JP2001358192A - 半導体製造設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】外部搬送装置と半導体製造装置間での基板の授
受に関する機構の簡略化を図り、半導体製造設備のコス
トの低減を図る。 【解決手段】半導体製造装置が気密なロードロック室２
を具備し、該ロードロック室内に基板収納棚２７が設け
られ、外部搬送装置３０が前記ロードロック室に連結可
能な気密な基板収納室３１を具備し、該基板収納室内に
基板収納棚を兼ねる基板搬送ロボット３４が設けられ、
該基板搬送ロボットは前記基板収納室と前記ロードロッ
ク室との連結状態で前記基板収納棚に対して基板の授受
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェーハ
等の基板から半導体素子を製造する半導体製造設備に関
し、特に半導体製造設備を構成する半導体製造装置の簡
略化を図った半導体製造設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置はシリコンウェーハ、ガ
ラス基板等、基板の表面に薄膜を生成し、燐、硼素等の
不純物拡散を行い、或はエッチング等をして、半導体素
子、集積回路を製造するものである。

【０００３】近年、半導体素子、集積回路の高密度集積
化は一層高くなり、高密度集積化に伴い基板の微細加工
の要請も一層強くなっている。微細加工が進むにつれ、
前記基板に付着される汚染物質や、空気中の酸素又は水
分に起因する自然酸化膜により前記半導体素子の性能が
阻害される為、或は基板のハンドリングの容易性から前
記基板を基板カセットに収納し、該基板カセットごと半
導体製造装置に搬送及び搬出する様になっている。

【０００４】又、ウェーハの大口径化は益々進み、又顧
客要求も多様化し、枚葉式の半導体製造装置が多々設置
されつつある。

【０００５】従来の枚葉式半導体製造装置を図４に於い
て説明する。

【０００６】搬送室１にロードロック室２、処理室３が
気密に設けられ、前記搬送室１と前記ロードロック室２
との間にゲート弁４が設けられ、前記搬送室１と前記処
理室３との間にはゲート弁５が設けられている。又、前
記ロードロック室２には前記ゲート弁４と対向する様に
カセット般入出口６が設けられ、該カセット般入出口６
はゲート弁７により開閉される様になっている。該ゲー
ト弁７を挾み前記ロードロック室２に対向してカセット
搬送機構８が設けられている。

【０００７】前記搬送室１には基板搬送ロボット１１が
設けられ、該基板搬送ロボット１１は前記搬送室１内に
３節腕の伸縮によりウェーハを搬送するロボットアーム
１２を有しており、該ロボットアーム１２の先端の腕
（第３腕）が基板載置プレート１３となっている。

【０００８】前記ロードロック室２の下側にはカセット
昇降装置１４が気密に設けられ、該カセット昇降装置１
４は前記ロードロック室２内に昇降台１５を有し、該昇
降台１５は後述するウェーハの装填ピッチ間隔で間欠昇
降可能となってる。

【０００９】前記処理室３は室内にウェーハ載置台、加
熱装置を有し、又反応ガスを供給するガス供給ライン、
排気ライン（いずれも図示せず）が接続されている。

【００１０】前記カセット搬送機構８について詳細は示
していないが、水平軸１６を中心に回転自在なカセット
受載ステージ１７が設けられ、図示しない回転駆動機構
により、９０°正逆回転可能となっている。又、前記カ
セット受載ステージ１７は水平方向に進退する進退ステ
ージ及び進退駆動機構を（図示せず）を具備している。

【００１１】前記搬送室１、ロードロック室２、処理室
３、カセット搬送機構８はカバー１８によって覆われ、
特に前記カセット搬送機構８を収納する部分はカセット
授受室１９として仕切られ、該カセット授受室１９の上
部にはクリーンユニット２１が設けられている。

【００１２】上記した半導体製造装置は複数台設置さ
れ、半導体製造装置に対する基板の搬送は図示しない外
部搬送装置によって行われる。又、処理される基板２４
は基板カセット２３に所定数、例えば２５枚装填され、
前記外部搬送装置は前記基板カセット２３について搬送
を行う。図４で示される基板カセット２３は一方が開放
された樹脂成型物である。

