の保守は処理526において「終了」する。
【0024】
図3を参照しながら、図5Bは搬送モジュール202の1つを保守するための処理方法のフローチャート600を示す。初期の処理602は、TM側ドア222−2を開きかつ下降させる。これによりバルブ本体212を搬送モジュール202と同じ圧力に持ってくる。そして、搬送モジュール202は大気圧と連通される。
【0025】
次の処理604は、バルブバキューム本体212の上部および搬送モジュール202の上部(図示しない)から蓋236を取り外すことである。バルブバキューム本体212からの蓋236の取り外しは、バルブバキューム本体212の内部へのアクセスを提供し、またスイッチ408,410および412による手動アクセスも許容する。処理606において、清掃処理が搬送モジュール202上にて実行され得る。そのような清掃は、チャンバに関する任意の上記保守活動を含み得る。それから、処理608において、制御スイッチ412は、TM側ドア222−2を動作させるためのアクチュエータ232−2を動作または調節するために「TM」に設定される。処理610において、制御装置410は、制御スイッチ410は、アクチュエータ232−2によって(図3において観察者から離れた)初期の下位置からTM側ドア222−2を上昇させるために上位置に設定される。そのような上昇は、TM側ドア222−2を図3において観察者に向かって上位置へ移動させる。
【0026】
TM側ドア222−2がバルブバキューム本体212の上部付近の上位置(図3において観察者の最も近く)にあり、かつスロット218Tと垂直に並んでいる状態で、処理612が、アクチュエータ232−2からTM側ドア222−2を取り外すために実行される。そのような取り外しは、通常時にドア222−2をアクチュエータ232−2に固定する留め具を緩めることによるものである。処理612の最後の側面において、清潔なPM側ドア222−2がアクチュエータ232−2に固定される。清潔なPM側ドア222−2が、図3において観察者に向かう上位置および開位置にある状態で、次の処理614は制御スイッチ408を閉スイッチ位置に設定することである。これにより、ドア222−2が左のドア222−2のOリング228をシール面226に向かって押圧するように、アクチュエータ232−2はドア222−2を図3の左方へ移動させる。清潔なドア222−1について述べたように、最初に清潔なドア222−2をアクチュエータ232−2へ固定する際、処理614が行われて、Oリング228の全長がシール面226に向かって縮めるために、ドア222−2が左方へ移動されるまで、留め具(図示しない)は緩めた状態で放置される。留め具は堅く固定される。
【0027】
処理616において、アクチュエータ232−2によって清潔なTM側ドア222−2を開位置に向かって移動させるために、制御スイッチ408が開スイッチ位置に設定されると、処理618において、アクチュエータ232−2によってTM側ドア222−2を下降させるために、制御スイッチ410は下位置に設定される。その後、処理620において、搬送モジュール202およびバルブバキューム本体212の両ユニットを大気に対してシールするために、蓋236が搬送モジュール202およびバルブバキューム本体212の双方に戻される。
【0028】
処理622において、TMポンプ命令が発行される。この命令は、搬送モジュール制御装置402bに、まずTM側ドア222−2が開および下位置にあるかを確かめさせる。それから、搬送モジュール206は、真空まで減圧される。
【0029】
それから、処理624において、制御スイッチ408は閉スイッチ位置に設定され、処理564の上昇部分が完了すると、アクチュエータ232−2にドア222−2を図3の左方へ向かって閉位置に移動させる。ドア222−2のそのような左方への移動は、Oリング228をシール面226と隣接させ同シール面226によって圧縮した状態とし、真空密閉シールを有効とする。この接合において、清潔なTM側ドア222−2は対向するPM側ドア222−1とともに機能する。搬送モジュール202の保守は処理626において「終了」する。
【0030】
