(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-09-07
(54)【発明の名称】薄膜形成用ハイブリッドシステムアーキテクチャ
(51)【国際特許分類】
H01L 21/677 20060101AFI20220831BHJP
B65G 49/00 20060101ALI20220831BHJP
C23C 14/50 20060101ALI20220831BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 A
B65G49/00 A
C23C14/50 K
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021535690
(86)(22)【出願日】2019-12-18
(85)【翻訳文提出日】2021-07-30
(86)【国際出願番号】 US2019067235
(87)【国際公開番号】W WO2020132105
(87)【国際公開日】2020-06-25
(31)【優先権主張番号】62/781,577
(32)【優先日】2018-12-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】16/583,165
(32)【優先日】2019-09-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】507310307
【氏名又は名称】インテヴァック インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100121728
【弁理士】
【氏名又は名称】井関 勝守
(74)【代理人】
【識別番号】100165803
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 修平
(74)【代理人】
【識別番号】100170900
【弁理士】
【氏名又は名称】大西 渉
(72)【発明者】
【氏名】ブラック， テリー
【テーマコード（参考）】
4K029
5F131
【Ｆターム（参考）】
4K029AA04
4K029AA24
4K029BD01
4K029CA05
4K029DA01
4K029KA01
4K029KA09
5F131AA02
5F131AA12
5F131BA01
5F131BB12
5F131CA32
5F131DA22
5F131DA32
5F131DA42
5F131DA52
5F131DA62
5F131DB06
5F131DB72
5F131DB92
5F131DC22
5F131GA14
5F131GA33
5F131HA09
5F131HA12
5F131HA35
5F131HA37
(57)【要約】
複数の処理ウィンドウを有し且つ内部に連続トラックが配置された真空エンクロージャと、上記真空エンクロージャの側壁に取り付けられ、それぞれが上記各処理ウィンドウの１つに対応して設けられる複数の処理チャンバと、上記真空エンクロージャの一端に取り付けられ、内部にローディングトラックが配置されたロードロックと、上記真空エンクロージャから上記ロードロックを分離する少なくとも１つのゲートバルブと、上記連続トラックと上記ローディングトラックを移動するように構成された複数の基板キャリアと、上記真空エンクロージャの内部に配置され、上記基板キャリアを上記連続トラック上で連続的に移動させるための第一の位置と上記基板キャリアを上記連続トラックと上記ローディングトラックとの間を移送させるための第二の位置との間で移動可能な少なくとも１つのトラック交換器とを含む処理システムを提供する。
【選択図】 図１
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
真空エンクロージャと、前記真空エンクロージャの側壁に取り付けられた複数の処理チャンバと、
第一ゲートバルブを介して前記真空エンクロージャのローディング端に結合され、内部に搬送トラックを有する移送チャンバと、
第二ゲートバルブを介して前記移送チャンバに結合され、入口側に第三ゲートバルブを有するとともに、内部に搬送トラックを有するロードロックと、
前記ロードロックの側壁に取り付けられ、前記ロードロック内で垂直又は略垂直な姿勢で基板を保持するウェハホルダーを有するウェハ保持モジュールと、
回転可能な手首を介して末端部にエンドエフェクタが取り付けられており、前記ロードロックの外側で且つＦＯＵＰから基板を水平方向に取り出すために到達可能に配置され、該基板を垂直又は略垂直な姿勢へと回転させて前記ウェハホルダー上に該基板を載置する多関節ロボットアームと、
前記搬送トラック上を移動し、前記ウェハ保持モジュールとの間で基板の交換を行う複数の基板キャリアとを備える基板処理システム。
【請求項2】
直線状トラック部を有するターンテーブルをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記ターンテーブルは、前記基板キャリアをアンローディング位置からローディング位置へと搬送するように回転可能となっている、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記ターンテーブルは、前記基板キャリアを一方の搬送トラックから他方の搬送トラックへと搬送するように回転可能となっている、請求項２に記載のシステム。
【請求項5】
前記ターンテーブルは、前記真空エンクロージャ内に配置されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項6】
前記ターンテーブルは、前記ロードロック内に配置されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項7】
前記ターンテーブルは、さらに電動式ホイールを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項8】
前記真空エンクロージャ内に配置されたレーストラック形状のモノレールと、前記真空エンクロージャ内に配置され、前記レーストラック形状のモノレールの上を自由に進む各キャリアと係合する無端ベルトと、
前記レーストラック形状のモノレールの一端に配置され、前記レーストラック形状のモノレールと前記搬送トラックとの間で各基板を搬送するトラック交換器とをさらに備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項9】
前記基板キャリアは、それぞれ略垂直姿勢で配置された静電チャックを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記基板キャリアは、それぞれが略垂直姿勢で配置された基板ホルダーを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
前記真空エンクロージャの末端であって前記ローディング端に対向する末端に配置されたターンテーブルと、前記真空エンクロージャ内に配置されたレーストラック形状のモノレールと、
前記真空エンクロージャ内に配置され、前記レーストラック形状のモノレールの上を自由に進む各キャリアと係合する無端ベルトと、
前記レーストラック形状のモノレールの一端に配置され、前記レーストラック形状のモノレールと前記ターンテーブルとの間で各キャリアを搬送するトラック交換器と、
前記真空エンクロージャにおける前記末端に取り付けられた少なくとも１つの第二処理システムとをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項12】
