JP2004522321A - ロボットを含むウエハ処理システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リアクタ、ロードロック、冷却ステーション等の垂直方向に装着したモジュールを使用することによってウエハ処理システムは最小の床面積を占有する。ウエハキャリアをロードロック内へ移動させるために回転運動を使用するローディングステーションを使用することによって床面積における更なる節約が達成される。ウエハ処理システムは垂直方向に装着されているモジュールへアクセスするための延長、回転及び垂直運動を有するロボットを有している。該ロボットは内部的に冷却され且つ耐熱性端部エフェクタを有しており、該ロボットを高温半導体処理と適合性を有するものとしている。
【選択図】図１Ａ
【選択図】図１Ａ
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大略、半導体装置製造に関するものであって、更に詳細には、ウエハ処理において使用されるシステム及びロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハを電子装置へ処理するために特別のウエハ処理システムが使用される。これらのシステムのうちのあるものにおいては、ウエハを収容するキャリアがローディングステーション内へローディングされ且つロードロックへ転送される。その後に、ロボットが該キャリアからウエハをピックアップし且つ該ウエハをリアクタ（処理室としても知られている）内へ移動させる。該ウエハはレシピ即ち手順に従って該リアクタ内において処理される。例えば、ＣＶＤリアクタにおいては、誘電体物質からなる薄膜が、典型的に、ウエハ上へ付着形成され、該ウエハの１つの層をその上側の層から分離させる。該膜が付着形成されると、ロボットは該ウエハをピックアップし且つそれをロードロック内のキャリアへ転送する。次いで、該キャリアはロードロックから出されローディングステーション内へ移動される。
【０００３】
Ｍａｙｄａｎ ｅｔ ａｌ．への米国特許第５，８８２，１６５号（「Ｍａｙｄａｎ」）はウエハ処理システムを開示しており、その場合に該システムのリアクタ及びその他のモジュールは水平方向に統合されている（即ち、モジュールは水平方向に広がっている）。水平方向に統合したシステムの欠点は、ウエハ処理システムによって占有される全床面積が、例えばリアクタ及び冷却用ステーション等の更なるモジュールがシステムへ付加される場合に増加するということである。半導体製造クリーンルーム及び装置区域における床面積は、典型的に、厳しいものであり且つコスト高のものであるので、最小の床面積を占有するウエハ処理システムを有することが高度に望ましい。更に、水平方向に統合したシステムのうちの幾つかのコンポーネント（例えば、ポンプ）は、典型的に、床面積の拘束条件のために遠隔位置に据え付けることを必要とする。コンパクトなウエハ処理システムが望ましい。何故ならば、このようなシステムは小さな隣接する区域内において単一のユニットとして移動し、据え付け、且つ動作させることが可能であり、それによって遠隔的に据え付けたコンポーネントへの複雑な接続に対する必要性を取除いている。
【０００４】
典型的なウエハ処理システムにおいては、モジュール間でのウエハの移動を自動化させるためにロボットが使用されている。市販されているウエハ処理用ロボットの一例はＳＨＲ３０００ロボット（「ＳＨＲ３０００ ｒｏｂｏｔ」）であり、それは日本の広島のＪＥＬコーポレイション（電話番号８１−８４９−６２−６５９０）から入手可能である。ＳＨＲ３０００ロボットは３４０度回転することが可能であり、２００ｍｍの垂直移動を有しており、且つそのアームを水平面内において３９０ｍｍ延在させることが可能である。ＳＨＲ３０００は、典型的なウエハ処理ロボットと同じく、リアクタが冷却するための付加的な時間を費やすることなしに、非常に高温のリアクタから新たに処理したウエハを容易にアクセスすることは不可能である。このことは迅速熱処理（ＲＴＰ）等の高温ウエハ処理適用例において特に懸念され、その場合には、リアクタは１２００℃の温度に到達する場合がある。更に、ＳＨＲ３０００ロボットの２００ｍｍの垂直運動は垂直方向に装着したモジュールへアクセスするのには最適なものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高温に耐えることが可能であり且つ異なる高さの垂直方向に装着したモジュールへアクセスすることが可能なウエハ処理ロボットを有することが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、最小の床面積を占有するウエハ処理システムに関するものである。本発明の１実施例においては、床面積を節約するために複数個のリアクタが垂直方向に装着されている（即ち、垂直方向に統合されている）。本発明は、又、垂直方向に装着したロードロック及び冷却ステーションを使用している。床面積における更なる節約は、ウエハキャリアをロードロック内へ移動させるために回転運動を使用するローディングステーションを使用することによって達成される。
【０００７】
本発明は、又、ウエハ処理システム内において半導体ウエハを移動させるロボットを包含している。該ロボットは、水平面内において延在し且つ回転するばかりでなく、該ロボットが垂直方向に装着したリアクタ、ロードロック、冷却ステーション、及びその他のモジュールへアクセスすることを可能とする垂直方向の運動範囲を有している。該ロボットは内部的に冷却され且つ耐熱性端部エフェクタ（即ち、ウエハをリフトさせるための「フィンガ」）を使用してウエハを支持し、該ロボットを高温半導体製造処理と適合性のあるものとしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１Ａ及び１Ｂは、本発明に基づくウエハ処理システム１００の側面図及び平面図を夫々示している。システム１００は、ローディングステーション１０と、ロードロック１２と、転送室２０と、ロボット２１と、リアクタ３０及び４０と、冷却ステーション６０とを有している。ローディングステーション１０は、例えばウエハキャリア１３等のウエハキャリアを支持し且つロードロック１２内へ移動させるためのプラットフォーム１１Ａ及び１１Ｂを有している。本実施例においては３個のプラットフォームが使用されているが、本発明はそのようなものに制限されるものではない。処理能力を増加させるために付加的なプラットフォームを使用することが可能であるように２個のプラットフォームを使用することも可能である。キャリア１３は着脱自在なウエハキャリアであり、それは一度に最大で２５個のウエハを担持することが可能である。固定型のウエハキャリアを包含するその他のタイプのウエハキャリアを使用することも可能である。ウエハキャリアは手作業によって又は自動案内ビークル（ＡＧＶ）のいずれかによってプラットフォーム１１Ａ及び１１Ｂ上へローディングされる。
【０００９】
ウエハキャリアのロードロック１２内への移動は、ここにおいては、一例としてプラットフォーム１１Ａ上にキャリア１３を使用する場合を示しているが、同一の模式図はプラットフォーム１１Ｂを使用する他方のウエハキャリアの移動に対しても適用される。更に、プラットフォーム１１Ａ及び１１Ｂは構造的に且つ機能的に同一のものであるから、プラットフォーム１１Ａに対して言及することはプラットフォーム１１Ｂに対しても適用される。ローディングステーション１０の側面図及び平面図を示している図２Ａ及び２Ｂを参照すると、プラットフォーム１１Ａは駆動バー２０９を有しており、それは軸受２１７を介して三角形状のブロック２０７へ結合されている。モータ２０５が可撓性の結合器２０６を使用してアダプタブロック２１９へ機械的に結合されている。アダプタブロック２１９は三角形状のブロック２０７へ固定的に取付けられている。アダプタブロック２１９を回転させることによって、モータ２０５は三角形状ブロック２０７を回転させることが可能であり、そのことはプラットフォーム１１Ａを支柱２０８の周りに回転させる。支柱２０８周りのプラットフォーム１１Ａの回転は図６Ａ乃至６Ｅに示してある。図６Ａ乃至６Ｃは、プラットフォーム１１Ａが位置６１０から矢印６１３で示した方向において位置６１１へ回転される場合のプラットフォーム１１Ａの平面図を逐次的に示している。図７Ａはプラットフォーム１１Ａが位置６１１にある場合のローディングステーション１０の側面図を示している。図６Ｃ乃至６Ｅは、矢印６１４で示した方向に位置６１１から位置６１２へ回転するプラットフォーム１１Ａの平面図を示している。図７Ｂは、プラットフォーム１１Ａが位置６１２にある場合のローディングステーション１０の側面図を示している。
