(57)【要約】  縦型炉を含む処理モジュールと、基板カセットが搬入可能な少なくとも一つの投入ポートを含むＩ／Ｏステーション・モジュールと；処理モジュールとＩ／Ｏステーション・モジュールの投入ポートに搬入された基板カセットとの間で半導体基板を転送するよう構成されたウエハ取り扱いモジュールと；処理モジュールの縦型炉にプロセス・ガスを供給するための少なくとも一つのガス供給源またはガス供給接続を含むガス供給モジュールと；を含む、半導体基板を処理するための縦型炉処理システムであって、前記モジュールの少なくとも２つは、該システム、特にその縦型炉の保守を容易にするため、前記少なくとも２つのモジュールが相互から分離できるように、互いに分離可能に結合される。
2016506071.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を処理するための縦型炉処理システム（１）であって、
−  縦型炉（２１）を含む処理モジュール（２０）と、
−  基板カセット（１２）を搬入可能な少なくとも一つの投入ポートを含むＩ／Ｏステーション・モジュール（４０）と、
−  前記処理モジュール（２０）と、前記Ｉ／Ｏステーション・モジュール（４０）の前記投入ポートに搬入された基板カセット（１２）との間で半導体基板を転送するよう構成されたウエハ取り扱いモジュール（３０）と、
−  前記処理モジュール（２０）の前記縦型炉にプロセス・ガスを供給するため、少なくとも一つのガス供給源またはガス供給接続を含むガス供給モジュール（６０）と、
を含み、
前記モジュール群（２０、３０、４０、６０）の少なくとも２つは、前記少なくとも２つのモジュールが、前記システム（１）の保守、特にその前記縦型炉（２１）の保守を容易にするため相互から分離可能であるように、互いに分離可能に結合される、
縦型炉処理システム。
【請求項２】
前記Ｉ／Ｏステーション・モジュール（４０）が、前記ウエハ取り扱いモジュール（３０）に分離可能に結合される、請求項１に記載の縦型炉処理システム。
【請求項３】
前記ウエハ取り扱いモジュール（３０）が、前記処理モジュール（２０）に分離可能に結合される、請求項１または２に記載の縦型炉処理システム。
【請求項４】
前記処理モジュール（２０）が、
−  前記システム（１）の稼働の間は前記縦型炉（２１）の下側に配置されるよう構成されたミニエンバイロメント（７０）
をさらに含み、前記縦型炉（２１）が前記ガス供給モジュール（６０）に分離可能に結合され、および／または、前記ミニエンバイロメント（７０）が前記ウエハ取り扱いモジュール（３０）に分離可能に結合される、
請求項１〜３のいずれかに記載の縦型炉処理システム。
【請求項５】
前記少なくとも２つの分離可能に結合されたモジュールが、前記モジュール間でのプロセス・ガスの交換を可能にするよう構成されたガス接続ラインによって動作可能に連結され、
前記ガス接続ラインが、前記ガス接続ラインを介した前記ガス連結の切り離しおよび復元を容易にすることによって、前記動作可能に連結されたモジュールの望ましくは迅速な結合および分離を容易にするするコネクタを含む、
請求項１〜４のいずれかに記載の縦型炉処理システム。
【請求項６】
前記モジュールの一つ、例えば前記ガス供給モジュール（６０）が、コントローラを収蔵し、
前記コントローラは、電気信号ラインを介して、前記モジュールの少なくとも別の一つ、例えば、前記処理モジュール（２０）、前記ウエハ取り扱いモジュール（３０）および／または前記Ｉ／Ｏステーション・モジュール（４０）に動作可能に連結され、前記電気信号ラインは、前記電気信号ラインを介した前記電気連結の切り離しおよび復元を容易にすることによって、前記動作可能に連結されたモジュールの望ましくは迅速な結合および分離を容易にするコネクタを含む、
請求項１〜５のいずれかに記載の縦型炉処理システム。
【請求項７】
前記少なくとも２つの分離可能に結合されたモジュールの少なくとも一つが、例えば車輪など、床上で前記モジュールを支え、前記床上での前記モジュールの移送を容易にするよう構成された支持移送手段（３６）を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の縦型炉処理システム。
【請求項８】
前記支持移送手段が、前記モジュールの床に面する支え面と前記床との間にガス支持面を生成するよう構成されたガス支持面デバイスを含む、請求項７に記載の縦型炉処理システム。
【請求項９】
少なくとも一つの基板カセット（１２）を一時的に格納するための基板カセット・ストレージ（４２）をさらに含み、前記ストレージ（４２）が望ましくは前記ウエハ取り扱いモジュール（３０）の上方に配置される、請求項１〜８のいずれかに記載の縦型炉処理システム。
【請求項１０】
前記処理モジュール（２０）の前記縦型炉（２１）が、ウエハ・ボート（２６）を収容するよう構成された内部処理空間を区画するプロセス炉心管（２４ａ、２４ｂ）と、前記縦型炉（２１）の内部処理空間を加熱するよう構成された加熱エレメント（２３）と、前記縦型炉（２１）の内部処理空間を開放可能に密閉するよう構成されたプレート（２８）と、のうちの少なくとも一つを含む、請求項１〜９のいずれかに記載の縦型炉処理システム。
【請求項１１】
前記ミニエンバイロメント（７０）が、ウエハ・ボート（２６）を受け入れるよう構成された内部空間を区画するハウジング（７０ａ）と、前記ミニエンバイロメント（７０）の内部空間内の雰囲気から粒子をろ過するための粒子フィルタと、前記ミニエンバイロメント（７０）の内部空間内のガス／エアを循環させるためのガス／エア循環手段と、前記ミニエンバイロメント（７０）の内部空間から熱を除去するための冷却手段と、のうちの少なくとも一つを含む、少なくとも請求項４に記載の縦型炉処理システム。
【請求項１２】