前記無端ベルトは、複数のドライビングフォークを含み、各々の前記基板キャリアは、前記レーストラック形状のモノレールと係合するように構成された複数の自由に回転するホイールと、前記ドライビングフォークと係合するように構成されたドライビングピンとを含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記ターンテーブルは、直線状トラック部と電動式ホイールとを含み、各々の前記基板キャリアは、前記電動式ホイールと係合するドライブバーを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項14】
前記真空エンクロージャのローディング端に結合された第二移送チャンバと、前記第二移送チャンバに結合された第二ロードロックとをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項15】
前記第二ロードロックから前記ロードロックへと前記キャリアを搬送する搬送機構をさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項16】
前記第二移送チャンバから前記移送チャンバへと前記キャリアを搬送する搬送機構をさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項17】
前記搬送機構は、可動テーブル、該テーブル上に配置された直線状モノレール部、及び、該テーブル上に配置された曲線状モノレール部を有する少なくとも１つのトラック交換器を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項18】
前記輸送機構は、上部に直線状トラック部を有するターンテーブルをさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項19】
前記真空エンクロージャ内に配置され、レーストラックのような形状が設定された第一モノレール部と、２つの平行な直線状モノレール延長部を有する第二モノレール部とで構成されたモノレールと、前記第一モノレール部に配置された原動要素と、
前記第二モノレール部に沿って配置された複数の電動式ホイールとをさらに備え、
前記トラック交換器は、前記第一モノレール部及び前記第二モノレール部との間で各キャリアを移送する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項20】
複数の前記キャリアの各々は、基体と、
前記基体に取り付けられ、前記第一モノレール部にある該キャリアを移動させるよう、前記原動要素と係合するように構成された係合機構と、
前記基体に取り付けられたドライブバーであって、前記第２モノレール部を進んでいる該キャリアを移動させるよう、複数の電動式ホイールと係合するように構成されたドライブバーとを含む、請求項１９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連技術）
本出願は、２０１９年９月２５日に出願された米国出願第１６／５８３１６５号の一部継続出願であり、その開示内容の全体が参照による方法で本明細書に組み込まれる。また、本出願は、２０１８年１２月１８日に出願された米国仮出願６２／７８１５７７号の優先権の利益を主張するものであり、その開示内容の全体が参照による方法で本明細書に組み込まれる。
（技術分野）
本開示内容は、概して、基板、特に半導体ウェハの薄膜コーティングなどの基板処理の分野に関する。
本出願は、２０１９年９月２５日に出願された米国出願第１６／５８３１６５号の一部継続出願であり、その開示内容の全体が参照による方法で本明細書に組み込まれる。また、本出願は、２０１８年１２月１８日に出願された米国仮出願６２／７８１５７７号の優先権の利益を主張するものであり、その開示内容の全体が参照による方法で本明細書に組み込まれる。
（技術分野）
本開示内容は、概して、基板、特に半導体ウェハの薄膜コーティングなどの基板処理の分野に関する。
【背景技術】
【0002】
基板の真空処理は、当技術分野ではよく知られており、薄膜処理と呼ばれることもある。一般に、薄膜処理システムは、バッチ処理、クラスタシステム、インラインシステムの３つのアーキテクチャのいずれかに分類できる。これらのアーキテクチャのそれぞれの利点と欠点は、当技術分野でよく知られている。
【0003】
いくつかのシステムアーキテクチャ、特に、半導体ウェハを使用してマイクロチップを製造するために用いられるシステムアーキテクチャにおいては、基板はロボットアームによって個々に処理チャンバに搬送され、ステーショナリーチャックやサセプタの上に置かれる。これに対して、他のシステム、例えば、ハードディスクドライブや太陽電池の製造に使用されるシステムでは、基板は搬送可能な基板キャリアに配置された状態で搬送され処理される。
【0004】
当技術分野では、様々なタイプの基板の上に薄膜を形成するために使用できる改良型システムアーキテクチャが必要とされている。加えて、当技術分野では、高いスループットと商業的に許容されるコストで薄膜コーティングを形成できる装置が必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
下記の本開示内容の概要は、本発明のいくつかの側面及び態様に関しての基本的な理解が可能となるよう含めたものである。本概要は、本発明の広範に至る全体像ではなく、故に、本発明の主要な若しくは重要な要素を殊更に特定したり、或いは、本発明の範囲を描写したりすることを意図したものではない。その唯一の目的は、以下に示す更に詳細な説明の前置きとして、本発明のいくつかの概念を簡略化して提示することにある。
【0006】
開示の実施形態は、大量生産で且つ許容可能な商業コストで改良型薄膜コーティングを形成できるよう特別に設計されたシステムを提供するものである。開示のシステムは、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random-Access Memory；磁気抵抗ランダムアクセスメモリ）の製造など、半導体ウェハの上に異なる組成の複数の薄膜を形成するのに特に有効である。
【0007】
ＭＲＡＭセルでは、磁気記憶素子によってデータが保存される。その各素子は、薄い絶縁層で隔てられた２枚の強磁性プレートで構成されている。２枚のプレートのうちの１枚は、リファレンス層と呼ばれ、特定の極性に設定された永久磁石である。もう１枚は、フリープレートであり、その磁化状態は、外部から与えられる磁化に合わせて変化させ、メモリービットを記憶することができる。この構成は、磁気トンネル接合として知られており、ＭＲＡＭビットに関する最も単純な構造である。ＭＲＡＭのメモリーチップは、このような「セル」を格子状に並べて構築される。実際には、各々の強磁性プレートは、異なる材料組成の薄膜を何層にも重ねて形成されており、いくらかハードディスクの構造に似たものとなっている。
【0008】
開示の実施形態は、薄膜層の高速形成に適した真空処理システムの２つの重要な要素、すなわち、真空システムのアーキテクチャ及びウェハローディングシステムのアーキテクチャを扱っている。このアーキテクチャは、円形シリコンウェハ上に磁性材料の薄膜をスパッタリングする際に関する様々な課題を解決するように設計されている。そのいくつかの課題として、水蒸気が層に到達するのを回避すること、粒子による汚染を避けること、ウェハの位置ずれや破損を避けることなどが含まれる。
【0009】
開示の実施形態において、真空エンクロージャは、これに取り付けられた複数の処理チャンバを有している。処理中、キャリアは、真空エンクロージャの内部を連続的に一斉に移動していき、処理チャンバによって処理される。ロードロック部は、真空エンクロージャに取り付けられ、ロード側とアンロード側とを有しうるものであり、それらは真空環境を共有していてもよいし独立して有していてもよい。ゲートバルブは、ロードロック部を真空エンクロージャから分離する。トラック交換器は、真空エンクロージャ内に配置される。トラック交換器は、キャリアが真空エンクロージャ内を連続的に移動する第一の位置と、キャリアを真空エンクロージャとロードロック部との間で移動させるための第二の位置との間で移動可能となっている。
