(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を処理する真空処理室を複数備える真空処理装置であって、
前記試料を内部に収納して該内部を大気または真空に切り替える手段を有するロック室と、
前記複数の真空処理室のそれぞれと一対をなすように設けられ前記ロック室に接続された複数の真空搬送室と、
前記真空搬送室内に設けられ前記真空搬送室と前記ロック室または前記真空処理室の間で前記試料を搬送する搬送手段と、
前記ロック室と前記真空搬送室との接続部において、開閉動作により前記試料の搬出・搬入を制御するロック室バルブと、
前記真空処理室と前記真空搬送室との接続部において、開閉動作により前記試料の搬出・搬入を制御する処理室バルブと、
前記ロック室バルブおよび前記処理室バルブの開閉動作のタイミングを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記ロック室バルブのいずれもが閉じた状態において、前記処理室バルブ各々に対して、相異なる前記真空搬送室との接続部における複数の前記処理室バルブが互いの開閉状態に拘らず、開閉動作を行うことを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の真空処理装置であって、
前記ロック室が複数の試料を保持できる保持手段を備え、
前記保持手段に保持された前記複数の試料のそれぞれを、前記ロック室が真空状態に保持されている一期間内に、前記ロック室から前記真空搬送室を経由して前記真空処理室のそれぞれに搬送することを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の真空処理装置であって、
前記ロック室は、前記複数の試料を該ロック室が設置された設置面に対して垂直な方向に並べることができる保持手段を備えることを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一つに記載の真空処理装置であって、
前記ロック室に設けられた前記ロック室バルブは、
設置面上に配置された前記複数の真空搬送室と前記ロック室とを接続する複数の第１ロック室バルブと、
前記設置面と異なる高さに配置された前記ロック室と大気圧下の前記真空搬送室とを接続する第２ロック室バルブと、を有し、
前記第２ロック室バルブから搬入した前記試料を前記第１ロック室バルブまで移送する移送手段が前記ロック室内に設けられていることを特徴とする真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハや液晶ディスプレイといった基板状の試料を処理する際に使用され、複数のガスを用いて微細なパターン加工などの処理をする真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空処理装置は、プロセスユニットと呼ばれる真空処理室を内部に有した真空容器、排気装置及びプラズマ形成装置などを備えた処理ユニットを具備しており、このような真空処理装置においては、低コスト化、生産性向上が求められている。特に、スループット（単位時間当たりの基板処理枚数）を向上させて、装置一台あたりの処理の効率を高くすることが重要な課題となっている。以下では、半導体処理装置を例として説明する箇所があるが、本発明は半導体処理装置に限定されない。真空処理装置の一つである半導体処理装置の処理においては、被処理基板である半導体ウェハなどの試料に真空下での処理、例えばエッチング処理等のプラズマ処理を施す工程がある。このような処理を高いスループットで行うために、すなわち装置一台あたりの処理の効率を高くするために、複数の処理室が設置された半導体処理装置が用いられている。通常、半導体処理装置は、真空処理室と常圧の大気搬送室とを備えたものが知られている。
【０００３】
上記のような半導体処理装置は、ウェハを所定の枚数、例えば２５枚収納するカセットが装置の前面側に装着され、このカセット内から搬送用のロボットがウェハを１枚ずつ取り出し、大気と真空を切り替えるロック室に搬送した後、真空排気され減圧されたロック室から減圧された搬送用の経路を介して処理を行ういずれかの各真空処理室に搬入されて処理が行われる。処理が終わると、搬出されて搬入時と逆方向の経路を通りロック室を介して大気圧下に戻される。その後、搬送ロボットにより搬出された時と同じカセットの同じ位置に戻される。これが半導体処理装置のウェハを処理する際の一般的な動作の順序である。
【０００４】
この半導体処理装置の一連の動作においてスループットを向上させるには、試料の搬送速度を向上するか、もしくは処理時間を短くすることが考えられる。近年、処理時間が短くなっているため、半導体処理装置に対する要求として搬送速度の向上が求められている。