前記ウエハ取り扱いモジュール（３０）が、内部ウエハ取り扱いスペースを区画するハウジング（３０ａ）と、前記ウエハ取り扱いモジュール（３０）の内部ウエハ取り扱いスペースを経由して、前記処理モジュール（２０）と前記Ｉ／Ｏステーション・モジュール（４０）の前記投入ポートに搬入された基板カセット（１２）との間で、半導体基板を転送するよう構成されたウエハ取り扱いロボット（３３）と、前記ウエハ取り扱いモジュール（３０）の内部ウエハ取り扱いスペース内の雰囲気から粒子をろ過するための粒子フィルタと、前記ウエハ取り扱いモジュール（３０）の内部スペース内のガス／エアを循環させるためのガス／エア循環手段と、のうちの少なくとも一つを含む、請求項１〜１１のいずれかに記載の縦型炉処理システム。
【請求項１３】
前記システムが、クリーンルームに面する第一側と、第二側とを有し、
前記システムの稼働状態において、前記システムの前記モジュール（２０、３０、４０）が、前記クリーンルーム側に面する第一側から見て前記第二側に向かい、前記ガス供給モジュール（６０）、前記処理モジュール（２０）、前記ウエハ取り扱いモジュール（３０）、および前記Ｉ／Ｏステーション・モジュール（４０）の順に配置される、
請求項１〜１２のいずれかに記載の縦型炉処理システム。
【請求項１４】
−  前記システムの前記クリーンルームに面する第一側に配置された、基板カセット受け入れプラットフォーム（１０）と、
−  基板カセット（１２）を前記基板カセット受け入れプラットフォーム（１０）と前記Ｉ／Ｏステーション・モジュール（４０）との間で移送するよう構成された基板カセット移送メカニズム（５２）と、
をさらに含む、請求項１３に記載の縦型炉処理システム。
【請求項１５】
−  クリーンルーム（８０）と、
−  前記クリーンルーム（８０）よりも低い清浄度を有するグレイルーム（８１）と、
−  請求項１２または１３に記載の縦型炉処理システム（１）であって、前記縦型炉処理システムは、その一部を前記クリーンルーム（８０）内に配置され、その一部を前記グレイルーム（８１）内に配置されていて、そのクリーンルームに面する側は前記クリーンルーム（８０）に面してそこからアクセス可能であり、その第二側は前記グレイルーム（８１）に面しそこからアクセス可能である、前記システム（１）と、
を含む、半導体処理施設。
【請求項１６】
−  前記クリーンルーム（８０）と、前記グレイルーム（８１）における前記縦型炉処理システム（１）の前記Ｉ／Ｏステーション・モジュール（４０）の前記投入ポートと、の間で基板カセット（１２）を移送するよう構成されたオーバー・ヘッド移送システム（５０）、
をさらに含む、請求項１５に記載の半導体処理施設。
【請求項１７】
前記クリーンルーム（８０）と実質上同じ清浄度を有するクリーン通廊が設けられ、前記通廊は、一方には前記クリーンルーム（８０）を、他方には前記縦型炉処理システム（１）の前記Ｉ／Ｏステーション・モジュール（４０）の前記投入ポートを、相互連結し、オーバー・ヘッド移送システム（５０）が、前記クリーン通廊を経由して、前記クリーンルーム（８０）と前記投入ポートとの間で基板カセット（１２）を移送するよう構成される、請求項１６に記載の半導体処理施設。
【請求項１８】
縦型炉処理システム（１）の保守を行う方法であって、
−  前記請求項１〜１４のいずれかに従って縦型炉処理システムを用意するステップと、
−  前記少なくとも２つの相互から分離可能に結合されたモジュール（２０、３０、４０、６０）を分離し、それらを空間的に離すステップと、
−  前記分離されたモジュールを空間的に離すことによって利用可能になったスペースを用いて前記システム（１）を保守するステップと、
を含む方法。
【請求項１９】
前記少なくとも２つの相互から分離可能に結合されたモジュールを分離するステップが、
−  前記ウエハ取り扱いモジュール（３０）から前記Ｉ／Ｏステーション・モジュール（４０）を分離するステップ（９１ａ）、
を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも２つの相互から分離可能に結合されたモジュールを分離するステップが、
−  前記処理モジュール（２０）から前記ウエハ取り扱いモジュール（３０）を分離するステップ（９２ａ）、
を含む、請求項１８または１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記用意された縦型炉処理システム（１）が少なくとも請求項４に記載のシステムであり、前記方法が、
−  前記処理モジュール（２０）の前記縦型炉（２１）と前記ミニエンバイロメント（７０）とのうちの少なくとも一つを、前記システムの他のモジュールの少なくとも一つ、特に前記ガス供給モジュール（６０）から分離するステップ（９６ａ、９７ａ、９７ｂ）、
をさらに含む、請求項１８〜２０のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体加工設備の分野に関し、さらに具体的には、保守を容易にするモジュール式縦型炉処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板を処理するための半導体加工設備は、清浄、無塵での処理を必要とするので、通常、クリーンルーム中に設置される。クリーンルームに面したシステムの前方側で、処理対象のウエハを乗せた基板カセットが受け入れられ、通常、この側に基板カセット取り扱いおよびストレージ設備、並びにウエハ取り扱い設備が設置される。このシステムの後方側には処理チャンバが設けられ、クリーンルーム側の反対側の最端には、ガス制御コンポーネント、および随意的に圧力制御または真空コンポーネントを備えたガス・キャビネットが設けられる。基板のバッチ処理用の縦型炉は、望ましくは、複数のシステムの総設置面積が最小になるように、これらシステムの間に隙間がないように隣接して設置される。このことは、当該システムには、前方または後方側からだけアクセスすることができ、側面からはできないことを意味する。
【０００３】