上述したように、2つのアクチュエータ232は、ドア222−1に対応するアクチュエータ232−1を含む。アクチュエータ232−1は、ドア222−2に対応する他のアクチュエータ232−2と別個に動作することができる。各アクチュエータ232は、対応するアクチュエータ232によって行われるドア222の回転方向を除けば、他のアクチュエータ232と同一である。詳しくは、図6A〜6Cに示されるアクチュエータ232−1では、例えばプロセスモジュール206に関する処理のために、ドア222−1は図6A〜6Cの右側にある。図6Dおよび6Eに示されるアクチュエータ232−2は、例えば搬送モジュール202に関する処理のために、図6Dおよび6Eの左側にあるドア222−1を有する。したがって、説明の効率のために、図6A〜6Cに示されるアクチュエータ232−1に主として注意が向けられており、付加的な詳細が図6Dおよび6Eに関して説明されている。
【0031】
図6A〜6Cを参照すると、X軸は、ドアが図6Cに示される閉位置から図6Bに示される開位置へ左への移動(例えば、処理516において)に沿った円弧状の軌跡を示す。X軸は、壁214の平面に対してほぼ直交し得る。ドア222−1,222−2の軌跡は、揺りかご状架台の軸Cに対して円弧状であるが、対応するドア222−1,222−2の開位置は、本体212の対応する右側の壁214−1に対して直交し、かつ離れていると言い得ること、さらに本体212の対応する左側の壁214−2に対して直交し、かつ離れていると言い得るので円弧の半径は充分に大きい。開位置において、ドア222−1は、同ドア222−1と壁214との間に空間234を定義する。ドア222−1が開位置にある状態で、上述したように保守のためのバルブ204への容易なアクセスが提供される。図6Dに示される開および上位置(その位置は右のPMスロット218Pに対して鉛直に下ではない(即ち、横にスペースがない))にあるバルブ204への容易なアクセスを最初に許容することの利点は、開位置および上位置においてバルブ204のドア222−1が、保守のための保守作業員の手袋を付けた手(図示しない)によって届くこができることである。
【0032】
Z軸は、上記の直交、即ち横の方向または間隔に対応し、また図6A〜6Cに示されている。Z軸は、ドア221−1がPMポート218Pに対して上および下位置に沿って移動するアクチュエータ231−1の軸である。図6Bを図6Cと比較すると、Z軸は移動し、具体的には揺りかご状架台の軸C上において鉛直の方位(図6B)から鉛直に対して角度T傾斜した方位(図6C)へ回転することが認識される。C軸の回りの方位の変化、およびC軸からドア222−1までの距離Aは、ドア222−1を図6C(Oリングがシール面226と接触する)の閉位置から図6Bの開位置(壁214から間隔234だけ離れた位置)へ移動させる結果となる。
【0033】
アクチュエータ231−1は、底板702の上面に装着された上部バルブバキューム本体212を含む。本体212は、X軸と1列に並んだスロット218Pおよび218Tを有し、蓋236によってシールされるように適合されている。蛇腹706の下端704は、底板704にシールして取り付けられており、蛇腹706の上端708はシールして蛇腹板710に取り付けられている。蛇腹706が底板702および蛇腹板710に対してシールされ、かつ蓋236がバルブバキューム本体212の上部にシールされている状態では、本体212は、例えばスロット218Pを通じて加えられる真空の力に抗するのに充分な強度である。
【0034】
底板702は、第1の、即ち回動フレーム718の3つの離間したアーム716を運ぶ。1つのアーム716は、図6A〜6Cに示され、底板702から蛇腹706の下まで下方へ延びている。別のアーム716は、上記1つのアーム716と平行に延び、C軸に固定された回動ピン720を支持する。回動ピン720は、C軸の回りの揺動のためのピン720から吊下された揺りかご状架台722用の回転マウントを提供する。揺動は、開閉シリンダ726およびピストンロッド728を有する第1の空気圧モータ724によって提供される。ロッド728の一端、即ち先端730は、アーム716に固定されるため、ロッド728が格納されたり、突出したりするとき、揺りかご状架台722はC軸についてそれぞれ反時計回り、または時計回りに回転する。ロッド728が揺りかご状架台722をピン720上で反時計回りに回転させるとき、図6Bに示される格納されたロッド位置は、ドア222−1の開位置(例えば、処理516)に対応し、かつ生じさせる。ロッド728が揺りかご状架台722をピン720上で時計回りに回転させるとき、図6Cに示される突出したロッド位置は、ドア222−1の閉位置(例えば、処理522)に対応し、かつ生じさせる。
