JP4657528B2 - 処理システムおよび処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、第1の処理を行う1個以上の第1の処理装置と、第2の処理を行う1個以上の第2の処理装置と、共通の搬送装置とを備えた処理システムおよび処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、例えば、メタル配線やキャパシタ等の絶縁膜を形成するための成膜処理を行うシステムとして、複数の処理装置を備えたいわゆるクラスターツール型のものが知られている。このクラスターツール型の成膜システムにおいては、搬送機構を有する多角形の搬送室の周囲にゲートバルブを介して、例えば、半導体ウエハ(以下、単にウエハと記す)を収容するカセットが配置された搬入用および搬出用の2つのカセット室、3つの成膜処理装置、および2つの冷却処理装置が接続されており、ウエハは搬送室内の搬送機構により搬入用カセット室→成膜処理装置→冷却処理装置→搬出用カセット室の順で搬送され、ウエハに対して連続して成膜処理および冷却処理が行われる。そして、このような処理はカセットに収容された例えば25枚のウエハについて連続的に行われる。
【0003】
このような複数の処理装置を備えたクラスターツール型の成膜システムにおいては、搬送室に設けられた共通の搬送機構により各処理装置に対する搬入出を行うため、処理レシピが処理時間を考慮したものであっても、ロット開始時にウエハを3つの成膜処理装置へ順次搬送していくと、あるウエハを成膜処理装置から冷却処理装置に搬送しようとする際に搬送機構が空いていない場合があったり、2つしかない冷却処理装置が空いていない場合があり、その場合にはそのウエハを成膜処理装置内に待機させる必要がある。特に、このように最初の成膜処理を行う成膜処理装置の数よりも次の冷却処理を行う冷却処理装置の数が少ない場合には、このような成膜装置内での待機が多くならざるを得ない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近時、デバイスの微細化が益々進み、各工程における処理について一層厳密な管理が要求されるようになっており、上述のように被処理体を処理装置内で待機させると、従来は問題にされなかったような歩留まりのばらつき等の不都合が生じるおそれがある。
【0005】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、処理装置での被処理体の待機を生じさせずに被処理体に対して処理を行うことができる処理システムおよび処理方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、被処理体に対して第1の処理を行う1個以上の第1の処理装置と、被処理体に対して第2の処理を行う1個以上の第2の処理装置と、被処理体を搬入出する搬入出部と、これら第1の処理装置、第2の処理装置および搬入出部に対して被処理体の搬入出を行う共通の搬送装置と、前記搬送装置を制御する制御機構とを具備し、前記第1の処理装置のいずれかで前記第1の処理を行った後、連続して前記第2の処理装置のいずれかで前記第2の処理を行う一連の処理を、複数の被処理体について連続的に行う処理システムであって、前記第1の処理装置の数が前記第2の処理装置の数よりも多く、前記制御機構は、前記第2の処理装置をn個とし、かつ前記第1の処理装置に搬送しようとする被処理体のn枚前の被処理体が第1の処理装置での処理が終了した時点から、そのn枚前の被処理体が第2の処理装置へ搬送され第2の処理を終了し、当該第2の処理装置から搬出され前記搬入出部へ搬送されて前記搬送装置が空くまでの時間をXとした場合に、このXを予め決定し、前記n枚前の被処理体を前記第1の処理装置へ搬入するための搬送が開始されてからX経過後に当該被処理体の前記第1の処理装置への搬入を許可することを特徴とする処理システムを提供する。
【0007】
