(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送室を画定し、ほぼ矩形断面を有して着脱可能な側壁を有する増設可能な筐体と、
前記増設可能な筐体に使用される搬送装置と、を有し、
前記搬送装置は、
前記搬送室内に設けられて前記筐体内の対向面上を無限軌道で移動可能な可動部と、
当該可動部に接続され、前記筐体に設置された処理室と連通可能で被処理体を搬送可能な搬送部と、
前記可動部を駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動を制御する制御部とを有し、
一の前記搬送装置で、前記対向面が互いに一致している複数の前記増設可能な筐体に共通に使用される、搬送モジュール。
【請求項２】
前記搬送モジュールは相互に接続された複数の筐体を有し、前記可動部は前記複数の筐体の前記対向面に亘って移動することができ、前記搬送部は任意の前記処理室と連通可能である請求項１記載の搬送モジュール。
【請求項３】
当該可動部を前記筐体の前記対向面に対して浮上させる浮上機構を更に有する請求項１記載の搬送モジュール。
【請求項４】
前記制御部は前記浮上機構による前記可動部の浮上を更に制御する請求項３記載の搬送モジュール。
【請求項５】
前記筐体内を減圧環境に調整する調圧機構を更に有する請求項１記載の搬送モジュール。
【請求項６】
前記被処理体は半導体ウェーハである請求項１記載の搬送モジュール。
【請求項７】
前記被処理体はＬＣＤガラス基板である請求項１記載の搬送モジュール。
【請求項８】
前記搬送部は無関節アームを有する請求項１記載の搬送モジュール。
【請求項９】
前記搬送部は一以上の関節を有するアームを有する請求項１記載の搬送モジュール。
【請求項１０】
被処理体に所定の処理を施す処理モジュールと、
ほぼ矩形断面を有するロードロックモジュールと、
前記処理モジュールと前記ロードロックモジュールに前記被処理体を搬入及び搬出可能な搬送モジュールとを有するクラスターシステムであって、
前記搬送モジュールは、
搬送室を画定し、ほぼ矩形断面を有して着脱可能な側壁を有する増設可能な筐体と、
前記増設可能な筐体に使用される搬送装置と、を有し、
前記搬送装置は、
前記搬送室内に設けられて前記筐体内の対向面上を無限軌道で移動可能な可動部と、
当該可動部に接続され、前記筐体に設置された処理室と連通可能で被処理体を搬送可能な搬送部と、
前記可動部を駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動を制御する制御部とを有し、
一の前記搬送装置で、前記対向面が互いに一致している複数の前記増設可能な筐体に共通に使用される、クラスターシステム。
【請求項１１】
前記搬送モジュールは相互に接続された複数の前記筐体を有し、前記可動部は前記複数の筐体の前記対向面に亘って移動することができ、前記搬送部は任意の前記処理室と連通可能である請求項１０記載のクラスターシステム。
【請求項１２】
当該可動部を前記筐体の前記対向面に対して浮上させる浮上機構を更に有する請求項１０記載のクラスターシステム。
【請求項１３】
搬送室と当該搬送室に接続された少なくとも一の処理室との間の被処理体を搬送するための搬送モジュールであって、
前記搬送室を画定する着脱可能な側壁を有する筐体であって、複数の筐体が相互に接続されるように構成及び配置される筐体と、
前記筐体に使用される搬送装置と、を有し、
前記搬送装置は、
前記搬送室内で無限軌道に移動可能なように前記筐体に設けられた基準面の回りで無限軌道に移動可能に構成及び配置される可動部と、
前記可動部に取り付けられ、前記被処理体を保持するように構成及び配置され、前記搬送室と前記処理室との間を移動可能である搬送部と、
前記可動部を駆動する無限軌道駆動機構と、
前記無限軌道駆動機構の無限軌道運動を制御する制御ユニットとを有し、
一の前記搬送装置で、前記基準面が互いに一致している複数の前記筐体に共通に使用される、搬送モジュール。
【請求項１４】
処理室を画定し、当該処理室の被処理体に所定の処理を施すように構成及び配置される少なくとも一の処理モジュールと、
ロードロック室を画定し、実質的に矩形断面を有する少なくとも一のロードロックモジュールと、
搬送室を画定し、当該搬送室と、前記処理室と前記ロードロック室とのそれぞれの間で前記被処理体を搬送する搬送モジュールとを有するクラスターシステムであって、
前記搬送モジュールは、
前記搬送室を画定する着脱可能な側壁を有する筐体であって、複数の筐体が相互に接続されるように構成及び配置される筐体と、
前記筐体に使用される搬送装置と、を有し、
前記搬送装置は、
前記搬送室内で無限軌道に移動可能なように前記筐体に設けられた基準面の回りで無限軌道に移動可能に構成及び配置される可動部と、
前記可動部に設けられ、前記被処理体を保持し、前記搬送室と前記処理室との間を移動可能である搬送部と、
前記可動部を駆動する無限軌道駆動機構と、
前記無限軌道駆動機構の無限軌道運動を制御する制御ユニットとを有し、
一の前記搬送装置で、前記基準面が互いに一致している複数の前記筐体に共通に使用される、クラスターシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送モジュール及びクラスターシステムに関する。ここで、クラスターシステム（又はクラスターツール）とは、異なる装置メーカの設備、異なるプロセスの結合などを可能にするマルチチャンバ製造装置をいい、典型的に、搬送モジュール（トランスファーモジュール）とその周りに設けられた複数の処理モジュール（プロセスモジュール）とを有している。
【０００２】
【従来の技術】
近年、従来の液晶ディスプレイ装置（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ装置、半導体製造装置などにおいて複数の処理を一貫して行うことができるクラスターシステムの需要が高まっている。例えば、特開平１０−２７５８４８に開示されているように、搬送モジュールは、八角形断面を有して搬送室（トランスファーチャンバ）を画定する筐体と、筐体内に回動自在に固定された搬送装置とを有している。処理モジュールは筐体の八角形の各辺に取り付け可能で、搬送装置は被処理体（例えば、ウェーハ）をロードロック室のロードロックカセットから取り出し、これを所定の処理モジュールの処理室（プロセスチャンバ）に搬入する。処理室において所定の処理がなされた被処理体は搬送装置によって搬出され、次の処理モジュール、ロードロックモジュールその他のモジュールに搬送される。搬送装置は、典型的に、回動自在に筐体内で固定されたロボットとロボットに固定されて被処理体を保持及び搬送する搬送アームとを有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のクラスターシステムは搬送モジュールにおいて幾つかの問題を有する。即ち、配設可能な処理モジュールの最大数は搬送モジュールの筐体の形状によって予め決定されている。そして、筐体の形状は、例えば、八角形など種類が少なくて選択の自由度が少なく、加えて八角形などの加工は困難である。従って、従来のクラスターシステムは、段階的に処理モジュールの数を増加したいと思っていても最初から所定の形状（例えば、八角形）を有する搬送モジュールを購入しなければならず、段階的投資に不向きであり、初期投資や設置面積が大きく金額的にも場所的にも不経済である。設置面積はしばしば「フットプリント」や「フェイスプリント」などの用語で表現される。また、筐体の加工困難性はシステムを高価格にする。また、筐体の形状によって定まる処理モジュールまでしか拡張することができず（例えば、最大８台分）拡張性が低い。この結果、搬送モジュールが対応可能な数の処理モジュール（例えば、８台）以上の処理モジュールを設けるためにはもう一台の搬送装置を含むシステムを購入しなければならず、上述した問題を繰り返すことになる。更に、従来のクラスターシステムの搬送モジュールは搬送性も限定されている。即ち、搬送装置は筐体内に固定されているから、クラスターシステムの数を増加したとしても、一の搬送装置が搬送できる処理モジュールの数は８台までであり、第１のシステムのある処理室から第２のシステムの別の処理室へ搬送することは困難である。
【０００４】
