JP2005327953A - 基板搬送装置、基板搬送方法、及び基板製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を熱処理工程へ搬送する際に、基板に与える衝撃を小さくし、かつ基板を安定して搬送する。
【解決手段】搬送ベルト１０を下降させた状態から、上昇／下降機構により搬送ベルト１０を上昇させ、半導体ウェーハ１をローダベルト３から持ち上げる。次に、搬送ベルト１０を上昇させた状態で、搬送ベルト１０を駆動して、半導体ウェーハ１をホットプレート７ａの上空へ移動させる。搬送ベルト１０は、半導体ウェーハ１の裏面を安定に支持しながら半導体ウェーハ１を移動させることができる。そして、上昇／下降機構により搬送ベルト１０を下降させ、半導体ウェーハ１をホットプレート７ａに搭載する。ローラ１１ｃはアーム１３ｃに上下動可能に取り付けられており、ばね１５により下方向へ付勢されている。これにより、搬送ベルト１０には張力が加えられ、搬送ベルト１０の熱膨張が吸収される。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の基板を熱処理工程へ搬送する基板搬送装置、基板搬送方法、及びそれらを用いた基板製造方法に関する。

ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体デバイスの材料となる半導体ウェーハ等の基板の製造工程では、基板の熱処理が行われる。例えば、半導体ウェーハの製造工程では、最終工程において、ＰＩＱと呼ばれるポリイミド系の樹脂を保護膜として半導体ウェーハの表面に塗布する。そして、塗布した保護膜を硬化させるために、半導体ウェーハをベーク炉内へ搬送し、ホットプレートに接触させて加熱する。

従来、半導体ウェーハのベーク炉内への搬送は、例えば特許文献１に記載のロボットハンドや特許文献２に記載の搬送ロボット等を用いて、半導体ウェーハをベーク炉外の供給位置から持ち上げ、ベーク炉内に設けた受けピン上へ降ろすことにより行われていた。また、ベーク炉内において、温度の異なる複数のホットプレートにより半導体ウェーハを徐々に加熱する場合も、ロボットハンド等を用いて、半導体ウェーハを１つのホットプレートから別のホットプレートへ移動させる必要があった。
特開平１１−５９８９４号公報 特開２００３−３１６４２号公報

近年、半導体デバイスの処理速度を高速化するため、半導体材料としてガリウムヒ素（ＧａＡｓ）が使用され始めている。ガリウムヒ素は、電気信号の伝達速度が速い反面、非常にもろく、わずかの衝撃で破損する性質がある。このため、従来のロボットハンド等を用いてガリウムヒ素ウェーハをベーク炉内へ搬送したところ、ウェーハを持ち上げ又は降ろす際の衝撃により、ウェーハが破損する事故が発生した。

特に、複数のホットプレートによりガリウムヒ素ウェーハを徐々に加熱する場合は、ウェーハを持ち上げ又は降ろす動作が多くなり、ウェーハの破損事故が多発した。

また、ガリウムヒ素ウェーハは、シリコン（Ｓｉ）ウェーハに比べて約１．５倍程度の質量があり、このような従来に比べて重い基板を熱処理工程へ安定して搬送するために、従来と異なる基板搬送装置及び基板搬送方法が要求された。

本発明の課題は、基板を熱処理工程へ搬送する際に、基板に与える衝撃を小さくし、かつ基板を安定して搬送することである。また、本発明の課題は、熱処理工程を含む基板の製造において、基板の破損事故を防止し、歩留まりを向上することである。

本発明の基板搬送装置は、基板を熱処理工程へ搬送する基板搬送装置であって、基板の裏面を支持しながら基板を移動させる耐熱性のベルトと、ベルトを駆動する駆動手段と、ベルトを上昇させて基板をベルト上にロードし、またベルトを下降させて基板をベルト上からアンロードする上昇／下降機構と、ベルトに張力を加えてベルトの熱膨張を吸収する手段とを備えたものである。

