(57)【要約】      （修正有）【課題】フットプリント増大の問題を著しく低減することが可能な基材搬送装置を提供する。【解決手段】基材Ｗを真空系へ搬送するための搬送手段２０と；搬送手段と連通可能で、且つ基材を大気圧系から搬入可能なロードロック手段３０とを少なくとも含む基材搬送装置。ロードロック手段内部には、上下方向に移動可能なステージが設けられ、且つ、ステージの上下移動に基づき、ロードロック手段と、搬送手段との連通／ロックが切り替え可能とされる。【選択図】      図１
2004193217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を真空系へ搬送するための搬送手段と、
該搬送手段と連通可能で、且つ前記基材を大気圧系から搬入可能なロードロック手段とを少なくとも含む基材搬送装置であって；
前記ロードロック手段内部に、上下方向に移動可能なステージが設けられ；且つ、該ステージの上下移動に基づき、ロードロック手段と、搬送手段との連通／ロックが切り替え可能であることを特徴とする基材搬送装置。
【請求項２】
前記搬送手段内部に、前記基材を搬送するための搬送ロボットが設けられ、且つ該搬送ロボットが関節の無い回転式のアームを有する請求項１に記載の基材搬送装置。
【請求項３】
前記搬送ロボットが、同軸で２個のアームを有する請求項２に記載の基材搬送装置。
【請求項４】
前記２個のアームが、同期して動作する請求項３に記載の基材搬送装置。
【請求項５】
前記ロードロック手段が開閉可能なカバーを有し、且つ、該カバーの開閉に基づき、ロードロック手段と大気圧系との間の連通／ロックが切り替え可能である請求項１〜４のいずれかに記載の基材搬送装置。
【請求項６】
真空状態で基材を処理するための基材処理手段と、
該基材処理手段と連通可能で、且つ基材を前記基材処理手段へ搬送するための搬送手段と、
該搬送手段と連通可能で、且つ前記基材を大気圧系から搬入可能なロードロック手段とを少なくとも含む基材処理装置であって；
前記ロードロック手段内部に、上下方向に移動可能なステージが設けられ；該ステージの上下移動に基づき、ロードロック手段と、搬送手段との連通／ロックが切り替え可能であり、且つ、
前記基材処理手段内部に、上下方向に移動可能な基材ステージが設けられ；該基材ステージの上下移動に基づき、搬送手段と、基材処理手段との連通／ロックが切り替え可能であることを特徴とする基材処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイス用基材（例えば、半導体ウエハ等）を搬送するための基材搬送装置、およびこのような搬送装置を組み込んだ基材処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の基材搬送装置および基材処理装置は、半導体ないし半導体デバイス、液晶デバイス等の電子デバイス用基材の製造を始めとする被処理体たる基材を搬送するために一般的に広く適用可能であるが、ここでは説明の便宜のために、半導体デバイスの背景技術を例にとって説明する。
【０００３】
一般に、半導体デバイスを製造するためには、被処理体たる基材（例えば、シリコン・ウエハ）に対して、酸化膜形成、ＣＶＤ（化学気相堆積）処理、エッチング処理等の種々のプロセスを組み合わせることが必要となる。
【０００４】
したがって、このような半導体デバイスを製造する際に使用すべき装置においては、通常は、上記した種々の処理をある程度連続的に行うための多種多様なシステム（例えば、種々の基材処理チャンバ）が組み合わされている。このようなシステムの組合せは、通常、「クラスタツール」と称される。
【０００５】
これらの基材処理チャンバ同士の間、および半導体ウエハを多数枚収容するカセットと上記チャンバとの間、等においては、被処理体に対するコンタミネーションを出来る限り回避しつつ、該被処理体の受け渡しを行なうために搬送手段を配置する必要がある。
【０００６】
この搬送手段は、被処理体の受け渡しをスムーズに行なうために、例えば屈伸、旋回および昇降を自在に行うことが可能な搬送アームを有している。この搬送アームは、搬送すべきウエハを元の位置（例えば、１つの処理チャンバ）からピックアップして該アーム上に載せ、所定の位置まで該ウエハを移動させ、次いで搬送先の位置（例えば、他の処理チャンバ）で、該アーム上からその位置にウエハを配置するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
現状では、上記した種々の処理（酸化膜形成、ＣＶＤ、エッチング処理等）は、それぞれ別個のユニットを用いて行う場合が多いため、ユニット数が多くなる傾向があり、したがってフットプリント増大の問題、あるいは被処理体の搬送効率の点から製造装置全体におけるスループット低下の問題が生じていた。
【０００８】
