JPWO2009060539A1 - インライン型ウェハ搬送装置および基板搬送方法 - Google Patents
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Abstract
ウェハを搬入及び搬出するためのロードロックチャンバ（５１）と、第１の搬送機構（５４ａ）を有する第１の搬送モジュール（５３ａ）と、第１のプロセスモジュール（５２ａ）と、第２の搬送機構（５４ｂ）を有する第２の搬送モジュール（５３ｂ）と、第２のプロセスモジュール（５２ｂ）とを順次直列的に接続した構成を有する。ウェハ（５５）は、第１の搬送機構により、ロードロックチャンバと第１のプロセスモジュールとの間で搬送され、第２の搬送機構により、第１のプロセスモジュールと第２のプロセスモジュールとの間で搬送される。
Description
本発明は半導体製造装置及び製造方法に関し、より詳細には、コンパクトな構成のインライン型ウェハ搬送装置に関する。
従来の半導体ウェハ搬送装置には幾つかの方式があり、そのいずれもが大きな欠点を有している。従来のクラスタ型のウェハ搬送装置は、中央に位置するロボットチャンバの周囲に複数のプロセスモジュールを放射状に配置した構成を有する。このようなクラスタ型ウェハ搬送装置は、設置のために大きなフットプリント（footprint）を必要とする。また、各プロセスモジュールでの処理が完了するたびに、ウェハはバッファ部などに一時的に置かれて次の処理まで待機するので、装置全体の処理速度は比較的遅い。さらに、設計上の都合により、クラスタ型ウェハ搬送装置におけるプロセスモジュールの数は、通常最大で５台又は６台程度に制限されてしまうことが多い。
インライン型のウェハ搬送装置はクラスタ型装置と比較して高い処理速度を有する。しかし、直線的な構造を有するため、最新の半導体製造設備の構造には適合しにくい。また、従来のインライン型ウェハ搬送装置においては、半導体製造過程における真空環境においては、ウェハを搬送する際、ウェハ搬送装置の構成部品同士の摩擦により、許容できないレベルのパーティクルが生じることもある。
従来のインライン型のウェハ搬送装置の平面図を図１に示す（例えば、特許文献１を参照）。ウェハ搬送装置１０において、各プロセスモジュール１３ａ乃至１３ｇは隣接して配置され、インラインに接続される。各プロセスモジュールはゲートバルブ（図示せず）により分離されている。ウェハはロボットチャンバ１１内のロボット１２によりロードチャンバ１４から最初のプロセスモジュール１３ａに搬送され、各プロセスモジュールにおいて順次に処理される。処理を終えたウェハはロボット１２により最後のプロセスモジュール１３ｇからアンロードチャンバ１５へと搬送される。ウェハを搬送するための余分なロボットやロボットチャンバが不要であるので、ウェハ搬送装置１０に必要とされるフットプリントは比較的小さい。
図１に示すインライン型のウェハ搬送装置１０の一部の断面図を図２に示す。ウェハ２１は、キャリア２３に載せられて、あるプロセスモジュールから次のプロセスモジュールへと搬送される。各プロセスモジュール内において、ウェハ２１はリフト台２６によりキャリア２３から持ち上げられて処理され、再びキャリア２３に載せられて次のプロセスモジュールへと搬送される。キャリア２３はローラ２５などの移送機構を利用して移動される。ウェハ２１が隣接する次のプロセスモジュールに搬送される際には、ゲートバルブ２４が開かれ、隣接するプロセスモジュール同士が互いに密閉されない状態となる。あるプロセスモジュールにおける処理を終えたウェハ２１は、次のプロセスモジュールが空くまで待機する。
