JP2001035896A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板処理の歩留まり向上に寄与できるととも
に、多大なコストがかかるクリーン環境設備の利用効率
を高める。 【構成】 ウェハ１をサセプタ２に間接的に載置するサ
ブサセプタ３を用意する。サブサセプタ移送手段５はサ
ブサセプタ３を支持するロボットハンド５ｃを有し、ロ
ボットハンド５ｃでサブサセプタ３を支持して、サセプ
タ２とサセプタ外のウェハ移し換え位置Ｄとの間でサブ
サセプタ３の移送を行う。ウェハ移し換え位置Ｄにはサ
ブサセプタ３を支持するサブサセプタステージ６が設け
られる。サブサセプタ３がサブサセプタ移送手段５でサ
ブサセプタステージ６に移送されたとき、サブサセプタ
ステージ６に設けた突上げピンによりサブサセプタ３か
らウェハ１を突き上げて浮上させる。ウェハ移送手段７
は浮上したウェハ１を取り扱い、サブサセプタステージ
６とカセット４との間でウェハの移し換え操作をする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板処理装置、特に
サセプタとサセプタ外の基板移し換え位置との間での基
板の移送を自動化するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板、例えば半導体ウェハに成膜等の処
理を行う基板処理技術においては、半導体ウェハをサセ
プタと呼ばれる処理ステージに載せて処理を行う。この
ため、上記基板処理では、カセットに収納されている半
導体ウェハを処理のためにサセプタに移し換える操作
と、サセプタ上の処理済みウェハをカセットに移し換え
る操作とが行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た技術では、サセプタとカセットとの間で半導体ウェハ
を移し換える操作はロボット等による自動化が難しく、
このため従来は、図２に示すように、半導体ウェハ１を
カセット４とサセプタ２間で移し換える操作をオペレー
タ１０の手作業に依存していた。

【０００４】しかし、上述した移し換え操作は非常に高
度なクリーン環境（無塵環境）下で行う必要があり、こ
の操作にオペレータ１０が介在すると、そのオペレータ
の介在による発塵が基板処理の歩留まりを低下させる原
因となる。また、オペレータが作業するためには一定以
上の作業スペースが必要となるが、このことは、莫大な
設備コストがかかるクリーン環境設備の利用効率を考慮
した場合、非常に不経済なことである。

【０００５】本発明の課題は、上述した従来の基板処理
技術では、歩留まり向上を妨げる阻害要因となり、設備
利用の効率が悪いという問題を解消して、基板処理の歩
留まり向上に寄与できるとともに、多大なコストがかか
るクリーン環境設備の利用効率を高めることが可能な基
板処理装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の手段は、サセプタ
と基板との間に介在して、上記基板を上記サセプタに間
接的に載置するサブサセプタを備え、上記サブサセプタ
は、その外周に上記サブサセプタを周方向に位置決めす
る位置決め用被係止部を有し、上記サブサセプタを支持
するロボットハンドを有し、上記ロボットハンドで上記
サブサセプタを支持して、上記サセプタと上記サセプタ
外の基板移し換え位置との間で上記サブサセプタの移送
を行うサブサセプタ移送手段と、上記基板移し換え位置
に設けられ、上記サセプタ移送手段で上記基板移し換え
位置に移送されたとき、上記サブサセプタの位置決め用
被係止部と係止して上記サブサセプタを位置決めする位
置決め用係止部とを備えたことを特徴とする基板処理装
置である。

【０００７】サブサセプタの外周には位置決め用被係止
部の他に、ロボットハンドがサブサセプタを容易に支持
できるようにロボットハンド把持用の被把持部を設ける
ことが好ましい。この点は次の第２の手段でも同様であ
る。

【０００８】基板を処理するためにサセプタ外の基板移
し換え位置からサセプタに基板を移し換えるとき、予め
サブサセプタ上に基板を載置しておく。サセプタ移送手
段を駆動し、ロボットハンドで基板の載置されたサブサ
セプタを支持する。支持したサブサセプタを基板移し換
え位置からサセプタ上に移送し、サブサセプタを介して
基板を間接的にサセプタ上に載置する。

