(57)【要約】  少なくとも２つのウエーハ移送ロボットと処理部とを有する真空室を利用して、高速ウエーハ処理を事項する装置及び方法を提供する。真空室は単一ウエーハを収容できる多数のロードロックと接しており、各ロードロックは大気中にある他のロボットから一度に一枚ずつウエーハを供給され又取り出される。４個のロードロックは排気に時間を要しないで各ウエーハに穏やかな排気サイクルを行わせる。真空ロボットは、ロードロック対を所望の順序で制御してウエーハを１つのロードロックから処理部に次いで処理後にそのウエーハを他のロードロックに移送し、そして大気中に戻す逐次動作を行う。
2005510870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各ロードロックがそれぞれ大気に開放する第１部分と真空室内の真空に開放する第２部分を有する第１ロードロック対及び第２ロードロック対と、前記真空室内にあって真空中でウエーハを取り扱うための第１真空ロボット及び第２真空ロボットとを用意し、前記ロードロック対を所望の順序で制御してウエーハを大気から真空中に次いで大気に戻すようにサイクルさせ、前記真空室中の前記第１真空ロボットに、前記真空室中でウエーハ処理を行うため前記第１ロードロック対中の第１ロードロックから第１ウエーハを取り出させ、第１ウエーハの処理が完了したときに第１ウエーハを前記第１ロードロック対中の第２ロードロックにロードさせ、前記真空室内の前記第２真空ロボットに、前記真空室中でウエーハ処理を行わせるため前記第２ロードロック対中の第１のロードロックから第２ウエーハを取り出させ、第２ウエーハの処理が完了したときに第２ウエーハを前記第２ロードロック対中の第２ロードロックにロードさせる工程を有するウエーハの処理方法。
【請求項２】
さらに、第１大気ロボットに、前記第１及び第２ロードロック対内へ各ウエーハを出し入れさせ、各ウエーハを前記第１及び第２ロードロック対と選択されたドッキング部の間で移送させる工程を含む請求項１の方法。  
【請求項３】
前記真空室内に位置する前記第１真空ロボットに、該真空室内に設けた処理部と前記第１ロードロック対の前記第１及び第２ロードロックとの間で選択された順序で第１ウエーハを移送させ、それにより第１ウエーハが真空室中での処理のため前記第１ロードロック対の前記第１ロードロックから取り出され、第１ウエーハの処理が完了したときに処理済みの第１ウエーハを前記第１ロードロック対の第２ロードロックに装入されるようにし、前記真空室内に位置する第２真空ロボットに、該真空室内の処理部と前記第２ロードロック対の前記第１及び第２ロードロックとの間で他の選択された順序で第２ウエーハを移送させ、それにより第２ウエーハが真空室内での処理のため前記第２ロードロック対の前記第１ロードロックから取り出され、第２ウエーハの処理が完了したときに前記第２ロック対の前記第２ロードロックに装入されるようにした、請求項１の方法。
【請求項４】
さらに、第１大気ロボットに選択されたドッキング部からウエーハを前記第１ロードロック対の前記第１及び第２ロードロックと前記第２ロードロック対の前記第１及び第２ロードロックとに実質的に同じ方法で分配させて前記真空室内に実質的に連続したウエーハの流れを形成するようにした請求項３の方法。
【請求項５】
前記ロードロック対を制御する工程は、前記第１ロードロック対の第１のロードロックに関連した大気弁を閉じて前記第１ロードロックの排気を行い、前記第１ロードロック対の前記第１ロードロックに関連した真空弁を開いて前記第１ロードロックを真空にする工程を含む請求項１の方法。
【請求項６】
前記第１真空ロボットに第１ウエーハを取り除かせる工程は、第１ウエーハを前記第１ロードロック対の前記第１ロードロックから取り除いた後に第１ウエーハを前記真空室内に設けた第１保持部に置き、第３ウエーハを前記真空室内に設けた処理部から取り除き、この第３ウエーハを前記第１ロードロック対の前記第１ロードロックに装入する工程を含む、請求項１の方法。
【請求項７】
前記第１真空ロボットに第１ウエーハを取り除かせる工程は、第１ウエーハを前記第１保持部から第１ウエーハを取り除き、その第１ウエーハを当該処理のために処理部にロードする工程を含んでいる請求項６の方法。
【請求項８】
前記第１及び第２真空ロボットにウエーハを取り除かせる工程は、
前記第１真空ロボットに前記第１ロードロック対の前記第１ロードロックから第１ウエーハを取り除き、その第１ウエーハを前記真空室の第１保持部に載せるように指示する工程、
前記第１真空ロボットに前記処理部から第３ウエーハを取り除き、その第３ウエーハを前記第１ロードロック対の第１ロードロックに装入するように指示する工程、
前記第２真空ロボットに前記真空室中の第２保持部から第２ウエーハを取り除きその第２ウエーハを処理のために前記処理部に載せるように指示する工程、
前記処理部での第２ウエーハの処理の完了後に、前記第２真空ロボットに前記処理部から第２ウエーハを取り除き、その第２ウエーハを前記第２ロードロック対の第２ロードロックに装入するように指示する工程、及び
前記第１真空ロボットに前記第１保持部から前記第１ウエーハを取り除き、それを処理のために前記処理部に載せるように指示する工程を含む請求項３の方法。
【請求項９】
前記保持部の少なくとも一方はウエーハを所望の向きに配向させることが出来るウエーハ配向装置を備える請求項６の方法。
【請求項１０】
前記保持部はウエーハに所望の整列をさせることが出来るウエーハ整列手段を有する請求項６の方法。
【請求項１１】
前記ドッキング部への搬送器として前面開放一体化ポッドが使用される請求項２の方法。
【請求項１２】
前記各ロードロックは一枚のウエーハのみを保持できる請求項１の方法。
【請求項１３】
各ロードロックがそれぞれ大気に開放する第１部分と真空室内の真空に開放する第２部分を有する第１ロードロック対及び第２ロードロック対と、前記真空室内にあって真空中でウエーハを取り扱うための独立に動作する第１真空ロボット及び第２真空ロボットとを用意して、前記第１ロードロック対中の一方のロードロック中の第１ウエーハに次の工程、すなわち
前記真空室中の前記第１真空ロボットが、前記第１ロードロック対中の第１ロードロックが真空に開いている間に前記第１ロードロックから第１ウエーハを除去し、
前記第１真空ロボットが、第１ウエーハをその配向のために第１保持部に載せ、
前記第１真空ロボットが、第１ウエーハを前記第１保持部から取り上げてその第１ウエーハをその処理のために処理部に載せ、
前記第１真空ロボットが、前記処理済みの第１ウエーハを前記処理部から取り除いて、前記第２ロードロックが真空に開放している間にその第１ウエーハを前記第２ロードロックに装入し、
第１ウエーハを収容している前記第２ロードロックが大気に通気され、
前記第２ロードロックが大気に開放されて前記第１ウエーハが大気中に取り出され、
前記第２ロードロックの圧力が前記真空室の圧力に整合して前記真空室に開放できるように減圧され、
前記第１真空ロボットが、第３ウエーハを前記第２ロードロックから取り出し、前記第３ウエーハに対する処理サイクルを開始する、各工程を実施し、
前記第２真空ロボットが、第２ウエーハに対して、第２ウエーハが最初に前記第２ロードロック対の一方のロードロック内にあり、前記第２真空ロボットが第２ウエーハを第２保持部に載せ、そして処理後に、前記第２真空ロボットが第２ウエーハを前記第２ロードロック対の他方に装入する点を除いて、前記第１真空ロボットと同様な工程を実施することよりなる、ウエーハの処理方法。
