JP7307240B1 - Vacuum wafer transfer system - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、必要に応じてプロセスチャンバの後付けができ、かつプロセスチャンバを効率良く配置してデッドスペースを削減できる真空ウエーハ搬送システムを提供する。【解決手段】ウエーハに対して所定の物理的処理又は化学的処理を実行するプロセスチャンバ12と、真空環境下においてウエーハを収容可能なバッファーチャンバ14と、ウエーハをプロセスチャンバ12に送り出し又はプロセスチャンバ12からウエーハを取り出すウエーハ搬送装置18を有するトランスファーチャンバ16と、を含む真空ウエーハ搬送システム10であって、複数のプロセスチャンバ12が、第一の直線方向Xに沿って増設可能であり、バッファーチャンバ14とトランスファーチャンバ16とが連通可能となるように一体的に配置された駆動モジュール28を構成する。【選択図】 図1Kind Code: A1 The present invention provides a vacuum wafer transfer system in which process chambers can be retrofitted as required and the process chambers can be arranged efficiently to reduce dead space. A vacuum wafer transfer system (10) including a process chamber (12) for performing a predetermined physical or chemical treatment on a wafer, a buffer chamber (14) capable of accommodating the wafer in a vacuum environment, and a transfer chamber (16) having a wafer transfer device (18) for delivering the wafer to the process chamber (12) or removing the wafer from the process chamber (12), wherein the plurality of process chambers (12) are extendable along a first linear direction (X), the buffer chamber (14) and the transfer chamber (14). A drive module 28 integrally arranged so as to be able to communicate with 16 is configured. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、例えば、プラズマアッシング装置、エッチング装置、CVD装置などに用いる真空ウエーハ搬送システム(クラスターツール)及び当該システムを使用する真空ウエーハ搬送方法に関する。 The present invention relates to a vacuum wafer transfer system (cluster tool) used in, for example, a plasma ashing device, an etching device, a CVD device, etc., and a vacuum wafer transfer method using the system.
図2に示すように、従来の真空ウエーハ搬送システム(クラスターツールともいう)500は、主として、フープオープナ502と、プロセスチャンバ504と、ロードロックチャンバ506と、を有している。フープオープナ502とロードロックチャンバ506との間には、第1ゲートバルブ508が配置されている。ロードロックチャンバ506とプロセスチャンバ504との間には、第2ゲートバルブ510が配置されている(特許文献1参照)。
As shown in FIG. 2, a conventional vacuum wafer transfer system (also called cluster tool) 500 mainly includes a
上記真空ウエーハ搬送システム500によれば、フープオープナ502の開閉装置512によりフープが開放され、フープの内部に収容されたウエーハが搬送装置514により取り出される。このとき、ロードロックチャンバ506は、大気に開放されており、大気圧環境下の状態になっている。また、第1ゲートバルブ508が開かれており、フープオープナ502とロードロックチャンバ506との間が連通状態になっている。また、第2ゲートバルブ510が閉じられ、プロセスチャンバ504の気密性が維持される。
According to the vacuum
次に、搬送装置514で保持されたウエーハがロードロックチャンバ506の内部に移動する。このとき、第1ゲートバルブ508及び第2ゲートバルブ510が閉じられ、ロードロックチャンバ506及びプロセスチャンバ504の気密性が維持される。そして、ロードロックチャンバ506の内部が真空引きされ、真空状態になる。
Next, the wafer held by the
次に、第2ゲートバルブ510が開かれ、ロードロックチャンバ506とプロセスチャンバ504とが連通状態になる。このとき、第1ゲートバルブ508が閉じられ、ロードロックチャンバ506とプロセスチャンバ504は、真空環境下になっている。
Next, the
次に、搬送装置514で保持されたウエーハがプロセスチャンバ504の内部に移動し、プロセスチャンバ504の内部で保持される。そして、第2ゲートバルブ510が閉じられる。これにより、プロセスチャンバ504が気密状態になる。
Next, the wafer held by the
次に、プロセスチャンバ504の内部において、ウエーハに対して所定の物理的又は化学的な処理(プロセス処理)が行われる。
Next, inside the
ウエーハに対する所定のプロセス処理が終了後、第2ゲートバルブ510が開かれ、ウエーハが搬送装置514によりロードロックチャンバ506の内部に移動する。
