JP6454201B2 - 基板搬送方法及び基板処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板搬送方法及び基板処理装置に関する。

半導体製造工程をより効率的に行うために複数の処理室が設けられたクラスタ構造を有する基板処理装置が提案されている。かかる構成の基板処理装置では、複数の処理室へ複数の基板を搬送し、複数の処理室にて並行して複数の基板が処理される。

複数の処理室で異なるプロセスを実行する場合、プロセス時間が異なる場合がある。そのような場合、複数の処理室への基板の搬入時や搬出時が重なり、先行する基板を一の処理室に搬入又は搬出している間、他の処理室への基板の搬入又は搬出が待たされてしまうことがある。この待ち時間を短くするために、真空状態にある搬送室内に次に処理する基板を載置するバッファ部を設けることも考えられる。しかしながら、真空側のアームがそのバッファ部への基板の搬入及び搬出を行うという新たな搬送時間が発生することにより、更に他の処理室への基板の搬入又は搬出が待たされてしまうことが起こり得る。

そこで、特許文献１には、ロードロック室の内部に複数の基板が載置可能なバッファ部を設け、バッファ部を使用してロードロック室に複数の基板を搬入及び搬出可能な基板処理装置が提案されている。

特開２０１２−２５３３４８号公報

しかしながら、ロードロック室の内部にバッファ部を設けることで、ロードロック室の内部の容積が増える。このため、ロードロック室内を大気雰囲気と真空雰囲気との間で切り替える際の給排気時間が増える。これにより、基板処理装置のシステムとしてのメカニカルなスループットの最大値が低下する。

これに対して、ロードロック室内を急峻に真空引き又は大気開放する手段が考えられるが、この場合、パーティクルの巻き上げや結露等が生じるという課題がある。

また、複数枚の基板の搬送が可能なロードロック室と、一枚の基板の搬送が可能なロードロック室とを別々に設け、基板の処理状態に応じて二つのロードロック室を使い分けることが考えられるが、この場合、フットプリントが増大する。

上記課題に対して、一側面では、本発明は、一枚の基板の搬送と複数枚の基板の搬送とが可能なロードロック室を用いて効率的に基板を搬送することを目的とする。

上記課題を解決するために、一の態様によれば、基板を搬送する搬送室の周囲に配置され、基板に処理を施す複数の処理室と、前記搬送室の周囲に配置され、大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替え可能なロードロック室と、を備えた基板処理装置の基板搬送方法であって、前記ロードロック室は、基板を一枚搬送することが可能な第１の領域と、基板を複数枚搬送することが可能な第２の領域との間で基板の搬送空間を切り替える駆動部を有し、前記複数の処理室における基板の処理状況に応じて前記ロードロック室の前記第１の領域又は前記第２の領域のいずれかを選択し、前記選択した結果に応じて前記駆動部を制御する基板搬送方法が提供される。

一の側面によれば、一枚の基板の搬送と複数枚の基板の搬送とが可能なロードロック室を用いて効率的に基板を搬送することができる。

一実施形態に係る基板処理装置の全体構成の一例を示す図。 一実施形態に係るロードロック室の縦断面の一例を示す図。 一実施形態に係るウェハの流れの一例を示す図。 一実施形態に係るウェハの流れの一例を示す図（図３の続き１）。 一実施形態に係るウェハの流れの一例を示す図（図３の続き２）。 一実施形態に係るウェハの流れの一例を示す図（図３の続き３）。 一実施形態に係るウェハの流れの一例を示す表。 一実施形態に係るウェハの流れの一例を示す表。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

［基板処理装置の全体構成］
まず、本発明の一実施形態に係る基板処理装置１０の全体構成の一例について、図１を参照しながら説明する。図１に示す基板処理装置１０は、クラスタ構造（マルチチャンバタイプ）を有する基板処理装置の一例である。

基板処理装置１０は、６つの処理室ＰＭ（Process Module）、搬送室ＶＴＭ（Vacuum Transfer Module）、２つのロードロック室ＬＬＭ（Load Lock Module）、ローダーモジュールＬＭ（Loader Module）、３つのロードポートＬＰ（Load Port）及び制御部２０を有する。

６つの処理室ＰＭは、搬送室ＶＴＭの周囲に配置され、ウェハに所定の処理を施す。各処理室ＰＭと搬送室ＶＴＭとは、ゲートバルブＶに開閉可能に接続されている。処理室ＰＭの内部は、所定の真空雰囲気に減圧され、プラズマ又はノンプラズマによりエッチング処理、成膜処理、クリーニング処理、アッシング処理等の処理がウェハに施される。