【００１３】該基板カセット２３は図示しない外部搬送
装置により前記カセット授受室１９に搬入され、前記カ
セット受載ステージ１７に載置される。外部搬送時前記
基板カセット２３は基板落下防止の為、前記基板２４が
垂直で開放面が上となる上向き姿勢である。

【００１４】前記カセット受載ステージ１７は前記基板
カセット２３を受載すると、前記基板カセット２３を９
０°回転して水平姿勢とする。前記ゲート弁７が開か
れ、図示しない進退ステージが前進して、前記カセット
般入出口６を通って前記ロードロック室２に前記基板カ
セット２３を搬入する。前記昇降台１５が上昇し、前記
基板カセット２３を受載すると前記進退ステージが後退
して前記ゲート弁７が閉じられる。

【００１５】前記カセット授受室１９は前記クリーンユ
ニット２１から送風されるクリーンエアによって清浄雰
囲気に保たれ、前記基板カセット２３が前記ロードロッ
ク室２に搬入される際の塵埃の浸入を防止する。

【００１６】前記ロードロック室２がガス置換され、真
空引きされ前記搬送室１内と同雰囲気とされた後、前記
ゲート弁４が開かれる。又、前記ゲート弁５も開かれ
る。

【００１７】前記ロボットアーム１２が前記ゲート弁４
を介して前記ロードロック室２に挿入され、前記ロボッ
トアーム１２により前記基板カセット２３内の基板２４
が前記基板載置プレート１３に受載され、前記搬送室１
内を通過した後、前記ゲート弁５を介して前記処理室３
に搬入される。

【００１８】前記基板２４の搬入後前記ゲート弁５が閉
じられ、前記処理室３で成膜、エッチング等所要の処理
が成される。

【００１９】前記基板２４の処理が完了すると、前記処
理室３が真空引き、ガス置換され搬送室１と同雰囲気と
された後、前記ゲート弁５が開かれ、前記基板搬送ロボ
ット１１により前記ロボットアーム１２が前記処理室３
に挿入され、処理済基板２４が前記基板載置プレート１
３に受載される。

【００２０】前記処理済基板２４が高温の場合は冷却室
（図示せず）に一旦搬入され、所定の温度迄冷却され
る。前記ロボットアーム１２により前記処理済基板２４
が、前記搬送室１を経由し前記ゲート弁４を介して前記
ロードロック室２に搬入され、前記基板カセット２３に
戻される。

【００２１】処理済基板２４を前記基板カセット２３に
移載した後、前記ロボットアーム１２が一旦後退し、前
記基板カセット２３が前記カセット昇降装置１４により
前記基板カセット２３の装填ピッチ分だけ昇降される。
新しい基板２４が前記ロボットアーム１２により前記基
板カセット２３から前記基板載置プレート１３に受載さ
れ、前述と同様の操作により搬送及び処理される。

【００２２】該基板カセット２３内部の全ての基板２４
が処理され、処理済基板２４が前記基板カセット２３に
戻された後、前記ゲート弁４が閉塞され、前記ロードロ
ック室２の大気復帰が成される。前記ゲート弁７が開か
れ、前記カセット搬送機構８により前記基板カセット２
３が前述した搬入と逆の動作により前記ロードロック室
２から搬出される。図示しない外部搬送装置により前記
基板カセット２３を搬出し、次に新しい基板カセット２
３が搬入される。

【００２３】又、基板搬送中の空気中の塵埃等による汚
染や、空気中の酸素又は水分に起因する自然酸化を防止
する為、前記した開放型の基板カセット２３に代え密閉
式のカセットポッドが使用される様になっている。

【００２４】密閉式のカセットポッドが使用される場合
は、カセット搬送機構によりカセットポッドを半導体製
造装置に搬入し、半導体製造装置内でカセットポッドを
開閉し、その後基板を基板移載機により前記ロードロッ
ク室に搬入している。この場合、ロードロック室は処理
すべき枚数分の基板を保持できる基板収納部を有してい
る。

