(57)【要約】【解決手段】  物品を真空支援処理するための方法と装置が開示されており、ここでは、システムの効率と製品の品質を高めるために、段取り室（１５）と処理室（１１）を実質的に等しい低圧に維持しながら物品は両室間で移動させ、且つ、処理の前及び後に物品を移送するために磁気連結式駆動機構（４３）が使用されている。【選択図】          図１
2007537606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品を処理するための方法において、
物品を処理するための第１室であって、第１の直線搬送アレイと、前記直線搬送アレイに可動的に接続されているキャリアと、を備えている第１室を提供する段階と、
物品を段取りするための第２室であって、第２の直線搬送アレイを備えている第２室を提供する段階と、
前記第１室と前記第２室の間に、前記両室と連通して配置されている第１仕切り弁であって、前記第１室を密閉する閉位置と、前記第１室と前記第２室の間に搬入路を与える開位置とを有している第１仕切り弁を提供する段階と、
物品を装填し、取り出すためのドックステーションを提供する段階と、
前記第２室と前記ドックステーションの間に、前記両者と連通して配置されている第２仕切り弁であって、前記第２室を密閉する閉位置と、前記第２室と前記装填ドックの間に搬入路を与える開位置とを有している第２仕切り弁を提供する段階と、
前記第１又は第２室と連通させて少なくとも１つの真空ポンプを提供する段階と、
物品を支持するキャリアであって、前記直線搬送アレイと連通しているキャリアを提供する段階と、
前記キャリア上に少なくとも１つの物品を装填する段階と、
少なくとも１つのキャリアを、前記直線搬送アレイを介して前記第１室と前記第２室の間を搬送している間は、前記第１及び第２室内に低圧を確立し維持する段階と、
前記キャリアに保持されている物品を前記第１室内で処理する段階とを備える方法。
【請求項２】
前記ドックステーションは、物品装填機と取り出し機を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記直線搬送アレイは、油圧系、電気機械系、及び磁気連結式駆動系から成る群より選択された駆動系を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記直線搬送アレイは、磁気連結式駆動系を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１仕切り弁を前記閉位置に配置し、真空ポンプを作動させて前記第１室内の圧力を下げる段階と、
前記第２仕切り弁を開き、少なくとも１つの物品が装填されたキャリアを前記ドックステーションから前記第２室へと送り込む段階と、
前記第２仕切り弁を閉じ、前記第２室内の圧力を前記第１室内の圧力と実質的に同じ圧力まで下げる段階と、
前記第１仕切り弁を開き、前記キャリアを前記第２室から前記第１室へと送り込み、前記物品を処理する段階と、を更に含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１仕切り弁が開く前は、前記第１室と前記第２室の間に、所定の圧力差が存在している、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記所定の圧力差は、約１０-1トル未満である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記直線搬送アレイを、前記キャリアを実質的に同じ圧力の両室間をレールガイドに沿って搬送することに、従事させる段階を更に含んでいる、請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記物品を前記キャリアに装填する段階は、ロボットによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
物品供給源から、前記キャリアに装填される複数の物品を提供する段階と、
前記ロボットを、前記物品を前記キャリアに装填することに従事させる段階と、を更に含んでいる、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
物品を処理した後、前記第２仕切り弁を前記閉位置に、前記第１仕切り弁を前記開位置に向かわせる段階と、
前記キャリアを前記第１室から前記第２室に向かわせる段階と、
前記第１仕切り弁を前記閉位置に向かわせる段階と、
前記第２仕切り弁を開けて、ロボットに処理済の物品を前記キャリアから取り出させる段階と、を更に含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記直線搬送系は、磁気連結式駆動機構を備えている、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
低圧環境で物品を処理するための方法において、
第１室と第２室の間に第１仕切り弁を設ける段階と、
処理される物品を提供する段階であって、前記物品はドックステーションで提供される段階と、
前記物品を、前記ドックステーションから第２仕切り弁を通して前記第２室に移送する段階と、
前記第１及び第２室を略同じ圧力に実質的に平衡化して、前記物品を前記第２室から前記第１仕切り弁を通して前記第１室まで、横方向に支持されたレールガイドを備えた直線搬送系に沿って搬送する段階と、
前記物品を処理する段階と、
前記物品を前記第１室から前記第１仕切り弁を通して前記第２室まで、横方向に支持されたレールガイドを備えた直線搬送系に沿って搬送する段階とを備える方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２仕切り弁を開位置又は閉位置にして、前記物品を、実質的に一定の圧力に曝しながら、前記第１室に対して搬入及び搬出し易くする段階を、更に含んでいる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１室での物品処理の間に、前記第１仕切り弁を閉位置にすると同時に、少なくとも１つの処理対象物品を前記第２室に導入する段階と、