【００１０】
図２Ｂを参照すると、ベルト２０２が固定された中心プーリー２０４と、固定されたプラットフォームプーリー２０１と、アイドラー２０３にわたって巻着されており、従ってそれを介してウエハが挿入されるウエハキャリア１３の開口６０１（図６Ａ−６Ｅ）は、プラットフォーム１１Ａが支柱２０８周りを回転される場合にロボット２１に対面している。ベルト２０２上の張力はアイドラー２０３を調節することによって設定される。
【００１１】
図９を参照すると、ローディングステーション１０内のプラットフォーム１１Ａの位置はセンサー９０１及びフラグ９０５を使用してトラッキングされる。フラグ９０５は三角形状ブロック２０７上の所定の位置に取付けられている。フラグ９０５がセンサー９０１を介して通過する位置は「フォーム」位置として知られている。１実施例においては、センサー９０１の出力がライン９０３を介してモータ制御器９０２へ結合される。エンコーダ出力とすることの可能なモータ２０５の出力もライン９０４を介してモータ制御器９０２へ結合される。フラグ９０５がセンサー９０１を介して通過する場合に、センサー９０１はモータ制御器９０２に対して「フォーム信号」を出力し、三角形状ブロック２０７がフォーム位置にあることを表す。ライン９０４をモニタすることによって、モータ制御器９０２は、モータ２０５がフォーム信号を受取った後に行う回転数を決定する。フォーム位置と相対的なプラットフォーム１１Ａの位置は予め定められているので、プラットフォーム１１Ａの位置は、それが支柱２０８周りに回転する場合に、モータ制御器９０２によってトラッキングすることが可能である。
【００１２】
図７Ｂに示したように、プラットフォーム１１Ａが位置６１２にある場合に、カム２１２がスロット付ディスク２１３と係合する。カム２１２は駆動バー２０９へ取付けられており、該バーはプラットフォーム１１Ａへ取付けられている。プラットフォーム１１Ａが位置６１２内にあることをモータ制御器９０２が表すと、空気圧が空気シリンダー２１０内へ供給されてピストン２１１を上方へ押上げる。その結果、スロット付ディスク２１３がカム２１２と係合し、図２Ａに示したように、プラットフォーム１１Ａをロードロック１２内へ押込む。バー２０９は図３に示したような断面を有しており、それは図２ＡにおけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って取った断面であり、垂直運動期間中にプラットフォーム１１Ａの回転を防止する。プラットフォーム１１Ａ上でのウエハキャリア１３の振動を回避するために、空気シリンダー２１０へ供給される空気圧は、初期的に高圧が供給され、次いで、プラットフォーム１１Ａがロードロック１２へ近づくに従って次第に減少されるように調整される。
【００１３】
プラットフォーム１１Ａ及び１１Ｂの位置６１２への回転運動はローディングステーション１０によって占有される床面積を最小とさせる。図２Ｂから明らかなように、ローディングステーション１０は、図２Ｂに示した特定の実施例においては３個である使用されているプラットフォームの数を収容するのに丁度充分な面積を占有する。
【００１４】
１実施例においては、図１０Ａに示したローディングステーション１０Ａのプラットフォームはロードロック１０１２内へ上昇されるものではない。ローディングステーション１０Ａにおいてモータ２０５Ａ、可撓性結合器２０６Ａ、アダプタブロック２１９Ａ、三角形状ブロック２０７Ａはローディングステーション１０におけるそれらに対応するものと機能的に且つ構造的に同一である（即ち、モータ２０５Ａはモータ２０５と同一である等）。プラットフォーム１０１０Ａがプラットフォーム１１Ａの駆動バー２０９等の長尺状の駆動バーを有するものでない点を除いて、プラットフォーム１０１０Ａはプラットフォーム１１Ａと同一である。ローディングステーション１０におけるプラットフォーム１１Ａの動作と対照的に、プラットフォーム１０１０Ａはロードロック１０１２内へ上昇されるものではない。その代わりに、プラットフォーム１０１０Ａは、プラットフォーム１０１０Ａをロードロック１０１２内へ収容させることが可能な位置（ロードロック位置）ヘ回転される。図１０Ａにおいて、ロードロック位置はロードロック１０１２の真下である。プラットフォーム１０１０Ａがロードロック位置とされると、ロードロック１０１２が下降されて図１０Ｂに示したようにプラットフォーム１０１０Ａを収容する。転送室１０２０におけるロボット（不図示）が、次いで、ウエハキャリア１０１３内のウエハへアクセスすることが可能である。ロードロック１０１２は従来の構造を使用して上昇及び下降される。例えば、ロードロック１０１２はボールネジを取付け、次いでモータを使用することによって該ボールネジを回転させることにより上昇させることが可能である。ローディングステーション１０におけるように、プラットフォーム１０１０Ａの回転運動はローディングステーション１０Ａの床面積条件を最小とさせる。
【００１５】
図２Ａに示したように、ロードロック１２は転送室２０へボルト止めされており、且つ、更に、蝶番２１５及び２１６を介して支柱２０８によって支持されている。支柱２０８は蝶番２１５、蝶番２１６、軸受２１８を介して自由に回転し、モータ２０５からの振動がロードロック１２へ伝達されることを防止する。図１１Ａはロードロック１２の斜視図を示している。図１１Ａにおいて、支柱２０８及びその他のシステム１００のコンポーネントは説明の便宜上図示していない。ロードロック１２は側部１１０５上に観察用ポート１１０２を有しており、ロードロック１２の内部を視覚的に検査することを可能としている。観察用ポート１１０２は石英等の透明な物質から構成されている。図１１Ｂを参照すると、それはロードロック１２の部分的側部断面図を示しており、観察用ポート１１０２がボルト１１０３でロードロック１２上にボルト止めされている。観察用ポート１１０２と側部１１０５との間の周囲シール１１０６（例えば、Ｏリング又はリップシール）が真空シールを形成するために設けられている。同様に、ロードロック１２はボルト１１０４で転送室２０上にボルト止めされている。ロードロック１２と転送室２０との間のシール１１０７は真空シールを形成している。プラットフォーム１１Ａがロードロック１２内に持ち上げられている場合には、プラットフォーム１１Ａ上の周囲シール２１４（図１１Ｂ）はロードロック１２の底部開口部分と接触する。真空を必要とする処理期間中に、空気シリンダー２１０がプラットフォーム１１Ａをロードロック１２内へ押込み、従ってシール２１４はロードロック１２に対して圧縮され真空シールを形成する。又、ロードロック１２内の真空はプラットフォーム１１Ａをロードロック１２内へ引込み、更に真空シールを向上させる。この特定の実施例においてはローディングステーション１０の上方にあるロードロック１２を垂直方向に装着することによって床面積を節約している。
【００１６】