従来の別のインライン型ウェハ搬送装置３０の平面図を図３に示す（例えば、特許文献２参照）。ウェハ搬送装置３０は２つのＦＯＵＰ（front opening unified pod）３１ａ及び３１ｂを具備する。例えば、ＦＯＵＰ３１ａは、未処理ウェハを格納するカセットを各々が有する２つのロードチャンバ３２ａ及び３２ｂを具備し、ＦＯＵＰ３１ｂは、処理済みウェハを格納するカセットを各々が有する２つのアンロードチャンバ３３ａ及び３３ｂを具備する。ウェハ搬送装置３０は、さらに、搬送の際にウェハを一時的に置くためのバッファチャンバ３６ａ乃至３６ｄを具備する。処理の際、ウェハは、ロボットチャンバ３４ａ内のロボット３５ａにより、ロードチャンバ３２ａ又は３２ｂ内のカセットから最初のバッファチャンバ３６ａへ搬送される。図示するように、ウェハ搬送装置３０は、バッファチャンバ同士の間にロボットチャンバ３８ａ乃至３８ｃを備えている。各バッファチャンバとそれに隣接するロボットチャンバとの間、各ロボットチャンバとそれに隣接するプロセスモジュールとの間には、図示されるようにゲートバルブ３９が設けられている。一旦バッファチャンバ３６ａに置かれたウェハは、ロボットチャンバ３８ａ内のロボットによって最初のプロセスモジュール３７ａへ搬送されて処理される。続いて、当該ウェハは、再びロボットチャンバ３８ａ内のロボットにより第２のプロセスモジュール３７ｂへ搬送されて処理される。第２のプロセモジュール３７ｂでの処理を終えたウェハは、ロボットチャンバ３８ａのロボットにより第２のバッファチャンバ３６ｂに置かれる。さらに、ウェハは第２のロボットチャンバ３８ｂのロボットによってバッファチャンバ３６ｂから第３のプロセスモジュール３７ｃへ搬送される。以下同様にして、ウェハはプロセスモジュール３７ｃ乃至３７ｆを順に移動して処理される。すべての処理を終えたウェハは、一旦バッファチャンバ３６ｄに置かれた後、ロボットチャンバ３４ｂ内のロボット３５ｂにより、ＦＯＵＰ３１ｂのアンロードチャンバ３３ａ又は３３ｂ内のカセットに格納される。ウェハ搬送装置３０は、必要に応じて、プロセスモジュールの数を柔軟に増やせるという利点を有する。
従来のクラスタ型ウェハ搬送装置の平面図を図４に示す（例えば、特許文献３を参照）。ウェハ搬送装置４０は、ウェハ４６を外部から搬入及び搬出するための入口モジュール４５ａ及び出口モジュール４５ｂ、プロセスモジュール４１ｂ、４１ｃ、４１ｆ及び４１ｇにウェハを搬送するための搬送チャンバ４２ａ及び４２ｂ、並びに、搬送チャンバ４２ａ及び４２ｂ内に設けられた搬送ロボット４３ａ及び４３ｂを具備する。主制御器４７は、各プロセスモジュール制御器Ｐ、入口モジュール４５ａ及び出口モジュール４５ｂ並びにオペレータ制御パネルと標準通信バス４８を介して通じている。入口モジュール４５a内の処理されていないウェハ４６は、搬送チャンバ４２ａ内の搬送ロボット４３ａによりアライナー４４に一旦置かれ、アライナー４４上で向きを調整される。その後、アライナー４４上のウェハは、搬送ロボット４３ａ又は４３ｂにより、例えばプロセスモジュール４１ｂ又は４１ｃに搬送され、処理されて、再びアライナー４４上に戻される。このような作業を繰り返した後、プロセスモジュール４１ｂ、４１ｃ、４１ｆ及び４１ｇでの処理を終えたウェハは、搬送ロボット４３ａにより出口モジュール４５ｂに戻される。
米国特許出願公開第２００６／０１０２０７８号明細書
米国特許７２１０２４６号明細書
特表平１−５０００７２号公報
しかしながら、図１及び図２に示すインライン型ウェハ搬送装置１０は、ウェハ搬送装置１０内で処理されるウェハを保持することができる移動式のキャリア２３、及び当該キャリア２３の移動のためのローラ２５などの移送機構を具備する必要がある。この場合、ウェハ搬送装置１０の構成は複雑になり、価格が高価となるという問題がある。また、ローラ２５のような移送機構上でキャリア２３を移動させることにより、これらの構成部品の摩擦によってパーティクルが発生しやすいという問題がある。発生したパーティクルがウェハ搬送装置１０内を搬送されるウェハ２１に付着すると、ウェハ上に形成される膜の品質が劣化する。