少なくとも１つの物品を前記第２室に導入した後、前記第２仕切り面を閉位置にして、前記第１仕切り弁を開位置にする段階と、
少なくとも１つの物品を、前記第１室から前記第１仕切り弁を通して前記第２室まで、前記直線搬送系に沿って搬送する段階と、
少なくとも１つの物品を、前記第２室から前記第１仕切り弁を通して前記第１室まで、前記直線搬送系に沿って搬送する段階と、を更に含んでいる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記直線搬送系は、磁気連結式駆動機構である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記ドックステーションを、前記第１及び第２室と実質的に同じ圧力に維持する段階を更に含んでいる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
低圧環境で物品を処理するための装置において、
物品を処理するための第１室であって、第１直線搬送アレイと、前記直線搬送アレイに可動的に接続されているキャリアと、を備えている第１室と、
物品を前記第１室に送り込むか、又は前記第１室から取り出すように段取りするための第２室であって、キャリアに可動的に接続されている第２の直線搬送アレイを備えている第２室と、
前記第１室と前記第２室の間に、前記両室と連通して配置されている第１仕切り弁であって、前記第１室を密閉する閉位置と、前記第１室と前記第２室の間に搬入路を与える開位置とを有している第１仕切り弁と、
物品を装填し、取り出すためのドックステーションと、
前記第２室と前記ドックステーションの間に、前記両者と連通して配置されている第２仕切り弁であって、前記第２室を密閉する閉位置と、前記第２室と前記装填ドックの間に搬入路を与える開位置とを有している第２仕切り弁と、
前記第１又は第２室と連通している少なくとも１つの真空ポンプと、を備えている装置。
【請求項１９】
少なくとも１つのキャリアが前記第１室と前記第２室の間を搬送されている間、及び前記キャリアに保持されている前記物品が前記第１室で処置されている間は、前記第１及び第２室には低圧が確立され維持されている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
前記キャリアは複数の物品を支持している、請求項１８に記載の装置。
【請求項２１】
前記物品は複数のウェーハを含んでいる、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記キャリアはドーム型である、請求項１８に記載の装置。
【請求項２３】
前記直線搬送アレイは、磁気連結式駆動機構、油圧式駆動機構、空圧式駆動機構、電気機械式駆動機構、及び機械式駆動機構から成る群より選択された駆動機構を備えている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２４】
前記直線搬送アレイは、少なくとも１つの磁気連結式駆動機構を備えている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２５】
ウェーハを処理する前に、前記ウェーハを前記キャリアに向かわせるための自動化された手段を更に備えている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２６】
処理済のウェーハを前記キャリアから取り出すための自動化された手段を更に備えている、請求項１８に記載の装置。
【請求項２７】
前記自動化された手段はロボットを備えている、請求項２５に記載の装置。
【請求項２８】
前記自動化された手段はロボットを備えている、請求項２６に記載の装置。
【請求項２９】
前記第１ステーション及び第２ステーションは、実質的に等しい圧力に維持されている、請求項１８に記載の装置。
【請求項３０】
前記ドッキングステーションは、前記第１及び第２室と実質的に同じ圧力に維持されている、請求項１８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概括的には、低圧環境で物品を製造する分野に関する。更に厳密には、本発明は、真空室内で、蒸発、蒸着、スパッタリング、プラズマエッチングなどで処理される集積回路の様な小さなの構成要素を、搬送し及び取り扱うための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は、大抵の場合、シリコン（Ｓｉ）半導体、又はガリウム砒素（ＧａＡｓ）及び窒化ガリウムの様な化合物半導体の何れかの半導体ウェーハ基板上に形成されるが、この集積回路には、普通は、各ウェーハ上に多数の集積回路の複製品を形成する過程で、１つ又はそれ以上の処理が真空室内で施される。１つ又はそれ以上のウェーハを処理室に装填し又は取り出す度に、真空処置室を通気して、その後、処理を継続する前に再び真空状態を確立する、という非効率的なことを継続的に行わなくともよいように、ウェーハは、中間のロードロック室を通して移送される場合が多い。
【０００３】
処理対象のウェーハ及び他の物品は、先ず、２つの室を繋いでいる仕切り弁が閉じた状態で、外側仕切り弁を通してロードロック室内に入れられる。この様に、処理室は、物品の装填及び取り出し中も、その処理圧力又はそれに非常に近い圧力に維持される。次に、外側仕切り弁は、処理対象物品がロードロック室に入った状態で閉じられ、次いで、ロードロック室内の圧力が下げられる。その後、処理室とロードロック室の間の仕切りを開き、処理対象物品は、ロードロック室から処理室に移される。処理された物品を処理室から取り出す際は、ロードロック室が処理室と同じ減圧状態のときに、上記段階が逆の順序で行われる。処理された物品のスループットを上げるために、既知の真空処理機には、２つのロードロック室を別々の仕切り弁で処理室に接続している機械もあり、その場合、一方のロードロック室を搭載用に、他方のロードロック室を取り出し用に使用している。共有譲渡されている米国特許第６，６０９，８７７号、及び２００３年７月１７日出願の係属中の分割出願第１０／６２１，７００号を、共に、本明細書の一部であるかのように、その内容全体を参考文献としてここに援用する。上記特許は、成長室内での特定の制約された物品の移送を介して、物品のスループットを高めるため、成長室内で物品を移動するための有用な方法と装置を開示している。しかしながら、更に高いシステム効率と生産性及び製品品質を追及するには、実用的且つ大規模展開可能な解が求められる。
