JP7404412B2 - 統合バッファを備えたウエハ搬送アセンブリ - Google Patents

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Description

本実施形態は、半導体ウエハ処理設備に関し、特に、マルチチャンバ処理ツールシステム、装置、および、関連方法に関する。
半導体製造工場（一般に「工場」と呼ぶ）では、空間が限られていて高価であり、容易に拡張できない。したがって、最大の生産性を達成するために、効率的な空間利用が望まれる。ただし、メンテナンスおよびサービスのために工場内の設備に十分なアクセスを提供する必要もある。
本発明の実施形態は、このような課題に対処するものである。
本開示の実施形態は、コンパクトなクラスタツールアーキテクチャに関連する方法、装置、および、システムを提供する。アーキテクチャは、基板搬送アセンブリの下方に規定されたサービストンネルを備え、サービストンネルは、工場フロアの高さよりも低いサブフロア空間を利用する。また、ウエハ搬送アセンブリは、コンパクトなフットプリントを達成するように配置されると共にウエハ搬送アセンブリを通してのウエハ移動の構成に柔軟性を提供する複数のバッファを備えうる。
本開示の実施形態によれば、ウエハを処理するためのクラスタツールシステムが提供されており：クラスタツールシステムの縦軸に沿って伸び、装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）に向かって方向付けられた前端を有し、前端の反対側の後端を有するウエハ搬送アセンブリと；ウエハ搬送アセンブリの第１側面に沿ってウエハ搬送アセンブリに接続された少なくとも２つの処理モジュールであって、ウエハ搬送アセンブリは、第１側面に沿って接続された少なくとも２つの処理モジュールまでおよび処理モジュールからウエハを搬送するよう構成されている処理モジュールと；ウエハ搬送アセンブリの第２側面に沿ってウエハ搬送アセンブリに接続された少なくとも２つの処理モジュールであって、ウエハ搬送アセンブリは、第２側面に沿って接続された少なくとも２つの処理モジュールまでおよび処理モジュールからウエハを搬送するよう構成されている処理モジュールと；ウエハ搬送アセンブリの下に規定されたサービストンネルであって、サービストンネルは、クラスタツールシステムの縦軸に沿ってウエハ搬送アセンブリの前端から後端まで伸び、サービストンネルは、ウエハ搬送アセンブリの下側と、ウエハ搬送アセンブリの下に配置されたサービスフロアとの間に規定された垂直寸法を有し、サービスフロアは、クラスタツールシステムが配置された工場フロアの高さよりも低い高さに規定されているサービストンネルとを備える。
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、縦軸に沿って互いに接続された少なくとも２つのウエハ搬送モジュールを備えており、ウエハ搬送モジュールの各々は、ウエハ搬送アセンブリの第１側面に沿って接続された処理モジュールの１つに接続し、ウエハ搬送モジュールの各々は、ウエハ搬送アセンブリの第２側面に沿って接続された処理モジュールの１つに接続している。
いくつかの実施形態において、クラスタツールシステムは、さらに：ウエハ搬送アセンブリの第１側面に沿って接続された少なくとも２つの処理モジュールを支持するよう構成され、さらに、工場フロア上に位置するよう構成された少なくとも２つの処理モジュールフレームと；ウエハ搬送アセンブリの第１側面に沿って接続された少なくとも２つの処理モジュールを支持するよう構成され、さらに、工場フロア上に位置するよう構成された少なくとも２つの処理モジュールフレームとを備える。
いくつかの実施形態において、階段セットが、実質的にウエハ搬送アセンブリの後端の下に規定されたサービストンネルの後端に規定されており、階段セットは、工場フロアからサービスフロアに下りる経路を規定するよう構成されている。
いくつかの実施形態において、サービスフロアの高さは、工場フロアの高さより低い約１フィート（３０．５ｃｍ）～２フィート（６１ｃｍ）である。
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリの前面は、ＥＦＥＭに対するアクセスを制御するロードロックに接続するよう構成されており、サービストンネルの前端は、実質的にＥＦＥＭまで伸びている。
いくつかの実施形態において、サービストンネルの高さは、約６フィート（１８３ｃｍ）～８フィート（２４４ｃｍ）である。
いくつかの実施形態において、サービストンネルの第１側面は、ウエハ搬送アセンブリの第１側面に沿って接続された処理モジュールへのアクセスを提供し、サービストンネルの第２側面は、ウエハ搬送アセンブリの第２側面に沿って接続された処理モジュールへのアクセスを提供する。
いくつかの実施形態において、サービストンネルの第１側面は、ウエハ搬送アセンブリの第１側面に沿って接続された処理モジュールのために規定された１または複数のガスボックスへのアクセスを提供し、サービストンネルの第２側面は、ウエハ搬送アセンブリの第２側面に沿って接続された処理モジュールのために規定された１または複数のガスボックスへのアクセスを提供する。
いくつかの実施形態において、サービストンネルは、ＳＥＭＩ Ｅ７２規格に準拠している。
本開示の実施形態によれば、ウエハを処理するためのクラスタツールシステムが提供されており：クラスタツールシステムの縦軸に沿って伸び、装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）に向かって方向付けられた前端を有し、前端の反対側の後端を有するウエハ搬送アセンブリと；ウエハ搬送アセンブリの第１側面に沿ってウエハ搬送アセンブリに接続された少なくとも２つの処理モジュールであって、ウエハ搬送アセンブリは、第１側面に沿って接続された少なくとも２つの処理モジュールまでおよび処理モジュールからウエハを搬送するよう構成されている処理モジュールと；ウエハ搬送アセンブリの第２側面に沿ってウエハ搬送アセンブリに接続された少なくとも２つの処理モジュールであって、ウエハ搬送アセンブリは、第２側面に沿って接続された少なくとも２つの処理モジュールまでおよび処理モジュールからウエハを搬送するよう構成されている処理モジュールと；ウエハ搬送アセンブリの下に規定されたサービストンネルであって、サービストンネルは、クラスタツールシステムの縦軸に沿ってウエハ搬送アセンブリの前端から後端まで伸び、サービストンネルは、ウエハ搬送アセンブリの下側と、ウエハ搬送アセンブリの下に配置されたサービスフロアとの間に規定された垂直寸法を有し、サービスフロアは、クラスタツールシステムが配置された工場フロアの高さよりも低い高さに規定され、サービスフロアの高さは、工場フロアの高さより低い約１フィート（３０ｃｍ）～２フィート（６０ｃｍ）であるサービストンネルと；ウエハ搬送アセンブリの第１側面に沿って接続された少なくとも２つの処理モジュールを支持するよう構成され、さらに、工場フロア上に位置するよう構成された少なくとも２つの処理モジュールフレームと；ウエハ搬送アセンブリの第１側面に沿って接続された少なくとも２つの処理モジュールを支持するよう構成され、さらに、工場フロア上に位置するよう構成された少なくとも２つの処理モジュールフレームと；サービストンネルの高さは、サービスフロアの高さおよび処理モジュールフレームの高さによって規定され、サービストンネルの高さは、約６フィート（１８０ｃｍ）～８フィート（２４０ｃｍ）である。
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、縦軸に沿って互いに接続された少なくとも２つのウエハ搬送モジュールを備えており、ウエハ搬送モジュールの各々は、ウエハ搬送アセンブリの第１側面に沿って接続された処理モジュールの１つに接続し、ウエハ搬送モジュールの各々は、ウエハ搬送アセンブリの第２側面に沿って接続された処理モジュールの１つに接続している。
いくつかの実施形態において、階段セットが、実質的にウエハ搬送アセンブリの後端の下に規定されたサービストンネルの後端に規定されており、階段セットは、工場フロアからサービスフロアに下りる経路を規定するよう構成されている。
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリの前面は、ＥＦＥＭに対するアクセスを制御するロードロックに接続するよう構成されており、サービストンネルの前端は、実質的にＥＦＥＭまで伸びている。
いくつかの実施形態において、サービストンネルの第１側面は、ウエハ搬送アセンブリの第１側面に沿って接続された処理モジュールへのアクセスを提供し、サービストンネルの第２側面は、ウエハ搬送アセンブリの第２側面に沿って接続された処理モジュールへのアクセスを提供する。
いくつかの実施形態において、サービストンネルの第１側面は、ウエハ搬送アセンブリの第１側面に沿って接続された処理モジュールのために規定された１または複数のガスボックスへのアクセスを提供し、サービストンネルの第２側面は、ウエハ搬送アセンブリの第２側面に沿って接続された処理モジュールのために規定された１または複数のガスボックスへのアクセスを提供する。
いくつかの実施形態において、サービストンネルは、ＳＥＭＩ Ｅ７２規格に準拠している。
本開示の実施形態によれば、ウエハ搬送アセンブリが提供されており：第１ウエハ搬送モジュールと；第２ウエハ搬送モジュールと；第１および第２ウエハ搬送モジュールの間に接続されたバッファモジュールであって、第１ウエハ搬送モジュール、第２ウエハ搬送モジュール、および、バッファモジュールは、単一方向軸に整列され、バッファモジュールは、第１バッファスタックおよび第２バッファスタックを有し、第１バッファスタックは、単一方向軸の第１側に配置されたバッファモジュールの第１側端に配置され、第２バッファスタックは、単一方向軸の第２側に配置されたバッファモジュールの第２側端に配置されている、バッファモジュールとを備え、単一方向軸の第１側に配置された第１ウエハ搬送モジュールの第１側は、第１処理モジュールに接続するよう構成され、単一方向軸の第１側に配置された第２ウエハ搬送モジュールの第１側は、第２処理モジュールに接続するよう構成され、バッファモジュールの第１側端は、第１および第２ウエハ搬送モジュールと第１および第２処理モジュールとの間に入れ子状に配置された第１側面突起を規定し、単一方向軸の第２側に配置された第１ウエハ搬送モジュールの第２側は、第３処理モジュールに接続するよう構成され、単一方向軸の第２側に配置された第２ウエハ搬送モジュールの第２側は、第４処理モジュールに接続するよう構成され、バッファモジュールの第２側端は、第１および第２ウエハ搬送モジュールと第３および第４処理モジュールとの間に入れ子状に配置された第２側面突起を規定し、第１ウエハ搬送モジュール、第２ウエハ搬送モジュール、および、バッファモジュールは、連続的な制御環境を規定するよう構成されている。
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、第１または第３処理モジュールの一方から、第１ウエハ搬送モジュール、第１または第２バッファスタックの一方、第２ウエハ搬送モジュール、第２または第４処理モジュールの一方まで、ウエハのための搬送路を規定するよう構成されている。
いくつかの実施形態において、第１および第２バッファスタックの各々は、約５～１０のウエハを格納するよう構成されている。
いくつかの実施形態において、制御環境は、真空制御された環境によって規定される。
いくつかの実施形態において、第１および第２バッファスタックは、複数のウエハ格納スロットを規定し、ウエハ格納スロットの少なくとも１つは、ウエハ搬送アセンブリによって規定された制御環境内でカバーウエハを格納するよう構成されている。
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、さらに、第２搬送モジュールに接続され、単一方向軸に沿って整列された第２バッファモジュールを備えており、第２バッファモジュールは、単一方向軸の第１側に配置された第２バッファモジュールの第１側端に位置する第３バッファスタックと、単一方向軸の第２側に配置された第２バッファモジュールの第２側端に位置する第４バッファスタックとを有する。
いくつかの実施形態において、第２バッファモジュールの第１側端は、第１側面突起を規定し、第２バッファモジュールの第２側端は、第４側面突起を規定する。
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、さらに、第２バッファモジュールに接続され、単一方向軸に沿って整列された第３ウエハ搬送モジュールを備えており、単一方向軸の第１側に配置された第３ウエハ搬送モジュールの第１側は、第５処理モジュールに接続するよう構成され、単一方向軸の第２側に配置された第３ウエハ搬送モジュールの第２側は、第６処理モジュールに接続するよう構成されている。