【0010】
一般的な態様によれば、処理システムが提供される。該処理システムは、真空エンクロージャと、前記真空エンクロージャの側壁に取り付けられた複数の処理チャンバと、第一ゲートバルブを介して前記真空エンクロージャのローディング端に結合され、内部に搬送トラックを有する移送チャンバと、第二ゲートバルブを介して前記移送チャンバに結合され、入口側に第三ゲートバルブを有するとともに、内部に搬送トラックを有するロードロックと、前記ロードロックの側壁に取り付けられ、前記ロードロック内で垂直又は略垂直の姿勢で基板を保持するウェハホルダーを有するウェハ保持モジュールと、回転可能な手首を介して多関節ロボットアームの末端部に取り付けられたエンドエフェクタを有する多関節ロボットアームであって、前記ロードロックの外側で且つＦＯＵＰから基板を水平方向に取り出すために到達可能に配置され、該基板を垂直又は略垂直な姿勢へと回転させて前記ウェハホルダー上に該基板を載置する多関節ロボットアームと、前記搬送トラック上を移動し、前記ウェハ保持モジュールとの間で基板の交換を行う複数の基板キャリアとを備える。
【0011】
該システムは、上部に直線状トラック部が設けられたターンテーブルを含んでもよい。前記ターンテーブルは、前記基板キャリアをアンローディング位置からローディング位置へと、或いは、前記基板キャリアを一方の搬送トラックから他方の搬送トラックへと搬送するように回転可能となっていてもよい。前記ターンテーブルは、真空エンクロージャ内に配置されてもよいし、ロードロック内に配置されてもよく、また、電動ホイールを含んでいてもよい。
【0012】
該システムは、前記真空エンクロージャ内に配置されたレーストラック形状のモノレールと、前記真空エンクロージャ内に配置され、前記レーストラック形状のモノレールの上を自由に進む各キャリアと係合する無端ベルトと、前記レーストラック形状のモノレールの一端に配置され、前記レーストラック形状のモノレールと前記搬送トラックとの間で各キャリアを搬送するトラック交換器とを含むものであってもよい。
【0013】
前記各基板キャリアは、それぞれ略垂直姿勢で配置されたウェハホルダー及び／又は静電チャックを含むものでもよい。
【0014】
該システムは、前記真空エンクロージャの末端であって前記ローディング端に対向する末端に配置されたターンテーブルと、前記真空エンクロージャ内に配置されたレーストラック形状のモノレールと、前記真空エンクロージャ内に配置され、前記レーストラック形状のモノレールの上を自由に進む各キャリアと係合する無端ベルトと、前記レーストラック形状のモノレールの一端に配置され、前記レーストラック形状のモノレールと前記ターンテーブルとの間で各キャリアを搬送するトラック交換器と、前記真空エンクロージャにおける前記末端に取り付けられた少なくとも１つの第二処理システムとを含むものであってもよい。前記無端ベルトは、複数のドライビングフォーク（driving fork）を含み、各々の前記基板キャリアは、前記レーストラック形状のモノレールと係合するように構成された複数の自由に回転するホイールと前記ドライビングフォークと係合するように構成されたドライブピンとを含むものであってもよい。前記ターンテーブルは、直線状トラック部と電動式ホイールとを含み、各々の前記基板キャリアは、前記電動式ホイールと係合するドライブバーを含むものでもよい。
【0015】
さらに、該システムは、前記真空エンクロージャのローディング端に結合された第二移送チャンバと、前記第二移送チャンバに結合された第二ロードロックとを備えるものでもよい。該システムは、さらに、記第二ロードロックから前記ロードロックへと、或いは、前記第二移送チャンバから前記移送チャンバへと、前記キャリアを搬送する。前記搬送機構は、可動テーブル、該テーブル上に配置された直線状モノレール部、及び、該テーブル上に配置された曲線状モノレール部を有する少なくとも１つのトラック交換器を含むものでもよく、また、上部に直線状トラック部を有するターンテーブルをさらに含むものでもよい。また、該システムは、前記真空エンクロージャ内に配置され、レーストラックのような形状が設定された第一モノレール部と２つの平行な直線状モノレール延長部を有する第二モノレール部とで構成されたモノレールと、前記第一モノレール部に配置された原動要素と、前記第二モノレール部に沿って配置された複数の電動式ホイールとを含んでいてもよく、前記トラック交換器は、前記第一モノレール部及び前記第二モノレール部との間で各キャリアを搬送するようになっていてもよい。複数の前記キャリアの各々は、基体と、前記基体に取り付けられ、該キャリアを前記第一モノレール部にあるときに移動させるよう、前記原動要素と係合するように構成された係合機構と、前記基体に取り付けられたドライブバーであって、前記第２モノレール部を進んでいる該キャリアを移動させるよう、複数の電動式ホイールと係合するように構成されたドライブバーとを含むものでもよい。
【0016】
さらに別の態様によれば、複数の処理ウィンドウを有し且つ内部に連続トラックが配置された真空エンクロージャと、前記真空エンクロージャの側壁に取り付けられ、それぞれが前記処理ウィンドウの１つに対応して設けられる複数の処理チャンバと、前記真空エンクロージャの一端に取り付けられ、内部にローディングトラックが配置されたロードロックと、前記真空エンクロージャから前記ロードロックを分離する少なくとも１つのゲートバルブと、前記連続トラックと前記ローディングトラックの上を移動するように構成された複数の基板キャリアと、前記真空エンクロージャの内部に配置され、前記基板キャリアを前記連続トラック上で連続的に移動させるための第一の位置と上記基板キャリアを前記連続トラックと前記ローディングトラックとの間で移送させるための第二の位置との間で移動可能な少なくとも１つのトラック交換器とを含む処理システムが提供される。
【0017】
さらに別の態様では、
第一サイド及び該第一サイドの反対側に位置する第二サイドを有するロードロック部と、
前記ロードロック部の第一サイドに連結された大気部と、
前記ロードロック部の第二サイドに取り付けられ、複数の処理チャンバが取り付けられた真空部と、
以下の(i)～(iv)を含むキャリア搬送機構と、
(i)レーストラック形状をなし、前記真空部内に配置された第一モノレール部、前記ロードロック部内に配置され、前記大気部及び真空部の中に延びる延長部を持つ２つの平行な直線状モノレールを有する第二モノレール部、ならびに、前記大気部に配置されるとともに曲線状をなし、一端が前記各直線状モノレールのうちの一方における延長部に対応し、他端が前記各直線状モノレールのうちの他方における延長部に対応した第三モノレール部として形成されたモノレール
(ii)前記レーストラックに配置された原動要素
(iii)前記第二モノレール部に沿って配置された複数の電動式ホイール
(iv)前記第一モノレール部の一端に配置され、それぞれ、可動テーブル、該テーブル上に配置された直線状モノレール部、及び、該テーブル上に配置された曲線状モノレール部を含む２つのトラック交換器
複数のホイールを有し、前記モノレールと係合して前記キャリアが前記モノレール上を進むように構成された複数のキャリアと、を備える基板処理システムが提供される。
第一サイド及び該第一サイドの反対側に位置する第二サイドを有するロードロック部と、
前記ロードロック部の第一サイドに連結された大気部と、
前記ロードロック部の第二サイドに取り付けられ、複数の処理チャンバが取り付けられた真空部と、
