JP7254924B2 - ワークピースを処理するためのシステムおよび方法 - Google Patents

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Description

優先権の主張
本出願は、２０１８年１１月１９日付けで出願された”Systems and Methods for Workpiece Processing”と題する米国仮出願第６２／７６９，１５２号の優先権の利益を主張し、参照により本明細書に援用される。
分野
本開示は、一般にワークピースの処理に関し、より詳細には、半導体ワークピース等のワークピースを処理するためのシステムに関する。
半導体ウェハまたはその他の適当な基板等のワークピースを、半導体デバイスまたはその他のデバイスを製造する全ての製造スキームに露出させる処理システムは、パターニング、膜堆積（例えば化学蒸着、物理蒸着、プラズマ強化蒸着）、膜除去（例えばドライエッチ、ドライストリップ、ウェットエッチ）、イオン注入、熱処理、表面洗浄、表面処理（例えば酸化、窒化、表面ぬれ角調整）等といった、複数の製造過程ステップを実行することができる。これらの製造ステップの多くは、真空または真空に近い圧力で行われる。それぞれ異なる真空処理室が、それぞれ異なる設計および構成を有していてよい。これらの処理ステップを実行するために、システムには、ワークピースを何度も、例えばシステム内、様々な処理室の間、およびシステム外へ移動させる、１つ以上のワークピースハンドリングロボットが含まれていてよい。
本開示の実施形態の態様および利点は、以下の説明に部分的に記載され、または説明から学習することができ、または実施形態の実施を通じて学習することができる。
本開示の１つの例示的な態様は、半導体ワークを処理するためのワークピース処理装置に向けられている。装置には、第１の処理ステーションと第２の処理ステーションとを有する第１の処理室が含まれる。第１の処理室は、約１０Ｔｏｒｒ未満の圧力で運転可能である。第１の処理ステーションと第２の処理ステーションとは、第１の間隔だけ離されている。装置には、１つ以上の第２の処理室が含まれる。１つ以上の第２の処理室には、第３の処理ステーションと第４の処理ステーションとがまとめて含まれている。１つ以上の第２の処理室は、約１０Ｔｏｒｒ未満の圧力で運転可能である。第３の処理ステーションと第４の処理ステーションとは、第２の間隔だけ離されている。第２の間隔は、第１の間隔と異なっている。装置には、処理フローにおいて第１の処理室と１つ以上の第２の処理室とに連絡している移送室が含まれる。移送室は、約１０Ｔｏｒｒ未満の圧力で運転可能である。装置には、移送室内に配置されたワークピースハンドリングロボットが含まれており、ワークピースハンドリングロボットは、所定の軸線を中心として回転するように構成されている。ワークピースハンドリングロボットは、第１のアームと第２のアームとを有している。第１のアームには、第１のワークピースを支持するように動作可能な少なくとも１つのワークピースハンドリングコンポーネントが含まれる。第２のアームには、第２のワークピースを支持するように動作可能な少なくとも１つのワークピースハンドリングコンポーネントが含まれる。ワークピースハンドリングロボットは、少なくとも１つの第１のワークピースと少なくとも１つの第２のワークピースとを第１および第２の処理ステーションから取り上げ、少なくとも１つの第１のワークピースと第２のワークピースとを、第３および第４の処理ステーションに降ろすように構成されている。
本開示の他の例示的な態様は、半導体ワークピースを処理するためのシステム、方法、および装置に向けられたものである。
様々な実施形態の様々な特徴、態様および利点は、以下の説明および添付した請求項を参照することで、より良く理解されることになる。本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本開示の実施形態を例示すると共に、説明と相まって、関連する原理の説明に役立つ。
当業者に向けられた各実施形態の詳細な説明は、添付の図面を参照する本明細書に記載されている。
本開示の例示的な実施形態による例示的な処理プラットフォームを示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的なワークピースコラムを示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的なワークピースハンドリングロボットを示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的なワークピースハンドリングロボットを示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的な処理プラットフォームにおけるワークピースの例示的な移送を示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的な処理プラットフォームにおけるワークピースの例示的な移送を示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的な処理プラットフォームにおけるワークピースの例示的な移送を示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的な処理プラットフォームにおけるワークピースの例示的な移送を示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的な処理プラットフォームにおけるワークピースの例示的な移送を示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的な処理プラットフォームにおけるワークピースの例示的な移送を示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的な処理プラットフォームにおけるワークピースの例示的な移送を示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的な処理プラットフォームにおけるワークピースの例示的な移送を示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的な処理プラットフォームにおけるワークピースの例示的な移送を示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的な処理プラットフォームにおけるワークピースの例示的な移送を示す図である。 本開示の例示的な実施形態による例示的な方法のフローチャートを示す図である。
１つ以上の例が図示された各実施形態を詳細に参照する。実施形態の説明により提供される各例は、本開示を限定するものではない。実際に、本開示の範囲または思想から逸脱すること無しに、各実施形態に対して様々な修正や変更が成される場合があるということは、当業者には明らかであろう。例えば、１つの実施形態の一部として図示または説明された特徴を別の実施形態と共に使用して、さらに別の実施形態を生み出すことができる。よって、本開示の態様は、このような修正および変更をカバーすることを意図したものである。
