(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理システムであって、
開閉可能なドアを有する排気可能なチャンバと、
前記排気可能なチャンバに隣接して設けられた第１のプロセスチャンバと、
開位置と密閉位置とを有し、前記排気可能なチャンバと前記第１のプロセスチャンバ間に設けられた第１の遮断弁と、
第１のガス供給部と、
前記第１のガス供給部を前記排気可能なチャンバに接続し、開位置と閉位置とを有する第１のガス流量弁をそれぞれが含む少なくとも１つの第１のガス流路と、
前記排気可能なチャンバと前記第１のプロセスチャンバにそれぞれ接続され、開位置と閉位置とを有する真空弁をそれぞれが含む真空ラインと、
第１のガス流量弁と真空弁のそれぞれの位置を制御するためのコントローラであって、ドアが開かれ、第１の遮断弁が密閉位置にあるとき、前記第１のガス供給部から前記排気可能なチャンバ内にガスを流入させ、ドアを介して前記排気可能なチャンバから流出させるように、前記コントローラが第１のガス流量弁と真空弁とを制御し、ドアが閉じられ、第１の遮断弁が開かれているとき、前記第１のガス供給部から前記排気可能なチャンバ内にガスを流入させ、さらに前記排気可能なチャンバから前記第１のプロセスチャンバに流入させて、前記第１のプロセスチャンバに接続された真空ラインを介して前記第１のプロセスチャンバから流出させるように、前記コントローラが第１のガス流量弁と真空弁とを制御する、コントローラと、
第２のプロセスチャンバと、
前記第１と第２のプロセスチャンバとの間の領域と、
開位置と密閉位置とを有し、前記第１のプロセスチャンバと前記第１と第２のプロセスチャンバとの間の領域との間に設けられた第２の遮断弁と、
第２のガス供給部と、
開位置と閉位置とを有する第２のガス流量弁を含み、前記第２のガス供給部を前記第１と第２のプロセスチャンバとの間の領域に接続する第２のガス流路と、
を備え、
前記コントローラは第２のガス流量弁と第２の遮断弁のそれぞれを制御するためのものでもあり、前記第１のガス供給部から前記第１のプロセスチャンバにガスを流すとき、前記第２のガス供給部から前記第１と第２のプロセスチャンバとの間の領域内にガスを流入させ、さらに前記第１と第２のプロセスチャンバとの間の領域から前記第１のプロセスチャンバ内に流入させて、前記第１のプロセスチャンバに接続された真空ラインを介して前記第１のプロセスチャンバから流出させるように、前記コントローラが第２のガス流量弁と第２の遮断弁とを制御する、基板処理システム。
【請求項２】
ドアが開かれ、第１の遮断弁が密閉位置にあるとき、第１の経路に沿って前記第１のガス供給部から前記排気可能なチャンバ内にガスが流入し、ドアが閉められ、第１の遮断弁が開位置にあるとき、第２の経路に沿って前記第１のガス供給部から前記排気可能なチャンバ内にガスが流入し、前記第１および第２の経路が前記第１のガス供給部を前記排気可能なチャンバに接続している、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
第１のプロセスチャンバに基板をロードする方法であって、
第１のガス供給部から第１のガス流路を介して、第１のプロセスチャンバに隣接する排気可能なインプットチャンバ内にガスを流入させるステップと、
排気可能なインプットチャンバから第１のプロセスチャンバにガスが流れるようにするステップと、
排気可能なインプットチャンバから開口部を介して第１のプロセスチャンバに基板を搬送するステップと、
第２のガス供給部から第２のガス流路を介して、第１のプロセスチャンバと第２のプロセスチャンバとの間の領域内にガスを流入させるステップと、
排気可能なインプットチャンバから第１のプロセスチャンバにガスが流れる間、前記第１のプロセスチャンバと第２のプロセスチャンバとの間の領域から第１のプロセスチャンバにガスが流れるようにするステップと、
を備える方法。
【請求項４】
第１のプロセスチャンバに接続された真空ラインを介して第１のプロセスチャンバにあるガスを排気させるステップをさらに含む請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記排気可能なインプットチャンバ内にガスを流入させるステップが、ガス供給部から排気可能なインプットチャンバ内への不活性ガスの流入を可能にする弁を開くステップを含む請求項３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願）
