特許 6972110 基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6972110

(24)【登録日】2021年11月5日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20211111BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 N

   H01L21/68 A

【請求項の数】7

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2019-507563(P2019-507563)

(86)(22)【出願日】2018年3月12日

(86)【国際出願番号】JP2018009539

(87)【国際公開番号】WO2018173836

(87)【国際公開日】20180927

【審査請求日】2020年11月19日

(31)【優先権主張番号】特願2017-59814(P2017-59814)

(32)【優先日】2017年3月24日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】辻 徳彦

(72)【発明者】

【氏名】河邊 篤

(72)【発明者】

【氏名】岡 寛樹

【審査官】 中田 剛史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−０５３１３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−０７３５４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１５−０７６４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１０７１２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

大気雰囲気下で基板を搬送する搬送室と、
真空雰囲気下で基板に処理を施す処理室と前記処理室に接続されて大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替えるロードロック室とを備えた複数の処理ユニットとを有する基板処理装置であって、
前記搬送室は、前記複数の処理ユニットのそれぞれが着脱可能に前記搬送室と前記ロードロック室が接続する接続部を有し、
前記接続部は、
前記搬送室側に突出し、かつテーパー状の傾斜面を有する凸部と、
前記凸部の底部に形成され、かつ前記搬送室と前記ロードロック室とを連通する開口部と、
前記開口部を開閉可能に覆うシャッターを有し、かつ前記開口部を開閉する開閉機構と、
を有し、
前記ロードロック室は、
搬送口と、
前記接続部に接続される連結口部と、
前記連結口部の内側に設けられ、かつ前記搬送口を開閉するゲートバルブと、
を有する、
基板処理装置。

【請求項2】

前記シャッターは、前記開口部が開状態のときに、前記傾斜面上に配置される、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記傾斜面に、前記開口部が開状態のときに前記シャッターを収納する収納部が形成されている、請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記開閉機構は、前記シャッターを回転させる回転機構を有する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記シャッターは、前記開口部が閉状態のときに前記開口部の開口端部に密着する第１のシール部を有する、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記接続部は、前記ロードロック室の嵌合部が嵌合する被嵌合部を有し、
前記被嵌合部には、前記嵌合部に密着する第２のシール部が設けられている、請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項7】

前記処理ユニットが前記搬送室の上下方向に沿って多段に配置されている、請求項１に記載の基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）に対して成膜、エッチング等の真空処理を行う基板処理装置では、真空処理を高いスループットで行うため、大気搬送装置に複数の処理室が設けられている。また、複数の処理室が設けられた基板処理装置では、メンテナンスする際に、処理室が大気搬送装置から切り離される。

【0003】

例えば、特許文献１には、ロードロックチャンバーと工程チャンバーとで構成された複数の処理モジュールを備えるマルチチャンバーシステムが開示されている。特許文献１の図９に開示された構造では、複数の処理モジュールがウエハ移送装置の両側に並んで配置されている。また、特許文献１の図５に開示された構造では、複数の処理モジュールがウエハ移送装置の上下方向に２層に配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−１８６５０６号公報、図５、図９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、メンテナンス時に処理モジュールが大気搬送装置から切り離された際に、処理モジュールと大気搬送装置との接続部分から大気搬送装置内にパーティクルが混入し、他の処理室に搬送されるウエハやそのウエハが処理される処理モジュールが汚染される問題がある。また、複数の処理モジュールのうち一部の処理モジュールをメンテナンスする場合でも、基板処理装置の稼働を停止しなければならない。

【0006】

そこで、本発明は、処理モジュールのメンテナンス時における装置内へのパーティクルの混入を防ぐことができ、処理モジュールのメンテナンス中も基板処理装置の稼働を継続することができる基板処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る基板処理装置は、大気雰囲気下で基板を搬送する搬送室と、真空雰囲気下で基板に処理を施す処理室と前記処理室に接続されて大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替えるロードロック室とを備えた複数の処理ユニットとを有する基板処理装置であって、前記搬送室は、前記複数の処理ユニットのそれぞれが着脱可能に前記搬送室と前記ロードロック室が接続する接続部を有し、前記接続部は、前記搬送室側に突出し、かつテーパー状の傾斜面を有する凸部と、前記凸部の底部に形成され、かつ前記搬送室と前記ロードロック室とを連通する開口部と、前記開口部を開閉可能に覆うシャッターを有し、かつ前記開口部を開閉する開閉機構と、を有し、前記ロードロック室は、搬送口と、前記接続部に接続される連結口部と、前記連結口部の内側に設けられ、かつ前記搬送口を開閉するゲートバルブと、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、処理ユニットのメンテナンス時における装置内へのパーティクルの混入を防ぎ、基板処理装置の稼働を継続しながら処理ユニットをメンテナンスすることができる基板処理装置を提供することにある。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る基板処理装置の外観を示す斜視図である。

【図2】本実施形態に係る基板処理装置の基板処理部の内部を示す平面図である。

【図3】本実施形態に係る基板処理装置の一つの処理ユニットを示す図である。

【図4】本実施形態に係る基板処理装置の搬送室の内部を示す斜視図である。

【図5】本実施形態に係る基板処理装置の接続部（開口部を閉じた状態）を搬送室側から視た斜視図である。

【図6】本実施形態に係る基板処理装置の接続部（開口部を開けた状態）を搬送室側から視た斜視図である。

【図7】本実施形態に係る基板処理装置の接続部を処理ユニット側から視た斜視図である。

【図8A】シャッターを搬送部の側面に直接取り付けた状態を示す図である。

【図8B】シャッターを搬送部の側面に接続部を介して取り付けた状態を示す図である。

【図9】本実施形態に係る基板処理装置のメンテナンス時の状態を示す斜視図である。

【図10】本実施形態に係る基板処理装置のメンテナンス時の状態を示す側面図である。

【図11】本発明の別の実施形態に係る基板処理装置の外観の一例を示す斜視図である。

【図12】本発明の別の実施形態に係る基板処理装置の一例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る基板処理装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置の外観を示す。図２は、本実施形態に係る基板処理装置の基板処理部の内部を示す平面図である。図１に示すように、本例の基板処理装置は、ＥＦＥＭ（Equipment Front End Module）１０、ロードポート１１及び基板処理部１２を備えている。