【0035】
また、揺りかご状架台722は、第2の、即ち上下モータ736の上下シリンダ734を支持する。シリンダ734が揺りかご状架台722に固定されているため、ピストンロッド738は突出したり格納されたりし、さらに、ピボットピン720に隣接する揺りかご状架台722の開口742内に装着された中空ガイドチューブ740を通じてスライドする。蛇腹706はピストンロッド738およびピストンロッドガイドチューブ740を収容するための中空のシリンダ形状の空洞712を有する。図6A〜6Cに示されるように、ピストンロッドガイドチューブ740は、第2の、即ち上下モータ736のピストンロッド738が突出したり格納されることを許容し、それに対応して蛇腹板710を動かす。蛇腹板710は、Y軸上の回転のための一対のドアマウントアームを支持するアクチュエータリンク744を運ぶ。アーム746は、上述の(しかし図示していない)留め具を介してドア222−1に固定されている。ドア222−1および222−2の双方が、それぞれの対応するドア222の長辺(またはY軸の寸法)について中央に位置しないように、ドアマウントアーム746は、ドア222−1の中点に対して中央からずらしてドア222−1に取り付けられている。ドア222がアクチュエータに対して中央からずらして取り付けられた結果、アクチュエータ232の足し合わせた幅は、任意の1つのアクチュエータ232の直径の2倍よりも実質的に小さいものである。実際、本体212の幅Wは約16.828cm(6.625インチ)のみ必要である。その幅は1つのアクチュエータ232のみの幅Wと比較して幅Wの150%増したのみである。
【0036】
上下モータ736のロッド738が、例えば、処理510にて突出しているとき、例えばプロセスモジュール206内の真空を維持するために蛇腹706が突出した状態においてドア222−1は上位置(図6C)にあることを、図6Aおよび6Cから理解できる。上下モータ736のロッド738が、例えば、処理518において格納されるとき、例えばプロセスモジュール206における真空を維持するために蛇腹706が格納された状態においてドア222−1は下位置(図6A)に移動する。
【0037】
そして、別個のモータ724および736とともにアクチュエータ232は、ドア222−1を本体212の対応する第1および第2の壁214−1および214−2とほぼ直交するX軸の第1の方向に個別に移動させ、またドア222−1を本体の壁214とほぼ平行な第2の方向に移動させるように動作することが理解できる。
【0038】
従来技術のクラスタアーキテクチャ100の満たされないニーズが、上述した隣接するモジュール206および202の間のバキューム本体212における両面スロットバルブ204aによって満たされる。上述したように、本体212の一側面におけるスロット218が、他の協同するスロット218から独立したドア222の1つによって個別に開閉されるように、別個のバルブアクチュエータ232は、2つのバルブ本体スロット218のそれぞれに設けられている。個別のドア222および個別のアクチュエータ232−1および232−2を介したドア駆動は、例えば、隣接するプロセスモジュール206aが保守を行うことを許容するため大気に開放されている間、搬送モジュール202における真空の維持を容易とする。その結果、プロセスモジュール206aの保守後に搬送モジュールを所望の真空までもってくるための減圧サイクルが不要となるという点で、中断時間の相当の期間が回避される。
【0039】