そこで、このような課題を解決する新規かつ有用な搬送モジュール及びクラスターシステムを提供することを本発明の概括的目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての搬送モジュールは、搬送室を画定し、ほぼ矩形断面を有して着脱可能な側壁を有する増設可能な筐体と、前記増設可能な筐体に使用される搬送装置と、を有し、前記搬送装置は、前記搬送室内に設けられて前記筐体内の対向面上を無限軌道で移動可能な可動部と、当該可動部に接続され、前記筐体に設置された処理室と連通可能で被処理体を搬送可能な搬送部と、前記可動部を駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動を制御する制御部とを有し、一の前記搬送装置で、前記対向面が互いに一致している複数の前記増設可能な筐体に共通に使用される。かかる搬送モジュールは加工の容易な矩形状で増設可能な筐体を有しており、搬送部は増設可能な筐体に設置された処理室に連通可能に構成される。従って、かかる可動部と搬送部は、例えば、複数の筐体に共通に使用することができる。
【０００６】
また、本発明の他の側面としてのクラスターシステムは、被処理体に所定の処理を施す処理モジュールと、ほぼ矩形断面を有するロードロックモジュールと、前記処理モジュールと前記ロードロックモジュールに前記被処理体を搬入及び搬出可能な搬送モジュールとを有するクラスターシステムであって、前記搬送モジュールは、搬送室を画定し、ほぼ矩形断面を有して着脱可能な側壁を有する増設可能な筐体と、前記増設可能な筐体に使用される搬送装置と、を有し、前記搬送装置は、前記搬送室内に設けられて前記筐体内の対向面上を無限軌道で移動可能な可動部と、当該可動部に接続され、前記筐体に設置された処理室と連通可能で被処理体を搬送可能な搬送部と、前記可動部を駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動を制御する制御部とを有し、一の前記搬送装置で、前記対向面が互いに一致している複数の前記増設可能な筐体に共通に使用される。かかるクラスターツールは、一の搬送装置を複数の増設可能な筐体とそれに接続された処理モジュールに共通に使用することができる。
【０００７】
本発明の別の目的及び更なる特徴は、以下、添付図面を参照して説明される実施例において明らかになるであろう。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的一態様としてのクラスターシステム１００について説明する。図１に、クラスターシステム１００の構成例を示す。また、図２は、図１に示すクラスターシステム１００を拡張したクラスターシステム１００Ａの構成例を示す。
【０００９】
図１を参照するに、クラスターシステム１００は、２つのロードポート１０と、オリエンタ２０と、ローダーモジュール３０と、ロードロックモジュール４０と、搬送モジュール５０と、２つの処理モジュール８０とを有している。なお、ロードロックモジュール４０と処理モジュール８０の数は所望の数に変更することができることはいうまでもない。
【００１０】
ロードポート１０は、本実施例ではＭＥポッド（フロント・オープンド・ユニファイド・ポッド（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｅｄ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）を収納しているが、本発明は、ボトム・オープンド・ユニファイド・ポッド、オープンカセットなどその他のいかなるウェーハキャリアへの適用も妨げるものではない。ＭＥポッドは、例えば、ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や天井搬送装置（Ｏｖｅｒｈｅａｄ Ｈｏｉｓｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ：ＯＨＴ）などにより自動的に搬送されて、ロードポート１０に装着される。各ＭＥポッドは被処理体としての複数のウェーハを収納している。このようなキャリア（カセット、ＭＥポッドなど）の自動搬送はウェーハの大口径化（例えば、３００ｍｍ）に伴うキャリアの大型化、大重量化により従来のマニュアル搬送に代わるものとして特に需要が高い。なお、クラスターツール１００が扱う被処理体はウェーハに限定されず、例えば、ＬＣＤガラス基板など所望の物体を搬送することができる。
【００１１】
ＡＧＶは、典型的に、構内に形成された搬送レールに機械的に係合して搬送レールに案内されながら移動する。このような案内された移動の軌跡は、しばしば本出願においては「有限軌道」と称される。これに対して、「無限軌道」とは、移動の軌跡が予め案内部材との機械的係合によって決定されていないものをいう。ＡＧＶやＯＨＴは既に周知であるので構造や動作の詳細な説明は省略する。
【００１２】
オリエンタ２０は、ＭＥポッドに収納されたウェーハのオリエンテーションフラット（円形の一部を切除することによって形成された直線）やノッチを調整してウェーハの正確な位置決め（姿勢合わせ）を行う機能を有する。オリエンタ２０は、機械的手段、光学的手段、超音波手段その他周知のいかなる手段をも利用することができる。機械的手段としては、例えば、ウェーハの外周とオリエンテーションフラットに押し当てられることによって位置決めを行う複数のピンを有する機構や、対向位置にウェーハの外周がある場合にはこれと接触してウェーハを回転させるが対向位置にオリエンテーションフラットがある場合にはウェーハと非接触になりウェーハの回転を停止する回転ローラを有する機構などがある。光学的手段としては、例えば、発光素子と受光素子からなる透過型光センサによりオリエンテーションフラットを検出する機構などがある。超音波手段としては、例えば、反射型超音波センサによりオリエンテーションフラットを検出する機構などがある。
【００１３】
従来、オリエンタ２０の機構の全部又は一部はロードロックモジュール４０又は搬送モジュール５０に配置されており、これらの真空又は減圧環境を破壊する原因となっていたり、搬送モジュールの構造を複雑にしてシステム費用を増加させていた。しかし、本実施例のクラスターシステム１００によれば、オリエンタ２０は搬送室の外に配置されるのでロードロックモジュール４０や搬送モジュール５０の形状が単純になり、システム費用の削減に貢献している。
【００１４】
ローダーモジュール３０は、大気圧で動作する搬送モジュールでありウエーハを受け取り、これをロードロックモジュール４０に搬送すると共に、ウェーハをロードロックモジュール４０から搬出する。
【００１５】
ロードロックモジュール４０は、処理モジュール８０の処理室を待機中に開放しないでウェーハの取り入れと取り出しを可能にする真空室（ロードロック室）を画定しており、図示しないポンプに接続されている。ポンプは高真空ポンプであることが好ましい。ロードロックモジュール４０は予備加熱手段及び／又は予備冷却手段を有してもよい。後述する図２においては、２つのロードロックモジュールの一方が予備加熱手段、他方が予備冷却手段を備えてもよい。予備加熱手段は、例えば、ランプなどのヒーターを有し、ウェーハがいずれかの処理モジュール８０に導入される前に、処理温度付近までこれを加熱する。予備冷却手段は、冷媒により冷却されている冷却室を有して処理モジュール８０から導入されたウェーハを次段の装置（イオン注入装置やエッチャーなど）に搬送する前に常温まで冷却する。但し、後述するように、搬送モジュール５０をほぼ矩形状に形成することができるためにロードロックモジュール４０の形状もほぼ矩形状に形成することができ、加工が容易となり、システム費用の削減に貢献している。
【００１６】
搬送モジュール５０は、図１及び図３を参照するに、搬送室ＴＣを画定し、ほぼ矩形断面を有して増設可能な筐体５２と、搬送室ＴＣに接続された給気装置５６と、搬送室ＴＣに接続された排気装置５８と、搬送装置６０とを有する。ここで、図３は、図１に示す搬送モジュール５０の搬送室ＴＣと処理モジュール８０の処理室ＰＣとの接続を説明するための概略断面図である。なお、図３においてはロードロックモジュール４０及びもう一方の処理モジュール８０との接続は省略されている。搬送室ＴＣは減圧又は真空環境に維持される。
【００１７】
