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特許7404412統合バッファを備えたウエハ搬送アセンブリ
(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】
(24)【登録日】2023-12-15
(45)【発行日】2023-12-25
(54)【発明の名称】統合バッファを備えたウエハ搬送アセンブリ
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/677 20060101AFI20231218BHJP
   B65G 49/07 20060101ALI20231218BHJP
   B65G 1/00 20060101ALI20231218BHJP
   H01L 21/3065 20060101ALN20231218BHJP
   B65G 47/90 20060101ALN20231218BHJP
【FI】
H01L21/68 A
B65G49/07 C
B65G1/00 543A
H01L21/302 101G
B65G47/90 B
【請求項の数】 15
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022015338
(22)【出願日】2022-02-03
(62)【分割の表示】P 2016201375の分割
【原出願日】2016-10-13
(65)【公開番号】P2022058860
(43)【公開日】2022-04-12
【審査請求日】2022-03-04
(31)【優先権主張番号】14/887,935
(32)【優先日】2015-10-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】592010081
【氏名又は名称】ラム リサーチ コーポレーション
【氏名又は名称原語表記】LAM RESEARCH CORPORATION
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ジョン・ダウガティ
(72)【発明者】
【氏名】デイビッド・トラッセル
(72)【発明者】
【氏名】マイケル・ケロッグ
(72)【発明者】
【氏名】クリストファー・ピーナ
(72)【発明者】
【氏名】リチャード・グールド
(72)【発明者】
【氏名】クレイ・クンケル
【審査官】杢 哲次
(56)【参考文献】
【文献】特開2013-254796(JP,A)
【文献】特開2006-93710(JP,A)
【文献】特開2008-147616(JP,A)
【文献】特開2013-143413(JP,A)
【文献】特開2003-257870(JP,A)
【文献】国際公開第2001/63250(WO,A1)
【文献】特開2003-42399(JP,A)
【文献】特開2001-237297(JP,A)
【文献】特開2003-243281(JP,A)
【文献】特開2010-16144(JP,A)
【文献】特開2005-11936(JP,A)
【文献】国際公開第2012/017653(WO,A1)
【文献】特開2000-183019(JP,A)
【文献】特開2012-190832(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/677
B65G 49/07
B65G 1/00
H01L 21/3065
B65G 47/90
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板処理ツールであって、
第1ウエハ搬送モジュールを有するウエハ搬送アセンブリであって、前記基板処理ツールにおいて、所定方向に基板を搬送するよう構成されたウエハ搬送アセンブリと、
前記ウエハ搬送アセンブリの下に規定されたサービストンネルと、
前記サービストンネルを挟んで互いに対向する位置に配置された第1処理モジュールおよび第2処理モジュールを有する複数の処理モジュールであって、前記第1ウエハ搬送モジュールの外側は、それぞれ、前記第1処理モジュールおよび前記第2処理モジュールに接続されている、複数の処理モジュールと、
を備え、
前記サービストンネルは、前記ウエハ搬送アセンブリの下の前記基板処理ツールの前端から前記基板処理ツールの後端まで前記所定方向に沿って伸びており、かつ前記ウエハ搬送アセンブリの下側と、前記ウエハ搬送アセンブリの下に配置されたサービスフロアとの間に規定された垂直寸法を有し、
前記サービスフロアは、工場フロアの高さよりも低い高さに規定されている
板処理ツール。
【請求項2】
請求項1に記載の基板処理ツールであって、
前記サービストンネルの前記垂直寸法は、183cm~244cmの範囲である、基板処理ツール。
【請求項3】
請求項1に記載の基板処理ツールであって、
前記サービスフロアの前記高さは、前記工場フロアの前記高さより低い30.5cm~61cmである、基板処理ツール。
【請求項4】
請求項1に記載の基板処理ツールであって、
前記ウエハ搬送アセンブリは、第2ウエハ搬送モジュールを備え、
前記複数の処理モジュールは、前記サービストンネルを挟んで互いに対向する位置に第3処理モジュールおよび第4処理モジュールを備え、前記第2ウエハ搬送モジュールの外側は、それぞれ、前記第2処理モジュールおよび前記第3処理モジュールに接続され、
前記第1ウエハ搬送モジュールおよび前記第2ウエハ搬送モジュールは、前記ウエハ搬送アセンブリ内で制御された環境を提供する連続的なウエハ搬送空間を規定する、基板処理ツール。
【請求項5】
請求項4に記載の基板処理ツールであって、さらに、
前記ウエハ搬送アセンブリ内の前記連続的なウエハ搬送空間の前記第1ウエハ搬送モジュールと前記第2ウエハ搬送モジュールとの間に配置されたバッファモジュールを備える、基板処理ツール。
【請求項6】
請求項5に記載の基板処理ツールであって、
前記バッファモジュールは、第1バッファスタックを有する、基板処理ツール。
【請求項7】
請求項6に記載の基板処理ツールであって、
前記第1バッファスタックの第1部分は、複数の第1ウエハ格納スロットを規定し、前記複数の第1ウエハ格納スロットの各々の間に規定された1または複数のセパレータを有し、前記第1バッファスタックの第2部分は、各々の間に規定されたセパレータを有していない複数の第2ウエハ格納スロットを規定する、基板処理ツール。
【請求項8】
請求項7に記載の基板処理ツールであって、
前記第1ウエハ搬送モジュールおよび前記第2ウエハ搬送モジュールの少なくともいずれかは、シーズニングウエハおよびカバーウエハの少なくともいずれかを前記第1バッファスタックの前記第2部分に格納し、処理済みウエハおよび未処理ウエハの少なくともいずれかを前記第1バッファスタックの前記第1部分に格納する、基板処理ツール。
【請求項9】
請求項6に記載の基板処理ツールであって、さらに、
第2バッファスタックを備え、
前記第2バッファスタックの第1部分は、複数の第1ウエハ格納スロットを規定し、前記複数の第1ウエハ格納スロットの各々の間に規定された1または複数のセパレータを有し、
前記第2バッファスタックの第2部分は、各々の間に規定されたセパレータを有していない複数の第2ウエハ格納スロットを規定し、
前記第1ウエハ搬送モジュールおよび前記第2ウエハ搬送モジュールの少なくともいずれかは、未処理ウエハおよび処理済みウエハの少なくともいずれかを前記第2バッファスタックの前記第1部分に格納し、シーズニングウエハおよびカバーウエハの少なくともいずれかを前記第2バッファスタックの前記第2部分に格納する、基板処理ツール。
【請求項10】
請求項4に記載の基板処理ツールであって、さらに、
工場フロアの上方の前記ウエハ搬送アセンブリの側面に沿って、前記第1処理モジュール、前記第2処理モジュール、前記第3処理モジュール、および前記第4処理モジュールを支持するよう構成された少なくとも2対の処理モジュールフレームを備える、基板処理ツール。
【請求項11】
請求項1に記載の基板処理ツールであって、
前記ウエハ搬送アセンブリは、装置フロントエンドモジュール(EFEM)に向かって方向付けられた第1端と、前記第1端の反対側の第2端とを有する、基板処理ツール。
【請求項12】
請求項11に記載の基板処理ツールであって、
前記ウエハ搬送アセンブリの前記第1端は、前記EFEMに対するアクセスを制御するロードロックに接続するよう構成され、前記サービストンネルの第1端は、実質的に前記EFEMまで伸びる、基板処理ツール。
【請求項13】
請求項1に記載の基板処理ツールであって、さらに、
前記ウエハ搬送アセンブリに配置され、前記第1処理モジュールおよび前記第2処理モジュールにガス混合物を供給するよう構成された少なくとも2対のガスボックスと、
前記第1処理モジュールおよび前記第2処理モジュールを選択的に排気するよう配置された排気ダクトと、を備え、
前記少なくとも2対のガスボックスは、ガスが前記少なくとも2対のガスボックスから前記排気ダクトに排気されるように、その表面に沿って穿孔を有する、基板処理ツール。
【請求項14】
請求項13に記載の基板処理ツールであって、さらに、
前記少なくとも2対のガスボックスにガス混合物を供給するよう構成された複数のガスラインであって、前記複数のガスラインの各々は、前記排気ダクトを通って前記少なくとも2対のガスボックスまで延びる、複数のガスラインを備える、基板処理ツール。
【請求項15】
請求項14に記載の基板処理ツールであって、
前記複数のガスラインの各々は、前記排気ダクト内で前記ウエハ搬送アセンブリの外側の領域から前記ウエハ搬送アセンブリの内側の領域まで延びる、基板処理ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本実施形態は、半導体ウエハ処理設備に関し、特に、マルチチャンバ処理ツールシステム、装置、および、関連方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造工場(一般に「工場」と呼ぶ)では、空間が限られていて高価であり、容易に拡張できない。したがって、最大の生産性を達成するために、効率的な空間利用が望まれる。ただし、メンテナンスおよびサービスのために工場内の設備に十分なアクセスを提供する必要もある。
【0003】
本発明の実施形態は、このような課題に対処するものである。
【発明の概要】
【0004】
本開示の実施形態は、コンパクトなクラスタツールアーキテクチャに関連する方法、装置、および、システムを提供する。アーキテクチャは、基板搬送アセンブリの下方に規定されたサービストンネルを備え、サービストンネルは、工場フロアの高さよりも低いサブフロア空間を利用する。また、ウエハ搬送アセンブリは、コンパクトなフットプリントを達成するように配置されると共にウエハ搬送アセンブリを通してのウエハ移動の構成に柔軟性を提供する複数のバッファを備えうる。
【0005】
本開示の実施形態によれば、ウエハを処理するためのクラスタツールシステムが提供されており:クラスタツールシステムの縦軸に沿って伸び、装置フロントエンドモジュール(EFEM)に向かって方向付けられた前端を有し、前端の反対側の後端を有するウエハ搬送アセンブリと;ウエハ搬送アセンブリの第1側面に沿ってウエハ搬送アセンブリに接続された少なくとも2つの処理モジュールであって、ウエハ搬送アセンブリは、第1側面に沿って接続された少なくとも2つの処理モジュールまでおよび処理モジュールからウエハを搬送するよう構成されている処理モジュールと;ウエハ搬送アセンブリの第2側面に沿ってウエハ搬送アセンブリに接続された少なくとも2つの処理モジュールであって、ウエハ搬送アセンブリは、第2側面に沿って接続された少なくとも2つの処理モジュールまでおよび処理モジュールからウエハを搬送するよう構成されている処理モジュールと;ウエハ搬送アセンブリの下に規定されたサービストンネルであって、サービストンネルは、クラスタツールシステムの縦軸に沿ってウエハ搬送アセンブリの前端から後端まで伸び、サービストンネルは、ウエハ搬送アセンブリの下側と、ウエハ搬送アセンブリの下に配置されたサービスフロアとの間に規定された垂直寸法を有し、サービスフロアは、クラスタツールシステムが配置された工場フロアの高さよりも低い高さに規定されているサービストンネルとを備える。
【0006】
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、縦軸に沿って互いに接続された少なくとも2つのウエハ搬送モジュールを備えており、ウエハ搬送モジュールの各々は、ウエハ搬送アセンブリの第1側面に沿って接続された処理モジュールの1つに接続し、ウエハ搬送モジュールの各々は、ウエハ搬送アセンブリの第2側面に沿って接続された処理モジュールの1つに接続している。
【0007】
いくつかの実施形態において、クラスタツールシステムは、さらに:ウエハ搬送アセンブリの第1側面に沿って接続された少なくとも2つの処理モジュールを支持するよう構成され、さらに、工場フロア上に位置するよう構成された少なくとも2つの処理モジュールフレームと;ウエハ搬送アセンブリの第1側面に沿って接続された少なくとも2つの処理モジュールを支持するよう構成され、さらに、工場フロア上に位置するよう構成された少なくとも2つの処理モジュールフレームとを備える。
【0008】
いくつかの実施形態において、階段セットが、実質的にウエハ搬送アセンブリの後端の下に規定されたサービストンネルの後端に規定されており、階段セットは、工場フロアからサービスフロアに下りる経路を規定するよう構成されている。
【0009】
