JPH04286143A - ウエハ処理装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はウエハ処理装置に係り、
特に該ウエハ処理装置内でのウエハ搬送手段による温度
制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハ処理装置は、ウエハを低温状態ま
たは高温状態で処理するために、処理ステージに搬入す
るウエハを所定の温度に冷却または加熱する。例えば、
実開平２−３３２５８号公報に記載されたウエハ処理装
置は、ウエハを処理ステージに搬送する搬送手段に加熱
手段を設け、ウエハを加熱しながら搬送するようにして
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、該ウエ
ハ処理装置は加熱手段のみによる加熱であるので、熱慣
性により搬送手段またはウエハの過熱が発生すると、過
熱した該搬送手段またはウエハを所定の温度まで冷却す
るのに長い時間が掛る欠点がある。そして、過熱が発生
しないように加熱手段の温度を低くすると該搬送手段ま
たはウエハを所定の温度まで加熱するのに長い時間が掛
る欠点がある。

【０００４】また、ウエハとウエハ載置部の温度差が大
きいと、該ウエハ載置部に載置されたウエハに急激な温
度変化が発生して、該ウエハの結晶構造が変化したり、
歪が発生したりする。更に、低温で処理されたウエハを
そのままの温度状態で大気中に搬出すると結露が発生す
る欠点がある。

【０００５】従つて、本発明の目的は、処理ステージへ
搬入中のウエハまたは該処理ステージから搬出中のウエ
ハを速やかに所定の温度まで冷却あるいは加熱すること
ができる搬送手段を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、ウエハ処理装置内においてウエハを載置
してウエハ処理手段に搬入出するウエハ載置手段と該ウ
エハ載置手段を駆動する駆動手段を備えたウエハ処理装
置において、ウエハ載置手段を加熱する加熱手段と、該
ウエハ載置手段を冷却する冷却手段と、該ウエハ載置手
段の温度を検出するウエハ載置手段温度検出手段と、ウ
エハ載置手段温度設定手段と、該ウエハ載置手段検出温
度とウエハ載置手段設定温度に基づいて前記加熱手段と
冷却手段を制御する制御装置とを設けたことを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】制御装置は、加熱手段と冷却手段を同時に動作
させて発熱量と冷却量の差でウエハ載置手段の温度を設
定値にする制御を行うので、ウエハ載置手段を速やかに
所定温度にしてウエハを所定の温度にすることができる
。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【０００９】図２は真空処理装置の縦断側面図である。 該図２において、１００は真空容器で、該真空容器１０
０は搬入搬出室１１０と搬送室１２０と処理室１３０に
区画されている。前記搬入搬出室１１０内には、搬入搬
出ステージ１１１と該搬入搬出ステージ１１１の上でウ
エハを上下動させるウエハ上下動装置１１２が設けられ
ている。前記処理室１３０内には、処理ステージ１３１
と該処理ステージ１３１の上でウエハを上下動させるウ
エハ上下動装置１３２がある。１３３は処理ステージ温
度制御装置で、処理ステージ１３１上のウエハを処理温
度まで冷却または加熱するように構成される。

【００１０】前記搬送室１２０内には、ウエハ搬送装置
の一部を構成する伸縮及び旋回可能なハンド２０１があ
る。該ハンド２０１はその先端にウエハ載置部２０２を
備え、縮めた状態ではウエハ載置部２０２上にウエハを
載置したままで該搬送室１２０内において旋回でき、伸
ばすことによつて前記搬入搬出ステージ１１１または処
理ステージ１３１の上方位置まで伸びる。ウエハ載置部
２０２は、載置するウエハの裏面全体と接触する大きさ
を有し、前記搬入搬出ステージ１１１または処理ステー
ジ１３１の上に位置している状態で前記ウエハ上下動装
置１１２，１３２を上昇させるとき、あるいは該ウエハ
上下動装置１１２，１３２を上昇させた状態でハンド２
０１を伸ばしたときに該ウエハ載置部２０２が該ウエハ
上下動装置１１２，１３２に衝突しないように切欠きが
形成されている。

