(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理基板のための真空装置であって、
（ａ）移送チャンバと、
（ｂ）移送チャンバに連結した一つ以上の処理チャンバと、
（ｃ）移送チャンバの中に配置される基板ハンドリングロボットと、
（ｄ）移送チャンバに連結し、２枚の基板を重ねたもの（以下、２枚の基板のスタックという。）一つを支持するための基板支持部材を有する、少なくとも一つのロードロックチャンバと、
（ｅ）ロードロックチャンバの外部であってロードロックチャンバの上側に設けられ、基板を受け取り一時的に格納するための、ロードロックチャンバに接続される一つ以上の保管ラックとを備え、
少なくとも一つの保管ラックが、処理済み基板を冷却する冷却要素、または未処理基板を予熱するための予熱要素を有することを特徴とする真空装置。
【請求項２】
ロードロックチャンバから基板を出し入れするため、ステージング領域の中に配置されるステージングロボットを更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ステージングロボットが、第１の基板カセットターンテーブルと第２の基板カセットターンテーブルの間に配置される請求項２に記載の装置。
【請求項４】
基板ハンドリングロボットが、ロードロックチャンバと１つ以上の処理チャンバの間に、複数の基板を同時に輸送するための基板ハンドリングブレードを備える請求項３に記載の装置。
【請求項５】
複数の基板ハンドリングブレードが同一平面上にある請求項４に記載の装置。
【請求項６】
一つ以上の保管ラックが、ロードロックチャンバと基板保管カセットとの間で基板を移送する間、基板を受け取り一時的に格納するためのものである請求項５に記載の装置。
【請求項７】
ロードロックチャンバが、２枚の基板のスタック１つを受け取るための基板支持体部材を有する請求項１に記載の装置。
【請求項８】
それぞれが移送チャンバの異なる側面に接続している複数のロードロックチャンバを有する請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、集積回路やフラットパネルディスプレイ等の電子デバイスの製作において典型的に用いられる基板の格納及び移動に関する。具体的には、本発明は処理システムにおいて一の環境から別の環境へ基板を移動させるために用いられるロードロックチャンバ及び前処理ないし後処理格納ラックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路やフラットパネルディスプレイの製作において用いられる真空処理システムが一般に知られている。真空処理システム100の例が、図１及び図２に示される。真空処理システム100は典型的には、モノリスプラットホームまたはメインプラットフォーム構造110の上に装備される中央移送チャンバ102を有している。一つ以上のプロセスチャンバ106が、アクセス・ポート105及び付随するスリットバルブ107を介して、移動チャンバ102に連通する。基板は、移送チャンバ102内に配置されている基板ハンドリングロボット103により、システムの中を通過する。基板が処理される間、スリットバルブ107はプロセスチャンバ106をお互いから、そして、移動チャンバ102から分離する。プロセスチャンバ106がそれぞれのプロセスの性能により移動チャンバ102よ高いか低い真空になるようポンプ排気され、他方、移送チャンバ102は典型的には一定の真空に保持される。その後、各チャンバ間でのアクセスのためにスリットバルブ107を開く前に、プロセスチャンバ圧力は移送チャンバ102のレベルに戻される。
【０００３】
典型的には、移送チャンバ102内に配置されている基板ハンドリングロボット103は、移送チャンバ102に接続している一つ以上のロードロックチャンバ112から一枚以上の未処理基板を取り出し、この基板をプロセスチャンバ106内に配置させる。ロードロックチャンバ112は、大気圧と移送チャンバ102の真空環境との間で基板を移動させるために、移送チャンバ102内の圧力レベルと周囲の環境と圧力レベルの圧力レベルの間で、選択的に循環する。ロードロックチャンバ112は典型的には、大きい容積を有し、複数の基板を格納する。典型的には、１２〜２４枚の基板が、ロードロックチャンバ112の中に配置される一つ以上の基板カセット109の中で垂直に積み重ねられる。カセット109は典型的には、垂直に離間される複数の基板支持体を有しており、基板を取り出したり配置したりするため、基板ハンドリングロボットブレード115が基板の下に到達できるようにしている。典型的には、フロントエンドステージング領域104又はその近傍で、ステージング・ロボット113（図1と3の中に示されれる）又はオペレーターにより、基板はロードロックチャンバ112に出し入れされる。
【０００４】
典型的には、フロントエンドステージング領域104は、大気圧又はその付近に維持されている。従って、ロードロックチャンバ112への基板の出し入れの前に、ロードロックチャンバ112の弁を開ける前にロードロックチャンバ112内雰囲気容積を排気して大気圧にする必要がある。同様に、ロードロックチャンバ112と移送チャンバ102の間の基板の移動の前に、ロードロックチャンバ112の範囲内の雰囲気容積を排気して、移送チャンバ102の中に維持される低い圧力にする必要がある。典型的なロードロックチャンバ112の内部の容量はかなり大きいので、基板ハンドリングロボット103を基板にアクセスさせる前に、ロードロックチャンバ112に通気した後排気するには、長い時間が必要となる。