（Ｔｏｍｅｔｓｕｋａらの）米国特許第６，３３２，８９８号に記載された解決策は、システムの前方側にある基板カセットおよびウエハ取り扱いおよびストレージ・コンポーネントを、処理時の位置と保全時の位置との間で移動可能にするというものである。保全時の位置に移動されたときは、これらのコンポーネントには保全のためシステムの前方側からアクセスすることができ、縦型炉にはシステムの後ろ側からアクセスすることができる。
【０００４】
しかしながら、前記の米国特許第‘８９８号で提案された設計は、基板カセットおよびウエハ取り扱いおよびストレージ・コンポーネントに対する全ての保全活動が、クリーンルームと直に連通して実施されるという不利点を有する。例えば、ウエハ取り扱いロボットを取り替える場合、故障したロボットおよび取り替え用ロボットは、クリーンルームを通って移送する必要がある。さらに、基板カセット取り扱いおよびストレージ・コンポーネント、並びにウエハ取り扱いコンポーネントはシステム中に残ったままで、他のコンポーネントへのアクセスの容易性を妨げる可能性がある。さらに、ガス・コンポーネント・キャビネットはシステムの後方側に設けられており、保全実施の必要がある際に、これが縦型炉へのアクセス容易性を妨げる可能性もある。例えば、大きなコンポーネントである石英プロセス炉心管の取り替えの過程では十分なスペースが利用可能である必要があり、ガス・キャビネットはかなりの障害になり得る。
【０００５】
４５０ｍｍのウエハ・サイズへの移行につれ、全てのコンポーネントのサイズが大きくなり、スペース要件はさらに厳しくなっている。プロセス炉心管、フランジ、加熱エレメントなどの大きなコンポーネントの取り扱いのため、大きなツールが必要で、これらも大きなスペースを占める。一つの解決策は、炉とガス・キャビネットとの間の長いガス供給ラインおよび制御ラインの不利を伴うが、ガス・キャビネットを縦型炉から遠隔に設置することであろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の目的は、前述の問題および不利点の一つ以上を除去または少なくとも軽減し、システムの全ての主要コンポーネントへの保守アクセスを容易にする、システム・デザインを備えた縦型炉処理システムを提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、実利的に配置され、便宜よく保守可能な一つ以上の縦型炉処理システムを含む、半導体処理施設を提供することである。
【０００８】
本発明のさらに別の目的は、縦型炉処理システムを、便宜よく保守する方法を提供することである。
【０００９】
このため、本発明の第一態様は、請求項１による縦型炉処理システムを対象とする。
【００１０】
本発明の第二態様は、請求項１５に定義されるように、本発明の第一態様による少なくとも一つの縦型炉処理システムを含む半導体処理施設を対象とする。
【００１１】
本発明の第三態様は、請求項１８に定義されるように、本発明の第一態様による縦型炉処理システムを保守する方法を対象とする。
【００１２】
本発明のこれらのおよび他の特徴並びに利点は、添付の図面と共に、以下の本発明のいくつかの実施形態の詳細な説明から、さらに十分に理解されよう。これらの実施形態は、例示であり本発明を限定することは意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の或る実施形態の上面図および側面図を示す。
【図１Ｂ】本発明の他の１つの実施形態を示す。
【図１Ｃ】本発明の他の１つの実施形態を示す。
【図２Ａ】図１Ａのシステムの保守作業の逐次のステップを側面図で示す。
【図２Ｂ】図１Ａのシステムの保守作業の逐次のステップを側面図で示す。
【図２Ｃ】図１Ａのシステムの保守作業の逐次のステップを側面図で示す。
【図２Ｄ】図１Ａのシステムの保守作業の逐次のステップを側面図で示す。
【図３Ａ】図２Ａに対応する上面図を示す。
【図３Ｂ】図２Ｂに対応する上面図を示す。
【図３Ｃ】図２Ｃに対応する上面図を示す。
【図４Ａ】図１Ｂのシステムの保守作業の逐次のステップを側面図で示す。
【図４Ｂ】図１Ｂのシステムの保守作業の逐次のステップを側面図で示す。
【図４Ｃ】図１Ｂのシステムの保守作業の逐次のステップを側面図で示す。
【図４Ｄ】図１Ｂのシステムの保守作業の逐次のステップを側面図で示す。
【図５Ａ】図４Ａに対応する上面図を示す。
【図５Ｂ】図４Ｂに対応する上面図を示す。
【図５Ｃ】図４Ｃに対応する上面図を示す。
【図５Ｄ】図４Ｄに対応する上面図を示す。
【図６】保守作業の逐次のステップをさらに詳細に示す。
【図７】サービス・カートを用いる保守作業の逐次のステップを示す。
【図８】キネマティック・カップリングの一例の透視図を示す。
【図９Ａ】分離状態から結合状態への様々な段階における、処理モジュールおよびウエハ取り扱いモジュールのゲートを通る水平面に沿った部分的断面図を示す。
【図９Ｂ】分離状態から結合状態への様々な段階における、処理モジュールおよびウエハ取り扱いモジュールのゲートを通る水平面に沿った部分的断面図を示す。
【図９Ｃ】分離状態から結合状態への様々な段階における、処理モジュールおよびウエハ取り扱いモジュールのゲートを通る水平面に沿った部分的断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以降に、本発明を概括的な用語で必要に応じて図面を参照しながら説明するものとし、図面中で、類似の部分は類似の参照番号で示される。
【００１５】
図１Ａにおいて、縦型炉処理システム１は、基板カセット１２を受けるための基板カセット受け入れプラットフォーム１０と、ガス供給モジュール６０と、ハウジング２０ａを有する処理モジュール２０と、ハウジング３０ａを有するウエハ取り扱いモジュール３０と、基板カセットＩ／Ｏステーション・モジュール４０と、を含む。
【００１６】