いくつかの実施形態において、サービスフロアの高さは、工場フロアの高さより低い約1フィート(30.5cm)~2フィート(61cm)である。
【0010】
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリの前面は、EFEMに対するアクセスを制御するロードロックに接続するよう構成されており、サービストンネルの前端は、実質的にEFEMまで伸びている。
【0011】
いくつかの実施形態において、サービストンネルの高さは、約6フィート(183cm)~8フィート(244cm)である。
【0012】
いくつかの実施形態において、サービストンネルの第1側面は、ウエハ搬送アセンブリの第1側面に沿って接続された処理モジュールへのアクセスを提供し、サービストンネルの第2側面は、ウエハ搬送アセンブリの第2側面に沿って接続された処理モジュールへのアクセスを提供する。
【0013】
いくつかの実施形態において、サービストンネルの第1側面は、ウエハ搬送アセンブリの第1側面に沿って接続された処理モジュールのために規定された1または複数のガスボックスへのアクセスを提供し、サービストンネルの第2側面は、ウエハ搬送アセンブリの第2側面に沿って接続された処理モジュールのために規定された1または複数のガスボックスへのアクセスを提供する。
【0014】
いくつかの実施形態において、サービストンネルは、SEMI E72規格に準拠している。
【0015】
本開示の実施形態によれば、ウエハを処理するためのクラスタツールシステムが提供されており:クラスタツールシステムの縦軸に沿って伸び、装置フロントエンドモジュール(EFEM)に向かって方向付けられた前端を有し、前端の反対側の後端を有するウエハ搬送アセンブリと;ウエハ搬送アセンブリの第1側面に沿ってウエハ搬送アセンブリに接続された少なくとも2つの処理モジュールであって、ウエハ搬送アセンブリは、第1側面に沿って接続された少なくとも2つの処理モジュールまでおよび処理モジュールからウエハを搬送するよう構成されている処理モジュールと;ウエハ搬送アセンブリの第2側面に沿ってウエハ搬送アセンブリに接続された少なくとも2つの処理モジュールであって、ウエハ搬送アセンブリは、第2側面に沿って接続された少なくとも2つの処理モジュールまでおよび処理モジュールからウエハを搬送するよう構成されている処理モジュールと;ウエハ搬送アセンブリの下に規定されたサービストンネルであって、サービストンネルは、クラスタツールシステムの縦軸に沿ってウエハ搬送アセンブリの前端から後端まで伸び、サービストンネルは、ウエハ搬送アセンブリの下側と、ウエハ搬送アセンブリの下に配置されたサービスフロアとの間に規定された垂直寸法を有し、サービスフロアは、クラスタツールシステムが配置された工場フロアの高さよりも低い高さに規定され、サービスフロアの高さは、工場フロアの高さより低い約1フィート(30cm)~2フィート(60cm)であるサービストンネルと;ウエハ搬送アセンブリの第1側面に沿って接続された少なくとも2つの処理モジュールを支持するよう構成され、さらに、工場フロア上に位置するよう構成された少なくとも2つの処理モジュールフレームと;ウエハ搬送アセンブリの第1側面に沿って接続された少なくとも2つの処理モジュールを支持するよう構成され、さらに、工場フロア上に位置するよう構成された少なくとも2つの処理モジュールフレームと;サービストンネルの高さは、サービスフロアの高さおよび処理モジュールフレームの高さによって規定され、サービストンネルの高さは、約6フィート(180cm)~8フィート(240cm)である。
【0016】
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、縦軸に沿って互いに接続された少なくとも2つのウエハ搬送モジュールを備えており、ウエハ搬送モジュールの各々は、ウエハ搬送アセンブリの第1側面に沿って接続された処理モジュールの1つに接続し、ウエハ搬送モジュールの各々は、ウエハ搬送アセンブリの第2側面に沿って接続された処理モジュールの1つに接続している。
【0017】
いくつかの実施形態において、階段セットが、実質的にウエハ搬送アセンブリの後端の下に規定されたサービストンネルの後端に規定されており、階段セットは、工場フロアからサービスフロアに下りる経路を規定するよう構成されている。
【0018】
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリの前面は、EFEMに対するアクセスを制御するロードロックに接続するよう構成されており、サービストンネルの前端は、実質的にEFEMまで伸びている。
【0019】
いくつかの実施形態において、サービストンネルの第1側面は、ウエハ搬送アセンブリの第1側面に沿って接続された処理モジュールへのアクセスを提供し、サービストンネルの第2側面は、ウエハ搬送アセンブリの第2側面に沿って接続された処理モジュールへのアクセスを提供する。
【0020】
いくつかの実施形態において、サービストンネルの第1側面は、ウエハ搬送アセンブリの第1側面に沿って接続された処理モジュールのために規定された1または複数のガスボックスへのアクセスを提供し、サービストンネルの第2側面は、ウエハ搬送アセンブリの第2側面に沿って接続された処理モジュールのために規定された1または複数のガスボックスへのアクセスを提供する。
【0021】
いくつかの実施形態において、サービストンネルは、SEMI E72規格に準拠している。
【0022】
本開示の実施形態によれば、ウエハ搬送アセンブリが提供されており:第1ウエハ搬送モジュールと;第2ウエハ搬送モジュールと;第1および第2ウエハ搬送モジュールの間に接続されたバッファモジュールであって、第1ウエハ搬送モジュール、第2ウエハ搬送モジュール、および、バッファモジュールは、単一方向軸に整列され、バッファモジュールは、第1バッファスタックおよび第2バッファスタックを有し、第1バッファスタックは、単一方向軸の第1側に配置されたバッファモジュールの第1側端に配置され、第2バッファスタックは、単一方向軸の第2側に配置されたバッファモジュールの第2側端に配置されている、バッファモジュールとを備え、単一方向軸の第1側に配置された第1ウエハ搬送モジュールの第1側は、第1処理モジュールに接続するよう構成され、単一方向軸の第1側に配置された第2ウエハ搬送モジュールの第1側は、第2処理モジュールに接続するよう構成され、バッファモジュールの第1側端は、第1および第2ウエハ搬送モジュールと第1および第2処理モジュールとの間に入れ子状に配置された第1側面突起を規定し、単一方向軸の第2側に配置された第1ウエハ搬送モジュールの第2側は、第3処理モジュールに接続するよう構成され、単一方向軸の第2側に配置された第2ウエハ搬送モジュールの第2側は、第4処理モジュールに接続するよう構成され、バッファモジュールの第2側端は、第1および第2ウエハ搬送モジュールと第3および第4処理モジュールとの間に入れ子状に配置された第2側面突起を規定し、第1ウエハ搬送モジュール、第2ウエハ搬送モジュール、および、バッファモジュールは、連続的な制御環境を規定するよう構成されている。
【0023】
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、第1または第3処理モジュールの一方から、第1ウエハ搬送モジュール、第1または第2バッファスタックの一方、第2ウエハ搬送モジュール、第2または第4処理モジュールの一方まで、ウエハのための搬送路を規定するよう構成されている。
【0024】
いくつかの実施形態において、第1および第2バッファスタックの各々は、約5~10のウエハを格納するよう構成されている。
【0025】
いくつかの実施形態において、制御環境は、真空制御された環境によって規定される。
【0026】
いくつかの実施形態において、第1および第2バッファスタックは、複数のウエハ格納スロットを規定し、ウエハ格納スロットの少なくとも1つは、ウエハ搬送アセンブリによって規定された制御環境内でカバーウエハを格納するよう構成されている。
【0027】
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、さらに、第2搬送モジュールに接続され、単一方向軸に沿って整列された第2バッファモジュールを備えており、第2バッファモジュールは、単一方向軸の第1側に配置された第2バッファモジュールの第1側端に位置する第3バッファスタックと、単一方向軸の第2側に配置された第2バッファモジュールの第2側端に位置する第4バッファスタックとを有する。
【0028】
いくつかの実施形態において、第2バッファモジュールの第1側端は、第1側面突起を規定し、第2バッファモジュールの第2側端は、第4側面突起を規定する。
【0029】
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、さらに、第2バッファモジュールに接続され、単一方向軸に沿って整列された第3ウエハ搬送モジュールを備えており、単一方向軸の第1側に配置された第3ウエハ搬送モジュールの第1側は、第5処理モジュールに接続するよう構成され、単一方向軸の第2側に配置された第3ウエハ搬送モジュールの第2側は、第6処理モジュールに接続するよう構成されている。
【0030】
いくつかの実施形態において、第3側面突起は、第2および第3ウエハ搬送モジュールと第2および第5処理モジュールとの間に入れ子状に配置され、第4側面突起は、第2および第3ウエハ搬送モジュールと第4および第6処理モジュールとの間に入れ子状に配置されている。
【0031】
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、ウエハ搬送アセンブリの前端からウエハ搬送アセンブリの後端まで伸びるサービストンネルの上に規定されている。
【0032】
本開示の実施形態によれば、ウエハ搬送アセンブリが提供されており:ハウジングと;ハウジング内に配置された第1ウエハ搬送ロボットと;ハウジング内に配置された第2ウエハ搬送ロボットと;ハウジング内に配置され、第1および第2ウエハ搬送ロボットの間に位置する第1および第2バッファスタックとを備え;第1インターフェースが、ハウジングの第1側に沿って規定され、第1処理モジュールに接続するよう構成され;第2インターフェースが、ハウジングの第1側に沿って規定され、第2処理モジュールに接続するよう構成され;第1側面突起が、ハウジングの第1側に沿って第1および第2インターフェースの間に規定され、第1側面突起は、第1バッファスタックの位置を規定し、第1および第2ウエハ搬送ロボットと第1および第2処理モジュールとの間に入れ子状に配置され;第3インターフェースが、ハウジングの第2側に沿って規定され、第3処理モジュールに接続するよう構成され;第4インターフェースが、ハウジングの第2側に沿って規定され、第4処理モジュールに接続するよう構成され;第2側面突起が、ハウジングの第2側に沿って第3および第4インターフェースの間に規定され、第2側面突起は、第2バッファスタックの位置を規定し、第1および第2ウエハ搬送ロボットと第3および第4処理モジュールとの間に入れ子状に配置され;ウエハ搬送アセンブリは、連続的な制御環境を規定する。
【0033】
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、第1または第3処理モジュールの一方から、第1ウエハ搬送ロボット、第1または第2バッファスタックの一方、第2ウエハ搬送ロボット、第2または第4処理モジュールの一方まで、ウエハのための搬送路を規定するよう構成されている。
【0034】
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、さらに、真空源に接続するためのコネクタを備えており、連続的な制御環境は、真空制御された環境によって規定される。
【0035】
いくつかの実施形態において、第1バッファスタックの上側部分が、複数の第1ウエハ格納スロットを規定し、第1バッファスタックの上側部分は、複数の第1ウエハ格納スロットの各々の間に規定された1または複数のセパレータを有し;第1バッファスタックの下側部分が、複数の第2ウエハ格納スロットを規定し、第1バッファスタックの下側部分は、複数の第2ウエハ格納スロットの各々の間に規定されたセパレータを有していない。
【0036】
いくつかの実施形態において、第1バッファスタックの下側部分は、1または複数のカバーウエハまたはシーズニングウエハを格納するよう構成されている。
【0037】
いくつかの実施形態において、第1および第2バッファスタックの各々は、約5~10のウエハを格納するよう構成されている。
【0038】
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、ウエハ搬送アセンブリの前端からウエハ搬送アセンブリの後端まで伸びるサービストンネルの上に規定されている。
【0039】
本開示の実施形態によれば、ロードロックアセンブリが提供されており:装置フロントエンドモジュール(EFEM)とウエハ搬送モジュールとの間を接続するよう構成された第1ロードロックであって、EFEMは実験室周囲条件に維持され、ウエハ搬送モジュールは真空条件に維持され、ウエハ搬送モジュールはウエハ搬送アセンブリの一部であり、ウエハ搬送アセンブリは、ウエハ搬送アセンブリに接続された1または複数の処理モジュールにまでおよび処理モジュールからウエハを搬送するよう構成されている第1ロードロックと;第1ロードロックの上に配置され、EFEMとウエハ搬送モジュールとの間を接続するよう構成された第2ロードロックと;第2ロードロックの上に配置された後処理モジュールであって、ウエハ搬送アセンブリに接続された処理モジュールの少なくとも1つで処理された処理済みウエハに後処理動作を実施するよう構成され、ウエハ搬送モジュールに接続するよう構成されている後処理モジュールとを備える。