【００１１】ハンド制御装置３００は、前記ハンド２０
１の旋回、伸縮及びウエハ載置部２０２の温度（加熱及
び冷却）等を制御する。

【００１２】図１はウエハ搬送装置を示している。冷媒
サーキユレータ３１０は、前記ハンド２０１内に張り巡
らした循環パイプ２０３に冷媒を循環させて前記ウエハ
載置部２０２を冷却する。ヒータ制御装置３２０は、ウ
エハ載置部２０２に取付けた電気ヒータ２０４への給電
を制御して該ウエハ載置部２０２を加熱する。ウエハ載
置部２０２は、更に、該ウエハ載置部２０２の温度を電
気信号に変換するために該ウエハ載置部２０２内に固定
されたハンド温度検出熱電対２０５と、ウエハ上下動装
置１３２またはウエハ載置部２０２に載置したウエハ４
００に接触させて該ウエハの温度を電気信号に変換する
ために熱電対上下動装置２０６によつて上下動させるよ
うに取付けたウエハ温度検出熱電対２０７を備える。前
記熱電対上下動装置２０６は、ウエハ４００をウエハ載
置部２０２に載置する前に該ウエハ４００に接近した該
ウエハ載置部２０２からウエハ温度検出熱電対２０７を
破線で示すように突き出して該ウエハ４００に接触させ
て温度を検出するためのものであり、検出時の両者の位
置関係によつては、前後または左右駆動装置とする。

【００１３】搬送制御装置３３０は、前記ハンド２０１
の旋回、伸縮及び熱電対上下動装置２０６によるウエハ
温度検出熱電対２０７の上下動を制御する。

【００１４】ハンド温度制御装置３４０は、外部の主制
御装置（図示せず）から与えられるハンド温度設定信号
Ｓ１とウエハ温度設定信号Ｓ２とハンド・ウエハ温度差
許容値設定信号Ｓ３と、前記ハンド温度検出熱電対２０
５から出力されるハンド温度検出信号Ｓ４とウエハ温度
検出熱電対２０７から出力されるウエハ温度検出信号Ｓ
５を参照して、前記冷媒サーキユレータ３１０とヒータ
制御装置３２０に制御信号Ｓ６，Ｓ７を与える。

【００１５】次に、ウエハ４００を処理ステージ１３１
の上において−３０℃で低温処理する場合の温度制御に
ついて説明する。

【００１６】ウエハ搬入搬出ステージ１１１上のウエハ
４００が室温にほぼ等しい温度状態にある場合、ハンド
２０１は該ウエハ４００を搬送しながら冷却するように
温度制御される。ハンド温度設定信号Ｓ１の値は−３０
℃に設定され、ハンド温度制御装置３４０はハンド温度
検出熱電対２０５から出力されるハンド温度検出信号Ｓ
４と前記ハンド温度設定信号Ｓ１とを比較しながら冷媒
サーキユレータ３１０とヒータ制御装置３２０を制御す
る。ハンド温度制御装置３４０は、冷却制御の応答性と
加熱制御の応答性を考慮して、冷媒サーキユレータ３１
０には大まかな制御信号Ｓ６を与え、細かい温度制御は
電気ヒータ２０４で行うようにヒータ制御装置３２０の
制御信号Ｓ７を制御する。従つて、該ウエハ４００の温
度を低下させる冷却制御は、冷媒サーキユレータ３１０
には該冷媒サーキユレータ３１０による冷却量を多くす
るような制御信号Ｓ６を与え、ヒータ制御装置３２０に
は電気ヒータ２０４の発熱量を少なくするような制御信
号Ｓ７を与える。そして、ハンド温度が設定値（−３０
℃）に近づけば、電気ヒータ２０４の発熱量を多くする
ように制御信号Ｓ７を変化させる。

