JP2000243804A - 半導体ウェーハの移載方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来公知の搬送方法からの受渡し後からサセ
プタに載置するまでの間、ウェーハに接触することなく
移載できる半導体ウェーハの移載方法。 【解決手段】 サセプタの下方から気体を流しサセプタ
とウェーハ間の圧力をウェーハの自重を支持可能な圧力
にし、その後サセプタ下部から気体の注入をなくすか、
減少させることにより、サセプタとウェーハ間の圧力を
徐々に下降し、ウェーハをサセプタに収納するができ、
ウェーハとサセプタは所定の位置関係を維持したまま、
成膜や熱処理を実施できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】この発明は、CVD装置や熱処
理装置に代表される半導体製造装置のサセプタやトレイ
等のウェーハ載置台に移載する際に好適なウェーハの表
面性状を維持するウェーハの移載方法に関し、例えば半
導体ウェーハをウェーハカセットからCVD装置等のサセ
プタヘ移載して保持するとき、受渡し後からサセプタに
載置するまでの間、ウェーハに接触することなく移載
し、接触跡や傷を残すことのない半導体ウェーハの移載
方法と装置に関する。

【0002】

【従来の技術】半導体ウェーハを製造するには種々工程
が施され、例えば薄膜を形成するためにCVD装置、所定
温度でのアニールを施すために熱処理装置等の半導体製
造装置が用いられている。

【0003】例えば、半導体ウェーハに所要の薄膜を成膜す
るCVD装置では、搬送のために多数枚を収納したウェー
ハカセットから、トレイあるいはベルトなどの処理用サ
セプタに半導体ウェーハを移替えて、このウェーハを載
置したサセプタを所定の処理室へ移動させる。

【0004】搬送用のキャリアからサセプタなどのウェーハ
載置具へ、ウェーハを移載するには種々の方法があり、
例えば、真空吸着するパッドを用いたり、ウェーハ外周
部をガイドするプレートや棒状の昇降ピンを組み合わせ
て用い、被処理ウェーハは所定の搬送支持する側の表面
にこれら部材を接触させた保持方法でサセプタに移替え
ている。

【0005】図4Aに示すごとく、外周部の所要位置に接触し
て支持するプレート状のウェーハハンドリング装置20に
より水平に配置された円板状のサセプタ21上方に運ばれ
た半導体ウェーハ1は、サセプタ21の所要位置に穿孔さ
れた貫通孔22を通して上方へ突出している複数のピン23
の上端面にて支持され、その後前記ウェーハハンドリン
グ装置20が下降後に水平に移動して退去し、次にサセプ
タ21を支持していた昇降器24が下降すると、半導体ウェ
ーハ1がサセプタ21の浅い凹部内に収納載置される。

【0006】真空吸着パッドを用いる場合、ウェーハ載置具
への移載の際にパッドがウェーハ表面に接触した部分
は、傷が発生したり、パッドからの付着物質が残留する
など、清浄なウェーハを製造することが困難となる。ま
た同様に、ウェーハ外周部をガイドするプレートを用い
た場合、ウェーハ表面とプレートが接触する面積は可能
な限り最小限に設計するが、半導体ウェーハ表面との接
触はなくならない。

【0007】また、半導体ウェーハをサセプタに移し替える
際には、サセプタ表面から突出した突起上に半導体ウェ
ーハを載置するか、前述の昇降ピンを用いて平坦面を有
するサセプタに移替えるが、突起やピンの上端面にて半
導体ウェーハを支持するため、ウェーハの接触部にキズ
が発生することがあり、清浄な表面状態を維持した半導
体ウェーハの製造は困難となる。

【0008】

【発明が解決しようとする課題】半導体ウェーハは、ウ
ェーハ載置具への移載の際に真空吸引パッド、プレー
ト、昇降ピンでウェーハの所要の搬送支持する面に当接
するため、同部に接触キズの発生や付着物質が転写する
問題がある。

【0009】半導体ウェーハ表面のかかるキズの存在は、そ
の後のデバイス回路形成時に不良素子の原因となった
り、付着した不純物質は加熱領域に到達した半導体ウェ
ーハを汚染させるなどの問題を生じる。

【0010】一方、従来のウェーハの搬送方法として、所要
の工程間、例えばキャリアから処理工程を経て再度キャ
リアに収納する場合、この間不活性ガスにてウェーハを
浮上保持し搬送する方法が種々提案(特開昭55-7106、特
開昭145927、特開昭63-74816、特開昭59-195838等)され
ている。

【0011】上記のエアーベアリング搬送は、ウェーハと非
接触の搬送が可能であるが、前記のCVD装置や熱処理装
置において、被処理ウェーハを所要位置に静置させるこ
とが困難である。

