(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のロードロック及び第２のロードロックを有する基板処理装置において、複数の基板支持シェルフを有する前記第１のロードロックに対して基板を挿入しかつ取り出す方法であって、
非インデックス型ロードロックである前記第１のロードロックの第１の基板支持シェルフから未処理基板を取り出すステップであって、前記第１の基板支持シェルフが前記未処理基板の取り出しによって空になるステップと、
前記第１のロードロックの前記複数の基板支持シェルフの垂直移動なしに前記未処理基板が前記第１の基板支持シェルフから取り出された直後に、かつ任意の他の既処理基板または未処理基板が、前記第１のロードロックの他の基板支持シェルフに挿入されるかまたは取り出される前に、前記未処理基板とは異なる既処理基板を、空の前記第１の基板支持シェルフに挿入する挿入ステップと、を含み
前記第２のロードロックは複数の基板支持シェルフを含み、前記挿入ステップにおいて、所定の挿入シーケンスに従って基板が挿入され、
前記挿入ステップは、
直前の挿入シーケンスの挿入ステップにおいて既処理基板が挿入された前記第１のロードロック内の１の基板シェルフの前記所定の挿入シーケンスにおいて次に空いている基板支持シェルフに既処理の基板を挿入する第１の追加ステップと、
前記第２のロードロック内の空の基板支持シェルフ内に前記既処理基板を挿入する第２の追加ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１のロードロック内の前記複数の基板支持シェルフが既処理基板により全充填されるとすぐに、
未処理基板が前記第２のロードロックから取り出されるとすぐに、又は、
前記第１のロードロックから取り出されるべき未処理基板が残存しないとき、
前記第１のロードロック内の前記複数の基板支持シェルフから既処理基板を全て排出し、未処理基板を補充するステップを含むサイクルを開始するステップを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のロードロック及び前記第２のロードロックは、２つの異なる環境を分離する非インデックス型のロードロックであり、前記基板処理装置は、各々の環境内に１台設けられて前記ロードロック群に基板を挿入しかつそこから取り出すロボット及び前記ロボット群の動作を制御するコントローラを含み、
前記コントローラは、
１のロボットに、基板支持シェルフに搭載されている全ての未処理基板群の、前記第１の非インデックス型のロードロックの外への取り出しを生ぜしめるステップと、
前記１のロボットが基板支持シェルフ上の基板群を前記第２の非インデックス型のロードロックの外に搬送し始めるや否や、前記第１の非インデックス型のロードロックのベントを開始するステップと、を含むステップを実行すべくプログラムされていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記２つの異なる環境は真空環境及び大気圧環境を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記２つの異なる環境は不活性ガス環境及び大気圧環境を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のロードロック及び前記第２のロードロックは、２つの異なる環境を分離する非インデックス型のロードロックであり、前記基板処理装置は、各々の環境内に１台設けられて前記ロードロック群に基板を挿入及びそこから取り出すロボット及び前記ロボット群の動作を制御するコントローラを含み、
前記少なくとも第１及び第２の非インデックス型のロードロックはその各々が少なくとも１つの静止型の基板支持シェルフを有し、更に、
前記コントローラは、
１のロボットに、前記第１の非インデックス型のロードロックの外へ前記少なくとも１つの固定基板支持シェルフ上の全ての未処理基板を搬送させ、前記１のロボットが前記少なくとも１つの基板支持シェルフ上の基板の、前記第２の非インデックス型のロードロックの外への移動を開始するとすぐに、前記第１の非インデックス型のロードロックのベントを開始するようにプログラミングされていること特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記２つの異なる環境は真空環境及び大気圧環境を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記２つの異なる環境は不活性ガス環境及び大気圧環境を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記基板処理装置は、１つのエンドエフェクタを有する基板搬送ロボットと、前記第１のロードロック及び前記第２のロードロック（ロックＡ及びロックＢ）と、３つの並列基板処理モジュール（処理モジュール１、処理モジュール２、処理モジュール３）と、カセット内に存在する処理されるべき１０の基板（基板１−１０）と、を有し、前記第１及び第２のロードロック（ロックＡ及びロックＢ）の各々は、４つの基板支持シェルフ（ロックＡのシェルフ１、シェルフ２、シェルフ３及びシェルフ４、ロックＢのシェルフ１、シェルフ２、シェルフ３及びシェルフ４）を有し、
前記方法がさらに、
前記１のエンドエフェクタを有する基板搬送ロボットを大気ロボットとして使用して、前記ロックを充填するために、
ロックＡのシェルフ１にウェハ１を挿入し、
ロックＡのシェルフ２にウェハ２を挿入し、
ロックＡのシェルフ３にウェハ３を挿入し、
ロックＡのシェルフ４にウェハ４を挿入して、ロックＡのポンピング（pump）、復帰（home）、マッピング（map）のサイクルを開始し、