処理モジュール２０は、その上部域中に縦型炉２１を含み、この炉は、加熱エレメント２３と、反応空間を区切り、フランジ２５に支えられたプロセス炉心管２４とを含む。通常、縦型炉２１の周りにハウジングが設けられるが、簡明化のため図示されていない。ボート・エレベータ２２は、複数のウエハを保持するウエハ・ボート２６を、下側のスペースからプロセス炉心管２４の中に移動することができ、その逆も可能である。このボートは、台座２７およびドア・プレート２８に支えられている。ハウジング７０ａを含むミニエンバイロメント７０が、炉の下側のスペースに設けられる。通常、ミニエンバイロメント７０は、粒子フィルタおよびフィルタ・エアまたは窒素（Ｎ２）を循環させるためのブロワ、および高熱のウエハ・ボートを炉出した後放出される熱の除去のための冷却手段を含んでもよい。
【００１７】
ウエハ取り扱いモジュール３０には、垂直移動のための軸３４と、ウエハをつかむための多軸アーム３５とを備えたウエハ取り扱いロボット３３を含めることができる。さらに、ウエハ取り扱いモジュール３０には、両方とも図示されていないが、ウエハ取り扱いスペース中に清浄にろ過されたエアまたは窒素（Ｎ２）を循環させるための粒子フィルタとブロワとを含めてもよい。
【００１８】
ガス・キャビネット６０は、例えば、圧力ゲージ、流量コントローラ、バルブ、処理ガス・コントローラ、および縦型炉処理システム１の周辺設備を含めた全ての主要電気コンポーネントおよびプロセス・ガス施設を収納し、縦型炉２１を含む処理モジュール２０、基板取り扱いロボット３３を含むウエハ取り扱いモジュール３０、およびＩ／Ｏステーション・モジュール４０に対しガスおよび電気の便益を分配することができる。ガス供給モジュール６０中のガス・システムは、ガス導管６２を介して炉２１と連通するとよい。通常、クリーンルーム８０の下の地下室に配置され、図示されていない電力供給源への加熱エレメントの電力接続に対しては６４によって、ガス供給モジュールのプロセス・ガス施設への接続に対しては６６によって、これらの施設との恒久的な接続が概略的に示されている。システム１は、ガス供給モジュール６０がクリーンルーム８０に面し、Ｉ／Ｏステーション・モジュール４０が保守区域（ｓｅｒｖｉｃｅ  ａｒｅａ）またはグレイルーム（ｇｒｅｙ  ｒｏｏｍ）８１に面するように、配置することができる。作業者１４は、ガス供給モジュールに対する保守を実施するため、クリーンルーム８０からガス供給モジュールにアクセスできる。
【００１９】
処理モジュール２０およびガス供給モジュール６０は、サイズおよび重量が大きく、高電力接続６４、および複数の反応プロセス・ガスのためのガス接続６２および６６など多くの複雑な接続を介して、相互におよび諸施設に接続されたモジュールであり得る。他方、ウエハ取り扱いモジュール３０および基板カセットＩ／Ｏステーション・モジュール４０は、例えば、適度のワット数の電力、電気制御信号、圧縮空気、（ウエハ取り扱いロボットによるウエハの真空吸引握取を可能にするための）真空吸引、および窒素ガス（Ｎ２）への接続など、諸施設への比較的簡単な接続を用いる比較的に低難度のモジュールとすることができる。
【００２０】
本発明の或る実施形態において、ウエハ取り扱いモジュール３０およびＩ／Ｏステーション・モジュール４０の、諸施設およびシステムの他の部分への一つ以上の接続は、容易な切り離しおよび再接続を可能にするコネクタを使って設けることができる。
【００２１】
別の実施形態において、ウエハ取り扱いモジュール３０およびＩ／Ｏステーション・モジュール４０は、これらがシステム１から容易に取り外せ且つ再挿入できるように、例えば、車輪、レール誘導の台車、もしくは、望ましくはガス／エア・クッション・デバイスまたはガス／エア・クッションを生成するジェネレータなどの支持移送手段３６を備えて設置することが可能である。ウエハ取り扱いモジュール３０は、その全てのコンポーネントが保護され清浄なままの状態に保たれるように、モジュール全体を、すなわち、ハウジング３０ａ、ウエハ取り扱いロボット３３、および粒子フィルタと一緒に取り外すとよい。
【００２２】
基板カセット１２は、通常、５０によって示されたオーバー・ヘッド移送（ＯＨＴ：Ｏｖｅｒ  Ｈｅａｄ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）システムによって、クリーンルームの側から基板カセット受け入れプラットフォーム１０に供給し、次いで、基板カセット移送メカニズム５２によって、システム１の反対側に、すなわちＩ／Ｏステーション・モジュール４０に移送することができる。別の実施形態において、ＯＨＴシステム５０が、保守区域またはグレイルーム８１中のＩ／Ｏステーション・モジュール４０に、基板カセット１２を直接供給することも可能である。この場合、随意的に、ＯＨＴシステム５０の保守区域８１中に位置する部分のためのクリーン通廊（ｃｏｒｒｉｄｏｒ）を設けてもよい。
【００２３】
図１Ｂおよび図１Ｃには２つの別の実施形態が示されている。図１Ａとの違いだけを説明する。
【００２４】
図１Ｂに示されるように、ミニエンバイロメント７０のハウジング７０ａは支持移送手段３６を備えて設置することが可能で、一方、ミニエンバイロメント７０の、諸施設およびシステム１の他の部分への接続は容易な切り離しおよび再接続を可能にするコネクタを使って設ければよい。炉２１を保守するためのアクセスは、ハウジング７０ａを含め、ミニエンバイロメント７０を切り離し取り外すことによって得ることが可能である。
【００２５】
図１Ｃは、ウエハ取り扱いモジュール３０の上部スペース中に、基板カセット１２のための追加のストレージ場所４２を、該追加の基板カセットのストレージ容積がシステム１の設置面積を増やさないようにして備えた、図１Ｂの実施形態と類似の実施形態を示す。上記に換えて、システム１の後ろ側の保守区域またはグレイルーム８１のスペース中に、望ましくは、人間工学的な最小高さ（ＳＥＭＩ  Ｓ８；１９８０ｍｍ）より上に、および／またはＩ／Ｏステーション・モジュール４０より上にストレージ場所を設けることも可能である。
【００２６】
次いで、図１Ａのシステム１の保守作業を、図２および図３を参照しながら説明する。
【００２７】