本願は、１９９７年１０月８日に出願され、「モジュールオンライン処理システム(Modular On-Line Processing System)」という発明の名称の同時係属中の米国特許出願第０８／９４６，９２２号と共に、１９９８年５月２０日に出願された以下の同時係属中の米国特許出願、すなわち（１）「基板搬送処理方法および装置（Method and Apparatus for Substrate Transfer and Processing）」という発明の名称の米国特許出願第０９／０８２，４２８号と、（２）「遮断弁（Isolation Valve）」という発明の名称の同第０９／０８２，３７６号と、（３）「自動基板処理システム(An Automated Substrate Processing System)」という発明の名称の同第０９／０８２，４１３号と、（４）「磁気駆動システムを備えた基板搬送シャトル(Substrate Transfer Shuttle Having a Magnetic Drive System）」という発明の名称の同第０９／０８２，６０５号と、（５）「基板搬送シャトル(Substrate Transfer Shuttle）」という発明の名称の同第０９／０８２，４８４号と、（６）「現場基板搬送シャトル（In-Situ Substrate Transfer Shuttle)」という発明の名称の同第０９／０８２，４８８号と、（７）「モジュール基板処理システム(Modular Substrate Processing System)」という発明の名称の同第０９／０８２，４８３号と、（８）「基板処理システムの多機能チャンバ(Multi-Function Chamber For A Substrate Processing System)」という発明の名称の同第０９／０８２，３７５号に関連する。
【０００２】
前述した特許出願は、本願譲受人に譲渡されたものであり、その内容全体を本願明細書に参照により引用する。
【０００３】
（技術分野）
本発明は、一般に、基板処理システムに関し、さらに詳しく言えば、基板処理システムにおけるガス流量制御に関する。
【０００４】
（背景技術）
１００万個もの数の薄膜トランジスタを含むガラス基板が、特に、アクティブマトリクステレビジョンやコンピュータディスプレイなどの用途に使用されている。
【０００５】
大面積ガラス基板の処理には、例えば、化学堆積（ＣＶＤ）プロセス、物理堆積（ＰＶＤ）プロセスやエッチプロセスの実行を含む多数の連続的なステップの実行が含まれていることが多い。ガラス基板を処理するためのシステムには、これらのプロセスを実行するための１以上のプロセスチャンバが含まれていることがある。
【０００６】
ガラス基板の寸法は、例えば、５５０ｍｍ×６５０ｍｍのものであってよい。最近の傾向では、基板サイズは、６５０ｍｍ×８３０ｍｍやそれ以上に大きくなっているため、基板上にディスプレイをより多く形成したり、ディスプレイをより大型に製造できる。サイズが大型化することにより、処理システムの能力への要求がさらに高まる。
【０００７】
大面積ガラス基板上に薄膜を堆積させるための基本的な処理技術の中には、例えば、半導体ウェーハの処理で用いられるものに一般的に類似したものがある。しかしながら、類似点がいくつかあるにもかかわらず、大面積ガラス基板を処理するさい、半導体ウェーハや小面積ガラス基板用に現在用いられている技術を用いては、実用面とコスト効率面において解消できない難点にこれまで数々遭遇してきた。
【０００８】
例えば、効率的な製造ラインの処理では、１つのワークステーションから別のワークステーションへと、さらに真空環境と大気環境間とでガラス基板を迅速に移動させる必要がある。ガラス基板のサイズと形状が大きければ、処理システムの一箇所から別の箇所へ基板を搬送することが難しくなる。その結果、半導体ウェーハおよび５５０ｍｍ×６５０ｍｍまでの大きさの基板などの小型基板の真空処理に適したクラスタツールは、６５０ｍｍ×８３０ｍｍ以上の大きさの基板などの大面積ガラス基板の同様の処理にはあまり適していない。さらに、クラスタツールには、比較的広い床面積が必要となる。
【０００９】
同様に、比較的小さな半導体ウェーハの処理を想定したチャンバ構成は、これらの大面積ガラス基板の処理には特に適していない。チャンバには、大面積基板をチャンバに対して出し入れできるような大きさの開口がなければならない。さらに、プロセスチャンバにおける処理基板は、通常、真空または低圧下で実行されなければならない。したがって、処理チャンバ間でガラス基板を移動させるには、特に広い開口を閉じて真空密閉可能であり、確実に汚染を最小限に抑える弁メカニズムを使用する必要がある。
【００１０】
さらに、大面積ガラス基板が、フラットパネルディスプレイなどの単一の物品として後の使用を目的としたものである場合、基板の欠陥数が比較的少数であっても、ユニット全体が取り除かれることもある。したがって、ガラス基板が一箇所から別の箇所に搬送される場合にガラス基板での欠陥の発生率を低減することは非常に重要である。同様に、処理システム内に搬送および配置されるときに基板のミスアライメントが生じた場合、ガラスがディスプレイに一旦形成されると、ガラス基板の一端が電気的に機能しない程度までプロセスの均一性を妥協する場合が生じることがある。ミスアライメントが甚大であれば、基板が構造物に当たり、真空チャンバ内で破壊することさえある。
【００１１】
大面積ガラス基板の処理にかかる他の問題は、それらに特有の熱特性により生じる。例えば、ガラスの熱伝導率が比較的低ければ、基板を均一に加熱または冷却することがより困難となる。特に、任意の大面積薄型基板の縁付近での熱損失は、基板の中心付近よりも多大なものとなる傾向があることで、基板にわたった熱勾配が不均一になる。したがって、ガラス基板の熱特性とそのサイズの問題が組み合わさると、処理基板の表面の異なる部分に形成された電子部品の特性を均一にすることがさらに困難になる。さらに、熱伝導率が低い結果として、基板を迅速かつ均一に加熱および冷却することがより困難になることにより、高スループットを達成するためのシステムの能力が低減する。