以下の(i)～(iv)を含むキャリア搬送機構と、
(i)レーストラック形状をなし、前記真空部内に配置された第一モノレール部、前記ロードロック部内に配置され、前記大気部及び真空部の中に延びる延長部を持つ２つの平行な直線状モノレールを有する第二モノレール部、ならびに、前記大気部に配置されるとともに曲線状をなし、一端が前記各直線状モノレールのうちの一方における延長部に対応し、他端が前記各直線状モノレールのうちの他方における延長部に対応した第三モノレール部として形成されたモノレール
(ii)前記レーストラックに配置された原動要素
(iii)前記第二モノレール部に沿って配置された複数の電動式ホイール
(iv)前記第一モノレール部の一端に配置され、それぞれ、可動テーブル、該テーブル上に配置された直線状モノレール部、及び、該テーブル上に配置された曲線状モノレール部を含む２つのトラック交換器
複数のホイールを有し、前記モノレールと係合して前記キャリアが前記モノレール上を進むように構成された複数のキャリアと、を備える基板処理システムが提供される。
【0018】
一実施形態において、前記システムは、第一サイド及び該第一サイドの反対側に位置する第二サイドを有するロードロック部と、該ロードロック部の第一サイドに取り付けられた大気部と、前記ロードロック部の第二サイドに取り付けられ、複数の処理チャンバが取り付けられた真空部と、以下の(i)～(v)を含むキャリア搬送機構と、
(i)レーストラック形状をなし、前記真空部内に配置された第一モノレール部、前記ロードロック部内に配置され、前記大気部及び真空部の中に延びる延長部を持つ２つの平行な直線状モノレールを有する第二モノレール部、ならびに、前記大気部に配置されるとともに曲線状をなし、一端が前記各直線状モノレールのうちの一方における延長部に対応し、他端が前記各直線状モノレールのうちの他方における延長部に対応した第三モノレール部として形成されたモノレール
(ii)前記レーストラックに配置され、複数のドライブフォーク（drive fork）が取り付けられた無端ベルト
(iii)前記大気部に配置され、複数のドライブフォークが取り付けられたドライビングホイール
(iv)前記第二モノレール部に沿って配置された複数の電動式ホイール
(v)前記第一モノレール部の一端に配置され、それぞれ、可動テーブル、該テーブル上に配置された直線状モノレール部、及び、該テーブル上に配置された曲線状モノレール部を含む２つのトラック交換器
基体と、該基体に取り付けられ、前記モノレールと係合して前記キャリアが前記モノレール上を自由に進むように構成された複数のホイールと、前記基体に取り付けられ、前記第二モノレール部を進んでいる前記キャリアを移動させるよう、前記複数の電動式ホイールと係合するように構成されたドライブバーと、前記基体に取り付けられ、前記第一モノレール部又は第三モノレール部にある前記キャリアを移動させるよう、前記ドライビングフォークと係合するように構成されたドライブピンとを有する複数のキャリアとを備え、前記トラック交換器が第一の位置にあるとき、前記曲線状モノレール部は、前記第一モノレール部と整列し、前記キャリアを前記ドライビングフォークにより前記第一モノレール部に沿って連続的に移動させ、前記トラック交換器が第二の位置にあるとき、前記直線状モノレール部は、前記第一モノレール部を前記第二モノレール部に接続し、前記ロードロック部と前記真空部との間で前記キャリが交換されるように構成されている。
(i)レーストラック形状をなし、前記真空部内に配置された第一モノレール部、前記ロードロック部内に配置され、前記大気部及び真空部の中に延びる延長部を持つ２つの平行な直線状モノレールを有する第二モノレール部、ならびに、前記大気部に配置されるとともに曲線状をなし、一端が前記各直線状モノレールのうちの一方における延長部に対応し、他端が前記各直線状モノレールのうちの他方における延長部に対応した第三モノレール部として形成されたモノレール
(ii)前記レーストラックに配置され、複数のドライブフォーク（drive fork）が取り付けられた無端ベルト
(iii)前記大気部に配置され、複数のドライブフォークが取り付けられたドライビングホイール
(iv)前記第二モノレール部に沿って配置された複数の電動式ホイール
(v)前記第一モノレール部の一端に配置され、それぞれ、可動テーブル、該テーブル上に配置された直線状モノレール部、及び、該テーブル上に配置された曲線状モノレール部を含む２つのトラック交換器
基体と、該基体に取り付けられ、前記モノレールと係合して前記キャリアが前記モノレール上を自由に進むように構成された複数のホイールと、前記基体に取り付けられ、前記第二モノレール部を進んでいる前記キャリアを移動させるよう、前記複数の電動式ホイールと係合するように構成されたドライブバーと、前記基体に取り付けられ、前記第一モノレール部又は第三モノレール部にある前記キャリアを移動させるよう、前記ドライビングフォークと係合するように構成されたドライブピンとを有する複数のキャリアとを備え、前記トラック交換器が第一の位置にあるとき、前記曲線状モノレール部は、前記第一モノレール部と整列し、前記キャリアを前記ドライビングフォークにより前記第一モノレール部に沿って連続的に移動させ、前記トラック交換器が第二の位置にあるとき、前記直線状モノレール部は、前記第一モノレール部を前記第二モノレール部に接続し、前記ロードロック部と前記真空部との間で前記キャリが交換されるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【0019】
本発明の他の態様及び特徴は、以下の図面を参照して行う詳細な説明により明らかになろう。詳細な説明及び図面は、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の様々な実施形態の非限定例を提供するものである、という点を理解されたい。
【0020】
本明細書に組み込まれて当該明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例示するものであり、本明細書とともに本発明の原理を説明、図解する役割を果たすものである。図面は、例示的な実施形態の主な特徴を図式的に説明することを意図したものである。当該図面は、実際の実施形態における全ての特徴を描写することを意図したものではなく、また、図示の各要素の相対的な寸法を描写することやそれらを原寸で描くことを意図したものでもない。
【発明を実施するための形態】
【0021】
さて、薄膜コーティングを製造するための本発明に係るシステム及びそのウェハローディングシステムの各実施形態について、図面を参照しながら説明する。種々の用途において、また、種々の利点を得るために、多様なの実施形態又はそれらの組み合わせを用いることができる。本明細書で開示する種々の特徴は、達成しようとする成果に応じ、部分的に又は最大限に、また、単独で又は他の特徴との組み合わせで、そして、利点と要求や制限とのバランスを取りながら用いることができる。したがって、特定の利点が種々の実施形態を参照して強調されても、その利点がその開示の実施形態に限定されることはない。すなわち、本明細書で開示する各特徴は、それらを説明している実施形態に限定されるものではないし、他の特徴との「組み合わせや整合」を図ったり、或いは、他の実施形態に組み込んだりしてもよい。
【0022】
開示の実施形態は、薄膜層の高速形成に適した真空処理システムの２つの重要な要素、すなわち、真空システムのアーキテクチャとウェハローディングシステムのアーキテクチャを説明するものである。以下に示す開示内容は、真空処理システムの説明から始まり、次いでローディングシステムの説明に移るようになっている。
【0023】
