專利名稱：群集式工具的處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及群集式工具的處理系統(tǒng)，特別是涉及將一群被處理體逐個(gè)依次搬送到群集式工具內(nèi)的多個(gè)處理模塊進(jìn)而實(shí)施一系列處理的處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
群集式工具是為謀求處理的一貫化、連結(jié)化或者復(fù)合化而將多個(gè)處理模塊配置于主搬送室周圍的多腔室裝置，典型地在半導(dǎo)體制造裝置中被采用(專利文獻(xiàn)1)。
例如，薄膜形成加工用的群集式工具的各處理模塊的腔室和主搬送室均保持于真空中，隔著門閥將裝料閘模塊連接于主搬送室。被處理體例如半導(dǎo)體晶片在大氣壓中被搬入裝料閘模塊，然后從切換成減壓狀態(tài)的裝料閘模塊搬入主搬送室。設(shè)置在主搬送室中的搬送機(jī)構(gòu)將從裝料閘模塊取出的半導(dǎo)體晶片搬入第一號(hào)處理模塊。該處理模塊花費(fèi)按照預(yù)先設(shè)定的過程的規(guī)定的時(shí)間實(shí)施第一工序的處理(例如第一層的成膜處理)。該第一工序的處理一結(jié)束，主搬送室的搬送機(jī)構(gòu)就從第一號(hào)處理模塊搬出該半導(dǎo)體晶片，接著搬入第二號(hào)處理模塊。在該第二號(hào)處理模塊中也花費(fèi)按照預(yù)先設(shè)定的過程的規(guī)定的時(shí)間實(shí)施第二工序的處理(例如第二層的成膜處理)。該第二工序的處理一結(jié)束，主搬送室的搬送機(jī)構(gòu)就從第二號(hào)處理模塊搬出該半導(dǎo)體晶片，在有下道工序時(shí)搬入第三號(hào)處理模塊，在沒有下道工序時(shí)返回到裝料閘。在第三號(hào)以下的處理模塊中進(jìn)行處理的情況下，也在其后有下道工序時(shí)搬入下一級(jí)的處理模塊，在其后沒有下道工序時(shí)返回到裝料閘。
這樣，一將完成處理模塊進(jìn)行的一系列的處理的半導(dǎo)體晶片搬入裝料閘，裝料閘模塊就從減壓狀態(tài)切換為大氣壓狀態(tài)，從與主搬送室相對(duì)側(cè)的晶片出入口搬出。
這樣，群集式工具適合于將一群被處理體在真空氣氛中逐個(gè)依次搬送到多個(gè)處理模塊而實(shí)施一系列的處理(例如成膜處理或熱處理等)的直列(inline)的處理系統(tǒng)。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開2000-127069號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在通常的群集式工具中，主搬送室的搬送機(jī)構(gòu)能夠暫時(shí)訪問一臺(tái)處理模塊，不能同時(shí)訪問兩臺(tái)處理模塊?，F(xiàn)有技術(shù)的這種群集式工具，在各處理模塊中個(gè)別地進(jìn)行規(guī)定時(shí)間的過程處理(處理任務(wù))，安排成如果處理任務(wù)結(jié)束后不立即進(jìn)行的晶片搬送，則搬送機(jī)構(gòu)從該處理模塊搬出處理完的被處理體。因此，在以流水線方式處理一群被處理體時(shí)晶片在多個(gè)處理模塊之間搬入搬出的定時(shí)有沖突或競(jìng)爭(zhēng)的可能性。例如，在上述例子中，有第二號(hào)處理模塊的處理時(shí)間用完，搬送機(jī)構(gòu)正要從該處理模塊取出半導(dǎo)體晶片向裝料閘模塊移動(dòng)時(shí)，第一號(hào)處理模塊的處理時(shí)間用完的情況。在此情況下，搬送機(jī)構(gòu)先結(jié)束前面剛剛開始的從第二號(hào)處理模塊向裝料閘模塊的晶片搬送，然后訪問第一號(hào)處理模塊并取出半導(dǎo)體晶片，將取出的半導(dǎo)體晶片搬入到第二號(hào)處理模塊。
但是，這種搬送順序存在搬送效率或處理模塊的開工率低的問題。例如，在上述例子中，第一號(hào)處理模塊從處理時(shí)間用完到搬送機(jī)構(gòu)來取該晶片，不得不留置處理完的半導(dǎo)體晶片。該第一號(hào)處理模塊的處理時(shí)間與晶片搬入搬出時(shí)間相加的一片晶片的總所需時(shí)間在系統(tǒng)內(nèi)為最大(比其他任何處理模塊的一片晶片的總所需時(shí)間都長(zhǎng))時(shí)，總所需時(shí)間從其最大總所需時(shí)間進(jìn)一步加長(zhǎng)留置時(shí)間，該延長(zhǎng)的周期限制系統(tǒng)整體的搬送節(jié)拍。
另一方面，在第二號(hào)處理模塊中，搬出處理完的半導(dǎo)體晶片，不與之替換，過一會(huì)兒后，也就是搬送機(jī)構(gòu)訪問到第一號(hào)處理模塊，取出半導(dǎo)體晶片之后搬入該半導(dǎo)體晶片。因此，門閥的開閉工作或搬送機(jī)構(gòu)的搬送工作等中需要兩次手續(xù)。進(jìn)而，由于到開始下一個(gè)過程處理加入等待時(shí)間，故在該第二號(hào)處理模塊中的一片晶片的總所需時(shí)間為系統(tǒng)內(nèi)的最大時(shí)，該最大總所需時(shí)間的間隔或間歇的等待時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)，該情況也成為系統(tǒng)整體的搬送節(jié)拍增大的困境。當(dāng)然，搬送節(jié)拍的增大關(guān)系到處理模塊的開工率或處理能力的降低。
進(jìn)而，在各處理模塊中，在過程處理結(jié)束后，搬出晶片之后有時(shí)還進(jìn)行N2凈化等后處理(后處理過程)，由于在該后處理的實(shí)行時(shí)間中該處理模塊的功能被占用，所以無法進(jìn)行后續(xù)的搬入晶片。因而，在上述例子中一片晶片的總所需時(shí)間在系統(tǒng)內(nèi)為最大的處理模塊中進(jìn)行這種后處理時(shí)，由于更多的延長(zhǎng)而成為系統(tǒng)整體的搬送節(jié)拍更加增大的困境。
本發(fā)明鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題點(diǎn)而完成，目的在于提供一種在處理時(shí)間獨(dú)立的多個(gè)處理模塊之間避免晶片搬入搬出的定時(shí)沖突的危險(xiǎn)，并提高系統(tǒng)整體的搬送效率或處理能力的群集式工具的處理系統(tǒng)及模塊周期時(shí)間監(jiān)視程序。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一處理系統(tǒng)是在搬送機(jī)構(gòu)的周圍配置上述搬送機(jī)構(gòu)能夠訪問的多個(gè)處理模塊，通過上述搬送機(jī)構(gòu)將一群被處理體逐個(gè)依次搬送到上述多個(gè)處理模塊，并對(duì)各被處理體實(shí)施一系列處理的群集式工具的處理系統(tǒng)，對(duì)于上述多個(gè)處理模塊，將一片被處理體滯留于模塊內(nèi)的滯留時(shí)間與在該滯留的前后被該被處理體占用模塊的功能的附帶的忙碌時(shí)間相加的模塊周期時(shí)間設(shè)定為實(shí)際上相同的長(zhǎng)度，上述搬送機(jī)構(gòu)以與各被處理體循環(huán)一次相同的順序巡回上述多個(gè)處理模塊，在對(duì)各個(gè)上述處理模塊的訪問中搬出處理完的被處理體并與之交替地搬入后續(xù)的另一片被處理體。
本發(fā)明的模塊周期時(shí)間監(jiān)視程序，是在搬送機(jī)構(gòu)的周圍配置上述搬送機(jī)構(gòu)能夠訪問的多個(gè)處理模塊，通過上述搬送機(jī)構(gòu)將一群被處理體逐個(gè)依次搬送到上述多個(gè)處理模塊，并對(duì)各被處理體實(shí)施一系列處理的群集式工具用的模塊周期時(shí)間監(jiān)視程序，實(shí)行根據(jù)過程信息計(jì)算各處理模塊中將每塊被處理體的過程上的處理時(shí)間、搬入時(shí)間、搬出時(shí)間與剛搬出后的后處理時(shí)間相加的總所需時(shí)間的步驟；確定在上述多個(gè)處理模塊中上述總所需時(shí)間最大者為模塊周期時(shí)間的步驟；根據(jù)上述模塊周期時(shí)間設(shè)定在各個(gè)上述處理模塊中上述處理時(shí)間之前或之后使上述被處理體滯留的等待時(shí)間的步驟；和上述搬送機(jī)構(gòu)以與各被處理體循環(huán)一次相同的順序巡回上述多個(gè)處理模塊，在對(duì)各個(gè)上述處理模塊的一次的訪問中搬出處理完的被處理體并與之交替地搬入后續(xù)的另一片被處理體的步驟。
在上述第一處理系統(tǒng)中，對(duì)于在群集式工具內(nèi)同時(shí)作業(yè)的所有處理模塊，將一片被處理體滯留于模塊內(nèi)的滯留時(shí)間與在該滯留的前后被該被處理體占用模塊的功能的附帶的忙碌時(shí)間相加的模塊周期時(shí)間設(shè)定為實(shí)際上相同的長(zhǎng)度，由此一片被處理體的單片處理工作的周期在整個(gè)模塊中成為相同值(最小值)。搬送機(jī)構(gòu)以與各被處理體一次循環(huán)的相同的順序巡回處理模塊，對(duì)上道工序的處理模塊搬出剛剛在那里處理完成的被處理體，并與之交替地搬入未處理的下一片被處理體之后，訪問下道工序的處理模塊，搬出剛剛在那里處理完成的被處理體，并與之交替地搬入剛剛從上道工序的處理模塊搬出的被處理體。與處理內(nèi)容無關(guān)地被處理體的搬入搬出的周期在所有的處理模塊中是相同的，通過在它們之間設(shè)置一定的偏移(時(shí)間差)，可以可靠地避免在任意多個(gè)處理模塊之間被處理體的搬入搬出的定時(shí)沖突或競(jìng)爭(zhēng)。
根據(jù)本發(fā)明的一種最佳方式，附帶的忙碌時(shí)間包括搬送機(jī)構(gòu)將被處理體搬入各處理模塊所需的搬入時(shí)間，和搬送機(jī)構(gòu)從各處理模塊搬出被處理體所需的搬出時(shí)間。進(jìn)而，在剛剛從各處理模塊搬出被處理體后立即在該處理模塊中進(jìn)行該被處理體用的后處理的情況下，該后處理所需的時(shí)間也包含于附帶的忙碌時(shí)間。