本開示の例示的な態様は、半導体ウェハといった半導体ワークピース等のワークピースを処理するためのシステムおよび方法に向けられたものである。ワークピース材料には、例えばシリコン、シリコンゲルマニウム、ガラス、プラスチックまたはその他の適当な材料が含まれていてよい。システムおよび方法は、熱処理、アニール処理、表面洗浄過程、表面処理過程、ドライストリップ過程、ドライエッチ過程、堆積過程、イオン注入過程、およびその他の過程を含むが限定はされない、様々なワークピース製造過程を実行するために使用することができる。
半導体製造には、真空または真空に近い圧力で行われ、膜堆積（例えば化学蒸着、物理蒸着、プラズマ強化蒸着）、膜除去（例えばイオンおよびラジカルに基づくドライエッチ、イオンおよびラジカルに基づくドライフォトレジストストリップ、化学物質に基づくドライエッチ）、イオン注入、真空熱処理等を含む、多数の処理ステップが含まれていてよい。様々な真空処理室が、それぞれ異なる設計および構成を有していてよい。
いくつかの処理室は、一度に単一のワークピースを処理するように構成することができる（例えばシングルワークピース室）。シングルワークピース室は、個々のワークピース処理の精密な制御という利点を有していてよく、ワークピース間の再現性および処理制御の一貫性を向上させる。
いくつかの処理室の設計は、一度に２つのワークピースを処理するように構成することができる（例えばデュアルワークピース室）。デュアルワークピース室は、単一のハードウェアセットを採用してよい（例えば共通の室本体、共通の室蓋、共用のガス送出システム、共用のガス排出システム、共通のヒータブロック等）。シングルワークピース室に比べ、デュアルワークピース室は、（１つのワークピースにつき）より小さなフットプリントおよびより多くの処理量を提供することができる。異なる処理条件に対してそれぞれ異なる設計パラメータに応じて、異なるデュアルワークピース室内でのワークピース間の間隔は、それぞれ異なっていてよい。
半導体ワークピース処理システムには、１つの移送室と連絡する処理フローに統合された多数の処理室が含まれていてよい。処理室および移送室は、真空圧または真空に近い圧力で運転することができる。１つ以上のワークピースを、ロードロック室から移送室内へ（例えばワークピースハンドリングロボットを用いて）移送することができ、続いて１つ以上の処理室に、真空破壊無しで移送することができる。
一例として、いくつかの半導体ワークピース製造過程では、表面酸化およびワークピースからのガス放出を低減しかつ／または排除するために、特定の連続する処理ステップを、処理室間の真空移送（またはほぼ真空での移送）を伴って１つの処理プラットフォームで構成されることを必要とする。これらの過程の統合には例えば：（１）パターン化されたフォトレジスト層によりマスクされたワークピースへのイオン注入と、引き続くフォトレジストストリップ；（２）パターン化されたフォトレジスト層によりマスクされたワークピースに対するイオンまたはラジカルまたはケミカルドライエッチと、引き続くフォトレジストストリップ；（３）連続的な多重膜堆積ステップ（例えば真空破壊無しで酸素無しのインターフェースを形成する連続的なポリシリコン堆積および金属堆積）；（４）連続的な多重膜エッチステップ（例えば誘電体膜エッチ過程と、引き続く金属膜エッチ過程）；（５）膜堆積と、引き続く膜エッチ（例えば誘電体堆積過程と、引き続く、スペーサ形成スキームにおける誘電体エッチ過程）；（６）表面処理と、引き続く膜堆積（例えば表面洗浄と、引き続くエピタキシャル膜の成長）；（７）膜堆積と、引き続く表面処理；（８）表面処理と、引き続く膜エッチ；（９）表面処理と、引き続く表面処理；（１０）膜堆積と、引き続くラピッドサーマルアニーリング；等が含まれていてよい。
ワークピースハンドリングロボットは、ワークピース処理システムにおける様々な処理室と別の構成要素（例えばロードロック室）との間でワークピースを移送するために使用することができる。例えば、ワークピースハンドリングロボットは、シングルワークピース室の正面に回転させることができる。ワークピースを、ワークピースハンドリングロボットのアームの伸長により、シングルワークピース室内へ移送することができる。同じまたは異なる種類の複数のシングルワークピース室が、単一の移送室に統合されてよい。
デュアルワークピース室へのワークピースの移送では、同じ室内の２つの処理ステーションに２つのワークピースを配置することが考慮してよい。デュアルワークピース室にワークピースを移送するように構成されたワークピースハンドリングロボットは、デュアルワークピース室内の２つの処理ステーションの間の間隔に整合するように各アーム間の間隔が固定された２つのアームを有していてよい。デュアルワークピース室内に２つのワークピースを同時に配置するために、ワークピースハンドリングロボットを、デュアルワークピース室の正面に回転させることができ、ワークピースハンドリングロボットの２つのアームを伸長させて、ワークピースを、デュアルワークピース室内の各処理ステーションに配置することができる。
いくつかのケースでは、処理プラットフォームにおいて、各ワークピース間の間隔が異なる複数のデュアルワークピース室を、単一の移送室に統合することが望ましい場合がある。さらに、処理プラットフォームにおいて、１つ以上のシングルワークピース室を単一の移送室に含めることが望ましい場合もある。
本開示の例示的な態様では、ワークピースハンドリングロボットは、単一の移送室と連絡する処理フローにおいて、それぞれ異なる設計の複数の処理室の間でワークピースを移送するように構成することができる。いくつかの実施形態では、異なる設計の処理室には、例えば処理ステーション間の間隔が異なる複数のデュアルワークピース室が含まれていてよい。いくつかの実施形態では、異なる設計の処理室には、例えば１つのデュアルワークピース室と、１つ以上のシングルワークピース室とが含まれていてよい。いくつかの実施形態では、異なる設計の処理室には、（例えば処理ステーション間の間隔が異なる）複数のデュアルワークピース室と、１つ以上のシングルワークピース室とが含まれていてよい。
いくつかの例示的な実施形態では、ワークピースハンドリングロボットは、２つのアームを有していてよい。各アームは、１つ以上のワークピースを取り上げ、支持し、かつ／または降ろすように構成されたワークピースハンドリングコンポーネント（例えばワークピースブレード、エンドエフェクタ等）を有していてよい。ワークピースハンドリングロボットは、ワークピースハンドリングロボットが所定の軸線を中心として移送室内で回転することを可能にする、回転軸線を中心とした第１の自由度を有していてよい。ワークピースハンドリングロボットは、２つのアームの伸長において第２の自由度を有していてよい。本開示の特別な態様では、ワークピースハンドリングロボットは、２つのアームの間の間隔（例えば横方向の間隔）の調整を可能にする第３の自由度を有していてよい。２つのアームの間の間隔を調整して、移送室に統合された異なるデュアルワークピース室内の各ワークピース処理ステーションの間で異なる間隔に整合させることができる。