搬送装置６０は、例示的に、ロボット６１と、接続部６２と、搬送アーム６３と、エンドエフェクタ６４とを有している。後述するように、接続部６２、搬送アーム６３、エンドエフェクタ６４は搬送部を構成するが、その構成と動作において様々な変形例を有している。ロボット６１は、図３においては搬送室ＴＣ内に設けられて筐体５２の底面５２Ａを対向面として底面５２Ａに対して非接触に移動（即ち、並進及び／又は回転）することができる。ロボット６１の移動の態様は放射状及びインラインマルチチャンバ装置など適用される装置によって変化する。
【００１８】
接続部６２は搬送アーム６３とロボット６１とを接続するロッド部材から構成される。接続部６２は、突出及び退避自在に構成されてもよいし、長さ固定に構成されてもよい。また、接続部６２は、ロボット６１に対して回転可能又は回転不能に構成されることができる。更に、接続部６２は省略されて、ロボット６１に直接搬送アーム６３が固定されてもよい。エンドエフェクタ６４は搬送アーム６３に接続され、筐体５２に接続された処理モジュール８０の処理室ＰＣと連通可能で被処理体であるウェーハＷを搬送することができる。
【００１９】
接続部６２、搬送アーム６３及びエンドエフェクタ６４からなる搬送部は様々な変形例を有する。例えば、図５に示すように、搬送アーム６３とエンドエフェクタ６４はピック形状を有する一の無関節型の搬送アーム６３ａとして構成されることができる。ここで、図５は、図３に示す搬送装置６０に適用可能な無関節型搬送アームの一例を示す概略平面図である。搬送アーム６３ａは半導体ウェーハＷを一端の上面に支持して、他端の下面に接続部６２に回転不能に接続されている。ウェーハＷを処理室ＰＣへ搬送する場合は、ロボット６１における回転とロボット６１の並進運動（横移動）の同期が必要となる。
【００２０】
代替的に、搬送アーム６３とエンドエフェクタ６４は、図６に示すように、関節６５ａを有する単関節型の搬送アーム６３ｂとして構成されることができる。ここで、図６は、図３に示す搬送装置６０に適用可能な関節が先端にある単関節アームの一例を示す概略平面図である。搬送アーム６３ｂは半導体ウェーハＷを一端の上面に支持して、他端の下面に接続部６２に回転可能に接続されている。ウェーハＷは接続部６２における回転とロボット６１の並進運動（横移動）によって処理室ＰＣへ搬送される。
【００２１】
更に代替的に、搬送アーム６３とエンドエフェクタ６４は、図７に示すように、関節６５ａ及び６５ｂを有する搬送アーム６３ｃとして構成されてもよい。  ここで、図７は、図３に示す搬送装置６０に適用可能な関節が中部にある単関節アームの一例を示す概略平面図である。この場合、搬送アーム６３ｃは、関節６５ａ及び６５ｂにおいて屈曲（即ち、回転）可能である。
【００２２】
また、代替的に、搬送アーム６３とエンドエフェクタ６４は、図８に示すように、搬送アーム６３ｄとエンドエフェクタ６４ａからなるシングルピックフロッグレッグとして構成されたり、図９に示すように、ツインピックフロッグレッグとして構成されてもよい。ここで、図８及び図９は、それぞれ、図３に示す搬送装置６０に適用可能なシングルピックフロッグレッグ及びツインピックフロッグレッグの一例を示す概略平面図である。
【００２３】
さて、図３を再び参照するに、搬送装置６０は、ロボット６１を駆動する駆動部６６と、ロボット６１を底面５２Ａから浮上させる浮上機構６８と、ロボット６１の駆動と浮上を制御する制御部７０とを更に有している。好ましくは、搬送装置６０は、ロボット６１の浮上量を検出する浮上量検出器７２を更に有し、制御部７０は浮上量検出器７２からの検出結果に基づいて駆動部６６と浮上機構６８とをフィードバック制御する。なお、図４に示すように、筐体５２は隔壁５４を有してもよい。ここで、図４は、図３に示す搬送室ＴＣの構造の変形例の概略断面図である。
【００２４】
図４においては、浮上機構６８はロボット６１を隔壁５４から浮上させる。駆動部６６と浮上機構６８と制御部７０は、搬送室ＴＣの内部又は外部に設けられ、ロボット６１と一体であってもよいし別部材として構成されてもよい。更に、駆動部６６と浮上機構６８とは一体的に構成されてもよい。なお、図４において、閉空間Ｃ１としての搬送室ＴＣは減圧環境下に設定されている。また、隔壁５４に印加される圧力を小さくするために隔壁５４の下の空間Ｃ２も閉空間として閉空間Ｃ１とほぼ同圧に調節されることが好ましい。従って、以下の説明では、空間Ｃ２を閉空間として説明する。また、本実施例では、閉空間Ｃ１の排気は孔５５を介して閉空間Ｃ２経由でなされる。これにより、清浄度管理すべき閉空間Ｃ１の容積を小さくでき、また、閉空間Ｃ１内の構造を単純化することにより清浄度管理を容易にする。
【００２５】
駆動部６６は、例えば、ロボット６１に内蔵されるバッテリとして構成されることができる。代替的に、駆動部６６はロボット６１への非接触給電装置を含んでいる。例えば、駆動部６６は、搬送室ＴＣの外部から所定の電波を送信する送信部と、ロボット６１に内蔵されるアンテナ部及び電源回路とから構成されることができる。この場合には、送信部から発射された電（磁）波はアンテナ部によって受信されて、電源回路が電磁誘導によって誘導起電力を生成することになる。また、駆動部６６は、搬送室ＴＣの外部から所定の光ビームを送信する光源（発光素子）と、ロボット６１に内蔵される受光素子及び光電変換回路とから構成されることができる。更に、駆動部６６の非接触給電は、相対する面に相互に向かい合わせにトランス若しくはコイルを配置して非接触従動側にはスイッチング回路を設けて整流して電力を供給することによりなされてもよい。その他、駆動部６６には周知のいかなる構成をも適用することができる。
【００２６】
クラスターツール１００は、真空又は減圧下においてウェーハＷの高精度の移動と位置決めが必要であり、そのためにはロボット（可動部）を高精度に移動及び位置決めすることが必要となる。従来は可動部を対向面に接触させてボール軸受けやコロ軸受けを介して駆動していた。しかし、従来の可動部用の軸受として使用されていたボール軸受けやコロ軸受けは、潤滑油を要して減圧下では油から気体が発生して圧力を上げたり、ボールの回転により油が飛び散ったりする。また、摩擦があるため移動開始時の応答性や停止精度も悪い。更には、摩擦や振動によりウェーハＷを安全に保持するためには高速駆動ができないという問題があった。そこで、浮上機構６８はロボット６１をその対向面から浮上させ、かかる問題を解決している。
【００２７】
浮上機構６８は、例えば、磁気浮上、静電浮上、気体（ガス）浮上、これらの浮上と各種の結合（磁気結合、静電結合など）との組み合わせ、その他、周知のいかなる構成をも利用することができる。磁気浮上は、例えば、図４において、同一極性の一対の磁極をロボット６１と、隔壁５４を介してロボット６１に対抗して配置された図示しない磁気駆動部とに設けることによってロボット６１を浮上されるものである。もちろん、磁気駆動部は図３に示す底面５２Ａに形成されてもよいし、底面５２Ａや隔壁５４の上部に底面５２Ａや隔壁５４から離間して形成されてもよい。静電浮上は、例えば、図４において、電気的に同一極性の電極又は誘電体をロボット６１と、隔壁５４を介してロボット６１に対抗して配置された図示しない静電駆動部とに設けることによってロボット６１を浮上されるものである。もちろん、静電駆動部は図３に示す底面５２Ａに形成されてもよいし、底面５２Ａや隔壁５４の上部に底面５２Ａや隔壁５４から離間して形成されてもよい。気体浮上は、空気又は不活性ガス（窒素、アルゴン、ネオン）などをロボット６１の下面から対向面に噴出することによりロボット６１を対向面から浮上させるものである。このようにロボット６１を浮上させることはロボット６１の無限軌道で移動することを補助するものである。
【００２８】
磁気、静電、気体浮上等は、磁気結合や静電結合などの各種結合と組み合わされることが好ましい。ここで、磁気結合や静電結合とは、異なる磁極又は電極をロボット６１とそれに対向する部位に設けることにより、ロボット６１を底面５２Ａや隔壁５４に押し付けるものをいう。なお、上述したように、ロボット６１に対向する部位は、底面５２Ａに形成されてもよいし、底面５２Ａや隔壁５４の上部に底面５２Ａや隔壁５４から離間して形成されてもよいし、隔壁５４を介してロボット６１に対抗して形成されてもよい。このように各種の浮上方法を各種の結合方法と組み合わせる理由は、各種の浮上方法単体では浮上量の制御が困難だからである。