本発明によれば、例えばリアクタ３０及び４０、冷却ステーション６０、ロードロック１２等のシステム１００のモジュールへ及びそれからウエハを転送するためにロボット２１が設けられている。図４Ａはロボット２１の１実施例の「Ｘ線」図を示している。１つの図内においてロボット２１の全ての関連する部分を示すことによって図面の明確性を改善するために、図４Ａはロボット２１の機能的な表示であり実際の部品配置を示すものではない。例えば、直線状ガイド４０５Ａ及び４０５Ｂの位置に関連してボールネジ４０２の実際の位置は図４Ｃに示した平面図において示されている。勿論、本発明は図４Ａ−４Ｃに示した特定の部品、構造及び部品配置に制限されるものではない。図４Ａに示したように、Ｚ軸（即ち、垂直運動）モータ４０１がベルト４５０を介してボールネジ４０２へ機械的に結合されており且つそれを回転させる。カラー４０４がボールネジ４０２上に乗っており且つそれによって駆動される。本実施例においては、Ｚ軸モータ４０１は日本の福岡の安川電機（「Ｙａｓｕｋａｗａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ」）（電話番号８１−９３−６４５−８８００）からのパーツ番号ＳＧＭ−０４Ａ３１４Ｂのタイプであり、一方ボールネジ４０２は日本の東京のＴＨＫコーポレイションリミテッド（「ＴＨＫ」）（電話番号８１−３−５４３４−０３００）からのパーツ番号ＤＩＫ２００５−６ＲＲＧ０＋６２５ＬＣ５のタイプである。その他の従来のボールネジ及びモータを使用することも可能である。支持ユニット４５２（例えば、ＴＨＫのパーツ番号ＦＫ１５）がボールネジ４０２を支持している。カラー４０４上に乗っている垂直ドライバ４０３は、Ｚ軸モータ４０１を使用して上方又は下方へ移動させることが可能であり、ボールネジ４０２を介してカラー４０４を駆動する。垂直ドライバ４０３はウエアリング４５３に対して摺動する。ウエアリングは、通常、金属対金属の接触を防止し且つ横方向負荷を吸収する。１実施例においては、ウエアリング４５３はブサクアンドシャンバン（「Ｂｕｓａｋ＋Ｓｈａｍｂａｎ」）（インターネットウエブサイト「ｗｗｗ．ｂｕｓａｋｓｈａｍｂａｎ．ｃｏｍ」）からのパーツ番号ＧＲ７３００８００−Ｔ５１のタイプである。ロボット２１は、又、日本の東京のハーモニックドライブシステムズインコーポレイテッド（電話番号８１−３−５４７１−７８００）からのパーツ番号ＳＨＦ−２５−１００−２ＵＨと同一のタイプのものとすることが可能なハーモニックギア４６１を有している。
【００１７】
図４Ａに示した点線ＩＶ−ＩＶによって画定したロボット２１の一部の拡大図である図４Ｂに示したように、シール４１８は垂直ドライバ４０３及び回転ドライバ４１５を取囲んでおり真空シールを形成している。シール４１８は可動部分が真空シールされており膨張及び圧縮することのない任意のタイプのシールとすることが可能である。例えば、シール４１８はＯリング、リップシール、又はｔシール（ベローと対比される）とすることが可能である。１実施例においては、シール４１８はブサクアンドシャンバンからのパーツ番号ＴＶＭ３００８００−Ｔ０１Ｓ，ＴＶＭ２００３５０−Ｔ０１Ｓのタイプのものである。従来技術においては、垂直ドライバ４０３等の可動部分周りに真空シールを形成するためにウエハ処理ロボットにおいてはベローが使用されていた。ベローは可動部分と共に膨張及び圧縮するので、ベローは長い運動範囲を有する可動部分と共に使用される場合には必然的により大きなものとされる。このことは２００ｍｍより大きな運動範囲を有する半導体処理ロボットにおいてはベローは非実用的なものとする。ロボット２１の１実施例においては、ベローの代わりにシール４１８を使用することは垂直ドライバ４０３が最大で３５０ｍｍまで上昇させることを可能とする。従って、ロボット２１は複数個の垂直方向に装着したモジュールへアクセスすることが可能である。垂直ドライバ４０３が上下動される場合にシール４１８を所定位置に維持するために、垂直ドライバ４０３は直線状ガイド４０５Ａ（図４Ａ及び４Ｃ）及び４０５Ｂ（図４Ｃ）を使用して安定化されている（例えば、ＴＨＫの部品番号ＨＳＲ２５ＬＢＵＵＣ０ＦＳ＋５２０ＬＦ−ＩＩ）。
【００１８】
図４Ａを参照すると、ロボット２１は端部エフェクタ４０６を有しており、それは、例えば、ウエハをピックアップし且つ配置させるために石英のような耐熱性物質から構成されている。端部エフェクタ４０６は取付ブロック４０７へ固定的に取付けられており、該ブロックは多様な端部エフェクタを受付ける。ブロック４０７はアーム４０８へ取付けられており且つ軸４１０周りに回転する。アーム４０８は軸４１１周りに回転し且つアーム４０９へ取付けられている。図４Ｄに示したように、プーリ４５５−４５８とベルト４５９−４６０とを包含する従来のベルト・プーリ装置は、アーム４０９、アーム４０８、ブロック４０７（それはプーリ４５８へ結合されている）を一体的に機械的に結合している。ブロック４０７へ取付けられている端部エフェクタ４０６は、延長モータ４１３（図４Ａ）（例えば、安川電機パーツ番号ＳＧＭ−０１ＡＷ１２）を使用してプーリ４５５を回転することにより直線に沿って延在即ち前進させるか又は後退させることが可能である。アーム４０９と、アーム４０８と、ブロック４０７と、端部エフェクタ４０６とから構成されている全体的なアーム組立体は、回転モータ４１４（図４Ａ）（例えば、安川電機パーツ番号ＳＧＭ−０２−ＡＷ１２）を使用することによって軸４１２の周りに回転させることが可能であり、ベルト４５４を介して回転ドライバ４１５を回転させる。図４ＣはＺ軸モータ４０２、直線状ガイド４０５Ａ及び４０５Ｂ、延長モータ４１３、回転モータ４１４、ボールネジ４０２の配置をロボット２１の１実施例における状態を示した平面図である。
【００１９】
図４Ａを参照すると、例えばＲＴＰ等の高温処理期間中に冷却用チャンネル４１７（図４Ｂにも示してある）及び冷却ロボット２１を介して冷却剤が流れることを可能とするためにインレット４１６が設けられている。水、アルコール、冷却したガス等の任意の従来の冷却剤を使用することが可能である。ロボット２１において内部冷却及び耐熱性端部エフェクトを使用することは、システム１００の処理時間を減少させる。何故ならば、ロボット２１はリアクタ又はウエハが冷却するのを待機することなしに、ウエハをリアクタ内へ及びそれから外部へ搬送することが可能だからである。
【００２０】
図８Ａ乃至８Ｆはロードロック１２内部にあるキャリア１３からウエハ２２をリアクタ３０（又は４０）への移動を示したシステム１００の側面図を示している。キャリア１３がロードロック１２の内側に入ると、転送室２０内のロボット２１が回転し且つロードロック１２（図８Ａ）ヘ向かって下降する。ロボット２１が端部エフェクタ４０６を延在即ち前進させてウエハキャリア１３からウエハ２２をピックアップする（図８Ｂ）。次いで、ロボット２１が後退し（図８Ｃ）、リアクタ３０へ向かって回転し（図８Ｄ）、リアクタ３０と整合してウエハ２２を位置決めすべく上昇し（図８Ｅ）、且つゲートバルブ３１を介してウエハ２２をリアクタ３０内に配置させる（図８Ｆ）。次いで、ロボット２１は後退し、その後に、ゲートバルブ３１が閉塞しウエハ２２の処理が開始する。
【００２１】
図１Ａを参照すると、リアクタ３０及び４０はこの特定の実施例においては迅速熱処理（ＲＴＰ）リアクタである。然しながら、本発明は特定のタイプのリアクタへ制限されるものではなく、且つＰＶＤ、エッチング、ＣＶＤ、アッシング（灰化）において使用されるような任意の半導体処理用リアクタを使用することが可能である。リアクタ３０及び４０は本願の基礎となっている米国特許出願と同日付で出願された「抵抗加熱型単一ウエハ炉（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅｌｙ Ｈｅａｔｅｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｗａｆｅｒ Ｆｕｒｎａｃｅ）」という名称の本願出願人に譲渡されている米国特許出願（代理人ドケット番号Ｍ−７７７３）に開示されているタイプのものとすることが可能であり、尚上記米国特許出願は引用によってその全体を本明細書に取込む。リアクタ３０及び４０は床面積を節約するために垂直方向にマウント即ち装着されている。リアクタ３０及び４０は転送室２０にボルト止めされており且つ、更に、支持フレーム３２によって支持されている。処理ガス、冷却剤、及び電気的接続はインターフェース３３を使用してリアクタ３０及び４０の背面端部を介して設けられている。
【００２２】