【0011】

ＥＦＥＭ１０は、複数枚の基板（ウエハ）を収容した搬送容器を構成するキャリアＣが載置されたロードポート１１を備え、基板処理部１２に接続する。ＥＦＥＭ１０には、ロードポート１１から基板処理部１２に対してウエハの受け渡しを行う受け渡し機構を備えた図示しない搬送室が設けられている。搬送室の上面側には、図示しないファンフィルタユニットが設けられ、搬送室内は陽圧の清浄空気雰囲気の空間となっている。ＥＦＥＭ１０は、受け渡し機構を介してキャリアＣから受け取ったウエハを基板処理部１２に受け渡す。

【0012】

基板処理部１２は、図２、図４に示すように、基板搬送室２０、処理ユニットＵ、及び接続部２３を備えている。基板搬送室２０は、長手方向に対向する一方の側面２１にＥＦＥＭ１０が接続され、長手方向と直交する方向に対向する両側面２２に複数の処理ユニットＵが多段に接続されている。なお、基板搬送室２０、処理ユニットＵ、及び接続部２３は、本発明の基板処理装置における搬送室、処理ユニット、接続部の一例である。

【0013】

基板処理部１２は、図３に示すように、さらにアウターフレーム７を備え、処理ユニットＵは、基板搬送室２０に接続されたアウターフレーム７に収容されている。なお、基板搬送室２０やアウターフレーム７は、例えば基板処理部１２内に収容されている（図１、図９参照）。基板処理部１２は、複数の処理ユニットＵが多段に配置される場合に、多段に配置された複数の処理ユニットＵに対して接続することが可能な高さを有する。

【0014】

基板搬送室２０は、ＥＦＥＭ１０から受け取ったウエハを大気雰囲気（陽圧雰囲気）下で複数の処理ユニットＵに搬送する。基板搬送室２０の上面側には、ファンフィルタユニットＦが設けられ、基板搬送室２０内は、陽圧の清浄空気雰囲気の空間となっている（図４、図８Ａ、図８Ｂ参照）。

【0015】

また、図２に示すように、基板搬送室２０の底部には、長手方向に沿って伸びる移動路を構成する走行レール２０Ｂが設けられている。さらに基板搬送室２０内には、走行レール２０Ｂに案内されながら前後方向に移動自在に構成された支柱部２０Ｃが設けられ、この支柱部２０ＣのＥＦＥＭ１０側の側面に、支柱部に沿って昇降自在に構成された基板搬送機構２０Ａが設けられている。

【0016】

基板搬送機構２０Ａは、例えば前面が開口した筐体内に、ウエハを１枚ずつ保持する図示しないウエハ保持部を多段に設けた構造となっている。また基板搬送機構２０Ａは、筐体を鉛直軸周りに回転させる図示しない回転駆動部を介して支柱部に支持されている。この構成により基板搬送機構２０Ａは、筐体の開口面をＥＦＥＭ１０側、及びアウターフレーム７が設けられている基板搬送室２０の左右の両側面側に向けることができる。

【0017】

なお、基板搬送機構２０Ａの構成は、ウエハを多段に収容可能な筐体によって構成することに限定されるものではない。例えば、伸縮、回転自在な１本、または複数本の関節アームを走行レールに沿って移動自在、支柱部に沿って昇降自在に設けてもよい。この場合には、ＥＦＥＭ１０と基板搬送室２０との間に、受け渡し対象のウエハを一時的に載置するための棚段状のウエハ載置部を設けることができる。

【0018】

図２に示すように、基板搬送室２０の長手方向の両側には、処理ユニットＵを収容するアウターフレーム７が、複数基ずつ（本例では３基ずつ）配置されている。なお、アウターフレーム７の配置方法は、図２に示す例に限定されない。例えば、平面形状が多角形の基板搬送室２０の一面にＥＦＥＭ１０を接続し、他の面にアウターフレーム７を放射状に接続する構成にしてもよい。

【0019】

アウターフレーム７は、例えば図９に示すように、骨組み構造の枠体に、上下方向に間隔を開けて棚板部７１、７２を設けた棚段構造となっている。アウターフレーム７において、基板処理部１２内の床面と下段側の棚板部７２との間の空間、下段側の棚板部７２と上段側の棚板部７１との間の空間、上段側の棚板部７１の上方の空間は、各々、処理ユニットＵを収容するための収容空間７０Ａ〜７０Ｃとなっている。

【0020】

なお、上下方向に多段に並べて処理ユニットＵを収容するアウターフレーム７における処理ユニットＵの収容段数は、図９に示すような３段に限られるものではなく、２段であってもよく、４段以上であってもよい。そして、基板搬送室２０の側面２２に配置されるアウターフレーム７の配置基数についても、図２に示すように３つずつに限定されるものではなく、２つずつ、または４つ以上ずつであってもよい。

【0021】

この他、例えばＥＥＦＭ１０に、１つのアウターフレーム７を直接接続してもよい。この場合は、ＥＦＥＭ１０が基板搬送室に相当し、受け渡し機構が基板搬送機構に相当する。

【0022】

各処理ユニットＵは、図２に示すように、真空雰囲気下でウエハに処理を施す処理室４０と該処理室４０に接続されて大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替えるロードロック室３０とを備えている。処理ユニットＵは、ロードロック室３０を介して基板搬送室２０に接続されている。各処理ユニットＵは、２つの処理室４０Ａ、４０Ｂで構成され、２つの処理室４０Ａ、４０Ｂは、ロードロック室３０を介して基板搬送室２０との間でウエハの受け渡しが行われる。

