(57)【要約】      （修正有）【課題】２枚単位処理でのウエハ切替時間を短縮し、スループットを高める。【解決手段】上アーム３４ａは未処理ウエハ１、１を保持し待機する。レシピ完了時、第一保持ピン３９ａ、第二保持ピンが上昇する。アーム４７は上昇し、第二保持ピンの処理済ウエハ１Ａを受け取る。アームは受渡位置に移動し、下アーム３４ｂも受渡位置に移動する。第一保持ピンとアームが下降しウエハを下アームの上下フィンガーに受け渡す。下アームが収縮し処理済ウエハを搬出する。下アームはゲートバルブ口から退避し、上アームは対向する。上アームが伸長し未処理ウエハを処理室１６に搬入する。第一保持ピンとアームが上昇し上アームのウエハを受け取る。第一、第二保持ピンが下降しウエハを第一処理部３６と第二処理部３８に受け渡す。【選択図】図８
2011023505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に処理を施す処理室と、
前記基板を保持部で保持して前記処理室へ搬送する外側搬送装置を備えた搬送室と、
前記処理室内に設けられて前記基板の一を保持部で保持して搬送する内側搬送装置と、
前記外側搬送装置および内側搬送装置を制御する制御手段と、
を備えている基板処理装置において、
前記制御手段は、前記外側搬送装置の保持部の動作と前記内側搬送装置の保持部の動作とを並行に実施することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという）を作り込む半導体ウエハ（以下、ウエハという）に絶縁膜や金属膜および半導体膜を形成する基板処理装置としては、２枚のウエハを処理室に搬入して同時に成膜する二枚葉半導体製造装置がある。
従来の二枚葉半導体製造装置としては、ウエハに処理を施す処理室へウエハを上フィンガーと下フィンガーとで保持して搬送する外側搬送装置を備えた搬送室と、処理室内に設けられてウエハを１枚ずつアームで保持して搬送する内側搬送装置と、外側搬送装置および内側搬送装置を制御するコントローラと、を備えているものがある。例えば、特許文献１参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した二枚葉半導体製造装置においては、キャリアで運ばれてきた２５枚のウエハを、外側搬送装置が上フィンガーと下フィンガーとで保持して２枚単位で処理室に搬入し、指定されたプロセスレシピに従い処理を行う。このとき、プロセス実行中に次に搬入予定の未処理ウエハを予め一方のフィンガーに保持する。先のプロセスが終了すると、空いているフィンガーで処理室から処理済ウエハを取り出し、他方のフィンガー上の未処理ウエハを処理室に搬入するスワップ搬送処理を行う。このことにより、２枚単位処理での高スループットと、ウエハ切替時間の短縮を実現している。
【０００５】
本発明の目的は、２枚単位処理での基板切替時間をより一層短縮し、スループットをより一層高めることができる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）基板に処理を施す処理室と、
前記基板を保持部で保持して前記処理室へ搬送する外側搬送装置を備えた搬送室と、
前記処理室内に設けられて前記基板の一を保持部で保持して搬送する内側搬送装置と、
前記外側搬送装置および内側搬送装置を制御する制御手段と、
を備えている基板処理装置において、
前記制御手段は、前記外側搬送装置の保持部の動作と前記内側搬送装置の保持部の動作とを並行に実施することを特徴とする基板処理装置。
（２）複数の基板を処理室において処理するに際して、前記複数の基板を保持部で保持して搬送する外側搬送装置における前記保持部の動作と、前記処理室内に設けられて前記基板の一を保持部で保持して搬送する内側搬送装置の前記保持部の動作とを並行に実施することを特徴とする基板処理方法。
【発明の効果】
【０００７】
前記した手段によれば、２枚単位処理での基板切替時間をより一層短縮し、スループットをより一層高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態である二枚葉半導体製造装置を示す模式的平面断面図である。
【図２】その縦断面図である。
【図３】その処理室を示す斜視図である。
【図４】そのウエハ処理時の内側移載装置周辺を示す平面図である。
