WO2007061116A1 - 基板処理装置 - Google Patents

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WO2007061116A1
WO2007061116A1 PCT/JP2006/323734 JP2006323734W WO2007061116A1 WO 2007061116 A1 WO2007061116 A1 WO 2007061116A1 JP 2006323734 W JP2006323734 W JP 2006323734W WO 2007061116 A1 WO2007061116 A1 WO 2007061116A1
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transfer
processed
module
chamber
wafer
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PCT/JP2006/323734
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Gaku Ikeda
Keiji Osada
Kunio Takano
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Tokyo Electron Limited
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a multi-chamber type substrate processing apparatus, and more particularly to a substrate processing apparatus that connects two multi-chamber apparatuses in series.
  • a multi-chamber substrate processing apparatus for a vacuum process maintains not only the chamber of each process module but also the transfer chamber in the center of the cluster in a vacuum.
  • a load lock chamber which is an interface module, is connected to the transfer chamber via a gate valve.
  • An object to be processed such as a semiconductor wafer, is carried into a load lock chamber under atmospheric pressure, and is then carried into a transfer chamber from a load lock chamber that has been decompressed.
  • the transfer mechanism installed in the transfer chamber carries the semiconductor wafer taken out of the load lock chamber into the first process module. This process' module performs the first step processing in a predetermined time according to the preset recipe.
  • the transfer mechanism in the transfer chamber carries the semiconductor wafer out of the first process 'module and then into the second process' module. Even in the second process' module, the second process is performed in a predetermined time according to a preset recipe.
  • the transfer mechanism in the transfer chamber unloads the semiconductor wafer into the second process 'module force, and when there are seven fire steps, transfers it into the third process' module. When there is no process, return to the load lock chamber. Even if processing is performed in the third and subsequent process 'modules, if there is a next process after that, it is transferred to the subsequent process' module, and if there is no next process, it is returned to the load lock chamber.
  • the load lock chamber When a semiconductor wafer having been subjected to a series of processes by a plurality of process modules in this manner is loaded into the load lock chamber, the load lock chamber is changed from a reduced pressure state to an atmospheric pressure state. Can be switched to. Thereafter, the load-lock chamber force is transferred through the wafer entrance / exit on the side opposite to the transfer chamber.
  • a first cluster transfer chamber including a load lock chamber and a second cluster transfer chamber not including a load lock chamber are connected via a gate valve, and a relay unit is installed to transfer the semiconductor wafer between the transfer mechanisms of both transfer chambers (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-119635, especially FIG. 3). See).
  • the first transfer mechanism on the first cluster side sequentially transfers each semiconductor wafer introduced from the load lock chamber to one or more process modules in the first cluster.
  • the first stage process consisting of a plurality of processes is received, and when it is completed, it is passed to the relay section.
  • the second transport mechanism on the second cluster side receives the semiconductor wafer held in the relay section and sequentially transports it to one or more process' modules in the second cluster from one or more processes. Yes After the second stage of processing, return to the relay unit when it is done.
  • the first transport mechanism picks up the processed semiconductor wafer returned to the relay section and returns it to the load lock chamber.
  • the tandem substrate processing apparatus in which two clusters are connected in series continuously performs one or more processes by the first cluster and one or more processes by the second cluster. It is possible to execute. Moreover, since the atmosphere in the first cluster and the atmosphere in the second cluster can be separated by the gate vanolev, there is an advantage that cross-contamination (contamination propagation or diffusion) can be suppressed as much as possible.
  • the semiconductor wafer transferred from the first cluster to the second cluster and the semiconductor wafer transferred from the second cluster to the first cluster have a common residence time. Temporarily retained in the relay section.
  • each process' module ' is used in serial transfer where each semiconductor wafer is transferred to multiple processes' modules across the first cluster and second cluster. Therefore, it is most advantageous to replace and transport a semiconductor wafer that has just been processed, and replace it with the previous process 'module force'. Has been.
  • the semiconductor wafer transferred from the transfer mechanism of one cluster to the relay unit as described above is immediately taken by the transfer mechanism of the other cluster and transferred to the next destination. Like that.
  • the present invention solves the above-described problems of the prior art, and provides a substrate processing apparatus that improves the throughput of continuous processing by a plurality of process modules straddling two multichamber apparatuses. With the goal.
  • a substrate processing apparatus comprising a first multi-chamber apparatus and a second multi-chamber apparatus connected in series.
  • the first multi-chamber apparatus is disposed around the first transport mechanism, the first group of process modules disposed around the first transport mechanism, and the first transport mechanism.
  • An interface module for delivering an object to be processed between the outside of the first multi-chamber apparatus and the first multi-chamber apparatus, and the second multi-chamber apparatus includes: A second transport mechanism and a second group of process modules arranged around the second transport mechanism, between the first transport mechanism and the second transport mechanism.
  • the substrate processing apparatus further includes a controller, wherein the controller includes the first and second transport mechanisms, and each target object is assigned to the first group and second group of process modules.
  • the controller includes the second multi-chip.
  • the first multi-chamber apparatus When the first object to be processed that has been subjected to the predetermined processing in the Yamba apparatus is carried into the relay unit by the second transport mechanism, the first multi-chamber apparatus performs the first process.
  • the second object to be loaded next into the multi-chamber apparatus 2 cannot be loaded into the relay section, the second object to be loaded is loaded into the relay section.
  • the first processing object is made to stand by in the relay unit until it becomes ready to be ready, and then the second processing unit is switched to the second relay unit in place of unloading the first processing object from the relay unit.
  • a substrate processing apparatus configured to control the first transport mechanism so as to carry in an object to be processed.
  • a substrate processing apparatus including a first multi-chamber apparatus and a second multi-chamber apparatus connected in series, wherein the first multi-chamber apparatus includes: A first transport mechanism; a first group of process modules disposed around the first transport mechanism; the first multi-chamber device disposed around the first transport mechanism; and An interface module for delivering the object to be processed to and from the first multi-chamber apparatus, and the second multi-chamber apparatus includes a second transfer mechanism and the second multi-chamber apparatus. A second group of process modules disposed around the transfer mechanism, and for transferring the object to be processed between the first transfer mechanism and the second transfer mechanism.
  • the relay part for temporarily holding the treatment object is in front
  • the substrate processing apparatus is provided between the first transport mechanism and the second transport mechanism, and the substrate processing apparatus further includes a controller, and the controller includes the first transport mechanism and the second transport mechanism.
  • the objects to be processed are sequentially transported to the first and second group process 'modules in accordance with a predetermined processing order, and the first group and second group process' modules In place of unloading the object to be processed in the process' module, the first and second processes are performed so that the subsequent another object to be processed next in the module is loaded.
  • the controller causes the first transport target to move the first object to be processed after the predetermined processing in the first multi-chamber apparatus is completed.
  • the second object to be loaded next from the second multi-chamber apparatus to the first multi-chamber apparatus cannot be loaded into the relay section.
  • the first processing object is caused to wait in the relay section until the second processing object can be carried into the relay section, and then the relay section performs the first processing.
  • 1 object to be processed Provided is a substrate processing apparatus configured to control the second transfer mechanism so that the second object to be processed is transferred to the relay unit instead of being discharged. It is done.
  • the transfer mechanism associated with the other multi-chamber apparatus when the object to be processed is transferred from the transfer mechanism associated with one multi-chamber apparatus to the relay unit, the transfer mechanism associated with the other multi-chamber apparatus is If there is at least one object to be processed (or received) by the process module around the transport mechanism associated with the other multi-chamber device Then, it waits until it can be passed to the relay unit by replacing the first one (second object to be processed) with the target object already in the relay unit. In this way, by giving priority to the transfer of the object to be processed to the process module over the take-up of the first object to be processed from the relay unit, the throughput of the entire system can be improved.
  • the first transport mechanism moves from the relay unit to the first when there is no target object force on the transport path. Pick up the workpiece without waiting.
  • the first transport mechanism monitors whether or not an object to be processed exists on the transport path from the relay unit to the relay unit via the second group process module, and the first object is transferred to the relay unit.
  • the second transport mechanism picks up the first object from the relay section without substantially waiting. In this way, when the process object is not exchanged for the process module, the first object may be picked up immediately from the relay unit.
  • the first transport mechanism serially transports the workpieces to the first group of process' modules in the order of the processes, and each process Instead of unloading the object processed by the process 'module, another subsequent object to be processed next in the process' module is loaded.
  • the present invention can exhibit a sufficient effect.
  • the first transfer mechanism has two transfer arms that can enter and exit the first group of process 'modules, and in one access to each process' module.
  • An object to be processed, which has been processed by one transfer arm, is unloaded, and another subsequent object to be processed is transferred by the other transfer arm.
  • the first transport mechanism picks up the workpiece to be returned from one relay arm from the relay section and relays the workpiece to be processed by the other transport arm in one access to the relay section. You may pass it to the department.
  • the first transport mechanism removes an unprocessed object from one interface arm in one access to the interface module and replaces it with the other transport arm. Put the body into the interface 'module.
  • the first transport mechanism may transport the returned object to be processed, which has been bowed off from the relay section, directly to the interface module.
  • the second transport mechanism serially transports each object to be processed to the second group of process' modules in the order of processes, and each process' module has a corresponding process' Instead of unloading the target object that has been processed by the module, the target object to be processed next is loaded in the relevant process' module.
  • the second transfer mechanism has two transfer arms that can enter and exit the first group of process' modules, and one transfer is performed for each access to each process module.
  • the object to be processed that has been processed by the arm is unloaded, and another subsequent object to be processed is loaded by the other transfer arm instead.
  • the present invention can be suitably applied to a vacuum processing system.
  • the first and second transfer mechanisms are provided in the first and second vacuum transfer chambers, respectively, and the relay portion is the first vacuum transfer chamber and the second vacuum transfer chamber.
  • Each of the first group of process 'modules is connected to the first vacuum transfer chamber via a gate valve, and each of the second group of process' modules is arranged near the boundary with the chamber.
  • the interface module is connected to the first vacuum transfer chamber via a gate valve and temporarily holds the object to be transferred between the atmospheric space and the decompression space. It has a load lock chamber configured to selectively switch the room to an atmospheric pressure state or a reduced pressure state.
  • the first transport mechanism moves in the first vacuum transport chamber under reduced pressure to transport the object to be processed, and accesses the first group of processes; the vacuum processing chamber of the module, the relay section, and the load lock chamber.
  • the second transfer mechanism moves in the second vacuum transfer chamber under reduced pressure to transfer the object to be processed, and accesses the vacuum processing chamber and the relay unit of the second group of process modules.
  • the first transfer mechanism and the second transfer mechanism can perform wafer transfer asynchronously with each other.
  • a first vacuum transfer chamber and a second vacuum transfer chamber are connected to each other via a gate valve.
  • the present invention can also be applied to a vacuum processing system in which two vacuum transfer chambers are always in communication.
  • a load port that supports a cassette capable of accommodating a plurality of objects to be processed under atmospheric pressure, and connected to or adjacent to the load port, is connected to a load lock module via a door valve.
  • a third transfer mechanism provided in the atmospheric pressure transfer module for transferring the object to be processed between the cassette on the load port and the load lock module. Is provided.
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing a configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a pick-and-place operation of the transport mechanism (transport robot) shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a transfer sequence according to an embodiment of the present invention in the substrate processing apparatus shown in FIG. It is a figure which shows the initial stage.
  • FIG. 4 is a diagram showing a stage subsequent to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing a stage subsequent to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 6 is a diagram showing a stage subsequent to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 7 is a diagram showing a stage subsequent to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 8 is a diagram showing a stage subsequent to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 9 is a diagram showing a stage subsequent to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing a stage subsequent to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing a stage subsequent to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 12 is a diagram showing a stage subsequent to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 13 is a diagram showing a stage subsequent to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 14 is a diagram showing a stage subsequent to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 16 is a diagram showing a stage subsequent to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 17 A diagram showing one stage of the conveyance sequence in the comparative example.
  • FIG. 18 is a diagram showing a stage next to the stage shown in FIG. 17 of the transfer sequence in the comparative example.
  • FIG. 19 is a diagram showing a stage next to the stage shown in FIG. 18 of the transfer sequence in the comparative example.
  • FIG. 20 is a chart showing each part and the entire cycle time in the substrate processing apparatus shown in FIG. 1 in comparison with the transport procedure of the present invention and the transport procedure of the comparative example.
  • FIG. 21 is a view showing one stage of the conveyance sequence according to another embodiment of the present invention in the substrate processing apparatus shown in FIG. 1.
  • FIG. 22 is a diagram showing a stage next to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 23 is a diagram showing a stage next to the stage of the transport sequence shown in FIG.
  • FIG. 24 A diagram showing one stage of the conveyance sequence in the comparative example.
  • FIG. 25 is a diagram showing a stage next to the stage shown in FIG. 24 of the transport sequence in the comparative example.
  • FIG. 26 is a diagram showing each part and the entire cycle time in the substrate processing apparatus shown in FIG. 1 in comparison between the transport procedure of the present invention and the transport procedure of a comparative example.
  • FIG. 1 shows a configuration of a substrate processing apparatus in one embodiment of the present invention.
  • this substrate processing apparatus two clusters 10 and 12 are connected in series.
  • a plurality of first clusters 10 are arranged around the polygonal first transfer module TM constituting the vacuum transfer chamber, for example.
  • the first transfer module TM in the central part is a module PM, PM, PM, PM, LLM, LLM and gate valve GV
  • the second cluster 12 has a plurality of, for example, four process modules PM, PM, PM, and PM around a polygonal second transfer module that constitutes the vacuum transfer chamber.
  • each module has a vacuum chamber or a processing chamber that can individually form a decompression space at a desired degree of vacuum, and the second transfer module in the central part TM has each of the peripheral parts.
  • Module PM
  • the Susfa 'ModuillereTM is connected to each other via a gate valve GV.
  • a path PA is installed as a relay part on the overhanging part of the first transfer module TM close to the gate valve GV.
  • the pass portion PA has a plurality of support pins that can horizontally support a single object to be processed, for example, a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”).
  • the support pins may be movable up and down to assist in the transfer of the wafer.
  • a first vacuum transfer robot RB having a pair of transfer arms F, F capable of turning and extending is provided in the first transfer module TM. This first vacuum carrier
  • Each transfer arm F, F of the feeding robot RB is 1 for each fork-shaped end effector. One wafer can be held.
  • the first vacuum transfer robot has an open gate valve GV in each of the surrounding modules PM, PM, PM, PM, LLM, and LLM.
  • the first vacuum transfer robot RB can deliver a wafer to the pass portion PA.
  • Both transfer arms F and F are mounted back-to-back on the robot body and rotate together.
  • the other transfer arm expands and contracts to move back and forth between the original position and the forward movement position in front of the front.