図２Ａ、図３Ａ中の第一ステップ９１ａにおいて、着脱式Ｉ／Ｏステーション・モジュール４０は、ウエハ取り扱いモジュール３０から切り離し、保守区域またはグレイルーム８１の中に移動することができ、第二ステップ９１ｂで、Ｉ／Ｏステーション・モジュール４０は、通廊８２を通ってさらに運び去ることができる。図２Ｂ、図３Ｂ中の第一ステップ９２ａにおいて、ウエハ取り扱いモジュール３０は、ハウジング３０ａおよび粒子フィルタを含め、処理モジュール２０から切り離し、保守区域８１の中に移動することができ、第二ステップ９２ｂで、ウエハ取り扱いモジュール３０は、通廊８２を通してさらに運び去ることができる。図２Ｃ、図３Ｃ中のステップ９３において、炉２１は、その保守ができるように、ミニエンバイロメント７０の上側の位置から離して保守区域またはグレイルーム８１の中に移動することができる。これは、例えば、摺動メカニズムまたは揺動メカニズム（図示せず）によって行うことが可能である。図２Ｄに示されるように、保守エンジニア１５は、加熱エレメント２３からのプロセス炉心管２４の取り外し９４、またはミニエンバイロメント７０からのボート２６の取り外し９５などの保守処置を実施することができる。当然ながら、ボートの取り外しに対して、炉２１が離れて移動された位置にある必要はなく、ミニエンバイロメント７０の上側のその処理位置に在るままでよい。プロセス炉心管２４の取り外しに対しては工具を用いることができる。当然ながら、プロセス炉心管２４の取り外しが可能なだけでなく、フランジ２５も、および随意的に加熱エレメント２３も取り外しが可能である。
【００２８】
次に、図４および図５を参照しながら、図１Ｂのシステムの保守作業について説明する。
【００２９】
図４Ａ、図５Ａ中の第一ステップ９１ａにおいて、着脱式Ｉ／Ｏステーション・モジュール４０が、ウエハ取り扱いモジュール３０から切り離されて保守区域８１の中に移動され、第二ステップ９１ｂで通廊８２を通って運び去られる。図４Ｂ、図５Ｂ中の第一ステップ９２ａにおいて、ウエハ取り扱いモジュール３０が、ハウジング３０ａおよび粒子フィルタを含め、処理モジュール２０から切り離されて保守区域８１の中に移動され、第二ステップ９２ｂで通廊８２を通って運び去られる。図４Ｃ、図５Ｃ中の第一ステップ９６ａにおいて、ミニエンバイロメント７０が、ハウジング７０ａおよびボート・エレベータ２２を含め、切り離されて保守区域８１の中に移動され、第二ステップ９６ｂで通廊８２を通って運び去られる。図４Ｄ、図５Ｄに示されるように、保守エンジニア１５は、加熱エレメント２３からプロセス炉心管２４を取り外す、またはボート２６を取り外すなどの保守処置を実施することができる。部品の取り外しには工具を使えばよい。当然ながら、プロセス炉心管２４またはボート２６の取り外しが可能なだけでなく、フランジ２５、および随意的に加熱エレメント２３も取り外しが可能である。
【００３０】
図６は、図２および図３で説明したシステムに関連して実施できる保守作業をさらに詳しく示す。
【００３１】
図６Ａで、炉２１は、処理位置に在り、簡明化のため加熱エレメント２３なしで示されている。この実施形態において、炉は、外側プロセス炉心管２４ａおよび内側プロセス炉心管２４ｂを備えている。これらプロセス炉心管２４はフランジ２５の上にサポートされている。この構成は、通常、低圧での応用に用いられ、プロセス・ガスは、内側炉心管２４ｂ内では上方に向かって、内側プロセス炉心管２４ｂと外側プロセス炉心管２４ａとの間の空間では下方に廃ガス口に向けて流れる。プレナム６８は、プロセス・ガスを排出するため真空ポンプと連通している。ボート２６は、台座２７、ドア・プレート２８および下部プレート７２にサポートされ、ハウジング７０ａに囲われて、ミニエンバイロメント７０中に配置される。図示されていないエレベータは、ドア・プレート２８、台座２７、およびボート２６を含め、下部プレート７２を最上位置まで上昇させることができ、図６Ｂに示されるように、下部プレート７２はミニエンバイロメント７０の天面７４に対する密閉をし、同時にドア・プレート２８はフランジ２５に対する密閉をする。さらに、ドア・プレート２８は、図示されていないが、係止手段を使ってフランジ２５に対して固定することができる。その後、図６Ｃに示されるように、必要に応じて、炉２１は、ガス、真空、および他の配管および接続を切り離した後、処置９７ａによって随意的にその全体を持ち上げることも可能である。最後に、保守処置を実施することができるように、処置９７ｂによって、炉２１は、ウエハ・ボート２６、台座２７、およびドア・プレート２８と一緒に、ミニエンバイロメント７０の上側の位置から水平方向に離れて移動させることができる。炉が取り外されている間、保守作業過程での汚染を回避するため、ミニエンバイロメント７０を下部プレート７２で密閉しておくことができ、他方、プロセス炉心管はドア・プレート２８で密閉しておくことができる。
【００３２】
図７に、縦型炉２１の保守手順の過程で用いることが可能な保守用カート１００の使用が示されている。
【００３３】
カート１００には、ハウジング１００ａおよび該ハウジングの上部壁中に着脱式閉被板（ｃｌｏｓｕｒｅ）１０２を備えることができる。また、カート１００は、例えば、車輪、または望ましくは、エア・クッションを生成するためのエア・クッション・デバイスなどの支持移送手段１３６を備えるとよい。エア・クッションは、カート１００の全方向への実質上無摩擦の変位を可能にする。
【００３４】
