JPH06349931A

JPH06349931A - 処理システム

Info

Publication number: JPH06349931A
Application number: JP16510893A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Ooya; 亘晃大矢; Yoichi Deguchi; 洋一出口; Kouichi Yomiya; 孝一余宮
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1993-06-10
Filing date: 1993-06-10
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、搬送室にゲートバルブを介
し処理室を容易に増設又は減設でき、処理室のレイアウ
トをそれぞれ任意に行なえる処理システムを提供するこ
とにある。【構成】気密に構成されるとともに減圧雰囲気に維持
される直線状の搬送室５と、この搬送室５内に設けられ
前記搬送室５の長手方向に自在に移動可能な搬送手段２
８と、この搬送手段２８に具備され、回転および伸縮可
能に構成されたアーム２９と、このアーム２９に設けら
れ被処理体Ｗを保持する保持部３０と、前記搬送室５の
前記長手方向に設けられた複数のゲートバルブＧと、こ
れらの各ゲートバルブＧを介して設けられた前記被処理
体Ｗを処理する複数の処理室８とを具備したことを特徴
とする処理システム１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は処理システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】被処理体、例えば半導体ウエハ上に形成
されるメモリーの半導体集積回路の集積度は現在６４Ｍ
バイトが実現間近かであり、１０年後２５６Ｍバイトの
目標に向かって開発が行なわれている。このクラスの集
積度になると各種製造装置間へ半導体ウエハを移送する
際半導体ウエハ表面に自然酸化膜が形成され、半導体集
積回路の良否に顕著に影響を与える。従って、半導体素
子製造工程において工程間、又は装置間で半導体ウエハ
が化学的変化を受ける雰囲気にさらされないことが要求
される。この手段として真空雰囲気にて多数の工程を実
現することが要求されている。他方、技術革新の激しい
半導体業界に対しては、ＩＣプロセスメーカーから低価
格を必須要件としての課題が有り、このように低価格・
超高度プロセスの実現が命題とされている。そして、枚
葉式半導体製造装置の最近の傾向として、複数のプロセ
スチャンバを連結して異なるプロセスを連続的又は同時
進行的に行なうようにしたマルチチャンバ方式が普及し
ている。このような、マルチチャンバ方式では、システ
ムの中央にロードロックチャンバもしくはトランスポー
トチャンバ等の搬送路が設けられ、この搬送路から搬送
アーム等のロボットによって各プロセスチャンバへ任意
にアクセスし、半導体ウエハを搬入／搬出できるように
なっている。

【０００３】図３に、従来の典型的なマルチチャンバ方
式処理システムの構成を示す。この処理システムは、例
えばドライエッチング処理を行なう２つのプロセスチャ
ンバ１００，１０２およびＣＶＤ処理を行なう１つのプ
ロセスチャンバ１０４と、ウエハ搬送を行なうためのロ
ードロックチャンバ１０６およびトランスポートチャン
バ１０８と、ウエハカセットをシステムにロード／アン
ロードするための一対のカセットチャンバ１１０，１１
２とから構成される。

【０００４】ロードロックチャンバ１０６はゲートバル
ブ１１４，１１６を介してそれぞれカセットチャンバ１
１０，１１２と連動し、トランスポートチャンバ１０８
はゲートバルブ１１８，１２０，１２２を介して各プロ
セスチャンバ１００，１０２，１０４と連通している。
ロードロックチャンバ１０６とトランスポートチャンバ
１０８同士は直接連通して搬送室を形成している。これ
らのチャンバ１０６，１０８内には半導体ウエハＷを搬
送するための伸縮回転自在な搬送アーム１２４，１２６
が設けられており、これらの搬送アーム１２４，１２６
は互いにバッファプレート１２８を介してウエハＷを非
同期的に受渡しするようになっている。

【０００５】両カセットチャンバ１１０，１１２には、
この処理システムで処理を受けるべきウエハＷを例えば
２５枚装填したウエハカセット１３０，１３２がそれぞ
れロードされる。カセットローディング後、ゲートバル
ブ１１４，１１６が開放し、両カセットチャンバ１１
０，１１２とロードロックチャンバ１０６、トランスポ
ートチャンバ１０８とが連通した状態の下で、各チャン
バ１０６，１０８，１１０，１１２が大気圧から負圧例
えば１×１０^-2Ｔｏｒｒ以下に減圧される。