この過程は典型的には、完了するまでおよそ４分かかるだろう。この間、システムに次の未処理基板を導入するために待機する間、真空処理システム100は典型的には空運転の状態となっている。
【０００５】
移送チャンバ102に供給するロードロックチャンバ112内の雰囲気容積を減らすことにより、実質的な生産増加が可能となることが見いだされた。従って、ロードロック・プロセスチャンバ112内の通気及び排出の時間を減らすために単一基板ロードロックチャンバを有するシステムが開発され、それにより、プロセスチャンバの空運転の時間が低減され生産性が増加した。このタイプの1つの典型的なシステムは米国特許出願08/990396号、1997年2月15日出願、標題"Single Wafer Loadlock Chamber For Pre-Processing And Post-Processing Wafers In A Vacuum Processing System,"に示される。
【０００６】
しかし、ロードロックチャンバ112に収容される基板の数を減少するということは、基板のロードロックチャンバ112への出し入れが速くなされなければならないことを必要とする。処理前に基板を予熱しなければならない場合や、処理に続いて基板カセット109に取り替えられる前に基板を冷却しなければならない場合に、これが問題となる場合がある。残念なことに、ロードロックチャンバ112内の移送時間が短ければ、ロードロックチャンバ112が、処理前の基板の予熱や処理後の基板の冷却を十分に行えなくなるだろう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この冷却プロセスや予熱プロセスを行うため、既存のシステムでは移送チャンバ102に付属した冷却／予熱チャンバが具備される。典型的な移送チャンバ102ではスペースが制限されるだろうから、このたぐいのシステムでは、処理チャンバ106を装着することができる面を失うことが要求される。あるいは、移送チャンバ102に装着される予熱／冷却チャンバの数が限られていることにより、また、予備処理/後処理の手続きを実行するためには、ある程度の時間が必要であるので、システムのスループットは制限されるだろう。
加熱部材／冷却部材がロードロックチャンバ112内で一体となっているシステムでは、処理済み基板を戻したり未処理基板を次の処理のために取り出すために基板ハンドリングロボット103がロードロックチャンバ112に戻る時間よりも長い時間を冷却プロセスが冷却時間として要求するので、スループットは制限されるだろう。その結果、システム基板移送システムは、実行しようとする冷却プロセスに要する時間によって制限を受ける。
【０００８】
従って、高いスループットと前処理プロセスや後処理プロセスを提供する真空処理システムの必要が存在する。
より詳しくは、基板の前処理や後処理のため移送チャンバの外部に装備された統合型ステージングまたは格納ラックを有するロードロックチャンバを有する、統合型システムの必要性が存在する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は一般に、基板を処理するための真空装置を提供するが、これは、移送チャンバと、移送チャンバと連通する一つ以上の処理チャンバと、移送チャンバ内に配置される基板ハンドリングロボットと、一つ以上の基板を支持するための一つ以上の基板支持部材を有するロードロックチャンバを有する移送チャンバに接続する少なくとも1つのロードロックチャンバとを備えている。該装置は、基板ステージング領域を有していることが好ましく、また、ロードロックチャンバに基板を出し入れするためのステージング領域の中に配置されるステージングロボットを更に有していてもよい。
【００１０】
本発明の別の側面では、ステージング領域は、基板を受け取り一時的に格納するための、ロードロックチャンバと関連する一つ以上の格納ラックを有してもよい。さらに、格納ラックは冷却要素を少なくとも有していることが好ましく、また、処理に続いてロードロックチャンバから取り出される基板を一時的に受け取り冷却するに適している。
【００１１】
本発明の別の側面では、格納ラックのうちの少なくとも1つは、処理の前に基板カセットから取り戻される未処理基板を予熱するに適する加熱要素を有してもよい。さらに、格納ラックは冷却要素と加熱要素の一方又は両方を有してもよく、そして、これらそれぞれは、移送の前に基板を受け取って処理するためように構成される。またさらに、ロードロックチャンバは、ロードロックチャンバ内の未処理基板を予熱するために、自身に関連して配置される加熱要素を有してもよい。ロードロックチャンバは、基板を受けるための基板支持部材を有してもよい。
【００１２】
本発明の別の側面においては、ロードロックチャンバは、２枚以上の基板のスタックを１つ受けるための基板支持部材を有していてもよく、これは、移送チャンバの一つの側面に接続する一つのロードロックチャンバにあることが好ましい。さらに、各ロードロックチャンバは、基板２枚のスタックを２つ受けるための二つの基板支持部材を有してもよい。別の側面においては、複数のロードロックチャンバを提供し、各ロードロックチャンバが移送チャンバの異なる側面に接続していてもよい。
【００１３】