【００２５】ロードロック室内の基板は上述したと同様
に搬送処理される。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】上記した、従来の半導
体製造設備では外部搬送装置と半導体製造装置との間
で、カセット授受の為のカセット搬送機構８を必要と
し、開放式のカセットが用いられる場合は、カセット般
入出時の塵埃の巻込みを防止する為、カセット授受室１
９、クリーンユニット２１が設けられる。又、密閉式の
カセットポッドが使用される場合は、カセット搬送機構
８とは別にカセットポッドの開閉機構、カセットポッド
とロードロック室２間の基板の移載を行う為の基板移載
機が必要となる。

【００２７】外部搬送装置からカセットが搬入され、基
板がロードロック室２に収納された後は、基板の処理が
完了する迄、前記カセット搬送機構８、基板移載機は休
止しており、稼働率は低くなっている。

【００２８】従来の半導体製造装置は個々に前記カセッ
ト搬送機構８、基板移載機等の稼働率の低い機構を具備
しなければならず、半導体製造装置の製造価格を高くす
る一因となっている。特に、密閉式のカセットポッドが
使用され、カセットポッドの開閉機構、カセットポッド
とロードロック室２間の基板の移載を行う基板移載機が
設けられる半導体製造装置では基板移載機関係の機構が
装置原価の約２割を占めている。

【００２９】更に、カセットポッドが用いられる半導体
製造装置では、基板が外気との接触を遮断されるという
利点があるが、カセットポッドの材質が合成樹脂であ
り、この材質がカセットポッド内の雰囲気を汚染し、基
板の成膜膜質を低下させる虞れが指摘されている。

【００３０】本発明は斯かる実情に鑑み、外部搬送装置
と半導体製造装置間での基板の授受に関する機構の簡略
化を図り、半導体製造設備のコストの低減を図ると共
に、基板の搬送をカセットポッドを使用することなく、
密閉式搬送とし、基板の汚染を防止し、製品品質の向上
を図るものである。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体製造装
置が気密なロードロック室を具備し、該ロードロック室
内に基板収納棚が設けられ、外部搬送装置が前記ロード
ロック室に連結可能な気密な基板収納室を具備し、該基
板収納室内に基板収納棚を兼ねる基板搬送ロボットが設
けられ、該基板搬送ロボットは前記基板収納室と前記ロ
ードロック室との連結状態で前記基板収納棚に対して基
板の授受を行う半導体製造設備に係るものである。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００３３】図１〜図３中、図４中で示したものと同等
のものには同符号を付してある。

【００３４】搬送室１にゲート弁４を介してロードロッ
ク室２が気密に設けられ、前記搬送室１にゲート弁５を
介して処理室３が気密に設けられている。前記搬送室１
にはロボットアーム１２、基板載置プレート１３を具備
する基板搬送ロボット１１が設けられている。前記処理
室３はウェーハ載置台、加熱装置を有し、又反応ガスを
供給するガス供給ライン、排気ライン（いずれも図示せ
ず）が接続されている。

【００３５】前記ロードロック室２内には基板保持溝が
所定ピッチで刻設された４本の基板支持支柱２６から構
成される基板収納棚２７を有している。該基板収納棚２
７は前記４本の基板支持支柱２６を一体に前記した所定
ピッチ分毎に間欠昇降させる機能を具備している。又、
前記ロードロック室２は反搬送室側に基板般入出口２８
を有し、該基板般入出口２８はゲート弁７により開閉さ
れる様になっている。

【００３６】前記ロードロック室２には外部自動搬送ロ
ボット３０が気密に連結可能となっている。該外部自動
搬送ロボット３０は、自走可能であり、半導体製造設備
のライン全体の基板ストッカ（図示せず）と複数の半導
体製造装置との間を移動する。

【００３７】該外部自動搬送ロボット３０は前記ロード
ロック室２と連結可能な気密な基板収納室３１を有し、
該基板収納室３１には前記ロードロック室２と気密に連
結する為のロック装置（図示せず）が設けられている。
前記基板収納室３１は前記基板般入出口２８と連通可能
な開口部３２を有し、該開口部３２はゲート弁３３によ
り気密に閉塞可能となっている。又、前記基板収納室３
１には排気装置（図示せず）が接続され、前記基板収納
室３１内を真空引き可能となっている。