【図５】ウエハ移載フローを示す各模式的平面図および各縦断面図である。
【図６】ウエハ移載フローの続きを示す各模式的平面図および各縦断面図である。
【図７】ウエハ並行搬送フローを示す各縦断面図である。
【図８】ウエハ並行搬送フローの続きを示す各縦断面図である。
【図９】ウエハ並行搬送フローの続きを示す各縦断面図である。
【図１０】ウエハ並行搬送フローの続きを示す各縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面に即して説明する。
【００１０】
本実施形態において、本発明に係る基板処理装置は、二枚葉半導体製造装置１０として構成されている。
図１に示されているように、二枚葉半導体製造装置１０は搬送室１２を中心として、２つのロードロック室１４ａ、１４ｂおよび２つの処理室１６ａ、１６ｂが配置されている。２つのロードロック室１４ａ、１４ｂの上流側にはフロントモジュールであるＥＦＥＭ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ  Ｍｏｄｕｌｅ）１８が配置されている。
【００１１】
図示しないが、ＥＦＥＭ１８は３台のキャリアを搭載することができる構造になっている。キャリアには２５段のスロットが形成されており、各段のスロットはウエハを１枚ずつ保持するように構成されている。したがって、キャリアは最小１枚から最大２５枚のウエハを収容可能である。
図示しないが、ＥＦＥＭ１８内にはウエハ移載装置（wafer transfer equipment）が設置されており、ウエハ移載装置は大気中にて同時に複数枚（通例、５枚）を移載することができる。ウエハ移載装置は２つのロードロック室１４ａ、１４ｂとの間のウエハ移載を可能にしている。
【００１２】
図２に示されているように、ロードロック室１４ａ、１４ｂには支持台２０が設けられており、支持台２０は２５枚のウエハを縦方向に一定間隔を隔てて収容する。支持台２０は、例えば炭化珪素やアルミで構成しており、上部板２２と下部板２４とを接続する例えば３つの支柱２６を有する。支柱２６の長手方向内側には例えば２５個の載置部２８が平行に形成されている。
また、支持台２０は、ロードロック室１４ａ、１４ｂ内において、鉛直方向に移動（上下方向に移動）するように構成されているとともに、鉛直方向に延びる回転軸を軸として回転するように構成されている。
【００１３】
搬送室１２には、外側搬送装置としてのウエハ移載装置３０が設置されている。ウエハ移載装置３０はロードロック室１４ａ、１４ｂと処理室１６ａ、１６ｂとの間でウエハ１を搬送する。ウエハ移載装置３０は保持部としてのアーム３４を備えており、アーム３４にはフィンガーアッシー３２が設けられている。フィンガーアッシー３２は上フィンガー３２ａと下フィンガー３２ｂとを有する。上フィンガー３２ａと下フィンガー３２ｂとは同一の形状をしており、上下方向に所定の間隔で離間され、アーム３４からそれぞれ略水平に同じ方向に延びて、ウエハ１をそれぞれ支持する。アーム３４は鉛直方向に延びる回転軸を中心として回転するように、かつ、水平方向に移動するように構成されている。
搬送室１２と処理室１６ａ、搬送室１２と処理室１６ｂは、ゲートバルブ３５（図３参照）を介してそれぞれ連通している。
【００１４】
したがって、搬送室１２に設置されたウエハ移載装置３０は、ロードロック室１４ａ、１４ｂにストックされた未処理ウエハを同時に２枚ずつゲートバルブ３５を介して処理室１６ａ、１６ｂへ移載することができるとともに、処理済ウエハを一度に２枚ずつ処理室１６ａ、１６ｂからロードロック室１４ａ、１４ｂに移載することができる。
【００１５】
図３に示されているように、処理室１６には２つの保持台３７、３７が載置されている。搬送室１２側の保持台３７を第一処理部３６、他方の保持台３７を第二処理部３８とする。第一処理部３６と第二処理部３８はおのおの独立した構造となっており、装置全体からみると、ウエハ処理流れ方向と同方向一列になっている。すなわち、第二処理部３８は、搬送室１２から第一処理部３６を挟んで遠方に配置されている。
第一処理部３６と第二処理部３８とは連通し、処理室１６内は３００℃までの昇温が可能である。第一処理部３６と第二処理部３８は、例えばアルミニウムで形成され、内挿したヒータ（不図示）により加熱される。
省スペース、低コスト化の目的を達成するため、ロードロック室１４ａ、１４ｂ、搬送室１２および処理室１６ａ、１６ｂを例えばアルミニウム一部品にて形成してもよい。