ロックＢのシェルフ１にウェハ５を挿入し、
ロックＢのシェルフ２にウェハ６を挿入し、
ロックＢのシェルフ３にウェハ７を挿入し、
ロックＢのシェルフ４にウェハ８を挿入して、ロックＢのポンピング、復帰、マッピングのサイクルを開始し、
処理モジュールを充填するために、
ロックＡのシェルフ１からウェハ１を取り出し、
処理モジュール１にウェハ１を挿入し、
ロックＡのシェルフ２からウェハ２を取り出し、
処理モジュール２にウェハ２を挿入し、
ロックＡのシェルフ３からウェハ３を取り出し、
処理モジュール３にウェハ３を挿入し、
処理モジュール１がウェハ１の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール１からウェハ１を取り出し、
ロックＡのシェルフ３にウェハ１を挿入し、
ロックＡのシェルフ４からウェハ４を取り出し、
処理モジュール１にウェハ４を挿入し、
処理モジュール２がウェハ２の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール２からウェハ２を取り出し、
ロックＡのシェルフ４にウェハ２を挿入し、
ロックＢのシェルフ１からウェハ５を取り出し、ロードロックＡのベント（vent）、基板取り出し（empty）及び再充填（refill）、ポンピング、復帰、マッピングのサイクルを開始し、ロックＡのシェルフ１をウェハ９で再充填し、ロックＡのシェルフ２をウェハ１０で再充填し、
処理モジュール２にウェハ５を挿入し、
処理モジュール３ウェハ３の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール３からウェハ３を取り出し、
ロックＢのシェルフ１にウェハ３を挿入し、
ロックＢのシェルフ２からウェハ６を取り出し、
処理モジュール３にウェハ６を挿入し、
処理モジュール１がウェハ４の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール１からウェハ４を取り出し、
ロックＢのシェルフ２にウェハ４を挿入し、
ロックＢのシェルフ３からウェハ７を取り出し、
ウェハ７を処理モジュール１に挿入し、
処理モジュール２がウェハ５の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール２からウェハ５を取り出し、
ロックＢのシェルフ３にウェハ５を挿入し、
ロックＢのシェルフ４からウェハ８を取り出し、
処理モジュール２にウェハ８を挿入し、
処理モジュール３がウェハ６の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール３からウェハ６を取り出し、
ロックＢのシェルフ４にウェハ６を挿入し、ロードロックＢのベント、基板取り出し（empty）のサイクルを開始し、ロックＡのベント、基板取り出し及び再充填、ポンピング、復帰、マッピングのサイクルが終了するまで待ち（ロックＡのシェルフ１はウェハ９を有し、ロックＡのシェルフ２はウェハ１０を有している）、
ロックＡのシェルフ１からウェハ９を取り出し、
処理モジュール３にウェハ９を挿入し、
処理モジュール１がウェハ７の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール１からウェハ７を取り出し、
ロックＡのシェルフ１にウェハ７を挿入し、
ロックＡのシェルフ２からウェハ１０を取り出し、
処理モジュール１にウェハ１０を挿入し、
もはやロックＡから取り出すべき基板がないので、処理モジュールからの基板の取り出しを開始すべく、処理モジュール２がウェハ８の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール２からウェハ８を取り出し、
ロックＡのシェルフ２にウェハ８を挿入し、
処理モジュール３がウェハ９の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール３からウェハ９を取り出し、
ロックＡのシェルフ３にウェハ９を挿入し、
処理モジュール１がウェハ１０の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール１からウェハ１０を取り出し、
ロックＡのシェルフ４にウェハ１０を挿入して、ロックＡのベント、基板取り出しのサイクルを開始する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記基板処理装置は、２つのエンドエフェクタを有する基板搬送ロボットと、前記第１のロードロック及び前記第２のロードロック（ロックＡ及びロックＢ）と、３つの並列基板処理モジュール（処理モジュール１、処理モジュール２、処理モジュール３）と、カセット内に存在する１０の基板（基板１−１０）と、を有し、前記第１及び第２のロードロック（ロックＡ及びロックＢ）の各々は、４つの基板支持シェルフ（ロックＡのシェルフ１、シェルフ２、シェルフ３及びシェルフ４、ロックＢのシェルフ１、シェルフ２、シェルフ３及びシェルフ４）を有し、
前記方法が、さらに、
前記２つのエンドエフェクタを有する基板搬送ロボットを大気ロボットとして使用して、前記ロックを充填するために、
ロックＡのシェルフ１にウェハ１を挿入し、
ロックＡのシェルフ２にウェハ２を挿入し、
ロックＡのシェルフ３にウェハ３を挿入し、
ロックＡのシェルフ４にウェハ４を挿入して、ロックＡのポンピング、復帰（home）、マッピングのサイクルを開始し、
ロックＢのシェルフ１にウェハ５を挿入し、
ロックＢのシェルフ２にウェハ６を挿入し、
ロックＢのシェルフ３にウェハ７を挿入し、
ロックＢのシェルフ４にウェハ８を挿入して、ロックＢのポンピング、復帰（home）、マッピングのサイクルを開始し、
