JPH1098087A - ウエハ搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ウエハ交換に要する時間を実質的に短くし、ウ
エハ処理のスループットを向上させる。 【解決手段】予備排気室２に設置されているウエハ搬送
ロボット８は第１チャック５と第２チャック７を備え２
つのウエハを同時に保持することができるので、真空容
器１内で処理済みのウエハを第２チャック７で取り出す
ことに引き続いて、第１チャック５に用意しておいた処
理前のウエハを真空容器１内に導入する。そして、真空
容器１内でウエハ処理をしている間に、処理済みのウエ
ハを第２チャック７から装置外部にあるウエハカセット
３に排出し、続いて、次に処理すべきウエハを第１チャ
ック５に導入し、次の処理に備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハを大
気中から表面処理装置や元素分析装置などの真空容器内
に導入するウエハ搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大気中にある試料を真空を用いた表面処
理装置や元素分析装置（以下、総称して真空装置とい
う）に導入する場合に、試料は予備排気室と呼ばれるイ
ンターフェース部分を介して常時真空に引かれている真
空装置内に導入される。予備排気室には真空装置や大気
との間を区切るゲートバルブとして、真空装置との間に
真空ゲートバルブが設けられており、装置外の大気との
間に大気ゲートバルブが設けられている。また、予備排
気室の内部には試料を外部から受け取ったり真空装置内
に送るためのハンドリング装置が設置されている。

【０００３】半導体ウエハを真空装置に導入する場合に
は、ウエハはウエハカセットと呼ばれる容器に複数枚入
れられて予備排気室の近傍まで運ばれてくる。このとき
真空ゲートバルブは閉じられ、また、大気ゲートバルブ
は開けられており、予備排気室は大気状態である。ウエ
ハカセットに収められているウエハを予備排気室内に設
けられたハンドリング装置が予備排気室に取り入れ、次
に大気ゲートバルブを閉めて予備排気室を真空引きす
る。そして予備排気室が所定の真空度になると、今度は
真空ゲートバルブを開けてウエハを真空装置内の試料ス
テージなどに載置する。

【０００４】逆に、真空装置から処理済みのウエハをウ
エハカセットに戻す場合には、真空装置内の試料ステー
ジなどから真空状態に引かれている予備排気室に、ハン
ドリング装置がウエハを取り出す。このとき真空ゲート
バルブは開いた状態であり、大気ゲートバルブは閉じた
状態である。その後、真空ゲートバルブを閉じて予備排
気室に空気を導入し、圧力を大気圧まで戻す。次に大気
ゲートバルブを開いてウエハを大気中におかれているウ
エハカセットに戻す。

【０００５】このような機構に用いられている予備排気
室内の試料ハンドリング装置としては、試料を導入する
際にも試料を排出する際にも同じものが使われ、連続し
てウエハを処理や分析を行うときには、処理済みのウエ
ハを真空装置から取り出した後に新しいウエハを真空容
器に導入するという手順で行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来のウ
エハ搬送装置は、真空装置へのウエハの導入と真空装置
からのウエハの排出を一つのハンドリング装置で行って
いたので、ウエハの導入と排出を時系列的に行わなけれ
ばならず、それだけ時間がかかっていた。特に、試料の
導入と排出のためには、予備排気室を真空引きしたり空
気をリークしたりする必要があり、これが大きな時間を
要する一因となる。単位時間当たりに何枚のウエハを処
理できるかというスループットを向上させるためには、
ウエハの処理そのものにかかる時間のみならず、ウエハ
の搬送や前処理にかかる時間などを実質的に短くする必
要があるので、ウエハを真空装置に導入および排出する
時間も可能な限り実質的に短くすることが要請される。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、半導体ウエハを真空を用いた表面処理装
置や元素分析装置などの真空装置に導入・排出する場合
の搬送に要する時間を実質的に短くし、ウエハ処理のス
ループットを向上させることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために、真空容器内で処理を行うためのウエハ
を大気中から真空容器内へ搬送するウエハ搬送装置にお
いて、ウエハの処理を行う真空容器と、前記ウエハを前
記真空容器内に導入するための予備排気室と、この予備
排気室内にウエハを同時に挟持できる２つ以上のチャッ
クを備え、処理済みのウエハの前記真空容器から前記予
備排気室への排出と、処理前のウエハの前記予備排気室
から前記真空容器への導入を引き続いて行うことを特徴
とする。本発明のウエハ搬送装置は、予備排気室内に２
つまたはそれ以上のチャックを備えており、そのチャッ
クにそれぞれ処理済みのウエハと処理前のウエハを同時
に保持することができるから、真空容器内から処理済み
のウエハを一つのチャックを使って排出し、それとは別
のチャックに保持されている処理前のウエハを真空容器
内に導入することを引き続いて行うことができる。した
がって、真空容器内で一つのウエハを処理している間
に、既に処理したウエハを装置外部に排出したり次の処
理すべきウエハを予備排気室まで導入して次の処理に備
えることができ、ウエハ交換に要する時間を実質的に短
くすることができる。