図１Ａに示したポンプ５０は真空を必要とする処理において使用するために設けられている。リアクタ３０及び４０の結合体積がロードロック１２、冷却用ステーション６０、転送室２０の結合体積よりもかなり小さい場合には、システム１００の全体積（即ち、ロードロック１２、冷却ステーション６０、転送室２０、リアクタ３０、リアクタ４０の結合体積）を真空へポンプダウンするために単一のポンプ５０を使用することが可能である。そうでない場合には、リアクタ３０及び４０を別々にポンプダウンするためにポンプ５０のような付加的なポンプが必要となる場合がある。この特定の実施例においては、単一のポンプ５０で充分である。何故ならば、ロードロック１２、冷却ステーション６０、転送室２０の結合体積は約１５０リットルであり、一方リアクタ３０及び４０の全体積は２リットルだからである。換言すると、リアクタ３０及び４０の結合体積はシステム１００の全体積と比較して些細なものであるので、リアクタ３０及び４０はシステム１００内の圧力に著しく影響を与えることはない。従って、リアクタ３０及び４０内の圧力を制御するために別のポンプが必要とされることはない。
【００２３】
ウエハ２２をリアクタ３０（又は４０）内部において公知の態様で処理した後に、ゲートバルブ３１が開放してロボット２１がウエハ２２を冷却ステーション６０内へ移動させることを可能とする（図１Ａ）。新たに処理されたウエハは２００℃以上を有している場合があり且つ典型的なウエハキャリアを溶融させるか又は損傷させる場合があるので、ロードロック１２内のウエハキャリア内に戻す前にウエハを冷却するための冷却ステーション６０が設けられている。この実施例においては、冷却ステーション６０はロードロック１２上方に垂直方向にマウント即ち装着されており、システム１００によって占有される床面積を最小としている。冷却ステーション６０は棚６１を有しており、それらは液体によって冷却することが可能であり、一度に複数個のウエハを支持することが可能である。図１Ａにおいては２個の棚が示されているが、勿論、適宜処理能力を増加させるために異なる数の棚を使用することが可能である。
【００２４】
その後に、ウエハ２２は冷却ステーション６０からピックアップされ且つロボット２１を使用してキャリア１３におけるその元のスロットへ置換される。プラットフォーム１１Ａはロードロック１２から下降し且つずれた位置に回転し別のプラットフォームが次のウエハキャリアをロードロック１２内へ移動させることを可能とする。
【００２５】
図５はシステム１００において使用されている制御システム５３０のブロック図を示している。コンピュータ５０１は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）制御器５２１へのイーサーネットリンク５０２を使用して制御器５２０と通信を行う。Ｉ／Ｏ制御器５２１は多様なＩ／Ｏボードを受付けることが可能であり、例えば、（ａ）ロボット、温度、圧力及びモータ制御器（例えば、図９に示したモータ制御器９０２）と通信するためのシリアルポート５２２、（ｂ）センサー等のデジタルＩ／Ｏラインを制御するためのデジタルＩ／Ｏ５２３、（ｃ）質量流量制御器及びスロットルバルブ等のアナログ信号駆動型装置を制御するためのアナログＩ／Ｏ５２４、（ｄ）インターロックライン等の信号線の連続性を接続又は切断するためのリレーボード５２５等がある。制御器５２０を構築するためのコンポーネントは、日本、東京１８７−０００４、小平、天神町１−１７１のコーヨーエレクトロニクスインダストリーズカンパニィ、リミテッド（電話番号０１１−８１−４２−３４１−３１１５）から市販されている。制御システム５３０はシステム１００の種々のコンポーネントを起動し且つモニタするための従来の制御ソフトウエアを使用する。システム１００は例えばテキサス、オースチンのナショナルインストルメンツコーポレイション（インターネットウエブサイト「ｗｗｗ．ｎｉ．ｃｏｍ」）から入手可能なもののような従来の制御ハードウエア及びソフトウエアを使用することも可能である。
【００２６】
上述した本発明の説明は例示目的のために与えられたものであって制限的な意図を持ってなされたものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明に基づくウエハ処理システムの側面図。
【図１Ｂ】図１Ａのウエハ処理システムの平面図。
【図２Ａ】本発明に基づくローディングステーションの側面図。
【図２Ｂ】図２Ａのローディングステーションの平面図。
【図３】図２Ａに示したローディングステーションにおいて使用されているバーの断面図。
【図４Ａ】本発明に基づくウエハ処理ロボットの機能的「Ｘ線」図。
【図４Ｂ】図４Ａに示したロボットの一部の拡大図。
【図４Ｃ】本発明の１実施例におけるロボットの「Ｘ線」平面図。
【図４Ｄ】本発明の１実施例におけるロボットの「Ｘ線」平面図。
【図５】図１Ａ及び１Ｂに示したウエハ処理システムを制御するための制御システムのブロック図。
【図６Ａ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションにおけるプラットフォームの移動状態を示した概略図。
【図６Ｂ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションにおけるプラットフォームの移動状態を示した概略図。
【図６Ｃ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションにおけるプラットフォームの移動状態を示した概略図。
【図６Ｄ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションにおけるプラットフォームの移動状態を示した概略図。
【図６Ｅ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションにおけるプラットフォームの移動状態を示した概略図。
【図７Ａ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションの側面図。
【図７Ｂ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションの側面図。
【図８Ａ】ロードロック内のキャリアからリアクタへのウエハの移動を示した図１Ａに示したウエハ処理システムの側面図。
【図８Ｂ】ロードロック内のキャリアからリアクタへのウエハの移動を示した図１Ａに示したウエハ処理システムの側面図。
【図８Ｃ】ロードロック内のキャリアからリアクタへのウエハの移動を示した図１Ａに示したウエハ処理システムの側面図。
【図８Ｄ】ロードロック内のキャリアからリアクタへのウエハの移動を示した図１Ａに示したウエハ処理システムの側面図。
【図８Ｅ】ロードロック内のキャリアからリアクタへのウエハの移動を示した図１Ａに示したウエハ処理システムの側面図。
【図８Ｆ】ロードロック内のキャリアからリアクタへのウエハの移動を示した図１Ａに示したウエハ処理システムの側面図。
【図９】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションにおけるプラットフォームの位置をトラッキングするためのセンサー形態を示した機能的概略図。
【図１０Ａ】本発明の１実施例におけるローディングステーション及びロードロックの側面図。
【図１０Ｂ】本発明の１実施例におけるローディングステーション及びロードロックの側面図。
【図１１Ａ】本発明に基づくロードロック及びプラットフォームの斜視図。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示したロードロック及びプラットフォームの断面側面図。
【符号の説明】
１０ ローディングステーション
１２ ロードロック
１３ ウエハキャリア
２０ 転送室
２１ ロボット
３０，４０ リアクタ
６０ 冷却ステーション
１００ ウエハ処理システム
【発明の属する技術分野】