処理モジュールを充填するために、
ロックＡのシェルフ１からウェハ１を取り出し、
処理モジュール１にウェハ１を挿入し、
ロックＡのシェルフ２からウェハ２を取り出し、
処理モジュール２にウェハ２を挿入し、
ロックＡのシェルフ３からウェハ３を取り出し、
処理モジュール３にウェハ３を挿入し、
ロックＡのシェルフ４からウェハ４を取り出し、
処理モジュール１がウェハ１の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール１からウェハ１を取り出し、
処理モジュール１にウェハ４を挿入し、
ロックＢのシェルフ１からウェハ５を取り出して、
ロードロックＡのベント、再充填、ポンピング、復帰、マッピングのサイクルを開始し、ロックＡのシェルフ１をウェハ９で再充填し、ロックＡのシェルフ２をウェハ１０で再充填し、
ロックＢのシェルフ１にウェハ１を挿入し、
処理モジュール２がウェハ２の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール２からウェハ２を取り出し、
処理モジュール２にウェハ５を挿入し、
ロックＢのシェルフ２からウェハ６を取り出し、
ロックＢのシェルフ２にウェハ２を挿入し、
処理モジュール３がウェハ３の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール３からウェハ３を取り出し、
処理モジュール３にウェハ６を挿入し、
ロックＢのシェルフ３からウェハ７を取り出し、
ロックＢのシェルフ３にウェハ３を挿入し、
処理モジュール１がウェハ４の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール１からウェハ４を取り出し、
処理モジュール１にウェハ７を挿入し、
ロックＢのシェルフ４からウェハ８を取り出し、
ロックＢのシェルフ４にウェハ４を挿入し、ロードロックＢのベント、基板取り出し（empty）及び再充填、ポンピング、復帰、マッピングのサイクルを開始し、
処理モジュール２がウェハ５の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール２からウェハ５を取り出し、
処理モジュール２にウェハ８を挿入し、
ロックＡのシェルフ１からウェハ９を取り出し、
ロックＡのシェルフ１にウェハ５を挿入し、
処理モジュール３がウェハ６の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール３からウェハ６を取り出し、
処理モジュール３にウェハ９を挿入し、
ロックＡのシェルフ２からウェハ１０を取り出し、
ロックＡのシェルフ２にウェハ６を挿入し、
処理モジュール１がウェハ７の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール１からウェハ７を取り出し、
処理モジュール１にウェハ１０を挿入し、
もはやロックＡから取り出すべき基板がないので、基板処理モジュールから基板を取り出して、現在基板を挿入または取り出ししているロードロックのシェルフを基板で満たすべく、
ロックＡのシェルフ３にウェハ７を挿入し、
処理モジュール２がウェハ８の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール２からウェハ８を取り出し、
ロックＡのシェルフ４にウェハ８を挿入し、ロードロックＡのベント、基板取り出しのサイクルを開始し、
処理モジュール３がウェハ９の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール３からウェハ９を取り出し、
ロードロックＢのベント、基板取り出し、ポンピング、復帰、マッピングのサイクルが終了するのを待って、ロックＢのシェルフ１にウェハ９を挿入し、
処理モジュール１がウェハ１０の処理を終了するのを待ち、
処理モジュール１からウェハ１０を取り出し、
ロックＢのシェルフ２にウェハ１０を挿入して、ロードロックＢのベント、基板取り出しのサイクルを開始する、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、ヘンドリックソン (Ruth A.Hendrickson) 及びヴァンデールミュレン(Peter F. Van Der Meulen)によって１９９７年１２月１日に仮出願され、係属中の「基板搬送装置及びその方法」と題される仮出願番号60/067,036に関連する。本願は、米国特許法１１９条（ｅ）の下、係る仮出願に基づき優先権を主張し、その全出願内容を本願に包含する。
【０００２】
本発明は基板の搬送に関し、特に制限された個別の保持領域を有するエリアに基板を搬入及び搬出することに関する。
【背景技術】
【０００３】
一般にクラスタツールと称する基板供給装置は、外部から主要処理部又はチャンバに基板群を供給するモジュールを含み、該基板は主要部に連通する基板処理モジュールに搬送される。主要チャンバは、真空に維持され得、処理モジュール群中に基板群を搬送せしめるための基板搬送を有する。斯かる搬送は、特許協力条約特許公開番号WO 94/23911に記載される搬送装置と同種類のものであり得る。この処理モジュール群は、当該技術分野に関連の強い多様な形態のもので構わない。該基板供給モジュールは、主要部の前端に連結され、一般的にフレーム、基板搬送及び２つの基板カセットを保持する手段を有する。主要部の前端は、真空チャンバと供給モジュール16の間、即ち真空環境と大気圧環境の間を基板を搬送せしめる区画室群として機能する２つのロードロックを有する。外部又は大気ロボット(atmospheric robot)は、基板群をカセット群からロードロックまで搬送し、内部又は真空チャンバロボットは、ロードロックから処理モジュールまで基板群を搬送する。