【0040】
いくつかの実施形態において、後処理モジュールは、第2ロードロックの上に積み重ねられ、第2ロードロックは、第1ロードロックの上に積み重ねられている。
【0041】
いくつかの実施形態において、第1ロードロックは、EFEMからウエハ搬送モジュール内にウエハを移動させるよう構成され;第2ロードロックは、ウエハ搬送モジュールからEFEMにウエハを移動させるよう構成されている。
【0042】
いくつかの実施形態において、後処理モジュールは、剥離処理または不動態化処理を処理済みウエハに実行するよう構成されている。
【0043】
いくつかの実施形態において、ロードロックアセンブリは、さらに:第1ロードロックに隣接して配置され、EFEMとウエハ搬送モジュールとの間を接続するよう構成された第3ロードロックと;第3ロードロックの上に第2ロードロックに隣接して配置され、EFEMとウエハ搬送モジュールとの間を接続するよう構成された第4ロードロックと;第4ロードロックの上に配置された第2後処理モジュールであって、処理済みウエハに後処理動作を実施するよう構成され、ウエハ搬送モジュールに接続するよう構成されている第2後処理モジュールとを備える。
【0044】
いくつかの実施形態において、第2後処理モジュールは、第4ロードロックの上に積み重ねられ、第4ロードロックは、第3ロードロックの上に積み重ねられている。
【0045】
いくつかの実施形態において、第1および第2ロードロックは、EFEMからウエハ搬送モジュール内にウエハを移動させるよう構成され;第3および第4ロードロックは、ウエハ搬送モジュールからEFEMにウエハを移動させるよう構成されている。
【0046】
本開示の実施形態によれば、システムが提供されており:装置フロントエンドモジュール(EFEM)と;第1処理モジュールおよび第2処理モジュールに接続するよう構成されたウエハ搬送モジュールと、第1および第2処理モジュールにウエハを移動させると共に第1および第2処理モジュールからウエハを移動させるためのロボットとを備えたウエハ搬送アセンブリと;EFEMとウエハ搬送モジュールの前面との間に接続され、EFEMからウエハ搬送モジュールにウエハを移動させるよう構成された第1ロードロックおよび第2ロードロックと;EFEMとウエハ搬送モジュールの前面との間に接続され、ウエハ搬送モジュールからEFEMにウエハを移動させるよう構成された第3ロードロックおよび第4ロードロックとを備える。
【0047】
いくつかの実施形態において、第1および第2ロードロックは、スタック構成で配置され;第3および第4ロードロックは、第1および第2ロードロックに隣接して、スタック構成で配置されている。
【0048】
いくつかの実施形態において、システムは、さらに:ウエハ搬送モジュールの前面に接続され、処理済みウエハに後処理動作を実施するよう構成された第1後処理モジュールと;ウエハ搬送モジュールの前面に接続され、処理済みウエハに後処理動作を実施するよう構成された第2後処理モジュールとを備える。
【0049】
いくつかの実施形態においてて、第1または第2処理モジュールは、エッチング動作を実施するよう構成され、第1または第2処理モジュールは、エッチング動作の実施後に剥離動作を実施するよう構成されている。
【0050】
いくつかの実施形態において、ロボットは、エッチング動作の実施に向けて、第1ロードロックから第1処理モジュールにウエハを搬送し、その後、剥離動作の実施に向けて、第1処理モジュールから第1後処理モジュールにウエハを搬送し、その後、ウエハ搬送アセンブリから出すために、第1後処理モジュールから第3ロードロックにウエハを搬送するよう構成されている。
【0051】
本開示の実施形態によれば、ウエハを処理するための方法が提供されており:装置フロントエンドモジュール(EFEM)から第1ロードロックを通してウエハ搬送アセンブリにウエハを搬送する工程であって、第1ロードロックは、EFEMとウエハ搬送アセンブリとの間に接続されている工程と;ウエハに処理動作を実施するよう構成され、ウエハ搬送アセンブリに接続された処理モジュールに、ウエハを移動させる工程と;処理動作の実施後に、ウエハに後処理動作を実施するよう構成された後処理モジュールにウエハを移動させる工程であって、後処理モジュールは、ウエハ搬送アセンブリに接続され、第1ロードロックと共に垂直スタック構成で配置されている工程と、後処理動作の実施後に、後処理モジュールから、ウエハ搬送アセンブリに接続された第2ロードロックを通して、EFEMに、ウエハを移動させる工程であって、第2ロードロックは、EFEMとウエハ搬送アセンブリとの間に接続されている工程とを備える。
【0052】
いくつかの実施形態において、処理動作はエッチング動作であり、後処理動作は剥離動作である。
【0053】
いくつかの実施形態において、第2ロードロックは、第1ロードロックと垂直スタック構成で配置されている。
【0054】
いくつかの実施形態において、第2ロードロックは、第1ロードロックおよび不動態化モジュールによって規定された垂直スタック構成に隣接して配置されている。
【図面の簡単な説明】
【0055】
図1A】本開示の実施形態に従って、ウエハを処理するためのクラスタツールの一部を断面にて示す概念図。
【0056】
図1B】本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムを示す斜視図。
【0057】
図1C】本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムを示す斜視図。
【0058】
図1D】本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムを示す断面図。
【0059】
図1E】本開示の実施形態に従って、ウエハを処理するためのクラスタツールの一部を断面にて示す概念図。
【0060】
図1F】本開示の実施形態に従って、ウエハを処理するためのクラスタツールを一部破断して示す図。
【0061】
図2】本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムの俯瞰図において、システムの様々な装置の断面を示す概念図。
【0062】
図3A】は、本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送アセンブリを示す斜視図。
【0063】
図3B】本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送アセンブリの内部が見えるように、カバープレートを取り外した図3Aのウエハ搬送アセンブリを示す斜視図。
【0064】
図4A】本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送モジュールを示す斜視図。
【0065】
図4B】本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送モジュール102と、それに取り付けられたバッファモジュール410とを示す斜視図。
【0066】
図5】本開示の実施形態に従って、バッファスタック500を断面にて示す概念図。
【0067】
図6】本開示の実施形態に従って、バッファスタックを示すバッファモジュールの一部の断面図。
【0068】
図7】本開示の実施形態に従って、システムの様々な構成要素を通して移動される時のウエハの向きを示したクラスタツールシステムの説明図。
【0069】
図8】本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムの一部を示す断面図。
【0070】
図9】本開示の実施形態に従って、統合された後処理モジュールを備えたロードロックの構成を示す概念図。
【0071】
図10】本開示のシステムを制御するための制御モジュールを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【0072】
本開示の実施形態は、ウエハ搬送アセンブリの下方に規定されたサービストンネルの形態でSEMI準拠のアクセス空間を備えたコンパクトなフットプリントのクラスタツールアーキテクチャに関する方法、装置、および、システムを提供する。ウエハ搬送アセンブリは、さらに、いくつかのバッファを備えてよく、バッファは、ウエハ搬送アセンブリの残り部分と同じ制御環境(例えば、真空条件)に維持され、ウエハ搬送アセンブリを通してのウエハ移動を構成するために大きい柔軟性を提供する。本実施形態は、処理、装置、システム、デバイス、材料、または、方法など、種々の形態で実施できることを理解されたい。以下に、いくつかの実施形態を記載する。
【0073】
図1Aは、本開示の実施形態に従って、ウエハを処理するためのクラスタツールの一部を示す断面概念図である。図の実施形態では、工場フロア116が図示されており、その上に装置が配置されうる。工場フロア116は、下層のサブフロア120に支持された高床のフロアとして規定される。工場フロア116は、一連のタイルによって規定されてよく、タイルは、タイルを通る空気流が工場環境から粒子を除去することを可能にするように孔あきであってよい。タイルは、サブフロア120の上方に支柱118によって支持される。いくつかの実施形態において、工場フロアとサブフロア120との間の距離は、約2フィート(約60センチメートル)である。いくつかの実施形態において、工場フロアとサブフロア120との距離は、約1.5~2.5フィート(約45~75センチメートル)の範囲である。いくつかの実施形態において、工場フロア116とサブフロア120との距離は、約1~4フィート(約0.3~1.2メートル)の範囲である。
【0074】
いくつかの実施形態において、サブフロア120は、コンクリートワッフルスラブによって規定される。工場フロア116とサブフロア120との間に規定されたサブフロア空間121は、処理ガスライン、真空ライン、電気/RFライン/フィード、データケーブル、液体供給ラインなど、様々な設備ラインを通すために利用できる。かかるラインの通過は、サブフロア120に沿ってよく、サブフロア120を通して下のフロアに伸びて、下のフロアに配置された補助装置への接続を可能にしてもよいことがわかる。
【0075】
処理モジュール100および106が、工場フロア116の上方の高い位置に配置される。より具体的には、図の実施形態において、処理モジュール100および106は、それぞれ、処理モジュールフレーム108および110によって支持されている。各処理モジュールフレームは、それぞれの処理モジュールを持ち上げることにより、処理モジュールの動作に必要な様々な設備および装置を収容するために処理モジュールの下の空間を提供するよう構成されている。処理モジュールの下に設備を置くことにより、動作に必要な水平空間が節約され、それは、所与のクラスタツールシステム内で処理モジュールを互いのより近くに配置することを可能にし、それにより、隣接するクラスタツールシステムを互いのより近くに配置することも可能にする。
【0076】
いくつかの実施形態において、処理モジュールフレームによって規定された処理モジュールの下の空間は、処理モジュールから下方に伸びる所定の垂直長さを有するRFフィードを収容するために最小限の高さを有するよう構成される。RFフィード構造は、処理モジュールのチャンバ内で上下に移動されるよう構成されたチャックに結合されることにより、RFフィード構造も上下に移動されるように構成されてよく、そのため、処理モジュールフレームは、かかる垂直移動を許容するのに十分な高さを提供するよう構成される。
【0077】
処理モジュールおよびクラスタツールシステムが、より緊密に詰められると、工場の所与の面積での装置およびクラスタツールシステムの数に対して、アクセス空間がより制限されるようになる。これは、装置へのアクセスが限られていることで、サービスまたは修理動作の実施がより困難になり、装置の一部または全体を分解または移動させるなど、必要な装置へのアクセスを得るためにさらなるステップが必要になりうるため、問題になりうる。かかるさらなるステップは、休止時間を増大させるため、コンパクトなフットプリント構成で達成される歩留まりの向上の一部を削減することになる。
【0078】
これらの問題に対処するために、本開示の実施形態によれば、クラスタツールのウエハ搬送モジュール(ウエハ搬送モジュール102など)の下方の空間に、サービストンネル124が提供される。サービストンネル124は、さらに、ウエハ搬送モジュール102の下方のサービスフロア122によって規定される。サービスフロア122は、工場フロア116よりも低いフロアであり、工場フロアより低いがサブフロア120より高い高さに規定される。したがって、サービスフロア122は、工場フロア116とサブフロア120との間に存在するサブフロア空間を活用し、この空間を利用してサービストンネル124にさらなる高さを提供する。サービストンネル124は、ウエハ搬送モジュール102とサービスフロア122との間に規定され、平均サイズ(約5~6フィート(約150~180cm))の人が立つのに十分な高さH1を有する。いくつかの実施形態において、高さH1は、約2~8フィート(約0.6~2.4メートル)の範囲である。いくつかの実施形態において、高さH1は、約5.5~7.5フィート(約1.7~2.3メートル)の範囲である。いくつかの実施形態において、高さH1は、約7フィート(約2.1メートル)である。
