JPH0294647A - ウェーハ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ウェーハより半導体素子を製造する場合に用
いられるウェーハ処理装置、特に低圧ガス雰囲気等の特
定雰囲気中での処理を必要とする工程、例えばドライエ
ツチング、ＣＶＤ（化学蒸着）等に用いられるウェーハ
処理装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来のウェーハ処理装置としてはバッチ方式、枚葉方式
のものがある。

バッチ方式、枚葉方式のいずれも１つの工程を処理する
処理装置であって、バッチ方式のものは複数のウェーハ
を真空容器等の処理室の中に同時に収納し処理するもの
であり、枚葉方式のものは一枚ずつ処理室に収納して処
理するものである。

［発明が解決しようとする課題］ 然し乍ら上記したバッチ方式、枚葉方式では以下に述べ
る様な不具合がある。

近年ではＬＳＩの集積度が増々高くなり、超ＬＳＩも製
造されており、ＬＳＩの集積度の高度化に追従して、ウ
ェーハも大型化してきている。従って、−度に複数のウ
ェーハを収納して処理するバッチ方式では、処理装置が
大型化し、コスト的、スペース的に難しくなる。更に、
集積度の高密度化は処理装置の高精度化、製品の高品質
化も要求するが、バッチ方式ではウェーハのセットされ
た位置に起因するバラツキが生じてしまう。

又、枚葉方式では一枚ずつ処理を行うので時間当りの処
理枚数（スループッ１へ）が低く、生産能率が悪い。

更に、両者ともウェーハが必要な加工処理が終ると処理
室より取出され、次の処理工程へ回されるが、超ＬＳＩ
等の半導体素子の製造ではウェーハの状態で多くの異な
った処理工程を経なければならないが、処理工程間の移
送時のゴミの付着や汚染を生じることもあり、これが製
品の欠陥、品質の低下の原因となっていた。

本発明は斯かる実情に鑑み、ゴミの付着、汚染等を防止
すると共に高スルーグツトを実現し、高品質、高能率で
処理し得るウェーハ処理装置を提供しようとするもので
ある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、内部を気密とし、該内部に複数のハンドリン
グユニットを設け、ハンドリングユニットとハンドリン
グユニットとの間にウェーハを一時収納する貯留ステー
ジを設けた搬送ユニットに前記ハンドリングユニットに
対応させウェーハ処理ユニット５０−ドユニツト等内部
が気密となる様構成した所要のユニットを真空ゲート弁
を介して連設したことを特徴とするものである。

［作　　用］ 各ユニットは真空ゲート弁によってそれぞれ独立した気
密の室となり、各ユニットでの処理、作動は必要とされ
る所定の雰囲気で行われ、各ユニット間のウェーハの移
動は真空状態で行い、スハンドリングユニット間のウェ
ーハの移動は貯留ステージで中継されて行われる。

［実　施　例］ 以下図面を参照しつつ本発明の一実施例を説明する。

第１図、第２図に於いて、１は搬送ユニット、２はロー
ドユニット、３はアンロードユニット、４は第１処理ユ
ニツト、５は第２処理ユニツト、６は第３処理ユニツト
を示し、これらはいずれも真空容器の中に諸機器を収納
する構成である。

又、ロードユニット２は真空ゲート弁７を介して搬送ユ
ニット１に気密に連設され、アンロードユニット３は真
空ゲート弁８を介し搬送ユニット１の前記ロードユニッ
ト２と対峙する位置に連設する。第１処理ユニツト４、
第２処理ユニツト５、第３処理ユニツト６は後述する第
２ハンドリング機構１４を中心に等距離の位置に配置さ
れ、真空ゲート弁９．　ｉＱ、　１１を介して前記搬送
ユニット１に連設しである。