基板処理が完了すると、真空チャンバロボットは基板群を処理モジュールからロードロック群まで返送し、大気ロボットは基板群をロードロックからカセット群まで搬送する。通常、ロードロック群は、多数の基板支持シェルフ及び上下にシェルフを移動させる昇降機構を有するインデックス型のロードロックである。ロードロック群のシェルフ数は単一のカセットに保持される基板数に対応して30前後となり得る。外部ロボットは、各ロードロックのカセットに基板群を満載する。内部ロボットは、ロードロック群と処理モジュール群の間を基板群を積み下ろしし、処理済基板群をカセット群に戻す。従来技術に係る装置では、真空ロボット群が、例えばロードロック群のうちの１つのシェルフの如く第１の位置から第２の位置に基板群を搬送した後、再び同じ位置に戻すよう、コンピュータコントローラはプログラムがなされている。最近、基板処理装置は、300mmの直径を有する半導体ウェーハ又は１平方メートルの大きさにも及び得る平面パネルディスプレイ基板等の、より新規でより大きい基板群を処理するために製造されている。このような大基板群のためのインデックス型ロードロックは、大量の基板群を保持することが可能であり、非常に良好な基板スループットを提供するという利点がある。また、大型の基板群は、基板上の蒸気結露のような不都合な結果を防止するためロードロック群中で比較的ゆっくりと環境の変更にさらされる必要がある。また、インデックス型のロードロック群は、より時間のかかるロードロック環境の変更に対し、良好な基板スループットを保持して効果的に補償し得る利点がある。しかしながら、インデックス型ロードロックは非常に高価であるため、如何にして良好な基板スループットを維持しつつ、大型基板のインデックス型ロードロックに係るコストを低減するかという課題が提示される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、大型基板インデックス型ロードロック群を有する装置に匹敵する基板スループットを達成可能で且つ相当に低コストの基板処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、より小さい寸法又は非インデックス型ロードロック群を使用する構成を実現し、速いスループットを維持する基板の積み下ろし技術を実現しつつ、必要とするロードロック装置の寸法の小型化及びコストの低減を図ることにより、大きい寸法又はインデックス型ロードロックを使用する既存のシステムよりも低いコストな基板処理の方法と装置を具体化する。本発明によれば、処理済基板は内部ロボットにより、１つの処理モジュール群から、処理のために該ロボットにより除去せしめられた直前の基板(the last substrate)のロードロック内シェルフ又はスロットに戻され、従来技術の如く、処理のために除去せしめられた元の供給シェルフ (the original source shelf) 又はスロットには戻されない。
【０００６】
また、ロードロック群における第１のロードロックの排気は、第２ロードロックが内部ロボットの基板供給源になるや否や開始され得、第１のロードロックが処理済基板群によって補充されるのを待つ必要はない。このように改善された動作により、小さい寸法ロードロック群は、それがインデックス型であろうと非インデックス型であろうと、より高価な大きい寸法のインデックス型ロードロック群に代わることが可能となり、大きい寸法のインデックス型ロードロック群に匹敵する基板スループットを維持し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来技術の基板処理装置又はクラスタツールの全体上面平面図である。
【図２】本発明の特徴を備える基板処理装置の全体上面平面図である。
【図３】図２に示される装置の１つのロードロックエリアの部分概略側面図である。
【図３Ａ】ロードロックエリア及び代替実施例に係る基板供給部の部分概略側面図である。
【図３Ｂ】ロードロックエリア及び他の代替実施例に係る基板供給部の部分概略側面図である。
【図４】本発明との利用が可能な一般的な構成要素の概略図である。
【図５】本発明の他の代替実施例における全体上面平面図である。
【図６】本願発明のシステムと従来技術に係るシステムとについて、達成し得るスループット（時間当たりのウェーハ数）をプロットにより比較して図示したものであり、ピックアップされたスロットと同じスロットに基板が戻される場合とを比較している。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明に係る前述及び他の特徴は、添付の図面と共に以下の説明によって明らかにされる。
【０００９】
図１を参照すると、従来の基板処理装置10又は一般にクラスタツールと称されるものの全体上面平面図が示されている。装置l0は、主要部12、基板処理モジュール14及び基板供給モジュール16を含む。主要部12は、モジュール14、16の中に基板群を搬送する基板搬送18を有する。この基板搬送18は、特許協力条約特許公開番号WO 94/23911に記載されている搬送装置と実質的に同一ものであり、その発明全体を本願に包含するものとする。しかしながら、任意の適切な種類の搬送も使用し得る。主要部12により形成されるチャンバ30は、好ましくは真空に維持される。基板供給モジュール16は、主要部12の前端に連結される。供給モジュール16は、フレーム20、基板搬送22及び２つの基板カセット24、25を保持する手段を有する。しかしながら、代替の実施例において、任意の適当な種類の基板供給モジュールも提供され得る。基板処理モジュール群14は当該技術分野において周知であるため、以下では更に言及はしない。
【００１０】