  • the second vacuum transfer robot RB having the transfer arms F 1 and F 2 is provided. This second
  • Each transfer arm F, F of the transfer robot RB is connected to each fork-shaped end effector.
  • the second vacuum transfer robot RB The second vacuum transfer robot RB
  • Each module PM, PM, PM, PM passes through the open gate valve GV to transfer it.
  • Wafers can also be delivered to the pass part PA through the open gate vano lev GV. Both transfer arms F and F are mounted back to back on the robot body.
  • the process' modules PM to PM have a predetermined utility (processing gas,
  • a predetermined single wafer process for example, a film forming process such as CVD or sputtering, a heat treatment, a dry etching process, or the like is performed using electric power.
  • the load lock module LLM, LLM can be equipped with a heating unit or a cooling unit as required.
  • a load port LP and an orientation flat alignment mechanism ORT are provided adjacent to the loader module LM.
  • Load port LP is a wafer cassette with an external carrier Used for loading and unloading CR.
  • the orientation flat alignment mechanism ORT is used to align the orientation flat or notch of the wafer W with a predetermined position or orientation.
  • Atmospheric transfer robot RB provided in loader module LM
  • the linear guide LG is composed of, for example, a permanent magnet, a drive excitation coil, a scale head, and the like, and performs linear drive control of the atmospheric transfer robot RB according to a command from the host controller.
  • the single-wafer processing in the first and second steps is the first-stage processing
  • the single-wafer processing in the third and fourth steps is the second-stage processing.
  • the transfer sequence in the substrate processing apparatus is executed by exchanging required control signals between the host controller that controls the entire system and each local controller that controls the operation of each module.
  • a single controller may directly control the operation of each module.
  • the controller indicated by the reference numeral 20 in FIG. 1 (CNTU may be in the form of the above-mentioned deviation or deviation.
  • Loader's module LM atmospheric transfer robot RB is a wafer cassette on load port LP
  • the LLM receives the wafer W under atmospheric pressure, then evacuates the chamber and decompresses it. In this state, the wafer W is transferred to the 1st vacuum transfer robot RB of the 1st transfer 'module TM i 1 1.
  • the first vacuum transfer robot RB uses one of the transfer arms F 1 and F 2 to
  • Wafer W taken out from Yule LLM is loaded into the first process' module PM
  • the process' module PM performs the single-wafer processing in the first step under predetermined process conditions (gas, pressure, power, temperature, time, etc.) according to a preset recipe. After the completion of the first wafer processing in the first step, the first vacuum transfer robot RB transfers the wafer W to the process
  • the process' module PM performs the second wafer processing under the predetermined process conditions according to the preset recipe.
  • the first vacuum transfer robot RB unloads the wafer W from the process' module PM force and passes it to the pass section PA.
  • the pass part PA supports the received wafer W horizontally and holds it.
  • Joule PM follows the recipe set in advance for the third process under the prescribed process conditions.
  • the second vacuum transfer robot RB unloads the wafer W from the process 'module PM force, then the fourth process' module.
  • Process' module PM follows the preset recipe
  • the fourth process is performed under the specified process conditions.
  • the second vacuum transfer robot RB transfers the processed wafer W to the process module.
  • Pass part PA is the received processed
  • the returning wafer w is horizontally supported and retained.
  • the first transfer 'module TM first vacuum transfer robot RB picks up the return wafer W returned to the pass section PA and loads it into the load lock' module LLM, LL.
  • the load lock module LLM chamber When loaded into the LLM, the load lock module LLM chamber is decompressed. The force can also be switched to atmospheric pressure. After that, loader 'module LM atmospheric transfer robot RB force Atmospheric pressure load lock' module LLM force Take out wafer W
  • the wafer W that is staying can be heated or cooled in a desired atmosphere.
  • this substrate processing apparatus sequentially carries out a series of processes by sequentially transferring wafers to a plurality of process modules in the order of processes in two clusters 10 and 12 connected in series. It is possible. For example, according to this substrate processing apparatus, a plurality of process modules across two clusters are used, and each process module is subjected to vacuum processing under different process conditions. It is possible to stack various types of thin films.
  • each wafer W is divided into a plurality of process modules (in the above-described order) over the first cluster 10 and the second cluster 12.
  • process modules in the above-described order
  • serial transport that transports sequentially to PM, PM, PM, PM
  • the unprocessed wafer W is unloaded and replaced in the previous process, and the next wafer W is loaded immediately after unloading from the module. It is best to adopt the method.
  • the wafer W ⁇ going from the first cluster 10 to the second cluster 12 and the wafer W- going back from the second cluster 12 to the first cluster 10 share a common relay at different times. Since the transfer sequence for the next wafer W ⁇ and the transfer sequence for the return wafer W— collide or compete at the relay unit PA, the throughput can be lowered. However, when such a competition occurs, a decrease in throughput is suppressed to a minimum by using a transfer procedure based on the present invention described later.
  • the bot RB has a pair of transfer arms F and F as described above,
  • Pick-and-place operations can be performed in which the next wafer and the next wafer to be processed by the module are replaced by a series of access operations. [0040] The pick and place operation will be described with reference to FIG. As shown in (A) of FIG. 2, the first vacuum transfer robot holds an unprocessed (pre-processed) wafer W to be loaded into the process module PM by one transfer arm, eg, F. The other transport of
  • Face arm F to process module PM is shown in (B) and (C) of Fig. 2.
  • the wafer W is passed to the wafer support means such as support pins, and the empty transfer arm F is
  • the first vacuum transfer robot RB is connected to each load lock module LLM, LLM.
  • the first vacuum transfer robot RB also performs the same pick-and-pump operation on the pass section PA as described above.
  • the empty transfer arm F is used to pick up the returning wafer W— from the pass section PA (pick motion).
  • the first vacuum transfer robot performs the above-described series of access operations, if it is possible to perform the place operation immediately after the pick operation, the first vacuum transfer robot waits for a while after the pick operation. It is also possible to perform a place operation. Furthermore, only picking operation for unloading (taking out) the wafer W (W—) or loading (accepting) the wafer W (W ⁇ ).
  • the second transfer 'module TM second vacuum transfer robot RB also has a pair of transfers.
  • M is processed by the process / module by the pick & place operation as described above.
  • the wafer W immediately after the processing is completed can be replaced with the wafer W to be processed in the process module.
  • the second vacuum transfer robot RB the second vacuum transfer robot RB
  • the second vacuum transfer robot RB also performs picking operation to unload (take out) wafer W (W ⁇ ) or wafer W (W—
  • a TaN / Ta multilayer film of a barrier metal and a Cu seed layer are successively formed on a lower layer (Cu) in a copper wiring process of a copper plating film. That is, for each wafer W, first, the process gas “PM” in the first cluster 10 is degassed (Degas) to adsorb on the surface of the lower layer (Cu), and the gas is desorbed. In the same way, the lower layer (Cu) surface is cleaned by etching in the process PM in the first cluster 10 and then the process in the second cluster 12 iPVD (ionized Physical Vapor Deposition) in the module PM.
  • iPVD ionized Physical Vapor Deposition
  • Wafer W101 is a load lock module LLM force 1st transfer module TM
  • the wafers in the first cluster 10 are all transferred by the first vacuum transfer robot RB.
  • the wafer W102 is moved to the orientation flat alignment mechanism ORT force and the other (second) load lock module LLM and the third wafer from the cassette CR.
  • the process' module PM performs a deaeration process under predetermined process conditions according to a preset recipe for the wafer W101 that has been loaded. Meanwhile, as shown in Fig. 5, the evacuation is completed with the load lock module LLM, and the first vacuum transfer robot RB force S
  • the wafer W103 is transferred to the orientation flat alignment mechanism from RT to the first load lock module LL M. Instead, the fourth wafer W104 from the cassette CR is aligned to the orientation flat alignment mechanism.
  • the wafer W101 is transferred from the process' module PM to the second process step 'module PM in the same first cluster 10 and instead the first transfer' module.
  • the wafer W102 that was waiting in the TM is loaded into the process' module PM.
  • the wafer W102 is loaded instead of the wafer W101 being unloaded by the above pick & place operation.
  • the process' module PM starts deaeration processing under the same process conditions as for the wafer W101. Slightly later, the process' module PM will follow the recipe set in advance for the loaded wafer W101.
  • the lower surface etching or cleaning process is started.
  • the load lock module LLM containing the wafer W103 evacuates the room. Also air transport
  • the wafer W104 is transferred to the load lock module LLM and the cassette CR
  • the fifth wafer W105 is also transferred to the orientation flat alignment mechanism ORT.
  • process' module PM is unloaded, and instead, wafer W102 unloaded from process' module PM 'is loaded into process' module PM. And process' module
  • Wafer W101 unloaded from PM is delivered to pass section PA.
  • the load-lock module LLM has the wafer W103 from which the first transfer module is After being transported into Joule T ⁇ , the interior of the room is switched to atmospheric pressure, and wafer W105 after orientation flat alignment is transported therein.
  • the sixth wafer W106 is transferred from the cassette CR to the orientation flat alignment mechanism ORT.
  • the process module PM is preset for the loaded wafer W101.
  • wafer W104 is transferred to the first transfer module TM.
  • wafer W106 is transferred from the orientation flat alignment mechanism ORT to the atmospheric transfer robot RB.
  • the Joule PM force is transferred to the path part PA, the wafer W103 is transferred from the process' module PM to the process' module PM, and the wafer W104 is loaded into the process' module PM.
  • the transfer of the wafers W102, 103, 104 in this scene is performed in exactly the same procedure as the transfer of the wafers W101, 102, 103 described above. Both processes' module PM, PM
  • deaeration processing and cleaning processing are performed on newly loaded wafers W104 and W103 under the same process conditions as above.
  • Wafer W102 taken from the pass section PA is transferred to the empty process module PM.
  • the process module PM is used for the newly loaded wafer W102.
  • wafer W101 is the first wafer in the lot (there is no preceding wafer)
  • wafer W101 is first picked up by a single pick operation.
  • the wafer W102 can be picked up from the pass section PA by a single pick operation and loaded into the process module PM by a single place operation.
  • the wafer W103 is changed to the process' module as shown in FIG.
  • the PM force is transferred to the pass part PA, and the wafer W104 is pushed.
  • the process' module PM is transferred to the process' module PM, and the wafer W105 is loaded into the process' module PM.
  • the serial transfer of the wafers W103, 104, and 105 in this scene is performed in exactly the same procedure as the serial transfer of the wafers W102, 103, and 104 described above.
  • Both processes' Modules PM and FM are transferred to newly loaded wafers W105 and W104.
  • the process 'module PM force wafer W102 is unloaded and transferred to the process' module PM, the first cluster.
  • the second vacuum transfer robot RB first picks up the wafer W103 from the pass section PA.
  • a transfer procedure is adopted in which both wafers W101 and W102 are replaced by the & place operation, and finally the wafer W101 taken out from the process module PM is passed to the pass section PA.
  • the wafer W101 is the first wafer in the lot (there is no preceding wafer), an exceptional procedure can be adopted. In other words, the wafer W101 is first processed by a single pick operation.
  • Yeha W109 is transferred to the orientation flat alignment mechanism ORT.
  • the first cluster 10 is transferred by the first vacuum transfer robot RB.
  • the first vacuum transfer robot RB passes the return wafer W101 to the pass portion P.
  • serial transport within the first cluster 10 is preferentially executed. That is, as shown in FIG. 13, the wafers W105 and W106 are replaced by the pick and place operation for the process 'module PM after the deaeration process is completed, and then the pick and place operation for the process' module PM is performed. Replace wafers W104 and W105.
  • the first vacuum transfer robot, RB is unloaded from the process' module PM.
  • the picked-and-place operation picks up the wafer W101 returned by the pass PA force, and passes the wafer W104 to the pass PA instead.
  • Wafers 107 and 101 are replaced by a race operation.
  • the load lock in the decompressed state 'module LLM force Unprocessed wafer 107 is taken out and processed in place of it
  • the processed wafer 101 is cooled to a set temperature near room temperature.
  • the atmospheric transfer robot RB load-locks the processed wafer 101 'module
  • W102 is passed to the path part PA.
  • the processed wafer W Even if 102 is passed to the pass part PA, it is ignored (that is, without going to the wafer W102 immediately), and the serial transfer is performed. That is, the process 'was replaced with wafers W106 and W107 by the pick & place operation for the process' module PM that finished the degassing process, and then the cleaning process was finished. Wafers W105 and W106 are replaced
  • the first vacuum transfer robot RB is a wafer that is unloaded from the process' module PM.
  • the other empty transfer arm With W105 held by one transfer arm, the other empty transfer arm is made to face the returning wafer W102 that has been waiting in the path portion PA.
  • the first vacuum transfer robot RB picks up the returning wafer W102 from the pass section PA by a pick-and-place operation, and passes the wafer W105 to the pass section PA instead.
  • the processed wafer 102 is transferred to the load lock module LLM.
  • the transport sequence is repeated in the same procedure as described above.
  • an exceptional transfer procedure is used. For example, when the last wafer W125 is unloaded from each process module PM, a single pick operation is performed, and a replacement place operation is not performed.
  • the third wafer W123 from the end is moved to the pass section PA from the process' module PM as the return wafer W-, the subsequent wafers W124 and W125
  • the controller or host controller (CNTL20) of each part constantly monitors the presence and identification of wafers on the transfer path of each part in the system. Therefore, when it is confirmed that there is no wafer on the transfer path in the first cluster 10 when the wafer W- returned from the second cluster is passed to the pass part PA just before the end of the lot as described above.
  • the first vacuum transfer robot RB immediately picks up the returned wafer W from the pass section PA and returns it to the load lock module LLM (LLM) in a decompressed state.
  • the second cluster 12 is placed on the transfer path in the first cluster 10. 2
  • serial transfer in the first cluster 10 is preferentially executed, and the required (first stage) processing is performed in the first cluster 10. Wait for the wafer W- to return to the pass PA until it is replaced by the wafer W ⁇ and the pass PA.
  • transfer cycle time or the outside of the transfer tray (transfer interval) is extended by the dwell time when the returned wafer W— stays in the pass area PA.
  • each wafer W is replaced with the next wafer W following the transfer route by the pick & place operation in each process' module P i + l
  • the transfer cycle time or transfer tact in the system is governed by the PM cycle time from when one wafer is transferred to the Seth module until the next wafer is transferred, especially the maximum PM cycle time.
  • priority should be given not to extend the PM cycle time (especially the maximum PM cycle time). Since time is generated at points other than the process 'module on the wafer transfer path in the system, the points other than the process' module (including the pass part PA) should be shorter than a certain time. Even if a wafer stays at that point, throughput will not be adversely affected. Therefore, giving priority to serial transfer between process modules over giving priority to picking up wafers immediately from the pass PA will never cause a decrease in throughput, but rather improve throughput. Leads to.