【００３８】前記基板収納室３１内には基板収納棚を兼
ねる基板搬送ロボット３４が設けられている。該基板搬
送ロボット３４は屈伸可能なアーム３５の先端に基板収
納部３６を有し、該基板収納部３６は昇降可能となって
いる。

【００３９】該基板収納部３６はベース基板３７に支柱
３８が立設され、該支柱３８に基板２４を受載する水平
な基板載置プレート３９が所定ピッチで多段に設けられ
たものである。前記支柱３８、基板載置プレート３９等
の基板が接触する部分は基板の汚染が考慮され、石英製
となっている。又、前記基板載置プレート３９の枚数
は、前記半導体製造装置が処理する１バッチ分に相当す
る数とされる。

【００４０】以下作動について説明する。

【００４１】前記外部自動搬送ロボット３０が基板スト
ッカ（図示せず）より、前記基板搬送ロボット３４によ
り処理予定枚数分基板２４を受取り、前記基板収納室３
１内に収納する。前記ゲート弁３３により前記開口部３
２を閉塞し、前記基板収納室３１を真空引きし、前記ロ
ードロック室２内と同雰囲気とする。前記基板収納室３
１の真空引きと並行して前記外部自動搬送ロボット３０
が基板搬送対象の半導体製造装置に移動する。前記基板
収納室３１の真空引きと前記外部自動搬送ロボット３０
の移動とが同時に行われるので、時間のロスがない。

【００４２】該外部自動搬送ロボット３０が該当する半
導体製造装置に移動し、前記基板収納室３１とロードロ
ック室２とを密着させる。前記ロック装置（図示せず）
が前記基板収納室３１と前記ロードロック室２とを気密
に連結する。前記ゲート弁７、ゲート弁３３が開かれ、
前記基板搬送ロボット３４が前記ロードロック室２側に
伸張して基板２４を前記ロードロック室２内に搬入す
る。

【００４３】前記基板搬送ロボット３４の伸縮、昇降の
協働により、全ての基板２４を前記基板収納棚２７に移
載する。

【００４４】基板移載後、前記基板搬送ロボット３４が
前記基板収納室３１内に後退し、前記ゲート弁７、ゲー
ト弁３３が閉じられる。

【００４５】上記基板の搬送工程で、前記基板収納室３
１内が真空引きされ、前記ロードロック室２内と同雰囲
気とされているので、該ロードロック室２内を大気復
帰、更に真空引きする工程が省略され、基板の搬入出に
要する時間は少なくて済む。

【００４６】前記ロードロック室２は既に真空引きされ
ており、前記搬送室１内と同雰囲気か該搬送室１内と近
い雰囲気となっているので、前記ロードロック室２と前
記搬送室１とを同雰囲気とする工程は短時間で完了す
る。前記ゲート弁４、ゲート弁５が開かれ、前記ロボッ
トアーム１２が前記ゲート弁４を介して前記ロードロッ
ク室２に挿入され、前記基板載置プレート１３が前記基
板収納棚２７から基板２４を受載し、前記搬送室１内を
通過した後、前記ゲート弁５を介して前記基板２４を前
記処理室３に搬入する。

【００４７】前記基板２４の搬入後前記ゲート弁５が閉
じられ、前記処理室３で成膜、エッチング等所要の処理
が成される。

【００４８】前記基板２４の処理が完了すると、前記処
理室３が真空引き、ガス置換され前記搬送室１と同雰囲
気とされた後、前記ゲート弁５、ゲート弁４が開かれ、
前記基板搬送ロボット１１により前記ロボットアーム１
２が前記処理室３に挿入され、処理済基板２４が前記基
板載置プレート１３に受載される。

【００４９】前記ロボットアーム１２により前記処理済
基板２４が、前記搬送室１を経由し前記ゲート弁４を介
して前記ロードロック室２に搬入され、前記基板収納棚
２７に戻される。

【００５０】前記処理済基板２４を前記基板収納棚２７
に移載した後、前記ロボットアーム１２が一旦後退し、
前記基板収納棚２７が基板保持溝のピッチ分上昇又は降
下する。

