JP5892828B2

JP5892828B2 - 真空処理装置

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Publication number: JP5892828B2
Application number: JP2012072919A
Authority: JP
Inventors: 僚一磯村
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2012-03-28
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: JP2013207014A

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理基板を真空容器内部に配置された処理室内で処理する真空処理装置に係り、真空容器と連結されその内部を被処理基板が搬送される搬送容器を備えたものに関する。

上記のような装置、特に、真空容器の内部に配置され減圧された処理室内において処理対象の試料である半導体ウエハ等の基板（以下、「ウエハ」という）を処理する真空処理装置においては、処理の微細化、精密化とともに、処理対象であるウエハの処理の効率の向上が求められてきた。このために、近年では、一つの装置に複数の真空容器が連結され複数の処理室で並行してウエハの処理を行うことができるマルチチャンバ装置が開発され、クリーンルームの設置面積あたりの生産性の効率を向上させることが行われてきた。

また、このような複数の処理室あるいはチャンバを備えて処理を行う装置では、それぞれの処理室あるいはチャンバはこれに電界や磁界を供給する手段や内部を排気する排気ポンプ等の排気手段や処理室内部に供給される処理用ガスの供給を調節する手段等と共に各々の処理ユニットを構成し、この処理ユニットが内部のガスやその圧力が減圧可能に調節され基板を搬送するためのロボットアーム等が備えられた搬送室（搬送チャンバ）を含みウエハが内部で搬送され一時的に保持される搬送ユニットとに着脱可能に連結されている。

より具体的には、各処理ユニットの減圧される処理室或いはチャンバが内部に配置された真空容器の側壁が、同程度に減圧された内部を処理前あるいは処理後のウエハが搬送される搬送ユニットの真空搬送容器の側壁に着脱可能に連結され内部が連通、閉塞可能に構成されている。前記処理室には、装置の大気部から大気搬送ロボットにより真空部へと搬送された基板が真空ユニットを介し搬送され処理を終えた後、処理前と同じ場所へ戻るよう搬送されていく。

このような構成において真空処理装置全体の生産性は、装置を構成する大気部及び真空部の各搬送室の搬送能力、搬送ユニットに接続された処理ユニットのウエハ処理能力、ウエハ搬送経路を制御する搬送アルゴリズムにより決定される。より具体的には、ウエハが収納されたカセット数、大気搬送ロボットの単位時間当たりの搬送能力、ロック室の排気・大気開放に要する時間、真空搬送ロボットの単位時間当たりの搬送能力、処理ユニットの数及び配置、処理ユニットにおけるウエハの処理時間に影響を受けて決定される。

例えば、装置を構成するあるユニットにおいて、ユニットを構成する各機器による制約のために単位時間当たりのウエハの搬送または処理枚数が他のユニットよりも十分小さい場合、装置全体の生産性は前記ユニットの搬送または処理枚数が限界となる。

特に、真空搬送ロボットが複数構成され、これらの何れか一方の搬送待ち時間が長くこれにより装置全体の生産性が決定される場合、各真空搬送ロボットの搬送時間が重なるよう、また待ち時間が偏ることなく分散させることにより装置全体の生産性を向上させることが求められる。

このような複数の真空搬送ロボットが構成される装置において、真空搬送ロボットの搬送効率の偏りを分散させるための真空処理装置の従来の技術としては、特開２０１０−１４７２５０号公報（特許文献１）に開示のものが知られていた。

特開２０１０−１４７２５０号公報

上記の従来技術においては、複数の真空搬送ロボットが同時に複数の真空処理室へウエハを搬入し処理させることで、各搬送室内に構成された複数の真空搬送ロボットの搬送動作時間を重ね合わせ各々の真空ロボットに生じる搬送待ち時間を減少させるための制御方法が示されている。従来の技術では、このような搬送制御を実施することで真空搬送ロボットの搬送待ち時間を分散させ、装置全体の生産性を向上させることが可能となる。

しかしながら、上記の従来技術では、次のような点について考慮が足らず問題が有った。すなわち、真空処理装置における処理室の数や配置によらず、常に各真空搬送ロボットが同時にウエハを搬送することで各真空搬送ロボットの待ち時間を分散させるため、装置構成により生産性を最大にする最適な搬送制御を実施することについて十分に考慮されておらず、真空処理装置の設置面積あたりの生産量を損なっていた。