【０００５】
特許文献１では、搬送ロボットが二つのアームを伸縮することにより、複数の真空処理室へ並行して試料を搬送することができる機構とし、高スループットを実現した方法が開示されている。ただし、処理するガスの種類が異なる場合、加工精度の低下や試料の汚染を防止するために、ガスを混在させないように搬送する必要がある。
【０００６】
このために、特許文献１では、真空処理室外の圧力を高くすることにより、処理用ガスを含む汚染物質が、真空処理室から外に排出される量を減少させて、ガスの混在を防ぐという方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2009-94530号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
複数の処理室が設置された真空処理装置のスループットを向上させるためには、処理室のガスを混在させることなく、複数の処理室に並行して試料を搬送する必要がある。
このために、特許文献１では圧力を調整することにより、処理室のバルブ開閉を順次切り替えて搬送することなく、ガスを混在させずに複数の処理室へ並行して搬送している。
しかし、ガスの混在を完全に防止することは困難である。圧力差はあるが処理室同士がバルブに隔てられていない空間を共有する瞬間があり、ガスが混在することがある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、従来の複数の処理室が設置された半導体処理装置において、ガスを混在させずに複数の処理室に、半導体処理装置のウェハ処理能力が損なわれることなく、並行して試料を搬送する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明による真空処理装置は、
（１）試料を処理する真空処理室を複数備える真空処理装置であって、試料を内部に収納して該内部を大気または真空に切り替える手段を有するロック室と、該ロック室と前記真空処理室のそれぞれの間が相互に隔離された状態で接続された真空搬送室と、真空搬送室を経由してロック室または真空処理室の間で試料を搬送する搬送手段と、ロック室と真空搬送室との接続部において、開閉動作により試料の搬出・搬入を制御するロック室バルブと、真空処理室と真空搬送室との接続部において、開閉動作により試料の搬出・搬入を制御する処理室バルブと、ロック室バルブおよび処理室バルブの開閉動作のタイミングを制御する制御手段と、を備え、制御手段は、ロック室バルブのいずれもが閉じた状態において、処理室バルブ各々に対して、相異なる真空搬送室との接続部における複数の処理室バルブが互いの開閉状態に拘らず、開閉動作の制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
（２）他の構成として、上記（１）記載の真空処理装置であって、ロック室が複数の試料を保持できる保持手段を備え、保持手段に保持された複数の試料のそれぞれを、ロック室が真空状態に保持されている一期間内に、ロック室から真空搬送室を経由して真空処理室のそれぞれに搬送することを特徴とする。
【００１２】
（３）他の構成として、上記（２）記載の真空処理装置であって、ロック室は、複数の試料を該ロック室が設置された設置面に対して垂直な方向に並べることができる保持手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
（４）他の構成として、上記（１）ないし（３）記載のいずれか一つに記載の真空処理装置であって、同じ設置面上に配置された複数の真空搬送室を接続する複数の第１バルブと、設置面と異なる高さに配置されたロック室を接続する第２バルブと、第２バルブから搬入した試料を第１バルブまで移送する移送手段と、を有することを特徴とする。
【００１４】
上記（１）に記載の構成を採ることにより、各処理室は、真空搬送室を共有することがないために、ロック室と真空搬送室との間が遮断された状態においては、他の処理室のバルブが開いた状態にあっても、当該他の処理室で使用したガスが別の他の処理室のバルブを開けてもそのガスが流入することは構造的にない。よって、他の処理室のバルブの開閉状態に拘らず、別の他の処理室のバルブの開閉を独自に行うことが可能となる。
【００１５】
また、ガスを混在させずに複数の処理室へ並行して搬送するために、圧力を調整することにより、処理室のバルブ開閉を順次切り替えて搬送する必要もない。
【００１６】