【0023】

図２、図３に示すように、ロードロック室３０は、平面形状が五角形で、内部に基板搬送機構３２を設けた構造となっている。ロードロック室３０には、ウエハの搬入出が行われる搬送口３１が設けられている。ロードロック室３０の一側面には連結口部３４が設けられ、連結口部３４の内側には搬送口３１を開閉するためのゲートバルブＧ１が設けられている。

【0024】

図４に示すように、基板搬送室２０の側面２２には接続部２３が設けられ、ロードロック室３０側の連結口部３４は接続部２３に接続される。なお、接続部２３の下部には、連結口部３４と接続部２３との接続を解除する際に安全装置として機能するインターロック機構３６が収納されている（図７参照）。

【0025】

また、基板搬送室２０との接続面から見て、ロードロック室３０の背面側に位置する２つの面には、各々、ゲートバルブＧ２、Ｇ３により開閉自在な搬送口３５が設けられている。そして、これら搬送口３５が設けられたロードロック室３０の側面には、処理室４０が気密に接続されている。

【0026】

ロードロック室３０には、図示しない排気管が接続され、この排気管を介してロードロック室３０内を真空排気することにより、常圧の大気雰囲気（常圧雰囲気）と真空雰囲気との間で内部雰囲気を切り替えることができる。ロードロック室３０内に設けられた基板搬送機構３２は、例えば、伸縮自在、及び鉛直軸周りに回転自在に構成された関節アームによって構成され、基板搬送室２０と処理室４０との間でウエハの受け渡しを行う。

【0027】

処理室４０は、ウエハに対して成膜等の真空処理を行うことができる。処理室４０には、処理対象のウエハが載置される載置台や、処理室４０内に成膜用の処理ガスの供給を行う図示しない各種処理ガス供給部や、プラズマを利用した成膜を行う場合の図示しないプラズマ発生機構などが設けられている。

【0028】

このような構成を有する処理ユニットＵは、図３、図９に示すように、骨組み構造の枠体として構成されたインナーフレーム６によって下面側から支持されている。インナーフレーム６の内側（処理ユニットＵの下方側）の空間には、ロードロック室３０内の基板搬送機構３２を駆動する駆動機構や、処理室４０内に設けられた載置台と、ロードロック室３０側の基板搬送機構３２との間でウエハの受け渡しを行うための受け渡し機構等の図示しない付帯機器が収容されている。

【0029】

図３、図９に示すように、処理ユニットＵは、インナーフレーム６に支持された状態にて、アウターフレーム７内の収容空間７０Ａ〜７０Ｃに収容され、各処理ユニットＵのロードロック室３０が基板搬送室２０に接続される。この結果、本実施形態の基板処理装置では、６基のアウターフレーム７内に収容された合計１８台の処理ユニットＵが基板搬送室２０に接続され、３６台の処理室４０を用いてウエハに対する成膜を行うことができる。

【0030】

図３に示すように、基板搬送室２０に対してアウターフレーム７の左手側には、各処理ユニットＵの処理室４０に対して成膜用の各種処理ガスや、不要な処理ガスを排出するためのパージガスなどを供給するためのガスボックス８１が設けられている。さらに基板搬送室２０に対してガスボックス８１の後方には、ロードロック室３０や処理室４０に設けられた各種の駆動機器やプラズマ発生機構などに電力を供給するための電源ボックス８２が設けられている。

【0031】

本実施形態の基板処理装置において、ガスボックス８１や電源ボックス８２は各アウターフレーム７内に多段に収容された複数台の処理ユニットＵ（本例では３台の処理ユニットＵ）に共通に設けられている。そして図２に示すようにガスボックス８１や電源ボックス８２は、基板処理部１２内に設けられた各々のアウターフレーム７の側方に配置される。

【0032】

このとき、図２に示すように、アウターフレーム７に対してガスボックス８１、電源ボックス８２の配置位置を共通化することができる。これにより、ガスボックス８１から処理室４０に供給される処理ガスなどの供給配管や、電源ボックス８２からロードロック室３０、処理室４０に供給される電力の供給線の構成や配置経路を、全ての処理ユニットＵで共通化することができる。

【0033】

このように、各アウターフレーム７、ガスボックス８１、電源ボックス８２のレイアウト、処理ユニットＵ内のロードロック室３０、処理室４０のレイアウトを共通化しておくことにより、共通の構成を備えたロードロック室３０、処理室４０、アウターフレーム７、インナーフレーム６を用いて基板処理装置を構成することが可能となる。

【0034】

本実施形態の基板処理装置では、図２、図９に示すように、基板搬送室２０を挟んで３基ずつ配置されたアウターフレーム７やこれに付設されたガスボックス８１、電源ボックス８２の配置レイアウトが、基板搬送室２０を挟んで回転対称に配置された構成となっている。

【0035】

また、上述のガスボックス８１や電源ボックス８２のほか、アウターフレーム７の最上段の収容空間７０Ｃに収容された処理ユニットＵの上方側には、各処理室４０内をドライクリーニングするためのクリーニングガス供給部が設けられているが、本例ではクリーニングガス供給部の記載は省略してある。

【0036】

また、アウターフレーム７とインナーフレーム６との間には、図示しない移動機構が設けられており、収容空間７０Ａ〜７０Ｃでは、各々の収容空間７０Ａ〜７０Ｃ内で、インナーフレーム６に支持された処理ユニットＵ（ロードロック室３０及び処理室４０）を一体として横方向に移動させることができる。