【請求項１４】
第１ウエーハが大気中のドッキング部内に取り付けられた前面開放型一体化ポッド（ＦＯＵＰ）から取り出され、次いで第１ウエーハが前記第１ロードロックが大気に開放している間に前記第１ロードロックに装入される請求項１３の方法。
【請求項１５】
さらに、第１ウエーハを収容した前記第１ロードロックを排気して第１ウエーハを真空にもたらし、前記第１ロードロックの第２部分を処理のために真空室に開放する工程を含み、前記第２部分の排気及び開放の工程は各ロードロック間でサイクリックな順序で行われる請求項１４の方法。
【請求項１６】
ウエーハの処理方法において、
ａ）各ロードロックがそれぞれ大気に開放する第１部分と真空室内の真空に開放する第２部分とを有する４個のロードロックと、前記真空室内にあって真空中でウエーハを取り扱うための独立の動作する第１真空ロボット及び第２真空ロボットと、前記真空室内の処理部と、ウエーハの前処理のための第１移行部及び第２移行部とを用意し、前記第１真空ロボットは第１及び第２のロードロックからのウエーハを取り扱い、前記第２真空ロボットは第３及び第４のロードロックからのウエーハを取り扱うようにし、
ｂ）第１ウエーハを収容した前記第１ロードロックを排気して第１ウエーハに対する処理サイクルを開始し、
ｃ）前記第１真空ロボットを使用して真空の前記第１ロードロックから第１ウエーハを取り出し、その第１ウエーハを前処理のために前記第１移行部に載せ、
ｄ）前記第１ロードロックに前記処理部からの第２ウエーハを装入し、前記第１ロードロックを大気に通気して第２ウエーハに対する処理サイクルを終了し、
ｅ）第２ロードロックを第３ウエーハと共に排気して第３ウエーハに対する処理工程を開始し、
ｆ）第１真空ロボットを使用して第１移行部から第１ウエーハを取り除いて、その第１ウエーハを処理のために処理部に置き、
ｇ）前記第１真空ロボットを使用して前記第２ロードロックから第２ウエーハを取り出してその第３ウエーハを前処理のために前記第１移行部に載せ、
ｈ）第１真空ロボットを使用して第１ウエーハを前記処理部から取り除き、その第１ウエーハを真空に開放した前記第２ロードロックに装入して通気し、
ｉ）前記第１真空ロボットを使用して第２ウエーハを前記第１移行部から取り除き、その第２ウエーハを処理のために前記処理部に置き、
ｊ）前記第３及び第４ロードロックを使用して前記工程ｂ）から工程ｉ）までを、前記第２真空ロボット、前記第２移行部、及び前記処理部について実行して、ウエーハを並行処理する工程よりなり、前記処理部は前記第１真空ロボット及び第２真空ロボットから供給されるウエーハの処理を交互に実行するものであるウエーハの処理方法。
【請求項１７】
さらに、大気圧ロボットを使用して大気に開いた各ロードロックにウエーハを装入する工程を含む請求項１６の方法。
【請求項１８】
さらに、前記大気ロボットに指示して選択されたドッキング部からウエーハを前記４つのロードロック間に同一の仕方で分配して実質的に連続したウエーハの前記真空室への流れを形成する工程を含む請求項１７の方法。
【請求項１９】
さらに、前記選択されたドッキング部に未処理ウエーハを保持している前部開放型一体化ポッド（ＦＯＵＰ）を装入する工程を含む請求項１６の方法。
【請求項２０】
真空室内の処理部上の加工物を処理するための装置において、
高真空に維持された真空室内に、加工物の処理を行うための処理部と、前記処理部が待機状態になるまで第１の加工物を保持する第１移行部と、前記処理部が待機状態になるまで第２の加工物を保持する第２移行部と、真空中で第１の加工物を取り扱う第１真空ロボット及び第２真空ロボットとを設け、前記真空室内の前記処理部に処理すべき加工物を装入するための、各々が前記真空室とのインターフェースを構成する第１部分を有する少なくとも４つのロードロックを設けた、加工物処理装置。
【請求項２１】
さらに、加工物の搬送器を受け取り保持するための大気中のドッキング部と、大気圧下で動作して前記加工物を前記ドッキング部と前記複数個のロードロックとの間で移送する大気ロボットとを含む請求項２０の装置。
【請求項２２】
さらに前記処理部を収容する前記真空室に真空を維持するための制御手段を備えている請求項２０の装置。
【請求項２３】
さらに、各ロードロックの排気及び通気のための雰囲気制御手段と、前記第１及び第２真空ロボットが前記ロードロックから装入された加工物を順次且つ連続的に取り扱うように制御するための制御手段を有し、前記第１真空ロボットは第１の加工物を第１のロードロックから、前記第１移行部を経て、前記処理部に移行し、処理の完了後には第２のロードロックに移行させ、それにより大気中の搬送器に戻すようにし、前記第２真空ロボットは第２の加工物を第３のロードロックから、前記第２移行部を経て、前記処理部に移行し、処理の完了後には第４のロードロックに移行させ、それにより大気中の搬送器に戻すようにしている、請求項２０の装置。
【請求項２４】
前記制御手段はさらに前記雰囲気制御手段と前記ロードロックに関連した１以上の弁を制御することにより、前記各ロードロックの排気と通気を所定の順序で制御する請求項２３の装置。
【請求項２５】
前記移行部の少なくとも１つは加工物の向きの検出と補正の手段を有する請求項２０の装置。
【請求項２６】
前記移行部の少なくとも１つは加工物の整列の検出と補正の手段を有する請求項２０の装置。
【請求項２７】
処理部は処理中に加工物を保持するための静電気チャックを有する請求項２０の装置。
【請求項２８】
前記制御手段は加工物が大気圧下の前記ドッキング部内の搬送器から、前記大気ロボットによる前記ロードロックのうちの第１のロードロックへの装入、前記第１真空ロボッによる加工物の第１のロードロックから前記真空室への受け入れ、加工物の前記処理部での処理、処理の完了後の処理済み加工物の前記第１真空ロボットによる前記ロードロックのうちの第２のロードロックへの装入、及び処理済み加工物の前記大気ロボットによる前記第２のロードロックから前記搬送器への装入のシーケンス動作を制御するものである請求項２２の装置。
【請求項２９】
搬送器は前面開放型一体化ポッド（ＦＯＵＰ）である請求項２０の装置。
【請求項３０】
前記制御装置は、加工物が前記第１及び第２移行部にあるときに、加工物の配向を含む加工物の逐次の運動を制御する請求項２９の装置。
【請求項３１】
各ロードロックは単一の加工物のみを保持する大きさを有する請求項２０の装置。
【請求項３２】
搬送器はカセットである請求項２０の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウエーハ取り扱い装置及び方法に関し、２００１年１１月２９日に出願された米国特許出願６０／３３４２５１号の優先権を主張する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は真空室内で加工物を移動させ、生産速度を最大にするための方法に関する。より具体的には本発明は真空室内での加工物の並行処理流れを利用することによりウエーハ処理の間の時間量を最小にする方法に関する。各加工物は真空室への導入、適当な向きへの整列、処理、及び真空室からの取り出しの同一の工程をたどる。４個のウエーハが同時にウエーハの取り扱い及び処理サイクルにおいて異なった段階にあり、これにより装置の利用を最大にしつつサイクル時間を最小にする。
【０００３】