【0079】
本開示の実施形態に従って規定されたサービストンネル124およびクラスタツールアーキテクチャは、半導体製造装置のための空間要件を定めたSEMI(半導体製造装置材料協会)E72規格に準拠していることを理解されたい。
【0080】
図の実施形態では、ウエハ搬送モジュール102の一部であるロボットアクチュエータ104が、本開示の完全を期すために示されている。図のロボットアクチュエータ104は、ウエハ搬送モジュール102の本体から下方に伸びる略円筒形の構造であると考えられる。ロボットアクチュエータ104に隣接して(ロボットアクチュエータに対して前方、後方、および、側方)、サービストンネル空間の高さがサービスフロア122からウエハ搬送モジュール102の底部まで伸びており、平均的なサイズの人が障害なしに立つのに十分な高さH1を提供する。
【0081】
サービストンネル124は、処理モジュール100および106の間、さらに、処理モジュールフレーム108および110の間に規定されている。いくつかの実施形態において、それぞれ処理モジュール100および106に供給を行うガスボックス112および114が、サービストンネル124の側面に沿って配置されている。したがって、サービストンネル124は、幅W1を有しうる。いくつかの実施形態によれば、幅W1は、約2~6フィート(約0.6~1.8メートル)の範囲にある。いくつかの実施形態において、幅W1は、約2.5~4フィート(約0.7~1.3メートル)の範囲にある。いくつかの実施形態において、幅W1は、約3~3.5フィート(約0.9~1.1メートル)の範囲にある。処理モジュールフレームの内側向きの部分は、サービストンネルの側壁を規定する。
【0082】
サービストンネル124は、クラスタツールシステムの内部領域からクラスタツールシステムの装置へのアクセスを提供する。このアクセスは、クラスタツールシステムの処理モジュールおよびその他の装置が互いの非常に近くに配置されて、システムのフットプリントが削減されるため重要である。より具体的には、サービストンネル124は、ウエハ搬送モジュール102の下側ならびに処理モジュール100および106の内側へのアクセスを提供する。ガスボックス112および114は、それぞれ、処理モジュール100および106に供給するガスラインへのアクセスを提供する。ガスボックス112および114は、サービストンネルの側壁に沿って規定されており、サービストンネル124からアクセス可能である。
【0083】
サービストンネルの内部の高さH1は、工場フロア116の高さよりも低いサービスフロア122の深さD1、ならびに、処理モジュールフレーム108および110が処理モジュール100および106を持ち上げるよう構成された高さH2など、システムの様々な構成要素の垂直寸法によって規定される。サービスフロアの利用可能な深さは、サブフロアより高い工場フロアの高さ(すなわち、高さH1)に依存する。したがって、様々な実施形態において、サービスフロアの深さD1は、0~H1の値の範囲であってよい。いくつかの実施形態において、深さD1は、約0~4フィート(約0~60cm)の範囲である。いくつかの実施形態において、深さD1は、約1~2フィート(約30~60cm)の範囲である。いくつかの実施形態において、深さD1は、約1.5~1.8フィート(約45~55cm)の範囲である。
【0084】
いくつかの実施形態において、処理モジュールフレームの高さH2は、約2~6フィート(約0.6~1.8メートル)の範囲である。いくつかの実施形態において、高さH2は、約3~6フィート(約0.9~1.8メートル)の範囲である。いくつかの実施形態において、高さH2は、約2.5~4.5フィート(約0.8~1.4メートル)の範囲である。いくつかの実施形態におけるサービストンネル124は、1または複数のウエハ搬送モジュール(ウエハ搬送モジュール102など)によって規定されたウエハ搬送アセンブリの下方に規定される。いくつかの実施形態において、サービストンネルは、装置フロントエンドモジュール(EFEM)に規定されたフロントエンドから最後尾のウエハ搬送モジュールの背面によって規定れたバックエンドまで長く伸びる。サービストンネル124のサービスフロア122は、ウエハ搬送アセンブリの下方に配置されたピットを規定して、人がピット内で妨げられずに立つことを可能にするのに十分な垂直高さを提供するものであると、概念的に理解することができる。
【0085】
サービストンネル124へは、工場フロアへ開いたサービストンネルの後端から入ることができる。サービストンネル124への出入りの手段を提供するために、はしごまたはステップ/階段をサービストンネル124の後端に配置して、サービスフロア122から工場フロア116までの通路を規定できる。いくつかの実施形態において、開くと階段状になるが使用しない時に折りたたむこともできる折りたたみ式の脚立を提供してもよい。このように、必要な時に出入りのための階段が提供されるが、必要でない時には収容できるため、標準的なサービスフロア空間の要件を満たすためにサービスフロア空間を占有しない。いくつかの実施形態において、折りたたんだ時の脚立が、サービストンネルへの入り口をふさぐことで、システムの安全性を向上させ、人が誤ってサービストンネルへ落下することを防ぐよう構成されてもよい。
【0086】
図1Bは、本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムを示す斜視図である。図の実施形態では、サービストンネル124の後端開口部が見えている。図に示すように、サービストンネル124は、ウエハ搬送アセンブリ209の下で、EFEM200の方に向いたウエハ搬送アセンブリ209の前端から、前端の反対側のウエハ搬送アセンブリ209の後端まで伸びるように規定されている。
【0087】
図1Cは、本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムを示す斜視図である。図の実施形態では、工場階およびサブ工場階が示されており、処理モジュールの動作のための補助装置がサブ工場階に配置されている。サービストンネル124の前端128が、図の実施形態では見えている。本開示の実施形態に従って示すように、サービストンネル124の前端128は、EFEM200にまで伸びてよい。
【0088】
図1Dは、本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムを示す断面図である。この図の実施形態も、工場階とサブ工場階との間の関係性を示している。図の人物は、およそ縮尺通りに示されており、サービストンネル124内で人が動くのに利用可能な空間を示唆している。
【0089】
図1Eは、本開示の実施形態に従って、ウエハを処理するためのクラスタツールの一部を示す断面概念図である。図1Eの実施形態において、サービストンネル124のフロアは、工場フロア116の高さに規定されている。いくつかの実施形態において、サービストンネル124のフロアは、工場フロア116によって規定されうる。しかし、別の実施形態においては、サービストンネル124のフロアは、工場フロア116の高さに規定されるが、周囲の工場フロア116とは異なる構造を有してもよい。処理モジュールフレーム108および110の高さH2は、図1Aの実施形態と比べて大きいことがわかる。図1Eを続けて参照して示す実施形態において、サービストンネル124のフロアは、工場フロア116の高さに規定されており、処理モジュールフレームの高さH2は、通例、約2~6フィート(約0.6~1.8メートル)の範囲である。いくつかの実施形態において、高さH2は、約4.5~6.5フィート(約1.4~2メートル)の範囲である。いくつかの実施形態において、高さH2は、約4~7フィート(約1.2~2.1メートル)の範囲である。
【0090】
図1Fは、本開示の実施形態に従って、ウエハを処理するためのクラスタツールを示す切り取り図(縦軸の前後方向に沿った垂直切り取り図)である。したがって、この図には、サービストンネル124の内部が示されている。ガスボックス114、134、および、136は、それぞれ、処理モジュール106、214、および、220に供給するガスラインへのアクセスを提供する。ガスボックスは、工場から空気を排気するスクラブ排気ダクト132の上に配置されている。図の実施形態では、排気ダクト132のサイドカバーが取り外されている。ガスボックスは、穿孔137を備えており、それらの穿孔を通して工場から排気ダクト132へ空気を流すことができるようになっている。図の破線矢印は、ガスボックスを通って排気ダクトに入り、最終的に工場のサブフロアを通って除去される空気流の方向を示す。
【0091】
さらに、いくつかの実施形態では、ガスライン138が、排気ダクト132の内部に配置されている。排気ダクト内にガスラインを通すことにより、工場内の空間が節約され、排気ダクトがさらなる機能を果たすことを可能にする。さらに、排気ダクト内にガスラインを配置することにより、任意の漏れたガス種が即座に排気ダクトを介して排気されるので、ガスライン漏れによる工場内の汚染の可能性が最小化される。汚染のリスクが最小化されるので、(ガスラインを排気ダクトの外側に配置する場合に用いる材料よりも)グレードの低いガスライン材料を利用できる場合があり、それにより、コストが削減される。
【0092】
図2は、本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムの俯瞰図において、システムの様々な装置の概念断面を示す図である。クラスタツールシステムの前面は、装置フロントエンドモジュール(EFEM)200によって規定されており、EFEM200は、複数のウエハ搬送コンテナ204a、204b、204c、および、204dをそれぞれ受け入れるための複数のロードポート202a、202b、202c、および、202dを備える。いくつかの実施形態において、ウエハ搬送コンテナは、前開き一体型ポッド(FOUP)である。EFEM200は、さらに、バッファステーション206a、206b、および、206cを備えてよい。EFEM200、ならびに、そのバッファステーション206a、206b、および、206cは、制御された周囲条件下または大気条件下で作動されうる。
【0093】
EFEM200の後部には、ウエハ搬送アセンブリ209への通路を規定するロードロック208が接続されている。ウエハ搬送アセンブリは、直列に接続されてロードロック208から後方に伸びる複数のウエハ搬送モジュール102、212、および、218によって規定される。ウエハ搬送モジュールの各々は、隣接する処理モジュールへの出入りを制御する。例えば、ウエハ搬送モジュール102は、隣接する処理モジュール100および106からウエハを出し入れするよう構成されている。ウエハ搬送モジュール212は、隣接する処理モジュール210および214からウエハを出し入れするよう構成されている。ウエハ搬送モジュール218は、隣接する処理モジュール216および220からウエハを出し入れするよう構成されている。
【0094】
ウエハ搬送モジュールの各々は、ウエハを係合して持ち上げ、ウエハを搬送するよう構成されたロボット(ロボットウエハハンドラ)を備える。図の実施形態において、ウエハ搬送モジュール102、212、および、218は、それぞれ、ロボット222、224、および、226を備える。ロボットは、ウエハと係合するよう構成されたエンドエフェクタを有してよい。このように、ウエハ搬送モジュールのロボットは、ウエハ搬送アセンブリ209内でウエハを移動させ、さらに、隣接する処理モジュールからウエハを出し入れするよう構成されている。
【0095】
図の実施形態において、ウエハ搬送アセンブリ209は、ウエハ搬送モジュール102、212、および、218によって規定される。ウエハ搬送アセンブリ209は、ロードロック208から最後部のウエハ搬送モジュール218の背面まで後方に伸びる。上述のように、サービストンネル124は、ウエハ搬送アセンブリ209の下方に規定される。いくつかの実施形態において、サービストンネル124は、(ウエハ搬送モジュール102のフロントエンドによって規定される)ウエハ搬送アセンブリ209の前端から、(ウエハ搬送モジュール218の後端によって規定される)ウエハ搬送アセンブリ209の後端まで伸びる。いくつかの実施形態において、サービストンネルは、その前端でEFEM200まで伸びている。サービストンネル124は、例えば、ウエハ搬送モジュールのロボット222、224、および、226を修理するために、ウエハ搬送モジュール102、212、および、218の下側へのアクセスを提供する。
【0096】
ウエハ搬送アセンブリ209は、さらに、所与のウエハ搬送モジュールおよび隣接する処理モジュールの間の開口部を制御するゲートバルブを備える。図の実施形態において、ゲートバルブ228は、ウエハ搬送モジュール102および処理モジュール100の間の開口部を制御し;ゲートバルブ230は、ウエハ搬送モジュール102および処理モジュール106の間の開口部を制御し;ゲートバルブ232は、ウエハ搬送モジュール212および処理モジュール210の間の開口部を制御し;ゲートバルブ234は、ウエハ搬送モジュール212および処理モジュール214の間の開口部を制御し;ゲートバルブ236は、ウエハ搬送モジュール218および処理モジュール216の間の開口部を制御し;ゲートバルブ238は、ウエハ搬送モジュール218および処理モジュール220の間の開口部を制御する。