主要部12の前端には、２つのロードロック26, 28を有する。該ロードロック群は、真空チャンバ30及び供給モジュール16との間、即ち、真空環境及び大気圧環境との間を基板群を搬送する区画室群として機能する。大気ロボット22は、カセット群24、25からロードロック群26、28まで基板群を搬送する。真空チャンバロボット18は、ロードロック群26、28から処理モジュール群14まで基板群を搬送する。同様に、基板群の処理が完了すると、真空チャンバロボット18はモジュール14群からロードロック群26、28まで基板群を搬送し、大気ロボット22はロードロック群26、28からカセット群24、25へ基板群を搬送する。
【００１１】
一般的に、ロードロック群26、28はインデックス型ロードロックである。インデックス型ロードロック群は、多数の基板支持シェルフ及び昇降機構を有し、シェルフを上下に搬送する。ロードロックのシェルフ数は、例えば13、25又は30であってもよく、１つのカセット群24、25に保持される基板の数と一致するのが好ましい。大気ロボット22は、各ロードロックに基板の満載されたカセット群を搭載する。真空チャンバロボット18は、ロードロック群26、28及びモジュール群14との間を基板の積み下ろしをする。大気ロボット22は、該カセット群24、25に処理済基板群を戻す。従来技術では、コンピュータコントローラ11は、例えばカセット24、25のうちの１つのシェルフ又はロードロック群26、28のうちの１つのシェルフの如く第１の位置から第２の位置に基板を搬送した後に同じ位置に戻すべくロボット群18、22の動作がプログラムされていた。
【００１２】
近年、基板処理装置は、より新規でより大きい基板群、例えば300mmの直径を有する半導体ウェーハ及び０．１８平方メートル（２平方フィート）に及ぶ平面パネルディスプレイ基板に対応して製造されている。斯かる大基板のためのインデックス型ロードロック群は非常に高価である。しかしながら、インデックス型ロードロック群は非常に良好な基板スループットを提供するという利点がある。また、大型基板群は、大型基板上の望ましくない結果、例えば基板上の蒸気結露を防止するため比較的ゆっくりロードロック環境の変更にさらされなければならない。大量の基板を保持し得るインデックス型ロードロック群は、より長時間に亘るロードロックの環境の変更に対して効果的に補償し、良好な基板スループットを維持可能である。従って、如何にして良好な基板スループットを維持しつつ大型基板のインデックス型ロードロック群との関連においてコストを低減するかが問題となる。
【００１３】
図２を参照して、本発明の特徴を含む基板処理装置50の全体平面図が示される。本発明は、図面に示される単一の実施例に関して記述されるものの、多数の代替の実施形態に具体化され得ることは理解されるべきである。更に、任意の適切な寸法、形状又は要素又は材料も利用され得る。装置50は、主要部52、基板処理モジュール群54、基板供給部56及び主要部52を供給部56に連結するロードロック群58を含む。装置50は、コンピュータコントローラ62をも含む。本実施例では、装置50は３つの基板処理モジュール群54を有し、各々P1、P2、P3なる番号が付される。装置50は、２つのロードロック58を有し、別々にLA及びLBと付される。主要部52は、好ましくは真空又は不活性ガス環境に維持される。主要部ロボット60は、個別に２つの基板を支持する２つのエンドイフェクタ群64を有する。主要部ロボット60は、種々の処理モジュールP1、P2、P3及びロードロックLA、LBの中又はその間を基板の搬送をすることができる。好ましくは、主要部ロボット60は、可動アームアセンブリ61を上下に搬送することによってエンドイフェクタ群64を垂直に上下搬送する。ドア群66は、主要部52と基板処理モジュール群54及びロードロック群58との間に提供される。
【００１４】
基板供給部56は、フレーム68、大気基板搬送機構70及び基板カセットホルダー群72を含む。この搬送機構70は、フレーム68のレール上に可動可能に搭載される車両74を含み、矢印X方向にレール上を直線運動する。この搬送機構70は、車両74に搭載されるロボット76をも含む。また図３を参照すると、大気ロボット76は、駆動システム78、この駆動システム78に連結される可動アームアセンブリ80、及び可動アームアセンブリ80の一端に連結されるエンドイフェクタ82を有する。開示される本実施例では、可動アームアセンブリはスカラアームアセンブリである。開示の実施例では、エンドイフェクタは、一度に１つの基板だけしか個別に搬送できない。しかしながら、代替の実施例において、エンドイフェクタは多重基板群を同時に搬送するように、その寸法及び形状を決定し得る。他の代替実施例において任意の適切な大気基板搬送機構も提供可能である。開示の実施例では、駆動システム78は矢印Ｚ１に示すように可動アームアセンブリ80及びエンドイフェクタ82を垂直に搬送する。基板カセットホルダー群72は、矢印Ｚ２に示されるようにカセット群73をフレーム68に垂直に搬送する。
【００１５】