更に、近年においては、スループットの点から被処理体たるウエハが大口径化する傾向が顕著であり、このため個々のシステムも大口径化し、特に搬送手段も大口径化することは避けられない。したがって、近年においては、製造装置全体のフットプリントが更に増大して、該装置を収容するために、更に大きなクリーンルームが必要となるという問題が生じていた。
【０００９】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消した基材搬送装置および基材処理装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、フットプリント増大の問題を著しく低減することが可能な基材搬送装置および基材処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は鋭意研究の結果、従来のクラスタツールにおけるように、搬送手段とロードロック手段との連通／ロック（非連通）の切替をこれらの間に配置したゲートバルブによって行うのではなく、ロードロック手段内に配置したステージの上下移動に基づいて、この連通／ロックを切替えることが、上記目的の達成のために極めて効果的なことを見出した。
【００１２】
本発明の基材搬送装置は上記知見に基づくものであり、より詳しくは、基材を真空系へ搬送するための搬送手段と；該搬送手段と連通可能で、且つ前記基材を大気圧系から搬入可能なロードロック手段とを少なくとも含む基材搬送装置であって；前記ロードロック手段内部に、上下方向に移動可能なステージが設けられ；且つ、該ステージの上下移動に基づき、ロードロック手段と、搬送手段との連通／ロックが切り替え可能であることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明によれば、更に、真空状態で基材を処理するための基材処理手段と；該基材処理手段と連通可能で、且つ基材を前記基材処理手段へ搬送するための搬送手段と；該搬送手段と連通可能で、且つ前記基材を大気圧系から搬入可能なロードロック手段とを少なくとも含む基材処理装置であって；前記ロードロック手段内部に、上下方向に移動可能なステージが設けられ；該ステージの上下移動に基づき、ロードロック手段と、搬送手段との連通／ロックが切り替え可能であり；且つ、前記基材処理手段内部に、上下方向に移動可能な基材ステージが設けられ；該基材ステージの上下移動に基づき、搬送手段と、基材処理手段との連通／ロックが切り替え可能であることを特徴とする基材処理装置が提供される。
【００１４】
上記した構成を有する本発明の基材搬送装置においては、ロードロック手段内に配置されたステージの上下移動に基づいて搬送手段とロードロック手段との連通／ロックを切替えるため、従来のクラスタツールにおいては必須であった搬送手段−ロードロック手段間のゲートバルブが不要となる。これにより、本発明においては装置系全体のフットプリントを大幅に軽減することができる。
【００１５】
これに対して、ゲートバルブとロードロック手段とが別々に設けられている従来の装置においては、これらゲートバルブとロードロック手段と間の距離も大となるため、基材を搬送するための搬送ロボットも大型で、且つ複雑な機構を有するものとならざるを得なかった（すなわち、クラスタツール全体も大型で、且つ複雑な機構となっていた）。
【００１６】
他方、ロードロック手段内に基材を搬送するためのハンドラーを配置してなる従来の装置においては、ロードロック手段と処理室とが直接に隣接することとなり、処理室における好適な真空の維持に問題が生じる可能性が大であった。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を更に具体的に説明する。以下の記載において量比を表す「部」および「％」は、特に断らない限り質量基準とする。
【００１８】
（基材搬送装置）
本発明の基材搬送装置は、基材を真空系へ搬送するための搬送手段と；該搬送手段と連通可能で、且つ前記基材を大気圧系から搬入可能なロードロック手段とを少なくとも含む。この基材搬送装置においては、前記ロードロック手段内部に、上下方向に移動可能なステージが設けられ、且つ、該ロードロック手段と、搬送手段との連通／ロックが、前記ステージの上下移動に基づき切り替え可能とされている。
【００１９】
（基材処理装置）
本発明の基材処理装置は、真空状態で基材を処理するための基材処理手段と；該基材処理手段と連通可能で、且つ基材を前記基材処理手段へ搬送するための搬送手段と；該搬送手段と連通可能で、且つ前記基材を大気圧系から搬入可能なロードロック手段とを少なくとも含む。この基材処理装置においては、前記ロードロック手段内部に、上下方向に移動可能なステージが設けられ；該ステージの上下移動に基づき、ロードロック手段と、搬送手段との連通／ロックが切り替え可能とされている。更に、前記基材処理手段内部にも、上下方向に移動可能な基材ステージが設けられ；該基材ステージの上下移動に基づき、搬送手段と、基材処理手段との連通／ロックが切り替え可能とされている。