【特許文献１】米国特許第６，６０９，８７７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
処理室又はロードロック室の処理真空への「ポンプダウン」速度は、室の容積、全表面積に依存し、一般には、システムの生産性、作業効率、及び所有権費用に不利益をもたらす。上記米国特許に記載されているものの様な既知の処理室には、物品が処理を受けるために載置されるキャリアを回転方向に位置決めする必要がある。この回転位置決めには、複数のキャリアの「スワップ」、即ち処理された物品を保持しているキャリアを、これから処理する物品を保持しているキャリアと交換すること、が含まれる。この回転同時交換には、室内の処理及び段取り領域内に相当大きな面積を必要とする。室の作業上必要とされる容積を減らした物品移送システムがあれば、非常に好都合である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、必要な室容積を大幅に削減し、ひいてはその分だけ処理システムの真空又は「ポンプダウン」要件を緩和した、処理室用の物品移送システムに着眼している。この様にポンプダウン時間を削減すると、比例的にシステムのサイクル時間が短縮するので、システムのダウンタイムが減ると共にシステムの生産量と生産性が大幅に増加する。
【０００６】
本発明は、インライン直線状物品移送装置、即ち、室内で大きなシステム構成要素を全回転させる必要の無い直線移送システムに着眼している。本発明によれば、処理済物品は、インライン物品移送装置を介して、処理される物品と入れ替えられるので、全般的及び特定のシステムの大きさ、生産性、作業効率、及び所有費用にとって有益な効果が得られる。
【０００７】
本発明の或る態様によれば、物品を真空処理するための方法が開示されており、同方法は、直線状の搬送アレイと、この直線搬送アレイに可動的に接続されているキャリアと、を備えている第１真空室によって物品を処理するため、第１室を提供する段階を含んでいる。物品を第１真空室に送り込むため、又は第１室と第２室の間に協働するように配置された直線搬送アレイを介して物品を第１室から第２室に送るための、段取り用の第２真空室が提供されている。第１仕切り弁が、第１室と第２室の間に、両室と連通して設けられ配置されている。第１仕切り弁は、第１室を密閉し、第１室を第２室から分離する閉位置と、第１室と第２室との間に搬入路を与える開位置を有している。物品を装填し、取り出すために、ドックステーションが設けられている。更に、第２仕切り弁は、第２室とドックステーションの間に、両者と連通して配置されており、第２仕切り弁は、第２室を密閉してドックステーションから分離する閉位置と、第２室とドックステーションの間に搬入路を与える開位置を有している。少なくとも１つの真空ポンプが、第１又は第２室と連通して設けられており、真空成長室内で処理対象物品を支持するために、キャリアが提供されている。キャリアは、直線搬送アレイと連通しており、キャリアの上には少なくとも１つの物品が処理するために装填される。処理サイクル中は、第１室と第２室の間を少なくとも１つのキャリアが搬送されている間、第１及び第２室には、真空によって低圧が確立され維持されている。第２室（段取り室）から第１室（処理室）に向けて移動させる場合は、未処理の物品が、処理のために第１室に移される。第１室から第２室に向けて移動させる場合は、処理済の物品が、処理室（第１室）から段取り領域（第２室）に移されて、キャリアから取り外される。システムの効率を高め、サイクル時間を短縮して、生産量を増やすために、少なくとも第１及び第２室は略同一圧力に維持されている。また、本発明の特徴は、仕切り弁の動作、特に、システム作動中に第１室（処理室）をポンプダウンした低圧状態に維持する位置に配置される第１仕切り弁の動作である。この様に、小容積の第１室は、これから処理される物品を受け入れ新たに処理された物品を排出する際に、新規な直線搬送アレイが物品の搬送を指揮することに責任を負っており、大幅に変動する圧力に曝される必要が無いので、物品の処理は、全ての既知のシステムに比べて遙かに効率的である。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、或る好適な方法は、第１仕切り弁を閉位置に配置して、真空ポンプを作動させて第１室内の圧力を下げる段階を、更に含んでいる。次いで、第２仕切り弁を開き、その後に、少なくとも１つの物品が装填されたキャリアをドックステーションから第２室に送る段階が続く。次いで、第２仕切り弁を閉じ、システムを「ポンプダウンする」ことによって、第２室内の圧力を第１室の圧力と実質的に同じ圧力まで下げる。サイクル中のこの時点で、処理される物品を保持しているキャリアは、物品を処理するために第２室から第１室へと送られる。好適なことに、このキャリア移送は、別のキャリア上の既に処理が済んだ物品の、第１（処理）室から第２（段取り）室への移送に同期して起こる。第１室から第２室へ及び第２室から第１室へのキャリアの搬送は、本発明の直線搬送系を、実質的に同じ圧力になった両室の間でレールガイドに沿ってキャリアを搬送することに従事させることにより起こる。
【０００９】
本発明の又別の好適な態様によれば、直線搬送系は、磁気連結式駆動機構を備えており、処理される物品は、望ましくは閉鎖環境で、ロボットの様な自動化された手段によってキャリアに送られる。この様にして、自動化された手段は、望ましくは閉鎖環境で、処理済の物品のキャリアからの取り出しも指揮する。また、本発明の又別の態様では、処理される物品の載置と取り出し並びに処理済の物品の取り出しと収納は、それぞれ、第１及び第２室と連通しているドックステーションで実施されるが、このドッグステーションも、第１及び第２室内に維持されている圧力と実質的に同じ圧力下にある。