別の側面においては、本発明は、処理基板のを処理するための方法に関し、ステージングロボットを用いてロードロックチャンバに未処理基板を提供するステップと、移送チャンバ内に位置する基板ハンドリングロボットを用いて、未処理基板をロードロックチャンバから取り戻すステップと、移送チャンバに接続している一つ以上のプロセスチャンバの中で、未処理基板を処理するステップと、基板ハンドリングロボットを用いて、処理済み基板をロードロックチャンバに戻すステップと、ステージングロボットを用い、処理済み基板をロードロックチャンバから取り戻すステップと、ロードロックチャンバ及び移送チャンバの外部に配置される、冷却ステーション内に処理済み基板を置くステップと、冷却ステーション内で基板を冷却するステップと、ステージングロボットを用いて冷却された基板を冷却ステーションから取り戻し基板カセットの中に置くステップと有している。
【００１４】
別の側面では、発明は処理基板の方法に関するものであり、ａ）移送チャンバを有する真空装置と、移送チャンバに接続する一つ以上の処理チャンバと、移送チャンバ内に配置される基板ハンドリングロボットと、移送チャンバに接続されまた基板を支持するための少なくとも1つの基板支持部材を有するロードロックチャンバとを提供し、ｂ）先ず、一枚以上の未処理基板を、ロードロックチャンバと移送チャンバに供給し、ｃ）一つ以上の処理チャンバ内で基板を処理し、ｄ）基板ハンドリングロボットを用いて、処理済み基板を、１つ以上の処理チャンバから取り出し、ｅ）基板ハンドリングロボットを用いて、処理済み基板を、ロードロックチャンバ内に置き、ｆ）ロードロックチャンバの外に配置されるステージングロボットを用いて、処理された基板を、ロードロックチャンバ内に戻し、ｇ）ステージングロボットを用いて、ロードロックチャンバの外に配置される格納ラック内に、処理済み基板を置き、ｈ）ステップｃ）〜ｇ）を繰り返し、その間、ステージングロボットを用いて冷却済み基板をステージングラックないし格納ラックから取り戻し、ステージングロボットのアイドルタイム（遊休時間）の間、ステージングロボットで基板カセット内に冷却済み基板を置く、各工程を有している。
【００１５】
さらに、基板セットの各々は、２つの基板スタックの各々に一枚の基板を有してもよく、また本方法は、基板ハンドリング部材による取り出しの前に、ロードロックチャンバ内で未処理の基板の組を予熱するステップを更に含んでもよい。更に本方法は、格納ラック内に未処理基板の組を予熱するステップをロードロックチャンバの中への配置の前に有してもよい。
【００１６】
さらに別の側面では、本発明は基板処理システムに用いるステージング・モジュールに関するものであり、基板処理システムの移送チャンバに接続するようになっている少なくとも1つのロードロックチャンバと、基板を受け取り一時的に格納するための、ロードロックチャンバと関連する一つ以上の格納ラックとを備える。当該1つ以上の格納ラックのうちの少なくとも1つは、冷却ラックであってもよく、基板処理システムによる処理に続いて処理済み基板を冷却するために構成される冷却要素を有していることが好ましい。更に、当該1つ以上の格納ラックのうちの少なくとも1つは、予熱ラックであってもよく、基板処理システムによる処理の前に未処理基板を予熱するために構成される予熱要素を有していることが好ましい。また更に、当該ステージングモジュールは、一つ以上の冷却ラックと一つ以上の加熱ラックを有してもよく、冷却ラックは冷却要素を、加熱ラックは加熱要素を、それぞれ有していることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
上記で説明した本発明の特徴、利点及び目的を達成する様式をよく理解されるよう、上記でまとめた本発明の特定の説明を、添付の図面で例示された具体例を参照して、行うこととする。しかし、添付の図面は、本発明の典型的な具体例を例示するのみであり、従ってその範囲を限定するものではないことに注意すべきであり、何故なら、本発明は別の等価な効果を有する具体例を可能とするからである。
【００１８】
本発明は一般に、真空処理システム100を提供するが、この真空処理システムは、高い基板スループット及び低いアイドルタイムとフットプリントで多数の基板を処理する。このシステムは、基板をシステム内に導入するためのロードロックチャンバと、、基板の前処理と後処理（例えば加熱や冷却）の一方又は両方を提供するためにそれとともに結びついた外部保管ラックとを有する真空システムであることが好ましい。基板は、あらゆるサイズでよく、例えば２００ｍｍ、３００ｍｍあるいはそれ以上であってよい。ロードロックチャンバは、基板を処理システムに導入する前に加熱するための加熱要素、例えば加熱ランプや抵抗加熱要素等を有していることが好ましい。
【００１９】
図1は、メインフレーム構造110（図2の中に示されて）上で支えられる必要な処理ユーティリティを有する、本発明に従った真空処理システム100の概略上面図である。処理システム100は、4つの異なる領域を一般に有し、それらとは、基板カセット109が支持され、基板がロードロックチャンバ112に出し入れされるフロントエンド・ステージング領域104と、基板ハンドリングロボット103を収容する移送チャンバ102と、移送チャンバ102の上に装備される複数のプロセスチャンバ106と、システム100の操作のために必要な支持ユーティリティを収容する後端108とである。フロントエンド・ステージ領域104の各ロードロックチャンバ112は、カセットの中の一枚以上の基板を受けるのに適している。