After the wafer is subjected to a predetermined process, the
次に、第1ゲートバルブ508が開かれ、ウエーハがロードロックチャンバ506からフープオープナ502側へ移動する。
Next, the
しかしながら、上記真空ウエーハ搬送システム500によれば、1個のプロセスチャンバ504しか搭載されておらず、ウエーハに対するプラズマ処理の効率が低いという問題があった。
However, according to the vacuum
そこで、図3に示すように、複数のプロセスチャンバ522、524、526、528を備えた真空ウエーハ搬送システム520が提案されている。当該真空ウエーハ搬送システム520は、平面視において多角形状のトランスファーチャンバ530の周囲にゲートバルブ532を介して4個のプロセスチャンバ522、524、526、528が配置されている。トランスファーチャンバ530の内部には、ウエーハを搬送するための搬送装置534が配置されている。これにより、複数のウエーハに対してプラズマ処理を同時に実行することができ、処理効率を上げていた。
Therefore, as shown in FIG. 3, a vacuum
ところで、上記真空ウエーハ搬送システムでは、多角形状のトランスファーチャンバの周囲にプロセスチャンバが配置されている構成上、デッドスペースが多くなり、大型のクリーンルームが必要であった。また、4個以上のプロセスチャンバが必要となった場合には、新たなプロセスチャンバを後付けすることができない技術上の課題があった。 By the way, in the above vacuum wafer transfer system, due to the configuration in which the process chambers are arranged around the polygonal transfer chamber, dead space increases and a large clean room is required. Moreover, when four or more process chambers are required, there is a technical problem that new process chambers cannot be retrofitted.
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、必要に応じてプロセスチャンバの後付けができ、かつプロセスチャンバを効率良く配置してデッドスペースを削減できる真空ウエーハ搬送システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a vacuum wafer transfer system in which process chambers can be retrofitted as required and the process chambers can be arranged efficiently to reduce dead space.
本発明の一形態は、ウエーハが通過するゲートバルブと、内部を真空状態にするための環境制御装置と、を有し、真空環境下において前記ウエーハに対して所定の物理的処理又は化学的処理を実行するプロセスチャンバと、真空環境下において前記ウエーハを収容可能なバッファーチャンバと、前記ウエーハを前記プロセスチャンバに送り出し又は前記プロセスチャンバから前記ウエーハを取り出すウエーハ搬送装置と、前記ウエーハが通過するゲートバルブと、を有するトランスファーチャンバと、を含む真空ウエーハ搬送システムであって、複数の前記プロセスチャンバが、第一の直線方向に沿って増設可能であり、前記バッファーチャンバと前記トランスファーチャンバとが連通可能となるように前記第一の直線方向に沿って配置され、前記バッファーチャンバと前記トランスファーチャンバが一体的に駆動する駆動モジュールを構成し、複数の前記プロセスチャンバが前記第一の直線方向に沿って配置されてなるプロセスチャンバ群を複数群設け、前記各プロセスチャンバ群同士の間には、所定の離間領域が設けられ、前記駆動モジュールが前記離間領域に配置される。 One aspect of the present invention includes a gate valve through which a wafer passes and an environment control device for creating a vacuum state inside, wherein the wafer is subjected to a predetermined physical or chemical treatment under the vacuum environment. a buffer chamber capable of accommodating the wafer in a vacuum environment; a wafer transfer device for sending the wafer to the process chamber or removing the wafer from the process chamber; and a gate valve through which the wafer passes. A transfer chamber having are arranged along the first linear direction so as to form a drive module for integrally driving the buffer chamber and the transfer chamber, and a plurality of the process chambers are arranged along the first linear direction. A plurality of groups of process chambers are provided, a predetermined separation area is provided between each of the process chamber groups, and the drive module is arranged in the separation area.