次に、搬送ユニット１、ロードユニット２、アンロード
ユニット３、第１処理ユニツト４、第２処理ユニツト５
、第３処理ユニツト６、それぞれについて説明する。

搬送ユニット１の真空容器１２内のロードユニット２と
アンロードユニット３との中間位置に第】−ハンドリン
グユニツ１〜１３を設け、又第１処理ユニツト４、第２
処理ユニツト５、第３処理ユニツト６の配置中心に第２
ハンドリングユニツト１４を設ける。第１ハンドリング
ユニツト１３と第２ハンドリングユニツト１４の間で、
第１ハンドリングユニツト１３側から貯留ステージ１５
、光学式センサユニット１６、アラインメントユニット
１７を配設する。

前記第１ハンドリングユニツト１３は第６図に示される
様に駆動機構を収納する本体１８と、該本体１８に回転
可能に設けられた回転座１９と、該回転座１９に回転可
能に設けた第１アーム２０と、該第１アーム２０に回転
可能に設けた第２アーム２１と、該第２アーム２１に回
転可能に設けたグレトアーム２２から成っており、前記
駆動機構は回転座１９と各アーム２０，２１．２２とを
それぞれ独立して駆動する様になっており、特に第１ア
ーム２０、第２アーム２１、プレートアーム２２は相互
の協働によってプレートアーム２２が直進運動をする様
になっている。

次に、貯留ステージ１５は、上段、中段、下段の３つの
位置にウェーハ２３（第６図参照）を収納可能で且各位
置共ウェーハ２３が通過可能な貯留カセット２４を昇降
駆動機構２５で昇降可能としな構成である。

前記光学式センサユニット１６は、ウェーハ２３、プレ
ートアーム２２°が通過可能な空間２８を有すると共に
ウェーハ２３の外周と同一径を有する円周上に発光ダイ
オード、フォトトランジスタ等の投光素子、受光素子２
６ａ、　２６ｂ、　２６ｃ、　２６ｄを４対、更にセン
サユニット１６の中心に１対２７、それぞれウェーハ２
３の通過路を挾んで設ける。

又、前記アラインメントユニット１７はウェーハ載置盤
２９を回転させ且昇降させる機能を有している。

更に、第２ハンドリングユニツト１４は第１ハンドリン
グユニツト１３と同様な構成であり、相違するところは
、プレートアーム２２゛が前記ウェーハ載置盤２９と干
渉しない様切欠部３０が設けられている。

前記ロードユニット２は第３図、第４図に示される様に
真空容器の中にウェーハカートリッジ３１の姿勢を９０
°交換する支持回転機構３２と、該支持回転機構３２を
上昇降する為の昇降８１横３３（第５図）を具備してお
り、真空容器にはウェーハカートリッジ３１を出入れ可
能な開口部と該開口部を開閉し、閉状態では気密を保持
できるる蓋（いずれも図示せず）が設けられている。

支持回転機構３２の昇降基板３４には軸３５が回転自在
に設けられ、該軸３５にＬ字状の回転基板３６が固着し
ており、軸３５をモータ等所要の手段で回転することに
よりウェーハカートリッジ３１の姿勢が変更される様に
なっている。

次に、前記昇降機構３３を説明する。

真空容器の底板３７にガイドロッド３８を下方に向って
垂直に設け、該ガイドロッド３８下端に台座３９を固着
し、該ガイドロッド３８には軸受４０を介してスライダ
４１を摺動自在に設ける。前記台座３９には前記ガイド
ロッド３８と平行にスクリューロッド４２を回転自在に
設けてあり、該スクリューロッド４２はウオームギア４
３を介してモータ４４によって回転される様になってい
ると共に前記スライダ４１に設けたナツト４５と螺合し
ている。

又、前記台座３９にはスクリューロッド４２を気密に覆
う中空の支柱４６を前記底板３７を遊貫せしめて立設し
、更に支柱４６の周囲はベローズ４７によって気密に覆
う。

而Ｉ７て、モータ４４を駆動させることにより、ウオー
ムギア４３を介してスクリューロッド４２を回転させ得
、スライダ４１即ち支持回転機構３２を昇降させ得る様
になっている。