【００１０】
更に、本出願は、物品を処理するための第１室を備えている、低圧環境で物品を処理するための装置に着眼している。第１室は、直線搬送アレイと、この直線搬送アレイに可動的に接続されているキャリアとを備えている。この装置は、第１室へと送り込まれる物品を段取りし、第１室から処理済の物品を受けとるための第２室を更に備えている。第２室も、第１室からのアレイと協働する直線搬送アレイを備えている。第１室と第２室の間には、両室と連通して、第１仕切り弁が配置されている。第１仕切り弁は、第１室を密閉する閉位置と、第１室と第２室の間に搬入路を与える開位置を有している。物品を装填し、取り出すためのドックステーションは、第２仕切り弁に隣接して配置されており、第２仕切り弁が、第２室とドックステーションの間に、両者に連通して配置されている。第２仕切り弁は、第２室を密閉する閉位置と、第２室と装填ドックの間に搬入路を与える開位置を有している。少なくとも１つの真空ポンプが、第１又は第２室と連通しており、キャリアは直線搬送アレイと連通している。少なくとも１つのキャリアが、第１室と第２室の間を搬送されている間、及びキャリアに保持された物品が第１室で処理されている間は、第１及び第２室には低圧が確立され維持されている。好適なことに、直線搬送アレイは、磁気連結式駆動機構、油圧式駆動機構、空圧式駆動機構、電気機械式駆動機構、及び機械式駆動機構を含む、駆動機構を備えている。別の好適な実施形態では、キャリアには、自動化された手段、最適にはロボットによって、処理される物品が装填される。自動化された手段は、処理される物品を装填することの他に、物品の処理後に、処理された物品をキャリアから取り外すのにも使用される。
【００１１】
本発明の更に別の好適な実施形態では、装置は、真空ポンピングにより得られる低圧の様な、略等しい低圧までポンプダウンし、この低圧に維持することのできる第１（処理）室と第２（段取り）室とを備えている。或いは、ドックステーションも、低圧環境に維持されていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の追加的な特徴、利点、及び詳細は、以下の本発明の代表的な実施形態の説明に含まれており、その内容は添付図面と共に参照されたい。
図１と図２は、本発明の或る実施形態として、物品キャリア搬送機構を含んでいる本発明の装置を示しており、当該機構の構成と作動について以下説明する。この事例における物品は、半導体ウェーハであり、この半導体ウェーハは、キャリア２９上に載置され、ロードロック室１５に対し開位置にある仕切り弁１３を通って、真空処理室１１に入れられ、或いは取り出される。代わりに、他の型式の基板を、キャリアに載置して、同じように取り扱うこともできる。真空処理室１１で行われる処理には、例えば、ウェーハ又は他の基板上に蒸発源１７からの材料を堆積させることが含まれる。代わりに、真空処理室１１では、他の基板の処理を行ってもよい。仕切り弁１３が閉じると、真空ポンプ１９と付帯する弁とによって、室１１内の圧力が処理を実施するのに望ましいレベルにまで下げられる。ウェーハは、ドックステーション２７から仕切り弁２５を通してロードロック室１５に装填され、或いはロードロック室１５から取り出される。真空ポンプと、付帯する弁２１及び２３とは、仕切り弁２５が閉じていときに、ロードロック室１５内の圧力を下げるために作動する。
【００１３】
真空処理室１１内でまだ処理されていないウェーハは、２つのウェーはキャリア２９と３１の一方に載せられて、ロードロック室１５から真空処理室１１に搬入される。ウェーハは、真空処理室１１内で処理された後、上記キャリアの内の一方のキャリアに載せられて真空処理室１１から取り出される。キャリア２９と３１は、２つの室１１と１５の間で、このサイクルの往復移動を行う。他のキャリアは必要ないが、本発明では、任意の個数のキャリアの使用を考えている。キャリアは、定期的な洗浄時以外は、室１１と１５から取り出す必要は無い。図１と図２に示すように、キャリアは、円形の開口部が搬送され処理されるウェーハに覆われた逆ドーム形状（上に凸）を有している。本発明は、ここでの教示に照らして、蒸着の分野に関わる当業者には自明であると思われるあらゆる構成のキャリアの使用を考えている。真空処理室１１内での蒸着処理では、例えば、上記開口部を通して蒸気がウェーハに当たる。キャリア２９と３１の形状は、ウェーハを、蒸着にとって望ましい角度に保持する。従って、キャリアは、実行される特定の処理の要件次第で、異なる形状及び／又は構造を有するように製作してもよい。
【００１４】
ウェーハは、装填ドック２７に設置された６軸全関節運動型クリーンルームロボットの様なロボット３３で、キャリアの１つから取り出され、或いはキャリアに装填される。代わりに、ロボットは、個々のウェーハをひっくり返すフリップ動作性能を備えた４軸ロボットでもよい。或る実施形態では、キャリア全体が丁度ドックステーションに戻ったばかりで、従って、キャリアは複数の処理済ウェーハを保持している状態であるとすると、ロボットのアームは、ウェーハをキャリア３１から取り外して、ドックに配置されているウェーハカセット３５に入れる（図３Ａから図３Ｊ）。次いで、ロボットのアームは、望ましくは、カセットから未処理のウェーハを摘み上げて、キャリア上の先に処理済ウェーハを取り出したのと同じ位置に置く。好適なことに、次に、割り出し機構３９が、ウェーハの装填及び取り出し処理の間、キャリア３１が載っていて係合されていたホルダ４１を回転させる。キャリア３１は、回転式に割り出されて、別の処理済ウェーハをロボット３３に摘み上げられる位置に配置する。この他のウェーハも、次いで、カセットに動かされ、そして新しいウェーハがカセットからキャリア３１上の同じ位置に移される。これは、キャリア３１上の全ての処理済ウェーハが未処理のウェーハに置き換えられるまで継続され、その後、キャリア３１は、ロードロック室１５から真空処理室１１に移され、処理されたばかりのウェーハが入っているキャリア２９は、室１５に移され、そこで、処理済ウェーハが、ロボット３３によって新たな未処理ウェーハと交換されることになる。代わりに、新しいウェーハがキャリアに載せられる前に、全ての処理済ウェーハを取り外してもよい。
