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公開番号2025011016
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-23
出願番号2024046738
出願日2024-03-22
発明の名称基板処理システム
出願人エスピーティーエステクノロジーズリミティド
代理人弁理士法人YKI国際特許事務所
主分類H01L 21/677 20060101AFI20250116BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】システムの設置面積を最小限に抑えながら、基板処理システムのスループット及び効率を改善する。
【解決手段】基板処理システム2は、真空条件下で基板を取り扱うための搬送真空チャンバ4を備え、それぞれの接続スロット28によって搬送真空チャンバ4に接続された少なくとも2つの基板モジュールと連通しており、少なくとも2つの基板モジュールは、少なくとも1つの基板を受け入れることができ、少なくとも2つの基板モジュールのうちの少なくとも1つは、基板処理モジュール6であり、搬送真空チャンバ4と真空連通している少なくとも2つのロードロックチャンバ10を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板処理システムであって、
真空条件下で基板を取り扱うための搬送真空チャンバであって、前記搬送真空チャンバは、それぞれの接続スロットによって前記搬送真空チャンバに接続された少なくとも２つの基板モジュールと連通しており、前記少なくとも２つの基板モジュールは、少なくとも１つの基板を受け入れることができ、前記少なくとも２つの基板モジュールのうちの少なくとも１つは、基板処理モジュールであり
前記搬送真空チャンバと真空連通している少なくとも２つのロードロックチャンバと、
を備え、
前記搬送真空チャンバは、真空条件下で前記少なくとも２つのロードロックチャンバと少なくとも１つの前記基板処理モジュールとの間で前記基板を搬送するように構成された前記搬送真空チャンバ内に配置された少なくとも２つの搬送ロボットを備え、前記少なくとも２つの搬送ロボットはそれぞれ、少なくとも５つの独立した軸に沿って並進または回転することができ、前記少なくとも２つの搬送ロボットはそれぞれ、前記少なくとも２つの基板モジュールのうちの少なくとも１つの共通基板モジュールから前記基板を配置および回収するように構成される、基板処理システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記少なくとも２つのロードロックチャンバは、前記基板処理システムへの前記基板の搬入および搬出を可能にするように構成された装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）に接続されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理システム。
【請求項３】
前記搬送真空チャンバは、複数のファセットを備え、各ファセットは、少なくとも１つの接続スロットを備え、前記少なくとも２つの基板モジュールおよび前記少なくとも２つのロードロックチャンバのそれぞれは、それぞれの接続スロットによって前記ファセットにおいて前記搬送真空チャンバに接続されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板処理システム。
【請求項４】
前記少なくとも２つのロードロックチャンバのそれぞれは、共通のロードロックファセットにおいて前記搬送真空チャンバに接続されることを特徴とする請求項３に記載の基板処理システム。
【請求項５】
前記少なくとも２つのロードロックチャンバは、３つのロードロックチャンバを含み、前記３つのロードロックチャンバのそれぞれは、前記ロードロックファセットにおいて前記搬送真空チャンバに接続されることを特徴とする請求項４に記載の基板処理システム。
【請求項６】
前記搬送真空チャンバは、前記ロードロックファセットに隣接する２つのファセットを備え、前記２つのファセットのそれぞれは、前記ロードロックファセットに向かって傾斜していることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の基板処理システム。
【請求項７】
少なくとも１つのファセットは、調整可能な接続スロットを備えることを特徴とする請求項３～６のいずれかに記載の基板処理システム。
【請求項８】
３つのファセットは、それぞれ調整可能な接続スロットを備えることを特徴とする請求項７に記載の基板処理システム。
【請求項９】
前記調整可能な接続スロットは、前記搬送真空チャンバのファセット内の少なくとも１つの開口部と、ブランキングプレートとを備え、前記ブランキングプレートは、少なくとも１つの開口を備え、前記ブランキングプレートは、前記少なくとも１つの開口が前記少なくとも１つの開口部の上に位置付けられるように、前記ファセットに取り外し可能に固定されることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の基板処理システム。