  • the wafer W101 and the unprocessed wafer 106 must be held at the same time while waiting.
  • the first vacuum transfer robot RB carries the returned wafer W101 to the lock 'module LLM.
  • the PM cycle time (especially the waiting time in the PM cycle time) is increased by deferring serial transfer to the process module PM. As a result, the transfer cycle time of one processing lot is increased. The average value becomes longer.
  • FIG. 20 shows each part and the entire cycle time in the substrate processing apparatus of this embodiment, according to the transport procedure of the present invention (particularly FIGS. 13, 14, and 15) and the transport procedure of the comparative example (FIGS. 17 and 18).
  • Fig. 19 is a comparison table. The data in this table was obtained by simulation to determine the minimum value (Min), maximum value (Max), and average value (Ave) of the cycle time of each part when transferring 25 wafers per lot.
  • “LP Cycle Time” is the time from when each wafer W is unloaded from the load port LP until it returns to the load port LP.
  • the interval is 30 seconds.
  • the difference in PMn cycle time (PM cycle time) despite the fact that the process time is constant (60 seconds) is due to the difference in transfer or waiting time within one cycle. Relatively, the cycle time at the end of the lot is short, and the cycle time at the middle of the lot is long.
  • the minimum value (Min) of each LP cycle time and PM cycle time is almost the same between the present invention and the comparative example. This is because this is the cycle time obtained with the last wafer W125, and there is no scene waiting in the middle of the transfer path in either of the present invention and the comparative example.
  • the maximum value (Max) and the average value (Ave) of the cycle time of each part are remarkably improved by the present invention, and are shortened by about 10%.
  • cluster tools perform continuous processing for a long time, so even if the transport cycle time is reduced by only a few percent, productivity can be significantly improved.
  • the barrier metal TaN / Ta laminated film and the Cu seed layer are formed by the in-line continuous film forming process in the copper wiring process of the copper plating film.
  • Degassing and etching processes are sequentially performed in the process modules PM and PM as the first stage process, and the process is performed as the second stage process in the second cluster 12, respectively.
  • the process was to be performed sequentially.
  • the process' module PM, PM as the first stage processing in the first cluster 10 is performed.
  • the intermediate transfer sequence is omitted, but as shown in FIG. 21, when the second cluster 12 force is also returned to the pass portion PA, the wafer W— (W101) returning to the first cluster 10 is passed. Except for the final stage of the production lot, the next wafer W is also transferred to the transfer path in the first cluster 10. There are several. Typically, as shown in FIG. 21, the first vacuum transfer robot RB ⁇ holds an unprocessed wafer W106 on one transfer arm, and the process' modules PM, PM, PM are transferred to wafers W105, W104, W103. Cleaning process, TaNZTa layer
  • the film formation process and the deaeration process are performed respectively.
  • Vacuuming is performed with an unprocessed wafer W107.
  • the other transfer arm is empty, and the return wafer W101 passed from the second cluster 12 to the pass part PA can be taken out using the empty transfer arm. is there.
  • the first vacuum transfer robot RB is used to return the wafer W1.
  • Serial transport in the first cluster 10 is preferentially executed while 01 is kept in the pass part PA. That is, as shown in FIG. 22, the wafers W105 and W106 are replaced by a pick-and-place operation with respect to the process' module PM that has completed the cleaning process.
  • Wafers W104 and W105 are replaced by the & place operation, and then wafers W103 and W104 are replaced by the pick & place operation for the process module PM which has completed the deaeration process.
  • the picked-and-place operation picks up the wafer W101 returned by the pass PA force, and passes the wafer W103 to the pass PA instead.
  • the wafer is replaced for the process' module PM, PM, PM.
  • the ability to prioritize the job is suitable for the purpose of improving the throughput of one lot as a whole.
  • the load lock 'module LLM is empty Return wafer W101 until emptying is completed
  • the first vacuum transfer robot! I have to wait with you. Then, as shown in Fig. 25, the first vacuum transfer robot! ⁇ E, the wafer lock W101 returned to the load lock 'module LLM that has completed vacuuming,
  • the serial transportation in the first cluster 10 is started. In this way, even if the first vacuum transfer robot RB of the first cluster 10 immediately picks up the returned wafer W— passed from the second cluster 12 to the pass section PA, the load lock module that is the next destination is taken. If the transfer to the LLM (LLM) does not go smoothly, the process module
  • serial transfer or wafer replacement on the PM side will be postponed, and as a result, the entire system or lot-based throughput will deteriorate.
  • FIG. 26 compares the cycle time of each part and the whole in the second embodiment with the transport procedure of the present invention (FIGS. 22 and 23) and the transport procedure of the comparative example (FIGS. 24 and 25).
  • the time is 30 seconds. From the data of FIG. 25, it can be seen that the maximum value (Max) and the average value (Ave) of the cycle time of each part are also significantly improved by the present invention and shortened by about 10% in this embodiment.
  • the transfer procedure and processing procedure based on the present invention can also be applied when performing the desired in-line composite processing.
  • the first cluster 10 performs the first stage processing
  • the second cluster 12 performs the second stage processing, and all the processes that have finished the second stage.
  • the finished wafer is directly transferred from the path PA to the load lock module LLM (LLM).
  • LLM load lock module
  • such a transfer sequence is an example.
  • a wafer that has finished the second stage in the second cluster 12 is transferred from the pass portion PA to the remaining process' module in the first cluster 10. It can also be transported to the PM.
  • the second cluster 12 performs the first stage processing, and then the first cluster 10 performs the second stage processing.
  • the second cluster 12 performs the first stage processing, and the second cluster 12 performs the first stage processing.
  • a transport sequence of complex processing in which the second stage processing is performed in one cluster 10 and the third stage processing is performed in the second cluster 12 is also possible.
  • the pass portion P is transferred from the second vacuum transfer robot RB on the second cluster 12 side.
  • the second vacuum transfer robot RB uses the second wafer transfer robot RB force to pass the wafer W to the path PA.
  • Transport control is performed to wait in the pass section PA until one or a series of processing is completed in the process' module in cluster 12 and the wafer is switched to the first cluster 10.
  • the substrate processing apparatus of the present invention is not limited to the vacuum processing system as in the above embodiment, but can be applied to a part or the whole of the atmospheric processing system.