微小電子回路の製造においては２０種までの工具が数百の処理工程を実行するために使用される。これらのうち殆どの工程は１×１０-3トール以下の圧力の真空室内で実施されなければならず、各工程は１個のウエーハについて約１０秒から３分を必要とする。処理工具の殆どは製造雰囲気の制御及び再現性を最適にするために一度に一個を処理する。
【０００４】
一般にウエーハへの操作は特定の順序で実施される必要があり、そのため各操作は先行する操作の完了まで待たなければならず、それは、次工程へのウエーハの到来時間に影響する。例えばイオン注入のような比較的短い真空工程に対する工具の生産性又は生産速度は、処理場所又は処理台からの加工物の流れ、例えばウエーハの真空装置への導入、真空室内でのウエーハの配向、又はウエーハ搬送器又はカセット等を含む逐次処理の中断があれば、極端に制限される。
【０００５】
これらの逐次処理の時間、すなわち順次に実行しなければならない処理の時間は、生産速度を上げるために短縮することが望まれる。しかし、排気時間（高真空への）及び通気時間（大気圧への）は、擾乱を減じそしてウエーハをロードロック表面からウエーハへ再付着される可能性のある粒子及び異物のない状態にするために、比較長くなければならない。
【０００６】
従来技術ではこれらの問題に対処する各種の方法が求められている。例えばシエラツキー氏の米国特許第５４８６０８０号（ここにその内容を援用する）はウエーハを２つのロードロックから処理部を経て移動させるために２個のウエーハ移送ロボットを使用する。両ロボットは一方のロードロックにあるカセットから各ウエーハを配向位置、処理部、次いで元のカセットに向けて交互に移動させる。これらの一連の工程はカセットにウエーハがなくなるまで続行される。第１のロードロック内の第１のカセットからのウエーハが処理されている間に、多数のウエーハを保持する他のカセットを有する第２のロードロックの排気が行われる。第１のロードロックからのウエーハを処理した後、第１のロードロックは閉じられ通気が行われ、その間に第２のロードロックが開かれ、ロボットが次に第２のロードロックからのウエーハを処理部に送る。この方法はカセットに収めたウエーハのバッチ（２００ｍｍのウエーハ）に対する高い生産速度を達成するが、３００ｍｍのウエーハの使用に起因する必要な条件には対応していない。
【０００７】
［発明の課題］
小型で高速な電子装置への継続的な動向にあっては、ウエーハを保持し移動させるためのカセットの使用は非常に面倒である。例えば、３００ｍｍのウエーハはウエーハを超清浄状態に維持する前面開放型一体ポッド（Ｆｒｏｎｔ−Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎiｆｉｅｄ  Ｐｏｄ（ＦＯＵＰ））に容れて移動される。この型のポッドは処理装置上に確保されたモジュールのインターフェースを構成し、インターフェースのドアを自動的に開き、大気ロボットが必要に応じてウエーハを取り去り或いは交換する。これらの前面開放型一体ポッドは真空中に配置することを意図したものではなく、２００ｍｍのウエーハを移送するのに使用されるカセットは、ロードロック内に直接置かれ、次いで真空中に置かれることができる。このような状況で、３００ｍｍのウエーハに適したシステムは従来からの装置とは異なった要件を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は真空中でウエーハを処理する際の上記の限界を解決することを目的とする。
そこで本発明は、ウエーハ処理のサイクル時間を減少するために、真空と大気中で行われる順序工程において真空室サイクルのインターフェースを行う少なくとも４つのロードロックを使用する。サイクルの工程は異なった複数のウエーハに対して同時に実施でき、処理部が使用する時間量を最適化することができる。
【０００９】
本発明はウエーハは処理するための方法を提供する。各ウエーハは同一の処理サイクルに掛けられる。
【００１０】
ウエーハはロードロックに装入される。
【００１１】
ロードロックは真空引きされる。
【００１２】
ウエーハはロードロックから除去されて保持部に置かれる（必要ならばこの位置で配向される）。
【００１３】
ウエーハは処理部に移されて処理を受ける（イオンプランテーションなど）。
【００１４】
処理されたウエーハは処理部から除去されて他のロードロック（真空引きされたロードロックとは異なるもの）に移される。
【００１５】
次いでそのロードロックは大気に通気され、ウエーハは取り出され、新たなウエーハと置き換えられる。
【００１６】
各ウエーハは順にこれらの工程に掛けられ必要があるが、各ウエーハに対して全ての工程が完了した後に次のウエーハに移るとすると、時間の浪費となる。処理部はよりよく利用できる。本発明はウエーハの並行サイクル処理が装置資源のより有効な利用になるとの認識に基づく。ウエーハを処理部に置き、処理し、そしてそこから取り除くのに必要な時間は、真空サイクル及び大気中でのウエーハ交換時間の約４分の１を占めるので、本発明者は４個のウエーハを同時にサイクルの各工程に配置して効率を最大にできるのではないかと考えた。これは望ましい。なぜなら真空系からの及び真空系へのより迅速な排気及び通気が粒子及びその他の異物をウエーハ表面に付着し生産収量を減じる結果になるからである。従って、ロードロックサイクルの各段階に１つのウエーハを同時に有することにより最適化を達成できる。さらに、本発明者はロードロックを対にまとめ、１つのロードロックでウエーハを真空にし、次いでその対の第２のロードロックから取り出すことにより、ロードロックの最適化ができるであろうと考えた。加えるに、処理部の最高の生産性は２対のロードロックを並列動作させ、これらの各対に真空中で働きかつ処理部にアクセスできる別々のロボットをアクセスさせることにより得られるであろうと考えた。これを達成するために、真空中で働く少なくとも２つのロボットと、少なくとも４つのロードロックと、少なくとも２つの保持部とが、１つの処理部の最適利用に必要である。サイクルの真空部分がさらに短縮できれば、追加のロードロックを使用してさらにサイクル時間を短縮できるであろう。
【００１７】
本方法の工程は第１ロードロック対（LL11およびLL12）、第２ロードロック対（LL21及びLL22）、第１ロードロック対（LL11及びLL12）に関連している第１真空ロボット（VR1）及び第２ロードロック対（LL21及びLL22）に関連している第２真空ロボット（VR2）を収容している真空室を使用して実施される。各ロボットは真空中でウエーハを取り扱うために互いに独立に動作する。各ロードロックは大気に開放する第１部分と真空室に開放する第２部分とを有する。 
【００１８】
ウエーハは一方の真空ロボットにより処理部に置かれ、次いでそこから取り出され、次いで他方の真空ロボットにより同様に行われる。定常動作では、第１ウエーハの処理が終わると、真空ロボットRV1は処理済みの第１ウエーハを処理部から取り去り、第２真空ロボットRV2が第２ウエーハを処理部に載せる。
【００１９】
第３ウエーハは前に第１真空ロボットVR1によりロードロックLL12から取り出されて第１保持部に置かれている。
【００２０】
第１真空ロボットVR1は処理された第１ウエーハをロードロックLL12に置き、次いでLL12は通気される。ほぼ同時に第４ウエーハがロードロックLL22から真空室入れられる。
【００２１】
第４ウエーハは第２ロボットVR2によりロードロックLL22から取り出され、第２保持部に置かれる。真空ロボットVR2は次に処理された第２ウエーハを処理部から取り除き、次いで真空ロボットVR1は第３ウエーハを処理部に載せる。
【００２２】