【００１２】
最近提案された大面積ガラス基板処理システムの１つに、前述した米国特許出願第０８／９４６，９２２号に記載されたシステムなどのモジュールインライン処理システムがある。このようなシステムには、多数の背中合わせのインプットチャンバ、アウトプットチャンバおよびプロセスチャンバが含まれる場合がある。さまざまなチャンバのベントおよびパージは、スループットを最大にし、効率を高め、チャンバ間での相互汚染の可能性を低減するように調整されなければならない。
【００１３】
（発明の開示）
一般に、基板処理システムには、例えば、プロセスチャンバに隣接した排気可能なチャンバ、背中合わせのプロセスチャンバまたは排気可能なチャンバとプロセスチャンバとの他の組合せが含まれてよい。処理システムには、隣接するチャンバ間に配置されたさまざまな遮断弁と共にガス流量弁および真空弁が含まれる。一部、さまざまな遮断弁が開位置または密封位置のどちらにあるかに応じて、さまざまなガス流量弁と真空弁のそれぞれの位置をコントローラが制御する。弁の位置を制御することにより、異なるチャンバとの間でガスの流入および流出が制御可能となることで、例えば、スループットを最大にし、効率を高め、チャンバ間の汚染の可能性を低減することができる。
【００１４】
いくつかの実施形態にあるさまざまな特徴を、以下の詳細な記載および添付の図面に詳細に記載する。
【００１５】
一般に、実施形態には、以下の利点の１以上のものが含まれているものがある。例えば、基板ロード中に、インプットチャンバドアを介して外向きにガスが流されて、インプットチャンバ内の水滴を減らす。このような内部の水滴は、プロセスチャンバからインプットチャンバ内に流入することがある残留腐食性ガスと反応する可能性がある。したがって、内部の水滴を減らすことにより、インプットチャンバ内での腐敗反応を防ぐことができる。同様に、基板取出中にアウトプットチャンバドアを介して外向きにガスが流されて、アウトプットチャンバ内の内部水滴を減らす。また、外向きにガスを流すことで、真空または他の低圧から大気圧への移行に必要な時間を短縮することにより、システムのスループットを高めることができる。
【００１６】
流量を制限した予熱ガスが、例えば、真空への移行の初期段階中にインプットチャンバに与えられると、対流プロセスにより基板が加熱されやすくなる。対流加熱により、プロセスチャンバへ基板を搬送する前に実行される加熱プロセスの速度を速くすることができる。同様に、流量を制限した予冷ガスが、例えば、大気圧への移行の初期段階中にアウトプットチャンバに与えられると、対流プロセスにより基板が冷却されやすくなる。対流冷却は、アウトプットチャンバから基板を除去する前に実行される冷却プロセスの速度を上げることができる。インプットおよびアウトプットチャンバのそれぞれをこのように冷却および加熱することにより、システムのスループットをさらに高めることができる。また、予熱および予冷プロセス中にそれぞれインプットおよびアウトプットチャンバにガスを流すことにより、基板搬送メカニズムや関連する部品に存在する可能性のある任意の特定の汚染をなくすこともできる。
【００１７】
インプットチャンバから隣接するプロセスチャンバへ正のガスの流れが、例えば、プロセスチャンバへの基板の搬送中に与えられると、残留プロセスガスによるインプットチャンバの汚染やプロセスチャンバに残る他の汚染物を減らすことができる。同様に、アウトプットチャンバへの基板の搬送中に、アウトプットチャンバから隣接するプロセスチャンバに正のガスの流れが与えられると、残留プロセスガスによるアウトプットチャンバの汚染やプロセスチャンバに残る他の汚染物を減らすことができる。一方、プロセスチャンバにおいてプロセスガスとして不活性ガスが用いられる場合、インプットまたはアウトプットチャンバと隣接するプロセスチャンバ間のガスの流れは逆にされて、プロセスチャンバ内から水蒸気を除去してもよい。
【００１８】
基板処理システムに２以上のプロセスチャンバが含まれる場合、隣接するプロセスチャンバ間の領域は、領域がチャンバから密閉されるときにパージおよびベントさせてよい。プロセスチャンバ間の領域をパージすることにより、基板搬送メカニズムや駆動ピニオンおよびローラなどの関連する部品上にある微粒子汚染を減らすことができる。可能な限り多く減らされるべきものであるこのような微粒子汚染は、例えば、基板搬送メカニズムに摩耗や破裂が生じた場合や、プロセスチャンバからの残留ガスや他の材料から生じる場合がある。
【００１９】
隣接するプロセスチャンバ間の領域が密封されない場合、中央領域からプロセスチャンバに正のガスの流れが与えられて、プロセスチャンバに残留する可能性のある残留プロセスガスが原因の相互汚染を減らすことができる。
【００２０】
約６５０ｍｍ×８３０ｍｍ以上の大きさの大面積ガラス基板を取り扱うシステムにおいて必要とされる大型のチャンバをパージおよびベントさせる際に生じる特有の問題を解消するさいに、前述した特長および利点が特に有益となる場合がある。
【００２１】
他の特徴および利点は、以下の詳細な説明、添付の図面および請求の範囲から明らかなになるであろう。
【００２２】