図３に示す従来のインライン型ウェハ搬送装置３０は、ウェハを一時的に置くためのバッファチャンバ３６ａ乃至３６ｄを必要とするため、装置の複雑さが増すという問題がある。また、これらバッファチャンバが必要であることから、ウェハ搬送装置３０に要求されるフットプリントは大きくなる。さらに、バッファチャンバ３６ａ乃至３６ｄを用いずにウェハ搬送装置３０を実現しようとすれば、例えば、第２のプロセスモジュール３７ｂでの処理を終えたウェハをロボットチャンバ３８ａから次のロボットチャンバ３８ｂへ直接受け渡さなければならない。すなわち、ロボット同士の間でのウェハの受け渡しが必要となる。この構成を採用すると、ウェハ搬送装置３０の動作の精度及び信頼性が低下するという問題が生じる。
また、図４に示す従来のクラスタ型ウェハ搬送装置４０は、中央に位置する搬送チャンバ４２ａ及び４２ｂを中心として、プロセスモジュールを放射状に配置する構造を有しており、このためフットプリントが大きいという問題がある。さらに、クラスタ型ウェハ搬送装置４０は、各プロセスモジュールにウェハを搬送する前に、一旦アライナー４４にウェハを置く必要がある。このようなアライナーの必要性から、装置全体のフットプリントがさらに大きくなる。そして、１つの処理を終えるごとにウェハをアライナー４４に置く必要があり、複雑な搬送作業が必要である。
上述の従来の問題点を解決すべく、本発明は、パーティクルの発生を抑制することができ、ロボット同士のウェハ受け渡しなどの複雑な搬送機構を必要とせず、且つフットプリントが小さい、シンプルな構成のインライン型ウェハ搬送装置を実現することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明のインライン型ウェハ搬送装置は、ウェハを搬入及び搬出するためのロードロックチャンバと、第１の搬送機構を有する第１の搬送モジュールと、第１のプロセスモジュールと、第２の搬送機構を有する第２の搬送モジュールと、第２のプロセスモジュールとを順次直列的に接続した構成を有する。このウェハ搬送装置において、ウェハは、第１の搬送機構により、ロードロックチャンバと第１のプロセスモジュールとの間で搬送され、第２の搬送機構により、第１のプロセスモジュールと第２のプロセスモジュールとの間で搬送される。
上記ロードロックチャンバは、外部から未処理ウェハを搬入するためのロード室と、処理済みウェハを外部へ搬出するためのアンロード室とを具備するように構成してもよい。
本発明によれば、パーティクルの発生を抑制することができ、複雑な搬送機構を必要とせず、且つフットプリントが小さいシンプルな構成のインライン型ウェハ搬送装置が実現される。
１０ ウェハ搬送装置
１１ ロボットチャンバ
１２ ロボット
１３ａ−１３ｇ プロセスモジュール
１４ ロードチャンバ
１５ アンロードチャンバ
２１ ウェハ
２３ キャリア
２４ ゲートバルブ
２５ ローラ
２６ リフト台
３０ ウェハ搬送装置
３１ａ、３１ｂ ＦＯＵＰ
３２ａ、３２ｂ ロードチャンバ
３３ａ、３３ｂ プロセスモジュール
３４ａ、３４ｂ ロボットチャンバ
３５ａ、３５ｂ ロボット
３６ａ−３６ｄ バッファチャンバ
３７ａ−３７ｆ プロセスモジュール
３８ａ−３８ｃ ロボットチャンバ
３９ ゲートバルブ
４０ ウェハ搬送装置
４１ｂ、４１ｃ、４１ｆ、４１ｇ プロセスモジュール
４２ａ、４２ｂ 搬送チャンバ
４３ａ、４３ｂ 搬送ロボット
４４ アライナー
４５ａ 入口モジュール
４５ｂ 出口モジュール
４６ ウェハ
４７ 主制御器