本発明の目的は、設置面積あたりの生産性が高い真空処理装置を提供することにある。

上記目的は、大気搬送室の背面側に配置され相互に連結され減圧された内部にウエハを搬送する真空搬送ロボットが配置された複数の真空搬送室と、これらの真空搬送室の各々に少なくとも１つずつ連結された複数の真空処理室と、前記大気搬送室の背面側であって前記複数の真空搬送室のうち前記大気搬送室の前面側から見て最も前側の真空搬送室と前記大気搬送室との間に配置されたロック室とを備え、前記大気搬送室の前面側に配置されるカセット内の複数のウエハをこのカセットから取り出して順次前記複数の真空処理室へ前記真空搬送ロボットにより搬送して処理を行った後前記カセットに戻す真空処理装置であって、
前記複数の真空処理室の各々において、搬送された前記ウエハに同等の処理が施されるものであって、
前記複数の真空搬送室のうち奥側の真空搬送室に連結され、複数の処理前または処理後のウエハを内部に収納可能な収納室を備え、
前記奥側の真空搬送室及び前記前側の真空搬送室を通して前記収納室と前記ロック室との間で当該収納室内の２枚以上の第１の枚数の処理済のウエハと前記第１の枚数の処理前のウエハとを搬送して入れ換えた後、前記収納室と前記奥側の真空搬送室に連結された前記真空処理室との間で前記第１の枚数のウエハを搬送して処理する動作を行う間に、前記ロック室と前記前側の真空搬送室に連結された前記真空処理室との間で前記ロック室内の処理前の前記ウエハと処理済の前記ウエハとを入れ換えて搬送して当該ウエハを第２の枚数だけ処理する動作を並行して行うことを特徴とする真空処理装置により達成される。

本発明によれば、設置面積あたりの生産性が高い真空処理装置を提供することができる。

本発明の実施例に係る真空処理装置の全体の構成の概略を説明する上面図である。図１に示した実施例の真空搬送室を拡大して示す横断面図である。図１に示した実施例の第二の真空搬送室及び真空退避室を拡大して示す縦断面図である。

以下、本発明による真空処理装置の実施例を図面により詳細に説明する。

図１は本発明の実施例に係る真空処理装置１００の全体の構成の概略を説明する上面図である。

図１に示す本発明の実施形態による真空処理室を含む真空処理装置１００は、大きく分けて、大気側ブロック１０１と真空側ブロック１０２とにより構成される。大気側ブロック１０１は、大気圧下で被処理物である半導体ウエハ等の基板状の試料を搬送、収納位置決め等を行う部分であり、真空側ブロック１０２は、大気圧から減圧された圧力下でウエハ等の基板状の試料を搬送し、予め定められた真空処理室内において処理を行うブロックである。そして、真空側ブロック１０２の前述した搬送や処理を行う真空側ブロック１０２の箇所と大気側ブロック１０１との間には、これらを連結して配置され試料を内部に有した状態で圧力を大気圧と真空圧との間で上下させる部分が配置されている。

大気側ブロック１０１は、内部に大気側搬送ロボット１０９を備えた略直方体形状の大気搬送室である筐体１０６を有し、この筐体１０６の前面側に取付けられていて、処理用またはクリーニング用の被処理対象の半導体ウエハ等の基板状の試料（以下、ウエハ）が収納されているカセットがその上に載せられる複数のカセット台１０７が備えられている。

真空側ブロック１０２は、第一の真空搬送室１０４及び第二の真空搬送室１１０と、大気側ブロック１０１との間に配置され、大気側と真空側との間でやりとりをするウエハを内部に有した状態で圧力を大気圧と真空圧との間でやりとりをするロック室１０５を一つまたは複数備えている。このロック１０５室は、内部の空間を上記の圧力に調節可能な真空容器であって、連結される箇所にウエハが内部を通過して搬送される通路とこれを開放、閉塞して気密に封止可能なゲートバルブ１２０が配置されており、大気側と真空側との間を気密に分割している。また、内部の空間には、複数のウエハを上下にすき間を開けて収納し保持可能な収納部を備えており、これらウエハを収納した状態でゲートバルブ１２０で閉塞され気密に分割される。

第一の真空搬送室１０４、第二の真空搬送室１１０は各々の平面形状が略矩形状を有した真空容器を含むユニットであり、これらは、実質的に同一と見なせる程度の構成上の差異を有する２つのユニットである。

真空搬送中間室１１１は、内部が他の真空搬送室または真空処理室と同等の真空度まで減圧可能な真空容器であって、真空搬送室を互いに連結して、内部の室が連通されている。真空搬送室との間には、内部の室を連通して内側でウエハが搬送される通路を開放、遮断して分割するゲートバルブ１２０が配置されており、これらのゲートバルブ１２０が閉塞することによって、真空搬送中間室と真空搬送室との間は気密に封止される。