【0037】

各処理ユニットＵにおいて、ロードロック室３０に接続する処理室４０の数は２つに限られるものではなく、３つ以上の処理室４０を接続してもよい。また、各処理ユニットＵに２つのロードロック室３０を設け、一方のロードロック室３０に対して処理室４０Ａを接続し、他方のロードロック室３０に対して処理室４０Ｂを接続する構成にしてもよい。この他、１つのロードロック室３０と１つの処理室４０とにより処理ユニットＵを構成してもよい。

【0038】

また、処理ユニットＵの処理室４０で実施される処理の種類は、成膜に限られるものではなく、エッチング、アッシング、アニール等の処理を行うことができる。

【0039】

図７に示すように、基板搬送室２０と接続されるロードロック室３０の先端部には、連結口部３４が設けられている。この連結口部３４は、下辺に比べて上辺が短く、両側辺が傾斜した傾斜縁部となっていて、正面視した形状が台形である筒型の部材として構成されている。

【0040】

接続部２３は、基板搬送室２０と処理ユニットＵのロードロック室３０との間に設けられている。接続部２３は、処理ユニットＵが着脱可能に、基板搬送室２０と処理ユニットＵのロードロック室３０とを接続することができる。すなわち、処理ユニットＵのロードロック室３０が接続部２３に接続されることにより、処理ユニットＵが基板搬送室２０に装着され、処理ユニットＵのロードロック室３０を接続部２３から切り離すことにより、処理ユニットＵの基板搬送室２０に対する装着を解除することができる。

【0041】

接続部２３は、開口部２３Ａを有する。開口部２３Ａは、基板搬送室２０とロードロック室３０とを連通する。開口部２３Ａの形状、寸法は、特に限定されるものではなく、基板搬送室２０と処理ユニットＵとの間でウエハの受け取りが可能な形状、寸法になっている。

【0042】

本実施形態では、図７に示すように、開口部２３Ａは、ロードロック室３０側の連結口部３４に対応して、正面視形状が等脚台形である枠体で構成されている。この開口部２３Ａの内側に、ウエハの搬入出口が開口している。詳細には、開口部２３Ａは連結口部３４の上辺及び傾斜縁部の内側に嵌合するように段差が形成されている。また開口部２３Ａの下辺側の部材は、その上面に連結口部３４の下辺側の部材を載置することが可能なように、連結口部３４側へ向けて突出している。

【0043】

接続部２３には、開口部２３Ａを開閉する開閉機構９０が設けられている。開閉機構９０は、開口部２３Ａを開閉することができる。開閉機構９０の態様は、開口部２３Ａの開閉ができる限り、特に限定されるものではない。開閉機構９０は、開口部２３Ａが開状態のときに、基板搬送室２０と処理ユニットＵとの間でウエハの受け取りを可能とし、開口部２３Ａが閉状態のときに、基板搬送室２０と処理ユニットＵとの間でウエハの受け取りができないようになっている。

【0044】

なお、開口部２３Ａおよび開閉機構９０は、本発明の基板処理装置における開口部及び開閉機構の一例である。

【0045】

この他、本例の基板処理装置には、図示しない制御部が設けられている。制御部としては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）と記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には各処理ユニットＵの処理室４０で実施される成膜の内容や基板搬送室におけるウエハの搬送順などの制御を行うステップ（命令）群が組込まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカードなどの記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールすることができる。

【0046】

次に、基板処理装置の作用について説明する。図２などに示すように、基板処理装置の通常の運転時において、処理ユニットＵはインナーフレーム６に支持された状態で各アウターフレーム７の収容空間７０Ａ〜７０Ｃ内に収容され、それぞれの処理ユニットＵのロードロック室３０は基板搬送室２０に接続されている。

【0047】

そして、処理対象のウエハを収容したキャリアＣがＥＦＥＭ１０のロードポート１１に載置されると、受け渡し機構によってキャリアＣからウエハが取り出され、基板搬送室２０の基板搬送機構に搬送される。予め設定された枚数だけ処理対象のウエハが基板搬送室２０の基板搬送機構に収容されたら、これらのウエハに対して成膜を行う処理ユニットＵが収容されている位置まで基板搬送機構を移動させる。そして基板搬送機構を構成する筐体の開口面を処理ユニットＵ側に向けると共に、当該処理ユニットＵ内のロードロック室３０内の基板搬送機構３２との間でウエハを受け渡し可能な高さに、取り出されるウエハの高さ位置を合わせる。

【0048】

一方、処理ユニットＵ側では、ロードロック室３０内が常圧雰囲気の状態にて基板搬送室２０側のゲートバルブＧ１を開き、基板搬送機構３２の関節アームを延伸させて基板搬送室２０内に進入させ、関節アームのフォークを、受け取るウエハの下方側に位置させる。その後、基板搬送室２０内の基板搬送機構の筐体を少し降下させることにより、基板搬送室２０内の保持部材からフォークへとウエハを受け取る。

【0049】

なお、上記ウエハの受け渡し動作に先行して、処理ユニットＵ内での成膜が終了したウエハを基板搬送室２０内の基板搬送機構の空いているウエハ保持部に受け渡す動作を実施してもよい。ウエハを受け取った基板搬送機構３２は、関節アームを縮小させ、ゲートバルブＧ１を閉じてロードロック室３０内を真空雰囲気に切り替える。

【0050】

次いで、処理室４０のゲートバルブＧ２またはゲートバルブＧ３を開き、処理室４０内にウエハを搬入して成膜を実施する。処理ユニットＵに設けられている２つの処理室４０は、例えば一方側の処理室４０にて成膜を行っている期間中、他方側の処理室４０にクリーニングガスを供給してクリーニングを実施してもよい。また、２つの処理室４０にて並行してウエハへの成膜を行ってもよい。

【0051】

所定の処理ユニットＵにウエハを受け渡した基板搬送室２０内の基板搬送機構は、収容する他のウエハに対して成膜を行う処理ユニットＵの配置位置へと順次、移動してウエハの受け渡しを行う。この動作により、基板処理装置に設けられている複数の処理ユニットＵにて並行してウエハに対する成膜を行うことができる。