搬送室ＶＴＭの内部には、ウェハを搬送する搬送装置ＶＡが配置されている。搬送装置ＶＡは、屈伸及び回転自在な２つのロボットアームＡＣ，ＡＤを有する。各ロボットアームＡＣ，ＡＤの先端部にはそれぞれピックＣ，Ｄが取り付けられている。搬送装置ＶＡは、ピックＣ，Ｄのそれぞれにウェハを保持可能であり、６つの処理室ＰＭへのウェハの搬入及び搬出と、２つのロードロック室ＬＬＭへのウェハの搬入及び搬出とを行う。

ロードロック室ＬＬＭは、搬送室ＶＴＭとローダーモジュールＬＭとの間に設けられている。ロードロック室ＬＬＭは、大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替えてウェハを大気側のローダーモジュールＬＭから真空側の搬送室ＶＴＭへ搬送したり、真空側の搬送室ＶＴＭから大気側のローダーモジュールＬＭへ搬送したりする。本実施形態では、二つのロードロック室ＬＬＭが備えられている。以下では、一方のロードロック室ＬＬＭをロードロック室ＬＬＭ１と表記し、他方のロードロック室ＬＬＭをロードロック室ＬＬＭ２と表記して区別することがある。

ローダーモジュールＬＭの内部は、ＵＬＰＡフィルタによりダウンフローで清浄に保たれ、大気圧より若干陽圧に調圧されている。ローダーモジュールＬＭの長辺の側壁には三つのロードポートＬＰが備えられている。各ロードポートＬＰには、例えば２５枚のウェハが収容されたＦＯＵＰ(Front Opening Unified Pod）又は空のＦＯＵＰが取り付けられる。ロードポートＬＰは、ウェハＷが処理室ＰＭへ向けて搬出され、また、処理室ＰＭにて処理後のウェハＷが搬入されるウェハＷの出入口となる。

ローダーモジュールＬＭの内部には、ウェハを搬送する搬送装置ＬＡが配置されている。搬送装置ＬＡは、屈伸及び回転自在な２つのロボットアームＡＡ，ＡＢを有する。各ロボットアームＡＡ，ＡＢの先端部には、それぞれピックＡ，Ｂが取り付けられている。搬送装置ＬＡは、ピックＡ，Ｂのそれぞれにウェハを保持可能であり、ＦＯＵＰへのウェハの搬入及び搬出と、２つのロードロック室ＬＬＭへのウェハの搬入及び搬出とを行う。

ローダーモジュールＬＭには、ウェハの位置をアライメントするオリエンタＯＲＴが設けられている。オリエンタＯＲＴは、ローダーモジュールＬＭの長手方向に関する一端に配置されている。オリエンタＯＲＴは、ウェハの中心位置、偏心量及びノッチ位置を検出する。検出結果に基づくウェハの補正は、ローダーモジュールＬＭのロボットアームＡＡ，ＡＢで行う。

具体的には、各ロボットアームＡＡ，ＡＢは、ロードポートＬＰに載置されたＦＯＵＰから未処理ウェハを取り出し、取り出したウェハをオリエンタＯＲＴへ搬送する。オリエンタＯＲＴの検出結果に基づきローダーモジュールＬＭでウェハの位置が補正された後、各ロボットアームＡＡ，ＡＢは、ウェハをロードロック室ＬＬＭに搬送する。また、処理室ＰＭにて処理された処理済ウェハをロードロック室ＬＬＭから取り出し、所定のＦＯＵＰに載置する。

なお、処理室ＰＭ、ロードロック室ＬＬＭ、ローダーモジュールＬＭ及びロードポートＬＰの個数は、本実施形態で示す個数に限らず、いくつであってもよい。

制御部２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２４、入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）２５及びディスプレイ２６を有する。なお、制御部２０は、ＨＤＤ２４に限らずＳＳＤ（Solid State Drive）等の他の記憶領域を有してもよい。

ＣＰＵ２１は、プロセスの手順やプロセスの条件が設定されたレシピに従って各処理室ＰＭにおけるウェハの処理を制御する。ＨＤＤ２４には、レシピが格納されている。ただし、レシピの記憶領域は、ＲＯＭ２２やＲＡＭ２３であってもよい。ＨＤＤ２４やＲＡＭ２３には、後述されるロードロック室ＬＬＭにおける切り替えを実行するためのプログラムが記憶されてもよい。レシピや上記切り替えを実行するためのプログラムは、記憶媒体に格納して提供されてもよい。また、これらのレシピ及びプログラムは、ネットワークを通じて外部装置から提供されてもよい。なお、制御部２０の機能は、ソフトウエアを用いて動作することにより実現されてもよく、ハードウエアを用いて動作することにより実現されてもよい。

