JPS63211643A - 半導体ウエハプロセス装置のウエハ搬送装置 - 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〕 この発明は半導体ウェハに対するエツチング・ＣＶＤ、
エピタキシャル成長等の各種プロセス工程を行うウェハ
プロセス装置に組み込んだウェハ搬送装置に関する。

〔従来の技術〕

頭記したプロセス工程を行うウェハプロセス装置では、
真空維持されるプロセス反応室が大気に晒され＾防止す
るために該反応室の前段に予備排気室としてのロードロ
ック室を付設している。

ここでウェハプロセスを行うには、まず複数枚のウェハ
を装填したウェハキャリアをロードロック室内に搬入し
、次いでウェハキャリアからウェハを１枚宛取出して反
応室内に移送し、反応室内で必要なプロセスを施した後
に再びウェハを反応室からロードロック室へ戻してウェ
ハキャリアへ受け渡す移送操作を行う必要がある。

一方、上記したウェハ搬送を行うためのウェハ搬送装置
として、従来よりベルト搬送、シリンダ搬送等の各種搬
送方式のものが公知である。ここでベルト搬送方式はロ
ードロック室と反応室との間にウェハ搬送用ベルトを敷
設して置き、ウェハキャリアから１枚宛すくい上げたウ
ェハを搬送ベルトに載せて反応室内へ搬送するものであ
る。またシリンダ搬送方式は室外に設置したシリンダの
駆動軸を０リングを介して室内に引き込み、この軸先端
にウェハの外周を把持するハンド機構を取付けたもので
ある。

（発明が解決しようとする問題点〕 ととろで昨今ではプロセス技術の進歩とともに半導体ウ
ェハの大口径化、ウェハ面に形成されるパターンの微細
、高集積度化が進み、かつこれに伴ってプロセス装置の
室内清浄度、並びに大口径ウェハのソフトハンドリング
に対する要求がますます高まる傾向にある。

かかる点、前記した従来のウェハ搬送装置では次記のよ
うな問題点がある。すなわち前者のベルトＳ送方式では
駆動系メカニズムが室内に設置されていることから、ベ
ルト駆動に伴いベルトからじんあいが多く発生したり、
油等が発生して室内を汚染し、室内清浄度を低下させる
。さらにベルトは水平搬送方式に制約されるために、例
えばプラズマ流ＣＶＤプロセスで反応室へ側方がらプラ
ズマ流を供給する場合等、ウェハの姿勢を水平から垂直
に近い姿勢に変えて行うプロセス工程に対応できない。

また後者のシリンダ搬送方式では室内、外の境界を封止
しているゴム等の０リングが長期使用の間に摩耗してそ
の粉塵が室内汚染を引き起こす他、さらにウェハの外周
を把持するハンド機構では大口径のウェハに破損を与え
るおそれがありソフトハンドリングが困難である。

この発明の目的は、ウェハプロセス装置内でウェハ搬送
を行う際に、室内汚染の原因となるじんあい等の発生の
おそれがなく、また大口径のウェハもソフトハンドリン
グでき、かつ必要によりウェハ搬送姿勢を反応室内で水
平姿勢から垂直姿勢へ容易に変更可能にして従来の問題
点解決を図るようにしたウェハ搬送装置を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、この発明によれば、ロー
ドロック室内に搬入されたウェハキャリアを室内より隔
離して室外側に配備したアクチュエータで昇降操作する
キャリア昇降機構と、先端に連結したウェハ担持用フォ
ークを室内側より隔離して室外側に配備したアクチュエ
ータで反応室とロードロック室との間で往復移動操作す
るフォーク移動機構とを備え、前記キャリア昇降機構と
フォーク移動機構との共同操作によりウェハキャリアと
フォークとの間でのウェハの受け渡し、および反応室と
の間での搬送を行うよう構成する・ものとする。

〔作用〕

上記の構成において、キャリア昇降機構はロードロック
室内に搬入されたウェハキャリアを支え。

その上下移動操作によりウェハキャリアとフォークとの
間でのウェハ受け渡し位置を調節する。またフォーク移
動手段はその前進、後退移動操作によりフォークで担持
したウェハをロードロック室内のウェハキャリアとプロ
セス反応室との間で往復搬送する。ここで前記キャリア
昇降機構とフォーク移動機構とを組合せて共同操作する
ことによリ、ウェハキャリアに収容されているウェハが
１枚宛ソフトハンドリング式にフォークへ受け渡しされ
、さらに反応室との間で引き込み、戻し搬送され石。