根據(jù)本發(fā)明的一種最佳方式，以在多個(gè)處理模塊中將一片被處理體的真實(shí)的處理時(shí)間與附帶的忙碌時(shí)間相加的總所需時(shí)間最大的處理模塊作為基準(zhǔn)，將該最大總所需時(shí)間作為模塊周期時(shí)間。在此情況下，在將一片被處理體的真實(shí)的處理時(shí)間與附帶的忙碌時(shí)間相加的總所需時(shí)間短于模塊周期時(shí)間的處理模塊中，在被處理體滯留時(shí)間之中作為等待時(shí)間消耗模塊周期時(shí)間與總所需時(shí)間之差，但是如上上述由于群集式工具內(nèi)的搬送節(jié)拍由最大總所需時(shí)間限制，故該等待時(shí)間不影響搬送節(jié)拍。根據(jù)一種最佳方式，搬入被處理體之后經(jīng)過等待時(shí)間后開始處理。所以，可以在處理結(jié)束之后經(jīng)過等待時(shí)間后搬出處理完的被處理體。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一種最佳方式，在一群被處理體之中的先頭的被處理體在群集式工具內(nèi)在多個(gè)處理模塊之間循環(huán)一次時(shí)，在除去先頭的處理模塊的各處理模塊中，對(duì)假想的被處理體以規(guī)定的定時(shí)(與定常時(shí)間相同的定時(shí))消耗模塊周期時(shí)間之后，搬送機(jī)構(gòu)將先頭的被處理體搬入該處理模塊。通過該方式，在本發(fā)明中可以在任意多個(gè)處理模塊之間謀求被處理體的搬入搬出的定時(shí)沒有沖突或競(jìng)爭(zhēng)的協(xié)議的適當(dāng)?shù)某跏蓟?br> 本發(fā)明的第二處理系統(tǒng)，是在搬送機(jī)構(gòu)的周圍配置上述搬送機(jī)構(gòu)能夠訪問的第一組和第二組處理模塊，通過上述搬送機(jī)構(gòu)將一群被處理體逐個(gè)依次搬送到上述第一組處理模塊，并對(duì)各被處理體實(shí)施一種或一系列的處理，同時(shí)將另一群被處理體逐個(gè)依次搬送到上述第二組處理模塊，并對(duì)各被處理體實(shí)施一種或一系列的群集式工具的處理系統(tǒng)，對(duì)于屬于上述第一組或第二組的所有處理模塊，將一片被處理體滯留于模塊內(nèi)的滯留時(shí)間與在該滯留的前后被該被處理體占用模塊的功能的附帶的忙碌時(shí)間相加的模塊周期時(shí)間設(shè)定為實(shí)際上相同的長(zhǎng)度，上述搬送機(jī)構(gòu)以與各被處理體循環(huán)一次相同的順序分別巡回上述第一組和第二組處理模塊，在對(duì)各個(gè)上述處理模塊的訪問中搬出處理完的被處理體并與之交替地搬入后續(xù)的另一片被處理體。
在上述第二處理系統(tǒng)中，在群集式工具內(nèi)兩個(gè)系統(tǒng)的流水線處理并行地進(jìn)行中，對(duì)于屬于第一組或第二組的所有的處理模塊，將一個(gè)被處理體滯留于模塊內(nèi)的滯留時(shí)間與在該滯留的前后被該被處理體占用模塊的功能的附帶的忙碌時(shí)間相加的模塊周期時(shí)間設(shè)定為實(shí)際上相同的長(zhǎng)度。搬送機(jī)構(gòu)進(jìn)行時(shí)間共享的搬送工作，在第一組和第二組的每一個(gè)中以與各被處理體循環(huán)一周相同的順序巡回處理模塊，對(duì)上道工序的處理模塊搬出剛剛在那里處理完成的被處理體，在與之交替地搬入未處理的下一片被處理體之后，訪問下道工序的處理模塊，搬出剛剛在那里處理完的被處理體，并替換搬入剛剛從上道工序的處理模塊搬出來的被處理體。與處理內(nèi)容無關(guān)，且第一組或第二組無關(guān)地單片處理工作的周期與所有的處理模塊相同，通過在它們之間設(shè)置一定的偏移(時(shí)間差)，可以可靠地避免在任意多個(gè)處理模塊之間被處理體的搬入搬出的定時(shí)沖突或競(jìng)爭(zhēng)。
根據(jù)本發(fā)明的一種最佳方式，在搬送的順序中位于前后的兩個(gè)處理模塊之間，與從上游側(cè)或上道工序側(cè)的處理模塊搬出處理完的第一被處理體的定時(shí)大致同時(shí)或緊接其后，在下游側(cè)或下道工序側(cè)的處理模塊中被處理體滯留時(shí)間用完，搬出在下游側(cè)的處理模塊中處理完成的第二被處理體，并與之交替地搬入第一被處理體。根據(jù)該搬送順序，可以使搬送機(jī)構(gòu)在模塊之外保持上道工序的處理完成的第一被處理體的時(shí)間最短，可以提高連續(xù)處理的空閑的管理。因而，優(yōu)選將搬送的順序中位于前后的處理模塊在空間上相鄰地配置。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一種最佳方式，搬送機(jī)構(gòu)具有能夠出入于各個(gè)處理模塊的兩個(gè)搬送臂，在對(duì)各處理模塊的一次的訪問中以一個(gè)搬送臂搬出處理完成的被處理體(拿起工作)，與之交替地以另一個(gè)搬送臂搬入后續(xù)的另一片被處理體(放置工作)。通過這種拿起工作和放置工作，可以最大限度地發(fā)揮本發(fā)明的搬送方式的優(yōu)點(diǎn)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一種最佳方式，群集式工具內(nèi)的多個(gè)處理模塊分別具有真空腔室，搬送機(jī)構(gòu)設(shè)置在真空搬送室內(nèi)，在真空搬送室中各個(gè)處理模塊隔著門閥連接，搬送機(jī)構(gòu)在真空中搬送各被處理體。根據(jù)該構(gòu)成，可以在真空氣氛中進(jìn)行流水線的連續(xù)處理。
此外，在一種最佳方式中，群集式工具內(nèi)的多個(gè)處理模塊中的至少一個(gè)是在減壓下在被處理體上形成薄膜的成膜處理裝置。此外，裝料閘模塊可以隔著門閥連接于真空搬送室。在此情況下，全新或未處理的被處理體從大氣氣氛中經(jīng)由裝料閘模塊被搬入到真空氣氛中的群集式工具內(nèi)，在多個(gè)處理模塊中接受期望的一系列的處理之后經(jīng)由裝料閘模塊返回到大氣氣氛中。
根據(jù)本發(fā)明的群集式工具的處理系統(tǒng)，避免在處理時(shí)間獨(dú)立的多個(gè)處理模塊之間晶片搬入搬出的定時(shí)沖突的危險(xiǎn)，可以提高系統(tǒng)整體的搬送效率或處理能力。



圖1是表示一種實(shí)施方式的群集式工具的構(gòu)成的概略俯視圖。
圖2是表示說明實(shí)施方式的拿起和放置工作的模式圖。
圖3是表示實(shí)施方式的過程上的處理順序的程序框圖。
圖4A是表示實(shí)施方式的晶片滯留時(shí)間的詳細(xì)內(nèi)容的一例的示意圖。
圖4B是表示實(shí)施方式中的晶片滯留時(shí)間的詳細(xì)內(nèi)容的一例的示意圖。
圖4C是表示實(shí)施方式中的晶片滯留時(shí)間的詳細(xì)內(nèi)容的一例的示意圖。
圖5是表示實(shí)施例的搬送順序的一例的示意圖。
圖6是表示參考例的搬送順序的一例的示意圖。
圖7是表示另一實(shí)施例的搬送順序的一例的示意圖。
圖8是表示參考例的搬送順序的一例的示意圖。
圖9是表示另一實(shí)施例的搬送順序的一例的示意圖。
圖10是表示實(shí)施方式的群集式工具的一個(gè)變形例的構(gòu)成的概略俯視圖。
符號(hào)說明 TM搬送模塊，RB1真空搬送機(jī)器人，F(xiàn)A、FB搬送臂，PM1、PM2、PM3、PM4處理模塊，LLM1、LLM2裝料閘模塊，GV門閥，LM裝料模塊，LP裝料口，ORT定向平面對(duì)齊機(jī)構(gòu)(orientation flatalignment mechanism)，RB2大氣搬送機(jī)器人，10導(dǎo)軌，12滑塊。

具體實(shí)施例方式 下面，參照

本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。
圖1表示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的群集式工具的處理系統(tǒng)的構(gòu)成。該群集式工具的處理系統(tǒng)是在構(gòu)成中央搬送室的搬送模塊TM的周圍環(huán)狀地配置四個(gè)處理模塊PM1、PM2、PM3、PM4和兩個(gè)裝料閘模塊LLM1、LLM2的多腔室裝置。各個(gè)模塊具有可以個(gè)別地形成期望的真空度的真空腔室或處理室，中心部的搬送模塊TM隔著門閥GV與周邊的各模塊PM1、PM2、PM3、PM4、LLM1、LLM2連接。
在搬送模塊TM的室內(nèi)設(shè)置有具有能夠旋轉(zhuǎn)和伸縮的一對(duì)搬送臂FA、FB的真空搬送機(jī)器人RB1。該搬送機(jī)器人RB1為各搬送臂FA、FB可以在其叉形的末端操作器上保持一片被處理體例如半導(dǎo)體晶片(以下簡(jiǎn)稱為“晶片”)的狀態(tài)，通過開狀態(tài)的門閥GV，搬送臂FA、FB中的某一個(gè)有選擇地插入或拉出周圍的各模塊PM1、PM2、PM3、PM4、LLM1、LLM2，從而可以進(jìn)行晶片的搬入(裝料)/搬出(卸料)。兩個(gè)搬送臂FA、FB背靠背地搭載于機(jī)器人主體，一體地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在一個(gè)搬送臂停止于原位置的狀態(tài)下另一個(gè)搬送臂在原位置與前方(周邊模塊內(nèi))的往復(fù)運(yùn)動(dòng)位置之間伸縮移動(dòng)。
處理模塊PM1、PM2、PM3、PM4在各自的腔室內(nèi)以規(guī)定的條件(處理氣體、電力等)進(jìn)行規(guī)定的單片處理，例如CVD或?yàn)R射等成膜處理、熱處理、干蝕刻加工等。此外，裝料閘模塊LLM1、LLM2也可以根據(jù)需要裝備加熱部或冷卻部。