いくつかの例示的な実施形態では、ワークピースハンドリングロボットは、２つ以上のアームを有していてよい。各アームは、１つ以上のワークピースを取り上げ、支持し、かつ／または降ろすように構成されたワークピースハンドリングコンポーネント（例えばワークピースブレード、エンドエフェクタ等）を有していてよい。ワークピースハンドリングロボットは、ワークピースハンドリングロボットが所定の軸線を中心として移送室内で回転することを可能にする、回転軸線を中心とした第１の自由度を有していてよい。ワークピースハンドリングロボットは、２つ以上のアームの伸長において第２の自由度を有していてよい。本開示の特別な態様では、各ロボットアームは互いに独立して伸長可能であり、これにより、２つ以上のワークピースを、デュアルワークピース室内のそれぞれ異なるワークピース処理ステーションに独立して引き渡すことができる。このことは、ワークピース処理ステーション間の間隔が異なる複数のデュアルワークピース室へのワークピースの移送に適応し得る。さらに、各アームの独立的な伸長は同様に、複数のシングルワークピース室への複数のワークピースの引き渡しももたらすことができる。このことは、同一の移送室におけるシングルワークピース室とデュアルワークピース室との統合を可能にする。
このようにして、本開示の例示的な態様は、いくつかの技術的な効果や利益を有することができる。例えば、複数の異なるワークピース処理室を、処理プラットフォームにおいて単一の移送室に統合することができる。ワークピースは、単一のワークピースハンドリングロボットを用いて真空破壊無しで複数の異なるワークピース処理室の間で移送することができる。このようにして、ワークピース処理プラットフォームにおいて複数の過程の統合を実行可能である。これらの過程の統合には例えば：（１）パターン化されたフォトレジスト層によりマスクされたワークピースへのイオン注入と、引き続くフォトレジストストリップ；（２）パターン化されたフォトレジスト層によりマスクされたワークピースに対するイオンまたはラジカルまたはケミカルドライエッチと、引き続くフォトレジストストリップ；（３）連続的な多重膜堆積ステップ（例えば真空破壊無しで酸素無しのインターフェースを形成する連続的なポリシリコン堆積および金属堆積）；（４）連続的な多重膜エッチステップ（例えば誘電体膜エッチ過程と、引き続く金属膜エッチ過程）；（５）膜堆積と、引き続く膜エッチ（例えば誘電体堆積過程と、引き続く、スペーサ形成スキームにおける誘電体エッチ過程）；（６）表面処理と、引き続く膜堆積（例えば表面洗浄と、引き続くエピタキシャル膜の成長）；（７）膜堆積と、引き続く表面処理；（８）表面処理と、引き続く膜エッチ；（９）表面処理と、引き続く表面処理；（１０）膜堆積と、引き続くラピッドサーマルアニーリング；等が含まれていてよい。
本開示のこれらの例示的な実施形態に対して、変更や修正が行われてよい。本明細書で用いられるような単数形の「ａ」、「ａｎｄ」および「ｔｈｅ」には、文脈に明記しない限り、複数の指示対象が含まれる。「第１の」、「第２の」、「第３の」および「第４の」を使用する場合には、識別子として用いられ、処理順序に向けられたものである。例示的な態様は、例示して説明する目的で、「基板」、「ウェハ」または「ワークピース」を参照して説明する場合がある。本開示を用いる当業者は、本開示の例示的な態様が任意の適当なワークピースと共に使用できることを理解するであろう。「約」という用語を数値と共に使用する場合には、記載した数値の２０％以内を指す。本明細書で用いるような「真空に近い」とは、約１０Ｔｏｒｒ未満を指す。
次に図面を参照して、本開示の例示的な実施形態を詳細に説明する。図１には、本開示の例示的な実施形態による処理プラットフォーム１００が示されている。処理プラットフォーム１００には、前端部１１２、ロードロック室１１４、移送室１１５および第１の処理室１２０と第２の処理室１３０とを含む複数の処理室が含まれていてよい。
前端部１１２は、例えば大気圧に保たれるように構成することができると共に、ワークピース投入デバイス１１８に結合するように構成することができる。ワークピース投入デバイス１１８には、例えばカセット、前面開放式の一体化ポッド、または複数のワークピースを支持するためのその他のデバイスが含まれていてよい。ワークピース投入デバイス１１８は、処理前のワークピースを処理プラットフォーム１００に供給するためまたは処理後のワークピースを処理プラットフォーム１００から受け取るために使用することができる。
前端部１１２は、ワークピースを、ワークピース投入デバイス１１８から例えばロードロック室１１４に、例えばロードロック室１１４内に配置されたワークピース支持コラム１１０に移送しかつワークピース支持コラム１１０から移送するための、１つ以上のワークピースハンドリングロボット（図示せず）を有していてよい。１つの例では、前端部１１２に設けられたワークピースハンドリングロボットは、処理前の複数のワークピースをロードロック室１１４に移送しかつ処理後の複数のワークピースをロードロック室１１４から１つ以上のワークピース投入デバイス１１８に移送することができる。本開示の範囲から逸脱すること無しに、ワークピースの移送に適したあらゆるロボットが前端部１１２において使用することができる。ワークピースは、適当なスリット、開口または窓を介して、ロードロック室１１４へかつまたはロードロック室１１４から移送することができる。
ロードロック室１１４は、積み重ねられて配置された複数のワークピースを支持するように構成されたワークピース支持コラム１１０を備える移送位置を有していてよい。ワークピース支持コラム１１０は、例えば複数の棚を有していてよい。各棚は、１つ以上のワークピースを支持するように構成することができる。１つの例示的な実施形態では、ワークピース支持コラム１１０は、処理前のワークピースを支持するための１つ以上の棚と、処理後のワークピースを支持するための１つ以上の棚とを有していてよい。
図２には、本開示の例示的な実施形態による例示的なワークピース支持コラム１１０の側面図が示されている。図示のように、ワークピース支持コラムは複数の棚１１１を有していてよい。各棚１１１は、ワークピース１１３を支持するように構成することができ、これにより、複数のワークピース１１３を鉛直方向に／積み重ねて配置して、ワークピース支持コラム１１０に配置することができるようになっている。