【0052】

処理ユニットＵにおける成膜が終了したら、基板搬送室２０内の基板搬送機構を移動させて処理ユニットＵから成膜後のウエハを受け取る。その後、基板搬送室２０内の基板搬送機構の筐体に、成膜後のウエハを所定枚数だけ収容したら、基板搬送室２０内の基板搬送機構をＥＦＥＭ１０側へ移動させ、搬入時とは反対の経路にて、成膜後のウエハを元のキャリアＣに戻す。これにより、ウエハに対する一連の処理が完了する。

【0053】

次に、各処理ユニットＵのメンテナンスを行う場合について説明する。まず、メンテナンスの対象となる処理ユニットＵを基板搬送室２０の基板搬送機構によるウエハの搬送先から外されるように制御部の設定を行い、ロードロック室３０内を常圧状態とし、また処理室４０の真空状態を解除して開放可能な状態とする。また、制御部では、メンテナンスの対象ではない他のアウターフレーム７内に設けられた処理ユニットＵを用いて、ウエハの処理を継続する設定を行うことができる。

【0054】

一方、メンテナンス対象の処理ユニットＵのロードロック室３０が接続する接続部２３では、開閉機構９０により開口部２３Ａを開状態から閉状態にする。これにより、開閉機構９０（後述するシャッター９１）が開口部２３Ａを閉じた状態となり（図４、図５参照）、処理ユニットＵのメンテナンスが可能な状態となる。

【0055】

所定の処理ユニットＵがメンテナンス可能な状態となったら、当該処理ユニットＵについて、図１０に示すように、作業者Ｐが処理室４０を開放する準備を行う。このとき、本例の基板処理装置は、処理ユニットＵを収容する収容空間７０Ａ〜７０Ｃの位置に応じて準備の内容が異なる。

【0056】

まず、最下段の収容空間７０Ｃに収容された処理ユニットＵについては、図示しない各種配管を取り外し、また、図示しない各種配管の連結部材の締結を解除する。その後、ジャッキ等によりインナーフレーム６（処理ユニットＵ）を上昇させ、各種配管を切り離す。次いで、基板搬送室２０から離間させる方向へとインナーフレーム６及びインナーフレーム６に支持された処理ユニットＵを引き出す。上記操作により処理室４０を開放することが可能な状態となり、作業者Ｐによって必要なメンテナンスが実施される。

【0057】

次に、中段の収容空間７０Ｂに収容された処理ユニットＵについては、処理ユニットＵが引き出される位置に、インナーフレーム６を載置する載置台ＭＴを設ける。載置台ＭＴの上面側に設けられた天板は、アウターフレーム７側の棚板部７２と連続した面が形成されるように配置され、また当該天板面には棚板部７２側の図示しない移動機構が形成されている。

【0058】

また、最下段の処理ユニットＵの場合と同様に、クリーニングガスの供給配管を取り外すと共に、各種配管の連結を解除し、ジャッキ等を用いてインナーフレーム６（処理ユニットＵ）を上昇させる。次いで、棚板部７２及び載置台ＭＴの天板の移動機構により、基板搬送室２０から離間させる方向へとインナーフレーム６及びインナーフレーム６に支持された処理ユニットＵを引き出す。図１０に示すように作業者Ｐは踏み台ＰＬに乗って処理室４０を開放し、必要なメンテナンスを行う。

【0059】

さらに、最上段の収容空間７０Ａに収容された処理ユニットＵについては、当該処理ユニットＵよりも上段側に処理ユニットＵが配置されていないため、基板処理部１２を収容する筐体の一部、及びクリーニングガスの供給配管を取り外すことにより、直接、処理室４０にアクセスすることができる。そのため、作業者Ｐは踏み台ＰＬに乗って基板処理部１２の筐体の一部を取り外し、処理ユニットＵの取り外しを行わずに処理室４０を開放し、必要なメンテナンスを行うことができる。

【0060】

次に、収容空間７０Ｂ、７０Ｃから引き出された処理ユニットＵを基板搬送室２０に接続する動作について説明する。まず、基板搬送室２０から離間した所定のメンテナンス位置まで引き出された処理ユニットＵについて、メンテナンスが終了したら、処理室４０を閉じて開放状態から復旧する。

【0061】

次いで、棚板部７２の移動機構に沿ってインナーフレーム６を移動させ、基板搬送室２０にロードロック室３０を接続する位置（ロードロック室３０が基板搬送室２０に接続される接続位置よりも上方側の切り離し位置）まで、横方向にインナーフレーム６を押し戻す。その後、ジャッキ等によりインナーフレーム６を降下させ、処理ユニットＵを接続位置まで移動させて、ロードロック室３０の連結口部３４と接続部２３の開口部２３Ａとを嵌合させることにより、ロードロック室３０を基板搬送室２０に接続する。

【0062】

上記切り離し位置から接続位置までの降下動作において、インナーフレーム６を切り離し位置まで移動させ、さらに接続位置まで降下させると、アウターフレーム７の枠体部材の内側面及びインナーフレーム６の枠体部材の外側面に設けられた図示しない案内機構により、アウターフレーム７に対してインナーフレーム６が位置決めされる。

【0063】

また上記切り離し位置から接続位置までの降下動作に伴って、後述する嵌合構造に示すように、ロードロック室３０に設けられた連結口部３４と接続部２３側の開口部２３Ａとが嵌合し、基板搬送室２０側から見て前後方向の位置決めも行われる。なお、連結口部３４と接続部２３との位置決めは、図示しないピンを介して行われる。