裝料閘模塊LLM1、LLM2在與搬送模塊TM相對(duì)側(cè)隔著門閥GV與常大氣壓下的裝料模塊LM連接。進(jìn)而，與該裝料模塊LM鄰接地設(shè)置有裝料口LP和定向平面對(duì)齊機(jī)構(gòu)ORT。裝料口LP用于在與外部搬送車之間投入、取出晶片盒CR。定向平面對(duì)齊機(jī)構(gòu)ORT用于晶片W的定向平面或使缺口符合規(guī)定的位置或方向。
設(shè)置在裝料模塊LM內(nèi)的大氣搬送機(jī)器人RB2具有能夠伸縮的搬送臂，能夠在直線導(dǎo)軌(直線滑塊)LG上在水平方向上移動(dòng)，并且能夠升降、旋轉(zhuǎn)，在裝料口LP、定向平面對(duì)齊機(jī)構(gòu)ORT和裝料閘模塊LLM1、LLM2之間往復(fù)并以一片或多片單位搬送晶片。其中，直線導(dǎo)軌LG由永久磁鐵制成的磁體、驅(qū)動(dòng)用勵(lì)磁線圈和尺頭(scale head)等構(gòu)成，根據(jù)來自主控器的指令進(jìn)行搬送機(jī)器人RB2的直線驅(qū)動(dòng)控制。
這里，說明用來使投入裝料口LP的晶片盒CR內(nèi)的一片晶片在該群集式工具內(nèi)接受一系列的處理的基本的晶片搬送順序。
裝料模塊LM的搬送機(jī)器人RB2從裝料口LP上的晶片盒CR取出一片晶片WS，將該晶片WS搬送到定向平面對(duì)齊機(jī)構(gòu)ORT接受定向平面對(duì)齊，完成后移送到裝料閘模塊LLM1、LLM2中的某一個(gè)(例如LLM1)。移送目的地的裝料閘模塊LLM1在大氣壓狀態(tài)下接收晶片WS，搬入后將室內(nèi)抽真空，在減壓狀態(tài)下將晶片WS送到搬送模塊TM的真空搬送機(jī)器人RB1。
搬送機(jī)器人RB1使用搬送臂FA、FB中的一個(gè)，將從裝料閘模塊LLM1取出的晶片WS搬入到第一號(hào)處理模塊(例如PM1)。處理模塊PM1以按照預(yù)先設(shè)定的過程的規(guī)定的處理?xiàng)l件(氣體、壓力、電力、時(shí)間等)實(shí)施第一工序的單片處理。
在該第一工序的單片處理結(jié)束后，搬送機(jī)器人RB1從處理模塊PM1搬出晶片WS。也可以在該處理模塊PM1中取出晶片WS后立即進(jìn)行凈化或抽真空等后處理。搬送機(jī)器人RB1將從第一號(hào)處理模塊PM1搬出的晶片WS接著搬入到第二號(hào)處理模塊(例如PM2)。在該第二號(hào)處理模塊PM2中，也以按照預(yù)先設(shè)定的過程的規(guī)定的處理?xiàng)l件實(shí)施第二工序的單片處理。
該第二工序的單片處理一結(jié)束，搬送機(jī)器人RB1就從第二號(hào)處理模塊PM2搬出晶片WS。在該處理模塊PM2中也可以搬出晶片WS后立即進(jìn)行后處理。搬送機(jī)器人RB1將從該處理模塊PM2搬出的晶片WS在有下道工序時(shí)搬入到第三號(hào)處理模塊(PM3或PM4)，在沒有下道工序時(shí)搬送到裝料閘模塊LLM1、LLM2中的一個(gè)。在第三號(hào)以下的處理模塊中進(jìn)行處理的情況下，也在其后有下道工序時(shí)搬入到后級(jí)的處理模塊，在沒有下道工序時(shí)返回到裝料閘模塊LLM1、LLM2中的一個(gè)。此外第三號(hào)以下的處理模塊中也在搬出晶片WS后立即有后處理，與第一號(hào)或第二號(hào)處理模塊PM1、PM2的情況是相同的。
這樣，如果在群集式工具內(nèi)的多個(gè)處理模塊PM1、PM2...中受到一系列的處理的晶片WS被搬入到裝料閘模塊中的一個(gè)(例如LLM2)，則該裝料閘模塊LLM2的室內(nèi)從減壓狀態(tài)切換為大氣壓狀態(tài)。之后，裝料模塊LM的搬送機(jī)器人RB2從大氣壓狀態(tài)的裝料閘模塊LLM2取出晶片WS后返回到晶片盒CR。其中，也可以在裝料閘模塊LLM1、LLM2中對(duì)滯留中的晶片WS在期望的氣氛下施行加熱或冷卻處理。
如上所述，該群集式工具可以將晶片在真空中依次搬送到多個(gè)處理模塊并實(shí)施一系列的處理，特別是可以在真空薄膜形成加工中在多個(gè)處理模塊中連續(xù)地進(jìn)行不同的成膜加工，直列地疊層形成期望的薄膜。此外，因?yàn)槎鄠€(gè)處理模塊以流水線方式連續(xù)地重復(fù)各自的單片處理，故可以實(shí)現(xiàn)高的開工率和生產(chǎn)率。
但是，由于是以一臺(tái)搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1完全掌管真空群集內(nèi)的晶片搬送的搬送系統(tǒng)，所以無法在多個(gè)處理模塊之間同時(shí)進(jìn)行晶片的搬入搬出。因此，如果在多個(gè)處理模塊之間晶片的搬入搬出的定時(shí)接近或競(jìng)爭(zhēng)，則排在后面一方的處理模塊中產(chǎn)生浪費(fèi)的等待時(shí)間，產(chǎn)生一圈下來其他的(優(yōu)先一方的)處理模塊中也拖長(zhǎng)到下次訪問的間歇時(shí)間的結(jié)果，系統(tǒng)整體的搬送效率或開工率降低。在本實(shí)施方式中，如后所述，消除群集式工具內(nèi)的多個(gè)處理模塊之間晶片搬入搬出的定時(shí)競(jìng)爭(zhēng)的可能性，盡可能地縮短搬送機(jī)器人RB1對(duì)各處理模塊的訪問周期或各處理模塊中的單片處理的周期，提高系統(tǒng)整體的搬送效率或開工率從而提高處理能力。
在本實(shí)施方式中，搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1如上所述具有一對(duì)搬送臂FA、FB，對(duì)于其周圍的各處理模塊PM1、PM2、PM3、PM4，在一次模塊訪問中進(jìn)行替換該模塊中剛處理完的晶片與下次在該處理模塊中將要接受處理的晶片的拿起和放置工作。
這里，以圖2所示的圖示說明本實(shí)施方式中的拿起和放置工作。如圖2(A)所示，搬送機(jī)器人RB1在一個(gè)搬送臂例如FA上保持將要搬入到目的處理模塊PMn的未處理(處理前)的晶片Wj，將另一個(gè)搬送臂FB保持沒有晶片的空的狀態(tài)而與該處理模塊PMn對(duì)準(zhǔn)。然后，如圖2(B)、(C)所示，將空的搬送臂FB插入到該處理模塊PMn的腔室，從其中取出處理完的晶片Wi(拿起工作)。接著，如圖2(D)所示，使搬送臂FA、FB旋轉(zhuǎn)(翻轉(zhuǎn))180°，使保持有未處理的晶片Wj搬送臂FA對(duì)著該處理模塊PMn的正面。之后，下次如圖2(E)、(F)所示，將搬送臂FA插入到該處理模塊PMn的腔室，將該晶片Wj送到內(nèi)部的載置臺(tái)或支持銷等，拉出成為空的搬送臂FA(放置工作)。其中，在該拿起和放置工作期間，設(shè)置在該處理模塊PMn的晶片出入口的門閥GV(圖1)成為打開的狀態(tài)。
這樣，搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1在對(duì)各處理模塊PMn的一次的訪問中，通過上述這種拿起和放置工作可以替換在該處理模塊中處理完成的晶片Wi與接著在該處理模塊中將要接受處理的半導(dǎo)體晶片Wj。進(jìn)而，搬送機(jī)器人RB1對(duì)各裝料閘模塊LLM1、LLM2也是通過與上述同樣的拿起和放置工作在一次的訪問中可以進(jìn)行新的晶片和處理完的晶片的替換或交接。此外，在一次的訪問中，如果可以繼拿起工作后立即進(jìn)行放置工作，則在拿起工作之后也可以過少許等待時(shí)間后進(jìn)行放置工作。進(jìn)而，也可以單動(dòng)地進(jìn)行僅搬出晶片Wi的拿起工作或僅搬入晶片Wj的放置工作。
圖3表示本實(shí)施方式中的各處理模塊PMn過程上的處理順序。該軟件處理根據(jù)過程開始要求，在統(tǒng)一控制該系統(tǒng)的整體和各部分的控制部(未圖示)中進(jìn)行。
該控制部由計(jì)算機(jī)例如個(gè)人計(jì)算機(jī)構(gòu)成，實(shí)行以下所述的模塊周期時(shí)間監(jiān)視程序。該模塊周期時(shí)間監(jiān)視程序儲(chǔ)存、保存于CD-ROM、軟盤等存儲(chǔ)媒體，控制部根據(jù)操作者的指示將模塊周期時(shí)間監(jiān)視程序載入主存儲(chǔ)器。該模塊周期時(shí)間監(jiān)視程序如下地被實(shí)行。
最初，在前處理過程(步驟S1)中，對(duì)預(yù)先設(shè)定的處理參數(shù)等各種設(shè)定值或系統(tǒng)內(nèi)的各部分的功能進(jìn)行所需的初始化。
接著，在事前(處理實(shí)行前)計(jì)算基于控制器芯片內(nèi)的過程信息的各處理模塊PMn中的過程上的處理時(shí)間PTn、搬入時(shí)間ATn、搬出時(shí)間BTn、后處理時(shí)間CTn(步驟S2)。
這里，處理時(shí)間PTn是累計(jì)構(gòu)成一次的單片處理的多個(gè)步驟的所需時(shí)間而得到的時(shí)間，是為完成所需的單片處理必須將半導(dǎo)體晶片留置于該處理模塊PMn內(nèi)的必要最小時(shí)間。搬入時(shí)間ATn是搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1將半導(dǎo)體晶片搬入到該處理模塊PMn內(nèi)所需的時(shí)間，包括搬送機(jī)器人RB1的搬送臂FA、FB的旋轉(zhuǎn)和伸縮工作的所需時(shí)間和門閥GV的開閉工作的所需時(shí)間等。搬出時(shí)間BTn是搬送機(jī)器人RB1從該處理模塊PMn搬出半導(dǎo)體晶片所需的時(shí)間，還包括搬送機(jī)器人RB1的搬送臂FA、FB的旋轉(zhuǎn)和伸縮工作的所需時(shí)間和門閥GV的開閉工作的所需時(shí)間等。后處理時(shí)間CTn是在從該處理模塊PMn取出晶片后立即主要用來調(diào)整或設(shè)置模塊的狀態(tài)或處理室的氣氛的后處理(例如凈化、抽真空等)所需的時(shí)間。