本発明は、大略、半導体装置製造に関するものであって、更に詳細には、ウエハ処理において使用されるシステム及びロボットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハを電子装置へ処理するために特別のウエハ処理システムが使用される。これらのシステムのうちのあるものにおいては、ウエハを収容するキャリアがローディングステーション内へローディングされ且つロードロックへ転送される。その後に、ロボットが該キャリアからウエハをピックアップし且つ該ウエハをリアクタ（処理室としても知られている）内へ移動させる。該ウエハはレシピ即ち手順に従って該リアクタ内において処理される。例えば、ＣＶＤリアクタにおいては、誘電体物質からなる薄膜が、典型的に、ウエハ上へ付着形成され、該ウエハの１つの層をその上側の層から分離させる。該膜が付着形成されると、ロボットは該ウエハをピックアップし且つそれをロードロック内のキャリアへ転送する。次いで、該キャリアはロードロックから出されローディングステーション内へ移動される。
【０００３】
Ｍａｙｄａｎ ｅｔ ａｌ．への米国特許第５，８８２，１６５号（「Ｍａｙｄａｎ」）はウエハ処理システムを開示しており、その場合に該システムのリアクタ及びその他のモジュールは水平方向に統合されている（即ち、モジュールは水平方向に広がっている）。水平方向に統合したシステムの欠点は、ウエハ処理システムによって占有される全床面積が、例えばリアクタ及び冷却用ステーション等の更なるモジュールがシステムへ付加される場合に増加するということである。半導体製造クリーンルーム及び装置区域における床面積は、典型的に、厳しいものであり且つコスト高のものであるので、最小の床面積を占有するウエハ処理システムを有することが高度に望ましい。更に、水平方向に統合したシステムのうちの幾つかのコンポーネント（例えば、ポンプ）は、典型的に、床面積の拘束条件のために遠隔位置に据え付けることを必要とする。コンパクトなウエハ処理システムが望ましい。何故ならば、このようなシステムは小さな隣接する区域内において単一のユニットとして移動し、据え付け、且つ動作させることが可能であり、それによって遠隔的に据え付けたコンポーネントへの複雑な接続に対する必要性を取除いている。
【０００４】
典型的なウエハ処理システムにおいては、モジュール間でのウエハの移動を自動化させるためにロボットが使用されている。市販されているウエハ処理用ロボットの一例はＳＨＲ３０００ロボット（「ＳＨＲ３０００ ｒｏｂｏｔ」）であり、それは日本の広島のＪＥＬコーポレイション（電話番号８１−８４９−６２−６５９０）から入手可能である。ＳＨＲ３０００ロボットは３４０度回転することが可能であり、２００ｍｍの垂直移動を有しており、且つそのアームを水平面内において３９０ｍｍ延在させることが可能である。ＳＨＲ３０００は、典型的なウエハ処理ロボットと同じく、リアクタが冷却するための付加的な時間を費やすることなしに、非常に高温のリアクタから新たに処理したウエハを容易にアクセスすることは不可能である。このことは迅速熱処理（ＲＴＰ）等の高温ウエハ処理適用例において特に懸念され、その場合には、リアクタは１２００℃の温度に到達する場合がある。更に、ＳＨＲ３０００ロボットの２００ｍｍの垂直運動は垂直方向に装着したモジュールへアクセスするのには最適なものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
高温に耐えることが可能であり且つ異なる高さの垂直方向に装着したモジュールへアクセスすることが可能なウエハ処理ロボットを有することが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、最小の床面積を占有するウエハ処理システムに関するものである。本発明の１実施例においては、床面積を節約するために複数個のリアクタが垂直方向に装着されている（即ち、垂直方向に統合されている）。本発明は、又、垂直方向に装着したロードロック及び冷却ステーションを使用している。床面積における更なる節約は、ウエハキャリアをロードロック内へ移動させるために回転運動を使用するローディングステーションを使用することによって達成される。
【０００７】
本発明は、又、ウエハ処理システム内において半導体ウエハを移動させるロボットを包含している。該ロボットは、水平面内において延在し且つ回転するばかりでなく、該ロボットが垂直方向に装着したリアクタ、ロードロック、冷却ステーション、及びその他のモジュールへアクセスすることを可能とする垂直方向の運動範囲を有している。該ロボットは内部的に冷却され且つ耐熱性端部エフェクタ（即ち、ウエハをリフトさせるための「フィンガ」）を使用してウエハを支持し、該ロボットを高温半導体製造処理と適合性のあるものとしている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１Ａ及び１Ｂは、本発明に基づくウエハ処理システム１００の側面図及び平面図を夫々示している。システム１００は、ローディングステーション１０と、ロードロック１２と、転送室２０と、ロボット２１と、リアクタ３０及び４０と、冷却ステーション６０とを有している。ローディングステーション１０は、例えばウエハキャリア１３等のウエハキャリアを支持し且つロードロック１２内へ移動させるためのプラットフォーム１１Ａ及び１１Ｂを有している。本実施例においては３個のプラットフォームが使用されているが、本発明はそのようなものに制限されるものではない。処理能力を増加させるために付加的なプラットフォームを使用することが可能であるように２個のプラットフォームを使用することも可能である。キャリア１３は着脱自在なウエハキャリアであり、それは一度に最大で２５個のウエハを担持することが可能である。固定型のウエハキャリアを包含するその他のタイプのウエハキャリアを使用することも可能である。ウエハキャリアは手作業によって又は自動案内ビークル（ＡＧＶ）のいずれかによってプラットフォーム１１Ａ及び１１Ｂ上へローディングされる。
【０００９】
ウエハキャリアのロードロック１２内への移動は、ここにおいては、一例としてプラットフォーム１１Ａ上にキャリア１３を使用する場合を示しているが、同一の模式図はプラットフォーム１１Ｂを使用する他方のウエハキャリアの移動に対しても適用される。更に、プラットフォーム１１Ａ及び１１Ｂは構造的に且つ機能的に同一のものであるから、プラットフォーム１１Ａに対して言及することはプラットフォーム１１Ｂに対しても適用される。ローディングステーション１０の側面図及び平面図を示している図２Ａ及び２Ｂを参照すると、プラットフォーム１１Ａは駆動バー２０９を有しており、それは軸受２１７を介して三角形状のブロック２０７へ結合されている。モータ２０５が可撓性の結合器２０６を使用してアダプタブロック２１９へ機械的に結合されている。アダプタブロック２１９は三角形状のブロック２０７へ固定的に取付けられている。アダプタブロック２１９を回転させることによって、モータ２０５は三角形状ブロック２０７を回転させることが可能であり、そのことはプラットフォーム１１Ａを支柱２０８の周りに回転させる。支柱２０８周りのプラットフォーム１１Ａの回転は図６Ａ乃至６Ｅに示してある。図６Ａ乃至６Ｃは、プラットフォーム１１Ａが位置６１０から矢印６１３で示した方向において位置６１１へ回転される場合のプラットフォーム１１Ａの平面図を逐次的に示している。図７Ａはプラットフォーム１１Ａが位置６１１にある場合のローディングステーション１０の側面図を示している。図６Ｃ乃至６Ｅは、矢印６１４で示した方向に位置６１１から位置６１２へ回転するプラットフォーム１１Ａの平面図を示している。図７Ｂは、プラットフォーム１１Ａが位置６１２にある場合のローディングステーション１０の側面図を示している。
【００１０】
図２Ｂを参照すると、ベルト２０２が固定された中心プーリー２０４と、固定されたプラットフォームプーリー２０１と、アイドラー２０３にわたって巻着されており、従ってそれを介してウエハが挿入されるウエハキャリア１３の開口６０１（図６Ａ−６Ｅ）は、プラットフォーム１１Ａが支柱２０８周りを回転される場合にロボット２１に対面している。ベルト２０２上の張力はアイドラー２０３を調節することによって設定される。
【００１１】