【0012】さらに、エピタキシャル成長装置において、ベ
ルヌーイ方式で非接触によるウェーハの移載が行われて
いるが、ベルヌーイ方式のアームにてサセプタ直上まで
の移送後にその保持を解除し、ウェーハを自然落下させ
ることにより移載を完了しており、サセプタの所定位置
に安定的に着座させるように制御することはできない。

【0013】この発明は、従来の移載方法による半導体ウェ
ーハの表面に接触キズの発生や付着物質が転写する問題
を解消でき、従来公知の搬送方法からの受渡し後からサ
セプタに載置するまでの間、ウェーハに接触することな
く移載できる半導体ウェーハの移載方法と装置の提供を
目的としている。

【0014】

【課題を解決するための手段】発明者は、従来公知の搬
送方法からの受渡し後からサセプタに載置するまでの
間、ウェーハに接触することなく移載できる半導体ウェ
ーハの移載方法を目的に種々検討した結果、サセプタの
下方から気体を流しサセプタとウェーハ間の圧力をウェ
ーハの自重を支持可能な圧力にし、その後サセプタ下部
から気体の注入をなくすか、減少させることにより、サ
セプタとウェーハ間の圧力を徐々に低下し、ウェーハを
サセプタに収納するができ、ウェーハとサセプタは所定
の位置関係を維持したまま、成膜や熱処理を実施できる
ことを知見し、この発明を完成した。

【0015】また、発明者は、上記のウェーハの移載方法に
おいて、サセプタにウェーハを載置するための凹部とし
て形成したザグリ部の周端部の形状をザグリ部中心側か
ら上昇する傾斜面とした構成を採用することにより、同
部でウェーハの裏面エッジ部と接触支持することがで
き、この発明による移載が円滑であり、サセプタ上での
ウェーハの滑りを防止し、サセプタ表面に異常突起等が
ないためスリップや汚染等を低減できることを知見し
た。

【0016】さらに、発明者は、この発明のウェーハの移載
方法において、気密容器とその蓋となるサセプタとで本
体を構成し、該容器内にサセプタを昇降可能にする昇降
手段を配置し、容器内に流量及び/又は圧力を可変に供
給された不活性ガスなどの気体をサセプタに設けた孔よ
りサセプタ上面に噴射可能にし、サセプタ上面外周部に
載置するガイド筒内に充満する前記気体にて半導体ウェ
ーハをガイド筒内に浮上可能にした移載装置を提案す
る。

【0017】

【発明の実施の形態】この発明をウェーハカセットから
サセプタに半導体ウェーハを移し替える例をもとに説明
する。図1に示す半導体ウェーハの移載装置は、サセプ
タ2を蓋とした気密容器7とその容器内底部に複数のピン
9を立設したアームを昇降可能にした昇降器10が配置さ
れた構成からなり、気密容器7の開口部にサセプタ2を載
置した容器7内には図示しない供給管にてN₂ガスなどの
不活性ガスが供給される。

【0018】サセプタ2は、凹部として形成したザグリ部の
周端部を傾斜面となしてあり、同部でウェーハの裏面外
周部と接触して支持するもので、またザグリ部の所要位
置に貫通孔8が設けてあり、気密容器7内に供給されるN₂
ガスが貫通孔8より噴出するよう構成されている。ま
た、サセプタ2の外周部には所要内径、高さからなるガ
イド筒6が載置されている。

【0019】上記構成からなる半導体ウェーハの移載装置に
おいて、ウェーハの上面から裏面外周部と接触する爪部
をウェーハ径方向に移動可能にしたウェーハハンドリン
グ装置4にて、保持されウェーハカセットから取り出さ
れたウェーハ1は、図1Aに示すごとく移載装置上方まで
運ばれ、ガイド筒6上端で解放される。

【0020】図1Bに示すごとくガイド筒6上端でウェーハ1が
解放される際に、気密容器7内に供給されるN₂ガスが貫
通孔8より噴出し、解放されたウェーハ1はガイド筒6内
の上端部で浮上した状態となるよう、N₂ガスの噴射量、
圧力が制御されている。また、ガイド筒6内径部はウェ
ーハ1と相似形でウェーハ1外径より所定長さだけ大径と
なっている。

【0021】次に、気密容器7内に供給されるN₂ガスを停止
するか、減少させることにより、サセプタ2を貫通して
流れる気体流がなくなり、図2Aに示すごとく浮上してい
たウェーハ1は下降してサセプタ2のザグリ部内に入り、
ザグリ部の周端部の傾斜面に裏面外周部を接触させて水
平に載置される。