【００１７】このようなハンド温度制御を行つていると
きに、搬送制御装置３３０は、該ハンド２０１のウエハ
載置部２０２をハンド原点位置から搬入搬出ステージ１
１１の上方位置に移動する制御を行う。このとき、搬入
搬出ステージ１１１のウエハ上下動装置１１２はウエハ
４００を載置して破線で示す上昇位置Ｌ１にあり、前記
ウエハ載置部２０２が所定の位置に移動した後に下降位
置Ｌ２まで下降することにより、該ウエハ４００を該ウ
エハ載置部２０２上に移載される。ウエハ４００の冷却
は、このときに開始される。ウエハ４００を載置したハ
ンド２０１はハンド原点位置に戻され、その後、処理ス
テージ１３１の方向に旋回され、ウエハ載置部２０２が
処理ステージ１３１の上方位置に移動するように伸長さ
れる。そしてウエハ載置部２０２が該処理ステージ１３
１上に位置した後に、該処理ステージ１３１のウエハ上
下動装置１３２を破線で示す上昇位置Ｌ１まで上昇させ
てウエハ４００を該ウエハ上下動装置１３２上に移載す
る。ウエハ４００をウエハ上下動装置１３２上に移した
ハンド２０１は、ハンド原点位置に戻される。その後、
ウエハ４００を載置したウエハ上下動装置１３２を下降
位置Ｌ２まで下降させて該ウエハ４００を処理ステージ
１３１上に載置する。ウエハ４００をウエハ載置部２０
２からウエハ上下動装置１３２に引き渡すタイミング（
条件）は、ウエハ載置部２０２あるいはウエハ４００が
−３０℃の設定温度に到達したとき、あるいは、それ以
前でも良いように設定することができる。

【００１８】このように、ウエハ４００をハンド２０１
で搬送中に冷却するようにすると、処理ステージ１３１
は該ウエハ４００を受け取つてから処理開始までの時間
を短縮することができる。また、搬入搬出ステージ１１
２から処理ステージ１３１までの間に専用のウエハ冷却
ステージを設置する必要がないので、装置を小型化する
ことができ、また、ウエハ載置部２０２あるいはウエハ
４００の温度を直接検出しながら温度制御を実行してい
るので、正確な温度制御とウエハ温度制御の正常／異常
を検出でき、温度処理の信頼性を向上することができる
。

【００１９】次に、処理ステージ１３１上で処理された
−３０℃のウエハ４００を大気中に搬出する場合のウエ
ハ温度制御について説明する。−３０℃に冷却されてい
るウエハ４００をそのままの温度で大気中に搬出すると
結露する問題がある。この結露を防止するために、ハン
ド２０１によるウエハ搬送中に該ウエハ４００の温度を
室温温度まで上昇させることが必要である。このために
、ウエハ温度設定信号Ｓ２の値は２０℃に設定され、ハ
ンド温度制御装置３４０は、該ウエハ温度検出信号Ｓ５
を前記ウエハ温度設定信号Ｓ２と比較しながら冷媒サー
キユレータ３１０とヒータ制御装置３２０を制御するよ
うに設定されて、ウエハ４００の温度が前記ウエハ設定
温度よりも低いときは冷却量を減少させるように冷媒サ
ーキユレータ３１０を制御する制御信号Ｓ６を出力し、
発熱量を増加するようにヒータ制御装置３２０を制御す
る制御信号Ｓ７を出力する。そして、ウエハ温度が設定
温度に近づけば、電気ヒータ２０４の発熱量を減少する
ようにヒータ制御装置３２０を制御するように制御信号
Ｓ７を変化させる。

【００２０】このような温度制御を行いながら処理ステ
ージ１３１上のウエハ４００を搬出するために、該ウエ
ハ４００をウエハ上下動装置１３２によつて押し上げ、
搬送制御装置３３０はウエハ温度検出熱電対２０７をウ
エハ載置部２０２の載置面と面一となるように位置させ
、該ウエハ載置部２０２が該ウエハ４００の下側位置に
移動するようにハンド２０１を伸長する。ウエハ載置部
２０２が該ウエハ４００の下側に移動した後に、ウエハ
上下動装置１３２を下降させて該ウエハ上下動装置１３
２のウエハ４００をウエハ載置部２０２上に移載する。 これによりウエハ温度検出熱電対２０７がウエハ４００
に接触して該ウエハ４００の温度がウエハ温度検出信号
Ｓ５として出力され、前記温度制御が可能となつてウエ
ハ加熱が開始される。

【００２１】このように温度制御を実行しながらハンド
２０１をハンド原点位置に戻し、次いで搬入搬出ステー
ジ１１１の方向に旋回させた後に該ハンド２０１を伸長
してウエハ載置部２０２を前記搬入搬出ステージ１１１
上に移動する。そして、ハンド２０１の温度が設定温度
（２０℃）まで上昇するのを待ち、該ハンド２０１が設
定温度まで上昇したのを確認してウエハ上下動装置１１
２を上昇させ、ウエハ載置部２０２上のウエハ４００を
ウエハ上下動装置１１２に移載する。ウエハ４００を引
き渡したハンド２０１は原点位置に戻して待機させ、ウ
エハ上下動装置１１２を下降させて該ウエハ４００を搬
入搬出ステージ１１１に移載する。