さらに、ドア222の保守を行うために、開および上位置にあるドア222への容易なアクセスを最初に提供する間に、両面スロットバルブ204aはこれらの利点を提供する。そのような容易なアクセスは、ドア222−1を例えば、開および上位置(ドア222−1に関連するスロット218Pに対してY軸方向において鉛直に離間しない位置)に停止させるモータ724および736によって提供される。それから、別個のモータ736は、スロット218の周りのシール面を露出するべく、開および上位置ならびにスロット218から離れるように側方にドア222を移動させる。これにより、例えば、シール面234の清掃を可能とする。アクセス用の開口(通常時は蓋236によって覆われている)から鉛直に移動したドア222までの距離のため、Z軸方向における下方への移動後に、保守のために、下位置にドア222まで作業員の手袋が届くのは非常に困難である。しかしながら、鉛直に移動した位置(下位置まで移動した位置)では、ドア222は、ドア222に対してシールするシール面226を含むバルブドア222の周辺を清掃可能な状態を阻害しない。加えて、例えば、隣接する搬送モジュール202およびプロセスモジュール206のそれぞれの間にあるバルブバキューム本体212によって占有される距離、即ち幅Wを低減するように、各ドア222用のアクチュエータシャフト738は、図3に示すように互いにずらした状態で配置され得る。
【0040】
前述の発明は、理解を明確にする目的でいくらかの詳細について説明したが、ある程度の変更および改変が添付の請求の範囲内で実施され得ることが明らかである。従って、本実施の形態は、例示的であり限定的ではないものとして考慮されるべきであり、本発明はここに示した詳細に限定されず、添付の請求の範囲の等価物の範囲内で改変されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、搬送モジュールと連結する種々のチャンバに示す典型的な従来技術の半導体プロセスクラスタアーキテクチャを図示し、単一のドアバルブが一つのチャンバまたはモジュール内にあり、同チャンバおよびモジュールのそれぞれは何れかの保守を可能とするために停止しなければならない。
【図2】 図2は、隣接する搬送モジュールおよびプロセスモジュールの間に位置する本発明のデュアル側面スロットバルブを図示し、2つのドアバルブは、搬送およびプロセスモジュールの間のバルブハウジングのバルブバキューム本体内にあり、選択された1つのモジュールの保守を可能にするために、選択された1つのモジュールのみが停止される必要がある。
【図3】 図3は、対向する壁によって定義される幅と、搬送モジュールからプロセスモジュールへのウェハの搬送を許容する各壁内のスロットとを有するバルブバキューム本体を示す本発明のデュアル側面スロットバルブの平面図であり、プロセスモジュールが保守されている間、搬送モジュール内の処理の継続を許可するために、2つの別々のアクチュエータの1つが動作すると、各スロットは2つのドアの1つによって選択的に閉じられる。
【図4A】 図4Aは、バルブの対応する第1のドアおよび対応する第2のドアの動きを制御するための制御装置の概略図を示し、制御装置はデュアル側面スロットバルブを操作するために使用されるコンピュータワークステーションと結合される。
【図4B】 図4Bは、バルブの第1のドアおよび第2のドアの動きの制御を容易とするための制御装置への入力を提供するための3つのスイッチを図示する。
【図5A】 図5Aは、搬送モジュールと関連して動作するプロセスモジュールを保守する方法における操作を示すフローチャートを図示し、プロセスモジュールが保守されている間、搬送モジュール内の継続処理を許容するために、バルブの第1のドアおよび第2のドアの動きを制御することを含む。
【図5B】 図5Bは、プロセスモジュールと関連して動作する搬送モジュールを保守する方法における操作を示すフローチャートを図示し、プロセスモジュールが保守されている間、プロセスモジュール内の継続処理を許容するために、バルブの第1のドアおよび第2のドアの動きを制御することを含む。
【図6A】 図6Aは、開および下位置にある本発明の2つのデュアル側面スロットバルブの1つを示す図3の6−6線に沿った縦断面図であり、2つのドアの1つを閉じるための2つのアクチュエータの1つを示し、操作が搬送モジュール内で継続している間、選択された保守作業が、例えばプロセスモジュールで行われることを許容するために、1つのアクチュエータは2つの別々に制御可能な動きを有する。
【図6B】 図6Bは、1つのバルブに関連するドアの保守を容易とするために、開および上位置にある本発明の1つのバルブを示す図6Aと類似した縦断面図である。