【0064】

このとき連結口部３４と開口部２３Ａにおいて、横方向に伸びる上辺、下辺同士を互いに嵌合させることにより、ロードロック室３０の降下動作にてこれらの部材間に密着面を形成することができる。また、連結口部３４、開口部２３Ａの両側辺が傾斜縁部となっていることによっても、これらの辺同士を互いに嵌合させることにより、ロードロック室３０の降下動作にてこれらの部材間に容易に密着面を形成することができる。これに対して、連結口部３４及び開口部２３Ａの両側辺が垂直方向に伸びる縁部となっている場合には、ロードロック室３０の降下動作のみで気密な密着面を形成すると共に密着面同士の擦れによるパーティクルの発生を防止することは困難である。

【0065】

以上に説明した構成により処理ユニットＵが正確な接続位置に配置されると、図示しない各種配管は、切り離される前の位置に配置され、各種配管の連結部材を締結することにより、処理ユニットＵは再稼働の準備を開始可能な状態となる。なお、本例では、中段の収容空間７０Ｂに収容された処理ユニットＵ及びインナーフレーム６の例を示したが、最下段の収容空間７０Ｃに収容された処理ユニットＵ、インナーフレーム６についての動作も同様である。

【0066】

本実施形態では、上述の開閉機構９０を設けることにより、各処理ユニットＵのメンテナンスを行う際に、開口部２３Ａを閉状態にすることができる。そのため、各処理ユニットＵのメンテナンス時に各処理ユニットＵが基板搬送室２０から切り離される際に、開口部２３Ａを閉じることができるため、メンテナンス時における基板処理装置内へのパーティクルの混入を防ぐことができる。また、各処理ユニットＵのメンテナンスを行う際に、メンテナンスが必要な処理ユニットＵが連通する開口部２３Ａを閉じることができ、各処理ユニットＵのメンテナンス中も基板処理装置の稼働を継続することができる。

【0067】

本実施の形態では、開閉機構９０には、図４、図５に示すように、開口部２３Ａを開閉可能に覆うシャッター９１を用いることができる。シャッター９１の形状、寸法は、開口部２３Ａを覆うことができるものであれば、特に限定されるものではない。また、シャッターの材質は、金属等の剛性を有する材質であるのが好ましい。このようなシャッターを用いることにより、開口部２３Ａの開閉を確実に行うことができる。

【0068】

本実施形態では、図４〜図７に示すように、接続部２３は、基板搬送室２０側に突出する凸部ＣＰを有する。そして、開口部２３Ａは、凸部ＣＰの底部２４に形成されている。処理ユニットＵ側には、この凸部ＣＰに対応して処理ユニットＵ側に形成された凹部ＤＰが形成されている。

【0069】

このような構成により、処理ユニットＵと基板搬送室２０との接続部分の位置を基板搬送室２０の内側に寄せることができる。そのため、基板処理部１２の寸法を小さくすることができ、基板処理装置全体としてフットプリントを小さくすることができる。

【0070】

本実施形態では、図４〜図６に示すように、接続部２３の凸部ＣＰは、テーパー状傾斜面２５、２６を備える。傾斜面２５、２６は、図８Ｂに示すように、基板搬送室２０の上下方向に沿う断面の幅寸法が基板処理室の側面２２から開口部２３Ａに向かって徐々に小さくなるように傾斜している。このような傾斜面２５、２６の存在により、開口部２３Ａにシャッター等の開閉機構を設けた場合でも、基板搬送室２０内でファンフィルタユニットＦからの気流が乱れるのを防ぐことができる。

【0071】

具体的には、図８Ａに示すように基板搬送室２０の側面に直接シャッター等の開閉機構を取り付けると、ファンフィルタユニットＦからの気流により基板搬送室２０内で乱流が発生し（図８Ａの矢印参照）、基板搬送室２０の側面等からパーティクルが剥がれ落ちウエハが汚染されるおそれがある。これに対して、図８Ｂに示すように、傾斜面２５、２６を有する接続部２３に設けられた開口部２３Ａにシャッター９１（開閉機構９０）を取り付けることにより、基板搬送室２０内で乱流が発生しにくくなるため（図８Ｂの矢印参照）、基板搬送室２０の側面等からパーティクルが剥がれ落ちることによるウエハの汚染を防止することができる。

【0072】

本実施形態では、シャッター９１に、シール部９１Ａが設けられている。シール部９１Ａは、開口部２３Ａが閉状態のときに開口部２３Ａの開口端部２３Ｂに密着するように、シャッター９１の周縁部９０Ａに配置されている。シール部９１Ａの材質は、特に限定されるものではないが、エチレンプロピレンゴム製のスポンジ等を用いることにより、開口部２３Ａが閉状態のときに開口部２３Ａの開口端部２３Ｂに確実に密着することができる。このようなシール部９１Ａをシャッター９１に設けることにより、シャッター９１で開口部２３Ａを閉じた状態で開口部２３Ａを密閉することができる。

【0073】

本実施形態では、シャッター９１は、開口部２３Ａが開状態のときに、接続部２３の上部（傾斜面２５上）または接続部２３の下部（傾斜面２６上）に配置するのが好ましい。開口部２３Ａが開状態のときに、シャッター９１を傾斜面２５上または傾斜面２６上に配置することにより、基板搬送室２０内で搬送されるウエハや基板搬送室２０とロードロック室３０との間で開口部２３Ａを介して出し入れされるウエハに対してシャッター９１が干渉するのを防ぐことができる。

【0074】

本実施形態では、傾斜面２５に、シャッター９１を収納する収納部２９が形成されている。この収納部２９には、開口部２３Ａが開状態のときに、シャッター９１が収納される。このような収納部２９を設けることにより、基板処理装置の稼働時にシャッター９１がウエハに干渉するのを確実に防ぐことができる。また、開口部２３Ａが開状態のときに、シャッター９１をこのような収納部２９に収納することにより、接続部２３の傾斜面上に配置されるシャッター９１によって、基板搬送室２０内で気流が乱れるのを防ぐことができる。