【０００６】減圧状態の搬送路１０６，１０８におい
て、ロードロックチャンバ１０６側の搬送アーム１２４
は、カセットチャンバ１１０，１１２内のウエハカセッ
ト１３０，１３２から処理前のウエハＷを一枚ずつ取出
してはそれをバッファプレート１２８を介してトランス
ポートチャンバ１０８側の搬送アーム１２６に渡し、処
理済のウエハＷをバッファプレート１２８を介してトラ
ンスポートチャンバ１０６側の搬送アーム１２４より受
取ってはそれをカセットチャンバ１１０，１１２内のウ
エハカセット１３０，１３２に戻すというウエハ搬送作
業を行なう。また、トランスポートチャンバ１０８側の
搬送アーム１２６は、バッファプレート１２８を介して
ロードロックチャンバ１０６側の搬送アーム１２４より
受取ったウエハＷを先ずエッチング処理のため反応チャ
ンバ１００又は１０２に搬送し、エッチング処理の終了
したウエハＷを反応チャンバ１００又は１０２から搬出
してそれをＣＶＤ処理のため反応チャンバ１０４へ移
し、ＣＶＤ処理の終了したウエハＷを反応チャンバ１０
４から搬出してそれをバッファプレート１２８を介して
ロードロックチャンバ１０６側の搬送アーム１２４に渡
すというウエハ搬送作業を行なう。なお、カセットチャ
ンバ１１０，１１２へのウエハカセット１３０，１３２
の搬入・搬出は搬送ロボット又は作業員が行なう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のマルチチャンバ方式の処理システムでは、
ロードロックチャンバ１０６を中心として周囲に複数の
プロセスチャンバ１００，１０２，１０４と並んでカセ
ットチャンバ１１０，１１２が配置され、ロードロック
チャンバ１０６内の搬送アーム１２４がゲートバルブ１
１４，１１６を介してカセットチャンバ１１０，１１２
内のウエハカセット１３０，１３２にアクセスして、ウ
エハＷの出し入れを行なう。このようにプロセスチャン
バとカセットチャンバとを並置したシステムにおいて
は、プロセスチャンバを最大３〜４つしか拡張ないし増
設することができず、また搬送アーム１２４よりアクセ
ス可能なウエハカセットつまりシステムに係属中のウエ
ハカセットを増やすことも、互いにスペース上の制約か
ら難しかった。

【０００８】本発明の目的は、かかる問題点に鑑みてな
されたもので、搬送室にゲートバルブを介し処理室を容
易に増設又は減設でき、処理室のレイアウトをそれぞれ
任意に行なえる処理システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、気密に構成さ
れるとともに減圧雰囲気に維持される直線状の搬送室
と、この搬送室内に設けられ前記搬送室の長手方向に自
在に移動可能な搬送手段と、この搬送手段に具備され、
回転および伸縮可能に構成されたアームと、このアーム
に設けられ被処理体を保持する保持部と、前記搬送室の
前記長手方向に設けられた複数のゲートバルブと、これ
らの各ゲートバルブを介して設けられた前記被処理体を
処理する複数の処理室とを具備し構成されたものであ
る。

【００１０】

【作用】本発明は、減圧雰囲気に維持される直線状の搬
送室に沿って設けられた複数のゲートバルブとこのゲー
トバルブを介して所望の処理室を増設又は減設すること
が容易にでき、搬送室内に設けられた搬送手段と、この
搬送手段に具備された回転および伸縮可能に構成された
アームにより被処理体を減圧雰囲気下で予め設定された
各被処理体の処理プログラムに応じて順次選択された搬
送手段のアームにより被処理体を任意に複数の処理室に
対してアクセスすることが容易になる。