また、真空搬送中間室１１１内部の室には、複数のウエハをこれらの面と面の間ですき間を開けて載せて水平に保持する収納部が配置されており、第一、第二の真空搬送室１０４，１１０の間でウエハが受け渡される際に、一端収納される中継室の機能を備えている。すなわち、一方の真空搬送室内の真空搬送ロボット１０８によって搬入され前記収納部に載せられたウエハが他方の真空搬送室内の真空搬送ロボット１０８により搬出されて当該真空搬送室に連結された真空処理室１０３またはロック室１０５に搬送される。

第一の真空搬送室１０４と第二の真空搬送室１１０との対面にある一面に相当する互いの側壁の間には複数の処理前または処理後のウエハを内部に収納可能な真空搬送中間室１１１が配置されて両者を連結している。さらに他の一面に、内部が減圧されその内部にウエハが搬送されて、ウエハを処理する真空処理室１０３が接続される。本実施例では、真空処理室１０３は、真空容器を含んで構成された電界、磁界の発生手段、容器内部の減圧される空間を排気する真空ポンプを含む排気手段を含むユニット全体を示しており、内部の処理室においてエッチング処理、アッシング処理或いは他の半導体ウエハに施す処理が施される。また、各真空処理室１０３には、実施される処理に応じて供給される処理ガスが流れる管路が連結されている。

第一の真空搬送室１０４には最大２個の真空処理室１０３が連結可能に構成されているが、本実施例では２個の真空処理室１０３が連結される。一方、第二の真空搬送室１１０には最大３個の真空処理室１０３が連結可能に構成されているが、本実施例では２個までの真空処理室１０３が連結される。

第二の真空搬送室１１０の真空処理室１０３が接続されていない一面には、複数の処理前または処理後のウエハを内部に収納可能な真空退避室１１２が接続される。真空退避室１１２は、第二の真空搬送室１１０に接続された真空処理室１０３で処理された処理済のウエハを一時的に収納する室である。真空退避室１１２の構成は図３を用いて後述する。

第一の真空搬送室１０４および第二の真空搬送室１１０は、その内部が搬送室とされており、第一の真空搬送室１０４には、真空下でロック室１０５と真空処理室１０３または真空搬送中間室１１１の何れかとの間でウエハを搬送する第一の真空搬送ロボット１０８がその内部の空間の中央部分に配置されている。第二の真空搬送室１１０も前記同様に真空搬送ロボット１０８が内部の中央部分に配置されており、真空処理室１０３、真空搬送中間室１１１の何れかとの間でウエハの搬送を行う。前記真空搬送ロボット１０８は、そのアーム上にウエハが載せられて、第一の真空搬送室１０４では真空処理室１０３に配置されたウエハ台上とロック室１０５または真空搬送中間室１１１の何れかとの間でウエハの搬入、搬出を行う。これら真空処理室１０３、ロック室１０５、真空搬送中間室１１１、第一の真空搬送室１０４および第二の真空搬送室１１０の搬送室との間には、それぞれ気密に閉塞、開放可能なゲートバルブ１２０により連通する通路が設けられており、この通路は、ゲートバルブ１２０により開閉される。

本実施例では、大気側搬送ロボット１０９のアーム先端部のウエハ支持部上に載せられたウエハは、ウエハ支持部のウエハ接触面に配置された吸着装置により、ウエハ支持部上に吸着保持され、アームの動作によりウエハが支持部上で位置のズレが生じることが抑制される。特に、ウエハ支持部の接触面上に複数配置された開口から周囲のガスを吸引することで圧力を低下させてウエハを接触面上に吸着する構成を備えている。

一方、真空搬送ロボット１０８がウエハを載せるアーム先端部のウエハ支持部には、吸引による吸着を実施しない代わりに、支持部上にウエハと接して位置ズレを抑制する凸部、突起やピンが配置されアームの動作によりウエハがズレることを抑制している。また、このような位置ズレを抑制するためにアームの動作の速度、あるいは速度の変化の割合（加速度）を抑制しており、結果として、同じ距離のウエハの搬送には真空搬送ロボット１０８の方が時間を要し、搬送の効率は真空側ブロック１０２の方が低くなっている。