【請求項１０】
前記少なくとも２つのロードロックチャンバのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのロードロックチャンバ内の前記基板を加熱または冷却するように構成された温度制御手段を備えることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の基板処理システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理システムに関する。また、本発明は、基板処理システムを用いて基板を処理する方法にも関する。
続きを表示（約 4,000 文字）【背景技術】
【０００２】
薄膜真空処理装置などの超高真空（ＵＨＶ）基板処理装置では、１つのプロセスツールで多数のプロセスステップを実行することが標準的である。処理される基板、半導体ウェハ、ガラスパネルなどは、減圧下でプロセスツールの異なる部分で行われる様々な異なるステップを必要とすることがある。真空適合ロボットは、ツールを通してサブステートを移動させるために使用されることが多い。典型的なプロセスシーケンスは、基板が、大気装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）からロードロックチャンバを通って少なくとも１つの搬送真空チャンバの中へ真空環境の中へ搬送され、続いて、種々の加熱および冷却動作を伴う一連の堆積またはエッチングステップが続くことを必要とし得る。潜在的なツール内計測ステーションはまた、基板上の膜または基板自体の様々な物理的特性を測定するために使用され得る。必要なプロセスシーケンスが完了すると、基板はロードロックチャンバを通ってＥＦＥＭに戻される。これらのプロセスステップの各々は、典型的には、特定の機能を実行するための少なくとも１つの専用モジュールと、プロセスツールを通して適時に基板を移動させるための搬送機構とを必要とする。半導体ウェハ製造プロセスにおけるプロセスツールのコスト・オブ・オーナーシップ（ＣｏＯ）は、ツールの生産性（１時間当たりのウェハ数）、消耗品のコスト（１ウェハ当たりのコスト）、システムのフットプリント（面積）、およびツールのコストによって大きく決定される。ＰＶＤシステムなど、ウェハが予熱され、スパッタ洗浄され、その後超高真空環境で２～３回の堆積ステップが続くいくつかの連続プロセスステップがあるシステムでは、搬送システムは、ツールスループットを決定する際に重要な役割を果たすことができる。２つのロードロックチャンバおよび単一の双対称ロボットを有する八角形の輸送モジュールの場合、システムのスループットは、搬送チャンバによって収容され得るプロセスモジュールの数、この場合、最大６つのプロセスモジュールによって制限され得る。米国特許第５１８６７１８号で開示されている業界標準ＡＭＡＴＥｎｄｕｒａなどの代替システムでは、それぞれが搬送ロボットと、搬送チャンバ間のロードロックチャンバを通る内部搬送経路とを有する２つの搬送チャンバが、最大９つのプロセスモジュール位置を４つの前部搬送チャンバ上に、５つを後部搬送チャンバ上に提供することができる。前部搬送チャンバ上のモジュール位置のいくつかは、ＥＦＥＭに近接しているため、比較的小さいモジュールしか収容できない。搬送チャンバが支持することができるプロセスモジュールの数は、モジュールサイズ、主に幅、ならびにモジュールアクセス要件およびタイプ、例えば、物理蒸着（ＰＶＤ）、プラズマまたは化学エッチング、化学蒸着（ＣＶＤ）、または原子層堆積（ＡＬＤ）に依存する。異なるタイプのモジュールは、相互汚染問題を回避するために管理される必要がある異なる真空要件を有することができる。これは、典型的には、前方搬送チャンバおよび後方搬送チャンバ内で異なるレベルの真空を維持することによって管理される。しかしながら、このツイン搬送チャンバシステムにおけるハンドリングシーケンスは、第１の真空チャンバ内で処理されたウェハが、第２のロボットによってピックアップされ、次のプロセスステーションに移動する前に、第２のチャンバに入る前にロードロックチャンバ内に置かれ、平衡化される必要があるため、生産性を制限し得る。並列プロセスパスを用いて逐次プロセスを実行する場合、ハンドリング時間は、ツール生産性の制限要因となり得る。さらなる制限は、双対称ロボットを使用する場合のロードロックチャンバを有する搬送チャンバの幅である。従来のツイン搬送チャンバシステムは、チャンバの幅が広がることを回避するために２つのロードロックチャンバを使用し、チャンバ容積を増大させ、ひいてはツールフットプリントを増大させる。大量用途では、２つのロードロックチャンバのみを有することが、ツール生産性の制限要因となり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許第５１８６７１８号
米国特許第８３０９３７４号
米国特許出願公開第２０１５／００７１７３７号