また前記キャリア昇降機構、ウェハ移動機構は、その駆
動アクチュエータが動力伝達手段として例えば磁気カッ
プリングを介して室外側に隔離配備されており、駆動ア
クチュエータ側から発生するじんあい、油等の異物がプ
ロセス装置の室内を汚染するおそれは全くない。

〔実施例〕

第１図ないし第５図は半導体ウェハプロセス装置に組み
込まれたこの発明の実施例によるウェハ搬送装置の構成
を示すものであり、まず第１図により装置全体の構成を
説明する０図において１はプロセス装置の本体容器、２
はロードロック室、３はプロセス反応室であり、ロード
ロック室２にはその前面に！ｓ４が、またロードロック
室２と反応室３との間には仕切扉５が設置されている。

なお図示されてないが各室２．３には排気系が接続され
ている。また６はロードロック室内に搬入されたウェハ
キャリアを示す、８亥ウエハキヤリア６はその内部に規
定枚数の半導体ウェハ７を水平姿勢に上下多段式に並べ
て収容する可搬ケースであり、前記した扉４を通じてロ
ードロック室２へ搬入、搬出される。

一方、ロードロック室２にはその底面側に前記ウェハキ
ャリア６を搭載して昇降移動操作するキャリア昇降機構
８が、また反応室３の後面側にはその先端に連結したウ
ェハ担持用のフォーク９を前記界５を通じてロードロッ
ク室２と反応室３との間で水平方向に移動操作するフォ
ーク移動機構１０が設置されている。なお５ａは室外に
設置した扉５の開閉操作用アクチュエータ、３ａは反応
室３の側方に開口したプラズマ流の流入口である。

次に上記したフォーク９．およびキャリア昇降機構８．
フォーク移動機構１０に付いての詳細構造を述べる。ま
ずフォーク９は第２図ないし第４図に示すように十字形
に成るフレーム９ａの先端３箇所に半導体ウェハ７の外
形に対応する爪９ｂを備え。

かつフレーム９ａの後端をフォーク移動装置の駆動軸に
連結した構造であり、半導体ウェハ７は前記爪９ｂの間
に嵌り込んでフレーム９ａ上の定位置に担持される。な
お図示は半導体ウェハ７を水平姿勢に担持している搬送
状態を示し、この状態からフォーク９を軸の回りで矢印
方向に回転操作することにより、半導体ウェハ７を担持
したままウェハの担持姿勢を水平から垂直に近い角度ま
で変えることができる。

また、前記フォーク９を移動操作するフォーク移動機構
１０は、その詳細構造を第５図に示すようにプロセス反
応室３の後壁を貫通して引出したフォーク駆動軸１１が
該駆動軸１１の移動経路に沿って反応室に結合した長尺
の非磁性気密容器１２に収容され、かつ該気密容器１２
の外側には駆動モータ１３゜ねじ送り機構１４を含む駆
動アクチュエータ１５が反応室内と隔離して配備されて
おり、さらに駆動軸１１と駆動アクチュエータ１５との
間が動力伝達手段としての磁気カップリング１６を介し
て磁気的に結合されている。該磁気カップリング１６は
駆動軸１１の軸端に連結した従動側の磁石１７と、気密
容器１２を隔ててその外周側に対向する駆動側の磁石１
８と、該磁石１８を保持した内ハウジング１９と、内ハ
ウジング１９を回転可能に保持した外ハウジング２０と
から成り、外ハウジング２０が駆動アクチュエータ１５
のねじ送り機構１４に結合されている。なお２１は駆動
側磁石１日を包囲する磁気シールド、２２は気密容器１
２内で駆動軸１１および磁石１７を可動式に支持したグ
リースレスの固定摺動形軸受である。また前記ハウジン
グ１９には駆動モータ２３．歯車機構２４から成る回転
駆動機構２５が連結されている。

かかる構成で駆動アクチュエータ１５の駆動モータ１３
で磁気カップリング１６の外ハウジング２０をねし送り
することにより、駆動側磁石１８．従動側磁石１７を介
して駆動軸１１とともにフォーク９が矢印入方向に水平
移動し、またこの過程で回転駆動機構２５を操作するこ
とにより内ハウジング１９が回転し、磁気カップリング
１６を介してフォーク９が駆動軸１１の回りで矢印Ｂ方
向に向きを変えるようになる。