【0097】
所与のゲートバルブを開いて、対応するウエハ搬送モジュールによって隣接する処理モジュールからウエハを出入りさせることを可能にできる。ゲートバルブは、例えば、処理モジュール内に配置されたウエハの処理のために、または、ウエハ搬送モジュールからの処理モジュールの分離を必要とする任意のその他の動作の実施のために、隣接する処理モジュールを分離するために閉じられてよい。いくつかの実施形態において、ゲートバルブ228、230、232、234、236、および、238は、ウエハ搬送アセンブリ209に一体化されている。ゲートバルブをウエハ搬送モジュール209に一体化することにより、ウエハ搬送アセンブリの全体のフットプリントが、(非一体型のゲートバルブを有するウエハ搬送アセンブリに比べて)削減される。ウエハ搬送アセンブリ209の内部環境は制御され、真空環境または制御された周囲環境として規定されうる。いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリ209は、不活性ガスで満たされる。様々な実施形態において、ウエハ搬送アセンブリ209は、大気条件から真空条件までの範囲の圧力条件下で作動される。本開示のいくつかの実施形態によれば、真空条件は、約760Torr未満の内部圧力によって定義されうる。本開示のいくつかの実施形態によれば、真空条件は、約10Torr未満の内部圧力によって定義されうる。いくつかの実施形態において、真空条件は、約1×10-9Torr~約1Torrの範囲の内部圧力によって定義される。
【0098】
図2を続けて参照すると、本開示の実施形態によれば、複数のバッファスタックが、ウエハ搬送アセンブリ209内に規定される。バッファスタック240および242は、ウエハ搬送モジュール102および212の間に規定される。バッファスタック244および246は、ウエハ搬送モジュール212および218の間に規定される。バッファスタック248および250は、ウエハ搬送モジュール218の後ろ側に規定される。バッファスタックはウエハ搬送アセンブリ209内に規定され、したがって、バッファスタックはウエハ搬送アセンブリと同じ制御環境を共有することを理解されたい。これは、ウエハが格納される際にウエハ搬送アセンブリ209の制御環境を出る必要がない点で、従来のシステムよりも有利である。ウエハは、ウエハ搬送アセンブリ209内でバッファリングされうるので、処理モジュールまたは他の場所に搬送される際にウエハ搬送モジュールによってすぐにアクセス可能である。
【0099】
いくつかの実施形態において、所与のバッファスタックが、約2~20のウエハを格納する容量を有するよう構成される。いくつかの実施形態において、所与のバッファスタックが、約5~15のウエハを格納する容量を有するよう構成される。いくつかの実施形態において、所与のバッファスタックが、約5~10のウエハを格納する容量を有してもよい。いくつかの実施形態において、所与のバッファスタックが、約8のウエハを格納する容量を有してもよい。各バッファスタックは、垂直スタック構成で規定された複数の格納スロットを規定する。格納スロットは、それらの間に規定されたセパレータまたはパーティションを有してよく、それらは、ウエハスタック内の所与のウエハを他のウエハから隔離する。
【0100】
上述のように、バッファスタックは、隣接するウエハ搬送モジュールの間に配置される。さらに、バッファスタックは、ウエハ搬送アセンブリの側面に沿って配置され、これにより、隣接するウエハ搬送モジュールとウエハ搬送モジュールに接続された隣接する処理モジュールとの間に存在する空間を活用するようにバッファスタックが配置されるので、ウエハ搬送アセンブリのコンパクトなフットプリントを達成する。より具体的には、バッファスタックの中心軸が、ウエハ搬送モジュールのロボットの中心回転軸によって規定された中央平面から側方にオフセットされている。所与のバッファスタックの中心軸は、ウエハがバッファスタックに格納された時にウエハの中心を通して伸びる垂直軸として規定される。そして、ロボットの中央回転軸は、中央平面を規定する前後方向の配列内で互いに整列される。単一方向軸270が、この中央平面に沿って規定されてよく、EFEM200から後方に伸びる。後に詳述するように、バッファスタックを規定するバッファモジュールが提供されうる。ウエハ搬送モジュールおよびバッファモジュールは、単一方向軸270に整列される。
【0101】
図2を続けて参照すると、バッファスタック242は、ウエハ搬送モジュール102および212と、処理モジュール106および214との間に入れ子状の位置で規定される。ウエハ搬送アセンブリ209の側面突起252が、バッファスタック242を収容してその位置を規定しており、隣接する処理モジュール214および106とそれぞれ相互作用する、側面部252および254を越えて側方に伸びている。収容するウエハ搬送アセンブリのさらなる側面突起が、さらなるバッファスタックの位置を規定し、対応する処理モジュールに対して同様に構成される。例えば、側面突起262は、ウエハ搬送モジュール212および218と、処理モジュール214および220との間に入れ子状に配置される。側面突起262は、バッファスタック246の位置を規定するよう構成される。
【0102】
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、ウエハの外周エッジが、バッファスタック上に配置された時に、少なくとも隣接するゲートバルブの開口部によって規定される平面まで側方に伸びるように構成される。いくつかの実施形態において、ウエハの外周エッジは、バッファスタック上に配置された時に、かかる平面を越えて側方に伸びる。バッファスタックがより側方に配置されるほど、隣接するウエハ搬送モジュールが、互いに近く配置されるが、ウエハ搬送アセンブリ209がより広くなる。
【0103】
ウエハ搬送アセンブリのアーキテクチャ概念の観点で、バッファスタックの位置は、側方外側へ配置され、これは、ウエハ搬送モジュールを互いにより近く配置することを可能にする。これは、ウエハ搬送アセンブリの前方から後方までの全体の長さを削減する。いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリの前後の長さは、3つのウエハ搬送モジュールおよび4つのバッファスタックを有する(任意選択的なバッファスタック248および250は含まない)ウエハ搬送アセンブリについては、約10~11フィート(約3~3.3メートル)である。いくつかの実施形態において、ウエハ搬送アセンブリの前後の長さは、2つのウエハ搬送モジュールと2または4つのバッファスタックとを有するウエハ搬送アセンブリについては、約6~8フィート(約1.8~2.4メートル)である。
【0104】
バッファスタックの配置、より具体的には、バッファスタックを収容するウエハ搬送アセンブリの側面部の突起の配置を考慮して、バッファスタックに最も近い処理モジュールの角の領域が、切り取られるかまたは丸められている。例えば、図2を続けて参照すると、処理モジュール106の角の領域258は、ウエハ搬送アセンブリの側面部252の突起を収容するために切り取られている。同様に、処理モジュール214の角の領域260も、側面部252の突起を収容するために切り取られている。バッファスタックに最も近いさらなる処理モジュールの角の領域も同様に、バッファスタックを収容するように規定されたウエハ搬送アセンブリの側面部の側面突起を収容するよう構成されている。
【0105】
処理モジュールの切り取られた角領域は、ウエハ搬送アセンブリ209内でのバッファスタックの配置を考慮すると、他の方法での配置よりも、それぞれのウエハ搬送モジュールの近くに処理モジュールを配置することを可能にすることを理解されたい。これは、クラスタツールシステムの側方空間要件を低減するため、工場におけるより効率的な空間利用を提供する。全体的には、バッファスタックの配置、ウエハ搬送アセンブリの側面側の構成、および、処理モジュールの角領域の切り取り構成を併せれば、制御環境内でのウエハのハンドリング、格納、および、搬送の点で、大きい柔軟性も提供する非常にコンパクトなクラスタツールアーキテクチャが提供される。
【0106】
図3Aは、本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送アセンブリを示す斜視図である。図の実施形態において、ウエハ搬送アセンブリ209は、2つの部分で構成されており、2つの部分は、図に示すように、ウエハ搬送アセンブリ209を規定するように互いに組み立てられる。ウエハ搬送アセンブリ209の第1部分は、ウエハ搬送モジュール102および212と、ウエハ搬送モジュール102および212の間に規定されたバッファスタック240および242とを備えるように規定される。第1部分は、バッファスタック240および242を規定する(ウエハ搬送モジュールの間に配置された)バッファモジュールと共にウエハ搬送モジュール102および212からモジュール式で組み立てることができる。ウエハ搬送モジュールおよびバッファモジュールは、単一方向軸270に整列されていることがわかる。ウエハ搬送アセンブリ209の第2部分は、ウエハ搬送モジュール218と、ウエハ搬送モジュール212および218の間に規定されたバッファスタック244および246とを備えるように規定される。第2バッファモジュールが、バッファスタック244および246を規定するよう構成されてよく、ウエハ搬送モジュール218および第2バッファモジュールは、単一の方向軸270に整列される。図3Aでは図示されていないが、任意選択的な第3部分が、第2セクションの後端に取り付けられてよく、第3部分は、バッファスタック248および250を規定し、単一方向軸270に整列される(第3)バッファモジュールである。
【0107】
したがって、図示および説明されたモジュール式構成は、ウエハ搬送アセンブリが、2または3のウエハ搬送モジュールを有すると共に、1、2、または、3対のバッファスタックを有するよう構成されることを可能にする。基本構成では、ウエハ搬送アセンブリは、第1部分のみを備えるよう規定されてもよく、したがって、2つのウエハ搬送モジュールおよび2つのバッファスタックを有する。いくつかの実施形態において、基本構成は、SEMI E72準拠のエレベータ内に収まるように設計され、それにより、工場内への搬入が容易になる。別の構成では、2つのさらなるバッファスタックを追加するために、バッファモジュールが基本構成に追加されてもよい(合計4つのバッファスタック)。別の構成においては、上述の第2部分は、第1部分に結合されて、3つのウエハ搬送モジュールおよび4つのバッファスタックを有する図3Aに示すようなウエハ搬送アセンブリを規定することができる。さらに別の構成においては、3つのウエハ搬送モジュールおよび6つのバッファスタックを有するウエハ搬送アセンブリを準備するために、バッファモジュールが追加されてもよい。
【0108】
図の実施形態では、第1カバープレート300が、ウエハ搬送アセンブリ209の第1部分の上部を規定する。第1カバープレート300は、ウエハ搬送アセンブリの内部の目視検査を可能にすると共に内部へのアクセスを提供するために開くことができる窓ポータル302および304を備える。第2カバープレート306が、ウエハ搬送アセンブリ209の第2部分の上部を規定する。第2カバープレート306も、内部の目視検査を同様に可能にすると共に内部へのアクセスを提供するために開くことができる窓ポータル308を備える。
【0109】
このように、ウエハ搬送アセンブリ209は、いくつかのモジュール式構成要素で構成されることを説明した。ウエハ搬送アセンブリのモジュール式アセンブリは、特定のクラスタツール設定に適合するための構成を容易さを提供し、個々のモジュールの修理および/または交換も容易にする。また、モジュールの組み立て/分解は、所与の工場位置からの出入りを容易にする。完全に組み立てられると、ウエハ搬送アセンブリ209の様々なモジュールは共に、外側ハウジング、すなわち、制御環境として維持される連続的な内部領域を規定するハウジングを規定する。ハウジングは、ウエハ搬送アセンブリ209の様々な構成要素(ロボットおよびバッファスタックなど)を含む。
【0110】
ウエハ搬送アセンブリ209の前端には、ロードロックモジュール208が配置されている。ロードロックモジュール208は、ウエハ搬送アセンブリ209への出入りを制御し、EFEMの実験室周囲条件とウエハ搬送アセンブリ209の真空または制御周囲条件との間でのウエハの搬送を容易にする。いくつかの実施形態において、ロードロックモジュール208は、ダブルユニットであり、すなわち、ロードロック208は、ウエハ搬送アセンブリ209から同時に2つの個々のウエハをロードおよび/またはアンロードすることを可能にするよう独立的に制御される2つの別個のロードロックスロットを備える。ロードロックスロットの排気(例えば、ウエハがEFEMの大気条件からウエハ搬送アセンブリの真空条件へ移動している時)および/またはロードロックスロットの充填(例えば、ウエハがウエハ搬送アセンブリの真空条件からEFEMの大気条件へ移動している時)に必要な時間は、長く掛かり、クラスタツールシステムがウエハを処理する能力の制限要因になりうる。したがって、ウエハ搬送アセンブリ209に対して複数のウエハを同時に入れるおよび/または出すこと可能にするために、2以上のロードロックスロットを提供することが望ましい。
【0111】