４８ 標準通信バス
５０ ウェハ搬送装置
５１ ロードロックチャンバ
５２ａ、５２ｂ プロセスモジュール
５３ａ、５３ｂ 搬送チャンバ
５４ａ、５４ｂ 搬送機構
５５ ウェハ
５６ ロード室
５７ アンロード室
５８ａ−５８ｄ ゲートバルブ
１１ ロボットチャンバ
１２ ロボット
１３ａ−１３ｇ プロセスモジュール
１４ ロードチャンバ
１５ アンロードチャンバ
２１ ウェハ
２３ キャリア
２４ ゲートバルブ
２５ ローラ
２６ リフト台
３０ ウェハ搬送装置
３１ａ、３１ｂ ＦＯＵＰ
３２ａ、３２ｂ ロードチャンバ
３３ａ、３３ｂ プロセスモジュール
３４ａ、３４ｂ ロボットチャンバ
３５ａ、３５ｂ ロボット
３６ａ−３６ｄ バッファチャンバ
３７ａ−３７ｆ プロセスモジュール
３８ａ−３８ｃ ロボットチャンバ
３９ ゲートバルブ
４０ ウェハ搬送装置
４１ｂ、４１ｃ、４１ｆ、４１ｇ プロセスモジュール
４２ａ、４２ｂ 搬送チャンバ
４３ａ、４３ｂ 搬送ロボット
４４ アライナー
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４５ｂ 出口モジュール
４６ ウェハ
４７ 主制御器
４８ 標準通信バス
５０ ウェハ搬送装置
５１ ロードロックチャンバ
５２ａ、５２ｂ プロセスモジュール
５３ａ、５３ｂ 搬送チャンバ
５４ａ、５４ｂ 搬送機構
５５ ウェハ
５６ ロード室
５７ アンロード室
５８ａ−５８ｄ ゲートバルブ
本発明によるインライン型ウェハ搬送装置５０の平面図を図５に示す。ウェハ搬送装置５０は、ロードロックチャンバ５１と、第１のプロセスモジュール５２ａ及び第２のプロセスモジュール５２ｂとが順次直列的に接続されたインライン構成を有する。さらに、第１の搬送チャンバ５３ａがロードロックチャンバ５１と第１のプロセスモジュール５２ａとの間に設けられ、第２の搬送チャンバ５３ｂが第１のプロセスモジュール５２ａと第２のプロセスモジュール５２ｂとの間に設けられる。このように、本発明のインライン型ウェハ搬送装置は、搬送チャンバとプロセスモジュールとが交互に直列的に接続された特徴的な構造を有する。ウェハ５５は、第１の搬送チャンバ５３ａ内に設けられた第１の搬送機構５４ａにより、ロードロックチャンバ５１と第１のプロセスモジュール５２ａとの間で搬送される。ウェハはまた、第２の搬送チャンバ５３ｂ内に設けられた第２の搬送機構５４ｂにより、第１のプロセスモジュール５２ａと第２のプロセスモジュール５２ｂとの間で搬送される。第１の搬送機構５４ａ及び第２の搬送機構５４ｂは、例えば、ウェハを移動させるためのアームを有するロボットとして構成される。尚、ロードロックチャンバ５１と第１の搬送チャンバ５３ａとの間、第１の搬送チャンバ５３ａと第１のプロセスモジュール５２ａとの間、第１のプロセスモジュール５２ａと第２の搬送チャンバ５３ｂとの間、第２の搬送チャンバ５３ｂと第２のプロセスモジュール５２ｂとの間に、ゲートバルブ５８ａ乃至５８ｄをそれぞれ設ける構成としてもよい。
ロードロックチャンバ５１は、外部（大気側）から未処理ウェハを搬入し、外部（大気側）に処理済みウェハを搬出するためのものであり、真空排気機構（図示せず）を備えている。ロードロックチャンバ５１は、図５に示すように、外部（大気側）から搬入される未処理ウェハを格納するためのロード室５６と、外部（大気側）に搬出される処理済みウェハ蓄積するためのアンロード室５７とを別々に設けた構成であってもよい。