  • the objects to be processed in the present invention include various substrates for flat panel displays, photomasks, CD substrates, printed substrates and the like, which are not limited to semiconductor wafers.

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Description

明 細 書
基板処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、マルチチャンバ方式の基板処理装置に係り、特に 2つのマルチチャンバ 装置を直列に接続する基板処理装置に関する。
背景技術
[0002] 従来から、半導体製造装置の分野では、複数の半導体製造工程を一貫して行うた めに複数のプロセス ·モジュールを主搬送室の周りに配置するマルチチャンバ方式 が採用されている。
[0003] 一般に、真空プロセス用のマルチチャンバ式基板処理装置いわゆるクラスタツール におレ、ては、各プロセス ·モジュールのチャンバだけでなくクラスタ中心部の搬送室も 真空に維持される。搬送室には、ゲートバルブを介してインタフェース 'モジュールで あるロードロック室が連結されている。被処理体例えば半導体ウェハは、大気圧下の ロードロック室に搬入され、その後減圧状態にされたロードロック室から搬送室に搬 入される。搬送室に設置されている搬送機構は、ロードロック室から取り出した半導体 ウェハを 1番目のプロセス.モジュールに搬入する。このプロセス 'モジュールは、予 め設定されたレシピに従い所定の時間を費やして第 1工程の処理を実施する。この 第 1工程の処理が終了すると、搬送室の搬送機構は、当該半導体ウェハを 1番目の プロセス 'モジュールから搬出し、次に 2番目のプロセス 'モジュールに搬入する。こ の 2番目のプロセス 'モジュールでも、予め設定されたレシピに従い所定の時間を費 やして第 2工程の処理を実施する。この第 2工程の処理が終了すると、搬送室の搬送 機構は、該半導体ウェハを 2番目のプロセス 'モジュール力 搬出し、 7火工程があると きは 3番目のプロセス 'モジュールに搬入し、次工程がないときはロードロック室に戻 す。 3番目以降のプロセス 'モジュールで処理が行われた場合も、その後に次工程が あるときは後段のプロセス 'モジュールに搬入し、次工程がないときはロードロック室 に戻す。このようにして複数のプロセス 'モジュールによる一連の処理を終えた半導 体ウェハがロードロック室に搬入されると、ロードロック室は減圧状態から大気圧状態 に切り替えられる。その後、搬送室とは反対側のウェハ出入口を介してロードロック室 力 当該半導体ウェハが搬出される。
[0004] 2つのマルチチャンバ装置を直列に接続するタンデム (tandem)方式の基板処理装 置では、ロードロック室を含む第 1クラスタの搬送室とロードロック室を含まない第 2ク ラスタの搬送室とがゲートバルブを介して連結されており、さらに両搬送室の搬送機 構の間で半導体ウェハの受け渡しを行うために中継部が設置されている（特開 2004 — 119635号公報、特に図 3を参照）。搬送シーケンスの一典型例として、第 1クラス タ側の第 1搬送機構は、ロードロック室より導入した各半導体ウェハを第 1クラスタ内 の 1つまたは複数のプロセス 'モジュールに順次搬送して 1つまたは複数の工程から なる第 1段階の処理を受けさせ、それが済むと中継部に渡す。第 2クラスタ側の第 2搬 送機構は、中継部に留め置かれている半導体ウェハを受け取り、第 2クラスタ内の 1 つまたは複数のプロセス 'モジュールに順次搬送して 1つまたは複数の工程からなる 第 2段階の処理を受けさせ、それが済むと中継部に戻す。第 1搬送機構は、中継部 に戻された処理済みの半導体ウェハを引き取って、ロードロック室に戻す。
[0005] このように 2つのクラスタを直列接続してなるタンデム方式の基板処理装置は、第 1 クラスタによる 1つまたは複数の処理と第 2クラスタによる 1つまたは複数の処理とを連 続的に実行することを可能とする。しかも、第 1クラスタ内の雰囲気と第 2クラスタ内の 雰囲気とをゲートバノレブで分離できるため、クロスコンタミネーシヨン（汚染の伝播また は拡散）を極力抑制できるという利点がある。
[0006] 上記のようなタンデム方式の処理システムにおいては、第 1クラスタから第 2クラスタ へ移される半導体ウェハと第 2クラスタから第 1クラスタへ移される半導体ウェハとが 滞在時間を異にして共通の中継部に一時的に留め置かれる。
[0007] 従来は、一方のクラスタから他方のクラスタへ移される半導体ウェハを中継部で待 たせたならばシステム内の全ウェハ搬送がそこでつかえてしまい好ましくないとの考 えから、第 2クラスタの第 2搬送機構より半導体ウェハが中継部に渡されたときは第 1 クラスタの第 1搬送機構がその半導体ウェハを直ぐに引き取り、第 1クラスタの第 1搬 送機構より半導体ウェハが中継部に渡されたときは第 2クラスタの第 2搬送機構がそ の半導体ウェハを直ぐに引き取るようにしてレ、る。 [0008] し力 ながら、このように中継部からのウェハの引き取りを優先させる搬送手順は処 理システム全体または 1つの処理ロット全体でみたスループットを悪化させる原因とな つている。すなわち、処理システム全体のスループットを最重視した場合には、第 1ク ラスタと第 2クラスタとに跨って各半導体ウェハを工程順に複数のプロセス'モジユー ルに搬送するシリアル搬送において、各プロセス 'モジュールに対してはそこで処理 の済んだばかりの半導体ウェハを搬出してそれと入れ替わりに前工程のプロセス 'モ ジュール力 搬出してきたばカ^の次の半導体ウェハを搬入するという入れ替え搬送 方式が最も有利とされている。従来は、このようなシリアル搬送方式においても、上記 のように一方のクラスタの搬送機構から中継部に渡された半導体ウェハを他方のクラ スタの搬送機構がすぐに引き取って次の行き先へ搬送するようにしている。しかし、こ のように中継部からの半導体ウェハの引き取りとその次の行き先への搬送を優先させ ることで、プロセス 'モジュールに対するウェハ搬送が後回しにされることになり、結果 的にはシステム全体ないし 1つの処理ロット全体でみたスループットを悪化させている 発明の開示
[0009] 本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するものであり、 2つのマルチチ ヤンバ装置に跨る複数のプロセス 'モジュールによる連続処理のスループットを向上 させる基板処理装置を提供することを目的とする。
[0010] 上記の目的を達成するために、本発明の第 1の観点によれば、基板処理装置であ つて、直列に接続された第 1のマルチチャンバ装置及び第 2のマルチチャンバ装置を 備え、前記第 1のマルチチャンバ装置は、第 1の搬送機構と、前記第 1の搬送機構の 周囲に配置された第 1群のプロセス ·モジュールと、前記第 1の搬送機構の周囲に配 置され前記第 1のマルチチャンバ装置の外部と前記第 1のマルチチャンバ装置との 間で被処理体の受け渡しを行うためのインタフェース 'モジュールと、を有しており、 前記第 2のマルチチャンバ装置は、第 2の搬送機構と、前記第 2の搬送機構の周囲 に配置された第 2群のプロセス 'モジュールと、を有しており、前記第 1の搬送機構と 前記第 2の搬送機構との間で被処理体を受け渡すために被処理体を一時的に留め 置くための中継部が前記第 1の搬送機構と前記第 2の搬送機構との間に設けられて おり、この基板処理装置はコントローラを更に備えており、前記コントローラが、前記 第 1および第 2の搬送機構が、各被処理体を前記第 1群および第 2群のプロセス'モ ジュールに所定の処理順序に従い順次搬送するとともに、前記第 1群および第 2群 の各プロセス 'モジュールに対して当該プロセス 'モジュールで処理の済んだ被処理 体を搬出するのと入れ替わりに当該プロセス 'モジュールで次に処理を受けるべき後 続の別の被処理体を搬入するように、前記第 1および第 2の搬送機構を制御するよう に構成されている基板処理装置において、前記コントローラは、前記第 2のマルチチ ヤンバ装置における所定の処理を終えた第 1の被処理体が第 2の搬送機構により前 記中継部に搬入されたときに、前記第 1のマルチチャンバ装置から前記第 2のマルチ チャンバ装置に次に搬入すべき第 2の被処理体が前記中継部に搬入することができ ない状態にある場合には、前記第 2の被処理体が前記中継部に搬入することができ る状態となるまで前記第 1の被処理体を前記中継部で待機させ、その後、前記中継 部から前記第 1の被処理体を搬出するのと入れ替わりに前記中継部に前記第 2の被 処理体を搬入するように、前記第 1の搬送機構を制御するように構成されてレヽることを 特徴とする基板処理装置が提供される。
また、本発明の第 2の観点によれば、基板処理装置であって、直列に接続された第 1のマルチチャンバ装置及び第 2のマルチチャンバ装置を備え、前記第 1のマルチチ ヤンバ装置は、第 1の搬送機構と、前記第 1の搬送機構の周囲に配置された第 1群の プロセス ·モジュールと、前記第 1の搬送機構の周囲に配置され前記第 1のマルチチ ヤンバ装置の外部と前記第 1のマルチチャンバ装置との間で被処理体の受け渡しを 行うためのインタフェース 'モジュールと、を有しており、前記第 2のマルチチャンバ装 置は、第 2の搬送機構と、前記第 2の搬送機構の周囲に配置された第 2群のプロセス 'モジュールと、を有しており、前記第 1の搬送機構と前記第 2の搬送機構との間で被 処理体を受け渡すために被処理体を一時的に留め置くための中継部が前記第 1の 搬送機構と前記第 2の搬送機構との間に設けられており、この基板処理装置はコント ローラを更に備えており、このコントローラが、前記第 1および第 2の搬送機構が、各 被処理体を前記第 1群および第 2群のプロセス 'モジュールに所定の処理順序に従 い順次搬送するとともに、前記第 1群および第 2群の各プロセス 'モジュールに対して 当該プロセス 'モジュールで処理の済んだ被処理体を搬出するのと入れ替わりに当 該プロセス.モジュールで次に処理を受けるべき後続の別の被処理体を搬入するよう に、前記第 1および第 2の搬送機構を制御するように構成されている基板処理装置に おいて、前記コントローラは、前記第 1のマルチチャンバ装置における所定の処理を 終えた第 1の被処理体が第 1の搬送機構により前記中継部に搬入されたときに、前 記第 2のマルチチャンバ装置から前記第 1のマルチチャンバ装置に次に搬入すべき 第 2の被処理体が前記中継部に搬入することができない状態にある場合には、前記 第 2の被処理体が前記中継部に搬入することができる状態となるまで前記第 1の被処 理体を前記中継部で待機させ、その後、前記中継部から前記第 1の被処理体を搬出 するのと入れ替わりに前記中継部に前記第 2の被処理体を搬入するように、前記第 2 の搬送機構を制御するように構成されてレ、ることを特徴とする基板処理装置が提供さ れる。
[0012] 本発明においては、一方のマルチチャンバ装置に付随する搬送機構から被処理 体が中継部に渡されたとき、他方のマルチチャンバ装置に付随する搬送機構はその 被処理体（第 1の被処理体）を直ちに引き取るのではなく、前記他方のマルチチャン バ装置に付随する搬送機構の周囲のプロセス 'モジュールで処理を受けている（また は受けた）被処理体が少なくとも 1つあれば、その中の先頭のもの（第 2の被処理体） と既に中継部にある被処理体とを入れ替える形で中継部に渡すことができるようにな るまで待つのである。このように、中継部からの第 1の被処理体の引き取りよりもプロセ ス 'モジュールに対する被処理体の搬送を優先させることによって、システム全体のス ループット向上を図ることができる。
[0013] 本発明の好適な一態様においては、インタフェース.モジュールから第 1群のプロセ ス ·モジュールを経由して中継部に至るまでの搬送経路上に被処理体が存在するか 否かを監視し、第 2の搬送機構より中継部に第 1の被処理体が中継部に渡された時 に該搬送経路上に被処理体力^つも無いときは第 1の搬送機構が中継部から第 1の 被処理体を実質的に待たせずに引き取る。また、中継部から第 2群のプロセス'モジ ユールを経由して中継部に戻るまでの搬送経路上に被処理体が存在するか否かを 監視し、第 1の被処理体が中継部に渡された時に該搬送経路上に被処理体が 1つも 無いときは第 2の搬送機構が中継部から第 1の被処理体を実質的に待たせずに引き 取る。このように、プロセス ·モジュールに対して被処理体の入れ替えを行わない場面 では、中継部から第 1の被処理体を直ぐに引き取ってよい。
[0014] また、好適な一態様によれば、第 1の搬送機構が、各被処理体を第 1群のプロセス' モジュールに工程順にシリアルに搬送し、各々のプロセス 'モジュールに対しては当 該プロセス 'モジュールで処理の済んだ被処理体を搬出するのと入れ替わりに当該 プロセス 'モジュールで次に処理を受けるべき後続の別の被処理体を搬入する。この ようなシリアル搬送方式において本発明は十分な効果を発揮することができる。
[0015] シリアル搬送方式における好ましい一態様として、第 1の搬送機構が、第 1群のプロ セス 'モジュールに出入り可能な 2つの搬送アームを有し、各プロセス 'モジュールに 対する 1回のアクセスにおいて一方の搬送アームで処理の済んだ被処理体を搬出し てそれと入れ替わりに他方の搬送アームで後続の別の被処理体を搬入する。この場 合、第 1の搬送機構は、中継部に対する 1回のアクセスにおいて一方の搬送アーム で戻りの被処理体を中継部から引き取ってそれと入れ替わりに他方の搬送アームで 行きの被処理体を中継部に渡してよい。また、第 1の搬送機構は、インタフェース'モ ジュールに対する 1回のアクセスにおいて一方の搬送アームで未処理の被処理体を 該インタフェース 'モジュールから取り出してそれと入れ替わりに他方の搬送アームで 戻りの被処理体を該インタフェース 'モジュールに入れる。さらに、第 1の搬送機構は 、中継部より弓 Iき取った戻りの被処理体をインタフェース ·モジュールへ直接搬送して よい。
[0016] また、好ましい一態様として、第 2の搬送機構が、各被処理体を第 2群のプロセス' モジュールに工程順にシリアルに搬送し、各々のプロセス 'モジュールに対しては当 該プロセス 'モジュールで処理の済んだ被処理体を搬出するのと入れ替わりに当該 プロセス 'モジュールで次に処理を受けるべき被処理体を搬入する。この場合、好ま しくは、第 2の搬送機構が、第 1群のプロセス 'モジュールに出入り可能な 2つの搬送 アームを有し、各プロセス ·モジュールに対する 1回のアクセスにおレ、て一方の搬送 アームで処理の済んだ被処理体を搬出して、それと入れ替わりに他方の搬送アーム で後続の別の被処理体を搬入する。 [0017] 本発明は真空処理システムに好適に適用可能である。本発明の好適な一態様によ れば、第 1および第 2の搬送機構がそれぞれ第 1および第 2の真空搬送室内に設け られ、中継部が第 1の真空搬送室と第 2の真空搬送室との境界付近に配置され、第 1 群のプロセス 'モジュールの各々が第 1の真空搬送室にゲートバルブを介して連結さ れる真空処理室を有し、第 2群のプロセス 'モジュールの各々が第 2の真空搬送室に ゲートバルブを介して連結される真空処理室を有する。そしそて、インタフェース 'モ ジュールは、第 1の真空搬送室にゲートバルブを介して連結され、かつ大気空間と減 圧空間との間で転送される被処理体を一時的に留め置くために室内を選択的に大 気圧状態または減圧状態に切換可能に構成されたロードロック室を有する。第 1の搬 送機構は、被処理体の搬送のために減圧下の第 1の真空搬送室内を移動して第 1 群のプロセス.モジュールの真空処理室、中継部およびロードロック室にアクセスする 。一方、第 2の搬送機構は、被処理体の搬送のために減圧下の第 2の真空搬送室内 を移動して第 2群のプロセス.モジュールの真空処理室および中継部にアクセスする 。第 1の搬送機構と第 2の搬送機構は互いに非同期にウェハ搬送を行うことができる
[0018] このような 2クラスタ接続の真空処理システムにおいては、一般に第 1の真空搬送室 と第 2の真空搬送室とがゲートバルブを介して相互に連結される。もっとも、 2つの真 空搬送室が常時連通している真空処理システムにも本発明は適用可能である。