本発明の別の一形態は、上記の真空ウエーハ搬送システムを採用する真空ウエーハ搬送方法であって、真空環境下においてウエーハをトランスファーチャンバからプロセスチャンバに移管する第1搬送ステップと、プロセスチャンバにおいて所定の処理が施された前記ウエーハを、トランスファーチャンバを介してバッファーチャンバに移管する第2搬送ステップと、を含み、駆動モジュールを移動させて、それぞれのプロセスチャンバに対して、前記第1搬送ステップと前記第2搬送ステップとを繰り返して実行する、真空ウエーハ搬送方法である。 Another aspect of the present invention is a vacuum wafer transfer method employing the vacuum wafer transfer system described above, comprising: a first transfer step of transferring the wafer from the transfer chamber to the process chamber under a vacuum environment; a second transfer step of transferring the wafers subjected to the processing of to a buffer chamber via a transfer chamber; A vacuum wafer transfer method for repeatedly executing the second transfer step.
本発明によれば、必要に応じてプロセスチャンバの後付けができ、かつプロセスチャンバを効率良く配置してデッドスペースを削減できる。 According to the present invention, the process chambers can be retrofitted as required, and the process chambers can be arranged efficiently to reduce the dead space.
本発明の一実施形態に係る真空ウエーハ搬送システムについて説明する。なお、真空ウエーハ搬送システムは、クラスターツールとも称する。 A vacuum wafer transfer system according to one embodiment of the present invention will be described. A vacuum wafer transfer system is also called a cluster tool.
図1に示すように、真空ウエーハ搬送システム10は、ウエーハ(図示省略)に対して所定の物理的処理又は化学的処理を実行するプロセスチャンバ12と、少なくとも真空環境下においてウエーハを収容可能なバッファーチャンバ14と、ウエーハをプロセスチャンバ12に送り出し又はプロセスチャンバ12からウエーハを受け取るウエーハ搬送装置18を有するトランスファーチャンバ16と、を有している。
As shown in FIG. 1, a vacuum
なお、トランスファーチャンバ16は、トランスファーモジュールともいう。
The
プロセスチャンバ12は、密閉状態を実現でき、真空環境下においてウエーハに対して所定の物理的処理又は化学的処理を実行する部屋である。プロセスチャンバ12は、ウエーハのプロセス処理に必要となるプロセス処理装置20を備えている。
The
プロセスチャンバ12は、例えば立方体形状又は直方体形状の筐体である。プロセスチャンバ12の一つの側面には、ゲートバルブ22が設けられている。このため、ゲートバルブ22の開閉駆動によりプロセスチャンバ12の内部を大気に開放し、又は気密状態として大気を遮断することができる。
The
プロセスチャンバ12は、例えばエッチング装置やアッシング装置などである。本実施形態では、10個のプロセスチャンバ12が配置されている。
The
各プロセスチャンバ12は、部屋内部を真空状態にするための環境制御装置(真空ポンプ等)24を備えている。
Each
ここで、複数のプロセスチャンバ12が、第一の直線方向(図1中矢印X方向)に沿って配置されている。このように1つのプロセスチャンバ12の隣に次のプロセスチャンバ12が増設され、さらに次のプロセスチャンバ12が増設可能となる。直線上に位置する各プロセスチャンバ12のゲートバルブ22同士は、同じ方向を向くように配置されていることが好ましい。プロセスチャンバ12の個数は、ウエーハのプラズマ処理の効率の要求に応じて適宜調節することができる。なお、各プロセスチャンバ12の構成は、同じである。
Here, a plurality of
バッファーチャンバ14は、真空環境下においてウエーハを収容する。バッファーチャンバ14は、例えば立方体形状又は直方体形状の筐体である。
A
トランスファーチャンバ16は、ウエーハを把持して、プロセスチャンバ12の内部に送り出し又はプロセスチャンバ12の内部からウエーハを取り出すウエーハ搬送装置18を備えている。ウエーハ搬送装置18として、例えば、ロボットアームが好ましい。