いくつかの実施形態において、第３側面突起は、第２および第３ウエハ搬送モジュールと第２および第５処理モジュールとの間に入れ子状に配置され、第４側面突起は、第２および第３ウエハ搬送モジュールと第４および第６処理モジュールとの間に入れ子状に配置されている。
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、ウエハ搬送アセンブリの前端からウエハ搬送アセンブリの後端まで伸びるサービストンネルの上に規定されている。
本開示の実施形態によれば、ウエハ搬送アセンブリが提供されており：ハウジングと；ハウジング内に配置された第１ウエハ搬送ロボットと；ハウジング内に配置された第２ウエハ搬送ロボットと；ハウジング内に配置され、第１および第２ウエハ搬送ロボットの間に位置する第１および第２バッファスタックとを備え；第１インターフェースが、ハウジングの第１側に沿って規定され、第１処理モジュールに接続するよう構成され；第２インターフェースが、ハウジングの第１側に沿って規定され、第２処理モジュールに接続するよう構成され；第１側面突起が、ハウジングの第１側に沿って第１および第２インターフェースの間に規定され、第１側面突起は、第１バッファスタックの位置を規定し、第１および第２ウエハ搬送ロボットと第１および第２処理モジュールとの間に入れ子状に配置され；第３インターフェースが、ハウジングの第２側に沿って規定され、第３処理モジュールに接続するよう構成され；第４インターフェースが、ハウジングの第２側に沿って規定され、第４処理モジュールに接続するよう構成され；第２側面突起が、ハウジングの第２側に沿って第３および第４インターフェースの間に規定され、第２側面突起は、第２バッファスタックの位置を規定し、第１および第２ウエハ搬送ロボットと第３および第４処理モジュールとの間に入れ子状に配置され；ウエハ搬送アセンブリは、連続的な制御環境を規定する。
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、第１または第３処理モジュールの一方から、第１ウエハ搬送ロボット、第１または第２バッファスタックの一方、第２ウエハ搬送ロボット、第２または第４処理モジュールの一方まで、ウエハのための搬送路を規定するよう構成されている。
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、さらに、真空源に接続するためのコネクタを備えており、連続的な制御環境は、真空制御された環境によって規定される。
いくつかの実施形態において、第１バッファスタックの上側部分が、複数の第１ウエハ格納スロットを規定し、第１バッファスタックの上側部分は、複数の第１ウエハ格納スロットの各々の間に規定された１または複数のセパレータを有し；第１バッファスタックの下側部分が、複数の第２ウエハ格納スロットを規定し、第１バッファスタックの下側部分は、複数の第２ウエハ格納スロットの各々の間に規定されたセパレータを有していない。
いくつかの実施形態において、第１バッファスタックの下側部分は、１または複数のカバーウエハまたはシーズニングウエハを格納するよう構成されている。
いくつかの実施形態において、第１および第２バッファスタックの各々は、約５～１０のウエハを格納するよう構成されている。
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、ウエハ搬送アセンブリの前端からウエハ搬送アセンブリの後端まで伸びるサービストンネルの上に規定されている。
本開示の実施形態によれば、ロードロックアセンブリが提供されており：装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）とウエハ搬送モジュールとの間を接続するよう構成された第１ロードロックであって、ＥＦＥＭは実験室周囲条件に維持され、ウエハ搬送モジュールは真空条件に維持され、ウエハ搬送モジュールはウエハ搬送アセンブリの一部であり、ウエハ搬送アセンブリは、ウエハ搬送アセンブリに接続された１または複数の処理モジュールにまでおよび処理モジュールからウエハを搬送するよう構成されている第１ロードロックと；第１ロードロックの上に配置され、ＥＦＥＭとウエハ搬送モジュールとの間を接続するよう構成された第２ロードロックと；第２ロードロックの上に配置された後処理モジュールであって、ウエハ搬送アセンブリに接続された処理モジュールの少なくとも１つで処理された処理済みウエハに後処理動作を実施するよう構成され、ウエハ搬送モジュールに接続するよう構成されている後処理モジュールとを備える。
いくつかの実施形態において、後処理モジュールは、第２ロードロックの上に積み重ねられ、第２ロードロックは、第１ロードロックの上に積み重ねられている。
いくつかの実施形態において、第１ロードロックは、ＥＦＥＭからウエハ搬送モジュール内にウエハを移動させるよう構成され；第２ロードロックは、ウエハ搬送モジュールからＥＦＥＭにウエハを移動させるよう構成されている。
いくつかの実施形態において、後処理モジュールは、剥離処理または不動態化処理を処理済みウエハに実行するよう構成されている。
いくつかの実施形態において、ロードロックアセンブリは、さらに：第１ロードロックに隣接して配置され、ＥＦＥＭとウエハ搬送モジュールとの間を接続するよう構成された第３ロードロックと；第３ロードロックの上に第２ロードロックに隣接して配置され、ＥＦＥＭとウエハ搬送モジュールとの間を接続するよう構成された第４ロードロックと；第４ロードロックの上に配置された第２後処理モジュールであって、処理済みウエハに後処理動作を実施するよう構成され、ウエハ搬送モジュールに接続するよう構成されている第２後処理モジュールとを備える。
いくつかの実施形態において、第２後処理モジュールは、第４ロードロックの上に積み重ねられ、第４ロードロックは、第３ロードロックの上に積み重ねられている。
いくつかの実施形態において、第１および第２ロードロックは、ＥＦＥＭからウエハ搬送モジュール内にウエハを移動させるよう構成され；第３および第４ロードロックは、ウエハ搬送モジュールからＥＦＥＭにウエハを移動させるよう構成されている。
本開示の実施形態によれば、システムが提供されており：装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）と；第１処理モジュールおよび第２処理モジュールに接続するよう構成されたウエハ搬送モジュールと、第１および第２処理モジュールにウエハを移動させると共に第１および第２処理モジュールからウエハを移動させるためのロボットとを備えたウエハ搬送アセンブリと；ＥＦＥＭとウエハ搬送モジュールの前面との間に接続され、ＥＦＥＭからウエハ搬送モジュールにウエハを移動させるよう構成された第１ロードロックおよび第２ロードロックと；ＥＦＥＭとウエハ搬送モジュールの前面との間に接続され、ウエハ搬送モジュールからＥＦＥＭにウエハを移動させるよう構成された第３ロードロックおよび第４ロードロックとを備える。
いくつかの実施形態において、第１および第２ロードロックは、スタック構成で配置され；第３および第４ロードロックは、第１および第２ロードロックに隣接して、スタック構成で配置されている。
いくつかの実施形態において、システムは、さらに：ウエハ搬送モジュールの前面に接続され、処理済みウエハに後処理動作を実施するよう構成された第１後処理モジュールと；ウエハ搬送モジュールの前面に接続され、処理済みウエハに後処理動作を実施するよう構成された第２後処理モジュールとを備える。
いくつかの実施形態においてて、第１または第２処理モジュールは、エッチング動作を実施するよう構成され、第１または第２処理モジュールは、エッチング動作の実施後に剥離動作を実施するよう構成されている。
いくつかの実施形態において、ロボットは、エッチング動作の実施に向けて、第１ロードロックから第１処理モジュールにウエハを搬送し、その後、剥離動作の実施に向けて、第１処理モジュールから第１後処理モジュールにウエハを搬送し、その後、ウエハ搬送アセンブリから出すために、第１後処理モジュールから第３ロードロックにウエハを搬送するよう構成されている。
本開示の実施形態によれば、ウエハを処理するための方法が提供されており：装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）から第１ロードロックを通してウエハ搬送アセンブリにウエハを搬送する工程であって、第１ロードロックは、ＥＦＥＭとウエハ搬送アセンブリとの間に接続されている工程と；ウエハに処理動作を実施するよう構成され、ウエハ搬送アセンブリに接続された処理モジュールに、ウエハを移動させる工程と；処理動作の実施後に、ウエハに後処理動作を実施するよう構成された後処理モジュールにウエハを移動させる工程であって、後処理モジュールは、ウエハ搬送アセンブリに接続され、第１ロードロックと共に垂直スタック構成で配置されている工程と、後処理動作の実施後に、後処理モジュールから、ウエハ搬送アセンブリに接続された第２ロードロックを通して、ＥＦＥＭに、ウエハを移動させる工程であって、第２ロードロックは、ＥＦＥＭとウエハ搬送アセンブリとの間に接続されている工程とを備える。
いくつかの実施形態において、処理動作はエッチング動作であり、後処理動作は剥離動作である。
いくつかの実施形態において、第２ロードロックは、第１ロードロックと垂直スタック構成で配置されている。
いくつかの実施形態において、第２ロードロックは、第１ロードロックおよび不動態化モジュールによって規定された垂直スタック構成に隣接して配置されている。
本開示の実施形態に従って、ウエハを処理するためのクラスタツールの一部を断面にて示す概念図。
本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムを示す斜視図。
本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムを示す斜視図。
本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムを示す断面図。
本開示の実施形態に従って、ウエハを処理するためのクラスタツールの一部を断面にて示す概念図。
本開示の実施形態に従って、ウエハを処理するためのクラスタツールを一部破断して示す図。
本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムの俯瞰図において、システムの様々な装置の断面を示す概念図。
は、本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送アセンブリを示す斜視図。
本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送アセンブリの内部が見えるように、カバープレートを取り外した図３Ａのウエハ搬送アセンブリを示す斜視図。
本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送モジュールを示す斜視図。
本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送モジュール１０２と、それに取り付けられたバッファモジュール４１０とを示す斜視図。
本開示の実施形態に従って、バッファスタック５００を断面にて示す概念図。
本開示の実施形態に従って、バッファスタックを示すバッファモジュールの一部の断面図。
本開示の実施形態に従って、システムの様々な構成要素を通して移動される時のウエハの向きを示したクラスタツールシステムの説明図。
本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムの一部を示す断面図。
本開示の実施形態に従って、統合された後処理モジュールを備えたロードロックの構成を示す概念図。
本開示のシステムを制御するための制御モジュールを示す説明図。
本開示の実施形態は、ウエハ搬送アセンブリの下方に規定されたサービストンネルの形態でＳＥＭＩ準拠のアクセス空間を備えたコンパクトなフットプリントのクラスタツールアーキテクチャに関する方法、装置、および、システムを提供する。ウエハ搬送アセンブリは、さらに、いくつかのバッファを備えてよく、バッファは、ウエハ搬送アセンブリの残り部分と同じ制御環境（例えば、真空条件）に維持され、ウエハ搬送アセンブリを通してのウエハ移動を構成するために大きい柔軟性を提供する。本実施形態は、処理、装置、システム、デバイス、材料、または、方法など、種々の形態で実施できることを理解されたい。以下に、いくつかの実施形態を記載する。