【００１１】

【実施例】以下、図１および図２において本発明の一実
施例に係る処理システムについて説明する。

【００１２】この処理システム１は、図１に示すよう
に、被処理体、例えば半導体ウエハは、搬送方向２の方
向に沿って上流側から、処理前の半導体ウエハ、例えば
２５枚を搭載するカセットを配置するカセットステーシ
ョン室（センダー側）３，前記半導体ウエハの移替えを
行なうためのロードロック室（センダー側）４，前記半
導体ウエハを搬送する直線状の搬送室５，前記半導体ウ
エハの移替えを行なうためのロードロック室（レシーバ
ー側）６，処理前の半導体ウエハを搭載するカセットを
配置するカセットステーション室（レシーバー側）７へ
と前記半導体ウエハが搬送されるよう構成されており、
また、前記搬送室５の途中には、前記半導体ウエハを処
理する処理室８が複数設けられると共に他の搬送室９と
連結させる気密室１０が設けられ、それらの各部は、そ
の連結部に開閉扉、例えばゲートバルブＧが設けられ、
前記半導体ウエハを隣合う部位へ移送する際に、このゲ
ートバルブＧを開放するよう構成されている。

【００１３】前記カセットステーション室（センダー
側）３は、搬送ロボット又は作業員によって処理前の半
導体ウエハを搭載するカセットＣを載置するカセット載
置台ＣＳが配置され、図２に示すように、前記カセット
Ｃから半導体ウエハＷが１枚ずつ抜き取るための伸縮回
転自在に構成された受渡しアーム１１が前記カセットス
テーション室（センダー側）３内に設けられており、そ
の受渡しアーム１１の前記半導体ウエハＷを保持する保
持部１１Ａには前記半導体ウエハＷを吸引する吸引口１
１Ｂが設けられている。また、前記アーム１１の近傍に
は前記半導体ウエハＷに設けられたオリフラを所定方向
に揃えるための、前記半導体ウエハＷを保持する吸着口
１２を有する回転自在に構成された回転体１３とセンサ
ー１４とが設けられている。

【００１４】前記ロードロック室（センダー側）４は、
気密に構成され、このロードロック室４の側壁には、こ
のロードロック室４内に不活性ガス、例えばＮ₂を導入
するための導入口１５が設けられ、この導入口１５に
は、導入管１６が開閉弁１７を介して接続されている。
さらに、前記ロードロック室４の側壁には、このロード
ロック室４内を減圧にするための排気口１８が設けら
れ、この排気口１８には、真空ポンプに接続された排気
管１９が開閉弁２０を介して接続されている。また、前
記ロードロック室４の底壁には、前記半導体ウエハＷを
前記アーム１１より受け取るための上下移動可能に構成
された突上げピン２１が複数本設けられている。尚、前
記ロードロック室（センダー側）４は前記カセットステ
ーション室（センダー側）３から前記半導体ウエハＷが
搬入される際、前記導入口１５より不活性ガスを導入
し、大気圧より幾分陽圧にすると大気の巻き込みによる
前記ロードロック室（センダー側）４へのパーティクル
の混入を防止できる。

【００１５】前記搬送室５は、図１に示すように、気密
に構成され、この搬送室５には、この搬送室５内に必要
に応じて真空後、不活性ガス、例えばＮ₂を不活性ガス
供給手段２２より供給するために開閉弁２３を介して不
活性ガス供給管２４が接続されるとともに、前記搬送室
５内を減圧にするための排気装置、例えば真空ポンプ２
５が開閉弁２６を介して排気管２７により接続されてい
る。尚、前記真空ポンプ２５は、１つまたは複数前記搬
送室５の容量に応じて接続される。また、前記搬送室５
内には、この搬送室５の長手方向（図中Ｘ方向）に移動
可能に構成された搬送手段２８が設けられており、この
搬送手段２８は、図２に示すように、伸縮（図中Ｙ方
向）及び回転（図中θ方向）自在に駆動可能に構成され
たアーム２９が具備されており、このアーム２９の前記
半導体ウエハＷを保持する保持部３０には、前記半導体
ウエハＷを静電気力にて静電吸着するための静電チャッ
ク機構３１が設けられており、この静電チャック機構３
１は、複数、例えば２枚の電極板３２が設けられ、この
電極板３２の表面に絶縁シートが貼設されると共に図示
しない直流の高圧電圧により前記２枚の電極板３２にそ
れぞれ相反する電圧、例えば１００Ｖ〜２ＫＶの電圧が
印加されるよう構成されている。