ロードロック群58は、非インデックス型ロードロック群である。換言すれば、ロードロック群はロードロック内を基板群を上下方向に垂直搬送する昇降機構をもたない。各ロードロック群は、４つの静止基板支持シェルフ群84をもつ。代替実施例では、ロードロック内の支持シェルフ群は１つだけの場合をも含み、所望の数を提供し得る。しかしながら、非インデックス型ロードロック群では、シェルフの数は、概して２つのロボット群76、60に許容される相対的な空間及び上下運動Z1及びZ2の移動する量に制限される。ドア群86は、ロードロックの大気側に提供される。非インデックス型ロードロック群58の提供により、多大なコスト低減が達成される。ロードロック群が、真空環境を大気環境から分離する応用例では、ロードロック内を大気圧にまでベントし又は要求される負圧にまでポンピング (pump)する均一化サイクルは、動乱するガスの流れ又は湿度結露によって基板表面上への粒子移動を回避すべく、ゆっくりなされなければならない。制御された大気環境に対しては、清浄率流量(purge rate flow)は、乱気流を回避すべく十分低速でなければならない。温度平衡に対しては、より寸法の大きい基板群は、寸法の小さい基板群に比べ、より低速な環境変化にて露出されねばならないのが一般的である。非インデックス型ロードロックが保持する基板数は、インデックス型ロードロックが保持し得る基板数よりも遥かに少ないが故に、非インデックス型ロードロックを利用する場合、基板スループットは非常に小さいことが予想される。しかしながら、本課題を解決するため、本発明はロードロック群58への基板群の積み下ろしについて新規な方法を用いる。
【００１６】
上記したように、装置50はコントローラ62を有する。コントローラ62は好ましくはコンピュータを備える。コントローラ62は、２つのロボット60、76、ドア群66、86、搬送機構70、可動式基板カセットホルダー群72及び斯かる機能を制御する処理モジュール群54に動作可能に連結される。本発明の特徴は、処理済基板が、ロボット60によって処理モジュール群54のうちの１つから当該処理基板の元々の供給シェルフまたはスロット８４に戻されるよりむしろ当該ロボット60によりロードロックから除去せしめられた直近の基板(the last substrate)のシェルフまたはスロット84に戻される点にある。もうひとつの特徴は、該ロードロック群における第１のロードロックのベントは、当該第１のロードロックが処理済み基板で再充填されるのを待ってよりむしろ該ロードロック群における第２のロードロックがロボット60に対する基板供給源 (the substrate source)になるや否や、開始可能である点にある。
【００１７】
また図３Ａ及び３Ｂを参照すると、ロードロック58に連結される基板供給部について、２つの代替実施例が示される。図３Ａにおいて、供給部156はロボット176を伴う搬送機構170を有する。カセット124は、フレーム168に固定的にではあるが着脱自在に搭載される。カセット124は、13枚又は25枚のオープンウェーハカセット(open wafer cassette)のいづれでもよい。ロボット176は、そのエンドイフェクタ182を矢印Z2の示すように垂直に移動可能であり、カセット124及びロードロック58との間を基板を積み下ろしする。図３Ｂにおいて、供給部256は、ロボット176を伴う同じ搬送機構170を有する。カセット224は、フロントオープニングユニバーサルポッド(Front Opening Universal Pod :FOUP)型であり、例えばインファブ13又は25のウェーハカプセル(Infab 13 or 25 wafer capsil)であり、固定的にではあるが着脱自在にフレーム268に搭載される。フレーム268は、ウェーハカプセル224を取り替えるときに上下移動可能な可動ドア267を含む。
【００１８】
図４は、本発明の最も基本的な適用例を示す。第１の環境300及び第２の環境302は、２つの搬送チャンバで構成可能であり、例えば図１に示される主要部12又はその主要部12の一部及び大気部の如くである。パススルーチャンバ群304、306は、材料を保持するための一つ以上の領域を有する。各パススルーチャンバは、２つの環境から該パススルーチャンバを隔離するのに資する２つのドア305、310を有する。例えば、１つのドアは開扉することにより通常の半導体クリーンルームに通じ得、他方のドアは、その開扉により半導体真空搬送チャンバに通じ得る。パススルーチャンバは、２つの異なる環境を連結するが故に、隔離ドアが開扉する前にパススルーチャンバ内環境を隣接チャンバ環境に整合せしめるべくその環境の変更が必要となる。従って、パススルーチャンバは、しばしばパススルーロック又はロードロックと呼ばれる。
【００１９】
隔離ドアを開扉して、パススルーチャンバ内の環境を隣接した環境に均一化するには、所定の時間の経過を要する。所与時間にパススルーチャンバ内を移動し得る物質量は「スループット」と呼ばれる。スループットを最大にするためには、パススルーチャンバ群は交互方式(alternating mode)にて利用される。一方のパススルーチャンバは基板を受け取り又は搬出する一方で、他のパススルーチャンバは環境の均一化を実行する。均一化の時間が十分に短い場合、一方のパススルーチャンバは他方が基板を受け取り又は搬出するのを完了する前に環境の均一化を実行し得る。この場合、均一化活動は「バックグラウンド」でなされ、従ってスループットを制限しない。
【００２０】
一般に、物質運搬ロボット群は、パススルーチャンバを介して第１の環境から第２の環境に基板を移動する。第１の物質運搬ロボットは、第１の環境からパススルーチャンバにウェーハを移動する。第２のロボットは、パススルーチャンバから第２の環境にウェーハ群を移動する。実際には、第２及び第１の環境は共に、１より多くの運搬ロボットを保有し得る。
【００２１】
図５は、本発明における他の代替実施例を示す。主要部400には、処理モジュール402が３つ以上取り付けられている。主要部400は、ロードロック群58の通路部に基板アライナー404及び基板冷却器406をも有する。基板供給部408は、２つのカセットの間に基板バッファ410をも含む。本発明は、任意の適切な基板処理装置について利用され得る。
【００２２】