【００５１】新しい基板２４が前記ロボットアーム１２
により前記基板収納棚２７から受載され、前述と同様の
作動により搬送及び処理される。

【００５２】前記基板収納棚２７の全ての基板２４が処
理され、処理済の基板２４が前記基板収納棚２７に戻さ
れた後、前記ゲート弁４が閉塞される。

【００５３】前記基板収納部３６が空で、前記基板収納
室３１内が前記ロードロック室２内と同雰囲気とされた
外部自動搬送ロボット３０が半導体製造装置に連結さ
れ、更にロック装置（図示せず）により前記基板収納室
３１と前記ロードロック室２とが気密に連結された状態
で、前記ゲート弁７、ゲート弁３３が開かれる。前記基
板搬送ロボット３４が前記ロードロック室２内に挿入さ
れ、前記基板収納棚２７が保持する全ての基板２４を受
載し、前記基板収納室３１内に搬出する。前記ゲート弁
７、ゲート弁３３が閉じられ、前記基板収納室３１とロ
ードロック室２とが切離される。前記外部自動搬送ロボ
ット３０は前記基板２４を次の処理工程に搬送するか、
或は前記基板ストッカ（図示せず）に搬送する。

【００５４】未処理の基板２４を保持した前記外部自動
搬送ロボット３０が半導体製造装置に連結され、前記基
板２４の供給が行われ、上記処理工程が繰返される。

【００５５】尚、前記外部自動搬送ロボット３０が前記
基板搬送ロボット３４を２組有し、処理済の基板２４の
搬出と未処理の基板２４の搬入を連続して行える様にす
れば、効率が向上する。又、前記外部自動搬送ロボット
３０を複数台用意し、基板２４の搬入と搬出とを異なる
外部自動搬送ロボット３０で順次行う様にしてもよい。

【００５６】更に、上記実施の形態では、前記搬送室１
に対し、ロードロック室２、処理室３がそれぞれ一台連
設した場合を説明したが、該ロードロック室２、処理室
３をそれぞれ複数前記搬送室１に放射状に連設してもよ
い。又、本発明では１バッチで処理する基板２４の基板
枚数が前記基板収納部３６が収納可能な枚数、前記基板
収納棚２７が収納可能な枚数に制限されるが、近年のウ
ェーハの大口径化、顧客要求の多様化、多種少量生産化
に対しては、無駄なく効果的な対応が可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、半導体
製造装置が気密なロードロック室を具備し、該ロードロ
ック室内に基板収納棚が設けられ、外部搬送装置が前記
ロードロック室に連結可能な気密な基板収納室を具備
し、該基板収納室内に基板収納棚を兼ねる基板搬送ロボ
ットが設けられ、該基板搬送ロボットは前記基板収納室
と前記ロードロック室との連結状態で前記基板収納棚に
対して基板の授受を行う構成であるので、半導体製造装
置側に基板搬入出の為の機構が省略され、又外部搬送装
置側に設けられた基板搬送ロボットは、複数の半導体製
造装置に対して共通して使用できるので全体として設備
コストが低減し、又外部自動搬装置は基板を密閉された
基板収納室に収納して搬送するので、基板が塵埃等で汚
染されること、大気中の酸素又は水分により自然酸化す
ることが防止され、又カセットを使用しないので、カセ
ットの材質による汚染が防止できる等の優れた効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す概略立断面図であ
る。

【図２】同前実施の形態の平面図である。

【図３】同前実施の形態で使用される基板搬送ロボット
の概略斜視図である。

【図４】従来の半導体製造装置を示す概略立断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 搬送室 ２ ロードロック室 ３ 処理室 １２ ロボットアーム １３ 基板載置プレート ２４ 基板 ２６ 基板支持支柱 ２７ 基板収納棚 ３０ 外部自動搬送ロボット ３１ 基板収納室 ３４ 基板搬送ロボット ３６ 基板収納部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体製造装置が気密なロードロック室
   を具備し、該ロードロック室内に基板収納棚が設けら
   れ、外部搬送装置が前記ロードロック室に連結可能な気
   密な基板収納室を具備し、該基板収納室内に基板収納棚
   を兼ねる基板搬送ロボットが設けられ、該基板搬送ロボ
   ットは前記基板収納室と前記ロードロック室との連結状
   態で前記基板収納棚に対して基板の授受を行うことを特
   徴とする半導体製造設備。