【０００９】サセプタ上の処理済み基板をサセプタ外の
基板移し換え位置に移し換えるとき、サセプタ移送手段
を駆動し、処理基板の載置されたサブサセプタをロボッ
トハンドで支持する。支持したサブサセプタをサセプタ
から基板移し換え位置上に移送したとき、基板移し換え
位置に設けた位置決め用係止部がサブサセプタの位置決
め用被係止部と係止してサブサセプタを周方向に位置決
めする。

【００１０】このように基板の移し換え操作はサセプタ
移送手段を使って自動的に行い、オペレータが介在しな
いので、オペレータの介在による発塵がなくなる。ま
た、オペレータが作業するための作業スペースも不要と
なる。その結果、基板処理の歩留まり向上に寄与できる
とともに、多大なコストがかかるクリーン環境設備の利
用効率を高める、という課題が達成される。特に、基板
移し換え位置で位置決め用係止部にサブサセプタを係止
するだけでサブサセプタの位置決めが容易に行えるとい
う利点もある。

【００１１】第２の手段は、サセプタと基板との間に介
在して、上記基板を上記サセプタに間接的に載置するサ
ブサセプタを備え、上記サブサセプタは基板突上げ用の
貫通孔を有し、上記サブサセプタを支持するロボットハ
ンドを有し、上記ロボットハンドで上記サブサセプタを
支持して、上記サセプタと上記サセプタ外の基板移し換
え位置との間で上記サブサセプタの移送を行うサブサセ
プタ移送手段と、上記基板移し換え位置に設けられ、上
記サセプタ移送手段で上記基板移し換え位置に移送され
たとき、上記サブサセプタに設けた基板突上げ用の貫通
孔から挿入されて上記サブサセプタから基板を突き上げ
て浮上させる突上げピンとを備えたことを特徴とする基
板処理装置である。

【００１２】基板を処理するためにサセプタ外の基板移
し換え位置からサセプタに基板を移し換えるとき、予め
サブサセプタ上に基板を載置しておく。サセプタ移送手
段を駆動し、ロボットハンドで基板の載置されたサブサ
セプタを支持する。支持したサブサセプタを基板移し換
え位置からサセプタ上に移送し、サブサセプタを介して
基板を間接的にサセプタ上に載置する。

【００１３】サセプタ上の処理済み基板をサセプタ外の
基板移し換え位置に移し換えるとき、サセプタ移送手段
を駆動し、処理基板の載置されたサブサセプタをロボッ
トハンドで支持する。支持したサブサセプタをサセプタ
から基板移し換え位置上に移送したとき、基板移し換え
位置に設けた基板突上げピンがサブサセプタの基板突上
げ用の貫通孔を通って基板を突き上げ、サブサセプタか
ら基板を浮上させる。

【００１４】このように基板の移し換え操作はサセプタ
移送手段を使って自動的に行い、オペレータが介在しな
いので、オペレータの介在による発塵がなくなる。ま
た、オペレータが作業するための作業スペースも不要と
なる。その結果、基板処理の歩留まり向上に寄与できる
とともに、多大なコストがかかるクリーン環境設備の利
用効率を高める、という課題が達成される。特に、基板
が浮上するので、次工程で不要となるサブサセプタを残
して基板のみを移送することが容易になるという利点も
ある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面を参照しながら説明する。なお、図１において、図
２と同一符号は同一あるいは相当部分を示すものとす
る。

【００１６】図１は本発明による基板処理装置の一実施
形態を示す全体概略図であって、１は半導体ウェハ、２
はサセプタ（主サセプタ）、３はサブサセプタ、４はウ
ェハ収納カセット、５はサブサセプタ移送手段、６はサ
ブサセプタステージ、７はウェハ移送手段である。ここ
で、サブサセプタ３は半導体ウェハ１を載置した状態で
主サセプタ２に載置されるように形成されている。

【００１７】主サセプタ２には、サブサセプタ３を載置
させるための嵌合受け部２１が設けられている。この嵌
合受け部２１にサブサセプタ３が収容されることで、サ
ブサセプタ３が主サセプタ２に安定に載置されるように
なっている。半導体ウェハ１は、サブサセプタ３に載置
されたまま主サセプタ２上に間接的に載置されて成膜等
の処理にかけられる。