開示の実施形態は、キャリアモーションの第一モードを使用して連続通過処理部内での基板の連続処理を可能にするシステムのアーキテクチャ、及び、キャリアモーションの第二モードを使用してキャリアを連続通過処理部外へ搬送するメカニズムを提供するものである。何れのキャリアモーションモードにおいても、キャリアは自由にトラック上を進むが、キャリアをトラック上で進ませるために該キャリアに与える原動力は、キャリアモーションモードごとに異なる。連続通過処理部内においては、すべてのキャリが一斉に移動するが、連続通過処理部から出るときには、各キャリアは独立して移動しうる。
【0024】
次に、図２Ａ及び図２Ｂと併せて図１を参照しながら第一実施形態について説明するが、図２Ｂは半導体ウェハの処理に特化したものである。図１は、システムの上面概略図であり、図２Ａはキャリアを示し、図２Ｂは図２Ａのキャリアの交換用基板ホルダーを示している。
【0025】
図１のシステム１００は、大気部１０５、ロードロック部１１０、及び、真空部１１５から構成されている。各キャリアは、大気部１０５でロード又はアンロードされ、ロードロック部１１０を経由して大気部１０５と真空部１１５との間で移送される。 基板は、連続通過処理部を形成する真空部１１５内で処理される。この例では４つの処理チャンバ１２０Ａ～１２０Ｄを図示しているが、以下でさらに示すように、任意数の処理チャンバを設けることができる。図示の処理チャンバ１２０Ａ～１２０Ｄは、それぞれエッチングチャンバ、スパッタリングチャンバ、イオン注入チャンバなどでもよく、本実施形態においては、各処理チャンバは、それらの間にバルブゲートを設けることなく共通の真空雰囲気に接続されており、通過処理が可能な構成になっている。ＭＲＡＭの製造においては、該チャンバは、磁性層を形成すべく、コバルト（Ｃｏ）、タンタル（Ｔａ）、プラチナ（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及び、コバルト－鉄－ホウ素（ＣｏＦｅＢ）のような合金など、種々の材料から成るターゲットを備えたマグネトロンスパッタリングチャンバとすることができる。
【0026】
モノレールセグメント１２５は、３つの構成部１０５、１１０、及び１１５に設けられており、基板キャリアが３つの構成部全てを横断できるようになっている。モノレールセグメントは、連続通過処理部１１５内にレーストラックモノレール１２７を形成し、また、ロードロック部１１０を横断して部分的に大気部と真空部とに延在する直線状トラック１２８Ａ及び１２８Ｂを形成し、そして、大気部１０５内で湾曲して三日月形状をなす回転トラック１２９を形成している。無端ベルト１３０は、連続通過処理部１１５内の回転ドラム１３１Ａから回転ドラム１３１Ｂにわたって設けられており、該無端ベルト１３０には複数の原動フォーク１３２が取り付けられている。直線状トラックの隣には複数の通電可能なホイール１３５が設けられており、大気部１０５内に複数の原動フォーク１３２を備えた回転ホイール１３７が設けられている。
【0027】
連続通過処理部１１５内に２つのトラック交換器１４０が設けられており、その拡大図を吹き出しで示す。トラック交換器は、曲線状トラックセグメント１４２及び直線状トラックセグメント１４４が設けられたテーブル１４１を含む。図１の双方向矢印で示すように、該トラック交換器は、２つの位置のうちの一方の位置へと移動できるようになっている。一方の位置では、真空部内のキャリアがレーストラックに沿って連続的に移動してチャンバ１２０Ａ～１２０Ｄによって基板が連続的に処理されるように、曲線状トラックセグメントがレーストラック１２７を完成させる。真空チャンバ内での基板の処理が完了すると、トラック交換器は第二の位置に移動し、真空チャンバ内の各キャリアがロードロックに出てロードロック内の各キャリアが真空部に入るように、直線状トラックが直線状トラック１２８Ａ及び１２８Ｂとレーストラック１２７の直線状部との間の接続を形成する。
【0028】
基板キャリア１５０の実施形態を図２Ａに示す。本実施形態において、キャリア１５０は、基体１５２と基板ホルダー１５４とを有している。基板ホルダー１５４は、異なる形状と数の基板の処理できるように、ベースに対して着脱可能になっている。例えば、図２Ａに示すホルダー１５４は、正方形又は長方形の基板を３段に保持し、図２Ｂに示すホルダー１５４’は、半導体ウェハなどの円形基板を保持するものとなっている。ＭＲＡＭの製造に有利な一実施形態におけるホルダー１５４’は、静電チャック１５７を含む。代替的に又は追加的に、ホルダー１５４’は、ウェハの周縁部と係合する任意的な支持ピン１５９を含むものでもよい。また、ホルダーの平面は、水平に対して角度θで傾斜している。この例では、当該角度は１５度である。
【0029】
図２Ａに示すように、基体１５２は、モノレール１２５に係合して進むローラー機構１５３を含む。該ローラー機構は、電動化されておらず、基体がモノレール上を自由に進むことができるような、自由に回転する複数のホイールを含んでもよい。原動力は、ドライブバー１５６と係合するホイール１３５又はドライブピン１５８と係合するフォーク１３２の何れかにより得られるようになっている。
【0030】
次に、システム１００で実行される一般的な処理の一例を説明する。空のキャリアがローディングステーション１６０まで駆動され、ローラー機構１５３が直線状トラック１２８Ａと係合するとともに、電動式ホイール１３５がドライブバー１５６と係合する。そして、新しい基板が基板ホルダー１５４にロードされる。一方、処理された基板は、アンロードステーション１６１に配置された別のキャリアから取り除くことができる。ロード及びアンロードが完了すると、ローディング部１６０におけるロードロックの入口ゲートバルブＥＮが開く。適宜、アンローディング部１６１におけるロードロックの出口ゲートバルブＥＸも開く。ローディングロードロックの出口ゲートバルブは閉じたままである。また、アンロード部の出口ゲートバルブが開くと、その入口ゲートバルブは閉じる。いくつかの実施形態では、破線の仕切り１７０で例示したように２つのロードロックが独立しており、故に、それぞれが互いに独立して真空を維持できるようになっている。このような構成では、新しいキャリアがローディングロードロック内へとロードされている間に、処理済みのキャリアを真空部からアンローディングロードロック１６１にロードすることができる。入口ゲートバルブと出口ゲートバルブの構造は同じで、入口ゲートバルブと出口ゲートバルブは、キャリアの進行方向によって識別されている点に留意されたい。つまり、進行方向が反転すれば、入口バルブと出口バルブの呼称も反転する。
【0031】
この条件においては、電動式ホイール１３５が通電され、ローディングステーション内のキャリアをそれぞれのロードロックに移送する一方で、他のロードロック内のキャリアを大気部１０５に移動させることができ、且つ／又は、処理済みのキャリアをアンローディングロードロックへと移動させることができる。但し、これらの操作を必ずしも同時に実行する必要はない点に留意されたい。適宜、ローディングを時間差で実行することもでき、そのような場合には、アンロード部の電動ホイールには通電せずに新し基板を搭載したキャリア用の入口ゲートバルブだけを開けて該キャリアをロードロックへと移動させる。つまり、直線状トラック部の電動式ホイールは独立して通電することも、或いは、一部の電動式ホイールだけを通電させるような、纏めての通電も可能となっている。また、各ロードロックが独立している場合は、つまり、独立した専用のポンプ機構を有している場合は、様々なゲートバルブに独立して通電することができることから、ローディング及びアンローディングを同期させる必要はない。勿論、作業効率を考えれば、同期処理は有益である。
【0032】