【００１６】
処理室１６内の第一処理部３６と第二処理部３８の間の内側寄りには、内側搬送装置としての処理室内ウエハ移載装置（以下、内側移載装置という）４０が設けられている。内側移載装置４０はウエハ移載装置（以下、外側移載装置という）３０によって搬送された２枚の未処理ウエハのうちの１枚を第二処理部３８に移載し、さらに、第二処理部３８の処理済ウエハを外側移載装置３０のフィンガーアッシー３２上へ移載する。
【００１７】
図４は、処理室１６内の内側移載装置４０が第二処理部３８側に待機している時（ウエハ処理時）の状態を示す。
内側移載装置４０は保持部としてのアーム４７を備えており、アーム４７は、ウエハの外径より大きな円弧部４３ａと、円弧部４３ａから切欠かれた切欠き部４３ｂと、円弧部４３ａから円弧部の中心に向かって略水平に設けられたウエハを載置する爪部４３ｃと、円弧部４３ａを支えるフレーム部４３ｄと、を有する。
円弧部４３ａとフレーム部４３ｄとは連続して形成され、アーム４７から略水平に装着され、爪部４３ｃを介してウエハ１を支持する。
アーム４７は、鉛直方向に延びる軸部４３ｅを回転軸として回転するように、かつ、鉛直方向に昇降するように構成されている。
切欠き部４３ｂは、軸部４３ｅが回転し、第一処理部３６側に位置するときに、搬送室１２と処理室１６との間に設けられたゲートバルブ３５と向かい合う位置に配置する。
したがって、内側移載装置４０は、回転軸である軸部４３ｅが回転し、昇降する。このような動作を行うことで、外側移載装置３０によって処理室１６内に搬送された２枚のウエハのうち、１枚のウエハを第一処理部３６上方から搬送室１２の遠方にある第二処理部３８に搬送して載置することができる。
内側移載装置４０は、第一処理部３６および第二処理部３８からの熱輻射により高温（２００℃くらい）になるため、耐プラズマ性、耐高熱性である例えばアルミナセラミックス、石英、ＳｉＣ（炭化珪素）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）等から形成するのが好ましい。金属部品に比べ熱膨張係数の小さい例えばアルミナセラミックスで形成することで、熱変形によるたわみ等による搬送信頼性劣化を防止することができる。ただし、内側移載装置４０の基部には位置・レベル調整のため、金属部品を使用する。
【００１８】
第一処理部３６および第二処理部３８は、処理室１６内において固定部材（不図示）により装置本体１１に固定されている。第一処理部３６外周には３つの第一保持ピン３９ａが鉛直方向に貫通しており、第一保持ピン３９ａが上下に昇降することで、ウエハ１を略水平に昇降させる。第二処理部３８外周には３つの第二保持ピン３９ｂが鉛直方向に貫通しており、第二保持ピン３９ｂが上下に昇降することで、ウエハ１を略水平に昇降させる。したがって、ゲートバルブ３５を介して外側移載装置３０により搬送されたウエハ１は、保持ピン３９ａ、３９ｂを介して保持台３７に載置されるようになっている。つまり、モータが回転および逆回転することにより、第一保持ピン３９ａ、第二保持ピン３９ｂが上下方向に移動する。
【００１９】
図５および図６に処理室１６内におけるウエハ移載のフローの概要を示す。
図５（ａ）〜（ｄ）および図６（ｅ) 〜（ｈ）において、上図は処理室１６の上面図であり、下図は上図の断面をイメージした図で、説明用図面である。
下図では、第一保持ピン３９ａの一つが第一処理部３６内のゲートバルブ３５に近い箇所に設けられている。これは説明の便宜上のものである。実際には上図のように、第一処理部３６内のゲートバルブ３５に近い箇所、すなわち、外側移載装置３０が図５（ｃ）上図のように待機する箇所には、第一保持ピン３９ａは設けられていない。
なお、以下の説明において、二枚葉半導体製造装置１０を構成する各部の動作はコントローラ８４により制御する。
まず、処理室１６内は搬送室１２と同圧に減圧化される。
【００２０】
（ステップ１  図５（ａ））
ゲートバルブ３５が開き、第一処理部３６の第一保持ピン３９ａと第二処理部３８の第二保持ピン３９ｂが上昇する。内側移載装置４０は第二処理部３８側に待機し、第一保持ピン３９ａ、第二保持ピン３９ｂと共に上昇する。
【００２１】
（ステップ２  図５（ｂ））