図１Ａは、本開示の実施形態に従って、ウエハを処理するためのクラスタツールの一部を示す断面概念図である。図の実施形態では、工場フロア１１６が図示されており、その上に装置が配置されうる。工場フロア１１６は、下層のサブフロア１２０に支持された高床のフロアとして規定される。工場フロア１１６は、一連のタイルによって規定されてよく、タイルは、タイルを通る空気流が工場環境から粒子を除去することを可能にするように孔あきであってよい。タイルは、サブフロア１２０の上方に支柱１１８によって支持される。いくつかの実施形態において、工場フロアとサブフロア１２０との間の距離は、約２フィート（約６０センチメートル）である。いくつかの実施形態において、工場フロアとサブフロア１２０との距離は、約１．５～２．５フィート（約４５～７５センチメートル）の範囲である。いくつかの実施形態において、工場フロア１１６とサブフロア１２０との距離は、約１～４フィート（約０．３～１．２メートル）の範囲である。
いくつかの実施形態において、サブフロア１２０は、コンクリートワッフルスラブによって規定される。工場フロア１１６とサブフロア１２０との間に規定されたサブフロア空間１２１は、処理ガスライン、真空ライン、電気／ＲＦライン／フィード、データケーブル、液体供給ラインなど、様々な設備ラインを通すために利用できる。かかるラインの通過は、サブフロア１２０に沿ってよく、サブフロア１２０を通して下のフロアに伸びて、下のフロアに配置された補助装置への接続を可能にしてもよいことがわかる。
処理モジュール１００および１０６が、工場フロア１１６の上方の高い位置に配置される。より具体的には、図の実施形態において、処理モジュール１００および１０６は、それぞれ、処理モジュールフレーム１０８および１１０によって支持されている。各処理モジュールフレームは、それぞれの処理モジュールを持ち上げることにより、処理モジュールの動作に必要な様々な設備および装置を収容するために処理モジュールの下の空間を提供するよう構成されている。処理モジュールの下に設備を置くことにより、動作に必要な水平空間が節約され、それは、所与のクラスタツールシステム内で処理モジュールを互いのより近くに配置することを可能にし、それにより、隣接するクラスタツールシステムを互いのより近くに配置することも可能にする。
いくつかの実施形態において、処理モジュールフレームによって規定された処理モジュールの下の空間は、処理モジュールから下方に伸びる所定の垂直長さを有するＲＦフィードを収容するために最小限の高さを有するよう構成される。ＲＦフィード構造は、処理モジュールのチャンバ内で上下に移動されるよう構成されたチャックに結合されることにより、ＲＦフィード構造も上下に移動されるように構成されてよく、そのため、処理モジュールフレームは、かかる垂直移動を許容するのに十分な高さを提供するよう構成される。
処理モジュールおよびクラスタツールシステムが、より緊密に詰められると、工場の所与の面積での装置およびクラスタツールシステムの数に対して、アクセス空間がより制限されるようになる。これは、装置へのアクセスが限られていることで、サービスまたは修理動作の実施がより困難になり、装置の一部または全体を分解または移動させるなど、必要な装置へのアクセスを得るためにさらなるステップが必要になりうるため、問題になりうる。かかるさらなるステップは、休止時間を増大させるため、コンパクトなフットプリント構成で達成される歩留まりの向上の一部を削減することになる。
これらの問題に対処するために、本開示の実施形態によれば、クラスタツールのウエハ搬送モジュール（ウエハ搬送モジュール１０２など）の下方の空間に、サービストンネル１２４が提供される。サービストンネル１２４は、さらに、ウエハ搬送モジュール１０２の下方のサービスフロア１２２によって規定される。サービスフロア１２２は、工場フロア１１６よりも低いフロアであり、工場フロアより低いがサブフロア１２０より高い高さに規定される。したがって、サービスフロア１２２は、工場フロア１１６とサブフロア１２０との間に存在するサブフロア空間を活用し、この空間を利用してサービストンネル１２４にさらなる高さを提供する。サービストンネル１２４は、ウエハ搬送モジュール１０２とサービスフロア１２２との間に規定され、平均サイズ（約５～６フィート（約１５０～１８０ｃｍ））の人が立つのに十分な高さＨ１を有する。いくつかの実施形態において、高さＨ１は、約２～８フィート（約０．６～２．４メートル）の範囲である。いくつかの実施形態において、高さＨ１は、約５．５～７．５フィート（約１．７～２．３メートル）の範囲である。いくつかの実施形態において、高さＨ１は、約７フィート（約２．１メートル）である。
本開示の実施形態に従って規定されたサービストンネル１２４およびクラスタツールアーキテクチャは、半導体製造装置のための空間要件を定めたＳＥＭＩ（半導体製造装置材料協会）Ｅ７２規格に準拠していることを理解されたい。
図の実施形態では、ウエハ搬送モジュール１０２の一部であるロボットアクチュエータ１０４が、本開示の完全を期すために示されている。図のロボットアクチュエータ１０４は、ウエハ搬送モジュール１０２の本体から下方に伸びる略円筒形の構造であると考えられる。ロボットアクチュエータ１０４に隣接して（ロボットアクチュエータに対して前方、後方、および、側方）、サービストンネル空間の高さがサービスフロア１２２からウエハ搬送モジュール１０２の底部まで伸びており、平均的なサイズの人が障害なしに立つのに十分な高さＨ１を提供する。
サービストンネル１２４は、処理モジュール１００および１０６の間、さらに、処理モジュールフレーム１０８および１１０の間に規定されている。いくつかの実施形態において、それぞれ処理モジュール１００および１０６に供給を行うガスボックス１１２および１１４が、サービストンネル１２４の側面に沿って配置されている。したがって、サービストンネル１２４は、幅Ｗ１を有しうる。いくつかの実施形態によれば、幅Ｗ１は、約２～６フィート（約０．６～１．８メートル）の範囲にある。いくつかの実施形態において、幅Ｗ１は、約２．５～４フィート（約０．７～１．３メートル）の範囲にある。いくつかの実施形態において、幅Ｗ１は、約３～３．５フィート（約０．９～１．１メートル）の範囲にある。処理モジュールフレームの内側向きの部分は、サービストンネルの側壁を規定する。
サービストンネル１２４は、クラスタツールシステムの内部領域からクラスタツールシステムの装置へのアクセスを提供する。このアクセスは、クラスタツールシステムの処理モジュールおよびその他の装置が互いの非常に近くに配置されて、システムのフットプリントが削減されるため重要である。より具体的には、サービストンネル１２４は、ウエハ搬送モジュール１０２の下側ならびに処理モジュール１００および１０６の内側へのアクセスを提供する。ガスボックス１１２および１１４は、それぞれ、処理モジュール１００および１０６に供給するガスラインへのアクセスを提供する。ガスボックス１１２および１１４は、サービストンネルの側壁に沿って規定されており、サービストンネル１２４からアクセス可能である。
サービストンネルの内部の高さＨ１は、工場フロア１１６の高さよりも低いサービスフロア１２２の深さＤ１、ならびに、処理モジュールフレーム１０８および１１０が処理モジュール１００および１０６を持ち上げるよう構成された高さＨ２など、システムの様々な構成要素の垂直寸法によって規定される。サービスフロアの利用可能な深さは、サブフロアより高い工場フロアの高さ（すなわち、高さＨ１）に依存する。したがって、様々な実施形態において、サービスフロアの深さＤ１は、０～Ｈ１の値の範囲であってよい。いくつかの実施形態において、深さＤ１は、約０～４フィート（約０～６０ｃｍ）の範囲である。いくつかの実施形態において、深さＤ１は、約１～２フィート（約３０～６０ｃｍ）の範囲である。いくつかの実施形態において、深さＤ１は、約１．５～１．８フィート（約４５～５５ｃｍ）の範囲である。
いくつかの実施形態において、処理モジュールフレームの高さＨ２は、約２～６フィート（約０．６～１．８メートル）の範囲である。いくつかの実施形態において、高さＨ２は、約３～６フィート（約０．９～１．８メートル）の範囲である。いくつかの実施形態において、高さＨ２は、約２．５～４．５フィート（約０．８～１．４メートル）の範囲である。いくつかの実施形態におけるサービストンネル１２４は、１または複数のウエハ搬送モジュール（ウエハ搬送モジュール１０２など）によって規定されたウエハ搬送アセンブリの下方に規定される。いくつかの実施形態において、サービストンネルは、装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）に規定されたフロントエンドから最後尾のウエハ搬送モジュールの背面によって規定れたバックエンドまで長く伸びる。サービストンネル１２４のサービスフロア１２２は、ウエハ搬送アセンブリの下方に配置されたピットを規定して、人がピット内で妨げられずに立つことを可能にするのに十分な垂直高さを提供するものであると、概念的に理解することができる。
サービストンネル１２４へは、工場フロアへ開いたサービストンネルの後端から入ることができる。サービストンネル１２４への出入りの手段を提供するために、はしごまたはステップ／階段をサービストンネル１２４の後端に配置して、サービスフロア１２２から工場フロア１１６までの通路を規定できる。いくつかの実施形態において、開くと階段状になるが使用しない時に折りたたむこともできる折りたたみ式の脚立を提供してもよい。このように、必要な時に出入りのための階段が提供されるが、必要でない時には収容できるため、標準的なサービスフロア空間の要件を満たすためにサービスフロア空間を占有しない。いくつかの実施形態において、折りたたんだ時の脚立が、サービストンネルへの入り口をふさぐことで、システムの安全性を向上させ、人が誤ってサービストンネルへ落下することを防ぐよう構成されてもよい。
図１Ｂは、本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムを示す斜視図である。図の実施形態では、サービストンネル１２４の後端開口部が見えている。図に示すように、サービストンネル１２４は、ウエハ搬送アセンブリ２０９の下で、ＥＦＥＭ２００の方に向いたウエハ搬送アセンブリ２０９の前端から、前端の反対側のウエハ搬送アセンブリ２０９の後端まで伸びるように規定されている。
図１Ｃは、本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムを示す斜視図である。図の実施形態では、工場階およびサブ工場階が示されており、処理モジュールの動作のための補助装置がサブ工場階に配置されている。サービストンネル１２４の前端１２８が、図の実施形態では見えている。本開示の実施形態に従って示すように、サービストンネル１２４の前端１２８は、ＥＦＥＭ２００にまで伸びてよい。
図１Ｄは、本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムを示す断面図である。この図の実施形態も、工場階とサブ工場階との間の関係性を示している。図の人物は、およそ縮尺通りに示されており、サービストンネル１２４内で人が動くのに利用可能な空間を示唆している。
図１Ｅは、本開示の実施形態に従って、ウエハを処理するためのクラスタツールの一部を示す断面概念図である。図１Ｅの実施形態において、サービストンネル１２４のフロアは、工場フロア１１６の高さに規定されている。いくつかの実施形態において、サービストンネル１２４のフロアは、工場フロア１１６によって規定されうる。しかし、別の実施形態においては、サービストンネル１２４のフロアは、工場フロア１１６の高さに規定されるが、周囲の工場フロア１１６とは異なる構造を有してもよい。処理モジュールフレーム１０８および１１０の高さＨ２は、図１Ａの実施形態と比べて大きいことがわかる。図１Ｅを続けて参照して示す実施形態において、サービストンネル１２４のフロアは、工場フロア１１６の高さに規定されており、処理モジュールフレームの高さＨ２は、通例、約２～６フィート（約０．６～１．８メートル）の範囲である。いくつかの実施形態において、高さＨ２は、約４．５～６．５フィート（約１．４～２メートル）の範囲である。いくつかの実施形態において、高さＨ２は、約４～７フィート（約１．２～２．１メートル）の範囲である。
図１Ｆは、本開示の実施形態に従って、ウエハを処理するためのクラスタツールを示す切り取り図（縦軸の前後方向に沿った垂直切り取り図）である。したがって、この図には、サービストンネル１２４の内部が示されている。ガスボックス１１４、１３４、および、１３６は、それぞれ、処理モジュール１０６、２１４、および、２２０に供給するガスラインへのアクセスを提供する。ガスボックスは、工場から空気を排気するスクラブ排気ダクト１３２の上に配置されている。図の実施形態では、排気ダクト１３２のサイドカバーが取り外されている。ガスボックスは、穿孔１３７を備えており、それらの穿孔を通して工場から排気ダクト１３２へ空気を流すことができるようになっている。図の破線矢印は、ガスボックスを通って排気ダクトに入り、最終的に工場のサブフロアを通って除去される空気流の方向を示す。