図１を参照すると、ロードロック室１１４は、ワークピースを包囲する圧力を、前端部１１２に関連する圧力から処理圧力、例えば真空または真空に近い圧力またはその他の処理圧力に調整するために使用することができ、その後、ワークピースは、処理室、例えば第１の処理室１２０および／または第２の処理室１３０に移送される。いくつかの実施形態では、ワークピースを処理するための処理圧力を適切に調整するために、ロードロック室１１４やその他の室と共に、適切な弁が設けられていてよい。ロードロック室１１４は、移送室１１５から、例えばスリットドアにより隔離することができる。ロードロック室１１４は、約１０Ｔｏｒｒ未満～大気圧までの圧力で運転することができる。
第１の処理室１２０および第２の処理室１３０は、ワークピースに対する様々なワークピース処理のいずれか、例えば真空アニール処理、表面処理、ドライストリップ処理、ドライエッチ処理、堆積処理、およびその他の処理を行うために使用することができる。例えば、第１の処理室１２０および／または第２の処理室１３０は、エッチ処理室、ドライストリップ処理室、堆積処理室、熱処理室（例えばアニール処理室）、イオン注入処理室、または表面処理室のうちの１つ以上であってよい。いくつかの実施形態では、第１の処理室１２０および／または第２の処理室１３０のうちの１つ以上は、プラズマに基づく処理源、例えば誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）源、マイクロ波源、表面波プラズマ源、ＥＣＲプラズマ源、および容量結合（平行平板）プラズマ源等を有していてよい。第１の処理室１２０および第２の処理室１３０は、約１０Ｔｏｒｒ未満の圧力で運転可能である。
図示のように、第１の処理室１２０と第２の処理室１３０とはそれぞれ、デュアルワークピース処理室である。第１の処理室１２０と第２の処理室１３０とはそれぞれ、並んで配置された１対の処理ステーションを有しており、これにより、１対のワークピースに同時に同一処理を施すことができる。
より詳細には、第１の処理室１２０は、並んで配置された第１の処理ステーション１２２と第２の処理ステーション１２４とを有していてよい。第１の処理ステーション１２２と第２の処理ステーション１２４とは、第１の間隔ｄ１だけ離されていてよい。第２の処理室１３０は、並んで配置された第３の処理ステーション１３２と第４の処理ステーション１３４とを有していてよい。第３の処理ステーション１３２と第４の処理ステーション１３４とは、第２の間隔ｄ２だけ離されていてよい。第２の間隔ｄ２は、第１の間隔ｄ１と異なっていてよい。例えば、第２の間隔ｄ２は、第１の間隔ｄ１よりも小さくてよい。
各処理ステーションは、処理中にワークピースを支持するためのワークピース支持手段（例えば台座）を有していてよい。いくつかの実施形態では、各処理ステーションは、ワークピースを支持するための２つの部分を備えた１つの共通の台座を共有していてもよい。第１の処理室１２０および／または第２の処理室１３０は、処理のために移送室１１５に対して選択的に封止されてもよい。
本開示の特別な態様では、移送室１１５は、ワークピースハンドリングロボット１５０を有していてよい。ワークピースハンドリングロボット１５０は、ワークピースを、ロードロック室１１４内のワークピース支持コラム１１０から、第１の処理室１２０および／または第２の処理室１３０内の処理ステーションに移送するように構成することができる。ワークピースハンドリングロボット１５０は、第１の処理室１２０と第２の処理室１３０との間でワークピースを移送することもできる。例えば、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ワークピースを、ロードロック室１１４内のワークピース支持コラム１１０から、第１の処理室１２０内の２つの並んだ処理ステーション１２２および１２４に移送することができる。同様に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ワークピースを、ロードロック室１１４内のワークピース支持コラム１１０から、第２の処理室１３０内の２つの並んだ処理ステーション１３２および１３４に移送することができる。
本開示の例示的な態様では、ワークピースハンドリングロボット１５０は、それぞれ異なる設計の処理室の間、例えば異なる間隔だけ離された処理ステーションを有する処理室１２０と処理室１３０との間でのワークピースの移送を支援する、様々な構成を有し得る。
図３には、本開示の例示的な実施形態による、ワークピースを移送するように構成された例示的なワークピースハンドリングロボット１５０が示されている。ワークピースハンドリングロボットは、第１のロボットアーム１５２と第２のロボットアーム１５４とを有していてよい。第１のロボットアーム１５２には第１のワークピースハンドリングコンポーネント１６２を結合することができる。第１のワークピースハンドリングコンポーネント１６２は、１つ以上のワークピースを取り上げ、保持しかつ降ろすように構成されたワークピースブレード、エンドエフェクタ等であってよい。第２のロボットアーム１５４には第２のワークピースハンドリングコンポーネント１６４を結合することができる。第２のワークピースハンドリングコンポーネント１６４は、１つ以上のワークピースを取り上げ、保持しかつ降ろすように構成されたワークピースブレード、エンドエフェクタ等であってよい。
ワークピースハンドリングロボット１５０は、少なくとも３の自由度で動作するように構成されている。例えば、ワークピースハンドリングロボット１５０は、第１の自由度１７２で動作することができ、これによりワークピースハンドリングロボット１５０は、所定の軸線を中心として回転することができるようになっている。このようにして、ワークピースハンドリングロボット１５０は、プラットフォーム１００（図１）の移送室１１５内で所定の軸線を中心として回転し、ロボットアーム１５２および１５４を選択的に、ロードロック室１１４、第１の処理室１２０および第２の処理室１３０の正面に配置することができる。
図３を参照すると、ワークピースハンドリングロボット１５０は、第２の自由度１７４を有しており、これにより、ロボットアーム１５２および１５４は同時に（例えば非独立的に）同じ方向に伸縮するようになっている。このようにして、第１のロボットアーム１５２と第２のロボットアーム１５４とは同時に伸ばされて、第１の処理室１２０および第２の処理室１３０内の各処理ステーションからワークピースを取り上げかつ／または降ろすことができるようになっている。
図３に示すように、ワークピースハンドリングロボット１５０は、第１のロボットアーム１５２と第２のロボットアーム１５４との間の間隔の横方向調整をもたらす第３の自由度１７５を有している。このようにして、ワークピースハンドリングロボット１５０は、第１の処理室１２０と第２の処理室１３０とにおいて異なる間隔だけ離された各処理ステーションの間でのワークピースの移送に適応することができるようになっている。
より詳細には、図１を参照すると、ワークピースハンドリングロボット１５０は第１の位置に回転することができ、これにより第１のロボットアーム１５２および第２のロボットアーム１５４は、第１の処理室１２０に直面することになる。第１のロボットアーム１５２と第２のロボットアーム１５４との間の横方向の間隔は、第１の処理ステーション１２２と第２の処理ステーション１２４との間の間隔ｄ１に基づき調整することができる。第１のロボットアーム１５２と第２のロボットアーム１５４とを伸長させて、第１の処理ステーション１２２と第２の処理ステーション１２４とからワークピースを同時に取り上げかつ／または降ろすことができる。