内側移載装置４０は、軸部４３ｅが回転することで、略水平に第一処理部３６側へ移動する。この際、内側移載装置４０の切欠き部４３ｂは、ゲートバルブ３５と向かい合っている。
【００２２】
（ステップ３  図５（ｃ））
外側移載装置３０が上フィンガー３２ａと下フィンガー３２ｂに載置された２枚のウエハ１、１を同時に搬送しながら、搬送室１２からゲートバルブ３５を介して処理室１６に移動し、第一処理部３６の上方にて停止する。その際、内側移載装置４０はフィンガーアッシー３２の上フィンガー３２ａと下フィンガー３２ｂの間に収まる高さ位置にて待機している。
【００２３】
（ステップ４  図５（ｄ））
外側移載装置３０はそのまま動作しない状態にて、第一処理部３６の第一保持ピン３９ａが上昇し、下フィンガー３２ｂに載置されたウエハを第一保持ピン３９ａ上に載置する。さらに、内側移載装置４０が上昇することで、上フィンガー３２ａに載置されたウエハを内側移載装置４０の爪部４３ｃ上に載置する。
【００２４】
（ステップ５  図６（ｅ））
外側移載装置３０は、搬送室１２内に戻る。
【００２５】
（ステップ６  図６（ｆ））
内側移載装置４０は、ウエハ１を載置した状態で、軸部４３ｅが回転することで略水平に第二処理部３８側へ移動する。
ゲートバルブ３５が閉まる。
【００２６】
（ステップ７  図６（ｇ））
軸部４３ｅが下降して、内側移載装置４０は、第二処理部３８の外周下方に移動する。
内側移載装置４０はウエハ処理中も処理室１６内に待機することになるため、第二処理部３８上方から供給される処理ガス（例えばＯ2 ラジカル等）のガスの流れを阻害し、ウエハ面内の均一性を悪化させる危惧がある。そのため、第二処理部３８の外周のガス流れを阻害しない高さへと移動する。
【００２７】
（ステップ８  図６（ｈ））
第一処理部３６の第一保持ピン３９ａおよび第二処理部３８の第二保持ピン３９ｂがウエハ１を略水平に保持した状態で略同時に下降し、ウエハ１を保持台３７に載置する。すなわち、それぞれのウエハと、それらのウエハに対応した保持台との距離が互いに等しくなるよう、ウエハを下降させる。第一処理部３６および第二処理部３８それぞれのウエハへの熱影響を同じにするためである。
熱影響を同じにすることにより、例えばそれぞれのウエハのアッシングレートを均一にすることができる。まったく同じ熱影響とする必要は無く、アッシングレートが均一にさえなれば、誤差があってもよい。誤差は、例えば２秒程度である。
第一保持ピン３９ａと第二保持ピン３９ｂを略同時に下降して、熱影響を同じとする代わりに、ヒータを個別に制御してもよい。
また、本実施形態では、保持ピン３９が下がるが、保持台３７が上下するように構成してもよい。
【００２８】
その後、処理室１６内にガスを供給し、プラズマ生成（アッシング処理）がなされ、基板処理後は、逆のシーケンスを実行し、処理済ウエハ１、１を搬出する。
【００２９】
図７〜図１０に本発明の特徴である並行搬送フローを示す。
図７〜図１０は図５および図６の下図をイメージした縦断面図である。
なお、以下の説明において、二枚葉半導体製造装置１０を構成する各部の動作はコントローラ８４により制御する。外側移載装置３０は保持部としての上アーム３４ａと下アーム３４ｂとを備える。
【００３０】
（ステップ１  図７（ａ））
外側移載装置３０は次処理予定の２枚のウエハ１、１を上アーム３４ａによって保持し、レシピ処理が完了するまで待つ。
【００３１】
（ステップ２  図７（ｂ））
レシピ処理が完了した時点で、処理室１６は搬送室１２と同圧に減圧される。
処理室１６のゲートバルブ３５が開き、第一処理部３６の第一保持ピン３９ａと第二処理部３８の第二保持ピン３９ｂが上昇する。内側移載装置４０はアーム４７を第二処理部３８側に待機させる。
【００３２】
（ステップ３  図７（ｃ））
内側移載装置４０はアーム４７を上昇させることにより、第二保持ピン３９ｂが保持した処理済ウエハ１Ａをアーム４７に受け取らせる。
【００３３】
（ステップ４  図８（ｄ））
内側移載装置４０はアーム４７を処理室１６内の受け渡し位置に移動させる。同時に、外側移載装置３０は下アーム３４ｂを処理室１６内の受け渡し位置に移動させる。
【００３４】
（ステップ５  図８（ｅ））
第一保持ピン３９ａおよびアーム４７が下降することにより、第一保持ピン３９ａ上の処理済ウエハ１Ａおよびアーム４７上の処理済ウエハ１Ａを下アーム３４ｂの下フィンガー３２ｂおよび上フィンガー３２ａにそれぞれ受け渡す。