【０００９】ここでいうウエハの処理としては、ウエハ
の表面処理や熱処理などの他に、ウエハそのものの元素
分析やウエハに付着している異物の形態観察や元素の分
析処理を含み、その他真空雰囲気内で行われるウエハ処
理全般を含むものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図面を用
いて説明する。図１は、真空中で試料の元素分析を行う
電子線マイクロアナライザなどの元素分析装置に半導体
ウエハを導入し、また排出するための搬送装置を側面か
ら見た概略図で示している。分析装置本体は図１では真
空容器として示されているが、この真空容器１は分析装
置に限られず、半導体ウエハの表面処理などを行う装置
であってもよいのはもちろんである。

【００１１】表面処理または分析などが行われる半導体
ウエハは、ウエハカセット３に入れられて、分析装置の
試料導入部近傍に運ばれてくる。このウエハは分析装置
に備えられた予備排気室２を通って分析装置本体である
真空容器１に導入される。また、分析装置本体で分析が
終わったウエハは、導入時とは逆向きのの経路を通っ
て、真空容器１から予備排気室２を介してウエハカセッ
ト３に排出される。予備排気室２には、装置外部の大気
との間に第１ゲートバルブ（大気ゲートバルブ）Ｖ１
と、真空容器１との間に第２ゲートバルブ（真空ゲート
バルブ）Ｖ２が設けられており、この２つのゲートバル
ブはウエハの出し入れを行う扉（通路）であると同時に
空気の遮断を行うバルブの役目も果たしている。また、
予備排気室２の中にはウエハを移動させるための搬送ロ
ボット８が設置されているが、この搬送ロボット８には
ウエハをつかむための第１チャック５と第２チャック７
が備えられており、同時に２つのウエハをつかむことが
できる。図１は、第１チャック５には第１ウエハ４、第
２チャック７には第２ウエハ６がつかまれている様子を
示している。真空容器１内にはウエハをのせるための試
料ステージが設けられており、搬送ロボット８によって
運ばれてきたウエハはステージ側チャック９によって受
け取られ、所定の分析位置にウエハを載置する。

【００１２】搬送ロボット８は、図１に矢印で示すよう
に、第１チャック５と第２チャック７を、上下方向Ａ、
前後方向Ｂ、回転Ｃのように動かすことができる。回転
Ｃによってチャック５および７の向きをウエハカセット
３の方向に向けたりステージ側チャック９の方向に向け
たりすることができる。そして上下方向Ａの動きによっ
て高さを合わせ、前後方向Ｂの方向にチャックをのばす
ことによってウエハをウエハカセット３などに差し込む
ことができる。これらの動きによって分析すべきウエハ
をウエハカセット３から受け取り、ステージ側チャック
９に渡すことができ、反対に、分析済みのウエハをステ
ージ側チャック９から受け取り、ウエハカセット３に返
すこともできる。

【００１３】なお、図示はしていないが、真空容器１は
拡散ポンプやターボ分子ポンプなどによって常時真空引
きがなされており、予備排気室２にはロータリーポンプ
などが接続されていて必要に応じて真空引きができるよ
うに構成され、真空度を測定する真空計も適宜設置され
ている。