図3Bは、本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送アセンブリの内部が見えるように、カバープレートを取り外した図3Aのウエハ搬送アセンブリを示す斜視図である。図からわかるように、ウエハ搬送アセンブリ209の第1部分310は、バッファスタック240および242と、ロボット224(ロボット102は、図3Bでは見えない)とを備える。ロボット224は、ロボットによるハンドリングのためにウエハを係合および支持するよう構成されたエンドエフェクタ314を備える。ウエハ搬送アセンブリの第2部分312は、図に示すように、バッファスタック244(バッファスタック246は図3Bでは見えない)と、ロボット226のエンドエフェクタ316とを備える。
【0112】
図4Aは、本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送モジュールを示す斜視図である。ウエハ搬送アセンブリの記載および文脈的な理解を簡単にするために、ウエハ搬送モジュール102について説明する。ただし、その説明は、ウエハ搬送アセンブリ209のウエハ搬送モジュール212および218にも当てはまりうることを理解されたい。ウエハ搬送アセンブリ209は、構成の簡単さを提供すると共に、必要に応じて個々の構成要素の修理および交換を容易にするために、組み立てまたは分解できるモジュール式構成要素から規定されうる。図の実施形態では、ウエハ搬送モジュール102の内部の図が提供されており、ここで、ロボット222は、図に示すように、ロボット222によって操作されるウエハと係合して支持するよう構成されたエンドエフェクタ400を備える。
【0113】
処理モジュール106への開口部を制御するゲートバルブ230も見えている。ゲートバルブ230は、ウエハ搬送モジュール102と処理モジュール106との間でのウエハの搬送のために(例えば、処理モジュールからのウエハのロードまたはアンロードのために)、開くことが可能であり、また、ゲートバルブ230は、(例えば、ウエハの処理中に)ウエハ搬送モジュール102から処理モジュール106を隔離するために閉じることが可能である。ゲートバルブ230は、ウエハ搬送モジュール102の側面402に沿って規定される。ウエハ搬送モジュール102の側面402は、処理モジュール106に接続するように構成されている。ウエハ搬送モジュール102の側面402は、さらに、処理モジュール106がウエハ搬送モジュール102に取り付けられた時に気密シールを形成するよう構成されたシールメカニズム404を備えてよい。限定することなしに、例として、シールメカニズム404は、ガスケット、対応する溝およびスロット、ならびに/もしくは、処理モジュール106がウエハ搬送モジュール102に接続された時に気密シールを実現しうる任意の他のタイプのメカニズムによって規定されてよい。
【0114】
図4Aを続けて参照すると、ウエハ搬送モジュール102の(EFEM200の反対側の)背面406も示されており、背面406は、(図4Bに示す)バッファモジュール410に接続するよう構成されている。ウエハ搬送モジュール102の背面406は、さらに、バッファモジュール410がウエハ搬送モジュール102に取り付けられた時に気密シールを提供するよう構成されたシールメカニズム408を備えてよい。
【0115】
いくつかの実施形態において、ウエハ搬送モジュール212または218などについて、バッファモジュールの代わりに、バックカバープレートが、ウエハ搬送モジュールの背面に取り付けられてもよく、したがって、かかる実施形態においてウエハ搬送アセンブリの背面を規定する。上述のモジュール式構成要素は、交互のウエハ搬送モジュールおよびバッファモジュールのシステムアーキテクチャを提供し、それらのモジュールは、ウエハ搬送アセンブリの所望の構成を規定するために順次に組み立てまたは分解されうる。
【0116】
図4Bは、本開示の実施形態に従って、ウエハ搬送モジュール102と、それに取り付けられたバッファモジュール410とを示す斜視図である。バッファモジュール410の前面(図4Bでは見えない)が、ウエハ搬送モジュール102の背面406に接続し、モジュール間の気密シールを形成する。バッファモジュール410の背面412は、さらに、別のウエハ搬送モジュールまたはバックカバープレートのいずれかに取り付けられるように構成されている。バッファモジュール410の背面412は、隣接するウエハ搬送モジュールまたはバックカバープレートとの気密シールを形成するよう構成されたシールメカニズム414を備えてよい。
【0117】
バッファモジュール410は、複数のウエハを格納するよう構成されたバッファスタック240および242を規定する。バッファモジュールの側端は、ウエハ搬送アセンブリの上述の側面突起を規定する。バッファスタックは、ウエハ搬送モジュールのために規定されたのと同じ制御環境を共有する。これは、システムの外側への搬送を必要とせずに、システムの制御環境内でウエハをバッファリングできるという利点を提供する。これは、可能性のある汚染物質への暴露を制限すると共に、異なる環境にウエハを循環させることを防ぐ助けになる。例えば、真空条件下で処理された後に大気条件にさらされたウエハは、周囲の気体と反応するか、もしくは、汚染物質または粒子に暴露されうる。したがって、ウエハ搬送システムの制御環境内にバッファスタックを配置することにより、かかる潜在的な悪影響の効果を避けるためのウエハ格納場所を提供する。
【0118】
バッファスタックの各々は、複数のウエハ格納スロットを規定しており、各ウエハ格納スロットは、単一のウエハ(例えば、ウエハ420)を格納するよう構成されている。図の実施形態において、バッファスタック240のウエハ格納スロットは、バッファスタック内でウエハを支持するよう構成された支持アーム416によって規定される。さらに、ウエハ格納スロットを互いに分離するセパレータが規定されてよい。様々な実施形態において、セパレータおよび(支持アームによって規定される)ウエハ格納スロットの数および配置は変化しうることを理解されたい。図の実施形態において、バッファスタック240は、4対のウエハ格納スロットを分離するセパレータ418a、418b、および、418cを有すると図示されている。したがって、図のバッファスタック240は、合計8つのウエハ格納スロットを備える。バッファスタック242は、同様に8つのウエハ格納スロットを有するよう構成されており、4対のウエハ格納スロットが3つのセパレータで分離されている。
【0119】
図5は、本開示の実施形態に従って、バッファスタック500を示す断面概念図である。バッファスタック500は、物理的なパーティションによって互いに分離されたウエハ格納スロットを有する上側部分502と、物理的なパーティションによって互いに分離されていないウエハ格納スロットを有する下側部分504とを備える。所与のウエハ格納スロットは、所与のウエハ格納スロットに格納される時にウエハ(例えば、ウエハ510)を支持するよう構成された1セットの支持アーム508によって規定される。上側部分502のウエハ格納スロットは、セパレータ506a、506b、および、506cによって互いに分離されており、上側部分502は、セパレータ506dによって下側部分504から分離されている。セパレータは、隣接するウエハ格納スロットの間の物理的なパーティションを規定する。
【0120】
いくつかの実施形態において、上側部分502のウエハ格納スロットは、汚染に対してより敏感または影響を受けやすい可能性のあるウエハを格納するために利用でき、下側部分504のウエハ格納スロットは、汚染に対してあまり敏感または影響を受けやすくないウエハを格納するために利用されてよい。いくつかの実施形態において、下側部分504は、クラスタツールシステムで再利用されるウエハ(カバーウエハまたはシーズニングウエハなど)を格納するために用いられてもよい。
【0121】
カバーウエハは、チャンバメンテナンス動作(例えば、その場洗浄)中に処理モジュールのチャックを覆うために用いられる。従来のシステムにおいて、カバーウエハは、通例、実験室周囲条件下でウエハ搬送アセンブリの外側に格納されている。これにより、所与のカバーウエハが用いられるたびにエアロックを通してウエハ搬送アセンブリに入る必要があり、これは、システムにおける望ましくない粒子源になりうる。これは、カバーウエハが頻繁に利用される(例えば、ロットごとに利用される)場合、特に問題になりうる。カバーウエハが用いられると、カバーウエハはエッチングされ、ロードロックを通してウエハ搬送アセンブリに繰り返し出入りさせることが、最終的に歩留まりを下げうるまたはより頻繁なメンテナンス/洗浄を余儀なくさせうる粒子源になる。したがって、(例えば、真空条件下で)ウエハ搬送アセンブリ内にカバーウエハを格納して、カバーウエハをウエハ搬送アセンブリに出し入れする結果として起きる圧力サイクルにカバーウエハをさらさないことが、システムに入る汚染物質の量を低減するため有利である。
【0122】
さらに、いくつかの実施形態において、チャンバ洗浄のための化学物質が、大気/湿気への暴露後に腐食性になりうる。例えば、塩素系の化学物質が塗布された場合、真空内に保持されたカバーウエハが、カバーウエハ表面上に極めて不揮発性の塩化物を有する場合がある。しかし、カバーウエハがウエハ搬送アセンブリから出て大気中に移動されると、塩化物が、空気中の湿気と反応し、ガスを放出して、腐食を引き起こしうる。したがって、上述のバッファスタックに真空下でカバーウエハを格納することにより、この問題が避けられ、カバーウエハの耐用期間が延ばされうる。
【0123】
カバーウエハおよび粒子生成/腐食に関する上記の議論は、チャンバ内で燃焼するために利用されるシーズニングウエハにも当てはまることを理解されたい。図5に示した実施形態において、ウエハ格納スロットを分離する物理的パーティションを持たないバッファスタックの下側部分は、カバーウエハまたはシーズニングウエハの格納のために準備および/または利用されてよいが、(個々のウエハ格納スロットを分離する物理的パーティションを有しうる)バッファスタックの上側部分は、クラスタツールシステム内で処理動作を受けるウエハを格納するために準備および/または利用される。ただし、別の実施形態において、カバーウエハまたはシーズニングウエハが、任意の特定の構成のウエハ格納スロットおよびセパレータを有するバッファスタック内の任意のウエハ格納スロット(またはウエハ格納スロットの部分)に格納されてもよい。
【0124】
いくつかの実施形態において、バッファスタック全体が、カバーウエハ/シーズニングウエハの格納のために準備および/または利用されてもよい。例えば、図2の実施形態を参照すると、バッファスタック248および/またはバッファスタック250が、カバーウエハ/シーズニングウエハの格納のために構成され、この目的の専用のバッファスタックを提供してもよい。
【0125】
図6は、本開示の実施形態に従って、バッファスタックを示すバッファモジュールの一部の断面図である。バッファスタック600は、図5の実施形態と同様であり、ウエハ格納スロット610a、610b、610c、および、610dを有する上側部分602と、ウエハ格納スロット612a、612b、および、612cを有する下側部分604とを備える。ウエハ格納スロット610a~dは、セパレータ606a、606b、606c、および、606dによって個々に区分されているが、ウエハ格納スロット612a~cは、物理的セパレータによって個別に区分されていない。いくつかの実施形態において、下側部分604のウエハ格納スロット612a~cは、カバーウエハ、シーズニングウエハ、または、処理モジュール内で再利用される任意の他のタイプのウエハの格納のために準備および/または利用される。
【0126】
バッファスタック600は、さらに、下側部分604の下に配置され、セパレータ614によってそこから区分されたウエハ格納スロット615を備える。ウエハ格納スロット615は、その上に配置されたウエハを支持および回転させることができるウエハオリエンタ616を備える。所与のウエハが本開示の実施形態に従ってウエハ搬送アセンブリを通して搬送される時、ウエハの回転方向が変化することがわかる。一部の処理モジュールについては、特定の回転方向で処理モジュールへウエハを配置することが望ましい場合がある。したがって、処理モジュールにとって望ましい特定の回転方向を有するように所与のウエハを回転させるためにバッファスタックに統合されたウエハオリエンタを有することが有益である。いくつかの実施形態において、ウエハオリエンタ616は、さらに、バッファモジュール410の主要ハウジングの下方に伸びるアクチュエータ618を備える。アクチュエータ618は、ウエハオリエンタ616の回転を駆動するよう構成される。
【0127】
図7は、本開示の実施形態に従って、システムの様々な構成要素を通して移動される時のウエハの向きを示したクラスタツールシステムの図である。図のシステムは、図2の実施形態と同様であり、ウエハ搬送モジュール102、212、および、218と、バッファスタック240、242、244、および、246とを備え、集合的にウエハ搬送アセンブリを規定する。
【0128】
図の実施形態において、バッファスタックは、33度だけずらされている。すなわち、各バッファスタックの中心が、隣接するウエハ搬送モジュールの中心から別の隣接するウエハ搬送モジュールの中心まで規定されたベクトルから33度だけ逸れている。例えば、ベクトルが、ウエハ搬送モジュール102の中心からウエハ搬送モジュール212の中心まで規定される場合、バッファスタック240および242の中心は各々、かかるベクトルから33度だけ逸れている。バッファスタックがずれているので、システム内で所与のウエハの能動的な回転が全くなければ、ウエハの回転方向の向きが、バッファスタックを通して移動された時に変化するため、1つの処理モジュールと次の処理モジュールとで異なりうる。