【００３５】
（ステップ６  図８（ｆ））
外側移載装置３０は下アーム３４ｂを収縮作動させることにより、２枚の処理済ウエハ１Ａ、１Ａを処理室１６から同時に搬出する。
【００３６】
（ステップ７  図９（ｇ））
外側移載装置３０は２枚の処理済ウエハ１Ａ、１Ａを保持した下アーム３４ｂをゲートバルブ口から退避させるとともに、２枚の未処理ウエハ１、１を保持した上アーム３４ａを処理室１６のゲートバルブ口に対向させる。
【００３７】
（ステップ８  図９（ｈ））
外側移載装置３０は２枚の未処理ウエハ１、１を保持した上アーム３４ａを伸長作動させることにより、２枚の未処理ウエハ１、１を処理室１６に搬入する。これにより、内側移載装置４０のアーム４７が上フィンガー３２ａに保持されたウエハ１の真下で対向し、第一処理部３６の第一保持ピン３９ａが下フィンガー３２ｂに保持されたウエハ１の真下で対向する。
【００３８】
（ステップ９  図９（ｉ））
第一保持ピン３９ａおよびアーム４７が上昇することにより、上アーム３４ａの上フィンガー３２ａ上のウエハ１および下フィンガー３２ｂ上のウエハ１を、アーム４７および第一保持ピン３９ａがそれぞれ受け取る。
【００３９】
（ステップ１０  図１０（ｊ））
外側移載装置３０は上アーム３４ａを収縮作動させることにより、空の上アーム３４ａを処理室１６から退避させる。内側移載装置４０はウエハ１を保持したアーム４７を第二処理部３８の真上に移動させる。
【００４０】
（ステップ１１  図１０（ｋ））
内側移載装置４０はアーム４７を下降させることにより、アーム４７上のウエハ１を第二処理部３８の第二保持ピン３９ｂに受け渡す。
【００４１】
（ステップ１２  図１０（ｌ））
第一保持ピン３９ａおよび第二保持ピン３９ｂが下降することにより、ウエハ１、１を第一処理部３６および第二処理部３８にそれぞれ受け渡す。
【００４２】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００４３】
（１）外側移載装置のアームと内側搬送装置のアームとを並行動作させることにより、処理済ウエハと未処理ウエハとのスワップ処理時間を短縮することができるので、二枚葉半導体製造装置のスループットを高めることができる。
【００４４】
（２）外側移載装置の上アームと下アームとを効率的に使用することができるので、二枚葉半導体製造装置のスループットをより一層高めることができる。
【００４５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００４６】
例えば、本発明は、ウエハに絶縁膜や金属膜および半導体膜を形成する成膜処理に限らず、酸化処理や拡散処理、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフローやアニール等々の基板処理全般に適用することができる。
【００４７】
また、ＩＣを作り込むウエハに処理を施す基板処理装置に限らず、ＬＣＤ装置のガラス基板に処理を施す基板処理装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１      ウエハ（基板）
１Ａ    処理済ウエハ
１２    搬送室
１６    処理室
３０    外側移載装置（外側搬送装置）
３２ａ  上フィンガー
３２ｂ  下フィンガー
３４ａ  上アーム（保持部）
３４ｂ  下アーム（保持部）
３５    ゲートバルブ
３６    第一処理部
３８    第二処理部
３９ａ  第一保持ピン
３９ｂ  第二保持ピン
４０    内側移載装置（内側搬送装置）
４７    アーム（保持部）
【図１】
2011023505.tif 000003
【図２】
2011023505.tif 000004
【図３】
2011023505.tif 000005
【図４】
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【図５】
2011023505.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011023505.tif 000009
【図８】
2011023505.tif 000010
【図９】
2011023505.tif 000011
【図１０】
2011023505.tif 000012