【００２０】
（クラスタツールの一態様）
図１は、本発明の基材搬送装置の好適な一態様を組み込んだ基材処理装置一例を示す模式断面図である（この基材処理装置は、クラスタツールの形態とされている）。
【００２１】
図１を参照して、この態様のクラスタツールは、被処理体（被搬送体）としての被処理基材（例えば半導体ウエハ）Ｗに対して成膜処理、拡散処理、エッチング処理等の各種の処理を行なう基材処理手段１０と、該基材処理手段１０に対して被処理基材Ｗの搬入、搬出を行う搬送手段２０と、該搬送手段２０に対する連通／ロックを切替可能とするためのロードロック手段３０と、該ロードロック手段３０に対して、大気圧系から被処理基材を供給可能とするための基材供給手段４０とを含む。
【００２２】
搬送手段２０内には、旋回（必要に応じて屈伸）自在に構成された移送アーム２１が設けられ、基材処理手段１０を構成する複数の処理チャンバ（図示せず）相互の間や、ロードロック手段３０と処理チャンバの間と被処理基材Ｗの受け渡しを可能としている。この移送アーム２１の構成を単純化する（したがって、サイズを小さくする）ことが容易な点からは、移送アーム２１の移動は、基本的には、実質的に水平方向であることが好ましい。すなわち、基材処理手段１０内の後述するサセプタが下降した位置の高さと、ロードロック手段３０内の被処理基材Ｗの受け渡し用のステージが下降した位置の高さとは、実質的に同一であることが好ましい。
【００２３】
（基材処理手段）
図１を参照して、この態様の基材処理手段１０は、その中に配置された被処理基材Ｗに対して種々の処理を行うための処理チャンバ１１と、該処理のためのエネルギー（ここではマイクロ波）を該処理チャンバ１１内に供給するためのエネルギー供給手段１２と、被処理基材Ｗを処理チャンバ１１内に配置するためのサセプタ１３とを含む。
【００２４】
この図１の態様においては、サセプタ１３は、その下部に配置された昇降ユニット１４により、上下方向に移動可能に構成されている。このようなサセプタ１３の上下方向の移動をスムーズに行うために、該サセプタ１３の周囲にはベローズ３３が配置される。更に、該サセプタ１３の上部（処理チャンバ１１の壁と接触すべき部分）には、Ｏ−リング１６が配置されて、後述するようにサセプタ１３が上昇して、該サセプタ１３が処理チャンバ１１の壁と接触した際に、これらの間の真空を維持するようになっている。
【００２５】
更に、この態様においては、基材処理手段１０と、搬送手段２０との間においても、従来のゲートバルブを必須としないように構成されている。より具体的には、図１の状態においては、サセプタ１３が下降した位置とされ、基材処理手段１０と、搬送手段２０との間が連通されている。これに対して、サセプタ１３が上昇した位置となると、Ｏ−リング１６を介して、該サセプタ１３と処理チャンバ１１の壁とが接触する。この状態においては、基材処理手段１０と、搬送手段２０との間はロック（非連通状態）されている。
【００２６】
（搬送手段）
搬送手段２０は、被処理基材Ｗを移送するための移送アーム２１と、該移送アーム２１を駆動するための真空ロボット２２とを含む。この移送アーム２１は、サセプタ１３の上下移動に対応して、基材処理手段１０を構成する複数の処理チャンバ（図示せず）相互の間や、処理チャンバ１１と、ロードロック手段３０との間と被処理基材Ｗの受け渡しを可能としている。
【００２７】
搬送手段２０の構成の単純化／小サイズ化、更には製造装置全体の構成の単純化／小サイズ化の点からは、この移送アーム２１は、関節の無い回転式のものであることが好ましい。この移送アーム２１は複数（例えば、２個）配置されることが好ましく、該移送アーム２１は同軸であることが好ましい。移送アーム２１は、同期して動作可能であることが好ましい。
【００２８】
（ロードロック手段）
ロードロック手段３０は、被処理基材Ｗの受け渡しを行うためのステージ３１と、該ステージ３１を上下に移動させるための昇降ユニット３２とを含む。このようなステージ３１の上下方向の移動をスムーズに行うために、該ステージ３１の周囲にはベローズ３３が配置される。更に、該ステージ３１の上部（処理チャンバ１１の壁と接触すべき部分）には、Ｏ−リング３４が配置されて、後述するようにステージ３１が上昇して、該ステージ３１がロードロック手段３０の壁と接触した際に、これらの間の真空を維持するようになっている。
【００２９】