これらの特徴により、各処理室のバルブは、他の処理室のバルブの開閉タイミングに左右されることなく、すなわち他の処理室のバルブが閉じるまで別の他の処理室のバルブを開けるのを待つための待ち時間を設けることなく、バルブの開閉を制御できるので、システム全体としてのスループットを向上できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による真空処理装置の構成により、処理室に用いるガスが混在することなく複数の処理室に並行してウェハを搬送することができ、スループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の装置構成を示す図である。
【図２】従来装置において試料を搬送する動作のガントチャートと本発明の装置において試料を搬送する動作のガントチャートを示す図である。
【図３Ａ】搬送室に備えられた搬送手段の基本動作を示す図である。
【図３Ｂ】搬送室に備えられた搬送手段の基本動作を示す図である。
【図３Ｃ】搬送室に備えられた搬送手段の基本動作を示す図である。
【図３Ｄ】搬送室に備えられた搬送手段の基本動作を示す図である。
【図３Ｅ】搬送室に備えられた搬送手段の基本動作を示す図である。
【図３Ｆ】搬送室に備えられた搬送手段の基本動作を示す図である。
【図４Ａ】図２における、従来装置の動作を示す図である。
【図４Ｂ】図２における、従来装置の動作を示す図である。
【図４Ｃ】図２における、従来装置の動作を示す図である。
【図４Ｄ】図２における、従来装置の動作を示す図である。
【図５Ａ】図２における、本発明の装置の動作を示す図である。
【図５Ｂ】図２における、本発明の装置の動作を示す図である。
【図５Ｃ】図２における、本発明の装置の動作を示す図である。
【図６】従来の装置構成を示す図である。
【図７Ａ】ロック室に試料を保持する構成を示す図である。
【図７Ｂ】ロック室に試料を保持する構成を示す図である。
【図８Ａ】真空搬送ロボットのアーム動作を示す図である。
【図８Ｂ】真空搬送ロボットのアーム動作を示す図である。
【図８Ｃ】真空搬送ロボットのアーム動作を示す図である。
【図９Ａ】複数の試料を保持するロック室の機構を示す図である。
【図９Ｂ】複数の試料を保持するロック室の機構を示す図である。
【図１０】ロック室と同一水平面上にある全方位のバルブが真空搬送室と接続する装置を示す図である。
【図１１Ａ】図１０において、切断線Ａ−Ａの箇所における断面図である。
【図１１Ｂ】図１０において、切断線Ａ−Ａの箇所における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
≪第一実施形態≫
以下、本発明による真空処理装置に関して、半導体処理装置を例として第一の実施形態を図１から図５を用いて詳細に説明する。
【００２０】
半導体処理装置は、半導体を製造する工程の中で、半導体ウェハのような試料の表面に微細パターンを形成する。半導体ウェハなどの試料はカセットに格納されて半導体処理装置へ運ばれる。その後、試料は大気状態のカセットから大気・真空の切り替えをするロック室を経て真空状態に保たれた処理室へ搬送ロボットにより搬送され、パターンを形成する処理が終了した後に再びカセットへ戻される。このように半導体処理装置は大気領域と真空領域と大気・真空を切り替える室により構成される。
【００２１】
図１に本発明の実施形態による半導体処理装置の構成を示す。
制御部１００は、信号線１１２を介して送受信される信号に基づいて装置全体の動作を制御する。
大気側ブロック１０１は、大気圧下で被処理物であるウェハ等の試料を搬送、収納位置決め等を行う。
【００２２】
真空側ブロック１０２は、大気圧から減圧された圧力下でウェハなどの基板状の試料を搬送し、予め定められた真空処理室内において処理を行うブロックである。
ロック室１０５は、大気ブロック１０１と真空ブロック１０２を結ぶ。
まず大気ブロック１０１の構成要素について説明する。
カセット台１０７は大気ブロック１０１に複数台備えられており、処理用またはクリーニング用の試料が格納されているカセットがその上に載せられる。
筐体１０６はカセット台１０７と接続され、カセットに格納された試料を装置内部へ搬送する機構及び試料の位置決めをする機構を備えている。
大気搬送ロボット１０９は筐体１０６の内部に備えられ、アームを伸縮させ、アーム上に試料を載せて保持することによりカセット台１０７に載せられたカセットと筐体１０６の間で被処理物である試料を出し入れする。
【００２３】
大気側バルブ１２０はロック室１０５に接続しており、大気側バルブ１２０を閉じることにより筐体１０６とロック室１０５の間の空気の流れを遮断する役割を持つ。
次に真空ブロック１０２の構成要素について説明する。