さらに、いくつかの実施形態では、ガスライン１３８が、排気ダクト１３２の内部に配置されている。排気ダクト内にガスラインを通すことにより、工場内の空間が節約され、排気ダクトがさらなる機能を果たすことを可能にする。さらに、排気ダクト内にガスラインを配置することにより、任意の漏れたガス種が即座に排気ダクトを介して排気されるので、ガスライン漏れによる工場内の汚染の可能性が最小化される。汚染のリスクが最小化されるので、（ガスラインを排気ダクトの外側に配置する場合に用いる材料よりも）グレードの低いガスライン材料を利用できる場合があり、それにより、コストが削減される。
図２は、本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムの俯瞰図において、システムの様々な装置の概念断面を示す図である。クラスタツールシステムの前面は、装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）２００によって規定されており、ＥＦＥＭ２００は、複数のウエハ搬送コンテナ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、および、２０４ｄをそれぞれ受け入れるための複数のロードポート２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、および、２０２ｄを備える。いくつかの実施形態において、ウエハ搬送コンテナは、前開き一体型ポッド（ＦＯＵＰ）である。ＥＦＥＭ２００は、さらに、バッファステーション２０６ａ、２０６ｂ、および、２０６ｃを備えてよい。ＥＦＥＭ２００、ならびに、そのバッファステーション２０６ａ、２０６ｂ、および、２０６ｃは、制御された周囲条件下または大気条件下で作動されうる。
ＥＦＥＭ２００の後部には、ウエハ搬送アセンブリ２０９への通路を規定するロードロック２０８が接続されている。ウエハ搬送アセンブリは、直列に接続されてロードロック２０８から後方に伸びる複数のウエハ搬送モジュール１０２、２１２、および、２１８によって規定される。ウエハ搬送モジュールの各々は、隣接する処理モジュールへの出入りを制御する。例えば、ウエハ搬送モジュール１０２は、隣接する処理モジュール１００および１０６からウエハを出し入れするよう構成されている。ウエハ搬送モジュール２１２は、隣接する処理モジュール２１０および２１４からウエハを出し入れするよう構成されている。ウエハ搬送モジュール２１８は、隣接する処理モジュール２１６および２２０からウエハを出し入れするよう構成されている。
ウエハ搬送モジュールの各々は、ウエハを係合して持ち上げ、ウエハを搬送するよう構成されたロボット（ロボットウエハハンドラ）を備える。図の実施形態において、ウエハ搬送モジュール１０２、２１２、および、２１８は、それぞれ、ロボット２２２、２２４、および、２２６を備える。ロボットは、ウエハと係合するよう構成されたエンドエフェクタを有してよい。このように、ウエハ搬送モジュールのロボットは、ウエハ搬送アセンブリ２０９内でウエハを移動させ、さらに、隣接する処理モジュールからウエハを出し入れするよう構成されている。
図の実施形態において、ウエハ搬送アセンブリ２０９は、ウエハ搬送モジュール１０２、２１２、および、２１８によって規定される。ウエハ搬送アセンブリ２０９は、ロードロック２０８から最後部のウエハ搬送モジュール２１８の背面まで後方に伸びる。上述のように、サービストンネル１２４は、ウエハ搬送アセンブリ２０９の下方に規定される。いくつかの実施形態において、サービストンネル１２４は、（ウエハ搬送モジュール１０２のフロントエンドによって規定される）ウエハ搬送アセンブリ２０９の前端から、（ウエハ搬送モジュール２１８の後端によって規定される）ウエハ搬送アセンブリ２０９の後端まで伸びる。いくつかの実施形態において、サービストンネルは、その前端でＥＦＥＭ２００まで伸びている。サービストンネル１２４は、例えば、ウエハ搬送モジュールのロボット２２２、２２４、および、２２６を修理するために、ウエハ搬送モジュール１０２、２１２、および、２１８の下側へのアクセスを提供する。
ウエハ搬送アセンブリ２０９は、さらに、所与のウエハ搬送モジュールおよび隣接する処理モジュールの間の開口部を制御するゲートバルブを備える。図の実施形態において、ゲートバルブ２２８は、ウエハ搬送モジュール１０２および処理モジュール１００の間の開口部を制御し；ゲートバルブ２３０は、ウエハ搬送モジュール１０２および処理モジュール１０６の間の開口部を制御し；ゲートバルブ２３２は、ウエハ搬送モジュール２１２および処理モジュール２１０の間の開口部を制御し；ゲートバルブ２３４は、ウエハ搬送モジュール２１２および処理モジュール２１４の間の開口部を制御し；ゲートバルブ２３６は、ウエハ搬送モジュール２１８および処理モジュール２１６の間の開口部を制御し；ゲートバルブ２３８は、ウエハ搬送モジュール２１８および処理モジュール２２０の間の開口部を制御する。
所与のゲートバルブを開いて、対応するウエハ搬送モジュールによって隣接する処理モジュールからウエハを出入りさせることを可能にできる。ゲートバルブは、例えば、処理モジュール内に配置されたウエハの処理のために、または、ウエハ搬送モジュールからの処理モジュールの分離を必要とする任意のその他の動作の実施のために、隣接する処理モジュールを分離するために閉じられてよい。いくつかの実施形態において、ゲートバルブ２２８、２３０、２３２、２３４、２３６、および、２３８は、ウエハ搬送アセンブリ２０９に一体化されている。ゲートバルブをウエハ搬送モジュール２０９に一体化することにより、ウエハ搬送アセンブリの全体のフットプリントが、（非一体型のゲートバルブを有するウエハ搬送アセンブリに比べて）削減される。ウエハ搬送アセンブリ２０９の内部環境は制御され、真空環境または制御された周囲環境として規定されうる。いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリ２０９は、不活性ガスで満たされる。様々な実施形態において、ウエハ搬送アセンブリ２０９は、大気条件から真空条件までの範囲の圧力条件下で作動される。本開示のいくつかの実施形態によれば、真空条件は、約７６０Ｔｏｒｒ未満の内部圧力によって定義されうる。本開示のいくつかの実施形態によれば、真空条件は、約１０Ｔｏｒｒ未満の内部圧力によって定義されうる。いくつかの実施形態において、真空条件は、約１×１０-9Ｔｏｒｒ～約１Ｔｏｒｒの範囲の内部圧力によって定義される。
図２を続けて参照すると、本開示の実施形態によれば、複数のバッファスタックが、ウエハ搬送アセンブリ２０９内に規定される。バッファスタック２４０および２４２は、ウエハ搬送モジュール１０２および２１２の間に規定される。バッファスタック２４４および２４６は、ウエハ搬送モジュール２１２および２１８の間に規定される。バッファスタック２４８および２５０は、ウエハ搬送モジュール２１８の後ろ側に規定される。バッファスタックはウエハ搬送アセンブリ２０９内に規定され、したがって、バッファスタックはウエハ搬送アセンブリと同じ制御環境を共有することを理解されたい。これは、ウエハが格納される際にウエハ搬送アセンブリ２０９の制御環境を出る必要がない点で、従来のシステムよりも有利である。ウエハは、ウエハ搬送アセンブリ２０９内でバッファリングされうるので、処理モジュールまたは他の場所に搬送される際にウエハ搬送モジュールによってすぐにアクセス可能である。
いくつかの実施形態において、所与のバッファスタックが、約２～２０のウエハを格納する容量を有するよう構成される。いくつかの実施形態において、所与のバッファスタックが、約５～１５のウエハを格納する容量を有するよう構成される。いくつかの実施形態において、所与のバッファスタックが、約５～１０のウエハを格納する容量を有してもよい。いくつかの実施形態において、所与のバッファスタックが、約８のウエハを格納する容量を有してもよい。各バッファスタックは、垂直スタック構成で規定された複数の格納スロットを規定する。格納スロットは、それらの間に規定されたセパレータまたはパーティションを有してよく、それらは、ウエハスタック内の所与のウエハを他のウエハから隔離する。
上述のように、バッファスタックは、隣接するウエハ搬送モジュールの間に配置される。さらに、バッファスタックは、ウエハ搬送アセンブリの側面に沿って配置され、これにより、隣接するウエハ搬送モジュールとウエハ搬送モジュールに接続された隣接する処理モジュールとの間に存在する空間を活用するようにバッファスタックが配置されるので、ウエハ搬送アセンブリのコンパクトなフットプリントを達成する。より具体的には、バッファスタックの中心軸が、ウエハ搬送モジュールのロボットの中心回転軸によって規定された中央平面から側方にオフセットされている。所与のバッファスタックの中心軸は、ウエハがバッファスタックに格納された時にウエハの中心を通して伸びる垂直軸として規定される。そして、ロボットの中央回転軸は、中央平面を規定する前後方向の配列内で互いに整列される。単一方向軸２７０が、この中央平面に沿って規定されてよく、ＥＦＥＭ２００から後方に伸びる。後に詳述するように、バッファスタックを規定するバッファモジュールが提供されうる。ウエハ搬送モジュールおよびバッファモジュールは、単一方向軸２７０に整列される。
図２を続けて参照すると、バッファスタック２４２は、ウエハ搬送モジュール１０２および２１２と、処理モジュール１０６および２１４との間に入れ子状の位置で規定される。ウエハ搬送アセンブリ２０９の側面突起２５２が、バッファスタック２４２を収容してその位置を規定しており、隣接する処理モジュール２１４および１０６とそれぞれ相互作用する、側面部２５２および２５４を越えて側方に伸びている。収容するウエハ搬送アセンブリのさらなる側面突起が、さらなるバッファスタックの位置を規定し、対応する処理モジュールに対して同様に構成される。例えば、側面突起２６２は、ウエハ搬送モジュール２１２および２１８と、処理モジュール２１４および２２０との間に入れ子状に配置される。側面突起２６２は、バッファスタック２４６の位置を規定するよう構成される。
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、ウエハの外周エッジが、バッファスタック上に配置された時に、少なくとも隣接するゲートバルブの開口部によって規定される平面まで側方に伸びるように構成される。いくつかの実施形態において、ウエハの外周エッジは、バッファスタック上に配置された時に、かかる平面を越えて側方に伸びる。バッファスタックがより側方に配置されるほど、隣接するウエハ搬送モジュールが、互いに近く配置されるが、ウエハ搬送アセンブリ２０９がより広くなる。
ウエハ搬送アセンブリのアーキテクチャ概念の観点で、バッファスタックの位置は、側方外側へ配置され、これは、ウエハ搬送モジュールを互いにより近く配置することを可能にする。これは、ウエハ搬送アセンブリの前方から後方までの全体の長さを削減する。いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリの前後の長さは、３つのウエハ搬送モジュールおよび４つのバッファスタックを有する（任意選択的なバッファスタック２４８および２５０は含まない）ウエハ搬送アセンブリについては、約１０～１１フィート（約３～３．３メートル）である。いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリの前後の長さは、２つのウエハ搬送モジュールと２または４つのバッファスタックとを有するウエハ搬送アセンブリについては、約６～８フィート（約１．８～２．４メートル）である。
バッファスタックの配置、より具体的には、バッファスタックを収容するウエハ搬送アセンブリの側面部の突起の配置を考慮して、バッファスタックに最も近い処理モジュールの角の領域が、切り取られるかまたは丸められている。例えば、図２を続けて参照すると、処理モジュール１０６の角の領域２５８は、ウエハ搬送アセンブリの側面部２５２の突起を収容するために切り取られている。同様に、処理モジュール２１４の角の領域２６０も、側面部２５２の突起を収容するために切り取られている。バッファスタックに最も近いさらなる処理モジュールの角の領域も同様に、バッファスタックを収容するように規定されたウエハ搬送アセンブリの側面部の側面突起を収容するよう構成されている。
処理モジュールの切り取られた角領域は、ウエハ搬送アセンブリ２０９内でのバッファスタックの配置を考慮すると、他の方法での配置よりも、それぞれのウエハ搬送モジュールの近くに処理モジュールを配置することを可能にすることを理解されたい。これは、クラスタツールシステムの側方空間要件を低減するため、工場におけるより効率的な空間利用を提供する。全体的には、バッファスタックの配置、ウエハ搬送アセンブリの側面側の構成、および、処理モジュールの角領域の切り取り構成を併せれば、制御環境内でのウエハのハンドリング、格納、および、搬送の点で、大きい柔軟性も提供する非常にコンパクトなクラスタツールアーキテクチャが提供される。