図７Ａでは、炉２１は、ボート２６、台座２７、およびドア・プレート２８を含んで示されており、加熱エレメントは、簡明化のため図から省略されている。炉２１の下側の利用可能な高さは、カート１００の高さより大きくすることができ、カート１００は、炉２１の下側で移動することが可能である。炉２１は、カート１００に対し垂直方向に、炉２１の下面がカート１００の上面に密閉して係合し、ドア・プレート２８が着脱式閉被板１０２上に載るように、カート１００に向けて移動させることができる。図７Ｂで、着脱式閉被板１０２は、エレベータ（図示せず）によって、ボート２６がカート１００のハウジング１００ａの中に完全に収納されるまで下降される。次いで、炉２１は、カート１００に対し垂直方向に、炉２１とカート１００との係合が解除されるまで、カート１００から離れるよう移動される。その後、図７Ｃで、カート１００は、その内容物であるボート２６、台座２７、およびドア・プレート２８と一緒に、水平方向に炉２１から運び去ることができる。この移送の間、カート１００の上面に閉被板（図示せず）を配置し、何らかの汚染物がカート１００のハウジング１００ａに入り込みボート２６上に落下するのを防止するとよい。同様に、炉２１の下面にも閉被板を配置し、何らかの汚染物がプロセス炉心管２４に入り込むのを防止することができよう。
【００３５】
図７に示されたカート１００は、異なった仕方で用いることも可能である。
【００３６】
このカートは、図２および図３のシステム１に関連させて使用することもできる。図２Ｃ、図２Ｄ、および図３Ｃに示されるような、炉２１が離れて移動された位置にある場合、当該炉２１の下側にカート１００を置いて、ボートを受け取らせることが可能である。図２、図３では、ボート２６は、ミニエンバイロメント７０中に残されているが、ボート２６を炉２１の中に持ち上げ、炉とボートとを一緒に横方向に移動してもよい。あるいは、カート１００は、プロセス炉心管２４とともにフランジ２５を受け取るように設計することも可能であろう。
【００３７】
また、カート１００は、図４、図５のシステム１と関連させて用いることもできる。ミニエンバイロメント７０が取り外されたとき、炉２１の下側のスペースにカート１００を移動し、ボート２６を受け取ることが可能である。第二ステップで、第二のカート１００を使って、プロセス炉心管２４と共にフランジ２５を受け取ればよい。
【００３８】
カート１００に対する炉２１の垂直方向の移動は、カート１００を静止状態に保ちながら、炉２１を垂直に移動することによって達成すればよい。あるいは、炉２１を静止状態に保ちながら、カート１００を垂直に移動させることもできよう。炉心管交換など保守作業の過程で炉２１を水平にずらす必要がない、図１Ｂ、図４、および図５の実施形態においては、炉２１を垂直方向にも静止状態に保てれば、作業全体を単純化することができる。
【００３９】
図面を参照しながら、モジュールが一つずつ取り外されるものとして説明してきたが、別の仕方では、これらモジュールを一緒に取り外すことも可能である。例えば、システム１から、Ｉ／Ｏステーション・モジュール４０とウエハ取り扱いモジュール３０とを、一緒に連結された状態で併せて取り外すこともできよう。Ｉ／Ｏステーション・モジュール４０と、ウエハ取り扱いモジュール３０と、ミニエンバイロメント７０とを、一緒に連結された状態で併せて取り外すことさえ可能であろう。モジュールを組み合わせての取り外しは、操作のためより多くのスペースを必要とする可能性があり、実行が難しいかもしれないが、取り外しの際に切り離し、再配置の際に再接続する必要のある内部接続が少なくなるので、時間を節減することができる。
【００４０】
一実施形態において、Ｉ／Ｏステーション・モジュール４０のＩ／Ｏポートの少なくとも一つは、人搬送台車（ＰＧＶ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｇｕｉｄｅｄ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ）に対するＳＥＭＩによって規定された高さに設けるとよい。こうすれば、ＯＨＴシステム５０が故障したとき、またはシステム１の起動時に、ＰＧＶによる装荷が可能になり得る。
【００４１】
別の実施形態において、システム１には、システム１中への受け取りの後、不活性ガスを使ってＦＯＵＰを清浄化するための施設を備えることができる。
【００４２】
別の実施形態において、基板カセット移送システム５２は、相隣接するシステム群１の間でＯＨＴシステムの仲介なく基板カセット１２が交換可能となるように、構成することが可能である。
【００４３】
さらに別の実施形態では、本発明と同時譲渡された米国特許出願第１３／２４８，４６８号に開示されているように、処理システム１のウエハ取り扱いモジュール３０は、ハウジング３０ａの側壁の少なくとも一つに設置され、別の処理システムのウエハ取り扱いモジュール３０の結合具と連携するよう構成された結合具（ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｐｒｏｖｉｓｉｏｎ）を備えて設けられ、これにより、それぞれの処理ユニットが相互連結され、ウエハ取り扱いモジュールの間で随意的に開閉可能な基板転送通路が設定される。
【００４４】
さらに別の実施形態において、システム１は、例えば、ミニエンバイロメント７０中の一つの側面に配置され、垂直に間隔取りされた配列中に複数のウエハを保持するラックなど、ウエハのバッチを格納するストアを備えて設けることができる。このストアは、ウエハ取り扱いロボット３３によるアクセスが可能で、例えば、ウエハの冷却場所として用いることができる。あるいは、このストアは、ウエハ取り扱いモジュール３０の中に、さらには、ウエハ取り扱いモジュール３０とミニエンバイロメント７０との中間の場所に配置してもよいであろう。
【００４５】
システムの基板カセット受け入れ側がクリーンルームに面し、該システムの反対側が保守区域中に配置された、クリーンルームのベイ・レイアウトに関連させて本発明を説明してきた。但し、システム全体がクリーンルーム内に設置され、クリーンルーム８０と保守区域８１との間の区分けがもはやない、ボール・ルーム・レイアウトを使用することも可能である。切り離し可能で再連結が可能なモジュールを有する本発明のシステム１が、ボール・ルーム・レイアウトにおいても、同様に一つ以上のモジュールの切り離しと取り外しによる保守のためのアクセスを提供しながら、システムの密接で相隣接したパッキングの利点を提供することは言うまでもない。
【００４６】