これに対しキャリア昇降機構８は、ロードロック室２内
に搬入したウェハキャリア６を載置支持するよう室内に
配備したキャリア支持台２６と連結して該支持台を室内
で矢印Ｃ方向に昇降操作するものであり、その機構は前
記したフォーク移動機構と同様に室外に隔離して配備し
た駆動アクチュエータとキャリア支持台２６の駆動軸と
が磁気カップリングを介して結合されている。ここで第
５図に示したフォーク移動機構１０と異なる点は回転駆
動機構２５が無く、内ハウジング１９に相当する駆動側
磁石１８を支持した磁気カップリング１６のハウジング
が駆動アクチュエータ１５のねじ送り機構１４に連結さ
れた構造として成る。

次に上記構成による半導体ウェハプロセス工程でのウェ
ハ搬送動作に付いて説明する。まず指定枚数のウェハ７
を装填したウェハキャリア６をロードロック室２内に搬
入してキャリア支持台２６の上に載せる。ここで前面扉
４を閉じ、ロードロック室２．プロセス反応室３を排気
した後に仕切扉５を開放、さらにフォーク移動機構１０
を操作して反応室内に待機しているフォーク９をロード
ロック室２内に送り込み、ウェハ７の真下に停止させる
。次にキャリア昇降機構８を操作してウェハキャリア６
を僅かに下降移動させることにより、ウェハキャリア６
内に収容れているウェハ７がフォーク９にすくい上げら
れて水平姿勢のまま爪９ｂの間に嵌り込んでフォーク上
の定位置に担持される。

続いてフォーク移動機構１０の操作によりフォーク９と
ともにウェハ７を反応室３内に引き込んで所定位置で停
止させ、仕切扉５を閉じた後に反応室３内をさらに高真
空度に真空引きする。これによりプロセス工程の準備が
整う。

次に反応室内でウェハ７に対し減圧ＣＶＤ、プラズマＣ
ＶＤ、プラズマ流ＣＶＤ、ないしはエツチング等のウェ
ハプロセスが行われる。なお図示はプラズマ流ＣＶＤの
プロセスの場合を示し、プラズマ流入口３ａから紙面と
直角方向に供給されるプラズマ流に対向するよう、第５
図で述べた回転駆動機構２５の回転操作でウェハ７をフ
ォーク９とともに水平姿勢から略直角に近い角度に向き
を変え、この状態でウェハのプロセス処理を行う。

ここで所定のウェハプロセスが完了すると、回転駆動機
構２５によりウェハ７を垂直角度から再び水平姿勢に戻
し、さらにフォーク移動機構１０の操作により仕切扉５
を通してウェハ７を反応室内からウェハキャリア６まで
搬送したところでキャリア昇降機構８の操作でウェハキ
ャリア６を僅かに上昇させ、ウェハ７をフォーク９から
ウェハキャリア６へ受け渡し、続いてフォーク９をウェ
ハキャリア６より一旦後退させる。これにより１枚分の
プロセス工程、並びにその搬送が終了する。

次に別なウェハをプロセス処理するには、キャリア昇降
機構８によりウェハキャリア６を１ピッチ分だけ昇降操
作し、次に処理するウェハ７をフォーク９との受け渡し
位置へ移し替えた後に前記と同様な順序で受け渡し、搬
送操作を行う、以下同様な操作を繰り返し行ってウェハ
キャリア６に装填されている全ウェハに付いてプロセス
処理する。また全てのウェハののプロセス処理が完了す
れば、フォーク９を反応室内に後退させて仕切扉５を閉
じ、さらにロードロック室２内の雰囲気を不活性ガスで
ガス置換した後に室内を大気に戻し、かつ前面ｒＲ４を
開放してロードロック室２よリウエハキャリア６を搬出
し、１セット分のウェハプロセス処理が全て完了するこ
とになる。

また上記の説明で明らかなようにウェハ搬送過程では、
ウェハキャリア６とフォーク９との間でウェハ７がソフ
トハンドリング式に受け渡しされる。しかもウェハ７は
水平姿゛勢のままウェハキャリア６よりすくい上げてフ
ォーク９の上に担持されるので大口径のウェハも破損の
おそれ無しに取扱うことができる。またプロセス工程に
応じ、反応室内にて回転駆動機構２５でフォーク９を駆
動軸１１の回りでで回転操作することにより、フォーク
に担持したウェハ７を水平搬送姿勢から略垂直に近い角
度にまで向きを変えることが可能である。