【００１８】サブサセプタ移送手段５は水平多関節ロボ
ットにより構成される。２本の水平アーム５ａ、５ｂ、
及び水平アーム５ｂの先端に取り付けられた３本のロボ
ットハンド５ｃ等を備える。３本のロボットハンド５ｃ
によりサブサセプタ３を支持して、主サセプタ２とサブ
サセプタステージ６との間で、半導体ウェハ１が載置さ
れたサブサセプタ３の移送を行う。

【００１９】サブサセプタステージ６は、主サセプタ２
の外であって、主サセプタ２とカセット４の中間のウェ
ハ移し換え位置Ｄに設置されている。ウェハ移送手段７
は水平移動アームとツィーザを有するウェハ搬送ロボッ
トであって、上記サブサセプタステージ６に移送された
サブサセプタ３と上記カセット４との間で、半導体ウェ
ハの移送を行う。

【００２０】図３は、主サセプタ２にサブサセプタ３を
載置した状態を示す。サブサセプタ３はウェハ１を載置
する側の面が凹面に形成されて、ウェハ１を線接触支持
している。サブサセプタ３が載置される嵌合受け部２１
は、サブサセプタ３のウェハ載置面ないしは載置線が主
サセプタ２の上面に対して同一面ないしは同一線となる
ように形成されている。これにより、サブサセプタ３に
載置された半導体ウェハ１を、あたかも主サセプタ２の
上に直接載置したのと同じ位置条件で成膜等の処理にか
けることができる。

【００２１】さらに、上記嵌合受け部２１は、サブサセ
プタ３の外側面と嵌合受け部２１の内側面との間に所定
の間隙が生じるように形成されている。これにより、そ
の間隙からロボットハンド５ｃの把持爪（後述する）を
差し入れて、サブサセプタ３の装着および取り出しを簡
単かつ確実に行うことができるようになっている。

【００２２】図４は、サブサセプタ３の構成例を上面図
（図４（ａ））、側面図（図４（ｂ））、部分拡大図
（図４（ｃ）、（ｄ））によって示す。

【００２３】図４（ａ）、（ｂ）に示すように、サブサ
セプタ３は、円形底部３１と環状縁部３２を有する薄皿
状に形成され、その外側面には被把持部としての凹状の
把持用係止部３３と、位置決め用被係止部としての位置
決め溝部３４とが形成されている。把持用係止部３３
は、図４（ｃ）のＡ部拡大図で示すように、外側面の下
半分にて半円形に切り込んだすくい上げ用ザグリによっ
て形成されている。このザグリすなわち半円形の係止部
３３は等角間隔で複数箇所（３箇所）設けられ、これに
ロボットハンド５ｃの把持爪を引っかけることによって
サブサセプタ３の把持および移送が行えるようになって
いる。

【００２４】位置決め溝部３４は、図４（ｄ）のＢ部拡
大図で示すように、外側面を上下に抜ける垂直溝によっ
て形成される。この位置決め溝部３４は、後述する位置
決めピンと共にサブサセプタ３の周方向の位置決め機構
をなす。さらに、図４（ａ）に示すように、サブサセプ
タ３の底部には小さな貫通孔３５が等角間隔で複数箇所
（３箇所）設けられているが、この貫通孔３５はウェハ
突き上げ孔であって、後述するウェハ突き上げピンと共
にウェハ突き上げ機構をなす。

【００２５】図５は、サブサセプタステージ６の構成例
を上面図（図５（ａ））、側面図（図５（ｂ））、部分
拡大図（図５（ｃ））によって示す。

【００２６】図５（ａ）、（ｂ）に示すように、サブサ
セプタステージ６は水平に設置された円盤状基台６１を
用いて構成されている。図５（ｂ）に示すように、その
基台６１の上面部には細い石英のウェハ突き上げピン６
２が等角間隔で複数本（３本）垂直に立設されている。
このウェハ突き上げピン６２は、上記サブサセプタ３の
貫通孔３５に対応して設けられ、貫通孔３５と共にウェ
ハ突き上げ機構をなすものであって、その貫通孔３５を
通してサブサセプタ３上のウェハ１を突き上げてサブサ
セプタ３から浮上させる。

【００２７】これとともに、その基台６１の周囲には複
数（３個）のセンター合わせ用テーパガイド６３が等角
間隔で配置されている。このテーパガイド６３は、図５
（ｃ）のＣ部拡大図で示すように、それぞれが基台６１
の中心方向に対してやや上方へ向くテーパ面を有するこ
とにより、サブサセプタ３と基台６１間の中心位置決め
を行う。

