JP2009088222A - 基板保持装置、基板保持方法、半導体製造装置及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を搬送する間や基板の位置合わせを行う間にその基板の温度調整を行うこと。
【解決手段】基板の裏面に対向する基板保持面を備えた基板保持部と、各々基板の裏面を支持し、基板との摩擦力によって当該基板の前記基板保持面に対する横滑りを防止する凸部と、前記基板保持面に開口し、基板の裏面に向けてガスを吐出するガス吐出口と、その一端が前記ガス吐出口に接続されたガス流路を流通するガスを温度調整する温度調整部と、を備え、基板の裏面に吐出された前記ガスは基板保持面と基板との隙間を流れ、その隙間の圧力が低下するベルヌーイ効果により、当該基板が基板保持部へ向けて吸引されることにより基板を保持するように基板保持装置を構成する。この基板保持装置は基板搬送手段や基板位置合わせ手段にも適用することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、大気雰囲気中にて基板を保持する基板保持装置、基板保持方法、基板保持装置を用いた半導体製造装置及び前記基板保持装置の動作を制御するプログラムを記憶した記憶媒体に関する。

半導体デバイスや液晶表示装置等のフラットパネルの製造工程においては、半導体ウエハ（以下、ウエハという）やガラス基板といった基板をキャリアに収納して半導体製造装置（フラットパネルの製造装置も含む）の搬入ポートに搬入し、この装置内の搬送アームによりキャリアから基板を取り出して処理モジュールに搬送することが行われている。

前記半導体製造装置の一例として、前記搬入ポートに接続された大気雰囲気の第１の搬送室と、エッチング処理やＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)による成膜処理を行う複数の処理モジュールに接続された処理モジュールに共通の真空雰囲気の第２の搬送室と、第１の搬送室と第２の搬送室との間に設けられた、真空雰囲気及び大気雰囲気を切り替えてウエハを待機させるためのロードロック室と、を備えたマルチチャンバシステムと呼ばれる装置がある。前記第１の搬送室、第２の搬送室には各々その先端のウエハ保持部（ピック）がウエハの裏面を保持するように構成された多関節の搬送アームが設けられており、また第１の搬送室にはウエハの位置合わせをおこなうためのオリエンタを備えたアライメント室が接続されている。前記オリエンタは、ウエハの中央裏面を保持するペデスタル（ステージ）を介してウエハを鉛直軸回りに回転させて当該ウエハの周縁に形成されたノッチが所定の方向を向くようにウエハの位置合わせを行う。

キャリアから搬出されたウエハは、オリエンタによる位置合わせ後に各搬送アームにより処理モジュールへと搬送されて処理を受けた後、ロードロック室に滞留されて冷却された後にキャリアに戻される。このようにウエハを冷却した後キャリアに戻すのは、高温のウエハがキャリアに搬入されるとキャリアを構成する成分がパーティクルとなって飛散し、ウエハに付着するおそれがあるためである。

ところで、ある所定の温度に加熱されたウエハにはパーティクルが付着し難いという事実があり、また前記ＣＶＤを行う処理モジュールに搬送する前に、ウエハを加熱し、付着している有機物を飛ばして除去して、形成される膜中に不純物が混入することを防ぐこと及び上述のキャリアに戻すまでにロードロック室における冷却時間を短くしてスループットを向上させることが要求されている。このような事情から搬送アーム及びオリエンタにウエハの加熱手段と冷却手段とを備えた温度調整機能を設けて、ウエハの搬送中及び位置合わせ中に温度調整を行うことが検討されている。

また、半導体製造装置としてはマルチチャンバシステムの他にも半導体製造工程の一つであるフォトレジスト工程に用いられる塗布、現像装置がある。この塗布、現像装置は一般に露光装置に接続され、レジストをウエハに塗布した後、露光装置へ搬入し、露光処理を終えて露光装置から戻されたウエハに対して現像処理を行う。レジスト塗布後、露光装置へ搬入されるまでに、ウエハは露光装置内の温度に応じて所定の温度例えば２３℃に調整される必要があり、またレジスト塗布後、露光処理前に上述のオリエンタにて位置合わせされる必要がある。従って塗布現像装置に上述の温度調整機能を備えたオリエンタを設けることで、ウエハの位置合わせと温度調整とを同時に行うことができ、スループットの向上を図ることができるため有利である。

このような温度調整機能を構成する加熱手段として、例えばシート状の電熱線ヒータを搬送アームのウエハ保持部、オリエンタのペデスタル夫々のウエハとの接触部分に貼り付けることが考えられ、また温度調整機能を構成する冷却手段として、例えば前記ウエハとの接触部分に液体である冷媒の流路を形成し、その冷媒を流通させることが考えられる。