図３Ａは、本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送アセンブリを示す斜視図である。図の実施形態において、ウエハ搬送アセンブリ２０９は、２つの部分で構成されており、２つの部分は、図に示すように、ウエハ搬送アセンブリ２０９を規定するように互いに組み立てられる。ウエハ搬送アセンブリ２０９の第１部分は、ウエハ搬送モジュール１０２および２１２と、ウエハ搬送モジュール１０２および２１２の間に規定されたバッファスタック２４０および２４２とを備えるように規定される。第１部分は、バッファスタック２４０および２４２を規定する（ウエハ搬送モジュールの間に配置された）バッファモジュールと共にウエハ搬送モジュール１０２および２１２からモジュール式で組み立てることができる。ウエハ搬送モジュールおよびバッファモジュールは、単一方向軸２７０に整列されていることがわかる。ウエハ搬送アセンブリ２０９の第２部分は、ウエハ搬送モジュール２１８と、ウエハ搬送モジュール２１２および２１８の間に規定されたバッファスタック２４４および２４６とを備えるように規定される。第２バッファモジュールが、バッファスタック２４４および２４６を規定するよう構成されてよく、ウエハ搬送モジュール２１８および第２バッファモジュールは、単一の方向軸２７０に整列される。図３Ａでは図示されていないが、任意選択的な第３部分が、第２セクションの後端に取り付けられてよく、第３部分は、バッファスタック２４８および２５０を規定し、単一方向軸２７０に整列される（第３）バッファモジュールである。
したがって、図示および説明されたモジュール式構成は、ウエハ搬送アセンブリが、２または３のウエハ搬送モジュールを有すると共に、１、２、または、３対のバッファスタックを有するよう構成されることを可能にする。基本構成では、ウエハ搬送アセンブリは、第１部分のみを備えるよう規定されてもよく、したがって、２つのウエハ搬送モジュールおよび２つのバッファスタックを有する。いくつかの実施形態において、基本構成は、ＳＥＭＩ Ｅ７２準拠のエレベータ内に収まるように設計され、それにより、工場内への搬入が容易になる。別の構成では、２つのさらなるバッファスタックを追加するために、バッファモジュールが基本構成に追加されてもよい（合計４つのバッファスタック）。別の構成においては、上述の第２部分は、第１部分に結合されて、３つのウエハ搬送モジュールおよび４つのバッファスタックを有する図３Ａに示すようなウエハ搬送アセンブリを規定することができる。さらに別の構成においては、３つのウエハ搬送モジュールおよび６つのバッファスタックを有するウエハ搬送アセンブリを準備するために、バッファモジュールが追加されてもよい。
図の実施形態では、第１カバープレート３００が、ウエハ搬送アセンブリ２０９の第１部分の上部を規定する。第１カバープレート３００は、ウエハ搬送アセンブリの内部の目視検査を可能にすると共に内部へのアクセスを提供するために開くことができる窓ポータル３０２および３０４を備える。第２カバープレート３０６が、ウエハ搬送アセンブリ２０９の第２部分の上部を規定する。第２カバープレート３０６も、内部の目視検査を同様に可能にすると共に内部へのアクセスを提供するために開くことができる窓ポータル３０８を備える。
このように、ウエハ搬送アセンブリ２０９は、いくつかのモジュール式構成要素で構成されることを説明した。ウエハ搬送アセンブリのモジュール式アセンブリは、特定のクラスタツール設定に適合するための構成を容易さを提供し、個々のモジュールの修理および／または交換も容易にする。また、モジュールの組み立て／分解は、所与の工場位置からの出入りを容易にする。完全に組み立てられると、ウエハ搬送アセンブリ２０９の様々なモジュールは共に、外側ハウジング、すなわち、制御環境として維持される連続的な内部領域を規定するハウジングを規定する。ハウジングは、ウエハ搬送アセンブリ２０９の様々な構成要素（ロボットおよびバッファスタックなど）を含む。
ウエハ搬送アセンブリ２０９の前端には、ロードロックモジュール２０８が配置されている。ロードロックモジュール２０８は、ウエハ搬送アセンブリ２０９への出入りを制御し、ＥＦＥＭの実験室周囲条件とウエハ搬送アセンブリ２０９の真空または制御周囲条件との間でのウエハの搬送を容易にする。いくつかの実施形態において、ロードロックモジュール２０８は、ダブルユニットであり、すなわち、ロードロック２０８は、ウエハ搬送アセンブリ２０９から同時に２つの個々のウエハをロードおよび／またはアンロードすることを可能にするよう独立的に制御される２つの別個のロードロックスロットを備える。ロードロックスロットの排気（例えば、ウエハがＥＦＥＭの大気条件からウエハ搬送アセンブリの真空条件へ移動している時）および／またはロードロックスロットの充填（例えば、ウエハがウエハ搬送アセンブリの真空条件からＥＦＥＭの大気条件へ移動している時）に必要な時間は、長く掛かり、クラスタツールシステムがウエハを処理する能力の制限要因になりうる。したがって、ウエハ搬送アセンブリ２０９に対して複数のウエハを同時に入れるおよび／または出すこと可能にするために、２以上のロードロックスロットを提供することが望ましい。
図３Ｂは、本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送アセンブリの内部が見えるように、カバープレートを取り外した図３Ａのウエハ搬送アセンブリを示す斜視図である。図からわかるように、ウエハ搬送アセンブリ２０９の第１部分３１０は、バッファスタック２４０および２４２と、ロボット２２４（ロボット１０２は、図３Ｂでは見えない）とを備える。ロボット２２４は、ロボットによるハンドリングのためにウエハを係合および支持するよう構成されたエンドエフェクタ３１４を備える。ウエハ搬送アセンブリの第２部分３１２は、図に示すように、バッファスタック２４４（バッファスタック２４６は図３Ｂでは見えない）と、ロボット２２６のエンドエフェクタ３１６とを備える。
図４Ａは、本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送モジュールを示す斜視図である。ウエハ搬送アセンブリの記載および文脈的な理解を簡単にするために、ウエハ搬送モジュール１０２について説明する。ただし、その説明は、ウエハ搬送アセンブリ２０９のウエハ搬送モジュール２１２および２１８にも当てはまりうることを理解されたい。ウエハ搬送アセンブリ２０９は、構成の簡単さを提供すると共に、必要に応じて個々の構成要素の修理および交換を容易にするために、組み立てまたは分解できるモジュール式構成要素から規定されうる。図の実施形態では、ウエハ搬送モジュール１０２の内部の図が提供されており、ここで、ロボット２２２は、図に示すように、ロボット２２２によって操作されるウエハと係合して支持するよう構成されたエンドエフェクタ４００を備える。
処理モジュール１０６への開口部を制御するゲートバルブ２３０も見えている。ゲートバルブ２３０は、ウエハ搬送モジュール１０２と処理モジュール１０６との間でのウエハの搬送のために（例えば、処理モジュールからのウエハのロードまたはアンロードのために）、開くことが可能であり、また、ゲートバルブ２３０は、（例えば、ウエハの処理中に）ウエハ搬送モジュール１０２から処理モジュール１０６を隔離するために閉じることが可能である。ゲートバルブ２３０は、ウエハ搬送モジュール１０２の側面４０２に沿って規定される。ウエハ搬送モジュール１０２の側面４０２は、処理モジュール１０６に接続するように構成されている。ウエハ搬送モジュール１０２の側面４０２は、さらに、処理モジュール１０６がウエハ搬送モジュール１０２に取り付けられた時に気密シールを形成するよう構成されたシールメカニズム４０４を備えてよい。限定することなしに、例として、シールメカニズム４０４は、ガスケット、対応する溝およびスロット、ならびに／もしくは、処理モジュール１０６がウエハ搬送モジュール１０２に接続された時に気密シールを実現しうる任意の他のタイプのメカニズムによって規定されてよい。
図４Ａを続けて参照すると、ウエハ搬送モジュール１０２の（ＥＦＥＭ２００の反対側の）背面４０６も示されており、背面４０６は、（図４Ｂに示す）バッファモジュール４１０に接続するよう構成されている。ウエハ搬送モジュール１０２の背面４０６は、さらに、バッファモジュール４１０がウエハ搬送モジュール１０２に取り付けられた時に気密シールを提供するよう構成されたシールメカニズム４０８を備えてよい。
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送モジュール２１２または２１８などについて、バッファモジュールの代わりに、バックカバープレートが、ウエハ搬送モジュールの背面に取り付けられてもよく、したがって、かかる実施形態においてウエハ搬送アセンブリの背面を規定する。上述のモジュール式構成要素は、交互のウエハ搬送モジュールおよびバッファモジュールのシステムアーキテクチャを提供し、それらのモジュールは、ウエハ搬送アセンブリの所望の構成を規定するために順次に組み立てまたは分解されうる。
図４Ｂは、本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送モジュール１０２と、それに取り付けられたバッファモジュール４１０とを示す斜視図である。バッファモジュール４１０の前面（図４Ｂでは見えない）が、ウエハ搬送モジュール１０２の背面４０６に接続し、モジュール間の気密シールを形成する。バッファモジュール４１０の背面４１２は、さらに、別のウエハ搬送モジュールまたはバックカバープレートのいずれかに取り付けられるように構成されている。バッファモジュール４１０の背面４１２は、隣接するウエハ搬送モジュールまたはバックカバープレートとの気密シールを形成するよう構成されたシールメカニズム４１４を備えてよい。
バッファモジュール４１０は、複数のウエハを格納するよう構成されたバッファスタック２４０および２４２を規定する。バッファモジュールの側端は、ウエハ搬送アセンブリの上述の側面突起を規定する。バッファスタックは、ウエハ搬送モジュールのために規定されたのと同じ制御環境を共有する。これは、システムの外側への搬送を必要とせずに、システムの制御環境内でウエハをバッファリングできるという利点を提供する。これは、可能性のある汚染物質への暴露を制限すると共に、異なる環境にウエハを循環させることを防ぐ助けになる。例えば、真空条件下で処理された後に大気条件にさらされたウエハは、周囲の気体と反応するか、もしくは、汚染物質または粒子に暴露されうる。したがって、ウエハ搬送システムの制御環境内にバッファスタックを配置することにより、かかる潜在的な悪影響の効果を避けるためのウエハ格納場所を提供する。
バッファスタックの各々は、複数のウエハ格納スロットを規定しており、各ウエハ格納スロットは、単一のウエハ（例えば、ウエハ４２０）を格納するよう構成されている。図の実施形態において、バッファスタック２４０のウエハ格納スロットは、バッファスタック内でウエハを支持するよう構成された支持アーム４１６によって規定される。さらに、ウエハ格納スロットを互いに分離するセパレータが規定されてよい。様々な実施形態において、セパレータおよび（支持アームによって規定される）ウエハ格納スロットの数および配置は変化しうることを理解されたい。図の実施形態において、バッファスタック２４０は、４対のウエハ格納スロットを分離するセパレータ４１８ａ、４１８ｂ、および、４１８ｃを有すると図示されている。したがって、図のバッファスタック２４０は、合計８つのウエハ格納スロットを備える。バッファスタック２４２は、同様に８つのウエハ格納スロットを有するよう構成されており、４対のウエハ格納スロットが３つのセパレータで分離されている。
図５は、本開示の実施形態に従って、バッファスタック５００を示す断面概念図である。バッファスタック５００は、物理的なパーティションによって互いに分離されたウエハ格納スロットを有する上側部分５０２と、物理的なパーティションによって互いに分離されていないウエハ格納スロットを有する下側部分５０４とを備える。所与のウエハ格納スロットは、所与のウエハ格納スロットに格納される時にウエハ（例えば、ウエハ５１０）を支持するよう構成された１セットの支持アーム５０８によって規定される。上側部分５０２のウエハ格納スロットは、セパレータ５０６ａ、５０６ｂ、および、５０６ｃによって互いに分離されており、上側部分５０２は、セパレータ５０６ｄによって下側部分５０４から分離されている。セパレータは、隣接するウエハ格納スロットの間の物理的なパーティションを規定する。
いくつかの実施形態において、上側部分５０２のウエハ格納スロットは、汚染に対してより敏感または影響を受けやすい可能性のあるウエハを格納するために利用でき、下側部分５０４のウエハ格納スロットは、汚染に対してあまり敏感または影響を受けやすくないウエハを格納するために利用されてよい。いくつかの実施形態において、下側部分５０４は、クラスタツールシステムで再利用されるウエハ（カバーウエハまたはシーズニングウエハなど）を格納するために用いられてもよい。