（発明を実施するための最良の形態）
図１および図２を参照すると、ガラス基板処理システムには、１以上のアイランド２が含まれている。各アイランド２には、第１またはインプットロードロックチャンバ６と、１以上のプロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂと、第２または排出ロードロックチャンバ８とが含まれている。さまざまな実施形態において、プロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂは、例えば、化学堆積（ＣＶＤ）チャンバ、物理堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはエッチチャンバである。ロードロックチャンバ６、８は、排気可能なチャンバである。図示した実施形態において、インプットチャンバ６は、プロセス前に基板の加熱を実行し、アウトプットチャンバ８は、プロセス後に基板の冷却を実行する。インプットおよびアウトプットチャンバ６、８用に適したチャンバのデザインは、例えば、前述した米国特許出願第０９／０８２，３７５号に記載されている。したがって、一実施形態において、インプットチャンバ６には、垂直方向に移動可能な加熱プラテン９２と上側加熱アセンブリ９４とが含まれていることにより、対流加熱、放射加熱および強制対流により基板を加熱することができる。同様に、一実施形態において、アウトプットチャンバ８には、垂直方向に移動可能な冷却プラテン９６と上側冷却アセンブリ９８が含まれていることにより、対流冷却、放射冷却および強制対流により基板を冷却することができる。
【００２３】
およそ１平方メートルのものであってよいコンベヤ４により、基板に対して１以上の処理ステップが連続的に実行されるアイランド２との間で、ガラス基板の搬出、搬入が行われる。エンドエフェクタ１４を備えた大気ロードロボット１２により、ロードロックチャンバのドア２４を介して、コンベヤ４からインプットロードロックチャンバ６に基板が搬送されてもよい。同様に、エンドエフェクタ１８を備えた大気アンロードロボット１６により、ドア２６を介して排出ロードロックチャンバ８からコンベヤ４に基板が取り出されてもよい。ドア２４、２６はそれぞれ開状態または閉状態であってよい。図１に示されているように、ロードエンドエフェクタ１４により新しい基板２０Ａがロードロックチャンバ６内にロードされ、アンロードエンドエフェクタ１８により処理された基板２０Ｂがロードロックチャンバ８から取り出される。
【００２４】
基板搬送メカニズムにより、遮断弁２８、３０、３２および３４を介して、さまざまなチャンバ６，１０Ａ、１０Ｂおよび８間で基板２０Ａ、２０Ｂが搬送されてもよい。適切な遮断弁は、例えば、前述した「遮断弁」という発明の名称の米国特許出願第０９／０８２，３７６号に記載されている。各遮断弁２８〜３４は、開位置または密封位置のいずれの状態にあってもよい。図２に示されているように、各遮断弁はそれぞれ開位置にある。適切な基板搬送メカニズムは、例えば、前述した米国特許出願第０９／０８２，６０５号、同第０９／０８２，４８４号および同第０９／０８２，４８８号に記載されている。プロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂ間の領域２２は、バッファ領域またはバッファチャンバと呼ばれる。バッファ領域２２内には、基板搬送メカニズムに関連する駆動ギヤ（図示せず）が配置されてもよい。
【００２５】
一般に、プロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂにおいて実行される基板処理は、通常、真空下または約１Ｔｏｒｒ〜１０-4Ｔｏｒｒなどの低圧下において、１０-8Ｔｏｒｒと同程度に低いベース圧力で行われなければならない。したがって、ロードロックチャンバ６、８は、大気圧とプロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂの圧力間の移行を行う。例えば、ロードロックチャンバ６は、約１０-3Ｔｏｒｒのような低圧まで減圧された後、基板をプロセスチャンバ１０Ａに搬送する。同様に、基板がプロセスチャンバ１０Ｂからアウトプットチャンバ８に搬送された後、アウトプットチャンバ８は大気圧にさせた後、基板をコンベヤ４に搬送する。
【００２６】
前述したように、約６５０ｍｍ×８３０ｍｍ以上の大きさの大面積ガラス基板を処理するためのシステムにおいて、チャンバをパージおよびベントさせると、基板サイズが大きいこととチャンバサイズが大きいことによる特有の問題が生じる。さまざまなチャンバのパージおよびベントを促進させるために、ガス供給部３６、３８および４０と真空ライン７０、７２、７４、７６および７８が設けられる。ガス供給部３６、３８および４０にはそれぞれ、窒素（Ｎ2）またはアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスが含まれてよい。
【００２７】