【００２０】
基板ハンドリングロボットないしステージング・ロボット113が、ステージング領域104の中に配置される。ステージング・ロボット113は、ロードロックチャンバ112又は基板カセット109に対して基板を出し入れするに適している。好ましくは、ステージング・ロボット113は、基板カセット・ターンテーブル111（図3の中に示される）の間に配置される。基板ハンドリングロボット103は、ロードロックチャンバ112と複数のプロセスチャンバ106の間で複数の基板を一時に輸送するための複数の基板ハンドリングブレード115を有していてもよい。
【００２１】
基板ハンドリングロボット103のハンドリング・ブレード115は、互いに同一平面上にある。それに加え、例示の目的だけであるが、シングル基板ハンドリングロボットの使用に適する1つの具体例が示されここに説明される。ここに示され説明される別の具体例は、２枚基板ハンドリングロボットの用途に適している。特定の具体例は、ここでどちらの単一基板でも、２枚基板または教示と一致した基板ハンドリングロボットの他のどのタイプの用途に、も構成されてもよい。本システムは、様々なプロセス、例えば化学気相堆積（CVD）、物理気相堆積）（PVD）やエッチングプロセス等に適応するようにすることができ、また、これらのプロセスを実行するための関連ハードウェアに適応するようにすることができる。
【００２２】
図2は、真空処理システム100の斜視図であり、ステージングプラットホーム114を有するフロントエンドステージング領域104と、オペレーターにタッチ制御を提供するために支持棚120（図3の中に示される）の上方のモニター棚118の上に支持されたコンピューター・モニター116とを例示している。ステージングラック200は、ロードロックチャンバ112の上に装備されることが示される。
【００２３】
図3は、一つ以上の基板カセット109を支持するステージングプラットホーム114を通して、順に装備される一つ以上の基板カセットターンテーブル111を有するシステム100のフロントエンドステージング領域104を示す。基板カセット109は、間隔をあけられた縦配置で装備される複数の基板を有するに適している。フロントエンド基板ハンドラー、好ましくはステージング・ロボット113は、基板カセット・ターンテーブル111及び一対のロードロックチャンバ112に隣りあうようにしてステージング・プラットホーム114に配置される。好ましくは、ステージングロボット113は、ロードロックチャンバ112内に配置されるロードロック・カセットに基板を供給するに備えて、各支持体カセット109内の支持体を割出すための基板マッピングシステムを有する。本システムに有利に用いられる基板マッピングシステムを有する基板ハンドラーは、米国カリフォルニア州サニービルのEquippe TechnologiesよりModel NO. ATM 105または107として入手可能である。基板を、処理のためにロードロックチャンバ112の中に配置する前に又はロードロックチャンバ112に装備したステージングラック200の中に配置する前に、基板マッピングセンサが、カセット109の中の基板の数と基板の位置決め基準点を点検する。更に、排気システム及びフィルタ122、例えば米国ニューメキシコ州アルバカーキのEnviroco、米国カリフォルニア州サンラファエルのFlanders 、米国カリフォルニア州サンタアナのFiltra等から入手可能な例えばULPAフィルターが、システムのフロントエンド内の粒子を制御するため、プラットホーム114の上方の支持体棚120の底部に装着される。
【００２４】
図4は、本発明のロードロックチャンバ112の1つの具体例の側面斜視図である。ロードロックチャンバ112は、一方で移送チャンバ102に反対側でフロントステージング領域104に係合する側壁202と、側壁202の下に配置される底部204と、底部204と平行に配置され、ステージングラック200が装備されるリッド206とを有している。ロードロックチャンバは、好ましくはアルミニウム製である。アクセスポート105は、ローディング・ポート208の反対側の側壁202に配置され、基板がロードロックチャンバ112から移送チャンバ102に移送できるよう、自身の上に装備される基板ローディングドア210を有している。絶縁または段階的な真空が望ましい場合は、スリットバルブ107を用いて、アクセスポート105とローディングポート208をシールすることが好ましい。サービスポートとサービスドアないしウィンドウ（図示せず）が、ロードロックチャンバ112への配給と視覚的接近を提供するために、ロードロックチャンバ112の一方の側に配置されてもよい。ローディングドア210とドアアクチュエータ212が、閉じてシールされたポジションで、図4に示される。アクチュエータ212は、ローディングドア210の下に配置され、可動のシャフト214によりローディングドア210と連通する。ドア210のシールを破るためにアクチュエータ212が側壁202から横方向に離れて回転し、ドア210のクリアランスとポート208へのアクセスを提供するために可動のシャフト214が下げられる。利益となるように用いられるドアアクチュエータの１つには、スイスのVATから入手可能である。
【００２５】