ロードロックが共通の真空雰囲気を維持し、共通にポンピングされる実施形態においては、例えば、仕切り１７０が無い実施形態では、ゲートバルブは同期して作動する。例えば、ローディングロードロックのゲートバルブＥＮは、アンローディングロードロックのゲートバルブＥＸと一緒に作動し、ローディングロードロックのゲートバルブＥＸは、アンローディングロードロックのゲートバルブＥＮと一緒に作動する。
【0033】
キャリアがロードロックに入ると、入口ゲートバルブが閉じて真空引きが行われる。処理済みキャリアが出口ロードロックから取り出された場合には、その場合も真空状態になるようポンピングされる。適切な真空度に到達すると、ローディングロードロックの出口ゲートバルブＥＸが開き、適切な電動式ホイールに通電してキャリアを真空部１１５に移動させる。このとき、トラック交換器１４０は、直線状トラック部１４４がレーストラックモノレール１２７の直線状部と整列する位置をとるように移動する。そして、キャリアを真空部へと移動させるためにホイールに通電すると、キャリアがレーストラック周回路に入り、原動フォークの１つがドライブピン１５８に係合する。次いで、トラック交換器１４０は、曲線状トラック部１４２がレーストラックモノレール１２７の直線状部と整列する位置をとるように移動する。この位置では、キャリアは、電動式ホイール１３５ではなく、無端ベルト１３０によって移動する。そして、この状態において、無端ベルトが回転すると、キャリアが処理部から出る準備が整うまでの間、必要な回数だけレーストラックに沿って移動することとなる。故に、チャンバ１２０Ａ～１２０Ｄの各々により、キャリア上の基板を必要な回数だけ繰り返し処理することができる。
【0034】
処理が完了すると、アンロード部のトラック交換器１４０は、直線状トラック部１４４がレーストラックモノレール１２７の直線状部と整列する位置をとるように移動する。無端ベルトが回転し続けると、キャリアはトラック交換器へと移動し、原動フォークとの係合が解除されると同時にドライブバー１５６が電動式ホイール１３５と係合する。そして、キャリアがレーストラック周回路の外へ出るように、電動式ホイールが通電される。
【0035】
見てわかるように、説明した実施形態においては、キャリアは２つの動作モードを有していて、直線状トラックの範囲内では電動式ホイールと係合し、レーストラック内及び大気還流回路ＡＲＣ内では原動フォークと係合する。レーストラックにおける当該フォークは、無端ベルトに取り付けられており、大気還流回路における当該フォークはドライビングホイールに取り付けられている。そして、トラック交換器は、キャリアをレーストラックに案内したりレーストラックから取り出したりするために使用される。第一の位置にあるトラック交換器により、キャリアをレーストラック周りに無限に駆動させることができ、第二の位置にあるトラック交換器により、キャリアをレーストラックに案内したりレーストラックから取り出したりすることができる。
【0036】
前述のように、本システムは、必要数の処理チャンバを含むように調整可能である。その例を図１Ａに示す。図１Ａに示す例は、図１に示した例と同様であり、同様の要素は同じ符号で示す。主な違いは、本例は６つの処理チャンバ１２０Ａ～１２０Ｆを含んでいる点である。それ以外の全ての要素は、図１のものと同一であってもよく、これらは、当該アーキテクチャの汎用性を説明するものである。
【0037】
図１Ｂは、６つの処理チャンバを有する実施形態の外観を示しており、当該視点からは処理チャンバ１２０Ａ～１２０Ｃが見えている。この構成においても、本システムは、３つの構成部、すなわち、大気部１０５、ロードロック１１０、及び、処理チャンバが取り付けられた真空エンクロージャ１６３を含む真空部１１５から構成されている。この図は、真空エンクロージャの内部の視覚化のため、サービスアクセスウィンドウ１６６、１６７、及び１６８が開いた状態を示している。例えば、回転ドラム３１１Ａ及び３１１Ｂは、それぞれ、サービスアクセスウィンドウ１６６及び１６８から見ることができる。レーストラックモノレール１２７及び無端ベルト１３０の一部は、サービスアクセスウィンドウ１６７を通してみることができる。
【0038】
この例では、チャンバ１２０Ｂは、処理ウィンドウ１７２を介して処理チャンバ及び真空エンクロージャの内部に容易にアクセスできるように、開いた状態で示している。具体的に説明すると、この例では、処理チャンバ１２０Ａ～１２０Ｃは、回転可能なヒンジ１７０（図１Ｂでは隠れて見えないが、図１Ａでは示されている）を介して、真空エンクロージャ１６３に取り付けられている。チャンバ１２０Ｂが該ヒンジで回転すると、真空エンクロージャ１６３の内部が露出し、４つの基板を備えたキャリア１５０が見える。
【0039】
ここまで開示してきたアーキテクチャは、大気部１０５、ロードロック部１１０、複数の処理チャンバ１２０が取り付けられた真空部１１５を有する処理システムを提供するものである。キャリア搬送機構は、レーストラック形状をなして上記真空部内に配置された第一モノレール部１２７と、上記ロードロック部内に配置され、上記大気部及び真空部の中へと延びる延長部を有する２つの平行な直線状モノレール１２８Ａ及び１２８Ｂを有する第二モノレール部と、上記大気部に配置されて一端が上記各直線状モノレールのうちの一方における延長部に対応し且つ他端が上記各直線状モノレールのうちの他方における延長部に対応した三日月形状の回転トラック１２９をなす曲線状の第三モノレール部と、上記レーストラックに配置され、複数のドライブフォーク３２が取り付けられた無端ベルト１３０と、上記大気部に配置され、複数のドライブフォーク１３２が取り付けられたドライビングホイール１３７と、上記第二モノレール部に沿って配置された複数の電動式ホイール１３５と、上記第一モノレール部の一端に配置された２つのトラック交換器１４０とを備え、各トラック交換器１４０は、可動テーブル１４１、該テーブル上に配置された直線状モノレール部１４４、及び、該テーブル上に配置された曲線状モノレール部１４２を有している。
【0040】
複数のキャリアが処理対象の基板を支持するところ、各キャリアは、基体１５２と、該基体に取り付けられるとともに上記モノレールと係合して該キャリアを上記モノレール上で自由に進ませるように構成された複数の自由回転ホイール１５３と、上記基体に取り付けられ、上記複数の電動式ホイール１３５と係合して該キャリアを上記第二モノレール部に乗っている間に移動させるように構成された複数のドライブバー１５６と、上記基体に取り付けられ、上記ドライビングフォーク１３２と係合して該キャリアを上記第一モノレール部又は第三モノレール部にある間に移動させるように構成されたドライブピン１５８とを有している。
【0041】
上記トラック交換器が第一の位置にあるときは、上記曲線状モノレール部が上記第一モノレール部と整列し、上記ドライビングフォークによって上記キャリアを上記第一モノレール部に沿って連続的に移動させ、上記トラック交換器が第二の位置にあるときは、上記直線状モノレール部が上記第一モノレール部と第二モノレール部とを接続し、上記ロードロック部と上記真空部との間で上記キャリアを交換するようになっている。
【0042】
開示の処理システムで基板を処理する方法は、キャリアに該基板をロードするステップと、搬送トラックを介して該キャリアをロードロックに搬送するステップと、該ロードロック内を真空引きするステップと、上記搬送トラック上のキャリアを複数の処理チャンバが取り付けられた処理エンクロージャに搬送するステップと、第一の位置をとるようにトラック交換器を操作し、それにより、上記搬送トラックと処理トラックとの接続を形成するステップと、該トラック交換器上で該キャリアを移動させ、そこから当該キャリアを上記処理エンクロージャ内の処理トラックに移動させるステップと、第二の位置をとるように上記トラック交換器を操作し、それにより、上記処理トラックを上記処理トラックから分離するステップと、上記処理チャンバに通電しながら上記処理トラック上で上記キャリアを連続的に移動させるステップと、処理が完了してから、上記第一の位置をとるように上記トラック交換器を操作して、上記キャリアを上記処理トラックから上記搬送トラックに搬送するステップとを含むものでもよい。上記キャリアを連続的に移動させる方法としては、例えば、複数のキャリアを無端ベルトに連結して当該複数のキャリアを一斉に且つ連続的に移動させる方法を含むものでもよい。