接著，根據(jù)作為過程集合體的數(shù)據(jù)集的全局?jǐn)?shù)據(jù)，找出一片晶片的總所需時(shí)間STn(過程處理時(shí)間PTn+搬入時(shí)間ATn+搬出時(shí)間BTn+后處理時(shí)間CTn)在系統(tǒng)整體中最大的處理模塊PMn，將該最大總所需時(shí)間ST(MAX)確定為模塊周期時(shí)間MT(步驟S3)。也就是說，該群集式工具的模塊周期時(shí)間MT設(shè)定為等于在系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)開工的所有處理模塊PM1、PM2、...中的一片晶片的總所需時(shí)間ST1、ST2、...之中的最大值的周期。這里，在總所需時(shí)間STn中，(搬入時(shí)間ATn+搬出時(shí)間BTn+后處理時(shí)間CTn)是在過程處理時(shí)間PTn的前后各個(gè)處理模塊PMn的功能由于該半導(dǎo)體晶片的搬入、搬出、后處理而被占用(無法接受別的晶片)附帶的忙碌時(shí)間。
實(shí)際上在實(shí)行處理中如果將半導(dǎo)體晶片搬入到該處理模塊PMn(步驟S4)，則從模塊周期時(shí)間MT減去該處理模塊PMn的總所需時(shí)間STn，將該時(shí)間差作為該處理模塊PMn中的等待時(shí)間WTn，在晶片搬入之后經(jīng)過等待時(shí)間WTn后實(shí)行過程上的步驟處理(步驟S5、S6)。但是，在模塊周期時(shí)間MT與該處理模塊PMn的總所需時(shí)間STn相等的情況下，也就是該總所需時(shí)間STn在群集式工具內(nèi)為最大的總所需時(shí)間ST(MAX)的情況下，沒有等待時(shí)間而直接開始過程處理(步驟S5′、S6)。之后，在所有步驟結(jié)束后搬出半導(dǎo)體晶片(步驟S7、S8)。這里，在后處理過程被編入程序的情況下，在晶片搬出后立即實(shí)行后處理，結(jié)束一次的單片處理(步驟S9)。在后處理過程未被編入程序的情況下，在晶片搬出時(shí)結(jié)束一次的單片處理(步驟S9′)。
圖4表示各處理模塊PMn中的模塊周期時(shí)間MT的詳細(xì)內(nèi)容(時(shí)間表)的例子。在本實(shí)施方式中，針對(duì)并列地工作的所有的處理模塊(例如PM1、PM2、...)設(shè)定相同的模塊周期時(shí)間MT。
圖4A表示處理模塊PM1中的一片晶片的總所需時(shí)間ST1(搬入時(shí)間AT1+處理時(shí)間PT1+搬出時(shí)間BT1+后處理時(shí)間CT1)是最大總所需時(shí)間ST(MAX)，ST1＝MT的情況。在該情況下，在處理模塊PM1中，搬入晶片之后不間隔實(shí)質(zhì)上的等待時(shí)間立即開始過程上的單片處理，處理結(jié)束之后不間隔實(shí)質(zhì)上的等待時(shí)間立即搬出晶片，接著就進(jìn)行后處理。在其他各處理模塊例如PM2中，搬入晶片之后經(jīng)過等待時(shí)間WT2后開始過程上的單片處理，處理一結(jié)束立即搬出晶片，接著進(jìn)行后處理。其中，該等待時(shí)間WT2由WT2＝MT-ST2給出。
圖4B是處理模塊PM1中雖然沒有后處理但是一片晶片的總所需時(shí)間ST1(搬入時(shí)間AT1+處理時(shí)間PT1+搬出時(shí)間BT1)為最大總所需時(shí)間ST(MAX)，ST1＝MT的情況。在該情況下，在處理模塊PM1中，搬入晶片之后不間隔實(shí)質(zhì)上的等待時(shí)間立即開始過程上的單片處理，處理結(jié)束之后不間隔實(shí)質(zhì)上的等待時(shí)間立即搬出晶片。在其他各處理模塊例如PM2中，搬入晶片之后經(jīng)過等待時(shí)間WT2(WT2＝MT-ST2)后開始過程上的單片處理，處理一結(jié)束立即搬出晶片，接著進(jìn)行后處理。
圖4C表示處理模塊PM1中沒有后處理，處理模塊PM2中的總所需時(shí)間ST2(搬入時(shí)間AT2+處理時(shí)間PT2+搬出時(shí)間BT2+后處理時(shí)間CT2)是最大總所需時(shí)間ST(MAX)，ST2＝MT的情況。在該情況下，在處理模塊PM1中，搬入晶片之后經(jīng)過等待時(shí)間WT1(WT1＝MT-ST1)后開始過程上的單片處理，處理一結(jié)束立即搬出晶片。另一方面，在處理模塊PM2中，搬入晶片之后不間隔實(shí)質(zhì)上的等待時(shí)間立即開始過程上的單片處理，處理一結(jié)束立即搬出晶片，接著進(jìn)行后處理。
圖5表示在本實(shí)施方式中將盒單位投入到裝料口LP的一群晶片A逐片依次搬送到群集式工具內(nèi)的多個(gè)處理模塊并對(duì)各晶片A施行一系列的處理的搬送順序的一個(gè)實(shí)施例。該搬送順序按照模塊周期時(shí)間監(jiān)視程序?qū)嵭?。圖中的斜線部分表示各部分保持、留置或搬送晶片A的有效狀態(tài)的期間。格子的寬度表示一定時(shí)間(例如8～10秒)的基本單位時(shí)間T，為簡(jiǎn)化說明與圖示，以基本單位時(shí)間T的整數(shù)倍來表示各部分的有效期間(斜線部分的長(zhǎng)度)。
在本實(shí)施例中，例如在Si處理中以直列的連續(xù)成膜處理形成用于勢(shì)壘金屬的Ti/TiN的疊層膜，對(duì)各晶片A最初在處理模塊PM1中形成Ti膜，接著在處理模塊PM2中形成TiN膜。在處理模塊PM1中不進(jìn)行后處理，在處理模塊PM2中進(jìn)行后處理。其中，剩下的處理模塊PM3、PM4不工作。
圖中，“PM1晶片搬送”是搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1在第一號(hào)處理模塊PM1中通過上述那樣拿起和放置工作替換位于前后的兩片晶片A的搬送工作，搬入時(shí)間(AT1)和搬出時(shí)間(BT1)分別為1T。但是，在相同的搬送路徑上接受相同的一系列處理的一群晶片中，在搬入先頭晶片時(shí)僅進(jìn)行放置工作，在搬出最后的晶片時(shí)僅進(jìn)行拿起工作。
“PM1處理”是處理模塊PM1在該晶片A上形成Ti膜的處理，過程處理時(shí)間(PT1)為12T。不含有等待時(shí)間(WT1＝0)。
“PM2晶片搬送”是搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1在處理模塊PM2中通過上述那樣拿起和放置工作替換前后兩片晶片A的搬送工作，搬入時(shí)間(AT2)和搬出時(shí)間(BT2)分別為1T。但是，在該處理模塊PM2中，在同一搬送路徑上接受相同的一系列處理的一群晶片中，也在搬入先頭晶片時(shí)僅進(jìn)行放置工作，在搬出最后的晶片時(shí)僅進(jìn)行拿起工作。
“PM2處理”包括處理模塊PM2在該晶片A上形成TiN膜的處理與其后立即進(jìn)行的后處理，進(jìn)而還包括處理前過程的待機(jī)。處理時(shí)間(PT2)為9T，等待時(shí)間(WT2)為2T，后處理時(shí)間(CT2)為1T。
“LLM1晶片搬送(TM)”、”LLM2晶片搬送(TM)”是搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1將該晶片A搬入或搬出裝料閘模塊LLM1、LLM2的搬送工作，所需時(shí)間為1T。
“LLM1處理”、“LLM2處理”是在裝料閘模塊LLM1、LLM2中作為成膜處理的后處理的加熱或冷卻該晶片A的處理，所需時(shí)間還包括將室內(nèi)從減壓狀態(tài)向大氣壓狀態(tài)切換的時(shí)間，為7T。
“LLM1晶片搬送(LM)”、”LLM2晶片搬送(LM)”是裝料模塊LM的搬送機(jī)器人RB2將該晶片A搬入或搬出裝料閘模塊LLM1、LLM2的搬送工作，所需時(shí)間為1T。
“LLM1抽真空”、“LLM2抽真空”是將該晶片A搬入到裝料閘模塊LLM1、LLM2之后將室內(nèi)從大氣壓狀態(tài)切換到期望的真空度的減壓狀態(tài)的抽真空工作，所需時(shí)間為2T。
“臂FA上的晶片”、“臂FB上的晶片”是該晶片A保持于搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1的搬送臂FA、FB上的狀態(tài)。
更詳細(xì)地說，在圖5A中，在期間t1～t3的“PM1晶片搬送”中，搬送機(jī)器人RB1訪問處理模塊PM1，通過拿起和放置工作，以搬送臂FB搬出處理完的晶片A05，與之交替地以搬送臂FA搬入新的或未處理的晶片A06。處理模塊PM1一搬入晶片A06就在“PM1處理”中立即開始用來形成Ti膜的過程處理。
另一方面，在處理模塊PM2中，對(duì)晶片A03的“PM2處理”接近尾聲，在時(shí)刻t3結(jié)束。此后搬送機(jī)器人RB1立即在“PM2晶片搬送”(t3～t4)中通過拿起工作以空的搬送臂FA搬出處理完的晶片A04。在取出了晶片A04的處理模塊PM2中進(jìn)行后處理(t4～t5)。該后處理一結(jié)束，在“PM2晶片搬送”(t5～t6)中，搬送機(jī)器人RB1就將剛剛從處理模塊PM1以搬送臂FB取出的晶片A05通過放置工作搬入。處理模塊PM2一搬入晶片A05就在“PM2處理”中經(jīng)過等待時(shí)間WT2(2T)后的時(shí)刻t8起開始用來形成TiN膜的過程處理。
搬送機(jī)器人RB1在期間t6～t7的“LLM2晶片搬送(TM)”中，將以搬送臂FA保持的晶片A04搬入到裝料閘模塊LLM2。在裝料閘模塊LLM2中，晶片A04一被搬入就進(jìn)行“LLM2處理”(t7～t14)。該晶片A04在兩個(gè)處理模塊PM1、PM2中接受Ti/TiN的成膜處理。之后，在裝料閘模塊LLM2中“LLM2處理”一結(jié)束(時(shí)刻t14)，裝料模塊LM的大氣搬送機(jī)器人RB2立即在“LLM2晶片搬送(LM)”(t14～t15)中從裝料閘模塊LLM2取出晶片A04。
另一方面，在裝料閘模塊LLM1中，在期間t9～t10的“LLM1晶片搬送(LM)”中由搬送機(jī)器人RB2搬入未處理的新的晶片A07。晶片A07一搬入，裝料閘模塊LLM1就立即在“LLM1抽真空”(t10～t12)中使室內(nèi)成為減壓狀態(tài)。之后，搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1在抽真空后立即在“LLM1晶片搬送(TM)”(t12～t13)中通過拿起工作以空的搬送臂FB從搬送模塊TM取出新的晶片A07。