上記処理システムにおいて、前記第1の処理装置の数が前記第2の処理装置の数よりも多く構成することができる。また、被処理体を搬入出する搬入出部をさらに具備し、前記Xは、前記第1の処理装置に搬送しようとする被処理体のn枚前の被処理体が第1の処理装置での処理が終了した時点から、そのn枚前の被処理体が第2の処理装置へ搬送され第2の処理を終了し、当該第2の処理装置から搬出され前記搬入出部へ搬送されて前記搬送機構が空くまでの時間とすることができる。さらに、前記搬送装置が収容された搬送室をさらに具備し、前記第1の処理装置および第2の処理装置は、前記搬送室に接続されている構成とすることができる。
【0008】
また、本発明は、被処理体に対して第1の処理を行う1個以上の第1の処理装置と、被処理体に対して第2の処理を行う1個以上の第2の処理装置と、被処理体を搬入出する搬入出部と、これら第1の処理装置、第2の処理装置および搬入出部に対して被処理体の搬入出を行う共通の搬送装置とを具備する処理システムを用いて、前記第1の処理装置のいずれかで前記第1の処理を行った後、連続して前記第2の処理装置のいずれかで前記第2の処理を行う一連の処理を、複数の被処理体について連続的に行う処理方法であって、前記第1の処理装置の数が前記第2の処理装置の数よりも多く、前記第2の処理装置をn個とし、かつ前記第1の処理装置に搬送しようとする被処理体のn枚前の被処理体が第1の処理装置での処理が終了した時点から、そのn枚前の被処理体が第2の処理装置へ搬送され第2の処理を終了し、当該第2の処理装置から搬出され前記搬入出部へ搬送されて前記搬送装置が空くまでの時間をXとした場合に、このXを予め決定し、前記n枚前の被処理体を前記第1の処理装置へ搬入するための搬送が開始されてからX経過後に当該被処理体の前記第1の処理装置への搬入を許可することを特徴とする処理方法を提供する。
【0009】
本発明によれば、前記第2の処理装置をn個とし、前記第1の処理装置に搬送しようとする被処理体のn枚前の被処理体が第1の処理装置での処理が終了した時点から、そのn枚前の被処理体が第2の処理装置へ搬送され第2の処理を終了し、当該第2の処理装置から搬出され前記搬送機構が空くまでの時間をXとした場合に、そのXを予め決定し、前記n枚前の被処理体を前記第1の処理装置へ搬入するための搬送が開始されてから少なくともX経過後に当該被処理体を前記第1の処理装置へ搬入するようにしたので、n枚前の被処理体と同じ第2の処理装置を使用することとなる当該被処理体が第1の処理を終了して第2の処理装置へ搬入する際には、n枚前の被処理体の搬送動作は終了しており、当該第2の処理装置は確実に空いていることとなる。したがって、当該被処理体を第2の処理装置に搬送する際に第1の処理装置での待機時間を実質的になくすことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る処理システムを概略的に示す水平断面図である。この処理システムは、クラスターツール型の成膜処理システムであり、所定の真空下で被処理体としてのウエハに対して成膜処理、例えばチタン(Ti)やタングステン(W)のようなメタルや、酸化タンタル(T2O5)のような絶縁膜を例えば化学蒸着(CVD)により成膜するものである。
【0011】
図1に示すように、この成膜処理システム100は、同じ成膜処理を行う3つの成膜処理装置TF1,TF2,TF3を有しており、これら成膜処理装置TF1,TF2,TF3は、七角形をなすウエハ搬送室1の隣接する3つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、ウエハ搬送室1の成膜処理装置TF1,TF3にそれぞれ隣接する2つの辺には成膜処理後のウエハを冷却する2つの冷却処理装置CL1,CL2が設けられている。ウエハ搬送室1の他の2つの辺には、ウエハWを収容するカセットCが配置される2つのカセット室2,3が設けられており、例えばカセット室2が搬入用に用いられ、カセット室3が搬出用に用いられる。
【0012】
上記成膜処理装置TF1,TF2,TF3、冷却処理装置CL1,CL2、およびカセット室2,3は、同図に示すように、ウエハ搬送室1の各辺にそれぞれゲートバルブGを介して接続され、これらは各ゲートバルブGを開放することによりウエハ搬送室1と連通され、各ゲートバルブを閉じることによりウエハ搬送室1から遮断される。
【0013】
上記成膜処理装置TF1,TF2,TF3には、図示しない排気機構が接続されており、その中が所定の圧力まで真空排気されるとともに、その中に図示しないガス供給系から成膜ガスが供給されて、真空雰囲気でウエハWに対して所定の成膜処理が施されるようになっている。