また、本発明の基板搬送方法は、基板を熱処理工程へ搬送する基板搬送方法であって、耐熱性のベルトを上昇させて基板をベルト上にロードし、ベルトに張力を加えてベルトの熱膨張を吸収しながら、基板の裏面をベルトで支持し、ベルトを駆動して基板を移動させ、ベルトを下降させて基板をベルト上からアンロードするものである。

耐熱性のベルトは、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料を薄い帯状にしたもので、基板の裏面を安定に支持しながら基板を移動させることができる。基板をベルト上にロードする際、ベルトがたわんで衝撃を吸収し、基板に与える衝撃を小さくする。また、ロード又はアンロードの際にベルトを上昇又は下降させる速度を制御して、基板に与える衝撃をさらに小さくすることができる。ベルトが耐熱性を有し、熱処理工程でベルトが加熱されて熱膨張しても、ベルトに張力を加えてベルトの熱膨張を吸収するので、基板を熱処理工程へ安定して搬送することができる。

本発明の基板製造方法は、上記のいずれかの基板搬送装置又は基板搬送方法を用いて基板を熱処理工程へ搬送し、基板の熱処理を行うものである。

本発明の基板搬送装置及び基板搬送方法によれば、基板を熱処理工程へ搬送する際に、基板に与える衝撃を小さくし、かつ基板を安定して搬送することができる。従って、例えばガリウムヒ素ウェーハの熱処理工程への搬送に好適である。

本発明の基板製造方法によれば、熱処理工程を含む基板の製造において、基板の破損事故を防止し、歩留まりを向上することができる。

図１は、本発明の一実施の形態による基板搬送装置を用いたベーク炉内の上面図である。本実施の形態では、半導体ウェーハ１をローダ２から受け取ってベーク炉６へ搬入し、またベーク炉６内の半導体ウェーハをベーク炉６から搬出してアンローダ９へ受け渡す基板搬送装置の例を示している。図２は図１のＡ−Ａ部断面図、図３は図１のアンローダ側から見た側面図である。

ローダ２は、破線で示した半導体ウェーハ１を、２本のローダベルト３上に積載して、図１の矢印で示す方向から基板搬送装置へ供給する。ローダベルト３は、例えばシリコン製のＯリング等で構成され、図２に示すように２つのローラ４間に掛けられている。２つのローラ４の一方は、図示しないモータ等により回転され、ローダベルト３を駆動する。ローダベルト３により供給された半導体ウェーハ１は、ストッパー５に接触して所定の位置に停止する。

基板搬送装置は、搬送ベルト１０、ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ、回転軸１２ｄ、アーム１３ａ，１３ｂ，１３ｃ、ベース１４、ばね１５、及び上昇／下降機構を含んで構成されている。本実施の形態では、図１及び図３に示すように、搬送ベルト１０、ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ、アーム１３ｃ、及びばね１５が２組設けられている。

搬送ベルト１０は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料を薄い帯状にしたもので、半導体ウェーハ１の裏面を安定に支持しながら半導体ウェーハ１を移動させることができる。搬送ベルト１０は、図２に示すようにローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅに掛けられている。ローラ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅは、ベース１４に設けられたアーム１３ａ，１３ｂ，１３ｃに回転可能に取り付けられている。図３において、ローラ１１ｄは、その回転軸１２ｄが図示しないモータ等により回転され、搬送ベルト１０を駆動する。

図１及び図２において、ベーク炉６内には、架台８上に複数のホットプレートが設置されている。本実施の形態では、６つのホットプレート７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆが設置されており、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆの順に温度が高く設定されている。各ホットプレートには、搬送ベルト１０が通るための２本の溝が設けられている。後述する上昇／下降機構により搬送ベルト１０を下降させた状態で、搬送ベルト１０は各ホットプレートの溝の中に位置し、各ホットプレートと接触しない。一方、搬送ベルト１０を上昇させた状態で、搬送ベルト１０は各ホットプレートの溝の上空に位置し、半導体ウェーハ１を各ホットプレートから持ち上げる。なお、図２及び図３は、搬送ベルト１０が各ホットプレートの溝の中に位置する状態を示している。