The
トランスファーチャンバ16は、例えば立方体形状又は直方体形状の筐体である。また、トランスファーチャンバ16の各側面には、ゲートバルブ26が設けられている。このため、ゲートバルブ26の開閉駆動により、トランスファーチャンバ16の内部を大気に開放し、又は気密状態として大気を遮断することができる。
The
バッファーチャンバ14とトランスファーチャンバ16は、相互に連通可能となるように一体的に配置された駆動モジュール28を構成する。バッファーチャンバ14とトランスファーチャンバ16との間には、開放することで相互に連通状態とし又は閉鎖することで両者を区画して気密状態にするためのゲートバルブ26が配置されている。しかしながら、当該ゲートバルブ26が設けられておらず、バッファーチャンバ14とトランスファーチャンバ16との間が常時、連通状態としてもよい。
The
バッファーチャンバ14とトランスファーチャンバ16の内部は、真空状態(真空環境下)に維持することができる。具体的には、トランスファーチャンバ16がプロセスチャンバ12と接続(ドッキング)した後、トランスファーチャンバ16のゲートバルブ26とプロセスチャンバ12のゲートバルブ22の間に挟まれた大気圧状態の微小空間(図示省略)に対してプロセスチャンバ12の環境制御装置24により真空引きを行い、真空状態にする。そして微小空間の圧力がトランスファーチャンバ16の内部の圧力と同じ圧力になったタイミングでトランスファーチャンバ16のゲートバルブ26を開く。その後、トランスファーチャンバ16の内部の圧力(微小空間の圧力も同じ)がプロセスチャンバ12の内部の圧力と同じ圧力になったタイミングでプロセスチャンバ12のゲートバルブ22を開く。これにより、トランスファーチャンバ16とプロセスチャンバ12とが連通状態になり、両者の間でウエーハの受け渡しが可能になる。
The interiors of the
なお、後述するようにロードロックチャンバ40のゲートバルブ42とトランスファーチャンバ16のゲートバルブ26との間でも微小空間が形成され得るが、これらの微小空間の体積は小さい方が好ましい。微小空間の体積を小さくすることにより、各チャンバの内部の圧力と同じ圧力になるまでの時間が短くなり、処理効率が向上する。
As will be described later, minute spaces may be formed between the
複数のプロセスチャンバ12が第一の直線方向Xに沿って配置されたプロセスチャンバ群12A、12Bが、例えば2個配置されている。各プロセスチャンバ群12A、12Bの間には、所定の離間領域30が設けられている。バッファーチャンバ14とトランスファーチャンバ16が一体的に配置された駆動モジュール28は、離間領域30に配置されている。離間領域30を最小限の面積にすることが好ましい。
For example, two
離間領域30には、バッファーチャンバ14とトランスファーチャンバ16が一体的に配置された駆動モジュール28を第一の直線方向X及び第一の直線方向Xに対して直交する第二の直線方向Yに沿って移動させるための駆動部32が配置されている。例えば、駆動部32として、リニアモータ駆動機構が好ましい。このように、離間領域30を最小限の面積にしつつ、駆動モジュール28が駆動部32により駆動されて、トランスファーチャンバ16がプロセスチャンバ12及びロードロックチャンバ40と接続し、ウエーハの受け渡しが可能になる。
In the spaced
なお、駆動部32は、プロセスチャンバ群12A、12Bの第一の直線方向Xに沿った長さに応じて、適宜延長することができる。これにより、多くのプロセスチャンバ12が第一の直線方向Xに沿って配置される構成において、駆動モジュール28の駆動領域が確保でき、トランスファーチャンバ16とプロセスチャンバ12を接続させることができる。
In addition, the
図1では、2個のプロセスチャンバ群12A、12Bを配置した構成を示したが、2個に限定されるものではない。例えば、3個以上のプロセスチャンバ群を配置して、各プロセスチャンバ群の間に設けられた離間領域に、バッファーチャンバ14とトランスファーチャンバ16が一体的に配置された駆動モジュール28を配置することができる。
Although FIG. 1 shows a configuration in which two
2個のプロセスチャンバ群12A、12Bの近傍には、基板自動搬送装置(EFEM)34が配置されている。基板自動搬送装置34には、ウエーハを把持するとともに、所定の方向に移動可能なロボットハンド36が設けられている。基板自動搬送装置34には、複数、例えば4個のロードポート38が配置されている。各ロードポート38には、ウエーハを保管可能なフープが搭載される。
A substrate automatic transfer device (EFEM) 34 is arranged near the two
基板自動搬送装置34の近傍には、ロードロックチャンバ40が配置されている。ロードロックチャンバ40は、ゲートバルブ42を備えている。ロードロックチャンバ40は、ゲートバルブ42の開閉動作により部屋の内部を大気に開放したり、また大気から遮断することができる。