【００１５】
カセット３５が処理済ウェーハで一杯になると、このカセットは装填ドック２７から取り出され、未処理のウェーハで満たされたカセットと交換され、この新しいカセットのウェーハと交換が続けられる。幾つかの標準的な型式のカセットの何れを採用してもよい。随意的に、ＳＭＩＦ（標準機械インターフェース）準拠のカセットを使用してもよい。また、カセットに入れる前に、ウェーハ上の或る造形に関して処理済ウェーハの回転位置を整列させるために、装填ドック２７にプリアライナーを設けるという別のオプションもある。装填ドック２７は、清浄な環境を維持するために、ＵＬＰ  ＡフィルタＦＦＵ（ファンフィルタユニット）を含んでいるのが望ましい。別の実施形態では、ドックステーションも、低圧環境に保たれている。
【００１６】
キャリア２９と３１は、搬送機構４３により、室１１と１５の中、及び両室の間で往復運動を行う。この実施形態では、この機構は、２セットのレールを含んでおり、一方のセットのレール４５ともう一方のセットのレール４７が図示されているが、これら２セットのレールの内のもう１つのレールは、隠れて見えない。各セットのレールは、チャンバ１１又は１５の一方又は両方のキャリアを上昇又は下降させるために、ウェーハキャリアの互いに反対側に配置されている。これら２セットのレールは、適切なモーター源（図示せず）により縦枠４９（Ｚ軸）に沿って上昇又は下降する。本例では、レールは、動作の間ずっと一定の間隔を空けた状態に維持されている。これは、一方のセットのレールが、他方のセットのレールに保持されているキャリア上のウェーハに偶発的に押し付けられる事態を防止し、高価なウェーハを傷付ける可能性を低減する点で、或る種の安全性を提供している。各セットのレールは、他方のセットのレールとは独立的に、室１１と１５の間を直線搬送系（Ｘ軸）に沿って横方向に可動である。説明している特定の例では、上側のセットの２つのレールは、更に、僅かな距離であるが、互いに対して（Ｙ軸）接近する方向及び遠ざかる方向に可動であるが、この様な動作は下側のレールセットには不要である。この複雑な動作は、キャリア２９と３１を、室１１と１５の中、及び両室間の両方で、係合、係合解除、及び移動させるために必要な動きを与える。
【００１７】
キャリア２９（図２参照）は、担持しているウェーハの処理中は、真空処理室１１内でラッチ５１から垂れ下がっている。ラッチ５１は、モーター源を含んでいる機構５３により回転され、それにより、ラッチから垂れ下がっているキャリアが回転する。また、機構５３は、ラッチ５１を操作して、キャリア２９が搬送機構４３により取り出されるときには、ラッチ５１がキャリア２９を係合解除するように、そしてキャリアを室１１に入れようとしている搬送機構４３によってキャリアに当接して位置決めされると、ラッチ５１がキャリアを把持するように作動させる。
【００１８】
図１と図２の搬送機構の、キャリア２９と３１を動かすための動作を、図３Ａから図３Ｊに時系列で示している。図３Ａに示すサイクルの時点は、キャリア２９上のウェーハが真空室１１内で処理中である時点である。仕切り弁１３は閉じている。同時に、ウェーハ５５の様な個々のウェーハは、キャリア３１とカセット３５の間で、ロボット３３（図１と図２）により、上記のやり方で交換されている。仕切りドア２５は、交換中は開いている。
【００１９】
このウェーハ交換が完了した後、仕切りドア２５は閉じられ、ポンプ２１と２３を使用して、それらの弁を開くことによりロードロック室１５の圧力が下げられる。ポンプは、通常は、対応している弁がロードロック室１５への接続部を開閉する動作をしている間は、継続的に稼動している。圧力を下げている間に、レール４５と４７は、図３Ｂに示す位置に上げられる。レール４７は、最初にキャリア３１と係合して、これを割り出しホルダ４１から持ち上げる。レール４５と４７は、上側レール４５が処理室１１の中へと横方向に移動できる正しい上昇位置、即ち図３Ｂの位置に達するまで、上方向に移動し続ける。この位置は、レールがキャリア２９と係合しこれを保持する位置の僅かに下方である。
【００２０】
室１５内の圧力が室１１の圧力に近いレベルにまで下がった後、仕切り弁１３が開かれ、上側レール４５が図３Ｃに示す位置に移動する。レール４５の縦方向の位置は、キャリア２９と係合する位置より僅かに下方である。横方向の位置が決まると、レール４５がキャリア２９と係合しこれを保持できるように、レール４５と４７は、図３Ｄに示すように少しだけ上に移動する。次いで、キャリア２９は、機構５３により、ラッチ５１から係合解除される。次いで、レール４５は、少しだけ下に移動して、キャリア２９がラッチ５１に当たらないようにし、その後、横方向に移動して、キャリアをロードロック室１５内の図３Ｅに示す位置に戻す。代わりに、ラッチを係合解除させるために使われている短距離の縦方向の動きは、機構５３によりラッチ５１で行ってもよい。この段階では、両方のウェーハキャリアが室１５内に在る。キャリア２９は、処理室１１から取り出された処理されたばかりのウェーハを有しており、キャリア３１は未処理のウェーハを保持している。
【００２１】
仕切り弁１３が開き、両室１１と１５が低圧にある状態で、未処理ウェーハを有するキャリア３１が処理室１１に入れられる。この移動の最初の段階を図３Ｆに示しており、この段階では、下側のレール４７がキャリア３１を室１１に入れることができる正しい上昇位置に達するまで、両方のレールは、ロードロック室１５内を上に移動する。次に、図３Ｇに示すように、レール４７は横方向に移動して真空処理室１１に入り、その後、少しだけ上に移動して、機構５３がラッチ５１を操作してキャリア３１と係合させこれを保持できるようにする。代わりに、ラッチ５１をキャリア３１に係合させるために使われている短距離の縦方向の動きは、機構５３によりラッチで行ってもよい。次いで、図３Ｈに示すように、レール４７がキャリア３１から分離できるように、レール５と４７は少しだけ下降する。次いで、レール４７は、横方向に移動してロードロック室１５内の、図３Ｉの位置に戻る。