ロック室１０５は大気側ブロック１０１と真空側ブロック１０２の間に一つまたは複数あり、試料を内部に収納した状態で大気・真空の切り替えを行う。
真空側バルブ１２１ａはロック室１０５に接続されており、大気側バルブ１２０及び真空側バルブ１２１ａを閉じることにより、ロック室を気密に保つ役割を持つ。また真空側バルブ１２１ｂについても同様の役割を持つ。
【００２４】
真空搬送室１０３ａは、内部に試料を搬送する機構を備えている。真空側バルブ１２１ａを介してロック室１０５と空間を共有しており、ロック室内が大気圧の場合には真空側バルブ１２１ａを閉じる。また、ロック室内が減圧されている場合には真空バルブ１２１ａを開放するように制御して真空搬送室内は常に真空状態に保たれる。真空搬送室１０３ｂも同じく、真空側バルブ１２１ｂの開閉により常に真空状態に保たれる。
真空搬送ロボット１０８ａは、真空搬送室１０３ａの中央に配置されており、真空下においてロック室１０５と真空搬送室１０３ａの間で、アームを伸縮させるとともに、アーム上に試料を載せて保持することにより、試料を搬送する。真空搬送ロボット１０８ｂも同様にアームを伸縮させることにより、試料を搬送する。
【００２５】
処理室バルブ１３１ａは、真空搬送室１０３ａに接続され、処理室バルブ１３１ａ及び真空側バルブ１２１ａを閉じることにより、真空搬送室１０３ａの気密を維持する役割を持つ。処理室バルブ１３１ｂも同様の機構を持ち、処理室バルブ１３１ｂ及び真空側バルブ１２１ｂを閉じることにより、真空搬送室１０３ｂの気密を維持する役割を持つ。
【００２６】
真空処理室１０４ａは、内部に試料を上に載せて処理する試料台を備えている。試料台の上に試料を載せ、処理室の内部を処理用のガスで満たすことにより、試料を処理する。処理室バルブ１３１ａを介して真空搬送室１０３ａと空間を共有しており、処理室バルブ１３１ａを閉じることにより真空処理室１０４ａの内部は気密に保たれる。真空搬送室１０３ａに備えられた真空搬送ロボット１０８ａのアームを伸縮させることにより真空処理室１０４ａと真空搬送室１０３ａの間で、試料を出し入れする。真空処理室１０４ｂも同様の機構を持ち、内部の試料台に試料を載せて処理し、処理室バルブ１３１ｂを閉じることにより気密に保たれる。また、真空搬送ロボット１０８ｂにより、真空搬送室１０３ｂの間で試料を出し入れする。図１ではロック室１０５と接続する真空搬送室の数は２室であるが、真空搬送室を１室もしくは３室接続される装置構成も可能であり、ロック室に接続されたバルブと接続されていれば、位置も自由に変更することが可能である。また、ロック室の形状を変更することにより、４室以上の真空搬送室をロック室に接続することもできる。真空処理室に関しては、図１では真空搬送室に接続する真空処理室は１室であるが、真空搬送室に複数の真空処理室が接続されてもよい。
【００２７】
次に、同じ図１を用いて、試料に対して処理を行う際の搬送過程を説明する。試料を格納したカセットは半導体処理装置のカセット台１０７の何れかの上に載せられる。大気搬送ロボット１０９は、アームを伸縮してアーム上に試料を載せることにより、カセット台１０７に載せられたカセット内に格納された特定の試料を筐体１０６側に取り出す。
ここで、図３を参照しながら大気搬送ロボット１０９の動作を説明する。
図３はアームを伸縮することにより、あらかじめ試料を収納してある搬出元１１０から試料を取り出し、その試料をあらかじめ定められた搬入先１１１へ搬入する動作を示す図である。
【００２８】
搬送ロボット１２２は試料を搬送するためのアームを備えている。本実施例ではアームは１つであるが、アームの数は２つ以上でもよい。また、筐体及び真空搬送室に複数の搬送ロボットが備えられてもよい。各々のアームはアーム根元側端部の軸まわり回転方向、上下方向、水平方向の伸縮を独立に動作可能な構成を備えている。
【００２９】
図３Ａの状態から、図３Ｂのように搬出元１１０に収納された取り出す対象の試料の下側に搬送ロボット１２２のアームを伸長する。搬送ロボットを上方に移動させることにより、試料をアームに載せる。その後、図３Ｃのようにアームを縮めて、アーム上に載せた試料を取り出す。次に、図３Ｄのように搬送ロボットのアームが搬入先１１１の内部へ伸長できるように、搬送ロボットの向きを変更する。図３Ｅのようにアームを伸長することにより、アーム上に載せた試料をあらかじめ定められた搬入先１１１の内部に搬入する。その後、図３Ｆのようにアームを縮める。先の図１の説明においては、搬送ロボット１２２が大気搬送ロボット１０９、搬出元１１０がカセット、搬入先１１１がロック室１０５である。
【００３０】