前記第１処理ユニツト４、第２処理ユニツト５、第３処
理ユニ・〉・トロは路間−の構成を有しているので以下
は第１処理ユニツト４について説明する。

第１処理ユニツト４は前記した様に真空容器で内部か気
密となる様構成されており、該第１処理ユニツト４の内
部と前記搬送ユニット１の内部とは真空ゲート弁９を介
して連通ずる。

第１処理ユニツト４の中心部にはウェーハ支持機構４８
が設８１られている。該ウェーハ支持機構４８について
は特に詳述１〜ないが、３点又は４点でウェーハを支持
するウェーハ支持ビンを有し、該ウェーハ支持ビンは昇
降可能となっている。又、４９は排気ユニットを示す。

以下作動を説明する。

搬送ユニット１に連設する各処理ユニット４゜５．６は
該ウェーハ処理装置に要求される所望の処理、例えば、
ドライエツチング、ＣＶＤ、ＰＶＤ（物理蒸着）等の処
理を行い得るものを選定しておく。

各真空ゲート弁７，８，９，１０．１１を閉じ、各処理
ユニット４，５．６を排気ユニット４９により真空雰囲
気とし、又搬送ユニット１についても図示しない排気・
給気ユニットによって真空雰囲気としておく。

該ウェーハ処理装置を稼動させる為の準備として、ロー
ドユニット２には未処理のウェーハ２３を装填したウェ
ーハカートリッジ３１を装入し、アンロードユニット３
には空のウェーハカーＩ・リッジ３１を装入する。ロー
ドユニット２．アンロードユニット３ともに気密に密閉
し、図示しない排気・給気ユニットで内部を真空とする
。

内部が真空となったところで真空ゲート弁１，８を開け
る。

ロードユニット２、アンロードユニット３を真空引して
いる間に、第３図の状態から第４図の状態へとウェーハ
カートリッジ３１の姿勢を所要の手段で軸３５を回転さ
せ変更させておく、これは、ウェーハ２３の運搬にはウ
ェーハカートリッジ３１よりウェーハ２３が脱落しない
様、ウェーハの差入れ口が上になる様にして運ぶが、ウ
ェーハ処理装置でのウェーハ２３のハンドリングの方向
が水平方向であることによる。

第１ハンドリングユニツト１３のグレートアーム２２の
運動方向がロードユニット２に対し進退する様に回転座
１９を回転させ位置決めする。又、昇降機構３３は、所
望位置例えば最上段のウェーハ２３が取出せる様プレー
トアーム２２の垂直方向の位置が最上段のウェーハと２
段目のウェーハとの間となる様、モータ４４を駆動して
ウェーハカートリッジ３１の位置決めをする。

次に、第１アーム２０、第２アーム２１、プレートアー
ム２２を協働させてプレートアーム２２を前記ウェーハ
カートリッジ３１に挿入する。プレートアーム２２が挿
入されると昇降機構３３によってウェーハカートリッジ
３１を若干下げ最上段のウェーハ２３をプレートアーム
２２上に載置せしめる。

第１アーム２０、第２アーム２１、プレートアーム２２
の協働でプレートアーム２２を後退させウェーハ２３を
カートリッジ３１より引出す９回転座１９を９０”回転
させプレートアーム２２が貯留ステージ１５に向って進
退する様にする。

貯留ステージ１５の昇降駆動機構２５はウェーハ２３が
貯留カセット２４の所定の段、例えば最上段に挿入され
る様貯留カセット２４の上下方向の位置決めをしておく
。

第１ハンドリングユニツト１３によってウェーハ２３を
貯留カセット２４の最上段に挿入した後、昇降駆動機構
２５は貯留カセット２５を若干上昇させ、ウェーハ２３
を貯留カセット２５で保持する。

第１ハンドリングユニツト１３のプレートアーム２２を
後退させる。

第２ハンドリングユニツト１４のプレートアーム２２°
を貯留カセット２４に挿入し、その状態で昇降駆動機構
２５で貯留カセット２４を若干下げ、ウェーハ２３をプ
レートアーム２２゛に移載する。