【0014】
ウエハ搬送室1内には、カセット室2からのウエハWの取り出し、成膜処理装置TF1,TF2,TF3および冷却処理装置CL1,CL2に対するウエハWの搬入出、カセット室3へのウエハの搬出を行うウエハ搬送装置10が設けられている。このウエハ搬送装置10は、ウエハ搬送室1の略中央に配設され、多関節アーム構造を有するアーム部11と、ウエハ搬送室1の下方に設けられアーム部11を駆動する駆動部12とを有している。そして、アーム部11は、その先端にウエハWを保持するウエハハンド13を有し、このウエハハンド13にウエハWを載せてその搬送を行う。なお、ウエハ搬送室1内は所定の真空度に保持される。
【0015】
前記ウエハ搬送装置10の駆動部12には、搬送コントローラ20が接続されており、この搬送コントローラ20には、レシピ情報や設定情報等が記憶されるメモリ21が接続されている。また、搬送コントローラ20との間で信号の授受を行う上位コントローラ22が設けられており、搬送コントローラ20は、上位コントローラ22からの指令により所定のレシピおよび設定情報等に基づいて、ウエハ搬送装置10を制御するようになっている。
【0016】
次に、このように構成された成膜処理システムのウエハWの搬送動作シーケンスの一実施形態について図2のフローチャートに基づいて説明する。この際の搬送動作は、1枚のウエハに着目すると、ウエハWがカセット室2から取り出された後、成膜処理装置TF1,TF2,TF3のいずれかに搬入されて成膜処理が施され、連続して冷却処理装置CL1,CL2のいずれかに搬入されて冷却処理が施され、カセット室3に収容されるが、実際には複数のウエハが同時に処理されるため、以下に示すようになる。
【0017】
まず、カセット室2から1枚目のウエハW1をウエハ搬送装置10により取り出し、成膜処理装置TF1へ搬入する(STEP1)。続いて、カセット室2から2枚目のウエハW2をウエハ搬送装置10により取り出し、成膜処理装置TF2へ搬入する(STEP2)。
【0018】
その後、3枚目のウエハW3をカセット室2から取り出して成膜処理装置TF3へ搬入するのであるが、3枚目のウエハWの成膜処理後の冷却処理は、冷却処理装置が2個であることから、1枚目のウエハW1と同様の冷却処理装置CL1で行われることとなる。ここで、3枚目のウエハW3を冷却処理装置CL1に搬入する際に1枚目のウエハW1の処理の全てが終了していない場合には、搬送装置10が空いていなかったり、冷却処理装置CL1が空いていないことがあるため、3枚目のウエハWを成膜処理装置TF3で待機させることとなってしまう。これに対して、本実施形態では、1枚目のウエハW1、すなわち今搬入しようとしているウエハW3よりも冷却装置の個数である2つ前のウエハについて成膜処理装置TF1での処理が終了した時点から、1枚目のウエハW1が冷却処理装置CL1へ搬送され冷却処理を終了し、冷却処理装置CL1からカセット室3へ搬送されウエハ搬送装置10が空くまでの時間をXsecとした場合に、このXsecを予め決定し、搬送コントローラ20が、1枚目のウエハWを成膜処理装置TF1に搬入するための搬送が開始されてからXsec経過したか否かを判断し(STEP3)、Xsec経過したと判断した際に3枚目のウエハWの成膜処理装置TF3への搬入を許可し、ウエハ搬送装置10により3枚目のウエハを成膜処理装置TF3へ搬入する(STEP4)。ここで、このように成膜処理装置TF3への搬入を許可してからウエハWを実際に搬入するためには、例えば、搬入しようとする成膜処理装置TF3が空いているか等、他の条件も判断しなければならない。これら他の条件が満足されていれば、搬入を許可されたウエハWはすぐに成膜処理装置TF3に搬入される。しかし、これら条件が満足されていない場合は、これら条件が満足されるまで、搬入許可されたウエハWは成膜処理装置TF3への搬入を待つこととなる。
【0019】
このように、今搬入しようとしている3枚目のウエハW3よりも冷却装置の個数である2つ前のウエハW1が成膜処理装置TF1に搬入されてから少なくともXsec経過してから3枚目のウエハW3を成膜処理装置TF3に搬入するようにすれば、3枚目のウエハW3を冷却処理装置CL1に搬入しようとしたときには、確実にウエハW3を冷却処理装置CL1へ搬入し得る状態とすることができる。したがって、3枚目のウエハW3を成膜処理装置TF3に待機させる必要がない。