しかし搬送アームのウエハ保持部は半導体製造装置の各室にウエハを搬送するためにその回転角度が大きく構成されており、またオリエンタのペデスタルもウエハのノッチを検出するために少なくとも３６０度回転することが必要であり、その回転角度が大きい。このように回転角度が大きいものに対して前記ヒータを取り付けて配線を行うと、その回転により前記配線が床を引きずられ、磨耗して切断されやすいという問題がある。また搬送アームのウエハ保持部にヒータが取り付けられると、その重量が増加して搬送アームの各部への負荷が大きくなり、部品の磨耗が大きくなるおそれがある他にその厚さが大きくなることで搬送先の各モジュールの設計変更を行う必要が生じるおそれがあるため実用的ではない。

そして、前記ウエハ保持部及び前記ペデスタルに上記のように冷媒の流路を形成する場合は、冷媒の漏れ対策が必要になるため実用的ではなく、また前記ウエハ保持部にその流路を形成した場合は、そのような問題の他にヒータを設ける場合と同様にウエハ保持部の厚さ及び重量が増加するという問題が生じる。なお、特許文献１には関節型の搬送アームについて記載されているが上記の問題については記載されていない。
特開２０００−７２２４８

本発明はこのような事情に基づいて行われたものであり、その目的は大気雰囲気において基板を搬送する間や基板の位置合わせを行う間にその基板の温度調整を行うことができる基板保持装置、基板保持装置を備えた半導体製造装置、基板保持方法、この方法を実施するためのプログラムを格納した記憶媒体を提供することである。

本発明の基板保持装置は、基板の裏面に対向する基板保持面を備えた基板保持部と、
前記基板保持面上に複数設けられ、各々基板の裏面を支持し、基板との摩擦力によって当該基板の前記基板保持面に対する横滑りを防止する凸部と、
前記基板保持面に開口し、基板の裏面に向けてガスを吐出するガス吐出口と、
その一端が前記ガス吐出口に接続されると共にその他端がそのガス吐出口にガスを供給するためのガス供給源に接続されたガス流路と、
前記ガス流路を流通するガスを温度調整する温度調整部と、
を備え、
基板の裏面に吐出された前記ガスは基板保持面と基板との隙間を流れ、その隙間の圧力が低下するベルヌーイ効果により、当該基板が基板保持部へ向けて吸引されることにより基板を保持することを特徴とする。

前記基板保持部は鉛直軸回りに回転自在とし且つ進退自在とするための作動機構を備えていてもよく、その場合前記作動機構は、前記基板保持部と共に関節型アームを構成するものであってもよい。また、前記作動機構の内部に前記ガス流路が形成されていてもよい。また、前記基板は半導体ウエハであり、前記基板保持部は半導体ウエハの向きを検出してその向きを予め設定した向きに合わせるための回転ステージとして構成されていてもよい。

本発明の基板保持方法は、基板保持部に設けられた基板の裏面に対向する基板保持面上に複数設けられ、各々基板の裏面を支持し、基板との摩擦力によって当該基板の前記基板保持面に対する横滑りを防止する凸部上に載置された基板の裏面に向けて前記基板保持面に開口したガス吐出口からガスを吐出する工程と、
その一端が前記ガス吐出口に接続されると共にその他端がガス供給源に接続されたガス流路を流通するガスを温度調整部により温度調整する工程と、
基板の裏面に吐出された前記ガスが基板保持面と基板との隙間を流れ、その隙間の圧力が低下するベルヌーイ効果により、当該基板が保持部へ向けて吸引されることにより基板を保持する基板保持部により基板を保持する工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明の半導体製造装置は、基板を収納したキャリアが載置される載置部を備えた大気雰囲気の第１の搬送室と、
基板を載置する載置台が設けられ、真空雰囲気、大気雰囲気が夫々切り替えられるロードロック室と、
前記ロードロック室を介して第１の搬送室に接続された、基板に真空処理を行うための真空処理モジュールと、
前記第１の搬送室に設けられた、キャリアとロードロック室との間で基板を受け渡すための第１の基板搬送手段と、
ロードロック室と真空処理モジュールとの間で基板を受け渡すための第２の基板搬送手段と、
を備え、
前記第１の基板搬送手段は、上述の本発明の基板保持装置により構成されることを特徴とする。前記第１の搬送室には基板の位置合わせを行うための基板位置合わせ手段を備えたアライメント室が接続されており、前記基板位置合わせ手段は上述の回転ステージとして構成された基板保持装置により構成されていてもよい。

本発明の記憶媒体は、基板保持装置に用いられるプログラムを格納した記憶媒体であって、
前記プログラムは上述の基板保持方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする。