【００２２】
次いで、仕切り弁１３が閉じられ、その後、キャリア３１上のウェーハの処理が、真空処理室内で開始される。次いで、ロードロック室１５内の圧力を外部圧力まで上げて、仕切り弁２５を開ける。これが行われている間に、レールは、図３Ｉの位置から図３Ｊの位置に下降する。図３Ｊでは、キャリア２９は、ホルダ４１の上に載り、もはやレール４５に支持されてはいない。次いで、キャリア２９は、先に述べたようにキャリア２９とカセット３５の間でウェーハ交換が行われている間、キャリア２９が着座しているホルダ４１を通して、割り出し器３９により回転される。
【００２３】
ウェーハの交換前、交換中、又は交換後に、レール４５と４７は、図３Ｊに示す最も低い位置から図３Ａに示す位置まで上昇して、交換完了後に下側のレール４７が他方のキャリア２９と係合するのに備える。その後、キャリア２９と３１の位置を逆にして、図３Ａから図３Ｊの処理が繰り返される。レール４５は、キャリア２９がホルダ４１上に着座している間に、その横を通り過ぎて上昇する際に、キャリア２９と当たらないようにするため、横方向に（Ｙ軸に沿って）短い距離だけ動かせるように作られている。
【００２４】
なお、レール４５は、常に（この特定の事例では）処理済のウェーハを保持しているキャリアを移動させ、一方、レール４７は、未処理のウェーハを保持しているキャリアを移動させる。これには、処理済のウェーハを上側のキャリアに維持して、汚染物質がこの上に他方のキャリアから落下することのないようにしているという利点があることに注目されたい。
【００２５】
従って、図３Ａから図３Ｊは、図１と図２の装置で実施することのできる、１サイクル分のウェーハキャリアの動作を表している。真空処理室１１は低圧（高真空）に維持され、仕切り弁１３は、キャリアを交換する短時間しか開ける必要がないので、ウェーハのスループットは高くなる。交換対象の全ウェーハが２つのキャリア上にしかないので、交換は迅速に行われ、従って、ウェーハを真空処理室１１内で処理する時間の比率が高まる。処理は、処理済のウェーハ（全てが第１の１つのキャリア上に在る）と未処理のウェーハ（全てが第２の１つのキャリア上に在る）の交換により中断されるだけであり、中断は最小限である。また、一方のキャリア上のウェーハの処理と並行して、新しいウェーハが他方のキャリアに装填される。
【００２６】
キャリア搬送機構４３は、簡略化の利点を有している。考えられる或る設計では、４つのレール（上側対のレール４５ともう１つのレール、及び下側対のレール４７ともう１つのレール）それぞれが、２つの区分から構成され、長さ方向に一方が他方から入れ子式に伸長するようになっている。各区分の長さは、各区分を入れ子式に格納した際に、レールがロードロック室１５内に収まることができるように選定される。真空適合リニア電気モーター及びガイドをレールに取り付け、上記動作をＸ軸に沿って行うようにしてもよい。例えば、この様なモーターを１つレールに取り付けて、当該入れ子式区分を他方の区分に対して移動させ、別のモーターをレールに取り付けて、両方の区分を枠４９に対して移動させる。これにより、図３Ａから図３Ｊに関連して先に説明した、Ｘ軸方向の動作範囲が得られる。
【００２７】
各セットのレールは、枠４９の内側の支柱及びキャリアの反対側の同様の枠上のもう１つの支柱（図示せず）の様な支柱により、縦方向に間隔を空けて保持されている。レールの縦方向の運動は、真空適合リニア電気モーター及びガイドを各支柱に取り付けることにより実現される。上側レールがＹ軸に沿って互いに接近する方向及び遠ざかる方向に移動する動作は、レールと枠４９の間に取り付けられた小型空圧式アクチュエータにより行われる。
【００２８】
図４は、本発明の別の好適な態様を示しており、この態様では、磁気連結式駆動機構が、直線搬送アレイを駆動して、それぞれのキャリアに保持されている、これから処理される試料と既に処理された試料（例えば、ウェーハ）を、ロードロック室と処理室内において所望の位置の間で位置決めするために設置されている。この好適な実施形態では、処理室６０とロードロック室６２は、共に独立した磁気連結式駆動ユニット６４と６６をそれぞれ有している。磁気連結式駆動ユニットは、真空密閉されたステンレス管（図示せず）に収納されているのが望ましい。仕切り弁６８は、室６０と６２の間に真空密閉状態を提供している。磁気駆動ユニットは、雰囲気圧に維持されるのが望ましい。直線ガイド７２上を案内されるキャリッジ７０は、ガイド支持部から係合解除されること無く、且つ不連続な「突然の挙動」無しに、処理室とロードロック室の間の「隙間を飛び越える」ように設計され、その方向に配置されている。キャリッジ７０は、磁気連結式駆動部を収納しているステンレス鋼の管の曲率に沿う２つの固定磁石７４、７６を有している。クレードル７８は、キャリッジ７０に取り付けられており、クレードルサポート８０に取り付けられていることが図示されている。クレードル７８は、キャリア８２上のドーム型フランジ８３のクレードル係合スロットで、キャリア８２と係合する。ドーム型フランジ８３のスピンドル係合スロットが、ロードロック室のスピンドル８４又は処理室のスピンドル８５と係合する。
【００２９】
図５は、本発明の直線搬送系の磁気連結式駆動部の露出図である。スクリューレール作動レバー９０は、スクリューレール１１１を時計回り又は反時計回りに１８０度回転させて、駆動磁石１１６を、レール１０２に沿って移動するキャリッジ９６の被駆動磁石９８又は９９の何れかに係合させ、又は係合解除させる。キャリッジ９６は、更に軸受け９２を備えている。磁石９８と９９の間の距離は、処理室の磁気連結式駆動部とロードロック磁気駆動部の間の「突然の挙動の無い握手」を行わせ易くする。磁気連結式駆動部１００は、Ｏリングシールで真空フランジ１０１により真空環境から隔離されているステンレス鋼製の管内に収納されているのが望ましい。駆動用磁石１１６は、キャリッジ９６上の前側被駆動磁石９９に係合している状態が示されている。電気モーター（図示せず）などでリードスクリュー１１２を回転させると、スクリューレールナット１１４並びに駆動用磁石１１６は、スクリューレール１１１に案内されて、直線状に前進又は後退する。駆動用磁石には、キャリッジ９６に取り付けられている被駆動磁石９９が連結され、キャリッジ９６を直線運動させるようになっている。