ワークピースハンドリングロボット１５０は第２の位置に回転することができ、これにより第１のロボットアーム１５２および第２のロボットアーム１５４は、第２の処理室１３０に直面することになる。第１のロボットアーム１５２と第２のロボットアーム１５４との間の横方向の間隔は、第３の処理ステーション１３２と第４の処理ステーション１３４との間の間隔ｄ２に基づき調整することができる。第１のロボットアーム１５２と第２のロボットアーム１５４とを伸長させて、第３の処理ステーション１３２と第４の処理ステーション１３４とからワークピースを同時に取り上げかつ／または降ろすことができる。
図４には、本開示の例示的な実施形態による、ワークピースを移送するように構成された例示的なワークピースハンドリングロボット１５０が示されている。図４に示すワークピースハンドリングロボット１５０は、本開示の例示的な態様による、独立して伸びる各アームを用いて、ワークピースをそれぞれ異なる処置ステーションに移送するように構成されている。
例えば、ワークピースハンドリングロボット１５０は、第１のロボットアーム１５２と第２のロボットアーム１５４とを有していてよい。第１のロボットアーム１５２には第１のワークピースハンドリングコンポーネント１６２を結合することができる。第１のワークピースハンドリングコンポーネント１６２は、１つ以上のワークピースを取り上げ、保持しかつ降ろすように構成されたワークピースブレード、エンドエフェクタ等であってよい。第２のロボットアーム１５４には第２のワークピースハンドリングコンポーネント１６４を結合することができる。第２のワークピースハンドリングコンポーネント１６４は、１つ以上のワークピースを取り上げ、保持しかつ降ろすように構成されたワークピースブレード、エンドエフェクタ等であってよい。
ワークピースハンドリングロボット１５０は、回転自由度１７２で動作することができ、これによりワークピースハンドリングロボット１５０は、所定の軸線を中心として回転することができるようになっている。このようにして、ワークピースハンドリングロボット１５０は、プラットフォーム１００（例えば図１）の移送室１１５内で所定の軸線を中心として回転し、ロボットアーム１５２および１５４を選択的に、ロードロック室１１４、第１の処理室１２０および第２の処理室１３０の正面に配置することができる。
ワークピースハンドリングロボット１５０は、２つのロボットアームを（例えば独立した駆動機構を用いて）それぞれ独立して伸縮させて、ワークピースを例えば処理室１２０内の２つの処理ステーション１２２および１２４へ移送するように構成することができる。例えば図４に示すように、ワークピースハンドリングロボット１５０は、第１のロボットアーム１５２および第２のロボットアーム１５４が処理室１２０に直面する位置に回転することができる。第１のロボットアーム１５２は、ワークピースを処理室１２０内の第１の処理ステーション１２２に配置するために、第２のロボットアーム１５４に対して独立して伸ばされてよい。ワークピースが第１の処理ステーション１２２に配置されると、第１のロボットアーム１５２は第２のロボットアーム１５４に対して独立して縮められてよい。第２のロボットアーム１５４は、ワークピースを処理室１２０内の第２の処理ステーション１２４に配置するために、第１のロボットアーム１５２に対して独立して伸ばされてよい。ワークピースが第２の処理ステーション１２４に配置されると、第２のロボットアーム１５４は第１のロボットアーム１５２に対して独立して縮められてよい。ロボットアーム１５２および１５４はそれぞれ独立して、図４に示すように連続して伸縮することができる。
追加的かつ／または代替的に、ロボットアーム１５２および１５４は、異なる処理ステーションにおけるワークピースを同時に取り上げかつ／または降ろすために独立して伸縮することができる。このようにして、図４に示すワークピースハンドリングロボット１５０は、第１の処理室１２０と第２の処理室１３０とにおいて異なる間隔だけ離された各処理ステーションの間でのワークピースの移送に適応することができるようになっている。以下に、図４に示したワークピースハンドリングロボット１５０を用いたワークピースの例示的な移送を、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄならびに図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄ、図６Ｅおよび図６Ｆを参照し、より詳細に説明する。
図５Ａ～図５Ｄを参照して、本開示の例示的な実施形態による、処理プラットフォーム１００における例示的なワークピースハンドリングロボット１５０の動作を説明する。このワークピースハンドリングロボット１５０は、図４に示したワークピースハンドリングロボット１５０と同じものであってよく、複数のロボットアームのそれぞれの独立した伸縮をもたらすように構成することができる。
より詳細には、例えば、ワークピースハンドリングロボット１５０は、第１のロボットアーム１５２と第２のロボットアーム１５４とを有していてよい。第１のロボットアーム１５２には第１のワークピースハンドリングコンポーネントを結合することができる。第１のワークピースハンドリングコンポーネントは、１つ以上のワークピースを取り上げ、保持しかつ降ろすように構成されたワークピースブレード、エンドエフェクタ等であってよい。第２のロボットアーム１５４には第２のワークピースハンドリングコンポーネントを結合することができる。第２のワークピースハンドリングコンポーネントは、１つ以上のワークピースを取り上げ、保持しかつ降ろすように構成されたワークピースブレード、エンドエフェクタ等であってよい。
図５Ａに示すように、回転ロボット１５０の両方のロボットアーム１５２および１５４は、ロードロック室１１４内のワークピース支持コラム１１０からワークピースをつかみ出すために、それぞれ独立して伸ばされてよい。例えば、ロボットアーム１５２がワークピース支持コラム１１０からワークピースをつかみ出すために伸ばされてよい。ロボットアーム１５４がワークピース支持コラム１１０からワークピースをつかみ出すために伸ばされてもよい。いくつかの実施形態では、ロボットアーム１５２とロボットアーム１５４とは、ワークピース支持コラム１１０からワークピースをつかみ出すために、同時に伸ばされてもよい。ワークピース支持コラムからワークピースをつかんだ後に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、短縮位置へロボットアーム１５２および１５４を縮めるように動作することができる。