図１の説明に戻ると、大気搬送ロボット１０９により試料を取り出した後、大気側バルブ１２０を開放し、大気搬送ロボット１０９のアームを伸縮させることにより、アーム上に保持された試料をロック室１０５の内部に収納する。大気側バルブ１２０を閉じてロック室を気密にした後、ロック室１０５の内部を大気圧より所定の圧力まで減圧する。真空側バルブ１２１ａを開放し、真空搬送室１０３ａに備えられた真空搬送ロボット１０８ａのアームを伸縮させアーム上に試料を載せて保持することにより、ロック室１０５に収納された試料を真空搬送室１０３ａ側に取り出す。
【００３１】
真空搬送ロボットの動作は、真空下と大気圧の下という違いは有るが、図３のように大気搬送ロボットの動作と同じ動作をする。ここで、搬送ロボット１２２は真空搬送ロボット１０８ａ、搬出元１１０はロック室１０５、搬入先１１１は真空処理室１０４ａである。真空搬送ロボット１０８ａにより試料を取り出した後、真空側バルブを閉じることにより、真空搬送室の気密を維持する。
【００３２】
次に、真空側バルブ１２１ａが閉じきってから、真空搬送室１０３ａに接続された処理室バルブ１３１ａを開放する。この時、真空側バルブ１２１ａが閉じきる前に処理室バルブ１３１ａを開放すると真空処理室内に残留したガスがロック室の内部に入り試料を汚染する可能性があるため、必ず真空側バルブ１２１ａが閉じてから処理室バルブ１３１ａを開放する。真空搬送ロボット１０８ａは、アームを伸縮することにより、そのアームに載せた試料を、予め定められた真空処理室１０４ａに搬入する。真空処理室１０４ａの内部に試料を搬入した後、処理室バルブ１３１ａを閉じて真空処理室１０４ａを封止する。その後、真空処理室１０４ａの内部に処理用のガスが導入されて、処理室内に真空が形成されて試料が処理される。
【００３３】
試料の処理が終了すると、前述した真空処理室１０４ａと真空搬送室１０３ａの間を開閉する処理室バルブ１３１ａが開放される。
真空搬送ロボット１０８ａは、アームを伸縮してアーム上に試料を載せることにより、試料が処理室内に搬入された場合と逆に、処理済みの試料を真空処理室１０４ａから真空搬送室１０３ａ側に取り出す。その後、真空搬送室１０３ａに接続された処理室バルブ１３１ａを閉じることにより、真空搬送室１０３ａを封止する。処理室バルブ１３１ａを閉じた後、真空側バルブ１２１ａを開放する。この時もガスがロック室に入るのを防ぐため、必ず処理室バルブが閉じてから真空側バルブを開放する。真空搬送ロボット１０８ａは、アームを伸縮することにより、真空搬送室１０３ａからロック室１０５へ、保持している処理済の試料を搬入する。図３において、搬送ロボット１２２は真空搬送ロボット１０８ａ、搬出元１１０は真空処理室１０４ａ、搬入先１１１はロック室１０５である。
ロック室１０５に処理済の試料が収納されると、ロック室１０５と真空搬送室１０３ａを接続する真空側バルブ１２１ａが閉じられ、ロック室１０５が封止される。その後、ロック室内の圧力を大気圧まで上昇させる。
【００３４】
ロック室内の圧力が大気圧に達した後、ロック室１０５と筐体１０６とに接続された大気側バルブ１２０が開放される。大気側搬送ロボット１０９は、アームを伸縮してアーム上に試料を載せることにより、ロック室１０５から試料を取り出し、元のカセットに試料を搬送してカセット内の元の位置に戻す。
【００３５】
以上が、カセットからロック室１０５、真空搬送室１０３ａを経て真空処理室１０４ａへ搬送し、処理実施後に元のカセットに戻るまでの一連の動作である。これはカセットからロック室１０５、真空搬送室１０３ｂを経て真空処理室１０４ｂへ搬送して処理する場合に関しても、同様の動作で実施される。
【００３６】
次に図２を用いて、従来装置と本発明について搬送動作を比較して、本発明の有用性を説明する。
図２は従来装置と本発明について真空ブロックにおける装置の動作を比較して示すガントチャートである。ガントチャートとは、縦方向に装置の構成要素を置き、横軸に時間を取って、構成要素の各動作の所要時間をそれに比例した長さの横棒で示した図である。ここでは、縦方向にロック室及び真空処理室を置き、各室における搬送動作の所要時間を示すことにより、従来装置と本発明を搬送動作の所要時間を比較する。
【００３７】
まず図６を用いて従来装置の構成を説明する。従来装置は本発明と同様に、大気ブロック１０１、大気・真空を切り替えるロック室１０５、真空ブロック１０２からなっており、搬送に関しても同じ動作をして試料を真空処理室１０４ａへ搬送し、処理後はカセットに戻る。
従来装置と本発明を同じ条件で比較するため、従来の装置構成の例として、真空処理室数は２室、真空搬送ロボットの台数は２台とする。従来装置と本発明との装置構成における違いは、従来装置はロック室１０５から真空処理室１０４ａと１０４ｂまでの搬送経路が１つの真空搬送室１０３ａであることに対して、本発明はロック室１０５から真空処理室１０４ａと１０４ｂまでの搬送経路が２つの真空搬送室１０３ａと１０３ｂに分かれていることである。