入出力インターフェース（Ｉ／Ｆ）２５は、オペレータが基板処理装置１０を管理するために行うコマンド操作から入出力情報を得るためのインターフェースとして機能する。ディスプレイ２６は、各処理室ＰＭにおける処理状況等を表示する。

［ロードロック室の内部構成］
次に、ロードロック室ＬＬＭの内部構成について、図２を参照しながら説明する。図２は、本発明の一実施形態に係るロードロック室ＬＬＭの縦断面の一例を示す。図２に示すロードロック室ＬＬＭの縦断面は、図１に示したロードロック室ＬＬＭのＡ−Ａ断面を示す。よって、図２（ａ）及び図２（ｂ）において、ロードロック室ＬＬＭの筐体１１の左側は、ほぼ大気雰囲気に維持されたローダーモジュールＬＭに接続され、筐体１１の右側は、真空雰囲気に維持された搬送室ＶＴＭに接続されている。筐体１１のローダーモジュールＬＭ側の側壁の開口には、ローダーモジュールＬＭとの間でウェハを搬送するための開閉部１１ａが設けられている。同様に、筐体１１の搬送室ＶＴＭ側の側壁の開口には、搬送室ＶＴＭとの間でウェハを搬送するための開閉部１１ｂが設けられている。

筐体１１の内部には、ウェハＷを載置しながら上下に駆動させる駆動部１２が設置されている。駆動部１２は、ウェハＷを一枚載置可能な第１のステージ１２ａが設けられている。ウェハＷは、第１のステージ１２ａ上の複数の保持部１２ｂにより保持されている。第１のステージ１２ａは支持部１２ｃにより支持されている。支持部１２ｃは、筐体１１の外部に設置されたモータ１３と接続され、モータ１３の動力により上下に昇降する。

第１のステージ１２ａの上方には第２のステージ１４が設けられている。第２のステージ１４は、第１のステージ１２ａから突出する棒状の支持部１２ｄにより支持され、第１のステージ１２ａと一体となって上下に昇降可能になっている。支持部１２ｄは、第１のステージ１２ａに載置されるウェハＷよりも外周側に設けられている。例えば、第２のステージ１４は２本又は３本以上の支持部１２ｄにより支持されていてもよい。ただし、第２のステージ１４の支持形態はこれに限らない。例えば、支持部１２ｄの形状は棒状でなくてもよい。
第２のステージ１４は、所定枚数のウェハＷを格納できるバッファ部１５を有し、ウェハＷを複数枚連続して載置可能である。本実施形態では、バッファ部１５は、最大で処理室ＰＭの数と同数のウェハＷを載置可能になっている。

筐体１１の内部であって、ローダーモジュールＬＭ側の側壁の開口及び搬送室ＶＴＭ側の側壁の開口の上側及び下側には、ロードロック室ＬＬＭの内部を仕切るための仕切板１６，１７が水平方向に設置されている。

図２の（ａ）に示すように、駆動部１２により第１のステージ１２ａ及び第２のステージ１４が上昇した状態では、仕切板１６と第１のステージ１２ａとの間はＯリング１８ａにより密閉される。同様に、仕切板１７と第２のステージ１４との間はＯリング１８ｂにより密閉される。また、開閉部１１ａ、１１ｂが閉状態になると、開閉部１１ａ、１１ｂと筐体１１との間はＯリング１８ｃ、１８ｄにより密閉される。なお、Ｏリング１８ａ〜１８ｄは、第１の領域Ｕを動的に密閉した空間にするためのシール部の一例である。シール部の他の例としては、Ｏリング１８ａ〜１８ｄの替わりにベローズを用いてもよい。

この状態では、ロードロック室ＬＬＭの中央部の空間には、第１のステージ１２ａ上のウェハＷを搬送する第１の領域Ｕが形成され、ロードロック室ＬＬＭの中央部が枚葉式のロードロックとして機能する。この状態のロードロック室ＬＬＭでは、開閉部１１ａ、１１ｂを開閉する毎に一枚のウェハＷが搬送可能である。

図２の（ｂ）に示すように、駆動部１２により第１のステージ１２ａ及び第２のステージ１４が下降した状態では、ロードロック室ＬＬＭの内部は、第２のステージ１４上の複数枚のウェハＷを搬送する第２の領域Ｖに切り替えられる。第２の領域Ｖは、バッファを有するロードロックとして機能する。この状態のロードロック室ＬＬＭでは、各ウェハＷが開閉部１１ａ、１１ｂから搬入又は搬出可能なように第２のステージ１４を上下させる。この状態のロードロック室ＬＬＭでは、開閉部１１ａ、１１ｂを開閉する毎にバッファ部１５に載置された複数枚のウェハＷが搬送可能である。