[0019] また、好適な一態様として、被処理体を複数収容可能なカセットを大気圧下で支持 するロードポートと、このロードポートに接続または隣接し、ロードロック'モジユーノレに ドアバルブを介して連結される大気圧下の搬送モジュールと、ロードポート上のカセ ットとロードロック ·モジュールとの間で被処理体を搬送するために大気圧搬送モジュ ール内に設けられる第 3の搬送機構とが備えられる。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]本発明の一実施形態に係る基板処理装置の構成を示す略平面図である。
[図 2]図 1に示す搬送機構 (搬送ロボット）のピック &プレース動作を説明するための 模式図である。
[図 3]図 1に示す基板処理装置における本発明の実施形態に係る搬送シーケンスの 初期の段階を示す図である。
園 4]図 3に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 5]図 4に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 6]図 5に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 7]図 6に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 8]図 7に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 9]図 8に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 10]図 9に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 11]図 10に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 12]図 11に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 13]図 12に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 14]図 13に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 15]図 14に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 16]図 15に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 17]比較例における搬送シーケンスの一段階を示す図である。
園 18]比較例における搬送シーケンスの図 17に示す段階の次の段階を示す図であ る。
園 19]比較例における搬送シーケンスの図 18に示す段階の次の段階を示す図であ る。
園 20]図 1に示す基板処理装置における各部および全体のサイクルタイムを本発明 の搬送手順と比較例の搬送手順とで対比して示す図表である。
[図 21]図 1に示す基板処理装置における本発明の他の実施形態に係る搬送シーケ ンスの一段階を示す図である。
園 22]図 21に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 23]図 22に示す搬送シーケンスの段階の次の段階を示す図である。
園 24]比較例における搬送シーケンスの一段階を示す図である。
園 25]比較例における搬送シーケンスの図 24に示す段階の次の段階を示す図であ る。 [図 26]図 1に示す基板処理装置における各部および全体のサイクルタイムを本発明 の搬送手順と比較例の搬送手順とで対比して示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
[0022] 図 1に、本発明の一実施形態における基板処理装置の構成を示す。この基板処理 装置は、 2つのクラスタ 10, 12を直列に接続している。ここで、第 1クラスタ 10は、真 空搬送室を構成する多角形の第 1トランスファ ·モジュール TMの周りに複数例えば
1
4つのプロセス ·モジュール PM， PM， PM， PMと 2つのロードロック 'モジュール
1 7 8 6
LLM， LLMとを環状に配置したマルチチャンバ装置である。この第 1クラスタ 10に
1 2
おいて、各々のモジュールは個別に所望の真空度で減圧空間を形成できる真空チ ヤンバまたは処理室を有しており、中心部の第 1トランスファ 'モジュール TMは周辺 部の各モジュール PM， PM , PM , PM， LLM , LLMとゲートバルブ GVを介し
1 7 8 6 1 2
て連結されている。
[0023] 一方、第 2クラスタ 12は、真空搬送室を構成する多角形の第 2トランスファ'モジユー ノレ TMの周りに複数例えば 4つのプロセス 'モジュール PM， PM， PM , PMを環
2 2 3 4 5 状に配置したマルチチャンバ装置である。第 2クラスタ 12においても、各々のモジュ ールは個別に所望の真空度で減圧空間を形成できる真空チャンバまたは処理室を 有しており、中心部の第 2トランスファ'モジユーノレ TMは周辺部の各モジュール PM
2 2
， PM， PM , PMとゲートバルブ GVを介して連結されている。
3 4 5
[0024] そして、第 1クラスタ 10の第 1トランスファ 'モジュール TMと第 2クラスタ 12の第 2トラ
1
ンスファ'モジユーノレ TMとはゲートバルブ GVを介して互いに連結されており、この
2
ゲートバルブ GVに近接する第 1トランスファ 'モジュール TMの張り出し部分に中継 部としてパス部 PAが設置されている。パス部 PAは、一枚の被処理体例えば半導体 ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）を水平に支持できる複数本の支持ピンを有して いる。ウェハの受け渡しを補助するために、支持ピンは昇降可能であってもよい。
[0025] 第 1トランスファ 'モジュール TMの室内には、旋回および伸縮可能な一対の搬送 アーム F , Fを有する第 1真空搬送ロボット RBが設けられている。この第 1真空搬
A B 1
送ロボット RBの各搬送アーム F ， Fは、各々のフォーク形のエンドェフエクタに各 1 枚のウェハを保持できるようになつている。第 1真空搬送ロボット は、その周囲の 各モジュール PM , PM ， PM ， PM , LLM , LLMに開状態のゲートバルブ GV
1 7 8 6 1 2
を通って搬送アーム Fまたは Fを揷入して引き抜くことにより、ウェハの搬入（ローデ
A B
イング）および搬出（アンローデイング）を行うことができる。同様にして、第 1真空搬送 ロボット RBは、パス部 PAに対してもウェハの受け渡しを行うことができる。両搬送ァ ーム F ， Fは、ロボット本体に互いに背中合わせに搭載され、一体的に旋回運動し
A B
、一方の搬送アームが原位置すなわち復動位置に止まった状態で他方の搬送ァー ムが伸縮して原位置と正面前方の往動位置との間で進退するようになっている。
[0026] 同様に、第 2トランスファ 'モジュール TMの室内には、旋回および伸縮可能な一対
2
の搬送アーム F , F を有する第 2真空搬送ロボット RBが設けられている。この第 2
C D 2
搬送ロボット RBの各搬送アーム F ， F は、各々のフォーク形のエンドェフエクタに
2 C D
各 1枚のウェハを保持できるようになっている。第 2真空搬送ロボット RBは、周囲の
2
各モジュール PM ， PM ， PM ， PMに開状態のゲートバルブ GVを通って搬送ァ
2 3 4 5
ーム Fまたは F を挿入して引き抜くことにより、ウェハの搬入（ローデイング）および
C D
搬出（アンローデイング）を行うことができる。同様にして、第 2真空搬送ロボット RBは
2
、 パス部 PAに対しても開状態のゲートバノレブ GVを通ってウェハの受け渡しを行うこ とができる。両搬送アーム F , F は、ロボット本体に互いに背中合わせに搭載され、
C D
一体的に旋回運動し、一方の搬送アームが原位置すなわち復動位置に止まった状 態で他方の搬送アームが伸縮して原位置と正面前方の往動位置との間で進退する ようになつている。
[0027] プロセス 'モジュール PM 〜PMは、各々のチャンバ内で所定の用力（処理ガス、
1 8
電力等）を用いて所定の枚葉処理、例えば CVDまたはスパッタリング等の成膜処理 、熱処理、ドライエッチング加工等を行うようになっている。また、ロードロック'モジュ ール LLM , LLMも、必要に応じて加熱部または冷却部を装備することができる。
1 2
[0028] ロードロック'モジユーノレ LLM , LLMは、トランスファ'モジユーノレ TMと反対側で
1 2
ドアバルブ DVを介して常時大気圧下のローダ ·モジュール LMと連結されている。さ らに、このローダ ·モジュール LMと隣接してロードポート LPおよびオリフラ合わせ機 構 ORTが設けられている。ロードポート LPは、外部搬送車との間でのウェハカセット CRの投入および払出しに用いられる。オリフラ合わせ機構 ORTは、ウェハ Wのオリ ェンテーシヨンフラットまたはノッチを所定の位置または向きに合わせるために用いら れる。
[0029] ローダ.モジュール LM内に設けられている大気搬送ロボット RBは、伸縮可能な上
3
下 2段（一対）の搬送アームを有し、リニアガイド（リニアスライダ) LG上で水平方向に 移動可能であるとともに、昇降'旋回可能であり、ロードポート LP、オリフラ合わせ機 構〇RTおよびロードロック'モジュール LLM， LLMの間を移動してウェハを 1枚ま
1 2
たは 2枚ずつ搬送する。なお、リニアガイド LGは、例えば永久磁石、駆動用励磁コィ ルおよびスケールヘッド等で構成され、ホストコントローラからのコマンドに応じて大気 搬送ロボット RBの直線駆動制御を行う。
3
[0030] ここで、ロードポート LPに投入されたウェハカセット CR内の 1枚のウェハにこの基板 処理装置内で一連の処理を受けさせるための基本的なウェハ搬送シーケンスを説明 する。ここで、第 1クラスタ 10のプロセス 'モジュール PM , PM によりこの順序で第 1 および第 2工程の枚葉処理が行われ、次いで第 2クラスタ 12のプロセス 'モジュール PM , PMによりこの順序で第 3および第 4工程の枚葉処理が行われるものとする。
4 3
この場合、第 1および第 2工程の枚葉処理が第 1段階の処理であり、第 3および第 4 工程の枚葉処理が第 2段階の処理である。なお、この基板処理装置内の搬送シーケ ンスは、システム全体を統括制御するホストコントローラと各モジュールの動作を制御 する各局所コントローラとの間で所要の制御信号がやりとりされることによって実行さ れる。また、これに代えて、単一のコントローラが直接的に各モジュールの動作を制 御してもかまわなレ、。図 1におレ、て符号 20により示されるコントローラ（CNTUは上 記のレ、ずれの形式であってもよレ、。
[0031] ローダ'モジュール LMの大気搬送ロボット RBは、ロードポート LP上のウェハカセ
3
ット CRから 1枚のウェハ Wを取り出し、このウェハ Wをオリフラ合わせ機構〇RTに搬 送する。オリフラ合わせ機構〇RTにおいてオリフラ合わせが行われる。オリフラ合わ せが済んだ後に、大気搬送ロボット RBはウェハ Wをロードロック'モジュール LLM
3 i 1
， LLMのいずれか一つ（ここでは LLMとする）に移送する。ロードロック'モジユー
2 1
ル LLMは、大気圧状態でウェハ Wを受け取り、その後に室内を真空引きし、減圧 状態でウェハ Wを第 1トランスファ 'モジュール TMの第 1真空搬送ロボット RBに渡 i 1 1 す。
[0032] 第 1真空搬送ロボット RBは、搬送アーム F , F の一方を用いて、ロードロック'モジ
1 A B
ユール LLMから取り出したウェハ Wを 1番目のプロセス 'モジュール PMに搬入す
1 i 7
る。プロセス 'モジュール PMは、予め設定されたレシピに従い所定のプロセス条件（ ガス、圧力、電力、温度、時間等）で第 1工程の枚葉処理を実施する。この第 1工程 の枚葉処理が終了した後に、第 1真空搬送ロボット RBは、ウェハ Wをプロセス'モジ
1 i
ユール PM力ら搬出し、次に 2番目のプロセス 'モジュール PM1に搬入する。プロセ ス 'モジュール PMは、予め設定されたレシピに従い所定のプロセス条件で第 2工程 の枚葉処理を実施する。この第 2工程の枚葉処理が終了すると、第 1真空搬送ロボッ ト RBは、ウェハ Wをプロセス 'モジュール PM力ら搬出して、これをパス部 PAへ渡 す。パス部 PAは、受け取ったウェハ Wを水平に支持して留め置く。
[0033] 第 2トランスファ 'モジュール TMの第 2真空搬送ロボット RBは、パス部 PAからゥェ
2 2
ハ Wを引き取り、これを 3番目のプロセス 'モジュール PMに搬入する。プロセス'モ i 4
ジュール PMは、予め設定されたレシピに従い所定のプロセス条件で第 3工程の枚
4
葉処理を実施する。この第 3工程の枚葉処理が終了した後、第 2真空搬送ロボット R Bは、ウェハ Wをプロセス 'モジュール PM力ら搬出し、次に 4番目のプロセス'モジ
2 i 4
ユール PMに搬入する。プロセス 'モジュール PMは、予め設定されたレシピに従い
3 3
所定のプロセス条件で第 4工程の枚葉処理を実施する。この第 4工程の枚葉処理が 終了すると、第 2真空搬送ロボット RBは、この処理済のウェハ Wをプロセス'モジュ
2 i
ール PM力 搬出して、これをパス部 PAへ戻す。パス部 PAは、受け取った処理済
3
つまり戻りのウェハ wを水平に支持して留め置く。
[0034] しかる後に、第 1トランスファ 'モジュール TMの第 1真空搬送ロボット RB は、パス 部 PAに戻された戻りウェハ Wを引き取り、これをロードロック'モジュール LLM， LL
i 1
Mの一つに戻す。
2
[0035] こうして基板処理装置内の複数のプロセス ·モジュール PM， PM , PM , PMで
7 1 4 3 連続処理を受けてきた処理済のウェハ wがロードロック'モジュールの一つ（ここでは
i
LLMとする）に搬入されると、このロードロック'モジュール LLMの室内は減圧状態 力も大気圧状態に切り替えられる。しかる後、ローダ'モジュール LMの大気搬送ロボ ット RB力 大気圧状態のロードロック'モジュール LLM力 ウェハ Wを取り出して
3 2 i 該当のウェハカセット CRに戻す。なお、ロードロック'モジユーノレ LLM ， LLMにお
1 2 レ、て滞在中のウェハ Wに所望の雰囲気下で加熱または冷却処理を施すこともできる
i
[0036] 上記のように、この基板処理装置は、直列に接続された 2つのクラスタ 10， 12内で ウェハを工程順に複数のプロセス ·モジュールに順次搬送して一連の処理を連続的 に実施することが可能である。例えば、この基板処理装置によれば、 2つのクラスタに 跨る複数のプロセス ·モジュールを用いて、各プロセス ·モジュールにおレ、て異なるプ ロセス条件での真空処理を行うことにより、ウェハ上に複数種類の薄膜を積層するこ とがでさる。
[0037] 特に、この基板処理装置のスループット能力を最大限に発揮させるには、第 1クラス タ 10および第 2クラスタ 12にわたつて各ウェハ Wを工程順に複数のプロセス'モジュ ール（上記の例では PM , PM , PM , PM )に順次搬送するシリアル搬送において
7 1 4 3
、各プロセス 'モジュール PMに対してはそこで処理の済んだば力りのウェハ Wを搬 出してそれと入れ替わりに前工程のプロセス.モジュールから搬出した直後の次のゥ ェハ W を搬入する入れ替え搬送方式を採用するのが最適である。
i+ l
[0038] もっとも、第 1クラスタ 10から第 2クラスタ 12へ向力 行きのウェハ W→と第 2クラスタ 12から第 1クラスタ 10へ向力 戻りのウェハ W—とが時間を異にして共通の中継部 P Aに一時的に留め置かれるため、行きのウェハ W→に対する搬送シーケンスと戻りの ウェハ W—に対する搬送シーケンスとが中継部 PAで衝突または競合する場合にス ループットの低下が生じうる。しかし、そのような競合が生じた場合、後述する本発明 に基づく搬送手順を用いることにより、スループットの低下は最小限に抑制される。
[0039] この基板処理装置においては、第 1トランスファ 'モジュール TMの第 1真空搬送口
1
ボット RBが上記のように一対の搬送アーム F ， Fを有しており、その周囲の各プロ
1 A B
セス ·モジュール PM ， PM ， PM ， PMに対して、当該モジュールで処理が済んだ
1 7 8 6
直後のウェハと次に当該モジュールで処理を受けるべきウェハとを一連のアクセス動 作により入れ替えるピック &プレース動作を行えるようになつている。 [0040] 図 2を参照してピック &プレース動作について説明する。第 1真空搬送ロボット は、図 2の (A)に示すように、プロセス.モジュール PMに搬入すべき未処理（処理前） のウェハ Wを一方の搬送アーム例えば F で保持し、ウェハ無しの空の他方の搬送