この態様においては、ロードロック手段３０と、搬送手段２０との間において、従来のゲートバルブを必須としないように構成されている。より具体的には、図１の状態においては、ステージ３１が下降した位置とされ、ロードロック手段３０と、搬送手段２０との間が連通されている。これに対して、ステージ３１が上昇した位置となると、Ｏ−リング３４を介して、該ステージ３１とロードロック手段の壁とが接触する。この状態においては、ロードロック手段３０と、搬送手段２０との間はロック（非連通状態）されている。
【００３０】
更に、ロードロック手段３０は、開閉可能なカバー３５を有する。このカバー３５が大気系４０に対して開放された状態では、カバー３５は開放状態とされるが、上記したように、ロードロック手段３０内ではステージ３１が上昇して、該ステージ３１がロードロック手段３０の壁と接触して、ロードロック手段３０内の真空を維持するようになっている。
【００３１】
（大気系）
図１の態様において、大気系４０は、多数の被処理基材Ｗを含むカセット４１と、該カセット４１を保持するためのロードポート４２と、カセット４１から被処理基材Ｗをロードロック手段３０内に移送するための大気ロボット４３とを有する。
【００３２】
（クラスタツールの動作）
上記した構成を有する本発明のクラスタツール（図１）の動作について説明する。
【００３３】
上述したように、本発明の基材搬送装置を利用したクラスタツールにおいては、基材処理手段１０−搬送手段２０−ロードロック手段３０の経路において、ゲートバルブを必須としないという特長がある。ロードロック手段３０中のステージの上下が、従来の装置におけるゲートバルブの機能を実質的に代替する。
【００３４】
このため、本発明においては、基材処理手段１０と、搬送手段２０とは、基本的には常に真空に維持される。
【００３５】
（ロードロック手段への搬入）
図１を参照して、カセット４１からロードロック手段３０内のステージ３１上に被処理基材Ｗを搬入する動作について説明する。
すなわち、大気圧系４０内の大気圧ロボット４３が、カセット４１から所定の被処理基材Ｗを受取り、ロードロック手段３０のカバー３５の近傍まで移送する。他方、カバー３５が大気圧系４０に対して開放され、被処理基材Ｗのロードロック手段３０内への搬入が可能となる。この際には、ロードロック手段３０内のステージ３１が上昇して、ステージ３１の上部に配置されたＯ−リング３４と、ロードロック手段３０の壁との間で密閉状態が得られる。したがって、ロードロック手段３０の大気圧系４０に対する開放／ロックは、ステージ３１の上下方向への移動により、簡便に達成される。
【００３６】
このようにして、基材処理手段１０−搬送手段２０の真空状態のままロックしつつ、ロードロック手段３０の上部が大気圧系４０に対して開放される。
【００３７】
このように大気圧ロボット４３からロードロック手段３０内のステージ３１上にウエハを搬入した後、次いで、ロードロック手段３０のカバー３５と、ステージ３１との間で形成される空間を真空にする。その後、ロードロック手段３０中のステージ３１を下げ、ロードロック手段３０を基材処理手段１０−搬送手段２０の真空系に繋げる。
【００３８】
その後、搬送アーム２１により、ロードロック手段３０内のステージ３１上から、基材処理手段１０内のサセプタ１３上に被処理基材Ｗを搬入する。本発明においては、上記したように基材処理手段１０と、搬送手段２０とは、基本的には常に真空に維持されているため、このようなロードロック手段３０内のステージ３１上から、サセプタ１３上への被処理基材Ｗの搬入は、極めてスムーズ且つ短時間に行うことができる。
【００３９】
更に、基材処理手段１０内においてサセプタ１３を上昇させて、該サセプタ１３上のＯ−リング１６と、処理チャンバ１１の壁との間で密閉状態を形成し、該処理チャンバ１１内で、被処理基材Ｗに対して所定の処理を行う。
【００４０】
処理後の被処理基材Ｗの大気系４０への搬出、ないしは、基材処理手段１０内の他の処理チャンバ（図示せず）への移送も、同様にして、サセプタ１３および／又はステージ３１の上下方向への移動に基づき、スムーズ且つ短時間に行うことができる。
【００４１】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、フットプリント増大の問題を著しく低減することが可能な基材搬送装置および基材処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基材搬送装置を組み込んだクラスタツールの構成の一例を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１０…基材処理手段
１１…処理チャンバ
１２…エネルギー供給手段
１３…サセプタ
２０…搬送手段
２１…移送アーム
２２…真空ロボット
３０…ロードロック手段
３１…ステージ
３２…昇降ユニット
３５…カバー
４０…基材供給手段
Ｗ…半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
2004193217.tif 000003