VR2は次いで処理済みの第２ウエーハをLL22に入れ、LL22は通気を始める。ほぼ同時に、第５ウエーハが第１のロードロック対の中のLL11を経て真空室に導入される。
【００２３】
第５ウエーハはVR1によってLL11から取り出され、次いで第１保持部に置かれる。VR1は次いで処理済みの第３ウエーハを処理部から取り出し、VR2が第４ウエーハを処理部に載せる。
【００２４】
VR1は次いで処理済みの第３ウエーハをLL11に入れ、このロードロックは通気される。
【００２５】
このようにしてウエーハは連続処理される。ウエーハを真空にもたらし、ウエーハの配向を真空中で行い、ウエーハを処理し、次いで次のウエーハの処理サイクルに備えるべく通気する各工程が４つのウエーハに対して互いに約９０度の位相差で順に実施される。より正確にいうと、ウエーハを処理部に置き、処理し、そこから取り除くのに必要な時間をｔpとすると、ロードロックを通気し、処理済みのウエーハを新しいウエーハに交換し、次いでロードロックを排気するために使用される時間は約３ｔpである。もしもｔpが１５秒とするとロードロックを通気し、処理済みのウエーハを新しいウエーハに交換し、次いでロードロックを排気するために使用できる時間は約４５秒である。これにより、ウエーハを清浄にするために必要な遅い通気及び排気時間を確保しながら高い生産量を上げることが可能になる。
【００２６】
本発明の他の形態では、４つのロードロックと、ウエーハを取り扱うための第１及び第２真空ロボットを収容している１つの真空室と、ウエーハの処理部と、ウエーハを取り扱うための第１及び第２保持部とを使用する方法が提供される。第１及び第２真空ロボットは互いに独立して動作し、また各ロードロックは大気に開放する第１部分と真空室に開放する第２部分とを有する。第１真空ロボットは第１及び第２ロードロックに関連づけてあり、第２真空ロボットは第３及び第４ロードロックに関連づけてある。
【００２７】
処理サイクルを開始するために、第１ウエーハを収容した第１ロードロックは真空に引かれる。第１ロードロックが真空に達したら、第１ロードロックの第２部分が真空室に開放され、第１真空ロボットが第１ウエーハをそこから取り出す。第１真空ロボットは配向等の処理のために第１ウエーハを第１保持部に載せる。次いで第２のロードロック中で真空引きされ次いで処理部で処理されたばかりの第２ウエーハが、第１真空ロボットにより処理部から取り除かれ、真空状態で第１ロードロックにロードされる。第１ロードロックは大気に通気されて第２ウエーハに対する処理サイクルを終了する。大気に通気された第２ウエーハは第１ロードロックから取り出され、第３ウエーハが第１ロードロックに装入され、真空に粗引きされ、第３ウエーハに対する処理サイクルが開始される。同時に、しかし４分の１サイクルだけずれて、第２真空ロボットが同一の諸工程を実施するために、第３及び第４ロードロック（これらは第２対を構成する）にアクセスし、第２保持部と、同一の処理部を利用する。ここでも、処理済みウエーハは第２対の一方のロードロックから真空室に入り、真空室から他方のロードロックに出てくる。
【００２８】
第１ウエーハの前処理が完了した後、このウエーハは第１真空ロボットを用いて第１保持部から取り除かれ、そのまま第１真空ロボットにより保持される。その間に第２真空ロボットはその前に処理部に置かれていたウエーハを取り除く。ついで第１真空ロボットは第１ウエーハを処理部に置き、その第１真空ロボットは真空にした第２ロードロックから第３ウエーハを取り出してそれを前処理のために第１保持部に載せる。第１ウエーハの処理が終わったら、第１真空ロボットは第１ウエーハを処理部から取り除き、それを真空に開いている第２ロードロックにロードし、大気に通気して第１ウエーハに対する処理サイクルを終了する。第１ウエーハが処理部から一旦取り除かれたら、処理部は処理部にウエーハを載せることができる第２真空ロボットにより利用可能となる。処理部が第１真空ロボットによる再利用可能となるときには、第１真空ロボットは第１保持部から第２ウエーハを取り除き、それを処理のために処理部に載せる。上記の諸工程は第３及び第４ロードロック、第２真空ロボット、第２保持部、及び処理部を使用してウエーハを同時に処理するために実施される。処理部は第１及び第２真空ロボットにより交互にウエーハを受け取る。別法として、大気ロボットを大気中で動作させて、ウエーハのほぼ一定の流れを維持するように各ロードロックに搬送器からウエーハをロードし又は取り除くための大気ロボットを大気中で動作させてもよい。
【００２９】
本発明はまた加工物を真空中で処理するための装置を提供する。この装置は処理部、第１及び第２保持部、及び加工物を真空室内の保持部から処理部に移動させる第１及び第２真空ロボットを収容し且つ高真空に維持された真空室を有する。第１真空ロボットと第１保持部とはそれらの作業が互が関連づけられており、また第２真空ロボットと第２保持部とはそれらの作業が互が関連づけられている。各関連は互いに独立である。４つのロードロックは真空室へのインターフェースである。各ロードロックは大気圧で加工物を受け取り、それを処理のために真空室に導入する。同様に、各ロードロックは加工物の処理後に真空室から加工物を受け取りそれを大気圧に戻す。各ロードロックの大気圧と真空室の間のサイクルは、常にその中にウエーハを収容した状態で、サイクル中にロードロック間に９０度の位相差が得られるような順序でコンピュータ制御下の行われる。ロードロックは対の形にグループ化され、それにより第１対が第１及び第２真空ロボットに関連づけられる。第２対が第３及び第４真空ロボットに関連づけられる。さらに、装置にはＦＯＵＰを受け取り且つ保持するために大気中にドッキング部を設けてもよい。大気中で動作する大気ロボットを使用してウエーハをＦＯＵＰと各ロードロックとの間で移送するために使用してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１は米国特許第５４８６０８０号に記載された従来装置を示す。
【００３１】
図２は本発明の実施例に従ってウエーハ及び処理装置を例示する。
【００３２】
図３は本発明の実施例におけるタイミングの例を示す。
【００３３】
説明を始める前に、理解を助けるために、明細書及び図面を通じて使用する若干の用語を先ず定義する。
【００３４】
用語「ロボット」は独立に制御される関節付きアームのことである。
【００３５】
用語「駐留部」、「移送部」、「配向部」及び「保持部」は処理に先立ってウエーハに対を保持し、配向し、又は整列させる装置を指す。
【００３６】
図１は従来のウエーハ取り扱い装置を示す。従来の装置は複数個のウエーハを保持する２つのカセットと、２つのロードロックを使用する。ウエーハのカセットは一方のロードロックに装入される。一方のロードロックが通気されている間にカセットが交換され、そしてロードロックが排気されている間に、他方のロードロックは真空状態に維持され、そしてそのカセットからの全てのウエーハは逐次に処理される。すなわち、ロードロックに装入された各ウエーハカセットがロードロックに装入されると、真空と大気の間でロードロックがサイクルされる。
【００３７】
図１に示された従来の装置では、ウエーハの処理はウエーハをロボットと移送部との間で移送することにより実施される。すなわちロボット＃１はロードロック＃１内のカセットからウエーハを取り出し、それを移送部５０に移す。ロボット＃２はウエーハ処理部から除去して処理部で処理を行うプラテン２５上に載せる。ウエーハが処理された後、ロボット＃１がウエーハをプラテン２５から取り除きそれをロードロック＃１内のカセットに戻す。このサイクルは全てのウエーハが処理されるまで繰返される。