【００１４】次に、図２を参照しながらウエハカセット
３から真空容器１内に出し入れする手順を説明する。ま
ず初めに真空ゲートバルブＶ２を閉め、予備排気室２に
空気を導入する（Ｓ１）。そして予備排気室２内の圧力
が大気圧になってから大気ゲートバルブＶ１を開け、処
理前のウエハ４をウエハカセット３から第１チャック５
に導入する（Ｓ４）。このときは第１チャック５がウエ
ハカセット３の方向に伸びてウエハをつかむようにす
る。その後、Ｖ１を閉め（Ｓ５）、予備排気室３を排気
装置によって排気する（Ｓ６）。予備排気室３が所定の
真空度に達すると真空ゲートバルブＶ２を開け（Ｓ
７）、真空容器１と予備排気室２を連通させる。そして
処理済（分析済）ウエハ６を処理室（真空容器１）から
第２チャック７に排出し（Ｓ８）、それに続いて第１チ
ャック５に保持している処理前（分析前）のウエハ４を
処理室（真空容器１）に導入する（Ｓ９）。このウエハ
の搬送動作も、搬送ロボット８のチャック５または６の
上下の動きＡと前後の動きＢを使って行うことができ
る。

【００１５】その後、Ｖ２を閉めることによって真空容
器１と予備排気室２を分離し、真空容器１の内部ではウ
エハに対する処理（分析）を進行させる（Ｓ１９）。一
方その間に、ウエハの搬送装置としては、予備排気室３
に空気をリークして大気圧に戻し（Ｓ１１）、Ｖ１を開
いて（Ｓ１２）予備排気室２と装置外部とを連通させ
る。そして処理済ウエハ６を第２チャック７からウエハ
カセット３に排出し（Ｓ１３）、次に処理すべき処理前
のウエハ４をウエハカセット３から第１チャック５へ導
入する（Ｓ１４）。そして次の処理に備えて、Ｖ１を閉
じ（Ｓ１５）、予備排気室２を排気しておく（Ｓ１
６）。すなわち、装置本体（真空容器１）の中での処理
を行っている間に、空気のリークや真空引きといった時
間のかかる動作を含むウエハの交換、すなわち、予備排
気室２への新たなウエハの導入を済ませておくので、処
理全体から見るとウエハの交換に要する時間を実質的に
短くすることができる。

【００１６】最後は、真空容器１内での処理（Ｓ１９）
が終わったかどうかを監視しながら（Ｓ１７）、処理の
終了まで待機する。これが一つのサイクルであるが、一
つのウエハの処理が終わってＳ１７をYes の方向に進む
と、次のウエハの処理が残っているかを判断し（Ｓ１
８）、次のウエハが残っていればステップＳ７にもどっ
てＳ１７までの動作を繰り返す。Ｓ１８で全部のウエハ
の処理が終了したと判断されれば、予備排気室２からす
べてのウエハを外部のウエハカセット３に排出するなど
の終了処理を行ってすべての動作が終了となる。

【００１７】

【発明の効果】本発明のウエハ搬送装置は、真空容器内
で一つのウエハを処理している間に既に処理したウエハ
を装置外部に排出したり、次に処理すべきウエハを予備
排気室まで導入して次の処理に備えることができるの
で、ウエハ交換に要する時間を実質的に短くすることが
できる。したがって、ウエハ処理のスループットが向上
するので装置全体のパフォーマンスを上げることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハ搬送装置の概略側面図である。

【図２】本発明のウエハ搬送装置を使って、ウエハを真
空容器内に出し入れする手順を説明するフローチャート
である。

【符号の説明】

１…真空容器 ２…予備排気室 ３…ウエハカセット ４…第１ウエハ ５…第１チャック ６…第２ウエハ ７…第２チャック ８…搬送ロボット ９…ステージ側チャック Ｖ１…第１ゲートバルブ Ｖ２…第２ゲートバルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器内で処理を行うためのウエハを
   大気中から真空容器内へ搬送するウエハ搬送装置におい
   て、ウエハの処理を行う真空容器と、前記ウエハを前記
   真空容器内に導入するための予備排気室と、この予備排
   気室内にウエハを同時に挟持できる２つ以上のチャック
   を備え、処理済みのウエハの前記真空容器から前記予備
   排気室への排出と、処理前のウエハの前記予備排気室か
   ら前記真空容器への導入を引き続いて行うことを特徴と
   するウエハ搬送装置。