【００２９】
例えば、特公平６−４９５２９号は真空室内における物体の搬送に磁石を使用する磁気浮上方法を開示している。同公報は、真空室外に設けた電磁石により真空室内で浮上している搬送アームにウェーハなどを取り付けてこれを搬送している。同公報によれば、搬送アームは電磁石により真空室内を無接触で移動するため、塵埃の発生を防止することができる。しかし、特公平６−４９５２９号は浮上量を制御していないので、実際には搬送アームの高さ（従って、搬送面）が上下するなど一定しないか、振動する場合が多い。また、搬送アームが過剰に浮上されれば適正な駆動制御が行えず、高速移動や迅速な応答を妨げる。
【００３０】
本実施例では、浮上機構６８は図１０乃至図１４に示す３つの気体軸受け２００により構成されている。ここで、図１０は、気体軸受け２００の拡大斜視図である。図１１は、図１０に示す気体軸受け２００の底面２２０の拡大平面図である。図１２は、図１０に示す気体軸受け２００の部分拡大断面図である。図１３は、搬送アーム６３とエンドエフェクタ６４を搬送アーム６３ｆに置換してかかる搬送アーム６３ｆにウェーハＷと３つの気体軸受け２００を取り付けた様子を示す概観斜視図である。また、浮上機構６８は図１４に示す磁気回路も更に有している。ここで、図１４は、図１３に示す搬送装置の部分拡大断面図である。この結果、ロボット６１は空気軸受け２００により気体浮上すると共に磁気回路による磁気結合により浮上量が制御される。ロボット６１は駆動部６６及び浮上機構６８により移動され、その移動の態様は、回転、直線移動（１次元的移動）及び平面的移動（２次元的移動）を含んでいる。
【００３１】
気体軸受け２００は例示的に円筒形状を有し、上面２１０と底面２２０とを有する。底面２２０は底面５２Ａ又は隔壁５４の上面（以下、「対向面ＯＰ」と総括する。）のすぐ上部に配置されている。気体軸受け２００の形状は円筒には限定されないが、円筒形状は搬送アーム１００の回転と２次元的移動の両方に適している形状の一つである。もっとも、直線移動のみが特に必要であれば気体軸受け２００は図示しないレールに接続されて直線移動のみが許容されてもよい。導入される気体によって姿勢よく浮上するためには気体軸受け２００は対称形状を有することが設計上好ましい。なお、搬送部を姿勢よく支持するために所定の寸法を有する気体軸受け２００は、後述するように、例えば、３つ設けられることができる。
【００３２】
図３、図４、図１０乃至図１４を参照するに、気体軸受け２００は、ロボット６１と対向面ＯＰとの間に気体を送り込んでロボット６１を対向面ＯＰから浮上させ、ロボット６１の対向面ＯＰ上における円滑な移動を確保している。気体軸受け２００はロボット６１と一体構造であってもよいし、独立した部材であってもよい。気体軸受け２００は、対向面ＯＰとロボット６１との間の微小空間に気体を送出することによって当該微小空間を減圧空間よりも陽圧に保ち、この陽圧気体を媒体として可動部１０を対抗面ＯＰから浮上させる軸受けである。従って、前記微小空間に気体を供給する吹き出し口２２２を含む。吹き出し口２２２は、孔、オリフィスなど名称の如何を問わない。なお、これについては以下により詳しく説明する。
【００３３】
気体軸受け２００又は制御部７０は気体の流量や噴射圧力を制御する機能を有する。かかる制御は、減圧環境が破壊されることを防止すると共に、ロボット６１の浮上量を制御するのにも役立つ。代替的に、かかる流量制御機能はロボット６１の構造の一部を利用していてもよい。また、可動部１０の浮上量の制御は駆動部６６が単独で又は空気軸受け２００と協同して行ってもよい。ロボット６１の浮上量の制御は、ロボット６１の浮上量を検知する浮上量検出部７２と、気体の流量を制御する図示しない流量制御装置などにより達成することができる。
【００３４】
気体は空気に限定されず、窒素、アルゴンなどの不活性ガスが使用されてもよい。気体軸受け２００は気体を貯蔵している外部装置に接続されており、かかる外部装置から気体を供給される。不活性ガスは、酸化、燃焼の原因となる酸素を含まずウェーハＷの酸化をもたらさないなどのないという長所を有する。気体軸受け２００は静圧型（気体の供給によりロボット６１が対向面ＯＰから浮上するもの）であると動圧型（例えば、ディスクヘッドのように気体の存在に加えて更に機械的手段及び動作などがないとロボット６１は対向面ＯＰに着地してしまうもの）であるとを問わない。
【００３５】
図１１に示すように、底面２２０には３つの同一の大きさを有するＴ字溝２２２が形成されている。各Ｔ字溝２２２は直線である辺２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃ、２２３ｄと、底面２２０を画定する円の中心である点Ｏを中心とする円の円弧の一部である弧２２３ｅ及び２２３ｆと、弧２２３ｅ及び２２３ｆと同心円弧２２３ｇと２２３ｈとを有している。図１２に示すように、各Ｔ字溝２２２は所定の幅ｋと深さｄを有している。もちろん、底面２２０に設けられる溝の形状はＴ字形に限定されないが、気体軸受け２２０をバランスよく支持するために、径方向に関して対称であることが好ましい。
【００３６】
各Ｔ字溝２２２の縦横の溝の交差する場所には気体導入孔２２４が設けられている。空気導入孔２２４は、導入される気体の摩擦で削れないような強度を有する材料、例えば、サファイアなどにより形成されている。気体導入孔２２４は外部の気体供給装置（図示せず）に接続されている。３つの気体導入孔２２４と点Ｏを結ぶそれぞれの角度は１２０°に設定されている。気体導入孔２２４の数は３つに限定されないことはもちろんであるが、空気軸受け２００をバランスよく支持するために点Ｏに対して対称に形成されることが好ましい。
【００３７】
例えば、気体軸受け２００を直径３０ｍｍ、高さ１０ｍｍの円筒とした場合に、Ｔ字溝２２２の幅ｋは１ｍｍ、深さｄは約１０μｍｍ、空気導入孔２２４は約０．１乃至６０μｍである。各Ｔ字溝２２２と底面２２０の輪郭線との距離ｓは０に近づけば近づくほど好ましい。なぜなら、空気軸受けの軸受け面積が広くなり安定するからである。
【００３８】
気体軸受け２００がこのような三点支持構造を採用すると、搬送アーム１００及び空気軸受け２００が浮上するのに必要な気体の量は比較的少なくてすみ、ウェーハＷの荷重変動に対する浮上量の変化も少なくなる。浮上に必要な気体量が少なければ閉空間Ｃ１の減圧環境を破壊しないので好ましい。また、浮上量は荷重が増えると減少して一般に右下がりの曲線となるが、荷重に対する浮上量変化が少ないことは浮上量制御を容易にするため好ましい。
【００３９】
図１３及び図１４を参照するに、搬送アーム６３ｆはピック形状を有し、半導体ウェーハＷを一端の上面に支持し、他端の下面に３つの気体軸受け２００と接続している。図１３及び図１４においては気体軸受け２００はロボット６１を兼ねている。このように、複数の気体軸受け２００を設けることは搬送アーム１００の姿勢を安定させることに役立つ。もちろん、設けられる気体軸受け２００の数、配置、大きさ、形状などは搬送部の形状、構造などによって適宜変更することができる。なお、図１３では、便宜上、搬送アーム６３ｆは透過されて示されている。３つの気体軸受け２００は、各々が、図１０及び図１１に示す気体軸受け２００と同一であり、正三角形の頂点を形成するように配置されている。また、これに対応して、閉空間Ｃ２にも３つの気体軸受け２００が対向して設けられている。
【００４０】
図１４を参照するに、閉空間Ｃ１においては、搬送アーム６３ｆと気体軸受け２００の間にはヨーク（磁性体）３０２が挿入されている。また、閉空間Ｃ２においては、３つの永久磁石３０６、３０８及び３１０（但し、永久磁石３１０は図１４においては省略されている）とヨーク３０４とが気体軸受け２００と移動部３３０との間に接続されている。ヨーク３０２、３０４と磁石３０６乃至３１０は磁気回路３００を構成している。図１４から理解されるように、永久磁石３０６と永久磁石３０８は極性が逆になるように配置されている。なお、永久磁石３１０はＮ極が上であってもＳ極が上であってもよい。この結果、磁気回路３００により、搬送アーム６３ｆと移動部３３０とは非接触に磁気結合されている。移動部３３０は、駆動部６６及び／又は浮上機構部６８の一部として回転、直線移動（１次元的移動）及び平面的移動（２次元的移動）可能に構成されている。移動部３３０の移動を確保する構造には周知のいかなる構造をも適用することができるので、ここでは詳しい説明は省略する。例えば、移動部３３０を２次元的に移動可能に構成するには、例えば、特開昭６２−８８５２８号に開示されている周知のＸＹステージなどと組み合わせるなどである。