図５のインライン型ウェハ搬送装置５０を用いたプロセスの一例について説明する。まず、外部（大気側）から未処理ウェハをロード室５６に搬入し、ロード室５６内を真空排気機構（図示せず）により真空状態にする。次に、第１の搬送チャンバ５３ａとロードロックチャンバ５１との間のゲートバルブ５８ａ及び第１の搬送チャンバ５３ａと第１のプロセスモジュール５２ａとの間のゲートバルブ５８ｂを開く。第１の搬送チャンバ５３ａ内の第１の搬送機構５４ａによりロードロックチャンバ５１内の未処理ウェハを第１のプロセスモジュール５２ａに搬送し、開かれていたゲートバルブを閉じ、ウェハに対して処理（例えば、アニール）を行う。次に、第１のプロセスモジュール５２ａと第２の搬送チャンバ５３ｂとの間のゲートバルブ５８ｃ及び第２の搬送チャンバ５３ｂと第２のプロセスモジュール５２ｂとの間のゲートバルブ５８ｄを開き、第２の搬送チャンバ５３ｂ内の第２の搬送機構５４ｂにより、第１のプロセスモジュール５２ａ内のウェハを第２のプロセスモジュール５２ｂに搬送し、開いていたゲートバルブを閉じ、ウェハに対して処理（例えば、スパッタ処理、エッチング処理など）を行う。その後、第２の搬送チャンバ５３ｂ及び第１の搬送チャンバ５３ａ内の第２の搬送機構５４ｂ及び第１の搬送機構５４ａを用いて、処理済みウェハを第２のプロセスモジュール５２ｂから第１のプロセスモジュール５２ａへ、さらに第１のプロセスモジュール５２ａからロードロックチャンバ５１内のアンロード室５７へと搬送して外部へ搬出する。なお、ロードロックチャンバ５１は、外部（大気側）から未処理ウェハを搬入し、外部（大気側）に処理済みウェハを搬出するための複数のロード／アンロード室（図示せず）を内部に別途具備してもよい。この場合、一つのロード／アンロード室から第１の末端搬送チャンバ５５ａを用いてプロセスモジュール５２ａへと搬入されたウェハは、各プロセスモジュールでの処理をロードロックチャンバ５１に戻される際、同一のロード／アンロード室もしくは別個のロード／アンロード室へ送られ、外部へ搬出される。この場合、ロード室５６とアンロード室５７は不要である。
高いスループットを得るため、各プロセスモジュールでの処理時間はほぼ同一とする必要がある。ウェハ搬送装置５０全体にわたって１枚のウェハを処理するのに要するタクトタイムが３６秒であれば、ウェハ搬送装置５０のスループットは１００ｐｐｈであり、１００枚のウェハを１時間で処理できる。タクトタイムが１２秒であれば、スループットは３００ｐｐｈであり、１時間で３００枚のウェハを処理できる。
図５に示すような本発明のインライン型ウェハ搬送装置は、図２に示すキャリア２３及びローラ２５のような移送機構を必要としない。このため、ウェハの搬送に際してパーティクルが発生しにくい。また、図３に示すようなバッファチャンバを使用する搬送装置と比較して構成がよりシンプルであり、フットプリントが小さい。さらに、ロボット同士が直接的にウェハの受け渡しをする必要がないので、高い信頼性をもつウェハ搬送装置を実現できる。加えて、図４に示すようなクラスタ型搬送装置と比較しても構成が非常にシンプルであり、フットプリントが小さい。このように、本発明によれば、上述した従来技術の問題点を総合的に解決することが可能である。
本実施例において例示したウェハ搬送装置５０は、搬送チャンバ及びプロセスモジュールをそれぞれ２つずつ備えていた。しかし、所望のプロセスの数に応じて、必要な数の搬送チャンバ及びプロセスモジュールを直列的に接続することによって本発明のウェハ搬送装置を柔軟に実施できることは当業者にとって明らかであろう。より多くの搬送チャンバ及びプロセスモジュールを含む場合であっても、本発明のウェハ搬送装置は、フットプリントの小さいシンプルな構成として実現することができる。
本発明は半導体製造装置及び製造方法に関し、より詳細には、コンパクトな構成のインライン型ウェハ搬送装置および基板搬送方法に関する。
上述の従来の問題点を解決すべく、本発明は、パーティクルの発生を抑制することができ、ロボット同士のウェハ受け渡しなどの複雑な搬送機構を必要とせず、且つフットプリントが小さい、シンプルな構成のインライン型ウェハ搬送装置および基板搬送方法を実現することを目的としている。