本縦型炉処理システムのモジュール式設計が、保守のための利点を有するだけでなく、システムの製造、試験、および据え付けの過程で多くの利点を有することは明らかであろう。例えば、試験のために、或るモジュールを別のシステムと容易に連結することができる。さらに、エンド・ユーザの施設にシステムを据え付ける際には、これらモジュール全体をまとめて移送し、素早く組み合わせ結合して、据え付け時間を短縮することが可能である。
【００４７】
なお、本発明の例示的な実施形態を、一部において添付の図面を参照しながら上記のように説明してきたが、当然ながら、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。当業者は、請求された本発明を実践する中で、図面、開示内容、および添付の特許請求の範囲の考察から、開示された実施形態に対する変形を理解しそれら変形を生成することができよう。本明細書全体に亘って、「一実施形態」または「或る実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明された特定の機能、構造、または特性が本発明の少なくとも一つの実施形態に含まれていることを意味する。しかして、本明細書全体を通して様々な箇所での、語句「一実施形態において」または「或る実施形態において」の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態に言及しているものではない。さらに、一つ以上の実施形態の特定の諸機能、構造、または特性を、任意の適切な仕方で組み合わせ、明示で記載されていない新規の実施形態を形成することが可能なことに留意すべきである。
【００４８】
ウエハ取り扱いモジュール３０を取り外し再び再配置する際に、取り外しの前に該モジュールが有していたのと同一の位置に再配置し、ウエハ取り扱いロボットの処理モジュール２０に対する適正な整列を確実にすることが重要である。これは、ウエハ取り扱いモジュール３０を、ＦＯＵＰカセットのキネマティック・カップリングと同様なキネマティック・カップリングで支持することによって達成することができる。図８を参照されたい。かかるカップリングは、はめ合いエレメント１４２がはめ込まれたＶ溝を有する３つの静的ブロック１４０を含む。はめ合いエレメント１４２は球状に、または部分的に球状の表面を有するエレメントとすることができる。ブロック１４０とエレメント１４２とは、相互に対し正確に位置付けられ、位置付け手順の開始時におけるいかなる不整合に対しても広範囲の修正能を有する。この静的ブロックは、第一ベース・プレート１４４に固定的に連結すればよく、はめ合いエレメント１４２は、第二ベース・プレート１４６上に搭載すればよい。第一ベース・プレート１４４は、例えば、床上に置き、第二ベース・プレート１４６は、例えば、処理モジュール２０および／またはウエハ取り扱いモジュール３０の底面上に搭載することが可能である。今日では、高ペイロードに対してはキネマティック・カップリングが利用可能である。また、キネマティック・カップリングは、２つのモジュールの両側面の相互に対する位置および方位を設定するため、垂直の方向付けにも用いることができる。この場合、第一ベース・プレート１４４の少なくとも一つのキネマティック・カップリングは、例えば、処理モジュール２０の側壁上に搭載すればよく、第二ベース・プレート１４６の前記キネマティック・カップリングは、例えば、ウエハ取り扱いモジュール３０の側壁上に搭載すればよい。さらに、２つのモジュール２０、３０を相互に対し位置付けるために、レベル・センサと組み合わせたジャック・リフトを使ったオート・レベリングを用いることができる。
【００４９】
別の重要な項目は、ウエハ取り扱いモジュール３０、および／または処理モジュール２０のミニエンバイロメントの繰り返しの取り外しおよび取り替えの後におけるミニエンバイロメントの完全性を得るための、ウエハ取り扱いモジュール３０と処理モジュール２０との間の密閉である。このため、ウエハ取り扱いモジュール３０と処理モジュール２０のミニエンバイロメントとの間の密閉はフレキシブルなものとし、モジュール２０、３０に変形が生ずる可能性のあるような大きな力が加わらないようにハーメチック・シールを実現することができる。インフレータブル・シールが提案される。図９Ａ〜図９Ｃは、処理モジュール２０のゲート１５０と、ウエハ取り扱いモジュール３０のゲート１５２とを通る水平面に沿った断面中の、フレキシブル・シール１５６、１６０を、さらに具体的にはインフレータブル・シールを示す。望ましくは、ダブルのインフレータブル・シール１５６は、図９の例では処理モジュール２０の側面１５４で示される、一方のモジュールの側面上で、図９の例ではウエハ取り扱いモジュール３０の側面１５８で示される、他方のモジュールの側面１５８上のカラー１６０と組み合わせて用いられる。カラー１６０は、剛性金属カラー１６０であっても、フレキシブルなカラー１６０であってもよい。（図９Ｂに示されるように）シールが未膨張状態のときに、２つのモジュール２０、３０を相互に向けて移動することによって、カラー１６０が（図９Ａ中の矢印Ａで示されているように）ダブルのインフレータブル・シール１５６の間の中に入り込む。次いで、（図９Ｃに示されるように）ダブルのシール１５６が膨張され、カラー１６０の両側に対して密閉がされる。このように、インフレータブル・シール１５６およびカラー１６０によって、それぞれのモジュール２０、３０上に最小の力を加えながら、適切な密閉が得られる。さらに、この密閉は、これらモジュール２０、３０を相互に離す方向または向かわせる方向の小さな変位によって影響されることはない。
【００５０】
本発明の或る実施形態において、投入ポートを備えた基板カセットＩ／Ｏステーション・モジュール４０は、ウエハ取り扱いモジュール３０上に搭載することが可能で、両モジュール４０、３０を同時にワンピースとして取り外すことができる。
【符号の説明】
【００５１】
エレメントのリスト
１  縦型炉処理プラットフォーム