之后，搬送機(jī)器人RB1在以搬送臂FB保持新的晶片A07的狀態(tài)下在處理模塊PM1的閥門前待機(jī)。在處理模塊PM1中，在時(shí)刻t15對(duì)晶片A06的“PM1處理”一結(jié)束，搬送機(jī)器人RB1就在其后的“PM1晶片搬送”(t15～t16)中通過使用空的搬送臂FA的拿起工作搬出處理完的晶片A06，接著立即在“PM1晶片搬送”(t16～t17)中，通過搬送臂FA的放置工作搬入新的晶片A07。晶片A07一搬入，處理模塊PM1就從該時(shí)刻(t17)起立即在“PM1處理”中開始成膜用的過程處理。
另一方面，在處理模塊PM2中，對(duì)晶片A05的“PM2處理”接近尾聲，在時(shí)刻t17結(jié)束。此后搬送機(jī)器人RB1立即在“PM2晶片搬送”(t17～t18)中通過空的搬送臂FB的拿起工作搬出處理完的晶片A06。在該搬出后立即(t18～t19)在取出了晶片A05的處理模塊PM2中進(jìn)行后處理。該后處理一結(jié)束，搬送機(jī)器人RB1就在下一個(gè)“PM2晶片搬送”(t19～t20)中，將剛剛從處理模塊PM1以搬送臂FA搬出的晶片A06搬入到處理模塊PM2。晶片A06一被搬入，處理模塊PM2就從“PM2處理”中經(jīng)過等待時(shí)間WT2(2T)后的時(shí)刻t22起開始形成TiN膜的過程處理。
搬送機(jī)器人RB1如上所述將晶片A06搬入到處理模塊PM2后立即在“LLM2晶片搬送(TM)”(t21～t22)中通過搬送臂FB的放置工作將晶片A05搬入到裝料閘模塊LLM1。在裝料閘模塊LLM1中，晶片A05一被搬入，就進(jìn)行“LLM2處理”(t21～t28)。該晶片A05在兩個(gè)處理模塊PM1、PM2中接受Ti、TiN的成膜處理。之后，裝料閘模塊LLM2的“LLM2處理”一結(jié)束(t28)，裝料模塊LM的大氣搬送機(jī)器人RB2此后立即在“LLM2晶片搬送(LM)”(t28～t29)中從裝料閘模塊LLM1取出晶片A05。
另一方面，在裝料閘模塊LLM2中，在期間t23～t24的“LLM2晶片搬送(LM)”中由搬送機(jī)器人RB2搬入未處理的新的晶片A08。晶片A08一搬入，裝料閘模塊LLM2就立即在“LLM2抽真空”(t24～t26)中使室內(nèi)成為減壓狀態(tài)。之后，在抽真空后搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1立即在“LLM2晶片搬送(TM)”(t26～t27)中，通過拿起工作以空的搬送臂FA從裝料閘模塊LLM2取出新的晶片A08。
此后，搬送機(jī)器人RB1在以搬送臂FA保持新的晶片A08的狀態(tài)下在處理模塊PM1的閥門前待機(jī)。之后，在時(shí)刻t29在處理模塊PM1中對(duì)晶片A07的“PM1處理”一結(jié)束，搬送機(jī)器人RB1就立即在其后的“PM1晶片搬送”(t29～t30)中通過使用空的搬送臂FB的拿起工作搬出處理完的晶片A07，進(jìn)而立即在其后的“PM1晶片搬送”(t30～t31)中通過搬送臂FA的放置工作搬入新的晶片A07。晶片A07一搬入，處理模塊PM1就在“PM1處理”中立即開始用于形成Ti膜的過程處理。
以后也反復(fù)在各部分中進(jìn)行與上述完全相同的工作。在本實(shí)施例中，在群集式工具內(nèi)同時(shí)開工的所有的處理模塊PM1、PM2中一片晶片的包括等待時(shí)間(WT)的總所需時(shí)間設(shè)定成相同(共同)的模塊周期時(shí)間MT(14T)，所有的處理模塊PM1、PM2都在模塊周期時(shí)間MT(14T)的周期內(nèi)進(jìn)行單片處理。
更詳細(xì)地說，在第一號(hào)處理模塊PM1中，夾著2T的附帶的忙碌時(shí)間(搬入時(shí)間AT1(1T)+搬出時(shí)間BT1(1T))以14T的周期重復(fù)進(jìn)行期望時(shí)間12T的過程處理(Ti成膜處理)。在第二號(hào)處理模塊PM2中夾著3T的附帶的忙碌時(shí)間(搬入時(shí)間AT2(1T)+搬出時(shí)間BT2(1T)+后處理時(shí)間CT2(1T))與2T的等待時(shí)間WT2以14T的周期重復(fù)進(jìn)行期望時(shí)間9T的過程處理(TiN成膜處理)。對(duì)處理模塊PM1、PM2中的任何一個(gè)，在一個(gè)周期(14T)內(nèi)搬送機(jī)器人RB1訪問的次數(shù)都是一次(以一次的拿起和放置工作完成)。此外，以流水線處理連續(xù)的兩個(gè)晶片Wi、Wi+1之間的搬送周期、也就是搬送節(jié)拍為14T。
這樣，在本實(shí)施例中，在群集式工具內(nèi)的多個(gè)處理模塊PM1、PM2中將晶片滯留時(shí)間(等待時(shí)間+處理時(shí)間)與附帶的忙碌時(shí)間相加的模塊周期時(shí)間MT設(shè)定為相同的長(zhǎng)度(14T)，搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1以與各半導(dǎo)體晶片循環(huán)一次相同的順序巡回處理模塊PM1、PM2，在對(duì)各處理模塊的訪問中搬出處理完的晶片Wi，并與之交替地搬入下一個(gè)晶片Wi+1，由此可以大幅改善搬送效率或處理模塊的開工率。
與參照?qǐng)D6所示的參考例進(jìn)行比較可以更清楚本實(shí)施例中的搬送效率或開工率的改善效果的程度。該參考例按照現(xiàn)有技術(shù)方式，不在群集式工具內(nèi)設(shè)定共同的模塊周期時(shí)間MT，使兩個(gè)處理模塊PM1、PM2中的晶片滯留時(shí)間分別符合過程上的處理時(shí)間PT1(12T)、PT2(9T)。而且，各處理時(shí)間PT1(12T)、PT2(9T)結(jié)束后，根據(jù)搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1當(dāng)時(shí)的狀況，也就是說兼顧其他各部分中的晶片搬送而從各處理模塊PM1、PM2搬出處理完的晶片。
根據(jù)該參考例，如圖6所示，例如在時(shí)刻t13內(nèi)，第二號(hào)處理模塊PM2中的“PM2處理”(TiN成膜處理)結(jié)束。與此相對(duì)應(yīng)地搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1立即在其后的“PM2晶片搬送”(t13～t14)中訪問第二號(hào)處理模塊PM2，通過拿起工作以搬送臂FA搬出處理完的晶片A05。在取出了晶片A05的處理模塊PM2中接著進(jìn)行后處理(t14～t15)。此后(t15)，立即在第一號(hào)處理模塊PM1中完成“PM1處理”(Ti成膜處理)。因此，搬送機(jī)器人RB1訪問該處理模塊PM1，并以空的搬送臂FB搬出處理完的晶片A06。
這里，照理(理想地)，在該處理模塊PM1中，有與以空的搬送臂FB搬出晶片A06交替地搬入新的晶片A07的場(chǎng)面。但是，另一個(gè)搬送臂FA仍然保持剛通過下游側(cè)的處理模塊PM2取出的晶片A05，無法進(jìn)行新的晶片A07用的放置工作。因此，搬送機(jī)器人RB1從裝料閘模塊LLM2拉取之前在“LLM2晶片搬送”(t16～t17)中處理完的晶片A05之后，在“LLM1晶片搬送”(t17～t18)中通過搬送臂FA從裝料閘模塊LLM1取出新的晶片A07，最終在下一個(gè)“PM1晶片搬送”(t18～t19)中返回到處理模塊PM1，通過搬送臂FA的放置工作搬入新的晶片A07。之后，在“PM2晶片搬送”(t19～t20)中將之前(從時(shí)刻t16起)保持于搬送臂FA的晶片A06最終搬入到第二號(hào)處理模塊PM1。
這樣，在第一號(hào)處理模塊PM1中，從搬出處理完的晶片Wi到搬入下一個(gè)新的晶片Wj夾著2T的延遲時(shí)間或停歇結(jié)果是，以16T的周期進(jìn)行單片處理工作。此外，在第二號(hào)處理模塊PM2中，也從對(duì)處理完的晶片Wi結(jié)束后處理時(shí)到搬入下一個(gè)(來自第一號(hào)處理模塊PM1的)晶片Wj夾著2T的延遲時(shí)間或間歇，仍然以16T的周期進(jìn)行單片處理工作。群集式工具內(nèi)的搬送周期也就是搬送節(jié)拍為16T。
如上所述，實(shí)施例(圖5)與參考例(圖6)相比較，將搬送節(jié)拍或處理模塊PM1、PM2的工作周期縮短2T。一般由于群集式工具進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)處理，故搬送節(jié)拍的縮短與處理能力的大幅度提高相關(guān)聯(lián)。
上述實(shí)施例(圖5)是在群集式工具內(nèi)僅使一部分處理模塊PM1、PM2開工，不使其余的處理模塊PM3、PM4開工的情況。圖7表示同時(shí)使所有的處理模塊PM1、PM2、PM3、PM4全都開工的第二實(shí)施例。該第二實(shí)施例并行地進(jìn)行從裝料口LP隔著裝料模塊LM將一群晶片A逐個(gè)依次搬送到群集式工具內(nèi)的兩臺(tái)處理模塊PM1、PM2，并對(duì)各晶片A實(shí)施一系列的處理(例如Ti/TiN成膜處理)的第一流水線處理，和從裝料口LP隔著裝料模塊LM將另一群晶片B逐個(gè)依次搬送到群集式工具內(nèi)的另外兩臺(tái)處理模塊PM3、PM4，并對(duì)各晶片B實(shí)施一系列的處理(例如Ti/TiN成膜處理)的第二流水線處理。該實(shí)施例中的搬送順序也是按照模塊周期時(shí)間監(jiān)視程序?qū)嵭小?br> 在本第二實(shí)施例中，實(shí)際上在上述第一實(shí)施例(圖5)中追加的工作為“PM3晶片搬送”、“PM4晶片搬送”、“PM3處理”、“PM4處理”?！癙M3晶片搬送”、“PM4晶片搬送”是搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1在處理模塊PM3、PM4中通過上述那樣拿起和放置工作交替位于前后的兩張晶片B的搬送工作?！癙M3處理”、“PM4處理”是處理模塊PM3、PM4在該晶片B上形成的Ti、TiN薄膜的處理。