【図6C】 図6Cは、1つのバルブに関連するスロットを閉じるために、上および閉位置にある本発明の1つのバルブを示す図6Aおよび6Bと類似した縦断面図である。
【図6D】 図6Dは、ドアを開または閉位置に向かって移動させるために、回動プレート上の揺りかご状架台を回転させる開閉空気シリンダを含むアクチュエータを示す本発明のデュアル側面スロットバルブの概略図を示し、またアクチュエータは、ドアをスロットに整列させるかスロットよりも下へ移動させるために、開位置にあるドアを揺りかご状架台に対して移動させる上下空気シリンダを含む。
【図6E】 図6Eは、ドアをスロットと整列させるために開位置にある揺りかご状架台に対してドアを移動させた上下空気シリンダを示す図6Dと類似の概略図であり、そしてスロットを閉じるためにドアを閉位置へ移動させるために回動板上の揺りかご状架台を回転させた開閉空気シリンダを示す。
【図7】 図7は、バルブバキューム本体の幅を減少させるように、Y軸に沿ってずらして並列関係にある各スロットバルブ用のアクチュエータシャフトを示す図6Dの7−7線に沿った概略断面図であり、そしてこれにより本発明のデュアル側面スロットバルブを含む半導体プロセスクラスタアーキテクチャのフットプリントを減少させる。
Claims (14)
- 半導体プロセスクラスタアーキテクチャ配置で使用されるデュアルスロットバルブであって、
第1の面および第2の面を有するハウジングと、同ハウジングは、前記第1の面に位置する第1のスロットおよび前記第2の面に位置する第2のスロットを有することと、前記第1のスロットは前記ハウジングの第1の壁面に隣することと、前記第2のスロットは前記ハウジングの第2の壁面に隣接することと、ウェハ搬送軸は前記第1および第2のスロット間で延びるとともに、前記第1および第2の壁面に対して直交することと、前記ウェハ搬送軸は、基板が第1のモジュールおよび第2のモジュールの間で通過する軸に沿って延びることと、前記第1のモジュールは前記ハウジングの前記第1の面に取り付けられ、前記第2のモジュールは前記ハウジングの前記第2の面に取り付けられることと、
前記第1のスロットを閉塞するための閉位置と前記第1のスロットを開くための開位置との間で移動可能とするために、前記ウェハ搬送軸に対して平行に移動するために前記ハウジング内に装着された第1のドアと、
前記第2のスロットを閉塞するための閉位置と前記第2のスロットを開くための開位置との間で移動可能とするために、前記ウェハ搬送軸に対して平行に移動するために前記ハウジング内に装着された第2のドアと、
前記第1および第2のドアを別々に移動可能にするための第1および第2のドア機構を備え、前記第1および第2のドア機構はそれぞれ、異なる第1および第2のアクチュエータを含み、
前記第1のアクチュエータは、対応する前記第1または第2のドアを、前記ウェハ搬送軸に対して平行に、かつ前記ウェハ搬送軸を軸として、前記開位置および閉位置の間において移動させるために動作し、
前記第2のアクチュエータは、対応する前記第1または第2のドアを、前記ウェハ搬送軸に対して鉛直に、前記ハウジングの前記対応する第1および第2のスロットに向かってまたは離れるように移動させる、
デュアルスロットバルブ。 - 請求項1に記載の半導体プロセスクラスタアーキテクチャ配置で使用されるデュアルスロットバルブにおいて、前記第1のドアの開位置は、前記ウェハ搬送軸の中央にあり、かつ前記ハウジングの第1の壁面から離れた位置にあり、前記第2のドアの開位置は、前記ウェハ搬送軸の中央にあり、かつ前記ハウジングの第2の壁面から離れた位置にあるデュアルスロットバルブ。
- 請求項1に記載の半導体プロセスクラスタアーキテクチャ配置で使用されるデュアルスロットバルブはさらに、
前記ハウジングは、前記ウェハ搬送軸に隣接する開口と、同開口を通常時に閉じる蓋とを備え、前記蓋が前記開口から外れされた状態で前記ハウジングの内部へのアクセスが提供されることと、
前記第1の方向は前記ハウジングの前記対応する第1および第2の面と直交し、前記第2の方向は前記ハウジングの前記第1および第2の面と平行であるため、前記ハウジングの前記対応する第1または第2のスロットから離れる方向への前記対応するドアの移動は、前記蓋が外れたときに前記開口を通じた前記ハウジングの対応する壁面へのアクセスを提供するデュアルスロットバルブ。 - 請求項1に記載の半導体プロセスクラスタアーキテクチャ配置で使用されるデュアルスロットバルブはさらに、