【００３０】
図６は、磁気連結式駆動部１１０の或る態様の露出図である。駆動機構は、バックラッシュの無い割りナット１１４の付いたリードスクリュー１１２を有するスクリューレール１１１と、磁気ホルダーに取り付けられた磁気ホルダー１１８の曲率に沿う駆動用磁石１１６とを備えている。
【００３１】
図７は、本発明の或る実施形態の露出斜視図である。この図は、ロードロック室の磁気連結式駆動ユニット１４０と処理室の磁気連結式駆動ユニット１４２の間の、（ドーム１４８でクレードル１４６を支えている）キャリッジ１４４がガイドレール１５０に載って仕切り弁（図示せず）を通って両室間を移動する際の、「握手」の原理を説明している。作動時、ロードロック磁気連結式駆動ユニットの駆動磁石は、ロードロック磁気駆動部のスクリューレール作動レバーを作動させることにより、キャリッジ上の磁石から係合解除される。処理室の磁気連結式駆動ユニットの駆動磁石は、処理室の磁気連結式駆動部のスクリューレール作動レバーを作動させることにより、キャリッジの遠くの側の磁石と係合する。キャリッジは、ガイドレール１５２上の一組のローラー軸受けにより、長手方向及び縦方向の両方向に、良好に支持されている。
【００３２】
図７に示すように、物品キャリア、即ち「ド−ム」１４８は、処理されるウェーハ又は他の物品を保持するように設計されている。本発明の或る実施形態では、物品は脆いウェーハである。従って、処理中にウェーハをステーションからステーションへ動かす際は、ウェーハに直接接触しようとするのではなく、ウェーハが取り付けられたウェーハキャリア、即ち「ドーム」を動かす方が好ましい。処理され、キャリア上に載置されるウェーハ又は物品の個数は、キャリア上の受け入れ領域の個数によって決まる。その受け入れ領域又は部位（切抜き又は「孔」に見える）の個数は、ウェーハ又は他の物品の寸法によって決まる。而して、直径が１５０ｍｍ又は２００ｍｍの円形ウェーハは、キャリア上に占める面積が、５０ｍｍのウェーハよりも明らかに大きい。円形のレセプタクル１５４は、処理のために同様の寸法の物品を受け入れるように設計されている。ドーム型キャリアは、かなり大きく、物品の載置及び取り出しのために室内を動かし回すには不適当なので、本発明の別の態様によれば、ドーム表面を、円形の枠上に取り外し可能に保持される楔形状の区分に分割し、各区分を正しい位置に置くと、完全なドーム形状のキャリアとなるようにしている。従って、ドーム１４８は、各区分を正しい位置に置いたときに、完成したドームが完全なものとなるように、別々の取り外し可能な区分をばねクリップ１５６の様なファスナで一体に保持して組み立てるように、更に設計されている。完全に組み立てられたドームを、処理室とロードロック室の間で移動させる。
【００３３】
各区分は、ロードロック室から、物品の装填と取り出しのための「前方端」まで、個別に動かされる。このような配置によって、直径１５０ｍｍのウェーハの様な、大きさが小さな物品を載置し取り出す場合に取り扱われるキャリア構成要素の重量と大きさが削減される。直径２００ｍｍのウェーハの様な大きいウェーハは、ドックステーションを通してロードロック室から個別に装填され、又は取り出されるのが望ましく、望ましくはドックステーションに設けられたロボットの様な自動化された手段によって取り扱われるのが望ましい。また、２つのこのようなドーム区分の位置を入れ替えるのに必要な面積を更にできる限り小さくするために、区分の先端部は、ドーム上のウェーハ又は物品の搬送能力を著しく損ねること無く、切り取られている。図示のように、ドームはデュアルスロットフランジ１５８を有している。下側のスロットはクレードル１４６と係合し、上側のスロットは、処理室とロードロック室のスピンドル（それぞれ図４の８４と図４の８５）と係合する。また、ドームは、処理対象の物品を、凸状、凹状、又更には平面状の何れかの向きに保持できるように、逆さにした状態で配置してもよいと理解されたい。処理室内で蒸着以外の処理が行われる場合は、異なる型式及び形状のキャリアを使用してもよい。ウェーハが平坦な表面上に載置される平板、又はウェーハが非平面状の向きに保持される「ボート」は、本発明が考えている別の可能性である。また、各ウェーハ又は物品は、代わりのやり方では、個別に移送され処理される。しかしながら、これは、ガリウム砒素ウェーハ処理の様な殆どのウェーハ処理には、比較的非効率で、大抵は適していない。上に述べたように、直径２００ｍｍのウェーハの様な大きな直径の物品では、ドームは、各区分の正確な位置決めと係合ができるように精度よく機械加工されたソケットとタブが設けられた個々の区分を備えている。このような区分は、ばねクリップの様なファスナで一体に保持されるのが望ましい。ドームを精度良く割り出すために、区分上には機械加工された造形を設け、而して、自動化された物品装填と取出しの円滑化を図るのが望ましい。ドームは、ステンレス鋼で製作するのが望ましいが、ここで行った開示に照らし合わせれば、真空成長室の分野の当業者には容易に理解頂けるように、持続的処理環境の厳しさに耐えることのできる有用なあらゆる材料で製作することができる。
【００３４】
本発明は、所望の効果を発揮するあらゆる磁気連結式駆動ユニットの使用を考慮している。このような望ましいユニットは、Transfer Engineering（カリフォルニア州フリーモン）により製造されているが、磁気駆動ユニットの分野の当業者であれば、ここで行った開示に照らし合わせて容易に理解頂けるように、他の実際に有効なユニットも使用することができる。
【００３５】