【００４１】
磁気回路３００は幾つかの機能を有している。まず、磁気回路３００は、上述したように搬送アーム６３ｆと移動部３３０とを磁気結合しているので移動部３３０の駆動力を搬送アーム６３ｆに伝達することができる。これにより、移動部３３０の移動を制御することによってウェーハＷの搬送を制御することができる。また、磁気回路３００は、搬送アーム６３ｆと移動部３３０とを非接触に接続しているので、閉空間Ｃ１と閉空間Ｃ２とを隔壁５４によって分離することを可能にしている。
【００４２】
磁気回路３００は、気体軸受け２００による搬送アーム６３ｆの過剰な浮上を防止して、搬送アーム６３ｆの浮上量を制御している。点線で示されたように磁路Ｈが形成される。搬送アーム６３ｆの浮上量を制御することによってウェーハＷの位置は制御され、搬送アーム６３ｆを移動したときの振動も防止されるので搬送動作が安定する。このように、本実施例の磁気回路３００は磁気浮上ではなく磁気拘束として機能している。
【００４３】
磁気回路３００は、永久磁石３０６乃至３１０を使用しているためにその磁気拘束力（吸引力）は固定されている。従って、搬送アーム６４ｆの浮上量を制御する場合には、実際には、気体軸受け２００に供給される気体量を制御することによって行うことができる。気体量の制御は、搬送アーム６４ｆの浮上量を測定する浮上量検出器７２と、気体軸受け２００に供給される気体の流量計（図示せず）と、制御部７０とから構成される浮上量制御システムにより行うことができる。流量計と制御部７０は一体的に構成されてもよい。このような構成において、浮上量検出器７２により測定された搬送アーム６４ｆの浮上量が所定の浮上量になるように制御部７０が流量計によって供給される気体の流量にフィードバック制御をかけることになる。制御部７０は、センサによる検出結果を所定値と比較する比較器を含んでいてもよい。
【００４４】
代替的に、磁気回路３００は、永久磁石３０６乃至３１０の代わりにコイルなどを利用した電磁石として構成されてもよい。その場合には、コイルに流す電流を制御することによって搬送６４ｆの浮上量を制御することもできる。選択的に、浮上量検出器７２の値に従って、磁気回路３００による制御と気体軸受け２００に供給される気体の制御を組合せてもよい。例えば、磁気回路３００への通電をゼロにしても搬送アーム６４ｆが全く浮上しない場合には磁気回路３００だけによる制御は困難だからである。磁気回路３００による制御も、同様に、搬送アーム６４ｆの浮上量を測定する浮上量検出器７２と、コイル等に流れる電流値を設定する可変電流源（図示せず）と、制御部７０とから構成される浮上量制御システムにより行うことができる。即ち、浮上量検出器７２により測定された搬送アーム６４ｆの浮上量が所定の浮上量になるように制御部７０が可変電流源の値を調節してコイルに流れる電流を制御することによって磁気拘束力をフィードバック制御することができる。制御部７０は、浮上量検出器７２による検出結果を所定値と比較する比較器を含んでいてもよい。
【００４５】
磁気回路３００をヨーク３０２と、閉空間Ｃ２に設けられてリニアパルスモータによって駆動される案内子（図示せず）とより構成すれば、かかる案内子を移動させることにより搬送アーム６４ｆを適宜移動させることができる。この場合には、磁気回路３００は、間接的に（即ち、非接触に）搬送アーム６４ｆを駆動することができる。
【００４６】
もちろん、直接に搬送アーム６４ｆを閉空間Ｃ１内で駆動するように磁気回路３００を設けることは可能である。例えば、搬送アーム１００が回転のみ要求されるような単純な動作が要求されている場合にかかる構成が好ましい場合がある。本出願の開示からかかる構成は明らかになるであろうからここでは詳しい説明は省略する。
【００４７】
なお、磁気拘束は必ずしも隔壁５４による分離は必要としない。例えば、図１４に示す磁気回路３００とは代替的に、図１５には磁気拘束付きの静圧気体軸受け２００ａが示されている。気体軸受け２００ａは、気体浮上のための浮上面、吹き出し口、気体導入路など気体軸受け２００と同様の構造を有し、更に、ヨーク３０４ａと、永久磁石又は電磁石からなる磁界発生部３０６ａ及び３０８ａと、磁性材料からなる気体軸受けガイド３０９ａとを有する。点線で示されたように磁路Ｈが形成される。気体軸受け２００ａは図１５に示すように倒立されてもよいし、上下を反対にして正立して使用されてもよい。
【００４８】
駆動部６６及び／又は浮上機構６８は、本実施例ではロボット６１を磁気的手段によって駆動するが、これはその他の駆動方法（即ち、機械的手段、電気的手段、光学的手段、超伝導的手段及びこれらの組合せなど）を排除するものではない。
【００４９】
動作においては、駆動部６６及び／又は浮上機構６８がロボット６１を駆動すると、ロボット６１は対抗面ＯＰ上を所望の方向に移動及び／又は回転する。これと共にウェーハＷもロボット６１と共に移動及び／又は回転する。気体軸受け２００を使用しているので、ロボット６１は（１次元的移動、２次元的移動及び３次元的移動を含む）並進運動と回転運動を振動、摩擦を伴わずに高速で行うことができる。また、ウェーハＷの搬送面は振動しない。また、静止摩擦などの摩擦がないのでロボット６１は駆動開始時及び停止時の応答性がよい。
【００５０】
これに対して、従来、軸受けとして使用されていたボール軸受けなどの転がり軸受けは摩擦の低減に潤滑油を使用し、振動及びパーティクルの発生を伴う。転がり軸受けを可動部が直線移動するための直動軸受けとして使用すると、搬送面の振動が大きく高速化するとウェーハなどの搬送されている物体の位置がずれてしまう。本実施例の搬送装置６０はこのような問題を解決している。
【００５１】
制御部７０はロボット６１に搭載されてロボット６１自体が障害物を認識してこれを回避するように構成されてもよい。この場合、制御部７０は、ＣＣＤセンサ及び／又は距離検出センサなどを有するであろう。また、制御部７０はロボット６１を無線により遠隔制御することもできる。この場合には、制御部７０はトランシーバなどを使用することができる。
【００５２】
図１に示すクラスターシステム１００の搬送モジュール５０は、図２に示すように、容易に増設することができる。ここで、図２に示す搬送モジュール５０Ａは搬送モジュール５０を４つ結合することによって構成されている。図２における搬送モジュール５０の増設数とその配列は単なる例示である。但し、搬送モジュール５０Ａは一の搬送装置６０のみ有する。本実施例の搬送モジュール５０はほぼ断面矩形（正方形又は長方形）状に構成されている。なお、本発明は三角形その他の形状を排除するものではない。また、図２においては、ロードポート１０とロードロックモジュール４０も増設されているが、増設数とその配列は単なる例示である。
【００５３】
このように、搬送モジュール５０の形状は従来の形状（例えば、八角形）よりも単純な形状であるために加工が容易で費用削減に貢献している。また、図１から理解されるように、搬送モジュール５０は少数の処理モジュール８０に少ない設置面積で対応可能であり、少数の処理モジュール８０を必要とするユーザにとっては初期の投資と設置面積が少なくてすむ。また、搬送モジュール５０は従来よりも拡張性が向上しており、段階的投資が可能である。例えば、従来のクラスターツールは、搬送モジュールの断面形状に一致する数の処理モジュール（例えば、８台）しか設置することができなかったが、本実施例の搬送モジュール５０によれば、所望の数だけ組み合わせることによって設置面積が許容する限り処理モジュール８０の数に制限がないことが理解されるであろう。更に、上述したように、搬送装置６０は筐体５２の対向面ＯＰに固定されていないため、搬送モジュール５０を図２に示すように増設したとしても、一の搬送装置６０が全ての搬送モジュール５０内を同図の矢印で示すように無限軌道で移動して全ての処理モジュール８０に連通することが可能である。従って、全ての搬送モジュール５０と処理モジュール８０に対して、それらの個数に拘らず、一の搬送装置６０が対処することができ、システム費用の削減に貢献している。もっとも、本発明は複数の搬送装置６０を設けることを妨げるものではない。