さらにキャリア昇降機構８．フォーク移動機構１０に付
いてはその動力伝達経路の途中に磁気カップリング１６
を介装し、駆動アクチュエータ１５を気密容器の室内と
隔離して室外に配備したことにより、駆動アクチュエー
タ側で発生するじんあい、油等の異物がプロセス装置の
室内に侵入して汚染するおそれが全くなく室内の清浄維
持が図れる。

〔発明の効果〕

以上述べたようにこの発明によれば、ロードロック室内
に搬入されたウェハキャリアを室内より隔離して室外側
に配備したアクチュエータで昇降操作するキャリア昇降
ａ構と、先端に連結したウェハ担持用フォークを室内側
より隔離して室外側に配備したアクチュエータで反応室
とロードロック室との間で往復移動操作するフォーク移
動機構とを備え、前記キャリア昇降機構とフォーク移動
機構との共同操作によりウェハキャリアとフォークとの
間でのウェハの受け渡し、および反応室との間での搬送
を行うよう構成したことにより、簡易な搬送機構でウェ
ハキャリアとフォークとの間でのウェハ受け渡しをソフ
トハンドリング式に行い、ウェハを破損のおそれ無しに
安全に搬送できる。またプロセス工程に応じてフォーク
を駆動軸の回りで回転操作することによりウェハの姿勢
を水平搬送姿勢からプロセス処理に都合のよい垂直に近
い角度へ容易に変更することが可能である。

しかもキャリア昇降機構、フォーク移動機構の駆動アク
チュエータがプロセス装置の室外に隔翳して配備されい
るので、駆動アクチュエータ側に発生するじんあい、油
等の異物が室内側に侵入して汚染するおそれ無しにプロ
セス装置の室内清浄維持が図れる等、大口径、高集積度
のウェハのプロセス工程に充分対応し得る実用的価値の
高いウェハ搬送装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はウェハプロセス装置に組み込んだ本発明実施例
によるウェハ搬送装置全体の構成配置図、第２図ないし
第４図はそれぞれ第１図におけるフォークの平面図、側
面図、および部分拡大図、第５図は第１図におけるフォ
ーク移動機構の詳細構造を示す断面図である。各図にお
いて、１：半導体ウェハプロセス装置、２：ロードロッ
ク室、３：プロセス反応室、６：ウェハキャリア、７：
ウェハ、８：キャリア昇降機構、９：フォーク、１０；
フォーク移動機構、１１：駆動軸、１２：気密室、１５
：駆動アクチュエータ、１６：ｔｔｔ気カップリング、
２５：回転駆動機構。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）半導体ウェハプロセス装置のロードロック室内に搬
   入されたウェハキャリアとロードロック室に隣接するプ
   ロセス反応室との間でウェハキャリアよりウェハを１枚
   宛取出して搬送するウェハ搬送装置であって、ロードロ
   ック室内に搬入されたウェハキャリアを室内より隔離し
   て室外側に配備したアクチュエータで昇降操作するキャ
   リア昇降機構と、先端に連結したウェハ担持用フォーク
   を室内側より隔離して室外側に配備したアクチュエータ
   で反応室とロードロック室との間で往復移動操作するフ
   ォーク移動機構とを備え、前記キャリア昇降機構とフォ
   ーク移動機構との共同操作によりウェハキャリアとフォ
   ークとの間でのウェハの受け渡し、および反応室との間
   での搬送を行うことを特徴とする半導体ウェハプロセス
   装置のウェハ搬送装置。 ２）特許請求の範囲第１項記載のウェハ搬送装置におい
   て、キャリア昇降機構、フォーク移動機構が、室内外を
   隔離する気密容器を隔てて室外側に配備の駆動アクチュ
   エータと室内側の駆動軸との間に動力伝達手段として介
   装した磁気カップリングを装備していることを特徴とす
   る半導体ウェハプロセス装置のウェハ搬送装置。 ３）特許請求の範囲第２項記載のウェハ搬送装置におい
   て、フォーク移動手段のアクチュエータがフォークの向
   きを軸の回りで水平姿勢から略垂直姿勢に変える回転駆
   動機構を備えていることを特徴とする半導体ウェハプロ
   セス装置のウェハ搬送装置。 ４）特許請求の範囲第１項記載のウェハ搬送装置におい
   て、フォークがウェハをフォーク上の所定位置に担持す
   るウェハの外形に係合し合う爪を備えていることを特徴
   とする半導体ウェハプロセス装置のウェハ搬送装置。