【００１６】前記ロードロック室（レシーバー側）６
は、前記ロードロック室（センダー側）４と同様に構成
されている。

【００１７】前記カセットステーション室（レシーバー
側）７は、前記カセットステーション室（センダー側）
３と同様なアーム１１が設けられ、処理後の半導体ウエ
ハＷを回収するためのカセットＣを載置するカセット載
置台ＣＳが配置されている。尚、このカセットステーシ
ョン室（レシーバー側）７には、前記カセットステーシ
ョン室（センダー側）３内に設けられた、前記半導体ウ
エハＷのオリフラを所定方向に揃えるための機構は配置
されていない。

【００１８】前記処理室８は、前記半導体ウエハＷを処
理するＣＶＤ処理室、熱処理室、自然酸化膜除去処理
室、プラズマ処理室等のそれぞれ独立した複数の処理室
で構成されている。

【００１９】前記気密室１０は、前記ロードロック室
（センダー側）４と同様に構成されている。

【００２０】また、前記搬送室５の長手方向には複数の
前記ロードロック室４，６、前記処理室８、前記気密室
１０等に接続されていない空きのゲートバルブＧが複数
設けられており、このゲートバルブＧを介して前記ロー
ドロック室４，６、前記処理室８、前記気密室１０等を
自在に前記搬送室５に増設又は減設することが可能に構
成されている。

【００２１】以上のように構成された処理システムにお
ける、半導体ウエハＷを搬送する作用について説明す
る。

【００２２】まず、カセットステーション室（センダー
側）３に、搬送ロボット又は作業員によってカセット載
置台に処理前の半導体ウエハを搭載するカセットＣを載
置し、図２に示すように、カセットＣから受渡しアーム
１１により半導体ウエハＷが１枚ずつ抜き取り、回転体
１３に半導体ウエハＷを受渡し、この回転体１３を回転
しつつ、センサー１４により、半導体ウエハＷのエッジ
をモニターし、半導体ウエハＷに設けられたオリフラを
所定方向に揃え、この後、受渡しアーム１１により回転
体１３から半導体ウエハＷを受け取り、カセットステー
ション室（センダー側）３とロードロック室（センダー
側）４との間のゲートバルブＧを開放し、受渡しアーム
１１によりロードロック室（センダー側）４内の突上げ
ピン２１に半導体ウエハＷを引き渡たす。

【００２３】次に、カセットステーション室（センダー
側）３とロードロック室（センダー側）４との間のゲー
トバルブＧを閉じ、開閉弁１７，２０の開閉調整によ
り、ロードロック室（センダー側）４内を所定圧力、例
えば１０^-1〜１０^-5Ｔｏｒｒの範囲に設定する。その
後、ロードロック室（センダー側）４と搬送室５との間
のゲートバルブＧを開放し、搬送室５内の搬送手段２８
のアーム２９を伸長し、アーム２９の保持部３０を突上
げピン２１上に保持された半導体ウエハＷの下部位置に
移動させ、この後、静電チャック機構３１の２枚の電極
板３２に高圧電源によりそれぞれ相反する電圧を印加し
静電気気力を発生後、突上げピン２１を下降させ、半導
体ウエハＷをアーム２９の保持部３０に引き渡し、アー
ム２９を搬送室５内に移動させ、ロードロック室（セン
ダー側）４と搬送室５との間のゲートバルブＧを閉じ
る。この際、搬送室５内は常に所定の減圧雰囲気、例え
ば１０^-1〜１０^-5Ｔｏｒｒに排気装置２５にて保たれて
おり、不活性ガス供給手段２２からの不活性ガスは搬送
室５のメンテナンス時に搬送室５内を大気圧にする際に
供給される。