ロードロックカセット218がロードロックチャンバ112内に配置され、ロードロックチャンバ112内で複数の基板を間隔をあけた関係で支持する。ロードロックカセット218は、縦に積み重ねた配置で2枚以上の基板を支持するために、間隔をあけた垂直の関係で配置される2つ以上のカセット板222又はその他の基板支持体を有していることが好ましい。カセット板222は、基板シート220を有していることが好ましく、この基板シートはセラミック製又は半導体処理に適したその他の材料製であることが好ましい。カセット板222は、半円の形状を有し、シャフト224に装備されるカンチレバーである。シャフト224は、ロードロックチャンバ112の底部204に配置され、モータ（図示されず）例えばステッパモータ又は他のエレベータシステム等に接続されている。ロードロックチャンバ112の下に配置されるエレベータシステムが、ロードロックチャンバ112の中でシャフト224を上下に移動させることにより、カセット板222を、ロードロックチャンバ112内に基板を出し入れするために用いるステージングロボット113と同じ線上の平面に置く。
【００２６】
カセット板222は、陽極酸化アルミニウム製であることが好ましく、ロボットブレードがカセット板とカセット板の間で基板を運搬又は取り戻すに問題なく通過できる十分な縦の基板スペーシングを提供する。各カセット板222は、半円形又はC形であり、盛り上がった外側部分を有し、基板を支持するための複数（好ましくは２枚）の基板シート220を形成する。基板シート220は、カセット板の形状に接触するようになっている。カセット板222は、基板ハンドリングロボット103又はフロントエンドステージングロボット113によりロードロックカセット218に基板を配置し又は取り出すことを容易にするための、中心開口226を形成するするようになっている。基板シート220は、基板ハンドリングロボット103又はフロントエンド・ステージングロボット113の基板ブレードのための通路を与えるようになっている。図4は、中心開口226を形成する2つの盛り上がった基板シート220を有するC形のカセット板222の具体例を示す。基板シート220は、自身の上に配置される複数の基板支持体221を有していてもよい。基板支持体221は、自身の上に基板を同一線上に配置しかつ支持するためのベース領域を有する円すいのピンであることが好好ましい。好ましくは、４〜６の基板支持体221が、カセット板222に配置される。ただし、基板が休止するシート220を形成するためには、基板支持体221をいくつ用いてもよい。基板シート220は、セラミック、クォーツ、アルミニウムや半導体処理に用いられるその他の適当な材料等の材料製であることが好ましい。基板は、カセット板222の上方およそ１〜１５milsで支持されることが好ましい。あるいは、基板シート220は、カセット板222の両側に配置される2つの細長い部材221を備えてもよい。
【００２７】
排気口230は、ロードロックチャンバ112の底部を貫通して配置され、排気線232を介してオンボード型真空ポンプ228に接続している。オンボード真空ポンプ228は、ロードロックチャンバ112と移送チャンバ102をポンプ排気するために、ロードロックチャンバ112の下流に配置される。ポンプ228は、非常に低い振動でmilliTorrレベルの圧力を提供することが可能な高真空ターボポンプであることが好ましい。有利に用いられる真空ポンプの１つは、米国テキサス州オースチンのBOC Edwards Vacuum Technologyより入手可能である。しかし、ラフィングポンプやクライオポンプ等をの他のポンプを、相互に組み合わせ又は単独で用いることもできる。
【００２８】
ロードロックチャンバ112を通してシステムからガスを絶えず排気することによって、ガスバウンド粒子が移送チャンバ102に進入することを防止する。雰囲気まで排出することを容易にするよう、ガスディフューザー231をロードロックチャンバ112の側壁202に配置することが好ましい。ガスディフューザー231は、好ましくはロードロックチャンバの中に配置される導管であり、窒素パージガスライン等のガスパージライン（図示されず）に接続していてもよい。ガスディフューザー231は、ディフューザー231の長手方向に沿って配置される複数のガスディフューザーポート233を通して、大きな面領域に沿ってパージガスを分配し、そして、それによって雰囲気までロードロックチャンバ112を排気するに必要な時間を低減する。内部に含まれる構成部分の動作のために適当な容量を提供しつつも、ロードロックチャンバ112内の雰囲気の容量を現実的になるべく小さくして、ロードロックチャンバ112を迅速且つ効率よくポンプダウンして排出できるようにする必要がある点に留意すべきである。ポンプダウンと排出の一方又は双方の間、ロードロックチャンバ112内に2列の基板だけ収容できる容量に制限することによって、ポンプダウン及び排出の時間を約8秒とすることが可能になることがわかった。
【００２９】
外部のステージングまたは記憶ラック200は、ロードロックチャンバ112に配置されることが好ましく、また、本発明の具体例に従って関連ヒートシンク250に結合される。ステージングラック200は、移送チャンバ102とロードロックチャンバ112の外部に装備されるように図示されており、ステージングロボット113によるアクセスを容易にするため、ロードロックチャンバ112と一体であるか又はその上方に装備されることが好ましい。また、ステージングラック200は、ロードロックチャンバ112とは別個であってもよく、ステージングロボット113によるアクセスに適したフロントエンドステージング領域104内のあらゆる位置に装備されてもよいことが理解されよう。処理済み基板を、処理後基板カセット109に交換する前に格納及び冷却するために、そして、ロードロックチャンバ112に移送する前に基板をステージングするために、ステージングラック200を用いてもよいことが、更に理解されよう。従って、ステージングラック200は、基板をロードロックチャンバ112内に配置する前の処理の準備のため、基板加熱機構、基板配向機構やその他の機構を有してもよい。