このように、本実施形態にかかるロードロック室ＬＬＭは、室内のロードロックとして機能する空間を、一枚ずつウェハＷを搬送する第１の領域Ｕと複数枚ずつウェハＷを搬送する第２の領域Ｖとに切り替えることができる。これにより、室内のロードロックとして機能する空間が第１の領域Ｕに狭められた状態では、給排気空間がロードロック室ＬＬＭ全体の空間よりも小さくなり、ロードロック室ＬＬＭの給排気を高速に行うことができる。

例えば、同一ロットを複数の処理室ＰＭで処理する等、複数の処理室ＰＭで同じプロセスを実行する場合、各処理室ＰＭで行われるプロセス時間は同じである。この場合、制御部２０は、複数の処理室ＰＭへのウェハＷの搬入や搬出が重ならないように制御できる。よって、先行するウェハＷを一の処理室ＰＭに搬入又は搬出している間、他の処理室ＰＭへのウェハＷの搬入又は搬出が待たされてしまうことは回避できる。この場合、制御部２０は、ロードロック室ＬＬＭの中央部の第１の領域Ｕを使って一枚ずつウェハＷを搬送するように制御することが好ましい。

一方、複数の処理室で異なるプロセスを実行する場合、各処理室ＰＭで行われるプロセス時間は異なる。このため、複数の処理室ＰＭへのウェハＷの搬入や搬出が重なることが起こり得る。この場合、先行するウェハＷを一の処理室ＰＭに搬入又は搬出している間、他の処理室ＰＭへのウェハＷの搬入又は搬出が待たされてしまうことがある。この場合、制御部２０は、ロードロック室ＬＬＭの第２の領域Ｖを使って複数枚ずつウェハＷを搬送するように制御することが好ましい。このようにして、本実施形態に係る基板処理装置１０によれば、一枚のウェハＷの搬送と複数枚のウェハＷの搬送とが可能なロードロック室ＬＬＭを用いて効率的にウェハＷを搬送することができる。

例えば、本実施形態の場合、バッファ部１５は、最大で６つの処理室ＰＭと同数の６枚のウェハＷを載置できるようにすることが好ましい。６つの処理室ＰＭで異なるプロセスが実行される場合、ほぼ同時にロードロック室ＬＬＭに搬入又は搬出したいウェハＷの枚数は、６つの処理室ＰＭにて処理される最大で６枚のウェハである。この場合、バッファ部１５は最大で６枚のウェハＷを載置できる。これにより、一の処理室ＰＭにて先行する処理が施されるウェハＷがロードロック室ＬＬＭを搬送している間、他の処理室ＰＭにて処理が施される次のウェハＷがロードロック室ＬＬＭを使えずに、処理室ＰＭへの搬入又は搬出が待たされてしまうことを回避できる。

本実施形態では、ロードロック室ＬＬＭの内部を複数の処理室ＰＭにて行われるプロセスの種類や各処理室ＰＭにおけるウェハＷの処理状況に応じて、一枚のウェハＷの搬送が可能な第１の領域Ｕと、複数枚のウェハＷの搬送が可能な第２の領域Ｖとに切り替える。かかる構成により、ロードロック室ＬＬＭを高速で給排気可能な枚葉ロードロックとして機能させたり、複数枚の搬送が可能なバッファロードロックとして機能させたりすることができる。

［ウェハの搬送］
次に、ウェハＷの搬送について、図３〜図８を参照しながら説明する。ウェハＷは、搬送装置ＬＡ及び搬送装置ＶＡを用いて下記の搬送経路でロードポートＬＰから搬出され、処理室ＰＭに搬入される。

ローダーモジュールＬＭの内部に設置された搬送装置ＬＡは、まず、ロードポートＬＰから第１のウェハＷを搬出し（図３のＳ１の（１０１）で示される番号のウェハ）、オリエンタＯＲＴへ搬送し、第１のウェハＷの位置を計測する（図３のＳ２（１０１））。次に、搬送装置ＬＡは、ロードポートＬＰから第２のウェハＷを搬出し、オリエンタＯＲＴへ搬送し、第２のウェハＷの位置を計測する（図３のＳ３〜図４のＳ５（１０２））。また、搬送装置ＬＡは、位置の計測が終了した第１のウェハＷをオリエンタＯＲＴから搬出し、ローダーモジュールＬＭにて位置を補正する（図３のＳ３〜図４のＳ５（１０１））。