【００２４】この後、搬送手段２８は、所望の処理を行
なう処理室８の位置まで移動し、その処理室８と搬送室
５との間のゲートバルブＧを開放し、搬送手段２８のア
ーム２９により半導体ウエハＷをその処理室８内に搬入
し、その処理室８と搬送室５との間のゲートバルブＧを
閉じ、その処理室８で半導体ウエハＷが所定の処理の
後、その処理室８と搬送室５との間のゲートバルブＧを
開放し、さらに、搬送手段２８のアーム２９により半導
体ウエハＷをその処理室８内より搬出し、その処理室８
と搬送室５との間のゲートバルブＧを閉じる。

【００２５】この後、搬送手段２８に保持された半導体
ウエハＷは、他の処理室８に搬入され、他の処理を施さ
れるか、他の搬送室９に搬送されるべき気密室１０に搬
入されるかまたはロードロック室（レシーバー側）６に
搬送される。ここで、他の搬送室９に気密室１０を介し
て半導体ウエハＷを搬送する手順を説明すると、搬送手
段２８は気密室１０の位置まで移動し、その気密室１０
と搬送室５との間のゲートバルブＧを開放し、搬送手段
２８のアーム２９により半導体ウエハＷをその気密室１
０内の突上げピン（図示せず）に引き渡し、その気密室
１０と搬送室５との間のゲートバルブＧを閉じる。ここ
で、半導体ウエハＷをその気密室１０内に搬入する際、
搬送室５と気密室１０は略同一の圧力とされている。こ
の後、搬送室５と搬送室１０の圧力が略同一の際は、気
密室１０と搬送室９との間のゲートバルブＧを開放し、
搬送室９内の搬送手段２８のアーム２９により突上げピ
ン（図示せず）から半導体ウエハＷを受取る。しかしな
がら、搬送室５と搬送室１０の圧力が異なる場合、例え
ば搬送室５の圧力が１０^-1〜１０^-5Ｔｏｒｒとした際、
搬送室９の圧力が１０^-6〜１０^-9Ｔｏｒｒ等の低圧雰囲
気の場合、一旦気密室１０内の圧力を搬送室９内の圧力
と略同一に排気した後、気密室１０と搬送室９との間の
ゲートバルブＧを開放し、搬送室９内の搬送手段２８の
アーム２９により突上げピン（図示せず）から半導体ウ
エハＷを受取る。

【００２６】次に、ロードロック室（レシーバー側）６
に半導体ウエハＷを搬送する手順を説明すると、搬送手
段２８はロードロック室（レシーバー側）６の位置まで
移動し、そのロードロック室（レシーバー側）６と搬送
室５との間のゲートバルブＧを開放し、搬送手段２８の
アーム２９により半導体ウエハＷをそのロードロック室
（レシーバー側）６内の突上げピン（図示せず）に引き
渡し、そのロードロック室（レシーバー側）６と搬送室
５との間のゲートバルブＧを閉じる。この後、ロードロ
ック室（レシーバー側）６内に不活性ガスを供給し、そ
のロードロック室（レシーバー側）６内を大気圧と略同
一の圧力に設定し、ロードロック室（レシーバー側）６
とカセットステーション室（レシーバー側）７との間の
ゲートバルブＧを開放する。この後、カセットステーシ
ョン室（レシーバー側）７内の受渡しアームにより半導
体ウエハＷがロードロック室（レシーバー側）６内の突
上げピン（図示せず）から受取り、カセット載置台ＣＳ
に配置されたカセットＣに処理済みの半導体ウエハＷを
収容する。

【００２７】以上のように構成された本実施例の効果に
ついて説明する。

【００２８】搬送室５，９に設けられた複数のゲートバ
ルブＧを介してロードロック室４，６、処理室８、気密
室１０等を搬送室５に増設又は減設することが容易にで
き、また、それぞれの室４，６，８，１０のレイアウト
設計の自由度を増すことができる。また、搬送室５，９
内は常時所定の減圧雰囲気に維持され、かつ一台の搬送
手段のアーム２９により複数の処理室８にアクセスでき
るので、処理システム全体をクリーンルーム内に収容す
る必要がなく、カセットステーシーョン室３，７をクリ
ーンルーム内に配置するだけで大規模な処理システムを
構築することができるので、システムのコストダウンを
図れるのみならず、半導体ウエハＷへの不要物の付着を
低減し、半導体ウエハＷの歩留りを向上することができ
る。