本発明の基板保持装置は、凸部上に支持された基板の裏面にガス吐出口からガスを吐出してベルヌーイ効果により基板を吸引して保持する基板保持部と、そのガス吐出口に接続されたガス流路を流通するガスの温度調整部とが設けられているため、基板保持中にその基板の温度を調整することができる。例えば半導体製造装置に設けられる基板搬送手段や基板位置合わせ手段に本発明を適用することで、基板の加熱と搬送とを別々に行う場合や基板の加熱と位置合わせとを別々に行う場合に比べてスループットの向上を図ることができ、またこれら搬送中や位置合わせ中に基板を所定の温度にすることで当該基板にパーティクルが付着することを抑えることができる。

［第１の実施の形態］
本発明の基板保持装置の第１の実施の形態として基板であるウエハを搬送する装置する搬送装置に適用した例について説明する。搬送装置１は、ベルヌーイ効果を利用したベルヌーイチャックを用いてウエハＷを吸着し、搬送を行うものであり、そのベルヌーイ効果を得るために大気雰囲気中に設けられる。図１は搬送装置１の斜視図であり、この図に示すように搬送装置１は、その先端側がウエハＷを保持するウエハ保持部（ピック）３１と中段アーム部１１と旋回アーム部１２とを備えている。ウエハ保持部３１の基端側は中段アーム部１１の先端側に、中段アーム部１１の基端側は旋回アーム部１２の先端側に夫々鉛直軸回りに回転自在に連結されており、搬送装置１は周知の関節型（スカラ型）搬送アームとして構成されている。また、旋回アーム部１２の基端側は基台１３に鉛直軸回りに回転自在に接続されている。

図２はウエハ保持部３１の基端側、中段アーム部１１、旋回アーム部１２及び基台１３の縦断側面を示したものであり、この図に示すように、中段アーム部１１及び旋回アーム部１２は、アルミニウム製のケーシング１１ａ、１２ａを本体として構成されている。ケーシング１１ａ、１２ａ内の空間１１ｂ、１２ｂにはウエハ保持部３１と中段アーム部１１とを連結する回転軸２１ａ及び支持軸２１ｂ、中段アーム部１１と旋回アーム部１２とを連結する回転軸２２ａ及び支持軸２２ｂが夫々収納されている。

また、旋回アーム部１２の基端側に設けられた回転軸２３及び旋回軸２４は、これらの軸２３、２４を夫々独立に鉛直軸回りに回転させるための、例えばモータからなる駆動機構２０と接続されている。また図中２５ａ、２５ｂはタイミングベルト、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄはプーリであって前述の駆動機構２０からの駆動力を伝達する伝達機構としての役割を果たす。互いに回転可能なように連結された部材同士の間には、例えばベアリングからなる軸受部２７ａ〜２７ｇが介挿されている。

以上の構成により、旋回軸２４を停止した状態で回転軸２３を駆動させると、旋回アーム部１２及びウエハ保持部３１が同じ方向へと回転する一方で、中段アーム部１１はこれらの回転を打ち消す方向へと反対に回転する。その結果これらの動きが組み合わされることにより、搬送装置１は、図１中に破線で示すようにウエハ保持部３１を前後させる伸縮動作を行う。これに対して回転軸２３と旋回軸２４とを同じ方向へと駆動させると、搬送装置１は前記伸縮動作を行わずに旋回アーム部１２の水平方向への旋回動作を行う。前記伸縮動作におけるウエハ保持部３１の停止位置は、搬送装置１を伸ばす動作を開始してから止まるまでの駆動機構２０の駆動量（例えばモータの回転量）で制御され、この駆動機構２０の動作は後述の制御部１Ａにより制御される。

中段アーム部１１の先端側の支持軸２１ｂ、旋回アーム部１２の先端側の支持軸２２ｂ、旋回軸２４には、夫々軸方向に形成された空洞部である配管路２８ａ、２８ｂ、２８ｃが設けられている。図中２３ａ、２４ａ、１３ａは夫々回転軸２３、旋回軸２４、基台１３に形成された貫通孔である。また、プーリ２６ｂには配管路２８ｂ及び空間１１ｂに連通する孔２６ｃが開口している。

ウエハ保持部３１の基端側にはエア供給管４１の一端が接続されており、エア供給管４１の他端は、ウエハ保持部３１の基端側に設けられた空間３２から配管路２８ａを経て空間１１ｂ内を引き回され、さらに孔２６ｃ、配管路２８ｂを順に経て空間１２ｂ内を引き回されて、配管路２８ｃに導入されている。そして配管路２８ｃに導入されたその他端は、貫通孔２４ａ、貫通孔２３ａを順に経て、回転軸２３の外部へ引き出され、さらに貫通孔１３ａを介して基台１３の外部に引き出されて、エア供給管４１ａ及びエア供給管４１ｂに分岐している。エア供給管４１ａの端部、エア供給管４１ｂの端部は夫々加熱部４３、冷却部４４を介してドライエアが貯留されたエア供給源４５に接続されている。

また、エア供給管４１ａ、４２ｂにおいて、エア供給源４５と加熱部４３との間及びエア供給源４５と冷却部４４との間にはバルブやマスフローコントローラなどからなる流量制御部４６が介設されている。