搬送ベルト１０は、各ホットプレートに直接接触しないが、加熱された半導体ウェーハ１に接触して加熱され、また各ホットプレートからの輻射熱で加熱される。このため、搬送ベルト１０は、上述のような耐熱性を有する材料で構成する必要があり、さらに熱膨張を考慮する必要がある。図２及び図３において、ローラ１１ｃはアーム１３ｃに上下動可能に取り付けられており、ばね１５により図面下方向へ付勢されている。これにより、搬送ベルト１０には張力が加えられ、搬送ベルト１０の熱膨張が吸収される。

上昇／下降機構は、モータ２０、伝達ベルト２１、プーリ２２、シャフト２３、軸受け２４、カム２５、昇降板２６、ガイド２７、及び固定板２８を含んで構成されている。図２において、シャフト２３が２つの軸受け２４により回転可能に支持されており、シャフト２３の両側にはカム２５が取り付けられている。また、シャフト２３の一端にはプーリ２２が取り付けられている。カム２５は昇降板２６に設けた当接部２６ａに接触しており、昇降板２６にはベース１４が搭載されている。

図３において、モータ２０の回転が伝達ベルト２１を介してプーリ２２へ伝達され、シャフト２３が回転してカム２５が回転する。カム２５が回転すると、カム２５に接触している昇降板２６が、固定板２８に取り付けたガイド２７に沿って上昇又は下降する。これにより、上昇／下降機構は、昇降板２６に搭載されたベース１４を上昇又は下降させて、搬送ベルト１０を上昇又は下降させる。

以下、本発明の一実施の形態による基板搬送方法について説明する。図４（ａ）は搬送ベルトを下降させた状態を示す図、図４（ｂ）は搬送ベルトを上昇させた状態を示す図である。まず、基板搬送装置は、図４（ａ）に示す搬送ベルト１０を下降させた状態から、上昇／下降機構により搬送ベルト１０を上昇させ、半導体ウェーハ１をローダベルト３から持ち上げる。これにより、半導体ウェーハ１は搬送ベルト１０上にロードされ、搬送ベルト１０は半導体ウェーハ１の裏面を支持する。次に、基板搬送装置は、図４（ｂ）に示す搬送ベルト１０を上昇させた状態で、搬送ベルト１０を駆動して、半導体ウェーハ１をホットプレート７ａの上空へ移動させる。そして、上昇／下降機構により搬送ベルト１０を下降させ、半導体ウェーハ１をホットプレート７ａに搭載する。

図１及び図２において、半導体ウェーハ１をホットプレート７ａ上で所定時間加熱した後、基板搬送装置は、搬送ベルト１０を下降させた状態から、上昇／下降機構により搬送ベルト１０を上昇させ、半導体ウェーハ１をホットプレート７ａから持ち上げる。次に、基板搬送装置は、搬送ベルト１０を上昇させた状態で、搬送ベルト１０を駆動して、半導体ウェーハ１をホットプレート７ｂの上空へ移動させる。そして、上昇／下降機構により搬送ベルト１０を下降させ、半導体ウェーハ１をホットプレート７ｂに搭載する。以下同様にして、基板搬送装置は、半導体ウェーハ１をホットプレート７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆへ順次搭載する。半導体ウェーハ１は、ベーク炉６内でホットプレート７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆにより所定の温度まで段階的に加熱される。

なお、本実施の形態ではベーク炉６内に６つのホットプレート７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆが設置されていたが、ホットプレートの数はこれに限るものではない。

ホットプレート７ｆ上での加熱が終了すると、基板搬送装置は、搬送ベルト１０を下降させた状態から、上昇／下降機構により搬送ベルト１０を上昇させ、半導体ウェーハ１をホットプレート７ｆから持ち上げる。次に、基板搬送装置は、搬送ベルト１０を上昇させた状態で、搬送ベルト１０を駆動して、半導体ウェーハ１をアンローダ９の上空へ移動させる。そして、上昇／下降機構により搬送ベルト１０を下降させ、半導体ウェーハ１をアンローダ９に積載する。これにより、半導体ウェーハ１は搬送ベルト１０上からアンロードされる。アンローダ９は、ローダ２と同様の構成であり、半導体ウェーハ１を２本のアンローダベルト上に積載して、図１の矢印で示す方向へ排出する。