図９を参照すると、ローディングステーション１０内のプラットフォーム１１Ａの位置はセンサー９０１及びフラグ９０５を使用してトラッキングされる。フラグ９０５は三角形状ブロック２０７上の所定の位置に取付けられている。フラグ９０５がセンサー９０１を介して通過する位置は「フォーム」位置として知られている。１実施例においては、センサー９０１の出力がライン９０３を介してモータ制御器９０２へ結合される。エンコーダ出力とすることの可能なモータ２０５の出力もライン９０４を介してモータ制御器９０２へ結合される。フラグ９０５がセンサー９０１を介して通過する場合に、センサー９０１はモータ制御器９０２に対して「フォーム信号」を出力し、三角形状ブロック２０７がフォーム位置にあることを表す。ライン９０４をモニタすることによって、モータ制御器９０２は、モータ２０５がフォーム信号を受取った後に行う回転数を決定する。フォーム位置と相対的なプラットフォーム１１Ａの位置は予め定められているので、プラットフォーム１１Ａの位置は、それが支柱２０８周りに回転する場合に、モータ制御器９０２によってトラッキングすることが可能である。
【００１２】
図７Ｂに示したように、プラットフォーム１１Ａが位置６１２にある場合に、カム２１２がスロット付ディスク２１３と係合する。カム２１２は駆動バー２０９へ取付けられており、該バーはプラットフォーム１１Ａへ取付けられている。プラットフォーム１１Ａが位置６１２内にあることをモータ制御器９０２が表すと、空気圧が空気シリンダー２１０内へ供給されてピストン２１１を上方へ押上げる。その結果、スロット付ディスク２１３がカム２１２と係合し、図２Ａに示したように、プラットフォーム１１Ａをロードロック１２内へ押込む。バー２０９は図３に示したような断面を有しており、それは図２ＡにおけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って取った断面であり、垂直運動期間中にプラットフォーム１１Ａの回転を防止する。プラットフォーム１１Ａ上でのウエハキャリア１３の振動を回避するために、空気シリンダー２１０へ供給される空気圧は、初期的に高圧が供給され、次いで、プラットフォーム１１Ａがロードロック１２へ近づくに従って次第に減少されるように調整される。
【００１３】
プラットフォーム１１Ａ及び１１Ｂの位置６１２への回転運動はローディングステーション１０によって占有される床面積を最小とさせる。図２Ｂから明らかなように、ローディングステーション１０は、図２Ｂに示した特定の実施例においては３個である使用されているプラットフォームの数を収容するのに丁度充分な面積を占有する。
【００１４】
１実施例においては、図１０Ａに示したローディングステーション１０Ａのプラットフォームはロードロック１０１２内へ上昇されるものではない。ローディングステーション１０Ａにおいてモータ２０５Ａ、可撓性結合器２０６Ａ、アダプタブロック２１９Ａ、三角形状ブロック２０７Ａはローディングステーション１０におけるそれらに対応するものと機能的に且つ構造的に同一である（即ち、モータ２０５Ａはモータ２０５と同一である等）。プラットフォーム１０１０Ａがプラットフォーム１１Ａの駆動バー２０９等の長尺状の駆動バーを有するものでない点を除いて、プラットフォーム１０１０Ａはプラットフォーム１１Ａと同一である。ローディングステーション１０におけるプラットフォーム１１Ａの動作と対照的に、プラットフォーム１０１０Ａはロードロック１０１２内へ上昇されるものではない。その代わりに、プラットフォーム１０１０Ａは、プラットフォーム１０１０Ａをロードロック１０１２内へ収容させることが可能な位置（ロードロック位置）ヘ回転される。図１０Ａにおいて、ロードロック位置はロードロック１０１２の真下である。プラットフォーム１０１０Ａがロードロック位置とされると、ロードロック１０１２が下降されて図１０Ｂに示したようにプラットフォーム１０１０Ａを収容する。転送室１０２０におけるロボット（不図示）が、次いで、ウエハキャリア１０１３内のウエハへアクセスすることが可能である。ロードロック１０１２は従来の構造を使用して上昇及び下降される。例えば、ロードロック１０１２はボールネジを取付け、次いでモータを使用することによって該ボールネジを回転させることにより上昇させることが可能である。ローディングステーション１０におけるように、プラットフォーム１０１０Ａの回転運動はローディングステーション１０Ａの床面積条件を最小とさせる。
【００１５】
図２Ａに示したように、ロードロック１２は転送室２０へボルト止めされており、且つ、更に、蝶番２１５及び２１６を介して支柱２０８によって支持されている。支柱２０８は蝶番２１５、蝶番２１６、軸受２１８を介して自由に回転し、モータ２０５からの振動がロードロック１２へ伝達されることを防止する。図１１Ａはロードロック１２の斜視図を示している。図１１Ａにおいて、支柱２０８及びその他のシステム１００のコンポーネントは説明の便宜上図示していない。ロードロック１２は側部１１０５上に観察用ポート１１０２を有しており、ロードロック１２の内部を視覚的に検査することを可能としている。観察用ポート１１０２は石英等の透明な物質から構成されている。図１１Ｂを参照すると、それはロードロック１２の部分的側部断面図を示しており、観察用ポート１１０２がボルト１１０３でロードロック１２上にボルト止めされている。観察用ポート１１０２と側部１１０５との間の周囲シール１１０６（例えば、Ｏリング又はリップシール）が真空シールを形成するために設けられている。同様に、ロードロック１２はボルト１１０４で転送室２０上にボルト止めされている。ロードロック１２と転送室２０との間のシール１１０７は真空シールを形成している。プラットフォーム１１Ａがロードロック１２内に持ち上げられている場合には、プラットフォーム１１Ａ上の周囲シール２１４（図１１Ｂ）はロードロック１２の底部開口部分と接触する。真空を必要とする処理期間中に、空気シリンダー２１０がプラットフォーム１１Ａをロードロック１２内へ押込み、従ってシール２１４はロードロック１２に対して圧縮され真空シールを形成する。又、ロードロック１２内の真空はプラットフォーム１１Ａをロードロック１２内へ引込み、更に真空シールを向上させる。この特定の実施例においてはローディングステーション１０の上方にあるロードロック１２を垂直方向に装着することによって床面積を節約している。
【００１６】
本発明によれば、例えばリアクタ３０及び４０、冷却ステーション６０、ロードロック１２等のシステム１００のモジュールへ及びそれからウエハを転送するためにロボット２１が設けられている。図４Ａはロボット２１の１実施例の「Ｘ線」図を示している。１つの図内においてロボット２１の全ての関連する部分を示すことによって図面の明確性を改善するために、図４Ａはロボット２１の機能的な表示であり実際の部品配置を示すものではない。例えば、直線状ガイド４０５Ａ及び４０５Ｂの位置に関連してボールネジ４０２の実際の位置は図４Ｃに示した平面図において示されている。勿論、本発明は図４Ａ−４Ｃに示した特定の部品、構造及び部品配置に制限されるものではない。図４Ａに示したように、Ｚ軸（即ち、垂直運動）モータ４０１がベルト４５０を介してボールネジ４０２へ機械的に結合されており且つそれを回転させる。カラー４０４がボールネジ４０２上に乗っており且つそれによって駆動される。本実施例においては、Ｚ軸モータ４０１は日本の福岡の安川電機（「Ｙａｓｕｋａｗａ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ」）（電話番号８１−９３−６４５−８８００）からのパーツ番号ＳＧＭ−０４Ａ３１４Ｂのタイプであり、一方ボールネジ４０２は日本の東京のＴＨＫコーポレイションリミテッド（「ＴＨＫ」）（電話番号８１−３−５４３４−０３００）からのパーツ番号ＤＩＫ２００５−６ＲＲＧ０＋６２５ＬＣ５のタイプである。その他の従来のボールネジ及びモータを使用することも可能である。支持ユニット４５２（例えば、ＴＨＫのパーツ番号ＦＫ１５）がボールネジ４０２を支持している。カラー４０４上に乗っている垂直ドライバ４０３は、Ｚ軸モータ４０１を使用して上方又は下方へ移動させることが可能であり、ボールネジ４０２を介してカラー４０４を駆動する。垂直ドライバ４０３はウエアリング４５３に対して摺動する。ウエアリングは、通常、金属対金属の接触を防止し且つ横方向負荷を吸収する。１実施例においては、ウエアリング４５３はブサクアンドシャンバン（「Ｂｕｓａｋ＋Ｓｈａｍｂａｎ」）（インターネットウエブサイト「ｗｗｗ．ｂｕｓａｋｓｈａｍｂａｎ．ｃｏｍ」）からのパーツ番号ＧＲ７３００８００−Ｔ５１のタイプである。ロボット２１は、又、日本の東京のハーモニックドライブシステムズインコーポレイテッド（電話番号８１−３−５４７１−７８００）からのパーツ番号ＳＨＦ−２５−１００−２ＵＨと同一のタイプのものとすることが可能なハーモニックギア４６１を有している。