供給部３６からのガスは、３つの流路４２、４４、４６のいずれかを介してインプットチャンバ６に与えられてよい。流路４２、４４、４６は、例えば、パイプまたは他の導管を用いて形成されるものであってよい。流路４２、４４、４６の半径方向の幅は、互いに異なるものであってよく、それぞれの流路に流す必要のあるガスの流量にある程度依存するものであってよい。流路を通るガスの流れは、流量弁４８、５０、５２の位置を調節することによって制御され、これらの弁はそれぞれ、流路４２、４４、４６のそれぞれに関連するものであって、開位置または閉位置のいずれかの状態にあってよい。弁４８は搬送パージ流量弁と呼ばれ、弁５０は加熱パージ流量弁と呼ばれ、弁５２はベント流量弁と呼ばれる。流路４２、４４に沿って流れるガスの流量は、ニードル弁４９、５１または他の質量流量制御装置などのそれぞれの調節可能なオリフィスを用いて変更可能なものである。図２に示されているように、流量弁４８、５０、５２はそれぞれ、供給部３６からインプットチャンバ６にガスが流れないようにそれぞれ閉位置にある。
【００２８】
同様に、供給部４０からのガスは、３つの流路５４、５６、５８のいずれかを介してアウトプットチャンバ８に与えられてよい。流路５４、５６、５８は、例えば、パイプまたは他の導管を用いて形成されるものであってよく、流路５４、５６、５８の半径方向の幅は、互いに異なるものであってよい。流路を通るガスの流れは、流量弁６０、６２、６４の位置を調節することによって制御され、これらの弁はそれぞれ、流路５４、５６、５８のそれぞれに関連するものであって、開位置または閉位置のいずれかの状態にあってよい。弁６０は搬送パージ流量弁であり、弁６２は冷却パージ流量弁であり、弁６４はベント流量弁である。流路５４、５６に沿って流れるガスの流量は、ニードル弁６１、６３または他の質量流量制御装置など、それぞれ調節可能なオリフィスを用いて変更可能なものである。図２に示されているように、流量弁６０、６２、６４はそれぞれ、供給部４０からアウトプットチャンバ８にガスが流れないようにそれぞれ閉位置にある。
【００２９】
供給部３８からのガスは、流路６６を介してバッファ領域２２に与えられてよい。流路６６は、例えば、パイプまたは他の導管を用いて形成されるものであってよい。搬送パージ流量弁６８により、供給部３８からバッファ領域２２にガスを流すか否かが制御される。ガスの流量は、ニードル弁６９などの調節可能なオリフィスを用いて制御されてもよい。
【００３０】
多数の真空弁８０、８２、８４、８６および８８が設けられて、真空ライン７０〜７８を介してチャンバからのガスの流れを制御する。各真空弁８０〜８８は複数の開位置または閉位置を有する。図２に示されているように、各真空弁８０〜８８は、真空ライン７０〜７８を介してガスが流れないように閉位置にある。
【００３１】
以下に詳細に記載されるように、さまざまな基板処理および基板搬送段階中に、コントローラ９０（図３）により、流量弁４８〜５２、６０〜６４、６８と、真空弁８０〜８８と、チャンバ遮断弁２８〜３４とが制御調整される。手動ニードル弁の代わりに質量流量制御弁が用いられると、コントローラ９０により質量流量制御弁も制御される。
【００３２】
図４を参照すると、ガラス基板２０Ａ（図１）などの基板を大気ロードロボット１２からインプットチャンバ６にロードしようとする場合の例示的なプロセスが開始される。インプットチャンバ６のドア２４（図１）を開く前に、遮断弁２８は密封位置（図５）になければならない。インプットチャンバ６が大気までベントされた後、ドア２４が開かれ、基板２０Ａがインプットチャンバ６内にロードされる（ステップ１００）。図５に示されているように、インプットチャンバ６が大気中に開いている間と基板２０Ａをチャンバ内に引き続きロードする間、ベント流量弁５２は開かれている。ベント流量弁５２を開くことにより、最大のガス流量がチャンバ６に流入でき、インプットチャンバが大気にベントされる速度を高めることができる。チャンバ６が大気圧に達し、ドア２４が開かれると、ガスがドアの開口部から流出する。基板のロード中、外向きにガスをインプットチャンバのドアを通って流すことで、インプットチャンバ内での水滴を減少させることができる。このような内部の水滴は、プロセスチャンバからインプットチャンバ内に流入する可能性のある残留腐食性ガスと反応することがある。したがって、内部の水滴を減少させることにより、インプットチャンバ内での腐食反応を防止することができる。
【００３３】
基板２０Ａをチャンバ６内にロードさせると、ドア２４は閉じられ、インプットチャンバは、大気圧から約１０-3Ｔｏｒｒまで減圧され、基板が予め加熱される（ステップ１０２）。図６に示されているように、基板が大気圧から減圧されるとき、真空チャンバ８０は開かれる。チャンバ６内にガスがあれば、加熱プラテン９２の周辺から真空ライン７０に一掃されることにより、基板搬送メカニズムまたは関連する部品上に存在するあらゆる微粒子汚染をインプットチャンバから一掃する。チャンバ６に加熱プラテン９２が含まれていなければ、チャンバにポンプディフューザが設けられることがあるため、微粒子汚染があれば、ディフューザの周辺、さらには真空ライン７０に一掃される。
【００３４】
大気圧からインプットチャンバ６を最初に移行させる間、加熱パージ流量弁５０も開かれる（図６）ことにより、チャンバの内部領域内に制限された量のガスを流入させることができる。流路４４に沿ってチャンバ６の上部領域内に流れるガスは、上側加熱アセンブリ９４により予め加熱された後、基板（図６には図示せず）に流れるため、高速に基板を対流加熱しやすくなる。初期予熱期間の後、加熱パージ流量弁５２が閉じられる。対流および放射タイプの加熱で予熱プロセスは終了し、チャンバ６の圧力は所望の低圧まで減圧される。