A
ロードロックチャンバ40は、部屋の内部を大気圧の気圧下(大気圧環境下)に維持したり、又は部屋の内部を真空引きにして真空状態(真空環境下)に維持することができる環境制御装置(真空ポンプ等)44を備えている。
The load-
トランスファーチャンバ16がロードロックチャンバ40と接続(ドッキング)した後、トランスファーチャンバ16のゲートバルブ26とロードロックチャンバ40のゲートバルブ42の間に挟まれた大気圧状態の微小空間(図示省略)に対してロードロックチャンバ40の環境制御装置44により真空引きを行い、真空状態にする。そして微小空間の圧力がトランスファーチャンバ16の内部の圧力と同じ圧力になったタイミングでトランスファーチャンバ16のゲートバルブ26を開く。その後、トランスファーチャンバ16の内部の圧力(微小空間の圧力)がロードロックチャンバ40の内部の圧力と同じ圧力になったタイミングでロードロックチャンバ40のゲートバルブ42を開く。これにより、トランスファーチャンバ16とロードロックチャンバ40とが連通状態になり、両者の間でウエーハの受け渡しが可能になる。
After the
以上のように、各ロードポート38に搭載されたフープからウエーハがロボットハンド36により取り出され、ロードロックチャンバ40の内部に移管される。ロードロックチャンバ40の内部に移管されたウエーハは、トランスファーチャンバ16のウエーハ搬送装置18により取り出され、トランスファーチャンバ16の内部に移管される。その後、ウエーハは、トランスファーチャンバ16のウエーハ搬送装置18によりプロセスチャンバ12の内部に移管される(第1搬送ステップという)。
As described above, the wafer is taken out from the FOUP mounted on each
プロセスチャンバ12の内部で所定の物理的処理又は化学的処理(プロセス処理)が施されたウエーハは、トランスファーチャンバ16のウエーハ搬送装置18により取り出され、トランスファーチャンバ16を介してバッファーチャンバ14に移管される(第2搬送ステップという)。なお、ウエーハの移管時のゲートバルブの開閉動作に関する説明は、省略する。
A wafer that has undergone a predetermined physical or chemical treatment (process treatment) inside the
本実施形態では、バッファーチャンバ14とトランスファーチャンバ16を移動させて、それぞれのプロセスチャンバ12に対して、上述した第1搬送ステップ及び第2搬送ステップを繰り返して実行する。
In this embodiment, the
本実施形態によれば、各プロセスチャンバ12を第一の直線方向Xに沿って後付け配置でき、かつ隣接するプロセスチャンバ群12A、12Bの間に形成された離間領域30にバッファーチャンバ14とトランスファーチャンバ16が一体的に配置された駆動モジュール28を配置したことにより、システムの要求に応じて、複数のプロセスチャンバ12の後付け配置が自由になるとともに、デッドスペースを削減して小型化ができる。
According to this embodiment, each
隣接するプロセスチャンバ群12A、12Bの間に形成された離間領域30の面積を最小限とすることにより、駆動モジュール28の移動距離を短縮してウエーハの受け渡しに要する時間を削減でき、またシステムのさらなる小型化が可能になる。
By minimizing the area of the spaced
駆動モジュール28の駆動部32がリニアモータ駆動方式で駆動されるため、駆動モジュール28の位置制御を正確に行うことができ、また駆動に伴い粉塵等が発生せず、運転コストを削減できる。また、駆動モジュール28の駆動領域を容易に延長することができる。
Since the
本発明は、構造特徴について極めて詳細に説明してきたが、特許請求の範囲にて定義される本発明は、開示された特定の特徴に対して必ずしも限定される必要はない、ということを理解すべきである。むしろ、本実施形態では、特許請求の範囲に記載された発明を実現化するための好ましい一例として説明されているにすぎない。 Although the invention has been described in considerable detail with respect to structural features, it should be understood that the invention, as defined in the claims, is not necessarily limited to the specific features disclosed. should. Rather, the present embodiment is merely described as a preferred example for realizing the invention described in the claims.