搬送される基板は、ウェーハ、基板及びガラスパネルをも含むがこれらに限定されるものではない。制御される環境は、真空（大気圧より著しく低い）または略大気圧の場合をも含むが、これに限定されるものではなく、ガス成分の調整がなされた場合又は温度の調整がなされた任意の圧力下の場合をも含む。ロボット及び基板の動作は「スケジューリング」ソフトウェアの管理下でなされる。本搬送法は、この基板搬送のためのスケジューリングアルゴリズムに関係する。
【００２３】
全体的なツールスループットの最適化を図るため、例えば図２に示すように本発明に従って基板処理装置又はクラスタツールを利用して、ロックLA及びLBを介して２つの通路を交互にスケジューリングし、次の例示的なスケジューリングアルゴリズムを適用し得る。単一パンロボット(single-pan robot)及びデュアルパンロボット(dual-pan robot)について、以下に好適なステップを含む挿入シーケンスを記述する。
具体例：
下記具体例は次の事項を前提とする。
４スロットのパススルーロックが２つある。
平行PMは、３つある。
カセットには１０の基板が入る
バッチ(batch)処理は１つのカセット単位でなされる。
符号の説明
LAn：ロック A, シェルフ n
LBn：ロック B, シェルフ n
Pn：処理モジュール n
w1：基板 1
pk：持ち上げる
pl：置く
phm：ポンピングする、復帰する(home), マップする(map)
Fl サイクル：ベントする、排出して再び充填(refill)する、ポンピングする、復帰する(home),マップする(map)
例1:
単一パンロボット
pl w1 を LA1に (大気ロボット76はロックを満たす)
pl w2 を LA2に
pl w3 を LA3に
pl w4 を LA4に……………………＞ LA phmを開始する
pl w5 を LB1に
pl w6 を LB2に
pl w7 を LB3に
pl w8 を LB4に……………………＞ LB phmを開始する
pk w1 LA1 (処理モジュールに基板を入れ始める)
pl w1 P1
pk w2 LA2
pl w2 P2
pk w3 LA3
pl w3 P3 (全ての処理モジュールに基板が入っている)
P1 が終了するのを待つ
pk w1 P1
pl w1 LA3 (最近時に搬入された基板の出所と同一のスロット）これは、インデックス型ロックにおいては、ロードロックでの持ち上げ及び配置の間に如何なるインデックスも要求されない点に留意されたい。
pk w4 LA4
pl w4 P1
P2 が終了するのを待つ
pk w2 P2
pl w2 LA4
pk w5 LB1……………………＞ ２つの基板しか有しないにも拘わらず、LAについてFlサイクルを開始する。なんとなれば、１つの基板が他のロックから捕らえられたからであり、LA1をw9及びw10で再補充 (refill)する。
pl w5 P2P3 が終了するのを待つ
pk w3 P3
pl w3 LB1
pk w6 LB2
pl w6 P3
P1 が終了するのを待つ
pk w4 P1
pl w4 LB2
pk w7 LB3
pl w7 P1
P2 が終了するのを待つ
pk w5 P2
pl w5 LB3
pk w8 LB4
pl w8 P2
P3 が終了するのを待つ
pk w6 P3
pl w6 LB4……………………＞ LBのためにFlサイクルを開始する。なんとなればLBは満たされているからである、LA Flが終了するまで待つ（LAは、LA1にw9を有し且つLA2にw10を有する)
pk w9 LA1
pl w9 P3
P1 が終了するのを待つ
pk w7 P1
pl w7 LA1
pk w10 LA2
pl w10 P1
もはや捕らえる(pick)べき基板はない。処理モジュールからの基板の取り出しを開始する。
P2 が終了するのを待つ
pk w8 P2
pl w8 LA2
P3 が終了するのを待つ
pk w9 P3
pl w9 LA3
P1 が終了するのを待つ
pk w10 P1
pl w10 LA4……………………＞ LAのためにFlサイクルを開始する。なんとなればLAは満たされているからである。
例 2:デュアルパンロボット
pl w1 を LA1に (大気ロボット76はロックを満たす)
pl w2 を LA2に
pl w3 を LA3に
pl w4 を LA4に ………………＞ LA phmを開始する
pl w5 を LB1に
pl w6 を LB2に
pl w7 を LB3に
pl w8 を LB4に ………………＞ LB phmを開始する(ロック群は満たされている)
pk w1 LA1 (処理モジュールに基板を入れ始める)
pl w1 P1
pk w2 LA2
pl w2 P2
pk w3 LA3
pl w3 P3
pk w4 LA4 (全ての処理モジュールに基板が入っている)P1 が終了するのを待つ
pk w1 P1
pl w4 P1
pk w5 LB1……………………＞ LAのためにFlサイクルを開始する。なんとなれば基板は他のロックから捕らえられたからであり、LA1をw9で再補充し及びLA2をw10で再補充する。
pl w1 LB1 (最近の入力基板が来た元のものと同一のスロット)
P2 が終了するのを待つ
pk w2 P2
pl w5 P2
pk w6 LB2
pl w2 LB2
P3 が終了するのを待つ
pk w3 P3
pl w6 P3
pk w7 LB3
pl w3 LB3
Pl が終了するのを待つ
pk w4 P1
pl w7 P1
pk w8 LB4
pl w4 LB4……………………＞ LBのためにFlサイクルを開始する。なんとなればLBが満たされているからである。
P2 が終了するのを待つ
pk w5 P2
pl w8 P2
pk w9 LA1
pl w5 LA1
P3 が終了するのを待つ
pk w6 P3
pl w9 P3
pk w10 LA2
pl w6 LA2
P1 が終了するのを待つ
pk w7 P1