【００２９】尚、前述の実施例では被処理体に半導体ウ
エハを用いたが半導体ウエハに限らずＬＣＤ基板・プリ
ント基板等でも可能であり、またカセットステーション
室はセンダー側とレシーバー側の２つそれぞれ独立に設
けたが、カセットステーション室は１つとし、その１つ
のカセットステーション室内に未処理の半導体ウエハを
収容したカセットと処理済みのカセットを配置してもよ
く、数個のカセット単位での半導体ウエハの収納でもよ
いし、複数のカセットを収容するクリーンストッカーを
配置しても良いことは勿論であり、そして収容される半
導体ウエハに対してクリーンエアーを層流させても良
い。また、カセット室内も減圧雰囲気としても良い。ま
た、搬送室内に設けられた搬送手段は１台のみならず複
数台、例えば未処理の被処理体の搬送専用と処理済みの
被処理体の搬送専用の２台構成にしてもよく、また処理
室としてＣＶＤ処理室、熱処理室、自然酸化膜除去処理
室、プラズマ処理室等について述べたが、被処理体を処
理する処理室であればどのような処理室でもよい。さら
に、図４に示すように、搬送路をブロック化し、処理室
連結用のゲートバルブ２個を最小単位として標準的に備
えてもよいし、図５に示すように、４個のゲートバルブ
を最小単位としたものでも良く、ゲートバルブを３個，
５個，６個と適宜備えておくことも可能である。また、
図６に示すように、図４，図５に示す搬送室を直線状に
接続し配置することで拡張性のある処理システムを構築
することも可能である。さらに、ロードロック室を二股
構造とし拡張性のある処理システムを構築することも可
能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、搬送室に複数の処理室を増設
又は減設することが容易にできるので、処理室のレイア
ウト設計の自由度を増すことができ、また、直線的に移
動する搬送手段とアームにより被処理体を減圧雰囲気下
で任意に複数の処理室に対してアクセスすることが容易
になるので、被処理体の搬送に伴う被処理体への不要物
の付着を低減でき、被処理体の歩留りを向上することが
できるという顕著な効果がある。

【００３１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例が適用される処理シ
ステムの全体構成を説明するための概略配置図である。

【図２】図１の搬送室の構成を説明するための部分概略
斜視図である。

【図３】従来のマルチチャンバ方式処理システムの構成
を示す概略平面図である。

【図４】他の実施例の搬送室の構成を説明するための部
分配置図である。

【図５】他の実施例の搬送室の構成を説明するための部
分配置図である。

【図６】他の実施例の搬送室の構成を説明するための概
略配置図である。

【符合の説明】

１処理システム３カセットステーション室（センダー側）４ロードロック室（センダー側）５，９搬送室６ロードロック室（レシーバー側）７カセットステーション室（レシーバー側）８処理室１０気密室２８搬送手段２９アーム３０保持部３１静電チャック機構３２電極板Ｗ被処理体（半導体ウエハ）Ｇゲートバルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気密に構成されるとともに減圧雰囲気に
維持される直線状の搬送室と、この搬送室内に設けられ前記搬送室の長手方向に自在に
移動可能な搬送手段と、この搬送手段に具備され、回転および伸縮可能に構成さ
れたアームと、このアームに設けられ被処理体を保持する保持部と、前記搬送室の前記長手方向に設けられた複数のゲートバ
ルブと、これらの各ゲートバルブを介して設けられた前記被処理
体を処理する複数の処理室とを具備したことを特徴とす
る処理システム。
【請求項２】前記保持部は複数の電極板を具備し、前
記被処理体を静電気力で吸着する静電チャック機構であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の処理シ
ステム。
【請求項３】前記複数の処理室は少なくともプラズマ
エッチング室及びプラズマＣＶＤ室を有することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の処理システム。
【請求項４】前記搬送手段は直線的に移動することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の処理システム。
【請求項５】前記一つの搬送室に少なくとも２つ以上
のゲートバルブを具備したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の処理システム。
【請求項６】前記一つの搬送室に少なくとも２台以上
の前記搬送手段を設けたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の処理システム。