前記第1のドアおよび第2のドアの動きを制御する制御装置を備える。 - 請求項4に記載の半導体プロセスクラスタアーキテクチャ配置で使用されるデュアルスロットバルブにおいて、前記制御装置は、前記デュアルスロットバルブを操作するために使用されるコンピュータワークステーションに結合されているデュアルスロットバルブ。
- 請求項1に記載の半導体プロセスクラスタアーキテクチャ配置で使用されるデュアルスロットバルブにおいて、前記各ドアは短辺および長辺を有し、これにより前記各ドアは前記対応するスロットと重なるように延び、前記各ドアはドアの長辺の中間に中央を有し、前記ドア機構は各対応するドアの長辺の中央に対して中央からずれた対応位置において、前記第1のドアおよび第2のドアに取り付けられ、これによりバルブハウジングのコンパクト化を可能とするデュアルスロットバルブ。
- 請求項1に記載の半導体プロセスクラスタアーキテクチャ配置で使用されるデュアルスロットバルブにおいて、前記各第1および第2のドアは長辺および短辺を有する矩形であり、前記各ドアは前記長辺を二分する横軸が中心を通るように配置され、前記ドア機構は、前記横軸に対してずれた位置において各第1のドアおよび第2のドアに取り付けられ、前記第1のドアのドア機構および前記第2のドアのドア機構は、前記横軸を挟んで、それぞれ対向する前記第1のドアの面および前記第2のドアの面に配置されており、そのためバルブハウジングの第1の面および第2の面の間の距離がハウジングをコンパクト化するために低減されるデュアルスロットバルブ。
- 請求項1に記載の半導体プロセスクラスタアーキテクチャ配置で使用されるデュアルスロットバルブにおいて、直交するX,YおよびZ軸が備えられ、X軸は前記ウェハ搬送軸に対応し、2つの別個の各アクチュエータは第1のシリンダおよび第2のシリンダを含み、前記対応する第1のシリンダは、開位置と閉位置との間で前記対応するドアを移動させるために使用され、前記開および閉位置はX軸に沿っており、前記対応する第2のシリンダは、上位置と下位置との間で前記対応するドアを移動させるために使用され、前記上および下位置はZ軸に沿っているデュアルスロットバルブ。
- 半導体プロセスクラスタアーキテクチャにおいて、第1のモジュールおよび第2のモジュールの間の境界に接続されたデュアルスロットバルブを操作するための方法であって、同デュアルスロットバルブは前記第1のモジュールおよび前記第2のモジュールの間で基板を通過させるための第1のスロットおよび第2のスロットを有し、
前記デュアルスロットバルブのハウジングの開口のために取り外し可能な蓋を提供する工程と、
前記開口に隣接し、前記第1および第2のスロットの間に延びるウェハ搬送軸を定義する工程と、
前記対応する第1および第2のスロットを閉塞可能とするための第1のドアおよび第2のドアを前記デュアルスロットバルブ内に提供する工程と、
前記バルブの前記第2のドアの保守を許容するために、前記ウェハ搬送軸に隣接して第2のドアが開かれている間、前記第1のドアを閉じた状態に維持するために、前記第1および第2のドアを互いに独立して操作する工程と、
前記開口を通じて前記バルブの内部へのアクセスを提供するために前記蓋を取り除く工程とを備える方法。 - 請求項9に記載のデュアルスロットバルブの操作方法はさらに、
前記第2のドアの位置を制御する工程を備え、開位置は前記開口を通じて前記第2のドアを取り外して第2のドアを清潔な第2のドアに取り換えを可能とするための位置であり、前記第2のドアの開位置は、前記ウェハ搬送軸に沿って整列した前記デュアルスロットバルブの前記第2のスロットから離れた、前記開口に近接する位置であり、前記蓋が取り除かれるとすぐに第2のドアの取り外しおよび取り換えを可能にする位置である、方法。 - 請求項9に記載のデュアルスロットバルブの操作方法はさらに、