以下、本実施例では、真空ブロック１０２内での搬送時間が大気側ブロック１０１内でのものと比較して長い状態で、図1の実施形態において最適な生産効率となるような制御を実施する例を示す。また、各真空処理室１０３内でウエハに対して行われる処理の時間は、第一の真空搬送室１０４内の真空搬送ロボット１０８によるロック室１０５と第一の真空搬送室１０４に連結されたいずれかの真空処理室１０３との間でのウエハの搬送の時間または第二の真空搬送室１１０内の真空搬送ロボット１０８による真空搬送中間室１１１と第二の真空搬送室１１１に連結されたいずれかの真空処理室１０３との間でのウエハの搬送の時間と同じかまたはこれ以下であり、真空処理装置１００全体の単位時間でのウエハの処理の枚数には、搬送の時間がより大きな影響を特に支配的な影響を与えている。

次に、このような真空処理装置１００における、ウエハに対する処理を行う動作を以下に説明する。

カセット台１０７の何れかの上に載せられたカセット内に収納された複数のウエハは、真空処理装置１００の動作を調節する、何らかの通信手段により真空処理装置１００に接続された図示しない制御装置から指令を受けて、または、真空処理装置１００が設置される製造ラインの制御装置等からの指令を受けて、その処理が開始される。図示しない制御装置からの指令を受けた大気側搬送ロボット１０９は、カセット内の特定のウエハをカセットから取り出し、取り出したウエハをロック室１０５に搬送する。

例えば、ウエハが搬送されて格納されたロック室１０５では、搬送されたウエハを収納した状態でゲートバルブ１２０が閉塞されて密封され所定の圧力まで減圧される。その後、ロック室１０５では第一の真空搬送室１０４に面した側のゲートバルブ１２０が開放されて、第一のロック室１０５と真空搬送室１０４の搬送室とが連通される。

真空搬送ロボット１０８は、そのアームをロック室１０５内に伸張させて、ロック室１０５内のウエハをそのアーム先端部のウエハ支持部上に受け取り第一の真空搬送室１０４内に搬出する。さらに、真空搬送ロボット１０８は、そのアームに載せたウエハを、当該ウエハがカセットから取り出された際に制御装置によって予め指定された搬送の経路に沿って第一の真空搬送室１０４に接続された真空処理室１０３または真空搬送中間室１１１の何れかに搬入する。例えば、真空搬送中間室１１１に搬送されたウエハは、その後、第二の真空搬送室１１０に備えられた真空搬送ロボット１０９により真空搬送中間室１１１から第二の真空搬送室１１０に搬出され、上記予め定められた搬送の経路の目的地であるいずれかの真空処理室１０３に搬入される。

ウエハが一方の真空処理室１０３に搬送された後、この真空処理室１０３と接続されている第一の真空搬送室１０４との間を開閉するゲートバルブ１２０が閉じられて当該真空処理室が封止される。その後、当該処理室内に処理用のガスが導入されてこの真空処理室内が処理に適した圧力に調節される。当該真空処理室に電界または磁界を供給しこれにより処理用ガスを励起してこの処理室内にプラズマが形成されてウエハが処理される。

ウエハが処理される一方の真空処理室１０３とこれが連結された真空搬送室１０４，１１０との間を開閉するゲートバルブ１２０は、図示しない制御装置からの指令を受けて、真空搬送室１０４，１１０を含みこれが連結され連通されている空間を開放閉塞可能な他のゲートバルブ１２０が閉塞されている状態で開放される。例えば、制御装置は、一方の真空処理室１０３とこれが連結された真空搬送室との間を区画するゲートバルブ１２０の開放前に、当該真空処理室１０３と他の真空処理室１０３が連通しないよう、各々の真空処理室のウエハが内部を通って搬送される通路上に配置されたゲートを開閉するゲートバルブ１２０の何れかを閉塞又は閉塞の確認の動作を指令して、これが確認された後に一方の真空処理室１０３を密封しているゲートバルブ１２０を開放する。

ウエハの処理が終了したことが検出されると、他の真空処理室１０３と第二の真空搬送室１１０との間のゲートバルブ１２０が閉じられて両者の間が気密に封止されていることが確認された後、一方の真空処理室１０３と接続された第二の真空搬送室１１０との間を開閉するゲートバルブ１２０が開放され、真空搬送ロボット１０８は処理済みのウエハをその内部に搬出し、当該ウエハが処理室内に搬入された場合と逆の搬送経路でロック室１０５へと搬送する。