i A
アーム Fをプロセス.モジュール PMに向き合わせる。そして、図 2の (B), (C)に示す
B n
ように、空の搬送アーム F をプロセス 'モジュール PMのチャンバに揷入してそこから
B n
処理済のウェハ Wiを取り出す（ピック動作)。次に、図 2の (D)に示すように、搬送ァー ム F ， Fを 180° 旋回（反転）させて、未処理のウェハ Wを保持している搬送アーム
A B j
F をプロセス ·モジュール PMに向き合わせる。次に、図 2の (E)，（F)に示すように、
A n
搬送アーム F をプロセス ·モジュール PMのチャンバに挿入してその内部の載置台
A n
または支持ピン等のウェハ支持手段にウェハ Wを渡し、空になった搬送アーム F を
j A 引き抜く（プレース動作)。なお、このピック &プレース動作の間、当該プロセス'モジ ユール PMのウェハ出入口に設けられているゲートバルブ GV (図 1参照）は開いた ままになっている。
[0041] このように、トランスファ 'モジュール TMの第 1真空搬送ロボット RB は、各プロセス
1 1
'モジュール PMに対する一連のアクセス動作（すなわち、ある一つのモジュールへ の一連のアクセス動作の間に他のモジュールへのアクセス動作を行わなレ、）により、 当該モジュールで処理の済んだウェハ Wと次に当該モジュールで処理を受けるべき 半導体ウェハ Wとを上記のようなピック &プレース動作により入れ替えることができる
j
。また、第 1真空搬送ロボット RBは、各ロードロック ·モジュール LLM ， LLMに対し
1 1 2 ても上記と同様のピック &プレース動作により未処理ウェハと処理済ウェハの入れ替 えまたは受け渡しを行うことができる。
[0042] さらに、第 1真空搬送ロボット RBは、パス部 PAに対しても上記と同様のピック &プ
1
レース動作により行きのウェハ W→と戻りのウェハ W—との入れ替えを行うことができ る。つまり、空の搬送アーム Fでパス部 PAから戻りのウェハ W—を引き取り（ピック動
B
作）、次に搬送アーム F ， Fを 180° 旋回（反転）させて、行きのウェハ W→を保持し
A B
ている搬送アーム F をパス部 PAに向き合わせ、次いで搬送アーム F を伸ばしてパ
A A
ス部 PAの支持ピンに行きのウェハ W→を渡し、空になった搬送アーム F を引く（プレ
A
ース動作)。 [0043] また、第 1真空搬送ロボット は、上記の一連のアクセス動作を行う際において、 ピック動作の後直ちにプレース動作を行うことも可能であれば、ピック動作の後に少し 待ち時間を置いてからプレース動作を行うことも可能である。さらに、ウェハ W (W— ) を搬出（引取り）するピック動作のみあるいはウェハ W (W→)を搬入（引き受け)する
J
プレース動作のみを単独で行うことも可能である。
[0044] 同様に、第 2トランスファ 'モジュール TMの第 2真空搬送ロボット RBも一対の搬送
2 2
アーム F， F を有しており、その周囲の各プロセス ·モジュール PM， PM， PM， P
C D 2 3 4
Mに対して、上記のようなピック &プレース動作により当該プロセス ·モジュールで処
5
理が済んだ直後のウェハ Wと次に当該プロセス.モジュールで処理を受けるべきゥェ ハ Wとを入れ替えることができる。また、第 2真空搬送ロボット RBは、パス部 PAに対 j 2
しても上記と同様のピック &プレース動作により行きのウェハ w→と戻りのウェハ との入れ替えを行うこともできる。また同様に第 2真空搬送ロボット RBも、ピック動作
2
に続いて即座にプレース動作を行うことも可能であれば、ピック動作の後に少し待ち 時間を置いてからプレース動作を行うことも可能である。さらに、第 2真空搬送ロボット RBも、ウェハ W (W→)を搬出（引取り）するピック動作のみあるいはウェハ W (W—
2 i j
)を搬入（引き受け）するプレース動作のみを単独で行うことも可能である。
[0045] 次に、図 3〜図 20を参照して、図 1に示す基板処理装置において、ロードポート LP にカセット単位で投入された一群のウェハに連続的に一連の処理を施すために各ゥ ェハ Wをクラスタツール内の複数のプロセス 'モジュールにシリアル搬送方式で順次 搬送する搬送シーケンスの一実施形態を説明する。なお、シリアル搬送方式におい ては、各プロセス 'モジュールにおけるプロセス時間を全て同一に設定するのが好ま しい。
[0046] この実施例では、銅メツキ膜の銅配線プロセスにおいて下層（Cu)上にバリアメタル の TaN/Ta積層膜と Cuシード層とを続けて形成する。すなわち、各ウェハ Wについ て、最初に第 1クラスタ 10内のプロセス 'モジュール PMで脱気（Degas)処理により下 層（Cu)表面に吸着してレ、るガスを脱離させ、次レ、で同じく第 1クラスタ 10内のプロセ ス'モジュール PMでエッチングにより下層（Cu)表面をクリーニングし、次いで第 2ク ラスタ 12内のプロセス.モジュール PMで iPVD (ionized Physical Vapor Deposition) 法により TaN/Ta積層膜を形成し、最後に第 2クラスタ 12内のプロセス 'モジュール PMで iPVD法により Cuシード層を形成する。そして、処理済のウェハをロードロック
3
'モジュール LLM ， LLMで冷却する。この場合、残りのプロセス 'モジュール PM ,
1 2 8
PM ， PM ， PM〖ま稼動しなレヽ。
6 2 5
[0047] ロードポート LP上のウェハカセット CRに収容されている複数例えば 25枚（ここでは 、これら 25枚を 1製造ロットとする）のウェハ W101〜W125のうち、図 3に示すように 、最初のウェハ W101がオリフラ合わせ機構 ORTを経由してロードロック'モジュール LLM , LLMのいずれか一方（ここでは第 1ロードロック'モジュール LLMとする）
1 2 1 に搬送される。ウェハ W101が搬入されたロードロック'モジュール LLMが室内を真 空引きしている間に、 2番目のウェハ W102がオリフラ合わせ機構 ORTでオリフラ合 わせを受ける。なお、上述したように、ロードポート LP、オリフラ合わせ機構 ORT、口 ードロック'モジュール LLM , LLM間のウェハ搬送は全てローダ'モジュール LM
1 2
の大気搬送ロボット RBにより行われる。
3
[0048] 次に、ロードロック'モジユーノレ LLMで真空引きが完了すると、図 4に示すように、
1
ウェハ W101はロードロック ·モジュール LLM力ら第 1トランスファ ·モジュール TM
1 1 を通って第 1工程用のプロセス 'モジュール PMへ搬送される。なお、上述したように 、第 1クラスタ 10内のウェハ搬送は全て第 1真空搬送ロボット RBにより行われる。一 方、大気搬送系においては、ウェハ W102がオリフラ合わせ機構 ORT力 他方の（ 第 2)ロードロック'モジュール LLMに移されるとともに、カセット CRから 3番目のゥェ
2
ハ W103がオリフラ合わせ機構 ORTへ移載される。
[0049] プロセス 'モジュール PMは、搬入したウェハ W101に対して予め設定されたレシ ピに従い所定のプロセス条件で脱気処理を実施する。その間に、図 5に示すように、 ロードロック ·モジユーノレ LLMで真空引きが完了し、第 1真空搬送ロボット RB力 Sゥェ
2 1 ハ W102をロードロック ·モジュール LLMより取り出しておく。また、大気搬送系にお
2
いては、ウェハ W103がオリフラ合わせ機構〇RTから第 1ロードロック ·モジュール LL Mに移され、代わりにカセット CRから 4番目のウェハ W104がオリフラ合わせ機構〇
1
RTへ移載される。
[0050] プロセス.モジュール PMにおいてウェハ W101に対する脱気処理が終了すると、 図 6に示すように、ウェハ W101がプロセス 'モジュール PMから同じ第 1クラスタ 10 内の第 2工程用プロセス 'モジュール PMへ移され、代わりに第 1トランスファ'モジュ
1
ール TM内で待機していたウェハ W102がプロセス 'モジュール PMに搬入される。
1 7
この場合、プロセス 'モジュール PMにおいては、上記のピック &プレース動作により ウェハ W101が搬出されるのと入れ替わりにウェハ W102が搬入される。
[0051] プロセス 'モジュール PMは、ウェハ W102が搬入されると、ウェハ W101に対する のと同じプロセス条件で脱気処理を開始する。少し遅れて、プロセス 'モジュール PM は、搬入したウェハ W101に対して予め設定されたレシピに従い所定のプロセス条
1
件で下層表面エッチングないしクリーニング処理を開始する。一方、ウェハ W103が 入っているロードロック'モジュール LLMは室内の真空引きを行う。また、大気搬送
1
系においては、ウェハ W104がロードロック'モジュール LLMに移され、カセット CR
2
力も 5番目のウェハ W105がオリフラ合わせ機構 ORTに移載される。
[0052] しかる後、プロセス 'モジュール PMで脱気処理が終了し、プロセス 'モジュール P Mでクリーニング処理が終了すると、図 7に示すように、ウェハ W101がプロセス 'モ
1
ジュール PM力らパス部 PAへ移され、ウェハ W102がプロセス 'モジュール PMから プロセス 'モジュール PMへ移され、ウェハ W103がロードロック'モジュール LLM
1 1 からプロセス 'モジュール PMへ移される。
[0053] この場合の搬送手順は次のとおりである。先ず、ロードロック'モジユーノレ LLMの
1 真空引きが完了して、ウェハ W103が第 1トランスファ 'モジュール TM内に取り出さ れる。そして、プロセス 'モジュール PMにおいて脱気処理が終了すると、ピック &プ レース動作により、プロセス 'モジュール PM力 ウェハ W102が搬出され、それと入 れ替わりに第 1トランスファ ·モジユーノレ TM内で待機してレ、たウェハ W103がプロセ ス 'モジュール PMに搬入される。次いで、プロセス 'モジュール PMでクリーニング 処理が終了し、ピック &プレース動作により、プロセス 'モジュール PMからウェハ W
1
101が搬出され、それと入れ替わりにプロセス 'モジュール PMより搬出されてきたゥ ェハ W102がプロセス 'モジュール PMに搬入される。そして、プロセス 'モジュール
1
PMより搬出されたウェハ W101はパス部 PAへ渡される。
1
[0054] また、ロードロック'モジユーノレ LLMは、そこからウェハ W103が第 1トランスファ'モ ジュール T ^内に搬出された後に室内を大気圧に切り換え、そこにオリフラ合わせ の済んだウェハ W105が搬入される。オリフラ合わせ機構 ORTにはカセット CRから 6 番目のウェハ W106が移載される。
[0055] しかる後、図 8に示すように、第 2クラスタ 12の第 2真空搬送ロボット RBは、パス部 P
2
Aからウェハ W101を引き取り、これを第 3工程用のプロセス ·モジュール PMへ搬入
4 する。プロセス ·モジュール PMは、搬入したウェハ W101に対して予め設定された
4
レシピに従い所定のプロセス条件で iPVD法による TaN/Ta積層膜の成膜処理を 開始する。一方、第 1クラスタ 10内では、ロードロック'モジュール LLMで真空引きが
2
完了すると、ウェハ W104が第 1トランスファ 'モジュール TMに搬出される。また、大 気搬送系では、ウェハ W106がオリフラ合わせ機構 ORTから大気搬送ロボット RBに
3 引き取られ、代わりにカセット CRから 7番目のウェハ W107がオリフラ合わせ機構 OR Tに移載される。
[0056] しかる後、プロセス 'モジュール PMで脱気処理が終了し、プロセス 'モジュール P Mでクリーニング処理が終了すると、図 9に示すように、ウェハ W102がプロセス 'モ
1
ジュール PM力らパス部 PAへ移され、ウェハ W103がプロセス 'モジュール PMから プロセス 'モジュール PMへ移され、ウェハ W104がプロセス 'モジュール PMへ搬 入される。この場面の各ウェハ W102, 103, 104の搬送は上記したウェハ W101 , 1 02, 103の搬送のときと全く同じ手順で行われる。両プロセス 'モジュール PM , PM
7 1 は、新たに搬入されたウェハ W104， W103に対して上記と同じプロセス条件で脱気 処理、クリーニング処理をそれぞれ実施する。
[0057] 第 2クラスタ 12においては、図 10に示すように、第 2真空搬送ロボット RB 、 TaN
2
/Ta層成膜処理を終えたプロセス ·モジュール PM力 ウェハ W101を搬出し、これ
4
を第 4工程用のプロセス ·モジュール PMへ搬入する。プロセス ·モジュール PMは、
3 3 搬入したウェハ W101に対して予め設定されたレシピに従い所定のプロセス条件で i PVD法による Cuシード層成膜処理を開始する。そして、第 2真空搬送ロボット RBは
2
、空になったプロセス ·モジュール PMにパス部 PAから引き取ったウェハ W102を搬
4
入する。プロセス ·モジュール PMは、新たに搬入されたウェハ W102に対してゥェ
4
ハ W101に対するのと同じプロセス条件で TaN/Ta層成膜処理を実施する。 [0058] この場合、第 2真空搬送ロボット RBは、先にパス部 PAからウェハ W102を引き取り
2
、次いでプロセス 'モジュール PMに対してピック &プレース動作により両ウェハ W1
4
01， W102の入れ替えを行い、その直後にウェハ W101を単独のプレース動作でプ ロセス 'モジュール PMに搬入する、という搬送手順を採用することができる。これに
3
代えて、ウェハ W101がロットの先頭のウェハなので（それよりも先行するウェハが無 いので）、先に単独のピック動作によりウェハ W101をプロセス ·モジュール PM力ら
4 搬出してその直後に単独のプレース動作によりプロセス ·モジュール PMに搬入し、
3
しかる後にパス部 PAからウェハ W102を単独のピック動作により引き取って単独のプ レース動作でプロセス ·モジュール PMに搬入することも可能である。
4
[0059] 一方、第 1クラスタ 10においては、図 10に示すように、第 1真空搬送ロボット RBが
1 真空引きを完了させたロードロック'モジュール LLM力 ウェハ W105を取り出して おく。また、大気搬送系では、ウェハ W107がオリフラ合わせ機構 ORTから大気搬送 ロボット RBに引き取られ、代わりにカセット CRから 8番目のウェハ W108がオリフラ
3
合わせ機構 ORTに移載される。
[0060] しかる後、第 1クラスタ 10において、プロセス 'モジュール PMで脱気処理が終了し 、プロセス.モジュール PMでクリーニング処理が終了すると、図 11に示すように、ゥ ェハ W103がプロセス 'モジュール PM力らパス部 PAへ移され、ウェハ W104がプ
1
ロセス 'モジュール PMからプロセス 'モジュール PMへ移され、ウェハ W105がプロ セス 'モジュール PMへ搬入される。この場面の各ウェハ W103, 104, 105のシリア ル搬送は上記したウェハ W102, 103, 104のシリアル搬送と全く同じ手順で行われ る。両プロセス 'モジュール PM , FMは、新たに搬入したウェハ W105, W104に
7 1
対して上記と同じプロセス条件で脱気処理、クリーニング処理をそれぞれ実施する。
[0061] しかる後、第 2クラスタ 12においては、図 12に示すように、第 2真空搬送ロボット RB
2 力 Cuシード層成膜処理を終えたプロセス ·モジュール PM力らウェハ W101を搬
3
出してこれをパス部 PAへ戻し、 TiZTiN層成膜処理を終えたプロセス 'モジュール P M力 ウェハ W102を搬出してこれをプロセス 'モジュール PMへ移し、第 1クラスタ
4 3
10側からパス部 PAに渡されていた行きのウェハ W103をプロセス 'モジュール PM
4 に搬入する。両プロセス 'モジュール PM , PMは、新たに搬入したウェハ W103, W102に対して上記と同じプロセス条件で TaN/Ta層成膜処理、 Cuシード層成膜 処理をそれぞれ実施する。
[0062] この場合、第 2真空搬送ロボット RBは、先にパス部 PAからウェハ W103を引き取り
2
、次いでプロセス 'モジュール PMに対してピック &プレース動作により両ウェハ W1
4
02, W103の入れ替えを行い、その直後にプロセス 'モジュール PMに対してピック
3
&プレース動作により両ウェハ W101， W102の入れ替えを行い、最後にプロセス' モジュール PMより取り出したウェハ W101をパス部 PAに渡す、という搬送手順を採
3