【００５４】
図３を参照するに、筐体５２は、孔５３ａを有する側壁５２Ｂと孔５３ａを有しない側壁５２Ｃとを自由に取り付け可能な構造を有している。また、図４においては、筐体５２は、孔５３ｂを有する側壁５２Ｄと孔５３ｂを有しない側壁５２Ｅとを自由に取り付け可能な構造を有している。このため、筐体５２は、処理モジュール８０が取り付けられる場合には処理室ＰＣと接続する側面に接続孔５３ａ及び５３ｂを有する側壁５２Ｂ及び５２Ｄを使用し、処理モジュール８０が取り付けられない場合には側壁５２Ｃ及び５２Ｅを使用する。なお、図２に示す搬送モジュール５０Ａのように、搬送モジュール５０を組み合わせる場合には対向面ＯＰの一致が必要であることが理解されるであろう。
【００５５】
次に、図１６及び図１７を参照して、処理モジュール８０について説明する。ここで、図１６は処理モジュール８０の概略平面ブロック図であり、図１７は処理モジュール８０の概略断面ブロック図である。本実施例では、処理モジュール８０は例示的に平行平板型装置（プラズマＣＶＤ装置やエッチャーなど）として構成されているが、これに限定されず、例えば、マイクロ波プラズマ装置などを使用できることはいうまでもない。
【００５６】
処理モジュール８０は、筐体８２と、サセプタ８４と、１２個のヌード型ターボ分子ポンプ８８と、圧力調整バルブ８９と、高周波電源９０と、パルス発振器９１と、反応ガス供給系９２と、電極９３ａ及び９３ｂとを有し、好ましくは各ヌード型ターボ分子ポンプ８８を制御する制御部９５と各ヌード型ターボ分子ポンプ８８の回転数を検知するセンサ９６とを更に有している。なお、ヌード型ターボ分子ポンプ８８の個数である１２は単なる例示であり、この数に限定されないことはいうまでもない。
【００５７】
筐体８２は処理室ＰＣを画定し、側壁や底部がアルミニウムなどの導体により構成されて、例示的に全体が断面的に直方体状に成形されている。処理室ＰＣは１２個のヌード型ターボ分子ポンプ８８により所定の減圧又は真空密閉空間に維持されることができる。筐体８２内には、サセプタ８４とその上にウェーハＷが支持されている。図１７においては、ウェーハＷを固定する静電チャックやクランプ機構などは便宜上省略されている。
【００５８】
サセプタ８４は電極９３ｂと一体であって処理室ＰＣ内でウェーハＷの温度制御を行う。例えば、プラズマＣＶＤプロセスであれば約３５０乃至５５０℃に、エッチングプロセスであれば少なくとも２００℃以下に維持される。温度制御方法は、温度センサとヒータ装置を利用するなど、いずれの方法をも利用することができる。選択的に、サセプタ８４はバッフル板（又は整流板）を有してもよい。バッフル板はウェーハＷが存在する処理空間とその下の排気空間を分離して、主として、処理空間の電位を確保（即ち、プラズマを処理空間に限定して確保）すると共に真空度（例えば、５０ｍＴｏｒｒ）を維持する機能を有する。このようなバッフル板は、例えば、純アルミニウム製のディスク形状を有し、例えば、厚さ２ｍｍを有し、径２ｍｍ程度の孔を規則的に多数（例えば、開口率５０％以上）有する。必要があれば、バッフル板は排気空間から処理空間への逆流を防止したり、処理空間と排気空間の差圧をとったりする機能を有してもよい。
【００５９】
本実施例では、排気ポンプに高真空ポンプの一種であるヌード型ターボ分子ポンプ８８を使用している。ヌード型ターボ分子ポンプ８８は圧力調整バルブ８９を介して処理室ＰＣに接続されている。圧力調整バルブ８９はコンダクタンスバルブ、ゲートバルブ又は高真空バルブなどの名称で当業界では周知である。圧力調整バルブ８９は不使用時に閉口され、使用時に処理室ＰＣの圧力をヌード型ターボ分子ポンプ８８によって真空引きされた所定の圧力（例えば、０．１乃至数２００ｍＴｏｒｒ）に保つように開口される。
【００６０】
ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）とは、円盤に斜めにスリットを切った回転翼（動翼）と、回転翼と同様の形状でスリットの傾きが回転翼とは反対の固定翼とを交互に配置して回転翼が高速回転し軸方向に気体分子を排除するポンプをいうが、本実施例のヌード型ＴＭＰ８８は、従来のＴＭＰの外側のケーシングを削除してケーシング費用を削減すると共に処理室ＰＣ内に図１８に示すように設置し被排気エリアとポンプ間のコンダクタンスロスを極力低減することとを目的に創出されたポンプである。ここで、図１８はヌード型ターボ分子ポンプ８８と処理室ＰＣとの接続を示す概略部分断面図である。処理室ＰＣの被排気エリアとの距離が短くなるために被排気エリアの排気能力は向上している。ヌード型ＴＭＰ８８は、処理室ＰＣの圧力を、例えば、０．１乃至数２００ｍＴｏｒｒに保つのに使用される。ヌード型ＴＭＰ８８は、典型的に、図１９及び図２０に示すように、図示しない電源に接続される動力コネクタ８８ａと、制御部９５に接続される制御コネクタ８８ｂと、Ｎ２パージ口８８ｃ及び８８ｄと、冷却水管８８ｅと、回転翼８８ｆと、取り付けフランジ８８ｇとを有する。ここで、図１９はヌード型ＴＭＰ８８の概略平面図で、図２０はヌード型ＴＭＰ８８の概略断面図である。
【００６１】
従来は１台のＴＭＰが設けられていたのに対して本実施例では１２個のヌード型ＴＭＰ８８を使用している。このため、従来は一台が１６００ｌ／ｓの排気能力を有していたのが本実施例の各ポンプ８８は約（１６００／１２）ｌ／ｓ、好ましくは、（１６００／１２）１＋α＞（１６００／１１）を満足するように設定される排気能力を有する（αは設置環境において決定される定数）。また、重量も従来のＴＭＰは約１００ｋｇｆであったのに対して各ポンプ８８は約１０乃至１５ｋｇｆとなる。
【００６２】
本実施例のヌード型ＴＭＰ８８は幾つかの特徴を有する。まず、第１に、従来のＴＭＰは、処理モジュールの筐体の側壁又は底壁に取り付けられていたために大きな設置空間を確保しなければならず、設置場所の有効活用での面からは非効率であった。これに対して、ヌード型ＴＭＰ８８は小型であるためには従来不使用であった筐体８２の周囲の余肉部分に配置させることができ、従来利用されていなかったＰＣの余肉部分の有効活用により設置空間の増大を抑えている。なお、図１６に示すヌード型ＴＭＰ８８の配列は単なる例示であるが、均一な排気が必要な場合には図１６に示すように対称的に配列されることが好ましい。
【００６３】
第２に、従来のＴＭＰは一箇所から排気を行っていたため排気に片寄りができていた。このため処理モジュール８０がプラズマ装置であれば、プラズマ密度の不均一化と集中が生じ、部分的にウェーハＷの処理不均一が生じて高品質の処理を行えないという問題があった。これに対して、ヌード型ＴＭＰ８８は筐体８２の周囲の余肉部分に底壁に対称的配列されて排気を行うために、図１７の楕円線で示すように、均一なプラズマを生成することができ、高品質な処理を行うことができる。
【００６４】
第３に、従来のＴＭＰは保守点検が困難かつ長時間かかるという問題があった。例えば、人間工学的規格ＳＥＭＩ−Ｓ８第１１章は取扱の安全性の観点から１人で保守点検可能な対象物の重量を５１ポンド（約２３ｋｇｆ）と規定している。しかし、従来のＴＭＰは約１００ｋｇｆの重量とほぼ円筒形状を有するため、ＳＥＭＩ−Ｓ８を満足するには最低５人必要であり、加えて、５人がＴＭＰを均等負荷のもとに持てるように治具を煩雑にも取り付けなければならない。そして、交換や保守点検に長時間かかるために、処理モジュールの休止時間が長く、稼動率も悪くなる。
【００６５】
これに対して、ヌード型ＴＭＰ８８は、その重量が約１０乃至１５ｋｇｆであるためにＳＥＭＩ−Ｓ８に従って一人で保守点検及び交換を行うことができ、治具の取り付けも不要である。また、交換や保守点検が短時間であるために処理モジュール８０の休止時間は短く効率的で稼動率の低下を抑えることができる。
【００６６】
好ましくは、本実施例では、１台のヌード型ＴＭＰ８８が故障しても残り１１台で排気力を高めた状態で稼動するように制御することができる。各ポンプ８８は、（１６００／１２）１＋αｌ／ｓの排気能力を有することが必要である。かかる実施例においては、残り１１台のポンプ８８がほぼ対称に処理室ＰＣの減圧環境を形成して処理モジュール８０の非稼動持に故障したポンプ８８の保守点検及び交換を行うことになり、更にシステムの休止時間が減少するので効果的である。この場合、処理モジュール８０の制御部９５はセンサ９６によってポンプ８８の回転翼の回転数を検出し、回転数から故障したポンプ８８を発見すると残り１１台の排気力を増加させる。