ロック室１０５にウエハが搬送されると、ロック室１０５と第一の真空搬送室１０４の搬送室とを連通する通路を開閉するゲートバルブ１２０が閉じられ、ロック室１０５内の圧力が大気圧まで上昇させられる。その後、筐体１０６の内側との間を区画するゲートバルブ１２０が開放されて、ロック室１０５の内部と筐体１０６の内部とが連通され、大気側搬送ロボット１０９は、ロック室１０５から元のカセットにウエハを搬送してカセット内の元の位置に戻す。

本実施例では、大気側ブロック１０１、真空側ブロック１０２の各々におけるウエハの搬送は、大気側搬送ロボット１０９及び真空搬送ロボット１０８によりカセット台１０７、或いは筐体１０６の前方から見て左右の少なくとも一方の端部に配置される位置合わせ機、ロック室１０５、真空処理室１０３、真空搬送中間室１１１、真空退避室１１２を含むウエハの保持ステーションとの間で実施されるが、これらの保持ステーションにおいては真空処理室１０３で処理された処理済のウエハと処理前のウエハとが交換または入れ換えされる。

つまり、真空搬送ロボット１０８、大気側搬送ロボット１０９は、これらが備える複数（本実施例では各々２個）のアームの一方に、処理前のウエハの何れかを一枚載せ且つ他方のアームにはウエハを載せていない状態で、他方のアームを上記保持ステーションの内部まで伸張させて処理後のウエハをそのアームの先端部に配置されたウエハ保持用のハンド上に載せてアームを収縮して処理後のウエハを搬出後、一方のアームを伸張してその先端部のハンド上に載せた処理前のウエハを先の保持ステーション内に搬入し当該ホジ保持ステーションに受け渡す動作を連続的に行うものである。

上記の真空搬送ロボット１０８、大気側搬送ロボット１０９による搬入、搬出の動作は前後が逆でも良く、未処理のウエハの搬入を先に行っても良い。このように、本実施例の真空処理装置での各保持ステーションに対するウエハの搬送は、保持ステーションで異常が発生したためにウエハの大気側ブロック１０１への戻しが優先的に行われる等の異常の対応のための運転ではない通常の真空処理装置のウエハ処理の運転では処理前、処理後のウエハの入れ換えの動作が原則として行われる。

図２は、図１に示して説明した第一の真空搬送室１０４および第二の真空搬送室の拡大図である。真空搬送ロボット１０８はウエハを搬送するための第一アーム２０１および第二アーム２０２を備えている。本実施例ではアームは２つであるが、３つあるいは４つの複数個でもよい。真空搬送ロボット１０８は、第一アーム２０１、第二アーム２０２は回転方向、高さ方向の動作を同時且つ同方向に行い、アームの伸縮動作に関してのみ独立に動作することが可能な構成を備えている。また、アームの伸縮動作に関し、一方のアームが伸張した後、収縮動作を開始すると同時に、もう一方のアームが伸張動作を行うことが可能である。このような構成により、図２に示す真空搬送ロボット１０８は何れかのアームに未処理ウエハを保持している場合、何れかの搬送先に保持されている処理済のウエハと、真空搬送ロボット１０８が保持している未処理ウエハを、旋回動作不要で交換可能となり、ウエハの搬送の効率と能力とを高めることができる。

図３は、真空退避室１１２を含む第二の真空搬送室１１０の縦断面図を示す。真空退避室１１２と第二の真空搬送室１１０が連結される箇所には、ウエハが内部を通過して搬送される通路とこれを開放、閉塞して気密に封止可能なゲートバルブ１２０が配置されている。また、この真空退避室１１２は、排気バルブ２０５及びドライポンプ２０６により構成される排気機構及び、ガスラインバルブ２０８を含む不活性ガス導入ラインを有している。真空退避室１１２内部の圧力を監視することが可能な真空計２０７により、任意の圧力となるよう制御される。通常、真空退避室１１２内の圧力は、これが連結された真空搬送室１１０の圧力と同程度あるいは低く設定され、処理済のウエハから発生する汚染ガスが真空搬送室内で搬送される未処理ウエハに影響を及ぼすことがないように運用される。

この真空退避室１１２の内部の空間には、複数のウエハを上下にすき間を開けて収納し保持可能な収納部を備えており、これらウエハを収納した状態でゲートバルブ１２０により閉塞され、気密に分割される。ウエハの収納台の数はカセット台１０７に載せられるカセット１つあたりに収納されたウエハの枚数と同数であることが望ましい。ウエハの収納台は可動式でも、固定式でもよい。固定式の場合、ウエハの収納台の数は真空搬送ロボット１０８の上下動作の動作範囲内で最大枚数収納可能なように構成される。