【００３０】
ステージングラック200は、縦の間隔をあけた関係で配置される複数の熱移動板240を備えていることが好ましい。この熱移動板は、ヒートシンクまたは放熱器250に装備されるカンチレバーであり、これはヒートシンク250内部又はヒートシンク250と流体連通する流体、例えばクーラントや加熱流体を循環させるための、流体流入ポート252と流体流出ポート254を有していることが好ましい。ヒートシンク250は、熱移動板240の各々と熱的に連通し、アルミニウム製であることが好ましい。熱は、基板から熱移動板240へ、更にヒートシンク250へ伝導し、循環クーラントにより吸収される。特定の具体例では、クーラント流体、例えば水または他のクーラントが、流体入力ポート252、ヒートシンク250、そして流体出力ポート254を通って循環している。熱交換要素は、ヒートシンク250から離れて配置されることが好ましい。ステージングラック200の中にクーラント流体をポンプで流す前に、クーラント流体の追加の冷却または予備冷却が、従来の遠隔型冷却装置（図示されず）、例えば従来型の冷凍装置によりなされてもよい。各移送板240は、ヒートシンクと熱的に連通しており、相互に間隔をあけた縦の配列をとっている。各熱移動板240は、そこに配置される複数のセンターボルトないしガイドピン242を有するようになっていることが好ましく、このガイドピンは、ステージングラック200上に基板を配置することを援助するために用いることができる。基板が中心からずれた場合にガイドピン242により画される境界内に基板を置くことができるように、ガイドピン242はテーパ付きか円すい形状であることが好ましいが、ステージングラック200の表面まで下げられるとき、基板はロボットにより次に取り出すために正しく配置される。さらに、ステージングロボット113により基板カセット109に基板を返す前に、ロードロックチャンバ112から取り出される処理済み基板の冷却を容易にするため、ステージングラック200は、冷却要素（図示されず）、例えばファンまたは凝縮装置を有してもよい。
【００３１】
移送チャンバ102又はロードロックチャンバ112の外にステージングラック200を配置することにより、次の基板を継続して処理するためにロードロックチャンバ112に置しつつ、処理済み基板を、外部のステージングラック200の中で冷却するためにロードロックチャンバ112から取り出してもよい。基板カセット109の中に基板を置くステージングラック200から、ステージングロボット113が、処理されて冷却された基板を取り出すまで、基板が何枚でもそこで冷却できるよう、ステージング・ラック200内にスロットをいくつでも与えることができる。このように、システム100の真空処理ステップの時間や効率の拘束または生産限界として冷却工程が効果的に取り除かれる。
【００３２】
図5は、側壁202の一部が取り去られた本発明の具体例に従った、ロードロックチャンバ112及び関連した冷却ステーションの具体例の正面図である。図5の中に示される具体例では、2枚の基板を間隔をあけた関係で支持するために、2列の基板シート220がロードロックチャンバ112の中に提供される。カセット板222は可動なシャフト224で各々支持され、このシャフトは、少なくとも一部がロードロックチャンバの底部を貫通するように配置される。シャフト224を係合しているカセット板222のエッジは、スペーサ236によって縦の間隔をあけられた関係で支持され、それはピン234でそれに固定される。基板がシート220上に支持されているときは、各板222は、ロボットブレードが基板の下を通過するためのスロットを形成するための中心開口226を画する。2つのロードロック・カセット218が、カセット板222を支持する別個のシャフト224又は一つの統合シャフト224をのいずれかを有して、一つのロードロックチャンバ112に提供されてもよい点に留意する必要がある。この具体例では、合計4枚の基板を間隔をあけた関係で支持し2枚の基板を反対の側に移動できるよう、2列の基板シート220が、2つの別個のスタック又はコラムで各ロードロックチャンバ112の中に提供される。
【００３３】
また、図5の具体例は、高速の加熱モジュール又は加熱エレメント260を有しており、これは、未処理基板を移送チャンバ102に導入する前に予熱するため、ロードロックチャンバ112と一体で提供されてもよい。加熱エレメント260は、ロードロックチャンバ112の下方に配置され、ロードロックチャンバの下方かつ加熱エレメント260の上方に縦に配置されるクォーツウィンドウ262を介してロードロック・チャンバ112と連通することが好ましい。ロードロックチャンバ112と関連する加熱エレメント260は、従来型の抵抗加熱ランプであることが好ましい。ウィンドウは、クォーツ製であることが好ましい。しかし、熱エネルギーに対して実質的に透過性を有するあらゆる適切な材料を用いてもよい。加熱エレメントは、ロードロックチャンバ112の真空環境又は他の動作環境から保護されていることが好ましい。
【００３４】