その後、搬送装置ＬＡは、第１のウェハＷをロードロック室ＬＬＭ１へ搬送する（図４のＳ６（１０１））。ロードロック室ＬＬＭ１では、排気処理（真空引き）が行われ、室内が大気雰囲気から真空雰囲気へと切り替えられる。

ロードロック室ＬＬＭ１にて真空引きが行われている間に、搬送装置ＬＡは、第３のウェハＷを搬出する（図４のＳ７（１０３））。また、搬送装置ＬＡは、位置の計測が終了した第２のウェハＷをオリエンタＯＲＴから搬出し、ローダーモジュールＬＭにて第２のウェハＷの位置を補正する（図４のＳ８（１０２））。

次に、搬送装置ＬＡは、第３のウェハＷをオリエンタＯＲＴへ搬送し、第３のウェハＷの位置を計測する（図５のＳ９（１０３））。また、搬送装置ＬＡは、第２のウェハＷをロードロック室ＬＬＭ２へ搬送する（図５のＳ１０（１０２））。ロードロック室ＬＬＭ２では、室内が大気雰囲気から真空雰囲気へと切り替えられる（図５のＳ１０〜Ｓ１４（１０２））。

次に、搬送装置ＬＡは、ロードポートＬＰから第４のウェハＷを搬出し（図５のＳ１１（１０４））、第３のウェハＷの位置計測を終了する（図５のＳ１１（１０３））。搬送装置ＶＡは、ロードロック室ＬＬＭ１が大気雰囲気から真空雰囲気へと切り替えられた状態で、ロードロック室ＬＬＭ１から第１のウェハＷを取り出し、ロードロック室ＬＬＭ１を大気開放する（図５のＳ１１（１０１））。

搬送装置ＬＡは、位置の計測が終了した第３のウェハＷをオリエンタＯＲＴから搬出し、ローダーモジュールＬＭにて第３のウェハＷの位置を補正する（図５のＳ１２（１０３））。搬送装置ＶＡは、第１のウェハＷを所望の処理室ＰＭに搬入し、処理を開始する（図５のＳ１２（１０１））。

次に、搬送装置ＬＡは、第４のウェハＷをオリエンタＯＲＴへ搬送し、第４のウェハＷの位置を計測する（図６のＳ１３（１０４））。ロードロック室ＬＬＭ２において真空引きが終了すると（図６のＳ１４（１０２））、搬送装置ＶＡは、ロードロック室ＬＬＭ２から第２のウェハＷを取り出し、ロードロック室ＬＬＭ２を大気開放する（図６のＳ１５（１０２））。次に、搬送装置ＬＡは、第３のウェハＷをロードロック室ＬＬＭ１に搬送する（図６のＳ１６（１０３））。

処理室ＰＭにて処理後、ウェハＷは、搬送装置ＬＡ及び搬送装置ＶＡを用いて下記の搬送経路で処理室ＰＭから搬出され、ロードポートＬＰに戻される。搬送装置ＶＡは、処理室ＰＭから処理済のウェハＷを取り出し、ロードロック室ＬＬＭへ搬送する。ロードロック室ＬＬＭでは、給気処理が行われ、室内が真空雰囲気から大気雰囲気へと切り替えられる。この状態で、搬送装置ＬＡは、ロードロック室ＬＬＭからウェハＷを取り出し、ロードポートＬＰへ搬送する。

図７には、上記各ウェハＷの搬送及びそれに続くウェハＷの搬送のタイムチャートが示されている。タイム１にて搬送装置ＬＡのピックＡは、第１のウェハ（以下、「Ｗ１０１」と表記する。）をロードポートＬＰから搬出する。タイム２にて搬送装置ＬＡのピックＡは、Ｗ１０１をオリエンタＯＲＴへ搬送する。タイム３にてＷ１０１がオリエンタＯＲＴで計測されている間に、搬送装置ＬＡのピックＡは、第２のウェハ（以下、「Ｗ１０２」と表記する。）をロードポートＬＰから搬出する。タイム４にて搬送装置ＬＡのピックＢは、Ｗ１０１をオリエンタＯＲＴから搬出する。タイム５にて搬送装置ＬＡのピックＡは、Ｗ１０２をオリエンタＯＲＴへ搬送する。タイム６にてＷ１０２がオリエンタＯＲＴで計測されている間に、搬送装置ＬＡのピックＢは、Ｗ１０１をロードロック室ＬＬＭ１に搬入する。ロードロック室ＬＬＭ１は、タイム１０まで真空引きされる。