【0020】
その後、4枚目のウエハW4、5枚目のウエハW5……というように順次、所定の成膜処理装置に搬入していくが、その度毎に、同じ冷却処理装置に搬入されることとなる2つ前のウエハが所定の成膜処理装置に搬入されるための搬送を開始してから少なくとも上記Xsecに相当する時間経過後にウエハを搬入するように搬送コントローラ20によりウエハ搬送装置10を制御する。これにより、いずれのウエハも成膜処理装置で待機することなく冷却処理装置へ搬送されることが可能となり、成膜処理を終了した後のウエハを成膜処理装置に待機させることによる不都合を解消することができる。
【0021】
このようにして各ウエハWに対して成膜処理および冷却処理を連続的に行い、これらの処理が終了したウエハWは搬出用のカセット室3のカセットCに順次収容される。そして、このような処理が例えば1カセット分の25枚のウエハについて終了した時点で1回の処理が終了する。
【0022】
なお、各ウエハに上記Xsecに相当する時間が存在するが、Xsecはウエハ毎に固定的な値ではなく、各処理装置への搬送時間や各処理装置の処理時間等に応じて変化する値であってよい。すなわち、例えば、冷却処理装置CL1とCL2とは処理時間が必ずしも同じではなく、また成膜処理装置TF1から冷却処理装置CL1への搬送時間と成膜処理装置TF3から冷却処理装置CL1への搬送時間も異なるため、Xsecは処理しようとするウエハの処理ルート毎に適宜決定される。ここで、処理ルートとは、第1の処理装置である3つの成膜処理装置TF1,TF2,TF3のいずれかから、第2の処理装置である2つの冷却処理装置CL1,CL2のいずれかを経て搬出用のカセット室3に搬送されるまでの各ウエハの流れる経路を意味し、本実施形態の場合では、処理ルートは6あることとなる。
【0023】
また、Xsecは、ウエハに応じて変化せず、固定的な値であってもよい。この場合、固定値は例えば6ルートそれぞれに存在するXsecのうちの最大値に設定される。
【0024】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では成膜処理装置と冷却処理装置が搭載された成膜システムについて示したが、成膜処理装置および冷却処理装置の組み合わせに限定されるものではなく、少なくとも2種類の処理装置が搭載された処理システムであれば適用可能である。また、上記実施形態では、搬入用カセット、搬出用カセットが別々に設けられていたが、搬出入を兼ねるカセットがカセット室2,3に設置されていてもよい。
【0025】
さらに、上記実施の形態では、最初に処理を行う成膜処理装置が3個、次に処理を行う冷却処理装置を2個設けており、最初に処理を行う第1の処理装置の数が次に処理を行う第2の処理装置の数よりも多い例を示したが、第1の処理装置の数が第2の処理装置の数と同じでも少なくてもよい。つまり、処理装置内でウエハ等の被処理体の待機が生じるという問題は、典型的には第1の処理装置の数よりも第2の処理装置の数のほうが少ない場合に生じるが、第2の処理装置での処理時間が長い場合等には第1の処理装置の数が第2の処理装置の数と同じ場合や少ない場合でも本発明が有効である。処理装置の数についても特に限定されず、最初に処理を行う第1の処理装置および次に処理を行う第2の処理装置のいずれも1個以上であればよい。そして、上記実施形態では第2の処理装置である冷却処理装置が2個であったから、2枚前のウエハを第1の処理装置である成膜装置に搬入してからXsec後にそのウエハを搬入するように制御したが、第2の処理装置が3個の場合には3枚前のウエハ、4個の場合には4枚前のウエハというように第2の処理装置の個数前のウエハを第1の処理装置に搬入してから少なくともXsec後にそのウエハを搬入するようにすればよい。
【0026】