【００３８】
以下、図４Ａ−４Ｄ及び図５Ａ―５Ｃを参照しながら、従来装置と本発明について真空ブロックにおける動作の違いを図２のガントチャートを用いて説明する。
図４は従来装置において、試料を搬送する動作の順序を示した図である。
図５は本発明の装置において、試料を搬送する動作の順序を示した図である。
まず始めに、図２のガントチャート上段の従来装置に関して、図４を参照しながら説明する。
（ｉ）図２で示すステップ１(ａ)
図４Ａのように、ロック室に処理前の試料が１枚収納されており、真空処理室１０４ｂに処理済みの試料が１枚収納されている状態を初期状態として搬送を開始する。ロック室１０５と真空搬送室１０３ａの間の真空側バルブ１２１ａを開放し、真空ロボット１０８aのアームを伸長してロック室より真空搬送室側へ試料を搬出する。その後、真空側バルブ１２１ａを閉じて真空搬送室１０３ａを封止する。これにより図４Ｂの状態になる。
（ｉｉ）図２で示すステップ２（ａ）
図４Ｂにおいて、真空処理室内のガスがロック室に流入しないようにするため、真空側バルブ１２１ａが閉じきってから、真空搬送室１０３ａと真空処理室１０４ａの間のバルブ１３１ａを開放する。このとき、真空搬送ロボット１０８ｂは真空処理室１０４ｂより処理済の試料を搬出することも考えられるが、以下の理由により真空処理室１０４ｂから試料を搬出することはできない。これは、真空搬送室１０３ａに複数の真空処理室１０４ａと１０４ｂが接続されており、処理室バルブ１３１ａと１３１ｂのいずれかが開放されている場合、他の処理室バルブを開放すると処理室内のガスが混在するので、安全性に問題が生じるためである。
処理室バルブ１３１ａを開放した後、搬送ロボット１０８ａのアームを伸張して試料を真空処理室１０４ａに搬入する。その後、処理室バルブ１３１ａを閉じて、真空処理室１０４ａが封止される。この動作をすることにより、図４Ｃの状態になる。
（ｉｉｉ）図２で示すステップ３(ａ)
真空処理室内のガスを混在させないために、処理室バルブ１３１ａが閉じきってから、処理室バルブ１３１ｂを開放する。真空搬送ロボット１０８ｂのアームを伸張して試料を真空処理室１０４ｂより搬出する。その後、処理室バルブ１３１ｂを閉じて真空処理室１０４ｂを封止して、真空処理室１０４ａに試料が搬入され、真空処理室１０４ｂより試料を搬出した図４Ｄの状態となる。
【００３９】
次に、図２のガントチャート下段の本発明に関して、図５を参照しながら説明する。
（ｉ）図２で示すステップ１(ｂ)
図５Ａのように、ロック室１０５に処理前の試料が１枚収納されており、真空処理室１０４ｂに処理済みの試料が１枚収納されている状態を初期状態として搬送を開始する。従来装置と同様に真空搬送室１０３ａとロック室１０５の間の真空側バルブ１２１ａを開放し、搬送ロボット１０８ａのアームを伸張して試料を搬出する。その後、真空側バルブ１２１ａを閉じて真空搬送室１０３ａを封止して、図５Ｂとなる。
（ｉｉ）図２で示すステップ２(ｂ)
図５Ｂにおいて、真空側バルブ１２１ａが閉じてから、真空搬送室１０３ａと真空処理室１０４ａの間の処理室バルブ１３１ａを開放する。また、真空搬送室１０３ｂと真空処理室１０４ｂの間の処理室バルブ１３１ｂを開放する。このとき、処理室バルブ１３１ａを開放しているにもかかわらず、処理室バルブ１３１ｂを開放できるのは、真空側バルブ１２１ａ及び真空側バルブ１２１ｂが閉じているため、真空処理室１０４ａと真空処理室１０４ｂの処理室内のガスが混在しないためである。
【００４０】
処理室バルブ１３１ａを開放した後、真空ロボット１０８ａを伸張して真空搬送室１０３ａから真空処理室１０４ａに試料を搬入する。また、真空ロボット１０８ｂを伸張して真空処理室１０４ｂで処理された試料を真空搬送室１０３ｂに搬出する。その後、処理室バルブ１３１ａ及び処理室バルブ１３１ｂを閉じて、真空搬送室１０３ａ及び真空搬送室１０３ｂを封止することにより、真空処理室１０４ａに試料が搬入され、真空処理室１０４ｂより試料を搬出した図５Ｃの状態となる。
【００４１】
従来装置と本発明の大きな違いは、処理室バルブ１３１ａと処理室バルブ１３１ｂを独立に開閉することの可否である。従来装置では処理室バルブ１３１ａが開放されていると処理室バルブ１３１ｂを開放できない。そのため、図６の真空処理室１０４ａへの試料の搬入と真空処理室１０３ｂからの試料の搬出を並行して行うことはできない。しかし本発明では、処理室バルブ１３１ａを開放していても、処理室内のガスが混在することなく処理室バルブ１３１ｂを開放できるため、図２の真空処理室１０４ａへの試料の搬入と真空処理室１０４ｂからの試料の搬出を並行して行うことができる。このため、本発明の装置構成は、従来装置に比べて試料を搬送するための所要時間が少なくなるため、スループットを向上させることができる。