pl w10 P1もはや捕らえるべき基板はない。処理モジュールからの基板の取り出しを開始する。
pl w7 LA3 (稼動ロックにスロットを満たす)
P2 が終了するのを待つ
pk w8 P2
pl w8 LA4……………………＞ LAのためにFlサイクルを開始する。なんとなればLAが満たされているからである。
P3 が終了するのを待つ
pk w9 P3
LBのためにFlが終了するのを待つ
pl w9 LB1
P1 が終了するのを待つ
pk w10 P1
pl w10 LB2……………………＞ LBのためにFlサイクルを開始する。なんとなればバッチには未処理の基板が残っていないからである。
【００２４】
前述のステップに基づき、２つの交互パススルーロックを通じてスケジューリングする際には以下のルールが認識される。
１）該ロックにおける交換 (最初に持ち上げ、その後同一のスロットに配置する）作業は、アーム上に２つの位置を有し、基板群を搬送するデュアルパン真空ロボットのみが好選され、
２）常に直前に入力された基板と同一のスロットに出力基板を配置し、 さもなければ直前に出力された基板の搬送先であるロック中の次に空いたスロットに該出力基板を配置し、 さもなければ他のロック中の次に空いたスロットに該出力基板を配置し、
３）該ロックが処理済基板群で充填されるや否や、 または真空ロボットが他のロックから基板を持ち上げるや否や（最初に実行されるもののうちどちらか）、 または未処理基板群がバッチの中に残っていない場合、Ｆｌサイクル（ベントし、大気バッファステーション内の別個のロボットを利用して空にし且つ補充し、ポンプし、復帰し(home)、マップ(map)する）を開始する。
【００２５】
ある１つのクラスタから他のクラスタに基板群を搬送する場合、更にそのクラスタが非真空式の或いは雰囲気ガス、例えば不活性ガスで充填されている場合にも同様のアルゴリズムを利用し得る。また、ロードロックの数が２つを超え、他のパススルーモジュール群、例えば2−TM（搬送モジュール,transfer module）チャンバ群のような２つのチャンバを連結するヒータ又は冷却器に適用する場合にも同様のアルゴリズムを利用し得る。
【００２６】
従来技術であるクラスタツール動作の多くは２つのロードロックの各々がフルカセット（又はSMIFポッド(pod)）でウェーハ群を受け入れ、斯かるウェーハの出所源と同一のカセットスロット群に基板群を戻すことを要する結果、各出所源のスロットに行きつく。斯かる従来技術と異なり、本発明は処理のためにツールへ最近時に搬送された(most recently sent)基板のロードロックスロットに基板を戻す（但し、依然として外部ロボットは出所源のカセットスロットに基板を戻し得るも）。また、他のロックが基板供給源になるや否や１つのロックのベントが開始され、処理済基板群が補充されるのを待つことはない。従って、代替のロードロックは以前より遥かに速やかにベントされ、補充され及びポンピング(pumped down)され得、それによってスループットを最大限に増加し及び持ち上げ作業及び配置作業の間のインデキシングを排除する。本発明のシステムにより達成し得るスループット（ウェーハ毎時）及び同一のロードロックに基板群が戻される従来技術システムにより達成し得るスループットとの比較を図６に示す。
【００２７】
上述の通り、本発明の主たる利点は、より低コストのロードロック群を利用することによる製造コストの低減を図りつつ、従来技術の装置と同様のスループットを実質的に維持することにある。好ましくは、より低コストのロードロック群として非インデックス型のロードロック群がある。しかしながら、本発明に係る方法はインデックス型ロードロックを含む任意の適切なタイプのロードロック群にも利用され得る。本発明に係る方法を利用せずに大容積ロードロックを利用した場合に所望のスループットを得るのに必要とされるコストに対する節減は、より小容積ロードロックを利用して達成される。本発明は、フルバッチロードロックよりも小さい大容量ロックにも利用でき、依然としてフルバッチロードロックと同等又はより速いスループットを有する。インデックス型ロードロックが提供される場合、基板搬送ロボットは、一方又は双方のZ軸方向の運動機能(Z-motion capability)を欠いていても構わない。
【００２８】
なお上記記載は、本発明の実施例の一部を単に示したものである。様々な変更例及び適用例は、当業者にとって本発明から逸脱せずに考案できるものである。従って、本発明は、請求項の範囲内にある変更例及び適用例を全て含むものである。
【符号の説明】
【００２９】
５２ 主要部
５４ 基板処理モジュール
５６ 基板供給部
５８ ロードロック
６０ 主要部ロボット
６２ コンピュータコントローラ
６４ エンドイフェクタ
６６ ドア
６８ フレーム
７０ 大気基板搬送機構
７２ 基板カセットホルダー
７８ 駆動システム
８０ 可動アームアセンブリ
８４ 静止基板支持シェルフ
１２４ カセット
１７６ ロボット
ＬＡ、ＬＢ ロードロック
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３ 処理モジュール
【図１】
0005543318.tif 000002
【図２】
0005543318.tif 000003
【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
0005543318.tif 000006
【図４】
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【図５】
0005543318.tif 000008
【図６】
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