【００１７】
図４Ａに示した点線ＩＶ−ＩＶによって画定したロボット２１の一部の拡大図である図４Ｂに示したように、シール４１８は垂直ドライバ４０３及び回転ドライバ４１５を取囲んでおり真空シールを形成している。シール４１８は可動部分が真空シールされており膨張及び圧縮することのない任意のタイプのシールとすることが可能である。例えば、シール４１８はＯリング、リップシール、又はｔシール（ベローと対比される）とすることが可能である。１実施例においては、シール４１８はブサクアンドシャンバンからのパーツ番号ＴＶＭ３００８００−Ｔ０１Ｓ，ＴＶＭ２００３５０−Ｔ０１Ｓのタイプのものである。従来技術においては、垂直ドライバ４０３等の可動部分周りに真空シールを形成するためにウエハ処理ロボットにおいてはベローが使用されていた。ベローは可動部分と共に膨張及び圧縮するので、ベローは長い運動範囲を有する可動部分と共に使用される場合には必然的により大きなものとされる。このことは２００ｍｍより大きな運動範囲を有する半導体処理ロボットにおいてはベローは非実用的なものとする。ロボット２１の１実施例においては、ベローの代わりにシール４１８を使用することは垂直ドライバ４０３が最大で３５０ｍｍまで上昇させることを可能とする。従って、ロボット２１は複数個の垂直方向に装着したモジュールへアクセスすることが可能である。垂直ドライバ４０３が上下動される場合にシール４１８を所定位置に維持するために、垂直ドライバ４０３は直線状ガイド４０５Ａ（図４Ａ及び４Ｃ）及び４０５Ｂ（図４Ｃ）を使用して安定化されている（例えば、ＴＨＫの部品番号ＨＳＲ２５ＬＢＵＵＣ０ＦＳ＋５２０ＬＦ−ＩＩ）。
【００１８】
図４Ａを参照すると、ロボット２１は端部エフェクタ４０６を有しており、それは、例えば、ウエハをピックアップし且つ配置させるために石英のような耐熱性物質から構成されている。端部エフェクタ４０６は取付ブロック４０７へ固定的に取付けられており、該ブロックは多様な端部エフェクタを受付ける。ブロック４０７はアーム４０８へ取付けられており且つ軸４１０周りに回転する。アーム４０８は軸４１１周りに回転し且つアーム４０９へ取付けられている。図４Ｄに示したように、プーリ４５５−４５８とベルト４５９−４６０とを包含する従来のベルト・プーリ装置は、アーム４０９、アーム４０８、ブロック４０７（それはプーリ４５８へ結合されている）を一体的に機械的に結合している。ブロック４０７へ取付けられている端部エフェクタ４０６は、延長モータ４１３（図４Ａ）（例えば、安川電機パーツ番号ＳＧＭ−０１ＡＷ１２）を使用してプーリ４５５を回転することにより直線に沿って延在即ち前進させるか又は後退させることが可能である。アーム４０９と、アーム４０８と、ブロック４０７と、端部エフェクタ４０６とから構成されている全体的なアーム組立体は、回転モータ４１４（図４Ａ）（例えば、安川電機パーツ番号ＳＧＭ−０２−ＡＷ１２）を使用することによって軸４１２の周りに回転させることが可能であり、ベルト４５４を介して回転ドライバ４１５を回転させる。図４ＣはＺ軸モータ４０２、直線状ガイド４０５Ａ及び４０５Ｂ、延長モータ４１３、回転モータ４１４、ボールネジ４０２の配置をロボット２１の１実施例における状態を示した平面図である。
【００１９】
図４Ａを参照すると、例えばＲＴＰ等の高温処理期間中に冷却用チャンネル４１７（図４Ｂにも示してある）及び冷却ロボット２１を介して冷却剤が流れることを可能とするためにインレット４１６が設けられている。水、アルコール、冷却したガス等の任意の従来の冷却剤を使用することが可能である。ロボット２１において内部冷却及び耐熱性端部エフェクトを使用することは、システム１００の処理時間を減少させる。何故ならば、ロボット２１はリアクタ又はウエハが冷却するのを待機することなしに、ウエハをリアクタ内へ及びそれから外部へ搬送することが可能だからである。
【００２０】
図８Ａ乃至８Ｆはロードロック１２内部にあるキャリア１３からウエハ２２をリアクタ３０（又は４０）への移動を示したシステム１００の側面図を示している。キャリア１３がロードロック１２の内側に入ると、転送室２０内のロボット２１が回転し且つロードロック１２（図８Ａ）ヘ向かって下降する。ロボット２１が端部エフェクタ４０６を延在即ち前進させてウエハキャリア１３からウエハ２２をピックアップする（図８Ｂ）。次いで、ロボット２１が後退し（図８Ｃ）、リアクタ３０へ向かって回転し（図８Ｄ）、リアクタ３０と整合してウエハ２２を位置決めすべく上昇し（図８Ｅ）、且つゲートバルブ３１を介してウエハ２２をリアクタ３０内に配置させる（図８Ｆ）。次いで、ロボット２１は後退し、その後に、ゲートバルブ３１が閉塞しウエハ２２の処理が開始する。
【００２１】
図１Ａを参照すると、リアクタ３０及び４０はこの特定の実施例においては迅速熱処理（ＲＴＰ）リアクタである。然しながら、本発明は特定のタイプのリアクタへ制限されるものではなく、且つＰＶＤ、エッチング、ＣＶＤ、アッシング（灰化）において使用されるような任意の半導体処理用リアクタを使用することが可能である。リアクタ３０及び４０は本願の基礎となっている米国特許出願と同日付で出願された「抵抗加熱型単一ウエハ炉（Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅｌｙ Ｈｅａｔｅｄ Ｓｉｎｇｌｅ Ｗａｆｅｒ Ｆｕｒｎａｃｅ）」という名称の本願出願人に譲渡されている米国特許出願（代理人ドケット番号Ｍ−７７７３）に開示されているタイプのものとすることが可能であり、尚上記米国特許出願は引用によってその全体を本明細書に取込む。リアクタ３０及び４０は床面積を節約するために垂直方向にマウント即ち装着されている。リアクタ３０及び４０は転送室２０にボルト止めされており且つ、更に、支持フレーム３２によって支持されている。処理ガス、冷却剤、及び電気的接続はインターフェース３３を使用してリアクタ３０及び４０の背面端部を介して設けられている。
【００２２】
図１Ａに示したポンプ５０は真空を必要とする処理において使用するために設けられている。リアクタ３０及び４０の結合体積がロードロック１２、冷却用ステーション６０、転送室２０の結合体積よりもかなり小さい場合には、システム１００の全体積（即ち、ロードロック１２、冷却ステーション６０、転送室２０、リアクタ３０、リアクタ４０の結合体積）を真空へポンプダウンするために単一のポンプ５０を使用することが可能である。そうでない場合には、リアクタ３０及び４０を別々にポンプダウンするためにポンプ５０のような付加的なポンプが必要となる場合がある。この特定の実施例においては、単一のポンプ５０で充分である。何故ならば、ロードロック１２、冷却ステーション６０、転送室２０の結合体積は約１５０リットルであり、一方リアクタ３０及び４０の全体積は２リットルだからである。換言すると、リアクタ３０及び４０の結合体積はシステム１００の全体積と比較して些細なものであるので、リアクタ３０及び４０はシステム１００内の圧力に著しく影響を与えることはない。従って、リアクタ３０及び４０内の圧力を制御するために別のポンプが必要とされることはない。
【００２３】