【００４２】
次に、上記の第一の実施形態において、ロック室を複数の試料を収納可能な構成として、複数の試料を並行して搬送する方法を説明する。
以下、図７と図８を用いて、本発明の半導体処理装置において、複数の試料を収納するロック室の構成と、複数の試料を並行して搬送する方法を詳細に説明する。
【００４３】
まず図７を参照しながらロック室に試料を保持する形態に関して説明する。
図７はロック室に試料を保持する形態を示す図である。
ロック室内で試料を保持する形態として、図７Ａのように試料をロック室がある平面と同一の平面に並べて保持する形態と、図７Ｂのように試料をロック室がある平面と垂直な方向に並べて保持する形態が考えられる。いずれの場合もバルブと対応した複数の搬送ロボットを用いることで、ロック室とロック室に接続された複数の真空搬送室の間で、複数の試料を並行して搬送することが可能である。しかし、試料を平面に並べる図７Ａのような形態は、図７Ｂのように試料をロック室がある平面と垂直な方向に並べる場合に比べて床の設置面積が大きくなる。このため、図７Ｂのように試料を保持する形態が図７Ａと比較して省スペースという点で有利である。
このため、ロック室を図７Ｂとした形態において、図８を用いてロック室から複数の試料を並行して搬送する方法に関して説明する。
【００４４】
図８は真空搬送ロボット１０８ａがロック室より試料を取り出すためにアームを伸長して、かつ他の真空搬送ロボット１０８ｂもロック室より試料を取り出すためにアームを伸長している動作を示す図である。
図８からわかるように、ロック室１０５に複数の真空搬送室１０３ａ、１０３ｂが接続されており、真空搬送室１０３ａには真空搬送ロボット１０８ａが、真空搬送室１０３ｂには真空搬送ロボット１０８ｂが備えられている。このとき、真空搬送ロボット１０８ａと真空搬送ロボット１０８ｂの２台の真空搬送ロボットは、ロック室に収納された試料を並行して搬送することが可能である。すなわち、一方の真空搬送ロボット１０８ａがロック室より試料を搬送する動作を継続している間に、他方の真空搬送ロボット１０８ｂがロック室より試料を搬送する動作を開始することが可能である。より好ましくは、２台の真空搬送ロボット１０８ａと１０８ｂが同時に試料の搬送を開始するよう、制御部１００において、装置動作を制御する。また、これはロック室に接続する真空搬送室が３室以上の場合、つまり真空搬送ロボットが３台以上の場合にも同様にそれぞれの真空ロボットは並行して試料を搬送することが可能である。
【００４５】
ここで、図８Ｃを用いて、２台の真空搬送ロボット１０８ａと１０８ｂが並行して試料を搬送する動作の詳細を説明する。真空搬送ロボットは試料を搬送する際、アームを試料の下方に挿入し、上方に移動することで試料をアーム上に載せて搬送する。このとき、複数の真空搬送ロボットがアームをロック室に挿入したとしても、図８Ｃのようにアームは上下方向にずれているため、真空搬送ロボット同士が接触することはない。このようにして、２台の真空搬送ロボット１０８ａと１０８ｂは、試料を並行して搬送する。
本発明の装置構成において、複数の真空搬送ロボットが複数の試料を順次に搬送する場合と、複数の試料を並行して搬送する場合を比較すると、並行して試料を搬送した方が搬送に必要な所要時間が少なくなるため、スループットを向上させることができる。また、ロック室に接続する真空搬送室の数が増えるにつれて、真空搬送ロボットが順次に搬送する場合と並行して搬送する場合の試料を搬送するための所要時間の差が広がるため、スループットの差も大きくなる。
【００４６】
次に、第一の実施形態において、上記のようにロック室が複数のバルブを持ち、かつ複数の試料を保持できる場合に、ロック室の内部に試料をロック室がある平面と垂直な方向に並べた形態で保持するための機構について説明する。
図９は、ロック室の内部に複数の試料をロック室が設置された平面と垂直な方向に並べた形で保持することができ、複数の方向から真空搬送ロボットのアームを挿入して、試料を搬送することができるロック室の機構を示す図である。
【００４７】