在本第二實(shí)施例中，在群集式工具內(nèi)同時(shí)開工的所有的處理模塊PM1、PM2、PM3、PM4中一片晶片的包括等待時(shí)間(WT)的總所需時(shí)間也設(shè)定為相同(共同)的模塊周期時(shí)間MT(14T)，所有的處理模塊PM1、PM2、PM3、PM4以模塊周期時(shí)間MT(14T)的周期進(jìn)行單片處理工作。
更詳細(xì)地說，在各流水線處理系中的第一號(hào)處理模塊PM1、PM3中，夾著2T的附帶的忙碌時(shí)間(搬入時(shí)間AT1(1T)+搬出時(shí)間BT1(1T))以14T的周期重復(fù)進(jìn)行12T的過程處理(Ti成膜處理)。此外，在第二處理模塊PM2、PM4中，夾著3T的附帶的忙碌時(shí)間(搬入時(shí)間AT2(1T)+搬出時(shí)間BT2(1T)+后處理時(shí)間CT2(1T))與2T的待機(jī)時(shí)間WT2以14T的周期重復(fù)進(jìn)行9T的過程處理(TiN成膜處理)。處理模塊PM1、PM2、PM3、PM4的每一個(gè)都是在一個(gè)周期(14T)內(nèi)搬送機(jī)器人RB1訪問的次數(shù)為一次(以一次的拿起和放置工作完成)。另一種看法是，在14T的時(shí)間內(nèi)四個(gè)處理模塊PM1、PM2、PM3、PM4中的晶片的出入全部進(jìn)行。在流水線處理中連續(xù)的兩個(gè)晶片Wi、Wi+1之間的搬送周期也就是搬送節(jié)拍為14T。
如圖7所示，第一流水線處理系與第二流水線處理系由于周期大致各為1/2，故處理模塊PM1、PM2一圈的晶片搬入搬出工作與處理模塊PM3、PM4一圈的晶片搬入搬出工作沒有相互干涉。
其中，在裝料模塊LM與裝料閘模塊LLM1、LLM2之間，進(jìn)行不使兩個(gè)流水線處理系之間的搬送定時(shí)競(jìng)爭(zhēng)的晶片搬送。特別是，在第一流水線處理系中的所有處理模塊PM1、PM2分量的附帶的忙碌時(shí)間的總和∑CT(I)(CT1+CT2)與第二流水線處理系中的所有處理模塊PM3、PM4分量的附帶的忙碌時(shí)間的總和∑CT(II)(CT3+CT4)之差大的情況下，有必要采取適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)調(diào)整。例如，在∑CT(I)大于∑CT(II)時(shí)，搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1分配給第一流水線處理系比第二流水線處理系更多的時(shí)間。也就是說在第一流水線處理系中循環(huán)一周所需的時(shí)間比在第二流水線處理系中循環(huán)一周所需的時(shí)間長(zhǎng)。在此情況下，在裝料模塊LM與裝料閘模塊LLM1、LLM2之間進(jìn)行使對(duì)于第一流水線處理系提供新的晶片的定時(shí)稍早，相反使對(duì)于第二流水線處理系提供新的晶片的定時(shí)稍遲這樣的時(shí)間調(diào)整。如果設(shè)定第一流水線處理系側(cè)為GT(I)，第二流水線處理系統(tǒng)為GT(II)，則該時(shí)間調(diào)整幅度GT可以分別以下式(1)、(2)給出。
GT(I)＝〔TM-{∑CT(I)-∑CT(II)}〕/2 …(1) GT(II)＝〔TM-{∑CT(II)-∑CT(II)}〕/2…(2) 根據(jù)該第二實(shí)施例，由于與上述第一實(shí)施例實(shí)際上相同的流水線處理在兩個(gè)系統(tǒng)中并行地進(jìn)行，故處理能力成為第一實(shí)施例的兩倍。所以，處理模塊以外的模塊，也就是搬送模塊TM(搬送機(jī)器人RB1)、裝料閘模塊LLM1、LLM2、裝料模塊LM(搬送機(jī)器人RB2)以上述第一實(shí)施例的兩倍的開工率工作。
例如，如圖7所示，搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1在期間t15～t17的“PM1晶片搬送”中訪問處理模塊PM1，通過拿起和放置工作，以空搬送臂FB搬出晶片A06，與之交替地以搬送臂FA搬入新的晶片A07。這里，搬送臂FB在之前的“LLM1晶片搬送(TM)”(t13～t15)中將處理完的晶片B04搬入到裝料閘模塊LLM1而成為空(沒有晶片)狀態(tài)。接著，搬送機(jī)器人RB1訪問相鄰的處理模塊PM2，通過拿起和放置工作首先在期間t17～t18的“PM2晶片搬送”中由搬送臂FA搬出處理完的晶片A06，接著夾著后處理(t18～t19)的等待時(shí)間，在期間t19～t20的“PM2晶片搬送”中由搬送臂FB搬出來自處理模塊PM1的晶片A05。
接著，搬送機(jī)器人RB1在期間t20～t22的“LLM2晶片搬送(TM)”中訪問裝料閘模塊LLM2，通過拿起和放置工作，以空的搬送臂FA收取新的晶片B07，并與之交替地由搬送臂FA傳遞來自處理模塊PM2的晶片A05。
接著，搬送機(jī)器人RB1在期間t22～t24的“PM3晶片搬送”中訪問處理模塊PM3，通過拿起和放置工作，以空的搬送臂FA搬出處理完的晶片B06，并與之交替地以搬送臂FA搬入新的晶片B07。此后搬送機(jī)器人RB1立即訪問處理模塊PM4，通過拿起和放置工作，首先在t24～t25的“PM4晶片搬送”中通過空的搬送臂FB搬出處理完的晶片B05，接下來夾著后處理(t25～t26)的等待時(shí)間，在期間t26～t27的“PM2晶片搬送”中通過搬送臂FA搬入來自處理模塊的晶片B06。
接著，搬送機(jī)器人RB1在期間t27～t29的“LLM1晶片搬送(TM)”中訪問裝料閘模塊LLM1，通過拿起和放置工作，以空的搬送臂FA收取新的晶片A08，并與之交替地以搬送臂FB傳遞來自處理模塊PM4的晶片B05。此后立即在期間t29～t37的“PM1晶片搬送”中訪問處理模塊PM1，通過拿起和放置工作，以搬送臂FB搬出處理完的晶A07片，并與之交替地以搬送臂FA搬入未處理的晶片A08。此后也重復(fù)與上述相同的工作。
這樣，搬送機(jī)器人RB1不停地工作，對(duì)周圍所有的處理模塊PM1、PM2、PM3、PM4、LLM1、LLM2通過拿起和放置工作訪問，兩個(gè)搬送臂FA、FB的每個(gè)都不間斷地進(jìn)行晶片的保持或搬運(yùn)。
此外，在各裝料閘模塊LLM1、LLM2中晶片也通過拿起和放置工作頻繁地出入。例如，在裝料閘模塊LLM2中，在期間t8～t15中一進(jìn)行對(duì)晶片A04的“LLM2處理”，裝料模塊LM的搬送機(jī)器人RB2就在其后立即在“LLM2晶片搬送(LM)”(t15～t16)中搬出處理完的晶片AB02，并與之交替地搬入新的晶片B07。其中，在本實(shí)施例中，在裝料閘模塊LLM1、LLM2中來自裝料模塊LM側(cè)的晶片的出入在1T的期間內(nèi)進(jìn)行。裝料閘模塊LLM2一搬入新的晶片B07，其后立即在“LLM2抽真空”(t16～t18)中使室內(nèi)成為減壓狀態(tài)。該抽真空結(jié)束后，在“LLM2晶片搬送(TM)”(t20～t21)中通過搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1將新的晶片B07從裝料閘模塊LLM2搬出。之后，在交替地的“LLM2晶片搬送(TM)”(t21～t22)中搬送機(jī)器人RB1將將處理完的晶片A05搬入到裝料閘模塊LLM2。晶片A05一搬入，裝料閘模塊LLM2就開始“LLM2處理”(t22～t29)。之后也反復(fù)進(jìn)行與上述相同的工作。對(duì)于裝料閘模塊LLM1也是一樣。
該第二實(shí)施例使第一流水線處理與第二流水線處理的處理內(nèi)容相同。但是，即使處理內(nèi)容不同也可以與上述相同搬送順序?qū)?yīng)。例如，以第一流水線處理系的處理模塊PM1、PM2中的一片晶片的總所需時(shí)間ST1、ST2分別為14T、12T，第二流水線處理系的處理模塊PM3、PM4中的一片晶片的總所需時(shí)間ST3、ST4分別為13T、10T的情況為例。在此情況下，由于處理模塊PM1的總所需時(shí)間ST1也為群集式工具內(nèi)的最大總所需時(shí)間ST(MAX)，故對(duì)所有的處理模塊PM1、PM2、PM3、PM4設(shè)定為與最大總所需時(shí)間ST(MAX)相等的相同的模塊周期時(shí)間MT(14T)。因此，各處理模塊PM1、PM2、PM3、PM4的單片處理工作的周期全都為14T，搬送節(jié)拍也為14T。這樣，根據(jù)在群集式工具內(nèi)并行地開工的所有的處理模塊中的過程上的總所需時(shí)間之中的最大者(最大總所需時(shí)間ST(MAX))，群集式工具內(nèi)的搬送順序被模型化或標(biāo)準(zhǔn)化，故搬送系軟件的負(fù)擔(dān)被減輕。
但是，在群集式工具內(nèi)使批量先頭的晶片A01循環(huán)一周的情況下，在搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1訪問下游側(cè)的處理模塊例如PM2時(shí)僅進(jìn)行搬入該晶片A01的放置工作就足夠，在放置工作之前不需要搬出處理完的晶片的拿起工作。因而，從上游側(cè)的處理模塊PM1取出晶片A01后，可以將晶片A01直接搬入到處理模塊PM2。
但是，如果根據(jù)這種情況的無條件的搬送順序，則如圖8所示，處理模塊PM2側(cè)的過程處理提前開始，結(jié)果兩個(gè)處理模塊PM1、PM2中的“PM1處理”(t19～t31)、“PM2處理”(t20～t31)在結(jié)束時(shí)(t31)競(jìng)爭(zhēng)。在此情況下，如圖所示，例如如果使從下游側(cè)的處理模塊PM2搬出晶片A01的“PM2晶片搬送”(t31～t32)優(yōu)先，則在另一個(gè)處理模塊PM1側(cè)搬出晶片A02的“PM1晶片搬送”(t32～t33)延遲，進(jìn)而在裝料閘模塊LLM1、LLM2之間處相互交換處理完的晶片A01與新的晶片A03用的“LLM2晶片搬送(TM)”(t33～t34)、“LLM1晶片搬送(TM)”(t34～t35)也競(jìng)爭(zhēng)，故將新的晶片A03搬入到處理模塊PM1的“PM1晶片搬送”(t35～t36)相當(dāng)遲。因此，處理模塊PM1中的單片處理工作的周期中也加入2T量的遲延時(shí)間或間歇。因此，搬送效率降低，搬送節(jié)拍也增大。