【００３８】
かかる従来の装置は真空装置に導入できるようなカセットにおいて移送されるのが２００ｍｍのウエーハの場合に有効である。ＦＯＵＰのカセットは真空装置に導入できないので、この装置ではウエーハがＦＯＵＰからロードロック内のウエーハ保持装置に移送されることが必要である。追加の処理工程を補償するために、従来の装置はウエーハを損傷の危険なしにロードロック内に置く複雑な迅速大気ウエーハ処理を行わなければならない。
【実施例】
【００３９】
図２は本発明を実施するのに適した装置１００を示すが、これは三次元形態の例示であり、当業者は本発明の範囲内で、他の各種の形態及び詳細が実施可能であるものと理解すべきである。装置１００は一つ以上のＦＯＵＰ１０４ａ〜１０４ｄを受容する一つ以上のドッキング部１０１ａ〜１０１ｄを有する。各ドッキング部１０１ａ〜１０１ｄは市販の装置（図示せず）により自動開閉できるドア１０２ａ〜１０２ｄを有する。大気ロボット（大気中で動作するロボット）１１０はトラック１１１に沿って移動してウエーハを各ドッキング部１０１ａ〜１０１ｄへ装入したり取り出したりできる。ロボット１１０は垂直方向、半径方向及び角度方向の移動を含む追加の自由度を有することができる。ロボット１１０のドッキング部１０１ａ〜１０１ｄに対する相関的な動作は以下に詳細に説明する。装置１００はＦＯＵＰの使用と関係づけて説明するが、ある応用ではその代わりに大気中でのウエーハや加工物の搬送器としてカセットを使用してもよいことは当業者には分かるであろう。
【００４０】
真空室１６０は４つのロードロック１２０ａ〜１２０ｄを具備している。各ロードロックは大気弁１２１ａ〜１２１ｄを有し、そこを通して大気中のウエーハを各ドッキング部１０１ａ〜１０１ｄから選択されたロードロックに移送させることができる。各ロードロック１２０ａ〜１２０ｄは真空弁１２２ａ〜１２２ｄを備えており、それらが開放してウエーハがロードロック１２０ａ〜１２０ｄから真空室１６０へ移行せしめられる。ロードロック１２０ａ〜１２０ｄはさらに図示しないが当業者に明らかな通気手段、排気手段、他の弁、制御手段を有する。ロードロック１２０ａ〜１２０ｄは互いに横並びに配置されているが、場合により上下に配置された２つの対をなしていてもよい。
【００４１】
真空室１６０内にはロボット１３１、１３２がアクセスできる処理部１５０が配置されている。ロボット１３１は、処理部１５０でウエーハを処理する前にウエーハを事前に配向することができる保持部１４１にアクセスできる。ロボット１３２は、同様な保持部１４２にアクセスできる。制御装置１７０が装置を通過するウエーハの順序を制御するために設けられていて、ウエーハの取扱中及び処理中に機械動作と雰囲気動作の開始、停止、及び全体的な調整を行う。雰囲気動作には例えば各ロードロック１２０ａ〜１２０ｄの通気と排気動作、及び真空室の清浄雰囲気の調整が含まれる。機械動作には例えば各ロボットすなわちウエーハ取り扱い機構への指令、及び特定の弁や機械装置の制御を含む。場合により制御装置１７０は雰囲気動作の一部又は全部を制御するための雰囲気制御部１７２を含んでもよい。
【００４２】
本発明は各種の真空処理に有利に使用できる。かかる真空処理の一つはイオン注入である。ウエーハ当たりのイオン注入時間はしばしば約１０秒よりも短い。従って、本発明の実施例を使用すれば、イオン注入において一時間当たり３００個以上の生産速度（スループット）が得られる。
【００４３】
動作において、大気ロボット１１０によりドッキング部１０１ａ〜１０１ｄのうちの選択された１つにあるＦＯＵＰ又はカセットのスロットから１枚のウエーハが取り出され、ロードロック１２０ａ〜１２０ｄの一つに移され、そこで真空に引かれ、次いでその１つのロードロックは真空室１６０に開放される。ウエーハはそれがどちらのロードロックに有るかに依存して、ロボット１３１及び１３２の一方により保持部１４１、１４２の一方に移される。例えば、もしもウエーハが大気下のロードロック１２０ａ又は１２０ｂにロードされている場合には、ロボット１３１及び保持部１４１がウエーハを真空室１６０に通して処理するために使用される。同様に、もしもウエーハが大気下のロードロック１２０ｃ又は１２０ｄにロードされている場合には、ロボット１３２及び保持部１４２がウエーハを真空室１６０に通して処理するために使用される。もしも用途がイオン注入なら、保持部はウエーハの整列及び前配向のための整列部を構成できる。未処理のウエーハを最小の遅延時間で処理部１５０に移すには、ロボット１３１に対して処理部１５０から処理済みウエーハを取り除くように指令し、処理済みウエーハがロボット１３１により取り除かれるとすぐにロボット１３２に保持部１４２からの未処理ウエーハを処理部１５０に載せるように指令するような、ロボット運動シーケンスを使用することが望ましい。このようにして、ウエーハはほぼ１０〜１５秒ごとに装置１００に入って処理を受けることになる。
【００４４】
さらに、全ての他のウエーハの大気中及び真空中の取り扱い、例えば整列と配向は、処理部１５０上でのウエーハの処理と並行して行われる背景動作として実施される。処理後に、処理済みウエーハはロードロック１２０ａ〜１２０ｄのいずれか一つに直接移され、通気され、大気に開放され、処理済みウエーハが取り出される。
【００４５】
装置１００は、単一ウエーハが真空室に出入りし、又単一ウエーハが処理される方が有利である。つまり、ウエーハバッチに比して、一度に受ける危険は単一ウエーハに限定されるので、ビーム入射角、各種工程のサイクル時間などの処理変数の選択と制御の融通性が大きくなる。さらに、装置の生産速度は、複数のウエーハがバッチ形式で（例えば２５枚）で真空装置に導入される場合とは異なり、ロットサイズに依存しない。さらに、単一ウエーハ処理は各ロードロックの内法を最小にするので、各ロードロックの内部容積は複数のウエーハを受け入れるように設計されたロードロックよりも相当に減少する。各ロードロックの内容積を最小にすると、排気すべき容積が減じるので各ロードロックの排気と通気に要するサイクル時間が減少する。装置１００によるロードロックの排気及び通気のこのサイクル時間の改善はウエーハの汚染の危険なしに達成される。なぜなら、各ロードロックの速い真空サイクルが不要だからである。さらに、単一ウエーハ処理は小さいロット寸法と速い作業とがより経済的である処理開発作業に非常に適している。従って、装置１００は装置の生産速度の低下又は粒状物汚染を招くことなく充分な利益を提供することができる。
【００４６】
処理部１５０の特性及び構造は使用される真空処理に依存する。例えばイオン注入では処理部１５０は背面接触のみでウエーハを締着する静電気チャック又はプラテンを含むことができる。ウエーハの移動を助けるために処理部１５０は場合によりプラテンの表面よりも下に設けた機構により作動される３本のリフトピンを有することができる。動作においてウエーハはロボット１３１又は１３２により静電気チャックの上に沿わされ、リフトピンが上げられる。ロボットが後退し、そしてリフトピンが後退する。静電気チャックがウエーハの存在を感知すると、チャックは締着電圧を印加して締着を行う。ウエーハを締着した後、静電気チャックは適宜に傾動され、それによりウエーハをリボン形状のイオンビーム又は走査イオンビームに通して一様なイオン注入を行う。イオン注入後にチャックは開始位置に戻ってウエーハの締着を解き、リフトピンを上げ、ウエーハをプラテンに置いたロボットが処理部からウエーハを取り外す。ロボットがウエーハの下にある状態でピンが下げられ、ウエーハがそのロボットのアームに移される。