【0043】
ここまで説明してきたシステムの一般的なアーキテクチャは、様々な基板を処理するのに使用できる。他方、ＭＲＡＭの製造等、半導体ウェハの処理のためには、一般にファブと呼ばれるウェハ製造工場での使用に向けた調整を容易に行えるよう、本システムを再構成することが望ましい。ファブにおいて、ウェハは、複数のウェハを保持するための特別に設計された筐体であるＦＯＵＰ（Front Opening Universal Pod）に入れて搬送される。以下の開示内容は、ＦＯＵＰから本明細書記載の処理システムへのウェハの搬送を可能にする機構を提供するものである。
【0044】
図３Ａは、半導体ウェハを処理するために構成された実施形態を示している。本実施形態は、シリコンウェハ上にＭＲＡＭの磁性層を作るのに特に有効であるが、標準的な円形シリコンウェハ上に他のデバイスを製造するために使用してもよい。ここで、円形シリコンウェハ上に薄い層を作る際における３つの潜在的な困難性、及び、本開示の実施形態によって此れらの困難性に対処する方法について、特に説明しておくのがよい。
【0045】
製造後の磁性層の品質は、汚染、特に水蒸気に対して非常に敏感である。したがって、開示の実施形態は、システムにおけるウェハ搬送機構の如何なる部分も真空環境から出ないように設計されている。これにより、上記キャリアが大気環境で汚染されることがなくなる。また、磁性層の形成には、スパッタリングが必要であり、粒子による汚染が懸念されるところ、本システム内ではウェハが略垂直姿勢で移動するため、粒子による汚染の可能性が低減する。ウェハは、丸いうえにその周縁部でしか保持できないので、本システム内で該ウェハを垂直姿勢で保持すると、上記キャリアから外れやすくなって危険である。そこで、開示の実施形態に係るシステムでは、略垂直姿勢のキャリアでウェハを保持するようにしている。開示の実施形態では、略垂直姿勢とは、ウェハが垂直から５～２０度傾いて保持されていることを指し、これにより、汚染の可能性が低減すると同時に、ウェハがキャリアから脱落する可能性も低減する。
【0046】
図３Ａでは、図１～図１Ｂの要素と同様の要素には同じ番号を付して識別する。また、Ｖａｃ１１５と示した連続通過処理部は、図１～１Ｂのものと同様である。しかし、連続通過処理部１１５の真空環境にウェハをロードする配置が異なっている。
【0047】
このように、連続通過処理部１１５内では、ウェハは略垂直姿勢で移動する。しかし、ファブ内のＦＯＵＰは、ウェハを水平姿勢で収容している。したがって、本処理システムの真空環境にウェハを導入するだけではなく、該ウェハを略垂直の姿勢へと回転させることも必要になる。これらの目的は、以下のようにして達成される。
【0048】
ウェハは、ロボット３１２によってＦＯＵＰ３００から取り出され、又は補充される。開示の実施形態では、ロボット３１２は、回転手首３１６を介してロボットアームに結合されたエンドエフェクタ３１４を有するＳＣＡＲＡ（Selective Compliance Assembly Robot Arm）ロボットである。回転手首３１６は、エンドエフェクタ３１４がウェハを水平姿勢から垂直姿勢の範囲で回転させることを可能にしている。ここで、エンドエフェクタという語は、一般的に受け入れられている意味、すなわち、ワークピース、この場合はウェハと相互作用するロボットアームの最後のリンクについて使用するものとする。従来のエンドエフェクタを使用してもよいが、開示の実施形態において、エンドエフェクタは、接触するようなもの（ウェハをその周縁部で物理的に把持するようなもの）や、引き寄せるようなもの（ウェハをその背面から真空引き或いは磁気的／電気的な吸着力を利用して保持するようなもの）とすることができる。
【0049】
そして、本システムに新しいウェハをロードするため、エンドエフェクタは、ＦＯＵＰ３００からウェハを取り出すべく水平姿勢をとる。ＳＣＡＲＡロボットが回転すると手首３１６が回転し、ウェハは垂直又は略垂直、すなわち、垂直方向から０度～２０度傾いた姿勢をとる。ゲートバルブＩＮが開くと、該ロボットは、ロードロック／交換チャンバＬＬ／ＥＸ３０５内のウェハ保持モジュール３０２上にウェハを配置する。ウェハは、垂直又は略垂直、すなわち、垂直から０度～２０度傾いた姿勢でウェハ保持モジュール３０２のウェハホルダー３０４上に配置される。次いで、ロボット３１２が引っ込み、ゲートバルブＩＮが閉じられる。これでロードロック／交換チャンバＬＬ／ＥＸ３０５内を真空引きできるようになる。真空引きが行われると、搬送キャリア１５０は、ロードロック／交換チャンバＬＬ／ＥＸ３０５内のローディング位置に移動し、ウェハがウェハホルダー３０４から搬送キャリア１５０上に移動する。
【0050】
前述の通り、いくつかの実施形態では、キャリア１５０は、静電チャック１５７を含む基板ホルダー１５４’を有している。そのような実施形態では、本方法は、ウェハのデバイス面がウェハホルダー３０４と対面し且つウェハの裏面がホルダー３０４から離れる方向を向く姿勢で該ウェハがウェハホルダー３０４上に置かれるようにエンドエフェクタを作動させて進行する。次いで、キャリアがロードロック３０５に入ると静電チャックが通電され、ウェハがその裏側にて基板ホルダー１５４’に吸着される。
【0051】
本実施形態では、ウェハ保持モジュール３０２は、第一の配置と第二の配置、すなわち、伸長位置と収縮位置との間で水平移動する伸縮型ウェハホルダー３０４を有している。一方の位置は、ロボット３１２との間でウェハを交換するのに使用され、他方の位置は、キャリア１５０との間でウェハを交換するのに使用される。また、一方の位置は、（新しい基板をロードする場合はロボットから、処理済みの基板をアンロードする場合はキャリアから）ウェハを受け取るために、他方の位置は、（新しい基板をロードする場合はキャリアへ、処理済み基板をアンロードする場合はロボットへ）ウェハを送り出すために用いられる。
【0052】
キャリア１５０は、使用される特定のアーキテクチャに応じて、種々の位置から、そして、種々の方法と経路で、ロードロック３０５内のローディング位置へと移動させることができる。図３Ａに示す例では、キャリア１５０は、ターンテーブル３２２の回転によってローディング位置に移動するようになっている。図３Ｂに関して説明するように、別の例では、搬送キャリア１５０は、移送チャンバＴＲ３１０からロードロック／交換チャンバＬＬ／ＥＸ３０５のローディング位置に移動する。逆に、図３Ｃに関して説明するように、別の例では、ターンテーブルを使用しないで搬送キャリア１５０をローディング位置に移動させる。
【0053】
ターンテーブル３２２は、直線状トラック部３２１を含み、キャリアが直線状トラック１２８Ａ及び１２８Ｂに対して乗降できるようにしている。また、ターンテーブル３２２は、直線状トラック部３２１上でのキャリアの効果的な直線移動を実現するために、ホイール１３５と同様の電動式ホイールを有していてもよい。
【0054】
搬送キャリア１５０に新しいウェハがロードされた後、該キャリア１５０は、移送チャンバ３１０内に移動し、ゲートバルブＥＮは、別のローディングサイクルのために閉鎖可能となる。ゲートバルブＥＮを閉じた後でゲートバルブＥＸを開くことができ、搬送キャリア１５０が連続通過処理部１１５に入っていく。次いで、ウェハの処理は、開示の実施形態の何れかに対応して上述の如く進行し、キャリアは、レーストラックモノレールに入って必要な通過数に至るまでレーストラック周回路に沿って移動する。