従来のロック室は単一の真空搬送室と接続していたため、大気側バルブもしくは真空側バルブが付いていないロック室の内壁に爪、もしくは棚の形状をした試料保持機構が備わっていた。しかし、ロック室に複数の真空搬送室が接続する場合、同様の機構を備えることができないため、試料の搬送を阻害しないように試料を保持する機構を備える必要がある。例として、図９のように、ロック室内の四隅より爪、もしくは棚の形状をした試料保持機構１２４を備えることが考えられる。このような保持する機構を備えることにより、ロック室に複数の試料を保持することができるとともに、ロック室のいずれの方向からも大気搬送ロボットもしくは真空搬送ロボットのアームを挿入して、試料を搬送することが可能である。
≪第二実施形態≫
次に、第二の実施形態として、ロック室と同一平面上にある全方位のバルブが真空搬送室と接続している半導体処理装置について説明する。一般にロック室に接続するバルブの内一つは大気搬送ロボットにより搬送するための搬送口として用いられるが、スループットを高めるためには、ロック室に接続するすべてのバルブを真空搬送室と接続することが望ましい。
【００４８】
以下、図１０と図１１を参照しながら、第二の実施形態の例として、ロック室と同一水平面上にある全方位のバルブが真空搬送室と接続する半導体処理装置の構成を説明する。
図１０はロック室と同一水平面上にある全方位のバルブが真空搬送室と接続する半導体処理装置を示す図である。
図１１は、図１０において、切断線Ａ−Ａで示す箇所における断面図である。
【００４９】
図１０では、ロック室１０５に４室の真空搬送室１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄが接続され、各真空搬送室にはそれぞれ真空処理室１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄが接続される。ロック室と同一平面上にある全方位のバルブが真空搬送室と接続しているため試料をロック室の上もしくは下から搬送する必要がある。図１０においては、大気搬送ブロック１０１の構成要素である筐体１０６及び筐体内部の大気搬送ロボット１０９が真空搬送室１０３ｄの上部に配置され、筐体にはカセット台１０７が接続される。このとき、ロック室１０５は、図１１のように真空側バルブ１２１ｄと大気側バルブ１２０を上下にずらした形で接続される。但し、この大気ブロックの配置は一例であり、他にカセットごとロック室に収納するといった構成も考えられる。
以下、第二の実施形態における搬送の過程を説明する。
【００５０】
試料の搬送順序としては図１の半導体処理装置と同様に、カセット台１０７に試料を格納したカセットが置かれ、大気搬送ロボット１０９がアームを伸縮させることにより、カセット内の試料を筐体１０６側に取り出す。ロック室１０５の大気側バルブ１２０を開放し、大気搬送ロボットのアームを伸縮させることにより、ロック室へ試料を収納し、大気側バルブを閉じる。その後、ロック室内において、図１１Ａのように試料保持機構１２４を下に移動させることにより、試料を真空搬送ロボット１０８aが搬送できる高さまで下ろす。
【００５１】
ロック室内において真空排気をして減圧する。減圧された状態で、真空側バルブ１２１ａを開放して真空搬送ロボット１０８ａのアームを伸縮することにより、真空搬送室側へ試料を取り出す。このとき、真空搬送ロボット１０８aがアームを伸張することにより、複数の試料を搬送する。真空側バルブ１２１ａを閉じた後、処理室バルブ１３１ａを開放して、真空搬送ロボット１０８aのアームを伸縮し、試料を真空処理室１０４ａへ搬送する。処理室バルブを閉じて、試料を処理する。処理が終了した後、搬入時とは逆の動作をすることで、ロック室まで試料を搬送し、搬送後、今度は図１１Ｂのように試料保持機構１２４を上に移動し、ロック室内を大気圧に戻した後、大気側バルブを開放して、大気搬送ロボットにより元のカセットの元の位置に戻す。
【００５２】
以上が、ロック室と同一平面上にある全方位のバルブが真空搬送室と接続している半導体処理装置における、搬送の動作である。
【符号の説明】
【００５３】
１００…制御部、
１０１…大気ブロック、
１０２…真空ブロック、
１０３ａ,１０３ｂ,１０３ｃ,１０３ｄ…真空搬送室、
１０４ａ,１０４ｂ,１０４ｃ,１０４ｄ…真空処理室、
１０５…ロック室、
１０６…筐体、
１０７…カセット台、
１０８ａ,１０８ｂ,１０８ｃ,１０８ｄ…真空搬送ロボット、
１０９…大気搬送ロボット、
１１０…搬出元、
１１１…搬入先、
１１２…信号線、
１２０…大気側バルブ、
１２１ａ,１２１ｂ,１２１ｃ,１２１ｄ…真空側バルブ、
１３１ａ,１３１ｂ,１３１ｃ,１３１ｄ…処理室バルブ、
１２２…搬送ロボット、
１２３…バルブ(搬送口)、
１２４…試料保持機構。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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