【００４７】
過度に高速の排気、通気或いは真空中での速いロボット運動を要することなく、高いウエーハ生産速度（例えば毎時２４０枚以上のウエーハ処理）を達成する目的に従って、次の例示のプロセスフローはこの目的を達成するためのハードウエア及び処理工程を例示する。装置が毎時２４０枚のウエーハを処理する場合を考える。装置１００を通しての一枚のウエーハ当たりの全サイクル時間は約６０秒である。当業者はこのサイクル時間が単なる例示であり、この時間を短縮すればより高い生産速度が得られることが理解できよう。ただし以下の説明では６０秒とする。
【００４８】
他の工程がこのタイミングに介入すると処理時間が短縮されて装置の制限された生産速度を結果する可能性があるので、かかる介入は望ましくない。できるだけ長時間であることを必要とする他の時間は各ロードロック１２０ａ〜１２０ｄの排気及び通気に要する時間である。ウエーハの粒状物汚染を最低限に抑制するには１０秒〜２０秒が各動作に望ましい。さらに、各ロードロック１２０ａ〜１２０ｄが大気に開放されるとき、大気中にあるロボット１１０はウエーハを捕捉し、それをスロットに戻し、又異なった場所、ある場合には異なったカセット又はＦＯＵＰから他のウエーハを捕捉し、それを空けたばかりのロードロックに入れるが、それには６〜１５秒を要する。従って、効率を極大にするには４個以上のロードロックを用いることが望ましい。
【００４９】
清浄排気と通気はロードロックの容積を最小にすることにより容易に行えるので、単一ウエーハロードロックの使用が望ましい。排気と通気のサイクルを完了するために各ロードロック１２０ａ〜１２０ｄに約５０秒の見込み時間資源を使用すると、各ロードロック１２０ａ〜１２０ｄの通気時間と排気時間は各動作に対して約１６秒であり、ロボット１１０による大気中での装入及び取り出し時間は約１０秒である。
【００５０】
排気動作及び排気動作の時間は生産速度を上げるために減少できるが、清浄処理を犠牲にすることになる。清浄処理には各ロードロック１２０ａ〜１２０ｄの粒状物汚染による阻害を抑制し、排気中の各ロードロック１２０ａ〜１２０ｄの湿った空気のあまりに急速な準断熱膨張による凝縮を回避しなければならない。そのため、各ロードロック１２０ａ〜１２０ｄはできるだけ小さくすべきであり、３００ｍｍのウエーハに対しては、全ての面の１ｃｍの隙間では、各ロードロック１２０ａ〜１２０ｄの容積は約２リットルと見積もられる。
【００５１】
装置１００の他の利点は、各ロードロック１２０ａ〜１２０ｄが処理工程が終わるごとに、次の処理工程が開始する数秒前に開放できることである。これはあらゆる処理工程中に装置内の圧力を一定にする傾向を生じ、他のプロセスフロー中に生じる処理の組織的な変動の原因を除く。
【００５２】
装置１００の一実施例では、ロードロック１２０ａ〜１２０ｄは２個ずつの２つのスタックの形に配置される。大気中でトラック１１１上を移動するロボット１１０は両スタックと全てのＦＯＵＰ１０４ａ〜１０４ｄ又はカセットにアクセスできる。ロボット１１０は真空チャックを有することができ、また比較的速い運動を行うことができる。各ロボット１３１、１３２は真空中で独立に動作する。ロボット１３１は第１対のロードロックと、取り扱い部１４１、１４２の一方と、処理部１５０とにアクセスする。ロボット１３２は第２対のロードロックと、取り扱い部１４１、１４２の他方と、処理部１５０とにアクセスする。当業者には２対より多いスタック配置をすることが可能であることが分かろう。さらに、大気中のロボット１１０はウエーハを背面で確実に保持する真空チャックを使用することにより高加速度と素早い運動を許容できる。従って、生産速度の要件に充分に適合させるには単一ロボットで充分でありうるが、所望により２以上のロボット１１０を使用してもよい。
【００５３】
図２を参照して以下にウエーハの一組の移送路を例示する。説明を容易にするために、例示の一組のウエーハ移送路は、ドッキング部１０１ａで１枚以上のウエーハを保持するＦＯＵＰ１０４ａ、ロードロック１２０ａ、１２０ｂ、第１真空ロボット１３１、及び保持部１４１を中心に考える。実施において、ＦＯＵＰは垂直アレイの形で２５枚までのウエーハを保持することができ、従って例示のウエーハ移送路の組はＦＯＵＰ内の全てのウエーハが処理されるまでに２５回反復される。しかし、当業者は以下に検討する詳細はドッキング部１０１ｂ〜１０１ｄにロードされるＦＯＵＰ１０４ｂ〜１０４ｄに対して例示のウエーハ移送路の組にも同様に適合できることが理解できよう。以下で説明する図３はロードロック１２０ａ〜１２０ｄに適用される例示のウエーハ移送路の組をさらに例示するものである。以下の説明を容易にするために、例示のウエーハ移送路はロードロック１２０ａ、１２０ｂ、第１真空ロボット１３１、及び第１取り扱い部１４１の動作を利用するものとする。当業者は以下に検討するウエーハ移送路の組の詳細は、ロードロック１２０ｃ〜１２０ｄ、第２真空ロボット１３２、及び保持部１４２の動作にも同様に当てはまることが理解できよう。なぜなら、ウエーハ取り扱い装置の各組は並行的に動作されるからである。
【００５４】
さらに、ドッキング部１０１ａ中のＦＯＵＰ１０４ａからのウエーハが処理されている間に、他のＦＯＵＰが各ドッキング部１０１ｂ〜１０１ｄ中に装入又は取り出され、未処理ウエーハの連続又はほぼ連続的な供給を維持することができる。このような動作は以下で説明する動作シーケンスに対して背景での融通性のあるスケジュールを可能にする。新規にロードされたウエーハは以下で述べるシーケンスと同様な工程シーケンスにより適時に処理される。一個所からのウエーハの最後のものが取り除かれたら、次にドッキング部１０１ｂ〜１０１ｄの選択された一つからロードされたウエーハが同様なシーケンスで取り出される。ウエーハの追跡の便宜上、取り除かれた各ウエーハはそれが取り出されたカセット又はＦＯＵＰに戻すことができる。
【００５５】
図３は装置１００に対するタイミング図の例であり、引き続いて処理される各ウエーハのサイクルの位相が直前を進んでいるウエーハとは約９０度遅れているような、ウエーハの並行処理を例示する。このように、ロードロック１２０ａ〜１２０ｄは、ある特定の時点で一つのロードロックが真空に開放し、一つのロードロックが大気に開放し、一つのロードロックが通気し、他の一つのロードロックが排気されるように逐次動作をする。すなわち、約１２〜１５秒ごとにシーケンス内の次のロードロックがその前のロードロックと同じ動作を実行する。各工程に対する時間は同一であることを要しないが、各ロードロックはこの同一のシーケンスを行い、そして、完全なサイクルを同一の位相間隔で再開始し反復する。従って、シーケンス内の全ての動作は約１２〜１５秒の後に反復される。
【００５６】
ロボット１３１、１３２、保持部１４１、１４２、及びロードロック１２０ａ〜１２０ｄの動作は右側と左側で交互に行われる。ここで  ロボット１３１、保持部１４１及びロードロック１２０ａ〜１２０ｂは装置１００の左側に、ロボット１３２、保持部１４２、及びロードロック１２０ｃ〜１２０ｄは装置１００の右側に分類される。装置１００の左側の第１ロードロックに導入されるウエーハは処理後に装置の左側の第２ロードロックから取り出される。すなわち、処理のために大気中でロードロック１２０ａにロードされたウエーハは、処理が完了した後に第２ロードロック１２０ｂから大気中に取り出される。