【0055】
勿論、アンロードは逆の操作となる。処理済みのウェハを載せたキャリアは、移送チャンバ３１０に入った後、ターンテーブル３２２上のアンロード位置に移動し、ウェハがウェハホルダー３０４上にロードされる。次いで、空のキャリアは、ローディング位置に移動し、新しいウェハを受け取る。一方、ＳＣＡＲＡロボットを使用して、ウェハホルダー３０４からウェハを取り外し、取り外したウェハをＦＯＵＰ３００内に置く。
【0056】
このように、ウェハローディングシステムは、回転手首を介してエンドエフェクタが連結されたロボットアームと、ウェハホルダーを作動させるウェハ保持モジュールを有するロードロックチャンバと、該ロードロックチャンバを緩和する移送チャンバと、該ロードロックチャンバと該移送チャンバとの間に配置されたゲートバルブと、該ロードロックチャンバと該移送チャンバとを通過するトラックと、該トラック上を進み、上記ウェハホルダーとの間でウェハを交換するように構成されたウェハキャリアとを備えるものとして開示されている。また、本ウェハローディングシステムは、ターンテーブルを含んでもよく、該ターンテーブルの上には、キャリアを受け取るためのトラック部が配置されていてもよい。該ターンテーブルは、キャリアを直線状トラック部上で移動させる電動式ホイールをさらに含んでいてもよい。該キャリアは、上記トラック上を自由に進むよう設定されていてもよいし、該電動式ホイールによって搬送されるように構成されてもよい。さらに、該キャリは、静電チャックを含んでいてもよい。
【0057】
輸送キャリアをアンロード位置からロード位置に搬送させるためには、搬送キャリアをアンロード位置から連続通過処理部１１５へと単に戻すだけでよく、また、無端ベルト１３０を使用して、キャリアをレーストラックに沿って移動させ、ローディングステーションに出すことができる。しかし、開示の実施形態では、このような搬送プロセスは、例えば、ターンテーブル３２２を使用することによって回避される。図３Ａの実施形態では、ターンテーブル３２２は、ロードロックチャンバ内に配置されている。しかし、ターンテーブル３２２は、以下に示すように、本システムにおける他のチャンバに配置したり、完全に撤廃したりしてもよい。
【0058】
図３Ｂは、半導体ウェハを処理するために構成された別の実施形態を示している。図３Ｂの実施形態は、ターンテーブル３２２がロードロックチャンバ及び移送チャンバの外側に配置されていることを除いて、図３Ａの実施形態と同様である。この例では、ターンテーブルは、移送チャンバ３１０と処理部１１５との間に、すなわち、移送チャンバとレーストラック部との間に配置されている。別の実施形態（図示せず）では、ターンテーブル３２２は、例えば、移送チャンバＴＲ３１０内に配置されていてもよい。
【0059】
このように、本ウェハローディングシステムは、直線状トラック部を有するターンテーブルをさらに備えていてもよい。これに代えて、処理チャンバが、直線状トラック部を有するターンテーブルをさらに備えるものでもよい。さらに、これに代えて、直線状トラック部を有するターンテーブルは、処理チャンバとウェハローディングシステムとの間に配置されてもよい。
【0060】
ここまでに説明してきた実施形態は、何れも他の処理チャンバ及び／又はシステムと結合させることができる。その一例を図３Ｃに示す。明確化のため、図３Ｃにおける図示では、ローディング部の一部を省略しているが、本明細書で詳述した実施形態の何れかに記載の任意のローディング部を使用して、該システムに基板をロードすることができる。
【0061】
ターンテーブル３２３は、ローディング側とは反対側の端側にあるレーストラックを越えて配置されている。該ターンテーブル３２３は、レーストラックから搬送キャリアを受け取り、取り付けられている処理チャンバ又は処理システム（例えば、従来の大型汎用処理システム）に該キャリアを搬送するように構成されている。図３Ｃの図示において、要素３２６の何れかが、そのような処理チャンバ、又は処理システム、例えば、大型汎用器を示しうる。反対側にあるトラック交換器１４０の機構と同様、トラック交換器１４０Ａの機構を使用して、レーストラックモノレール１２７からターンテーブル３２３にキャリア１５０を移送するようにしてもよい。例えば、ターンテーブル３２３は、キャリアを受け取るための直線状トラック部３２１を含み、また、直線状トラック部３２１上でキャリアを移動させるための電動式ホイール１３５を含んでいてもよい。
【0062】
また、図３Ｃにおいて、ターンテーブルの異なる構造を示しており、該ターンテーブルは、開示の実施形態の何れにおいても使用することができ、単にターンテーブルと言及されてもよい。具体的には、ターンテーブル３２７は、スポーク３２９を有するハブ３２８としての構造になっている。直線状トラック部３３１は、各々のスポーク３２９の端部に取り付けられている。各直線状トラック部３３１は、トラック１２８の続きを形成するように適合化されている。
【0063】
図３Ａ～図３Ｃは、ローディング機構とアンローディング機構とに分割され、アンローディング側からローディング側にキャリアを移動させるターンテーブルを備えた実施形態を示している。しかし、この構成は必須ではなく、これに代えて、ローディングとアンローディングのための単一の機構を使用することもできる。処理シーケンスにおいて十分な時間がある場合には、処理ウェハをアンロードして新しいウェハをロードするのにあたって、単一のローディング／アンローディング機構を使用することができる。図３Ｄに一例を示す。ロードロック３０５の排気が完了した後、ゲートバルブＥＮを開き、移送チャンバ３１０で待機している処理済みウェハを搭載したキャリア１５０をロードロック３０５に移動できるようにする。次いで、処理済みウェハをキャリア１５０からウェハホルダー３０４に移動させる。その後、キャリアを移送チャンバ３１０に戻すことができるようになり、ゲートバルブＥＮは閉じる。次いで、ロードロックを大気圧にして、ゲートバルブＩＮを開き、ロボット３１２によって処理済みウェハをホルダー３０４から取り出し、新しいウェハをホルダー３０４に配置できるようにする。次いで、ゲートバルブＩＮを閉じて、ロードロック３０５内を真空引きする。次いで、ゲートバルブＥＮを開き、キャリア１５０をロードロックに戻し、ウェハホルダー３０４から新しいウェハをロードする。次いで、キャリアを移送チャンバに戻し、ゲートバルブＥＮを閉じる。その後、ゲートバルブＥＸを開いてキャリアを進ませ、トラック交換器１４０を介して該キャリアをレーストラックモノレール１２７に移送させる。
【0064】
本明細書に記載の処理及び技術は、本質的に特定の装置に関するものではなく、任意の適切な構成要素と組み合わせて実施してもよい点を理解されたい。また、本明細書に記載の教示事項に従い、様々なタイプの汎用装置を使用できる。本発明を特定の例に関して説明してきたが、その全ての点において制限的ではなく例示的な意図で説明している。当業者であれば、本発明の実施において、好適な異なる組み合わせが多数存在することを理解するであろう。
【0065】
さらに、本発明の他の実施の態様についても、本明細書及び本明細書で開示した本発明の実施例を考慮することにより、当業者においては明らかであろう。以上に述べてきた実施形態の種々の態様及び／又は構成要素は、単独で又は任意の組み合わせで用いることができる。本明細書及び実施例は、あくまで一例として考えられたものであって、本発明の真の範囲及び真髄は、以下の特許請求の範囲によって指定される。
【図1】
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【国際調査報告】