図５Ｂに示すように、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ロボットアーム１５２および１５４が第１の処理室１２０に直面するように回転することができる。第１の処理室は、間隔ｄ１だけ離された第１の処理ステーション１２２と第２の処理ステーション１２４とを有するデュアルワークピース処理室であってよい。ロボットアーム１５２および１５４は、ワークピースを第１の処理ステーション１２２と第２の処理ステーション１２４のそれぞれに個別に配置するために、（例えば独立した駆動機構を用いて）互いに独立して伸ばされてよい。図５Ｂに示すように、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ワークピースを第１の処理ステーション１２２と第２の処理ステーション１２４とに同時に配置するように、ロボットアーム１５２および１５４を伸ばすように構成することができる。
ワークピースには、第１の処理室１２０内で第１の処理（例えば熱処理、アニール処理、エッチ処理、ストリップ処理、堆積処理、表面処理）が施されてよい。第１の処理の完了後に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ロボットアーム１５２および１５４の独立した伸長を用いてワークピース処理ステーション１２２および１２４からワークピースをつかみ出すように構成することができる。ワークピースをつかみ出した後に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、短縮位置へ（例えば独立した駆動機構を用いて）ロボットアーム１５２および１５４を縮めるように動作することができる。
図５Ｃに示すように、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ロボットアーム１５２および１５４が第２の処理室１３０に直面するように回転することができる。第２の処理室は、間隔ｄ２だけ離された第３の処理ステーション１３２と第４の処理ステーション１３４とを有するデュアルワークピース処理室であってよい。間隔ｄ２は、第１の処理室に関連する間隔ｄ１と異なっていてよい。
ロボットアーム１５２および１５４は、ワークピースを第３の処理ステーション１３２と第４の処理ステーション１３４のそれぞれに個別に配置するために、（例えば独立した駆動機構を用いて）互いに独立して伸ばされてよい。例えば、図５Ｃに示すように、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ワークピースを第４の処理ステーション１３４に配置するために、最初に第２のロボットアーム１５４を伸ばすように構成することができる。次いで、ワークピースハンドリングロボット１５０は、第２のロボットアーム１５４を縮めてよい。図５Ｄに示すように、次いでワークピースハンドリングロボット１５０は、ワークピースを第３の処理ステーション１３２に配置するために、第１のロボットアーム１５２を伸ばすように構成することができる。次いで、ワークピースハンドリングロボット１５０は、第１のロボットアーム１５２を縮めてよい。代替的な実施形態では、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ワークピースを第３の処理ステーション１３２と第４の処理ステーション１３４とに同時に配置するように、第１のロボットアーム１５２と第２のロボットアーム１５４とを伸ばすように構成することができる。このようにして、ワークピースハンドリングロボットは、処理ステーション間の間隔が異なる複数のデュアルワークピース室の間でのワークピースの移送に適応することができる。
ワークピースには、第２の処理室１３０内で所定の処理（例えば熱処理、アニール処理、エッチ処理、ストリップ処理、堆積処理、表面処理）が施されてよい。第２の処理は、第１の処理と異なっていてよい。第２の処理の完了後に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ロボットアーム１５２および１５４の独立した伸長を用いてワークピース処理ステーション１３２および１３４からワークピースをつかみ出し、ワークピースをロードロック室１１４内のワークピース支持コラム１１０へ移送し戻すように構成することができる。
図６Ａ～図６Ｆには、本開示の例示的な実施形態による、処理プラットフォーム２００における例示的なワークピースハンドリングロボット１５０の例示的な動作が示されている。このワークピースハンドリングロボット１５０は、図４に示したワークピースハンドリングロボット１５０と同じものであってよく、複数のロボットアームのそれぞれの独立した伸縮をもたらすように構成することができる。
より詳細には、例えば、ワークピースハンドリングロボット１５０は、第１のロボットアーム１５２と第２のロボットアーム１５４とを有していてよい。第１のロボットアーム１５２には第１のワークピースハンドリングコンポーネントを結合することができる。第１のワークピースハンドリングコンポーネントは、１つ以上のワークピースを取り上げ、保持しかつ降ろすように構成されたワークピースブレード、エンドエフェクタ等であってよい。第２のロボットアーム１５４には第２のワークピースハンドリングコンポーネントを結合することができる。第２のワークピースハンドリングコンポーネントは、１つ以上のワークピースを取り上げ、保持しかつ降ろすように構成されたワークピースブレード、エンドエフェクタ等であってよい。
図６Ａに示すように、回転ロボット１５０の両方のロボットアーム１５２および１５４は、ロードロック室１１４内のワークピース支持コラム２１０からワークピースをつかみ出すために、（例えば独立した駆動機構を用いて）それぞれ独立して伸ばされてよい。例えば、ロボットアーム１５２がワークピース支持コラム２１０からワークピースをつかみ出すために伸ばされてよい。ロボットアーム１５４がワークピース支持コラム２１０からワークピースをつかみ出すために伸ばされてもよい。いくつかの実施形態では、ロボットアーム１５２とロボットアーム１５４とは、ワークピース支持コラム２１０からワークピースを同時につかみ出すように伸ばされてもよい。ワークピース支持コラム２１０からワークピースをつかんだ後に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、短縮位置へロボットアーム１５２および１５４を縮めるように動作することができる。
図６Ｂに示すように、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ロボットアーム１５２および１５４が第１の処理室２２０に直面するように回転することができる。第１の処理室は、間隔ｄ１だけ離された第１の処理ステーション２２２と第２の処理ステーション２２４とを有するデュアルワークピース処理室であってよい。第１の処理室２２０は、１０Ｔｏｒｒ未満の圧力で運転可能である。ロボットアーム１５２および１５４は、ワークピースを第１の処理ステーション２２２と第２の処理ステーション２２４のそれぞれに個別に配置するために、（例えば独立した駆動機構を用いて）互いに独立して伸ばされてよい。図６Ｂに示すように、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ワークピースを第１の処理ステーション２２２と第２の処理ステーション２２４とに同時に配置するように、ロボットアーム１５２および１５４を伸ばすように構成することができる。