米国特許出願公開第２００８／００７５５６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、その実施形態の少なくともいくつかにおいて、上記の問題、要望およびニーズのいくつかに対処しようとするものである。特に、本発明の実施形態は、システムの設置面積を最小限に抑えながら、基板処理システムのスループット及び効率を改善しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、基板処理システムが提供されることであって、以下を含む。
【０００６】
真空条件下で基板を取り扱うための搬送真空チャンバであって、搬送真空チャンバは、それぞれの接続スロットによって搬送真空チャンバに接続された少なくとも２つの基板モジュールと連通しており、少なくとも２つの基板モジュールは、少なくとも１つの基板を受け入れることができ、少なくとも２つの基板モジュールのうちの少なくとも１つは、基板処理モジュールであり、少なくとも２つのロードロックチャンバは、搬送真空チャンバと真空連通しており、搬送真空チャンバは、真空条件下で少なくとも２つのロードロックチャンバと少なくとも１つの基板処理モジュールとの間で基板を搬送するように構成された搬送真空チャンバ内に配置された少なくとも２つの搬送ロボットを備え、少なくとも２つの搬送ロボットはそれぞれ、少なくとも５つの独立した軸に沿って並進または回転することができ、少なくとも２つの搬送ロボットはそれぞれ、少なくとも２つの基板モジュールのうちの少なくとも１つの共通基板モジュールから基板を配置および回収するように構成される。
【０００７】
少なくとも２つの「５軸」搬送ロボットを単一の搬送真空チャンバ内に、少なくとも２つのロードロックチャンバおよび搬送真空チャンバに接続された少なくとも１つの共通基板モジュールとともに含むことによって、本発明者らは、比較的コンパクトなフットプリントを有する高生産性システムを生成することができ、スループットは、基板の輸送よりもむしろ、少なくとも１つの基板処理チャンバ内の基板のハンドリング時間によって主に制約されることを見出した。搬送ロボットの各々によってアクセス可能な少なくとも１つの共通基板モジュールは、追加の搬送真空チャンバまたはロードロックチャンバ、あるいは各搬送真空ロボットがアクセス可能な領域間で基板を搬送する他の手段の必要性を防ぎながら、搬送真空チャンバ自体が搬送ロボットのいずれかの経路または運動を妨げ得るいかなる構造またはモジュールも存在しないことも保証する。基板搬送時間の短縮およびシステムスループットの向上を可能にする。加えて、「５軸」ロボットを使用することによって、チャンバの幅は、主に、ロードロックチャンバのサイズおよび数によって決定付けられ、ロードロックチャンバは、「５軸」ロボットが、双対称ロボットとは異なり、半径方向移動に限定されないため、より近接して位置することができる。これは、基板処理システムの幅、したがってフットプリントを縮小することを可能にする。
【０００８】
各接続スロットは、搬送真空チャンバの外部と内部との間の搬送真空チャンバ内の開口部を備えることができる。各接続スロットは、搬送真空チャンバの内部を搬送真空チャンバの外部から隔離するように構成される、それぞれの接続スロット弁を備えることができ、それによって、真空が搬送真空チャンバの内側に維持され得、接続スロット弁によって搬送真空チャンバに接続される基板モジュールが搬送真空チャンバから隔離され得ることを確実にする。搬送真空チャンバは、使用時に、３×１０
－７
Ｔｏｒｒ未満、任意選択で１×１０
－７
Ｔｏｒｒ未満、さらに任意選択で約９×１０
－８
Ｔｏｒｒの圧力を有する真空を維持するように構成することができる。搬送真空チャンバ内の真空は、真空ポンプ等の当技術分野で公知の任意の方法によって維持することができる。
【０００９】
少なくとも２つのロードロックチャンバは、基板が基板処理システムにロードされ、基板処理システムからアンロードされることを可能にするように構成された装置フロントエンドモジュール（ＥＦＥＭ）に接続することができる。ＥＦＥＭは、大気条件下で少なくとも２つのロードロックチャンバとＥＦＥＭの外部との間で基板を搬送するように構成された第３の搬送ロボットを備えることができる。
【００１０】
少なくとも１つの基板処理モジュールは、物理蒸着（ＰＶＤ）、プラズマまたは化学エッチングまたは堆積、化学蒸着（ＣＶＤ）または原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスを少なくとも１つの基板上に行うように構成された基板モジュールを備えることができる。基板処理モジュールではない少なくとも２つの基板モジュールのうちの少なくとも１つの基板モジュールは、マルチまたはシングル基板冷却モジュール、マルチまたはシングル基板バッファモジュール、予熱モジュール、および／または計測モジュールなどの補助基板モジュールとすることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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