【００２８】さらに、各テーパガイド６３の内側面には
それぞれ、図５（ｃ）のＣ部拡大図で示すように、サブ
サセプタ３の位置決め溝部３４を定位置に案内するテー
パ状の位置決めピン６４が設けられている。この位置決
めピン６４は、上記位置決め溝部３４と共に、サブサセ
プタ３の回転方向の位置決め機構をなす。この位置決め
により、上記突き上げピン６２と上記貫通孔３５との間
の位置合わせが行われる。

【００２９】図６は、サブサセプタ３をサブサセプタス
テージ６に移送するときの状態を段階別に示す。

【００３０】図６（ａ）に示すように、３つのロボット
ハンド５ｃは等角間隔で３方向に水平に延びており、中
央連結部５ｅを中心に回動自在に設けられ、この回動に
より各ロボットハンド５ｃに垂設された把持爪５ｄが取
付部を中心に旋回するようになっている。

【００３１】処理済みの半導体ウェハ１を載置した状態
のサブサセプタ３を主サセプタ２から移送するために、
水平多関節ロボットによるサブサセプタ移送手段５によ
ってサブサセプタ３を支持する。サブサセプタ３を支持
するために、サブサセプタ移送手段５の水平アーム５
ａ、５ｂを降下して、サブサセプタ３の外側面と主サセ
プタ２の嵌合受け部２１の内側面との間に形成された間
隙からロボットハンド５ｃの把持爪５ｄを差し入れる。
差し入れ後、３本のロボットハンド５ｃを同一方向に一
斉に回動して３本の把持爪５ｄを旋回させて、サブサセ
プタ３の各半円形把持用係止部３３内に各把持爪５ｄを
侵入させて停止する。水平アーム５ａ、５ｂを上昇し
て、把持爪５ｄを係止部３３に引っ掛けてサブサセプタ
３をすくい上げる。このようにして処理済み半導体ウェ
ハ１を載置した状態のサブサセプタ３をサブサセプタ移
送手段５によって支持してサブサセプタステージ６の設
置してあるウェハ移し換え位置Ｄに移送する。

【００３２】図６（ｂ）に示すように、サブサセプタ３
がサブサセプタステージ６上に載置されるとき、サブサ
セプタステージ６側の突き上げピン６２の先端がサブサ
セプタ３の貫通孔３５を抜けてウェハ１を突き上げる。
このようにして突き上げられた半導体ウェハ１は、ウェ
ハ移送手段７によって簡単かつ確実に捕捉することがで
きる。これにより、サブサセプタ３とカセット４間での
ウェハ１の移し換え操作を円滑に行わせることができ
る。

【００３３】上述した実施の形態は、半導体ウェハが処
理のために載置されるサセプタと、半導体ウェハが収納
されるカセットとの間で、半導体ウェハの移し換えを行
う基板処理装置であって、半導体ウェハを載置した状態
で上記サセプタに載置されるサブサセプタと、上記サセ
プタと上記サセプタ外のウェハ移し換え位置Ｄとの間で
上記サブサセプタの移送を行うサブサセプタ移送手段
と、上記移し換え位置Ｄに移送されたサブサセプタと上
記カセットとの間で半導体ウェハの移送を行うウェハ移
送手段とを備えたものであり、これにより、サセプタと
カセット間での半導体ウェハの移し換え操作を容易に自
動化することができるとともに、次のような効果が得ら
れる。

【００３４】すなわち、オペレータの介在による発塵の
問題を解消して基板処理の歩留まりを向上させること
と、オペレータの作業空間を確保する必要がなくなって
クリーン環境設備の利用効率を高めることができる。こ
の結果、基板処理の歩留まり向上に寄与できるととも
に、多大なコストがかかるクリーン環境設備の利用効率
を高めるという課題を達成することができる。

【００３５】またサブサセプタの外側面に凹状の把持用
係止部を設けたことにより、ロボットハンドなどによる
サブサセプタの把持を簡単かつ確実にすることができる
ため、サセプタとウェハ移し換え位置Ｄとの間でのサブ
サセプタの移送操作を一層円滑に行わせることができ
る。