【００５７】
同一の動作は装置１００の右側でも同様である。例えば処理のために大気中で第３ロードロック１２０ｃにロードされたウエーハは、その後処理が完了した後に第４ロードロック１２０ｄから大気中に取り出される。このようにして、装置１００の左右のロードロックを真空室に開放させ、ウエーハの交換のために待機させることが出来る。これにより、ロードロックは常にウエーハと共に排気又は通気される。さらに、これにより各ロードロックは通気、処理済みウエーハの未処理ウエーハとの交換、及び高真空への排気のために１ウエーハ当たり約３０秒のサイクル時間が可能にされる。この約５０〜６０秒の割り当てられたサイクル時間は、各ロードロックの通気及び排気時にウエーハが粒状物汚染されるのを防止するために必要な清浄レベルを維持する助けとなる。この約５０秒のサイクル時間は、約１５秒が通気に割り当てられ、約１０秒が大気でのウエーハの交換に割り当てられ、約１５秒が排気時間に割り当てられ、そして残りの時間が装置の圧力等化に割り当てられる。
【００５８】
当業者は多数のウエーハの処理フローと処理タイミングが図２及び図３に関連して説明される処理フローと処理タイミングに基づくことが理解されよう。装置１００の並行動作を例示するために、ウエーハのロットを保持したＦＯＵＰ１０４ａ又はカセットから取り出された多数のウエーハがすでに処理を完了した状態（すなわち定常状態）から説明を始める。ウエーハのロットの処理の開始点及び終了点では、ある動作又は部材は休止状態にあるか又は休止状態になることが理解される。ロット内の各順次のウエーハの経路は約１５秒の適当な倍数を加え、下記の法則を当てはめれば決定できる。なぜならロット内の各先行するウエーハは同様なシーケンスをたどるからである。以下の検討ではタイミングの原点はロードロック１２０ａの弁１２１ａが閉じ始める瞬間である。
【００５９】
大気ロボット１１０はウエーハをドッキング部１０１ａにあるＦＯＵＰ１０４ａのスロットから取り出す。約ゼロ時間（０秒）で、大気弁１２１ａが閉じ、ロードロック１２０ａが約１Ｐａまで減圧される。約１２秒の時点で真空弁１２２ａが高真空（例えば１×１０-3Ｐａ）に開き、真空室１６０の圧力を約１〜４秒間わずかに上げる。この事象のタイミングはしばしば重要と考えられている。約１６秒の時点でロボット１３１がウエーハをロードロック１２０ａに取りに行き、そして約２２秒の時点にロボットはウエーハを保持部１４１に載せる。保持部１４１はウエーハの正しい向きを決める。
【００６０】
保持部１４１がウエーハの正しい向きを決定している間に、約２３秒の時点でロボット１３１は処理部１５０からちょうど処理が完了した処理済みのウエーハを取り除き始める。処理済みウエーハはロボット１３１によりロードロック１２０ａに置かれる（なぜならそのウエーハはロードロック１２０ｂから未処理ウエーハとしてロードされたから）。約２４秒の時点で真空弁１２２ｄが開く。当業者には、上記のタイミングのため、真空室１６０での圧力バースト（昇圧）はウエーハの処理が完了した後であって、しかも次のウエーハの処理の開始の前に起きることが理解されよう。さらに約２４秒の時点で、ロボット１３２は保持部１４２からの他のウエーハを処理部１５０の上に載せる。
【００６１】
ロボット１３１は第１ウエーハを約２５秒の時点で保持部１４１から取り上げ、そのウエーハを処理部に載せるべく待機する。約３１秒の時点にロボット１３２は処理済みウエーハを処理部１５０から除去し始める。約３２秒の時点で真空弁１２２ｂが新たなウエーハを真空室１６０に導入すべく開き、真空室１６０内に圧力バーストを引き起こす。最小限度の遅延の後、ロボット１３２が処理部１５０から処理済みウエーハを取り除き、続いてロボット１３１が第１ウエーハを処理部１５０へ載せる。ロボット１３１は第１ウエーハを処理部１５０に載せた後、新たなウエーハをロードロック１２０ｂから取り出してそれを保持部１４１に配向のために載せる。約３３秒の時点に、第１ウエーハの処理が始まり、約３８秒の時点で処理が終わる。約４０秒の時点でロボット１３１は新たに処理されたウエーハを処理部１５０から取り外し始める。約４１秒の時点でロボット１３１は第１ウエーハをロードロック１２０ｂに入れ、真空弁１２２ｂが約４２秒の時点に閉じる。ロードロック１２０ｂの通気が約４２秒の時点から開始し約５４秒まで続く。圧力がロードロック１２０ｂで等化すると直ちに大気弁１２０ｂが開く。大気ロボット１１０が始めに処理されたウエーハをロードロック１２０ｂから取り出し、そのウエーハをその供給元のＦＯＵＰ１０４ａのスロットに戻し、約５７秒の時点に動作を完了する。
【００６２】
図３は、ウエーハのロットから多数のウエーハがウエーハ処理のためにサイクルした（つまり定常状態になった）後の時点Ｔ０から始まる本発明のタイミング図を例示する。時点Ｔ０では第１のロードロック１２０ａはウエーハ１０のロードのために大気に開き、第２ロードロック１２０ｂは処理部１５０からのウエーハ６（ロードロック１２０ａから装置に入ったもの）の真空ロード中であり、第３ロードロック１２０ｃは処理のためにウエーハ９と共に減圧中であり、第４ロードロック１２０ｄは処理済みのウエーハ５（ロードロック１２０ｃから装置に入ったもの）と共に通気中である。ロボット１３１は処理部１５０からウエーハ６を取り上げ、それを大気に戻すためにロードロック１２０ｂに入れる。ロボット１３１がウエーハを処理部１５０から取り除くと、ロボット１３２はウエーハ７を保持部１４２から取り上げてそれを処理のために処理部１５０に載せる。ウエーハ７はロードロック１２０ｄ内で真空引きされる。ロードロックとロボットがそれぞれの動作をしている間に、保持部１４１はロボット１３１によりロードロック１２０ｂから前にロードされていたウエーハ８を配向させる。保持部１４２はウエーハ９が真空に達するのを待つためにアイドル状態にある。処理部１５０ではウエーハ６の除去が行われ、次いでウエーハ７がロードされる。全ての偶数番号のウエーハはロードロック１２０ａ、１２０ｂから来る。全ての奇数番号のウエーハはロードルック１２０ｃ、１２０ｄから来る。
【００６３】
続いて、時間Ｔ１では装置１００で次の動作が起きる。ロードロック１２０ａはウエーハ１０に対する排気を開始し、ロードロック１２０ｂはウエーハ６に対する通気をし、ロードロック１２０ｃはウエーハ９の取り出しのために真空に開き、そしてロードロック１２０ｄはウエーハ５の取り出しのために大気に開く。これらのロードロックの動作と並行して、ロボット１３１はウエーハ８を移行部すなわち保持部１４１から取り除き、それを処理部１５０へ移行させるために待機する。ロボット１３２はロードロック１２０ｃからウエーハ９を取り上げ、それを保持部１４２に載せる。保持部１４１からはウエーハ８が除去され、そして保持部１４２にはウエーハ９が載せられる。処理部１５０ではウエーハ７が処理される。
【００６４】
その後、時間Ｔ２では装置１００の次の動作が行われる。ロードロック１２０ａが真空に開いてウエーハ１０の取り出しのために待機し、ロードロック１２０ｂがウエーハ６の除去のために大気に開き、ロードロック１２０ｃが処理部１５０からのウエーハ７のロードのために真空に開き、そしてロードロック１２０ｄがウエーハ１１のロードのために大気に開く。時間Ｔ２ではロボット１３１はウエーハ８を処理部１５０に載せる。ロボット１３１がウエーハ８を処理部に載せる前に、ロボット１３２が処理部１５０からウエーハ７を取り除き、それを大気に戻すためにロードロック１２０ｃに入れる。保持部１４１は次のウエーハを待ってアイドル状態にあり、保持部１４２はウエーハ９を配向させる。処理部１５０からはウエーハ７が除去されウエーハ８が受け入れられる。