ワークピースには、第１の処理室２２０内で所定の処理（例えば熱処理、アニール処理、エッチ処理、ストリップ処理、堆積処理、表面処理）が施されてよい。処理の完了後に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ロボットアーム１５２および１５４の独立した伸長を用いてワークピース処理ステーション２２２および２２４からワークピースをつかみ出すように構成することができる。ワークピースをつかんだ後に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、短縮位置へ（例えば独立した駆動機構を用いて）ロボットアーム１５２および１５４を縮めるように動作することができる。
図６Ｃおよび図６Ｄに示すように、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ロボットアーム１５２および１５４が第２の処理室２４０および第３の処理室２５０に直面するように回転することができる。第２の処理室２４０は、単一の処理ステーション２４２を有するシングルワークピース処理室であってよい。第３の処理室２５０は、単一の処理ステーション２５２を有するシングルワークピース処理室であってよい。第２の処理室２４０および第３の処理室は、約１０Ｔｏｒｒ未満の圧力で運転可能である。
図６Ｃに示すように、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ワークピースを第２の処理室２４０内に配置するために、第２のアーム１５４を伸ばしてよい。ワークピースには、第２の処理室２４０内で所定の処理（例えば熱処理、アニール処理、エッチ処理、ストリップ処理、堆積処理、表面処理）が施されてよい。処理の完了後に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ロボットアーム１５４の独立した伸長を用いてワークピース処理ステーション２４２からワークピースをつかみ出すように構成することができる。ワークピースをつかんだ後に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、短縮位置へロボットアーム１５４を縮めるように動作することができる。
同様に図６Ｄに示すように、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ワークピースを第３の処理室２５０内に配置するために、第１のアーム１５２を伸ばしてよい。ワークピースには、第３の処理室２５０内で所定の処理（例えば熱処理、アニール処理、エッチ処理、ストリップ処理、堆積処理、表面処理）が施されてよい。処理の完了後に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ロボットアーム１５２の独立した伸長を用いてワークピース処理ステーション２５２からワークピースをつかみ出すように構成することができる。ワークピースをつかんだ後に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、短縮位置へロボットアーム１５２を縮めるように動作することができる。
図６Ｅに示すように、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ロボットアーム１５２および１５４が第４の処理室２３０に直面するように回転することができる。第４の処理室２３０は、１０Ｔｏｒｒ未満の圧力で運転可能である。第４の処理室２３０は、間隔ｄ２だけ離された第３の処理ステーション２３２と第４の処理ステーション２３４とを有するデュアルワークピース処理室であってよい。間隔ｄ２は、第１の処理室２２０に関連する間隔ｄ１と異なっていてよい。
ロボットアーム１５２および１５４は、ワークピースを第３の処理ステーション２３２と第４の処理ステーション２３４のそれぞれに個別に配置するために、（例えば独立した駆動機構を用いて）互いに独立して伸ばされてよい。図６Ｆに示すように、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ワークピースを第３の処理ステーション２３２と第４の処理ステーション２３４とに同時に配置するように、ロボットアーム１５２および１５４を伸ばすように構成することができる。
ワークピースには、第４の処理室２３０内で所定の処理（例えば熱処理、アニール処理、エッチ処理、ストリップ処理、堆積処理、表面処理）が施されてよい。処理の完了後に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、ロボットアーム１５２および１５４の独立した伸長を用いてワークピース処理ステーション２３２および２３４からワークピースをつかみ出すように構成することができる。ワークピースをつかみ出した後に、ワークピースハンドリングロボット１５０は、短縮位置へ（例えば独立した駆動機構を用いて）ロボットアーム１５２および１５４を縮めるように動作することができる。
処理システム内でワークピースを移送するワークピースハンドリングロボットの上述の各動作例は、図示して説明するために提供されたものである。本明細書に記載の本開示を用いる当業者は、本開示の範囲から逸脱すること無しに、ワークピースハンドリングロボットの多数の異なる動作モードが使用可能であることを理解するであろう。
図７には、処理システムにおいてワークピースを処理する例示的な方法（３００）のフローチャートが示されている。この方法（３００）は、図１に示した処理システム１００を用いて実行することができる。図７には、図示して説明するために特定の順序で実行される複数のステップが示されている。本明細書に記載の本開示を用いる当業者は、本開示の範囲から逸脱すること無しに、本明細書に記載された任意の方法の様々なステップを、適合、配置転換、拡張、同時実行、省略することができ、図示しないステップを含む場合があり、かつ／または様々な方法で修正可能であることを理解するであろう。
（３０２）では、方法に、複数のワークピースをロードロック室内のワークピース支持コラムに移送することが含まれていてよい。ワークピースは、ワークピース支持コラムにおいて（例えば複数の棚に）積み重ねられた状態で配置することができる。
（３０４）では、方法に、移送室内に配置されたワークピースハンドリングロボットにより、複数のワークピースをワークピース支持コラムから、第１の処理室内の少なくとも２つの処理ステーションに移送することが含まれていてよい。少なくとも２つの処理ステーションは、所定の間隔だけ離されていてよい。