上記のように、処理室に維持されている低圧は、処理室をロードロック室から密封する仕切り弁を開く前に、ロードロック室を加圧することにより基本的に保たれる。このように、処理室がパージされることはなく、これにより、継続的に処理室をパージして再度ポンプダウンするということは不要になる。処理室内に維持される代表的な処理圧は、約１０-6から１０-7トルである。本発明の或る実施形態では、ロードロック室は、キャリア／物品の装填時には、雰囲気条件に曝される。第２仕切り弁が閉位置にあるとき、ロードロック室は、約３分以内に、雰囲気圧から、約１０-5トルにポンプダウンされる。この時点で、第１仕切り弁が開かれ、組み合わせられたロードロック室と処理室は、約１０-6から約１０-7トルの所望の作動圧にポンプダウンされる。合計ポンプダウン時間は、真空ポンプの設計、及び各室、とりわけロードロック室の所望の小容積設計に基づき、約５分未満である。これは、ポンプダウン時間が約１７分から約２０分を超え、本発明の処理に比較してダウンタイムが著しく長くなってしまう既知の処理システムとは、大きく異なる。本発明の処理に使用するために設計されたロードロック室の好適な容積は、約２０ｃｆｍであり、更に好適には、約１０ｃｆｍから１５ｃｆｍの範囲の容積を有する。このように制約を設けたロードロック室容積は、ポンプダウンサイクルの短縮化を考慮したものであり、結果的に効率及び製品のスループットの増加をもたらす。
【００３６】
また、本発明によれば、物品処理サイクル中は、別のキャリアが処理室を占有しているときに、処理対象の物品を有するキャリアを準備完了位置に維持することにより、キャリア入れ替え時間をできる限り短くすることで、システム効率が生み出され保持される。また、システムは、製品のスループット要求を満たすために、ロードロック室と処理室の何れか又は両方に複数のキャリアを受け入れるように変更してもよい。
【００３７】
本出願では、「直線又はインライン搬送アレイ」という用語と「直線又はインライン搬送系」という用語を、同義語で、置き換え可能なものとして用いているものと理解されたい。また、ここで説明しているように、本発明の直線搬送系には、或る点から別の点まで直線方向にキャリアを駆動することができるあらゆる駆動系が含まれる。また、本発明の直線搬送系は、処理室と段取り室の両室に、サポートシステム、代表的にはレールガイドを備えているのが望ましいものと理解されたい。しかしながら、本発明は、サポート部、即ちレールガイドが、固定されておらず、駆動系の要素で構成されている実施形態も更に考えている。この方式では、レールガイドは、最初は一つの室内だけに配置されており、作動時には、システムの要求に応じて、２つ以上の室へと伸張し、そこから後退させることができるようになっている。この様なシステムは、駆動ユニットによって、キャリアと、キャリアに先行して所望の位置に動かされるか、又はキャリアの動きに合わせて動かされるレールガイドと、を動かす「伸縮式」システムと組み合わせて使用される。
【００３８】
以上、本発明の様々な態様を特定の事例及び実施形態に関連させて説明してきたが、本発明は、特許請求の範囲に述べる全範囲に亘って保護を与えられるものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】処理室、ロードロック室、及び物品装填前端部を、中のキャリア搬送機構を示すために側面パネルを取り払った状態で示す斜視図である。
【図２】図１の装置の側面図である。
【図３Ａ】処理室とロードロック室と物品装填前端部の間で物品を移動させる場合の、図１及び図２の装置の一連の動作を順に概略的に示している。
【図３Ｂ】処理室とロードロック室と物品装填前端部の間で物品を移動させる場合の、図１及び図２の装置の一連の動作を順に概略的に示している。
【図３Ｃ】処理室とロードロック室と物品装填前端部の間で物品を移動させる場合の、図１及び図２の装置の一連の動作を順に概略的に示している。
【図３Ｄ】処理室とロードロック室と物品装填前端部の間で物品を移動させる場合の、図１及び図２の装置の一連の動作を順に概略的に示している。
【図３Ｅ】処理室とロードロック室と物品装填前端部の間で物品を移動させる場合の、図１及び図２の装置の一連の動作を順に概略的に示している。
【図３Ｆ】処理室とロードロック室と物品装填前端部の間で物品を移動させる場合の、図１及び図２の装置の一連の動作を順に概略的に示している。
【図３Ｇ】処理室とロードロック室と物品装填前端部の間で物品を移動させる場合の、図１及び図２の装置の一連の動作を順に概略的に示している。
【図３Ｈ】処理室とロードロック室と物品装填前端部の間で物品を移動させる場合の、図１及び図２の装置の一連の動作を順に概略的に示している。
【図３Ｉ】処理室とロードロック室と物品装填前端部の間で物品を移動させる場合の、図１及び図２の装置の一連の動作を順に概略的に示している。
【図３Ｊ】処理室とロードロック室と物品装填前端部の間で物品を移動させる場合の、図１及び図２の装置の一連の動作を順に概略的に示している。
【図４】磁気連結式駆動機構の組み込みを示す斜視図である。
【図５】磁気連結式駆動機構の斜視破断図である。
【図６】磁気連結式駆動機構の或る態様の拡大図である。
【図７】磁気連結式駆動機構の拡大斜視図である。
【図１】
2007537606.tif 000003
【図２】
2007537606.tif 000004
【図３Ａ】
2007537606.tif 000005
【図３Ｂ】
2007537606.tif 000006
【図３Ｃ】
2007537606.tif 000007
【図３Ｄ】
2007537606.tif 000008
【図３Ｅ】
2007537606.tif 000009
【図３Ｆ】
2007537606.tif 000010
【図３Ｇ】
2007537606.tif 000011
【図３Ｈ】
2007537606.tif 000012
【図３Ｉ】
2007537606.tif 000013
【図３Ｊ】
2007537606.tif 000014
【図４】
2007537606.tif 000015
【図５】
2007537606.tif 000016
【図６】
2007537606.tif 000017
【図７】
2007537606.tif 000018
【国際調査報告】
2007537606.tif 000019