根據(jù)本發(fā)明，例如在上述第一實(shí)施例(圖5)中使批量先頭的晶片A01循環(huán)一周的情況下，如圖9所示，在下游側(cè)的處理模塊PM2中假定處于晶片A01之前一個(gè)的另一個(gè)晶片A00受到單片處理，對(duì)該假想晶片A00以與定常時(shí)相同的定時(shí)花費(fèi)處理模塊時(shí)間MT后，也就是花費(fèi)假想的過程處理時(shí)間(t10～t19)、假想的搬出時(shí)間(t19～t20)和假想的后處理時(shí)間(t20～t21)后(僅推遲假想的搬出時(shí)間(t19～t20)和假想的后處理時(shí)間(t20～t21))，在“PM1晶片搬送”(t21～t22)中將批量先頭的晶片A01搬入該處理模塊PM2。由此，從批量先頭的晶片A01起以與定常時(shí)(圖5)同樣的定時(shí)單片處理工作循環(huán)一周，沒有上述那樣模塊之間的競(jìng)爭(zhēng)，可以避免系統(tǒng)整體的搬送效率的降低。
如上所述，在本發(fā)明中，以與晶片A循環(huán)一周相同的順序搬送模塊TM的搬送機(jī)器人RB1巡回多個(gè)處理模塊(例如PM1、PM2)，在對(duì)各個(gè)處理模塊的訪問中搬出處理完的晶片Ai，并與之交替地搬入后續(xù)的另一個(gè)晶片Ai+1的搬送順序?yàn)樵瓌t。根據(jù)該原則，在位于前后的晶片Ai、Ai+1之間，有后續(xù)的晶片Ai+1先從上游側(cè)的處理模塊PM1被搬出，然后晶片Ai從下游側(cè)的處理模塊PM2被搬出的關(guān)系。
但是，在上游側(cè)的處理模塊PM1中的過程處理時(shí)間PT1與下游側(cè)的處理模塊PM2中的過程處理時(shí)間PT2之間具有非常大的空隙(PT1＞＞PT2)的情況下，作為上述原則的例外措施，在下游側(cè)的處理模塊PM2中不設(shè)定等待時(shí)間WT2，搬送機(jī)器人RB1立即從處理模塊PM2搬出處理完的晶片Ai并向裝料閘模塊LLM1(LLM2)移送，代之以接受新的晶片Ai+2，向上游側(cè)的處理模塊PM1移動(dòng)的搬送順序也可以。但是，在上游側(cè)的處理模塊PM1中直到晶片Ai+1的過程處理結(jié)束，搬送機(jī)器人RB1拿到新的晶片Ai+2并到達(dá)處理模塊PM1的正面成為必要或適當(dāng)?shù)臈l件。在此情況下，成為位于前后的晶片Ai、Ai+1之間先從下游側(cè)的處理模塊PM2搬出前面的晶片Ai，然后從上游側(cè)的處理模塊PM1搬出后續(xù)的晶片Ai+1的關(guān)系。在下游側(cè)的處理模塊PM2中進(jìn)行后處理的情況下，存在可以并行地進(jìn)行該處理模塊PM2中的后處理與搬送機(jī)器人RB1的搬送工作(PM2→LLM1(LLM2)→PM1)的優(yōu)點(diǎn)。
在上述實(shí)施例(圖5、圖7、圖9)中，為圖示的方便以基本單位時(shí)間T的整數(shù)倍表示過程上的處理時(shí)間PT。但是，處理時(shí)間PT可以與基本單位時(shí)間T獨(dú)立地設(shè)定為任意的長(zhǎng)度。例如，在上述Ti/TiN的成膜處理中，有時(shí)將處理模塊PM1中的形成Ti膜用的過程處理時(shí)間PT1設(shè)定為179秒，將處理模塊PM2中的形成TiN膜用的過程處理時(shí)間PT2設(shè)定為151秒。在此情況下，如果分別將處理模塊PM1中的搬入時(shí)間AT1、搬出時(shí)間BT1取為10秒，分別將處理模塊PM2中的搬入時(shí)間AT2、搬出時(shí)間BT2和后處理時(shí)間CT2取為10秒，則處理模塊PM1中的一片晶片的總所需時(shí)間ST1為PT1+AT1+BT1＝179+10+10＝199秒，處理模塊PM2中的一片晶片的總所需時(shí)間ST2為PT1+AT1+BT1+CT1＝151+10+10+10＝181秒，最大總所需時(shí)間ST(MAX)為ST1的199秒。因而，兩個(gè)處理模塊PM1、PM2的共同的模塊周期時(shí)間MT可以設(shè)定為199秒以上(優(yōu)選199秒)。其中，在將模塊周期時(shí)間MT設(shè)定為199秒的情況下，處理模塊PM2中的等待時(shí)間WT2為WT2＝199-181＝18秒。
此外，關(guān)于處理內(nèi)容，上述實(shí)施例的Ti/TiN成膜處理是一個(gè)例子，該群集式工具適于各種直列的連續(xù)處理。
例如，預(yù)清理工序與iPVD工序的直列連續(xù)處理也可以。預(yù)清理工序是在沉積或成膜前清理被處理基板的表面的工序。被處理基板的表面如果氧化，則材料的電氣特性顯著地變質(zhì)進(jìn)而關(guān)聯(lián)性能劣化。因此，基板在接受通過物理蒸鍍法或化學(xué)蒸鍍法對(duì)成膜裝置的一次處理之前，優(yōu)選通過前處理的清理也就是預(yù)清理工序去除表面氧化物(主要是二氧化硅或金屬氧化物)。特別是，對(duì)于使鎢、鋁或銅之類的金屬導(dǎo)體堆積的挖溝(trench)、接觸或勢(shì)壘層的基板表面層，有必要在堆積層之間可以確保極低的界面電阻地通過預(yù)清理工序清洗。
iPVD(ionized Physical Vapor Deposition離子物理氣相沉積)或物理氣相生長(zhǎng)法是使濺射粒子電離而形成階梯覆蓋性良好的薄膜的成膜法。iPVD的高指向性，通過從靶濺射的金屬粒子在等離子體中被電離，該金屬離子在基板表面的護(hù)層內(nèi)被加速，垂直地入射到基板的處理實(shí)現(xiàn)。
對(duì)于該實(shí)施方式的群集式工具，處理模塊PM1、PM2、PM3、PM4的任何兩個(gè)可以充當(dāng)預(yù)清理腔室與iPVD腔室。例如，在用濺射裝置(iPVD裝置)連續(xù)地進(jìn)行配線工序的Cu薄膜的埋入與勢(shì)壘金屬的堆積的Cu綜合工序中，首先通過蝕刻在絕緣層上形成小孔后，通過iPVD在Cu層上形成Cu勢(shì)壘層(TaN/Ta)之前在預(yù)清理腔室中蝕刻Cu的表面氧化層或表面清理，削除雜質(zhì)基底層，露出下層的Cu層。之后，在沒有形成氧化膜時(shí)在真空氣氛中將被處理基板移送到iPVD腔室，通過iPVD形成上述Cu勢(shì)壘層(TaN/Ta)。根據(jù)本發(fā)明，由于可以不設(shè)置等待時(shí)間地將在預(yù)清理腔室(第一號(hào)處理模塊)中剛剛結(jié)束預(yù)清理處理的被處理基板在真空氣氛中直接移送到iPVD腔室(第二號(hào)處理模塊)，故可以防止不希望的氧化膜的形成。
對(duì)于上述這種Cu綜合工序的處理時(shí)間，將預(yù)清理設(shè)定為80秒，iPVD設(shè)定為120秒是最佳模式。在此情況下，如果預(yù)清理腔室(處理模塊PM1)和iPVD腔室(處理模塊PM2)的任何一個(gè)都不進(jìn)行后處理，將兩個(gè)腔室PM1、PM2的搬入時(shí)間AT1、AT2和搬出時(shí)間BT1、BT2全都取作10秒，則預(yù)清理腔室PM1中的一片晶片的總所需時(shí)間ST1為PT1+AT1+BT1＝80+10+10＝100秒，iPVD腔室PM2中的一片晶片的總所需時(shí)間ST2為PT2+AT2+BT2＝120+10+10＝140秒，最大總所需時(shí)間ST(MAX)為ST2的140秒。因此，將對(duì)兩個(gè)腔室PM1、PM2共同的模塊周期時(shí)間MT設(shè)定為140秒以上(優(yōu)選140秒)即可。
作為直列連續(xù)處理的另一個(gè)例子，是UVO(Ultraviolet Oxidation紫外線氧化)工序與MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積)工序的組合。由于細(xì)微化的進(jìn)展，近來MOS器件的門絕緣膜需要相當(dāng)于氧化硅膜中1nm以下的膜厚。這相當(dāng)于3～4原子層的厚度。如果成為這種極薄的膜厚，則由于通過隧道電流的增大，摻雜于門電極的元素的擴(kuò)散，可靠性的降低等，不能使用氧化硅膜，所以有必要用介電率高的膜(所謂high-k膜)。作為這種high-k膜，優(yōu)選ZrO2、HfO2等遷移金屬氧化膜、La2O3等稀土類氧化物和它們的硅酸鹽等，可以通過MOCVD法形成。但是，由于在這些高介電率膜與Si基板之間形成由硅酸鹽組成的組成遷移層，或在硅酸鹽層與Si基板之間形成由Si的中間氧化狀態(tài)構(gòu)成的組成遷移層，所以為防止這些有必要事先通過UVO處理形成作為氧化膜防止層的SiO2層。此外，該氧化膜防止層通過夾在硅酸鹽層與Si基板之間還具有防止器件特性的劣化，也就是防止移動(dòng)度的降低的效果。
在此情況下，在本實(shí)施方式的群集式工具中，處理模塊PM1、PM2、PM3、PM4中的任何兩個(gè)都可以充當(dāng)UVO腔室與MOCVD腔室。UVO腔室通過紫外線燈例如波長(zhǎng)190～380nm的紫外線照射，并引入規(guī)定量的O2通過紫外線激勵(lì)生成氧自由基，由生成的氧自由基在硅基板的表面上形成大致0.5nm的SiO2層。將該0.5nm的SiO2層在真空氣氛中移送到MOCVD腔室，在MOCVD腔室中形成上述high-k膜。此時(shí)，原料氣體在加熱到400～600℃的被處理基板上分解，在基板上生長(zhǎng)薄膜。該連續(xù)成膜的處理時(shí)間以將UVO設(shè)定成300秒，將MOCVD設(shè)定成343秒為最佳模式。在此情況下，UVO腔室和MOCVD腔室的任何一個(gè)都不進(jìn)行后處理，兩個(gè)腔室中的搬入時(shí)間和搬出時(shí)間全都取作10秒，則最大總所需時(shí)間ST(MAX)為MOCVD腔室側(cè)的總所需時(shí)間(363秒)。因而，可以將兩個(gè)腔室PM1、PM2共同的模塊周期時(shí)間MT設(shè)定為363秒以上(優(yōu)選363秒)。