真空退避室１１２は、図１に示す真空ブロックの一番奥側に連結された第二の真空搬送室１１０において処理室が二つ以下接続される場合の装置構成の時に、装置の生産効率を向上させるために第二の真空搬送室１１０の処理室が接続されていない面に連結される。その理由を、図１の実施形態により説明する。

図１の実施形態では、真空処理室１０３でウエハに対し施される処理は、処理時間含め全て同等な条件で行われる。また、ロック室１０５での単位時間あたりのウエハを搬送可能な枚数は、真空処理室１０３における単位時間あたりのウエハを処理可能な枚数よりも少なく、また各真空搬送室に備えられた真空搬送ロボット１０８の単位時間当たりのウエハ搬送枚数よりも同程度もしくはわずかに少ない。これは、ロック室１０５においてウエハの導入または払い出しを実施する際に必要な排気または大気開放にかかる時間が、ロック室１０５を構成する機器の制約により長くなっているためである。

第一の真空搬送室１０４に備えられた真空搬送ロボット１０８（以下、「真空搬送ロボット１」という。）と、第二の真空搬送室１１０に備えられた真空搬送ロボット１０８（以下、「真空搬送ロボット２」という。）の単位時間あたりのウエハ搬送枚数を比較すると、真空搬送ロボット１の方が、搬送枚数が多くなる。これは、真空搬送ロボット１は、真空搬送室１０４に連結された真空処理室１０３へのウエハ搬送に加え、第二の真空搬送室１１０に連結された真空処理室１０３で処理されるウエハも搬送しなければならないためである。つまり、真空搬送ロボット２の方が、動作していない時間が多くなる。

真空搬送ロボット１は、ロック室１０５から真空ブロックへ導入された未処理のウエハを、各真空処理室に向けて搬送する。一方、真空搬送ロボット２は、真空搬送ロボット１が搬送してきたウエハを真空搬送中間室１１１から取り出し、第二の真空搬送室１１０に連結された何れかの真空処理室１０３に向けてウエハを搬送する。

処理を終えたのち、各真空処理室１０３から処理済のウエハがロック室１０５へ向けて搬送されてくるが、前述のとおりロック室１０５でウエハを大気ブロックへ払い出しするのにかかる時間はウエハが処理される時間よりも十分長いため、全ての処理済ウエハをロック室１０５に戻さなければならない真空搬送ロボット１には、処理済ウエハを自身のアームに保持したままロック室１０５へウエハが搬送出来るようになるまでの待ち時間が発生する。その待ち時間を解消するため、第一の真空搬送室１０４に連結された真空処理室１０３で処理されたウエハのみ積極的にロック室１０５へと搬送するよう、図示しない制御装置が各真空搬送ロボット１０８に指令をする。

一方、第二の真空搬送室１１０に連結された真空処理室１０３で処理されたウエハは、真空搬送ロボット１に搬送待ち時間がない、あるいは装置全体の生産効率を低下させることがない程度の搬送待ち時間であると制御装置が判断した場合のみ、真空搬送中間室１１１へとウエハを搬送し、ロック室１０５へと搬入されていく。ここで、図示しない制御装置により真空搬送ロボット１に搬送待ち時間があり、その待ち時間が搬送効率に影響を及ぼすと判断した場合、真空退避室１１２へと処理済ウエハを搬送する。

すなわち、ロック室１０５と第二の真空搬送室１１０に連結された真空処理室１０３との間でウエハを搬送するためには、第一の真空搬送室１０４内の真空搬送ロボット１０８を用いて真空搬送中間室１１１とロック室１０５との間でウエハを搬送することが必要となり、この第一の真空搬送室１０４内を通したウエハの搬送の間は第一の真空搬送室１０４に連結されたいずれかの真空処理室１０３でウエハの処理が終了していてもこれを搬出してロック室１０５からの未処理のウエハを搬入するウエハの入れ換えが行えない。また、真空搬送中間室１１１とのロック室１０５との間のウエハの入れ換えに待ち時間が生じた場合には、上記処理済のウエハの搬送の待時間がさらに必要となる。

そこで、本実施例では、第一の真空搬送室１０４内の真空搬送ロボット１０８によるロック室１０５と第一の真空搬送室１０４に連結された真空処理室１０３との間でのウエハの搬送（入れ換え）は、第二の真空搬送室１１０内の真空搬送ロボット１０８による真空退避室１１２と第二の真空搬送室１１０に連結された真空処理室１０３との間でのウエハの搬送（入れ換え）、または、真空搬送中間室１１１と第二の真空搬送室１１０に連結された真空処理室１０３との間でのウエハの搬送（入れ換え）と並行して実施される。