【００２２】このように、ウエハ４００をハンド２０１
で搬送中に加熱するようにすると、搬入搬出ステージ１
１１は該ウエハ４００を受け取つてから装置外に搬出す
るまでの時間を短縮することができる。また、処理ステ
ージ１３１から搬入搬出ステージ１１２までの間に専用
のウエハ加熱ステージを設置する必要がないので、装置
を小型化することができ、また、ウエハ載置部２０２あ
るいはウエハ４００の温度を検出しながら温度制御を実
行しているので、正確な温度制御とウエハ温度制御の正
常／異常を検出でき、温度処理の信頼性を向上すること
ができる。

【００２３】次に、処理ステージ１３１が高温処理ステ
ージであり、該処理ステージ上でウエハ４００を１５０
℃の温度で処理する真空処理装置とした場合の該高温ウ
エハ４００の搬出について説明する。

【００２４】該真空処理装置の処理ステージ１３１で処
理したウエハ４００の温度は１５０℃であり、該高温ウ
エハ４００の急激な温度低下は該ウエハ４００の結晶構
造の変化や歪発生等の悪影響を与える。この急激な温度
低下を防止するために、該真空処理装置では処理ステー
ジ１３１とウエハ載置部２０２の温度差を１５℃以下に
抑える。

【００２５】処理ステージ１３１上の処理済みウエハ４
００を搬出するために、ウエハ上下動装置１３２を上昇
させて該ウエハ４００を押し上げる。次いで、ハンド２
０１を旋回及び伸長させてウエハ載置部２０２を該ウエ
ハ４００の下側に移動し、ウエハ温度検出熱電対２０７
を熱電対上下動装置２０６で上昇させて該ウエハ温度検
出熱電対２０７を該ウエハ４００に接触させ、該ウエハ
４００の温度をウエハ温度検出信号Ｓ５として出力する
。該ウエハ検出温度が１４０℃であれば、ハンド温度設
定信号Ｓ１の値を１４０℃に設定し、ウエハ４００をウ
エハ載置部２０２に移載するときの該ウエハ４００と該
ウエハ載置部２０２の許容温度差を示すハンド・ウエハ
温度差許容値設定信号Ｓ３の値を１０℃としてハンド温
度制御装置３４０内に設定する。

【００２６】ハンド温度制御装置３４０はハンド温度検
出信号Ｓ４の値をハンド温度設定信号Ｓ１の値と比較し
、ハンド２０１の温度を上昇させるように電気ヒータ２
０４の発熱量を増加させるように制御信号Ｓ７を設定し
、冷媒サーキユレータ３１０の冷却量を減少するように
制御信号Ｓ６を設定する。ハンド２０１の温度がハンド
設定温度（１４０℃）に近づけば電気ヒータ２０４の発
熱量を減少するようにヒータ制御装置３２０を制御する
制御信号Ｓ７を変化させる。

【００２７】ハンド温度制御装置３４０によるこのよう
な温度制御は、ハンド温度検出熱電対２０５から出力さ
れるハンド温度検出信号Ｓ４とウエハ温度検出熱電対２
０７から出力されるウエハ温度検出信号Ｓ５の値を監視
しながら両信号の温度差が設定値（１０℃）以内になる
まで継続する。

【００２８】ウエハ４００の温度とウエハ載置部２０２
の温度差が設定値以内になると、搬送制御装置３３０は
ウエハ温度検出熱電対２０７を下降させる。その後、ウ
エハ上下動装置１３２が下降して該ウエハ上下動装置１
３２上のウエハ４００をウエハ載置部２０２上に移載す
る。ハンド温度制御装置３４０は、該ウエハ４００を搬
入搬出ステージ１１１に引き渡すのに適した温度とする
ように該ウエハ４００を載置したウエハ載置部２０２の
温度制御を実行する。

【００２９】以上のような温度制御によれば、処理ステ
ージ１３１上で高温処理したウエハ４００の搬出におい
て該ウエハ４００に結晶構造変化や歪が発生するのを防
止することができ、ウエハ処理の歩留まりを向上させる
ことができる。