用することができる。し力し、この場面でも、ウェハ W101がロットの先頭のウェハなの で (それよりも先行するウェハが無いので）、例外的な手順を採用することができる。 すなわち、先に単独のピック動作によりウェハ W101をプロセス 'モジュール PM力ら
3 搬出しておき、行きのウェハ W103がパス部 PAに着いた直後にパス部 PAに対して ピック &プレース動作により画ウェハ W101 , W103の入れ替えを行い、それからプ ロセス 'モジュール PMに対してピック &プレース動作により両ウェハ W102, W103
4
の入れ替えを行い、最後にプロセス 'モジュール PM力ら取り出したウェハ W102を
4
単独のプレース動作でプロセス 'モジュール PMに搬入することも可能である。この
3
搬送手順の方が、処理済の先頭ウェハ W101をより早レ、タイミングでパス部 PAへ戻 すこと力 Sできる。
[0063] 一方、第 1クラスタ 10においては、図 12に示すように、第 2クラスタ 12から戻りのゥ ェハ W101がパス部 PAへ渡される前に、真空引きを完了させたロードロック'モジュ ール LLM力 ウェハ W106を取り出しておく。また、大気搬送系では、ウェハ W10
2
7がロードロック'モジュール LLMに搬入され、オリフラ合わせ機構 ORTからウェハ W108が大気搬送ロボット RBに引き取られ、その代わりにカセット CRから 9番目のゥ
3
ェハ W109がオリフラ合わせ機構 ORTに移載される。
[0064] こうして、第 2クラスタ 12から戻りのウェハ W101がパス部 PAへ渡された時、第 1クラ スタ 10においては、図 12に示すように、第 1真空搬送ロボット RBがー方の搬送ァー
1
ムに未処理のウェハ W106を保持し、両プロセス 'モジュール PM , PMがウェハ W 105, W104に対して脱気処理、クリーニング処理をそれぞれ行っており、一方の口 ードロック ·モジュール LLMが未処理のウェハ W107を入れた状態で真空引きを行 つている最中にある。このとき、第 1真空搬送ロボット RBの他方の搬送アームは空い
1
ているため、第 2クラスタ 12からパス部 PAに渡された戻りのウェハ W101をその空の 搬送アームを用いて引き取ることは可能である。
[0065] しかし、本発明に従い第 1真空搬送ロボット RBは、戻りのウェハ W101をパス部 P
1
Aに待たせたまま第 1クラスタ 10内のシリアル搬送を優先的に実行する。すなわち、 図 13に示すように、脱気処理を終了させたプロセス 'モジュール PMに対してピック &プレース動作によりウェハ W105， W106の入れ替えを行い、次いでプロセス'モ ジュール PMに対してピック &プレース動作によりウェハ W104, W105の入れ替え を行う。そして第 1真空搬送ロボット RBは、プロセス 'モジュール PMから搬出したゥ
1 1
ェハ W104を一方の搬送アームで保持した状態で、空の他方の搬送アームをパス部 PAに待たせておいた戻りウェハ W101と対峙させる。そして、図 14に示すように、ピ ック&プレース動作によりパス部 PA力 戻りのウェハ W101を引き取り、それと入れ 替わりに行きのウェハ W104をパス部 PAに渡す。
[0066] この後は、図 15に示すように、第 2クラスタ 12内では第 2真空搬送ロボット RBがパ
2 ス部 PAから行きのウェハ W104を引き取り、第 1クラスタ 10内では第 1真空搬送ロボ ット RBが真空引きを完了しているロードロック'モジュール LLMに対してピック &プ
1 1
レース動作によりウェハ 107, 101の入れ替えを行う。つまり、減圧状態のロードロック 'モジュール LLM力 未処理のウェハ 107を取り出し、それと入れ替わりに処理済
1
のウェハ 101をロードロック'モジュール LLM に戻す。ロードロック'モジユーノレ LLM
1
で処理済のウェハ 101は室温付近の設定温度まで冷却される。
1
[0067] この後は、図 16に示すように、ロードロック ·モジユーノレ LLMの室内が大気圧状態
1
に切り換わり、大気搬送ロボット RBが処理済のウェハ 101をロードロック 'モジュール
3
LLM力らロードポート LPのカセット CRに移す。また、第 2クラスタ 12においては、 T aN/Ta層成膜処理を終えたプロセス ·モジュール PMにおいてピック &プレース動
4
作によりウェハ W103, 104の入れ替えが行われ、次いで Cuシード層成膜処理を終 えたプロセス 'モジュール PMにおいてピック &プレース動作によりウェハ W102, 1
3
03の入れ替えが行われ、プロセス.モジュール PM力 搬出された処理済のウェハ
3
W102がパス部 PAに渡される。一方、第 1クラスタ 10においては、処理済のウェハ W 102がパス部 PAに渡されても、それを無視して（すなわちウェハ W102を直ぐに取り に行力ないで)行きのシリアル搬送が実行される。すなわち、脱気処理を終了させた プロセス 'モジュール PMに対してピック &プレース動作によりウェハ W106, W107 の入れ替えが行われ、次いでクリーニング処理を終了させたプロセス.モジュール P Mに対してピック &プレース動作によりウェハ W105， W106の入れ替えが行われる
1
。そして、第 1真空搬送ロボット RBは、プロセス 'モジュール PMより搬出したウェハ
1 1
W105を片方の搬送アームで保持した状態で、他方の空の搬送アームをパス部 PA に待たせておいた戻りのウェハ W102と対峙させる。図示は省略するが、この直後に 第 1真空搬送ロボット RBはピック &プレース動作によりパス部 PAから戻りのウェハ W102を引き取り、それと入れ替わりに行きのウェハ W105をパス部 PAに渡す。そし て、ロードロック'モジュール LLMに対してピック &プレース動作によりウェハ 108, 1
2
02の入れ替えを行う。つまり、減圧状態のロードロック'モジュール LLMより未処理
2
のウェハ 108を取り出し、それと入れ替わりに処理済のウェハ 102をロードロック'モ ジュール LLMに渡す。
2
以後も上記と同じ手順で搬送シーケンスが繰り返される。ただし、 1つの製造ロット の終了間際においては、末尾のウェハ W125の後に続くウェハは存在しないため例 外的な搬送手順が用いられる。例えば、末尾のウェハ W125が各プロセス'モジユー ル PMから搬出されるときは単独のピック動作が行われ、それと入れ替わりのプレース 動作は行われない。また、末尾から 3番目のウェハ W123が戻りのウェハ W—としてプ ロセス 'モジュール PMよりパス部 PAに移された時、後続のウェハ W124, W125は
3
既に第 2クラスタ 12内のプロセス 'モジュール PM , PMに搬入されており、第 1クラ
4 3
スタ 10内の搬送経路上に存在するウェハは 1つもなレ、。各部のコントローラないしホ ストコントローラ（CNTL20)は、システム内の各部の搬送経路上におけるウェハの有 無および識別を常時または随時監視している。従って、上記のようにロット終了間際 において第 2クラスタから戻りのウェハ W—がパス部 PAに渡された時に第 1クラスタ 1 0内の搬送経路上にウェハは 1つも存在しない状況を確認した場合は、第 1真空搬 送ロボット RBが直ちに戻りのウェハ Wをパス部 PAから引き取り、そのまま減圧状態 のロードロック.モジュール LLM (LLM )に戻すことにしてよレ、。 [0069] 上記のように、この実施形態では、第 2クラスタ 12から第 1クラスタ 10に向力 戻りの ウェハ W—がパス部 PAに着いた時点で第 1クラスタ 10内の搬送経路上に第 2クラス タ 12へ送るべき行きのウェハ W→が存在しているときは、第 1クラスタ 10内のシリアル 搬送を優先的に実行し、第 1クラスタ 10内で所要（第 1段階）の処理を終えた行きのゥ ェハ W→とパス部 PAで入れ替えるまで戻りのウェハ W—をパス部 PAに待たせてお く。この戻りのウェハ W—がパス部 PAで滞留している状況からすれば、一見すると、 その滞留時間だけ搬送サイクルタイムまたは搬送タ外 (搬送間隔）が延びるようにも 思われる。
[0070] しかし、入れ替え搬送方式にぉレ、ては、各ウェハ Wが搬送経路上で後続の次のゥ ェハ W とピック &プレース動作による入れ替わりによって各プロセス 'モジュール P i+ l
M力ら後段のプロセス 'モジュール PM に転送されるようになっており、 1つのプロ n n+ 1
セス 'モジュールに 1枚のウェハが搬入されてから次のウェハが搬入されるまでの PM サイクルタイム、特に最大 PMサイクルタイムによってシステム内の搬送サイクルタイム または搬送タクトが律則される。搬送手順および搬送タイミングの決定に際しては、 P Mサイクルタイム（特に最大 PMサイクルタイム）を延ばさないことが優先されるべきで ある。システム内のウェハ搬送経路上におけるプロセス 'モジュール以外のポイントで 時間が発生するので、プロセス 'モジュール以外のポイント（パス部 PAも含まれる）に おいては、ある一定の時間より短い時間であれば当該ポイントにウェハを滞在させて おいたとしてもスループットに悪影響を及ぼすことはなレ、。よって、パス部 PAから即 座にウェハを引き取ることを優先させるよりもプロセス 'モジュール間のシリアル搬送を 優先させることは、スループットを悪化させる原因には決してならないばかりか、むし ろスループットを向上させることにつながる。
[0071] これに対して、従来の搬送方式においては、図 12に示すように第 2クラスタ 12から 第 1クラスタ 10へ向力 戻りのウェハ W— (W101)がパス部 PAに渡されると、その直 後の搬送手順は図 17、図 18および図 19に示すようになる。すなわち、図 17に示す ように、第 1クラスタ 10の第 1真空搬送ロボット RBは、空の搬送アームでパス部 PAか ら戻りのウェハ W101を引き取る。し力し、このときには、ロードロック'モジュール LL Mが真空引きを完了していても、第 1真空搬送ロボット RBは、戻りのウェハ W101と
1 1
未処理ウェハ 106とを同時に保持しており、両搬送アーム FA, FBはいずれも塞がつ ているため、ピック &プレース動作を行うことはできなレ、。つまり、ロードロック'モジュ ール LLMに対して未処理ウェハ 107と戻りのウェハ W101とを入れ替えることがで きなレ、。結局、空のロードロック'モジュール LLMの真空引きが完了するまで、戻り
2
のウェハ W101と未処理ウェハ 106とを同時に保持したまま待たなくてはならない。
[0072] そして、ロードロック'モジュール LLMが真空引きを完了させると、図 18に示すよう
2
に、第 1真空搬送ロボット RBは戻りのウェハ W101をロック'モジュール LLMに搬
1 2 入する。これで一方の搬送アームが空になり、ピック &プレース動作を行えるようにな る。それから第 1クラスタ 10内のシリアル搬送を開始し、図 19に示すように、脱気処理 を終了させて待機していたプロセス 'モジュール PMに対してピック &プレース動作 によりウェハ W105, W106の入れ替えを行い、次いでクリーニング処理を終了させ て待機していたプロセス 'モジュール PMに対してピック &プレース動作によりウェハ W104, W105の入れ替えを行い、プロセス 'モジュール PMより搬出した行きのゥェ
1
ハ W104をパス部 PAに渡す。
[0073] このように、従来の搬送方式によれば、第 2クラスタ 12からパス部 PAに渡された戻り のウェハ W を第 1クラスタ 10の第 1真空搬送ロボット RBがすぐに引き取っても、次 の行き先であるロードロック'モジュール LLM (LLM )への搬送ないし搬入がスムー
1 2
スにいかないばかりか、プロセス.モジュール PMに対するシリアル搬送が後回しにさ れることによって PMサイクルタイム（特に PMサイクルタイムに占める待機時間）が増 大し、結果として 1つの処理ロットにおける搬送サイクルタイムの平均値は長くなる。
[0074] 図 20は、この実施形態の基板処理装置における各部および全体のサイクルタイム を本発明の搬送手順 (特に図 13,図 14，図 15)と比較例の搬送手順（図 17，図 18， 図 19)とで対比して示す表である。この表のデータは、 1ロット 25枚のウェハ搬送に ぉレ、て各部のサイクルタイムの最小値 (Min)、最大値（Max)および平均値 (Ave)を シミュレーションで求めたものである。ここで、「LP Cycle Time (LPサイクルタイム）」は 、ロードポート LPより各ウェハ Wが搬出されてからロードポート LPに戻ってくるまでの 時間である。 「PMn Cycle Time (PMnサイクルタイム）」（n= 1 , 3, 4, 7)は、各プロセ ス.モジュール PMに各ウェハ Wが搬入されてから次のウェハ W + iが搬入されるま での時間である。各プロセス 'モジュール PM (n= l , 3， 4， 7)におけるプロセス時 間はいずれも 60秒であり、ロードロック'モジュール LLM (LLM )における冷却時
1 2
間は 30秒である。プロセス時間が一定（60秒）であるにもかかわらず PMnサイクルタ ィム（PMサイクルタイム）に差が生じるのは、 1サイクル内の搬送または待機時間に差 が生じるためである。相対的に、ロット終盤のサイクルタイムは短ぐロット中盤のサイ クルタイムは長レ、。
[0075] 図 20において、各 LPサイクルタイムおよび PMサイクルタイムの最小値（Min)は本 発明と比較例とで殆ど違わない。これは、末尾のウェハ W125で得られるサイクルタ ィムであり、本発明および比較例のいずれの場合にも搬送経路の途中で待つ場面が ないからである。し力し、各部のサイクルタイムの最大値（Max)および平均値 (Ave) が本発明により著しく改善され、約 10%前後短縮している。一般にクラスタツールは 長時間の連続処理を行うため、搬送サイクルタイムが数パーセント短縮するだけでも 生産性の大幅な向上につながる。
[0076] 上記した実施形態は、銅メツキ膜の銅配線プロセスにおいてバリアメタルの TaN/ Ta積層膜と Cuシード層とをインラインの連続成膜処理で形成するために、第 1クラス タ 10における第 1段階の処理としてプロセス ·モジュール PM , PMでそれぞれ脱気 処理、エッチング処理を順次行い、第 2クラスタ 12における第 2段階の処理としてプロ セス.モジュール PM， PMでそれぞれ TaNZTa層成膜処理、 Cuシード層成膜処
4 3
理を順次行うものであった。一変形例として、実質的に同一の真空薄膜力卩ェを行うた めに、第 1クラスタ 10における第 1段階の処理としてプロセス 'モジュール PM， PM
1 6
， PMでそれぞれエッチング処理、 ALD (Atomic Layer D印 osition)法による TaNZ Ta層成膜処理、脱気処理を順次行い、第 2クラスタ 12における第 2段階の処理とし てプロセス 'モジュール PMで iPVD法による Cuシード層成膜処理を行うことも可能
3
である。
[0077] この場合、途中の搬送シーケンスを省略するが、図 21に示すように、第 2クラスタ 12 力も第 1クラスタ 10への戻りのウェハ W— (W101)がパス部 PAに渡された時、製造 ロットの終盤以外では、第 1クラスタ 10内の搬送経路には行きのウェハ Wが 1つまた は複数存在している。典型的には、図 21に示すように、第 1真空搬送ロボット RB^ 一方の搬送アームで未処理のウェハ W106を保持し、プロセス 'モジュール PM， P M， PMがウェハ W105, W104, W103に対してクリーニング処理、 TaNZTa層
6 7
成膜処理、脱気処理をそれぞれ行っており、一方のロードロック'モジュール LLMが
1 未処理のウェハ W107を入れた状態で真空引きを行っている。ここで、第 1真空搬送 ロボット RBは、他方の搬送アームが空いており、第 2クラスタ 12からパス部 PAに渡さ れた戻りのウェハ W101をその空の搬送アームを用いて引き取ることは可能である。
[0078] しかし、この場合でも、本発明に従い第 1真空搬送ロボット RBは、戻りのウェハ W1
1
01をパス部 PAに待たせたまま第 1クラスタ 10内のシリアル搬送を優先的に実行する 。すなわち、図 22に示すように、クリーニング処理を終了させたプロセス 'モジュール PMに対してピック &プレース動作によりウェハ W105, W106の入れ替えを行い、
1
次いで TaN/Ta層成膜処理を終了させたプロセス.モジュール PMに対してピック
6
&プレース動作によりウェハ W104, W105の入れ替えを行い、次いで脱気処理を 終了させたプロセス 'モジュール PMに対してピック &プレース動作によりウェハ W1 03, W104の入れ替えを行う。こうして、プロセス.モジュール PMより搬出したウェハ W103を一方の搬送アームで保持した状態で、他方の空の搬送アームをパス部 PA に待たせておいた戻りウェハ W101と対峙させる。そして、図 23に示すように、ピック &プレース動作によりパス部 PA力 戻りのウェハ W101を引き取り、それと入れ替わ りに行きのウェハ W103をパス部 PAに渡す。このように、パス部 PAから戻りウェハ W 101を引き取るよりもプロセス 'モジュール PM， PM， PMに対するウェハ入れ替え