つまり、第一の真空搬送室１０４では、ロック室１０５から未処理のウエハが当該真空搬送室内に配置された真空搬送ロボット１０８により搬出され当該真空搬送ロボット１０８に保持されていた処理済のウエハがロック室１０５に搬入して入れ換えられた後、当該真空搬送ロボット１０８により第一の真空搬送室１４０に連結されたいずれかの真空処理室１０３内から処理済のウエハが搬出されこの真空搬送ロボット１０８に保持された先に取り出された未処理のウエハを当該真空処理室１０３に搬入して受け渡す入れ換えの動作が所定の枚数或いは期間繰り返される間、第二の真空搬送室１１０では、これに連結された真空搬送中間室１１１または真空退避室１１２から未処理のウエハが当該真空搬送室内に配置された真空搬送ロボット１０８により搬出され当該真空搬送ロボット１０８に保持されていた処理済のウエハが真空搬送中間室１１１または真空退避室１１２の何れかに搬入して入れ換えられた後、当該真空搬送ロボット１０８により第二の真空搬送室１１０に連結されたいずれかの真空処理室１０３内から処理済のウエハが搬出されこの真空搬送ロボット１０８に保持された先に取り出された未処理のウエハを当該真空処理室１０３に搬入して受け渡す入れ換えの動作が繰り返される。

第一の真空搬送室１０４における上記所定の枚数或いは所定の期間での上記ウエハの搬送に並行して第二の真空搬送室１１０での上記搬送の動作を行うためには、第一の真空搬送室１０４での上記搬送に先立って真空搬送中間室１１１または真空退避室１１２に未処理のウエハを搬送しておくことが必要になる。このため、本実施例の真空搬送中間室１１１または真空退避室１１２は、複数枚のウエハを内部に収納可能に構成されており、未処理のウエハ及び処理済のウエハの各々を複数枚収納可能に構成されている。

真空搬送中間室１１１内に収納可能なウエハの枚数よりも多い枚数または当該枚数のウエハを処理するに要する期間より長い時間第一の真空搬送室１０４に連結された真空処理室１０３とロック室１０５との間で処理及び搬送を行う場合には、予め真空退避室１１２に未処理のウエハを搬入した後、真空退避室１１２と第二の真空搬送室１１０に連結された真空処理室１０３との間でウエハの搬送、入れ換えを行う。

第一の真空搬送室１０４に連結された真空処理室１０３とロック室１０５との間での所定の枚数または期間のウエハの処理、搬送が終了すると、真空退避室１１２または真空搬送中間室１１１とロック室１０５との間で、前者に収納された処理済のウエハとロック室１０５内に供給される未処理のウエハとを入れ換える搬送の動作が、第一の真空搬送室１０４、第二の真空搬送室１１０を通してこれらの内部各々に配置された各真空搬送ロボット１０８により行われる。この入れ換えの動作において真空退避室１１２または真空搬送中間室１１１に導入される枚数は、この入れ換え動作の後に第一の真空搬送室１０４とロック室１０５との間で実施される所定の枚数のウエハの処理の枚数と同じかこれよりも少なくされる。

つまり、本実施例では、第一の真空搬送室１０４での前記所定の枚数のウエハの処理、搬送の動作の終了時には、第二の真空搬送室１１０での上記ウエハの処理、搬送の動作が終了している。第一の真空搬送室１０４での前記所定の枚数のウエハの処理、搬送の動作の終了後に、できるだけ少ない待時間で、真空退避室１１２または真空搬送中間室１１１とロック室１０５との間でのウエハの入れ換えのための搬送の動作が開始される。このために、真空退避室１１２または真空搬送中間室１１１に導入されるウエハの枚数は、この入れ換え動作の後に第一の真空搬送室１０４とロック室１０５との間で実施される所定の枚数のウエハの処理の枚数より僅かに少ない枚数にされる。

第二の真空搬送室１１０を通りこれに連結された真空処理室１０３で処理される上記僅かに少ない枚数がロック室１０５から真空側ブロック１０１に導入された後、第一の真空搬送室１０４に連結された真空処理室１０３で処理される未処理のウエハがロック室１０５に供給されて当該真空処理室１０３との間でウエハの入れ換えが再開される。この第一の真空搬送室１０４内部を通したロック室と第一の真空搬送室１０４に連結された真空処理室１０３との間のウエハの処理及び入れ換えを含む搬送の動作は、上記と同様に、第二の真空搬送室１１０内部を通した真空搬送中間室１１１または真空退避室１１２と第二の真空搬送室１１０に連結された真空処理室１０３との間での処理、入れ換えの搬送の動作と並行して行われる。