あるいは、熱移動板240は、抵抗加熱エレメント244を、その上に配置されるか又は埋め込まれて有してもよく、これは、熱移動板240の上に配置される基板を選択的に加熱するために用いてもよい。熱移動板240が雰囲気環境内に位置しているので、ロードロックチャンバ内への導入の前に、また所望により後処理として、基板を予熱するために抵抗加熱を用いてもよい。処理前の基板の予熱が基板温度安定化のための時間を75%以上も低減することができ、そして、それによって大いにシステムの生産量が向上したことが見い出された。個々の基板の加熱に関連する加熱エレメント244は、抵抗型のコイル加熱エレメントであることが好ましい。
【００３５】
ロードロックチャンバ112内の基板が処理されたかどうか、また、特定の基板の冷却と予熱の一方又は両方を必要とするかどうかにより、加熱エレメント260又は244のいずれも、作動非作動を選択することができる点に留意する必要がある。ロードロックチャンバ112内で基板が処理される場合は、基板をそれ以上加熱することは望ましくない。他方、基板がステージングラック200内に配置される前に冷却するできるようにすることが望ましいだろう。従って、加熱エレメントは非作動とされるだろう。あるいは、ロードロックチャンバ112内に含まれる基板が処理を待機している場合は、処理の前に基板が望ましい温度に加熱されるように、加熱エレメント260が作動されてもよい。加えて、図示しないが、特定の基板の加熱を制限、防止、あるいは調節するよう加熱エレメント260からの放射エネルギーから選択的に基板を保護するため、取り外し可能なシールドが、加熱エレメント260と基板の間に具備されてもよい。
【００３６】
図6は、タンデムチャンバの構成270の中に配置される一対のロードロックチャンバ112を示す本発明の代替具体例のおよそ側面の斜視図である。ロードロックチャンバ112は、図4と5に関して説明された具体例と同様である。図６に示される具体例では、合計4枚の基板を間隔をあけた関係で支持し2枚の基板を反対の側に移動できるよう、2列の基板シート220が、2つの別個のスタック又はコラムで各ロードロックチャンバ112の中に提供される。各タンデムロードロックチャンバ112は、その上に縦に装備される外部のステージングラック200を有する。タンデム・ロードロックチャンバ112のステージング・ラック200は、基板の冷却を提供する冷却ラック、基板の予熱を提供する予熱ラック又はこれらの組合せであってもよい。
【００３７】
図6Aは、本発明の代替具体例のおよそ側面の斜視図であり、カセット板の支持する別個のシャフト224又は単一の一体型のシャフト224のいずれかを有するロードロックチャンバ112内に提供される2つのロードロック・カセット218を示す。
【００３８】
図7は、処理システム100が、基板２枚のスタック１つを各々有している複数のロードロックチャンバ112を有する本発明の具体例を示す。これの具体例では、一つのロードロックチャンバ112が、移送チャンバ102の複数の側面に具備されてもよく、これは好ましくは、2つの側面にフロントエンド・ステージング領域104と連通して装備される2つのロードロックチャンバ112である。移送チャンバ102は、複数の基板処理チャンバ106と連通し、ブレード１つの基板ハンドリングロボット103を収容し、基板ハンドリングロボット103が基板を基板プロセスチャンバ106へ移動させる。ステージングロボット113が、軌道117の上で装備され、ステージングロボット113の横向動程と複数のロードロックチャンバ112へのアクセスを提供してもよい。この具体例では、図5及び6に示される第１の具体例に従い、ステージングないし保管ラック200が、ロードロックチャンバ112と一体で装備され又は配置されてもよく、あるいは、ステージング領域104と接続されないし関連されてもよい。図7で示すように、処理済基板や未処理基板の有効な移送のために、別個のステージングラック200が基板カセット109のそれぞれに近接して具備されてもよい。動作においては、第二の具体例は、ステージングロボット103が一度に一枚の基板を一つ以上のロードロックチャンバ112のうちの1つから取り戻すという点を除いて、第一の具体例とほぼ同様に動作する。
【００３９】
図8A及び8Bは、ロードロックチャンバ112の中に配置される基板支持体部材の別の具体例を例示する。図示される具体例は、修正されたロードロックまたはスパイダ-タイプの組立体300と呼ばれ、それは、図4と5に関して上述した基板支持体220の場合よりも基板エッジに近づいて、ロードロックチャンバ112内で基板302を最低限で支持するために利用されてもよい。基板をエッジの近くで最小限に支持することによって、修正ロードロックカセット組立体300は、予熱プロセスの最中及びその後における基板からの熱伝導を最小にする一方、基板を処理の前にロードロックチャンバ112内に残す。図8A及び8Bに示される具体例では、スパイダ-タイプの組立体は、2枚の基板の間隔をあけた縦の関係を支持するため、基板支持体310を接続して各々有している複数のカセット・アーム304を有する。4つの基板支持体310が、支持される各基板302のために提供されることが好ましい。カセット・アーム304は、中心シャフト224から放射状に延び、基板302のまわりを遠回りするように配列される。支持体310は、各カセット・アーム304の端部に形成されるリセスを画する。基板がカセット組立体300の上で支持される場合、支持体310は、基板の下にロボットブレードを通過させるためスロットを形成する環状の中央チャンネル306を画する。