以上説明した実施の形態によれば、半導体ウェーハ１を搬送ベルト１０上にロードする際、搬送ベルト１０がたわんで衝撃を吸収するので、半導体ウェーハ１に与える衝撃を小さくすることができる。また、モータ２０を制御することにより、ロード又はアンロードの際に搬送ベルト１０を上昇又は下降させる速度を制御して、半導体ウェーハ１に与える衝撃をさらに小さくすることができる。そして、搬送ベルト１０が耐熱性を有し、ローラ１１ｃ及びばね１５により搬送ベルト１０に張力を加えて搬送ベルト１０の熱膨張を吸収するので、半導体ウェーハ１を熱処理工程へ安定して搬送することができる。従って、例えばガリウムヒ素ウェーハの熱処理工程への搬送に好適である。

なお、以上説明した実施の形態では、２本の搬送ベルトを用いて半導体ウェーハを搬送していたが、３本以上の搬送ベルトを用いてもよい。また、搬送ベルトの幅や半導体ウェーハの裏面を支持する部分の形状等を工夫し、１本の搬送ベルトで半導体ウェーハを搬送してもよい。

本発明は、半導体ウェーハに限らず、液晶表示装置のガラス基板等のような各種の基板の熱処理工程への搬送にも適用される。

本発明の基板搬送装置又は基板搬送方法を用いて基板を熱処理工程へ搬送し、基板の熱処理を行うことにより、熱処理工程を含む基板の製造において、基板の破損事故を防止し、歩留まりを向上することができる。

本発明の一実施の形態による基板搬送装置を用いたベーク炉内の上面図である。 図１のＡ−Ａ部断面図である。 図１のアンローダ側から見た側面図である。 図４（ａ）は搬送ベルトを下降させた状態を示す図、図４（ｂ）は搬送ベルトを上昇させた状態を示す図である。

符号の説明

１ 半導体ウェーハ
２ ローダ
３ ローダベルト
４ ローラ
５ ストッパー
６ ベーク炉
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ，７ｆ ホットプレート
８ 架台
９ アンローダ
１０ 搬送ベルト
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ ローラ
１２ｄ 回転軸
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ アーム
１４ ベース
１５ ばね
２０ モータ
２１ 伝達ベルト
２２ プーリ
２３ シャフト
２４ 軸受け
２５ カム
２６ 昇降板
２７ ガイド
２８ 固定板

Claims (4)

1. 基板を熱処理工程へ搬送する基板搬送装置であって、
   基板の裏面を支持しながら基板を移動させる耐熱性のベルトと、
   前記ベルトを駆動する駆動手段と、
   前記ベルトを上昇させて基板を前記ベルト上にロードし、また前記ベルトを下降させて基板を前記ベルト上からアンロードする上昇／下降機構と、
   前記ベルトに張力を加えて前記ベルトの熱膨張を吸収する手段とを備えたことを特徴とする基板搬送装置。
2. 基板を熱処理工程へ搬送する基板搬送方法であって、
   耐熱性のベルトを上昇させて基板をベルト上にロードし、
   ベルトに張力を加えてベルトの熱膨張を吸収しながら、基板の裏面をベルトで支持し、
   ベルトを駆動して基板を移動させ、
   ベルトを下降させて基板をベルト上からアンロードすることを特徴とする基板搬送方法。
3. 請求項１に記載の基板搬送装置を用いて基板を熱処理工程へ搬送し、基板の熱処理を行うことを特徴とする基板製造方法。
4. 請求項２に記載の基板搬送方法を用いて基板を熱処理工程へ搬送し、基板の熱処理を行うことを特徴とする基板製造方法。

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