【0075】

本実施形態では、開閉機構９０に、シャッター等を回転させる回転機構９２が設けられている。回転機構９２が配置される位置は特に限定されないが、基板搬送室２０内で搬送されるウエハや搬送機構と干渉しないように、接続部の凹部ＤＰ（処理ユニットＵ）側に設けるのが好ましい。回転機構９２の態様は、特に限定されないが、シャッター９１への取り付けが容易で開閉動作を容易である観点から、モーターやロータリーアクチュエータ等の回転機構９２を用いることができる。

【0076】

ロータリーアクチュエータ９２は、接続部２３の凹部ＤＰ内の開口部２３Ａを除く部分に設置することにより、搬送されるウエハの障害にならないようにすることができる。シャッター９１は、ロータリーアクチュエータ９２の回転軸９３に回転自在に固定されており、ロータリーアクチュエータ９２の回転動作により回転することができる。また、図７に示すように、開口部２３Ａの開口端部２３Ｂの側面には、回転軸９３を挿通する貫通孔が形成されており、該貫通孔と回転軸９３の隙間にはＯ−リング等のシール部材９３Ａが設けられている。

【0077】

なお、ロータリーアクチュエータ９２の下部には、回転軸９３を駆動する際に安全装置として機能するインターロック機構９４が設けられている。また、接続部２３には、ロータリーアクチュエータ９２の設置またはメンテナンスを行う際に利用する作業口が設けられている。この作業口は、ロータリーアクチュエータ９２の設置等が行われない場合は蓋Ｂで閉じられている。

【0078】

本実施形態では、図７に示すように、接続部２３は、ロードロック室３０（連結口部３４）の嵌合部３４Ａが嵌合する被嵌合部２３Ｃを有する。すなわち、ロードロック室３０と接続部２３とは、嵌合部３４Ａと被嵌合部２３Ｃとの嵌合構造により接続されている。このような嵌合構造により、ロードロック室３０と接続部２３との位置決めが容易である上に、ロードロック室３０と接続部２３とを確実に接続することができる。

【0079】

また、接続部２３の被嵌合部２３Ｃには、シール部２３Ｄが設けられている。シール部２３Ｄは、ロードロック室３０が接続部２３に接続した状態で、ロードロック室３０の嵌合部３４Ａに密着するように、接続部２３の被嵌合部２３Ｃに配置されている。シール部２３Ｄの材質は、特に限定されるものではないが、シャッター９１のシール部９１Ａと同様に、エチレンプロピレンゴム製のスポンジ等を用いることができる。このようなシール部２３Ｄを接続部２３に設けることにより、ロードロック室３０と接続部２３との接続部分を確実に密着することができる。

【0080】

本実施形態では、図９、図１０に示すように、処理ユニットＵが基板搬送室２０の上下方向に沿って多段に配置されている。このように複数の処理ユニットＵを多段に配置することにより、フットプリントを大きくせずに基板処理装置のスループットを高くすることができる。

【0081】

また、複数の処理ユニットＵを多段に配置した場合、上段に配置された処理ユニットをメンテナンスする際に、基板搬送室２０内で上段の処理ユニット側から下段の処理ユニット側にパーティクルが落下して、下段の処理ユニットＵで処理されるウエハや下段の処理ユニット内が汚染される傾向がある。しかしながら、本実施形態では、上段の処理ユニットをメンテナンスする際に開口部２３Ａを閉じることができるため、メンテナンスされている上段の処理ユニット側からメンテナンスされていない下段の処理ユニット側にパーティクルが落下するのを防ぐことができる。

【0082】

次に、本発明の別の実施形態に係る基板処理装置の構成について説明する。図１１は、本発明の別の実施形態に係る基板処理装置の外観の一例を示す斜視図である。図１２は、本発明の別の実施形態に係る基板処理装置の一例を示す平面図である。

【0083】

図１１に示すように、本発明の別の実施形態の基板処理装置は、ＥＦＥＭ１１０、大気搬送室１２０、ロードロック室１３０、真空搬送室１４０、第１処理ユニット１５０、及び第２処理ユニット１６０を備えている。

【0084】

ＥＦＥＭ１１０は、複数枚のウエハを収容した搬送容器を構成するキャリアＣが載置されるロードポート１１１を備え、大気搬送室１２０に接続する。ＥＦＥＭ１１０には、ロードポート１１１から大気搬送室１２０に対してウエハの受け渡しを行う受け渡し機構（図示せず）を備えた搬送室１１２が設けられている。搬送室１１２の上面側には、例えばファンフィルタユニット（図示せず）が設けられ、搬送室１１２内は陽圧の清浄空気雰囲気（例えば不活性ガス雰囲気）の空間となっている。ＥＦＥＭ１１０は、受け渡し機構を介してキャリアＣから受け取ったウエハを大気搬送室１２０に受け渡す。

【0085】

大気搬送室１２０は、ＥＦＥＭ１１０の搬送室１１２に接続されている。大気搬送室１２０は、略直方体形状であり、例えばＥＦＥＭ１１０と同様の高さを有する。大気搬送室１２０のＥＦＥＭ１１０と対向する側には、ロードロック室１３０（例えば２つのロードロック室１３０Ａ，１３０Ｂ）が接続されている。また、大気搬送室１２０のＥＦＥＭ１１０及びロードロック室１３０が接続されていない側には、第１処理ユニット１５０（例えば４つの処理ユニット１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃ，１５０Ｄ）が接続されている。大気搬送室１２０は、ＥＦＥＭ１１０、ロードロック室１３０、及び第１処理ユニット１５０の間でウエハを搬送する搬送機構（図示せず）を有する。搬送機構は、ＥＦＥＭ１１０、ロードロック室１３０、及び第１処理ユニット１５０の間でウエハを搬送することが可能であればその構成は限定されず、例えば１本又は複数本の多関節アームであってよい。大気搬送室１２０の上面側には、例えばファンフィルタユニット（図示せず）が設けられ、大気搬送室１２０内は、陽圧の清浄空気雰囲気（例えば不活性ガス雰囲気）の空間となっている。