カバーウエハは、チャンバメンテナンス動作（例えば、その場洗浄）中に処理モジュールのチャックを覆うために用いられる。従来のシステムにおいて、カバーウエハは、通例、実験室周囲条件下でウエハ搬送アセンブリの外側に格納されている。これにより、所与のカバーウエハが用いられるたびにエアロックを通してウエハ搬送アセンブリに入る必要があり、これは、システムにおける望ましくない粒子源になりうる。これは、カバーウエハが頻繁に利用される（例えば、ロットごとに利用される）場合、特に問題になりうる。カバーウエハが用いられると、カバーウエハはエッチングされ、ロードロックを通してウエハ搬送アセンブリに繰り返し出入りさせることが、最終的に歩留まりを下げうるまたはより頻繁なメンテナンス／洗浄を余儀なくさせうる粒子源になる。したがって、（例えば、真空条件下で）ウエハ搬送アセンブリ内にカバーウエハを格納して、カバーウエハをウエハ搬送アセンブリに出し入れする結果として起きる圧力サイクルにカバーウエハをさらさないことが、システムに入る汚染物質の量を低減するため有利である。
さらに、いくつかの実施形態において、チャンバ洗浄のための化学物質が、大気／湿気への暴露後に腐食性になりうる。例えば、塩素系の化学物質が塗布された場合、真空内に保持されたカバーウエハが、カバーウエハ表面上に極めて不揮発性の塩化物を有する場合がある。しかし、カバーウエハがウエハ搬送アセンブリから出て大気中に移動されると、塩化物が、空気中の湿気と反応し、ガスを放出して、腐食を引き起こしうる。したがって、上述のバッファスタックに真空下でカバーウエハを格納することにより、この問題が避けられ、カバーウエハの耐用期間が延ばされうる。
カバーウエハおよび粒子生成／腐食に関する上記の議論は、チャンバ内で燃焼するために利用されるシーズニングウエハにも当てはまることを理解されたい。図５に示した実施形態において、ウエハ格納スロットを分離する物理的パーティションを持たないバッファスタックの下側部分は、カバーウエハまたはシーズニングウエハの格納のために準備および／または利用されてよいが、（個々のウエハ格納スロットを分離する物理的パーティションを有しうる）バッファスタックの上側部分は、クラスタツールシステム内で処理動作を受けるウエハを格納するために準備および／または利用される。ただし、別の実施形態において、カバーウエハまたはシーズニングウエハが、任意の特定の構成のウエハ格納スロットおよびセパレータを有するバッファスタック内の任意のウエハ格納スロット（またはウエハ格納スロットの部分）に格納されてもよい。
いくつかの実施形態において、バッファスタック全体が、カバーウエハ／シーズニングウエハの格納のために準備および／または利用されてもよい。例えば、図２の実施形態を参照すると、バッファスタック２４８および／またはバッファスタック２５０が、カバーウエハ／シーズニングウエハの格納のために構成され、この目的の専用のバッファスタックを提供してもよい。
図６は、本開示の実施形態に従って、バッファスタックを示すバッファモジュールの一部の断面図である。バッファスタック６００は、図５の実施形態と同様であり、ウエハ格納スロット６１０ａ、６１０ｂ、６１０ｃ、および、６１０ｄを有する上側部分６０２と、ウエハ格納スロット６１２ａ、６１２ｂ、および、６１２ｃを有する下側部分６０４とを備える。ウエハ格納スロット６１０ａ～ｄは、セパレータ６０６ａ、６０６ｂ、６０６ｃ、および、６０６ｄによって個々に区分されているが、ウエハ格納スロット６１２ａ～ｃは、物理的セパレータによって個別に区分されていない。いくつかの実施形態において、下側部分６０４のウエハ格納スロット６１２ａ～ｃは、カバーウエハ、シーズニングウエハ、または、処理モジュール内で再利用される任意の他のタイプのウエハの格納のために準備および／または利用される。
バッファスタック６００は、さらに、下側部分６０４の下に配置され、セパレータ６１４によってそこから区分されたウエハ格納スロット６１５を備える。ウエハ格納スロット６１５は、その上に配置されたウエハを支持および回転させることができるウエハオリエンタ６１６を備える。所与のウエハが本開示の実施形態に従ってウエハ搬送アセンブリを通して搬送される時、ウエハの回転方向が変化することがわかる。一部の処理モジュールについては、特定の回転方向で処理モジュールへウエハを配置することが望ましい場合がある。したがって、処理モジュールにとって望ましい特定の回転方向を有するように所与のウエハを回転させるためにバッファスタックに統合されたウエハオリエンタを有することが有益である。いくつかの実施形態において、ウエハオリエンタ６１６は、さらに、バッファモジュール４１０の主要ハウジングの下方に伸びるアクチュエータ６１８を備える。アクチュエータ６１８は、ウエハオリエンタ６１６の回転を駆動するよう構成される。
図７は、本開示の実施形態に従って、システムの様々な構成要素を通して移動される時のウエハの向きを示したクラスタツールシステムの図である。図のシステムは、図２の実施形態と同様であり、ウエハ搬送モジュール１０２、２１２、および、２１８と、バッファスタック２４０、２４２、２４４、および、２４６とを備え、集合的にウエハ搬送アセンブリを規定する。
図の実施形態において、バッファスタックは、３３度だけずらされている。すなわち、各バッファスタックの中心が、隣接するウエハ搬送モジュールの中心から別の隣接するウエハ搬送モジュールの中心まで規定されたベクトルから３３度だけ逸れている。例えば、ベクトルが、ウエハ搬送モジュール１０２の中心からウエハ搬送モジュール２１２の中心まで規定される場合、バッファスタック２４０および２４２の中心は各々、かかるベクトルから３３度だけ逸れている。バッファスタックがずれているので、システム内で所与のウエハの能動的な回転が全くなければ、ウエハの回転方向の向きが、バッファスタックを通して移動された時に変化するため、１つの処理モジュールと次の処理モジュールとで異なりうる。
図７を続けて参照すると、さらに、符号７０２で示す点によって概念的に位置を示されたノッチを有するウエハ７００が図示されている。例えば、図の実施形態において、ウエハ７００は、エアロック２０８を通してウエハ搬送アセンブリに入るよう図示されており、この段階のウエハ７００は、ウエハ搬送アセンブリの後方に向かう方向の縦方向にノッチが整列されている。この位置から、ウエハ７００が、ウエハ搬送モジュール１０２によって処理モジュール１０６内へ移動されると、ウエハは、反時計回りに９０度回転し、その結果、ノッチは、処理モジュール１０６の開口部に向かう横方向に向けられる。いくつかの実施形態において、これは、処理モジュール１０６内にある時のウエハにとって望ましい方向であり、したがって、ウエハをさらに回転させたり処理モジュールを再構成したりする必要がない。処理モジュール１０６での処理後、ウエハ７００は、ウエハ搬送モジュール１０２によってバッファスタック２４２へ移動されてよく、これにより、ウエハは反時計回りにさらに５７度回転される。ノッチは、ウエハ搬送モジュール１０２によって操作され、ロードロック２０８、処理モジュール１００または１０６、ならびに、バッファスタック２４０または２４２の間で移動される時に、ウエハ搬送モジュール１０２の中心に向かって方向付けられる。
バッファスタック２４２から、ウエハ７００がウエハ搬送モジュール２１２によって処理モジュール２１４へ移動されると、ウエハ７００は、さらに反時計回りに５７度回転する。これは、ノッチが、ウエハ７００の中心からウエハ搬送モジュール２１２の中心に向かって規定されたベクトルから反時計回りに１１４度だけ逸れていることを意味する。処理モジュール２１４にとってのウエハ７００の望ましい向きは、規定されたベクトルから逸れていないことでありうるので、処理モジュール２１４に入る前にウエハ７００を回転させることが望ましい場合がある。例えば、バッファスタック２４２に統合されたウエハオリエンタは、処理モジュール２１４内に搬送される時に所望の向きに整列されるようにウエハ７００を準備するために、時計回り方向に１１４度だけウエハ７００を回転させるよう構成されてよい。
同様に、バッファスタック２４２からウエハ７００が図に示すように処理モジュール２１０へ移動すると、ウエハ７００は、１２３度だけ時計回りに回転する。これも、ウエハの向きが、処理モジュール２１０にとって望ましい向きから反時計回りに１１４度逸れることにつながる。同様に、バッファスタック２４２に統合されたウエハオリエンタは、処理モジュール２１０内に搬送される時に所望の向きに整列される（ノッチがウエハ搬送モジュール２１２の中心に向けられる）ようにウエハ７００を準備するために、時計回り方向に１１４度だけウエハ７００を回転させるよう構成されてよい。
処理モジュール２１４から、図に示すように、ウエハ７００がウエハ搬送モジュール２１２によってバッファスタック２４６へ移動されると、ウエハ７００は、時計回りに５７度回転する。図に示すようにウエハ７００がウエハ搬送モジュール２１２によってバッファスタック２４２または処理モジュール２１０のいずれかからバッファスタック２４６へ移動されると、ウエハ７００は、同じ向きを達成する。次いで、ウエハ７００がウエハ搬送モジュール２１８によってバッファスタック２４６から処理モジュール２２０へ移動されると、ウエハ７００は、さらに５７度回転され、これは、ノッチの向きがウエハ７００の中心からウエハ搬送モジュール２１８の中心まで規定されたベクトルから１３２度時計回りに逸れることを意味する。ウエハ７００がウエハ搬送モジュール２１８によってバッファスタック２４６から処理モジュール２１６へ移動されると、ウエハ７００は、１２３度時計周りに回転され、これも、ノッチの向きがウエハ７００の中心からウエハ搬送モジュール２１８の中心まで規定されたベクトルから１３２度時計回りに逸れることを意味する。必要に応じて処理中にウエハを回転させて、処理モジュールに搬送される時に最適な回転方向の向きを保証するために、ウエハオリエンタがバッファスタック２４６に備えられてもよい。
上述の疑論において、バッファスタックは３３度ずれていると記載したが、別の実施形態において、バッファスタックは、約３０～３５度の範囲の角度だけずらされることがわかる。さらに別の実施形態において、バッファスタックは、約２５～４０度の範囲の角度だけずらされる。システム内で搬送中のウエハの回転に関して上述した概念は、バッファスタックがずらされた特定の角度にかかわらず適用され、システム内の任意の所与の位置でのウエハの特定の方向は、当業者にとって明らかである。
本開示の実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、様々な目的に利用されるように構成され、従来技術のシステムよりも大きいスループットの利点を提供するのに役立ついくつかのバッファスタックを備えることができる。バッファスタックは、ウエハの通路を規定するために利用できる。例えば、いくつかの実施形態において、所与のウエハ搬送アセンブリ内のバッファスタックの少なくとも一部における少なくとも一部のウエハ格納スロットは、ウエハが所与のバッファスタックを１回だけ通るように構成される。いくつかの実施形態において、システムは、ウエハが一方の側から所与のバッファスタックに入り、他方の側からバッファスタックを出すように構成される。例えば、図７を続けて参照すると、バッファスタック２４２は、ウエハが、バッファスタック２４２のウエハ搬送モジュール１０２に対向する側（前面側）から入り、ウエハ搬送モジュール２１２に対向する側（背面側）から出るように構成されてよい。このように、ウエハは、バッファスタック２４２を通る一方向の搬送で、ウエハ搬送モジュール１０２からウエハ搬送モジュール２１２へ移動する。ウエハを一方向にバッファスタックを通して移動させることにより、ウエハが同じバッファスタックに戻らないため、異なる処理からの交差汚染の可能性が低減される。
図７を続けて参照しつつ概念を拡大すると、バッファスタック２４２および２４６は、ウエハがバッファスタックの各々を通って前面側から背面側へ移動するように構成されてよいが、バッファスタック２４４および２４０は、ウエハがバッファスタックの各々を通って背面側から前面側へ逆向きに移動するように構成される。概念的には、ウエハ搬送モジュールおよびバッファスタックは、このように、ウエハ搬送アセンブリおよび／またはクラスタツールシステムを通るウエハの通路を規定する。
限定することなしに、例として、ロードロックからのウエハ７００のための通路が、ウエハ搬送モジュール１０２、バッファスタック２４２、ウエハ搬送モジュール２１２、処理モジュール２１０または２１４のいずれか、ウエハ搬送モジュール２１２、バッファスタック２４０、ウエハ搬送モジュール１０２、ロードロック２０８へ規定されうる。
別の例として、ロードロックからのウエハ７００のための通路が、ウエハ搬送モジュール１０２、バッファスタック２４２、ウエハ搬送モジュール２１２、バッファスタック２４６、処理モジュール２１６または２２０のいずれか、ウエハ搬送モジュール２１８、バッファスタック２４０、ウエハ搬送モジュール２１２、バッファスタック２４０、ウエハ搬送モジュール１０２、ロードロック２０８へ規定されうる。