【００３５】
次いで、基板２０Ａは、インプットチャンバから第１のプロセスチャンバ１０Ａに搬送される（ステップ１０４）。図７に示されているように、インプットチャンバ６とプロセスチャンバ１０Ａ間の遮断弁２８は開かれている。基板がプロセスチャンバ１０Ａに搬送される間、搬送パージ流量弁４８が開かれていることにより、供給部３６からインプットチャンバ６にガスを流すことができる。プロセスチャンバの真空弁８２も開かれているため、インプットチャンバから開いた遮断弁２８を通ってプロセスチャンバ１０Ａにガスが流れる。流路４２に沿って流れるガスの流量は、調節可能なオリフィス４９を用いて設定可能である。インプットチャンバ６からプロセスチャンバ１０Ａへの流れのパターンにより、プロセスチャンバにある残留ガスと他の汚染物がインプットチャンバを汚染するのを防止する。図７にさらに示されているように、搬送パージ流量弁６８および遮断弁３０も開かれていることにより、プロセスチャンバ１０Ａ内にガスがより対称的に流入する。しかしながら、遮断弁３２は密封されたままである。
【００３６】
一代替実施形態において、ドア２４が閉じられ遮断弁２８が開かれている間の流れパターンは、プロセスチャンバからインプットチャンバ６にガスが流れるように逆にされてもよい。逆の流れパターンは、例えば、アルゴン系のＰＶＤスパッタリングプロセスなどの不活性ガスのみを使用するプロセスが、プロセスチャンバ１０Ａで実行しようとするときに用いられてよい。逆の流れパターンは、プロセスチャンバの真空弁８２を閉じた状態にして、インプットチャンバの真空弁８０を開き、プロセスチャンバのガス供給部９９Ａ（図８）からガスの流れを供給することにより得られる。逆の流れパターンにより、インプットチャンバ６に蓄積する可能性のある水蒸気がプロセスチャンバ１０Ａから除外できる。逆の流れパターンは、例えば、基板２０Ａがプロセスチャンバ１０Ａに搬送されるときに用いられてよい。この代替実施形態において、ドア２４が開かれ、遮断弁２８が密閉されているときのガスの流れを、図５に示し同図を参照して記載する。
【００３７】
一般に、図８に示されているように、プロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂ間の遮断弁３０、３２が密封されているとき、搬送パージ流量弁６８を開くことにより、供給部３８からバッファ領域２２にガスが与えられる。搬送真空弁８８も開かれているため、バッファ領域２２に配置されている駆動ギヤや他の部品にガスが流れ、真空ライン７８に一掃される。このようなガスの流れにより、基板搬送メカニズム用の駆動ギヤ上に残留する可能性のあるあらゆる微粒子汚染物をバッファ領域から一掃する。供給部３８からバッファ領域２２内へ流れるガスの流量は、調節可能なオリフィス６９を用いて設定可能である。
【００３８】
第１のプロセスチャンバ１０Ａに基板２０Ａが搬送されると、遮断弁２８が密閉され、プロセスチャンバにガスの流れと他のプロセス特有の変数を生じさせて、基板上にＣＶＤ、ＰＶＤまたは他のプロセスを実行させてよい（ステップ１０６）。その後、第２のプロセスチャンバ１０Ｂに基板２０Ａが搬送される（ステップ１０８）。
【００３９】
第１のチャンバ１０Ａから第２のチャンバ１０Ｂに基板２０Ａを搬送するために、遮断弁３０および３２が開かれる（図９）。基板が第２のチャンバ１０Ｂに搬送されるとき、バッファ領域２２からプロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂ内に正のガスの流れが向けられる。このような流れのパターンは、プロセスチャンバの真空弁８２、８４を開き、供給部３８からバッファ領域２２内へとガスを流入させ、プロセスチャンバの真空ライン７２、７４へと流すことができる。ガスの流量は、調節可能なオリフィス６９を用いて設定可能である。搬送真空弁８８は閉じられたままである。流れのパターンにより、プロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂに残留する可能性のある残留プロセスガスおよび他の汚染物が互いに相互汚染するのが防止される。
【００４０】
遮断弁３０、３２が開いているときに、遮断弁２８、３４も開いている状況もある（図９）。このような状況は、例えば、チャンバ間で基板を搬送する間か、またはさまざまなチャンバ間でシャトル搬送メカニズムを移動させるために必要なことがある。遮断弁２８、３４が開いていれば、搬送パージ流量弁４８、６０が開いていることにより、インプットおよびアウトプットチャンバ６、８のそれぞれにガスを流入させることができる。流路４２に沿って流れるガスの流量を調節可能なオリフィス４９の位置により設定して、インプットチャンバ６から開いた遮断弁２８を介してプロセスチャンバ１０Ａにガスが流れる。ガスは、プロセスチャンバ１０Ａから真空ライン７２を介して一掃される。同様に、流路５４に沿って流れるガスの流量を調節可能なオリフィス６１の位置により設定して、アウトプットチャンバ８から開いた遮断弁３４を介してプロセスチャンバ１０Ｂにガスが流れる。ガスは、真空ライン７４を介してプロセスチャンバ１０Ｂから一掃される。真空弁８０、８６および８８は閉じられたままである。このような流れのパターンにより、プロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂの残留ガスがインプットまたはアウトプットチャンバ６、８を汚染するのが防止される。