タイム７にて搬送装置ＬＡのピックＡは、第３のウェハ（以下、「Ｗ１０３」と表記する。）をロードポートＬＰから搬出する。タイム８にて搬送装置ＬＡのピックＢは、Ｗ１０２をオリエンタＯＲＴから搬出する。タイム９にて搬送装置ＬＡのピックＡは、Ｗ１０３をオリエンタＯＲＴへ搬出する。タイム１０にてＷ１０３がオリエンタＯＲＴで計測されている間に、搬送装置ＬＡのピックＢは、Ｗ１０２をロードロック室ＬＬＭ２に搬入する。ロードロック室ＬＬＭ２は、タイム１４まで真空引きされる。

タイム１１にて搬送装置ＬＡのピックＡは、第４のウェハ（以下、「Ｗ１０４」と表記する。）をロードポートＬＰから搬出する。また、タイム１１にて搬送装置ＶＡのピックＣは、Ｗ１０１をロードロック室ＬＬＭ１から搬出する。

タイム１２にて搬送装置ＬＡのピックＢは、Ｗ１０３をオリエンタＯＲＴから搬出する。ロードロック室ＬＬＭ１はタイム１５まで大気開放される。また、タイム１２にて搬送装置ＶＡのピックＣは、Ｗ１０１を処理室ＰＭ１に搬入する。タイム１３にて搬送装置ＬＡのピックＡは、Ｗ１０４をオリエンタＯＲＴへ搬出する。タイム１４にてＷ１０４は、オリエンタＯＲＴで計測される。タイム１５にて搬送装置ＶＡのピックＣは、Ｗ１０２をロードロック室ＬＬＭ１から搬出する。タイム１６にて搬送装置ＶＡのピックＣは、Ｗ１０２を処理室ＰＭ２へ搬入するとともに、搬送装置ＬＡのピックＢは、Ｗ１０３をロードロック室ＬＬＭ１へ搬入する。

［処理室へのウェハの搬入出］
処理室ＰＭへのウェハＷの搬入及び搬出の基本フローは、ウェハレスドライクリーニング（以下、「ＷＬＤＣ：Wafer Less Dry Cleaning」という。）の有無によって異なる。ＷＬＤＣの工程がない場合、処理室ＰＭへのウェハＷの搬入及び搬出のフローは、ウェハ（一枚目）搬入→処理→ウェハ（一枚目）搬出→ウェハ（二枚目）搬入→処理→ウェハ（二枚目）搬出→・・・となる。

一方、ＷＬＤＣの工程がある場合、処理室ＰＭへのウェハＷの搬入及び搬出のフローは、ウェハ（一枚目）搬入→処理→ウェハ（一枚目）搬出→クリーニング→ウェハ（二枚目）搬入→処理→ウェハ（二枚目）搬出→クリーニング→・・・となる。

［ウェハの搬送：ＷＬＤＣなしの場合］
次に、ＷＬＤＣなしの場合のウェハの搬送について図８を参照しながら説明する。図８では、６つの処理室ＰＭに対して同じプロセスが実行される場合（つまり、６つの処理室ＰＭにてプロセス時間が同じ場合）の各ウェハＷの搬送タイミングの一例を示す。

この場合、ロードロック室ＬＬＭのサイクル時間は、ロードロック室ＬＬＭの台数に応じた間隔で処理室ＰＭに対してウェハＷの搬入及び搬出が行われる。ロードロック室ＬＬＭのサイクル時間とは、「大気でのウェハＷの搬入及び搬出→真空引き→真空でのウェハの搬入及び搬出→大気開放」にかかる時間である。

図１に示すクラスタ構造の基板処理装置１０では、以下のサイクルの時間で処理能力（スループット）が決まる。一つ目のサイクルは、大気搬送サイクルである。大気搬送サイクル時間は、「ロードポートＬＰからのウェハの搬出→オリエンタＯＲＴでのウェハ交換→ロードロック室ＬＬＭでのウェハ交換→ロードポートＬＰへのウェハ搬入」にかかる時間である。上記工程は大気圧下で搬送装置ＬＡにより行われる。このように大気圧下で行われる大気搬送サイクルでは、真空吸着などによりウェハを保持することができるため、高速にウェハを搬送することができる。

二つ目のサイクルは、ロードロックモジュールサイクルである。ロードロックモジュールサイクル時間は、「大気でのウェハ搬入及び搬出→真空引き→真空でのウェハ搬入及び搬出→大気開放」にかかる時間である。