加熱部４３及び冷却部４４は温度調整部４を構成しており、加熱部４３はエア通流路にヒータを設けて構成され、制御部１Ａによりそのヒータへ供給される電力が制御され、エア供給管４１ａを通過するエアの温度が制御される。冷却部４４は熱交換器の二次側流路として構成され、当該熱交換器の一時側流路を流れる冷媒との間の交換熱量を、例えば制御部１Ａによってその冷媒の流通量を調整することで制御し、以ってエア供給管４１ｂのガスの温度が制御される。また、制御部１Ａは流量制御部４６を介してエア供給管４１ａ、４２ｂを夫々流通するエアの流量を制御する。

搬送装置１の内部において、エア供給管４１は、各回転軸２１ａ、２２ａ、２３や旋回軸２４等の回転により引っ張られて切れたりしないように、弾性を有する部材例えばゴムなどにより形成され、また巻き線部を形成したり弛みを持たせたりした状態で配管されている。

続いて図３及び図４も参照してウエハ保持部３１について説明する。図３、図４は夫々ウエハ保持部３１の上面図、縦断側面図である。このウエハ保持部３１は、例えば先端側が二股に分かれたフォーク形状を有しており、例えばセラミックスやアルミニウムなどにより構成されている。後述するようにウエハ保持部３１はベルヌーイチャックとして構成されており、図４中Ｌ１で示すその厚さは例えば２ｍｍ〜４ｍｍである。ウエハ保持部３１の内部には当該ウエハ保持部３１の基端側から先端側に向かって伸びるエアの流路３３が形成されており、ウエハ保持部３１の上面３１ａにはこの流路３３に連通したエアの吐出口３４が複数開口している。流路３３の基端側は前記エア供給管４１に接続されており、従って加熱部４３で加熱されたエアあるいは冷却部４４で冷却されたエアが吐出口３４から吐出することとなる。図４に示すように各ガス吐出口３４の口径Ｌ２は５ｍｍ〜２０ｍｍである。

ウエハ保持部３１の上面には凸部である複数の棒状のパッド３５が設けられており、後述するようにウエハＷの裏面がこのパッド３５上に押圧される。ウエハ保持部３１が進退及び鉛直軸回りに回転するとき当該ウエハＷがパッド３５上を横滑りして落下しないようにパッド３５はウエハＷの裏面に対して摩擦力の大きい材質により構成されており、ウエハＷの裏面がシリコンにより構成される場合は、例えばゴム、樹脂、セラミックスなどにより構成されることが好ましい。図４中Ｌ３で示すこのパッド３５の高さは０．５ｍｍ〜２ｍｍである。

この搬送装置１には例えばコンピュータからなる制御部１Ａが設けられている。この制御部１Ａはプログラム、メモリ、ＣＰＵからなるデータ処理部などを備えており、前記プログラムには制御部１Ａから搬送装置１の各部に制御信号を送り、後述のステップを実施し、ウエハＷを搬送すると共にその温度を制御できるようになっている。また、例えばメモリには処理圧力、処理時間、ガス流量、電力値などの処理パラメータの値が書き込まれる領域を備えており、ＣＰＵがプログラムの各命令を実行する際これらの処理パラメータが読み出され、そのパラメータ値に応じた制御信号がこの搬送装置１の各部位に送られることになる。このプログラム（処理パラメータの入力操作や表示に関するプログラムも含む）は、コンピュータ記憶媒体例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ＭＯ（光磁気ディスク）などの記憶部１Ｂに格納されて制御部１Ａにインストールされる。

次に上述の実施の形態の作用について説明する。搬送装置１がウエハＷを所定のモジュール（搬送元モジュール）から所定のモジュール（搬送先モジュール）へ搬送する場合、上述のように駆動部２０により中段アーム部１１及び旋回アーム部１２を介してウエハ保持部３１が鉛直軸回りに回転及び進退し、搬送元モジュールに載置されたウエハＷの裏面に回りこむ。パッド３５上にウエハＷが載置されると、所定の温度に制御されたエアがガス吐出口３４から所定の流量で吐出され、図４に矢印で示すようにウエハＷの裏面とウエハ保持部３１の上面との隙間３６を横方向に流れる。このため隙間３６の圧力が低下して負圧となり、ウエハＷの上方側の大気圧に対して圧力差が生じるためウエハＷに下方側へと向かう力が働く。それによってウエハＷの裏面がパッド３５の上部に押圧されて、当該ウエハＷがウエハ保持部３１上に保持される。このウエハ保持部３１上に保持されている間にウエハＷはガス吐出口３４から吐出されるエアに曝されて温度調整される。