例えば、ワークピースハンドリングロボットは、ワークピースをワークピース支持コラムからつかみ出すために、各アームの独立した伸長を用いることができる。ワークピースハンドリングロボットは、ワークピースを第１の処理室内の２つの処理ステーションに配置するために、各アームの独立した伸長を用いることができる。第１の処理室内には２つのワークピースを同時に、またはそれぞれ異なる時に配置することができる。
（３０６）では、方法に、第１の処理室内の複数のワークピースにおいて第１の処理を実行することが含まれる。第１の処理には、例えばアニール処理、熱処理、表面処理、ドライストリップ処理、ドライエッチ処理、堆積処理またはその他の処理が含まれていてよい。
（３０８）では、方法に、ワークピースハンドリングロボットにより、複数のワークピースを第２の処理室内の少なくとも２つの処理ステーションに移送することが含まれる。少なくとも２つの処理ステーションは、所定の間隔だけ離されていてよい。第２の処理室内の２つの処理ステーションの間の間隔は、第１の処理室内の２つの処理ステーションの間の間隔と異なっていてよい。
例えば、ワークピースハンドリングロボットは、ワークピースを第１の処理室からつかみ出すために、各アームの独立した伸長を用いることができる。ワークピースハンドリングロボットは所定の軸線を中心として回転することができ、これにより各ロボットアームは第２の処理室に直面することになる。ワークピースハンドリングロボットは、ワークピースを第２の処理室内の２つの処理ステーションに配置するために、各アームの独立した伸長を用いることができる。第２の処理室内には、２つのワークピースを同時に、またはそれぞれ異なる時に配置することができる。
（３１０）では、方法に、第２の処理室内の複数のワークピースにおいて第２のワークピース処理を実行することが含まれる。第２の処理には、例えばアニール処理、熱処理、表面処理、ドライストリップ処理、ドライエッチ処理、堆積処理またはその他の処理が含まれていてよい。いくつかの実施形態では、第２のワークピース処理は、第１のワークピース処理と同じであるかまたは異なっていてよい。
（３１２）では、方法に、処理されたワークピースをロードロック室内のワークピース支持コラムに移送し戻すことが含まれていてよい。例えば、ワークピースハンドリングロボットは、ワークピースを第２の処理室からつかみ出すために、各アームの独立した伸長を用いることができる。ワークピースハンドリングロボットは所定の軸線を中心として回転することができ、これにより各ロボットアームはロードロック室内のワークピース支持コラムに直面することになる。ワークピースハンドリングロボットは、ワークピースをワークピース支持コラムに配置するために、各アームの独立した伸長を用いることができる。
本発明の主題を、その特定の例示的な実施形態を参照して詳細に説明したが、当業者は上述したことを理解した上で、このような実施形態に対する変更、変化および均等物を容易に生み出すことができる。よって、本開示の範囲は限定的というよりむしろ例示的なものであり、本開示は、当業者には容易に明らかになるであろう本主題に対するこのような修正、変化および／または追加の包含を排除するものではない。

Claims (10)

  1. 半導体ワークピースを処理するためのワークピース処理装置であって、
    第１の間隔だけ離された第１の処理ステーションと第２の処理ステーションとを有し、１０Ｔｏｒｒ未満の圧力で運転可能な第１の処理室と、
    前記第１の間隔とは異なる第２の間隔だけ離された第３の処理ステーションと第４の処理ステーションとをまとめて有し、１０Ｔｏｒｒ未満の圧力で運転可能な１つ以上の第２の処理室と、
    処理フローにおいて前記第１の処理室と１つ以上の前記第２の処理室とに連絡しており、１０Ｔｏｒｒ未満の圧力で運転可能な移送室と、
    前記移送室内に配置されており、所定の軸線を中心として回転するように構成されており、第１のワークピースを支持するように動作可能な少なくとも１つのワークピースハンドリングコンポーネントを有する第１のアームと、第２のワークピースを支持するように動作可能な少なくとも１つのワークピースハンドリングコンポーネントを有する第２のアームとを有するワークピースハンドリングロボットと、
    を有する、ワークピース処理装置において、
    前記ワークピースハンドリングロボットは、前記第１のワークピースと前記第２のワークピースとを前記第１および第２の処理ステーションから同時に取り上げ、前記第１のワークピースと前記第２のワークピースとを、前記第３および第４の処理ステーションに同時に降ろすように構成されており、
    前記ワークピースハンドリングロボットは、前記第１のアームと前記第２のアームとの間の横方向の間隔を調整するように構成されており、
    前記第１の処理ステーションと前記第２の処理ステーションとの間の間隔と、前記第３の処理ステーションと前記第４の処理ステーションとの間の間隔とは、異なっている、
    ワークピース処理装置。
  2. 前記第１のアームは、前記第２のアームに対して独立して伸長可能である、請求項１記載のワークピース処理装置。
  3. 前記ワークピースハンドリングロボットは、前記第１のアームおよび前記第２のアームの独立した伸長を用いて、前記第１のワークピースと前記第２のワークピースとを、前記第１の処理室内の前記第１および第２の処理ステーションから、前記第３および第４の処理ステーションに移送するように構成されている、請求項１記載のワークピース処理装置。
  4. 前記第３の処理ステーションおよび前記第４の処理ステーションは、同じ処理室内に配置されている、請求項１記載のワークピース処理装置。
  5. 当該ワークピース処理装置は、前記第１のワークピースと前記第２のワークピースとを積み重ねて配置した状態で支持するように動作可能なワークピース支持コラムを備えた移送位置を有している、請求項１記載のワークピース処理装置。
  6. 前記ワークピースハンドリングロボットは、前記第１のワークピースと前記第２のワークピースとを同時に前記ワークピース支持コラムから取り上げるまたは降ろすように構成されている、請求項５記載のワークピース処理装置。
  7. 処理フローにおいて前記移送室と連絡しており、該移送室から隔離されて運転可能なロードロック室をさらに有している、請求項１記載のワークピース処理装置。
  8. 前記ロードロック室は、１０Ｔｏｒｒ～大気圧までの圧力において運転可能である、請求項７記載のワークピース処理装置。
  9. 前記第１の処理室は、エッチ処理室、ドライストリップ処理室、堆積処理室、熱処理室、イオン注入処理室、または表面処理室である、請求項１記載のワークピース処理装置。
  10. 前記第２の処理室は、エッチ処理室、ドライストリップ処理室、堆積処理室、熱処理室、イオン注入処理室、または表面処理室である、請求項１記載のワークピース処理装置。
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