上記目的を達成するため、本発明は、ウェハを搬入及び搬出するためのロードロックチャンバと、第１の搬送機構を有する第１の搬送モジュールと、第１のプロセスモジュールと、第２の搬送機構を有する第２の搬送モジュールと、第２のプロセスモジュールとを順次直列的に接続したインライン型ウェハ搬送装置であって、前記第１の搬送機構により、前記ロードロックチャンバと前記第１のプロセスモジュールとの間でウェハの搬送を行い、前記第２の搬送機構により、前記第１のプロセスモジュールと前記第２のプロセスモジュールとの間でウェハの搬送を行うものであり、前記ロードロックチャンバは、外部から未処理ウェハを搬入するためのロード室と、処理済みウェハを外部へ搬出するためのアンロード室とを具備し、前記第１の搬送機構及び前記第２の搬送機構は、ロード室から搬入した前記未処理ウエハを前記第１のプロセスモジュール及び前記第２のプロセスモジュールに搬送し、前記第１のプロセスモジュール及び前記第２のプロセスモジュールで処理した処理済みウェハを前記アンロード室に搬出することを特徴とする。
また、本発明は、基板搬送方法であって、未処理ウェハをロードロックチャンバが有するロード室に搬入し、該ロード室内を真空状態にする工程と、前記ロードロックチャンバに接続された第１の搬送チャンバと該ロードロックチャンバとの間の第１のゲートバルブ、及び前記第１の搬送チャンバと該第１の搬送チャンバに接続された第１のプロセスモジュールとの間の第２のゲートバルブを開き、前記第１の搬送チャンバ内の第１の搬送機構により前記ロードロックチャンバ内の未処理ウェハを前記第１のプロセスモジュールに搬送し、開かれていた前記第１および第２のゲートバルブを閉じ、前記未処理ウェハに対して第１の処理を行う工程と、前記第１のプロセスモジュールと該第１のプロセスモジュールに接続された第２の搬送チャンバとの間の第３のゲートバルブ、及び前記第２の搬送チャンバと該第２の搬送チャンバに接続された第２のプロセスモジュールとの間の第４のゲートバルブを開き、前記第２の搬送チャンバ内の第２の搬送機構により、前記第１のプロセスモジュール内の前記第１の処理が施されたウェハを前記第２のプロセスモジュールに搬送し、開いていた前記第３および第４のゲートバルブを閉じ、前記第１の処理が施されたウェハに対して第２の処理を行う工程と、前記第２の搬送機構用いて処理済みウェハを第２のプロセスモジュールから第１のプロセスモジュールへ搬送し、さらに前記第１の搬送機構を用いて前記処理済みウェハを前記第１のプロセスモジュールから前記ロードロックチャンバ内のアンロード室へと搬送して外部へ搬出する工程とを有することを特徴とする。
Claims (2)
- ウェハを搬入及び搬出するためのロードロックチャンバと、
第１の搬送機構を有する第１の搬送モジュールと、
第１のプロセスモジュールと、
第２の搬送機構を有する第２の搬送モジュールと、
第２のプロセスモジュールとを順次直列的に接続したインライン型ウェハ搬送装置であって、
前記第１の搬送機構により、前記ロードロックチャンバと前記第１のプロセスモジュールとの間でウェハの搬送を行い、前記第２の搬送機構により、前記第１のプロセスモジュールと前記第２のプロセスモジュールとの間でウェハの搬送を行うことを特徴とするインライン型ウェハ搬送装置。 - 前記ロードロックチャンバが、外部から未処理ウェハを搬入するためのロード室と、処理済みウェハを外部へ搬出するためのアンロード室とを具備することを特徴する請求項１記載のインライン型ウェハ搬送装置。
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