1 6 7
を優先させること力 1つのロット全体でのスループットを向上させという目的に適って いる。
[0079] これに対して、従来の搬送方式によれば、図 21に示すように第 2クラスタ 12から第 1 クラスタ 10へ向力 戻りのウェハ W— (W101)がパス部 PAに渡されると、その直後に 図 24に示すように、第 1クラスタ 10の第 1真空搬送ロボット RBが空の搬送アームで
1
パス部 PAから戻りのウェハ W101を引き取る。し力し、この場合も、ロードロック'モジ ユール LLMに対して未処理ウェハ 107と戻りのウェハ W101とをピック &プレース
1
動作で入れ替えることはできず、空になっているロードロック'モジュール LLMの真 空引きが完了するまで戻りのウェハ W101を第 1真空搬送ロボット！^ェが持ったまま 待たなくてはならない。この後、図 25に示すように、第 1真空搬送ロボット！^ェは、真 空引きを完了させたロードロック'モジュール LLMに戻りのウェハ W101を単独のプ
2
レース動作により搬入してから、第 1クラスタ 10内のシリアル搬送に取り掛かる。このよ うに、第 2クラスタ 12からパス部 PAに渡された戻りのウェハ W—を第 1クラスタ 10の第 1真空搬送ロボット RBがすぐに引き取っても、次の行き先であるロードロック'モジュ ール LLM (LLM )への搬送がスムースにいかないばカ^カ 、プロセス'モジュール
1 2
PM側のシリアル搬送ないしウェハ入れ替えが後回しにされることとなり、結果的には システム全体ないしロットベースのスループットが悪化する。
[0080] 図 26に、この第 2の実施形態における各部および全体のサイクルタイムを本発明の 搬送手順（図 22，図 23)と比較例の搬送手順（図 24，図 25)とで対比して一覧表で 示す。ただし、 PMnサイクルタイム（n= l , 3, 6, 7)は、各プロセス 'モジュール PM に各ウェハ Wが搬入されてから次のウェハ W が搬入されるまでの時間つまり PM i i+ 1
サイクルタイムである。各プロセス ·モジュール PM (n= l， 3， 6， 7)におけるプロセ ス時間はいずれも 60秒であり、ロードロック ·モジュール LLM (LLM )における冷却
1 2
時間は 30秒である。図 25のデータから、この実施形態においても、各部のサイクルタ ィムの最大値 (Max)および平均値 (Ave)が本発明により著しく改善され、約 10%前 後短縮していることがわかる。
[0081] 上記した搬送手順および処理手順は、本発明に基づく搬送手順および処理手順 の一例にすぎないものであり、他にも第 1クラスタ 10および第 2クラスタ 12に跨ってプ ロセス ·モジュール PM 〜Mの中力 任意のものを任意の順序で組み合わせて所
1 8
望のインライン複合処理を行う場合にも、本発明に基づく搬送手順および処理手順 を適用することができる。
[0082] また、上記実施形態では、第 1クラスタ 10で第 1段階の処理を行レ、、次いで第 2クラ スタ 12で第 2段階の処理を行レ、、第 2段階を終えた全処理済のウェハをパス部 PAか らロードロック ·モジユーノレ LLM (LLM )へ直接搬送するようにしている。しかしなが
1 2
ら、本発明において、このような搬送シーケンスは一例であり、例えば第 2クラスタ 12 で第 2段階を終えたウェハをパス部 PAから第 1クラスタ 10内の残りのプロセス'モジュ ール PMに搬送することも可能である。さらには、第 2クラスタ 12で第 1段階の処理を 行レ、、次いで第 1クラスタ 10で第 2段階の処理を行う複合処理の搬送シーケンスや、 第 2クラスタ 12で第 1段階の処理、第 1クラスタ 10で第 2段階の処理、第 2クラスタ 12 で第 3段階の処理を行う複合処理の搬送シーケンス等も可能である。
[0083] また、上記実施形態では、第 2クラスタ 12側の第 2真空搬送ロボット RBよりパス部 P
2
Aに渡されたウェハ Wを第 1クラスタ 10側の第 1真空搬送ロボット RBが引き取る場面
1
について説明したが、本発明は逆方向の場面、つまり第 1クラスタ 10側の第 1真空搬 送ロボット RB力らパス部 PAに渡されたウェハ Wを第 2クラスタ 12側の第 2真空搬送 ロボット RB力 S引き取る場面にも適用可能である。つまり、この場面では、第 1真空搬
2
送ロボット RB力らパス部 PAに渡されたウェハ Wを、第 2真空搬送ロボット RBが第 2
1 2 クラスタ 12内のプロセス'モジュールで 1つまたは一連の処理を終えて第 1クラスタ 10 へ向うウェハと入れ替えるまで、パス部 PAで待たせておくという搬送制御が行われる
[0084] 本発明の基板処理装置は、上記実施形態のような真空系の処理システムに限定さ れるものではなぐ一部または全体が大気系の処理システムにも適用可能である。本 発明における被処理体は、半導体ウェハに限るものではなぐフラットパネルディスプ レイ用の各種基板や、フォトマスク、 CD基板、プリント基板等も含む。

Claims

請求の範囲
基板処理装置であって、
直列に接続された第 1のマルチチャンバ装置及び第 2のマルチチャンバ装置を備 え、
前記第 1のマルチチャンバ装置は、第 1の搬送機構と、前記第 1の搬送機構の周囲 に配置された第 1群のプロセス 'モジュールと、前記第 1の搬送機構の周囲に配置さ れ前記第 1のマルチチャンバ装置の外部と前記第 1のマルチチャンバ装置との間で 被処理体の受け渡しを行うためのインタフェース.モジュールと、を有しており、 前記第 2のマルチチャンバ装置は、第 2の搬送機構と、前記第 2の搬送機構の周囲 に配置された第 2群のプロセス 'モジュールと、を有しており、
前記第 1の搬送機構と前記第 2の搬送機構との間で被処理体を受け渡すために被 処理体を一時的に留め置くための中継部が前記第 1の搬送機構と前記第 2の搬送 機構との間に設けられており、
この基板処理装置はコントローラを更に備えており、前記コントローラが、前記第 1 および第 2の搬送機構が、各被処理体を前記第 1群および第 2群のプロセス'モジュ ールに所定の処理順序に従い順次搬送するとともに、前記第 1群および第 2群の各 プロセス 'モジュールに対して当該プロセス 'モジュールで処理の済んだ被処理体を 搬出するのと入れ替わりに当該プロセス 'モジュールで次に処理を受けるべき後続の 別の被処理体を搬入するように、前記第 1および第 2の搬送機構を制御するように構 成されている
基板処理装置において、
前記コントローラは、前記第 2のマルチチャンバ装置における所定の処理を終えた 第 1の被処理体が第 2の搬送機構により前記中継部に搬入されたときに、前記第 1の マルチチャンバ装置から前記第 2のマルチチャンバ装置に次に搬入すべき第 2の被 処理体が前記中継部に搬入することができない状態にある場合には、前記第 2の被 処理体が前記中継部に搬入することができる状態となるまで前記第 1の被処理体を 前記中継部で待機させ、その後、前記中継部から前記第 1の被処理体を搬出するの と入れ替わりに前記中継部に前記第 2の被処理体を搬入するように、前記第 1の搬 送機構を制御するように構成されてレ、る
ことを特徴とする基板処理装置。
[2] 請求項 1に記載の基板処理装置において、
前記コントローラは、前記インタフェース 'モジュールから前記第 1群のプロセス 'モ ジュールを経由して前記中継部に至るまでの搬送経路上に被処理体が存在するか 否かを監視し、前記第 2の搬送機構により前記中継部に前記第 1の被処理体が渡さ れた時に前記搬送経路上に被処理体が 1つも無いときは、前記第 1の搬送機構が直 ぐに前記中継部にある第 1の被処理体をそこから搬出するように、前記第 1の搬送機 構を制御するように構成されていることを特徴とする基板処理装置。
[3] 請求項 1に記載の基板処理装置において、
前記第 1の搬送機構が、前記第 1群の各プロセス 'モジュールに出入り可能な 2つ の搬送アームを有し、
前記コントローラは、前記第 1群の各プロセス 'モジュールに対して当該プロセス'モ ジュールで処理の済んだ被処理体を搬出するのと入れ替わりに当該プロセス.モジュ ールで次に処理を受けるべき後続の別の被処理体を搬入するときに、前記 2つの搬 送アームのうちの一方を用いて当該プロセス 'モジュールから前記処理の済んだ被 処理体が搬出され、続いて他方の搬送アームを用いて当該プロセス 'モジュールに 前記後続の別の被処理体が搬入されるように、前記第 1の搬送機構を制御するように 構成されてレ、ることを特徴とする基板処理装置。
[4] 請求項 3に記載の基板処理装置において、
前記第 1の搬送機構の 2つの搬送アームは、前記中継部に対しても被処理体を受 け渡すことができるように構成され、
前記コントローラは、前記中継部から前記第 1の被処理体を搬出するのと入れ替わ りに前記中継部に前記第 2の被処理体を搬入するときに、前記 2つの搬送アームのう ちの一方を用いて前記中継部から前記第 1の被処理体が搬出され、続いて他方の 搬送アームを用いて前記中継部に前記第 2の被処理体が搬入されるように、前記第 1の搬送機構を制御するように構成されていることを特徴とする基板処理装置。
[5] 請求項 3に記載の基板処理装置において、 前記第 1の搬送機構の 2つの搬送アームは、前記インタフェース 'モジュールに対し ても被処理体を受け渡すことができるように構成され、
前記コントローラは、未処理の被処理体が前記 2つの搬送アームのうちの一方を用 レ、て前記インタフェース ·モジュールから搬出され、続レ、て他方の搬送アームを用い て前記第 1及び第 2のマルチチャンバ装置において実行すべき全ての処理が済んだ 被処理体が前記インタフェース ·モジュールに搬入されるように、前記第 1の搬送機 構を制御するように構成されてレ、ることを特徴とする基板処理装置。
[6] 請求項 1に記載の基板処理装置において、
前記コントローラは、前記第 1の搬送機構が前記中継部から搬出した前記第 1の被 処理体を前記インタフェース ·モジュールへ直接搬送するように、前記第 1の搬送機 構を制御するように構成されていることを特徴とする基板処理装置。
[7] 基板処理装置であって、
直列に接続された第 1のマルチチャンバ装置及び第 2のマルチチャンバ装置を備 え、
前記第 1のマルチチャンバ装置は、第 1の搬送機構と、前記第 1の搬送機構の周囲 に配置された第 1群のプロセス 'モジュールと、前記第 1の搬送機構の周囲に配置さ れ前記第 1のマルチチャンバ装置の外部と前記第 1のマルチチャンバ装置との間で 被処理体の受け渡しを行うためのインタフェース 'モジュールと、を有しており、 前記第 2のマルチチャンバ装置は、第 2の搬送機構と、前記第 2の搬送機構の周囲 に配置された第 2群のプロセス 'モジュールと、を有しており、
前記第 1の搬送機構と前記第 2の搬送機構との間で被処理体を受け渡すために被 処理体を一時的に留め置くための中継部が前記第 1の搬送機構と前記第 2の搬送 機構との間に設けられており、
この基板処理装置はコントローラを更に備えており、このコントローラが、前記第 1お よび第 2の搬送機構が、各被処理体を前記第 1群および第 2群のプロセス'モジュ一 ルに所定の処理順序に従い順次搬送するとともに、前記第 1群および第 2群の各プ ロセス 'モジュールに対して当該プロセス 'モジュールで処理の済んだ被処理体を搬 出するのと入れ替わりに当該プロセス ·モジュールで次に処理を受けるべき後続の別 の被処理体を搬入するように、前記第 1および第 2の搬送機構を制御するように構成 されている
基板処理装置において、
前記コントローラは、前記第 1のマルチチャンバ装置における所定の処理を終えた 第 1の被処理体が第 1の搬送機構により前記中継部に搬入されたときに、前記第 2の マルチチャンバ装置から前記第 1のマルチチャンバ装置に次に搬入すべき第 2の被 処理体が前記中継部に搬入することができない状態にある場合には、前記第 2の被 処理体が前記中継部に搬入することができる状態となるまで前記第 1の被処理体を 前記中継部で待機させ、その後、前記中継部から前記第 1の被処理体を搬出するの と入れ替わりに前記中継部に前記第 2の被処理体を搬入するように、前記第 2の搬 送機構を制御するように構成されてレ、る
ことを特徴とする基板処理装置。
[8] 請求項 7に記載の基板処理装置において、
前記コントローラは、前記インタフェース 'モジュールから前記第 2群のプロセス'モ ジュールを経由して前記中継部に至るまでの搬送経路上に被処理体が存在するか 否かを監視し、前記第 1の搬送機構により前記中継部に前記第 1の被処理体が渡さ れた時に前記搬送経路上に被処理体が 1つも無いときは、前記第 2の搬送機構が直 ぐに前記中継部にある第 1の被処理体をそこから搬出するように、前記第 2の搬送機 構を制御するように構成されてレ、ることを特徴とする基板処理装置。
[9] 請求項 7に記載の基板処理装置において、
前記第 2の搬送機構が、前記第 2群の各プロセス 'モジュールに出入り可能な 2つ の搬送アームを有し、
前記コントローラは、前記第 2群の各プロセス 'モジュールに対して当該プロセス'モ ジュールで処理の済んだ被処理体を搬出するのと入れ替わりに当該プロセス'モジュ ールで次に処理を受けるべき後続の別の被処理体を搬入するときに、前記 2つの搬 送アームのうちの一方を用いて当該プロセス 'モジュールから前記処理の済んだ被 処理体が搬出され、続いて他方の搬送アームを用いて当該プロセス 'モジュールに 前記後続の別の被処理体が搬入されるように、前記第 2の搬送機構を制御するように 構成されてレ、ることを特徴とする基板処理装置。
[10] 請求項 9に記載の基板処理装置において、
前記第 2の搬送機構の 2つの搬送アームは、前記中継部に対しても被処理体を受 け渡すことができるように構成され、
前記コントローラは、前記中継部から前記第 1の被処理体を搬出するのと入れ替わ りに前記中継部に前記第 2の被処理体を搬入するときに、前記 2つの搬送アームのう ちの一方を用いて前記中継部から前記第 1の被処理体が搬出され、続いて他方の 搬送アームを用いて前記中継部に前記第 2の被処理体が搬入されるように、前記第 2の搬送機構を制御するように構成されてレヽることを特徴とする基板処理装置。
[11] 請求項 1〜： 10のいずれか一項に記載の基板処理装置において、
前記第 1および第 2の搬送機構がそれぞれ第 1および第 2の真空搬送室内に設け られ、
前記中継部が前記第 1の真空搬送室と前記第 2の真空搬送室との連結部付近に 配置され、
前記第 1群の各プロセス 'モジュールが前記第 1の真空搬送室にゲートバノレブを介 して連結される真空処理室を有し、
前記第 2群の各プロセス 'モジュールが前記第 2の真空搬送室にゲートバノレブを介 して連結される真空処理室を有し、
前記インタフェース 'モジュール力 前記第 1の真空搬送室にゲートバルブを介して 連結され、かつ大気圧空間と減圧空間との間で転送される被処理体を一時的に留め 置くために室内を選択的に大気圧状態または減圧状態に切換可能に構成された少 なくとも 1つのロードロック室を有し、
前記第 1の搬送機構が、被処理体の搬送のために減圧下の前記第 1の真空搬送 室内を移動して前記第 1群のプロセス 'モジュールの真空処理室、前記中継部およ び前記ロードロック室にアクセスし、
前記第 2の搬送機構が、被処理体の搬送のために減圧下の前記第 2の真空搬送 室内を移動して前記第 2群のプロセス 'モジュールの真空処理室および前記中継部 にアクセスする ことを特徴とする基板処理装置。
[12] 請求項 11に記載の基板処理装置にぉレ、て、
前記第 1の真空搬送室と前記第 2の真空搬送室とがゲートバルブを介して相互に 連結されることを特徴とする基板処理装置。
[13] 請求項 11または 12に記載の基板処理装置において、
被処理体を複数収容可能なカセットを大気圧下で支持するロードポートと、 前記ロードポートに接続されるかまたは隣接し、前記ロードロック'モジュールにドア バルブを介して連結される大気圧下の搬送モジュールと、
前記ロードポート上のカセットと前記ロードロック'モジュールとの間で被処理体を搬 送するために前記大気圧搬送モジュール内に設けられる第 3の搬送機構と、 を更に備えたことを特徴とする基板処理装置。
[14] 請求項 11〜： 13のいずれか一項に記載の基板処理装置において、
前記第 1群および第 2群のプロセス 'モジュールの中の少なくとも 1つが減圧下で被 処理体に薄膜を形成する成膜処理モジュールであることを特徴とする基板処理装置
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