修正されたロードロックカセット組立体300は、可動なシャフト224で軸方向に支持され、このシャフトはロードロックチャンバの底部を貫通して配置される。その2つのロードロックカセット218が、一つのロードロックチャンバ112の中に具備できる点に留意すべきである。この具体例では、合計4枚の基板を間隔をあけた関係で支持し2枚の基板を反対の側に移動できるよう、2列のカセット組立体300が、2つの別個のスタック又はコラムで各ロードロックチャンバ112の中に提供される。スパイダ-型組立体300では、ロードロック112に加熱を提供するために、加熱エレメント260は、ロードロック112より垂直方向上方かつ、図8Aで示すように保管ラック200より垂直方向下方あるいは図5で示すように下方に、装備してもよい。
【００４０】
図8に示されるスパイダ-型組立体300は、シングルスタックのロードロックチャンバ112である。しかし、修正されたスパイダ-型ロードロック組立体300は、基板のスタック２つ以上を支持するために支持構造体310を有してもよいことが理解されよう。同様に、本発明のロードロックチャンバ内に一つ以上のスタックで2列の基板を支持するために用いる支持体組立体は何個でもよいことが理解されよう。
【００４１】
動作においては、処理済み基板は、ステージングラック200の中で冷却することが可能である。その後、ステージングロボット113は、処理済みで冷却済みの基板をステージングラック200から取り戻し、基板カセット109に処理済み基板を返す。このように、ロードロックチャンバ112が真空レベルまでポンプ排気しあるいは雰囲気まで通気する一方で、真空処理システム100の連続処理が、基板ハンドリングロボットアイドルタイムを必要とすることなく提供されてもよい。待機基板カセット109内に配置するために処理済みの冷却された基板を取り去るに十分なアイドルタイムをステージングロボット113が有するようになるまで、処理済み基板がステージングラックないし保管ラック200に累積する点に留意する必要がある。
【００４２】
特定の具体例では、未処理基板または基板セットが、ステージングロボット113によって基板カセットの中から取り戻され、そして、ロードロックチャンバ112の中から処理済み基板または基板セットを取り戻す前に、あるいは、前述のように内部で基板を冷却することができるステージングラックまたは保管ラック200の中に処理済み基板又は基板セットをステージングロボット113により配置する前に、ロードロックチャンバ112の中に配置されてもよいことが理解されよう。
【００４３】
加えて、基板がロードロック・チャンバ112に入る前に加熱されてもよい。基板がロードロックチャンバ112へ移される前に、熱移動板240の上あるいはその中に配置される抵抗加熱要素244を作動させることにより、基板の予熱を行ってもよい。そのような具体例では、ステージングロボット113は未処理基板を基板カセット109から取り戻し、加熱のために未処理基板を空の熱移動板に配置する。その後、ステージングラック200に関連する加熱エレメント244が、基板を予熱するために作動する。予熱に続いて、ステージングロボット113は予熱された基板を取り戻し、次の処理のためにロードロックチャンバ112の中に予熱された基板を配置する。
【００４４】
ここまで本発明の好ましい具体例に関するが、本発明の他の具体例やそれ以上の具体例を、本発明の基本的な範囲範囲から離れることなく工夫することができる。クレームにより、本発明の範囲が決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図1は、本発明に従った真空システムの第１の実施例の概略上面図である。
【図２】  図2は、本発明に従った真空システムの斜視図である。
【図３】  図3は本発明に従う真空システムの部分的な斜視図であり、これと結合されるステージング領域を示す。
【図４】  図4は斜視図であり、本発明の実施例に従ったロードロックチャンバとステージングラックの実施例を示す。
【図５】  図5は、横壁の一部が取り去られた本発明の実施例に従ったロードロックチャンバ及びこれに関連した冷却ステーションの実施例の側面図である。
【図６】  図6は、本発明の実施例に従ったデュアルロードロックチャンバとステージングラックの他の実施例の斜視図である。図6Aは、本発明の実施例に従った２スタックのロードロックチャンバとステージング・ラックの他の実施例の斜視図である。
【図７】  図7は、本発明に従った真空システムの第2の実施例の概略上面図である。
【図８】  図8Aは、側壁の一部が取り去られた本発明の実施例に従ったシングルスタックロードロックチャンバ及び関連した冷却ステーションの実施例の側面図であり、また、本発明に従ったスパイダータイプの基板支持部材を表している。図8Bは、図8Aのspider-type基板支持部材の平面図であり、エッジ支持鋲が基板の外縁の周りに配置されていることが示される。
【符号の説明】
１００…処理システム100、１０２…移送チャンバ、１０３…基板ハンドリングロボット、１０４…フロントエンドステージング領域、１０９…基板カセット、１１２…ロードロックチャンバ。
【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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