いくつかの実施形態において、特定のバッファスタックは、処理のために処理モジュールに搬送されるウエハの一時保管に利用される入力バッファスタックとして設計されるが、その他のバッファスタックは、処理されてシステム外に搬送されるウエハの一時保管に利用される出力バッファスタックとして設計される。例えば、図の実施形態において、バッファスタック２４２および２４６は、入力バッファスタックとして設計されてよく、一方、バッファスタック２４０および２４４は、出力バッファスタックとして設計されてよい。これにより、ウエハの入力路をウエハの出力路と別個に規定することを可能にし、交差汚染およびボトルネックを避ける助けになりうる。
バッファスタックの通路および利用に関する上述の疑論は、例として提供され、限定するものではない。本開示のバッファスタックは、ウエハ搬送モジュールと同じ制御環境（例えば、真空）内に規定され、クラスタツールシステムを通してウエハの効率的な格納および移動を達成するために、任意の適切な方法で柔軟に配備および利用されうることを理解されたい。
図８は、本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムの一部を示す断面図である。図の実施形態では、一対のロードロック８００および８０２が、並列構成に配列されており、ウエハ搬送モジュール１０２とＥＦＥＭ２００との間に接続されている。ロードロック８００および８０２の各々は、ＥＦＥＭとウエハ搬送モジュール１０２との間のウエハ搬送に利用できる２つのスロットを有するデュアルスロットロードロックであってよい。かかる構成において、ロードロックは併せて、４つのウエハを同時に操作する能力を提供する。いくつかの実施形態において、ロードロックの一方は、ウエハがウエハ搬送アセンブリに入るために用いられてよく、ロードロックの一方は、ウエハがウエハ搬送アセンブリから出るために用いられてよい。
図９は、本開示の実施形態に従って、統合された後処理モジュールを備えたロードロックの構成を示す概念図である。ロードロック８００および８０２は、並列構成で配列されている。ロードロック８００はスロット９００および９０２を備え、ロードロック８０２はスロット９０４および９０６を備え、スロットの各々は、ウエハ搬送アセンブリの内外へのウエハの搬送のために構成されている。
さらに、後処理モジュール９０８および９１０が、それぞれ、ロードロック８００および８０２と共に垂直にスタックされている。様々な実施形態において、後処理モジュールは、処理されたウエハへの後処理動作（剥離動作または不動態化動作など）を実行するよう構成されうる。図の実施形態において、後処理モジュール９０８および９１０は、それぞれ、ロードロック８００および８０２の上方に配置されているが、別の実施形態では、後処理モジュール９０８および９１０は、それぞれ、ロードロック８００および８０２の下方に配置されてもよい。後処理モジュール９０８および９１０は、処理済みウエハがウエハ搬送アセンブリを出る前に、処理済みウエハに対して、剥離または不動態化動作を実施するよう構成されうる。後処理モジュール９０８および９１０は、ウエハ搬送アセンブリの内部に開かれている。
したがって、例えば、図２のシステムを参照すると、処理済みウエハは、ウエハ搬送モジュール１０２によって後処理モジュールの１つの中に配置されてよい。後処理（例えば、剥離または不動態化）動作の完了後、ウエハは、ウエハ搬送モジュール１０２によって後処理モジュールから取り出され、ロードロック８００または８０２の一方の中のウエハスロット内に配置され、ウエハ搬送アセンブリ２０９からＥＦＥＭ２００へ搬送される。
本開示の実施形態は、を含む、任意の様々なサイズの基板（２００ｍｍ、３００ｍｍ、および、４５０ｍｍの基板など）ならびに非標準的なサイズおよび形状（正方形基板など）のいずれにも適用可能であることを理解されたい。
図１０は、上述のシステムを制御するための制御モジュール１０００を示す。例えば、制御モジュール１０００は、プロセッサと、メモリと、１または複数のインターフェースとを備えてよい。制御モジュール１０００は、所定のプログラミングに従うと共に、検知された値に部分的に基づいて、ＥＦＥＭ、ロードロック、後処理モジュール、ウエハ搬送モジュール、ウエハオリエンタ、および、処理モジュールを含む（ただし、限定されない）クラスタツールシステムの上述の構成要素のいずれかなど、システム内のデバイスを制御するために用いられてよい。制御モジュール１０００は、本開示の実施形態に従って、所与の構成要素がその動作のために規定されるかまたはその動作を実施できる任意のタイプの動作を制御してよいことを理解されたい。
単に例として、制御モジュール１０００は、検知された値、所定のプログラミング／命令、および、その他の制御パラメータに基づいて、バルブ１００２、アクチュエータ１００４、ポンプ１００６、ＲＦ発生器１０２２、および、その他のデバイス１００８の内の１または複数を制御してよい。制御モジュール１０００は、単に例として、圧力計１０１０、流量計１０１２、温度センサ１０１４、および／または、その他のセンサ１０１６から検知された値を受信する。
所与の処理モジュールに関して、制御モジュール１０００は、反応物質／前駆体供給およびプラズマ処理の間の処理条件を制御するために用いられてもよい。制御モジュール１０００は、通例、１または複数のメモリデバイスと、１または複数のプロセッサとを備える。
制御モジュール１０００は、反応物質／前駆体供給システムおよびプラズマ処理装置の動作を制御してよい。制御モジュール１０００は、特定の処理の処理タイミング、供給システムの温度、フィルタにわたる圧力差、バルブポジション、ガスの混合、チャンバ圧、チャンバ温度、ウエハ温度、ＲＦ電力レベル、ウエハチャックまたはペデスタルの位置、ならびに、その他のパラメータを制御するための命令のセットを含むコンピュータプログラムを実行する。制御モジュール１０００は、圧力差を監視し、蒸気前駆体の供給を１または複数の流路から１または複数のその他の流路に自動的に切り替えてもよい。制御モジュール１０００に関連するメモリデバイスに格納された他のコンピュータプログラムが、いくつかの実施形態において用いられてもよい。
通例は、制御モジュール１０００に関連したユーザインターフェースが存在する。ユーザインターフェースは、ディスプレイ１０１８（例えば、装置および／または処理条件の表示スクリーンおよび／またはグラフィカルソフトウェアディスプレイ）と、ポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクなどのユーザ入力デバイス１０２０とを含んでよい。
処理シーケンスにおける前駆体の供給、プラズマ処理、および、その他の処理を制御するためのコンピュータプログラムコードは、任意の従来のコンピュータ読み取り可能プログラミング言語、例えば、アセンブリ言語、Ｃ、Ｃ＋＋、パスカル、フォートランなどで書くことができる。コンパイルされたオブジェクトコードまたはスクリプトが、プラグラム内に特定されたタスクを実行するために、プロセッサによって実行される。
制御モジュールパラメータは、例えば、フィルタ圧力差、処理ガスの組成および流量、温度、圧力、プラズマ条件（ＲＦ電力レベルおよび低周波ＲＦ周波数など）、冷却ガス圧、ならびに、チャンバ壁の温度などの処理条件に関連する。
システムソフトウェアは、多くの異なる方法で設計または構成されうる。例えば、本発明の蒸着処理を実行するのに必要なチャンバ構成要素の動作を制御するために、様々なチャンバ構成要素サブルーチンまたは制御オブジェクトが書かれてよい。このためのプログラムまたはプログラムセクションの例は、基板配置コード、処理ガス制御コード、圧力制御コード、ヒータ制御コード、および、プラズマ制御コードを含む。
基板配置プログラムは、ペデスタルまたはチャック上に基板をロードするため、および、基板とチャンバの他の部品（ガス流入口および／またはガスターゲットなど）との間の間隔を制御するために用いられるチャンバ構成要素を制御するためのプログラムコードを備えてよい。処理ガス制御プログラムは、ガス組成および流量を制御するため、ならびに、任意選択的に、チャンバ内の圧力を安定させるために蒸着の前にチャンバ内にガスを流すためのコードを備えてよい。フィルタ監視プログラムは、測定された差を所定の値と比較するコードおよび／または流路を切り替えるためのコードを含む。圧力制御プログラムは、例えば、チャンバの排気システムのスロットルバルブを調節することにより、チャンバ内の圧力を制御するためのコードを備えてよい。ヒータ制御プログラムは、前駆体供給システム、基板、および／または、システムのその他の部分における構成要素を加熱するための加熱ユニットへの電流を制御するためのコードを含んでよい。あるいは、ヒータ制御プログラムは、ウエハチャックへの熱伝導ガス（ヘリウムなど）の供給を制御してもよい。
処理中に監視されうるセンサの例は、マスフローコントロールモジュール、圧力センサ（圧力計１０１０など）、ならびに、供給システム、ペデスタル、または、チャックに配置された熱電対（例えば、温度センサ１０１４）を含むが、これらに限定されない。適切にプログラムされたフィードバックアルゴリズムおよび制御アルゴリズムが、所望の処理条件を維持するためにこれらのセンサからのデータと共に用いられてよい。以上、単一チャンバまたはマルチチャンバの半導体処理ツールにおける本発明の実施形態の実施について説明した。
以上の実施形態の記載は、例示および説明を目的としたものである。包括的であることも本発明を限定することも意図していない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されず、適用可能であれば、置き換え可能であり、特に図示も記載もない限りは、選択された実施形態で利用できる。同じものが、多くの方法で変形されてもよい。かかる変形は、本発明からの逸脱と見なされず、すべてのかかる変形は、本発明の範囲内に含まれると意図される。
理解を深めるために、本実施形態について、ある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内でいくらかの変更および変形を行ってもよいことは明らかである。したがって、本実施形態は、例示的なものであって、限定的なものではないとみなされ、実施形態は、本明細書に示した詳細に限定されず、特許請求の範囲および等価物の範囲内で変形されてよい。例えば以下の適用例として実施可能である。
［適用例１］ウエハ搬送アセンブリであって、
第１ウエハ搬送モジュールと、
第２ウエハ搬送モジュールと、
前記第１および第２ウエハ搬送モジュールの間に接続されたバッファモジュールであって、前記第１ウエハ搬送モジュール、前記第２ウエハ搬送モジュール、および、前記バッファモジュールは、単一方向軸に整列され、前記バッファモジュールは、第１バッファスタックおよび第２バッファスタックを有し、前記第１バッファスタックは、前記単一方向軸の第１側に配置された前記バッファモジュールの第１側端に配置され、前記第２バッファスタックは、前記単一方向軸の第２側に配置された前記バッファモジュールの第２側端に配置されている、バッファモジュールと
を備え、
前記単一方向軸の前記第１側に配置された前記第１ウエハ搬送モジュールの第１側は、第１処理モジュールに接続するよう構成され、
前記単一方向軸の前記第１側に配置された前記第２ウエハ搬送モジュールの第１側は、第２処理モジュールに接続するよう構成され、
前記バッファモジュールの前記第１側端は、前記第１および第２ウエハ搬送モジュールと前記第１および第２処理モジュールとの間に入れ子状に配置された第１側面突起を規定し、
前記単一方向軸の前記第２側に配置された前記第１ウエハ搬送モジュールの第２側は、第３処理モジュールに接続するよう構成され、
前記単一方向軸の前記第２側に配置された前記第２ウエハ搬送モジュールの第２側は、第４処理モジュールに接続するよう構成され、
前記バッファモジュールの前記第２側端は、前記第１および第２ウエハ搬送モジュールと前記第３および第４処理モジュールとの間に入れ子状に配置された第２側面突起を規定し、前記第１ウエハ搬送モジュール、前記第２ウエハ搬送モジュール、および、前記バッファモジュールは、連続的な制御環境を規定するよう構成されている
ウエハ搬送アセンブリ。
［適用例２］適用例１に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記ウエハ搬送アセンブリは、前記第１または第３処理モジュールの一方から、前記第１ウエハ搬送モジュール、前記第１または第２バッファスタックの一方、前記第２ウエハ搬送モジュール、前記第２または第４処理モジュールの一方まで、ウエハのための搬送路を規定するよう構成されているウエハ搬送アセンブリ。
［適用例３］適用例１に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記第１および第２バッファスタックの各々は、約５～１０のウエハを格納するよう構成されているウエハ搬送アセンブリ。