其中，關(guān)于晶片滯留時(shí)間ST的詳細(xì)內(nèi)容(時(shí)間劃分)，以在上述實(shí)施方式中模塊周期時(shí)間MT與該處理模塊PMn中的一片晶片的總處理時(shí)間PTn之差作為等待時(shí)間WTn置于過程處理時(shí)間PTn之前，將晶片搬入該處理模塊之后經(jīng)過等待時(shí)間WTn后開始過程處理。但是，可以在晶片滯留時(shí)間ST內(nèi)任意地分派等待時(shí)間WTn，例如也可以在過程處理時(shí)間PTn之后設(shè)定，在該處理模塊內(nèi)結(jié)束過程處理之后經(jīng)過等待時(shí)間WTn后搬出晶片。
此外，本發(fā)明的群集式工具不限定于上述實(shí)施方式的裝置構(gòu)成(圖1)，關(guān)于布局或各部分的構(gòu)成等可以有各種的變形。例如，如圖10所示，也可以在水平方向上延長(zhǎng)搬送模塊TM，增加能夠連接于搬送模塊TM也就是在群集式工具內(nèi)能夠工作的處理模塊的臺(tái)數(shù)的群集式工具的構(gòu)成(圖10的例子為6臺(tái))。在該構(gòu)成例中，在搬送模塊TM內(nèi)鋪設(shè)在縱長(zhǎng)方向上延伸的兩個(gè)導(dǎo)軌10，搬送機(jī)器人RB1具有能夠在導(dǎo)軌10上直線移動(dòng)的滑塊12。該搬送機(jī)器人RB1具有在相互離開為銳角(例如60°)的兩個(gè)方向上能夠伸縮的一對(duì)搬送臂FA、FB，在對(duì)各模塊通過拿起和放置工作使兩個(gè)搬送臂FA、FB交互地出入時(shí)等具有很小的旋轉(zhuǎn)角度就足夠的特長(zhǎng)。
本發(fā)明的群集式工具不限定于上述實(shí)施方式的真空系統(tǒng)的處理系統(tǒng)，一部分或整體也能夠運(yùn)用于大氣系統(tǒng)的處理系統(tǒng)。被處理體也不限定于半導(dǎo)體晶片，也可以是平板顯示器用的各種基板，或光學(xué)掩模、CD基板、印制基板等。
權(quán)利要求
1.一種處理系統(tǒng)，是在搬送機(jī)構(gòu)的周圍配置所述搬送機(jī)構(gòu)能夠訪問的多個(gè)處理模塊，通過所述搬送機(jī)構(gòu)將一群被處理體逐個(gè)依次搬送到所述多個(gè)處理模塊，并對(duì)各被處理體實(shí)施一系列處理的群集式工具的處理系統(tǒng)，其特征在于
所述搬送機(jī)構(gòu)包括能夠訪問所述各處理模塊并分別搬入搬出所述被處理體的兩個(gè)搬送臂，
對(duì)于所述多個(gè)處理模塊，將一片被處理體滯留于模塊內(nèi)的滯留時(shí)間與在該滯留的前后被該被處理體占用模塊的功能的附帶的忙碌時(shí)間相加的模塊周期時(shí)間設(shè)定為相同的長(zhǎng)度，
所述搬送機(jī)構(gòu)以與各被處理體循環(huán)一次相同的順序巡回所述多個(gè)處理模塊，在對(duì)各個(gè)所述處理模塊的訪問中，由一個(gè)所述搬送臂搬出處理完的被處理體并且與之交替地由另一個(gè)所述搬送臂搬入后續(xù)的另一片被處理體，使得在所述各處理模塊中，1個(gè)處理模塊中的所述各被處理體的處理以所述模塊周期時(shí)間反復(fù)進(jìn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于
所述附帶的忙碌時(shí)間包括所述搬送機(jī)構(gòu)將被處理體搬入各處理模塊所需的搬入時(shí)間，和所述搬送機(jī)構(gòu)從各處理模塊搬出被處理體所需的搬出時(shí)間。
3.如權(quán)利要求2所述的處理系統(tǒng)，其特征在于
在從各處理模塊搬出被處理體之后立即在所述處理模塊中進(jìn)行后處理、在該后處理中被處理體無法搬入的情況下，所述后處理所需的時(shí)間包含于所述附帶的忙碌時(shí)間。
4.如權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于
以在所述多個(gè)處理模塊中將一片被處理體的真實(shí)處理時(shí)間與所述附帶的忙碌時(shí)間相加的總所需時(shí)間最大的處理模塊作為基準(zhǔn)，將該最大總所需時(shí)間取作所述模塊周期時(shí)間。
5.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的處理系統(tǒng)，其特征在于
在所述多個(gè)處理模塊中將一片被處理體的真實(shí)處理時(shí)間與所述附帶的忙碌時(shí)間相加的總所需時(shí)間短于所述模塊周期時(shí)間的處理模塊中，搬入各被處理體之后經(jīng)過等于所述模塊周期時(shí)間與該總所需時(shí)間之差的等待時(shí)間后開始處理。
6.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的處理系統(tǒng)，其特征在于
在所述多個(gè)處理模塊中將一片被處理體的真實(shí)處理時(shí)間與所述附帶的忙碌時(shí)間相加的總所需時(shí)間短于所述模塊周期時(shí)間的處理模塊中，在對(duì)各被處理體的處理結(jié)束之后經(jīng)過等于所述模塊周期時(shí)間與該總所需時(shí)間之差的等待時(shí)間后搬出該被處理體。
7.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的處理系統(tǒng)，其特征在于
以所述搬送的順序在空間上相鄰地配置位于前后的處理模塊。
8.如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的處理系統(tǒng)，其特征在于
所述多個(gè)處理模塊分別具有真空腔室，
所述搬送機(jī)構(gòu)設(shè)置在真空搬送室內(nèi)，
所述真空搬送室隔著門閥連接各個(gè)所述處理模塊，
所述搬送機(jī)構(gòu)在真空中搬送各被處理體。
9.如權(quán)利要求8所述的處理系統(tǒng)，其特征在于
所述多個(gè)處理模塊中的至少一個(gè)是在減壓下在被處理體上形成薄膜的成膜處理裝置。
10.如權(quán)利要求8所述的處理系統(tǒng)，其特征在于
所述搬送室隔著門閥連接裝料閘模塊。
11.一種處理系統(tǒng)，是在搬送機(jī)構(gòu)的周圍配置所述搬送機(jī)構(gòu)能夠訪問的第一組和第二組處理模塊，通過所述搬送機(jī)構(gòu)將一群被處理體逐個(gè)依次搬送到所述第一組處理模塊，并對(duì)各被處理體實(shí)施一系列的處理，同時(shí)將另一群被處理體逐個(gè)依次搬送到所述第二組處理模塊，并對(duì)各被處理體實(shí)施一系列處理的群集式工具的處理系統(tǒng)，其特征在于
對(duì)于屬于所述第一組或第二組的所有處理模塊，將一片被處理體滯留于模塊內(nèi)的滯留時(shí)間與在該滯留的前后被該被處理體占用模塊的功能的附帶的忙碌時(shí)間相加的模塊周期時(shí)間設(shè)定為相同的長(zhǎng)度，
所述搬送機(jī)構(gòu)以與各被處理體循環(huán)一次相同的順序分別巡回所述第一組和第二組處理模塊，在對(duì)各個(gè)所述處理模塊的訪問中搬出處理完的被處理體并與之交替地搬入后續(xù)的另一片被處理體。
12.如權(quán)利要求11所述的處理系統(tǒng)，其特征在于
以在屬于所述第一組或第二組的所有處理模塊中將一片被處理體的真實(shí)處理時(shí)間與所述附帶的忙碌時(shí)間相加的總所需時(shí)間最大的處理模塊作為基準(zhǔn)，將該最大總所需時(shí)間取作所述模塊周期時(shí)間。
13.如權(quán)利要求11所述的處理系統(tǒng)，其特征在于
在屬于所述第一組或第二組的處理模塊中將一片被處理體的真實(shí)處理時(shí)間與所述附帶的忙碌時(shí)間相加的總所需時(shí)間短于所述模塊周期時(shí)間的處理模塊中，在搬入各被處理體之后經(jīng)過等于所述模塊周期時(shí)間與所述總所需時(shí)間之差的等待時(shí)間后開始處理。
14.如權(quán)利要求11所述的處理系統(tǒng)，其特征在于
在屬于所述第一組或第二組的處理模塊中將一片被處理體的真實(shí)的處理時(shí)間與所述附帶的忙碌時(shí)間相加的總所需時(shí)間短于所述模塊周期時(shí)間的處理模塊中，在處理結(jié)束之后經(jīng)過等于所述模塊周期時(shí)間與所述總所需時(shí)間之差的等待時(shí)間后搬出各被處理體。
全文摘要
本發(fā)明的處理系統(tǒng)在處理時(shí)間獨(dú)立的多個(gè)處理模塊之間避免晶片搬入搬出的定時(shí)沖突的危險(xiǎn)，提高系統(tǒng)整體的搬送效率或處理能力。在該處理系統(tǒng)中，在群集式工具內(nèi)同時(shí)作業(yè)的多個(gè)例如處理模塊(PM1、PM2、PM3、PM4)中，將被處理體滯留時(shí)間與位于其前后的附帶的忙碌時(shí)間相加的模塊周期時(shí)間設(shè)定成相同長(zhǎng)度，搬送模塊(TM)的搬送機(jī)器人(RB1)在對(duì)處理模塊(PM1、PM2、PM3、PM4)一次訪問中通過拿起和放置工作搬出處理完的晶片(Wi)并與之交替地搬入下一個(gè)晶片(Wi+1)。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101577220SQ20091014211
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2006年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者池田岳 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社