ウエハ２２をリアクタ３０（又は４０）内部において公知の態様で処理した後に、ゲートバルブ３１が開放してロボット２１がウエハ２２を冷却ステーション６０内へ移動させることを可能とする（図１Ａ）。新たに処理されたウエハは２００℃以上を有している場合があり且つ典型的なウエハキャリアを溶融させるか又は損傷させる場合があるので、ロードロック１２内のウエハキャリア内に戻す前にウエハを冷却するための冷却ステーション６０が設けられている。この実施例においては、冷却ステーション６０はロードロック１２上方に垂直方向にマウント即ち装着されており、システム１００によって占有される床面積を最小としている。冷却ステーション６０は棚６１を有しており、それらは液体によって冷却することが可能であり、一度に複数個のウエハを支持することが可能である。図１Ａにおいては２個の棚が示されているが、勿論、適宜処理能力を増加させるために異なる数の棚を使用することが可能である。
【００２４】
その後に、ウエハ２２は冷却ステーション６０からピックアップされ且つロボット２１を使用してキャリア１３におけるその元のスロットへ置換される。プラットフォーム１１Ａはロードロック１２から下降し且つずれた位置に回転し別のプラットフォームが次のウエハキャリアをロードロック１２内へ移動させることを可能とする。
【００２５】
図５はシステム１００において使用されている制御システム５３０のブロック図を示している。コンピュータ５０１は、入力／出力（Ｉ／Ｏ）制御器５２１へのイーサーネットリンク５０２を使用して制御器５２０と通信を行う。Ｉ／Ｏ制御器５２１は多様なＩ／Ｏボードを受付けることが可能であり、例えば、（ａ）ロボット、温度、圧力及びモータ制御器（例えば、図９に示したモータ制御器９０２）と通信するためのシリアルポート５２２、（ｂ）センサー等のデジタルＩ／Ｏラインを制御するためのデジタルＩ／Ｏ５２３、（ｃ）質量流量制御器及びスロットルバルブ等のアナログ信号駆動型装置を制御するためのアナログＩ／Ｏ５２４、（ｄ）インターロックライン等の信号線の連続性を接続又は切断するためのリレーボード５２５等がある。制御器５２０を構築するためのコンポーネントは、日本、東京１８７−０００４、小平、天神町１−１７１のコーヨーエレクトロニクスインダストリーズカンパニィ、リミテッド（電話番号０１１−８１−４２−３４１−３１１５）から市販されている。制御システム５３０はシステム１００の種々のコンポーネントを起動し且つモニタするための従来の制御ソフトウエアを使用する。システム１００は例えばテキサス、オースチンのナショナルインストルメンツコーポレイション（インターネットウエブサイト「ｗｗｗ．ｎｉ．ｃｏｍ」）から入手可能なもののような従来の制御ハードウエア及びソフトウエアを使用することも可能である。
【００２６】
上述した本発明の説明は例示目的のために与えられたものであって制限的な意図を持ってなされたものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】本発明に基づくウエハ処理システムの側面図。
【図１Ｂ】図１Ａのウエハ処理システムの平面図。
【図２Ａ】本発明に基づくローディングステーションの側面図。
【図２Ｂ】図２Ａのローディングステーションの平面図。
【図３】図２Ａに示したローディングステーションにおいて使用されているバーの断面図。
【図４Ａ】本発明に基づくウエハ処理ロボットの機能的「Ｘ線」図。
【図４Ｂ】図４Ａに示したロボットの一部の拡大図。
【図４Ｃ】本発明の１実施例におけるロボットの「Ｘ線」平面図。
【図４Ｄ】本発明の１実施例におけるロボットの「Ｘ線」平面図。
【図５】図１Ａ及び１Ｂに示したウエハ処理システムを制御するための制御システムのブロック図。
【図６Ａ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションにおけるプラットフォームの移動状態を示した概略図。
【図６Ｂ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションにおけるプラットフォームの移動状態を示した概略図。
【図６Ｃ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションにおけるプラットフォームの移動状態を示した概略図。
【図６Ｄ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションにおけるプラットフォームの移動状態を示した概略図。
【図６Ｅ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションにおけるプラットフォームの移動状態を示した概略図。
【図７Ａ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションの側面図。
【図７Ｂ】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションの側面図。
【図８Ａ】ロードロック内のキャリアからリアクタへのウエハの移動を示した図１Ａに示したウエハ処理システムの側面図。
【図８Ｂ】ロードロック内のキャリアからリアクタへのウエハの移動を示した図１Ａに示したウエハ処理システムの側面図。
【図８Ｃ】ロードロック内のキャリアからリアクタへのウエハの移動を示した図１Ａに示したウエハ処理システムの側面図。
【図８Ｄ】ロードロック内のキャリアからリアクタへのウエハの移動を示した図１Ａに示したウエハ処理システムの側面図。
【図８Ｅ】ロードロック内のキャリアからリアクタへのウエハの移動を示した図１Ａに示したウエハ処理システムの側面図。
【図８Ｆ】ロードロック内のキャリアからリアクタへのウエハの移動を示した図１Ａに示したウエハ処理システムの側面図。
【図９】図２Ａ及び２Ｂに示したローディングステーションにおけるプラットフォームの位置をトラッキングするためのセンサー形態を示した機能的概略図。
【図１０Ａ】本発明の１実施例におけるローディングステーション及びロードロックの側面図。
【図１０Ｂ】本発明の１実施例におけるローディングステーション及びロードロックの側面図。
【図１１Ａ】本発明に基づくロードロック及びプラットフォームの斜視図。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示したロードロック及びプラットフォームの断面側面図。
【符号の説明】
１０ ローディングステーション
１２ ロードロック
１３ ウエハキャリア
２０ 転送室
２１ ロボット
３０，４０ リアクタ
６０ 冷却ステーション
１００ ウエハ処理システム
Claims (9)
- ウエハ処理システムにおけるロボットにおいて、
前記ロボットのアームへ取付けられており耐熱性の物質から構成されている端部エフェクタ、
前記ロボットを回転させる第一モータ、
前記ロボットを上下動させる第二モータ、
前記端部エフェクタを延在させる第三モータ、
前記ロボット内の冷却ユニット、
を有していることを特徴とするロボット。 - 請求項１において、前記端部エフェクタが石英から構成されていることを特徴とするロボット。
- 請求項１において、前記冷却ユニットが冷却用チャンネルを有していることを特徴とするロボット。
- 請求項１において、更に、
前記第二モータへ結合されている垂直ドライバ、
前記垂直ドライバを取囲んでいるシール、
を有していることを特徴とするロボット。 - 請求項４において、前記シールがＯリングと、リップシールと、ｔシールとからなるグループから選択したものであることを特徴とするロボット。
- ウエハを第一位置から第二位置へ移動させる方法において、
延在、回転及び垂直運動を有しており、冷却ユニットと耐熱性物質からなる端部エフェクタを具備しているロボットを用意し、
前記ロボットを前記第一位置へ向かって回転させ、
前記端部エフェクタを使用して前記第一位置上のウエハキャリアからウエハをピックアップし、
前記ロボットを前記第二位置へ向かって回転し、
前記ウエハを前記第二位置上に配置させる、
ことを特徴とする方法。 - 請求項６において、前記第二位置が迅速熱処理リアクタ、付着リアクタ、エッチリアクタからなるグループから選択したリアクタであることを特徴とする方法。
- 請求項６において、前記ロボットが前記ウエハを前記第二位置上に配置させるために上昇されることを特徴とする方法。
- 請求項８において、前記ロボットが２００ｍｍを超えて上昇されることを特徴とする方法。
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