【００３６】またウェハ移し換え位置Ｄにウェハ突き上
げピンを設けるとともに、この突き上げピンが貫通する
孔をサブサセプタに設け、さらに上記移し換え位置Ｄに
てサブサセプタを回転方向で位置決めする位置決め機構
を設けて、サブサセプタ上のウェハを上記移し換え位置
Ｄにてサブサセプタから浮上させるようにしたことによ
り、サブサセプタ３とカセット４間でのウェハ１の移し
換え操作をさらに円滑に行わせることができる。

【００３７】またサセプタにサブサセプタを載置させる
ための嵌合受け部を設けるとともに、サブサセプタのウ
ェハ載置面がサセプタの上面に対してほぼ同一面となる
ように上記嵌合受け部を形成したことにより、サブサセ
プタに載置された半導体ウェハ１を、あたかもサセプタ
の上に直接載置したのと同じ位置条件で成膜等の処理に
かけることができる。

【００３８】さらにサブサセプタに形成した把持用係止
部を半円形とし、この半円形把持用係止部にロボットハ
ンドの把持爪を旋回して挿入するようにしたので、サブ
サセプタの外側面と主サセプタの嵌合受け部の内側面と
の間に形成する間隙を小さくでき、装置の大型化を有効
に阻止できる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、サブサセプタを導入し
て、基板をサブサセプタ単位で移送できるようにしたの
で、基板処理の歩留まり向上に寄与できるとともに、多
大なコストがかかるクリーン環境設備の利用効率を高め
る、という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による基板処理装置の一実施形態を示す
全体概略図である。

【図２】従来の基板処理装置の概要を示す全体概略図で
ある。

【図３】サセプタにサブサセプタを載置した状態を示す
断面図である。

【図４】サブサセプタの構成例を上面図、側面図、部分
拡大図により示す図である。

【図５】サブサセプタステージ６の構成例を上面図、側
面図、部分拡大図により示す図である。

【図６】サブサセプタをサブサセプタステージに移送し
たときの状態を段階別に示す断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウェハ ２ サセプタ（主サセプタ） ２１ 嵌合受け部 ３ サブサセプタ ３３ 把持用係止部 ３４ 位置決め溝部 ３５ ウェハ突き上げ用貫通孔 ５ サブサセプタ移送手段 ６ サブサセプタステージ ６２ ウェハ突き上げピン ６４ 位置決めピン Ｄ ウェハ移し換え位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井ノ口 泰啓 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 高見 哲 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 三部 誠 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 DA13 FA01 FA12 FA15 GA43 GA45 HA33

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サセプタと基板との間に介在して、上記基
   板を上記サセプタに間接的に載置するサブサセプタを備
   え、上記サブサセプタは、その外周に上記サブサセプタ
   を周方向に位置決めする位置決め用被係止部を有し、 上記サブサセプタを支持するロボットハンドを有し、上
   記ロボットハンドで上記サブサセプタを支持して、上記
   サセプタと上記サセプタ外の基板移し換え位置との間で
   上記サブサセプタの移送を行うサブサセプタ移送手段
   と、 上記基板移し換え位置に設けられ、上記サセプタ移送手
   段で上記基板移し換え位置に移送されたとき、上記サブ
   サセプタの位置決め用被係止部と係止して上記サブサセ
   プタを位置決めする位置決め用係止部とを備えたことを
   特徴とする基板処理装置。
2. 【請求項２】サセプタと基板との間に介在して、上記基
   板を上記サセプタに間接的に載置するサブサセプタを備
   え、上記サブサセプタは基板突上げ用の貫通孔を有し、 上記サブサセプタを支持するロボットハンドを有し、上
   記ロボットハンドで上記サブサセプタを支持して、上記
   サセプタと上記サセプタ外の基板移し換え位置との間で
   上記サブサセプタの移送を行うサブサセプタ移送手段
   と、 上記基板移し換え位置に設けられ、上記サセプタ移送手
   段で上記基板移し換え位置に移送されたとき、上記サブ
   サセプタに設けた基板突上げ用の貫通孔から挿入されて
   上記サブサセプタから基板を突き上げて浮上させる突上
   げピンとを備えたことを特徴とする基板処理装置。