元の位置に搬送されるタイミングがなく真空退避室１１２に保持されたままの処理済ウエハは、カセット台１０７に載せられたカセット内の全てのウエハの処理が終了した後に戻されるようにしても良い。

このような本実施例では、第二の真空搬送室１１０に連結される真空処理室１０３で処理されるウエハの単位時間当たりの枚数は、第一の真空搬送室１０４に連結された真空処理室１０３により処理されるウエハの単位時間当たりの枚数と同じか多くなる。

このような運転を行うことで、手前側に連結された第一の真空搬送室１０４内でのウエハの入れ換えの動作を含む一連のウエハの処理、搬送の動作は、奥側に連結された第二の真空搬送室１１０に連結された真空処理室１０３とロック室１０５との間でのウエハの搬送の動作を行うことによる待時間を低減して、真空処理装置１００全体の処理の効率、スループットを向上することができる。

また、ロック室１０５へ処理済のウエハを戻すタイミングが合わなかった場合に真空退避室１１３へウエハを一時的に退避させることで、真空搬送ロボット１が処理済ウエハをロック室１０５へ効率良く搬送することが可能となる。また真空搬送ロボット１及び真空搬送ロボット２の搬送負荷を分散させ、装置全体の生産性を向上することが可能となる。

１０１大気側ブロック
１０２真空側ブロック
１０３真空処理室
１０４第一の真空搬送室
１０５ロック室
１０６筐体
１０７カセット台
１０８真空搬送ロボット
１０９大気搬送ロボット
１１０第二の真空搬送室
１１１真空搬送中間室
１１２真空退避室
１２０ゲートバルブ
２０１第一アーム
２０２第二アーム
２０５排気バルブ
２０６ドライポンプ
２０７真空計
２０８ガスラインバルブ

Claims

大気搬送室の背面側に配置され相互に連結され減圧された内部にウエハを搬送する真空搬送ロボットが配置された複数の真空搬送室と、これらの真空搬送室の各々に少なくとも１つずつ連結された複数の真空処理室と、前記大気搬送室の背面側であって前記複数の真空搬送室のうち前記大気搬送室の前面側から見て最も前側の真空搬送室と前記大気搬送室との間に配置されたロック室とを備え、前記大気搬送室の前面側に配置されるカセット内の複数のウエハをこのカセットから取り出して順次前記複数の真空処理室へ前記真空搬送ロボットにより搬送して処理を行った後前記カセットに戻す真空処理装置であって、
前記複数の真空処理室の各々において、搬送された前記ウエハに同等の処理が施されるものであって、
前記複数の真空搬送室のうち奥側の真空搬送室に連結され、複数の処理前または処理後のウエハを内部に収納可能な収納室を備え、
前記奥側の真空搬送室及び前記前側の真空搬送室を通して前記収納室と前記ロック室との間で当該収納室内の２枚以上の第１の枚数の処理済のウエハと前記第１の枚数の処理前のウエハとを搬送して入れ換えた後、前記収納室と前記奥側の真空搬送室に連結された前記真空処理室との間で前記第１の枚数のウエハを搬送して処理する動作を行う間に、前記ロック室と前記前側の真空搬送室に連結された前記真空処理室との間で前記ロック室内の処理前の前記ウエハと処理済の前記ウエハとを入れ換えて搬送して当該ウエハを第２の枚数だけ処理する動作を並行して行うことを特徴とする真空処理装置。
前記ロック室と前記前側の真空搬送室に連結された前記真空処理室との間で前記第２の枚数の前記ウエハを搬送し処理した後、前記奥側の真空搬送室及び前記前側の真空搬送室を通して前記収納室と前記ロック室との間で前記第１の枚数の処理済のウエハと処理前のウエハとを搬送して入れ換えた後、前記収納室と前記奥側の真空搬送室に連結された前記真空処理室との間で前記第１の枚数の前記ウエハを搬送して処理する動作と、前記ロック室と前記前側の真空搬送室に連結された前記真空処理室との間で前記第２の枚数の前記ウエハを搬送して処理する動作とを並行して行うことを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
前記ロック室と前記前側の真空搬送室に連結された前記真空処理室との間で前記ウエハが搬送される前記第２の枚数は、前記収納室と前記奥側の真空搬送室に連結された前記真空処理室との間で前記ウエハが搬送される前記第１の枚数より多くされることを特徴とする請求項１または２に記載の真空処理装置。