【0129】
図7を続けて参照すると、さらに、符号702で示す点によって概念的に位置を示されたノッチを有するウエハ700が図示されている。例えば、図の実施形態において、ウエハ700は、エアロック208を通してウエハ搬送アセンブリに入るよう図示されており、この段階のウエハ700は、ウエハ搬送アセンブリの後方に向かう方向の縦方向にノッチが整列されている。この位置から、ウエハ700が、ウエハ搬送モジュール102によって処理モジュール106内へ移動されると、ウエハは、反時計回りに90度回転し、その結果、ノッチは、処理モジュール106の開口部に向かう横方向に向けられる。いくつかの実施形態において、これは、処理モジュール106内にある時のウエハにとって望ましい方向であり、したがって、ウエハをさらに回転させたり処理モジュールを再構成したりする必要がない。処理モジュール106での処理後、ウエハ700は、ウエハ搬送モジュール102によってバッファスタック242へ移動されてよく、これにより、ウエハは反時計回りにさらに57度回転される。ノッチは、ウエハ搬送モジュール102によって操作され、ロードロック208、処理モジュール100または106、ならびに、バッファスタック240または242の間で移動される時に、ウエハ搬送モジュール102の中心に向かって方向付けられる。
【0130】
バッファスタック242から、ウエハ700がウエハ搬送モジュール212によって処理モジュール214へ移動されると、ウエハ700は、さらに反時計回りに57度回転する。これは、ノッチが、ウエハ700の中心からウエハ搬送モジュール212の中心に向かって規定されたベクトルから反時計回りに114度だけ逸れていることを意味する。処理モジュール214にとってのウエハ700の望ましい向きは、規定されたベクトルから逸れていないことでありうるので、処理モジュール214に入る前にウエハ700を回転させることが望ましい場合がある。例えば、バッファスタック242に統合されたウエハオリエンタは、処理モジュール214内に搬送される時に所望の向きに整列されるようにウエハ700を準備するために、時計回り方向に114度だけウエハ700を回転させるよう構成されてよい。
【0131】
同様に、バッファスタック242からウエハ700が図に示すように処理モジュール210へ移動すると、ウエハ700は、123度だけ時計回りに回転する。これも、ウエハの向きが、処理モジュール210にとって望ましい向きから反時計回りに114度逸れることにつながる。同様に、バッファスタック242に統合されたウエハオリエンタは、処理モジュール210内に搬送される時に所望の向きに整列される(ノッチがウエハ搬送モジュール212の中心に向けられる)ようにウエハ700を準備するために、時計回り方向に114度だけウエハ700を回転させるよう構成されてよい。
【0132】
処理モジュール214から、図に示すように、ウエハ700がウエハ搬送モジュール212によってバッファスタック246へ移動されると、ウエハ700は、時計回りに57度回転する。図に示すようにウエハ700がウエハ搬送モジュール212によってバッファスタック242または処理モジュール210のいずれかからバッファスタック246へ移動されると、ウエハ700は、同じ向きを達成する。次いで、ウエハ700がウエハ搬送モジュール218によってバッファスタック246から処理モジュール220へ移動されると、ウエハ700は、さらに57度回転され、これは、ノッチの向きがウエハ700の中心からウエハ搬送モジュール218の中心まで規定されたベクトルから132度時計回りに逸れることを意味する。ウエハ700がウエハ搬送モジュール218によってバッファスタック246から処理モジュール216へ移動されると、ウエハ700は、123度時計周りに回転され、これも、ノッチの向きがウエハ700の中心からウエハ搬送モジュール218の中心まで規定されたベクトルから132度時計回りに逸れることを意味する。必要に応じて処理中にウエハを回転させて、処理モジュールに搬送される時に最適な回転方向の向きを保証するために、ウエハオリエンタがバッファスタック246に備えられてもよい。
【0133】
上述の疑論において、バッファスタックは33度ずれていると記載したが、別の実施形態において、バッファスタックは、約30~35度の範囲の角度だけずらされることがわかる。さらに別の実施形態において、バッファスタックは、約25~40度の範囲の角度だけずらされる。システム内で搬送中のウエハの回転に関して上述した概念は、バッファスタックがずらされた特定の角度にかかわらず適用され、システム内の任意の所与の位置でのウエハの特定の方向は、当業者にとって明らかである。
【0134】
本開示の実施形態において、ウエハ搬送アセンブリは、様々な目的に利用されるように構成され、従来技術のシステムよりも大きいスループットの利点を提供するのに役立ついくつかのバッファスタックを備えることができる。バッファスタックは、ウエハの通路を規定するために利用できる。例えば、いくつかの実施形態において、所与のウエハ搬送アセンブリ内のバッファスタックの少なくとも一部における少なくとも一部のウエハ格納スロットは、ウエハが所与のバッファスタックを1回だけ通るように構成される。いくつかの実施形態において、システムは、ウエハが一方の側から所与のバッファスタックに入り、他方の側からバッファスタックを出すように構成される。例えば、図7を続けて参照すると、バッファスタック242は、ウエハが、バッファスタック242のウエハ搬送モジュール102に対向する側(前面側)から入り、ウエハ搬送モジュール212に対向する側(背面側)から出るように構成されてよい。このように、ウエハは、バッファスタック242を通る一方向の搬送で、ウエハ搬送モジュール102からウエハ搬送モジュール212へ移動する。ウエハを一方向にバッファスタックを通して移動させることにより、ウエハが同じバッファスタックに戻らないため、異なる処理からの交差汚染の可能性が低減される。
【0135】
図7を続けて参照しつつ概念を拡大すると、バッファスタック242および246は、ウエハがバッファスタックの各々を通って前面側から背面側へ移動するように構成されてよいが、バッファスタック244および240は、ウエハがバッファスタックの各々を通って背面側から前面側へ逆向きに移動するように構成される。概念的には、ウエハ搬送モジュールおよびバッファスタックは、このように、ウエハ搬送アセンブリおよび/またはクラスタツールシステムを通るウエハの通路を規定する。
【0136】
限定することなしに、例として、ロードロックからのウエハ700のための通路が、ウエハ搬送モジュール102、バッファスタック242、ウエハ搬送モジュール212、処理モジュール210または214のいずれか、ウエハ搬送モジュール212、バッファスタック240、ウエハ搬送モジュール102、ロードロック208へ規定されうる。
【0137】
別の例として、ロードロックからのウエハ700のための通路が、ウエハ搬送モジュール102、バッファスタック242、ウエハ搬送モジュール212、バッファスタック246、処理モジュール216または220のいずれか、ウエハ搬送モジュール218、バッファスタック240、ウエハ搬送モジュール212、バッファスタック240、ウエハ搬送モジュール102、ロードロック208へ規定されうる。
【0138】
いくつかの実施形態において、特定のバッファスタックは、処理のために処理モジュールに搬送されるウエハの一時保管に利用される入力バッファスタックとして設計されるが、その他のバッファスタックは、処理されてシステム外に搬送されるウエハの一時保管に利用される出力バッファスタックとして設計される。例えば、図の実施形態において、バッファスタック242および246は、入力バッファスタックとして設計されてよく、一方、バッファスタック240および244は、出力バッファスタックとして設計されてよい。これにより、ウエハの入力路をウエハの出力路と別個に規定することを可能にし、交差汚染およびボトルネックを避ける助けになりうる。
【0139】
バッファスタックの通路および利用に関する上述の疑論は、例として提供され、限定するものではない。本開示のバッファスタックは、ウエハ搬送モジュールと同じ制御環境(例えば、真空)内に規定され、クラスタツールシステムを通してウエハの効率的な格納および移動を達成するために、任意の適切な方法で柔軟に配備および利用されうることを理解されたい。
【0140】
図8は、本開示の実施形態に従って、クラスタツールシステムの一部を示す断面図である。図の実施形態では、一対のロードロック800および802が、並列構成に配列されており、ウエハ搬送モジュール102とEFEM200との間に接続されている。ロードロック800および802の各々は、EFEMとウエハ搬送モジュール102との間のウエハ搬送に利用できる2つのスロットを有するデュアルスロットロードロックであってよい。かかる構成において、ロードロックは併せて、4つのウエハを同時に操作する能力を提供する。いくつかの実施形態において、ロードロックの一方は、ウエハがウエハ搬送アセンブリに入るために用いられてよく、ロードロックの一方は、ウエハがウエハ搬送アセンブリから出るために用いられてよい。
【0141】
図9は、本開示の実施形態に従って、統合された後処理モジュールを備えたロードロックの構成を示す概念図である。ロードロック800および802は、並列構成で配列されている。ロードロック800はスロット900および902を備え、ロードロック802はスロット904および906を備え、スロットの各々は、ウエハ搬送アセンブリの内外へのウエハの搬送のために構成されている。
【0142】
さらに、後処理モジュール908および910が、それぞれ、ロードロック800および802と共に垂直にスタックされている。様々な実施形態において、後処理モジュールは、処理されたウエハへの後処理動作(剥離動作または不動態化動作など)を実行するよう構成されうる。図の実施形態において、後処理モジュール908および910は、それぞれ、ロードロック800および802の上方に配置されているが、別の実施形態では、後処理モジュール908および910は、それぞれ、ロードロック800および802の下方に配置されてもよい。後処理モジュール908および910は、処理済みウエハがウエハ搬送アセンブリを出る前に、処理済みウエハに対して、剥離または不動態化動作を実施するよう構成されうる。後処理モジュール908および910は、ウエハ搬送アセンブリの内部に開かれている。
【0143】
したがって、例えば、図2のシステムを参照すると、処理済みウエハは、ウエハ搬送モジュール102によって後処理モジュールの1つの中に配置されてよい。後処理(例えば、剥離または不動態化)動作の完了後、ウエハは、ウエハ搬送モジュール102によって後処理モジュールから取り出され、ロードロック800または802の一方の中のウエハスロット内に配置され、ウエハ搬送アセンブリ209からEFEM200へ搬送される。
【0144】
本開示の実施形態は、を含む、任意の様々なサイズの基板(200mm、300mm、および、450mmの基板など)ならびに非標準的なサイズおよび形状(正方形基板など)のいずれにも適用可能であることを理解されたい。
【0145】
図10は、上述のシステムを制御するための制御モジュール1000を示す。例えば、制御モジュール1000は、プロセッサと、メモリと、1または複数のインターフェースとを備えてよい。制御モジュール1000は、所定のプログラミングに従うと共に、検知された値に部分的に基づいて、EFEM、ロードロック、後処理モジュール、ウエハ搬送モジュール、ウエハオリエンタ、および、処理モジュールを含む(ただし、限定されない)クラスタツールシステムの上述の構成要素のいずれかなど、システム内のデバイスを制御するために用いられてよい。制御モジュール1000は、本開示の実施形態に従って、所与の構成要素がその動作のために規定されるかまたはその動作を実施できる任意のタイプの動作を制御してよいことを理解されたい。
【0146】
単に例として、制御モジュール1000は、検知された値、所定のプログラミング/命令、および、その他の制御パラメータに基づいて、バルブ1002、アクチュエータ1004、ポンプ1006、RF発生器1022、および、その他のデバイス1008の内の1または複数を制御してよい。制御モジュール1000は、単に例として、圧力計1010、流量計1012、温度センサ1014、および/または、その他のセンサ1016から検知された値を受信する。
【0147】
所与の処理モジュールに関して、制御モジュール1000は、反応物質/前駆体供給およびプラズマ処理の間の処理条件を制御するために用いられてもよい。制御モジュール1000は、通例、1または複数のメモリデバイスと、1または複数のプロセッサとを備える。
【0148】
制御モジュール1000は、反応物質/前駆体供給システムおよびプラズマ処理装置の動作を制御してよい。制御モジュール1000は、特定の処理の処理タイミング、供給システムの温度、フィルタにわたる圧力差、バルブポジション、ガスの混合、チャンバ圧、チャンバ温度、ウエハ温度、RF電力レベル、ウエハチャックまたはペデスタルの位置、ならびに、その他のパラメータを制御するための命令のセットを含むコンピュータプログラムを実行する。制御モジュール1000は、圧力差を監視し、蒸気前駆体の供給を1または複数の流路から1または複数のその他の流路に自動的に切り替えてもよい。制御モジュール1000に関連するメモリデバイスに格納された他のコンピュータプログラムが、いくつかの実施形態において用いられてもよい。