【0086】

ロードロック室１３０は、大気搬送室１２０と真空搬送室１４０との間に設けられている。ロードロック室１３０は、内部雰囲気を常圧の大気雰囲気（常圧雰囲気）と真空雰囲気との間で切り替えることが可能な内圧可変室である。ロードロック室１３０の内部には、例えばウエハを載置する載置台（図示せず）が設けられている。ロードロック室１３０は、ウエハを大気搬送室１２０から真空搬送室１４０へ搬送する際、内部雰囲気を大気雰囲気に維持して大気搬送室１２０からウエハを受け取った後、内部雰囲気を減圧して真空搬送室１４０へウエハを搬送する。一方、ウエハを真空搬送室１４０から大気搬送室１２０へ搬送する際、内部雰囲気を真空雰囲気に維持して真空搬送室１４０からウエハを受け取った後、内部雰囲気を大気雰囲気まで昇圧して大気搬送室１２０へウエハを搬送する。ロードロック室１３０と大気搬送室１２０とは、開閉自在なゲートバルブ（図示せず）で仕切られている。また、ロードロック室１３０と真空搬送室１４０とは、開閉自在なゲートバルブ（図示せず）で仕切られている。

【0087】

真空搬送室１４０は、平面視において略四角形状を有する。真空搬送室１４０は、真空室からなり、内部にロードロック室１３０と第２処理ユニット１６０（例えば８つの処理ユニット１６０Ａ〜１６０Ｈ）との間でウエハを搬送する搬送機構（図示せず）が配置されている。搬送機構は、ロードロック室１３０と第２処理ユニット１６０との間でウエハを搬送することが可能であればその構成は限定されない。搬送機構は、例えば真空搬送室１４０の底部に長手方向に沿って延びる移動を構成する走行レールと、走行レールに案内されながら上記長手方向に移動自在に支柱部と、支柱部に設けられた例えば１本又は複数本の多関節アームとを含む構成であってよい。

【0088】

第１処理ユニット１５０は、大気搬送室１２０に接続されている。第１処理ユニット１５０は、図１１及び図１２に示す例では、大気搬送室１２０のＥＦＥＭ１１０及びロードロック室１３０が接続されていない側の一方の側面に高さ方向に２段に配置された２つの処理ユニット１５０Ａ，１５０Ｂと、他方の側面に高さ方向に２段に配置された２つの処理ユニット１５０Ｃ，１５０Ｄと、を有する。但し、第１処理ユニット１５０の数は４つに限定されるものではなく、３つ以下であってもよく、５つ以上であってもよい。第１処理ユニット１５０は、大気雰囲気下でウエハに対して、洗浄、後処理、膜厚測定等の大気処理を施す処理室（図示せず）を有する。

【0089】

大気搬送室１２０と第１処理ユニット１５０の処理室との間には、接続部１２３が設けられている。接続部１２３は、図４から図８を参照して説明した接続部２３と同様の構成であってよい。すなわち、接続部１２３は、第１処理ユニット１５０が着脱可能に、大気搬送室１２０と第１処理ユニット１５０の処理室とを接続することができる。言い換えると、第１処理ユニット１５０の処理室が接続部１２３に接続されることにより、第１処理ユニット１５０が大気搬送室１２０に装着され、第１処理ユニット１５０の処理室を接続部１２３から切り離すことにより、第１処理ユニット１５０の大気搬送室１２０に対する装着を解除することができる。また、接続部１２３は、大気搬送室１２０と第１処理ユニット１５０の処理室とを連通する開口部２３Ａと、開口部２３Ａを開閉する開閉機構９０とを有する（図４〜図７を参照）。

【0090】

第２処理ユニット１６０は、真空搬送室１４０に接続されている。第２処理ユニット１６０は、図１１及び図１２に示す例では、真空搬送室１４０の長手方向に沿った一方の側面に４つの処理ユニット１６０Ａ，１６０Ｂ，１６０Ｃ，１６０Ｄが接続され、他方の側面に４つの処理ユニット１６０Ｅ，１６０Ｆ，１６０Ｇ，１６０Ｈが接続されている。但し、第２処理ユニット１６０の数は８つに限定されるものではなく、７つ以下であってもよく、９つ以上であってもよい。また、第２処理ユニット１６０は、前述した処理ユニットＵと同様に高さ方向に複数段に配置されていてもよい。第２処理ユニット１６０は、真空雰囲気下でウエハに対して成膜、エッチング等の真空処理を施す処理室（図示せず）を有する。処理室には、処理対象のウエハが載置される載置台や、処理室内に成膜やエッチングに用いられる処理ガスの供給を行う各種処理ガス供給部やプラズマを利用した成膜を行う場合のプラズマ発生機構等（いずれも図示せず）が設けられている。また、第２処理ユニット１６０と真空搬送室１４０とは、開閉自在なゲートバルブ（図示せず）で仕切られている。

【0091】

以上に説明した本発明の別の実施形態に係る基板処理装置によれば、図１から図１０を参照して説明した実施形態と同様の効果が奏される。

【0092】

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
本国際出願は、２０１７年３月２４日に出願した日本国特許出願第２０１７−０５９８１４号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。

【符号の説明】

【0093】

Ｕ 処理ユニット
２０ 基板搬送室
２３ 接続部
２３Ａ 開口部
２５ 傾斜面
２９ 収納部
３０ ロードロック室
３４ 連結口部
４０ 処理室
９０ 開閉機構
９１ シャッター
９１Ａ シール部
９２ ロータリーアクチュエータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】