【００６７】
更に好ましくは、１１台のポンプ８８が稼動中に故障したポンプ８８を引き抜いて保守点検及び交換を行うことができる。多数のポンプ８８が同時に故障する可能性は極めて低いために、かかる実施例においてはシステムの休止時間を実質的にゼロに近づけることができる。この場合、処理モジュール８０は、各ポンプ８８と処理室ＰＣとの間を開閉するバルブ８９と、各ポンプの処理モジュール８０への取り付けを検出するセンサと、自動圧力制御装置（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ： ＡＰＣ）を更に有することが好ましい。制御部９５はセンサ９６を介して故障したポンプ８８を発見すると当該ポンプと処理室ＰＣとの間のバルブ８９を閉口して当該ポンプと処理室ＰＣとを遮断することが好ましい。かかる遮断により故障したポンプ８８を筐体８２から除去しても処理室ＰＣの環境は損なわれることはなくなる。同時に、制御部９５は残り１１台の排気力を増加させる。その後、故障したポンプ８８は修理又は交換されて正常なポンプ８８が処理モジュール８０に取り付けられる。取り付けは追加的センサによって検知され、その後は制御部９５は図示しないバルブ８９を開口すると共に１１台のポンプ８８の排気力を元に戻し、１２台で以前の排気を行う。
【００６８】
これと関連して、従来のＴＭＰの費用は１台当り約数百万円であったこと、大型であったことなどのために、ユーザが予備のＴＭＰを予め購入してこれを保管しておくことは容易ではなかった。この結果、ユーザは故障したＴＭＰを交換する場合は新しいＴＭＰが届くまで長期間待たなければならず、システムの休止時間も長かった。しかし、本実施例のヌード型ＴＭＰ８８は、小型で価格も比較的安くなることからユーザは用意に予備のポンプ８８を準備して交換に備えることができ、システムの休止時間も短縮されるようになった。
【００６９】
第４に、従来のＴＭＰは非常に高い回転モーメント（例えば、約４Ｔｏｎ・ｍ）を有するが、本実施例のヌード型ＴＭＰ８８は、一台毎のエネルギーが従来のほぼ１２分の１になっているために従来のＴＭＰよりも高い安全性を有する。
【００７０】
ヌード型ＴＭＰ８８は、例えば、図１６においては、筐体８２の周囲の余肉部分に設けられた図示しない１２個の接続孔に図１６の紙面と垂直に挿入されることになる。但し、図２１に示すように、ヌード型ＴＭＰ８８は、矢印に示すように、筐体８２の中心に向かって放射状に挿入されてもよい。この場合、１２個の接続孔８３は、例えば、筐体８２の側壁の同じ高さに対称に形成される。ここで、図２１はヌード型ＴＭＰ８８と処理室との接続の変形例を説明するための概略断面図である。
【００７１】
なお、ヌード型ＴＭＰ８８に加えてフォアポンプ（大気圧から高真空ポンプが動作可能な圧力まで排気するポンプ）を設けることが必要な場合には全て又は一部のヌード型ＴＭＰ８８に共通に接続することができる。また、これと関連して、クラスターツール１００は動力源などを複数の部材に共有に接続することができる。
【００７２】
高周波電源９０は、パルス発振器９１が発振するパルスに基づいて、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を円板状電極９３ａ及び９３ｂに印加する。
【００７３】
筐体８２の側壁には、反応ガス供給系９２の削除ガス供給ノズル９２ｅが設けられ、このノズル９２ｅは、ガス供給路９２ｄによりマスフローコントローラ９２ｃ及び開閉弁９２ｂを介して反応ガス源９２ａに接続されている。例えば、窒化シリコン膜を堆積させようとする場合には、反応ガスとして所定の混合ガス（即ち、ネオン、キセノン、アルゴン、ヘリウム、ラドン、クリプトンのいずれかにＮ２とＨ２を加えたもの）にＮＨ３やＳｉＨ４ガスなどを混合したものが選択される。
【００７４】
図３及び図４を再び参照するに、搬送アーム６３及びエンドエフェクタ６４が搬送室ＴＣから処理室ＰＣにウェーハＷを搬送する際の搬送室ＴＣ、処理室ＰＣ及び閉空間Ｃ２の調圧方法の例について説明する。搬送室ＴＣ（Ｃ１）と閉空間Ｃ２とは隔壁５４に設けられた孔５５を介して接続されている。調圧機構は、処理室ＰＣに接続された給気装置８６と、処理室ＰＣに接続されたヌード型ＴＭＰ８８と、搬送室ＴＣに接続された給気装置５６と、閉空間Ｃ２に接続された排気装置５８とを有している。これらの給気及び排気装置の一部又は全部は制御部９５及び／又は７０によって制御されてもよいし、その他の一又は複数の制御装置が別途設けられてもよい。また、気体軸受け２００を使用する場合には気体軸受けに気体を供給する給気装置が更に設けられてもよい。その場合の給気装置は、気体軸受け２００の浮上に必要な圧力の気体を供給し、定圧制御されることになるであろう。
【００７５】
給気装置５６は、搬送室ＴＣの雰囲気を正常かつ必要な流れの状態にするのに必要な流量の気体を供給し、定流量制御される。排気装置５８は、給気装置５６から供給された気体を排気して所定の減圧状態を保つ機能を有し、減圧室Ｃ１及びＣ２の圧力がほぼ一定になるように制御される。流れの制御においては、図３及び図４の矢印に示しているように、常に閉空間Ｃ１から閉空間Ｃ２へと流れができるようにする。また、常に、搬送室ＴＣから処理室ＰＣへと流れができるようにする。このような構成を採用する理由は、搬送室ＴＣを処理室ＰＣより減圧にすると処理室ＰＣから好ましくないガスが搬送室ＴＣに漏れることがあるのでこれを防止するためである。
【００７６】
次に、図２２及び図２３を参照して、処理モジュール８０に適用可能なゲートバルブ１１０について説明する。ここで、図２２は、本発明の例示的一態様としてのゲートバルブ１１０を説明するための概略断面図であり、図２３はゲートバルブ１１０の弁体１１２の概略斜視図である。本実施例のゲートバルブ１１０はいわゆるインサート型であり、筐体８２に形成された搬送モジュール５０との接続溝９８に係合可能な弁体（バルブプレート）１１２と、凸部１１３と、駆動シャフト１１４と、Ｏリング１１６とを有している。凸部１１３は溝９８に係合し、駆動シャフト１１４は、図２２の矢印に示すように、弁体１１２を上下及び回転移動させて溝９８に係合させることができる。Ｏリング１１６は筐体８２の側壁と係合してこれを密封する。
【００７７】
従来は、弁体１１２には凸部１１３が設けられていなかったため、溝９８にプラズマが入り込みプラズマ密度の不均一化を招いていた。この結果、高品質な処理を行えないという問題があった。また、溝９８に処理に伴う副生成物がこびりついて保守性が低下するという問題があった。本実施例の弁体１１２は凸部１１３を有してかかる溝９８を埋めているのでこれらの問題を解決している。
【００７８】
また、図２４にゲートバルブ１１０の変形例であるゲートバルブ１２０の要部概略断面を示す。ゲートバルブ１２０は、弁体１２２と、駆動シャフト１２４と、Ｏリング１２６と、空気供給管１２８と、ベローズ１３０とを有する。駆動シャフト１２４は中空又は部分的に中空で空気供給管１２８を収納しているか、空気供給管１２８の機能を有する空気供給路を形成している。ベローズ１３０は、空気供給管１２８を介して空気、不活性ガスその他の気体が供給されると図２４の下に示すように膨らんで凸部１１３と同様の機能を果たす。
【００７９】
Ｏリング１１６及び１２６は、一般に、ゴムなどの樹脂材料を含んでいる。また、筐体８２は上述したようにアルミニウムなどの導体から構成されているが、その表面はアルマイト処理（陽極酸化処理）されて、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）が生成形成されている。この結果、アルミニウム基材はアルミナにより絶縁処理されることになる。しかし、Ｏリング１１６及び１２６のエラストマ等の樹脂材によりバルブプレート１１２又は１２２は筐体８２から電気的にフローティングしており、表面がプラズマにさらされ電子、イオンが入射すると電位が高くなり筐体８２との間で放電する傾向がある。放電の結果、部分的にアルミナ層がダメージを受けて剥がれ、アルミニウム層が露出し、この露出したアルミニウム層を中心に更に放電して穴が広がり、その結果、処理が安定せず高品質の処理を行えなくなる。