【００６５】
さらに、時間Ｔ３では、次の動作が装置１００において実施される。第１ロードロック１２０ａではウエーハ１０の取り出しのために真空に開き、ロードロック１２０ｂはウエーハ１２のロードのために大気に開いている。ロードロック１２０ｃはウエーハ７に通気し、そしてロードロック１２０ｄはウエーハ１１を真空引きしている。ロードロックがこのように動作している間に、ロボット１３１はロードロック１２０ａからウエーハ１０を取り上げ、それを保持部１４１に載せる。ロボット１３２はウエーハ９を保持部１４２から取り出し、ウエーハ８の処理が完了まで待機している。保持部１４１はロボット１３１からウエーハ１０を受けとり、保持部１４２からは配向されたばかりのウエーハ９が取り除かれる。処理部１５０はウエーハ８を処理する。
【００６６】
時間Ｔ４においては、装置１００は次の動作を実行する。第１ロードロック１２０ａは処理部１５０からロボット１３１により真空状態でウエーハ８を受け取り、第２ロードロック１２０ｂはウエーハ１２を排気し、ロードロック１２０ｃはウエーハ７の取り出しのために大気に開き、そして第４ロードロック１２０ｄはウエーハ１１の取り出しのために真空に開く。ロボット１３１は処理部１５０からウエーハ８を取り上げ、それを第１ロードロック１２０ａにロードする。ロボット１３２はウエーハ９を処理のために処理部１５０に載せる。ロボット１３１と１３２がウエーハを取り扱っている間に、保持部１４１はウエーハ１０の配向をし、保持部１４２ではウエーハ９が取り除かれる。処理部１５０ではロボット１３１によるウエーハ８の除去と続いてのロボット１３２によるウエーハ９の装入が行われる。
【００６７】
時間Ｔ５において、次の動作が装置１００により実行される。ロードロック１２０ａはウエーハ８に通気し、ロードロック１２０ｂはウエーハ１２の取り出しのために真空に開き、ロードロック１２０ｃはウエーハ１３のロードのために大気に開き、そしてロードロック１２０ｄはウエーハ１１の取り出しのために真空に開く。時間Ｔ５においてロボット１３１はウエーハ１０を保持部１４１から取り出し、処理部１５０がウエーハ９の処理が終えるのを待つ。ロボット１３２はロードロック１２０ｄからウエーハ１１を取り出し、それを配向のために保持部１４２に載せる。保持部１４１ではウエーハ１０の取り出しが行われ、保持部１４２にはウエーハ１１がロードされる。処理部１５０はウエーハ９を処理する。
【００６８】
時間Ｔ６において、第１ロードロック１２０ａはウエーハ８を取り除くために大気に開き、第２ロードロック１２０ｂはウエーハ１２を取り除くために真空に開い待機状態にあり、第３ロードロック１２０ｃはウエーハ１３を排気しており、そして第４ロードロック１２０ｄは処理部１５０からウエーハ９をロードするために真空に開いている。これに対応して、第２ロボット１３２は処理部１５０からウエーハ９を取り上げ、それをロードロック１２０ｄにロードする。ロボット１３１はロボット１３２がウエーハ９を取り除いた後にウエーハ１０を処理部１５０に載せる。保持部１４１はウエーハ１２のロードを待っており、保持部１４２はウエーハ１１を配向する。処理部１５０ではウエーハ９の除去とウエーハ１０のロードが行われる。
【００６９】
引き続いて、時間Ｔ７において装置１００は次の動作を実行する。ロードロック１２０ａはウエーハ１４のロードのため大気に開いており、ロードロック１２０ｂではウエーハ１２の真空取り出しをしており、ロードロック１２０ｃはウエーハ１３を真空に開いており、そしてロードロック１２０ｄではウエーハ９に通気している。ロボット１３１はウエーハ１２をロードロック１２０ｂから取り出してそれを保持部１４１に載せる。ロボット１３２は保持部１４２からウエーハ１１を取り上げ、そして処理部１５０でウエーハ１０の処理が終わるまで待機する。保持部１４１はウエーハ１２を受け取り、保持部１４２ではウエーハ１１の除去が行われる。処理部１５０はウエーハ１０を処理する。
【００７０】
装置１００は時間Ｔ８において次の工程を実行する。ロードロック１２０ａはウエーハ１４を収容して排気を行う。ロードロック１２０ｂは処理部１５０からのウエーハ１０のロードのために真空に開いている。ロードロック１２０ｃはウエーハ１３の取り出しのために真空に開いており、ロードロック１２０ｄはウエーハ９の取り出しのために大気に開いている。ロボット１３１はウエーハ１０を処理部１５０から取り上げ、それを大気への通気のためにロードロック１２０ｂに入れる。ロボット１３１がウエーハ１０を処理部１５０から取り除くと、ロボット１３２はウエーハ１１を処理部１５０にロードする。保持部１４１はウエーハ１２を配向させ、その間に保持部１４２はロードロック１２０ｃからウエーハ１３をロードするのを待つ。処理部１５０ではウエーハ１０の除去とウエーハ１１への交換が行われる。
【００７１】
装置１００は上記の工程又は動作のシーケンスを、選択されたドッキング部に装入されたウエーハのロットの各ウエーハが全て処理されて装置を通過するまで反復する。装置１００は、上記の工程及び動作を、適当な供給量の被処理ウエーハが装置に供給される限り、連続的に又はほぼ連続的に実行することが出来る。すなわち、多数のドッキング部（例えば４個）が、装置で処理すべき未処理のウエーハの引き続くロットを保持するように装置に関連付けられる。さらに上記の説明は、処理済みウエーハを受け取るために待機する真空に開放した空のロードロックを提供するためにロードロックを対にする利点を明らかにしている。処理が完了すると直ちに処理済みウエーハを受け取るために待機する真空に開いているロードロックを備えるため、装置１００はウエーハ処理サイクル時間を有利に減じることが出来る。
【００７２】
以上により本発明をその具体例により説明したが、当業者には本発明の範囲内で各種の変形を行いうることは明らかであろう。例えばロボット１３１、１３２は上下関係には位置されてもよいし、２つの同心状の独立した関節付きアームを有する１つのロボットとして共通の中心に一体化してもよい。さらに、ロードロック１２０ａ〜１２０ｄは直線状に配置する必要はなく、２つを他の２つの上に配置してもよい。さらに、保持部１４１、１４２は図示の配置ではなくて、任意の適宜の位置に配置してよく、例えばそれらを各ロボット１３１、１３２内にそれぞれ設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】図１は米国特許第５４８６０８０号に記載された従来装置を示す。
【図２】図２は本発明の実施例に従ってウエーハ及び処理装置を例示する。
【図３】図３は本発明の実施例におけるタイミングの例を示す。
【符号の説明】
【００７４】
１００  処理装置
１０１ａ〜１０１ｄ  ドッキング部
１０４ａ〜１０４ｄ  ＦＯＵＰ又はカセット
１０２ａ〜１０２ｄ  ドア
１１０  空気ロボット
１２０ａ〜１２０ｄ  ロードロック
１２１ａ〜１２１ｄ  大気弁
１２２ａ〜１２２ｄ  真空弁
１３１、１３２  真空ロボット
１４２  保持部
１５０  処理部
１６０  真空室
１７０  制御装置
１７２  雰囲気制御部
【図１】
2005510870.tif 000003
【図２】
2005510870.tif 000004
【図３】
2005510870.tif 000005
【国際調査報告】
2005510870.tif 000006
2005510870.tif 000007