【0149】
通例は、制御モジュール1000に関連したユーザインターフェースが存在する。ユーザインターフェースは、ディスプレイ1018(例えば、装置および/または処理条件の表示スクリーンおよび/またはグラフィカルソフトウェアディスプレイ)と、ポインティングデバイス、キーボード、タッチスクリーン、マイクなどのユーザ入力デバイス1020とを含んでよい。
【0150】
処理シーケンスにおける前駆体の供給、プラズマ処理、および、その他の処理を制御するためのコンピュータプログラムコードは、任意の従来のコンピュータ読み取り可能プログラミング言語、例えば、アセンブリ言語、C、C++、パスカル、フォートランなどで書くことができる。コンパイルされたオブジェクトコードまたはスクリプトが、プラグラム内に特定されたタスクを実行するために、プロセッサによって実行される。
【0151】
制御モジュールパラメータは、例えば、フィルタ圧力差、処理ガスの組成および流量、温度、圧力、プラズマ条件(RF電力レベルおよび低周波RF周波数など)、冷却ガス圧、ならびに、チャンバ壁の温度などの処理条件に関連する。
【0152】
システムソフトウェアは、多くの異なる方法で設計または構成されうる。例えば、本発明の蒸着処理を実行するのに必要なチャンバ構成要素の動作を制御するために、様々なチャンバ構成要素サブルーチンまたは制御オブジェクトが書かれてよい。このためのプログラムまたはプログラムセクションの例は、基板配置コード、処理ガス制御コード、圧力制御コード、ヒータ制御コード、および、プラズマ制御コードを含む。
【0153】
基板配置プログラムは、ペデスタルまたはチャック上に基板をロードするため、および、基板とチャンバの他の部品(ガス流入口および/またはガスターゲットなど)との間の間隔を制御するために用いられるチャンバ構成要素を制御するためのプログラムコードを備えてよい。処理ガス制御プログラムは、ガス組成および流量を制御するため、ならびに、任意選択的に、チャンバ内の圧力を安定させるために蒸着の前にチャンバ内にガスを流すためのコードを備えてよい。フィルタ監視プログラムは、測定された差を所定の値と比較するコードおよび/または流路を切り替えるためのコードを含む。圧力制御プログラムは、例えば、チャンバの排気システムのスロットルバルブを調節することにより、チャンバ内の圧力を制御するためのコードを備えてよい。ヒータ制御プログラムは、前駆体供給システム、基板、および/または、システムのその他の部分における構成要素を加熱するための加熱ユニットへの電流を制御するためのコードを含んでよい。あるいは、ヒータ制御プログラムは、ウエハチャックへの熱伝導ガス(ヘリウムなど)の供給を制御してもよい。
【0154】
処理中に監視されうるセンサの例は、マスフローコントロールモジュール、圧力センサ(圧力計1010など)、ならびに、供給システム、ペデスタル、または、チャックに配置された熱電対(例えば、温度センサ1014)を含むが、これらに限定されない。適切にプログラムされたフィードバックアルゴリズムおよび制御アルゴリズムが、所望の処理条件を維持するためにこれらのセンサからのデータと共に用いられてよい。以上、単一チャンバまたはマルチチャンバの半導体処理ツールにおける本発明の実施形態の実施について説明した。
【0155】
以上の実施形態の記載は、例示および説明を目的としたものである。包括的であることも本発明を限定することも意図していない。特定の実施形態の個々の要素または特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されず、適用可能であれば、置き換え可能であり、特に図示も記載もない限りは、選択された実施形態で利用できる。同じものが、多くの方法で変形されてもよい。かかる変形は、本発明からの逸脱と見なされず、すべてのかかる変形は、本発明の範囲内に含まれると意図される。
【0156】
理解を深めるために、本実施形態について、ある程度詳しく説明したが、添付の特許請求の範囲内でいくらかの変更および変形を行ってもよいことは明らかである。したがって、本実施形態は、例示的なものであって、限定的なものではないとみなされ、実施形態は、本明細書に示した詳細に限定されず、特許請求の範囲および等価物の範囲内で変形されてよい。例えば以下の適用例として実施可能である。
[適用例1]ウエハ搬送アセンブリであって、
第1ウエハ搬送モジュールと、
第2ウエハ搬送モジュールと、
前記第1および第2ウエハ搬送モジュールの間に接続されたバッファモジュールであって、前記第1ウエハ搬送モジュール、前記第2ウエハ搬送モジュール、および、前記バッファモジュールは、単一方向軸に整列され、前記バッファモジュールは、第1バッファスタックおよび第2バッファスタックを有し、前記第1バッファスタックは、前記単一方向軸の第1側に配置された前記バッファモジュールの第1側端に配置され、前記第2バッファスタックは、前記単一方向軸の第2側に配置された前記バッファモジュールの第2側端に配置されている、バッファモジュールと
を備え、
前記単一方向軸の前記第1側に配置された前記第1ウエハ搬送モジュールの第1側は、第1処理モジュールに接続するよう構成され、
前記単一方向軸の前記第1側に配置された前記第2ウエハ搬送モジュールの第1側は、第2処理モジュールに接続するよう構成され、
前記バッファモジュールの前記第1側端は、前記第1および第2ウエハ搬送モジュールと前記第1および第2処理モジュールとの間に入れ子状に配置された第1側面突起を規定し、
前記単一方向軸の前記第2側に配置された前記第1ウエハ搬送モジュールの第2側は、第3処理モジュールに接続するよう構成され、
前記単一方向軸の前記第2側に配置された前記第2ウエハ搬送モジュールの第2側は、第4処理モジュールに接続するよう構成され、
前記バッファモジュールの前記第2側端は、前記第1および第2ウエハ搬送モジュールと前記第3および第4処理モジュールとの間に入れ子状に配置された第2側面突起を規定し、前記第1ウエハ搬送モジュール、前記第2ウエハ搬送モジュール、および、前記バッファモジュールは、連続的な制御環境を規定するよう構成されている
ウエハ搬送アセンブリ。
[適用例2]適用例1に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記ウエハ搬送アセンブリは、前記第1または第3処理モジュールの一方から、前記第1ウエハ搬送モジュール、前記第1または第2バッファスタックの一方、前記第2ウエハ搬送モジュール、前記第2または第4処理モジュールの一方まで、ウエハのための搬送路を規定するよう構成されているウエハ搬送アセンブリ。
[適用例3]適用例1に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記第1および第2バッファスタックの各々は、約5~10のウエハを格納するよう構成されているウエハ搬送アセンブリ。
[適用例4]適用例1に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記制御環境は、真空制御された環境によって規定されるウエハ搬送アセンブリ。
[適用例5]適用例1に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記第1および第2バッファスタックは、複数のウエハ格納スロットを規定し、前記ウエハ格納スロットの少なくとも1つは、前記ウエハ搬送アセンブリによって規定された前記制御環境内でカバーウエハを格納するよう構成されているウエハ搬送アセンブリ。
[適用例6]適用例1に記載のウエハ搬送アセンブリであって、さらに、
前記第2搬送モジュールに接続され、前記単一方向軸に沿って整列された第2バッファモジュールを備え、
前記第2バッファモジュールは、前記単一方向軸の前記第1側に配置された前記第2バッファモジュールの第1側端に位置する第3バッファスタックと、前記単一方向軸の前記第2側に配置された前記第2バッファモジュールの第2側端に位置する第4バッファスタックとを有する
ウエハ搬送アセンブリ。
[適用例7]適用例6に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記第2バッファモジュールの前記第1側端は、第3側面突起を規定し、前記第2バッファモジュールの前記第2側端は、第4側面突起を規定するウエハ搬送アセンブリ。
[適用例8]適用例7に記載のウエハ搬送アセンブリであって、さらに、
前記第2バッファモジュールに接続され、前記単一方向軸に沿って整列された第3ウエハ搬送モジュールを備え、
前記単一方向軸の前記第1側に配置された前記第3ウエハ搬送モジュールの第1側は、第5処理モジュールに接続するよう構成され、前記単一方向軸の前記第2側に配置された前記第3ウエハ搬送モジュールの第2側は、第6処理モジュールに接続するよう構成されている
ウエハ搬送モジュール。
[適用例9]適用例8に記載のウエハ搬送アセンブリであって、
前記第3側面突起は、前記第2および第3ウエハ搬送モジュールと前記第2および第5処理モジュールとの間に入れ子状に配置され、
前記第4側面突起は、前記第2および第3ウエハ搬送モジュールと前記第4および第6処理モジュールとの間に入れ子状に配置されている
ウエハ搬送アセンブリ。
[適用例10]適用例1に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記ウエハ搬送アセンブリは、前記ウエハ搬送アセンブリの前端から前記ウエハ搬送アセンブリの後端まで伸びるサービストンネルの上に規定されているウエハ搬送アセンブリ。
[適用例11]ウエハ搬送アセンブリであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置された第1ウエハ搬送ロボットと、
前記ハウジング内に配置された第2ウエハ搬送ロボットと、
前記ハウジング内に配置され、前記第1および第2ウエハ搬送ロボットの間に位置する第1および第2バッファスタックと
を備え、
第1インターフェースが、前記ハウジングの第1側に沿って規定され、第1処理モジュールに接続するよう構成され、
第2インターフェースが、前記ハウジングの前記第1側に沿って規定され、第2処理モジュールに接続するよう構成され、
第1側面突起が、前記ハウジングの前記第1側に沿って前記第1および第2インターフェースの間に規定され、前記第1側面突起は、前記第1バッファスタックの位置を規定し、前記第1および第2ウエハ搬送ロボットと前記第1および第2処理モジュールとの間に入れ子状に配置され、
第3インターフェースが、前記ハウジングの第2側に沿って規定され、第3処理モジュールに接続するよう構成され、
第4インターフェースが、前記ハウジングの前記第2側に沿って規定され、第4処理モジュールに接続するよう構成され、
第2側面突起が、前記ハウジングの前記第2側に沿って前記第3および第4インターフェースの間に規定され、前記第2側面突起は、前記第2バッファスタックの位置を規定し、前記第1および第2ウエハ搬送ロボットと前記第3および第4処理モジュールとの間に入れ子状に配置され、
前記ウエハ搬送アセンブリは、連続的な制御環境を規定する
ウエハ搬送アセンブリ。
[適用例12]適用例11に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記ウエハ搬送アセンブリは、前記第1または第3処理モジュールの一方から、前記第1ウエハ搬送ロボット、前記第1または第2バッファスタックの一方、前記第2ウエハ搬送ロボット、前記第2または第4処理モジュールの一方まで、ウエハのための搬送路を規定するよう構成されているウエハ搬送アセンブリ。
[適用例13]適用例11に記載のウエハ搬送アセンブリであって、さらに、
真空源に接続するためのコネクタを備え、
前記連続的な制御環境は、真空制御された環境によって規定される
ウエハ搬送アセンブリ。
[適用例14]適用例11に記載のウエハ搬送アセンブリであって、
前記第1バッファスタックの上側部分が、複数の第1ウエハ格納スロットを規定し、前記第1バッファスタックの前記上側部分は、前記複数の第1ウエハ格納スロットの各々の間に規定された1または複数のセパレータを有し、
前記第1バッファスタックの下側部分が、複数の第2ウエハ格納スロットを規定し、前記第1バッファスタックの前記下側部分は、前記複数の第2ウエハ格納スロットの各々の間に規定されたセパレータを有していない
ウエハ搬送アセンブリ。
[適用例15]適用例14に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記第1バッファスタックの前記下側部分は、1または複数のカバーウエハまたはシーズニングウエハを格納するよう構成されているウエハ搬送アセンブリ。
[適用例16]適用例11に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記第1および第2バッファスタックの各々は、約5~10のウエハを格納するよう構成されているウエハ搬送アセンブリ。
[適用例17]適用例11に記載のウエハ搬送アセンブリであって、前記ウエハ搬送アセンブリは、前記ウエハ搬送アセンブリの前端から前記ウエハ搬送アセンブリの後端まで伸びるサービストンネルの上に規定されているウエハ搬送アセンブリ。
図1A
図1B
図1C
図1D
図1E
図1F
図2
図3A
図3B
図4A
図4B
図5
図6
図7
図8
図9
図10