したがって、本実施形態では、発明の例示的な実施例が記述されている一方で、当業者においては、多数のバリエーションや他の具体化も起こり得る。発明の精神及び範囲から逸脱しない範囲で、このようなバリエーションや他の実施例の実現が可能である。本実施形態において使用されている文言遣いと用語は、要約と同様に、説明の目的のためであり、限定的な意味に解釈されるべきではない。 Thus, while this embodiment describes an exemplary embodiment of the invention, many variations and other implementations will occur to those skilled in the art. Such variations and other implementations can be made without departing from the spirit and scope of the invention. The phraseology and terminology used in the present description, as well as the abstract, are for the purpose of description and should not be construed as limiting.
なお、本実施形態は、本発明の一態様を示したものであり、本発明がこれに限られるものではない。本実施形態例に対する設計変更程度の差異は、当然に、本発明の技術的思想の範囲内に含まれる。 Note that this embodiment shows one aspect of the present invention, and the present invention is not limited to this. The difference in the degree of design change with respect to this embodiment is naturally included within the scope of the technical concept of the present invention.
10 真空ウエーハ搬送システム
12 プロセスチャンバ
12A プロセスチャンバ群
12B プロセスチャンバ群
14 バッファーチャンバ
16 トランスファーチャンバ
18 ウエーハ搬送装置
20 プロセス処理装置
22 ゲートバルブ
24 環境制御装置
26 ゲートバルブ
28 駆動モジュール
30 離間領域
32 駆動部
34 基板自動搬送装置
36 ロボットハンド
38 ロードポート
40 ロードロックチャンバ
42 ゲートバルブ
44 環境制御装置
10 vacuum
Claims (3)
真空環境下において前記ウエーハを収容可能なバッファーチャンバと、
前記ウエーハを前記プロセスチャンバに送り出し又は前記プロセスチャンバから前記ウエーハを取り出すウエーハ搬送装置と、前記ウエーハが通過するゲートバルブと、を有するトランスファーチャンバと、
を含む真空ウエーハ搬送システムであって、
複数の前記プロセスチャンバが、第一の直線方向に沿って増設可能であり、
前記バッファーチャンバと前記トランスファーチャンバとが連通可能となるように前記第一の直線方向に沿って配置され、前記バッファーチャンバと前記トランスファーチャンバが一体的に駆動する駆動モジュールを構成し、
複数の前記プロセスチャンバが前記第一の直線方向に沿って配置されてなるプロセスチャンバ群を複数群設け、
前記各プロセスチャンバ群同士の間には、所定の離間領域が設けられ、
前記駆動モジュールが前記離間領域に配置される、真空ウエーハ搬送システム。 a process chamber having a gate valve through which the wafer passes and an environment control device for creating a vacuum state inside, and performing a predetermined physical or chemical treatment on the wafer in a vacuum environment;
a buffer chamber capable of accommodating the wafer in a vacuum environment;
a transfer chamber having a wafer transfer device for sending the wafer to or removing the wafer from the process chamber; and a gate valve through which the wafer passes;
A vacuum wafer transfer system comprising:
a plurality of said process chambers can be expanded along a first linear direction;
configuring a drive module arranged along the first linear direction so that the buffer chamber and the transfer chamber can communicate with each other, and integrally driving the buffer chamber and the transfer chamber;
providing a plurality of process chamber groups in which a plurality of process chambers are arranged along the first linear direction;
A predetermined separation area is provided between each of the process chamber groups,
A vacuum wafer transfer system, wherein the drive module is located in the spaced area.
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