【００８０】
そこで、本実施例では、Ｏリング１１６及び１２６を電気的にフローティングさせないように、（１）駆動シャフト１１４及び１２４を筐体８２に短絡し同電位とする、（２）図２２に示すように弁体１１２の端部１１１を筐体８２の側壁に短絡接続する、（３）弁体１１２及び１２２にバイアスをかける、及び／又は、（４）Ｏリング１１６及び１２６を導電性のものを使用するか表面処理をして導電性にしている。この結果、処理室ＰＣにおいて高品質の処理を行うことができる。なお、インサート型ゲートバルブの一般的構造や動作は、例えば、スイスのＶＡＴ社から既に販売されている真空ゲートバルブなど周知であるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００８１】
次に、以上のように構成されたクラスターシステム１００の動作について説明する。まず、ＡＧＶやＯＨＴにより搬送されたＭＥポッドがロードポート１０に装着される。次いで、ローダモジュール３０内の図示しない搬送装置がロードポート１０からウエーハを受け取り、オリエンタ２０がウェーハＷのオリエンテーションフラット又はノッチを調節する。その後、ローダモジュール３０の図示しない搬送装置がロードロックモジュール４０にウェーハＷを搬送する。
【００８２】
ロードロックモジュール４０に装填されたウェーハＷは搬送モジュール５０の搬送装置６０によって搬送され、処理モジュール８０に搬送される。好ましくは、ロードロックモジュール４０は予備加熱部を有して、ウェーハＷを処理モジュール８０に搬送する前にウェーハＷを４５０℃付近まで加熱する。ウェーハＷはその後、ゲートバルブ１１０又は１２０を経て、処理室ＰＣに搬送されてサセプタ８４上に載置される。搬送装置６０は、必要があれば、その後図示しないホームポジションに移動する。
【００８３】
その後、処理モジュール８０はウェーハＷに、例えば、プラズマ処理等を施すためにサセプタ１０４を介してウェーハＷを４５０℃まで加熱するが、既にウェーハＷが予熱されていればプロセス準備が完了するまでの時間は短時間となる。次に、ヌード型ＴＭＰ８８が処理室ＰＣの圧力を、例えば、５０ｍＴｏｒｒに維持する。ヌード型ＴＭＰ８８は、処理室ＰＣの底部にほぼ対称に配列されているために、均一な排気を行うことができる。次いで、ノズル９２ｅから、例えば、ヘリウム、窒素及び水素の混合ガスにＮＨ３を更に混合した一以上の反応ガスを反応ガス源９２ａからマスフローコントローラ９２ｃ及び開閉弁９２ｂを介して流量制御しつつ処理室ＰＣに導入する。
【００８４】
処理室ＰＣの処理空間の温度は４５０℃程度になるようにより調整される。一方、高周波電源９０から高周波電力を電極９３ａ及び９３ｂに導入する。この結果、高周波は、均一に（即ち、部分的集中なしに）かつ全体として所望の密度で（即ち、密度の低下なしに）処理室ＰＣに導入されることができる。その後、高周波は、反応ガスをプラズマ化してプラズマＣＶＤ処理を行う。ＣＶＤ処理は、例えば、予め設定された所定時間だけ行われてその後、ウェーハＷはゲートバルブ１１０又は１２０から処理室ＰＣの外へクラスターツール１００の搬送装置６０により導出される。処理モジュール８０から導出されたウェーハＷは、好ましくは予備冷却部を有するロードロックモジュール４０に導入されて常温まで短時間で冷却される。次いで、必要があれば、搬送装置６０は、ウェーハＷを次段のイオン注入装置などの処理モジュール８０に搬送する。
【００８５】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。
【００８６】
【発明の効果】
本発明の例示的一態様としての搬送モジュールとクラスターツールは、加工の容易な矩形状で増設可能な筐体を有しており、搬送部は増設可能な筐体に設置された処理室に連通可能に構成される。従って、かかる搬送モジュールの可動部及び搬送部は、例えば、複数の筐体に共通に使用することができる。このため、段階的投資が可能で初期投資が少なく、少ない設置面積を有する搬送モジュール及びクラスターツールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の例示的一態様としてのクラスターシステムの概略ブロック図である。
【図２】  図１に示すクラスターシステムを拡張したクラスターシステムの概略ブロック図である。
【図３】  図１に示すクラスターツールの搬送モジュールの搬送室と処理モジュールの処理室との接続を示す概略断面図である。
【図４】  図３に示す搬送室の構造の変形例を示す概略断面図である。
【図５】  図３に示す搬送モジュールの搬送装置に適用可能な無関節型搬送アームの一例を示す概略平面図である。
【図６】  図３に示す搬送モジュールの搬送装置に適用可能な関節が先端にある単関節アームの一例を示す概略平面図である。
【図７】  図３に示す搬送モジュールの搬送装置に適用可能な関節が中部にある単関節アームの一例を示す概略平面図である。
【図８】  図３に示す搬送モジュールの搬送装置に適用可能なシングルピックフロッグレッグの一例を示す概略平面図である。
【図９】  図３に示す搬送モジュールの搬送装置に適用可能なツインピックフロッグレッグの一例を示す概略平面図である。
【図１０】  図３に示す搬送モジュールの搬送装置に適用可能な気体軸受けの拡大斜視図である。
【図１１】  図１０に示す気体軸受けの底面の拡大平面図である。
【図１２】  図１０に示す気体軸受けの部分拡大断面図である。
【図１３】  図３に示す搬送モジュールの搬送装置に置換可能な搬送アームにウェーハＷと３つの気体軸受けを取り付けた様子を示す概観斜視図である。
【図１４】  図１３に示す搬送装置の部分拡大断面図である。
【図１５】  磁気拘束付き静圧気体軸受けの一例を示す概略断面図である。
【図１６】  図１に示すクラスターツールの処理モジュールの概略平面ブロック図である。
【図１７】  図１に示すクラスターツールの概略断面ブロック図である。
【図１８】  図１６及び図１７に示す処理モジュールのヌード型ターボ分子ポンプと処理室との接続を示す概略部分断面図である。
【図１９】  図１８に示すヌード型ターボ分子ポンプの概略平面図である。
【図２０】  図１９に示すヌード型ターボ分子ポンプの概略断面図である。
【図２１】  図１８に示すヌード型ターボ分子ポンプと処理室との接続の変形例を示す概略断面図である。
【図２２】  図３及び図４に示す処理モジュールに適用可能なインサート型ゲートバルブの概略断面図である。
【図２３】  図２２に示すゲートバルブの弁体の概略斜視図である。
【図２４】  図２２に示すゲートバルブの変形例の要部概略断面である。
【符号の説明】
１０              ロードポート
２０              オリエンタ
３０              ローダーモジュール
４０              ロードロックモジュール
５０              搬送モジュール
５０Ａ            搬送モジュール
５２              筐体
５４              隔壁
６０              搬送装置
６１              ロボット
６３              搬送アーム
６４              エンドエフェクタ
６６              駆動部
６８              浮上機構
７０              制御部
８０              処理モジュール
８２              筐体
８４              サセプタ
８８              ヌード型ターボ分子ポンプ
９５              制御部
１００            クラスターツール
１００Ａ          クラスターツール
１１０            ゲートバルブ
１２０            ゲートバルブ
２００            気体軸受け
３００            磁気回路
３００ａ          磁気回路
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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