第２ハンドリングユニツト１４はプレートアーム２２°
をウェーハ２３の中心がアラインメントユニット１７の
中心と一致する位置迄後退させる。

この位置では光学式センサユニット１６がウェーハ２３
の周縁を検出し得るようになっており、投・受光素子２
６ａ、　２６ｂ、　２６ｃ、　２６ｄの周縁検出結果が
同一状態となった時にウェーハ２３の中心とアラインメ
ントユニット１７との中心が合致したと判断されウェー
ハ２３の水平方向の位置合せが完了するが、各校・受光
素子の検出結果が同一状態でない場合は、グレートアー
ム２２°の水平方向の移動によって水平方向の位置合せ
を行う。

水平方向の位置合せ後回転方向の位置合せはウェーハ載
置盤２９を上昇させ ウェーハ載置盤２９でウェーハ２３を回転させ、投・受
光素子２７でウェーハ２３の切欠部２３ａを検出するこ
とで行う０例えば、投・受光素子２７の行路がウェーハ
２３によって遮断されていない回転角度を求めれば、切
欠部２３ａの中心位置即ちウェーハ２３の回転方向の位
置を検出し得、位置合せを行うことができる。このアラ
インメントユニット１７の作用により他のユニットに於
けるウェーハのアラインメント機能を省略できる。

ウェーハ２３のアラインメントが完了すると再びプレー
トアーム２２゛によってウェーハ２３を受取る。

ウェーハ２３を処理する順序が第１処理ユニツト４、第
２処理ユニツト５、第３処理ユニツト６の順に行われる
とすると第１処理ユニツト４の内部４を真空とし、真空
ゲート弁９を開け、第２ハンドユニツト１４でウェーハ
２３ヲウエーハ支持機梢４８上迄移動させ、ウェーハ支
持機構４８はウェーハ支持ピン（図示せず）を上昇させ
つ工−ハ２３を保持する。

第２ハンドリングユニツト１４がプレートアーム２２°
を後退させた後真空ゲート弁９が閉じられ、排気ユニッ
ト４９と図示しないガス供給ユニットで第１処珠ユニツ
ト４の内部が処理に必要な雰囲気とされ、所定のウェー
ハ処理が行われる。

第１処理ユニツト４でのウェーハ処理が完了すると第１
処理ユニツト４及び第２処理ユニツト５の内部が真空に
され、真空ゲート弁９，１０が開かれ、第２ハンドリン
グユニツト１４と第１、第２処理ユニツトのウェーハ支
持機構４８．４８との協働によって、ウェーハ２３を第
１処理ユニツト４から第２処理ユニツト５へと移動する
。

第２処理ユニツト５の真空ゲート弁１０が閉じられ、排
気ユニット４９と図示しないガス供給ユニットで第２処
理ユニツト４の内部が処理に必要な雰囲気とされ、所定
めウェーハ処理が行われる。

空きとなった第１処理ユニツトには前述したと同様の作
動でロードユニット２よりウェーハ２３を取出し、第１
処理ユニツト４へ装入する。

第２処理ユニツト５でウェーハ処理が終ると、第１処理
ユニツト４から第２処理ユニツト５ヘウエーハ２３を移
動させたのと同様の作動で第３処理ユニツト６ヘウエー
ハ２３を移動する。

第３処理ユニツト６でのウェーハ処理が終ると第２ハン
ドリングユニツト１４で処理完了のウェーハ２３を取出
し、貯留ステージ１５の貯留カセット２４へ収納せしめ
る。この収納位置は未処理ウェーハ２３との干渉を避け
る為、例えば３段目とする。更に、処理完了のウェーハ
２３は第１ハンドリングユニツト１３によって貯留ステ
ージ１５より取出され、アンロードユニット３の昇降機
構３３との協働により、ウェーハカートリッジ３１へと
収納される。