前記第2のドアの位置を制御する工程を備え、清掃位置は前記デュアルスロットバルブの1つ以上の内壁面または第2のドアの清掃を可能とするための位置であり、前記第2のドアの前記清掃位置は、前記デュアルスロットバルブの第2のスロット、前記ウェハ搬送軸、および前記開口から離れた位置であり、前記内壁面は、前記蓋が取り外されるとすぐに前記内壁面の清掃を可能にするために露出される方法。 - プロセスモジュールおよび搬送モジュールを備える半導体プロセスクラスタアーキテクチャ配置で使用されるデュアルスロットバルブであって、
第1のプロセスモジュール面および第2のプロセスモジュール面を有するバキューム本体と、前記バキューム本体は、前記プロセスモジュールおよび搬送モジュールの間で基板を通過させるための前記第1の面に位置するプロセスモジュールスロットおよび前記第2の面に位置する搬送モジュールスロットを有することと、前記プロセスモジュールは前記バキューム本体の前記第1の面に取り付けられ、前記搬送モジュールは前記バキューム本体の前記第2の面に取り付けられることと、前記バキューム本体の第1の面は第1の壁面を有し、前記バキューム本体の第2の面は第2の壁面を有することと、
前記第1のスロットを閉塞可能とするために開位置および閉位置の間で移動可能に前記バキューム本体内に装着される第1のドアと、前記開位置において前記第1のドアは、前記プロセスモジュールスロットおよび搬送モジュールスロット間で延びるとともに、前記バキューム本体の第1の壁面および第2の壁面に対して直交する軸の中央に位置することと、前記開位置では前記第1のドアは前記第1の壁面から離れた位置にあることと、前記第1のドアは上位置および下位置の間で移動可能に前記バキューム本体内に装着されることと、前記下位置において前記第1のドアは前記第1の壁面へのアクセスを許容するために前記バキューム本体の第1の壁面に対して平行でありかつ同第1の壁面から離れた位置にあり、前記第1のドアは前記軸から離れた位置にあることと、
前記第2のスロットを閉塞可能とするために開位置および閉位置の間で移動可能に前記バキューム本体内に装着される第2のドアと、前記開位置において前記第2のドアは、前記プロセスモジュールスロットおよび搬送モジュールスロット間で延びるとともに、前記バキューム本体の第2の壁面および第2の壁面に対して直交する軸の中央に位置することと、前記開位置では前記第2のドアは前記第2の壁面から離れた位置にあることと、前記第2のドアは上位置および下位置の間で移動可能に前記バキューム本体内に装着されることと、前記下位置において前記第2のドアは前記第2の壁面へのアクセスを許容するために前記バキューム本体の第2の壁面に対して平行でありかつ同第2の壁面から離れた位置にあり、前記第2のドアは前記軸から離れた位置にあることと、
前記各ドア用の一対の個別のアクチュエータとを備え、前記各一対のアクチュエータは、前記対応するドアを開位置および閉位置の間で前記バキューム本体内にて移動させるための開閉モータと、前記対応するドアを上位置および下位置の間で前記バキューム本体内にて移動させるための上下モータとを備えるデュアルスロットバルブ。 - 請求項12に記載の半導体プロセスクラスタアーキテクチャ配置で使用されるデュアルスロットバルブにおいて、
前記第1のドア用のアクチュエータを制御するための第1の制御装置と、
前記第1の制御装置とは独立して、前記第2のドア用のアクチュエータを制御するための第2の制御装置と、
前記搬送モジュールが保守モード以外で動作することを許容するために、前記第2のドアが閉位置にあるのと同時に、プロセスモジュールの保守のために前記第1のドアを閉位置以外の位置に配置させることを可能とするための前記第1および第2の制御装置に接続されたコンピュータワークステーションとを備えるデュアルスロットバルブ。 - 請求項13に記載の半導体プロセスクラスタアーキテクチャ配置で使用されるデュアルスロットバルブにおいて、前記ワークステーションはさらに、
前記制御装置に前記アクチュエータの1つを動作させ、かつプロセスモジュールを通じて前記バキューム本体を通気するために前記第1のドアを移動させ、さらに前記第1のドアを清潔なドアと取り換えることを可能とするために、前記第1のドアを上位置に移動させる前記コンピュータワークステーション用の命令を備えるコンピュータプログラムを備えるデュアルスロットバルブ。
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