【0022】その後、ウェーハハンドリング装置4が退去
し、かつガイド筒6が例えば図示しない支持具とシリン
ダやねじなどの駆動源によってサセプタ2の昇降範囲を
超えて上昇退去すると、図2Bに示すごとく移載装置内の
昇降器10がアームを上昇させてピン9の上端面でサセプ
タ2を上昇させることができ、サセプタ2の下側に侵入し
てきたサセプタハンドリング装置5に移載して、CVD装置
に設置してあるマザーサセプタへと搬送することができ
る。

【0023】CVD装置において、サセプタハンドリング装置5
に移載されてマザーサセプタ3上方に運ばれたサセプタ2
は下降して、図3Aに示すごとくマザーサセプタ3の所要
位置に穿孔された貫通孔22を通して上方へ突出している
複数のピン23の上端面にて支持され、その後前記サセプ
タハンドリング装置5が下降後に水平に移動して退去
し、次にサセプタ2を支持していたピン23の昇降器24が
下降すると、サセプタ2がマザーサセプタ3の凹部内に収
納載置され、その後所定の成膜が行われる。

【0024】上記のCVD装置での成膜後のウェーハの取出方
法は、ベルヌーイ方式など種々の方法を採用することが
でき、また上述手順を逆に行う方法も採用でき、成膜後
に昇降器24の作動にてサセプタ2を上昇させ、サセプタ
ハンドリング装置5が再度移動してサセプタ2下方に侵入
し、次いでサセプタ2を下降させてサセプタハンドリン
グ装置5に移して移動させる。

【0025】サセプタ2を載せたサセプタハンドリング装置5
は、図2Bの移載装置内のアームを上昇させた昇降器10の
直上まで移動し、さらに下降することによって該アーム
のピン9上にサセプタ2を移載し、さらに当該ピン9を下
降させて気密容器7上端にサセプタ2を載せ、このサセプ
タ2の外周部に再度ガイド筒6を設置する。

【0026】次いで、気密容器7内にN₂ガスを所定量供給し
続けて所定圧力となしてウェーハ1をガイド筒6内を上昇
させ、ウェーハ1がガイド筒6上端まで達した際に、ウェ
ーハハンドリング装置4を移動させて、ウェーハ1の裏面
外周部と接触する爪部にてこれを保持させて、ウェーハ
カセットへと移替えることができる。

【0027】この発明において、ウェーハ支持用気体にはN₂
ガスなどの不活性ガスを適宜利用できるが、前記の移載
装置を設置する環境、装置自体、使用する気体にパーテ
ィクルが存在しないクリーンな状態が望ましい。

【0028】ウェーハ支持用気体の流量は、支持するウェー
ハ自重、サセプタ自量、サセプタに設ける貫通孔の内径
や数、ガイド筒内径とウェーハ外径との差など、気体の
気密容器への供給からガイド筒内面とウェーハとの隙間
から噴出するまでの流路などを考慮して適宜選定する必
要がある。また、ウェーハを浮上させた後ガイド筒内を
降下させるためには、気密容器内への気体供給を停止す
るか、流量減少させるなどの制御を行うことが必要であ
る。

【0029】また、この発明において、上記の例のごとく半
導体ウェーハをウェーハカセットからCVD装置等のサセ
プタヘ移載して保持するまでの搬送手段には、公知のい
ずれの搬送手段を利用することも可能であるが、例えば
実施例に示すハンドリング装置のごとくウェーハの主面
に接触しないエッジ部を保持する搬送手段が好ましい。

【0030】さらに、例えば所定の負圧になるように真空引
き又は吹きつけを行う所要径からなるパッドを用いたベ
ルヌーイ方式により、半導体ウェーハの所要主面に非接
触でこれを吸引保持する手段を採用して、ウェーハカセ
ットから処理装置のサセプタヘ移送することもできる。

【0031】この発明による半導体ウェーハの移載装置にお
いて、気密容器とその蓋となるサセプタなどウェーハ載
置具の昇降手段には、先に述べた構成と同等機能を有す
るものであれはいずれの構成も採用できるが、前記のご
とくパーティクルが存在しないクリーンな環境とするた
めに、前述の構成のごとく簡単で部品の少ないものが望
ましい。

【0032】この発明において、ウェーハ載置具は、適用さ
れる半導体ウェーハの処理装置に応じてサセプタ、プレ
ート、ベルトなどの種々の構成が採用でき、前述の気密
容器との組合せも容易に可能で、例えばベルト自体を図
1のサセプタと同様構成にすることも、ベルトに図1のサ
セプタを載置する方法も採用できる。