【００３０】以上に述べた実施例は、処理ステージ１３
１は低温あるいは高温処理機能を有しているが、本発明
は、一方の処理機能だけの真空処理装置にも適用できる
ことは勿論である。そして、温度制御開始タイミングを
ウエハ搬送開始前に設定することも可能である。

【００３１】また、ハンド及びウエハの温度検出手段と
して熱電対を使用したが、サーミスタ、光フアイバー蛍
光式温度計、赤外線検出温度計、赤外線カメラ等を使用
することができ、光フアイバー蛍光式温度計、赤外線検
出温度計、赤外線カメラは非接触式であるのでハンド以
外の部分に設置することもできる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明は、加熱手段と冷却
手段を同時に動作させて発熱量と冷却量の差でウエハ載
置手段の温度を設定値にする制御を行うので、ウエハ載
置手段及びウエハを速やかに所定温度にすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるウエハ搬送装置のブロツク図であ
る。

【図２】本発明になるウエハ処理装置の縦断側面図であ
る。

【符号の説明】

１００　　真空容器 １１０　　搬入搬出室 １１１　　搬入搬出ステージ １２０　　搬送室 １３０　　処理室 １３１　　処理ステージ ２０１　　ハンド ２０２　　ウエハ載置部 ２０３　　冷却パイプ ２０４　　電気ヒータ ２０５　　ハンド温度検出熱電対 ２０６　　熱電対上下動装置 ２０７　　ウエハ温度検出熱電対 ３４０ハンド温度制御装置

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ウエハ処理装置内においてウエハを載
   置してウエハ処理手段に搬入出するウエハ載置手段と該
   ウエハ載置手段を駆動する駆動手段とを備えたウエハ処
   理装置において、前記ウエハ載置手段を加熱する加熱手
   段と、該ウエハ載置手段を冷却する冷却手段と、該ウエ
   ハ載置手段の温度を検出するウエハ載置手段温度検出手
   段と、ウエハ載置手段温度設定手段と、該ウエハ載置手
   段検出温度とウエハ載置手段設定温度に基づいて前記加
   熱手段と冷却手段を制御する制御装置とを設けたことを
   特徴とするウエハ処理装置。
2. 【請求項２】　　請求項１において、更に、ウエハ温度
   検出手段を設け、前記制御装置はウエハ載置手段検出温
   度とウエハ検出温度とウエハ載置手段設定温度に基づい
   て前記加熱手段と冷却手段を制御するようにしたことを
   特徴とするウエハ処理装置。
3. 【請求項３】　　請求項２において、前記ウエハ温度検
   出手段は、検出素子と該検出素子を移動する駆動手段を
   備えたことを特徴とするウエハ処理装置。
4. 【請求項４】　　請求項３において、前記検出素子駆動
   手段は、ウエハ載置手段に接近したウエハに前記検出素
   子を接触させるように該検出素子を移動することを特徴
   とするウエハ処理装置。
5. 【請求項５】　　請求項１において、前記制御装置は、
   ウエハ載置手段に接近したウエハの検出温度とウエハ載
   置手段検出温度に基づいてウエハ載置手段の温度がウエ
   ハ温度と所定の温度差内となるように前記加熱手段と冷
   却手段を制御することを特徴とするウエハ処理装置。
6. 【請求項６】　　請求項１〜５の１項において、前記制
   御装置は、前記加熱手段と冷却手段を同時に作動状態と
   することを特徴とするウエハ処理装置。
7. 【請求項７】　　ウエハ処理装置内において低温処理手
   段で処理したウエハを載置して搬送するウエハ載置手段
   と該ウエハ載置手段を駆動する駆動手段とを備えたウエ
   ハ処理装置において、前記ウエハ載置手段を加熱する加
   熱手段と、該ウエハ載置手段を冷却する冷却手段と、該
   ウエハ載置手段の温度を検出するウエハ載置手段温度検
   出手段と、前記低温処理手段上の低温処理済みのウエハ
   の温度を検出するウエハ温度検出手段と、該ウエハ載置
   手段検出温度とウエハ検出温度に基づいて両者の温度差
   が所定値内となるように前記加熱手段と冷却手段を制御
   する制御装置とを設けたことを特徴とするウエハ処理装
   置。