前記エアは、そのときのウエハＷの搬送時に要請されるウエハＷの温度となるように温度調整部４により温度調整される。例えばエッチングや成膜処理が行われる前のウエハＷに対してパーティクルの付着を抑えるという要請に応えるためには、エアは加熱部４３により所定の温度にまで加熱されて吐出口３４から吐出される。あるいはウエハＷが熱処理（エッチングや成膜処理などを含む）されてキャリアに戻る途中であり、搬送中にウエハＷを冷却してウエハＷの冷却に要する時間を短縮する要請に応える場合には、エアは冷却部４４により所定の温度まで冷却されて吐出口３４から吐出される。またエアの温度調整は、加熱部４３、冷却部４４の一方のみにエアを通過させる場合に限らず、両方に分流した後、合流させ、加熱部４３による加熱温度と、冷却部４４による冷却温度とを調整して、吐出口３４からウエハＷに供給されるエアの温度を必要とされる温度に調整してもよい。

そしてウエハＷが搬送先モジュールへと搬送されると、例えばその搬送先モジュールに設けられた昇降ピンが、ウエハＷの下方側へ向かう力よりも強い力でウエハＷを上方へと押し上げてウエハ保持部３１からウエハＷを引き離し、ウエハＷは搬送先モジュールへと受け渡される。

上述の実施形態によれば搬送装置１におけるウエハＷの保持面３１ａからウエハＷの裏面側にエアを吐出してベルヌーイ効果により当該ウエハＷを吸引して保持すると共に、そのエアを温度調整しているため、ウエハＷの搬送中に当該ウエハＷに対する要請に応じて加熱あるいは冷却を行うことができる。従って搬送中におけるパーティクルの付着といった効果が得られ、あるいはウエハＷを効率よく温度調整することでウエハＷの搬送と温度調整例えば冷却とを別々に行う場合に比べてスループットの短縮を図るといった効果が得られる。

また上記のアーム１においては、ウエハ保持部３１にヒータを設けたり、液体の冷媒が流通する流路やその冷媒の液漏れを防ぐための機構を設けたりする必要が無く、簡素な構造でウエハＷを加熱及び冷却することができる。

［第２の実施形態］
続いて第２の実施形態として本発明の基板保持装置をウエハＷの位置合わせ手段であるオリエンタ５に適用した例について、夫々その縦断面図、横断平面図である図５、図６を参照しながら説明する。オリエンタ５は、筐体５１と、筐体５１内を上部室５２及び下部室５３に仕切る仕切り板５４と、を備えており、筐体５１の側壁にはウエハＷを搬入出するための搬送口５５が開口している。筐体５１内は大気雰囲気に構成されている。上部室５２にはベルヌーイチャックとして構成された円形のペデスタル６が水平に設けられており、ペデスタル６は下部室５３側に設けられた回転駆動機構５６にシャフト５７を介して接続され、鉛直軸回りに回転できるように構成されている。

ペデスタル６内にはエアの流路６１が形成されており、流路６１はペデスタル６の上面６２に開口した複数のエアの吐出口６３に連通している。またペデスタル６の上面には前記パッド３５と同様に構成されたパッド６４が設けられており、吐出口６３からエアが吐出された状態でウエハＷの中央部の裏面がパッド６４上に載置されると、前記搬送装置１と同様にベルヌーイ効果によりウエハＷに下方へ向かう力が働き、ウエハＷがパッド６４に押圧されて水平に保持されるようになっている。

ペデスタル６の流路６１にはエア供給管７１の一端が開口しており、エア供給管７１の他端は例えばシャフト５７内に形成された配管路５８を通って、さらにシャフト５７の外部に引き出され、エア供給管７１ａ、エア供給管７１ｂに分岐しており、エア供給管７１ａの端部は加熱部７３及び流量制御部７６を介してエア供給源７５に接続され、エア供給管７１ｂの端部は冷却部７４及び流量制御部７６を介してエア供給源７５に接続されている。加熱部７３、冷却部７４、エア供給源７５、流量制御部７６は夫々加熱部４３、冷却部４４、エア供給源４５、流量制御部４６と同様に構成されており、加熱部７３及び冷却部７４により温度調整部７が構成されている。

また筐体５１内にはペデスタル６上に載置されたウエハＷの周縁の位置を検出するための検出機構６７が設けられている。この検出機構６７は下部室５３側に設けられた例えばＬＥＤからなる発光部６５と、上部室５２側に設けられた例えばＣＣＤセンサからなる受光部６６とで構成されており、前記発光部６５から放出された光が前記仕切り板５４に形成された孔部５４ａを介して受光部６６に入射し、受光部６６は入射した光量に対応する信号を制御部５Ａに出力する。

制御部５Ａは制御部１Ａと同様に構成されており、記憶部５Ｂに格納されたプログラムを実行し、オリエンタ５の各部の動作を制御して、後述のようにウエハＷの位置合わせ及びペデスタル６から吐出されるエアの流量及び温度の調整を行う。