１０  基板カセット受け入れプラットフォーム
１２  基板カセット
１４  作業者
１５  保守エンジニア
２０  処理モジュール
２０ａ  ハウジング
２１  縦型炉
２２  ボート・エレベータ
２３  加熱エレメント
２４  プロセス炉心管
２４ａ  外側プロセス炉心管
２４ｂ  内側プロセス炉心管
２５  フランジ
２６  ウエハ・ボート
２７  台座
２８  ドア・プレート
３０  ウエハ取り扱いモジュール
３０ａ  ハウジング
３３  ウエハ取り扱いロボット
３４  軸
３５  多軸アーム
３６  支持移送手段
４０  基板カセットＩ／Ｏステーション・モジュール
４２  基板カセットのためのストレージ（場所）
５０  オーバー・ヘッド・トランスポート（ＯＨＴ）システム
５２  基板カセット移送システム
６０  ガス供給モジュール
６２  ガス供給モジュールと縦型炉との間のガス導管
６４  施設と縦型炉の加熱エレメントとの間の恒久的な高電力接続
６６  施設とガス供給モジュールとの間の恒久的なガス接続
６８  プレナム
７０  ミニエンバイロメント
７０ａ  ハウジング
７２  下部プレート
７４  ミニエンバイロメントの天面
８０  クリーンルーム
８１  保守区域／グレイルーム
８２  通廊
９１ａ、ｂ  Ｉ／Ｏステーション・モジュール４０の取り外しにおける第一（ａ）および第二（ｂ）ステップ
９２ａ、ｂ  ウエハ取り扱いモジュール３０の取り外しにおける第一（ａ）および第二（ｂ）ステップ
９３  ミニエンバイロメントの上から炉を取り外すステップ
９４  プロセス炉心管の取り外しステップ
９５  ミニエンバイロメントからボートを取り外すステップ
９７ａ  炉を持ち上げる処置
９７ｂ  炉をミニエンバイロメントの上から水平に離し移動する処置
１００  保守用カート
１００ａ  ハウジング
１０２  着脱式閉被板
１３６  支持移送手段
１４０  静的ブロック
１４２  はめ合いエレメント
１４４  第一ベース・プレート
１４６  第二ベース・プレート
１５０  処理モジュールのゲート
１５２  ウエハ取り扱いモジュールのゲート
１５４  処理モジュールの側面
１５６  ダブルのインフレータブル・シール
１５８  ウエハ取り扱いモジュールの側面
１６０  カラー
【図１Ａ】
2016506071.tif 000003
【図１Ｂ】
2016506071.tif 000004
【図１Ｃ】
2016506071.tif 000005
【図２Ａ】
2016506071.tif 000006
【図２Ｂ】
2016506071.tif 000007
【図２Ｃ】
2016506071.tif 000008
【図２Ｄ】
2016506071.tif 000009
【図３Ａ】
2016506071.tif 000010
【図３Ｂ】
2016506071.tif 000011
【図３Ｃ】
2016506071.tif 000012
【図４Ａ】
2016506071.tif 000013
【図４Ｂ】
2016506071.tif 000014
【図４Ｃ】
2016506071.tif 000015
【図４Ｄ】
2016506071.tif 000016
【図５Ａ】
2016506071.tif 000017
【図５Ｂ】
2016506071.tif 000018
【図５Ｃ】
2016506071.tif 000019
【図５Ｄ】
2016506071.tif 000020
【図６】
2016506071.tif 000021
【図７】
2016506071.tif 000022
【図８】
2016506071.tif 000023
【図９Ａ】
2016506071.tif 000024
【図９Ｂ】
2016506071.tif 000025
【図９Ｃ】
2016506071.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成27年10月20日(2015.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2016506071.tif 000027
【図１Ｂ】
2016506071.tif 000028
【図１Ｃ】
2016506071.tif 000029
【図２Ａ】
2016506071.tif 000030
【図２Ｂ】
2016506071.tif 000031
【図２Ｃ】
2016506071.tif 000032
【図２Ｄ】
2016506071.tif 000033
【図３Ａ】
2016506071.tif 000034
【図３Ｂ】
2016506071.tif 000035
【図３Ｃ】
2016506071.tif 000036
【図４Ａ】
2016506071.tif 000037
【図４Ｂ】
2016506071.tif 000038
【図４Ｃ】
2016506071.tif 000039
【図４Ｄ】
2016506071.tif 000040
【図５Ａ】
2016506071.tif 000041
【図５Ｂ】
2016506071.tif 000042
【図５Ｃ】
2016506071.tif 000043
【図５Ｄ】
2016506071.tif 000044
【図６Ａ】
2016506071.tif 000045
【図６Ｂ】
2016506071.tif 000046
【図６Ｃ】
2016506071.tif 000047
【図７Ａ】
2016506071.tif 000048
【図７Ｂ】
2016506071.tif 000049
【図７Ｃ】
2016506071.tif 000050
【図８】
2016506071.tif 000051
【図９Ａ】
2016506071.tif 000052
【図９Ｂ】
2016506071.tif 000053
【図９Ｃ】
2016506071.tif 000054
【国際調査報告】
2016506071.tif 000055
2016506071.tif 000056
2016506071.tif 000057