以上述べた如く、未処理のウェーハ２３がロードユニッ
ト２より第１ハンドリングユニツト１３より取出され、
順次供給されると共に各処理が終了毎に次行程への処理
へと第２ハンドリングユニツト１４によって順次送られ
、更に処理完了のものはアンロードユニット３へ収納さ
れる。

これら、ウェーハの各ユニット間の移動は搬送ユニット
１を経て行われ、しかも真空中で行われる。

尚、１つの処理から次の処理へ移動する際に再度アライ
ンメントが必要な場合にはアラインメントユニット１７
へ戻され、或は１つの処理から前の処理へ戻す場合もあ
り、この場合直接戻してもよく或は前処理中で処理ユニ
ットにウェーハが残っている場合等では一旦貯留ステー
ジ１５に中継させる様にしてもよい、この時は、貯留カ
セット２４で収納場所を２段目とすれば、未処理ウェー
ハ、処理完了ウェーハ等と干渉しないので好都合である
。

又、上記実施例では貯留カセットのウェーハ収納段数を
３段としたが５．２段としても４段以上としても勿論か
まわない、収納段数を複数段とするとバッファ機能を発
揮し、各ユニットに於ける処理時間等によって生じるハ
ンドリング時期のずれによって生じるロスタイムを吸収
でき効率が上がる。

更に、ウェーハの移動経路についても効率、処理手順を
考慮して適宜決定すればよく、ロードユニット、アンロ
ードユニットについてもその機能を固定する必要がなく
、ロードユニットから取出し処理完了したものをロード
ユニットへ戻すようにしてもよい、更に、本装置を生産
ラインの途中に設ければラインに沿って流れてくるウェ
ーハを処理することになるので上記した如き構成のロー
ドユニ、ット、アンロードユニットは必要なくなる。

又、上記実施例では処理ユニットを３組設けたが、２組
であってもよい、或は搬送ユニットの処理ユニットが設
けられる部分の形状を５角形、６角形として処理ユニッ
トを４Ｍ、５組設けてもよい、更に、ハンドリングユニ
ットを直線的に３組以上設け、各ハンドリングユニット
間に貯留ステージを設け、増設したハンドリングユニッ
トに対応させ各種ユニットを増設させてもよい。

更に又、ハンドリングユニットに昇降機能を付加すれば
、ロードユニット、アンロードユニット、貯留ステージ
、ウェーハ支持機構に設けた昇降ａ！楕は省略すること
ができる。

その池水発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え
得ることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば下記の優れた効果を発揮
する。

（１）処理方式は枚葉方式であるのでウェーハの大型化
に対応できると共に品質にバラツキがなく高品質の処理
か可能である。

（１１）−度にａ数の処理を行うので高スルーグツトが
得られる。

国）ウェーハの移動は常に真空状態で行われるので、各
処理間での汚染を防止できると共にゴミの付着が防止で
き、高品質化を図れ、不良品発生率を大幅に低減できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ矢視図、第３図、第４図はロードユニット、
アンロードユニットの支持回転機構の斜視図、第５図は
ロードユニット、アンロードユニットの昇降機構を示す
説明図、第６図はハンドリングユニットの斜視図、第７
図はウェーハの斜視図である。 １は搬送ユニット、２はロードユニット、３はアンロー
ドユニット、４は第１処理ユニツト、５は第２処理ユニ
ツト、６は第３処理ユニット、７、８．９．１０．１１
は真空ゲート弁、１３は第１ハンドリングユニツト、１
４は第２ハンドリングユニツト、１５は貯留ステージ、
２３はウェーハを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）内部を気密とし、該内部に複数のハンドリングユニ
   ットを設け、ハンドリングユニットとハンドリングユニ
   ットとの間にウェーハを一時収納する貯留ステージを設
   けた搬送ユニットに前記ハンドリングユニットに対応さ
   せウェーハ処理ユニット、ロードユニット等内部が気密
   となる様構成した所要のユニットを真空ゲート弁を介し
   て連設したことを特徴とするウェーハ処理装置。