【0033】上記のウェーハ載置具のサセプタなどには、例
えば、実施例のSiC材の他、石英、カーボン、単結晶又
は多結晶シリコンなどの材質が適宜選定できる。

【0034】また、ウェーハ載置具における半導体ウェーハ
の支持は、載置具に凹部として形成したザグリ部の周端
部を傾斜面となし、同部でウェーハの裏面外周部と接触
支持する構成が望ましく、例えばザグリ部の周端部の傾
斜角は10度〜80度の間、ウェーハとザグリ部底面との間
隔は1〜10mm、ウェーハの表面は当該サセプタの最上面
と同じ高さかそれ以上になるように使用するウェーハの
サイズや処理条件等により、形状寸法などを適宜選定
し、また、ザグリ部の周端部の形状が逆円錐の所要横断
面における外周形状と相似形であるほか、あるいは、逆
多角錘の所要横断面における外周形状と相似形とするこ
ともできる。

【0035】

【実施例】前述の図1、図2に示す移載装置を作製し、特
にサセプタには図5に示すようにSiC材からなる円板に対
象ウェーハ直径より大径のザグリ部を設け、そのザグリ
部内に想定した大小2つの異なる直径の円周上に同一半
径方向に均等配置した複数の貫通孔を設けた。

【0036】上記のサセプタを用いて気密容器の上面開口部
に載置し、さらにその外周部上にガイド筒を載置して、
図1、図2に示すウェーハの移載方法を実施したところ、
移載に際してガイド筒の内周壁に当接するウェーハは皆
無であった。

【0037】

【発明の効果】この発明による半導体ウェーハの移載方
法は、従来のごとく半導体ウェーハの主面と搬送治具と
接触することなく、半導体ウェーハをCVD装置やアニー
ル装置のサセプタに搬送でき、これにより半導体ウェー
ハの主面には、搬送治具の接触キズと搬送治具から転写
される不純物の付着がなく、極めて良好な前記処理が実
施できる。

【0038】また、この発明による半導体ウェーハの移載装
置は、ウェーハの裏面エッジ部と接触支持することがで
き、この発明による移載が円滑であり、サセプタ上での
ウェーハの滑りを防止し、サセプタ表面に異常突起等が
ないためスリップや汚染等を低減できる清浄な半導体ウ
ェーハの製造に最適である。

【図面の簡単な説明】

【図1】ウェーハカセットから半導体ウェーハをサセプ
タ上に移載するこの発明の工程を示す図であり、Aは半
導体ウェーハをサセプタ上に搬送してきた工程を示す図
であり、Bは半導体ウェーハを気体流で支持している工
程を示す図である。

【図2】Aは半導体ウェーハをサセプタで保持した状態を
示す図であり、Bは半導体ウェーハ載置したサセプタを
搬送する工程を示す図である。

【図3】Aは半導体ウェーハとサセプタをマザーサセプタ
に移し替える工程を示す図であり、Bは半導体ウェーハ
とサセプタをマザーサセプタで保持した工程を示す図で
ある。

【図4】Aは従来のプレート式ウェーハハンドリング装置
で半導体ウェーハをサセプタの上に搬送した工程を示す
図であり、Bは半導体ウェーハがサセプタを貫通したピ
ンで支持され、ウェーハハンドリング装置が退去してい
る工程を示す図であり、Cは従来の方法で、半導体ウェ
ーハをサセプタに保持した図である。

【図5】A,Bはこの発明による半導体ウェーハを外周部で
保持するサセプタを示す図である。

【符号の説明】

1 半導体ウェーハ 2,21 サセプタ 3 マザーサセプタ 4,20 ウェーハハンドリング装置 5 サセプタハンドリング装置 6 ガイド筒 7 気密容器 8,22 孔 9,23 ピン 10,24 昇降器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 半導体ウェーハの処理ため、ウェーハ載
   置具へウェーハを移載するに際し、該載置具の直上まで
   搬送する搬送手段から離れたウェーハを載置台から噴射
   する支持用気体で保持するとともに、噴射量又は圧力を
   低減して載置具上に降下させて載置する半導体ウェーハ
   の移載方法。
2. 【請求項2】 気密容器とその蓋となるサセプタとで本
   体を構成し、該容器内にサセプタを昇降可能にする昇降
   手段を配置し、容器内に流量及び/又は圧力を可変に供
   給された支持用気体をサセプタに設けた孔よりサセプタ
   上面に噴射可能にし、サセプタ上面外周部に載置するガ
   イド筒内に充満する支持用気体にて半導体ウェーハをガ
   イド筒内に浮上可能にした請求項1の移載装置。