［適用例４］適用例１に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記制御環境は、真空制御された環境によって規定されるウエハ搬送アセンブリ。
［適用例５］適用例１に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記第１および第２バッファスタックは、複数のウエハ格納スロットを規定し、前記ウエハ格納スロットの少なくとも１つは、前記ウエハ搬送アセンブリによって規定された前記制御環境内でカバーウエハを格納するよう構成されているウエハ搬送アセンブリ。
［適用例６］適用例１に記載のウエハ搬送アセンブリであって、さらに、
前記第２搬送モジュールに接続され、前記単一方向軸に沿って整列された第２バッファモジュールを備え、
前記第２バッファモジュールは、前記単一方向軸の前記第１側に配置された前記第２バッファモジュールの第１側端に位置する第３バッファスタックと、前記単一方向軸の前記第２側に配置された前記第２バッファモジュールの第２側端に位置する第４バッファスタックとを有する
ウエハ搬送アセンブリ。
［適用例７］適用例６に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記第２バッファモジュールの前記第１側端は、第３側面突起を規定し、前記第２バッファモジュールの前記第２側端は、第４側面突起を規定するウエハ搬送アセンブリ。
［適用例８］適用例７に記載のウエハ搬送アセンブリであって、さらに、
前記第２バッファモジュールに接続され、前記単一方向軸に沿って整列された第３ウエハ搬送モジュールを備え、
前記単一方向軸の前記第１側に配置された前記第３ウエハ搬送モジュールの第１側は、第５処理モジュールに接続するよう構成され、前記単一方向軸の前記第２側に配置された前記第３ウエハ搬送モジュールの第２側は、第６処理モジュールに接続するよう構成されている
ウエハ搬送モジュール。
［適用例９］適用例８に記載のウエハ搬送アセンブリであって、
前記第３側面突起は、前記第２および第３ウエハ搬送モジュールと前記第２および第５処理モジュールとの間に入れ子状に配置され、
前記第４側面突起は、前記第２および第３ウエハ搬送モジュールと前記第４および第６処理モジュールとの間に入れ子状に配置されている
ウエハ搬送アセンブリ。
［適用例１０］適用例１に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記ウエハ搬送アセンブリは、前記ウエハ搬送アセンブリの前端から前記ウエハ搬送アセンブリの後端まで伸びるサービストンネルの上に規定されているウエハ搬送アセンブリ。
［適用例１１］ウエハ搬送アセンブリであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置された第１ウエハ搬送ロボットと、
前記ハウジング内に配置された第２ウエハ搬送ロボットと、
前記ハウジング内に配置され、前記第１および第２ウエハ搬送ロボットの間に位置する第１および第２バッファスタックと
を備え、
第１インターフェースが、前記ハウジングの第１側に沿って規定され、第１処理モジュールに接続するよう構成され、
第２インターフェースが、前記ハウジングの前記第１側に沿って規定され、第２処理モジュールに接続するよう構成され、
第１側面突起が、前記ハウジングの前記第１側に沿って前記第１および第２インターフェースの間に規定され、前記第１側面突起は、前記第１バッファスタックの位置を規定し、前記第１および第２ウエハ搬送ロボットと前記第１および第２処理モジュールとの間に入れ子状に配置され、
第３インターフェースが、前記ハウジングの第２側に沿って規定され、第３処理モジュールに接続するよう構成され、
第４インターフェースが、前記ハウジングの前記第２側に沿って規定され、第４処理モジュールに接続するよう構成され、
第２側面突起が、前記ハウジングの前記第２側に沿って前記第３および第４インターフェースの間に規定され、前記第２側面突起は、前記第２バッファスタックの位置を規定し、前記第１および第２ウエハ搬送ロボットと前記第３および第４処理モジュールとの間に入れ子状に配置され、
前記ウエハ搬送アセンブリは、連続的な制御環境を規定する
ウエハ搬送アセンブリ。
［適用例１２］適用例１１に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記ウエハ搬送アセンブリは、前記第１または第３処理モジュールの一方から、前記第１ウエハ搬送ロボット、前記第１または第２バッファスタックの一方、前記第２ウエハ搬送ロボット、前記第２または第４処理モジュールの一方まで、ウエハのための搬送路を規定するよう構成されているウエハ搬送アセンブリ。
［適用例１３］適用例１１に記載のウエハ搬送アセンブリであって、さらに、
真空源に接続するためのコネクタを備え、
前記連続的な制御環境は、真空制御された環境によって規定される
ウエハ搬送アセンブリ。
［適用例１４］適用例１１に記載のウエハ搬送アセンブリであって、
前記第１バッファスタックの上側部分が、複数の第１ウエハ格納スロットを規定し、前記第１バッファスタックの前記上側部分は、前記複数の第１ウエハ格納スロットの各々の間に規定された１または複数のセパレータを有し、
前記第１バッファスタックの下側部分が、複数の第２ウエハ格納スロットを規定し、前記第１バッファスタックの前記下側部分は、前記複数の第２ウエハ格納スロットの各々の間に規定されたセパレータを有していない
ウエハ搬送アセンブリ。
［適用例１５］適用例１４に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記第１バッファスタックの前記下側部分は、１または複数のカバーウエハまたはシーズニングウエハを格納するよう構成されているウエハ搬送アセンブリ。
［適用例１６］適用例１１に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記第１および第２バッファスタックの各々は、約５～１０のウエハを格納するよう構成されているウエハ搬送アセンブリ。
［適用例１７］適用例１１に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記ウエハ搬送アセンブリは、前記ウエハ搬送アセンブリの前端から前記ウエハ搬送アセンブリの後端まで伸びるサービストンネルの上に規定されているウエハ搬送アセンブリ。

Claims (15)

  1. 基板処理ツールであって、
    第１ウエハ搬送モジュールを有するウエハ搬送アセンブリであって、前記基板処理ツールにおいて、所定方向に基板を搬送するよう構成されたウエハ搬送アセンブリと、
    前記ウエハ搬送アセンブリの下に規定されたサービストンネルと、
    前記サービストンネルを挟んで互いに対向する位置に配置された第１処理モジュールおよび第２処理モジュールを有する複数の処理モジュールであって、前記第１ウエハ搬送モジュールの外側は、それぞれ、前記第１処理モジュールおよび前記第２処理モジュールに接続されている、複数の処理モジュールと、
    を備え、
    前記サービストンネルは、前記ウエハ搬送アセンブリの下の前記基板処理ツールの前端から前記基板処理ツールの後端まで前記所定方向に沿って伸びており、かつ前記ウエハ搬送アセンブリの下側と、前記ウエハ搬送アセンブリの下に配置されたサービスフロアとの間に規定された垂直寸法を有し、
    前記サービスフロアは、工場フロアの高さよりも低い高さに規定されている
    基板処理ツール。
  2. 請求項１に記載の基板処理ツールであって、
    前記サービストンネルの前記垂直寸法は、１８３ｃｍ～２４４ｃｍの範囲である、基板処理ツール。
  3. 請求項１に記載の基板処理ツールであって、
    前記サービスフロアの前記高さは、前記工場フロアの前記高さより低い３０．５ｃｍ～６１ｃｍである、基板処理ツール。
  4. 請求項１に記載の基板処理ツールであって、
    前記ウエハ搬送アセンブリは、第２ウエハ搬送モジュールを備え、
    前記複数の処理モジュールは、前記サービストンネルを挟んで互いに対向する位置に第３処理モジュールおよび第４処理モジュールを備え、前記第２ウエハ搬送モジュールの外側は、それぞれ、前記第２処理モジュールおよび前記第３処理モジュールに接続され、
    前記第１ウエハ搬送モジュールおよび前記第２ウエハ搬送モジュールは、前記ウエハ搬送アセンブリ内で制御された環境を提供する連続的なウエハ搬送空間を規定する、基板処理ツール。
  5. 請求項４に記載の基板処理ツールであって、さらに、
    前記ウエハ搬送アセンブリ内の前記連続的なウエハ搬送空間の前記第１ウエハ搬送モジュールと前記第２ウエハ搬送モジュールとの間に配置されたバッファモジュールを備える、基板処理ツール。
  6. 請求項５に記載の基板処理ツールであって、
    前記バッファモジュールは、第１バッファスタックを有する、基板処理ツール。
  7. 請求項６に記載の基板処理ツールであって、
    前記第１バッファスタックの第１部分は、複数の第１ウエハ格納スロットを規定し、前記複数の第１ウエハ格納スロットの各々の間に規定された１または複数のセパレータを有し、前記第１バッファスタックの第２部分は、各々の間に規定されたセパレータを有していない複数の第２ウエハ格納スロットを規定する、基板処理ツール。
  8. 請求項７に記載の基板処理ツールであって、
    前記第１ウエハ搬送モジュールおよび前記第２ウエハ搬送モジュールの少なくともいずれかは、シーズニングウエハおよびカバーウエハの少なくともいずれかを前記第１バッファスタックの前記第２部分に格納し、処理済みウエハおよび未処理ウエハの少なくともいずれかを前記第１バッファスタックの前記第１部分に格納する、基板処理ツール。
  9. 請求項６に記載の基板処理ツールであって、さらに、
    第２バッファスタックを備え、
    前記第２バッファスタックの第１部分は、複数の第１ウエハ格納スロットを規定し、前記複数の第１ウエハ格納スロットの各々の間に規定された１または複数のセパレータを有し、
    前記第２バッファスタックの第２部分は、各々の間に規定されたセパレータを有していない複数の第２ウエハ格納スロットを規定し、
    前記第１ウエハ搬送モジュールおよび前記第２ウエハ搬送モジュールの少なくともいずれかは、未処理ウエハおよび処理済みウエハの少なくともいずれかを前記第２バッファスタックの前記第１部分に格納し、シーズニングウエハおよびカバーウエハの少なくともいずれかを前記第２バッファスタックの前記第２部分に格納する、基板処理ツール。
  10. 請求項４に記載の基板処理ツールであって、さらに、
    工場フロアの上方の前記ウエハ搬送アセンブリの側面に沿って、前記第１処理モジュール、前記第２処理モジュール、前記第３処理モジュール、および前記第４処理モジュールを支持するよう構成された少なくとも２対の処理モジュールフレームを備える、基板処理ツール。
  11. 請求項１に記載の基板処理ツールであって、
    前記ウエハ搬送アセンブリは、装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）に向かって方向付けられた第１端と、前記第１端の反対側の第２端とを有する、基板処理ツール。
  12. 請求項１１に記載の基板処理ツールであって、
    前記ウエハ搬送アセンブリの前記第１端は、前記ＥＦＥＭに対するアクセスを制御するロードロックに接続するよう構成され、前記サービストンネルの第１端は、実質的に前記ＥＦＥＭまで伸びる、基板処理ツール。
  13. 請求項１に記載の基板処理ツールであって、さらに、
    前記ウエハ搬送アセンブリに配置され、前記第１処理モジュールおよび前記第２処理モジュールにガス混合物を供給するよう構成された少なくとも２対のガスボックスと、
    前記第１処理モジュールおよび前記第２処理モジュールを選択的に排気するよう配置された排気ダクトと、を備え、
    前記少なくとも２対のガスボックスは、ガスが前記少なくとも２対のガスボックスから前記排気ダクトに排気されるように、その表面に沿って穿孔を有する、基板処理ツール。
  14. 請求項１３に記載の基板処理ツールであって、さらに、
    前記少なくとも２対のガスボックスにガス混合物を供給するよう構成された複数のガスラインであって、前記複数のガスラインの各々は、前記排気ダクトを通って前記少なくとも２対のガスボックスまで延びる、複数のガスラインを備える、基板処理ツール。
  15. 請求項１４に記載の基板処理ツールであって、
    前記複数のガスラインの各々は、前記排気ダクト内で前記ウエハ搬送アセンブリの外側の領域から前記ウエハ搬送アセンブリの内側の領域まで延びる、基板処理ツール。
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