【００４１】
一代替実施形態において、第１のプロセスチャンバ１０Ａから第２のプロセスチャンバ１０Ｂに基板２０Ａが搬送されるとき、プロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂからバッファ領域２２にガスが流れるように流れパターンが逆にされる（図１０）。逆の流れパターンは、例えば、アルゴン系のＰＶＤスパッタリングプロセスなどの不活性ガスのみを使用するプロセスが、プロセスチャンバで実行しようとするときに用いられてよい。逆の流れパターンは、プロセスチャンバの真空弁８２、８４を閉じた状態にして、搬送領域の真空弁８８を開き、プロセスチャンバのガス供給部９９Ａ、９９Ｂからプロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂにガスの流れを与えることにより得られる。
【００４２】
逆の流れパターンが用いられるときに、遮断弁２８、３４も開かれていれば（図１０）、プロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂからインプットおよびアウトプットチャンバ６、８にもそれぞれガスが流れるように、真空弁８０、８６が開かれる。前述したように、例えば、システムの一端から他端に基板搬送メカニズムを移動させるために、遮断弁２８〜３４すべてを開くことが必要な場合がある。このような流れパターンにより、インプットまたはアウトプットチャンバ６、８に蓄積する可能性のある水蒸気などのさまざまな汚染物をプロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂから除外することができる。
【００４３】
この代替実施形態において、遮断弁３０、３２が密封されているとき、搬送パージ流量弁６８を開くことにより、供給部３８からバッファ領域２２にガスが与えられる。バッファ領域２２に配置されている駆動ギヤと他の部品にガスが流れ、真空ライン７８に一掃されるように搬送真空弁８８も開かれる。したがって、図７および図８を参照して前述したように、微粒子汚染物は、バッファ領域２２から一掃される。
【００４４】
第２のプロセスチャンバ１０Ｂに基板２０Ａが搬送されると、遮断弁３０、３２（および３４）が密閉され、第２のプロセスチャンバにガスの流れおよび他のプロセス特有の変数を生じさせて、基板上にＣＶＤ、ＰＶＤまたは他のプロセスを実行させてよい（ステップ１１０）。その後、アウトプットチャンバ８に基板２０Ａが搬送される（ステップ１１２）。
【００４５】
基板２０Ａをアウトプットチャンバ８に搬送するために、遮断弁３４は開かれる（図１１）。アウトプットチャンバ８に基板が搬送される間、搬送パージ流量弁６０が開かれていることにより、供給部４０からアウトプットチャンバ８にガスを流すことができる。アウトプットチャンバ８から開いた遮断弁３４を介してプロセスチャンバ１０Ｂにガスを流して、真空ライン７４を通して流出させるように、プロセスチャンバの真空弁８４も開かれる。流路５４に沿って流れるガスの流量は、調節可能なオリフィス６１を用いて設定可能である。アウトプットチャンバ８からプロセスチャンバ１０Ｂへの流れパターンにより、プロセスチャンバにある残留ガスおよび他の汚染物がアウトプットチャンバを汚染するのが防止される。図１１にさらに示されているように、搬送パージ流量弁６８と遮断弁３２も開かれて、プロセスチャンバ１０Ａ内にガスがより対称的に流れるようにする。しかしながら、遮断弁３０は密閉されたままである。
【００４６】
一代替実施形態において、基板２０Ａがアウトプットチャンバ８に搬送されている間の流れパターンは、プロセスチャンバ１０Ｂからアウトプットチャンバ８にガスが流れるように逆にされてもよい（図１２）。前述したように、逆の流れパターンは、例えば、アルゴン系のＰＶＤスパッタリングプロセスなどの不活性ガスのみを使用するプロセスが、プロセスチャンバ１０Ｂで実行されたときに用いられてよい。逆の流れパターンは、プロセスチャンバの真空弁８４を閉じた状態にして、アウトプットチャンバの真空弁８６を開き、プロセスチャンバのガス供給部９９Ｂからガスの流れを与えることにより得られる。すでに記載したように、逆の流れパターンにより、アウトプットチャンバ８に蓄積する可能性のある水蒸気をプロセスチャンバ１０Ｂから除外することができる。
【００４７】
上述したように、プロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂ間の遮断弁３０、３２が密閉されている間、搬送パージ流量弁６８と真空弁８８を開くことにより、供給部３８からバッファ領域２２にガスが与えられる（図１２）。バッファ領域２２に配置された駆動ギヤと他の部品にガスが流れ、真空ライン７８に一掃される。このようなガスの流れにより、基板搬送メカニズム用の駆動ギヤ上に残留する可能性のあるあらゆる微粒子汚染物がバッファ領域２２から一掃される。