真空引きの工程では、ロードロック室ＬＬＭ内を高速で真空に引くことにより、ロードロック室ＬＬＭ内でのパーティクルの巻き上げや結露が発生する。よって、真空引き工程をある圧力減少カーブより急峻に行うことはできない。また、大気開放工程では、ロードロック室ＬＬＭ内を高速で大気圧にすることにより、ロードロック室ＬＬＭ内でパーティクルの巻き上げが発生する。よって、大気開放工程をある圧力上昇カーブより急峻に行うことはできない。このような物理現象によりロードロックモジュールサイクルにおいて搬送の時間が律速するため、複数のロードロック室ＬＬＭが設置されている。

三つ目のサイクルは、真空搬送サイクルである。真空搬送サイクル時間は、「搬送装置ＶＡによるロードロック室ＬＬＭでのウェハ交換→搬送装置ＶＡによる処理室ＰＭでのウェハ交換」にかかる時間である。

上記サイクルのうち、ロードロックモジュールサイクルは、パーティクルの巻き上げ等の物理現象により律速することから、下記の処理時間の大小関係が導き出せる。
ロードロックモジュールサイクル／ＬＬＭ台数＞真空搬送サイクル≧大気搬送サイクル
つまり、上記サイクルのうち、ロードロックモジュールサイクルの処理時間が最も長い。また、ロードロックモジュールサイクル時間は、ロードロック室ＬＬＭの数が多いほど短くなる。図８に示す搬送タイミングのように処理室ＰＭの処理時間が一定の場合、ロードロック室ＬＬＭにも一定のシーケンスでウェハの搬入及び搬出ができる。この場合、図８に示すように、ウェハの搬入タイミングは、ロードロックモジュールサイクルでほぼ決まる。このため、処理室ＰＭには、ロードロックモジュールサイクル毎にウェハを供給することができる。

ところが、処理室ＰＭの処理時間をウェハ毎に変えるような場合、処理終了が複数の処理室ＰＭで重なることがありうる。例えば、下記のような場合、処理終了が複数の処理室ＰＭで重なる。

ロードポートＬＰに設置されるＦＯＵＰ毎に処理する処理室ＰＭを決める。例えば、ロードポートＬＰ１は処理室ＰＭ１で処理し、ロードポートＬＰ２は処理室ＰＭ２で処理し、ロードポートＬＰ３は処理室ＰＭ３で処理する。各処理は、処理室ＰＭ１〜ＰＭ３で並列して行われる。

各処理室ＰＭでのプロセス時間が十分長い場合、二つの処理室ＰＭでの並列処理であれば、ウェハ搬入及び搬出の重なりは２台あるロードロック室ＬＬＭの位相で対応することができる。この場合、ロードロック室ＬＬＭにおいて搬送律速は生じない。

しかし、上記の場合のように三つの処理室ＰＭまたはそれ以上の処理室ＰＭでの並列処理において上記のような搬入及び搬出の重なりは、２台あるロードロック室ＬＬＭの位相だけでは対応できない。最悪の場合、ロードロックモジュールサイクル／２の時間だけ、次のウェハＷのロードロック室ＬＬＭの搬入及び搬出が待たされる結果となる。

そこで、本実施形態では、ロードロック室ＬＬＭの内部を、複数の処理室ＰＭにて行われるプロセスの種類やウェハＷの処理状況に応じて、一枚のウェハＷの搬送が可能な第１の領域Ｕと、複数枚のウェハＷの搬送が可能な第２の領域Ｖとに切り替える。

例えば、処理室ＰＭの処理時間が一定の場合、ロードロック室ＬＬＭの内部を、一枚のウェハＷの搬送が可能な第１の領域Ｕに切り替える。また、例えば、処理室ＰＭの処理時間をウェハ毎に変えるような場合であって、使用される処理室ＰＭの数がロードロック室ＬＬＭの数よりも多い場合、複数枚のウェハＷの搬送が可能な第２の領域Ｖに切り替える。

かかる構成により、ロードロック室ＬＬＭを通常枚葉処理の場合には高速で給排気可能な枚葉ロードロックとして機能させることができる。また、処理室ＰＭを並列に処理することで搬送機会の衝突が発生する場合にはロードロック室ＬＬＭをバッファロードロックとして機能させることができる。これにより、ウェハの効率的な搬送及び給排気時間の増大防止によるスループットの向上を図ることができる。また、本実施形態では、一台のロードロック室ＬＬＭが上記二つの機能を有し、切り替え可能である。これにより、上記機能のうちの一の機能を有するロードロック室ＬＬＭと他の機能を有するロードロック室ＬＬＭとを併設することと比較してフットプリントを増大せず、コストの増大を抑制できる。