さらにまた、上記実施形態では被処理体として半導体ウエハを用いた場合について示したが、これに限らず、LCD基板等、他の被処理体であってもよいことはいうまでもない。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第2の処理装置をn個とし、かつ第1の処理装置に搬送しようとする被処理体のn枚前の被処理体が第1の処理装置での処理が終了した時点から、そのn枚前の被処理体が第2の処理装置へ搬送され第2の処理を終了し、当該第2の処理装置から搬出され前記搬送機構が空くまでの時間をXとした場合に、そのXを予め決定し、n枚前の被処理体を第1の処理装置に搬入するための搬送が開始されてから少なくともX経過後に当該被処理体を第1の処理装置へ搬入するようにしたので、n枚前の被処理体と同じ第2の処理装置を使用することとなる当該被処理体が第1の処理を終了して第2の処理装置へ搬入する際に、当該第2の処理装置は確実に空いていることとなり、当該被処理体の第1の処理装置での待機時間を実質的になくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る処理システムを概略的に示す水平断面図。
【図2】図1の処理システムにおけるウエハの搬送動作の一実施形態のシーケンスの一部を示すフローチャート。
【符号の説明】
TF1,TF2,TF3……成膜処理装置(第1の処理装置)
CL1,CL2……冷却処理装置(第2の処理装置)
1……ウエハ搬送室
2,3……カセット室
10……ウエハ搬送装置(搬送装置)
20……搬送コントローラ(制御機構)
100……成膜処理システム(処理システム)
W……半導体ウエハ(基板)
Claims (3)
- 被処理体に対して第1の処理を行う1個以上の第1の処理装置と、
被処理体に対して第2の処理を行う1個以上の第2の処理装置と、
被処理体を搬入出する搬入出部と、
これら第1の処理装置、第2の処理装置および搬入出部に対して被処理体の搬入出を行う共通の搬送装置と、
前記搬送装置を制御する制御機構と
を具備し、
前記第1の処理装置のいずれかで前記第1の処理を行った後、連続して前記第2の処理装置のいずれかで前記第2の処理を行う一連の処理を、複数の被処理体について連続的に行う処理システムであって、
前記第1の処理装置の数が前記第2の処理装置の数よりも多く、
前記制御機構は、前記第2の処理装置をn個とし、かつ前記第1の処理装置に搬送しようとする被処理体のn枚前の被処理体が第1の処理装置での処理が終了した時点から、そのn枚前の被処理体が第2の処理装置へ搬送され第2の処理を終了し、当該第2の処理装置から搬出され前記搬入出部へ搬送されて前記搬送装置が空くまでの時間をXとした場合に、このXを予め決定し、前記n枚前の被処理体を前記第1の処理装置へ搬入するための搬送が開始されてからX経過後に当該被処理体の前記第1の処理装置への搬入を許可することを特徴とする処理システム。 - 前記搬送装置が収容された搬送室をさらに具備し、前記第1の処理装置、第2の処理装置および搬入出部は、前記搬送室に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の処理システム。
- 被処理体に対して第1の処理を行う1個以上の第1の処理装置と、被処理体に対して第2の処理を行う1個以上の第2の処理装置と、被処理体を搬入出する搬入出部と、これら第1の処理装置、第2の処理装置および搬入出部に対して被処理体の搬入出を行う共通の搬送装置とを具備する処理システムを用いて、前記第1の処理装置のいずれかで前記第1の処理を行った後、連続して前記第2の処理装置のいずれかで前記第2の処理を行う一連の処理を、複数の被処理体について連続的に行う処理方法であって、
前記第1の処理装置の数が前記第2の処理装置の数よりも多く、
前記第2の処理装置をn個とし、かつ前記第1の処理装置に搬送しようとする被処理体のn枚前の被処理体が第1の処理装置での処理が終了した時点から、そのn枚前の被処理体が第2の処理装置へ搬送され第2の処理を終了し、当該第2の処理装置から搬出され前記搬入出部へ搬送されて前記搬送装置が空くまでの時間をXとした場合に、このXを予め決定し、前記n枚前の被処理体を前記第1の処理装置へ搬入するための搬送が開始されてからX経過後に当該被処理体の前記第1の処理装置への搬入を許可することを特徴とする処理方法。
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