【００４８】
基板２０Ａがアウトプットチャンバ８に搬送されると、基板のプロセス後冷却が実行されて、アウトプットチャンバの大気圧へのベントが開始される（ステップ１１４）。図１３に示されているように、アウトプットチャンバ８を大気に非制限的に高速にベントさせる前に、冷却パージ流量弁６２が開かれていることにより、制限された量のガスをチャンバ内に流入させることができる。流路５６に沿ってチャンバ８に流れるガスは、上側冷却アセンブリ９８により予め冷却された後、基板２０Ａに流れて、基板を高速に対流冷却しやすくする（図１３には図示せず）。最初の予冷期間の後、冷却パージ流量弁６２が閉じられる。対流および放射タイプの冷却で、基板冷却プロセスが完了する。
【００４９】
基板冷却プロセスの完了後、大気圧へのアウトプットチャンバ８のベントが完了し、処理された基板がアウトプットチャンバから取り出される（ステップ１１６）。アウトプットチャンバ８を大気圧にベントさせるために、ベント流量弁６４も開かれることで、供給部４０からアウトプットチャンバ内にガスを流すことができる。次いで、ドア２６が開かれて、チャンバのドア開口部を介してガスが流れる（図１、１４）。
【００５０】
処理された基板がアウトプットチャンバ８から除去されると、アウトプットチャンバ８は再度真空状態にされる（ステップ１１８）。チャンバドア２６（図１）が閉じられ、アウトプットチャンバの真空弁８６が開かれる（図１５）。チャンバ８内にガスがあれば、冷却プラテン９６の周辺に流され真空ライン７６を介して一掃されることにより、基板搬送メカニズムまたは関連する部品上に存在するあらゆる微粒子汚染をアウトプットチャンバから一掃する。アウトプットチャンバ８に冷却プラテン９６が含まれていなければ、チャンバにポンプディフューザが設けられることがあるため、微粒子汚染があれば、ディフューザの周辺、さらには真空ライン７６に一掃される。
【００５１】
上述したシステムにおいてさまざまなガス供給部が別々の供給部として示されているが、単一のガス供給部が２以上のガス供給部として作用可能なように実施される場合もある。さらに、各チャンバには、通常、シャワーヘッドまたは他のガス分配メカニズムが設けられて、ガス供給部の１つからを関連するチャンバの内部内にガスを放散させる。
【００５２】
さらに、上述した実施形態には、２つのプロセスチャンバ１０Ａ、１０Ｂが示されているが、インプットチャンバ６とアウトプットチャンバ８の間に設置するプロセスチャンバが１つのみのシステムもある。このような構造では、バッファ領域２２は必要ない。さらにステップ１０８を実行する必要もない。
【００５３】
さらに、３以上のプロセスチャンバを互いに整列させて設けるシステムもある。このような構造では、各対の隣接したプロセスチャンバ間にバッファ領域２２が配置可能である。上述したものと同様の方法で、さまざまな弁が制御されてもよい。
【００５４】
さらに、明確にするために、システム２を介して単一の基板を移動させる状況において、前述したガスの流れパターンを記載した。しかしながら、上述したガスの流れパターンは、さまざまなチャンバ間で基板搬送メカニズムを移動させることを含む他の状況でも使用可能である。
【００５５】
他の実施形態は請求の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  基板処理システムの略図的平面図である。
【図２】  本発明による基板処理システムのさらなる詳細図である。
【図３】  図２の基板処理システム用の制御システムを示す図である。
【図４】  図１のシステムを通して基板を搬送するための例示的なプロセスを示す図である。
【図５】  インプットチャンバ内に基板がロードされる場合の流量制御を示す図である。
【図６】  インプットチャンバが大気圧から減圧され、予熱プロセスが実行される場合の流量制御を示す図である。
【図７】  インプットチャンバから第１のプロセスチャンバに基板が搬送される場合の流量制御を示す図である。
【図８】  インプットチャンバから第１のプロセスチャンバに基板が搬送される場合の代替的な流量制御を示す図である。
【図９】  第１のプロセスチャンバから第２のプロセスチャンバに基板が搬送される場合の流量制御を示す図である。
【図１０】  第１のプロセスチャンバから第２のプロセスチャンバに基板が搬送される場合の代替的な流量制御を示す図である。
【図１１】  第２のプロセスチャンバからアウトプットチャンバに基板が搬送される場合の流量制御を示す図である。
【図１２】  第２のプロセスチャンバからアウトプットチャンバに基板が搬送される場合の代替的な流量制御を示す図である。
【図１３】  基板の後処理冷却が実行され、大気圧へのアウトプットチャンバのベントが開始される場合の流量制御を示す図である。
【図１４】  アウトプットチャンバから基板が取り出される場合の流量制御を示す図である。
【図１５】  大気圧からアウトプットチャンバが減圧される場合の流量制御を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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