例えば前記搬送装置１などの不図示のウエハ搬送機構がウエハＷを搬送口５５を介して筐体５１内に搬送し、そのウエハＷの中央部がペデスタル６上に載置されると、吐出口３４から所定の温度に制御されて吐出されているエアが、図５に矢印で示すようにウエハＷの裏面とペデスタル６の上面６２との隙間６Ａを横方向に流れ、この隙間６Ａの圧力が低下して負圧になる。そしてウエハＷの上方側の大気圧に対して圧力差が生じてウエハＷがパッド６４に押圧され、ペデスタル６上にウエハＷが保持される。続いて、制御部５Ａは回転駆動機構５６によってウエハＷを略一周回転させ、この間に受光部６６に入射する光量の変化に基づいて、ウエハＷの周縁部に形成されたノッチＮの位置を検出し、ノッチＮが所定の方向を向くように回転駆動機構５６を動作させる。このノッチＮの位置合わせを行う間に、ウエハＷは搬送装置１の場合と同様にその裏面を流れるエアに曝され、例えばパーティクルの付着が抑えられるような所定の温度例えば３０℃〜５０℃に調整される。ノッチＮの位置合わせが終了すると、不図示の搬送機構がウエハＷを押し上げてペデスタル６から当該ウエハＷを引き離し、筐体５１の外部へと搬送する。

このようなオリエンタ５によれば、ウエハＷの位置合わせ中にその温度調整を行うことができるため、パーティクルの付着を抑えることができる。また後述するように半導体製造装置に適用することで、スループットの短縮を図ることができる。

続いて上述の搬送装置１及びオリエンタ５が適用された半導体製造装置の一例について説明する。図７、図８は夫々マルチチャンバシステムと呼ばれる半導体製造装置８の平面図、縦断平面図である。半導体製造装置８は、処理対象のウエハＷを所定枚数格納するキャリアＣを載置する例えば３個のキャリア載置台８１と、大気雰囲気下でウエハＷを搬送する第１の搬送室８２と、室内を大気雰囲気と真空雰囲気とに切り替えてウエハＷを待機させるための、例えば左右に２個並んだロードロック室８３と、真空雰囲気下でウエハＷを搬送する第２の搬送室８４と、搬入されたウエハＷにプロセス処理を施すための例えば４個の処理モジュール８５ａ〜８５ｄと、を備えている。

これらの機器は、ウエハＷの搬入方向に対して、第１の搬送室８２、ロードロック室８３、第２の搬送室８４、処理モジュール８５ａ〜８５ｄの順で並んでおり、隣り合う機器同士はドアＧ１やゲートバルブＧ２〜Ｇ４を介して気密に接続されている。なお、以下の説明では第１の搬送室８２のある向きを手前側として説明する。

図８に示すようにキャリア載置台４１上に載置されたキャリアＣは、第１の搬送室８２に対してドアＧ１を介して接続され、このドアＧ１はキャリアＣの蓋を開閉する役割を果たす。また第１の搬送室８２の天井部には室内に大気を送り込むファンとその大気を清浄化するフィルタとからなるファンフィルタユニット８２ａを備え、これと対向する床部には排気ユニット８２ｂを備えることにより、第１の搬送室８２内には清浄空気の下降気流が形成される。

第１の搬送室８２内には上述の搬送装置１に対応する搬送装置１０Ａが設置されている。この搬送装置１０Ａは搬送装置１と同様に構成されているが、その基台１３は、不図示の駆動機構により第１の搬送室８２の長さ方向に沿って移動自在且つ昇降自在に構成され、後述するようにアライメント室８６とキャリアＣとの間でウエハＷを受け渡すことができるようになっている。また第１の搬送室４２の側面には、前記オリエンタ５を備えたアライメント室８６が設けられている。

左右２つのロードロック室８３は、搬入されたウエハＷの載置される載置台８３ａを備え、各々のロードロック室８３を大気雰囲気と真空雰囲気とに切り替えるための図示しない真空ポンプ及びリーク弁と接続されている。

第２の搬送室８４は、図１に示すようにその平面形状が例えば六角形状に形成され、手前側の２辺は既述のロードロック室８３と接続されると共に、残る４辺は処理モジュール８５ａ〜８５ｄと接続されている。第２の搬送室８４内には、ロードロック室８３と各処理モジュール８５ａ〜８５ｄとの間で真空雰囲気にてウエハＷを搬送するための、回転及び伸縮自在な第２の搬送装置８７が設置され、また第２の搬送室８４は、その内部を真空雰囲気に保つための図示しない真空ポンプと接続されている。

処理モジュール８５ａ〜８５ｄは不図示の真空ポンプと接続され、真空雰囲気下で行われるプロセス処理、例えばエッチングガスによるエッチング処理、ＣＶＤなどの成膜ガスを用いた成膜処理、アッシングガスによるアッシング処理等を行うことができるように構成されており、例えば処理容器９１と、ウエハＷが載置される載置台９２と、プロセスガスを処理容器９１内に供給するガスシャワーヘッド９３とを備えている。また載置台９２には、ウエハＷ処理時にそこに載置されたウエハＷを所定の温度に加熱するヒータ９４が設けられている。