［切り替えタイミング］
制御部２０は、複数の処理室ＰＭでウェハＷの処理が終了し、搬送室ＶＴＭから所定のタイミングで複数のウェハＷを搬出する際に第２の領域Ｖを選択するように駆動部１２を制御する。

上記所定のタイミングをタイミング１とすると、タイミング１は同時を含む。また、タイミング１は、一の処理室ＰＭの処理が終了して、その処理室ＰＭから搬出されたウェハＷを搬送室ＶＴＭからロードロック室ＬＬＭに搬送するまでの間に他の処理室ＰＭにおける処理が終了するタイミングを含む。

また、制御部２０は、複数の処理室ＰＭに所定のタイミングで複数のウェハＷを搬入する際に第２の領域Ｖを選択するように駆動部１２を制御する。

上記所定のタイミングをタイミング２とすると、タイミング２は同時を含む。また、タイミング２は、ロードロック室ＬＬＭから搬出したウェハＷが、一の処理室ＰＭに搬入するまでの間に他の処理室ＰＭに他のウェハＷを搬入したいタイミングを含む。

以上に説明したように、本実施形態にかかるロードロック室ＬＬＭを備えた基板処理装置１０によれば、一枚のウェハＷの搬送と複数枚のウェハＷの搬送とが可能なロードロック室ＬＬＭを用いて効率的にウェハＷを搬送することができる。

以上、基板搬送方法及び基板処理装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかる基板搬送方法及び基板処理装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

例えば、本発明に係る基板処理装置は、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)装置だけでなく、その他の基板処理装置に適用可能である。その他の基板処理装置としては、誘導結合型プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)、ラジアルラインスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Ｒesonance Plasma）装置等であってもよい。

また、本発明にかかる基板処理装置により処理される基板は、ウェハに限られず、例えば、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display)用の大型基板、ＥＬ素子又は太陽電池用の基板であってもよい。

１：基板処理装置
１０：チャンバ
１２：載置台（下部電極）
１２ａ：基材
２８：排気装置
３８：シャワーヘッド（上部電極）
４０：静電チャック
４４：交流電源
４７：給電線
７５：ヒータ
７６：ヒータ接続部
８１：端子
８２：ジャックピン
８２ｂ：第１の挿入部
８２ｂ１：突起部
８３：第１の筐体
８４：ジャックピン
８４ｂ：第２の挿入部
８４ｂ１：突起部
８５：第２の筐体
Ｃ，Ｄ，Ｅ：クリアランス

Claims (5)

1. 基板を搬送する搬送室の周囲に配置され、基板に処理を施す複数の処理室と、
   前記搬送室の周囲に配置され、大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替え可能なロードロック室と、を備えた基板処理装置の基板搬送方法であって、
   前記ロードロック室は、一枚の基板を載置可能な第１のステージと、複数枚の基板を載置可能な第２のステージとを一体として上下に昇降し、基板を一枚搬送することが可能な第１の領域と、基板を複数枚搬送することが可能な第２の領域との間で基板の搬送空間を切り替える駆動部を有し、
   前記複数の処理室における基板の処理状況に応じて前記ロードロック室の前記第１の領域又は前記第２の領域のいずれかを選択し、
   前記選択した結果に応じて前記駆動部を制御する基板搬送方法。
2. 前記複数の処理室での基板の処理が終了し、前記搬送室から所定のタイミングで複数の基板を搬出する際に前記第２の領域を選択するように前記駆動部を制御する、
   請求項１に記載の基板搬送方法。
3. 前記複数の処理室に所定のタイミングで複数の基板を搬入する際に前記第２の領域を選択するように前記駆動部を制御する、
   請求項１又は２に記載の基板搬送方法。
4. 前記第２の領域は、
   最大で前記複数の処理室の数と同数の基板を載置可能なバッファ部を有する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板搬送方法。
5. 基板を搬送する搬送室の周囲に配置され、基板に処理を施す複数の処理室と、
   前記搬送室の周囲に配置され、大気雰囲気と真空雰囲気とを切り替え可能なロードロック室と、制御部とを備えた基板処理装置であって、
   前記ロードロック室は、一枚の基板を載置可能な第１のステージと、複数枚の基板を載置可能な第２のステージとを一体として上下に昇降し、基板を一枚搬送することが可能な第１の領域と、基板を複数枚搬送することが可能な第２の領域との間で基板の搬送空間を切り替える駆動部を有し、
   前記制御部は、前記複数の処理室における基板の処理状況に応じて前記ロードロック室の前記第１の領域又は前記第２の領域のいずれかを選択し、
   前記駆動部は、前記選択した結果に応じて前記第１の領域又は前記第２の領域に基板の搬送空間を切り替える、
   基板処理装置。

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