各処理モジュール８５ａ〜８５ｄで行われるプロセス処理の内容は、互いに同じであってもよいし、異なる処理を行うように構成してもよい。また、搬送装置１０Ａ、８７、処理モジュール８５ａ〜８５ｄ等は、半導体製造装置８全体の動作を統括制御する制御部８Ａと接続されている。制御部８Ａは、前記制御部１Ａと同様に構成されており、記憶部８Ｂに格納された後述の半導体製造装置８の作用を実施することができるようにステップ群が組まれたプログラムを実行できるように構成される。

続いて、半導体製造装置８におけるウエハＷの搬送経路について説明する。キャリア載置台８１上のキャリアＣに格納されたウエハＷは、搬送装置１０ＡによってキャリアＣより取り出され、第１の搬送室８２、続いてアライメント室８６に搬送されると共に搬送装置１０Ａにより所定の温度例えば４０℃に加熱される。アライメント室８６に搬送されたウエハＷは、そのノッチＮが所定の方向を向くように位置決めをされると共にペデスタル６により続けて前記所定の温度に調整され、位置決め後搬送装置１０Ａにより左右いずれかのロードロック室８３に受け渡されて待機する。

然る後、ロードロック室８３内が真空雰囲気となったら、ウエハＷは搬送装置８７によってロードロック室８３より取り出され、第２の搬送室８４内を搬送されて、いずれかの処理モジュール８５ａ〜８５ｄに搬送される。そしてその処理モジュール８５ａ〜８５ｄの載置台９２に載置され、所定の温度に加熱されて所定のプロセス処理を受ける。ここで処理モジュール８５ａ〜８５ｄにて異なる連続処理が行われる場合には、ウエハＷは第２の搬送室８４との間を往復しながら連続処理に必要な処理モジュール８５ａ〜８５ｄ間を搬送される。

処理モジュール８５ａ〜８５ｄで必要な処理を終えたウエハＷは、搬送装置８７によって左右いずれかのロードロック室８３に受け渡されて待機する。そしてロードロック室８３内が真空雰囲気となると共にウエハＷの温度が所定の温度に冷却されたら搬送装置１０ＡがウエハＷを再びキャリアＣへ搬送し、その搬送中にウエハＷが所定の温度例えば６０℃になるように冷却される。

このような半導体製造装置８によれば、搬送装置１０Ａによる搬送中及びアライメント室８６にて位置決めされる間にウエハＷが加熱されるためパーティクルがウエハＷに付着することを抑えることができるため、歩留まりの低下を抑えることができる。また処理モジュール８５ａ〜８５ｄでウエハＷに例えばＣＶＤを行う場合において、このＣＶＤを行うまでにウエハＷが温度調整され、付着している有機物が除去されるので、不純物の少ない膜を成膜することができ、歩留まりの低下を抑えることができる。また処理モジュール８５ａ〜８５ｄで高温に加熱されたウエハＷをロードロック室８３で冷却するにあたって、ウエハＷはキャリアＣに戻すまでに搬送装置１０Ａで温度調整されるため、搬送装置１０Ａがこのような温度調整機能を持たない場合に比べて高い温度を持ったままロードロック室８３からウエハＷを払い出すことができる。つまりロードロック室８３での冷却時間が短縮されるため、スループットの向上を図ることができる。

また処理モジュール８５ａ〜８５ｄに搬入されるまでに搬送装置１０Ａ及びアライメント室８６においてウエハＷが加熱されるので、ウエハＷを処理モジュール８５ａ〜８５ｄの載置台９２に載置してから、そのウエハＷが加熱されて処理を行う温度に達するまでの時間を短くすることができるためスループットの向上を図ることができる。

この搬送装置１０Ａにおいて、例えばウエハＷをロードロック室８３を介して処理モジュール８５ａ〜８５ｄに払い出すときよりも、ロードロック室８３からウエハＷをキャリアＣに戻すときに温度の低いガスを吐出するようにすれば、ウエハＷのロードロック室８３における待機時間をより少なくすることができるため好ましい。

以上において本発明が適用される基板搬送装置としては、関節型アームに限らず、回転自在な搬送機体に進退自在な搬送アームを設けた搬送装置にも適用でき、この場合その搬送アームが基板保持部となる。

また半導体製造装置としては、背景技術の欄で説明したように、フォトレジスト工程に用いられる塗布、現像装置がある。この塗布、現像装置は、露光処理を行う露光装置に接続され、キャリアＣが搬入される搬入部と、基板にレジストを塗布する塗布モジュールと、露光処理を受けたレジストに現像液を供給する現像モジュールと、その前記キャリアＣから払い出された基板を塗布モジュールから露光装置に受け渡し、露光装置から払い出された基板を現像モジュール、キャリアＣの順で受け渡すための搬送機構とを備えている。前記オリエンタ５をこの塗布、現像装置に設けて、塗布モジュール→オリエンタ５→露光装置の順に搬送することで露光装置へウエハＷを受け渡すための温度調整と位置合わせとが同時に行うことができるので、これらの処理を別々に行うよりもスループットの向上を図ることができる。この場合例えばオリエンタ５はウエハＷの温度を露光装置の内部に対応した温度例えば２３℃にできるように構成される。

本発明の実施の形態に係る搬送装置の斜視図である。 前記搬送装置の縦断側面図である。 前記搬送装置に設けられたウエハ保持部の上面図である。 前記ウエハ保持部の縦断側面図である。 本発明の実施の形態に係るオリエンタの縦断側面図である。 前記オリエンタの横断平面図である。 前記搬送装置及びオリエンタが適用された半導体製造装置の平面図である。 前記半導体製造装置の縦断側面図である。

符号の説明

Ｗ ウエハ
１ 搬送機構
１０Ａ 制御部
２０ 駆動機構
３１ 基板保持部
３４ 吐出口
３５ パッド
４ 温度調整部
４３ 加熱部
４４ 冷却部
５ オリエンタ
６ ペデスタル
８ 半導体製造装置

Claims (9)

1. 基板の裏面に対向する基板保持面を備えた基板保持部と、
   前記基板保持面上に複数設けられ、各々基板の裏面を支持し、基板との摩擦力によって当該基板の前記基板保持面に対する横滑りを防止する凸部と、
   前記基板保持面に開口し、基板の裏面に向けてガスを吐出するガス吐出口と、
   その一端が前記ガス吐出口に接続されると共にその他端がそのガス吐出口にガスを供給するためのガス供給源に接続されたガス流路と、
   前記ガス流路を流通するガスを温度調整する温度調整部と、
   を備え、
   基板の裏面に吐出された前記ガスは基板保持面と基板との隙間を流れ、その隙間の圧力が低下するベルヌーイ効果により、当該基板が基板保持部へ向けて吸引されることにより基板を保持することを特徴とする基板保持装置。
2. 前記基板保持部を鉛直軸回りに回転自在とし且つ進退自在とするための作動機構を備えたことを特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
3. 前記作動機構は、前記基板保持部と共に関節型アームを構成するものである請求項２記載の基板保持装置。
4. 前記作動機構の内部に前記ガス流路が形成されていることを特徴とする請求項２または３記載の基板保持装置。
5. 前記基板は半導体ウエハであり、前記基板保持部は半導体ウエハの向きを検出してその向きを予め設定した向きに合わせるための回転ステージとして構成されていることを特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
6. 基板保持部に設けられた基板の裏面に対向する基板保持面上に複数設けられ、各々基板の裏面を支持し、基板との摩擦力によって当該基板の前記基板保持面に対する横滑りを防止する凸部上に載置された基板の裏面に向けて前記基板保持面に開口したガス吐出口からガスを吐出する工程と、
   その一端が前記ガス吐出口に接続されると共にその他端がガス供給源に接続されたガス流路を流通するガスを温度調整部により温度調整する工程と、
   基板の裏面に吐出された前記ガスが基板保持面と基板との隙間を流れ、その隙間の圧力が低下するベルヌーイ効果により、当該基板が保持部へ向けて吸引されることにより基板を保持する基板保持部により基板を保持する工程と、
   を備えることを特徴とする基板保持方法。
7. 基板を収納したキャリアが載置される載置部を備えた大気雰囲気の第１の搬送室と、
   基板を載置する載置台が設けられ、真空雰囲気、大気雰囲気が夫々切り替えられるロードロック室と、
   前記ロードロック室を介して第１の搬送室に接続された、基板に真空雰囲気で処理を行うための真空処理モジュールと、
   前記第１の搬送室に設けられた、キャリアとロードロック室との間で基板を受け渡すための第１の基板搬送手段と、
   ロードロック室と真空処理モジュールとの間で基板を受け渡すための第２の基板搬送手段と、
   を備え、
   前記第１の基板搬送手段は、請求項１ないし４のいずれか一に記載の基板保持装置により構成されることを特徴とする半導体製造装置。
8. 前記第１の搬送室には基板の位置合わせを行うための基板位置合わせ手段を備えたアライメント室が接続されており、
   前記基板位置合わせ手段は請求項５に記載の基板保持装置により構成されることを特徴とする半導体製造装置。
9. 基板保持装置に用いられるプログラムを格納した記憶媒体であって、
   前記プログラムは請求項６に記載された基板保持方法を実行するためにステップが組まれていることを特徴とする記憶媒体。

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